| 主权项 |
1﹒一种操作一燃气液化制程的方法,其中一进料 燃气与至少一冻剂进行非直 接热交换而液化,该冻剂是为使用有至少一个燃气 涡轮驱动压缩机的一冷 冻系统所提供,其中该冷冻系统具有至少一回馈控 制回路,该方法包含以 下步骤:(a)于一给定时间,测定该液化制程所在位 置的周围空气温度 ;(b)决定该液化制程于该给定时间的最佳操作条件 ,包括该回馈控制 系统的设定点,及于该最佳操作条件下,包括该设 定点,操作该液化制程 ;(C)预测一未来时间的周围空气温度;(d)决定该液 化制程于该未 来时间的新最佳操作条件,包括该回馈控制系统的 新设定点,及将该最佳 操作条件调整为该所最佳操作条件,包括将该设定 点调整为该新设定点; (e)于该所最佳操作条件下,包括该新设定点,操作 该液化制程;及( i)在该给定时间与该未来时间两者的时间差所定 出的每一时间间隔,重 复步骤(a)、(c)、(d)及(e);于是提供了该液化制程操 作的 一前馈控制方法,该方法预先预测了周围空气温度 的变化,以维持该制程 的最佳操作条件。 2﹒依申请专利范围第1项所述的方法,其中该最佳 操作条件为将液化该进料 燃气的比燃料消耗降至最低。 3﹒依申请专利范围第1项所述的方法,其中该最佳 操作条件为维持了该进料 燃气的一给定液化速率同时将在该给定液化速率 下的比燃料消耗降至最低 。 4﹒依申请专利范围第3项所述的方法,其中该最佳 操作条件包括该冷冻系统 中冻剂的最佳组成成分及存量。 5﹒一种操作一燃气液化制程的方法,其中液化该 燃气所需的至少一部分冷冻 为一个利用有一或多个燃气涡轮驱动压缩机的冷 冻系统所提供,该方法包 含:(a)压缩、冷却及部分液化,冻剂流,该压缩的至 少一部分是藉使 用一燃气涡轮驱动压缩机而达成;(b0将步骤(a)所获 得部分液化冻 剂流分成一蒸气冻剂流及一液体冻剂流;(c)冷却该 蒸气冻剂流及膨胀 所产生冷却过蒸气冻剂流,因而降低该流的压力及 温度,于是所产生流至 少被部分液化;(d)与一预先冷却过进料燃气进行非 直接热交换而蒸发 步骤(c)所产生的冻剂流,因而提供了液化该进料燃 气所需的一部分冷 冻;(e)将步骤(d)所产生的蒸气化冻剂流送回到该燃 气涡轮驱动压 缩机,并且重复步骤(a)到(e);及在步骤(a)至(e)被循 环操 作时执行下列附加步骤:(f)将步骤(c)中膨胀该被冷 却蒸气冻剂流 所产生的压力降控制至一设定値以使得该燃气液 化制程在一给定时间的周 围空气温度下的操作具有最佳表现;(R)预测一未来 时间的周围空气温 度;(h)决定该燃气涡轮驱动压缩机的新压缩比,此 新压缩比使得该燃 气液化制程在该未来时间的周围空气温度下的操 作具有最佳表现;(i) 将步骤(c)中被冷却蒸气冻剂流的压力降依该未来 时间的预测周围温度 从原设定値改变到足够产生该新压缩比的新数値; 及(j)依该给定时间 与该未来时间两者间的差値所定出的一时间间隔 重复步骤(f)到(i) ;于是提供了对该液化制程操作的一前馈控制方法 ,该方法预测了未来时 间的周围温度以维持该制程的最佳操作条件。 6﹒依申请专利范围第5项所述的方法,其中该最佳 操作条件为将液化该进料 燃气的比燃料消耗降至最低。 7﹒依申请专利范围第5项所述的方法,其中该最佳 操作条件为维持了该进料 燃气的给定液化速率同时将在该给定液化速率下 的比燃料消耗降至最低。 8﹒如申请专利范围第5项所述的方法,进釭步包含: (k)进一步冷却该液 体冻剂流及膨胀所产生的冷却过液体冻剂流,因而 降低该流的压力及温度 ;(l)于一液化交换器中与该预先冷却过进料燃气进 行非直接热交换而 蒸发该进一步冷却池液体冻剂流,因而提供了液化 该进料燃气的附加冷涷 ;(a)从该液化交换器取出所产生蒸气化冻剂流,并 且将其送回到该燃 气涡轮驱动压缩机,及重复步骤(k),(i)及(m),此等步 骤进一 步定义了一连续对闭回路冷冻制程;及在该连续封 闭回路冷冻制程被循环 操作时,及步骤(f)到(j)进行同时,执行下列附加步 骤:(n)将 该进一步冷却过液体冻剂流对该蒸气冻剂流的质 量流量比控制在一设定値 而使得该燃氯涡轮驱动压缩机的压缩比维持在一 选定値,此选定値使得在 一给定时间的周围空气温度下液化该进料燃气所 需的比燃料消耗降至最低 ;(o)决定该进一步冷却过液体冻剂流对该蒸气冻剂 流的新质量流量比 ,此新质量流量比为用于维持在该未来时间周围空 气温度下的新压缩比; (p)将该质量流量比依该未来时间的预测周围温度 从原设定値改变到足 够产生该所压缩比的新数値;及(4)依该给定时间与 该未来时间两者间 的差値所定出的一时间间隔重复步骤(n)到(p);于是 提供了对该液 化制程操作的一前馈控制方法,该方法预测了未来 时间的周围温度以维持 该制程的最佳操作条件。 9﹒如申请专利范围第8项所述的方法,其中该最佳 操作条件为将液化该进料 燃气的比燃料消耗降至最低。 10﹒如申请专利范围第8项所述的方法,其中该最佳 操作条件为维持了该进 料燃气的一给定液化速率同时将在该给定液化速 率下的比燃料消耗降至 最低。 11﹒如申请专利范围第8项所述的方法,其中膨胀所 产生冷却过蒸气冻剂流 的至少一部分是藉使用一节流阀而达成,并且其中 所产生压力降低是藉 以下步骤而控制在该设定値:(1)侧量前述所产生蒸 气化冻剂流的压 力,该流为该燃气涡轮驱动压缩机的进料,并产生 代表此压力的一第一 讯号;(2)侧最该燃气涡轮驱动压缩机的排气的压力 ,并且产生代表此压力的一第 二讯号;(3)将该第二讯号除以该第一讯号而产生一 代表该压缩比的第三讯号,并且 运用此第三讯号来控制该节流阀打开到足够达成 该压力降低设定値的程 度,其中该打开程度是藉使用一第一回馈控制器而 达成,此控制器将该 第三讯号与一给定设定点比较并改变该打开程度 以维持该设定点。 12﹒如申请专利范围第8项所述的方法,其中膨胀所 产生冷却过蒸气冻剂流 的至少一部分是藉使用一涡轮膨胀器而达成,并且 其中所产生压力降低 是耗以下步骤而控制在该设定値:(1)测量前述所产 生蒸气化冻剂流 的压力,该流为该燃气涡轮驱动压缩机的进料,并 产生代表此压力的一 第一讯号;(2)测量该燃气涡轮舞动压缩机的排气的 压力,并且产生代表此压力的一第 二讯号;(3)将该第二讯号除以该第一讯号而产生一 代表该压缩比的第三讯号,并且 运用此第三讯号来控制该涡轮膨胀器在一足够达 成该压力降低设定値的 速度,其中该控制是藉使用一第一回馈控制器而达 成,此控制器将该第 三讯号与一给定设定点比较并改变该速度以维持 该设定点13﹒如申请 专利范围第11项所述的方法,其中膨胀所产生冷却 过液体冻剂流的至 少一部分是藉使用一节流阀而达成,并且其中所产 生压力降低是藉以下 步骤而控制在该设定値:(4)测量该进一步冷却过液 体冻剂流的质量 流速,并且产生代表此流速的一第四讯号;(5)测量 该蒸气冻剂流的质量流速,并且产生代表此流速的 一第五讯号;(6)将该第四讯号除以该第五讯号而产 生一代表该质量流量比的第六讯号, 并且运用此第六讯号来控制讶节流阀打开到足够 达成该压力降低设定値 的程度,其中该打开程度是藉使用一第二回馈控制 器而达成,此控制器 将该第六讯号与一给定设定点比较并改变该打开 程度而维持该设定点。 14﹒依申请专利范围第12项所述的方法,其中膨胀 所产生冷却过液体冻剂 流的至少一,部分是藉使用一涡轮膨胀器而达成, 并且其中所产生压力 降低是藉以下步骤而控制在该设定値:(4)测量该进 一步冷却过液体 冻剂流的质量流速,并且产生代表此流速的一第四 讯号;(5)测量该蒸气冻剂流的质量流速,并且产生 代表此流速的一第五讯号;(6)将该第四讯号除以该 第五讯号而产生一代表该质量流量比的第六讯号, 并且运用此第六讯号来控制该涡轮澎胀器在一足 够达成该压力降低设定 値的速度,其中该控制是藉使用一第二回馈控制器 而达成,此控制器将 该第六讯号与一给定设定点比较并改变该程度而 维持该设定点。 15﹒如申请专利范围第8项所述的方法,其中该封闭 回路冷冻制程中的冻剂 流包含一或多个选自以下族群的成分,该族群由氮 、甲烷、乙烷、乙烯 、丙烷、丙烯、丁烷及它们的混合物所组成。 16﹒如申请专利范围第8项所述的方法,其中该冻剂 流在被该燃气涡轮驱动 压缩机压缩后的至少一部分冷却是藉与一附加蒸 发冻剂流进行非直接热 交换而提供,该附加蒸发冻剂流从一附加封闭回路 冷冻制程获得。 17﹒如申请专利范围第16项所述的方法,其中该预 先冷却进料燃气是将一 周围温度进料燃气与该附加蒸发冻剂流进行非直 接热交换而获得。 18﹒如申请专利范围第16项所述的方法,其中该附 加封闭回路冷冻剂制程 使用至少一个燃气涡轮驱动压缩机。 19﹒如申请专利范围第16项所述的方法,其中该附 加蒸发冻剂流包含一或 多个选自以下族群的成分,该族群由氨、氮、甲烷 、乙烷、乙烯、丙烷 、丙烯、丁烷及它们的混合物所组成。 20﹒如申请专利范围第8项所述的方法,其中该进料 燃气为包含甲烷的天然 气。 21﹒如申请专利范围第8项所述的方法,其中该燃气 涡轮驱动压缩机包含至 少两阶段压缩,及藉与周围空气进行非直接热交换 而提供至少一部分冷 却的中间冷却及/或后冷却。 22﹒如申请专利范围第8项所述的方法,其中该燃气 涡轮驱动压缩机是在一 固定涡轮排气温度下操作。 23﹒如申请专利范围第8项所述的方法,其中该燃气 涡轮驱动压缩机是在一 固定涡轮转子速度下操作。 24﹒如申请专利范围第8项所述的方法,其中该未来 时间约周围空气温度是 从该液化制程所在地区的每日气候预报而加予预 测。 35﹒如申请专利范围第8项所述的方法,其中该未来 时间的周围空气温度是 藉运用于给定时间预先有规则地重复量测周围空 气温度他进行外插法而 预测,该测量是在该液化制程操作所在地区进行。 26﹒如申请专利范围第13项所述的方法,其中跨过 该第一节流阀的压力降 低与跨过该第二节流阀的压力降低依预测的未来 时间周围空气温度及利 用一监督控制计算系统执行以下步骤而被改变成 该新数値:(7)测量 该封闭回路冷冻制程在该给定时间的合适温度、 压力、液位及冻剂组成 成分,将该等测最怕转换成合适讯号,并将此等讯 号送至该监督控制计 算系统(8)逆用步骤(7)的讯号计算出该封闭回路冷 冻制程中的冻 剂组成成分及存量;(9)决定跨过该第一及第二节流 阀的压力降低在该未来时间的新数値以将液 化该进料燃气的比燃料消耗降低最低;(10)决定该 第一及第二回馈控制器的新设定点,该等设定点为 在未来时间 产生跨过该第一及第二节流关的该压力降低所需 要,并且与该等设定 点分别呈比例地产生一第七及第八讯号,其中步骤 (8)、(9)及(10)是藉使用该监督控制计算系统以实际 时间方式进行;(11)运用该第七讯号将该第一回馈 控制器的设定点重新设定在该新设定点 以产生跨过该第一节流阀的该新压力降低数値(12) 运用该第八讯 号将该第二回馈控制器的设定点重新设定在该新 设定点以产生跨过该 第二节流阀的该新压力降低数値;及(13)依该给定 时间与该未来 时间两者间的差値所定出的一前馈控制时间间隔 重复(g)、(h) 、(i)、(n)、(o)及(7)到(12)等步骤。 27﹒如申请专利范围第26项所述的方法,其中使用 步骤(8)的冻剂存量 及该未来时间的预测周围温度模拟该燃气液化制 程而决定该压力降低的 新数値,该模拟是在该监督控制计算系统使用实际 时间而进行。 28﹒如申请专利范围第26项所述的方法,其中该压 力降低的新数値是运用 储存于该监督控制计算系统中的资料而决定,其中 该储存资料包含跨过 该第一及第二节流阀的压力降低数値,及在多种冻 剂存量下的一系列周 围温度下将该液化制程的比燃料消耗降至最低所 需的该第一及第二节流 阀的相对设定点,该等资料是藉模拟该液化制程在 预测的操作条件范围 内的每一周围温度及冻剂组成成分与存量的稳定 操作状态或称分析该液 化制程的实际操作资料而预先获得。 29﹒一种燃气液化系统,包含:(a)非直接热交换机构 ,其使得一预冷过 燃气进料流为一第一及第二蒸发冻剂流所液化;(b) 封闭回路冷冻机 构,其对该非直接热交换机构提供了该第一及第二 蒸发冻剂流及从该热 交换机构移出所产生的蒸气化冻剂,其中该封闭回 路冷冻机构包含(i )包含至少一个燃气涡轮驱动压缩机及紧拉于该压 缩机的后冷却机构的 压缩机构,用于将该蒸气化冻剂从该非直接热交换 机构送至该压缩机构 的第一导管机构,及使被压缩蒸气化冻剂从该压缩 机构流出的第二导管 机构;(2)用于冷却及部分液化该被压缩蒸气化冻剂 的第一冷却机构,该冻剂是经 由该第二导管机构从该压缩机构被送至该冷却机 构;(3)用于分离从该第一冷却机构出来的部分液化 冻剂的分离机构,该分离机 构包含一分离容器,用于将部分液化冻剂从该第一 冷却机构送至该分离 机构的第三导管机构,及分别将一蒸气冻剂流及一 液体冻剂流从该分离 机构输送至该非直接热交换机构的第四及第五导 管机构(c)位于该非 直接热交换机构内以进一步冷却该蒸气冻剂流的 第二冷却机构,及从该 第二冷却机构取出一进一步被冷却蒸气冻剂流的 第六导管机构;(d) 用于降低该进一步被冷却蒸气冻剂流压力并因而 进一步冷却该流的第一 膨胀机构,及用于将从该第一膨胀机构出来的流送 入该非直接热交换器 以提供该第一蒸发冻剂流的第七导管装置;(e)位于 该非直接热交换 器内以进一步冷却该液体冻剂流的第三冷却机构, 及从该第三冷却机构 取出一进一步被冷却液体冻剂流的第八导管机构; (f)用于降低该进 一步被冷却液体冻剂流压力并因而进一步冷却该 流的第二膨胀机构,及 用于将从该第二膨胀机构出来的流送入该非直接 热交换器以提供该第二 蒸发冻剂流的第九导管装置;(g)依据一第一设定点 对跨过该第一膨 胀机构的压力降低程度进行控制的第一回馈控制 机构;(h)用于测量 该第一导管机构内的压力及将代表该压力的一第 一讯号传送至该第一回 馈控制机构的第一压力测量及传送机构;(i)用于测 量该第二导管机 构内的压力及将代表该压力的一第二讯号传送至 该第一回馈控制机构的 第二压力测量及传送机构;(j)依据一第二设定点对 跨过该第二膨胀 机构的压力降低程度进行控制的第二回馈控制机 构;(k)用于测量该 第四导管机构内的流量及传送代表该流量的一第 三讯号至该第二回馈控 制机构的第一流量及传送机构;(l)用于测量该第八 导管机构内的流 量及传送代表该流量的一第四讯号至该第二回馈 控制机构的第二流量及 传送机构;(m)将该预冷燃气进料流导入该非直接热 交换机构的导管 机构,位于该非直接热交换机构内以液化该预冷燃 气进料流的第四冷却 机构,及从该第四冷却机构移出一液化燃气产品的 导管装置;(n)包 含有以下能力的监督控制计算机构(1)计算在一给 定时间该封闭回路 冷冻机构内的冻剂量;(2)预测一未来时间的周围温 度;(3)计算在该未来时间该第一及第二设定点的新 数値用于使跨过该第一及第 二膨胀机构的压力降低具有一适当値而使得液化 该预冷燃气进料的比燃 料消耗降至最低;及(4)产生分别代表该第一及第二 设定点的新数値 的一第五及第六讯号;(o)用于测量合适制程参数及 从该系统的选定 位置将代表该等参数的讯号传送到该监督控制计 算机构的制程参数测量 及传送机构;(P)将该第五讯号传送到该第一回馈控 制机构的传送机 构及将第m设定点从在一给定时间的値改变成该新 数値的第一操纵机构 ;及(q)将该第六讯号传送到该第二回馈控制机构的 传送机构及将第 二设定点从在一给定时间的値改变成该新数値的 第二操纵机构。 30﹒依申请专利范围第29项所述的系统,其中该后 冷却机构包含用于便从 该燃气涡轮驱动离心式压缩机出来的热压缩冻剂 为周围空气所冷却的非 直接热交换机构。 31﹒依申请专利范围第29项所述的系统,其中该第 一冷却机构包含一封闭 回路冷冻系统及非直接热交换器,使得该被压缩蒸 气化冻剂为蒸发冻剂 所冷却并部分液化,该蒸发冻剂选自氨、氮、甲烷 、乙烷、乙烯丙烷、 丙烯、丁烷及它们的混合物所组成的族群。 32﹒依申请专利范围第29项所述的系统,其中该第 一膨胀机构包含一节流 阀,藉由一第一阀定位机构控制该阀的打开而调节 其中压力降低程度。 33﹒依申请专利范围第29项所述的系统,其中该第 二膨胀机构包含一节流 阀,藉由一第二阀定位机构控制该阀的打开而调节 其中压力降低程度。 34﹒依申请专利范围第29项所述的系统,其中该第 一膨胀机构包含一涡轮 膨胀器,藉由一第一操作机构控制该涡轮膨胀器的 转子速度而调节其中 压力降低程度。 35﹒依申请专利范围第29项所述的系统,其中该第 二膨胀机构包含一涡轮 膨胀器,藉由一第二操作机构控制该涡轮膨胀器的 转子速度而调节其中 压力降低程度。 36﹒依申请专利范围第29项所述的系统,其中该封 闭回路冷冻机构含有一 冻剂,该冻剂包含选自、氮、甲烷、乙烷、乙烯、 丙烷、丙烯、丁烷及 它们的混合物所组成的族群的成分。图示简单说 明: 图1为本发明制程的一简化流程方块 图。 图2为于一实际燃气液化厂的周围空 气温度对时间的作图。 图3为本发明制程的一较详细流程图 。 |
