JP2000065471A - ガス液化プロセス - Google Patents

ガス液化プロセス

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JP2000065471A JP11229939A JP22993999A JP2000065471A JP 2000065471 A JP2000065471 A JP 2000065471A JP 11229939 A JP11229939 A JP 11229939A JP 22993999 A JP22993999 A JP 22993999A JP 2000065471 A JP2000065471 A JP 2000065471A
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pressure
gas stream
compression means
heat exchanger
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Jean-Pierre Tranier
ジャン−ピエール・トラニエール
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスを効率良く液化するためのプロセス及び
装置を提供する。 【解決手段】 低圧精留塔から取出された低圧の窒素３
７は、コンプレッサＣで第一圧力まで圧縮された後、中
圧精留塔から取出された中圧の窒素３３と合流される。
合流された窒素は、コンプレッサＣ１で第二圧力まで、
コンプレッサＣ２で第三圧力まで圧縮され、流れ３９と
なる。流れ３９の一部１９は、第一ブースターＢ１及び
第二ブースターＢ２で圧縮された後、第一熱交換器Ｅ１
で冷却され、次いで、その一部が第一タービンＤ１で膨
張された後、冷媒として第一熱交換器Ｅ１に供給され
る。流れ３９の他の一部５は、第一熱交換器Ｅ１で僅か
に冷却され、次いで、第二タービンＤ２で膨張された
後、冷媒として第一熱交換器Ｅ１に供給される。第二タ
ービンＤ２は、第一タービンＤ１よりも高い入側温度で
運転されるとともに、第一タービンＤ１とは異なる出側
圧力で運転される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ガスの流れを液
化するためのプロセス及び液化装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】空気を構成しているガスを液化するため
に、これまで、多くのプロセスが使用されて来た。
【０００３】米国特許ＵＳ−Ａ−３，６０５，４２２号
には、次の様な窒素液化プロセスが開示されている。中
圧精留塔から出た窒素は、直列に接続された二台のコン
プレッサによって圧縮され、次いで、三つの部分に分割
される。これらの内の二つの部分は、それぞれ、タービ
ンにおいて同一の圧力まで膨張される。なお、その内の
一方は、低温のタービン（ cold turbine ）において膨
張され、他の一方は、暖かいタービン（ warm turbine
）において膨張される。残りの一つの部分は液化さ
れ、上記の精留塔に戻される。
【０００４】米国特許ＵＳ−Ａ−４，７７８，４９７号
には、次の様な窒素液化プロセスが開示されている。液
化対象の窒素ガスは、並列に設置された二つのブースタ
ーで同一の圧力まで圧縮され、次いで、三つの部分に分
割される。これらの内の二つの部分は、互いに異なる温
度で同一の圧力まで膨張され、次いで、その内の一つが
液化され、タービンにおいて膨張される。
【０００５】米国特許ＵＳ−Ａ−４，８８３，５１８号
には、次の様な窒素液化プロセスが開示されている。中
間圧力の窒素ガスは、直列に接続された二台のブースタ
ーによって圧縮され、次いで、二つの部分に分割され
る。これらの内の一方は、液化され、精留塔に戻され
る。他の一方は、低温のタービンにおいて膨張された
後、上記のブースターに再循環される。前記二つのブー
スターへ送られなかった窒素ガスの一部は、暖かいター
ビンにおいて、上記の低温のタービンの出側と同一の圧
力まで膨張される米国特許ＵＳ−Ａ−４，８９４，０７
６号には、より複雑なプロセスが開示され、そこでは、
少なくとも四台のタービンを使用される。
【０００６】米国特許ＵＳ−Ａ−５，２３１，８３５号
には、次の様な窒素液化プロセスが開示されている。窒
素ガスは、直列に接続された二台のブースターによって
圧縮され、次いで、暖かいタービンへ送られる。低温の
タービンへは、上記の二台のブースターに送られなかっ
た窒素ガスが送られ、暖かいタービンの出口側よりも低
い圧力の膨張された窒素ガスの流れを形成する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この様な構成によれ
ば、低温のタービンの前後における圧力比を減少させる
ことによって、タービンの効率を増大させることができ
ると言う利点がある。しかし、液化プロセスの効率とし
ての観点からは、最良の構成とは言えない。
【０００８】圧力比を低く保つためには、低温のタービ
ンの入側の圧力を高めにすることが常に有利であること
は、良く知られている。このことは、低温のタービンの
出側の圧力も高くなることを意味している。米国特許Ｕ
Ｓ−Ａ−５，２３１，８３５号において問題となるの
は、低温のタービンの出側における温度が高いことであ
る。これは、低温のタービンの圧力が高めであることに
起因し、また、低温のタービンの出側の流体との熱交換
の後において、この高めの圧力が、冷却された超臨界流
体の温度を高めにすることに起因している。この問題
は、サブクーラーの設計に関する本発明を適用すること
によって解決することができる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に基づくガス流れ
の液化プロセスは、下記工程を備える： （ａ）第一ガス流れを、第一の圧力から第二の圧力へ圧
縮する； （ｂ）前記第一ガス流れを、前記第二の圧力から第三の
圧力へ圧縮する； （ｃ）前記第三の圧力まで圧縮された前記第一ガス流れ
を、第一部分及び第二部分に分割する； （ｄ）前記第一部分を圧縮し、次いで冷却し、次いでそ
の一部を第一タービンにおいて膨張させるとともに、他
の一部を少なくとも部分的に液化させて、少なくとも部
分的に液化されたフラクションを形成する； （ｅ）前記第二部分の少なくとも一部を冷却し、その少
なくとも一部を第二タービンにおいて膨張させる、この
とき、前記第二タービンの入側温度は、前記第一タービ
ンの入側温度よりも高く、前記第一タービンの出側圧力
は、前記第二タービンの出側圧力と異なっている。
【００１０】また、本発明に基づくガス流れの液化装置
は、下記構成を備える： （ａ）熱交換器； （ｂ）第一タービン及び第二タービン； （ｃ）第一圧縮手段； （ｄ）第二圧縮手段； （ｅ）第三圧縮手段； （ｆ）前記ガス流れを前記第一圧縮手段へ送る配管； （ｇ）前記ガス流れを前記第一圧縮手段から前記第二圧
縮手段へ送る配管； （ｈ）前記第二圧縮手段で圧縮された前記ガス流れを、
第一部分と第二部分とに分割し、この第一部分を前記第
三圧縮手段へ送り、次いで、この第一部分を前記第三圧
縮手段から前記熱交換器へ送る配管； （ｉ）前記第一部分の一部を、前記熱交換器から前記第
一タービンへ送る配管、及び、当該一部を、更に前記第
一タービンから前記第二圧縮手段へ送る配管； （ｊ）前記第一部分の他の一部を、少なくとも部分的に
液化して、少なくとも部部分的に液化されたフラクショ
ンを形成する配管； （ｋ）前記第二部分の少なくとも一部を、前記第二圧縮
手段から前記熱交換器へ送る配管； （ｌ）前記第二部分の前記少なくとも一部を、前記熱交
換器から前記第二タービンへ送る配管； （ｍ）前記第二部分を、前記第二タービンから前記第一
圧縮手段へ送る配管。
【００１１】なお、好ましくは、本発明のガス液化プロ
セスは、以下に示す様な態様で実施される。
【００１２】（イ）第一タービンの出側圧力が、第二タ
ービンの出側圧力よりも高く設定される。
【００１３】（ロ）第二タービンの出側圧力が、前記第
一の圧力に実質的に等しく設定される。（即ち、上記二
つの圧力の差は、システム内での圧力損失によるもので
ある。） （ハ）第一タービンの出側圧力が、第二タービンの出側
圧力よりも高く設定される。
【００１４】（二）第一タービンの出側圧力が、前記第
二の圧力に実質的に等しく設定される。（即ち、上記二
つの圧力の差は、単にシステム内での圧力損失によるも
のである。） （ホ）前記第一部分が、直列に接続された二台のブース
ターによって圧縮され、それぞれのブースターは、前記
第一タービンあるいは第二タービンのいずれかに結合さ
れている。
【００１５】（ヘ）前記膨張された第二部分の少なくと
も一部が、前記第一ガスの流れに再循環される。
【００１６】（ト）前記膨張された第一部分の少なくと
も一部が、前記第二の圧力で、前記圧縮された第一ガス
の流れに再循環される。
【００１７】（チ）前記第二タービンの出側圧力は、約
４ｂａｒ（ａｂｓ．）から約１０ｂａｒ（ａｂｓ．）ま
での範囲内である。
【００１８】（リ）第一タービンの入側圧力は、約４０
ｂａｒ（ａｂｓ．）から約８０ｂａｒ（ａｂｓ．）まで
の範囲内である。
【００１９】（ヌ）第一タービンの出側圧力は、約５ｂ
ａｒ（ａｂｓ．）から約１５ｂａｒ（ａｂｓ．）までの
範囲内である。
【００２０】（ル）前記第二部分の少なくとも一部が、
冷却ユニット内を通過する。
【００２１】（ヲ）前記第一部分の少なくとも一部が、
冷却ユニット内を通過する。
【００２２】（ワ）前記第三の圧力まで圧縮された前記
第一ガス流れが、前記第一部分、前記第二部分、及び第
三部分に分割された後、この第三部分が冷却され、次い
で、第三タービンにおいて膨張される。このとき、第三
タービンの入側温度は、前記第一タービン及び前記第二
タービンの内の一つの入側温度よりも高い。
【００２３】（カ）前記第一部分の内の液化された部分
が、間接熱交換により過冷されて過冷液を形成し、この
過冷液の一部が、第一タービンの出側圧力よりも低い圧
力まで膨張された後、この間接熱交換における冷却側媒
体として使用される。
【００２４】（ヨ）異なる温度水準の複数のガス流れ
が、それぞれ、空気分離ユニットから前記液化装置に供
給される。
【００２５】（タ）前記少なくとも部分的に液化された
部分の少なくとも一部が、膨張手段へ送られる。
【００２６】（レ）前記第三圧縮手段は、直列に接続さ
れた二台のブースターを備える。
【００２７】（ソ）前記少なくとも部分的に液化された
フラクションの少なくとも一部を、膨張させるための膨
張手段を備える。
【００２８】（ツ）前記第二圧縮手段から出た流れを膨
張させるタービンを、更に備える。
【００２９】
【発明の実施の形態】図１に、本発明に基づくガス流れ
の液化プロセスの概略フローを示す。
【００３０】空気の流れは、二塔式の空気精留ユニット
（図示せず）において分離される。二塔の内の中圧精留
塔から、中圧の窒素ガスの流れ３３が第一圧力で取り出
される。これと並行して、二塔の内の低圧精留塔から、
低圧の窒素ガスの流れ３７が取り出される。低圧の窒素
ガスの流れ３７は、コンプレッサＣにおいて第一圧力ま
で圧縮され、流れ３８となる。流れ３８は、第一圧力で
第一再循環流れ４３（後述）及び中圧の窒素ガスの流れ
３３に合流される。
【００３１】合流された流れは、次いで、コンプレッサ
Ｃ１（第一圧縮手段）において第二圧力まで圧縮された
後、第二再循環流れ４５（後述）に合流される。合流さ
れた流れは、次いで、コンプレッサＣ２（第二圧縮手
段）において第三圧力まで圧縮され、窒素ガスの流れ３
９となる。窒素ガスの流れ３９は、二つの流れに分割さ
れ、第一部分（流れ１９）及び第二部分（流れ５）とな
る。
【００３２】この内、第一部分（流れ１９）は、更に、
第一ブースターＢ１及び第二ブースターＢ２（第三圧縮
手段）において圧縮されて、流れ１となり、次いで、第
一熱交換器Ｅ１において冷却された後、二つの流れ３０
及び４に分割される。なお、第一ブースターＢ１は第一
タービンＤ１に結合され、第二ブースターＢ２は第二タ
ービンＤ２に結合されている。
【００３３】第一部分（流れ１９、２１、１）の分割後
の一部３０は、第一タービンＤ１において中間圧力まで
膨張され、次いで、第一熱交換器Ｅ１に冷媒として供給
されて暖められた後、第二再循環流れ４５となり、コン
プレッサＣ２の上流側で供給側の窒素ガスの流れに合流
される。第一部分（流れ１９、２１、１）の分割後の他
の一部４は、第一熱交換器Ｅ１において冷却されて液化
された後、第二熱交換器Ｅ２に送られて冷却され、膨張
弁Ｖ１において膨張された後、第三熱交換器Ｅ３におい
て冷却され、次いで、二つのフラクション１４、１０ａ
に分割される。
【００３４】この内、第一のフラクション１４は、更
に、三つの液体窒素の流れ４７、５０、１３に分割され
る。この内の二つの液体窒素の流れ４７、５０は、冷媒
として第一熱交換器Ｅ１へ戻される。この内、液体窒素
の流れ４７は、第一熱交換器Ｅ１内で暖められた後、第
一熱交換器Ｅ１の中で再循環流れ７に合流され、第一再
循環流れ４３となる。一方、液体窒素の流れ５０は、第
一熱交換器Ｅ１で暖められた後、流れ５２となり、コン
プレッサＣに再循環され、低圧の窒素ガスの流れ３７に
合流される。
【００３５】第一のフラクション１４の残り１３は、更
に、二つの液体窒素の流れ１５及び２９に分割される。
その内の一方２９は、前述の空気精留ユニット（図示せ
ず）へ戻される。他の一方１５は、液体窒素として回収
され、貯蔵タンク（図示せず）へ送られる。
【００３６】第二のフラクション１０ａは、膨張弁Ｖ２
において膨張され、ガスの流れと液体の流れに分離され
る。この内、液体の流れは、第三熱交換器Ｅ３に冷媒と
して戻されて気化された後、ガスの流れと合流され、流
れ１０となる。流れ１０は、第二熱交換器Ｅ２及び第一
熱交換器Ｅ１を順に通過した後、流れ１８となって放出
される。
【００３７】窒素ガスの流れ３９の分割後の第二部分
（流れ５）は、第一熱交換器Ｅ１において僅かに冷却さ
れた後、冷却ユニットＲを通り、そこで冷却された後
（流れ６）、第二タービンＤ２において膨張され、再循
環流れ７となる。再循環流れ７は、第一熱交換器Ｅ１に
冷媒として供給されて暖められ、前述の流れ４７に合流
され、第一再循環流れ４３となる。合流後の第一再循環
流れ４３は、コンプレッサＣ１の上流側で供給側の窒素
ガスの流れ３８に合流される。
【００３８】図２に、本発明に基づくガス流れの液化プ
ロセスの他の例の概略フローを示す。
【００３９】この例では、供給側の窒素ガスの流れ１
は、第一熱交換器Ｅ１において部分的にしか液化されな
い（流れ４）。この様にして形成された二相流（流れ
４）は、気液分離器Ｓに送られる。この内、液相部分
は、第二熱交換器Ｅ２へ送られ、図１に示した例におけ
る流れ４と同様のプロセスで処理が行われる。一方、気
相部分は、タービンＤ１から出た膨張ガスに合流された
後、第一熱交換器Ｅ１を経て、第二再循環流れ４５とな
り、コンプレッサＣ２の上流側で供給側の窒素ガスの流
れに合流される。
【００４０】図３に、本発明に基づくガス流れの液化プ
ロセスの他の例の概略フローを示す。
【００４１】この例では、窒素ガスの流れ３９の分割後
の第二部分（流れ５）の一部は、第一熱交換器Ｅ１に送
られずに、第三ブースターＢ３に送られ、そこで圧縮さ
れた後、冷却され、次いで、この第三ブースターＢ３に
結合された第三タービンＤ３で膨張される。次いで、第
一タービンＤ１から出た膨張ガスに第一熱交換器Ｅ１の
中で合流され、そこで暖められ、第二再循環流れ４５に
なった後、コンプレッサＣ２の上流側で供給側の窒素ガ
スの流れに合流される。ここで、第三タービンＤ３の入
側温度は、第一タービンＤ１及び第二タービンＤ２の入
側温度よりも高い。
【００４２】この様な構成は、流れ６０が、第二タービ
ンＤ２を出た流れに合流され、流れ６１が、第一熱交換
器Ｅ１の上流側で流れ４７に合流するので、有用であ
る。
【００４３】図４に、本発明に基づくガス流れの液化プ
ロセスの他の例の概略フローを示す。この図には、流れ
４によって駆動される第四タービンＤ４のいくつかの設
置可能位置が示されている。ここで、流れ４は１００％
液相状態でも良いし、少量の気相を含んでいても良い。
図４に示す様に、この第四タービンＤ４の設置可能位置
は、第一熱交換器Ｅ１と第二熱交換器Ｅ２との間、第二
熱交換器Ｅ２と第三熱交換器Ｅ３との間、あるいは、第
三熱交換器Ｅ３の下流側である。
【００４４】なお、以上において、窒素ガスの液化を例
に取って本発明に基づくガス液化プロセスを説明した
が、他のガスを液化する場合にも同様に適用できること
は明らかである。
【００４５】
【実施例】次に、図１に示したフローを用いて、窒素ガ
スの液化を行った結果について説明する。
【００４６】空気の流れは、二塔式の空気精留ユニット
（図示せず）において分離される。中圧精留塔から、中
圧の窒素ガスの流れ３３（４，０００Ｎｍ３／ｈ）が第
一圧力５．１ｂａｒ（ａｂｓ．）で取り出される。これ
と並行して、低圧精留塔から、低圧の窒素ガスの流れ３
７（１３，２６８Ｎｍ３／ｈ）が１．１ｂａｒ（ａｂ
ｓ．）で取り出される。低圧の窒素ガスの流れ３７は、
コンプレッサＣにおいて第一圧力まで圧縮され、流れ３
８となる。流れ３８は、第一圧力で第一再循環流れ４３
（３１，４９４Ｎｍ３／ｈ）及び中圧の窒素ガスの流れ
３３に合流される。
【００４７】合流された流れは、次いで、コンプレッサ
Ｃ１（第一圧縮手段）において第二圧力８．７９ｂａｒ
（ａｂｓ．）まで圧縮された後、第二再循環流れ４５
（５４，１００Ｎｍ３／ｈ）に合流される。合流された
流れ（合計流量１０４，１５０Ｎｍ３／ｈ）は、次い
で、コンプレッサＣ２（第二圧縮手段）において第三圧
力２８．７５ｂａｒ（ａｂｓ．）まで圧縮され、窒素ガ
スの流れ３９となる。窒素ガスの流れ３９は、二つの流
れに分割され、第一部分（流れ１９）及び第二部分（流
れ５）となる。
【００４８】この内、第一部分（流れ１９：７４，４５
０Ｎｍ３／ｈ）は、更に、第一ブースターＢ１及び第二
ブースターＢ２（第三圧縮手段）において、４９．６９
ｂａｒ（ａｂｓ．）まで圧縮されて、流れ１となり、次
いで、第一熱交換器Ｅ１において−１０８℃まで冷却さ
れた後、更に、二つの流れ３０及び４に分割される。な
お、第一ブースターＢ１は第一タービンＤ１に結合さ
れ、第二ブースターＢ２は第二タービンＤ２に結合され
ている。
【００４９】第一部分（流れ１９、２１、１）の分割後
の一部３０（５４，１００Ｎｍ３／ｈ）は、第一タービ
ンＤ１において中間圧力９ｂａｒ（ａｂｓ．）まで膨張
され、次いで、第一熱交換器Ｅ１に冷媒として供給され
て暖められた後、第二再循環流れ４５となり、コンプレ
ッサＣ２の上流側で供給側の窒素ガスの流れに合流され
る。第一部分（流れ１９、２１、１）の分割後の他の一
部４（２０，３５０Ｎｍ３／ｈ）は、第一熱交換器Ｅ１
において冷却されて液化された後、第二熱交換器Ｅ２に
送られ、−１６９℃から−１８６℃まで冷却され、膨張
弁Ｖ１において膨張された後、第三熱交換器Ｅ３におい
て−１９４℃まで冷却され、次いで、二つのフラクショ
ン１４、１０ａに分割される。
【００５０】この内、第一のフラクション１４は、更
に、三つの液体窒素の流れ４７、５０、１３に分割され
る。この内の二つの液体窒素の流れ４７、５０は、冷媒
として第一熱交換器Ｅ１へ戻される。液体窒素の流れ４
７（１，７９４Ｎｍ３／ｈ）は、第一熱交換器Ｅ１内で
周囲温度まで暖められた後（なお、ここで周囲温度と
は、約−５０℃以上、約＋５０℃以下を意味し、好まし
くは、約−２０℃以上、約＋４５℃以下であり、更に、
好ましくは、約０℃以上、約＋４０℃以下である。）、
第一熱交換器Ｅ１の中で再循環流れ７に合流され、第一
再循環流れ４３となる。一方、流れ液体窒素の５０は、
第一熱交換器Ｅ１で暖められた後、流れ５２となり、コ
ンプレッサＣに再循環され、低圧の窒素ガスの流れ３７
に合流される。
【００５１】第一のフラクション１４の残り１３（１
５，２３８Ｎｍ３／ｈ）は、更に、二つの液体窒素の流
れ１５及び２９に分割される。その内の一方２９は、前
述の空気精留ユニット（図示せず）へ戻される。他の一
方１５は、液体窒素として回収され、貯蔵タンク（図示
せず）へ送られる。
【００５２】第二のフラクション１０ａは、膨張弁Ｖ２
において膨張され、ガスの流れと液体の流れに分離され
る。この内、液体の流れは、第三熱交換器Ｅ３に冷媒と
した戻されて気化された後、ガスの流れと合流され、流
れ１０となる。流れ１０は、第二熱交換器Ｅ２及び第一
熱交換器Ｅ１を順に通過した後、流れ１８（１，９８５
Ｎｍ３／ｈ）となって放出される。
【００５３】窒素ガスの流れ３９の分割後の第二部分
（流れ５）は、第一熱交換器Ｅ１において７℃まで僅か
に冷却された後、冷却ユニットＲを通り、そこで−２５
℃まで冷却された後（流れ６）、第二タービンＤ２にお
いて５．２４ｂａｒ（ａｂｓ．）まで膨張され、再循環
流れ７となる。再循環流れ７は、第一熱交換器Ｅ１に冷
媒として供給されて暖められ、前述の流れ４７に合流さ
れ、第一再循環流れ４３となる。合流後の第一再循環流
れ４３は、コンプレッサＣ１の上流側で供給側の流れ３
８に合流される。
【００５４】以上において、本発明に基づくガス液化プ
ロセスについて、いくつかの具体的な例を用いて説明し
たが、これらの例は、本発明の技術的範囲を何ら限定す
るものではない。本発明の範囲は、請求の範囲に示す通
りである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施例の概略フローを示す図。
【図２】本発明の他の実施例の概略フローを示す図であ
って、この例では、供給側の流れの一部のみが液化され
る。
【図３】本発明の他の実施例の概略フローを示す図であ
って、この例では、供給側の流れの一部が先ず圧縮さ
れ、次いで、熱交換器において冷却される。
【図４】本発明の他の実施例の概略フローを示す図であ
って、この図には、追加されるタービンのいくつかの設
置可能位置が示されている。
【符号の説明】
Ｃ・・・コンプレッサ、 Ｃ１・・・コンプレッサ（第一圧縮手段）、 Ｃ２・・・コンプレッサ（第二圧縮手段）、 Ｂ１・・・第一ブースター（第三圧縮手段）、 Ｂ２・・・第二ブースター（第三圧縮手段）、 Ｂ３・・・第三ブースター、 Ｅ１・・・第一熱交換器（熱交換器）、 Ｅ２・・・第二熱交換器、 Ｅ３・・・第三熱交換器、 Ｄ１・・・第一タービン、 Ｄ２・・・第二タービン、 Ｄ３・・・第三タービン、 Ｄ４・・・第四タービン、 Ｖ１・・・膨張弁（膨張手段）、 Ｖ２・・・膨張弁（膨張手段）、 Ｒ・・・冷却ユニット、 Ｓ・・・気液分離器、 ３７・・・低圧の窒素ガスの流れ、 ３３・・・第一圧力の窒素ガスの流れ（第一ガス流
れ）、 ３９・・・第三圧力の窒素ガスの流れ（第一ガス流
れ）、 ４３・・・第一再循環流れ、 ４５・・・第二再循環流れ、 ７・・・再循環流れ、 １９・・・分割された窒素ガスの流れ（第一部分）、 ５・・・分割された窒素ガスの流れ（第二部分）、 ３０・・・第一部分の一部、 ４・・・第一部分の他の一部、 １４・・・第一のフラクション、 １０ａ・・・第二のフラクション、 ４７、５０、１３・・・三つに分割された液体窒素の流
れ、 ２９・・・空気分離ユニットへ戻される液体窒素、 １５・・・貯蔵タンクに回収される液体窒素。

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 下記工程を備えたガス流れの液化プロセ
    ス： （ａ）第一ガス流れを、第一の圧力から第二の圧力へ圧
    縮する； （ｂ）前記第一ガス流れを、前記第二の圧力から第三の
    圧力へ圧縮する； （ｃ）前記第三の圧力まで圧縮された前記第一ガス流れ
    を、第一部分及び第二部分に分割する； （ｄ）前記第一部分を圧縮し、次いで冷却し、次いでそ
    の一部を第一タービンにおいて膨張させるとともに、他
    の一部を少なくとも部分的に液化させて、少なくとも部
    分的に液化されたフラクションを形成する； （ｅ）前記第二部分の少なくとも一部を冷却し、その少
    なくとも一部を第二タービンにおいて膨張させる、この
    とき、前記第二タービンの入側温度は、前記第一タービ
    ンの入側温度よりも高く、前記第一タービンの出側圧力
    は、前記第二タービンの出側圧力と異なっている。
  2. 【請求項２】 前記第一タービンの出側圧力が、前記第
    二タービンの出側圧力よりも高いことを特徴とする請求
    項１に記載のガス流れの液化プロセス。
  3. 【請求項３】 前記第二タービンの出側圧力が、前記第
    一の圧力に実質的に等しいことを特徴とする請求項１に
    記載のガス流れの液化プロセス。
  4. 【請求項４】 前記第一タービンの出側圧力が、前記第
    二タービンの出側圧力よりも高いことを特徴とする請求
    項３に記載のガス流れの液化プロセス。
  5. 【請求項５】 前記第一タービンの出側圧力が、前記第
    二の圧力に実質的に等しいことを特徴とする請求項１に
    記載のガス流れの液化プロセス。
  6. 【請求項６】 前記第一部分が、直列に接続された二台
    のブースターによって圧縮され、それぞれのブースター
    は、前記第一タービンあるいは第二タービンのいずれか
    に結合されていることを特徴とする請求項１に記載のガ
    ス流れの液化プロセス。
  7. 【請求項７】 前記膨張された第二部分の少なくとも一
    部が、前記第一ガスの流れに再循環されることを特徴と
    する請求項１に記載のガス流れの液化プロセス。
  8. 【請求項８】 前記膨張された第一部分の少なくとも一
    部が、前記第二の圧力で、前記圧縮された第一ガスの流
    れに再循環されることを特徴とする請求項１に記載のガ
    ス流れの液化プロセス。
  9. 【請求項９】 前記第二タービンの出側圧力が、約４ｂ
    ａｒ（ａｂｓ．）から約１０ｂａｒ（ａｂｓ．）までの
    範囲内であることを特徴とする請求項１に記載のガス流
    れの液化プロセス。
  10. 【請求項１０】 第一タービンの入側圧力が、約４０ｂ
    ａｒ（ａｂｓ．）から約８０ｂａｒ（ａｂｓ．）までの
    範囲内であることを特徴とする請求項１に記載のガス流
    れの液化プロセス。
  11. 【請求項１１】 第一タービンの出側圧力が、約５ｂａ
    ｒ（ａｂｓ．）から約１５ｂａｒ（ａｂｓ．）までの範
    囲内であることを特徴とする請求項１に記載のガス流れ
    の液化プロセス。
  12. 【請求項１２】 前記第二部分の少なくとも一部が、冷
    却ユニット内を通過することを特徴とする請求項１に記
    載のガス流れの液化プロセス。
  13. 【請求項１３】 前記第三の圧力まで圧縮された前記第
    一ガス流れが、前記第一部分、前記第二部分、及び第三
    部分に分割された後、この第三部分が冷却され、次い
    で、前記第一タービン及び前記第二タービンの内の一つ
    の入側温度よりも高い入側温度で、第三タービンにおい
    て膨張されることを特徴とする請求項１に記載のガス流
    れの液化プロセス。
  14. 【請求項１４】 前記第三の圧力まで圧縮された前記第
    一ガス流れが、前記第一部分、前記第二部分、及び第三
    部分に分割された後、この第三部分が冷却され、次い
    で、前記第一タービン及び前記第二タービンの内の一つ
    の入側温度よりも高い入側温度で、第三タービンにおい
    て膨張されることを特徴とする請求項１に記載のガス流
    れの液化プロセス。
  15. 【請求項１５】 前記第一部分の内の液化された部分
    が、間接熱交換により過冷されて過冷液を形成し、この
    過冷液の一部が、第一タービンの出側圧力よりも低い圧
    力まで膨張された後、この間接熱交換における冷却側媒
    体として使用されることを特徴とする請求項１に記載の
    ガス流れの液化プロセス。
  16. 【請求項１６】 異なる温度水準の複数のガス流れが、
    それぞれ、空気分離ユニットから前記液化装置に供給さ
    れることを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記
    載のガス流れの液化プロセス。
  17. 【請求項１７】 前記少なくとも部分的に液化された部
    分の少なくとも一部が、膨張手段へ送られることを特徴
    とする請求項１に記載のガス流れの液化プロセス。
  18. 【請求項１８】下記構成を備えたガス流れの液化装置： （ａ）熱交換器； （ｂ）第一タービン及び第二タービン； （ｃ）第一圧縮手段； （ｄ）第二圧縮手段； （ｅ）第三圧縮手段； （ｆ）前記ガス流れを前記第一圧縮手段へ送る配管； （ｇ）前記ガス流れを前記第一圧縮手段から前記第二圧
    縮手段へ送る配管； （ｈ）前記第二圧縮手段で圧縮された前記ガス流れを、
    第一部分と第二部分とに分割し、この第一部分を前記第
    三圧縮手段へ送り、次いで、この第一部分を前記第三圧
    縮手段から前記熱交換器へ送る配管； （ｉ）前記第一部分の一部を、前記熱交換器から前記第
    一タービンへ送る配管、及び、当該一部を、更に前記第
    一タービンから前記第二圧縮手段へ送る配管； （ｊ）前記第一部分の他の一部を、少なくとも部分的に
    液化して、少なくとも部部分的に液化されたフラクショ
    ンを形成する配管； （ｋ）前記第二部分の少なくとも一部を、前記第二圧縮
    手段から前記熱交換器へ送る配管； （ｌ）前記第二部分の前記少なくとも一部を、前記熱交
    換器から前記第二タービンへ送る配管； （ｍ）前記第二部分を、前記第二タービンから前記第一
    圧縮手段へ送る配管。
  19. 【請求項１９】 前記第三圧縮手段は、直列に接続され
    た二台のブースターを備えたことを特徴とする請求項１
    ８に記載のガス流れの液化装置。
  20. 【請求項２０】 前記少なくとも部分的に液化されたフ
    ラクションの少なくとも一部を、膨張させるための膨張
    手段を備えたことを特徴とする請求項１８に記載のガス
    流れの液化装置。
  21. 【請求項２１】 前記少なくとも部分的に液化されたフ
    ラクションの少なくとも一部を、膨張させるための膨張
    手段を備えたことを特徴とする請求項１９に記載のガス
    流れの液化装置。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6192707B1 (en) * 1999-11-12 2001-02-27 Praxair Technology, Inc. Cryogenic system for producing enriched air
US6751985B2 (en) * 2002-03-20 2004-06-22 Exxonmobil Upstream Research Company Process for producing a pressurized liquefied gas product by cooling and expansion of a gas stream in the supercritical state
US6591632B1 (en) * 2002-11-19 2003-07-15 Praxair Technology, Inc. Cryogenic liquefier/chiller
US20090217701A1 (en) * 2005-08-09 2009-09-03 Moses Minta Natural Gas Liquefaction Process for Ling
US7712331B2 (en) * 2006-06-30 2010-05-11 Air Products And Chemicals, Inc. System to increase capacity of LNG-based liquefier in air separation process
DE102006039616B3 (de) * 2006-08-24 2008-04-03 Eberhard Otten Verfahren und Vorrichtung zur Speicherung von Brenngas, insbesondere Erdgas
CN101040674B (zh) * 2007-04-29 2010-12-01 湖南凯美特气体股份有限公司 一种食品级液体二氧化碳产品的生产方法
WO2008136884A1 (en) * 2007-05-03 2008-11-13 Exxonmobil Upstream Research Company Natural gas liquefaction process
US9140490B2 (en) * 2007-08-24 2015-09-22 Exxonmobil Upstream Research Company Natural gas liquefaction processes with feed gas refrigerant cooling loops
WO2009070379A1 (en) * 2007-11-30 2009-06-04 Exxonmobil Upstream Research Company Integrated lng re-gasification apparatus
US20110132032A1 (en) * 2009-12-03 2011-06-09 Marco Francesco Gatti Liquid air method and apparatus
FR2972792B1 (fr) * 2011-03-16 2017-12-01 L'air Liquide Sa Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede et appareil de liquefaction de co2
FR2974167B1 (fr) * 2011-04-14 2015-11-06 Air Liquide Procede et appareil de liquefaction d'un gaz
EP2600090B1 (de) * 2011-12-01 2014-07-16 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Drucksauerstoff durch Tieftemperaturzerlegung von Luft
TR201819700T4 (tr) * 2015-03-17 2019-01-21 Siad Macch Impianti S P A Sıvılaştırılmış doğal gazın buharlaşmasından türeyen soğuk enerjinin geri kazanımını kullanarak nitrojeni sıvılaştırmak için tesis.
FR3044747B1 (fr) * 2015-12-07 2019-12-20 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede de liquefaction de gaz naturel et d'azote
KR101792708B1 (ko) * 2016-06-22 2017-11-02 삼성중공업(주) 유체냉각장치
AU2018269511A1 (en) 2017-05-16 2019-11-28 Terrence J. Ebert Apparatus and process for liquefying gases
FR3066809B1 (fr) * 2017-05-24 2020-01-31 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede et appareil pour la separation de l'air par distillation cryogenique
US20220333855A1 (en) * 2021-04-15 2022-10-20 Henry Edward Howard System and method to produce liquefied natural gas using two distinct refrigeration cycles with an integral gear machine
US20220333856A1 (en) * 2021-04-15 2022-10-20 Henry Edward Howard System and method to produce liquefied natural gas using two distinct refrigeration cycles with an integral gear machine

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3605422A (en) * 1968-02-28 1971-09-20 Air Prod & Chem Low temperature frocess for the separation of gaseous mixtures
US4705511A (en) * 1985-05-13 1987-11-10 Bipore, Inc. Introducer sheath assembly
US4778497A (en) * 1987-06-02 1988-10-18 Union Carbide Corporation Process to produce liquid cryogen
DE3738559A1 (de) * 1987-11-13 1989-05-24 Linde Ag Verfahren zur luftzerlegung durch tieftemperaturrektifikation
US4894076A (en) * 1989-01-17 1990-01-16 Air Products And Chemicals, Inc. Recycle liquefier process
FR2652409A1 (fr) * 1989-09-25 1991-03-29 Air Liquide Procede de production frigorifique, cycle frigorifique correspondant et leur application a la distillation d'air.
GB9008752D0 (en) * 1990-04-18 1990-06-13 Boc Group Plc Air separation
US5231835A (en) * 1992-06-05 1993-08-03 Praxair Technology, Inc. Liquefier process
GB9213776D0 (en) * 1992-06-29 1992-08-12 Boc Group Plc Air separation
US5303556A (en) * 1993-01-21 1994-04-19 Praxair Technology, Inc. Single column cryogenic rectification system for producing nitrogen gas at elevated pressure and high purity
US5584194A (en) * 1995-10-31 1996-12-17 Gardner; Thomas W. Method and apparatus for producing liquid nitrogen
US5802873A (en) * 1997-05-08 1998-09-08 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system with dual feed air turboexpansion

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