JP2001165560A - 原料ガス液化のための寒冷提供方法 - Google Patents

原料ガス液化のための寒冷提供方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液化効率の向上を可能にする原料ガス液化の
ための寒冷提供方法の提供。 【解決手段】 原料ガスの冷却と液化のための寒冷をも
う一つの冷却系により予冷される混合冷媒系により供給
する。この混合冷媒の部分的凝縮と分離から、混合冷媒
を最終の一番高い圧力で凝縮させる場合には、予冷系に
よりもたらされる一番低い温度より高い温度の少なくと
も一つの液体流２６２、２７４を得る。混合冷媒を最終
の一番高い圧力より低い圧力で凝縮させる場合は、予冷
系によりもたらされる一番低い温度に等しいかそれより
高い温度で凝縮を行う。この混合冷媒液を使って、予冷
系によりもたらされるよりも低い温度の寒冷を提供す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原料ガスを液化す
るための寒冷の提供方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】辺鄙な
現場での天然ガスの液化、液化天然ガス（ＬＮＧ） の
人口中心地への輸送、及び地域での消費のためのＬＮＧ
の貯蔵と気化は、世界中で何年にもわたりうまく行われ
ている。ＬＮＧの生産現場は、一般に、ＬＮＧを末端消
費者へ輸送する大型のＬＮＧタンカー用の埠頭設備のあ
る地方の辺鄙な現場にある。
【０００３】液化のための大量の寒冷要求量をまかなう
ため、多数のプロセスサイクルがＬＮＧ生産用に開発さ
れている。そのようなサイクルは一般に、１以上の混合
冷媒（ＭＲ）系と組み合わせて運転されるプロパン又は
単一のクロロフルオロカーボン冷媒を使用する単一成分
冷却系の組み合わせを利用する。周知の混合冷媒は一般
に、軽質の炭化水素と随意に窒素を含み、そして特定の
処理工程の温度及び圧力レベルに適合させた組成物を利
用する。第１の混合冷媒がより高い温度での最初の冷却
を提供しそして第２の冷媒がより低い温度での更なる冷
却を提供する複混合冷媒サイクルも利用されている。
【０００４】米国特許第３７６３６５８号明細書には、
第２の混合成分冷却循環路を予冷する第１のプロパン冷
却循環路を使用するＬＮＧ製造装置が開示されている。
第１の冷却循環路による最終段階の予冷後に、第２の冷
却循環路からの混合冷媒を液体流と蒸気流とに分ける。
得られた液体流は過冷却して中間の温度にし、絞り弁を
通してフラッシュさせ、そして気化させて寒冷を提供さ
せる。得られた蒸気流を液化させ、上記の中間温度より
低い温度まで予冷し、絞り弁を通しフラッシュさせて、
寒冷を提供させ且つ原料の最終の冷却を行う。
【０００５】米国特許第４０６５２７８号明細書に記載
される、別のＬＮＧ製造装置は、第１のプロパン冷却循
環路を使用して第２の混合成分冷却循環路を予冷する。
第１の冷却循環路による最終段階の予冷後に、第２の冷
却循環路からの混合冷媒を液体流と蒸気流とに分ける。
得られた液体流を過冷却して中間の温度にし、弁を使っ
てフラッシュさせ、そして気化させて寒冷を提供させ
る。得られた蒸気流は液化させ、上記の中間温度より低
い温度まで予冷し、絞り弁を通しフラッシュさせ、そし
て気化させて寒冷を提供させ且つ原料の最終の冷却を行
う。この方法は、重質成分除去のための原料の蒸留を第
１の冷却循環路により提供されるよりも低い温度と、そ
して原料圧力よりも実質的に低い圧力で行う点で、先に
触れた米国特許第３７６３６５８号明細書と異なる。
【０００６】米国特許第４４０４００８号明細書には、
第１のプロパン冷却循環路を使用して第２の混合成分冷
却循環路を予冷するＬＮＧ製造装置が開示されている。
第１の冷却循環路による最終段階の予冷後に、第２の冷
却循環路からの混合冷媒を液体流と蒸気流とに分ける。
得られた液体流を過冷却して中間の温度にし、弁を使っ
てフラッシュさせ、そして気化させて寒冷を提供させ
る。得られた蒸気流は液化させ、過冷却して液体流の上
記の中間温度より低い温度にし、絞り弁を通しフラッシ
ュさせ、そして気化させて寒冷を提供させ且つ原料の最
終の冷却を行う。この従来技術は、第２の冷却循環路の
混合冷媒の冷却と部分的な凝縮を圧縮段階の間で行う点
で、米国特許第３７６３６５８号明細書と異なる。次い
で、得られた液を得られた蒸気流と第１の冷却循環路の
一番低い温度より高い温度で再度一緒にし、そして次に
一緒にした混合冷媒流を第１の冷却循環路により更に冷
却する。
【０００７】別のＬＮＧ製造装置が米国特許第４２７４
８４９号明細書に開示されており、この装置は第１の混
合成分冷却循環路を使って第２の混合冷却循環路を予冷
する。第１の冷却循環路による最終段階の予冷後に、第
２の冷却循環路からの混合冷媒を液体流と蒸気流に分け
る。得られた液体流を予冷して中間の温度にし、絞り弁
を通しフラッシュさせ、そして気化させて寒冷を提供さ
せる。得られた蒸気流は液化させ、液の上記の中間温度
より低い温度まで過冷却し、絞り弁を通してフラッシュ
させ、そして気化させて寒冷を提供させ且つ原料の最終
的な冷却を行う。この参考文献の図７では、予冷後の第
２の冷媒の分離の結果得られる蒸気を更に冷却して第１
の冷却循環路により提供されるのより低い温度にし、そ
して液体流と蒸気流とに分けている。
【０００８】米国特許第４５３９０２８号明細書には、
第１の混合成分冷却循環路を使用して第２の混合成分冷
却循環路を予冷するＬＮＧ製造装置が記載されている。
第１の冷却循環路による最終段階の予冷後に、第２の冷
却循環路からの混合冷媒を液体流と蒸気流とに分ける。
得られた液体流を過冷却して中間の温度にし、絞り弁を
通してフラッシュさせ、そして気化させて寒冷を提供さ
せる。得られた蒸気流は、液化させ、過冷却して上記の
中間温度より低い温度にし、絞り弁を通しフラッシュさ
せ、そして気化させて寒冷を提供させ且つ原料の最終の
冷却を行う。この米国特許明細書の装置は、第２の冷媒
を二つの異なる圧力で気化させて寒冷を提供させること
により、上述の米国特許第４２７４８４９号明細書のそ
れと異なる。
【０００９】上で明らかにした現状の技術の文献には、
過冷却した混合冷媒流を気化させて天然ガスの液化のた
めの寒冷を提供することが記載されていて、そこでの過
冷却は、過冷却した混合冷媒流のフラッシュと気化によ
り発生する寒冷のうちの一部分により提供される。混合
冷媒流と天然ガス原料を冷却するための寒冷は、主熱交
換帯域での混合冷媒流の気化により提供される。圧縮中
及び／又は圧縮後の混合冷媒蒸気の冷却は、例えばプロ
パン等の別個の冷媒により提供される。
【００１０】ガス液化プロセスの向上した効率は、非常
に望ましいものであり、ガス液化の技術において開発さ
れている新しいサイクルの主要目的になっている。下記
に記載しまた特許請求の範囲の記載により明らかにされ
る本発明の目的は、主熱交換帯域において追加の気化用
冷媒流を提供することにより液化効率を向上させること
である。液化効率を上昇させる改良された冷却工程を適
用するための種々の態様が説明される。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、原料ガスを液
化するための寒冷を提供する方法であって、（１）第１
の温度とこの第１の温度より低い第２の温度との間の温
度範囲内の寒冷を提供する第１の再循環冷却路から寒冷
を提供する工程、（２）第２の温度とこの第２の温度よ
り低い第３の温度との間の温度範囲内の寒冷を第２の再
循環冷却路から提供し、その際、第１の冷却路が第２の
冷却路へ第１の温度と第２の温度との間の温度範囲内の
寒冷を提供する工程、（３）第２の再循環冷却路におい
て混合冷媒蒸気を最終の一番高い圧力まで圧縮する工
程、（４）第２の再循環冷却路からの混合冷媒蒸気のう
ちの少なくとも一部分を部分的に凝縮させ、そして得ら
れた部分凝縮混合冷媒を少なくとも一つの液体冷媒流と
少なくとも一つの蒸気冷媒流とに分ける工程、及び
（５）この少なくとも一つの液体冷媒流を過冷却して第
２の温度より低い温度にし、得られた過冷却液体冷媒流
を減圧し、そして得られた減圧冷媒流を気化させて原料
ガスを液化するための第２の温度と第３の温度との間の
寒冷のうちの少なくとも一部分を提供する工程、を含む
原料ガスを液化するための寒冷の提供方法である。
【００１２】得られた圧縮冷媒を部分的に凝縮させる工
程を最終の一番高い圧力より低い圧力で行う場合には、
この工程は第２の温度に等しいかそれより高い温度で実
施される。得られた圧縮冷媒を部分的に凝縮させる工程
を最終の一番高い圧力に本質的に等しい圧力で行う場合
には、この工程は第２の温度より高い温度で実施され
る。
【００１３】第２の温度と第３の温度との間の原料ガス
を液化させるための寒冷は、主熱交換帯域での気化する
混合冷媒との間接熱交換により提供することができる。
この気化する混合冷媒は、（ａ）混合冷媒蒸気を第１の
圧力に圧縮する工程、（ｂ）得られた圧縮冷媒蒸気を冷
却し、部分的に凝縮させ、そして分離して第１の混合冷
媒蒸気部分と第１の混合冷媒液体部分とを得る工程、
（ｃ）第１の混合冷媒液体部分を過冷却して第１の過冷
却混合冷媒液を提供する工程、（ｄ）この第１の過冷却
混合冷媒液を減圧し、得られた減圧混合冷媒液を主熱交
換帯域において気化させて、そこで原料ガスを冷却し凝
縮させるための気化する混合冷媒を提供する工程、及び
（ｅ）主熱交換帯域から気化した混合冷媒流を抜き出し
て工程（ａ）のための混合冷媒蒸気のうちの少なくとも
一部分を提供する工程、により提供される。
【００１４】工程（ｃ）での過冷却のための寒冷のうち
の少なくとも一部分は、工程（ｄ）の主熱交換帯域にお
ける減圧混合冷媒の気化により提供することができる。
工程（ｃ）の過冷却のための寒冷のうちの少なくとも一
部分は、主熱交換帯域外部からの１以上の追加の冷媒流
との間接熱交換により提供することもできる。この１以
上の追加の冷媒流は、単一成分の冷媒又は多成分の冷媒
を含むことができる。
【００１５】上記の方法は更に、第１の混合冷媒蒸気部
分を部分的に凝縮させそして分離して第２の混合冷媒蒸
気と第２の混合冷媒液とにし、第２の混合冷媒液を主熱
交換帯域での気化する混合冷媒との間接熱交換により過
冷却し、得られた過冷却した第２の混合冷媒液を減圧
し、そして得られた減圧混合冷媒流を主熱交換帯域で気
化させて、そこにおいて追加の気化する混合冷媒流を提
供することを含むことができる。
【００１６】上記の方法はまた、第２の混合冷媒蒸気を
主熱交換帯域での気化する混合冷媒との間接熱交換によ
り凝縮させ過冷却し、得られた凝縮及び過冷却した第２
の混合冷媒蒸気を減圧し、そして得られた減圧混合冷媒
流を主熱交換帯域で気化させて、そこにおいて追加の気
化する混合冷媒を提供することを更に含むことができ
る。
【００１７】一般に、（ｂ）における冷却と部分的凝縮
のための寒冷のうちの少なくとも一部分は、主熱交換帯
域外部からの１以上の追加の冷媒流との間接熱交換によ
り提供することができる。この１以上の追加の冷媒流の
うちの少なくとも一つは、単一成分の冷媒又は多成分の
冷媒を含むことができる。
【００１８】原料ガスを冷却するための寒冷のうちの一
部分は、主熱交換帯域外部からの１以上の追加の冷媒流
との間接熱交換により提供することができる。この１以
上の追加の寒冷流は、単一成分の冷媒又は多成分の冷媒
を含むことができる。
【００１９】原料ガスは、メタンと、メタンより重い１
種以上の炭化水素を含むことができ、そしてこの場合に
おける上記の方法は更に、（ｅ）原料ガスを追加の冷媒
流との間接熱交換で予冷する工程、（ｆ）得られた予冷
原料ガスをスクラブ塔へ導入して、希薄（ｌｅａｎ）ス
クラブ液をメタンより重い炭化水素で富ませる工程、
（ｇ）スクラブ塔の底部からメタンより重い炭化水素に
富んだ流れを抜き出す工程、（ｈ）スクラブ塔の塔頂部
からメタンとメタンより重い残留炭化水素とを含有して
いる塔頂生成物流を抜き出す工程、（ｉ）この塔頂生成
物流を主熱交換帯域で冷却してメタンより重い残留炭化
水素を凝縮させる工程、（ｊ）得られた冷却塔頂生成物
流を精製したメタンに富む製品とメタンより重い炭化水
素に富ませた流れとに分ける工程、及び（ｋ）このメタ
ンより重い炭化水素に富ませた流れのうちの少なくとも
一部分を利用して工程（ｆ）の希薄スクラブ液を提供す
る工程、を含むことができる。
【００２０】第１の混合冷媒蒸気部分は、工程（ｂ）で
の分離の後で圧縮することができる。その結果得られた
圧縮した工程（ｂ）の第１の混合冷媒蒸気の冷却と部分
的凝縮は、周囲温度の流体との間接熱交換により行うこ
とができる。第１の混合冷媒液のうちの一部分を第１の
昇圧した混合冷媒蒸気と混ぜ合わせることができる。
【００２１】随意に、工程（ｂ）の第１の混合冷媒蒸気
のうちの少なくとも一部分を更に冷却し、部分的に凝縮
させ、分離して追加の混合冷媒液にすることができ、そ
してそれは第１の昇圧した混合冷媒液と一緒にされる。
第１の混合冷媒蒸気部分を冷却し部分的に凝縮させるた
めの寒冷のうちの一部分は、主熱交換帯域での気化する
混合冷媒との間接熱交換により提供することができる。
【００２２】過冷却後の第１の昇圧した混合冷媒液は、
主熱交換帯域において第１の圧力で気化させることがで
き、そして過冷却後の第２の昇圧した混合冷媒液は、主
熱交換帯域において第２の圧力で気化させることができ
る。上記の方法は更に、第２の混合冷媒蒸気を主熱交換
帯域での気化する混合冷媒との間接熱交換により凝縮さ
せ過冷却し、得られた凝縮し過冷却した第２の混合冷媒
蒸気を減圧して第２の圧力にし、そして得られた減圧混
合冷媒液を主熱交換帯域で気化させて、そこにおいて追
加の気化する混合冷媒を提供することを含むことができ
る。
【００２３】第２の再循環冷却路の運転は、（ａ）混合
冷媒蒸気を圧縮して第１の圧力にすること、（ｂ）得ら
れた圧縮冷媒蒸気を冷却し、部分的に凝縮させ、そして
分離して混合冷媒蒸気部分と混合冷媒液体部分とにする
こと、（ｃ）混合冷媒液体部分を過冷却して過冷却混合
冷媒液を提供すること、（ｄ）この過冷却混合冷媒液を
減圧し、得られた減圧混合冷媒液を主熱交換帯域で気化
させて、そこで原料ガスを冷却し凝縮させるための気化
する混合冷媒流のうちの一つを提供すること、及び
（ｅ）主熱交換帯域から気化した混合冷媒流を抜き出し
て（ａ）における混合冷媒蒸気のうちの少なくとも一部
分を提供すること、を含むことができる。混合冷媒液体
部分を過冷却するための寒冷は、一部分は、主熱交換帯
域での得られた気化する減圧冷媒液との間接熱交換によ
り提供することができ、そして一部分は、主熱交換帯域
外部からの追加の冷媒のうちの１以上の部分との間接熱
交換により提供することができる。
【００２４】第２の再循環冷却路の運転は、更に、
（ｆ）混合冷媒蒸気部分を凝縮させ過冷却して追加の過
冷却混合冷媒液を提供すること、及び（ｇ）この追加の
過冷却混合冷媒液を減圧し、得られた減圧液を主熱交換
帯域で気化させて、そこで原料ガスを冷却し凝縮させる
ための気化する混合冷媒流のうちのもう一つを提供する
こと、を含むことができる。追加の混合冷媒蒸気を凝縮
させ過冷却するための寒冷は、一部分は、主熱交換帯域
での得られた気化する減圧液との間接熱交換により提供
することができ、そして一部分は、主熱交換帯域外部か
らの１以上の追加の冷媒流との間接熱交換により提供す
ることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】本発明は、ガス流の効率的な液化
方法を提供するものであり、特に天然ガスの液化に適用
可能である。本発明は、混合冷媒系を利用し、この混合
冷媒系では圧縮後の混合冷媒を第２の冷却系により予冷
し、そして圧縮混合冷媒の部分的凝縮及び分離から少な
くとも一つの液体流を得る。部分凝縮工程を圧縮混合冷
媒の最終の一番高い圧力より低い圧力で行う場合、凝縮
は第２の冷媒系により提供される一番低い温度と等しい
かそれより高い温度で実施される。部分凝縮工程を圧縮
混合冷媒の最終の一番高い圧力と本質的に等しい圧力で
行う場合、凝縮は第２の冷媒系により提供される一番低
い温度より高い温度で実施される。
【００２６】混合冷媒は、メタン、エタン、プロパン及
びその他の軽質炭化水素から選ばれる１種以上の炭化水
素を一般に含有している多成分流体混合物であり、窒素
を含有してもよい。
【００２７】予冷系は、一般に、混合冷媒を周囲温度よ
り低い温度に冷却する。本発明における予冷系により達
成される一番低い温度に制限はないものの、液化天然ガ
ス（ＬＮＧ）の製造にとっては、最低の予冷温度は一般
に約０℃と約−７５℃の間、好ましくは約−２０℃と約
−４５℃の間にあるべきであることが分かった。最低の
予冷温度は、天然ガス組成とＬＮＧ製品要求条件とに依
存する。予冷系は、Ｃ 2〜Ｃ5炭化水素又はＣ1〜Ｃ4ハロ
カーボンから選ばれる単一成分冷媒をおのおのが使用す
る熱交換器のカスケードを形成することができる。所望
ならば、予冷系は種々の炭化水素を含む混合冷媒を使用
することができる。本発明の一つの態様は、プロパンで
予冷される混合冷媒系を利用して、混合冷媒の第１段階
のプロパンでの冷却後に混合冷媒液を得、その結果、標
準的なプロパン予冷混合冷媒サイクルよりも動力の節約
になり又は生産量が増加することになる。複混合冷媒サ
イクルへの本発明の適用を含めて、いくつかの態様を説
明する。
【００２８】本発明は、プレート‐フィン式、蛇管(コ
イル)式、多管式、及びケトル式熱交換器、あるいは特
定の用途に依存して複数のタイプの熱交換器の組み合わ
せを含めて、冷却循環路における様々な熱交換器のいず
れも利用することができる。本発明は、任意の適当なガ
ス流の液化に適用可能であるが、下記では天然ガスの液
化のための方法として説明される。本発明は、特許請求
の範囲に記載された方法において使用される熱交換器の
数及び配置にはとらわれない。
【００２９】ここでの開示において、「熱交換帯域」と
いう用語は、所定の温度範囲内の１種以上のプロセス流
を冷却する寒冷を１種以上の冷媒流により提供する熱交
換器、又は複数の熱交換器の組み合わせを定義するもの
である。熱交換器は、任意の熱交換装置を収容している
容器であり、そのような装置はプレート及びフィン、蛇
管（コイル）、管束（チューブバンドル）、及びその他
の既知の伝熱手段を包含することができる。「主熱交換
帯域」という用語は、原料ガスを冷却及び液化するため
の第２の温度と第３の温度との間の温度範囲で第２の再
循環冷却路から寒冷を提供する帯域を定義するものであ
る。下記で説明する態様では、主熱交換帯域は、第２の
温度と第３の温度の間で原料ガスを冷却及び液化する寒
冷を再循環混合冷媒の気化により供給する熱交換器、又
は一群の熱交換器である。
【００３０】従来技術による代表的なガス液化法を図１
でもって説明する。酸性ガス、例えばＣＯ2やＨ2Ｓ等
を、例えば水銀等のその他の汚染物とともに除去するた
め、天然ガス１００を最初に前処理部１０２で清浄にし
乾燥させる。次に、前処理したガス１０４は第１段のプ
ロパン熱交換器１０６に入り、そこで冷却されて約８℃
の典型的な中間温度にされる。この流れを第２段のプロ
パン熱交換器１０８で更に冷却して約−１５℃の典型的
温度にし、そして得られた更に冷却した流れ１１２をス
クラブ塔１１０に入れる。スクラブ塔では、原料のうち
の重い成分、一般にペンタン及びそれより重質のもの
を、スクラブ塔の底部から流れ１１６として除去する。
スクラブ塔のコンデンサーは、プロパン熱交換器１１４
により寒冷を供給される。プロパン熱交換器１０６、１
０８、及び１１４は、気化するプロパンを使用して間接
熱交換により寒冷を提供する。
【００３１】重質成分除去後の天然ガス流１１８は、約
−３５℃の典型的温度にある。流れ１１８は、主熱交換
器１２２の第１の帯域の冷却路１２０で、管路１２４を
通して供給される沸騰する混合冷媒流によって約−１０
０℃の典型的温度まで更に冷却される。得られた冷却原
料流を弁１２６を通しフラッシュさせ、そして主熱交換
器１２２の第２の帯域における冷却路１２８で管路１３
０を通して供給される沸騰する混合冷媒流により更に冷
却する。得られた液化した流れ１３２を弁１３４を通し
フラッシュさせて、−１６６℃の典型的温度の最終ＬＮ
Ｇ製品流１３６を得ることができる。必要なら、流れ１
３２又は流れ１３６を、窒素等のような残留汚染物質の
除去のために更に処理することができる。
【００３２】気化する冷媒流１２４と１３０は熱交換器
１２２を下向きに流れ、そして一緒になった混合冷媒蒸
気流１３８がそこから抜き出される。混合冷媒蒸気流１
３８は多段圧縮機１４０で５０ｂａｒａの典型的圧力に
圧縮され、熱交換器１４２で周囲ヒートシンクとの熱交
換で冷却され、そして熱交換器１４４、１４６、及び１
４８で気化するプロパンとの熱交換で更に冷却され且つ
部分的に凝縮されて、−３５℃の典型的温度の二相混合
冷媒流１５０となる。
【００３３】二相混合冷媒流１５０は分離器１５２で分
離されて蒸気流１５４と液体流１５６にされ、それらは
熱交換器１２２へ流入する。液体流１５６は冷却路１５
８で過冷却され、弁１６０を通してフラッシュされて、
管路１２４を通し供給される気化する冷媒流をもたら
す。蒸気流１５４は冷却路１６２と１６４で凝縮及び過
冷却され、弁１６６を通しフラッシュされて、管路１３
０を通し供給される気化する混合冷媒流をもたらす。
【００３４】本発明の好ましい態様を図２でもって説明
する。重質成分を除去し約−３５℃に冷却後の天然ガス
原料流１１８を、図１に関し先に説明したように供給す
る。流れ１１８を、熱交換器２２０の下方の帯域で管路
２２２と２２４を通して導入される第１の気化する混合
冷媒との間接熱交換により約−１００℃の典型的温度ま
で更に冷却する。熱交換器２２０は、先に定義した主熱
交換帯域であり、そこでは１以上の冷媒流により寒冷を
供給して所定の温度範囲内でプロセス流を冷却する。こ
のガス流を熱交換器２２０の中央の帯域の冷却路２２５
で管路２２６と２２７を通して導入される第２の気化す
る混合冷媒との間接熱交換により約−１３０℃の典型的
温度まで更に冷却する。次いで、得られた流れを熱交換
器２２０の上方の帯域における冷却路２２８で管路２３
０と２３１を通して導入される第３の気化する混合冷媒
との間接熱交換により約−１６６℃の典型的温度まで更
に冷却する。最終のＬＮＧ製品を流れ２３２として抜き
出して、貯蔵タンクへ送り、又は必要ならば更なる処理
工程に送る。
【００３５】図２の方法では、最終のＬＮＧ製品で非常
に低レベルの重質成分が要求される場合、スクラブ塔１
１０に対し任意の適当な改変を行うことができる。例え
ば、ブタンなどのような重質成分を洗浄液として使用し
てもよい。
【００３６】天然ガスを約−３５℃から最終のＬＮＧ製
品温度の約−１６６℃まで冷却し凝縮させるための寒冷
は、少なくとも一部分は、本発明の好ましい特徴を利用
する混合冷媒循環路によって提供される。熱交換器２２
０の低部から一緒にした気化した混合冷媒流２３３を抜
き出し、多段圧縮機２３４で圧縮して約５０ｂａｒａの
典型的圧力にする。次に、圧縮した冷媒２３５を熱交換
器２３６での周囲ヒートシンクとの熱交換で冷却して約
３０℃にする。最初に冷却した高圧混合冷媒流２３７を
第１段のプロパン熱交換器２３８で更に冷却し部分的に
凝縮させて、およそ８℃の温度にする。この部分的に凝
縮した流れは分離器２４０へ流入し、そこで蒸気流２４
２と液体流２４４に分離される。蒸気流２４２はプロパ
ン熱交換器２４６で更に冷却されておよそ−１５℃の温
度にされ、そしてプロパン熱交換器２４８で更に冷却さ
れて約−３５℃にされる。液体流２４４はプロパン熱交
換器２５０で更に冷却されておよそ−１５℃の温度にさ
れ、そしてプロパン熱交換器２５２で更に冷却されて約
−３５℃にされ、過冷却した冷媒液体流２６２をもたら
す。
【００３７】分離器２４０での分離後、液体流２４４の
うちの一部分は、随意の流れ２５４、２５６、及び２６
６により表されるとおり冷却工程中に、あるいは冷却工
程後に、任意の個所で蒸気と混ぜ合わせてもよい。その
結果得られた二相冷媒流２６０は、次いで分離器２７２
で分離されて液体流２６８と蒸気流２７０にされる。随
意に、過冷却液体流２６２のうちの一部分を流れ２５８
として、飽和液体流２６８と混ぜ合わせ、液体冷媒流２
７４としてもよい。
【００３８】三つの混合冷媒流、すなわち重質液体流２
６２、軽質液体流２７４、及び蒸気流２７０は、約−３
５℃の典型的温度で熱交換器２２０の高温端に入る。流
れ２６２は、冷却路２７５で更に過冷却されて約−１０
０℃の温度にされ、そしてジュール‐トムソン絞り弁２
７６を通して断熱的に減圧されて約３ｂａｒａの圧力に
される。減圧した冷媒は管路２２２及び２２４を通して
熱交換器２２０へ導入されて、先に説明したように寒冷
を提供する。所望ならば、この冷媒流は絞り弁２７６の
代わりにターボエキスパンダー又は膨張エンジンを使っ
て仕事膨張により減圧してもよい。液体冷媒流２７４
は、冷却路２７８で過冷却されて約−１３０℃の温度に
され、そしてジュール‐トムソン絞り弁２８０を通し断
熱的に減圧されて約３ｂａｒａの圧力にされる。この減
圧した冷媒は、管路２２６と２２７を通して熱交換器２
２０へ導入されて、先に説明したようにそこでの寒冷を
提供する。所望ならば、この冷媒流は絞り弁２８０の代
わりにターボエキスパンダー又は膨張エンジンを使って
仕事膨張により減圧してもよい。
【００３９】冷媒蒸気流２７０は冷却路２８２で液化さ
れ過冷却されて約−１６６℃の温度になり、そしてジュ
ール‐トムソン絞り弁２８４を通し断熱的に減圧されて
約３ｂａｒａの圧力になる。この減圧した冷媒を管路２
３０及び２３１を通して熱交換器２２０へ導入して、先
に説明したようにそこでの寒冷を提供する。所望なら
ば、この冷媒流は絞り弁２８４の代わりにターボエキス
パンダー又は膨張エンジンを使って仕事膨張により減圧
してもよい。
【００４０】図２の方法においては、所望ならいくつか
の熱交換器を組み合わせて一つの熱交換器にしてもよ
い。例えば、熱交換器２４６と２５０を組み合わせるこ
とができ、あるいは熱交換器２４６と２４８を組み合わ
せることができる。
【００４１】図２の好ましい態様は種々の流れの典型的
な温度及び圧力を使用して説明されてはいるが、これら
の圧力と温度は限定しようとするものではなく、設計及
び運転条件に応じて幅広く変えることができる。例え
ば、高圧混合冷媒の圧力は任意の適当な圧力でよく、必
ずしも５０ｂａｒａでなくともよく、また低圧混合冷媒
流２３３の圧力は１ｂａｒａと２５ｂａｒａの間の任意
の適当な圧力でよい。同様に、上記の方法を説明した際
の上記の典型的温度は変えてもよく、そしてそれは特定
の設計条件と運転条件に依存する。
【００４２】このように、本発明の重要な特徴は追加の
過冷却した液体冷媒流２６２を生じさせることであり、
それは熱交換器２２０の下部において更に過冷却されそ
して気化して、寒冷を提供する。この追加の冷媒流を使
用すると、液体流の必要とされる過冷却の総量を減らす
ことにより動力を節約することになる。重質炭化水素成
分を含有する液体冷媒流２６２の使用は、熱交換器２２
０の下部又は高温帯域での気化にとって熱力学的に好ま
しい組成物を提供する。重質の冷媒流２６２の凝縮と分
離は、液体冷媒流２７４の軽質成分の濃度をより高くす
ることになり、これは熱交換器２２０の中央帯域の寒冷
を提供するのにより適切である。最適組成の冷媒流２６
２及び２７４を用いることは、熱交換器２２０における
冷却曲線をより良好にし、且つ効率を向上させる。
【００４３】本発明のもう一つの態様を図３でもって説
明する。この態様では、圧縮器３０６の圧縮段階の間で
熱交換器３００、３０２、及び３０４によって３段階の
プロパンでの予冷が行われる。プロパンでの最終段階の
予冷の後に、部分的に凝縮した流れ３０８を蒸気流３１
０と液体流３６２とに分離する。蒸気流３１０は圧縮機
３０６における追加段で更に圧縮して最終的な高圧にさ
れ、そして随意にプロパン予冷熱交換器３１２で更に冷
却される。液体流３６２は過冷却され、絞り弁３７６を
通し断熱的に減圧されて、管路３２２を通し熱交換器３
２０へ導入されて、図２を参照して先に説明したように
寒冷を提供する。所望ならば、流れ３７８の圧力は絞り
弁３７６の代わりにターボエキスパンダー又は膨張エン
ジンを使って低下させることができる。
【００４４】本発明のもう一つの態様を図４でもって説
明する。この態様では、先に説明した原料熱交換器１０
６、１０８，１１４、そして追加の熱交換器４０１とし
てそれぞれ示した、４段のプロパンでの予冷を、原料の
予冷と前処理のために使用する。追加のプロパンによる
寒冷も混合冷媒循環路を冷却するために使用し、その循
環路では熱交換器４０２と４０３を、前に説明した熱交
換器２４６、２４８、２５０及び２５２とともに使用す
る。これらの追加の熱交換器はいくらかの複雑さを付加
するが、液化プロセスの効率を向上させる。
【００４５】本発明のもう一つの態様を図５でもって説
明する。ここでは、第一の分離器５４０が図２の態様に
おけるように第１段のプロパンでの予冷後ではなく、熱
交換器５００における第２段のプロパンでの予冷後に位
置している。図６は、もう一つの随意の態様を示してお
り、ここでは第一の分離器６４０は図２の態様における
第１段のプロパンでの予冷後ではなく周囲冷却器の直後
に位置している。図６の態様では、プロパンでの全ての
冷却は分離器６４０の後で行われる。
【００４６】図７は、原料の予冷の全ての段階をスクラ
ブ塔７１０の前でプロパン熱交換器７０６、７０８、及
び７１４で行う、本発明のもう一つの態様を説明するも
のである。スクラブ塔の塔頂コンデンサーのための寒冷
は、熱交換器７２０の一番高温の帯域の冷却路７１８で
塔頂流７１６を冷却することにより提供される。冷却し
部分的に凝縮させた塔頂流７２２をスクラブ塔分離器７
２４へ戻す。この態様は、最終ＬＮＧ製品において非常
に低レベルの重質成分が要求される場合に有効である。
【００４７】もう一つに態様を図８でもって説明する。
ここでは、追加の分離器８０１を用いて追加の混合冷媒
液体流８０２をプロパンでの最終予冷段階の前に生じさ
せる。追加の液体流８０２の全部又は一部分を同じ温度
まで過冷却後に生じた第１の液と混合してもよく、そし
て随意に、流れ８０３としての一部分を分離器８０１か
らの蒸気と一緒にしてもよい。
【００４８】図９は本発明のもう一つの態様を説明する
ものであり、ここでは、追加の分離器９００を用いて最
終段階のプロパンでの予冷前に第２の追加の液体流９０
１を生じさせる。この態様では、生じた第２の追加の液
体流９０１を上記の図８の態様においてそうであったよ
うに生じた第一の液と混合せず、その代わりに過冷却し
て熱交換器９２０へ液体供給物として導入し、そしてそ
れを過冷却して絞り弁９０３を通し膨張させる。この追
加の液の使用は、図９に示したように、追加の熱交換器
９０２を必要とする。この態様は、ガス液化プロセスで
幅広く使用されている蛇管式熱交換器よりも、図９に示
したように主熱交換帯域９２０においてろう付けしたア
ルミニウム熱交換器を使用することができる点で、この
ほかの態様と異なる。とは言え、任意の適当なタイプの
熱交換器を本発明のいずれの態様のためにも使用するこ
とができる。
【００４９】本発明のもう一つの随意の態様を図１０に
示す。この態様では、第２の相分離器１０００が最終の
プロパン予冷段１４８により提供されるよりも低い温度
のところにある。二相流１０６０は直接熱交換器１０２
０に入り、この熱交換器の一番高温の熱交換帯域で冷却
されてから分離される。
【００５０】図１１は、混合冷媒流を二つの異なる圧力
で気化させる本発明のもう一つの特徴を開示するもので
ある。流れ１１６８と１１７０を液化させ、過冷却し、
減圧し、そして熱交換器１１０２において低圧で気化さ
せる。気化した混合冷媒流１１０４は低温で圧縮機１１
３６へ直接供給してもよく、あるいは熱交換器１１００
で加温してから圧縮機１１３６へ供給してもよい。液体
冷媒流１１６２は更に過冷却し、熱交換器１１０２の圧
力より高い圧力に減圧し、熱交換器１１００で気化さ
せ、そして図示のように流れ１１０６として圧縮機１１
３６の圧縮段階の間へ戻す。
【００５１】ガスの液化に利用される混合冷媒は、上述
のようにプロパンによるのでなく、別の混合冷媒で予冷
してもよい。図１２に示されるこの態様では、液体冷媒
流１２０２を圧縮機１２０４における圧縮段の間の予冷
混合冷媒の部分凝縮から得る。次いで、この液を熱交換
器１２００で過冷却し、中間の個所で抜き出し、絞り弁
１２０６を通しフラッシュさせ、そして気化させて熱交
換器１２００の高温の帯域へ寒冷を提供する。熱交換器
１２００からの蒸気１２１０を圧縮機１２０４で圧縮
し、周囲温度のヒートシンクとの熱交換で冷却して、流
れ１２１２として熱交換器１２００へ導入する。流れ１
２１２を熱交換器１２００で冷却及び過冷却し、熱交換
器１２００の低温端で抜き出し、絞り弁１２０８を通し
てフラッシュさせ、そして気化させて熱交換器１２００
の低温帯域へ寒冷を提供する。
【００５２】圧縮した混合冷媒流１２１４を熱交換器１
２００の下方部分で冷却し部分的に凝縮させ、次いで分
離器１２８８で分離する。得られた液体流１２４４を次
に熱交換器１２００の上端部で過冷却し、その結果得ら
れた過冷却流１１６２を熱交換器１２２０の下部で更に
過冷却し、絞り弁１２７６を通し断熱的に減圧し、管路
１２２２により熱交換器１２２０へ導入して、気化させ
そこでの寒冷を提供する。分離器１２８８からの蒸気は
熱交換器１２００の上部で冷却して二相の冷媒流１２６
０とし、それを分離器１２６２で分離して、先に説明し
たように熱交換器１２２０で利用する。
【００５３】図１３は、図１２の態様に対する改変を例
示するものであり、ここでは予冷混合冷媒を熱交換器１
３００と１３０２で異なる二つの圧力において気化させ
ている。分離器１３８８での低温混合冷媒の第１の分離
は予冷熱交換器１３００での冷却後に行う。得られた液
体流１３４４を次に過冷却してから、絞り弁１３７６を
通し断熱的に減圧し、熱交換器１３２０へ流れ１３２２
として導入してそこでの気化により寒冷を提供する。
【００５４】本発明の最後の態様を図１４でもって説明
するが、これは図２の態様を簡単にしたものである。こ
の態様では、図２の熱交換器２２０の直前での流れ２６
０の分離をなくすことによってフローシートが簡単にさ
れる。図１４においては、熱交換器１４２０における二
つの熱交換帯域が図２の熱交換器２２０の三つの熱交換
帯域に取って代わる。流れ１４６０を熱交換器１４２０
で液化し過冷却し、過冷却流１４８６を絞り弁１４８４
を通して断熱的に減圧して約３ｂａｒａにし、そして流
れ１４３０として熱交換器１４２０の低温端へ導入し
て、そこで気化させ寒冷を提供する。所望ならば、流れ
１４８６の圧力はターボエキスパンダー又は膨張エンジ
ンでの仕事膨張により低下させることができる。
【００５５】上述の態様は、少なくとも一つの中間液体
流が第１の再循環冷却路との熱交換での冷却により達成
できる一番低い温度に等しいか又はそれより高い温度で
の混合冷媒の部分凝縮及び分離から得られる本発明の重
要な共通の特徴を利用している。中間液体流は、予冷系
により提供される温度よりも低い温度の寒冷を提供する
のに使用される。
【００５６】中間流が得られる凝縮温度は、必要に応じ
て様々でよく、図６の態様ではこの凝縮は熱交換器１６
４において周囲温度でなされる一方、図３の態様ではこ
の凝縮は圧縮機３０６からの圧縮混合冷媒蒸気の最終の
最高圧力より低い圧力で熱交換器３０４において一番低
いプロパン予冷温度でなされる。図２、４、及び５の態
様では、凝縮はこれらの両極端の間の温度でなされる。
【００５７】上記の態様は、包括的なプロセスに関して
言えば次のように要約することができる。本発明は基本
的に、いくつかの一般的工程を含む、寒冷を供給して原
料ガスを液化する方法である。寒冷は、第１の温度とこ
の第１の温度より低い第２の温度との間の温度範囲の寒
冷を提供する第１の再循環冷却路により提供され、そし
て予冷用の寒冷として説明される。第２の温度は、一般
に、第１の冷却循環路の冷媒との間接熱交換によりプロ
セス流を冷却することができる一番低い温度である。例
えば、第一の冷却循環路がプロパンを使用する場合、プ
ロセス流を冷却することができる一番低い温度は約−３
５℃であり、そしてこれは第２の温度の典型的なもので
ある。
【００５８】第２の温度とこの第２の温度より低い第３
の温度との間の温度範囲の第２の再循環冷却路により、
追加の寒冷が供給される。第１の冷却循環路は、第１の
温度と第２の温度との間の温度範囲で第２の冷却循環路
に寒冷のうちの少なくとも一部分を供給し、そしてまた
原料ガスを予冷するために寒冷を提供することもでき
る。
【００５９】上述のように単一成分又は複数成分を使用
することができる第１の冷却循環路は、冷媒を気化させ
る圧力に応じ、いくつかの温度レベルの寒冷を提供す
る。第１の冷却循環路は、上述のとおり熱交換器１０
６、１０８、１１４、４０１、７０６、７０８、７１
４、１２００、１３００、及び１３０２で、原料ガスを
予冷するための寒冷を提供する。第１の冷却循環路はま
た、上述のとおり熱交換器２３８、２４６、２４８、２
５０、２５２、３００、３０２、３０４、３１２、４０
２、４０３、及び５００において第２の冷媒循環路を冷
却する寒冷も提供する。
【００６０】図２の好ましい態様において例示される、
第２の冷媒循環路は、一般に、冷媒管路２３３、圧縮機
２３４、分離器２４０、第１の冷媒循環路の冷却をする
いくつかの冷却用熱交換器、冷媒管路２６０、２６２、
２７０、及び２７４、分離器２７２、過冷却路２７５、
２７８、及び２８２、絞り弁２７６、２８０、及び２８
４、そして冷媒管路２２２、２２４、２２６、２２７、
２３０、及び２３１を含む。同様の構成機器類が、図４
〜１３の態様において同様の様式で利用される。図１４
の態様における第２の冷媒循環路には、図２の特徴が含
まれるが、但し、分離器２７２、冷媒管路２７４、過冷
却路２７８、冷媒管路２２６及び２２７、そして絞り弁
２８０はなしである。
【００６１】混合冷媒蒸気を図２の（及び同様に図４〜
１３の態様における）多段圧縮機２３４で最終的な最高
圧力に圧縮する場合には、圧縮した蒸気を第１の冷媒循
環路からの冷媒により提供される一番低い温度よりも高
い温度で部分的に凝縮させそして分離する。この凝縮／
分離工程において作られる混合冷媒蒸気流と液体流のう
ちの少なくとも一方は、第１の冷媒循環路からの冷媒に
より、第一の冷媒を使用して可能な一番低い温度まで更
に冷却される。そのような追加の冷却は、図２の熱交換
器２４６、２４８、２５０、及び２５２により提供する
ことができる。
【００６２】図３の態様におけるように、混合冷媒蒸気
を最終の最高圧力より低い圧力まで最初に圧縮する際に
は、圧縮した混合冷媒蒸気流の凝縮は圧縮機３０６の圧
縮段階の間において、第１の冷却循環路からの寒冷で冷
却することにより達成できる一番低い温度に等しいかそ
れより高い温度、すなわち第２の温度、において行う。
管路３１０の分離した蒸気を圧縮機３０６の最終段で更
に圧縮する。熱交換器３１２での第１の冷却循環路によ
る追加の冷却がなされない場合には、流れ３０８の凝縮
と分離は第２の温度より高い温度で実施することができ
る。熱交換器３１２で追加の冷却がなされる場合には、
流れ３０８の凝縮と分離を第２の温度で又はそれより高
い温度で実施することができる。
【００６３】上述のように生じさせた、第２の温度又は
それより高い温度にある液体冷媒流を主熱交換器で気化
する混合冷媒との熱交換により過冷却し、減圧し、そし
て主熱交換器で気化させて、第２の温度と第３の温度と
の間の寒冷を提供する。
【００６４】
【実施例】本発明の好ましい態様を、天然ガスを液化す
るための熱収支と物質収支を取ることによりシミュレー
ションした。図２を参照して説明すると、ＣＯ2及びＨ2
Ｓ等の酸性ガスを水銀等のその他の汚染物質とともに除
去するため、天然ガス１００を最初に前処理部１０２で
清浄にして乾燥させる。前処理した原料ガス１０４の流
量は３０，６１１ｋｇ−ｍｏｌ／ｈであり、圧力は６
６．５ｂａｒａ、温度は３２℃（８９．６°Ｆ）であ
り、モル組成は次のとおりである。
【００６５】
【表１】
【００６６】前処理したガス１０４は第１の熱交換器１
０６に入り、５．９ｂａｒａで沸騰するプロパンにより
９．３℃の温度まで冷却される。原料は熱交換器１０８
において２．８ｂａｒａで沸騰するプロパンにより−１
４．１℃まで更に冷却されてから、流れ１１２としてス
クラブ塔１１０に入る。スクラブ塔の塔頂コンデンサー
１１４は−３７℃で運転し、１．１７ｂａｒａで沸騰す
るプロパンにより寒冷を供給される。スクラブ塔１１０
では、原料のうちのペンタンとそれより重い成分が除去
される。
【００６７】重質成分を除去し−３７℃に冷却後の天然
ガス流１１８を、次いで主熱交換器２２０の第一の帯域
の冷却路２１９で混合冷媒を沸騰させることにより−９
４℃の温度まで更に冷却する。気化した混合冷媒流２３
３の流量は４２，０５２ｋｇ−ｍｏｌ／ｈであり、組成
は次のとおりである。
【００６８】
【表２】
【００６９】その結果得られた原料ガスを、熱交換器２
２０の第２の帯域の冷却路２２５で管路２２６と２２７
を通して供給される混合冷媒流を沸騰させることにより
約−１２８℃の温度まで更に冷却する。得られたガス流
を、熱交換器２２０の第３の帯域の冷却路２２８で管路
２３０と２３１を通して導入される混合冷媒流を沸騰さ
せることにより−１６３℃の温度まで更に冷却する。次
に、その結果得られた更に冷却したＬＮＧ流２３２を貯
蔵タンクへ送る。
【００７０】天然ガス流１１８を−３７℃から−１６３
℃の温度まで冷却するための寒冷は、混合成分冷却循環
路により提供される。流れ２３５は、５１ｂａｒａの圧
力で多段圧縮機２３４を出てくる高圧の混合冷媒であ
る。次いでそれを熱交換器２３６で冷却水との熱交換で
３２℃に冷却する。高圧混合冷媒流２３７は第１段のプ
ロパン熱交換器２３８に入り、５．９ｂａｒａで沸騰す
るプロパンにより９．３℃の温度に冷却され、そして分
離器２４０に流入してそこで蒸気流２４２と液体流２４
４に分離される。蒸気流２４２をプロパン熱交換器２４
６において２．８ｂａｒａで沸騰するプロパンにより−
１４．１℃の温度まで更に冷却し、続いてプロパン熱交
換器２４８において１．１７ｂａｒａで沸騰するプロパ
ンにより−３７℃まで更に冷却する。流量が９２４０ｋ
ｇ−ｍｏｌ／ｈの液体流２４４をプロパン熱交換器２５
０において２．８ｂａｒａで沸騰するプロパンにより−
１４．１℃の温度まで更に冷却し、続いてプロパン熱交
換器２５２において１．１７ｂａｒａで沸騰するプロパ
ンにより−３７℃まで更に冷却する。
【００７１】次に、結果として得られた冷却した蒸気流
２６０を分離器２７２において−３７℃で分離して液体
流２６８と蒸気流２７０にする。液体流２６８の流量は
１７，４００ｋｇ−ｍｏｌ／ｈである。
【００７２】過冷却した液体流２６２を冷却路２７５で
−９４℃の温度まで更に過冷却し、絞り弁２７６を通し
て断熱的に減圧して約３ｂａｒａの圧力にし、管路２２
２と２２４を通して熱交換器２２０へ導入する。液体流
２７４は冷却路２７８で−１２８℃の温度まで過冷却
し、絞り弁２８０を通して断熱的に減圧して約３ｂａｒ
ａの圧力にし、管路２２６と２２７を通して熱交換器２
２０へ導入する。蒸気流２７０は冷却路２８２で液化さ
せ−１６３℃の温度まで過冷却し、絞り弁２８４を通し
て断熱的に減圧して約３ｂａｒａの圧力にし、管路２３
０と２３１を通し熱交換器２２０の低温端へ導入する。
【００７３】このように、本発明はその最も幅広い態様
において、予冷系により提供される一番低い温度よりも
高い温度での又は混合冷媒循環路の最終の一番高い圧力
より低い圧力での混合冷媒の部分的凝縮と分離から得ら
れる少なくとも一つの中間液体流を生じさせることによ
り、ガス液化技術に対して改良を提供するものである。
この中間液体混合冷媒流は、少なくとも一部分は、予冷
系によって提供される温度よりも低い温度の追加の寒冷
を提供するために使用され、そしてこの追加の寒冷は主
熱交換器において使用することができる。本発明は、従
来技術の方法に比べて所定の圧縮動力についてＬＮＧ生
産量を増加させるより効率的な方法である。
【００７４】本発明の本質的な特徴は前述の開示に完全
に記載されている。当業者は本発明を理解して、本発明
の基本精神からそれずに、且つ特許請求の範囲に記載さ
れた範囲及びそれに記載されたものと同等又は均等のも
のから逸脱することなしに、様々な改変を行うことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の液化プロセスの代表例の概要フロー
ダイヤグラムである。
【図２】１段階の熱交換で冷却後に圧縮混合冷媒を中間
の温度で部分的に凝縮させる、第２の冷媒を用いる本発
明の一態様の概要フローダイヤグラムである。
【図３】圧縮混合冷媒蒸気の最終圧力より低い中間の圧
力において３段階の熱交換で冷却後に、圧縮混合冷媒を
中間の温度で部分的に凝縮させる、第２の冷媒を用いる
本発明のもう一つの態様の概要フローダイヤグラムであ
る。
【図４】中間の混合冷媒蒸気流及び液体流を３段階の熱
交換で更に冷却する、第２の冷媒を用いる本発明のもう
一つの態様の概要フローダイヤグラムである。
【図５】２段階の熱交換後に圧縮混合冷媒を中間の温度
で部分的に凝縮させる、第２の冷媒を用いる本発明のも
う一つの態様の概要フローダイヤグラムである。
【図６】中間の混合冷媒蒸気流及び液体流を４段階の熱
交換で更に冷却する、第２の冷媒を用いる本発明のもう
一つの態様の概要フローダイヤグラムである。
【図７】原料ガスを３段階の熱交換で予冷する、第２の
冷媒を用いる本発明のもう一つの態様の概要フローダイ
ヤグラムである。
【図８】圧縮混合冷媒の２段階の部分凝縮を利用して一
緒にした液体混合冷媒流を作る、本発明のもう一つの態
様の概要フローダイヤグラムである。
【図９】圧縮混合冷媒の２段階の部分凝縮を利用して二
つの過冷却液体冷媒を主熱交換帯域へ供給する、本発明
のもう一つの態様の概要フローダイヤグラムである。
【図１０】圧縮混合冷媒の２段階の部分凝縮を利用し、
そのうちの第２段階が主熱交換帯域で混合冷媒により提
供される寒冷を利用する、本発明のもう一つの態様の概
要フローダイヤグラムである。
【図１１】混合冷媒を主熱交換帯域において二つの異な
る圧力で気化させる、本発明のもう一つの態様の概要フ
ローダイヤグラムである。
【図１２】混合冷媒循環路により予冷を行う、本発明の
もう一つの態様の概要フローダイヤグラムである。
【図１３】二つの冷媒圧力レベルを用い混合冷媒循環路
により予冷を行う、本発明のもう一つの態様の概要フロ
ーダイヤグラムである。
【図１４】単一段階の混合冷媒部分凝縮を利用する、本
発明のもう一つの態様の概要フローダイヤグラムであ
る。
【符号の説明】
１００…天然ガス １０２…前処理部 １１０、７１０…スクラブ塔 ２２０、３２０、７２０、９２０…熱交換器 ２３２…液化天然ガス ２３４、３０６…多段圧縮機 ２４０、２７２、５４０、６４０、７２４、８０１、９
００…分離器 ２７６、２８０、１８４…絞り弁 １０００、１２６２、１２８８…分離器 １０２０、１１００、１１０２、１２００、１２２０…
熱交換器 １１３６、１２０４…圧縮機 １３００、１３０２、１３２０、１４２０…熱交換器 １３８８…分離器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラケシュ アグロール アメリカ合衆国，ペンシルベニア 18049, エモース，コモンウエルス ドライブ 4312 (72)発明者 タマラ リン ドジャーティ アメリカ合衆国，ペンシルベニア 18104, アレンタウン，メリー レーン 5518 (72)発明者 マーク ジュリアン ロバーツ アメリカ合衆国，ペンシルベニア 19529, ケンプトン，カナリス ドライブ 8866

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 原料ガス液化のための寒冷の提供方法で
    あって、 （１）第１の温度とこの第１の温度より低い第２の温度
    との間の温度範囲内の寒冷を提供する第１の再循環冷却
    路から寒冷を提供する工程、 （２）第２の温度とこの第２の温度より低い第３の温度
    との間の温度範囲内の寒冷を第２の再循環冷却路から提
    供し、その際、第１の冷却路が第２の冷却路へ第１の温
    度と第２の温度との間の温度範囲内の寒冷を提供する工
    程、 （３）第２の再循環冷却路において混合冷媒蒸気を最終
    の一番高い圧力まで圧縮する工程、 （４）第２の再循環冷却路から混合冷媒蒸気のうちの少
    なくとも一部分を部分的に凝縮させ、そして得られた部
    分凝縮混合冷媒を少なくとも一つの液体冷媒流と少なく
    とも一つの蒸気冷媒流とに分ける工程、及び （５）この少なくとも一つの液体冷媒流を過冷却して第
    ２の温度より低い温度にし、得られた過冷却液体冷媒流
    を減圧し、そして得られた減圧冷媒流を気化させて原料
    ガスを液化するための、第２の温度と第３の温度との間
    の寒冷のうちの少なくとも一部分を提供する工程、を含
    み、得られた圧縮冷媒を部分的に凝縮させる工程を最終
    の一番高い圧力より低い圧力で行う場合には、この工程
    を第２の温度に等しいかそれより高い温度で実施し、そ
    して得られた圧縮冷媒を部分的に凝縮させる工程を最終
    の一番高い圧力に本質的に等しい圧力で行う場合には、
    この工程を第２の温度より高い温度で実施する、原料ガ
    ス液化のための寒冷提供方法。
  2. 【請求項２】 第２の温度と第３の温度との間の原料ガ
    スを液化させるための寒冷を、主熱交換帯域での気化す
    る混合冷媒との間接熱交換により提供し、そしてこの気
    化する混合冷媒を、 （ａ）混合冷媒蒸気を第１の圧力に圧縮する工程、 （ｂ）得られた圧縮冷媒蒸気を冷却し、部分的に凝縮さ
    せ、そして分離して第１の混合冷媒蒸気部分と第１の混
    合冷媒液体部分とにする工程、 （ｃ）第１の混合冷媒液体部分を過冷却して第１の過冷
    却混合冷媒液を提供する工程、 （ｄ）この第１の過冷却混合冷媒液を減圧し、得られた
    減圧混合冷媒液を主熱交換帯域において気化させて、そ
    こで原料ガスを冷却し凝縮させるための気化する混合冷
    媒を提供する工程、及び （ｅ）主熱交換帯域から気化した混合冷媒流を抜き出し
    て工程（ａ）のための混合冷媒蒸気のうちの少なくとも
    一部分を提供する工程、により提供する、請求項１記載
    の方法。
  3. 【請求項３】 工程（ｃ）での過冷却のための寒冷のう
    ちの少なくとも一部分を、工程（ｄ）の主熱交換帯域に
    おける減圧混合冷媒の気化により提供する、請求項２記
    載の方法。
  4. 【請求項４】 工程（ｃ）での過冷却のための寒冷のう
    ちの少なくとも一部分を、主熱交換帯域外部からの１以
    上の追加の冷媒流との間接熱交換により提供する、請求
    項２記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記１以上の追加の冷媒流が単一成分の
    冷媒を含む、請求項４記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記１以上の追加の冷媒流が多成分の冷
    媒を含む、請求項４記載の方法。
  7. 【請求項７】 第１の混合冷媒蒸気部分を部分的に凝縮
    させそして分離して第２の混合冷媒蒸気と第２の混合冷
    媒液とにし、第２の混合冷媒液を主熱交換帯域での気化
    する混合冷媒との間接熱交換により過冷却し、得られた
    過冷却した第２の混合冷媒液を減圧し、そして得られた
    減圧混合冷媒流を主熱交換帯域で気化させてそこにおい
    て追加の気化する混合冷媒流を提供することを更に含
    む、請求項２記載の方法。
  8. 【請求項８】 第２の混合冷媒蒸気を主熱交換帯域での
    気化する混合冷媒との間接熱交換により凝縮し且つ過冷
    却し、得られた凝縮及び過冷却した第２の混合冷媒蒸気
    を減圧し、そして得られた減圧混合冷媒流を主熱交換帯
    域で気化させてそこにおいて追加の気化する混合冷媒を
    提供することを更に含む、請求項７記載の方法。
  9. 【請求項９】 工程（ｂ）における冷却と部分的凝縮の
    ための寒冷のうちの少なくとも一部分を、主熱交換帯域
    外部からの１以上の追加の冷媒流との間接熱交換により
    提供する、請求項２記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記１以上の追加の冷媒流のうちの少
    なくとも一つが単一成分の冷媒を含む、請求項９記載の
    方法。
  11. 【請求項１１】 前記１以上の追加の冷媒流のうちの少
    なくとも一つが多成分の冷媒を含む、請求項９記載の方
    法。
  12. 【請求項１２】 前記原料ガスを冷却するための寒冷の
    うちの一部分を、主熱交換帯域外部からの１以上の追加
    の冷媒流との間接熱交換により提供する、請求項２記載
    の方法。
  13. 【請求項１３】 前記１以上の追加の冷媒流が単一成分
    の冷媒を含む、請求項１２記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記１以上の追加の冷媒流が多成分の
    冷媒を含む、請求項１２記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記原料ガスが、メタンと、メタンよ
    り重い１種以上の炭化水素とを含み、そして当該方法が
    更に、 （ｅ）原料ガスを追加の冷媒流との間接熱交換で予冷す
    る工程、 （ｆ）得られた予冷原料ガスをスクラブ塔へ導入して、
    希薄スクラブ液をメタンより重い炭化水素で富ませる工
    程、 （ｇ）スクラブ塔の底部からメタンより重い炭化水素に
    富んだ流れを抜き出す工程、 （ｈ）スクラブ塔の塔頂部からメタンとメタンより重い
    残留炭化水素とを含有している塔頂生成物流を抜き出す
    工程、 （ｉ）この塔頂生成物流を主熱交換帯域で冷却してメタ
    ンより重い残留炭化水素を凝縮させる工程、 （ｊ）得られた冷却した塔頂生成物流を精製したメタン
    に富む製品とメタンより重い炭化水素に富ませた流れと
    に分ける工程、及び （ｋ）このメタンより重い炭化水素に富ませた流れのう
    ちの少なくとも一部分を利用して工程（ｆ）の希薄スク
    ラブ液を提供する工程、を含む、請求項２記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記第１の混合冷媒蒸気部分を、工程
    （ｂ）での分離の後で圧縮する、請求項２記載の方法。
  17. 【請求項１７】 工程（ｂ）における得られた圧縮した
    第１の混合冷媒蒸気の冷却と部分的凝縮を周囲温度の流
    体との間接熱交換により行う、請求項２記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記第１の混合冷媒液のうちの一部分
    を第１の昇圧した混合冷媒蒸気と混ぜ合わせる、請求項
    ２記載の方法。
  19. 【請求項１９】 工程（ｂ）の第１の混合冷媒蒸気のう
    ちの少なくとも一部分を更に冷却し、部分的に凝縮さ
    せ、分離することで、第１の昇圧した混合冷媒液と一緒
    にされる追加の混合冷媒液を得る、請求項２記載の方
    法。
  20. 【請求項２０】 前記第１の混合冷媒蒸気部分を冷却し
    部分的に凝縮させるための寒冷のうちの一部分を、主熱
    交換帯域での気化する混合冷媒との間接熱交換により提
    供する、請求項７記載の方法。
  21. 【請求項２１】 過冷却後の第１の昇圧した混合冷媒液
    を主熱交換帯域において第１の圧力で気化させ、そして
    過冷却後の第２の昇圧した混合冷媒液を主熱交換帯域に
    おいて第２の圧力で気化させる、請求項７記載の方法。
  22. 【請求項２２】 第２の混合冷媒蒸気を主熱交換帯域で
    の気化する混合冷媒との間接熱交換により凝縮させ且つ
    過冷却し、得られた凝縮し過冷却した第２の混合冷媒蒸
    気を減圧して第２の圧力にし、そして得られた減圧混合
    冷媒液を主熱交換帯域で気化させてそこにおいて追加の
    気化する混合冷媒を提供することを更に含む、請求項２
    １記載の方法。
  23. 【請求項２３】 第２の再循環冷却路の運転が、 （ａ）混合冷媒蒸気を圧縮して第１の圧力にすること、 （ｂ）得られた圧縮冷媒蒸気を冷却し、部分的に凝縮さ
    せ、そして分離して混合冷媒蒸気部分と混合冷媒液体部
    分とにすること、 （ｃ）混合冷媒液体部分を過冷却して過冷却混合冷媒液
    を提供すること、 （ｄ）この過冷却混合冷媒液を減圧し、得られた減圧混
    合冷媒液を主熱交換帯域で気化させて、そこにおいて原
    料ガスを冷却し凝縮させるための気化する混合冷媒流の
    うちの一つを提供すること、及び （ｅ）主熱交換帯域から気化した混合冷媒流を抜き出し
    て（ａ）における混合冷媒蒸気のうちの少なくとも一部
    分を提供すること、を含み、混合冷媒液体部分を過冷却
    するための寒冷を、一部分は、主熱交換帯域での得られ
    た気化する減圧冷媒液との間接熱交換により提供し、そ
    して一部分は、主熱交換帯域外部からの追加の冷媒のう
    ちの１以上の部分との間接熱交換により提供する、請求
    項１記載の方法。
  24. 【請求項２４】 （ｆ）前記混合冷媒蒸気部分を凝縮さ
    せ且つ過冷却して追加の過冷却混合冷媒液を提供するこ
    と、及び （ｇ）この追加の過冷却混合冷媒液を減圧し、得られた
    減圧液を主熱交換帯域で気化させて、そこで原料ガスを
    冷却し凝縮させるための気化する混合冷媒流のうちのも
    う一つを提供すること、を更に含み、追加の混合冷媒蒸
    気を凝縮させ過冷却するための寒冷を、一部分は、主熱
    交換帯域での得られた気化する減圧液との間接熱交換に
    より提供し、そして一部分は、主熱交換帯域外部からの
    １以上の追加の冷媒流との間接熱交換により提供する、
    請求項２３記載の方法。
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