JP2001165563A - ガス液化方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 単一の混合冷媒を使用する改良液化プロセス
を含むガス液化方法の提供。 【解決手段】 本質的に水を含まない原料ガス１０４を
冷却し液化するための寒冷を、異なる組成の二つの混合
冷媒流１３２、１０８をそれぞれ低い圧力と高い圧力で
気化させることにより寒冷を提供する単一の再循環混合
冷媒サイクルにより提供する。
を含むガス液化方法の提供。 【解決手段】 本質的に水を含まない原料ガス１０４を
冷却し液化するための寒冷を、異なる組成の二つの混合
冷媒流１３２、１０８をそれぞれ低い圧力と高い圧力で
気化させることにより寒冷を提供する単一の再循環混合
冷媒サイクルにより提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、単一の混合冷媒を
使用する液化プロセスを含むガスの液化方法に関する。
使用する液化プロセスを含むガスの液化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】液化天
然ガス（ＬＮＧ）の製造は、再循環冷却系により提供さ
れる多数の冷媒流との熱交換で原料ガス流を冷却し凝縮
させることで行われる。天然ガス原料の冷却は、例えば
三つの異なる冷媒ループにより寒冷が提供される周知の
カスケードサイクルのような、いろいろな冷却プロセス
サイクルによりなされている。一つのそのようなカスケ
ードサイクルは、メタンサイクル、エチレンサイクル及
びプロパンサイクルを順に使って三つの異なる温度レベ
ルの寒冷を発生させる。もう一つの周知の冷却サイクル
は、多成分冷媒混合物が選ばれた温度範囲にわたる寒冷
を発生させる、プロパンで予冷する混合冷媒サイクルを
使用する。この混合冷媒は、メタン、エタン、プロパン
等の炭化水素や、その他の軽質炭化水素を含有すること
ができ、そしてまた窒素を含有することもある。この効
率的な冷却系を改変したものが、世界中の多くの稼働Ｌ
ＮＧプラントで使用されている。
然ガス（ＬＮＧ）の製造は、再循環冷却系により提供さ
れる多数の冷媒流との熱交換で原料ガス流を冷却し凝縮
させることで行われる。天然ガス原料の冷却は、例えば
三つの異なる冷媒ループにより寒冷が提供される周知の
カスケードサイクルのような、いろいろな冷却プロセス
サイクルによりなされている。一つのそのようなカスケ
ードサイクルは、メタンサイクル、エチレンサイクル及
びプロパンサイクルを順に使って三つの異なる温度レベ
ルの寒冷を発生させる。もう一つの周知の冷却サイクル
は、多成分冷媒混合物が選ばれた温度範囲にわたる寒冷
を発生させる、プロパンで予冷する混合冷媒サイクルを
使用する。この混合冷媒は、メタン、エタン、プロパン
等の炭化水素や、その他の軽質炭化水素を含有すること
ができ、そしてまた窒素を含有することもある。この効
率的な冷却系を改変したものが、世界中の多くの稼働Ｌ
ＮＧプラントで使用されている。
【０００３】プロパンでの予冷を用いあるいは用いな
い、単一式又は複式の混合冷媒サイクルが、天然ガスの
液化のために使用されてきた。単一式の混合冷媒サイク
ルは、混合冷媒を一つの圧力レベルか又は二つの異なる
圧力レベルで気化させて、必要とされる温度範囲にわた
る寒冷を提供している。
い、単一式又は複式の混合冷媒サイクルが、天然ガスの
液化のために使用されてきた。単一式の混合冷媒サイク
ルは、混合冷媒を一つの圧力レベルか又は二つの異なる
圧力レベルで気化させて、必要とされる温度範囲にわた
る寒冷を提供している。
【０００４】米国特許第４２５１２４７号明細書には、
冷媒が二つの圧力で気化する単一式の混合冷媒系が開示
されている。圧縮機の中間段での及び／又は最終圧縮機
の段階でのほぼ周囲温度まで冷却後の圧縮された単一の
混合冷媒流が、液体の部分と蒸気の部分を提供する。蒸
気の部分から得られる寒冷は、天然ガスを周囲温度から
最低ほぼ−５５℃まで冷却するうちの一部又は全部をま
かなうために使用される。液体の部分からの寒冷は、蒸
気の部分を冷却してからその冷却された蒸気の部分から
寒冷を回収するために使用される。この米国特許明細書
の図４では、天然ガスは最初に、液体部分の全てを蒸気
部分のうちの一部と一緒にして得られる一緒にした流れ
から得られる寒冷により周囲温度から中間の温度まで冷
却される。この米国特許明細書の図５では、液体部分の
うちの一部からの寒冷を使って天然ガスを周囲温度から
最低２０℃まで冷却し、水を除去するための吸着装置
（脱水装置）で処理している。メタンハイドレートがで
きるのを避けるため、天然ガスは吸着装置より前では２
０℃よりずっと低い温度までは冷却されない。天然ガス
を３７℃から２０℃まで冷却するため、冷媒の液体部分
のうちの一部を天然ガスとの熱交換で部分的に気化さ
せ、そして圧縮機の中間段にある分離器へ戻している。
しかし、吸着装置から出てゆく天然ガスは、単一混合冷
媒流のうちの蒸気部分から得られる寒冷を使って２０℃
から−５４℃まで冷却される。
冷媒が二つの圧力で気化する単一式の混合冷媒系が開示
されている。圧縮機の中間段での及び／又は最終圧縮機
の段階でのほぼ周囲温度まで冷却後の圧縮された単一の
混合冷媒流が、液体の部分と蒸気の部分を提供する。蒸
気の部分から得られる寒冷は、天然ガスを周囲温度から
最低ほぼ−５５℃まで冷却するうちの一部又は全部をま
かなうために使用される。液体の部分からの寒冷は、蒸
気の部分を冷却してからその冷却された蒸気の部分から
寒冷を回収するために使用される。この米国特許明細書
の図４では、天然ガスは最初に、液体部分の全てを蒸気
部分のうちの一部と一緒にして得られる一緒にした流れ
から得られる寒冷により周囲温度から中間の温度まで冷
却される。この米国特許明細書の図５では、液体部分の
うちの一部からの寒冷を使って天然ガスを周囲温度から
最低２０℃まで冷却し、水を除去するための吸着装置
（脱水装置）で処理している。メタンハイドレートがで
きるのを避けるため、天然ガスは吸着装置より前では２
０℃よりずっと低い温度までは冷却されない。天然ガス
を３７℃から２０℃まで冷却するため、冷媒の液体部分
のうちの一部を天然ガスとの熱交換で部分的に気化さ
せ、そして圧縮機の中間段にある分離器へ戻している。
しかし、吸着装置から出てゆく天然ガスは、単一混合冷
媒流のうちの蒸気部分から得られる寒冷を使って２０℃
から−５４℃まで冷却される。
【０００５】冷媒が二つの圧力で沸騰する単一式混合冷
媒系が米国特許第３７４７３５９号明細書に記載されて
いる。低圧の混合冷媒は高温で圧縮され、すなわち、そ
れは高温の天然ガス原料及び高圧の混合冷媒供給物との
熱交換後に圧縮機へ導入される。中間圧力の混合冷媒
は、周囲温度への冷却後と言うより周囲温度より低温へ
冷却後に得られ、周囲温度で混合冷媒の分離は起こらな
い。
媒系が米国特許第３７４７３５９号明細書に記載されて
いる。低圧の混合冷媒は高温で圧縮され、すなわち、そ
れは高温の天然ガス原料及び高圧の混合冷媒供給物との
熱交換後に圧縮機へ導入される。中間圧力の混合冷媒
は、周囲温度への冷却後と言うより周囲温度より低温へ
冷却後に得られ、周囲温度で混合冷媒の分離は起こらな
い。
【０００６】米国特許第４３２５２３１号明細書には、
冷媒が二つの圧力で気化する単一の混合冷媒系が開示さ
れている。周囲温度への冷却後に凝縮した高圧の液は過
冷却され、低圧で気化される一方、周囲温度への冷却後
に残っている高圧の蒸気は更に冷却されて第２の液体流
と第２の蒸気流を生じさせる。第２の蒸気流は液化さ
れ、過冷却され、そして低圧で気化される一方、第２の
液体流は過冷却され、低圧と中間圧とで気化される。周
囲温度の高圧の液体流と高圧の蒸気流は別々の並列の熱
交換器で冷却する。気化した混合冷媒流は全て、圧縮前
に周囲温度近くまで加温される。
冷媒が二つの圧力で気化する単一の混合冷媒系が開示さ
れている。周囲温度への冷却後に凝縮した高圧の液は過
冷却され、低圧で気化される一方、周囲温度への冷却後
に残っている高圧の蒸気は更に冷却されて第２の液体流
と第２の蒸気流を生じさせる。第２の蒸気流は液化さ
れ、過冷却され、そして低圧で気化される一方、第２の
液体流は過冷却され、低圧と中間圧とで気化される。周
囲温度の高圧の液体流と高圧の蒸気流は別々の並列の熱
交換器で冷却する。気化した混合冷媒流は全て、圧縮前
に周囲温度近くまで加温される。
【０００７】米国特許第５６５７６４３号明細書には、
冷媒が一つの圧力で沸騰する単一の混合冷媒系が記載さ
れている。混合冷媒の圧縮は２段階で行い、中間冷却器
の後で凝縮液が生じ、これはポンプで昇圧され最終圧縮
段の吐出物と混合される。原料及び混合冷媒の冷却は単
一の多流熱交換器で行われる。
冷媒が一つの圧力で沸騰する単一の混合冷媒系が記載さ
れている。混合冷媒の圧縮は２段階で行い、中間冷却器
の後で凝縮液が生じ、これはポンプで昇圧され最終圧縮
段の吐出物と混合される。原料及び混合冷媒の冷却は単
一の多流熱交換器で行われる。
【０００８】ガス液化プロセスの効率の改善は大変に望
ましく、そしてガス液化技術分野で開発されている新し
いサイクルの主要な目標になっている。本発明の目的
は、下記に記載されそして特許請求の範囲により確定さ
れるように、単一の混合冷媒を使用する液化プロセスの
改良を含む。これらの改良には、気化冷媒の低下した圧
縮機入口温度での圧縮、そして冷却サイクルにおいて有
益に使用することができる周囲温度の中間段液体冷媒流
の発生、が含まれる。
ましく、そしてガス液化技術分野で開発されている新し
いサイクルの主要な目標になっている。本発明の目的
は、下記に記載されそして特許請求の範囲により確定さ
れるように、単一の混合冷媒を使用する液化プロセスの
改良を含む。これらの改良には、気化冷媒の低下した圧
縮機入口温度での圧縮、そして冷却サイクルにおいて有
益に使用することができる周囲温度の中間段液体冷媒流
の発生、が含まれる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、ガスの液化方
法であり、この方法は、本質的に水を含まない原料ガス
を第１の冷却帯域において１以上の気化する液体混合冷
媒流との間接熱交換により冷却し、そしてこの第１の冷
却帯域から中間冷却原料ガスと第１の気化した混合冷媒
を抜き出すことを含む。この中間冷却原料ガスを、第２
の冷却帯域において１以上の気化する液体混合冷媒流と
の間接熱交換により更に冷却し、そしてこの第２の冷却
帯域から液化したガスと第２の気化した混合冷媒を抜き
出す。第１の気化した混合冷媒と第２の気化した混合冷
媒を圧縮し冷却して、１以上の液体混合冷媒流を生じさ
せ、この冷却は周囲ヒートシンクへの熱移動によりなさ
れる周囲冷却である。第１の冷却帯域で原料ガスを冷却
するのに利用される１以上の気化する液体混合冷媒流
は、周囲冷却により得られる１以上の液体混合冷媒流か
らもっぱら得られる。
法であり、この方法は、本質的に水を含まない原料ガス
を第１の冷却帯域において１以上の気化する液体混合冷
媒流との間接熱交換により冷却し、そしてこの第１の冷
却帯域から中間冷却原料ガスと第１の気化した混合冷媒
を抜き出すことを含む。この中間冷却原料ガスを、第２
の冷却帯域において１以上の気化する液体混合冷媒流と
の間接熱交換により更に冷却し、そしてこの第２の冷却
帯域から液化したガスと第２の気化した混合冷媒を抜き
出す。第１の気化した混合冷媒と第２の気化した混合冷
媒を圧縮し冷却して、１以上の液体混合冷媒流を生じさ
せ、この冷却は周囲ヒートシンクへの熱移動によりなさ
れる周囲冷却である。第１の冷却帯域で原料ガスを冷却
するのに利用される１以上の気化する液体混合冷媒流
は、周囲冷却により得られる１以上の液体混合冷媒流か
らもっぱら得られる。
【００１０】本質的に水を含まない原料ガスは、好まし
くは、天然ガス原料流から水を除去して提供される。
くは、天然ガス原料流から水を除去して提供される。
【００１１】第１及び第２の冷却帯域における気化する
液体混合冷媒流は、（ａ）第２の気化した混合冷媒を第
１の圧力レベルに圧縮して昇圧した第２の混合冷媒を得
る工程、（ｂ）この昇圧した第２の混合冷媒を第１の気
化した混合冷媒と一緒にし、その結果得られた一緒にし
た冷媒流を圧縮して圧縮した混合冷媒流を得る工程、
（ｃ）この圧縮した混合冷媒流を周囲冷却により冷却し
部分的に凝縮させて、混合冷媒蒸気と混合冷媒液とを得
る工程、（ｄ）この混合冷媒液を過冷却し減圧して、第
１の圧力レベルの第１の冷却帯域における気化する液体
混合冷媒流を提供する工程、及び（ｅ）上記の混合冷媒
蒸気を冷却し、少なくとも部分的に凝縮させ、減圧し
て、第２の圧力レベルで第２の冷却帯域において気化さ
せる気化する液体混合冷媒を提供する工程、を含む再循
環冷却プロセスで提供することができる。
液体混合冷媒流は、（ａ）第２の気化した混合冷媒を第
１の圧力レベルに圧縮して昇圧した第２の混合冷媒を得
る工程、（ｂ）この昇圧した第２の混合冷媒を第１の気
化した混合冷媒と一緒にし、その結果得られた一緒にし
た冷媒流を圧縮して圧縮した混合冷媒流を得る工程、
（ｃ）この圧縮した混合冷媒流を周囲冷却により冷却し
部分的に凝縮させて、混合冷媒蒸気と混合冷媒液とを得
る工程、（ｄ）この混合冷媒液を過冷却し減圧して、第
１の圧力レベルの第１の冷却帯域における気化する液体
混合冷媒流を提供する工程、及び（ｅ）上記の混合冷媒
蒸気を冷却し、少なくとも部分的に凝縮させ、減圧し
て、第２の圧力レベルで第２の冷却帯域において気化さ
せる気化する液体混合冷媒を提供する工程、を含む再循
環冷却プロセスで提供することができる。
【００１２】（ｂ）における一緒にした冷媒流の圧縮
は、多段階の圧縮により行うことができ、そして中間段
の蒸気冷媒流を周囲冷却により冷却し部分的に凝縮させ
て追加の混合冷媒液を得ることができる。随意に、この
追加の混合冷媒液をポンプで昇圧し、得られた昇圧した
液を圧縮した混合冷媒流と一緒にすることができる。所
望ならば、追加の混合冷媒液を過冷却し減圧して、第１
の冷却帯域におけるもう一つの気化する液体混合冷媒流
を提供することができる。
は、多段階の圧縮により行うことができ、そして中間段
の蒸気冷媒流を周囲冷却により冷却し部分的に凝縮させ
て追加の混合冷媒液を得ることができる。随意に、この
追加の混合冷媒液をポンプで昇圧し、得られた昇圧した
液を圧縮した混合冷媒流と一緒にすることができる。所
望ならば、追加の混合冷媒液を過冷却し減圧して、第１
の冷却帯域におけるもう一つの気化する液体混合冷媒流
を提供することができる。
【００１３】上記の（ｅ）における混合冷媒蒸気を冷却
し部分的に凝縮させるための寒冷のうちの一部分は、第
１の冷却帯域における気化する液体混合冷媒流により提
供することができる。（ｅ）における混合冷媒蒸気を冷
却し部分的に凝縮させるための寒冷のうちのもう一つに
部分は、少なくとも一部分は、第２の冷却帯域における
気化する液体混合冷媒流により提供することができる。
（ｄ）における混合冷媒液の過冷却のための寒冷のうち
の少なくとも一部分は、第１の冷却帯域における気化す
る液体混合冷媒流により提供することができる。追加の
混合冷媒液を過冷却するための寒冷は、少なくとも一部
分は、第１の冷却帯域における気化する液体混合冷媒流
により提供することができる。
し部分的に凝縮させるための寒冷のうちの一部分は、第
１の冷却帯域における気化する液体混合冷媒流により提
供することができる。（ｅ）における混合冷媒蒸気を冷
却し部分的に凝縮させるための寒冷のうちのもう一つに
部分は、少なくとも一部分は、第２の冷却帯域における
気化する液体混合冷媒流により提供することができる。
（ｄ）における混合冷媒液の過冷却のための寒冷のうち
の少なくとも一部分は、第１の冷却帯域における気化す
る液体混合冷媒流により提供することができる。追加の
混合冷媒液を過冷却するための寒冷は、少なくとも一部
分は、第１の冷却帯域における気化する液体混合冷媒流
により提供することができる。
【００１４】随意の態様では、混合冷媒蒸気を冷却し、
部分的に凝縮させ、そして第２の混合冷媒蒸気と第２の
混合冷媒液とに分けることができる。第２の混合冷媒液
は、過冷却し減圧して、第２の冷却帯域における気化す
る液体混合冷媒流を提供することができる。第２の混合
冷媒液を過冷却するための寒冷は、一部分は、第２の冷
却帯域で気化させる気化する液体混合冷媒流により提供
することができる。第２の混合冷媒蒸気は冷却し、少な
くとも部分的に凝縮させ、そして減圧して、第２の冷却
帯域におけるもう一つの気化する液体混合冷媒流を提供
することができる。
部分的に凝縮させ、そして第２の混合冷媒蒸気と第２の
混合冷媒液とに分けることができる。第２の混合冷媒液
は、過冷却し減圧して、第２の冷却帯域における気化す
る液体混合冷媒流を提供することができる。第２の混合
冷媒液を過冷却するための寒冷は、一部分は、第２の冷
却帯域で気化させる気化する液体混合冷媒流により提供
することができる。第２の混合冷媒蒸気は冷却し、少な
くとも部分的に凝縮させ、そして減圧して、第２の冷却
帯域におけるもう一つの気化する液体混合冷媒流を提供
することができる。
【００１５】第２の混合冷媒蒸気を冷却するための寒冷
は、少なくとも一部分は、第２の冷却帯域における気化
する液体混合冷媒流により提供することができる。
（ｄ）での過冷却後の混合冷媒液のうちの一部分を第２
の混合冷媒液と一緒にし、その結果得られた一緒にした
流れを過冷却し、減圧し、そして第２の冷却帯域におい
て第２の圧力レベルで気化させることができる。
は、少なくとも一部分は、第２の冷却帯域における気化
する液体混合冷媒流により提供することができる。
（ｄ）での過冷却後の混合冷媒液のうちの一部分を第２
の混合冷媒液と一緒にし、その結果得られた一緒にした
流れを過冷却し、減圧し、そして第２の冷却帯域におい
て第２の圧力レベルで気化させることができる。
【００１６】中間の冷却原料ガスは、好ましくは、約１
０℃未満の温度にある。
０℃未満の温度にある。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明は、原料ガス流の液化のた
めの効率的方法を提供するものであり、特に天然ガスの
液化に適用可能なものである。本発明は、最小限の数の
熱交換器を必要とする単純な単一の混合冷媒プロセスを
用いて高い熱力学的効率を達成する。好ましい様式にお
いて、本発明は、二つの圧力レベルの気化する混合冷媒
流を用いる間接的な熱移動により原料ガス流を冷却す
る、単一の混合冷媒を用いる再循環冷却系を利用する。
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典型的
に含有している多成分流体混合物であり、そしてまた窒
素を含有してもよい。
めの効率的方法を提供するものであり、特に天然ガスの
液化に適用可能なものである。本発明は、最小限の数の
熱交換器を必要とする単純な単一の混合冷媒プロセスを
用いて高い熱力学的効率を達成する。好ましい様式にお
いて、本発明は、二つの圧力レベルの気化する混合冷媒
流を用いる間接的な熱移動により原料ガス流を冷却す
る、単一の混合冷媒を用いる再循環冷却系を利用する。
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典型的
に含有している多成分流体混合物であり、そしてまた窒
素を含有してもよい。
【００１８】本発明は、以下で説明する態様において
は、冷却回路において、蛇管（コイル）式、プレート−
フィン式、多管式、及びケトル式熱交換器を含めた、広
範囲の様々な熱交換装置のうちのいずれを利用すること
もできる。具体的な用途に応じ、これらのタイプの熱交
換器の組み合わせを使用することができる。本発明は、
任意のガス原料流を液化するために使用することができ
るが、好ましくは、以下のプロセスの説明で例示するよ
うに天然ガスを液化するのに使用される。
は、冷却回路において、蛇管（コイル）式、プレート−
フィン式、多管式、及びケトル式熱交換器を含めた、広
範囲の様々な熱交換装置のうちのいずれを利用すること
もできる。具体的な用途に応じ、これらのタイプの熱交
換器の組み合わせを使用することができる。本発明は、
任意のガス原料流を液化するために使用することができ
るが、好ましくは、以下のプロセスの説明で例示するよ
うに天然ガスを液化するのに使用される。
【００１９】図１を参照すると、ガス流１００、好まし
くは天然ガスを、前処理部１０２において既知の方法に
より清浄にし乾燥させて、水、ＣＯ2やＨ2Ｓなどの酸性
ガス類、及び水銀等のその他の汚染物質を除去する。本
質的に水を含まなくなった、前処理した原料ガス流１０
４を、熱交換器１０６で混合冷媒流１０８を気化させる
ことにより冷却して、約１０℃と−９０℃の間、好まし
くは約０℃と−５０℃の間の中間温度にする。「本質的
に水を含まない」という用語は、原料ガス流１０４中の
残留水分が下流の冷却及び液化プロセスでの水の凍結に
よる運転上の問題を防止するのに十分低い濃度で存在す
ることを意味する。
くは天然ガスを、前処理部１０２において既知の方法に
より清浄にし乾燥させて、水、ＣＯ2やＨ2Ｓなどの酸性
ガス類、及び水銀等のその他の汚染物質を除去する。本
質的に水を含まなくなった、前処理した原料ガス流１０
４を、熱交換器１０６で混合冷媒流１０８を気化させる
ことにより冷却して、約１０℃と−９０℃の間、好まし
くは約０℃と−５０℃の間の中間温度にする。「本質的
に水を含まない」という用語は、原料ガス流１０４中の
残留水分が下流の冷却及び液化プロセスでの水の凍結に
よる運転上の問題を防止するのに十分低い濃度で存在す
ることを意味する。
【００２０】冷却した天然ガス流１２２を熱交換器１２
４で混合冷媒流１３２を気化させることにより更に冷却
して、約−１９０℃と−１２０℃の間、好ましくは約−
１７０℃と−１５０℃の間の温度にする。その結果得ら
れた更に冷却した流れ１３６が製品液化天然ガス（ＬＮ
Ｇ）であり、これは貯蔵タンクへ又は更なる処理工程に
送られる。
４で混合冷媒流１３２を気化させることにより更に冷却
して、約−１９０℃と−１２０℃の間、好ましくは約−
１７０℃と−１５０℃の間の温度にする。その結果得ら
れた更に冷却した流れ１３６が製品液化天然ガス（ＬＮ
Ｇ）であり、これは貯蔵タンクへ又は更なる処理工程に
送られる。
【００２１】天然ガス原料流１０４を周囲温度近くから
最終製品凝縮液の温度まで冷却するための寒冷は、２種
以上の成分を含有する冷媒を利用する混合冷却循環路に
より提供される。昇圧した混合冷媒流１４８が、多段圧
縮機１７４により、約２５ｂａｒａと１００ｂａｒａの
間、好ましくは約４０ｂａｒａと８０ｂａｒａの間の圧
力で供給される。周囲冷却後、この圧縮し部分的に凝縮
させた流れを蒸気流１１６と液体流１５２とに分ける。
随意に、液体流１５２のうちの一部分１１８を蒸気流１
１６と一緒にしてもよい。
最終製品凝縮液の温度まで冷却するための寒冷は、２種
以上の成分を含有する冷媒を利用する混合冷却循環路に
より提供される。昇圧した混合冷媒流１４８が、多段圧
縮機１７４により、約２５ｂａｒａと１００ｂａｒａの
間、好ましくは約４０ｂａｒａと８０ｂａｒａの間の圧
力で供給される。周囲冷却後、この圧縮し部分的に凝縮
させた流れを蒸気流１１６と液体流１５２とに分ける。
随意に、液体流１５２のうちの一部分１１８を蒸気流１
１６と一緒にしてもよい。
【００２２】「周囲冷却」という用語は、冷却水あるい
は周囲空気といったような周囲温度の流体を用いる間接
的な熱移動による周囲のヒートシンクへの熱移動により
行われる冷却を意味する。従って、冷却される流れから
取り出される熱は、大気あるいは大量の水のような周囲
のヒートシンクへ結局は捨てられる。
は周囲空気といったような周囲温度の流体を用いる間接
的な熱移動による周囲のヒートシンクへの熱移動により
行われる冷却を意味する。従って、冷却される流れから
取り出される熱は、大気あるいは大量の水のような周囲
のヒートシンクへ結局は捨てられる。
【００２３】液体及び蒸気の混合冷媒流１１６及び１５
２は、その後周囲温度近くで熱交換器１０６に入る。こ
れらの冷媒流は熱交換器１０６で、約１０℃と−９０℃
の間、好ましくは約０℃と−５０℃の間の温度に冷却さ
れて、流れ１５６及び１５８として出てゆく。流れ１５
６は絞り弁１６０を通して約４ｂａｒａと３０ｂａｒａ
の間の圧力、好ましくは約８ｂａｒａと２０ｂａｒａの
間の圧力まで、断熱的に減圧され、そして熱交換器１０
６の低温端へ流れ１０８として導入されて、先に説明し
たように寒冷を提供する。気化した冷媒流１１４を、周
囲温度で又はその近くで熱交換器１０６から抜き出す。
所望ならば、流れ１５６の圧力はターボエキスパンダー
での仕事膨張により低下させることができる。
２は、その後周囲温度近くで熱交換器１０６に入る。こ
れらの冷媒流は熱交換器１０６で、約１０℃と−９０℃
の間、好ましくは約０℃と−５０℃の間の温度に冷却さ
れて、流れ１５６及び１５８として出てゆく。流れ１５
６は絞り弁１６０を通して約４ｂａｒａと３０ｂａｒａ
の間の圧力、好ましくは約８ｂａｒａと２０ｂａｒａの
間の圧力まで、断熱的に減圧され、そして熱交換器１０
６の低温端へ流れ１０８として導入されて、先に説明し
たように寒冷を提供する。気化した冷媒流１１４を、周
囲温度で又はその近くで熱交換器１０６から抜き出す。
所望ならば、流れ１５６の圧力はターボエキスパンダー
での仕事膨張により低下させることができる。
【００２４】混合冷媒流１５８を熱交換器１２４へ導入
して、そこで約−１９０℃と−１２０℃の間、好ましく
は約−１７０℃と−１５０℃の間の最終温度まで冷却す
る。次に、過冷却した液体流１７２を絞り弁１３４を通
し、約１ｂａｒａと１０ｂａｒａの間、好ましくは約２
ｂａｒａと６ｂａｒａの間の圧力レベルまで断熱的に減
圧し、そして熱交換器１２４の低温端へ流れ１３２とし
て導入して、そこで寒冷を提供させる。所望ならば、流
れ１７２の圧力はターボエキスパンダーでの仕事膨張に
より低下させることができる。
して、そこで約−１９０℃と−１２０℃の間、好ましく
は約−１７０℃と−１５０℃の間の最終温度まで冷却す
る。次に、過冷却した液体流１７２を絞り弁１３４を通
し、約１ｂａｒａと１０ｂａｒａの間、好ましくは約２
ｂａｒａと６ｂａｒａの間の圧力レベルまで断熱的に減
圧し、そして熱交換器１２４の低温端へ流れ１３２とし
て導入して、そこで寒冷を提供させる。所望ならば、流
れ１７２の圧力はターボエキスパンダーでの仕事膨張に
より低下させることができる。
【００２５】二つの気化した冷媒流１７６及び１１４を
圧縮機１７４へ戻す。なおも相対的に冷たい流れ１７６
を第１の圧縮段で低温圧縮して、およそ４ｂａｒａと３
０ｂａｒａの間、好ましくは８ｂａｒａと２０ｂａｒａ
の間の圧力にする。流れ１７６は好ましくは、一般に周
囲温度により近くなければならない流れ１１４よりも冷
たい。周囲温度より低い温度で戻される気化した冷媒流
の圧縮を低温圧縮と定義し、この低温圧縮は、より高い
ガス密度とより小さい体積流量の結果として熱交換器１
０６の大きさと圧縮機の大きさの低下を可能にするの
で、有益である。
圧縮機１７４へ戻す。なおも相対的に冷たい流れ１７６
を第１の圧縮段で低温圧縮して、およそ４ｂａｒａと３
０ｂａｒａの間、好ましくは８ｂａｒａと２０ｂａｒａ
の間の圧力にする。流れ１７６は好ましくは、一般に周
囲温度により近くなければならない流れ１１４よりも冷
たい。周囲温度より低い温度で戻される気化した冷媒流
の圧縮を低温圧縮と定義し、この低温圧縮は、より高い
ガス密度とより小さい体積流量の結果として熱交換器１
０６の大きさと圧縮機の大きさの低下を可能にするの
で、有益である。
【００２６】ここで使用する「圧力レベル」という用語
は、冷却循環路の配管や熱交換器を通過する流体圧力を
定義するものであり、この流体圧力は膨張装置の排出圧
力と圧縮装置の吸い込み圧力の間にある。例えば、図１
においては、絞り弁１６０の下流且つ圧縮機１７４の第
２段の入口の上流の配管と熱交換器の流路で画定される
ことによる一つの圧力レベルが存在する。機器での圧力
損失のために、この領域の任意の点での流動流体の実際
の圧力は絞り弁１６０の出口の圧力と圧縮機１７４の第
２段の入口の圧力の間でいろいろである。同様に、絞り
弁１３４の下流と圧縮機１７４の第１段の入口の上流の
配管と熱交換器の流路で画定されることによるもう一つ
の圧力レベルが存在する。
は、冷却循環路の配管や熱交換器を通過する流体圧力を
定義するものであり、この流体圧力は膨張装置の排出圧
力と圧縮装置の吸い込み圧力の間にある。例えば、図１
においては、絞り弁１６０の下流且つ圧縮機１７４の第
２段の入口の上流の配管と熱交換器の流路で画定される
ことによる一つの圧力レベルが存在する。機器での圧力
損失のために、この領域の任意の点での流動流体の実際
の圧力は絞り弁１６０の出口の圧力と圧縮機１７４の第
２段の入口の圧力の間でいろいろである。同様に、絞り
弁１３４の下流と圧縮機１７４の第１段の入口の上流の
配管と熱交換器の流路で画定されることによるもう一つ
の圧力レベルが存在する。
【００２７】随意に、圧縮の第１段後の冷媒流を周囲冷
却により冷却器１７８で冷却することができる。冷却器
１７８は随意であり、資本費を節減するため省いてもよ
い。第１の圧縮段の吐出流は気化した混合冷媒流１１４
と一緒にし、そして一緒にした流れを１以上の追加の圧
縮段で、約２５ｂａｒａと１００ｂａｒａの間、好まし
くは約４０ｂａｒａと８０ｂａｒａの間の最終の高圧ま
で更に圧縮する。
却により冷却器１７８で冷却することができる。冷却器
１７８は随意であり、資本費を節減するため省いてもよ
い。第１の圧縮段の吐出流は気化した混合冷媒流１１４
と一緒にし、そして一緒にした流れを１以上の追加の圧
縮段で、約２５ｂａｒａと１００ｂａｒａの間、好まし
くは約４０ｂａｒａと８０ｂａｒａの間の最終の高圧ま
で更に圧縮する。
【００２８】この圧縮工程では、中間冷却後に少なくと
も一つの液体流１８０を随意に得ることができる。この
態様では、任意的な液体流１８０を生じさせ、ポンプ１
８２で昇圧して最終の高圧にし、そして最終圧縮段から
の圧縮ガス流と一緒にする。一緒にした冷媒流を冷却器
１８４で周囲冷却により冷却する。
も一つの液体流１８０を随意に得ることができる。この
態様では、任意的な液体流１８０を生じさせ、ポンプ１
８２で昇圧して最終の高圧にし、そして最終圧縮段から
の圧縮ガス流と一緒にする。一緒にした冷媒流を冷却器
１８４で周囲冷却により冷却する。
【００２９】図１では、熱交換器１０６が第１の冷却帯
域であり、それは管路１０４の原料ガスのために第一段
の冷却を供給し、そしてまた蒸気冷媒流１１６と液体冷
媒流１５２も冷却する。この熱交換器では、寒冷のうち
の少なくとも一部、好ましくは全てを、弁１６０を通し
て減圧後の過冷却液体流１５６のうちの少なくとも一部
分を気化させることにより提供する。冷媒流１５６は、
圧縮機１７４からの圧縮冷媒の冷却器１８４での周囲冷
却から得ることができる。蒸気流１１６は、熱交換器１
０６における冷却負荷を少しも提供せず、気化する液体
冷媒流１０８から得られる寒冷によりそれ自体が冷却さ
れる。冷却及び凝縮後の蒸気流１５８は、好ましくは、
熱交換器１２４での第２段の冷却の寒冷を提供するのに
用いられる。気化した冷媒流１７６は熱交換器１０６を
通しては送られず、従ってこの流れに含まれる寒冷は第
１段の冷却で原料ガスを冷却するのには用いられない。
域であり、それは管路１０４の原料ガスのために第一段
の冷却を供給し、そしてまた蒸気冷媒流１１６と液体冷
媒流１５２も冷却する。この熱交換器では、寒冷のうち
の少なくとも一部、好ましくは全てを、弁１６０を通し
て減圧後の過冷却液体流１５６のうちの少なくとも一部
分を気化させることにより提供する。冷媒流１５６は、
圧縮機１７４からの圧縮冷媒の冷却器１８４での周囲冷
却から得ることができる。蒸気流１１６は、熱交換器１
０６における冷却負荷を少しも提供せず、気化する液体
冷媒流１０８から得られる寒冷によりそれ自体が冷却さ
れる。冷却及び凝縮後の蒸気流１５８は、好ましくは、
熱交換器１２４での第２段の冷却の寒冷を提供するのに
用いられる。気化した冷媒流１７６は熱交換器１０６を
通しては送られず、従ってこの流れに含まれる寒冷は第
１段の冷却で原料ガスを冷却するのには用いられない。
【００３０】もう一つの態様を図２に示すが、この態様
では液体流２８０を先の態様におけるようにポンプで昇
圧せず、その代わりに熱交換器２１２で過冷却する。こ
の態様では、図１の単一の熱交換器１０６の代わりに二
つの熱交換器２１２と２１４を使用する。液体流２８０
を熱交換器２１２で過冷却して過冷却液体流２０４を得
る。流れ２０４を絞り弁２０８を通し断熱的に減圧し、
冷媒流２１０（後で説明する）と一緒にし、そして熱交
換器２１２の低温端へ流れ２０６として導入して、そこ
でそれを所定の圧力レベルで気化させてそこでの寒冷を
提供させる。あるいはまた、流れ２０４の圧力は仕事エ
キスパンダーを通して低下させることができる。
では液体流２８０を先の態様におけるようにポンプで昇
圧せず、その代わりに熱交換器２１２で過冷却する。こ
の態様では、図１の単一の熱交換器１０６の代わりに二
つの熱交換器２１２と２１４を使用する。液体流２８０
を熱交換器２１２で過冷却して過冷却液体流２０４を得
る。流れ２０４を絞り弁２０８を通し断熱的に減圧し、
冷媒流２１０（後で説明する）と一緒にし、そして熱交
換器２１２の低温端へ流れ２０６として導入して、そこ
でそれを所定の圧力レベルで気化させてそこでの寒冷を
提供させる。あるいはまた、流れ２０４の圧力は仕事エ
キスパンダーを通して低下させることができる。
【００３１】液体流２５２を熱交換器２１２と２１４で
過冷却して過冷却液体流２５６を得、それを絞り弁２６
０を通し断熱的に減圧して、熱交換器２１４の低温端へ
流れ２１６として導入して、それをもう一つの圧力レベ
ルで気化させてそこでの寒冷を提供させる。あるいはま
た、流れ２５６の圧力は仕事エキスパンダーを通して低
下させることができる。部分的に加温した冷媒流２１０
を先に説明した絞り弁２０８からの減圧した冷媒流と一
緒にする。この態様では、絞り弁２０８と２６０の下流
及び第２段の圧縮機への入り口の上流の配管と熱交換器
の流路に所定の圧力レベルが存在する。
過冷却して過冷却液体流２５６を得、それを絞り弁２６
０を通し断熱的に減圧して、熱交換器２１４の低温端へ
流れ２１６として導入して、それをもう一つの圧力レベ
ルで気化させてそこでの寒冷を提供させる。あるいはま
た、流れ２５６の圧力は仕事エキスパンダーを通して低
下させることができる。部分的に加温した冷媒流２１０
を先に説明した絞り弁２０８からの減圧した冷媒流と一
緒にする。この態様では、絞り弁２０８と２６０の下流
及び第２段の圧縮機への入り口の上流の配管と熱交換器
の流路に所定の圧力レベルが存在する。
【００３２】図２では、熱交換器２１２と２１４が原料
ガスの約１０℃未満、好ましくは約０℃未満、より好ま
しくは約−２０℃未満の温度までの冷却のうちの必要と
される第１段を提供する。この冷却の第１段では、原料
ガス１０４、液体流２５２、及び蒸気流２５４を冷却す
るための寒冷のうちの一部分、あるいは好ましくは全て
を、周囲冷却により得られる液体冷媒流の気化により提
供する。この例では、周囲冷却により二つの液体流２８
０と２５２を周囲温度近くで得、これらの流れの両方を
使って第１段の冷却での必要な寒冷を提供する。蒸気流
２５４は、第１段の冷却で冷却されるが、熱交換器２２
０での第２段の冷却でのみ原料ガスに寒冷を提供する。
ガスの約１０℃未満、好ましくは約０℃未満、より好ま
しくは約−２０℃未満の温度までの冷却のうちの必要と
される第１段を提供する。この冷却の第１段では、原料
ガス１０４、液体流２５２、及び蒸気流２５４を冷却す
るための寒冷のうちの一部分、あるいは好ましくは全て
を、周囲冷却により得られる液体冷媒流の気化により提
供する。この例では、周囲冷却により二つの液体流２８
０と２５２を周囲温度近くで得、これらの流れの両方を
使って第１段の冷却での必要な寒冷を提供する。蒸気流
２５４は、第１段の冷却で冷却されるが、熱交換器２２
０での第２段の冷却でのみ原料ガスに寒冷を提供する。
【００３３】図３は、図１の態様を改変したものである
本発明の好ましい態様を示している。この態様では、蒸
気冷媒流１１６を熱交換器１０６で部分的に凝縮させ、
得られた２相流１５８を分離機３８８で液体流３６２と
蒸気流３６４とに分ける。この態様では、図１の熱交換
器１２４の代わりに熱交換器３２４と３３０を使用して
いる。原料ガスを熱交換器３２４と３３０における第２
段の冷却で更に冷却する。
本発明の好ましい態様を示している。この態様では、蒸
気冷媒流１１６を熱交換器１０６で部分的に凝縮させ、
得られた２相流１５８を分離機３８８で液体流３６２と
蒸気流３６４とに分ける。この態様では、図１の熱交換
器１２４の代わりに熱交換器３２４と３３０を使用して
いる。原料ガスを熱交換器３２４と３３０における第２
段の冷却で更に冷却する。
【００３４】液体流３６２を熱交換器３２４で過冷却し
て、約−１５０℃と約−７０℃の間、好ましくは約−１
４５℃と−１００℃の間の温度の過冷却流３６６を生じ
させる。この流れを絞り弁３６８を通し、約１ｂａｒａ
と１０ｂａｒａの間、好ましくは約２ｂａｒａと約６ｂ
ａｒａの間の圧力レベルに減圧して、流れ３７０（あと
で説明）と一緒にする。あるいは、流れ３６６の圧力は
仕事エキスパンダーを通して低下させることができる。
一緒にした流れ３２６を熱交換器３２４で所定の圧力で
気化させ、そこでの寒冷を提供させる。気化した冷媒流
１７６は、周囲温度未満の温度、ことによっては−９０
℃ほどの低温にあり、圧縮機１７４へ導入される。
て、約−１５０℃と約−７０℃の間、好ましくは約−１
４５℃と−１００℃の間の温度の過冷却流３６６を生じ
させる。この流れを絞り弁３６８を通し、約１ｂａｒａ
と１０ｂａｒａの間、好ましくは約２ｂａｒａと約６ｂ
ａｒａの間の圧力レベルに減圧して、流れ３７０（あと
で説明）と一緒にする。あるいは、流れ３６６の圧力は
仕事エキスパンダーを通して低下させることができる。
一緒にした流れ３２６を熱交換器３２４で所定の圧力で
気化させ、そこでの寒冷を提供させる。気化した冷媒流
１７６は、周囲温度未満の温度、ことによっては−９０
℃ほどの低温にあり、圧縮機１７４へ導入される。
【００３５】蒸気冷媒流３６４を熱交換器３２４へ導入
し、そこで約−１５０℃と約−７０℃の間、好ましくは
約−１４５℃と約−１００℃の間の温度まで冷却する。
得られた冷却流３１０を熱交換器３３０へ導入して、そ
こで約−１９０℃と約−１２０℃の間、好ましくは約−
１７０℃と約−１５０℃の間の最終の温度まで冷却す
る。過冷却した液体流３７２を絞り弁３３４を通し、約
１ｂａｒａと約１０ｂａｒａの間、好ましくは約２ｂａ
ｒａと約６ｂａｒａの間の圧力レベルまで断熱的に減圧
し、そして熱交換器３３０の低温端へ流れ３３２として
導入して、そこで所定の圧力レベルで気化させて寒冷を
提供させる。あるいはまた、流れ３７２は仕事エキスパ
ンダーを通して減圧することができる。部分的に加温し
た冷媒流３７０を絞り弁３６８からの減圧した冷媒流と
一緒にする。この態様では、絞り弁３３４の下流及び圧
縮機１７４の第１段への入り口の上流の配管と熱交換器
の流路に所定の圧力レベルが存在する。図３の態様にお
けるこのほかの工程は図１で説明したものと同じであ
る。
し、そこで約−１５０℃と約−７０℃の間、好ましくは
約−１４５℃と約−１００℃の間の温度まで冷却する。
得られた冷却流３１０を熱交換器３３０へ導入して、そ
こで約−１９０℃と約−１２０℃の間、好ましくは約−
１７０℃と約−１５０℃の間の最終の温度まで冷却す
る。過冷却した液体流３７２を絞り弁３３４を通し、約
１ｂａｒａと約１０ｂａｒａの間、好ましくは約２ｂａ
ｒａと約６ｂａｒａの間の圧力レベルまで断熱的に減圧
し、そして熱交換器３３０の低温端へ流れ３３２として
導入して、そこで所定の圧力レベルで気化させて寒冷を
提供させる。あるいはまた、流れ３７２は仕事エキスパ
ンダーを通して減圧することができる。部分的に加温し
た冷媒流３７０を絞り弁３６８からの減圧した冷媒流と
一緒にする。この態様では、絞り弁３３４の下流及び圧
縮機１７４の第１段への入り口の上流の配管と熱交換器
の流路に所定の圧力レベルが存在する。図３の態様にお
けるこのほかの工程は図１で説明したものと同じであ
る。
【００３６】図４は、図３を改変したものである本発明
のもうひとつの態様を示している。図４の態様では、熱
交換器３１２からの過冷却した液体流１５６のうちの一
部分４０６を分離機３８８からの液体流３６２と一緒に
する。一緒にした液体流４０８を熱交換器３２４で過冷
却し、先に説明したように絞り弁３６８を通して減圧す
る。図４の態様におけるこのほかの工程は図３で説明し
たものと同じである。
のもうひとつの態様を示している。図４の態様では、熱
交換器３１２からの過冷却した液体流１５６のうちの一
部分４０６を分離機３８８からの液体流３６２と一緒に
する。一緒にした液体流４０８を熱交換器３２４で過冷
却し、先に説明したように絞り弁３６８を通して減圧す
る。図４の態様におけるこのほかの工程は図３で説明し
たものと同じである。
【００３７】上述の図１〜４の態様における本発明は、
蛇管（コイル）式、プレート−フィン式、多管式、及び
ケトル式熱交換器を含めた、冷却循環路における様々な
熱交換装置のいずれも利用することができる。特定の態
様に応じて、これらのタイプの熱交換器の組み合わせを
使用することができる。
蛇管（コイル）式、プレート−フィン式、多管式、及び
ケトル式熱交換器を含めた、冷却循環路における様々な
熱交換装置のいずれも利用することができる。特定の態
様に応じて、これらのタイプの熱交換器の組み合わせを
使用することができる。
【００３８】上記の態様には、原料ガスから重質の炭化
水素を除去するための工程は含まれていない。しかし、
場合によっては、原料組成と製品仕様とに応じて、その
ような除去工程が必要になることがある。重い成分のこ
れらの除去工程は、当該技術分野でよく知られているい
くつかの方法のいずれか一つを使って最終液化製品温度
より高い任意の適当な温度で使用することができる。例
えば、そのような重質炭化水素を第１の冷却工程後にス
クラブ塔を使って除去してもよい。このスクラブ塔で
は、天然ガス原料のうちの重質成分、例えばペンタン及
びそれより重い成分、を除去する。スクラブ塔は、回収
部のみを利用してもよく、あるいは、ベンゼン等の重い
汚染物質を非常に低レベルまで除去するためコンデンサ
ー付きの濃縮部を含んでもよい。非常に低レベルの重質
成分が最終ＬＮＧ製品で必要とされる場合には、スクラ
ブ塔に対し任意の適当な改変を行うことができる。例え
ば、ブタンのような重質成分を洗浄液として使用しても
よい。
水素を除去するための工程は含まれていない。しかし、
場合によっては、原料組成と製品仕様とに応じて、その
ような除去工程が必要になることがある。重い成分のこ
れらの除去工程は、当該技術分野でよく知られているい
くつかの方法のいずれか一つを使って最終液化製品温度
より高い任意の適当な温度で使用することができる。例
えば、そのような重質炭化水素を第１の冷却工程後にス
クラブ塔を使って除去してもよい。このスクラブ塔で
は、天然ガス原料のうちの重質成分、例えばペンタン及
びそれより重い成分、を除去する。スクラブ塔は、回収
部のみを利用してもよく、あるいは、ベンゼン等の重い
汚染物質を非常に低レベルまで除去するためコンデンサ
ー付きの濃縮部を含んでもよい。非常に低レベルの重質
成分が最終ＬＮＧ製品で必要とされる場合には、スクラ
ブ塔に対し任意の適当な改変を行うことができる。例え
ば、ブタンのような重質成分を洗浄液として使用しても
よい。
【００３９】天然ガス中の水や二酸化炭素等の不純物
は、先に説明したように液化の前に除去しなくてはなら
ない。一般にこれらの不純物は、前処理部１０２内の吸
着装置を使って除去される。必要ならば、天然ガス流１
００を吸着装置の前で予冷することができる。そのよう
な予冷は、メタンハイドレートの生成を避けるため２０
℃の近辺である。この予冷は、圧縮した混合冷媒流の周
囲冷却後に集められる液体冷媒流のうちの少なくとも一
部分により行うことができる。例えば図１では、液体流
１５２のうちの一部分を減圧し、部分的に気化させて流
れ１００かあるいは１０４を冷却させ（図示せず）、そ
して得られた加温した流れを分離器１８１へ戻す。予冷
後、天然ガスを前処理部１０２へ送って水やその他の汚
染物質を除去する。この本質的に水のない原料ガス１０
４を熱交換器１０６での第１段の冷却に送り、そこで冷
却して約１０℃より低い、好ましくは約０℃より低い、
より好ましくは約−２０℃より低い温度にする。
は、先に説明したように液化の前に除去しなくてはなら
ない。一般にこれらの不純物は、前処理部１０２内の吸
着装置を使って除去される。必要ならば、天然ガス流１
００を吸着装置の前で予冷することができる。そのよう
な予冷は、メタンハイドレートの生成を避けるため２０
℃の近辺である。この予冷は、圧縮した混合冷媒流の周
囲冷却後に集められる液体冷媒流のうちの少なくとも一
部分により行うことができる。例えば図１では、液体流
１５２のうちの一部分を減圧し、部分的に気化させて流
れ１００かあるいは１０４を冷却させ（図示せず）、そ
して得られた加温した流れを分離器１８１へ戻す。予冷
後、天然ガスを前処理部１０２へ送って水やその他の汚
染物質を除去する。この本質的に水のない原料ガス１０
４を熱交換器１０６での第１段の冷却に送り、そこで冷
却して約１０℃より低い、好ましくは約０℃より低い、
より好ましくは約−２０℃より低い温度にする。
【００４０】
【実施例】図３を参照すれば、水、例えばＣＯ2やＨ2Ｓ
などの酸性ガス、及び例えば水銀などのその他の汚染物
質を除去するため、天然ガス原料１００を前処理部１０
２で清浄にし乾燥させる。前処理した原料ガス１０４の
流量は２６，７００ｋｇ−ｍｏｌ／ｈ、圧力は６６．５
ｂａｒａ、温度は３２℃であり、モル組成は次のとおり
である。
などの酸性ガス、及び例えば水銀などのその他の汚染物
質を除去するため、天然ガス原料１００を前処理部１０
２で清浄にし乾燥させる。前処理した原料ガス１０４の
流量は２６，７００ｋｇ−ｍｏｌ／ｈ、圧力は６６．５
ｂａｒａ、温度は３２℃であり、モル組成は次のとおり
である。
【００４１】
【表１】
【００４２】前処理したガス１０４は第１の熱交換器１
０６に入り、−２１℃の温度まで冷却される。この冷却
は、混合冷媒流１０８の加温によりなされ、この冷媒流
の流量は３０，５９６ｋｇ−ｍｏｌ／ｈ、圧力は約１３
ｂａｒａで、組成は次のとおりである。
０６に入り、−２１℃の温度まで冷却される。この冷却
は、混合冷媒流１０８の加温によりなされ、この冷媒流
の流量は３０，５９６ｋｇ−ｍｏｌ／ｈ、圧力は約１３
ｂａｒａで、組成は次のとおりである。
【００４３】
【表２】
【００４４】次いで、冷却した流れ１２２を熱交換器３
２４で、この熱交換器３２４に約３ｂａｒａの圧力レベ
ルで入る混合冷媒流３２６を加温することにより−１３
３℃の温度に更に冷却する。次に、得られた冷却流３２
８を熱交換器３３０で−１６６℃の温度まで更に冷却す
る。熱交換器３３０での冷却のための寒冷は、約３ｂａ
ｒａの圧力レベルで気化する混合冷媒流３３２により提
供される。得られたＬＮＧ製品流１３６は、貯蔵のため
あるいは更に処理するために送られる。
２４で、この熱交換器３２４に約３ｂａｒａの圧力レベ
ルで入る混合冷媒流３２６を加温することにより−１３
３℃の温度に更に冷却する。次に、得られた冷却流３２
８を熱交換器３３０で−１６６℃の温度まで更に冷却す
る。熱交換器３３０での冷却のための寒冷は、約３ｂａ
ｒａの圧力レベルで気化する混合冷媒流３３２により提
供される。得られたＬＮＧ製品流１３６は、貯蔵のため
あるいは更に処理するために送られる。
【００４５】天然ガス流１０４を周囲温度近くから最終
製品温度まで冷却するための寒冷は、再循環する混合冷
却循環路により提供される。流れ１４８は高圧の混合冷
媒であり、この冷媒は多段圧縮機１７４から６０ｂａｒ
ａの圧力、６７，９００ｋｇ−ｍｏｌ／ｈの流量、及び
下記の組成で出てくる。
製品温度まで冷却するための寒冷は、再循環する混合冷
却循環路により提供される。流れ１４８は高圧の混合冷
媒であり、この冷媒は多段圧縮機１７４から６０ｂａｒ
ａの圧力、６７，９００ｋｇ−ｍｏｌ／ｈの流量、及び
下記の組成で出てくる。
【００４６】
【表３】
【００４７】流れ１４８は分離されて蒸気流１１６と液
体流１５２にされる。液体流１５２のうちの１６％であ
る部分１１８を、蒸気流１１６と再度一緒にする。次
に、液体及び蒸気の混合冷媒流は３２℃の温度で熱交換
器１０６に入る。これらの冷媒流はここで−２１℃の温
度に冷却され、冷却された冷媒流１５６及び１５８とし
て出てゆく。流れ１５６は絞り弁１６０を通しておよそ
１３ｂａｒａの圧力レベルに断熱的に減圧され、そして
熱交換器１０６の低温端へ流れ１０８として導入されて
そこでの寒冷を提供する。
体流１５２にされる。液体流１５２のうちの１６％であ
る部分１１８を、蒸気流１１６と再度一緒にする。次
に、液体及び蒸気の混合冷媒流は３２℃の温度で熱交換
器１０６に入る。これらの冷媒流はここで−２１℃の温
度に冷却され、冷却された冷媒流１５６及び１５８とし
て出てゆく。流れ１５６は絞り弁１６０を通しておよそ
１３ｂａｒａの圧力レベルに断熱的に減圧され、そして
熱交換器１０６の低温端へ流れ１０８として導入されて
そこでの寒冷を提供する。
【００４８】流れ１５８は液体流３６２と蒸気流３６４
に分けられ、これらの流れは熱交換器３２４へ導入され
てそこで−１３３℃の温度まで冷却される。過冷却した
液体流３６６は絞り弁３６８を通し約３ｂａｒａの圧力
に断熱的に減圧され、熱交換器３２４の低温端へ流れ３
２６として導入されて所定の圧力レベルで気化すること
でそこでの寒冷を提供する。
に分けられ、これらの流れは熱交換器３２４へ導入され
てそこで−１３３℃の温度まで冷却される。過冷却した
液体流３６６は絞り弁３６８を通し約３ｂａｒａの圧力
に断熱的に減圧され、熱交換器３２４の低温端へ流れ３
２６として導入されて所定の圧力レベルで気化すること
でそこでの寒冷を提供する。
【００４９】流れ３１０は熱交換器３３０へ導入され、
この熱交換器３３０で−１６６℃の最終温度まで冷却さ
れる。次いで、過冷却した液体流３７２を絞り弁３３４
を通し断熱的に減圧しておよそ３ｂａｒａの圧力レベル
にし、流れ３３２として熱交換器３３０の低温端へ導入
してそこでの寒冷を提供させる。
この熱交換器３３０で−１６６℃の最終温度まで冷却さ
れる。次いで、過冷却した液体流３７２を絞り弁３３４
を通し断熱的に減圧しておよそ３ｂａｒａの圧力レベル
にし、流れ３３２として熱交換器３３０の低温端へ導入
してそこでの寒冷を提供させる。
【００５０】気化した二つの冷媒流１７６と１１４を圧
縮機１７４へ供給する。流れ１７６は第１の圧縮段でお
よそ１３ｂａｒａの圧力まで圧縮し、冷却器１７８で周
囲ヒートシンクとの熱交換で３２℃に冷却する。第１の
圧縮段の吐出流を気化した冷媒流１１４と一緒にして、
二つの圧縮段で６０ｂａｒａの最終の高圧まで圧縮す
る。この圧縮工程では、中間冷却後に液体流１８０を生
じさせる。流量が５，６００ｋｇ−ｍｏｌ／ｈで圧力が
２７ｂａｒａの液体流１８０をポンプ１８２で最終の高
圧まで昇圧し、周囲冷却器１８４の前で最終圧縮段を出
てくる流れと一緒にする。
縮機１７４へ供給する。流れ１７６は第１の圧縮段でお
よそ１３ｂａｒａの圧力まで圧縮し、冷却器１７８で周
囲ヒートシンクとの熱交換で３２℃に冷却する。第１の
圧縮段の吐出流を気化した冷媒流１１４と一緒にして、
二つの圧縮段で６０ｂａｒａの最終の高圧まで圧縮す
る。この圧縮工程では、中間冷却後に液体流１８０を生
じさせる。流量が５，６００ｋｇ−ｍｏｌ／ｈで圧力が
２７ｂａｒａの液体流１８０をポンプ１８２で最終の高
圧まで昇圧し、周囲冷却器１８４の前で最終圧縮段を出
てくる流れと一緒にする。
【００５１】このように、本発明は、原料ガスを冷却及
び液化させるための寒冷を、組成を異にし一方は低圧レ
ベルにあり他方はそれより高い中圧レベルにある二つの
混合冷媒流の気化により寒冷を提供する単一の再循環冷
媒サイクルにより提供するガスの液化方法である。様々
な組成と流量の液体及び蒸気の冷媒流を、蒸気冷媒流に
適用される１以上の分別凝縮工程により提供する。中圧
の気化する冷媒が、ガス原料流のための第１段の冷却を
提供し、そして低圧の気化する冷媒が、このガスを第２
段の冷却で更に冷却し凝縮させて最終の液体製品を提供
する。
び液化させるための寒冷を、組成を異にし一方は低圧レ
ベルにあり他方はそれより高い中圧レベルにある二つの
混合冷媒流の気化により寒冷を提供する単一の再循環冷
媒サイクルにより提供するガスの液化方法である。様々
な組成と流量の液体及び蒸気の冷媒流を、蒸気冷媒流に
適用される１以上の分別凝縮工程により提供する。中圧
の気化する冷媒が、ガス原料流のための第１段の冷却を
提供し、そして低圧の気化する冷媒が、このガスを第２
段の冷却で更に冷却し凝縮させて最終の液体製品を提供
する。
【００５２】本発明の好ましい特徴では、１以上の液体
冷媒流を過冷却し中間の圧力レベルで気化させて、第１
段の冷却で原料ガスを冷却するための寒冷を提供し、そ
してこれらの液体冷媒流を圧縮した冷媒蒸気の周囲冷却
のみから得る。
冷媒流を過冷却し中間の圧力レベルで気化させて、第１
段の冷却で原料ガスを冷却するための寒冷を提供し、そ
してこれらの液体冷媒流を圧縮した冷媒蒸気の周囲冷却
のみから得る。
【００５３】周囲温度以下の温度の低圧混合冷媒を圧縮
工程へ戻すのでなく、この冷媒を圧縮前に周囲温度に加
温することが、熱交換及び圧縮機器の大きさを小さく
し、あるいは固定した熱交換器寸法での生産量の増加を
可能にする。圧縮の際の中間段液体冷媒流の発生は、処
理効率を上昇させる。低温圧縮と中間段冷媒液の発生と
の組み合わせは、処理効率を向上させ、生産量を増大さ
せ、及び／又は資本投資を低減させる。
工程へ戻すのでなく、この冷媒を圧縮前に周囲温度に加
温することが、熱交換及び圧縮機器の大きさを小さく
し、あるいは固定した熱交換器寸法での生産量の増加を
可能にする。圧縮の際の中間段液体冷媒流の発生は、処
理効率を上昇させる。低温圧縮と中間段冷媒液の発生と
の組み合わせは、処理効率を向上させ、生産量を増大さ
せ、及び／又は資本投資を低減させる。
【００５４】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することが
でき、そして本発明の基本精神からそれることなく、ま
た特許請求の範囲に記載された範囲及びそれと同等もし
くは均等のものから逸脱することなく、様々な改変を行
うことができる。
全に記載されている。当業者は本発明を理解することが
でき、そして本発明の基本精神からそれることなく、ま
た特許請求の範囲に記載された範囲及びそれと同等もし
くは均等のものから逸脱することなく、様々な改変を行
うことができる。
【図１】再循環する気化した冷媒を低温圧縮し、圧縮中
に中間段の冷媒液を生じさせる、本発明の一態様の概略
フローダイヤグラムである。
に中間段の冷媒液を生じさせる、本発明の一態様の概略
フローダイヤグラムである。
【図２】中間段の冷媒液を圧縮中に生じさせ、過冷却
し、減圧し、気化させて寒冷を提供する、本発明のもう
一つの態様の概略フローダイヤグラムである。
し、減圧し、気化させて寒冷を提供する、本発明のもう
一つの態様の概略フローダイヤグラムである。
【図３】冷媒蒸気流を周囲温度以下で部分的に凝縮させ
て冷却した蒸気冷媒流と液体冷媒流を生じさせる、本発
明のもう一つの態様の概略フローダイヤグラムである。
て冷却した蒸気冷媒流と液体冷媒流を生じさせる、本発
明のもう一つの態様の概略フローダイヤグラムである。
【図４】過冷却した混合冷媒液のうちの一部分を冷媒蒸
気を部分的に凝縮させることで得られる混合冷媒液と一
緒にする、図３の態様を改変したものを説明する概略フ
ローダイヤグラムである。
気を部分的に凝縮させることで得られる混合冷媒液と一
緒にする、図３の態様を改変したものを説明する概略フ
ローダイヤグラムである。
１０２…前処理部 １０６、１２４…熱交換器 １３４、１６０…絞り弁 １７４…多段圧縮機 １８２…ポンプ １８４…冷却器 ２０８、２６０…絞り弁 ２１２、２１４、２２０…熱交換器 ３２４、３３０…熱交換器 ３３４、３６８…絞り弁 ３８８…分離器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (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，コモンウェルス 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
Claims (17)
- 【請求項１】 （ａ）本質的に水を含まない原料ガスを
第１の冷却帯域において１以上の気化する液体混合冷媒
流との間接熱交換により冷却し、そしてこの第１の冷却
帯域から中間冷却原料ガスと第１の気化した混合冷媒を
抜き出す工程、 （ｂ）この中間冷却原料ガスを、第２の冷却帯域におい
て１以上の気化する液体混合冷媒流との間接熱交換によ
り更に冷却し、そしてこの第２の冷却帯域から液化した
ガスと第２の気化した混合冷媒を抜き出す工程、 （ｃ）第１の気化した混合冷媒と第２の気化した混合冷
媒を圧縮し冷却して、１以上の液体混合冷媒流を生じさ
せ、この冷却を周囲ヒートシンクへの熱移動によりなさ
れる周囲冷却とする工程、を含み、工程（ａ）の第１の
冷却帯域で原料ガスを冷却するのに利用される１以上の
気化する液体混合冷媒流を工程（ｃ）の１以上の液体混
合冷媒流からもっぱら得る、ガスの液化方法。 - 【請求項２】 前記本質的に水を含まない原料ガスが天
然ガス原料流から水を除去して提供される、請求項１記
載の方法。 - 【請求項３】 前記第１及び第２の冷却帯域における気
化する液体混合冷媒流を、 （ａ）第２の気化した混合冷媒を第１の圧力レベルに圧
縮して昇圧した第２の混合冷媒を得る工程、 （ｂ）この昇圧した第２の混合冷媒を第１の気化した混
合冷媒と一緒にし、その結果得られた一緒にした冷媒流
を圧縮して圧縮した混合冷媒流を得る工程、 （ｃ）この圧縮した混合冷媒流を周囲冷却により冷却し
部分的に凝縮させて、混合冷媒蒸気と混合冷媒液とを得
る工程、 （ｄ）この混合冷媒液を過冷却し減圧して、第１の圧力
レベルの第１の冷却帯域における気化する液体混合冷媒
流を提供する工程、及び （ｅ）上記の混合冷媒蒸気を冷却し、少なくとも部分的
に凝縮させ、減圧して、第２の圧力レベルで第２の冷却
帯域において気化させる気化する液体混合冷媒を提供す
る工程、を含む再循環冷却プロセスで提供する、請求項
１記載の方法。 - 【請求項４】 （ｂ）における一緒にした冷媒流の圧縮
を多段階の圧縮でもって行い、そして中間段の蒸気冷媒
流を周囲冷却により冷却し部分的に凝縮させて追加の混
合冷媒液を得る、請求項３記載の方法。 - 【請求項５】 前記追加の混合冷媒液をポンプで昇圧
し、得られた昇圧した液を前記圧縮した混合冷媒流と一
緒にする、請求項４記載の方法。 - 【請求項６】 （ｅ）における混合冷媒蒸気を冷却し部
分的に凝縮させるための寒冷のうちの一部分を、第１の
冷却帯域における気化する液体混合冷媒流により提供す
る、請求項３記載の方法。 - 【請求項７】 （ｅ）における混合冷媒蒸気を冷却し部
分的に凝縮させるための寒冷のうちのもう一つに部分
を、少なくとも一部分は、第２の冷却帯域における気化
する液体混合冷媒流により提供する、請求項６記載の方
法。 - 【請求項８】 （ｄ）における混合冷媒液の過冷却のた
めの寒冷のうちの少なくとも一部分を、第１の冷却帯域
における気化する液体混合冷媒流により提供する、請求
項６記載の方法。 - 【請求項９】 前記追加の混合冷媒液を過冷却し、減圧
して、前記第１の冷却帯域におけるもう一つの気化する
液体混合冷媒流を提供する、請求項４記載の方法。 - 【請求項１０】 前記追加の混合冷媒液を過冷却するた
めの寒冷を、少なくとも一部分は、第１の冷却帯域にお
ける気化する液体混合冷媒流により提供する、請求項９
記載の方法。 - 【請求項１１】 前記混合冷媒蒸気を冷却し、部分的に
凝縮させ、そして第２の混合冷媒蒸気と第２の混合冷媒
液とに分ける、請求項３記載の方法。 - 【請求項１２】 前記第２の混合冷媒液を過冷却し減圧
して、第２の冷却帯域における気化する液体混合冷媒流
を提供する、請求項１１記載の方法。 - 【請求項１３】 前記第２の混合冷媒液を過冷却するた
めの寒冷を、一部分は、第２の冷却帯域で気化させる前
記気化する液体混合冷媒流により提供する、請求項１２
記載の方法。 - 【請求項１４】 前記第２の混合冷媒蒸気を冷却し、少
なくとも部分的に凝縮させ、そして減圧して、第２の冷
却帯域におけるもう一つの気化する液体混合冷媒流を提
供する、請求項１２記載の方法。 - 【請求項１５】 前記第２の混合冷媒蒸気を冷却するた
めの寒冷を、少なくとも一部分は、第２の冷却帯域にお
ける前記気化する液体混合冷媒流により提供する、請求
項１４記載の方法。 - 【請求項１６】 （ｄ）における過冷却後の混合冷媒液
のうちの一部分を第２の混合冷媒液と一緒にし、その結
果得られた一緒にした流れを過冷却し、減圧し、そして
第２の冷却帯域において第２の圧力レベルで気化させ
る、請求項１２記載の方法。 - 【請求項１７】 前記中間冷却原料ガスが約１０℃未満
の温度にある、請求項１記載の方法。
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