JP2009544923A - Method and apparatus for liquefying hydrocarbon streams - Google Patents

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Abstract

供給原料流(10)から天然ガスなどの炭化水素流を液化する方法であって、(a)第1の冷媒回路(110)において第1の冷媒流(70)を循環させる工程;(b)第1の冷却ステージ(100)の1以上の熱交換器(14)において前記第1の冷媒流(70)を冷却して、冷却された第1の冷媒流(20)を得る工程;(c)前記冷却された第1の冷媒流(20)の少なくとも一部を1以上の膨張器に通し、1以上の膨張し冷却された第1の冷媒流(30)を得る工程;(d)前記膨張し冷却された第1の冷媒流(30)又はその少なくとも1つと前記供給原料流(10)とを前記1以上の熱交換器(14)に通し、冷却された炭化水素流(40)を得る工程;(e)前記冷却された炭化水素流(40)を第2の冷媒流(50)に対して第2の冷却ステージ(200)に通し、液化された炭化水素流(60)を得る工程;を少なくとも含み、少なくとも1つの前記膨張器が膨張タービン(12)であり、工程(c)で作られる前記膨張タービン(12)の仕事エネルギーが前記第1の冷媒回路(110)で使用される、上記方法。  A method for liquefying a hydrocarbon stream, such as natural gas, from a feed stream (10), wherein (a) circulating a first refrigerant stream (70) in a first refrigerant circuit (110); (b) Cooling the first refrigerant stream (70) in one or more heat exchangers (14) of the first cooling stage (100) to obtain a cooled first refrigerant stream (20); (c) ) Passing at least a portion of the cooled first refrigerant stream (20) through one or more expanders to obtain one or more expanded and cooled first refrigerant streams (30); The expanded and cooled first refrigerant stream (30) or at least one thereof and the feed stream (10) are passed through the one or more heat exchangers (14), and the cooled hydrocarbon stream (40) is passed through. Obtaining (e) the cooled hydrocarbon stream (40) relative to the second refrigerant stream (50); Passing through a second cooling stage (200) to obtain a liquefied hydrocarbon stream (60), wherein at least one of the expanders is an expansion turbine (12) and is made in step (c) The above method, wherein the work energy of the expansion turbine (12) is used in the first refrigerant circuit (110).

Description

本発明は炭化水素流、特に限定するものではないが天然ガスを液化するための方法及び装置に関する。   The present invention relates to a method and apparatus for liquefying a hydrocarbon stream, but not limited to natural gas.

天然ガス流を液化して液化天然ガス(LNG)を得る方法が複数知られている。いくつかの理由により、天然ガス流を液化するのが望ましい。例として、天然ガスを貯蔵したり長距離輸送する場合、ガスの状態よりも液体とする方が容易に行うことができる。液体の方が、占有する体積が小さく、高圧で貯蔵する必要もないからである。   Several methods are known for liquefying a natural gas stream to obtain liquefied natural gas (LNG). It is desirable to liquefy the natural gas stream for several reasons. As an example, when natural gas is stored or transported over a long distance, it is easier to use liquid than gas. This is because the liquid occupies a smaller volume and does not need to be stored at high pressure.

US6,105,389Aは、圧縮されたクーラント混合物を用いて天然ガスを液化するための方法及び装置を示しており、この圧縮されたクーラント混合物を過冷し、膨張させ、気化させた後、第2の冷却ステージで天然ガスを液化する。第1の冷却ステージでは、第1のクーラント混合物の一部を膨張弁により膨張させてクーラント混合物を冷却する。しかしながら、膨張弁を用いる問題は、それらが等エンタルピーであるので、このような弁内の圧力が下がる際にクーラントなどの流体の膨張から利用できる仕事が本質的に失われることである。   US 6,105,389A shows a method and apparatus for liquefying natural gas using a compressed coolant mixture, after the compressed coolant mixture is subcooled, expanded and vaporized, Natural gas is liquefied in the second cooling stage. In the first cooling stage, a portion of the first coolant mixture is expanded by an expansion valve to cool the coolant mixture. The problem with expansion valves, however, is that because they are isenthalpy, the work available from the expansion of fluids such as coolant is essentially lost when the pressure in such valves drops.

本発明の目的は、液化方法及び液化装置の効率を上げることである。   The object of the present invention is to increase the efficiency of the liquefaction method and liquefaction apparatus.

上記の目的又はその他の目的のうち1つ又はそれより多くが、
供給原料流から天然ガスなどの炭化水素流を液化する方法であって、
(a)第1の冷媒回路において第1の冷媒流を循環させる工程;
(b)第1の冷却ステージの1以上の熱交換器において前記第1の冷媒流を冷却して、冷却された第1の冷媒流を得る工程;
(c)前記冷却された第1の冷媒流の少なくとも一部を1以上の膨張器に通し、1以上の膨張し冷却された第1の冷媒流を得る工程;
(d)前記膨張し冷却された第1の冷媒流又はその少なくとも1つと前記供給原料流とを前記1以上の熱交換器に通し、冷却された炭化水素流を得る工程;
(e)前記冷却された炭化水素流を第2の冷媒流に対して第2の冷却ステージに通し、液化された炭化水素流を得る工程;
を少なくとも含み、少なくとも1つの前記膨張器が膨張タービンであり、工程(c)で作られる前記膨張タービンの仕事エネルギーが前記第1の冷媒回路で使用される、上記方法
を提供する本発明により達成できる。
One or more of the above or other purposes,
A method for liquefying a hydrocarbon stream, such as natural gas, from a feed stream,
(A) circulating the first refrigerant flow in the first refrigerant circuit;
(B) cooling the first refrigerant stream in one or more heat exchangers of the first cooling stage to obtain a cooled first refrigerant stream;
(C) passing at least a portion of the cooled first refrigerant stream through one or more expanders to obtain one or more expanded and cooled first refrigerant streams;
(D) passing the expanded and cooled first refrigerant stream or at least one thereof and the feed stream through the one or more heat exchangers to obtain a cooled hydrocarbon stream;
(E) passing the cooled hydrocarbon stream through a second cooling stage relative to the second refrigerant stream to obtain a liquefied hydrocarbon stream;
Achieved by the present invention which provides the above method, wherein at least one of the expanders is an expansion turbine and the work energy of the expansion turbine produced in step (c) is used in the first refrigerant circuit it can.

本発明の利点は、熱交換器内で供給原料流を冷却するために使用する前に、1以上の膨張タービンにより第1の冷媒流の少なくとも一部を膨張させて第1の冷媒の圧力を下げることによって、第1の冷媒の膨張がほぼ等エントロピーとなることで第1の冷却の効率が高められることである。ガスをほぼ等エントロピーにて膨張させてより低い圧力にすることにより、膨張中のガスから内部エネルギーが低減され、このエネルギーの少なくとも一部を有効な仕事として作り出す。次に、この仕事エネルギーは、液化方法、液化プロセス及び/又は液化装置中のどこかに、例えば圧縮機、ポンプ又は発電機などの別のユニット又は装置又はその一部を駆動するのを助けるために、送られて有効に使用され得る。   An advantage of the present invention is that at least a portion of the first refrigerant stream is expanded by one or more expansion turbines to reduce the pressure of the first refrigerant before being used to cool the feed stream in the heat exchanger. By lowering, the expansion of the first refrigerant becomes substantially isentropic, so that the efficiency of the first cooling is increased. By expanding the gas at approximately isentropy to a lower pressure, the internal energy is reduced from the expanding gas, creating at least a portion of this energy as useful work. This work energy is then used to help drive another unit or device or part thereof, such as a compressor, pump or generator, somewhere in the liquefaction method, liquefaction process and / or liquefaction device. Can be used effectively.

炭化水素流は液化される任意の適当なガス流でよいが、通常は天然ガス又は石油の貯蔵所から得られる天然ガス流である。その代わりとして、天然ガス流は、フィッシャー・トロプシュ法などの合成源も含めて別の供給源から得ることもできる。   The hydrocarbon stream may be any suitable gas stream to be liquefied, but is usually a natural gas stream obtained from a natural gas or petroleum reservoir. Alternatively, the natural gas stream can be obtained from another source, including a synthetic source such as a Fischer-Tropsch process.

通常、天然ガス流は実質的にメタンから成る。好ましくは供給原料流は少なくとも60モル%のメタン、さらに好ましくは少なくとも80モル%のメタンを含む。   Usually, the natural gas stream consists essentially of methane. Preferably the feed stream comprises at least 60 mol% methane, more preferably at least 80 mol% methane.

供給源に依存して、天然ガスは、芳香族炭化水素だけでなくエタン、プロパン、ブタン及びペンタンなどのメタンより重い炭化水素についても種々の量にて含有し得る。天然ガス流はまた、HO、N、CO、HSなどの非炭化水素や他の硫黄化合物などを含有し得る。 Depending on the source, natural gas may contain not only aromatic hydrocarbons but also hydrocarbons heavier than methane such as ethane, propane, butane and pentane. Natural gas streams may also contain non-hydrocarbons such as H 2 O, N 2 , CO 2 , H 2 S, other sulfur compounds, and the like.

必要なら、天然ガスを含有した供給原料流は、使用前に前処理してもよい。この前処理は、COやHSなどの不要な成分の削減及び/又は除去、又は初期冷却、予備加圧などの他の工程を含み得る。これらの工程は当業者には周知であるので、ここでは更なる説明はしない。 If necessary, the feed stream containing natural gas may be pretreated before use. This pretreatment can include reduction and / or removal of unwanted components such as CO 2 and H 2 S, or other steps such as initial cooling, pre-pressurization. These steps are well known to those skilled in the art and will not be further described here.

ここで用いられている「供給原料流」という用語は、多量のメタンを通常は含有している任意の炭化水素含有組成物のことを意味する。メタンに加えて、天然ガスは種々の量のエタン、プロパン及び重質炭化水素を含有する。その組成はガスの種類と場所に依存して変わる。一般にメタンより重い炭化水素は、例えばメタン液化プラントの一部を詰まらせ得るような異なる凍結温度又は液化温度を有するといったような幾つかの理由により、天然ガスから除去しなければならない。C2−4炭化水素を天然ガス液体の供給源として使用できる。   As used herein, the term “feed stream” refers to any hydrocarbon-containing composition that typically contains large amounts of methane. In addition to methane, natural gas contains various amounts of ethane, propane and heavy hydrocarbons. Its composition varies depending on the type and location of the gas. In general, hydrocarbons heavier than methane must be removed from natural gas for several reasons, such as having different freezing or liquefaction temperatures that may clog parts of the methane liquefaction plant. C2-4 hydrocarbons can be used as a source of natural gas liquid.

よって、「供給原料流」という用語はまた、洗浄、脱水及び/又はスクラビングを含めて処理前の組成物が含まれるだけでなく、限定するものではないが硫黄、硫黄化合物、二酸化炭素、水、及びC 炭化水素を含めて1種以上の化合物又は物質の削減及び/又は除去のために部分的、実質的、又は完全に処理された組成物が含まれる。 Thus, the term “feedstock stream” also includes, but is not limited to, compositions prior to treatment, including cleaning, dehydration and / or scrubbing, including but not limited to sulfur, sulfur compounds, carbon dioxide, water, And compositions that have been partially, substantially, or completely processed for the reduction and / or removal of one or more compounds or substances, including C 2 + hydrocarbons.

「膨張器」という用語は、流れ中の圧力を低減できる任意のユニット、デバイス又は装置を含む。膨張器としては膨張タービンだけでなく弁も挙げられ、また、一相膨張器又は二相膨張器も挙げられる。第1の冷却ステージにおける熱交換器の少なくとも1つの膨張器が膨張タービンである場合、1以上の他の膨張器を弁にしてもよい。好ましくは、第1の冷却ステージの熱交換器におけるすべてが膨張タービンである。   The term “inflator” includes any unit, device or apparatus that can reduce the pressure in a flow. The expander includes not only an expansion turbine but also a valve, and also includes a one-phase expander or a two-phase expander. If at least one expander of the heat exchanger in the first cooling stage is an expansion turbine, one or more other expanders may be valves. Preferably, everything in the heat exchanger of the first cooling stage is an expansion turbine.

本発明の第1の冷却ステージは、冷却された炭化水素流の温度を0℃未満に、通常は−20℃〜−70℃の範囲に下げることを目的としている。このような冷却ステージをしばしば「予冷」ステージともいう。   The first cooling stage of the present invention is aimed at lowering the temperature of the cooled hydrocarbon stream to below 0 ° C, usually in the range of -20 ° C to -70 ° C. Such a cooling stage is often referred to as a “pre-cooling” stage.

好ましくは第2の冷却ステージは第1の冷却ステージから分離している。すなわち、第2の冷却ステージは、第2の冷媒回路中を循環する第2の冷媒を用いる1以上の別個の熱交換器を備えるが、第2の冷媒流の冷媒は、第1の冷却ステージの少なくとも1つの熱交換器、好ましくは第1の冷却ステージのすべての熱交換器を通ることもできる。   Preferably the second cooling stage is separate from the first cooling stage. That is, the second cooling stage comprises one or more separate heat exchangers that use a second refrigerant circulating in the second refrigerant circuit, but the refrigerant in the second refrigerant stream is the first cooling stage. It is also possible to pass through at least one heat exchanger, preferably all the heat exchangers of the first cooling stage.

好ましくは、第1の冷媒回路は第1の熱交換器の前に1以上の周囲冷却装置を備える。   Preferably, the first refrigerant circuit comprises one or more ambient cooling devices in front of the first heat exchanger.

本発明の一実施態様では、作り出された仕事エネルギーは、第1の熱交換器の前に第1の冷媒流の圧力を上げるのに用いられる。これの一例は、第1の冷媒流を循環させる1以上のポンプを駆動するのに仕事エネルギーを使用することである。   In one embodiment of the invention, the created work energy is used to raise the pressure of the first refrigerant stream before the first heat exchanger. One example of this is using work energy to drive one or more pumps that circulate the first refrigerant stream.

(炭化水素流の温度を0℃未満に下げるよう構成された)第1の冷却ステージ中の1以上の膨張タービンからの仕事エネルギーを使用することは、関連の冷媒流の温度が膨張の前に−50℃や−100℃などのかなり低い温度になることが意図されていない場合に特に有利である。このようにして、1以上のポンプの通過により生じる冷媒流の温度上昇は(ここでその圧力が上昇すると温度が上昇する)、例えば当該技術において公知の水冷及び/又は空冷装置などの1以上の周囲冷却装置を用いることによって更に容易に抽出できる。炭化水素流を十分に低い温度(例えば−100℃未満)に下げる目的をもった冷媒流の温度を下げるためには、周囲冷却装置を使用するだけでは明らかに不十分である。   Using work energy from one or more expansion turbines in the first cooling stage (configured to reduce the temperature of the hydrocarbon stream below 0 ° C.) allows the temperature of the associated refrigerant stream to expand before expansion. It is particularly advantageous when it is not intended to be a fairly low temperature such as -50 ° C or -100 ° C. In this way, the temperature rise of the refrigerant flow caused by the passage of one or more pumps (where the temperature rises as the pressure rises) is, for example, one or more such as water cooling and / or air cooling devices known in the art It can be extracted more easily by using an ambient cooling device. It is clearly insufficient to use an ambient cooling device alone to reduce the temperature of the refrigerant stream with the purpose of reducing the hydrocarbon stream to a sufficiently low temperature (e.g. below -100 <0> C).

よって、本発明は、熱交換器の前に1以上の周囲冷却装置を既に必要としている第1の冷媒回路において追加の冷却が不要なので、各膨張タービンにより与えられる仕事エネルギーが第1の冷却又は予冷ステージで使用される場合に特に有利である。このようにして、液化方法の全体において、作り出された仕事エネルギー又はエクセルギーの使用が最大になり、又はエネルギーの浪費が少なくとも最小になる。   Thus, the present invention eliminates the need for additional cooling in the first refrigerant circuit that already requires one or more ambient cooling devices before the heat exchanger, so that the work energy provided by each expansion turbine is the first cooling or This is particularly advantageous when used in a precooling stage. In this way, the use of the work energy or exergy created is maximized or energy waste is at least minimized throughout the liquefaction process.

本発明の別の実施態様では、第1の冷却ステージは2又は3の熱交換器を備え、好ましくは、各熱交換器は関連の膨張タービンを有し、その膨張タービンを通って第1の冷却された冷媒流の少なくとも一部が送られ、膨張され冷却された第1の冷媒流をそれぞれの熱交換器に与える。   In another embodiment of the invention, the first cooling stage comprises two or three heat exchangers, preferably each heat exchanger has an associated expansion turbine through which the first At least a portion of the cooled refrigerant stream is sent to provide an expanded and cooled first refrigerant stream to each heat exchanger.

別の態様では、本発明は、供給原料流から天然ガス流などの炭化水素流を液化するための装置であって、
第1の冷媒回路と第1の冷却ステージと1以上の膨張器と第2の冷却ステージとを少なくとも備え、
前記第1の冷媒回路が第1の冷媒流を循環させ;
前記第1の冷却ステージが、前記第1の冷媒流を受け入れ且つ冷却された第1の冷媒流を得るために1以上の熱交換器を有し;
前記1以上の膨張器が、前記冷却された第1の冷媒流の少なくとも一部を膨張させて1以上の膨張した第1の冷媒流を与え、少なくとも1つの前記膨張器が膨張タービンであり、膨張により作られた前記膨張タービンの仕事エネルギーが前記第1の冷媒回路で使用され;
前記熱交換器又はその各々が、前記供給原料流を取り込むための第1の入口と、前記膨張した第1の冷媒流又はそのうちの少なくとも1つを取り込むための第2の入口とを有し、前記供給原料流を冷却することで冷却された炭化水素流を与え;
前記備えられた第2の冷却ステージが、前記冷却された炭化水素流を前記第1の冷却ステージから受け入れ且つ液化された炭化水素流を与えるよう構成された1以上の熱交換器を備える;
ことを特徴とする前記装置を提供する。
以下、限定するものではないが単なる例として添付図面に関して本発明の態様を説明する。
説明のため、1つの管路とその管路で運ばれる流れとに1つの参照番号を割り当てる。同じ参照番号は同種の構成要素を示す。
In another aspect, the invention is an apparatus for liquefying a hydrocarbon stream, such as a natural gas stream, from a feed stream comprising:
Comprising at least a first refrigerant circuit, a first cooling stage, one or more expanders, and a second cooling stage;
Said first refrigerant circuit circulates a first refrigerant stream;
The first cooling stage has one or more heat exchangers for receiving the first refrigerant stream and obtaining a cooled first refrigerant stream;
The one or more expanders expand at least a portion of the cooled first refrigerant stream to provide one or more expanded first refrigerant streams, wherein the at least one expander is an expansion turbine; The work energy of the expansion turbine produced by expansion is used in the first refrigerant circuit;
The heat exchanger or each has a first inlet for taking up the feed stream and a second inlet for taking up the expanded first refrigerant stream or at least one of them; Providing a cooled hydrocarbon stream by cooling the feed stream;
The provided second cooling stage comprises one or more heat exchangers configured to receive the cooled hydrocarbon stream from the first cooling stage and to provide a liquefied hydrocarbon stream;
There is provided an apparatus as described above.
The embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings by way of example only and not limitation.
For purposes of explanation, one reference number is assigned to one conduit and the flow carried in that conduit. The same reference numbers indicate similar components.

本発明の一実施態様による液化方法の略図である。1 is a schematic diagram of a liquefaction method according to an embodiment of the present invention.

図1は天然ガスなどの炭化水素流を液化するための全体構成を示す。天然ガスを含有した初期の供給原料流10が示されており、この供給原料流は前処理をして、少なくとも数種類の重質の炭化水素と、限定するものではないが酸性ガスを含めて二酸化炭素、窒素、ヘリウム、水、硫黄及び硫黄化合物などの不純物とを分離してもよい。   FIG. 1 shows an overall configuration for liquefying a hydrocarbon stream such as natural gas. An initial feed stream 10 containing natural gas is shown and this feed stream is pretreated to produce at least some heavy hydrocarbons and carbon dioxide, including but not limited to acid gases. You may isolate | separate impurities, such as carbon, nitrogen, helium, water, sulfur, and a sulfur compound.

供給原料流10が、第1の冷却用冷媒回路110中を循環している第1の冷媒を使用する第1の冷却ステージ100を通ることで、冷却された炭化水素流40bを得る。第1の冷媒は、窒素、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ブタン、ペンタンなどのうち1種以上、好ましくは2種以上を含めて任意の適当な成分又は好ましくはその混合物とし得る。   The feed stream 10 passes through a first cooling stage 100 that uses the first refrigerant circulating in the first cooling refrigerant circuit 110 to obtain a cooled hydrocarbon stream 40b. The first refrigerant may be any suitable component or preferably a mixture thereof including one or more, preferably two or more of nitrogen, methane, ethane, ethylene, propane, propylene, butane, pentane and the like.

供給原料流10は入口32aから第1の熱交換器14aに入り、管路73aで第1の熱交換器14aを通り抜ける。一方、第1の冷媒は入口36aから第1の熱交換器14aに入り、管路71aで第1の熱交換器14aを抜け出る。このようにして、第1の冷媒管路71aもまた第1の熱交換器14aにおいて冷却される。   The feedstock stream 10 enters the first heat exchanger 14a from the inlet 32a and passes through the first heat exchanger 14a by a conduit 73a. On the other hand, the first refrigerant enters the first heat exchanger 14a from the inlet 36a and exits the first heat exchanger 14a through the pipe line 71a. In this way, the first refrigerant pipe 71a is also cooled in the first heat exchanger 14a.

出口38aにて第1の熱交換器14aから流出するのは、冷却された第1の冷媒流20aである。分割配管などの適当な分割器(図示せず)により、第1及び第2のフラクション又は部分21a、21bが作られ、それぞれが冷却された第1の冷媒流20aから成る。第1の部分21aは第1の膨張タービン12aに送られる。第1の膨張タービン12aは、冷却された第1の冷媒フラクションをほぼ等エントロピーにて膨張させて、膨張し冷却された第1の冷媒流30aを与える。膨張した流れ30aは、流れ21aの内部エネルギーより低い内部エネルギーを有する。   It is the cooled first refrigerant stream 20a that flows out of the first heat exchanger 14a at the outlet 38a. First and second fractions or portions 21a, 21b are made by a suitable divider (not shown), such as a dividing pipe, each consisting of a cooled first refrigerant stream 20a. The first portion 21a is sent to the first expansion turbine 12a. The first expansion turbine 12a expands the cooled first refrigerant fraction almost isentropically to provide an expanded and cooled first refrigerant stream 30a. The expanded stream 30a has an internal energy that is lower than the internal energy of stream 21a.

このエネルギー差は、仕事として、例えば第1の冷媒回路110中のユニット又は装置を駆動するために使用できる。図1に示される構成では、第1の膨張タービン12aにより与えられるエネルギーは、第1の冷却回路110の一部である第1のポンプ28aを駆動するのに用いられる。第1のポンプ28aの機能は後に説明する。   This energy difference can be used as work, for example, to drive a unit or device in the first refrigerant circuit 110. In the configuration shown in FIG. 1, the energy provided by the first expansion turbine 12 a is used to drive a first pump 28 a that is part of the first cooling circuit 110. The function of the first pump 28a will be described later.

図1において上記冷却された第1の冷媒流20aの第1の部分21aと第2の部分21bの比は、当該技術において公知の適当な任意の比にできる。第1の冷却ステージ100が2つの熱交換器14a、14bを有し、かつ混合冷媒を用いている場合には、2つの圧力レベルの比は例えば35/65である。熱交換器14a、14b中で可能な圧力レベルの例は、高圧熱交換器で8バール、低圧熱交換器で3バールである。   In FIG. 1, the ratio of the first portion 21a and the second portion 21b of the cooled first refrigerant stream 20a can be any suitable ratio known in the art. When the first cooling stage 100 has two heat exchangers 14a and 14b and uses a mixed refrigerant, the ratio of the two pressure levels is, for example, 35/65. Examples of possible pressure levels in the heat exchangers 14a, 14b are 8 bar for the high pressure heat exchanger and 3 bar for the low pressure heat exchanger.

膨張した流れ30aは第1の熱交換器14aの上部又は上部近くにて第1の熱交換器14aに再び戻され、当該技術において公知のように、膨張した流れ30aが下向きに熱交換器14aを通って気化する際に、供給原料流10(管路73a)と第1の冷媒(管路71a)とを運んでいる第1の熱交換器14a中にてこれらの管路を冷却する。これにより、冷却された炭化水素流40aが得られる。   The expanded stream 30a is returned back to the first heat exchanger 14a at or near the top of the first heat exchanger 14a, and the expanded stream 30a is directed downwardly as is known in the art. When vaporizing through, these lines are cooled in the first heat exchanger 14a carrying the feed stream 10 (line 73a) and the first refrigerant (line 71a). This provides a cooled hydrocarbon stream 40a.

一方、気化された第1の冷媒は、収集され、第1の熱交換器14aの底端部又は底端部の近くにて出口42aを介して第1の熱交換器14aから第1の蒸気出口流90aとして流出させ、そして第1の冷媒回路110において再圧縮及び循環のために第1の圧縮機22に送ることができる。   On the other hand, the vaporized first refrigerant is collected and the first steam from the first heat exchanger 14a via the outlet 42a at or near the bottom end of the first heat exchanger 14a. It can be discharged as outlet stream 90 a and sent to the first compressor 22 for recompression and circulation in the first refrigerant circuit 110.

次に、第1の冷却された第1の冷媒流20aの第2のフラクション又は部分21bと、冷却された炭化水素流40aとは、第2の熱交換器14bの底端部又は底端部近くにてそれぞれ入口36b及び32bを介して第2の熱交換器14bに入り、上向きに通過する。第1の冷媒流は、更に冷却された第1の冷媒流20bとして第2の熱交換器14bの上部又は上部近くにて出口38bを介して第2の熱交換器14bを通り抜け、そして第2の膨張タービン12bにより膨張して第2の膨張した第1の冷媒流30bを与え、次に、これを、入口44bを介して第2の熱交換器14bに送り戻して第2の熱交換器14bを下向きに通過させることができる。第2の膨張した流れ30bが第2の熱交換器14bを下向きに通る際、当該技術において公知の方法にて第2の熱交換器14bを上向きに通っている炭化水素流(管路73b)及び第1の冷媒(管路71b)の管路を冷却する。第2の膨張した冷媒流30bは、第2の熱交換器14bを下向きに通過中に気化され、第2の蒸気出口流90bとして出口42bから収集できる。第2の蒸気出口流90bは、第1の冷却回路110における再圧縮及び循環のために第1の圧縮機22に送られる。   Next, the second fraction or portion 21b of the first cooled first refrigerant stream 20a and the cooled hydrocarbon stream 40a are the bottom end or bottom end of the second heat exchanger 14b. Nearly enters the second heat exchanger 14b via the inlets 36b and 32b respectively and passes upward. The first refrigerant stream passes through the second heat exchanger 14b via the outlet 38b at or near the top of the second heat exchanger 14b as a further cooled first refrigerant stream 20b, and the second Is expanded by the second expansion turbine 12b to provide a second expanded first refrigerant stream 30b, which is then fed back to the second heat exchanger 14b via the inlet 44b. 14b can be passed downward. When the second expanded stream 30b passes downward through the second heat exchanger 14b, the hydrocarbon stream (pipe 73b) passing upward through the second heat exchanger 14b in a manner known in the art. And the pipe line of the first refrigerant (pipe line 71b) is cooled. The second expanded refrigerant stream 30b is vaporized while passing downward through the second heat exchanger 14b and can be collected from the outlet 42b as a second vapor outlet stream 90b. The second steam outlet stream 90 b is sent to the first compressor 22 for recompression and circulation in the first cooling circuit 110.

第2の膨張した流れ30bは、第2の膨張タービン12bによりほぼ等エントロピーにて膨張させられ、前に膨張した流れ20bと後に膨張した流れ30bとのエネルギー差を、第1の冷却回路110における仕事として使用することもできる。   The second expanded stream 30b is expanded approximately isentropically by the second expansion turbine 12b and the energy difference between the previously expanded stream 20b and the later expanded stream 30b is determined in the first cooling circuit 110. It can also be used as work.

図1に示されるように、第1及び第2の熱交換器14a、14bから収集される第1の冷媒は、圧縮機22により圧縮されて圧縮流95が得られ、水冷及び/又は空冷装置26により冷却され、熱交換器14a、14bに再び入れるための再凝縮流70を得る。再凝縮された第1の冷媒流70の循環を助けるために、第1及び第2のポンプ28b、28aによって連続的に送出されて最終的な周囲冷却装置29の前にポンプ送出の流れ70aを得る。最終的な周囲冷却装置29は、水冷及び/又は空冷装置などの1以上の周囲冷却装置を備えて、熱交換器14a、14bにおいて再使用できる状態になっている冷却されたポンプ送出の流れ70bを得ることができる。   As shown in FIG. 1, the first refrigerant collected from the first and second heat exchangers 14 a and 14 b is compressed by the compressor 22 to obtain a compressed flow 95, which is a water cooling and / or air cooling device. 26 to obtain a recondensed stream 70 for re-entering the heat exchangers 14a, 14b. In order to assist in the circulation of the recondensed first refrigerant stream 70, it is continuously pumped by the first and second pumps 28b, 28a and pumped stream 70a before the final ambient cooling device 29. obtain. The final ambient chiller 29 comprises one or more ambient chillers, such as water and / or air chillers, and a cooled pump delivery stream 70b that is ready for reuse in the heat exchangers 14a, 14b. Can be obtained.

ポンプは冷媒回路において共通であるが、駆動される必要がある、すなわちエネルギーを入力しなければならない。また、ポンプは、ポンプを通る流れが加圧されるときその流れの温度を上げる。本発明では、近くの又は隣接した膨張タービン12a、12bにより作り出された仕事エネルギーを用いることによりポンプ28a、28bを駆動又は仕事させることが特に有利である。膨張タービン12a、12bの仕事エネルギーは、関連のポンプ28a、28bに、それらを相互連結する任意の機械的なリンク機構(共通シャフトなど)によって送ることができる。   The pump is common in the refrigerant circuit but needs to be driven, i.e. it must input energy. The pump also raises the temperature of the flow when the flow through the pump is pressurized. In the present invention, it is particularly advantageous to drive or work the pumps 28a, 28b by using work energy created by the nearby or adjacent expansion turbines 12a, 12b. The work energy of the expansion turbines 12a, 12b can be delivered to the associated pumps 28a, 28b by any mechanical linkage (such as a common shaft) that interconnects them.

暑いか又は暖かい気候における液化プラントの場合、再凝縮流70の温度は一般に40℃〜60℃、例えば50℃である。第1の冷媒回路中の各ポンプは、再凝縮流の温度をセ氏数度だけ上昇させることができ、その結果、暑い気候に基づいている図1に示された構成の場合、ポンプ送出の流れ70aの標準的な温度は、例えば53℃〜56℃になり得る。そこで、図1に示される周囲冷却装置29などの1以上の周囲冷却装置が、ポンプ送出の流れ70aの温度を10〜20℃下げることができ、その結果、冷却されたポンプ送出流70bの標準的な温度は40℃になる。冷たい気候又はより冷たい気候では、これらの流れの温度は10〜20℃低いかもしれないが、ポンプの昇温効果は同じである。   For liquefaction plants in hot or warm climates, the temperature of the recondensed stream 70 is generally between 40 ° C. and 60 ° C., for example 50 ° C. Each pump in the first refrigerant circuit can raise the temperature of the recondensed flow by a few degrees Celsius, so that for the configuration shown in FIG. The standard temperature of 70a can be, for example, 53 ° C. to 56 ° C. Thus, one or more ambient cooling devices, such as ambient cooling device 29 shown in FIG. 1, can reduce the temperature of pumping stream 70a by 10-20 ° C., resulting in a standard for cooled pumping stream 70b. The typical temperature is 40 ° C. In cold or colder climates, the temperature of these streams may be 10-20 ° C lower, but the pumping effect is the same.

ポンプ28a、28bの一方又は両方の駆動は、膨張タービン12a、12bからの仕事エネルギーにより部分的、実質的、又は完全に行うことができる。このようにして、第1の冷媒回路110において外部エネルギーの必要性が低減されるので、更に効率的になる。   One or both of the pumps 28a, 28b can be driven partially, substantially, or completely by the work energy from the expansion turbines 12a, 12b. In this way, the need for external energy in the first refrigerant circuit 110 is reduced, which makes it more efficient.

第1の冷却ステージ100において更に多くの直列の熱交換器を有する場合には、更に冷却された第1の冷媒流20bが分割され、第1の冷媒の更なる管路に通され、そして流れ20bについて図1に示されるように最後の熱交換器がすべての第1の冷媒を循環させるまで、更に別の熱交換器について続けられる。   If there are more serial heat exchangers in the first cooling stage 100, the further cooled first refrigerant stream 20b is split, passed through a further line of the first refrigerant, and the flow Continue for another heat exchanger until the last heat exchanger circulates all the first refrigerant as shown in FIG. 1 for 20b.

炭化水素流は、冷却された炭化水素流40bとして、出口34bを介して第2の熱交換器14bから出て行く。   The hydrocarbon stream exits second heat exchanger 14b via outlet 34b as cooled hydrocarbon stream 40b.

各膨張タービン12a、12bは第1の冷媒の膨張がほぼ等エントロピーとなるようにできるので、第1の冷却回路110の効率が上がる。すなわち、流れ30a、30bの内部エネルギーが下げられ、これが本プロセスの効率に利する。また、循環する第1の冷媒流のより低い内部エネルギー、例えばより低いエントロピーが、冷却装置の冷媒温度と同じであり、よって、循環する冷媒流が熱交換器で行う冷却がより改善し、且つ/又は冷媒を再圧縮するために冷媒圧縮機に与える仕事がより低減される。   Since each expansion turbine 12a, 12b can make the expansion of the first refrigerant substantially isentropic, the efficiency of the first cooling circuit 110 is increased. That is, the internal energy of the streams 30a, 30b is reduced, which benefits the efficiency of the process. Also, the lower internal energy of the circulating first refrigerant stream, e.g. lower entropy, is the same as the refrigerant temperature of the cooling device, thus improving the cooling that the circulating refrigerant stream performs in the heat exchanger, and The work given to the refrigerant compressor to recompress the refrigerant is / are reduced.

好ましくは、第1の冷却ステージ100は、一般に第1の冷却ステージのプロセスのタイプに依存して、供給原料流10を0℃未満、例えば−20℃〜−70℃、好ましくは−20℃〜−35℃又は−40℃〜−70℃に冷却する。   Preferably, the first cooling stage 100 generally provides a feed stream 10 of less than 0 ° C., such as from −20 ° C. to −70 ° C., preferably from −20 ° C., depending on the type of process of the first cooling stage. Cool to -35 ° C or -40 ° C to -70 ° C.

本発明の一実施態様では、多段型の第1の冷却ステージ100における各熱交換器は異なる第1の冷媒圧力を与える。各圧力ステージからの膨張冷媒は、例えば異なる冷媒入口圧力に対して異なる圧縮機を用いて1以上の圧縮機で圧縮できる。   In one embodiment of the present invention, each heat exchanger in the multi-stage first cooling stage 100 provides a different first refrigerant pressure. The expanded refrigerant from each pressure stage can be compressed with one or more compressors, for example using different compressors for different refrigerant inlet pressures.

本発明の別の実施態様では、供給原料流は第1の冷却ステージのすべての熱交換器を通過するわけでなく、熱交換器のうち1以上についてだけ通過できる。例えば、図1に示す構成では、供給原料流10が第2の熱交換器14bだけを通過して第1の冷却ステージ100での必要な冷却を達成することもできる。   In another embodiment of the invention, the feed stream does not pass through all the heat exchangers of the first cooling stage, but can pass through only one or more of the heat exchangers. For example, in the configuration shown in FIG. 1, the feed stream 10 can pass only through the second heat exchanger 14b to achieve the required cooling in the first cooling stage 100.

次に、第2の熱交換器14bからの最終的な冷却された炭化水素流40bは、後に説明する第2の冷媒回路80中を循環する第2の冷媒、好ましくは混合冷媒を用いる第2の冷却ステージ200に送られる。   Next, the final cooled hydrocarbon stream 40b from the second heat exchanger 14b uses a second refrigerant, preferably a mixed refrigerant, that circulates in a second refrigerant circuit 80 to be described later. The cooling stage 200 is sent.

第2の冷却ステージ200中を通る冷却された炭化水素流40bと第2の冷媒回路80とについては、様々な構成が考えられる。これらの構成は当該技術において公知である。これらは、随意に様々な圧力レベルにて随意に低温熱交換器などの1つの容器内にて1以上の冷却ステージを含み得る。   Various configurations are possible for the cooled hydrocarbon stream 40b passing through the second cooling stage 200 and the second refrigerant circuit 80. These configurations are well known in the art. These can optionally include one or more cooling stages in one vessel, such as optionally a cryogenic heat exchanger, at various pressure levels.

第2の冷却ステージ200は、冷却された炭化水素流40bの温度を下げて、約−130℃又は−130℃未満の温度の液化炭化水素流60を得ることができる。   The second cooling stage 200 can reduce the temperature of the cooled hydrocarbon stream 40b to obtain a liquefied hydrocarbon stream 60 having a temperature of about -130 ° C or less than -130 ° C.

図1に示される簡単な形式では、第2の冷媒回路80は、気化した第2の冷媒出口流50aを、駆動機器54により駆動される2つの第2の圧縮機52と、水冷及び/又は空冷装置56とに通す。冷却装置56の後、凝縮用の第2の冷媒が第1の冷却ステージ100の熱交換器14a、14bを管路75a、75bで通り抜けて、第2の冷却ステージ200で使用するためにより冷たい液化された第2の冷媒流50を得ることができる。   In the simple form shown in FIG. 1, the second refrigerant circuit 80 is configured to cause the vaporized second refrigerant outlet stream 50 a to be cooled with water and / or two second compressors 52 driven by a drive device 54. It passes through the air cooling device 56. After the cooling device 56, the second refrigerant for condensation passes through the heat exchangers 14 a, 14 b of the first cooling stage 100 through the pipe lines 75 a, 75 b and is liquefied for use in the second cooling stage 200. A second refrigerant stream 50 can be obtained.

よって、第2の冷媒は第1の冷却ステージ100により少なくとも部分的に冷却される。この構成により、供給原料流の第1の冷却ステージの冷却デューティの一部を、第2の冷却ステージ200において使用するために第2の冷媒を十分に冷却するのに他の熱交換器を必要とする第2の冷却回路200ではなく、同じ装置を使用する第2の冷媒の冷却の等価部分と組み合わせることにより、天然ガスなどの炭化水素供給原料流の液化方法が簡単になる。したがって、このことにより、必要な装置や設備の水準が下がり、図1に示される方法の主要なランニングコストが下がる。   Accordingly, the second refrigerant is at least partially cooled by the first cooling stage 100. This configuration requires another heat exchanger to sufficiently cool the second refrigerant in order to use a portion of the cooling duty of the first cooling stage of the feed stream in the second cooling stage 200. In combination with the equivalent part of cooling the second refrigerant using the same device instead of the second cooling circuit 200, the method for liquefying the hydrocarbon feedstock stream such as natural gas is simplified. This therefore reduces the level of equipment and equipment required and lowers the main running costs of the method shown in FIG.

供給原料流、冷却かつ/又は液化された炭化水素流及び/又は冷媒の追加の冷却は、第1及び第2の冷却ステージ(これは随意にここに記載の炭化水素流を液化するための方法及び/又は装置の別の部分と連結される)による冷却に加えて、1以上の他の冷媒又は冷媒サイクルにより与えることができる。   Additional cooling of the feed stream, the cooled and / or liquefied hydrocarbon stream and / or the refrigerant may be performed in the first and second cooling stages (this is optionally a method for liquefying the hydrocarbon stream described herein). And / or coupled with another part of the device), it may be provided by one or more other refrigerants or refrigerant cycles.

例えば、液化された流れ60は次に第3の冷却ステージ(図示せず)で好ましくは過冷が行われ得る。過冷は、液化された流れを、1以上の過冷熱交換器を使用する1以上のステージに通すことによって行うことができる。好ましくは、過冷におけるその各熱交換器は、混合された(第3の)冷媒により冷却される。液化された流れ及び/又は過冷冷媒の追加の冷却は、1以上の他の冷媒又は冷媒回路(これは随意にここに記載の炭化水素流を液化するための方法及び/又は装置の別の部分と連結される)により行うことができる。   For example, the liquefied stream 60 can then preferably be subcooled in a third cooling stage (not shown). Supercooling can be accomplished by passing the liquefied stream through one or more stages using one or more supercooling heat exchangers. Preferably, each heat exchanger in the supercooling is cooled by a mixed (third) refrigerant. Additional cooling of the liquefied stream and / or supercooled refrigerant may be performed by one or more other refrigerants or refrigerant circuits (optionally another method and / or apparatus for liquefying a hydrocarbon stream described herein). Connected to the part).

また、当業者ならば、液化後に必要なら液化天然ガスをさらに処理できることを容易に理解するであろう。例として、得られたLNGを、ジュール・トムソン弁又は低温ターボ膨張器によって減圧してもよい。   One skilled in the art will also readily appreciate that the liquefied natural gas can be further processed if necessary after liquefaction. As an example, the resulting LNG may be depressurized by a Joule-Thomson valve or a cold turboexpander.

次の表1は3つのケースにおける所要電力の概要を与える。
Table 1 below gives an overview of the power requirements in the three cases.

液化プロセスの比出力は、プロセスで必要とされる冷媒圧縮機パワー(単位KW)を、得られる液化炭化水素流(例えばLNG)の量(単位tpd)で割ったものとして定義される。   The specific output of the liquefaction process is defined as the refrigerant compressor power (in KW) required by the process divided by the amount of liquefied hydrocarbon stream (eg, LNG) obtained (in tpd).

ケース1は、2つの熱交換器を必要とし且つUS6,105,389Aに記載の膨張弁を使用する液体天然ガス液化システムの第1のステージ又は予冷ステージのための冷却回路の圧縮機を駆動するのに必要な電力に関係している。   Case 1 drives the compressor of the cooling circuit for the first stage or precooling stage of a liquid natural gas liquefaction system that requires two heat exchangers and uses an expansion valve as described in US 6,105,389A It is related to the power required.

ケース2は、上述したように図1に示される液化方法(ただしポンプ28a、28bは無い)において圧縮機22を駆動するのに必要な電力である。   Case 2 is electric power required to drive the compressor 22 in the liquefaction method shown in FIG. 1 (however, pumps 28a and 28b are not provided) as described above.

ケース3は、第1の冷媒回路110が図示されたポンプ28a、28bを含んでいる場合に図1の圧縮機22を駆動するのに必要な電力である。   Case 3 is electric power required to drive the compressor 22 of FIG. 1 when the first refrigerant circuit 110 includes the illustrated pumps 28a and 28b.

以上から分かるように、ケース2の所要電力はケース1の所要電力よりも小さいので、膨張タービンの使用により、第1の冷媒回路110における第1の冷媒を再圧縮するのに必要な電力が削減された。(膨張タービンを通過後の)膨張した第1の冷媒はより低いエネルギーを有するので、必要とされる圧縮圧力はより小さく、したがって膨張弁を使用する場合よりもより冷たい。   As can be seen from the above, the power required for case 2 is smaller than the power required for case 1, so that the power required to recompress the first refrigerant in the first refrigerant circuit 110 is reduced by using the expansion turbine. It was done. Since the expanded first refrigerant (after passing through the expansion turbine) has lower energy, the required compression pressure is smaller and therefore colder than when using an expansion valve.

ケース3は膨張タービン12a、12bの仕事出力により駆動されるポンプ28a、28bを導入している。ケース3は、ポンプ28a、28bを使用することにより第1の冷媒回路110の効率がさらに高められることで、第1の冷媒回路110中での第1の冷媒の循環を維持するために圧縮機22により作られる一般的な推進パワーが小さくなるので、圧縮機22の所要電力がケース2の所要電力よりもさらに小さいことを示している。   Case 3 introduces pumps 28a and 28b driven by the work output of expansion turbines 12a and 12b. In the case 3, the efficiency of the first refrigerant circuit 110 is further increased by using the pumps 28a and 28b, so that the compressor is maintained in order to maintain the circulation of the first refrigerant in the first refrigerant circuit 110. Since the general propulsion power produced by 22 is reduced, it shows that the required power of the compressor 22 is smaller than the required power of the case 2.

当業者なら特許請求の範囲から逸脱することなく多くの方法で本発明を実行できることが理解されよう。   Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in many ways without departing from the scope of the claims.

US6,105,389AUS 6,105,389A

10 供給原料流
12a、12b 膨張タービン
14a、14b 熱交換器
22 圧縮機
26 冷却装置
28a、28b ポンプ
29 冷却装置
52 第2の圧縮機
54 駆動機器
56 冷却装置
80 第2の冷媒回路
100 第1の冷却ステージ
110 第1の冷媒回路
200 第2の冷却ステージ
10 Feedstock streams 12a, 12b Expansion turbines 14a, 14b Heat exchanger 22 Compressor 26 Cooling devices 28a, 28b Pump 29 Cooling device 52 Second compressor 54 Drive device 56 Cooling device 80 Second refrigerant circuit 100 First Cooling stage 110 First refrigerant circuit 200 Second cooling stage

Claims (15)

供給原料流(10)から天然ガスなどの炭化水素流を液化する方法であって、
(a)第1の冷媒回路(110)において第1の冷媒流(70)を循環させる工程;
(b)第1の冷却ステージ(100)の1以上の熱交換器(14)において前記第1の冷媒流(70)を冷却して、冷却された第1の冷媒流(20)を得る工程;
(c)前記冷却された第1の冷媒流(20)の少なくとも一部を1以上の膨張器に通し、1以上の膨張し冷却された第1の冷媒流(30)を得る工程;
(d)前記膨張し冷却された第1の冷媒流(30)又はその少なくとも1つと前記供給原料流(10)とを前記1以上の熱交換器(14)に通し、冷却された炭化水素流(40)を得る工程;
(e)前記冷却された炭化水素流(40)を第2の冷媒流(50)に対して第2の冷却ステージ(200)に通し、液化された炭化水素流(60)を得る工程;
を少なくとも含み、少なくとも1つの前記膨張器が膨張タービン(12)であり、工程(c)で作られる前記膨張タービン(12)の仕事エネルギーが前記第1の冷媒回路(110)で使用される、上記方法。
A method for liquefying a hydrocarbon stream, such as natural gas, from a feed stream (10) comprising:
(A) circulating the first refrigerant stream (70) in the first refrigerant circuit (110);
(B) cooling the first refrigerant stream (70) in one or more heat exchangers (14) of the first cooling stage (100) to obtain a cooled first refrigerant stream (20); ;
(C) passing at least a portion of the cooled first refrigerant stream (20) through one or more expanders to obtain one or more expanded and cooled first refrigerant streams (30);
(D) the expanded and cooled first refrigerant stream (30) or at least one thereof and the feedstock stream (10) through the one or more heat exchangers (14) and cooled hydrocarbon stream; Obtaining (40);
(E) passing the cooled hydrocarbon stream (40) through a second cooling stage (200) with respect to the second refrigerant stream (50) to obtain a liquefied hydrocarbon stream (60);
Wherein at least one of the expanders is an expansion turbine (12) and the work energy of the expansion turbine (12) produced in step (c) is used in the first refrigerant circuit (110). The above method.
前記第1の冷却ステージ(100)の後の前記冷却された炭化水素流(40)の温度が−20℃〜−70℃の範囲にあり、前記第2の冷却ステージ(200)が前記第1の冷却ステージ(100)から分離している、請求項1に記載の方法。   The temperature of the cooled hydrocarbon stream (40) after the first cooling stage (100) is in the range of −20 ° C. to −70 ° C., and the second cooling stage (200) is the first cooling stage (200). The method of claim 1, wherein the method is separate from the cooling stage (100). 前記第1の冷媒回路(110)が第1の前記熱交換器(14)の前に1以上の周囲冷却装置(29)を備える、請求項1又は請求項2に記載の方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein the first refrigerant circuit (110) comprises one or more ambient cooling devices (29) in front of the first heat exchanger (14). 前記作られた仕事エネルギーが前記第1の熱交換器(14)の前に前記第1の冷媒流(70)の圧力を高めるのに使用される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。   4. The method according to claim 1, wherein the produced work energy is used to increase the pressure of the first refrigerant stream (70) before the first heat exchanger (14). The method described. 前記仕事エネルギーが、前記第1の冷媒流(70)を循環させる1以上のポンプ(28a、28b)を駆動するのに使用される、請求項4に記載の方法。   The method of claim 4, wherein the work energy is used to drive one or more pumps (28 a, 28 b) that circulate the first refrigerant stream (70). 工程(c)の各膨張器が膨張タービン(12)である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of the preceding claims, wherein each expander in step (c) is an expansion turbine (12). 前記第1の冷却ステージ(100)が2又は3の熱交換器(14a、14b)を備える、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of the preceding claims, wherein the first cooling stage (100) comprises two or three heat exchangers (14a, 14b). 各熱交換器(14a、14b)が関連の膨張タービン(12a、12b)を有し、前記第1の冷却された冷媒流(20a、20b)の少なくとも一部が前記関連の膨張タービン(12a、12b)を通って、膨張し冷却された第1の冷媒流(30a、30b)を夫々の熱交換器(14a、14b)に与える、請求項7に記載の方法。   Each heat exchanger (14a, 14b) has an associated expansion turbine (12a, 12b), and at least a portion of the first cooled refrigerant stream (20a, 20b) is associated with the associated expansion turbine (12a, 12b). The method according to claim 7, wherein through 12b) an expanded and cooled first refrigerant stream (30a, 30b) is provided to the respective heat exchanger (14a, 14b). 前記第1の冷却ステージ(100)の各熱交換器(14a、14b)が工程(c)に異なる第1の冷媒圧力を与える、請求項7又は請求項8に記載の方法。   The method according to claim 7 or 8, wherein each heat exchanger (14a, 14b) of the first cooling stage (100) provides a different first refrigerant pressure to step (c). 前記第1の冷媒流(70)の冷媒が、ガスの混合物からなる混合冷媒であり、前記ガスが好ましくは窒素、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ブタン及びペンタンからなる群から選択される、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。   The refrigerant of the first refrigerant stream (70) is a mixed refrigerant consisting of a mixture of gases, and the gas is preferably selected from the group consisting of nitrogen, methane, ethane, ethylene, propane, propylene, butane and pentane. The method according to any one of claims 1 to 9. 前記第2の冷媒流(50)の冷媒が、前記第1の冷却ステージ(100)の少なくとも1つの熱交換器(14)を通り、好ましくは前記第1の冷却ステージ(100)のすべての熱交換器(14)を通る、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。   The refrigerant of the second refrigerant stream (50) passes through at least one heat exchanger (14) of the first cooling stage (100), preferably all the heat of the first cooling stage (100). 11. A method according to any one of the preceding claims, passing through an exchanger (14). 供給原料流(10)から天然ガス流などの炭化水素流を液化するための装置であって、
第1の冷媒回路(110)と第1の冷却ステージ(100)と1以上の膨張器と第2の冷却ステージ(200)とを少なくとも備え、
前記第1の冷媒回路(110)が第1の冷媒流(70)を循環させ;
前記第1の冷却ステージ(100)が、前記第1の冷媒流(70)を受け入れ且つ冷却された第1の冷媒流(20)を得るために1以上の熱交換器(14)を有し;
前記1以上の膨張器が、前記冷却された第1の冷媒流(20)の少なくとも一部を膨張させて1以上の膨張した第1の冷媒流(30)を与え、少なくとも1つの前記膨張器が膨張タービン(12)であり、膨張により作られた前記膨張タービン(12)の仕事エネルギーが前記第1の冷媒回路(110)で使用され;
前記熱交換器(14)又はその各々が、前記供給原料流(10)を取り込むための第1の入口と、前記膨張した第1の冷媒流(30)又はそのうちの少なくとも1つを取り込むための第2の入口とを有し、前記供給原料流(10)を冷却することで冷却された炭化水素流(40)を与え;
前記備えられた第2の冷却ステージ(200)が、前記冷却された炭化水素流(40)を前記第1の冷却ステージ(100)から受け入れ且つ液化された炭化水素流(60)を与えるよう構成された1以上の熱交換器を備える;
ことを特徴とする前記装置。
An apparatus for liquefying a hydrocarbon stream, such as a natural gas stream, from a feed stream (10),
Comprising at least a first refrigerant circuit (110), a first cooling stage (100), one or more expanders and a second cooling stage (200);
Said first refrigerant circuit (110) circulates a first refrigerant stream (70);
The first cooling stage (100) has one or more heat exchangers (14) to receive the first refrigerant stream (70) and to obtain a cooled first refrigerant stream (20). ;
The one or more expanders expand at least a portion of the cooled first refrigerant stream (20) to provide one or more expanded first refrigerant streams (30), wherein at least one of the expanders Is the expansion turbine (12), and the work energy of the expansion turbine (12) produced by expansion is used in the first refrigerant circuit (110);
The heat exchanger (14) or each of which takes a first inlet for taking in the feed stream (10) and the expanded first refrigerant stream (30) or at least one of them; Providing a cooled hydrocarbon stream (40) by cooling the feed stream (10);
The provided second cooling stage (200) is configured to receive the cooled hydrocarbon stream (40) from the first cooling stage (100) and provide a liquefied hydrocarbon stream (60). One or more heat exchangers provided;
Said device.
前記第1の冷却ステージ(100)が2又は3の熱交換器(14a、14b)を備え、その各々が関連の膨張タービン(12a、12b)を有する、請求項12に記載の装置。   13. Apparatus according to claim 12, wherein the first cooling stage (100) comprises two or three heat exchangers (14a, 14b), each having an associated expansion turbine (12a, 12b). 前記第1の冷媒回路(110)が前記第1の冷媒流(70)を循環させるために1以上のポンプ(28a、28b)を含み、前記膨張により作られた仕事エネルギーが前記ポンプ(28a、28b)のうち1つ以上を駆動するのに使用される、請求項12又は請求項13に記載の装置。   The first refrigerant circuit (110) includes one or more pumps (28a, 28b) for circulating the first refrigerant flow (70), and the work energy generated by the expansion is the pump (28a, 14. An apparatus according to claim 12 or claim 13 used to drive one or more of 28b). 前記第1の冷却ステージ(100)が−20℃〜−70℃の範囲の温度を有する冷却された第1の冷媒流(20)を与え、前記第2の冷却ステージ(200)が前記第1の冷却ステージ(100)から分離している、請求項12〜14のいずれか一項に記載の装置。   The first cooling stage (100) provides a cooled first refrigerant stream (20) having a temperature in the range of −20 ° C. to −70 ° C., and the second cooling stage (200) is the first cooling stage (200). 15. The apparatus according to any one of claims 12 to 14, wherein the apparatus is separate from the cooling stage (100).
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