JP2011526993A - ガス化された炭化水素流の製造方法、炭化水素ガス流を液化する方法、及び窒素を主体とする流れを冷却および再加温し、それによって炭化水素流を液化および再ガス化するための循環方法 - Google Patents

Abstract

第一の液化炭化水素流１０は第一の供給源１２から供給されたもので、第二の液化炭化水素流２０は第二の供給源２２から供給されたものである。第二の液化炭化水素流２０は第一の冷却された窒素を主体とする流れ４０による冷却のみによって液化される。第一および第二の液化炭化水素流１０、２０はガス化されて炭化水素ガス流１１、２１、５１を生成し、それによって窒素を主体とするガス流３０を冷却して第二の冷却された窒素を主体とする流れ４０を得る。
【選択図】図２

Description

本発明は、窒素を主体とするガス流を冷却するための方法、特に一つ以上の液化された炭化水素流（以下単に「液化炭化水素流」と記すこともある）で冷却するための方法に関する。

一般に運送される液化炭化水素流は、液化天然ガス（ＬＮＧ）を含むか、実質的に液化天然ガス（ＬＮＧ）からなる。

天然ガス（ＬＮＧ）は、液体ではより小さな容量を占めて高圧で貯蔵する必要がないため、ガス状の形態でよりも容易に貯蔵したり、長距離にわたって輸送することができる。

特に長距離輸送では、液化天然ガスは、例えば積出し基地（ｅｘｐｏｒｔ ｔｅｒｍｉｎａｌ）と荷受け基地（ｉｍｐｏｒｔ ｔｅｒｍｉｎａｌ）間を船舶等の海上輸送用容器で運送してもよい。荷受け基地では、ＬＮＧは再ガス化され、その冷却エネルギーは窒素ガスの液化を助長するために使用してもよい。復路では、海上輸送用容器は、液体窒素を輸送してもよく、その冷却エネルギーを次に天然ガスの液化に使用できる。

ＧＢ ２ １７２ ３８８ Ａには、沖合のウェルヘッド（Ｗｅｌｌｈｅａｄ）で液化されていた天然ガス（ＬＮＧ）を用いて陸側にある荷受けプラント（ｉｍｐｏｒｔ ｐｌａｎｔ）中で窒素を液化することについて記載している。ここで液体窒素と液化天然ガスを陸側のプラントと沖合のウェルヘッド間との反対方向へ輸送する際には同じ容器を使っている。

しかしながら、ＧＢ ２ １７２ ３８８ Ａの問題点は、ウェルヘッドでの窒素の冷却効果を最大にするために小規模の再循環冷凍液化プラントが必要なことである。遠洋のウェルヘッドのような不便な場所でそのような再循環冷凍液化プラントを操作及び／又は保持することは極めて不便に思われる。

本発明は第一および第二の液化炭化水素流からガス化された炭化水素流（以下単に「ガス化炭化水素流」または「炭化水素ガス流」と記すこともある）を生成する方法において、少なくとも以下の、（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の３つの段階を含むことから成る方法を提供するものである：
（ａ） 第一の供給源から第一の液化炭化水素流を提供する段階、
（ｂ） 第二の供給源から第二の液化炭化水素流を提供し、この際第二の供給源は第一の供給源より地理的に離れた場所にあり、そして上記の第二の液化炭化水素流は第一の冷却された窒素ガスを主体とする流れによる冷却のみによって液化されたものであることよりなる段階、
（ｃ） 第一および第二の液化炭化水素流をガス化して一つのガス化炭化水素流を得、その際気体状の窒素主体流をガス化中の第一および第二の液化炭化水素流によって冷却し、それによって第二の冷却された窒素主体流を得る段階。

本発明はまた、気体状の炭化水素流を液化する方法であって、少なくとも次の段階を含むことから成る方法を提供する：
（ａ） 第一の冷却された窒素を主体とする流れを提供する段階、
（ｂ） 炭化水素流を、第一の冷却された窒素を主体とする流れによる冷却のみによって液化して、液化された炭化水素流を形成する段階、但しこの場合上記の第一の冷却された窒素を主体とする流れは、気体状の窒素を主体とする流れを第一の供給源から提供された第一の液化炭化水素流および第二の供給源から得られた第二の液化炭化水素流によって冷却したものであって、その間第一および第二の液化炭化水素流は気化され、かつその第二の供給源は第一の供給源から地理的に離れた位置にあり、またその第二の液化炭化水素流は第二の冷却された窒素を主体とした流れによる冷却のみによって液化されたものである方法。

本発明はさらに、窒素を主体とする流れを冷却及び加温するためと、炭化水素流を液化及びガス化するための循環プロセスにおいて、次の各段階を含むことから成る方法を提供するものである：
（ａ） 第一の積出し場所で第一の炭化水素ガス流を液化し、第一の液化炭化水素流を生成する段階、
（ｂ） 第一の積出し場所から地理的に離れた所にある第二の積出し場所で、（ｅ）段階での荷受け場所で生成された冷却された窒素を主体とする流れを搬入する段階、
（ｃ） 第二の積出し場所で、冷却された窒素を主体とした流れで冷却することのみにより、第二の炭化水素ガス流を液化して、第二の液化炭化水素流を生成する段階、
（ｄ） 荷受け場所において、（ａ）段階および（ｃ）段階での第一及び第二の積出し場所でおのおの生成された第一及び第二の液化炭化水素流を搬入する段階、
（ｅ） 荷受け場所で、（ｄ）段階で搬入した第一及び第二の液化炭化水素流によって窒素を主体としたガス流を冷却し、それによって冷却された窒素を主体とする流れと炭化水素ガス流を製造する段階、及び
（ｆ） 冷却された窒素を主体とする流れを第二の積出し場所へ輸送する段階。

本発明の実施の形態はこの後、例のみの目的で記述し、また本明細書に添付のそれのみに限定されない図面を参照して説明する。図面の説明は以下の通りである。
図１は、本発明の第一の実施の形態に従って窒素を主体とするガス流を冷却する方法の第一の概要図である。 図２は、本発明の第二の実施の形態に従って窒素を主体とするガス流を冷却する方法の第二の概要図である。 図３は、図２のより詳細な概要図である。 図４は本発明で使用できる窒素冷却サイクルの概要図である。 図５は２つの異なる状態下での図４の窒素冷却サイクルのための二つの加熱サイクルを示している。

本明細書の目的のために、単一の参照番号が一つの線またはその線上の流れと同じように割り振られている。同じ参照番号は似たような構成要素について付せられている。

今回、本発明によって少なくとも二つの地理的に離れた供給源からの液化炭化水素流がガス化する際に放出される集合された冷気を有効に利用して、これら液化炭化水素流の少なくとも一つを生成し得るに足る冷却された窒素を主体とする流れを生成することが提案される。

本出願人は、二か所以上の供給源からの液化炭化水素流を使用することによって、地理的に異なる複数の供給源において、二つ以上の液化炭化水素流のうちの少なくとも一つを生成させるのに十分な冷却容量を有する冷却窒素主体流を追加的な冷媒サイクルなしで生成させることが可能であることを発見した。

追加的な液化炭化水素流と、冷却された窒素を主体とする流れを用いて完全に液化されたことによって得られた第二の液化炭化水素流の質量比が２：１から８：１の範囲である時、そのような操作を最適化しうることを本出願人は発見した。

これとともに、比較的に単純な液化方法は、再循環冷媒のような追加の冷凍源を必要としない地理的な場所の少なくとも一つで維持されてもよい。この地理的な場所とはそれゆえに遠隔且つ／もしくはサービス（ｓｅｒｖｉｃｅ）が困難な場所であり得る。本発明はいわゆるストランデッドガス（ｓｔｒａｎｄｅｄ ｇａｓ）を商用化するために使用できることが期待される。

本発明は、窒素の液化に求められる効率（ｄｕｔｙ）のほとんどが雰囲気圧での液化ガスの代表的な温度よりも低温のレベルにおいては取り除かれる必要があるという熱力学によって指示されている見解に基づいている。このように、液化天然ガス自身のみによっては所望の量の窒素を液化することができず、したがって陸地側のプラントでの追加的冷却サイクルでの多くの追加的冷却を提供すること、もしくは一般的に非効率である熱ポンプを提供することが通常必要とされている。

本発明はここで、少なくとも二つの地理的に離れた供給源からの液化炭化水素流（例えばＬＮＧのような）を用いて、より少ない量の窒素を冷却、好ましくは液化し、これを次いで船に積んで二つの供給源のうちの一つに送り、それによって気体状炭化水素流を液化して、液化炭化水素を製造することを提案するものである。

これは供給源から液化窒素が輸送される先の供給源で利用できるＬＮＧの質量に比して特定の温度でより大きな冷却効率を発揮する力があるより大きい質量のＬＮＧの使用を可能にする。多数の供給源からの結合された量のＬＮＧがあるならば、ＬＮＧの荷受け場所では、求められる冷却効率の追加はより少なくなるか、もしくはまったく必要なくなる。

第一及び第二の液化炭化水素流からの冷気を使用する生成された第二の冷却された窒素を主体とする流れの質量が、第二の液化炭化水素流を生成するのに使われた第一の冷却された窒素を主体とする流れの質量と少なくとも同じならば、持続可能な操作を提供することができる。

輸送用容器は、積出し場所から荷受け場所まで運搬することが可能な液体窒素と同分量の液化天然ガス（ＬＮＧ）のみが運搬できる。本発明者は、同じ分量のＬＮＧを冷却液化するために使用される供給源へ運搬して戻されるのと同じ分量の液化窒素を生産するためには、一つの供給源から利用出来るＬＮＧの冷却効率へ追加されるのに必要とする仕事量は、同量のＬＮＧの分量を液化するために求められる仕事量より高くなることに気がついた。このようにＧＢ ２ １７２ ３８８ Ａの内容ではエネルギーの節約を期待することはできない。

今やより少ない供給源でＬＮＧを生成するために必要とされる、冷却された好ましくは液化された窒素を主体とした流れを生成するＬＮＧを多数の供給源から使用する方法が、より大きい冷却効率をＬＮＧの形で利用可能とするためにここで提案される。もちろん、追加された仕事は、他のＬＮＧ供給源で天然ガスもしくは他の炭化水素を液化するために費やされるが、いずれにせよ天然ガスを荷受場所に供給できるようこのＬＮＧを生産することは必要である。このように、本発明によれば荷受け場所で十分な液体窒素を生成するために別の方法では必要とされる追加冷却効率と装備を削減し、エネルギーを節約できる。

図１は窒素を主体としたガス流をＬＮＧの再ガス化設備２の一部を通して冷却する方法の第一の概要を示す。

ＬＮＧは本発明において用いられる、適した液化炭化水素流の一つの例である。他に適した液化炭化水素流もあってそれらの性質もよく知られているが、当業界では特にＬＮＧが代表的なものであり、一般に天然ガスの液化プラントで商業的に生産されている。ＬＮＧは常圧で−１５０℃より低い温度で液化するので、天然ガスを一種以上の冷媒を用いて液化する冷凍のサイクルによって製造するプロセスはよく知られている。

通常はＬＮＧのような液化炭化水素流はそれを遠距離にある場所に運んで、そこで再ガス化してから使用するか、使用者にパイプで配送することが望ましい。この遠距離輸送は通常海上輸送用容器（船舶）を用いて供給基地から再ガス化設備のある場所に向かって行われる。

液化炭化水素流の供給源はどのような設備、プラント、貯蔵所、ユニットであってもよく、たとえば、ＬＮＧ液化プラントのように供給されたガス状の炭化水素を液化するプラントや液化炭化水素流の貯蔵または販売所であってもよい。このような供給基地は海岸から離れたところにあってもよいが、普通海沿いにあって、より一般的には積出し（荷出し）基地が含まれる。ＬＮＧのような液化炭化水素流の積出し基地の事に関しては当業界でよく知られている。

液化炭化水素流のガス化または再ガス化は通常「再ガス化設備、プラント、工場、ユニット」などと称されて当業界でよく知られている場所で行われる。このような諸設備は、液化炭化水素流の供給基地から地理的に離れた場所にあるのが普通である。通常これらの再ガス化設備は液化炭化水素流の供給基地から水路でへだてたところに存在する。その一つの例は再ガス化設備が荷受け基地にあることである。

再ガス化施設、とくに荷受け基地では、ふつうＬＮＧのような液化炭化水素流を受入れ、それを短期間ないしは長期間にわたって貯蔵するための一つ以上の貯蔵タンクが備えられている。

本発明方法に従って冷却される窒素を主体としたガス流は＞６０モル％の窒素を含んでおり、純窒素ガス、空気、窒素を含む煙道ガスなどを含む。このような純窒素を含むガス流はそれらの供給原料から直接に、あるいはそれを含む成分からの分離や分溜で得られる。窒素を主体としたガス流からの純窒素ガス成分の獲得方法は当業者に周知であるのでここではこれ以上詳説しない。

本発明方法に従って一方の流れを他方の流れに対して冷却することは、一方の流れと他方の流れを一つ以上の熱交換器に一段または多段階にわたって通して実施することができる。好適な熱交換器については当業界でよく知られており種々な大きさや形状のものがある。二つ以上の熱交換器を冷却のため用いる時には、これらの熱交換器を直列で、または並列で、またはその双方の配列によって接続して用いることができる。

液化炭化水素流はどのような炭化水素含有ガス流から得られるものであってもよいが、通常天然ガスまたは石油貯蔵器から得られる天然ガスが用いられる。 代わりにフィッシャー・トロプシュ法のような合成法によって得られたものを供給源としてもよい。

通常、天然ガス流は実質的にメタンから成っている。好ましくは天然ガス流は６０モル％以上のメタン、特に少なくとも８０モル％のメタンを含むものが好ましい。

供給源の種類によっては、ガス状の炭化水素流はメタンより重質な炭化水素類、例えばエタン、プロパン、ブタンおよびペンタンの他に、ある種の芳香族炭化水素をも様々な量で含んでいてもよい。これらの天然ガス流は上記の他に水分、Ｈ_２、ＣＯ_２、Ｈ_２Ｓや他の硫黄化合物等の非炭化水素成分を含んでいてもよい。

所望に応じて、炭化水素ガス流は本発明方法に従って用いられる前に予備処理されていてもよい。この予備処理にはＣＯ_２、Ｈ_２Ｓなどの望ましくない成分の除去のための処理をはじめ、予備冷却、予備圧縮等の他の処理のための段階が含まれる。これらの予備処理はそれ自体周知のものであるから、ここではこれ以上の詳述は省略する。

図１について更に本発明を説明する。貯蔵タンクまたは積出し基地のような第一の供給源１２から、第一の液化炭化水素流１０、好ましくはＬＮＧが取り出され、この流れ１０はＬＮＧ再ガス化設備２中を通してガス化する。このガス化工程は液化炭化水素流１０を第一の熱交換器１６を通すことによって、それを気化して第一のガス化した炭化水素流１１を生成する。

この図１はさらに別の貯蔵タンクまたは積出し基地である第二の供給源２２から供給され、かつ第一の液化炭化水素流１０と同じ、または異なる成分、性状を有する第二の液化炭化水素流、好ましくはＬＮＧ流２０が第二のＬＮＧ再ガス化器を構成する第二の熱交換器１８の中を通過させられることによって再ガス化され、第二のガス化した炭化水素流２１を生成する様子を示している。

図１は更に窒素を主体としたガス流３０の動きを示す。このガス流は、例えば＞９０モル％、＞９５モル％、＞９９モル％の窒素を含むガスか、純窒素ガスから成っている。この窒素主体のガスの流れ３０は前記の第一熱交換器１６を、一般的には第一の液化炭化水素流１０に対して反対の方向で通され、それによって冷却され、部分的に冷却された窒素主体ガス流３０ａを提供し、この流れ３０ａは次いで第二の熱交換器１８へ送られ、そこに入ってくる第二の液状炭化水素流２０と出会って、第一または第二の冷却された窒素を主体とする流れ４０を生成する。

後述するように、上記の冷却された第一または第二の窒素を主体とする流れ４０は液体窒素であるのが好ましい。

図２は本発明の第二の実施の形態を示したもので、図１のように例えばＬＮＧであってよい第一の液化炭化水素流１０および例えばこれもＬＮＧであってもよい第２の液化炭化水素流２０の流れを示す。この二つの液化炭化水素流は同一のものでも異なったものでもよく、またたとえ両者共がＬＮＧであったとしても、その組成や性状が互いに異なったものであってもよい。

図２では、第一の液化炭化水素流１０は好ましくはＥＴ１と表示された第一の積出し基地の供給源１２から供給されたもので、このＥＴ１は、天然ガスの液化などでよく知られている、それ自体公知の方法によって一種またはそれ以上の冷媒を用いてガス状の炭化水素６０を一段階または多段階にわたって冷却液化することのできる装置またはそれを含む設備から成り立っている。

代表的には上記の第一の積出し基地ＥＴ１は海または海の近くにあり、これは第一の液化炭化水素流１０を再ガス化する場所より地理的に離れた通常遠隔地にある。したがって液化炭化水素流１０を第一の積出し基地から図２で荷受け基地３２と表示された再ガス化を行う場所へ運送するためには通常は船舶のタンク等の海上輸送手段の使用が必要となる。

この第二の液化炭化水素流２０は好ましくは図２では第二の原料供給基地２２のＥＴ２と表示された場所から供給される天然ガスのような第二の炭化水素ガス流７０を後述する方法によって液化することによって供給される。

第一の積出し基地ＥＴ１の場合のように、第二の積出し基地ＥＴ２は、図２で荷受け基地３２として表示されている第二の液化炭化水素流２０を再ガス化する場所から地理的に離れた、通常は遠隔の地にある。

第一と第二の液体炭化水素流１０及び２０はそれぞれ異なった液化方法で、例えば当業界でそれ自体が周知であるそれぞれ異なる液化プロセスの系列（ｔｒａｉｎｓ）から供給される。これらの第一と第二の供給源１２及び２２は互いに地理的に離れた所にある。このことは第一の供給源が第二の供給源より近くにあって、供給やサービスのためにより便利な場所に存在してもよいことを意味する。またそれとは反対に、この別々の液化プロセス系列が同一の地域内にはあるが、それぞれが互いに異なる貯蔵装置から供給を受けるようなものであってもよい。このことは第一と第二の供給源１２及び２２が互いに地理的に離れた位置にある場合であっても考慮されうることである。

図２は、荷受け基地３２が、第一と第二の液化炭化水素流１０及び２０を再ガス化するための一つの施設を構成している場合を示している。図２では、第一と第二の液化炭化水素流１０及び２０が荷受け基地３２において結合され、合一流を形成し、当業界でＬＮＧ貯蔵タンク等として普通知られているような一個以上の共同(Ｃｏｍｍｏｎ)貯蔵タンク３４に入れられる場合を示している。この一個以上の共同貯蔵タンク３４からの合流した液化炭化水素流５０は、第三の熱交換器３６を通って、その一部がガス化されながらその冷気を窒素を主体とするガス流３０に与えて、合一したガス化炭化水素流５１を生成する。この第三の熱交換器３６は一つまたはそれ以上のそれ自体知られた段階、部分、区画、ラインアップ、操作及び作動を含むものから成り立っていてもよい。

この第三の熱交換器３６から出てくる冷却された窒素を主体としたガス流３０は、冷却された第二の窒素を主体とする流れ４０、好ましくは液体窒素流として提供される。

冷却された窒素を主体とする流れ４０は第二の積出し基地ＥＴ２に送られ、そこで少なくとも部分的に、通常は完全に気化されて、第一の冷却された窒素を主体とする流れとして用いられ、少なくとも部分的に、通常は完全に気化した窒素流４１及び冷却源となる。好ましくは、この冷却は少なくとも部分的に、好ましくは完全に、第二の炭化水素ガス流７０を液化して、第二の供給源２２での液化炭化水素流２０を与える。ここでの炭化水素ガス流の冷却、好ましくは液化を、好ましくはＬＮ２のような液体の窒素を主体とする流れによって行なうことはこの分野でよく知られている事であるからここではこれ以上詳細な説明はしない。

ある状況においては、一定の、予め決められまたは調整された容量または重量の、一個以上の海上輸送手段の貯蔵タンクから提供される液体窒素のような冷却された窒素を主体とする流れ４０を供給してもよい。このような容量または重量は、その容量又は重量と同量かまたはそれに出来るだけ近い量、通常は±１０％以内の量の第二の液化炭化水素流２０で置き換えるのがもっとも効率が良い。

第二の液化炭化水素流２０の液化は、一種以上の他の冷媒の流れの助けを借りた熱交換で行ってもよい。しかし本発明においては、上記のような他の一種以上の冷媒の流れの力を借りて行うのは第二の液化炭化水素流２０が提供する必要とされる冷却量の＜５０％、好ましくは＜４０、＜３０、＜２０かさらに＜１０％であるのが好ましい。例えば液体窒素は一般に−１５０℃より低い、即ち−１８０℃またはさらに−１９０℃より低い温度を有する。一般に液体窒素は天然ガスの液化温度より低温である。好ましくは第二のガス状炭化水素流７０の液化は冷却された窒素を主体とする流れ４０の単独の力によってなされるのが好ましい。

本発明の別の実施の態様においては、供給原料流として用いられた第二の炭化水素ガス流７０と、第二の液化炭化水素流２０との間におけるエンタルピー差の＞８０％、好ましくは＞９０％は冷却された窒素主体流４０によって提供される。

窒素を主体としたガス流３０の冷却のために提供される、第一の液化炭化水素流１０及び第二の液化炭化水素流２０の関連する質や量など、特にその量は、いかなる比率または組合せでのものであってもよい。本発明における第一の液化炭化水素１０と第二の液化炭化水素２０の質量比は２：１から８：１の範囲内であり、更に好ましくは３：１から７：１の範囲内である。

好ましくは、第一の液化炭化水素流１０と第二の液化炭化水素流２０の質量比は、冷却された窒素を主体とする流れ４０が第二の炭化水素ガス流７０を＞８０質量％、＞９０質量％または完全に液化して第二の液化炭化水素流２０を生成することが可能であるように十分な重量又は質量が提供されることである。

別の説明によれば、本発明の方法は第一の液化炭化水素流１０の質量Ｘをガス化し、また第二の液化炭化水素流２０の質量Ｙをガス化し、冷却された窒素を主体とした流れ４０の質量Ｚを生成し、ここで、冷却された窒素を主体とした流れ４０の質量Ｚは第二の液化炭化水素ガス流７０を完全に液化することができ、それによって第二の液化炭化水素流２０の質量Ｙを提供するようにするものである。

図３は図２のより詳細な説明である。図３では、第一の供給源１２から荷受け基地３２のような再ガス化を行う場所への第一の液化炭化水素流１０の輸送を、海上輸送用容器４４を用いることを例として図説している。同様に、第二の供給源２２から荷受け基地３２のような再ガス化を行う場所への第二の液化炭化水素流２０を輸送できる第二の海上輸送用容器４６が例示されている。

図３は好ましくは第二の海上輸送用容器４６を含む循環方法である本発明の更なる形態を図説している。第二の海上輸送用容器４６は、第一の液化炭化水素流１０とともに窒素を主体としたガス流３０を冷却するために第二の液化炭化水素流２０を荷受け基地３２に輸送することができる。また第二の輸送用容器は好ましくは同様に、冷却された、好ましくは液化された窒素を主体とした流れ４０を第二の炭化水素ガス流７０を冷却するために第二の供給源２２に輸送する。

この様にして、本発明は第二の供給源２２と荷受け基地３２の間の第二の海上輸送用容器４６のための循環ルートを提供することができることが理解されるであろう。

第二の海上輸送用容器４６は、第二の供給源２２と荷受け基地３２の間を移動することが可能な当該海上輸送用容器の数が複数であるときは２つ以上の容器から成っていてもよい。このように、冷却された窒素を主体とする流れ４０は、全く同じ貯蔵施設及び／又は第二の液化炭化水素流２０が提供された場合と全く同じ海上輸送用容器で運ぶ必要はないが、似たような海上輸送用容器中で似たような貯蔵設備によって輸送してもよい。

第一及び第二の液化炭化水素流１０及び２０はガス化の前に一緒に結合されてもよく、又はさもなければ、累積されてもよく、次に、結合した流れまたはそこから分割した一つ以上の流れとしてガス化して、窒素を主体としたガス流３０を冷却してもよいことに注目すべきであろう。

窒素を主体としたガスの流れ３０の冷却は一段階又はそれ以上の段階で、当該又はおのおのの段階で第一と第二の液化炭化水素流１０及び２０又はそれらを組合せたいかなる留分に対してなされてもよいことも同様に理解されよう。

図４は窒素冷媒冷却サイクル５２の例を示したものであり、一つまたはそれ以上の液化炭化水素流と一つの窒素を主体とするガス流との間の相互作用の例を示している。図４は図５に示された本発明の利点を説明するものである。

図４では、合一化された液化炭化水素流５０は、第一および第二の液化炭化水素流１０、２０を代表するものとして供給される。この合一された液化炭化水素流５０は第四の熱交換器５４に通される。この第四の熱交換器５４は、一個またはそれ以上の個数の熱交換器を直列、並列またはその両方の形式で接続したものでもよく、それによって合一したガス状の炭化水素流５１を提供する。さらにこの第四の熱交換器５４中には、圧縮した窒素冷媒流５６をも通過させる。この窒素冷媒流５６は、液化炭化水素流５０が第四の熱交換器中でそれ自体公知の方法に従ってガス化されるにつれて、通常−１４０℃から−１６０℃の範囲の温度にまで冷却される。これによって第一の冷却された窒素冷媒流５８が作られ、これは次に膨張器６２を通すことによって、その温度が−１６０℃以下、例えば−１９０℃またはそれ以下の温度に冷却され、かつ膨張した窒素冷媒６４が提供される。純窒素ガスは常圧で−１９６℃で液化できる。そして膨張させた窒素冷媒６４を用いるのは、第五の熱交換器６６中でガス状の窒素主体流３０を液化するのに必要な冷却効率を得る目的のためである。第五の熱交換器６６は一個もしくはそれ以上の熱交換器を直列、並列またはその両方の配列で接続したものから成り立っていてもよく、純窒素のようなガス状の窒素主体の流れ３０を液化して、冷却した、好ましくは液化した窒素を主体とした流れ４０をそれ自体公知の方法で生成させる。この第五の熱交換器６６は更に加温された窒素主体流６８をも生成し、これは次いで一個またはそれ以上の適宜な圧縮器７２を通すことによって圧縮した窒素冷媒流５６を生成する。

図５は図４で示された窒素冷媒冷却サイクル５２のための温度（Ｔ）に対する効率（ｄｕｔｙ）（Ｑ）のグラフである。

再ガス化されたＬＮＧの既知の質量Ｘに基づくＬＮ２の質量Ｚを提供する一般的な冷却サイクルおよびエネルギー要求量は当業者に公知である。これは一般的に図５のグラフの経路Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄにより説明されている。例えば、約−１６０℃の温度からの質量ＸのＬＮＧの再ガス化は、再ガス化されたＬＮＧから窒素冷媒に提供されるべき冷却を許容し、それによって、そこから、線Ａ−Ｂに沿って、熱を抽出する（−＞βで示される）。点Ｂにおける窒素冷媒の膨張は、線Ｂ−Ｃに沿ってその温度を−１６０℃以下にまで降下させる。線Ｃ−Ｄに沿っての気化した窒素冷媒の通過は、窒素を主体としたガス流から熱を抽出させ（−＞α）、液化した窒素を主体とした流れを生成させる。冷却サイクルの線Ｄ−Ａのために圧縮力が求められ、これが窒素冷媒冷却サイクルを完結させるために必要とされる外部からの補填力（ｍａｋｅ−ｕｐ ｐｏｗｅｒ）である。

本発明は、図４の冷却サイクル５２にも同様に示されている点ＥＦＣＤの経路に基づいた窒素冷媒の冷却サイクルを提供する。

ＥとＦの間の冷却サイクル５２の経路は、線Ａ−Ｂについて上述のように説明されたものと似ており、質量Ｘ＋ＹのＬＮＧのガス化は、以下で論じられているように、線Ａ−Ｂの場合よりも低い温度であるにもかかわらず、窒素冷媒から熱を抽出することができる（−＞γ）。点Ｆから、窒素冷媒が点Ｃに膨張され、そして窒素冷媒からの冷却は経路Ｃ−Ｄに沿った窒素を主体としたガス流に与えられ、上記に論じられているように液化した窒素を主体とする流れを生成することができる。

本発明の利点の一つは、点Ｄからの加温された窒素冷媒の再圧縮は、上記に論じられているように点Ａへよりもむしろ点Ｅへだけが必要とされていることである。その理由は、ＬＮＧのより大きい質量Ｘ＋ＹではＬＮＧの質量がＸのみの時よりも、特定の温度ではより大きな冷却が達成できるからであり、線Ｅ−Ｆに求められる冷却効率（Ｑ）はＬＮＧの質量がＸのみであるときのガス化に比較して、質量がＸ＋Ｙであることによって、より低いガス化温度で、達成させることができるからである。より低い温度で窒素冷媒を冷却できるＬＮＧの質量がＸ＋Ｙであると、点Ｃの冷却効率と同じ冷却効率を達成するためより窒素冷媒の圧縮が少なくてすみ、それによって、本発明での使用に適した窒素冷媒冷却サイクル５２の（点Ｄからの）圧縮器のために必要とされる外部からの補填力は点Ａから点Ｅへと減少する。

このように、所定の容量の窒素を主体とするガス流を冷却する方法をより少ない外部からの補填力の必要で提供することが本発明の利点の一つである。

本発明の更なる利点は、上記の本発明の方法によって得られた、冷却され、好ましくは液化された窒素を主体とした流れを、ガス状炭化水素流を少なくとも部分的に、好ましくは完全に液化するために用い、次いでそれを窒素を主体とするガス流を冷却するために使うことができる方法を提供することにある。

本発明のより更なる利点は、上記の本発明によって生成された冷却された窒素を主体とする流れの量を、冷却された窒素を主体とする流れのガス化から得られた液化炭化水素の流れの量と同一にしたり、それとバランスさせたりすることである。

このように、本発明は、窒素のような窒素を主体とするガス流を液化することに使用される天然ガス流のための特定の力を減らすことができる。それは、液化天然ガスから供給されるエネルギーのより効率的な使用によって、（その液化を助長する）窒素を主体とするガス流に対して天然ガスを液化、輸送、再ガス化することに必要とされるエネルギーを削減する。

例えば、図５の配置を使用し、窒素ガスの容量Ｚを液化させるのを助長するＬＮＧの容量Ｘのガス化に基づく単位１の長さを持つような線Ｄ−Ａを使用し、そして、同等の容量（すなわち合計＝Ｘ＋１Ｙ）を持つ第二の液化炭化水素流２０の再ガス化において加えることは、図５の線Ｄ−Ａの関連する長さを０．６８まで減らすことができる。このことは、線Ｄ−Ｅ、すなわち同じ容量ＺのＮ２を液化するのに必要とされる補填圧縮力は線Ｄ−Ａより３２％少ないことを意味している。

同様に、第一の液化炭化水素流１０と比較して、第二の液化炭化水素流２０の３倍の質量（３Ｙ）での追加使用（すなわち合計＝Ｘ＋３Ｙ）は、線Ｄ−Ａに関連する長さを０．４７まで減らすことができる。すなわち、同じ分量ＺのＮ２を液化するのに求められる付加的補填圧縮力である線Ｄ−Ｅは今や線Ｄ−Ａよりも５３％少なくなる。

等しい分量の窒素を液化するのに必要な追加のエネルギーの３２％または５３％を削減できることは、疑いなく窒素を主体とするガス流の液化を助長する天然ガスのような一つもしくは複数の炭化水素流全体の有する特有な力を要因として含む著しいエネルギーの節約である。

本発明はその特許請求の範囲の記載から逸脱することなく、多くの様々な変法でも行うことができることが当業者に理解できるはずである。

英国特許(ＧＢ)２ １７２ ３８８ Ａ

Claims (17)

1. 第一および第二の液化された炭化水素流からガス化された炭化水素流を生成する方法において、少なくとも以下の３つの段階を含むことから成る方法：
   （ａ） 第一の供給源から第一の液化された炭化水素流を提供する段階、
   （ｂ） 第二の供給源から第二の液化された炭化水素流を提供し、この際第二の供給源は第一の供給源より地理的に離れた場所にあり、そして上記の第二の液化された炭化水素流は第一の冷却された窒素を主体とする流れによる冷却のみによって液化されたものであることより成る段階、
   （ｃ） 第一および第二の液化された炭化水素流をガス化して一つのガス化された炭化水素流を得、その際気体状の窒素を主体とする流れをガス化中の第一および第二の液化された炭化水素流によって冷却し、それによって第二の冷却された窒素を主体とする流れを得る段階。
2. 第一および第二の冷却された窒素を主体とする流れが液化された窒素を主体とする流れである、請求項１に記載された方法。
3. 第一および第二の液化された炭化水素流を一緒にして合一し、それらのガス化前に、合一した液化された炭化水素流として生成させる請求項１または請求項２に記載された方法。
4. 第一の液化された炭化水素流と第二の液化された炭化水素流との質量比が２：１から８：１の範囲である請求項１ないし３のいずれか１つ以上に記載された方法。
5. 生成された第二の冷却された窒素主体流の質量が段階（ｂ）において用いられる第一の冷却された窒素を主体とする流れの質量と少なくとも同じである請求項１ないし４のいずれか一つ以上に記載された方法。
6. 第一の冷却された窒素を主体とする流れが第二の供給源において少なくとも部分的にガス化され、第二の炭化水素流を液化するための冷却源を提供する請求項１ないし請求項５のいずれか一つ以上に記載された方法。
7. 段階（ａ）が第一の液化された炭化水素流の量Ｘを提供する段階を含み、段階（ｂ）が第二の液化された炭化水素流の量Ｙを提供する段階を含み、かつ冷却された窒素を主体とする流れの量Ｚを提供し、段階（ｃ）での第一および第二の炭化水素流の気化が、第二の冷却された窒素を主体とする流れの質量Ｚを生成し、この際質量Ｚは第二の気体状炭化水素流を完全に液化して第二の液化された炭化水素流の質量Ｙを提供することを可能とする請求項１ないし６のいずれか一つ以上に記載された方法。
8. 第一の液化された炭化水素流の第一の供給源が第一の積出し基地であり、第二の液化された炭化水素流の第二の供給源が第二の積出し基地であることを含む請求項１ないし７項のいずれか一つ以上に記載された方法。
9. 段階（ａ）、（ｂ）および（ｃ）が荷受け基地で行われることを含む請求項１ないし８のいずれか一つ以上に記載された方法。
10. 第一の液化された炭化水素流が第一の供給源から第一の容器によって第一の荷受け基地に運送されてきたものであり、第二の液化された炭化水素流が第二の供給源から第二の容器によって荷受け基地へ運送されてきたものであることを含む第９項に記載された方法。
11. 第二の冷却された窒素を主体とする流れが荷受け基地から第二の容器で第二の供給源に運ばれる第１０項に記載された方法。
12. 第一および第二の液化された炭化水素流が液化された天然ガスである請求項１ないし１１のいずれか一つ以上に記載された方法。
13. 気体状の炭化水素流を液化する方法であって、少なくとも次の段階を含むことから成る方法：
    （ａ） 第一の冷却された窒素を主体とする流れを提供する段階、
    （ｂ） 一つの炭化水素流を、第一の冷却された窒素を主体とする流れで冷却することのみによって液化して、一つの液化された炭化水素流を形成する段階、
    但し、この場合上記の第一の冷却された窒素を主体とする流れは、気体状の窒素を主体とする流れを第一の供給源から提供された第一の液化された炭化水素流および第二の供給源から提供された第二の液化された炭化水素流によって冷却したものであって、その間第一および第二の液化された炭化水素流は気化され、かつその第二の供給源は第一の供給源から地理的に離れた位置にあり、またその第二の液化された炭化水素流は第二の冷却された窒素を主体とする流れによる冷却のみによって液化されたものである方法。
14. 第一および第二の冷却された窒素を主体とする流れが液化された窒素を主体とする流れである請求項１３に記載の方法。
15. 段階（ｂ）で用いられた窒素主体流の量が、第二の炭化水素流を液化するために用いられた第二の冷却された窒素流の量と同一またはそれより少ない請求項１３または請求項１４のいずれかに記載された方法。
16. 気体状の炭化水素流を液化してそれを段階の第二の液化された炭化水素流として提供する請求項１３ないし１５の一つ以上に記載された方法。
17. 窒素を主体とする流れの冷却とそれの再加温化、および炭化水素流の液化および再ガス化を行う循環方法であって、以下の段階を含む方法：
    （ａ） 第一の積出し地点で、第一の気体状の炭化水素流を液化して第一の液化された炭化水素流を製造する段階、
    （ｂ） 第一の積出し地点から地理的に離れた所にある第二の積出し地点で、段階（ｅ）の荷受け地点で生産された、冷却された窒素を主体とするガス流を搬入する段階、
    （ｃ） 第二の積出し地点で、第二の気体状の炭化水素流を、冷却された窒素流のみによる冷却によって液化し、それによって第二の液化された炭化水素流を製造する段階、
    （ｄ） 荷受け地点では、第一および第二の積出し地点での（ａ）段階および（ｃ）段階でそれぞれ製造された第一および第二の液化された炭化水素流を搬入する段階、
    （ｅ） 荷受け地点では、窒素を主体とするガス流を上記段階（ｄ）で搬入された第一および第二の液化された炭化水素流で冷却し、それによって冷却された窒素を主体とする流れと、ガス化された炭化水素流を製造する段階、および
    （ｆ） 冷却された窒素を主体とする流れを第二の積出し地点に運送する段階。