JP2011526993A5 - - Google Patents

Description

本発明は、窒素の液化に求められる仕事量（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。

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仕事量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、求められる冷却仕事量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。

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の冷却仕事量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、より大きい冷却仕事量を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仕事量と装備を削減し、エネルギーを節約できる。

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。

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量又は質量が提供されることである。

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仕事量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）に対する仕事量（ｄｕｔｙ）（Ｑ）のグラフである。

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に求められる冷却仕事量（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の冷却仕事量と同じ冷却仕事量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。