JP2013524140A - 主熱交換器及びチューブ側流れを冷却する方法 - Google Patents

Abstract

主熱交換器においてチューブ側流れを冷却する方法が記載されている。方法は、（ａ）チューブ側流れの第１の質量流を第１のノズルを介してチューブ束におけるそれぞれのチューブの第１のゾーンの高温端部に供給するステップと、（ｂ）前記チューブ側流れの第２の質量流を第２のノズルを介して、チューブ束におけるそれぞれのチューブの第２のゾーンであって、該第２のゾーンは、中央マンドレルから主熱交換器の壁部まで伸びた半径に沿って前記第１のゾーンからずらされている第２のゾーンの高温端部に供給するステップと、（ｃ）第１及び第２の質量流を冷却するためにシェル側に冷媒流を供給し、蒸発した冷媒流を形成するステップと、（ｄ）蒸発した冷媒流を主熱交換器の高温端部から取り出すステップと、（ｅ）前記ステップ（ｄ）において取り出された蒸発した冷媒流の温度を最大化するためにチューブ側流れの第２の質量流に対してチューブ側流れの第１の質量流を調節するステップと、を含む。

Description

本発明は、主熱交換器においてチューブ側流れを冷却する方法に関する。本発明は、さらに、チューブ側流れを熱的に処理するための主熱交換器に関する。本発明は、特に、「液化天然気体」又は「ＬＮＧ」として知られる液化製品を得るために気体メタンリッチ供給物を液化するための方法及び主熱交換器に関するが、他を排除するものではない。

典型的な液化法は米国特許第６２７２８８２号明細書に記載されており、この液化法においては、気体メタンリッチ供給物が高圧で主熱交換器の第１のチューブ側の高温端部に供給される。気体メタンリッチ供給物は冷媒を蒸発させる一方で冷却され、液化され、過冷却され、液化した流れを得る。液化した流れは主熱交換器の低温端部から取り出され、液化製品として貯蔵部へ送られる。蒸発した冷媒は主熱交換器のシェル側の高温端部から取り出される。蒸発した冷媒は少なくとも１つの冷媒圧縮機において圧縮され、高圧の冷媒を得る。高圧の冷媒は部分的に凝縮され、部分的に凝縮した冷媒は、液体の重い冷媒部分と、液体の軽い冷媒部分とに分離される。重い冷媒部分は主熱交換器の第２のチューブ側において過冷却され、過冷却された重い冷媒流を得る。重い冷媒流は熱交換器のシェル側の中間点に減圧されて導入され、重い冷媒流は主熱交換器のシェル側において蒸発させられる。軽い冷媒部分の少なくとも一部は主熱交換器の第３のチューブ側において冷却され、液化され、過冷却され、過冷却された軽い冷媒流を得る。この軽い冷媒流は、主熱交換器のシェル側の低温端部に減圧されて導入され、軽い冷媒流はシェル側において蒸発させられる。

主熱交換器のチューブ側は３つの流れを取り扱うことが要求されることが上記説明から明らかである。３つの流れとはつまり、（ｉ）高圧で気体として第１のチューブ側の高温端部に進入し、第１のチューブ側を通過しながら凝縮し、過冷却された液化した流れとして第１のチューブ側の低温端部から流出する気体メタンリッチ供給物、（ｉｉ）液体として第２のチューブ側の高温端部に進入し、第２のチューブ側を通過しながら過冷却し、過冷却された重い冷媒流として第２のチューブ側の低温端部から流出する重い冷媒部分、及び（ｉｉｉ）蒸気として第３のチューブ側の高温端部に進入し、第３のチューブ側を通過しながら冷却され、液化され、過冷却され、過冷却された軽い冷媒流として第３のチューブ側の低温端部から流出する軽い冷媒部分の少なくとも一部、である。

それと同時に、主熱交換器のシェル側は、（ａ）中間位置（技術分野では"高温チューブ束の上部"と称呼される位置）においてシェル側に進入し、シェル側の高温端部から気体として取り出される前にシェル側において蒸発させられる、重い冷媒流、及び（ｂ）減圧されて低温端部（技術分野では"低温チューブ束の上部"と称呼される位置）においてシェル側に進入し、シェル側の高温端部から気体として取り出される前にシェル側において蒸発させられる、軽い冷媒流、を取り扱うことが要求される。

米国特許第６２７２８８２号明細書に記載された液化法の形式で作動するために、主熱交換器は、単相流及び二相流を取り扱うことができなければならず、その全ては異なる温度で凝縮し、多数のチューブ側流れ及びシェル側流れが一つの交換器に収容される。主熱交換器は、広範囲の温度及び圧力を有する流れを取り扱うこともできなければならない。この理由から、世界中で液化プラントにおいて使用される主熱交換器は、「コイル巻回型」若しくは「らせん巻回型」熱交換器である。

このようなコイル巻回型熱交換器において、それぞれの個別の流れのためのチューブは、「束」を形成するように中央のチューブ若しくはマンドレルの周囲に巻回された複数の層において均等に分布させられている。チューブの複数の層のそれぞれは、数百の均一な寸法を有するチューブを含み、第１、第２及び第３のチューブ側流れの流量比に比例して、各層において第１、第２及び第３のチューブ側流体のそれぞれの均等な分布がなされる。主熱交換器の効率は、これらの層のそれぞれにおけるシェル側とチューブ側との間の熱伝達が、束を横切る半径方向と、束の長さに沿った軸方向とで、できるだけ平衡させられていることに依存する。

らせん巻回された熱交換器は、増大した仕事を行うためにより大型になるので、シェル側流体を均一に分配することはますます困難になる。これは、部分的には、軽い部分が最初に沸騰するために、シェル側において重い冷媒流と軽い冷媒流との組成が主熱交換器の長さに沿って連続的に変化することによるものである。その結果、シェル側と、第１、第２及び第３のチューブ側のそれぞれとの間の熱伝達は、束の中の層にわたって不均一になり得る。シェル側流体のこの温度の不均一な分布は、束におけるチューブのそれぞれの層からの、束の低温端部におけるチューブ側流体のそれぞれの部分における、及び高温端部において流出するシェル側流体の、温度の不均一性につながる。

システムが平衡しているとき、チューブ側とシェル側との温度差は、主熱交換器の長さの大部分に沿って、比較的一定であるが、小さいままである。システムが平衡していないとき、チューブ側とシェル側との間の小さな温度差は、極めて小さな温度差が存在するか又は全く温度差が存在しない位置において、"ピンチ"される恐れがある。このようなピンチングは主熱交換器の効率の低下を生じる。効率の結果的な低下は、主熱交換器のシェル側の高温端部から流出する流体を受け取る、関連した混合冷媒圧縮回路においても見られる。主熱交換器が正しく作動している場合は、シェル側の高温端部から流出する流体は気体である。主熱交換器が平衡していないとき、シェル側の高温端部から流出する流体は、気体と液体との二相混合物を含む。存在するあらゆる液体は、効率の著しい損失を意味し、また、下流の冷媒圧縮回路への潜在的な損傷を回避するために除去されなければならない。

本発明は、前記問題の少なくとも１つを克服することによって主熱交換器の効率を高めるための方法及び装置を提供する。

本発明の第１の態様によれば、高温端部と低温端部とを有する主熱交換器においてチューブ側流れを冷却する方法であって、前記主熱交換器は、シェル側を形成する壁部を有し、前記シェル側内には、中央マンドレルの周囲に、コイル巻回されたチューブ束が配置されており、前記方法は、
（ａ）第１のノズルを介してチューブ側流れの第１の質量流を個別のチューブの第１のゾーンの高温端部に供給するステップと、
（ｂ）第２のノズルを介してチューブ側流れの第２の質量流を個別のチューブの第２のゾーンであって、前記中央マンドレルから前記主熱交換器の壁部まで延びた半径に沿って前記第１のゾーンからずらされている第２のゾーンの高温端部に供給するステップと、
（ｃ）前記第１及び第２の質量流を冷却するために前記シェル側に冷媒流を供給し、蒸発した冷媒流を形成するステップと、
（ｄ）該蒸発した冷媒流を前記主熱交換器の高温端部から取り出すステップと、
（ｅ）前記チューブ側流れの前記第２の質量流に対する前記チューブ側流れの前記第１の質量流を調節して、前記ステップ（ｄ）において取り出される蒸発した冷媒流の温度を最大化するステップと、を含むことを特徴とする、高温端部と低温端部とを有する主熱交換器においてチューブ側流れを冷却する方法が提供される。

１つの形態において、前記ステップ（ｅ）は、前記第１及び第２のノズルのうちの一方又は両方に供給される質量流を調節することによって、前記マンドレルの長さに関する第１の軸方向位置におけるチューブ側流れの第１の質量流の温度を、前記第１の軸方向位置におけるチューブ側流れの第２の質量流の温度と等しくすることを含む。

１つの形態において、第１の温度センサが第１の質量流の温度を示す第１の信号を生成し、第２の温度センサが第２の質量流の温度を示す第２の信号を生成し、前記ステップ（ｅ）は、制御装置を使用して前記チューブ側流れの前記第２の質量流に対する前記チューブ側流れの前記第１の質量流を調節し、前記第１の信号を前記第２の信号と等しくすることを含む。１つの形態において、前記第１の軸方向位置は、前記主熱交換器の低温端部に位置するか、又は該低温端部に隣接する。１つの形態において、前記第１のゾーンは、チューブ束の内側のゾーンであり、前記第２のゾーンは、チューブ束の外側のゾーンである。１つの形態において、前記第１のノズルを通る質量流は第１の弁を用いて制御可能に調節され、前記第２のノズルを通る質量流は第２の弁を用いて制御可能に調節される。１つの形態において、前記第１の弁及び前記第２の弁のうちの一方又は両方は、前記主熱交換器の外側に設けられている。１つの形態において、前記第１の弁及び前記第２の弁のうちの一方又は両方は、フェイルセーフ開放型低圧力降下弁である。１つの形態において、前記第１の弁及び前記第２の弁のうちの一方又は両方は、前記チューブ側流れの前記高温端部及び前記低温端部のうちの一方又は両方に配置されている。

１つの形態において、前記第１のノズルが、第１のチューブシートを介して前記第１のゾーンにチューブ流体を供給し、前記第２のノズルが、第２のチューブシートを介して前記第２のゾーンに前記チューブ側流体を供給する。１つの形態において、前記チューブ束が、前記主熱交換器の高温端部の側に配置された高温チューブ束と、前記熱交換器の低温端部の側に配置された低温チューブ束とを有し、前記高温チューブ束及び前記低温チューブ束のそれぞれが、高温端部及び低温端部を有し、前記第１の位置が、前記高温チューブ束の低温端部にあるか又は該低温端部に隣接している。１つの形態において、前記チューブ側流れが、液体として前記高温チューブ束の高温端部に進入しかつ過冷却された液体として前記低温チューブ束の低温端部から出る第１のチューブ側流れである。

１つの形態において、前記第１のチューブ側流れは、気体メタンリッチ供給物として前記高温チューブ束の前記高温端部に進入し、前記気体メタンリッチ供給物は、前記高温チューブ束の前記高温端部から前記低温チューブ束の前記高温端部へ移動するまでに液化されている。１つの形態において、前記第１のチューブ側流れは、液体として前記低温チューブ束の前記高温端部に進入し、過冷却された液体として前記低温チューブ束の前記低温端部から出る。１つの形態において、前記過冷却された液体は、貯蔵部に送られる前に前記主熱交換器の前記低温チューブ束の前記低温端部から取り出される。１つの形態において、前記第１のチューブ側流れは、大部分が液体の軽い冷媒流と熱交換し、該冷媒流は前記低温チューブ束のシェル側において次第に沸騰する。１つの形態において、前記主熱交換器の前記シェル側の前記高温端部から取り出された、蒸発した冷媒は、第１の冷媒圧縮機及び第２の冷媒圧縮機へ供給され、前記第１の冷媒圧縮機及び前記第２の冷媒圧縮機において、蒸発した冷媒は圧縮され、高圧の冷媒流を形成する。１つの形態において、前記高圧の冷媒流は、熱交換器へ送られ、該熱交換器において、前記高圧の冷媒流は冷却され、部分的に凝縮した冷媒流を生じ、該部分的に凝縮した冷媒流は、次いで分離器へ送られ、液体状態の重い冷媒部分と、気体状態の軽い冷媒部分とに分離させる。

１つの形態において、前記重い冷媒部分は、第２のチューブ側流れとなり、該第２のチューブ側流れは、液体として前記高温チューブ束の前記高温端部に供給され、かつ液体状態の過冷却された重い冷媒流として前記高温チューブ束の前記低温端部において流出する。１つの形態において、前記高温チューブ束の前記低温端部において取り出された前記過冷却された重い冷媒流は、減圧された重い冷媒流を形成するよう第１の膨張装置を通るときに膨張させられ、前記減圧された重い冷媒流は、次いで、前記高温チューブ束の前記低温端部と、前記低温チューブ束の前記高温端部との間の中間の位置において前記主熱交換器のシェル側に導入され、前記減圧された重い冷媒流は、前記シェル側において蒸発させられ、これにより、前記第１、第２及び第３のチューブ側流れにおける流体が前記高温チューブ束を通過するときに該流体を冷却する。１つの形態において、前記分離器からの軽い冷媒部分の部分は、第３のチューブ側流れとなり、該第３のチューブ側流れは、気体として前記高温チューブ束の前記高温端部に導入されかつ過冷却された液体として前記低温チューブ束の前記低温端部において流出する。１つの形態において、前記第３のチューブ側流れは、前記高温チューブ束を通過するときに気体から液体に冷却され、前記低温チューブ束を通過するときに液体から過冷却された液体に冷却される。

１つの形態において、前記低温チューブ束の前記低温端部から取り出された前記過冷却された軽い冷媒流は、圧力の減少を生じるよう第２の膨張装置を介して膨張させられ、減圧された軽い冷媒流を生じる。１つの形態において、前記減圧された軽い冷媒流は、前記主熱交換器の前記シェル側に、前記主熱交換器の低温端部において導入され、前記減圧された軽い冷媒流は前記シェル側において蒸発させられ、これにより、前記第１及び第３のチューブ側流れにおける流体が前記低温チューブ束を通過するときに前記流体を冷却し、かつ前記第１、第２及び第３のチューブ側流れにおける流体が前記高温チューブ束を通過するときに前記流体に冷却を提供する。

本発明の１つの態様によれば、チューブ側流れを液化するための主熱交換器であって、該主熱交換器は、使用時に高温端部及び低温端部を有し、前記主熱交換器は、
シェル側を形成する壁部であって、前記シェル側にはコイル巻回されたチューブ束が配置されている、壁部と、
第１のノズルであって、チューブ側流れの第１の質量流を、前記第１のノズルを介して、前記チューブ束における個別のチューブの第１のゾーンの前記高温端部へ供給するための第１のノズルと、
第２のノズルであって、チューブ側流れの第２の質量流を、前記第２のノズルを介して、前記チューブ束における個別のチューブの第２のゾーンの前記高温端部へ供給するための第２のノズルであって、前記第２のゾーンは、前記主熱交換器の中央マンドレルから前記壁部まで延びた半径に沿って前記第１のゾーンからずらされている、第２のノズルと、
前記第１及び第２の質量流を冷却し、蒸発した冷媒流を形成するために、前記シェル側に冷媒流を供給するための分配器と、
前記蒸発した冷媒流を前記主熱交換器の前記高温端部から取り出すための手段と、
温度センサによって測定された蒸発した冷媒流の温度を最大化するために、前記第２のノズルによって供給されるチューブ側流れの第２の質量流に対して、前記第１のノズルによって供給される前記チューブ側流れの前記第１の質量流を調節するための制御装置と、を備えることを特徴とする、チューブ側流れを液化するための主熱交換器が提供される。

１つの形態において、前記マンドレルの長さに関する第１の軸方向位置における前記チューブ側流れの前記第１の質量流の温度を、前記第１の軸方向位置における前記チューブ側流れの前記第２の質量流の温度と等しくするために、前記制御装置は、前記第１及び第２のノズルのうちの一方又は両方に供給される質量流を調節する。１つの形態において、第１の温度センサは、前記第１の質量流の温度を示す第１の信号を生成し、第２の温度センサは、第２の質量流の温度を示す第２の信号を生成し、前記第１の信号を前記第２の信号を等しくするために、前記制御装置は、前記チューブ側流れの前記第２の質量流に対して前記チューブ側流れの前記第１の質量流を調節する。１つの形態において、前記第１の軸方向位置は、前記主熱交換器の前記低温端部にあるか、又は該低温端部に隣接している。１つの形態において、前記第１のゾーンは、前記チューブ束の内側ゾーンであり、前記第２のゾーンは、前記チューブ束の外側ゾーンである。１つの形態において、前記第１のノズルを通る質量流は、第１の弁を用いて制御可能に調節され、前記第２のノズルを通る質量流は、第２の弁を用いて制御可能に調節される。１つの形態において、前記第１及び第２の弁のうちの一方又は両方は、前記主熱交換器の外側に設けられている。１つの形態において、前記第１及び第２の弁のうちの一方又は両方は、フェイルセーフ開放型低圧力降下弁である。１つの形態において、前記第１及び第２の弁のうちの一方又は両方は、前記チューブ側流れの前記高温端部及び前記低温端部のうちの一方又は両方に配置されている。１つの形態において、前記第１のノズルは、第１のチューブシートを介して前記第１のゾーンにチューブ流体を供給し、前記第２のノズルは、第２のチューブシートを介して前記第２のゾーンにチューブ側流体を供給する。１つの形態において、前記チューブ束は、前記主熱交換器の前記高温端部の側に配置された高温チューブ束と、前記主熱交換器の前記低温端部の側に配置された低温チューブ束とを有し、前記高温チューブ束及び前記低温チューブ束のそれぞれは、高温端部及び低温端部を有し、前記第１の位置は、前記高温チューブ束の前記低温端部にあるか、又は該低温端部に隣接している。

本発明の第３の態様によれば、実質的に、図２及び図３を参照して明細書で説明しかつ図２及び図３によって示されたような、主熱交換器におけるチューブ側流れを冷却する方法が提供される。

本発明の第４の態様によれば、実質的に、図２及び図３を参照して明細書で説明しかつ図２及び図３によって示されたような、主熱交換器におけるチューブ側流れを液化するための主熱交換器方法が提供される。

発明の性質のより詳細な理解を容易にするために、ここで添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態を単に例として詳細に説明する。

従来技術のらせん状に巻回された主熱交換器の各層への流れの分配を概略的に示す図である。 天然気体を液化するプラントの流れ図を概略的に示す図である。 本発明の１つの実施の形態の主熱交換器の各層への流れの分配を概略的に示す図である。

発明の実施の形態の説明
例として、特に、液化天然気体を製造するための主熱交換器において天然気体の形態の気体メタンリッチ供給気体を液化するためのプラントに関して、本発明の方法及び装置の特定の実施の形態をここで説明する。本発明は、以下に詳細に説明される３つのチューブ側流れの代わりに２つのチューブ側流れにおいて必要とされる、エチレンの製造又はその他のプロセスのようなその他の用途のために使用される主熱交換にも等しく適用可能である。ここで用いられる用語は、特定の実施の形態を説明する目的のためだけに用いられ、本発明の範囲を限定しようとするものではない。そうでないことが定義されない限り、ここで使用される全ての技術用語及び科学用語は、本発明が属する技術の分野における当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。図面において、同じ符号は同じ部材を表すと理解すべきである。

図１に概略的に示されたような典型的な従来技術のらせん巻回された主熱交換器を用いて、チューブ束はらせん巻回されており、この場合、それぞれのチューブ側流れは、１つ又は２つ以上の流れ制御ノズルを介してチューブ束に導入され、流れ制御ノズルは、任意のタイプのチューブ側流れの質量流を、横断面で見てチューブ束の半径全体にわたってランダムにしかし均等に配置された複数の個別のチューブに均一に分配するよう配置されている。特に、各ノズルにより、各チューブ側流れの質量流は、チューブ束内の個別のチューブの各層の間で均等に分配される。チューブ束は、個別のチューブの複数の層を有するよう巻回されており、任意のノズルからの任意のチューブ側流れの質量流は、複数の層の各層にわたって均等に分割される。最終結果は、全てのノズルが、軸方向及び半径方向で、チューブ束の与えられた横断面で見て、質量流の均等な量を分配するということである。同様の形式で、主熱交換器の低温チューブ束の低温端部においてシェル側に進入する軽い冷媒の質量流は、第１の分配器（図示せず）を用いてシェル側にわたって分配され、高温チューブ束の低温端部においてシェル側に進入する重い冷媒の質量流は、第２の分配器（図示せず）を用いてシェル側にわたって分配される。この従来の構成は、常時できるだけ主熱交換器にわたって均一な熱平衡を保つための使用のために提唱されている。

本発明は、主熱交換器のシェル側における減圧された軽い冷媒流及び重い冷媒流の温度、組成又は質量流量分布のあらゆる不均衡を修正することが困難であるという認識に部分的に基づく。存在する気相は、ある程度まで半径方向での混合を可能にするが、シェル側に存在する液相は、顕著な程度にまで混合を可能にせず、その結果、チューブ束にわたる温度のあらゆる不均衡は、シェル側における調節を行うことによって修正することはできない。その代わり、出願人は、効率の改善は、シェル側における不均衡を補償するために、チューブ側流れのうちの少なくとも１つの質量流を調節することによって達成することができることを認識した。本発明はさらに、らせん巻回された熱交換器の構成のこの従来の方法は、主熱交換器のシェル側における冷却の不均衡の際に生じる問題を解決するための機構を提供しないという認識に部分的に基づく。

本発明の方法を使用することにより、チューブ束は、任意のノズルがチューブ束の１つのゾーンのみにチューブ側流れを供給し、各ゾーンが個別のチューブの複数の層を含み、これにより、チューブ束内の各ゾーンへのチューブ側流れの質量流を別個に制御することができるように、巻回されている。このレベルの制御を提供することにより、束の各ゾーンへの各チューブ側流れの質量流は、シェル側における冷却の不均一な分布を、このような不均一な分布が生じたいずれの場所及び時においても、補償するように調節することができる。有利には、それぞれの別個のノズル（ひいてはそれぞれの別個のゾーン）を通る調節可能な質量流は、熱伝達不均衡問題を是正するために使用することもできる。熱伝達不均衡問題は、時間の経過とともに供給気体組成が変化することにより、又は容器において生じるように主熱交換器の鉛直方向位置合わせの変化により生じるおそれがある。言い換えれば、主熱交換器の高温端部においてシェル側から取り出される蒸発した冷媒流の温度は、より詳細に後述するようにチューブ束の各ゾーンにおけるチューブ側流れの質量流を別個に調節することにより最大化される。最大効率を達成するための別の方法は、各ゾーンのためのチューブ側流れの出口温度ができるだけ均一になるようにすることである。重要な目的は、シェル側負荷が不均衡になっているときでさえも、チューブ側負荷をシェル側負荷に合致させることである。

図２及び図３は、本発明による主熱交換器（１２）におけるチューブ側流れを冷却するための方法又はプラント（１０）の１つの実施の形態を示している。主熱交換器（１２）は、シェル側（１６）を形成する壁部（１４）を有し、前記シェル側内に、コイル巻回されたチューブ束（１８）が中央マンドレル（１９）の周囲に配置されており、主熱交換器（１２）は、高温端部（２０）と低温端部（２２）とを有する。チューブ側流れの第１の質量流（２８）は、第１のノズル（２５）を介して第１のゾーン（２４）の高温端部（２０）に供給される。チューブ側流れの第２の質量流（３０）は、第２のノズル（２７）を介して第２のゾーン（２６）の高温端部（２０）に供給される。第２のゾーン（２６）は、中央マンドレル（１９）から主熱交換器（１２）の壁部（１４）まで延びた半径に沿って第１のゾーン（２４）からずれている。図３に示された実施の形態において、チューブ束（１８）はさらに、第１のゾーン（２４）と第２のゾーン（２６）との間に配置された選択的な第３の中間ゾーン（３５）を有し、前記第３のゾーン（３５）には、第３のノズル（３９）によってチューブ側流れの第３の質量流（３７）が供給される。それぞれのゾーンへの供給が別々のノズルによって制御される限り、あらゆる数のゾーンが用いられてよいことが理解される。それぞれのゾーンにおいて、個別のチューブは均等に分布させられており、複数の層に配置されていてよいことがさらに理解される。

図２及び図３を参照すると、１つの又は混合された冷媒流（３１）は、主熱交換器の低温端部（２２）に導入され、シェル側（１６）において蒸発し、チューブ側流れの第１及び第２の質量流（２８及び３０のそれぞれ）に冷却を提供する。蒸発した冷媒流（７４）は、主熱交換器（１２）の高温端部（２０）から除去される。主熱交換器（１２）の高温端部（２０）から取り出される蒸発した冷媒流（７４）の温度を最大化するように、第１のゾーン（２４）のみを通って流れる第１の質量流（２８）は、第２のゾーン（２６）のみを通って流れる第２の質量流に対して別個に調節される。

本発明の１つの実施の形態において、主熱交換器（１２）の高温端部（２０）から取り出された蒸発した冷媒流（７４）の温度は、マンドレル（１９）の長さにおける第１の軸方向位置（３３）において測定された第１の質量流（２８）の温度を、前記第１の軸方向位置（３３）において測定された第２の質量流（３９）の温度と等しくすることにより最大化される。第１及び第２のノズル（２５及び２７のそれぞれ）の一方又は両方によって供給される質量流はこのように調節され、チューブ束（１８）の長さに沿った任意の軸方向位置における、第１のゾーン（２４）における前記チューブ側流れの温度が、第２のゾーン（２６）における前記チューブ側流れの温度に合致させられる。例えば、最大効率のために、第１の質量流（２８）の出口温度が、低温端部（２２）における第２の質量流（３０）の出口温度と等しいのが理想的であるが、「等しくする」という用語は、低温端部（２２）において第１の質量流（２８）の出口温度が第２の質量流（３０）の出口温度により近づくという結果を達成するための第１及び第２の質量流（２８及び３０のそれぞれ）の少なくとも一方の増分的な調節を意味するために、本明細書及び添付の請求項を通じて使用される。

図３に示された実施の形態において、第１の質量流（２８）の温度は第１の温度センサ（３２）を用いて測定されるとともに、第２の質量流（３０）の温度は第２の温度センサ（３４）を用いて測定される。図２を参照すると、主熱交換器（１２）の高温端部（２０）から取り出された蒸発した冷媒流（７４）の温度は、第３の温度センサ（７５）を用いて測定される。

方法の１つの実施の形態の自動化のために、第１の温度センサ（３２）によって測定された温度を示す第１の信号（３５）は、制御装置（４０）を用いて、第２の温度センサ（３４）によって測定された温度を示す第２の信号（４１）と比較される。次いで、制御装置（４０）は、第１及び第２の信号（３５及び４１）を等しくするために、第２のノズル（２７）を介して第２のゾーン（２６）に供給される質量流に対して、第１のノズル（２５）によって第１のゾーン（２４）に供給される質量流を別個に調節するために使用される。これに代えて又はこれに加えて、第３の温度センサ（７５）によって測定された温度を示す第３の信号（７７）が制御装置（４０）に提供される。次いで、制御装置（４０）は、蒸発した冷媒流（７４）の温度を最大化するために、第２のノズル（２７）を介して第２のゾーン（２６）に供給される質量流に対して、第１のノズル（２５）によって第１のゾーン（２４）に供給される質量流を調節するために使用される。チューブ束（１８）がさらに選択的な第３の中間ゾーン（３５）を有する場合、制御装置（４０）は、第３のノズル（３９）を介して供給される第３の質量流（３７）の調節を許容するために、同様の形式で、第３の中間ゾーンにおける温度を示す第４の信号を受け取る。

主熱交換器（１２）への合計質量流は、主熱交換器（１２）の上流又は下流で制御される。その結果、ノズル（２５，２７又は３９）のいずれかに対して制御装置（４０）によって行われる調節は、他のノズル（２５，２７又は３９）を通る相対質量流を変化させるが、主熱交換器を通る合計質量流量は一定のままである。

図３に示された実施の形態において、それぞれのノズルには、流れ弁、例えば低圧蝶形（バタフライ）弁が設けられている。この流れ弁は、そのノズルを通る質量流の調節を容易にするためにチューブ側流れの入口又は出口（チューブ束の低温端部の上流又は下流）に配置されている。すなわち、第１のノズル（２５）を通る質量流は、第１の弁（４５）を用いて制御可能に調節されるが、第２のノズル（２７）の質量流は第２の弁（４７）を用いて制御可能に調節される。有利には、第１及び第２の弁（４５及び４７のそれぞれ）の一方又は両方が主熱交換器の外側に配置されている場合、第１及び第２のノズル（２５及び２７のそれぞれ）を通る質量流の調節は、主熱交換器をオフラインにする必要なく行うことができ、これにより、シャットダウンに関連した生産量の妨害的損失を回避する。

ここで、主熱交換器（１２）における天然気体の形態の、気体メタンリッチ供給気体を液化するためのプラント（１０）を概略的に示す図２を参照する。この実施の形態において、主熱交換器（１２）の壁部（１４）はシェル側（１６）を形成しており、このシェル側（１６）内には２つのチューブ束が配置されている。このチューブ束は、高温端部（５２）及び低温端部（５４）を有する高温チューブ束（５０）と、高温端部（５８）及び低温端部（６０）を有する低温チューブ束（５６）とである。高温チューブ束（５０）は、主熱交換器（１２）の高温端部（２０）の側に配置されており、低温チューブ束（５６）は、主熱交換器（１２）の低温端部（２２）の側に配置されている。図２に示した実施の形態において、詳細に後述するように、チューブ束は、第１のチューブ側流れ（６２）と、第２のチューブ側流れ（６４）と、第３のチューブ側流れ（６６）とを受け取るよう配置されている。任意のチューブ側流れの第１の質量流が個々のチューブの第１のサブセットを流過するよう方向付けられ、前記チューブ側流れの第２の質量流が個々のチューブの第２のサブセットを流過するよう方向付けられ、かつ個々のチューブの第１及び第２のサブセットのそれぞれが、コイル巻回されたチューブ束を横切って半径方向にずらされていさえすれば、本発明は、１つ又は２つだけのチューブ側流れとともに作動する主熱交換にも等しく適用される。

図２に示された実施の形態において、第１のチューブ側流れ（６２）は、気体メタンリッチ供給物として、高められた圧力で高温チューブ束（５０）に進入し、気体メタンリッチ供給物は、高温チューブ束（５０）の低温端部（５４）から低温チューブ束（５６）の高温端部（５８）へ移動するまでに液化されかつ部分的に過冷却されている。第１のチューブ側流れ（６２）は、部分的に過冷却された液体として低温チューブ束（５６）の高温端部（５８）に進入し、さらに過冷却された液体として低温チューブ束（５６）の低温端部（６０）から流出する。低温チューブ束（５６）を通過するとき、第１のチューブ側流れ（６２）は、大部分が液体の軽い冷媒流（６８）と熱を交換し、この冷媒流は、低温チューブ束（５６）のシェル側（１６）において次第に沸騰させられる。その結果生じた過冷却された第１のチューブ側流れ（７０）は、貯蔵部（７２）へ送られる前に主熱交換器（１２）の低温端部（２２）から取り出される。

主熱交換器（１２）の高温端部（２０）においてシェル側（１６）から取り出された、蒸発され、混合された冷媒流（７４）は、第１の冷媒圧縮機（７６）及び第２の冷媒圧縮機（７８）へ供給され、これらの冷媒圧縮機において、蒸発した冷媒流（７４）は圧縮され、高圧冷媒流（８０）を形成する。次いで、高圧冷媒流（８０）は１つ以上の熱交換器（８２）へ送られ、この熱交換器において、冷却され、部分的に凝縮した、混合された冷媒流（８４）を生じ、この冷媒流は次いで分離器（８６）へ送られ、液体状態の重い冷媒部分（８８）と、気体状態の軽い冷媒部分（９０）とに分離させられる。重い冷媒部分（８８）は第２のチューブ側流れ（６４）となり、この第２のチューブ側流れは、高温チューブ束（５０）の高温端部（５２）において液体として進入し、高温チューブ束（５０）の低温端部において、過冷却された重い冷媒流（９２）として流出する。このように、重い冷媒の第２のチューブ側流れは、主熱交換器の高温チューブ束を通過するときには常時液体のままである。

高温チューブ束（５０）の低温端部（５４）において取り出された、過冷却された重い冷媒流（９２）は、第１の膨張装置（９４）、例えばジュール・トムソン弁（Ｊ−Ｔ弁）を通るときに膨張させられ、減圧された重い冷媒流（９６）を形成し、この冷媒流は次いで、高温チューブ束（５０）の低温端部（５４）と、低温チューブ束（５６）の高温端部（５８）との間の中間の位置で、主熱交換器（１２）のシェル側（１６）に導入される。これにより、減圧された重い冷媒流（９６）は、シェル側（１６）において蒸発させられる冷媒流（３１）のうちの１つであり、これにより、第１、第２及び第３のチューブ側流れ（６２，６４及び６６のそれぞれ）が、高温チューブ束（５０）を通過するときにこれらのチューブ側流れにおける流体を冷却する。

分離器（８６）からの軽い冷媒部分（９０）の一部は、第３のチューブ側流れ（６６）となり、この第３のチューブ側流れは、高温チューブ束（５０）の高温端部（５２）に気体として導入され、低温チューブ束（５６）の低温端部（６０）において、過冷却された液体の軽い冷媒流（１００）として流出する。特に、第３のチューブ側流れ（６６）は、高温チューブ束（５０）を通過するときに気体から液体へ冷却されかつ部分的に過冷却され、低温チューブ束（５６）を通過するときに、過冷却された液体にさらに冷却される。主熱交換器（１２）の低温端部（２２）から取り出された、過冷却された液体冷媒流（１００）は、第２の膨張装置（１０２）、例えばＪ−Ｔ弁を介して膨張させられ、圧力の低下を生ぜしめ、減圧された軽い冷媒流（１０４）を生じる。これにより、減圧された軽い冷媒流（１０４）は、主熱交換器（１２）のシェル側（１６）に導入される別の冷媒流（３１）である。この場合、減圧された軽い冷媒流（１０４）は、シェル側（１６）において蒸発し始め、低温チューブ束（５６）に冷却を提供し、これにより、低温チューブ束（５６）を通過するときに第１及び第３のチューブ側流れ（６２及び６６のそれぞれ）における流体を冷却するとともに、高温チューブ束（５０）を通過するときに第１、第２及び第３のチューブ側流れ（６２，６４及び６６のそれぞれ）における流体に冷却を提供する。

本発明の方法及び装置が、液化天然気体を得るための気体メタンリッチ供給物の液化のために使用される場合、チューブ側流れは、第１のチューブ側流れ、第２のチューブ側流れ、又は第３のチューブ側流れのうちの１つ又は２つ以上であることができる。どのチューブ側流れが再平衡を必要とするかの選択は、チューブ側流れの出口におけるチューブ束の低温端部にわたる様々なゾーンのために測定された温度差の大きさに依存する。

例えば、チューブ束の低温端部において第１のゾーンから流出する第１のチューブ側流れの温度が、チューブ束の低温端部の第２のゾーンから流出する第１のチューブ側流れの温度と比較される。この例では、チューブ束の高温端部への第１のチューブ側流れの質量流は、チューブ束の低温端部において第１のゾーンから出る第１のチューブ側流れの温度が、チューブ束の低温端部における第２のゾーンから出る第１のチューブ側流れの温度に近づくまで、再平衡される。チューブ束の低温端部における第１のゾーンから出る第１のチューブ側流れの温度が、チューブ束の低温端部における第２のゾーンから出る第１のチューブ側流れの温度よりも高いならば、質量流の再平衡のステップは、チューブ束の高温端部における第１のゾーンへの第１のチューブ側流れの流れを制限することによって達成される。したがって、チューブ束の高温端部への第１のチューブ側流れの全体的な質量流量は変化しないので、チューブ束の高温端部における第２のゾーンへの第１のチューブ側流れの質量流は実質的に増大される。

同様に、別の例として、高温チューブ束の低温端部において第１のゾーンから流出する第２のチューブ側流れの温度が、高温チューブ束の低温端部において第２のゾーンから流出する第２のチューブ側流れの温度と比較されてよい。この例では、高温チューブ束の高温端部への第２のチューブ側流れの質量流は、高温チューブ束の低温端部において第１のゾーンから流出する第２のチューブ側流れの温度が、高温チューブ束の低温端部において第２のゾーンから流出する第２のチューブ側流れの温度に等しくなるように近づくまで、再平衡される。高温チューブ束の低温端部において第１のゾーンから流出する第２のチューブ側流れの温度が、高温チューブ束の低温端部において第２のゾーンから流出する第２のチューブ側流れの温度よりも低いならば、質量流の再平衡のステップは、高温チューブ束の高温端部における第２のゾーンへの第２のチューブ側流れの流れを制限することによって達成される。このように、高温チューブ束の高温端部への第２のチューブ側流れの全体的な質量流量は変化しないので、高温チューブ束の高温端部における第１のゾーンへの第２のチューブ側流れの質量流量は実質的に増大される。

チューブ束内の任意のゾーンへのチューブ側流れの質量流の制限は、前記ゾーンへそのチューブ側流れの質量流を方向付けることを担当するノズル又は弁を通る質量流量を調節することによって達成することができる。前記ゾーンのためのチューブ束の低温端部から出る前記チューブ側流れの温度差を補償するために、チューブ束の任意のゾーンに対して、ノズルを通る流れがどの程度調節される必要があるかを決定することは、当業者のための日常の操作手順の問題であると考えられる。これは、当該技術分野において公知のモデリング技術を用いて達成することができる。

これまで発明の実施の形態を詳細に説明したが、基本的な発明の概念から逸脱することなく多くの変更を行うことができることは当業者に明らかになるであろう。例えば、複数のシェル側温度センサ（７１）が、チューブ束内のそれぞれのゾーンの温度を示す対応する複数の信号を提供するために用いられてよい。この複数の信号は制御装置（４０）に送られてよく、前記ゾーンへのチューブ側流れの質量流量の制御された調節を容易にする。全てのこのような変更は本発明の範囲に含まれると考えられ、発明の性質は、前記説明及び添付の請求項から決定される。

本明細書で引用されたあらゆる特許文献は、引用したことによりここに記載されたものとする。ここで複数の従来技術文献が引用されているが、この引用は、オーストラリア又はあらゆる他の国において、これらのあらゆる文献が技術分野における共通の一般的な知識の一部を形成することの認定を成すものではない。発明の概要において、詳細な説明及び以下の請求項は、明白な言語又は必要な示唆により文脈がそうでないことを要求する場合を除き、「含む」という記載又は「含んでいる」のような変化形は、包括的な意味で用いられ、すなわち、言及した特徴の存在を明示するが、発明の様々な実施の形態における別の特徴の存在又は追加を排除しない。

Claims (37)

1. 高温端部と低温端部とを有する主熱交換器においてチューブ側流れを冷却する方法であって、前記主熱交換器は、シェル側を形成する壁部を有し、前記シェル側内には、中央マンドレルの周囲に、コイル巻回されたチューブ束が配置されており、前記方法は、
   （ａ）第１のノズルを介してチューブ側流れの第１の質量流を別個のチューブの第１のゾーンの高温端部に供給するステップと、
   （ｂ）第２のノズルを介してチューブ側流れの第２の質量流を別個のチューブの第２のゾーンであって、前記中央マンドレルから前記主熱交換器の壁部まで延びた半径に沿って前記第１のゾーンからずらされている第２のゾーンの高温端部に供給するステップと、
   （ｃ）前記第１及び第２の質量流を冷却するために前記シェル側に冷媒流を供給し、蒸発した冷媒流を形成するステップと、
   （ｄ）前記蒸発した冷媒流を前記主熱交換器の高温端部から取り出すステップと、
   （ｅ）前記ステップ（ｄ）において取り出された前記蒸発した冷媒流の温度を最大化するために、前記チューブ側流れの前記第２の質量流に対して前記チューブ側流れの前記第１の質量流を調節するステップと、を含むことを特徴とする、高温端部と低温端部とを有する主熱交換器においてチューブ側流れを冷却する方法。
2. 前記ステップ（ｅ）は、前記第１及び第２のノズルのうちの一方又は両方に供給される質量流を調節することによって、前記中央マンドレルの長さにおける第１の軸方向位置におけるチューブ側流れの第１の質量流の温度を、前記第１の軸方向位置におけるチューブ側流れの第２の質量流の温度と等しくすることを含む、請求項１記載の方法。
3. 第１の温度センサが前記第１の質量流の温度を示す第１の信号を生成し、第２の温度センサが前記第２の質量流の温度を示す第２の信号を生成し、前記ステップ（ｅ）は、制御装置を使用して前記チューブ側流れの前記第２の質量流に対して前記チューブ側流れの前記第１の質量流を調節し、前記第１の信号を前記第２の信号と等しくすることを含む、請求項１又は２記載の方法。
4. 前記第１の軸方向位置は、前記主熱交換器の低温端部に位置するか、又は該低温端部に隣接する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 前記第１のゾーンは、前記チューブ束の内側のゾーンであり、前記第２のゾーンは、前記チューブ束の外側のゾーンである、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 前記第１のノズルを通る質量流は第１の弁を用いて制御可能に調節され、前記第２のノズルを通る質量流は第２の弁を用いて制御可能に調節される、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 前記第１の弁及び前記第２の弁のうちの一方又は両方は、前記主熱交換器の外側に設けられている、請求項６記載の方法。
8. 前記第１の弁及び前記第２の弁のうちの一方又は両方は、フェイルセーフ開放型低圧力降下弁である、請求項６又は７記載の方法。
9. 前記第１の弁及び前記第２の弁のうちの一方又は両方は、前記チューブ側流れの前記高温端部及び前記低温端部のうちの一方又は両方に配置されている、請求項６から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 前記第１のノズルが、第１のチューブシートを介して前記第１のゾーンにチューブ流体を供給し、前記第２のノズルが、第２のチューブシートを介して前記第２のゾーンに前記チューブ側流体を供給する、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
11. 前記チューブ束が、前記主熱交換器の前記高温端部の側に配置された高温チューブ束と、前記主熱交換器の前記低温端部の側に配置された低温チューブ束とを有し、前記高温チューブ束及び前記低温チューブ束のそれぞれが、高温端部及び低温端部を有し、前記第１の位置が、前記高温チューブ束の前記低温端部にあるか又は該低温端部に隣接している、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
12. 前記チューブ側流れが、液体として前記高温チューブ束の前記高温端部に進入しかつ過冷却された液体として前記低温チューブ束の前記低温端部から出る第１のチューブ側流れである、請求項１１記載の方法。
13. 前記第１のチューブ側流れが、気体メタンリッチ供給物として前記高温チューブ束の前記高温端部に進入し、前記気体メタンリッチ供給物は、前記高温チューブ束の前記高温端部から前記低温チューブ束の前記高温端部へ移動するまでに液化されている、請求項１１又は１２記載の方法。
14. 前記第１のチューブ側流れは、液体として前記低温チューブ束の前記高温端部に進入し、過冷却された液体として前記低温チューブ束の前記低温端部から流出する、請求項１３記載の方法。
15. 前記過冷却された液体は、貯蔵部に送られる前に前記主熱交換器の前記低温チューブ束の前記低温端部から取り出される、請求項１４記載の方法。
16. 前記第１のチューブ側流れは、大部分が液体の軽い冷媒流と熱交換し、該冷媒流は前記低温チューブ束のシェル側において次第に沸騰する、請求項１５記載の方法。
17. 前記主熱交換器の前記シェル側の前記高温端部から取り出された、蒸発した冷媒は、第１の冷媒圧縮機及び第２の冷媒圧縮機へ供給され、前記第１の冷媒圧縮機及び前記第２の冷媒圧縮機において、前記蒸発した冷媒は圧縮され、高圧の冷媒流を形成する、請求項１６記載の方法。
18. 前記高圧の冷媒流は、熱交換器へ送られ、該熱交換器において、前記高圧の冷媒流は冷却され、部分的に凝縮した冷媒流を生じ、該部分的に凝縮した冷媒流は、次いで分離器へ送られ、液体状態の重い冷媒部分と、気体状態の軽い冷媒部分とに分離させられる、請求項１７記載の方法。
19. 前記重い冷媒部分は、第２のチューブ側流れとなり、該第２のチューブ側流れは、液体として前記高温チューブ束の前記高温端部に供給され、かつ液体状態の過冷却された重い冷媒流として前記高温チューブ束の前記低温端部において流出する、請求項１８記載の方法。
20. 前記高温チューブ束の前記低温端部において取り出された前記過冷却された重い冷媒流は、減圧された重い冷媒流を形成するよう第１の膨張装置を通るときに膨張させられ、前記減圧された重い冷媒流は、次いで、前記高温チューブ束の前記低温端部と、前記低温チューブ束の前記高温端部との間の中間の位置において前記主熱交換器のシェル側に導入され、前記減圧された重い冷媒流は、前記シェル側において蒸発させられ、これにより、前記第１、第２及び第３のチューブ側流れにおける流体が前記高温チューブ束を通過するときに該流体を冷却する、請求項１９記載の方法。
21. 前記分離器からの前記軽い冷媒部分の一部は、第３のチューブ側流れとなり、該第３のチューブ側流れは、気体として前記高温チューブ束の前記高温端部に導入されかつ過冷却された液体として前記低温チューブ束の前記低温端部において流出する、請求項２０記載の方法。
22. 前記第３のチューブ側流れは、前記高温チューブ束を通過するときに気体から液体に冷却され、前記低温チューブ束を通過するときに液体から過冷却された液体に冷却される、請求項２１記載の方法。
23. 前記低温チューブ束の前記低温端部から取り出された前記過冷却された軽い冷媒流は、圧力の減少を生じるよう第２の膨張装置を介して膨張させられ、減圧された軽い冷媒流を生じる、請求項２２記載の方法。
24. 前記減圧された軽い冷媒流は、前記主熱交換器の前記シェル側に、前記主熱交換器の低温端部において導入され、前記減圧された軽い冷媒流は前記シェル側において蒸発させられ、これにより、前記第１及び第３のチューブ側流れにおける流体が前記低温チューブ束を通過するときに前記流体を冷却し、かつ前記第１、第２及び第３のチューブ側流れにおける流体が前記高温チューブ束を通過するときに前記流体に冷却を提供する、請求項２３記載の方法。
25. チューブ側流れを液化するための主熱交換器であって、該主熱交換器は、使用時に高温端部及び低温端部を有し、前記主熱交換器は、
    シェル側を形成する壁部であって、前記シェル側にはコイル巻回されたチューブ束が配置されている、壁部と、
    第１のノズルであって、前記チューブ側流れの第１の質量流を、前記第１のノズルを介して、前記チューブ束における個別のチューブの第１のゾーンの前記高温端部へ供給するための第１のノズルと、
    第２のノズルであって、前記チューブ側流れの第２の質量流を、前記第２のノズルを介して、前記チューブ束における個別のチューブの第２のゾーンの前記高温端部へ供給するための第２のノズルであって、前記第２のゾーンは、前記主熱交換器の中央マンドレルから前記壁部まで延びた半径に沿って前記第１のゾーンからずらされている、第２のノズルと、
    前記第１及び第２の質量流を冷却するために前記シェル側に冷媒流を供給し、蒸発した冷媒流を形成するための、分配器と、
    前記蒸発した冷媒流を前記主熱交換器の前記高温端部から取り出すための手段と、
    温度センサによって測定された前記蒸発した冷媒流の温度を最大化するために、前記第２のノズルによって供給された前記チューブ側流れの前記第２の質量流に対して、前記第１のノズルによって供給された前記チューブ側流れの前記第１の質量流を調節するための制御装置と、を備えることを特徴とする、チューブ側流れを液化するための主熱交換器。
26. 前記マンドレルの長さにおける第１の軸方向位置における前記チューブ側流れの前記第１の質量流の温度を、前記第１の軸方向位置における前記チューブ側流れの前記第２の質量流の温度と等しくするために、前記制御装置は、前記第１及び第２のノズルのうちの一方又は両方に供給される質量流を調節する、請求項２５記載の主熱交換器。
27. 第１の温度センサは、前記第１の質量流の温度を示す第１の信号を生成し、第２の温度センサは、第２の質量流の温度を示す第２の温度を生成し、前記第１の信号を前記第２の信号と等しくするために、前記制御装置は、前記チューブ側流れの前記第２の質量流に対して前記チューブ側流れの前記第１の質量流を調節する、請求項２５又は２６記載の主熱交換器。
28. 前記第１の軸方向位置は、前記主熱交換器の前記低温端部にあるか、又は該低温端部に隣接している、請求項２５から２７までのいずれか１項記載の主熱交換器。
29. 前記第１のゾーンは、前記チューブ束の内側のゾーンであり、前記第２のゾーンは、前記チューブ束の外側のゾーンである、請求項２５から２８までのいずれか１項記載の主熱交換器。
30. 前記第１のノズルを通る質量流は、第１の弁を用いて制御可能に調節され、前記第２のノズルを通る質量流は、第２の弁を用いて制御可能に調節される、請求項２５から２９までのいずれか１項記載の主熱交換器。
31. 前記第１及び第２の弁のうちの一方又は両方は、前記主熱交換器の外側に設けられている、請求項３０記載の主熱交換器。
32. 前記第１及び第２の弁のうちの一方又は両方は、フェイルセーフ開放型低圧力降下弁である、請求項３０又は３１記載の主熱交換器。
33. 前記第１及び第２の弁のうちの一方又は両方は、前記チューブ側流れの前記高温端部及び前記低温端部のうちの一方又は両方に配置されている、請求項３０から３２までのいずれか１項記載の主熱交換器。
34. 前記第１のノズルは、第１のチューブシートを介して前記第１のゾーンにチューブ流体を供給し、前記第２のノズルは、第２のチューブシートを介して前記第２のゾーンにチューブ側流体を供給する、請求項２５から３３までのいずれか１項記載の主熱交換器。
35. 前記チューブ束は、前記主熱交換器の前記高温端部の側に配置された高温チューブ束と、前記主熱交換器の前記低温端部の側に配置された低温チューブ束とを有し、前記高温チューブ束及び前記低温チューブ束のそれぞれは、高温端部及び低温端部を有し、前記第１の位置は、前記高温チューブ束の前記低温端部にあるか、又は該低温端部に隣接している、請求項２５から３４までのいずれか１項記載の主熱交換器。
36. 実質的に、図２及び図３を参照して明細書で説明しかつ図２及び図３によって示されたような、主熱交換器におけるチューブ側流れを冷却する方法。
37. 実質的に、図２及び図３を参照して明細書で説明しかつ図２及び図３によって示されたような、主熱交換器におけるチューブ側流れを液化するための主熱交換器方法。

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