JP2017122570A - Natural gas liquefaction system and liquefaction method - Google Patents

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    • F25J2270/60—Closed external refrigeration cycle with single component refrigerant [SCR], e.g. C1-, C2- or C3-hydrocarbons
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    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To use power generated through expansion of raw material gas in an expander for increasing discharge pressure of a compressor and reducing cooling capacity required for a cooler.SOLUTION: A natural gas liquefaction system 1 comprises: a first expander 3 which generates power by causing natural gas obtained in a pressurized state to expand as raw material gas; first coolers 11 and 12 which cool the raw material gas decompressed through expansion in the first expander; a distillation device 15 to reduce or remove a heavy component in the raw material gas by distilling the raw material gas cooled by the first coolers; a first compressor 4 which compresses the raw material gas, with the heavy component reduced or removed therefrom by the distillation device, using the power generated by the first expander; and a liquefaction device 21 which liquefies the raw material gas compressed by the first compressor through heat exchange with a coolant.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、天然ガスを冷却して液化天然ガスを生成する天然ガスの液化システム及び液化方法に関する。   The present invention relates to a natural gas liquefaction system and a liquefaction method for generating liquefied natural gas by cooling natural gas.

ガス田等から採取される天然ガスは、液化基地などにおいて液化されることにより、LNG（液化天然ガス）として貯蔵や輸送が行われる。約-162℃まで冷却されたLNGは、天然ガス（気体）に比べて容積が大幅に低減され、また高圧で貯蔵する必要がないなどの利点がある。一般に、天然ガスの液化処理では、原料ガスに含まれる水分、酸性ガス成分、及び水銀等の不純物が予め除去され、更に、比較的凝固点の高い重質分（ベンゼン、ペンタン以上のC5+炭化水素など）が除去された後、原料ガスが液化される。   Natural gas collected from a gas field or the like is stored and transported as LNG (liquefied natural gas) by being liquefied at a liquefaction base or the like. LNG cooled to about -162 ° C has advantages such as a significantly reduced volume compared to natural gas (gas), and no need to store at high pressure. In general, in natural gas liquefaction, moisture, acid gas components, and impurities such as mercury are removed in advance, and heavy components with relatively high freezing points (such as benzene and pentane or higher C5 + hydrocarbons) ) Is removed, the source gas is liquefied.

従来、天然ガスを液化する手段として、膨張弁またはタービンによる膨張や、低沸点の冷媒（メタン、エタン、及びプロパン等の軽質炭化水素を含む）による熱交換等を利用した数多くの技術が開発されている。例えば、不純物が予め除去された原料ガスを冷却する冷却器と、この冷却器によって冷却された原料ガスを等エントロピー膨張させる膨張機と、この膨張機によって減圧された原料ガスをメタン及び重質分の臨界圧力以下で蒸留する蒸留装置と、膨張機と共通のシャフトを設けることにより、膨張機で発生する膨張の力を動力源として蒸留装置からの留出ガスを圧縮する圧縮機と、圧縮機によって圧縮された留出ガスを混合冷媒との熱交換によって液化する液化装置（主熱交換器）とを備えた天然ガスの液化システムが知られている（特許文献１参照）。   Conventionally, as a means for liquefying natural gas, a number of technologies have been developed that utilize expansion by an expansion valve or turbine, heat exchange with low boiling point refrigerants (including light hydrocarbons such as methane, ethane, and propane). ing. For example, a cooler that cools a raw material gas from which impurities have been removed in advance, an expander that performs isentropic expansion of the raw material gas cooled by the cooler, and a raw material gas that has been decompressed by the expander, A compressor for compressing distillate gas from the distillation apparatus using the expansion force generated in the expander as a power source by providing a common shaft with the expander, and a compressor for distilling at a critical pressure of There is known a natural gas liquefaction system including a liquefaction device (main heat exchanger) for liquefying the distillate gas compressed by the heat exchange with a mixed refrigerant (see Patent Document 1).

米国特許第４０６５２７８号明細書US Pat. No. 4,065,278

ところで、上記特許文献１に記載のような従来の天然ガスの液化システムでは、液化装置（主熱交換器）の負荷を軽減して液化処理の効率を高めるために、圧縮機の吐出圧をより高める（すなわち、液化装置に導入される原料ガスの圧力を高める）ことが望ましい。   By the way, in the conventional natural gas liquefaction system as described in Patent Document 1, in order to reduce the load on the liquefaction device (main heat exchanger) and increase the efficiency of the liquefaction treatment, the discharge pressure of the compressor is increased. It is desirable to increase (that is, increase the pressure of the raw material gas introduced into the liquefaction device).

一方、圧縮機の吐出圧を高めるには、より大きな動力が必要となるが、上記従来技術では、冷却器によって冷却された原料ガスを膨張機で膨張させる構成であるため、膨張機で発生する動力は比較的小さく、その動力を利用して圧縮機の吐出圧を高めることは難しいという問題がある。   On the other hand, in order to increase the discharge pressure of the compressor, more power is required. However, in the above-described conventional technology, since the raw material gas cooled by the cooler is expanded by the expander, it is generated by the expander. The power is relatively small, and there is a problem that it is difficult to increase the discharge pressure of the compressor using the power.

また、上記従来技術では、原料ガスを膨張機で膨張させる前に冷却器による冷却を実施するため、冷却器に要求される冷却能は比較的大きくなり、冷却用の設備コストや運転コストが嵩むという問題もある。   Further, in the above prior art, since the cooling by the cooler is performed before the raw material gas is expanded by the expander, the cooling capacity required for the cooler becomes relatively large, and the equipment cost and operating cost for cooling increase. There is also a problem.

さらに、上記従来技術では、冷却器による原料ガスの冷却により原料ガス中に凝縮成分が生じるため、冷却器からの原料ガスを膨張機に導入する前に、原料ガス中の凝縮成分を分離（除去）するための気液分離槽を設ける必要が生じ得る。そのうえ、圧縮機からの原料ガスの温度が上昇するため、液化装置の中間部入口の温度と冷媒との温度差が大きくなり、冷却器に要求される冷却能を増加せしめることになる。   Furthermore, in the above prior art, a condensed component is generated in the raw material gas by cooling the raw material gas with the cooler. Therefore, the condensed component in the raw material gas is separated (removed) before introducing the raw material gas from the cooler into the expander. ) May need to be provided. In addition, since the temperature of the raw material gas from the compressor rises, the temperature difference between the inlet of the intermediate part of the liquefaction device and the refrigerant increases, and the cooling capacity required for the cooler is increased.

本発明は、このような従来技術の課題を鑑みて案出されたものであり、原料ガスの膨張によって膨張機で発生した動力を利用して圧縮機の吐出圧を増大させると共に、冷却器に要求される冷却能を低減することを可能とする天然ガスの液化システム及び液化方法を提供することを主目的とする。   The present invention has been devised in view of such problems of the prior art, and increases the discharge pressure of the compressor by using the power generated in the expander by the expansion of the raw material gas, and also in the cooler. It is a main object of the present invention to provide a natural gas liquefaction system and a liquefaction method capable of reducing the required cooling capacity.

本発明の第１の側面では、天然ガスを冷却して液化天然ガスを生成する天然ガスの液化システム（１）であって、加圧状態で得られた天然ガスを原料ガスとして膨張させることによって動力を発生させる第１膨張機（３）と、前記第１膨張機における膨張によって減圧された前記原料ガスを冷却する第１冷却器（１１、１２）と、前記第１冷却器によって冷却された前記原料ガスを蒸留することにより、前記原料ガス中の重質分を低減または除去する蒸留装置（１５）と、前記第１膨張機において発生した動力を利用することにより、前記蒸留装置において前記重質分が低減または除去された前記原料ガスを圧縮する第１圧縮機（４）と、前記第１圧縮機によって圧縮された前記原料ガスを冷媒との熱交換によって液化する液化装置（２１）とを備えたことを特徴とする。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a natural gas liquefaction system (1) that cools natural gas to produce liquefied natural gas, by expanding the natural gas obtained in a pressurized state as a raw material gas. The first expander (3) for generating power, the first coolers (11, 12) for cooling the source gas decompressed by the expansion in the first expander, and the first cooler By using the distillation apparatus (15) for reducing or removing heavy components in the raw material gas by distilling the raw material gas and the power generated in the first expander, the heavy gas is used in the distillation apparatus. A first compressor (4) that compresses the raw material gas whose mass has been reduced or removed, and a liquefaction device (21) that liquefies the raw material gas compressed by the first compressor by heat exchange with a refrigerant. Characterized by comprising a.

この第１の側面による天然ガスの液化システムでは、第１冷却器によって冷却される前の原料ガスの膨張によって第１膨張機で発生した動力を利用して第１圧縮機の吐出圧を増大させると共に、第１冷却器に要求される冷却能を低減することが可能となる。   In the natural gas liquefaction system according to the first aspect, the discharge pressure of the first compressor is increased using the power generated in the first expander by the expansion of the raw material gas before being cooled by the first cooler. At the same time, the cooling capacity required for the first cooler can be reduced.

本発明の第２の側面では、前記第１圧縮機と前記液化装置との間に配置され、前記第１圧縮機によって圧縮された前記原料ガスを冷却する第２冷却器（８５）を更に備えたことを特徴とする。   In the second aspect of the present invention, the apparatus further includes a second cooler (85) that is disposed between the first compressor and the liquefaction device and cools the source gas compressed by the first compressor. It is characterized by that.

この第２の側面による天然ガスの液化システムでは、液化装置に導入される原料ガスの圧力を増大させることにより、原料ガスの温度レベルが適切な範囲を超えた場合でも、第２冷却器での冷却により、原料ガスの温度レベルを液化装置における導入位置の温度レベルに近づけるように調節することができ、その結果、液化装置の負荷を軽減すると共に、液化処理の効率を高めることができる。   In the natural gas liquefaction system according to the second aspect, even if the temperature level of the source gas exceeds an appropriate range by increasing the pressure of the source gas introduced into the liquefaction apparatus, By cooling, the temperature level of the source gas can be adjusted so as to approach the temperature level at the introduction position in the liquefaction device, and as a result, the load on the liquefaction device can be reduced and the efficiency of the liquefaction treatment can be increased.

本発明の第３の側面では、前記液化装置は、スプール巻き型熱交換器からなり、前記第１圧縮機から送出された前記原料ガスは、前記スプール巻き型熱交換器に対し、当該スプール巻き型熱交換器内の高温側に位置する暖温領域（Ｚ１）に導入されることを特徴とする。   In the third aspect of the present invention, the liquefaction device is composed of a spool-type heat exchanger, and the source gas sent from the first compressor is supplied to the spool-type heat exchanger with respect to the spool-type heat exchanger. It is introduced into the warm temperature region (Z1) located on the high temperature side in the mold heat exchanger.

この第３の側面による天然ガスの液化システムでは、第１圧縮機の吐出圧の増大に伴って原料ガスの温度が増大した場合に、スプール巻き型熱交換器の暖温領域（Ｚ１）側から原料ガスを導入して、原料ガスの温度レベルと液化装置内の温度レベルとを近づけることにより、液化装置の負荷を軽減すると共に、液化処理の効率を高めることができる。   In the natural gas liquefaction system according to the third aspect, when the temperature of the raw material gas increases with an increase in the discharge pressure of the first compressor, from the warm temperature region (Z1) side of the spool-winding heat exchanger. By introducing the raw material gas and bringing the temperature level of the raw material gas close to the temperature level in the liquefaction device, the load on the liquefaction device can be reduced and the efficiency of the liquefaction treatment can be increased.

本発明の第４の側面では、前記第１圧縮機と前記液化装置との間に配置され、前記第１圧縮機から送出された前記原料ガスを昇圧する外部からの電力によって駆動される第２圧縮機（７５）を更に備えたことを特徴とする。   In the fourth aspect of the present invention, the second compressor is disposed between the first compressor and the liquefaction device, and is driven by an external electric power that pressurizes the source gas sent from the first compressor. A compressor (75) is further provided.

この第４の側面による天然ガスの液化システムでは、液化装置に導入される原料ガスの圧力を一層増大させることができ、液化装置における液化処理の効率を向上させることができる。   In the natural gas liquefaction system according to the fourth aspect, the pressure of the raw material gas introduced into the liquefaction apparatus can be further increased, and the efficiency of the liquefaction treatment in the liquefaction apparatus can be improved.

本発明の第５の側面では、外部からの電力によって駆動され、前記液化装置に導入される前記原料ガスの圧力値に基づき駆動制御される第１モータ（８１）を更に備え、前記第２圧縮機は、前記第１モータによって駆動されることを特徴とする。   The fifth aspect of the present invention further includes a first motor (81) that is driven by electric power from the outside and is driven and controlled based on a pressure value of the raw material gas introduced into the liquefying device. The machine is driven by the first motor.

この第５の側面による天然ガスの液化システムでは、液化装置に導入される原料ガスの圧力を安定的に増大させることができ、これにより、原料ガスの温度も適切な範囲に安定的に維持され、液化装置おける液化処理を効率的かつ安定的に行うことが可能となる。   In the natural gas liquefaction system according to the fifth aspect, the pressure of the raw material gas introduced into the liquefaction device can be stably increased, whereby the temperature of the raw material gas is stably maintained within an appropriate range. The liquefaction process in the liquefaction apparatus can be performed efficiently and stably.

本発明の第６の側面では、前記第２圧縮機と前記液化装置との間に配置され、前記原料ガスを冷却する第２冷却器（８５）を更に備えたことを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, there is further provided a second cooler (85) that is disposed between the second compressor and the liquefying device and cools the source gas.

この第６の側面による天然ガスの液化システムでは、液化装置に導入される原料ガスの圧力を増大させることにより、原料ガスの温度レベルが適切な範囲を超えた場合でも、第２冷却器での冷却により、原料ガスの温度レベルを液化装置における導入位置の温度レベルに近づけるように調節することができ、その結果、液化装置の負荷を軽減すると共に、液化処理の効率を高めることができる。   In the natural gas liquefaction system according to the sixth aspect, even if the temperature level of the source gas exceeds an appropriate range by increasing the pressure of the source gas introduced into the liquefier, the second cooler By cooling, the temperature level of the source gas can be adjusted so as to approach the temperature level at the introduction position in the liquefaction device, and as a result, the load on the liquefaction device can be reduced and the efficiency of the liquefaction treatment can be increased.

本発明の第７の側面では、前記第１膨張機において発生した動力を電力に変換する発電装置（８７）と、前記第１圧縮機を駆動する第２モータ（８４）とを更に備え、前記第２モータは、前記発電装置からの電力を利用して駆動されることを特徴とする。   The seventh aspect of the present invention further includes a power generation device (87) for converting the power generated in the first expander into electric power, and a second motor (84) for driving the first compressor, The second motor is driven by using electric power from the power generation device.

この第７の側面による天然ガスの液化システムでは、第１膨張機と第１圧縮機とが電気的に接続されるため、第１膨張機で発生した動力を利用して第１圧縮機の吐出圧を増大させることが可能になると共に、第１膨張機と第１圧縮機とが機械的に接続された場合と比べて互いの起動時等における動作の自由度が高まる。   In the natural gas liquefaction system according to the seventh aspect, since the first expander and the first compressor are electrically connected, the first compressor is discharged using the power generated by the first expander. The pressure can be increased, and the degree of freedom of operation at the time of starting each other is increased as compared with the case where the first expander and the first compressor are mechanically connected.

本発明の第８の側面では、前記第１膨張機と前記第１圧縮機とを機械的に連結し、外部からの電力供給を受ける第２モータ（８４）を更に備え、前記第１圧縮機は、前記第１膨張機において発生した動力と、前記第２モータの動力とを利用することにより、前記原料ガスを圧縮することを特徴とする。   In an eighth aspect of the present invention, the first compressor is further provided with a second motor (84) that mechanically connects the first expander and the first compressor and receives power from the outside. Is characterized in that the raw material gas is compressed by utilizing the power generated in the first expander and the power of the second motor.

この第８の側面による天然ガスの液化システムでは、第１圧縮機において、第１膨張機で発生した動力を補うように第２モータの動力を利用することで、第１圧縮機の吐出圧を効率的かつ安定的に増大させることが可能となる。   In the natural gas liquefaction system according to the eighth aspect, the first compressor uses the power of the second motor so as to supplement the power generated in the first expander, thereby reducing the discharge pressure of the first compressor. It is possible to increase efficiently and stably.

本発明の第９の側面では、前記第１圧縮機には、前記蒸留装置において前記重質分が低減または除去された前記原料ガスが直接導入され、前記第１圧縮機において圧縮された前記原料ガスが前記液化装置を介して導入される第１気液分離槽（２３）を備え、前記第１気液分離槽において分離された前記原料ガスの気相成分は、前記液化装置に再び導入される一方、前記原料ガスの液相成分は、前記蒸留装置に環流されることを特徴とする。   In the ninth aspect of the present invention, the raw material gas compressed or reduced in the first compressor is directly introduced into the first compressor, the raw material gas from which the heavy component has been reduced or removed in the distillation apparatus. A first gas-liquid separation tank (23) into which gas is introduced through the liquefaction apparatus is provided, and the gas phase component of the source gas separated in the first gas-liquid separation tank is reintroduced into the liquefaction apparatus. On the other hand, the liquid phase component of the source gas is recirculated to the distillation apparatus.

この第９の側面による天然ガスの液化システムでは、第１気液分離槽から蒸留装置への環流にポンプ等を設ける必要がなくなり、設備を簡略化できる。   In the natural gas liquefaction system according to the ninth aspect, it is not necessary to provide a pump or the like in the circulation from the first gas-liquid separation tank to the distillation apparatus, and the equipment can be simplified.

本発明の第１０の側面では、前記第１圧縮機と前記第１気液分離槽との間に配置され、前記原料ガスを冷却する第２冷却器（８５）を更に備えたことを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, there is further provided a second cooler (85) that is disposed between the first compressor and the first gas-liquid separation tank and cools the source gas. To do.

この第１０の側面による天然ガスの液化システムでは、第１圧縮機で圧縮された原料ガスの温度レベルが目標範囲を超える場合でも、第２冷却器での冷却により、原料ガスの温度レベルを液化装置における導入位置の温度レベルに近づけるように調節することができ、その結果、液化装置の負荷を軽減すると共に、液化処理の効率を高めることができる。   In the natural gas liquefaction system according to the tenth aspect, even when the temperature level of the source gas compressed by the first compressor exceeds the target range, the temperature level of the source gas is liquefied by cooling with the second cooler. The temperature can be adjusted to approach the temperature level of the introduction position in the apparatus, and as a result, the load on the liquefaction apparatus can be reduced and the efficiency of the liquefaction process can be increased.

本発明の第１１の側面では、前記第１膨張機（３ａ）と前記蒸留装置との間に配置され、前記原料ガスを膨張させることによって動力を発生させる第２膨張機（３ｂ）と、前記蒸留装置と前記第１圧縮機（４ａ）との間に配置され、第２膨張機において発生した動力を利用することにより、前記蒸留装置によって蒸留された前記原料ガスを圧縮する第３圧縮機（４ｂ）とを更に備えたことを特徴とする。   In an eleventh aspect of the present invention, the second expander (3b) is disposed between the first expander (3a) and the distillation device, and generates power by expanding the raw material gas, A third compressor (which is disposed between the distillation apparatus and the first compressor (4a) and compresses the raw material gas distilled by the distillation apparatus by using power generated in the second expander ( 4b).

この第１１の側面による天然ガスの液化システムでは、第１及び第２膨張機を用いて原料ガスを効果的に膨張させることにより、第１冷却器に必要な冷却能を低減することが可能となると共に、また、第１及び第２膨張機で発生した動力を利用する第１及び第３圧縮機を用いることにより、液化装置に導入する原料ガスの圧力を効果的に増大させることが可能となる。   In the natural gas liquefaction system according to the eleventh aspect, it is possible to reduce the cooling capacity required for the first cooler by effectively expanding the raw material gas using the first and second expanders. In addition, by using the first and third compressors that use the power generated in the first and second expanders, it is possible to effectively increase the pressure of the raw material gas introduced into the liquefaction device. Become.

本発明の第１２の側面では、前記第１膨張機と並列に配置され、前記原料ガスを膨張させることによって動力を発生させる第２膨張機（３ｂ）と、前記蒸留装置と前記第１圧縮機との間に配置され、第２膨張機において発生した動力を利用することにより、前記蒸留装置によって蒸留された前記原料ガスを圧縮する第３圧縮機（４ｂ）とを更に備えたことを特徴とする。   In a twelfth aspect of the present invention, a second expander (3b) that is arranged in parallel with the first expander and generates power by expanding the raw material gas, the distillation apparatus, and the first compressor And a third compressor (4b) that compresses the raw material gas distilled by the distillation device by using the power generated in the second expander. To do.

この第１２の側面による天然ガスの液化システムでは、液化システムに導入される原料ガスの容量が増大した場合でも、液化装置における液化処理を安定的に実施可能となる。   In the natural gas liquefaction system according to the twelfth aspect, even when the volume of the raw material gas introduced into the liquefaction system is increased, the liquefaction process in the liquefaction apparatus can be stably performed.

本発明の第１３の側面では、前記液化装置は、プレートフィン型熱交換器であることを特徴とする。   In a thirteenth aspect of the present invention, the liquefaction device is a plate fin heat exchanger.

この第１３の側面による天然ガスの液化システムでは、第１圧縮機で圧縮された原料ガスの圧力の増大と共にその温度レベルが上昇した場合でも、その原料ガスの温度レベルに応じて液化装置への導入位置（液化装置側の温度レベル）を容易に変更することができる。   In the natural gas liquefaction system according to the thirteenth aspect, even when the temperature level rises with an increase in the pressure of the raw material gas compressed by the first compressor, the natural gas liquefaction system is supplied to the liquefaction device according to the temperature level of the raw material gas. The introduction position (temperature level on the liquefaction device side) can be easily changed.

本発明の第１４の側面では、第１圧縮機で圧縮された前記原料ガスの圧力は、5,171kPaAよりも高いことを特徴とする。   In a fourteenth aspect of the present invention, the pressure of the source gas compressed by the first compressor is higher than 5,171 kPaA.

本発明の第１５の側面では、前記第２圧縮機で圧縮された前記原料ガスの圧力は、5,171kPaAよりも高いことを特徴とする。   According to a fifteenth aspect of the present invention, the pressure of the source gas compressed by the second compressor is higher than 5,171 kPaA.

これら第１４及び第１５の側面による天然ガスの液化システムでは、液化装置に導入される原料ガスの圧力を適切な値まで増大させることにより、液化装置における液化処理の効率を高めることができる。   In the natural gas liquefaction system according to the fourteenth and fifteenth aspects, the efficiency of the liquefaction treatment in the liquefaction apparatus can be increased by increasing the pressure of the raw material gas introduced into the liquefaction apparatus to an appropriate value.

本発明の第１６の側面では、前記蒸留装置に導入される前記原料ガスと、前記蒸留装置からの塔頂留出物との熱交換を行う熱交換器（６９）を更に備えたことを特徴とする。   According to a sixteenth aspect of the present invention, there is further provided a heat exchanger (69) for performing heat exchange between the raw material gas introduced into the distillation apparatus and a column distillate from the distillation apparatus. And

この第１６の側面による天然ガスの液化システムでは、液化装置に導入される原料ガスの温度レベルが適正範囲よりも低くなり得る場合でも、蒸留装置に導入される原料ガスとの熱交換によって蒸留装置からの塔頂留出物の温度を高めることにより、原料ガスの温度を液化装置２１における導入位置の温度に近づけることができる。   In the natural gas liquefaction system according to the sixteenth aspect, even when the temperature level of the raw material gas introduced into the liquefier can be lower than the appropriate range, the distillation device is subjected to heat exchange with the raw material gas introduced into the distillation device. The temperature of the raw material gas can be brought close to the temperature at the introduction position in the liquefying device 21 by increasing the temperature of the column top distillate.

本発明の第１７の側面では、前記蒸留装置からの塔頂留出物が導入される第１気液分離槽（２３）と、前記蒸留装置と前記第１気液分離槽との間に配置され、前記蒸留装置からの前記塔頂留出物を冷却する第３冷却器（８６）とを更に備えたことを特徴とする。   In the 17th side of this invention, it arrange | positions between the said 1st gas-liquid separation tank (23) into which the column top distillate from the said distillation apparatus is introduce | transduced, and the said distillation apparatus and the said 1st gas-liquid separation tank. And a third cooler (86) for cooling the top distillate from the distillation apparatus.

この第１７の側面による天然ガスの液化システムでは、第１気液分離槽に導入する原料ガスを液化装置で冷却する必要がなくなり、液化装置の液化処理の負荷を軽減できる。   In the natural gas liquefaction system according to the seventeenth aspect, it is not necessary to cool the raw material gas introduced into the first gas-liquid separation tank by the liquefaction device, and the load of the liquefaction treatment of the liquefaction device can be reduced.

本発明の第１８の側面では、天然ガスを冷却して液化天然ガスを生成する天然ガスの液化システム（１）であって、加圧状態で得られた天然ガスを原料ガスとして膨張させる第１膨張機（３）と、前記第１膨張機の上流側または下流側の少なくとも一方において前記原料ガスを冷却する第１冷却器（１０、１１、１２）と、前記第１冷却器によって冷却された前記原料ガスを蒸留することにより、前記原料ガス中の重質分を低減または除去する蒸留装置（１５）と、前記蒸留装置において前記原料ガス中の前記重質分が低減または除去された塔頂留出物が導入される第１圧縮機（４）と、前記第１圧縮機において圧縮された圧縮ガスから分離された気相成分を冷媒との熱交換によって液化する液化装置（２１）とを備えたことを特徴とする。   According to an eighteenth aspect of the present invention, there is provided a natural gas liquefaction system (1) for cooling a natural gas to produce a liquefied natural gas, wherein the natural gas obtained in a pressurized state is expanded as a source gas. An expander (3), a first cooler (10, 11, 12) that cools the source gas on at least one of the upstream side and the downstream side of the first expander, and the first cooler A distillation apparatus (15) for reducing or removing heavy content in the raw material gas by distilling the raw material gas, and a tower top where the heavy content in the raw material gas is reduced or removed in the distillation apparatus. A first compressor (4) into which a distillate is introduced, and a liquefaction device (21) for liquefying a gas phase component separated from the compressed gas compressed in the first compressor by heat exchange with a refrigerant. It is characterized by having.

この第１８の側面による天然ガスの液化システムでは、圧縮機で圧縮された後に液化装置に導入される原料ガスの過度の温度上昇を抑制することが可能となり、原料ガスの温度レベルを液化装置における導入位置の温度レベルに近づけるように容易に調節することが可能となる。   In the natural gas liquefaction system according to the eighteenth aspect, it is possible to suppress an excessive temperature rise of the raw material gas introduced into the liquefier after being compressed by the compressor, and the temperature level of the raw material gas is set in the liquefier. It can be easily adjusted to be close to the temperature level of the introduction position.

本発明の第１９の側面では、前記第１圧縮機において圧縮された圧縮ガスが導入される第１気液分離槽（２３）と、前記第１圧縮機と前記第１気液分離槽との間に配置され、前記第１圧縮機からの前記圧縮ガスを冷却する第２冷却器（８５）とを更に備えたことを特徴とする。   In a nineteenth aspect of the present invention, the first gas-liquid separation tank (23) into which the compressed gas compressed in the first compressor is introduced, the first compressor and the first gas-liquid separation tank And a second cooler (85) disposed between and for cooling the compressed gas from the first compressor.

この第１９の側面による天然ガスの液化システムでは、第１気液分離槽に導入する原料ガスを液化装置で冷却する必要がなくなり、液化装置の液化処理の負荷を軽減することができる。   In the natural gas liquefaction system according to the nineteenth aspect, it is not necessary to cool the source gas introduced into the first gas-liquid separation tank by the liquefaction device, and the load of the liquefaction treatment of the liquefaction device can be reduced.

本発明の第２０の側面では、前記第１圧縮機において圧縮された圧縮ガスの一部が分離された後に、当該分離された圧縮ガスが導入される第２気液分離槽を更に備え、前記第２気液分離槽において分離された液相成分が前記蒸留装置に環流されることを特徴とする。   In a twentieth aspect of the present invention, the apparatus further comprises a second gas-liquid separation tank into which the separated compressed gas is introduced after a part of the compressed gas compressed in the first compressor is separated, The liquid phase component separated in the second gas-liquid separation tank is returned to the distillation apparatus.

この第２０の側面による天然ガスの液化システムでは、原料ガスの臨界圧力が比較的低く、液化システムにおける原料ガスの圧力が臨界圧力よりも高くなる場合において、液化装置の液化処理の負荷を軽減する共に、蒸留装置の処理の安定性を高めることができる。   In the natural gas liquefaction system according to the twentieth aspect, when the critical pressure of the raw material gas is relatively low and the pressure of the raw material gas in the liquefaction system is higher than the critical pressure, the load of the liquefaction treatment of the liquefier is reduced. In both cases, the stability of the distillation apparatus can be improved.

本発明の第２１の側面では、前記蒸留装置に導入される前記原料ガスと、前記蒸留装置からの塔頂留出物との熱交換を行う熱交換器（６９）を更に備えたことを特徴とする。   According to a twenty-first aspect of the present invention, the apparatus further comprises a heat exchanger (69) for performing heat exchange between the raw material gas introduced into the distillation apparatus and a column distillate from the distillation apparatus. And

この第２１の側面による天然ガスの液化システムでは、液化装置に導入される原料ガスの温度レベルが適正範囲よりも低くなり得る場合でも、蒸留装置に導入される原料ガスとの熱交換によって蒸留装置からの塔頂留出物の温度を高めることにより、原料ガスの温度を液化装置２１における導入位置の温度に近づけることができる。   In the natural gas liquefaction system according to the twenty-first aspect, even when the temperature level of the raw material gas introduced into the liquefier can be lower than the appropriate range, the distillation device is subjected to heat exchange with the raw material gas introduced into the distillation device. The temperature of the raw material gas can be brought close to the temperature at the introduction position in the liquefying device 21 by increasing the temperature of the column top distillate.

本発明の第２２の側面では、天然ガスを冷却して液化天然ガスを生成する天然ガスの液化方法であって、加圧状態で得られた天然ガスを原料ガスとして膨張させることによって動力を発生させる第１膨張工程と、前記第１膨張工程における膨張によって減圧された前記原料ガスを冷却する第１冷却工程と、前記第１冷却工程によって冷却された前記原料ガスを蒸留することにより、前記原料ガス中の重質分を低減または除去する蒸留工程と、前記第１膨張工程において発生した動力を利用することにより、前記蒸留工程において前記重質分が低減または除去された前記原料ガスを圧縮する第１圧縮工程と、前記第１圧縮工程によって圧縮された前記原料ガスを冷媒との熱交換によって液化する液化工程とを備えたことを特徴とする。   According to a twenty-second aspect of the present invention, there is provided a natural gas liquefaction method for cooling natural gas to produce liquefied natural gas, which generates power by expanding the natural gas obtained in a pressurized state as a raw material gas. A first expansion step, a first cooling step for cooling the raw material gas decompressed by the expansion in the first expansion step, and the raw material gas cooled by the first cooling step by distilling the raw material The raw material gas in which the heavy component is reduced or removed in the distillation step is compressed by using the distillation step for reducing or removing the heavy component in the gas and the power generated in the first expansion step. A first compression step and a liquefaction step of liquefying the raw material gas compressed in the first compression step by heat exchange with a refrigerant are provided.

本発明の第２３の側面では、天然ガスを冷却して液化天然ガスを生成する天然ガスの液化方法であって、加圧状態で得られた天然ガスを原料ガスとして膨張させる第１膨張工程と、前記第１膨張工程の前工程または後工程の少なくとも一方において前記原料ガスを冷却する第１冷却工程と、前記第１冷却工程によって冷却された前記原料ガスを蒸留することにより、前記原料ガス中の重質分を低減または除去する蒸留工程と、前記蒸留工程において前記原料ガス中の前記重質分が低減または除去された塔頂留出物を圧縮する第１圧縮工程と、前記第１圧縮工程において圧縮された圧縮ガスから分離された気相成分を冷媒との熱交換によって液化する液化工程とを備えたことを特徴とする。   According to a twenty-third aspect of the present invention, there is provided a natural gas liquefaction method for cooling natural gas to produce liquefied natural gas, the first expansion step of expanding natural gas obtained in a pressurized state as a source gas, In the raw material gas, by distilling the raw material gas cooled in the first cooling step and the first cooling step that cools the raw material gas in at least one of the pre-process and the post-process of the first expansion step. A distillation step for reducing or removing heavy components, a first compression step for compressing the overhead distillate from which the heavy components in the raw material gas have been reduced or removed in the distillation step, and the first compression And a liquefaction step of liquefying the gas phase component separated from the compressed gas compressed in the step by heat exchange with the refrigerant.

このように本発明によれば、天然ガスの液化システムにおいて、原料ガスの膨張によって膨張機で発生した動力を利用して圧縮機の吐出圧を増大させると共に、冷却器に要求される冷却能を低減することが可能となる。   Thus, according to the present invention, in the natural gas liquefaction system, the discharge pressure of the compressor is increased using the power generated in the expander by the expansion of the raw material gas, and the cooling capacity required for the cooler is increased. It becomes possible to reduce.

第１実施形態に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on 1st Embodiment 第１実施形態に対応する第１参考例として従来の天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the conventional natural gas liquefaction system as a 1st reference example corresponding to 1st Embodiment 第１実施形態に対応する第２参考例として従来の天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the conventional natural gas liquefaction system as the 2nd reference example corresponding to 1st Embodiment 第１実施形態の第１変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on the 1st modification of 1st Embodiment. 第１実施形態の第２変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on the 2nd modification of 1st Embodiment. 第１実施形態の第３変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on the 3rd modification of 1st Embodiment. 第１実施形態の第４変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on the 4th modification of 1st Embodiment. 第１実施形態の第５変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on the 5th modification of 1st Embodiment. 第１実施形態の第６変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on the 6th modification of 1st Embodiment. 第１実施形態の第７変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on the 7th modification of 1st Embodiment. 第２実施形態に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on 2nd Embodiment. 第３実施形態に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the natural gas liquefaction system which concerns on 3rd Embodiment. 第３実施形態の変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on the modification of 3rd Embodiment. 第４実施形態に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on 4th Embodiment 第５実施形態に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on 5th Embodiment 第６実施形態に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on 6th Embodiment 第６実施形態の第１変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on the 1st modification of 6th Embodiment. 第６実施形態の第２変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on the 2nd modification of 6th Embodiment. 第６実施形態の第３変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on the 3rd modification of 6th Embodiment. 第６実施形態の第４変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on the 4th modification of 6th Embodiment. 第７実施形態に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on 7th Embodiment 第８実施形態に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on 8th Embodiment 第８実施形態の第１変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on the 1st modification of 8th Embodiment. 第８実施形態の第２変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on the 2nd modification of 8th Embodiment. 第９実施形態に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on 9th Embodiment 第９実施形態の第１変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on the 1st modification of 9th Embodiment. 第１０実施形態に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on 10th Embodiment 第１０実施形態の第１変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on the 1st modification of 10th Embodiment. 第１０実施形態の第２変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on the 2nd modification of 10th Embodiment. 第１１実施形態に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on 11th Embodiment 本発明に係る天然ガスの液化システムにおける膨張機と圧縮機との接続構造の第１変形例を示す図The figure which shows the 1st modification of the connection structure of the expander and compressor in the liquefaction system of the natural gas which concerns on this invention 本発明に係る天然ガスの液化システムにおける膨張機と圧縮機との接続構造の第２変形例を示す図The figure which shows the 2nd modification of the connection structure of the expander and compressor in the liquefaction system of the natural gas which concerns on this invention

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図である。また、表１は、第１実施形態に係る天然ガスの液化システムでの液化処理に関連するシミュレーション結果（後述する表２〜表１２についても同様）である。表１には、第１実施形態に係る液化システム１において液化処理される天然ガス（以下、原料ガスという。）の温度、圧力、流量、及び各成分のモル分率等の一例を示す。表１における( i )−(ix)欄は、図１中にそれぞれ同じ番号( i )−(ix)が付された液化システム１の各位置における数値を示している。 (First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram showing the flow of liquefaction processing in the natural gas liquefaction system according to the first embodiment of the present invention. Table 1 shows simulation results related to the liquefaction process in the natural gas liquefaction system according to the first embodiment (the same applies to Tables 2 to 12 described later). Table 1 shows an example of the temperature, pressure, flow rate, molar fraction of each component, and the like of natural gas (hereinafter referred to as source gas) to be liquefied in the liquefaction system 1 according to the first embodiment. The (i)-(ix) column in Table 1 shows the numerical values at each position of the liquefaction system 1 with the same numbers (i)-(ix) in FIG.

本実施形態では、原料ガスとして約80〜98mol%のメタンを含む天然ガスが用いられる。また、原料ガスには、重出分として0.1mol%以上のC5＋炭化水素、及び1ppm mol以上のBTX（ベンゼン、トルエン、キシレン）の少なくとも一方が含まれている。原料ガスにおけるメタン以外の成分の詳細は表１（( i ) 欄）に示す通りである。なお、本明細書における用語「原料ガス」は、厳密に気体の状態にあることを意味するものではなく、液化システム１で液化処理される対象（処理途中を含む）を指すものである。   In the present embodiment, natural gas containing about 80 to 98 mol% methane is used as the raw material gas. The source gas contains at least one of 0.1 mol% or more of C5 + hydrocarbon and 1 ppm mol or more of BTX (benzene, toluene, xylene) as a heavy component. Details of components other than methane in the source gas are as shown in Table 1 (column (i)). In addition, the term “source gas” in the present specification does not mean that the gas is strictly in a gas state, but refers to an object (including during the process) to be liquefied by the liquefaction system 1.

液化システム１では、原料ガスが、ラインＬ１を介して水分除去装置２に供給され、そこで、氷結等によるトラブルを防止するために原料ガス中の水分が除去される。ここで、水分除去装置２に供給される原料ガスは、約20℃の温度、約5,830kPaAの圧力、約720,000kg/hrの流量である。水分除去装置２は、吸湿剤（モレキュラーシーブ等）が充填された脱水塔からなり、原料ガス中の水分を好ましくは0.1ppm mol未満とするように脱水処理する。なお、水分除去装置２としては、原料ガス中の水分を所望の割合以下に除去可能であれば、他の公知の装置を採用してもよい。   In the liquefaction system 1, the raw material gas is supplied to the moisture removing device 2 via the line L <b> 1, where moisture in the raw material gas is removed in order to prevent troubles due to freezing and the like. Here, the raw material gas supplied to the moisture removing device 2 has a temperature of about 20 ° C., a pressure of about 5,830 kPaA, and a flow rate of about 720,000 kg / hr. The moisture removing device 2 is composed of a dehydration tower filled with a hygroscopic agent (such as molecular sieve), and dehydrates it so that the moisture in the raw material gas is preferably less than 0.1 ppm mol. As the moisture removing device 2, other known devices may be adopted as long as the moisture in the raw material gas can be removed to a desired ratio or less.

ここでは詳細な説明を省略するが、液化システム１には、水分除去装置２の前工程として、天然ガスコンデンセートを分離する分離設備、炭酸ガスや硫化水素等の酸性ガス成分を除去する酸性ガス除去設備、水銀を除去する水銀除去設備等の公知の設備を設けることが可能である。水分除去装置２には、通常、それら各設備によって不純物が除去された原料ガスが供給される。水分除去装置２に供給される原料ガスは、好ましくは、50ppm mol未満の二酸化炭素（CO2）、4ppm mol未満の硫化水素（H2S）、20mg/Nm3未満の硫黄分、10ng/Nm3未満の水銀となるように前処理される。 Although detailed description is omitted here, the liquefaction system 1 includes a separation facility for separating natural gas condensate and an acid gas removal for removing acid gas components such as carbon dioxide and hydrogen sulfide as a pre-process of the moisture removing device 2. It is possible to provide well-known equipment such as equipment and mercury removal equipment for removing mercury. The moisture removing apparatus 2 is usually supplied with a raw material gas from which impurities are removed by each of these facilities. The raw material gas supplied to the moisture removing device 2 is preferably less than 50 ppm mol of carbon dioxide (CO 2 ), less than 4 ppm mol of hydrogen sulfide (H 2 S), less than 20 mg / Nm 3 of sulfur, 10 ng / Nm Pre-processed to a mercury below 3 .

なお、原料ガスの供給源は、特に限定されるものではなく、液化システム１では、例えば、シェールガス、タイトサンドガス、コールベッドメタンなどから採取した加圧状態で得られたガスを原料ガスとして用いることができる。また、液化システム１への原料ガスの供給方法としては、ガス田等からの配管を介した供給のみならず、貯蔵タンク等に一旦貯蔵されたガスを供給してもよい。   The source of the source gas is not particularly limited. In the liquefaction system 1, for example, a gas obtained from a pressurized state collected from shale gas, tight sand gas, coal bed methane, or the like is used as the source gas. Can be used. Further, as a method for supplying the raw material gas to the liquefaction system 1, not only supply from a gas field or the like through a pipe but also gas once stored in a storage tank or the like may be supplied.

水分除去装置２において水分が除去された原料ガスは、ラインＬ２を介して第１膨張機３に送られる。第１膨張機３は、流動する原料ガスを等エントロピー的に膨張させることにより、原料ガスの圧力を低減して膨張の力に基づく動力（或いは、エネルギー）を取り出すためのタービン装置からなる。この第１膨張機３による膨張工程（第１膨張工程）において、原料ガスの圧力及び温度は低下する。第１膨張機３は、後に詳述する第１圧縮機４と同軸のシャフト５を有しており、これにより、第１膨張機３で発生する動力を第１圧縮機４の動力として利用することが可能となっている。なお、第１膨張機３の回転数が第１圧縮機４の回転数よりも低い場合には、第１膨張機３と第１圧縮機４との間に増速機等を設けることができる。第１膨張機３から排出された原料ガスの温度は約8.3℃まで低下し、また、圧力は約4,850kPaAまで低下する。通常、第１膨張機３から排出された原料ガスの圧力は、3,000kPaA−5,500kPaA（30bara−55bara）の範囲にあり、より好ましくは、3,500kPaA−5,000kPaA（35bara−50bara）の範囲にある。   The source gas from which moisture has been removed in the moisture removing device 2 is sent to the first expander 3 via the line L2. The first expander 3 is composed of a turbine device for reducing the pressure of the raw material gas and taking out the power (or energy) based on the expansion force by expanding the flowing raw material gas isentropically. In the expansion process (first expansion process) by the first expander 3, the pressure and temperature of the raw material gas are decreased. The first expander 3 has a shaft 5 that is coaxial with the first compressor 4 that will be described in detail later, whereby the power generated by the first expander 3 is used as the power of the first compressor 4. It is possible. When the rotation speed of the first expander 3 is lower than the rotation speed of the first compressor 4, a speed increaser or the like can be provided between the first expander 3 and the first compressor 4. . The temperature of the raw material gas discharged from the first expander 3 is reduced to about 8.3 ° C., and the pressure is reduced to about 4,850 kPaA. Usually, the pressure of the raw material gas discharged from the first expander 3 is in the range of 3,000 kPaA-5,500 kPaA (30 bara-55 bara), more preferably in the range of 3,500 kPaA-5,000 kPaA (35 bara-50 bara). .

第１膨張機３からの原料ガスは、ラインＬ３を介して冷却器１１に送られる。冷却器１１の下流側には冷却器１２が接続されて冷却器群（第１冷却器）が構成されている。原料ガスは、第１冷却器１１、１２における冷媒との熱交換（第１冷却工程）によって順次冷却される。通常、第１冷却器１１、１２によって冷却された原料ガスの温度は、-20℃−-50℃の温度範囲にあり、より好ましくは、-25℃−-35℃の温度範囲にある。   The raw material gas from the first expander 3 is sent to the cooler 11 via the line L3. A cooler 12 is connected to the downstream side of the cooler 11 to constitute a cooler group (first cooler). The source gas is sequentially cooled by heat exchange with the refrigerant in the first coolers 11 and 12 (first cooling step). Usually, the temperature of the raw material gas cooled by the first coolers 11 and 12 is in the temperature range of −20 ° C. to −50 ° C., more preferably in the temperature range of −25 ° C. to −35 ° C.

本実施形態では、C3-MR（C3-MR：Propane（C3）pre-cooled Mixed Refrigerant）方式を採用しており、第１冷却器１１、１２において、プロパンを冷媒として原料ガスを予冷すると共に、後に詳述する混合冷媒を用いた冷凍サイクルで原料ガスの液化及び極低温までの過冷却を行う。第１冷却器１１、１２には、それぞれ中圧（MP）及び低圧（LP）のプロパン冷媒（C3R）が用いられ、原料ガスは、それら第１冷却器１１、１２において段階的（ここでは、２段階）に冷却される。図示は省略されているが、第１冷却器１１、１２は、プロパン冷媒用の圧縮機や凝縮器等を備えた公知の冷凍サイクルの一部を構成する。   In the present embodiment, a C3-MR (C3-MR: Propane (C3) pre-cooled Mixed Refrigerant) method is employed, and in the first coolers 11 and 12, the propane is used as a refrigerant to precool the raw material gas, The raw material gas is liquefied and supercooled to a very low temperature in a refrigeration cycle using a mixed refrigerant described in detail later. The first coolers 11 and 12 use propane refrigerant (C3R) of medium pressure (MP) and low pressure (LP), respectively, and the raw material gas is stepwise (here, 2 stage). Although not shown, the first coolers 11 and 12 constitute a part of a known refrigeration cycle including a propane refrigerant compressor, a condenser, and the like.

なお、液化システム１では、C3-MR方式に限らず、沸点の異なる複数の冷媒（メタン、エタン、プロパン等）によって個別の冷凍サイクルを構成するカスケード方式、エタン及びプロパン等の混合冷媒を予冷プロセスに使用するDMR（Double Mixed Refrigerant）方式、ならびに予冷、液化、及び過冷却の各サイクルについて別系列の混合冷媒を用いて段階的に熱交換を行うMFC（Mixed Fluid Cascade）方式など、他の公知の方式を採用することができる。   The liquefaction system 1 is not limited to the C3-MR system, but a cascade system in which individual refrigeration cycles are configured by a plurality of refrigerants having different boiling points (methane, ethane, propane, etc.), and a mixed refrigerant such as ethane and propane is a precooling process. Other known technologies such as the DMR (Double Mixed Refrigerant) method used for the heat treatment, and the MFC (Mixed Fluid Cascade) method that performs heat exchange step by step using a mixed refrigerant of different series for each cycle of pre-cooling, liquefaction, and supercooling This method can be adopted.

冷却器１２からの原料ガスは、ラインＬ４を介して蒸留装置１５に送られる。このとき、原料ガスの圧力は、第１膨張機３での膨張等によってメタン及び重質分の臨界圧力以下となるようにするとよい。蒸留装置１５は、内部に複数の棚段を備えた蒸留塔からなり、原料ガスに含まれる重質分を除去する（蒸留工程）。重質分を含む液体は、蒸留装置１５の塔底に接続されたラインＬ５を介して排出される。ラインＬ５から外部に排出される重質分を含む液体は、約177℃の温度、約20,000kg/hrの流量である。ここで、「重質分」は、特に比較的凝固点の高いベンゼンやC5+炭化水素などの高沸点成分を指すが、メタン以外のC2+炭化水素等を含み得る。また、ラインＬ５には、リボイラー１６を備えた循環部が設けられており、これにより、蒸留装置１５の塔底から排出される液体の一部は、外部からリボイラー１６に供給される蒸気（或いはオイル）との熱交換によって加熱された後に、再び蒸留装置１５に循環する。   The raw material gas from the cooler 12 is sent to the distillation apparatus 15 via the line L4. At this time, the pressure of the raw material gas is preferably set to be equal to or lower than the critical pressure of methane and heavy components by expansion in the first expander 3 or the like. The distillation apparatus 15 includes a distillation tower having a plurality of shelves inside, and removes heavy components contained in the raw material gas (distillation step). The liquid containing heavy components is discharged via a line L5 connected to the bottom of the distillation apparatus 15. The liquid containing heavy components discharged from the line L5 to the outside has a temperature of about 177 ° C. and a flow rate of about 20,000 kg / hr. Here, “heavy fraction” refers to a high boiling point component such as benzene or C5 + hydrocarbon, which has a relatively high freezing point, but may include C2 + hydrocarbon other than methane. Further, the line L5 is provided with a circulation unit including the reboiler 16, and thereby, a part of the liquid discharged from the bottom of the distillation apparatus 15 is vapor (or alternatively) supplied to the reboiler 16 from the outside. After being heated by heat exchange with the oil), it is circulated to the distillation device 15 again.

一方、蒸留装置１５では、低沸点成分であるメタンを主成分とする原料ガス（軽質分）が塔頂留出物として分離され、この原料ガスは、ラインＬ６を介して液化装置２１内に一旦導入され、管回路２２ａ、２２ｂにおいて冷却される。ここで、ラインＬ６に送出される原料ガスは、約-45.6℃の温度、約4,700kPaAの圧力である。また、蒸留装置１５によって重質分が除去された原料ガスは、0.1mol%未満のC5＋、1ppm mol未満のBTX（ベンゼン、トルエン、キシレン）となる。原料ガスは、管回路２２ａ、２２ｂを流れることにより約-65.2℃の温度まで冷却され、その後、液化装置２１からラインＬ７を介して第１気液分離槽２３に送られる。   On the other hand, in the distillation apparatus 15, a raw material gas (light component) mainly composed of methane, which is a low boiling point component, is separated as a column top distillate, and this raw material gas is once put in the liquefier 21 via a line L6. It is introduced and cooled in the tube circuits 22a, 22b. Here, the raw material gas delivered to the line L6 has a temperature of about -45.6 ° C. and a pressure of about 4,700 kPaA. Further, the raw material gas from which the heavy components have been removed by the distillation apparatus 15 becomes less than 0.1 mol% of C5 + and less than 1 ppm mol of BTX (benzene, toluene, xylene). The source gas is cooled to a temperature of about −65.2 ° C. by flowing through the tube circuits 22a and 22b, and then sent from the liquefier 21 to the first gas-liquid separation tank 23 via the line L7.

後に詳述するが、液化システム１の主熱交換器をなす液化装置２１は、原料ガス及び冷媒を流す伝熱管（管束）がコイル状に巻かれた状態でシェルに収められたスプール巻き（Spool Wound）型熱交換器からなる。液化装置２１内には、混合冷媒が導入される下部（底部）に位置し、最も温度の高い暖温領域Ｚ１と、中間部に位置し、暖温領域Ｚ１よりも温度の低い中間領域Ｚ２と、液化された原料ガスが排出される上部に位置し、最も温度の低い冷温領域Ｚ３とが設けられている。また、第１実施形態では、暖温領域Ｚ１は、高温側の暖温領域Ｚ１ａと、低温側の暖温領域Ｚ１ｂとから構成される。管回路２２ａ、２２ｂは、後に詳述する混合冷媒が流れる管回路４２ａ、４２ｂ及び管回路５１ａ、５１ｂと共に、暖温領域Ｚ１ａ、Ｚ１ｂにそれぞれ配置された管束を構成する。   As will be described in detail later, the liquefaction device 21 that forms the main heat exchanger of the liquefaction system 1 is a spool winding (Spool) that is housed in a shell in a state in which a heat transfer tube (tube bundle) that flows the raw material gas and refrigerant is wound in a coil shape. Wound type heat exchanger. In the liquefying device 21, a warm temperature region Z1 having the highest temperature is located in the lower part (bottom) where the mixed refrigerant is introduced, and an intermediate region Z2 having a temperature lower than the warm temperature region Z1 is located in the middle part. A cold temperature zone Z3 having the lowest temperature is provided in the upper part where the liquefied source gas is discharged. In the first embodiment, the warm temperature region Z1 includes a high temperature side warm temperature region Z1a and a low temperature side warm temperature region Z1b. The tube circuits 22a and 22b together with the tube circuits 42a and 42b and the tube circuits 51a and 51b through which the mixed refrigerant, which will be described in detail later, constitute tube bundles respectively disposed in the warm temperature regions Z1a and Z1b.

第１気液分離槽２３は、原料ガス中の液相成分（凝縮成分）を分離し、その液相成分を構成する炭化水素等の液体をラインＬ８に設けられた還流ポンプ２４によって再び蒸留装置１５に循環する。一方、第１気液分離槽２３において気相成分を構成するメタンを主成分とする原料ガスは、ラインＬ９を介して第１圧縮機４に送られる。ここで、ラインＬ８に送出される原料ガスは、約83,500kg/hrの流量であり、また、ラインＬ６に送出される原料ガスは、約780,000kg/hrの流量である。第１気液分離槽２３については、後述する混合冷媒や、エチレン冷媒を用いて冷却可能である。   The first gas-liquid separation tank 23 separates the liquid phase component (condensed component) in the raw material gas, and again distills the liquid such as hydrocarbons constituting the liquid phase component by the reflux pump 24 provided in the line L8. Cycle to 15. On the other hand, in the first gas-liquid separation tank 23, the raw material gas mainly composed of methane constituting the gas phase component is sent to the first compressor 4 via the line L9. Here, the raw material gas sent to the line L8 has a flow rate of about 83,500 kg / hr, and the raw material gas sent to the line L6 has a flow rate of about 780,000 kg / hr. About the 1st gas-liquid separation tank 23, it can cool using the mixed refrigerant | coolant mentioned later or an ethylene refrigerant | coolant.

第１圧縮機４は、ガスを圧縮する羽根車を第１膨張機３と同軸のシャフト５に取り付けた単段型の遠心圧縮機である。第１圧縮機４による圧縮工程（第１圧縮工程）によって圧縮された原料ガスは、ラインＬ１０を介して液化装置２１に導入される。第１圧縮機４にからラインＬ１０に送出される原料ガスは、約-51℃の温度、約5,500kPaAの圧力である。液化装置２１に導入される原料ガスは、第１圧縮機４によって少なくとも5,171kPaAを超える圧力まで圧縮されることが好ましい。   The first compressor 4 is a single-stage centrifugal compressor in which an impeller that compresses gas is attached to a shaft 5 that is coaxial with the first expander 3. The raw material gas compressed in the compression step (first compression step) by the first compressor 4 is introduced into the liquefaction device 21 via the line L10. The raw material gas sent from the first compressor 4 to the line L10 has a temperature of about −51 ° C. and a pressure of about 5,500 kPaA. The raw material gas introduced into the liquefying device 21 is preferably compressed by the first compressor 4 to a pressure exceeding at least 5,171 kPaA.

ラインＬ１０は、液化装置２１内の暖温領域Ｚ１ｂに配置された管回路３０に接続され、更に、この管回路３０の上端側は、中間領域Ｚ２に配置された管回路３１、及び冷温領域Ｚ３に配置された管回路３２に順に接続されている。原料ガスは、それら管回路３１及び管回路３２を通って液化及び過冷却された後、ラインＬ１１に設けられた膨張弁３３を通して貯蔵用のＬＮＧタンク（図示せず）に送られる。液化装置２１による液化工程において、最終的に膨張弁３３を通過した後の原料ガスは、約-162℃の温度、約120kPaAの圧力である。   The line L10 is connected to the tube circuit 30 disposed in the warm temperature region Z1b in the liquefying device 21, and the upper end side of the tube circuit 30 is connected to the tube circuit 31 disposed in the intermediate region Z2 and the cold temperature region Z3. Are connected in order to the tube circuit 32 arranged in the. The raw material gas is liquefied and supercooled through the pipe circuit 31 and the pipe circuit 32, and then sent to a storage LNG tank (not shown) through an expansion valve 33 provided in the line L11. In the liquefaction process by the liquefaction apparatus 21, the raw material gas after finally passing through the expansion valve 33 has a temperature of about -162 ° C and a pressure of about 120kPaA.

液化装置２１内を流れる原料ガスは、混合冷媒を用いた冷凍サイクルを利用して冷却される。本実施形態では、混合冷媒として、メタン、エタン及びプロパンを含む炭化水素混合物に窒素を加えたものが用いられるが、これに限らず、所望の冷却能を確保可能な限りにおいて、他の公知の成分を用いることができる。   The raw material gas flowing in the liquefying device 21 is cooled using a refrigeration cycle using a mixed refrigerant. In the present embodiment, the mixed refrigerant is a hydrocarbon mixture containing methane, ethane, and propane with nitrogen added thereto. Ingredients can be used.

液化装置２１では、高圧（HP）の混合冷媒（MR）がラインＬ１２を介して冷媒セパレータ４１に供給される。冷媒セパレータ４１の液相成分を構成する混合冷媒は、ラインＬ１３を介して液化装置２１に導入され、その後、液化装置２１内を上方に向かって、暖温領域Ｚ１ａ、Ｚ１ｂにそれぞれ配置された管回路４２ａ、４２ｂ、及び中間領域Ｚ２に配置された管回路４３を順に流れ、さらに、ラインＬ１４に設けられた膨張弁４４を通って膨張し、その一部はフラッシュ蒸発する。   In the liquefaction device 21, the high-pressure (HP) mixed refrigerant (MR) is supplied to the refrigerant separator 41 via the line L12. The mixed refrigerant constituting the liquid phase component of the refrigerant separator 41 is introduced into the liquefying device 21 via the line L13, and then pipes disposed in the warm temperature regions Z1a and Z1b respectively upward in the liquefying device 21. The circuits 42a and 42b and the tube circuit 43 disposed in the intermediate area Z2 sequentially flow, and further expand through an expansion valve 44 provided in the line L14, and a part thereof is flash-evaporated.

続いて、膨張弁４４を通過した混合冷媒は、中間領域Ｚ２の上部に配置されたスプレーヘッダ４５から下向きに（すなわち、液化装置２１内の原料ガスの流れに対して向流となるように）吐出される。スプレーヘッダ４５から吐出される混合冷媒は、中間領域Ｚ２に配置された管回路３１、管回路４３、及び後述する管回路５２によって構成される中間部管束、並びに暖温領域Ｚ１に配置された管回路２２ａ、２２ｂ、管回路３０、管回路４２ａ、４２ｂ、及び後述する管回路５１ａ、５１ｂによって構成される下部管束とそれぞれ熱交換しながら下方に流れる。   Subsequently, the mixed refrigerant that has passed through the expansion valve 44 is directed downward from the spray header 45 disposed in the upper portion of the intermediate region Z2 (that is, counterflowed with respect to the flow of the raw material gas in the liquefying device 21). Discharged. The mixed refrigerant discharged from the spray header 45 includes an intermediate tube bundle composed of a tube circuit 31, a tube circuit 43, and a tube circuit 52 described later, and a tube disposed in the warm temperature region Z1. The circuits 22a and 22b, the tube circuit 30, the tube circuits 42a and 42b, and the lower tube bundle constituted by the tube circuits 51a and 51b described later flow respectively downward while exchanging heat.

一方、冷媒セパレータ４１の気相成分を構成する混合冷媒は、ラインＬ１５を介して液化装置２１に導入され、その後、液化装置２１内を上方に向かって、暖温領域Ｚ１ａ、Ｚ１ｂにそれぞれ配置された管回路５１ａ、５１ｂ、中間領域Ｚ２に配置された管回路５２、及び冷温領域Ｚ３に配置された管回路５３を順に流れ、さらに、ラインＬ１６に設けられた膨張弁５４を通って膨張し、その一部はフラッシュ蒸発する。   On the other hand, the mixed refrigerant constituting the gas phase component of the refrigerant separator 41 is introduced into the liquefying device 21 via the line L15, and then disposed upward in the liquefying device 21 in the warm temperature regions Z1a and Z1b. The pipe circuit 51a, 51b, the pipe circuit 52 arranged in the intermediate area Z2, and the pipe circuit 53 arranged in the cool / warm area Z3 in order, and further expanded through the expansion valve 54 provided in the line L16, Some of it will flash evaporate.

膨張弁５４を通過した混合冷媒は、メタンの沸点以下の温度（ここでは、約−167℃）まで冷却されており、冷温領域Ｚ３の上部に配置されたスプレーヘッダ５５から下向きに（すなわち、液化装置２１内の原料ガスの流れに対して向流となるように）吐出される。スプレーヘッダ５５から吐出される混合冷媒は、冷温領域Ｚ３に配置された管回路３２及び管回路５３によって構成される上部管束と熱交換しながら下方に流れ、さらに、下方に位置するスプレーヘッダ４５から吐出された混合冷媒と混ざり合った後、中間領域Ｚ２に配置された管回路３１、管回路４３、及び管回路５２によって構成される中間部管束、並びに暖温領域Ｚ１に配置された管回路２２ａ、２２ｂ、管回路３０、管回路４２ａ、４２ｂ、及び後述する管回路５１ａ、５１ｂによって構成される下部管束とそれぞれ熱交換しながら下方に流れる。   The mixed refrigerant that has passed through the expansion valve 54 is cooled to a temperature not higher than the boiling point of methane (here, about −167 ° C.), and is directed downward (ie, liquefied) from the spray header 55 disposed at the upper portion of the cold temperature region Z3. The gas is discharged so as to be countercurrent to the flow of the raw material gas in the apparatus 21. The mixed refrigerant discharged from the spray header 55 flows downward while exchanging heat with the upper tube bundle constituted by the tube circuit 32 and the tube circuit 53 arranged in the cold temperature region Z3, and further from the spray header 45 located below. After mixing with the discharged mixed refrigerant, the intermediate pipe bundle constituted by the pipe circuit 31, the pipe circuit 43, and the pipe circuit 52 arranged in the intermediate area Z2, and the pipe circuit 22a arranged in the warm temperature area Z1 , 22b, the tube circuit 30, the tube circuits 42a and 42b, and the lower tube bundle composed of tube circuits 51a and 51b described later, respectively, and flows downward while exchanging heat.

スプレーヘッダ４５及びスプレーヘッダ５５から吐出された混合冷媒は、最終的に液化装置２１の底部に接続されたラインＬ１７を介して低圧（LP）の混合冷媒（MP）のガスとして排出される。上述の液化装置２１に設けられた混合冷媒に関する設備（冷媒セパレータ４１等）は、ここでは図示しない公知の構成を有する混合冷媒用の冷凍サイクルの一部を構成し、ラインＬ１７からの混合冷媒は、圧縮機や凝縮器等を経て再びラインＬ１２を介して冷媒セパレータ４１に循環される。   The mixed refrigerant discharged from the spray header 45 and the spray header 55 is finally discharged as a low-pressure (LP) mixed refrigerant (MP) gas through a line L17 connected to the bottom of the liquefying device 21. The equipment related to the mixed refrigerant (refrigerant separator 41 and the like) provided in the above-described liquefying device 21 constitutes a part of a refrigeration cycle for a mixed refrigerant having a well-known configuration not shown here, and the mixed refrigerant from the line L17 is Then, the refrigerant is circulated to the refrigerant separator 41 through the line L12 again through a compressor, a condenser, and the like.

以上のように、液化システム１に導入された原料ガスは、膨張工程、冷却工程、蒸留工程、圧縮工程、及び液化工程等を経て効果的に液化処理される。このような液化システム１は、例えば、ガス田等から採取された原料ガスからメタンを主成分とする液化天然ガス（LNG）を生成するためのベース・ロード液化基地に適用することができる。   As described above, the raw material gas introduced into the liquefaction system 1 is effectively liquefied through the expansion process, the cooling process, the distillation process, the compression process, the liquefaction process, and the like. Such a liquefaction system 1 can be applied to, for example, a base load liquefaction base for generating liquefied natural gas (LNG) mainly composed of methane from a raw material gas collected from a gas field or the like.

Figure 2017122570
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（第１及び第２参考例）
図２及び図３の構成図には、それぞれ本発明の第１実施形態に対応する第１及び第２参考例として、従来の天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す。図２及び図３に示す液化システム１０１、２０１では、第１実施形態に係る液化システム１に対応する構成要素についてはそれぞれ同一の符号が付されている。また、表２及び表３には、表１と同様に、それぞれ第１及び第２の参考例としての液化システム１０１、２０１における原料ガスの温度、圧力、流量、及び各成分のモル分率等の一例が示されている。なお、第２の参考例の液化システム２０１は、上述の特許文献１（米国特許第４０６５２７８号明細書）の従来技術に基づき構成されたものである。 (First and second reference examples)
2 and 3 show the flow of liquefaction processing in a conventional natural gas liquefaction system as first and second reference examples corresponding to the first embodiment of the present invention, respectively. In the liquefaction systems 101 and 201 shown in FIGS. 2 and 3, the same reference numerals are given to the components corresponding to the liquefaction system 1 according to the first embodiment. Further, in Table 2 and Table 3, as in Table 1, the temperature, pressure, flow rate, and mole fraction of each component of the raw material gas in the liquefaction systems 101 and 201 as the first and second reference examples, respectively. An example is shown. In addition, the liquefaction system 201 of the second reference example is configured based on the conventional technique of the above-mentioned Patent Document 1 (US Pat. No. 4,065,278).

図２に示すように、第１参考例の液化システム１０１では、上述の第１実施形態の液化システム１における第１膨張機３及び第１圧縮機４は設けられておらず、水分除去装置２からの原料ガスは、ラインＬ１０１を介して冷却器１１０に送られる。冷却器１１０の下流側には冷却器１１及び冷却器１２が順に接続されて冷却器群が構成されており、原料ガスは、３台の冷却器１１０、１１、１２における冷媒との熱交換によって順次冷却される。冷却器１１０、１１、１２には、それぞれ高圧（HP）、中圧（MP）及び低圧（LP）のプロパン冷媒が用いられ、原料ガスは、それら冷却器１１０、１１、１２において段階的（ここでは、３段階）に冷却される。最下流の冷却器１２から送出される原料ガスは、約-34.5℃の温度、約5,680kPaAの圧力である。この原料ガスは、ラインＬ４に設けられた膨張弁１１３での膨張により減圧された後、蒸留装置１５に導入される。   As shown in FIG. 2, in the liquefaction system 101 of the first reference example, the first expander 3 and the first compressor 4 in the liquefaction system 1 of the first embodiment described above are not provided, and the moisture removing device 2 is not provided. Is sent to the cooler 110 via the line L101. A cooler 11 and a cooler 12 are sequentially connected to the downstream side of the cooler 110 to form a cooler group, and the raw material gas is exchanged by heat exchange with the refrigerant in the three coolers 110, 11, and 12. Sequentially cooled. The coolers 110, 11, and 12 use high-pressure (HP), medium-pressure (MP), and low-pressure (LP) propane refrigerants, respectively, and the raw material gas is stepwise (here, Then, it is cooled in three stages. The raw material gas delivered from the most downstream cooler 12 has a temperature of about −34.5 ° C. and a pressure of about 5,680 kPaA. The raw material gas is decompressed by expansion in the expansion valve 113 provided in the line L4 and then introduced into the distillation apparatus 15.

また、液化システム１０１では、第１気液分離槽２３において気相成分を構成するメタンを主成分とする原料ガスは、ラインＬ１０２を介して液化装置２１内の中間領域Ｚ２に配置された管回路３１に導入される。ここで、第１気液分離槽２３からラインＬ１０２に送出される原料ガスは、約-65.3℃の温度、約4,400kPaAの圧力である。   Moreover, in the liquefaction system 101, the raw material gas which has methane which comprises a gaseous phase component in the 1st gas-liquid separation tank 23 as a main component is the pipe circuit arrange | positioned in the intermediate area Z2 in the liquefying device 21 via the line L102. 31. Here, the raw material gas sent from the first gas-liquid separation tank 23 to the line L102 has a temperature of about −65.3 ° C. and a pressure of about 4,400 kPaA.

Figure 2017122570
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図３に示すように、第２参考例の液化システム２０１は、第１参考例の液化システム１０１を改良したものであり、膨張機３及び圧縮機４が設けられている。しかしながら、液化システム２０１では、膨張機３は、上述の第１実施形態における液化システム１の第１膨張機３とは異なり、冷却器群（ここでは、３台の冷却器１１０、１１、１２）の下流側に配置されている。液化システム２０１では、冷却器１２から送出された原料ガスは、ラインＬ２０２を介してセパレータ２１３に送られて気液分離される。セパレータ２１３において気相成分を構成する原料ガスは、ラインＬ２０３を介して膨張機３に送られ、膨張機３で膨張した後、ラインＬ２０４を介して蒸留装置１５に送られる。一方、セパレータ２１３において液相成分を構成する液体は、膨張弁２１４が設けられたラインＬ２０５に送出される。その液体は、膨張弁２１４で膨張した後、膨張機３からの原料ガスと共にラインＬ２０４を介して蒸留装置１５に送られる。   As shown in FIG. 3, the liquefaction system 201 of the second reference example is an improvement of the liquefaction system 101 of the first reference example, and is provided with an expander 3 and a compressor 4. However, in the liquefaction system 201, the expander 3 is different from the first expander 3 of the liquefaction system 1 in the first embodiment described above, and is a cooler group (here, three coolers 110, 11, and 12). It is arranged on the downstream side. In the liquefaction system 201, the raw material gas sent from the cooler 12 is sent to the separator 213 via the line L202 to be gas-liquid separated. The raw material gas constituting the gas phase component in the separator 213 is sent to the expander 3 via the line L203, expanded in the expander 3, and then sent to the distillation apparatus 15 via the line L204. On the other hand, the liquid constituting the liquid phase component in the separator 213 is sent to a line L205 in which the expansion valve 214 is provided. The liquid is expanded by the expansion valve 214 and then sent to the distillation apparatus 15 through the line L204 together with the raw material gas from the expander 3.

液化システム２０１において、蒸留装置１５よりも下流側の構成については、第１実施形態の場合と略同様であるが、圧縮機４からラインＬ１０に送出された原料ガスは、約-54.7℃の温度、約5,120kPaAの圧力である。   In the liquefaction system 201, the configuration downstream of the distillation apparatus 15 is substantially the same as in the first embodiment, but the raw material gas sent from the compressor 4 to the line L10 has a temperature of about -54.7 ° C. The pressure is about 5,120 kPaA.

Figure 2017122570
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このような第１及び第２参考例と上述の本発明とを比較すると、本発明に係る液化システム１では、第１冷却器１１、１２よりも上流側に第１膨張機３が配置されているため、第２参考例の液化システム２０１のように膨張機３が冷却器１１０、１１、１２の下流側に配置された場合に比べて、より高圧の原料ガスを膨張させてより大きな動力を発生させることが可能となる。その結果、第１圧縮機４をより効果的に駆動する（すなわち、第１圧縮機４の吐出圧力を増大させる）ことができ、液化装置２１に導入する原料ガスの圧力が高まり、液化装置２１における液化処理の効率を高めることができるという利点がある。   Comparing such first and second reference examples with the present invention described above, in the liquefaction system 1 according to the present invention, the first expander 3 is disposed upstream of the first coolers 11 and 12. Therefore, as compared with the case where the expander 3 is arranged downstream of the coolers 110, 11 and 12 as in the liquefaction system 201 of the second reference example, the higher-pressure raw material gas is expanded to increase the power. Can be generated. As a result, the first compressor 4 can be driven more effectively (that is, the discharge pressure of the first compressor 4 can be increased), the pressure of the raw material gas introduced into the liquefying device 21 is increased, and the liquefying device 21 is increased. There is an advantage that the efficiency of the liquefaction treatment can be increased.

また、液化システム１では、第１膨張機３を冷却器群（第１冷却器１１、１２）よりも上流側に配置することにより、第１膨張機３での膨張により原料ガスの温度が低下するため、冷却器群の冷却能を低減する（すなわち、第２参考例における冷却器１１０を省略する）ことが可能になるという利点もある。さらに、液化システム１では、冷却器群と膨張機３との間において原料ガス中の凝縮成分を分離（除去）するための気液分離装置（セパレータ２１３）を省略することが可能である。   Further, in the liquefaction system 1, the temperature of the raw material gas decreases due to the expansion in the first expander 3 by disposing the first expander 3 on the upstream side of the cooler group (first coolers 11 and 12). Therefore, there is also an advantage that the cooling capacity of the cooler group can be reduced (that is, the cooler 110 in the second reference example is omitted). Furthermore, in the liquefaction system 1, it is possible to omit a gas-liquid separation device (separator 213) for separating (removing) the condensed components in the raw material gas between the cooler group and the expander 3.

（第１実施形態の第１変形例）
図４は本発明の第１実施形態の第１変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図である。なお、図４に示す液化システム１では、第１実施形態に係る液化システム１と同様の構成要素についてはそれぞれ同一の符号を付し、以下で言及する事項を除いて詳細な説明を省略する。 (First modification of the first embodiment)
FIG. 4 is a configuration diagram showing the flow of the liquefaction process in the natural gas liquefaction system according to the first modification of the first embodiment of the present invention. In addition, in the liquefaction system 1 shown in FIG. 4, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to the liquefaction system 1 which concerns on 1st Embodiment, respectively, and detailed description is abbreviate | omitted except the matter mentioned below.

この第１変形例による液化システム１では、メタン及びエチレンを冷媒として用いるカスケード方式を採用し、上述の第１実施形態におけるスプール巻き型熱交換器（液化装置２１）の代わりに、プレートフィン型熱交換器からなるメタン熱交換器２１ａ及びエチレン熱交換器２１ｂが主熱交換器として設けられている。   In the liquefaction system 1 according to the first modification, a cascade method using methane and ethylene as refrigerant is adopted, and instead of the spool-winding heat exchanger (liquefaction device 21) in the first embodiment described above, plate fin type heat is used. A methane heat exchanger 21a and an ethylene heat exchanger 21b made of an exchanger are provided as main heat exchangers.

メタン熱交換器２１ａには、高圧（HP）のメタン冷媒（C1R）が導入される第１伝熱部６１が設けられた暖温領域と、中圧（MP）のメタン冷媒が導入される第２伝熱部６２が設けられた中間領域と、低圧（LP）のメタン冷媒が導入される第３伝熱部６３が設けられた冷温領域とが設けられている。   The methane heat exchanger 21a has a warm temperature region in which a first heat transfer section 61 into which a high-pressure (HP) methane refrigerant (C1R) is introduced and a medium-pressure (MP) methane refrigerant is introduced. An intermediate region in which the second heat transfer unit 62 is provided and a cold / hot region in which the third heat transfer unit 63 into which the low-pressure (LP) methane refrigerant is introduced are provided.

エチレン熱交換器２１ｂには、高圧（HP）のエチレン冷媒（C2R）が導入される第４伝熱部６４が設けられた暖温領域と、中圧（MP）のエチレン冷媒が導入される第５伝熱部６５が設けられた中間領域と、低圧（LP）のエチレン冷媒が導入される第６伝熱部６６が設けられた冷温領域とが設けられている。   The ethylene heat exchanger 21b has a warm temperature region in which a fourth heat transfer section 64 into which a high-pressure (HP) ethylene refrigerant (C2R) is introduced and a medium-pressure (MP) ethylene refrigerant is introduced. An intermediate region in which the fifth heat transfer unit 65 is provided and a cold temperature region in which the sixth heat transfer unit 66 into which low-pressure (LP) ethylene refrigerant is introduced are provided.

蒸留装置１５において塔頂留出物として分離された原料ガスは、ラインＬ６を介して液化装置２１内に一旦導入され、エチレン熱交換器２１ｂ内の暖温領域から中間領域にかけて配置された第７伝熱部２２において冷却される。また、第１圧縮機４において圧縮された原料ガスは、ラインＬ１０を介してエチレン熱交換器２１ｂに送られる。ラインＬ１０を流れる原料ガスは、エチレン熱交換器２１ｂ内の中間領域から冷温領域にかけて配置された第８伝熱部６７に導入され、中間領域及び冷温領域において段階的に冷却される。その後、エチレン熱交換器２１ｂから送出された原料ガスは、さらに、メタン熱交換器２１ａ内の暖温領域から冷温領域にかけて配置された第９伝熱部６８に導入されて、暖温領域、中間領域、及び冷温領域において段階的に冷却される。   The raw material gas separated as the column top distillate in the distillation apparatus 15 is once introduced into the liquefaction apparatus 21 via the line L6, and is disposed from the warm temperature region to the intermediate region in the ethylene heat exchanger 21b. It is cooled in the heat transfer section 22. Moreover, the raw material gas compressed in the 1st compressor 4 is sent to the ethylene heat exchanger 21b via the line L10. The raw material gas flowing through the line L10 is introduced into the eighth heat transfer section 67 arranged from the intermediate region to the cold temperature region in the ethylene heat exchanger 21b, and is cooled stepwise in the intermediate region and the cold temperature region. Thereafter, the raw material gas sent from the ethylene heat exchanger 21b is further introduced into the ninth heat transfer section 68 arranged from the warm temperature region to the cold temperature region in the methane heat exchanger 21a, and the warm temperature region, intermediate Cooling stepwise in the region and in the cold region.

第１実施形態の変形例による液化システム１では、主熱交換器としてプレートフィン型熱交換器を用いるため、この主熱交換器に対するラインＬ１０の接続位置（ここでは、エチレン熱交換器２１ｂへの原料ガスの導入位置）の変更が容易であるという利点がある。したがって、ラインＬ１０を流れる原料ガスの圧力の増大と共にその温度レベルが上昇した場合でも、その温度レベルに応じて熱交換器に対する導入位置を変更する（すなわち、原料ガスの温度レベルとその導入位置の温度レベルを近づける）ことで、主熱交換器の熱的負荷を軽減すると共に、液化処理の効率を高めることができる。   In the liquefaction system 1 according to the modification of the first embodiment, since a plate fin type heat exchanger is used as the main heat exchanger, the connection position of the line L10 to the main heat exchanger (here, to the ethylene heat exchanger 21b) There is an advantage that the change of the introduction position of the source gas is easy. Therefore, even when the temperature level rises as the pressure of the raw material gas flowing through the line L10 increases, the introduction position for the heat exchanger is changed according to the temperature level (that is, the temperature level of the raw material gas and By bringing the temperature level closer, the thermal load on the main heat exchanger can be reduced and the efficiency of the liquefaction treatment can be increased.

（第１実施形態の第２、第３及び第４変形例）
図５、図６及び図７は、それぞれ本発明の第１実施形態の第２、第３及び第４変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図である。なお、図５、図６及び図７に示す液化システム１では、第１実施形態（他の変形例を含む）に係る液化システム１と同様の構成要素についてはそれぞれ同一の符号を付し、以下で言及する事項を除いて詳細な説明を省略する。 (Second, third, and fourth modifications of the first embodiment)
5, 6 and 7 are configuration diagrams showing the flow of the liquefaction process in the natural gas liquefaction system according to the second, third and fourth modifications of the first embodiment of the present invention, respectively. In addition, in the liquefaction system 1 shown in FIG.5, FIG6 and FIG.7, about the component similar to the liquefaction system 1 which concerns on 1st Embodiment (another modification is included), respectively, the same code | symbol is attached | subjected, and below. Detailed description will be omitted except for the matters mentioned in.

図５に示すように、第２変形例による液化システム１では、ラインＬ４とラインＬ９との間に熱交換器６９が設けられている。これにより、第１気液分離槽２３において気相成分として分離されたラインＬ９を流れる原料ガスは、冷却器１２から蒸留装置１５に導入されるラインＬ４を流れる原料ガスとの熱交換によって加熱された後に第１圧縮機４に導入される。第１圧縮機４によって圧縮された原料ガスは、ラインＬ１０を介して液化装置２１に導入される。ラインＬ１０の下流側は、液化装置２１において最も温度の高い暖温領域Ｚ１に配置された管回路３０に接続されている。管回路３０は、蒸留装置１５の塔頂留出物が導入される管回路２２、混合冷媒が流れる管回路４２及び管回路５１と共に、暖温領域Ｚ１に配置された管束を構成する。   As shown in FIG. 5, in the liquefaction system 1 according to the second modified example, a heat exchanger 69 is provided between the line L4 and the line L9. Thereby, the source gas flowing through the line L9 separated as the gas phase component in the first gas-liquid separation tank 23 is heated by heat exchange with the source gas flowing through the line L4 introduced from the cooler 12 to the distillation apparatus 15. After that, it is introduced into the first compressor 4. The raw material gas compressed by the first compressor 4 is introduced into the liquefaction device 21 via the line L10. The downstream side of the line L10 is connected to the tube circuit 30 disposed in the warm temperature region Z1 having the highest temperature in the liquefaction device 21. The tube circuit 30 constitutes a tube bundle disposed in the warm temperature region Z1 together with the tube circuit 22 into which the overhead product of the distillation apparatus 15 is introduced, the tube circuit 42 through which the mixed refrigerant flows, and the tube circuit 51.

このような構成により、第２変形例では、ラインＬ１０を介して液化装置２１に導入される原料ガスの温度レベルが適正範囲よりも低くなり得る場合でも、熱交換器６９における熱交換によって原料ガスの温度を適切に高めることができる。つまり、第２変形例では、圧縮後のラインＬ１０における原料ガスの温度を液化装置２１における導入位置（管回路３０）の温度に近づける（好ましくは、１０℃以内とする）ことができ、その結果、液化装置２１の熱的負荷を軽減（熱応力の発生等を抑制）することが可能となる。   With such a configuration, in the second modified example, even if the temperature level of the raw material gas introduced into the liquefying device 21 through the line L10 can be lower than the appropriate range, the raw material gas is exchanged by heat exchange in the heat exchanger 69. The temperature can be increased appropriately. That is, in the second modification, the temperature of the raw material gas in the line L10 after compression can be brought close to the temperature of the introduction position (pipe circuit 30) in the liquefying device 21 (preferably within 10 ° C.), and as a result It is possible to reduce the thermal load on the liquefying device 21 (suppress the generation of thermal stress and the like).

なお、第２変形例における熱交換器６９の配置（すなわち、蒸留装置１５に導入されるラインＬ４を流れる原料ガスとの熱交換対象）については、圧縮後のラインＬ１０における原料ガスの温度を液化装置２１の導入位置の温度に近づけることが可能な限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、図６に示す第３変形例による液化システム１では、ラインＬ４とラインＬ１０との間に熱交換器６９が設けられる。これにより、第１圧縮機４によって圧縮されたラインＬ１０を流れる原料ガスは、ラインＬ４を流れる原料ガスとの熱交換によって加熱された後に液化装置２１に導入される。この第３変形例の構成では、熱交換器６９で加熱された原料ガスは、第１圧縮機４等を介することなく液化装置２１に導入されるため、液化装置２１への導入時の原料ガスの温度を制御し易いという利点がある。   In addition, about the arrangement | positioning of the heat exchanger 69 in 2nd modification (namely, heat exchange object with the raw material gas which flows into the line L4 introduced into the distillation apparatus 15), the temperature of the raw material gas in the line L10 after compression is liquefied. Various modifications are possible as long as the temperature of the introduction position of the apparatus 21 can be approached. For example, in the liquefaction system 1 according to the third modified example shown in FIG. 6, a heat exchanger 69 is provided between the line L4 and the line L10. Thereby, the raw material gas flowing through the line L10 compressed by the first compressor 4 is heated by heat exchange with the raw material gas flowing through the line L4 and then introduced into the liquefying device 21. In the configuration of the third modification, the raw material gas heated by the heat exchanger 69 is introduced into the liquefying device 21 without passing through the first compressor 4 or the like, and thus the raw material gas at the time of introduction into the liquefier 21 is used. There is an advantage that it is easy to control the temperature.

また、図７に示すように、第４変形例による液化システム１では、ラインＬ４とラインＬ６との間に熱交換器６９が設けられる。これにより、蒸留装置１５から塔頂留出物として分離されたラインＬ６を流れる原料ガスは、ラインＬ４を流れる原料ガスとの熱交換によって加熱された後に液化装置２１（管回路２２）内に導入される。この第４変形例では、特に、原料ガスとして表１に示したような重質分（高級炭化水素含有量）の比較的少ない天然ガス（リーンガス）が用いられ、蒸留後のラインＬ６を流れる原料ガスの温度レベルが適正範囲よりも低くなり得る場合でも、熱交換器６９における熱交換によって原料ガスの温度を適切に高めることができる。   Moreover, as shown in FIG. 7, in the liquefaction system 1 by the 4th modification, the heat exchanger 69 is provided between the line L4 and the line L6. As a result, the raw material gas flowing through the line L6 separated from the distillation apparatus 15 as a column top distillate is heated by heat exchange with the raw material gas flowing through the line L4 and then introduced into the liquefying device 21 (pipe circuit 22). Is done. In the fourth modification, natural gas (lean gas) having a relatively small heavy content (higher hydrocarbon content) as shown in Table 1 is used as the raw material gas, and the raw material gas flowing through the line L6 after distillation is used. Even when the temperature level can be lower than the appropriate range, the temperature of the source gas can be appropriately increased by heat exchange in the heat exchanger 69.

（第１実施形態の第５変形例）
図８は、本発明の第１実施形態の第５変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図である。なお、図８に示す液化システム１では、第１実施形態（他の変形例を含む）に係る液化システム１と同様の構成要素についてはそれぞれ同一の符号を付し、以下で言及する事項を除いて詳細な説明を省略する。 (Fifth Modification of First Embodiment)
FIG. 8: is a block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on the 5th modification of 1st Embodiment of this invention. In addition, in the liquefaction system 1 shown in FIG. 8, about the component similar to the liquefaction system 1 which concerns on 1st Embodiment (another modification is included), respectively, the same code | symbol is attached | subjected and the matter mentioned below is remove | excluded. Detailed description is omitted.

この第５変形例では、上述の第４変形例と類似の構成を有するが、ラインＬ９とラインＬ１０との間に熱交換器７９が更に設けられ、また、ラインＬ１０上に空冷式の第５冷却器８０が更に設けられている。これにより、第１圧縮機４から送出される原料ガスは、第５冷却器８０で冷却され、更に、第１圧縮機４に向けてラインＬ９を流れる原料ガスとの熱交換によって冷却された後に液化装置２１内に導入される。ここでは、ラインＬ１０の下流側は、中間領域Ｚ２に配置された管回路３１に接続されている。   The fifth modification has a configuration similar to that of the fourth modification described above, but a heat exchanger 79 is further provided between the line L9 and the line L10, and an air-cooled fifth type is provided on the line L10. A cooler 80 is further provided. Thereby, after the raw material gas sent out from the first compressor 4 is cooled by the fifth cooler 80 and further cooled by heat exchange with the raw material gas flowing through the line L9 toward the first compressor 4. It is introduced into the liquefaction device 21. Here, the downstream side of the line L10 is connected to the tube circuit 31 disposed in the intermediate region Z2.

このように、第５変形例では、第１圧縮機４から送出される原料ガスを中間領域Ｚ２に導入可能となる。これにより、暖温領域Ｚ１の管束を３つの管回路２２、管回路４２、及び管回路５１によって、また、中間領域Ｚ２の管束を３つの管回路３１、管回路４３、及び管回路５２によってそれぞれ構成することが可能となる。その結果、第５変形例では、液化装置２１をスプール巻き型熱交換器で構成する場合に、第４変形例の構成と比べて暖温領域Ｚ１及び暖温領域Ｚ１における管回路の配置（各領域における数量の偏り）が適正化され、液化装置２１の大型化を回避できるという利点がある。なお、第５冷却器８０では、第１冷却器１１、１２で用いられるプロパン冷媒を利用してもよい。   Thus, in the fifth modified example, the raw material gas sent from the first compressor 4 can be introduced into the intermediate region Z2. Accordingly, the tube bundle in the warm temperature region Z1 is provided by the three tube circuits 22, the tube circuit 42, and the tube circuit 51, and the tube bundle in the intermediate region Z2 is provided by the three tube circuits 31, the tube circuit 43, and the tube circuit 52, respectively. It can be configured. As a result, in the fifth modification, when the liquefying device 21 is configured by a spool-type heat exchanger, the arrangement of the tube circuits in the warm temperature region Z1 and the warm temperature region Z1 (each There is an advantage that the liquefaction apparatus 21 can be prevented from being enlarged. In the fifth cooler 80, the propane refrigerant used in the first coolers 11 and 12 may be used.

（第１実施形態の第６変形例）
図９は、本発明の第１実施形態の第６変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図である。表４には、第６変形例の液化システムにおける原料ガスの温度、圧力、流量、及び各成分のモル分率等の一例が示されている。また、表５には、液化システムで用いられる混合冷媒系の冷凍サイクルにおける冷媒の温度、圧力、流量、及び各成分のモル分率等の一例が示されている。なお、図９に示す液化システム１では、第１実施形態（他の変形例を含む）に係る液化システム１と同様の構成要素についてはそれぞれ同一の符号を付し、以下で言及する事項を除いて詳細な説明を省略する。 (Sixth Modification of First Embodiment)
FIG. 9 is a configuration diagram showing the flow of the liquefaction process in the natural gas liquefaction system according to the sixth modification of the first embodiment of the present invention. Table 4 shows an example of the temperature, pressure, flow rate, and mole fraction of each component of the raw material gas in the liquefaction system of the sixth modified example. Table 5 shows an example of the refrigerant temperature, pressure, flow rate, molar fraction of each component, and the like in the mixed refrigerant refrigeration cycle used in the liquefaction system. In addition, in the liquefaction system 1 shown in FIG. 9, about the component similar to the liquefaction system 1 which concerns on 1st Embodiment (another modification is included), respectively, the same code | symbol is attached | subjected and the matter mentioned below is remove | excluded. Detailed description is omitted.

図９に示すように、第６変形例による液化システム１では、原料ガスの組成の差異および熱交換器６９の有無の差異を除けば、上述の第２から第４変形例と略同様の構成を有している。ここでは、ラインＬ１０は、液化装置２１内の中間領域Ｚ２に配置された管回路３１に接続されている。また、図９には、液化システム１が備える混合冷媒方式の冷凍サイクルシステム７０の構成が示されている。ここでは、原料ガスとして表４に示すような重質分（高級炭化水素含有量）の比較的多い天然ガス（リッチガス）が用いられる。蒸留装置１５の塔頂留出物は、第１膨張機３での原料ガスの膨張を調整することにより、上述の第１実施形態の場合に比べてより低圧（約3,300kPaA）とされる。これにより、第１実施形態のようなリーンガスの液化処理の場合と比べて、蒸留装置１５の塔底のラインＬ５を介した天然ガス液（Natural Gas Liquid）の回収を高い効率（例えば、プロパンを約89％、ブタンを約100％回収）で実施可能となる。   As shown in FIG. 9, the liquefaction system 1 according to the sixth modified example has substantially the same configuration as the second to fourth modified examples described above except for the difference in the composition of the raw material gas and the difference in the presence or absence of the heat exchanger 69. have. Here, the line L10 is connected to the tube circuit 31 arranged in the intermediate region Z2 in the liquefying device 21. FIG. 9 shows a configuration of a mixed refrigerant type refrigeration cycle system 70 included in the liquefaction system 1. Here, natural gas (rich gas) having a relatively large heavy component (higher hydrocarbon content) as shown in Table 4 is used as the raw material gas. By adjusting the expansion of the raw material gas in the first expander 3, the column top distillate of the distillation apparatus 15 is set to a lower pressure (about 3,300 kPaA) than in the case of the first embodiment described above. Thereby, compared with the case of the liquefaction treatment of the lean gas as in the first embodiment, the recovery of the natural gas liquid (Natural Gas Liquid) via the line L5 at the bottom of the distillation apparatus 15 is high (for example, propane is used). (Approx. 89%, butane is recovered about 100%).

冷凍サイクルシステム７０では、液化装置２１からラインＬ１７を介して排出された低圧（約320kPaA）の混合冷媒が、第１冷媒圧縮機１７によって昇圧された後、第１インタークーラ２７によって冷却され、続く２段目の第２冷媒圧縮機１８によって昇圧された後、第２インタークーラ２８によって冷却され、さらに３段目の第３冷媒圧縮機１９によって昇圧された後、第３インタークーラ２９によって冷却される。その後、混合冷媒は、一連の冷却器群を構成する第１−第４冷媒冷却器３４−３７によって更に冷却された後にラインＬ１２を介して冷媒セパレータ４１に導入される。第１−第４冷媒冷却器３４−３７では、それぞれ超高圧（HHP）、高圧（HP）、中圧（MP）及び低圧（LP）のプロパン冷媒との熱交換によって混合冷媒が段階的に冷却される。   In the refrigeration cycle system 70, the low-pressure (about 320 kPaA) mixed refrigerant discharged from the liquefying device 21 via the line L17 is pressurized by the first refrigerant compressor 17, then cooled by the first intercooler 27, and continued. After being boosted by the second refrigerant compressor 18 in the second stage, it is cooled by the second intercooler 28, and after being boosted by the third refrigerant compressor 19 in the third stage, it is cooled by the third intercooler 29. The Thereafter, the mixed refrigerant is further cooled by first to fourth refrigerant coolers 34-37 constituting a series of cooler groups, and then introduced into the refrigerant separator 41 via a line L12. In the first to fourth refrigerant coolers 34-37, the mixed refrigerant is cooled stepwise by heat exchange with propane refrigerants of ultra high pressure (HHP), high pressure (HP), medium pressure (MP) and low pressure (LP), respectively. Is done.

なお、冷凍サイクルシステム７０は、上述のように、液化装置２１に導入される前の原料ガスを冷却するためのプロパン予冷系の設備（図示せず）を備えており、第１−第４冷媒冷却器３４−３７における混合冷媒の冷却には、そのプロパン予冷系のプロパン冷媒が用いられる。このような冷凍サイクルシステム７０は、他の実施形態（他の変形例を含む）にも同様に適用することが可能である。   As described above, the refrigeration cycle system 70 includes a propane precooling system facility (not shown) for cooling the raw material gas before being introduced into the liquefying device 21, and the first to fourth refrigerants. The propane precooling propane refrigerant is used for cooling the mixed refrigerant in the coolers 34-37. Such a refrigeration cycle system 70 can be similarly applied to other embodiments (including other modified examples).

Figure 2017122570
Figure 2017122570

Figure 2017122570
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（第１実施形態の第７変形例）
図１０は、本発明の第１実施形態の第７変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図である。表６には、第７変形例の液化システムにおける原料ガスの温度、圧力、流量、及び各成分のモル分率等の一例が示されている。なお、図１０に示す液化システム１では、第１実施形態（他の変形例を含む）に係る液化システム１と同様の構成要素についてはそれぞれ同一の符号を付し、以下で言及する事項を除いて詳細な説明を省略する。 (Seventh Modification of First Embodiment)
FIG. 10: is a block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on the 7th modification of 1st Embodiment of this invention. Table 6 shows an example of the temperature, pressure, flow rate, and mole fraction of each component of the raw material gas in the liquefaction system of the seventh modified example. In addition, in the liquefaction system 1 shown in FIG. 10, about the component similar to the liquefaction system 1 which concerns on 1st Embodiment (another modification is included), respectively, the same code | symbol is attached | subjected and the matter mentioned below is remove | excluded. Detailed description is omitted.

この第７変形例では、上述の第６変形例と同様に原料ガスとしてリッチガスが用いられ、特に、原料ガスの組成によってその臨界圧力が比較的高くなる場合に好適な構成を示している。液化システム１では、蒸留装置１５と第１気液分離槽２３との間のラインＬ６に低圧（LP）のプロパン冷媒（C3R）を用いる第３冷却器８６が設けられ、第１圧縮機４と液化装置２１との間のラインＬ１０に同様に低圧のプロパン冷媒を用いる第２冷却器８５が設けられている。このような構成により、蒸留装置１５からのラインＬ６を流れる原料ガスは、第３冷却器８６によって冷却された後に第１気液分離槽２３に導入される。つまり、第７変形例では、上述の第６変形例等のように第１気液分離槽２３に導入する原料ガスを液化装置２１（管回路２２）で冷却する必要はなく、液化装置２１の液化処理の負荷を軽減できるという利点がある。   In the seventh modified example, a rich gas is used as the source gas as in the sixth modified example described above, and in particular, a configuration suitable for a case where the critical pressure becomes relatively high depending on the composition of the source gas is shown. In the liquefaction system 1, a third cooler 86 using a low-pressure (LP) propane refrigerant (C 3 R) is provided in a line L 6 between the distillation apparatus 15 and the first gas-liquid separation tank 23, and the first compressor 4 Similarly, a second cooler 85 using a low-pressure propane refrigerant is provided in the line L10 to the liquefying device 21. With such a configuration, the raw material gas flowing in the line L6 from the distillation apparatus 15 is introduced into the first gas-liquid separation tank 23 after being cooled by the third cooler 86. That is, in the seventh modification, it is not necessary to cool the source gas introduced into the first gas-liquid separation tank 23 by the liquefaction device 21 (pipe circuit 22) as in the sixth modification described above. There is an advantage that the load of the liquefaction treatment can be reduced.

また、第１圧縮機４からのラインＬ１０を流れる原料ガスは、第２冷却器８５によって冷却された後に液化装置２１に導入される。この場合、ラインＬ１０の下流側は、液化装置２１において最も温度の高い暖温領域Ｚ１に配置された管回路３０に接続されている。つまり、第７変形例では、第１圧縮機４による原料ガスの昇圧によって原料ガスの温度レベルが適切なレベルを超えた場合でも、第２冷却器８５での冷却によって原料ガスの温度を液化装置２１の暖温領域Ｚ１の温度レベルに近づけ、その結果、液化装置２１の熱的負荷を軽減（熱応力の発生等を抑制）することができるという利点がある。   In addition, the raw material gas flowing through the line L <b> 10 from the first compressor 4 is introduced into the liquefying device 21 after being cooled by the second cooler 85. In this case, the downstream side of the line L10 is connected to the tube circuit 30 disposed in the warm temperature region Z1 having the highest temperature in the liquefying device 21. That is, in the seventh modification, even when the temperature level of the source gas exceeds an appropriate level due to the pressure increase of the source gas by the first compressor 4, the temperature of the source gas is liquefied by cooling with the second cooler 85. As a result, there is an advantage that the thermal load of the liquefying device 21 can be reduced (the generation of thermal stress and the like can be suppressed).

Figure 2017122570
Figure 2017122570

（第２実施形態）
図１１は本発明の第２実施形態に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図である。また、表７には、第２実施形態に係る液化システム１における原料ガスの温度、圧力、流量、及び各成分のモル分率等の一例を示す。なお、図１１に示す液化システム１では、第１実施形態に係る液化システム１と同様の構成要素についてはそれぞれ同一の符号を付し、以下で言及する事項を除いて詳細な説明を省略する。 (Second Embodiment)
FIG. 11 is a block diagram showing the flow of liquefaction processing in the natural gas liquefaction system according to the second embodiment of the present invention. Table 7 shows an example of the temperature, pressure, flow rate, and mole fraction of each component in the liquefaction system 1 according to the second embodiment. In addition, in the liquefaction system 1 shown in FIG. 11, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to the liquefaction system 1 which concerns on 1st Embodiment, respectively, and detailed description is abbreviate | omitted except the matter mentioned below.

第２実施形態の液化システム１では、水分除去装置２に原料ガスを供給するラインＬ１の上流側に更なるガス供給用の第４圧縮機７１及び第４冷却器７２が設けられている。この液化システム１では、ラインＬ１８から供給された原料ガスが、ガス供給用の第４圧縮機７１において昇圧されると共に、その下流側に設けられた第４冷却器７２で冷却された後に水分除去装置２に供給される。   In the liquefaction system 1 of the second embodiment, a fourth compressor 71 and a fourth cooler 72 for further gas supply are provided on the upstream side of the line L1 for supplying the raw material gas to the moisture removing device 2. In this liquefaction system 1, the source gas supplied from the line L18 is pressurized in the fourth compressor 71 for gas supply, and after being cooled by the fourth cooler 72 provided on the downstream side, the moisture is removed. Supplied to the device 2.

このような第２実施形態の液化システム１では、液化システム１に供給される原料ガスの圧力が比較的低い場合でも、ガス供給用の第４圧縮機７１によって原料ガスを所望の圧力まで昇圧可能となり、その結果、第１圧縮機４から液化装置２１に送られる原料ガスの圧力値を比較的高く維持すること（ここでは、約6,800kPaAの圧力）が可能となる。このような液化システム１は、特に、シェールガスなどの比較的圧力の低い供給源からの原料ガスの処理に好適である。   In such a liquefaction system 1 of the second embodiment, even when the pressure of the source gas supplied to the liquefaction system 1 is relatively low, the source gas can be boosted to a desired pressure by the fourth compressor 71 for gas supply. As a result, the pressure value of the raw material gas sent from the first compressor 4 to the liquefaction device 21 can be kept relatively high (here, a pressure of about 6,800 kPaA). Such a liquefaction system 1 is particularly suitable for processing raw material gas from a relatively low pressure source such as shale gas.

さらに、第２実施形態の液化システム１では、ガス供給用の第４圧縮機７１を設けることにより、第１圧縮機４から液化装置２１に送られる原料ガスの温度レベルも比較的高く維持できるため、ラインＬ１０は、液化装置２１内の高温側となる暖温領域Ｚ１（すなわち、液化装置２１に導入される原料ガスと同等の温度レベルを有する混合冷媒の導入側）に配置された管回路３０に接続されている。その後、原料ガスは、管回路３０から中間領域Ｚ２に配置された管回路３１及び冷温領域Ｚ３に配置された管回路３２を通って液化及び過冷却される。   Furthermore, in the liquefaction system 1 of the second embodiment, the temperature level of the raw material gas sent from the first compressor 4 to the liquefaction device 21 can be maintained relatively high by providing the fourth compressor 71 for gas supply. The line L10 is a tube circuit 30 arranged in a warm temperature region Z1 on the high temperature side in the liquefaction device 21 (that is, a mixed refrigerant introduction side having a temperature level equivalent to the raw material gas introduced into the liquefaction device 21). It is connected to the. Thereafter, the raw material gas is liquefied and supercooled from the tube circuit 30 through the tube circuit 31 disposed in the intermediate region Z2 and the tube circuit 32 disposed in the cold region Z3.

このように、第２実施形態の液化システム１では、液化装置２１に導入される原料ガスの温度が増大した場合でも、原料ガスをより温度レベルの近い液化装置２１の暖温領域Ｚ１（高温側）に導入する構成としたため、液化装置２１の熱的負荷を軽減（熱応力の発生等を抑制）すると共に、液化処理の効率を高めることができる。なお、原料ガスを液化装置２１の暖温領域Ｚ１に導入する構成は、ガス供給用の第４圧縮機７１の有無に拘わらず、原料ガスの圧力レベルに応じて適宜採用することができる。また、原料ガスの圧力が高すぎて、原料ガスの温度が液化装置２１の暖温領域Ｚ１（高温側）の温度よりも高くなる場合は、図１０と同様に、第２冷却器８５を設置して液化装置２１の負荷を軽減することができる。   As described above, in the liquefaction system 1 of the second embodiment, even when the temperature of the raw material gas introduced into the liquefier 21 increases, the raw material gas is heated to the warm temperature region Z1 (high temperature side) of the liquefier 21 closer to the temperature level. Therefore, the thermal load on the liquefying device 21 can be reduced (the generation of thermal stress and the like) can be reduced, and the efficiency of the liquefaction treatment can be increased. In addition, the structure which introduce | transduces source gas into the warm temperature area | region Z1 of the liquefying apparatus 21 can be suitably employ | adopted according to the pressure level of source gas irrespective of the presence or absence of the 4th compressor 71 for gas supply. Further, when the pressure of the raw material gas is too high and the temperature of the raw material gas becomes higher than the temperature of the warm temperature region Z1 (high temperature side) of the liquefying device 21, the second cooler 85 is installed as in FIG. Thus, the load on the liquefying device 21 can be reduced.

Figure 2017122570
Figure 2017122570

（第３実施形態）
図１２は本発明の第３実施形態に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図である。また、表８には、第３実施形態に係る液化システム１における原料ガスの温度、圧力、流量、及び各成分のモル分率等の一例を示す。なお、図１２に示す液化システム１では、第１及び第２実施形態に係る液化システム１と同様の構成要素についてはそれぞれ同一の符号を付し、以下で言及する事項を除いて詳細な説明を省略する。 (Third embodiment)
FIG. 12: is a block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on 3rd Embodiment of this invention. Table 8 shows an example of the temperature, pressure, flow rate, and mole fraction of each component in the liquefaction system 1 according to the third embodiment. In addition, in the liquefaction system 1 shown in FIG. 12, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to the liquefaction system 1 which concerns on 1st and 2nd embodiment, respectively, and detailed description is excluded except the matter mentioned below. Omitted.

第３実施形態の液化システム１では、第１圧縮機４の下流に更なる昇圧用の第２圧縮機７５が設けられている。つまり、原料ガスは、第１圧縮機４において昇圧された後に、ラインＬ１０ａを介して第２圧縮機７５に送られ、そこで更に昇圧（ここでは、約7,000kPaAの圧力）された後、ラインＬ１０ｂを介して液化装置２１に導入される。液化装置２１の内部は、第２実施形態と同様の構成を有しており、ラインＬ１０ｂは、液化装置２１内の暖温領域Ｚ１に配置された管回路３０に接続されている。   In the liquefaction system 1 of the third embodiment, a second pressurizing second compressor 75 is provided downstream of the first compressor 4. That is, the source gas is boosted in the first compressor 4 and then sent to the second compressor 75 via the line L10a, where it is further boosted (here, a pressure of about 7,000 kPaA), and then the line L10b Is introduced into the liquefaction device 21. The inside of the liquefying apparatus 21 has the same configuration as that of the second embodiment, and the line L10b is connected to the tube circuit 30 disposed in the warm temperature region Z1 in the liquefying apparatus 21.

このような第３実施形態の液化システム１では、第１圧縮機４の下流に更なる第２圧縮機７５を設けたため、第２圧縮機７５からラインＬ１０ｂを介して液化装置２１に導入される原料ガスの圧力を一層（例えば、7,000〜10,000kPaA程度の圧力まで）増大させることができ、液化処理の効率が向上する。また、原料ガスを温度レベルがより近い液化装置２１の暖温領域Ｚ１に導入する構成としたため、液化装置２１の熱的負荷を軽減すると共に、液化処理の効率をより高めることができるという利点もある。   In such a liquefaction system 1 of the third embodiment, since the second compressor 75 is further provided downstream of the first compressor 4, the second compressor 75 is introduced into the liquefaction device 21 via the line L10b. The pressure of the source gas can be further increased (for example, up to a pressure of about 7,000 to 10,000 kPaA), and the efficiency of the liquefaction treatment is improved. Moreover, since it was set as the structure which introduce | transduces source gas into the warm temperature area | region Z1 of the liquefying apparatus 21 with a nearer temperature level, while also reducing the thermal load of the liquefying apparatus 21, the advantage that the efficiency of liquefaction processing can be improved more. is there.

Figure 2017122570
Figure 2017122570

（第３実施形態の変形例）
図１３は本発明の第３実施形態の変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図である。なお、図１３に示す液化システム１では、第１から第３実施形態に係る液化システム１と同様の構成要素についてはそれぞれ同一の符号を付し、以下で言及する事項を除いて詳細な説明を省略する。 (Modification of the third embodiment)
FIG. 13: is a block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on the modification of 3rd Embodiment of this invention. In addition, in the liquefaction system 1 shown in FIG. 13, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to the liquefaction system 1 which concerns on 1st to 3rd embodiment, respectively, and detailed description is excluded except the matter mentioned below. Omitted.

この変形例による液化システム１では、第２圧縮機７５がモータ（第１モータ）８１によって駆動され、 の速度は可変周波数駆動を行うコントローラ８２によって制御される。モータ８１には外部から電力が供給される。モータ８１の速度（すなわち、第２圧縮機７５の動作）は、ラインＬ１０ｂに設けられた圧力計８３の検出値に基づき、液化装置２１に導入される原料ガスの圧力が一定（所定の目標範囲）となるように制御される。これにより、液化装置２１に導入される原料ガスの圧力を第２圧縮機７５によって安定的に増大させることができ、その結果、原料ガスの温度も適切な範囲に安定的に維持され、液化装置２１おける液化処理を効率的かつ安定的に行うことが可能となる。   In the liquefaction system 1 according to this modification, the second compressor 75 is driven by a motor (first motor) 81, and the speed is controlled by a controller 82 that performs variable frequency driving. Electric power is supplied to the motor 81 from the outside. The speed of the motor 81 (that is, the operation of the second compressor 75) is based on the detected value of the pressure gauge 83 provided in the line L10b, and the pressure of the raw material gas introduced into the liquefier 21 is constant (predetermined target range). ). Thereby, the pressure of the raw material gas introduced into the liquefying device 21 can be stably increased by the second compressor 75, and as a result, the temperature of the raw material gas is also stably maintained in an appropriate range, The liquefaction process at 21 can be performed efficiently and stably.

（第４実施形態）
図１４は本発明の第４実施形態に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図である。また、表９には、第４実施形態に係る液化システム１における原料ガスの温度、圧力、流量、及び各成分のモル分率等の一例を示す。なお、図１４に示す液化システム１では、第１から第３実施形態に係る液化システム１と同様の構成要素についてはそれぞれ同一の符号を付し、以下で言及する事項を除いて詳細な説明を省略する。 (Fourth embodiment)
FIG. 14: is a block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on 4th Embodiment of this invention. Table 9 shows an example of the temperature, pressure, flow rate, and mole fraction of each component in the liquefaction system 1 according to the fourth embodiment. In addition, in the liquefaction system 1 shown in FIG. 14, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to the liquefaction system 1 which concerns on 1st to 3rd embodiment, respectively, and detailed description is excluded except the matter mentioned below. Omitted.

第４実施形態の液化システム１では、図１２の第３実施形態に示した第２圧縮機７５の下流に、低圧（LP）のプロパン冷媒（C3R）を用いる更なる第２冷却器８５が設けられている。第１圧縮機４からラインＬ１０ａに送出された原料ガスは、第２圧縮機７５において昇圧された後にラインＬ１０ｂを介して第２冷却器８５に送られ、そこで更に冷却された後、ラインＬ１０ｃを介して液化装置２１に導入される。液化装置２１の内部は、第３実施形態と同様の構成を有しており、ラインＬ１０ｃは、液化装置２１内の暖温領域Ｚ１に配置された管回路３０に接続されている。   In the liquefaction system 1 of the fourth embodiment, a further second cooler 85 using a low-pressure (LP) propane refrigerant (C3R) is provided downstream of the second compressor 75 shown in the third embodiment of FIG. It has been. The raw material gas sent from the first compressor 4 to the line L10a is boosted in the second compressor 75 and then sent to the second cooler 85 via the line L10b. After further cooling there, the raw material gas passes through the line L10c. And introduced into the liquefaction device 21. The inside of the liquefying device 21 has the same configuration as that of the third embodiment, and the line L10c is connected to the tube circuit 30 disposed in the warm temperature region Z1 in the liquefying device 21.

このような第４実施形態の液化システム１では、第２圧縮機７５による原料ガスの昇圧により、原料ガスの温度レベルが適切なレベルを超えた場合でも、第２圧縮機７５の下流側に設けられた第２冷却器８５において、低圧のプロパン冷媒を用いて原料ガスを冷却することにより、原料ガスを液化装置２１の暖温領域Ｚ１の温度レベルに近づけることができる。その結果、液化装置２１の熱的負荷を軽減すると共に、液化処理の効率を高めることができる。また、第１圧縮機４の起動時等におけるリサイクル運転における冷却に第２冷却器８５（すなわち、水やエアーよりも冷却能の高いプロパン冷媒）を利用することができ、より低温（0℃以下）の冷却が可能となるという利点もある。   In such a liquefaction system 1 of the fourth embodiment, even if the temperature level of the source gas exceeds an appropriate level due to the pressure increase of the source gas by the second compressor 75, it is provided on the downstream side of the second compressor 75. In the second cooler 85, the raw material gas can be brought close to the temperature level of the warm temperature region Z1 of the liquefying device 21 by cooling the raw material gas using a low-pressure propane refrigerant. As a result, the thermal load on the liquefaction device 21 can be reduced and the efficiency of the liquefaction process can be increased. In addition, the second cooler 85 (that is, a propane refrigerant having a higher cooling ability than water or air) can be used for cooling in the recycle operation at the time of starting the first compressor 4 and the like. ) Can be cooled.

Figure 2017122570
Figure 2017122570

表１０には、上述の第１から第４実施形態ならびに第１及び第２参考例における各圧縮機に必要な動力の比較を示している。表１０に示すように、第１及び第２参考例（従来技術）に対し、第１から第４実施形態のトータルの動力及び比出力が減少していることがわかる。   Table 10 shows a comparison of power required for the compressors in the first to fourth embodiments and the first and second reference examples. As shown in Table 10, it can be seen that the total power and specific output of the first to fourth embodiments are reduced with respect to the first and second reference examples (prior art).

Figure 2017122570
Figure 2017122570

（第５実施形態）
図１５は本発明の第５実施形態に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図である。なお、図１５に示す液化システム１では、第１から第４実施形態に係る液化システム１と同様の構成要素についてはそれぞれ同一の符号を付し、以下で言及する事項を除いて詳細な説明を省略する。 (Fifth embodiment)
FIG. 15: is a block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on 5th Embodiment of this invention. In addition, in the liquefaction system 1 shown in FIG. 15, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to the liquefaction system 1 which concerns on 1st to 4th embodiment, respectively, and detailed description except the matter mentioned below is carried out. Omitted.

第５実施形態の液化システム１では、上述の第１から第４実施形態の場合とは異なり、第１膨張機３及び第１圧縮機４は機械的に接続されておらず、両者は電気的に接続されている。第１膨張機３には発電装置８７が接続されており、この発電装置８７により、第１膨張機３が発生する動力は電力に変換される。この発電装置８７で発生した電力は、第１圧縮機４を駆動するモータ８４に供給される（すなわち、第１膨張機３において発生した動力を第１圧縮機４で利用する）。なお、発電装置８７から供給される電力は、モータ８４を駆動する電力の少なくとも一部であればよく、電力が不足した場合には、図示しない外部の電力供給源から別途電力が供給される。   In the liquefaction system 1 of the fifth embodiment, unlike the first to fourth embodiments described above, the first expander 3 and the first compressor 4 are not mechanically connected, and both are electrically connected. It is connected to the. A power generator 87 is connected to the first expander 3, and the power generated by the first expander 3 is converted into electric power by the power generator 87. The electric power generated by the power generator 87 is supplied to the motor 84 that drives the first compressor 4 (that is, the motive power generated in the first expander 3 is used by the first compressor 4). The power supplied from the power generation device 87 may be at least part of the power for driving the motor 84. When the power is insufficient, power is separately supplied from an external power supply source (not shown).

このような第５実施形態の液化システム１では、第１膨張機３及び第１圧縮機４が電気的に接続されるため、第１膨張機３及び第１圧縮機４の起動時や停止時における動作の自由度が高くなる（すなわち、互いに独立に動作可能になる）という利点がある。   In such a liquefaction system 1 according to the fifth embodiment, the first expander 3 and the first compressor 4 are electrically connected. Therefore, when the first expander 3 and the first compressor 4 are started or stopped. There is an advantage that the degree of freedom of operation in (i.e., it becomes possible to operate independently).

（第６実施形態）
図１６は本発明の第６実施形態に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図である。なお、図１６に示す液化システム１では、第１から第５実施形態に係る液化システム１と同様の構成要素についてはそれぞれ同一の符号を付し、以下で言及する事項を除いて詳細な説明を省略する。 (Sixth embodiment)
FIG. 16: is a block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on 6th Embodiment of this invention. In addition, in the liquefaction system 1 shown in FIG. 16, about the component similar to the liquefaction system 1 which concerns on 1st to 5th embodiment, each is attached | subjected the same code | symbol, and detailed description is excluded except the matter mentioned below. Omitted.

第６実施形態の液化システム１では、原料ガスとして約88mol%のメタンを含むリッチガスが用いられる（第６実施形態の変形例ならびに第７及び第８実施形態も同様）。この液化システム１では、蒸留装置１５の塔頂留出物として分離された原料ガスは、ラインＬ１９を介して第１圧縮機４に直接導入されて圧縮される。その後、原料ガスは、第１圧縮機４からラインＬ２０を介して暖温領域Ｚ１に配置された管回路２２に送られて冷却された後、更に、ラインＬ２１を介して第１気液分離槽２３に導入される。   In the liquefaction system 1 of the sixth embodiment, a rich gas containing about 88 mol% of methane is used as the raw material gas (the same applies to the modified example of the sixth embodiment and the seventh and eighth embodiments). In this liquefaction system 1, the raw material gas separated as the top distillate of the distillation apparatus 15 is directly introduced into the first compressor 4 via the line L19 and compressed. Thereafter, the raw material gas is sent from the first compressor 4 via the line L20 to the tube circuit 22 disposed in the warm temperature zone Z1 and cooled, and then further, the first gas-liquid separation tank via the line L21. 23.

第１気液分離槽２３は、原料ガス中の液相成分（凝縮成分）を分離し、その液相成分を構成する炭化水素等の液体をラインＬ２２に設けられた膨張弁８９を介して再び蒸留装置１５に循環する。一方、第１気液分離槽２３において気相成分を構成するメタンを主成分とする原料ガスは、ラインＬ２３を介して液化装置２１内の管回路３１に送られる。   The first gas-liquid separation tank 23 separates the liquid phase component (condensed component) in the raw material gas, and the liquid such as hydrocarbons constituting the liquid phase component again passes through the expansion valve 89 provided in the line L22. Circulate to the distillation unit 15. On the other hand, in the first gas-liquid separation tank 23, the raw material gas mainly composed of methane constituting the gas phase component is sent to the tube circuit 31 in the liquefier 21 via the line L23.

このような第６実施形態の液化システム１では、第１圧縮機４の下流側に第１気液分離槽２３を設け、第１圧縮機４からの原料ガスを暖温領域Ｚ１に配置された管回路２２を通して第１気液分離槽２３に導入する構成としたため、原料ガスの温度レベルを液化装置２１の暖温領域Ｚ１の温度レベルに近づけることができ、さらに、原料ガスを液化装置２１の暖温領域Ｚ１（管回路２２）で冷却した後に、第１気液分離槽２３からの気相成分を液化装置２１の中間領域Ｚ２（管回路３１）に導入する構成としたため、原料ガスの温度レベルを液化装置２１の中間領域Ｚ２の温度レベルに容易に近づけることができる。さらに、第１気液分離槽２３からの原料ガスを第１圧縮機４によって圧送可能となるため、上述の第１実施形態等において第１気液分離槽２３から蒸留装置１５への循環経路（ラインＬ２１）に設けた還流ポンプ２４を省略できるという利点もある。   In such a liquefaction system 1 of the sixth embodiment, the first gas-liquid separation tank 23 is provided on the downstream side of the first compressor 4, and the raw material gas from the first compressor 4 is disposed in the warm temperature zone Z1. Since the first gas-liquid separation tank 23 is introduced through the tube circuit 22, the temperature level of the raw material gas can be brought close to the temperature level of the warm temperature region Z1 of the liquefying device 21, and the raw material gas can be supplied to the liquefying device 21. Since the vapor phase component from the first gas-liquid separation tank 23 is introduced into the intermediate region Z2 (pipe circuit 31) of the liquefying device 21 after cooling in the warm temperature zone Z1 (pipe circuit 22), the temperature of the raw material gas The level can be easily brought close to the temperature level of the intermediate region Z2 of the liquefying device 21. Furthermore, since the source gas from the first gas-liquid separation tank 23 can be pumped by the first compressor 4, a circulation path (from the first gas-liquid separation tank 23 to the distillation apparatus 15 in the first embodiment described above) ( There is also an advantage that the reflux pump 24 provided in the line L21) can be omitted.

液化装置２１での原料ガスの液化には、圧縮機４の吐出圧をより高める（すなわち、液化装置２１に導入される原料ガスの圧力を高める）ことが有利である。しかしながら、第１実施形態等のように、蒸留装置１５の塔頂留出物を液化装置２１によって一旦冷却した後に第１気液分離槽２３で気液分離し、その気相成分を第１圧縮機４によって圧縮してから液化装置２１に導入する構成では、液化装置２１の前の第１圧縮機４において原料ガスの温度が上昇するため、原料ガスの組成、圧力、及び供給量等の条件によっては、原料ガスの温度レベルが液化装置２１への導入のための適切な範囲を外れ、これにより、液化装置２１の熱的負荷が大きくなるという問題がある。このような問題は、液化装置２１への原料ガスの導入位置を変更することにより解消可能であるが、原料ガスの導入位置の変更が容易でないスプール巻き型熱交換器を主熱交換器として用いる場合にはその熱交換器の構造上対処できない場合がある。そこで、本実施形態のように、蒸留装置１５の塔頂留出物として分離された原料ガスが、ラインＬ１９を介して第１圧縮機４に直接導入されて圧縮される構成とし、第１圧縮機４で圧縮された原料ガスを液化装置２１の暖温領域Ｚ１で冷却した後に第１気液分離槽２３で気液分離し、その気相成分を液化装置２１の中間領域Ｚ２（暖温領域Ｚ１の下流）に導入することにより、原料ガスの温度レベルを適切な範囲に維持することが可能となる。   For the liquefaction of the raw material gas in the liquefying device 21, it is advantageous to further increase the discharge pressure of the compressor 4 (that is, increase the pressure of the raw material gas introduced into the liquefying device 21). However, as in the first embodiment, the column top distillate of the distillation apparatus 15 is once cooled by the liquefaction apparatus 21, and then gas-liquid separated in the first gas-liquid separation tank 23, and the gas phase component is first compressed. In the configuration in which the gas is compressed by the machine 4 and then introduced into the liquefaction device 21, the temperature of the raw material gas rises in the first compressor 4 before the liquefaction device 21. In some cases, the temperature level of the raw material gas is out of the appropriate range for introduction into the liquefying device 21, thereby increasing the thermal load on the liquefying device 21. Such a problem can be solved by changing the introduction position of the raw material gas to the liquefying device 21, but a spool-type heat exchanger in which the change of the introduction position of the raw material gas is not easy is used as the main heat exchanger. In some cases, the structure of the heat exchanger may not cope. Therefore, as in the present embodiment, the raw material gas separated as the top distillate of the distillation apparatus 15 is directly introduced into the first compressor 4 via the line L19 and compressed, and the first compression is performed. The raw material gas compressed by the machine 4 is cooled in the warm temperature region Z1 of the liquefier 21, and then gas-liquid separated in the first gas-liquid separation tank 23, and the gas phase component is separated in the intermediate region Z2 (warm temperature region) of the liquefaction device 21. By introducing it downstream of Z1, the temperature level of the raw material gas can be maintained in an appropriate range.

（第６実施形態の第１変形例）
図１７は本発明の第６実施形態の変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図である。また、表１１には、第６実施形態の変形例に係る液化システム１における原料ガスの温度、圧力、流量、及び各成分のモル分率等の一例を示す。なお、図１７に示す液化システム１では、第６実施形態に係る液化システム１と同様の構成要素についてはそれぞれ同一の符号を付し、以下で言及する事項を除いて詳細な説明を省略する。 (First Modification of Sixth Embodiment)
FIG. 17: is a block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on the modification of 6th Embodiment of this invention. Table 11 shows an example of the temperature, pressure, flow rate, and mole fraction of each component of the raw material gas in the liquefaction system 1 according to the modification of the sixth embodiment. In addition, in the liquefaction system 1 shown in FIG. 17, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to the liquefaction system 1 which concerns on 6th Embodiment, respectively, and detailed description is abbreviate | omitted except the matter mentioned below.

この変形例による液化システム１では、図１６の第６実施形態に示した第１冷却器１１が省略される一方、第１圧縮機４の下流に、低圧のプロパンを冷媒として用いる更なる第２冷却器８５が設けられている。原料ガスは、第１圧縮機４からラインＬ２０ａを介して第２冷却器８５に送られて冷却された後、ラインＬ２０ｂを介して液化装置２１の暖温領域Ｚ１に配置された管回路２２に送られて更に冷却され、その後、ラインＬ２１を介して第１気液分離槽２３に導入される。   In the liquefaction system 1 according to this modified example, the first cooler 11 shown in the sixth embodiment of FIG. 16 is omitted, while a second low pressure propane is used as a refrigerant downstream of the first compressor 4. A cooler 85 is provided. After the raw material gas is sent from the first compressor 4 to the second cooler 85 via the line L20a and cooled, the raw material gas passes through the line L20b to the tube circuit 22 disposed in the warm temperature region Z1 of the liquefier 21. Then, it is further cooled, and then introduced into the first gas-liquid separation tank 23 via the line L21.

このような第６実施形態の第１変形例による液化システム１では、第１圧縮機４の下流に更なる第２冷却器８５を設けたため、第１圧縮機４からの原料ガスの温度が液化装置２１の暖温領域Ｚ１の温度よりも高い場合でも、第２冷却器８５によって原料ガスを冷却してその温度を液化装置２１の暖温領域Ｚ１の温度レベルに容易に近づけることができる。   In such a liquefaction system 1 according to the first modification of the sixth embodiment, since the second cooler 85 is provided downstream of the first compressor 4, the temperature of the raw material gas from the first compressor 4 is liquefied. Even when the temperature is higher than the temperature of the warm temperature region Z1 of the apparatus 21, the source gas is cooled by the second cooler 85, and the temperature can be easily brought close to the temperature level of the warm temperature region Z1 of the liquefying device 21.

Figure 2017122570
Figure 2017122570

（第６実施形態の第２及び第３変形例）
図１８及び図１９は、それぞれ本発明の第６実施形態の第２及び第３変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図である。なお、図１８及び図１９に示す液化システム１では、第６実施形態（他の変形例を含む）に係る液化システム１と同様の構成要素についてはそれぞれ同一の符号を付し、以下で言及する事項を除いて詳細な説明を省略する。 (Second and third modifications of the sixth embodiment)
18 and 19 are configuration diagrams showing the flow of liquefaction processing in a natural gas liquefaction system according to second and third modifications of the sixth embodiment of the present invention, respectively. In addition, in the liquefaction system 1 shown in FIG.18 and FIG.19, about the component similar to the liquefaction system 1 which concerns on 6th Embodiment (another modification is included), each is attached | subjected the same code | symbol, and it mentions below. Detailed explanations are omitted except for matters.

図１８に示すように、第２変形例による液化システム１では、ラインＬ４とラインＬ１９との間に熱交換器６９が設けられている。これにより、蒸留装置１５の塔頂留出物として分離されたラインＬ１９を流れる原料ガスは、冷却器１２から蒸留装置１５に導入されるラインＬ４を流れる原料ガスとの熱交換によって加熱された後に第１圧縮機４に導入される。第１圧縮機４によって圧縮された原料ガスは、ラインＬ２０を介して液化装置２１に導入される。ラインＬ２０の下流側は、液化装置２１において最も温度の高い暖温領域Ｚ１に配置された管回路２２に接続されている。   As shown in FIG. 18, in the liquefaction system 1 according to the second modification, a heat exchanger 69 is provided between the line L4 and the line L19. Thereby, after the raw material gas flowing through the line L19 separated as the top distillate of the distillation apparatus 15 is heated by heat exchange with the raw material gas flowing through the line L4 introduced into the distillation apparatus 15 from the cooler 12 Introduced into the first compressor 4. The raw material gas compressed by the first compressor 4 is introduced into the liquefaction device 21 via the line L20. The downstream side of the line L20 is connected to a pipe circuit 22 disposed in the warm temperature region Z1 having the highest temperature in the liquefaction device 21.

このような構成により、第２変形例では、ラインＬ２０を介して液化装置２１に導入される原料ガスの温度レベルが適正範囲よりも低くなり得る場合でも、熱交換器６９における熱交換によって原料ガスの温度を適切に高めることができる。つまり、第２変形例では、圧縮後のラインＬ２０における原料ガスの温度を液化装置２１における導入位置（管回路２２）の温度に近づける（好ましくは、１０℃以内とする）ことができ、その結果、液化装置２１の熱的負荷を軽減（熱応力の発生等を抑制）することが可能となる。   With such a configuration, in the second modified example, even when the temperature level of the raw material gas introduced into the liquefying device 21 through the line L20 can be lower than the appropriate range, the raw material gas is exchanged by heat exchange in the heat exchanger 69. The temperature can be increased appropriately. That is, in the second modification, the temperature of the raw material gas in the line L20 after compression can be brought close to the temperature of the introduction position (pipe circuit 22) in the liquefying device 21 (preferably within 10 ° C.), and as a result It is possible to reduce the thermal load on the liquefying device 21 (suppress the generation of thermal stress and the like).

また、図１９に示すように、第３変形例による液化システム１では、ラインＬ４とラインＬ２０との間に熱交換器６９が設けられている。これにより、第１圧縮機４から送出されたラインＬ２０を流れる原料ガスは、ラインＬ４を流れる原料ガスとの熱交換によって加熱された後に液化装置２１の暖温領域Ｚ１に配置された管回路２２に導入される。この第３変形例では、熱交換器６９で加熱された原料ガスは、第１圧縮機４等を介することなく液化装置２１に導入されるため、液化装置２１への導入時の原料ガスの温度を制御し易いという利点がある。   Moreover, as shown in FIG. 19, in the liquefaction system 1 by the 3rd modification, the heat exchanger 69 is provided between the line L4 and the line L20. Thereby, the raw material gas flowing through the line L20 sent from the first compressor 4 is heated by heat exchange with the raw material gas flowing through the line L4, and then the tube circuit 22 disposed in the warm temperature region Z1 of the liquefying device 21. To be introduced. In the third modification, the raw material gas heated by the heat exchanger 69 is introduced into the liquefaction device 21 without passing through the first compressor 4 or the like, so the temperature of the raw material gas at the time of introduction into the liquefaction device 21 is increased. There is an advantage that it is easy to control.

なお、上述の第６実施形態の第２及び第３変形例における熱交換器６９の配置については、圧縮後のラインＬ２０における原料ガスの温度を液化装置２１の導入位置の温度に近づけることが可能な限りにおいて種々の変更が可能である。   In addition, about the arrangement | positioning of the heat exchanger 69 in the 2nd and 3rd modification of the above-mentioned 6th Embodiment, it is possible to make the temperature of the raw material gas in the line L20 after compression approach the temperature of the introduction position of the liquefying device 21. Various modifications are possible as long as possible.

（第６実施形態の第４変形例）
図２０は、本発明の第６実施形態の第４変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図である。表１２には、第４変形例の液化システムにおける原料ガスの温度、圧力、流量、及び各成分のモル分率等の一例が示されている。なお、図２０に示す液化システム１では、第６実施形態（他の変形例を含む）に係る液化システム１と同様の構成要素についてはそれぞれ同一の符号を付し、以下で言及する事項を除いて詳細な説明を省略する。 (Fourth Modification of Sixth Embodiment)
FIG. 20: is a block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on the 4th modification of 6th Embodiment of this invention. Table 12 shows an example of the temperature, pressure, flow rate, and mole fraction of each component of the raw material gas in the liquefaction system of the fourth modified example. In addition, in the liquefaction system 1 shown in FIG. 20, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to the liquefaction system 1 which concerns on 6th Embodiment (another modification is included), respectively, except the matter mentioned below. Detailed description is omitted.

この第４変形例では、原料ガスとして上述の第６実施形態よりも低圧のガスが用いられ、特に、窒素や重質分を含む原料ガスの組成によってその臨界圧力が比較的高くなる場合に好適な構成を示している。液化システム１では、第６実施形態の第１変形例と同様に、原料ガスは、第１圧縮機４からラインＬ２０ａを介して第２冷却器８５に送られて冷却された後、ラインＬ２０ｂを介して第１気液分離槽２３に導入される。一方、第４変形例では、ラインＬ２０ｂは、液化装置２１を介さずに第１気液分離槽２３に接続され、この第１気液分離槽２３において気相成分を構成する原料ガスは、ラインＬ２３を介して液化装置２１内において最も温度の高い暖温領域Ｚ１に配置された管回路３０に送られる。このような構成により、第４変形例では、上述の第１変形例のように第１気液分離槽２３に導入する原料ガスを液化装置２１で冷却（管回路２２に導入）する必要はなく、液化装置２１の液化処理の負荷を軽減できるという利点がある。   In the fourth modified example, a gas having a lower pressure than that of the above-described sixth embodiment is used as the source gas, and particularly suitable when the critical pressure is relatively high due to the composition of the source gas containing nitrogen and heavy components. The structure is shown. In the liquefaction system 1, as in the first modification of the sixth embodiment, the raw material gas is sent from the first compressor 4 to the second cooler 85 via the line L20a and cooled, and then the line L20b is set. Through the first gas-liquid separation tank 23. On the other hand, in the fourth modification, the line L20b is connected to the first gas-liquid separation tank 23 without going through the liquefying device 21, and the source gas constituting the gas phase component in the first gas-liquid separation tank 23 is the line It is sent to the tube circuit 30 disposed in the warm temperature zone Z1 having the highest temperature in the liquefaction device 21 via L23. With such a configuration, in the fourth modification, it is not necessary to cool the source gas introduced into the first gas-liquid separation tank 23 by the liquefier 21 (introduction into the tube circuit 22) as in the first modification described above. There is an advantage that the load of the liquefaction treatment of the liquefying device 21 can be reduced.

Figure 2017122570
Figure 2017122570

（第７実施形態）
図２１は本発明の第７実施形態に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図である。なお、図２１に示す液化システム１では、第１から第６実施形態に係る液化システム１と同様の構成要素についてはそれぞれ同一の符号を付し、以下で言及する事項を除いて詳細な説明を省略する。 (Seventh embodiment)
FIG. 21 is a configuration diagram showing the flow of liquefaction processing in the natural gas liquefaction system according to the seventh embodiment of the present invention. In addition, in the liquefaction system 1 shown in FIG. 21, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to the liquefaction system 1 which concerns on 1st to 6th embodiment, respectively, and detailed description is excluded except the matter mentioned below. Omitted.

第７実施形態の液化システム１は、第６実施形態と類似の構成を有するが、水分除去装置２の下流側に２台の膨張機（第１膨張機３ａ及び第２膨張機３ｂ）が並列に配置された点において第６実施形態の場合とは異なる。さらに、第７実施形態では、第１及び第２膨張機３ａ、３ｂとそれぞれ同軸のシャフト５ａ、５ｂを有する２台の圧縮機（第１圧縮機４ａ及び第３圧縮機４ｂ）が設けられている。   The liquefaction system 1 of the seventh embodiment has a configuration similar to that of the sixth embodiment, but two expanders (a first expander 3a and a second expander 3b) are arranged in parallel on the downstream side of the moisture removing device 2. It differs from the case of the sixth embodiment in that it is arranged at the point. Further, in the seventh embodiment, two compressors (first compressor 4a and third compressor 4b) having shafts 5a and 5b coaxial with the first and second expanders 3a and 3b, respectively, are provided. Yes.

図２１において、水分除去装置２からの原料ガスは、それぞれラインＬ２ａ、Ｌ２ｂを介して第１及び第２膨張機３ａ、３ｂに送られる。第１及び第２膨張機３ａ、３ｂからの原料ガスは、ラインＬ３ａ、Ｌ３ｂ、Ｌ３を介して冷却器１２に送られる。この場合、上述のような冷却器群に必要とされる冷却能が低減されるため、低圧（LP）のプロパン冷媒（C3R）を用いる１台の冷却器１２のみが設置されている。   In FIG. 21, the raw material gas from the moisture removing device 2 is sent to the first and second expanders 3a and 3b via lines L2a and L2b, respectively. The raw material gases from the first and second expanders 3a and 3b are sent to the cooler 12 through lines L3a, L3b and L3. In this case, since the cooling capacity required for the cooler group as described above is reduced, only one cooler 12 using a low-pressure (LP) propane refrigerant (C3R) is installed.

蒸留装置１５の塔頂留出物として分離された原料ガスは、ラインＬ１９を介して第３圧縮機４ｂに送られて圧縮される。その後、原料ガスは、第３圧縮機４ｂからラインＬ２０を介して暖温領域Ｚ１に配置された管回路２２に送られて冷却された後、更に、ラインＬ２１を介して第１気液分離槽２３に導入される。   The raw material gas separated as the top distillate of the distillation apparatus 15 is sent to the third compressor 4b via the line L19 and compressed. Thereafter, the raw material gas is sent from the third compressor 4b to the pipe circuit 22 disposed in the warm temperature zone Z1 via the line L20 and cooled, and then further, the first gas-liquid separation tank via the line L21. 23.

第１気液分離槽２３は、原料ガス中の液相成分（凝縮成分）を分離し、その液相成分を構成する炭化水素等の液体をラインＬ２２に設けられた膨張弁８９を介して再び蒸留装置１５に循環する。一方、第１気液分離槽２３において気相成分を構成するメタンを主成分とする原料ガスは、ラインＬ２４を介して第１圧縮機４ａに送られて圧縮される。その後、原料ガスは、第１圧縮機４ａからラインＬ２５を介して液化装置２１内の暖温領域Ｚ１に配置された管回路３０に導入される。   The first gas-liquid separation tank 23 separates the liquid phase component (condensed component) in the raw material gas, and the liquid such as hydrocarbons constituting the liquid phase component again passes through the expansion valve 89 provided in the line L22. Circulate to the distillation unit 15. On the other hand, in the first gas-liquid separation tank 23, the raw material gas mainly composed of methane constituting the gas phase component is sent to the first compressor 4a via the line L24 and compressed. Thereafter, the raw material gas is introduced from the first compressor 4a into the tube circuit 30 disposed in the warm temperature region Z1 in the liquefier 21 through the line L25.

このように２台の膨張機３ａ、３ｂ及び２台の圧縮機４ａ、４ｂを用いた第７実施形態の構成によれば、原料ガスの圧力が比較的高圧で、しかも臨界圧力が低い場合においても、複数の圧縮機４ａ、４ｂによって原料ガスを適切に昇圧（すなわち、臨界圧力以上となることを防止する）ことができる。   As described above, according to the configuration of the seventh embodiment using the two expanders 3a and 3b and the two compressors 4a and 4b, when the pressure of the raw material gas is relatively high and the critical pressure is low. However, it is possible to appropriately raise the pressure of the raw material gas by the plurality of compressors 4a and 4b (that is, to prevent the gas from becoming higher than the critical pressure).

（第８実施形態）
図２２は本発明の第８実施形態に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図である。なお、図２２に示す液化システム１では、第１から第７実施形態に係る液化システム１と同様の構成要素についてはそれぞれ同一の符号を付し、以下で言及する事項を除いて詳細な説明を省略する。 (Eighth embodiment)
FIG. 22 is a configuration diagram showing the flow of liquefaction processing in the natural gas liquefaction system according to the eighth embodiment of the present invention. In addition, in the liquefaction system 1 shown in FIG. 22, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to the liquefaction system 1 which concerns on 1st-7th embodiment, respectively, and detailed description is excluded except the matter mentioned below. Omitted.

第８実施形態の液化システム１は、第６実施形態または第７実施形態と類似の構成を有するが、２台の第１膨張機３ａ、３ｂが直列に配置され、また、第１膨張機３ａ、３ｂの間にセパレータ９１が配置された点においてそれらの実施形態とは異なる。   The liquefaction system 1 of the eighth embodiment has a configuration similar to that of the sixth or seventh embodiment, but two first expanders 3a and 3b are arranged in series, and the first expander 3a. 3b differs from those embodiments in that a separator 91 is disposed between 3b.

図２２において、水分除去装置２からの原料ガスは、ラインＬ２を介して第１膨張機３ａに送られ、そこで膨張した後、ラインＬ３を介してセパレータ９１に導入される。セパレータ９１において、気相成分として分離された原料ガスは、ラインＬ２６を介して第２膨張機３ｂに送られ、そこで膨張した後、ラインＬ２７を介して冷却器１２に送られる。一方、セパレータ９１は、原料ガス中の液相成分（凝縮成分）を分離し、その液相成分を構成する液体は、ラインＬ２８に設けられた膨張弁９２を介して冷却器１２に送られる。   In FIG. 22, the raw material gas from the moisture removing device 2 is sent to the first expander 3a via the line L2, expanded there, and then introduced into the separator 91 via the line L3. In the separator 91, the raw material gas separated as the gas phase component is sent to the second expander 3b via the line L26, expands there, and then sent to the cooler 12 via the line L27. On the other hand, the separator 91 separates the liquid phase component (condensed component) in the raw material gas, and the liquid constituting the liquid phase component is sent to the cooler 12 via the expansion valve 92 provided in the line L28.

この第８実施形態によれば、上述の第７実施形態の場合と同様に、原料ガスの圧力が比較的高圧で、しかも臨界圧力が低い場合においても、複数の圧縮機４ａ、４ｂによって原料ガスを適切に昇圧することができるという利点がある。   According to the eighth embodiment, similarly to the case of the seventh embodiment described above, even when the pressure of the raw material gas is relatively high and the critical pressure is low, the raw material gas is provided by the plurality of compressors 4a and 4b. There is an advantage that can be appropriately boosted.

（第８実施形態の第１及び第２変形例）
図２３及び図２４は、それぞれ本発明の第８実施形態の第１及び第２変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図である。なお、図２３及び図２４に示す液化システム１では、第８実施形態に係る液化システム１と同様の構成要素についてはそれぞれ同一の符号を付し、以下で言及する事項を除いて詳細な説明を省略する。 (First and second modifications of the eighth embodiment)
FIGS. 23 and 24 are configuration diagrams showing the flow of liquefaction processing in the natural gas liquefaction system according to the first and second modifications of the eighth embodiment of the present invention, respectively. In addition, in the liquefaction system 1 shown in FIG.23 and FIG.24, about the component similar to the liquefaction system 1 which concerns on 8th Embodiment, respectively, the same code | symbol is attached | subjected, and detailed description is excluded except the matter mentioned below. Omitted.

図２３に示すように、第１変形例による液化システム１は、第８実施形態と略同様の構成を有するが、第１変形例では、ラインＬ４とラインＬ１９との間に熱交換器６９が設けられている。これにより、蒸留装置１５の塔頂留出物として分離されたラインＬ１９を流れる原料ガスは、冷却器１２から蒸留装置１５に導入されるラインＬ４を流れる原料ガスとの熱交換によって加熱された後に第３圧縮機４ｂに導入される。このような構成により、第１変形例では、ラインＬ２０を介して液化装置２１に導入される原料ガスの温度レベルが適正範囲よりも低くなり得る場合でも、熱交換器６９における熱交換によって原料ガスの温度を適切に高めることができる。   As shown in FIG. 23, the liquefaction system 1 according to the first modification has a configuration substantially similar to that of the eighth embodiment. However, in the first modification, a heat exchanger 69 is provided between the line L4 and the line L19. Is provided. Thereby, after the raw material gas flowing through the line L19 separated as the top distillate of the distillation apparatus 15 is heated by heat exchange with the raw material gas flowing through the line L4 introduced into the distillation apparatus 15 from the cooler 12 It is introduced into the third compressor 4b. With such a configuration, in the first modification, even when the temperature level of the raw material gas introduced into the liquefying device 21 via the line L20 can be lower than the appropriate range, the raw material gas is exchanged by heat exchange in the heat exchanger 69. The temperature can be increased appropriately.

また、図２４に示すように、第２変形例による液化システム１は、第８実施形態と略同様の構成を有するが、第２変形例では、ラインＬ４とラインＬ２５との間に熱交換器６９が設けられている。これにより、第１圧縮機４ａから送出されたラインＬ２５を流れる原料ガスは、冷却器１２から蒸留装置１５に導入されるラインＬ４を流れる原料ガスとの熱交換によって加熱された後に液化装置２１内の暖温領域Ｚ１に配置された管回路３０に導入される。この第２変形例では、熱交換器６９で加熱された原料ガスは、第１圧縮機４等を介することなく液化装置２１に導入されるため、液化装置２１への導入時の原料ガスの温度を制御し易いという利点がある。   As shown in FIG. 24, the liquefaction system 1 according to the second modification has a configuration substantially similar to that of the eighth embodiment, but in the second modification, a heat exchanger is provided between the line L4 and the line L25. 69 is provided. Thereby, the raw material gas flowing through the line L25 sent from the first compressor 4a is heated by heat exchange with the raw material gas flowing through the line L4 introduced from the cooler 12 into the distillation apparatus 15, and then inside the liquefaction device 21. Is introduced into the tube circuit 30 disposed in the warm temperature region Z1. In this second modification, the source gas heated by the heat exchanger 69 is introduced into the liquefaction device 21 without passing through the first compressor 4 or the like, and therefore the temperature of the source gas at the time of introduction into the liquefaction device 21 is increased. There is an advantage that it is easy to control.

なお、第１及び第２変形例における熱交換器６９の配置については、液化装置２１に導入される原料ガスの温度を液化装置２１の導入位置の温度に近づけることが可能な限りにおいて種々の変更が可能である。   In addition, about arrangement | positioning of the heat exchanger 69 in a 1st and 2nd modification, various changes are possible as long as the temperature of the raw material gas introduce | transduced into the liquefying apparatus 21 can be brought close to the temperature of the introduction position of the liquefying apparatus 21. Is possible.

（第９実施形態）
図２５は本発明の第９実施形態に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図である。なお、図２５に示す液化システム１では、第１から第８実施形態に係る液化システム１と同様の構成要素についてはそれぞれ同一の符号を付し、以下で言及する事項を除いて詳細な説明を省略する。 (Ninth embodiment)
FIG. 25 is a configuration diagram showing the flow of liquefaction processing in the natural gas liquefaction system according to the ninth embodiment of the present invention. In addition, in the liquefaction system 1 shown in FIG. 25, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to the liquefaction system 1 which concerns on 1st to 8th embodiment, respectively, and detailed description except the matter mentioned below is carried out. Omitted.

この第９実施形態による液化システム１では、上述の第６実施形態の第１変形例のような構成において、原料ガスの臨界圧力が比較的低く、第１圧縮機４から第１気液分離槽２３に向けて送出される原料ガスの圧力が、臨界圧力よりも高くなる（すなわち、第１気液分離槽２３が適切に機能しない）場合に有用である。この液化システム１では、原料ガスは、第１圧縮機４からラインＬ２０ａを介して第２冷却器８５に送られて冷却された後、ラインＬ２０ｂを介して液化装置２１の暖温領域Ｚ１に配置された管回路２２に送られて更に冷却される。その後、ラインＬ２１を流れる原料ガスは、上下に分岐したラインＬ２２及びラインＬ２３をそれぞれ介して、その一部がラインＬ２２に設けられた膨張弁８９を介して再び蒸留装置１５に循環し、また、残りの原料ガスがラインＬ２３を介して液化装置２１の中間領域Ｚ２に配置された管回路３１に導入される。このような構成により、第９実施形態による液化システム１では、液化装置２１の液化処理の負荷を軽減することができる。   In the liquefaction system 1 according to the ninth embodiment, in the configuration as in the first modification of the sixth embodiment described above, the critical pressure of the raw material gas is relatively low, and the first gas-liquid separation tank from the first compressor 4 This is useful when the pressure of the raw material gas delivered toward the pressure 23 becomes higher than the critical pressure (that is, the first gas-liquid separation tank 23 does not function properly). In this liquefaction system 1, the raw material gas is sent from the first compressor 4 to the second cooler 85 via the line L20a and cooled, and then disposed in the warm temperature region Z1 of the liquefaction device 21 via the line L20b. Sent to the pipe circuit 22 and further cooled. Thereafter, the raw material gas flowing through the line L21 circulates again to the distillation apparatus 15 through the expansion valve 89 provided in the line L22 through the line L22 and the line L23 branched up and down, respectively. The remaining source gas is introduced into the tube circuit 31 disposed in the intermediate region Z2 of the liquefying device 21 through the line L23. With such a configuration, in the liquefaction system 1 according to the ninth embodiment, the load of the liquefaction process of the liquefaction device 21 can be reduced.

（第９実施形態の変形例）
図２６は本発明の第９実施形態の変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図である。なお、図２６に示す液化システム１では、第９実施形態に係る液化システム１と同様の構成要素についてはそれぞれ同一の符号を付し、以下で言及する事項を除いて詳細な説明を省略する。 (Modification of the ninth embodiment)
FIG. 26 is a block diagram showing the flow of liquefaction processing in a natural gas liquefaction system according to a modification of the ninth embodiment of the present invention. In addition, in the liquefaction system 1 shown in FIG. 26, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to the liquefaction system 1 which concerns on 9th Embodiment, respectively, and detailed description is abbreviate | omitted except the matter mentioned below.

この変形例による液化システム１では、ラインＬ２２を流れる原料ガスが、膨張弁８９を介して導入される第２気液分離槽２５が設けられる。第２気液分離槽２５は、原料ガス中の液相成分を分離し、その液相成分をラインＬ３０に設けられた膨張弁９０を介して再び蒸留装置１５に循環する。一方、第２気液分離槽２５において気相成分を構成する原料ガスはラインＬ３１に送出される。ラインＬ３１はラインＬ１９に接続されており、これにより、原料ガスは、ラインＬ３１に設けられた膨張弁９３を介して第１圧縮機４に送られる。このような構成により、変形例による液化システム１では、蒸留装置１５の処理の安定性が高まるという利点がある。   In the liquefaction system 1 according to this modification, the second gas-liquid separation tank 25 into which the raw material gas flowing through the line L22 is introduced through the expansion valve 89 is provided. The second gas-liquid separation tank 25 separates the liquid phase component in the raw material gas and circulates the liquid phase component to the distillation apparatus 15 again via the expansion valve 90 provided in the line L30. On the other hand, the source gas constituting the gas phase component in the second gas-liquid separation tank 25 is sent to the line L31. The line L31 is connected to the line L19, whereby the source gas is sent to the first compressor 4 via the expansion valve 93 provided in the line L31. With such a configuration, the liquefaction system 1 according to the modification has an advantage that the processing stability of the distillation apparatus 15 is increased.

（第１０実施形態）
図２７は本発明の第１０実施形態に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図である。なお、図２７に示す液化システム１では、第１から第９実施形態に係る液化システム１と同様の構成要素についてはそれぞれ同一の符号を付し、以下で言及する事項を除いて詳細な説明を省略する。 (10th Embodiment)
FIG. 27 is a configuration diagram showing the flow of liquefaction processing in the natural gas liquefaction system according to the tenth embodiment of the present invention. In addition, in the liquefaction system 1 shown in FIG. 27, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to the liquefaction system 1 which concerns on 1st to 9th embodiment, respectively, and detailed description except the matter mentioned below is carried out. Omitted.

この第１０実施形態による液化システム１では、上述の図１６に示した第６実施形態と類似の構成を有するが、蒸留装置１５の上流側の構成において、図３に示した参考例と類似の構成が採用されている。より詳細には、第１０実施形態による液化システム１では、膨張機３は、冷却器群（ここでは、３台の冷却器１０、１１、１２）の下流側に配置され、冷却器１２から送出された原料ガスは、ラインＬ４ａを介してセパレータ１３に送られて気液分離される。セパレータ１３において気相成分を構成する原料ガスは、ラインＬ４ｂを介して膨張機３に送られ、膨張機３で膨張した後、ラインＬ４ｃを介して蒸留装置１５に送られる。一方、セパレータ１３において液相成分を構成する原料ガスは、膨張弁１４が設けられたラインＬ４ｄに送出される。その液相成分は、膨張弁１４で膨張した後、膨張機３からの原料ガスと共にラインＬ４ｃを介して蒸留装置１５に送られる。   The liquefaction system 1 according to the tenth embodiment has a configuration similar to that of the sixth embodiment shown in FIG. 16, but is similar to the reference example shown in FIG. Configuration is adopted. More specifically, in the liquefaction system 1 according to the tenth embodiment, the expander 3 is arranged on the downstream side of the cooler group (here, the three coolers 10, 11, and 12) and is sent from the cooler 12. The raw material gas thus sent is sent to the separator 13 via the line L4a to be gas-liquid separated. The raw material gas constituting the gas phase component in the separator 13 is sent to the expander 3 via the line L4b, expanded in the expander 3, and then sent to the distillation apparatus 15 via the line L4c. On the other hand, the raw material gas constituting the liquid phase component in the separator 13 is sent to a line L4d in which the expansion valve 14 is provided. The liquid phase component is expanded by the expansion valve 14 and then sent to the distillation apparatus 15 through the line L4c together with the raw material gas from the expander 3.

このような構成により、第１０実施形態による液化システム１では、膨張機３を冷却器群の下流側に配置してその動力を低下させることにより、膨張機３の動力を利用する圧縮機４で圧縮される原料ガスの過度の温度上昇を抑制することが可能となり、原料ガスの温度レベルを液化装置２１における導入位置の温度レベルに近づけるように容易に調節することができる。なお、第１膨張機３と冷却器１１、１２（第６実施形態では、冷却器１０が省略されている）の配置に拘わらず、第６実施形態における有利な効果を奏することが可能である。   With such a configuration, in the liquefaction system 1 according to the tenth embodiment, the expander 3 is arranged on the downstream side of the cooler group and its power is reduced, whereby the compressor 4 that uses the power of the expander 3 is used. An excessive temperature rise of the raw material gas to be compressed can be suppressed, and the temperature level of the raw material gas can be easily adjusted to approach the temperature level at the introduction position in the liquefying device 21. In addition, regardless of the arrangement of the first expander 3 and the coolers 11 and 12 (in the sixth embodiment, the cooler 10 is omitted), it is possible to achieve advantageous effects in the sixth embodiment. .

（第１０実施形態の第１及び第２変形例）
図２８及び図２９は、それぞれ本発明の第１０実施形態の第１及び第２変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図である。なお、図２８及び図２９に示す液化システム１では、第１０実施形態に係る液化システム１と同様の構成要素についてはそれぞれ同一の符号を付し、以下で言及する事項を除いて詳細な説明を省略する。 (First and second modifications of the tenth embodiment)
FIGS. 28 and 29 are configuration diagrams showing the flow of liquefaction processing in the natural gas liquefaction system according to the first and second modifications of the tenth embodiment of the present invention, respectively. In addition, in the liquefaction system 1 shown in FIG.28 and FIG.29, about the component similar to the liquefaction system 1 which concerns on 10th Embodiment, respectively, the same code | symbol is attached | subjected, and detailed description is excluded except the matter mentioned below. Omitted.

図２８に示すように、第１変形例による液化システム１は、第１０実施形態と略同様の構成を有するが、第１変形例では、ラインＬ４ａとラインＬ１９との間に熱交換器６９が設けられている。これにより、蒸留装置１５の塔頂留出物として分離されたラインＬ１９を流れる原料ガスは、冷却器１２からセパレータ１３に導入されるラインＬ４ａを流れる原料ガスとの熱交換によって加熱された後に第１圧縮機４に導入される。このような構成により、第１変形例では、ラインＬ２０を介して液化装置２１に導入される原料ガスの温度レベルが適正範囲よりも低くなり得る場合でも、熱交換器６９における熱交換によって原料ガスの温度を適切に高めることができる。   As shown in FIG. 28, the liquefaction system 1 according to the first modification has substantially the same configuration as that of the tenth embodiment, but in the first modification, a heat exchanger 69 is provided between the line L4a and the line L19. Is provided. As a result, the raw material gas flowing through the line L19 separated as the column top distillate of the distillation apparatus 15 is heated by heat exchange with the raw material gas flowing through the line L4a introduced from the cooler 12 to the separator 13, and then the first. 1 The compressor 4 is introduced. With such a configuration, in the first modification, even when the temperature level of the raw material gas introduced into the liquefying device 21 via the line L20 can be lower than the appropriate range, the raw material gas is exchanged by heat exchange in the heat exchanger 69. The temperature can be increased appropriately.

また、図２９に示すように、第２変形例による液化システム１は、第１０実施形態と略同様の構成を有するが、第２変形例では、ラインＬ４ａとラインＬ２０との間に熱交換器６９が設けられている。これにより、第１圧縮機４から送出されたラインＬ２０を流れる原料ガスは、冷却器１２からセパレータ１３に導入されるラインＬ４ａを流れる原料ガスとの熱交換によって加熱された後に液化装置２１内の暖温領域Ｚ１に配置された管回路２２を介して第１気液分離槽２３に導入される。この第２変形例では、熱交換器６９で加熱された原料ガスは、第１圧縮機４等を介することなく液化装置２１に導入されるため、液化装置２１への導入時の原料ガスの温度を制御し易いという利点がある。   As shown in FIG. 29, the liquefaction system 1 according to the second modification has a configuration substantially similar to that of the tenth embodiment, but in the second modification, a heat exchanger is provided between the line L4a and the line L20. 69 is provided. Thereby, the raw material gas flowing through the line L20 sent from the first compressor 4 is heated by heat exchange with the raw material gas flowing through the line L4a introduced from the cooler 12 to the separator 13, and then the liquefier 21 has It introduce | transduces into the 1st gas-liquid separation tank 23 through the pipe circuit 22 arrange | positioned at the warm temperature area | region Z1. In this second modification, the source gas heated by the heat exchanger 69 is introduced into the liquefaction device 21 without passing through the first compressor 4 or the like, and therefore the temperature of the source gas at the time of introduction into the liquefaction device 21 is increased. There is an advantage that it is easy to control.

（第１１実施形態）
図３０は本発明の第１１実施形態に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図である。なお、図３０に示す液化システム１では、第１から第１０実施形態に係る液化システム１と同様の構成要素についてはそれぞれ同一の符号を付し、以下で言及する事項を除いて詳細な説明を省略する。 (Eleventh embodiment)
FIG. 30 is a configuration diagram showing the flow of liquefaction processing in the natural gas liquefaction system according to the eleventh embodiment of the present invention. In addition, in the liquefaction system 1 shown in FIG. 30, the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to the liquefaction system 1 which concerns on 1st to 10th embodiment, respectively, and detailed description except the matter mentioned below is carried out. Omitted.

この第１１実施形態による液化システム１では、上述の第６実施形態と類似の構成を有するが、第１膨張機３及び第１圧縮機４の接続関係については、図１５に示した第５実施形態と同様の構成が採用されている。より詳細には、第１１実施形態による液化システム１では、第１膨張機３及び第１圧縮機４は機械的に接続されておらず、両者は電気的に接続されている。第１膨張機３には発電装置８７が接続されており、この発電装置８７により、第１膨張機３が発生する動力は電力に変換される。この発電装置８７で発生した電力は、第１圧縮機４を駆動するモータ８４に供給される（すなわち、第１膨張機３において発生した動力を第１圧縮機４で利用する）。なお、発電装置８７から供給される電力は、モータ８４を駆動する電力の少なくとも一部であればよく、電力が不足した場合には、図示しない外部の電力供給源から別途電力が供給される。   The liquefaction system 1 according to the eleventh embodiment has a configuration similar to that of the sixth embodiment described above, but the connection relationship between the first expander 3 and the first compressor 4 is the fifth embodiment shown in FIG. A configuration similar to the form is adopted. More specifically, in the liquefaction system 1 according to the eleventh embodiment, the first expander 3 and the first compressor 4 are not mechanically connected, and both are electrically connected. A power generator 87 is connected to the first expander 3, and the power generated by the first expander 3 is converted into electric power by the power generator 87. The electric power generated by the power generator 87 is supplied to the motor 84 that drives the first compressor 4 (that is, the motive power generated in the first expander 3 is used by the first compressor 4). The power supplied from the power generation device 87 may be at least part of the power for driving the motor 84. When the power is insufficient, power is separately supplied from an external power supply source (not shown).

（膨張機及び圧縮機の接続構造の変形例）
図３１及び図３２は、それぞれ上述の各実施形態における膨張機と圧縮機との機械的接続構造の第１及び第２変形例を示す図である。 (Modification of connection structure of expander and compressor)
FIGS. 31 and 32 are views showing first and second modifications of the mechanical connection structure between the expander and the compressor in each of the above-described embodiments.

図３１に示す例では、第１膨張機３と第１圧縮機４との間にモータ（第２モータ）８４が介装され、モータ８４の速度は可変周波数駆動を行うコントローラ８２によって制御される。モータ８４には外部から電力が供給される。ここで、第１膨張機３、第１圧縮機４、及びモータ８４は、同軸上に設けられており、第１膨張機３で発生した膨張に基づく動力を第１圧縮機４の動力として利用することができる。これによりモータ８４の動力を低減することが可能となる。このように、第１膨張機３で発生した動力を補うようにモータ８４の動力を利用することで、第１圧縮機４の吐出圧を安定的に増大させることが可能となる。   In the example shown in FIG. 31, a motor (second motor) 84 is interposed between the first expander 3 and the first compressor 4, and the speed of the motor 84 is controlled by a controller 82 that performs variable frequency driving. . Electric power is supplied to the motor 84 from the outside. Here, the first expander 3, the first compressor 4, and the motor 84 are provided on the same axis, and the power based on the expansion generated by the first expander 3 is used as the power of the first compressor 4. can do. As a result, the power of the motor 84 can be reduced. Thus, by using the power of the motor 84 so as to supplement the power generated in the first expander 3, the discharge pressure of the first compressor 4 can be stably increased.

一方、図３２に示す例では、第１膨張機３、第１圧縮機４、及びモータ（第２モータ）８４の回転軸には、それぞれギヤ９６、９７、９８が取り付けられている。第１膨張機３のギヤ９６は、モータ８４のギヤ９７と噛合し、更に、モータ８４のギヤ９７は、第１圧縮機４のギヤ９８と噛合する。これにより、第１膨張機３及び第１圧縮機４は、モータ８４を介して互いに動力を伝達可能に接続されている。このような構造により、第１膨張機３で発生した動力を補うようにモータ８４の動力を利用することで、第１圧縮機４の吐出圧を安定的に増大させることが可能となる。なお、第１膨張機３、第１圧縮機４、及びモータ８４の接続については、遊星歯車機構など周知の歯車機構を適用することができる。   On the other hand, in the example shown in FIG. 32, gears 96, 97, and 98 are attached to the rotation shafts of the first expander 3, the first compressor 4, and the motor (second motor) 84, respectively. The gear 96 of the first expander 3 meshes with the gear 97 of the motor 84, and the gear 97 of the motor 84 meshes with the gear 98 of the first compressor 4. Thus, the first expander 3 and the first compressor 4 are connected via the motor 84 so that power can be transmitted to each other. With such a structure, it is possible to stably increase the discharge pressure of the first compressor 4 by using the power of the motor 84 so as to supplement the power generated in the first expander 3. Note that a known gear mechanism such as a planetary gear mechanism can be applied to the connection of the first expander 3, the first compressor 4, and the motor 84.

以上、本発明を特定の実施形態に基づいて説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって、本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。上述の各実施形態に示した本発明に係る天然ガスの液化システム及び液化方法の各構成要素は、必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。また、各実施形態に示した構成要素の組合せは、必ずしも必須ではなく、少なくとも本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて複数の実施形態の構成要素を適宜選択して用いることができる。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on specific embodiment, these embodiment is an illustration to the last, Comprising: This invention is not limited by these embodiment. The constituent elements of the natural gas liquefaction system and liquefaction method according to the present invention shown in the above embodiments are not necessarily all necessary, and can be appropriately selected as long as they do not depart from the scope of the present invention. It is. Moreover, the combination of the component shown in each embodiment is not necessarily essential, and the component of several embodiment can be selected suitably and used, at least, unless it deviates from the scope of the present invention.

１ 液化システム
２ 水分除去装置
３、３ａ 第１膨張機
３ｂ 第２膨張機
４、４ａ 第１圧縮機
４ｂ 第３圧縮機
５ シャフト
１０、１１、１２ 第１冷却器
１５ 蒸留装置
２１ 液化装置
２３ 第１気液分離槽
３３ 膨張弁
４１ 冷媒セパレータ
４４ 膨張弁
４５ スプレーヘッダ
５４ 膨張弁
５５ スプレーヘッダ
６９ 熱交換器
７１ 第４圧縮機
７２ 第４冷却器
７５ 第２圧縮機
８１ モータ（第１モータ）
８２ コントローラ
８３ 圧力計
８４ モータ（第２モータ）
８５ 第２冷却器
８６ 第３冷却器
８７ 発電装置
８９ 膨張弁
９１ セパレータ
９２ 膨張弁
９６ ギヤ
９７ ギヤ
９８ ギヤ
Ｚ１ 暖温領域
Ｚ２ 中間領域
Ｚ３ 冷温領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquefaction system 2 Water | moisture-content removal apparatus 3, 3a 1st expander 3b 2nd expander 4, 4a 1st compressor 4b 3rd compressor 5 Shaft 10, 11, 12 1st cooler 15 Distillation apparatus 21 Liquefaction apparatus 23 1st 1 gas-liquid separation tank 33 expansion valve 41 refrigerant separator 44 expansion valve 45 spray header 54 expansion valve 55 spray header 69 heat exchanger 71 fourth compressor 72 fourth cooler 75 second compressor 81 motor (first motor)
82 Controller 83 Pressure gauge 84 Motor (second motor)
85 Second cooler 86 Third cooler 87 Power generation device 89 Expansion valve 91 Separator 92 Expansion valve 96 Gear 97 Gear 98 Gear Z1 Warm temperature zone Z2 Middle zone Z3 Cool temperature zone

本発明は、天然ガスを冷却して液化天然ガスを生成する天然ガスの液化システム及び液化方法に関する。   The present invention relates to a natural gas liquefaction system and a liquefaction method for generating liquefied natural gas by cooling natural gas.

ガス田等から採取される天然ガスは、液化基地などにおいて液化されることにより、LNG（液化天然ガス）として貯蔵や輸送が行われる。約-162℃まで冷却されたLNGは、天然ガス（気体）に比べて容積が大幅に低減され、また高圧で貯蔵する必要がないなどの利点がある。一般に、天然ガスの液化処理では、原料ガスに含まれる水分、酸性ガス成分、及び水銀等の不純物が予め除去され、更に、比較的凝固点の高い重質分（ベンゼン、ペンタン以上のC5+炭化水素など）が除去された後、原料ガスが液化される。   Natural gas collected from a gas field or the like is stored and transported as LNG (liquefied natural gas) by being liquefied at a liquefaction base or the like. LNG cooled to about -162 ° C has advantages such as a significantly reduced volume compared to natural gas (gas), and no need to store at high pressure. In general, in natural gas liquefaction, moisture, acid gas components, and impurities such as mercury are removed in advance, and heavy components with relatively high freezing points (such as benzene and pentane or higher C5 + hydrocarbons) ) Is removed, the source gas is liquefied.

従来、天然ガスを液化する手段として、膨張弁またはタービンによる膨張や、低沸点の冷媒（メタン、エタン、及びプロパン等の軽質炭化水素を含む）による熱交換等を利用した数多くの技術が開発されている。例えば、不純物が予め除去された原料ガスを冷却する冷却器と、この冷却器によって冷却された原料ガスを等エントロピー膨張させる膨張機と、この膨張機によって減圧された原料ガスをメタン及び重質分の臨界圧力以下で蒸留する蒸留装置と、膨張機と共通のシャフトを設けることにより、膨張機で発生する膨張の力を動力源として蒸留装置からの留出ガスを圧縮する圧縮機と、圧縮機によって圧縮された留出ガスを混合冷媒との熱交換によって液化する液化装置（主熱交換器）とを備えた天然ガスの液化システムが知られている（特許文献１参照）。   Conventionally, as a means for liquefying natural gas, a number of technologies have been developed that utilize expansion by an expansion valve or turbine, heat exchange with low boiling point refrigerants (including light hydrocarbons such as methane, ethane, and propane). ing. For example, a cooler that cools a raw material gas from which impurities have been removed in advance, an expander that performs isentropic expansion of the raw material gas cooled by the cooler, and a raw material gas that has been decompressed by the expander, A compressor for compressing distillate gas from the distillation apparatus using the expansion force generated in the expander as a power source by providing a common shaft with the expander, and a compressor for distilling at a critical pressure of There is known a natural gas liquefaction system including a liquefaction device (main heat exchanger) for liquefying the distillate gas compressed by the heat exchange with a mixed refrigerant (see Patent Document 1).

米国特許第４０６５２７８号明細書US Pat. No. 4,065,278

ところで、上記特許文献１に記載のような従来の天然ガスの液化システムでは、液化装置（主熱交換器）の負荷を軽減して液化処理の効率を高めるために、圧縮機の吐出圧をより高める（すなわち、液化装置に導入される原料ガスの圧力を高める）ことが望ましい。   By the way, in the conventional natural gas liquefaction system as described in Patent Document 1, in order to reduce the load on the liquefaction device (main heat exchanger) and increase the efficiency of the liquefaction treatment, the discharge pressure of the compressor is increased. It is desirable to increase (that is, increase the pressure of the raw material gas introduced into the liquefaction device).

一方、圧縮機の吐出圧を高めるには、より大きな動力が必要となるが、上記従来技術では、冷却器によって冷却された原料ガスを膨張機で膨張させる構成であるため、膨張機で発生する動力は比較的小さく、その動力を利用して圧縮機の吐出圧を高めることは難しいという問題がある。   On the other hand, in order to increase the discharge pressure of the compressor, more power is required. However, in the above-described conventional technology, since the raw material gas cooled by the cooler is expanded by the expander, it is generated by the expander. The power is relatively small, and there is a problem that it is difficult to increase the discharge pressure of the compressor using the power.

また、上記従来技術では、原料ガスを膨張機で膨張させる前に冷却器による冷却を実施するため、冷却器に要求される冷却能は比較的大きくなり、冷却用の設備コストや運転コストが嵩むという問題もある。   Further, in the above prior art, since the cooling by the cooler is performed before the raw material gas is expanded by the expander, the cooling capacity required for the cooler becomes relatively large, and the equipment cost and operating cost for cooling increase. There is also a problem.

さらに、上記従来技術では、冷却器による原料ガスの冷却により原料ガス中に凝縮成分が生じるため、冷却器からの原料ガスを膨張機に導入する前に、原料ガス中の凝縮成分を分離（除去）するための気液分離槽を設ける必要が生じ得る。そのうえ、圧縮機からの原料ガスの温度が上昇するため、液化装置の中間部入口の温度と冷媒との温度差が大きくなり、冷却器に要求される冷却能を増加せしめることになる。   Furthermore, in the above prior art, a condensed component is generated in the raw material gas by cooling the raw material gas with the cooler. Therefore, the condensed component in the raw material gas is separated (removed) before introducing the raw material gas from the cooler into the expander. ) May need to be provided. In addition, since the temperature of the raw material gas from the compressor rises, the temperature difference between the inlet of the intermediate part of the liquefaction device and the refrigerant increases, and the cooling capacity required for the cooler is increased.

本発明は、このような従来技術の課題を鑑みて案出されたものであり、原料ガスの膨張によって膨張機で発生した動力を利用して圧縮機の吐出圧を増大させると共に、冷却器に要求される冷却能を低減することを可能とする天然ガスの液化システム及び液化方法を提供することを主目的とする。   The present invention has been devised in view of such problems of the prior art, and increases the discharge pressure of the compressor by using the power generated in the expander by the expansion of the raw material gas, and also in the cooler. It is a main object of the present invention to provide a natural gas liquefaction system and a liquefaction method capable of reducing the required cooling capacity.

本発明の第１の側面では、天然ガスを冷却して液化天然ガスを生成する天然ガスの液化システム（１）であって、加圧状態で得られた天然ガスを原料ガスとして膨張させることによって動力を発生させる第１膨張機（３）と、前記第１膨張機における膨張によって減圧された前記原料ガスを冷却する第１冷却器（１１、１２）と、前記第１冷却器によって冷却された前記原料ガスを蒸留することにより、前記原料ガス中の重質分を低減または除去する蒸留装置（１５）と、前記第１膨張機において発生した動力を利用することにより、前記蒸留装置において前記重質分が低減または除去された前記原料ガスを圧縮する第１圧縮機（４）と、前記第１圧縮機によって圧縮された前記原料ガスを冷媒との熱交換によって液化する液化装置（２１）とを備えたことを特徴とする。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a natural gas liquefaction system (1) that cools natural gas to produce liquefied natural gas, by expanding the natural gas obtained in a pressurized state as a raw material gas. The first expander (3) for generating power, the first coolers (11, 12) for cooling the source gas decompressed by the expansion in the first expander, and the first cooler By using the distillation apparatus (15) for reducing or removing heavy components in the raw material gas by distilling the raw material gas and the power generated in the first expander, the heavy gas is used in the distillation apparatus. A first compressor (4) that compresses the raw material gas whose mass has been reduced or removed, and a liquefaction device (21) that liquefies the raw material gas compressed by the first compressor by heat exchange with a refrigerant. Characterized by comprising a.

この第１の側面による天然ガスの液化システムでは、第１冷却器によって冷却される前の原料ガスの膨張によって第１膨張機で発生した動力を利用して第１圧縮機の吐出圧を増大させると共に、第１冷却器に要求される冷却能を低減することが可能となる。   In the natural gas liquefaction system according to the first aspect, the discharge pressure of the first compressor is increased using the power generated in the first expander by the expansion of the raw material gas before being cooled by the first cooler. At the same time, the cooling capacity required for the first cooler can be reduced.

本発明の第２の側面では、前記第１圧縮機と前記液化装置との間に配置され、前記第１圧縮機によって圧縮された前記原料ガスを冷却する第２冷却器（８５）を更に備えたことを特徴とする。   In the second aspect of the present invention, the apparatus further includes a second cooler (85) that is disposed between the first compressor and the liquefaction device and cools the source gas compressed by the first compressor. It is characterized by that.

この第２の側面による天然ガスの液化システムでは、液化装置に導入される原料ガスの圧力を増大させることにより、原料ガスの温度レベルが適切な範囲を超えた場合でも、第２冷却器での冷却により、原料ガスの温度レベルを液化装置における導入位置の温度レベルに近づけるように調節することができ、その結果、液化装置の負荷を軽減すると共に、液化処理の効率を高めることができる。   In the natural gas liquefaction system according to the second aspect, even if the temperature level of the source gas exceeds an appropriate range by increasing the pressure of the source gas introduced into the liquefaction apparatus, By cooling, the temperature level of the source gas can be adjusted so as to approach the temperature level at the introduction position in the liquefaction device, and as a result, the load on the liquefaction device can be reduced and the efficiency of the liquefaction treatment can be increased.

本発明の第３の側面では、前記液化装置は、スプール巻き型熱交換器からなり、前記第１圧縮機から送出された前記原料ガスは、前記スプール巻き型熱交換器に対し、当該スプール巻き型熱交換器内の高温側に位置する暖温領域（Ｚ１）に導入されることを特徴とする。   In the third aspect of the present invention, the liquefaction device is composed of a spool-type heat exchanger, and the source gas sent from the first compressor is supplied to the spool-type heat exchanger with respect to the spool-type heat exchanger. It is introduced into the warm temperature region (Z1) located on the high temperature side in the mold heat exchanger.

この第３の側面による天然ガスの液化システムでは、第１圧縮機の吐出圧の増大に伴って原料ガスの温度が増大した場合に、スプール巻き型熱交換器の暖温領域（Ｚ１）側から原料ガスを導入して、原料ガスの温度レベルと液化装置内の温度レベルとを近づけることにより、液化装置の負荷を軽減すると共に、液化処理の効率を高めることができる。   In the natural gas liquefaction system according to the third aspect, when the temperature of the raw material gas increases with an increase in the discharge pressure of the first compressor, from the warm temperature region (Z1) side of the spool-winding heat exchanger. By introducing the raw material gas and bringing the temperature level of the raw material gas close to the temperature level in the liquefaction device, the load on the liquefaction device can be reduced and the efficiency of the liquefaction treatment can be increased.

本発明の第４の側面では、前記第１圧縮機と前記液化装置との間に配置され、前記第１圧縮機から送出された前記原料ガスを昇圧する外部からの電力によって駆動される第２圧縮機（７５）を更に備えたことを特徴とする。   In the fourth aspect of the present invention, the second compressor is disposed between the first compressor and the liquefaction device, and is driven by an external electric power that pressurizes the source gas sent from the first compressor. A compressor (75) is further provided.

この第４の側面による天然ガスの液化システムでは、液化装置に導入される原料ガスの圧力を一層増大させることができ、液化装置における液化処理の効率を向上させることができる。   In the natural gas liquefaction system according to the fourth aspect, the pressure of the raw material gas introduced into the liquefaction apparatus can be further increased, and the efficiency of the liquefaction treatment in the liquefaction apparatus can be improved.

本発明の第５の側面では、外部からの電力によって駆動され、前記液化装置に導入される前記原料ガスの圧力値に基づき駆動制御される第１モータ（８１）を更に備え、前記第２圧縮機は、前記第１モータによって駆動されることを特徴とする。   The fifth aspect of the present invention further includes a first motor (81) that is driven by electric power from the outside and is driven and controlled based on a pressure value of the raw material gas introduced into the liquefying device. The machine is driven by the first motor.

この第５の側面による天然ガスの液化システムでは、液化装置に導入される原料ガスの圧力を安定的に増大させることができ、これにより、原料ガスの温度も適切な範囲に安定的に維持され、液化装置おける液化処理を効率的かつ安定的に行うことが可能となる。   In the natural gas liquefaction system according to the fifth aspect, the pressure of the raw material gas introduced into the liquefaction device can be stably increased, whereby the temperature of the raw material gas is stably maintained within an appropriate range. The liquefaction process in the liquefaction apparatus can be performed efficiently and stably.

本発明の第６の側面では、前記第２圧縮機と前記液化装置との間に配置され、前記原料ガスを冷却する第２冷却器（８５）を更に備えたことを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, there is further provided a second cooler (85) that is disposed between the second compressor and the liquefying device and cools the source gas.

この第６の側面による天然ガスの液化システムでは、液化装置に導入される原料ガスの圧力を増大させることにより、原料ガスの温度レベルが適切な範囲を超えた場合でも、第２冷却器での冷却により、原料ガスの温度レベルを液化装置における導入位置の温度レベルに近づけるように調節することができ、その結果、液化装置の負荷を軽減すると共に、液化処理の効率を高めることができる。   In the natural gas liquefaction system according to the sixth aspect, even if the temperature level of the source gas exceeds an appropriate range by increasing the pressure of the source gas introduced into the liquefier, the second cooler By cooling, the temperature level of the source gas can be adjusted so as to approach the temperature level at the introduction position in the liquefaction device, and as a result, the load on the liquefaction device can be reduced and the efficiency of the liquefaction treatment can be increased.

本発明の第７の側面では、前記第１膨張機において発生した動力を電力に変換する発電装置（８７）と、前記第１圧縮機を駆動する第２モータ（８４）とを更に備え、前記第２モータは、前記発電装置からの電力を利用して駆動されることを特徴とする。   The seventh aspect of the present invention further includes a power generation device (87) for converting the power generated in the first expander into electric power, and a second motor (84) for driving the first compressor, The second motor is driven by using electric power from the power generation device.

この第７の側面による天然ガスの液化システムでは、第１膨張機と第１圧縮機とが電気的に接続されるため、第１膨張機で発生した動力を利用して第１圧縮機の吐出圧を増大させることが可能になると共に、第１膨張機と第１圧縮機とが機械的に接続された場合と比べて互いの起動時等における動作の自由度が高まる。   In the natural gas liquefaction system according to the seventh aspect, since the first expander and the first compressor are electrically connected, the first compressor is discharged using the power generated by the first expander. The pressure can be increased, and the degree of freedom of operation at the time of starting each other is increased as compared with the case where the first expander and the first compressor are mechanically connected.

本発明の第８の側面では、前記第１膨張機と前記第１圧縮機とを機械的に連結し、外部からの電力供給を受ける第２モータ（８４）を更に備え、前記第１圧縮機は、前記第１膨張機において発生した動力と、前記第２モータの動力とを利用することにより、前記原料ガスを圧縮することを特徴とする。   In an eighth aspect of the present invention, the first compressor is further provided with a second motor (84) that mechanically connects the first expander and the first compressor and receives power from the outside. Is characterized in that the raw material gas is compressed by utilizing the power generated in the first expander and the power of the second motor.

この第８の側面による天然ガスの液化システムでは、第１圧縮機において、第１膨張機で発生した動力を補うように第２モータの動力を利用することで、第１圧縮機の吐出圧を効率的かつ安定的に増大させることが可能となる。   In the natural gas liquefaction system according to the eighth aspect, the first compressor uses the power of the second motor so as to supplement the power generated in the first expander, thereby reducing the discharge pressure of the first compressor. It is possible to increase efficiently and stably.

本発明の第９の側面では、前記第１圧縮機には、前記蒸留装置において前記重質分が低減または除去された前記原料ガスが直接導入され、前記第１圧縮機において圧縮された前記原料ガスが前記液化装置を介して導入される第１気液分離槽（２３）を備え、前記第１気液分離槽において分離された前記原料ガスの気相成分は、前記液化装置に再び導入される一方、前記原料ガスの液相成分は、前記蒸留装置に環流されることを特徴とする。   In the ninth aspect of the present invention, the raw material gas compressed or reduced in the first compressor is directly introduced into the first compressor, the raw material gas from which the heavy component has been reduced or removed in the distillation apparatus. A first gas-liquid separation tank (23) into which gas is introduced through the liquefaction apparatus is provided, and the gas phase component of the source gas separated in the first gas-liquid separation tank is reintroduced into the liquefaction apparatus. On the other hand, the liquid phase component of the source gas is recirculated to the distillation apparatus.

この第９の側面による天然ガスの液化システムでは、第１気液分離槽から蒸留装置への環流にポンプ等を設ける必要がなくなり、設備を簡略化できる。   In the natural gas liquefaction system according to the ninth aspect, it is not necessary to provide a pump or the like in the circulation from the first gas-liquid separation tank to the distillation apparatus, and the equipment can be simplified.

本発明の第１０の側面では、前記第１圧縮機と前記第１気液分離槽との間に配置され、前記原料ガスを冷却する第２冷却器（８５）を更に備えたことを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, there is further provided a second cooler (85) that is disposed between the first compressor and the first gas-liquid separation tank and cools the source gas. To do.

この第１０の側面による天然ガスの液化システムでは、第１圧縮機で圧縮された原料ガスの温度レベルが目標範囲を超える場合でも、第２冷却器での冷却により、原料ガスの温度レベルを液化装置における導入位置の温度レベルに近づけるように調節することができ、その結果、液化装置の負荷を軽減すると共に、液化処理の効率を高めることができる。   In the natural gas liquefaction system according to the tenth aspect, even when the temperature level of the source gas compressed by the first compressor exceeds the target range, the temperature level of the source gas is liquefied by cooling with the second cooler. The temperature can be adjusted to approach the temperature level of the introduction position in the apparatus, and as a result, the load on the liquefaction apparatus can be reduced and the efficiency of the liquefaction process can be increased.

本発明の第１１の側面では、前記第１膨張機（３ａ）と前記蒸留装置との間に配置され、前記原料ガスを膨張させることによって動力を発生させる第２膨張機（３ｂ）と、前記蒸留装置と前記第１圧縮機（４ａ）との間に配置され、第２膨張機において発生した動力を利用することにより、前記蒸留装置によって蒸留された前記原料ガスを圧縮する第３圧縮機（４ｂ）とを更に備えたことを特徴とする。   In an eleventh aspect of the present invention, the second expander (3b) is disposed between the first expander (3a) and the distillation device, and generates power by expanding the raw material gas, A third compressor (which is disposed between the distillation apparatus and the first compressor (4a) and compresses the raw material gas distilled by the distillation apparatus by using power generated in the second expander ( 4b).

この第１１の側面による天然ガスの液化システムでは、第１及び第２膨張機を用いて原料ガスを効果的に膨張させることにより、第１冷却器に必要な冷却能を低減することが可能となると共に、また、第１及び第２膨張機で発生した動力を利用する第１及び第３圧縮機を用いることにより、液化装置に導入する原料ガスの圧力を効果的に増大させることが可能となる。   In the natural gas liquefaction system according to the eleventh aspect, it is possible to reduce the cooling capacity required for the first cooler by effectively expanding the raw material gas using the first and second expanders. In addition, by using the first and third compressors that use the power generated in the first and second expanders, it is possible to effectively increase the pressure of the raw material gas introduced into the liquefaction device. Become.

本発明の第１２の側面では、前記第１膨張機と並列に配置され、前記原料ガスを膨張させることによって動力を発生させる第２膨張機（３ｂ）と、前記蒸留装置と前記第１圧縮機との間に配置され、第２膨張機において発生した動力を利用することにより、前記蒸留装置によって蒸留された前記原料ガスを圧縮する第３圧縮機（４ｂ）とを更に備えたことを特徴とする。   In a twelfth aspect of the present invention, a second expander (3b) that is arranged in parallel with the first expander and generates power by expanding the raw material gas, the distillation apparatus, and the first compressor And a third compressor (4b) that compresses the raw material gas distilled by the distillation device by using the power generated in the second expander. To do.

この第１２の側面による天然ガスの液化システムでは、液化システムに導入される原料ガスの容量が増大した場合でも、液化装置における液化処理を安定的に実施可能となる。   In the natural gas liquefaction system according to the twelfth aspect, even when the volume of the raw material gas introduced into the liquefaction system is increased, the liquefaction process in the liquefaction apparatus can be stably performed.

本発明の第１３の側面では、前記液化装置は、プレートフィン型熱交換器であることを特徴とする。   In a thirteenth aspect of the present invention, the liquefaction device is a plate fin heat exchanger.

この第１３の側面による天然ガスの液化システムでは、第１圧縮機で圧縮された原料ガスの圧力の増大と共にその温度レベルが上昇した場合でも、その原料ガスの温度レベルに応じて液化装置への導入位置（液化装置側の温度レベル）を容易に変更することができる。   In the natural gas liquefaction system according to the thirteenth aspect, even when the temperature level rises with an increase in the pressure of the raw material gas compressed by the first compressor, the natural gas liquefaction system is supplied to the liquefaction device according to the temperature level of the raw material gas. The introduction position (temperature level on the liquefaction device side) can be easily changed.

本発明の第１４の側面では、第１圧縮機で圧縮された前記原料ガスの圧力は、5,171kPaAよりも高いことを特徴とする。   In a fourteenth aspect of the present invention, the pressure of the source gas compressed by the first compressor is higher than 5,171 kPaA.

本発明の第１５の側面では、前記第２圧縮機で圧縮された前記原料ガスの圧力は、5,171kPaAよりも高いことを特徴とする。   According to a fifteenth aspect of the present invention, the pressure of the source gas compressed by the second compressor is higher than 5,171 kPaA.

これら第１４及び第１５の側面による天然ガスの液化システムでは、液化装置に導入される原料ガスの圧力を適切な値まで増大させることにより、液化装置における液化処理の効率を高めることができる。   In the natural gas liquefaction system according to the fourteenth and fifteenth aspects, the efficiency of the liquefaction treatment in the liquefaction apparatus can be increased by increasing the pressure of the raw material gas introduced into the liquefaction apparatus to an appropriate value.

本発明の第１６の側面では、前記蒸留装置に導入される前記原料ガスと、前記蒸留装置からの塔頂留出物との熱交換を行う熱交換器（６９）を更に備えたことを特徴とする。   According to a sixteenth aspect of the present invention, there is further provided a heat exchanger (69) for performing heat exchange between the raw material gas introduced into the distillation apparatus and a column distillate from the distillation apparatus. And

この第１６の側面による天然ガスの液化システムでは、液化装置に導入される原料ガスの温度レベルが適正範囲よりも低くなり得る場合でも、蒸留装置に導入される原料ガスとの熱交換によって蒸留装置からの塔頂留出物の温度を高めることにより、原料ガスの温度を液化装置２１における導入位置の温度に近づけることができる。   In the natural gas liquefaction system according to the sixteenth aspect, even when the temperature level of the raw material gas introduced into the liquefier can be lower than the appropriate range, the distillation device is subjected to heat exchange with the raw material gas introduced into the distillation device. The temperature of the raw material gas can be brought close to the temperature at the introduction position in the liquefying device 21 by increasing the temperature of the column top distillate.

本発明の第１７の側面では、前記蒸留装置からの塔頂留出物が導入される第１気液分離槽（２３）と、前記蒸留装置と前記第１気液分離槽との間に配置され、前記蒸留装置からの前記塔頂留出物を冷却する第３冷却器（８６）とを更に備えたことを特徴とする。   In the 17th side of this invention, it arrange | positions between the said 1st gas-liquid separation tank (23) into which the column top distillate from the said distillation apparatus is introduce | transduced, and the said distillation apparatus and the said 1st gas-liquid separation tank. And a third cooler (86) for cooling the top distillate from the distillation apparatus.

この第１７の側面による天然ガスの液化システムでは、第１気液分離槽に導入する原料ガスを液化装置で冷却する必要がなくなり、液化装置の液化処理の負荷を軽減できる。   In the natural gas liquefaction system according to the seventeenth aspect, it is not necessary to cool the raw material gas introduced into the first gas-liquid separation tank by the liquefaction device, and the load of the liquefaction treatment of the liquefaction device can be reduced.

本発明の第１８の側面では、天然ガスを冷却して液化天然ガスを生成する天然ガスの液化システム（１）であって、加圧状態で得られた天然ガスを原料ガスとして膨張させる第１膨張機（３）と、前記第１膨張機の上流側または下流側の少なくとも一方において前記原料ガスを冷却する第１冷却器（１０、１１、１２）と、前記第１冷却器によって冷却された前記原料ガスを蒸留することにより、前記原料ガス中の重質分を低減または除去する蒸留装置（１５）と、前記蒸留装置において前記原料ガス中の前記重質分が低減または除去された塔頂留出物が導入される第１圧縮機（４）と、前記第１圧縮機において圧縮された圧縮ガスから分離された気相成分を冷媒との熱交換によって液化する液化装置（２１）とを備えたことを特徴とする。   According to an eighteenth aspect of the present invention, there is provided a natural gas liquefaction system (1) for cooling a natural gas to produce a liquefied natural gas, wherein the natural gas obtained in a pressurized state is expanded as a source gas. An expander (3), a first cooler (10, 11, 12) that cools the source gas on at least one of the upstream side and the downstream side of the first expander, and the first cooler A distillation apparatus (15) for reducing or removing heavy content in the raw material gas by distilling the raw material gas, and a tower top where the heavy content in the raw material gas is reduced or removed in the distillation apparatus. A first compressor (4) into which a distillate is introduced, and a liquefaction device (21) for liquefying a gas phase component separated from the compressed gas compressed in the first compressor by heat exchange with a refrigerant. It is characterized by having.

この第１８の側面による天然ガスの液化システムでは、圧縮機で圧縮された後に液化装置に導入される原料ガスの過度の温度上昇を抑制することが可能となり、原料ガスの温度レベルを液化装置における導入位置の温度レベルに近づけるように容易に調節することが可能となる。   In the natural gas liquefaction system according to the eighteenth aspect, it is possible to suppress an excessive temperature rise of the raw material gas introduced into the liquefier after being compressed by the compressor, and the temperature level of the raw material gas is set in the liquefier. It can be easily adjusted to be close to the temperature level of the introduction position.

本発明の第１９の側面では、前記第１圧縮機において圧縮された圧縮ガスが導入される第１気液分離槽（２３）と、前記第１圧縮機と前記第１気液分離槽との間に配置され、前記第１圧縮機からの前記圧縮ガスを冷却する第２冷却器（８５）とを更に備えたことを特徴とする。   In a nineteenth aspect of the present invention, the first gas-liquid separation tank (23) into which the compressed gas compressed in the first compressor is introduced, the first compressor and the first gas-liquid separation tank And a second cooler (85) disposed between and for cooling the compressed gas from the first compressor.

この第１９の側面による天然ガスの液化システムでは、第１気液分離槽に導入する原料ガスを液化装置で冷却する必要がなくなり、液化装置の液化処理の負荷を軽減することができる。   In the natural gas liquefaction system according to the nineteenth aspect, it is not necessary to cool the source gas introduced into the first gas-liquid separation tank by the liquefaction device, and the load of the liquefaction treatment of the liquefaction device can be reduced.

本発明の第２０の側面では、前記第１圧縮機において圧縮された圧縮ガスの一部が分離された後に、当該分離された圧縮ガスが導入される第２気液分離槽を更に備え、前記第２気液分離槽において分離された液相成分が前記蒸留装置に環流されることを特徴とする。   In a twentieth aspect of the present invention, the apparatus further comprises a second gas-liquid separation tank into which the separated compressed gas is introduced after a part of the compressed gas compressed in the first compressor is separated, The liquid phase component separated in the second gas-liquid separation tank is returned to the distillation apparatus.

この第２０の側面による天然ガスの液化システムでは、原料ガスの臨界圧力が比較的低く、液化システムにおける原料ガスの圧力が臨界圧力よりも高くなる場合において、液化装置の液化処理の負荷を軽減する共に、蒸留装置の処理の安定性を高めることができる。   In the natural gas liquefaction system according to the twentieth aspect, when the critical pressure of the raw material gas is relatively low and the pressure of the raw material gas in the liquefaction system is higher than the critical pressure, the load of the liquefaction treatment of the liquefier is reduced. In both cases, the stability of the distillation apparatus can be improved.

本発明の第２１の側面では、前記蒸留装置に導入される前記原料ガスと、前記蒸留装置からの塔頂留出物との熱交換を行う熱交換器（６９）を更に備えたことを特徴とする。   According to a twenty-first aspect of the present invention, the apparatus further comprises a heat exchanger (69) for performing heat exchange between the raw material gas introduced into the distillation apparatus and a column distillate from the distillation apparatus. And

この第２１の側面による天然ガスの液化システムでは、液化装置に導入される原料ガスの温度レベルが適正範囲よりも低くなり得る場合でも、蒸留装置に導入される原料ガスとの熱交換によって蒸留装置からの塔頂留出物の温度を高めることにより、原料ガスの温度を液化装置２１における導入位置の温度に近づけることができる。   In the natural gas liquefaction system according to the twenty-first aspect, even when the temperature level of the raw material gas introduced into the liquefier can be lower than the appropriate range, the distillation device is subjected to heat exchange with the raw material gas introduced into the distillation device. The temperature of the raw material gas can be brought close to the temperature at the introduction position in the liquefying device 21 by increasing the temperature of the column top distillate.

本発明の第２２の側面では、天然ガスを冷却して液化天然ガスを生成する天然ガスの液化方法であって、加圧状態で得られた天然ガスを原料ガスとして膨張させることによって動力を発生させる第１膨張工程と、前記第１膨張工程における膨張によって減圧された前記原料ガスを冷却する第１冷却工程と、前記第１冷却工程によって冷却された前記原料ガスを蒸留することにより、前記原料ガス中の重質分を低減または除去する蒸留工程と、前記第１膨張工程において発生した動力を利用することにより、前記蒸留工程において前記重質分が低減または除去された前記原料ガスを圧縮する第１圧縮工程と、前記第１圧縮工程によって圧縮された前記原料ガスを冷媒との熱交換によって液化する液化工程とを備えたことを特徴とする。   According to a twenty-second aspect of the present invention, there is provided a natural gas liquefaction method for cooling natural gas to produce liquefied natural gas, which generates power by expanding the natural gas obtained in a pressurized state as a raw material gas. A first expansion step, a first cooling step for cooling the raw material gas decompressed by the expansion in the first expansion step, and the raw material gas cooled by the first cooling step by distilling the raw material The raw material gas in which the heavy component is reduced or removed in the distillation step is compressed by using the distillation step for reducing or removing the heavy component in the gas and the power generated in the first expansion step. A first compression step and a liquefaction step of liquefying the raw material gas compressed in the first compression step by heat exchange with a refrigerant are provided.

本発明の第２３の側面では、天然ガスを冷却して液化天然ガスを生成する天然ガスの液化方法であって、加圧状態で得られた天然ガスを原料ガスとして膨張させる第１膨張工程と、前記第１膨張工程の前工程または後工程の少なくとも一方において前記原料ガスを冷却する第１冷却工程と、前記第１冷却工程によって冷却された前記原料ガスを蒸留することにより、前記原料ガス中の重質分を低減または除去する蒸留工程と、前記蒸留工程において前記原料ガス中の前記重質分が低減または除去された塔頂留出物を圧縮する第１圧縮工程と、前記第１圧縮工程において圧縮された圧縮ガスから分離された気相成分を冷媒との熱交換によって液化する液化工程とを備えたことを特徴とする。   According to a twenty-third aspect of the present invention, there is provided a natural gas liquefaction method for cooling natural gas to produce liquefied natural gas, the first expansion step of expanding natural gas obtained in a pressurized state as a source gas, In the raw material gas, by distilling the raw material gas cooled in the first cooling step and the first cooling step that cools the raw material gas in at least one of the pre-process and the post-process of the first expansion step. A distillation step for reducing or removing heavy components, a first compression step for compressing the overhead distillate from which the heavy components in the raw material gas have been reduced or removed in the distillation step, and the first compression And a liquefaction step of liquefying the gas phase component separated from the compressed gas compressed in the step by heat exchange with the refrigerant.

このように本発明によれば、天然ガスの液化システムにおいて、原料ガスの膨張によって膨張機で発生した動力を利用して圧縮機の吐出圧を増大させると共に、冷却器に要求される冷却能を低減することが可能となる。   Thus, according to the present invention, in the natural gas liquefaction system, the discharge pressure of the compressor is increased using the power generated in the expander by the expansion of the raw material gas, and the cooling capacity required for the cooler is increased. It becomes possible to reduce.

第１実施形態に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on 1st Embodiment 第１実施形態に対応する第１参考例として従来の天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the conventional natural gas liquefaction system as a 1st reference example corresponding to 1st Embodiment 第１実施形態に対応する第２参考例として従来の天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the conventional natural gas liquefaction system as the 2nd reference example corresponding to 1st Embodiment 第１実施形態の第１変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on the 1st modification of 1st Embodiment. 第１実施形態の第２変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on the 2nd modification of 1st Embodiment. 第１実施形態の第３変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on the 3rd modification of 1st Embodiment. 第１実施形態の第４変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on the 4th modification of 1st Embodiment. 第６実施形態に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on 6th Embodiment 第６実施形態の第３変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図The block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on the 3rd modification of 6th Embodiment.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図である。また、表１は、第１実施形態に係る天然ガスの液化システムでの液化処理に関連するシミュレーション結果（後述する表２〜表１２についても同様）である。表１には、第１実施形態に係る液化システム１において液化処理される天然ガス（以下、原料ガスという。）の温度、圧力、流量、及び各成分のモル分率等の一例を示す。表１における( i )−(ix)欄は、図１中にそれぞれ同じ番号( i )−(ix)が付された液化システム１の各位置における数値を示している。 (First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram showing the flow of liquefaction processing in the natural gas liquefaction system according to the first embodiment of the present invention. Table 1 shows simulation results related to the liquefaction process in the natural gas liquefaction system according to the first embodiment (the same applies to Tables 2 to 12 described later). Table 1 shows an example of the temperature, pressure, flow rate, molar fraction of each component, and the like of natural gas (hereinafter referred to as source gas) to be liquefied in the liquefaction system 1 according to the first embodiment. The (i)-(ix) column in Table 1 shows the numerical values at each position of the liquefaction system 1 with the same numbers (i)-(ix) in FIG.

本実施形態では、原料ガスとして約80〜98mol%のメタンを含む天然ガスが用いられる。また、原料ガスには、重出分として0.1mol%以上のC5＋炭化水素、及び1ppm mol以上のBTX（ベンゼン、トルエン、キシレン）の少なくとも一方が含まれている。原料ガスにおけるメタン以外の成分の詳細は表１（( i ) 欄）に示す通りである。なお、本明細書における用語「原料ガス」は、厳密に気体の状態にあることを意味するものではなく、液化システム１で液化処理される対象（処理途中を含む）を指すものである。   In the present embodiment, natural gas containing about 80 to 98 mol% methane is used as the raw material gas. The source gas contains at least one of 0.1 mol% or more of C5 + hydrocarbon and 1 ppm mol or more of BTX (benzene, toluene, xylene) as a heavy component. Details of components other than methane in the source gas are as shown in Table 1 (column (i)). In addition, the term “source gas” in the present specification does not mean that the gas is strictly in a gas state, but refers to an object (including during the process) to be liquefied by the liquefaction system 1.

液化システム１では、原料ガスが、ラインＬ１を介して水分除去装置２に供給され、そこで、氷結等によるトラブルを防止するために原料ガス中の水分が除去される。ここで、水分除去装置２に供給される原料ガスは、約20℃の温度、約5,830kPaAの圧力、約720,000kg/hrの流量である。水分除去装置２は、吸湿剤（モレキュラーシーブ等）が充填された脱水塔からなり、原料ガス中の水分を好ましくは0.1ppm mol未満とするように脱水処理する。なお、水分除去装置２としては、原料ガス中の水分を所望の割合以下に除去可能であれば、他の公知の装置を採用してもよい。   In the liquefaction system 1, the raw material gas is supplied to the moisture removing device 2 via the line L <b> 1, where moisture in the raw material gas is removed in order to prevent troubles due to freezing and the like. Here, the raw material gas supplied to the moisture removing device 2 has a temperature of about 20 ° C., a pressure of about 5,830 kPaA, and a flow rate of about 720,000 kg / hr. The moisture removing device 2 is composed of a dehydration tower filled with a hygroscopic agent (such as molecular sieve), and dehydrates it so that the moisture in the raw material gas is preferably less than 0.1 ppm mol. As the moisture removing device 2, other known devices may be adopted as long as the moisture in the raw material gas can be removed to a desired ratio or less.

ここでは詳細な説明を省略するが、液化システム１には、水分除去装置２の前工程として、天然ガスコンデンセートを分離する分離設備、炭酸ガスや硫化水素等の酸性ガス成分を除去する酸性ガス除去設備、水銀を除去する水銀除去設備等の公知の設備を設けることが可能である。水分除去装置２には、通常、それら各設備によって不純物が除去された原料ガスが供給される。水分除去装置２に供給される原料ガスは、好ましくは、50ppm mol未満の二酸化炭素（CO2）、4ppm mol未満の硫化水素（H2S）、20mg/Nm3未満の硫黄分、10ng/Nm3未満の水銀となるように前処理される。 Although detailed description is omitted here, the liquefaction system 1 includes a separation facility for separating natural gas condensate and an acid gas removal for removing acid gas components such as carbon dioxide and hydrogen sulfide as a pre-process of the moisture removing device 2. It is possible to provide well-known equipment such as equipment and mercury removal equipment for removing mercury. The moisture removing apparatus 2 is usually supplied with a raw material gas from which impurities are removed by each of these facilities. The raw material gas supplied to the moisture removing device 2 is preferably less than 50 ppm mol of carbon dioxide (CO 2 ), less than 4 ppm mol of hydrogen sulfide (H 2 S), less than 20 mg / Nm 3 of sulfur, 10 ng / Nm Pre-processed to a mercury below 3 .

なお、原料ガスの供給源は、特に限定されるものではなく、液化システム１では、例えば、シェールガス、タイトサンドガス、コールベッドメタンなどから採取した加圧状態で得られたガスを原料ガスとして用いることができる。また、液化システム１への原料ガスの供給方法としては、ガス田等からの配管を介した供給のみならず、貯蔵タンク等に一旦貯蔵されたガスを供給してもよい。   The source of the source gas is not particularly limited. In the liquefaction system 1, for example, a gas obtained from a pressurized state collected from shale gas, tight sand gas, coal bed methane, or the like is used as the source gas. Can be used. Further, as a method for supplying the raw material gas to the liquefaction system 1, not only supply from a gas field or the like through a pipe but also gas once stored in a storage tank or the like may be supplied.

水分除去装置２において水分が除去された原料ガスは、ラインＬ２を介して第１膨張機３に送られる。第１膨張機３は、流動する原料ガスを等エントロピー的に膨張させることにより、原料ガスの圧力を低減して膨張の力に基づく動力（或いは、エネルギー）を取り出すためのタービン装置からなる。この第１膨張機３による膨張工程（第１膨張工程）において、原料ガスの圧力及び温度は低下する。第１膨張機３は、後に詳述する第１圧縮機４と同軸のシャフト５を有しており、これにより、第１膨張機３で発生する動力を第１圧縮機４の動力として利用することが可能となっている。なお、第１膨張機３の回転数が第１圧縮機４の回転数よりも低い場合には、第１膨張機３と第１圧縮機４との間に増速機等を設けることができる。第１膨張機３から排出された原料ガスの温度は約8.3℃まで低下し、また、圧力は約4,850kPaAまで低下する。通常、第１膨張機３から排出された原料ガスの圧力は、3,000kPaA−5,500kPaA（30bara−55bara）の範囲にあり、より好ましくは、3,500kPaA−5,000kPaA（35bara−50bara）の範囲にある。   The source gas from which moisture has been removed in the moisture removing device 2 is sent to the first expander 3 via the line L2. The first expander 3 is composed of a turbine device for reducing the pressure of the raw material gas and taking out the power (or energy) based on the expansion force by expanding the flowing raw material gas isentropically. In the expansion process (first expansion process) by the first expander 3, the pressure and temperature of the raw material gas are decreased. The first expander 3 has a shaft 5 that is coaxial with the first compressor 4 that will be described in detail later, whereby the power generated by the first expander 3 is used as the power of the first compressor 4. It is possible. When the rotation speed of the first expander 3 is lower than the rotation speed of the first compressor 4, a speed increaser or the like can be provided between the first expander 3 and the first compressor 4. . The temperature of the raw material gas discharged from the first expander 3 is reduced to about 8.3 ° C., and the pressure is reduced to about 4,850 kPaA. Usually, the pressure of the raw material gas discharged from the first expander 3 is in the range of 3,000 kPaA-5,500 kPaA (30 bara-55 bara), more preferably in the range of 3,500 kPaA-5,000 kPaA (35 bara-50 bara). .

第１膨張機３からの原料ガスは、ラインＬ３を介して冷却器１１に送られる。冷却器１１の下流側には冷却器１２が接続されて冷却器群（第１冷却器）が構成されている。原料ガスは、第１冷却器１１、１２における冷媒との熱交換（第１冷却工程）によって順次冷却される。通常、第１冷却器１１、１２によって冷却された原料ガスの温度は、-20℃−-50℃の温度範囲にあり、より好ましくは、-25℃−-35℃の温度範囲にある。   The raw material gas from the first expander 3 is sent to the cooler 11 via the line L3. A cooler 12 is connected to the downstream side of the cooler 11 to constitute a cooler group (first cooler). The source gas is sequentially cooled by heat exchange with the refrigerant in the first coolers 11 and 12 (first cooling step). Usually, the temperature of the raw material gas cooled by the first coolers 11 and 12 is in the temperature range of −20 ° C. to −50 ° C., more preferably in the temperature range of −25 ° C. to −35 ° C.

本実施形態では、C3-MR（C3-MR：Propane（C3）pre-cooled Mixed Refrigerant）方式を採用しており、第１冷却器１１、１２において、プロパンを冷媒として原料ガスを予冷すると共に、後に詳述する混合冷媒を用いた冷凍サイクルで原料ガスの液化及び極低温までの過冷却を行う。第１冷却器１１、１２には、それぞれ中圧（MP）及び低圧（LP）のプロパン冷媒（C3R）が用いられ、原料ガスは、それら第１冷却器１１、１２において段階的（ここでは、２段階）に冷却される。図示は省略されているが、第１冷却器１１、１２は、プロパン冷媒用の圧縮機や凝縮器等を備えた公知の冷凍サイクルの一部を構成する。   In the present embodiment, a C3-MR (C3-MR: Propane (C3) pre-cooled Mixed Refrigerant) method is employed, and in the first coolers 11 and 12, the propane is used as a refrigerant to precool the raw material gas, The raw material gas is liquefied and supercooled to a very low temperature in a refrigeration cycle using a mixed refrigerant described in detail later. The first coolers 11 and 12 use propane refrigerant (C3R) of medium pressure (MP) and low pressure (LP), respectively, and the raw material gas is stepwise (here, 2 stage). Although not shown, the first coolers 11 and 12 constitute a part of a known refrigeration cycle including a propane refrigerant compressor, a condenser, and the like.

なお、液化システム１では、C3-MR方式に限らず、沸点の異なる複数の冷媒（メタン、エタン、プロパン等）によって個別の冷凍サイクルを構成するカスケード方式、エタン及びプロパン等の混合冷媒を予冷プロセスに使用するDMR（Double Mixed Refrigerant）方式、ならびに予冷、液化、及び過冷却の各サイクルについて別系列の混合冷媒を用いて段階的に熱交換を行うMFC（Mixed Fluid Cascade）方式など、他の公知の方式を採用することができる。   The liquefaction system 1 is not limited to the C3-MR system, but a cascade system in which individual refrigeration cycles are configured by a plurality of refrigerants having different boiling points (methane, ethane, propane, etc.), and a mixed refrigerant such as ethane and propane is a precooling process. Other known technologies such as the DMR (Double Mixed Refrigerant) method used for the heat treatment, and the MFC (Mixed Fluid Cascade) method that performs heat exchange step by step using a mixed refrigerant of different series for each cycle of pre-cooling, liquefaction, and supercooling This method can be adopted.

冷却器１２からの原料ガスは、ラインＬ４を介して蒸留装置１５に送られる。このとき、原料ガスの圧力は、第１膨張機３での膨張等によってメタン及び重質分の臨界圧力以下となるようにするとよい。蒸留装置１５は、内部に複数の棚段を備えた蒸留塔からなり、原料ガスに含まれる重質分を除去する（蒸留工程）。重質分を含む液体は、蒸留装置１５の塔底に接続されたラインＬ５を介して排出される。ラインＬ５から外部に排出される重質分を含む液体は、約177℃の温度、約20,000kg/hrの流量である。ここで、「重質分」は、特に比較的凝固点の高いベンゼンやC5+炭化水素などの高沸点成分を指すが、メタン以外のC2+炭化水素等を含み得る。また、ラインＬ５には、リボイラー１６を備えた循環部が設けられており、これにより、蒸留装置１５の塔底から排出される液体の一部は、外部からリボイラー１６に供給される蒸気（或いはオイル）との熱交換によって加熱された後に、再び蒸留装置１５に循環する。   The raw material gas from the cooler 12 is sent to the distillation apparatus 15 via the line L4. At this time, the pressure of the raw material gas is preferably set to be equal to or lower than the critical pressure of methane and heavy components by expansion in the first expander 3 or the like. The distillation apparatus 15 includes a distillation tower having a plurality of shelves inside, and removes heavy components contained in the raw material gas (distillation step). The liquid containing heavy components is discharged via a line L5 connected to the bottom of the distillation apparatus 15. The liquid containing heavy components discharged from the line L5 to the outside has a temperature of about 177 ° C. and a flow rate of about 20,000 kg / hr. Here, “heavy fraction” refers to a high boiling point component such as benzene or C5 + hydrocarbon, which has a relatively high freezing point, but may include C2 + hydrocarbon other than methane. Further, the line L5 is provided with a circulation unit including the reboiler 16, and thereby, a part of the liquid discharged from the bottom of the distillation apparatus 15 is vapor (or alternatively) supplied to the reboiler 16 from the outside. After being heated by heat exchange with the oil), it is circulated to the distillation device 15 again.

一方、蒸留装置１５では、低沸点成分であるメタンを主成分とする原料ガス（軽質分）が塔頂留出物として分離され、この原料ガスは、ラインＬ６を介して液化装置２１内に一旦導入され、管回路２２ａ、２２ｂにおいて冷却される。ここで、ラインＬ６に送出される原料ガスは、約-45.6℃の温度、約4,700kPaAの圧力である。また、蒸留装置１５によって重質分が除去された原料ガスは、0.1mol%未満のC5＋、1ppm mol未満のBTX（ベンゼン、トルエン、キシレン）となる。原料ガスは、管回路２２ａ、２２ｂを流れることにより約-65.2℃の温度まで冷却され、その後、液化装置２１からラインＬ７を介して第１気液分離槽２３に送られる。   On the other hand, in the distillation apparatus 15, a raw material gas (light component) mainly composed of methane, which is a low boiling point component, is separated as a column top distillate, and this raw material gas is once put in the liquefier 21 via a line L6. It is introduced and cooled in the tube circuits 22a, 22b. Here, the raw material gas delivered to the line L6 has a temperature of about -45.6 ° C. and a pressure of about 4,700 kPaA. Further, the raw material gas from which the heavy components have been removed by the distillation apparatus 15 becomes less than 0.1 mol% of C5 + and less than 1 ppm mol of BTX (benzene, toluene, xylene). The source gas is cooled to a temperature of about −65.2 ° C. by flowing through the tube circuits 22a and 22b, and then sent from the liquefier 21 to the first gas-liquid separation tank 23 via the line L7.

後に詳述するが、液化システム１の主熱交換器をなす液化装置２１は、原料ガス及び冷媒を流す伝熱管（管束）がコイル状に巻かれた状態でシェルに収められたスプール巻き（Spool Wound）型熱交換器からなる。液化装置２１内には、混合冷媒が導入される下部（底部）に位置し、最も温度の高い暖温領域Ｚ１と、中間部に位置し、暖温領域Ｚ１よりも温度の低い中間領域Ｚ２と、液化された原料ガスが排出される上部に位置し、最も温度の低い冷温領域Ｚ３とが設けられている。また、第１実施形態では、暖温領域Ｚ１は、高温側の暖温領域Ｚ１ａと、低温側の暖温領域Ｚ１ｂとから構成される。管回路２２ａ、２２ｂは、後に詳述する混合冷媒が流れる管回路４２ａ、４２ｂ及び管回路５１ａ、５１ｂと共に、暖温領域Ｚ１ａ、Ｚ１ｂにそれぞれ配置された管束を構成する。   As will be described in detail later, the liquefaction device 21 that forms the main heat exchanger of the liquefaction system 1 is a spool winding (Spool) that is housed in a shell in a state in which a heat transfer tube (tube bundle) that flows the raw material gas and refrigerant is wound in a coil shape. Wound type heat exchanger. In the liquefying device 21, a warm temperature region Z1 having the highest temperature is located in the lower part (bottom) where the mixed refrigerant is introduced, and an intermediate region Z2 having a temperature lower than the warm temperature region Z1 is located in the middle part. A cold temperature zone Z3 having the lowest temperature is provided in the upper part where the liquefied source gas is discharged. In the first embodiment, the warm temperature region Z1 includes a high temperature side warm temperature region Z1a and a low temperature side warm temperature region Z1b. The tube circuits 22a and 22b together with the tube circuits 42a and 42b and the tube circuits 51a and 51b through which the mixed refrigerant, which will be described in detail later, constitute tube bundles respectively disposed in the warm temperature regions Z1a and Z1b.

第１気液分離槽２３は、原料ガス中の液相成分（凝縮成分）を分離し、その液相成分を構成する炭化水素等の液体をラインＬ８に設けられた還流ポンプ２４によって再び蒸留装置１５に循環する。一方、第１気液分離槽２３において気相成分を構成するメタンを主成分とする原料ガスは、ラインＬ９を介して第１圧縮機４に送られる。ここで、ラインＬ８に送出される原料ガスは、約83,500kg/hrの流量であり、また、ラインＬ６に送出される原料ガスは、約780,000kg/hrの流量である。第１気液分離槽２３については、後述する混合冷媒や、エチレン冷媒を用いて冷却可能である。   The first gas-liquid separation tank 23 separates the liquid phase component (condensed component) in the raw material gas, and again distills the liquid such as hydrocarbons constituting the liquid phase component by the reflux pump 24 provided in the line L8. Cycle to 15. On the other hand, in the first gas-liquid separation tank 23, the raw material gas mainly composed of methane constituting the gas phase component is sent to the first compressor 4 via the line L9. Here, the raw material gas sent to the line L8 has a flow rate of about 83,500 kg / hr, and the raw material gas sent to the line L6 has a flow rate of about 780,000 kg / hr. About the 1st gas-liquid separation tank 23, it can cool using the mixed refrigerant | coolant mentioned later or an ethylene refrigerant | coolant.

第１圧縮機４は、ガスを圧縮する羽根車を第１膨張機３と同軸のシャフト５に取り付けた単段型の遠心圧縮機である。第１圧縮機４による圧縮工程（第１圧縮工程）によって圧縮された原料ガスは、ラインＬ１０を介して液化装置２１に導入される。第１圧縮機４にからラインＬ１０に送出される原料ガスは、約-51℃の温度、約5,500kPaAの圧力である。液化装置２１に導入される原料ガスは、第１圧縮機４によって少なくとも5,171kPaAを超える圧力まで圧縮されることが好ましい。   The first compressor 4 is a single-stage centrifugal compressor in which an impeller that compresses gas is attached to a shaft 5 that is coaxial with the first expander 3. The raw material gas compressed in the compression step (first compression step) by the first compressor 4 is introduced into the liquefaction device 21 via the line L10. The raw material gas sent from the first compressor 4 to the line L10 has a temperature of about −51 ° C. and a pressure of about 5,500 kPaA. The raw material gas introduced into the liquefying device 21 is preferably compressed by the first compressor 4 to a pressure exceeding at least 5,171 kPaA.

ラインＬ１０は、液化装置２１内の暖温領域Ｚ１ｂに配置された管回路３０に接続され、更に、この管回路３０の上端側は、中間領域Ｚ２に配置された管回路３１、及び冷温領域Ｚ３に配置された管回路３２に順に接続されている。原料ガスは、それら管回路３１及び管回路３２を通って液化及び過冷却された後、ラインＬ１１に設けられた膨張弁３３を通して貯蔵用のＬＮＧタンク（図示せず）に送られる。液化装置２１による液化工程において、最終的に膨張弁３３を通過した後の原料ガスは、約-162℃の温度、約120kPaAの圧力である。   The line L10 is connected to the tube circuit 30 disposed in the warm temperature region Z1b in the liquefying device 21, and the upper end side of the tube circuit 30 is connected to the tube circuit 31 disposed in the intermediate region Z2 and the cold temperature region Z3. Are connected in order to the tube circuit 32 arranged in the. The raw material gas is liquefied and supercooled through the pipe circuit 31 and the pipe circuit 32, and then sent to a storage LNG tank (not shown) through an expansion valve 33 provided in the line L11. In the liquefaction process by the liquefaction apparatus 21, the raw material gas after finally passing through the expansion valve 33 has a temperature of about -162 ° C and a pressure of about 120kPaA.

液化装置２１内を流れる原料ガスは、混合冷媒を用いた冷凍サイクルを利用して冷却される。本実施形態では、混合冷媒として、メタン、エタン及びプロパンを含む炭化水素混合物に窒素を加えたものが用いられるが、これに限らず、所望の冷却能を確保可能な限りにおいて、他の公知の成分を用いることができる。   The raw material gas flowing in the liquefying device 21 is cooled using a refrigeration cycle using a mixed refrigerant. In the present embodiment, the mixed refrigerant is a hydrocarbon mixture containing methane, ethane, and propane with nitrogen added thereto. Ingredients can be used.

液化装置２１では、高圧（HP）の混合冷媒（MR）がラインＬ１２を介して冷媒セパレータ４１に供給される。冷媒セパレータ４１の液相成分を構成する混合冷媒は、ラインＬ１３を介して液化装置２１に導入され、その後、液化装置２１内を上方に向かって、暖温領域Ｚ１ａ、Ｚ１ｂにそれぞれ配置された管回路４２ａ、４２ｂ、及び中間領域Ｚ２に配置された管回路４３を順に流れ、さらに、ラインＬ１４に設けられた膨張弁４４を通って膨張し、その一部はフラッシュ蒸発する。   In the liquefaction device 21, the high-pressure (HP) mixed refrigerant (MR) is supplied to the refrigerant separator 41 via the line L12. The mixed refrigerant constituting the liquid phase component of the refrigerant separator 41 is introduced into the liquefying device 21 via the line L13, and then pipes disposed in the warm temperature regions Z1a and Z1b respectively upward in the liquefying device 21. The circuits 42a and 42b and the tube circuit 43 disposed in the intermediate area Z2 sequentially flow, and further expand through an expansion valve 44 provided in the line L14, and a part thereof is flash-evaporated.

続いて、膨張弁４４を通過した混合冷媒は、中間領域Ｚ２の上部に配置されたスプレーヘッダ４５から下向きに（すなわち、液化装置２１内の原料ガスの流れに対して向流となるように）吐出される。スプレーヘッダ４５から吐出される混合冷媒は、中間領域Ｚ２に配置された管回路３１、管回路４３、及び後述する管回路５２によって構成される中間部管束、並びに暖温領域Ｚ１に配置された管回路２２ａ、２２ｂ、管回路３０、管回路４２ａ、４２ｂ、及び後述する管回路５１ａ、５１ｂによって構成される下部管束とそれぞれ熱交換しながら下方に流れる。   Subsequently, the mixed refrigerant that has passed through the expansion valve 44 is directed downward from the spray header 45 disposed in the upper portion of the intermediate region Z2 (that is, counterflowed with respect to the flow of the raw material gas in the liquefying device 21). Discharged. The mixed refrigerant discharged from the spray header 45 includes an intermediate tube bundle composed of a tube circuit 31, a tube circuit 43, and a tube circuit 52 described later, and a tube disposed in the warm temperature region Z1. The circuits 22a and 22b, the tube circuit 30, the tube circuits 42a and 42b, and the lower tube bundle constituted by the tube circuits 51a and 51b described later flow respectively downward while exchanging heat.

一方、冷媒セパレータ４１の気相成分を構成する混合冷媒は、ラインＬ１５を介して液化装置２１に導入され、その後、液化装置２１内を上方に向かって、暖温領域Ｚ１ａ、Ｚ１ｂにそれぞれ配置された管回路５１ａ、５１ｂ、中間領域Ｚ２に配置された管回路５２、及び冷温領域Ｚ３に配置された管回路５３を順に流れ、さらに、ラインＬ１６に設けられた膨張弁５４を通って膨張し、その一部はフラッシュ蒸発する。   On the other hand, the mixed refrigerant constituting the gas phase component of the refrigerant separator 41 is introduced into the liquefying device 21 via the line L15, and then disposed upward in the liquefying device 21 in the warm temperature regions Z1a and Z1b. The pipe circuit 51a, 51b, the pipe circuit 52 arranged in the intermediate area Z2, and the pipe circuit 53 arranged in the cool / warm area Z3 in order, and further expanded through the expansion valve 54 provided in the line L16, Some of it will flash evaporate.

膨張弁５４を通過した混合冷媒は、メタンの沸点以下の温度（ここでは、約−167℃）まで冷却されており、冷温領域Ｚ３の上部に配置されたスプレーヘッダ５５から下向きに（すなわち、液化装置２１内の原料ガスの流れに対して向流となるように）吐出される。スプレーヘッダ５５から吐出される混合冷媒は、冷温領域Ｚ３に配置された管回路３２及び管回路５３によって構成される上部管束と熱交換しながら下方に流れ、さらに、下方に位置するスプレーヘッダ４５から吐出された混合冷媒と混ざり合った後、中間領域Ｚ２に配置された管回路３１、管回路４３、及び管回路５２によって構成される中間部管束、並びに暖温領域Ｚ１に配置された管回路２２ａ、２２ｂ、管回路３０、管回路４２ａ、４２ｂ、及び後述する管回路５１ａ、５１ｂによって構成される下部管束とそれぞれ熱交換しながら下方に流れる。   The mixed refrigerant that has passed through the expansion valve 54 is cooled to a temperature not higher than the boiling point of methane (here, about −167 ° C.), and is directed downward (ie, liquefied) from the spray header 55 disposed at the upper portion of the cold temperature region Z3. The gas is discharged so as to be countercurrent to the flow of the raw material gas in the apparatus 21. The mixed refrigerant discharged from the spray header 55 flows downward while exchanging heat with the upper tube bundle constituted by the tube circuit 32 and the tube circuit 53 arranged in the cold temperature region Z3, and further from the spray header 45 located below. After mixing with the discharged mixed refrigerant, the intermediate pipe bundle constituted by the pipe circuit 31, the pipe circuit 43, and the pipe circuit 52 arranged in the intermediate area Z2, and the pipe circuit 22a arranged in the warm temperature area Z1 , 22b, the tube circuit 30, the tube circuits 42a and 42b, and the lower tube bundle composed of tube circuits 51a and 51b described later, respectively, and flows downward while exchanging heat.

スプレーヘッダ４５及びスプレーヘッダ５５から吐出された混合冷媒は、最終的に液化装置２１の底部に接続されたラインＬ１７を介して低圧（LP）の混合冷媒（MP）のガスとして排出される。上述の液化装置２１に設けられた混合冷媒に関する設備（冷媒セパレータ４１等）は、ここでは図示しない公知の構成を有する混合冷媒用の冷凍サイクルの一部を構成し、ラインＬ１７からの混合冷媒は、圧縮機や凝縮器等を経て再びラインＬ１２を介して冷媒セパレータ４１に循環される。   The mixed refrigerant discharged from the spray header 45 and the spray header 55 is finally discharged as a low-pressure (LP) mixed refrigerant (MP) gas through a line L17 connected to the bottom of the liquefying device 21. The equipment related to the mixed refrigerant (refrigerant separator 41 and the like) provided in the above-described liquefying device 21 constitutes a part of a refrigeration cycle for a mixed refrigerant having a well-known configuration not shown here, and the mixed refrigerant from the line L17 is Then, the refrigerant is circulated to the refrigerant separator 41 through the line L12 again through a compressor, a condenser, and the like.

以上のように、液化システム１に導入された原料ガスは、膨張工程、冷却工程、蒸留工程、圧縮工程、及び液化工程等を経て効果的に液化処理される。このような液化システム１は、例えば、ガス田等から採取された原料ガスからメタンを主成分とする液化天然ガス（LNG）を生成するためのベース・ロード液化基地に適用することができる。   As described above, the raw material gas introduced into the liquefaction system 1 is effectively liquefied through the expansion process, the cooling process, the distillation process, the compression process, the liquefaction process, and the like. Such a liquefaction system 1 can be applied to, for example, a base load liquefaction base for generating liquefied natural gas (LNG) mainly composed of methane from a raw material gas collected from a gas field or the like.

Figure 2017122570
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（第１及び第２参考例）
図２及び図３の構成図には、それぞれ本発明の第１実施形態に対応する第１及び第２参考例として、従来の天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す。図２及び図３に示す液化システム１０１、２０１では、第１実施形態に係る液化システム１に対応する構成要素についてはそれぞれ同一の符号が付されている。また、表２及び表３には、表１と同様に、それぞれ第１及び第２の参考例としての液化システム１０１、２０１における原料ガスの温度、圧力、流量、及び各成分のモル分率等の一例が示されている。なお、第２の参考例の液化システム２０１は、上述の特許文献１（米国特許第４０６５２７８号明細書）の従来技術に基づき構成されたものである。 (First and second reference examples)
2 and 3 show the flow of liquefaction processing in a conventional natural gas liquefaction system as first and second reference examples corresponding to the first embodiment of the present invention, respectively. In the liquefaction systems 101 and 201 shown in FIGS. 2 and 3, the same reference numerals are given to the components corresponding to the liquefaction system 1 according to the first embodiment. Further, in Table 2 and Table 3, as in Table 1, the temperature, pressure, flow rate, and mole fraction of each component of the raw material gas in the liquefaction systems 101 and 201 as the first and second reference examples, respectively. An example is shown. In addition, the liquefaction system 201 of the second reference example is configured based on the conventional technique of the above-mentioned Patent Document 1 (US Pat. No. 4,065,278).

図２に示すように、第１参考例の液化システム１０１では、上述の第１実施形態の液化システム１における第１膨張機３及び第１圧縮機４は設けられておらず、水分除去装置２からの原料ガスは、ラインＬ１０１を介して冷却器１１０に送られる。冷却器１１０の下流側には冷却器１１及び冷却器１２が順に接続されて冷却器群が構成されており、原料ガスは、３台の冷却器１１０、１１、１２における冷媒との熱交換によって順次冷却される。冷却器１１０、１１、１２には、それぞれ高圧（HP）、中圧（MP）及び低圧（LP）のプロパン冷媒が用いられ、原料ガスは、それら冷却器１１０、１１、１２において段階的（ここでは、３段階）に冷却される。最下流の冷却器１２から送出される原料ガスは、約-34.5℃の温度、約5,680kPaAの圧力である。この原料ガスは、ラインＬ４に設けられた膨張弁１１３での膨張により減圧された後、蒸留装置１５に導入される。   As shown in FIG. 2, in the liquefaction system 101 of the first reference example, the first expander 3 and the first compressor 4 in the liquefaction system 1 of the first embodiment described above are not provided, and the moisture removing device 2 is not provided. Is sent to the cooler 110 via the line L101. A cooler 11 and a cooler 12 are sequentially connected to the downstream side of the cooler 110 to form a cooler group, and the raw material gas is exchanged by heat exchange with the refrigerant in the three coolers 110, 11, and 12. Sequentially cooled. The coolers 110, 11, and 12 use high-pressure (HP), medium-pressure (MP), and low-pressure (LP) propane refrigerants, respectively, and the raw material gas is stepwise (here, Then, it is cooled in three stages. The raw material gas delivered from the most downstream cooler 12 has a temperature of about −34.5 ° C. and a pressure of about 5,680 kPaA. The raw material gas is decompressed by expansion in the expansion valve 113 provided in the line L4 and then introduced into the distillation apparatus 15.

また、液化システム１０１では、第１気液分離槽２３において気相成分を構成するメタンを主成分とする原料ガスは、ラインＬ１０２を介して液化装置２１内の中間領域Ｚ２に配置された管回路３１に導入される。ここで、第１気液分離槽２３からラインＬ１０２に送出される原料ガスは、約-65.3℃の温度、約4,400kPaAの圧力である。   Moreover, in the liquefaction system 101, the raw material gas which has methane which comprises a gaseous phase component in the 1st gas-liquid separation tank 23 as a main component is the pipe circuit arrange | positioned in the intermediate area Z2 in the liquefying device 21 via the line L102. 31. Here, the raw material gas sent from the first gas-liquid separation tank 23 to the line L102 has a temperature of about −65.3 ° C. and a pressure of about 4,400 kPaA.

Figure 2017122570
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図３に示すように、第２参考例の液化システム２０１は、第１参考例の液化システム１０１を改良したものであり、膨張機３及び圧縮機４が設けられている。しかしながら、液化システム２０１では、膨張機３は、上述の第１実施形態における液化システム１の第１膨張機３とは異なり、冷却器群（ここでは、３台の冷却器１１０、１１、１２）の下流側に配置されている。液化システム２０１では、冷却器１２から送出された原料ガスは、ラインＬ２０２を介してセパレータ２１３に送られて気液分離される。セパレータ２１３において気相成分を構成する原料ガスは、ラインＬ２０３を介して膨張機３に送られ、膨張機３で膨張した後、ラインＬ２０４を介して蒸留装置１５に送られる。一方、セパレータ２１３において液相成分を構成する液体は、膨張弁２１４が設けられたラインＬ２０５に送出される。その液体は、膨張弁２１４で膨張した後、膨張機３からの原料ガスと共にラインＬ２０４を介して蒸留装置１５に送られる。   As shown in FIG. 3, the liquefaction system 201 of the second reference example is an improvement of the liquefaction system 101 of the first reference example, and is provided with an expander 3 and a compressor 4. However, in the liquefaction system 201, the expander 3 is different from the first expander 3 of the liquefaction system 1 in the first embodiment described above, and is a cooler group (here, three coolers 110, 11, and 12). It is arranged on the downstream side. In the liquefaction system 201, the raw material gas sent from the cooler 12 is sent to the separator 213 via the line L202 to be gas-liquid separated. The raw material gas constituting the gas phase component in the separator 213 is sent to the expander 3 via the line L203, expanded in the expander 3, and then sent to the distillation apparatus 15 via the line L204. On the other hand, the liquid constituting the liquid phase component in the separator 213 is sent to a line L205 in which the expansion valve 214 is provided. The liquid is expanded by the expansion valve 214 and then sent to the distillation apparatus 15 through the line L204 together with the raw material gas from the expander 3.

液化システム２０１において、蒸留装置１５よりも下流側の構成については、第１実施形態の場合と略同様であるが、圧縮機４からラインＬ１０に送出された原料ガスは、約-54.7℃の温度、約5,120kPaAの圧力である。   In the liquefaction system 201, the configuration downstream of the distillation apparatus 15 is substantially the same as in the first embodiment, but the raw material gas sent from the compressor 4 to the line L10 has a temperature of about -54.7 ° C. The pressure is about 5,120 kPaA.

Figure 2017122570
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このような第１及び第２参考例と上述の本発明とを比較すると、本発明に係る液化システム１では、第１冷却器１１、１２よりも上流側に第１膨張機３が配置されているため、第２参考例の液化システム２０１のように膨張機３が冷却器１１０、１１、１２の下流側に配置された場合に比べて、より高圧の原料ガスを膨張させてより大きな動力を発生させることが可能となる。その結果、第１圧縮機４をより効果的に駆動する（すなわち、第１圧縮機４の吐出圧力を増大させる）ことができ、液化装置２１に導入する原料ガスの圧力が高まり、液化装置２１における液化処理の効率を高めることができるという利点がある。   Comparing such first and second reference examples with the present invention described above, in the liquefaction system 1 according to the present invention, the first expander 3 is disposed upstream of the first coolers 11 and 12. Therefore, as compared with the case where the expander 3 is arranged downstream of the coolers 110, 11 and 12 as in the liquefaction system 201 of the second reference example, the higher-pressure raw material gas is expanded to increase the power. Can be generated. As a result, the first compressor 4 can be driven more effectively (that is, the discharge pressure of the first compressor 4 can be increased), the pressure of the raw material gas introduced into the liquefying device 21 is increased, and the liquefying device 21 is increased. There is an advantage that the efficiency of the liquefaction treatment can be increased.

また、液化システム１では、第１膨張機３を冷却器群（第１冷却器１１、１２）よりも上流側に配置することにより、第１膨張機３での膨張により原料ガスの温度が低下するため、冷却器群の冷却能を低減する（すなわち、第２参考例における冷却器１１０を省略する）ことが可能になるという利点もある。さらに、液化システム１では、冷却器群と膨張機３との間において原料ガス中の凝縮成分を分離（除去）するための気液分離装置（セパレータ２１３）を省略することが可能である。   Further, in the liquefaction system 1, the temperature of the raw material gas decreases due to the expansion in the first expander 3 by disposing the first expander 3 on the upstream side of the cooler group (first coolers 11 and 12). Therefore, there is also an advantage that the cooling capacity of the cooler group can be reduced (that is, the cooler 110 in the second reference example is omitted). Furthermore, in the liquefaction system 1, it is possible to omit a gas-liquid separation device (separator 213) for separating (removing) the condensed components in the raw material gas between the cooler group and the expander 3.

（第１実施形態の第１、第２及び第３変形例）
図４、図５及び図６は、それぞれ本発明の第１実施形態の第１、第２及び第３変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図である。なお、図４、図５及び図６に示す液化システム１では、第１実施形態（他の変形例を含む）に係る液化システム１と同様の構成要素についてはそれぞれ同一の符号を付し、以下で言及する事項を除いて詳細な説明を省略する。 (First, second, and third modification of the first embodiment)
4 , 5 and 6 are configuration diagrams showing the flow of the liquefaction process in the natural gas liquefaction system according to the first , second and third modifications of the first embodiment of the present invention, respectively. Incidentally, FIG. 4, the liquefaction system 1 shown in FIGS. 5 and 6, respectively denoted by the same reference numerals are given to the same components as liquefaction system 1 according to the first embodiment (including other modification), the following Detailed description will be omitted except for the matters mentioned in.

図４に示すように、第１変形例による液化システム１では、ラインＬ４とラインＬ９との間に熱交換器６９が設けられている。これにより、第１気液分離槽２３において気相成分として分離されたラインＬ９を流れる原料ガスは、冷却器１２から蒸留装置１５に導入されるラインＬ４を流れる原料ガスとの熱交換によって加熱された後に第１圧縮機４に導入される。第１圧縮機４によって圧縮された原料ガスは、ラインＬ１０を介して液化装置２１に導入される。ラインＬ１０の下流側は、液化装置２１において最も温度の高い暖温領域Ｚ１に配置された管回路３０に接続されている。管回路３０は、蒸留装置１５の塔頂留出物が導入される管回路２２、混合冷媒が流れる管回路４２及び管回路５１と共に、暖温領域Ｚ１に配置された管束を構成する。 As shown in FIG. 4 , in the liquefaction system 1 according to the first modified example, a heat exchanger 69 is provided between the line L4 and the line L9. Thereby, the source gas flowing through the line L9 separated as the gas phase component in the first gas-liquid separation tank 23 is heated by heat exchange with the source gas flowing through the line L4 introduced from the cooler 12 to the distillation apparatus 15. After that, it is introduced into the first compressor 4. The raw material gas compressed by the first compressor 4 is introduced into the liquefaction device 21 via the line L10. The downstream side of the line L10 is connected to the tube circuit 30 disposed in the warm temperature region Z1 having the highest temperature in the liquefaction device 21. The tube circuit 30 constitutes a tube bundle disposed in the warm temperature region Z1 together with the tube circuit 22 into which the overhead product of the distillation apparatus 15 is introduced, the tube circuit 42 through which the mixed refrigerant flows, and the tube circuit 51.

このような構成により、第１変形例では、ラインＬ１０を介して液化装置２１に導入される原料ガスの温度レベルが適正範囲よりも低くなり得る場合でも、熱交換器６９における熱交換によって原料ガスの温度を適切に高めることができる。つまり、第１変形例では、圧縮後のラインＬ１０における原料ガスの温度を液化装置２１における導入位置（管回路３０）の温度に近づける（好ましくは、１０℃以内とする）ことができ、その結果、液化装置２１の熱的負荷を軽減（熱応力の発生等を抑制）することが可能となる。 With such a configuration, in the first modification, even when the temperature level of the raw material gas introduced into the liquefying device 21 through the line L10 can be lower than the appropriate range, the raw material gas is exchanged by heat exchange in the heat exchanger 69. The temperature can be increased appropriately. That is, in the first modification, the temperature of the raw material gas in the line L10 after compression can be brought close to the temperature of the introduction position (pipe circuit 30) in the liquefying device 21 (preferably within 10 ° C.), and as a result. It is possible to reduce the thermal load on the liquefying device 21 (suppress the generation of thermal stress and the like).

なお、第１変形例における熱交換器６９の配置（すなわち、蒸留装置１５に導入されるラインＬ４を流れる原料ガスとの熱交換対象）については、圧縮後のラインＬ１０における原料ガスの温度を液化装置２１の導入位置の温度に近づけることが可能な限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、図５に示す第２変形例による液化システム１では、ラインＬ４とラインＬ１０との間に熱交換器６９が設けられる。これにより、第１圧縮機４によって圧縮されたラインＬ１０を流れる原料ガスは、ラインＬ４を流れる原料ガスとの熱交換によって加熱された後に液化装置２１に導入される。この第２変形例の構成では、熱交換器６９で加熱された原料ガスは、第１圧縮機４等を介することなく液化装置２１に導入されるため、液化装置２１への導入時の原料ガスの温度を制御し易いという利点がある。 In addition, about arrangement | positioning of the heat exchanger 69 in a 1st modification (namely, heat exchange object with the raw material gas which flows into the line L4 introduced into the distillation apparatus 15), the temperature of the raw material gas in the line L10 after compression is liquefied. Various modifications are possible as long as the temperature of the introduction position of the apparatus 21 can be approached. For example, in the liquefaction system 1 according to the second modification shown in FIG. 5 , the heat exchanger 69 is provided between the line L4 and the line L10. Thereby, the raw material gas flowing through the line L10 compressed by the first compressor 4 is heated by heat exchange with the raw material gas flowing through the line L4 and then introduced into the liquefying device 21. In the configuration of the second modification, the source gas heated by the heat exchanger 69 is introduced into the liquefaction device 21 without passing through the first compressor 4 or the like, and therefore the source gas at the time of introduction into the liquefaction device 21 There is an advantage that it is easy to control the temperature.

また、図６に示すように、第３変形例による液化システム１では、ラインＬ４とラインＬ６との間に熱交換器６９が設けられる。これにより、蒸留装置１５から塔頂留出物として分離されたラインＬ６を流れる原料ガスは、ラインＬ４を流れる原料ガスとの熱交換によって加熱された後に液化装置２１（管回路２２）内に導入される。この第３変形例では、特に、原料ガスとして表１に示したような重質分（高級炭化水素含有量）の比較的少ない天然ガス（リーンガス）が用いられ、蒸留後のラインＬ６を流れる原料ガスの温度レベルが適正範囲よりも低くなり得る場合でも、熱交換器６９における熱交換によって原料ガスの温度を適切に高めることができる。 Moreover, as shown in FIG. 6 , in the liquefaction system 1 by the 3rd modification, the heat exchanger 69 is provided between the line L4 and the line L6. As a result, the raw material gas flowing through the line L6 separated from the distillation apparatus 15 as a column top distillate is heated by heat exchange with the raw material gas flowing through the line L4 and then introduced into the liquefying device 21 (pipe circuit 22). Is done. In the third modification, natural gas (lean gas) having a relatively small heavy content (higher hydrocarbon content) as shown in Table 1 is used as the raw material gas, and the raw material gas flowing through the line L6 after distillation is used. Even when the temperature level can be lower than the appropriate range, the temperature of the source gas can be appropriately increased by heat exchange in the heat exchanger 69.

（第１実施形態の第４変形例）
図７は、本発明の第１実施形態の第４変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図である。なお、図７に示す液化システム１では、第１実施形態（他の変形例を含む）に係る液化システム１と同様の構成要素についてはそれぞれ同一の符号を付し、以下で言及する事項を除いて詳細な説明を省略する。 ( Fourth modification of the first embodiment)
FIG. 7 is a configuration diagram showing the flow of the liquefaction process in the natural gas liquefaction system according to the fourth modification of the first embodiment of the present invention. In addition, in the liquefaction system 1 shown in FIG. 7 , about the component similar to the liquefaction system 1 which concerns on 1st Embodiment (another modification is included), respectively, the same code | symbol is attached | subjected and the matter mentioned below is remove | excluded. Detailed description is omitted.

この第４変形例では、上述の第３変形例と類似の構成を有するが、ラインＬ９とラインＬ１０との間に熱交換器７９が更に設けられ、また、ラインＬ１０上に空冷式の第５冷却器８０が更に設けられている。これにより、第１圧縮機４から送出される原料ガスは、冷却器８０で冷却され、更に、第１圧縮機４に向けてラインＬ９を流れる原料ガスとの熱交換によって冷却された後に液化装置２１内に導入される。ここでは、ラインＬ１０の下流側は、中間領域Ｚ２に配置された管回路３１に接続されている。 The fourth modification has a similar configuration to that of the third modification described above, but a heat exchanger 79 is further provided between the line L9 and the line L10, and an air-cooled fifth type is provided on the line L10. A cooler 80 is further provided. Thereby, the raw material gas sent out from the first compressor 4 is cooled by the cooler 80, and further cooled by heat exchange with the raw material gas flowing through the line L9 toward the first compressor 4, and then the liquefaction device. 21. Here, the downstream side of the line L10 is connected to the tube circuit 31 disposed in the intermediate region Z2.

このように、第４変形例では、第１圧縮機４から送出される原料ガスを中間領域Ｚ２に導入可能となる。これにより、暖温領域Ｚ１の管束を３つの管回路２２、管回路４２、及び管回路５１によって、また、中間領域Ｚ２の管束を３つの管回路３１、管回路４３、及び管回路５２によってそれぞれ構成することが可能となる。その結果、第４変形例では、液化装置２１をスプール巻き型熱交換器で構成する場合に、第３変形例の構成と比べて暖温領域Ｚ１及び暖温領域Ｚ１における管回路の配置（各領域における数量の偏り）が適正化され、液化装置２１の大型化を回避できるという利点がある。なお、冷却器８０では、第１冷却器１１、１２で用いられるプロパン冷媒を利用してもよい。 Thus, in the fourth modified example, the raw material gas sent from the first compressor 4 can be introduced into the intermediate region Z2. Accordingly, the tube bundle in the warm temperature region Z1 is provided by the three tube circuits 22, the tube circuit 42, and the tube circuit 51, and the tube bundle in the intermediate region Z2 is provided by the three tube circuits 31, the tube circuit 43, and the tube circuit 52, respectively. It can be configured. As a result, in the fourth modified example, when the liquefying device 21 is configured by a spool-type heat exchanger, the arrangement of the tube circuits in the warm temperature region Z1 and the warm temperature region Z1 as compared with the configuration of the third modified example (each There is an advantage that the liquefaction apparatus 21 can be prevented from being enlarged. In the cooler 80, the propane refrigerant used in the first coolers 11 and 12 may be used.

（第２実施形態）
図８は本発明の第６実施形態に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図である。なお、図８に示す液化システム１では、第１実施形態に係る液化システム１と同様の構成要素についてはそれぞれ同一の符号を付し、以下で言及する事項を除いて詳細な説明を省略する。 ( Second Embodiment)
FIG. 8 is a block diagram showing the flow of the liquefaction process in the natural gas liquefaction system according to the sixth embodiment of the present invention. In addition, in the liquefaction system 1 shown in FIG. 8 , the same code | symbol is attached | subjected about the component similar to the liquefaction system 1 which concerns on 1st Embodiment, respectively, and detailed description is abbreviate | omitted except the matter mentioned below.

第２実施形態の液化システム１では、原料ガスとして約88mol%のメタンを含むリッチガスが用いられる。この液化システム１では、蒸留装置１５の塔頂留出物として分離された原料ガスは、ラインＬ１８を介して第１圧縮機４に直接導入されて圧縮される。その後、原料ガスは、第１圧縮機４からラインＬ１９を介して暖温領域Ｚ１に配置された管回路２２に送られて冷却された後、更に、ラインＬ２０を介して第１気液分離槽２３に導入される。 In the liquefaction system 1 of the second embodiment, a rich gas containing about 88 mol% of methane is used as a raw material gas . In this liquefaction system 1, the raw material gas separated as the top distillate of the distillation apparatus 15 is directly introduced into the first compressor 4 via the line L18 and compressed. Thereafter, the raw material gas is sent from the first compressor 4 via the line L19 to the pipe circuit 22 arranged in the warm temperature zone Z1 and cooled, and then further through the line L20, the first gas-liquid separation tank. 23.

第１気液分離槽２３は、原料ガス中の液相成分（凝縮成分）を分離し、その液相成分を構成する炭化水素等の液体をラインＬ２１に設けられた膨張弁８９を介して再び蒸留装置１５に循環する。一方、第１気液分離槽２３において気相成分を構成するメタンを主成分とする原料ガスは、ラインＬ２２を介して液化装置２１内の管回路３１に送られる。   The first gas-liquid separation tank 23 separates the liquid phase component (condensed component) in the raw material gas, and again supplies liquid such as hydrocarbons constituting the liquid phase component via the expansion valve 89 provided in the line L21. Circulate to the distillation unit 15. On the other hand, in the first gas-liquid separation tank 23, the raw material gas mainly composed of methane constituting the gas phase component is sent to the tube circuit 31 in the liquefier 21 via the line L22.

このような第２実施形態の液化システム１では、第１圧縮機４の下流側に第１気液分離槽２３を設け、第１圧縮機４からの原料ガスを暖温領域Ｚ１に配置された管回路２２を通して第１気液分離槽２３に導入する構成としたため、原料ガスの温度レベルを液化装置２１の暖温領域Ｚ１の温度レベルに近づけることができ、さらに、原料ガスを液化装置２１の暖温領域Ｚ１（管回路２２）で冷却した後に、第１気液分離槽２３からの気相成分を液化装置２１の中間領域Ｚ２（管回路３１）に導入する構成としたため、原料ガスの温度レベルを液化装置２１の中間領域Ｚ２の温度レベルに容易に近づけることができる。さらに、第１気液分離槽２３からの原料ガスを第１圧縮機４によって圧送可能となるため、上述の第１実施形態等において第１気液分離槽２３から蒸留装置１５への循環経路（ラインＬ２１）に設けた還流ポンプ２４を省略できるという利点もある。 In such a liquefaction system 1 of the second embodiment, the first gas-liquid separation tank 23 is provided on the downstream side of the first compressor 4, and the raw material gas from the first compressor 4 is arranged in the warm temperature zone Z1. Since the first gas-liquid separation tank 23 is introduced through the tube circuit 22, the temperature level of the raw material gas can be brought close to the temperature level of the warm temperature region Z1 of the liquefying device 21, and the raw material gas can be supplied to the liquefying device 21. Since the vapor phase component from the first gas-liquid separation tank 23 is introduced into the intermediate region Z2 (pipe circuit 31) of the liquefying device 21 after cooling in the warm temperature zone Z1 (pipe circuit 22), the temperature of the raw material gas The level can be easily brought close to the temperature level of the intermediate region Z2 of the liquefying device 21. Furthermore, since the source gas from the first gas-liquid separation tank 23 can be pumped by the first compressor 4, a circulation path (from the first gas-liquid separation tank 23 to the distillation apparatus 15 in the first embodiment described above) ( There is also an advantage that the reflux pump 24 provided in the line L21) can be omitted.

液化装置２１での原料ガスの液化には、圧縮機４の吐出圧をより高める（すなわち、液化装置２１に導入される原料ガスの圧力を高める）ことが有利である。しかしながら、第１実施形態等のように、蒸留装置１５の塔頂留出物を液化装置２１によって一旦冷却した後に第１気液分離槽２３で気液分離し、その気相成分を第１圧縮機４によって圧縮してから液化装置２１に導入する構成では、液化装置２１の前の第１圧縮機４において原料ガスの温度が上昇するため、原料ガスの組成、圧力、及び供給量等の条件によっては、原料ガスの温度レベルが液化装置２１への導入のための適切な範囲を外れ、これにより、液化装置２１の熱的負荷が大きくなるという問題がある。このような問題は、液化装置２１への原料ガスの導入位置を変更することにより解消可能であるが、原料ガスの導入位置の変更が容易でないスプール巻き型熱交換器を主熱交換器として用いる場合にはその熱交換器の構造上対処できない場合がある。そこで、本実施形態のように、蒸留装置１５の塔頂留出物として分離された原料ガスが、ラインＬ１９を介して第１圧縮機４に直接導入されて圧縮される構成とし、第１圧縮機４で圧縮された原料ガスを液化装置２１の暖温領域Ｚ１で冷却した後に第１気液分離槽２３で気液分離し、その気相成分を液化装置２１の中間領域Ｚ２（暖温領域Ｚ１の下流）に導入することにより、原料ガスの温度レベルを適切な範囲に維持することが可能となる。   For the liquefaction of the raw material gas in the liquefying device 21, it is advantageous to further increase the discharge pressure of the compressor 4 (that is, increase the pressure of the raw material gas introduced into the liquefying device 21). However, as in the first embodiment, the column top distillate of the distillation apparatus 15 is once cooled by the liquefaction apparatus 21, and then gas-liquid separated in the first gas-liquid separation tank 23, and the gas phase component is first compressed. In the configuration in which the gas is compressed by the machine 4 and then introduced into the liquefaction device 21, the temperature of the raw material gas rises in the first compressor 4 before the liquefaction device 21. In some cases, the temperature level of the raw material gas is out of the appropriate range for introduction into the liquefying device 21, thereby increasing the thermal load on the liquefying device 21. Such a problem can be solved by changing the introduction position of the raw material gas to the liquefying device 21, but a spool-type heat exchanger in which the change of the introduction position of the raw material gas is not easy is used as the main heat exchanger. In some cases, the structure of the heat exchanger may not cope. Therefore, as in the present embodiment, the raw material gas separated as the top distillate of the distillation apparatus 15 is directly introduced into the first compressor 4 via the line L19 and compressed, and the first compression is performed. The raw material gas compressed by the machine 4 is cooled in the warm temperature region Z1 of the liquefier 21, and then gas-liquid separated in the first gas-liquid separation tank 23, and the gas phase component is separated in the intermediate region Z2 (warm temperature region) of the liquefaction device 21. By introducing it downstream of Z1, the temperature level of the raw material gas can be maintained in an appropriate range.

（第２実施形態の第１変形例）
図９は、それぞれ本発明の第２実施形態の第１変形例に係る天然ガスの液化システムにおける液化処理の流れを示す構成図である。なお、図９に示す液化システム１では、第２実施形態（他の変形例を含む）に係る液化システム１と同様の構成要素についてはそれぞれ同一の符号を付し、以下で言及する事項を除いて詳細な説明を省略する。 (First Modification of Second Embodiment)
FIG. 9: is a block diagram which shows the flow of the liquefaction process in the liquefaction system of the natural gas which concerns on the 1st modification of 2nd Embodiment of this invention, respectively. In addition, in the liquefaction system 1 shown in FIG. 9 , about the component similar to the liquefaction system 1 which concerns on 2nd Embodiment (another modification is included), respectively, the same code | symbol is attached | subjected and the matter mentioned below is remove | excluded. Detailed description is omitted.

また、図９に示すように、第１変形例による液化システム１では、ラインＬ４とラインＬ２０との間に熱交換器６９が設けられている。これにより、第１圧縮機４から送出されたラインＬ２０を流れる原料ガスは、ラインＬ４を流れる原料ガスとの熱交換によって加熱された後に液化装置２１の暖温領域Ｚ１に配置された管回路２２に導入される。この第１変形例では、熱交換器６９で加熱された原料ガスは、第１圧縮機４等を介することなく液化装置２１に導入されるため、液化装置２１への導入時の原料ガスの温度を制御し易いという利点がある。 Further, as shown in FIG. 9 , in the liquefaction system 1 according to the first modification, a heat exchanger 69 is provided between the line L4 and the line L20. Thereby, the raw material gas flowing through the line L20 sent from the first compressor 4 is heated by heat exchange with the raw material gas flowing through the line L4, and then the tube circuit 22 disposed in the warm temperature region Z1 of the liquefying device 21. To be introduced. In this first modification, the raw material gas heated by the heat exchanger 69 is introduced into the liquefying device 21 without passing through the first compressor 4 or the like, so the temperature of the raw material gas at the time of introduction into the liquefying device 21 is increased. There is an advantage that it is easy to control.

なお、上述の第２実施形態の第１変形例における熱交換器６９の配置については、圧縮後のラインＬ２０における原料ガスの温度を液化装置２１の導入位置の温度に近づけることが可能な限りにおいて種々の変更が可能である。 In addition, about arrangement | positioning of the heat exchanger 69 in the 1st modification of the above-mentioned 2nd Embodiment, as long as it can make the temperature of the raw material gas in the line L20 after compression approach the temperature of the introduction position of the liquefying device 21 as much as possible. Various changes are possible.

以上、本発明を特定の実施形態に基づいて説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって、本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。上述の各実施形態に示した本発明に係る天然ガスの液化システム及び液化方法の各構成要素は、必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。また、各実施形態に示した構成要素の組合せは、必ずしも必須ではなく、少なくとも本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて複数の実施形態の構成要素を適宜選択して用いることができる。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on specific embodiment, these embodiment is an illustration to the last, Comprising: This invention is not limited by these embodiment. The constituent elements of the natural gas liquefaction system and liquefaction method according to the present invention shown in the above embodiments are not necessarily all necessary, and can be appropriately selected as long as they do not depart from the scope of the present invention. It is. Moreover, the combination of the component shown in each embodiment is not necessarily essential, and the component of several embodiment can be selected suitably and used, at least, unless it deviates from the scope of the present invention.

１ 液化システム
２ 水分除去装置
３、３ａ 第１膨張機
３ｂ 第２膨張機
４、４ａ 第１圧縮機
４ｂ 第３圧縮機
５ シャフト
１０、１１、１２ 第１冷却器
１５ 蒸留装置
２１ 液化装置
２３ 第１気液分離槽
３３ 膨張弁
４１ 冷媒セパレータ
４４ 膨張弁
４５ スプレーヘッダ
５４ 膨張弁
５５ スプレーヘッダ
６９ 熱交換器
Ｚ１ 暖温領域
Ｚ２ 中間領域
Ｚ３ 冷温領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquefaction system 2 Water | moisture-content removal apparatus 3, 3a 1st expander 3b 2nd expander 4, 4a 1st compressor 4b 3rd compressor 5 Shaft 10, 11, 12 1st cooler 15 Distillation apparatus 21 Liquefaction apparatus 23 1st 1 Gas-liquid separation tank 33 Expansion valve 41 Refrigerant separator 44 Expansion valve 45 Spray header 54 Expansion valve 55 Spray header 69 Heat exchanger Z1 Warm temperature area Z2 Middle area Z3 Cold temperature area

Claims (23)

天然ガスを冷却して液化天然ガスを生成する天然ガスの液化システムであって、
加圧状態で得られた天然ガスを原料ガスとして膨張させることによって動力を発生させる第１膨張機と、
前記第１膨張機における膨張によって減圧された前記原料ガスを冷却する第１冷却器と、
前記第１冷却器によって冷却された前記原料ガスを蒸留することにより、前記原料ガス中の重質分を低減または除去する蒸留装置と、
前記第１膨張機において発生した動力を利用することにより、前記蒸留装置において前記重質分が低減または除去された前記原料ガスを圧縮する第１圧縮機と、
前記第１圧縮機によって圧縮された前記原料ガスを冷媒との熱交換によって液化する液化装置と
を備えたことを特徴とする天然ガスの液化システム。 A natural gas liquefaction system that cools natural gas to produce liquefied natural gas,
A first expander that generates power by expanding natural gas obtained in a pressurized state as a raw material gas;
A first cooler for cooling the source gas decompressed by expansion in the first expander;
A distillation apparatus for reducing or removing heavy components in the raw material gas by distilling the raw material gas cooled by the first cooler;
A first compressor that compresses the raw material gas from which the heavy component has been reduced or removed in the distillation apparatus by utilizing power generated in the first expander;
A natural gas liquefaction system comprising: a liquefaction device that liquefies the raw material gas compressed by the first compressor by heat exchange with a refrigerant. 前記第１圧縮機と前記液化装置との間に配置され、前記第１圧縮機によって圧縮された前記原料ガスを冷却する第２冷却器を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の天然ガスの液化システム。   2. The apparatus according to claim 1, further comprising a second cooler disposed between the first compressor and the liquefaction device and configured to cool the raw material gas compressed by the first compressor. Natural gas liquefaction system. 前記液化装置は、スプール巻き型熱交換器からなり、
前記第１圧縮機から送出された前記原料ガスは、前記スプール巻き型熱交換器に対し、当該スプール巻き型熱交換器内の高温側に位置する暖温領域に導入されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の天然ガスの液化システム。 The liquefaction device comprises a spool-winding heat exchanger,
The raw material gas delivered from the first compressor is introduced into a warm temperature region located on a high temperature side in the spool-winding heat exchanger with respect to the spool-winding heat exchanger. The natural gas liquefaction system according to claim 1 or 2. 前記第１圧縮機と前記液化装置との間に配置され、前記第１圧縮機から送出された前記原料ガスを昇圧する第２圧縮機を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の天然ガスの液化システム。   2. The apparatus according to claim 1, further comprising a second compressor that is disposed between the first compressor and the liquefaction device and pressurizes the source gas sent from the first compressor. Natural gas liquefaction system. 外部からの電力によって駆動され、前記液化装置に導入される前記原料ガスの圧力値に基づき駆動制御される第１モータを更に備え、
前記第２圧縮機は、前記第１モータによって駆動されることを特徴とする請求項４に記載の天然ガスの液化システム。 A first motor that is driven by electric power from the outside and that is driven and controlled based on the pressure value of the source gas introduced into the liquefaction device;
5. The natural gas liquefaction system according to claim 4, wherein the second compressor is driven by the first motor. 前記第２圧縮機と前記液化装置との間に配置され、前記原料ガスを冷却する第２冷却器を更に備えたことを特徴とする請求項４に記載の天然ガスの液化システム。   5. The natural gas liquefaction system according to claim 4, further comprising a second cooler disposed between the second compressor and the liquefaction device and configured to cool the raw material gas. 前記第１膨張機において発生した動力を電力に変換する発電装置と、
前記第１圧縮機を駆動する第２モータと
を更に備え、
前記第２モータは、前記発電装置からの電力を利用して駆動されることを特徴とする請求項１に記載の天然ガスの液化システム。 A power generation device that converts power generated in the first expander into electric power;
A second motor for driving the first compressor;
2. The natural gas liquefaction system according to claim 1, wherein the second motor is driven using electric power from the power generation device. 前記第１膨張機と前記第１圧縮機とを機械的に連結し、外部からの電力供給を受ける第２モータを更に備え、
前記第１圧縮機は、前記第１膨張機において発生した動力と、前記第２モータの動力とを利用することにより、前記原料ガスを圧縮することを特徴とする請求項１に記載の天然ガスの液化システム。 A second motor that mechanically connects the first expander and the first compressor and receives an external power supply;
The natural gas according to claim 1, wherein the first compressor compresses the raw material gas by using power generated in the first expander and power of the second motor. Liquefaction system. 前記第１圧縮機には、前記蒸留装置において前記重質分が低減または除去された前記原料ガスが直接導入され、
前記第１圧縮機において圧縮された前記原料ガスが前記液化装置を介して導入される第１気液分離槽を備え、
前記第１気液分離槽において分離された前記原料ガスの気相成分は、前記液化装置に再び導入される一方、前記原料ガスの液相成分は、前記蒸留装置に環流されることを特徴とする請求項１に記載の天然ガスの液化システム。 The first compressor is directly introduced with the raw material gas from which the heavy component has been reduced or removed in the distillation apparatus,
A first gas-liquid separation tank into which the source gas compressed in the first compressor is introduced via the liquefaction device;
The gas phase component of the source gas separated in the first gas-liquid separation tank is reintroduced into the liquefaction device, while the liquid phase component of the source gas is circulated to the distillation device. The natural gas liquefaction system according to claim 1. 前記第１圧縮機と前記第１気液分離槽との間に配置され、前記原料ガスを冷却する第２冷却器を更に備えたことを特徴とする請求項９に記載の天然ガスの液化システム。   The natural gas liquefaction system according to claim 9, further comprising a second cooler disposed between the first compressor and the first gas-liquid separation tank to cool the raw material gas. . 前記第１膨張機と前記蒸留装置との間に配置され、前記原料ガスを膨張させることによって動力を発生させる第２膨張機と、
前記蒸留装置と前記第１圧縮機との間に配置され、第２膨張機において発生した動力を利用することにより、前記蒸留装置によって蒸留された前記原料ガスを圧縮する第３圧縮機と
を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の天然ガスの液化システム。 A second expander that is disposed between the first expander and the distillation device and generates power by expanding the source gas;
A third compressor that is disposed between the distillation apparatus and the first compressor and that compresses the raw material gas distilled by the distillation apparatus by using power generated in the second expander; The natural gas liquefaction system according to claim 1, further comprising: 前記第１膨張機と並列に配置され、前記原料ガスを膨張させることによって動力を発生させる第２膨張機と、
前記蒸留装置と前記第１圧縮機との間に配置され、第２膨張機において発生した動力を利用することにより、前記蒸留装置によって蒸留された前記原料ガスを圧縮する第３圧縮機と
を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の天然ガスの液化システム。 A second expander that is arranged in parallel with the first expander and generates power by expanding the source gas;
A third compressor that is disposed between the distillation apparatus and the first compressor and that compresses the raw material gas distilled by the distillation apparatus by using power generated in the second expander; The natural gas liquefaction system according to claim 1, further comprising: 前記液化装置は、プレートフィン型熱交換器であることを特徴とする請求項１に記載の天然ガスの液化システム。   The natural gas liquefaction system according to claim 1, wherein the liquefaction device is a plate fin heat exchanger. 前記第１圧縮機で圧縮された前記原料ガスの圧力は、5,171kPaAよりも高いことを特徴とする請求項１に記載の天然ガスの液化システム。   2. The natural gas liquefaction system according to claim 1, wherein the pressure of the raw material gas compressed by the first compressor is higher than 5,171 kPaA. 前記第２圧縮機で圧縮された前記原料ガスの圧力は、5,171kPaAよりも高いことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の天然ガスの液化システム。   6. The natural gas liquefaction system according to claim 4, wherein the pressure of the raw material gas compressed by the second compressor is higher than 5,171 kPaA. 前記蒸留装置に導入される前記原料ガスと、前記蒸留装置からの塔頂留出物との熱交換を行う熱交換器を更に備えたことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の天然ガスの液化システム。   The heat exchanger which heat-exchanges the said raw material gas introduce | transduced into the said distillation apparatus, and the tower top distillate from the said distillation apparatus was further provided. The natural gas liquefaction system described in 1. 前記蒸留装置からの塔頂留出物が導入される第１気液分離槽と、
前記蒸留装置と前記第１気液分離槽との間に配置され、前記蒸留装置からの前記塔頂留出物を冷却する第３冷却器とを更に備えたことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の天然ガスの液化システム A first gas-liquid separation tank into which the top distillate from the distillation apparatus is introduced;
The apparatus further comprises a third cooler disposed between the distillation apparatus and the first gas-liquid separation tank and configured to cool the top distillate from the distillation apparatus. The natural gas liquefaction system according to claim 8. 天然ガスを冷却して液化天然ガスを生成する天然ガスの液化システムであって、
加圧状態で得られた天然ガスを原料ガスとして膨張させる第１膨張機と、
前記第１膨張機の上流側または下流側の少なくとも一方において前記原料ガスを冷却する第１冷却器と、
前記第１冷却器によって冷却された前記原料ガスを蒸留することにより、前記原料ガス中の重質分を低減または除去する蒸留装置と、
前記蒸留装置において前記原料ガス中の前記重質分が低減または除去された塔頂留出物が導入される第１圧縮機と、
前記第１圧縮機において圧縮された圧縮ガスから分離された気相成分を冷媒との熱交換によって液化する液化装置と
を備えたことを特徴とする天然ガスの液化システム。 A natural gas liquefaction system that cools natural gas to produce liquefied natural gas,
A first expander that expands natural gas obtained in a pressurized state as a raw material gas;
A first cooler that cools the source gas on at least one of the upstream side and the downstream side of the first expander;
A distillation apparatus for reducing or removing heavy components in the raw material gas by distilling the raw material gas cooled by the first cooler;
A first compressor into which the overhead distillate from which the heavy component in the raw material gas has been reduced or removed in the distillation apparatus is introduced;
A natural gas liquefaction system comprising: a liquefaction device for liquefying a gas phase component separated from a compressed gas compressed in the first compressor by heat exchange with a refrigerant. 前記第１圧縮機において圧縮された圧縮ガスが導入される第１気液分離槽と、
前記第１圧縮機と前記第１気液分離槽との間に配置され、前記第１圧縮機からの前記圧縮ガスを冷却する第２冷却器とを更に備えたことを特徴とする請求項１８に記載の天然ガスの液化システム。 A first gas-liquid separation tank into which the compressed gas compressed in the first compressor is introduced;
19. The apparatus according to claim 18, further comprising a second cooler disposed between the first compressor and the first gas-liquid separation tank and configured to cool the compressed gas from the first compressor. The natural gas liquefaction system described in 1. 前記第１圧縮機において圧縮された圧縮ガスの一部が分離された後に、当該分離された圧縮ガスが導入される第２気液分離槽を更に備え、
前記第２気液分離槽において分離された液相成分が前記蒸留装置に環流されることを特徴とする請求項１８または請求項１９に記載の天然ガスの液化システム。 A second gas-liquid separation tank into which the separated compressed gas is introduced after a part of the compressed gas compressed in the first compressor is separated;
20. The natural gas liquefaction system according to claim 18 or 19, wherein the liquid phase component separated in the second gas-liquid separation tank is recirculated to the distillation apparatus. 前記蒸留装置に導入される前記原料ガスと、前記蒸留装置からの塔頂留出物との熱交換を行う熱交換器を更に備えたことを特徴とする請求項１８から請求項２０のいずれかに記載の天然ガスの液化システム。   21. The heat exchanger according to claim 18, further comprising a heat exchanger for performing heat exchange between the raw material gas introduced into the distillation apparatus and a column top distillate from the distillation apparatus. The natural gas liquefaction system described in 1. 天然ガスを冷却して液化天然ガスを生成する天然ガスの液化方法であって、
加圧状態で得られた天然ガスを原料ガスとして膨張させることによって動力を発生させる第１膨張工程と、
前記第１膨張工程における膨張によって減圧された前記原料ガスを冷却する第１冷却工程と、
前記第１冷却工程によって冷却された前記原料ガスを蒸留することにより、前記原料ガス中の重質分を低減または除去する蒸留工程と、
前記第１膨張工程において発生した動力を利用することにより、前記蒸留工程において前記重質分が低減または除去された前記原料ガスを圧縮する第１圧縮工程と、
前記第１圧縮工程によって圧縮された前記原料ガスを冷媒との熱交換によって液化する液化工程と
を備えたことを特徴とする天然ガスの液化方法。 A natural gas liquefaction method for cooling natural gas to produce liquefied natural gas,
A first expansion step for generating power by expanding natural gas obtained under pressure as a raw material gas;
A first cooling step for cooling the source gas decompressed by the expansion in the first expansion step;
A distillation step of reducing or removing heavy components in the raw material gas by distilling the raw material gas cooled in the first cooling step;
A first compression step of compressing the raw material gas from which the heavy component has been reduced or removed in the distillation step by utilizing the power generated in the first expansion step;
A natural gas liquefaction method comprising: a liquefaction step of liquefying the raw material gas compressed in the first compression step by heat exchange with a refrigerant. 天然ガスを冷却して液化天然ガスを生成する天然ガスの液化方法であって、
加圧状態で得られた天然ガスを原料ガスとして膨張させる第１膨張工程と、
前記第１膨張工程の前工程または後工程の少なくとも一方において前記原料ガスを冷却する第１冷却工程と、
前記第１冷却工程によって冷却された前記原料ガスを蒸留することにより、前記原料ガス中の重質分を低減または除去する蒸留工程と、
前記蒸留工程において前記原料ガス中の前記重質分が低減または除去された塔頂留出物を圧縮する第１圧縮工程と、
前記第１圧縮工程において圧縮された圧縮ガスから分離された気相成分を冷媒との熱交換によって液化する液化工程と
を備えたことを特徴とする天然ガスの液化方法。 A natural gas liquefaction method for cooling natural gas to produce liquefied natural gas,
A first expansion step of expanding natural gas obtained in a pressurized state as a raw material gas;
A first cooling step for cooling the source gas in at least one of a pre-step and a post-step of the first expansion step;
A distillation step of reducing or removing heavy components in the raw material gas by distilling the raw material gas cooled in the first cooling step;
A first compression step of compressing the overhead distillate from which the heavy component in the raw material gas has been reduced or removed in the distillation step;
A natural gas liquefaction method comprising: a liquefaction step of liquefying a gas phase component separated from the compressed gas compressed in the first compression step by heat exchange with a refrigerant.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019063658A1 (en) * 2017-09-29 2019-04-04 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Natural gas production equipment and natural gas production method

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5116385B1 (en) * 1965-07-28 1976-05-24
US4004430A (en) * 1974-09-30 1977-01-25 The Lummus Company Process and apparatus for treating natural gas
JPS5472203A (en) * 1977-11-21 1979-06-09 Air Prod & Chem Production of liquefied methane
JPS5981483A (en) * 1982-08-30 1984-05-11 エア・プロダクツ・アンド・ケミカルズ・インコ−ポレイテツド Method of liquefying methane
JPS6129671A (en) * 1984-05-08 1986-02-10 ウイリアム、ロバ−ト、ストザ−ス Distillation column having high thermal and dynamic efficiency
JP2004530858A (en) * 2001-06-08 2004-10-07 エルクコープ Natural gas liquefaction
JP2007534923A (en) * 2004-04-26 2007-11-29 オートロフ・エンジニアーズ・リミテッド Natural gas liquefaction
JP2009530583A (en) * 2006-03-24 2009-08-27 シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ Method and apparatus for liquefying hydrocarbon streams
JP2009533644A (en) * 2006-04-12 2009-09-17 シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ Natural gas stream liquefaction method and apparatus
US20130283853A1 (en) * 2009-05-15 2013-10-31 Ortloff Engineers, Ltd. Liquefied Natural Gas and Hydrocarbon Gas Processing
JP2015143600A (en) * 2013-12-26 2015-08-06 千代田化工建設株式会社 Natural gas liquefaction system and natural gas liquefaction method

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5116385B1 (en) * 1965-07-28 1976-05-24
US4004430A (en) * 1974-09-30 1977-01-25 The Lummus Company Process and apparatus for treating natural gas
JPS5472203A (en) * 1977-11-21 1979-06-09 Air Prod & Chem Production of liquefied methane
JPS5981483A (en) * 1982-08-30 1984-05-11 エア・プロダクツ・アンド・ケミカルズ・インコ−ポレイテツド Method of liquefying methane
JPS6129671A (en) * 1984-05-08 1986-02-10 ウイリアム、ロバ−ト、ストザ−ス Distillation column having high thermal and dynamic efficiency
JP2004530858A (en) * 2001-06-08 2004-10-07 エルクコープ Natural gas liquefaction
JP2007534923A (en) * 2004-04-26 2007-11-29 オートロフ・エンジニアーズ・リミテッド Natural gas liquefaction
JP2009530583A (en) * 2006-03-24 2009-08-27 シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ Method and apparatus for liquefying hydrocarbon streams
JP2009533644A (en) * 2006-04-12 2009-09-17 シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ Natural gas stream liquefaction method and apparatus
US20130283853A1 (en) * 2009-05-15 2013-10-31 Ortloff Engineers, Ltd. Liquefied Natural Gas and Hydrocarbon Gas Processing
JP2015143600A (en) * 2013-12-26 2015-08-06 千代田化工建設株式会社 Natural gas liquefaction system and natural gas liquefaction method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019063658A1 (en) * 2017-09-29 2019-04-04 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Natural gas production equipment and natural gas production method

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