JP2018530726A - 液化天然ガス製造プロセス - Google Patents

Abstract

メタンリッチガスを液化するプロセスにおいて、このプロセスは、− ４０バールから１２０バールの圧力で高級炭化水素を含有する供給メタンリッチガスの流れを供給するステップと、− ４０バールから１２０バールの圧力でメタンリッチリサイクルガスの流れを供給するステップと、− 供給ガスをリサイクルガスの第１の部分と混合するステップと、− 蒸気と高級炭化水素を含有する凝縮液との混合物を生成するように、得られた混合物をガス膨張器に通過させるステップであって、膨張器の出口が、３バールと５０バールとの間の圧力を有する、ステップと、− 前記膨張器の出口流を液体流と蒸気流とに分離するステップと、− 蒸気流を再加熱し、４０バールから１２０バールの圧力に圧縮して、リサイクルガスの第１の要素を生成するステップと、− リサイクルガスの第２の部分を膨張器の出口温度よりも高い温度に冷却するステップと、− 冷却されたリサイクルガスの第２の部分を液化ユニットに通して、液化メタンおよび第２の蒸気流を生成するステップと、− 第２の蒸気流を再加熱し、４０バールから１２０バールの圧力に圧縮して、リサイクルガスの第２の要素を生成するステップとを具える。【選択図】図１

Description

本発明は、高級炭化水素を含有するメタンリッチガスを液化する方法に関する。

液体天然ガス（ＬＮＧ）のような液体のメタンリッチガスの製造において、一般的には、Ｃ_５＋炭化水素や芳香族化合物などの材料が液化プロセスの熱交換において凝固するのを防ぐため、Ｃ_５＋炭化水素の含有量を約０．１モル％に、芳香族化合物の含有量を１モルｐｐｍ以下に低減することが望ましい。通常このような高級炭化水素の成分は、例えば、供給ガスを冷却して、凝縮した液体を除去するなどの手段により、または供給ガスをいわゆる「スクラブ塔」にて適切な炭化水素液で洗浄することにより、または固体吸着剤の使用によって低減される。

しかしながら、供給ガスの圧力が５０バールよりもはるかに高い場合、上述の技術では所望レベルの残留高級炭化水素を達成するには不十分である。そのような場合に対策可能なことは、供給ガスの圧力を、典型的にはワーク膨張器において著しく低下させ、その後、重質炭化水素成分を凝縮またはスクラブにより減少させて、減損した供給ガスを液化工程における元来の上流近くの圧力に再圧縮することである。

本発明によって提供される天然ガスまたは他のメタンリッチガスを液化する方法において、この液化方法は、
− ４０から１２０バールの圧力で、高級炭化水素を含む供給メタンリッチガスの流れを提供するステップと、
− ４０から１２０バールの圧力で、メタンリッチリサイクルガスの流れを提供するステップと、
− 供給ガスをリサイクルガスの第１の部分と混合するステップと、
− 得られた混合物をガス膨張器に通し、蒸気と高級炭化水素（Ｃ_５＋炭化水素および／または芳香族化合物）を含む凝縮液との混合物を生成するステップであって、この膨張器の出口は３バールと５０バールとの間の圧力を有する、ステップと、
− 膨張器の出口流を液体流および蒸気流に分離するステップと、
− 蒸気流を再加熱し、４０バールから１２０バールの圧力に圧縮して、リサイクルガスの第１の要素を生成するステップと、
− リサイクルガスの第２の部分をガス膨張器の出口温度よりも高い温度に冷却するステップと、
− 冷却されたリサイクルガスの第２の部分を液化ユニットに通し、液化メタンおよび第２の蒸気流を生成するステップと、
− 前記第２の蒸気流を再加熱して、４０から１２０バールの圧力に圧縮し、リサイクルガスの第２の要素を生成するステップと、を具える。

本発明は、メタン膨張器に基づくＬＮＧプロセス、特にＷＯ２０１２／１７２２８１に記載されているデュアルメタン膨張器プロセスの適応を含み、それによって供給ガスは前記膨張器に供給され、凝縮した重質炭化水素の所望の量が膨張器の出口流から分離される。

本発明は、重量および床面積を低減できる可能性があり、高圧天然ガスからの浮体式ＬＮＧ生産および小規模な陸上式ＬＮＧ生産に特に適用可能である。

供給メタンリッチガスの圧力は、好ましくは５０バールから１００バールの圧力であり、この場合、リサイクルガスも５０バールから１００バールに加圧するのが好ましい。ガス膨張器の出口圧力は、好ましくは５バールから３０バールである。

任意選択的に、ガス膨張器に入る前に、供給ガスおよびリサイクルガスの一部の混合物を熱交換器で冷却する。任意選択的に、ガス膨張器からの出口流を加熱または冷却してもよく、それにより、液体中の高級炭化水素の量を変化させることができる。

本発明を、添付の図面を参照してさらに説明する。
図１は、本発明のプロセスのフロー図を示している。

正確なフローシートは供給ガスの仕様に依存するが、これらの基本要素を一般的には具える。これを適用するにあたって、「バール」として記載されている圧力、これらはいずれも絶対値を表している。

供給用天然ガス（１）は、前処理段階Ａに通され、ここで酸性ガス、水蒸気および水銀などの成分が除去され、前処理されたガス（２）を生成する。

後述するように、前処理されたガスは、モル基準で総リサイクルガス流の典型的に３０％から６０％を含むリサイクルガス（３）の第１の部分（４）と混合される。得られた混合物におけるリサイクルガスのモル流量と供給ガスのモル流量の比は、典型的に０．５から２の範囲である。得られた混合物（５）は、冷却器Ｂで任意選択的に冷却（６）後、４０バールと１２０バールとの間の、より典型的には５０バールと１００バールの間の圧力でガス膨張装置Ｃへと流れる。

膨張器Ｃの出口における流れ（７）は、３バールと５０バールとの間の圧力を有し、より典型的には、５バールと３０バールと間の圧力を有しており、Ｃ_５＋および／または芳香族化合物を含む凝縮物を含むことができる。流れ（７）は、生成される凝縮物の量を増大させるために、冷却器Ｄにおいて任意でさらに冷却してもよい（流れ８）。

部分的に凝縮された流れ（７または８）は、分離器Ｅにおいて液体（９）と蒸気（１０）とに分離される。典型的には、流れ９は、前述の凝縮重質炭化水素に加えて軽質炭化水素を含む。この流れは、典型的に、燃料として使用するためプロセスから取り出すか、または軽質の画分と重質の画分に分離して、より軽質の画分を任意選択的にリサイクルしてもよい。さらなる選択肢において、分離器Ｅは、脱メタン塔の上部を形成してもよい。流れ９の分離と、それに次ぐ処理のためのこれらの選択肢はすべて、本発明の要素を形成してはいない。

分離器Ｅからの蒸気（１０）は、典型的には、熱交換器Ｆの第１の低温通路内で再加熱され、流れ（１１）は、圧縮機Ｇにて４０バールから１２０バールの圧力まで圧縮され（流れ１２）、その後冷却器Ｈにて冷却され、前述のリサイクルガス（３）の第１の要素となる。

リサイクルガス（３）の第２の部分（流れ１３）は、熱交換器Ｆの高温通路内で冷却され（１４）、次いで点線で示された液化ユニットＮへと送られる。液化ユニットの生成物は、液化メタン（ＬＮＧ）および蒸気流（２３）である。液化ユニットにおいて、流れ（１４）は分割される。流れ１４の２５％から３５％を典型的に含む第１の部分（１５）は、熱交換器Ｉの高温通路でさらに冷却され、メタンリッチな凝縮物または凝縮相（１６）が生成され、これがバルブまたはタービンＪ（流れ１７）内で減圧されて、ＬＮＧ製品が生成される。

この例は、一般的にＷＯ２０１２／１７２２８１による液化ユニットＮに基づいているが、他のタイプの液化ユニットに置換することもできる。特に、第２の蒸気流（２３）がゼロになるように、リサイクルガス（１４）の第２の部分の完全な液化を達成する液化ユニットを使用できる。

熱交換器Ｉにおいて必要な冷却の大部分を実現するため、第２の部分（１８）は、第２のガス膨張器Ｋ内で膨張される。膨張器の出口（１９）の任意の液体は、分離器Ｌ内で分離され（２０）、バルブまたはタービンＭを通して減圧され、追加のＬＮＧ製品（２１）を生成する。

分離器Ｌからの蒸気（２２）は、熱交換器Ｉの低温通路で再加熱され、流れ（２３）は、熱交換器Ｆの第２の低温通路で再加熱される。次いで、流れ（２４）が、圧縮機Ｇにおいて４０バールから１２０バールの圧力に圧縮され、前述のリサイクルガスの第２の部分（流れ３）を生成する。

本発明における流れ（２４）の圧力は、流れ（１１）の圧力よりも高くてもよいし、低くてもよい。

重質炭化水素および芳香族物質の除去の例を表１に示す。１０００モルｐｐｍである供給物（２）のベンゼン濃度が、流れ（１０）において１モルｐｐｍに減少している。流れ（１０）は、ＬＮＧ製品に近い成分となっている。

Claims (9)

1. メタンリッチガスを液化するプロセスにおいて、
   − ４０バールから１２０バールの圧力で高級炭化水素を含有する供給メタンリッチガスの流れを供給するステップと、
   − ４０バールから１２０バールの圧力でメタンリッチリサイクルガスの流れを供給するステップと、
   − 前記供給ガスを前記リサイクルガスの第１の部分と混合するステップと、
   − 蒸気と、高級炭化水素（Ｃ_５＋炭化水素および／または芳香族化合物）を含有する凝縮液との混合物を生成するように、得られた混合物をガス膨張器に通過させるステップであって、前記膨張器の出口が、３バールと５０バールとの間の圧力を有する、ステップと、
   − 前記膨張器の出口流を液体流と蒸気流とに分離するステップと、
   − 前記蒸気流を再加熱し、４０バールから１２０バールの圧力に圧縮して、前記リサイクルガスの第１の要素を生成するステップと、
   − 前記リサイクルガスの第２の部分を前記膨張器の出口温度よりも高い温度に冷却するステップと、
   − 冷却された前記リサイクルガスの第２の部分を液化ユニットに通して、液化メタンおよび第２の蒸気流を生成するステップと、
   − 前記第２の蒸気流を再加熱し、４０バールから１２０バールの圧力に圧縮して、前記リサイクルガスの第２の要素を生成するステップと、
   を具えることを特徴とするプロセス。
2. 請求項１に記載のプロセスにおいて、供給ガスとリサイクルガスの第１の部分との前記混合物を、前記膨張器に入る前に熱交換器で冷却することを特徴とするプロセス。
3. 請求項１または２に記載のプロセスにおいて、前記液体中の高級炭化水素量を変化させるため、前記膨張器の出口流が、分離前に熱交換器で加熱または冷却されることを特徴とするプロセス。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載のプロセスにおいて、前記供給メタンリッチガスおよび前記メタンリッチリサイクルガスが、５０バールから１００バールの圧力であることを特徴とするプロセス。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載のプロセスにおいて、前記膨張器の出口が、５バールから３０バールの圧力であることを特徴とするプロセス。
6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載のプロセスにおいて、前記リサイクルガスの第２の部分の冷却が、その圧縮前に前記蒸気流により部分的に達成されることを特徴とするプロセス。
7. 請求項１乃至６の何れか１項に記載のプロセスにおいて、前記冷却されたリサイクルガスの第２の部分は前記液化ユニットに通されて、第１の流れと第２の流れに分けられ、前記第１の流れが冷却されて、メタンリッチな凝縮物が生成され、これが減圧されて前記液化メタン製品が生成され、前記第２の流れは、第２のガス膨張器に通されて液体と蒸気の混合物が生成され、前記液体が分離されて追加の液化メタンが生成され、前記蒸気は前記第２の蒸気流であることを特徴とするプロセス。
8. 請求項１乃至７の何れか１項に記載のプロセスにおいて、前記冷却されたリサイクルガスの第２の部分が完全にまたは実質的に液化され、前記第２の蒸気流がゼロまたは無視できるほどのものであることを特徴とするプロセス。
9. 請求項１乃至８の何れか１項に記載のプロセスにおいて、前記メタンリッチガスが天然ガスであることを特徴とするプロセス。

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