JP2022517930A - Ｌｎｇ冷媒からの水分除去方法 - Google Patents
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Abstract
乾燥剤ベースの水分除去ユニットを利用した冷媒から水分を除去するための方法及びシステムを液体天ガス(LNG)の生産に使用することができる。例えば、方法は、冷媒を圧縮すること；乾燥剤を含む水分除去ユニットへ冷媒の少なくとも一部を運んで脱水冷媒を形成すること；脱水冷媒を冷却及び凝縮して、冷却された脱水液体冷媒を与えること；冷却された脱水冷媒を熱交換器へ運ぶこと；及びメタンに富むLNG流を熱交換器に通して、冷却された脱水冷媒との間接的熱交換によってLNG流の少なくとも一部を冷却することを含むことができる。【選択図】図１
Description
関連出願の相互参照
発明の名称「LNG冷媒からの水分除去方法」で2019年1月30日に出願された米国仮特許出願第62/798722号の優先権の利益を主張する。
発明の名称「LNG冷媒からの水分除去方法」で2019年1月30日に出願された米国仮特許出願第62/798722号の優先権の利益を主張する。
背景
本開示は、極低温冷凍回路内の水蓄積の防止に関する。液化天然ガス(LNG)等の極低温の炭化水素液体の処理は、従来の方法で冷凍を利用して入口ガスを所要の液化温度まで冷却する(例えば、メタンは冷却されてLNGになる)。冷凍回路に用いる冷媒ガスは単一成分(例えば、メタン、窒素、プロパン、エチレン等)又は混合冷媒であってよい。混合冷媒は、限定するものではないが、メタン、窒素、エタン、エチレン、プロパン、及び他の市販冷媒化合物を含めてよい混合物である。最初に冷凍回路に冷媒を装入するが、プロセスの実行中のいくらかの損失のため、追加の冷媒物質を周期的に添加して所要量を補充してよい。初期冷媒も補充冷媒も一般的に完全に水を欠いているわけではないので、少量の水が冷凍回路に入り込むことが多い。システムが水の凝固点未満である場所(例えば、熱交換器の管内)では、この水が氷膜を形成することがある。熱交換器が作動中止となり、温められると(例えば、計画的保守、計画外のダウン等)、この分布した固体膜は融解し、熱交換器内に液体水のプールを形成する。熱交換器を再冷却して作動状態に戻すと、水は凍結する可能性があり、熱交換器を傷つけ、LNG生産の効率を下げる恐れがある。従って、再冷却前に冷凍回路から液体水を除去するのが一般的実務である。
本開示は、極低温冷凍回路内の水蓄積の防止に関する。液化天然ガス(LNG)等の極低温の炭化水素液体の処理は、従来の方法で冷凍を利用して入口ガスを所要の液化温度まで冷却する(例えば、メタンは冷却されてLNGになる)。冷凍回路に用いる冷媒ガスは単一成分(例えば、メタン、窒素、プロパン、エチレン等)又は混合冷媒であってよい。混合冷媒は、限定するものではないが、メタン、窒素、エタン、エチレン、プロパン、及び他の市販冷媒化合物を含めてよい混合物である。最初に冷凍回路に冷媒を装入するが、プロセスの実行中のいくらかの損失のため、追加の冷媒物質を周期的に添加して所要量を補充してよい。初期冷媒も補充冷媒も一般的に完全に水を欠いているわけではないので、少量の水が冷凍回路に入り込むことが多い。システムが水の凝固点未満である場所(例えば、熱交換器の管内)では、この水が氷膜を形成することがある。熱交換器が作動中止となり、温められると(例えば、計画的保守、計画外のダウン等)、この分布した固体膜は融解し、熱交換器内に液体水のプールを形成する。熱交換器を再冷却して作動状態に戻すと、水は凍結する可能性があり、熱交換器を傷つけ、LNG生産の効率を下げる恐れがある。従って、再冷却前に冷凍回路から液体水を除去するのが一般的実務である。
現在は業界の実務基準として、水は、典型的に「除霜」によって冷凍回路から除去される。除霜では、冷媒は冷凍回路から完全に排出され(de-inventoried)、処分される(例えば、償却される)。そして乾燥ガスは全ての冷凍回路導管(配管)、弁、及び熱交換器を通過して冷凍回路成分を温め、いずれの蓄積水をも気化させる。この水は、乾燥ガス流によって吹き飛ばされ、施設フレアで燃やされる。この手順は、非常に時間がかかり、相当量のオフライン時間を必要とし、費用がかかり、無駄が多い。従って、冷凍回路から水分を除去するためのより効率的な方法が必要である。
発明の概要
本開示は、冷媒を水分除去ユニットに通すことによって、液化天然ガス(LNG)プラントの冷凍回路内の水蓄積を防止することに関する。
一態様では、本発明は、LNG冷凍回路内の冷媒から水分を除去するためのシステムであって、冷媒圧縮器と、冷媒凝縮器と、乾燥剤を含む水分除去ユニットと、熱交換器とを含でよく、これらが、冷媒圧縮器が水分除去ユニットの上流にあり、水分除去ユニットが冷媒凝縮器の上流にあり、冷媒凝縮器が熱交換器の上流にあり、熱交換器が冷媒圧縮器の上流にあるループ内で流体的に接続されているシステムを提供する。
本システムは、冷媒流を分配する能力、例えば、第1の冷媒流を水分除去ユニットへ運び、水分除去ユニットを迂回する導管へ第2の冷媒流を運ぶ能力がある1つ以上の弁を含有してよい。
本開示は、冷媒を水分除去ユニットに通すことによって、液化天然ガス(LNG)プラントの冷凍回路内の水蓄積を防止することに関する。
一態様では、本発明は、LNG冷凍回路内の冷媒から水分を除去するためのシステムであって、冷媒圧縮器と、冷媒凝縮器と、乾燥剤を含む水分除去ユニットと、熱交換器とを含でよく、これらが、冷媒圧縮器が水分除去ユニットの上流にあり、水分除去ユニットが冷媒凝縮器の上流にあり、冷媒凝縮器が熱交換器の上流にあり、熱交換器が冷媒圧縮器の上流にあるループ内で流体的に接続されているシステムを提供する。
本システムは、冷媒流を分配する能力、例えば、第1の冷媒流を水分除去ユニットへ運び、水分除去ユニットを迂回する導管へ第2の冷媒流を運ぶ能力がある1つ以上の弁を含有してよい。
別の態様では、本発明は、LNG冷凍回路内の冷媒から水分を除去するための方法であって、乾燥剤を含有する水分除去ユニットを通して冷媒流を運ぶ工程を含む方法を提供する。水分除去ユニットは、システムがオフラインになって(例えば、周囲温度まで)温められるときでも冷凍回路がオンラインでLNGを処理しているときでも利用可能である。
別の態様では、本発明は、LNGを極低温で処理する方法であって、下記工程
a)液体天然ガス流を供給する工程；
b)冷媒を供給する工程：
c)冷媒を圧縮する工程：
d)乾燥剤を含む水分除去ユニットへ冷媒の少なくとも一部を運んで脱水冷媒を形成する工程；
e)脱水冷媒を冷却及び凝縮して、冷却された脱水液体冷媒を与える工程；
f)冷却された脱水冷媒を熱交換器へ運ぶ工程；及び
g)メタンに富むガス流を熱交換器に通して、冷却された脱水冷媒との間接的熱交換によってガス流の少なくとも一部を冷却する工程
を含む方法を提供する。
別の態様では、本発明は、LNGを極低温で処理する方法であって、下記工程
a)液体天然ガス流を供給する工程；
b)冷媒を供給する工程：
c)冷媒を圧縮する工程：
d)乾燥剤を含む水分除去ユニットへ冷媒の少なくとも一部を運んで脱水冷媒を形成する工程；
e)脱水冷媒を冷却及び凝縮して、冷却された脱水液体冷媒を与える工程；
f)冷却された脱水冷媒を熱交換器へ運ぶ工程；及び
g)メタンに富むガス流を熱交換器に通して、冷却された脱水冷媒との間接的熱交換によってガス流の少なくとも一部を冷却する工程
を含む方法を提供する。
本方法は、約87モルパーセント～約97モルパーセントのメタンの組成を有する液体天然ガスの処理に役立ち得る。
いずれの実施形態でも、冷凍回路は、冷媒流を分配する能力、例えば、第1の冷媒流を水分除去ユニットへ運び、水分除去ユニットを迂回する導管へ第2の冷媒流を運ぶ能力がある1つ以上の弁を含有してよい。
いずれの実施形態でも、水分除去ユニットは、冷凍回路内の恒久的な固定具であってよく、又はシステムに取り外し可能に取り付けてもよい。いずれの実施形態でも、乾燥剤は、例えば、シリカ、活性炭、硫酸カルシウム(石膏)、塩化カルシウム、分子ふるい、又はこられの任意の組み合わせであってよい。いずれの実施形態でも、水分除去ユニットは、冷媒がその中、上、又は両方を通って流れる乾燥剤床を含んでよく、それはルーズであっても押し固められていてもよい。
いずれの実施形態でも、かつ場合によっては、冷媒を回路に添加できるように、冷凍回路を冷媒源に流体的に接続してよい。
いずれの実施形態でも、冷凍回路は、水分分析ユニットを含んでよい。水分分析ユニットは、冷媒中の水分をモニターすることができる。水分分析ユニットは、水分除去ユニットの下流にあってよく、例えば、冷媒の露点を測定することができる。
下記図面は、実施形態の特定態様を説明するために含めるものであり、排他的実施形態と見なすべきでない。当業者及び本開示の利益を有する者の頭に浮かぶように、開示主題は、形態及び機能の相当の修正、変更、組み合わせ、及び等価物が可能である。
いずれの実施形態でも、冷凍回路は、冷媒流を分配する能力、例えば、第1の冷媒流を水分除去ユニットへ運び、水分除去ユニットを迂回する導管へ第2の冷媒流を運ぶ能力がある1つ以上の弁を含有してよい。
いずれの実施形態でも、水分除去ユニットは、冷凍回路内の恒久的な固定具であってよく、又はシステムに取り外し可能に取り付けてもよい。いずれの実施形態でも、乾燥剤は、例えば、シリカ、活性炭、硫酸カルシウム(石膏)、塩化カルシウム、分子ふるい、又はこられの任意の組み合わせであってよい。いずれの実施形態でも、水分除去ユニットは、冷媒がその中、上、又は両方を通って流れる乾燥剤床を含んでよく、それはルーズであっても押し固められていてもよい。
いずれの実施形態でも、かつ場合によっては、冷媒を回路に添加できるように、冷凍回路を冷媒源に流体的に接続してよい。
いずれの実施形態でも、冷凍回路は、水分分析ユニットを含んでよい。水分分析ユニットは、冷媒中の水分をモニターすることができる。水分分析ユニットは、水分除去ユニットの下流にあってよく、例えば、冷媒の露点を測定することができる。
下記図面は、実施形態の特定態様を説明するために含めるものであり、排他的実施形態と見なすべきでない。当業者及び本開示の利益を有する者の頭に浮かぶように、開示主題は、形態及び機能の相当の修正、変更、組み合わせ、及び等価物が可能である。
詳細な説明
次に、本発明をさらに完全に後述し、本発明の例示実施形態を示す。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で実施可能であり、本明細書に示す実施形態に本発明を限定するものと解釈すべきでなく；むしろ、これらの実施形態を提供すると、結果として本開示が徹底的かつ完全となり、当業者に本発明の範囲を完全に伝えることになる。
一態様では、本発明は、冷媒を排出するか又は大量の乾燥ガスを使用することなく、冷凍回路内の冷媒から水分又は水を除去するための方法を提供する。
本明細書で使用する場合、排出すること(de-inventorying)及びその文法的異形は、冷媒を冷凍回路から除去し、処分するか又は他の場所に保管するプロセスを指す。逆に、保有すること(inventorying)及びその文法的異形は、冷凍回路が最初は実質的に冷媒を欠いており、冷凍回路の作動を可能にするのに十分な冷媒を回路に添加するプロセスを指す。これは、冷凍回路の最初の使用時又は例えば、修理するための冷凍回路の排出後であってよい。排出は、水分除去ユニットを通して冷媒を運ぶために必要な追加の配管及び弁を通して冷媒を再び方向づけることを包含しない。
次に、本発明をさらに完全に後述し、本発明の例示実施形態を示す。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で実施可能であり、本明細書に示す実施形態に本発明を限定するものと解釈すべきでなく；むしろ、これらの実施形態を提供すると、結果として本開示が徹底的かつ完全となり、当業者に本発明の範囲を完全に伝えることになる。
一態様では、本発明は、冷媒を排出するか又は大量の乾燥ガスを使用することなく、冷凍回路内の冷媒から水分又は水を除去するための方法を提供する。
本明細書で使用する場合、排出すること(de-inventorying)及びその文法的異形は、冷媒を冷凍回路から除去し、処分するか又は他の場所に保管するプロセスを指す。逆に、保有すること(inventorying)及びその文法的異形は、冷凍回路が最初は実質的に冷媒を欠いており、冷凍回路の作動を可能にするのに十分な冷媒を回路に添加するプロセスを指す。これは、冷凍回路の最初の使用時又は例えば、修理するための冷凍回路の排出後であってよい。排出は、水分除去ユニットを通して冷媒を運ぶために必要な追加の配管及び弁を通して冷媒を再び方向づけることを包含しない。
本明細書で開示する方法は、LNG業界で現在利用されず、又は以前に利用されたことがない、冷凍回路から水を除去するための方法を提供する。こられの方法は、既存機器の使用を拡張し、例えば、新たな配管接続等の追加機器及び手順を利用する。
有利には、本明細書で開示する方法は、冷凍回路から冷媒を排出する必要がなく、冷凍回路の加温を必要としない可能性があるので、オフラインに費やす時間を減らし、かつ冷媒の寿命を延ばす(及び新たな冷媒の購入を回避する)ことによって経費削減を実現することができる。
本明細書で使用する場合、「冷凍回路」は、冷媒が循環して、冷媒がガス流(例えば、天然ガス流)からエネルギーを吸収できるようにするシステムを含む。冷凍回路は、例えば、気体から液体への極低温処理(例えば、液化天然ガストレイン内)における産業システムの一部であってよい。冷凍回路は、複数の構成要素を有してよく、限定するものではないが、冷媒圧縮器、冷媒凝縮器、熱交換器、蒸発器、又はこれらの任意の組み合わせが含まれる。
有利には、本明細書で開示する方法は、冷凍回路から冷媒を排出する必要がなく、冷凍回路の加温を必要としない可能性があるので、オフラインに費やす時間を減らし、かつ冷媒の寿命を延ばす(及び新たな冷媒の購入を回避する)ことによって経費削減を実現することができる。
本明細書で使用する場合、「冷凍回路」は、冷媒が循環して、冷媒がガス流(例えば、天然ガス流)からエネルギーを吸収できるようにするシステムを含む。冷凍回路は、例えば、気体から液体への極低温処理(例えば、液化天然ガストレイン内)における産業システムの一部であってよい。冷凍回路は、複数の構成要素を有してよく、限定するものではないが、冷媒圧縮器、冷媒凝縮器、熱交換器、蒸発器、又はこれらの任意の組み合わせが含まれる。
一般的に、冷凍回路は、使用中に方向性のある流れを有する。例えば、本明細書で開示する冷凍回路では、冷媒は、圧縮器によって高圧ガスに圧縮された後、凝縮器へ運ばれて冷媒が液化及び冷却される。冷却された液体冷媒は、次に熱交換器へ運ばれて、そこでガス流(例えば、天然ガス)からのエネルギーを吸収して、ガス流を冷却及び液化し、このようにして冷凍回路の目的を達成することができる。本開示は、これらの構成要素及びこの順序の工程を考慮し、用語「下流」及び「上流」を用いて、システムが機能的使用(例えば、冷却)中のときのように流体の流れ方向を指し示す。本明細書で使用する場合、用語「下流」を用いて、それが冷媒の流れ方向であることを示す。「上流」を用いて、それが冷媒の流れ方向と反対の方向であることを示す。
本明細書で使用する場合、用語「極低温(cryogenic)」は、摂氏-70度未満の温度を有する液相、気相、又は混合相の流体を意味するつもりである。極低温剤の例としては、液体窒素(LIN)、液化天然ガス(LNG)、液体ヘリウム、液体二酸化炭素及び加圧化混合相極低温剤(例えば、LINと気体窒素の混合物)が挙げられる。本明細書で使用する場合、「極低温度」は、摂氏-70度未満の温度を意味するつもりである。
本明細書で使用する場合、用語「極低温(cryogenic)」は、摂氏-70度未満の温度を有する液相、気相、又は混合相の流体を意味するつもりである。極低温剤の例としては、液体窒素(LIN)、液化天然ガス(LNG)、液体ヘリウム、液体二酸化炭素及び加圧化混合相極低温剤(例えば、LINと気体窒素の混合物)が挙げられる。本明細書で使用する場合、「極低温度」は、摂氏-70度未満の温度を意味するつもりである。
本明細書で使用する場合、用語「圧縮器」は、冷媒を高圧ガスに圧縮できるいずれの装置又は一連の装置をも広く意味する。本明細書では単数形の圧縮器を使用するが、「圧縮器」が、冷媒を高圧ガスに圧縮する複数の構成要素を有し得るものを含め、いずれのシステムをも含むことは本発明の範囲内であると考えられる。当業者は、限定するものではないが、機械式、低速、高速、及び遠心式を含め、種々の適切な圧縮器システムに精通しているであろう。
本明細書で使用する場合、用語「凝縮器」は、高圧冷媒を液体状態に凝縮できるいずれの装置又は一連の装置をも広く意味する。本明細書では単数形の凝縮器を用いて言及するが、「凝縮器」が、高圧冷媒を冷却された液体に凝縮する複数の構成要素を有し得るものを含め、いずれのシステムをも含むことは本発明の範囲内であると考えられる。当業者は、種々の適切な凝縮器システムに精通しているであろう。
本明細書で使用する場合、用語「熱交換器」は、ある媒体から別の媒体へ熱を移動させる能力があるいずれの装置(複数可)をも広く意味し、特にいずれの構造体、例えば、一般的に熱交換器と呼ばれる装置も含まれる。本明細書では単数形の熱交換器を用いて言及するが、「熱交換器」が、ある原料(例えば、天然ガス流)から冷媒へのエネルギー移動を可能にする複数の構成要素を有し得るものを含め、いずれのシステムをも含むことは本発明の範囲内であると考えられる。当業者は、適切な熱交換器に精通しているであろう。例えば、LNG用途では、一般的にコイル巻き熱交換器及びアルミろう付熱交換器が利用される。
本明細書で使用する場合、用語「凝縮器」は、高圧冷媒を液体状態に凝縮できるいずれの装置又は一連の装置をも広く意味する。本明細書では単数形の凝縮器を用いて言及するが、「凝縮器」が、高圧冷媒を冷却された液体に凝縮する複数の構成要素を有し得るものを含め、いずれのシステムをも含むことは本発明の範囲内であると考えられる。当業者は、種々の適切な凝縮器システムに精通しているであろう。
本明細書で使用する場合、用語「熱交換器」は、ある媒体から別の媒体へ熱を移動させる能力があるいずれの装置(複数可)をも広く意味し、特にいずれの構造体、例えば、一般的に熱交換器と呼ばれる装置も含まれる。本明細書では単数形の熱交換器を用いて言及するが、「熱交換器」が、ある原料(例えば、天然ガス流)から冷媒へのエネルギー移動を可能にする複数の構成要素を有し得るものを含め、いずれのシステムをも含むことは本発明の範囲内であると考えられる。当業者は、適切な熱交換器に精通しているであろう。例えば、LNG用途では、一般的にコイル巻き熱交換器及びアルミろう付熱交換器が利用される。
本開示は、さらに、冷凍回路に水分除去ユニット又は水分除去ユニットへのアクセルを組み入れる。本明細書で使用する場合、「水分除去ユニット」は、冷媒から水分を除去することができ、かつ水分除去ユニットを冷凍回路に接続する入口導管及び冷凍回路にフィードバックする出口導管を有する構成要素又は一連の構成要素を指す。本明細書では単数形の水分除去ユニットを使用するが、「水分除去ユニット」が、冷媒から水分を除去する複数の構成要素を有し得るものを含め、いずれのシステムをも含むことは本発明の範囲内であると考えられる。
最適には、冷媒の含水量をモニターする能力がある水分分析ユニットを冷凍回路に含めるとよい。例えば、水分分析ユニットを水分除去ユニットの下流かつ凝縮器の上流の導管内に組み入れてよい。水分分析ユニット及び所要の導管は、直列に(全冷媒流が水分分析ユニットへ運ばれる)又は並列に(例えば、冷媒流の一部だけが水分分析ユニットへ運ばれる)組み入れてよい。
最適には、冷媒の含水量をモニターする能力がある水分分析ユニットを冷凍回路に含めるとよい。例えば、水分分析ユニットを水分除去ユニットの下流かつ凝縮器の上流の導管内に組み入れてよい。水分分析ユニット及び所要の導管は、直列に(全冷媒流が水分分析ユニットへ運ばれる)又は並列に(例えば、冷媒流の一部だけが水分分析ユニットへ運ばれる)組み入れてよい。
当業者は、冷媒の含水量を測定するための一般的方法に精通しているであろう。例えば、水分分析ユニットは、冷媒の水露点を測定することができる。本明細書で使用する場合、水露点は、(特定圧力で)凝縮物が生じ始める温度である。水露点は、手作業又は自動で測定可能である。当業者は冷媒の水露点の測定に適した方法を認識しているであろう。例えば、自動システムでは、冷媒サンプルをチルドミラー一面に運ぶことができ、ミラーに反射する光の変化によって凝縮物の形成を検出することができる。
水分除去ユニットは、乾燥剤ベースのシステムであってよい。例えば、水分除去ユニットは、乾燥剤床を備えたチャンバーと、気化冷媒又はガス冷媒が床内の乾燥剤と接するように冷媒を運べる領域とを含んでよい。乾燥剤は、いずれの周知の吸湿性材料であってもよい。多数の適切な乾燥剤が使用され、技術上周知であり、例えば、シリカ、活性炭、硫酸カルシウム(石膏)、塩化カルシウム、分子ふるい、及びこれらの組み合わせがある。
継続使用又は再利用のために乾燥剤を再生してよく、或いは乾燥剤を使用し、廃棄し、新鮮な乾燥剤と交換してよい。乾燥剤の再生は、技術上周知の方法、例えば、乾燥剤をオーブンで乾燥させることによって行なうことができる。
水分除去ユニットは、乾燥剤ベースのシステムであってよい。例えば、水分除去ユニットは、乾燥剤床を備えたチャンバーと、気化冷媒又はガス冷媒が床内の乾燥剤と接するように冷媒を運べる領域とを含んでよい。乾燥剤は、いずれの周知の吸湿性材料であってもよい。多数の適切な乾燥剤が使用され、技術上周知であり、例えば、シリカ、活性炭、硫酸カルシウム(石膏)、塩化カルシウム、分子ふるい、及びこれらの組み合わせがある。
継続使用又は再利用のために乾燥剤を再生してよく、或いは乾燥剤を使用し、廃棄し、新鮮な乾燥剤と交換してよい。乾燥剤の再生は、技術上周知の方法、例えば、乾燥剤をオーブンで乾燥させることによって行なうことができる。
水分除去ユニットを冷凍回路内の他の構成要素に接続する導管は、弁／弁体を含んでもよい。本明細書で開示する水分除去方法及び機器は、限定するものではないが、カスケードサイクル、混合冷媒サイクル、ガスエキスパンダーサイクル、又はこれらの任意の組み合わせ等の技術上周知のものを含め、いずれのタイプの冷凍回路でも使用可能である。
冷凍回路は、ある構成要素から別の構成要素への流れを接続し、方向づけるためのパイプ、配管、弁、弁体等をも含有し得る。本明細書で使用する場合、これらの構成要素を「導管」と総称する。本明細書で使用する場合、「導管」は、そこを通って冷媒が流れるか又は流れることができる閉鎖通路を形成し、かつ配管又はパイプの1つ以上の区分、例として、取り付け部品、弁体、アキュムレーター、又はこれらの組み合わせ等の1つ以上の他の構成要素を経る1つ以上の通路であるか或いはそれらを含むことができる。さらに、2つの構成要素を「接続する」と本明細書で記載する導管は、少なくとも1つ以上の操作モードで冷媒が流れるか又は流れることができる2つの構成要素間の閉鎖通路を形成する。さらに、本明細書に記載の冷媒導管は、正確な比率ではない図面に示すものと形状又は長さが異なってよい。
冷凍回路は、ある構成要素から別の構成要素への流れを接続し、方向づけるためのパイプ、配管、弁、弁体等をも含有し得る。本明細書で使用する場合、これらの構成要素を「導管」と総称する。本明細書で使用する場合、「導管」は、そこを通って冷媒が流れるか又は流れることができる閉鎖通路を形成し、かつ配管又はパイプの1つ以上の区分、例として、取り付け部品、弁体、アキュムレーター、又はこれらの組み合わせ等の1つ以上の他の構成要素を経る1つ以上の通路であるか或いはそれらを含むことができる。さらに、2つの構成要素を「接続する」と本明細書で記載する導管は、少なくとも1つ以上の操作モードで冷媒が流れるか又は流れることができる2つの構成要素間の閉鎖通路を形成する。さらに、本明細書に記載の冷媒導管は、正確な比率ではない図面に示すものと形状又は長さが異なってよい。
本明細書で使用する用語「冷媒」は、液体、蒸気、若しくはガス状、又はこれらの任意の組み合わせの冷媒を指す。閉回路の構成要素は、冷媒に温度／圧力変化を経験させる。冷凍回路内のその位置に応じて、冷媒は、液体、蒸気、又はガスであろう。冷媒の温度／圧力変化がエネルギー移動をもたらす。冷媒は、単一のガス成分又はガス成分の混合物(「混合冷媒」又はMR)であり得る。適切な冷媒の例としては、技術上周知のもの、例えば、メタン、エタン、プロパン、エチレン、窒素、及びこれらの任意の組み合わせ又は混合物が挙げられる。冷媒は、不純物、水分、又は両方を含有することもある。
本明細書で使用する場合、用語「水分」及び「水」は互いに同義であり、互換的に用いられる。水分は、冷凍回路内に液体水の状態、蒸気状、ガス状、氷の状態、又はこれらの任意の組み合わせで存在し得る。水の起源としては、限定するものではないが、最初の冷媒装入、補充冷媒、及びこれらの組み合わせが挙げられる。本開示は、任意の手段で回路に導入されるいずれの水をも除去するための方法を提供する。
本明細書で使用する場合、用語「水分」及び「水」は互いに同義であり、互換的に用いられる。水分は、冷凍回路内に液体水の状態、蒸気状、ガス状、氷の状態、又はこれらの任意の組み合わせで存在し得る。水の起源としては、限定するものではないが、最初の冷媒装入、補充冷媒、及びこれらの組み合わせが挙げられる。本開示は、任意の手段で回路に導入されるいずれの水をも除去するための方法を提供する。
本明細書で使用する場合、「脱水」は、冷媒源のその状態に比べて水の少なくとも一部が除去されている冷媒を指す。冷媒内の水の量は、冷媒の水露点で示すことができる。水露点と冷媒中の水の飽和度又はパーセントとの関連性は冷媒の圧力に依存するが、当業者は、周知かつ容易に決まる関連性に基づく測定パーセントに露点を容易に変換することができる。従って、水分除去システムを出る冷媒は、98%～99%、98.5%～99%、99%～99.5%、99%～100%、及び99.5%～100%といった約98～約100%の水が除去されている可能性がある。本明細書で使用する場合、水の100%除去は、冷媒が検出可能レベルの水を持たない可能性があることを意味する。いずれの実施形態でも、本明細書の方法は、冷媒中に検出可能レベルの水が存在しないように十分に循環冷媒から水分を除去することができる。
図1は、水分除去ユニット11を利用する冷凍回路1の模式図を示す。図1は、一般的説明図であり、冷凍回路1に他の構成要素を含めて冷凍回路1の正確かつ安全な動作を確保することができる。冷凍回路1は、圧縮器3、凝縮器5、熱交換器7、及び水分除去ユニット11を含む。任意に、水分分析ユニット29を含めてよく、冷媒の一部又は全てを導管20経由で水分分析ユニット29へ運んでから導管22経由で冷凍回路へ戻すことができる。水分分析ユニット29が存在しないか又は冷媒の一部だけを導管20経由で水分分析ユニット29へ運ぶ構成では、冷媒の(それぞれに)全て又は残りを、水分除去ユニット11を通して運び、導管18経由で冷凍回路1に戻すことができる。図1は、水分除去ユニット11の下流で水分分析ユニット2を通って運ばれた後に冷凍回路1と再合流する冷媒を描いているが、冷媒がガスである冷凍回路1のどこに水分分析ユニット29を組み入れてもよい。例えば、水分除去ユニット11を通過する冷媒が冷凍回路1に再合流した後の水分除去ユニット11の下流に水分分析ユニット29を設置してもよい。水分分析ユニット及び任意の必要な導管は、導管24の中へ又は導管24と並列に組み入れてよい。
冷凍回路1の追加構成要素としては、限定するものではないが、分配器、濾過器、弁、圧力計、センサー等、及びこれらの組み合わせを挙げることができる。本明細書で使用する場合、図が2つの構成要素を接続する実線(矢印付きのものを含む)を描いているとき、2つの構成要素並びにこの線に沿って設置し得るポンプ、コネクター、パイプ／配管、及び弁のような他のハードウェアを流体的に接続するライン(複数可)を包含するための一般表現として線を用いている。本明細書で使用する場合、矢印は、冷凍回路1が極低温処理(例えば、冷却)のために使用中であるときの冷媒の流れ方向を表現している。図1の冷凍回路1は、冷媒を圧縮器3から凝縮器5へ運び、凝縮器5から熱交換器7へ運ぶ。図1では、水分除去ユニット11は、圧縮器3の下流かつ凝縮器5の上流にあり、従って、冷媒は圧縮器3から導管17経由で水分除去ユニット11を通って凝縮器5へ導管24経由で運ばれる。
冷凍回路1は、流れ方向を制御するか、若しくは冷媒流を分配するか、又は両方行なう1つ以上の弁16、19を有し得る。任意の弁19は、圧縮器3を去る冷媒を、導管15を進むことによって任意の水分除去ユニット11を迂回するか又は導管17を進むことによって水分除去ユニット11を通るように方向づけることができる。代わりに、弁19は、冷媒流を2つの流れに分配することができ、一方の流れは導管15を進んで水分除去ユニット11を迂回し、他方の流れは導管17を進んで水分除去ユニット11の中を通る。任意の弁16は、水分除去ユニット11を去る冷媒を、導管20を進むことによって水分分析ユニット29へ方向づけるか又は導管18を進むことによって水分除去ユニット29を迂回するように方向づける。図1に示す冷凍回路1の構成は、システムがオフラインになって加温された後に冷媒を水分除去ユニットに通して循環させる方法でも加温が必要ない方法でも役立ち得る。本明細書で使用する場合、「加温」及びその文法的異形は、凝縮器の下流及び熱交換器の上流の冷媒温度が、LNG生産操作中の当該位置における冷媒温度より高い冷凍回路を指す。
図1に冷凍回路は、冷媒流を分配するための任意の弁16、19を含むことがある。例えば、これらの弁は、水分除去ユニットへ運ばれる流れが、総冷媒体積の約5%と約15%の間であるように流れを分配することができる。この範囲には、5%～10%及び10%～15%が含まれる。
任意に、冷凍回路に冷媒を追加するため、図1に示す冷凍回路に冷媒源を接続してよい。いずれの導管又は冷凍回路のいずれの部分によって冷媒源を接続してもよい。特に有用な構成では、熱交換器7の下流かつ圧縮器3の上流で冷媒が冷凍回路に添加されるように冷媒源を接続する。
冷凍回路から水を除去するための1つの方法は、図1に示すもののような冷凍回路を加温する工程を含む。加温されると、冷媒はガス又は蒸気の状態になり、その後、冷凍回路内の任意の位置で水分除去ユニットを通過させてよい。例えば、乾燥剤が冷媒から水を十分に吸収できる温度まで冷凍回路を加温してよい。乾燥剤の作動温度は、乾燥剤毎に異なり、当業者は、適切な乾燥剤の有用な作動温度に精通しているであろう。いずれの実施形態でも、冷凍回路は、例えば、周囲温度まで加温してよい。本明細書で使用する場合、「周囲」温度は、冷媒回路を取り巻く空気の温度及びオフラインになったときに回路が平衡を保つことになる温度を指す。
任意に、冷凍回路に冷媒を追加するため、図1に示す冷凍回路に冷媒源を接続してよい。いずれの導管又は冷凍回路のいずれの部分によって冷媒源を接続してもよい。特に有用な構成では、熱交換器7の下流かつ圧縮器3の上流で冷媒が冷凍回路に添加されるように冷媒源を接続する。
冷凍回路から水を除去するための1つの方法は、図1に示すもののような冷凍回路を加温する工程を含む。加温されると、冷媒はガス又は蒸気の状態になり、その後、冷凍回路内の任意の位置で水分除去ユニットを通過させてよい。例えば、乾燥剤が冷媒から水を十分に吸収できる温度まで冷凍回路を加温してよい。乾燥剤の作動温度は、乾燥剤毎に異なり、当業者は、適切な乾燥剤の有用な作動温度に精通しているであろう。いずれの実施形態でも、冷凍回路は、例えば、周囲温度まで加温してよい。本明細書で使用する場合、「周囲」温度は、冷媒回路を取り巻く空気の温度及びオフラインになったときに回路が平衡を保つことになる温度を指す。
例えば、図1に示すようなシステムを利用すると、圧縮器3を通して冷媒を運んだ後、任意の弁19の操作に応じて、冷媒流の全て又は一部を、水分除去ユニット11を通して運ぶことができる。弁19は、導管15又は導管17を進むように冷媒を方向づけることができる。代わりに、弁19は、ガス流を第1の流れと第2の流れに分配して、第1の流れを、水分除去ユニット11を迂回する導管15の方へ向かわせ、第2の流れを、水分除去ユニット11への導管17の方へ向かわせることができる。水分除去ユニット11を迂回する冷媒は、導管24経由で凝縮器5の方へ進み、導管18を通って水分除去ユニット11を去る冷媒と合流する。冷媒は、凝縮器5を通って熱交換器7へ運ばれながら冷凍回路1を終え、再び圧縮器3の方へ向かう。任意に、水分除去ユニット11を去る冷媒を導管20経由で水分分析ユニット29を通して運ぶことができる。冷媒の一部又は全てを任意の弁16経由で導管20へ送ることができる。
別の方法では、冷凍回路を加温及びオフラインにすることは必要なく、冷凍回路の正常作動中に水分除去ユニットを通して冷媒を運んでよい。水分除去ユニットを通過するとき、冷媒はガス相又は蒸気相の状態であるべきなので、図1に示すように、水分除去ユニットは、圧縮器の後かつ凝縮器の前に冷凍回路中に組み入れてよい。冷媒から水分を除去するため、任意の弁19の操作に応じて、冷媒流の全て又は一部を水分除去システム11へ運ぶことができる。弁19は、導管15又は導管17を進むように冷媒を分配することができる。弁19は、ガス流を第1のガス流と第2のガス流に分配し、第1のガス流を、水分除去ユニット11を迂回する導管15の方へ向かわせ、第2のガス流を、水分除去ユニットへの導管17の方へ向かわせることもできる。水分除去ユニット11を迂回する冷媒は、凝縮器5の方へ向かい、水分除去ユニット11を去る冷媒と合流することになる。冷媒を凝縮器5へ運んで、冷媒を冷却及び液化することができる。液化冷媒は、次に熱交換器7に運ばれて天然ガス流を液化し(図示せず)ながら冷凍回路1を終え、再び圧縮器3に運ばれる。
水分除去ユニットは乾燥剤ベースのシステムであってよい。例えば、水分除去ユニットは、乾燥剤床を備えたチャンバーと、気化冷媒又はガス冷媒が床内の乾燥剤と接するように冷媒を運べる領域とを含み得る。次に図2を参照して、冷媒(上向き矢印(open-head arrow)で表示)は、導管15aを通って水分除去ユニット11aに入り、乾燥剤床21内の固体乾燥剤粒子25間の空隙23を通過してから、導管13aを通って水分除去ユニット11aから出ることができる。水分除去ユニットは、複数回乾燥剤床を通り越すか又はその中を通って冷媒を循環させることができる。冷媒の所望のサイクル数及び所望の脱水レベル後に、冷媒は冷凍回路に再び入ることができる。
いずれの実施形態でも、作動中に冷媒が連続的に水分除去ユニットを通って流れる冷凍回路内の恒久的な固定具であってよい。代わりに、水分除去ユニットは、適切な弁が水分除去ユニットへ冷媒を方向づけるように操作される所望時までオフラインのままであってよい。代わりに、水分除去ユニットは、所望時に、水分除去ユニットを冷凍回路に取り付けることができ、適切な弁を操作して冷媒を水分除去ユニットへ向かわせるように、取り外し可能であってよい。例えば、水分除去ユニットを可動プラットフォーム、例えば、車両で牽引可能なトレーラーに搭載してもよい。所望のサイクル数後、異なる冷凍回路又はLNGトレインで使用するために水分除去ユニットを除去してよい。代わりに、水分除去ユニットは、施設水分除去ユニットであってよく、所望時に、施設水分除去ユニットへのパイプを通して冷媒を方向づけ得る。図1は、単一の水分除去ユニット11を有する冷凍回路を描いているが、冷凍回路は複数の水分除去ユニットを組み込めると考えられる。例えば、冷凍回路は、熱交換器の下流と圧縮器の下流の両方に水分除去ユニットを組み入れることができる。
別の方法では、本開示は、例えば、図3に示すように、水分除去ユニットを組み入れたシステムを用いてガス流を液化するための方法を提供する。本方法は、下記工程：
a)ガス流を供給する工程；
b)冷媒を供給する工程；
c)冷媒を圧縮して圧縮冷媒を与える工程；
d)圧縮冷媒の少なくとも一部を、水分除去ユニットを通して運ぶ工程；
e)圧縮冷媒を冷却及び凝縮して、冷却された冷媒を与える工程；
f)冷却された冷媒を熱交換器へ運ぶ工程；及び
g)ガス流を熱交換器に通して、冷却された冷媒との間接的熱交換によってガス流の少なくとも一部を冷却する工程
を含んでよい。
a)ガス流を供給する工程；
b)冷媒を供給する工程；
c)冷媒を圧縮して圧縮冷媒を与える工程；
d)圧縮冷媒の少なくとも一部を、水分除去ユニットを通して運ぶ工程；
e)圧縮冷媒を冷却及び凝縮して、冷却された冷媒を与える工程；
f)冷却された冷媒を熱交換器へ運ぶ工程；及び
g)ガス流を熱交換器に通して、冷却された冷媒との間接的熱交換によってガス流の少なくとも一部を冷却する工程
を含んでよい。
図3中、全ての番号付き要素は、図1で特定したのと同一である。さらに、熱交換器7に入って熱交換器7から出るガス流の流れを描いている。ガス流、例えば、天然ガスは、導管2経由で熱交換器7に入り、冷却された凝縮冷媒が天然ガスからエネルギーを吸収し、ガスを液化する。液化ガスは、次に導管4経由で熱交換器7から出る。ガス流は、メタンに富み、例えば、天然ガスであってよい。天然ガスは、その主成分として(例えば、87モルパーセント超の)メタンを含有するが、他の成分、例えばエタン、プロパン、イソブテン、n-ブタン、イソペンタン、n-ペンタン、ヘキサン、窒素、二酸化炭素、水素、酸素、硫黄、水、又はこれらの任意の組み合わせを有してよい。上述したように、冷媒は、いずれのタイプの冷媒又は冷媒混合物、例えば、メタン、窒素、エタン、エチレン、プロパン、他の市販冷媒化合物、又はこれらの組み合わせであってもよい。冷媒を圧縮することができる。冷媒の全て又は一部を圧縮した後、乾燥剤床を含有して冷媒中のいずれの水分をも吸収し得る水分除去ユニットを通して冷媒を運ぶことができる。次に、冷媒を液化及び冷却する凝縮器へ冷媒を運ぶことができる。冷却された冷媒を次に熱交換器へ運ぶことができ、その結果、熱交換器の異なる部分を通って同時に運ばれているガス流からのエネルギーが、冷却された冷媒に移動して、ガス流の液化をもたらす。
本明細書に記載のいずれの実施形態でも、水分除去ユニット11の下流の冷媒は、水分除去ユニットの上流の冷媒より少ない含水量を有することになる。水分除去システムの下流の冷媒は、水分除去ユニットに入る冷媒に比べて、完全に又は部分的に脱水されている可能性がある。脱水の効率は、最初の含水量、乾燥剤の量、乾燥剤のタイプ、乾燥剤の物理的性質(例えば表面積、大きさ、形状)、及び冷媒が水分除去ユニット内で過ごす時間の量を含めた種々の要因によって左右され得る。冷媒は、複数回水分除去ユニットを通って循環してよい。
本明細書で開示するいずれの実施形態でも、冷媒が冷凍回路を通って全サイクルを達成するのにかかる時間及び冷凍回路を通る所望のサイクル数によって決まり得る所望の時間にわたって、水分除去ユニットを含む冷凍回路を通して冷媒を循環させることができる。当業者は、機器を改変して所望の脱水結果を達成できるであろう。完全に又は部分的に脱水されたガスは、冷凍回路のどこか別の場所で、該完全に又は部分的に脱水されたガスと接触するやいなや氷沈殿物の昇華又は水沈殿物の気化を引き起こす可能性がある。その後、水蒸気はガス流と合流し、下流の水分除去ユニットにさらされることがある。
本明細書で開示するいずれの実施形態でも、冷媒が冷凍回路を通って全サイクルを達成するのにかかる時間及び冷凍回路を通る所望のサイクル数によって決まり得る所望の時間にわたって、水分除去ユニットを含む冷凍回路を通して冷媒を循環させることができる。当業者は、機器を改変して所望の脱水結果を達成できるであろう。完全に又は部分的に脱水されたガスは、冷凍回路のどこか別の場所で、該完全に又は部分的に脱水されたガスと接触するやいなや氷沈殿物の昇華又は水沈殿物の気化を引き起こす可能性がある。その後、水蒸気はガス流と合流し、下流の水分除去ユニットにさらされることがある。
本明細書で開示する方法を使用し、冷媒から水分を除去することによって、水分除去ユニットを利用しないときに溜まる頻度に比べて、冷凍回路の構成要素(例えば、熱交換器)に溜まる水の頻度を減らすことができる。本明細書で開示及び記載する冷凍回路内の水分除去ユニットの多くの実施形態の1つを実行することによって、従来の「除霜」プロセスは必要ないか又は少ない頻度で行なえばよいと考えられる。本明細書で開示する方法及びシステムを使用することによって、水分除去ユニットを使用しない方法に比べて、除霜間に必要な時間を増やすことができる。場合によっては、極低温処理用の冷凍回路の標準的及び継続作動を維持するために除霜が全く必要ないこともあると考えられる。
実施形態例
1つの非限定実施形態例は、LNG冷凍回路の冷媒から水分を除去するシステムであって、下記：冷媒圧縮器；冷媒凝縮器；乾燥剤を含む水分除去ユニット；及び熱交換器を含み、これらが、冷媒圧縮器が水分除去ユニットの上流にあり、水分除去ユニットが冷媒凝縮器の上流にあり、冷媒凝縮器が熱交換器の上流にあり、熱交換器が冷媒圧縮器の上流にあるループ内で流体的に接続されているシステムである。任意に、本実施形態は、さらに下記要素を含むことができる：要素1：システムは、冷媒流を第1の流れと第2の流れに分配する能力がある弁をさらに含み；要素2：水分除去ユニットが取り外し可能にシステムに取り付けられている；要素3：冷媒が、水分除去ユニット内の乾燥剤充填床を通って流れる；要素4：乾燥剤が、シリカ、活性炭、硫酸カルシウム、塩化カルシウム、分子ふるい、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される；要素5：システムが、冷媒源を冷凍回路に流体的に接続するための導管をさらに含む；要素6：システムが、水分除去ユニットの下流に水分分析ユニットをさらに含む；要素7：要素6及び水分分析ユニットが、冷媒の露点を測定する。組み合わせ例としては、限定するものではないが、要素1と要素2～7の1つ以上の組み合わせ；要素2と要素3～7の1つ以上の組み合わせ；要素3と要素4～7の1つ以上の組み合わせ；要素4と要素5～7の1つ以上の組み合わせ；要素5と要素6～7の1つ以上の組み合わせ；要素6と7の組み合わせが挙げられる。
1つの非限定実施形態例は、LNG冷凍回路の冷媒から水分を除去するシステムであって、下記：冷媒圧縮器；冷媒凝縮器；乾燥剤を含む水分除去ユニット；及び熱交換器を含み、これらが、冷媒圧縮器が水分除去ユニットの上流にあり、水分除去ユニットが冷媒凝縮器の上流にあり、冷媒凝縮器が熱交換器の上流にあり、熱交換器が冷媒圧縮器の上流にあるループ内で流体的に接続されているシステムである。任意に、本実施形態は、さらに下記要素を含むことができる：要素1：システムは、冷媒流を第1の流れと第2の流れに分配する能力がある弁をさらに含み；要素2：水分除去ユニットが取り外し可能にシステムに取り付けられている；要素3：冷媒が、水分除去ユニット内の乾燥剤充填床を通って流れる；要素4：乾燥剤が、シリカ、活性炭、硫酸カルシウム、塩化カルシウム、分子ふるい、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される；要素5：システムが、冷媒源を冷凍回路に流体的に接続するための導管をさらに含む；要素6：システムが、水分除去ユニットの下流に水分分析ユニットをさらに含む；要素7：要素6及び水分分析ユニットが、冷媒の露点を測定する。組み合わせ例としては、限定するものではないが、要素1と要素2～7の1つ以上の組み合わせ；要素2と要素3～7の1つ以上の組み合わせ；要素3と要素4～7の1つ以上の組み合わせ；要素4と要素5～7の1つ以上の組み合わせ；要素5と要素6～7の1つ以上の組み合わせ；要素6と7の組み合わせが挙げられる。
別の非限定実施形態例は、LNG冷凍回路の冷媒から水分を除去するための方法であって、下記：冷媒流を圧縮器から水分除去ユニットへ運ぶこと；乾燥剤を含む水分除去ユニットを通して冷媒流を運ぶこと；及び冷媒流を水分除去ユニットから凝縮器へ運ぶことを含む方法である。任意に、本実施形態は、さらに下記要素の1つ以上を含むことができる：要素2；要素4；要素8：冷凍回路は周囲温度にある；及び要素9：方法は、冷媒流を第1の流れと第2の流れに分配し、第2の流れを水分除去ユニットへ運ぶことをさらに含む。組み合わせ例としては、限定するものではないが、要素2及び4の組み合わせ、場合によってはさらに要素8及び／又は要素9との組み合わせ；要素8及び9の組み合わせ、場合によってはさらに要素2及び／又は要素4との組み合わせ；要素2及び8の組み合わせ、場合によってはさらに要素4及び／又は要素9との組み合わせ；要素4及び9の組み合わせ、場合によってはさらに要素2及び／又は要素8との組み合わせ；要素2及び9の組み合わせ、場合によってはさらに要素4及び／又は要素8との組み合わせ；並びに要素4及び8の組み合わせ、場合によってはさらに要素2及び／又は要素9との組み合わせが挙げられる。
さらに別の非限定実施形態例は、LNGの極低温処理方法であり、前記プロセスは、下記工程：冷媒を圧縮する工程；冷媒の少なくとも一部を、乾燥剤を含む水分除去ユニットへは運んで脱水冷媒を形成する工程；脱水冷媒を冷却及び凝縮して、冷却された脱水液体冷媒を与える工程；冷却された脱水冷媒を熱交換器へ運ぶ工程；及びメタンに富むLNG流を熱交換器に通して、冷却された脱水冷媒との間接的熱交換によってLNG流の少なくとも一部を冷却する工程を含む。
任意に、本実施形態は、下記要素の1つ以上をさらに含むことができる：要素2；要素4；要素9；要素10：LNG流は、87モルパーセント～97モルパーセントのメタンを含む；及び要素11：本方法は、冷媒の少なくとも一部のいくらか又は全てを、水分除去ユニットの下流の水分分析ユニットへ運ぶことをさらに含む。組み合わせ例としては、限定するものではないが、実施形態2及び4の組み合わせ、場合によってはさらに要素9～11の1つ以上との組み合わせ；要素9～11の2つ以上の組み合わせ、場合によってはさらに要素2及び／又は要素4との組み合わせ；並びに要素9～11の1つ以上の組み合わせと要素2及び／又は要素4との組み合わせが挙げられる。
任意に、本実施形態は、下記要素の1つ以上をさらに含むことができる：要素2；要素4；要素9；要素10：LNG流は、87モルパーセント～97モルパーセントのメタンを含む；及び要素11：本方法は、冷媒の少なくとも一部のいくらか又は全てを、水分除去ユニットの下流の水分分析ユニットへ運ぶことをさらに含む。組み合わせ例としては、限定するものではないが、実施形態2及び4の組み合わせ、場合によってはさらに要素9～11の1つ以上との組み合わせ；要素9～11の2つ以上の組み合わせ、場合によってはさらに要素2及び／又は要素4との組み合わせ；並びに要素9～11の1つ以上の組み合わせと要素2及び／又は要素4との組み合わせが挙げられる。
別段の指示がない限り、本明細書及び関連請求項で使用する成分の量、特性、例えば分子量、反応条件等を表す全ての数は、全ての場合に用語「約」によって修飾されているものと理解すべきである。従って、反対の指示がない限り、下記明細書及び添付の特許請求の範囲に記載の数値パラメーターは、本発明の実施形態によって得ようとする所望特性に応じて変動し得る近似値である。何はともあれ、かつ特許請求の範囲に対する均等論の適用を制限しようとする試みとしてではなく、各数値パラメーターは、報告した有効桁数を考慮して、通常の丸め手法を適用することによって少なくとも解釈すべきである。
本明細書には本明細書で開示する発明の実施形態を組み入れた1つ以上の例示実施形態を提示している。分かりやすくするために本出願には物理的実装の特徴を全て記載又は示しているわけではない。本発明の実施形態を組み入れた物理的実施形態の開発においては、開発者の目標、例えばシステム関連、ビジネス関連、政府関連及び他の制約の順守を達成するために多くの実装特有の決断を下さなければならず、これらの制約は実装及び時によって変わる。開発者の努力は多大な時間を必要とする可能性があるが、それにもかかわらず、該努力は、当業者及び本開示の利益を有する者のために引き受けるルーチンとなる。
本明細書には本明細書で開示する発明の実施形態を組み入れた1つ以上の例示実施形態を提示している。分かりやすくするために本出願には物理的実装の特徴を全て記載又は示しているわけではない。本発明の実施形態を組み入れた物理的実施形態の開発においては、開発者の目標、例えばシステム関連、ビジネス関連、政府関連及び他の制約の順守を達成するために多くの実装特有の決断を下さなければならず、これらの制約は実装及び時によって変わる。開発者の努力は多大な時間を必要とする可能性があるが、それにもかかわらず、該努力は、当業者及び本開示の利益を有する者のために引き受けるルーチンとなる。
本明細書では種々の構成要素又は工程を「含む」という言葉で構成及び方法を記載しているが、構成及び方法は、種々の構成要素及び工程「から本質的に成る」又は「から成る」こともあり得る。
従って、本発明は、言及した目標及び利点のみならず本発明に本質的に備わっているものを達成するのによく適合している。本発明は、異なるが本明細書の教示の利益を有する当業者には明白な同等のやり方で修正及び実施し得るので、上記特定実施形態は一例に過ぎない。さらに、下記特許請求の範囲に記載のもの以外の本明細書に示した構造又はデザインの詳細に限定する意図はない。従って、上記特定の例示実施形態は、変更し、組み合わせ、又は修正可能であり、このような全ての異形は、本発明の範囲及び精神内と考えられることは明白である。本明細書で実例として開示した発明は、本明細書で具体的に開示していないいずれもの要素及び／又は本明細書で開示した任意の要素の非存在下でも適切に実施可能である。種々の構成要素又は工程を「含む(comprising)」、「含有する(containing)」又は「含む(including)」という言葉で構成及び方法を記載しているが、構成及び方法が種々の構成要素及び工程「から本質的に成る」又は「から成る」こともあり得る。上記全ての数及び範囲は、若干量変動し得る。下限及び上限のある数値範囲を開示しているときはいつでも、該範囲内に入るいずれの数値をも及びいずれの包含範囲をも具体的に開示している。特に、本明細書で開示する(形式「約a～約b」、言い換えれば、「約a～b」、言い換えれば、「約a-b」の)値のあらゆる範囲は、値のより広い範囲内に包含されるあらゆる数値及び範囲を示すものと理解すべきである。また、特許請求の範囲の用語は、明示的に別段の指示がなく、特許権者が明白に定義していない限り、それらの明白な通常の意味を有する。さらに、特許請求の範囲で使用する不定冠詞「a」又は「an」は、それが導入する要素の1つ又は複数を意味するよう本出願では定義される。
従って、本発明は、言及した目標及び利点のみならず本発明に本質的に備わっているものを達成するのによく適合している。本発明は、異なるが本明細書の教示の利益を有する当業者には明白な同等のやり方で修正及び実施し得るので、上記特定実施形態は一例に過ぎない。さらに、下記特許請求の範囲に記載のもの以外の本明細書に示した構造又はデザインの詳細に限定する意図はない。従って、上記特定の例示実施形態は、変更し、組み合わせ、又は修正可能であり、このような全ての異形は、本発明の範囲及び精神内と考えられることは明白である。本明細書で実例として開示した発明は、本明細書で具体的に開示していないいずれもの要素及び／又は本明細書で開示した任意の要素の非存在下でも適切に実施可能である。種々の構成要素又は工程を「含む(comprising)」、「含有する(containing)」又は「含む(including)」という言葉で構成及び方法を記載しているが、構成及び方法が種々の構成要素及び工程「から本質的に成る」又は「から成る」こともあり得る。上記全ての数及び範囲は、若干量変動し得る。下限及び上限のある数値範囲を開示しているときはいつでも、該範囲内に入るいずれの数値をも及びいずれの包含範囲をも具体的に開示している。特に、本明細書で開示する(形式「約a～約b」、言い換えれば、「約a～b」、言い換えれば、「約a-b」の)値のあらゆる範囲は、値のより広い範囲内に包含されるあらゆる数値及び範囲を示すものと理解すべきである。また、特許請求の範囲の用語は、明示的に別段の指示がなく、特許権者が明白に定義していない限り、それらの明白な通常の意味を有する。さらに、特許請求の範囲で使用する不定冠詞「a」又は「an」は、それが導入する要素の1つ又は複数を意味するよう本出願では定義される。
本明細書では種々の構成要素又は工程を「含む」という言葉で構成及び方法を記載しているが、構成及び方法は、種々の構成要素及び工程「から本質的に成る」又は「から成る」こともあり得る。
従って、本発明は、言及した目標及び利点のみならず本発明に本質的に備わっているものを達成するのによく適合している。本発明は、異なるが本明細書の教示の利益を有する当業者には明白な同等のやり方で修正及び実施し得るので、上記特定実施形態は一例に過ぎない。さらに、下記特許請求の範囲に記載のもの以外の本明細書に示した構造又はデザインの詳細に限定する意図はない。従って、上記特定の例示実施形態は、変更し、組み合わせ、又は修正可能であり、このような全ての異形は、本発明の範囲及び精神内と考えられることは明白である。本明細書で実例として開示した発明は、本明細書で具体的に開示していないいずれもの要素及び／又は本明細書で開示した任意の要素の非存在下でも適切に実施可能である。種々の構成要素又は工程を「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」又は「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という言葉で構成及び方法を記載しているが、構成及び方法が種々の構成要素及び工程「から本質的に成る」又は「から成る」こともあり得る。上記全ての数及び範囲は、若干量変動し得る。下限及び上限のある数値範囲を開示しているときはいつでも、該範囲内に入るいずれの数値をも及びいずれの包含範囲をも具体的に開示している。特に、本明細書で開示する（形式「約ａ～約ｂ」、言い換えれば、「約ａ～ｂ」、言い換えれば、「約ａ－ｂ」の）値のあらゆる範囲は、値のより広い範囲内に包含されるあらゆる数値及び範囲を示すものと理解すべきである。また、特許請求の範囲の用語は、明示的に別段の指示がなく、特許権者が明白に定義していない限り、それらの明白な通常の意味を有する。さらに、特許請求の範囲で使用する不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、それが導入する要素の１つ又は複数を意味するよう本出願では定義される。
本発明は、以下の事項を含んでいるともいえる。
（付記１）
下記：
冷媒圧縮器；
冷媒凝縮器；
乾燥剤を含む水分除去ユニット；及び
熱交換器を含み、
これらが、前記冷媒圧縮器が前記水分除去ユニットの上流にあり、前記水分除去ユニットが前記冷媒凝縮器の上流にあり、前記冷媒凝縮器が前記熱交換器の上流にあり、前記熱交換器が前記冷媒圧縮器の上流にあるループ内で流体的に接続されている、システム。
（付記２）
冷媒流を第１の流れ及び第２の流れに分配する能力がある弁をさらに含む、付記１に記載のシステム。
（付記３）
前記水分除去ユニットが、前記システムに取り外し可能に取り付けられている、付記１～２のいずれか１項に記載のシステム。
（付記４）
前記冷媒が、前記水分除去ユニット内の乾燥剤の充填床を通って流れる、付記１～３のいずれか１項に記載のシステム。
（付記５）
前記乾燥剤が、シリカ、活性炭、硫酸カルシウム、塩化カルシウム、分子ふるい、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される、付記１～４のいずれか１項に記載のシステム。
（付記６）
冷媒源を冷凍回路に流体的に接続する導管をさらに含む、付記１～５のいずれか１項に記載のシステム。
（付記７）
前記水分除去ユニットの下流に水分分析ユニットをさらに含む、付記１～６のいずれか１項に記載のシステム。
（付記８）
前記水分分析ユニットが、前記冷媒の露点を測定する、付記１～７のいずれか１項に記載のシステム。
（付記９）
下記：
冷媒流を圧縮器から水分除去ユニットへ運ぶこと；
前記冷媒流を、乾燥剤を含む前記水分除去ユニットを通して運ぶこと；及び
前記冷媒流を前記水分除去ユニットから凝縮器へ運ぶこと
を含む方法。
（付記１０）
前記冷媒流を第１の流れと第２の流れに分配し、前記第２の流れを前記水分除去ユニットへ運ぶことをさらに含む、付記９に記載の方法。
（付記１１）
冷凍回路が周囲温度にある、付記９～１０のいずれか１項に記載の方法。
（付記１２）
前記冷媒流を第１の流れと第２の流れに分配し、前記第２の流れを前記水分除去ユニットへ運ぶ、付記９～１１のいずれか１項に記載の方法。
（付記１３）
前記乾燥剤が、シリカ、活性炭、硫酸カルシウム、塩化カルシウム、分子ふるい、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される、付記９～１２のいずれか１項に記載の方法。
（付記１４）
下記：
冷媒を圧縮すること；
乾燥剤を含む水分除去ユニットへ前記冷媒の少なくとも一部を運んで脱水冷媒を形成すること；
前記脱水冷媒を冷却及び凝縮して、冷却された脱水液体冷媒を与えること；
前記冷却された脱水冷媒を熱交換器へ運ぶこと；及び
メタンに富む液体天然ガス（ＬＮＧ）流を熱交換器に通して、前記冷却された脱水冷媒との間接的熱交換によって前記ＬＮＧ流の少なくとも一部を冷却すること
を含む方法。
（付記１５）
前記乾燥剤が、シリカ、活性炭、硫酸カルシウム、塩化カルシウム、分子ふるい、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される、付記１４に記載の方法。
（付記１６）
前記ＬＮＧ流が８７モルパーセント～９７モルパーセントのメタンを含む、付記１４～１５のいずれか１項に記載の方法。
（付記１７）
前記水分除去ユニットが、システムに取り外し可能に取り付けられている、付記１４～１６のいずれか１項に記載の方法。
（付記１８）
前記冷媒流を第１の流れと第２の流れに分配し、前記第２の流れを前記水分除去ユニットへ運ぶことをさらに含む、付記１４～１７のいずれか１項に記載の方法。
（付記１９）
前記冷媒の前記少なくとも一部のいくらか又は全てを、前記水分除去ユニットの下流で水分分析ユニットへ運ぶことをさらに含む、付記１４～１８のいずれか１項に記載の方法。
従って、本発明は、言及した目標及び利点のみならず本発明に本質的に備わっているものを達成するのによく適合している。本発明は、異なるが本明細書の教示の利益を有する当業者には明白な同等のやり方で修正及び実施し得るので、上記特定実施形態は一例に過ぎない。さらに、下記特許請求の範囲に記載のもの以外の本明細書に示した構造又はデザインの詳細に限定する意図はない。従って、上記特定の例示実施形態は、変更し、組み合わせ、又は修正可能であり、このような全ての異形は、本発明の範囲及び精神内と考えられることは明白である。本明細書で実例として開示した発明は、本明細書で具体的に開示していないいずれもの要素及び／又は本明細書で開示した任意の要素の非存在下でも適切に実施可能である。種々の構成要素又は工程を「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」又は「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という言葉で構成及び方法を記載しているが、構成及び方法が種々の構成要素及び工程「から本質的に成る」又は「から成る」こともあり得る。上記全ての数及び範囲は、若干量変動し得る。下限及び上限のある数値範囲を開示しているときはいつでも、該範囲内に入るいずれの数値をも及びいずれの包含範囲をも具体的に開示している。特に、本明細書で開示する（形式「約ａ～約ｂ」、言い換えれば、「約ａ～ｂ」、言い換えれば、「約ａ－ｂ」の）値のあらゆる範囲は、値のより広い範囲内に包含されるあらゆる数値及び範囲を示すものと理解すべきである。また、特許請求の範囲の用語は、明示的に別段の指示がなく、特許権者が明白に定義していない限り、それらの明白な通常の意味を有する。さらに、特許請求の範囲で使用する不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、それが導入する要素の１つ又は複数を意味するよう本出願では定義される。
本発明は、以下の事項を含んでいるともいえる。
（付記１）
下記：
冷媒圧縮器；
冷媒凝縮器；
乾燥剤を含む水分除去ユニット；及び
熱交換器を含み、
これらが、前記冷媒圧縮器が前記水分除去ユニットの上流にあり、前記水分除去ユニットが前記冷媒凝縮器の上流にあり、前記冷媒凝縮器が前記熱交換器の上流にあり、前記熱交換器が前記冷媒圧縮器の上流にあるループ内で流体的に接続されている、システム。
（付記２）
冷媒流を第１の流れ及び第２の流れに分配する能力がある弁をさらに含む、付記１に記載のシステム。
（付記３）
前記水分除去ユニットが、前記システムに取り外し可能に取り付けられている、付記１～２のいずれか１項に記載のシステム。
（付記４）
前記冷媒が、前記水分除去ユニット内の乾燥剤の充填床を通って流れる、付記１～３のいずれか１項に記載のシステム。
（付記５）
前記乾燥剤が、シリカ、活性炭、硫酸カルシウム、塩化カルシウム、分子ふるい、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される、付記１～４のいずれか１項に記載のシステム。
（付記６）
冷媒源を冷凍回路に流体的に接続する導管をさらに含む、付記１～５のいずれか１項に記載のシステム。
（付記７）
前記水分除去ユニットの下流に水分分析ユニットをさらに含む、付記１～６のいずれか１項に記載のシステム。
（付記８）
前記水分分析ユニットが、前記冷媒の露点を測定する、付記１～７のいずれか１項に記載のシステム。
（付記９）
下記：
冷媒流を圧縮器から水分除去ユニットへ運ぶこと；
前記冷媒流を、乾燥剤を含む前記水分除去ユニットを通して運ぶこと；及び
前記冷媒流を前記水分除去ユニットから凝縮器へ運ぶこと
を含む方法。
（付記１０）
前記冷媒流を第１の流れと第２の流れに分配し、前記第２の流れを前記水分除去ユニットへ運ぶことをさらに含む、付記９に記載の方法。
（付記１１）
冷凍回路が周囲温度にある、付記９～１０のいずれか１項に記載の方法。
（付記１２）
前記冷媒流を第１の流れと第２の流れに分配し、前記第２の流れを前記水分除去ユニットへ運ぶ、付記９～１１のいずれか１項に記載の方法。
（付記１３）
前記乾燥剤が、シリカ、活性炭、硫酸カルシウム、塩化カルシウム、分子ふるい、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される、付記９～１２のいずれか１項に記載の方法。
（付記１４）
下記：
冷媒を圧縮すること；
乾燥剤を含む水分除去ユニットへ前記冷媒の少なくとも一部を運んで脱水冷媒を形成すること；
前記脱水冷媒を冷却及び凝縮して、冷却された脱水液体冷媒を与えること；
前記冷却された脱水冷媒を熱交換器へ運ぶこと；及び
メタンに富む液体天然ガス（ＬＮＧ）流を熱交換器に通して、前記冷却された脱水冷媒との間接的熱交換によって前記ＬＮＧ流の少なくとも一部を冷却すること
を含む方法。
（付記１５）
前記乾燥剤が、シリカ、活性炭、硫酸カルシウム、塩化カルシウム、分子ふるい、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される、付記１４に記載の方法。
（付記１６）
前記ＬＮＧ流が８７モルパーセント～９７モルパーセントのメタンを含む、付記１４～１５のいずれか１項に記載の方法。
（付記１７）
前記水分除去ユニットが、システムに取り外し可能に取り付けられている、付記１４～１６のいずれか１項に記載の方法。
（付記１８）
前記冷媒流を第１の流れと第２の流れに分配し、前記第２の流れを前記水分除去ユニットへ運ぶことをさらに含む、付記１４～１７のいずれか１項に記載の方法。
（付記１９）
前記冷媒の前記少なくとも一部のいくらか又は全てを、前記水分除去ユニットの下流で水分分析ユニットへ運ぶことをさらに含む、付記１４～１８のいずれか１項に記載の方法。
Claims (19)
- 冷媒圧縮器；
冷媒凝縮器；
乾燥剤を含む水分除去ユニット；及び
熱交換器を含み、
これらが、前記冷媒圧縮器が前記水分除去ユニットの上流にあり、前記水分除去ユニットが前記冷媒凝縮器の上流にあり、前記冷媒凝縮器が前記熱交換器の上流にあり、前記熱交換器が前記冷媒圧縮器の上流にあるループ内で流体的に接続されている、システム。 - 冷媒流を第1の流れ及び第2の流れに分配する能力がある弁をさらに含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記水分除去ユニットが、前記システムに取り外し可能に取り付けられている、請求項1～2のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記冷媒が、前記水分除去ユニット内の乾燥剤の充填床を通って流れる、請求項1～3のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記乾燥剤が、シリカ、活性炭、硫酸カルシウム、塩化カルシウム、分子ふるい、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される、請求項1～4のいずれか1項に記載のシステム。
- 冷媒源を冷凍回路に流体的に接続する導管をさらに含む、請求項1～5のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記水分除去ユニットの下流に水分分析ユニットをさらに含む、請求項1～6のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記水分分析ユニットが、前記冷媒の露点を測定する、請求項1～7のいずれか1項に記載のシステム。
- 冷媒流を圧縮器から水分除去ユニットへ運ぶこと；
前記冷媒流を、乾燥剤を含む前記水分除去ユニットを通して運ぶこと；及び
前記冷媒流を前記水分除去ユニットから凝縮器へ運ぶこと
を含む方法。 - 前記冷媒流を第1の流れと第2の流れに分配し、前記第2の流れを前記水分除去ユニットへ運ぶことをさらに含む、請求項9に記載の方法。
- 冷凍回路が周囲温度にある、請求項9～10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記冷媒流を第1の流れと第2の流れに分配し、前記第2の流れを前記水分除去ユニットへ運ぶ、請求項9～11のいずれか1項に記載の方法。
- 前記乾燥剤が、シリカ、活性炭、硫酸カルシウム、塩化カルシウム、分子ふるい、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される、請求項9～12のいずれか1項に記載の方法。
- 冷媒を圧縮すること；
乾燥剤を含む水分除去ユニットへ前記冷媒の少なくとも一部を運んで脱水冷媒を形成すること；
前記脱水冷媒を冷却及び凝縮して、冷却された脱水液体冷媒を与えること；
前記冷却された脱水冷媒を熱交換器へ運ぶこと；及び
メタンに富む液体天然ガス(LNG)流を熱交換器に通して、前記冷却された脱水冷媒との間接的熱交換によって前記LNG流の少なくとも一部を冷却すること
を含む方法。 - 前記乾燥剤が、シリカ、活性炭、硫酸カルシウム、塩化カルシウム、分子ふるい、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される、請求項14に記載の方法。
- 前記LNG流が87モルパーセント～97モルパーセントのメタンを含む、請求項14～15のいずれか1項に記載の方法。
- 前記水分除去ユニットが、システムに取り外し可能に取り付けられている、請求項14～16のいずれか1項に記載の方法。
- 前記冷媒流を第1の流れと第2の流れに分配し、前記第2の流れを前記水分除去ユニットへ運ぶことをさらに含む、請求項14～17のいずれか1項に記載の方法。
- 前記冷媒の前記少なくとも一部のいくらか又は全てを、前記水分除去ユニットの下流で水分分析ユニットへ運ぶことをさらに含む、請求項14～18のいずれか1項に記載の方法。
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