JP3922751B2 - ２段階で天然ガスなどの気体混合物を液化する方法および装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、天然ガスなどの少なくとも部分的に炭化水素混合物からなる流体または気体混合物を液化することができる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
天然ガスは、使用を意図する場所から離れた所で生産されるのが普通であり、一般的には液化して、ＬＮＧ運送手段によって長距離を輸送するようにするか、液体の形で保管する。
【０００３】
先行技術、特には米国特許３７３５６００号および米国特許３４３３０２６号で使用・記載された方法では、冷媒混合物の気化によって天然ガスを予備冷却する第１過程と、天然ガスの液化の最終操作を実施し、輸送または保管できる形で液化ガスを得る第２過程（第２過程時の冷却も、冷媒混合物の気化によって行うことができる）を主として有する液化方法が説明されている。
【０００４】
そのような方法では、外部冷却サイクルの冷却流体として使用される流体混合物は、気化、圧縮、水もしくは空気などの周囲の媒体との熱交換による冷却、凝縮、膨張し、再循環される。
【０００５】
第２の冷却過程が行われる第２段階で使用される冷媒混合物は、水もしくは空気という周囲の冷媒との熱交換によって冷却され、次に第１の冷却過程が行われる第１段階に送られる。
【０００６】
第１段階を出た後、冷媒混合物は気相と液相を有する２相流体の形を示す。それらの相は、例えば分離ドラム中で分離され、例えば渦巻管型熱交換器中に送られてそこで蒸気部分が凝縮され、一方で天然ガスは加圧下に液化され、その冷却は冷媒混合物の液体部分を気化させて行われる。蒸気部分の凝縮によって得られた液体部分は過冷却され、膨張・気化して、弁もしくはエキスパンダーを通して膨張させる前に過冷却される天然ガスの最終液化を行って、所望の液化天然ガス（ＬＮＧ）を与える。
【０００７】
図１には、天然ガス液化に適用される先行技術に従って使用される方法のフローシートを示してある。
その方法は、天然ガス温度と使用される冷媒混合物温度をほぼ−３０℃とする第１の天然ガス冷却段階を有するものである。
第１冷却段階を出た後、第２冷却段階で使用される冷媒混合物は、蒸気相と液相を有してなる２相流体の形であり、その２相は図では分離ドラムで表されている装置によって分離される。それらの２相を渦巻管熱交換器に送って、第１過程で予備冷却された天然ガスの最終冷却を行う。その場合、冷媒流体としての液体部分を用いることによって分離ドラムからの蒸気相を凝縮し、過冷却および気化を行って、天然ガスの冷却および液化を行う。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
蒸気相の存在が第２段階のレベルで冷媒混合物に対する凝縮操作を必要とし、それには比較的複雑で高価な装置が要求される。
【０００９】
その先行技術では、窒素などの永久的気体の圧縮・膨張によって行う方法で、設計が簡単になるという利点を有する方法についても述べられている。しかしながら、そのような種類の装置の性能は限られたものであり、しかもかなりの規模となる工業的天然ガス液化プラントには不適である。
【００１０】
以下の記載において天然ガスとは、どのような状態であっても（気体、液体もしくは２相）、主としてメタンからなるが他の炭化水素および窒素を含有し得る混合物を指す。天然ガスは最初は主として気体状態で得られ、液化過程時には圧力値次第で異なった状態となって、例えば液体と気体がある一定の時間共存する場合もあり得る。
【００１１】
本発明の目的は、液化プラントの第１段階のレベルでより強い冷却過程を行い、しかも第１段階を出る際に、特に第２段階での冷却剤として使用される冷媒混合物が実質的に蒸気相を含まないかまたは微量でしかない凝縮相の単一相状態となるような条件下で操作を行うことで、流体特には天然ガスの液化用のより簡単でより安価な方法および／または装置を提供することにある。
【００１２】
以下の説明において、「凝縮相での単一相」または「凝縮単一相」という表現は、先行技術における特徴である２相状態とは対照的に、液体状態または超臨界相に相当する状態の冷媒混合物もしくは流体であることを特徴とする状態を指す。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、天然ガスなどの少なくとも部分的に炭化水素混合物からなる流体Ｇを、冷媒混合物Ｍを用いて液化する方法に関するものである。
【００１４】
その液化方法は、少なくとも
ａ）該流体Ｇを加圧下に冷却し、所定の圧力および温度条件下に気相状態にある該冷媒混合物Ｍを冷却して、この過程ａ）終了後に凝縮単一相冷媒混合物Ｍが得られ、この過程ａ）終了後の該混合物温度が−４０℃より低くなるようにする過程、
ｂ）第１過程ａ）からの前記凝縮単一相冷媒混合物を過冷却し、膨張させ、熱交換により気化させ、この冷媒混合物を用いて前記流体Ｇの少なくとも一部の過冷却と冷媒混合物の少なくとも一部の過冷却を行う過程、および、
ｃ）過程ｂ）で過冷却された前記流体Ｇを膨張させて、該流体を低圧で液相状態で得る過程を有し、
過程ａ）で得られる冷媒混合物Ｍを、少なくとも２つの異なった圧力レベルまで膨張させる
ことを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の方法の１実施法によれば、過程ｂ）で気化した冷媒混合物Ｍは圧縮・回収して、過程ａ）に戻すことができる。
【００１６】
過程ａ）終了後、凝縮単一冷媒混合物が例えば液相であるか、あるいは冷媒混合物が濃厚相であることができ、その温度は−６０℃より低い。
【００１７】
その濃厚相は例えば、超臨界濃厚相である。
【００１８】
本発明の方法の１実施法によれば、過程ａ）時に、冷媒混合物は例えば３ＭＰａ以上の圧力で冷却される。
【００１９】
第２過程ｂ）で使用される冷媒混合物Ｍは、メタン、エタン、プロパン、窒素という成分のうち少なくとも１以上を含有することができる。
【００２１】
第１過程ａ）と第２過程ｂ）について独立の冷却サイクルを使用することができる。
【００２２】
１実施態様によれば、第１過程と第２過程で単一の冷却サイクルを使用し、例えば冷却水および／または空気との熱交換によって部分的に凝縮した冷媒混合物を用いてそのサイクルを操作し、その部分凝縮から得られる液体部分を例えば過冷却・膨張・気化させて、その第１過程の際に必要な冷却の少なくとも一部を行い、その部分凝縮から得られる蒸気部分が混合物Ｍの少なくとも一部を成し、該混合物は第１過程ａ）終了後には凝縮単一相の状態である。
【００２３】
少なくとも部分的に炭化水素混合物からなる流体Ｇは例えば上昇流で循環し、流体Ｇは、該流体と下降流で循環する少なくとも１つの凝縮液体部分との間の物質交換によって過程ａ）で分別される。
【００２４】
過程ａ）および／または過程ｂ）の冷却過程のうちの少なくとも一方は例えば、真鍮メッキアルミニウム板熱交換器またはステンレス板熱交換器中で行われる。
【００２５】
本発明は、天然ガスなどの少なくとも部分的に炭化水素混合物からなる流体Ｇの液化用の装置を用いて行うことができる。
【００２６】
該装置は、例えば、
−少なくとも、−４０℃以下の温度条件下で操作を行って出口で凝縮単一相冷媒混合物を得て、しかも該流体Ｇを少なくとも−４０℃まで冷却するのに適し、少なくとも下記のものと連絡した第１冷却ゾーンと、
−少なくとも、例えば−１６０℃より低い温度で操作を行うことで流体Ｇを少なくとも−１６０℃まで冷却するのに適した第２冷却ゾーン、および少なくとも−第２冷却ゾーンからの冷却された流体Ｇを膨張させる手段であって、例えば第２冷却ゾーンの後に設置された少なくとも１個の膨張手段
を有してなることを特徴とするものである。
【００２７】
第２冷却ゾーンは例えば、凝縮単一相冷媒混合物の過冷却を行うのに適している。
【００２８】
上記装置は例えば、天然ガスなどの流体Ｇを液化および分別するのに適しており、流体Ｇの分別を行って軽い炭化水素豊富の気相と重い炭化水素豊富の液相とを得るための手段を少なくとも一つ有することができる。
【００２９】
上記分別手段は例えば、分別される天然ガスの各種成分を抜き取るための手段を設けた熱交換器を有してなるものである。
【００３０】
上記装置は、第１冷却ゾーンのレベルおよび／または第２冷却ゾーンのレベルで、１個以上の熱交換器を有するものである。
【００３１】
少なくとも一方の冷却ゾーンは例えば、プレート型熱交換器すなわち真鍮メッキアルミニウム板熱交換器またはステンレス板熱交換器などの１以上の熱交換器を有するものである。
【００３２】
このように、本発明は特に、以下のような利点を提供するものである。
【００３３】
−第１過程終了後、冷媒混合物が「凝縮単一相」状態と称される状態にあることで、渦巻管熱交換器などの複雑かつ高価な装置を必要とする気相または蒸気相の液化操作が、上記方法の第２段階のレベルで回避される。
【００３４】
−第１冷却段階の出口で、第２段階で使用される混合物を液体部分と蒸気部分に分離する必要がなくなる。
【００３５】
−臨界条件に近い第２段階で使用される混合物の冷却を低温・高濃縮エンタルピーで行う必要がなく、第２段階の操作条件を改善して、それをより安価なものとすることができる。
【００３６】
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照しながら、天然ガス液化への利用の範囲内（それに限定されるものではない）での実施態様例によって以下に与えられる説明によって明らかになろう。
【００３７】
−図１は、先行技術で記載・使用されている液化サイクルの例を示す線図である。
【００３８】
−図２、３および４はそれぞれ、天然ガス液化方法の過程を示す図および冷媒混合物の状態変化を説明する圧力−エンタルピー図である。
【００３９】
−図５は、２つの冷却段階に別個の冷却サイクルを有する、天然ガス液化に適用される本発明の１実施態様を示す図である。
【００４０】
−図６は、第１および第２の段階の冷却を単一サイクルによって行う別の実施態様を示す図である。
【００４１】
−図７は、天然ガスの液化と分別を同時に行うことができる装置の１例を示す図である。
【００４２】
【実施例】
以下に記載の本発明に従って実行される原理は、主として少なくとも２つの過程に基づいたものである。第１過程終了後、第２冷却過程で使用される冷媒混合物は、「凝縮単一相」状態、すなわち液相もしくは超臨界濃厚相などの単一相の形であり、第２過程実施時、すなわちこの冷媒混合物によって第１過程時に冷却された天然ガスを最終液化する際は凝縮単一相状態である。
【００４３】
先行技術による方法との関連で見ると、第２冷却過程時に使用される冷媒混合物は、第１の液化過程終了後には蒸気相を持たないかあるいは微量でしかない。そうして蒸気部分の濃縮操作は回避される。
【００４４】
冷媒混合物は好ましくは、液相状態または超臨界濃厚相状態のいずれかで、臨界条件に近い（混合物の臨界点に近い）条件下とする。
【００４５】
そこで、図２、３および４との関連で以下に記載の本発明による方法は、第１過程終了後に冷媒混合物が「凝縮単一相」状態と称される状態になるように圧および温度などの熱力学的条件を選択することによって、その第１過程を実行することよりなるものである。
【００４６】
図２には本発明による方法のフローシートを示してあり、その図では、第２段階のレベルで冷媒として使用される冷媒混合物を得る経路と、天然ガスを液化する経路のみを示してある。
【００４７】
その液化方法は、符号Ｄ1およびＤ2によって表される２つの冷却段階を有する。冷媒混合物は、例えば約４０℃という室温に近い温度ならびに例えば６ＭＰａに近い圧力で管路１を通って気相にて第１段階Ｄ1に送られる。この混合物はこの段階Ｄ1で冷却され、好ましくは少なくとも−４０℃より低い温度、例えば−７０℃に近い温度でＤ1を出る。第１段階Ｄ1の出口では、混合物は「凝縮単一相」状態であるが、専ら液相や超臨界濃厚相のみというわけではなく、そのような状態が得られるのは図３の図に示した変化（第１冷却過程終了後の液体凝縮相）または図４の図に示した変化（第１冷却過程終了後の超臨界濃厚相）と同様の圧力−エンタルピー座標図での変化を受けてからである。
【００４８】
「凝縮単一相」状態の冷媒混合物は次に、管路２を通って第２段階Ｄ2に送られ、そこで例えば熱交換によって天然ガス用の冷媒として使用される。過冷却後、冷媒混合物は管路３にある弁Ｖ0または冷却サイクルの成績を向上させる利点を有するエキスパンダーなどの膨張装置によって膨張する。次に、膨張した冷媒混合物は、管路４を通って第２段階Ｄ2に送られ、少なくとも一部が気化することで、天然ガスの最終冷却を行う。第２段階の出口では、混合物は管路５を通って、例えばコンプレッサＫ0および例えばコンプレッサの後に配置された熱交換器Ｅ0を有する圧縮装置に送られてから、管路１を通って第１段階Ｄ1に送り返される。
【００４９】
液化する天然ガスは、例えば４０℃付近の温度で、例えば６ＭＰａに近い圧力で、管路７を通って第１段階Ｄ1に送られ、そこで冷媒混合物によって予備冷却される。この第１段階の出口で、天然ガスは好ましくは少なくとも−４０℃より低い温度で、圧力は初期圧力値と実質的に等しい圧力となる。
【００５０】
それは次に、管路８を通って第２段階に送られ、例えば−１６０℃に近い温度のような所望の最終温度まで冷却されてから、例えば管路９に配置されて第２段階Ｄ2に続く部分を形成している弁Ｖまたはエキスパンダ−などの適切な装置によって膨張する。
【００５１】
第２段階で使用される冷媒混合物が受ける変化を、第１段階を出た後の冷媒混合物が液体状態の場合または超臨界濃厚物の状態である場合について、それぞれ図３および図４に示した圧力（Ｐ）−エンタルピー（Ｈ）座標図に模式的に示してある。
【００５２】
これらの図において、符号ｅを有する曲線は、冷媒混合物が平衡状態でそれぞれ液相および蒸気相の２相を形成し得る範囲を定める相包絡線を表す。
【００５３】
図３には、混合物が第１過程終了後に（Ｄ1の出口）液体凝縮単一相状態である場合の冷媒混合物の熱力学的状態の変化を模式的に示したものである。混合物は当初気相または蒸気相であり、図中では温度Ｔａおよび圧力Ｐａに相当する点Ａで表される。第１段階Ｄ1では、混合物は冷却されて好ましくは−４０℃より低い温度Ｔａ’となって、液体域の線（ｌ）上の点Ａ’によって表される液体状態に達する。
【００５４】
主として液相の冷媒混合物は、第２段階Ｄ2で過冷却され、その変化は点Ａ’から点Ｂへの通過によって図示され、次に膨張して、点Ｂから点Ｂ’に移動する。
【００５５】
弁によって膨張を行う場合、その膨張は実質的に等エンタルピー的である。この弁による膨張は、図３の図では、点Ｂから点Ｂ’への移動で表される。
【００５６】
本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、膨張をエキスパンダーで行って、等エントロピー的変化に近い変化を行わせることもできる。
【００５７】
本発明による方法の別の実行例においては、冷媒混合物を最初に、図４の図中でクリコンデンバール（cricondenbar）圧Ｐｃより高い圧Ｐａに相当する点Ａによって表される超臨界状態とする。
【００５８】
冷媒混合物は、２相領域を通過せずに、点Ａから点Ａ’まで通過させることによって、図中に模式的に描かれた実質的に等圧的変化に従って第１段階で冷却される。
【００５９】
点Ａ’では、混合物は濃厚超臨界相状態となり、そこから、不連続相変化を通過するのを常に回避しながら、膨張によって液相が得られる。
【００６０】
冷媒混合物は次に、図中で点Ａ’から点Ｂに至る移動で表される変化に従うことによって、第２段階で過冷却される。
【００６１】
その後混合物は、例えば弁により、点Ｂから点Ｂ’への移動によって示される変化を受けることで膨張し、膨張はエキスパンダーによって行うこともできる。
【００６２】
膨張後、冷媒混合物を気化させて、天然ガスの最終冷却を行わせる。
【００６３】
段階Ｄ1およびＤ2は、冷媒混合物を冷却し、天然ガスの冷却および最終膨張を行って、輸送可能かあるいは保管することができる状態とすることができる液化天然ガスを得るようにする上で好適な装置を有するものである。
【００６４】
第１段階Ｄ1は例えば、例えばプレート型熱交換器などの多回通過型熱交換器を用いる１以上の熱交換ゾーンを有してなることで、冷媒混合物の温度を低下させ、少なくとも好ましくは−４０℃より低い温度に到達させて、Ｄ1の出口で、例えば凝縮液体または超臨界相の冷媒混合物を得るものである。
【００６５】
第２段階Ｄ2も同様に、冷媒混合物を膨張・気化させる１以上の熱交換器および装置を有することで、その混合物を冷媒として使用し、最終の天然ガス冷却操作を行うものである。この第２段階の出口では、最初の２つの過程で冷却された天然ガスを適切な装置によって膨張させて、液化天然ガス（ＬＮＧ）を得る。
【００６６】
第１冷却過程時では、その方法の基本原理は、第１冷却過程終了後に上記で定義の「凝縮単一相」冷媒混合物を得ることができるだけの高圧・低温で、天然ガスおよび冷媒混合物を最初に蒸気相で同時に冷却し、その後、混合物を第２冷却過程に送り、そこで過冷却、膨張および気化を行って、その第２過程で必要な冷却を行う点にある。
【００６７】
冷媒混合物を第１過程で冷却する圧力は、好ましくは３ＭＰａ以上である。
【００６８】
冷媒混合物を第１過程で冷却する温度は、好ましくは−４０℃より低い、好ましくは−６０℃より低い温度である。
【００６９】
上記方法を行うのに必要な具体的な熱力学的条件のために、冷媒混合物の中には、この操作に特に好適なものもある。
【００７０】
そこで、本発明による方法では好ましくは、例えばメタン、エタン、プロパンおよび／または窒素からなる群から選択される１以上の成分を含有する冷媒混合物Ｍを用いて過程ｂ）を実施する。
【００７１】
選択される成分は例えば、以下のような割合（モル％で表現）で冷媒混合物中に存在させる。
【００７２】
−Ｃ1：６５〜９５％
−Ｎ2：０〜２０％
−Ｃ2：０〜３０％
−Ｃ3：０〜２０％
図５には、本発明による方法を天然ガスの液化に適用したものを示してあり、この場合第１過程があり、その過程の終了時に冷媒混合物は例えば−７０℃に近い温度で液体の状態であり、その液体冷媒混合物は次に第２段階に送られる。第２段階に送られる冷媒混合物は凝縮単一相状態であることから、この第２段階のレベルで、先行技術の装置においては通常行われる冷媒混合物の蒸気部分の凝縮操作を行う必要はない。
【００７３】
この実施態様例では、第１段階および第２段階のレベルで必要な冷却は、独立の冷却サイクルによって行われる。
【００７４】
例を挙げて説明すると（本発明はこの例に限定されるものではない）、第１段階（図２のＤ1）は例えば、カスケード型に配列された３つの熱交換ゾーンＥ1、Ｅ2およびＥ3を有してなるものとし、第２段階（図２のＤ2）は例えば、カスケード型に配列された２つの熱交換ゾーンＥ4およびＥ5を有してなるものとする。これらの段階のそれぞれには、膨張弁Ｖ1〜Ｖ5などの膨張手段を設ける。
【００７５】
熱交換ゾーンは例えば、互いに離れていてしかも互いに連結されている個々の熱交換器または必要な抜き取りおよび再投入手段を設けられた１個の熱交換器からなるものとする。
【００７６】
これらの段階は例えば、特には本説明に記載の全ての例に適用される図７に示した分別ユニットに天然ガスを移動させることができる抜き取りおよび再投入手段が設けられたプレート型熱交換器のような各種技術によって行うことができる。
【００７７】
さらに、第２段階の出口では、膨張弁Ｖ6またはエキスパンダーが冷却天然ガスの最終膨張を行うことによって、液化天然ガスすなわちＬＮＧが得られる。
【００７８】
第２段階で使用される冷媒混合物は、気化後、圧縮段階Ｋ1およびＫ2によって圧縮され、次に例えば冷却水もしくは空気によって熱交換器Ｃ2中で冷却され、それから第１段階に送り戻される。
【００７９】
冷却サイクルが独立であることから、第１段階のレベルでの冷却は、例えば以下に詳細に説明する冷却サイクル（例えば、いくつかのコンプレッサＫ3、Ｋ4およびＫ5ならびに第１段階で使用される冷媒混合物を圧縮・凝縮させることができる凝縮器Ｃ5を有してなるもの）によって行われる。
【００８０】
第１段階で使用される冷媒混合物は例えば、エタン、プロパン、ブタン、メタンなどの成分を含有する。
【００８１】
これらの成分は、例えば次のような割合（モル％で表示）で使用される。
【００８２】
−Ｃ2：５〜６０％
−Ｃ3：５〜６０％
−Ｃ4：０〜２０％
−Ｃ5：０〜１０％
好ましくは、第１冷却段階で使用される冷媒混合物はエタンを含有するものとする。この混合物は好ましくは、主としてエタンを構成成分とするものとして、エタンがモル単位で表した場合にその混合物中で最も高い割合で含まれているものとする。
【００８３】
実行される工程は、例えば以下のような過程を有するものである。
【００８４】
第２の冷却段階で使用される冷媒混合物Ｍは、例えば４０℃に近い温度および例えばほぼ６ＭＰａに等しい圧力で、管路１０を通って第１の熱交換ゾーンＥ1に送られる。次にそれは、冷媒混合物Ｍ’（第１の冷却段階で使用されるもの）の第１部分ｆ１によって冷却され、管路２０を通って第２熱交換ゾーンＥ2に送られる。同様に、それは冷媒混合物Ｍ’の第２部分ｆ２によって冷却され、第３熱交換ゾーンＥ3に送られ、そこで冷媒混合物Ｍ’の第３部分によって例えば、−７０℃付近の温度まで冷却される。その圧力は実質的に初期圧値に近い。すなわち本製造実行例においては、熱交換ゾーン（Ｅ1、Ｅ2、Ｅ3）における圧降下のために６ＭＰａより若干低い値である。
【００８５】
冷媒混合物Ｍを冷却して「凝縮単一相」状態に変えることのできる冷媒混合物Ｍ’の３つの部分ｆ１、ｆ２およびｆ３を得る方法について以下に説明する。
【００８６】
第１段階の出口で得られる圧力および温度条件下、すなわち上記の例では−７０℃および６ＭＰａの条件下では、第１段階から得られる冷媒混合物Ｍは主として、上記で定義したような凝集単一相状態となっている。
【００８７】
この主に凝縮状態の冷媒混合物Ｍは第２段階に送り込まれ、液化すべき天然ガス用の冷媒として使用される。
【００８８】
液化すべき天然ガスは、例えば４０℃に近い温度および例えば６ＭＰａに等しい圧力で、管路１を通って第１熱交換ゾーンＥ1に送られる。それは連続的に熱交換ゾーンＥ1、Ｅ2およびＥ3を通り、冷媒混合物Ｍが受けるものに実質的に近い温度・圧力変化を受けて冷却される。第３熱交換ゾーンＥ3の出口で、それは例えば−７０℃付近の温度および初期値に近い圧力、すなわち６ＭＰａ付近の圧力となっている。
【００８９】
そうして冷却された天然ガスは、管路４１を通って、一部もしくは全量が、第２の最終冷却段階に送られ、そこで例えば以下に説明するパターンに従って、冷媒混合物Ｍによって所望の最終温度まで冷却される。
【００９０】
凝縮相となった冷媒混合物Ｍは、管路４２を通って、第２段階の第１熱交換ゾーンＥ4に送られ、そこから管路５２を通って出る。この凝縮単一相冷媒混合物の一部分が管路５４を通って迂回し、弁Ｖ4を通過することで膨張し、次に再度管路５５を通って熱交換ゾーンＥ4に送られ、そこでその部分は最初の圧力レベルで気化することで、管路４１を通って流れる天然ガスを例えば−１００℃に近い温度まで冷却し、次にその天然ガスは第２段階の第２熱交換ゾーンＥ5に送られる。
【００９１】
凝縮単一相冷媒混合物Ｍの迂回しない部分は、管路５３を通って第２段階の第２熱交換ゾーンＥ5に送られ、管路７３から流れ出て、弁Ｖ5を通って膨張してから、第２熱交換ゾーンＥ5に送られて、天然ガスの最終冷却を行って例えば−１６０℃に近い温度とし、その天然ガスは次に排出管７１に取り付けられた膨張弁Ｖ6を通って膨張して、液化天然ガスすなわちＬＮＧを生成する。そうして得られた液化天然ガスは、管路７２を通って例えば輸送および流通ネットワークに送られる。
【００９２】
当然のことながら、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、膨張弁を、特に上記方法の効率を至適化する利点を有するエキスパンダーまたは同様の機能を行う何らかの装置に代えることができる。
【００９３】
本例においては、冷媒混合物Ｍは２つの相次ぐ圧力レベルに膨張されている。これにより、最終冷却温度に達するのに熱交換ゾーンＥ5で必要な最低圧力からではなく、中間圧力レベルから熱交換ゾーンＥ4を出る気化冷媒混合物部分を圧縮することで、圧縮に要する力を低減することができる。
【００９４】
本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、冷媒混合物Ｍをいくつかの中間圧力レベルまで膨張させて、冷却サイクル成績を至適化することも可能である。
【００９５】
例えば、第１冷却段階のレベルで、例えば第２熱交換ゾーンＥ2を出る天然ガスについて、天然ガス分別操作を行うことが可能かつ有利であると考えられる。
【００９６】
天然ガス分別操作を実施する温度は、特にはその組成および生産されるＬＮＧに必要な規格に従って選択される。
【００９７】
天然ガスは管路３１を通って分別装置Ｆに送られ、その装置により、天然ガスを分別して、少なくとも、最も重い炭化水素の一部をメタンと混合された状態で含有する液体部分と、少なくとも第２のメタン豊富部分を得ることができる。この第２の部分は、管路３５を通って熱交換ゾーンＥ3に送られる。
【００９８】
本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、この分別は熱交換ゾーンＥ3の出口で行うことができる。
【００９９】
第１段階を冷却するための冷媒混合物の部分ｆ１、ｆ２およびｆ３が、例えば以下に記載のようなパターンに従って得られる。
【０１００】
第１冷却過程で必要な冷却を行うのに使用される冷媒混合物Ｍ’を、例えば温度約４０℃、例えば３ＭＰａに近い圧力で第１熱交換ゾーンＥ1に送る。この第１熱交換ゾーンＥ1を出た後、混合物は少なくとも部分的に管路２５を通って第２熱交換ゾーンＥ2に送られ、それに対して別の部分または第１部分ｆ１は管路２３を通って迂回し、膨張弁Ｖ3を通って膨張してから管路２４を通って第１熱交換ゾーンＥ1に送り戻される。混合物Ｍ’の迂回しない部分は、管路２５を通って第２熱交換ゾーンＥ2に送られ、管路６１を通ってその熱交換ゾーンを出る。混合物Ｍ’の第２部分ｆ２は管路３３を通って迂回し、弁Ｖ1によって膨張し、管路３４を通って−３０℃付近の温度で熱交換ゾーンＥ2に送り込まれて、その第２熱交換ゾーンＥ2で必要な冷却を行う。
【０１０１】
迂回しない第３の部分ｆ３は第３熱交換ゾーンＥ3に送られ、管路６４を通ってその熱交換ゾーンを出て、膨張弁Ｖ2を通って膨張して、第３熱交換ゾーンＥ3のレベルで再投入されて、天然ガスの冷却および冷媒混合物Ｍの冷却を行う。
【０１０２】
第３熱交換ゾーンＥ3を通り、天然ガスと冷媒混合物の熱交換を行った後、冷媒混合物Ｍ’は圧縮段階Ｋ3で再圧縮され、第２熱交換ゾーンの冷却に使用され管路２６を通って流れ出た混合物の部分と混合される。この混合物は管路６６を通って圧縮段階Ｋ4に送り込まれ、次に管路２８を通って熱交換ゾーンＥ1から来る混合物部分と混合され、その混合物は次に、管路２７を通って圧縮段階Ｋ5に送られる。再圧縮された冷媒混合物の３つの部分ｆ１、ｆ２およびｆ３の混合物は、管路２９を通って凝縮器Ｃ5に送られる。
【０１０３】
本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、第１冷却段階について他の配置を選択することができる。
【０１０４】
特に、圧縮過程後、冷媒混合物Ｍ’を水冷もしくは空冷によって、一部のみ凝縮させ、次に第１の液体部分を得て、混合物Ｍ’の凝縮を第１段階中、該第一段階の第１熱交換ゾーンで第１液体部分の気化によって冷却を行って完了させ、そうして得られる第２液体部分を用いて、第１段階の第２熱交換ゾーンで冷却を行うことができる。
【０１０５】
さらに、冷媒混合物Ｍ’の圧縮過程時に、各種圧力レベルで部分凝縮を行うことによって各種組成の液体部分を得て、それを用いて第１段階の各種熱交換ゾーンでの冷却を行うことも可能である。
【０１０６】
図５の図で示したパターンについての操作条件を、以下の数値例によって明らかにする。
【０１０７】
管路１中に天然ガスを流速３１０トン／年で送り込む。モル分率でのその組成は以下の通りである。
【０１０８】
Ｃ1：０．８９
Ｎ2：０．００
Ｃ2：０．０７
Ｃ3：０．０１５
Ｃ4：０．０１
Ｃ5+：０．０１５
これは圧力６ＭＰａおよび温度＋４０℃である。
【０１０９】
熱交換ゾーンＥ1、Ｅ2およびＥ3を有する第１段階では、天然ガスは−７０℃の温度まで冷却される。
【０１１０】
第１冷却サイクルで使用される冷媒混合物は、以下の組成（モル分率）を有する。
【０１１１】
Ｃ1：０．００１
Ｃ2：０．７６２
Ｃ3：０．１０８
ｎＣ4：０．１２９
この冷媒混合物は、圧縮段階Ｋ3、Ｋ4およびＫ5で圧力４ＭＰａまで圧縮される。圧縮段階Ｋ5を出た後、混合物は凝縮器Ｃ5内で温度が４０℃になるまで水冷によって冷却される。その混合物は完全に凝縮された状態で凝縮器を出る。熱交換ゾーンＥ1で、その混合物は過冷却されて９℃となり、次に弁Ｖ3を通って膨張し、熱交換ゾーンＥ1で気化して、この熱交換ゾーンで必要な冷却を行う。圧縮段階Ｋ5の入口での混合物圧力は２ＭＰａである。混合物はその後過冷却されて、熱交換ゾーンＥ2で−２９℃の温度となり、次に弁Ｖ1を通過して膨張し、熱交換ゾーンＥ2で気化して、この熱交換ゾーンで必要な冷却を行う。圧縮段階Ｋ4入口での混合物圧力は０．７５ＭＰａである。混合物は最後に熱交換ゾーンＥ3で−７０℃まで過冷却され、弁Ｖ2を通って膨張し、熱交換ゾーンＥ3で気化して、その熱交換ゾーンで必要な冷却を行う。圧縮段階Ｋ3入口での混合物圧力は０．１６ＭＰａである。
【０１１２】
熱交換ゾーンＥ2出口では、天然ガスが分別される。分別過程後、天然ガスの組成は以下の通りである（モル分率）。
【０１１３】
Ｃ1：０．９３
Ｎ2：０．００
Ｃ2：０．０７
Ｃ3：０．００
Ｃ4：０．００
Ｃ5+：０．００
熱交換ゾーンＥ3では、天然ガスは−７０℃に冷却され、次に熱交換ゾーンＥ4に送られ、そこで冷却されて−１１１℃の温度となり、次に熱交換ゾーンＥ5に送られ、そこで冷却されて−１５７℃の温度となる。
【０１１４】
第２冷却サイクルで使用される冷媒混合物は第１冷却過程終了後に「凝縮単一相」状態となっており、以下の組成を有する（モル分率）。
【０１１５】
Ｎ2：０．０１５
Ｃ1：０．８１３
Ｃ2：０．１７２
この冷媒混合物は圧縮段階Ｋ1およびＫ2で圧縮されて圧力５ＭＰａとなる。圧縮段階Ｋ2を出た後、混合物は熱交換器Ｃ2で、水冷によって冷却されて温度４０℃となる。次に混合物は第１冷却段階に送られ、そこを過冷却液体として出る。熱交換ゾーンＥ4で、混合物は過冷却されて−１１１℃となり、弁Ｖ4を通って膨張し、熱交換ゾーンＥ4で気化して、その熱交換ゾーンで必要な冷却を行う。圧縮段階Ｋ2入口での混合物圧力は１．３ＭＰａである。混合物は次に、熱交換ゾーンＥ5で過冷却されて−１５７℃の温度となり、次に弁Ｖ5を通って膨張し、熱交換ゾーンＥ5で気化して、その熱交換ゾーンで必要な冷却を行う。
【０１１６】
天然ガスは温度−１５７℃で熱交換ゾーンＥ5を出る。次に天然ガスは膨張弁Ｖ6を通って膨張して、大気圧に近い圧力となり、そうして得られた液相がＬＮＧとなる。
【０１１７】
別の操作方法によれば、第１および第２過程の冷却サイクルを、単一の冷媒混合物を用い、例えば図６に示したパターンに従って操作することによって行う。
【０１１８】
その単一冷媒混合物はこの場合、冷却水または空気との熱交換によって部分的に凝縮され、その部分凝縮によって得られた液体部分が過冷却され、膨張・気化して、その第１過程時に必要な冷却の少なくとも一部を行い、その部分凝縮によって生じた蒸気部分は少なくとも部分的に混合物Ｍを形成し、その混合物Ｍは本方法の第１過程ａ）終了後に凝縮単一相状態となる。
【０１１９】
図６との関連で説明される実施態様例においては、出口で冷媒混合物が「凝縮単一相」状態となる第１冷却段階Ｐ1は、例えば第１段階について図５に示した装置からわかる操作を少なくとも行うのに適したプレート型熱交換器からなる単一の熱交換ラインから構成され、さらに、天然ガス分別操作に必要な抜き取りおよび再投入手段を有するものである。
【０１２０】
本方法のこの実行例においては、天然ガスの分別を行うため、天然ガスは例えば熱交換ラインＰ1の中間点で抜き取られるが、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、その操作は熱交換ラインＰ1の出口で行うこともできる。
【０１２１】
第２段階Ｐ2では第２冷却過程が行われ、天然ガスが例えば−１６０℃という十分低い温度まで過冷却されて、弁Ｖ11によって膨張した後は、輸送または保管に要求される条件下に液体の形すなわちＬＮＧとして得られる。
【０１２２】
これら２つの過程時の冷却は、例えば以下のような単一の冷媒混合物によって行われる。
【０１２３】
単一の冷媒混合物Ｍｒが、例えば冷却水および／または空気との熱交換によって凝縮器Ｃで部分的に凝縮され、分離装置Ｓ1に送られてから、液体部分と蒸気部分とが別個に処理される。液体部分Ｍ１の少なくとも一部は第１段階のレベルで冷却を行い、蒸気部分Ｍｖはその第１段階で凝縮して、第２段階で冷却を行う凝縮単一相混合物を与える。
【０１２４】
そうして、ドラムＳ1中での冷媒混合物Ｍｒの分離によって得られた蒸気Ｍｖ部分と液体Ｍ１部分はそれぞれ、ドラムＳ1の頂部から管路８０を通っておよびそのドラムの底部から例えば管路８１を通ってそれぞれ排出される。
【０１２５】
第１段階では液体部分Ｍ１が天然ガスの冷却を行い、同時に、第１段階Ｐ1の出口で、分離ドラムＳ1から来て管路８０を通って段階Ｐ1に送られる冷媒混合物の蒸気部分Ｍｖの少なくとも一部からの「凝縮単一相」冷媒混合物を与える。
【０１２６】
その場合、管路８１を通って熱交換ラインＰ1に送られる液体部分Ｍ１は、例えば、図５との関連で示した例中の第１熱交換ゾーンの温度レベルに実質的に等しい第１温度レベルで、第１部分ｆ５に小分けされ、その部分は管路８２を通って排出され、膨張弁Ｖ7を通って膨張・気化して、管路８３を通って段階Ｐ1のレベルまで戻されて、例えば第１段階Ｐ1中を下降流で循環する天然ガスの冷却ならびに分離ドラムＳ1からの冷媒混合物の蒸気部分Ｍｖの冷却を行う。天然ガスおよび冷媒混合物の蒸気部分との熱交換後、第１部分ｆ５は段階Ｐ1を管路８４を通って去り、圧縮段階Ｋ（１個以上のコンプレッサを有することができる）に送られる。
【０１２７】
液体冷媒混合物Ｍ１の迂回しない部分は管路８５を通ってＰ1をそのまま流れてから、再度小分けされる。そうして、混合物Ｍ１の新たな液体部分が管路８６を通って迂回し、弁Ｖ8を通って膨張・気化して、管路８７を通って再度第１段階Ｐ1に導入されて、例えば図５との関連で説明した例における第２熱交換器Ｅ2の出口で得られる温度に近いような温度まで天然ガスおよび冷媒混合物を冷却する。
【０１２８】
冷媒として使用される冷媒混合物Ｍ１の最後の迂回しない部分は管路８９を通ってＰ1中をそのまま循環し、次に第１段階Ｐ1から全部排出されて膨張弁Ｖ9に向かい、膨張・気化の後、管路９０を通って段階Ｐ1に送られて、天然ガスを好ましくは−４０℃より低い温度まで冷却し、冷媒混合物の蒸気部分Ｍｖを凝縮させる。段階Ｐ1の出口で気化した冷媒混合物Ｍ１の各種部分は管路８４、８８および９１を通って圧縮装置Ｋに送り込まれる。
【０１２９】
次に、圧縮装置Ｋ中で再圧縮された混合物または各種部分は、管路９２を通って凝縮器Ｃと、管路９３を通って分離ドラムＳ1に送られる。
【０１３０】
第１過程終了後、すなわち第１段階Ｐ1の出口で、最初に蒸気状態のＭｖで送られる冷媒混合物の一部は、例えば、−７０℃および６ＭＰａなどの、図５との関連で説明した例について与えられた条件に実質的に近い温度・圧力条件下にある。例えば液体状態または主として液体の状態であるこの混合物は、第２段階Ｐ2に送られて、第１段階Ｐ1で予備冷却された天然ガスの冷却の第２過程を行う。
【０１３１】
凝縮単一相状態の冷媒混合物を、管路９４を通して第２冷却段階に送り、そこを通って、図５に示したパターンに従って例えばいくつかの段階で冷却・膨張するか、あるいは排出管路９５に設置された膨張弁Ｖ10を通して１過程で膨張させてから天然ガスの最終冷却用に管路９６を通して第２段階に再導入して、例えば約−１６０℃などの所望の温度とすることができる。次に、過冷却天然ガスは弁Ｖ11を通って膨張し、液化天然ガスすなわちＬＮＧが得られる。
【０１３２】
第２段階Ｐ2で使用される冷媒混合物は、天然ガスとの熱交換後に少なくとも部分的に気化して、管路９７から流れ出て、管路９０を通って送り戻される。
【０１３３】
例えば４０℃付近の温度で管路９８を通って第１段階のレベルで導入された天然ガスは、例えば、実質的に−３０℃に近い温度レベルで管路９９を通って分別装置Ｆ2の方に迂回する。分別装置Ｆ2の出口では、重い炭化水素を含有する部分すなわち凝縮物が管路１００を通って排出され、一方では軽い炭化水素豊富な部分が管路１０１を通って第１段階Ｐ1に送られる。軽い炭化水素豊富な部分は第１段階で継続して冷却されて、好ましくは−４０℃より低い温度となる。第１段階の出口で、その部分は管路１０２を通って第２冷却段階に送られ、そこを例えば−１６０℃に近い温度で出てから、膨張弁Ｖ11その他の同一目的を行う装置を通って膨張して、液化天然ガスすなわちＬＮＧを与え、そのＬＮＧは次に管路１０４を通って排出される。
【０１３４】
上記は２個の独立のサイクルを持つ場合であることから、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、第１冷却段階について他の配置を選択することができる。
【０１３５】
特に、冷媒混合物Ｍ２の圧縮過程の際に、各種圧力レベルで部分凝縮を行うことで各種組成の液体部分を得て、それを用いて第１段階の各種熱交換ゾーンでの冷却を行うことが可能である。
【０１３６】
上記の各種配置に共通する特徴は、第２段階で使用される冷媒混合物Ｍが主として蒸気相で第１段階に送られ、凝縮単一相状態で第１段階を直接出て、その組成は第１段階の入口と第１段階の出口の間ならびに第２段階の入口と第２段階の出口の間で全体的に変化しないという点である。
【０１３７】
本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、天然ガスの分別を別の箇所で行うことができる。
【０１３８】
好ましくは、本発明による方法により、少なくとも部分的に炭化水素混合物から成る流体または天然ガスの液化操作とその成分の１以上の選択的分別とを同時に行うことができる。
【０１３９】
そのような方法の実施態様例を図７に示してある。この図は、本発明による液化装置を示すものであり、装置はそれぞれＰ3およびＰ4という第１および第２の冷却段階と、それら２つの段階用の独立の冷却サイクルを有してなるものである。第１段階の冷却サイクルは例えば、図５に示したサイクルと同様のものである。
【０１４０】
その方法は例えば、メタン以外の炭化水素および特にはＣ3+炭化水素を含有する天然ガスに適用される。
【０１４１】
この実施態様例において、液化され同時に分別を受ける天然ガスは、第１段階Ｐ3の下側部分の高さに位置する管路１１０を通ってプレート型熱交換器などから成るその第１段階に送られる。
【０１４２】
天然ガスは、主循環路でその熱交換器内を上昇流にて循環して、液化・分留されるべき気体と対向する下降流で循環する凝縮炭化水素との間の物質移動を行う。
【０１４３】
天然ガスはそうして、第１段階での冷却と、物質交換の結果としての重い炭化水素からの少なくとも一部のストリッピングを同時に受ける。
【０１４４】
天然ガスの冷却は、図５との関連で説明したものと同様の独立の上部サイクルを用いることによって、あるいは図６との関連で説明したものと同様の配置に従って単一冷媒混合物の液体部分によって達成される。
【０１４５】
少なくとも部分的に重い炭化水素からストリッピングされた冷天然ガス部分は、好ましくは−４０℃より低い温度で段階Ｐ3の上部の高さに位置する管路１１１から排出され、第２冷却段階Ｐ4（例えば、カスケード型に配置された２つの熱交換ゾーンＥ9およびＥ10を有することができる）に送られる。このメタン豊富でプロパン、ブタンおよび重い炭化水素が欠乏している天然ガスの最終冷却を、例えば図５との関連で説明したものと同様の配置に従って行って、例えば第２段階の出口で、例えば−１６０℃付近の温度で加圧された過冷却天然ガスを得て、その加圧下の過冷却天然ガスを排出管路１１２に設けられた弁Ｖ13を通して膨張させて、液化天然ガスを得る。
【０１４６】
重力により、被処理気体に関して対向流で熱交換器を流れ落ちる凝縮炭化水素液相は、第１段階Ｐ3の下側部分に設けられた管路１１３から排出される。
【０１４７】
第２段階で天然ガスの冷却を行う冷媒混合物は、その冷媒混合物を第１冷却段階の出口で「凝縮単一相」状態とするだけの高圧・低温にて第１段階で冷却される。次に混合物は管路１１４を通って第２段階に送られ、そこで、図５と関連する例で使用したものと同様の配置に従って重い炭化水素からストリッピングされた天然ガスを冷却する。天然ガスとの熱交換後、冷媒混合物は管路１１５および１１５’を通って、符号Ｋ9ならびにＣ10で表される圧縮および冷却装置に送られ、それから管路１１６を通って第１段階に再導入される。
【０１４８】
本発明による方法の別の実施態様によれば、単一の冷媒混合物の蒸気部分の少なくとも一部の凝縮によって、例えば図６との関連で説明した方法に従って、凝縮単一相冷媒混合物が得られる。
【０１４９】
当業者に公知の各種方法を用いて、上記の各種例で説明した熱交換もしくは熱交換ゾーンならびに関連する手段もしくは装置（そのうちの一部は本出願人の以前の出願ＦＲ−９５／１２００２号中の実施例によって説明されているが、それらの例に限定されるものではない）を実施・設置することができる。
【０１５０】
特には、前記の各種図に示した熱交換器Ｅ1、Ｅ2・・・およびＰ1、Ｐ2およびＰ3を、円筒多管（shell-and-tube）型とすることができる。
【０１５１】
別の方法によれば、熱交換器を例えば真鍮メッキのアルミニウム板熱交換器とし、その交換器には例えば波形板が挿入されていて、その組立装置を機械的に支持し、同時に熱移動を改善できるようにする。その板は、その工程で熱交換に関与する流体が循環する流路を区切るものである。さらにその板は、下降する気体部分と上昇する液体部分との間の接触を促進する堆積充填物としても役立つ。
【０１５２】
そのプレートは例えば、真鍮メッキしたアルミニウム製もしくはステンレス製とするか、あるいは液化される流体や冷媒混合物に対して耐性のある他の材料から製造されたものとする。
【０１５３】
液化装置の経費を削減するため、第１段階については１以上の真鍮メッキアルミニウム板熱交換器を用い、機械的・熱的応力が最大となる第２段階については１以上のステンレス板熱交換器を用いるのが好ましい。
【０１５４】
【発明の効果】
本発明によれば、２段階で天然ガスなどの気体を液化する場合の第２段階での冷媒混合物が凝縮単一相であるため、第２段階での操作条件が改善され、かつ装置も安価にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】先行技術で記載・使用されている液化サイクルの例を示す図である。
【図２】天然ガス液化方法の過程を示す図である。
【図３】冷媒混合物の状態変化を説明する圧力−エンタルピー図である。
【図４】冷媒混合物の状態変化を説明する別の圧力−エンタルピー図である。
【図５】２つの冷却段階に別個の冷却サイクルを有する、天然ガス液化に適用される本発明の１実施態様を示す図である。
【図６】第１および第２の段階の冷却を単一サイクルによって行う別の実施態様を示す図である。
【図７】天然ガスの液化と分別を同時に行うことができる装置の１例を示す図である。
【符号の説明】
１、２、３ --- などの整数 管路
Ｃ、Ｃ’、Ｃ1、Ｃ2 --- Ｃ10 凝縮器（熱交換器）
Ｄ1 第１（冷却）段階（第１冷却ゾーン）
Ｄ2 第２（冷却）段階（第２冷却ゾーン）
Ｅ0 熱交換器（凝縮器）
Ｅ1 〜Ｅ5、Ｅ9、Ｅ10 熱交換ゾーン
ｅ 相包絡線
ｌ 液体域の線
ｖ 蒸気域の線
Ｆ、Ｆ2 分別装置
Ｋ、Ｋ’、Ｋ0、Ｋ1〜Ｋ9 圧縮段階（コンプレッサ）
Ｐ1 第１熱交換ライン（第１段階）
Ｐ2 第２熱交換ライン（第２段階）
Ｐ3 第１冷却段階
Ｐ4 第２冷却段階
Ｓ1 ドラム（分離ドラム）
Ｖ、Ｖ0、Ｖ1〜Ｖ13 弁またはエキスパンダー（膨張手段）

Claims (11)

  1. 天然ガスなどの少なくとも部分的に炭化水素混合物からなる流体Ｇを、冷媒混合物Ｍを用いて液化する方法において、
    少なくとも
    ａ）該流体Ｇを加圧下に冷却し、所定の圧力および温度条件下に気相状態にある該冷媒混合物Ｍを冷却して、この過程ａ）終了後に凝縮単一相冷媒混合物Ｍが得られ、この過程ａ）終了後の該混合物温度が−４０℃より低くなるようにする過程、
    ｂ）過程ａ）からの前記凝縮単一相冷媒混合物Ｍを過冷却し、膨張させ、熱交換により気化させ、この冷媒混合物を用いて前記流体Ｇの少なくとも一部の過冷却と該冷媒混合物の少なくとも一部の過冷却を行う過程、および、
    ｃ）過程ｂ）で過冷却された前記流体Ｇを膨張させて、該流体を低圧で液相状態にて得る過程を有し、
    過程ａ）で得られる冷媒混合物Ｍを、少なくとも２つの異なった圧力レベルまで膨張させる
    ことを特徴とする液化方法。
  2. 過程ｂ）で気化した前記冷媒混合物Ｍを圧縮して、過程ａ）に戻す請求項１記載の液化方法。
  3. 過程ａ）終了後、凝縮単一冷媒混合物が液相である請求項１および２のいずれかに記載の方法。
  4. 過程ａ）終了後、冷媒混合物が濃厚相である請求項１および２のいずれかに記載の方法。
  5. 過程ａ）終了後、冷媒混合物が−６０℃より低い温度である請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
  6. 過程ａ）時に、冷媒混合物が３ＭＰａ以上の圧力において冷却される請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
  7. 第２過程ｂ）で使用される冷媒混合物Ｍが、メタン、エタン、プロパン、窒素という成分のうち少なくとも１以上を含有する請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
  8. 第１過程ａ）および第２過程ｂ）について独立の冷却サイクルを使用する請求項１ないし７のいずれかに記載の方法。
  9. 第１過程および第２過程で単一の冷却サイクルを使用し、冷却水および／または空気との熱交換によって部分的に凝縮した冷媒混合物を用いて該サイクルを操作し、その部分凝縮から得られる液体部分を過冷却・膨張・気化させて、その第１過程の際に必要な冷却の少なくとも一部を行い、その部分凝縮から得られる蒸気部分が混合物Ｍの少なくとも一部を成し、該混合物が第１過程ａ）終了後には凝縮単一相の状態となるようにする請求項１ないし７のいずれかに記載の方法。
  10. 流体Ｇを上昇流で循環させ、該流体と下降流で循環する少なくとも１つの凝縮液体部分との間の物質交換によって該流体を過程ａ）で分別する請求項１ないし９のいずれかに記載の方法。
  11. 過程ａ）および／または過程ｂ）の冷却過程のうちの少なくとも一方を、プレート型熱交換器または真鍮メッキアルミニウム板熱交換器またはステンレス板熱交換器中で行う請求項１ないし１０のいずれかに記載の方法。
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