JP4741468B2 - ガス液化用一体型多重ループ冷却方法 - Google Patents

Description

多重ループ冷却システムは、低温でガスを液化するため広く使用されている。例えば、天然ガスの液化では、２つ又は３つの閉ループ冷却システムを一体化して逐次的に低くなる温度範囲で原料ガスを冷やし液化する寒冷を提供することができる。通常、こうした閉ループ冷却システムの少なくとも１つは、液体混合冷媒が気化する際選択した温度範囲の寒冷を提供し間接熱移動によって原料ガスを冷やす多成分又は混合冷媒を使用する。２つの混合冷媒システムを使用するシステムは周知であるが、用途によっては、プロパンなどの純粋成分冷媒を使用する第３の冷媒システムが原料ガスの初期冷却を行う。この第３の冷媒システムを使用して、圧縮後の混合冷媒の一方又は両方を凝縮させる冷却の一部を行ってもよい。最低温度範囲の寒冷は、より高い温度範囲で動作する混合冷媒ループに一体化されたガスエキスパンダループによって提供してもよい。

天然ガスを液化する通常の多重ループ混合冷媒プロセスでは、低レベル又は最低温の冷却ループは、約−３０℃〜約−１６５℃の温度範囲での気化により寒冷を提供して、冷やした原料ガスの最終的な液化と、随意的な過冷却を行う。例えば、代表的な米国特許第６１１９４７９号明細書及び第６２５３５７４号明細書に記載の通り、冷媒は最低温度範囲で完全に気化し、そしてそれを冷媒圧縮機に直接戻してもよい。あるいはまた、完全に気化した冷媒を、米国特許第４２７４８４９号明細書及び第４７５５２００号明細書に記載の通り原料ガスを予冷するため、あるいはオーストラリア国特許第４３９４３／８５号明細書に記載の通り冷媒流を冷やすために、圧縮前に加温してもよい。こうした通常の液化プロセスの一般的な特徴は、低レベル又は最低温の冷却ループの冷媒が、最低温度範囲の寒冷を提供しながら完全に気化するということである。こうして、気化した冷媒から他のプロセス流への顕熱の移動によって、圧縮前に冷媒による追加の冷却が行われる。

３つの一体型閉ループ冷却システムを使用する既知の液化プロセスでは、第３又は最低温の冷却システムの処理設備の規模はより高温の２つの冷却システムに比較して小さくてよい。プロセスの液化能力が増大するにつれて、より高温の２つのシステムの圧縮設備と熱交換設備の大きさは設備の製造供給業者から入手可能な最大の大きさに達するが、最低温度の冷却システムの対応する設備の大きさはその最大の大きさより小さくなる。この液化プロセスの生産能力を更に増大するためには、高温の２つの冷却システムの圧縮及び／又は熱交換器の大きさの制限のため、並列のトレインが必要になる。

入手可能な圧縮機及び熱交換器の大きさの限界にあるこの液化プロセスの最大生産能力を増大し、それによってより大型の単一トレインの液化方法の利用を可能にすることが望ましい。

本発明の態様はこの必要に対処するものであり、高温の冷却システムのための並列の複式設備を必要とすることなしに生産能力を増大した一体型冷却システムに関するものである。本発明の一つの態様は、第１及び第２の温度範囲を逐次的に通して原料ガス流を冷やし液化製品を提供することを含むガスを液化するための方法であって、第１の温度範囲で原料ガス流を冷やすための冷却を第１の気化する冷媒によって行い、第２の温度範囲で当該流れを冷やすための冷却を第２の気化する冷媒によって行い、そして更に、第２の気化する冷媒から得た補助冷媒が、第１の温度範囲の最低温度より高い温度で気化することによって追加の冷却を行うガス液化方法を提供する。

別の態様は、第１、第２、及び第３の温度範囲を逐次的に通過する原料ガス流を冷やして液化製品を提供することを含むガスを液化するための方法であって、第１の温度範囲で原料ガス流を冷やす冷却を第１の気化する冷媒によって行い、第２の温度範囲で当該流れを冷やす冷却を第２の気化する冷媒によって行い、第３の温度範囲で当該流れを冷やす冷却を第３の気化する冷媒によって行い、そして更に、第３の気化する冷媒から得た補助冷媒が、第２の温度範囲の最低温度より高い温度で気化することによって追加の冷却を行うガス液化方法に関する。

本発明の一つの態様は、（ａ）第１の冷媒を気化させることによって第１の温度範囲で流れを冷やすための冷却を行い、（ｂ）第１の圧力で第２の冷媒の第１の部分を気化させることによって第２の温度範囲で流れを冷やすための冷却を行い、（ｃ）第２の圧力で第２の冷媒の第２の部分を気化させることによって第１の温度範囲の最低温度より高い温度で追加の冷却を行うことによって、第１及び第２の温度範囲を逐次的に通過する原料ガス流を冷やし液化製品を提供することを含む、ガスを液化するための方法を包含する。第１の圧力は、第２の圧力より低くてもよい。

本発明の別の態様は、ガスを液化するための方法であって、第１、第２、及び第３の温度範囲を逐次的に通過する原料ガス流を、
（ａ）第１の冷媒を気化させることによって第１の温度範囲で当該流れを冷やすための冷却を行うこと、
（ｂ）第２の冷媒を気化させることによって第２の温度範囲で当該流れを冷やすための冷却を行うこと、
（ｃ）第１の圧力で第３の冷媒の第１の部分を気化させることによって第３の温度範囲で当該流れを冷やすための冷却を行うこと、及び、
（ｄ）第２の圧力で第３の冷媒の第２の部分を気化させることによって第２の温度範囲の最低温度より高い温度で追加の冷却を行うこと、
によって冷却して液化製品を提供することを含むガス液化方法を含む。

第１の圧力は第２の圧力より低くてもよい。第１の冷媒は単一成分冷媒であることができ、第２及び第３の冷媒は多成分冷媒であることができる。第１の温度範囲は約３５℃と約−７０℃の間でよく、第２の温度範囲は約０℃と約−１４０℃の間の温度でよく、第３の温度範囲は約−９０℃と約−１６５℃の温度でよい。原料ガス流は天然ガスでよい。

第３の冷媒は、
（１）中間圧縮した冷媒を提供するため気化する冷媒を圧縮し冷やすこと、
（２）中間圧縮した冷媒を追加の気化した冷媒と一緒にして一緒にした中間冷媒を提供すること、
（３）一緒にした中間冷媒を圧縮し冷やして冷やした圧縮冷媒を提供すること、
（４）冷やした圧縮冷媒を更に冷やし凝縮させて第３の冷媒を提供し、この冷やし凝縮させるための冷却を第２の圧力で第３の冷媒の第２の部分を気化させることによって行うこと、
によって提供してもよい。

第１の圧縮した蒸気の冷却は２相流を生じさせてもよく、そして本方法は更に、当該２相流を蒸気流と液体流とに分離すること、蒸気流を圧縮して更に圧縮した蒸気を生じさせること、液体流をポンプで処理し加圧した液体を提供すること、更に圧縮した蒸気と加圧した液体とを一緒にして一緒にした冷媒流を生じさせること、そして一緒にした冷媒流を冷やして冷やした圧縮冷媒を提供することを含んでもよい。

本発明の別の広範な態様は、ガスを液化するための方法であって、第１及び第２の温度範囲を逐次的に通過する原料ガス流を、
（ａ）第１の冷媒を気化させることによって第１の温度範囲で当該流れを冷やすための冷却を行うこと、
（ｂ）第２の冷媒を気化させることによって第２の温度範囲で当該流れを冷やすための冷却を行うこと、及び、
（ｃ）第２の冷媒から得た補助冷媒を気化させることによって第１の温度範囲の最低温度より高い温度で追加の冷却を行うこと、
によって冷やして液化製品を提供することを含むガス液化方法に関する。

本発明のもう一つの別態様は、ガスを液化するための方法であって、第１、第２、及び第３の温度範囲を逐次的に通過する原料ガス流を、
（ａ）第１の冷媒を気化させることによって第１の温度範囲で当該流れを冷やすための冷却を行うこと、
（ｂ）第２の冷媒を気化させることによって第２の温度範囲で当該流れを冷やすための冷却を行うこと、
（ｃ）第３の冷媒を部分的又は完全に気化させることによって第３の温度範囲で当該流れを冷やすための冷却を行うこと、及び、
（ｄ）第３の冷媒から得た補助冷媒を気化させることによって第２の温度範囲の最低温度より高い温度で追加の冷却を行うこと、
によって冷やして液化製品を提供することを含むガス液化方法に関する。

第１の冷媒は単一成分冷媒であることができる。第２及び第３の冷媒は多成分冷媒であることができる。第１の温度範囲は約３５℃と約−７０℃の間でよく、第２の温度範囲は約０℃と約−１４０℃の間でよく、第３の温度範囲は約−９０℃と約−１６５℃の範囲にあることができる。原料ガス流は天然ガスでもよい。

補助冷媒は、
（１）第３の冷媒を部分的又は完全に気化させて部分的又は完全に気化した加温した冷媒を提供すること、
（２）加温した冷媒を冷やした減圧冷媒と一緒にして補助冷媒を提供すること、
によって提供してもよく、その際の冷やした減圧冷媒は、
（３）補助冷媒を気化させて気化した補助冷媒を生じさせること、
（４）気化した補助冷媒を圧縮し冷やして、冷やし、圧縮し、部分的に凝縮した補助冷媒にすること、
（５）冷やし、圧縮し、部分的に凝縮した補助冷媒を液体部分と蒸気部分とに分離すること、
（６）液体部分を気化する補助冷媒との間接熱交換によって更に冷やして冷やした液体冷媒を提供すること、及び、
（７）冷やした液体冷媒を減圧して冷やした減圧冷媒を提供すること、
によって提供される。

第１の圧縮蒸気の冷却は２相流を生じさせてもよく、そして本方法は更に、この２相流を蒸気流と液体流とに分離すること、蒸気流を圧縮して更に圧縮した蒸気を生じさせること、液体流をポンプで処理して加圧した液体を提供すること、更に圧縮した蒸気と加圧した液体とを一緒にして一緒にした冷媒流を生じさせること、そして一緒にした冷媒流を冷やして、冷やし、圧縮し、部分的に凝縮した補助冷媒を提供することを含んでもよい。

以下の説明は、例示のみとして本発明の現在好適な態様を添付の図面を参照して行うものである。

ここで説明する本発明の態様は、逐次的に温度が低下する３つの温度範囲を通して原料流を冷やす３つの閉ループ冷却システムを利用するガス液化用の改良冷却プロセスに関する。これらの態様は、これらの温度範囲のうち最低温の冷却を提供し、該最低温の温度範囲の冷却システムで使用する圧縮機と熱交換設備の寸法が、より高い温度範囲で使用する冷却システムの圧縮機及び熱交換器の寸法に対して増大する冷却システムの改良を対象とする。ここで使用する冷却という用語は、流体流から冷媒への周囲温度未満の温度の熱の間接移動を意味する。冷媒は、別の流れとの間接熱交換によってその流れからの熱を吸収する純粋又は混合流体である。

代表的な従来技術の液化プロセスの概略フローダイヤグラムを図１に示す。管路１の供給ガス、例えば、水と他の容易に凝縮する不純物を除去するため前処理された天然ガスを、第１の熱交換器３で第１の気化する冷媒との間接熱交換によって第１の温度範囲を通して冷やす。冷媒は、プロパンのような純粋成分の冷媒でもよく、あるいはまた、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ブタン、及びイソブタンから選択される２種以上の軽質炭化水素を含む多成分冷媒でもよい。

管路５の冷やした原料を、第２の熱交換器７で第２の気化する冷媒との間接熱交換によって第２の温度範囲を通して更に冷やす。管路９の更に冷やした原料を、第３の熱交換器１１で第３の気化する冷媒との間接熱交換によって第３の温度範囲を通してなお更に冷やし液化する。冷媒は通常、メタン、エタン、エチレン、プロパン、及びプロピレンから選択される２種以上の冷媒成分を含む多成分冷媒である。管路１３の最終液化製品は、管路１７の最終液体製品をもたらすため膨張弁１５を通して減圧してもよい。

この処理のための冷却は、一般的に、３つの入れ子式又はカスケード式の冷却システムによって提供する。第１の冷却システムは、管路１０１の蒸気冷媒を第１段の圧縮機１０３に供給することによって機能し、その際ガスは２〜４baraに圧縮され（ここに記載の圧力は全て絶対圧力である）、後部冷却器１０５で冷やされ、第２の圧縮機１０７で６〜１０baraに更に圧縮され、後部冷却器１０９で冷やされて管路１１１の周囲温度の圧縮した冷媒を提供する。圧縮した冷媒は、第１の熱交換器３の熱交換通路で更に冷やされ少なくとも部分的に凝縮する。管路１１３の部分的又は完全に凝縮した冷媒を絞り弁１１５を通して減圧して管路１１７の減圧した冷媒を提供し、そしてこの冷媒を別個の熱交換通路で気化して第１の熱交換器３の冷却を行う。管路１０１の気化した冷媒を上記のように圧縮する。

第２の冷却システムは、管路２０１の蒸気冷媒を圧縮機２０３に供給することによって機能し、その際ガスは１０〜２０ｂａｒａに圧縮され、後部冷却器２０５でほぼ周囲温度まで冷やされる。管路２０７の圧縮した冷媒は第１の熱交換器３と第２の熱交換器７の熱交換通路で更に冷やされ、そして少なくとも部分的に凝縮する。管路２０９の部分的又は完全に凝縮した冷媒を絞り弁２１１を通して減圧して管路２１３の減圧した冷媒を提供し、そしてこの冷媒を別個の熱交換通路で気化して第２の熱交換器７の冷却を行う。管路２０１の気化した冷媒を上記のように圧縮する。

第３の冷却システムは、管路３０１の蒸気冷媒を圧縮機３０２に供給することによって機能し、その際ガスは約３５〜約６０ｂａｒａに圧縮され、後部冷却器３０３でほぼ周囲温度まで冷やされる。管路３０４の圧縮した冷媒は第１の熱交換器３、第２の熱交換器７、及び第３の熱交換器１１の熱交換通路で更に冷やされ、少なくとも部分的に凝縮する。管路３０５の部分的又は完全に凝縮した冷媒を絞り弁３０７を通し減圧して管路３０９の減圧した冷媒を提供し、そしてこの冷媒は別個の熱交換通路で気化して第３の熱交換器１１の冷却を行う。管路３０１の気化した冷媒を上記のように圧縮する。熱交換器１１と圧縮機３０２を含む第３の冷却ループを使用することによって、原料ガスを液化するために必要な総冷却負荷の一部が提供され、第１及び第２の冷却システムの冷却負荷と寸法が減少する。

図１の３つの冷却ループを使用する従来技術の方法に対する既知の改変又は代案が可能である。例えば、第１の冷却ループは、３つの異なる圧力で冷媒を気化し、気化した冷媒が多段圧縮機の異なる段に戻るカスケード冷却を利用してもよい。第２の冷却ループは、熱交換器７の２つの別個の組の熱交換通路を通して２つの異なる圧力で冷媒を気化し、気化した各冷媒流を２つの別個の圧縮段に戻してもよい。

別の改変では、第３の冷却ループは、熱交換器１１の２つの別個の組の熱交換通路を通して２つの異なる圧力で冷媒を気化し、そして気化した各冷媒流を２つの別個の圧縮段に戻してもよい。圧縮機３０２の前の管路３０１の気化した冷媒は、第２の冷媒流２１５の一部と管路３０４の圧縮した冷媒の一部とを冷やすために別個の熱交換器で使用してもよい。

３つの冷却ループによる別の周知の方法では、第１の冷却ループの気化する冷媒を使用して原料ガスを予冷し、第２の冷却ループからの気化する冷媒の一部によって第１の冷却ループの圧縮機の吐出物を冷やし凝縮する。圧縮前の第３の熱交換器からの第３の冷却ループの気化した冷媒を使用して、原料ガスを更に予冷する。次いで、この更に予冷した原料ガスを第３の熱交換器で冷やし凝縮する。第２の冷却ループは圧縮した第３の冷媒を冷やし凝縮する。

こうした周知の液化方法に共通する特徴は、第３の冷却ループ、すなわち低レベル又は最低温の冷却ループの冷媒が、最低温度範囲の冷却を行いつつ完全に気化することである。圧縮の前に冷媒によって提供される追加の冷却はいずれも、気化した冷媒から他のプロセス流への顕熱の移動のみによって行われる。

図２に示す本発明の第１の典型的態様を参照すると、管路１の原料ガス、例えば、水と他の凝縮可能な不純物を除去するため前処理した天然ガスを、第１の熱交換器３１０の第１の気化する冷媒との間接熱交換によって第１の温度範囲を通して冷やす。冷媒は、例えば、エタン、エチレン、プロパン、ブタン、ｎ−ペンタン、及びｉ−ペンタン（すなわち２−メチルブタン）から選択される２種以上の軽質炭化水素を含む多成分冷媒でよい。あるいはまた、冷媒はプロパンのような単一成分でもよい。第１の温度範囲の高い方の温度は周囲温度でよく、第１の温度範囲の低い方の温度は約−３５℃と約−５５℃の間でよい。第１の温度範囲内の所望の低い方の温度を達成するのに、特定の冷媒組成を選択してもよい。

管路５の冷やした原料ガスを、第２の熱交換器３１１の第２の気化する冷媒との間接熱交換により第２の温度範囲を通して、約−４０℃と約−１００℃の間の温度まで更に冷やす。冷媒は通常、多成分冷媒であり、例えば、メタン、エタン、エチレン、及びプロパンから選択される２種以上の成分を含むことができる。第２の温度範囲内の所望の低い方の温度を達成するのに、特定の冷媒組成を選択してもよい。

管路９の更に冷やした冷媒を、第３の熱交換器３１２の第３の気化する冷媒との間接熱交換によって、約−８５℃と約−１６０℃の間の低い方の温度に達する第３の温度範囲を通して、なお更に冷やし、液化する。この冷媒は多成分冷媒であり、例えば、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、４つの炭素原子を有する１種以上の炭化水素、ｎ−ペンタン、ｉ−ペンタン（すなわち、２−メチルブタン）、及び窒素から選択される２種以上の成分を含むことができる。この冷媒では、ｉ−ペンタンが好適な（とは言え必須ではない）成分である。第３の温度範囲内の所望の低い方の温度を達成するのに、特定の冷媒組成を選択してもよい。管路１７の最終液体製品をもたらすため、管路１３の最終液化製品を膨張弁１５を通して減圧してもよい。

第１の温度範囲は第１の温度と第２の温度とによって定義することができ、第１の温度は周囲温度でもよい。第２の温度範囲は上記の第２の温度と第３の温度とによって定義することができ、第３の温度範囲は上記の第３の温度と第４の温度とによって定義することができる。第１の温度範囲は最高の又は一番温かい温度範囲であり、第３の温度範囲は最低の又は一番冷たい温度範囲である。第１の温度は最高温度であり、第４の温度は最低温度である。

この方法のための冷却は３つの入れ子式又はカスケード式の冷却システムによって提供してもよい。第１の冷却システムは、図１を参照して上記で説明した第１の冷却システムと同様のものでよく、管路１０１の蒸気冷媒を第１段の圧縮機１０３に供給することによって機能することができ、その際ガスは２〜４ｂａｒａに圧縮され、後部冷却器１０５で冷やされ、第２の圧縮機１０７で６〜１０ｂａｒａに更に圧縮され、そして後部冷却器１０９で冷やされて、管路１１１の周囲温度の圧縮した冷媒を提供する。圧縮した冷媒は、第１の熱交換器３１０の熱交換通路で更に冷やされ、少なくとも部分的に凝縮する。管路１１３の部分的又は完全に凝縮した冷媒を絞り弁１１５を通し減圧して管路１１７の減圧した冷媒を提供し、そしてこの冷媒は別個の熱交換通路で気化して第１の熱交換器３の冷却を行う。管路１０１の気化した冷媒を上記のように圧縮する。

第２の冷却システムは、図１を参照して上記で説明した第１の冷却システムと同様のものでよく、管路２０１の蒸気冷媒を圧縮機２０３に供給することによって機能することができ、その際ガスは１０〜２０ｂａｒａに圧縮され、後部冷却器２０５でほぼ周囲温度まで冷やされる。管路２０７の圧縮した冷媒は、第１の熱交換器３１０と第２の熱交換器３１１の熱交換通路で更に冷やされ、少なくとも部分的に凝縮する。管路２０９の部分的又は完全に凝縮した冷媒を絞り弁２１１を通し減圧して管路２１３の減圧した冷媒を提供し、そしてこの冷媒は別個の熱交換通路で気化して第２の熱交換器３１１の冷却を行う。管路２０１の気化した冷媒を上記のように圧縮する。

この態様の第３の冷却システムは、前に説明した従来技術の第３の冷却システムとは異なっており、第１及び第２の冷却システムとは独立して機能する。この第３の冷却システムでは、管路３１３の凝縮した冷媒を絞り弁３１４を通して減圧し、管路３１５からの減圧した凝縮冷媒を第３の熱交換器３１２で部分的に気化してそこにおける冷却を行う。

低温の熱交換器３１２への冷媒は、完全に気化させて周囲温度より低い温度で圧縮する。圧縮した冷媒の冷却の一部は、第３の熱交換器３１２の最高温度より高く且つ熱交換器３１１における原料流の最低温度より高い温度での熱交換器３５７における自己冷却によって行われる。熱交換器３５７の気化する冷媒の圧力は、低温の熱交換器３１２の気化する冷媒の圧力より高い。

管路３１６の気化した冷媒は、第１の圧縮機３５９で３〜２５ｂａｒａの範囲の圧力に圧縮し、管路３６１の圧縮した流れを冷却器３６３で周囲温度近くまで冷やして、管路３６５の中間の圧縮ガスを提供する。この中間の圧縮ガスを管路３６７の気化した補助冷媒流（下記で説明する）と一緒にし、そして一般に周囲温度に近くて２０〜５０ｂａｒａの圧力にある一緒にした冷媒流を第２の圧縮機３１９で更に圧縮し、中間冷却器３２０で冷やして部分的に凝縮し、そして分離器３２１で分離して管路３２２の蒸気流と管路３２３の液体流とを提供する。

管路３２２の蒸気流を圧縮機３２４で３０〜７０ｂａｒａの圧力に更に圧縮し、分離器３２１からの液体流３２３をポンプ３２５によって同じ圧力に加圧し、２つの加圧した流れを一緒にして２相冷媒流３２６にし、これを後部冷却器３２７で空気又は冷却水により更に冷やす。

管路３２８の部分的又は完全に凝縮した冷媒を熱交換器３５７で更に冷やして管路３６９の冷やした冷媒を提供し、そしてこの冷媒流を第１及び第２の部分に分ける。第１の部分を絞り弁３７１を通して減圧し、補助冷媒として定義することができるこの減圧した冷媒は、管路３７３を流れて熱交換器３５７に至り、そこでそれを加温して気化させてそこでの冷却を行い、管路３６７の気化した補助冷媒流を生じさせる。冷やした冷媒の第２の部分は管路３２９を流れ、熱交換器３１２の流動通路３５６で更に冷やされて、上述の冷媒３１３をもたらす。こうして、管路３６７及び３７３の補助冷媒が管路３１５の冷媒から得られ、この態様では管路３１５の冷媒と同じ組成を有する。

随意的に、分離器３２１、ポンプ３２５、圧縮機３２４、及び冷却器３２７は使用せず、管路３２８の部分的又は完全に凝縮した冷媒は冷却器３２０から直接得られる。

通常、管路３１５の低圧冷媒流は熱交換器３１２において約２〜１０ｂａｒａの圧力範囲で気化し、その一方、管路３７３の中間圧力冷媒流は熱交換器３５７において約５〜２０ｂａｒａの範囲のより高い圧力で気化する。

上記の態様を天然ガスの液化のために使用する場合、メタンより重い炭化水素は、スクラブ塔又は他の部分凝縮及び／又は蒸留法を含めた既知の方法によって、最終的なメタン液化の前に凝縮し除去してもよい。これらの凝縮した天然ガス液体（ＮＧＬ）を分別して、冷却システムの冷媒のための選択した成分を提供してもよい。この態様に対する改変には、管路３１５及び３７３の低圧の気化する冷媒流によって行われるのより高温の冷却を行うためより高い第３の圧力で管路３６９の冷媒の一部を気化させるための方策を含めることができる。

第３の冷媒システムで使用する混合冷媒は、冷媒が広い温度範囲で気化するのを可能にする選択された成分と組成を有する。これらの成分と、冷媒が気化する温度範囲を選択する基準は、当業技術分野で周知の３ループ液化システムの第３又は低レベルの冷却ループで通常使用される混合冷媒を選択する基準と異なっている。本発明の第３のループの混合冷媒は、第３の温度範囲（すなわち第３の熱交換器３１２）でも第２の温度範囲の最低温度より高い温度（すなわち第２の熱交換器３１１の最低温度より高い）でも気化することができるべきである。冷媒の組成と圧力に応じて、第２の温度範囲の最高温度より高い温度での気化が可能なことがあり且つ望ましいことがある。

第３のループで使用する冷媒の代表的な組成（モル％）は、５〜１５％の窒素、３０〜６０％のメタン、１０〜３０％のエタン、０〜１０％のプロパン、及び０〜１５％のｉ−ペンタンを含むことができる。冷媒中には４つの炭素原子を有する１種以上の炭化水素が存在してもよいが、好適には４つの炭素原子を有する１種以上の炭化水素の総濃度はｉ−ペンタンの濃度より低い。気化する圧力によるが、冷媒中の４つの炭素原子を有する１種以上の炭化水素に対するｉ−ペンタンのモル比は通常１より大きく、１．５より大きくてもよい。冷媒中にはノルマルのペンタン（ｎ−ペンタン）も存在してもよいが、その濃度は好適にはｉ−ペンタンより低い。

第３の冷却ループで使用するための冷媒成分は、天然ガス原料の初期冷却によって凝縮するメタンより重い炭化水素液体から供給を受けてもよい。これらの凝縮した天然ガス液体（ＮＧＬ）を周知の方法によって回収及び分別して、好適な混合冷媒で使用するための個々の成分を得てもよい。例えば、天然ガス原料がｎ−ペンタンとｉ−ペンタンの両方を含む場合、そしてこれらの成分を第３の冷媒ループの冷媒で使用するため蒸留によってＮＧＬから回収する場合には、冷媒中のｎ−ペンタンに対するｉ−ペンタンのモル比は原料ガス中のｎ−ペンタンに対するｉ−ペンタンのモル比より大きくてもよい。好適には、冷媒中のｎ−ペンタンに対するｉ−ペンタンのモル比は原料ガス中のｎ−ペンタンに対するｉ−ペンタンのモル比の２倍より大きい。ｉ−ペンタンはｎ−ペンタンより凝固点が低く、そしてそれは冷媒をより低い温度で使用するのを可能にするので、この冷媒中で使用するのにｉ−ペンタンはｎ−ペンタン以上に好適である。

天然ガス原料がｉ−ペンタンと、４つの炭素原子を有する１種以上の炭化水素の両方を含む場合、そしてこれらの成分を第３の冷媒ループの冷媒で使用するため蒸留によってＮＧＬから回収する場合には、冷媒中の４つの炭素原子を有する１種以上の炭化水素に対するｉ−ペンタンのモル比は原料ガス中の４つの炭素原子を有する１種の炭化水素に対するｉ−ペンタンのモル比より大きくてもよい。

この態様の第３の冷却ループは自己冷却型であり、第１及び第２の冷却ループから独立している。図１の方法と対照的に、図２の第３の冷却ループの圧縮した冷媒は第１及び第２の冷却ループによって第１及び第２の熱交換ゾーンで冷やされることはない。このため、図１の方法と比較して、第１及び第２の冷却ループの負荷が軽減され、こうして第１及び第２の冷却ループの第１及び第２の熱交換ゾーンと圧縮設備の寸法が縮小する。これは、非常に大きな製品処理能力を得るよう設計した液化システムで図２の方法を使用する場合に特に有益である。第１及び第２の冷却ループの圧縮及び熱交換設備の寸法が設備供給業者から入手可能な最大寸法に達している場合、図１の方法よりも図２の方法によって高い生産速度を達成できる。

図２の方法の態様の変形が可能である。例えば、１段又は２段以上の圧縮を必要に応じて使用してもよく、これは蒸気圧縮段とともにポンプ送りするための複数の液体流を形成する。別の変形では、圧縮システムの冷媒の組成と圧力は、段間での凝縮が発生せず蒸気／液体の分離が必要ないようなものでもよい。

図２の方法の別の態様では、第２の冷却システムは必要なく、熱交換器３１１、弁２１１、圧縮機２０３、冷却器２０５、及び関連する配管を使用しない。この別態様では、熱交換器３１０は管路２０７を通して供給される冷媒を冷やすための通路を含まない。従って、この態様の方法は、管路１３の液化した製品を提供するため第１及び第２の温度範囲を逐次的に通過する管路１の原料ガスを冷やすことを含み、その際ガス流を冷やすための冷却は、第１の温度範囲で気化する管路１１７の第１の冷媒と、第２の温度範囲で気化し第１の温度範囲の最低温度より高い温度で更に気化する管路３１５の第２の冷媒とによって行われる。こうして、第１及び第２の冷媒が気化する温度範囲は重なり合う。この別態様では、第１の冷媒はプロパンでよく、第２の冷媒は多成分冷媒でよい。この態様の別のバージョンでは、両方の冷媒とも選択された多成分冷媒でよい。

ここで図３の典型的態様を参照すると、低温の熱交換器３１２の冷却を行う第３の冷却ループを改変して、相分離によって第３の冷媒から得た内部的な補助液体冷媒による自己冷却を行う。図３の態様では、液化される管路９の原料流をこの低温熱交換器でその最終の最低温度に冷やし、減圧して管路１３の液体製品を提供し、これを減圧して管路１７の減圧した製品を提供してもよい。この最終の冷却のための寒冷は、管路３２９の冷媒を冷やして管路３１３の冷やした液体冷媒にし、絞り弁３１４を通して減圧し管路３１５の減圧した冷媒を生じさせ、そしてこの冷媒を部分的又は完全に気化させて熱交換器３１２の冷却を行うことによって提供する。

管路３１６の部分的又は完全に気化した冷媒を、絞り弁３７５を通して減圧することによって得られる減圧した冷媒（下記で説明する）と一緒にして、管路３７７の一緒にした冷媒流を生じさせる。補助冷媒流と記述することができる、この一緒にした冷媒流を、熱交換器３７９で加温し気化させてそこでの冷却を行い、管路３８１の気化した補助冷媒を発生させる。この気化した補助冷媒を圧縮機３１９で圧縮し、中間冷却器３２０で冷やして部分的に凝縮し、そして分離器３２１で分離して管路３２２の蒸気流と管路３２３の液体流とを提供する。

管路３２２の蒸気流は圧縮機３２４で３０〜７０ｂａｒａの圧力に更に圧縮し、分離器３２１からの液体流はポンプ３２５によって同じ圧力に加圧して、２つの加圧した流れを一緒にして２相冷媒流３２６にし、これを後部冷却器３２７で空気又は冷却水によって更に冷やして、管路３２８の部分的に凝縮した補助冷媒を提供する。

随意的に、分離器３２１、ポンプ３２５、圧縮機３２４、及び冷却器３２７は使用せず、管路３２８の部分的に凝縮した冷媒は冷却器３２０から直接提供される。

この部分的に凝縮した補助冷媒流は管路３２８を通って分離器３３０へと流れ、そこで分離されて管路３８５の蒸気冷媒部分と管路３８３の液体冷媒部分とを生じる。管路３８３の液体冷媒部分を熱交換器３７９で冷やして管路３８９の冷やした冷媒を生じさせ、これを絞り弁３７５を通して減圧し管路３１６の部分的又は完全に気化した冷媒と一緒にして、管路３７７の補助冷媒流を生じさせる。

このように、管路３８３、３８９、３７７、及び３８１の冷媒は管路３１５の冷媒から得られる補助冷媒である。この態様では、この補助冷媒は管路３１５の冷媒と同じ成分を含むが組成が異なっている。組成が異なるのは、管路３８７の液体冷媒と管路３８５の蒸気冷媒とを生じさせる管路３２８の部分的に凝縮した冷媒の相分離の結果である。

図２及び図３に例示した態様は両方とも、最低温度の冷却を行う第３の冷却ループからの冷媒を気化させて、熱交換器３１１の第２の冷却ループによって冷やされる原料の最低温度より高い温度と低い温度の両方の温度範囲の冷却を行う点で、従来技術と異なっている。このように、熱交換器３１１における原料の最低温度より高い温度での冷却が、最低温熱交換器３１２で冷却を行う管路３１５の冷媒から得た補助冷媒を気化させることによって熱交換器３５７（図２）又は３７９（図３）で行われる。熱交換器３１１で冷やされる原料の最低温度より低い温度での冷却が、熱交換器３１２で行われる。こうして、これらの２つの温度範囲での、すなわち熱交換器３１１における原料の最低温度より高い温度及び低い温度の両方での冷却が、第３の冷却ループによって行われる。

更に、相分離後の管路３８３及び３８５の高圧冷媒を冷やすための冷却の全て又は大部分は第３の冷却ループの自己冷却によって行われ、そして第３の冷却ループにおける圧縮した冷媒のこの冷却は２つのより高温の冷却ループとは独立に行われる。この特徴は、２つのより高温の冷却ループの冷却の要求を大きく軽減し、それによって２つのより高温の冷却ループの圧縮機が工業的に入手できる最大寸法に達した場合に天然ガス液化プラントのより大きな生産能力を可能にする点で、有益である。

図２及び図３の典型的方法に代わる別の態様を、それぞれ図４及び図５に示す。これらの別態様では、第１の冷却ループ（圧縮機１０３及び１０７、冷却器１０５及び１０９、そして絞り弁１１５）を単一構成要素のカスケード冷却システムに置き換える。第１の冷却ループの単一の冷媒としてプロパンを使用してもよい。第２及び第３の冷却ループは図２及び図３の態様と変わりがない。

多段圧縮機１１９と後部冷却器１２１は、周囲温度に近い温度及び１０〜１５ｂａｒａの範囲の圧力の管路１２３の圧縮した冷媒を提供するよう運転される。管路１２３の圧縮した冷媒は絞り弁１２５を通して減圧し、管路１２７の減圧した冷媒を熱交換器１２９で部分的に気化してそこでの冷却を行い、管路１３１の２相冷媒をもたらす。この２相冷媒を分離器１３３で分離して管路１３５の蒸気と管路１３７の液体を提供し、この蒸気は圧縮機１１９の低圧力段の吸引側に戻す。この液体は絞り弁１３９を通して減圧し、熱交換器１２９で部分的に気化してそこでの冷却を行う。管路１４１の２相冷媒を分離器１４３で分離して管路１４５の蒸気と管路１４７の液体にし、この蒸気は圧縮機１１９の中間段の吸引側に戻す。この液体は絞り弁１４９を通して減圧し、減圧した冷媒を熱交換器１２９で気化してそこでの更なる冷却を行う。管路１５１の蒸気を圧縮機１１９の入口に戻す。

図２〜図５の態様のいずれかを、既存の２ループの複式混合冷媒液化プラント又は２ループのプロパン混合冷媒天然ガス液化プラントに改造設備として設置してもよい。

図３の方法を以下の非限定的な例によって説明するが、そこでは管路１の天然ガスの１００ｋｇ−ｍｏｌ／ｈの原料ガス流を液化して管路１７の液化天然ガス（ＬＮＧ）製品を提供する。管路１の原料ガスは、事前に精製（図示せず）して水と酸性ガス不純物を除去されていて、温度２７℃、圧力６０ｂａｒａで供給される。管路１の原料ガスと管路２０７の混合冷媒蒸気を第１の熱交換器１３０で、メタン２％、エタン６２％、及びイソブタンとブタンを合わせて３４％のモル組成を有する気化する混合冷媒により−３９℃の温度に冷やす。この冷却を実行するため、混合冷媒流１１３を熱交換器３１０で気化させ加温してから、５ｂａｒａの圧力で圧縮機１０３に供給する。圧縮機１０３は１９．５ｂａｒａの吐出圧力を有する。冷却水又は空気といった周囲温度の冷却媒体を使用して、混合冷媒を後部冷却器１０５で３６．５℃の温度に冷やし凝縮させる。結果として得られた流れを圧縮機１０７で３４ｂａｒの圧力に更に圧縮し、後部冷却器１０９で冷却水又は空気といった周囲温度の冷却媒体を使用して３６．５℃に冷やす。管路１１３の総混合冷媒流量は１２４ｋｇ−ｍｏｌ／ｈである。

管路５の冷やした原料と管路２０８の第２の混合冷媒を第２の熱交換器３１１で−１９９℃の温度に冷やし、管路９の更に冷やした原料と管路２０９の更に冷やした第２の混合冷媒を生じさせる。管路２０９の混合冷媒を弁２１１を通して絞って４．２ｂａｒａの圧力にし、管路２１３の減圧した混合冷媒を生じさせる。管路２１３の混合冷媒を熱交換器３１１で気化してそこでの冷却を行う。この第２の冷却ループのための混合冷媒は、８７ｋｇ−ｍｏｌ／ｈの流量と、２７モル％のメタン、６３モル％のエタン及び１０モル％のプロパンの組成を有する。管路２０１の気化した第２の混合冷媒流を中間冷却する３段の圧縮機２０３で５７ｂａｒａの圧力に圧縮する。圧縮した混合冷媒を後部冷却器２０５で冷却水を使用して３６．５℃に冷やし、管路２０７の冷やした圧縮混合冷媒を提供する。

管路９の原料ガスと管路３２９の第３の混合冷媒を第３の熱交換器３１２で−１５６℃の最終温度に冷やし、それぞれ管路１７のＬＮＧ製品と管路３１３の凝縮した第３の混合冷媒を生じさせる。管路３１３の混合冷媒を弁３１４を通して絞って３．７ｂａｒａの圧力にし、管路３１５の減圧した第３の混合冷媒を提供する。この減圧した第３の混合冷媒は第３の熱交換器３１２で部分的に気化してそこでの冷却を行い、管路３１６の部分的に気化した冷媒は９５％の蒸気分率と−１２３℃の温度を有する。この第３の冷却ループのための管路３２９の混合冷媒は、５９ｋｇ−ｍｏｌ／ｈの流量と、１２％の窒素、５２％のメタン、１８％のエタン、６％のプロパン、及び１２％のｉ−ペンタンの組成（モル％）を有する。

管路３８９の混合冷媒を３７５で約３．６ｂａｒａの圧力に絞り、流れ３１６と一緒にして流れ３７７を作り、これを第４の熱交換器３７９で完全に気化し２６℃に加温してそこでの冷却を行う。管路３８１の気化した冷媒を第１段の圧縮機３１９で１７．７ｂａｒａに圧縮し、周囲空気又は水で冷却する中間冷却器３２０で３６．５℃に冷やし部分的に液化する。２相の冷媒を分離器３２１で分離して管路３２２の冷媒蒸気と管路３２３の冷媒液体を生じさせる。冷媒液体をポンプ３２５で４７ｂａｒａに加圧する。管路３２２の冷媒蒸気を圧縮機３２４で４７ｂａｒａの圧力に圧縮し、ポンプ３２５からの加圧した冷媒と一緒にし、管路３２６の一緒にした流れを水冷式の後部冷却器３２７で３６．５℃に冷やし、管路３２８の冷やした混合冷媒を生じさせる。２相の冷媒を分離器３３０で分離して、管路３８５の混合冷媒蒸気と管路３８３の混合冷媒液体とを生じさせる。この混合冷媒液体を第４の熱交換器３７９で冷やして管路３８９の冷やした混合冷媒を提供する。混合冷媒蒸気は、第４の熱交換器３７９で冷やし液化して管路３２９の冷やした混合冷媒を提供し、これを前に説明したように第３の熱交換器３１２で更に冷やす。

図１〜図５の上記の説明では、管路（すなわちプロセス流が流れる配管）の参照番号はそれらの管路を流れるプロセス流を指すこともある。特許請求の範囲の方法の請求項では、参照番号はそれらの管路を流れるプロセス流を示している。特許請求の範囲のシステムの請求項では、参照番号はそれらの管路を流れるプロセス流ではなく管路を示している。明確にするために特許請求の範囲の請求項に図２〜５の参照番号が含まれるが、何らかの形で請求項の範囲を限定するのを意図するものではない。

従来技術によるガス液化及び冷却システムの概略フローダイヤグラムである。 最低温の冷媒の気化のために２つの圧力レベルを利用する本発明の典型的態様によるガス液化及び冷却システムの概略フローダイヤグラムである。 最低温度範囲で使用する冷媒の相分離を利用する本発明の別の典型的態様によるガス液化及び冷却システムの概略フローダイヤグラムである。 本発明のもう一つの典型的態様によるガス液化及び冷却システムの概略フローダイヤグラムである。 本発明の別の典型的態様によるガス液化及び冷却システムの概略フローダイヤグラムである。

Claims (9)

1. ガス（１）を液化するための方法であり、液化製品（１３）を提供するため３つの熱交換ゾーン（３１０、３１１及び３１２）を逐次的に通過する原料ガス流をそれぞれ第１、第２、及び第３の温度範囲で冷やすことを含み、前記第１の温度範囲で原料ガス流を冷やすための冷却を第１の冷却ループの第１の気化する冷媒（１１７）によって行い、第２の温度範囲で当該流れを冷やすための冷却を第２の冷却ループの第２の気化する冷媒（２１３）によって行い、第３の温度範囲で当該流れを冷やすための冷却を第３の冷却ループの第３の気化する冷媒（３１５）によって行い、前記第１、第２、及び第３の冷媒は互いに組成を異にする、ガス液化方法であって、前記第３の冷却ループでの冷却は前記第１及び第２の冷却ループでの冷却とは独立していること、且つ、前記第３の（最低温）熱交換ゾーン（３１２）で気化した前記第３の気化する冷媒（３１５）から得た、そしてそれと同じ組成の、補助冷媒（３７３、３７７）を、第２の熱交換ゾーン（３１１）の最低温度より高い温度と、前記最低温熱交換ゾーンにおける気化とは異なる圧力で気化させる（３５７、３７９）ことによって、前記第３の冷却ループで追加の冷却を行うことを特徴とするガス液化方法。
2. ガス（１）を液化するための方法であり、液化製品（１３）を提供するため２つの熱交換ゾーン（３１１及び３１２）を逐次的に通過する原料ガス流をそれぞれ第１及び第２の温度範囲で冷やすことを含み、前記第１の温度範囲で原料ガス流を冷やすための冷却を第１の冷却ループの第１の気化する冷媒（２１３）によって行い、第２の温度範囲で当該流れを冷やすための冷却を、前記第１の冷却ループでの冷却とは独立して、第２の冷却ループの第２の気化する冷媒（３１５）によって行い、そして追加の冷却を、前記第２の（最低温）熱交換ゾーン（３１２）で気化した前記第２の気化する冷媒（３１５）から得た補助冷媒（３７３、３７７）を、第１の熱交換ゾーン（３１１）の最低温度より高い温度で気化させる（３５７、３７９）ことによって前記第２の冷却ループで行うガス液化方法であって、前記補助冷媒（３７３）が前記最低温熱交換ゾーン（３１２）で気化する冷媒（３１５）と同じ組成であるが、異なる圧力で気化（３７５）されることを特徴とするガス液化方法。
3. 前記最低温熱交換ゾーン（３１２）のための冷媒（３１５）を、
   （１）前記最低温熱交換ゾーンからの気化した冷媒（３１６）を圧縮し（３５９）冷やし（３６３）て中間の圧縮冷媒（３６５）を提供すること、
   （２）中間の圧縮冷媒（３６５）を気化した補助冷媒（３６７）と一緒にして一緒にした中間冷媒を提供すること、
   （３）一緒にした中間冷媒を圧縮し（３１９）冷やし（３２０）て、冷やした圧縮冷媒（３２８）を提供すること、及び、
   （４）冷やした圧縮冷媒（３２８）を気化する補助冷媒（３７３）との間接熱交換によって更に冷やし凝縮させ（３５７）て一緒にした冷媒（３６９）を提供し、その一部（３２９）が前記最低温熱交換ゾーン（３１２）のための冷媒（３１５）を提供し別の一部が当該補助冷媒（３７３）を提供すること、
   によって提供する、請求項１又は２に記載の方法。
4. 原料ガス流（１）が天然ガスである、請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
5. 前記第１の冷媒が単一又は多成分の冷媒であり、前記第２及び第３の冷媒がそれぞれ多成分の冷媒である、請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
6. 前記第１の熱交換ゾーン（３１０）が原料ガス流を−３５℃と−５５℃の間に冷却し、前記第２の熱交換ゾーン（３１１）が原料ガス流を−４０℃と−１００℃の間に冷却し、前記第３の熱交換ゾーン（３１２）が原料ガス流を−８５℃と−１６０℃の間に冷却する、請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法。
7. ガス（１）を液化するための方法であり、液化製品（１３）を提供するため３つの熱交換ゾーン（３１０、３１１及び３１２）を逐次的に通過する原料ガス流をそれぞれ第１、第２、及び第３の温度範囲で冷やすことを含み、前記第１の温度範囲で原料ガス流を冷やすための冷却を第１の冷却ループの第１の気化する冷媒（１１７）によって行い、第２の温度範囲で当該流れを冷やすための冷却を第２の冷却ループの第２の気化する冷媒（２１３）によって行い、第３の温度範囲で当該流れを冷やすための冷却を第３の冷却ループの第３の気化する冷媒（３１５）によって行い、前記第１、第２、及び第３の冷媒は互いに組成を異にし、前記第３の冷却ループでの冷却は前記第１及び第２の冷却ループでの冷却とは独立しており、前記第３の（最低温）熱交換ゾーン（３１２）で気化した前記第３の気化する冷媒（３１５）から得た、そしてそれと同じ組成の、補助冷媒（３７３、３７７）を、第２の熱交換ゾーン（３１１）の最低温度より高い温度と、前記最低温熱交換ゾーンにおける気化とは異なる圧力で気化させる（３５７、３７９）ことにより、前記第３の冷却ループで追加の冷却を行うガス液化方法によってガス流（１）を液化するためのシステムであり、液化製品（１３）を提供するため第１、第２、及び第３のそれぞれの温度範囲を逐次的に通過するガス流（１）を冷やすための３つの熱交換ゾーン（３１０、３１１及び３１２）と、当該熱交換ゾーン（３１０、３１１及び３１２）へ組成を互いに異にするそれぞれ第１、第２、及び第３の冷媒（１１７、２１３及び３１５）を提供するためのそれぞれの冷却システムとを含むガス流液化システムであって、前記最低温熱交換ゾーン（３１２）のための冷却システムがほかの熱交換ゾーン（３１０及び３１１）のための冷却システムから独立しており、且つ、前記第３の（最低温）熱交換ゾーン（３１２）で気化した前記第３の冷媒（３１５）から得た、それと同じ組成である補助冷媒（３７３、３７７）を、前記第２の熱交換ゾーン（３１１）の最低温度より高い温度と、前記最低温熱交換ゾーンにおける気化とは異なる圧力で気化させるために、更なる熱交換ゾーン（３５７、３７９）が存在することを特徴とするガス流液化システム。
8. ガス（１）を液化するための方法であり、液化製品（１３）を提供するため２つの熱交換ゾーン（３１１及び３１２）を逐次的に通過する原料ガス流をそれぞれ第１及び第２の温度範囲で冷やすことを含み、前記第１の温度範囲で原料ガス流を冷やすための冷却を第１の冷却ループの第１の気化する冷媒（２１３）によって行い、第２の温度範囲で当該流れを冷やすための冷却を、前記第１の冷却ループでの冷却とは独立して、第２の冷却ループの第２の気化する冷媒（３１５）によって行い、そして追加の冷却を、前記第２の（最低温）熱交換ゾーン（３１２）で気化した前記第２の気化する冷媒（３１５）から得た補助冷媒（３７３、３７７）を、第１の熱交換ゾーン（３１１）の最低温度より高い温度で気化させる（３５７、３７９）ことによって前記第２の冷却ループで行い、前記補助冷媒（３７３）が前記最低温熱交換ゾーン（３１２）で気化する冷媒（３１５）と同じ組成であるが、異なる圧力で気化（３７５）されるガス液化方法によってガス流（１）を液化するためのシステムであり、液化製品（１３）を提供するためそれぞれ第１及び第２の温度範囲を逐次的に通過するガス流（１）を冷やすための２つの熱交換ゾーン（３１１及び３１２）と、当該熱交換ゾーン（３１１及び３１２）へそれぞれの冷媒（２１３及び３１５）を提供するためのそれぞれ第１及び第２の冷却システムと、前記ゾーン（３１２）で気化した冷媒（３１５）から得た補助冷媒（３７３、３７７）を前記第１の熱交換ゾーン（３１１）の最低温度より高い温度で気化させるための更なる熱交換ゾーン（３５７、３７９）とを含むガス流液化システムであって、前記補助冷媒（３７３）が前記最低温熱交換ゾーン（３１２）で気化する冷媒（３１５）と同じ組成であるが、前記更なる熱交換ゾーン（３５７）において異なる圧力で気化されることを特徴とするガス流液化システム。
9. 中間の圧縮冷媒（３６５）を提供するため前記最低温熱交換ゾーンからの気化した冷媒（３１６）を圧縮し（３５９）冷やす（３６３）ための手段、
   中間の圧縮冷媒（３６５）を気化した補助冷媒（３６７）と一緒にして一緒にした中間冷媒を提供するため手段、及び、
   一緒にした中間冷媒を圧縮し（３１９）冷やし（３２０）て冷やした圧縮冷媒（３２８）を提供するため手段、
   を含み、前記更なる熱交換手段（３５７）が、気化する補助冷媒（３７３）との間接熱交換によって前記冷やした圧縮冷媒（３２８）を更に冷やし凝縮して一緒にした冷媒（３６９）を提供し、その一部（３２９）が前記最低温熱交換ゾーン（３１２）のための冷媒（３１５）を提供し、別の一部が補助冷媒（３７３）を提供する、請求項７又は８に記載のシステム。

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