JPH05196349A - ガス液化プロセスのコントロールシステム - Google Patents
ガス液化プロセスのコントロールシステムInfo
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- JPH05196349A JPH05196349A JP4203378A JP20337892A JPH05196349A JP H05196349 A JPH05196349 A JP H05196349A JP 4203378 A JP4203378 A JP 4203378A JP 20337892 A JP20337892 A JP 20337892A JP H05196349 A JPH05196349 A JP H05196349A
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S62/00—Refrigeration
- Y10S62/915—Combustion
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ガスタービン駆動の冷凍圧縮機を利用する液
化天然ガス（ＬＮＧ）プロセスの操作をコントロールす
るための方法。 【構成】 フィードフォワードコントロールシステム
で、定期的に新規な温度を予測し且つこの新規な温度を
見越して主要なフィードバックコントローラーの設定点
をリセットすることによって、周囲空気温度の変化のプ
ラント操作効率に及ぼす影響を補償し、それによってプ
ラントの操作を最適化しまた所定のＬＮＧ生産率におけ
る比燃料消費を最小にする。
化天然ガス（ＬＮＧ）プロセスの操作をコントロールす
るための方法。 【構成】 フィードフォワードコントロールシステム
で、定期的に新規な温度を予測し且つこの新規な温度を
見越して主要なフィードバックコントローラーの設定点
をリセットすることによって、周囲空気温度の変化のプ
ラント操作効率に及ぼす影響を補償し、それによってプ
ラントの操作を最適化しまた所定のＬＮＧ生産率におけ
る比燃料消費を最小にする。
Description
【０００１】
【発明の分野】本発明はガスの液化、殊に天然ガス液化
プロセスの操作をコントロールするための方法に関す
る。
プロセスの操作をコントロールするための方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】天然ガス液化はエネルギー貧困地域の市
場向け船積み用にガスを輸送可能な液体に転化するため
に、天然ガスの豊富な遠隔地において実施されている。
天然ガス（ＬＮＧ）生産の最終製品コストを減らし及び
／又は収益性を増すために、液化天然ガス生産に対する
比エネルギー消費を最小にすることが望ましい。これと
は別に、最大生産率で可能なエネルギーの最小量を消費
する間に、ある時点でＬＮＧ生産を最大にする必要が生
じてくる。極低温度における天然ガスの液化は一つ又は
それ以上のエネルギー集約的な冷凍システムを必要と
し、またこのような冷凍システムの適正なコントロール
はエネルギー消費を最小にするために又はＬＮＧ生産量
を最大にするために決定的である。
場向け船積み用にガスを輸送可能な液体に転化するため
に、天然ガスの豊富な遠隔地において実施されている。
天然ガス（ＬＮＧ）生産の最終製品コストを減らし及び
／又は収益性を増すために、液化天然ガス生産に対する
比エネルギー消費を最小にすることが望ましい。これと
は別に、最大生産率で可能なエネルギーの最小量を消費
する間に、ある時点でＬＮＧ生産を最大にする必要が生
じてくる。極低温度における天然ガスの液化は一つ又は
それ以上のエネルギー集約的な冷凍システムを必要と
し、またこのような冷凍システムの適正なコントロール
はエネルギー消費を最小にするために又はＬＮＧ生産量
を最大にするために決定的である。
【０００３】フィードバックコントロールシステム（fe
edback control system）はこのように大きな複合プロ
セスのプラントの操作で通常遭遇する不安をコントロー
ルすることによってＬＮＧプラントの効率よい操作を達
成するために広く用いられている。このような不安は例
えば、プラントにおけるある機器の操作上の混乱、プラ
ント操作員による操作条件の調整、生産率の変化、その
他に起因して生ずる。これらのフィードバックコントロ
ールシステムにおいては、圧力、温度、流量、組成、及
びプロセス中の特定個所における液体保有量を含む複数
のパラメータが、各パラメータを測定し、各パラメータ
ーのその設定点からの偏りを定め、そしてその偏りの値
を用いることによって所望の設定点に調節されて設定点
からの各パラメーターの偏りを最小にするためにプロセ
ス中のいずれかの個所における機器の一部分（例えば
弁）を調節する。このようなフィードバックコントロー
ルシステムに利用される特定のハードウェア及びソフト
ウェアは、プロセスプラントコントロールの分野でよく
知られているので、例えば Chemical Engineers' Handb
ook、第５版、UcGraw-Hill、pp. 22-1〜22-147参照のこ
と。
edback control system）はこのように大きな複合プロ
セスのプラントの操作で通常遭遇する不安をコントロー
ルすることによってＬＮＧプラントの効率よい操作を達
成するために広く用いられている。このような不安は例
えば、プラントにおけるある機器の操作上の混乱、プラ
ント操作員による操作条件の調整、生産率の変化、その
他に起因して生ずる。これらのフィードバックコントロ
ールシステムにおいては、圧力、温度、流量、組成、及
びプロセス中の特定個所における液体保有量を含む複数
のパラメータが、各パラメータを測定し、各パラメータ
ーのその設定点からの偏りを定め、そしてその偏りの値
を用いることによって所望の設定点に調節されて設定点
からの各パラメーターの偏りを最小にするためにプロセ
ス中のいずれかの個所における機器の一部分（例えば
弁）を調節する。このようなフィードバックコントロー
ルシステムに利用される特定のハードウェア及びソフト
ウェアは、プロセスプラントコントロールの分野でよく
知られているので、例えば Chemical Engineers' Handb
ook、第５版、UcGraw-Hill、pp. 22-1〜22-147参照のこ
と。
【０００４】米国特許第３,７４２,７２１号にはガス液
化プロセスのためのコントロール方法が開示されている
が、それによると、メインの液化熱交換器の冷媒側の温
度は循環中の冷媒の流れに適切な量の補給冷媒を加える
ことによってコントロールされている。更に同一個所の
圧力は冷媒圧縮機の速度を制御することによってコント
ロールされている。温度、圧力及び液面水準をコントロ
ールする他のフィードバックコントロール・ループも述
べられている。
化プロセスのためのコントロール方法が開示されている
が、それによると、メインの液化熱交換器の冷媒側の温
度は循環中の冷媒の流れに適切な量の補給冷媒を加える
ことによってコントロールされている。更に同一個所の
圧力は冷媒圧縮機の速度を制御することによってコント
ロールされている。温度、圧力及び液面水準をコントロ
ールする他のフィードバックコントロール・ループも述
べられている。
【０００５】ＬＮＧプラントの電算機制御システム操作
の基礎的概念が Oil and Gas Journal, pp. 57〜60, No
v. 26, 1979に B.G. Tompkins により「ＬＮＧプラン
トの電算機システム：その概念的哲学」と題して記述さ
れている。著者はこのようなシステムの設計に重要な因
子を網羅し、そしてこのシステムにおいて利用できる種
々の型のハードウェア及びソフトウェアを概説してい
る。
の基礎的概念が Oil and Gas Journal, pp. 57〜60, No
v. 26, 1979に B.G. Tompkins により「ＬＮＧプラン
トの電算機システム：その概念的哲学」と題して記述さ
れている。著者はこのようなシステムの設計に重要な因
子を網羅し、そしてこのシステムにおいて利用できる種
々の型のハードウェア及びソフトウェアを概説してい
る。
【０００６】米国特許第４,４５７,７６８号に、天然ガ
スを液化するために使われる冷凍プロセスのコントロー
ルが開示されており、このプロセスにおいては一つ又は
それ以上の冷媒フラッシュドラムの液体レベルはドラム
からの液体流量を調節することによって維持される。主
液化熱交換器の液体冷媒レベルは圧力降下弁を通して循
環冷媒の流量を制御することによって維持される。
スを液化するために使われる冷凍プロセスのコントロー
ルが開示されており、このプロセスにおいては一つ又は
それ以上の冷媒フラッシュドラムの液体レベルはドラム
からの液体流量を調節することによって維持される。主
液化熱交換器の液体冷媒レベルは圧力降下弁を通して循
環冷媒の流量を制御することによって維持される。
【０００７】一連のソ連邦特許ＳＵ １,０４３,４４
２、１,３５４,００７、１,３５７,６６２及び１,４５
８,６６３号には、流量、液レベル、圧力、温度差及び
実際の温度を調節するためのループを包含するＬＮＧプ
ラント操作に対する種々のフィードバックコントロール
システムが開示されている。
２、１,３５４,００７、１,３５７,６６２及び１,４５
８,６６３号には、流量、液レベル、圧力、温度差及び
実際の温度を調節するためのループを包含するＬＮＧプ
ラント操作に対する種々のフィードバックコントロール
システムが開示されている。
【０００８】天然ガスの液化に使用される多成分冷凍シ
ステム用の自働調節システムが米国特許第４,８０９,１
５４号に開示されている。このシステムには、例えば温
度、圧力、流量及び組成のようなプラントの種々な条件
を検出するための複数のセンサー、サーボ調節される弁
のような複数の調節器及びコントロールプログラムを実
行するための電算機が含まれている。このコントロール
システムによってプラントを操作して最高可能性の効率
でもって所望の生産率を上げることができるか又は、そ
の生産率において最高可能性の効率を達成する一方で生
産率を最大化する。コントロールシステムはプラント状
態の変化に応答して機器のいろいろな部分を調整して調
節器の所望の設定点からの偏位を取除く。従ってコント
ロールシステムはフィードバック様式で機能する。
ステム用の自働調節システムが米国特許第４,８０９,１
５４号に開示されている。このシステムには、例えば温
度、圧力、流量及び組成のようなプラントの種々な条件
を検出するための複数のセンサー、サーボ調節される弁
のような複数の調節器及びコントロールプログラムを実
行するための電算機が含まれている。このコントロール
システムによってプラントを操作して最高可能性の効率
でもって所望の生産率を上げることができるか又は、そ
の生産率において最高可能性の効率を達成する一方で生
産率を最大化する。コントロールシステムはプラント状
態の変化に応答して機器のいろいろな部分を調整して調
節器の所望の設定点からの偏位を取除く。従ってコント
ロールシステムはフィードバック様式で機能する。
【０００９】多くのＬＮＧプラントは遠隔の地域に位置
しており、そこでは冷媒圧縮機は現地において発生する
蒸気を使う蒸気タービンによるか、又はプラント供給ガ
ス及び／又は製品ガスの一部を燃焼するガスタービンに
よって駆動される。ガスタービンの方が潜在的に低い全
体コストが得られる多くの立地においては蒸気タービン
より好まれている。ところがガスタービンには出力が周
囲空気温度によって影響を受けると言う不利益がある。
周囲空気温度の上昇は、ＬＮＧプラント性能上に二つの
潜在的効果を有している。即ち（１）もしタービンが最
大可能出力で運転していないならば、タービン燃焼器へ
の燃料供給量の増加がＬＮＧ生産を維持するのに必要な
出力を提供するために要求されるか、又は（２）もしタ
ービンが最大可能出力で運転しているならば、タービン
出力は減少するであろうし、またＬＮＧ生産も同様に減
少するであろう。周囲空気温度の低下は典型的に反対応
答を惹起して、ガスタービンの可能出力は増加する。更
に、プラントの立地によって冷媒圧縮機中間冷却及び最
終冷却用に周囲空気による冷却の採用が要求されるとき
は、周囲空気温度が高い場合は、冷凍システムからの熱
除去は減少し、これは今度はガス液化用に使用できる冷
凍量を減らすことになる。
しており、そこでは冷媒圧縮機は現地において発生する
蒸気を使う蒸気タービンによるか、又はプラント供給ガ
ス及び／又は製品ガスの一部を燃焼するガスタービンに
よって駆動される。ガスタービンの方が潜在的に低い全
体コストが得られる多くの立地においては蒸気タービン
より好まれている。ところがガスタービンには出力が周
囲空気温度によって影響を受けると言う不利益がある。
周囲空気温度の上昇は、ＬＮＧプラント性能上に二つの
潜在的効果を有している。即ち（１）もしタービンが最
大可能出力で運転していないならば、タービン燃焼器へ
の燃料供給量の増加がＬＮＧ生産を維持するのに必要な
出力を提供するために要求されるか、又は（２）もしタ
ービンが最大可能出力で運転しているならば、タービン
出力は減少するであろうし、またＬＮＧ生産も同様に減
少するであろう。周囲空気温度の低下は典型的に反対応
答を惹起して、ガスタービンの可能出力は増加する。更
に、プラントの立地によって冷媒圧縮機中間冷却及び最
終冷却用に周囲空気による冷却の採用が要求されるとき
は、周囲空気温度が高い場合は、冷凍システムからの熱
除去は減少し、これは今度はガス液化用に使用できる冷
凍量を減らすことになる。
【００１０】周囲空気温度は通常毎日最小と最大を繰返
し、又は激しい天候変化による巾広い変動にさらされる
から、ガス液化プロセスの最適化は上記に引用した基礎
参照文献に記述された様々なフィードバックコントロー
ルシステムを用いては不可能である。下記の明細書に開
示され、また特許請求項に限定された本発明は、上記の
問題を解決し、そしてプラント現地における動的な周囲
温度の変化期間中、ＬＮＧプラントの最適操作を可能な
らしめるものである。
し、又は激しい天候変化による巾広い変動にさらされる
から、ガス液化プロセスの最適化は上記に引用した基礎
参照文献に記述された様々なフィードバックコントロー
ルシステムを用いては不可能である。下記の明細書に開
示され、また特許請求項に限定された本発明は、上記の
問題を解決し、そしてプラント現地における動的な周囲
温度の変化期間中、ＬＮＧプラントの最適操作を可能な
らしめるものである。
【００１１】発明の摘要 本発明は、供給ガスが少くとも一つのガスタービン駆動
圧縮機を利用する冷凍システムによって与えられる少く
とも一つの冷媒を用いる間接熱交換による液化システム
において液化され、またこの冷凍システムは少くとも一
つのフィードバックコントロールループを利用するガス
液化プロセスを操作する方法である。この方法は下記の
ステップからなっている、即ち （ａ） 所定時刻において、液化プロセスの現地におけ
る周囲空気温度を測定し； （ｂ） 所定時刻におけるフィードバックコントロール
ループの設定点を包含する液化プロセスの最適操作条件
を定め、そしてフィードバックコントロールループの設
定点を包含する最適操作条件で液化プロセスを操作し； （ｃ） 将来時刻における周囲空気温度を予測し； （ｄ） 将来時刻におけるフィードバックコントロール
の新規の設定点を包含する液化プロセスの新規の最適操
作条件を定め、そして旧設定点を新規の設定点に変更す
ることを包含する新規の最適操作条件へ、旧最適操作条
件を変更し； （ｅ） 新規の設定点を包含する新規の最適条件で液化
プロセスを操作し；そして （ｆ） 所定時刻と将来時刻との時間差によって限定さ
れる時間間隔でステップ（ａ）、（ｃ）、（ｄ）及び
（ｅ）を繰返す。
圧縮機を利用する冷凍システムによって与えられる少く
とも一つの冷媒を用いる間接熱交換による液化システム
において液化され、またこの冷凍システムは少くとも一
つのフィードバックコントロールループを利用するガス
液化プロセスを操作する方法である。この方法は下記の
ステップからなっている、即ち （ａ） 所定時刻において、液化プロセスの現地におけ
る周囲空気温度を測定し； （ｂ） 所定時刻におけるフィードバックコントロール
ループの設定点を包含する液化プロセスの最適操作条件
を定め、そしてフィードバックコントロールループの設
定点を包含する最適操作条件で液化プロセスを操作し； （ｃ） 将来時刻における周囲空気温度を予測し； （ｄ） 将来時刻におけるフィードバックコントロール
の新規の設定点を包含する液化プロセスの新規の最適操
作条件を定め、そして旧設定点を新規の設定点に変更す
ることを包含する新規の最適操作条件へ、旧最適操作条
件を変更し； （ｅ） 新規の設定点を包含する新規の最適条件で液化
プロセスを操作し；そして （ｆ） 所定時刻と将来時刻との時間差によって限定さ
れる時間間隔でステップ（ａ）、（ｃ）、（ｄ）及び
（ｅ）を繰返す。
【００１２】これらのステップは液化プロセスの操作の
ためのフィードフォワードコントロール（feedforward
control system）方法を提供するものであって、プロセ
スに対する最適操作条件を維持せんがために周囲空気温
度の変化を予測するものである。
ためのフィードフォワードコントロール（feedforward
control system）方法を提供するものであって、プロセ
スに対する最適操作条件を維持せんがために周囲空気温
度の変化を予測するものである。
【００１３】最適操作条件は、原料ガスを液化するのに
必要な比燃料消費を最小にするように、又はその代りに
この供給速度で比燃料消費を最小にしつつ原料ガスの液
化速度を維持するように選択することができる。
必要な比燃料消費を最小にするように、又はその代りに
この供給速度で比燃料消費を最小にしつつ原料ガスの液
化速度を維持するように選択することができる。
【００１４】選択された将来時刻における周囲温度の予
測は、液化プラントの現地における毎日の天気予報を利
用することによって達成できるか、又は毎回の与えられ
た時刻及びそれ以前に行われる規則的に繰返される周囲
空気温度の測定を外挿することによって達成できる。
測は、液化プラントの現地における毎日の天気予報を利
用することによって達成できるか、又は毎回の与えられ
た時刻及びそれ以前に行われる規則的に繰返される周囲
空気温度の測定を外挿することによって達成できる。
【００１５】本発明はまた、上述したステップ（ａ）か
ら（ｆ）までを達成するために必要な要素、例えばプロ
セス操作条件を最適化し、また液化システムと冷凍シス
テムにおける一つ又はそれ以上のフィードバックコント
ロールループの設定点をリセットする監視調節システム
を含めて成り立っているシステムをも含んでいる。
ら（ｆ）までを達成するために必要な要素、例えばプロ
セス操作条件を最適化し、また液化システムと冷凍シス
テムにおける一つ又はそれ以上のフィードバックコント
ロールループの設定点をリセットする監視調節システム
を含めて成り立っているシステムをも含んでいる。
【００１６】詳細な発明の説明 本発明のコントロールシステムは、供給原料ガスを予備
冷却し且つ液化する冷凍システムにおける一つ又はそれ
以上のガスタービン駆動の圧縮機を利用するいかなるガ
ス液化プロセスにも適用することができる。供給原料ガ
スは典型的には天然ガスであり、このガスは遠方の市場
への輸送のために、遠隔のプラント現地で液化される。
代表的な液化プロセス及び関連するフィードバックコン
トロールシステムは初期に引用した米国特許第４,８０
９,１５４号に記載されており、これを参照して本明細
書に組入れてある。
冷却し且つ液化する冷凍システムにおける一つ又はそれ
以上のガスタービン駆動の圧縮機を利用するいかなるガ
ス液化プロセスにも適用することができる。供給原料ガ
スは典型的には天然ガスであり、このガスは遠方の市場
への輸送のために、遠隔のプラント現地で液化される。
代表的な液化プロセス及び関連するフィードバックコン
トロールシステムは初期に引用した米国特許第４,８０
９,１５４号に記載されており、これを参照して本明細
書に組入れてある。
【００１７】図１を参照して、予め乾燥し且つ加圧した
天然ガス原料流１は温度を周囲温度で、また圧力は約３
００ないし１７００psigの間で、冷凍システム２０１に
流入させる。この２０１において原料流は当業界で知ら
れているタイプであるクローズドループ冷凍システムに
よって提供される最初の蒸発中の冷媒に接する間接熱交
換器によって冷却される。このような冷凍システムの一
つは初期に引用した米国特許第４,８０９,１５４号の図
１に記載されている。類似のシステムが米国特許第３,
７６３,６５８号に記載されており、本明細書にも参照
して組入れられている。このシステム用の冷媒はアンモ
ニア、窒素、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プ
ロピレン、ブタン及びそれらの混合物から選ぶことがで
きる。温度が約−１０°Ｆと−８０°Ｆの間にある冷却
された原料ガスはライン３を流れてガス液化システム２
０３に至り、ここでこの原料ガスの流れは下記に更に詳
しく記述するように蒸発中の冷媒を用いる間接熱交換に
よって更に冷却され且つ液化される。最終の液化ガス製
品の流れ５は約０.５psigと５psigとの間の典型的な圧
力で且つ約−２５５°Ｆと−２６５°Ｆの間の温度で、
ガス液化システム２０３から引き出される。冷凍システ
ム２０１から出る一種又はそれ以上の冷媒の流れからな
る冷媒の流れ７は、液化システム２０３で温められ且つ
蒸発させられるが、その際に原料ガスを液化し；蒸発し
た冷媒の流れ９は冷凍システム２０１へ戻され、ここで
流れ９は圧縮、冷却、部分液化され、そして冷媒７とし
てガス液化システム２０３に戻される。冷凍システム２
０１はガスタービンシステム２０５の象徴的表示である
軸１５及び１７によって駆動される一つ又は二つの遠心
式及び／又は軸流圧縮機を利用するが、このガスタービ
ンで冷媒圧縮機を駆動するための軸を働かせるために空
気１１及び燃料１３が燃焼させられる。
天然ガス原料流１は温度を周囲温度で、また圧力は約３
００ないし１７００psigの間で、冷凍システム２０１に
流入させる。この２０１において原料流は当業界で知ら
れているタイプであるクローズドループ冷凍システムに
よって提供される最初の蒸発中の冷媒に接する間接熱交
換器によって冷却される。このような冷凍システムの一
つは初期に引用した米国特許第４,８０９,１５４号の図
１に記載されている。類似のシステムが米国特許第３,
７６３,６５８号に記載されており、本明細書にも参照
して組入れられている。このシステム用の冷媒はアンモ
ニア、窒素、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プ
ロピレン、ブタン及びそれらの混合物から選ぶことがで
きる。温度が約−１０°Ｆと−８０°Ｆの間にある冷却
された原料ガスはライン３を流れてガス液化システム２
０３に至り、ここでこの原料ガスの流れは下記に更に詳
しく記述するように蒸発中の冷媒を用いる間接熱交換に
よって更に冷却され且つ液化される。最終の液化ガス製
品の流れ５は約０.５psigと５psigとの間の典型的な圧
力で且つ約−２５５°Ｆと−２６５°Ｆの間の温度で、
ガス液化システム２０３から引き出される。冷凍システ
ム２０１から出る一種又はそれ以上の冷媒の流れからな
る冷媒の流れ７は、液化システム２０３で温められ且つ
蒸発させられるが、その際に原料ガスを液化し；蒸発し
た冷媒の流れ９は冷凍システム２０１へ戻され、ここで
流れ９は圧縮、冷却、部分液化され、そして冷媒７とし
てガス液化システム２０３に戻される。冷凍システム２
０１はガスタービンシステム２０５の象徴的表示である
軸１５及び１７によって駆動される一つ又は二つの遠心
式及び／又は軸流圧縮機を利用するが、このガスタービ
ンで冷媒圧縮機を駆動するための軸を働かせるために空
気１１及び燃料１３が燃焼させられる。
【００１８】本書で用いられる比出力（specific powe
r）と言う用語は、液化ガス製品の単位生産率当りのガ
スタービンの単位軸馬力として定義される。比燃料消費
（specific fuel consumption）と言う用語は、液化ガ
ス製品の単位生産当りガスタービン用に燃焼する燃料の
単位量として定義される。最大有効能力（maximum avai
lable power）と言う用語は、周囲条件について所定の
設定値に対して最大許容排ガス温度で運転するときにお
けるタービンの出力として定義される。一般に比出力が
増加するときは、比燃料消費もまた増加する；比出力が
減少するときは、比燃料消費もまた減少する。ＬＮＧプ
ラントが最適の定常状態で運転しているときは、周囲温
度の増加は比出力及び比燃料消費の両者を増加せしめる
ことになろう。そしてこの増加は本発明に記述されてい
るように適切なプロセスコントロールの戦略によってこ
れを最小にすることができる。ともかくも本発明の包括
的な目的は日周的、季節周的共に周囲温度が変化するよ
うに生産要件について所定の設定に対する総合的比燃料
消費を最小にすることである。
r）と言う用語は、液化ガス製品の単位生産率当りのガ
スタービンの単位軸馬力として定義される。比燃料消費
（specific fuel consumption）と言う用語は、液化ガ
ス製品の単位生産当りガスタービン用に燃焼する燃料の
単位量として定義される。最大有効能力（maximum avai
lable power）と言う用語は、周囲条件について所定の
設定値に対して最大許容排ガス温度で運転するときにお
けるタービンの出力として定義される。一般に比出力が
増加するときは、比燃料消費もまた増加する；比出力が
減少するときは、比燃料消費もまた減少する。ＬＮＧプ
ラントが最適の定常状態で運転しているときは、周囲温
度の増加は比出力及び比燃料消費の両者を増加せしめる
ことになろう。そしてこの増加は本発明に記述されてい
るように適切なプロセスコントロールの戦略によってこ
れを最小にすることができる。ともかくも本発明の包括
的な目的は日周的、季節周的共に周囲温度が変化するよ
うに生産要件について所定の設定に対する総合的比燃料
消費を最小にすることである。
【００１９】フィードバックコントロールシステムは大
規模で錯綜したプロセス用プラントの操作において通常
遭遇する不安・動揺をコントロールするための効率的な
プラント操作を達成するために、化学プロセス及び石油
プロセス工業において広く使用されている。このような
不安・動揺は例えばプラントの中のある機器の運転上の
混乱、プラントの操作員による操作の変更、供給原料の
流れの特性の変化、周囲条件の変化その他に起因して生
ずる。このようなフィードバックコントロールシステム
においてはプロセス中の特定個所における圧力、温度、
流量、組成及び液面水準を含む複数のパラメータが各パ
ラメータを測定し、各パラメータのその設定点からの偏
位を決め、そして各の測定されたパラメータの設定点か
らの偏位を最小にせんがためにプロセス中のいずこか他
の場所における機器の部品（例えば弁）を調節するのに
この偏位の値を使うことによって所望の設定点に調節さ
れる。このようなフィードバックコントロールシステム
において利用される特定のハードウェア及びソフトウェ
アはプロセスプラントコントロールの分野でよく知られ
ている；例えばChemical Engineers′Handbook, 第５
版，McGraw-Hill, pp.２２−１から２２−１４７を参照
されたい。
規模で錯綜したプロセス用プラントの操作において通常
遭遇する不安・動揺をコントロールするための効率的な
プラント操作を達成するために、化学プロセス及び石油
プロセス工業において広く使用されている。このような
不安・動揺は例えばプラントの中のある機器の運転上の
混乱、プラントの操作員による操作の変更、供給原料の
流れの特性の変化、周囲条件の変化その他に起因して生
ずる。このようなフィードバックコントロールシステム
においてはプロセス中の特定個所における圧力、温度、
流量、組成及び液面水準を含む複数のパラメータが各パ
ラメータを測定し、各パラメータのその設定点からの偏
位を決め、そして各の測定されたパラメータの設定点か
らの偏位を最小にせんがためにプロセス中のいずこか他
の場所における機器の部品（例えば弁）を調節するのに
この偏位の値を使うことによって所望の設定点に調節さ
れる。このようなフィードバックコントロールシステム
において利用される特定のハードウェア及びソフトウェ
アはプロセスプラントコントロールの分野でよく知られ
ている；例えばChemical Engineers′Handbook, 第５
版，McGraw-Hill, pp.２２−１から２２−１４７を参照
されたい。
【００２０】フィードバックコントロールはＬＮＧプラ
ントの操業に広く利用されており、そしてこの目的のた
めの典型的なコントロールシステムは初期に引用した米
国特許第４,８０９,１５４号に詳細に記述されている。
ガスタービンシステム２０５の運転もまた当業界には既
に知られており、そして一つ又はそれ以上のフィードバ
ックコントロールの要素を包含することもできる。この
ようなフィードバックコントロールの方法はプラント内
での変動性及び適度の混乱に応答することによって、エ
ネルギー集約的ＬＮＧプラントを高度に効率的な定常状
態で運転することを可能にする。
ントの操業に広く利用されており、そしてこの目的のた
めの典型的なコントロールシステムは初期に引用した米
国特許第４,８０９,１５４号に詳細に記述されている。
ガスタービンシステム２０５の運転もまた当業界には既
に知られており、そして一つ又はそれ以上のフィードバ
ックコントロールの要素を包含することもできる。この
ようなフィードバックコントロールの方法はプラント内
での変動性及び適度の混乱に応答することによって、エ
ネルギー集約的ＬＮＧプラントを高度に効率的な定常状
態で運転することを可能にする。
【００２１】冷凍圧縮機がガスタービンによって駆動さ
れるＬＮＧプラントの操作において、周囲空気温度はこ
のプロセスの最適性能に主要な影響を与える外部変数で
ある。この影響の性質は、空気温度の変化時におけるタ
ービンの運転条件に依存する。第一に、もしタービンが
その最大有効出力より低い出力で運転し、そして周囲空
気温度が上昇するならば、出力及び対応するＬＮＧ生産
率を維持するためにタービン燃焼器への燃焼率を増大さ
せねばならない。従って上記のことは、もしプラントに
おけるすべてのコントロールシステムが固定した設定点
で作動するならば、上記の生産率における比燃料消費を
増加させることになる。第二に、もしタービンがその最
大有効出力で運転しそして周囲空気温度が上昇するなら
ば、追加燃焼が不可能であるからタービン出力は減少す
るであろう。このことは今度は冷凍圧縮機への出力を低
下せしめることになり、もしプラントにおけるすべての
コントロールシステムが固定した設定点で作動するなら
ば、有効冷凍量を低減しそしてＬＮＧ生産を低下せしめ
る。タービン出力のこの変化はまた圧縮機の回転速度に
影響を与え、そして圧縮機効率を低減せしめることにな
るかも知れない。周囲空気温度増大の正味の効果とはＬ
ＮＧ生産の低下及び比燃料消費の増大である。周囲空気
温度の低下は上記とは反対の応答を誘起してガスタービ
ン出力は一般的には増大する。プラントの現地が冷媒圧
縮機の中間及び最終冷却用に周囲空気冷却の使用を必要
とする場合はプラント性能に及ぼす追加的な影響が生ず
る。即ち周囲温度が増加すると冷凍システムからの熱除
去率を低下させ、このことは次いで有効冷凍量を低減さ
せそして結局ＬＮＧ生産を減少させることになる。
れるＬＮＧプラントの操作において、周囲空気温度はこ
のプロセスの最適性能に主要な影響を与える外部変数で
ある。この影響の性質は、空気温度の変化時におけるタ
ービンの運転条件に依存する。第一に、もしタービンが
その最大有効出力より低い出力で運転し、そして周囲空
気温度が上昇するならば、出力及び対応するＬＮＧ生産
率を維持するためにタービン燃焼器への燃焼率を増大さ
せねばならない。従って上記のことは、もしプラントに
おけるすべてのコントロールシステムが固定した設定点
で作動するならば、上記の生産率における比燃料消費を
増加させることになる。第二に、もしタービンがその最
大有効出力で運転しそして周囲空気温度が上昇するなら
ば、追加燃焼が不可能であるからタービン出力は減少す
るであろう。このことは今度は冷凍圧縮機への出力を低
下せしめることになり、もしプラントにおけるすべての
コントロールシステムが固定した設定点で作動するなら
ば、有効冷凍量を低減しそしてＬＮＧ生産を低下せしめ
る。タービン出力のこの変化はまた圧縮機の回転速度に
影響を与え、そして圧縮機効率を低減せしめることにな
るかも知れない。周囲空気温度増大の正味の効果とはＬ
ＮＧ生産の低下及び比燃料消費の増大である。周囲空気
温度の低下は上記とは反対の応答を誘起してガスタービ
ン出力は一般的には増大する。プラントの現地が冷媒圧
縮機の中間及び最終冷却用に周囲空気冷却の使用を必要
とする場合はプラント性能に及ぼす追加的な影響が生ず
る。即ち周囲温度が増加すると冷凍システムからの熱除
去率を低下させ、このことは次いで有効冷凍量を低減さ
せそして結局ＬＮＧ生産を減少させることになる。
【００２２】ＬＮＧプラントにおける操作変数の複雑な
相互関係及び連続的に変化する周囲空気温度の理由によ
って典型的なフィードバックコントロールシステムは、
周囲空気温度の変化によって誘起される非定常状態の条
件に対して完全に応答することはできない。従ってプラ
ント性能は周囲空気温度が変化するときに与えられたＬ
ＮＧ生産率に対する最小比燃料消費を達成するよう最適
化することはできない。本発明はフィードフォワードコ
ントロールシステムを利用することによってこの問題を
解決しているが、このフィードフォワードコントロール
システムは周囲空気温度の動的変動を予測し、且つ周囲
温度が日周期で上昇及び下降するのに応じて与えられた
期間に亙って最小の包括的比燃料消費を達成するように
圧縮機と冷凍システムの操作をコントロールするために
冷凍、液化、及び／又はガスタービンシステム内の一つ
又はそれ以上のフィードバックコントロールループの設
定点を変える。
相互関係及び連続的に変化する周囲空気温度の理由によ
って典型的なフィードバックコントロールシステムは、
周囲空気温度の変化によって誘起される非定常状態の条
件に対して完全に応答することはできない。従ってプラ
ント性能は周囲空気温度が変化するときに与えられたＬ
ＮＧ生産率に対する最小比燃料消費を達成するよう最適
化することはできない。本発明はフィードフォワードコ
ントロールシステムを利用することによってこの問題を
解決しているが、このフィードフォワードコントロール
システムは周囲空気温度の動的変動を予測し、且つ周囲
温度が日周期で上昇及び下降するのに応じて与えられた
期間に亙って最小の包括的比燃料消費を達成するように
圧縮機と冷凍システムの操作をコントロールするために
冷凍、液化、及び／又はガスタービンシステム内の一つ
又はそれ以上のフィードバックコントロールループの設
定点を変える。
【００２３】再び図１を参照して、ガスタービンシステ
ム２０５の空気の入口流れ１１の温度（周囲空気温度と
同じである）は温度測定手段１９によって、所定の時刻
に測定され、温度指示器／発信機２１によって信号２３
に変換され、そして周囲温度予測器（Ambient Temperat
ure Predictor）２０９へ送られる。周囲温度予測器２
０９は典型的に電算機システムであって、これは将来時
刻における周囲空気温度を予測する一つ又はそれ以上の
アルゴリズムを使用し、また現在及び予測した将来の温
度を多重化された信号２９として監視調節電算機（Supe
rvisory control computer）２０７へ転送される。周囲
温度予測器２０９はここでは別個の要素として示されて
いるが、しかし監視調節電算機２０７内の要素として交
互に包含されることも可能である。将来の周囲温度の予
測は冷凍システム２０１、液化システム２０３及びガス
タービンシステム２０５又は他の基準の動的応答時刻に
依存して２ないし６０分に一回繰返される。一般的には
将来の空気温度は約１５分毎に予測されるであろう。
ム２０５の空気の入口流れ１１の温度（周囲空気温度と
同じである）は温度測定手段１９によって、所定の時刻
に測定され、温度指示器／発信機２１によって信号２３
に変換され、そして周囲温度予測器（Ambient Temperat
ure Predictor）２０９へ送られる。周囲温度予測器２
０９は典型的に電算機システムであって、これは将来時
刻における周囲空気温度を予測する一つ又はそれ以上の
アルゴリズムを使用し、また現在及び予測した将来の温
度を多重化された信号２９として監視調節電算機（Supe
rvisory control computer）２０７へ転送される。周囲
温度予測器２０９はここでは別個の要素として示されて
いるが、しかし監視調節電算機２０７内の要素として交
互に包含されることも可能である。将来の周囲温度の予
測は冷凍システム２０１、液化システム２０３及びガス
タービンシステム２０５又は他の基準の動的応答時刻に
依存して２ないし６０分に一回繰返される。一般的には
将来の空気温度は約１５分毎に予測されるであろう。
【００２４】周囲温度予測は一つ又はそれ以上の方式で
作動することができる。第一は周囲温度は毎日の天気予
報及び／又はプラント現地における日々の温度の振れの
長期平均値に基づいて予測することができ、このような
情報は代表信号２７として入力される。図２は操業中の
ＬＮＧプラントにおける夏及び冬の３日間に亘る実際の
温度の振れを例示している。より長い期間に亙って平均
化された同じようなデータは温度予測の用に供するた
め、周囲温度予測器２０９に入力して記憶することがで
きる。これとは別に、雨、嵐、又はその他非通常天候に
対する特別な温度情報もプラント操作員の判断に基づい
て入力することができる。第二の操作方式では、周囲温
度予測器２０９において適切なアルゴリズムを用いて所
定時刻及びそれ以前になされた規則的に繰返された空気
温度測定の外挿によって予測することができる。一度予
測されると、将来の周囲温度は信号２９として監視調節
電算機２０７へ送られる。
作動することができる。第一は周囲温度は毎日の天気予
報及び／又はプラント現地における日々の温度の振れの
長期平均値に基づいて予測することができ、このような
情報は代表信号２７として入力される。図２は操業中の
ＬＮＧプラントにおける夏及び冬の３日間に亘る実際の
温度の振れを例示している。より長い期間に亙って平均
化された同じようなデータは温度予測の用に供するた
め、周囲温度予測器２０９に入力して記憶することがで
きる。これとは別に、雨、嵐、又はその他非通常天候に
対する特別な温度情報もプラント操作員の判断に基づい
て入力することができる。第二の操作方式では、周囲温
度予測器２０９において適切なアルゴリズムを用いて所
定時刻及びそれ以前になされた規則的に繰返された空気
温度測定の外挿によって予測することができる。一度予
測されると、将来の周囲温度は信号２９として監視調節
電算機２０７へ送られる。
【００２５】監視調節電算機２０７はEncyclopedia of
Chemical Technology, Vol 13, 1981, Wiley Interscie
nce, New York, p. 490 及びそれ以降に記述されている
数種のタイプのうちのいずれかであり得る。本発明はあ
る種の第二次コントロールループ外側を、冷凍システム
２０１、ガス液化システム２０３、及び／又はガスター
ビン２０５内で作動するフィードバックコントロールル
ープに利用してもよい。この種の監視調節システムは一
つ又はそれ以上の外部変数の変化に応答して、操作して
いるプロセスの所望のコントロールを達成するために一
つ又はそれ以上の内部フィードバックコントロールの設
定点をリセットする。これに代って本発明は第二のタイ
プの監視調節システム、即ち直接ディジタルコントロー
ルシステムを利用してもよい。このシステムは個々のフ
ィードバックコントロール機能と同様に外部コントロー
ル機能を果し、そのようにして冷凍システム２０１、ガ
ス液化システム２０３、及び／又はガスタービンシステ
ム２０５内で作動する数多くのフィードバックコントロ
ールユニットを省略することができる。本発明について
の下記の論議は監視調節システムの第一のタイプを利用
している。但し第二のタイプは代替として利用すること
ができる。
Chemical Technology, Vol 13, 1981, Wiley Interscie
nce, New York, p. 490 及びそれ以降に記述されている
数種のタイプのうちのいずれかであり得る。本発明はあ
る種の第二次コントロールループ外側を、冷凍システム
２０１、ガス液化システム２０３、及び／又はガスター
ビン２０５内で作動するフィードバックコントロールル
ープに利用してもよい。この種の監視調節システムは一
つ又はそれ以上の外部変数の変化に応答して、操作して
いるプロセスの所望のコントロールを達成するために一
つ又はそれ以上の内部フィードバックコントロールの設
定点をリセットする。これに代って本発明は第二のタイ
プの監視調節システム、即ち直接ディジタルコントロー
ルシステムを利用してもよい。このシステムは個々のフ
ィードバックコントロール機能と同様に外部コントロー
ル機能を果し、そのようにして冷凍システム２０１、ガ
ス液化システム２０３、及び／又はガスタービンシステ
ム２０５内で作動する数多くのフィードバックコントロ
ールユニットを省略することができる。本発明について
の下記の論議は監視調節システムの第一のタイプを利用
している。但し第二のタイプは代替として利用すること
ができる。
【００２６】監視調節電算機２０７の操作には、周囲空
気温度の外部変数に対する応答で新規のフィードバック
コントロールの設定点を決定するためには、冷凍システ
ム２０１、ガス液化システム２０３、及びガスタービン
システム２０５の動的操作特性値についての情報を必要
とする。これらの動的操作特性値は二つの代替方法によ
って決定することができる。第一は、液化プロセスの全
体の動的プロセス模型は既知の方法で作成することがで
き、そして監視調節電算機２０７内の要素として包含さ
れている。そして主要なフィードバックコントロールの
設定点は周囲空気温度とプロセス変数の与えられたいず
れの組合せに対してもリアルタイムで決定される。動的
プロセス模型は実際のプラント操作の経験を使う必要が
あるときは改変又は同調させてもよい。将来の周囲空気
温度は上記で論じたように予測されそして監視調節電算
機２０７へ入力される。そして要求される設定点は所望
の最適条件で液化プロセスをコントロールする一つ又は
それ以上のフィードバックコントローラーに対して決定
される。これらの新規の設定点を決定するために、適切
なプロセス変数は冷凍システム２０１、ガス液化システ
ム２０３、及びガスタービンシステム２０５で測定さ
れ、その測定は代表信号３１、３３及び３５にそれぞれ
変換され、そしてこれらの信号は信号２９と共に監視調
節電算機２０７へ入力される。監視調節電算機２０７は
次にプロセス模型における予測された将来の周囲空気温
度（信号２９に比例する）と共にこれらのプロセス変数
を利用して、最適操作条件と新規の設定点を決定する。
この新規の主たるフィードバックコントロール設定点は
次に冷凍システム２０１及び／又はガス液化システム２
０３へ、代表出力信号３７及び／又は３９として転送さ
れるが、この信号３７及び／又は３９は対応するフィー
ドバックコントロールの設定点をリセットして、新規の
周囲空気温度を見込んでガス液化プロセス全般の性能を
最適化する。随意にガスタービンシステム２０５におけ
るフィードバックコントローラー上の設定点を同じよう
な仕方で変えることもできる。
気温度の外部変数に対する応答で新規のフィードバック
コントロールの設定点を決定するためには、冷凍システ
ム２０１、ガス液化システム２０３、及びガスタービン
システム２０５の動的操作特性値についての情報を必要
とする。これらの動的操作特性値は二つの代替方法によ
って決定することができる。第一は、液化プロセスの全
体の動的プロセス模型は既知の方法で作成することがで
き、そして監視調節電算機２０７内の要素として包含さ
れている。そして主要なフィードバックコントロールの
設定点は周囲空気温度とプロセス変数の与えられたいず
れの組合せに対してもリアルタイムで決定される。動的
プロセス模型は実際のプラント操作の経験を使う必要が
あるときは改変又は同調させてもよい。将来の周囲空気
温度は上記で論じたように予測されそして監視調節電算
機２０７へ入力される。そして要求される設定点は所望
の最適条件で液化プロセスをコントロールする一つ又は
それ以上のフィードバックコントローラーに対して決定
される。これらの新規の設定点を決定するために、適切
なプロセス変数は冷凍システム２０１、ガス液化システ
ム２０３、及びガスタービンシステム２０５で測定さ
れ、その測定は代表信号３１、３３及び３５にそれぞれ
変換され、そしてこれらの信号は信号２９と共に監視調
節電算機２０７へ入力される。監視調節電算機２０７は
次にプロセス模型における予測された将来の周囲空気温
度（信号２９に比例する）と共にこれらのプロセス変数
を利用して、最適操作条件と新規の設定点を決定する。
この新規の主たるフィードバックコントロール設定点は
次に冷凍システム２０１及び／又はガス液化システム２
０３へ、代表出力信号３７及び／又は３９として転送さ
れるが、この信号３７及び／又は３９は対応するフィー
ドバックコントロールの設定点をリセットして、新規の
周囲空気温度を見込んでガス液化プロセス全般の性能を
最適化する。随意にガスタービンシステム２０５におけ
るフィードバックコントローラー上の設定点を同じよう
な仕方で変えることもできる。
【００２７】第二の方法は、変化した周囲空気温度を見
込んで主たるフィードバックコントローラー用の新規な
設定点を決定するために監視調節電算機２０７で使用す
ることができる。この方法では液化プロセス全体が外部
プロセスのシミュレーションシステム（External proce
ss simulation system）を使って模型化され、そして次
に周囲空気温度と液化プロセスの操作変数との必要な組
合せ全てに対して、適切なフィードバックコントロール
の設定点が代表の形で予測される。このプロセスシミュ
レーションシステムは実際のプラント操作の経験を用い
て必要に応じて修正又は調整することもできる。代表デ
ータは監視調節電算機２０７に記憶されるが、この電算
機は予測された将来の周囲空気温度と、上記のように決
定されそして代表信号３１、３３及び３５として監視調
節電算機２０７へ転送された液化プロセスの変数に基づ
いて、適切な新規のフィードバックコントローラーの設
定点を検索する。これらの新規の設定点は上述のように
液化プロセスへ返送されて周囲空気温度の将来変化を見
越して液化プロセスの最適な性能をコントロールする。
一方、作表データはガス液化プロセス用に実際のプラン
ト操作データの解析によって作成される。
込んで主たるフィードバックコントローラー用の新規な
設定点を決定するために監視調節電算機２０７で使用す
ることができる。この方法では液化プロセス全体が外部
プロセスのシミュレーションシステム（External proce
ss simulation system）を使って模型化され、そして次
に周囲空気温度と液化プロセスの操作変数との必要な組
合せ全てに対して、適切なフィードバックコントロール
の設定点が代表の形で予測される。このプロセスシミュ
レーションシステムは実際のプラント操作の経験を用い
て必要に応じて修正又は調整することもできる。代表デ
ータは監視調節電算機２０７に記憶されるが、この電算
機は予測された将来の周囲空気温度と、上記のように決
定されそして代表信号３１、３３及び３５として監視調
節電算機２０７へ転送された液化プロセスの変数に基づ
いて、適切な新規のフィードバックコントローラーの設
定点を検索する。これらの新規の設定点は上述のように
液化プロセスへ返送されて周囲空気温度の将来変化を見
越して液化プロセスの最適な性能をコントロールする。
一方、作表データはガス液化プロセス用に実際のプラン
ト操作データの解析によって作成される。
【００２８】ガス液化プロセスのフィードフォワードコ
ントロールは、冷凍システム２０１内部における二つの
決定的に重要なフィードバックコントロールループの設
定点を規則的に変更することによって最もよく達成され
ることが本発明で見出された。即ち（１）冷凍システム
２０１の混合冷媒圧縮機を介して圧縮比を調節するフィ
ードバックループ、及び（２）冷凍システム２０１から
ガス液化システム２０３に流れる液体冷媒流に対する蒸
気冷媒流の比率を調節するフィードバックループであ
る。本発明の好適な具体化は、図１の簡略化されたブロ
ックダイヤグラムの詳細版である図３の模式的フローシ
ートによって例示されている。今、図３を参照してみる
と加圧され、乾燥された供給原料ガス流１、好ましくは
天然ガスは冷凍システム２０１に流入するが、ここで当
業界では既知の型式 − このようなシステムの一つは初
期に引用した米国特許第４,８０９,１５４号の図１に記
述されている − のクローズドループで冷凍システムに
よって与えられる最初の蒸発中の冷媒に対して間接的熱
交換によって冷却ゾーン２１９で冷却される。類似のシ
ステムは米国特許第３,７６３,６５８号に記載されてお
り、これは参照して本書に組入れてある。このシステム
の冷媒はアンモニヤ、窒素、メタン、エタン、エチレ
ン、プロパン、プロピレン、ブタン及びそれらの混合物
から選択することができる。約−１０°Ｆから−８０°
Ｆの間に冷却された供給ガス流３は、ガス液化システム
２０３の構成部分である主液化熱交換器２１３へ流入す
る。この冷却された供給ガスは更に冷却され、液化され
そして主熱交換器２１３内を流下しつつある蒸発中の冷
媒流４１及び４３による間接的熱交換によってコイル４
５中で副次冷却される。生じた液化ガスは弁４６を介し
て膨張し、そして蒸発中の冷媒流４３による間接的熱交
換によってコイル４７中で更に冷却される。コイル４７
から出る副次的に冷却された流れは弁４８を介して膨張
して、温度約−２５５°Ｆから−２６５°Ｆ、圧力約
０.５psigから５psigのＬＮＧを生成する。随意選択的
に弁４８よりは寧ろターボ膨張機によって膨張を行うこ
とができる。
ントロールは、冷凍システム２０１内部における二つの
決定的に重要なフィードバックコントロールループの設
定点を規則的に変更することによって最もよく達成され
ることが本発明で見出された。即ち（１）冷凍システム
２０１の混合冷媒圧縮機を介して圧縮比を調節するフィ
ードバックループ、及び（２）冷凍システム２０１から
ガス液化システム２０３に流れる液体冷媒流に対する蒸
気冷媒流の比率を調節するフィードバックループであ
る。本発明の好適な具体化は、図１の簡略化されたブロ
ックダイヤグラムの詳細版である図３の模式的フローシ
ートによって例示されている。今、図３を参照してみる
と加圧され、乾燥された供給原料ガス流１、好ましくは
天然ガスは冷凍システム２０１に流入するが、ここで当
業界では既知の型式 − このようなシステムの一つは初
期に引用した米国特許第４,８０９,１５４号の図１に記
述されている − のクローズドループで冷凍システムに
よって与えられる最初の蒸発中の冷媒に対して間接的熱
交換によって冷却ゾーン２１９で冷却される。類似のシ
ステムは米国特許第３,７６３,６５８号に記載されてお
り、これは参照して本書に組入れてある。このシステム
の冷媒はアンモニヤ、窒素、メタン、エタン、エチレ
ン、プロパン、プロピレン、ブタン及びそれらの混合物
から選択することができる。約−１０°Ｆから−８０°
Ｆの間に冷却された供給ガス流３は、ガス液化システム
２０３の構成部分である主液化熱交換器２１３へ流入す
る。この冷却された供給ガスは更に冷却され、液化され
そして主熱交換器２１３内を流下しつつある蒸発中の冷
媒流４１及び４３による間接的熱交換によってコイル４
５中で副次冷却される。生じた液化ガスは弁４６を介し
て膨張し、そして蒸発中の冷媒流４３による間接的熱交
換によってコイル４７中で更に冷却される。コイル４７
から出る副次的に冷却された流れは弁４８を介して膨張
して、温度約−２５５°Ｆから−２６５°Ｆ、圧力約
０.５psigから５psigのＬＮＧを生成する。随意選択的
に弁４８よりは寧ろターボ膨張機によって膨張を行うこ
とができる。
【００２９】主液化熱交換器２１３のための冷凍は窒
素、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン
及びブタンから選択される成分からなる選択組成を有す
る多成分冷媒（ＭＣＲ）を含有するクローズドループ冷
凍システム２０１によって提供される。特定のＭＣＲ組
成物は主熱交換器２１３における最適な冷却曲線が得ら
れるように選択される。蒸発したＭＣＲはライン９を通
して熱交換器２１３から引出され、もし必要ならばライ
ン５０を通して冷媒が補給されるか又はその代りに液体
冷媒として分離器２２１に直接補給される。そして全冷
媒蒸気はライン５１を通って第一段圧縮機２１５に返送
されて第一段遠心圧縮機２１５で圧縮され、中間冷却器
２１６で冷却され、更に第二段遠心圧縮機２１７で圧縮
され、そして最後に最終冷却器２１８で冷却される。代
替として圧縮機２１５及び／又は圧縮機２１７は軸流圧
縮機であってもよい。中間冷却器２１６及び最終冷却器
２１８は当業界で知られている通り、水冷又は空冷を用
いることができる。圧縮されたＭＣＲは一般的に温度は
４０°Ｆと１２０°Ｆの間に、圧力は４００psigと８０
０psigの間にあってライン５３を通って冷却ゾーン２１
９に流入し、ここで冷却されて約−１０°Ｆと−８０°
Ｆの間の温度で部分的に液化される。次に分離器２２１
へ流入して、そこから蒸気流５７が引き出される。パー
ジ流４４、５９及び／又は７１はこの系から随意に除去
され、一方ＭＣＲ組成及び保有量を調整するために新な
冷媒が流れ５０を経て及び／又は液体として分離器２２
１へ直接随意に加えられる。次いでＭＣＲの蒸気流６１
は主液化熱交換器２１３の冷却コイル６３及び６５で約
−２２０°Ｆないし−２６５°Ｆの温度に冷却され、弁
６７で膨張してこの流れは約−２２５°Ｆないし−２７
５°Ｆまで更に冷却される。弁の代りにターボ膨張機を
単独又は膨張弁と直列に繋いで運転することによってこ
の膨張工程を遂行することができる。冷却された冷媒流
れ４３は主熱交換器２１３の頂部へ流入しそして器内を
流下して冷却コイル４７及び６５用に冷凍能を提供す
る。液体冷媒の流れ６９は分離器２２１から引抜かれ、
もし必要ならばそれからパージ流れ７１が引出され、そ
して液体冷媒流れ７３は主熱交換器２１３に返送され
る。流れ７３は冷却コイル７５中で更に冷却され、そし
て弁７７を介して膨張し、さらに冷却されて冷媒流４１
を生ずるが、これは主熱交換器２１３内を流下してその
底部に冷凍能を提供する。これとは別にターボ膨張弁を
単独又は膨張弁と直列に繋いで運転することによってこ
の膨張工程を遂行することができる。
素、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン
及びブタンから選択される成分からなる選択組成を有す
る多成分冷媒（ＭＣＲ）を含有するクローズドループ冷
凍システム２０１によって提供される。特定のＭＣＲ組
成物は主熱交換器２１３における最適な冷却曲線が得ら
れるように選択される。蒸発したＭＣＲはライン９を通
して熱交換器２１３から引出され、もし必要ならばライ
ン５０を通して冷媒が補給されるか又はその代りに液体
冷媒として分離器２２１に直接補給される。そして全冷
媒蒸気はライン５１を通って第一段圧縮機２１５に返送
されて第一段遠心圧縮機２１５で圧縮され、中間冷却器
２１６で冷却され、更に第二段遠心圧縮機２１７で圧縮
され、そして最後に最終冷却器２１８で冷却される。代
替として圧縮機２１５及び／又は圧縮機２１７は軸流圧
縮機であってもよい。中間冷却器２１６及び最終冷却器
２１８は当業界で知られている通り、水冷又は空冷を用
いることができる。圧縮されたＭＣＲは一般的に温度は
４０°Ｆと１２０°Ｆの間に、圧力は４００psigと８０
０psigの間にあってライン５３を通って冷却ゾーン２１
９に流入し、ここで冷却されて約−１０°Ｆと−８０°
Ｆの間の温度で部分的に液化される。次に分離器２２１
へ流入して、そこから蒸気流５７が引き出される。パー
ジ流４４、５９及び／又は７１はこの系から随意に除去
され、一方ＭＣＲ組成及び保有量を調整するために新な
冷媒が流れ５０を経て及び／又は液体として分離器２２
１へ直接随意に加えられる。次いでＭＣＲの蒸気流６１
は主液化熱交換器２１３の冷却コイル６３及び６５で約
−２２０°Ｆないし−２６５°Ｆの温度に冷却され、弁
６７で膨張してこの流れは約−２２５°Ｆないし−２７
５°Ｆまで更に冷却される。弁の代りにターボ膨張機を
単独又は膨張弁と直列に繋いで運転することによってこ
の膨張工程を遂行することができる。冷却された冷媒流
れ４３は主熱交換器２１３の頂部へ流入しそして器内を
流下して冷却コイル４７及び６５用に冷凍能を提供す
る。液体冷媒の流れ６９は分離器２２１から引抜かれ、
もし必要ならばそれからパージ流れ７１が引出され、そ
して液体冷媒流れ７３は主熱交換器２１３に返送され
る。流れ７３は冷却コイル７５中で更に冷却され、そし
て弁７７を介して膨張し、さらに冷却されて冷媒流４１
を生ずるが、これは主熱交換器２１３内を流下してその
底部に冷凍能を提供する。これとは別にターボ膨張弁を
単独又は膨張弁と直列に繋いで運転することによってこ
の膨張工程を遂行することができる。
【００３０】冷凍圧縮機２１５及び２１７は軸１５及び
１７を介してガスタービンシステム２０５によって駆動
される。ガスタービンシステム２０５は二台のガスター
ビン２２３及び２２９からなっており、このガスタービ
ンはそれぞれ燃焼用空気圧縮機２２５及び２３１、並び
に膨張タービン２２７及び２２３からなっている。代替
として圧縮機２１５及び２１７はシングルガスタービン
の共通軸によって駆動できる。ガスタービンの燃焼器は
図３の膨張タービン２２７及び２３３の部分として包含
されていて別々には示されない。周囲温度における空気
流１１は分割して圧縮２２５及び２３１に空気を与え、
また燃料流１３は分割して膨張タービン２２７及び２３
３の燃焼器に燃料を与える。燃焼生成物は排ガス流１４
及び１６として膨張タービンから排出するいかなる適当
な燃料もガスタービン系で使用しうる。ところがＬＮＧ
プラントでは燃料は一般的にはＬＮＧ製品からの供給ガ
ス又はフラッシュガスの一部である。
１７を介してガスタービンシステム２０５によって駆動
される。ガスタービンシステム２０５は二台のガスター
ビン２２３及び２２９からなっており、このガスタービ
ンはそれぞれ燃焼用空気圧縮機２２５及び２３１、並び
に膨張タービン２２７及び２２３からなっている。代替
として圧縮機２１５及び２１７はシングルガスタービン
の共通軸によって駆動できる。ガスタービンの燃焼器は
図３の膨張タービン２２７及び２３３の部分として包含
されていて別々には示されない。周囲温度における空気
流１１は分割して圧縮２２５及び２３１に空気を与え、
また燃料流１３は分割して膨張タービン２２７及び２３
３の燃焼器に燃料を与える。燃焼生成物は排ガス流１４
及び１６として膨張タービンから排出するいかなる適当
な燃料もガスタービン系で使用しうる。ところがＬＮＧ
プラントでは燃料は一般的にはＬＮＧ製品からの供給ガ
ス又はフラッシュガスの一部である。
【００３１】周囲空気温度測定／発信の素子１９、２１
及び２３、周囲温度予測器２０９並びに監視調節電算機
２０７からなるフィードフォワードコントロールシステ
ムは、図１の論議において早期に記述されたものと同じ
である。図３の好適な具体例におけるフィードフォワー
ドコントロールシステムは、冷凍システム２０１の二つ
の主要なフィードバックコントロールループの設定点を
変更することによって、所望の最適条件での液化プロセ
スをコントロールする。これらの主要なフィードバック
ループのうちの一つは、混合冷媒圧縮機２１５及び２１
７を介して下記のように圧縮比をコントロールする。即
ち圧縮機２１５の入口における混合冷媒の流れ５１の圧
力は圧力測定／発信器７９によって測定され、そして代
表信号８１として圧縮比調節器２３５へ送られる。最終
冷却器２１８の出口における混合冷媒の流れ５３の圧力
は圧力測定／発信器８３によって測定され、そして代表
信号８５として圧縮比調節器２３５へ送られる。このフ
ィードバックコントローラーは信号８５を信号８１で割
算して圧縮比を決定し、そしてこの比を与えられた周囲
空気温度に対する所定時刻におけるコントローラーの設
定点と比較する。もし測定圧縮比と設定点との間に偏差
があるならば、コントローラーは修正信号８７を送って
弁位置を変えて調節弁の開度を増減して、圧縮比を所望
の設定点に維持するのに充分な値に、流れ６６の圧力損
失をコントロールする。場合によっては流れ６６の圧力
を低減するのにターボ膨張機を使用することができる。
ターボ膨張機を選択した場合、ターボ膨張機のスピード
は流れ５１と流れ５３との間の必要な圧力比を得る適切
な手動手段を用いてフィードバックコントローラー２３
５からの信号８７によってコントロールされる。
及び２３、周囲温度予測器２０９並びに監視調節電算機
２０７からなるフィードフォワードコントロールシステ
ムは、図１の論議において早期に記述されたものと同じ
である。図３の好適な具体例におけるフィードフォワー
ドコントロールシステムは、冷凍システム２０１の二つ
の主要なフィードバックコントロールループの設定点を
変更することによって、所望の最適条件での液化プロセ
スをコントロールする。これらの主要なフィードバック
ループのうちの一つは、混合冷媒圧縮機２１５及び２１
７を介して下記のように圧縮比をコントロールする。即
ち圧縮機２１５の入口における混合冷媒の流れ５１の圧
力は圧力測定／発信器７９によって測定され、そして代
表信号８１として圧縮比調節器２３５へ送られる。最終
冷却器２１８の出口における混合冷媒の流れ５３の圧力
は圧力測定／発信器８３によって測定され、そして代表
信号８５として圧縮比調節器２３５へ送られる。このフ
ィードバックコントローラーは信号８５を信号８１で割
算して圧縮比を決定し、そしてこの比を与えられた周囲
空気温度に対する所定時刻におけるコントローラーの設
定点と比較する。もし測定圧縮比と設定点との間に偏差
があるならば、コントローラーは修正信号８７を送って
弁位置を変えて調節弁の開度を増減して、圧縮比を所望
の設定点に維持するのに充分な値に、流れ６６の圧力損
失をコントロールする。場合によっては流れ６６の圧力
を低減するのにターボ膨張機を使用することができる。
ターボ膨張機を選択した場合、ターボ膨張機のスピード
は流れ５１と流れ５３との間の必要な圧力比を得る適切
な手動手段を用いてフィードバックコントローラー２３
５からの信号８７によってコントロールされる。
【００３２】第二の主要なフィードバックループは蒸発
冷媒の流れ６１対液体冷媒の流れ７６の流量比を下記の
ようにコントロールする。主熱交換器２１３への入口に
おける蒸気冷媒の流れ６１の流量は流量測定／発信器８
９によって測定され、そして代表信号９１として流量比
調節器２３７へ送られる。主熱交換器２１３における冷
却の後の液体冷媒の流れ７６の流量は、流量測定／発信
器９３によって測定され、そして代表信号９５として流
量比調節器２３７へ送られる。このフィードバックコン
トローラーは信号９１を信号９５で割算して流量比を決
定し、そしてこの比を、与えられた周囲空気温度に対す
る所定時刻におけるコントローラーの設定点と比較す
る。もし測定流量比と設定点との間に偏差があるなら
ば、コントローラーは修正信号９７を送って、所望の流
量比設定点を維持するのに充分な弁位置の働きによっ
て、調節弁７７の開度を増減させる。場合によっては、
ターボ膨張機を用いて流れ７６の圧力を低減させること
ができる。この場合、ターボ膨張機のスピードは、流れ
６１と流れ７６との間の必要な流量比を得る、適切な手
動手段を用いて、フィードバックコントローラー２３７
からの信号９７によってコントロールされる。
冷媒の流れ６１対液体冷媒の流れ７６の流量比を下記の
ようにコントロールする。主熱交換器２１３への入口に
おける蒸気冷媒の流れ６１の流量は流量測定／発信器８
９によって測定され、そして代表信号９１として流量比
調節器２３７へ送られる。主熱交換器２１３における冷
却の後の液体冷媒の流れ７６の流量は、流量測定／発信
器９３によって測定され、そして代表信号９５として流
量比調節器２３７へ送られる。このフィードバックコン
トローラーは信号９１を信号９５で割算して流量比を決
定し、そしてこの比を、与えられた周囲空気温度に対す
る所定時刻におけるコントローラーの設定点と比較す
る。もし測定流量比と設定点との間に偏差があるなら
ば、コントローラーは修正信号９７を送って、所望の流
量比設定点を維持するのに充分な弁位置の働きによっ
て、調節弁７７の開度を増減させる。場合によっては、
ターボ膨張機を用いて流れ７６の圧力を低減させること
ができる。この場合、ターボ膨張機のスピードは、流れ
６１と流れ７６との間の必要な流量比を得る、適切な手
動手段を用いて、フィードバックコントローラー２３７
からの信号９７によってコントロールされる。
【００３３】この二つの主要フィードバックコントロー
ルループは一般に一つ又はそれ以上の追加フィードバッ
クコントロールループと関連して作動して、ある一定の
周囲空気温度に対する所望の最適条件で、液化プロセス
の定常状態を維持する。
ルループは一般に一つ又はそれ以上の追加フィードバッ
クコントロールループと関連して作動して、ある一定の
周囲空気温度に対する所望の最適条件で、液化プロセス
の定常状態を維持する。
【００３４】周囲空気温度が変化しつつあるとき、一定
のガスタービン排気温度で、液化プロセスの性能を最適
化するためには、本発明のフィードフォワードコントロ
ールシステムは以下の様式で行われる。先ず将来時にお
ける周囲空気温度が、始めに述べたように周囲温度予測
器２０９によって予測される。多重化信号２９、即ち現
行及び予測の周囲温度の代表値は、監視調節電算機２０
７によって要求される主要プロセス変数の代表である信
号３１、３３及び３５と共に監視調節電算機２０７へ入
力される。図３に示されている信号３１、３３及び３５
は、プロセスコントロール業界では既知の方法によって
フィードフォワードコントロール用に必要とするプロセ
ス計算を実行するよう監視調節電算機２０７によって実
際に要求される多数のプロセス変数（それらに比例する
信号の形で）の代表である。早期に論じられたような操
作の一様式では、監視調節電算機２０７は予測される周
囲空気温度を見越して主要なフィードバックコントロー
ルループ用の新規な設定点を決めるために測定されたプ
ロセス変数を液化プロセスの動的プロセス模型に利用す
る。本発明においては監視調節電算機２０７が将来の周
囲空気温度を見越して、圧縮比調節器２３５に対する新
規な設定点を決め、そして現在の設定点を新規な設定点
に変更する圧縮比調節器２３５へ信号３７を発信する。
同じやり方で監視調節電算機２０７が将来の周囲空気温
度を見越して流量比調節器２３７に対する新規な設定点
を決め、そして現在の設定点を新規な設定点に変更する
流量比調節器２３７へ信号３９を発信する。これらのフ
ィードフォワードコントロールの作用は早期に論じられ
たように適切な時間間隔で繰返される。周囲空気温度が
時間と共に変化しても、本発明はこのようにして液化プ
ロセスの操作を最適な条件にすることを可能にする。最
適条件は供給原料ガスを液化するのに必要な比燃料消費
を最小にするように、又は逆に該液体生産率での最低可
能比燃料消費を維持しながら、液体を生産率を最大にす
るように選ぶことができる。
のガスタービン排気温度で、液化プロセスの性能を最適
化するためには、本発明のフィードフォワードコントロ
ールシステムは以下の様式で行われる。先ず将来時にお
ける周囲空気温度が、始めに述べたように周囲温度予測
器２０９によって予測される。多重化信号２９、即ち現
行及び予測の周囲温度の代表値は、監視調節電算機２０
７によって要求される主要プロセス変数の代表である信
号３１、３３及び３５と共に監視調節電算機２０７へ入
力される。図３に示されている信号３１、３３及び３５
は、プロセスコントロール業界では既知の方法によって
フィードフォワードコントロール用に必要とするプロセ
ス計算を実行するよう監視調節電算機２０７によって実
際に要求される多数のプロセス変数（それらに比例する
信号の形で）の代表である。早期に論じられたような操
作の一様式では、監視調節電算機２０７は予測される周
囲空気温度を見越して主要なフィードバックコントロー
ルループ用の新規な設定点を決めるために測定されたプ
ロセス変数を液化プロセスの動的プロセス模型に利用す
る。本発明においては監視調節電算機２０７が将来の周
囲空気温度を見越して、圧縮比調節器２３５に対する新
規な設定点を決め、そして現在の設定点を新規な設定点
に変更する圧縮比調節器２３５へ信号３７を発信する。
同じやり方で監視調節電算機２０７が将来の周囲空気温
度を見越して流量比調節器２３７に対する新規な設定点
を決め、そして現在の設定点を新規な設定点に変更する
流量比調節器２３７へ信号３９を発信する。これらのフ
ィードフォワードコントロールの作用は早期に論じられ
たように適切な時間間隔で繰返される。周囲空気温度が
時間と共に変化しても、本発明はこのようにして液化プ
ロセスの操作を最適な条件にすることを可能にする。最
適条件は供給原料ガスを液化するのに必要な比燃料消費
を最小にするように、又は逆に該液体生産率での最低可
能比燃料消費を維持しながら、液体を生産率を最大にす
るように選ぶことができる。
【００３５】周囲空気温度の予想的な変化に対するフィ
ードフォワードコントロールの方法で補足的、随意的な
ものに図３の循環する混合冷媒流５１の組成及びこの系
の冷媒保有量を調節することがある。液化プロセスの包
括的な効率は主熱交換器２１３の伝熱効率に一部依存し
ているから、熱交換器２１３の伝熱効率が最大になるよ
うに冷媒組成と冷媒保有量を調節することが重要であ
る。冷媒の組成と保有量は、一方で流れ４４、４５又は
７１もしくはそれらの組合せを経て調節された量の冷媒
を放出しながら、必要に応じて調節された量及び組成の
補給冷媒を流れ５０を経て加えるか、又は補給液体冷媒
を図３の分離器２２１に直接加えることによって変える
ことができる。液化プラントの包括的効率の低下が周囲
空気温度の上昇予測によって予期されるときは、冷媒流
れ５１の組成及び／又は系における冷媒保有量は、最大
の運転効率を確保するためにフィードフォワードコント
ロール様式によって変えられる。圧縮比フィードバック
調節器２３５及び蒸気／液体流量比フィードバック調節
器２３７の設定点が、予測された周囲空気温度を見越し
て監視調節電算機２０７によって規則的な時間間隔で変
更される、前述のフィードフォワードコントロールの外
に更に上記のコントロール方法も使用されるであろう。
監視調節電算機２０７における動的プロセス模型は、将
来時点における周囲空気温度を見越して、フィードバッ
ク調節器２３５及び２３７用の最適設定点と同様に、冷
媒の最適組成及び最適保有量を決めるのに用いられる。
一旦、冷媒の最適組成及び最適保有量が選択された将来
時点に対して決定されると、組成と保有量の変更は流れ
５０の流量と組成及び流れ４９、５９、７１の流量の適
切な自動調節によって、又はプラント操作員によるこれ
らの流れの特性の手動変更によって行われる。
ードフォワードコントロールの方法で補足的、随意的な
ものに図３の循環する混合冷媒流５１の組成及びこの系
の冷媒保有量を調節することがある。液化プロセスの包
括的な効率は主熱交換器２１３の伝熱効率に一部依存し
ているから、熱交換器２１３の伝熱効率が最大になるよ
うに冷媒組成と冷媒保有量を調節することが重要であ
る。冷媒の組成と保有量は、一方で流れ４４、４５又は
７１もしくはそれらの組合せを経て調節された量の冷媒
を放出しながら、必要に応じて調節された量及び組成の
補給冷媒を流れ５０を経て加えるか、又は補給液体冷媒
を図３の分離器２２１に直接加えることによって変える
ことができる。液化プラントの包括的効率の低下が周囲
空気温度の上昇予測によって予期されるときは、冷媒流
れ５１の組成及び／又は系における冷媒保有量は、最大
の運転効率を確保するためにフィードフォワードコント
ロール様式によって変えられる。圧縮比フィードバック
調節器２３５及び蒸気／液体流量比フィードバック調節
器２３７の設定点が、予測された周囲空気温度を見越し
て監視調節電算機２０７によって規則的な時間間隔で変
更される、前述のフィードフォワードコントロールの外
に更に上記のコントロール方法も使用されるであろう。
監視調節電算機２０７における動的プロセス模型は、将
来時点における周囲空気温度を見越して、フィードバッ
ク調節器２３５及び２３７用の最適設定点と同様に、冷
媒の最適組成及び最適保有量を決めるのに用いられる。
一旦、冷媒の最適組成及び最適保有量が選択された将来
時点に対して決定されると、組成と保有量の変更は流れ
５０の流量と組成及び流れ４９、５９、７１の流量の適
切な自動調節によって、又はプラント操作員によるこれ
らの流れの特性の手動変更によって行われる。
【００３６】実施例１ プロセスの性能に及ぼす周囲温度の効果を説明するため
に、図３のＬＮＧプロセスを、定常状態の条件におけ
る、二種の周囲温度（フィードフォワードコントロール
は使用せず）にシミュレートした。冷凍システム２１９
はクローズドループのプロパン冷凍システムであった。
定常状態の操作条件を決めるために、プロセスを先ず３
７℃の周囲温度にシミュレートした。次に結果として生
ずる新規の定常状態の操作条件を決めるために、この同
じシステムを１９℃の周囲温度でシミュレートした。数
多くの特定操作パラメータを、これらの周囲温度条件の
両者に対して本質的に一定に保持した。即ち多成分冷媒
（ＭＣＲ）の保有量、主熱交換器２１３の温暖端におけ
る温度差（流れ９と流れ６１又は７３との温度差）、及
び冷却された供給原料ガスの流れ３の温度である。他の
操作条件は、周囲温度の差を反映したそれぞれの定常状
態の条件に到達するように放置した。
に、図３のＬＮＧプロセスを、定常状態の条件におけ
る、二種の周囲温度（フィードフォワードコントロール
は使用せず）にシミュレートした。冷凍システム２１９
はクローズドループのプロパン冷凍システムであった。
定常状態の操作条件を決めるために、プロセスを先ず３
７℃の周囲温度にシミュレートした。次に結果として生
ずる新規の定常状態の操作条件を決めるために、この同
じシステムを１９℃の周囲温度でシミュレートした。数
多くの特定操作パラメータを、これらの周囲温度条件の
両者に対して本質的に一定に保持した。即ち多成分冷媒
（ＭＣＲ）の保有量、主熱交換器２１３の温暖端におけ
る温度差（流れ９と流れ６１又は７３との温度差）、及
び冷却された供給原料ガスの流れ３の温度である。他の
操作条件は、周囲温度の差を反映したそれぞれの定常状
態の条件に到達するように放置した。
【００３７】シミュレーションの結果は表１に比較され
ている。周囲温度の増加の結果として、ＬＮＧ生産率は
約６％低減し、一方この生産率に要する冷媒圧縮機の馬
力は３.３％増加している。結果として比馬力は１０.３
％増加したことになる。
ている。周囲温度の増加の結果として、ＬＮＧ生産率は
約６％低減し、一方この生産率に要する冷媒圧縮機の馬
力は３.３％増加している。結果として比馬力は１０.３
％増加したことになる。
【００３８】
【表１】
【００３９】実施例２ 早期に記述された第二様式のフィードフォワードコント
ロールの操作を説明するために、プロセス条件は２０、
２５及び３０℃の周囲空気温度に対する数種の代表的Ｍ
ＣＲ保有量でもって定常状態の条件で操作している図３
のプロセスに対して推定されている。各組の条件で、比
馬力（１００万標準立方フィート／日当りの制動馬力−
BHP／MMSCFD）を最小にするのに必要な冷媒圧縮機２１
５及び２１７を介した後の代表的な包括圧縮比及び冷媒
空気の流れ６１の冷媒の流れ７３に対する流量比が、ガ
スタービンの定温排気温度（表２）及び４５００RPMの
定速圧縮（表３）に対して推定されて代表されている
（表３）。表２に例示されたのと類似の作表データは、
早期に記述された操作の第二様式で使用するために監視
調節電算機２０７に入力されるであろう。
ロールの操作を説明するために、プロセス条件は２０、
２５及び３０℃の周囲空気温度に対する数種の代表的Ｍ
ＣＲ保有量でもって定常状態の条件で操作している図３
のプロセスに対して推定されている。各組の条件で、比
馬力（１００万標準立方フィート／日当りの制動馬力−
BHP／MMSCFD）を最小にするのに必要な冷媒圧縮機２１
５及び２１７を介した後の代表的な包括圧縮比及び冷媒
空気の流れ６１の冷媒の流れ７３に対する流量比が、ガ
スタービンの定温排気温度（表２）及び４５００RPMの
定速圧縮（表３）に対して推定されて代表されている
（表３）。表２に例示されたのと類似の作表データは、
早期に記述された操作の第二様式で使用するために監視
調節電算機２０７に入力されるであろう。
【００４０】
【表２】
【００４１】
【表３】
【００４２】早期に論じられたようなフィードフォワー
ドコントロールの第二様式では、表２及び表３に類似の
作表データは監視調節電算機２０７に記憶される。それ
ぞれの時間間隔で監視調節電算機２０７は適切な冷凍シ
ステムの圧力、温度、液面水準及び組成を代表信号３
１、３３及び３５として呼出しそしてＭＣＲ保有量を計
算する。早期に論じられたように周囲空気温度は予測さ
れて信号２９として監視調節電算機２０７へ発信される
が、この監視調節電算機２０７は適切な作表データの内
挿によって最小比燃料消費を達成するのに必要な圧縮比
と冷媒比を決め、これらの比から調節機２３５の圧縮比
及び調節機２３７の流量比の対応する新規な設定点をそ
れぞれ決め、そしてまた予想された周囲空気温度を見越
してこの二つの調節機の設定点をリセットする代表信号
３７及び３９をそれぞれ決めて発信する。この操作様式
ではフィードフォワードコントロールシステムは周囲空
気温度の変化の効果を予想しまた補償するが、その際比
燃料消費を最小にすることによってＬＮＧプラントの性
能を最適化する。
ドコントロールの第二様式では、表２及び表３に類似の
作表データは監視調節電算機２０７に記憶される。それ
ぞれの時間間隔で監視調節電算機２０７は適切な冷凍シ
ステムの圧力、温度、液面水準及び組成を代表信号３
１、３３及び３５として呼出しそしてＭＣＲ保有量を計
算する。早期に論じられたように周囲空気温度は予測さ
れて信号２９として監視調節電算機２０７へ発信される
が、この監視調節電算機２０７は適切な作表データの内
挿によって最小比燃料消費を達成するのに必要な圧縮比
と冷媒比を決め、これらの比から調節機２３５の圧縮比
及び調節機２３７の流量比の対応する新規な設定点をそ
れぞれ決め、そしてまた予想された周囲空気温度を見越
してこの二つの調節機の設定点をリセットする代表信号
３７及び３９をそれぞれ決めて発信する。この操作様式
ではフィードフォワードコントロールシステムは周囲空
気温度の変化の効果を予想しまた補償するが、その際比
燃料消費を最小にすることによってＬＮＧプラントの性
能を最適化する。
【００４３】以上のように本発明の具体化は、周囲空気
温度の変化を予想しそして所定の液体生産率における比
燃料消費を最小にするために一つ又はそれ以上のフィー
ドバックコントローラーの設定点をリセットするフィー
ドフォワードコントローラーシステムを利用して、一台
又はそれ以上のガスタービン駆動の冷凍圧縮機を有する
天然ガス液化プロセスを操作するための新規にして有用
な方法からなっている。このようなプロセスに対する比
燃料消費は、もし周囲空気温度が変動するならば設定点
を固定したフィードバックコントローラーの使用によっ
ては最小化することができない。本発明はこのようなフ
ィードバックコントローラーの設定点をリセットするた
めの効率的で実用的な方法を提供し、またそれによって
所定の液体生産率における燃料消費を最小にすることを
可能にする。
温度の変化を予想しそして所定の液体生産率における比
燃料消費を最小にするために一つ又はそれ以上のフィー
ドバックコントローラーの設定点をリセットするフィー
ドフォワードコントローラーシステムを利用して、一台
又はそれ以上のガスタービン駆動の冷凍圧縮機を有する
天然ガス液化プロセスを操作するための新規にして有用
な方法からなっている。このようなプロセスに対する比
燃料消費は、もし周囲空気温度が変動するならば設定点
を固定したフィードバックコントローラーの使用によっ
ては最小化することができない。本発明はこのようなフ
ィードバックコントローラーの設定点をリセットするた
めの効率的で実用的な方法を提供し、またそれによって
所定の液体生産率における燃料消費を最小にすることを
可能にする。
【００４４】本発明の本質的な特徴はこれまでの開示に
おいて充分且つ完全に記述されている。当業に習熟した
者は本発明を理解し、またこれに対してその基本精神か
ら逸脱することなく、また本特許請求項相当の範囲と限
界から逸脱することなく、種々の変更及び修正を行うこ
とができる。
おいて充分且つ完全に記述されている。当業に習熟した
者は本発明を理解し、またこれに対してその基本精神か
ら逸脱することなく、また本特許請求項相当の範囲と限
界から逸脱することなく、種々の変更及び修正を行うこ
とができる。
【図１】本発明のプロセスに対する簡潔化した図式ブロ
ックダイヤグラムである。
ックダイヤグラムである。
【図２】実際のガス液化プラント現地における周囲温度
対時刻をプロットしたグラフを示す。
対時刻をプロットしたグラフを示す。
【図３】本発明のプロセスに対する、より詳細なフロー
シートである。
シートである。
フロントページの続き (72)発明者 グレン・ユージーン・カイナード アメリカ合衆国ペンシルベニア州18103. アレンタウン．エドワードストリート915 (72)発明者 デイビツド・アンソニー・ザグノウリ アメリカ合衆国ペンシルベニア州18062. マキユンジー．ウオールナツトレイン1469
Claims (36)
- 【請求項１】 供給ガスが少くとも一台のガスタービン
駆動の圧縮機を利用する冷凍システムによって供給され
る少くとも一種の冷媒を用いる間接的熱交換器によって
液化され、また前記冷凍システムは少くとも一つのフィ
ードバックコントロールシステム（feedback control s
ystem）を利用するガス液化プロセスを操作する方法で
あって、この方法は： （ａ） 所定時刻における前記液化プロセスの現地にお
ける周囲空気温度を測定し； （ｂ） 前記の所定時刻における前記フィードバックコ
ントロールシステムの設定点を含めた前記液化プロセス
の最適操作条件を定め、そして前記設定点を含めた前記
最適操作条件で前記液化プロセスを操作し； （ｃ） 将来の時刻における前記周囲空気温度を予測
し； （ｄ） 前記将来時刻における前記フィードバックコン
トロールシステムの新規の設定点を含めた前記液化プロ
セスの新規の最適操作条件を定め、そして前記最適操作
条件を前記設定点を前記新規の設定点に変更することを
含めた前記新規の最適操作条件に変更し； （ｅ） 前記新規の設定点を含めた前記新規の最適操作
条件で前記液化プロセスを操作し；そして （ｆ） 前記の所定時刻と前記の将来時刻との時間差に
よって限定される時間間隔をもって、ステップ（ａ）、
（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）を繰返す；ことから成り、そ
してこれによって前記プロセス用の最適操作条件を維持
するために、周囲の空気温度の変化を予想する前記液化
プロセスの操作のためのフィードフォワードコントロー
ル（feedforward control）方法を提供する、ガス液化
プロセスの操作方法。 - 【請求項２】 前記最適操作条件が前記供給ガスを液化
するための比燃料消費を最小にする、請求項１の方法。 - 【請求項３】 前記の所定の液化率における比燃料消費
を最小にしている間、前記最適操作条件が前記供給ガス
の所定の液化率を維持する、請求項１の方法。 - 【請求項４】 前記最適操作条件が前記冷凍システム中
の前記冷媒の最適な組成と保有量を包含する請求項３の
方法。 - 【請求項５】 プロセス中で前記ガスを液化せねばなら
ない冷凍の少くとも一部が、一台又は二台のタービン駆
動圧縮機を利用する冷凍システムによって提供されるガ
ス液化プロセスを操作する方法であって、この方法は： （ａ） 冷媒の流れを圧縮し、冷却しそして部分的に液
化し、前記圧縮は少くとも部分的には、ガスタービン駆
動圧縮機によって達成されており； （ｂ） 生じたステップ（ａ）の部分的に液化した冷媒
の流れを、蒸気冷媒の流れと液体冷媒の流れに分離し； （ｃ） 前記蒸気冷媒の流れを冷却しそして発生した冷
却された蒸気冷媒の流れを膨張し、それによって前記流
れの圧力と温度を低減せしめ、そこで発生した流れを少
くとも部分的に液化させ； （ｄ） 発生したステップ（ｃ）の冷媒の流れを予備冷
却した供給ガスを用いた間接的熱交換によって蒸発せし
め、それによって前記供給ガスを液化するに要する冷凍
の一部を提供し、そして （ｅ） 発生したステップ（ｄ）の蒸発した冷媒の流れ
を、前記ガスタービン駆動圧縮機に戻しそしてステップ
（ａ）から（ｅ）までを繰返し；そしてまたステップ
（ａ）から（ｅ）までの繰返し操作期間中に、下記の； （ｆ） 前記ガスタービン駆動圧縮機の圧縮比が所定時
刻における周囲空気温度で前記ガス液化プロセスの操作
を最適化する選択値に維持するように、ステップ（ｃ）
における前記冷却された蒸気冷媒の流れの膨張から生ず
る圧力低下を設定値に調節し； （ｇ） 将来時刻における周囲空気温度を予測し； （ｈ） 前記将来時刻における周囲空気温度での前記ガ
ス液化プロセスの操作を最適化するのに要求されるであ
ろう前記ガスタービン駆動圧縮機用の新規の圧縮比を決
定し； （ｉ） ステップ（ｃ）における前記冷却された蒸気冷
媒の流れの圧力低下を前記将来時刻における周囲温度を
見越して前記の設定値から前記の新規の圧縮比を生み出
すのに充分である新規の値に変更し；そして （ｊ） 前記の所定時刻と前記の将来時刻との時間差に
よって限定される時間間隔をもってステップ（ｆ）から
（ｉ）までを繰返す；追加ステップを実施する；ことか
ら成り、そしてそれによって前記プロセス用の最適操作
条件を維持するために前記将来時刻における周囲温度を
予想する、前記液化プロセスの操作に対するフィードフ
ォワードコントロール方法を提供する、ガス液化プロセ
スの操作方法。 - 【請求項６】 前記最適操作条件が前記供給ガスを液化
するための比燃料消費を最小にする、請求項５の方法。 - 【請求項７】 前記の所定の液化率における比燃料消費
を最小にする間、前記最適操作条件が前記供給ガスの所
定液化率を維持する、請求項５の方法。 - 【請求項８】 以下の各項目を更に含む請求項５の方
法、 （ｋ） 前記液体冷媒の流れを更に冷却し、そして生じ
た冷却された液体冷媒の流れを膨張させ、それによって
前記の流れの圧力及び温度を低減させる； （ｌ） 液化熱交換器における前記予備冷却された供給
ガスを用いた間接熱交換で、前記の更に冷却した液体冷
媒の流れを蒸発し、それによって前記供給ガスを液化す
るために追加冷凍を提供する； （ｍ） この発生した蒸発した冷媒の流れを前記液化交
換器から引出しそしてこの蒸気を前記ガスタービン駆動
圧縮機へ戻してステップ（ｋ）、（ｌ）及び（ｍ）を繰
返し、これらのステップは更に連続式クローズドループ
の冷凍プロセスを限定する；そして更に前記の連続式ク
ローズドループの冷凍プロセスの繰返し操作期間中にま
たステップ（ｆ）から（ｊ）までのステップと同時に、
下記の追加ステップ、即ち （ｎ） 前記の蒸気冷媒の流れに対する前記の更に冷却
された液体冷媒の流れの質量流量比を設定値に調節し
て、恰も前記のガスタービン駆動圧縮機の前記圧縮比が
前記の所定時刻における周囲空気温度で前記の供給ガス
を液化するのに必要とする比燃料消費を最小にする前記
の選択値に維持されるようにし； （ｏ） 前記の将来時刻における前記の周囲空気温度で
前記新規の圧縮比を維持するのに必要とするであろう前
記蒸気冷媒の流れに対する、前記の更に冷却された液体
冷媒の流れの新規の質量流量比を定め； （ｐ） 前記の将来時刻における周囲温度を見越して、
前記の質量流量比を前記の設定値から前記新規の圧縮比
を生み出すのに充分である新規の値に変更し；そして （ｑ） 前記の所定時刻と前記の将来時刻との時間差に
よって限定される時間間隔をもってステップ（ｎ）から
（ｐ）までを繰返すを実施する、それによって前記プロ
セス用の最適操作条件を維持するために前記の将来時刻
における前記周囲温度を予想する前記の液化プロセスの
操作に対するフィードフォワードコントロール方法を提
供する。 - 【請求項９】 前記の最適操作条件が前記の供給ガスを
液化するための比燃料消費を最小にする、請求項８の方
法。 - 【請求項１０】 前記の所定の液化率における比燃料消
費を最小にする間、前記の最適操作条件が前記の供給ガ
スの所定の液化率を維持する、請求項８の方法。 - 【請求項１１】 発生した冷却された蒸気冷媒の流れの
前記膨張が絞り弁によって少くとも一部分遂行され、そ
して前記の圧力低減が以下の項、即ち （１） 前記のガスタービン駆動圧縮機への供給原料で
ある前記の発生した蒸発冷媒の流れの圧力を測定して前
記圧力の第一信号代表を創成し； （２） 前記のガスタービン駆動圧縮機からの放出冷媒
の圧力を測定して前記圧力の第二信号代表を創成し；そ
して （３） 前記の圧縮比の第三信号代表を生み出すために
前記の第二信号を前記の第一信号で割算し、また圧力低
減の前記設定値を達成するのに充分な開きで前記絞り弁
の開度を調節するために前記第三信号を利用し、それに
よって前記開度が前記第三信号を与えられた設定点と比
較し、また前記設定点を維持するために前記開度を変更
する第一フィードバックコントローラーによって達成さ
れる、ことによって前記の設定値に調節される、請求項
８の方法。 - 【請求項１２】 発生した冷却された蒸気冷媒の流れの
前記膨張が少くとも一部分、ターボ膨張機によって遂行
され、そしてその際に前記の圧力低減が以下の項、即
ち、 （１） 前記ガスタービン駆動圧縮機への供給原料であ
る前記の発生した蒸発冷媒の流れの圧力を測定して前記
圧力の第一信号代表を創成させ； （２） 前記のガスタービン駆動圧縮機からの放出冷媒
の圧力を測定して、前記圧力の第二信号代表を創成さ
せ；そして （３） 前記の圧縮比の第三信号代表を生み出すために
前記の第二信号を前記の第一信号で割算し、また圧力低
減の前記設定値を達成する前記ターボ膨張機を調節する
ために前記第三信号を利用し、その際に前記調節は第三
信号を与えられた設定点と比較し、また前記設定点を維
持するために前記スピードを変更する第一フィードバッ
クコントローラーによって達成されることによって前記
の設定値に調節される、請求項８の方法。 - 【請求項１３】 発生した冷却された液体冷媒の流れの
前記膨張が少くとも一部分絞り弁によって遂行され、そ
して前記圧力低減が以下の項、即ち （４） 前記の更に冷却された液体冷媒の流れの質量流
量を測定して、前記質量流量の第四信号代表を創成さ
せ； （５） 前記の蒸気冷媒の流れの質量流量を測定して、
前記流量の第五信号代表を創成させ； （６） 前記質量流量比の第六信号代表を生み出すため
に前記第四信号を前記第五信号で割算し、また前記絞り
弁の開度を圧力低減の前記設定値を達成するのに充分な
開度に調節するために前記の第六信号を利用し、その際
前記開度が前記第六信号を与えられた設定点と比較し、
また前記設定点を維持するために前記開度を変更する第
二フィードバックコントローラーによって達成される、
ことによって前記の設定値に調節される、請求項１１の
方法。 - 【請求項１４】 発生した冷却された液体冷媒の流れの
前記膨張が少くとも一部分ターボ膨張機によって遂行さ
れ、そこで前記の圧力低減が以下の項、即ち； （４） 前記の更に冷却された液体冷媒の流れの質量流
量を測定して、前記流量の第四信号代表を創成させ； （５） 前記の蒸気冷媒の流れの質量流量を測定して、
前記流量の第五信号代表を創成させ；そして （６） 前記質量流量比の第六信号代表を生み出すため
に前記第四信号を前記第五信号で割算し、また圧力低減
の前記設定値を達成するのに充分なスピードに前記ター
ボ膨張機を調節するために第六信号を利用し、その際に
前記スピードが前記第六信号を与えられた設定点と比較
し、また前記設定点を維持するために前記スピードを変
更する第二フィードバックコントローラーによって調節
されることによって前記の設定値に調節される、請求項
１２の方法。 - 【請求項１５】 前記クローズドループの冷凍プロセス
における前記冷媒の流れが窒素、メタン、エタン、エチ
レン、プロパン、プロピレン、ブタン及びそれらの混合
物からなる群より選択される一つ又はそれ以上の成分か
らなる、請求項８の方法。 - 【請求項１６】 前記ガスタービン駆動圧縮機による圧
縮の後の前記冷媒の流れの前記冷却が、少くとも一部分
は補足的なクローズドループ冷凍プロセスから来る補足
的な蒸発中の冷媒流れとの間接的熱交換によって提供さ
れる、請求項８の方法。 - 【請求項１７】 前記予備冷却された供給ガスが前記補
足的蒸発中の冷媒流れとの間接的熱交換によって周囲温
度にある供給ガスを冷却して得られる、請求項１６の方
法。 - 【請求項１８】 前記の補足的クローズドループ冷凍プ
ロセスが少くとも一つのガスタービン圧縮機を利用する
ものである、請求項１６の方法。 - 【請求項１９】 前記の補足的蒸発中の冷媒の流れが、
アンモニヤ、窒素、メタン、エタン、エチレン、プロパ
ン、プロピレン、ブタン、及びそれらの混合物からなる
群から選択される一つ又はそれ以上の成分からなる、請
求項１６の方法。 - 【請求項２０】 前記供給ガスがメタンを含む天然ガス
である、請求項８の方法。 - 【請求項２１】 前記ガスタービン駆動圧縮機が少くと
も一部分は周囲空気との間接的熱交換によって提供され
る中間冷却及び／又は最終冷却を備えた少くとも２段階
の圧縮からなる、請求項８の方法。 - 【請求項２２】 前記のガスタービン駆動圧縮機のガス
タービンがタービン排気定温で運転される、請求項８の
方法。 - 【請求項２３】 ガスタービン駆動圧縮機の前記ガスタ
ービンがタービンローター定速で運転される、請求項８
の方法。 - 【請求項２４】 前記の将来時刻における周囲空気温度
が、前記の液化プロセスが操作される場所における毎日
の天気予報から予測される、請求項８の方法。 - 【請求項２５】 前記の将来時刻における周囲空気温度
が前記の所定時刻及びそれ以前に前記液化プロセスが操
作される場所で行われる規則的に繰返される周囲空気温
度測定の外挿によって予測される、請求項８の方法。 - 【請求項２６】 前記の第一絞り弁を介しての前記の圧
力低減及び前記の第二絞り弁を介しての前記の圧力低減
が、監視調節用電算機システム（supervisory control
computing system）を利用することによって、また以下
のステップ、即ち （７） 前記の所定時刻における前記クローズドループ
の冷凍プロセスの冷媒の適切な温度、圧力、液体水準、
及び組成を測定しこの測定を対応する適当な信号に転換
し、そして前記監視調節用電算機システムに前記信号を
転送し； （８） 前記クローズドループ冷凍プロセスにおける冷
媒組成及び保有量を計算するためにステップ（７）の信
号を利用し； （９） 前記供給ガスを液化するための比燃料消費を最
小にするために前記将来時刻に要求される前記の第一及
び第二絞り弁を介しての圧力低減の新規の値を定め； （１０） 将来時刻において要求される前記の第一及び
第二フィードバックコントローラーの新規の設定点を定
め、前記の第一絞り弁及び前記の第二絞り弁を介して前
記の圧力低減を生み出し、そしてそれぞれ前記新規の設
定点に釣合った第七信号及び第八信号を創成し、そこで
ステップ（８）、（９）及び（１０）が前記の監視調節
用電算機システムによってリアルタイムで実行され； （１１） 前記の第一絞り弁を介して圧力低減の前記の
新規な値を生み出すために、前記の第一フィードバック
コントローラーの設定点を前記の新規の設定点にリセッ
トするように前記第七信号を利用し； （１２） 前記の第二絞り弁を介して圧力低減の前記の
新規の値を生み出すために前記の第二フィードバックコ
ントローラーの設定点を前記の新しい設定点にリセット
するように前記第八信号を利用し；そして （１３） 前記の所定時刻と前記将来時刻との間の間隔
として限定されるフィードフォワードコントロール時間
間隔で、ステップ（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）、（ｎ）、
（ｏ）及び（７）から（１２）までを規則的に繰返すこ
とからなるステップを実行することによって、前記の将
来時刻における周囲空気温度を見越して前記の新しい値
に変更される、請求項１３の方法。 - 【請求項２７】 圧力低減の前記の新しい値がステップ
（８）の冷媒保有量を利用しつつ、前記の将来時刻にお
ける予測された周囲温度での前記のガス液化プロセス操
作のシミュレーションによって決められる方法であっ
て、前記シミュレーションは前記の監視調節用電算機シ
ステムによってリアルタイムに実行される、請求項２６
の方法。 - 【請求項２８】 圧力低減の前記の新しい値は、前記の
監視調節用電算機システム中の記憶データをアクセスす
ることによって決定されるものであって、このシステム
中では前記の記憶データは前記第一及び前記第二の絞り
弁を介して行われる圧力低減の値、及び冷媒の多様な保
有量の各に対する一連の周囲温度の各温度における前記
液化プロセスの比燃料消費を最小にすることを要求され
る前記の第一及び第二絞り弁の対応する設定点からなっ
ており、そしてまたこのデータは各周囲温度における前
記の液化プロセス、及び前記液化プロセスの予測操作条
件の範囲に対する冷媒組成と保有量の定常状態のシミュ
レーションによって又は前記ガス液化プロセスに対する
実際のプラント操作データの解析によって事前に得られ
たものである、請求項２６の方法。 - 【請求項２９】 （ａ） 第一及び第二の蒸発中の冷媒
の流れに向流して、予備冷却したガス供給の流れを液化
するための間接的熱交換手段； （ｂ） 前記の第一及び第二の蒸発中の冷媒の流れを前
記の間接的熱交換手段に供給し、そしてそれから発生し
た蒸発した冷媒を除去するためのクローズドループ冷凍
手段；ここにおいて前記クローズドループ冷凍手段は下
記（１）、（２）及び（３）よりなる。 （１） 最終冷却手段を後続した少くとも一つのガスタ
ービン駆動圧縮機、前記の蒸発した冷媒を前記の間接的
熱交換手段から前記の圧縮手段へ移送するための第一誘
導手段、及び前記圧縮手段から来る圧縮された蒸発した
冷媒の流れのための第二誘導手段からなる圧縮手段； （２） 前記の第二誘導手段によって前記圧縮手段から
前記冷却手段へ移送される前記の圧縮された蒸発した冷
媒を冷却し、また部分的に液化するための第一冷却手
段； （３） 分離槽、部分的に液化した冷媒を前記の第一冷
却手段から分離手段へ移送するための第三誘導手段、及
び蒸気冷媒の流れと液体冷媒の流れをそれぞれ前記の分
離手段から前記の間接的熱交換手段へ転送するための第
四と第五誘導手段からなる分離手段であって、前記第一
冷却手段から来る部分的に液化した冷媒を分離するため
の分離手段； （ｃ） 前記の間接的熱交換手段内にあって、前記蒸気
冷媒の流れを更に冷却するための第二冷却手段、及び更
に冷却された蒸気冷媒の流れを前記第二冷却手段から引
出すための第六誘導手段； （ｄ） 前記の更に冷却された蒸気冷媒の流れの圧力を
低減させ、そこで更にその流れを冷却するための第一膨
張手段、及び前記の第一の蒸発中の冷媒の流れを提供す
るためにその流れを前記の第一膨張手段から前記の間接
的熱交換手段へ移送するための第七誘導手段； （ｅ） 前記の間接的熱交換手段内にあって、前記の液
体冷媒の流れを更に冷却するための第三冷却手段、及び
更に冷却された液体冷媒の流れを前記第三冷却手段から
引出すための第八誘導手段； （ｆ） 前記の更に冷却された液体冷媒の流れの圧力を
低減させ、そこで更にその流れを冷却するための第二膨
張手段、及び前記の第二の蒸発中の冷媒の流れを提供す
るためにその流れを前記第二膨張手段から前記の間接的
熱交換手段へ移送するための第九誘導手段； （ｇ） 第一設定点に従って、前記第一膨張手段を介し
て圧力低減度を調節するための第一フィードバックコン
トロール手段； （ｈ） 前記第一誘導手段内の圧力を測定し、また前記
圧力の第一信号代表を前記第一フィードバックコントロ
ール手段へ転送するための第一圧力測定及び転送手段； （ｉ） 前記第二誘導手段内の圧力を測定し、また前記
圧力の第二信号代表を前記第一フィードバックコントロ
ール手段へ転送するための第二圧力測定及び転送手段； （ｊ） 第二設定点に従って、前記第二膨張手段を介し
て圧力低減度を調節するための第二フィードバックコン
トロール手段； （ｋ） 前記第四誘導手段内の流量を測定し、また前記
流量の第三信号代表を前記第二フィードバックコントロ
ール手段へ転送するための第一流量測定及び転送手段； （ｌ） 前記第八誘導手段内の流量を測定し、また前記
流量の第四信号代表を前記第二フィードバックコントロ
ール手段へ転送するための第二流量測定及び転送手段； （ｍ） 前記の予備冷却されたガス供給の流れを前記の
間接的熱交換手段へ導入するための誘導手段、前記間接
的熱交換手段内にあって前記予備冷却されたガス供給の
流れを液化するための第四冷却手段、及び液化されたガ
ス生成物を前記第四冷却手段から除去する誘導手段； （ｎ） 下記（１）から（４）までの能力を含む監視調
節用電算手段； （１） 前記クローズドループ冷凍手段内の所定時点に
おける冷媒の量を計算すること、 （２） 将来時点における周囲温度を予報すること； （３） 前記の将来時点において要求される前記第一及
び第二設定点の新規の値を決定し、前記の予備冷却され
たガス供給流れを液化するのに使われる比燃料消費が最
小になるような、前記第一及び第二膨張手段を介して適
切な圧力低減を起させること；及び （４） 前記第一及び第二設定点の前記の新規の値の第
五及び第六信号代表をそれぞれ発生させること； （ｏ） 適切なプロセスパラメーターを測定し；また前
記パラメーターの信号代表を前記システム中の選択され
た位置から前記の監視調節用電算手段へ転送するための
プロセスパラメーターの測定及び転送手段； （ｐ） 前記第五信号を前記第一フィードバックコント
ロール手段へ転送する転送手段、及び前記第一設定点を
所定の時点におけるその値から前記の新規の値へ変更す
る第一操作手段；及び （ｑ） 前記第六信号を前記第二フィードバックコント
ロール手段へ転送する転送手段、及び前記第二設定点を
所定の時点におけるその値から前記の新規の値へ変更す
る第二操作手段からなるガス液化用システム。 - 【請求項３０】 前記の最終冷却手段が前記のガスター
ビン駆動遠心圧縮機から来る圧縮された熱い冷媒を周囲
空気に向流して冷却するための間接的熱交換手段からな
る、請求項２９のシステム。 - 【請求項３１】 前記の第一冷却手段がクローズドルー
プ冷凍システム及び前記の圧縮された蒸発した冷媒をア
ンモニヤ、窒素、メタン、エタン、エチレン、プロパ
ン、プロピレン、ブタン及びそれらの混合物からなる群
から選ばれた蒸発中の冷媒に向流して、冷却及び部分的
に液化するための間接的熱交換器からなる、請求項２９
のシステム。 - 【請求項３２】 前記の第一膨張手段が圧力低減の程度
が第一弁の位置決め手段により絞り弁の開度を調節する
ことによって制御される働きをする絞り弁からなる、請
求項２９のシステム。 - 【請求項３３】 前記の第二膨張手段が圧力低減の程度
が第二弁の位置決め手段により絞り弁の開度を調節する
ことによって制御される働きをする絞り弁からなる、請
求項２９のシステム。 - 【請求項３４】 前記の第一膨張手段が圧力低減の程度
が第一運転手段による前記ターボ膨張機のローター速度
を調節することによって制御される働きをするターボ膨
張機からなる、請求項２９のシステム。 - 【請求項３５】 前記の第二膨張手段が圧力低減の程度
が第二運転手段による前記ターボ膨張機のローター速度
を調節することによって制御される働きをするターボ膨
張機からなる、請求項２９のシステム。 - 【請求項３６】 前記クローズドループ冷凍手段が窒
素、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレ
ン、ブタン及びそれらの混合物からなる群より選ばれた
成分からる冷媒を含有する、請求項２９のシステム。
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