JPH0627618B2 - 天然ガスのような低沸点の少くとも一つのガスの冷却および液化方法および装置 - Google Patents

天然ガスのような低沸点の少くとも一つのガスの冷却および液化方法および装置

Info

Publication number
JPH0627618B2
JPH0627618B2 JP59090837A JP9083784A JPH0627618B2 JP H0627618 B2 JPH0627618 B2 JP H0627618B2 JP 59090837 A JP59090837 A JP 59090837A JP 9083784 A JP9083784 A JP 9083784A JP H0627618 B2 JPH0627618 B2 JP H0627618B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
refrigerant fluid
heat exchanger
main refrigerant
pressure
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP59090837A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6099982A (ja
Inventor
アンリ・パラドウスキー
デイデイエ・ルノー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FURANSEEZU DECHUUDO E DO KONSUTORUKUSHION TEKUNITSUPU CO
Original Assignee
FURANSEEZU DECHUUDO E DO KONSUTORUKUSHION TEKUNITSUPU CO
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FURANSEEZU DECHUUDO E DO KONSUTORUKUSHION TEKUNITSUPU CO filed Critical FURANSEEZU DECHUUDO E DO KONSUTORUKUSHION TEKUNITSUPU CO
Publication of JPS6099982A publication Critical patent/JPS6099982A/ja
Publication of JPH0627618B2 publication Critical patent/JPH0627618B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0262Details of the cold heat exchange system
    • F25J1/0264Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0022Hydrocarbons, e.g. natural gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0047Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0052Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0047Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0052Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream
    • F25J1/0055Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream originating from an incorporated cascade
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0211Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0214Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a dual level refrigeration cascade with at least one MCR cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0292Refrigerant compression by cold or cryogenic suction of the refrigerant gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0295Shifting of the compression load between different cooling stages within a refrigerant cycle or within a cascade refrigeration system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/06Splitting of the feed stream, e.g. for treating or cooling in different ways
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/60Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
    • F25J2220/62Separating low boiling components, e.g. He, H2, N2, Air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/60Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
    • F25J2220/64Separating heavy hydrocarbons, e.g. NGL, LPG, C4+ hydrocarbons or heavy condensates in general

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えば天然ガスあるいは恐らくは少くとも一つ
の低沸点成分を含むガス混合物のような少くとも一つの
低沸点ガスを冷却および液化する方法と装置を主題とし
ている。
例えば天然ガス液化についてはすでに知られた方法が存
在し、その場合、天然ガスは沸点が低下してゆくいくつ
かの冷却用流体との順次的熱交換によつて段階的に冷却
される。このいわゆる「カスケード」式液化方法は冷却
用液体の各々の閉鎖回路循環を可能にする、きわめて多
数の交換器、コンプレツサー、ポンプ、などを必要とす
る。従つて設備は複雑であり、設備の多重性は全体の信
頼度を低下させる。その上、これらの冷却用流体の冷却
曲線は天然ガスの冷却曲線の連続的傾向に従わず、従つ
て効果が悪くかつエネルギーの重大なロスを伴なう。
また、少くとも一つの部分凝縮を行なわせた数成分含有
冷却用流体との熱交換によつて天然ガスを液化する方法
も知られており、この冷却用流体の凝縮部分は熱交換に
より天然ガスの液化を確実にする。この冷却用流体の凝
縮された部分はまた数成分をもつ却冷用流体を構成す
る。数成分をもつ冷却用流体の冷却曲線は、この場合に
は、天然ガスの冷却曲線と類似である。その上、設備は
簡単化され、設備中に唯一の(いくつかの部分からな
る)の冷却液体を必要とするのみである。
また、液化されるべき天然ガスと主冷却用流体とを同時
的にあるいは別々に予冷するために一成分または数成分
をもつ副冷却用流体を利用することも知られている。こ
れらの副および主冷却用流体は、各々閉鎖回路循環にお
いて、別々のコンプレツサーセツトによつて各々圧縮さ
れる。
数成分含有冷却用流体を用いるこれらの方法はコイル型
交換器を使用して良好な効率が得られ、その上特に交換
器に沿つて蒸気化する間交換器の頭においてそれを出る
時点において液−蒸気混合物の正しい均質性が得られ
る。不幸にして、このような交換はやはり高価であり、
嵩高く重装備の装置を必要とする。
本発明はそれゆえ、特に効率の改善と同時にコスト低減
を可能にする、例えば天然ガスの冷却および液化の方法
を提供することによつて、従来法の前記欠点を回避する
ことを目的としている。
この目的に対して、本発明は例えば天然ガスのような低
沸点の少くとも一つのガスを、特に数成分をもつ副冷媒
流体との熱交換によつて少くとも部分的に液化するまで
熱交換することによつて予冷された数成分含有主冷媒流
体と熱交換させることによつて、冷却および液化する方
法を主題としており、これら上記の冷媒液体は少くとも
これら二つの冷媒流体の共同の低温(incorporated fri
gorific)カスケードの部分を形成するものであり、該
主冷却流体は閉鎖回路冷却サイクルに従つて流れかつそ
の中で順次:ガス状態での少くとも一つの圧縮;特に上
記副冷媒流体との熱的交換によつて少くとも部分的凝縮
が伴ない、このようにして得られる液相と蒸気相をその
後分離する、少くとも一つの予備冷却;全体液化とそれ
に続く過冷を伴なう少くとも一つの冷却;および、自か
らおよび上記ガスとの向流式関係における、上記ガスを
少くとも部分的に液化させるためのその後の熱交換のた
めの膨脹、並びにそれに由来する蒸発;を受け、このよ
うに加熱された蒸気は最後に再圧縮および再循環される
のであり;凝縮および過冷された主冷媒流体の上記蒸気
相は少くとも一つの第一圧力へ一時に膨脹させ、かつ過
冷された主冷媒流体の上記液相は上記第一圧力と異なる
少くとも一つの第二圧力へ一時に膨脹させることを特徴
としている。
本発明のもう一つの姿によれば、主冷却用流体の上記凝
縮および過冷された蒸気相の第一部分を第一圧力へ膨脹
させ、第二部分を第二圧力へ膨脹させ、そして主冷媒流
体の上記過冷液相の第一部分を上記第一圧力へ膨脹さ
せ、第二部分を上記第二圧力へ膨脹させる。
本発明のもう一つの姿によると、上記の蒸発後におい
て、上記蒸気相と液相との上記の第一部分を混合し、上
記蒸気相と液相との上記第二部分を混合する。
本発明のさらにもう一つの姿によれば、上記膨脹後にお
いてかつ上記蒸発前において、上記蒸気相と液相との上
記第一部分を混合し、上記蒸気相と液相との上記第二部
分を混合する。
本発明のもう一つの姿によると、上記膨脹後に得られる
主冷媒流体の蒸気相と液相を液化されるべき上記ガスお
よび膨脹前の主冷媒流体との熱交換に先立つて分離す
る。
本発明のもう一つの姿によると、上記第一圧力が大気圧
以上約1バール以内の低圧であり、上記第二圧力が大気
圧以上約1.5から約3バールの範囲の中程度圧力であ
る。
本発明のもう一つの姿によると、液化されるべき上記ガ
スの少くとも一部が上記副冷媒流体の少くとも一部との
熱交換によつて予冷される。
本発明のもう一つの姿によれば、冷却されるべき上記ガ
スの少くともガスの少くとも一部は上記第一および上記
第二の圧力にある上記の加熱蒸気の少くとも一部との熱
交換によつて予冷される。
本発明のさらにもう一つの面によると、上記主冷媒流体
の少くとも一部は上記第一および上記第二の圧力にある
上記の加熱蒸気の少くとも一部との熱交換によつて余冷
される。
本発明のもう一つの面によれば、上記の副冷媒流体は閉
鎖回路冷却サイクルに従つて流れ、そしてその中で順
次:ガス状態における少くとも一つの圧縮;好ましくは
外部源の冷却剤との熱交換による少くとも部分凝縮を伴
なう少くとも一つの余備冷却;全体液化とそれに続く過
冷、並びに膨脹前の自らおよび主冷媒流体および恐らく
は液化されるべきガスとの向流的関係におけるその後の
熱交換のための膨脹とその結果としての蒸発を伴なう少
くとも一つの自己冷却;を受け、このようにして加熱さ
れた蒸気は循環および圧縮され、副冷媒流体の蒸発前の
膨脹が少くとも二つの圧力水準、特に三圧力水準におい
ておこる。
本発明のもう一つの姿によると、膨脹後の副冷媒の蒸気
相と液相は分離される。
本発明の他の姿によると、上記の主冷媒流体は次のモル
組成をもち; 窒素N2: 0%から 2% メタンCH4: 35%から55% エチレンC24またはエタンC26:28%から65% プロピレンC36,プロパンC38:0%から15% 上記副冷媒流体は次のモル組成をもつ: エチレンC24またはエタンC26:30%から70% プロピレンC36またはプロパンC38:70%から3
0% 本発明はまた前述の方法を実施する装置を主題とするも
のであつて、その装置は次の回路:液化されるべきガス
の開放回路;このガス回路と少くとも一つの極低温熱交
換器によつて熱交換関係にありかつ少くとも二つの冷媒
流体すなわちそれぞれ主流体と副流体の共同低温カスケ
ードの部分を形成する主冷媒流体の閉鎖回路;主冷媒流
体回路および恐らくは液化されるべきガスの上記回路と
少くとも一つの極低温熱交換器によつて熱交換関係にあ
つて上記主冷媒流体を予備冷却しかつ少くとも部分的に
液化させる副冷媒流体の閉鎖回路;をもつタイプのもの
であり、上記主冷媒流体の閉鎖回路は順次、少くとも一
つのコンプレツサーと、副冷媒流体の上記極低温交換器
中を通る主冷媒流体の流路へ接続した恐らくは一つの熱
交換器または冷却器、このようにして得られた蒸気相と
液相の分離器、上記極低温熱交換器、および、主冷媒流
体の各画分の流路中の膨脹部材を含めた上記コンプレツ
サーへ連結される膨脹系、を含み、そして上記の主冷媒
流体回路の上記極低温熱交換器が熱交換中に存在する流
体、すなわち液化されるべきガス、部分凝縮された主冷
媒流体の液相および蒸気相または画分、並びにそれらか
ら導かれ各種圧力水準へ膨脹させた画分、の各々につい
ての各種の通路を備えたプレート交換器であることを特
徴とする。
本発明のもう一つの姿によると、主冷媒流体回路の上記
極低温熱交換器に関する上記膨脹系の各要素の位置は主
冷媒流体の上記各画分について修正可能である。
本発明のもう一つの姿によると、蒸気相および液相の分
離器は上記膨脹部材の下流で、主冷媒流体の蒸気画分の
流路の中に設けられる。
本発明のもう一つの姿によると、熱交換器は主冷媒流体
回路の上記極低温熱交換器の上流で設けられ、この熱交
換器には例えば向流式で、一方は上記極低温熱交換器中
での膨脹後に蒸発された主冷媒流体が他方は液化される
べきガスおよび/または主冷媒流体の少くとも一部が通
る。
本発明のもう一つの姿によると、液化されるべきガスの
上記回路は主冷媒流体回路の上記熱交換器へ向けてかつ
その中を通過する流路を含み、この流路は、該交換器の
下流において膨脹部材を含み、主冷媒流体回路の上記極
低温交換器の上流において上記流路とつながる前に副冷
媒流体回路の上記熱交換器中を通る上記流路のバイパス
配管を含む。
本発明のもう一つの面によると、上記の副冷媒流体回路
は順次に少くとも一つのコンプレツサー、好ましくは外
部源のものである冷媒流体をもつ少くとも一つの交換器
−冷却器を含み;上記極低温熱交換器には膨脹部材をそ
の出口に備えた副冷媒流体の流路、および、膨脹後の上
記冷媒流体の、向流関係にある少くとも一つの流路が通
り;上記極低温交換器中の副冷媒流体の上記流路が膨脹
部材を備えた少くとも二つ、例えば三つ、のバイパスを
もち、各々のバイパスは該膨脹部材の下流で上記極低温
交換器の相当する部分を該流路と実質的に平行でかつ向
流的関係において通過する。
本発明のもう一つの面によると、蒸気相と液相との分離
器は上記膨脹部材の下流において設けられ、該分離器の
下流に位置する上記バイパスは蒸気相の流路と液相の流
路とに分かれ、蒸気相の該流路は上記交換器を通過しな
い。
上述の方法と装置は多数の利点を提供する。例えば、 −きわめて異なる操作条件、例えば液化されるべきガス
の性質は変更し同時に高い熱力学的効率を保持すること
を可能にする顕著な伸縮性。この伸縮性は液化装置の設
計段階および操作段階の両方で現われる。
−プレート交換器使用に対する特別の適合性、例えばバ
ージ上の運搬および配置を容易にするモジユール設計と
組合わせて、極低温交換帯域に対する適度の投資支出で
すむ。
−主サイクルのコンプレツサーの取入れの加温、液化工
程中の天然ガスの中間的処理のような、各種の特別の要
求事項を満たすための漸進的修正を十分に可能にするプ
ロセス設計。
この方法の伸縮性は主冷媒流体の以下の特性に依存す
る: −窒素、メタン、プロパンおよび重質炭化水素のモル割
合; −主冷却サイクル中での部分凝縮後の蒸気のモル割合; −過冷液体状態における各種画分の蒸発化圧力; −各種圧力水準の間の過冷液体画分の各々の分布。
本発明は、以下の解説的記述が本発明の現在好ましい具
体化形態を参照して進行するにつれてよくよく理解さ
れ、かつその他の詳細、特徴および利点がより明らかに
なるであろう。
第1図は本発明に従つて、例えば天然ガスのような低沸
点ガスを冷却および液化する装置の模型的線図であり、 第2図は本発明による主冷媒流体回路の極低温交換器の
具体化の第一の形の線図である。
第3図は主冷媒流体回路の極低温交換器の具体化の第二
の形の線図であり; 第4図は主冷媒流体回路の極低温交換器の具体化の第三
の形の線図であり; 第5図は本発明の装置の具体化のもう一つの形の線図で
あり; 第6図は副冷却回路の具体化の一つの形の線図である。
各種付属図面において、同じ参照数字は同じまたは類似
の要素または部品を示すのに用いられ、例として示され
る圧力値は大気圧をこえたバール数として表現されてい
る。
特に第1図を参照すると、液化されるべきガス例えば天
然ガスの開放回路は参照数字1によつて一般的に示さ
れ、一方、主冷媒流体の閉鎖回路は参照数字2によつて
一般的に示され、副冷媒流体の閉鎖回路は参照数字3に
よつて示されている。主および副の冷媒流体の閉鎖回路
は記号を用いて規定され、不連続線または破線で直方形
枠の内部に含まれており、液化されるべきガスの通路は
連続の実線によつて示されている。液化されるべきガス
の回路1と主冷媒流体2の回路2は、それぞれ一方では
ガスの液化および過冷用4、他方ではガスの予備冷却用
5、の共通的極低温熱交換器の媒体を通して熱的に結合
または連結される。主および副冷媒流体回路2および3
はそれぞれ、主冷媒流体の予備冷却と少くとも部分的な
液化のための少くとも一つの共通的極低温熱交換器6の
媒体を通して結合される。
液化されるべきガスの開放回路1は、交換器5の少くと
も一つの内部流路8へ連結された予備冷却熱交換器5へ
ガスを供給するための導管7を含み、交換器の出口は導
管9を通してガスを処理するための、特にエタン抽出の
ための任意装置10へ連がれている。その他のガス処理
装置ももちろん設置してよく;特に窒素抜出し装置は冷
えば極低温熱交換器4の領域において取りつけてよい。
装置10の出口は導管11によつて熱交換器4の入口へ
つながれる。
導管7をバイパスする導管12を設けて、副冷媒流体回
路の極低温熱交換器6の中で液化されるべきガスの一部
の流れの通路13へつないでもよく、その出口は流路1
4によつて導管11へ熱交換器4の入口の前で連結され
る。導管11は極低温熱交換器4中を通る内部流路15
へつながれ、その下流端は熱交換器4の出口において、
例えば膨脹バルブのような少くとも一つの膨脹部材17
を通して液化天然ガス導管16へ連がれる。
閉鎖回路2は数成分の混合物によつて構成される主冷媒
流体を含み、それの少くとも大部分は炭化水素であるこ
とが有利である。この冷媒流体の相対的モル組成は例え
ば次の通りである: 窒素N2: 0%から 2% メタンCH4: 35%から55% エチレンC24またはエタンC26:28%から65% プロピレンC36,プロパンC38:0%から15% 回路2はまた順次に(冷媒流体の流れの方向に):ガス
状態の流体冷媒用の第一コンプレッサー18および第二
コンプレツサー19を含み、これらは各々別に個別駆動
機によつて駆動されるかあるいは共通駆動機によつて一
緒に駆動されるかのいずれかであり、後者の場合には、
それらのそれぞれのシヤフトは機構的に一緒に結合され
ている。この二つのコンプレツサー18、19は交換器
−冷却器20と直列に連がれ、それの冷却用流体は外部
源のものであることが有利であり例えば水または空気に
よつて構成される。コンプレツサー22,23は連結し
て駆動されてよく、あるいはコンプレツサー18、19
の少くとも一つの連結するかあるいは各々別々に駆動し
てよい。交換器−冷却器20の出口は導管21によつて
第三コンプレツサー22へつながれ、第四コンプレツサ
ー23は少くとも一つの中間的冷却器24を通して直列
につながれ、冷却器の流体は外部源のものであることが
有利であり例えば水または空気によつて構成される。コ
ンプレツサー23の出口または排出オリフイスは導管2
5によつて交換器−冷却器26(これの冷却用流体は例
えば水または空気のような外部源のものであることが有
利である)を通して熱交換器6の入口へ、そしてさらに
正確には熱交換器中をのびる少くとも一つの内部流路の
上流端へ、つながれる。副冷媒流体回路の極低温熱交換
器6はプレート交換器であることが有利である。この熱
交換器6の出口において、流路27の下流端は導管28
によつて少くとも一つの相分離器29へつながれる。こ
の相分離器の液体捕集空間は導管30によつて熱交換器
4の入口へ、そしてより正確には、液化されるべきガス
の内部流路15と実質的に同じ方向において熱交換器4
内をのびる少くとも一つの流路31の上流端、へつなが
れる。内部流路31の下流端は、熱交換器4を出たの
ち、二つの流路33、32に分れ、それぞれ膨脹部材3
4、35の入口へつながる。それぞれの膨脹部材34、
35の出口において極低温熱交換器4内をのびる流路3
6、37が液化されるべきガスの内部流路15および流
路31と実質上同じ方向でかつ向流的関係でつながれ
る。
相分離器29の蒸気捕集空間は導管38によつて極低温
熱交換器4の入口へ、そしてより正確には流路15およ
び31と実質的に平行的関係においてのびている少くと
も一つの他の内部流路39の上流端へつながれる。流路
39の下流端は熱交換器4を出たのち、膨脹部材42、
43の入口へそれぞれつながれる二つの流路40、41
に分かれ、膨脹部材42、43の出口は他の流路15、
31、36、37および39と実質上同じ方向で極低温
熱交換器4内をそれぞれのびる流路44、45へつなが
れる。
本発明によれば、主冷媒流体回路2の極低温熱交換器4
は、上記でわかる通り、熱交換中に存在する流体の各
々、すなわち液化されるべきガス、部分凝縮された主冷
媒流体の画分の液相および蒸気相、並びにそれらから出
る各種圧力水準へ膨脹させた画分、の各々についての各
種通路が設けられたプレート交換器である。
極低温交換器4を出たのち、同じ圧力例えば約1.5か
ら3バールの範囲にある中圧へ膨脹させた主冷媒流体画
分の流路36および44は相互に単一流路46としてつ
ながれ、その通路は恐らくは熱交変器5中に液化される
べきガスを予冷するために、特にそれと向流的関係にお
いて通され、流路46の下流端はコンプレツサー19の
取入れオリフイスへつながれる。同様に、極低温熱交換
器4を出たのち、同じ圧力特に大気圧以上約1バール以
内の低圧へ膨脹させた主冷媒流体の画分の流路37およ
び45は一緒になつて単一流路47へつながり、それの
下流端はコンプレツサー18の取入れオリフイスの中へ
開放する。
回路3は、例えば次の相対的モル組成: エチレンC24またはエタンC26: 30%から7
0% プロピレンC36またはプロパンC38 70%から3
0% をもつ、好ましくは炭化水素のみをベースとする混合物
によつて構成される副冷媒流体を含む。
副冷媒流体の閉鎖回路3は順次に次の要素を含む(流体
の流れの方向に):すなわち、第一、第二および第三の
コンプレツサー48、49、51であり、それぞれ相互
に直列でつながれ、それぞれの個別駆動機によつて駆動
されるかあるいは少くとも二つのコンプレツサーに共通
な少くとも一つの駆動機によつて駆動されるかのいずれ
かであり、後者の場合にはそれぞれのシヤフトによつて
一緒に機構的に直接結合される。第二コンプレツサー4
9の出口または排出オリフイスは第三コンプレツサー5
1の入口または取入れオリフイスへ導管54により、例
えば水または空気のような好ましくは外部源のものであ
る冷却剤をもつ交換器−冷却器50を通してつながれ
る。第三コンプレツサー51の出口または排出オリフイ
スは導管55によつてコンデンサー52と連結され、そ
れの出口は導管56によつて過冷器53へつながれる。
過冷器53の出口は導管57によつて極低温熱交換器6
へつながれ、それは特にプレート交換器によつて構成さ
れ、そしてさらに具体的にはそれぞれ液化されるべきガ
スおよび主冷媒流体の流路13および27と実質上平行
の方向で熱交換器6中を通る流路58の上流端へつなが
れる。
極低温熱交換器6中の副冷媒流体の流路58は例えば三
つのバイパス59、60および61を交換器6中の三つ
の異なる水準において備えている。この三つのバイパス
59、60および61は各々膨脹部材62、63、およ
び64へそれぞれつながれ、その出口は蒸気相および液
体相の分離器65、66、および67へそれぞれつなが
れる。三つのケースすべてにおいて、相分離器65、6
6、および67はそれぞれ導管68、69および70に
よつて極低温熱交換器6の入口へ、そしてさらに正確に
は流路71、72および73の上流端へそれぞれつなが
れ、それの大部分は極低温熱交換器6の内部で、それぞ
れ液化されるべきガス、主冷媒流体および膨脹前の副冷
媒流体、の流路13、27および58と少くとも実質的
に平行な方向でのびている。同様に各相分離器65、6
6、67の蒸気捕集空間はそれぞれ導管74、75、お
よび75によつて熱交換器6の入口へ、そしてより具体
的には流路77、78、79の上流端へつながれ、それ
らの大部分は極低温熱交換器内で他の内部流路13、2
7および58と実質上同じ方向でのびている。交換器6
を出たのち、流路71と77、72と78、73と79
はそれぞれ互に単一流路80、81および82へ連が
る。流路82はコンプレツサー48の取入れオリフイス
へつなげられ、流路81はコンプレツサー49の取入れ
オリフイスへつながれ、流路80はコンプレツサー51
の取入れオリフイスへつながれる。
回路1は次のように作動する。例えば約+20℃の温度
および例えば約42.5バールの圧力において導管7を
通して到着する液化されるべきガス例えば天然ガスは熱
交換器5の通路8中を流れ、その中で、極低温熱交換器
4中で膨脹後蒸発し流路46中を通路8中のガス流の方
向と反対方向で循環する主冷媒流体で以つて予冷され
る。導管9を経て熱交換器5を出るガスは例えば約−4
5℃の温度および例えば約42バールの圧力にある。そ
れはその後、処理装置10を通過し導管11を経てプレ
ート交換器4中の流路15の入口に達し、そこでそれは
完全に液化され次いで主冷媒流体との熱交換によつて過
冷される。熱交換器4を出る液化ガスは例えば約−15
4℃の温度と例えば約41.5バールの圧力にある。そ
れはその後膨脹バルブ17の中で膨脹し次いで液化天然
ガスの貯蔵所あるいは使用のための処理場所へ送られ
る。
液化されるべきガスの部分はまたは極低温熱交換器6中
の副冷媒流体との熱交換によつて予冷されてもよく、こ
の部分はその後液化されるべきガスの残りと極低温熱交
換器4に入る前に組合わされる。
主冷媒流体回路2は次のように作動する。低圧へ膨脹し
た主冷媒流体の部分は冷えば約−52℃と冷えば約0.
08バールの圧力において第一コンプレツサー18によ
つてガス状態において吸込まれ、そこから例えば約2バ
ールの中圧と例えば約10℃の温度において排出され、
その後、例えば約2バールに等しい中圧へ膨脹され温度
が例えば約10℃である主冷媒流体部分と同時に第二コ
ンプレツサーによつて吸込まれる。全体はコンプレツサ
ー19により、例えば約71℃に等しい温度と例えば約
6.5バールに等しい圧力において送り出され、次に交
換器−冷却器20の中を通り、この中でこの主冷媒流体
の温度は例えば約15℃へ下げられる。これは次に流路
21を経てコンプレツサー22の取入れオリフイスに入
り、交換器−冷却器24を通り、その後コンプレツサー
23中で圧縮され、次いで流路25と熱交換器26を通
過する。熱交換器26を出る主冷媒流体は例えば約15
℃の温度と約27.4バールの圧力にある。それは次に
極低温熱交換器6の流路27に入り、そこで、主冷媒流
体は副冷媒流体との熱交換によつて冷却され、かくして
少くとも一部が液化される。このようにして例えば約−
50℃の温度と例えば約26.5バールの圧力において
一部が凝縮された主冷媒流体は次にガス相と液相との混
合物の形で熱交換器6を出て、その後相分離器29の中
で分離される。このガス相は液化されるべき極低温熱交
換器4の中に位置する流路39の部分の中へ導管38を
経て送られ、次いでその中で例えば−154℃の温度へ
過冷される。この液化および過冷されたガス相の部分は
流路41を通つて流れ膨脹部材43中で例えば約0.3
バールの圧力へ膨脹させられ、その温度は例えば約−1
56℃である。液化および過冷されたガス相のこの画分
の流れの流路45の出口において、温度および圧力の条
件はそれぞれ例えば約−52℃と約0.08バールであ
る。液化および過冷されたガス相の他の部分は流路40
を通つて流れ膨脹部材42中で例えば約2.3バールの
圧力へ膨脹させられ、その温度は約−153℃である。
交換器4中におけるこの画分の流れの流路44の出口に
おいて、温度と圧力の条件は例えば次の通りである:−
152℃および2.10バール。
同様に、相分離器29から出る主冷媒流体の液相は導管
30によつて極低温熱交換器4の流路31の中へ送られ
て例えば約−154℃の温度へ例えば約26バールの圧
力へ過冷される。主冷媒流体の過冷された液相の一部は
膨脹部材35を通過し、そこでその圧力は例えば0.3
バールへ落され、一方流路33を通る過冷液相のもう一
方の部分は膨脹部材34の中で約2.3バールの圧力へ
膨脹させられ、その温度は例えば約−153℃である。
流路37および36をそれぞれ通つて流れたのち、主冷
媒流体の液体の上記の第一および第二の部分は次の温度
および圧力条件を示す:−52℃および0.08バー
ル;並びに、−52℃および2.10バール。
このようにして、本発明によると、主冷媒流体の蒸気相
の第一部分は、凝縮および過冷されたのち、第一圧力へ
膨脹せしめられ、第二部分は第二圧力へ膨脹せしめら
れ;一方、主冷媒流体の上記液相の第一部分は、過冷後
に、上記第一圧力へ膨脹せしめられ、第二部分は上記第
二圧力へ膨脹せしめられる。きわめて明らかなように、
蒸気相と液相とは所望数の部分、例えば三つまたは三つ
以上へ分割され、液相の部分が膨脹させられる圧力は蒸
気相の相当する部分が膨脹せしめられる圧力に相当す
る。
蒸発後、蒸気相および液相の第一部分は混合され、上記
蒸気相および液相の第二部分が混合される。
また別の可能性も存在し、それは、蒸気相および液相の
第一部分を混合し、かつ、膨脹後でただし蒸発前に蒸気
相および液相の第二部分を混合することから成る(第5
図に描く具体化の形)。
最後に、低圧で蒸気化させた主冷媒流体の部分は流路4
7を通つてコンプレツサー18の取入れオリフイスの中
へ受け入れられ、一方、中圧で蒸気化された主冷媒流体
の部分は流路46を経て、恐らくは液化されるべきガス
の予冷のために熱交換器5を通過したのちに、コンプレ
ツサー19の取入れオリフイスの中へ受け入れられる。
副冷媒流体回路3の操作は次の通りである。コンプレツ
サーのセツト48、49、51を出るガス状態の副冷媒
流体は例えば、約+46℃の温度と例えば約16バール
の圧力にある。冷却用交換器52および53を通過後、
副冷媒流体は約+13℃の温度にあり、その圧力は約1
5.1バールである。流路59をバイパスして流れる副
冷媒流体は例えば約0℃の温度と例えば15バールの圧
力にある。膨脹部材62における膨脹後、温度は約−
6.5℃へ下げられ、圧力は例えば約8.5バールへ落
される。このようにして得られる蒸気相および液相は、
相分離器65によつて分離され、次いで、それぞれ流路
77および71を経て極低温熱交換器6の中で、これを
通つて流れる他の流路中で含まれる流体との熱交換関係
において流れる。上記の蒸気相および液相は交換器6か
ら出たのちに混合されて、その副冷媒流体の温度および
圧力条件は次の通りである:例えば約11℃と例えば約
8.5バール。この副冷媒流体部分は流路80と54を
経てコンプレツサーの取入れオリフイスへ送られる。
バイパス60を通つて流れる副冷媒流体の第二部分の温
度および圧力条件は次の通りである:例えば約−25℃
と例えば約14.5バール。膨脹部材63中での膨脹
後、温度は例えば約−28℃へ、圧力は例えば約4バー
ルへ下げられる。このようにして得られる液相と蒸気相
は交換器6中のそれぞれ流路78および72中を通り、
この交換器中で流れる他の流体との熱的交換に参加し、
次いでこの交換器を出る時点で流路81として互につな
がる。副冷媒流体のこの部分の温度および圧力条件は次
の通りである:例えば約−3℃と例えば約3.9バー
ル。副冷媒流体のこの部分はコンプレツサーの取入れオ
リフイスの中へ導入される。
同様に、副冷媒流体の第三の部分は流路61中を例えば
約−50℃の温度と例えば約14.2バールの圧力にお
いて流れる。膨脹部材64中での膨脹後において、これ
らの温度および圧力条件は次の通りである:例えば約−
54℃と例えば約1.1バール。このようにして得られ
る蒸気相および液相は相分離器67において分離され、
次いで流路73と79を通つて交換器6の中に流れてそ
の中を流れる他の流体との熱的交換に参加するようにな
る。これらの蒸気相および液相は、交換器を出るとき相
互につながつたのちにおいて、例えば約−28℃の温度
と例えば約0.90バールの圧力にある。副冷媒流体の
この第三部分は流路82を経てコンプレツサー48の取
入れオリフイスの中へ導入される。
第2図においては、本発明の具体化の一つの変形を描い
ているが、第1図における鎖線中でかこまれた装置の一
部のみが示されていて、装置の他の部分は同じである。
この具体化形においては、交換器4中で凝縮および過冷
された主冷媒流体の蒸気相の全体は膨脹部材83中で第
一圧力へ一時に膨脹せしめられる。交換器4中で過冷さ
れた主冷媒流体の液相全体は膨脹部材84において上記
第一圧力と異なる第二圧力へ一時に膨脹せしめられる。
例えば大気圧以上約1バール以下の低圧へ膨脹せしめら
れた蒸気相は熱交換器4と流路85を通つて第一コンプ
レツサー18の取入れオリフイスへ送られ、一方、中
圧、特に約1.5から約3バールの範囲の中圧へ膨脹せ
しめられた主冷媒流体の液相は交換器4と流路86を経
て第二コンプレツサー19の取入れオリフイスへ送られ
る。第2図の具体化の形態に従つて例えば天然ガスのよ
うな低沸点のガスを冷却および液化させる装置の一般的
操作は第1図による装置のそれと類似であることは認め
られるはずである。
第2図と同じ装置部分(第1図中の鎖線内の枠によつて
示される)の別の形を描く第3図をここで参照する。こ
の場合には、膨脹部材83中での凝縮および過冷された
蒸気相の膨脹後、このようにして得られるガス相および
液相は相分離器中で、それと向流的関係において極低温
熱交換器4中に再び通される前に、分離される。この蒸
発後、二層はコンプレツサー18の取入れオリフイスへ
連結される同一流路の中へ互につながり;従つて、この
場合には、蒸気相は前述の低圧へ膨脹せしめられる。
主冷媒流体の過冷された液相は膨脹部材84中で膨脹せ
しめられ、交換器中でそれと向流的関係において、コン
プレツサー19の取入れオリフイスへつながつている流
路90とつながる出口へ循環する。
分離器87を出る蒸気相はまた交換器4中を再通過せず
に導管89の中へ直接に導入してもよい。
第6図は副冷却回路へのこの形の具体化の適用を描いて
いる。この場合には、分離器65、66、67の蒸気捕
集空間から出る導管74、75、76は直接に流路8
0、81、82へ交換器6を通過することなくつながつ
ている。
第4図は第2図に描く具体化の形と類似の、第1図中の
破線内でかこまれる装置部分の具体化の変形の図であ
る。この場合には、膨脹系83、84の各要素は、交換
器4の出口に位置するのではなくして主冷媒流体回路2
の極低温熱交換器4に関して、交換器4に沿い、各種流
体の流れの方向で、いかなる位置にあつてもよい。例え
ば、描かれた例におけるごとく、主冷媒流体の液相の流
路31は交換器4の全体は通過しない。それは、バルブ
後において温度がより高くあるべきである場合に、異な
る温度水準へ膨脹を行なわせることを可能にする。温度
勾配による膨脹の位置変更は流体の流れの方向における
交換器に沿う膨脹部材の位置変更に相当する。
最後に、上述の通り、第5図は変形具体化を示してお
り、そこでは、バルブ83、84′;83′、84;に
おいてそれぞれ膨脹後において、ただし交換器4中で向
流循環する前において、蒸気相および液相の第一部分が
混合され、該蒸気相および液相の第二部分が混合され
る。
以降においては、次の条件下において入手できる天然ガ
スの冷却および液化の実施例が示されている: 温度:20℃ 圧力:大気圧以上42.44バール 流れの質量速度:239,908kg/時 モル比での化学組成:N:0.36 C:93.06 C:4.08 C:1.67 C:0.83 最後の膨脹装置の上流において、液化ガスは次の条件の
下で得られる: 温度 153.7℃ 圧力 大気圧以上41.44バール 流れの質量速度とモル組成は前記値と同じ。
本発明の工程の設計例は例示として次の結果を生ずる。
主冷却サイクル モル組成:C 40% C 50% C 10% 相分離器29において蒸気化されるモル割合:20% 二つの圧力水準の間の主冷媒の液体および過冷画分の分
布は次のように定義される: 1=0.50 および R2=0.37 流れの質量速度:408,563kg/時 コンプレツサー コンプレツサー18の取入れ圧力:0.03バール コンプレツサー19の取入れ圧力:1.95バール 交換器: 副冷却サイクル 副冷媒のモル組成:C2 40% C3 60% 流れの質量速度:600,972kg/時 コンプレツサー: コンプレツサー48,49,51の電力:17,021KW
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明により、例えば天然ガスのような低沸点
ガスを冷却および液化させる装置の模型的線図であり、 第2図は本発明に従う、主冷媒流体回路の極低温交換器
の具体化の第一の形の線図であり、 第3図は主冷媒流体回路の極低温交換器の具体化の第二
の形の線図であり; 第4図は主冷媒流体回路の極低温交換器の具体化の第三
の形の線図であり; 第5図は本発明の装置の具体化のもう一つの形の線図で
あり、 第6図は副冷却回路の具体化の一つの形の線図である。

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】天然ガスのような低沸点の一つのガスをい
    くつかの成分をもつ副冷媒流体との熱交換によって少な
    くとも部分液化まで予冷された、いくつかの成分をもつ
    主冷媒流体の少なくとも一部と熱交換させることによっ
    て、液化させる方法であって、これら前記主及び副冷媒
    流体は冷却カスケードを形成し、前記主冷媒流体は閉回
    路中に流れ、かつ、ガス状態における少なくとも一回の
    圧縮:前記副冷媒流体との熱交換による少なくとも部分
    的の凝縮をともなう少なくとも一回の予備冷却:このよ
    うにして得られる液相と蒸気相との分離:蒸気相が受け
    る、完全液化を伴う少なくとも一回の冷却:このように
    して液化された前記蒸気相及び前記液相の過冷却及びそ
    れに続く熱交換のための膨脹:並びに自らおよび前記ガ
    スを向流関係とした、前記ガスの少なくとも部分的な液
    化のための結果的蒸発:が連続的におこり、このように
    して加熱された前記主冷媒流体の蒸気は最後に再循環並
    びに再圧縮される方法において、 前記分離後、熱交換器(4)中で液化され過冷却される
    前記主冷媒流体の蒸気相は熱交換器(4)の出口で、第
    一圧力へ膨脹する第一部分及び第一圧力とは異なる第二
    圧力へ膨脹する第二部分に分離され、前記主冷媒流体の
    液相は前記交換器中で過冷却された後、前記第一圧力に
    等しい圧力に膨脹させた第一部分及び前記第二圧力に等
    しい圧力に膨脹させた第二部分に分割されることからな
    る方法。
  2. 【請求項2】前記の蒸発後、前記の蒸気相および液相の
    前記第一部分を再圧縮する前に混合し、前記蒸気相およ
    び液相の前記第二部分を再圧縮する前に混合することを
    特徴とする、特許請求の範囲第1項記載の方法。
  3. 【請求項3】前記膨脹後かつ前記蒸発前において、前記
    蒸気相と液相の前記第一部分を混合し、前記蒸気相およ
    び液相の前記第二部分を混合することを特徴とする、特
    許請求の範囲第1項記載の方法。
  4. 【請求項4】前記第一圧力が約1バール以下であり、か
    つ、前記第二圧力が約1.5バールから約3バールの範
    囲の中程度の圧力であることを特徴とする、特許請求の
    範囲第1項ないし第3項いずれか記載の方法。
  5. 【請求項5】液化されるべき前記ガスの一部を前記の副
    冷媒流体の少なくとも一部との熱交換によって予備冷却
    することを特徴とする、特許請求の範囲第1項ないし第
    4項いずれか記載の方法。
  6. 【請求項6】液化されるべき前記ガスの一部を前記蒸気
    相及び液相の前記二つの混合した第二部分と熱交換させ
    ることによって予備冷却することを特徴とする、特許請
    求の範囲第1項ないし第5項いずれか記載の方法。
  7. 【請求項7】前記副冷媒流体が三つの閉鎖ループを形成
    する膨脹及び圧縮サイクルに従って展開し、前記サイク
    ルのそれぞれが圧力水準を有することを特徴とする、特
    許請求の範囲第1項又は第5項いずれか記載の方法。
  8. 【請求項8】膨脹後に得られる前記副冷媒流体の蒸気相
    と液相とを分離することを特徴とする、特許請求の範囲
    第7項記載の方法。
  9. 【請求項9】前記主冷媒流体が:0〜2モル%の窒素
    (N2)、35〜55モル%のメタン(CH4)、28〜
    65モル%のエチレン(C24)若しくはエタン(C2
    6)および0〜15モル%のプロピレン(C36)又
    はプロパン(C38)を有することを特徴とする、特許
    請求の範囲第1項ないし第6項いずれか記載の方法。
  10. 【請求項10】前記副冷媒流体が30〜70モル%のエ
    チレン(C24)又はエタン(C26)と70〜30モ
    ル%のプロピレン(C36)又はプロパン(C38)と
    を有する、特許請求の範囲第1項、第5項、第7項又は
    第8項いずれか記載の方法。
  11. 【請求項11】少なくとも次の回路: (a)液化されるべきガス開回路(1); (b)前記ガス開回路(1)と少なくとも一つの極低温熱
    交換器(4)により熱交換関係にあり、かつ少なくとも二
    つの冷媒流体すなわち主冷媒流体及び副冷媒流体の、共
    同の低温カスケードの部分を形成する、主冷媒流体閉回
    路(2); (c)前記主冷媒流体閉回路(2)及び液化されるべき前
    記ガス開回路(1)と、前記主冷媒流体の予備冷却及び少
    なくとも部分液化のための少なくとも一つの極低温熱交
    換器(6)によって熱交換関係にある、副冷媒流体閉回路
    (3); からなり、前記主冷媒流体閉回路(2)が順次:少なくと
    も一つのコンプレッサー(18,19,22,23);そして、副
    冷媒流体閉回路(3)の前記極低温熱交換器(6)中を通る主
    冷媒流体の流路(27)へ連結した少なくとも一つの熱交換
    器又は冷却器(20,24,26);蒸気相及び液相の分離器(2
    9);前記極低温熱交換器(4);及び、前記コンプレッサ
    ーへ連結された、主冷媒流体の各画分の流路における膨
    脹部材を含む膨脹系(34,35,42,43);を含む装置であ
    って、 前記装置が前記主冷媒流体閉回路(2)の前記極低温熱交
    換器(4)が熱交換中に存在する流体の各々、即ち、液化
    されるべきガス、部分的に凝縮された主冷媒流体の液
    相、蒸気相又は画分、及び異なる圧力水準へ膨脹したそ
    れから誘導される画分、についての各種流路(15,31,3
    6,37,39,44,45)を備えたプレート交換器であること
    を特徴とする、装置。
  12. 【請求項12】主冷媒流体閉回路(2)の前記極低温熱交
    換器(4)に関する前記膨脹系の各要素の位置が主冷媒流
    体の前記各画分について修正可能であることを特徴とす
    る、特許請求の範囲第11項記載の装置。
  13. 【請求項13】膨脹部材(83)の下流の、主冷媒流体の蒸
    気画分の流路の中における、蒸気相及び液相の分離器(8
    7)を特徴とする、特許請求の範囲第11項記載の装置。
  14. 【請求項14】一方は前記極低温熱交換器(4)中で膨脹
    後蒸気化された主冷媒流体、そして、他方は液化される
    べきガス及び/又は主冷媒流体の少なくとも一部、が特
    に向流的関係において通る、主冷媒流体閉回路(2)の前
    記極低温熱交換器(4)の上流の、熱交換器(5)を特徴とす
    る、特許請求の範囲第11項記載の装置。
  15. 【請求項15】液化されるべき前記ガス開回路(1)が主
    冷媒流体閉回路(2)の前記極低温熱交換器(4)の方へのか
    つそれを通る流路(7,9,11)を含み、前記極低温熱
    交換器(4)の下流の膨脹部材(17);主冷媒流体閉回路(2)
    中で、前記極低温熱交換器(6)中を通過し、前記流路(1
    1)をバイパスする導管(12,13,14);が設けられてい
    る、ことを特徴とする、特許請求の範囲第11項記載の
    装置。
  16. 【請求項16】前記副冷媒流体が順次、少なくとも一つ
    のコンプレッサー、好ましくは外部源の冷媒流体をもつ
    少なくとも一つの熱交換器又は冷却器(50,52,53)、
    からなり;前記極低温熱交換器(6)には少なくとも一つ
    の膨脹部材を備えた前記副冷媒流体流路(58)とそれと向
    流関係にある、膨脹後の副冷媒流体の少なくとも一つの
    流路とが通り;前記極低温熱交換器(6)中の副冷媒流体
    の前記流路(58)が少なくとも二つのバイパス、例えば三
    つのバイパスをもち、各々に膨脹部材(62、63、64)が備
    えられ、該膨脹部材の下流の各々バイパスの部分が前記
    極低温熱交換器(6)の相当する部分中を前記流路と実質
    上平行に、かつ、それと向流式で通過することを特徴と
    する、特許請求の範囲第11項記載の装置。
  17. 【請求項17】副冷媒流体閉回路(3)中の副冷媒流体を
    蒸気相と液相とに分離する分離器(65,66,67)が前記
    膨脹部材(62,63,64)の下流で備えられ、該分離器の
    下流に位置する前記バイパスの部分が蒸気相流路(74,
    77;75,78;76,79)及び液相流路(68,71;69,72;
    70,73)に分かれる、ことを特徴とする、特許請求の範
    囲第16項記載の装置。
  18. 【請求項18】前記流路(68,71;69,72;70,73)を
    流れる液相が前記極低温熱交換器(6)を通過しない前記
    蒸気相流と連結する前に前記極低温交換器(6)の相当す
    る部分の中を通過することを特徴とする、特許請求の範
    囲第17項記載の装置。
JP59090837A 1983-05-06 1984-05-07 天然ガスのような低沸点の少くとも一つのガスの冷却および液化方法および装置 Expired - Fee Related JPH0627618B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8307620A FR2545589B1 (fr) 1983-05-06 1983-05-06 Procede et appareil de refroidissement et liquefaction d'au moins un gaz a bas point d'ebullition, tel que par exemple du gaz naturel
FR8307620 1983-05-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6099982A JPS6099982A (ja) 1985-06-03
JPH0627618B2 true JPH0627618B2 (ja) 1994-04-13

Family

ID=9288670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59090837A Expired - Fee Related JPH0627618B2 (ja) 1983-05-06 1984-05-07 天然ガスのような低沸点の少くとも一つのガスの冷却および液化方法および装置

Country Status (13)

Country Link
US (1) US4539028A (ja)
EP (1) EP0125980B1 (ja)
JP (1) JPH0627618B2 (ja)
AU (1) AU560904B2 (ja)
CA (1) CA1226206A (ja)
DE (1) DE3462945D1 (ja)
ES (1) ES532222A0 (ja)
FR (1) FR2545589B1 (ja)
IN (1) IN161272B (ja)
MY (1) MY101481A (ja)
NO (1) NO159683C (ja)
OA (1) OA07764A (ja)
SU (1) SU1627097A3 (ja)

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2180921B (en) * 1985-09-25 1990-01-24 Sanyo Electric Co Refrigeration system
US4911741A (en) * 1988-09-23 1990-03-27 Davis Robert N Natural gas liquefaction process using low level high level and absorption refrigeration cycles
FR2681859B1 (fr) * 1991-09-30 1994-02-11 Technip Cie Fse Etudes Const Procede de liquefaction de gaz naturel.
US5271231A (en) * 1992-08-10 1993-12-21 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method and apparatus for gas liquefaction with plural work expansion of feed as refrigerant and air separation cycle embodying the same
US5615561A (en) * 1994-11-08 1997-04-01 Williams Field Services Company LNG production in cryogenic natural gas processing plants
FR2743140B1 (fr) * 1995-12-28 1998-01-23 Inst Francais Du Petrole Procede et dispositif de liquefaction en deux etapes d'un melange gazeux tel qu'un gaz naturel
US5657643A (en) * 1996-02-28 1997-08-19 The Pritchard Corporation Closed loop single mixed refrigerant process
US5746066A (en) * 1996-09-17 1998-05-05 Manley; David B. Pre-fractionation of cracked gas or olefins fractionation by one or two mixed refrigerant loops and cooling water
US6659730B2 (en) * 1997-11-07 2003-12-09 Westport Research Inc. High pressure pump system for supplying a cryogenic fluid from a storage tank
US6446465B1 (en) * 1997-12-11 2002-09-10 Bhp Petroleum Pty, Ltd. Liquefaction process and apparatus
US6119479A (en) 1998-12-09 2000-09-19 Air Products And Chemicals, Inc. Dual mixed refrigerant cycle for gas liquefaction
MY117548A (en) 1998-12-18 2004-07-31 Exxon Production Research Co Dual multi-component refrigeration cycles for liquefaction of natural gas
US7004936B2 (en) * 2000-08-09 2006-02-28 Cryocor, Inc. Refrigeration source for a cryoablation catheter
US6471694B1 (en) 2000-08-09 2002-10-29 Cryogen, Inc. Control system for cryosurgery
US6347532B1 (en) 1999-10-12 2002-02-19 Air Products And Chemicals, Inc. Gas liquefaction process with partial condensation of mixed refrigerant at intermediate temperatures
FR2821351B1 (fr) * 2001-02-26 2003-05-16 Technip Cie Procede de recuperation d'ethane, mettant en oeuvre un cycle de refrigeration utilisant un melange d'au moins deux fluides refrigerants, gaz obtenus par ce procede, et installation de mise en oeuvre
US6640586B1 (en) * 2002-11-01 2003-11-04 Conocophillips Company Motor driven compressor system for natural gas liquefaction
WO2005028975A2 (en) * 2003-09-23 2005-03-31 Statoil Asa Natural gas liquefaction process
DE102004011481A1 (de) * 2004-03-09 2005-09-29 Linde Ag Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes
US8491636B2 (en) 2004-03-23 2013-07-23 Medtronic Cryopath LP Method and apparatus for inflating and deflating balloon catheters
US7727228B2 (en) 2004-03-23 2010-06-01 Medtronic Cryocath Lp Method and apparatus for inflating and deflating balloon catheters
CN100344872C (zh) * 2004-06-11 2007-10-24 中国科学院理化技术研究所 高真空深冷水汽捕集器
EP1774233A4 (en) * 2004-06-23 2013-01-16 Exxonmobil Upstream Res Co MIXED REFRIGERANT LIQUEFACTION PROCESS
US8206345B2 (en) 2005-03-07 2012-06-26 Medtronic Cryocath Lp Fluid control system for a medical device
US20100319396A1 (en) * 2006-10-23 2010-12-23 Willem Dam Method and apparatus for liquefying hydrocarbon streams
WO2008058926A2 (en) * 2006-11-14 2008-05-22 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method and apparatus for cooling a hydrocarbon stream
DE102007006370A1 (de) * 2007-02-08 2008-08-14 Linde Ag Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes
WO2010054434A1 (en) * 2008-11-17 2010-05-20 Woodside Energy Limited Power matched mixed refrigerant compression circuit
FR2957407B1 (fr) * 2010-03-15 2012-08-17 Inst Francais Du Petrole Procede de liquefaction d'un gaz naturel avec des melanges refrigerants contenant au moins un hydrocarbure insature
KR20160049040A (ko) 2010-03-25 2016-05-04 더 유니버시티 오브 맨체스터 냉동 방법
US20130160487A1 (en) * 2011-12-20 2013-06-27 Conocophillips Company Liquefying natural gas in a motion environment
CN103322769B (zh) * 2012-03-20 2015-07-08 中国海洋石油总公司 一种基荷型天然气液化工厂的级联式液化系统
DE102013016695A1 (de) * 2013-10-08 2015-04-09 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum Verflüssigen einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion
JP6689277B2 (ja) * 2014-12-12 2020-04-28 ドレッサー ランド カンパニーDresser−Rand Company 天然ガスを液化するシステムおよび方法
RU2601670C1 (ru) * 2015-07-22 2016-11-10 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Холодильная машина
US11248839B2 (en) 2017-12-15 2022-02-15 Saudi Arabian Oil Company Process integration for natural gas liquid recovery

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2292203A1 (fr) * 1974-11-21 1976-06-18 Technip Cie Procede et installation pour la liquefaction d'un gaz a bas point d'ebullition
FR2471566B1 (fr) * 1979-12-12 1986-09-05 Technip Cie Procede et systeme de liquefaction d'un gaz a bas point d'ebullition
FR2499226B1 (fr) * 1981-02-05 1985-09-27 Air Liquide Procede et installation de liquefaction d'un gaz

Also Published As

Publication number Publication date
US4539028A (en) 1985-09-03
FR2545589B1 (fr) 1985-08-30
ES8502536A1 (es) 1985-01-01
SU1627097A3 (ru) 1991-02-07
EP0125980B1 (fr) 1987-04-01
JPS6099982A (ja) 1985-06-03
EP0125980A3 (en) 1984-12-27
AU2746084A (en) 1984-11-08
FR2545589A1 (fr) 1984-11-09
AU560904B2 (en) 1987-04-16
OA07764A (fr) 1985-08-30
MY101481A (en) 1991-11-18
CA1226206A (en) 1987-09-01
ES532222A0 (es) 1985-01-01
EP0125980A2 (fr) 1984-11-21
DE3462945D1 (en) 1987-05-07
IN161272B (ja) 1987-11-07
NO159683C (no) 1989-01-25
NO159683B (no) 1988-10-17
NO841803L (no) 1984-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0627618B2 (ja) 天然ガスのような低沸点の少くとも一つのガスの冷却および液化方法および装置
US10502483B2 (en) Integrated pre-cooled mixed refrigerant system and method
US4274849A (en) Method and plant for liquefying a gas with low boiling temperature
KR101894076B1 (ko) 천연가스의 액화 시스템 및 액화 방법
KR100636562B1 (ko) 천연 가스를 액화시키기 위한 플랜트
US7552598B2 (en) Process for sub-cooling an LNG stream obtained by cooling by means of a first refrigeration cycle, and associated installation
US11536510B2 (en) Pretreatment and pre-cooling of natural gas by high pressure compression and expansion
JPS60248976A (ja) 天鑑ガスを液化する方法および装置
JPH0449028B2 (ja)
JPH0147718B2 (ja)
JP3965444B2 (ja) 天然ガスの液化のための方法と設備
JPS6049828B2 (ja) 混合ガスを冷却する方法及び装置
JP6702919B2 (ja) 混合冷媒冷却プロセスおよびシステム
US20130269386A1 (en) Natural Gas Liquefaction With Feed Water Removal
KR101955092B1 (ko) 액화 방법 및 시스템
US20050005635A1 (en) Plant and process for liquefying natural gas
JPH1068586A (ja) 天然ガス液化のための冷却プロセスおよび装置
JP7476284B2 (ja) 混合冷媒システムおよび方法
JP2023109864A (ja) 予冷を伴う混合冷媒液化システムおよび方法
JPH08159652A (ja) ガスの液化方法
RU2797608C1 (ru) Способ сжижения природного газа "АРКТИЧЕСКИЙ МИКС"
JP7439195B2 (ja) 天然ガス液化のための統合的窒素排除

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees