JPS5981483A - メタンの液化方法 - Google Patents

メタンの液化方法

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JPS5981483A
JPS5981483A JP58158934A JP15893483A JPS5981483A JP S5981483 A JPS5981483 A JP S5981483A JP 58158934 A JP58158934 A JP 58158934A JP 15893483 A JP15893483 A JP 15893483A JP S5981483 A JPS5981483 A JP S5981483A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は天然ガスのようなメタンリッチガス流の液化方
法に関する。本発明はまたガス流の液化に先立ってメタ
ンリッチ供給原料からより重質の炭化水素の分離および
除去に関する。本発明はメタンリッチ供給原料の加工に
おいて冷凍物、の・よ１り効率的な回収および利用に特
に関する。
本発明は天然ガスのようなメタンリッチ炭化水素ガス供
給原料の効率的液化方法からなる。
この供給原料は６ｏｏ〜２０００　ｐｓｌａで熱交換に
より第１冷凍物に冷却される。この冷却供給原料は供給
原料の臨界圧以下で、尋エントロピー膨張により圧力を
減じ同時に機械的エネルギーを得る。
なお比較的高い圧力下にあるこの膨張された流れはスク
ラップ管の頂部に尋人され、そこで大部分のＮＪｘ炭化
水素を底部ｖＩＣとして冷凍物に加工されて回収されそ
してメタンリッチ領分は塔頂流として回収される。この
メタンリッチ留分は断熱膨張から導かれる機械的エネル
ギーを利用した圧縮機により高圧に再圧縮される。この
圧縮メタンは次いで熱交換により２管束（ｔｗ。
ｂｕｎｄｌｅ）熱交換機内で冷却、液化および低冷却（
εｕｂｃｏｏｌ）され第２の多成分冷凍物にされる。こ
の低冷却液体生成物をついでＬＮＧ生成物として回収す
る。
本発明の第２の態様は天然ガスのようなメタンリッチ炭
化水素ガス供給原料から、メタンからのより重質の炭化
水素の分離およびメタンの液化方法からなる。この方法
においては供給原料が等エントロピー膨張および分離器
またはスクラップ管からの塔頂物との熱交換による内部
冷却の組合せにより圧力が減少される前にこの供給原料
は圧力が減少される。この管においては供給原料はメタ
ンリッチ塔頂流とより重質の炭化水素液体底部流とに分
離される。この塔頂流は等エントロピー膨張段階の膨張
機から導かれるエネルギーにより運転される圧縮機にお
ける圧縮に先立って供給原料と熱交換されて温められる
。この圧縮メタンリッチ塔頂流はりい℃冷却、液化され
そして主熱交換器内で第２低レベル冷凍物に低冷却され
る。
この第２の態様の一変形においては供給原料の圧の減少
は膨張機を通しで−の原料の第１０等エントロピー膨張
によって達成されそしてこの管に導入されている前の塔
頂流と内部冷却器中で熱交換によりそれを冷却する。
この第２の態様の他の変形は、供給原料を管からの塔頂
流と内部冷却熱交換器により最初に冷却されついでこの
内部冷却された供給原料を等エントロピー的に膨張しそ
してこの膨張された供給原料を管に導入する。
より低圧においては、この供給原料は最初の相に分離し
て管への重質炭化水素に冨んだ液体供給物とすることが
でき同時に蒸気相は前記の管からの先の分離さられた他
の相である塔頂部との内部冷却熱交換により冷却する。
この液体相は管に直接供給され、同時に蒸気相は等エン
トロピー膨張されそして部分的に冷化されそして管頂部
に供給されそこで液体は管還流として使用される。この
三重供給は、供給原料のより重質炭化水素留分からのメ
タン留分の分離の予備形成における管の作業効率を向上
させる。
米国特許嬉４，０６５，２７８号のような従来方法に比
しての本発明の各種態様の利点は、液化主熱交換器にお
ける熱交換束の数の減少が資本費用を著しい減少をもた
らすことができることである。
本発明の第２の利点は供給流れの予め定められた等エン
トロピー膨張を用いて液体供給物の生産または、ス、久
・う、ンブ管への還流に必要な冷凍力を提供することで
ある。
本発明の第２の態様の他の利点は内部冷却熱交換器の使
用でありそれで２ス・クラブ管の操作を改良し、そして
メタンを液化してスクラブ管への供給物を冷却する主熱
交換器からの費用のかかる低レベル冷凍物の使用がさけ
られることである。
本発明のさらに他の利点は高レベル玲゛凍物を使用して
スクラブ層からσ〕圧縮塔頂流を冷却して、メタンの液
化に使用される主調シ交換器における高価な低レベル冷
凍物における要ｊζをさらに減することにある。
前述した利点の利用により本発明を１便来技徘ｉに比し
て著しい力効率をもって操ｆｒすることを可能にする。
このような効率はＬＮＧ生産の毎時モル轟り冷凍圧縮機
馬力な基砿として従来技術より６．２〜８．８％の範囲
での改良が求められそして特定の態様が考えられる。
ここに本発明の種々の寮施例が非常に訃細に説明される
。その概括的なフロー模式図しま一般的に対応される米
国特許１１’、４，０６５，２７８号頃」細書における
模式図に似ていて、そＣの二ｌ公７開：されたものは参
考までにここに編入されて（・る。炭イし水素の供給原
料すなわち本発明の工程にお〜・て処理しうる原料は、
一般に天然ガスま゛た４１その他のメタン含有ガスの流
れであって、その中のメタン含有割合は供給されるガス
流れの６０モルチから約９０モルチでその残りは窒素と
エタン、プロパン、より長い炭化水素の鎖状分子などの
ようなより重い重炭化水素からなるガス流れである。本
発明は、メタンに富む留分が輸送とそれに続いての燃料
としての使用のために液化され、一方では重炭化水素類
が凝縮されてそれ自身が燃料としてまたは冷媒として冷
凍用人力な昼餐とせずに利用され、うるようにするため
に、供給ガス流れのメタンに冨む留分を少なくとも重炭
化水素留分のあるものから分離するものである。
第１Ａ図を参照すると、高圧（ｉｏｏｏ力・ら２０００
、　ｐεｉａ　）の天然ガス供給流れがこの図に示され
たフロー模式図において処理されうる。代表的な供給原
料は１４６１　ｐｓｉａであって、メタン９６％、エタ
ン４チ、プロパン０．６％、ブタン０．６％、イソブタ
ン０．１チ、窒素０．８％および重炭化水素と水との微
量からなる。
線”１０で示された供給ガス流れは、最初に、冷凍のク
ローズドサイクル系統によって冷却されているカスケー
ド式の熱交換器１４．１６および１８の一連の熱交換器
を通過して一３４″Ｆまで冷却される。その冷媒は一般
に０２＋ｔＣｇ又はＣ４のパラフィン放縦化水素のよう
な単一成分の炭化水素である。プロパンはこの第一冷凍
クローズドサイクル系統において使用される好ましい単
一成分冷媒である。何故ならば、その操業上の温度と圧
力においてそれの冷凍能率がよく、かつプロパンはメイ
クアップ用に別の液体天然ガスから供給することができ
る。この冷凍クローズドサイクル系統は高いレベルの冷
媒から構成される。何故ならばそれが天然ガスの液化を
含む工程に対して比較的温かい温度にあるからである。
比較的温かい温度であるが故に、高いレベルの冷媒が低
いレベルの冷媒よりも比較的高価でなく使用される。予
冷された高圧の供給原料は線２０の糸路によって導かれ
て、膨張−一ビン４４に入いる。このタービンでは、原
料が一８８°Ｆ　、　７２５　ｐｓｉａにまで圧力を減
ぜられる一方、機械的エネルギーが発生される。線４６
に示される蒸気と液体とを含有する膨張された供給原料
は洗滌塔２８の頂部に導入される。この洗滌塔の頂部へ
の供給物は供給原料中の重炭化水素類からメタンに富む
留分の充分な分別をなさしめて、メイクアップ用冷媒を
供給する。
洗滌塔２８は略々７２５　ｐｓｉａの圧力で操業される
。
重炭化水素類は線４８に示すように洗滌塔２８から敗り
出され、その重炭化水素類の部分は洗滌塔用のりボイル
を提供するために、リボイル熱交換器５０を通ってリサ
イクルされる。線４８に示される塔底流れの残りはＮＧ
Ｌ又は液体天然ガスとして一般に知られている生産物と
して取出される。指定された供給流れの組成としては、
重炭化水素の組成は、３４．７％のエタン、１７．１の
プロパン、１３．５％のブタン、４チのインブタン、お
よび残りははメタン、インペンタン、ヘプタンからなる
。
メタンに富むガス流れは線５２に示されるように洗滌塔
２８からのオーバーヘッドとして取り出される。このオ
ーバーヘッド流れは一８７°Ｆの温度にある。このオー
バーヘッド流れは膨張タービン４４によって駆動される
圧縮機５４に向けられる。このようにして、原料供給流
れの圧力を減圧することで引出されたエネルギーは失な
われずに、洗滌塔２８からの生産物流れの圧縮のために
使用される。オー、ｑ−ヘッド流れは圧縮機の人口で約
７２５　ｐｓｉａの圧力力）ら圧１１機５４の出口では
１０３７ｐｓｉａの圧力まで圧縮され、る。この点では
、線５６に示されるオー／シーヘッド流れはまた一４７
°Ｆの温度にある。
洗浄塔２８での部分的除去にもかかわらず可成りの重炭
化水素類を含みうるメタンに烏む流れは、主熱交換器６
０に導入返れる。主熱交換器６０では、流れがＬＮ（）
または液体天然力スとして取り出され、貯蔵されまたは
輸送されるために、冷却され液化され且つさらに冷却さ
れる。
メタンに富む流れは先づ、好ましくは多成分の炭化水素
冷媒を利用して、コイル巻熱交換器６０の管群束６２内
で冷却される。この多成分の炭化水素冷媒は低いレベル
で操業される第２の冷凍クローズドサイクル系統を構成
する。何故ならば天然ガスを液化し且つ更に冷却するた
めには、その系統は充分に低い温度になければならない
からである。このような低いレベルの冷凍件使用するの
に費用が掛る。何故ならば液化のために８袂な低温度す
なわち−２５０’Ｆに冷媒を維持するためには、相当の
動力の入力を８袈とするからである。流れはこの第１の
管群東西において液化されて熱交換器６ｏから取り出さ
れ、弁６４を通って膨張される。弁６４では流れの温度
は約−２００°Ｆであり、圧力は３００　ｐｓｉａまで
減圧される。液化された流れは、次いで第２の管群束６
６を通って案内されて多成分冷媒と向流してさらに冷却
がなされる。流れはその熱交換器６０を線６８におイテ
約−２５０’Ｆ　テ２７０ｐｓｉａにおいて出て行く。
流れは、プラント用燃料を供給するように、相分離器７
２内で少短の蒸気化したメタンを除去するために、弁７
ｏを通して膨張される。容器７２内への流れの約３％は
一線８０においてプラント燃料として取り出される。残
りの流れは容器７２の底部から液体生産物として取り出
され、ポンプ装置ｔ７４によって貯槽７６へと移送され
る。生産物の液体天然ガスは、次いで線７８に示すよう
に系外へ送出のため取り出される。天然ガスの貯蔵中に
生ずる蒸気相のメタンは取り出されて圧縮機８４で圧縮
されプラント用燃料としてその甲に包含される。線８０
に示される主燃料流れは多成分冷媒と向流して熱交換器
８２で温められる。ｍ８０からとポンプ８４からとの流
れが結合されたプラント用燃料は圧＠＠８Ｂで圧縮され
線９Ｄに示すように糸外に送出されてこのプラントのた
めの動力の供給に利用される。
メタンに冨む流れの液化のための冷媒は、一般的には多
成分の炭化水素成分、窒素、メタン、・エタン及びプロ
パンからなる。この実施例おいて利用された特定の多成
分冷媒は、エタン４７チ、メタン４１チ、プロパン８．
９％および窒素２．９％からなる。メイクアップの多成
分組成の冷媒は、弁によって制御されている＆１９８を
通って、液化冷凍サイクル内へ導入される。メイクアッ
プの冷媒と線１９６に示されるリサイクル冷媒とは、圧
縮機１５２で圧縮され、冷水熱交換器１５４内で圧縮後
の冷却がなされる。圧縮の第２段階は圧縮機１５６によ
ってなされ、その圧縮後には冷水熱交換器１５８による
冷却が続いてなされる。これは、多成分冷媒の圧力を、
線１９６における約−４０°Ｆの温度での４０　ｐｓｉ
ａの圧力から、＃１６０における約５４°Ｆの温度での
６３８　ｐｓｉａの圧力にまで増加させる。加圧された
比較的温かい多成分組成の冷媒は、次いでカスケード式
の一連の蒸発熱交換器１６２，１６４および１６６にお
いて冷却される。この蒸発熱交換器では多成分組成の冷
媒が単一成分の冷媒と向流して冷却され、その単一成分
冷媒は熱交換中に蒸発される。
その多成分組成の冷媒が線１６８で示されるようにカス
ケード式熱交換器を出るときには、その冷媒は約６２Ｄ
ｐｓｉａの圧力にあり、温度は−３１）０Ｆである。
この多成分冷凍剤は容器１７０中で相分離される。
流れの大約２５％は管路１８２中で蒸気として取り去ら
れそして冷凍剤流の残り７５チは管路１７２中で液体と
して取り去られる。液状冷凍剤は主熱交換器６０の束状
管回路１７６に入りそして一２００°Ｆに冷却され、そ
の後熱交換器から取り出されそして弁１７８を介して減
圧される。減圧された液体は次いでスプレーレッド１８
０を経て熱交換器６０中の管束の低い方の部分にスプレ
ーされる。
多成分冷凍剤相分離装置１７０からの蒸気は管路１８２
で取り去られそしてその流れから管路１８４で分流が史
に取り去られる。管路１８２中の蒸気相冷凍剤全体は管
路１８８を経て熱交換器６０の温部端に向けられる。気
化された冷凍剤は管束管口路中で冷却されそして約−２
５０°Ｆに液化され、その後取り去られそして弁１９２
を経て減圧にされる。管＠１８４中の分流は相互熱交換
器８２におり−るプラント用燃料生成物との熱交換によ
って約−２５０°Ｆの温度に冷却液化され、その抜弁１
８６を経て減圧にされそして主熱交換器６０中で液化さ
れた蒸気流と一緒になる。
−緒にされた流れは次いでスプレーヘッド１９４を経て
熱交換器の内部管束上スプレーされる。冷凍剤は次いで
管路１９６中で熱交換器６０の底部からの除去により再
循環せしめられる。天然ガスを液化するに使用されたこ
の多成分冷凍剤は初期単一成分冷凍剤との熱交換および
主熱交換６０中で起る圧力低下の組合せによりそれ自体
冷却される。単一成分冷凍剤に対する熱交換は上述した
ようなカスケード系列の熱交換で生ずる。初期の単一成
分冷凍剤のためのこの冷凍サイクルは以下に更に説明さ
れよう。
好ましくはプロパンである羊−成分冷凍剤は圧縮装置ｔ
９２中の一連の段階で大約２００．ｐｓｉａの圧力に圧
縮される。圧縮された単一成分冷凍剤は次いで後冷却さ
れそして冷水熱父換器９４および９６中で全体的に凝縮
され、その後で液体受は器９８に送られる。液状冷凍剤
は更に冷水熱交換器１００中で準冷却されその彼管路１
０２を経て冷却に使用するために送られる。冷凍剤は弁
１４０を経て膨張されそして供給−吸引ドラム１０８に
送られる。ドラム１０Ｂ中の気相状態の冷凍剤は再圧縮
のために管路１１０で取り去られる。
ドラム１０８中の冷凍剤の液相部分はＶ路１１８で取り
去られそして流れ１２０に分れる。この流れはもウー反
管路１２２において分れる。管路１１８中の残りの流れ
は弁１２６中で膨張され、その後供給−吸引ドラム１２
８中に導入される。管路１２２中の分流は蒸発熱交換器
１４において供給分に対して熱交換される。管路１２０
中の残余の流れは蒸発熱交換器１６２において多成分冷
凍剤を含有する第２の冷凍系に対して熱交換される。こ
れは初期の単一成分冷凍剤と第２の多成分冷凍剤との間
の６個のカスケード冷凍熱交換のうちの最初のものであ
る。これらの両方のサイクルは閉じられておりそして熱
交換器中では間接的にのみ熱交換される。気化された今
や管路１２４中にある単一成分冷凍剤は管路１２２で導
入された気化された単一成分冷凍剤と混合されそして管
路１１６を経て第１の供給−吸引ドラム１０８に戻され
る。
供給−吸引ドラム１２８中の単成分冷凍剤は気相と液相
に分離される。この気相は圧縮装置９２中での再圧縮の
ために管路１６０で除去される。
液相は管路１３２で除去され、その除泥れは１３４に分
れるが残りの流れは弁１４０において膨張されその後で
供給−吸引ドラム１４２に導入される。
管路１６４中の液体状冷凍剤流れは更に管路１６６に分
かれ、これは第３のカスケード蒸発熱交換器１６中で供
給分を冷却する。管路１３４中の残りの流れは一連の３
個のカスケード蒸発熱交換器の第２のもの、この場合特
に交換器１６４中の多成分冷凍剤からなる第２の冷凍剤
を冷却するのに使用される。管路１６８中の今や気化さ
れた単一成分冷凍剤は管路１６６に導入された今や気化
された冷凍剤と混合されそして供給−吸引ドラム１２８
に戻される。
管路１６２および弁１４０を経て供給−吸引ドラム１４
２に送られた単一成分冷凍剤はまた気相と液相とに分離
される。気相は管路１４４を経て再圧縮のために圧縮装
置へ供給される。液相冷凍剤は更に熱交換で使用するた
めに管路１４６で送られる。側流１４８が取去られ、そ
の際冷凍剤は蒸発熱交換器１８中で供給分流を冷却しそ
の際気化される。管路１４６中の残余の単一成分冷凍剤
は蒸発熱交換器１６６中で多成分冷凍剤を含む第２冷保
回路を冷却する。このようにして、単一冷凍剤は洗浄カ
ラム２８へのメタン供給分を冷却するのに使用される。
単一成分冷凍剤はそれが交換器１８および１６６を離れ
る際に気化されそして合された気体流は供給−吸引ドラ
ム１４２に戻される。
本発明のプロセス回路は米国特許第４，０６５，２７８
号明細書記載の先行技術に比べて数個の利点を有してい
る。本発明のもっとも１襞な利点の一つは主熱交換器６
ｏにおける管束数の減少であり、管束６６を含む先行技
術において示される３管束構成から本発明の熱交換器６
ｏにおけるような２管束構成（第１Ａ図参照）になる。
第１　Ａ図１７）態９の別の利点は全供給分がカラム２
８中にそのカラムの頂部近くの点において導入されるこ
とである。このことは単一供給分をしてカラムのための
液状還流分のすべてを供給することを可能ならしめる。
第１Ａ図の態様は重質炭化水素が存在するとしても少し
しかないがその除去が所望の場合あるいはそのような炭
化水素が存在しない場合の供給原料を処理するのに特に
適している。重質炭化水素を有する供給原料を処理する
ことが必要または有利であると認められそして炭化水素
が除去される場合、第１Ａ図の方法の別の態様を使用す
ることができそこで付加的な処理上の利点が得られる。
この別のまたは第２の態様を第１Ｂ図に示す。
第１Ｂ図について、以下に操作の好ましい態様を記載す
る。第１Ｂ図の方法は中程度の圧力供給（６００〜１１
００　ｐａｉａ　）で操作することができる。典型的に
は、８８５　ｐｓｉａにおける供給はメタン８６％、エ
タン１０．５％、プロパン６．７％、ブタン１チ、イソ
ブタン０１５５％、窒素０．３５％および極微量の為級
炭化水素および水からなっている。第１Ｂ図はこれが必
要ならば管路１ｏの供給物からの水の最初の分離を示す
。水の分離は熱交換器１２中で冷却し次に突出ドラム１
１に通しそして吸収剤床１３を切挨えることにより行な
われる。また、二酸化炭素はそのようなプロセス処理で
除去することができる。次に、供給物は第１Ａ図につい
て述べたように第１冷媒に対して同様な予冷を通過する
。しかしながら、第１Ｂ図は重質炭化水素の除去のため
に特に１失されたものであってスクラブカラムへの供給
流はこの目的のための第１Ａ図と著しく異っている。
供給天然ガスは比較的中位の圧力レベルにあるので、供
給物が分別に入る前に数回相分離してかかる分別処理を
改善することができる。この点で、管路２０の供給物を
相分離機２２に導入してここで１３．５％の供給物から
なる液相を管路２６の底部流として除去しそして一６４
°Ｆにおける液体供給物としてスクラブカラム２８に導
入する前に弁２４中で８６０　ｐｓｉａから５３０　ｐ
ｓｉａＫ減圧される。容器２２からの蒸気オーバーヘラ
［パを管路３０で除去しここでそれを前記スクラブカラ
ム２８からのオーバーヘッドと一緒に相互冷却熱交換器
６２において一６５°Ｆまで冷却する。管路６４におけ
るさらに冷却したオーバーヘッドを第２の相分離機６６
へ導入する。再び、１６チの流れ３４からなる液相を管
路３８における底部流として除去しそして第２の液体供
給流として一９９°Ｆにおけるスクラブカラムへ導入す
る前に弁４０で膨張させる。容器３６からの気相を管路
４２によりエキスパンダータービン４４に導入しそこで
機械エネルギーを発生させながら減圧する。管路４６に
おける蒸気および液体を含む膨張供給物をスクラブカラ
ム２８の上部へ導入する。スクラブカラムへのこれら６
種の供給物は供給原料の重質炭化水素留分からのメタン
に富んだ留分の分別における改良された効率を与える。
第１Ａ図で起るよりさらに実質的な分離は第１Ｂ図の配
置におけるスクラブカラム２８において行なわれる。か
かる分離を達成するためには、カラムへの供給物の圧力
をさらに大幅に降下させることが必要でありそして供給
物のさらに高度の冷却を行なうことが必要である。Ｉま
たがって、相分離された供給物、相互冷却およびタービ
ン膨張が一緒になってカラム２８における分離が改良さ
れる。
管路５２におけるオーバーヘッドを相互冷却熱交換器６
２へ導入してスクラブカラム２８への供給物の一部な予
冷［そしてオーバーヘッド流の冷却値の一部を回収する
。オーバーヘッド流は約−４０°Ｆで熱交換器３２を出
てそしてエキスパンダー４４によって駆動されるコンプ
レッサー５４に向かう。次に、圧縮されたメタンに富ん
だ流れを岨１の冷却回路の増−成分冷媒に対して蒸発式
熱交換器５８における熱交換により冷却する。流れは熱
交換器５８を一６５°Ｆで出る。
次に、第１Ｂ図の交換器５８からのメタンに富んだ流れ
を冷却し、液化しそして第１Ａ図に示した配置において
上述したようにしてサブクールを行なう。
この第２の態様（第１Ｂ図）はまた従来技術の３管束形
状を２管束熱交換器６０に減少させさらにコストの節減
を図る利点を有する。さらに、第２の態様はＮＧＬが除
去される場合他の利点を与える。本発明のスクラブカラ
ム２８からの圧縮されたオーバーヘッド流は相互冷却と
膨張を行った後、従来技術の主熱交換器における高価な
３管束形状を必要とするより高価な低レベル（比較的冷
たい）多成分冷媒よりもむしろ高レベル（比較的温い）
単一成分冷媒に対して簡単な蒸発式熱交換器５Ｂ中で冷
却される。第１Ｂ図に示された本発明の従来技術以上の
別の利点は力２ムからのメタンに富んだオー７４−ヘッ
ド流に対してスクラブカラムへの還流供給物の熱交）で
ある。相互冷却機３２で起るこの熱交換はさらに冷たい
還流供給物をカラム２８へ与えるので分別がさらによく
なる。交換器６２で起る冷却により熱交換された供給物
はカラム２８へ入る前にさらに二つの相に分離される。
それ故、本発明の第１Ｂ図における態様は三つの別個の
供給物がすべてそれ自身適尚なレベルで蒸留塔へ導入さ
れるという利点を与えるので、最初の分別が既に起りそ
して蒸留塔を従来技術以上のかなりの効率で操作するこ
とができる。
本発明の別の利点は相分離機から分離された流れをすべ
てカラムへ直接供給できることである。
従来技術ではカラム２８への供給において、分離された
相を再び一緒にして一つだけカラムに供給されていた。
しかしながら、第１Ｂ図に示した本発明の態様では、各
相分離はそれぞれカラムへ供給される。
第１Ａ図および第１Ｂ図のこれらの総括操作効率および
資本減少は天然ガヌを液化天然ガスに変換するだめの分
離および液化装置の改良された経済的操作を与える。本
発明では従来技術の方法より改良されるので、本発明は
ＬＮＧの同様な生産能力に対する操作に必要な全体のコ
ンプレッサー馬力の減少により効率を３チ以上増加させ
る。さらに、本発明の主熱交換器６００表面積は米国特
許１１Ｅ４，０６５，２７８号のような従来技術より４
１％減少される。かかる熱交換器の表面積はＬＮＧプロ
セスの装置を製作する費用に関して重要な要素である。
それ故、この表面積の減少により、第１図に示した態様
における本発明は先に述べた従来技術より主交換器のコ
ストを４７％減少させる。
先に述べた第２の態様は６００〜１１００ｐｓｉａのよ
うな中位の圧力供給に対して適描である。しかしながら
、天然ガス流は１０００〜２０００ｐｓｉａで人手づき
そしてここでは第１Ａ図の第１の態様を処理するのに述
べられたもののように筒圧流と称される。これらの流れ
はそのような圧力で入手できるので、中位の圧力系を通
して流れを処理するためには高い圧力の固有エネルギー
を失なうよりもむしろその圧力で流れを処理する方が有
利である。それ故、本発明の第２の態様の別の説明を第
２図について述べる。第２図の装置は高圧供給流および
ＮＣ）Ｌ回収すなわち１０００〜２０００　ｐｓｉａに
おける流れ好ましくは１６００　ｐｓｉａにおける流れ
と回収されるべき重質炭化水素に対して特に工夫された
ものである。
これらの高圧では、装置の圧力が供給原料の臨界圧以上
であるのでスクラブカラムへ分割供給物を与えるために
相分離は不可能である。メタン含有供給原料例えば天然
ガスを４６°Ｆの温度および１６２４　ｐｓｉａの圧力
で管路２００へ導入する。
７５％メタン、１１．５％エタン、８．５％プロパン、
２チブタン、１チイツプタンおよび残量の他の０５−ｃ
　７炭化水素からなる流の流れは毎時２４７２０ポンド
モルの速度である。最初に管路２００における供給流を
蒸発式熱交換器２０２，２０４および２０６における単
一成分冷媒を用いて６段階の熱交換で冷却する。この最
初の冷却の間、供給流を一６４℃まで温度を減少させる
。管路２０８における冷却流をスクラブカラム２１６か
らのオーバーヘッド流に対して相互冷却熱交換器２１０
中でさらに冷却する。流れ同士の相互冷却は供給流を一
５９°Ｆの温度に減少させる。次に、さらに冷却された
流れはエキスパンダータービン２１２に通して流れを膨
張させて減圧され、さらに温度を一９４°Ｆに減少させ
そして流れの圧力を６００　ｐａｉａに減少させる。供
給流れをその単−還流流れとしてスクラブカラム２１６
に導入する。カラム２１６は６００ｐｓｉａで操作しそ
して通常ＮＧＬまたは天然ガス液体と称される重質炭化
水素から供給流のメタンに富んだ成分を分別する。ＮＧ
Ｌ留分を管路２１８で除去しここでＮＧＬの一部は熱交
換器２２０によって再循環される。カラムへの供給物の
約２１．４チを管路２１８で除去し、一方供給物の７８
．６％をオーバーヘッド流として管路２２２におけるメ
タンに富んだ製品として取出す。
先に述べたオーバーヘッド流はそれが加温されている場
合相互冷却熱交換器に通してカラムへの供給物を冷却す
る。熱交換器２１０で加温された後オーバーヘッド流は
管路２２４では一４０°Ｆの温度にする。次に、このメ
タンに富んだ流れをコンプレッサー２２６中で圧縮する
。コンプレッサー２２６は膨張で生じたエネルギーをメ
タンに富んだガス流の再圧縮に効率的に利用するために
エキスパンダー２１２と機械的に結合している。メタン
に富んだガス流の圧縮によりその温度が一１０°Ｆまで
上昇しそしてその圧力が７４７　ｐｓｉａまで増大する
。次に管路２２８のメタンに富んだガス流を蒸発式熱交
換器２６０における第１の冷却サイクルにおいて単一成
分冷媒に対してもう一度冷却する。この除泥れの温度は
一６４°Ｆまで減少する。次に流れを主熱交換器２３２
に導入し、ここでそれを冷却し、液化しそしてサブクー
ルして液化天然ガスまたはＬＭを得る。
管路２２８におけるメタンに富んだ流れを第１段階の管
−東２３４における主熱交換器２３２に導入し、ここで
それを第１の単一成分冷却サイクルのものから第２の別
の冷却サイクルにおける第２の多成分冷媒に対して−２
０００Ｆ’まで冷却し液化さ゛せる。次に液化流を３０
０　ｐｓｉａの圧カＶｃ膨張させる弁に通して減圧した
後、流れを第１２の熱交換器の管束２３６に導入しここ
でメタンに富んだ流れを追加の多成分冷媒に対してサブ
クールしそして主熱交換器２３２を一２２４°Ｆの温度
と２７０ｐｓｉａの圧力で出る。次に、サブクールした
流れをエキスパンダー弁を通して１８　ｐｓｉａの圧力
と一２５５°Ｆの温度まで減少させる。この膨張によっ
て２相流れが得られそして相は相分離板容器２３８中で
分離される。流れの約９５チを容器２６８の底部から液
体生成物として取出しそしてストレージ２４６に圧送さ
れそしてＬＮＧとして出荷する。流れの５％を管路２４
０における容器２３８からオーバーヘッド蒸気流として
取出す。管路２４ＯＫおけるこの蒸気流を相互冷却熱交
換器２４２における多成分冷媒に対して加温した後ＬＮ
Ｇストレージ２４６からの残留メタン蒸気と一緒にする
。
ストレージ２４６からのこの蒸気を圧縮しそして管路２
４０における相分離蒸気と一緒に管路２４８属・移送し
そしてコンプレッサー２４４で圧縮して工場または他の
隣接する施設における燃料として使用する。
この変法の冷凍サイクルは第１の態様のそれと似ている
がいくつかの明瞭な差異点があり、以下これについて述
べる。主としてメタンおよびエタンそしてより小量のプ
ロパンおよび窒素からなる多成分冷凍剤（ｒｅｆｒｉｇ
ｅｒａｎｔ）が熱交換器２６２中で天然ガスを液化する
のに使用されている。この多成分冷凍剤は再循環される
が圧縮装置２９４中での初期圧縮の直前に補充用冷凍剤
の一部が加えられる。第１段の圧縮後に冷凍剤は冷水に
対して後冷却（ａｆｔｅｒｃｏｏｌ）されそして更に圧
縮装置２９６中で圧縮されその間引続いて冷水に対して
後冷却されて５５°Ｆにおいて６１２ｐｓｉａの圧力に
達する。この多成分冷凍剤は一連のカスケード熱交換器
２６０　、２７６および２９０　において管路２９８中
の単一成分冷凍剤に対して熱交換され、その際多成分冷
凍剤は一部分液化されそして一３４°Ｆの温度に冷却さ
れる。次いで冷凍剤は相分離容器３００中で相分離され
、冷凍剤の７７チは管路５０２中の液体流として除去さ
れそして２６チは管路３１６中で気相として除去される
。液状冷凍剤は束状管回路６０６中の主熱交換器２３２
に入りそこでそれは一２００°Ｆに冷却されその後一部
の冷凍剤は分けられそして残りの冷凍剤は管路５０８の
弁中で膨張され、その後冷凍剤は管路６０８中のスプレ
ィノズルから熱交換器２５２の暖管束（第１段）上にス
プレーされる。分割された流れは膨張されそして熱交換
器６１０中で管路６１４の流れに冷凍を与える。これは
下流の装置（本発明部分ではない）におけるＮＧＬの分
別のための冷却をなすことになる。今や管路５１２中に
ある多成分冷凍剤は更に膨張されそして熱交換器２３２
０ベースからの再循環冷凍剤と再び一緒になる。
管路３１８中の相分離装置３００からの蒸気状冷凍剤の
一部は主熱交換器２３２の全経路にわたって冷却され、
他方管路３０４中の相分離装置６００の頂部からの蒸気
状冷凍剤の残部は相互冷却熱交換器２４２中で蒸気状Ｌ
Ｎ（）生成物に対して冷却されその後膨張されそして管
路６１８中の流れと再び一緒になって熱交換器２３２の
頂部に導入されそして主熱交換器の冷管束（第２段）上
にスプレィされる。
初めに供給分流を冷却しそして更に熱交換器２６０　、
２７６および２９０中の第２の多成分冷凍剤のための冷
却作用をなした単一成分冷凍剤は３段階コンプレッサー
からなる圧縮装置２５０中で圧縮される。好ましくはプ
ロパンであるこの単一成分冷凍剤は今や１３０　ｐｓｉ
ａの圧力および１０５°Ｆの温度にある。この冷凍剤は
後冷却されそして一連の冷水熱交換器中で全体的に凝縮
されそして貯蔵タンク２５２に送られる。冷凍剤はタン
ク２５２から取去られそして更に冷水熱交換器中で冷却
されその後で膨張され且つ供給−吸引ドラム２５４に送
られる。液状冷凍剤は管路２５８においてドラム２５４
の底部から取出され、その一部は管路２６６において第
２の供給−吸引ドラム２６８に指向される。管路２５８
中の残りの冷凍剤は再び分れてその一部は蒸発熱交換器
２０２中で供給分流２００を冷却するのに使用されその
後で蒸気として管路２６４でドラム２５４に戻される。
管路２５８の冷凍剤の最後の部分は蒸発熱交換器２６０
において第２の多成分冷凍剤を冷却するのに使用され、
その後で蒸気として管路２６２中に戻されて管路２６４
中の気化された冷凍剤と混合され且つ一緒にドラム２５
４に戻される。この蒸気は次いで管路２５６で圧縮のた
めに戻される。
同様に液体プロパン冷媒はドラム２６８の底（ｂａｓｅ
）から除去されそして三つの流れに分けられる。この場
合、ライン２８０中の冷媒は第３サクシヨン供給ドラム
２８２に供給され、一部は蒸発熱交換器２０４中で冷媒
として使用されそしてライン２７８でドラム２６８に戻
され、一方、ライン２７２中に残っている冷媒は蒸発熱
交換器２７６中の第２多成分冷媒を更に冷却させるため
にライン２７４で導かれその後で蒸気をライン２７８に
そしてドラム２６８に戻して集め、そして更に圧さくす
るためにライン２７０に導く。ライン２８０中のサクシ
ョン供給ドラム２８２に供給される冷媒はライン２８６
中で蒸発熱交換器２０６中の供給流れ冷却およびまた蒸
発熱交換器２９０中の第２多成分冷媒の冷却および熱交
換器２３０中のスクラブカラム２１６からの分離された
メタン富化流れの冷却用に使用される。これら熱交換器
から蒸発させた冷媒はライン２９２に集められ、そして
ドラム２８２に戻されるがこの場合、蒸気はドラムのオ
ーバーヘ−ラドから除去されそして他のドライからの他
の蒸気流れとの併合圧さくのためにライン２８４を経て
コンプレッサーに供給される。
本発明のこの第２Ｉ高；’ＪＥｈ変形は従来技術に比べ
て第１Ｂ図に示されており、そして中圧供給流れに関し
て前記に論じられている第２の具体例に対して計算され
た効率と同様の改善された生産効率を与える。この第２
高圧変形は最も近似した従来技術、例えば米国特許第４
，０６５，２７８号明細畳の主熱交換器中の束数の減少
と共に減少した資本コストの利点を有している。本具体
例は高圧供給物に関して操作されるが、−力量も近似し
た従来技術は中圧供給物に関［２て操作されるという事
実に対して調整を実施するならばこの第２高圧変形は中
圧従来技術法に比べて減少した全体的コンプレッサー馬
力要求を有している。例えば第２図に説明されている系
は米国特許第４，０６５，２７８号明細書のものに比べ
てろ、６チの効率を有している。主熱交換器成形の資本
コストの減少と組合されたこの馬力の減少はＭＧＬ抽出
および天然ガス流れ液化のための従来技術法に対して本
発明の方法は魅力ある利点を提供する。
例えは前記第２図に説明されている高圧天然ガス供給物
の分離実施のためのそれに代る具体例は第３図に示され
ている。このそれに代る具体例においては単一成分冷媒
による予備冷却は第２図中に説明されている第２具体例
中のものなら−びに主熱交換器中の分離の下流の液化処
理と［■１−である。従ってこのそれに代る具体例は第
２図からの工程変形の存在するスクラブカラム３１６へ
の供給においてのみ示されている。
第３図に説明されているフロースキームにおい【は高圧
供給天然ガスを最初に第２図に示されているような３力
スケード蒸発熱交換器中で単一成分冷媒に対して冷却さ
せる。ライン４０８中の予冷却供給物は一３４°Ｆの温
良および１，６００ｐｓｉａの圧力である。エクスパン
グー４１２中での膨張により供給物の圧力を減少させる
。この場合、温度は東に一８４°Ｆに下がりそして圧力
は６００ｐ８１＆に低下される。この膨張流れを次いで
熱交換により冷却させる。スクラブカムからのオーバー
ヘッドは第２図に説明されている流れスキームとは直接
反対の配例である。ライン４１４中の膨張した流れを相
互冷却熱交換器４１０中で熱交換により一８９°Ｆに冷
却させる。次いでこの流れをスクラブカラム４１６中に
導入するがこれは約６００ｐｓｉａで操作される。より
重質の炭化水素、例えばエタン、ブタンその他の多成分
炭化水素はライン４１８中の天然ガス液として除去され
る。
この流れの一部は再沸騰熱交換器４２０を通して再循環
のために除去される。メタン富化流れは９５％メタン含
有の、そして残余の部分がエタンおよびより少址のその
他のより重質の炭化水素であるようなオーバーヘッド分
画としてライン４２２でスクラブカラム４１６から除去
される。
この流れ４２２をバルブ４２４によって４５０ｐｓｉａ
まで圧力低下させ、同時に温度を一１０５°Ｆまで低下
させる。この流れは相互冷却熱交換器４１０中でカラム
への進入供給物に対して加温され、そしてこの交換器を
一９１°Ｆで出ていく。次いでメタン富化流れをコンプ
レッサー４２６中で圧さくするがこれはエクスパングー
４１２中での膨張から導かれた機械的エネルギーを利用
している。
オーバーヘッド流れ４２２の圧力を次いでこのコンプレ
ッサーによって６２７　ｐｓｉａ　まで上昇させる。そ
の後でこれは前記第２図のようにして液化天然ガスＬＮ
Ｇへの冷却、液化および二次冷却のために主熱交換器に
送られる。
第６図に示されているこのそれに代る具体例は従来技術
例えば米国特許第４，０６５，２７８号明細書のものと
比べた場合、同様のＮＧＬ分離および天然ガス液化効率
を達成する。この具体例は前記のように付随する資本コ
スト減少をもって同一の二次液化熱交換器を利用する。
第６図のサイクルはまたスクラブカラムのオーバーヘッ
ドからのメタン富化流れのより犬なる冷却を達成しそし
て従って第２図に示されている蒸発熱交換器２３０を必
要としない。従って第６図に示されている具体例中のメ
タン富化流れの温度のこの大なる減少によって第２図に
示されている流れ通路に比べて資本コストを節約するこ
とができる。スクラブカラムへの供給物の相互冷却およ
び膨張の順序の変更と組合せたこの変形は第２図および
第３図に示されている本発明の二つの高圧供給分の態様
における唯一の差である。
第２および第３図に示されている改善された高圧サイク
ルは、第１旧図の中圧サイクル中に　　−示されている
ものと同一の相互冷却熱交換器より成る冷却回収装置を
包含している。この冷却回収は、エクスパングー排出物
の一層の冷却（第３図）のために、またはエクスパング
ー導入物の予冷却（第２図）のために使用される。それ
がエクスパングー排出物の冷却に使用される場合には、
スクラブ・カラム・オーバーヘッド４２２の圧を減少さ
せて、熱交換器４１０中での冷却回収のためにより低い
温度および正に冷却された最終温度差を生成させなくて
はならない。第２図でカラムオーバーヘッドがエクスバ
ング−導入物を予冷却させる場合には、ライン２２８中
に得られるコンプレッサー排出物温度はいくらかより高
温であり、そして即ち液化のために主熱交換器中に導入
する前にメタン富化供給物を；−３４９Ｆに予冷却させ
るために、追加の蒸発熱交換器が使用される。この蒸発
熱交換器２３０は第６図の系では要求されない。その環
内は、ライン４２８のコンプレッサー排出流れは最低単
一成分冷媒温度より充分低い一４９°Ｆまで冷却されて
（・るからである。
第１，２および３図に説明されている様に、本発明のす
べてのサイクルは改善された方法を与える。これらは０
２以上の炭化水素回収のために蒸榴またはスクラブカラ
ムを還流させるためにより有効に等エントロピー膨張供
給ガスを使用し、そして即ち例えばその様に費用のかか
る低い水準の冷却を使用して第３の束３６がカラム２８
をかん流させる必要のある、例えば米国特許第４，０６
５，２７８号明細書の従来技術の場合の様に、その様な
蒸溜カラムを操作するためにより費用のかかる、より低
温の混合溶媒の使用の必要性を除外させる。
どの工程スキームを使用すべきかの選択は供給流れの圧
および利用性およびＮＧＬとしての重質炭化水素除去所
望に依存する。しかし調整は存在しない。処理状況は変
動する。本発明の種々の具体例のスクラブカラムは種々
の圧で操作することができる。充分に高い圧においては
カラムからのＮＧＬ回収は困難であり、そして実際には
より少量のＮＧＬ　Ｌか分離されない。供給物を膨張さ
せてカラムの圧を低圧にした場合にはより多量のＮＧＬ
回収が可能である。この結果の−は、カラムからのメタ
ン富化オーバーヘッドは外的エネルギー要求の使用なし
には高圧に圧さくされ得ないということである。このこ
とはこの工程の液化および二次冷却段階でより大なる電
力要求の結果となる。その理由は低圧流体の液化のため
に追加の冷却電力が要求されるからである、ＮＧＬ回収
が要求されない場合には冷媒構成用に充分なＣ２および
Ｃ３のみを回収すべくスクラブカラムをデザインするこ
とができる。
主交換器中での凍結を阻止するためにはまた、ベン七ン
の様な重質炭化水素も除去しなくてはならない。冷媒回
収および重質成分除去は、共にスクラブカラム上により
小さい負荷を課する。
その結果スクラブカラムはＮＧＬ回収に対して要求され
るよりもより高い圧および温度で操作できる。より少量
の重質成分しか回収する必要のない場合には、スクラブ
カラムをより高圧で操作して、スクラブカラムオーバー
ヘッドな再圧さくさせ、そして液化用に、°より高圧で
主交換器に戻す様にすることができる。より少い重質成
分回収のためにスクラブカラムの圧を上昇させる場合、
ある点において、最高カラム圧は流体臨界圧に近い値に
達する。（通常、臨界圧の８０％）。この点においては
、重質成分回収が充分であるならば、供給物１オーバー
ヘッド相互交換器はそれが除去されるまで、その操作を
低下させることができる。
エクスバングーからのメタン富化供給流れのスクラブカ
ラム頂部への直接供給および熱交換器コストの付随的低
下を伴う主液化熱交換器からのカラムに対するがん流要
求の除去は、本発明の利点の一体化した全体の一部分で
ある。ＬＮＧプラントへのその様な適応化は、ここに参
照として包含されている、例えば米国特許第３．＜５４
５．１０（Ｓ、同第４，１１２，７００、同第４，２５
１，２４７および同第４、ζ７４，８４９各号明細書開
示のその他の天然ガスまたはメタン液化系に関して意図
させることができる。重質炭化水素の回収とともに冷凍
物または生成物としてのいずれかのためのメタンリッチ
供給原料の液化を予め行う従来技術は液体供給物または
スクラブ管への還流物の製造のための冷凍物の各種ソー
スに利用され、それは供給物のメタンリッチ部分の液化
に先立って重質炭化水素が除去される。最初Ｋ、そのよ
うなスクラブ還流は高レベル冷凍物との熱交換によって
発達された高レベル冷凍物は比較的に温かい冷凍物であ
り、それは分離および液化に先立って供給材料を冷却し
そして本発明の第１ＡおよびＢ図の圧縮機９２を通して
循環される第１の冷凍物により表わされる。高レベル冷
凍物上の荷重におけるこの増加は実質的に冷凍物循環に
ついてのエネルギー要求を増大させる。次いてスクラブ
管還流は高レベル冷凍物および低レベル冷凍物の両者と
の熱交換によって発達され、低レベル冷凍は比較的冷温
度の冷凍物でありそれは本発明の第１ＡおよびＢ図の圧
縮機１５２および１５６を通して循環される第２の冷凍
物のようなメタンリッチガスの液化および低冷却を行う
。この低レベル冷凍物の利用はその低温レベルの故に比
較的エネルギー集約および高価である。この冷凍荷重の
減少をスクラブ管への還流物として液体供給物により行
う。従来米国特許第４，０６５，２７８号は直列の膨張
杉および圧縮機ユニットの組合せで高レベルおよび低レ
ベル冷凍物の利用してスクラブ管への冷凍エネルギーを
提供することを意図した。それは膨張のエネルギーを続
いての圧縮に使用することを機械的に結合したものであ
る。しかし費用のかかる低レベル冷凍物の使用はなお要
求されておりそしてその使用は主熱交換器中の、米国特
許第４．０６５２７８号の３６のような管状束における
高価な資本的投資がさらに要求される。
本発明はその全ての態様において管供給物の冷却のため
のこの低レベル冷凍物循環からの低レベル冷却物につい
ての賛求を消滅させそして管状束の消滅により主熱交換
器コストを減少させる。これは高レベル冷凍物予備１冷
却供給物の　ｌ膨張およびスクラブ管の頂部への直接的
放出してメタン含有供給物中のメタンから重質炭化水素
の所望量の分離のための管における全ての液体または還
流物を提供することによって達成される。この膨張によ
り提供されるエネルギーが圧縮機中で回収されるのでこ
の膨張はエネルギー効率がよい。前記圧縮機は低レベル
冷凍物にメタンを有効に液化するためにメタンリッチ塔
頂物を再圧縮する。これは前記した特許中に記載されて
いるいかなるメタン液化方法も利益があり且つ本発明で
意図した改良とエネルギー効率とを達成されることが期
待される。
本発明は第２図および第６図に示した変更フローシート
図により示されるような多数の変形が期待される。それ
数本発明の目的は前記の特定の態様によって限定される
ものではない。
【図面の簡単な説明】
第１Ａ図は中圧天然ガス流に対して利用された場合の本
発明の好適な態様の模式図であり、第１Ｂ図は中圧天然
ガス流に対して利用された場合の本発明の第２の態様の
模式図であり、第２図は高圧天然ガス流について利用し
た場合の本発明の第２の態様の変形の模式図であり、そ
して第３図は高圧天然ガス流のための洗浄カラムへの別
の供給およびそれからの別の排出を示す第２図の一部か
らとった部分模式図である。 特許出願人　　エア・プロダクツ・アンド・ケミカルズ
・インコーポレイテッド Ｆ／θ、３ 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和５８年特許願第１５８９３４号 ２、発明の名称 メタンの液化方法 ３、補正をする者 事件との藺係　特許出願人 名称　エア・プロダクツ・アンド舎ケミカルズ・インコ
ーホレイテッド ４、代理人 ５、補正命令の１１付（自発） 昭和　　年　　月　　［：１（発送Ｌ１　　昭Ｚ補正の
内容 明細置注１（内容に変更なし）。 以上 手続補正書 昭和５８年１１月１５日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 ■、事件の表示 昭和５８年特許願第１５８９３４号 ２、発明の名称 メタンの液化方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 ４、代理人 ５、補正命令の１１付（自発） 昭和　　年　　月　　１ヨ（発送に１　昭＆補正（ｉり
対象　　明細書の発明の詳細な説明の欄Ｚ補正の内容 明細書〔昭和５８年１０月１２日付手続補正書防式）添
付〕第８真下から第４行と第６行との間に以下の記載を
加入します。 ［天゛然ガスおよびその他のメタンリッチな供給ストッ
クは往々にしてそのような燃料が最終的に利用される場
所とは遠い地域で生産される。 遠方の生産部位から他の利用点までへの天然ガスの輸送
の問題は、天然ガスを海外に出荷しなくてはならない場
合に特に切実である。そのような場合、パイプラインの
ない場合には輸送コストは天然ガスの液化を必要とする
。天然ガスの液化はエネルギー集約的であυ、そしてこ
の液化実施のための系は有意の距離にわたって燃料が輸
送された場合にも天然ガスの競争的経済ａｉ保持させる
ためには極めて効率のよいものでなくてはならない。天
然ガスの種々の液化法ｔた扛すなわちメタンよシ重い炭
化水素の天然ガス液体からの分離は従来技術に記載され
ている。 米国特許第へ２９２，３８０号明細書には炭化水素ガス
流れから凝縮成分を除去する方法が記載されている。こ
の場合、供給ストックを気相および液相に分離させる前
に蒸留カラムからのオーバーヘッドに対して熱交換させ
、その気相をタービン中で膨張させそして蒸留カラムに
送る。 液相の一部もまたカラムに供給される。液化されなかつ
次オーバーヘッド気相は蒸留カラムから除去され、そし
てよシ重質の炭化水素例えばエタンおよびＬＰＧはカラ
ムの底流として除去される。この米国特許は凝縮成分の
除去にのみ関係するのであυそして天然ガスの液化に関
するものではない。 米国特許第４，００４，４３０号明細書はま几メタノリ
ッチな流れからの天然ガス液体の除去法を開示している
。メタンリッチな気体生成物は寒剤蒸留カラム中で天然
ガス液体生成物から分離される。ここでもま友、メタン
リッチな生成物は液化されない。 米国特許第４．０６１．４８１号明細書には蒸留カラム
中で気体炭化水素成分からの凝縮性炭化水素液体の分離
法を開示している。供給ストックはよシ低王に膨張させ
る前およびその後で蒸留カラムのオーバーヘッドに対し
て熱交換せしめられる。蒸留カラムからのオーバーヘッ
ドたるメタンリッチな流れの液化は記載されていない。 米国特許第４．０６５．２７８号明細書は天然ガス液化
法に関するものであるが、この場合にはメタンリッチな
ガスの液化め前に凝縮性のよシ高次な炭化水素を天然ガ
ス流れから除去させる。 この米国特許においては、蒸留カラムからのメタンリッ
チなオーバーヘッドの初期冷却を与えるために低温冷蔵
を使用している。追加の熱交換バンドルが使用される。 米国特許第４．２０へ７４１号明細書は炭化水素ガス供
給流れ用のセパレーター系を開示している。供給流れは
分離または蒸留カラムへの複数の供給物に分断される。 供給流れの一つを膨張させそしてカラムからのオーバー
ヘッドに対して熱交換させる。この工程は天然ガス液体
およびメタンリッチでありうる蒸気生成物を与える。 第５８回ＧＰＡ年会（１９７９年６月１９〜２１日）に
提出されたＪｅｒｒｙ　Ｇ、　Ｇｕｌｓｂｙ氏の論文に
は、エタン拒絶プラントが記載されているが、この場合
炭化水素導入ガスはメタン除去カラムオーバーヘッド流
れに対して熱交換そして膨張され、その後でメタン除去
蘇置中に導入される。 メタン除去装置からのオーバーヘッド流れを再圧縮させ
るがしかし液化はさせない。 ［Ｏｌｌ　ａｎｄ　Ｇａｓ　Ｊｏｕｒｎａｌ　Ｊ　　１
９７２年６月１５日号の他の論文においてはメタンから
メタンよシも重質の炭化水素を分離させるための寒剤系
が記載されており、その場合より重質の炭化水素が液化
されている。処理される供給物のメタン分画は液化され
ない。メタン除去カラムへの供給物の少くとも一部はそ
のよりなカラムからのオーバーヘッド流れに対して熱交
換される。 従来技術は本発明の利点の開示に欠けているが、この場
合には膨張された供給物を比較的高圧でスクラブカラム
の頂部に加えそしてメタンリッチなオーバーヘッドを効
率のよい様式で２−バンドル熱交換機中で液化させる天
然ガス液化法が提供される。この場合カラムへの液体供
給物または還流物は高水準冷媒および供給物の等エント
ロピー膨張からの冷凍力により与えられるのであシ、低
水準の冷凍により与えられるのではない。 従来技術はまた、よシ重質の炭化水素をメタンリッチな
天然ガスの液化の前に天然ガスから分離させる天然ガス
流れに対する組合せ分離および液化法において、分離ま
たはスクラブカラムからのメタンリッチなオーバーヘッ
ドをカラムに導入される供給流れに対してインタークー
ラー中で熱交換させるという本発明のその他の利点も開
示していない。このことは、天然ガス液体回収およびメ
タン液化が組合された系の操作の増大した効率を与える
。」 以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）少くども若干の重質炭化水素を分離するだめの洗浄
    カラムに送るに先立って天然ガスを最初に第１の高レベ
    ル冷凍剤で冷却ｔ７そして次いで第２の低レベル冷凍剤
    で冷却、液化およびサブクール（ｓｕｂｃｏｏｌ　）す
    る重質炭化水素を分離回収する天然ガスの液化方法であ
    って、予冷された天然ガス供給分を機械的エネルギーを
    獲得しつつ等エントロピー的に膨張させることによって
    洗浄カラムへの液体還流分を提供しそして前記カラムへ
    還流すべき液体供給分として前記膨張された供給分をカ
    ラム頂部に送り、他方前記カラムからメタン富化された
    塔頂分を除去しそしてそれを前記膨張装置により駆動さ
    れる圧縮装置により再圧縮しそして再圧縮されたメタン
    に富んだ塔頂留出流を直接に液化のための主熱交換器に
    送ることを４′ｂ′徴とする方法。 ２）下記工程すなわち ａ）天然カス供給分流を６００〜２０００　ｐｓｌａの
    範囲の圧力において液化系に導入すること、ｂ）前記供
    給分流を一連の熱交換器中で密閉冷凍系中の第１冷凍剤
    との間接的熱交換で冷却すること、 ｃ）機拡的エネルギーを人手しつつ前記供給分流を等エ
    ントロピー的に膨辰することにより供給分流の圧力を塔
    頂分流および塔底分流の両方の臨界圧より以下の圧力ま
    で低下させること、 ｄ）膨張された供給分流を洗浄カラムへの供給分として
    導入してメタンに富んだ留分を塔頂流として分離するこ
    と、 ｅ）前記塔頂分流を工程Ｃ）の膨張に由来する機械的エ
    ネルギーを利用する圧縮装置中で高圧に圧縮すること、 ｆ）メタンに富んだ留分を熱交換器中で密閉冷凍系中の
    第２の多成分冷凍剤との間接的熱交換により冷却し、液
    化しそしてサブクールすること、 ｇ）前記の液化され且つサブクールされたメタンに富ん
    だ流れをＬＮ（）生成物として取り出すこと からなる、塔頂分流としてのメタンに富んだ留分から塔
    底分流としての重質炭化水素を洗浄カラム上で分離する
    ことを包含する天然ガスを液化する方法。 ３）下記工程すなわち ａ）天然ガス供給分流を６００〜２０００　ｐｓｉａの
    範囲の圧力において液化系に導入すること、ｂ）′１ｉ
    ＩｉＪ記供給分流を一連の熱交換器中で密閉冷凍系中の
    第１冷凍剤との間接的熱交換により冷却すること、 Ｃ）機械的エネルギーの人手を伴なう前記供給分流の等
    エントロピー的膨張および洗浄カラムからのメタン富化
    した塔頂分流との前記供給分流の少くとも１部の相互冷
    却の組合せによって供給分流の圧力を塔頂分流および塔
    底分流の両方の臨界圧より以下の圧力まで低下させるこ
    と。 ｄ）相互冷却され且つ膨張された供給分流を洗浄カラム
    への供給分として導入して塔頂分流としてのメタンに富
    んだ留分および塔底分流としての重質炭化水素留分を分
    離すること、 ｅ）前記工程Ｃ）の相互冷却しつつある供給分流に対す
    る相互冷却熱交換関係においてメタンに富んだ塔頂分流
    を加温すること、ｆ）加温された塔頂分流を工程Ｃ）の
    膨張に由来する機械的エネルギーを利用する圧縮装置中
    で高圧に圧縮すること、 ｇ’）　　メタンに富んだ留分を熱交換器中で密閉冷凍
    系中の第２の多成分冷凍剤との間接的熱交換により冷却
    し、液化しそしてサブクールすること、 ｈ）前記の液化され且つサブクールされたメタンに富ん
    だ流れをＬＮＧ生成物として取り出すこと かもなる、塔頂分流としてのメタンに寓んだ留分から塔
    底分流としての重質炭化水素を洗浄カラム中で分離する
    ことを包含する天然ガスを液化する方法。 ４）　　６００〜１１００ｐｓｉａｌＣおける中圧天然
    ガス供給分流が処理されるものであり、初期冷却後に供
    給分は相分離されて中間供給分として洗浄カラムに導入
    される液体塔底分流とメタン富化した塔頂分流で相互冷
    却され且つ更に相分離される気体状塔頂部流とに分れ１
    その際液相は朽び洗浄カラムへの中間供給分として導入
    されそして気相は還流分として洗浄カラムに導入される
    前に機械的エネルギーの生成を伴ないつつ等エントロピ
    ー的に膨張され、そして洗浄カラムからのメタン富化塔
    頂分流は圧縮後に第１冷凍剤との間接的熱交換により冷
    却されその後第２冷凍剤との熱交換によってＬＮＧに液
    化およびサブクールされることを特徴とする特許 の方法。 ５）１０００〜２　０　０　０　ｐｓｉａにある高圧天
    然ガス供給分流が処理されるものであり、その際初期冷
    却後に前記供給分は機械的エネルギーの生成を伴ないつ
    つ等エントロピー的に膨ｆｌｌｌれそして次いでメタン
    富化された塔頂分流に対して相互冷却され、その後で前
    記供給分は還流分として洗浄カラムに導入されることを
    特徴°とする、前記特許請求の範囲第３項記載の方法。 ６）１０００〜２０００　ｐｓｉａにある高圧天然ガス
    供給分が処理されるものであり、その際初期冷却後に前
    記供給分は等エントロピー的膨張に先立ってメタンに富
    んだ塔頂分流に対する熱交換によって相互冷却され、そ
    して前記のメタンに富んだ塔頂分流は第１冷凍剤との間
    接的熱交換によって冷却されその後で第２冷凍剤に対す
    る熱交換によって更に冷却、液化およびサブクールされ
    ることを特徴とする、前記特許請求の範囲第３項記載の
    方法。 ７）工程ｇ）の液化生成物が相分離されて貯蔵のために
    ＬＮＧ生成物として送られる液体状塔底分流と気体状塔
    頂外とを生成し、後者は第２冷凍剤との間接的熱交換に
    より加温されて塔頂外をプラント燃料として使用するに
    先立ってその塔頂外から冷凍剤作用を回収することを％
    徴とする、前記特許請求の範囲第６〜６項のいずれか一
    つに記載の方法。
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