JPS60114681A - 天然ガスを液化する方法および装置 - Google Patents
天然ガスを液化する方法および装置Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は天然ガスまたはその他のメタン富有ガスの流れ
を液化する方法に関する。さらに特定的には、本発明は
天然ガスまたはメタン富有ガスの流れを液化するために
使用される冷媒のためにさらに効率のよい流路な使用す
る二段階混合成分冷媒液化方法に関する。
を液化する方法に関する。さらに特定的には、本発明は
天然ガスまたはメタン富有ガスの流れを液化するために
使用される冷媒のためにさらに効率のよい流路な使用す
る二段階混合成分冷媒液化方法に関する。
天然カスおよびその他のメタン富有ガスの流れを経済的
な燃料源として回収しかつ使用するには、ガスの産出現
場から使用する現場までの経済的輸送をはかるためにか
かるガスを液化することが必要であった。多量のガスを
液化するためには、明らかに多量のエネルギが必要であ
る。天然ガスを競争力のある価格で利用するためには、
液化方法はエネルギを極力効率良く使用するものでなけ
ればならない。
な燃料源として回収しかつ使用するには、ガスの産出現
場から使用する現場までの経済的輸送をはかるためにか
かるガスを液化することが必要であった。多量のガスを
液化するためには、明らかに多量のエネルギが必要であ
る。天然ガスを競争力のある価格で利用するためには、
液化方法はエネルギを極力効率良く使用するものでなけ
ればならない。
電化プロセスの非能率性は、通常、液化を行なうために
使用される冷凍装置の圧縮負荷が該冷凍装置を単一成分
冷媒サイクルで運転するために使用される駆動機すなわ
ち電動機と釣り合っていない場合に生じ、特にこのよう
な冷凍装置が液化装置全体を通じて適合していない場合
に起こる。圧縮負荷は液化プロセスの主要な動力を消費
する機能である。それに加えて、液化プロセスは特定の
気候条件下にある種々の地域に容易に適応可能でなけれ
ばならない。このような気候条件はまた特に世界のより
極地に近い地域においては季節により変動するものであ
る。このような気候条件は液化プロセスに対して特に天
然ガスを液化するために使用される冷媒を製造する際に
利用される冷却水の温度に重大な影響をおよぼす。季節
の移り変わりおよび気候領域のちがいに起因する利用し
うる冷却水の温度のかなり大きい変動により種々の冷凍
サイクルにおける不平衡が惹き起こされる。
使用される冷凍装置の圧縮負荷が該冷凍装置を単一成分
冷媒サイクルで運転するために使用される駆動機すなわ
ち電動機と釣り合っていない場合に生じ、特にこのよう
な冷凍装置が液化装置全体を通じて適合していない場合
に起こる。圧縮負荷は液化プロセスの主要な動力を消費
する機能である。それに加えて、液化プロセスは特定の
気候条件下にある種々の地域に容易に適応可能でなけれ
ばならない。このような気候条件はまた特に世界のより
極地に近い地域においては季節により変動するものであ
る。このような気候条件は液化プロセスに対して特に天
然ガスを液化するために使用される冷媒を製造する際に
利用される冷却水の温度に重大な影響をおよぼす。季節
の移り変わりおよび気候領域のちがいに起因する利用し
うる冷却水の温度のかなり大きい変動により種々の冷凍
サイクルにおける不平衡が惹き起こされる。
また、その他にも冷凍サイクルにおける圧縮負荷と圧縮
用駆動機との整合から生ずる非能率性がある。このよう
な非能率性は通常液化を行うための冷媒に対する液化し
ようとするガスの整合に関して起こるものである。多成
分段フラッシュサイクルにおいては、当業者は組成の変
動および種々の拘束条件のために悩んできた。
用駆動機との整合から生ずる非能率性がある。このよう
な非能率性は通常液化を行うための冷媒に対する液化し
ようとするガスの整合に関して起こるものである。多成
分段フラッシュサイクルにおいては、当業者は組成の変
動および種々の拘束条件のために悩んできた。
変動する周囲条件および多成分多重サイクル冷凍プロセ
スに容易に適応しうる効率の良い液化プロセスを提供す
るために種々の試みがなされてきた。米国特許第４，１
１２，７００号明細書には、天然ガスを液化するために
二つの閉サイクル冷媒の流れが利用される天然ガスを液
化するための液化機構が記載されている。天然ガスを液
化−ｊるための多数の段において第−高レベル（温度が
より高い）予冷冷媒サイクルが利用されている。
スに容易に適応しうる効率の良い液化プロセスを提供す
るために種々の試みがなされてきた。米国特許第４，１
１２，７００号明細書には、天然ガスを液化するために
二つの閉サイクル冷媒の流れが利用される天然ガスを液
化するための液化機構が記載されている。天然ガスを液
化−ｊるための多数の段において第−高レベル（温度が
より高い）予冷冷媒サイクルが利用されている。
この冷媒は当初は冷却水により完全に凝縮されない。こ
の第−高レベル予冷冷媒は多段階的に相分離される。こ
れらの多数の段の作用は再循環のために冷媒の軽い成分
の部分を戻し、一方天然ガスをより低い温度に冷却する
ためには冷媒の重い成分の部分を保留することである。
の第−高レベル予冷冷媒は多段階的に相分離される。こ
れらの多数の段の作用は再循環のために冷媒の軽い成分
の部分を戻し、一方天然ガスをより低い温度に冷却する
ためには冷媒の重い成分の部分を保留することである。
第−高レベル予冷冷媒はまた第二低レベル（温度がより
低い）冷媒を冷却するために利用される。第二低レベル
冷媒は天然ガスを一段階で液化する作用をする。このプ
ロセスの欠点は高レベル予冷冷媒が初期の相分離後によ
り低い温度に冷却する作用を行なうためにさらにより重
い分子量の成分を利用することである。これは本発明の
効率の良い冷却のための望ましい方法に反している。さ
らに、第二冷媒すなわち低レベル冷媒は天然ガスの液化
を多段階的に行なうよりもむしろ天然ガスを一段階で液
化するために使用されている。
低い）冷媒を冷却するために利用される。第二低レベル
冷媒は天然ガスを一段階で液化する作用をする。このプ
ロセスの欠点は高レベル予冷冷媒が初期の相分離後によ
り低い温度に冷却する作用を行なうためにさらにより重
い分子量の成分を利用することである。これは本発明の
効率の良い冷却のための望ましい方法に反している。さ
らに、第二冷媒すなわち低レベル冷媒は天然ガスの液化
を多段階的に行なうよりもむしろ天然ガスを一段階で液
化するために使用されている。
最終的に、高レベル冷媒はその冷凍作用前に外部の冷却
流体により完全に凝縮されない。
流体により完全に凝縮されない。
米国特許第４，２７４，８４９号明細書には、二つの別
の冷凍サイクルを使用するメタン富有ガスを液化する方
法が開示されている。二つの別のサイクルの各々は多成
分冷媒を使用している。低レベル（温度がより低い）冷
媒は天然ガスを間接熱交換により二段階で冷却して液化
する。高レベル（温度がより高いつ冷媒は液化される天
然ガスと熱交換を行なわないが、補助熱交換器中の間接
熱交換によ・り低レベル冷媒を冷却する。
の冷凍サイクルを使用するメタン富有ガスを液化する方
法が開示されている。二つの別のサイクルの各々は多成
分冷媒を使用している。低レベル（温度がより低い）冷
媒は天然ガスを間接熱交換により二段階で冷却して液化
する。高レベル（温度がより高いつ冷媒は液化される天
然ガスと熱交換を行なわないが、補助熱交換器中の間接
熱交換によ・り低レベル冷媒を冷却する。
この熱交換は一段階で行われる。
米国特許第４，３３９，２５３号明細噛゛には、低レベ
ル冷媒が天然ガスを二段階で冷却１−かつ液化する天然
ガスのための二段階冷媒液化方法が開示されている。次
いで、この低レベル冷媒は高レベル冷媒により一段階で
冷却される。高レベル冷媒は、乾燥した天然ガスをプロ
セスの主液化領域に送入する前に天然ガスを単に水分を
除去するための温度まで初期冷却するために使用される
。二段階サイクル冷媒液化プロセスのサイクルの間でこ
のような個々の段階の熱交換を行なうと、培媒が混合成
分冷媒を構成している場合に冷媒組成の規則正しい変動
によりサイクルの間に緊密に適合した熱交換を行なう機
会が得られなくなる。
ル冷媒が天然ガスを二段階で冷却１−かつ液化する天然
ガスのための二段階冷媒液化方法が開示されている。次
いで、この低レベル冷媒は高レベル冷媒により一段階で
冷却される。高レベル冷媒は、乾燥した天然ガスをプロ
セスの主液化領域に送入する前に天然ガスを単に水分を
除去するための温度まで初期冷却するために使用される
。二段階サイクル冷媒液化プロセスのサイクルの間でこ
のような個々の段階の熱交換を行なうと、培媒が混合成
分冷媒を構成している場合に冷媒組成の規則正しい変動
によりサイクルの間に緊密に適合した熱交換を行なう機
会が得られなくなる。
１９８５年５月１５日から１司１９日までの間に開催さ
れた第７回ＬＮＧ国際会議におけるエイチ・バラドウス
キーおよびオー・スケラー両氏による論文の第６図に、
ガスを液化するために二つの閉冷凍サイクルを使用する
液化装置が示されている。この流路構成図の右側に示さ
れた高レベルヴイクルは低レベルサイクルを冷却すると
共に初期のガスの流れを冷却してその水分を凝縮させる
ために使用される。高レベル冷媒は多段階的に再圧縮さ
れ、そして低レベル冷媒を三つの異なる温度および圧力
で冷却する。この液化方式では、高レベル冷媒の組成を
熱交換器における種々の冷凍段と整合するように変更す
ることは考慮されていない。
れた第７回ＬＮＧ国際会議におけるエイチ・バラドウス
キーおよびオー・スケラー両氏による論文の第６図に、
ガスを液化するために二つの閉冷凍サイクルを使用する
液化装置が示されている。この流路構成図の右側に示さ
れた高レベルヴイクルは低レベルサイクルを冷却すると
共に初期のガスの流れを冷却してその水分を凝縮させる
ために使用される。高レベル冷媒は多段階的に再圧縮さ
れ、そして低レベル冷媒を三つの異なる温度および圧力
で冷却する。この液化方式では、高レベル冷媒の組成を
熱交換器における種々の冷凍段と整合するように変更す
ることは考慮されていない。
本発明では、冷媒が相互に多段階的に熱交換を行なう一
方冷媒のより小さい分子量を有する成分を利用してこの
ような分子量の小さい成分に最も良く適合した低レベル
（低温）冷凍作用を行なうように高レベル冷媒の冷媒組
成が変更される閉サイクルに多成分冷媒を使用する液化
方法に独特の流路構成を利用することによ・り従来技術
の欠点をなくしている。
方冷媒のより小さい分子量を有する成分を利用してこの
ような分子量の小さい成分に最も良く適合した低レベル
（低温）冷凍作用を行なうように高レベル冷媒の冷媒組
成が変更される閉サイクルに多成分冷媒を使用する液化
方法に独特の流路構成を利用することによ・り従来技術
の欠点をなくしている。
本発明は高レベル冷媒が低レベル冷媒を冷却しかつ低レ
ベル冷媒が天然ガスまたはメタン富有ガスを冷却しかつ
液化し、その際に前記ガスが第−冷凍閉サイクル中に低
レベル多成分冷媒との熱交換により冷却されかつ液化さ
れ、前記低レベル多成分冷媒が前記熱交換中に再び暖め
られ、前記低レベル冷媒が高圧に圧縮されかつ外部の冷
却流体により最終冷却され、前記低レベル冷媒が第二冷
凍閉サイクル′中に高レベル多成分冷媒との多段熱交換
によりさらに冷却され、前記高レベル冷媒が前記熱交換
中に再び暖められ、前記高レベル冷媒が高圧に圧縮され
かつ外部の冷却流体により最終冷却されて前記高レベル
冷媒の一部分を液化し、前記高レベル冷媒が気相冷媒の
流れと液相冷媒の流れとに相分離され、その後液相冷媒
の流れの部分が過冷されかつより低い温度および圧力ま
で多段階的に膨張せしめられて低レベル冷媒を冷却しか
つ気相冷媒の流れを冷却しかつ液化するようにした、二
つの閉サイクル多成分冷媒を使用して天然ガスまたはそ
の他のメタンを含有するガスの流れを液化する方法であ
って、気相冷媒の流れを圧縮しそして圧縮された気相冷
媒の流れを液相流により過冷するために外部の冷却流体
により凝縮させかつ凝縮した気相をより低い温度および
圧力に膨張させてそれにより低レベル冷媒に最も低い温
度の冷却段を提供することを特徴とする改良された液化
方法に関する。
ベル冷媒が天然ガスまたはメタン富有ガスを冷却しかつ
液化し、その際に前記ガスが第−冷凍閉サイクル中に低
レベル多成分冷媒との熱交換により冷却されかつ液化さ
れ、前記低レベル多成分冷媒が前記熱交換中に再び暖め
られ、前記低レベル冷媒が高圧に圧縮されかつ外部の冷
却流体により最終冷却され、前記低レベル冷媒が第二冷
凍閉サイクル′中に高レベル多成分冷媒との多段熱交換
によりさらに冷却され、前記高レベル冷媒が前記熱交換
中に再び暖められ、前記高レベル冷媒が高圧に圧縮され
かつ外部の冷却流体により最終冷却されて前記高レベル
冷媒の一部分を液化し、前記高レベル冷媒が気相冷媒の
流れと液相冷媒の流れとに相分離され、その後液相冷媒
の流れの部分が過冷されかつより低い温度および圧力ま
で多段階的に膨張せしめられて低レベル冷媒を冷却しか
つ気相冷媒の流れを冷却しかつ液化するようにした、二
つの閉サイクル多成分冷媒を使用して天然ガスまたはそ
の他のメタンを含有するガスの流れを液化する方法であ
って、気相冷媒の流れを圧縮しそして圧縮された気相冷
媒の流れを液相流により過冷するために外部の冷却流体
により凝縮させかつ凝縮した気相をより低い温度および
圧力に膨張させてそれにより低レベル冷媒に最も低い温
度の冷却段を提供することを特徴とする改良された液化
方法に関する。
この方法は得られた第二気相流の中のより軽い成分をさ
らに分離するために第二相分離が行なわれかつ第二液相
流の中のより重い成分を初期の液相高レベル冷媒の流れ
に戻すことができルヨウに高レベル冷媒の圧縮された気
相の部分的な凝縮のみを含んでいることが好ましい。第
二気相流はさらに圧縮されかつ外部の冷却流体により最
終冷却されてその流れを完全に液化しそれにより多段熱
交換器に流入するすべての流れが外部の冷却流体により
完全に冷却される。
らに分離するために第二相分離が行なわれかつ第二液相
流の中のより重い成分を初期の液相高レベル冷媒の流れ
に戻すことができルヨウに高レベル冷媒の圧縮された気
相の部分的な凝縮のみを含んでいることが好ましい。第
二気相流はさらに圧縮されかつ外部の冷却流体により最
終冷却されてその流れを完全に液化しそれにより多段熱
交換器に流入するすべての流れが外部の冷却流体により
完全に冷却される。
本発明はまた高レベル冷媒が低レベル冷媒を冷却しかつ
低レベル冷媒が天然ガスを冷却しかつ液化する二つの閉
サイクル多成分冷媒を使用して天然ガスまたはメタン富
有ガスの流れを液化する装置であって、天然ガスを低レ
ベル冷媒により冷却しかつ液化するための第一熱交換器
と、低レベル冷媒を高圧に圧縮するための少くとも１基
の圧縮機と、低レベル冷媒を高レベル冷媒により多段階
的に冷却するための補助熱交換器と、低レベル冷媒を気
相の流れと液相の流れとに分離する相分離器と、気相の
流れおよび液相の流れを前記第一熱交換器に別個に送り
かつ前記気相および液相の流れを前記圧縮機に再循環さ
せるための装置と、高レベル冷媒を高圧に圧縮するため
の少くとも１基の圧縮機と、圧縮された高レベル冷媒を
外部の冷却流体重より冷却するための最終冷却熱交換器
と、高レベル冷媒を気相の流れと液相の流れとに分離す
るための相分離器と、前記高レベル気相の流れを前記補
助熱交換器を通して送りかつ低レベル冷媒の流れを冷却
するために前記高レベル気相の流れを膨張させるための
装置と、前記高レベル液相の流れの部分を分離し次いで
それらをより低い温度および圧力に個々に膨張させて前
記低レベル冷媒を冷却するための装置および高レベル冷
媒を再圧縮するために再循環させる装置を含む前記高レ
ベル液相の流れを前記補助熱交換器を通して送るための
装置とを有し、さらに、前記高レベル５冷媒の前記気相
流を液化するための熱交換器および最終冷却熱交換器を
備えていることを特徴とする改良された液化装置に関す
る。
低レベル冷媒が天然ガスを冷却しかつ液化する二つの閉
サイクル多成分冷媒を使用して天然ガスまたはメタン富
有ガスの流れを液化する装置であって、天然ガスを低レ
ベル冷媒により冷却しかつ液化するための第一熱交換器
と、低レベル冷媒を高圧に圧縮するための少くとも１基
の圧縮機と、低レベル冷媒を高レベル冷媒により多段階
的に冷却するための補助熱交換器と、低レベル冷媒を気
相の流れと液相の流れとに分離する相分離器と、気相の
流れおよび液相の流れを前記第一熱交換器に別個に送り
かつ前記気相および液相の流れを前記圧縮機に再循環さ
せるための装置と、高レベル冷媒を高圧に圧縮するため
の少くとも１基の圧縮機と、圧縮された高レベル冷媒を
外部の冷却流体重より冷却するための最終冷却熱交換器
と、高レベル冷媒を気相の流れと液相の流れとに分離す
るための相分離器と、前記高レベル気相の流れを前記補
助熱交換器を通して送りかつ低レベル冷媒の流れを冷却
するために前記高レベル気相の流れを膨張させるための
装置と、前記高レベル液相の流れの部分を分離し次いで
それらをより低い温度および圧力に個々に膨張させて前
記低レベル冷媒を冷却するための装置および高レベル冷
媒を再圧縮するために再循環させる装置を含む前記高レ
ベル液相の流れを前記補助熱交換器を通して送るための
装置とを有し、さらに、前記高レベル５冷媒の前記気相
流を液化するための熱交換器および最終冷却熱交換器を
備えていることを特徴とする改良された液化装置に関す
る。
この液化装置は、第二液相高レベル冷媒の流れを分離す
るための第二相分離器と、第二液相の流れを第−液相高
レベル冷媒の流れと合流させるための装置と、第二相分
離器からの気相を液化するための圧縮機および最終冷却
熱交換器とを備えていることが好ましい。
るための第二相分離器と、第二液相の流れを第−液相高
レベル冷媒の流れと合流させるための装置と、第二相分
離器からの気相を液化するための圧縮機および最終冷却
熱交換器とを備えていることが好ましい。
本発明をそのい（つかの好ましい操作態様を示した添付
図面についてさらに詳細に説明する。
図面についてさらに詳細に説明する。
第１図について述べると、供給される天然ガスの流れが
本発明のプロセス中にライン１ｏを経て導入される。天
然ガスは代表的には次のような組成になっている。
本発明のプロセス中にライン１ｏを経て導入される。天
然ガスは代表的には次のような組成になっている。
Ｃ１９１，６９％
Ｃ２４，５６係
Ｃ５２，０５％
Ｃ４０，９８％
ｃ５十 ０．４５％
Ｎ２０．３１％
この供給される天然ガスは約３４℃（９３″Ｆ）の温度
および４５゜９〜／ｃｍ２（６５５ｐｓ工Ａ）の絶対圧
力で導入される。液化前に、供給される天然ガスの流れ
からメタンよりも重い炭化水素のかなりの部分を除去し
なければならない。それに加えて、供給される天然ガス
の流れから残留水分のいかなる量をも除去しなければな
らない。これらの前処理工程は本発明の一部分を構成す
るものではな（、従来技術においでよく知られている標
準の前処理プロセスとみなされる。従って、本明細書で
はこれらの前処理工程については記載しない。ライン１
０により供給される天然ガスの流れが熱交換器１２の中
でライン４４を流れる低レベル（低温）冷媒との熱交換
により最初に冷却されるということだけを述べる。予冷
された天然ガスは乾燥および蒸留装置を通して循環せし
められそれにより水分および高級炭化水素を除去する。
および４５゜９〜／ｃｍ２（６５５ｐｓ工Ａ）の絶対圧
力で導入される。液化前に、供給される天然ガスの流れ
からメタンよりも重い炭化水素のかなりの部分を除去し
なければならない。それに加えて、供給される天然ガス
の流れから残留水分のいかなる量をも除去しなければな
らない。これらの前処理工程は本発明の一部分を構成す
るものではな（、従来技術においでよく知られている標
準の前処理プロセスとみなされる。従って、本明細書で
はこれらの前処理工程については記載しない。ライン１
０により供給される天然ガスの流れが熱交換器１２の中
でライン４４を流れる低レベル（低温）冷媒との熱交換
により最初に冷却されるということだけを述べる。予冷
された天然ガスは乾燥および蒸留装置を通して循環せし
められそれにより水分および高級炭化水素を除去する。
この標準的な浄化工程は図示されていないが二股的にス
テーション１１および１６において液化前に行われる。
テーション１１および１６において液化前に行われる。
水分が除去されかつ高級炭化水素の量がかなり減少した
天然ガスが主熱交換器１４に送られる。主熱交換器１４
は二つの管束からなるコイル状に巻かれた熱交換器から
なることが好ましい。天然ガスは主熱交換器１４の第一
段すなわち第一管束の中で冷却され、全体的に凝縮され
る。次いで、液化した天然ガスは主熱交換器１４の第二
段すなわち第二管束の中で約−１５１℃（−２４０″Ｆ
）の温度に過冷される。その後、天然ガスは主熱交換器
１４から流出し、弁を通して気化せしめられ、そして相
分離されてフラッシュガスと、貯蔵容器１６にポンプで
圧送される液化天然ガス製品とが得られる。そのときに
、液化天然ガス（！、ＮＧ）製品は所望通りに取り出す
ことができる。貯蔵されたＬＮＧの上に発生した気体は
圧縮されて燃料、好ましくは本発明のプラントを操作す
るために必要な燃料として使用される前にフラッシュガ
ス回収熱交換器１８の中で再び暖められるフラッシュガ
スと合流する。
天然ガスが主熱交換器１４に送られる。主熱交換器１４
は二つの管束からなるコイル状に巻かれた熱交換器から
なることが好ましい。天然ガスは主熱交換器１４の第一
段すなわち第一管束の中で冷却され、全体的に凝縮され
る。次いで、液化した天然ガスは主熱交換器１４の第二
段すなわち第二管束の中で約−１５１℃（−２４０″Ｆ
）の温度に過冷される。その後、天然ガスは主熱交換器
１４から流出し、弁を通して気化せしめられ、そして相
分離されてフラッシュガスと、貯蔵容器１６にポンプで
圧送される液化天然ガス製品とが得られる。そのときに
、液化天然ガス（！、ＮＧ）製品は所望通りに取り出す
ことができる。貯蔵されたＬＮＧの上に発生した気体は
圧縮されて燃料、好ましくは本発明のプラントを操作す
るために必要な燃料として使用される前にフラッシュガ
ス回収熱交換器１８の中で再び暖められるフラッシュガ
スと合流する。
先述したように、本発明の方法は二つの閉サイクル冷媒
を使用する天然ガスの液化を包含している。低レベル冷
媒サイクルは天然ガスの液化のために最も低い温度レベ
ルの冷媒を提供する。次いで、低レベル（最も低い温度
）の冷媒は低レベル冷媒と高レベル冷媒との間の別の熱
交換において高レベル（比較的に暖かい）冷媒により冷
却される。
を使用する天然ガスの液化を包含している。低レベル冷
媒サイクルは天然ガスの液化のために最も低い温度レベ
ルの冷媒を提供する。次いで、低レベル（最も低い温度
）の冷媒は低レベル冷媒と高レベル冷媒との間の別の熱
交換において高レベル（比較的に暖かい）冷媒により冷
却される。
天然ガスの冷却、液化および過冷を実際に行なう本発明
に使用されている低レベル多成分冷媒は代表的にはメタ
ーン、エタン、プロノ々ンおよびブタンからなっている
。低レベル冷媒のこｋらの種々の成分の正確な濃度は周
囲条件、そして特に液化プラントに使用される外部冷却
流体の温度の如何により左右される。低レベル冷媒の成
分の正確な組成および濃度の範囲もまた低レベル冷媒サ
イクルと高レベル冷媒サイクルとの間に所望される正確
な動力のシフトまたは平衡の如何により左右される。
に使用されている低レベル多成分冷媒は代表的にはメタ
ーン、エタン、プロノ々ンおよびブタンからなっている
。低レベル冷媒のこｋらの種々の成分の正確な濃度は周
囲条件、そして特に液化プラントに使用される外部冷却
流体の温度の如何により左右される。低レベル冷媒の成
分の正確な組成および濃度の範囲もまた低レベル冷媒サ
イクルと高レベル冷媒サイクルとの間に所望される正確
な動力のシフトまたは平衡の如何により左右される。
低レベル冷媒は多段階的に圧縮され、そして圧縮機集成
体２０の中で外部冷却流体により最終冷却される。圧縮
により発生した熱を除去するために、周囲の冷却流体例
えば海水が通常使用される。
体２０の中で外部冷却流体により最終冷却される。圧縮
により発生した熱を除去するために、周囲の冷却流体例
えば海水が通常使用される。
約３９℃（１０３″Ｐ〕の温度および４４．４Ｋｒ／σ
２（６３４ｐｓ工ｈ）の絶対圧力に保たれた低レベル冷
媒が多段熱交換器２４の中で高レベル冷媒によりさらに
冷却される。好ましい実施態様においては、補助熱交換
器２４は４つの段、すなわち、高温段２６、中間段２８
、中間段３０および低温段３２を有している。低レベル
冷媒は補助熱交換器２４．か、ら流出し、ライン３４中
でその一部分が液化する。次いで、低レベル冷媒は約−
４６℃（−５０下）のカット温度で分離器３６の中で相
分離される。低レベル冷媒液相はライン３８の中に取り
込まれ、そして主熱交換器１４から取り出される前にさ
らに冷却されるために主熱交換器１４の第一管束の中に
導入され、弁を通るときにその温度および圧力が低下し
、そして主熱交換器１４の殻体側の中にスプレーとして
約−１２９℃（−２００”Ｆ）の温度で再び導入される
。このスプレーは主熱交換器１４の第一管束の種々のチ
ューブの上に落下する。分離器６６からの気相流はスリ
ップストリーム４２と、気体の主流４０とに分流せしめ
られる。気体の主流４０もまた主熱交換器゛１４の第一
管束の中に導入され、そしてその第二管束流れ続ける。
２（６３４ｐｓ工ｈ）の絶対圧力に保たれた低レベル冷
媒が多段熱交換器２４の中で高レベル冷媒によりさらに
冷却される。好ましい実施態様においては、補助熱交換
器２４は４つの段、すなわち、高温段２６、中間段２８
、中間段３０および低温段３２を有している。低レベル
冷媒は補助熱交換器２４．か、ら流出し、ライン３４中
でその一部分が液化する。次いで、低レベル冷媒は約−
４６℃（−５０下）のカット温度で分離器３６の中で相
分離される。低レベル冷媒液相はライン３８の中に取り
込まれ、そして主熱交換器１４から取り出される前にさ
らに冷却されるために主熱交換器１４の第一管束の中に
導入され、弁を通るときにその温度および圧力が低下し
、そして主熱交換器１４の殻体側の中にスプレーとして
約−１２９℃（−２００”Ｆ）の温度で再び導入される
。このスプレーは主熱交換器１４の第一管束の種々のチ
ューブの上に落下する。分離器６６からの気相流はスリ
ップストリーム４２と、気体の主流４０とに分流せしめ
られる。気体の主流４０もまた主熱交換器゛１４の第一
管束の中に導入され、そしてその第二管束流れ続ける。
第二管束において、蒸気の主流は弁を通過させることに
よりその温度および圧力を降下させるために取り出され
る前に完全に液化されかつ適冷される。ライン４２中の
気相のスリップストリームはフラッシュ回収熱交換器１
８を通過してフラッシュ天然ガスから冷凍作用を回復す
る。このスリップストリームもまた圧力および温度が降
下し、そしてライン４０中の流れと合流せしめられ、そ
して主熱交換器１４の頂部に約−１５１・Ｃ（−２４０
’Ｆ）の温度でスプレーとして導入される。このスプレ
ーは主熱交換器１４の第一段および第二段の両方の管束
上に落下する。この再び暖められた冷媒は主熱交換器１
４の底部においてライン４４の中に取り出され低レベル
冷媒の閉サイクルの内部で再循環せしめられる。天然ガ
スを液化するための熱交換作用全体が低レベル冷媒によ
り行われ、そして天然ガスの流れに対して冷凍作用を行
なうために高レベル冷媒が使用されないことに気付かれ
よう。
よりその温度および圧力を降下させるために取り出され
る前に完全に液化されかつ適冷される。ライン４２中の
気相のスリップストリームはフラッシュ回収熱交換器１
８を通過してフラッシュ天然ガスから冷凍作用を回復す
る。このスリップストリームもまた圧力および温度が降
下し、そしてライン４０中の流れと合流せしめられ、そ
して主熱交換器１４の頂部に約−１５１・Ｃ（−２４０
’Ｆ）の温度でスプレーとして導入される。このスプレ
ーは主熱交換器１４の第一段および第二段の両方の管束
上に落下する。この再び暖められた冷媒は主熱交換器１
４の底部においてライン４４の中に取り出され低レベル
冷媒の閉サイクルの内部で再循環せしめられる。天然ガ
スを液化するための熱交換作用全体が低レベル冷媒によ
り行われ、そして天然ガスの流れに対して冷凍作用を行
なうために高レベル冷媒が使用されないことに気付かれ
よう。
低レベル冷媒よりも可成ｐ高い冷凍作用温度において使
用される高レベル冷媒は本発明の二つの閉サイクル冷凍
装置の第二装置を構成している。高レベル冷媒は低レベ
ル冷媒を間接熱交換により冷却するためにのみ使用され
る。高レベル冷媒は液化されつつある天然ガスに対して
冷却作用を行なわない。高レベル冷媒は代表的には多成
分冷媒としてエタンおよびプロパンを含んでいるが、特
定の装置のために特定の要求された冷凍作用を有する混
合成分冷媒を提供するための種々のブタンおよびペンタ
ンを含むこともできる。この高レベル冷媒は多段圧縮機
４６の中に種々の圧力レベルで導入される。気相の高レ
ベル冷媒はライン４８の中に約７７℃（１７０″Ｆ）の
温度および約２４．５〜／ｄ（３ｓ ＯＰａ工Ａ）の絶
対圧力で取り込まれる。この高レベル冷媒は熱交換器５
０の中で外部冷却流体例えば周囲温度の水により最終冷
却される。この高レイル冷媒は外部冷却流体により部分
的に凝縮され、そして熱交換器５ｏから気相と液相の混
合物としてライン５２の中に流入する。この冷媒は分離
器５４の中で相分離される。
用される高レベル冷媒は本発明の二つの閉サイクル冷凍
装置の第二装置を構成している。高レベル冷媒は低レベ
ル冷媒を間接熱交換により冷却するためにのみ使用され
る。高レベル冷媒は液化されつつある天然ガスに対して
冷却作用を行なわない。高レベル冷媒は代表的には多成
分冷媒としてエタンおよびプロパンを含んでいるが、特
定の装置のために特定の要求された冷凍作用を有する混
合成分冷媒を提供するための種々のブタンおよびペンタ
ンを含むこともできる。この高レベル冷媒は多段圧縮機
４６の中に種々の圧力レベルで導入される。気相の高レ
ベル冷媒はライン４８の中に約７７℃（１７０″Ｆ）の
温度および約２４．５〜／ｄ（３ｓ ＯＰａ工Ａ）の絶
対圧力で取り込まれる。この高レベル冷媒は熱交換器５
０の中で外部冷却流体例えば周囲温度の水により最終冷
却される。この高レイル冷媒は外部冷却流体により部分
的に凝縮され、そして熱交換器５ｏから気相と液相の混
合物としてライン５２の中に流入する。この冷媒は分離
器５４の中で相分離される。
ライン７６中の気相流は分離器５４の頂部から取り出さ
れ、そして圧縮機７８の中で約３１．２Ｋｙ／ｃｍ２（
４４６Ｐｓ工Ａ）の絶対圧力までさらに圧縮される。気
相冷部は最終冷却熟女゛換器８ｏの中で周囲温度に保た
れた外部冷却流体にょｐ１完全に凝縮させることができ
るような圧力に保たれている。この場合にも、外部から
の冷却流体は周囲環境で得られる水であることが好まし
い。
れ、そして圧縮機７８の中で約３１．２Ｋｙ／ｃｍ２（
４４６Ｐｓ工Ａ）の絶対圧力までさらに圧縮される。気
相冷部は最終冷却熟女゛換器８ｏの中で周囲温度に保た
れた外部冷却流体にょｐ１完全に凝縮させることができ
るような圧力に保たれている。この場合にも、外部から
の冷却流体は周囲環境で得られる水であることが好まし
い。
次いで、ライン８２中の完全に凝縮した冷媒の流れは補
助熱交換器２４の種々の段２６．２８．３０および６２
を通過することにより適冷される。分離器５４の中で相
分離ヲ行なうことにより、混合成分高レベル冷媒のより
軽い成分が気相流７６の中で相分離される。気相流７６
は補助熱交換器２４の段６２において必要な最も低い温
度レイルの冷却を最終的に行なう。これにより多成分冷
媒を効率良く冷却しかつより良好にオＵ用することがで
きる。それに加えて、この能力により非多成分冷媒プロ
セスよりも優れた独特の利点が得られる。
助熱交換器２４の種々の段２６．２８．３０および６２
を通過することにより適冷される。分離器５４の中で相
分離ヲ行なうことにより、混合成分高レベル冷媒のより
軽い成分が気相流７６の中で相分離される。気相流７６
は補助熱交換器２４の段６２において必要な最も低い温
度レイルの冷却を最終的に行なう。これにより多成分冷
媒を効率良く冷却しかつより良好にオＵ用することがで
きる。それに加えて、この能力により非多成分冷媒プロ
セスよりも優れた独特の利点が得られる。
分離器５４からの液相冷媒の流れはこの分離器の底部か
らライン５６の中に取り込まれる。
らライン５６の中に取り込まれる。
この液相冷媒は残りの流れ５８と側流６０とに分流せし
められる前に補助熱交換器２４の高レベル（高温）段２
６を通過する。側流６０は弁を通過するときにその温度
および圧力が降下して気化せしめられる。ライン６０中
の側流は高レベル段２６を対向流をなして流れ戻り同じ
段２６を反対方向に通過する冷媒の流れを冷却する。こ
の再び暖められかつ気化した冷媒は２イン６２により圧
縮＠４６に再圧縮のために戻される。
められる前に補助熱交換器２４の高レベル（高温）段２
６を通過する。側流６０は弁を通過するときにその温度
および圧力が降下して気化せしめられる。ライン６０中
の側流は高レベル段２６を対向流をなして流れ戻り同じ
段２６を反対方向に通過する冷媒の流れを冷却する。こ
の再び暖められかつ気化した冷媒は２イン６２により圧
縮＠４６に再圧縮のために戻される。
ライン５８中の残９の液相冷媒は中間レベル熱交換段２
８′？ｒ通過し、そして第二側流６６が残りの流れ６４
から取り出される。第二側流６６は弁を通るときにより
低い温度および圧力に気化せしめられ、そして中間レベ
ル段２８を対向流管なして通りそれにより反対方向に流
れる冷媒の流れ全冷却する。この再び暖められかつ気化
した冷媒はライン６８により圧縮機４６に再圧縮のため
に戻される。
８′？ｒ通過し、そして第二側流６６が残りの流れ６４
から取り出される。第二側流６６は弁を通るときにより
低い温度および圧力に気化せしめられ、そして中間レベ
ル段２８を対向流管なして通りそれにより反対方向に流
れる冷媒の流れ全冷却する。この再び暖められかつ気化
した冷媒はライン６８により圧縮機４６に再圧縮のため
に戻される。
ライン６４中の残りの液相の流れはさらに中間レベル段
６０全通逼し、そして中間レベル段６０を対向流をなし
て通過する前に弁７０を通過してより低い湿度および圧
力まで気化せしめられそれにより中間レール段３０ｔ−
反対方向に通過する冷媒の流れを冷却する。この再び暖
められかつ気化した冷媒はライン７２および７４によシ
圧ｍ機４６に再圧縮のために戻される。
６０全通逼し、そして中間レベル段６０を対向流をなし
て通過する前に弁７０を通過してより低い湿度および圧
力まで気化せしめられそれにより中間レール段３０ｔ−
反対方向に通過する冷媒の流れを冷却する。この再び暖
められかつ気化した冷媒はライン７２および７４によシ
圧ｍ機４６に再圧縮のために戻される。
段３２を含む補助熱交換器２４のすべての段を通過する
ライン８２中の冷媒の流れは弁８４全通してより低い温
度および圧力まで気化せしめられそして段５２を通って
対向流をなして戻り補助熱交換器２４中で最も低いレベ
ル１での冷却を行ないそしてライン８６にょジ再圧縮の
ために戻される。この気化した冷媒はライン７４中を流
れる冷媒の流れと再゛び合流せしめられる。
ライン８２中の冷媒の流れは弁８４全通してより低い温
度および圧力まで気化せしめられそして段５２を通って
対向流をなして戻り補助熱交換器２４中で最も低いレベ
ル１での冷却を行ないそしてライン８６にょジ再圧縮の
ために戻される。この気化した冷媒はライン７４中を流
れる冷媒の流れと再゛び合流せしめられる。
本発明忙よる二段混合成分冷媒液化装置の高レベル冷媒
サイクルを操作する独特の態様は補助熱交換器２４にお
ける特定の冷凍作用に合わせて冷媒を調整することを可
能ならしめる。特に、段３２において必要な低レベル冷
却作用は分離器５４中でなされる相分離による特定的に
分子量の小さい冷媒成分からなる冷媒の流れによって行
なわれる。しかしながら、周囲環境における冷却流体の
十分な冷却能力は圧縮機７８中でのそれ以後の圧縮によ
り利用される。圧縮機７８は周囲環境から得られた冷却
流体が最終冷却熱交換器８０の中で気体の流れ全完全に
凝縮することを可能ならしめる。サイクル中に冷却作用
を行なう冷媒を外部の周囲環境における冷却流体例えば
周囲環境の水によｐ完全に凝縮することによフ冷凍効率
を高めることができることが判明した。
サイクルを操作する独特の態様は補助熱交換器２４にお
ける特定の冷凍作用に合わせて冷媒を調整することを可
能ならしめる。特に、段３２において必要な低レベル冷
却作用は分離器５４中でなされる相分離による特定的に
分子量の小さい冷媒成分からなる冷媒の流れによって行
なわれる。しかしながら、周囲環境における冷却流体の
十分な冷却能力は圧縮機７８中でのそれ以後の圧縮によ
り利用される。圧縮機７８は周囲環境から得られた冷却
流体が最終冷却熱交換器８０の中で気体の流れ全完全に
凝縮することを可能ならしめる。サイクル中に冷却作用
を行なう冷媒を外部の周囲環境における冷却流体例えば
周囲環境の水によｐ完全に凝縮することによフ冷凍効率
を高めることができることが判明した。
それに加えて、本発明の高レベル冷凍サイクルはまたラ
イン５６中の液相の冷媒の流れが補助熱交換器２４のよ
り低温度の樵々の中間段中の重い成分の分離を回避する
ように補助熱交換器２４の高温段２６および中間段２８
を通るときに砂ライン５６中の液相冷媒の流れを分離す
る。側流６０および６６を相分離を伴わないで分離する
ことにより、中間段６ｏ中でより低温に冷却する作用を
行なう流れの組成物は混合冷媒の重い成分に分離されな
いでむしろ以前の冷媒の流れろ０および６６と同一の組
成を使用している。本発明の隅レベル冷媒サイクルの流
路構成は四段の補助熱交換器および三段の圧縮機を使用
した型式で示しであるが、特定の用途に対してはより多
い段またはより少い段からなる熱交換または圧縮全使用
することが望ましい場合が６１うると考えられる。しか
しながら、初期の相分離、周囲環境における冷却流体に
よる総合的な凝縮およびそれ以上の相分離を伴わない冷
媒の分流の原理はこうした別の構成にも適用することが
できる。
イン５６中の液相の冷媒の流れが補助熱交換器２４のよ
り低温度の樵々の中間段中の重い成分の分離を回避する
ように補助熱交換器２４の高温段２６および中間段２８
を通るときに砂ライン５６中の液相冷媒の流れを分離す
る。側流６０および６６を相分離を伴わないで分離する
ことにより、中間段６ｏ中でより低温に冷却する作用を
行なう流れの組成物は混合冷媒の重い成分に分離されな
いでむしろ以前の冷媒の流れろ０および６６と同一の組
成を使用している。本発明の隅レベル冷媒サイクルの流
路構成は四段の補助熱交換器および三段の圧縮機を使用
した型式で示しであるが、特定の用途に対してはより多
い段またはより少い段からなる熱交換または圧縮全使用
することが望ましい場合が６１うると考えられる。しか
しながら、初期の相分離、周囲環境における冷却流体に
よる総合的な凝縮およびそれ以上の相分離を伴わない冷
媒の分流の原理はこうした別の構成にも適用することが
できる。
多成分高レイル冷媒の成分をさらに分配する本発明の種
々の別の構成が企図され、これらを第２図に示した。第
２図について述べると、高しＲル冷媒サイクルの流路構
成の別の笑施態様を第１図に示した全体のサイクルから
分離して示しである。第１図に示した高レベルサイクル
に相邑する第２図に示した構成部分は第１図の符号の前
に１を付は加えた同様な符号で表示しである。従って、
高レベル冷媒は圧縮機１４６の中で所定圧力に圧縮され
る。次いで、ライン１４８中の圧縮された冷媒は最終冷
却熱交換器１５０の中で外部の周囲環境における冷却流
体例えば水により最終冷却されてその一部分が凝縮する
。ライン１５２中の一部分が凝縮した冷媒はその後相分
離器１５４の中で最初に相分離される。
々の別の構成が企図され、これらを第２図に示した。第
２図について述べると、高しＲル冷媒サイクルの流路構
成の別の笑施態様を第１図に示した全体のサイクルから
分離して示しである。第１図に示した高レベルサイクル
に相邑する第２図に示した構成部分は第１図の符号の前
に１を付は加えた同様な符号で表示しである。従って、
高レベル冷媒は圧縮機１４６の中で所定圧力に圧縮され
る。次いで、ライン１４８中の圧縮された冷媒は最終冷
却熱交換器１５０の中で外部の周囲環境における冷却流
体例えば水により最終冷却されてその一部分が凝縮する
。ライン１５２中の一部分が凝縮した冷媒はその後相分
離器１５４の中で最初に相分離される。
冷媒の気相は相分離器１５４の頂部からライン１７６の
中に取り込まれ、そして圧縮機１７８の中でさらに圧縮
される。圧縮機１７８の中での圧縮は最終冷却熱交換器
１８０の中で完全というよりもむしろ部分的な凝縮が可
能になる程度に行われるにすぎない。最終冷却熱交換器
１８０には外部の周囲環境における冷却流体が供給され
る。
中に取り込まれ、そして圧縮機１７８の中でさらに圧縮
される。圧縮機１７８の中での圧縮は最終冷却熱交換器
１８０の中で完全というよりもむしろ部分的な凝縮が可
能になる程度に行われるにすぎない。最終冷却熱交換器
１８０には外部の周囲環境における冷却流体が供給され
る。
単に部分的な液化を行なうことにより冷媒の流れを第二
相分離器１８１の中で相分離することが可能になる。液
相は底部からの流れとしてライン１８３の中に取り出さ
れ、そして気相は頂部からの流れとしてライン１８７の
中に取り出される。
相分離器１８１の中で相分離することが可能になる。液
相は底部からの流れとしてライン１８３の中に取り出さ
れ、そして気相は頂部からの流れとしてライン１８７の
中に取り出される。
ライン１８７中の気相は圧縮機１８９の中で所定圧力ま
でさらに圧縮されそれによりライン１９１中の冷媒の流
れは最終冷却熱交換器１９６の中で外部の周囲環境から
送られる冷却流体により完全に凝縮され液化される。そ
れ故に、ライン１８２中の冷媒は液相で補助熱交換器１
２４の中に導入される。
でさらに圧縮されそれによりライン１９１中の冷媒の流
れは最終冷却熱交換器１９６の中で外部の周囲環境から
送られる冷却流体により完全に凝縮され液化される。そ
れ故に、ライン１８２中の冷媒は液相で補助熱交換器１
２４の中に導入される。
ライン１８２の中の液相冷媒は気化した高しばル冷媒に
より冷却されるために補助熱交換器１２４の種々の段１
２６．１２８．１３０および１３２のすべてを通過する
。ライン１８２の中の冷媒は補助熱交換器１２４の低し
はル段１６２を通過した後に弁１８４″’を通してより
低い温度および圧力まで気化され、そして低しはル段１
３２ヲ対向流をなして戻るように流れて低レベル段１３
２の中で冷凍作用を行なう。
より冷却されるために補助熱交換器１２４の種々の段１
２６．１２８．１３０および１３２のすべてを通過する
。ライン１８２の中の冷媒は補助熱交換器１２４の低し
はル段１６２を通過した後に弁１８４″’を通してより
低い温度および圧力まで気化され、そして低しはル段１
３２ヲ対向流をなして戻るように流れて低レベル段１３
２の中で冷凍作用を行なう。
最初の相分離器１５４からの液相冷媒は底部からの流れ
としてライン１５６の中に取り出される。
としてライン１５６の中に取り出される。
第二相分離器１８１からの液相の流れ１８３は弁１８５
全通してその圧力が適涌に降下せしめられた後にライン
１５６中の液相の流れと合流せしめられ、そして合流し
た流れは補助熱交換器１２４の高レベル段１２６の中に
導入される。側流１６゜が高レベル段１２６を通過する
液相冷媒の残りの流れ１５８から分流せしめられる。側
流１６ｏは高ヘベル段１２６全通して対向流をなして戻
りその中で冷却作用をなす前に弁を通過してより低い温
度および圧力まで気化される。次いで、この気化した冷
媒はライン１６２を経て再圧羅のために圧縮機１４６に
戻される。
全通してその圧力が適涌に降下せしめられた後にライン
１５６中の液相の流れと合流せしめられ、そして合流し
た流れは補助熱交換器１２４の高レベル段１２６の中に
導入される。側流１６゜が高レベル段１２６を通過する
液相冷媒の残りの流れ１５８から分流せしめられる。側
流１６ｏは高ヘベル段１２６全通して対向流をなして戻
りその中で冷却作用をなす前に弁を通過してより低い温
度および圧力まで気化される。次いで、この気化した冷
媒はライン１６２を経て再圧羅のために圧縮機１４６に
戻される。
別の、態様として、ライン１８６の中の冷媒を補助熱交
換器１２４の段１２６．１２８および１６０に別個に通
し、弁１７０の中で膨張させそして流れ１８６と合流さ
せて段１３０の中で冷却作用を行うことができる。段１
６０では、冷媒は第１図に示した流路の冷媒よりも軽い
成分にさらに分離される。
換器１２４の段１２６．１２８および１６０に別個に通
し、弁１７０の中で膨張させそして流れ１８６と合流さ
せて段１３０の中で冷却作用を行うことができる。段１
６０では、冷媒は第１図に示した流路の冷媒よりも軽い
成分にさらに分離される。
段１５８の中の残りの液相冷媒の流れは中間レベル段１
２８を通過し、そして側流１６６と残りの流れ１６４と
に分流される。側流１６６は中間しｄル段１２８におい
て冷凍作用を行なう前によｐ低い温度および圧力まで気
化される・中間段１２８では、流れ１６６が段１２８を
対向流をなして通過し、そしてライン１６７によ９段１
２６にさらに通される。側流１６６ヲ補助熱交換器１２
４の二つの段１２Ｂ、１２６に通すことにより、ライン
１５８の中の冷媒の温度はより低くなｐそして冷凍作用
に対してより密接に適合させることができ、従って、冷
媒をライン１６７により戻さ々いで多相の再圧縮を行う
ことが必要である。多相の再圧縮においては、液相が圧
縮機１４６の作動に支障を生ずる。ライン１６７の中の
冷媒を補助熱交換器１２４の付加的な段１２６に通すこ
とによυ、冷媒が再び暖められてライン１６８の中の冷
媒のすべてが気相になる。ライン１６４の中の残りの液
相冷媒は弁１７０を通ってその温度および圧力が降下せ
しめられる前に段１３０においてさらに冷却される。こ
の冷媒は低レベル段１３２からライ／１８６全経て戻る
冷媒と合流せしめられる。合流した冷媒は中間しにル段
１３０を対向流金なして通過し、そしてライン１７４を
経て圧縮機１４６に再圧縮されるために戻る。第１図に
示した流路構成に対するこの変更により、圧縮機１４６
に戻るライン１８６中の冷媒に二相の流れを生ずること
なくライン１３４中の低レイル冷媒およびライン１８２
中の高しばル冷媒を補助熱交換器１２４の低レベル段１
３２に接近させることもまた可能になる。ライン１８６
中の冷媒をライン１６４の液相冷媒に合流させかつ中間
レベル段１６０で付加的な冷凍作用を一行なうことによ
り、二相の問題を回避することができる。
２８を通過し、そして側流１６６と残りの流れ１６４と
に分流される。側流１６６は中間しｄル段１２８におい
て冷凍作用を行なう前によｐ低い温度および圧力まで気
化される・中間段１２８では、流れ１６６が段１２８を
対向流をなして通過し、そしてライン１６７によ９段１
２６にさらに通される。側流１６６ヲ補助熱交換器１２
４の二つの段１２Ｂ、１２６に通すことにより、ライン
１５８の中の冷媒の温度はより低くなｐそして冷凍作用
に対してより密接に適合させることができ、従って、冷
媒をライン１６７により戻さ々いで多相の再圧縮を行う
ことが必要である。多相の再圧縮においては、液相が圧
縮機１４６の作動に支障を生ずる。ライン１６７の中の
冷媒を補助熱交換器１２４の付加的な段１２６に通すこ
とによυ、冷媒が再び暖められてライン１６８の中の冷
媒のすべてが気相になる。ライン１６４の中の残りの液
相冷媒は弁１７０を通ってその温度および圧力が降下せ
しめられる前に段１３０においてさらに冷却される。こ
の冷媒は低レベル段１３２からライ／１８６全経て戻る
冷媒と合流せしめられる。合流した冷媒は中間しにル段
１３０を対向流金なして通過し、そしてライン１７４を
経て圧縮機１４６に再圧縮されるために戻る。第１図に
示した流路構成に対するこの変更により、圧縮機１４６
に戻るライン１８６中の冷媒に二相の流れを生ずること
なくライン１３４中の低レイル冷媒およびライン１８２
中の高しばル冷媒を補助熱交換器１２４の低レベル段１
３２に接近させることもまた可能になる。ライン１８６
中の冷媒をライン１６４の液相冷媒に合流させかつ中間
レベル段１６０で付加的な冷凍作用を一行なうことによ
り、二相の問題を回避することができる。
との実施態様は低しはル（低温）冷凍作用を極めて効率
のよい方法で行なうことができるという利点を持ってい
る。相分離器１５４の中で起こる初期の相分離によジ気
相１７６の中の多成分冷媒のより軽い成分が分離される
。より重い成分・はライン１５６中に液相分離される。
のよい方法で行なうことができるという利点を持ってい
る。相分離器１５４の中で起こる初期の相分離によジ気
相１７６の中の多成分冷媒のより軽い成分が分離される
。より重い成分・はライン１５６中に液相分離される。
第１図について前述したようにミ多成分冷媒の種々の冷
媒のこの分離により、別の低レベル冷媒サイクルを有す
る種々の熱交換段における冷凍作用の効率が向上する。
媒のこの分離により、別の低レベル冷媒サイクルを有す
る種々の熱交換段における冷凍作用の効率が向上する。
この作用をさらに高めるために、本発明のこの別の実施
態様では、ライン１７６中の気相の流れの圧縮および最
終冷却を調節して完全な凝縮が行われないようにし、し
かも第二相分離器１８１中でさらに相分離を行なうよう
に構成されている。この第二の相分離により、ライン１
８７中の冷凍において軽い成分の付加的なレベルの分離
が生ずる。中間の重い冷媒成分はライン１８乙の中に除
去されそして弁１８５の中で適幽に圧力調節された後に
このような中間の冷媒成分はライン１５６中のより重い
冷媒成分と合流せしめられる。このような態様で、最も
低温度冷凍を要求される補助熱交換器１２４０段１６２
における冷凍作用が最大濃度の軽い成分を有する多成分
冷媒から生ずる冷凍により行なわれる。軽い成分は例え
ば低し×ル段１３２において起こるような最も低温度の
冷凍作用を行なうために最も効率的である。それ故に、
この実施態様のサイクルは冷凍作用の効率を高める一方
、最終冷却熱交換器１８０の下流側の装置のために付カ
ロ的な資本的支出が必要である。よ夕低い温度に冷却す
る付加的な能力を与えであるために、圧ｍ機１４６に戻
る二相の流れを保護することが必要である。圧縮機１４
６は可成りの量の液相を含む供給冷媒を圧縮する運転を
行なうと損傷することがありうる。それ故に、冷媒の戻
ってくる流れをいくつかの熱交換段に通すことにより、
低温運転が行なわれると共に圧縮機に二相流が戻ること
を阻止することができる。第１図の流路構成について前
述したように、第２図に示した流路構成は補助熱交換器
１２４に流入するすべての冷媒を完全に凝縮するために
外部の周＠壌境における冷却流体を使用する。周囲環境
の冷却流体によりこのような完全な凝縮が行なわれる場
合に効率が向上することが判明した。圧縮機１７８およ
び１８９において付加的な圧縮を行なうことにより、周
囲環境から導かれた冷却流体によυこのような完全な凝
縮を行なうことができる。
態様では、ライン１７６中の気相の流れの圧縮および最
終冷却を調節して完全な凝縮が行われないようにし、し
かも第二相分離器１８１中でさらに相分離を行なうよう
に構成されている。この第二の相分離により、ライン１
８７中の冷凍において軽い成分の付加的なレベルの分離
が生ずる。中間の重い冷媒成分はライン１８乙の中に除
去されそして弁１８５の中で適幽に圧力調節された後に
このような中間の冷媒成分はライン１５６中のより重い
冷媒成分と合流せしめられる。このような態様で、最も
低温度冷凍を要求される補助熱交換器１２４０段１６２
における冷凍作用が最大濃度の軽い成分を有する多成分
冷媒から生ずる冷凍により行なわれる。軽い成分は例え
ば低し×ル段１３２において起こるような最も低温度の
冷凍作用を行なうために最も効率的である。それ故に、
この実施態様のサイクルは冷凍作用の効率を高める一方
、最終冷却熱交換器１８０の下流側の装置のために付カ
ロ的な資本的支出が必要である。よ夕低い温度に冷却す
る付加的な能力を与えであるために、圧ｍ機１４６に戻
る二相の流れを保護することが必要である。圧縮機１４
６は可成りの量の液相を含む供給冷媒を圧縮する運転を
行なうと損傷することがありうる。それ故に、冷媒の戻
ってくる流れをいくつかの熱交換段に通すことにより、
低温運転が行なわれると共に圧縮機に二相流が戻ること
を阻止することができる。第１図の流路構成について前
述したように、第２図に示した流路構成は補助熱交換器
１２４に流入するすべての冷媒を完全に凝縮するために
外部の周＠壌境における冷却流体を使用する。周囲環境
の冷却流体によりこのような完全な凝縮が行なわれる場
合に効率が向上することが判明した。圧縮機１７８およ
び１８９において付加的な圧縮を行なうことにより、周
囲環境から導かれた冷却流体によυこのような完全な凝
縮を行なうことができる。
液化装置に二段混合冷凍サイクルを使用することにより
、始動時にサイクル中に導入された冷媒の組成ならびに
本発明の第１図および第２図において高しにルサイクル
に示したようなサイクルの内部の組成物の変更において
各々の冷凍サイクルの組成を変更する場合に可成りの自
由度が得られる。冷凍状態の変更により冷却される物質
および冷却作用を行なう冷媒に関する冷却曲線にさらに
正確に接近することができる。
、始動時にサイクル中に導入された冷媒の組成ならびに
本発明の第１図および第２図において高しにルサイクル
に示したようなサイクルの内部の組成物の変更において
各々の冷凍サイクルの組成を変更する場合に可成りの自
由度が得られる。冷凍状態の変更により冷却される物質
および冷却作用を行なう冷媒に関する冷却曲線にさらに
正確に接近することができる。
それに加えて、混合成分冷媒により１、特に種々の圧縮
機のための駆動機全負荷と整合させることが必要である
場合に機械の良好な適合が得られるようにするために圧
縮動力負荷を一つのサイクルから他のサイクルに変化さ
せることができる。それに加えて、周囲環境から導かれ
た異なる冷却流体または異なる供給ガスの圧力および組
成に対してはこのような負の不釣合い量のシフトが起こ
る。二段混合成分冷媒液化装置を使用することにより冷
媒が流れる装置を変更しないで負荷金回び整合すること
ができる。
機のための駆動機全負荷と整合させることが必要である
場合に機械の良好な適合が得られるようにするために圧
縮動力負荷を一つのサイクルから他のサイクルに変化さ
せることができる。それに加えて、周囲環境から導かれ
た異なる冷却流体または異なる供給ガスの圧力および組
成に対してはこのような負の不釣合い量のシフトが起こ
る。二段混合成分冷媒液化装置を使用することにより冷
媒が流れる装置を変更しないで負荷金回び整合すること
ができる。
添付図面では、最も高い位置に低温段を備えた補助熱交
換器を有する液化プラントラ示しであるが、低温段全最
下部に倫えた補助熱交換器を運転しかつ第２図に示した
態様と反対の態様で熱交換器にそれぞれの流れヲ専大す
ることも考えられる。また、第１図は熱交換器１２に供
給される天然ガスに対して予冷作用のすべてを行なう低
レベル冷媒サイクルを示しているが、高レベル冷媒のス
リップストリームを熱交換器１２に通すかまたは天然ガ
スのスリップストリームを補助熱交換器２４に通すこと
により高レベル冷媒によりこの予冷作用金助けることも
考えられる。
換器を有する液化プラントラ示しであるが、低温段全最
下部に倫えた補助熱交換器を運転しかつ第２図に示した
態様と反対の態様で熱交換器にそれぞれの流れヲ専大す
ることも考えられる。また、第１図は熱交換器１２に供
給される天然ガスに対して予冷作用のすべてを行なう低
レベル冷媒サイクルを示しているが、高レベル冷媒のス
リップストリームを熱交換器１２に通すかまたは天然ガ
スのスリップストリームを補助熱交換器２４に通すこと
により高レベル冷媒によりこの予冷作用金助けることも
考えられる。
以上、本発明全いくつかの好ましい実施態様について記
載したが、西業者によるこれらの実施態様からの変型、
変更が企図されるであろう。
載したが、西業者によるこれらの実施態様からの変型、
変更が企図されるであろう。
これらの変型、変更は本発明の範囲内にあると考えるべ
きである。従って、本発明の範囲は前記特許請求の範囲
により確認すべきである。
きである。従って、本発明の範囲は前記特許請求の範囲
により確認すべきである。
第１図は高レベル冷媒サイクルの好ましい操作方式を示
した本発明の方法全体の流路構成図、第２図は第１図に
示した高レベル冷媒サイクルの別の操作方式を示した本
発明の部分的な流れ構成図である。 １２・・・熱交換器、１１．１３・・・液化ステーショ
ン、１４・・−主熱交換器、１６・・・ＬＮＯ貯蔵容器
、１８・・・フラッシュガス回収熱交換器、２４・・・
補助熱交換器、２６・・・高温段、２８．３０・・・中
間段、６２・・・低温段、３６・・・分離器、４０・・
・主気相の流れ、４２・・・スリップストリーム、４６
・・・多段圧縮機、５０・・・熱交換器、５４・・・相
分離器、６０ 、６６・・・サイドストリーム、７０・
・・弁、７８・・・圧縮機、８０・・・最終冷却熱交換
器、８４・・・弁、１２４・・・補助熱交換器、１２６
．１２８．１３０．１３２・・・段、１４６・・・圧縮
機、１５０・・・最終冷却熱交換器、１５４・・・相分
離器、１６０゜１６６・・・サイドストリーム、１７８
・・・圧縮機、１８０・・・最終冷却熱交換器、１８１
・・・相分離器、１８９・・・圧縮機、１９３・・・最
終冷却熱交換器。
した本発明の方法全体の流路構成図、第２図は第１図に
示した高レベル冷媒サイクルの別の操作方式を示した本
発明の部分的な流れ構成図である。 １２・・・熱交換器、１１．１３・・・液化ステーショ
ン、１４・・−主熱交換器、１６・・・ＬＮＯ貯蔵容器
、１８・・・フラッシュガス回収熱交換器、２４・・・
補助熱交換器、２６・・・高温段、２８．３０・・・中
間段、６２・・・低温段、３６・・・分離器、４０・・
・主気相の流れ、４２・・・スリップストリーム、４６
・・・多段圧縮機、５０・・・熱交換器、５４・・・相
分離器、６０ 、６６・・・サイドストリーム、７０・
・・弁、７８・・・圧縮機、８０・・・最終冷却熱交換
器、８４・・・弁、１２４・・・補助熱交換器、１２６
．１２８．１３０．１３２・・・段、１４６・・・圧縮
機、１５０・・・最終冷却熱交換器、１５４・・・相分
離器、１６０゜１６６・・・サイドストリーム、１７８
・・・圧縮機、１８０・・・最終冷却熱交換器、１８１
・・・相分離器、１８９・・・圧縮機、１９３・・・最
終冷却熱交換器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）高レベル冷媒が低レベル冷媒を冷却しかつ低レベル
冷媒が天然ガスを冷却しかつ液化する二つの閉サイクル
多成分冷媒を使用して天然ガスを液化する方法であり、
天然ガスの流れを第−冷凍閉サイクル中に低レベル多成
分冷媒との熱交換により冷却しかつ液化し、前記低レベ
ル多成分冷媒が前記熱交換中に再び暖められ、前記の再
び暖められた低レベル冷媒を高圧に圧縮しかつ外部の冷
却流体により最終冷却し、前記低レベル冷媒を第二冷凍
閉サイクル中に高レベル多成分冷媒との多段階的熱交換
によりさらに冷却し、前記高レベル冷媒が前記熱交換中
に再び暖められ、前記再び暖められた高レベル冷媒を高
圧に圧縮しかつ外部の冷却流体により最終冷却して前記
高レベル冷媒の一部分を液化し、前記高レベル冷媒を気
相冷媒の流れと液相冷媒との流れに相分離し、液相冷媒
の流れの部分を適冷しかつより低い温度および圧力まで
多段階で膨張させて低レベル冷媒を冷却しかつ気相冷媒
の流れを冷却しかつ液化する諸工程を含む前記天然ガス
を液化する方法であって、気相冷媒の流れを圧縮しかつ
圧縮された気相流を液相冷媒の、流れにハ・）引適冷す
る前に外部の冷却流体により、凝縮させかつより低い温
度および圧力に膨張させて低レベル冷媒に最も低い／ 温度の冷却段を提供することを含んでいるととを特徴と
する、二つの閉サイクル多成分冷媒を使用して天然ガス
を液化する方法。 ２）高レベル蒸気相冷媒の流れが低レベル冷媒との最終
熱交換段階において再び暖められた後に前記低レベル冷
媒との前記熱交換の中間段階において熱交換を行なうた
めに液相冷媒と合流せしめられることを特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載の方法。 ３）低レベル冷媒との熱交換の低温段からの高レベル冷
媒が前記低レベル冷媒との熱交換の高温段にさらに通さ
れることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方
法。 ４）気相高レベル冷媒が圧縮後に部分的にのみ液化され
、次いで相分離され、液相が液相高レベル冷媒と合流せ
しめられかつ気相がさらに圧縮されかつ外部冷却流体に
より凝縮せしめられることを特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載の方法。 ５）高レベル冷媒が低レベル冷媒を冷却しかつ低レベル
冷媒が天然ガスを冷却しかつ液化する二つの閉サイクル
多成分冷媒を使用して天然ガスを液化する装置であり、
天然ガスを低レベル冷媒により冷却しかつ液化するため
の第一熱交換器と、低レベル冷媒を高圧に圧縮するため
の少くとも１基の圧縮機と、低レベル冷媒を高レベル冷
媒により多段階的に冷却するための補助熱交換器と、低
レベル冷媒を気相流と液相流とに分離するため、の相分
離器と、気相流および液相流を前記第一熱交換器に別個
に送り、前記気相流および液相流を前記圧縮機に再循環
させるための装置と高レベル冷媒を高圧に圧縮するため
の少くとも１基の圧縮機と、圧縮された高レベル冷媒を
外部の冷却流体により冷却するための最終冷却熱交換器
と、高レベル冷媒を気相流と液相流とに分離するための
相分離器と、前記高レベル気相流を前記補助熱交換器に
送りかつ前記高レベル気相流を膨張させて低レベル冷媒
の流れを冷却するための装置と、前記高レベル液相流の
諸部分を分離し次いでより低い温度および圧力まで膨張
させて前記低レベル冷媒を冷却する装置を含む前記高レ
ベル液相流を前記補助熱交換器に送る装置と、高レベル
冷媒を再圧縮するために再循環させる装置とを備えてい
る前記天然ガスを液化する装置であって、前記高レベル
冷媒の前記気相流を液化するための圧縮機および最終冷
却熱交換器を備えていることを特徴とする二つの閉サイ
クル多成分冷媒を使用して天然ガスを液化する装置。 ６〕 第二液相高レベル冷媒の流れを分離する第二相分
離器と、第二液相高レベル冷媒の流れを第−液相高レベ
ル冷媒の流れと合流させる装置と、第二相分離器からの
気相を液・化するための圧縮機および最終冷却熱交換器
とを備えていることを特徴とする特許請求の範囲第５項
に記載の天然ガスを液化する装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/545,408 US4525185A (en) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | Dual mixed refrigerant natural gas liquefaction with staged compression |
| US545408 | 1983-10-25 |
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