JPH0140267B2 - - Google Patents

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JPH0140267B2
JPH0140267B2 JP59222334A JP22233484A JPH0140267B2 JP H0140267 B2 JPH0140267 B2 JP H0140267B2 JP 59222334 A JP59222334 A JP 59222334A JP 22233484 A JP22233484 A JP 22233484A JP H0140267 B2 JPH0140267 B2 JP H0140267B2
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Ryuu Yuuunan
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Air Products and Chemicals Inc
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は天然ガスおよびその他のメタン富有ガ
スの流れの液化方法に関する。本発明は、さらに
特定的には、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より
効率的な流路を使用する二段階混合冷媒液化方法
に関する。
経済的な燃料源としての天然ガスおよびその他
のメタン富有ガスの流れを回収しかつ使用するた
めには、ガスを産出現場から使用現場まで経済的
に輸送するための天然ガスの液化が必要になつて
きた。多量の天然ガスの液化は明らかに多大なエ
ネルギを必要とする。天然ガスが競争力のある価
格で利用可能であるためには、液化方法はエネル
ギを極力効率的に使用するものでなければならな
い。
それに加えて、すべての形態のエネルギのコス
ト上昇を考慮すると、天然ガス液化方法は液化を
行うために必要な燃料またはエネルギの量を最小
限にとどめるために極力効率的でなければならな
い。
ある条件例えば低に冷却水温（約18.3℃（65
〓）以下）の下では、液化を行うために使用され
る冷凍装置の圧縮負荷が冷凍装置を運転するため
に使用される駆動装置または機械類と釣り合つて
いない場合に単一成分サイクルの液化効率の低下
を惹き起こす。圧縮負荷は液化方法の主な動力を
消費する関数である。液化方法は変化する気候条
件に容易に適応しなければならない。この液化方
法は熱帯環境ならびに温度環境および寒冷な環境
例えば亜寒帯地域における周囲条件の下で効率の
よいものでなければならない。このような気候条
件は主として天然ガスを液化するために使用され
る冷凍に使用する冷却水の温度において液化プロ
セスを行う。季節の変化または気候領域のちがい
に由来する有効な冷却水の温度の可成り大きい変
化のために、二段階サイクルの種々の冷凍サイク
ルにおいて不平衡が惹き起こされる。
変化する周囲環境条件に容易に適応しうる効率
のよい液化方法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4112700号明細書には、
二つの閉サイクル冷媒の流れを使用して天然ガス
を液化する液化装置が記載されている。第一の高
レベルの予冷冷媒サイクルが天然ガスを冷却する
ために多段階において使用されている。この第一
の高レベルの予冷冷媒は、多段階において相分離
せしめられ、冷媒の軽い成分を再循環するために
戻し、一方冷媒の重い成分をより低い温度で冷却
を行うために保留する作用を有する。第一の高レ
ベルの予冷冷媒はまた第二の低レベル冷媒を冷却
するために使用される。第二の低レベル冷媒は単
一段階で天然ガスの液化を行う。この方法の欠陥
は高レベル予冷冷媒がより低い温度冷却作用を行
うためにより重い成分を使用することである。こ
れは望ましい効率的な冷却方法に反している。さ
らに、第二冷媒すなわち低レベル冷媒が多段階で
天然ガスの液化を行うよりもむしろ単一段階で天
然ガスを液化するために使用されている。
米国特許第4274849号明細書は二つの別の冷凍
サイクルを使用したメタン富有ガスを液化する方
法を開示している。各々のサイクルは多成分冷媒
を使用している。低レベル冷媒は間接的熱交換に
より天然ガスを二段階で冷却しかつ液化する。高
レベル冷媒は液化される天然ガスと熱交換を行わ
ず、補助熱交換器の中で間接的な熱交換により低
レベル冷媒を冷却する。この熱交換は単一段階で
行われる。
米国特許第4339253号明細書は低レベルの冷媒
が天然ガスを二段階で冷却しかつ液化する天然ガ
スのための二段階冷媒液化方法を開示している。
この低レベル冷媒は次いで高レベル冷媒により単
一段階で冷却される。高レベル冷媒は乾燥天然ガ
スを主液化領域に供給するに先だつて天然ガスを
単に水分を除去する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方法のサイ
クル間にこのような個々の段階の熱交換を使用す
ると、冷媒が混合成分冷媒を構成する場合に冷媒
の組成の系統的な変化によりサイクル間に密接に
適合した熱交換を行う機会がなくなる。
1983年５月15日から19日の間に開催された天然
ガスに関する第７回国際会議のエイチ・パラドウ
スキー、オー・スケラー両氏の論文中の第３図に
ガスを液化するために二つの閉冷凍サイクルを使
用する液化方法が示されている。流れ図の右側に
示された高レベルサ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の中の水分を凝
縮するための冷却を行うために使用される。高レ
ベル冷媒は多段階で再び圧縮され、そして低レベ
ル冷媒を三つの別の温度および圧力段階で冷却す
る。熱交換器における種々の冷凍段に適合するよ
うに高レベル冷媒の組成を変更することは企図さ
れていない。
本発明では、より低レベルの冷凍作用を行なう
ためにより軽い成分が使用される冷媒組成の変更
を含む多段階において冷媒が互いに間接的に熱交
換される閉サイクルで、二つの混合成分冷媒を使
用する液化方法において独特の流れ構成を使用す
ることにより従来技術の欠点を克服している。
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た天然ガ
スを液化する方法であつて、第一冷凍閉サイクル
中の低レベル多成分冷媒との熱交換により天然ガ
スの流れを冷却しかつ液化し、前記熱交換中に前
記冷媒を再加温し、前記の再加温された低レベル
冷媒を高圧に圧縮しかつ圧縮低レベル冷媒を外部
冷却流体を用いて最終冷却し、第二冷凍閉サイク
ル中の高レベル多成分冷媒を用いる多段熱交換に
より前記低レベル冷媒をさらに冷却し、前記熱交
換中に前記高レベル冷媒を再加温し、前記の再加
温された高レベル冷媒を高圧に圧縮しかつ圧縮高
レベル冷媒を外部冷却流体を用いて最終冷却して
前記高レベル冷媒を部分的に液化し、前記高レベ
ル冷媒を気相冷媒の流れと液相冷媒の流れとに相
分離し、液相冷媒の流れの部分を多数の段階にお
いてより低い温度および圧力に過冷しかつ膨張さ
せて低レベル冷媒を冷却しかつ気相冷媒の流れを
冷却しかつ液化し、そして液化した気相冷媒の流
れをより低い温度および圧力に膨張させて低レベ
ル冷媒に最も低い冷却段階を提供する諸工程を含
んでいる天然ガスを液化する方法である。再加温
された気相冷媒の流れは最低温度レベル液相冷媒
の流れと合流せしめられ、そして合流して冷媒の
流れが低レベル冷媒を中間レベルに冷却する。次
いで、再加温された高レベル冷媒の流れは種々の
圧力状態において圧縮するために再循環せしめら
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た天
然ガスを液化する装置であつて、天然ガスを低レ
ベル冷媒を用いて冷却しかつ液化するための熱交
換器と、低レベル冷媒を高圧に圧縮するための少
くとも一基の圧縮機と、低レベル冷媒を高レベル
冷媒を用いて多段階において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
を前記熱交換器に別々に送りかつ気相流および液
相流を前記圧縮機に再循環するための装置と、高
レベル冷媒を高圧に圧縮するための少くとも１基
の付加的な圧縮機と、圧縮された高レベル冷媒を
外部冷却流体を用いて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および液相流に
分離するための相分離器と、低レベル冷媒の流れ
を冷却するために前記補助熱交換器を通して前記
高レベル気相の流れを送りかつ膨張させる装置
と、前記高レベル液相の流れの部分を分離し次い
で個々により低い温度および圧力に膨張させて前
記低レベル冷媒を冷却するための装置を含む前記
高レベルの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、高レベル冷媒を再圧縮する
ために再循環させるための装置とを備えている天
然ガスを液化する装置に関するものである。
高レベル冷媒の気相流は当初に気相流を用いて
冷却され、次いで軽い気相の流れに相分離され、
軽い気相の流れが低レベル冷媒および高レベル冷
媒サイクルにおいて第一相分離器からの液相の流
れと合体される軽い液相の流れを冷却するために
最も低いレベルにおいて冷凍を行うためにさらに
冷却されかつ膨張させることが好ましい。
また、別の態様として、液相冷媒を用いて部分
液化を行なつた後の気相流の異なる相分離が高レ
ベル冷媒の液相流と高レベル冷媒の気相流との間
の複数の多段熱交換の後に行なわれる。
本発明をその好ましい実施態様を示した添付図
面についてさらに詳細に説明する。供給される天
然ガスの流れがライン１０を通して本発明のプロ
セス系の中に導入される。天然ガスは代表的には
次のような組成を有している。
C1 91.69％ C2 4.56％ C3 2.05％ C4 0.98％ C5+ 0.41％ N2 0.31％ この供給天然ガスは約34℃（93〓）の温度およ
び45.85Kg／cm2（655PSIA）を超える圧力で導入
される。液化前に供給流からメタンよりも重い炭
化水素の可成りの部分を除去しなければならな
い。それに加えて、残留水分のいかなる量をも供
給流から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
く、従来技術においてよく知られている標準の前
処理プロセスとみなされる。従つて、これらの前
処理工程については本明細書では触れない。ライ
ン１０を通る供給流がライン１００を通る低レベ
ル（低温）冷媒を用いて熱交換器１２での熱交換
により最初に冷却されるということだけを述べ
る。ライン１４の中の予冷された天然ガスは、水
分および高級炭化水素を除去するために乾燥およ
び蒸溜装置を通して循環せしめられる。この標準
的な浄化工程は図示されていないが一般的にステ
ーシヨン１６における液化の前に行われる。
水分が除去されかつ高級炭化水素が可成り減少
した天然ガスがライン１８を通して主熱交換器２
０の中に供給される。主熱交換器２０は二段のコ
イルを巻きつけた熱交換器であることが好まし
い。天然ガスは主熱交換器２０の第一管束すなわ
ち第一段の導管２２の中で冷却されそして全体的
に凝縮される。液化された形態の天然ガスは主熱
交換器２０の第一段から約−133℃（−208〓）の
温度で流出する。液化天然ガスは弁２４を通過す
るときに減圧し、次いで主熱交換器２０の第二管
束すなわち第二段の導管２６の中で過冷されて主
熱交換器２０から約154℃（−245〓）の温度でラ
イン２８を通して流出する。液化天然ガスは弁３
０を通過することにより減圧しそして相分離器３
２の中でフラツシユ蒸発せしめられる。天然ガス
の液相はライン３４の中に底部の流れとして除去
されそしてポンプ３６により液化天然ガス
（LNG）貯蔵容器３８に圧送される。液化天然ガ
ス製品は貯蔵容器３８からライン４０を通して取
り出すことができる。LNG貯蔵容器３８からの
気体はライン４２の中に取り出されそして圧縮器
４４中で再圧縮される。この再圧縮された気体は
ライン４６の中に取り出された相分離器３２から
の気相天然ガスと合流せしめられる。ライン４８
の中の合流した流れはフラツシユガス回収熱交換
器５０の中で再び暖められ、そしてライン５２を
経て好ましくは液化プラント用装置のための燃料
ガスとして使用されるために流出する。
実際に天然ガスの冷却、液化および過冷を行な
う低温すなわち低レベル多成分冷媒は代表的には
窒素、メタン、エタン、プロパンおよびブタンか
らなつている。また、別の態様として、冷媒にエ
チレンおよびプロピレンを含めることができよ
う。低レベル冷媒のこれらの種々の成分の正確な
濃度は周囲の条件、供給される天然ガスの組成そ
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
所望される正確なパワーシフトすなわちパワーの
平衡の如何により左右される。
低レベル冷媒は圧縮機５４，５６および５８を
通して多段圧縮される。圧縮により発生した熱は
また種々の圧縮段からの冷媒を熱交換器５５，５
７および５９に通すことにより除去される。熱交
換器５５，５７および５９は外部冷却流体により
冷却される。外部冷却流体は周囲条件下にある水
であることが好ましい。天然ガスの液化が最も所
望される港湾に近い地域にあるLNGプラントに
対しては、冷却水は代表的には周囲の海水であろ
う。
約38℃（100〓）の温度および約35Kg／cm2
（500PSIA）を超える絶対圧力に保たれそして主
としてメタンおよびエタンを含有しかつより少い
量のプロパンおよび窒素を含有した低レベル冷媒
が４段の補助熱交換器の第一段の中に導入され
る。この補助熱交換器は高レベル冷媒を用いて低
レベル冷媒を熱交換する装置を提供している。
「高レベル」なる用語は冷媒がその冷却作用中に
低レベル冷媒よりも比較的暖かいことを意味して
いる。ライン６０の中の低レベル冷媒は第一段熱
交換器６２を通過してその温度が低下せしめられ
るが、依然として液化点よりも高い。低レベル冷
媒の流れは補助熱交換器の段６４を流れ続けて部
分的に液化される。低レベル冷媒は熱交換器段６
６および６８を通して流れてその温度が低下する
が、しかし完全には液化されない。補助熱交換器
の各段はより低いレベルの冷却を行ない、従つ
て、熱交換器６２は熱交換器６８よりも比較的に
暖かい状態に保たれる。熱交換器６８は補助熱交
換器の中の最も寒冷な部分である。次いで、ライ
ン７０の中の二相低レベル冷媒が相分離器７２の
中に導入される。低レベル冷媒の液相はライン７
４の中に底部の流れとして取り出される。この低
レベル冷媒の液相の流れは主熱交換器２０の中の
第一管束の導管７６の中に導入される。液相の低
レベル冷媒は過冷されかつ弁７８を通ることによ
りその温度および圧力が低下する。この低レベル
冷媒はコイルが巻きつけられた型式の主熱交換器
２０の胴体側の中にライン８０を通して落下する
冷媒のスプレーとして導入される。この落下する
冷媒のスプレーは主熱交換器２０の第一段すなわ
ち第一管束の中の種々の流れを間接熱交換により
冷却する。
相分離器７２の容器からの気相はライン８２の
中に上昇する流れとして取り込まれる。大量の気
相低レベル冷媒がライン８４を通つて主熱交換器
２０の第一管束すなわち第一段の導管８６の中に
送られて液化される。導管８６の中の冷媒は主熱
交換器２０の第二管束すなわち第二段の導管８８
の中で過冷される。過冷された液状冷媒が弁９０
を通過するときに、その温度および圧力が低下せ
しめられる。相分離器７２からの気相冷媒のスリ
ツプ流れが熱交換器５０の中に貯蔵されたLNG
からのフラツシユガスからの冷凍値の回収のため
にライン９４の中に取り込まれる。このスリツプ
流れは弁９６を通るときにその温度および圧力が
低下し、そしてそのときにライン９２の中にある
最初の気相冷媒のその他の部分と合流せしめられ
る。ライン９８の中の合流した冷媒の流れは主熱
交換器２０の頭部の中に導入されそしてこの冷媒
は導管２６および８８を含む第二管束の上にスプ
レーされ、次いで導管２２，８６および７６を含
む第一管束の上にスプレーされる。第二管束は熱
交換器２０により行なわれるより低いレベルの冷
凍作用を行なう。低圧の再加温された低レベル冷
媒は主熱交換器２０の中での熱交換作用の後に前
記主熱交換器の底部からライン１００の中に取り
出される。低レベル冷媒はライン１０２の中に再
圧縮のために再循環せしめられる前に熱交換器１
２中に供給される天然ガスの初期の冷却を行う。
低レベル冷媒よりも可成り高い冷凍作用温度で
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部分を構成している。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ことが好ましい。高レベ
ル冷媒は別の態様として例えば種々の流れの冷却
曲線を閉じる熱交換器１２の中で液化されつつあ
る天然ガスを冷却する機能をはたすことができ
る。高レベル冷媒の組成は代表的には次のように
なつている。
C2 28.79％ C3 67.35％ C4 3.86％ また、別の態様として、冷媒の中にエチレンお
よびプロピレンを使用することができる。
高レベル冷媒は種々の圧力レベルで多段圧縮機
１０４の中に導入される。任意の段階間の冷却
後、気相の高レベル冷媒は77℃（170〓）の温度
および約24.5Kg／cm2（350PSIA）の絶対圧力でラ
イン１０６の中に取り出される。この冷媒は熱交
換器１０８の中で外側の冷却流体例えば周囲温度
の水を用いて最終冷却される。高レベル冷媒は外
側の冷却流体によりその一部分が凝縮せしめら
れ、そして熱交換器１０８から気相および液相の
混合物としてライン１１０の中に流出する。高レ
ベル冷媒の気相および液相は相分離器１１２の中
で分離される。気相は相分離器１１２の頂部から
ライン１１４の中に取り込まれる。
次いで、高レベル冷媒の気相の流れは補助熱交
換器に通されそして特に段６２，６４，６６およ
び６８に通されて気相流を冷却しかつ液化する。
液化した気相の流れは次いで弁１１６を通過する
ことにより低下した温度および圧力まで膨張せし
められる。約−48℃（−55〓）に保たれたこれら
の二相の冷媒は補助熱交換器の最終の低温段すな
わち低レベル段６８を通して対向流をなして戻さ
れてライン７０中の低レベル冷媒ならびにライン
１１４中の気相の流れを最も低いレベルすなわち
温度に冷却する。この二相の冷媒は補助熱交換器
の最終段６８から約−34℃（−30〓）の温度の二
相流としてライン１１８の中に流入する。
高レベル冷媒の液相は相分離器１１２から底か
らの流れとしてライン１２０の中に取り込まれ
る。この液相の流れは補助熱交換器の第一段６２
に通され、そして液相の冷媒の流れの側流が取り
出される前に過冷されそして弁１２２を通過する
ときに低下した温度および圧力まで膨張せしめら
れる。そのときに二相流になつたライン１２４の
中の液相の側流は補助熱交換器の第一段６２の中
に対向流をなして戻るように導入されて熱交換器
の第一段の冷却作用を行なう。そのときにライン
１２５の中を流れる再加温された冷媒が圧縮機１
０４における中間レベルの再圧縮のために再循環
せしめられる。
ライン１２６の中の当初に過冷された液相冷媒
の流れの残流は補助熱交換器の第二段６４の中で
さらに過冷され、そして第二の側流が取り出され
そして弁１２８を通るときに低下した温度および
圧力まで膨張せしめられる。そのときにライン１
３０中にある二相冷媒は補助熱交換器の第二段の
冷却作用を行なうために補助熱交換器の第二段６
４を通して対向流をなして戻るように導入され
る。そのときにライン１３１中にある再加温され
た冷媒は再圧縮中間段において圧縮機１０４に再
循環せしめられる。この再圧縮中間段における冷
媒の圧力は前の再循環する流れ１２５の圧力より
も低い。ライン１３２中の液相冷媒の残りの第二
の流れはその流れ全体が弁１３０を通して低下し
た温度および圧力まで膨張せしめられかつライン
１１８中の気相の流れと合流せしめられる前に補
助熱交換器の第三段６６を通つて過冷される。ラ
イン１３６中の合流した冷媒の流れは補助熱交換
器の第三段６６を通して対向流をなして戻るよう
に流れて補助熱交換器の第三段の冷却または冷凍
作用を行なう。このライン１３８中の冷媒はすべ
ての再循環する流れのうちで最も低い圧力に保た
れており、そして最も低い圧力段で圧縮機１０４
の中に再圧縮されるために再び導入される。
この高レベル冷媒の流れ構成により高レベル冷
媒に対する低レベル冷媒の冷却効率を高めること
ができる。従来の技術のカスケード装置は一般に
熱交換サイクルの初期において軽い冷媒成分を再
圧縮するために戻しかつ流体間の多段熱交換の低
温熱交換において冷凍作用のための重い成分を隔
離し続けるようになつていた。本発明は相分離器
１１２の中で初期の相分離を行ない、次いで高レ
ベル冷媒の軽い成分を補助熱交換器の低温段に使
用するためにより低い温度および圧力まで膨張さ
せる前にその軽い成分を温かい中間レベルの熱交
換に通すようになつている。最も低い沸点を有す
る軽い成分は熱交換段６８において低レベルまた
は低温冷凍作用を行なうためのより良好な冷媒の
役目をする。
それに加えて、相分離器１１２中での相分離後
に流出する高レベル冷媒の液相流が従来技術のよ
うに相分離によらないで全体の液相流の一部分の
単に一相分離により種々の枝流に分流せしめられ
る。このような非相分離は全体の熱交換のより低
温段における作用のための冷媒の重い成分の蓄積
を阻止する。本発明では個々の側流分離後に液相
冷媒の流れから分離した冷媒を膨張させてその膨
張が冷却作用を行ないそして重い冷媒成分から軽
い冷媒成分を隔離しないようになつている。この
ようにして冷媒流れを行なうことにより補助熱交
換器の種々の段のためにより良好な冷媒成分の適
合が得られる。すなわち補助熱交換器の温かい段
６２、中間段６４およびより冷たい段６６に、そ
れぞれの熱交換器の冷凍作用が従来技術のように
温度低下されるときにより重い成分を有する冷媒
の流れではなくむしろ類似した冷媒の流れが送ら
れる。
さらに、補助熱交換器のより冷たい中間段６６
において、ライン１１８中の気相冷媒はライン１
３２中の液状の流れと合流せしめられてそれによ
りさらに望ましい状態に混合されかつ軽い冷媒成
分の高濃度を有する冷媒が得られる。この綜合的
な冷媒の流れ構成により効率が高められそして高
レベル冷媒の冷凍作用と低レベル冷媒の冷凍作用
との間により良好な熱力学的な適合が得られる。
補助熱交換器の付加的な段例えば１４０を好ま
しく使用することができる。この場合には、気相
流１１４が段１４０の中で初期冷却され、次いで
相分離容器１４４の中で相分離され、その結果、
冷媒のより軽い混合成分ですらもライン１４６中
に上昇する流れとして取り出され、そして補助熱
交換器の最も低温レベルの最終的な冷凍作用のた
めに段６８の中に送入される。相分離容器１４４
の中での相分離により生じた液相流はライン１４
８の中に取り出され、そして液相冷媒の流れ１２
０の中に再導入される。その結果、気相の流れか
ら液相の流れに付加的な重い成分が移送されて
種々のレベルの冷凍作用のために付加的な熱力学
的な適合が得られる。また、別の態様として、流
れ１４８を段６２，６４および６６に通しかつ流
れ１１８と個々に合流させて低温端での作用のた
めに軽い成分をさらに隔離することができる。
また、別の態様として、より低温の冷凍作用の
ための軽い冷媒成分の相分離および隔離による気
相の流れの部分的な凝縮のためのこのような冷却
は補助熱交換器の各々の段６２，６４および６６
の後に反復して行なうことができる。
液化プラントにおいて二段階混合冷媒サイクル
を使用することにより各々の冷媒サイクルの組成
を可成り自由に変更なし得てそれにより再圧縮に
引き続いて高レベル冷媒および低レベル冷媒の両
方を最終冷却するために必要な周囲冷却流体から
の冷凍作用の効力の如何により必要に応じて高レ
ベル冷媒または低レベル冷媒のいずれか一方から
冷凍のための圧縮動力負荷を移すことができる。
この二段階混合成分冷媒液化の利点は本発明の独
特の効率によつて得られる。
補助熱交換器は最も高い位置において最も低温
の段を備えた構成として示してあるが、補助熱交
換器を最も低い位置で低温端を備えるように逆の
順序に構成することができかつ冷媒の流れが種々
の段でそれに対応して流れるようにすることも考
えられる。
また、熱交換器１２の中の天然ガスの流れに対
する冷凍作用が低レベル冷媒によつてのみ得られ
るように示してあるが、高レベル冷媒のスリツプ
流れによつて補助することも考えられる。逆に、
天然ガスのスリツプ流れは供給ライン１０から取
り出し、高レベル冷媒に対して冷却し、次いで熱
交換器１２に戻すことができるであろう。
以上、本発明をその好ましい一実施態様につい
て記載したが、当業者はこの実施態様の種々の変
型、変更を考案することができる。しかしなが
ら、これらの変型、変更は前記特許請求の範囲に
記載の本発明の範囲内にあると解釈すべきであ
る。
【図面の簡単な説明】
添付図面は本発明の一つの好ましい操作方式の
流れ構成を示した略図である。 １０……天然ガス供給ライン、１２……熱交換
器、１６……ステーシヨン、２０……主熱交換
器、３２……相分離器、３６……ポンプ、３８…
…LNG貯蔵容器、４４……圧縮機、５０……フ
ラツシユガス回収熱交換器、５４，５６，５８…
…圧縮機、６２，６４，６６，６８……補助熱交
換器、７２……相分離器、１０４……多段圧縮
機、１１２……相分離機、１４４……分離容器。

Claims (1)

  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た天然ガスを液
    化する方法であつて、 (a) 第一冷凍閉サイクル中の低レベル多成分冷媒
    との熱交換により天然ガスの流れを冷却しかつ
    液化し、この際前記冷媒は熱交換の間再加温さ
    れ、 (b) 再加温された低レベル冷媒を高圧に圧縮しか
    つ前記冷媒を外部冷却流体を用いて最終冷却
    し、 (c) 第二冷凍閉サイクル中の高レベル多成分冷媒
    を用いる間接多段熱交換により前記低レベル冷
    媒をさらに冷却し、この際前記高レベル冷媒は
    熱交換の間再加温され、 (d) 前記の再加温された高レベル冷媒を高圧に圧
    縮しかつ圧縮高レベル冷媒を外部冷却流体を用
    いて最終冷却して前記高レベル冷媒を部分的に
    液化し、 (e) 前記(c)工程の冷却段階における低レベル冷凍
    負荷に対して軽い冷媒成分が利用できるように
    前記高レベル冷媒を気相冷媒の流れおよび液相
    冷媒の流れに分離し、 (f) 液相冷媒の流れの部分を多数の段階において
    より低い温度および圧力に過冷しかつ膨張させ
    て工程(c)の低レベル冷媒を冷却しかつ工程(e)の
    気相冷媒の流れを冷却して液化し、 (g) 液化した気相冷媒の流れをより低い温度およ
    び圧力に冷却し、次いで膨張させて低レベル冷
    媒に最も低い冷却段を提供する 諸工程を含んでいることを特徴とする、天然ガス
    を液化する方法。 ２ 気相高レベル冷媒の流れが液相高レベル冷媒
    の流れを用いて最初に冷却され、その後さらに冷
    却されかつ膨張せしめられて低レベル冷媒に最も
    低い冷却段を提供するための軽い気相流と、液相
    冷媒の流れと合流せしめられる軽い液相流とに相
    分離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。 ３ 気相高レベル冷媒の流れが冷却され、相分離
    されそして複数の段階においてさらに冷却される
    ことを特徴とする、特許請求の範囲第２項に記載
    の方法。 ４ 低レベル冷媒が相分離されかつ液相が天然ガ
    スの初期の冷却を行ない、一方液相を用いて冷却
    される第一の流れおよび液化した天然ガス製品か
    らのフラツシユガスを用いて冷却される第二の流
    れが合流せしめられて天然ガスの最終冷却および
    液化を行なう前に蒸気相が前記第一の流れおよび
    第二の流れに分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。 ５ 低レベル冷媒の圧縮が多数の段階において行
    なわ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。 ６ 高レベル冷媒の圧縮が多数の段階において行
    なわ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。 ７ 外部の冷却流体が周囲条件下の水であること
    を特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の方
    法。 ８ 水が18℃（65〓）よりも低い温度に保たれる
    ことを特徴とする、特許請求の範囲第７項に記載
    の方法。 ９ 多成分冷媒がメタン、エタン、エチレン、プ
    ロパン、プロピレン、ブタン、ペンタンおよび窒
    素からなる群から選択された二種類またはそれ以
    上の成分を含んでい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。 １０ 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た天然ガスを
    液化する装置であつて、 (a) 天然ガスを低レベル冷媒を用いて冷却しかつ
    液化するための熱交換器と、 (b) 低レベル冷媒を高圧に圧縮するための少なく
    とも一基の圧縮機と、 (c) 低レベル冷媒を高レベル冷媒を用いて多段階
    で間接的に冷却するための補助熱交換器と、 (d) 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、 (e) 気相流および液相流を前記(a)の熱交換器に
    別々に送りかつ気相流および液相流を前記(b)の
    圧縮機に再循環するための装置と、 (f) 高レベル冷媒を高圧に圧縮するための少なく
    とも１基の圧縮機と、 (g) 圧縮高レベル冷媒を外部冷却流体を用いて冷
    却するための最終冷却熱交換器と、 (h) 前記(c)の冷却段階における低レベル冷凍負荷
    に対して軽い冷媒成分が利用できるように高レ
    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、 (i) 前記高レベル気相流を前記補助熱交換器を通
    して送りかつ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、 (j) 前記高レベル液相流の部分を分離し次いでそ
    れぞれをより低い温度および圧力に膨張させて
    前記低レベル冷媒を冷却するための装置を含む
    前記高レベル液相流を前記補助熱交換器を通し
    て送るための装置と、 (k) 高レベル冷媒を再圧縮するために再循環させ
    るための装置 とを備えていることを特徴とする、天然ガスを液
    化する装置。 １１ 前記(h)の高レベル気相流を軽い気相流およ
    び軽い液相流に分離するための相分離器を備えて
    いることを特徴とする、特許請求の範囲第１０項
    に記載の装置。 １２ 圧縮機が多数の段階を有していることを特
    徴とする、特許請求の範囲第１０項に記載の装
    置。 １３ 高レベル気相冷媒を軽い気相流と軽い液相
    流とに分離するための複数基の相分離器を備えて
    いることを特徴とする、特許請求の範囲第１１項
    に記載の装置。
JP59222334A 1983-10-25 1984-10-24 天鑑ガスを液化する方法および装置 Granted JPS60248976A (ja)

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