JPH05203342A - 超臨界ガスの液化方法及び装置 - Google Patents
超臨界ガスの液化方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 各種ガス、例えば窒素，酸素，メタン等を液
化する方法及び装置に関する。液化効率を落とすことな
く、液化装置に用いられる気液分離器を極力少なくして
経済的な設備とすることができる超臨界ガスの液化方法
及び装置を提供する。 【構成】 臨界温度より低い温度まで冷却した超臨界ガ
スの一部を等エンタルピー膨張させて前記超臨界ガスの
冷却源とする冷却工程を２回以上繰り返す。冷却工程を
終えて十分に冷却された超臨界ガスを減圧して製品液化
ガスとして取り出す。
化する方法及び装置に関する。液化効率を落とすことな
く、液化装置に用いられる気液分離器を極力少なくして
経済的な設備とすることができる超臨界ガスの液化方法
及び装置を提供する。 【構成】 臨界温度より低い温度まで冷却した超臨界ガ
スの一部を等エンタルピー膨張させて前記超臨界ガスの
冷却源とする冷却工程を２回以上繰り返す。冷却工程を
終えて十分に冷却された超臨界ガスを減圧して製品液化
ガスとして取り出す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超臨界ガスの液化方法
及び装置に関し、詳しくは、各種ガス、例えば窒素，酸
素，メタン等を液化する方法及び装置に関する。
及び装置に関し、詳しくは、各種ガス、例えば窒素，酸
素，メタン等を液化する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、各種のガスを液化する手段と
して様々な方式が知られている。例えば、特開昭６１−
１０５０８６号公報に記載される超臨界ガス（同公報に
おいては永久ガス）の液化方法は、図４に示すような構
成を採用している。
して様々な方式が知られている。例えば、特開昭６１−
１０５０８６号公報に記載される超臨界ガス（同公報に
おいては永久ガス）の液化方法は、図４に示すような構
成を採用している。
【０００３】即ち、上記液化方法は、熱交換器１で低温
にまで冷却した超臨界ガスを、少なくとも３個の減圧弁
２，２で連続して等エンタルピー膨張させ、その結果生
じるフラッシュガスと液体とを、各減圧弁２の後段に設
けた気液分離器３，３で分離し、最終の気液分離器で分
離した液体を除く他の液体を、すぐ次ぎの減圧弁２で膨
張する流体とし、気液分離器３，３で分離したフラッシ
ュガスの少なくとも一部を前記熱交換器１に導入して、
前記超臨界ガスと熱交換させるものである。
にまで冷却した超臨界ガスを、少なくとも３個の減圧弁
２，２で連続して等エンタルピー膨張させ、その結果生
じるフラッシュガスと液体とを、各減圧弁２の後段に設
けた気液分離器３，３で分離し、最終の気液分離器で分
離した液体を除く他の液体を、すぐ次ぎの減圧弁２で膨
張する流体とし、気液分離器３，３で分離したフラッシ
ュガスの少なくとも一部を前記熱交換器１に導入して、
前記超臨界ガスと熱交換させるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記方法は、液化効率
においては優れているものの、等エンタルピー膨張後の
フラッシュガスと液体とを分離するための気液分離器が
３基以上必要であるという欠点を有している。即ち、こ
れらの気液分離器の工業的な制御方法としては、気液分
離器内の液面にて制御する方法が使用されているが、そ
の制御性及び停止時の熱交換器からの液流れを考慮し
て、一般に、液流量の数分間分の貯蔵を行える大きさの
気液分離器を必要としている。
においては優れているものの、等エンタルピー膨張後の
フラッシュガスと液体とを分離するための気液分離器が
３基以上必要であるという欠点を有している。即ち、こ
れらの気液分離器の工業的な制御方法としては、気液分
離器内の液面にて制御する方法が使用されているが、そ
の制御性及び停止時の熱交換器からの液流れを考慮し
て、一般に、液流量の数分間分の貯蔵を行える大きさの
気液分離器を必要としている。
【０００５】従って、このような大きさの気液分離器を
最低３基も設置する場合、その容量は、他の熱交換器等
の機器に対して大きな割合となり、液化装置が大きなも
のとなり、経済的でなく、また、ヒートロスが大きくな
るなどの欠点がある。
最低３基も設置する場合、その容量は、他の熱交換器等
の機器に対して大きな割合となり、液化装置が大きなも
のとなり、経済的でなく、また、ヒートロスが大きくな
るなどの欠点がある。
【０００６】そこで本発明は、液化効率を落とすことな
く、液化装置に用いられる気液分離器を極力少なくして
経済的な設備とすることができる超臨界ガスの液化方法
及び装置を提供することを目的としている。
く、液化装置に用いられる気液分離器を極力少なくして
経済的な設備とすることができる超臨界ガスの液化方法
及び装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明の超臨界ガスの液化方法は、高圧の超臨界
ガスを、その臨界温度より低い温度まで冷却した後、そ
の一部を等エンタルピー膨張させて前記超臨界ガスの冷
却源とする予備冷却工程と、該予備冷却工程を終えた超
臨界ガスをさらに低温に冷却した後、その一部を等エン
タルピー膨張させて前記超臨界ガスの冷却源とする冷却
工程を２回以上繰り返す主冷却工程と、該主冷却工程を
終えた超臨界ガスを減圧する減圧工程とを含むことを特
徴としている。
ため、本発明の超臨界ガスの液化方法は、高圧の超臨界
ガスを、その臨界温度より低い温度まで冷却した後、そ
の一部を等エンタルピー膨張させて前記超臨界ガスの冷
却源とする予備冷却工程と、該予備冷却工程を終えた超
臨界ガスをさらに低温に冷却した後、その一部を等エン
タルピー膨張させて前記超臨界ガスの冷却源とする冷却
工程を２回以上繰り返す主冷却工程と、該主冷却工程を
終えた超臨界ガスを減圧する減圧工程とを含むことを特
徴としている。
【０００８】また、本発明の超臨界ガスの液化装置は、
高圧の超臨界ガスを、その臨界温度より低い温度まで冷
却する熱交換器、及び該熱交換器を導出した低温の超臨
界ガスの一部を分岐して減圧弁で等エンタルピー膨張さ
せた後、前記熱交換器に冷却源として導入する予備冷却
回路と、該予備冷却回路を導出した超臨界ガスをさらに
低温に冷却する熱交換器、及び該熱交換器を導出した低
温の超臨界ガスの一部を分岐して減圧弁で等エンタルピ
ー膨張させた後、前記熱交換器に冷却源として導入する
冷却回路を２回路以上有する主冷却回路と、該主冷却回
路を導出した超臨界ガスを減圧する減圧回路とを含むこ
とを特徴としている。
高圧の超臨界ガスを、その臨界温度より低い温度まで冷
却する熱交換器、及び該熱交換器を導出した低温の超臨
界ガスの一部を分岐して減圧弁で等エンタルピー膨張さ
せた後、前記熱交換器に冷却源として導入する予備冷却
回路と、該予備冷却回路を導出した超臨界ガスをさらに
低温に冷却する熱交換器、及び該熱交換器を導出した低
温の超臨界ガスの一部を分岐して減圧弁で等エンタルピ
ー膨張させた後、前記熱交換器に冷却源として導入する
冷却回路を２回路以上有する主冷却回路と、該主冷却回
路を導出した超臨界ガスを減圧する減圧回路とを含むこ
とを特徴としている。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を、図面に示す実施例に基づい
て、さらに詳細に説明する。
て、さらに詳細に説明する。
【００１０】まず、図１は本発明の第１実施例を示すも
ので、本発明の基本的な構成を示すものである。
ので、本発明の基本的な構成を示すものである。
【００１１】本実施例装置は、３基の熱交換器１１，１
２，１３と４個の減圧弁２１，２２，２３，２４とを組
合わせて構成したもので、まず、高圧の超臨界ガスは、
管１から第１の熱交換器１１に導入され、冷却源となる
後述の戻り流体により、該超臨界ガスの臨界温度より低
い温度まで冷却される。冷却された超臨界ガスは、管２
に導出され、その一部が管３に分岐する。管３に分岐し
た超臨界ガスは、減圧弁２１で等エンタルピー膨張し、
気液混合状態の流体となり、前記第１の熱交換器１１に
戻り流体として導入され、前記高圧の超臨界ガスの冷却
源となる。
２，１３と４個の減圧弁２１，２２，２３，２４とを組
合わせて構成したもので、まず、高圧の超臨界ガスは、
管１から第１の熱交換器１１に導入され、冷却源となる
後述の戻り流体により、該超臨界ガスの臨界温度より低
い温度まで冷却される。冷却された超臨界ガスは、管２
に導出され、その一部が管３に分岐する。管３に分岐し
た超臨界ガスは、減圧弁２１で等エンタルピー膨張し、
気液混合状態の流体となり、前記第１の熱交換器１１に
戻り流体として導入され、前記高圧の超臨界ガスの冷却
源となる。
【００１２】管２の残りの低温超臨界ガスは、第２の熱
交換器１２に導入され、さらに低温に冷却される。第２
の熱交換器１２から管４に導出された冷却後の超臨界ガ
スは、その一部が管５に分岐し、減圧弁２２で等エンタ
ルピー膨張して気液混合状態の流体となる。この流体
は、戻り流体として前記第２の熱交換器１２及び第１の
熱交換器１１に順次導入され、超臨界ガスの冷却源とな
る。
交換器１２に導入され、さらに低温に冷却される。第２
の熱交換器１２から管４に導出された冷却後の超臨界ガ
スは、その一部が管５に分岐し、減圧弁２２で等エンタ
ルピー膨張して気液混合状態の流体となる。この流体
は、戻り流体として前記第２の熱交換器１２及び第１の
熱交換器１１に順次導入され、超臨界ガスの冷却源とな
る。
【００１３】管４の残りの低温超臨界ガスは、上記と同
様にして次の熱交換器、即ち、第３の熱交換器１３に導
入され、さらに冷却されて管６に導出される。管６の超
臨界ガスは、同様にその一部が管７に分岐し、減圧弁２
３で等エンタルピー膨張して気液混合状態の流体とな
る。この流体は、戻り流体として前記第３の熱交換器１
３，第２の熱交換器１２及び第１の熱交換器１１に順次
導入され、超臨界ガスの冷却源となる。
様にして次の熱交換器、即ち、第３の熱交換器１３に導
入され、さらに冷却されて管６に導出される。管６の超
臨界ガスは、同様にその一部が管７に分岐し、減圧弁２
３で等エンタルピー膨張して気液混合状態の流体とな
る。この流体は、戻り流体として前記第３の熱交換器１
３，第２の熱交換器１２及び第１の熱交換器１１に順次
導入され、超臨界ガスの冷却源となる。
【００１４】そして、管６の残りの超臨界ガスは、減圧
弁２４で等エンタルピー膨張し、液化して取り出され
る。即ち、管１から供給された高圧の超臨界ガスは、前
記熱交換器１１，１２，１３で十分に冷却された後、減
圧弁２４で減圧されることにより液化し、低温液化ガス
となる。尚、この時、減圧後の圧力によっては一部フラ
ッシュガスが発生する場合もある。
弁２４で等エンタルピー膨張し、液化して取り出され
る。即ち、管１から供給された高圧の超臨界ガスは、前
記熱交換器１１，１２，１３で十分に冷却された後、減
圧弁２４で減圧されることにより液化し、低温液化ガス
となる。尚、この時、減圧後の圧力によっては一部フラ
ッシュガスが発生する場合もある。
【００１５】これをＴ−Ｓ線図上における状態変化とし
て説明する。図２において、ラインＡＢは超臨界圧力に
圧縮されたガスを冷却する等圧線であり、点Ｂは熱交換
器１１の出口を示し、ラインＵＶＷは窒素が液体とガス
の２相状態にある所を示し、ラインＢＥＦＧ，ラインＣ
ＨＩＪ，及びラインＤＫＬＭは等エンタルピーラインを
示し、ラインＯＰ，ラインＱＲ，及びラインＳＴはガス
状窒素の等圧線である。 ここで、図１に示す方法にお
いて、超臨界ガスは、ＡＢＣＤの等圧線に沿って、点
Ｄ，Ｚの中間の温度まで冷却された後、Ｄ点より下の点
で減圧弁２４にて減圧され、液化して減圧後の状態（圧
力，温度）に応じた点より送り出される。冷却源として
のガスは、上記超臨界ガスからラインＡＤ上の点Ｂ，
Ｃ，Ｄより分岐し、各弁２１，２２，２３により膨張を
行い、ラインＢＥＦ，ＣＨＩ，ＤＫＬにより等エンタル
ピー変化した液−ガス混合流体となった後、ラインＦＯ
Ｐ，ＩＱＲ，ＬＳＴの等圧線に沿って被冷却超臨界ガス
と熱交換を行いつつ昇温し、常温に戻される。
て説明する。図２において、ラインＡＢは超臨界圧力に
圧縮されたガスを冷却する等圧線であり、点Ｂは熱交換
器１１の出口を示し、ラインＵＶＷは窒素が液体とガス
の２相状態にある所を示し、ラインＢＥＦＧ，ラインＣ
ＨＩＪ，及びラインＤＫＬＭは等エンタルピーラインを
示し、ラインＯＰ，ラインＱＲ，及びラインＳＴはガス
状窒素の等圧線である。 ここで、図１に示す方法にお
いて、超臨界ガスは、ＡＢＣＤの等圧線に沿って、点
Ｄ，Ｚの中間の温度まで冷却された後、Ｄ点より下の点
で減圧弁２４にて減圧され、液化して減圧後の状態（圧
力，温度）に応じた点より送り出される。冷却源として
のガスは、上記超臨界ガスからラインＡＤ上の点Ｂ，
Ｃ，Ｄより分岐し、各弁２１，２２，２３により膨張を
行い、ラインＢＥＦ，ＣＨＩ，ＤＫＬにより等エンタル
ピー変化した液−ガス混合流体となった後、ラインＦＯ
Ｐ，ＩＱＲ，ＬＳＴの等圧線に沿って被冷却超臨界ガス
と熱交換を行いつつ昇温し、常温に戻される。
【００１６】図３は本発明の第２実施例を示すもので、
上記第１実施例の工程中に、超臨界ガスを等エンタルピ
ー膨張させた後の気液混合流体をフラッシュガスと液体
とに分離し、分離したフラッシュガスを前記超臨界ガス
の冷却源とし、分離した液体を次の冷却工程に導入する
工程を挿入した例を示すものである。
上記第１実施例の工程中に、超臨界ガスを等エンタルピ
ー膨張させた後の気液混合流体をフラッシュガスと液体
とに分離し、分離したフラッシュガスを前記超臨界ガス
の冷却源とし、分離した液体を次の冷却工程に導入する
工程を挿入した例を示すものである。
【００１７】第１の熱交換器１１から管２に導出された
冷却後の超臨界ガスは、分岐することなく減圧弁３１に
導入されて全量が等エンタルピー膨張し、気液混合状態
の流体となった後、気液分離器３２に導入される。気液
分離器３２で分離したフラッシュガスは、管３３から前
記第１の熱交換器１１に戻り流体として導入され、前記
高圧の超臨界ガスの冷却源となる。一方、気液分離器３
２内の液体は、管３４に導出され、前記同様に、第２の
熱交換器１２及び第３の熱交換器１３に順次導入され、
十分に冷却された後、減圧弁２４から取り出される。
尚、第２の熱交換器１２以後の回路は、流体が液である
以外は前記第１実施例と同様であり、同一符号を付して
詳細な説明を省略する。
冷却後の超臨界ガスは、分岐することなく減圧弁３１に
導入されて全量が等エンタルピー膨張し、気液混合状態
の流体となった後、気液分離器３２に導入される。気液
分離器３２で分離したフラッシュガスは、管３３から前
記第１の熱交換器１１に戻り流体として導入され、前記
高圧の超臨界ガスの冷却源となる。一方、気液分離器３
２内の液体は、管３４に導出され、前記同様に、第２の
熱交換器１２及び第３の熱交換器１３に順次導入され、
十分に冷却された後、減圧弁２４から取り出される。
尚、第２の熱交換器１２以後の回路は、流体が液である
以外は前記第１実施例と同様であり、同一符号を付して
詳細な説明を省略する。
【００１８】即ち、図３に示す方法では、前記図２にお
いて、超臨界ガスは、ラインＡＢの等圧線に沿って点Ｂ
まで冷却された後、減圧弁３１でラインＢＥＦＧの等エ
ンタルピーラインに沿って膨張し、点Ｆに達する。次い
で気液分離器３２により点Ｆの液−ガス混合流体は、点
Ｘの液体と点Ｏのフラッシュガスとに分離する。分離し
た点Ｘの液体は、ラインＸＨＫＺの等圧線に沿って点
Ｋ，Ｚの中間の温度まで冷却された後、点Ｋより下の点
より減圧弁２４にて減圧され、液化して減圧後の状態
（圧力，温度）に応じた点より送り出される。冷却源と
してのガスは、上記液体からラインＵＶ上の点Ｈ，Ｋよ
り分岐し、ラインＨＩ，ＫＬにより等エンタルピー膨脹
した後、ラインＩＱＲ，ＬＳＴの等圧線、また、ライン
ＯＰの等圧線に沿って被冷却超臨界ガス及び／又は被冷
却液体と熱交換を行いつつ昇温し、常温に戻される。
いて、超臨界ガスは、ラインＡＢの等圧線に沿って点Ｂ
まで冷却された後、減圧弁３１でラインＢＥＦＧの等エ
ンタルピーラインに沿って膨張し、点Ｆに達する。次い
で気液分離器３２により点Ｆの液−ガス混合流体は、点
Ｘの液体と点Ｏのフラッシュガスとに分離する。分離し
た点Ｘの液体は、ラインＸＨＫＺの等圧線に沿って点
Ｋ，Ｚの中間の温度まで冷却された後、点Ｋより下の点
より減圧弁２４にて減圧され、液化して減圧後の状態
（圧力，温度）に応じた点より送り出される。冷却源と
してのガスは、上記液体からラインＵＶ上の点Ｈ，Ｋよ
り分岐し、ラインＨＩ，ＫＬにより等エンタルピー膨脹
した後、ラインＩＱＲ，ＬＳＴの等圧線、また、ライン
ＯＰの等圧線に沿って被冷却超臨界ガス及び／又は被冷
却液体と熱交換を行いつつ昇温し、常温に戻される。
【００１９】図４は具体的な装置構成の一実施例を示す
ものである。以下、窒素ガスを液化する手順に従って本
実施例を説明する。
ものである。以下、窒素ガスを液化する手順に従って本
実施例を説明する。
【００２０】管５１から、４０℃，１．１ata ，２０，
０００Ｎｍ3 ／ｈの原料窒素ガスが導入され、多段圧縮
機７１で４０℃，３８．０ata まで圧縮される。この多
段圧縮機７１の各段には、後述する管５２，５３，５４
からの各段の吸入圧力まで減圧された窒素ガスが導入さ
れ、原料窒素ガスと共に圧縮される。このとき原料窒素
ガスの圧力が多段圧縮機７１の中間段の吸入圧力程度の
場合には、原料窒素ガスを、その圧力に見合った段から
導入することができる。
０００Ｎｍ3 ／ｈの原料窒素ガスが導入され、多段圧縮
機７１で４０℃，３８．０ata まで圧縮される。この多
段圧縮機７１の各段には、後述する管５２，５３，５４
からの各段の吸入圧力まで減圧された窒素ガスが導入さ
れ、原料窒素ガスと共に圧縮される。このとき原料窒素
ガスの圧力が多段圧縮機７１の中間段の吸入圧力程度の
場合には、原料窒素ガスを、その圧力に見合った段から
導入することができる。
【００２１】４０℃，３８．０ata まで圧縮された窒素
ガスは、管５５から管５６と管５７とに分岐し、それぞ
れ膨張タービン７２，７３に直結した昇圧ブロワー７
４，７５に導入され、臨界圧以上に昇圧される。一方の
昇圧ブロワー７４で昇圧した窒素ガスは、アフタークー
ラー７６で冷却されて４０℃，６１ata の超臨界圧窒素
ガスとなり管５８に導出され、他方の昇圧ブロワー７５
で昇圧した窒素ガスは、アフタークーラー７７で冷却さ
れて４０℃，５５ata の超臨界圧窒素ガスとなり管５９
に導出される。
ガスは、管５５から管５６と管５７とに分岐し、それぞ
れ膨張タービン７２，７３に直結した昇圧ブロワー７
４，７５に導入され、臨界圧以上に昇圧される。一方の
昇圧ブロワー７４で昇圧した窒素ガスは、アフタークー
ラー７６で冷却されて４０℃，６１ata の超臨界圧窒素
ガスとなり管５８に導出され、他方の昇圧ブロワー７５
で昇圧した窒素ガスは、アフタークーラー７７で冷却さ
れて４０℃，５５ata の超臨界圧窒素ガスとなり管５９
に導出される。
【００２２】管５８の超臨界圧窒素ガスは、コールドボ
ックス８０に導入され、第１の熱交換器８１で冷却され
る。この超臨界圧窒素ガスは、途中で一部が管６０に分
岐する以外は臨界温度以下まで冷却され、−１６５℃，
６１ata の超臨界窒素ガスとなる。
ックス８０に導入され、第１の熱交換器８１で冷却され
る。この超臨界圧窒素ガスは、途中で一部が管６０に分
岐する以外は臨界温度以下まで冷却され、−１６５℃，
６１ata の超臨界窒素ガスとなる。
【００２３】上記第１の熱交換器８１から管６１に導出
された超臨界窒素ガスは、減圧弁９１で９．５ata まで
等エンタルピー膨張して気液混合流体となった後、気液
分離器７８に導入されてフラッシュガスと液とに分離す
る。気液分離器７８で分離した液は、管６２から第２の
熱交換器８２に導入され、−１７５℃まで冷却されて管
６３に導出され、その一部が管６４から減圧弁９２に分
岐する以外は第３の熱交換器８３に導入されて−１９０
℃までさらに冷却される。−１９０℃となって管６５に
導出した９．５ata の液化窒素は、その一部が管６６か
ら減圧弁９３に分岐し、残部が減圧弁９４で減圧され、
−１９０℃，２ata ，２０，０００Ｎｍ3 ／ｈの製品液
化窒素として管６７から取り出される。
された超臨界窒素ガスは、減圧弁９１で９．５ata まで
等エンタルピー膨張して気液混合流体となった後、気液
分離器７８に導入されてフラッシュガスと液とに分離す
る。気液分離器７８で分離した液は、管６２から第２の
熱交換器８２に導入され、−１７５℃まで冷却されて管
６３に導出され、その一部が管６４から減圧弁９２に分
岐する以外は第３の熱交換器８３に導入されて−１９０
℃までさらに冷却される。−１９０℃となって管６５に
導出した９．５ata の液化窒素は、その一部が管６６か
ら減圧弁９３に分岐し、残部が減圧弁９４で減圧され、
−１９０℃，２ata ，２０，０００Ｎｍ3 ／ｈの製品液
化窒素として管６７から取り出される。
【００２４】一方、前記昇圧ブロワー７５で昇圧し、ア
フタークーラー７７を経た４０℃，５５ata の超臨界圧
窒素ガスは、管５９によりコールドボックス８０内に導
入され、第１の熱交換器８１で−１００℃まで冷却され
た後、膨張タービン７３で９．５ata まで等エントロピ
ー膨張し、また、前記管５８から管６０に分岐した超臨
界圧窒素ガスは、膨張タービン７２で９．５ata まで等
エントロピー膨張する。両膨張タービン７２，７３で
９．５ata に膨張した窒素ガスは、それぞれ管６８，６
９を通って、前記気液分離器７８で分離したフラッシュ
ガスの戻り流路に、それぞれの温度に見合った一で合流
し、前記管５２から多段圧縮機７１の圧力の等しい吸入
段に戻される。
フタークーラー７７を経た４０℃，５５ata の超臨界圧
窒素ガスは、管５９によりコールドボックス８０内に導
入され、第１の熱交換器８１で−１００℃まで冷却され
た後、膨張タービン７３で９．５ata まで等エントロピ
ー膨張し、また、前記管５８から管６０に分岐した超臨
界圧窒素ガスは、膨張タービン７２で９．５ata まで等
エントロピー膨張する。両膨張タービン７２，７３で
９．５ata に膨張した窒素ガスは、それぞれ管６８，６
９を通って、前記気液分離器７８で分離したフラッシュ
ガスの戻り流路に、それぞれの温度に見合った一で合流
し、前記管５２から多段圧縮機７１の圧力の等しい吸入
段に戻される。
【００２５】また、管６３から管６４に分岐した液化窒
素は、減圧弁９２で６ata まで等エンタルピー膨脹した
後、前記第２の熱交換器８２，第１の熱交換器８１に冷
却源となる戻り流体として順次導入され、前記管５３か
ら多段圧縮機７１の圧力の等しい吸入段に戻される。同
様に、管６５から管６６に分岐した液化窒素は、減圧弁
９３で１．１ata まで等エンタルピー膨脹した後、前記
第３の熱交換器８３，第２の熱交換器８２及び第１の熱
交換器８１に冷却源となる戻り流体として順次導入さ
れ、前記管５４から多段圧縮機７１の圧力の等しい吸入
段に戻される。
素は、減圧弁９２で６ata まで等エンタルピー膨脹した
後、前記第２の熱交換器８２，第１の熱交換器８１に冷
却源となる戻り流体として順次導入され、前記管５３か
ら多段圧縮機７１の圧力の等しい吸入段に戻される。同
様に、管６５から管６６に分岐した液化窒素は、減圧弁
９３で１．１ata まで等エンタルピー膨脹した後、前記
第３の熱交換器８３，第２の熱交換器８２及び第１の熱
交換器８１に冷却源となる戻り流体として順次導入さ
れ、前記管５４から多段圧縮機７１の圧力の等しい吸入
段に戻される。
【００２６】このように、多段圧縮機７１、膨張タービ
ン７２，７３、該膨張タービン７２，７３の昇圧ブロワ
ー７４，７５を組み合わせることにより、原料窒素ガス
を効率よく液化できる。
ン７２，７３、該膨張タービン７２，７３の昇圧ブロワ
ー７４，７５を組み合わせることにより、原料窒素ガス
を効率よく液化できる。
【００２７】また、上記実施例で明らかなように、気液
分離器７８を１個設けることにより、熱交換器８１は被
冷却流体の圧力が５５ata （膨張タービン７３への昇圧
窒素ガスは６１ata ）であるのに対し、熱交換器８２，
８３では、被冷却流体の圧力は、減圧弁９１により９．
５ata に減圧されている。従って、熱交換器８２，８３
及び減圧弁９２，９３は、９．５ata に対する耐圧構造
のもので良く、気液分離器７８を１個設けた分だけコス
トアップにはなるが、前記図１に示した方法で、熱交換
器，弁の全てを高圧耐圧構造にした場合に比較すると全
体としてはコストダウンになる。しかし、図４の従来装
置のように、気液分離器を３個又はそれ以上設けると、
全体としては前述のようにコストアップになる。従っ
て、各膨張段における適切な膨張圧力の設定と適切な気
液分離器の個数を設定することにより、略同一の液か効
率で装置コストの低減を図ることができる。
分離器７８を１個設けることにより、熱交換器８１は被
冷却流体の圧力が５５ata （膨張タービン７３への昇圧
窒素ガスは６１ata ）であるのに対し、熱交換器８２，
８３では、被冷却流体の圧力は、減圧弁９１により９．
５ata に減圧されている。従って、熱交換器８２，８３
及び減圧弁９２，９３は、９．５ata に対する耐圧構造
のもので良く、気液分離器７８を１個設けた分だけコス
トアップにはなるが、前記図１に示した方法で、熱交換
器，弁の全てを高圧耐圧構造にした場合に比較すると全
体としてはコストダウンになる。しかし、図４の従来装
置のように、気液分離器を３個又はそれ以上設けると、
全体としては前述のようにコストアップになる。従っ
て、各膨張段における適切な膨張圧力の設定と適切な気
液分離器の個数を設定することにより、略同一の液か効
率で装置コストの低減を図ることができる。
【００２８】尚、原料ガスとしては、超臨界状態を作り
出すことのできる様々な種類のガスを対象にでき、各減
圧弁における減圧度や該減圧弁への分岐量は、対象とす
るガスの種類や量、多段圧縮機の各段の吸入圧力等によ
り適宜設定でき、これらの条件に応じて各流路の温度，
圧力，流量も必然的に変わってくる。
出すことのできる様々な種類のガスを対象にでき、各減
圧弁における減圧度や該減圧弁への分岐量は、対象とす
るガスの種類や量、多段圧縮機の各段の吸入圧力等によ
り適宜設定でき、これらの条件に応じて各流路の温度，
圧力，流量も必然的に変わってくる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
気液分離器のような大きな容積を有する機器を極力少な
くしながら、液化効率を損なうこと無く、経済的な超臨
界ガスの液化が実施できる。
気液分離器のような大きな容積を有する機器を極力少な
くしながら、液化効率を損なうこと無く、経済的な超臨
界ガスの液化が実施できる。
【図１】 本発明の第１実施例を示す系統図である。
【図２】 本発明方法を説明するためのＴ−Ｓ線図であ
る。
る。
【図３】 本発明の第２実施例を示す系統図である。
【図４】 具体的な装置構成の一実施例を示す系統図で
ある。
ある。
【図５】 従来の液化装置の一例を示す系統図である。
１１，１２，１３，８１，８２，８３…熱交換器 ２１，２２，２３，２４，３１，９１，９２，９３，９
４…減圧弁 ３２，７８…気液分離器 ７１…多段圧縮機 ７２，７３…膨張タービン ７４，７５…昇圧ブロワー
４…減圧弁 ３２，７８…気液分離器 ７１…多段圧縮機 ７２，７３…膨張タービン ７４，７５…昇圧ブロワー
Claims (4)
- 【請求項１】 高圧の超臨界ガスを、その臨界温度より
低い温度まで冷却した後、その一部を等エンタルピー膨
張させて前記超臨界ガスの冷却源とする予備冷却工程
と、該予備冷却工程を終えた超臨界ガスをさらに低温に
冷却した後、その一部を等エンタルピー膨張させて前記
超臨界ガスの冷却源とする冷却工程を２回以上繰り返す
主冷却工程と、該主冷却工程を終えた超臨界ガスを減圧
する減圧工程とを含むことを特徴とする超臨界ガスの液
化方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の超臨界ガスの液化方法に
おいて、前記予備冷却工程及び主冷却工程中の２回以上
繰り返す冷却工程のいずれか１か所以上に、冷却した超
臨界ガスを等エンタルピー膨張させた後にフラッシュガ
スと液体とに分離し、分離したフラッシュガスを前記超
臨界ガスの冷却源とし、分離した液体を次の冷却工程に
導入する工程を挿入したことを特徴とする超臨界ガスの
液化方法。 - 【請求項３】 高圧の超臨界ガスを、その臨界温度より
低い温度まで冷却する熱交換器、及び該熱交換器を導出
した低温の超臨界ガスの一部を分岐して減圧弁で等エン
タルピー膨張させた後、前記熱交換器に冷却源として導
入する予備冷却回路と、該予備冷却回路を導出した超臨
界ガスをさらに低温に冷却する熱交換器、及び該熱交換
器を導出した低温の超臨界ガスの一部を分岐して減圧弁
で等エンタルピー膨張させた後、前記熱交換器に冷却源
として導入する冷却回路を２回路以上有する主冷却回路
と、該主冷却回路を導出した超臨界ガスを減圧する減圧
回路とを含むことを特徴とする超臨界ガスの液化装置。 - 【請求項４】 請求項３記載の超臨界ガスの液化装置に
おいて、前記予備冷却回路及び主冷却回路中の２回以上
繰り返す冷却回路のいずれか１か所以上に、等エンタル
ピー膨張した超臨界ガスをフラッシュガスと液体とに分
離する気液分離器を設け、分離したフラッシュガスを前
記超臨界ガスの冷却源とし、分離した液体を次の冷却回
路に導入する回路を挿入したことを特徴とする超臨界ガ
スの液化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00759191A JP3213846B2 (ja) | 1991-01-25 | 1991-01-25 | 超臨界ガスの液化方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00759191A JP3213846B2 (ja) | 1991-01-25 | 1991-01-25 | 超臨界ガスの液化方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05203342A true JPH05203342A (ja) | 1993-08-10 |
| JP3213846B2 JP3213846B2 (ja) | 2001-10-02 |
Family
ID=11670053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00759191A Expired - Fee Related JP3213846B2 (ja) | 1991-01-25 | 1991-01-25 | 超臨界ガスの液化方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3213846B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101513230B1 (ko) * | 2013-10-15 | 2015-04-17 | 한국생산기술연구원 | 복수의 유로가 형성된 분사호스를 포함하는 유체분사장치 |
| KR101514279B1 (ko) * | 2013-10-15 | 2015-04-22 | 한국생산기술연구원 | 히팅부가 구비된 분사호스를 포함하는 유체분사장치 |
| WO2017035402A3 (en) * | 2015-08-27 | 2017-05-18 | GE Oil & Gas, Inc. | Gas liquefaction system and methods |
| WO2017136703A3 (en) * | 2016-02-05 | 2017-09-14 | GE Oil & Gas, Inc. | Gas liquefaction systems and methods |
| JP2018538197A (ja) * | 2015-12-14 | 2018-12-27 | エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー | 液体窒素を貯蔵するｌｎｇ運搬船上の天然ガス液化の方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3640129B1 (en) | 2015-06-02 | 2024-01-17 | Hanwha Ocean Co., Ltd. | Boil-off gas treatment method for a ship |
| JP6741691B2 (ja) | 2015-06-02 | 2020-08-19 | デウ シップビルディング アンド マリン エンジニアリング カンパニー リミテッド | 船舶 |
-
1991
- 1991-01-25 JP JP00759191A patent/JP3213846B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101513230B1 (ko) * | 2013-10-15 | 2015-04-17 | 한국생산기술연구원 | 복수의 유로가 형성된 분사호스를 포함하는 유체분사장치 |
| KR101514279B1 (ko) * | 2013-10-15 | 2015-04-22 | 한국생산기술연구원 | 히팅부가 구비된 분사호스를 포함하는 유체분사장치 |
| WO2017035402A3 (en) * | 2015-08-27 | 2017-05-18 | GE Oil & Gas, Inc. | Gas liquefaction system and methods |
| CN108351162A (zh) * | 2015-08-27 | 2018-07-31 | 通用电气石油和天然气公司 | 气体液化系统和方法 |
| AU2023200787B2 (en) * | 2015-08-27 | 2024-09-19 | GE Oil & Gas, Inc. | Gas liquefaction system and methods |
| JP2018538197A (ja) * | 2015-12-14 | 2018-12-27 | エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー | 液体窒素を貯蔵するｌｎｇ運搬船上の天然ガス液化の方法 |
| US10551117B2 (en) | 2015-12-14 | 2020-02-04 | Exxonmobil Upstream Research Company | Method of natural gas liquefaction on LNG carriers storing liquid nitrogen |
| WO2017136703A3 (en) * | 2016-02-05 | 2017-09-14 | GE Oil & Gas, Inc. | Gas liquefaction systems and methods |
| CN108779952A (zh) * | 2016-02-05 | 2018-11-09 | 通用电气石油和天然气公司 | 气体液化系统和方法 |
| US10760850B2 (en) | 2016-02-05 | 2020-09-01 | Ge Oil & Gas, Inc | Gas liquefaction systems and methods |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3213846B2 (ja) | 2001-10-02 |
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