JPH08507364A - 天然ガスの液化方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 天然ガスを液化するための本発明の方法は機械的エネルギによって膨脹させることによってこのガスの少くとも一部分を液化することから成り、この時この膨脹の間にガスは遷移相に転換することなしに濃密相から液相に変化する。この方法は少くとも次の２つのステップを含む：ａ）数種の成分からなる天然ガスをメタンの臨界圧力より少くとも大きいか等しい圧力で、且つ冷却の終りにガスが濃密相になるような温度で冷却し、ｂ）ステップａ）で得られるこの濃密相の一部分を機械的エネルギで膨脹させてガスの圧力を減少させるように設計された装置を通して膨脹させ、液化する。濃密相から液相の状態への状態の変化は殆ど遷移相を経ることなしに生起する。

Description

【発明の詳細な説明】 天然ガスの液化方法および装置 天然ガスの液化は液体の形でタンカーによって長距離輸送したり貯蔵したりす ることを可能にする重要な産業用の処理である。 従来使用されている「天然ガス」の液化方法は、天然ガスを熱交換器の中を通 過させ、外部の冷却サイクルを使用してこれを冷却することから成るものである 。米国特許第３,７３５,６００号および第３,４３３,０２６号はガスを１乃至数 個の熱交換器に供給してこれを液化する液化方法を開示している。本仕様書を通 して「天然ガス」は大部分がメタンであるが他の炭化水素や窒素を含むこともあ る混合物を意味し、（気相、液相又は両方の相の）どのような形態のものも含む 。始めの状態において天然ガスは気相であることが最も多いが、液化の過程で異 なる形態もとることができ、液相と気相と、又それらが共存する瞬間もあり得る 。 液化過程において外部の冷却サイクルは冷却用流体として混合流体を使用して 行われる。蒸発することによってこのような混合流体は圧力のかかっている天然 ガスを冷却し液化する。この混合流体は蒸発した後、水や空気のような豊富な媒 体による熱交換器処理によって圧縮され濃縮される。 このような方法は複雑で、高い熱交換表面積と高い圧縮力の使用が必要となる 。従って資本投資が大きくなる。 第１の冷却ステージの後に、タービンの中で膨脹させることによって天然ガス を直接「濃密」相（“dense”phase）から冷却液化できることが発見された。こ れが本発明の目的である。「濃密」相という表現は最初の気相から、同重原子該 展開によって、相遷移を伴わずに得ることのできる相 を表わすもので、この相が等エントロピー膨脹の結果として相遷移なしに液相に なるのである。液化プロセスの少くとも一部が遷移相なしに起こる、即ち気相か ら液相への変化が連続的に、２つの異なる相が同時に存在する相転移なしに起る 。天然ガスは膨脹の前に少くともメタンの臨界圧力よりも大きいレベルにある圧 力を加えることと、「天然ガス」の温度を低下させることによって、「濃密」相 の状態にする。 本発明は天然ガスを液化する方法に関する。そして少くともこのガスの一部分 が機械エネルギによる膨脹によって液化される、少くとも１つのステップを含む ことを特徴とする。この膨脹が天然ガスを濃密相から液相へ変化させるのである 。 この２つの状態の間の転換は相の遷移なしに、即ち同時に２つの異なる相が存 在することなしに起る。 この方法は、例えば少くとも次のような２つのステップから成る： ａ）天然ガスをメタンの臨界圧力に少くとも等しいかそれより大きい圧力におい て、又この冷却プロセスの終りには天然ガスに濃密相の形態をとらせるような温 度で、冷却し、 ｂ）ステップａ）から得られるこの濃密相の少くとも１つの留分（frac-tion） を、機械エネルギによる膨脹で天然ガスの圧力を減少させるように設計されてい る装置の中で濃密相の状態から液相の状態への変化が相遷移なしで起るように膨 脹させ、液化させて、液化天然ガスを少くとも部分的に形成する。 ステップｂ）の終りにおける液化天然ガスの圧力レベルは大体において大気圧 である。 ステップｂ）の間に得られる液相の膨脹プロセスは気体留分が現われるまで続 き、プロセスは次のステップに進むことができる： 液体留分と気体留分とをステップｃ）の間に分離し、 ステップｃ）から結果する気体留分をステップｄ）の間に天然ガスの非膨脹留 分に対する熱交換プロセスに投入して、液体−蒸気混合物を形成し、更に液体留 分と気体留分とに分離するステップｅ）の間のこの熱交換プロセスの後に、非膨 脹留分を膨脹させ： ステップｃ）およびｅ）からの液体留分を再結合して液体天然ガスを形成し、 ステップｃ）およびｅ）からの気体留分の少くとも一部分を再圧縮してステッ プａ）にリサイクルし、 ステップｂ）の終りに得られる気体留分を２０％より大きいか等しくする。 天然ガスを膨脹させ、濃密相の状態から液相の状態へ変化させるために使用さ れる装置は例えばタービンである。 ステップａ）の間、天然ガスからの気体留分を使う熱交換プロセスによって天 然ガスを冷却する。この気体留分はタービンの中で膨脹させられ、膨脹した気体 留分は圧縮プロセスの中で少くとも部分的に再圧縮されて、リサイクルされる。 少くとも１つのリサイクルされた気体留分は２つのステップで圧縮され、この 間、ガスはその圧縮ステージのそれぞれを終る時、周囲にある冷媒によって冷却 される。 ステップａ）の間に天然ガスはまた冷却液の混合物を蒸発させることによって 冷却される。この方法において得られる混合物は蒸気又は気相の状態にある。次 にそれは圧縮されて周囲の冷媒との熱交換のプロセスによって濃縮させられ、膨 脹させられてリサイクルされる。 冷却液の混合物は少くとも２つの圧力レベルで膨脹させられて蒸発させ られる。 もし天然ガスが重い炭化水素を含んでいれば、液化すべき天然ガスに含まれる 最も重い炭化水素を吸着ステージによってステップａ）の前に分離する。 ステップａ）はメタンの臨界圧力よりも大きい圧力レベルで行う。天然ガスを 構成する混合物の臨界圧力よりも大きい圧力レベルの方が好ましい。 なるべくならステップａ）は液化すべき天然ガスがクリコンデンバール（２つ の相が共存できるような最大圧力）よりも大きな圧力レベルで遂行する。 ステップａ）は７乃至２０ＭＰａの範囲の圧力レベルで行うことが好ましい。 ステップａ）の終りの天然ガスの温度は１６５Ｋと２３０Ｋの間の範囲にある ことが好ましい。 メタンより重い炭化水素を含む天然ガスの場合、準備段階の間にステップａ） の圧力レベルより低い圧力レベルで少くともその炭化水素の一部分を分離する。 ステップａ）の間に天然ガスが膨脹して或る温度に達すると、膨脹後、メタン より重い炭化水素で凝縮された液体留分が生成されて分離される。 ステップｂ）は例えばタービンの中の膨脹によって遂行され、その成分は熱伝 導性が悪いので、ガスから熱的に分離される。 ステップｂ）は例えば合成材料から作られたロータをもつタービンの中におけ る膨脹によって遂行される。 ステップａ）およびｄ）の間に遂行される熱交換はガスを向流熱交換器の中を 通すことによって遂行される。 ステップｄ）の熱交換プロセスは天然ガスを熱交換器の最低温度側にお いて５Ｋ以下、最高温度側において１０Ｋ以下の温度差がある熱交換器の中を通 過させることによって実現できる。 ステップｂ）の間の膨脹は少くとも２つのタービンを連続して使用して遂行す ることができる。最初の部分的膨脹からの液体−蒸気混合物は気体留分と液体留 分とに分離され、気体留分はステップｄ）に進み、残りの液体留分は第２のター ビンで膨脹されて、この第２の膨脹の後この方法によって生成される液化天然ガ スの一部を形成する。 ステップｂ）からの気体留分の少くとも一部分は例えば向流熱交換器の中のス テップｅ）からの液体留分と接触させられ、その後結果としての液体留分はステ ップｂ）からの液体留分と再結合されて液化天然ガスを形成する。残りの気体留 分はステップｅ）からの気体留分と再結合されて窒素の豊富な気体留分の少くと も一部分を形成し、この気体留分は排除される。 本発明は上述した方法を実現するように設計された装置にも関する。 この装置は液化すべき天然ガスを冷却して濃縮相にすることを可能とする少く とも１つの装置Ｅ２と、少くとも１つの冷却手段Ｒ１とを含み、装置Ｅ２は濃縮 相にあるこの天然ガスを液化するためにこれを膨脹させることのできる少くとも １つの手段Ｔ４に直接連結されていることを特徴とする。 濃縮形態にある天然ガスを膨脹させることができる手段即ち装置は、少くとも １つの素子が熱伝導性の悪い材料から作られた少くとも１つの膨脹タービンを含 む。その結果として、膨脹による冷却の効率を低下するおそれのある熱伝導でタ ービンの素子に熱が転移されることがなくなる。 本発明は従来の技術で現在使用されている方法に対して数多くの利点を提供す る。従来の技術で述べられている方法で使用されている値よりも大きいガスの初 期圧力値で動作することは天然ガスを液化するために必要な エネルギを減少させることを可能とする。 更に膨脹によって天然ガスを直接液化することによって、必要な熱交換器の表 面の面積を減少させることができ、又液化の方法を簡単なものとし、これによっ て資本費用を減少させることができる。 以下の図面によって示される非制限的な幾つかの例の記述から本発明がよりよ く理解でき、その利点も明らかになるであろう： 図１は予冷却サイクルを伴う従来技術の冷却サイクルの１例を説明するもので あり； 図２は永久ガスを使用する従来技術のサイクルの１例を記述し； 図３Ａ、３Ｂおよび３Ｃはそれぞれ、本発明の基本原理、天然ガスの各種の相 の温度図、および１つの実施例を示し； 図４は窒素を含むガスを液化するように設計された実施例と、窒素の部分的分 離とを示し； 図５は冷却液の混合物を用いる予冷却を遂行する実施例を示し； 図６は窒素を含む天然ガスを液化するための実施例を示し、膨脹によって生成 される気体留分の一部がリサイクルされ、冷却ステージが冷却液の混合物を使用 して遂行されることを示している。 図１は例えば天然ガスを液化するために従来の技術で使われている方法を示す 理論図である。 予冷却サイクルと主冷却サイクルとにおいて液体の混合物が冷却液として使用 されている。この混合物は蒸発することによって圧力化にあるガスを冷却して液 化する。蒸発後この混合物は水や空気のような手近に使える周囲の媒体との熱交 換プロセスによって圧縮され、濃縮されてリサイクルされる。 従来技術のもう一つの方法は窒素のような永久ガスを使って動作するサ イクルを使用することである。このタイプのシステムを図２に示す。 天然ガスはパイプ１によって圧力下で送られてくる。それは熱交換器Ｅ１の中 を通り、液化され冷却される。熱交換器Ｅ１の出力で液化された天然ガスは膨脹 弁Ｖ１を通る時大気圧に近い圧力値になるように膨脹させられてパイプ２経由で 引き出される。 天然ガスは冷却サイクルの中を流れる永久ガスによって冷却される。この冷却 サイクルは、タービンＴ１と、タービンＴ１を熱交換器Ｅ１に連結するパイプ４ と熱交換器から例えばＫ１、Ｃ１、Ｋ２、Ｃ２のように一連のコンプレッサと冷 却手段をカスケードに連結した構成に永久ガスを通す通路を形成するパイプ５と から成る。この冷却サイクルの中を流れる永久ガスは圧縮ステージＫ１の中で圧 縮され、冷却媒体Ｃ１を通る時冷却されて圧縮ステージＫ２に送り込まれる。こ こでそれは冷却ステージＣ２に進む時に冷却される用意として圧縮される。この ようにして圧縮され冷却された永久ガスはパイプ３によってタービンＴ１に移さ れて膨脹し、そこから冷却されて出てきて、パイプ４によって熱交換器Ｅ１に供 給される。この方法で冷却された永久ガスは熱交換器Ｅ１の中で天然ガスと相互 に接触する時天然ガスを冷却する。天然ガスを冷却した後、この熱交換器の出力 で永久ガスはパイプ５によって再び圧縮と冷却ステージに戻されてリサイクルさ れる。 この型のサイクルは特にその簡単さのために小容量のユニットで使われている が、その性能は冷却液の混合物を使用するサイクルのそれに比して顕著に劣る事 が認識されている。更にそれは非常に多量の冷却ガスの流れが再循環することを 必要とするものである。 窒素のような冷却用に使用する補助永久ガスの代わりに液化すべきガスの留分 を同じ機能を果たすために使用することができる。図２で示したサ イクルの動作原理はこの原理に対してもそのままあてはまる。 以下に記述する本発明が依拠する原理は濃密相にある天然ガスから出発して、 相遷移なしに少くとも部分的に液化されるステージに達する。即ち異なる性質の ２つの相が共存するような遷移相になることなしに液化プロセスの少くとも一部 が生起することである。それ故液化プロセスを通じて、濃密相から液相への転換 が連続的に生起する。遷移相があるとすれば転換が不連続であるということを意 味するであろうからである。 この方法は主として２つのステップに依拠する。第１のステップは天然ガスを 濃密相にすることから成り、第２のステップは機械エネルギによる膨脹を生じる こと、例えば天然ガスを濃密相から液相へ変化させる本質的に等エントロピーな 膨脹を生成することから成る。 ガスはパイプ７（図３Ａ）によって熱交換器Ｅ２のＧ１点（図３Ｂ）によって 示される熱力学的状態の中に気相で到着し、熱交換器の中で冷却サイクルＲ１か らの冷却媒体と接触して与えられた温度に予冷却される。熱交換器Ｅ２を出る時 、天然ガスはＧ２点（図３Ｂ）の濃密相の状態にある。次にパイプ１５によって 熱交換器Ｅ２からタービンＴ４に移され、膨脹させられる。タービンＴ４を通っ た後それはＧ３点で少くとも部分的に液相になっている。濃密相から液相への転 移は機械エネルギによる膨脹によって遷移相なしに生起する。 膨脹後Ｇ３点で得られる液相は例えば飽和液相である。膨脹プロセスがこの飽 和液相で進行するので気体又は蒸気留分が現われ、これは熱交換プロセスの後リ サイクルされるが、どこにでも使用できる。例えば、液化設備のサイドで燃料と して使用することもできる。 プロセスは図３Ｂに示すような圧力（Ｐ）と温度（Ｔ）のデータを与える図で 説明される。この図で２相エリアの中では液相と気相が一緒に起る。 この２相エリアの外側に３つのエリアが定義される。気相のエリアは２相エリア からの蒸気ブランチｖ（液化曲線）と臨界点Ｃを通る等エントロピー曲線Ｓとに よって区切られている。濃密相のエリアは一方は等エントロピー曲線Ｓによって 、もう一方は臨界点Ｃを通る等圧線ｐによって区切られている。液相のエリアは 一方は等圧線ｐによって、又２相エリアとは液体ブランチ１（バブル曲線）によ って区切られている。 本発明の方法によって天然ガスが受ける変化は、次のようにして生起する： 液化すべき天然ガスは、始め温度Ｔ_G1で圧力Ｐ_G1の点Ｇ１によって表わされる 気相の状態にある。それは次にほぼ等圧の条件下で冷却され、圧力Ｐ_G2と温度Ｔ_G2 の点Ｇ２で表わされる濃密相の状態になる。Ｇ１からＧ２への転換は例えば気 相エリアを濃密相エリアから区切る等エントロピー曲線Ｓ上のＦ１点を通り遷移 相なしに連続的に行われる。次に濃密相のＧ２点にある天然ガスはほぼ等エント ロピーな過程でＧ３点で示されるような飽和液相の状態に変えられる。この点は ２相エリアの液体ブランチ１上にあり、Ｔ_G3、Ｐ_G3の温度と圧力の値に対応する 。圧力値Ｐ_G3はほぼ大気圧のそれと等しいことが好ましい。Ｇ２点で表わされる 状態からＧ３点で表わされる状態への転換は液相エリアから濃密エリアを区切る 等圧線ｐ上の点Ｆ２を通って連続的に遷移相なしに行われる。即ち２つの相の共 存は起こらない。 前に述べたように膨脹は蒸気又は気体留分を生成することによって２相エリア の中で継続することができる。 本発明の方法の好適な実施例では膨脹ステージに先立つ冷却ステージの終りに おける温度は１６５から２３０Ｋの間の範囲にある。 ステップａ）の間７から２０ＭＰａの範囲に圧力レベルを維持しながらそ のような条件下で動作するためには、気体留分の値が膨脹ステージの終りに最小 値よりは大きい、例えば２０％である必要があることが分かっている。 図３Ｃに関する本発明の方法の以下の記述は、天然ガスの液化に対するこの方 法の応用を説明するものである。 天然ガスはパイプ７を通って少くともメタンの臨界圧力値よりも高い圧力レベ ルで熱交換器Ｅ２に到達し、例えば１６５Ｋと３２０Ｋの間の温度範囲まで冷却 される。ガスのこの予冷却ステージは熱交換器Ｅ２に入る前に天然ガスの一部分 をパイプ８によって分路し、この分割された部分を膨脹タービンＴ２に向けるこ とによって行われる。分けられた部分は膨脹プロセスの間に冷却され、タービン Ｔ２の中で気相となりパイプ９によって熱交換器Ｅ２に向けられる。そこで分け られて冷却された気体留分は冷媒として使われ、熱交換器Ｅ２に入ってくる本流 の天然ガスの温度を低下することを可能とする。ガスを冷却させる性能をもつど のような外部の冷媒をこの分けられて冷却された天然ガスの部分の代わりに使っ てもよい。 天然ガスは冷却され「濃密」相になって熱交換器Ｅ２からパイプ１０を経由し て出てくる。この「濃密」相のガスの一部分はパイプ１１によって例えばタービ ンＴ３に直接送られる。タービンＴ３の出力には例えば大部分が液相になった混 合物が得られる。パイプ１２によってこの混合物はタービンＴ３から大気圧に近 い圧力でとり出され、分離器フラスコＢ１に送り込まれ、液体留分と気体留分と が分離される。気体留分はフラスコＢ１からとり出されてパイプ１３によって熱 交換器Ｅ３に送られる。 熱交換器Ｅ２から出てきた「濃密」相の冷却された天然ガスのうちタービンＴ ２に送られなかった部分はパイプ１４を介して熱交換器Ｅ３に通され、そこでパ イプ１３を経て入ってきた気相留分との熱交換プロセスによ って冷却される。この方法で冷却された天然ガスはこの熱交換器に入った時の温 度よりも低い温度で、例えばパイプ１３を経て入ってきた気相留分の温度に近い 温度で熱交換器Ｅ３から出てくる。そしてパイプ１３によってタービンＴ１１に 送られ膨脹させられる。タービンＴ４の出力に得られる混合物は大部分が液相で 、パイプ１６を経て分離器フラスコＢ１に送られる。フラスコＢ１に集められた ２つの液相の部分が液化された天然ガスを形成し、パイプ１７によってとり出さ れる。 このタイプの濃密相、即ち本発明の第１ステップの後１乃至複数個のタービン から得られるような相を膨脹させると、冷却が行われて、例えば最後の膨脹ステ ージから出てくる時直接に混合物が得られる。この混合物は大抵大気圧に近い圧 力で、メタンの沸点温度（111.66Ｋ）に近い温度の液相を含む。 前に述べた分離プロセスの後、分離器フラスコＢ１からの気相留分はパイプ１ ３を通り、更にパイプ１８を通って熱交換器Ｅ２に送られ、そこから液化すべき 天然ガスがプロセスのスタート時点でもっていた温度に近い温度で出てくる。そ してパイプ１９を経て圧縮ステージＫ３に送られる。圧縮ステージＫ３の終りに 気相留分は交換器Ｃ３で使える水又は空気のような周囲の媒体との熱交換プロセ スによって冷却され、この留分は熱交換器Ｅ２の前で始めに分けられた気体の部 分にタービンＴ２で膨脹プロセスを加えて取り出して熱交換器Ｅ２に入れ、パイ プ２０を通してきた気相留分と、交換器Ｃ３と圧縮ステージＫ４との間で混合さ れる。こうして得られた気体混合物は圧縮ステージＫ４で圧縮され、そこで使え る水又は空気のような周囲の媒体との熱交換プロセスによって冷却される。こう して圧縮され冷却された気体混合物はパイプ２１を経てリサイクルされ、パイプ ７を通って到着する液化すべき天然ガスと混合される。 圧縮ステージＫ３とＫ４の各々の代わりに、２つの圧縮ステージを連続したも のに置き換える方が有利かも知れない。その場合１つの圧縮ステージを出てくる 気体混合物は水又は空気のような使用可能な媒体との熱交換によって冷却されて から次のステージに送られるので、圧縮プロセスが水又は空気のような周囲媒体 の温度に近い温度で有効な等温圧縮に近いものになる。 本発明の方法は、少くとも次の２つのステージを具体化することから成る： １）最初のステップａ）の間天然ガスをメタンの臨界圧力より少くとも大きな圧 力で、そしてこの冷却ステージの終りに天然ガスが濃密相であることを確実にす るような温度で冷却し、 ２）ステップａ）で得られる濃密相の少くとも一部分をタービンのような機械エ ネルギでの膨脹によって天然ガスの圧力を減らすように設計された装置で膨脹さ せ液化させる。濃密相の状態から液相の状態への転換は相の遷移なしで生起する 。 膨脹のプロセスは気体留分が現われるまで続け、その後方法は以下のようなス テップに移っていく： ３）ステップｂ）から得られる気体留分と液体留分をステップｃ）との間に分離 し、 ４）ステップｃ）から得られる気体留分をステップｄ）の間に天然ガスの非膨脹 留分との熱交換プロセスを通過させ、この熱交換プロセスの後ステップｅ）の間 にこの非膨脹留分を膨脹させて、液体−蒸気の混合物を形成し、更にこれを液体 留分と気体留分とに分離し、 ５）ステップｃ）とｅ）からの液体留分をステップｆ）で再統合して、液化天然 ガスを形成させ、更に ６）ステップｄ）からの気体留分を少くとも一部再圧縮してステップａ）にリサ イクルする。 天然ガスがメタンよりも重い炭化水素を含んでいる場合は、天然ガスを構成す る混合物の臨界圧力はメタンの臨界圧力よりも大きい。この場合、ステップａ） を遂行する圧力はこの混合物の臨界圧力より大きいことが好ましい。 ステップａ）を遂行する圧力は混合物に対してそれ以上の圧力では２相が共存 し得ないような圧力値として定義されるクリコンデンバールより大きいことが好 ましい。 図３Ｃに示す例では、タービンＴ３の中で膨脹させられなかった「濃密」相の 天然ガスの部分は熱交換器Ｅ３の中で、生成された時の液化天然ガスの最終の温 度に近い温度になるように冷却される。 膨脹タービンＴ３の中で膨脹させられる天然ガスの部分は入力に供給される天 然ガスの大部分を占めるが、この部分はパイプ１０を通って熱交換器Ｅ３の入力 に到着する天然ガスの３分の２よりも大きいことが好ましい。 天然ガスを膨脹させる膨脹オペレーションは例えばタービンＴ３とＴ４の中で 繰り返し行われ、例えば圧縮ステージＫ３とＫ４とを、又図５と６とに示す例の 場合は圧縮ステージＫ５とＫ６とも一緒に、又は後者のみを駆動するのに用いら れる。そのため必要となるであろう追加の機械エネルギは、蒸気タービン又は好 ましくはガスタービンによって供給される。 同じ回路上の２乃至多数の圧縮ステージと２乃至多数のタービンを設置するこ とが有利であることが多い。 ステップａ）を遂行する圧力レベルを高くすることによって天然ガスを液化す るために必要な追加の機械的エネルギを減少させることができる。 本発明の方法はステップａ）を遂行する圧力が高ければ、殆どすべての 場合有利である。加えられる圧力は少くともメタンの臨界圧力（４.６ＭＰａ） に等しくなければならず、好ましくは液化すべき天然ガスを構成する混合物のク リコンデンバールよりも大きいことが望まれる。例えば７から２０ＭＰａの間に あることが好ましい。 ステップａ）の終りにおける温度を低くすることによって、ステップｃ）によ って遂行される膨脹プロセスの終りにリサイクルされる気相の量が減少する。前 述したように温度は１６５Ｋから２３０Ｋの間にあることが好ましい。 天然ガスがメタンより重い炭化水素を含んでいる場合は、この炭化水素は液化 プロセスの前に少くとも部分的に天然ガスから分離される。これは特に液化中に 結晶化する危険を避けるためである。 圧力がクリコンデンバールより大きい場合は、メタンよりも重い炭化水素は冷 却によって濃縮することができない。この場合は、例えばアルミナ、ゼオライト 又は活性炭素を含む吸着剤上への吸着プロセスを用いて分離するのがよいことが 発見された。 脱着は例えば並列に動作する少くとも２つのベッド中で行う。例えば１つのベ ッドが吸着オペレーションをしている間に他方のベッドは脱着オペレーションを する。脱着は例えば圧力を減少させ、それと共に／又は温度を上昇させることで 行う。メタンより重く分離しなければならない炭化水素は吸着ステージで吸着剤 上に付着し、脱着ステージでそこから分離される。 天然ガスが重い炭化水素を含む場合に使うもう１つの方法は、天然ガスをステ ップａ）の間に或る温度まで冷却することである。その温度とはガスを混合物の クリコンデンバールよりも低い圧力レベルまでもってくるほぼ等エントロピー膨 脹の終りに液相を遂行凝縮によって形成するような温 度である。その後で膨脹した混合物はほぼ一定の圧力で冷却される。分離しなけ ればならないメタンより重い炭化水素を含む液相は、膨脹プロセスの終りおよび ／又はそれに続く混合物の冷却の間に分離する。このオペレーションはほぼ一定 の圧力の下で遂行する。 天然ガスがメタンより重い炭化水素を含む場合、ステップａ）が遂行される圧 力よりも低い圧力レベルで行われる事前プロセスの間に分離することも可能であ る。この場合事前プロセスステージの間の圧力がクリコンデンバールより低いな らば、メタンより重い炭化水素は濃縮手段や、蒸留および／又は溶剤への吸着等 のような他の周知の手段によって、例えば室温より低い温度で分離することがで きる。 この事前ステージの終りに、できるだけ等圧圧縮に近い条件下で行われる圧縮 ステージによってガスを圧縮して、その中で圧縮ステージを冷却ステージに代え る。この冷却は例えば液化するサイトで使用できる空気や水のような冷却用流体 を使って行う。 一般的にいってこのような事前圧縮ステージは、液化すべきガスの圧力がステ ップａ）を満足な条件で遂行するのに充分であるような時に使用される。 特に、例えば天然ガスの集積を作業した終りの頃に、ガス圧が井戸の上部であ まりに低くなったような時に必要となる。 液化すべきガスが窒素を含む場合、そしてそれが必要ならばこの窒素の或る量 を分離することができる。 これは例えば次のような方法で行われる； 天然ガスの混合物と一緒に窒素留分を液化してしまうことなしにステップｂ） で行われる膨脹プロセスの終りに高い窒素含有率の気相を作り、液化すべき天然 ガスに含まれている窒素の少くとも一部分を分離できること が発見された。事実窒素留分が存在する時に天然ガスを液化することは窒素留分 の存在が液化オペレーションを困難にすることと、得られた液相から例えば蒸留 プロセスによって窒素留分を分離しなければならないことから二重に問題である 。 この例では例えば図４に示すような方法で具体化している。 天然ガスはパイプ７を通って熱交換器Ｅ２に送られる。熱交換器Ｅ２の中での 冷却プロセスの終りに天然ガスは「濃密」相の形で出てくる。この「濃密」相留 分は以下に記す少くとも２つの連続する膨脹ステージによって直接膨脹させるこ とかできる。 濃密相の第１の留分はパイプ１１を通して熱交換器Ｅ２の出力からタービンＴ ３１に送られ、そこで膨脹させられる。この第１の膨脹ステージの終りに膨脹で 得られた混合物はパイプ３０によってタービンＴ３１から分離器フラスコＢ２に 送られ、そこで気体留分と液体留分とが分離される。気体留分はパイプ３１によ って例えば熱交換器Ｅ３に送られリサイクルされる。 分離器フラスコＢ２で分離された液体留分の窒素成分は減少されていて、この 液体留分はパイプ３２を経てタービンＴ３２に出され、そこで膨脹されて、液体 、蒸気の混合物の形でとり出される。タービンＴ３２を出て、液体、蒸気混合物 はパイプ３５によって接触器Ｓ１のベース即ち低い部分に運ばれる。 タービンＴ３１に向けられなかった熱交換器Ｅ２から出てきた天然ガスの濃密 相の冷却された留分（第２の留分）はパイプ１４によって熱交換器Ｅ３に送られ る。この熱交換器の中でこの留分はパイプ３１からの気体留分との熱交換プロセ スによって冷却される。熱交換器Ｅ３を去る時、濃密相のこの留分は始め交換器 Ｅ３に入ってきた時の温度より低い温度になっ ていて、ほぼパイプ３１を経て到着した気体留分の温度に近くなっている。交換 器Ｅ３から出てきたこの濃密相の留分はパイプ１５によってタービンＴ４に送り 出され、そこで膨脹させられる。膨脹後タービンＴ４の出力に得られ、液相の大 部分をなす液体蒸気混合物はパイプ３６によって接触器Ｓ１のヘッド即ち上の部 分に送られる。タービンＴ４を出るこの液相は比較的高い窒素含有率をもつ。こ の液相は接触器Ｓ１の中でパイプ３５を経て接触器Ｓ１のベースに到着する気体 留分と向流接触させられ、その合成物は比較的窒素成分の少ない液相とほぼ平衡 状態に近くなる。接触器Ｓ１の中で下降する液相は窒素分を減らし、上昇する気 相は窒素分をふやす。それ故接触器のベースには比較的窒素成分の少ない液相を 得、ヘッドには比較的窒素成分の多い気体留分を得ることができる。接触器Ｓ１ のベースに集められた液体留分は液化天然ガスを形成し、パイプ３８をへてとり 出される。接触器のヘッドに集められた気体留分は高窒素濃度気体留分を形成し 天然ガスから分離される。 この高い窒素濃度をもつ気体留分はパイプ３４からとり出され、熱交換器Ｅ４ に送られそこからパイプ３７によって排出される。熱交換器Ｅ４では高窒素濃度 をもつ気体留分は、天然ガスの入力パイプ７を直接熱交換器Ｅ４に結合するパイ プ３３を経由して入ってくる天然ガスの一部分との熱交換プロセスによって熱せ られる。 直接取入口パイプ７から分路された天然ガスのこの部分は熱交換器Ｅ４でこの 熱交換によって冷却され、熱交換器Ｅ４を接触器Ｓ１と連結するパイプ３６の途 中にある膨脹弁Ｖ３を通して膨脹される。この分路され膨脹させられた天然ガス の部分はタービンＴ４からの液体−蒸気混合物とパイプ３６のレベルで混合され て接触器Ｓ１に送られる。 接触器Ｓ１のヘッドからの気体留分を熱交換器Ｅ３とＥ２とに送ること も可能であるが、この場合追加の熱交換手段をもたなければならない。 接触器は例えば遅延コラム素子乃至はプラットフォームコラムである。接触器 Ｓ１の理論ステージ数は例えば３又は４である。 本発明の方法の動作するしかたについて以下に述べる。 液化すべき天然ガスが３０８Ｋの温度で、１５０バール圧力であり、７.７質 量％の窒素を含むとする。 この天然ガスの第１の留分ｆ１を熱交換器Ｅ２とＥ３で１２２Ｋの温度になる まで冷却する。熱交換器Ｅ３から出てくる時天然ガスは従って「濃密」相の状態 にある。次に少くとも部分的に例えばタービンＴ４の中で膨脹によって大気圧で 液化し、パイプ１６によって接触器Ｓ１のヘッドに供給する。 熱交換器Ｅ２の上流から分路された第２の留分ｆ２をタービンＴ２の中でその 濃縮圧力までほぼ等エントロピー膨脹させることによって１８５Ｋまで冷却する 。この冷却し膨脹させた留分をパイプ９によって熱交換器Ｅ２に供給し、第１の 留分ｆ１との向流により加熱する。この熱交換の後にこの留分ｆ２は周囲の媒体 によって冷却される一連のコンプレッサＫ４、Ｃ４を通り、その中で圧縮され冷 却される。これを入口のパイプ７によって入ってくる液化すべき天然ガスと混合 する。 第３の留分ｆ３を熱交換器Ｅ２の出力から分路し、タービンＴ３１の中でほぼ 等エントロピー膨脹によって例えば１１７Ｋまで冷却する。この留分ｆ３をフラ スコＢ２の中で膨脹させることによって得る気体／液体混合物から気体留分を分 離して、パイプ３１を経て熱交換器Ｅ３に送り、そこからパイプ１８経由で熱交 換器Ｅ２に移し、そこで第１の留分ｆ１との向流で熱を奪う。こうして温度上昇 させられた後留分ｆ３は一連のコンプレッサＫ３、Ｃ３を通過して、例えば周囲 媒体により冷却され、第２の留分 ｆ２と混合されて、一連のコンプレッサＫ４、Ｃ４に行って同じように例えば周 囲媒体によって冷却される。 フラスコＢ２からの液体留分は大気圧でタービンＴ３２を通すことによって膨 脹させ、これを接触器Ｓ１の低い方、例えばベースに導く。接触器の上の方に来 ている液体は窒素が多い（６.７質量％）ので、これと接触して蒸気即ち気体留 分が窒素を多く含んで生成される。接触器の出力では蒸気留分は質量パーセント で６６％の窒素を含み、液化された天然ガスは１.３％の窒素を含むものとなる 。この蒸気留分は処理すべき天然ガスの留分ｆ４によって室温まで温度を高めら れ、排出される前に接触器のヘッドに供給される。 留分ｆ１、ｆ２、ｆ３およびｆ４は熱交換器との熱的近似が最小になるように 選ばれる。 追い出されるガスの中のメタンの損失は３.５％になる。 ステップｂ）の間に行われる膨脹は例えば５０℃以上にもなる温度の大きな変 動を伴う。膨脹が２又はそれ以上のタービンで連続して行われる場合、各タービ ンの入力と出力との温度の間には比較的大きな差が生じる。更に膨脹は「濃密」 相又は液相に対して行われる。膨脹中の流体とタービンの素子との間に熱交換が あると、こういう条件下では膨脹プロセスの効率を低下することになる。 膨脹プロセスがあまり熱伝導的でない材料で作られた素子から成るタービンの 中で行われる方が有利であることが分かった。これらの素子はこのように天然ガ スから熱的に絶縁されるようにする。 これらの素子は金属製であっても熱的絶縁層で蔽われていればよい。これらの 素子特にロータは熱伝導率の低い合成材料から作る。 ステップａ）とｂ）との間に起る熱交換は向流、熱交換器によって行わ れる。これらの熱交換器は例えば多通路交換器であり、プレート交換器であるこ とが好ましい。プレート交換器は例えば鑞付けされたアルミニウムから成る。プ レートを相互に熔接したステンレス スチールの交換器を使うこともできる。 熱交換に使う液体が中を通るパイプは種々の方法で作ることができる。例えば ２枚のプレートの間に波形の分離用プレートをはさむとか、溝つき板や化学的彫 版によるものを重ねること等によってプレートを形成するとかの方法がある。 巻いたパイプの熱交換器を使用することもできる。この場合ステップｅ）の熱 交換を交換器の最も冷たい側で好ましくは５Ｋ以下、最も熱い側で好ましくは１ ０Ｋ以下の温度差で行う。 ステップａ）の冷却に冷媒の混合物で動作する外部サイクルを応用することも 本発明の範囲内で可能である。この例による動作原理を例えば図５に示す。 この例では天然ガスを冷却する第１ステージはプレート熱交換器のような交換 器Ｅ２の中で行われ、冷却された気体留分を用いる膨脹による熱交換の代わりに 冷媒の混合物を用い、これを交換器Ｅ２内で蒸発させる。 冷媒の混合物は一組のパイプやコンプレッサや熱交換器等から成るサイクルＡ からきて、以下に述べるように展開する。 冷媒の混合物は冷却が起る温度範囲を増加させるために連続している２つの圧 力レベルで蒸発させる。 混合物は例えばパイプ２７によって交換器Ｅ２の中に供給されるが、２つのパ イプ２７ａと２７ｂとに分けられて出力される。液相である冷媒の混合物の第１ の部分はパイプ２７ａの延長部分を形成するパイプ２３によってとり出されて交 換器Ｅ２から第１の膨脹弁Ｖ２０に行き、そこで例え ば２３８Ｋから３０３Ｋまでの範囲の温度で蒸発させられ、パイプ２４によって 交換器Ｅ２の中を通って気体又は蒸気の形で圧縮器Ｋ６に送られる。 混合物の第２の部分はパイプ２７ｂを通って交換器Ｅ２からとり出されてパイ プ２７ｂの延長パイプ２５上にある弁３０に入る。混合物は弁３０によって膨脹 させられて大気圧に近い圧力レベルになり、例えば１７３Ｋと２３８Ｋとの間の 範囲の温度で蒸発させられる。こうして得られた蒸気相は交換器Ｅ２を通ってコ ンプレッサＫ５の入力に送られ、その後にある交換器Ｃ５の中で冷却されて、パ イプ２４を通ってくる蒸気留分と混合される。こうして得られた蒸気相の混合物 は、次にコンプレッサＫ６の中で圧縮され、冷却され、交換器Ｃ６を通ることに よって濃縮されて、パイプ２７によって交換器Ｅ２に供給され、そこで少し冷却 されてから膨脹させられて蒸発する。 天然ガスはパイプ７を経て交換器Ｅ２に到着し、冷却されてパイプ１１を経て 交換器Ｅ２を出る。交換器Ｅ２を出る時、混合物の形で出てきて、その温度は例 えば１７８Ｋに近いものである。この混合物の大部分はタービンＴ３を通ってそ の中で膨脹させられて、液体−蒸気混合物の形で出てくる。そしてパイプ１２を 経て接触器Ｓ１のベースに供給される。 タービンＴ３に行かなかった天然ガスのもう一方の部分は交換器Ｅ２からパイ プ１４によって直接プレート交換器Ｅ３に送られ、そこで例えば接触器Ｓ１から パイプ１３経由でくる蒸気相の留分との熱交換によって冷却され、その温度が生 成される液化天然ガスの最終温度に近い温度に達する。 交換器Ｅ３の中で冷却された気体留分はパイプ１５によってとり出され、膨脹 弁Ｖ４を通って膨脹される。膨脹によって得られた液体留分は接触器Ｓ１のヘッ ドに送られる。 接触器Ｓ１の中でこの液相は窒素を奪われ、一方接触器の底部に供給さ れた蒸気相は接触器の中を上昇してきて、窒素を奪って窒素成分が多くなる。蒸 気相の留分がこのように窒素を負荷されて接触器を出ていくので、天然ガスに当 初含まれていた窒素の大部分は排除される。 窒素の豊富な気体留分は交換器Ｅ３を通り、パイプ１８を経由して交換器Ｅ２ に入り、そこからパイプ１９を経て出ていく。 窒素を奪われた液体留分から結果する液化天然ガスは接触器Ｓ１の低い部分か らとり出される。 接触器Ｓ１は例えばプラットフォーム コラムか遅延コラム等である。遅延コ ラムが使われる時には遅延が「構造」型のものである方が有利である。 図５に実施例の１つとして示す図に対しては本発明の範囲内で種々の修飾が考 えられる。 特に交換器Ｅ２の中で行われる冷却ステージの間に液相の混合物を膨脹させる 圧力レベルの数を修飾することが可能である。図５に示す説明においては２つの 圧力レベルであったが、これを１つに減らしてもよく、又反対に３又はそれ以上 にしてもよい。膨脹圧力レベルの数を増加することによって必要な圧力パワーを 減らすことができるが、設備の複雑さは増加する。圧力膨脹レベルを幾つにする かの選択は従って技術対経済のかね合いである。 膨脹弁Ｖ２０、Ｖ３０およびＶ４は全部又は一部をモータによる膨脹タービン によって代行させてもよい。 熱交換器Ｅ２とＥ３とは異なる材料および／又は組み立て構成から作られるも のでもよい。又一連の熱交換器を１つの単プレート交換器で構成することも可能 である。 コンプレッサＫ５とＫ６とはそれぞれが一連のステージをもつものでも よい。２つの連続するステージの間に中間の冷却の為のステージを設けてもよい 。 パイプ１９にとり出される低圧力気体留分の少くとも一部分を再圧縮しリサイ クルしてもよい。明らかにこのようにして得られた気体留分を低い圧力で使える から、必要な資本費用と運用費とをかなり軽減できるのである。 天然ガスが窒素を含有する場合、比較的窒素の少ない気体留分をリサイクルし 、比較的窒素の多い気体留分を排出してしまうことは有利である。この場合図６ の線図に示すようにしてプロセスを進めることができる。 図６に示す構成において交換器Ｅ２からパイプ１１によつて出てくる天然ガス はタービンＴ３１の中で第１の膨脹をうける。タービンＴ３１の出力において液 体留分はフラスコＢ３によって集められ、好ましくはこのフラスコの低い部分に 位置するパイプ４２経由で取り出されてタービンＴ３２に行き、そこで第２の膨 脹プロセスをうける。フラスコの上の部分には比較的窒素の多い気体留分が集め られ、パイプ４０によって、タービンＴ４に供給されて、そこで膨脹させらせ、 接触器Ｓ１の好ましくは低い部分に送られる。タービンＴ３２を出る時、膨脹し た混合物がパイプ４３経由でとり出され、フラスコＢ４の中で液体留分と気体留 分とに分離される。液体留分は窒素含有率の小さいもので、好ましくはフラスコ Ｂの低い部分に位置するパイプ４５を経てとり出され、生成される液化天然ガス の一部を形成する。気体留分はフラスコの上の部分からとり出されるが、比較的 窒素を少なく含むもので、パイプ４４を経て交換器Ｅ３に送られ、更にパイプ１ ８経由で交換器Ｅ２に送られて、そこからパイプ１９を経て出ていく。パイプ１ ９はコンプレッサＫ３に連結していて、これが例えば窒素含有率の小さい気体留 分を再圧縮して交換器Ｃ３に移し、ここでこれを水や 空気のような冷却用流体によって冷却する。コンプレッサＫ３は例えば数段の圧 縮ステージを統合したもので、その間に冷却ステージもあるものであることが好 ましい。 パイプ１５経由で熱交換器Ｅ３を出る圧力をかけられた天然ガスは、例えば、 膨脹弁１１で膨脹させられて接触器Ｓ１のヘッドに供給される。 接触器Ｓ１の中で上昇してきて液相と接触した結果として窒素を多く含むよう になった気体留分はパイプ４６経由で接触器を去り、交換器Ｅ４に供給され、そ こからパイプ４９を経て部分的にリサイクルすることもできる。圧力下の天然ガ スの一部分はパイプ４７を通って交換器Ｅ４に到達し、交換器Ｅ４の中で冷却さ れて、生成されるＬＮＧの最終温度に近い温度になって、パイプ４８経由で出て いく。この部分は弁Ｖ１０を通して膨脹させられ、接触器Ｓ１のヘッドに供給さ れる。 接触器Ｓ１のベースには液体留分が集められ、これはパイプ４５経由で到着す る液体留分と混合されて、生成すべき液化天然ガスを形成し、パイプ５０を経由 してとり出される。 機械的エネルギによって膨脹を可能とする上記以外の機器をタービンの代わり に使ったとしても、それは本発明の範囲から離れるものではない。 明らかに種々の修飾および／又は追加を、実施例を非制限的な方法で説明した 上述の方法および装置に対して行うことが当業者にとって可能であるが、それら も本発明の範囲から逸脱するものではない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＣＡ，ＪＰ，ＫＲ，Ｎ Ｏ，ＵＳ (72)発明者 ロジェイ，アレクサンドル フランス国 エフ‐92500 リイル‐マル メゾン ルュー アレクサンドル‐デュマ 52番

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．天然ガスを液化する方法において該方法が： ａ）天然ガスをメタンの臨界圧力に大きいか少くとも等しい圧力で、この冷却の 終りに天然ガスが濃密相の形態になるような温度で冷却し、 ｂ）ステップａ）から得られる濃密相の少くとも一部分を、機械的エネルギによ る膨脹によってガスの圧力を減少させるように設計された装置によって膨脹させ 、液化し、濃密相の状態から液相の状態へ転換して液化天然ガスを形成させるこ とを遷移相を経ないで行う、 という少くとも２つのステップを含むことを特徴とする方法。 ２．液化された天然ガスがステップｂ）の終りにほぼ大気圧に近い圧力となるこ とを特徴とする、請求項１に記載の方法。 ３．請求項２に記載の天然ガスを液化する方法において、 ステップｂ）の間に得られた液相の膨脹が気体留分が現れるまで続き、 その後、 ステップｃ）の間に液体留分と気体留分とを分離し、 ステップｄ）の間に、ステップｃ）から得られる気体留分を天然ガスの非膨脹 留分との熱交換プロセスに通し、 この非膨脹留分をステップｅ）の間に行われたこの熱交換の終りに膨脹させて 、液体留分と蒸気留分とに分離する液体−蒸気混合物を形成し、 ステップｃ）とｅ）とから得られる液体留分を再統合して、液化天然ガスを形 成し、 ステップｃ）とｅ）とから得られる気体留分の少くとも一部分を再圧縮してス テップａ）にリサイクルする、という数段のステップを遂行することを特徴とす る方法。 ４．タービンが天然ガスを濃密相の状態から液相の状態に膨脹させるのに用いら れる装置であることを特徴とする、請求項２から３までのうちの１項に記載の天 然ガスを液化する方法。 ５．請求項２から４までのうちの１項に記載の天然ガスを液化する方法において 、ステップａ）の間に天然ガスから得られる気体留分を使う熱交換によって天然 ガスを冷却することと、この気体留分をタービンの中で膨脹させこと、およびこ の膨脹させた気体留分を圧縮ステージの間に少くとも部分的に再圧縮してリサイ クルすることを特徴とする方法。 ６．請求項２から５までのうちの１項に記載の天然ガスの液化方法において、少 くとも１つのリサイクルされた気体留分を２つのステップで圧縮すること、およ びこれらの圧縮ステージの終りにおいてガスを周囲の冷媒を使用して冷却するこ とを特徴とする方法。 ７．請求項２から６までのうちの１項に記載の天然ガスの液化方法において、ス テップａ）の間に冷媒の混合物を蒸発させることによって天然ガスを冷却し、こ れによって蒸気相の状態で得られた混合物を次に周囲の冷媒との熱交換のプロセ スによって圧縮し、濃縮し、膨脹させてリサイクルすることを特徴とする方法。 ８．少くとも２つの異なる圧力レベルで冷媒の混合物を膨脹させ、蒸発させるこ とを特徴とする、請求項７に記載の方法。 ９．請求項２から８までのうちの１項に記載の天然ガスの液化方法において、天 然ガスが重い炭化水素を含む場合、液化すべき天然ガスに含まれる最も重い炭化 水素をステップａ）に先立つ吸収ステージで分離することを特徴とする方法。 １０．天然ガスを構成する混合物の臨界圧力よりも大きい圧力レベルでステップ ａ）を遂行することを特徴とする、請求項２から９までのうちの１ 項に記載の天然ガスの液化方法。 １１．液化すべきガスのクリコンデンバールより大きい圧力でステップａ）を遂 行することを特徴とする、請求項１０に記載の天然ガスの液化方法。 １２．７および２０ＭＰａの間の範囲にある圧力で、ステップａ）を遂行するこ とを特徴とする、請求項１０および１１に記載の天然ガスの液化方法。 １３．ステップａ）の終りにおける天然ガスの温度が１６５Ｋと２３０Ｋとの間 の範囲にあることを特徴とする、請求項２から１３までのうちの１項に記載の天 然ガスの液化方法。 １４．ステップｂ）の終りに得られる気体留分が２０％より大きいか等しことを 特徴とする、請求項３に記載の天然ガスの液化方法。 １５．天然ガスがメタンより重い炭化水素を含む場合、これらの炭化水素をステ ップａ）の間に優勢である圧力よりも低い圧力で遂行される予備的ステップの間 に少くとも部分的に分離することを特徴とする、請求項２から１０までのうちの １項に記載の天然ガスの液化方法。 １６．膨脹後メタンより重い炭化水素の濃度をもつ液体留分を生成するような温 度まで天然ガスをステップａ）の間に冷却し、次にこの液体留分を分離すること を特徴とする、請求項２から１３まで、および１３から１５までのうちの１項に 記載の天然ガスの液化方法。 １７．あまり熱伝導的でない要素からなるタービンの中でステップｂ）を遂行す ることを特徴とする、請求項２から１０まで、および請求項１３のうちの１項に 記載の天然ガスの液化方法。 １８．タービンのロータが熱伝導的でない合成材料からできていることを特徴と する、請求項１７に記載の天然ガスの液化方法。 １９．ステップａ）とｄ）との間の熱交換を向熱交換器の中で遂行することを特 徴とする、請求項２から１０までの項、および１３、１７項に記載 の天然ガスの液化方法。 ２０．熱交換器の低温サイドに５Ｋより少ない温度差、高温サイドに１０Ｋより 少ない温度差がある熱交換器の中を天然ガスを通すことによってステップｄ）の 熱交換を遂行することを特徴とする、請求項２から１０まで、および１３項、１ ７項のうちの１項に記載の天然ガスの液化方法。 ２１．ステップｂ）の間の膨脹を少くとも２つの連続するタービンによって遂行 し、第１の部分的膨脹からの液体−蒸気混合物を気体留分と液体留分とに分離し 、気体留分をステップｄ）に送り、残りの液体留分を第２のタービンで膨脹させ 、第２の膨脹の終りにおける液体留分が、この方法によって生成される液化天然 ガスの一部を形成することを特徴とする、請求項２から１０項まで、および１３ 、１７項のうちの１項に記載の天然ガスの液化方法。 ２２．ステップｂ）からの気体留分の少くとも一部分をステップｅ）からの液体 留分と向流によって接触させ、結果としての液体留分をステップｂ）からの液体 留分と再統合させて液化天然ガスを形成させ、結果としての気体留分をステップ ｅ）からの気体留分と再統合させて窒素分の豊富な気体留分の少くとも一部を形 成させて排出することを特徴とする、請求項２から１０項および１３項、１７項 のうちの１項に記載の天然ガスの液化方法。 ２３．前項までのどの１項かに記載する方法を具体化する装置において、該装置 が液化する天然ガスを冷却し、濃密相にすることのできる少くとも１つの装置（ Ｅ２）と、少くとも１つの冷却手段（Ｒ１）とを含み、前記１つの装置（Ｅ２） が天然ガスを液化するために濃密相の状態で膨脹させることのできる少くとも１ つの手段（Ｔ４）に直接結合されていることを特徴とする装置。 ２４．天然ガスを濃密相の状態で膨脹させることのできる手段が少くとも１つの 膨脹タービンからできており、その少くとも１つの要素が非常に熱伝導的でない 材料からできていることを特徴とする請求項２３に記載の天然ガスの液化のため の装置。