JPS60248976A - 天鑑ガスを液化する方法および装置 - Google Patents

天鑑ガスを液化する方法および装置

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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罠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仙のメタン
富有ガスの流れ全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ってきた。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。
ある条件例えば低い冷却水温（約１ａ５℃（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っ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
法の王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
化方法全提供するために種々の試み、がなされてきた。
米国特許第４，１１２，７００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４，２７４，８４９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４，３３９，２５３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
るに先だっ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金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罠適合した
熱又換金行う機会がなくなる。
１９８３年５月１５日から１９日の間に開催され九天然
ガスに関する第７回国際会議のエイチ・パラドウスキー
ミオ−・スヶ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ｔ
−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全行なうためによ
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ａＡＦｉ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
であって、第−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び暖め、前記の再び暖めら
れた低レベル冷媒全高圧＜ＥＥｍ　ｔ、かつ圧縮低レベ
ル冷媒を外部冷却流体に対して最終冷却し、第二冷凍閉
サイクル中の高レベル多成分冷媒に対する多段熱交換に
より前記低レベル冷媒をさらに冷却し、前記熱変換中に
前記高レベル冷媒を再び暖め、前記の再び暖めた高レベ
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
流体に対し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適冷しかつ膨張さ
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全液化す
る方法である。再び暖めら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
した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、再び暖めら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
であって、天然ガスを低レベル冷媒に対して冷却しかつ
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１基の圧縮機と、低レベル冷媒金高
レベル冷媒に対して多段階において冷却するための補助
熱交換器九７、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に対して冷却するための
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全
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
の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
交換器全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液相流に対して冷却され
、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、液相冷媒に対して部分液化を行
なった後の気相流の異なる相分離が高レベル冷媒のぎ液
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
。
Ｃ１９１，６９％ Ｃ２４，５６％ Ｃ３２，０５％ Ｃ４０，９８％ Ｃ５＋　’０．４１％ Ｎ２０．３１係 この供給天然ガスは約５４℃（９６″Ｆ）の温度および
４５．８５暖値２（６５５ＰＳＩＡ）會超える圧力で導
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全構成するもので
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。従って、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１０ｔ−通る
供給流がライン１００ヲ通る低レベル（低温）冷媒に対
して熱交換器１２での熱交換により最初に冷却されると
い９ことだけを述べる。ライン１４の中の予冷された天
然がスは、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。この標推
的り浄化工程は図示されていないが一般的にステーショ
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２０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−１６３℃（−２０８下
）の温度で流出する。液化天然ガスは９ｆ２４’ｉｉ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の中で適冷されて主熱交換器
２０から約−１５４Ｃ（−２４５’Ｆ）の温度でライン
２８を通して流出する。液化天然ガスは弁６０を通過す
ることにより減圧しそして相分離器３２の中でフラッシ
ュ蒸発せしめられる。天然ガスの液相はライン６４の中
に底部の流れとして除去されそしてボンダろ６により液
化天然ガス（ＬＮ（））貯蔵容器３８に圧送される。液
化天然ガス製品は貯蔵容器６８からライン４０ｆ：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３
２からの気相天然ガスと合流せしめられる。ライン４８
の中の合流しまた流れはフラッシュガス回収熱交換器５
０の中で再び暖められ、そしてライン５２ｉ経て好まし
くは液化プラント用装置の操作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、液化および適冷を行なう低温す
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っている。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ノ々ワーシフトすなわちノ々ワーの
平衡の如何によシ左右される。
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゜５７および５９に通すこ
とによシ除去される。
熱交換器５５．５７および５９は外部冷却流体によシ冷
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。天然力′スの液イヒが最も所望される港
湾に近い地域におるＬＮＧ　ｆ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６８℃（１００下）の温度および約３５　ｋｇ／ｃｒ
ｎ２（５００Ｐ８ＩＡ）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に対し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
熱父換器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
。低しベル冷媒は熱交換器段６６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。補助熱変換器の各段はより低いレベルの冷却を行
ない、従って、熱交換器６２は熱交換器φ８よりも比較
的に暖かい状態に保たれる。熱交換器６８は補助熱変換
器の中の最も寒冷な点である。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７４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７８ｉ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／８０全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を通って主熱交換器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８
６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
５Ｐ９０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ップ
流れが熱交換器５０の中に貯蔵されたＬＮＧからの７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。このスリップ流れは９Ｐ９６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２００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。第二管束は熱又換器２０により行
なわれる工り低いレベルの冷凍作用を行なう。低圧の再
び暖められた低レベル冷媒は主熱交換器２０の中での熱
′５ｆ、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１０
２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１２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ｌｆＭｔｌ
−閉じる熱又換器１２の中で液化されつつある天然ガス
全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っている。
Ｃ２２ａ７９％ Ｃ，６７，５５チ ０４　′５．８６％ また、別の態様として、冷媒の中にエチレン　−および
グロビレン全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下）の温度および約２４．５ゆ
偽２（３５０Ｐ８ＩＡ）の絶対圧力でライン１０６の中
に取り出される。この冷媒は熱又換器１０８の中で外側
の冷却流体例えは周囲温度の水に対して最終冷却される
。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の中圧流出する。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６２，６・４．、．６．６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升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’Ｆ）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
熱変換器の最終段６８から約−３４℃（−６゜’Ｆ）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がら底がらの流れ
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１−Ω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っ
たライン１２４の中の液相の側流は補助熱変換器の第一
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１
２５の中を流れる再び暖められた冷媒が圧縮機１０４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９Ｐ１２８’ｉ
ｉ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１３０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６４全通して対向流をなして戻るエラに導入
される。そのときにライン１３１中にある再び暖められ
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１６
２中の液相冷媒の残りの第二の流れはその流れ全体が９
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を通って過冷される。
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　１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父換サイクルの初期
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
間の多段熱父換の低温熱父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っていた。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
ベル冷媒の縫い成分會補助熱父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
軽い成分を温カイ中間レベルの熱交換に通すようになっ
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エ
リ良好な冷媒の役目ｔ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棟
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っている。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
助熱変換器の温かい段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にオイて
、ライン１１８中の気相冷媒はライン１３２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Ｂ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１
４０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１４８の中
に取り出され、そして液相冷媒の流れ１２０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全段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変換器の各々
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し浚ル冷
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
率によって得られる。
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おるが、補助熱変換器全景も低い
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、熱又換器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ってのみ得られるように示しで
あるが、高レベル冷媒のスリップ流れによって補助する
ことも考えられる。
逆に、天然ガスのスリング流れは供給ライン１０−から
取り出し、高レベル冷媒に対して冷却し、次いで熱又換
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、変更全考案
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・・・熱又換器、
１６・・・ステーション、２０・・・主熱又換ｉ、５２
・・・相分離器、５６・・・ポンプ、３８・・・ＬＮ（
）貯蔵容器、４４・・・圧縮機、５０・・・フラッシュ
ガス回収熱交換器、５４，５６．５８・・・圧縮機、６
２　、６４　。 ６６．６８・・・補助熱父換器、７２・・・相分離器、
１０４・・・多段圧縮機、１１２・・・相分離機、１４
４・・・分離容器。 特許出願人　エア・プロダクツ・アンド・ケミカルズ・
インコーホレイテッド ４島 代理人　弁理士　山　下

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 り　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って
    、（ａ）第−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び暖め、（ｂ）前記の再び暖
    めた低レベル冷媒を高圧に圧縮しかつ前記冷媒を外部冷
    却流体に対して最終冷却し、（Ｃ）第二冷凍閉サイクル
    中の高レベル多成分冷媒に対する多段熱変換により前記
    低レベル冷媒をさらに冷却し、前記熱変換中に前記高レ
    ベル冷媒金再び暖め、（ｄ）前記の再び暖めた高レベル
    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
    体に対し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
    液相冷媒の流れに相分離し、（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適冷
    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
    Ｊ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ｔ−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
    に対して最初に冷却され、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。 ６）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がっ液相が天然ガスの初
    期の冷却を行ない、一方液相に対し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ッシュガス
    に対し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下）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、グロビレン、ブタン、ペンタンおよび窒素からなる
    グループ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っ
    て、（ａ）天然ガスを低レベル冷媒に対して冷却しかつ
    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くとも１基の圧縮機と、（Ｃ）低レ
    ベル冷媒を高レベル冷媒に対して多数の段において冷却
    するための補助熱交換器と、（、ｉ）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、（８０気
    相流九よび液相流を前記（＆）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
    るための少くとも１基の圧縮機と、（ｇＪ圧縮高レベル
    冷媒を外部冷却流体に対して冷却するための最終冷却熱
    交換器と、（目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、（１）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、（ロ）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（ロ）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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