JPS6049828B2 - 混合ガスを冷却する方法及び装置 - Google Patents

混合ガスを冷却する方法及び装置

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JPS6049828B2
JPS6049828B2 JP50065220A JP6522075A JPS6049828B2 JP S6049828 B2 JPS6049828 B2 JP S6049828B2 JP 50065220 A JP50065220 A JP 50065220A JP 6522075 A JP6522075 A JP 6522075A JP S6049828 B2 JPS6049828 B2 JP S6049828B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は混合ガスを圧力下で液化過冷する方法及ひその
装置に関するものである。
従来の混合ガス冷却方法は米国特許第３３６４６８５号
公報にも記載されている通り、蒸気相を分離器に達し、
この分離器でその蒸気相を凝縮留分と蒸気留分に分離し
、その蒸気留分を熱交換器内で過冷して完全に液化して
ダクトに導びくものである。
従つて、この方法ではサイクル混合体の温度を相当に低
くする必要があり、ガス混合体の冷却方法として経済的
な方法といえなかつた。
本発明は、かかる従来の冷却方法を改良せんとするもの
で、蒸気留分が熱交換器やダクトで完全に液化されない
温度で複数の成分を含有するサイクル混合体の単一な冷
却閉開路サイクルにより、ガス混合体を圧力下で液化過
冷する方法及びその装置を提供することを目的とする。
即ち、本発明は、低圧から高圧に圧縮され、外部冷却剤
で前記高圧下で冷却された後、低圧に膨張される複数の
成分を含有するサイクル混合体の単一な冷却閉路サイク
ルにより、ガス混合体を圧力下で液化過冷する方法に於
て、高圧下で前記サイクル混合体の多段分別凝縮を実施
する工程を包含し、同工程は前記サイクル混合体を外部
冷却剤との熱交換によつて一部凝縮し、かつその一部凝
縮されたサイクル混合体を第１凝縮留分と第１蒸気留分
とに分離し、前段の分別凝縮の温度により低い温度で少
なくとももう一つの段へ前記第１蒸気留分を導入し、前
記もう一つの段が、イ 第１蒸気留分を一部凝縮する工
程と、口 この一部凝縮された留分を次の凝縮留分と蒸
気留分に分離する工程と、ハ 第１凝縮留分を前記低圧
と前記高圧の間の圧力に膨張する工程と、二 この膨張
留分を中間冷却蒸気流の少なくとも一部として用い第１
蒸気留分及び第１凝縮留分を逆流間接熱交換関係て過冷
する工程とを有し、少なくとも最後の凝縮留分で熱交換
器を通して圧力下てガス混合体を液化過冷する構成を特
徴とする。
従つて、本発明の上記構成によれば、サイクル混合体の
温度をそれ程低くする必要がなく、熱交換器やダクト内
て液化される方法や装置のものと比較して冷却のための
エネルギが節約でき、経済的なガス混合体の冷却方法及
び装置を提供できる。
更に明細には、本発明は、コペンハーゲンに於いて１９
５ｇｊｆ−に開催された寒気に関する研究集会に於いて
エー・ピークリーメンコ（Ａ．Ｐ．Ｋ′ＥｅｍｅｎｋＯ
）氏によつて報告された（議事録第３４〜３９頁参照）
如く、複数の成分即ち配合された成分を含有するサイク
ル混合体または化合物を使用する“併合されたカスケー
ドサイクル゛として知られている閉路式の少くとも１回
の冷凍即ち凍結サイクルによる冷却方法に係り、天然ガ
スの液化の場合にはサイクル混合体または化合物の多く
の成分が処理される混合ガスの成分と同一であつても構
わない。
このような冷凍サイクルには次のａ）からＫ．までの工
程が包含されている。ａ少くとも最初の段及び最後の段
を有してサイクル混合体を高圧に於いて分別凝縮する工
程。
最初の段の分別凝縮中にサイクル混合体は外部冷媒、冷
却液または類似の凍結剤即ち急冷媒質との熱交換によつ
て部分的に凝縮され、その後その部分的に凝縮されたサ
イクル混合体が第１凝縮留分と第１蒸気留分とに分離さ
れる。最後の段の分別凝縮サイクル混合体の最後から２
，番目の蒸気留分を一部凝縮することであつて、一部凝
縮された最後から２字目の蒸気留分を最後の蒸気留分と
最後から２番目の凝縮留分とに分離して、最後の蒸気留
分を最後の凝縮留分となるように完全に凝縮される。サ
イクル混合体の第１凝縮留分を除き最後の凝縮留分を含
めて種々の凝縮留分はサイクル混合体の専ら冷凍、低温
または冷却流と逆流関係の熱交換により前記高圧より低
い低圧下に加熱されつつ先行蒸気留分を部分的にまたは
全部凝縮させるこ−とによつて得られ、従つてサイクル
混合体の最後の凝縮留分は最後から２番目の蒸気留分と
、低圧下に加熱される冷凍流との間の逆流関係の熱交換
によつて得られる。
ｂ低圧下に加熱される冷凍流のみと逆流関係の熱交換に
よつて混合ガスの冷却の最終部分を含めて全冷却を実施
する工程。
ｃ サイクル混合体の最後凝縮留分の全体でないにして
も少くとも一部分まで膨張させ、かつこのように膨張さ
せられた部分が前記冷凍流の最初の部分の少くとも一部
を形成する工程。
ｄ サイクル混合体の最初の凝縮留分を含めて総べての
その他の凝縮留分の全部でないにしても少くとも一部分
を最後の凝縮留分に先立つて低圧まで膨張させかつこの
ように膨張させられた部分を共に前記冷凍流に添加する
工程。
ｅ再熱された冷凍流を低圧から高圧まで再び圧縮して、
サイクル混合体を高圧下に少くとも部分的に回収するよ
うにする工程。
本願出願人は天然ガスの液化に関する調査及び研究の範
囲内で、既に定義されたサイクル性能を動力に就いて改
善するように、即ち本質的には使用される圧動力を減ら
すように、しかも冷凍サイクルを実施するのに必要な装
置の大きさ（本質的には圧縮装置の大きさ）を減らすよ
うに努めている。
そうして発見されているのは、このような目的が次のｆ
からｈまでの処理即ち手段を併せて採用することによつ
て達成されることてある。
ｆ低圧と高圧との間の中間圧力下に加熱される低圧下の
冷凍流とは異なるサイクル混合体の中間冷凍流のみと逆
流関係の熱交換による先行蒸気留分弐一部凝縮によつて
、最初の凝縮留分と最後の凝縮留分との間に少くとも一
凝縮留分を得ること。ｇ前記中間冷凍流の少くとも最初
の一部分を供給するために、サイクル混合体の前記中間
凝縮留分に先立つ少くとも他の凝縮留分の少くとも一部
を中間圧力まて膨張させること。
ｈ圧力を中間圧力から高圧まで上げるために、中間圧力
まて再圧縮された前記冷凍流と既に組合わされて再熱さ
れた前記中間冷凍流を再び圧縮すること。
本発明の好適形態の実施例に従がう方法は、処理される
混合ガスの最初の冷却の少くとも一部分を、中間圧力下
に加熱される中間冷凍流と逆流関係の熱交換によつて実
施し、かつ次いで、混合ガスの最終冷却を、低圧下に加
熱される前記冷凍流と逆流関係の熱交換によつて実施す
る諸工程を包含する。
先ず、同一の全熱交換表面面積を使用すれば、操作手段
ｆ乃至ｈの組合せは、既に定義されて゛゜併合されたカ
スケードサイクル゛として知られ、かつ同一サイクル混
合体再熱圧力に於いて作動する閉路式の在来冷却方法に
就いて消費される圧縮動力を少くとも約１２％だけ増す
のを可能ならしめる。
冷凍サイクルの低圧と高圧との間の中間圧力の下て遂行
されるサイクル混合体の中間冷凍流の再熱工程は、一方
で再熱されるサイクル混合体と、他方て冷却されて分別
凝縮されるサイクル混合体との間の熱交換効率及び量高
めて、サイクル混合体の第２段の分別凝縮及び成るべく
は第３段の分別凝縮の遂行されるのを可能ならしめる。
既に定義された在来方法によれば、事実この段またはこ
れらの段の分別凝縮は低圧で再熱されるサイクル混合体
の冷凍流との熱交換によつて、近似的には＋３０゜Ｃ、
と−６０゜Ｃ、との間にある冷却範囲内で実施されてい
た。従つてこの在来方法によれば、サイクル混合体は、
第２段及びなるべくは第３段の分別凝縮を実施するのに
断然必要な温度水準に較べて低過ぎる温度水準に於ける
前記混合体の分別凝縮に必要な寒冷さを前記混合体が加
熱されることによつて供給されていた。比較のため、か
つ本発明に従がえは、既に企てられた低圧よりも概して
高い中間圧力下に行なわれるサイクル混合体の中間冷凍
流の再熱は在来方法によつて得られるよりも比較的高い
温度水準に於いてサイクル混合体の分別凝縮を実施する
のに必要な寒冷さを供給することになる。既述された冷
却範囲（＋３０℃乃至約−６０′Ｃ．）と相関関係に、
加熱されるサイクル混合体と分別凝縮させられるサイク
ル混合体との間の温度差は減らされかつそれ故に冷凍サ
イクルの総合動力効率または量は改善される。尚、操作
手段ｆ乃至ｈの組合せは、既に定義された在来冷却方法
を実施するのに必要な圧縮機（単数または複数）の大き
さに較べて、サイクル混合体を再ひ圧縮するのに必要な
圧縮機（単数ま．たは複数）の大きさを大いに減らすの
を可能ならしめ、このことは本技術分野に精通せる人々
に軸流式または遠心式にかかわらず総べての回転式圧縮
機を自由に選択させる。
本発明に従がつて得られるこの改善は次の１乃．一ひ２
の技術的考察に由来する。
１ サイクル混合体の冷凍流及び中間冷凍流各々の体積
流量は、サイクル混合体及び処理される混合ガスを双方
とも冷却しつつ同一低圧下に在来方法に従つて加熱され
るサイクル混合体の単・一冷凍流の体積流量よりも小さ
く、実際問題として本発明に従えば前記流れの各々は処
理される混合ガス及ひ（または）サイクル混合体を冷却
するための工程の一部分を達成するに過ぎない。
２中間冷凍流の質量流量は低圧下の冷凍流の質量流量よ
りも概して遥かに大きく、相関関連して、本発明によれ
ば、サイクル混合体の大部分は中間圧力下に、従つて在
来冷却方法によるサイクル混合体の吸込圧力よりも概し
て高い圧力下に吸込まれる。
更にまた、同一生産率または産出高に就いてかつ在来方
法に従つてサイクルを実施することに就）いて既に説明
されたのと同様な根拠に対して、操作手段ｆ乃至ｈの組
合せは熱交換器の総合大きさを著るしく減らすのを可能
ならしめかつ冷凍サイクルを実施するのに必要な全熱交
換表面面積の種々の交換中に分布の向上を配慮する。
前掲特許請求の範囲を含めて本明細書全体に亘つて、混
合ガスなる用語は複数の成分または純粋な物質を含有し
て処理されるべきガスを意味し、天然ガスは例えばちつ
素、メタン、エタン、プロパンブタンなどを含有するか
らこのような定義に特に準拠する。
サイクル混合体なる用語は複数の成分または純粋な物質
を含有し、冷凍サイクルの際に閉じられた回路に沿つて
流れて寒冷を発生させることを唯一の機能とするガスを
意味し、天然ガスを冷却する場合にはサイクル混合体は
冷却されるべき混合ガスの二三の成分を含有している。
外部冷媒なる用語は、中間圧力まで再び圧縮されるサイ
クル混合体の分別凝縮の第１段及び（または）一部凝縮
中にサイクル混合体を特に凝縮させかつサイクル混合体
とは別個の冷却剤を意味する。これは加熱される液体冷
媒または冷却液、例えば水か、または蒸発させられる冷
媒、例えばプロパンかの何れかを意味している。後者の
場合にはプＣ］／マンと同等なその他の如何なる冷媒が
選択されても構わず、例えばそれは純粋な物質（例えば
ピロパン及びプロピレン）の混合体即ち配合体てあるか
または同一純粋物質（例えばブタン）であつても、また
アンモニアまたはフレオンと言う名称て知られているふ
つ素処理された炭化水素基冷媒であつても構わない。後
者の場合には本発明による冷却方法はガス状の外部冷媒
の圧縮、圧縮された冷媒の他の外部冷媒または水の如き
冷却液との熱交換による凝縮、前記凝縮冷媒の膨張、分
別凝縮の第１段中の高圧下に於ける少くともーサイクル
混合体との熱交換による前記膨張冷媒の蒸発、及び圧縮
工程への前記蒸発冷媒の再循環を順次に行なう他の冷凍
サイクルまたは補助冷凍サイクルを使用しても構わない
。組成なる用語はほかに説明がなければ体積％で表わさ
れたガス（サイクル混合体、配合ガスまたはガス化合物
、ガス留分、蒸気等）の体積組成を意味する。
熱交換装置とは 単一の覆い、ハウジング、ケーシングまたは類似外殼を
有し、その内部にはサイクル混合体の全凝縮に対する少
くとも１条のダクト即ち管が一方にかつ処理された混合
ガスに対する少くとも１条の冷却通路が他方に配置され
かつ同内部が低圧下５の冷凍流の蒸発または再熱に対す
る通路の機能を果たすようになつている例えばコイル形
熱交換器種類の単一熱交換器か、または順次に配置され
たうちの少くとも一つがサイクル混合体の全凝縮に対す
るダクト即ち管を有し、各々が処理された混合ガスに対
する冷却回路を一方にかつ前記冷却回路とかつ成るべく
は前記全凝縮回路と熱交換関係にある低圧下の冷凍流に
対する蒸発または再熱回路を他方に有し、諸蒸発回路が
順次相互に連続されかつ共に低圧下の冷凍流に＝対する
蒸発通路の機能を果たし、同様に諸冷却回路も順次相互
に連結されかつ共に被処理混合ガスに対する冷却通路の
機能を果たすようになつている複数の熱交換器かの何れ
でも一方を意味する。
中間熱交換装置とは 単一の覆い、ハウジング、ケーシングまたは類似外殻を
有し、その内部にはサイクル混合体の一部凝縮に対する
少くとも１条のダクト即ち管が配置されかつ同内部が中
間冷凍流に対する蒸発または再熱通路の機能を果たすよ
うになつている例えばコイル形熱交換器種類の単一熱交
換器か、または順次に配置されかつ各々がサイクル混合
体の一部凝縮に対する少くとも１条のダクト即ち管、及
び前記一部凝縮ダクトと熱交換関係に中間冷凍流に対す
る蒸発または再熱回路を有し、諸蒸発回路が順次相互に
連結されかつ共に中間冷凍流に対する蒸発または再熱通
路の機能を果たすようになつている複数の熱交換器かの
何れでも一方を意味する。
前掲特許請求の範囲を含めて本明細書にほかに説明され
ている楊合を除いて、“゜冷却する゛と言う表現は複数
成分を含有するガス（配合ガス、サイクル混合体または
化合物、ガス留分、蒸気等）の温度を下げかつ次の１か
ら３までの現象の少くとも一つを包含する操作工程を意
味する。
１ ガス状に維持されたままの前記ガスの室温即ち周囲
温度または環境温度に近いかまたはそれよりも低い温度
から前記ガスの露点温度に等しいかまたはそれよりも高
い温度までの冷却。
２ （最初は露点温度にある）前記ガスの一部または全
または分別の何れであつても構わない凝縮。
一部凝縮の場合には、前記ガスの温度が同ガスの露点温
度から同ガスの沸騰温度よりも高い温度まで下げられる
。全凝縮の場合には、前記ガスの温度が同ガスの露点温
度から同ガスの沸騰温度まで下げられる。分別凝縮とは
少くともｌ段の分別凝縮を包含する操作工程を意味して
おり、前記段は前記ガスまたは同ガスの蒸気留分の一部
凝縮、 前記一部凝縮ガスまたは一部凝縮蒸気留分を蒸気留分及
ひ凝縮留分に分離すること、成るべくは（分別凝縮の最
終段または分別凝縮の同一段が係る時に）最終凝縮留分
を得るための分離済み蒸気留分の全凝縮、を包含してい
る。
３前記の前もつて凝縮させられたガスの、また前記ガス
の少くとも一凝縮留分の、後者が分別凝縮させられてそ
のために前記凝縮ガスまたは少くとも前記凝縮留分の温
度が前記凝縮ガスまたは前記凝縮留分の沸騰温度に近い
最初の温度から最終温度まで下げられる時の永点下冷却
。
サイクル混合体の場合に、本発明によつて包含される分
別凝縮は既に定義されたような少くとも２段の分別凝縮
を包含し、かつ各々か凝縮留分と蒸気留分とを分離させ
る分離フラスコの数はサイクル混合体の分別凝縮の段数
に等しい。処理される混合ガスの場合には同ガスが分別
凝縮させられた時に、凝縮留分と蒸気留分とに分ける少
くとも１回の分離は少くとも一部凝縮させられた対応被
処理混合ガスを精留することによるかまたは同ガスのや
はソー部凝縮させられた対応蒸気留分を精留することに
よつて遂行されることができる。
前掲特許請求の範囲を含めて本明細書にほかに説明され
る場合を除いて、゜゜再熱する゛と言う表現は複数の成
分を含有する液体（液体留分、凝縮留分等）またはこの
ような液体を含有する２相気液混合体（サイクル混合体
、冷凍流及び中間冷凍流）の温度を上け、次の現象の少
くとも一方を包含する操作工程を意味する。
１始めは前記液体の沸騰温度にある前記液体及ひ前記２
相混合体の温度を前記液体の沸騰温度から前記液体の露
点温度まで上げることによる全蒸発。
２前記蒸発液体または前記蒸発２相混合体の前者の露点
温度に等しいかまたはそれよりも高い最初の温度からほ
ぼ室温即ち周囲温度またはそれよりも低い最終温度まで
の再熱または加熱。
以前に企てられた２相混合体は既述定義に従つて、各々
が同混合体に対する新たな液体の混入に対応して順次に
数回蒸発させられても構わない。冷凍流なる用語は、熱
交換装置の寒冷端から温熱端へ流れかつ最初は（即ち同
装置の寒冷端に於いて）流入混合体に由来しかつ次いで
同熱交換装置内で同装置の温熱端の方へ進む間にサイク
ル混，合体の少くとも他の凝縮留分の少くとも一部分と
合流した凝縮留分の少くとも一膨張留分の蒸発に由来す
るサイクル混合体及び（または）被処理混合ガスを冷却
するように意図されたサイクル混合体の流れを意味する
。限定しない例示を目的として、本発明の現在好過とさ
れている特定形態の数個の実施例を示すに過ぎない添付
図面を参照して以下の説明が進むにつれて本発明は一層
よく理解されることになり、かつ本発明の上記以外の目
的、細部、特徴及び利！点は更に明らかになる。
添付図面の第１図を参照すれば、本発明に従つて天然ガ
ス（処理される混合ガス）を冷却するための装置はａ圧
縮装置１を有し、同装置の吸込側即ち入力・側１″ａ及
ひ送出し即ち吐出し側即ち出力側１″ｂはそれぞれ低圧
ＬＰ及び高圧即の下て作動する。
この圧縮装置は第１段１″及び他方の段即ち１″を有し
、前者の吸込み側即ち入力側１″ａ及び送出し即ち送出
し側即ち出力側１″ｂはそれぞれ低圧ＬＰ及び低圧ＬＰ
と高圧ＨＰとの間の中間圧力■下に作動し、また後者の
吸込み側即ち入ロビａ及び送出し即ち吐出し側即ち出口
１″ｂはそれぞれ中間圧力■及び高圧月Ｐ下に作動し、
第１段１″の送出し即ち吐出し側即ち出力側１″ｂは外
部冷却剤即ち冷却媒質を循環させるための冷却器３の連
結されたダクト即ち管路を介して第２段ビの吸込側即ち
入力側１″ａと連通している。
凝縮器２を有し、同器の入口２ａか圧縮装置１の送出し
即ち吐出側即ち出口１″ｂと連通しており、かつ同器は
外部冷却剤を循環させるための装置を有している。
二 複数、例えば２個の分離器４及び５を直列に配置さ
れて有し、各分離器は接尾記号ａを付して表わされた２
相流入口、接尾記号ｃを付して表わされた液体流出口、
及び接尾記号ｂを付して表わされたガス流出口を有して
おり、第１分離器４の２相流入口４ａは凝縮器２の出口
２ｂと連通し、第２の即ち最終の分離器５の２相流入口
５ａは第１の即ち最後から２番目の分離器４のガス状媒
質出口４ｂと連通している。
］ 分別凝縮を完全にするのに第２の即ち最後の分離器
５と協力しかつ３個の個別交換器７，８及び９を有する
熱交換装置６を有し、この装置は一方にはサイクル混合
体の最後の蒸気留分に対する全凝縮ダクト即ち管８ａを
交換器８の内部に配置されて有し、同交換器の入口が第
２の即ち最後の分離器５のガス媒質出口５ｂと連通して
おり、また他方には交換器９のケーシングの内部９ｂ１
交換器９と８との間の連絡管路９８、交換器８のケーシ
ングの内部８ｂ１交換器８と７との間の連絡管路８７、
及び交換器７のケーシングの内部７ｂを順次に連通して
成る蒸発通路を全凝縮ダクト８ａと熱交換関係に有しか
つ最後に交換器７のダクト７Ｃ１交換器８のダクト８ｃ
及ひ交換器９のダクト９ｃを順次に連通して成る冷却通
路を前記蒸発通路と熱交換関係に有し、交換器９は更に
サイクル混合体の最後の凝縮留分を永点下に冷却するた
めのダクト即ち管９ｄを蒸発通路９ｂ、，９８，８ｂ，
８７，７ｂと熱交換関係に有し、交換器８は更にサイク
ル混合体の最後から２番目の即ち第２の凝縮留分に対す
る永点下冷却ダクト即ち管８ｄを同じ蒸発通路と熱交換
関係に有している。
ｅ唯１個の交換器１０から成り、熱交換器装置６とは別
個の中間熱交換装置６０を有し、この装置は一方にはサ
イクル混合体の第１蒸気留分に対する一部凝縮ダクト即
ち管１０ａを、同管の出口が第１分離器４の後方に設け
られた分離器５の２相流入口５ａと連通しかつ入口が第
２の即ち中間の分離器５の前方に設けられた第１分離器
４のガス流出口４ｂと連通するように有し、また他方に
は中間蒸発通路１０ｂを一部凝縮ダクト即ち管１０ａと
熱交換関係に有しており、更に交換器１０はサイクル混
合体の第１凝縮留分を永点下に冷却するためのダクト即
ち管１０ｄをも中間蒸発通路１０ｂと熱交換関係に有し
ている。ｆ複数個例えば３個の膨張装置即ち膨張弁１１
，１２及ひ１３を順次に有し、最後の即ち第３の膨張装
置１３の上流側が交換器９の永点下冷却ダクト９ｂの媒
介によつて全凝縮ダクト８，ａの出口と連通し、最後か
ら２番目、即ち第２の膨張装置１２の上流側が交換器８
の永点下冷却ダクト８ｄの媒介によつて第２の即ち最後
の分離器５の液体流出口と連通し、最後の即ち第３の及
ひ最後から２番目の即ち第２の膨張装置．１３及ひ１２
の下流側が既述の蒸発通路９ｂ，９８，８ｂ，８７，７
ｂと連通している。
ｇ最後から２番目の即ち第２の膨張装置１２の上流に配
置された第１膨張装置１１即ち中間膨張装置の上流側は
第２の分離器５即ち中間分離．器の前方に設けられた分
離器４の液体流出口４ｃと連通しているのに、この同一
中間膨張装置１１即ち第１膨張弁の下流側は既述の中間
蒸発通路１０ｂと連通している。
ｈ戻り管路１４を有し、同管路の上流側が蒸発通路９ｂ
，９８，８ｂ，８７，７ｂと連通しかつ下流側か圧縮装
置１の吸込み側即ち入力側１″ａと、即ち圧縮装置１の
第１段１″の吸込み側即ち入力側と連通している。
ｉ 中間戻り管路１５を有し、同管路の上流側が中間蒸
発通路１０ｂと連通しかつ下流側が他方の即ち第２の圧
縮装置段１″の吸込み側即ち入力側１″ａと連通し、第
２圧縮装置段１″の吸込み側即ち入力側ビａは第１圧縮
装置段１″の送出し即ち吐出し側即ち出力側１″ｂと連
通している。
処理される天然ガスを、純粋な状態でまたは成分の少く
とも一部がメタンよりも重い混合体として回収する目的
で分留するための装置がダクト７ｃと８ｃとの間て被処
理混合ガスを冷却するための通路に設けられても構わな
い。
既述された冷却装置は、処理される天然ガスの成分と同
一な成分を含めて複数の成分を含有するサイクル混合体
を使用する閉路式の冷凍サイクルによつて天然ガス（被
処理混合ガス）を冷却することができる。
この冷凍サイクルは次のａからｇまでの工程を有してい
る。ａサイクル混合体を高圧ＨＰの下で第１段及び第２
段に分別凝縮させる工程。
第１段の分別凝縮は凝縮器２及ひ第１分離器４の協力に
よつて達成され、その間にサイクル混合体は外部冷却剤
との熱交換（凝縮器２の内部で行なわれる）によつて一
部凝縮させられ、かつ一部凝縮させられたサイクル混合
体は分離器４の内部に於いて、分離器４の液体流出口４
ｃに於いて利用可能な第１凝縮留分と、ガス流出口４ｂ
に於いて利用可能な第１蒸気留分される。
第２段即ち最終段の分別凝縮は分離器５の一部凝縮ダク
ト１０ａ１及ひ全凝縮ダクト８ａの協力によつて達成さ
れ、その間にサイクル混合体の第１即ち最後から２番目
の蒸気留分はダクト１０ａの内部て一部凝縮させられか
つ最後から２番目即ち第１に一部凝縮させられた蒸気留
分は分離器５の内部て、分離器５の出口５ｂに於いて利
用可能な第２即ち最後の蒸気留分と、分離器５の液体流
出口５ｃに於いて利用可能な最後から２番目即ち第２の
凝縮留分とに分離され、最後に最後の即ち第２の蒸気留
分は、全凝縮ダクト８ａの出口に於いて利用可能なサイ
クル混合体の最後の凝縮留分を得るのにダクト８ａの内
部で完全に凝縮させられる。
最後の即ち第３の凝縮留分は、高圧ＨＰよりも低い低圧
ＬＰの下で再熱されつつ蒸発通路９ｂ，９８，８ｂ，８
７，７ｂを通つて流れるサイクル混合体の冷凍流のみと
逆流関係にある熱交換（熱交換装置６）によつて得られ
る。
更にまた、サイクル混合体の第２及ひ第３の凝縮留分は
それぞれダクト８ｂ及び９ｂの内部で、既述の蒸発通路
を通つて流れるサイクル混合体の同じ冷凍流のみと逆流
関係の熱交換によつて永点下に冷却される。ｂ先行蒸気
留分、即ち分離器４のガス流出口４ｂに於いて利用可能
な第１蒸気留分をダクト１０ａの内部に於ける一部凝縮
によつて、分離器の液体流出口５ｃに於いてかつ第１凝
縮留分と第３即ち最後の凝縮留分との中間て利用可能な
サイクル混合体の第２凝縮留分を得る工程。
この一部凝縮は、低圧ＬＰと高圧狸との間の中間圧力■
の下で再熱処理を受けつつ中間蒸発通路１０ｂを通つて
低圧下に流れ、前述の冷凍流とは異なるサイクル混合体
の中間冷凍流のみと逆流関係にある熱交換によつて交換
器１０の内部に於いて行なわれる。ｃ蒸発通路９ｃ，９
８，８ｂ，８７，７ｂ内で低圧ＬＰの下て再熱される前
記冷凍流のみと逆流関係にある冷却通路７ｃ，８ｃ，９
ｃ内の熱交換によつて、この冷却の最終部分を含めて天
一然ガスを完全に冷却する工程。
ｄサイクル混合体の最後の即ち第３の凝縮留分全部を第
３の即ち最後の膨張装置１３内の低圧ＬＰまで膨張させ
かつこの膨張させられた凝縮留分が蒸発通路９ｂ，９８
，８ｂ，８７，７ｂ，を通つて流れる冷凍流の最初の部
分を形成する工程。
ｅ サイクル混合体の他の凝縮留分、即ち前記混合体の
第３即ち最後の凝縮留分に先行する第２凝縮留分全部を
第２の即ち最後から２番目の膨Ｊ張装置１２内の低圧Ｌ
Ｐまて膨張させかつ蒸発通路９ｂ，９８，８ｂ，８７，
７ｂを通つて流れている冷凍流へ膨張させられた最後か
ら２番目即ち第２の凝縮留分を連絡管路９８の内部に於
いて混入する工程。
ｆ サイクル混合体の第２凝縮留分即ち中間凝縮留分に
先行する他のの凝縮留分の全部を第１膨張装置１１の内
部に於いて中間圧力■まて膨張させる工程、更に明細に
は、第１凝縮留分の全部が弁１１の内部に於いて中間圧
力■まて膨張ζさせられて、中間蒸発通路１０ｂを通つ
て流れている中間冷凍流の最初の一部分を形成する工程
。
本実施例ては中間冷凍流が膨張させられた第１凝縮留分
の全量から成つている。ｇ蒸発通路９ｂ，９８，８ｂ，
８７，７ｂから戻り管路１４を通つて来る再熱された冷
凍流の圧力を圧縮装置１の内部に於いて低圧ＬＰから高
圧ＨＰに上げて、サイクル混合体の少くとも一部を圧縮
装置１の送出し即ち吐出し側即ち出力側１″ｂに於いて
利用可能に高圧ＨＰ下に回収するために、前記再熱冷凍
流を再び圧縮する工程。
この目的のために再熱冷凍流は圧縮装置１の段１″の内
部に於いて中間圧力１Ｐまで先ず再圧縮され、かつ次い
で中間蒸発通路１０ｂから戻り管路１５を通つて来て先
行の再圧縮済冷凍流と併合された再熱済中間冷凍流が圧
力を中間圧力１Ｐから高圧ＨＰまで上げられるのに圧縮
装置１の他方の段１″の内部に於いて再び圧縮される。
第１図を参照して説明された方法に従つて判明している
のは、本発明のこの形態に於いてーサイクル混合体の分
別凝縮が分離器４及び５にそれぞれ対応する２段の分別
凝縮を包含し、そのためにサイクル混合体の最後から２
番目及び最後の蒸気留分がそれぞれサイクル混合体の分
離器４及び５のそれぞれガス流出口４ｂ及び５ｂに於い
て利用可能なそれぞれ第１及び第２蒸発留分であるのに
、サイクル混合体の最後から２番目及び最後の凝縮留分
がそれぞれサイクル混合体の分離器５の液体流出口５ｃ
及び全凝縮ダクト８ａからの出口に於いて利用可能なそ
れぞれ第２及び第３凝縮留分であること、−サイクル混
合体の第３凝縮留分が、低圧ＬＰの下て加熱されつつ蒸
発通路９ｂ，９８，８ｂ，８７，７ｂを通つて流れてい
る冷凍流のみと逆流関係にある第２蒸発留分の熱交換に
よつて得られること、ーサイクル混合体の第２及び第３
の凝縮留分の全部がそれぞれ膨張装置１２及び１３に於
いて低圧ＬＰまで膨張させられ、かつ膨張させられた第
３凝縮留分が蒸発通路９ｂ，９８，８ｂ，８７，７ｂを
通つて流れている冷凍流の最初の部分を形成するのに、
膨張させられた第２凝縮留分が管路９８の中でこの冷凍
流へ混入されること、ーサイクル混合体の液体流出口５
ｃに於いて利用可能な第２凝縮留分がガス流出口４ｂに
於いて利用可能な第１蒸気留分の、、中間蒸発通路１０
ｂを通つて流れかつ中間圧力■の下で加熱される中間冷
凍流のみと逆流関係の熱交換による一部凝縮によつて得
られること、及び一サイクル混合体の液体流出口４ｃに
於いて利用可能な第１凝縮留分が膨張装置１１の内部に
於いて中間圧力１Ｐまで完全に膨張させられ、かつこの
ように膨張させられた第１凝縮留分が交換器１０の中間
蒸発通路１０ｂを通つて流れている中間冷凍流全部を形
成することてある。
更に判明しているのは、処理される混合ガス（天然ガス
）の最初の冷却及び次いで最終冷却が蒸発通路９ｂ，９
８，８ｂ，８７，７ｂ内で低圧ＬＰの下て加熱される冷
凍流のみと逆流関係の熱交換によつて（熱交換装置６の
内部に於いて）実施されることである。
更にまた、蒸発通路９ｂ，９８，８ｂ，８７，７ｂを通
つて流れている冷凍流の平均流量は、冷却通路７ｃ，８
ｃ，９ｃを通つて冷却されかつ流れている混合ガスの平
均流量に較べてはなはだしく過剰てあり、このようにし
て冷凍流は周囲温度即ち室温よりも低い最終温度まで加
熱され、かつこのように加熱され冷凍流は圧縮装置１の
内部に於いて再ひ直接に圧縮される。
従つて圧縮装置１の入口１″ａに於ける吸込みは周囲温
度即ち室温よりも低い温度に於いて行なわれる。第２図
に示されている冷却装置は次の事実によつて、第１図に
示されているのとは本質的に違う。
−この装置には補助分離器１８が設けられて、同器の２
相流入口１８ａが第１分離器４のガス流出口４ｂと連通
しているのに、液体流出口１８ｃが交換器１０の永点下
冷却ダクト１０ｄの媒介によつて膨張装置１１と連通し
、またガス流出口１８ｂが交換器１０の一部凝縮ダクト
１０ａの媒介によつて分離器５の２相流入口５ａと連通
していること、−相関関係に中間熱交換装置６０は補助
交換器１７を看し、この交換器は一方には一部凝縮ダク
ト１７ａを有して、同ダクトの入口が分離器４の出口４
ｂと、かつ出口が分離器１８の２相流入口１８ａとそれ
ぞれ連通しており、他方にはサイクル混合体の第１凝縮
留分に対する永点下冷却ダクト１７ｄを有して、同ダク
トの入口が分離器４の液体流出口４ｃと、かつ出口が第
１膨張装置１９とそれぞれ連通しており、かつ最後に中
間蒸発ダクト１７ｂを連絡管路１０７の媒介によつて中
間蒸発ダクト１０ｂと連通されて一部凝縮ダクト１７ａ
及び永点下冷却ダクト１７ｄと熱交換関係に有している
。
従つて、交換器１０のケーシングの内部即ち中間蒸発ダ
クト１０ｂ１連絡管路１０７及び交換器１７のケーシン
グの内部即ち中間蒸発ダクト１７ｂの間に順次に設けら
れた連通路は中間熱交換装置６０の中間蒸発通路を形成
していること、−相関関係に、もう一つの蒸発装置１９
が設けられて、同装置の上流側が永点下冷却ダクト１７
ｄの媒介によつて分離器４の液体流出口４ｃと連通して
いるのに、下流側が中間蒸発通路と連通して連絡管路１
０７へ開口している即ち通じていること。
対応する方式で第２図の装置によつて使用される冷却方
法は、サイクル混合体の分別凝縮が分離器４に対応する
第１段の分別凝縮と、分離器５に対応する最終段の分別
凝縮との間に行なわれる補助凝縮工程を包含する事実に
よつてのみ既述された方法とは違う。
相関関係に次の相違が挙げられる。
−サイクル混合体の分別凝縮は分離器４，１８及び５に
それぞれ対応する３段の分別凝縮を専ら包含し、そのた
めにサイクル混合体の既述された最後から２番目及び最
後の蒸気留分が今度は分離器１８及び５のそれぞれガス
流出口１８ｂ及び５ｂに於いてそれぞれ利用可能なサイ
クル混合体のそれぞれ第２及ひ第３蒸気留分に該当し、
またサイクル混合体の既述された最後から２番目及び最
後の凝縮留分が今度は分離器５の液体流出口５ｃ、及び
全凝縮ダクト８ａの出口に於いてそれぞれ利用可能なサ
イクル混合体のそれぞれ第３及ひ第４凝縮留分に該当す
る。
−サイクル混合体の第４凝縮留分は低圧ＬＰの下で再熱
されつつ蒸発通路９ｂ，９８，８ｂ，８７，７ｂを通つ
て流れている冷凍流のみと逆流関係にある第３蒸気留分
の熱交換によつてダクト８ａの内部に於いて得られる。
ーサイクル混合体の第３及ひ第４凝縮留分は膨張装置１
２及び１３内の低圧ＬＰまて完全に膨張させられ、膨張
させられた第４凝縮留分は既述された膨張通路を通つて
流れる冷凍流の最初の部分を形成するのに、膨張させら
れた第３凝縮留分が連絡管路９８の内部の冷凍流へ混入
される。
ーサイクル混合体の、分離器１８及び５のそれぞれ液体
流出口１８ｃ及ひ５ｃに於いてそれぞれ利用可能な第２
及ひ第３凝縮留分は、中間圧力下に加熱されつつ中間蒸
発通路１０ｂ，１０７，１７ｂを通つて流れている冷凍
流のみと逆流関係にあるサイクル流体の分離器４及び１
８のそれぞれ流出口４ｂ及び１８ｂに於いて利用可能な
第１及び第２蒸気留分のそれぞれ一部凝縮ダクト１７ａ
及び１０ａ内に於ける熱交換による一部凝縮によつて得
られる。
ーサイクル混合体の分離器４及び１８の液体流出口４ｃ
及ひ１８ｃに於いてそれぞれ利用可能な第１及び第２凝
縮留分は中間圧力■まて完全に膨張させられ、膨張装置
１１の内部に於いてこのように膨張させられた第２凝縮
留分は既述された中間冷凍流の最初の部分を形成するの
に、膨張装置１９の内部に於いて膨張させられた第１凝
縮留分は連絡管路１０７の中の中間冷凍流へ混入される
。
第３図に示されている冷却装置は第２図を参照して説明
されたのとは本質的に次の諸点によつて，区別される。
一圧縮装置１の他方の即ち第２の圧縮段ビは二つの圧縮
細分段１０１及び１０２を有して、両者のうちの一方１
０１の吸込側及び吐出し即ち送側がそれぞれ中間圧力１
Ｐ及び中間圧力■と高。圧ＨＰとの間の平均圧力ＭＰの
下で作動するのに、他方１０２の吸込側及び送出し即ち
吐出し側がそれぞれ平均圧力■及び高圧ＨＰに等しい圧
力に於いて作動する点、−補助凝縮器２１が設けられて
、同器の入口２１ａが第１細分段１０１の送出し即ち吐
出し側即ち出力側と連通しかつ同器が外部冷却剤を循環
させるための装置を有する点、−補助凝縮器２１の出口
２１ｂと連通している２相流入口２２ａ１第２細分段１
０２の吸込み側・即ち入力側と連通しているガス流出口
２２ｂ１及ひ液体流出口２２ｃを有する補助分離器２２
も設けられている点、−更に補助ポンプ２３が設けられ
て、同ポンプの上流側が補助分離器２２の液体流出口２
２ｃと連通しているのに、下流側が第１分離器４の２相
流入口４ａと連通している点。
相関関係に、第３図に従つて使用される冷却方法は第２
図を参照して説明されたのとは次の諸点によつて区別さ
れる。
−ダクト１５から進来し、かつ中間圧力まて再圧縮され
た圧縮装置１の第１段１″によつて送出される即ち吐出
される冷凍流と併合された再熱済中間冷凍流は、順次に
２回の圧縮処理の際に再び圧縮され、１回の前記処理が
圧力を中間圧力１Ｐに等しい最初の圧力から平均圧力Ｍ
Ｐまで上げるのに細分段１０１に於いて行なわれるのに
他方の圧縮処理が圧力を平均圧力■から高圧狸に等しい
最終圧力まて上けるのに細分段１０２に於いて行なわれ
る点、ーサイクル混合体が両圧縮段１０１及び１０２間
の補助凝縮器２１の内部に於て外部冷却剤との熱交換に
よつて平均圧力ＭＰの下で一部凝縮させられる点、−こ
のように一部凝縮させられたサイクル混合体が補助分離
器２２の内部に於いて、圧力を平均圧力狸から最終圧力
即まて上げる目的て再ひ圧縮されるのにガス流出口２２
ｂを通に最終圧縮段１０２へ送られるガス留分と、液体
流出口２２ｃを通してポンプ２３へ運はれる液体留分と
に分離される点、一この液体留分はポンプ２３の内部に
於いて平均圧力狸から高圧即に圧力を上げられるように
圧縮されかつ次いでサイクル混合体の分別凝縮の実施さ
れる前に圧縮装置１の吐出し即ち送出し側即ち出力側１
″ＢＩ：．凝縮器２との間て高圧即の下でサイクル混合
体へ直接に加えられる点。
第４図に示されている冷却装置は第２図を参照して説明
されたのとは本質的には次の諸点て区別される。
中間熱交換装置６０は交換器１７及び１０の内部にそれ
ぞれ順次に配置された一連の冷却ダクト１７ｃ及び１０
ｃから成る混合ガス用中間冷却通路を有し、従つてこの
通路は中間蒸発通路１０ｂ，１０７，１７ｂと熱交換関
係にある。
更にまた、この中間冷却通路１７ｃ，１０ｃは熱交換装
置６の冷却通路８ｃ，９ｃと連通している。相関関係に
、第４図の装置に対応する冷却方法は第２図に示されて
いる操作方法とは単に次の諸点によつてしか区別されな
い。処理される混合ガスの最初の冷却は、中間圧力ＩＰ
の下で再熱されつつ中間蒸発通路を通つて流れ一ている
中間冷凍流のみと逆流関係の熱交換によつて冷却通路１
７ｃ，１０ｃの内部に於いて実施されかつ次いで、この
同じ混合ガスの最終冷却は低圧ＬＰの下て再熱されつつ
蒸発通路９ｂ，９８，８ｂを通つて流れている冷凍流の
みと逆流関係の−熱交換によつて冷却通路８ｃ，９ｃの
内部に於いて実施される。
第５図には、第３図に示されている装置とは本質的には
次の１から６まての特徴によつて区別される他の混合ガ
ス（天然ガス）用冷却装置が示されている。
１ 中間熱交換装置６０は単一ケーシングを有する熱交
換器から成つており、前記ケーシングの内部にはサイク
ル混合体の第１及び第２の蒸気留分の一部凝縮ダクト１
７ａ及び１０ａ１及び，サイクル混合体の第１及び第２
の凝縮留分の永点下冷却ダクト１７ｄ及び１０ｄが配置
されている。
従つて交換装置６０のケーシングの内部はサイクルの中
間冷凍流の蒸発通路１０ｂ及び１７ｂ（７）機能を果た
す。相関関係に、連絡管路１０７は省かれかつ膨張弁１
１及び１９が単一熱交換器のケーシングの内部と直通し
ている。２熱交換器８及び９は単一ケーシングを有する
単一熱交換器１１０によつて置換されて、同ケーシング
の内部にはサイクル混合体の第３蒸気留分に対する全凝
縮ダクト８ａ１サイクル混合体の第３凝縮留分に対する
永点下冷却ダクト８ｄ、サイクル混合体の第４凝縮留分
に対する永点下冷却ダクト９ｄ、及び処理される混合ガ
ス（天然ガス）に対する冷却通路８ｃ，９ｃが配置され
ている。
従つて、単一熱交換器１１０のケーシングの内部はサイ
クルの冷凍流に対する膨張通路８ｂ及ひ９ｂの機能を果
たす。相関関係に、連絡管路９８は省かれ、かつ膨張弁
１２及び１３は交換器１１０のケーシングの内部と直通
している。３天然ガスに対する冷却通路内には、 ーー方ては、交換器７の冷却ダクト７ｃと、単一熱交換
器１１０の熱交換部８の冷却ダクト８ｃとの間に精留塔
（またはデメタナイザ）７３が配置されて、この塔が管
路７４を通してメタンよりも重い炭化水素Ｑ２＋を除去
することができ、−他方では、単一交換器１１０の熱交
換部８の冷却ダクト８ｃと熱交換部９の冷却ダクト９ｃ
との間に精留塔（またはデナイトロゼナイザ）８０が配
置されて、この塔が管路８１を通してちつ素／メタン（
Ｎ２／Ｃ１）混合体を除去することができる。
相関関係に、塔７３の頂上７５は管路７８を通つて熱交
換器１１０の冷却ダクト８ｃと連通しているので、冷却
ダクト７ｃはこの同じ塔７３の頭部即ち頂上と連通して
いる。
更にまた塔８０の底部液だめは管路８５を通つて熱交換
器１１０の冷却ダクト９ｃと連通しているのに、天然ガ
スは対する冷却ダクト８ｃは管路８２及び膨張弁８３を
通つて塔８０の頂上即ち頭部と連通している。天然ガス
に対する冷却通路７ｃ，８ｃ，９ｃの上流側は脱水器７
２と連通している。
】 脱水器７２への入口は予冷熱交換器７１からの出口
と連通しており、後者はサイクル混合体の第１凝縮留分
の一部を一部蒸発させるための通路７１ｂと熱交換関係
に予冷ダクト７１ｃを有している。
通路７１ｂへの入口は管路８８、塔８０の頂上即ち頭部
から管路８１を経て進来するちつ素に富んだガス留分（
Ｎ２／Ｃ１）に対する再熱通路９９を有する永点下冷却
熱交換器８９、及び膨張弁９０の媒介によつて第１分離
器４からの液体流出口４ｃと連通している。通路７１ｂ
からの出口は管９１を通つて補助分離器２２への２相流
入口と連通している。５精留塔７３の頂上７５は一方て
は膨張弁１０５の装架されている連絡管路７６を通つて
塔８０の底部液ためと連通し、他方では管路７７及び膨
張弁８４を通つて同じ塔８０の頂上即ち頭部と連通して
おり、連絡管路７６は塔８０を加熱するのに準備された
ガス留分を同塔へ送ることができる。
天然ガスを凝縮させるための熱交換器が管路７９の中に
配置され、かつ塔８０から管路８１を通つて来るちつ素
に富んだガス留分を加熱するための通路７９ａと熱交換
関係に凝縮通路７９ｃを有している。対応する方式で、
第５図に示されている装置に使用される冷却方法は第３
図を参照して説明された方法とは次の１から４までの特
徴によつて区別される。
１天然ガスは、熱交換器７１の蒸発通路７１ｂの内部に
於いて平均圧力ＭＰの下で一部蒸発させられつつ、サイ
クル混合体の（分離器４の液体流出口４ｃに於て利用可
能な）第１凝縮留分の一部と逆流関係の熱交換によつて
熱交換器７１のダクト７１ｃの内部に於いて予冷される
。
この目的のために、サイクル混合体の第１凝縮留分の一
部が分離器４の液体流出口４ｃから管路８８を通して取
入れられ、熱交換器８９の内部に於いて塔８０の出口か
ら管路８１を通つて進来しかつ加熱されつつある天然ガ
スのちつ素に富んだガス留分との熱交換によつて永点下
に冷却され、かつ遂には弁９０の内部に於いて平均圧力
ＭＰまで膨張させられる。第１凝縮留分のこの一部蒸発
させられた部分は交換器７１の出口から管路９１を通し
て取出され、かつ補助分離器２２の内部に於いて両圧縮
細分段１０１及び１０２間で一部凝縮させられ終つたサ
イクル混合体に加えられるように同分離器へ運び戻され
る。補助分離器２２の内部に於いて、管路９１から進来
しかつ補助凝縮器２１の出口２１ｂから進来する一部凝
縮させられたサイクル混合体に加えられた前記の一部蒸
発させられた部分は圧縮段１０２へ送られるガス留分を
、ポンプ２３の内部に於いて高圧ＨＰに圧縮される液体
留分とに分離される。２交換器７１の内部に於いて予冷
されてから、かつ熱交換装置６の内部に於いて冷却され
るのに先立つて天然ガスは脱水器７２の内部に於いて脱
水される。
３交換器７の内部に於いて予冷されてから、天然ガスは
一方では管路７４を通してメタンよりも重い炭化水素（
Ｃ２つを、かつ他方では管路７５を通して前記炭化水素
中の純粋にされた天然ガスを分離するために塔７３の内
部に於いて精留処理を受けさせられる。
このようにして純粋にされた天然ガスの大部分は管路７
８を通して熱交換器１１０の冷却通路８ｃ，９ｃへ送ら
れる。このように純粋にされた天然ガスの他の部分は管
路７６を通して塔８０の底部液だめへ、かつ管路７７を
通して塔８０の頂上即ち頭部へ直接に選ばれる。管路７
７を通して送られる部分は交換器７９の内部に於いて、
塔８０の頂上即ち頭部から管路８１を通つて進来して再
熱されているちつ素に富んだガス留分との熱交換によつ
て凝縮させられる。４冷却ダクト８ｃから進来して弁８
３の内部に於いて低圧まで陛張させられる凝縮済み天然
ガスは塔８０の頂上へ送入される。
天然ガスの管路７６及び７７にある部分も塔８０へ送入
される前に８４及び１０５の内部に於いてそれぞれ膨張
させられる。塔８０の中では液化された天然ガスのちつ
素除去が行なわれる。相関関係に管路８１を通して、ち
つ素に富んだガス留分が、装置から除去される即ち排出
される前に交換器７９及び８９の内部に於いて順次に加
熱されるように取出される。液化されかつちつ素を除去
された天然ガスは塔８０の底部液だめから管路８５を通
して取出されかつ交換器１１０のダクト９ｃの内部に於
いて永点下に冷却される。液化された天然ガスは膨張弁
８６の内部に於いて膨張させられてから遂には貯蔵タン
ク即ち容器の方へ冷却装置から取出される。例示の目的
で、表１及び２が第５図の冷却装置の種々の操作パラメ
ータ即ち作動パラメータを取纒めて、下に掲げられてい
る。
この装置に於いて使用圧力は（有効バールで表わされて
）次の通りである。
即＝約４賄効バール、ＬＰ＝約１．４有効バール、Ｗ＝
約６有効バール、■＝約１賄効バール。
冷凍サイクルの高圧と低圧との間の単一中間圧力の場合
に説明された冷却方法は本発明の一般定義に就いて次の
ｉ），ｊ）及びｋ）を付言することによつて範囲を拡げ
られても構わない。ｉ サイクル混合体の前記中間凝縮
留分と第１凝縮留分との間にある中間の少くとも他の凝
縮留分が、同留分に先行する蒸気留分の、前記中間圧力
と高圧との間にある他の中間圧力の下て再熱または加熱
されつつ前記中間圧力の下で前記冷凍流とは異なる他の
中間流と逆流関係の熱交換による一部凝縮によつて得ら
れる。
ｊ サイクル混合体の前記他の中間凝縮留分に先行する
少くとも一凝縮留分の少くとも一部は前記他の中間圧力
まで膨張させられて、前記他の中間冷凍流の少くとも一
部を形成する。
ｋ前記冷凍流と、かつ前記中間冷凍流と組合わされかつ
前記他の中間圧力まで再圧縮された前記他の中間冷凍流
は圧力を前記他の中間圧力から高圧まで土げるのに再び
圧縮される。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に従つて天然ガスを冷却するための装置
を示す略図てあり、また第２乃至５図はそれぞれ本発明
に従つて天然ガスを冷却するための装置の略図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 低圧から高圧に圧縮され、外部冷却剤で前記高圧下
    で冷却された後、低圧に膨張される複数の成分を含有す
    るサイクル混合体の単一な冷却閉路サイクルにより、ガ
    ス混合体を圧力下で液化過冷する方法に於て、高圧下で
    前記サイクル混合体の多段分別凝縮を実施する工程を包
    含し、同工程は前記サイクル混合体を外部冷却剤との熱
    交換によつて一部凝縮し、かつその一部凝縮されたサイ
    クル混合体を第１凝縮留分と第１蒸気留分とに分離し、
    前段の分別凝縮の温度より低い温度で少なくとももう一
    つの段へ前記第１蒸気留分を導入し、前記もう一つの段
    が、イ 第１蒸気留分を一部凝縮する工程と、ロ この
    一部凝縮された留分を次の凝縮留分と蒸気留分に分離す
    る工程と、ハ 第１凝縮留分を前記低圧と前記高圧の間
    の圧力に膨張する工程と、ニ この膨張留分を中間冷却
    蒸気流の少なくとも一部として用い第１蒸気留分及び第
    １凝縮留分を逆流間接熱交換関係で過冷する工程とを有
    し、少なくとも最後の凝縮留分で熱交換器を通して圧力
    下でガス混合体を液化過冷することを特徴とするガス混
    合体冷却方法。 ２ ａ 低圧及び高圧下にそれぞれ作動する吸込み側及
    び送出し側を有する圧縮装置、ｂ 前記圧縮装置の送出
    し側即ち吐出し側、即ち出力側と連通している入口、及
    び外部冷却剤を循環させるための装置を有する凝縮器、
    ｃ 直列に配置されて各々が２組流入口、液体流出口及
    びガス流出口を有し、最初のものの２相流入口が前記凝
    縮器の出口と連通し、かつ最後のものの２相流入口が最
    後から２番目のもののガス流出口と連通してる複数の分
    離器、ｄ 一方には前記分離器のうちの最後の分離器の
    前記ガス流出口と連通している入口を有する少くとも１
    条の凝縮ダクトを、他方には少くとも前記凝縮ダクトと
    熱交換関係にある蒸発通路を、かつ最後に前記蒸発通路
    と熱交換関係にある冷却通路を有して少くとも前記最後
    の分離器と協力する熱交換装置、ｅ 複数の膨張装置に
    して、最後の膨張装置及び最後から２番目の膨張装置の
    上流側がそれぞれ前記凝縮ダクトの出口及び前記最後の
    分離器の前記液体流出口と連通しており、一方、最後の
    膨張装置及び最後から２番目の膨張装置の下流側が前記
    蒸発通路を連通しているように配置された膨張装置、及
    びｆ 上流側が前記蒸発通路と連通しかつ下流側が前記
    圧縮装置の吸込み側と連通している戻り管路を有し、混
    合ガスを冷却する装置にして、ｇ 前記圧縮装置は少く
    とも一方の段と他方の段とを有し、前記一方の段の吸込
    み側及び送出し側がそれぞれ前記低圧及び前記低圧と前
    記高圧との間の中間圧力下に作動し、かつ前記他方の段
    の吸込み側及び吐出し側がそれぞれ前記中間圧力及び前
    記高圧下に作動するものであること、ｈ 前記熱交換装
    置とは別個の少くとも一つの中間熱交換装置が設けられ
    て、同装置は少くとも最初の前記分離器の後方に設けら
    れた中間分離器の前記２相流入口と連通している出口、
    及び前記中間分離器の前方の分離器の前記ガス流出口と
    連通している入口を有する少くとも１条の部分凝縮ダク
    トを一方に、かつ少くとも前記部分凝縮ダクトと熱交換
    関係にある中間蒸発通路を他方に有していること、ｉ
    最後から２番目の前記膨張装置の上流に設けられた少く
    とも一つの中間膨張装置の上流側が前記中間分離器の前
    にある分離器の前記液体流出口と連通しており、一方、
    前記中間膨張装置の下流側が前記中間蒸発通路と連通し
    ていること、及びｊ 少くとも１条の中間戻り管路が設
    けられて、同管路の上流側が前記中間蒸発通路と連通し
    ており、一方、同管路の下流側が前記他方の圧縮段の吸
    込み側即ち入力側と連通し、前記他方の圧縮段の吸込み
    側即ち入力側が前記一方の圧縮段の送出し側即ち吐出し
    側即ち出力側と連通していることを特徴とするガス混合
    体冷却装置。
JP50065220A 1974-05-31 1975-05-30 混合ガスを冷却する方法及び装置 Expired JPS6049828B2 (ja)

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