(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化天然ガス中の低沸点を有する成分の濃度を減少させる方法であって、
初期液化温度及び初期液化圧力の初期ＬＮＧ流を供給することと、
温度を下げ且つ前記ＬＮＧ流を動的に減圧し、第１の膨張したＬＮＧ流を得るために、前記初期ＬＮＧ流を第１熱交換器及び第１液体膨張器に貫流させることと、
蒸気相を含む第２の膨張したＬＮＧ流を得るために、前記第１の膨張したＬＮＧ流を第２液体膨張器内で減圧することと、
フラッシュ平衡分離を行って、第１蒸気流と第１液体流とを得るために、前記第２の膨張したＬＮＧ流を第１分留前容器に送ることと、
膨張した第１蒸気流を生成するために、第１蒸気膨張器において前記第１分留前容器からの前記第１蒸気流を減圧することと、
膨張した前記第１蒸気流を分留塔に注入し、膨張した前記第１蒸気流が前記分留塔の上部に導入されることと、
蒸気相を含む第２液体流を得るために、第３液体膨張器において前記第１液体流を減圧することと、
第２蒸気流及び第３液体流を供給するために、フラッシュ平衡分離のための第２分留前容器において前記第２液体流を分離することと、
前記第２蒸気流及び前記第３液体流を前記分留塔に導入することと、
第３蒸気流を前記分留塔の上部から除去することと、
第４液体流を前記分留塔の下部から除去することと、
前記第３蒸気流の１つの少なくとも一部を前記第１熱交換器に貫流させて前記初期ＬＮＧ流を冷却することと、
を含む方法。
【請求項２】
前記初期ＬＮＧ流を冷却するために、前記第３蒸気流の少なくとも一部を前記第１熱交換器に貫流させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記初期ＬＮＧ流、及び、少なくとも部分的に蒸発した第３液体流を冷却するために、前記第３液体流の少なくとも一部を前記第１熱交換器に貫流させることと、
熱負荷を前記分留塔に供給するために、前記部分的に蒸発した第３液体流を前記分留塔に注入することと、
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
フラッシュ平衡分離を行って第４蒸気流及び第５液体流とするために、前記第３液体流の少なくとも一部を、前記第１熱交換器に貫流させて第３の分留前容器に送ることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第２分留前容器及び前記分留塔と流体連通する第２蒸気膨張器を提供することであって、前記第２蒸気膨張器は、膨張した第２蒸気流を得るために前記第２蒸気流を動的に減圧する、前記第２分留前容器及び前記分留塔と流体連通する第２蒸気膨張器を提供することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
膨張した混合蒸気流を得るために、膨張した前記第１蒸気流と膨張した前記第２蒸気流とを混合することと、
膨張した前記混合蒸気流を前記分留塔の上部に導入することと、
をさらに含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第４蒸気流と前記第５液体流とを前記分留塔に導入すること、
をさらに含む請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記第４液体流は、低沸点成分を除去するために必要な蒸気を前記分留塔に供給することを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１及び第２分留前容器は、フラッシュドラムである、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１及び第２分留前容器は、トレイを含んでいない、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１又は第２蒸気流の少なくとも一部、及び、前記第３液体流の少なくとも一部は、前記初期ＬＮＧ流を冷却するために前記第１熱交換器に貫流される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記第３液体流の他の一部は、前記分留塔の上部に導入される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第３蒸気流は、窒素富化流である、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第４蒸気流及び前記第５液体流は、前記分留塔の下部に導入される、請求項７に記載の方法。
【請求項１５】
前記初期ＬＮＧ流は窒素を含み、前記第１蒸気流及び前記第２蒸気流は、前記初期ＬＮＧ流に存在する窒素の６０重量％以上をそれぞれ含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記初期ＬＮＧ流は窒素を含み、前記第１蒸気流及び前記第２蒸気流は、前記初期ＬＮＧ流に存在する窒素の９５重量％以上をそれぞれ含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記第４蒸気流及び前記第５液体流は、前記分留塔における、前記第３液体流が導入される前記分留塔の位置の下部に導入される、請求項７に記載の方法。
【請求項１８】
液化天然ガス中の低沸点を有する成分の濃度を減少させる方法であって、
温度を下げ且つＬＮＧ流を動的に減圧し、第１の膨張したＬＮＧ流を得るために、初期ＬＮＧ流を第１熱交換器及び第１液体膨張器に貫流させることと、
蒸気相を含む第２の膨張したＬＮＧ流を得るために、前記第１の膨張したＬＮＧ流を第２液体膨張器内で減圧することと、
フラッシュ平衡分離を行って、第１蒸気流と第１液体流とを得るために、前記第２の膨張したＬＮＧ流を第１分留前容器に送ることと、
膨張した第１蒸気流を得るために、第１蒸気膨張器において前記第１蒸気流を減圧することと、
膨張した前記第１蒸気流を分留塔に導入することと、
蒸気相を含む第２液体流を得るために、第３液体膨張器において前記第１液体流を減圧することと、
第２蒸気流及び第３液体流を供給するために、フラッシュ平衡分離のための第２分留前容器において前記第２液体流を分離することと、
膨張した第２蒸気流を得るために、第２蒸気膨張器において前記第２蒸気流を減圧することと、
膨張した混合蒸気流を得るために、膨張した前記第１蒸気流と膨張した前記第２蒸気流とを混合することと、
膨張した前記混合蒸気流を前記分留塔の上部に導入することと、
前記第３液体流の少なくとも一部を前記分留塔に導入することと、
第３蒸気流を前記分留塔の上部から除去することと、
第４液体流を前記分留塔の下部から除去することと、
前記第３蒸気流の１つの少なくとも一部を前記第１熱交換器に貫流させて前記初期ＬＮＧ流を冷却することと、
を含む方法。
【請求項１９】
フラッシュ平衡分離を行って第４蒸気流及び第５液体流とするために、前記第３液体流の少なくとも一部を、前記第１熱交換器に貫流させて第３分留前容器に送ることと、
前記第４蒸気流及び前記第５液体流を、前記分留塔に導入することと、
をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１、第２、及び第３の分留前容器は、フラッシュドラムである、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記初期ＬＮＧ流は窒素を含み、前記第１蒸気流及び前記第２蒸気流は、前記初期ＬＮＧ流に存在する窒素の６０重量％以上をそれぞれ含んでいる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記初期ＬＮＧ流は窒素を含み、前記第１蒸気流及び前記第２蒸気流は、前記初期ＬＮＧ流に存在する窒素の９５重量％以上をそれぞれ含んでいる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
液化天然ガス中の低沸点を有する成分の濃度を減少させる方法であって、
温度を下げ且つＬＮＧ流を動的に減圧し、第１の膨張したＬＮＧ流を得るために、初期ＬＮＧ流を第１熱交換器及び第１液体膨張器に貫流させることと、
蒸気相を含む第２の膨張したＬＮＧ流を得るために、前記第１の膨張したＬＮＧ流を第２液体膨張器内で減圧することと、
第１蒸気流と第１液体流とを得るために、前記第２の膨張したＬＮＧ流を第１フラッシュドラムに送ることと、
膨張した第１蒸気流を得るために、第１蒸気膨張器において、前記第１フラッシュドラムからの前記第１蒸気流を減圧することと、
膨張した前記第１蒸気流を分留塔に導入することと、
蒸気相を含む第２液体流を得るために、第３液体膨張器において前記第１液体流を減圧することと、
第２蒸気流及び第３液体流を得るために、第２フラッシュドラムにおいて前記第２液体流を分離することと、
膨張した第２蒸気流を得るために、第２蒸気膨張器において前記第２蒸気流を減圧することと、
膨張した混合蒸気流を得るために、膨張した前記第１蒸気流と膨張した前記第２蒸気流とを混合することと、
膨張した前記混合蒸気流を前記分留塔の上部に導入することと、
前記第３液体流の第１部分を前記分留塔に導入することと、
第４蒸気流及び第５液体流を得るために、前記第３液体流の第２部分を、前記第１熱交換器に貫流させて第３フラッシュドラムに送ることと、
前記第４蒸気流及び前記第５液体流を、前記分留塔の下部に導入することと、
第３蒸気流を前記分留塔の上部から除去することと、
第４液体流を前記分留塔の下部から除去することと、
前記第３蒸気流の１つの少なくとも一部を、前記第１熱交換器に貫流させて前記初期ＬＮＧ流を冷却することと、
を含む方法。
【請求項２４】
前記初期ＬＮＧ流は窒素を含み、前記第１蒸気流及び前記第２蒸気流は、前記初期ＬＮＧ流に存在する窒素の６０重量％以上をそれぞれ含んでいる、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記初期ＬＮＧ流は窒素を含み、前記第１蒸気流及び前記第２蒸気流は、前記初期ＬＮＧ流に存在する窒素の９５重量％以上をそれぞれ含んでいる、請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［発明の背景］
［発明の分野］
本実施形態は一般的に、液化された炭化水素流体、及び前記流体を処理する方法及び装置に関する。さらに詳細には、本実施形態は、天然ガス液化プラント内で処理される炭化水素流から窒素及び／又はヘリウム等の低沸点を有する成分を除去することに関する。
［関連技術の説明］
天然ガスは、地下坑井から得られる重要なエネルギー源であるが、窒素及びヘリウム等の不純物を含有する場合がある。このような状況において、窒素除去等の不純物の抽出を行うことができる。天然ガス中にはヘリウムも存在する可能性があり、ヘリウムを分離してヘリウム回収プラント内でさらに処理することができる。
【０００２】
未処理の天然ガスは主にメタンを含有する。また、少量のエタン、プロパン、ｎ−ブタン、イソブタン、及びより重い炭化水素、並びに水、窒素、ヘリウム、水銀、及び酸性ガス（二酸化炭素、硫化水素、及びメルカプタン等）も含有し得る。
【０００３】
天然ガスは、その正確な成分に応じて、約−１６１℃まで冷却することにより液化天然ガス（ＬＮＧ）に変換することができる。これにより、体積は、標準的な条件で、もとの体積の約１／６００まで減少する。この体積の減少により、輸送をより経済的なものにする。このような液化天然ガス（ＬＮＧ）は、航海中の船舶上に配置された低温貯蔵タンクに移すことができる。天然ガスを液化するために必要な冷蔵設備の製造は、一般的に、ＬＮＧ液化プラント内で最も高価なものの１つである。
【０００４】
ＬＮＧ中に窒素が存在することにより、輸送コストが増加し、天然ガスの発熱量が減少し得る。窒素汚染に対する一般的な解決策は、窒素の除去である。抽出された窒素を含有する流れは、炭化水素を含有する。含まれる炭化水素は、燃料ガス流中に混入させる等の目的のために使用することができる。
【０００５】
天然ガス中にヘリウムが存在する可能性があり、このヘリウムは製品として回収可能である。ヘリウムは、ヘリウム富化ガス流を生成する方法を用いて、天然ガスから分離してもよい。分離されたヘリウム富化ガス流は、その後、ヘリウム回収設備内でさらに処理することができる。
【０００６】
上記を鑑み、ＬＮＧ流の窒素濃度を減少させ、ＬＮＧ流からヘリウム富化流を抽出し、且つＬＮＧ液化プラントの冷蔵の必要性を低減するための効果的な方法を提供することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明の上述の特徴を詳細に理解できるように、上記で簡単に要約した本発明について、実施形態を参照しながらより具体的に説明することができる。これらの実施形態のいくつかは、添付の図面で例示されている。しかしながら、添付の図面は、本発明の典型的な実施形態を例示するものにすぎない。従って、添付の図面は本発明の範囲を制限するものとして認識されない。なぜなら、本発明は他の同等に有効な実施形態を認めることがきるからである。
【図１】全体的なＬＮＧ液化設備の主要構成要素を示す、一般的なＬＮＧ液化プラントのブロックフローチャートである。
【図２】エンドフラッシュ（ｅｎｄｆｌａｓｈ）部が窒素をＬＮＧから除去できる一実施形態を示している。
【図３】ＬＮＧ液化プラント内の窒素及び／又はヘリウム除去プロセスの実施形態を示している。
【図４】ＬＮＧ液化プラント内の窒素及び／又はヘリウム除去プロセスの実施形態を示している。
【図５】ＬＮＧ液化プラント内の窒素除去及び／又はヘリウム回収プロセスの実施形態を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［詳細な説明］
以下に、詳細な説明を行う。添付された請求項のそれぞれは、個別の発明を定義するものである。この個々の発明は、侵害目的のため、各請求項に明記された様々な要素または制限の均等物を含むものとして認識される。以下の「発明」の参照は全て、文脈により、一定の特定の実施形態だけを参照する場合もあり得る。他の場合は、本「発明」の参照は、１つ以上であるが必ずしも全てではない請求項に記載された主題を参照するものとして認識されよう。これらの発明のそれぞれについて、特定の実施形態、バージョン及び実施例を含みながら、以下にさらに詳細に説明するが、これらの発明は、これらの実施形態、バージョン又は実施例に制限されない。このような実施形態、バージョン又は実施例は、本特許に含まれる情報を入手可能な情報及び技術と組み合わせれば、当業者がこれらの発明を作製及び使用できるように、含むものである。
【０００９】
本発明の実施形態は、液化天然ガス中の窒素濃度を減少させる方法である。本方法は、初期ＬＮＧ流を第１熱交換器及び第１液体膨張器に貫流させて温度を下げ且つＬＮＧ流を動的に減圧して第１の膨張したＬＮＧ流を得ることと、前記第１の膨張したＬＮＧ流を第２静的液体膨張器内で減圧して蒸気相を含有する第２の膨張したＬＮＧ流を得ることと、前記第２の膨張したＬＮＧ流を１つ以上の分留前容器に送ってフラッシュ平衡分離を行い、窒素濃度が増加した１つ以上の蒸気流と窒素濃度が減少した液体流とを得ることとを含む。前記窒素濃度が減少した液体流を供給物として分留塔内に流入させ、前記分留塔への前記供給物と比べて窒素に富む流れを前記分留塔の上部から取り除き、前記初期ＬＮＧ流と比べて窒素濃度の減少したＬＮＧ生成物流を前記分留塔の下部から取り除く。前記１つ以上の分留前容器からの前記蒸気流又は前記液体流の１つの少なくとも一部を前記第１熱交換器に貫流させて、前記初期ＬＮＧ流を冷却する。
【００１０】
また、本方法は、１つ以上の分留前容器からの蒸気流の少なくとも１つを、１つ以上の蒸気膨張器内で動的に減圧することも含んでもよい。
さらに別の実施形態は、液化天然ガス中のヘリウムを回収し且つ窒素濃度を減少させる方法である。本方法は、初期ＬＮＧ流を第１熱交換器及び第１液体膨張器に貫流させて、温度を下げ且つ前記ＬＮＧ流を動的に減圧し、第１の膨張したＬＮＧ流を得ることにより、達成される。前記第１の膨張したＬＮＧ流を第２静的液体膨張器内で減圧し、蒸気相を含有する第２の膨張したＬＮＧ流を得る。前記第２の膨張したＬＮＧ流を、１つ以上のヘリウムフラッシュドラム（ｈｅｌｉｕｍ  ｆｌａｓｈ  ｄｒｕｍ）に流入させてフラッシュ平衡分離を行い、ヘリウム富化蒸気流及びヘリウム濃度が減少したＬＮＧ流を得る。前記ヘリウム濃度が減少したＬＮＧ流を１つ以上の分留前容器に流入させてフラッシュ平衡分離を行い、窒素富化蒸気流及び窒素濃度が減少した液体流を得る。前記１つ以上の分留前容器からの前記蒸気流と前記液体流の少なくとも一部を分留塔に流入させ、前記分留塔への供給物と比べて窒素に富む蒸気流を前記分留塔の上部から除去し、前記初期ＬＮＧ流と比べて窒素濃度が減少したＬＮＧ生成物流を前記分留塔下部から除去する。前記１つ以上の分留前容器からの前記蒸気流又は前記液体流の少なくとも１つを前記第１熱交換器に貫流させて、初期ＬＮＧ流を冷却する。
【００１１】
さらに、ヘリウム富化蒸気流をヘリウム回収設備内で処理することができる。前記窒素富化蒸気流は燃料ガスに使用することができる。
本方法は、さらに、１つ以上のヘリウムフラッシュドラム又は１つ以上の分留前容器からの蒸気流の少なくとも１つを、１つ以上の蒸気膨張器内で動的に減圧することを含み得る。本方法は、さらに、ヘリウム濃度が減少したＬＮＧ流を第２熱交換器に貫流させて、１つ以上の分留前容器に流入させる前に冷却することを含む。ヘリウム濃度が減少したＬＮＧ流を第２熱交換器に貫流させる場合、１つ以上の分留前容器からの蒸気流又は液体流の少なくとも１つ、ヘリウム富化蒸気流、又は分留塔からの窒素富化蒸気流を第２熱交換器に貫流させて、ヘリウム濃度が減少したＬＮＧ流を１つ以上の分留前容器に流入させる前に冷却する。
【００１２】
本発明の代替的実施形態は、初期液化温度及び初期液化圧力の初期ＬＮＧ流を含む。前記初期ＬＮＧ流を第１熱交換器及び第１液体膨張器に貫流させて、温度を下げ且つＬＮＧ流を動的に減圧し、初期液化温度及び初期液化圧力以下の温度及び圧力を有する第１の膨張したＬＮＧ流を得る。前記第１の膨張したＬＮＧ流を第２液体膨張器内でさらに減圧し、蒸気相を含有する第２の膨張したＬＮＧ流を得る。前記第２の膨張したＬＮＧ流を第１分留前容器に流入させてフラッシュ平衡分離を行い、低沸点成分の濃度が増加した第１蒸気流と低沸点成分の濃度が減少した第３液体流とを得る。前記分留前容器からの第１蒸気流又は第３液体流のいずれかの少なくとも一部を第１熱交換器に貫流させて、初期ＬＮＧ流を冷却する。第１熱交換器を貫流した前記第１蒸気流及び前記第３液体流を分留塔に流入させ、分留塔から、前記初期ＬＮＧ流と比べて低沸点成分の濃度が増加した第２蒸気流を除去し、前記初期ＬＮＧ流と比べて低沸点成分の濃度が減少した第４液体流を除去する。
【００１３】
前記第１分留前容器は、前記第２の膨張したＬＮＧ流の多段階分留前処理を行うことができる。前記第４液体流の窒素濃度は、１．５モル％以下であり得る。前記第２蒸気流は、前記第１熱交換器を通過する前記初期ＬＮＧ流を冷却するか、又は前記第１熱交換器を通過する前記初期ＬＮＧ流に「冷熱エネルギー」を供給することができる。第２液体膨張器は静的膨張をもたらし、第２の膨張したＬＮＧ流を得ることができる。
【００１４】
前記第４液体流の一部を前記第１熱交換器に貫流させて、前記第４液体流の一部を前記分留塔内に注入する前に、冷熱エネルギーを前記初期ＬＮＧ流に供給することができる。また、前記第４液体流の一部を前記第１熱交換器から後続の分留前容器に送り、前記分留塔内に流入させる前にフラッシュ平衡分離を行って後続の蒸気流及び液体流にすることができる。
【００１５】
第１蒸気膨張器は、前記第１分留前容器及び前記分留塔と流体連通し、前記第１蒸気膨張器は、前記第１蒸気流を前記分留塔内に注入する前に減圧する。前記第１蒸気膨張器は、前記第１蒸気流の動的膨張をもたらすことができる。膨張した前記第１蒸気流はその後、分留塔上部に流入させることができる。
【００１６】
前記第１分留前容器と流体連通し、且つ前記第１分留前容器の後に配置される第２分留前容器を、前記第１分留前容器と前記第２分留前容器との間に配置されて双方と流体連通する第３液体膨張器とともに、提供することができる。前記第３液体流を前記第３液体膨張器内で減圧し、蒸気相を含有する第５液体流を得ることができる。該第５液体流を前記第２分留前容器に流入させてフラッシュ平衡分離を行い、前期第５液体流と比べて低沸点成分濃度が増加した第３蒸気流、及び、前記第５液体流と比べて低沸点成分濃度が減少した第６液体流を形成する。前記第３蒸気流及び前記第６液体流は、その後、前記分留塔に流入させることができる。前記第３液体膨張器は静的膨張をもたらし、前記第５液体流を得る。
【００１７】
前記第２分留前容器及び前記分留塔と流体連通する第２蒸気膨張器を提供することができる。前記第２蒸気膨張器は、前記分留塔内に注入する前に前記第３蒸気流を減圧する。前記第２蒸気膨張器は、前記第３蒸気流の動的膨張をもたらすことができる。
【００１８】
前記第６液体流の一部を前記第１熱交換器に貫流させて、冷熱エネルギーを前記初期ＬＮＧ流に供給し、前記第６液体流の温度より温かい第７流を得ることができる。該第７流を前記分留塔に流入させることができる。前記第７流は、低沸点成分を揮散させるために必要な蒸気を前記分留塔に供給することができる。
【００１９】
本方法は、さらに、前記第２分留前容器と流体連通する第３分留前容器を提供すること、前記第７流を前記第３分留前容器に送ってフラッシュ平衡分離を行い、前記第６液体流と比べて低沸点成分濃度が増加した第４蒸気流、及び前記第６液体流と比べて低沸点成分濃度が減少した第８液体流を得ること、並びに前記第４蒸気流及び前記第８液体流を前記分留塔内に流入させることを含む。
【００２０】
前記第８液体流を前記分留塔下部に流入させることができる。前記第４蒸気流は、低沸点成分を揮散させるために必要な蒸気を前記分留塔に供給することができる。
本方法は、さらに、前記第１分留前容器と流体連通し且つ前記第１分留前容器の前に配置される第１ヘリウムフラッシュドラムを提供すること、蒸気を含有する前記第２の膨張したＬＮＧ流を前記第１ヘリウムフラッシュドラムに送ってフラッシュ平衡分離を行い、第１ヘリウム富化蒸気流及び第１ヘリウム貧化液体流を得ること、及び前記第１ヘリウムフラッシュドラムと前記第１分留前容器との間に配置されて双方と流体連通する第４液体膨張器を提供すること、及び前記第１分留前容器内に流入させる前に前記第１ヘリウム貧化液体流を前記第４液体膨張器内で減圧することを含み得る。前記第４液体膨張器は、前記第１ヘリウム貧化液体流を前記第１分留前容器へ流入させる前に、前記第１ヘリウム貧化液体流に静的膨張をもたらすことができる。
【００２１】
いくつかの実施形態において、前記初期ＬＮＧ流中に含有されるヘリウムの少なくとも４０％が、前記第１ヘリウム富化蒸気流中に抽出され、含有され又は存在する。前記第１ヘリウム富化蒸気流を前記第１熱交換器に貫流させて、冷熱エネルギーを前記初期ＬＮＧ流に供給することができる。
【００２２】
前記第１ヘリウムフラッシュドラムは、多段階フラッシュ平衡分離を行い、少なくとも１つのヘリウム富化蒸気流及び少なくとも１つのヘリウム貧化液体流を得ることができる。
【００２３】
本方法は、さらに、前記第１ヘリウムフラッシュドラムと流体連通して前記第１ヘリウム富化蒸気流を第１熱交換器の前に減圧する第３蒸気膨張器を含み得る。前記第３蒸気膨張器は、前記第１ヘリウム富化蒸気流の動的膨張をもたらすことができる。
【００２４】
第２熱交換器は、前記第１ヘリウムフラッシュドラムと前記第４液体膨張器との間に配置されて双方と流体連通し、前記第１ヘリウム富化蒸気流との交差熱交換により前記第１ヘリウム貧化液体流を冷却することができる。前記第２蒸気流を前記第２熱交換器内に貫流させて、冷熱エネルギーを前記第１ヘリウム貧化液体流に供給することができる。前記第６液体流の一部を前記第１熱交換器の前に前記第２熱交換器内に貫流させて、冷熱エネルギーを前記第１ヘリウム貧化液体流に供給することができる。
【００２５】
また、本方法は、前記第２分留前容器と前記分留塔との間に配置されて双方と流体連通し、前記第１ヘリウム富化蒸気流との熱交換により前記第３蒸気流を冷却することができる第３熱交換器を提供することも含み得る。前記第１ヘリウム富化蒸気流の少なくとも一部を前記第３熱交換器に貫流させて、前記第３蒸気流が前記分留塔に流入する前に冷熱エネルギーを前記第３蒸気流に供給することができる。
【００２６】
また、本方法は、前記第１ヘリウムフラッシュドラムと前記第４液体膨張器との間に配置されて双方と流体連通する第２ヘリウムフラッシュドラム、及び前記第１ヘリウムフラッシュドラムと前記第２ヘリウムフラッシュドラムとの間に配置されて双方と流体連通する第５液体膨張器も含み得る。第１ヘリウム貧化液体流を第５液体膨張器内で減圧し、蒸気相を含有する第２ヘリウム貧化液体流を得ることができる。前記第２ヘリウム貧化液体流を第２ヘリウムフラッシュドラムに流入させてフラッシュ平衡分離を行い、前記第１ヘリウム貧化液体流と比べてヘリウム濃度が増加した第２ヘリウム富化蒸気流と、前記第１ヘリウム貧化液体流と比べてヘリウム濃度が減少した第３ヘリウム貧化液体流を形成することができる。前記第２ヘリウム富化蒸気流を前記第１ヘリウム富化蒸気流と混合することができ、且つ前記第１分留前容器内に流入させる前に前記第３ヘリウム貧化液体流を前記第２熱交換器及び前記第４液体膨張器に貫流させることができる。前記第５液体膨張器は静的膨張をもたらし、前記第２ヘリウム貧化液体流を得ることができる。
【００２７】
各図を参照すると、図１は、一般的なＬＮＧ液化プラントのフローチャートを示している。この図１は、ガス処置部２０、液化／冷蔵部３０、及びＬＮＧ送出及び貯蔵部５０等の全体的なＬＮＧ液化設備１０の主要構成要素を示している。ガス処置部２０は、ガス受け入れ設備２２、酸性ガス除去装置２４、脱水／水銀除去装置２６を含み得る。液化／冷蔵部３０は、より重い炭化水素を除去する初期冷却／凝縮装置３２、分留を用いた液体除去部３４、液化部３８、冷蔵システム部３６、及びエンドフラッシュ（ｅｎｄｆｌａｓｈ）／窒素除去装置４０を含み得る。ＬＮＧ送出及び貯蔵部５０は、ＬＮＧ５２、ＬＮＧ／ＬＰＧ５４、及びガソリンと称されることもあるより重い炭化水素液体５６の貯蔵を含み得る。酸性ガス除去装置１２０は、硫化水素、二酸化炭素、及びその他の不純物を、ライン２５を介して除去することができる。脱水／水銀除去装置２６は、図示のように、ライン２７を介して水及び水銀を除去することができる。エンドフラッシュ／窒素除去装置４０は、図示のように、ライン４１を介して窒素を除去することができる。いくつかの設備において、ヘリウム富化流れも生成し、ヘリウムプラント内でさらに処理を行う。一般的には、輸送前に、窒素の一部をＬＮＧから除去する。プロセスのいくつかの実施形態において、処置後の天然ガスの最大窒素濃度は、１モル％であり得る。
【００２８】
液化設備でのＬＮＧの発熱量の変更は、エタン、プロパン及びブタン（ＬＰＧ）の追加又は抽出を含んでもよく、さらに窒素除去を含んでもよい。異なる発熱量及び異なる成分の２つ以上の生成物特性を生み出す可能性がある。
【００２９】
図２は、先行技術で周知のＬＮＧ流から窒素を除去することができるエンドフラッシュ部５００を示している。液化部５１０において高圧で天然ガスを液化した後、１つ以上の静的膨張器５１２、５１４等により、貯蔵タンク５２６に流入させる前にＬＮＧ圧力をおよそ大気圧程度まで低下させることができる。これにより、ボイルオフガス圧縮機によって再圧縮しなければならなくなるタンク内のフラッシュ蒸気の発生を最小化する。エンドフラッシュ部５００は、ＬＮＧ中の窒素濃度が約１％を超える場合に使用することができる。また、エンドフラッシュ部５００は、燃料ガス圧力まで再加圧することにより燃料ガスシステムに戻すことができる窒素と一緒に、メタンも除去し得る。エンドフラッシュ部５００は、さらに大量の窒素を除去するため、フラッシュドラム５１６及び／又は再沸騰トレイ塔（ｒｅ−ｂｏｉｌｅｄ，ｔｒａｙｅｄ  ｃｏｌｕｍｎ）５２０を含み得る。塔５２０は、窒素を凝縮し、且つＬＮＧからのメタン損失を低減することができる。蒸気を熱交換器５２２内に通すことにより、燃料ガス圧縮機５２４内で圧縮する前に冷熱エネルギーのいくらかを回収することができる。また、塔５２０は、トレイ塔の代わりにフラッシュドラムであってもよい。
【００３０】
図３を参照すると、本発明の一実施形態は、窒素除去塔として使用可能な分留塔とともに１つ以上のフラッシュドラム及び蒸気膨張を使用して、液化天然ガスからＮ2を分離するバックエンドのフラッシュプロセスである。本プロセスは、一般的には低温貯蔵熱交換器１５４が関与する、任意の供給ガス流１００の冷却及び液化方法で開始される。窒素及び場合により他の軽い成分を含有する冷却及び液化された流れを、熱交換器１５４からＬＮＧ流１０２として排出する。
【００３１】
ＬＮＧ流１０２を第１熱交換器１０４に貫流させて、冷流１４４及び１５０からの冷蔵により冷却し、流れ１０６を形成する。第１熱交換器１０４から排出される流れ１０６を第１液体膨張器１０８内で動的に膨張させることにより圧力を低下させる。また、Ｊ−Ｔ弁等の液体膨張器１１２による静的膨張により、膨張した単相液体流１１０の圧力をさらに低下させ、流れ１１４を形成することができる。
【００３２】
第１液体膨張器は、タービン又はターボ膨張器又はその他の液体を動的に膨張するのに好適な装置であり得る。一般的に、液体膨張器は、液体のＬＮＧ流が膨張器内で二相となるのを防ぐような条件下で作動する。
【００３３】
代替的実施形態において、第１液体膨張器１０８を第１熱交換器１０４の前に配置することができる。第１液体膨張器１０８及び第１熱交換器１０４は相互に流体連通し、且つ低温貯蔵熱交換器１５４と静的液体膨張器１１２との間にその相対的構成に拘わらず配置される。
【００３４】
流れ１１４のフラッシュ平衡分離を第１フラッシュドラム１８２内で行い、第１蒸気流１９４及び液体流２０６を形成する。
本発明の一実施形態において、フラッシュドラムからの第１蒸気流１９４は、ＬＮＧ流１０２中に存在する窒素の大半を含有し、このような実施形態においては、ＬＮＧ流１０２中に存在する窒素の少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、又は９５％以上までを含有してもよい。
【００３５】
第１フラッシュドラム１８２から排出される第１蒸気流１９４を第１蒸気膨張器１９６内に貫流させて圧力及び温度を低下させ、第１トレイ等の分留塔１４２の上部に供給される流れ１９８を形成する。
【００３６】
分留塔１４２からの窒素富化蒸気流（窒素に富む蒸気流）１４４は第１熱交換器１０４を貫流して温められ、窒素富化生成物流１６６となる。窒素富化生成物流１６６は、発熱量を有する天然ガス成分を含むため、燃料ガスに使用することができる。窒素富化生成物流１６６を、窒素富化燃料ガス流又は単に燃料ガス流と呼ぶことができる。
【００３７】
第１フラッシュドラム１８２から排出される液体流２０６を流れ１５０及び２０４に分割することができる。液体流２０４は、窒素を除去するために分留塔１４２に直接供給される随意の流れである。液体流２０４の流量は、ゼロから液体流２０６の大半までの間で変化し得る。また、液体流２０４の流量は、流れ１５０の流量を調節するために変化させたり、分留塔１４２への負荷を最小化するために利用したりすることができる。
【００３８】
流れ１５０を第１熱交換器１０４に貫流させて当該流れ１５０を加熱し、部分的に蒸発した流れ１４８を形成し、分留塔１４２内に側留蒸気供給物として流入させる。分留塔１４２内に側留蒸気供給物が流入することにより、窒素の除去に必要な蒸気の一部が供給されるか、又は分留塔１４２のリボイラー（ｒｅｂｏｉｌｅｒ）として機能して加熱された蒸気を分留塔１４２の下部に供給する。
【００３９】
分留塔１４２から排出されるＬＮＧ生成物流１４６は、分留塔１４２内に流入する様々な流れの液体部分の結果として得られる混合物であり、プロセス前のＬＮＧ流１０２と比べてＮ2モル分率は減少する。ＬＮＧ生成物流１４６の一部を第１熱交換器１０４内に貫流させて熱交換器１０４においてＬＮＧ生成物流１４６を加熱し、部分的に蒸発した流れを形成させて分留塔１４２に戻す。ＬＮＧ生成物流１４６は、リボイラーとして機能し、熱源を分留塔１４２の下部に提供することができる。
【００４０】
図４を参照すると、本発明の一実施形態は、液化天然ガスからＮ2を分離させる後端（ｂａｃｋ  ｅｎｄ）のフラッシュプロセスである。本プロセスは、窒素除去塔として使用可能な分留塔とともに、１つ以上のフラッシュドラム及び蒸気膨張を使用する。本プロセスは、一般的には低温貯蔵熱交換器１５４が関与する、任意の供給ガス流１００の冷却及び液化方法で開始される。窒素及び場合により他の軽い成分を含有する冷却及び液化された流れを、熱交換器１５４からＬＮＧ流１０２として排出する。
【００４１】
ＬＮＧ流１０２を第１熱交換器１０４内に貫流させ、冷流１４４及び１５０からの冷蔵によりＬＮＧ流１０２を冷却し、流れ１０６を形成する。第１熱交換器１０４から排出される流れ１０６を第１液体膨張器１０８内で動的に膨張させることにより、圧力を低下させる。また、Ｊ−Ｔ弁等の液体膨張器１１２による静的膨張により、膨張した単相液体流１１０の圧力をさらに低下させ、流れ１１４を形成することができる。
【００４２】
第１液体膨張器は、タービン又はターボ膨張器又は液体を動的に膨張するのに好適なその他の装置であり得る。一般的に、液体膨張器は、液体のＬＮＧ流が膨張器内で二相となるのを防ぐような条件下で作動する。
【００４３】
代替的実施形態において、第１液体膨張器１０８を第１熱交換器１０４の前に配置することができる。第１液体膨張器１０８及び第１熱交換器１０４は相互に流体連通し、且つ低温貯蔵熱交換器１５４と静的液体膨張器１１２との間にその相対的構成に拘わらず配置される。
【００４４】
流れ１１４のフラッシュ平衡分離を第１フラッシュドラム１８２内で行い、蒸気流１９４及び液体流１８４を形成する。第１フラッシュドラム１８２の底部からの液体流１８４を液体膨張器１８６に貫流させ、圧力を低下させて流れ１８８を形成する。形成された流れ１８８を第２フラッシュドラム１３８に供給する。第２フラッシュドラム１３８は、図３に示すように第１フラッシュドラム１８２に隣接させてもよいし、又は別の容器としてもよい。第２フラッシュドラム１３８からの蒸気は流れ１９０であり、第２フラッシュドラム１３８からの液体は流れ２０６である。
【００４５】
本発明の一実施形態において、第１及び第２フラッシュドラムからの蒸気流（流れ１９４及び１９０）はそれぞれ、ＬＮＧ流１０２中に存在する窒素の大半を含有し、このような実施形態において、ＬＮＧ流１０２中に存在する窒素の少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、又は９５％以上までを含有してもよい。
【００４６】
第１フラッシュドラム１８２から排出される蒸気流１９４を第１蒸気膨張器１９６に貫流させて圧力及び温度を低下させ、流れ１９８を形成する。第２フラッシュドラム１３８から排出される蒸気流１９０を第２蒸気膨張器２２０に貫流させて圧力を低下させ、流れ２２２を形成する。第１及び第２蒸気膨張器１９６、２２０を並列に配置し、それぞれ第１及び第２フラッシュドラム１８２、１３８からの蒸気流を膨張することができる。蒸気流１９８を蒸気流２２２と合流させ、組み合わせた流れ１４０を形成することができる。ライン１４０は、流れ１９８及び２２２を完全に混合するために十分な長さ及び／又は混合能力を有することが望ましい。混合された流れ１４０を第１トレイ等の分留塔１４２の上部に供給する。流れ１９８及び２２２を組み合わせると、二相の供給流となり、冷液体還流の一部を塔１４２に供給することができる。
【００４７】
分留塔１４２からの窒素富化蒸気流１４４は第１熱交換器１０４を貫流して温められ、窒素富化生成物流１６６となる。窒素富化生成物流１６６は、発熱量を有する天然ガス成分を含むため、燃料ガスに使用することができる。窒素富化生成物流１６６を、窒素富化燃料ガス流又は単に燃料ガス流と呼ぶことができる。
【００４８】
第１フラッシュドラム１８２からの液体流１８４を静的液体膨張器１８６に貫流させ、二相流１８８を形成する。二相流１８８は、第２フラッシュドラム１３８内で蒸気部分と液体部分に分離される。第２フラッシュドラム１３８から排出される液体流２０６を流れ１５０及び２０４に分割することができる。液体流２０４は、窒素を除去するために分留塔１４２に直接供給される随意の流れである。液体流２０４の流量は、ゼロから液体流２０６の大半までの間で変化し得る。また、液体流２０４の流量は、流れ１５０の流量を調節するために変化させたり、分留塔１４２への負荷を最小化するために利用したりすることができる。
【００４９】
図３に示された実施形態は窒素の除去に使用される直列に配置された２つのフラッシュドラム１８２、１３８を含むが、本発明の代替的実施形態では、本目的のために使用される、単一のフラッシュドラム、又は３個以上のフラッシュドラムを有してもよい。
【００５０】
流れ１５０を第１熱交換器１０４に貫流させて加熱し、随意に設けられた第３フラッシュドラム１７６に流入させ、液体相と蒸気相を分離する。第３フラッシュドラム１７６から排除される蒸気（流れ１８０）を分留塔１４２に側留蒸気供給物として流入させ、窒素の除去に必要な蒸気の一部を供給する。第３フラッシュドラムから排出される液体（流れ１４８）を分留塔１４２の下部に流入させる。様々な実施形態において、第１熱交換器１０４は、流れ１８０及び１４８となる流れ１５０を加熱することにより、分留塔１４２のリボイラーとして機能し、加熱された流れを分留塔１４２の下部に供給することできる。
【００５１】
分留塔１４２から排出されるＬＮＧ生成物流１４６は、分留塔１４２内に流入する様々な流れの液体部分の結果として得られる混合物であり、プロセス前のＬＮＧ流１０２と比べてＮ2モル分率は低減する。
【００５２】
図５を参照すると、本発明の一実施形態は、二重のＨｅフラッシュドラム内で天然ガスからヘリウムを分離し、フラッシュドラム及び分留塔内で天然ガスからＮ2を除去し、且つＬＮＧ生成物を分留塔から貯蔵に送るための後端フラッシュプロセスである。本プロセスは、一般的に低温貯蔵熱交換器１５４が関与する、任意の供給ガス流１００の冷却及び液化方法で開始される。窒素及びヘリウムを含有する冷却及び液化された流れを、熱交換器１５４からＬＮＧ流１０２として排出する。
【００５３】
ＬＮＧ流１０２を第１熱交換器１０４に貫流させて、冷流１６８、１７０及び１７８からの冷蔵によりＬＮＧ流１０２を冷却して流れ１０６を形成する。冷流１６８、１７０及び１７８はそれぞれ、流れ１６４、１６６及び１４８として、第１熱交換器１０４から排出される。第１熱交換器１０４から排出される流れ１０６を第１液体膨張器１０８内で動的に膨張させ、圧力を低下させる。また、Ｊ−Ｔ弁等の液体膨張器１１２による静的膨張により、膨張した単相液体流１１０の圧力をさらに低下させ、流れ１１４を形成することができる。
【００５４】
第１液体膨張器は、タービン又はターボ膨張器又は液体を動的に膨張するのに好適なその他の装置であり得る。一般的に、液体膨張器は、液体のＬＮＧ流が膨張器内でキャビテーションを発生するのを防ぐ条件下で作動する。
【００５５】
流れ１１４のフラッシュ平衡分離を第１フラッシュドラム１１６内で行い、蒸気流１５６及び液体流１６０を形成する。第１フラッシュドラム底部からの液体流１６０を静的液体膨張器１２２に貫流させて圧力を低下させ、流れ１６２を形成する。流れ１６２は、第２フラッシュドラム１１８に供給される。第２フラッシュドラム１１８は、図示のように第１フラッシュドラム１１６に隣接してもよいし、又は別の容器であってもよい。第２フラッシュドラム１１８からの蒸気は流れ１７２であり、第２フラッシュドラム１１８からの液体は流れ１２０である。
【００５６】
図４に示された実施形態は、ヘリウムの除去に使用される２つのフラッシュドラム１１６、１１８を含むが、本発明の代替的実施形態では、ヘリウムの除去に使用される単一のフラッシュドラム、又は３個以上のフラッシュドラムを有してもよい。
【００５７】
本発明の一実施形態において、第１及び第２フラッシュドラムからの蒸気流（流れ１５６及び１７２）はそれぞれ、ＬＮＧ流１０２中に存在するヘリウムの大半を含有し、様々な実施形態では、ＬＮＧ流１０２中に存在するヘリウムの少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、又は９５％以上までを含有するであろう。
【００５８】
第１フラッシュドラム１１６から排出される蒸気流１５６を第１蒸気膨張器１２８に貫流させて圧力及び温度を低下させ、流れ１５８を形成する。第２フラッシュドラム１１８から排出される蒸気流１７２を第２蒸気膨張器２００に貫流させて圧力を低下させ、流れ２１２を形成する。必要な場合、流れ２１２を流れ２１２の温度に応じて流れ１２４又は流れ１２５のいずれかに送り、熱交換器１９２、１３０及び１０４の作動を最適化することができる。
【００５９】
熱交換器１９２内で使用されない又は熱交換器１９２内で必要とされない流れ２１２からの冷熱エネルギーは、流れ１７４が通過する熱交換器１３０及び／又は流れ１６８が通過する熱交換器１０４のいずれかで使用することができる。熱交換器１０４に供給される冷熱エネルギーによりＬＮＧ流１０２の温度を上昇させることができ、低温貯蔵熱交換器１５４への冷却負荷を低減することができる。従って、ＬＮＧ液化設備の冷蔵負荷及び費用を低減する。
【００６０】
蒸気流１５８を蒸気流１２４と合流させ、組み合わされた流れ１２６を形成することができる。組み合わされた流れ１２６を第３熱交換器１９２に供給して（流れ１９０を冷却することにより）流れ１２６を温め、流れ１２５と組み合わせてヘリウム富化流である流れ１７４を形成する。その後、流れ１７４を第２熱交換器１３０内で加熱して、流れ１６８、及び流れ１２０を冷却するために使用される冷熱エネルギーを形成し、第１熱交換器１０４内でさらに温めて、流れ１６４、及びＬＮＧ流１０２を冷却するために使用される冷熱エネルギーを形成することができる。その後、ヘリウム富化流１６４を通常ヘリウム回収プラントに送り、さらに処理することができる。
【００６１】
第２フラッシュドラム１１８から排出される液体流１２０を第２熱交換器１３０に貫流させて冷却し、流れ１３２を形成する。冷蔵は、冷流１７４、１４４及び１５０によって行われる。これらの冷流をそれぞれ流れ１６８、１７０及び１５２として排出する。液体流１３２は、静的液体膨張器１３４内をフラッシュすることにより、さらに冷却されて流れ１３６を形成する。
【００６２】
二相流１３６を第３フラッシュドラム１８２に流入させ、液体相と蒸気相を分離する。蒸気流１９４を第３蒸気膨張器１９６に貫流させ、膨張した蒸気流１９８を、第３熱交換器１９２から排出される部分的に凝縮された流れ２０２と混合して、流れ１４０を形成する。ライン１４０は、流れ１９８及び２０２を完全に混合するために十分な長さ及び／又は混合能力を有することが望ましい。混合された液体及び蒸気流１４０を、第１トレイ等の分留塔１４２の上部に供給する。流れ１９８及び２０２を組み合わせて二相供給物流１４０を作り出すことにより、冷還流の一部を塔１４２に供給することができる。
【００６３】
第３フラッシュドラム１８２からの液体流１８４を静的液体膨張器１８６に貫流させ、二相流１８８を形成する。この２相流１８８を、第４フラッシュドラム１３８内で蒸気部分と液体部分に分離する。蒸気を第４フラッシュドラム１３８から流れ１９０として排出して第３熱交換器１９２内で冷却し、流れ２０２を形成する。第４フラッシュドラム１３８から排出される液体流２０６を、流れ１５０と２０４に分割することができる。液体流２０４は、窒素を除去するために分留塔１４２に直接供給される随意の流れである。液体流２０４の流量は、ゼロから液体流２０６の大半までの間で変化する。また、液体流２０４の流量は、分留塔１４２の作動を最適化するために変化させることができる。流れ１５０を第３熱交換器１３０に流入させて温め、流れ１５２を形成し、且つその冷熱エネルギーのいくらかを使って流れ１２０を冷却する。
【００６４】
流れ１５２を第５フラッシュドラム１７６に流入させ、液体相と蒸気相を分離することができる。第５フラッシュドラム１７６から流れ１８０として排出され側留蒸気供給物として分留塔１４２に流入する蒸気は、窒素を除去するために必要な蒸気の一部を供給し、流れ１４８内で創出される蒸気の必要量を最小化する。液体を第５フラッシュドラムから流れ１７８として排出し、第１熱交換器１０４内でさらに加熱して、流れ１４８を形成し、且つその冷熱エネルギーのいくらかを使ってＬＮＧ流１０２を冷却する。流れ１４８を分留塔１４２の下部に流入させ、窒素を除去するために必要な蒸気の一部を供給することができる。
【００６５】
分留塔１４２からの窒素富化蒸気流１４４を第２熱交換器１３０に貫流させて温め、流れ１７０とし、且つその冷熱エネルギーのいくらかを使って流れ１２０を冷却する。第２熱交換器出口からの流れ１７０を第１熱交換器１０４に流入させてさらに温め、窒素富化生成物流１６６とし、且つその冷熱エネルギーのいくらかを使ってＬＮＧ流１０２を冷却する。窒素富化生成物流１６６は、発熱量を有する天然ガス成分を含むため、燃料ガスに使用することができる。窒素富化生成物流１６６を、窒素富化燃料ガス流又は単に燃料ガス流と呼ぶことができる。
【００６６】
第１及び第２フラッシュドラム１１６、１１８内で除去されないヘリウムは、第３又は第４フラッシュドラム１８２、１３８及び／又は分留塔１４２内で窒素除去プロセスによりＬＮＧ流から除去され、窒素富化燃料ガス生成物流１６６の成分となる。窒素富化燃料ガス及びヘリウム富化生成物（それぞれ流れ１６６及び１６４）が本プロセスから排出されるときの通常の温度は、ＬＮＧ流１０２の温度以下であり、さらなる冷蔵負荷に使用可能である。
【００６７】
本発明の一実施形態において、第１熱交換器１０４及び第２熱交換器１３０の一方又は両方は、分留塔１４２のリボイラーとして機能する。
分留塔１４２から排出されるＬＮＧ生成物流１４６は、分留塔１４２に流入する様々な流れの液体部分の組み合わせであり、プロセス前のＬＮＧ流１０２よりもＮ2モル分率は減少する。一実施形態において、ＬＮＧ生成物流１４６のＮ2モル分率は２％未満であり、代替的実施形態では、ＬＮＧ生成物流１４６のＮ2モル分率は、１％未満、又は０．５％未満、又は０．２５％未満である。
【００６８】
本プロセスは従来の慣習的温度以下で生成される冷蔵を使用するため、改善された設計の利点は顕著であり得る。フラッシュドラム１８２、１３８の使用及び液体流１５０の部分的蒸発により、分留塔内の液体流量を実質的に低減してもよい。いくつかの実施形態において、分留塔内の液体流量の実質的な低減は、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、又はこれ以上であり得る。このプロセスはＬＮＧプロセス内で温度が最低である場合に生じ、且つ生成される冷蔵により顕著に電力を節約できる。典型的には、従来の慣習と比べて、ＬＮＧ流１０２の温度を上昇させることができる。ＬＮＧ流１０２の温度を上昇させることができるため、ＬＮＧ冷蔵システム内で顕著な節約が実現される。
【００６９】
このような改善のいくつかの具体的特徴は、窒素塔供給物の部分的蒸発によって達成可能な分留前の最適化、多数のフラッシュ圧力の利用、分留塔内の液体送量を低減させる能力、及び塔除去蒸気流量率を最適化させる能力である。
【００７０】
本プロセス内で蒸発する生成物の量は、一般的に、ＬＮＧ流１０２の約１％〜約１５％の範囲であり得る。本発明の特定の実施形態において、本プロセス内で蒸発する生成物の量は、燃料要件によって決定され、ＬＮＧ流１０２の約５％〜約１０％の範囲であり得る。
【００７１】
本発明の可能な実施形態を全て図示しているわけではない。以下のリストは、図３、４及び５の解釈を助けるために列挙するものであるが、その解釈を限定するものではない。
第１熱交換器（１０４）
第２熱交換器（１０３）
第３熱交換器（１９２）
第１液体膨張器（１０８）
第２液体膨張器（１１２）
第３液体膨張器（１８６）
第４液体膨張器（１３４）
第５液体膨張器（１２２）
第１蒸気膨張器（１９６）
第２蒸気膨張器（２２０）
分留塔（１４２）
第１分留前容器（１８２）
第２分留前容器（１３８）
第３分留前容器（１７６）
第１蒸気流（１９４）
第２蒸気流（１４４）
第３蒸気流（１９０）
第４蒸気流（１８０）
ヘリウム除去用第１フラッシュドラム（１１６）
ヘリウム除去用第２フラッシュドラム（１１８）
第１ヘリウム富化蒸気流（１５６）
第２ヘリウム富化蒸気流（１７２）
第１ヘリウム貧化液体流（１６０）
第２ヘリウム貧化液体流（１６２）
第２ヘリウム貧化液体流（１２０）
本明細書中で様々な用語を使用している。使用されている用語が本明細書中で定義されていない場合は、印刷された刊行物及び発行された特許で当業者が示した当該用語に与えられた最も意味の広い定義を当てはめるものとする。文脈により、本「発明」の本明細書中における全ての参照は、いくつかの特定の実施形態のみを参照している場合もあり得る。他の場合では、本発明の参照は、１つ以上であるが必ずしも全てではない請求項に記載された主題を参照し得る。
【００７２】
本明細書中で使用される場合、「冷熱エネルギー」は、より温かい第２流からより冷たい第１流への熱エネルギーの流れによって第１流が第２流を冷却する能力を意味するものとして定義される。冷熱エネルギーの第１流から第２流への移動は、熱エネルギーが第２流から第１流に流れ、結果として第２流を冷却しつつ第１流を温めることを意味する。
【００７３】
本明細書中で使用される場合、「液体膨張器」は、液体流の制御された減圧を行うことができる装置を意味するものとして定義される。液体膨張器の非限定的実施例として、弁等の静的膨張器及びタービン等の動的膨張器が挙げられる。液体膨張器は、液体流の部分的蒸発により、二相流を創出できる。
【００７４】
本明細書中で使用される場合、「平行」又は「並列配置」は、構成要素が直列に配置されず且つ各構成要素が個別に流れの一部を処理することを意味するものとして定義される。従って、各構成要素は、真に相互に物理的平行状態で配置される必要はない。
【００７５】
本明細書中で使用される場合、「〜間」は、各構成要素を並列のプロセスの流れではなく直列のプロセスの流れで配置し、且つ参照される構成要素を、プロセスが参照項目の１つを通過した後であり且つプロセスが他の参照項目を通過する前に配置することを意味するものとして定義される。従って、各構成要素を相互に特定の物理的位置に配置する必要はない。
【００７６】
一定の実施形態及び特徴は、一連の上限値及び一連の下限値を使って説明している。任意の下限から任意の上限までの範囲は、特に記載のない限り熟慮されたものであることを理解すべきである。いくつかのの下限、上限及び範囲は、以下の１つ以上の請求項で記載されている。数値は全て、「約」又は「およそ」が付された数値であり、当業者が予測する実験誤差及び変動を考慮したものである。
【００７７】
様々な用語を上記で定義している。請求項で使用される用語が上記で定義されていない場合は、少なくとも１つの印刷された刊行物又は発行された特許で当業者が示した当該用語に与えられた最も意味の広い定義を当該用語に当てはめるものとする。さらに、本出願中に記載された全ての特許、試験手順、及びその他の文献は、かかる開示が本出願と矛盾しない限り、及びかかる援用が許可される全ての管轄権において、その全体が参照により援用される。
【００７８】
上述の内容は本発明の実施形態に関するものであるが、本発明のその他の実施形態及びさらなる実施形態が、本発明の基本的範囲から逸脱することなく考案されてもよい。本発明の範囲は、以下の請求項により決定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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