(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）種々の揮発性の成分からなる冷却混合物が、少なくとも２つの段において圧縮され、
ｂ）少なくともそれぞれの中間圧縮段階の後に、その場所で利用可能な第１の冷却液体により混合物が一部凝縮され、凝縮された部分の少なくともいくらか及び高圧ガスの一部が、冷却され、それから圧力を逃され、冷却すべき流体と熱交換関係にされ、それからもう一度圧縮され、
ｃ）後から二番目の圧縮段（1B;1D）から出た混合物が、蒸留装置（５）において蒸留され、この蒸留装置の頭部が、一方においてこの後から二番目の段の凝縮物を形成し、かつ他方において、高圧ガスの一部として使用される前に圧縮される最後の圧縮段（1C）に送られる蒸気相を形成するために第２の冷却液体によって冷却される、流体冷却方法において、
ステップｃ）では蒸留装置（５）の頭部が前記第２の冷却液体で冷却され、この冷却は、前記第１の冷却液体の温度よりも低い温度で前記第２の冷却液体をこの装置の頭部に導入することによって行われるものであることを特徴とする流体冷却方法。
【請求項２】
ステップｂ）の時点で、かつ後から二番目の段では、蒸留装置（５）に前記冷却された混合物が供給される前に、前記混合物の冷却が引き起こされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
蒸留装置（５）の頭部蒸気が、蒸気相及び液相を得るため、少なくとも前記圧力逃しされた部分を用いて熱交換器（24における）により冷却され、かつ一部凝縮され、かつ蒸留装置（５）の頭部が、このようにして得られた（6Cにおいて）液相によって冷却され、蒸気相が、最後の圧縮段に送られる前記蒸気相を構成することを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
最後の圧縮段（1C）から出るガスが、環境温度（47、図2;3C、図４）の範囲に冷却され、かつ一部凝縮され、このようにして得られた液相が、圧力逃しされ、かつ蒸留装置（５）の頭部が、この圧力逃しされた液相によって冷却されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
冷却の間に最後の圧縮段（1C）から出るガスが、分縮を受けることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記第２の液体は、最後の圧縮段（1C）から到来するガスの冷却の結果生じるものであり、前記蒸留装置（５）の頭部蒸気が最後の圧縮段（1C）に引き渡され、かつ前記第２の液体が圧力逃しされる（49において）前に、この第２の液体と前記蒸留装置（５）の頭部蒸気との間の間接熱交換が行なわれることを特徴とする請求項３又は請求項４または５記載の方法。
【請求項７】
第一の圧縮段（1A）の凝縮物の少なくとも一部が、第二の圧縮段（1B）の出口圧力にポンピングされ、かつこの第二の圧縮段から出るガスと混合される（2Bにおいて）ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
窒素を含む天然ガスを液化する方法において、冷却（７、８において）及び脱窒素（13において）の結果生じた液化天然ガスが、脱窒素していない圧力逃しされた液化天然ガスとの熱交換（37における）によって過冷却される（60において）ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つの記載の方法。
【請求項９】
窒素を含む天然ガスを液化する方法において、天然ガスの補助的な脱窒素が、補助コラム（63）においてその処理圧力で行なわれ（63において）、この補助的脱窒素を受けた液化天然ガスの一部が、中間圧力に圧力逃しされ（67において）、補助コラムの頭部（64）を冷却する間にこのようにして圧カ逃しされた液体が、蒸発させられ、この補助コラムが、中間圧力の可燃性ガスを発生し、この可燃性ガスが、コンプレッサ（１）によって駆動されるガスタービン（70）に引き渡され、かつ補助的な脱窒素を受けた液化天然ガスの残り、及び補助コラム（63）の頭部蒸気が、貯蔵されるように決められた（14における）脱窒素した液化天然ガスを容器内で製造する低圧の最後の脱窒素用のコラム（13）において処理されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１０】
冷媒混合物が循環し、かつ少なくとも中間段（1A、1B;1A、1B、1D）のそれぞれがその場所で利用可能な第１の冷却液体によって冷却された冷却装置（3A、3B;3A、3B、3D）を備える少なくとも２つの段（1Aないし1C）を有するコンプレッサ（ｌ）を含む冷却回路と、
熱交換ライン（７、８）と、
コンプレッサの後から二番目の段（1B、1D）により供給され、コンプレッサの最後の段（1C）の吸引部に頭部が接続されている蒸留装置（５）と、
冷却器により前記第１の冷却液体の温度よりも低い温度まで冷却された第２の冷却液体により前記蒸留装置（５）の頭部を冷却するための手段（24、6C;47、48、49;58、59、3C）と、
前記蒸留装置（５）の頭部に前記冷却された第２の冷却液体を導入するための手段（15）とを含むことを特徴とする流体用冷却設備。
【請求項１１】
コンプレッサの後から二番目の段（1B）に設けられている冷却装置（3B、3D）が、コンプレッサのこの後から二番目の段（1B）と蒸留装置（５）の間に位置していることを特徴とする請求項10に記載の設備。
【請求項１２】
蒸留装置の頭部を冷却する前記手段（24、6C）が、熱交換ライン（７）のホット部分（８）の冷却ダクト（24）及び分離した容器（6C）を有し、この容器（6c）の底部が前記蒸留装置（５）の頂部に、前記容器（6c）の頂部が前記最後の圧縮段（1C）の吸入部にそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項10または11記載の設備。
【請求項１３】
前記冷却器（47、49）が、コンプレッサ（１）の最後の段（1C）から出るガスを環境温度の範囲に冷却する装置（3C;47）、及びこの冷却装置から出る液体の圧力を逃す弁（49）を有し、この弁の出口が、蒸留装置（５）の頂部に接続されていることを特徴とする請求項10または11記載の設備。
【請求項１４】
前記冷却する装置（47）が、分縮器であることを特徴とする請求項13記載の設備。
【請求項１５】
補助熱交換器（58）が、前記冷却する装置（47）から出る液体を蒸留装置（５）の頭部蒸気と間接的熱交換にするために設けられていることを特徴とする請求項13又は請求項14記載の設備。
【請求項１６】
分離器容器（6B）が、コンプレッサ（１）の第一の段（1A）のクーラ（3A）とこのコンプレッサの第二の段（1B）との間に挿入されており、かつポンプ（４）が設けられており、このポンプの吸入部が、この分離器容器の底部に接続されており、かつこのポンプの引き渡し部が、コンプレッサの第二の段の引き渡し部に接続されていることを特徴とする請求項10ないし15のいずれか１つに記載の設備。
【請求項１７】
窒素を含む天然ガスを液化する設備において、脱窒素コラム（13）、及び脱窒素されていない圧力逃しされた天然ガス（37における）との熱交換によってこのコラムの容器から出る脱窒素された液化天然ガスを過冷却するようにした過冷却交換器（60）を含むことを特徴とする請求項10ないし16の１つに記載の設備。
【請求項１８】
窒素を含む天然ガスを液化する設備において、その処理圧力で天然ガスを供給されかつ中間圧力へ圧力をかけられた（67において）コラムからの液体を供給される頭部コンデンサ（64）を有する脱窒素コラム（63）、この圧力逃しされた液体の蒸発の結果生じるガスを供給されるガスタービン（69）、及び貯蔵されるようになった（14において）脱窒素した液化天然ガスを製造する最終低圧脱窒素コラム（13）を有することを特徴とする請求項10ないし17のいずれか１つに記載の設備。
【請求項１９】
熱交換ライン（７）が、端部ドーム（42、43）により互いに取り付けられたかつ場合によっては端部どうしを一緒に溶接した直列の、とくに同じ長さの２つのプレート交換器（８、９）を有することを特徴とする請求項10ないし18のいずれか１つに記載の設備。
【発明の詳細な説明】
本発明は、流体の冷却に関し、かつとくに天然ガスの液化に適用される。これは、第一に流体を冷却する、とくに天然ガスを液化する、インコーポレイテッド・インテグラル・カスケード・タイプの方法に関し、ここでは種々の揮発性の成分から構成された冷媒混合物が、少なくとも２つの段において圧縮され、かつ少なくともそれぞれの中間圧縮段階の後に、混合物が一部凝縮され、凝縮された部分の少なくともいくらか及び高圧ガスの一部が、冷却され、それから圧力を逃され、冷却すべき流体と熱交換関係にされ、かつそれから再び圧縮される。
以下に取り扱う圧力は絶対圧力である。
液体の混合物を利用する“インコーポレイテッド・カスケード”と称する冷却サイクルを利用する天然ガスの液化は、以前から提案されている。
冷媒混合物は、とりわけ窒素、及びメタン、エチレン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタンのような炭化水素を含む所定の数の流体によって構成される。
混合物は、圧縮され、それから一般に20ないし50バールの間にある高圧において過冷却して液化される。この液化は、凝縮した液体をそれぞれの段階で分離しながら、１つ又は複数の段階において行なうことができる。
得られた１つ又は複数の液体は、過冷却の後、一般に1.5ないし６バールの間にあるサイクルの低圧に圧力逃しされ、かつ液化すべき天然ガス及び冷却すべきサイクルガスを含む対向流中において蒸発させられる。
ほぼ環境温度に再加熱した後に、冷媒混合物は、もう一度サイクルの高圧に圧縮される。
動作を可能にするため、環境温度及びサイクルの高圧で凝縮可能な流体を利用できるようにすることが必要である。このことは、混合物及び圧力が、一般に液化設備のコールド部分に対して最適化されており、かつ同様に良好にホット部分において、すなわち環境温度（一般に天然ガス製造領域において＋30℃ないし＋40℃の程度の）と−20℃ないし−40℃の程度の中間温度との間にある部分において行なわれる冷却にあまり役に立たないので、特別の困難を引き起こす。
このように既存の多くの設備は、ホット部分に関して、プロパン又はプロパン−エタン混合物の分離した冷却サイクルを必要とする。したがって比較的低いエネルギー消費率が得られるが、設備の複雑さとコストの大きな増加を伴う。
本発明の目的は、分離した冷却サイクルを除去し、したがって単一のコンプレッサグループを利用し、すなわちいわゆる“インテグラル・インコーポレイテッド・カスケード”冷却サイクルを利用し、同時に比較的わずかな投資でプロセスのエネルギー率を得ることができるようにすることにある。
このことを行なうため、本発明の目的は、次のような特徴を有する前記のタイプの冷却方法で達成される。すなわち後から二番目の圧縮段から出たガスは、蒸留装置において蒸留され、この蒸留装置の頭部は、一方においてこの後から二番目の段の凝縮物を形成し、かつ他方において最後の圧縮段に引き渡される蒸気相を形成するため、環境温度より十分に低い温度を有する液体によって冷却される。
わかりやすくするため、“環境温度”を、利用しやすい例えば海水などの冷却流体の温度に相当する熱力学的基準温度と定義する。この環境温度は冷却装置（コンプレッサ、熱交換器・・・）の機械の出口においては構造により固定された差だけ増加する。なおこの差は、３℃ないし10℃の範囲にあり、好ましくは５ないし８℃の程度のものである。
蒸留装置の頭部の温度（ほぼこの作用を引き起こす“液体”の温度に相当する）は、15℃ないし45℃の程度のかつ一般に30℃ないし40℃の間の“環境温度”（又は熱交換器ラインへの入り口温度）に対し、ほぼ０℃ないし20℃の間にかつ一般に５℃ないし15℃の間にある。
さらに方法は、１つ又は複数の次の特徴を有する：
少なくとも前記圧力を逃された部分との熱交換による蒸留装置の頭部蒸気の冷却及び部分的凝縮、及びこのようにして得られた液相による蒸留装置の頭部の冷却；
最後の圧縮段から出たガスの環境温度の領域における冷却及び部分的凝縮、このようにして得られた液相の圧力逃し、及びこの圧力逃しされた液相による蒸留装置の頭部の冷却；
冷却の間に最後の圧縮段から到来したガスの分縮；
最後の圧縮段から到来したガスの冷却の結果生じた液体と最後の圧縮段に蒸気を送りかつ前記液体の圧力逃しする前の蒸留装置のこの加熱蒸気の間の間接的な熱交換；
第一の圧縮段からの凝縮物の少なくとも一部の第二の圧縮段の引渡し圧力へのポンピング、及びこの第二の圧縮段から到来するガスとのその混合；
方法が、窒素を含む天然ガスを液化しようとするとき、脱窒素の後、冷却の結果生じた液化天然ガスが、圧力逃しされたが脱窒素されていない液化天然ガスとの熱交換によって過冷却される；
方法が、窒素を含む天然ガスを液化しようとするとき、補助コラムにおけるそのプロセス圧力の天然ガスの補助的な脱窒素が行なわれ、この補助的な脱窒素を受けた液化天然ガスの一部が、中間圧力に圧力逃しされ、補助コラムの頭部を冷却することによってこのように圧力逃しされた液体が蒸発させられ、この補助コラムが、中間温度で可燃性ガスを製造し、この可燃性ガスが、コンプレッサを駆動するガスタービンに送られ、かつ補助的な脱窒素を受けた液化天然ガスの残り、及び補助コラムの頭部蒸気が、容器内に貯蔵すべき脱窒素した液化天然ガスを低圧製造しながら最後の脱窒素コラムにおいて処理される。
本発明は、この方法を実施するように構成された、明らかに天然ガスを液化する流体冷却設備も目的とする。
冷媒混合物が循環するインテグラル・インコーポレイテッド・カスケード・タイプの冷却回路を含み、かつ少なくとも中間段がそれぞれ冷媒及び熱交換ラインを有する少なくとも２段のコンプレッサを含むこの設備は、次のような特徴を有する。すなわちコンプレッサの後から二番目の段により供給を受けかつその頭部がコンプレッサの最後の段の吸入部に接続された蒸留装置、及び環境温度よりずっと低い温度を有する液体により蒸留装置の頭部を冷却する手段を有する。
特定の一実施例において、熱交換ラインは、端部ドームにより互いに直列に接続されたかつ場合によっては端部どうしを一緒に溶接した同じ長さの２つのプレート交換器によって構成されている。
ここで本発明の実施例を、添付図面を引用して説明する。ここでは；
図１は、本発明による天然ガス液化設備を概略的に示し；
図２は、本発明による設備の別の実施例を概略的に示し；
図３は、図２の設備の要素をさらに詳細に示し；
図４は、図１の設備の変形の一部を概略的に示し；
図５は、図１又は２の設備のコールド部分の変形を概略的に示し；かつ
図６は、本発明による設備の別の変形の概略部分図である。
図１に示した天然ガス液化設備は、基本的に次のものを含んでいる：すなわち３つの段1A、1B及び1Cにおける単一コンプレッササイクル１を含み、それぞれの段は、それぞれの導管2A、2B及び2Cを介して海水によって冷却されるそれぞれのクーラ3A、3B及び3Cに通じており、この水は、典型的には＋25ないし＋30℃の温度を有し；ポンプ４を含み；複数の仮想のトレイを有する蒸留コラム５を含み；頂部がそれぞれ段1B及び1Cの吸入部に連通した分離した容器6B、6Cを含み；直列の２つの熱交換器、すなわち”ホット”熱交換器８及び”コールド”熱交換器９（冷却されるべき流体は連続したこれらの２つの熱交換器８、９によって冷却され、冷却されるべき流体は第１の交換器（通常「ホット」交換器と呼ぶ）内よりも第２の交換器（通常「コールド」交換器と呼ぶ）内でより冷却される）からなる熱交換ライン７を含み；中間分離容器10を含み；補助冷却液回路11を含み；補助熱交換器12を含み；脱窒素コラム13を含み；かつ液化天然ガス（LNG）の貯蔵部14を含んでいる。
クーラ3Aの出口は、分離器６に通じており、この分離器の底部は、ポンプ４の吸引部に接続されており、このポンプは、導管2Bに通じている。クーラ3Bの出口は、コラム５の容器に連通しており、かつ分離器6Cの底部は、重力によりサイフォン15及び調整弁16を介してコラム５の頭部に接続されている。
熱交換器８、９は、熱交換関係の流体の対向流を有する場合によってはろう付けされたアルミニウムプレートを有する長方形交換器であり、かつ同じ長さを有する。それぞれ、ここにおいて後で説明する動作を確実にするために必要なダクトを有する。
C1ないしC5炭化水素及び窒素によって構成された冷媒混合物は、ガス状状態で熱交換器８の頂部（ホットエンド）から出て、かつ導管17を介して圧縮段1Aの吸入部に達する。
このようにして典型的には８ないし12バールの程度の第一の中間圧力P1に圧縮され、それから3A内において＋30ないし＋40℃の範囲に冷却され、かつ容器6Bにおいて２つの相に分離される。蒸気相は、1Bにおいて典型的には14ないし20バールの程度の第二の中間圧力P2に圧縮され、一方液相は、ポンプ４によって同じ圧力P2にされ、かつ導管2Bに導入される。２つの相の混合物は、3Bにおいて冷却され、かつ一部凝縮され、それから５において蒸留される。
コラム５内の液体は、ホット交換器８における冷却の主部分を確実にするようになった第一の冷媒液を構成している。そのためこの液体は、横から入り口18を介してこの交換器の上側部分に導入され、交換器のコールド端部へ流れる間に、ダクト19において−20ないし−40℃の範囲に過冷却され、出口20を介して側方へ出され、圧力逃し弁21において典型的には2.5ないし3.5バールの程度のサイクルの低圧に圧力逃しされ、かつ同じ熱交換器のコールド端部において２相形で、入り口22及び適当な分配装置を介して蒸発させるために熱交換器の低圧ダクト23内に導入される。
コラム５の加熱蒸気は、熱交換器８のダクト24内において例えば＋５ないし＋10℃の環境温度より明らかに低い中間温度に冷却され、かつ一部凝縮され、それから容器6C内に導入される。液相は、重力によりサイフォン15及び弁16を介して戻り流としてコラム５の頭部に逆流し、一方蒸気相は、1Cにおいて典型的には40バールの程度のサイクルの高圧に圧縮され、それから3Cにおいて＋30ないし＋40℃の範囲に戻される。この蒸気相は、それから高圧ダクト25において熱交換器８のホット端部からコールド端部へ冷却され、かつ10において２つの相に分離される。
交換器８において冷却を完了するため、破線で示すように、6B内に集められた液体の中間温度部分を過冷却し、それからこれを交換器から側方へ引き出し、これを圧力逃し弁26において低圧に圧力逃しし、かつこれを側方から交換器に再導入し、これを低圧ダクト23の中間部分において蒸発させるようにすることができる。
熱交換器９の冷却は、高圧の流体により次のようにして行なわれる。
10内に集められた液体は、ダクト27において交換器９のホット部分内で過冷却され、それから交換器から引き出され、圧力逃し弁28において低圧に圧力逃しされ、交換器に再導入され、かつ後者の低圧ダクト29のホット部分において蒸発させられる。分離器10から出た蒸気相は、冷却され、凝縮され、かつ交換器９のホット端部からコールド端部へ過冷却され、かつこのようにして得られた液体は、圧力逃し弁30において低圧に圧力逃しされ、かつ低圧ダクト29のコールド部分において蒸発させるために交換器のコールド端部に再導入され、それから28において圧力逃しされた流体と再合同される。
導管31を介して乾燥後に＋20℃の範囲にある処理された天然ガスは、側方から熱交換器８に導入され、かつダクト32において後者のコールド端部へ通過する間に冷却される。
この温度で天然ガスは、C2ないしC5炭化水素を除去するために装置33に引き渡され、かつ基本的にメタン及び窒素からなり少量のエタン及びプロパンを含む残りの混合物は、２つの流れに分割され：すなわち冷却され、液化されかつ補助交換器12のホット端部からコールド端部へ過冷却され、それから圧力逃し弁34において1.2バールの範囲に圧力逃しされる第一の流れ、及び冷却され、液化されかつダクト35内において交換器９のホット端部からコールド端部へ過冷却され、もう一度コラム13の蒸留容器を形成するコイル36においてほぼ８から10℃に過冷却され、かつ圧力逃し弁37において1.2バールの範囲に圧力逃しされる第二の流れに分割される。圧力逃しされた２つの流れは、再結合され、それから戻り流としてコラム13の頭部に導入され、このコラムは、このようにして天然ガスの脱窒素を確実にする。このコラムにおける液体は、設備によって製造された脱窒素されたLNGを構成されており、かつ貯蔵容器14に引き渡され、一方頭部の蒸気は、交換器12のコールド端部からホット端部へ通過する間に、−20から−40℃に再加熱され、かつコンプレッサ１を駆動するために使われる設備のガスタービンにおいて燃焼し又は利用するために、導管38を介して“燃料ガス”貯蔵部に引き渡される。
装置33において追加的な量のC2及びC3の回収を可能にする温度で、交換器９における天然ガスに対して追加的な遮断を行なってもよいことに注意する。
明らかにこのような設備において通常達成されるおおいに考えられる出力を考慮して、冷却のため及び必要な電流の一部を発生するために液体タービン又は“エキスパンダ"39における冷たい液体の一部を圧力逃しすることは、望ましい。加えて、交換器８のもっとも熱い部分は、ポンプ41によって交換器のダクト40内で循環しかつ設備の別の部分、例えば液化設備において処理する前に乾燥されることになっている源天然ガスを冷却するために使われる適当な液体、明らかにペンタンをほぼ＋40から＋20℃に冷却するために利用することができる。この液体の循環は、前に引用した冷却回路11を構成している。
前記の装置は、同時に、ポンプ４による導管2B内への液体の注入のため、第二の圧縮段1Bから出る混合物の凝縮の加速、及び容器6B内の液体全体をポンピングした場合に、交換器８の簡単化を可能にし、かつ重い成分を効果的に除去した高圧混合物を得ることができる。さらに詳細には、考慮した例においてほとんどすべてのC5炭化水素及び大部分のC4炭化水素が、コールド交換器９のダクト29のホット端部において完全に蒸発させることができる。このことは、２つの交換器に間の切れ目にどのような２相再分配も必要なしに、ダクトが、交換器８の下側ドーム43と直接連通する交換器９の上側ドーム42内に通じることができ；設置が、２つの交換器８及び９を端部と端部で溶接することによってさらに簡単化することができるという重要な利点をなしている。
比較的冷たい温度の圧縮段1Cの吸入部が、後者の特性にとって望ましいことも、注目することができる。ほぼ２つの交換器の間の−20ないし−40℃の範囲の切り口は、さらにこの分割の上及び下の同程度の熱交換表面に対応しており、したがって最大の長さの２つの交換器８及び９は、最適な熱的条件で利用でき、かつ高圧液体のため、前に引用した分割において単一分離器容器10が利用できる。
コラム５の頭部の冷却液の＋５ないし＋10℃（14ないし20バール）の温度と圧力の制御が、クーラ3Cの出口及びコールド交換器９の出口（42）において（ほぼ−20℃ないし−40℃、2.5ないし3.5バール）同時に単相ガスを得ることを可能にすることは明らかである。
実際には、Ｎ個の交換器８が並列に取り付けられており、かつＮ個の交換器９が並列に取り付けられていることに注意する。
図２に示された設備は、圧縮段1Bと1Cの間に別の中間圧縮段1Dを加え、かつコラム５内の戻り流液体が冷却される様式の点で、図１におけるものと相違しているにすぎない。
したがってクーラ3Bは、分離容器6D内に通じており、この容器の蒸気相は、段1Dに供給される。後者の出口は、クーラ3Dによって冷却され、それからコラム５の下部に導入される。容器6D内の液体は、交換器８のホット部分に設けられた追加的ダクト45において過冷却される追加的な冷却液を構成し、後者から出て、圧力逃し弁46において低圧に圧力逃しされ、かつ交換器に再導入され、低圧ダクト23の中間部分において蒸発させられる。
さらにコラム５の頭部蒸気は、最後の圧縮段1Cの吸入部に直接送られ、かつ高圧の流体は、垂直チューブ48を介した海水の滴下によって冷却される分縮器47の下部に送られる。重い元素の大部分は、分縮器の下部に集められ、圧力逃し弁49において圧力逃しされ、かつ戻り流としてコラム５の頭部に導入され、かつ分縮器の頭部蒸気は、前のように、高圧冷媒を形成しており、この冷媒は、交換器９のコールド端部に通過する場合に、それから10における相の分離の後に、交換器８のコールド端部に通過する際に冷却される。
図３は、中間クーラ3Bとして利用できる熱交換器の実施例を示している。この交換器は、グリッド50を有し、その中において、その２つの端部において開いた所定の数の垂直チューブ51が、上側板52と下側板53との間に延びている。２つの板の間にかつチューブの外部に、所定の数の水平シケイン54が取り付けられている。
冷却水は、下側開口55を通って板53に到来し、チューブ51を通って上方へ流れ、上側通路56を通って排出される。導管2Bによって引き渡される２相混合物は、側方から板52の下のグリッド内に侵入し、かつシケインに沿って下り、それから板53のわずかに上に位置した出口導管57によって交換器から出る。
このような装置は、その冷却中に２相混合物の適当な均一化、及びポンプ４を含むループによって引き起こされるコンプレッサ１の第二の段における凝縮の加速の改善を可能にする。
図４は、蒸留コラム５の構成の別の変形を示している。この変形において、コラムの頭部蒸気は、補助熱交換器58において数℃だけ再加熱され、それから最後の圧縮段1Cの吸入部に送られる。高圧流体は、3Cにおいて＋30ないし＋40℃の範囲に冷却されかつ一部凝縮された後、分離器容器59において２つの相に分離される。この容器から出る蒸気は、高圧冷媒流体を構成しており、一方液相は、交換器58において数度Ｃだけ過冷却された後、図２に示すような圧力逃し弁49において圧力逃しされ、それから戻り流としてコラム５の頭部に導入される。
この変形が、３つ又は４つの圧縮段の設備に適用できることは明らかである。加えて、過冷却器58は、任意のものである。
考慮する実施例がどのようなものであろうと、脱窒素コラム13は、1.15バールないし1.2バールの範囲で動作し、かつしたがってこのコラムの容器から出る脱窒素したLNGは、フラッシュガスを製造する貯蔵部14の入り口において大気圧に圧力逃しされる。このガス、及び貯蔵部14内への熱の漏れの結果生じるガスは、それから“燃料ガス”貯蔵容器に引き渡すため再利用し、かつ補助コンプレッサによって圧縮しなければならない。図５は、交換器９から出るLNGが数％の窒素を含んでいる場合、補助コンプレッサを省略することができる装置を示している。
そのため、交換器９から出るLNGは、コラム13のコイル36において過冷却され、かつ補助熱交換器60においてもう一度過冷却される。液体は、それから圧力逃し弁37及びタービン39において1.2バールに圧力逃しされ、それから２つの流れに分割され：すなわち一方の流れは、交換器60において蒸発させられ、かつそれから中間レベルにおいてコラム13内に導入され、かつもう一方の流れは、戻り流としてこの後者の頭部に送られる。
窒素を含まないLNGであるコラム13の液体は、それからそれぞれの貯蔵部に対して、２つの流れに分割され、これら流れの一方は、交換器60において過冷却され、一方他方は、全体的な過冷却の程度を調整するために分岐61に進み、ポンプ62によって液体の循環が確実にされる。
このようにして、ほぼ２℃に過冷却される液体が、貯蔵部14に引き渡されるものであり、この液体は、これら貯蔵部入り口におけるあらゆる発火、及び時間の経過による熱の侵入のためのあらゆる蒸発を実質的に抑圧する。明らかに、これは、交換器60内におけるこのような過冷却を行なうことができるようにする脱窒素の前及び後のLNGの組成の相違である。
同様に、コラム５における頭部蒸気は、前に示したように“燃料ガス”のためそのように再生すべきメタンを一般に十分多量に含んでいる。したがってこの目的には別の補助コンプレッサを設けることが必要である。さらにコンプレッササイクル１がガスタービンによって駆動される場合、20ないし25バールの程度の圧力をかけて可燃性ガスを後者に供給することが必要であり、これは、いくらかの動力の補助コンプレッサの設備に通じる。図６における装置は、このような補助コンプレッサの必要性をどのようにして避けることができるかを示している。
図６において、別の補助脱窒素コラム63は、天然ガスの圧力をかけて利用され、頭部コンデンサ64を有する。
交換器12において処理される装置33から到来する天然ガスのその部分は、ここで中間温度T1に冷却されるだけであり、それから導管65を介してコラム63に導入され、一方この天然ガスの残りは、交換器９においてT1より低い中間温度T2に冷却されるだけであり、それから導管66を介して同じコラムの中間レベルに導入される。
コンデンサ64の冷却は、圧力逃し弁67における25バールの範囲へのコラム内の液体の一部の圧力の解除によって確実にされる。この蒸発の結果生じるガスは、コラム内の液体と同じ組成を有し、すなわちわずかな程度の窒素を有し、かつしたがって導管68を介してガスタービン69内において直接利用可能な25バール以下の可燃ガスを構成している。
コラム63内の液体の残りは、交換器９のコールド部分及びコラム13のコイル36内で一部、かつ交換器12のコールド部分内で一部過冷却した後に、それぞれ37及び70において圧力逃しされ、かつ中間レベルにおいてコラム13内に導入される。30−35％の窒素を含むコラム63内の頭部蒸気は、交換器９のコールド部分において冷却されかつ凝縮され、交換器12のコールド部分において過冷却され、かつ圧力逃し弁71において圧力逃しされた後に、戻り流としてコラム13の頂部に導入される。
コラム13の洗浄液の窒素濃厚化は、このコラムの窒素蒸気が十分希薄なメタンを含む、例えば10−15％のメタンを含む結果として、12における再加熱の後に、導管38を介して大気中に放出することになる。
したがって２つの残留ガスが全体として得られ、その内一方は、メタンを大量に含み、かつ25バール以下であり、かつガスタービンに供給され、かつその内低圧の他方は、希薄なメタンを含み、、かつ回収されない。
図６に示すように、導管31によって運ばれた処理すべき天然ガスの一部は、装置33に送られる前に、交換器９のホット部分において冷却することができる。
【図３】
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【図４】
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【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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