(57)【要約】【解決手段】本発明は、LNG の流れ(11)を第１熱交換器(19)内の冷却媒体(83)で冷却する方法に関する。冷却媒体(83)は、第１サイクル(15)から独立した第２半開放冷却サイクル(21)に置かれる。前記方法は、冷却されたLNG の流れ(59)を蒸留塔(49)に導入するステップと、塔(49)の上部のガスの流れ(69)を回収するステップとを備える。第２冷却サイクル(21)は、ガスの上部の流れ(69)の一部から冷却媒体の流れ(73)を形成するステップと、冷却媒体の流れ(73)を高圧まで圧縮するステップと、その後、主に液体の冷却する流れ(83)を形成するために、圧縮された冷却媒体の流れ(75)の一部(81)を膨張させるステップとを含む。主に液体の流れ(83)は第１熱交換器(19)で蒸発する。
2009512831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１冷却サイクル(17)を用いて冷却することによって得られたLNG の流れ(11)を処理する方法であり、該方法は、
(a) -100℃未満の温度に至ったLNG の流れ(11)を第１熱交換器(19)に導入するステップ
(b) LNG の流れ(11)を、過冷却されたLNG の流れ(57)を形成するために、冷却流体(83)との熱交換により前記第１熱交換器で過冷却するステップ
(c) 冷却流体(83)を、前記第１サイクル(15)から独立した第２半開放冷却サイクル(21)に置くステップ
のステップを備えたタイプであり、前記方法は、
(d) 過冷却されたLNG の流れ(57)を、略液体状態で維持して、中間タービン(47)で動的に膨張させるステップ
(e) 前記中間タービン(47)からの流れ(59)を、冷却して膨張させ、その後蒸留塔(49)に導入するステップ
(f) 前記塔(49)の下部の脱窒素されたLNG の流れ(67)、及び前記塔の上部のガスの流れ(69)を回収するステップ
(g) ガスの上部の流れ(69)を段階的圧縮機(25)で圧縮し、前記圧縮機(25)の中間圧力段階(29D) で、可燃性ガスの流れを形成するために、中間圧力PIに至ったガスの上部の流れ(69)の第１部分(16)を抽出するステップ
を備えることを特徴とし、前記第２冷却サイクル(21)は、
(i)   冷却流体の始めの流れ(73)を、前記中間圧力PIで圧縮されたガスの上部の流れ(69)の第２部分から形成するステップ
(ii)  冷却流体の始めの流れ(73)を、冷却流体の圧縮された流れ(75)を形成するために、中間圧力PIより高い高圧PHに圧縮するステップ
(iii) 冷却流体の圧縮された流れ(75)を第２熱交換器(33)で冷却するステップ
(iv)  前記第２熱交換器(33)からの冷却流体の圧縮された流れ(75)を、冷却する主な流れ(79)及びLNG の過冷却する流れ(77)に分離するステップ
(v)   過冷却する流れ(77)を、第３熱交換器(35)で、その後前記第１熱交換器(19)で冷却するステップ
(vi)  前記第１熱交換器(19)からの過冷却する流れ(81)を、LNG の略液体の過冷却する流れ(83)を形成するために、前記中間圧力PIより低い低圧PBに膨張させるステップ
(vii) 略液体の過冷却する流れ(83)を、再加熱された過冷却する流れ(85)を形成するために、前記第１熱交換器(19)で蒸発させるステップ
(viii)冷却する主な流れ(79)を主タービン(41)で略低圧PBに膨張させ、前記主タービン(41)からの冷却する流れを、混合された流れ(87)を形成するために、再加熱された過冷却する流れ(85)と混合するステップ
(ix)  混合された流れ(87)を、再加熱され混合された流れ(89)を形成するために、前記第３熱交換器(35)で、その後前記第２熱交換器(33)で連続して再加熱するステップ
(x)   再加熱され混合された流れ(89)を、前記中間圧力段階(29D) の上流に設けられた低圧段階(29C) で前記圧縮機(25)に導入するステップ
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記高圧PHは、約40乃至100 バールであり、好ましくは約50乃至80バールであり、詳細には約60乃至75バールであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記低圧PBは約20バールより低いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ステップ(vi)の間、前記第１熱交換器(19)からの過冷却する流れ(81)を、液体膨張タービン(101) で動的に膨張させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
ステップ(ii)の間、冷却流体の始めの流れ(73)を、前記主タービン(41)に接続された補助圧縮機(39)で少なくとも部分的に圧縮することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
ステップ(i) の間、Ｃ2 炭化水素の流れ(92)を、冷却流体の始めの流れ(73)の一部を形成するために、前記圧縮機(25)に導入することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
ステップ(iii) の間、冷却流体の圧縮された流れ(75)を、前記第２熱交換器(33)内を循環する二次冷却流体(117) との熱交換関係に置き、前記二次冷却流体(117) は、二次冷却流体を、前記第２熱交換器(33)の出口で圧縮し、少なくとも部分的に冷却して濃縮し、その後、前記第２熱交換器(33)で蒸発させる前に膨張させる第３冷却サイクル(105) に置かれていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記二次冷却流体(117) はプロパン及び要すればエタンを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ステップ(e) の膨張の前に、前記中間タービン(47)からの流れを、第４熱交換器(51)でガスの上部の流れ(69)との熱交換によって冷却された天然ガスの補助的流れ(63)と混合することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
ガスの上部(69)のＣ2+に関する内容として、前記第２熱交換器(33)によって冷却された流れが完全にガス状であることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
第１冷却サイクル(17)を用いて冷却することによって得られたLNG の流れ(11)を処理する装置(9; 99; 104; 125) であり、該装置(9; 99; 104; 125) は、
- LNG の流れを冷却流体(83)との熱交換関係に置くために、第１熱交換器(19)を含むLNG の流れ(11)を過冷却する手段
- 前記第１サイクル(15)から独立した第２半開放冷却サイクル(21)
を備えるタイプであり、前記装置は、
- 前記第１熱交換器(19)からの過冷却されたLNG の流れ(57)を動的に膨張させる中間タービン(47)
- 前記中間タービン(47)からの流れ(59)を冷却し膨張させる手段(53, 61)
- 冷却し膨張させる前記手段(53, 61)に接続された蒸留塔(49)
- 前記塔(49)の下部の脱窒素されたLNG の流れ(67)を回収する手段、及び前記塔(49)の上部のガスの流れ(69)を回収する手段
- 前記塔(49)の上部のガスの流れ(69)を回収する前記手段に接続された段階的圧縮機(25)
- 可燃性ガスの流れを形成するために、前記圧縮機(25)の中間圧力段階(29D) で出されたガスの上部の流れ(69)の第１部分(16)を抽出する手段
を備えることを特徴とし、前記第２冷却サイクル(21)は、
- 前記中間圧力に圧縮されたガスの上部(69)の第２部分から冷却流体の始めの流れ(73)を形成する手段
- 冷却流体の圧縮された流れ(75)を形成するために、前記中間圧力PIより高い高圧PHに冷却流体の始めの流れ(73)を圧縮する手段(39)
- 冷却流体の圧縮された流れ(75)を冷却するための第２熱交換器(33)
- 前記第２熱交換器(33)からの冷却流体の圧縮された流れ(75)を冷却する主な流れ(79)とLNG の過冷却する流れ(77)とに分離する手段
- 過冷却する流れ(77)を冷却する第３熱交換器(35)
- 前記第３熱交換器(35)からの過冷却する流れ(77)を前記第１熱交換器(19)に導入する手段
- LNG の略液体の過冷却する流れ(83)を形成するために、前記第１熱交換器(19)からの過冷却する流れ(81)を前記中間圧力PIより低い低圧PBに膨張させる手段(37; 101)
- 再加熱された過冷却する流れ(85)を形成するために、前記第１熱交換器内で略液体の過冷却する流れ(83)を循環させる手段
- 冷却する主な流れ(79)を略低圧PBに膨張させる主タービン(41)
- 混合された流れ(87)を形成するために、前記主タービン(41)からの冷却する流れを再加熱された過冷却する流れ(85)と混合する手段
- 再加熱され混合された流れ(89)を形成するために、前記第３熱交換器(35)内を、その後前記第２熱交換器(33)内を連続して混合された流れ(87)を循環させる手段
- 前記中間圧力段階(29D) の上流に設けられた低圧段階(29C) で前記圧縮機(25)に再加熱され混合された流れ(89)を導入する手段
を含むことを特徴とする装置。
【請求項１２】
前記高圧PHは、約40乃至100 バールであり、好ましくは約50乃至80バールであり、詳細には約60乃至75バールであることを特徴とする請求項１１に記載の装置(9; 99; 104; 125) 。
【請求項１３】
前記低圧PBは約20バールより低いことを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の装置(9; 99; 104; 125) 。
【請求項１４】
前記第１熱交換器(19)からの過冷却する流れ(81)を膨張させる前記手段(37; 101) は液体膨張タービン(101) を含むことを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれかに記載の装置(99; 104; 125)。
【請求項１５】
冷却流体の始めの流れ(73)を圧縮する前記手段(39)は、前記主タービン(41)に接続された補助圧縮機(39)を含むことを特徴とする請求項１１乃至請求項１４のいずれかに記載の装置(9; 99; 104; 125) 。
【請求項１６】
前記第２冷却サイクル(21)は、冷却流体の始めの流れ(73)の一部を形成するために、前記圧縮機(25)にＣ2炭化水素の流れ(92)を導入する手段を含むことを特徴とする請求項１１乃至請求項１５のいずれかに記載の装置(99)。
【請求項１７】
前記第２熱交換器(33)は二次冷却流体(117) を循環させる手段を含み、前記装置(104; 125)は、前記第３熱交換器(33)からの二次冷却流体(115) を圧縮する二次手段(107) 、該二次圧縮手段(107) からの二次冷却流体(117) を冷却して膨張させる二次手段(109, 111)、及び前記二次膨張手段(111) からの二次冷却流体(119) を前記第２熱交換器(33)に導入する手段を含む第３冷却サイクル(105) を備えることを特徴とする請求項１１乃至請求項１６のいずれかに記載の装置(104; 125)。
【請求項１８】
前記二次冷却流体(117) はプロパン及び要すればエタンを含むことを特徴とする請求項１７に記載の装置(104; 125)。
【請求項１９】
前記装置は、過冷却されたLNG の流れ(59)を天然ガスの補助的流れ(63)と混合する手段、及びガスの上部の流れ(69)との熱交換関係に前記補助的流れ(63)を置くための第４熱交換器(51)を備えることを特徴とする請求項１１乃至請求項１８のいずれかに記載の装置(9; 99; 104; 125) 。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１冷却サイクルを用いた冷却によって得られたLNG の流れを処理する方法に関し、該方法は、以下のステップを備えるタイプである。
(a) -100℃未満の温度に至ったLNG の流れを、第１熱交換器に導入する
(b) LNG の流れを、過冷却されたLNG の流れを形成するために、冷却流体との熱交換により第１熱交換器で過冷却する
(c) 冷却流体を、第１サイクルから独立した第２半開放冷却サイクルに置く
【背景技術】
【０００２】
米国特許第６３０８５３１号明細書は、天然ガスの流れが炭化水素の混合物の濃縮及び蒸発を含む第１冷却サイクルを用いて液化される前述したタイプの方法を開示している。得られたガスの温度は約-100℃である。製造されたLNG は、その後、段階的圧縮機及びガス膨張タービンを備えた半開放「逆ブレイトンサイクル」と呼ばれるタイプの第２冷却サイクルを用いて、約-170℃に過冷却される。
【０００３】
このタイプの方法は完全に満足できるものではない。逆ブレイトンサイクルの最大収率は約40％に限られる。更に、半開放サイクルでその操作を実施するのは困難である。
【特許文献１】米国特許第６３０８５３１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明の目的は、収率を向上させ、様々な構造のユニットで容易に実施することができるLNG の流れを処理する自立した方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的のために、本発明は、前述のタイプの処理方法に関し、該方法が
(d) 過冷却されたLNG の流れを、略液体状態で維持して、中間タービンで動的に膨張させるステップ
(e) 中間タービンからの流れを、冷却して膨張させ、その後蒸留塔に導入するステップ
(f) 塔の下部の脱窒素されたLNG の流れ、及び塔の上部のガスの流れを回収するステップ
(g) ガスの上部の流れを段階的圧縮機で圧縮し、圧縮機の中間圧力段階で、可燃性ガスの流れを形成するために、中間圧力PIで圧縮されたガスの上部の流れの第１部分を抽出するステップ
を備え、第２冷却サイクルが
(i)   冷却流体の始めの流れを、中間圧力PIで圧縮されたガスの上部の流れの第２部分から形成するステップ
(ii)  冷却流体の始めの流れを、冷却流体の圧縮された流れを形成するために、中間圧力PIより高い高圧PHに圧縮するステップ
(iii) 冷却流体の圧縮された流れを第２熱交換器で冷却するステップ
(iv)  第２熱交換器からの冷却流体の圧縮された流れを、冷却する一次の流れ及びLNG の過冷却する流れに分離するステップ
(v)   過冷却する流れを、第３熱交換器で、その後第１熱交換器で冷却するステップ
(vi)  第１熱交換器からの過冷却する流れを、LNG の略液体の過冷却する流れを形成するために、中間圧力PIより低い低圧に膨張させるステップ
(vii) 略液体の過冷却する流れを、再加熱された過冷却する流れを形成するために、第１熱交換器で蒸発させるステップ
(viii)冷却する主な流れを主タービンで略低圧PBに膨張させ、主タービンからの冷却する主な流れを、混合された流れを形成するために、再加熱された過冷却する流れと混合するステップ
(ix)  混合された流れを、再加熱され混合された流れを形成するために、第３熱交換器で、その後第２熱交換器で連続して再加熱するステップ
(x)   再加熱され混合された流れを、中間圧力段階の上流に設けられた低圧段階で圧縮機に導入するステップ
を含むことを特徴とする。
【０００６】
本発明に係る方法は、単独で又は技術的に可能な組合せに応じて、以下の１又は複数の特徴を備えることができる。
- 高圧PHは、約40乃至100 バールであり、好ましくは約50乃至80バールであり、詳細には約60乃至75バールである
- 低圧PBは約20バールより低い
- ステップ(vi)の間、第１熱交換器からの過冷却する流れを、液体膨張タービンで動的に膨張させる
- ステップ(ii)の間、冷却流体の始めの流れを、主タービンに接続された補助圧縮機で少なくとも部分的に圧縮する
- ステップ(i) の間、Ｃ2 炭化水素の流れを、冷却流体の始めの流れの一部を形成するために、圧縮機に導入する
- ステップ(iii) の間、冷却流体の圧縮された流れを、第２熱交換器内を循環する二次冷却流体との熱交換関係に置き、二次冷却流体は、二次冷却流体を、第２熱交換器の出口で圧縮し、少なくとも部分的に冷却して濃縮し、その後、第２熱交換器で蒸発させる前に膨張させる第３冷却サイクルに置かれている
- 二次冷却流体はプロパン及び要すればエタンを含む
- ステップ(e) の膨張の前に、中間タービンからの流れを、第４熱交換器でガスの上部の流れとの熱交換によって冷却された天然ガスの補助的流れと混合する
- ガスの上部のＣ2+に関する内容として、第２熱交換器によって冷却された流れが完全にガス状である
【０００７】
本発明は、更に第１冷却サイクルを用いて冷却することによって得られたLNG の流れを処理する装置に関し、該装置は、
- LNG の流れを冷却流体との熱交換関係に置くために、第１熱交換器を含むLNG の流れを過冷却する手段
- 第１サイクルから独立した第２半開放冷却サイクル
を備えるタイプであり、前記装置は、
- 第１熱交換器からの過冷却されたLNG の流れを動的に膨張させる中間タービン
- 中間タービンからの流れを冷却し膨張させる手段
- 冷却し膨張させる手段に接続された蒸留塔
- 塔の下部の脱窒素されたLNG の流れを回収する手段、及び塔の上部のガスの流れを回収する手段
- 塔の上部のガスの流れを回収する手段に接続された段階的圧縮機
- 可燃性ガスの流れを形成するために、圧縮機の中間圧力段階で出されたガスの上部の流れの第１部分を抽出する手段
を備えることを特徴とし、第２冷却サイクルが、
- 中間圧力に圧縮されたガスの上部の第２部分から冷却流体の始めの流れを形成する手段
- 冷却流体の圧縮された流れを形成するために、中間圧力より高い高圧に冷却流体の始めの流れを圧縮する手段
- 冷却流体の圧縮された流れを冷却するための第２熱交換器
- 第２熱交換器からの冷却流体の圧縮された流れを冷却する主な流れとLNG の過冷却する流れとに分離する手段
- 過冷却する流れを冷却する第３熱交換器
- 第３熱交換器からの過冷却する流れを第１熱交換器に導入する手段
- LNG の略液体の過冷却する流れを形成するために、第１熱交換器からの過冷却する流れを中間圧力より低い低圧に膨張させる手段
- 再加熱された過冷却する流れを形成するために、第１熱交換器内で略液体の過冷却する流れを循環させる手段
- 冷却する主な流れを低圧に膨張させる主タービン
- 混合された流れを形成するために、主タービンからの冷却する流れを再加熱された過冷却する流れと混合する手段
- 再加熱され混合された流れを形成するために、第３熱交換器内を、その後第２熱交換器内を連続して混合された流れを循環させる手段
- 中間圧力段階の上流に設けられた低圧段階で圧縮機に再加熱され混合された流れを導入する手段
を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る装置は、単独で又は技術的に可能な任意の組合せに応じて、以下の一又は複数の特徴を備えることができる。
- 高圧PHは、約40乃至100 バールであり、好ましくは約50乃至80バールであり、詳細には約60乃至75バールである
- 低圧PBは約20バールより低い
- 第１熱交換器からの過冷却する流れを膨張させる手段は液体膨張タービンを含む
- 冷却流体の始めの流れを圧縮する手段は、主タービンに接続された補助圧縮機を含む
- 第２冷却サイクルは、冷却流体の始めの流れの一部を形成するために、圧縮機にＣ2炭化水素の流れを導入する手段を含む
- 第２熱交換器は二次冷却流体を循環させる手段を含み、装置は、第３熱交換器からの二次冷却流体を圧縮する二次手段、二次圧縮手段からの二次冷却流体を冷却して膨張させる二次手段、及び二次膨張手段からの二次冷却流体を第２熱交換器に導入する手段を含む第３冷却サイクルを備える
- 二次冷却流体はプロパン及び要すればエタンを含む
- 装置は、過冷却されたLNG の流れを天然ガスの補助的流れと混合する手段、及びガスの上部の流れとの熱交換関係に補助的流れを置くための第４熱交換器を備える
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施形態を、添付図面を参照して以下に詳細に説明する。
【００１０】
本発明に係る第１過冷却装置９は、図１に示すように、-90 ℃未満の温度に至った液化天然ガス(LNG )の始めの流れ11から脱窒素されたLNG の流れ13を製造することを意図されている。装置９は、更に窒素が豊富である可燃性ガスの流れ16を製造する。
【００１１】
図１に示すように、LNG の始めの流れ11は、第１冷却サイクル17を含む天然ガスの液化ユニット15によって製造される。第１サイクル17は、例えば、炭化水素の混合物の濃縮及び蒸発手段を備えるサイクルを含む。
【００１２】
装置９は、第１過冷却熱交換器19、第１サイクル17から独立した第２半開放冷却サイクル21、及び脱窒素ユニット23を備える。
【００１３】
第２冷却サイクル21は、複数の圧縮段階27を有する段階的圧縮装置25を含む。各段階27は圧縮機29及び冷却ユニット31を含む。
【００１４】
第２サイクル21は、更に第２熱交換器33、第３熱交換器35、膨張バルブ37、及び主膨張タービン41に接続された補助圧縮機39を含む。第２サイクル21は更に補助冷却ユニット43を含む。
【００１５】
図１に示された例では、段階的圧縮装置25は４個の圧縮機29を含む。４個の圧縮機29は同一の外部エネルギー源45によって駆動される。エネルギー源45は、例えばガスタービンタイプのモータである。
【００１６】
冷却ユニット31及び43は水及び／又は空気によって冷却される。
【００１７】
脱窒素ユニット23は、流れ発生器48に接続された中間水圧タービン47、蒸留塔49、塔の上部のための熱交換器51、及び塔の下部のための熱交換器53を含む。脱窒素ユニットは、更に脱窒素されたLNG 13を排出するためのポンプ55を含む。
【００１８】
以下に、液体の流れ及びそれを送る導管は同一の参照番号で示され、関連する圧力は絶対圧であり、関連するパーセントはモルパーセントである。
【００１９】
液化ユニット15からのLNG の始めの流れ11は、-90 ℃未満、例えば-130℃の温度である。この流れ11は、例えば約５％の窒素、90％のメタン及び５％のエタンを含み、その流速は50,000kmol/hである。
【００２０】
LNG の流れ11は、過冷却されたLNG の流れ57を製造するために、-150℃の温度に過冷却する第１熱交換器19に導入される。
【００２１】
その後、流れ57は水圧タービン47に導入され、膨張した流れ59を形成するために動的に低圧に膨張させられる。この流れ59は略液体であり、すなわち、２モル％未満のガスを含んでいる。流れ59は下部の熱交換器53で冷却され、その後塔49に供給するための流れ64を形成する膨張バルブ61に導入される。
【００２２】
流れ64は低蒸留圧力で蒸留塔49の上部に導入される。低蒸留圧力は大気圧よりわずかに高い。この例では、この圧力は1.25 バールであり、流れ64の温度は約-165℃である。
【００２３】
LNG の始めの流れ11と略同一の構成である天然ガスの補助的流れ63は、上部の交換器51で冷却され、次にバルブ65で膨張させられ、バルブ61の上流で膨張させられ過冷却されたLNG の流れ59と混合される。
【００２４】
再沸騰される流れ68は、塔49の下部の領域に設けられた中間段階Niで塔から抽出される。流れ68は交換器53に導入され、中間段階Niより下で塔49に再導入される前に、膨張させられ過冷却されたLNG の流れ59との熱交換によって再加熱される。
【００２５】
１％未満の窒素を含む下部からの液体の流れ67が塔49から抽出される。この下部からの流れ67は、貯蔵装置に送られるように意図された、脱窒素されたLNG の流れ13を形成するためにポンプ55によって汲み上げられる。
【００２６】
略50％の窒素を含む上部のガス状の流れ69が蒸留塔49から抽出される。この流れ69は、再加熱された上部の流れ71を形成するために、上部の交換器51での補助的流れ63との熱交換によって再加熱される。この流れ71は圧縮装置25の第１段階27A に導入される。
【００２７】
再加熱された上部の流れ71は、第１段階27A 及び圧縮機25の第２段階27B で連続して略低サイクル圧力PBに圧縮され、その後、第４圧縮段階27D に導入される前に第３圧縮段階27C で圧縮される。圧縮機の各段階27では、上部の流れ71は、圧縮機29で圧縮され、続いて関連する冷却ユニット31で約35℃の温度に冷却される。
【００２８】
第４圧縮段階27D で圧縮された上部の流れの第１部分16は、可燃性ガスの流れを形成するために、中間圧力PIで圧縮機29D から抽出される。
【００２９】
中間圧力PIは、例えば20バールより高く、好ましくは30バールに略等しい。低サイクル圧力PBは例えば20バールより低い。
【００３０】
上部の流れの第２部分73は、冷却流体の始めの流れを形成するために、圧縮機29D で50バールに略等しい平均圧力に圧縮され続ける。
【００３１】
流れ73は、交換器31D で冷却され、その後補助圧縮機39に導入される。
【００３２】
冷却流体の始めの流れ73の流速は、可燃性ガスの流れ16の流速より非常に速い。２つの流速の関係は、この例では略6.5 に等しい。
【００３３】
その後、流れ73は圧縮機39で高サイクル圧力PHに圧縮される。この高圧は、40乃至100 バールであり、好ましくは50乃至80バールであり、有利には60乃至75バールである。
【００３４】
圧縮機39からの流れ73は、冷却ユニット43を通過した後、圧縮された冷却流体の流れ75を形成する。上部の流れ69が５質量％未満のＣ2+炭化水素を含んでいるため、流れ75は完全にガス状である。高圧が約60バールより高いとき、流れ75は超臨界流体である。
【００３５】
その後、流れ75は第２熱交換器33で冷却され、この交換器33の出口で、LNG の過冷却する二次の流れ77及び冷却する一次の主な流れ79に分離される。これらの２つの流速の関係は約0.5 である。
【００３６】
過冷却する流れ77は、冷却された過冷却する流れ81を形成するために、第３交換器35で、その後第１交換器19で冷却される。流れ81は、バルブ37で低サイクル圧力PBに膨張させられ、前記バルブから略液体の過冷却する流れ83の形状で、すなわち、10モル％未満のガスを含んで、排出される。
【００３７】
その後、流れ83は第１交換器19に導入され、第１交換器19の出口で再加熱された過冷却する流れ85を形成するために、熱交換によって流れ81及びLNG の始めの流れ11を蒸発させ、冷却する。
【００３８】
ガス状の主な流れ79は、タービン41で略低サイクル圧力PBに膨張させられ、混合された流れ87を形成するために、第１交換器19からの再加熱された流れ85と混合される。その後、混合された流れ87は第３交換器35に、次に第２交換器33に連続して導入され、熱交換関係によって、圧縮された冷却流体の過冷却する流れ77及び流れ75を冷却する。
【００３９】
その後、交換器33からの再加熱され混合された流れ89は、略低圧PBで第３圧縮段階27C の入り口で圧縮装置25に導入される。
【００４０】
例として、以下の表に高サイクル圧力PHが75バールに略等しいときの圧力、温度及び流速の値を示す。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
図２は、本発明に係る方法でのサイクル21の効率線91を、LNG の流れ11の温度値に応じて示す。この図に示されるように、収率は、44％より大きく、半開放逆ブレイトンサイクルを含む先行技術の方法と比較して著しく増加する。
【００４３】
この結果は、冷却流体を貯蔵し下処理する手段を備える必要がなく、冷却流体73は装置９によって連続して供給されるので、簡単な方法で得られる。
【００４４】
本発明の方法及び装置９は、新たな液化ユニットに、又は既存のLNG の製造ユニットの効率レベルを向上するために用いられる。後者の場合では、等しい電力消費で、脱窒素されたLNG の生産を５％から20％に増加することができる。本発明に係る方法及び装置９は液体天然ガス(NGL )を抽出する方法で製造されたLNG を過冷却し脱窒素するためにも用いることができる。
【００４５】
図３に示された装置99は、第１交換器の下流に配置された膨張バルブ37が、流れ発生器103 に接続された動的膨張のためのタービン101 と置き換えられる点で第１装置９と異なる。
【００４６】
この装置でのLNG の流れを処理する方法は、その数値の範囲内で、装置９に用いられた方法と同一である。
【００４７】
図３に鎖線で示された変形例では、エタンの流れ92が、第３圧縮段階27C に導入される前に、再加熱され混合された流れ89と混合される。
【００４８】
その結果、サイクル21の効率は、図２の線93によって示されるように更に増加する。
【００４９】
本発明に係る第３装置104 は図４に示される。この装置104 は、第１及び第２サイクル17及び21から独立し、密閉された第３冷却サイクル105 を更に備える点で第２装置99とは異なる。
【００５０】
第３サイクル105 は、二次圧縮機107、第１及び第２二次冷却ユニット109A及び109B、膨張バルブ111 、及び分離フラスコ113 を含む。
【００５１】
このサイクルはプロパンを含む二次冷却流体115 の流れを用いて実施される。低圧でガス状の流れ115 は、プロパンの部分的に液体の流れ117を形成するために、圧縮機107 に導入され、その後高圧で冷却ユニット109A及び109Bで冷却されて濃縮される。この流れ117 は、交換器33で冷却され、その後、流れを膨張させる膨張バルブ111 に導入され、膨張したプロパンの二相の流れ119 を形成する。
【００５２】
流れ119 は、分離フラスコ113 の下部から抽出される液体の分留121 を形成するために、フラスコ113 に導入される。分留121 は、フラスコ113 に導入される前に、圧縮された冷却流体の流れ117 及び流れ75との熱交換によって蒸発させる交換器33に導入される。
【００５３】
フラスコ113 の上部からのガス状の分留は、ガス状のプロパンの流れ115 を形成する。
【００５４】
図２の線123 によって示されるように、その結果、サイクル21の効率は、第１装置９で実施された方法の効率と比較して、平均で４％増加する。
【００５５】
図５に示された本発明に係る第４装置125 は、図４に示された装置と、第３冷却サイクル105 が分離フラスコ113 を備えない点で異なる。従って、バルブ111 からの流れ119 は、第２交換器33に直接導入され、この交換器で完全に蒸発する。
【００５６】
更に、冷却流体115 はエタンとプロパンの混合物を含む。流体115 のエタンの含有量はプロパンの含有量と略等しい。
【００５７】
図２の線126 によって示されるように、その結果、第２冷却サイクルの平均効率は、温度が-130℃未満であるとき、第３装置104 で実施された方法の効率と比較して、約0.5 ％増加する。タービン47によって製造されたエネルギーを考慮すると、図５の装置での全収率は、図１に対する約47.5％、図３に対する47.6％、図４に対する49.6％と比較して、50％よりわずかに大きい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る第１装置の操作ブロック図である。
【図２】第１交換器の入り口でのLNG の温度に応じた、図１の装置の第２冷却サイクルの効率線を示すグラフである。
【図３】本発明に係る第２装置の図１と類似の図である。
【図４】本発明に係る第３装置の図１と類似の図である。
【図５】本発明に係る第４装置の図１と類似の図である。
【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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【国際調査報告】
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