(57)【要約】  １つまたは２つ以上の液体作動エダクタをポンプと組み合わせて用いる混合冷媒およびカスケード冷凍サイクルによる多段冷凍システムおよび方法。
2019535991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多段冷凍システムであって、
第１の蒸気ラインならびに液体源および超臨界流体源のうちの一方と流体連通状態にあるエダクタを含み、
前記エダクタと流体連通状態にあって二相流体を受け入れるフラッシュドラムを含み、前記フラッシュドラムは、第２の蒸気ラインおよび液体ラインに連結され、
前記液体ラインと流体連通状態にありかつ冷やされた二相流体ラインに連結された第１の膨張弁を含み、
前記冷やされた二相流体ラインと流体連通状態にありかつ前記第１の蒸気ラインに連結された別のフラッシュドラムを含み、
前記エダクタの上流側に位置決めされかつ前記液体源および前記超臨界流体源のうちの前記一方と流体連通状態にあるポンプを含む、システム。
【請求項２】
前記別のフラッシュドラムに連結された別の液体ラインをさらに含む、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記別の液体ラインと流体連通状態にありかつ別の冷やされた二相流体ラインに連結された第２の膨張弁をさらに含む、請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の蒸気ライン内の圧力は、前記第２の蒸気ライン内の圧力よりも低い、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記液体源および前記超臨界流体源のうちの前記一方のところの圧力は、前記第１の蒸気ライン内の圧力よりも高い、請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記別の冷やされた二相流体ラインと流体連通状態にありかつ第３の蒸気ラインに連結されたアキュムレータと、
前記第１の蒸気ライン、前記第２の蒸気ライン、前記第３の蒸気ラインおよび前記エダクタと流体連通状態にある別のアキュムレータとをさらに含む、請求項３記載のシステム。
【請求項７】
前記液体源および前記超臨界流体源のうちの前記一方は、エチレンから成る、請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記液体源および前記超臨界流体源のうちの前記一方は、エタンから成る、請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記第１の蒸気ライン内の前記圧力は、前記第２の蒸気ライン内の前記圧力の少なくとも１／４である、請求項４記載のシステム。
【請求項１０】
前記液体源および前記超臨界流体源のうちの前記一方のところの前記圧力は、前記第１の蒸気ライン内の前記圧力の少なくとも３４倍である、請求項５記載のシステム。
【請求項１１】
多段冷却方法であって、
第１の液体流および超臨界流体流のうちの一方を少なくとも６００ｐｓｉｇの圧力でエダクタ中に導入するステップと、
第１の蒸気流を前記エダクタ中に導入して部分液化を達成するとともに前記第１の蒸気流ならびに前記液体流および前記超臨界流体流のうちの一方を含む二相流体流を生じさせるステップと、
前記二相流体流をフラッシュして第２の液体流および第２の蒸気流を生じさせるステップと、
前記第２の液体流を膨張させて冷やされた二相流体流を生じさせるステップと、
前記冷やされた二相流体流をフラッシュして前記第１の蒸気流および第３の液体流を生じさせるステップとを含む、方法。
【請求項１２】
前記第３の液体流を膨張させて別の冷やされた二相流体流を生じさせるステップをさらに含む、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の蒸気流の圧力は、前記第２の蒸気流の圧力よりも低い、請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の蒸気流の前記圧力は、前記第２の蒸気流の前記圧力の少なくとも１／４である、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の液体流および前記超臨界流体流のうちの前記一方の圧力は、前記第１の蒸気流の圧力よりも高い、請求項１１記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の液体流および前記超臨界流体流のうちの前記一方の圧力は、前記第１の蒸気流の前記圧力の少なくとも３４倍である、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の液体流および前記超臨界流体流のうちの前記一方は、エチレンから成る、請求項１１記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の液体流および前記超臨界流体流のうちの前記一方は、エタンから成る、請求項１１記載の方法。
【請求項１９】
前記別の冷やされた二相流体流からの残留凝縮物を保持するステップおよび第３の蒸気流を生じさせるステップをさらに含む、請求項１２記載の方法。
【請求項２０】
液体冷媒流から残留蒸気を保持するステップと、
前記第１の液体流および前記超臨界流体流のうちの前記一方を生じさせるステップとをさらに含む、請求項１１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示内容、すなわち本発明は、一般に多段冷凍のためのシステムおよび方法に関する。より詳細には、本発明は、１つまたは２つ以上の液体駆動エダクタ（ジェットポンプおよびエジェクタとも呼ばれる）を使用する混合冷媒サイクルおよびカスケード冷凍サイクルにおける多段冷凍に関する。
【０００２】
〔関連出願の参照〕
２０１６年１１月９日に出願された国際出願ＰＣＴ／ＵＳ１６／６１０７７号の優先権をここに主張し、この国際出願を参照により引用し、その明細書を本明細書の一部とする。
【背景技術】
【０００３】
多段冷凍プロセスは、典型的には、混合冷媒サイクルまたはカスケード冷凍サイクルのいずれかとして分類される。混合冷媒サイクルでは、特殊な組成の冷媒を用いて、流体を周囲条件から、この流体が膨張弁の使用により液化可能な状態に冷やす。
【０００４】
典型的なカスケード冷凍サイクルでは、連続する膨張弁を使用して、流体を徐々に液化する。その場合、部分的に液化された流体がフラッシュドラムに分配される。フラッシュドラムからの液体は、さらに冷やすために後続のフラッシュドラム段に分配される。フラッシュドラムからの蒸気は、冷媒で圧縮され凝縮される。
【０００５】
図１では、概略図がエチレンの輸出のための従来のカスケード冷凍システム１００を示している。パイプラインからの超臨界状態のエチレン供給流１０１は、二床脱水ユニットを使用して脱水される。脱水ユニットは、バッチ操作で動作し、一方の床１０２がエチレン供給流１０１を脱水し、もう一方の床１０３が再生する。再生モードにおいて、脱水床１０２からの脱水されたエチレン流１１１の一部が再生ヒータ１０４に入る。次いで、加熱された脱水エチレン流１１１は、脱水床１０３に入り、脱水床１０３を再生する。脱水床１０３からの水飽和エチレン流１０５は、空気冷却器１０６で凝縮され、セパレータとも呼ばれるノックアウトドラム１０７を使用して除去され、水飽和エチレン流１０５と凝縮された水流１０８とを分離する。水飽和エチレン流１０５は、圧縮機１０９で圧縮され、圧縮された水飽和エチレン流１１０は、エチレン供給流１０１と混合するように戻される。
【０００６】
脱水されたエチレン流１１１の残りの部分は、３つの別々の熱交換器１１２，１１３，１１４を介して冷やされる。各熱交換器は、点線で示された従来のプロピレン冷媒システムを使用して、脱水されたエチレン流１１１を冷却する。冷やされた脱水エチレン流１１５は、減圧弁１１７を使用して、周囲条件でその凝縮圧力まで減圧され、フラッシュされた（勢いよく流された）エチレン流１１８を生じさせる。フラッシュされたエチレン流１１８は、エコノマイザとも呼ばれるフラッシュドラム１２０に入り、ここで再生利用されるエチレン流１３５と混合されてフラッシュされる。フラッシュされたエチレン蒸気流１２２は、より低圧の圧縮されたエチレン流１２４と混合し、次いで、圧縮機１２５で圧縮されて、より高圧の蒸気エチレン流１２６を生じさせる。蒸気エチレン流１２６は、その後３つの別個の熱交換器１２８、１３０、１３２を使用してプロピレン冷媒システムを介して冷やされる。冷やされた凝縮液体エチレン流１３３は、アキュムレータ１３４に入り、いかなる不活性物質もプロセス中に蓄積するとアキュムレータ１３４で放出され、再生利用状態のエチレン流１３５が生じる。
【０００７】
フラッシュドラム１２０からの液体エチレン流１３６は、膨張弁１３８を介して膨張して冷やされた二相の流体エチレン流１４０を生じさせる。冷やされた二相の流体エチレン流１４０は、別のフラッシュドラム１４２に入り、ここでフラッシュされる。フラッシュされた蒸気エチレン流１４４は、圧縮されたエチレン流１５７と混合され、次いで、圧縮機１４５で圧縮されて圧縮されたエチレン流１２４を生じさせる。次いで、圧縮されたエチレン流１２４は、より高圧のフラッシュされたエチレン蒸気流１２２と混合される。フラッシュドラム１４２からの液体エチレン流１４６は、別の膨張弁１４８を介して膨張し、冷やされた二相の流体エチレン流１５０を生じさせる。冷やされた二相の流体エチレン流１５０は、別のフラッシュドラム１５２に入り、ここでフラッシュされる。フラッシュされた蒸気エチレン流１５４は、圧縮されたエチレンボイルオフガス流１６３と混合され、次いで、圧縮機１５５で圧縮され、圧縮されたエチレン流１５７を生じさせる。液体エチレン流１５６は、貯蔵のために低温タンク１５８に分配されるか、または別のサイトへ輸送される。低温タンク１５８からのエチレンボイルオフガス流１６０は、圧縮機１６２で圧縮され、圧縮されたエチレンボイルオフガス流１６３を生じさせる。
【０００８】
カスケード冷凍サイクルは、単一の冷媒に依存するために操作が最も簡単であるが、混合冷媒プロセスよりもエネルギー効率が低いことがある。これは、カスケード冷凍システムが主としてエネルギーを回収するために段階的フラッシュを用いるのに対し、混合冷媒システムは、冷やされる商品の冷却曲線に厳密に一致させることができるからである。伝統的に、両方のプロセスにおいて膨張弁を含むエネルギー回収は、油圧エキスパンダーまたはタービンに焦点を置いており、これらは、回収されたエネルギーを利用するための機械設備、油圧シールおよびシンクを必要とするため、複雑さと資本費用を追加する。したがって、回収されたエネルギーは、典型的にはプロセス自体には再配備されない。液体駆動エダクタも冷凍プロセスで用いられているが、カスケード冷媒システムに存在する段階的フラッシュを利用してエネルギーを回収するというよりもむしろ、冷媒圧縮の代替策として、または液体冷媒レベルを制御する手段として使用されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、１つまたは２つ以上の液体駆動エダクタを使用する混合冷媒サイクルおよびカスケード冷凍サイクルにおける多段冷凍のためのシステムおよび方法を提供することによって従来技術の１つまたは２つ以上の欠点を解決する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一実施形態では、本発明は、多段冷凍システムであって、ｉ）第１の蒸気ラインならびに液体源および超臨界流体源のうちの一方と流体連通状態にあるエダクタを含み、ｉｉ）エダクタと流体連通状態にあって二相流体を受け入れるフラッシュドラムを含み、フラッシュドラムは、第２の蒸気ラインおよび液体ラインに連結され、ｉｉｉ）液体ラインと流体連通状態にありかつ冷やされた二相流体ラインに連結された第１の膨張弁を含み、ｉｖ）冷やされた二相流体ラインと流体連通状態にありかつ第１の蒸気ラインに連結された別のフラッシュドラムを含み、ｖ）エダクタの上流側に位置決めされかつ液体源および超臨界流体源のうちの一方と流体連通状態にあるポンプを含むことを特徴とするシステムである。
【００１１】
別の実施形態では、本発明は、多段冷却方法であって、ｉ）第１の液体流および超臨界流体流のうちの一方を少なくとも６００ｐｓｉｇの圧力でエダクタ中に導入するステップと、ｉｉ）第１の蒸気流をエダクタ中に導入して部分液化を達成するとともに第１の蒸気流ならびに液体流および超臨界流体流のうちの一方を含む二相流体流を生じさせるステップと、ｉｉｉ）二相流体流をフラッシュして第２の液体流および第２の蒸気流を生じさせるステップと、ｉｖ）第２の液体流を膨張させて冷やされた二相流体流を生じさせるステップと、ｖ）冷やされた二相流体流をフラッシュして第１の蒸気流および第３の液体流を生じさせるステップとを含むことを特徴とする方法である。
【００１２】
本発明の主題を具体的に説明するが、説明自体は、本発明の範囲を限定するものではない。かくして、本主題は、他の現在の技術または将来の技術と関連して本明細書に記載されているものと同様のかつ／あるいは少ない異なる構造、ステップおよび／または組合せを含む他のやり方でも具体化されても良い。さらに、「ステップ」という用語は、用いられる方法の異なる要素を記載するために本明細書で使用される場合があるが、この用語は、記載によって別段の明示の特定の順序への限定がない限り、本明細書において開示される種々のステップについての任意特定の順序を意味するものとして解されるべきではない。開示される他の特徴および利点は、以下の図および詳細な説明を吟味すると当業者には明らかでありまたは明らかになろう。かかる全ての特徴および利点は、開示される実施形態の範囲内に含まれるものである。さらに、例示の図は、説明上のものであるに過ぎず、種々の実施形態を具体化する環境、アーキテクチャ、設計、またはプロセスに関して何らかの限定を主張しまたは示唆するものではない。温度および圧力が以下に説明において記載される場合、これら条件は、例示に過ぎず、本発明を限定するものではない。本明細書に記載される種々の流（stream）は、１つのラインで運搬可能である。本発明は、本明細書に記載されたある特定のカスケード冷凍サイクルにおいて具体化されるのが良いが、これには限定されず、同様の結果を達成するために他のカスケード冷凍サイクルおよび混合冷媒サイクルを含む任意他の多段冷凍プロセスでも具体化できる。
【００１３】
添付の図面を参照して以下において本発明を説明するが、図中、同一の要素は同一の参照番号で示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】エチレンの輸出のための従来のカスケード冷凍システムの一実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明によるオープン多段冷凍システムの一実施形態を示す概略図である。
【図３】図２のシステムによって改造された既存のカスケード冷凍サイクルを使用してエチレンを生じさせるためのオープン多段冷凍システムの一実施形態を示す概略図である。
【図４】図２のシステムによって構築されたカスケード冷凍サイクルを使用してエチレンを生じさせるためのオープン多段冷凍システムの一実施形態を示す概略図である。
【図５】本発明による閉じた多段冷凍システムの一実施形態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
今、図２を参照すると、概略図は、本発明によるオープン多段冷凍システム２００の一実施形態を示す。源２０２は、エダクタ２０４に液体流または超臨界流体流を供給する。第１の蒸気流２２６は、液体流または超臨界流体流の源２０２の圧力よりも低い圧力でエダクタ２０４に入り、部分的な液化を達成し、圧縮された状態の第１の蒸気流２２６、ならびに、液体流および超臨界流体流のうちの１つ、を含む二相の流体流２０６を生じさせる。エダクタ２０４からの二相の流体流２０６は、フラッシュドラム２０８に入り、ここでフラッシュされて、液体流２１０および第１の蒸気流２２６の圧力よりも高い圧力の第２の蒸気流２１２を生じさせる。フラッシュドラム２０８からの液体流２１０は、第１の膨張弁２１８に入り、ここで膨張して、冷やされた二相の流体流２２０を生じさせる。冷やされた二相の流体流２２０は、別のフラッシュドラム２２２に入り、ここでフラッシュされて、第１の蒸気流２２６および別の液体流２２４を生じさせる。別のフラッシュドラム２２２からの別の液体流２２４は、第２の膨張弁２２８に入り、ここで膨張して、別の冷やされた二相の流体流２３０を生じさせる。システム２００は、任意の多段冷凍プロセスで実施されてもよく、１つまたは２つ以上の液体駆動エダクタを利用して、下方段の蒸気圧を上昇させ、供給ガス圧力を低下させ、任意の多段冷凍プロセスのエネルギー効率を改善する。
【００１６】
以下の記載は、本発明による多段冷凍システムの異なる実施形態を示す図３〜図４を参照する。各実施形態において、図２で示されたシステム２００を使用して、カスケード冷凍サイクルにおいてエチレンを生じさせるエネルギー効率を改善する。図３で、概略図は、システム２００によって改造された既存のカスケード冷凍サイクルを使用してエチレンを生じさせるためのオープン多段冷凍システム３００の一実施形態を示す。図４で、概略図は、システム２００によって構築されたカスケード冷凍サイクルを使用してエチレンを生じさせるためのオープン多段冷凍システム４００の一実施形態を示す。図３〜図４の各システム３００、４００は、それぞれ、図１の従来のカスケード冷凍システム１００で使用された構成要素と区別するために、システム２００で使用される新しい構成要素を破線で示す。したがって、システム２００は、異なる既存の、および新しく構築された多段冷凍システムにおいて容易に実施され得る。
【００１７】
次に図３を参照すると、システム３００は、エダクタ３０４に液体流または超臨界流体流を供給する源３０２を含む。本実施形態では、源３０２は、冷やされた脱水エチレン流１１５の一部である。エチレン蒸気流３２６は、液体流または超臨界流体流の源３０２の圧力の約３４分の１の低い圧力でエダクタ３０４に入り、部分的な液化を達成し、圧縮された状態のエチレン蒸気流３２６、ならびに、液体流および超臨界流体流のうちの１つ、を含む二相のエチレン流体流３０６を生じさせる。エダクタ３０４からの二相のエチレン流体流３０６は、フラッシュドラム１２０に入り、ここでフラッシュされて、液体エチレン流１３６およびエチレン蒸気流３２６の圧力よりも約４倍高い圧力のフラッシュされたエチレン蒸気流１２２を生じさせる。フラッシュドラム１２０からの液体エチレン流１３６は、膨張弁１３８に入り、ここで膨張して、冷やされた二相の流体エチレン流１４０を生じさせる。冷やされた二相の流体エチレン流１４０は、別のフラッシュドラム１４２に入り、ここでフラッシュされて、フラッシュされた蒸気エチレン流１４４および別の液体エチレン流１４６を生じさせる。フラッシュされた蒸気エチレン流１４４の一部は、新しい膨張弁３０８で膨張して、エチレン蒸気流３２６を生じさせる。フラッシュドラム１４２からの別の液体エチレン流１４６は、別の膨張弁１４８に入り、ここで膨張して、別の冷やされた二相の流体エチレン流１５０を生じさせる。
【００１８】
次に図４を参照すると、システム４００は、エダクタ４０４に液体流または超臨界流体流を供給する源を含む。本実施形態では、源は、フラッシュされたエチレン流１１８である。エチレン蒸気流４２６は、液体流または超臨界流体流の源の圧力の約３４分の１の低い圧力でエダクタ４０４に入り、部分的な液化を達成し、圧縮された状態のエチレン蒸気流４２６、ならびに、液体流および超臨界流体流のうちの１つ、を含む二相のエチレン流体流４０６を生じさせる。エダクタ４０４からの二相のエチレン流体流４０６は、フラッシュドラム１２０に入り、ここでフラッシュされて、液体エチレン流１３６およびエチレン蒸気流４２６の圧力よりも約４倍高い圧力のフラッシュされたエチレン蒸気流１２２を生じさせる。フラッシュドラム１２０からの液体エチレン流１３６は、膨張弁１３８に入り、ここで膨張して、冷やされた二相の流体エチレン流１４０を生じさせる。冷やされた二相の流体エチレン流１４０は、別のフラッシュドラム１４２に入り、ここでフラッシュされて、エチレン蒸気流４２６および別の液体エチレン流１４６を生じさせる。フラッシュドラム１４２からの別の液体エチレン流１４６は、別の膨張弁１４８に入り、ここで膨張して、別の冷やされた二相の流体エチレン流１５０を生じさせる。冷やされた二相の流体エチレン流１５０は、別のフラッシュドラム１５２に入り、ここでフラッシュされる。フラッシュされた蒸気エチレン流４０８は、圧縮されたエチレンボイルオフガス流１６３と混合され、次いで、圧縮機４１０で圧縮され、圧縮されたエチレン流４１２を生じさせる。フラッシュされたエチレン蒸気流１２２は、より低圧の圧縮されたエチレン流４１２と混合され、次いで、圧縮機１２５で圧縮され、より高圧の蒸気エチレン流１２６を生じさせる。
【００１９】
次に図５を参照すると、概略図は、本発明による閉じた多段冷凍システム５００の一実施形態を示す。システム５００は、エダクタ５０４に供給される、アキュムレータ５６２からの液体流または超臨界流体流の源５０２を含む。第１の蒸気流５２６は、液体流または超臨界流体流の源５０２の圧力よりも低い圧力でエダクタ５０４に入り、部分的な液化を達成し、圧縮された状態の第１の蒸気流５２６、ならびに、液体流および超臨界流体流のうちの１つ、を含む二相の流体流５０６を生じさせる。エダクタ５０４からの二相の流体流５０６の一部は、第１の熱交換器５０７ａに入り、ここで気化されて、気化された冷媒５０７ｃを生じさせ、エダクタ５０４からの二相の流体流５０６の別の部分は、第１の膨張弁５０７ｂに入り、ここで膨張して、部分的に膨張した冷媒５０７ｄを生じさせる。気化された冷媒５０７ｃおよび部分的に膨張した冷媒５０７ｄは、フラッシュドラム５０８に入り、ここで混合され、フラッシュされて、液体流５１０および第１の蒸気流５２６の圧力よりも高圧の第２の蒸気流５１２を生じさせる。フラッシュドラム５０８からの液体流５１０は、第２の膨張弁５１８に入り、ここで膨張して、冷やされた二相の流体流５２０を生じさせる。第２の膨張弁５１８からの冷やされた二相の流体流５２０の一部は、第２の熱交換器５２１ａに入り、ここで気化されて、別の気化された冷媒５２１ｃを生じさせ、第２の膨張弁５１８からの冷やされた二相の流体流５２０の別の部分は、第３の膨張弁５２１ｂに入り、ここで膨張して、別の部分的に膨張した冷媒５２１ｄを生じさせる。別の気化された冷媒５２１ｃおよび別の部分的に膨張した冷媒５２１ｄは、別のフラッシュドラム５２２に入り、ここで混合され、フラッシュされて、第３の蒸気流５２６および別の液体流５２４を生じさせる。別のフラッシュドラム５２２からの別の液体流５２４は、第４の膨張弁５２８に入り、ここで膨張して、別の冷やされた二相の流体流５３０を生じさせる。別の冷やされた二相の流体流５３０は、第３の熱交換器５３４に入り、ここで気化されて、別の気化された冷媒５３６を生じさせる。別の気化された冷媒５３６は、別のアキュムレータ５３８に入り、ここでいかなる残留凝縮体も保持され、完全に気化された冷媒５４０を生じさせる。完全に気化された冷媒５４０は、第１の圧縮機５４２に入り、圧縮されて、圧縮された冷媒５４４を生じさせる。圧縮された冷媒５４４は、第２の圧縮機５４８に入る前に、第３の蒸気流５２６のすべてまたは一部と混合され、より高圧の別の圧縮された冷媒５５０を生じさせる。第３の蒸気流５２６の一部は、制御弁５４６を通過するように誘導されてもよく、ここでエダクタ５０４に入るように誘導される。別の圧縮された冷媒５５０は、第３の圧縮機５５２に入る前に第２の蒸気流５１２と混合され、ここで圧縮されて、別の圧縮された冷媒５５４を生じさせる。別の圧縮された冷媒５５４は、第４の熱交換器５５８に入り、ここで凝縮されて、液体冷媒５６０を生じさせる。液体冷媒５６０は、アキュムレータ５６２に入り、ここにいかなる残留蒸気も保持され、次に液体冷媒は、飽和液体条件でポンプ５７０の吸引部に計量分配される。ポンプ５７０は、高圧液体を吐出して少なくとも６００ｐｓｉｇの圧力状態にある液体流または超臨界流体流の源５０２を生じさせる。システム５００は、任意の多段冷凍プロセスで実施されてもよく、１つまたは２つ以上の液体駆動エダクタを利用して、下方段の蒸気圧を上昇させ、供給ガス圧力を低下させ、任意の多段冷凍プロセスのエネルギー効率を改善する。
【００２０】
実施例
以下の表１のシミュレートされたデータの比較によって実証されるように、エチレンを生じさせるための保持モードにおける電力消費は、図３に示されるオープン多段冷凍システムを使用することで、図１に示される従来のカスケード冷凍システムと比較して顕著に少ない。保持モードは、プロセスがエチレンを生じさせ、船積み（ship loading）に備えてタンクを充填しているときの低温タンクを表わす。同様に、以下の表２のシミュレートされたデータの比較は、エタンを生じさせるための保持モードにおける電力消費が、エタンを生じさせるための図２に示されるオープン多段冷凍システムを使用することで、エタンを生じさせるための従来のカスケード冷凍システムと比較して顕著に少ないことを実証している。
2019535991.tif 000003
表１
2019535991.tif 000004
表２
【００２１】
以下の表３は、エチレンプラントにおけるエチレンを利用した冷凍システムのＨＹＳＹＳシミュレーションに基づいている。液体駆動式エダクタ利用システムを具体化して設計状態にした後、約１％の電力の節減が実現される。しかしながら、ポンプをこの設計に組み込んで飽和液を駆動流体として供用のための高い圧力（最低段圧力の約６倍）に上昇させると、約２％の電力消費量の節減が実現される。これは、エダクタが差圧の原理で動作するとともに液体駆動側の高い入口圧力がより低圧蒸気の圧縮能力を容易にすることに起因している。
2019535991.tif 000005
表３
【００２２】
本発明は、現在好ましい実施形態に関連して記載されているが、本発明をそれらの実施形態に限定することは意図されていないことが当業者によって理解されるであろう。したがって、添付された特許請求の範囲の記載およびその均等範囲によって定められる本発明の精神および範囲から逸脱することなく、開示された実施形態に対する種々の変形実施形態および改造例を構成できると考えられる。
【図１】
2019535991.tif 000006
【図２】
2019535991.tif 000007
【図３】
2019535991.tif 000008
【図４】
2019535991.tif 000009
【図５】
2019535991.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和1年6月20日(2019.6.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多段冷凍システムであって、
第１の蒸気ラインならびに液体源および超臨界流体源のうちの一方と流体連通状態にあるエダクタを含み、
前記エダクタと流体連通状態にあるフラッシュドラムを含み、前記フラッシュドラムは、第２の蒸気ライン、前記フラッシュドラムの底部のところに位置する液体ラインおよび二相流体ラインに連結され、
第１の膨張弁を含み、前記第１の膨張弁は、前記フラッシュドラムおよび前記第１の膨張弁から見て下流側で前記液体ラインおよび冷やされた二相流体ラインにのみ連結され、
前記冷やされた二相流体ラインと流体連通状態にありかつ前記第１の蒸気ラインに連結された別のフラッシュドラムを含み、
前記エダクタの上流側に位置決めされかつ前記液体源および前記超臨界流体源のうちの前記一方と流体連通状態にあるポンプを含む、システム。
【請求項２】
前記別のフラッシュドラムに連結された別の液体ラインをさらに含む、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記別の液体ラインと流体連通状態にありかつ別の冷やされた二相流体ラインに連結された第２の膨張弁をさらに含む、請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の蒸気ライン内の圧力は、前記第２の蒸気ライン内の圧力よりも低い、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記液体源および前記超臨界流体源のうちの前記一方のところの圧力は、前記第１の蒸気ライン内の圧力よりも高い、請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記別の冷やされた二相流体ラインと流体連通状態にありかつ第３の蒸気ラインに連結されたアキュムレータと、
前記第１の蒸気ライン、前記第２の蒸気ライン、前記第３の蒸気ラインおよび前記エダクタと流体連通状態にある別のアキュムレータとをさらに含む、請求項３記載のシステム。
【請求項７】
前記液体源および前記超臨界流体源のうちの前記一方は、エチレンから成る、請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記液体源および前記超臨界流体源のうちの前記一方は、エタンから成る、請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記第１の蒸気ライン内の前記圧力は、前記第２の蒸気ライン内の前記圧力の少なくとも１／４である、請求項４記載のシステム。
【請求項１０】
前記液体源および前記超臨界流体源のうちの前記一方のところの前記圧力は、前記第１の蒸気ライン内の前記圧力の少なくとも３４倍である、請求項５記載のシステム。
【請求項１１】
多段冷却方法であって、
第１の液体流および超臨界流体流のうちの一方を少なくとも６００ｐｓｉｇの圧力でエダクタ中に導入するステップと、
第１の蒸気流を前記エダクタ中に導入して部分液化を達成するとともに前記第１の蒸気流ならびに前記液体流および前記超臨界流体流のうちの一方を含む二相流体流を生じさせるステップと、
前記二相流体流をフラッシュして第２の液体流および第２の蒸気流を生じさせるステップと、
前記第２の液体流を膨張させて冷やされた二相流体流を生じさせるステップと、
前記冷やされた二相流体流をフラッシュして前記第１の蒸気流および第３の液体流を生じさせるステップとを含む、方法。
【請求項１２】
前記第３の液体流を膨張させて別の冷やされた二相流体流を生じさせるステップをさらに含む、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の蒸気流の圧力は、前記第２の蒸気流の圧力よりも低い、請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の蒸気流の前記圧力は、前記第２の蒸気流の前記圧力の少なくとも１／４である、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の液体流および前記超臨界流体流のうちの前記一方の圧力は、前記第１の蒸気流の圧力よりも高い、請求項１１記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の液体流および前記超臨界流体流のうちの前記一方の圧力は、前記第１の蒸気流の前記圧力の少なくとも３４倍である、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の液体流および前記超臨界流体流のうちの前記一方は、エチレンから成る、請求項１１記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の液体流および前記超臨界流体流のうちの前記一方は、エタンから成る、請求項１１記載の方法。
【請求項１９】
前記別の冷やされた二相流体流からの残留凝縮物を保持するステップおよび第３の蒸気流を生じさせるステップをさらに含む、請求項１２記載の方法。
【請求項２０】
液体冷媒流から残留蒸気を保持するステップと、
前記第１の液体流および前記超臨界流体流のうちの前記一方を生じさせるステップとをさらに含む、請求項１１記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
一実施形態では、本発明は、多段冷凍システムであって、ｉ）第１の蒸気ラインならびに液体源および超臨界流体源のうちの一方と流体連通状態にあるエダクタを含み、ｉｉ）エダクタと流体連通状態にあるフラッシュドラムを含み、フラッシュドラムは、第２の蒸気ラインおよびフラッシュドラムの底部のところに位置する液体ラインおよび二相流体ラインに連結され、ｉｉｉ）第１の膨張弁であって、フラッシュドラムおよび第１の膨張弁から見て下流側で液体ラインおよび冷やされた二相流体ラインにのみ連結された第１の膨張弁を含み、ｉｖ）冷やされた二相流体ラインと流体連通状態にありかつ第１の蒸気ラインに連結された別のフラッシュドラムを含み、ｖ）エダクタの上流側に位置決めされかつ液体源および超臨界流体源のうちの一方と流体連通状態にあるポンプを含むことを特徴とするシステムである。
【国際調査報告】
2019535991.tif 000011