(57)【要約】      （修正有）【課題】最小限の生成物フラッシュで複数の異なる原料ストリームを液化できる炭化水素液化プラントおよびプロセスに関する。【解決手段】液化システム160は、最小限のフラッシュで、異なる標準泡立ち点を有する炭化水素の複数の原料ストリーム100を順次または同時に液化することができる。液化熱交換器150は、複数の原料ストリームを取り扱うための別個の回路を有する。最も低い標準沸点を有する原料ストリームは、ほとんどのフラッシュを抑制するために十分にサブ冷却される。比較的高い標準沸点を有する原料ストリームは、実質的に同じ温度に冷却され、その後、バイパスストリーム102と混合して各生成物をその標準泡立ち点の近くに維持する。システムはまた、専用回路を使用することによって、または、複数の回路に同じ原料を割り当てることによって、一度に１つのストリームを液化することもできる。【選択図】図１
2019052839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル巻き式熱交換器において少なくとも２つの原料ストリームを冷却および液化する方法であって、
（ａ）前記少なくとも２つの原料ストリームを前記コイル巻き式熱交換器の高温端部に導入することであって、前記少なくとも２つの原料ストリームは、第１の標準泡立ち点を有する第１の原料ストリームと、前記第１の標準泡立ち点よりも低い第２の標準泡立ち点とを有する第２の原料ストリームとを含む、導入することと、
（ｂ）前記コイル巻き式熱交換器内の間接的熱交換によって、前記第１の原料ストリームおよび前記第２の原料ストリームの各々の少なくとも第１の部分を冷媒に接して冷却して、第１の冷却された原料ストリームと第２の冷却された原料ストリームとを含む少なくとも２つの冷却された原料ストリームを形成することと、
（ｃ）実質的に同じ回収温度で、前記少なくとも２つの冷却された原料ストリームを前記コイル巻き式熱交換器の低温端部から回収することと、
（ｄ）少なくとも２つの生成物ストリームを提供することであって、前記少なくとも２つの生成物ストリームの各々は、前記少なくとも２つの冷却された原料ストリームの下流にあり、かつ前記少なくとも２つの冷却された原料ストリームの１つと流体流連通しており、前記少なくとも２つの生成物ストリームの各々は、所定の生成物ストリーム温度の所定の生成物ストリーム温度範囲内に維持され、前記少なくとも２つの生成物ストリームは、第１の生成物ストリームおよび第２の生成物ストリームを含み、前記第１の生成物ストリームのための前記所定の生成物ストリーム温度は、第１の所定の生成物ストリーム温度であり、前記第２の生成物ストリームの前記所定の生成物ストリーム温度は、第２の所定の生成物ストリーム温度である、提供することと、
（ｅ）前記コイル巻き式熱交換器の前記低温端部の上流の前記第１の原料ストリームから第１のバイパスストリームを回収することと、
（ｆ）前記第１の冷却された原料ストリームを前記第１のバイパスストリームと混合することによって、前記第１の生成物ストリームを形成することであって、前記第１の所定の生成物ストリーム温度は、前記第１の冷却された原料ストリームの前記回収温度よりも温かい、形成することと、を含む、方法。
【請求項２】
前記少なくとも２つの原料ストリームの各々は、炭化水素流体を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップ（ｅ）は、
（ｅ）前記コイル巻き式熱交換器の前記高温端部の上流の前記第１の原料ストリームから第１のバイパスストリームを回収すること、含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
（ｇ）前記第２の冷却された原料ストリームを第２のフラッシュ蒸気ストリームと前記第２の生成物ストリームに相分離することであって、前記第２の生成物ストリームの前記所定の生成物ストリーム温度は、前記第２の冷却された原料ストリームの前記回収温度よりも低い、相分離すること、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
（ｈ）前記第２のフラッシュ蒸気ストリームを圧縮し、かつ冷却して、圧縮された第２のフラッシュガスストリームを形成することと、
（ｉ）前記圧縮された第２のフラッシュ蒸気ストリームを、前記コイル巻き式熱交換器の上流の前記第２の原料ストリームと混合することと、をさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
（ｊ）前記第１のバイパスストリームに接する間接的熱交換によって前記第２のフラッシュ蒸気ストリームを加温すること、をさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
（ｋ）前記第２の生成物ストリームを第２の貯蔵圧力で第２の貯蔵タンクに貯蔵すること、をさらに含み、
前記第２の生成物ストリームの前記所定の生成物ストリーム温度は、前記第２の生成物ストリームの１０モル％以下が前記第２の貯蔵圧力で気化する温度である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも２つの原料ストリームは、前記第１の原料ストリームの揮発性よりも高く前記第２の原料ストリームの揮発性よりも低い第３の揮発性を有する第３の原料ストリームをさらに含み、前記少なくとも２つの冷却された原料ストリームは、第３の冷却された原料ストリームをさらに含み、前記少なくとも２つの生成物ストリームは、第３の生成物ストリームをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
ステップ（ｄ）は、前記第３の冷却された原料ストリームの前記回収温度と同じ所定の生成物ストリーム温度を有する前記第３の生成物ストリームを提供することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
（ｌ）相分離器内で、前記第２の冷却された原料ストリームの下流の前記第２の原料ストリームから不純物を分離して、前記不純物および前記第２の生成物ストリームを含有する第２の蒸気ストリームを生成すること、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも２つの生成物ストリームの各々の前記所定の生成物ストリーム温度範囲は、４℃である、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
（ａ）複数の冷却回路を備える管側部を有するコイル巻き式熱交換器を設けることと、
（ｂ）複数の原料回路を設けることであって、前記複数の原料回路の各々は、前記複数の冷却回路のうちの少なくとも１つの上流にあり、かつ前記複数の冷却回路のうちの少なくとも１つと選択的に流体流連通している、設けることと、
（ｃ）前記少なくとも１つのバイパス回路の各々について少なくとも１つのバイパス回路およびバイパス弁を設けることであって、前記少なくとも１つのバイパス回路の各々は、前記複数の原料回路のうちの１つを流れる炭化水素流体の一部が前記コイル巻き式熱交換器の低温端部の上流で分離され、前記コイル巻き式熱交換器の前記低温端部の下流の炭化水素流体と混合されることを可能にするように作動的に構成され、前記少なくとも１つのバイパス回路の各々の前記バイパス弁は、前記コイル巻き式熱交換器の少なくとも一部をバイパスする前記炭化水素流体の部分を制御するように作動的に構成されている、設けることと、
（ｄ）複数の生成物回路を設けることであって、前記複数の生成物回路の各々は、前記複数の冷却回路の少なくとも１つと下流で選択的に流体流連通している、設けることと、
（ｅ）第１の原料ストリーム結合体を前記複数の原料ストリーム導管に供給することであって、前記第１の原料ストリーム結合体は、少なくとも１つの炭化水素流体を含み、前記少なくとも１つの炭化水素流体の各々は、前記少なくとも１つの炭化水素流体の他の炭化水素流体の各々とは異なる揮発性を有する、供給することと、
（ｆ）前記複数の冷却回路の少なくとも１つにおいて、前記第１の原料ストリーム結合体の前記少なくとも１つの炭化水素流体の各々を冷却することと、
（ｇ）実質的に同じ低温端部温度で、前記コイル巻き式熱交換器の前記低温端部から少なくとも１つの冷却された原料回路に、前記第１の原料ストリーム結合体の前記少なくとも１つの炭化水素流体の各々を回収することと、
（ｈ）前記少なくとも１つの炭化水素のうちの１つが流れる前記少なくとも１つの冷却された原料回路の前記低温端部温度とは異なる生成物温度で、前記第１の原料ストリーム結合体の前記少なくとも１つの炭化水素流体の少なくとも１つの第１の生成物ストリームを提供することと、
（ｉ）第２の原料ストリーム結合体を前記複数の原料ストリーム導管に供給することであって、前記第２の原料ストリーム結合体は、（１）ステップ（ｅ）で供給されたものとは異なる数の炭化水素流体、（２）ステップ（ｅ）で供給された前記炭化水素流体のいずれかとは異なる揮発性を有する少なくとも１つの炭化水素流体、およびステップ（ｅ）で供給された前記少なくとも１つの炭化水素流体の各々の異なる比率、のグループから選択された少なくとも１つを有する、供給することと、
（ｊ）前記複数の冷却回路の少なくとも１つにおいて、前記第２の原料ストリーム結合体の前記少なくとも１つの炭化水素流体の各々を冷却することと、
（ｋ）実質的に同じ温度で、前記コイル巻き式熱交換器の前記低温端部から前記第２の原料ストリーム結合体の前記少なくとも１つの炭化水素流体の各々を回収することと、
（ｌ）前記少なくとも１つの炭化水素のうちの１つが流れる前記少なくとも１つの冷却された原料回路の前記低温端部温度とは異なる生成物温度で前記第２の原料ストリーム結合体の前記少なくとも１つの炭化水素流体の少なくとも１つの第１の生成物ストリームを提供することと、を含む、方法。
【請求項１３】
（ｍ）ステップ（ｉ）を開始する前に、前記バイパス回路のうちの少なくとも１つのバイパス弁の位置を変更すること、をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
ステップ（ｄ）は、
（ｄ）複数の生成物回路を提供することであって、前記複数の生成物回路の各々は、前記複数の冷却回路のうちの少なくとも１つと選択的に下流で流体流連通し、前記複数の生成物回路のうちの少なくとも１つは、貯蔵タンクと上流で流体流連通している、提供すること、をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
（ｎ）貯蔵タンクと上流で流連通する前記複数の生成物回路のうちの前記少なくとも１つを、１．５バール（絶対圧）以下の圧力で、かつ前記貯蔵タンクに貯蔵されている前記炭化水素流体の泡立ち点以下の温度で、貯蔵すること、をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
装置であって、
高温端部、低温端部、複数の冷却導管を有する管側部を有するコイル巻き式熱交換器と、
前記複数の冷却導管のうちの少なくとも１つと上流で流体流連通し、第１の標準泡立ち点を有する第１の炭化水素流体の供給源と下流で流体流連通している第１の原料ストリーム導管と、
前記複数の冷却導管のうちの少なくとも１つと上流で流体流連通し、下流で流体流連通し、第２の炭化水素流体は、前記第１の標準泡立ち点よりも低い第２の標準泡立ち点を有する、第２の原料ストリーム導管と、
前記第１の原料ストリーム導管および前記複数の冷却導管の少なくとも１つと下流で流体流連通している第１の冷却された原料ストリーム導管と、
前記第２の原料ストリーム導管および前記複数の冷却導管の少なくとも１つと下流で流体流連通している第２の冷却された原料ストリーム導管と、
前記第１の冷却された原料ストリームと下流で流体流連通している第１の生成物ストリーム導管と、
前記第２の冷却された原料ストリームと下流で流体連通している第２の生成物ストリーム導管と、
少なくとも１つの弁、前記コイル巻き式熱交換器の前記低温端部の上流の前記第１の原料ストリーム導管または前記低温端部の上流の前記複数の冷却導管の少なくとも１つと流体流連通している上流端部、および前記第１の生成物ストリーム導管の上流端部および前記第１の冷却された原料ストリームの下流端部に位置する下流端部を有する、第１のバイパス導管と、を備え、
前記コイル巻き式熱交換器は、前記第１の炭化水素流体および前記第２の炭化水素流体を、冷媒との間接的熱交換によって実質的に同じ温度に冷却するように作動的に構成され、
前記第１のバイパス導管は、前記第１の生成物ストリーム導管を通って流れる前記第１の炭化水素流体を、前記第２の生成物ストリーム導管を通って流れる前記第２の炭化水素流体よりも高い温度にするように作動的に構成される、装置。
【請求項１７】
複数の接続導管であって、前記接続導管の各々は、その上に接続弁を有し、前記複数の接続導管および接続弁は、前記複数の冷却導管の２つ以上と流体流連通して前記第１の原料ストリーム導管を選択的設置するように作動的に構成される、複数の接続導管、をさらに備える、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記第２の生成物ストリーム導管と下流で流体流連通している第２の相分離器と、
前記第２の相分離器の上部、および前記コイル巻き式熱交換器の上流の前記第２の原料ストリーム導管と流体流連通している第２のリサイクル導管と、
前記第２のリサイクル導管と流体流連通している圧縮機と、
前記第２のリサイクル導管と流体流連通し、前記第１のバイパス導管を通って流れる流体に対して前記第２のリサイクル導管を通って流れる流体を冷却するように作動的に構成されたリサイクル熱交換器と、をさらに備える、請求項１６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
炭化水素液化プロセスは当該技術分野において公知である。しばしば、炭化水素液化プラントは、特定の原料条件で特定の炭化水素または炭化水素物の混合物を液化するように設計されており、例えば特定の原料温度、圧力および組成で天然ガスまたはエタンを液化する。
【０００２】
最初に計画したものとは異なる原料ストリームを使用して液化プラントを作動することが望ましい場合がある。例えば、元々エタンを液化するように設計されたプラントでエチレンを液化することが望ましい場合がある。したがって、様々な原料ストリームを効率的に液化することができる炭化水素液化プラントに対するニーズが存在する。
【０００３】
そのような柔軟性を提供することも望ましいが、一方また、それぞれ異なる組成、温度、および／または圧力（以下、「異なる原料特性」と呼ぶ）を有する複数の原料ストリームの同時液化を可能にすることも望ましい。原料ストリームの性質にかかわらず、各生成物を低圧タンク（典型的には２バール（絶対圧）未満、好ましくは１．５バール（絶対圧）未満）に貯蔵することを可能にするような様態で原料ストリームを液化し、生成物フラッシュがほとんどない、あるいはまったくない（好ましくは１０モル％未満の蒸気）ことも望ましい。
【０００４】
各々が異なる原料特性を有する複数の原料ストリームを液化し、各生成物を最小限のフラッシュまたはフラッシュなしで低圧生成物タンクに貯蔵する１つの選択肢は、生成物ストリームが様々な温度で主低温熱交換器（ＭＣＨＥ）を離れることを要求することであろう。この選択肢は、サイドヘッダーの追加を含めて、ＭＣＨＥを複雑にするので望ましくない。別の選択肢は、同じ温度でＭＣＨＥを離れ、貯蔵に必要な範囲を超えて最も揮発性の低い生成物ストリームをサブ冷却する生成物ストリームを有することであろう。この選択肢は、追加の電力を必要とするか、または生成物タンクの崩壊につながる可能性がある。加えて、最も揮発性の生成物がフラッシュし、生成物の損失または再液化の必要性につながる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、最小限の生成物フラッシュで複数の異なる原料ストリームを液化することができ、原料ストリームの特性の変化に適応することができ、簡単で信頼性があり、構築、維持、および作動するのに比較的安価である、炭化水素液化プラントおよびプロセスに対するニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本概要は、以下の「詳細な説明」でさらに説明する概念の選択を簡略化した形で紹介するために提供される。本概要は、特許請求される主題の重要な特徴または本質的な特徴を特定することを意図するものではなく、また請求される主題の範囲を限定するために使用されることも意図していない。
【０００７】
記載される実施形態は、以下に記載され、続く特許請求の範囲によって規定されるように、天然ガス液化プロセスの一部として使用される圧縮システムの改良を含む。提案する炭化水素液化プロセスおよびシステムは、複数の原料ストリームを順次または同時に処理して液化することができ、そのようなストリームは、最小限のフラッシュまたはフラッシュなしで異なる特性を有する（同時動作する）。提案されるＭＣＨＥは、複数の原料ストリームを処理するための個別の回路を有する。例えば、コイル巻き式熱交換器（ＣＷＨＥ）は、エタンおよびエチレンのような異なる炭化水素物を取り扱うために別個の回路を有する。異なるストリームは、ＭＣＨＥの低温端部を実質的に同じ温度（すなわち、５℃以下の温度差）のままにする。温かい原料を液化生成物と接続するバイパスラインがある。生成物は、低圧タンクに飽和液体として貯蔵される。最も揮発性の生成物（すなわち、最も低い標準沸点を有する生成物）は、より揮発性の不純物を除去しなければならないものを除いて、ほとんどのフラッシュを抑制するために十分にサブ冷却される。より揮発性の低い生成物（比較的高い標準沸点を有する生成物）は、実質的に同じ温度に冷却され、次いで、各生成物をその泡立ち点の近くに維持するために、温かいまたは部分的に冷却された原料ストリーム（バイパスストリームと呼ばれる）と混合される。システムはまた、（流れのない別の回路を有する）専用回路を使用することによって、または、バイパス弁を開いたり閉じたりして、必要とされる生成物の条件に依存して複数の回路に同じ原料を割り当てることによって、一度に１つのストリームを液化することもできる。
【０００８】
エンドフラッシュおよび／またはボイルオフガス（ＢＯＧ）は、生成物温度を制御する別の方法として、圧縮してＭＣＨＥの高温端部にリサイクルすることができる。そのようなリサイクルは、ＭＣＨＥの低温端部を温める。リサイクルはまた、生成物純度を維持するのに役立ち、または液化システムからのエンドフラッシュ蒸気生成物の生成を避け得る。これは、電動機を使用して圧縮機を駆動する場合にとりわけ望ましく、なぜなら電動機は、エンドフラッシュ蒸気を使用することによって満たすことができる燃料要件を有していないからである。
【０００９】
いくつかの実施形態では、ＭＣＨＥの生成物ストリーム温度は、貯蔵圧力で泡立ち点に冷却するよりもむしろ、生成物ストリームの１つから軽い不純物を除去するように選択されてもよい。そのような除去は、より温かい生成物温度に冷却し、次いで結果として生じた蒸気中の不純物を除去するために、その生成物タンクまたはエンドフラッシュドラム中で問題のストリームをフラッシュすることによって達成される。この場合、より温かい原料ガスと混合することにより、他の生成物を所望のエンタルピーに加温することができ、一方、他のより揮発性の生成物は、結果として生じたエンドフラッシュをリサイクルすることによって取り扱うことができる。
【００１０】
３つの生成物が所望されるプロセスについては、１つの任意選択の作動モードは、中間ボイラーを飽和液として生成し（減圧後）、最も揮発性の低い生成物をバイパスして、最も揮発性のある生成物のフラッシュガスをリサイクルすることである。
【００１１】
本明細書には、所望の温度を達成し、およびまたより揮発性の生成物に対してエンドフラッシュリサイクルの使用を達成するために、温かい原料をバイパスすることによって異なる組成の複数の原料ストリームを液化する方法が記載されている。また、所望の生成物に応じて、様々な異なる原料源に原料回路を割り当てるための手段（弁およびパイプ）とともに、複数の原料回路を有する柔軟な主交換器も開示している。
【００１２】
システムおよび方法のいくつかの態様を以下に概説する。
【００１３】
態様１：コイル巻き式熱交換器において少なくとも２つの原料ストリームを冷却および液化する方法であって、
（ａ）少なくとも２つの原料ストリームを前記コイル巻き式熱交換器の高温端部に導入することであって、前記少なくとも２つの原料ストリームは、第１の標準泡立ち点を有する第１の原料ストリームと、前記第１の標準泡立ち点よりも低い第２の標準泡立ち点とを有する第２の原料ストリームとを含む、導入することと、
（ｂ）前記コイル巻き式熱交換器内の間接的熱交換によって、前記第１の原料ストリームおよび前記第２の原料ストリームの各々の少なくとも第１の部分を冷媒に接して冷却して、第１の冷却された原料ストリームと第２の冷却された原料ストリームとを含む少なくとも２つの冷却された原料ストリームを形成することと、
（ｃ）実質的に同じ回収温度で、前記少なくとも２つの冷却された原料ストリームを前記コイル巻回式熱交換器の低温端部から回収することと、
（ｄ）少なくとも２つの生成物ストリームを提供することであって、前記少なくとも２つの生成物ストリームの各々は、前記少なくとも２つの冷却された原料ストリームの下流にあり、少なくとも２つの冷却された原料ストリームの１つと流体流連通しており、前記少なくとも２つの生成物ストリームの各々は、所定の生成物ストリーム温度の所定の生成物ストリーム温度範囲内に維持され、前記少なくとも２つの生成物ストリームは、第１の生成物ストリームおよび第２の生成物ストリームを含み、前記第１の生成物ストリームのための前記所定の生成物ストリーム温度は、前記第１の所定の生成物ストリーム温度であり、前記第２の生成物ストリームの前記所定の生成物ストリーム温度は、前記第２の所定の生成物ストリーム温度である、提供することと、
（ｅ）前記コイル巻き式熱交換器の前記低温端部の上流の前記第１の原料ストリームから第１のバイパスストリームを回収することと、
（ｆ）前記第１の冷却された原料ストリームを前記第１のバイパスストリームと混合することによって、前記第１の生成物ストリームを形成することであって、前記第１の所定の生成物ストリーム温度は、前記第１の冷却された原料ストリームの前記回収温度よりも加温されている、形成することと、を含む、方法。
【００１４】
態様２：態様１に記載の方法であって、少なくとも２つの原料ストリームの各々が炭化水素流体を含む、方法。
【００１５】
態様３：態様１〜２のいずれかに記載の方法であって、ステップ（ｅ）が、
（ｅ）前記コイル巻き式熱交換器の前記高温端部の上流の前記第１の原料ストリームから第１のバイパスストリームを回収すること、含む、方法。
【００１６】
態様４：態様１〜３のいずれかに記載の方法であって、
（ｇ）前記第２の冷却された原料ストリームを第２のフラッシュ蒸気ストリームと前記第２の生成物ストリームに相分離することであって、前記第２の生成物ストリームの前記所定の生成物ストリーム温度は、前記第２の冷却された原料ストリームの前記回収温度よりも低い、相分離すること、をさらに含む、方法。
【００１７】
態様５：態様４に記載の方法であって、
（ｈ）前記第２のフラッシュ蒸気ストリームを圧縮し、かつ冷却して、圧縮された第２のフラッシュガスストリームを形成することと、
（ｉ）前記圧縮された第２のフラッシュ蒸気ストリームを、前記コイル巻き式熱交換器の上流の前記第２の原料ストリームと混合することと、をさらに含む、方法。
【００１８】
態様６：態様５に記載の方法であって、
（ｊ）前記第１のバイパスストリームに対して、間接的熱交換によって前記第２のフラッシュ蒸気ストリームを加温すること、をさらに含む、方法。
【００１９】
態様７：態様１〜６のいずれかに記載の方法であって、
（ｋ）前記第２の生成物ストリームを第２の貯蔵圧力で第２の貯蔵タンクに貯蔵すること、をさらに含み、
前記第２の生成物ストリームの前記所定の生成物ストリーム温度は、前記第２の生成物ストリームの１０モル％以下が前記第２の貯留圧力で気化する温度である、方法。
【００２０】
態様８：態様１〜８のいずれかに記載の方法であって、少なくとも２つの原料ストリームは、第１の揮発性よりも高く第２の揮発性よりも低い第３の揮発性を有する第３の原料ストリームをさらに含み、少なくとも２つの冷却された原料ストリームは、第３の冷却された原料ストリームをさらに含み、少なくとも２つの生成物ストリームは、第３の生成物ストリームをさらに含む、方法。
【００２１】
態様９：態様８に記載の方法であって、ステップ（ｄ）は、第３の冷却された原料ストリームの回収温度と同じ所定の生成物ストリーム温度を有する第３の生成物ストリームを提供することをさらに含む、方法。
【００２２】
態様１０：態様１〜９のいずれかに記載の方法であって、
（ｌ）相分離器内で、前記第２の冷却された原料ストリームの下流の前記第２の原料ストリームから不純物を分離して、前記不純物および前記第２の生成物ストリームを含有する第２の蒸気ストリームを生成すること、をさらに含む、方法。
【００２３】
態様１１：態様１〜１０のいずれかに記載の方法であって、少なくとも２つの生成物ストリームの各々についての所定の生成物ストリーム温度範囲は、４℃である、方法。
【００２４】
態様１２：
（ａ）複数の冷却回路を備える管側部を有するコイル巻き式熱交換器を設けることと、
（ｂ）複数の原料回路を設けることであって、前記複数の原料回路の各々は、前記複数の冷却回路の上流にあり、前記複数の冷却回路の少なくとも１つと選択的に流体流連通している、設けることと、
（ｃ）少なくとも１つのバイパス回路の各々について少なくとも１つのバイパス回路とバイパス弁を設けることであって、少なくとも１つのバイパス回路の各々は、複数の原料回路のうちの１つを流れる炭化水素流体の一部をコイル巻き式熱交換器の低温端部の上流で分離され、コイル巻き式熱交換器の低温端部の下流の炭化水素流体と混合されることを可能にするように作動的に構成され、少なくとも１つのバイパス回路の各々のバイパス弁は、コイル巻き式熱交換器の少なくとも一部をバイパスする炭化水素流体の部分を制御するように作動的に構成されている、設けることと、
（ｄ）複数の生成物回路を設けることであって、前記複数の生成物回路の各々は、前記複数の冷却回路の少なくとも１つと選択的に下流で流体流連通する、設けることと、
（ｅ）第１の原料ストリーム結合体を前記複数の原料ストリーム導管に供給することであって、前記第１の原料ストリーム結合体は、少なくとも１つの炭化水素流体を含み、前記少なくとも１つの炭化水素流体の各々は、前記少なくとも１つの炭化水素流体の他の炭化水素流体の各々とは異なる揮発性を有する、供給することと、
（ｆ）前記複数の冷却回路の少なくとも１つにおいて、前記第１の原料ストリーム結合体の前記少なくとも１つの炭化水素流体の各々を冷却することと、
（ｇ）実質的に同じ低温端部温度で、コイル巻線式熱交換器の低温端部から少なくとも１つの冷却された原料回路に、第１の原料ストリーム結合体の少なくとも１つの炭化水素流体の各々を回収することと、
（ｈ）少なくとも１つの炭化水素のうちの１つが流れる少なくとも１つの冷却された原料回路の低温端部温度とは異なる生成物温度で第１の原料ストリーム結合体の少なくとも１つの炭化水素流体の少なくとも１つの第１の生成物ストリームを提供することと、
（ｉ）第２の原料ストリーム結合体を前記複数の原料ストリーム導管に供給することであって、前記第２の原料ストリーム結合体は、（１）ステップ（ｅ）で供給されたものとは異なる数の炭化水素流体、（２）ステップ（ｅ）で供給された前記炭化水素流体のいずれかとは異なる揮発性を有する少なくとも１つの炭化水素流体、およびステップ（ｅ）で供給された前記少なくとも１つの炭化水素流体の各々の異なる比率、のグループから選択された少なくとも１つを有する、供給することと、
（ｊ）前記複数の冷却回路の少なくとも１つにおいて、前記第２の原料ストリーム結合体の前記少なくとも１つの炭化水素流体の各々を冷却することと、
（ｋ）実質的に同じ温度で、前記コイル巻き式熱交換器の前記低温端部から前記第２の原料ストリーム結合体の前記少なくとも１つの炭化水素流体の各々を回収することと、
（ｌ）少なくとも１つの炭化水素のうちの１つが流れる少なくとも１つの冷却された原料回路の低温端部温度とは異なる生成物温度で第２の原料ストリーム結合体の少なくとも１つの炭化水素流体の少なくとも１つの第１の生成物ストリームを提供することと、を含む、方法。
【００２５】
態様１３：態様１２に記載の方法であって、
（ｍ）ステップ（ｉ）を開始する前に、前記バイパス回路の少なくとも１つのバイパス弁の位置を変更すること、をさらに含む、方法。
【００２６】
態様１４：態様１２〜１３のいずれかに記載の方法であって、ステップ（ｄ）は、
（ｄ）複数の生成物回路を提供することであって、前記複数の生成物回路の各々は、前記複数の冷却回路のうちの少なくとも１つと選択的に下流で流体流連通し、前記複数の生成物回路のうちの少なくとも１つは、貯蔵タンクと上流で流体流連通している、提供すること、をさらに含む、方法。
【００２７】
態様１５：態様１４に記載の方法であって、
（ｎ）貯蔵タンクと上流で流連通する前記複数の生成物回路のうちの前記少なくとも１つを、１．５バール（絶対圧）以下の圧力で、および前記貯蔵タンクに貯蔵されている前記炭化水素流体の前記泡立ち点以下の温度で、貯蔵すること、をさらに含む、方法。
【００２８】
態様１６：
高温端部、低温端部、複数の冷却導管を有する管側部を有するコイル巻き式熱交換器と、
前記複数の冷却導管のうちの少なくとも１つと上流で流体流連通し、第１の標準泡立ち点を有する第１の炭化水素流体の供給源と下流で流体流連通する第１の原料ストリーム導管と、
前記複数の冷却導管のうちの少なくとも１つと上流で流体流連通し、下流で流体流連通し、第２の炭化水素流体は、前記第１の標準泡立ち点よりも低い第２の標準泡立ち点を有する、第２の原料ストリーム導管と、
前記第１の原料ストリーム導管および前記複数の冷却導管の少なくとも１つと下流で流体流連通する第１の冷却された原料ストリーム導管と、
前記第２の原料ストリーム導管および前記複数の冷却導管の少なくとも１つと下流で流体流連通する第２の冷却された原料ストリーム導管と、
前記第１の冷却された原料ストリームと下流で流体流連通する第１の生成物ストリーム導管と、
前記第２の冷却された原料ストリームと下流で流体連通している第２の生成物ストリーム導管と、
少なくとも１つの弁、前記コイル巻き式熱交換器の前記低温端部の上流の前記第１の原料ストリームまたは前記低温端部の上流の前記複数の冷却導管の少なくとも１つと流体流連通する上流端部、および前記第１の生成物導管の上流端部および前記第１の冷却された原料ストリームの下流端部に位置する下流端部を有する、第１のバイパス導管と、を備え、
コイル巻き式熱交換器は、第１の炭化水素流体および第２の炭化水素流体を、冷媒との間接的熱交換によって実質的に同じ温度に冷却するように作動的に構成され、
前記第１のバイパス導管は、前記第１の生成物導管を通って流れる前記第１の炭化水素流体を、前記第２の生成物導管を通って流れる前記第２の炭化水素流体よりも高い温度にするように作動的に構成される、装置。
【００２９】
態様１７：態様１６に記載の装置であって、
複数の接続導管であって、前記接続導管の各々は、その上に接続弁を有し、前記複数の接続導管および接続弁は、前記複数の冷却導管の２つ以上と流体流連通して前記第１の原料ストリーム導管を選択的設置するように作動的に構成される、複数の接続導管、をさらに備える、装置。
【００３０】
態様１８：態様１６〜１７のいずれかに記載の装置であって、
前記第２の生成物導管と下流で流体流連通する第２の相分離器と、
前記第２の相分離器の上部、および前記コイル巻き式熱交換器の上流の前記第２の原料導管と流体流連通する第２のリサイクル導管と、
前記第２のリサイクル導管と流体流連通する圧縮機と、
前記第２のリサイクル導管と流体流連通し、前記第１のバイパス導管を通って流れる流体に対して前記第２のリサイクル導管を通って流れる流体を冷却するように作動的に構成されたリサイクル熱交換器と、をさらに備える、装置。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
例示的な実施形態が、添付の図面と併せて以下で説明され、同様の数字は同様の要素を示す。
【００３２】
【図１】図１は、第１の例示的な実施形態による単一混合冷媒（ＳＭＲ）プロセスを使用する液化システムの模式的フロー図である。
【００３３】
【図２Ａ】図２Ａは、単一天然ガス原料ストリームを有する図１の液化システムの動作を示す模式的フロー図である。
【００３４】
【図２Ｂ】図２Ｂは、天然ガス原料ストリームおよびプロパンストリームを有する図１の液化システムの動作を示す模式的フロー図である。
【００３５】
【図３Ａ】図３Ａは、単一エタン原料ストリームを有する図１の液化システムの動作を示す模式的フロー図である。
【００３６】
【図３Ｂ】図３Ｂは、エタンおよびエチレン原料ストリームを有する図１の液化システムの動作を示す模式的フロー図である。
【００３７】
【図３Ｃ】図３Ｃは、エタン、エチレン、およびエタン／プロパン混合物原料ストリームを有する図１の液化システムの動作を示す模式的フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
続く詳細な説明は、好ましい例示的実施形態のみを提供するものであり、請求項に係る発明の請求範囲、適用性、または構成を限定することを意図するものではない。むしろ、好ましい例示的実施形態の続く詳細な説明は、当業者に、請求項に係る発明の好ましい例示的実施形態を実施することを可能にする説明を提供する。請求される発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な変更が要素の機能および配置になされてもよい。
【００３９】
図面に関連付けて本明細書に導入された参照番号は、他の特徴のための前後関係を提供するために明細書において追加の説明なしに、１つ以上の後続図において繰り返されてもよい。図において、他の実施形態と同様の要素は、因子１００で増加した参照数字で表されている。例えば、図１の実施形態に関連したＭＣＨＥ１５０は、図２Ａの実施形態に関連したＭＣＨＥ５５０に対応する。そのような要素は、本明細書で特に明記あるいは図示しない限り、同じ機能および特徴を有するとみなされるべきであり、そのような要素の議論は、それゆえに複数の実施形態について繰り返されることはない。
【００４０】
特許請求の範囲において、請求されるステップを識別するために文字が使用される（例えば、（ａ）、（ｂ）、および（ｃ））。これらの文字は、方法のステップを参照するのを助けるために使用され、そのような順序が請求項に具体的に列挙されている場合だけを除き、請求されるステップが実行される順序を指示すことを意図するものではない。
【００４１】
方向を示す用語は、本明細書および特許請求の範囲において、本発明の部分（例えば、上部、下部、左、右など）を説明するために使用されてもよい。これらの方向を示す用語は、単に例示的実施形態を説明するのを助けることを意図しており、請求される発明の範囲を限定することを意図していない。本明細書で使用するとき、「上流」という用語は、基準点からの導管内の流体の流れの方向とは反対の方向であることを意味するものとする。同様に、「下流」という用語は、基準点からの導管内の流体の流れの方向と同じ方向であることを意味するものとする。
【００４２】
本明細書および特許請求の範囲で使用される、用語「流体流連通」は、液体、蒸気、および／または二相混合物が、直接的または間接的に制御された様態（すなわち、漏れのない）で、構成要素間で輸送されることを可能にする２つ以上の構成要素間の連結性の性質を指す。２つ以上の部品が互いに流体流連通するように２つ以上の部品を連結することは、溶接、フランジ付き導管、ガスケット、およびボルトの使用など、当技術分野で公知の任意の適切な方法を含むことができる。２つ以上の構成要素は、それらを分離し得るシステムの他の構成要素、例えば、弁、ゲート、または流体の流れを選択的に制限、または導くことができる他のデバイスを介して一緒に連結されてもよい。
【００４３】
本明細書および特許請求の範囲で使用される、用語「導管」は、システムの２つ以上の構成要素間で流体を輸送することができる１つ以上の構造体を指す。例えば、導管は、液体、蒸気、および／またはガスを輸送するパイプ、ダクト、通路、およびそれらの組み合わせを含むことができる。本明細書および特許請求の範囲で使用される、「回路」という用語は、流体が含有された様態で流れることができる通路を指し、１つ以上の接続された導管、ならびに、圧縮機や熱交換器など、導管を内に含む機器を含み得る。
【００４４】
本明細書および特許請求の範囲で使用される、「天然ガス」という用語は、主としてメタンからなる炭化水素ガス混合物を意味する。
【００４５】
本明細書および特許請求の範囲において使用される、用語「炭化水素ガス」または「炭化水素流体」は、少なくとも１つの炭化水素を含むガス／流体を意味し、炭化水素は、ガス／流体の全体組成の少なくとも８０％、より好ましくは少なくとも９０％を含む。
【００４６】
本明細書および特許請求の範囲において使用される、「液化」という用語は、問題の流体を、１．５バール（絶対圧）以下の貯蔵圧力に下げたときに流体の少なくとも５０モル％が液体のままである温度に冷却することを意味する。同様に、「液化装置」という用語は、液化が起こる機器を指す。本明細書に開示された液化プロセスの文脈において、そのプロセスによって使用される貯蔵圧力まで下げるとき、７５モル％を超える流体が液体のままであることが好ましい。典型的な貯蔵圧力は１．０５〜１．２バール（絶対圧）の範囲である。原料ストリームはしばしば超臨界圧力で供給され、液化に関連する冷却中に離散的相転移を受けない。
【００４７】
本明細書および特許請求の範囲で使用される、「サブ冷却」という用語は、問題の流体がさらに冷却（液化に必要なものを超えて）されることを意味し、そのため、システムの貯蔵圧力まで下げるとき、流体の少なくとも９０モル％は液体のままである。
【００４８】
用語「沸点」および「沸騰温度」は、本明細書および特許請求の範囲において互換的に用いられ、同義であることが意図される。同様に、「泡立ち点」および「泡立ち温度」という用語は、本明細書および特許請求の範囲において互換的に用いられ、同義であることが意図されている。当該技術分野で知られているように、用語「泡立ち点」は、蒸気の第１の気泡が液体中に現れる温度である。用語「沸点」は、液体の蒸気圧がその上のガスの圧力と等しい温度である。用語「泡立ち点」は、典型的には、少なくとも２つの成分が異なる沸点を有する多成分流体に関連して使用される。本明細書および特許請求の範囲で使用される、「標準沸点」および「標準泡立ち点」という用語は、１気圧の圧力における沸点および泡立ち点をそれぞれ意味する。
【００４９】
本明細書において他の状態が示されない限り、ある場所にストリームを導入することは、その場所に前記ストリームの実質的すべてを導入することを意味することを意図している。本明細書で議論され、図面に示されるすべてのストリーム（典型的には、通常作動中の流体の流れの全体的な方向を示す矢印を有する線によって表される）は、対応する導管内に含有されると理解されるべきである。各導管は、少なくとも１つの入口および少なくとも１つの出口を有すると理解されるべきである。さらに、各機器は、少なくとも１つの入口および少なくとも１つの出口を有すると理解されるべきである。
【００５０】
本明細書および特許請求の範囲で使用される、「本質的に水を含まない」という用語は、問題のストリームの下流にあり、問題のストリームと流体流連通している任意のストリームにおける水の凍結による作動上の問題を防止するために、問題のストリーム中の残留水分が十分に低い濃度で存在することを意味する。典型的には、これは０．１ｐｐｍ未満の水を意味する。
【００５１】
本明細書および特許請求の範囲において、ＭＣＨＥの低温端部での冷却された原料ストリームの間の温度差に関連して使用される「実質的に同じ温度」という用語は、冷却された原料ストリームが、他のいずれかの冷却された原料ストリームから１０℃を超える温度差を有していない（好ましくは５℃を超えない）ことを意味する。
【００５２】
本明細書で使用されるとき、「圧縮機」という用語は、ケーシング内に収容され、流体ストリームの圧力を増加させる少なくとも１つの圧縮機ステージを有するデバイスを意味するものとする。
【００５３】
記載される実施形態は、複数の原料ガスストリームの同時液化のための効率的なプロセスを提供し、とりわけ炭化水素ガスの液化に適用可能である。可能な炭化水素ガスには、エタン、エタン−プロパン混合物（Ｅ／Ｐ混合物）、エチレン、プロパン、および天然ガスが含まれる。
【００５４】
本明細書および特許請求の範囲で使用されるとき、Ｘ度の温度範囲は、問題の温度より上および下のＸ度の範囲を意味するものとする。
【００５５】
図１を参照して、ＳＭＲプロセスを使用する炭化水素液化システム１６０が示されている。プロパン予冷混合冷媒（Ｃ３ＭＲ）、二重混合冷媒（ＤＭＲ）、または窒素ガスリサイクルのようなリバースブレイトンなど、任意の適切な冷却サイクルを使用することができることを留意されたい。
【００５６】
本質的に水を含まない第１の原料ストリーム１００、および／または、第２の原料ストリーム１２０のような複数の追加の原料ストリーム（１つ以上）は、ＭＣＨＥ１５０内で冷却される。第１の原料ストリーム１００は、第１の原料リサイクルストリーム１１８と合成されて、合成された第１の原料ストリーム１１９を形成し得る。合成された第１の原料ストリーム１１９は、任意選択的に、第１のＭＣＨＥ原料ストリーム１０１と第１の原料バイパスストリーム１０２とに分けられてもよい。第１のＭＣＨＥ原料ストリーム１０１は、ＭＣＨＥ１５０内で冷却され液化され、液化された第１の生成物ストリーム１０３を形成する。第１の原料バイパスストリーム１０２は、弁１０７内で減圧されて、減圧された第１の原料バイパスストリーム１０８を生成し得る。
【００５７】
液化された第１の生成物ストリーム１０３は、ＭＣＨＥ１５０から回収され、弁１０４を通して減圧されて、二相の第１の生成物ストリーム１０５を生成する。二相の第１の生成物ストリーム１０５は、減圧された第１の原料バイパスストリーム１０８と合成されて、合成された二相の第１の生成物ストリーム１０９をもたらし得る。合成された二相の第１の生成物ストリーム１０９は、第１のエンドフラッシュドラム１２６に供給され、ここで、合成された二相の第１の生成物ストリーム１０９は、第１のエンドフラッシュドラム蒸気ストリーム１１０と第１のエンドフラッシュドラム液体ストリーム１１１とに分離される。第１のエンドフラッシュドラム蒸気ストリーム１１０は、不純物を含有してもよい。
【００５８】
第１のエンドフラッシュドラム液体ストリーム１１１は、弁１１２を通してさらに減圧され、第１の貯蔵タンク１３４に供給される減圧された第１のエンドフラッシュドラム液体ストリーム１１３を生じる。最終の第１の液体生成物ストリーム１１５が第１の貯蔵タンク１３４の下端から抽出され、第１の原料ストリーム１００の最終製品である。システム１６０は、所定の生成物温度範囲内の温度で第１の液体生成物ストリーム１１５を産出するように作動され、所定の生成物温度範囲は、好ましくは４℃の範囲（すなわち、設定点温度の４℃上または下）であり、より好ましくは２℃の範囲である。
【００５９】
第１の貯蔵タンク蒸気ストリーム１１４は、第１の貯蔵タンク１３４の上端から抽出され、圧縮機１３８で圧縮され、圧縮された貯蔵タンク第１の生成物蒸気ストリーム１１７を生み出し、それは、アフタークーラ１５２で周囲温度に冷却されて、第１の原料リサイクルストリーム１１８を生み出す。
【００６０】
任意選択的に、蒸気ストリームのいずれかの部分（第１のエンドフラッシュドラム蒸気ストリーム１１０または第１の貯蔵タンク蒸気ストリーム１１４）はまた、プラント内の他の場所で燃料として使用されてもよい。圧縮機１３８は、インタークーラを有する複数のステージを有してもよく、ステージ間で燃料が回収される（図示せず）。
【００６１】
第２の原料ストリーム１２０は、第２のＭＣＨＥ原料ストリーム１２１と第２の原料バイパスストリーム１２２とに分割される。第２のＭＣＨＥ原料ストリーム１２１は、ＭＣＨＥ１５０内で冷却され液化され、液化された第２の生成物ストリーム１２３を形成する。第２の原料バイパスストリーム１２２は、弁１２７内で減圧されて、減圧された第２の原料バイパスストリーム１２８を生成し得る。液化された第２の生成物ストリーム１２３は、ＭＣＨＥ１５０から回収され、弁１２４を通して減圧されて、二相の第２の生成物ストリーム１２５を生成する。二相の第２の生成物ストリーム１２５は、減圧された第２の原料バイパスストリーム１２８と合成されて、合成された二相の第２の生成物ストリーム１２９を形成し、それは第２のエンドフラッシュドラム１３６に供給される。第２のエンドフラッシュドラム１３６は、合成された二相の第２の生成物ストリーム１２９を第２のエンドフラッシュドラム蒸気ストリーム１３０と第２のエンドフラッシュドラム液体ストリーム１３１とに分離する。第２のエンドフラッシュドラム蒸気ストリーム１３０は、不純物を含有してもよい。第２のエンドフラッシュドラム液体ストリーム１３１は、生成物タンク（図示せず）に貯蔵し得る。
【００６２】
動作条件に応じて、バイパスストリーム（第１の原料バイパスストリーム１０２および第２の原料バイパスストリーム１２２）のいずれかまたは両方がゼロ流量を有してもよいことに留意すべきである。
【００６３】
この実施形態では、システム１６０は、各原料ストリームの生成物温度を制御する２つの方法を提供し、そのストリームに関連するバイパスラインを通って流れる流体の量を調整することによってと、その流れに関連するリサイクルフラッシュ蒸気の量を調節することによってである。例えば、第１の原料バイパスストリーム１０２を流れる合成された第１の原料ストリーム１１９の部分を増加させると、（他のすべてのプロセス変数が一定のままであると仮定すると）合成された二相第１の生成物ストリーム１０９がより温かくなる結果を増加させる。逆に、第１の原料リサイクルストリーム１１８の流速を増加させると、（液化された第１の生成物ストリーム１０３および液化された第２の生成物ストリーム１２３、または他の液化生成物ストリームを含めて）ＭＣＨＥ１５０の低温端部を出るすべてのストリームについて、ＭＣＨＥ１５０の低温端部が温かくなる結果となる。図１は、２つの原料回路と２つの生成物ストリームのみを示しているが、任意の数の原料回路および生成物ストリームを利用することができる。さらに、図１は、圧縮システムを含む冷却システム示す。圧縮システムは、図２Ａ〜図３Ｃのシステム５６０、６６０の一部であるが、図面を簡略化するために図では省略されている。
【００６４】
システム１６０は、フレキシブル、多原料ストリーム動作の能力を提供する。例えば、ＭＣＨＥ１５０は、最も低い沸点を有する原料ストリームが、その原料ストリームの泡立ち点温度でその貯蔵タンクに供給されるように作動することができる。互いに（より高い沸点を有する）原料ストリームに関連する液化生成物ストリームは、過度のサブ冷却を防止するためにそのバイパスストリームによって加温される。このようにしてシステム１６０を作動させることは、原料の原料ストリームが、比較的高い沸点を有し、また除去するためにより高い動作温度を必要とする不純物を有する場合にとりわけ有用である。例えば、第２のエンドフラッシュドラム蒸気ストリーム１３０を使用して、合成された二相の第２の生成物ストリーム１２９から不純物を除去することができる。
【００６５】
あるいは、ＭＣＨＥ１５０は、最高沸点原料の泡立ち点温度、または最高沸点原料と最低沸点原料との間の中間温度で作動することができる。後者の作動方法は、最低沸点原料の貯蔵タンクに、第１の貯蔵タンク蒸気ストリーム１１４など、かなりのフラッシュ蒸気ストリームをもたらす。第１の貯蔵タンク蒸気ストリーム１１４は、プラントの他のパーツで使用することができ、または、前述され、図１に示されるように、正味の蒸気送出ストリームの生成を避けるために、圧縮されてＭＣＨＥ１５０の高温端部にリサイクルされる。
【００６６】
このＭＣＨＥ１５０では、冷却の少なくとも一部、好ましくはすべてが、減圧弁を横切って減圧後にサブ冷却された冷媒ストリームの少なくとも一部を気化させることによって提供される。
【００６７】
上記のように、任意の適切な冷却サイクルを使用して、ＭＣＨＥ１５０に冷却を提供することができる。この例示的実施形態では、低圧ガスの混合冷媒（ＭＲ）ストリーム１４０がＭＣＨＥ１５０のシェル側の底部から回収され、圧縮機１５４で圧縮されて、１０バール未満の圧力である高圧ガスのＭＲストリーム１３２を形成する。高圧ガスのＭＲストリーム１３３は、アフタークーラ１５６において周囲温度またはそれに近い温度に冷却され、高圧二相ＭＲストリーム１４１を形成する。
【００６８】
高圧二相ＭＲストリーム１４１は、相分離器１５８において、高圧液体ＭＲストリーム１４３と高圧蒸気ＭＲストリーム１４２とに分離される。高圧液体ＭＲストリーム１４３は、ＭＣＨＥ１５０の高温管束内で冷却されて、冷却された高圧液体ＭＲストリーム１４４を形成し、弁１４５を横切って減圧され、減圧液体ＭＲストリーム１４６を形成する。次いで、減圧液体ＭＲストリーム１４６がＭＣＨＥ１５０のシェル側に導入され、高温および低温管束間で、冷却予備冷却および液化ステップを提供する。
【００６９】
高圧蒸気ＭＲストリーム１４２は、ＭＣＨＥ１５０の高温および低温管束の中で冷却されて液化され、液化ＭＲストリーム１４７を生成する。液化ＭＲストリーム１４７は、弁１４８を横切って減圧されて、減圧液体ＭＲストリーム１４９を生成し、それは、ＭＣＨＥ１５０の低温端部でＭＣＨＥ１５０のシェル側に導入されて、サブ冷却ステップで冷却を提供する。
【００７０】
この例示的実施形態では、圧縮機１５４は、典型的には、インタークーラ１３７を備えた２つのステージを有する。中圧ＭＲストリーム１３９は、第１の圧縮機ステージの後に回収され、インタークーラ１３７で冷却されて、冷却された中圧ＭＲストリーム１５１を生成する。冷却された中圧ＭＲストリーム１５１は、その後、相分離器１５３を通って流れ、中圧蒸気ＭＲストリーム１５５と中圧液体ＭＲストリーム１５７とに分離される。次に、中圧液体ＭＲストリーム１５７の圧力は、高圧ガスのＭＲストリーム１３２と合成される前に、ポンプ１５９によって増加される。
【００７１】
図２Ａおよび２Ｂおよび図３Ａ〜３Ｃは、例示的な多原料液化システムを示すブロック図である。これらの図を簡略化するために、ＭＣＨＥ、および原料ストリーム、生成物ストリーム、貯蔵タンク、バイパス導管、リサイクル導管、および関連する弁のみが示されている。これらのシステムは、例えば、図１に示すように、圧縮サブシステムおよび冷媒用の回路を含むことが理解されるべきである。図２Ａおよび２Ｂおよび図３Ａ〜３Ｃにおいて、少なくとも部分的に開いている弁（図２Ａの弁５８８ａなど）は白で塗りつぶされ、閉じた弁は、黒で塗りつぶされている（図２Ａの弁５８８ｂ）。
【００７２】
図２Ａおよび２Ｂのシステム５６０は、ＭＣＨＥ５５０が２つの冷却回路５８３ａ、５８３ｂを含む。図２Ａにおいて、システム５６０は、天然ガスの単一原料ストリーム５００ａを液化するように構成されている。原料ストリーム５００ａは、炭化水素冷却回路５８３ａ、５８３ｂの両方を通って供給される。天然ガスは、１．５バール（絶対圧）未満の圧力で貯蔵されたときに、貯蔵タンク５３４ａ内の泡立ち点またはその近くにある液化天然ガスをもたらすように設計された温度で、ＭＣＨＥ５５０の低温端部を出る。これらの作動条件下で、バイパスまたはフラッシュリサイクルは望ましくない。したがって、弁５８８ｂは閉じられて、第２の原料ストリーム５００ｂへの逆流を防止する。弁５２７は閉じられて、第２の原料ストリーム５００ｂのためのバイパス回路５２２を通るいかなる流れも防止する。弁５８５は、貯蔵タンク５３４ａからのガスがリサイクルされ、フラッシュするのを防止するために閉じられている。任意選択的に、弁５０４ｂを閉じて、ＬＮＧが第２の貯蔵タンク５３４ｂに入るのを防止する。導管を接続するための弁５８６、５８７は開いており、第１の原料ストリーム５００ａからの流体が両方の炭化水素冷却回路５８３ａ、５８３ｂを通って流れることを可能にする。
【００７３】
図２Ｂでは、同じシステム５６０が示されているが、天然ガスのみを処理する代わりに、システム５６０は、天然ガス（供給ラインＦ１を介して）およびプロパン（供給ライン５００ｂを介して）の両方を処理するように作動的に構成されている。システム５６０は、天然ガスおよびプロパンが実質的に同じ温度でＭＣＨＥ５５０を出るように構成され、１．５バール（絶対圧）未満の圧力で貯蔵されたときに、出口温度は、その貯蔵タンク５３４ａ内の泡立ち点またはその近くである液化天然ガスをもたらす。これらの作動条件下で、天然ガスは１つの炭化水素冷却回路５８３ａを通って流れ、プロパンは他の炭化水素冷却回路５８３ｂを通って流れる。接続導管上の弁５８６、５８７は閉じられ、天然ガスとプロパンの混合を防止する。弁５０４ａ、５０４ｂは、液化天然ガスおよび液化プロパンがＭＣＨＥ５５０の低温端部から別個の貯蔵タンク５３４ａ、５３４ｂに流れることを可能にするように開放されている。
【００７４】
プロパンが１．５バール（絶対圧）以下の圧力でその貯蔵タンク５３４ｂ内の泡立ち点またはその近くで貯蔵されることを可能にするために、プロパンのバイパス部分はバイパス回路５２２に導かれ、プロパンストリームの原料部分は炭化水素冷却回路５８３ｂを通って流れ、その後、バイパス部分は、ＭＣＨＥ５５０の低温端部の下流のプロパンストリームの原料部分と、プロパンが貯蔵タンク５３４ｂに入る前に再合成される。バイパス回路５２２を通る流れを可能にするために、バイパス弁５２７は少なくとも部分的に開いている。バイパス回路５２２に導かれるプロパン原料ストリームの量は、１．５バール（絶対圧）以下の圧力で貯蔵タンク５３４ｂに貯蔵されるときに、ＭＣＨＥ５５０の低温端部から出てくるプロパンを泡立ち点かまたはそれに近い温度まで十分に温めるように選択される。任意選択的に、第１の貯蔵タンク５３４ａからのいずれかのフラッシュガスの一部は、圧縮され、冷却されて、ＭＣＨＥ５５０の上流の天然ガス原料５００ａと混合され得る。
【００７５】
図２Ａおよび２Ｂに示され、上述された作動構成は、システム５６０が原料ストリーム組成の変化に容易に適応することを可能にする。図２Ｂの作動構成では、システム５６０は、管側部ストリームをＭＣＨＥ５５０の異なる温度に冷却することに伴う複雑さおよびコストを伴うことなく、天然ガスとプロパンの両方を同時に液化することができ、一方、低圧でサブ冷却されたプロパンを貯蔵することに伴うリスクを回避する。バイパス回路５２２はまた、プロパンが流れる冷却回路５８３ｂの冷却負荷を低減することによって効率を高める。単に弁の位置を変更するだけで、システム５６０は、効率を大幅に低下させることなく、天然ガスとプロパン原料の同時処理（図２Ｂ）から天然ガスのみの処理（図２Ａ）に切り替えることができる。
【００７６】
図２Ｂはまた、貯蔵タンク５３４ａからのエンドフラッシュストリーム５１４が、天然ガス原料ストリーム５００ａの一部５０２に対して熱交換器５６２内で加温されて、温められたエンドフラッシュストリーム５１６を生成する、任意選択のエンドフラッシュ熱交換を示す。天然ガス原料ストリーム５００ａの部分５０２は、熱交換器５６２において少なくとも部分的に液化されて、少なくとも部分的に液化されたストリーム５０６を形成し、これがタンク５３４ａに送られる。弁５０７および５８５は、熱交換器５６２を通る流れを可能にするために、図２Ｂにおいて開いて示されている。代替的実施形態では、１４１または１４３もしくは１４２（図１参照）のような冷媒ストリームの一部を、天然ガス原料ストリーム５００ａの部分５０２の代わりに、熱交換器５６２内でエンドフラッシュストリーム５１４に対して冷却することができる。あるいは、エンドフラッシュストリーム５１４は、貯蔵タンク５３４ａの代わりにエンドフラッシュドラムから得てもよい。
【００７７】
図３Ａ、３Ｂおよび３Ｃのシステム６６０において、ＭＣＨＥ６５０は、４つの冷却回路６８３ａ、６８３ｂ、６８３ｃ、６８３ｄを含む。図３Ａは、エタンがＭＣＨＥ６５０内で液化される単一原料モードを示す。弁６８８ｂ、６８８ｃ、６８８ｄは、使用されない原料回路６００ｂ、６００ｃ、６００ｄを隔離するために閉じられている。同様に、弁６８７ｂ、６８７ｃ、６８７ｄもまた、使用されない貯蔵タンク６３４ｂ、６３４ｃ、６３４ｄを隔離するために閉じられている。１つの炭化水素流体しか処理されていないので、バイパス弁６２７ａ、６２７ｂ、６２７ｃは閉じられ、サイクル弁６８５同様である。ＭＣＨＥ６５０の低温端部では、エタン原料は、エタンが貯蔵タンク６３４ａ内でその泡立ち点になる温度にあることが好ましい。任意選択的に、ＭＣＨＥ６５０の低温端部の温度は、ベント／フラッシュストリーム６１０ａを通る不純物の気化をもたらすように設定することができる。あるいは、ＭＣＨＥ６５０の低温端部の温度が、エチレンのようなより揮発性の生成物を液化するように設定された事象では、貯蔵タンク６３４ａの崩壊を引き起こし得るエタン生成物の過度の冷却を防止するために、バイパスストリーム６２２ａによって冷却されたエタンを加温することができる（バイパス弁６２７ａが少なくとも部分的に開放されることを意味する）。
【００７８】
図３Ｂは、２つの同時の原料、この場合エタン（原料ストリーム６００ａ）およびエチレン（原料ストリーム６００ｄ）、を処理するように作動的に構成されたシステム６６０を示す。この構成では、エタン原料は、冷却回路６８３ａ、６８３ｂ、６８３ｃの３つで冷却されており、接続弁６８６ａ、６８６ｂ、６８６ｃが開いていることを意味する。冷却回路６８３ａ、６８３ｂ、６８３ｃの各々から冷却されたエタンは、その後、単一の生成物ストリーム６１３ａに導かれる。図３Ｂでは、バイパス回路６２２ａの１つが開いているため、温かいエタン原料の一部は、ＭＣＨＥ６５０の低温端部の下流の冷却エタンと混合され、それは、貯蔵タンク６３４ａ内でその泡立ち点に近い温度でエタン生成物ストリームを維持することを意図している。この例示的実施形態では、システム６６０は、フラッシュを抑制するために貯蔵タンク６３４ｄ内のエチレンの泡立ち点に近い温度をＭＣＨＥ６５０の低温端部に生成するように作動的に構成される。これらの作動条件下では、エチレンをリサイクルする必要はない。
【００７９】
あるいは、システム６６０は、ＭＣＨＥ６５０の低温端部の温度を、エチレンの泡立ち点よりも高いが、エタンの泡立ち点よりも低い温度に維持するように作動的に構成することができる。この場合、エチレンフラッシュストリーム６１１ｄの一部は、正味のフラッシュ送出を避けるために原料ストリーム６００ｃに（リサイクル回路６１４を介して）リサイクルされる。この動作構成は、システム６６０の圧縮機を駆動するために電動機が使用される場合に望ましい可能性があり、エチレンというより揮発性の原料ストリームを処理できるようにシステムを構成することが望ましい。
【００８０】
図３Ｃは、３つの同時の原料：エタン（原料ストリーム６００ａ）、エチレン（原料ストリーム６００ｄ）、およびエタン／プロパン混合物（原料ストリーム６００ｃ）を有するシステム６６０の動作を示す。この動作構成では、エタンおよびエタン／プロパン混合物生成物の両方の温度は、バイパス回路６２２ａ、６２２ｃを使用して、それぞれの貯蔵タンク６３４ａ、６３４ｃ内で泡立ち点近くに保たれる。これらの実施形態では、エチレンフラッシュストリーム６１１ｄの少なくとも一部は、リサイクル回路６１４を介してリサイクルされる。ＭＣＨＥ６５０の低温端部での冷却された原料ストリームの温度は、好ましくはエタンおよびエチレンの泡立ち点の間である。
【実施例】
【００８１】
以下は、図１に示す実施形態と同様のＳＭＲプロセスのシミュレーションに基づくデータを有する本発明の例示的な実施形態である。多原料を使用する場合またはＬＮＧを生産する場合は、評価モードで実行される。それらは、４つの原料回路を使用して２．５ＭＴＰＡのエタン生成物を生産するように設計されている。表１は、エタン、エタン−プロパン混合物、エチレン、プロパン、および天然ガスを液化することができる液化プラントの作動レジームおよび結果として生じる生産割合のリストを提供する。
【００８２】
【表１】
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【００８３】
実施例１
【００８４】
実施例１では、エタンのみが処理される。この例は、ＭＣＨＥ１５０や冷却コンプレッサーＣ１などの重要な機器のサイジングを設定するのに使用される。この例では、エタンは３０℃および７５バールでＭＣＨＥ１５０に入り、−１２４．５℃に冷却される。原料および生成物の割合かつ組成物は、以下の表２に明示されている。
【００８５】
【表２】
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【００８６】
低圧ガスのＭＲストリーム１４０は、１時間当たり１７４４８ｋｇモルの流速を有する。ＭＲは、表３に示す組成を有し、周囲温度に近い温度、例えば３８．３℃の温度でＭＣＨＥ１５０を離れる。ＭＲは、圧縮機Ｃ１で８．０バールから４９．６バールに圧縮され、高圧アフタークーラ１５６によって５４．０℃に冷却され、その後、相分離器１５８において高圧蒸気ＭＲストリーム１４２および高圧液体ＭＲストリーム１４３に分離される。
【００８７】
【表３】
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【００８８】
実施例２
【００８９】
実施例２については、エタン、エチレン、およびエタン／プロパン混合物の前処理された原料ストリームが、３０℃かつ７５バールでＭＣＨＥ１５０ユニットに入り、−１５４℃に冷却される。この例では、処理の流れは図６のようになる。原料および生成物の割合かつ組成物は、それぞれ以下の表４および表６に明示されている。表５はまた、混合物の標準泡立ち点を示す。
【００９０】
【表４】
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【００９１】
【表５】
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【００９２】
低圧ガスのＭＲストリーム１４０は、１時間当たり１７４９３ｋｇモルの流速を有する。ＭＲは、表６に示す組成を有し、周囲温度に近い温度、例えば３８．９℃でＭＣＨＥ１５０を離れ、ＭＲ圧縮機Ｃ１内で８．０バールから５０．８バールに圧縮され、高圧アフタークーラ１５６によって５４．０℃まで冷却される。実施例２のプロセスの残りは、実施例１と同一である。
【００９３】
【表６】
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【００９４】
実施例３
【００９５】
実施例３Ａおよび３Ｂについては、前処理された天然ガス原料ストリームが３０℃かつ７５バールでＭＣＨＥに入る。実施例３Ａは、図２の構成を使用したが、第１の原料ストリーム３００は使用しない。本流れの方式は、低温エンドフラッシュガスに対する高温天然ガス原料のスリップストリームを冷却する交換器を含む。貯蔵タンクからのエンドフラッシュガスおよび蒸気は、リサイクルされ、天然ガス原料と混合される。リサイクルの必要性は、冷媒圧縮機に動力を供給するために電気モーターを使用する設備で必要となる可能性があり、このため、燃料ガスの必要性がないか、燃料ガスの必要性が減る。ＬＮＧは−１５０．４℃に冷却される。実施例３Ｂは、図３に示す構成を使用するが、第１の原料ストリーム３００は使用しない。窒素エキスパンダーサイクルを追加することによって、既存の混合冷媒圧縮機から窒素エキスパンダーサイクルへ負荷を部分的にシフトすることが可能である。この方式に関して、ＬＮＧは、ＭＣＨＥ１５において−１０９．７℃に、窒素エキスパンダーサイクルによって−１６４．９℃に冷却される。後者の温度は、貯蔵タンク内の気化を排除する。実施例３Ａおよび３Ｂは、以下の表７に明示される原料割合および組成を使用し、以下の表８に示す生成物組成および原料割合を生成する。
【００９６】
【表７】
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【００９７】
【表８】
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【００９８】
実施例３Ａおよび３ＢのＭＲ組成物を以下の表９に示す。実施例３Ａについては、低圧ガスのＭＲストリーム２４０は、１時間当たり１２０６６ｋｇモルの流速を有する。ＭＲは、周囲温度に近い温度、例えば４５．１℃でＭＣＨＥ２５０を離れ、５．４バールから５４．９バールに圧縮され、アフタークーラ２５６によって５４．０℃まで冷却される。実施例３Ｂについては、低圧ガスのＭＲ３４０は、１時間当たり１４３３３ｋｇモルの流速を有する。それは、周囲温度に近い温度、例えば４１．０℃でＭＣＨＥ３５０を離れ、６．７バールから４９．２バールに圧縮され、高圧アフタークーラ２５６によって５４．０℃まで冷却される。
【００９９】
【表９】
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実施例３Ａおよび３Ｂのプロセスの残りは、実施例１と同一である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【外国語明細書】
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