(57)【要約】  本発明は天然ガス流を圧縮する方法に関する。圧縮すべき天然ガス流（１）を液化した後に少なくとも１台の深冷加圧ポンプ（Ｃ）で圧縮する。この場合、圧縮すべき天然ガス流（１）の液化は、深冷プロセスから得られる寒冷エネルギーを利用して、特に低温媒体流（７、９、‥）、好ましくは深冷媒体流との熱交換（Ｘ、Ｙ、Ｚ）によって行われる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮すべき天然ガス流（１）を液化し、液化後の天然ガス流を少なくとも１台の深冷加圧ポンプ（Ｃ）によって圧縮することを特徴とする天然ガス流の圧縮方法。
【請求項２】
圧縮すべき天然ガス流（１）を、深冷プロセスから得た寒冷エネルギーで液化することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
圧縮すべき天然ガス流（１）を少なくとも１種の深冷媒体流との熱交換（Ｘ、Ｙ、Ｚ）によって液化することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
液化後の天然ガス流を深冷加圧ポンプ（Ｃ）によって１６〜１，０００ｂａｒの圧力に圧縮することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
液化すべき天然ガス流（１）を深冷媒体流（７、９、‥）との熱交換によって液化し、この熱交換に際して深冷媒体流が膨張することによって得られるエネルギーを深冷加圧ポンプ（Ｃ）の駆動に用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
液化後の天然ガス流（４）を、１段又は複数段、特に２段の深冷加圧ポンプ（Ｃ）で液化することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は天然ガス流の圧縮方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
天然ガス圧縮ステーションにおいては、例えば天然ガス充填補給スタンドで必要とされるような態様で天然ガス流の圧縮法が実行されている。従来技術による方法では、天然ガスは２〜５段の往復形圧縮機で圧力２５０〜４５０ｂａｒに圧縮される。この場合、往復形圧縮機は電動機により直接或いは電動機を備えた油圧ポンプを介して駆動される。
【０００３】
天然ガスを圧縮する際には熱が発生し、従って熱を油冷、空冷、水冷、或いはこれらを組み合わせた冷却器によって除去する必要がある。大型の圧縮機の場合の消費電力は、例えば２５０ｍ３／ｈの圧縮機で約７０ｋＷ、４，０００ｍ３／ｈの圧縮機で約８００ｋＷである。この電力を供給するためには過大な運転コストが必要になる。加えて、往復形圧縮機は比較的大きな騒音（Ａ特性周波数重み付け音圧レベルで７５ｄＢＡ以上）を生じ、しかも頻繁な保守整備作業を必要とするという欠点を有している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って本発明で解決すべき課題は、必要とする消費電力を著しく低減することのできる天然ガス流の圧縮方法を提供することにある。
【０００５】
この場合、天然ガス流の圧縮に使用される設備機器は可能な限り保守整備の手間がかからずに長い耐用寿命を享受でき、しかも設備投資コストが少なくて済むものでなけらばならず、更に発生する騒音レベルも従来法より低く抑制されなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を解決するための本発明による天然ガス流の圧縮方法は、圧縮すべき天然ガス流を液化してから少なくとも１台の深冷加圧ポンプによって圧縮することを特徴とするものである。
【０００７】
本発明で言う深冷加圧ポンプとは、深冷媒体を圧縮することができるプランジャポンプなどの圧力変換装置を指す。この種のプランジャポンプなどの圧力変換装置には、深冷媒体流の吸引と圧縮を可能にするための例えば特殊な吸込弁及び吐出弁のような特殊な弁構造及び／又は充分な大きさのＮＰＳＨ値（有効吸込ヘッド）を得るための特殊な管路構造を必要とする。これらの特殊構造は、充分に液化された媒体を吸い込み、圧縮できるようにするために不可欠である。
【０００８】
従来から知られている方法とは異なり、本発明では気体状態での天然ガス流の圧縮は行われず、事前に液化された天然ガス流を少なくとも１台の深冷加圧ポンプで圧縮する。
【０００９】
この場合、本発明の好適な一実施形態によれば、圧縮すべき天然ガス流を深冷プロセスから得た寒冷エネルギーで液化する。
【００１０】
ここで、深冷プロセスとは、天然ガス流を液化するために利用可能なエネルギーを寒冷エネルギーの形で生じる全ての化学産業プロセスを意味し、典型的な例としては、窒素や酸素或いはアルゴンなどの精留プロセスを挙げることができる。
【００１１】
本発明による天然ガス流の圧縮方法の更に好適な実施形態においては、圧縮すべき天然ガス流は、少なくとも１種の深冷媒体流との熱交換によって液化される。
【００１２】
本発明による天然ガス流の圧縮方法では、深冷プロセスから取り込むことのできる深冷媒体流によって液化及び圧縮に必要なエネルギーをまかなうことができるので、従来方法に比べて電力の必要量が遙かに少なくなる。
【００１３】
液化後の天然ガス流は深冷加圧ポンプによって圧縮され、従って通常の往復形圧縮機を使用する場合に問題となった圧縮熱は殆ど発生しない。
【００１４】
深冷加圧ポンプが発生する騒音レベル７０ｄＢＡ未満であり、従って騒音を遮断するためには通常の規模を超える高い設備コストを要するような重厚な対策は一切不要である。
【００１５】
深冷加圧ポンプも定期的な保守整備を必要とするが、その保守整備コストは従来の往復形圧縮機よりも少なくて済み、しかも深冷加圧ポンプの耐用寿命は往復形圧縮機よりも長いと言う利点を享受することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の天然ガス流の圧縮方法とその更なる発展形態（これらは従属請求項の主題であるが）を添付図面に示す実施例と共に詳述すれば以下の通りである。
【００１７】
図１において、圧縮すべき天然ガス流は導管１を通じて本発明のプロセス設備に供給される。この天然ガス流は、例えば既設の天然ガス管路網から取り入れることができる。そのような管路網内では、一般的に天然ガスは２５ｍｂａｒ〜６０ｂａｒに加圧された状態で存在する。
【００１８】
導管１に供給された天然ガス流は第１熱交換器Ｘに送られ、この熱交換器内で別の導管９を通じて供給されている低温気体窒素流との熱交換により−１５℃に予備冷却される。
【００１９】
第１熱交換器における天然ガス流の冷却に使用される低温気体窒素流は、深冷媒体である液体窒素の貯蔵に用いられている液体窒素貯蔵タンクＳから供給されている。この種の貯蔵液体窒素の温度は約−１５０℃である。貯蔵タンクＳからは、導管７を通じて液体窒素を、そして導管１２を通じて気体窒素を取り出すことができるようになっている。
【００２０】
第１熱交換器Ｘ内で予備冷却された天然ガス流は、導管２を通じて第２熱交換器Ｙに送られ、この第２熱交換器内で別の導管５を通じて送られている圧縮天然ガス流（その温度は約−１５０℃）との熱交換によって冷却され、大部分が液化される。導管６を通じて第２熱交換器Ｙから取り出される圧縮天然ガス流の温度は約−２０℃である。
【００２１】
第２熱交換器Ｙから導管３を通じて送り出される天然ガス流は、先述のように既に大部分が液体の形態で存在しており、絞り弁Ｖ内で等エンタルピー的な膨張作用を受ける。絞り弁を通過した天然ガス流は、次いで第３熱交換器Ｚ内で別の導管７を通じて供給されている液体窒素流との熱交換により更に冷却、場合によっては過冷却され、以て天然ガス流の完全な液化が行われる。
【００２２】
完全に液化された液化天然ガス流は次いで導管４を通じて深冷加圧ポンプＣに送られ、この深冷加圧ポンプ内で所要の目標圧力、好ましくは１６〜１，０００ｂａｒの圧力に圧縮される。この深冷加圧ポンプは例えば２段式のプランジャポンプであり、ＮＰＳＨ値を高めるための前段加圧プランジャと、最終的な目標圧力への圧縮を行うための後段高圧プランジャとを備えている。
【００２３】
これに関連して、圧縮天然ガスの貯蔵には、現在までのところ最高２５０ｂａｒまでのタンク圧が実現されているが、圧縮水素ガスでは既に最高１，０００ｂａｒまでのタンク圧力が実現されている。従って、天然ガスについても、今後数年の間に貯蔵タンク圧力の上限値がさらに高い値に移行することを想定しておく必要がある。
【００２４】
深冷加圧ポンプによって圧縮された天然ガス流は、既に述べたように導管５を通じて熱交換器Ｙに送られ、この熱交換器内で約−２０℃に加温される。導管６から抜き取られる圧縮天然ガス流は、場合によってそれが必要であるか又は望まれる限り、ほぼ周囲温度にまで加温されても良い。
【００２５】
天然ガスを燃料とする自動車への圧縮天然ガス流の引渡しは、商習慣上の図示しない燃料補給装置、即ち天然ガス充填装置を用いて行われる。本実施例のプロセス設備内で天然ガス流の冷却及び液化に用いられた窒素流は導管１１及び１３を通して集められ、膨張タービンＴに供給される。膨張タービンＴ内での膨張で生じたエネルギーは深冷加圧ポンプＣの駆動力として利用され、図中にはこの駆動系の機械的結合が膨張タービンＴと深冷加圧ポンプＣとを結ぶ破線によって示されている。
【００２６】
膨張タービンＴで圧力０〜１６ｂａｒ程度にまで膨張した窒素流は、次いで導管１４を通じてプロセスから排出され、場合によっては例えば圧力媒体として空圧作動弁などの空圧利用機器の操作に利用される。
【００２７】
深冷媒体である液体窒素を貯蔵タンクＳに充填する作業は、通常は液体窒素運搬用タンクローリー車を用いて行われる。但し、その代替あるいは補足として、液体窒素を天然ガス流の圧縮の現場（いわゆるオンサイト設備）で吸着プロセス、浸透プロセス、或いは深冷プロセスによって発生させることも可能である。
【００２８】
本発明の方法は、特に電力の供給や保安に問題を含む立地での利用に適している。また圧縮に際して熱が全く発生しないことにより、外気温が高温の立地あるいは地域においても過熱の問題を起こすことはない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の好適な一実施形態による天然ガス流の圧縮方法を実行するためのプロセスフローを示す系統図である。
【図１】
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【国際調査報告】
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