(57)【要約】【課題】再沸器を使用しない、全体の効率を向上した液化天然ガスの製造法を提供。【解決手段】液化前にブタンよりも高分子量の重質炭化水素成分を除去した天然ガスから原料流温度及び原料流圧力でほぼ蒸気状の天然ガス原料流を作り、原料流を２つ以上の分離段階を有する蒸留塔に供給し、蒸留塔の下部から塔底流を、蒸留塔の上部から、重質炭化水素成分の含有量が塔底流よりも少ない塔頭上流を抜出し、塔頭上流の少なくとも一部を液化して液化天然ガスを得る液化天然ガスの製造法において、原料流の蒸留塔への供給工程が、原料流を選択された分割比で第一及び第二副流に分割し、第一副流を、原料流圧力から原料流の分割により生じた圧力降下を差し引いた圧力以上の圧力で、蒸留塔底部の第一供給点経由で蒸留塔に供給し、第二副流を熱交換器で原料温度よりも低温に冷却し、該冷却第二副流を蒸留塔の第一供給点頭上の第二供給点に供給する副工程を含む該製造法及び装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化前にブタンよりも高分子量の重質炭化水素成分を除去した天然ガス流を液化する液化天然ガスの製造方法において、
原料流温度及び原料流圧力でほぼ蒸気状の天然ガス原料流（１）を得る工程、
原料流（１）を、２つ以上の分離段階（１１）を有する蒸留塔（１０）に供給する工程、
蒸留塔（１０）の下部から塔底流（１７）を、また蒸留塔（１０）の上部から、重質炭化水素成分の含有量が塔底流（１７）よりも相対的に少ない塔頭上流（１６）を抜出す工程、及び
塔頭上流（１６）の少なくとも一部を液化して液化天然ガスを得る工程、
を少なくとも含み、更に原料流（１）を蒸留塔（１０）に供給する工程が、
原料流（１）を、選択された分割比で第一副流（３ａ）と第二副流（３ｂ）とに分割する副工程、
第一副流（３ａ）を、原料流圧力から前記原料流（１）の分割により生じた圧力降下を差し引いた圧力以上の圧力で、蒸留塔（１０）底部の第一供給点（７ａ）経由で蒸留塔（１０）に供給する副工程、
第二副流（３ｂ）を熱交換器（６）中で原料温度よりも低い温度に冷却する副工程、
冷却した第二副流（７）を、蒸留塔（１０）の第一供給点（７ａ）頭上の第二供給点（７ｂ）に供給する副工程、
を含む該製造方法。
【請求項２】
ほぼ蒸気状の原料流（１）が、蒸気を＞９０容量％、好ましくは＞９５容量％含有する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第一副流（３ａ）が、蒸留塔（１０）の最低分離段階（１１）の下に供給される請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
原料流（１）の分割と第一供給点（７ａ）間の第一副流（３ａ）の圧力降下が＜６バール、好ましくは＜３バールである請求項１〜３のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項５】
選択された分割比（但し、分割比は、第一副流（３ａ）の質量流量を第二副流（３ｂ）の質量流量で割った値と定義する）が、１未満、好ましくは１／５未満、更に好ましくは１／１０未満に保持される請求項１〜４のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項６】
選択された分割比が、１／１００より高く、好ましくは１／５０より高く保持される請求項５に記載の方法。
【請求項７】
第二副流（３ｂ）が、熱交換器（６）の外部冷媒により冷却される請求項１〜６のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項８】
蒸留塔（１０）がスクラブ塔の形態で供給され、このスクラブ塔にスクラブ流（１８）が、冷却された第二副流（７）よりも低い温度で第三供給点（７ｂ）頭上の第三供給点（７ｃ）経由で供給される請求項１〜７のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項９】
スクラブ流（１８）がほぼ液体である請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
スクラブ流（１８）が、
第二副流（３ｂ）からフラクションを抜出して第三副流（２２）を形成する工程であって、抜出し後の残留物は第二副流（３ｂ）として引継ぐ該工程、
第三副流（２２）を第二熱交換器（２６）で冷却してスクラブ流（１８）を形成する工程、
により得られる請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
スクラブ流（１８）が、
塔頭上流（１６）を部分凝縮して蒸気と凝縮液との混合相流を形成し、混合相流から凝縮液を抜出してスクラブ流（１８）を得る工程、
により得られる請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１２】
スクラブ流（１８）として使用される塔頭上流（１６）の一部が、スクラブ塔と第三供給点（７ｃ）間で膨張しない請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
スクラブ流（１８）の温度が、充分低く、これにより重質炭化水素の凝縮液が形成される請求項８〜１２のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項１４】
第一副流（３ａ）が、原料流（１）の分割と、第一副流（３ａ）の蒸留塔（１０）の第一供給点（７ａ）への供給との間で加温されない請求項１〜１３のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項１５】
液化前にブタンよりも高分子量の重質炭化水素成分を除去した天然ガス流を液化する液化天然ガスの製造装置において、該装置は、
原料流温度及び原料流圧力でほぼ蒸気状の天然ガス原料流（１）を運ぶための原料流ライン（１）、
天然ガスから重質炭化水素を分離するための、２つ以上の分離段階（１１）を有する蒸留塔（１０）であって、塔底流（１７）を排出するため、蒸留塔（１０）の下部に配置された塔底流排出開口部（８）と、重質炭化水素成分の含有量が塔底流（１７）よりも相対的に少ない塔頭上流（１６）を排出するため、スクラブ塔（１０）の上部に配置された塔頭上流排出開口部（１２）とを有する該蒸留塔、及び
塔頭上流（１６）の少なくとも一部を液化でき、これにより液化天然ガス流が得られる極低温帯、
を少なくとも備え、
原料流ライン（１）は、主分岐を第一及び第二分岐と流動可能に連結して、原料流を、選択された分割比で第一及び第二副流（３ａ、３ｂ）に分割する原料流接続部を有し、第一分岐（３ａ）は、原料流接続部（２）と蒸留塔（１０）の塔底部の第一供給点（７ａ）とを、原料流（１）の分割により生じる原料流の圧力降下以上の圧力で連結し、第二分岐（３ｂ）は、原料流接続部（２）と、蒸留塔（１０）の第一供給点（７ａ）に比べて頭上にあって熱交換器（６）を備えた第二供給点（７ｂ）とを連結する該装置。
【請求項１６】
第一供給点（７ａ）が、蒸留塔（１０）の最低分離段階（１１）の下に位置する請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
蒸留塔（１０）がスクラブ塔の形態であり、前記装置が、第二供給点（７ｂ）のスクラブ塔頭上の第三供給点（７ｃ）経由でスクラブ塔に連結したスクラブ流供給源を更に有する請求項１５又は１６に記載の装置。
【請求項１８】
スクラブ流供給源が、第二分岐（３ｂ）の中から、第二熱交換器（２６）を備えた第三分岐（２２）を供給するため、第二供給点上流の第二分岐（３ｂ）中に設けた第二接続部（２０）を有する請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
スクラブ流供給源が、第三供給点（７ｃ）経由でスクラブ塔に連結した凝縮液出口（３３）、及び蒸気出口（３５）を有する分離器（２７）と共同で、スクラブ塔下流で塔頭上流（１６）を受取るために備えた凝縮器（１４）を有する請求項１７又は１８に記載の装置。
【請求項２０】
塔頭上流排出開口部（１２）と第三供給点（７ｃ）間に膨張器が存在しない請求項１７〜１９のいずれか１項以上に記載の装置。
【請求項２１】
第一分岐（３ａ）が、第一分岐（３ａ）加熱用の熱交換器を備えない請求項１５〜２０のいずれか１項以上に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてメタンを（好ましくは＞９０モル％）含む液化天然ガス（ＬＮＧ）流の製造方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
天然ガスは、他の輸送手段が得られないか又は魅力的でない場合、キャリヤーで輸送できるように液化するのが普通の方法である。天然ガスを液化すると、容積が著しく低下し、輸送が非常に効率的になる。液化天然ガス（ＬＮＧ）を製造するには、液化法が使用される。液化法は、普通、１回以上の冷凍サイクルを含む極低温帯域を有し、ここで天然ガスは、周囲温度から天然ガスの周囲沸点又はこれより若干低い温度まで冷却される。この沸点は、通常、約−１６０℃である。
【０００３】
冷凍サイクルには、一般に冷媒流体が利用される。冷媒流体は混合物又は純粋な成分で形成できる。この冷媒は、通常、１種以上の熱交換器で気化され、その際、天然ガスは冷却される。次いで、気化した冷媒は、高圧レベル及び温度に圧縮される。周囲冷却器では、冷媒の熱は、水又は空気のような冷却媒体に吐き出され（reject）、次いで膨張により冷却される。多段サイクルによる液化法では、最初の冷凍サイクルで連続冷凍サイクルが冷却されるのは、極めて普通のことである。
【０００４】
現在の液化法では、天然ガスを極低温熱交換器で冷却する前に、天然ガスから特定の複数成分を除去するのも普通のことである。通常、除去される成分は、二酸化炭素、硫黄含有化合物、水、及びブタンより高分子量の炭化水素である。後者の炭化水素は、本明細書では“重質炭化水素”という。これらの成分が存在すると、液化を行う極低温では固体となるので、除去しなければならない。
【０００５】
粗天然ガス流から、多くの物理的及び／又は化学的方法があるが、まず、水及び酸ガスによる汚染を除去する。次に、得られたスイートな乾燥天然ガスに対し重質炭化水素の除去工程を行なう。重質炭化水素の除去は、一般に、この天然ガス混合物の部分凝縮、及び引続き、重質炭化水素の希薄蒸気相と重質炭化水素の濃厚液相との或る程度の分離により行なわれる。この分離には、スクラブ塔を用いるのが最も普通である。スクラブ塔は、塔底端部と塔頂端部間に一連の分離段階を有する蒸留塔タイプで、ここで重質炭化水素濃縮混合物は塔底端部から排出され、天然ガスの軽質混合物は塔頂端部から塔頭上流の形態で排出される。
【０００６】
ＵＳＰ  ５，６８５，１７０は、天然ガスからプロパン、ブタン及びこれより重質の炭化水素成分を回収し、これにより主としてメタン及びエタンよりなるガス流も生成するシステム及び方法を開示している。
ＵＳＰ  ５，３２５，６７３には、凍結可能なＣ５＋成分を除去すると共に、ＬＮＧ生成物を得るため、単一スクラブ塔を用いて天然ガス流を予備処理する方法及びスクラブ塔列の各種実施態様が記載されている。
【０００７】
一実施態様では、天然ガス原料流を幾つかの副原料流に分割し、冷却した後、スクラブ塔の頂部及び中央部付近の異なる供給点からスクラブ塔に導入している。天然ガスの第一部分は、Ｊｏｕｌｅ−Ｔｈｏｍｐｓｏｎバルブ中で膨張により冷却され、低下させた圧力でスクラブ塔に導入される。第二及び第三部分は、圧力を低下させる前に、まず冷凍冷却器で冷却され、凝縮液体流と蒸気流とに分離される。凝縮液体流は、蒸気流よりも低い供給点からスクラブ塔に供給される。
【０００８】
スクラブ塔の塔底端部に蓄積した重質炭化水素濃縮塔底流又は液体のフラクションを気化させるため、再沸器が設けられる。再沸器は、スクラブ塔の塔底部を冷却しすぎて、塔底流中に二酸化炭素のような不要成分が蓄積する恐れが確実に生じないように、スクラブ塔の塔底端部の温度を制御する働きもある。
【０００９】
前記既知の実施態様は、多くの欠点を持っている。第一に、原料副流をスクラブ塔に供給する前に原料副流の圧力を低下させると、低圧での天然ガスの液化には多くのエネルギーを必要とするので、後の液化工程での効率は低下する。
再沸器の欠点は、液化法の性能自体で天然ガスを冷却しなければならないのに、再沸器により天然ガスに熱が加わることである。再沸器を使用すると、液化法の全体の効率に悪影響を与える。
【特許文献１】ＵＳＰ  ５，６８５，１７０
【特許文献２】ＵＳＰ  ５，３２５，６７３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
発明の概要
本発明の目的は、前記欠点の１つ以上を減らすことである。
本発明の更なる目的は、主として液化メタンを含む液化天然ガスの代替製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記又は他の目的の１つ以上は、本発明による以下の液化天然ガスの製造方法を提供することによって達成される。即ち、液化前にブタンよりも高分子量の重質炭化水素成分を除去した天然ガス流を液化する液化天然ガスの製造方法において、
原料流温度及び原料流圧力でほぼ蒸気状の天然ガス原料流を得る工程、
原料流を、２つ以上の分離段階を有する蒸留塔に供給する工程、
蒸留塔の下部から塔底流を、また蒸留塔の上部から、重質炭化水素成分の含有量が塔底流よりも相対的に少ない塔頭上流を抜出す工程、及び
塔頭上流の少なくとも一部を液化して液化天然ガスを得る工程、
を少なくとも含み、更に原料流を蒸留塔に供給する工程が、
原料流を、選択された分割比で第一副流と第二副流とに分割する副工程、
第一副流を、原料流圧力から前記原料流の分割により生じた圧力降下を差し引いた圧力以上の圧力で、蒸留塔底部の第一供給点から蒸留塔に供給する副工程、
第二副流を熱交換器で原料温度よりも低い温度に冷却する副工程、
冷却した第二副流を、蒸留塔の第一供給点頭上の第二供給点に供給する副工程、
を含む該製造方法。
本明細書の目的のため、分割比は、第一副流の質量流量を第二副流の質量流量で割った値と定義する
【発明の効果】
【００１２】
本発明の利点は、原料流の圧力も或いは第一及び第二副流の圧力も（ターボ）膨張器又はＪｏｕｌｅ−Ｔｈｏｍｐｓｏｎバルブのような専用の圧力降下装置中で故意に低下させないことである。
第一副流は、本質的に、原料流圧力から原料流の分割により生じた圧力降下を差し引いた圧力以上の圧力で、蒸留塔に供給されるので、第二供給点での圧力は下げる必要がない。したがって、蒸留は天然ガスの圧力を大幅に低下させることなく行なわれ、塔頭上流を液化する場合はエネルギー的に有利である。
【００１３】
その他、第一副流の圧力を故意に低下させない結果として、温度を原料流の温度付近に保持でき、好ましくは第一副流の加温がなくなることである。この利点は、通常、例えば再沸器で得られる追加の加熱力が、過冷却防止のため蒸留塔の塔底端部に入るのが少なくて済むことである。
【００１４】
十分高い分割比を選択すると、塔底の温度制御の目的で再沸器を備える必要がないほど、追加の加熱力を全く必要としないことさえある。
分割比は、蒸留塔塔底での温度が−１０℃以上に維持されるように選択できることが見出された。
蒸留塔塔底端部での温度制御は、選択可能な又は制御可能に可変的な分割比を得ると共に、この分割比を選択するか制御して行なえる。
【００１５】
本発明は、液化前にブタンよりも高分子量の重質炭化水素成分を除去した天然ガス流を液化する液化天然ガスの製造装置でも具体的に表現される。この装置は、  原料流温度及び原料流圧力でほぼ蒸気状の天然ガス原料流を運ぶための原料流ライン、
天然ガスから重質炭化水素を分離するための、２つ以上の分離段階を有する蒸留塔であって、塔底流を排出するため、蒸留塔の下部に配置された塔底流排出開口部と、重質炭化水素成分の含有量が塔底流よりも相対的に少ない塔頭上流を排出するため、スクラブ塔の上部に配置された塔頭上流排出開口部とを有する該蒸留塔、及び
塔頭上流の少なくとも一部を液化でき、これにより液化天然ガス流が得られる極低温帯、
を少なくとも備えたものである。ここで原料流ラインは、主分岐を第一及び第二分岐と流動可能に連結して、原料流を、選択された分割比で第一及び第二副流に分割する原料流接続部を有し、第一分岐は、原料流接続部と蒸留塔の塔底部の第一供給点とを、原料流の分割により生じる原料流の圧力降下以上の圧力で連結し、第二分岐は、原料流接続部と、蒸留塔の第一供給点に比べて頭上にあって熱交換器を備えた第二供給点とを連結する。
【００１６】
本明細書の目的のため、熱交換器は、いわゆるスプール巻き型の熱交換器を少なくとも含むと理解される。最も広い定義では、本発明は、炭化水素ガス混合物からブタンよりも高分子量の重質炭化水素成分を除去するのに適した、いかなる種類の蒸留塔にも適用できる。しかし、本発明の１つ以上の好ましい実施態様は、スクラブ流を蒸留塔に供給することを必要とする。この場合、蒸留塔は、定義形式によっては、いわゆるスクラブ塔である。
【００１７】
本発明のこれらの特徴、その他の特徴を例示により、また添付の非限定的図面を参照して以下に詳細に説明する。
図面の簡単な説明
添付図面において、図１は、本発明の第一実施態様の概略工程図である。
図２は、本発明の第二実施態様の概略工程図である。
図３は、本発明の第三実施態様の概略工程図である。
図４は、本発明の第三実施態様の代わりの概略工程図である。
図５は、本発明の第二実施態様の代わりの概略工程図である。
図６は、本発明の第四実施態様の概略工程図である。
図７は、本発明の第五実施態様の概略工程図である。
図８は、原料流を分割しない概略工程図である。
この説明の目的のため、ライン及び該ライン内で運ばれる流れには、単一符号を付けた。同じ符号は、同様な成分を意味する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
実施態様の詳細な説明
図１は、炭化水素ガス混合物からブタンよりも高分子量の重質炭化水素成分を除去するためのシステムを、主としてメタンを含有するＬＮＧ流の製造装置の一部として含む工程図を示す。本明細書の目的のため、炭化水素ガス混合物は、当該技術分野で周知の手段及び方法により水、ＣＯ２及び硫黄を除去するため予備処理した天然ガス混合物からなるものと仮定する。一般に、予備処理した天然ガス混合物は、蒸気状のメタンやエタン及びＣ３やＣ４を含む軽質成分及びメタンの液化中、潜在的に凍結可能なＣ５＋重質成分を含有する。
【００１９】
図１の装置は、除去すべき重質炭化水素を含む炭化水素ガス混合物の原料流を受取って運ぶように配置された天然ガス原料ラインを有する。この原料流ラインは、主分岐１と第一副流３ａと第二副流３ｂとに分割される。原料流接続部２は、主分岐１中の原料流を、それぞれ第一及び第二副流分岐３ａ、３ｂに流動可能な第一及び第二副流に分割するために設けたものである。原料流接続部２は、第一副流の質量流量を第二副流の質量流量で割った値と定義した特定の分割比に従って原料流を分割するために配置される。当業者ならば、原料流接続部２は、相分離器ではなく、むしろ主原料流を２つ以上の副流に分割することが理解されよう。
【００２０】
第一及び第二副流分岐３ａ、３ｂともスクラブ塔１０と流動連絡可能である。本実施態様のスクラブ塔１０は、複数の分離段階で重質炭化水素成分から軽質炭化水素成分を分離するため、多数のトレー１１を備えた蒸留塔である。スクラブ塔内の温度は、通常、変化し、高い段階に行くほど冷たくなる。スクラブ塔１０は、更にスクラブ塔１０の下部には、重質炭化水素成分の濃厚な塔底流を例えば排出ライン１７経由で排出するための塔底流排出開口部８を備え、またスクラブ塔１０の上部には、軽質炭化水素成分の濃厚な塔頭上流を例えば排出ライン１６経由で排出するための塔頭上流排出開口部１２を配置する。塔頭上流１６は、ＬＮＧを製造するための極低温帯域（図示せず）と連結している。
【００２１】
第一分岐３ａは、原料流接続部２をスクラブ塔１０内の第一供給点７ａと連結する。第一供給点７ａは、第一副流３ａを低い方のトレー１１に供給するため、スクラブ塔１０の塔底部に比較的近い。副流３ａは、相分離用最低トレー１１の下に供給することが好ましい。第一分岐３ａは、原料流接続部２が本質的に圧力損失なく、流動可能に第一供給点７ａに連結するように、本質的に圧力降下装置を持たない。この連結は、標準操作条件下で圧力損失が好ましくは５バール以下、更に好ましくは２バール以下となるよう、特定の寸法に合わせて作る。更に第一副流３ａは加温しない。
【００２２】
第二分岐３ｂは、原料流接続部２をスクラブ塔１０内の第二供給点７ｂと連結する。第二供給点７ｂは、第一副流を低い方のトレーよりも上にある複数トレーの１つに供給するため、第一供給点７ａに比べて頭上に位置する。
第二分岐３ｂは、熱交換器６を備え、ここで第二分岐３ｂは、加温部分３ｂと冷却部分７とに分割される。熱交換器６は、第二副流３ｂを本質的に故意に圧力を低下させることなく、冷却するために配置される。熱交換器６は、いわゆるスプール巻き型の熱交換器のような、いかなる好適な種類の熱交換器であってもよい。
【００２３】
標準操作条件下では第二副流での圧力降下は、６バール未満、好ましくは３バール未満である。熱交換器６には、冷媒４の供給箇所を少なくとも１つ、及び使用済み又は気化した冷媒５の除去箇所を１つ有する。熱交換器６は、専用の熱交換器であっても或いは他の用途のためにも冷却を行なう統合熱交換器であってもよい。好ましくは熱交換器６は、外部冷媒を使用し、該熱交換器６を専用の熱交換器にすることが好ましい。
【００２４】
更に原料流の第一及び第二副流３ａ、３ｂへの分割に関する本発明では必要としないが、図１の実施態様においてスクラブ塔１０に第三供給点７ｃを設けると有利である。第三供給点７ｃは、第二供給点７ｂに比べて頭上の、スクラブ塔１０の塔頂部近くに位置する。任意のスクラブ流ライン１８は、第三供給点７ｃをスクラブ流供給源と連結する。スクラブ流供給源は、重質炭化水素のスクラビングが可能な他の液体又は多相流を供給して、スクラブ塔１０内でこれら炭化水素の下方輸送を促進する働きを有する。スクラブ流は、更に冷却された天然ガス、頭上凝縮器から得られる凝縮液、ＬＮＧ、冷（chilled）ＬＮＧ、冷凝縮液、それらの混合物、又は天然ガスから重質炭化水素の除去を促進する適性を有する、いずれかの他の流れよりなる群の１種以上を含有できる。
【００２５】
操作時、図１の装置は次のように働く。予備処理した炭化水素ガス混合物の原料流は、ライン１経由で原料流圧力及び原料流温度で供給される。原料流圧力は、一般に２０〜８０バール、更に通常、４０〜６５バールである。原料流温度は、一般に０〜５０℃、通常、１５〜２５℃、更に通常、１５〜２０℃である。
【００２６】
原料流は、原料流接続部２において、好ましくは小副流及び大副流の形態で、第一及び第二副流３ａ、３ｂに分割される。小副流３ａは、原料流圧力から、原料流接続部２での原料流１の分割により生じた圧力降下を差し引いた圧力以上の圧力で、第一供給点７ａ経由でスクラブ塔１０に供給される。実際には小副流３ａの圧力は、故意に低下させないことを意味する。
【００２７】
通常、大副流である第二副流３ｂは、熱交換器６中で原料温度より低い温度に冷却される。大ざっぱに言えば、大副流３ｂは、−５０℃以上の温度、好ましくは−２０℃以上の温度まで冷却される。大副流３ｂは、−２０℃以下の温度まで冷却することが好ましい。
冷却した大副流は、第二供給点７ｂ及び第二副分岐３ｂの冷却部分７経由で、スクラブ塔１０に供給される。供給箇所は、小副流３ａがスクラブ塔１０に供給された箇所の頭上である。
【００２８】
スクラブライン１８中の任意のスクラブ流は、第二供給点７ｂ経由で入る第二副流の温度と同じか又はそれ以下の温度を有する。
比較的冷たい大副流７は、比較的暖かい小副流３ａと共に、スクラブ塔１０内の所望温度勾配を維持するのに寄与する。
【００２９】
大副流と小副流との分割比を制御することは可能である。これによりスクラブ塔１０塔底部の温度勾配及び／又は温度を制御できる。分割比は、スクラブ塔内の温度が混合物から重質炭化水素成分を効率的に分離するのに確実に十分低くするには、１／５未満を選択するのが好ましいことが見出された。更に好ましくは分割比は、１／５未満が選択される。
【００３０】
分割比は、スクラブ塔の塔底部を−１０℃より高い温度の維持に必要な外部加熱の要求を低減するという有益な効果を得るには、好ましくは１／１００より高いことが見出された。１／５０より高い分割比を選択することが好ましいので、再沸器の必要性を全くなくすことができる。したがって、好ましい実施態様では、再沸器は存在せず、その結果、塔頭上流排出開口部１２と第三供給点７ｃ間に再沸は起こらない。
【００３１】
スクラブ流１８は、第二供給点７ｂ頭上の第三供給点７ｃ経由でスクラブ塔１０に供給することが好ましい。スラブ流１８の温度は、一般に、冷却した小副流の温度よりも低く、通常、−７０〜−１０℃である。更にこの温度は、スクラブ塔１０内の所望温度を維持する助けとなる。
【００３２】
塔頂生成物は、塔頭上流排出開口部１２経由でスクラブ塔１０から抜出される。この生成物は、重質炭化水素が満足する程度に除去された天然ガスである。流れ１７は、排出開口部経由で排出される重質炭化水素に富む生成物である。特に塔頂生成物は１６は、重質炭化水素の希薄な天然ガス蒸気流で、この天然ガス蒸気流は、更に極低温帯域（図示せず）で天然ガス蒸気流を最終的に冷却、液化中、固体の形成を阻止する要件に適合する。当業者は、塔頂生成物１６を極低温帯域で（例えば熱交換器を使用して）液化する方法を容易に理解しているので、液化法についてはここでは更に説明しない。塔底流１７は、いかなる用途も見出すことができ、その一つは更に処理して液化石油ガス（ＬＰＧ）を形成することである。
【００３３】
図２〜５は、代わりの装置を含む代わりの概略工程図を示す。これらの図において、図１を参照して既に説明した部品は、同一の参照符号を付け、ここでは再度説明しない。またそれらの機能及び操作も前述の説明に従う。
図２〜５は、スクラブ流１８が原料流１から抜出した少なくとも一部である実施態様を示す。
【００３４】
図２から始めると、図１の実施態様との主な相違は、第二供給点７ｂの上流で、かつ熱交換器６の下流の第二分岐７内に設けた第二原料流接続部２０により表される。第二分岐７は、原料接続部２０の下流に続き、第三分岐２２は、原料流１の第三副流を運ぶために形成される。第三分岐２２は、第二熱交換器２６を備え、この熱交換器の下流側は、スクラブ流ライン１８に連結している。
【００３５】
第二熱交換器２６は、第三副流２２を本質的に故意に圧力降下させることなく、第二副流よりも低い温度に更に冷却するために配置される。標準操作条件下では、第三副流２２の圧力降下は６バール未満、好ましくは３バール未満である。図２に示すように、冷媒２４の少なくとも１つの供給箇所（supply）が第二熱交換器２６に供給するために設けられ、ここで使用済み又は気化した冷媒２５の除去箇所（removal）は、最初に述べた熱交換器６に供給するための冷媒４の供給箇所を形成できる。
【００３６】
或いは第一及び第二熱交換器は、各々独立に冷媒の少なくとも１つの供給箇所及び除去箇所を備える。第二熱交換器２６は、専用の熱交換器であっても或いは他の用途のためにも冷却を行なう統合熱交換器であってもよい。
【００３７】
図３に、第一熱交換器６の上流の第二分岐３ｂ中に第二原料流接続部を設けた、図２の代わりの概略工程図を示す。第二熱交換器２６は、図２直列配置の代わりに第一熱交換器６と並列関係で設けられる。第二分岐３ｂは、第二原料流接続部２０の下流に続き、第三分岐２２は、原料流１の第三副流を運ぶために形成される。前の図２のように、第二熱交換器の下流は、スクラブ流ライン１８に連結している。
【００３８】
第一及び第二熱交換器６、２６は、各々別個に冷媒４、２４の少なくとも１つの供給箇所及び除去箇所５、２５を有する。
第一及び第二熱交換器６、２６は、１つのハウジング内で組合わせでき、これにより冷媒は１つの圧力レベルで操作可能である。
【００３９】
図４に、第二及び第三副流を並列冷却し、これにより第一及び第二熱交換器が各々流路で示す１つのハウジング中に統合された前記並列冷却による概略例を示す。図５は、図２の実施態様の直列冷却を具体化する統合熱交換器の例である。本例では、第二原料流接続部２０は、熱交換器ハウジングの外側に配置し、これにより第二及び第三分岐は熱交換器ハウジングの中にも外にも案内できる。或いは、現在、実用性が低いとみなされているが、原料流接続部２０は、熱交換器ハウジング内に配置できる。
【００４０】
こうして図２〜５の実施態様では、第二供給点７ｂ頭上の第三供給点７ｃを介してスクラブ塔１０に連結したスクラブ流供給源は、第二原料流接続部２０及び第二熱交換器２６を有する。
【００４１】
操作時、図２〜５の装置は、図１の装置と同様に働く。しかし、ライン１８中のスクラブ流は、第二副流３ｂからフラクションを抜出し、第三副流を形成して得られる。残留物は第二副流３ｂとして運ぶ。第三副流は、第二原料流接続部２０の下流の第二熱交換器２６中で、既に第一熱交換器６で冷却された第二副流の温度よりも低い温度に冷却される。
【００４２】
他の一実施態様を図６を参照して説明する。図1について既に説明した部品は、同じ符号を有し、ここでは再度説明しない。それらの機能及び操作は前記説明に従う。
【００４３】
図６の実施態様では、頭上凝縮器が排出ライン１６中に頭上熱交換器１４の形態で設けられる。熱交換器１４は、冷媒３０の少なくとも１つの供給箇所及び使用済み又は気化した冷媒３１の１つの除去箇所を備える。熱交換器１４は、専用の熱交換器であっても或いは他の用途のためにも冷却を行なう統合熱交換器であってもよい。排出ライン１６は、熱交換器１４の下流出口で分離器２７まで連結している。分離器２７は、ライン１５に排出する凝縮液出口３５及びライン１３に排出する蒸気出口３３を備える。ライン１５は、第三供給点７ｃ及びライン１８経由で直接、スクラブ塔１０に連結できる。図６において、ライン１５、１８間には任意の還流ポンプ１９が設けられる。
【００４４】
頭上凝縮器１４及び分離器２７は、１つのハウジング中に又はこれらの機能を組合わせた設備の一品に統合してもよい。
図６の実施態様は操作時、次のように働く。スクラブ塔１０からライン１６経由で排出中の塔頂生成物である塔頭上流は、頭上凝縮器１４に案内され、ここで冷媒を用いて部分的に凝縮される。部分凝縮により、蒸気と凝縮液との混合相流が形成され、分離器２７に案内される。分離器２７からライン１３経由で排出される蒸気は、重質炭化水素が充分に除去された天然ガスであり、ＬＮＧを得るため、液化されるものである。凝縮された液体状態の凝縮液は、スクラブ塔１０に供給される、スクラブ流１８を得るか或いは他のスクラブ流に加えるため、混合相流から抜出される。この液体を所望の圧力にするため、還流ポンプ１９を使用してよい。
【００４５】
図６の実施態様の利点は、第二副流３ｂの温度の選択が自由になることである。これは、第二副流３ｂを蒸留塔１０に供給するトレーの数（蒸留塔１０の高さに対応する）が選択できるからである。こうして、冷凍サイクルを最適化するために、ライン７中の第二副流の温度を制約なくできる。スクラブ塔１０の塔底部分の温度勾配及び出口８、ライン１７経由で排出される塔底生成物の温度は、分割比の選択又は制御により、任意に制御できる。図２〜５の実施態様の利点は、再沸器を頭上分離器２７及び／又は還流ポンプ１９の形態で使用する必要がない点である。
【００４６】
図６の実施態様と図２〜５の一実施態様とを組合わせできることは理解されよう。
以上の実施態様のいずれでも第三副流は原料流接続部２において分割されるような、第二副流の大フラクション又は元の第二副流の半分を超える大フラクションを形成する。第三副流は、通常、−１０℃未満で−１００℃以上の温度に冷却される。第三副流は、好ましくは−３０℃未満の温度に冷却される。第三副流は、好ましくは−６０℃以上の温度に冷却される。次いで第三副流は、第三供給点７ｃからスクラブ塔１０に入る。
【００４７】
図７に、本発明の更に他の一実施態様を概略的に示す。第三供給点７ｃの機能は、ここでは第二供給点７ｂによるよりも優勢なので、図１の実施態様に比べて、更に設備品目が少なくて済む。この目的のため、第二供給点７ｂは、普通はスクラブ流の入口であるスクラブ塔１０の塔頂付近に設けられる。こうして、特別の還流設備を必要としない。第二分岐中の熱交換器は、ここでは互いに直列に操作する複数の熱交換器６、６’で示す。熱交換器は、設備の単一品の形態で設けてよいことは理解されよう。
【００４８】
第二分岐３ｂ中の第二副流はライン7に供給する前に、液体／蒸気混合物を形成するのに十分低い温度に冷却される。この温度は、通常、−１０℃未満で−６０℃以上の温度である。第三副流は、好ましくは−３０℃未満の温度に冷却される。第二副流は、好ましくは−６０℃未満の温度に冷却される。第三副流は、好ましくは−６０℃以上の温度に冷却される。
【００４９】
図６の実施態様に対する図２〜５の実施態様及び図７の実施態様の利点は、第二熱交換器２６又は該熱交換器の第二部分６’を通る流量が頭上凝縮器１４を通る流量よりも少ないことである。これは、天然ガスの一部が第二熱交換器２６又は第二部分６’を通らずにスクラブ塔に送られるからである。
【００５０】
比較例
図８は、原料流ライン１が副流に分割されないが、供給点７ｄ経由でスクラブ塔１０に供給する前に、任意に熱交換器６中で冷却される比較例を表す。供給点７ｄは、スクラブ塔の塔底又はその付近か或いは供給点７ａよりも若干高くてもよい。図６、７、８に示す工程図に関連して、通常の原料ガス及び通常の周囲条件について質量及びエネルギーバランス計算を行なった。
【００５１】
図８の方法では、ライン１３の流れで０．０３モル％のＣ５＋含有量を得るには相対電力（製造中のエンド−フラッシュ（end-flash）電力を含む）は１３．１ｋＷ／ｔｐｄと計算される。
図７の方法では、原料流の大部分が熱交換器６、６’に案内されるように、分割比を８％に設定した。ライン７中の第二副流は、約−２０℃に低下した。計算された相対電力（製造中のエンド−フラッシュ（end-flash）電力を含む）は、１３．１ｋＷ／ｔｐｄであり、これによりライン１６の流れ中のＣ５＋含有量は０．０６モル％である。
【００５２】
こうして、原料流の分割により、僅かに分離費用が悪くなるだけで、頭上分離器２７及び／又は還流ポンプ１９のような還流流を発生する部品をなくす選択性が得られる。同時に、スクラブ塔１０内の温度勾配に対する制御性が向上すると共に、スクラブ塔１０塔底部の材料流は、一層スリムになり得るように、著しく減少する。
【００５３】
図６の方法では、分割比は６％に選択した。相対電力１２．９ｋＷ／ｔｐｄ（１．５％の減少を表す）を用いた他は図７の方法と同じ分離（ライン１３の流れ中のＣ５＋含有量は０．０６モル％）を行なった。生成物の処理量が大量であることから、１．５％の消費電力の減少は著しい改良である。このような消費電力の減少は、還流設備を備える追加費用を相殺する。図８の方法と比べて、スクラブ塔１０内の温度勾配に対する制御性が向上すると共に、スクラブ塔１０塔底部の材料流は、一層スリムになり得るように、著しく減少する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第一実施態様の概略工程図である。
【図２】本発明の第二実施態様の概略工程図である。
【図３】本発明の第三実施態様の概略工程図である。
【図４】本発明の第三実施態様の代わりの概略工程図である。
【図５】本発明の第二実施態様の代わりの概略工程図である。
【図６】本発明の第四実施態様の概略工程図である。
【図７】本発明の第五実施態様の概略工程図である。
【図８】原料流を分割しない比較用概略工程図である。
【符号の説明】
【００５５】
１      主分岐
２      原料流接続部
３ａ    第一副流又は第一分岐
３ｂ    第二副流、第二分岐又は加温部分
４      冷媒
５      使用済み又は気化した冷媒
６      熱交換器
７      冷却部分
７ａ    第一供給点
７ｂ    第二供給点
７ｃ    第三供給点
８      塔底流排出開口部
１０    スクラブ塔又は蒸留塔
１１    トレー又は分離段階
１２    塔頭上流排出開口部
１４    凝縮器
１６    排出ライン又は塔頭上流
１７    排出ライン又は塔底流
１８    スクラブ流又はスクラブ流ライン
２０    第二接続部
２２    第三分岐
２６    第二熱交換器
２７    分離器
３３    凝縮液出口
３５    蒸気出口
【図１】
2008523186.tif 000003
【図２】
2008523186.tif 000004
【図３】
2008523186.tif 000005
【図４】
2008523186.tif 000006
【図５】
2008523186.tif 000007
【図６】
2008523186.tif 000008
【図７】
2008523186.tif 000009
【図８】
2008523186.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成18年8月25日(2006.8.25)
【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】
液化前にブタンよりも高分子量の重質炭化水素成分を除去した天然ガス流を液化する液化天然ガスの製造方法において、
原料流温度及び原料流圧力でほぼ蒸気状の天然ガス原料流（１）を得る工程、
原料流（１）を、２つ以上の分離段階（１１）を有する蒸留塔（１０）に供給する工程、
蒸留塔（１０）の下部から塔底流（１７）を、また蒸留塔（１０）の上部から、重質炭化水素成分の含有量が塔底流（１７）よりも相対的に少ない塔頭上流（１６）を抜出す工程、及び
塔頭上流（１６）の少なくとも一部を液化して液化天然ガスを得る工程、
を少なくとも含み、更に原料流（１）を蒸留塔（１０）に供給する工程が、
原料流（１）を、選択された分割比で第一副流（３ａ）と第二副流（３ｂ）とに分割する副工程、
第一副流（３ａ）を、原料流圧力から前記原料流（１）の分割により生じた圧力降下を差し引いた圧力以上の圧力で、蒸留塔（１０）底部の第一供給点（７ａ）経由で蒸留塔（１０）に供給する副工程であって、第一副流（３ａ）は、原料流（１）の分割と、第一副流（３ａ）の蒸留塔（１０）の第一供給点（７ａ）への供給との間で加温されない該副工程、
第二副流（３ｂ）を熱交換器（６）中で原料温度よりも低い温度に冷却する副工程、
冷却した第二副流（７）を、蒸留塔（１０）の第一供給点（７ａ）頭上の第二供給点（７ｂ）に供給する副工程、
を含み、第一副流（３ａ）の圧力も第二副流（３ｂ）の圧力も専用の圧力降下装置中で低下させない該製造方法。
【請求項２】
ほぼ蒸気状の原料流（１）が、蒸気を＞９０容量％、好ましくは＞９５容量％含有する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
原料流（１）の分割と第一供給点（７ａ）間の第一副流（３ａ）の圧力降下が＜６バール、好ましくは＜３バールである請求項１〜２のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項４】
選択された分割比（但し、分割比は、第一副流（３ａ）の質量流量を第二副流（３ｂ）の質量流量で割った値と定義する）が、１未満、好ましくは１／５未満、更に好ましくは１／１０未満に保持される請求項１〜３のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項５】
選択された分割比が、１／１００より高く、好ましくは１／５０より高く保持される請求項４に記載の方法。
【請求項６】
第二副流（３ｂ）が、熱交換器（６）の外部冷媒により冷却される請求項１〜５のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項７】
蒸留塔（１０）がスクラブ塔の形態で供給され、このスクラブ塔にスクラブ流（１８）が、冷却された第二副流（７）よりも低い温度で第三供給点（７ｂ）頭上の第三供給点（７ｃ）経由で供給される請求項１〜７のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項８】
スクラブ流（１８）がほぼ液体である請求項７に記載の方法。
【請求項９】
スクラブ流（１８）が、
第二副流（３ｂ）からフラクションを抜出して第三副流（２２）を形成する工程であって、抜出し後の残留物は第二副流（３ｂ）として引継ぐ該工程、
第三副流（２２）を第二熱交換器（２６）で冷却してスクラブ流（１８）を形成する工程、
により得られる請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
スクラブ流（１８）が、
塔頭上流（１６）を部分凝縮して蒸気と凝縮液との混合相流を形成し、混合相流から凝縮液を抜出してスクラブ流（１８）を得る工程、
により得られる請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１１】
スクラブ流（１８）として使用される塔頭上流（１６）の一部が、スクラブ塔と第三供給点（７ｃ）間で膨張しない請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
スクラブ流（１８）の温度が、充分低く、これにより重質炭化水素の凝縮液が形成される請求項７〜１１のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項１３】
液化前にブタンよりも高分子量の重質炭化水素成分を除去した天然ガス流を液化する液化天然ガスの製造装置において、該装置は、
原料流温度及び原料流圧力でほぼ蒸気状の天然ガス原料流（１）を運ぶための原料流ライン（１）、
天然ガスから重質炭化水素を分離するための、２つ以上の分離段階（１１）を有する蒸留塔（１０）であって、塔底流（１７）を排出するため、蒸留塔（１０）の下部に配置された塔底流排出開口部（８）と、重質炭化水素成分の含有量が塔底流（１７）よりも相対的に少ない塔頭上流（１６）を排出するため、スクラブ塔（１０）の上部に配置された塔頭上流排出開口部（１２）とを有する該蒸留塔、及び
塔頭上流（１６）の少なくとも一部を液化でき、これにより液化天然ガス流が得られる極低温帯、
を少なくとも備え、
原料流ライン（１）は、主分岐を第一及び第二分岐と流動可能に連結して、原料流を、選択された分割比で第一及び第二副流（３ａ、３ｂ）に分割する原料流接続部を有し、第一副流（３ａ）は、原料流接続部（２）と蒸留塔（１０）の塔底部の第一供給点（７ａ）とを、原料流（１）の分割により生じる原料流の圧力降下以上の圧力で連結し、第二副流（３ｂ）は、原料流接続部（２）と、蒸留塔（１０）の第一供給点（７ａ）に比べて頭上にあって熱交換器（６）を備えた第二供給点（７ｂ）とを連結し、第一供給点（７ａ）は、蒸留塔（１０）の最低分離段階（１１）の下に位置し、第一副流（３ａ）は、第一副流（３ａ）加熱用の熱交換器を備えない該装置。
【請求項１４】
蒸留塔（１０）がスクラブ塔の形態であり、前記装置が、第二供給点（７ｂ）のスクラブ塔頭上の第三供給点（７ｃ）経由でスクラブ塔に連結したスクラブ流供給源を更に有する請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
スクラブ流供給源が、第二副流（３ｂ）の中から、第二熱交換器（２６）を備えた第三副流（２２）を供給するため、第二供給点上流の第二副流（３ｂ）中に設けた第二接続部（２０）を有する請求項１７に記載の装置。
【請求項１６】
スクラブ流供給源が、第三供給点（７ｃ）経由でスクラブ塔に連結した凝縮液出口（３３）、及び蒸気出口（３５）を有する分離器（２７）と共同で、スクラブ塔下流で塔頭上流（１６）を受取るために備えた凝縮器（１４）を有する請求項１４又は１５に記載の装置。
【請求項１７】
塔頭上流排出開口部（１２）と第三供給点（７ｃ）間に膨張器が存在しない請求項１４〜１６のいずれか１項以上に記載の装置。
【国際調査報告】
2008523186.tif 000011
2008523186.tif 000012
2008523186.tif 000013