(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素供給流を液化する方法であって、
（ａ）第１供給温度で炭化水素流体供給流を提供することと、
（ｂ）前記炭化水素流体供給流を第１部分と第２部分とに分割することと、
（ｃ）前記炭化水素流体供給流の前記第１部分を第１混合冷媒に対して第１予冷却熱交換器で冷却して、第１予冷却温度で前記第１予冷却熱交換器を出る第１予冷却炭化水素流体流を形成することと、
（ｄ）前記炭化水素流体供給流の前記第２部分を前記第１混合冷媒に対して第２予冷却熱交換器で冷却して、第２予冷却温度で前記第２予冷却熱交換器を出る第２予冷却炭化水素流体流を形成することと、
（ｅ）主熱交換器のシェル側から蒸発した第２混合冷媒流を抜き取ることと、
（ｆ）前記蒸発した第２混合冷媒流を圧縮および冷却させて、得られた第２混合冷媒温度の得られた第２混合冷媒流を形成することであって、前記得られた第２混合冷媒温度は前記第１供給温度に実質的に等しい、形成することと、
（ｇ）前記得られた第２混合冷媒流を前記第１混合冷媒に対して前記第２予冷却熱交換器で冷却して、第３予冷却温度で前記第２予冷却熱交換器を出る予冷却された第２混合冷媒流を形成することと、
（ｈ）前記第１予冷却炭化水素流体流および前記第２予冷却炭化水素流体流を組み合わせて、前記主熱交換器のチューブ側へ前記組み合わされた予冷却炭化水素流体流を導入することと、
（ｉ）前記主熱交換器の前記チューブ側へ前記予冷却された第２混合冷媒流の少なくとも一部を導入することと、
（ｊ）前記組み合わされた予冷却炭化水素流体流を前記主熱交換器の前記シェル側で前記第２混合冷媒に対して前記主熱交換器で冷却して、液化炭化水素流体流を形成することと、
（ｋ）前記予冷却された第２混合冷媒流の前記少なくとも一部を前記主熱交換器の前記シェル側で前記第２混合冷媒の流れに対して前記主熱交換器で冷却して、少なくとも１つの冷却された第２混合冷媒流を形成することと、
（ｌ）前記主熱交換器の前記チューブ側から前記少なくとも１つの冷却された第２混合冷媒流の各々を抜き取り、前記少なくとも１つの冷却された第２混合冷媒流の前記各々の前記各々を膨張させて、膨張された第２冷媒流を形成し、前記主熱交換器の前記シェル側へ前記少なくとも１つの膨張された第２混合冷媒流の各々を提供することと、を含み、
少なくとも、第１予冷却熱交換器又は第２予冷却熱交換器の１つで第１混合冷媒及び／又は第２混合冷媒を予冷却することによって、冷媒の冷却役割を前記第１予冷却熱交換器と前記第２予冷却熱交換器とで独立に制御する、方法。
【請求項２】
（ｍ）前記予冷却された第２冷媒混合流の蒸気部分から前記予冷却された第２混合冷媒流の液体部分を分離させることを更に含み、
ステップ（ｉ）は、予冷却された第２混合冷媒流の前記液体部分および前記予冷却された第２混合冷媒流の前記蒸気部分を前記主熱交換器の前記チューブ側へ導入することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２予冷却温度および第３予冷却温度は、前記第１予冷却温度に実質的に等しい、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ステップ（ｆ）は、前記第２混合冷媒流を圧縮および冷却して、得られた第２混合冷媒温度の得られた第２混合冷媒流を形成することを含み、前記得られた第２混合冷媒温度は前記第１供給温度に実質的に等しく、前記得られた第２混合冷媒流の実質的に全てが蒸気相である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ステップ（ｃ）は、第１予冷却熱交換器のシェル側を介して流動する第１混合冷媒に対して前記第１予冷却熱交換器のチューブ側における前記炭化水素流体供給流の前記第１部分を冷却して、第１予冷却温度で前記第１予冷却熱交換器を出る第１予冷却炭化水素流体流を形成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ステップ（ｄ）は、第２予冷却熱交換器のシェル側を介して流動する前記第１混合冷媒に対して前記第２予冷却熱交換器のチューブ側で前記炭化水素流体供給流の前記第２部分を冷却して、第２予冷却温度で前記第２予冷却熱交換器を出る第２予冷却炭化水素流体流を形成することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
第２のステップ（ｄ）は、前記第１混合冷媒に対して前記炭化水素流体供給流の前記第２部分を第２予冷却熱交換器で冷却して、第２予冷却温度で前記第２予冷却熱交換器を出る第２予冷却炭化水素流体流を形成することを含み、前記第２予冷却熱交換器は前記第１予冷却熱交換器とは異なる形状を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
（ｎ）前記第１および第２予冷却熱交換器の各々のシェル側を介して流動する閉冷却ループにおいて前記第１混合冷媒を循環させることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
（ｏ）前記第１および第２予冷却熱交換器の各々のシェル側から蒸発した第１混合冷媒流を抜き取ることと、
（ｐ）前記蒸発した第１混合冷媒流を圧縮および冷却して、得られた第１混合冷媒流を形成することと、
（ｑ）前記第１予冷却熱交換器のチューブ側へ前記得られた第１混合冷媒流を導入することと、
（ｒ）前記第１予冷却熱交換器の前記シェル側で前記第１混合冷媒の流れに対して前記第１予冷却熱交換器における前記得られた第１混合冷媒流を冷却して、冷却された第１混合冷媒流を形成することと、
（ｓ）前記第１予冷却熱交換器から前記冷却された第１混合冷媒流を抜き取り、前記冷却された第１混合冷媒流を第１および第２の冷却された第１混合冷媒流へ分割することと、
（ｔ）前記第１および第２の冷却された第１混合冷媒流の各々を膨張させて、第１および第２の膨張された第１混合冷媒流を形成することと、
（ｕ）前記第１予冷却熱交換器の前記シェル側へ前記第１の膨張された第１混合冷媒流を導入することと、
（ｖ）前記第２予冷却熱交換器のシェル側へ前記第２の膨張された第１混合冷媒流を導入することと、を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
ステップ（ｄ）は、
（ｄ）前記第１混合冷媒に対して第２予冷却熱交換器における前記炭化水素流体供給流の前記第２部分を冷却して、第２予冷却温度で前記第２予冷却熱交換器を出る第２予冷却炭化水素流体流を形成することを含み、前記第２予冷却熱交換器は前記第１予冷却熱交換器と同一の冷却役割を有する、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本願は、ガス流の液化のシステムおよび方法に関するものであり、より具体的には、天然ガス液化工場における天然ガス流の液化のためのシステムおよび方法に関する。天然ガスの冷却、液化、および任意に補助冷却のシステムは、単一混合冷媒（ＳＭＲ）サイクル、プロパン予冷却混合冷媒（Ｃ３ＭＲ）サイクル、二重混合冷媒（ＤＭＲ）サイクル、Ｃ３ＭＲ−窒素交配（ＡＰ−Ｘ（登録商標）工程など）サイクル、窒素あるいはメタン膨張サイクル、およびカスケードサイクルなどが当技術分野で周知である。典型的に、天然ガスは１つ以上の冷媒で間接熱交換により冷却、液化、および任意に補助冷却される。混合冷媒、純粋成分、二相冷媒、ガス相冷媒などの様々な冷媒が採用されてもよい。混合冷媒（ＭＲ）は、窒素、メタン、エタン／エチレン、プロパン、ブタンおよび任意にペンタンの混合であり、多くのベースロード液化天然ガス（ＬＮＧ）工場で使用されてきた。ＭＲ流の複合物は、典型的に供給ガス複合物および作業状況に基づき選択される。
【０００２】
冷媒は、１つ以上の熱交換器および１つ以上の冷媒複合システムを含む冷媒回路において循環させられる。冷媒回路は、閉ループあるいは開ループであってよい。天然ガスは、熱交換器において冷媒に対する間接熱交換により冷却、液化、および／あるいは補助冷却される。
【０００３】
各冷却圧縮システムは、循環冷媒を圧縮および冷却するための圧縮回路、および圧縮機を駆動するために必要な動力を提供するための駆動アセンブリを含む。冷媒圧縮システムは、天然ガスを冷却、液化および任意に補助冷却するのに必要な加熱役割を提供する低温低圧冷媒流を生成するために、冷媒が、膨張に先立ち高圧に圧縮され冷却される必要があるため、液化システムの不可欠要素である。
【０００４】
ＬＮＧ液化工場の設計および運営において、熱交換器、圧縮機および関連する装置の選択は工場を構成し運営する経費に影響する主要な検討事項である。天然ガス供給による２段階工程からなる典型的な先行技術システムは、予冷却熱交換器において補助環境温度まで予冷却され、その後主要極低温熱交換器（ＭＣＨＥ）において凝縮（液化）される。
【０００５】
典型的な先行技術システムの予冷却段階中に、液化される天然ガスは、低温側で蒸発している冷媒で熱交換器により予冷却熱交換器の高温側（あるいは端部）で予冷却される。蒸発した冷媒は、熱交換器の低温側から取り除かれる。この蒸発した冷媒は、予冷却冷媒回路において液化される。この目的を達成するために、冷媒は、上昇させられた圧力まで圧縮機で圧縮され、圧縮の熱および蒸発の熱は、濃縮器内で取り除かれる。液状冷媒は、膨張装置において低圧力まで膨張されることができ、この圧力で、冷媒は、天然ガス予冷却熱交換器の低温側で蒸発することができる。
【０００６】
よりよい生産量、効率の達成のため、および経費削減のために、予冷却システムの設計への努力が先行技術においてなされてきた。連続する複数の予冷却の使用は、１つのそれらの手法である。例えば、単一液化トレインの生産率を増やす一方で２つのより小さい並列トレインを使用するシステムの生産率を下回る設備投資額を減少させるために、連続した２つの予冷却熱交換器および２つの並列ＭＣＨＥを使用することが先行技術では知られている。
【０００７】
連続する２つの予冷却熱交換器、スクラブ塔および単一ＭＣＨＥがより低温のガス供給温度と改善された液化効率を達成することも先行技術において知られている。
【０００８】
別の方法は、並列冷却サイクルの使用である。例えば、少なくとも１つの既知のシステムが、２つの並列圧縮トレインに並行な２つの同一予冷却熱交換器および単一ＭＣＨＥを使用する。２つの同一交換器は、工場の設計と製造を簡素化し、維持経費の効率化を提供するために、各々が負荷の５０％を処理し、同一になるよう（例えば、同一構造、同一ストリーム入力、同一冷却および同一ストリーム出力）意図されている。システム（圧縮機、熱交換器など）の各構成要素は、必要な構成要素の数を減らし、資本および運営経費を最小化するために、市場で入手可能な最も大きなものから選択される。２つの並列同一熱交換器の構成は、（ａ）製造および輸送制限内で各交換器の大きさを最大限にすることで達成される、工場の生産力を最大可能生産率まで増加させること、および（ｂ）単一交換器を使用することにより達成される生産量よりも高い中間生産率にまで工場の生産力を増大させるという利点を提供する。
【０００９】
更に、資本投資節減、製造時間短縮、運営および維持の簡易化は、並列の複製装置を使用するよく知られた利点のいくつかである。しかしながら、同一の並列熱交換器を提供することは、幾つかの課題を提示することでもある。例えば、各熱交換器は、異なる熱需要を有する複数の流れを冷却しなくてはならない。等しい役割を想定し、いわゆる多面的効果を避けるために、操作中に、２つの交換器は均衡を十分に取らなくてはならない、つまり、主要パイプ流入口からの距離を変化させるために、主要パイプから別れるパイプにおける異なる流れが、したがって、摩擦圧損失を変化させる。これは、交換器が均衡を保たれなくてはならないという妥協のために、システムの操作に複雑さを加え、不効率を生じさせる。
【００１０】
複数の同一熱交換器を使用する別の利点は、冷却回路の数の増加の必要性である。例えば、２つの並列同一熱交換器がガス供給流、暖混合冷媒（ＷＭＲ）、および冷混合冷媒（ＣＭＲ）の３つの異なる流れの各々を冷却するために使用されることを想定すると、６つの冷却回路が必要となる。これは、システムに複雑さを加え、並列の第２同一熱交換器の多くの既存のシステムへの追加が非実用的となる。
【００１１】
したがって、製造時間短縮、工程制御の単純化、冷却回路の数の最小化、効率の改善およびＬＮＧ生産の増加の一方で、複数の交換器設計を組み合わせることを可能にする天然ガス液化の工程を改善することが必要である。このような調整は、組み込みとしての使用あるいは新たな設計に好ましく適していなければならない。
【発明の概要】
【００１２】
本概要は、詳細な説明において以下に更に記載される、簡素化された形での概念の選択を紹介するために提供される。この概要は、請求される主題の主要な特徴あるいは不可欠な特徴を特定することを意図するものでも、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を意図するものでもない。
【００１３】
記載された実施形態は、後述のように、および続く請求項により定義されるように、液化工程の一部として使用される冷媒予冷却システムを提供する。開示された実施形態は、寄与される熱交換器への冷媒流れを隔離するために非対称の並列熱交換器を使用することにより先行技術における必要性を満たし、予冷却工程のよりよい制御と効率を可能にする。本発明の実施形態は、液化、特に天然ガス液化の安全性、効率および確実なシステムおよび工程における必要性を満たす。本発明の付加的態様は以下の通りである。
【００１４】
態様１：炭化水素供給流を液化する方法であって、
（ａ）第１供給温度で炭化水素流体供給流を提供することと、
（ｂ）炭化水素流体供給流を第１部分と第２部分とに分割することと、
（ｃ）炭化水素流体供給流の第１部分を第１混合冷媒に対して第１予冷却熱交換器で冷却して、第１予冷却温度で前記第１予冷却熱交換器を出る第１予冷却炭化水素流体流を形成することと、
（ｄ）炭化水素流体供給流の第２部分を第１混合冷媒に対して第２予冷却熱交換器で冷却して、第２予冷却温度で第２予冷却熱交換器を出る第２予冷却炭化水素流体流を形成することと、
（ｅ）主熱交換器のシェル側から蒸発した第２混合冷媒流を抜き取ることと、
（ｆ）蒸発した第２混合冷媒流を圧縮および膨張させて、得られた第２混合冷媒温度の得られた第２混合冷媒流を形成することであって、得られた第２混合冷媒温度は第１供給温度に実質的に等しい、形成することと、
（ｇ）得られた第２混合冷媒流を第１混合冷媒に対して第２予冷却熱交換器で冷却して、第３予冷却温度で第２予冷却熱交換器を出る予冷却された第２混合冷媒流を形成することと、
（ｈ）第１予冷却炭化水素流体流および第２予冷却炭化水素流体流を組み合わせて、主熱交換器のチューブ側へ組み合わされた予冷却炭化水素流体流を導入することと、
（ｉ）主熱交換器の前記チューブ側へ予冷却された第２混合冷媒流の少なくとも一部を導入することと、
（ｊ）組み合わされた予冷却炭化水素流体流を主熱交換器のシェル側で第２混合冷媒に対して主熱交換器で冷却して、液化炭化水素流体流を形成することと、
（ｋ）予冷却された第２混合冷媒流の少なくとも一部を主熱交換器のシェル側で流れ第２混合冷媒に対して主熱交換器で冷却して、少なくとも１つの冷却された第２混合冷媒流を形成することと、
（ｌ）主熱交換器のチューブ側から少なくとも１つの冷却された第２混合冷媒流の各々を抜き取り、少なくとも１つの冷却された第２混合冷媒流の各々の各々を膨張させて、膨張された第２冷媒流を形成し、主熱交換器のシェル側へ少なくとも１つの膨張された第２混合冷媒流の各々を提供することと、を含む、方法。
【００１５】
態様２：（ｍ）予冷却された第２冷媒混合流の蒸気部分から予冷却された第２混合冷媒流の液体部分を分離させることを更に含み、
ステップ（ｉ）は、予冷却された第２混合冷媒流の液体部分および予冷却された第２混合冷媒流の蒸気部分を主熱交換器のチューブ側へ導入することを含む、態様１に記載の方法。
【００１６】
態様３：第２予冷却温度および第３予冷却温度は、第１予冷却温度に実質的に等しい、態様１から２に記載の方法。
【００１７】
態様４：ステップ（ｆ）は、第２混合冷媒流を圧縮および冷却して、得られた第２混合冷媒温度の得られた第２混合冷媒流を形成することを含み、得られた第２混合冷媒温度は第１供給温度に実質的に等しく、得られた第２混合冷媒流の実質的に全てが蒸気相である、態様１から３のいずれか１つに記載の方法。
【００１８】
態様５：ステップ（ｃ）は、第１予冷却熱交換器のシェル側を介して流動する第１混合冷媒に対して第１予冷却熱交換器のチューブ側で炭化水素流体供給流の第１部分を冷却して第１予冷却温度で第１予冷却熱交換器を出る第１予冷却炭化水素流体流を形成することを含む、態様１から４のいずれか１つに記載の方法。
【００１９】
態様６：ステップ（ｄ）は、第２予冷却熱交換器のシェル側を介して流動する第１混合冷媒に対して第２予冷却熱交換器のチューブ側で炭化水素流体供給流の第２部分を冷却して第２予冷却温度で第２予冷却熱交換器を出る第２予冷却炭化水素流体流を形成することを含む、態様５に記載の方法。
【００２０】
態様７：第２のステップ（ｄ）は、第１混合冷媒に対して炭化水素流体供給流の第２部分第２予冷却熱交換器を冷却して、第２予冷却温度で第２予冷却熱交換器を出る第２予冷却炭化水素流体流を形成することを含み、第２予冷却熱交換器は第１予冷却熱交換器とは異なる形状を有する、態様１から６のいずれか１つに記載の方法。
【００２１】
態様８：（ｎ）第１および第２予冷却熱交換器の各々のシェル側を介して流動する閉冷却ループにおける第１混合冷媒を循環させることを更に含む、態様１から７のいずれか１つに記載の方法。
【００２２】
態様９：（ｏ）第１および第２予冷却熱交換器の各々のシェル側から蒸発した第１混合冷媒流を抜き取ること、
（ｐ）蒸発した第１混合冷媒流を圧縮および冷却して得られた第１混合冷媒流を形成することと、
（ｑ）第１予冷却熱交換器のチューブ側へ得られた第１混合冷媒流を導入することと、
（ｒ）第１予冷却熱交換器のシェル側で第１混合冷媒の流れに対して第１予冷却熱交換器における得られた第１混合冷媒流を冷却して、冷却された第１混合冷媒流を形成することと、
（ｓ）第１予冷却熱交換器から冷却された第１混合冷媒流を抜き取り、第１および第２の冷却された第１混合冷媒流へ冷却された第１混合冷媒流を分割することと、
（ｔ）第１および第２の冷却された第１混合冷媒流の各々を膨張させて、第１および第２の膨張された第１混合冷媒流を形成することと、
（ｕ）第１予冷却熱交換器のシェル側へ第１の膨張された第１混合冷媒流を導入することと、
（ｖ）第２予冷却熱交換器のシェル側へ第２の膨張された第１混合冷媒流を導入することと、を更に含む、態様１から８のいずれか１つに記載の方法。
【００２３】
態様１０：ステップ（ｄ）は、
（ｄ）第１混合冷媒に対して第２予冷却熱交換器における炭化水素流体供給流の第２部分を冷却して、第２予冷却温度で第２予冷却熱交換器を出る第２予冷却炭化水素流体流を形成することを含み、第２予冷却熱交換器が、第１予冷却熱交換器と同一の役割を有する、態様１から９のいずれか１つに記載の方法。
【００２４】
態様１１：主熱交換器における炭化水素供給流を液化する方法であって、該主熱交換器は、チューブ側、シェル側、および温端部を有するコイル巻き熱交換器であり、該方法は、
（ａ）第１供給温度で炭化水素流体供給流を提供することと、
（ｂ）第１予冷却熱交換器で炭化水素流体供給流を冷却して、第１予冷却温度で第１予冷却熱交換器を出る第１予冷却炭化水素流体流を形成することと、
（ｃ）主熱交換器のシェル側から第１蒸発低圧混合冷媒流を抜き取ることと、
（ｄ）蒸発低圧混合冷媒流を圧縮および冷却して、第１の得られた冷媒温度の得られた冷媒流を形成することと、
（ｅ）得られた冷媒流を蒸気である第１の得られた混合冷媒流と液体である第２の得られた混合冷媒流とに分離させることと、
（ｆ）第１の得られた混合冷媒流を主熱交換器のチューブ側に導入することと、
（ｇ）主熱交換器のチューブ側の第１の得られた混合冷媒流を冷却することと、
（ｈ）第２位置で主熱交換器のチューブ側から冷却された第１の得られた混合冷媒流から抜き出し膨張させて、第１の得られた混合冷媒流を生成することと、
（ｉ）膨張された第１の得られた混合冷媒流を第１位置で主熱交換器のシェル側へ導入することと、
（ｊ）第２の得られた混合冷媒流を補助熱交換器のチューブ側へ導入することと、
（ｋ）補助熱交換器のシェル側を介して流動する第２膨張混合冷媒流に対して第２の得られた混合冷媒流を冷却して、冷却された第２の得られた混合冷媒流を形成することと、
（ｌ）補助熱交換器のチューブ側から冷却された第２の得られた混合冷媒流を抜き出すことと、
（ｍ）冷却された第２の得られた混合冷媒流の少なくとも第１の部分を第２位置で膨張させて主熱交換器のシェル側へ導入することと、を含み、第２位置は第１位置よりも主熱交換器の温端部へ近い、方法。
【００２５】
態様１２：
（ｏ）補助熱交換器のシェル側から第２蒸発低圧混合冷媒流を抜き取ることと、
（ｐ）ステップ（ｄ）を行う前に、第２蒸発低圧混合冷媒流と第１蒸発低圧混合冷媒流を組み合わせることと、を更に含む、態様１１に記載の方法。
【００２６】
態様１３：ステップ（ｋ）は、
（ｋ）補助熱交換器のシェル側を介して流動する第２膨張混合冷媒流に対して第２の得られた混合冷媒流を冷却して、冷却された第２の得られた混合冷媒流を形成することを含み、第２膨張混合冷媒流は第２の得られた混合冷媒の一部、閉冷却ループの一部である第２混合冷媒からなる群より選択される、態様１１から１２のいずれか１つに記載の方法。
【００２７】
態様１４：ステップ（ｋ）は、
（ｌ）補助熱交換器のシェル側を介して流動する第２膨張混合冷媒流に対して第２の得られた混合冷媒流を冷却して、冷却された第２の得られた混合冷媒流を形成することを含み、第２膨張混合冷媒流は閉冷却ループの一部である第２混合冷媒である、態様１１から１３のいずれか１つに記載の方法。
【００２８】
態様１５：炭化水素流体の液化装置であって、
炭化水素流体供給流に流動的に接続され、炭化水素流体供給流を第１冷媒に対して間接熱交換により環境温度より低く冷却して、予冷却された炭化水素流体供給流を生成し、第１冷媒に対して第２冷媒流を冷却して、予冷却された第２冷媒流を生成するよう操作上構成された予冷却サブシステムであって、第１および第２冷媒は混合冷媒をそれぞれ含み、予冷却サブシステムは第１予冷却熱交換器および第２の第１予冷却熱交換器を備え、第１予冷却熱交換器は、第１冷媒に対して間接熱交換により少なくとも１つの流体流を含む第１の流体流の組を冷却するよう操作上構成され、第２予冷却熱交換器は、第１冷媒に対して間接熱交換により少なくとも１つの流体流を含む第２対の流体流を冷却するよう操作上構成され、第１および第２流体流の少なくとも１つが炭化水素流体を含み、第１および第２流体流の少なくとも１つが第２冷媒を含む、予冷却サブシステムと、
予冷却サブシステムに流動的に係合され、予冷却炭化水素流体流および予冷却された第２冷媒流を受け、かつ予冷却された炭化水素流体流を第２冷媒に対して間接熱交換により冷却して、少なくとも部分的に液化された炭化水素流体生成物流を生成するよう操作上構成された主熱交換器と、を備え、
第１および第２冷媒は共に混合冷媒であり、
第１および第２の流体流の組のうちの一方は、第１および第２の流体流の組のうちの他方のいずれの流体流にも見られない組成を有する少なくとも１つの流体流を有し、
第１の流体流の組の各々は、第２の流体流の組の各々が第２予冷却熱交換器を出入りするときと実質的に同一の温度で第１予冷却熱交換器を出入りする、装置。
【００２９】
態様１６：第１および第２予冷却熱交換器の冷却役割は、第１冷媒によって単独で供給され主熱交換器の冷却役割は第２冷媒により単独で供給される、態様１５に記載の装置。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
前述の概要は、以下に続く例示の実施形態の詳細な説明も同様に、添付の図面と合わせて読まれた場合に、よりよく理解される。本発明の実施形態を説明する目的で、本発明の例示の構成が図面に示されているが、本発明は、開示された特定の方法および手段に限定されない。
【００３１】
【図１】図１は、先行技術に従うガス液化方法およびシステムの略式フローチャートである。
【図２】図２は、本発明の第１の例示の実施形態に従うガス液化方法およびシステムの略式フローチャートである。
【図３】図３は、本発明の第２の例示の実施形態に従うガス液化方法およびシステムの略式フローチャートである。
【図４】図４は、本発明の第３の例示の実施形態に従うガス液化方法およびシステムの略式フローチャートである。
【図５】図５は、本発明の第４の例示の実施形態に従うガス液化方法およびシステムの略式フローチャートである。
【図６】図６は、本発明の第５の例示の実施形態に従うガス液化方法およびシステムの略式フローチャートである。
【図７】図７は、本発明の第６の例示の実施形態に従うガス液化方法およびシステムの略式フローチャートである。
【図８】図８は、本発明の第７の例示の実施形態に従うガス液化方法およびシステムの略式フローチャートである。
【図９】図９は、本発明の第８の例示の実施形態に従うガス液化方法およびシステムの略式フローチャートである。
【図１０】図１０は、図２の実施形態に従う冷媒の冷却曲線を示すグラフである。
【図１１】図１１は、図２の実施形態に従う冷媒の冷却曲線を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下の詳細な説明は、好ましい例示の実施形態のみを提供するものであり、請求された発明の範囲、適用可能性あるいは構成を限定する意図はない。むしろ、好ましい例示の実施形態の以下の詳細な説明は、当業者に請求された発明の好ましい例示の実施形態を実施可能にする説明を提供する。機能および要素の配列における様々な変更が、請求された発明の趣旨と範囲から逸脱することなくなされてもよい。
【００３３】
図面に合わせて明細書で導入された参照番号は、１つ以上の連続する図において、他の特徴に文脈を提供するために明細書で追加の説明無く繰り返される場合がある。
【００３４】
請求項において、アルファベットは請求されたステップ（例えば、（ａ）、（ｂ）および（ｃ））を特定するために使用される。これらのアルファベットは、方法ステップを言及するための補助として使用され、請求されたステップが実行される順序を示唆する意図は無いが、その順序が具体的に請求項で引用される場合およびその範囲内に限る。
【００３５】
方向を示す用語が、本発明の記載部分に対する明細書および請求項において使用される場合がある（例えば、上方、下方、左、右、など）。これらの方向を示す用語は、単に例示の実施形態の記載を補助することを意図しており、請求された発明の範囲を限定する意図は無い。ここに使用されるように、「上流」という用語は、基準点における管路の流体の流れの方向の反対となる方向を意味する意図がある。同様に、「下流」という用語は、基準点における管路の流体の流れの方向と同じである方向を意味する意図がある。
【００３６】
記載がない限り、明細書、図面および請求項に記載されたいかなるおよび全てのパーセンテージは、重量パーセント基準に基づいて理解されるべきである。記載がない限り、明細書、図面および請求項に記載されたいかなるおよび全ての圧力は、ゲージ圧力を意味すると理解されるべきである。
【００３７】
明細書および請求項で使用される「流体流伝達」、「流動的に連結された」および「流動的に係合された」という用語は、液体、蒸気および／あるいは二相の混合物が制御された方法で（つまり、漏出無く）直接的もしくは間接的に構成要素間を輸送されることを可能にする２つ以上の構成要素間の接続性の性質を言及する。２つ以上の構成要素を、それらが互いに流体流伝達するよう係合することは、溶接、フランジ管路、ガスケットおよびボルトの使用を伴う、当技術分野において知られる任意の適切な方法を含む。２つ以上の構成要素は、例えば、バルブ、ゲートあるいは選択的に流体流を抑制あるいは導いてもよい他の装置を分離してもよいシステムの他の構成要素を介して共に係合させられてもよい。
【００３８】
明細書および請求項で使用される「管路」という用語は、それを介して流体がシステムの２つ以上の構成要素間を輸送されることが可能な１つ以上の構造を言及する。例えば、管路は、パイプ、導管、通路および液体、蒸気および／あるいはガスを輸送するそれらの組み合わせを含むことができる。
【００３９】
明細書および請求項に使用される「炭化水素ガス」あるいは「炭化水素流体」という用語は、少なくとも１つの炭化水素を含み、炭化水素がガス／流体の全組成の少なくとも８０％、より好ましくは少なくとも９０％を構成するガス／流体を意味する。
【００４０】
明細書および請求項に使用される「天然ガス」という用語は、主にメタンからなる炭化水素ガス混合物を意味する。
【００４１】
明細書および請求項で使用される「混合冷媒」（「ＭＲ」と省略される）という言葉は、少なくとも２つの炭化水素を含み、炭化水素が冷媒の全組成の少なくとも８０％を構成する流体を意味する。
【００４２】
複数の温度を比較する文脈で使用される場合、明細書および請求項で使用される「実質的に等しい」という用語は、摂氏２０度以下、より好ましくは、摂氏１０度以下の温度差を意図する。
【００４３】
液相の文脈で使用される場合、明細書および請求項で使用され「実質的に」という用語は、記載された流体が、その相の少なくとも９０％、より好ましくは、その相の少なくとも９５％を構成することを意味することを意図する。例えば、「実質的に蒸気」の流体は、少なくとも９０％の蒸気（より好ましくは、少なくとも９５％）から成るだろう。
【００４４】
図１は、先行技術の例示の天然ガス液化システム１００を示す。このシステム１００において、天然ガス流１０１は、予冷却熱交換器１４０を使用して、予冷却サブシステム１１２で環境温度未満まで冷却される。結果として生じた流れ１０２は、コイル巻き主低温熱交換器（ＭＣＨＥ）１４６で更に冷却され完全に濃縮され（液化され）、液化天然ガス（ＬＮＧ）生成物１０４を生成する。予冷却混合冷媒流１１０（しばしば温ＭＲあるいはＷＭＲと称される）は、圧縮機１１１で圧縮され予冷却熱交換器１１３で冷却され好ましくは液化される。予冷却熱交換器１１３は、過熱防止装置、最終冷却器および／あるいは濃縮器などの複数の交換器に分解することが可能である。得られた流れ１１４は、おおよそ環境温度で実質的に液体であり、更に予冷却熱交換器１４０で更に冷却される。結果として生じた流れ１１５は、環境温度未満で、バルブ１１７を介してスロットル調整され、予冷却熱交換器１４０のシェル側へ導入される。蒸発するＷＭＲは、予冷却熱交換器１４０で冷却を提供し、完全に蒸発したＷＭＲ流れ１１０になり、それが温冷却循環ループを閉じる。
【００４５】
別の混合冷媒流１２０（しばしば冷ＭＲあるいはＣＭＲと称される）は、圧縮機１２１で圧縮され熱交換器１２３で冷却される。熱交換器１２３は、過熱防止装置および／あるいは最終冷却器などの複数の交換器に分解することが可能である。結果として生じた流れ１２４は、実質的に蒸気で、おおよそ環境温度であり、予冷却熱交換器１４０で更に冷却および部分的に液化される。結果として得られた二相流１２５（環境温度未満）は、相分離器１４４でＣＭＲ蒸気流１２６（ＣＭＲＶ）およびＣＭＲ液体流１２７（ＣＭＲＬ）に分離される。ＣＭＲＬ流１２７は、ＭＣＨＥ１４６で冷却され、その後中間冷温度の結果として得られた流れ１２８が、バルブ１２９でスロットル調整され典型的には温束１４３の上部の中間点でＭＣＨＥ１４６のシェル側へ導入される。ＣＭＲＶ流１２６は、ＭＣＨＥで冷却および濃縮される。ＣＭＲＶ流１３０は、完全に液化されており、バルブ１３１を介してスロットル調整されＭＣＨＥ１４６の冷束１４５上部の冷端部へ導入される。蒸発するＣＭＲは、ＭＣＨＥ１４６で冷却を提供する。完全に蒸発したＣＭＲは、流れ１２０になり、冷冷却循環ループを閉じる。
【００４６】
当技術分野で知られているように、予冷却熱交換器１４０は、例えば２つあるいは３つのユニット（図示せず）など、複数の同一並列ユニットになり得る。同様に、圧縮機１１１および冷却器１１３は複数の同一並列ユニットになり得る。
【００４７】
本発明の実施形態は、複数の非対称の予冷却器を使用することにより先行技術に対して新規の改善を提供する。図２は、予冷却サブシステム２１２が２つの並列予冷却熱交換器を含む本発明の１つの例示の実施形態を示す。天然ガス供給流２０１は第１予冷却熱交換器２４０で環境温度未満まで冷却される。結果として得られた流れ２０２は、好ましくはコイル巻き型のＭＣＨＥ２４６で更に冷却され完全に濃縮され（液化され）、ＬＮＧ生成物２０４を生成する。予冷却混合冷媒流２１０、ＷＭＲは、圧縮機２１１で圧縮され、冷却熱交換器２１３で冷却され好ましくは完全に濃縮される。冷却熱交換器２１３は、過熱防止装置、最終冷却器および／あるいは濃縮器などの複数の交換器に分解することができる。結果として得られた流れ２１４は、おおよそ環境温度の実質的に液体であり、第１予冷却熱交換器２４０で更に冷却され、流れ２１５を生成し、それは、環境温度未満である。この流れ２１５は、バルブ２１７および２１６を介してスロットル調整された後で、それぞれ第１予冷却熱交換器２４０および第２予冷却熱交換器２４２のシェル側の間で分配される。この流れ２１５の分配は、典型的に特定の流れ２００の操作状況に基づき予め定められている。蒸発するＷＭＲは、２つの上述の予冷却熱交換器２４０、２４２で冷却を提供する。したがって、ＷＭＲは、高圧液体ＷＭＲ流２１４（自動冷却）の冷却を提供する。完全に蒸発したＷＭＲ流２１８および２１９は、組み合わされ、上述の流れ２１０を形成し、温冷却循環ループを閉じる。
【００４８】
別の混合冷媒流２２０、冷ＭＲあるいはＣＭＲは、圧縮機２２１で圧縮され、熱交換器２２３で冷却される。熱交換器２２３は、過熱防止装置および／あるいは最終冷却器などの複数の交換器に分解することが可能である。結果として得られた流れ２２４は、おおよそ環境温度の実質的に蒸気であり、第２予冷却熱交換器２４２で更に冷却される。結果として得られた二相流２２５は、環境温度未満であり、相分離器２４４でＣＭＲ蒸気流２２６（ＣＭＲＶ）およびＣＭＲ液体流２２７（ＣＭＲＬ）に分離される。ＣＭＲＬ液体流２２７は、ＭＣＨＥ２４６で冷却される。結果として得られたＣＭＲ流２２８は、中間冷温度であり、バルブ２２９でスロットル調整され典型的には温束２４３の上部の中間点でＭＣＨＥ２４６のシェル側へ導入される。ＣＭＲＶ流２２６は、ＭＣＨＥ２４６で冷却および濃縮される。結果として得られたＣＭＲＶ流２３０（完全に液化されている）は、ＭＣＨＥ２４６のシェル側の冷束２４５上部の冷端部へ導入される。蒸発するＣＭＲは、ＭＣＨＥ２４６で冷却を提供する。完全に蒸発したＣＭＲは、流れ２２０になり、冷冷却循環ループを閉じる。
【００４９】
天然ガス供給流２０１は、典型的に超臨界圧力であり、第１予冷却熱交換器２４０で急な相転移を経ないため、出願人は、同一の熱交換器で天然ガス供給流２０１およびＷＭＲ２１４を冷却することが有利であることを発見した。ＷＭＲ２１４は、完全に濃縮され（液化され）、同様に相変化を経ない。比較すると、気体のＣＭＲ２２４は、第２予冷却熱交換器２４２を介して通過するため、部分的に濃縮される。第１および第２予冷却熱交換器は、好ましくは、異なる形状を有し、異なる種類の役割（知覚可能対潜在的）および異なる冷却曲線に調和する。しかしながら、当業者にとって、ＣＭＲ２２４が第１予冷却熱交換器で冷却されＷＭＲ２１４が第２予冷却熱交換器で冷却され得ることは明らかであると思われる。
【００５０】
複数の熱交換器を比較する文脈で使用される「異なる形状」という用語は、比較される熱交換器が、以下の点の少なくとも１つで異なっている、長さ、直径、回転外径、スペーサー厚、スペーサー数、チューブ内径、チューブ外径、チューブ長さ、チューブピッチ、チューブ巻角および設計圧（圧力定格）。
【００５１】
２つの予冷却熱交換器２４０、２４２が異なる役割を有してもよいため、それらは独立して制御され得、均衡をとる必要はない。制御変更は、冷端部温度、および温端部シェル側温度を含むがこれに制限されない。
【００５２】
図３は、本発明３００の別の例示の実施形態を示す。この実施形態において、第２実施形態（システム２００）と共有される要素は、１００の要因によって増加される参照番号により示される。例えば、図２のＭＣＨＥ２４６は、図３のＭＣＨＥ３４６に対応する。正確さを期すために、第２実施形態と共有されるこの実施形態のいくつかの特徴が図３でも番号を付されているが、明細書では繰り返されていない。参照符号がこの実施形態で提供され、明細書で論じられていない場合、第２実施形態の対応する要素と同一であると解釈されるべきである。これらの同一の原理が後続の例示の実施形態の各々に当てはまる。
【００５３】
この実施形態において、個別の冷却ループが第２予冷却熱交換器３４２に提供される。第２予冷却混合冷媒流３４７（第２ＷＭＲ）は、圧縮機３４８で圧縮され、冷却熱交換器３４９で冷却され好ましくは完全に液化される。結果として得られた流れ３５０は、実質的に液体でおおよそ環境温度であり、第２予冷却熱交換器３４２で更に冷却される。流れ３５１は、環境温度未満であり、バルブ３１６を介してスロットル調整された後に第２予冷却熱交換器３４２のシェル側へ導入される。蒸発する第２ＷＭＲは、第２予冷却熱交換器で冷却を提供する。したがって、第２ＷＭＲ３４２は、第２高圧液体ＷＭＲ流３５０（自動冷却）の冷却を提供する。この構成は、別の角度の自由、つまり異なる冷却曲線により良く一致する２つの予冷却ＭＲ流３１０および３４７のＷＭＲ組成物を選択する性能を加える。
【００５４】
当業者にとって、いかなる液体バルブも水力タービン（等濃度液体拡張器）と変換可能であることは明らかであるだろう。
【００５５】
図４は、システム４００の別の例示の実施形態を示す。システム４００において、全３つの冷却流４０１、４５２、４１４は、第１予冷却熱交換器４４０を介して流動する。第２予冷却熱交換器はＣＭＲ４５３の一部を冷却する。この実施形態は、特に組み込みの実施に適している。
【００５６】
高圧ＣＭＲ流４２４は、個別の流れ４５２および４５３としての第１および第２予冷却熱交換器４４０および４４２のそれぞれの間で分配される。結果として得られた冷媒流４５４および４５５は、単一の流れ４２５に再び組み合わせられる。
【００５７】
この構成は、可能な熱交換領域（ＵＡ）の増加および圧力低下の減少を可能にする。この実施形態は、ＣＭＲ圧縮機４２１の変更（異なる車輪、複数の並列ユニットなど）、およびＭＲ流の増加による最終冷却器４２３を必要とする場合もそうでない場合もある。
【００５８】
図５は、石油エーテル（ＬＰＧ）および／あるいは天然ガス液（ＮＧＬ）としての回復可能な重質成分を除去するスクラブ塔５５９を含む予冷却サブシステム５１２を有するシステムの５００の別の例示の実施形態を示す。天然ガス供給流５０１は、スクラブ塔５５９に導入される流れ５５８と共に供給流節減装置熱交換器５５７で任意に冷却される。スクラブ塔５５９は、回収部５３３を備え濃縮部５３２およびリボイラ５３４を備えていいてもよい。結果として得られた底部流５６０は、ＬＰＧおよび／あるいはＮＧＬ構成要素を含み、等の底部から回収される。上部流５６１は、任意に節減装置熱交換器５５７で再加熱され、結果として得られた流れ５６２は第１予冷却熱交換器５４０へ導入される。結果として得られた二相流５６３は、環境温度未満であり、相分離器５５６で還流５６４および重構成要素枯渇ＮＧ流５０２に分配される。重構成要素枯渇ＮＧ流５０２は、ＭＣＨＥ５４６で液化され、一方で還流５６４は、第１予冷却熱交換器５４０で圧力低下を克服するポンピングあるいは液頭によってスクラブ塔の頂部に導入される。
【００５９】
スクラブ塔５５９の場合、天然ガス供給流５０１は、臨界前でなければならず相転移を経る（濃縮）。したがって、別の熱交換器５４２で実行される知覚可能な役割（ＷＭＲ５１４）を伴い、１つの熱交換器５４０で２つの濃縮機能（天然ガス供給流５０１およびＣＭＲ５２４）を同一場所に配置することが理にかなう。
【００６０】
当業者にとって、任意に再加熱された上部流５６２が第２熱交換器５４２で冷却されることも可能であることは明らかであろう（１つの熱交換器で濃縮の２つの潜在的役割）。第２熱交換器５４２は、図３のシステム３００で示されるように、代替的に個別ループにより冷却されてもよい。
【００６１】
図６は、同様の役割を有する２つの予冷却熱交換器６４０および６４２の均衡をとるために天然ガス供給流６０１が分割される場合の構成６００を示す。供給流６０１は、２つの流れ６６５および６６７に分割され、この実施形態では、それは、同様の流動を有する（１つの例において、流れ６０１の流動のそれぞれ４７％および５３％）。第１供給流６６５は、第１予冷却熱交換器６４０で冷却され第１冷却供給流６６６を生成する。第２供給流６６７は、第２予冷却熱交換器６４２で冷却され第２冷却供給流６６８を生成する。第１および第２冷却供給流６６６および６６８は、その後１つの流れ６０２に組み合わされ、それは、ＭＣＨＥ６４６に導入される。この実施形態では、第１予冷却器６４０は、全て知覚可能な役割である（つまり、相転移は無い）。この実施形態は、工場からの最大生産を達成することに適合し、同一の入力および出力流を有する予冷却熱交換器を揺することにより達成されるよりも大きな生産量を生産し、同一の生産レベルでより効率的に動作することができる。
【００６２】
図７は、二重圧力ＷＭＲ構成を有するシステム７００を示す。この実施形態では、天然ガス供給流７０１は、第１予冷却熱交換器７４０で中間予冷却温度まで冷却される。結果として得られた流れ７６９は、第３（冷）予冷却熱交換器７７７で最終予冷却温度まで更に冷却される。ＣＭＲ流７７６は、中間予冷却温度で第２予冷却熱交換器７４２を出、第３予冷却熱交換器７７７で最終予冷却温度まで冷却される。ＷＭＲ流７１５の一部は、個別の流れ７７３に分割され、また中間予冷却温度で、最終予冷却温度まで第３予冷却熱交換器７７７で更に冷却される。結果として得られた流れ７７４は、バルブ７７５を介して第１および第２予冷却熱交換器７１７および７１６となるバルブの出力圧力より低い圧力までスロットル調整され、第３予冷却熱交換器に冷却を提供する。結果として得られた蒸気流７７０は、環境温度未満であり、低圧ＷＭＲ圧縮機７７１で圧縮される。結果として得られた流れ７７２は、おおよそ環境温度まえ冷却されてもよい。典型的に、第１および第２予冷却熱交換器から膨張されたＭＲ流７１８および７１９と単純に組み合わされ、組み合わされた流れ７１０を形成する。すなわち、ＷＭＲ圧縮機７７１の吸気圧力および第１および第２予冷却熱交換器７４０および７４２のシェル側圧力は、低圧ＷＭＲ圧縮機７１１および第３予冷却熱交換器の７７７のシェル側圧力よりも高い。
【００６３】
この構成は、組み込みにおいて生産量を増加させる場合がある。熱交換器は、船上（浮遊）実施で並列で配置され得る。
【００６４】
図８は、図２から図７に示されるものに類似のＭＣＨＥ８４６を有するシステム８００を示す。予冷却システム８７８および８７９は、前出図に示されたものに類似の予冷却熱交換器であってもよい。それらは、プロパン予冷却ＭＲ（Ｃ３ＭＲ）などの一連の熱交換器で蒸発する混合冷媒あるいは純粋冷媒を使用してもよく、あるいはリチウム臭化吸収冷却などの別の冷却手段を使用してもよい。予冷却システムは、冷媒および／あるいは設備を共有してもよい。
【００６５】
この実施形態の重要な特徴は、ＣＭＲ液体流８２７を冷却する補助熱交換器８８０の使用である。補助熱交換器８８０は、ＭＣＨＥ８４６の温束と平行して動作する。冷却されたＣＭＲ液体流８９３は、２つの流れ８８１および８８２に分割されバルブ８２９および８８３を介してスロットル調整され両方の交換器８４６および８８０で冷却を提供する。補助熱交換器８８０のシェル側からの蒸発した低圧ＭＲ流８８４は、ＭＣＨＥ８４６のシェル側からの蒸発した低圧ＭＲ流８２０と組み合わされ、ＣＭＲ圧縮機８２１への入力流８９２を形成し再冷却循環を閉じる。
【００６６】
この実施形態は、より高い生産量を提供し、同一の生産レベルでＭＣＨＥ８４６のＭＲＬ循環を配置するよりも高効率で動作することができる。
【００６７】
当業者にとって、代替的に、高圧相分離器８４４からのＣＭＲ液体流８２７はＭＣＨＥ８４６および補助熱交換器８８０の間で分配され得ることは明らかであろう。この実施形態では、ＭＣＨＥ８４６は、ＣＭＲ液体流８２７およびＣＭＲ蒸気流８２６の両方を組み合わせる。補助熱交換器８８０および関連する管路および設備はＭＣＨＥ８４６への主要な変更無しに既存システムに加えられるため、この構成は、生産量を増加させる組み込みに適している。
【００６８】
図９は、図８の１つに類似だが、個別の冷媒ループを伴うシステム９００を示す。補助熱交換器９８０のシェル側からの蒸発した低圧ＭＲ流９８５は、補助圧縮機９８６で圧縮され、補助最終冷却器９８７で冷却され、更に補助予冷却圧縮機９８８で冷却される。結果として得られたＭＲ流９８９は、好ましくは完全に濃縮される。補助熱交換器９８０で更に冷却され、結果として得られた流れ９９０は、バルブ９９１を介して補助熱交換器９８０へスロットル調整され、高圧相分離器９４４からのＣＭＲ液体流９２７へ冷却を提供する。
【００６９】
図８に示された構成に類似して、高圧相分離器９４４からのＣＭＲ液体流９２７は、ＭＣＨＥ９４６および補助熱交換器９８０の両方で分割および冷却され得る。この構成は、また既存工場の組み込みとしての使用に適している。
【００７０】
図１０は、図２に示された交換器２４０の冷却曲線（役割対温および冷流の温度）を示す。供給流およびＷＭＲの両方は、相転移を経ないので、温流曲線（固体）は、ほとんど直線である。図１１は、図２に示された交換器２４２の冷却曲線を示す。ＣＭＲは相転移を経ないので、温流曲線（固体）は、曲線である。これは、予冷却器２４０の形状よりも第２予冷却熱交換器の異なる予冷却熱交換器形状から利益を得られることを示唆している。
【実施例】
【００７１】
実施例１
図２によれば、窒素３．４％、メタン９０％、エチレン５％、プロパン１．５％、より重質な炭化水素の残余を含み、１，０３０ｐｓｉａ（７，１０２キロパスカル）の圧力および華氏１１８度（３２１ケルビン）の温度の１８，４５０ポンドモル／時（８，３６９キロモル／時）の天然ガス２０１が、液化される。それは、最初に第１予冷却熱交換器２４０で華氏−８度（２５１ケルビン）まで冷却される。それは、その後主低温熱交換器（ＭＣＨＥ）２４６冷却および液化される。ＭＣＨＥを去る流れ２０４は華氏−２４１．４度（１２１．３ケルビン）である。
【００７２】
メタン１．５％、エチレン５２％、プロパン２．６％、ｎ−ブタンおよびイソブテンを残余に含む９３，３９０ポンドモル／時（４２，３６１キロモル／時）の予冷却（温）ＭＲ（ＷＭＲ）２１０は、ＷＭＲ圧縮機２１１で５６５ｐｓｉａ（３，９００キロパスカル）まで圧縮され冷却熱交換器２１３で華氏１１８度（３２１ケルビン）まで冷却される。結果として得られた飽和近くの液体流２１４は、第１予冷却熱交換器２４０で華氏−８度（２５１ケルビン）まで更に冷却される。結果として得られた流れ２１５は、その後２つの流れに分割される。全流動の５２％を含む第１流れは、バルブ２１７を介して９８ｐｓｉａ（６７６キロパスカル）の圧力までスロットル調整され第１予冷却熱交換器２４０のシェル側へ導入され冷却役割を提供する。第２流れは、全流動の４８％を含み、およそ同一圧力までバルブ２１６を介してスロットル調整され、同一の目的のために、第２予冷却熱交換器２４２のシェル側へ導入される。２つの流れは、華氏１１８度（３２１ケルビン）のおよそ流入温度まで２つの予冷却熱交換器で温められる。第１予冷却熱交換器２４０からの完全に蒸発したＷＭＲ流２１８および第２予冷却熱交換器２４２からの完全に蒸発したＷＭＲ流２１９は、再び組み合わせられ２１０、ＷＭＲ圧縮機２１１の吸引口へ導入される。
【００７３】
窒素５．４％、メタン４２％、エチレン３７％、プロパン１１％、ｎ−ブタンおよびイソブテンを残余に含む１００，９９０ポンドモル／時（４５，８０８キロモル／時）の予冷却（温）ＭＲ（ＣＭＲ）２２０は、ＣＭＲ圧縮機２２１で８９０ｐｓｉａ（６，１３６キロパスカル）まで圧縮されＣＭＲ最終冷却器２２３で華氏１１８度（３２１ケルビン）まで冷却される。結果として得られた蒸気流２２４は、第２予冷却熱交換器２４２で華氏−８度（２５１ケルビン）まで更に冷却される。結果として得られた流れ２２５は、現在２８％の蒸気（ＭＲＶ）であり７２％の液体（ＭＲＬ）であり、高圧相分離器２４４へ運ばれる。ＭＲＬ流２２７は、ＭＣＨＥ２４６で華氏−１９３度（１４８ケルビン）まで更に冷却され高濃度液体膨張器（水圧タービン）（図示せず）で、続いてバルブ２２９によっておおよそ５２ｐｓｉａ（３６０キロパスカル）の気圧まで圧力が減少され、ＭＣＨＥ２４６のシェル側へ導入される。ＭＲＶ流２２６は、ＭＣＨＥ２４６で華氏−２４１．４度（１２１．３ケルビン）まで更に冷却される。結果として得られた流れ２３０はバルブ２３１を介してＭＲＬとおおよそ同一圧力までスロットル調整され、また、ＭＣＨＥ２４６のシェル側へ導入される。それらは、両方ともＭＣＨＥ２４６に冷却を提供する。それらは、おおよそ流入口温度の華氏−８度（２５１ケルビン）まで温められＣＭＲ圧縮機２２１の吸引口へ導入される２２０。
【００７４】
実施例２
図６によれば、窒素０．２％、メタン９７．８％、エチレン１．３％、プロパン０．５％、ｎ−ブタンおよびイソブテン０．２％およびより重質の炭化水素を残余に含む、１，３２０ｐｓｉａ（９，１０１キロパスカル）の圧力で、華氏７５．２度（２９７ケルビン）の温度の１２４，２９１ポンドモル／時（５６，３７７キロモル／時）の天然ガスが液化される。それは、２つの流れ６６５および６６７に分割される。第１供給流６６５は、全流動の４８．４％であり、第１予冷却熱交換器６４０で華氏−７０．１度（２１６ケルビン）の同一温度まで冷却される。第２供給流６６７は、全流動の５１．６％であり、第２予冷却熱交換器６４２で華氏−７０．１度（２１６ケルビン）の同一温度まで冷却される。結果として得られた２つの予冷却供給流６６６および６６８は組み合わせられ６０２その後主低温熱交換器６４６（ＭＣＨＥ）で冷却され液化され、ＭＣＨＥを華氏−２４５．８度（１１９ケルビン）で去る。
【００７５】
メタン２．５％、エチレン６０．３％、プロパン１．６％、ｎ−ブタンおよびイソブテンの残余６１０を含む１３５，０３５ポンドモル／時（６１，２５１キロモル／時）の予冷却温ＭＲ（ＷＭＲ）がＷＭＲ圧縮機６１１で３８８ｐｓｉａ（２，６７５キロパスカル）まで圧縮され冷却熱交換器６１３で華氏７５．２度（２９７ケルビン）まで冷却される。結果として得られた飽和近くの液体流６１４は、第１予冷却熱交換器６４０で華氏−７０．１度（２１６ケルビン）まで更に冷却される。それは、その後２つの流れに分割される。第１の流れは、全流動の約５０％であり、バルブ６１７を介して４５ｐｓｉａ（３１０キロパスカル）の圧力までスロットル調整され第１予冷却熱交換器６４０のシェル側へ導入され冷却役割を提供する。第２流れは、およそ同一圧力までバルブ６１６を介してスロットル調整され、同一の目的のために、第２予冷却熱交換器６４２のシェル側へ導入される。２つの流れは、２つの予冷却熱交換器でおよそ流入口温度の華氏７５．２度（２９７ケルビン）まで温められる。第１予冷却熱交換器６４０からの完全に蒸発したＷＭＲ流６１８および第２予冷却熱交換器６４２からの完全に蒸発したＷＭＲ流６１９は、再び組み合わせられ６１０、ＷＭＲ圧縮機６１１の吸引口へ導入される。予冷却器６４０および６４２の両方に接近した温端部温度が同一である場合、２つの予冷却器の間のＷＭＲ分割はちょうど５０％―５０％である。２つの予冷却熱交換器の役割は、おおよそ等しい。
【００７６】
窒素１０．８４％、メタン５０．５５％、エチレン３３．７３％、プロパン４．８４％、ｎ−ブタンおよびイソブテンの残余６２０を含む１２４，７６０ポンドモル／時（５６，５９０キロモル／時）の冷ＭＲ（ＣＭＲ）が、ＣＭＲ圧縮機６２１で８３９ｐｓｉａ（５，７８５キロパスカル）まで圧縮され冷却熱交換器６２３で華氏７５．２度（２９７ケルビン）まで冷却される。結果として得られた蒸気６２４は、第２予冷却熱交換器６４２で華氏−７０．１度（２１６ケルビン）まで更に冷却される。それは現在２７％の蒸気（ＣＭＲＶ）であり７３％の液体（ＣＭＲＬ）である。ＣＭＲＬ流６２７は、ＭＣＨＥ６４３の温束で華氏−２０７度（１４０ケルビン）まで更に冷却され高濃度液体膨張器（水圧タービン、図示せず）で、続いてバルブ６２９によっておおよそ７２ｐｓｉａ（４９６キロパスカル）の気圧まで圧力が減少され、ＭＣＨＥ６４６のシェル側へ導入される。ＣＭＲＶ流れ６２６は、ＭＣＨＥ６４５の冷束で華氏−２４５．８度（１１９ケルビン）まで更に冷却され、バルブ６３１を介してＣＭＲＬとおおよそ同一圧力までスロットル調整され、また、ＭＣＨＥ６４６のシェル側へ導入される。ＭＣＲＶ流れ６３０およびＣＭＲＬ流れ６２８は、ＭＣＨＥ６４６に冷却を提供する。それらは、おおよそ流入口温度の華氏７５．２度（２９７ケルビン）まで温められＣＭＲ圧縮機６２１の吸引口へ導入される。
本開示は以下の態様も包含する。
［１］  炭化水素供給流を液化する方法であって、
（ａ）第１供給温度で炭化水素流体供給流を提供することと、
（ｂ）前記炭化水素流体供給流を第１部分と第２部分とに分割することと、
（ｃ）前記炭化水素流体供給流の前記第１部分を第１混合冷媒に対して第１予冷却熱交換器で冷却して、第１予冷却温度で前記第１予冷却熱交換器を出る第１予冷却炭化水素流体流を形成することと、
（ｄ）前記炭化水素流体供給流の前記第２部分を前記第１混合冷媒に対して第２予冷却熱交換器で冷却して、第２予冷却温度で前記第２予冷却熱交換器を出る第２予冷却炭化水素流体流を形成することと、
（ｅ）主熱交換器のシェル側から蒸発した第２混合冷媒流を抜き取ることと、
（ｆ）前記蒸発した第２混合冷媒流を圧縮および膨張させて、得られた第２混合冷媒温度の得られた第２混合冷媒流を形成することであって、前記得られた第２混合冷媒温度は前記第１供給温度に実質的に等しい、形成することと、
（ｇ）前記得られた第２混合冷媒流を前記第１混合冷媒に対して前記第２予冷却熱交換器で冷却して、第３予冷却温度で前記第２予冷却熱交換器を出る予冷却された第２混合冷媒流を形成することと、
（ｈ）前記第１予冷却炭化水素流体流および前記第２予冷却炭化水素流体流を組み合わせて、前記主熱交換器のチューブ側へ前記組み合わされた予冷却炭化水素流体流を導入することと、
（ｉ）前記主熱交換器の前記チューブ側へ前記予冷却された第２混合冷媒流の少なくとも一部を導入することと、
（ｊ）前記組み合わされた予冷却炭化水素流体流を前記主熱交換器の前記シェル側で前記第２混合冷媒に対して前記主熱交換器で冷却して、液化炭化水素流体流を形成することと、
（ｋ）前記予冷却された第２混合冷媒流の前記少なくとも一部を前記主熱交換器の前記シェル側で前記第２混合冷媒の流れに対して前記主熱交換器で冷却して、少なくとも１つの冷却された第２混合冷媒流を形成することと、
（ｌ）前記主熱交換器の前記チューブ側から前記少なくとも１つの冷却された第２混合冷媒流の各々を抜き取り、前記少なくとも１つの冷却された第２混合冷媒流の前記各々の前記各々を膨張させて、膨張された第２冷媒流を形成し、前記主熱交換器の前記シェル側へ前記少なくとも１つの膨張された第２混合冷媒流の各々を提供することと、を含む、方法。
［２］  （ｍ）前記予冷却された第２冷媒混合流の蒸気部分から前記予冷却された第２混合冷媒流の液体部分を分離させることを更に含み、
ステップ（ｉ）は、予冷却された第２混合冷媒流の前記液体部分および前記予冷却された第２混合冷媒流の前記蒸気部分を前記主熱交換器の前記チューブ側へ導入することを含む、上記態様１に記載の方法。
［３］  前記第２予冷却温度および第３予冷却温度は、前記第１予冷却温度に実質的に等しい、上記態様１に記載の方法。
［４］  ステップ（ｆ）は、前記第２混合冷媒流を圧縮および冷却して、得られた第２混合冷媒温度の得られた第２混合冷媒流を形成することを含み、前記得られた第２混合冷媒温度は前記第１供給温度に実質的に等しく、前記得られた第２混合冷媒流の実質的に全てが蒸気相である、上記態様１に記載の方法。
［５］  ステップ（ｃ）は、第１予冷却熱交換器のシェル側を介して流動する第１混合冷媒に対して前記第１予冷却熱交換器のチューブ側における前記炭化水素流体供給流の前記第１部分を冷却して、第１予冷却温度で前記第１予冷却熱交換器を出る第１予冷却炭化水素流体流を形成することを含む、上記態様１に記載の方法。
［６］  ステップ（ｄ）は、第２予冷却熱交換器のシェル側を介して流動する前記第１混合冷媒に対して前記第２予冷却熱交換器のチューブ側で前記炭化水素流体供給流の前記第２部分を冷却して、第２予冷却温度で前記第２予冷却熱交換器を出る第２予冷却炭化水素流体流を形成することを含む、上記態様５に記載の方法。
［７］  第２のステップ（ｄ）は、前記第１混合冷媒に対して前記炭化水素流体供給流の前記第２部分第２予冷却熱交換器を冷却して、第２予冷却温度で前記第２予冷却熱交換器を出る第２予冷却炭化水素流体流を形成することを含み、前記第２予冷却熱交換器は前記第１予冷却熱交換器とは異なる形状を有する、上記態様１に記載の方法。
［８］  （ｎ）前記第１および第２予冷却熱交換器の各々のシェル側を介して流動する閉冷却ループにおいて前記第１混合冷媒を循環させることを更に含む、上記態様１に記載の方法。
［９］      （ｏ）前記第１および第２予冷却熱交換器の各々のシェル側から蒸発した第１混合冷媒流を抜き取ることと、
（ｐ）前記蒸発した第１混合冷媒流を圧縮および冷却して、得られた第１混合冷媒流を形成することと、
（ｑ）前記第１予冷却熱交換器のチューブ側へ前記得られた第１混合冷媒流を導入することと、
（ｒ）前記第１予冷却熱交換器の前記シェル側で前記第１混合冷媒の流れに対して前記第１予冷却熱交換器における前記得られた第１混合冷媒流を冷却して、冷却された第１混合冷媒流を形成することと、
（ｓ）前記第１予冷却熱交換器から前記冷却された第１混合冷媒流を抜き取り、前記冷却された第１混合冷媒流を第１および第２の冷却された第１混合冷媒流へ分割することと、
（ｔ）前記第１および第２の冷却された第１混合冷媒流の各々を膨張させて、第１および第２の膨張された第１混合冷媒流を形成することと、
（ｕ）前記第１予冷却熱交換器の前記シェル側へ前記第１の膨張された第１混合冷媒流を導入することと、
（ｖ）前記第２予冷却熱交換器のシェル側へ前記第２の膨張された第１混合冷媒流を導入することと、を更に含む、上記態様１に記載の方法。
［１０］  ステップ（ｄ）は、
（ｄ）前記第１混合冷媒に対して第２予冷却熱交換器における前記炭化水素流体供給流の前記第２部分を冷却して、第２予冷却温度で前記第２予冷却熱交換器を出る第２予冷却炭化水素流体流を形成することを含み、前記第２予冷却熱交換器は前記第１予冷却熱交換器と同一の冷却役割を有する、上記態様１に記載の方法。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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