(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化天然ガスの生産方法であって、
熱交換器を介して天然ガスを供給するステップと、
第１の圧縮器において、前記熱交換器から送出された単一混合冷媒の第１の部分を圧縮するステップと、
前記第１の圧縮器において、前記熱交換器から送出された前記単一混合冷媒の第２の部分を圧縮するステップと、
前記第１の圧縮器において前記単一混合冷媒の第１の部分を前記単一混合冷媒の第２の部分と合成して、単一混合冷媒を生成するステップと、
第１の冷却器において前記単一混合冷媒を冷却して、第１の液相と気相とを生成するステップと、
第１の液体分離器において前記第１の液相を前記気相から分離するステップと、
第２の圧縮器において前記気相を圧縮するステップと、
第２の冷却器において、圧縮された前記気相を冷却して、第２の液相と前記単一混合冷媒の第２の部分とを生成するステップと、
第２の液体分離器において、前記第２の液相を前記単一混合冷媒の第２の部分から分離するステップと、
ポンプにおいて前記第１の液相を加圧するステップと、
前記第１の液相を前記第２の液相と合成して、前記単一混合冷媒の第１の部分を生成するステップと、
前記単一混合冷媒の第１の部分と前記単一混合冷媒の第２の部分を前記熱交換器へ供給し、該熱交換器を介して流れる天然ガスの少なくとも一部を冷却して、液化天然ガスを生成するステップと
を含む、
液化天然ガスの生産方法。
【請求項２】
前記第１の圧縮器において前記単一混合冷媒の第１の部分を圧縮する前記ステップは、前記熱交換器から送出された前記単一混合冷媒の第１の部分を、前記第１の圧縮器の第１ステージで受け取るステップを含む、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１の圧縮器において前記単一混合冷媒の第２の部分を圧縮する前記ステップは、前記熱交換器から送出された前記単一混合冷媒の第２の部分を、前記第１の圧縮器の中間ステージで受け取るステップを含む、
請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記熱交換器を介して天然ガスを供給する前記ステップは、
・前記熱交換器の予備冷却ゾーンを介して天然ガスを供給するステップと、
・前記熱交換器の液化ゾーンを介して天然ガスを供給するステップと
を含む、
請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記熱交換器の液化ゾーンと流体結合された貯蔵タンクに液化天然ガスを貯蔵するステップをさらに含む、
請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記単一混合冷媒の第１の部分と前記単一混合冷媒の第２の部分を前記熱交換器へ供給する前記ステップは、
・前記熱交換器の予備冷却ゾーンを介して前記単一混合冷媒の第１の部分を供給するステップと、
・前記予備冷却ゾーンを介して前記単一混合冷媒の第２の部分を供給するステップと、
・前記予備冷却ゾーンにおいて、前記単一混合冷媒の第２の部分を前記単一混合冷媒の第１の部分により予備冷却するステップと
を含む、
請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記単一混合冷媒の第１の部分と前記単一混合冷媒の第２の部分を前記熱交換器へ供給する前記ステップはさらに、
・前記熱交換器の予備冷却ゾーンから送出された前記単一混合冷媒の第１の部分を、前記熱交換器と流体結合された膨張弁へ供給するステップと、
・前記膨張弁を介して前記単一混合冷媒の第１の部分を膨張させて、前記単一混合冷媒の第１の部分を冷却するステップと、
・前記膨張弁から送出された前記単一混合冷媒の冷却された第１の部分を前記熱交換器へ供給して、前記単一混合冷媒の予備冷却された第２の部分を冷却するステップと
を含む、
請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記単一混合冷媒の第１の部分と前記単一混合冷媒の第２の部分を前記熱交換器へ供給する前記ステップはさらに、
・前記熱交換器の予備冷却ゾーンから送出された前記単一混合冷媒の予備冷却された第２の部分を、前記熱交換器と流体結合された膨張弁へ供給するステップと、
・前記膨張弁を介して前記単一混合冷媒の予備冷却された第２の部分を膨張させて、前記単一混合冷媒の予備冷却された第２の部分を冷却するステップと、
・前記膨張弁から送出された前記単一混合冷媒の冷却された第２の部分を前記熱交換器へ供給して、該熱交換器を介して流れる天然ガスを冷却するステップと
を含む、
請求項６記載の方法。
【請求項９】
前記単一混合冷媒は、メタン、エタン、プロパン、ブタンおよび窒素を含む、
請求項１記載の方法。
【請求項１０】
天然ガス源から液化天然ガスを生産する方法であって、
前記天然ガス源から熱交換器へ、さらに該熱交換器を介して、天然ガスを供給するステップと、
前記熱交換器から第１の圧縮器の第１ステージへ、単一混合冷媒の第１の部分を供給するステップと、
前記第１の圧縮器において、前記単一混合冷媒の第１の部分を圧縮するステップと、
前記熱交換器から前記第１の圧縮器の中間ステージへ、前記単一混合冷媒の第２の部分を供給するステップと、
前記第１の圧縮器において、前記単一混合冷媒の第２の部分を圧縮するステップと、
前記第１の圧縮器において、前記単一混合冷媒の第１の部分を前記単一混合冷媒の第２の部分と合成して、単一混合冷媒を生成するステップと、
前記第１の圧縮器と流体結合された第１の冷却器において、前記単一混合冷媒の少なくとも一部を凝縮して、第１の液相と気相とを生成するステップと、
前記第１の冷却器と流体結合された第１の液体分離器において、前記第１の液相を前記気相から分離するステップと、
前記第１の液体分離器と流体結合された第２の圧縮器において、前記気相を圧縮するステップと、
前記第２の圧縮器と流体結合された第２の冷却器において、圧縮された前記気相を冷却して、第２の液相と前記単一混合冷媒の第２の部分とを生成するステップと、
第２の液体分離器において、前記第２の液相を前記単一混合冷媒の第２の部分から分離するステップと、
前記第１の液体分離器と流体結合されたポンプにおいて、前記第１の液相を加圧するステップと、
前記ポンプから送出された前記第１の液相を、前記第２の液体分離器から送出された前記第２の液相と合成して、前記単一混合冷媒の第１の部分を生成するステップと、
前記単一混合冷媒の第１の部分と前記単一混合冷媒の第２の部分を前記熱交換器へ供給し、該熱交換器を介して流れる天然ガスの少なくとも一部を冷却して、液化天然ガスを生成するステップと
を含む、
天然ガス源から液化天然ガスを生産する方法。
【請求項１１】
前記単一混合冷媒の第１の部分と前記単一混合冷媒の第２の部分を前記熱交換器へ供給する前記ステップは、
・前記熱交換器の予備冷却ゾーンを介して、前記単一混合冷媒の第１の部分を供給するステップと、
・前記予備冷却ゾーンを介して、前記単一混合冷媒の第２の部分を供給するステップと、
・前記予備冷却ゾーンにおいて、前記単一混合冷媒の第２の部分を前記単一混合冷媒の第１の部分によって予備冷却するステップと、
・前記熱交換器の予備冷却ゾーンから、該熱交換器と流体結合された第１の膨張弁へ、前記単一混合冷媒の第１の部分を供給するステップと、
・前記第１の膨張弁を介して前記単一混合冷媒の第１の部分を膨張させて、前記単一混合冷媒の第１の部分を冷却するステップと、
・前記単一混合冷媒の冷却された第１の部分を前記熱交換器へ再び案内して戻し、前記単一混合冷媒の予備冷却された第２の部分を冷却するステップと、
・前記熱交換器の予備冷却ゾーンから、該熱交換器と流体結合された第２の膨張弁へ、前記単一混合冷媒の予備冷却された第２の部分を供給するステップと、
・前記第２の膨張弁を介して、前記単一混合冷媒の予備冷却された第２の部分を膨張させて、前記単一混合冷媒の予備冷却された第２の部分を冷却するステップと、
・前記単一混合冷媒の冷却された第２の部分を前記熱交換器の液化ゾーンへ供給し、該液化ゾーンを介して流れる天然ガスを冷却するステップと
を含む、
請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記天然ガス源から前記熱交換器へ、さらに該熱交換器を介して、天然ガスを供給する前記ステップは、
・前記熱交換器の予備冷却ゾーンにおいて天然ガスを予備冷却するステップと、
・前記熱交換器の液化ゾーンにおいて天然ガスの少なくとも一部を液化するステップと
を含む、
請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記熱交換器の液化ゾーンと流体結合された貯蔵タンクに液化天然ガスを貯蔵するステップをさらに含む、
請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の圧縮器および前記第２の圧縮器を蒸気タービンで駆動するステップをさらに含み、該蒸気タービンは、回転軸を介して前記第１の圧縮器および前記第２の圧縮器と結合されている、
請求項１０記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の圧縮器および前記第２の圧縮器をガスタービンで駆動するステップをさらに含み、該ガスタービンは、回転軸を介して前記第１の圧縮器および前記第２の圧縮器と結合されている、
請求項１０記載の方法。
【請求項１６】
前記単一混合冷媒は、メタン、エタン、プロパン、ブタンおよび窒素を含む、
請求項１０記載の方法。
【請求項１７】
液化システムにおいて、
天然ガスを受け取り、該天然ガスの少なくとも一部を冷却して液化天然ガスを生成するように構成された熱交換器と、
前記熱交換器と流体結合され、前記熱交換器から送出された単一混合冷媒の第１の部分と該単一混合冷媒の第２の部分とを圧縮し、前記単一混合冷媒の第１の部分を前記単一混合冷媒の第２の部分と合成して単一混合冷媒を生成するように構成された、第１の圧縮器と、
前記第１の圧縮器と流体結合され、該第１の圧縮器から送出された前記単一混合冷媒を冷却して、第１の液相と気相とを生成するように構成された、第１の冷却器と、
前記第１の冷却器と流体結合され、前記第１の液相を前記気相から分離するように構成された、第１の液体分離器と、
前記第１の液体分離器と流体結合され、該第１の液体分離器から送出された前記気相を圧縮するように構成された、第２の圧縮器と、
前記第２の圧縮器と流体結合され、該第２の圧縮器から送出された圧縮された前記気相を冷却して、第２の液相と前記単一混合冷媒の第２の部分とを生成するように構成された、第２の冷却器と、
前記第２の冷却器および前記熱交換器と流体結合され、前記第２の液相を前記単一混合冷媒の第２の部分から分離し、該単一混合冷媒の第２の部分を前記熱交換器へ放出するように構成された、第２の液体分離器と、
前記第１の液体分離器および前記熱交換器と流体結合され、前記第１の液体分離器から送出された前記第１の液相を加圧して、該第１の液相を前記第２の液体分離器から送出された前記第２の液相と合成し、前記単一混合冷媒の第１の部分を生成するように構成された、ポンプと、
が設けられている、
液化システム。
【請求項１８】
前記熱交換器は、予備冷却ゾーンと液化ゾーンとを含む、
請求項１７記載の液化システム。
【請求項１９】
前記熱交換器と流体結合され、該熱交換器から送出された前記単一混合冷媒の第１の部分を膨張させるように構成された、第１の膨張弁と、
前記熱交換器と流体結合され、該熱交換器から送出された前記単一混合冷媒の第２の部分を膨張させるように構成された、第２の膨張弁と
がさらに設けられている、
請求項１７記載の液化システム。
【請求項２０】
前記熱交換器は、それぞれ第１の管路および第２の管路を介して、前記第１の圧縮器の第１ステージおよび中間ステージと流体結合されており、
該熱交換器は、前記単一混合冷媒の第１の部分および前記単一混合冷媒の第２の部分を、それぞれ前記第１の管路および前記第２の管路を介して、前記第１ステージおよび前記中間ステージへ供給するように構成されている、
請求項１７記載の液化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１４年１２月１２日出願の米国特許仮出願第６２／０９０，９４２号の利益を主張するものである。ここで上記特許出願は、本願と一致するかぎりにおいて、参照によりその開示内容全体が本願に組み込まれるものとする。
【０００２】
ガソリンやディーゼルなど慣用の燃料の燃焼は、無数の工業プロセスにおいて重要であることが実証されている。ただしガソリンやディーゼルの燃焼に付随して、製造コストの上昇および炭素放出の増加を含め、しばしば様々な欠点が生じる可能性がある。このような観点から、慣用の燃料を燃焼させる際の欠点を克服すべく、近年の取り組みによって注目されてきたのは、炭素放出の減少を伴う天然ガスなどの代替燃料である。炭素放出の低減を伴う「いっそうクリーンな」代替燃料を提供することに加え、天然ガスを燃焼させることは、慣用の燃料を燃焼させるよりも比較的安全であるとも言える。たとえば、天然ガスの密度が比較的低いことから、漏れ発生時、天然ガスを安全かつただちに大気中に放散させることができる。これにひきかえ、慣用の燃料（たとえばガソリンやディーゼル）は比較的密度が高く、漏れ発生時に沈殿または蓄積する傾向にあり、これによって近くの操作員にとっては危険な、場合によっては致命的な作業環境が生じるおそれがある。
【０００３】
天然ガスを利用することにより、慣用の燃料の欠点のいくつかについては対処できるけれども、天然ガスの貯蔵および輸送という面が、慣用の燃料に対する有望な代替であるとは見なしにくくしている。したがって天然ガスは一般的に、１つまたは複数の熱力学的プロセスを介して、液化天然ガス（ＬＮＧ）に変換される。天然ガスをＬＮＧに変換するために使用される熱力学的プロセスには、冷媒循環路を介して１つまたは複数の冷媒（たとえば単一混合冷媒、二重混合冷媒等）を循環させることが含まれる場合が多い。ＬＮＧの生産のために様々な熱力学的プロセスが開発されてきたが、慣用の熱力学的プロセスでは、増加する需要に十分に適う品質でＬＮＧを生産できないことが多い。さらに、慣用の熱力学的プロセスは複雑であるがゆえに、ＬＮＧ生産はコストが極端にかかるおよび／または非実用的になる場合も多い。たとえば、慣用の熱力学的プロセスによりＬＮＧを生産するために、余分な施設および／または桁違いにコストがかかる施設（たとえばコンプレッサ、熱交換器等）が必要とされる場合が多い。
【０００４】
したがって必要とされるのは、液化天然ガス（ＬＮＧ）を生産する液化システムおよび液化方法を改善し簡単にすることである。
【０００５】
本開示の実施形態によれば、液化天然ガスの生産方法を提供することができる。この方法は、熱交換器を介して天然ガスを供給するステップを含むことができる。この方法は、第１の圧縮器において単一混合冷媒の第１の部分を圧縮するステップと、第１の圧縮器において単一混合冷媒の第２の部分を圧縮するステップを含むこともできる。この方法はさらに、第１の圧縮器において単一混合冷媒の第１の部分を単一混合冷媒の第２の部分と合成して、単一混合冷媒を生成するステップを含むことができる。この方法は、第１の冷却器において単一混合冷媒を冷却して、第１の液相と気相とを生成するステップと、第１の液体分離器において第１の液相を気相から分離するステップを含むこともできる。この方法はさらに、第２の圧縮器において気相を圧縮するステップと、第２の冷却器において、圧縮された気相を冷却して、第２の液相と単一混合冷媒の第２の部分とを生成するステップを含むことができる。この方法は、第２の液体分離器において、第２の液相を単一混合冷媒の第２の部分から分離するステップを含むこともできる。この方法は、ポンプにおいて第１の液相を加圧するステップと、第１の液相を第２の液相と合成して、単一混合冷媒の第１の部分を生成するステップを含むこともできる。この方法はさらに、単一混合冷媒の第１の部分と単一混合冷媒の第２の部分を熱交換器へ供給し、熱交換器を介して流れる天然ガスの少なくとも一部を冷却し、それによって液化天然ガスを生成するステップを含むことができる。
【０００６】
本開示の実施形態によれば、天然ガス源から液化天然ガスを生産する方法を提供することもできる。この方法は、天然ガス源から熱交換器へ、さらに熱交換器を介して、天然ガスを供給するステップを含むことができる。この方法は、熱交換器から第１の圧縮器の第１ステージへ、単一混合冷媒の第１の部分を供給するステップと、第１の圧縮器において単一混合冷媒の第１の部分を圧縮するステップを含むこともできる。この方法はさらに、熱交換器から第１の圧縮器の中間ステージへ、単一混合冷媒の第２の部分を供給するステップと、第１の圧縮器において単一混合冷媒の第２の部分を圧縮するステップと、第１の圧縮器において単一混合冷媒の第１の部分を単一混合冷媒の第２の部分と合成して、単一混合冷媒を生成するステップとを含むことができる。この方法は、第１の圧縮器と流体結合ないしは連通結合された第１の冷却器において、単一混合冷媒の少なくとも一部を凝縮して、第１の液相と気相とを生成するステップと、第１の冷却器と流体結合された第１の液体分離器において、第１の液相を気相から分離するステップを含むこともできる。この方法はさらに、第１の液体分離器と流体結合された第２の圧縮器において気相を圧縮するステップを含むことができる。この方法は、第２の圧縮器と流体結合された第２の冷却器において、圧縮された気相を冷却して、第２の液相と単一混合冷媒の第２の部分とを生成するステップと、第２の液体分離器において第２の液相を単一混合冷媒の第２の部分から分離するステップとを含むこともできる。この方法は、第１の液体分離器と流体結合されたポンプにおいて第１の液相を加圧するステップと、ポンプから送出された第１の液相を第２の液体分離器から送出された第２の液相と合成して、単一混合冷媒の第１の部分を生成するステップを含むこともできる。この方法は、単一混合冷媒の第１の部分と単一混合冷媒の第２の部分を熱交換器へ供給し、熱交換器を介して流れる天然ガスの少なくとも一部を冷却して、液化天然ガスを生成するステップを含むこともできる。
【０００７】
本開示の実施形態によればさらに、液化システムを提供することができる。液化システムは、熱交換器と、この熱交換器と流体結合された第１の圧縮器を含むことができる。この熱交換器を、天然ガスを受け取り、その天然ガスの少なくとも一部を冷却して液化天然ガスを生成するように、構成することができる。第１の圧縮器を、熱交換器から送出された単一混合冷媒の第１の部分と単一混合冷媒の第２の部分とを圧縮し、単一混合冷媒の第１の部分と第２の部分とを互いに合成して単一混合冷媒を生成するように、構成することができる。液化システムは、第１の圧縮器と流体結合された第１の冷却器を含むこともでき、この第１の冷却器は、第１の圧縮器から送出された単一混合冷媒を冷却して第１の液相と気相とを生成するように構成されている。第１の液体分離器を、第１の冷却器と流体結合することができ、第１の液相を気相から分離するように構成することができる。第２の圧縮器を、第１の液体分離器と流体結合することができ、第１の液体分離器から送出された気相を圧縮するように構成することができる。液化システムはさらに、第２の圧縮器と流体結合された第２の冷却器を含むことができ、この第２の冷却器を、第２の圧縮器から送出された圧縮された気相を冷却して、第２の液相と単一混合冷媒の第２の部分とを生成するように、構成することができる。第２の液体分離器を、第２の冷却器および熱交換器と流体結合することができ、第２の液相を単一混合冷媒の第２の部分から分離し、単一混合冷媒の第２の部分を熱交換器へ放出するように、構成することができる。さらにポンプを、第１の液体分離器および熱交換器と流体結合することができ、第１の液体分離器から送出された第１の液相を加圧し、この第１の液相を第２の液体分離器から送出された第２の液相と合成して、単一混合冷媒の第１の部分を生成するように、構成することができる。
【０００８】
以下の詳細な説明を添付の図面を参照しながら読めば、本開示の理解が最も深まる。なお、ここで強調しておくと、工業界の標準的な慣行に倣い、種々の特徴は縮尺どおりには描かれていない。つまり説明を明確にする都合上、種々の特徴の寸法を任意に増減させている場合もある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ここで開示する１つまたは複数の実施形態に従い、天然ガス源から液化天然ガス（ＬＮＧ）を生産するための液化システムの一例を描いたプロセスの流れ図
【図２】ここで開示する１つまたは複数の実施形態に従い、液化天然ガスを生産するための方法を示すフローチャート
【図３】ここで開示する１つまたは複数の実施形態に従い、天然ガス源から液化天然ガスを生産するための方法を示すフローチャート
【００１０】
以下の開示には、本発明の種々の特徴、構造または機能を実現するためのいくつかの実施形態について記載されていることを理解されたい。本開示を簡単に示すために、部品、装置および構成の実施形態を以下で説明するが、それらの実施形態は具体例として呈示したものにすぎず、本発明の範囲の限定を意図したものではない。これらの点に加え、本開示においては、種々の実施形態において、およびここで呈示した図面全体にわたって、参照番号および／または参照符号を繰り返し用いる場合もある。このような反復は、簡単かつ明確にすることを目的としているのであって、このような反復自体が、種々の実施形態および／または種々の図面において説明される構成相互間の関係を指し示すものではない。さらに、以下で述べる説明中、第１の特徴を第２の特徴の上または上方に形成する、ということには、第１の特徴と第２の特徴とがじかに接触した実施形態も含めることができ、また、第１の特徴と第２の特徴とがじかには接触不可能であるように、第１の特徴と第２の特徴との間に付加的な特徴を介在させて形成可能な実施形態も含めることができる。最後に述べておくと、以下で呈示する実施形態を、任意の組み合わせ方で組み合わせることも可能であり、つまり本開示の範囲を逸脱することなく、ある１つの実施形態の何らかの要素を他の任意の実施形態において使用することができる。
【００１１】
さらにこれらの点に加え、以下の説明および特許請求の範囲を通して、特定の部品を参照するために特定の用語が使われる。当業者であれば理解できるように、様々な実体がそれぞれ異なる名称で同じ部品のことを指す場合もあり、それらについて特に別途定義されていないかぎり、ここで説明する要素の命名規則は、本発明の範囲の限定を意図するものではない。さらにここで使われる命名規則は、機能ではなく名称が異なる部品の区別を意図したものではない。また、以下の説明および特許請求の範囲において、「〜を含む」および「〜を有する」という表現は、制約のない態様で使われており、したがって「〜に限定される」ではなく「〜を含む」という意味に解釈されたい。本開示中のすべての数値は、特に別途明言されていないかぎり、厳密な値であってもよいし近似値であってもよい。したがって本開示の種々の実施形態を、意図する範囲から逸脱することなく、開示された数字、値および範囲とは異ならせてもよい。さらに述べておくと、特許請求の範囲または明細書において用いられているように、「または」という表現は、排他的ケースと包含的ケースの双方を含むことを意図しており、つまり、これについて別途明示的に指定されていないかぎり、「ＡまたはＢ」は「ＡとＢの少なくとも一方」と同義であることを意図している。
【００１２】
図１には、１つまたは複数の実施形態に従い、天然ガス源１０２から液化天然ガス（ＬＮＧ）を生産するための液化システム１００の一例を示すプロセスの流れ図が描かれている。さらにここで述べるように、天然ガス源１０２から天然ガスまたは供給ガスを受け取り、供給ガスの少なくとも一部を冷却してＬＮＧを生成するために、生成物または供給ガスの流路を介して供給ガスを案内しまたは流し、さらにＬＮＧを放出または出力するように、液化システム１００を構成することができる。さらに液化システム１００を、１つまたは複数の冷媒循環路（たとえば予備冷却循環路、液化循環路等）を介して、１つまたは複数の冷媒（たとえば単一混合冷媒）を含むプロセス流体を案内しまたは流し、供給ガス流路を介して流れる供給ガスの少なくとも一部を冷却するように、構成することもできる。
【００１３】
液化システム１００は、１つまたは複数の冷媒アセンブリ（１０４として１つを示す）と、１つまたは複数の熱交換器（１０６として１つを示す）を含むことができる。冷媒アセンブリ１０４は、圧縮アセンブリ１０８、１つまたは複数のポンプ（１１０として１つを示す）、１つまたは複数の液体分離器（１１２，１１４として２つを示す）、または、流体、伝達、熱および／または作用に関して互いに結合されたこれらの任意の組み合わせ、を含むことができる。この場合、冷媒アセンブリ１０４を熱交換器１０６と流体的に結合することができ、すなわち流体結合ないしは連通結合することができる。たとえば図１に示されているように、冷媒アセンブリ１０４を、管路１５８および１６０を介して熱交換器１０６と流体結合し、その上流に配置することができ、さらに管路１４０および１４２を介して熱交換器１０６と流体結合し、その下流に配置することができる。図１には、熱交換器１０６と流体結合された単一の冷媒アセンブリ１０４が描かれているけれども、液化システム１００は複数の冷媒アセンブリを含むことができると理解されたい。たとえば２つまたはそれよりも多くの冷媒アセンブリを、単一の熱交換器１０６と直列または並列に、流体結合することができる。同様に、２つまたはそれよりも多くの熱交換器を、単一の冷媒アセンブリ１０４と直列または並列に、流体結合することができる。
【００１４】
天然ガス源１０２を、天然ガスパイプライン、ストランデッド天然ガス源泉等、またはこれらの任意の組み合わせとすることができ、または天然ガス源１０２はそれらを含むことができる。天然ガス源１０２は、周囲温度の天然ガスを含むことができる。また、天然ガス源１０２は、周囲温度よりも比較的高いまたは比較的低い温度を有する天然ガスを含むことができる。さらに天然ガス源１０２は、比較的高い圧力（たとえば約３，４００ｋＰａ〜約８，４００ｋＰａまたはそれ以上）または比較的低い圧力（たとえば約１００ｋＰａ〜約３，４００ｋＰａ）の天然ガスを含むこともできる。たとえば天然ガス源１０２を、約３，４００ｋＰａ〜約８，４００ｋＰａまたはそれ以上の圧力の天然ガスを含む、高圧天然ガスパイプラインとすることができる。さらに別の例によれば、天然ガス源１０２を、約１００ｋＰａ〜約３，５００ｋＰａの圧力の天然ガスを含む、低圧天然ガスパイプラインとすることができる。
【００１５】
天然ガス源１０２から発生する天然ガスは、１つまたは複数の炭化水素を含むことができる。たとえば天然ガスは、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン等またはこれらの任意の組み合わせを含むことができる。メタンを天然ガスの主成分とすることができる。たとえば天然ガス中のメタンの濃度を、約８０％よりも多い、約８５％よりも多い、約９０％よりも多い、または約９５％よりも多いものとすることができる。さらに天然ガスは、１つまたは複数の非炭化水素を含むこともできる。たとえば天然ガスを、１つまたは複数の炭化水素と１つまたは複数の非炭化水素の混合物とすることができ、または天然ガスはこのような混合物を含むことができる。例示的な非炭化水素には、以下に限定されるものではないが、水、二酸化炭素、ヘリウム、窒素等またはこれらの任意の組み合わせを含めることができる。天然ガスを処理して、天然ガスから非炭化水素の少なくとも一部を分離または除去することができる。たとえば天然ガスを、１つまたは複数の吸着剤（たとえば分子篩、ゼオライト、金属有機構造体等）を含む分離器（図示せず）を介して流すことができ、この分離器は、非炭化水素のうちの１つまたは複数を少なくとも部分的に天然ガスから分離するように構成されている。１つの実施形態によれば、炭化水素の濃度を増加させるために、かつ／または、液化システム１００の１つまたは複数の部分において天然ガスがあとで結晶化（たとえば凝固）するのを防ぐために、天然ガスを処理して非炭化水素（たとえば水および／または二酸化炭素）を天然ガスから分離することができる。たとえば液化システム１００の１つまたは複数の部分において、天然ガスを含む供給ガスを、非炭化水素（たとえば水および／または二酸化炭素）の１つまたは複数の凝固点まで、または凝固点よりも低く、冷却することができる。したがって、天然ガスから水および／または二酸化炭素が取り除かれることによって、液化システム１００内において供給ガスがあとで結晶化するのを防止することができる。
【００１６】
冷媒アセンブリ１０４の圧縮アセンブリ１０８を、このアセンブリに案内されるプロセス流体（たとえば混合冷媒プロセス流体）を圧縮するように構成することができる。たとえば圧縮アセンブリ１０８は、プロセス流体を圧縮するように構成された１つまたは複数の圧縮器（１１６，１１８として２つを示す）を含むことができる。１つの実施形態によれば、圧縮アセンブリ１０８は、２つの圧縮器１１６，１１８だけを含むことができる。たとえば図１に示されているように、圧縮アセンブリ１０８の第１の圧縮器１１６を、管路１４０および１４２を介して熱交換器１０６と流体結合し、その下流に配置することができ、第２の圧縮器１１８を、管路１４８を介して第１の液体分離器１１２と流体結合し、その下流に配置することができる。圧縮アセンブリ１０８においてただ２つの圧縮器１１６，１１８だけを用いれば、液化システム１００のコスト、エネルギー消費、および／または複雑さを削減できる、という点を理解されたい。たとえば２つの圧縮器１１６，１１８だけを用いることによって、液化システム１００において用いられる駆動装置１２０、冷却器１２４，１２６、液体分離器１１２，１１４、および／またはポンプ１１０の個数を低減することができる。別の実施形態によれば、圧縮アセンブリ１０８は、任意の個数の圧縮器を含むことができる。たとえば圧縮アセンブリ１０８は、３つ、４つ、５つ、またはそれよりも多くの圧縮器を含むことができる。例示的な圧縮器には、以下に限定されるものではないが、超音速圧縮器、遠心圧縮器、軸流圧縮器、レシプロ圧縮器、ロータリースクリュー圧縮器、ロータリーベーン圧縮器、スクロール圧縮器、ダイアフラム圧縮器等、またはこれらの任意の組み合わせを含めることができる。
【００１７】
圧縮器１１６，１１８各々は、１つまたは複数のステージ（図示せず）を含むことができる。たとえば圧縮器１１６，１１８各々は、第１ステージ、最終ステージ、および／または、第１ステージと最終ステージとの間に配置された１つまたは複数の中間ステージを含むことができる。１つの実施形態によれば、第１の圧縮器１１６の第１ステージ（図示せず）を、管路１４０を介して熱交換器１０６と流体結合し、その下流に配置することができ、第１の圧縮器１１６の中間ステージ（図示せず）を、管路１４２を介して熱交換器１０６と流体結合し、その下流に配置することができる。さらにここで説明するように、第１の圧縮器１１６の第１ステージで、熱交換器１０６から冷媒（たとえば単一混合冷媒）の加熱されたまたは「使用済みの」第１の部分を受け取り、第１の圧縮器１１６の中間ステージで、熱交換器１０６から冷媒（たとえば単一混合冷媒）の「使用済みの」第２の部分のサイドストリームを受け取るように、第１の圧縮器１１６を構成することができる。たとえば第１の圧縮器１１６は、第１の入口（図示せず）と第２の入口（図示せず）を有することができる。第１の入口は、第１ステージと流体結合および／または作用結合されており、単一混合冷媒の使用済みの第１の部分を受け取るように構成されており、第２の入口は、中間ステージと流体結合および／または作用結合されており、単一混合冷媒の「使用済みの」第２の部分のサイドストリームを受け取るように構成されている。
【００１８】
圧縮アセンブリ１０８は、１つまたは複数の駆動装置（１２０として１つを示す）も含むことができ、これは圧縮器１１６，１１８および／またはそれらの個々の圧縮器ステージと作用的に結合されており、それらを各々駆動するように構成されている。たとえば図１に示されているように、駆動装置１２０を、回転軸１２２を介して圧縮器１１６，１１８の双方と結合し、それらを駆動するように構成することができる。別の例によれば、別個の駆動装置（図示せず）を、別個の回転軸（図示せず）を介して圧縮器１１６，１１８各々と結合して、それらを駆動するように構成することができる。例示的な駆動装置には、以下に限定されるものではないが、モータ（たとえば電動モータ）、タービン（たとえばガスタービン、蒸気タービン等）、内燃機関、および／または、圧縮器１１６，１１８またはそれらの個々の圧縮器ステージを駆動可能な他の任意の装置を含めることができる。回転軸１２２を、単一のセグメントとしてもよいし、あるいは、１つまたは複数のギア（図示せず）および／または１つまたは複数のクラッチを介して互いに結合された複数のセグメントとしてもよい。この場合、回転軸１２２の複数のセグメントを結合するギアによって、回転軸１２２の複数のセグメント各々を、同じまたは異なるレートまたは速度で回転または旋回させることができる、ということを理解されたい。
【００１９】
圧縮アセンブリ１０８は、１つまたは複数の熱交換器または冷却器（１２４，１２６として２つを示す）を含むこともでき、これはそこを介して流れるプロセス流体（たとえば冷媒）から熱を吸収または除去するように構成されている。冷却器１２４，１２６を、個々の圧縮器１１６，１１８と流体結合し、その下流に配置することができる。たとえば図１に示されているように、第１の冷却器１２４を、管路１４４を介して第１の圧縮器１１６と流体結合し、その下流に配置することができ、第２の冷却器１２６を、管路１５０を介して第２の圧縮器１１８と流体結合し、その下流に配置することができる。さらに図１に示されているように、第１の冷却器１２４と第２の冷却器１２６を、それぞれ管路１４６および管路１５２を介して第１の液体分離器１１２および第２の液体分離器１１４と流体結合し、それらの上流に配置することができる。第１および第２の冷却器１２４，１２６を、それぞれ第１および第２の圧縮器１１６，１１８において発生する熱エネルギーまたは熱の少なくとも一部を取り除くように、構成することができる。たとえば、圧縮器１１６，１１８においてプロセス流体（たとえば冷媒）を圧縮すると、プロセス流体に熱（たとえば圧縮熱）が発生する可能性があり、プロセス流体および／またはその中に含まれる冷媒から、圧縮熱の少なくとも一部を取り除くように、冷却器１２４，１２６を構成することができる。
【００２０】
少なくとも１つの実施形態によれば、冷却器１２４，１２６を介して流れるプロセス流体における熱を吸収するために、伝熱媒体を冷却器１２４，１２６各々を介して流すことができる。したがって伝熱媒体は、冷却器１２４，１２６から放出されたときに、比較的高い温度を有する可能性があり、プロセス流体は、冷却器１２４，１２６から放出されたときに、比較的低い温度を有する可能性がある。伝熱媒体を、水、蒸気、冷媒、プロセスガス、たとえば二酸化炭素、プロパンまたは天然ガス等、またはこれらの任意の組み合わせとすることができ、あるいは伝熱媒体はこれらを含むことができる。１つの実施形態によれば、冷却器１２４，１２６から放出された伝熱媒体によって、液化システム１００の１つまたは複数の部分および／またはアセンブリを補助加熱することができる。たとえば、冷却器１２４，１２６から吸収された熱を含む伝熱媒体によって、熱回収ユニット（ＨＲＵ）（図示せず）を補助加熱することができる。
【００２１】
液体分離器１１２，１１４を、圧縮アセンブリ１０８の個々の冷却器１２４，１２６と流体結合し、その下流に配置することができる。たとえば図１に示されているように、第１の液体分離器１１２および第２の液体分離器１１４を、それぞれ管路１４６および管路１５２を介して第１の冷却器１２４および第２の冷却器１２６と流体結合し、それらの下流に配置することができる。さらに図１に示されているように、第１の液体分離器１１２を、それぞれ管路１４８および管路１５４を介して第２の圧縮器１１８およびポンプ１１０と流体結合し、それらの上流に配置することができ、第２の液体分離器１１４を、管路１５８および１６０を介して熱交換器１０６と流体結合し、その上流に配置することができる。第１および第２の液体分離器１１２，１１４を各々、液相（たとえば液冷媒）と気相（たとえば蒸気冷媒またはガス冷媒）を含むプロセス流体を受け取り、液相と気相を互いに分離するように構成することができる。たとえばここでさらに説明するように、第１および第２の液体分離器１１２，１１４を、比較的高い沸点の冷媒を含む液相（たとえば液冷媒）と、比較的低い沸点の冷媒を含む気相（たとえば蒸気冷媒またはガス冷媒）とに互いに分離するように構成することができる。例示的な液体分離器には、ただし以下に限定されるものではないが、スクラバ、気液分離器、回転型分離器、静止型分離器等を含めることができる。
【００２２】
ポンプ１１０を、管路１５４を介して第１の液体分離器１１２と流体結合し、その下流に配置することができ、さらに管路１５６および１５８を介して熱交換器１０６と流体結合し、その上流に配置することができる。ポンプ１１０を、液相（たとえば液冷媒）を含むプロセス流体を第１の液体分離器１１２から熱交換器１０６へ案内するように、構成することができる。たとえばポンプ１１０を、第１の液体分離器１１２から送出された液相を加圧して、その液相を熱交換器１０６へ案内するように、構成することができる。ポンプ１１０を、第１の液体分離器１１２から送出されたプロセス流体を加圧して、第２の圧縮器１１８から放出されたプロセス流体および／または管路１５８を介して流れるプロセス流体と等しいまたは実質的に等しい圧力になるように、構成することができる。ポンプ１１０を、電気的に駆動されるポンプ、機械的に駆動されるポンプ、可変周波数で駆動されるポンプ等とすることができる。
【００２３】
熱交換器１０６を、ポンプ１１０および液体分離器１１２，１１４の１つまたは複数と流体結合し、それらの下流に配置することができ、そこから送出された１つまたは複数のプロセス流体を受け取るように構成することができる。たとえば図１に示されているように、熱交換器１０６を、管路１５８および管路１６０を介して第２の液体分離器１１４と流体結合し、その下流に配置することができ、そこから送出されたプロセス流体を受け取るように構成することができる。別の実施例によれば、熱交換器１０６を、管路１５６および１５８を介してポンプ１１０と流体結合し、その下流に配置することができ、そこから送出されたプロセス流体を受け取るように、構成することができる。熱交換器１０６を、圧縮アセンブリ１０８と流体結合し、その上流に配置することができ、そこへ向けて１つまたは複数のプロセス流体を案内するように構成することができる。たとえば図１に示されているように、熱交換器１０６を、管路１４０および管路１４２を介して圧縮アセンブリ１０８の第１の圧縮器１１６と流体結合し、その上流に配置することができる。さらに図１に示されているように、熱交換器１０６を、管路１６２を介して天然ガス源１０２と流体結合して、その下流に配置することができ、そこから送出された供給ガスを受け取るように構成することができる。
【００２４】
熱交換器１０６を、そこを介して流れる供給ガスの少なくとも一部を直接または間接的に冷却および／または過冷却することができる任意の装置とすることができる。たとえば熱交換器１０６を、巻回コイル型熱交換器、プレートフィン型熱交換器、シェル＆チューブ型熱交換器、ケトル型熱交換器等とすることができる。少なくとも１つの実施形態によれば、熱交換器１０６は１つまたは複数の領域またはゾーンを含むことができる（１２８，１３０として２つを示す）。たとえば図１に示されているように、熱交換器１０６の第１のゾーン１２８を予備冷却ゾーンとすることができ、熱交換器１０６の第２のゾーン１３０を液化ゾーンとすることができる。さらにここで説明するように、熱交換器１０６を、予備冷却ゾーン１２８を介して流れる冷媒および／または供給ガスを予備冷却するように構成することができる。さらに熱交換器１０６を、天然ガス源１０２から送出された供給ガスの少なくとも一部を液化して、液化ゾーン１３０においてＬＮＧを生成するように、構成することもできる。
【００２５】
液化システム１００は、１つまたは複数の膨張エレメント（１３２，１３４として２つを示す）を含むことができ、このエレメントは、プロセス流体を受け取って膨張させ、それによってプロセス流体の温度と圧力を低下させるように構成されている。例示的な膨張エレメント１３２，１３４には、ただし以下に限定されるものではないが、タービンまたはターボエキスパンダ、ジローラ、ジロータ、ジュール・トムソン（ＪＴ）弁などのような膨張弁等、またはこれらの任意の組み合わせを含めることができる。少なくとも１つの実施形態によれば、膨張エレメント１３２，１３４のうち任意の１つまたは複数を、ターボエキスパンダ（図示せず）とすることができ、これはプロセス流体の一部を受け取って膨張させ、それによりプロセス流体の温度と圧力を低下させるように構成されている。ターボエキスパンダ（図示せず）を、そこを介して流れるプロセス流体の圧力降下を機械的なエネルギーに変換し、そのエネルギーを利用して１つまたは複数の装置（たとえば発電機、圧縮器、ポンプ等）を駆動するように、構成することができる。別の実施形態によれば、図１に示されているように、膨張エレメント１３２，１３４のうち任意の１つまたは複数を、ＪＴ弁のような膨張弁とすることができる。図１に示されているように、膨張弁１３２，１３４の各々を、熱交換器１０６と流体結合することができ、熱交換器１０６から送出されたプロセス流体（たとえば冷媒）を受け取って膨張させ、それによってその温度と圧力を低下させるように構成することができる。たとえば第１の膨張弁１３２を、管路１６４を介して熱交換器１０６の下流に配置することができ、さらに管路１６６を介して熱交換器１０６の上流に配置することができる。さらに別の例によれば、第２の膨張弁１３４を、管路１６８を介して熱交換器１０６の下流に配置することができ、さらに管路１７０を介して熱交換器１０６の上流に配置することができる。少なくとも１つの実施形態によれば、膨張弁１３２，１３４のうち任意の１つまたは複数を通過するプロセス流体の膨張によって、プロセス流体を、気相または蒸気相と液相とを含む二相の流体に急速に変化させることができる。
【００２６】
すでに述べたように、液化システム１００を、１つまたは複数の冷媒循環路を介してプロセス流体（たとえば冷媒）を案内しまたは流し、供給ガス流路を介して流れる供給ガスの少なくとも一部を冷却するように、構成することができる。冷媒循環路を、閉ループ冷媒循環路とすることができる。冷媒循環路を介して案内されるプロセス流体を、単一混合冷媒とすることができ、またはプロセス流体がこれを含むことができる。単一混合冷媒を、１つまたは複数の炭化水素を含む多成分流体混合物とすることができる。例示的な炭化水素には、以下に限定されるものではないが、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン等、またはこれらの任意の組み合わせを含めることができる。少なくとも１つの実施形態によれば、単一混合冷媒を、１つまたは複数の炭化水素と１つまたは複数の非炭化水素を含有する多成分流体混合物とすることができる。たとえば単一混合冷媒を、１つまたは複数の炭化水素と１つまたは複数の非炭化水素の混合物とすることができ、または単一混合冷媒はこの混合物を含むことができる。例示的な非炭化水素には、以下に限定されるものではないが、二酸化炭素、窒素、アルゴン等、またはこれらの任意の組み合わせを含めることができる。さらに別の実施形態によれば、単一混合冷媒を、１つまたは複数の非炭化水素を含有する混合物とすることができ、または単一混合冷媒はこの混合物を含むことができる。１つの実施形態によれば、冷媒循環路を介して案内されるプロセス流体を、メタン、エタン、プロパン、ブタンおよび／または窒素を含有する単一混合冷媒とすることができる。少なくとも１つの実施形態によれば、単一混合冷媒は、Ｒ４２、Ｒ４１０ａ等を含むことができる。
【００２７】
１つの具体例としてのオペレーションによれば、単一混合冷媒を含むプロセス流体を、圧縮アセンブリ１０８の第１の圧縮器１１６から放出させ、管路１４４を介して第１の冷却器１２４へ案内することができる。第１の圧縮器１１６から放出されたプロセス流体は、約３，０００ｋＰａ〜約３，３００ｋＰａまたはそれ以上の圧力を有することができる。第１の冷却器１２４は、第１の圧縮器１１６からプロセス流体を受け取ることができ、その中に含まれる単一混合冷媒の少なくとも一部を冷却することができる。少なくとも１つの実施形態によれば、第１の冷却器１２４は、単一混合冷媒の少なくとも一部を冷却して、液相を生じさせることができる。たとえば、既述のように単一混合冷媒を、１つまたは複数の炭化水素を含有する多成分流体混合物とすることができ、比較的大きい分子量の炭化水素（たとえばエタン、プロパン等）を圧縮し、冷却し、かつ／または、そうでなければ凝縮して、比較的小さい分子量の炭化水素（たとえばメタン）よりも前に液相にすることができる。したがって、管路１４６内に含まれる単一混合冷媒における比較的大きい分子量の炭化水素を、液相にしておくことができ、管路１４６内の単一混合冷媒の比較的小さい分子量の炭化水素を、気相にしておくことができる。なお、一般に、比較的大きい分子量の炭化水素は、比較的小さい分子量の炭化水素よりも比較的高い沸点を有することができる、という点を理解されたい。１つの実施形態によれば、第１の冷却器１２４は、第１の圧縮器１１６から送出されたプロセス流体を冷却して、約１５℃から約２５℃またはそれ以上の温度にすることができる。
【００２８】
冷却された単一混合冷媒を含有するプロセス流体を、管路１４６を介して第１の液体分離器１１２へ案内することができ、第１の液体分離器１１２は、液相の少なくとも一部と気相とを互いに分離することができる。たとえば第１の液体分離器１１２は、比較的大きい分子量の炭化水素を含有する液相の少なくとも一部を、比較的小さい分子量の炭化水素を含有する気相から、分離することができる。第１の液体分離器１１２から送出された液相を、管路１５４を介してポンプ１１０へ案内することができ、第１の液体分離器１１２から送出された気相を、管路１４８を介して第２の圧縮器１１８へ案内することができる。
【００２９】
第２の圧縮器１１８は、第１の液体分離器１１２から送出された気相を含有するプロセス流体を受け取って圧縮することができ、圧縮されたプロセス流体を、管路１５０を介して第２の冷却器１２６へ案内することができる。１つの実施形態によれば、第２の圧縮器１１８は、気相を含有するプロセス流体を圧縮して、約５，９００ｋＰａ〜約６，１４０ｋＰａまたはそれ以上の圧力にすることができる。第２の圧縮器１１８においてプロセス流体を圧縮することによって、熱（たとえば圧縮熱）が発生する可能性があり、それによってプロセス流体の温度が増加する。したがって第２の冷却器１２６は、その中に含まれる熱（たとえば圧縮熱）の少なくとも一部を冷却することができ、または取り除くことができる。少なくとも１つの実施形態によれば、第２の冷却器１２６は、プロセス流体の少なくとも一部（たとえば比較的大きい分子量の炭化水素）を冷却して、液相を生じさせることができる。第２の冷却器１２６から送出された冷却されたプロセス流体を、管路１５２を介して第２の液体分離器１１４へ案内することができる。
【００３０】
第２の液体分離器１１４は、プロセス流体を受け取って、そのプロセス流体を液相と気相とに分離することができる。たとえば第２の液体分離器１１４は、単一混合冷媒の凝縮部分を含有する液相の少なくとも一部（たとえば比較的大きい分子量の炭化水素）を、単一混合冷媒の非凝縮部分を含有する気相（たとえば比較的小さい分子量の炭化水素）から、分離することができる。次に、分離された液相および気相を、第２の液体分離器１１４から熱交換器１０６へ案内することができる。たとえば、第２の液体分離器１１４から送出された液相を、単一混合冷媒の第１の部分として、管路１５８を介して熱交換器１０６へ案内することができる。別の例によれば、第２の液体分離器１１４から送出された気相を、単一混合冷媒の第２の部分として、管路１６０を介して熱交換器１０６へ案内することができる。少なくとも１つの実施形態によれば、第１の液体分離器１１２から送出された液相を、第２の液体分離器１１４から送出された液相と混合することができ、混合された液相を、単一混合冷媒の第１の部分として、熱交換器１０６へ案内することができる。たとえばポンプ１１０は、第１の液体分離器１１２から送出された液相を加圧することができ、または管路１５６を介して管路１５８へ伝達することができる。よって、管路１５８内のプロセス流体は、第２の液体分離器１１４から送出された液相と、ポンプ１１０から送出された加圧された液相とを含むことができる。
【００３１】
単一混合冷媒の第１の部分（たとえば液相）を、管路１５８から熱交換器１０６の予備冷却ゾーン１２８を介して管路１６８へ案内し、管路１６０から熱交換器１０６を介して管路１６４へ流れる単一混合冷媒の第２の部分（たとえば気相）を予備冷却することができる。単一混合冷媒の第１の部分を、管路１５８から予備冷却ゾーン１２８を介して管路１６８へ案内し、これによって管路１６２から管路１７２へ供給ガス流路を介して流れる供給ガスを予備冷却することもできる。その後、単一混合冷媒の第１の部分を、管路１６８を介して第２の膨張弁１３４へ案内することができ、第２の膨張弁１３４は、単一混合冷媒の第１の部分を膨張させることができ、それによってその温度と圧力が低減される。第２の膨張弁１３４から送出された単一混合冷媒の第１の部分を、管路１７０から熱交換器１０６へ、さらに熱交換器１０６を介して管路１４０へ案内し、熱交換器１０６を介して流れる単一混合冷媒の第２の部分および／または供給ガスを、さらに冷却または予備冷却することができる。
【００３２】
第２の液体分離器１１４から送出された単一混合冷媒の第２の部分（たとえば気相）を、管路１６０から熱交換器１０６の予備冷却ゾーン１２８を介して、管路１６４へ案内することができる。上述のように、管路１６０から熱交換器１０６を介して管路１６４へ流れる単一混合冷媒の第２の部分を、予備冷却ゾーン１２８において単一混合冷媒の第１の部分によって予備冷却することができる。その後、単一混合冷媒の予備冷却された第２の部分を、管路１６４を介して第１の膨張弁１３２へ案内することができ、第１の膨張弁１３２は、単一混合冷媒の第２の部分を膨張させることができ、それによってその温度と圧力が低減される。第１の膨張弁１３２から送出された単一混合冷媒の第２の部分を、管路１６６から熱交換器１０６へ、さらに熱交換器１０６を介して管路１４２へ案内することができ、これによって管路１６２から管路１７２へ供給ガス流路を介して流れる供給ガスの少なくとも一部を冷却することができる。少なくとも１つの実施形態によれば、熱交換器１０６を介して流れる単一混合冷媒の第１および第２の部分は、ＬＮＧを生成するために、供給ガス流路を介して流れる供給ガスの少なくとも一部を十分に冷却することができる。生成されたＬＮＧを、熱交換器１０６から管路１７２を介して放出することができる。管路１７２に放出されたＬＮＧを、流量制御弁１３６および管路１７４を介して、貯蔵タンク１３８へ案内することができる。
【００３３】
熱交換器１０６から送出された、単一混合冷媒の加熱されたまたは「使用済みの」第１の部分および単一混合冷媒の「使用済みの」第２の部分を、それぞれ管路１４０および管路１４２を介して、圧縮アセンブリ１０８の第１の圧縮器１１６へ案内することができる。単一混合冷媒の「使用済みの」第１および第２の部分は、周囲圧力よりも比較的高い圧力を有することができる。単一混合冷媒の「使用済みの」第１および第２の部分は、同じ圧力またはそれぞれ異なる圧力を有することができる。たとえば、管路１４０内の単一混合冷媒の「使用済みの」第１の部分は、約３００ｋＰａ〜約５００ｋＰａの圧力を有することができ、管路１４２内の単一混合冷媒の「使用済みの」第２の部分は、約１，４００ｋＰａ〜約１，７００ｋＰａの圧力を有することができる。熱交換器１０６から送出された単一混合冷媒の「使用済みの」第１および第２の部分を、第１の圧縮器１１６の１つまたは複数のステージのうち任意のステージへ案内することができる。たとえば、単一混合冷媒の「使用済みの」第１の部分を、第１の圧縮器１１６の第１ステージへ案内することができ、単一混合冷媒の「使用済み」の第２の部分を、第１の圧縮器１１６の中間ステージのうちの１つへ案内することができる。よって、熱交換器１０６から送出された単一混合冷媒の「使用済みの」第２の部分を、サイドストリームとして第１の圧縮器１１６へ案内することができる。第１の圧縮器１１６は、単一混合冷媒の「使用済みの」第１の部分と、単一混合冷媒の「使用済みの」第２の部分のサイドストリームを受け取ることができ、第１の圧縮器１１６の各ステージを介して、単一混合冷媒の「使用済みの」第１および第２の部分を圧縮することができる。
【００３４】
第１の圧縮器１１６は、単一混合冷媒の「使用済みの」第１および第２の部分を互いに合成し、それによって単一混合冷媒を含有する圧縮されたプロセス流体を管路１４４へ供給することができる。その後、単一混合冷媒を含有する圧縮されたプロセス流体を、上述のような冷媒循環路を介して、再度、案内することができる。なお、単一混合冷媒の第１の部分と単一混合冷媒の第２の部分（たとえばサイドストリーム）を、単一の圧縮器（たとえば第１の圧縮器１１６）の複数の別々のステージで受け取ることができることによって、液化システム１００のコスト、エネルギー消費および／または複雑さを低減できる、という点を理解されたい。たとえば、単一混合冷媒の第１の部分と単一混合冷媒の第２の部分を、単一の圧縮器（たとえば第１の圧縮器１１６）において、それぞれ第１の圧力（たとえば約３００ｋＰａ〜約５００ｋＰａ）と第２の圧力（たとえば約１，４００ｋＰａ〜約１，７００ｋＰａ）で受け取ることができることによって、液化システム１００において使用される圧縮器１１６，１１８の個数を削減することができる。さらに別の例によれば、単一の圧縮器（たとえば第１の圧縮器１１６）の第１ステージで単一混合冷媒の第１の部分を受け取り、この単一の圧縮器の中間ステージで単一混合冷媒の第２の部分をたとえばサイドストリームとして受け取ることができることによって、液化システム１００のエネルギー消費を低減することができ、かつ液化システム１００の効率を高めることができる。
【００３５】
図２には、１つまたは複数の実施形態に従い、液化天然ガスを生産するための方法２００のフローチャートが示されている。方法２００は、ステップ２０２として示されているように、熱交換器を介して天然ガスを供給するステップを含むことができる。方法２００は、ステップ２０４として示されているように、第１の圧縮器において単一混合冷媒の第１の部分を圧縮するステップを含むこともできる。さらに方法２００は、ステップ２０６として示されているように、第１の圧縮器において単一混合冷媒の第２の部分を圧縮するステップを含むことができる。方法２００は、ステップ２０８として示されているように、第１の圧縮器において、単一混合冷媒の第１の部分を単一混合冷媒の第２の部分と合成して、単一混合冷媒を生成するステップを含むこともできる。方法２００は、ステップ２１０として示されているように、第１の冷却器において単一混合冷媒を冷却して、第１の液相と気相を生成するステップを含むこともできる。方法２００は、ステップ２１２として示されているように、第１の液体分離器において、第１の液相を気相から分離するステップを含むこともできる。方法２００は、ステップ２１４として示されているように、第２の圧縮器において気相を圧縮するステップを含むこともできる。方法２００は、ステップ２１６として示されているように、圧縮された気相を第２の冷却器において冷却し、第２の液相と単一混合冷媒の第２の部分を生成するステップを含むこともできる。方法２００は、ステップ２１８として示されているように、第２の液体分離器において、第２の液相を単一混合冷媒の第２の部分から分離するステップを含むこともできる。方法２００は、ステップ２２０として示されているように、ポンプにおいて第１の液相を加圧するステップを含むこともできる。方法２００は、ステップ２２２として示されているように、第１の液相を第２の液相と合成して、単一混合冷媒の第１の部分を生成するステップを含むこともできる。方法２００は、ステップ２２４として示されているように、単一混合冷媒の第１の部分と単一混合冷媒の第２の部分を熱交換器へ供給し、熱交換器を介して流れる天然ガスの少なくとも一部を冷却し、それによって液化天然ガスを生成するステップを含むこともできる。
【００３６】
図３には、１つまたは複数の実施形態に従い、天然ガス源から液化天然ガスを生産するための方法３００のフローチャートが示されている。方法３００は、ステップ３０２として示されているように、天然ガス源から熱交換器へ、さらに熱交換器を介して、天然ガスを供給するステップを含むことができる。方法３００は、ステップ３０４として示されているように、熱交換器から第１の圧縮器の第１ステージへ、単一混合冷媒の第１の部分を供給するステップを含むこともできる。さらに方法３００は、ステップ３０６として示されているように、第１の圧縮器において単一混合冷媒の第１の部分を圧縮するステップを含むことができる。方法３００は、ステップ３０８として示されているように、熱交換器から第１の圧縮器の中間ステージへ、単一混合冷媒の第２の部分を供給するステップを含むこともできる。方法３００は、ステップ３１０として示されているように、第１の圧縮器において単一混合冷媒の第２の部分を圧縮するステップを含むこともできる。方法３００は、ステップ３１２として示されているように、第１の圧縮器において、単一混合冷媒の第１の部分を単一混合冷媒の第２の部分と合成して、単一混合冷媒を生成するステップを含むこともできる。方法３００は、ステップ３１４として示されているように、第１の圧縮器と流体結合された第１の冷却器において、単一混合冷媒の少なくとも一部を凝縮して、第１の液相と気相とを生成するステップを含むこともできる。方法３００は、ステップ３１６として示されているように、第１の冷却器と流体結合された第１の液体分離器において、第１の液相を気相から分離するステップを含むこともできる。方法３００は、ステップ３１８として示されているように、第１の液体分離器と流体結合された第２の圧縮器において気相を圧縮するステップを含むこともできる。方法３００は、ステップ３２０として示されているように、第２の圧縮器と流体結合された第２の冷却器において、圧縮された気相を冷却し、第２の液相と単一混合冷媒の第２の部分とを生成するステップを含むこともできる。方法３００は、ステップ３２２として示されているように、第２の液体分離器において、第２の液相を単一混合冷媒の第２の部分から分離するステップを含むこともできる。方法３００は、ステップ３２４として示されているように、第１の液体分離器と流体結合されたポンプにおいて、第１の液相を加圧するステップを含むこともできる。方法３００は、ステップ３２６として示されているように、ポンプから送出された第１の液相を、第２の液体分離器から送出された第２の液相と合成し、単一混合冷媒の第１の部分を生成するステップを含むこともできる。方法３００は、ステップ３２８として示されているように、単一混合冷媒の第１の部分と単一混合冷媒の第２の部分を熱交換器へ供給し、熱交換器を介して流れる天然ガスの少なくとも一部を冷却して、液化天然ガスを生成するステップを含むこともできる。
【００３７】
以上、当業者が本開示をよりよく理解できるように、いくつかの実施形態の特徴についてそれらの概要を説明してきた。当業者であれば、本明細書で紹介してきた実施形態と同じ目的を実行するために、かつ／または、同じ利点を達成するために、他のプロセスおよび構造を設計または変更する際の基礎として、本開示をただちに用いることができる、ということを理解できるはずである。さらに当業者であれば、かかる等価の構造が本開示の着想および範囲から逸脱するものではないこと、ならびに当業者は本開示の着想および範囲から逸脱することなく様々な変形、置き換えおよび変更を実施できることも、十分に理解できるはずである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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