(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ガスを供給する原料ガス供給ラインと、
前記原料ガス供給ラインに直列して順に設けられ、前記原料ガスを冷却する常温熱交換器、予備冷却熱交換器及び液化・過冷却熱交換器と、
熱交換により前記原料ガスの液化温度以下まで冷却された凝縮物を含む原料ガスからガス成分と液化成分とに分離する分離ドラムと、
前記分離ドラムで分離されたガス成分を冷媒ガスとし、該冷媒ガスを前記液化・過冷却熱交換器、前記予備冷却熱交換器及び前記常温熱交換器の順に、前記原料ガスの供給方向と逆行する方向に供給し、前記原料ガスを冷却する冷媒ガス供給ラインと、
前記冷媒ガス供給ラインの先端部に設けられ、冷却に用いた前記冷媒ガスを圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された圧縮ガスを、該圧縮機より抜出す圧縮ガス抜出ラインと、
前記圧縮ガス抜出ラインの先端が前記原料ガス供給ラインの前記常温熱交換器の上流側で接続され、前記原料ガスに前記圧縮ガスを混合する混合部と、
前記常温熱交換器と前記予備冷却熱交換器との間、又は前記予備冷却熱交換器と前記液化・過冷却熱交換器との間のいずれか一方又は両方において、前記原料ガス供給ラインから分岐され、熱交換後の原料ガスの一部を抜出す抜出ラインと、
前記抜出ラインの先端が接続され、抜出した原料ガスの一部を断熱膨張させる膨張タービンと、
前記膨張タービンで降温した冷却源ガスを、前記液化・過冷却熱交換器の上流側の前記冷媒ガス供給ラインに供給する冷却源ガス供給ラインと、を備えることを特徴とするガス液化装置。
【請求項２】
原料ガスを供給する原料ガス供給ラインと、
前記原料ガス供給ラインに直列して順に設けられ、前記原料ガスを冷媒ガスにより熱交換して冷却する常温熱交換器、予備冷却熱交換器及び液化・過冷却熱交換器と、
前記原料ガス供給ラインの先端部に設けられ、冷却されて凝縮物を含む原料ガスからガス成分と液化成分とに分離する分離ドラムと、
前記分離ドラムで分離され冷却されたガス成分を冷媒ガスとし、該冷媒ガスを前記液化・過冷却熱交換器、前記予備冷却熱交換器及び前記常温熱交換器の順に、前記原料ガスと逆行する方向に供給し、前記原料ガスを冷却する冷媒ガス供給ラインと、
前記冷媒ガス供給ラインの先端部に設けられ、冷媒ガスを圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された圧縮ガスを抜出す圧縮ガス抜出ラインと、
前記圧縮ガス抜出ラインの先端が前記原料ガス供給ラインと、前記常温熱交換器の上流側で接続し、前記原料ガスに前記圧縮ガスを混合する混合部と、
前記常温熱交換器と前記予備冷却熱交換器との間の原料ガス供給ラインから分岐され、前記常温熱交換器で熱交換後の原料ガスの一部を抜出す第１抜出ラインと、
前記第１抜出ラインの先端が接続され、抜出した原料ガスの一部を断熱膨張させる温膨張タービンと、
前記温膨張タービンで降温した第１冷却源ガスを、前記予備冷却熱交換器と前記液化・過冷却熱交換器との間の冷媒ガス供給ラインに供給する第１冷却源ガス供給ラインと、
前記予備冷却熱交換器と前記液化・過冷却熱交換器との間の原料ガス供給ラインから分岐され、前記予備冷却熱交換器で熱交換後の原料ガスの一部を抜出す第２抜出ラインと、
前記第２抜出ラインの先端が接続され、抜出した原料ガスの一部を断熱膨張させる冷膨張タービンと、
前記冷膨張タービンで降温した第２冷却源ガスを、前記液化・過冷却熱交換器と前記分離ドラムの間の冷媒ガス供給ラインに供給する第２冷却源ガス供給ラインと、を備えることを特徴とするガス液化装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記液化・過冷却熱交換器を２つに分けて液化熱交換器及び過冷却熱交換器の２台とし、この２台の液化熱交換器及び過冷却熱交換器を直列して設けると共に、
前記温膨張タービンで降温した第１冷却源ガスを２つに分岐し、分岐した第１冷却源ガスを予備冷却熱交換器と前記液化熱交換器との間と、前記液化熱交換器と前記過冷却熱交換器との間の冷媒ガス供給ラインに各々供給することを特徴とするガス液化装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記原料ガスを冷却する冷却器を、前記原料ガス供給ラインの前記常温熱交換器の上流側に設けることを特徴とするガス液化装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
前記原料ガスの一部を抜出した抜出液から重質分を分離する重質分分離器を設けることを特徴とするガス液化装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一つにおいて、
前記冷媒ガス供給ラインに接続する圧縮機の上流側に、ボイルオフガスを供給するボイルオフガス供給ラインを接続することを特徴とするガス液化装置。
【請求項７】
原料ガスを液化温度まで冷却し、冷却されたガス成分と液化成分とからガス液化物を製造するオープンループサイクルプロセスのガス液化方法であって、
原料ガス供給ラインにより供給された前記原料ガスを順に冷却する常温熱交換工程、予備冷却熱交換工程及び液化・過冷却熱交換工程と、
熱交換により前記原料ガスの液化温度以下まで冷却された凝縮物を含む原料ガスからガス成分と液化成分とに分離する分離工程と、
前記分離工程で分離されたガス成分を冷媒ガスとし、該冷媒ガスを前記液化・過冷却熱交換工程、前記予備冷却熱交換工程及び前記常温熱交換工程の順に、前記原料ガスの供給方向と逆行する方向に供給し、前記原料ガスを冷却する冷媒ガス供給ラインを有する冷媒ガス供給工程と、
前記冷媒ガス供給ラインの先端部に配置され、冷却に用いた前記冷媒ガスを圧縮する圧縮工程と、
前記圧縮工程で圧縮された圧縮ガスを、該圧縮工程より抜出す圧縮ガス抜出ラインを有する圧縮ガス抜出工程と、
前記圧縮ガス抜出ラインの先端が前記原料ガス供給ラインの前記常温熱交換工程の上流側で接続され、前記原料ガスに前記圧縮ガスを混合する混合工程と、
前記常温熱交換工程と前記予備冷却熱交換工程との間、又は前記予備冷却熱交換工程と前記液化・過冷却熱交換工程との間のいずれか一方又は両方において、前記原料ガス供給ラインから分岐され、熱交換後の原料ガスの一部を抜出す抜出ライン
の先端が接続され、抜出した原料ガスの一部を断熱膨張させる膨張タービン工程と、
前記膨張タービン工程で降温した冷却源ガスを、前記液化・過冷却熱交換工程の上流側の前記冷媒ガス供給ラインに供給する冷却源ガス供給工程と、を有することを特徴とするガス液化方法。
【請求項８】
原料ガスを液化温度まで冷却し、冷却されたガス成分と液化成分とからガス液化物を製造するオープンループサイクルプロセスのガス液化方法であって、
原料ガスを供給する供給ラインに直列して順に配置され、前記原料ガスを冷媒ガスにより熱交換して冷却する常温熱交換工程、予備冷却熱交換工程及び液化・過冷却熱交換工程と、
前記原料ガス供給ラインの先端部に配置され、冷却されて凝縮物を含む原料ガスからガス成分と液化成分とに分離する分離工程と、
前記分離工程で分離され冷却されたガス成分を冷媒ガスとし、該冷媒ガスを前記液化・過冷却熱交換工程、前記予備冷却熱交換工程及び前記常温熱交換工程の順に、前記原料ガスと逆行する方向に供給し、前記原料ガスを冷却する冷媒ガス供給ラインを有する冷媒ガス供給工程と、
前記冷媒ガス供給ラインの先端部に配置され、冷媒ガスを圧縮する圧縮工程と、
前記圧縮工程で圧縮された圧縮ガスを抜出す圧縮ガス抜出ラインを有する圧縮ガス抜出工程と、
前記圧縮ガス抜出ラインの先端が前記原料ガス供給ラインと、前記常温熱交換工程の上流側で接続し、前記原料ガスに前記圧縮ガスを混合する混合工程と、
前記常温熱交換工程と前記予備冷却熱交換工程との間の原料ガス供給ラインから分岐され、前記常温熱交換工程で熱交換後の原料ガスの一部を抜出す第１抜出ラインを有する第１抜出工程と、
前記第１抜出ラインの先端が接続され、抜出した原料ガスの一部を断熱膨張させる温膨張タービン工程と、
前記温膨張タービン工程で降温した第１冷却源ガスを、前記予備冷却熱交換工程と前記液化・過冷却熱交換工程との間の冷媒ガス供給ラインに供給する第１冷却源ガス供給ラインを有する第１冷却源ガス供給工程と、
前記予備冷却熱交換工程と前記液化・過冷却熱交換工程との間の原料ガス供給ラインから分岐され、前記予備冷却熱交換工程で熱交換後の原料ガスの一部を抜出す第２抜出ラインを有する第２抜出工程と、
前記第２抜出ラインの先端が接続され、抜出した原料ガスの一部を断熱膨張させる冷膨張タービン工程と、
前記冷膨張タービン工程で降温した第２冷却源ガスを、前記液化・過冷却熱交換工程と前記分離工程の間の冷媒ガス供給ラインに供給する第２冷却源ガス供給ラインを有する第２冷却源ガス供給工程と、を有することを特徴とするガス液化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば天然ガスを液化天然ガスとして液化するガス液化装置及びガス液化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、天然ガス（ＮＧ：natural gas）を液化天然ガス（ＬＮＧ：liquefied natural gas）として液化するプロセスは、特定組成の冷媒(例えば窒素（Ｎ2）や混合冷媒)を用いて、この専用の冷媒を閉鎖系として循環させるいわゆるクローズドループタイプを採用している為、簡素な装置が好まれる中小規模の天然ガスの液化プロセスとしては以下の課題がある。
【０００３】
１）  冷媒の製造設備や貯蔵設備が必要となる、或いは冷媒を製造しない場合には購入することが必要となる。
２）  クローズドループタイプで冷媒に混合冷媒を使用する場合、フィード組成が変化した際に冷媒組成を調整する必要があり、煩雑となる。また、冷媒混合を正確に行う必要があるため、スタートアップとプラントの安定に時間を要する、という問題がある。よって、運転停止・再起動が頻繁に繰り返される場合には不向きとなる。
３）  クローズドループタイプで、冷媒として窒素（Ｎ2）を使用する場合、一般に窒素冷媒圧力を８０ｋｇ／ｃｍ2以上の高圧に昇圧する必要があるため、圧縮機等の機器設備や配管やバルブ等の供給設備が高価となる。
【０００４】
そこで、近年天然ガスを直接冷媒として活用するオープンループサイクルプロセスとする技術が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１０−５３７１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の提案では、熱交換領域に複数の冷却ループを必要とし、熱交換設備が複雑となるので、さらなる設備コスト低減や動力低減を図る技術の出現が切望されている。
【０００７】
本発明は、前記問題に鑑み、熱交換設備が簡易であると共に設備コスト低減や動力低減を図るガス液化装置及びガス液化方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、原料ガスを供給する原料ガス供給ラインと、前記原料ガス供給ラインに直列して順に設けられ、前記原料ガスを冷却する常温熱交換器、予備冷却熱交換器及び液化・過冷却熱交換器と、熱交換により前記原料ガスの液化温度以下まで冷却された凝縮物を含む原料ガスからガス成分と液化成分とに分離する分離ドラムと、前記分離ドラムで分離されたガス成分を冷媒ガスとし、該冷媒ガスを前記液化・過冷却熱交換器、前記予備冷却熱交換器及び前記常温熱交換器の順に、前記原料ガスの供給方向と逆行する方向に供給し、前記原料ガスを冷却する冷媒ガス供給ラインと、前記冷媒ガス供給ラインの先端部に設けられ、冷却に用いた前記冷媒ガスを圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された圧縮ガスを、該圧縮機より抜出す圧縮ガス抜出ラインと、前記圧縮ガス抜出ラインの先端が前記原料ガス供給ラインの前記常温熱交換器の上流側で接続され、前記原料ガスに前記圧縮ガスを混合する混合部と、前記常温熱交換器と前記予備冷却熱交換器との間、又は前記予備冷却熱交換器と前記液化・過冷却熱交換器との間のいずれか一方又は両方において、前記原料ガス供給ラインから分岐され、熱交換後の原料ガスの一部を抜出す抜出ラインと、前記抜出ラインの先端が接続され、抜出した原料ガスの一部を断熱膨張させる膨張タービンと、前記膨張タービンで降温した冷却源ガスを、前記液化・過冷却熱交換器の上流側の前記冷媒ガス供給ラインに供給する冷却源ガス供給ラインと、を備えることを特徴とするガス液化装置にある。
【０００９】
第２の発明は、原料ガスを供給する原料ガス供給ラインと、前記原料ガス供給ラインに直列して順に設けられ、前記原料ガスを冷媒ガスにより熱交換して冷却する常温熱交換器、予備冷却熱交換器及び液化・過冷却熱交換器と、前記原料ガス供給ラインの先端部に設けられ、冷却されて凝縮物を含む原料ガスからガス成分と液化成分とに分離する分離ドラムと、前記分離ドラムで分離され冷却されたガス成分を冷媒ガスとし、該冷媒ガスを前記液化・過冷却熱交換器、前記予備冷却熱交換器及び前記常温熱交換器の順に、前記原料ガスと逆行する方向に供給し、前記原料ガスを冷却する冷媒ガス供給ラインと、前記冷媒ガス供給ラインの先端部に設けられ、冷媒ガスを圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された圧縮ガスを抜出す圧縮ガス抜出ラインと、前記圧縮ガス抜出ラインの先端が前記原料ガス供給ラインと、前記常温熱交換器の上流側で接続し、前記原料ガスに前記圧縮ガスを混合する混合部と、前記常温熱交換器と前記予備冷却熱交換器との間の原料ガス供給ラインから分岐され、前記常温熱交換器で熱交換後の原料ガスの一部を抜出す第１抜出ラインと、前記第１抜出ラインの先端が接続され、抜出した原料ガスの一部を断熱膨張させる温膨張タービンと、前記温膨張タービンで降温した第１冷却源ガスを、前記予備冷却熱交換器と前記液化・過冷却熱交換器との間の冷媒ガス供給ラインに供給する第１冷却源ガス供給ラインと、前記予備冷却熱交換器と前記液化・過冷却熱交換器との間の原料ガス供給ラインから分岐され、前記予備冷却熱交換器で熱交換後の原料ガスの一部を抜出す第２抜出ラインと、前記第２抜出ラインの先端が接続され、抜出した原料ガスの一部を断熱膨張させる冷膨張タービンと、前記冷膨張タービンで降温した第２冷却源ガスを、前記液化・過冷却熱交換器と前記分離ドラムの間の冷媒ガス供給ラインに供給する第２冷却源ガス供給ラインと、を備えることを特徴とするガス液化装置にある。
【００１０】
第３の発明は、第２の発明において、前記液化・過冷却熱交換器を２つに分けて液化熱交換器及び過冷却熱交換器の２台とし、この２台の液化熱交換器及び過冷却熱交換器を直列して設けると共に、前記温膨張タービンで降温した第１冷却源ガスを２つに分岐し、分岐した第１冷却源ガスを予備冷却熱交換器と液化熱交換器との間と、前記液化熱交換器と前記過冷却熱交換器との間の冷媒ガス供給ラインに各々供給することを特徴とするガス液化装置にある。
【００１１】
第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記原料ガスを冷却する冷却器を、前記原料ガス供給ラインの前記常温熱交換器の上流側に設けることを特徴とするガス液化装置にある。
【００１２】
第５の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、前記原料ガスの一部を抜出した抜出液から重質分を分離する重質分分離器を設けることを特徴とするガス液化装置にある。
【００１３】
第６の発明は、第１乃至５のいずれか一つの発明において、前記冷媒ガス供給ラインに接続する圧縮機の上流側に、ボイルオフガスを供給するボイルオフガス供給ラインを接続することを特徴とするガス液化装置にある。
【００１４】
第７の発明は、原料ガスを液化温度まで冷却し、冷却されたガス成分と液化成分とからガス液化物を製造するオープンループサイクルプロセスのガス液化方法であって、原料ガス供給ラインにより供給された前記原料ガスを順に冷却する常温熱交換工程、予備冷却熱交換工程及び液化・過冷却熱交換工程と、熱交換により前記原料ガスの液化温度以下まで冷却された凝縮物を含む原料ガスからガス成分と液化成分とに分離する分離工程と、前記分離工程で分離されたガス成分を冷媒ガスとし、該冷媒ガスを前記液化・過冷却熱交換工程、前記予備冷却熱交換工程及び前記常温熱交換工程の順に、前記原料ガスの供給方向と逆行する方向に供給し、前記原料ガスを冷却する冷媒ガス供給ラインを有する冷媒ガス供給工程と、前記冷媒ガス供給ラインの先端部に配置され、冷却に用いた前記冷媒ガスを圧縮する圧縮工程と、前記圧縮工程で圧縮された圧縮ガスを、該圧縮工程より抜出す圧縮ガス抜出ラインを有する圧縮ガス抜出工程と、前記圧縮ガス抜出ラインの先端が前記原料ガス供給ラインの前記常温熱交換工程の上流側で接続され、前記原料ガスに前記圧縮ガスを混合する混合工程と、前記常温熱交換工程と前記予備冷却熱交換工程との間、又は前記予備冷却熱交換工程と前記液化・過冷却熱交換工程との間のいずれか一方又は両方において、前記原料ガス供給ラインから分岐され、熱交換後の原料ガスの一部を抜出す抜出ラインの先端が接続され、抜出した原料ガスの一部を断熱膨張させる膨張タービン工程と、前記膨張タービン工程で降温した冷却源ガスを、前記液化・過冷却熱交換工程の上流側の前記冷媒ガス供給ラインに供給する冷却源ガス供給工程と、を有することを特徴とするガス液化方法にある。
【００１５】
第８の発明は、原料ガスを液化温度まで冷却し、冷却されたガス成分と液化成分とからガス液化物を製造するオープンループサイクルプロセスのガス液化方法であって、原料ガスを供給する供給ラインに直列して順に配置され、前記原料ガスを冷媒ガスにより熱交換して冷却する常温熱交換工程、予備冷却熱交換工程及び液化・過冷却熱交換工程と、前記原料ガス供給ラインの先端部に配置され、冷却されて凝縮物を含む原料ガスからガス成分と液化成分とに分離する分離工程と、前記分離工程で分離され冷却されたガス成分を冷媒ガスとし、該冷媒ガスを前記液化・過冷却熱交換工程、前記予備冷却熱交換工程及び前記常温熱交換工程の順に、前記原料ガスと逆行する方向に供給し、前記原料ガスを冷却する冷媒ガス供給ラインを有する冷媒ガス供給工程と、前記冷媒ガス供給ラインの先端部に配置され、冷媒ガスを圧縮する圧縮工程と、前記圧縮工程で圧縮された圧縮ガスを抜出す圧縮ガス抜出ラインを有する圧縮ガス抜出工程と、前記圧縮ガス抜出ラインの先端が前記原料ガス供給ラインと、前記常温熱交換工程の上流側で接続し、前記原料ガスに前記圧縮ガスを混合する混合工程と、前記常温熱交換工程と前記予備冷却熱交換工程との間の原料ガス供給ラインから分岐され、前記常温熱交換工程で熱交換後の原料ガスの一部を抜出す第１抜出ラインを有する第１抜出工程と、前記第１抜出ラインの先端が接続され、抜出した原料ガスの一部を断熱膨張させる温膨張タービン工程と、前記温膨張タービン工程で降温した第１冷却源ガスを、前記予備冷却熱交換工程と前記液化・過冷却熱交換工程との間の冷媒ガス供給ラインに供給する第１冷却源ガス供給ラインを有する第１冷却源ガス供給工程と、前記予備冷却熱交換工程と前記液化・過冷却熱交換工程との間の原料ガス供給ラインから分岐され、前記予備冷却熱交換工程で熱交換後の原料ガスの一部を抜出す第２抜出ラインを有する第２抜出工程と、前記第２抜出ラインの先端が接続され、抜出した原料ガスの一部を断熱膨張させる冷膨張タービン工程と、前記冷膨張タービン工程で降温した第２冷却源ガスを、前記液化・過冷却熱交換工程と前記分離工程の間の冷媒ガス供給ラインに供給する第２冷却源ガス供給ラインを有する第２冷却源ガス供給工程と、を有することを特徴とするガス液化方法にある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、常温熱交換器と予備冷却熱交換器との間、又は予備冷却熱交換器と液化・過冷却熱交換器との間のいずれか一方又は両方において、熱交換後の原料ガスの一部を抜出し、膨張タービンにおいて断熱膨張させることにより降温した冷却源ガスを得るようにしている。この得られた冷却源ガスを冷媒ガスと合流させることで、各熱交換器で原料ガスを順次冷却するのに十分な冷却量とすることができ、熱交換設備が簡易な構成となり、設備コスト低減や動力低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、実施例１に係るガス液化装置の概略図である。
【図２−１】図２−１は、実施例２に係るガス液化装置の概略図である。
【図２−２】図２−２は、試験例１に係るガス液化装置の概略図である。
【図３】図３は、実施例３に係るガス液化装置の概略図である。
【図４】図４は、実施例４に係るガス液化装置の概略図である。
【図５−１】図５−１は、実施例５に係るガス液化装置の概略図である。
【図５−２】図５−２は、試験例２に係るガス液化装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
【実施例１】
【００１９】
図１は、実施例１に係るガス液化装置の概略図である。図１に示すように、本実施例に係るガス液化装置１０Ａは、例えば天然ガス等の原料ガス１１を供給する原料ガス供給ラインＬ1と、原料ガス供給ラインＬ1に直列して順に設けられ、原料ガス１１を冷却する常温熱交換器１２、予備冷却熱交換器１３及び液化・過冷却熱交換器１４と、前記原料ガス供給ラインＬ1の先端部に設けられ、熱交換により原料ガス１１の液化温度以下まで冷却された液化凝縮物を含む原料ガス１１からガス成分と液化成分とに分離する分離ドラム１５と、分離ドラム１５で分離されたガス成分を冷媒ガス２１とし、該冷媒ガス２１を液化・過冷却熱交換器１４、予備冷却熱交換器１３及び常温熱交換器１２の順に、原料ガス１１の供給方向と逆行する方向に供給し、導入する原料ガス１１を各熱交換部１２ａ、１３ａ、１４ａで冷却する冷媒ガス供給ラインＬ2と、冷媒ガス供給ラインＬ2の先端部に設けられ、冷却に用いた冷媒ガス２１を圧縮する圧縮機３１と、圧縮機３１で圧縮された圧縮ガス２２を、該圧縮機３１より抜出す圧縮ガス抜出ラインＬ3と、圧縮ガス抜出ラインＬ3の先端が原料ガス供給ラインＬ1の常温熱交換器１２の上流側で接続され、原料ガス１１に圧縮ガス２２を混合する混合部３２と、予備冷却熱交換器１３と液化・過冷却熱交換器１４との間において、原料ガス供給ラインＬ1から分岐され、熱交換後の原料ガス１１の一部１１ａを抜出す抜出ラインＬ4と、抜出ラインＬ4の先端が接続され、抜出した原料ガス１１の一部１１ａを断熱膨張させる膨張タービン３３と、膨張タービン３３で降温した冷却源ガス３４を、液化・過冷却熱交換器１４の上流側の冷媒ガス供給ラインＬ2に供給する冷却源ガス供給ラインＬ5と、を備えるものである。
【００２０】
本実施例では、原料ガス１１として、例えばメタンを主成分として含む天然ガス（ＮＧ）を用いて液化して液化天然ガス（ＬＮＧ）としている。この天然ガスの圧力としては、パイプラインにより供給される例えば３０〜７０ｋｇ／ｃｍ2程度のものである。なお、天然ガス以外として、例えば空気を液化する場合にも適用することができる。
【００２１】
本実施例では、原料ガス供給ラインＬ1が、原料ガス１１を供給する供給ガスストリームの液化ラインを形成すると共に、冷媒ガス供給ラインＬ2が、冷媒ガス２１を供給する冷媒ガスストリームの冷却ラインを形成し、これらが熱交換する箇所に、熱交換手段として、常温熱交換器１２、予備冷却熱交換器１３及び液化・過冷却熱交換器１４を順に設けている。そして、原料ガス供給ラインＬ1により供給される原料ガス１１に対して、冷媒ガス供給ラインＬ2を対向して供給される冷媒ガス２１により熱交換部１２ａ、１３ａ、１４ａで間接的に冷却するようにしている。この際、液化ラインのエンドゾーンにて、原料ガス１１の未液化のガス成分を冷媒ガス２１として活用するオープンループサイクルプロセスを実現している。
【００２２】
ここで、本実施例では、常温熱交換器１２、予備冷却熱交換器１３及び液化・過冷却熱交換器１４内部に各々設置される熱交換部１２ａ、１３ａ、１４ａとしては、例えばプレートフィン型の熱交換器を用いているが、冷媒ガス２１を用いて原料ガス１１を効率的に熱交換する手段であれば、これに限定されるものではない。
【００２３】
先ず、常温熱交換器１２は、常温（例えば２０〜４０℃）の原料ガス１１を冷媒ガス２１により、例えば０℃程度又は０℃以下まで熱交換するものである。
【００２４】
予備冷却熱交換器１３は、この０℃近傍まで冷却された原料ガス１１を冷媒ガス２１により例えば−８０℃以下まで熱交換するものである。
【００２５】
液化・過冷却熱交換器１４は、この−８０℃以下まで冷却された原料ガス１１を冷媒ガス２１により例えば−１２０℃以下まで熱交換するものである。なお、各熱交換器での冷却温度は目安であり、原料ガス１１の組成、冷媒ガス２１の条件により適宜変更される。
【００２６】
液化・過冷却熱交換器１４で冷却された原料ガス１１は、液化・過冷却熱交換器１４と分離ドラム１５との間に介装された膨張弁５１にて膨張した後、原料ガス供給ラインＬ1の先端側に接続された分離ドラム１５に導入される。この分離ドラム１５において、フラッシュガスのガス成分と液化天然ガスの液化成分とに分離される。
【００２７】
フラッシュガスは、冷却されているので冷媒ガス２１として冷媒ガス供給ラインＬ2に導入され、液化・過冷却熱交換器１４、予備冷却熱交換器１３及び常温熱交換器１２の順に導入される。そして、各熱交換部１４ａ、１３ａ、１２ａにて原料ガス１１を冷却する冷媒ガスとして循環利用される。
【００２８】
この原料ガス１１の冷却に用いた冷媒ガス２１は、冷媒ガス供給ラインＬ2の先端部に設けられた圧縮機３１に導入される。この圧縮機３１は本実施例では２段圧縮であるが、これに限定されるものではなく、２台以上の複数段設置されていてもよい。そして、この圧縮機３１で所定圧（原料ガスと同程度）まで圧縮させて、再度原料ガス１１と混合部３２にて混合させて再循環する。
【００２９】
また、分離ドラム１５で分離された液化成分の液化天然ガス（ＬＮＧ）は、別途製品として採取される。
【００３０】
本実施例では、原料ガス供給ラインＬ1に設けられた予備冷却熱交換器１３で熱交換された原料ガス１１の一部１１ａを抜出ラインＬ4により抜出し、この抜出ラインＬ4の先端に接続された膨張タービン３３において、断熱膨張させることで、例えば−１５０℃以下に降温した冷却源ガス３４を得るようにしている。
【００３１】
そして、この得られた冷却源ガス３４は、冷却源ガス供給ラインＬ5を介して、液化・過冷却熱交換器１４の上流側の液化・過冷却熱交換器１４と分離ドラム１５との間の冷媒ガス供給ラインＬ2に設けた冷媒合流部４１において、冷媒ガス２１と合流させている。この冷却源ガス３４を冷媒合流部４１で冷媒ガス２１へ合流させることにより、液化・過冷却熱交換器１４及び予備冷却熱交換器１３及び常温熱交換器１２での冷却に要する熱交換容量分の冷媒を供給するようにしている。
【００３２】
このため、膨張タービン３３で得られた冷媒源ガス３４により、原料ガス１１を所定温度まで冷却するだけの熱容量となるように、予備冷却熱交換器１３で熱交換された原料ガス１１の一部１１ａを抜出す抜出量を図示しない調整手段により又は予め調整するようにしている。
【００３３】
本実施例のガス液化装置１０Ａの動作について、図１を参照しつつ説明する。先ず原料ガス供給ラインＬ1により所定圧力（４０ｋ）の原料ガス１１が供給され、供給ガスストリームが形成される。原料ガス供給ラインＬ1には、熱交換部１２ａ、１３ａ、１４ａを有する常温熱交換器１２、予備冷却熱交換器１３及び液化・過冷却熱交換器１４が原料ガス１１の流れ方向順に設けられている。
【００３４】
常温熱交換器１２、予備冷却熱交換器１３及び液化・過冷却熱交換器１４で冷媒ガス２１により順次冷却されて液化された原料ガス１１は、原料ガス供給ラインＬ1の先端のエンドゾーンに設けられた分離ドラム１５の手前に設置された膨張弁５１にて膨張した後、ガス成分と液化成分とに分離される。液化成分は液化天然ガス（ＬＮＧ）として、例えば貯蔵タンク又はパイプライン等に送られる。
【００３５】
この分離ドラム１５で分離したガス成分は冷却されているので、冷媒ガス２１として分離ドラム１５の頂部から冷媒ガス供給ラインＬ2に送られ、冷媒ガスストリームを形成する。そして、冷媒ガス２１は、液化・過冷却熱交換器１４、予備冷却熱交換器１３及び常温熱交換器１２と、原料ガス１１の供給方向と逆行する方向に流れ、各熱交換部１４ａ、１３ａ、１２ａにおいて間接的に原料ガス１１を冷却する。この冷媒ガス２１による熱交換冷却によって、原料ガス１１は液化された液化成分が液化天然ガス（ＬＮＧ）として分離され、液化されない未液化のガス成分は冷媒ガス２１として冷却に用いられる。冷媒ガス２１は、冷却に寄与した後、冷媒ガス供給ラインＬ2の先端のエンドゾーンに設けられた圧縮機３１に送られ、ここで原料ガス１１のガス圧と同程度に圧縮される。圧縮された圧縮ガス２２は、混合部３２で原料ガス１１と混合され、再度原料ガス１１として供給される。これにより原料ガス１１の未液化のガスを冷媒ガスとして利用すると共に、再度原料ガス１１と混合して液化に供して循環再利用するオープンループサイクルプロセスを構築している。
【００３６】
本実施例では、原料ガス供給ラインＬ1に設けられた予備冷却熱交換器１３で冷却された原料ガス１１の一部１１ａを、抜出ラインＬ4により抜出し、この抜出ラインＬ4の先端に接続された膨張タービン３３において、断熱膨張させることで、例えば−１５０℃以下に降温した冷却源ガス３４を得るようにしている。
【００３７】
そして、この得られた冷却源ガス３４は、冷却源ガス供給ラインＬ5を介して、液化・過冷却熱交換器１４の上流側の液化・過冷却熱交換器１４と分離ドラム１５との間の冷媒ガス供給ラインＬ2に設けた冷媒合流部４１において、冷媒ガス２１と合流させる。この合流により、冷媒ガス２１に冷媒源ガス３４を供給することとなり、液化・過冷却熱交換器１４及び予備冷却熱交換器１３及び常温熱交換器１２での冷却に要する熱交換量を供給するようにしている。
【００３８】
このように、分離ドラム１５で分離した冷媒ガス２１のみでは、原料ガス１１を十分に冷却することができないので、予備冷却熱交換器１３で熱交換後の原料ガス１１の一部１１ａを抜出し、膨張タービン３３に導入して断熱膨張させて、冷媒源ガス３４を得るようにし、これを冷媒ガス供給ラインＬ2の冷媒合流部４１で冷媒ガス２１と合流させることで、各熱交換部１４ａ、１３ａ、１２ａで原料ガス１１を順次冷却するのに十分な冷却量の冷媒ガス２１としている。
【００３９】
また、圧縮機３１の動力は、同軸でつながれたこの膨張タービン３３の動力で回収するようにして、圧縮動力の低減を図るようにしている。なお、圧縮機３１には冷却器３１ａ、３１ｂが設けられ、圧縮されたガスを冷却している。
【００４０】
本実施例によれば、原料ガスのストリームラインと、冷媒ガスのストリームラインとを対向するようにして、常温熱交換器１２、予備冷却熱交換器１３及び液化・過冷却熱交換器１４の熱交換部１２ａ、１３ａ、１４ａで順に熱交換する熱交換設備が簡易な構成であるので、複雑な熱交換ループを必要とせず、設備コスト低減や動力低減を図ることができる。
【００４１】
本発明のガス液化方法は、原料ガス（例えば天然ガス）１１を液化温度まで冷却し、冷却されたガス成分と液化成分とからガス液化物の液化天然ガス（ＬＮＧ）を製造するオープンループサイクルプロセスのガス液化製造方法であって、冷却されたガス成分を冷媒ガス２１として、原料ガス１１と対向して供給しつつ少なくとも２以上の熱交換部（本実施例では３つの熱交換部１４ａ、１３ａ、１２ａ）で熱交換する熱交換工程と、例えば予備冷却熱交換器１３の熱交換部１３ａと、液化・過冷却熱交換器１４の熱交換部１４ａとの間において、予備冷却熱交換器１３の熱交換部１３ａで冷却後の原料ガスの１１の一部１１ａを抜出し、膨張タービン３３で断熱膨張させる断熱膨張工程と、断熱膨張工程で降温した冷却源ガス３４を冷媒ガス２１に供給する冷媒ガス供給工程とを有するものである。
【００４２】
なお、本実施例では、予備冷却熱交換器１３と液化・過冷却熱交換器１４との間において、原料ガス供給ラインＬ1から分岐され、予備冷却熱交換器１３での熱交換後の原料ガス１１の一部１１ａを抜出す抜出ラインＬ4を設けるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば原料ガス供給ラインＬ1に設けた常温熱交換器１２と予備冷却熱交換器１３との間から、常温熱交換器１２での熱交換後の原料ガス１１の一部１１ａを抜出す抜出ラインＬ4を設けて、膨張タービン３３に送り、この膨張タービン３３で断熱膨張させ、降温した冷却源ガス３４を得るようにし、この得られた冷媒源ガス３４を冷媒合流部４１で冷媒ガス２１と合流させて、十分な冷却容量の冷媒体を供給するようにしてもよい。
【実施例２】
【００４３】
本発明による実施例に係るガス液化装置について、図面を参照して説明する。図２−１は、実施例２に係るガス液化装置の概略図である。なお、図１に示す実施例１に係るガス液化装置と同一の構成については、同一符号を付して重複した説明は省略する。図２−１に示すように、本実施例のガス液化装置１０Ｂは、図１のガス液化装置１０Ａにおいて、常温熱交換器１２と予備冷却熱交換器１３との間の原料ガス供給ラインＬ1から分岐され、常温熱交換器１２で熱交換後の原料ガス１１の一部１１ａを抜出す第１抜出ラインＬ4Aと、第１抜出ラインＬ4Aの先端が接続され、抜出した原料ガス１１の一部１１ａを断熱膨張させる温膨張タービン３３Ａと、温膨張タービン３３Ａで降温した第１冷却源ガス３４Ａを、予備冷却熱交換器１３と液化・過冷却熱交換器１４との間の冷媒ガス供給ラインＬ2の第１冷媒合流部４１Ａに供給する第１冷却源ガス供給ラインＬ5Aと、予備冷却熱交換器１３と液化・過冷却熱交換器１４との間の原料ガス供給ラインＬ1から分岐され、予備冷却熱交換器１３で熱交換後の原料ガス１１の一部１１ｂを抜出す第２抜出ラインＬ4Bと、第２抜出ラインＬ4Bの先端が接続され、抜出した原料ガス１１の一部１１ｂを断熱膨張させる冷膨張タービン３３Ｂと、冷膨張タービン３３Ｂで降温した第２冷却源ガス３４Ｂを、液化・過冷却熱交換器１４と分離ドラム１５の間の冷媒ガス供給ラインＬ2の第２冷媒合流部４１Ｂに供給する第２冷却源ガス供給ラインＬ5Bと、を備えるものである。
【００４４】
本実施例では、温膨張タービン３３Ａで得られた第１冷却源ガス３４Ａは、第１冷却源ガス供給ラインＬ5Aを介して、予備冷却熱交換器１３と液化・過冷却熱交換器１４との間の冷媒ガス供給ラインＬ2に設けた第１冷媒合流部４１Ａにおいて、冷媒ガス２１と合流させている。
【００４５】
また、冷膨張タービン３３Ｂで得られた第２冷却源ガス３４Ｂは、第２冷却源ガス供給ラインＬ5Bを介して、液化・過冷却熱交換器１４と分離ドラム１５との間の冷媒ガス供給ラインＬ2に設けた第２冷媒合流部４１Ｂにおいて、冷媒ガス２１と合流させている。
【００４６】
これらの第１及び第２冷却源ガス３４Ａ、３４Ｂを、第１及び第２冷媒合流部４１Ａ、４１Ｂで、順次冷媒ガス２１へ合流させることにより、液化・過冷却熱交換器１４及び予備冷却熱交換器１３及び常温熱交換器１２での冷却に要する熱交換容量の冷媒を供給するようにしている。
【００４７】
［試験例１］
本発明の実施例２の効果を確認する試験を行った。図２−２は、試験例１に係るガス液化装置の概略図である。図２−２においては、主要なラインに温度及び圧力の一例を記載している。なお、試験例１において、図中に圧力及び温度を例示して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、図中、圧力（ｋｇ／ｃｍ2Ａ）は丸で囲み、温度（℃）は四角で囲むようにしている（図５−２も同様）。
【００４８】
図２−２に示すように、原料ガス１１として４０℃、４０ｋｇ／ｃｍ2Ａの天然ガスを用いて試験を行った。
【００４９】
常温熱交換器１２では、原料ガス１１は冷媒ガス供給ラインＬ2を流れる−３４．４℃の冷媒ガス２１により冷却され、これにより原料ガスは０℃まで冷却される。この０℃の原料ガス１１の一部１１ａは、温膨張タービン３３Ａに送られ、ここで−１３１．１℃の第１冷媒源ガス３４Ａとなり、第１冷媒合流部４１Ａで、冷媒ガス２１へ合流させ、冷媒ガス供給ラインＬ2を流れる−１５３．１℃の冷媒ガス２１と混合して−１４５．８℃の冷媒ガス２１となり、予備冷却熱交換器１３に導入される。
【００５０】
予備冷却熱交換器１３では、原料ガス１１は冷媒ガス供給ラインＬ2を流れる−１４５．８℃の冷媒ガス２１により冷却され、これにより原料ガスは０℃から−８８．２℃まで冷却される。この−８８．２℃の原料ガス１１の一部１１ｂは、冷膨張タービン３３Ｂに送られ、ここで−１５５．２℃の第２冷媒源ガス３４Ｂとなり、第２冷媒合流部４１Ｂで、冷媒ガス２１へ合流させ、冷媒ガス供給ラインＬ2を流れる−１５４．１℃の冷媒ガス２１と混合して−１５５．２℃の冷媒ガス２１となり、液化・過冷却熱交換器１４に導入される。
【００５１】
液化・過冷却熱交換器１４では、冷媒ガス供給ラインＬ2を流れる−１５５．２℃の冷媒ガス２１により原料ガス１１が冷却され、これにより原料ガス１１は−８８．２℃から−１２７．０℃まで冷却される。
【００５２】
この−１２７．０℃に冷却された原料ガス１１は、分離ドラム１５の手前に設置された膨張弁５１にて膨張した後、−１５４．１℃のガス成分と液化成分とに分離ドラム１５内でフラッシュ作用により分離される。液化成分は液化天然ガス（ＬＮＧ）として、貯蔵タンク又はパイプライン等に送られる。ガス成分は冷媒ガス２１として、冷媒ガス供給ラインＬ2に送られ、循環利用される。
【００５３】
冷媒ガス２１は、冷却に寄与した後、１９．１℃、１．２ｋｇ／ｃｍ2Ａのガスとなり、冷媒ガス供給ラインＬ2の先端のエンドゾーンに設けられた圧縮機３１に送られ、ここで原料ガス１１のガス圧と同程度の４０℃、４０．０ｋｇ／ｃｍ2Ａに圧縮され、混合部３２で原料ガス１１と合流され、再度液化される。
【実施例３】
【００５４】
本発明による実施例に係るガス液化装置について、図面を参照して説明する。図３は、実施例３に係るガス液化装置の概略図である。なお、実施例１及び２に係るガス液化装置と同一の構成については、同一符号を付して重複した説明は省略する。図３に示すように、本実施例のガス液化装置１０Ｃは、図２−１のガス液化装置１０Ｂにおいて、原料ガス１１を供給する原料ガス供給ラインＬ1において、常温熱交換器１２の上流側に予備冷却器５２を設け、原料ガス１１を予備冷却し、圧縮機３１の動力低減を図るようにしている。
【００５５】
また、冷媒ガス供給ラインＬ2の常温熱交換器１２と圧縮機３１との間の圧縮機３１の手前側において、例えばＬＮＧ設備等において、自然入熱により一部ガス化したボイルオフガス（ＢＯＧ）を外部より供給するボイルオフガス供給ラインＬ11を接続している。このボイルオフガス供給ラインＬ11を介してＢＯＧを供給し、冷却に寄与した後の冷媒ガス２１と合流させることにより、ＢＯＧを有効に再液化させることができる。これにより、ＢＯＧ単独の再液化の設備が不要となる。
【００５６】
また、本実施例では、常温熱交換器１２で冷却された原料ガス１１の一部１１ａを抜出す第１抜出ラインＬ4Aに重質分分離部５３ａを設け、常温熱交換器１２で冷却される際に発生した重質分の液を分離するようにしている。また、本実施例では、予備冷却熱交換器１３で冷却された原料ガス１１の一部１１ｂを抜出す第２抜出ラインＬ4Bに重質分分離部５３ｂを設け、予備冷却熱交換器１３で冷却される際に発生した重質分の液を分離するようにしている。なお、予備冷却熱交換器１３での冷却条件において液が発生しない場合には、重質分分離部５３ｂの設置は不要としてもよい。これにより、重質分を除去することにより、後流側の熱交換器での固化を防止するようにしている。なお、分離された重質分５４は、例えばタービン駆動用の燃料として用いるようにしている。
【００５７】
また、本実施例では、分離ドラム１５の手前の膨張用の膨張弁５１の代わりに、液化膨張タービン５５ａと調圧弁５５ｂからなるリキッドエキスパンダ５５を設けることにより、液化工程での消費エネルギーを電気エネルギーとして回収することができる。
【実施例４】
【００５８】
本発明による実施例に係るガス液化装置について、図面を参照して説明する。図４は、実施例４に係るガス液化装置の概略図である。なお、実施例１及び２に係るガス液化装置と同一の構成については、同一符号を付して重複した説明は省略する。図４に示すように、本実施例のガス液化装置１０Ｄは、図２−１のガス液化装置１０Ｂにおいて、圧縮機３１と温膨張タービン３３Ａ、冷膨張タービン３３Ｂを、ギアドコンパンダ（増速機内蔵型遠心圧縮機）６１とし、各段階での効率が最適となる回転数を与えるようにしている。
【００５９】
本実施例では、ギアドコンパンダ６１を用いることにより、実施例２に較べて圧縮機の効率の向上を図るようにしている。
【実施例５】
【００６０】
本発明による実施例に係るガス液化装置について、図面を参照して説明する。図５−１は、実施例５に係るガス液化装置の概略図である。なお、実施例１及び２に係るガス液化装置と同一の構成については、同一符号を付して重複した説明は省略する。図５−１に示すように、本実施例のガス液化装置１０Ｅは、実施例１に示す液化・過冷却熱交換器１４を２つに分けて液化熱交換器１４Ａ及び過冷却熱交換器１４Ｂの２台とし、この２台の液化熱交換器及び過冷却熱交換器を直列して設けている。そして、温膨張タービン３３Ａで降温した第１冷却源ガス３４Ａを２つに分岐し、分岐した第１冷却源ガス３４Ａを予備冷却熱交換器１３と液化熱交換器１４Ａとの間の第１冷媒合流部４１Ａ−１に、第１冷却源ガス供給ラインＬ5A-1で送ると共に、液化熱交換器１４Ａと過冷却熱交換器１４Ｂとの間の第２冷媒合流部４１Ａ−２に、第１冷却源ガス供給ラインＬ5A-2で送るようにしている。
【００６１】
また、分離ドラム１５を２台設け、動作圧力が異なる第１分離ドラム１５Ａと第２分離ドラム１５Ｂとを設置している。
【００６２】
第１分離ドラム１５Ａで分離した冷媒ガス２１は、大気圧より高い圧力で冷媒ガス供給ラインＬ2を流れ、過冷却熱交換器１４Ｂ、液化熱交換器１４Ａ、予備冷却熱交換器１３及び常温熱交換器１２の各熱交換部１４ｂ、１４ａ、１３ａ−２、１３ａ−１、１２ａで各々熱交換した後、圧縮機３１側に導入するようにしている。これにより、実施例１のような大気圧程度まで圧力を解放しない分、圧縮機３１での動力低減を図るようにしている。
【００６３】
また、冷膨張タービン３３Ｂで降温した第２冷却源ガス３４Ｂはガス成分と液化成分との混相となっているので、第２冷却源ガス供給ラインＬ5Bの接続先は、第１分離ドラム１５Ａとしている。そして、この第１分離ドラム１５Ａに直接第２冷媒源ガス３４Ｂを導入し、この内部でフラッシュさせてガス成分と液化成分とを分離するようにしている。
【００６４】
第１分離ドラム１５Ａで分離された液化成分は、第２分離ドラム１５Ｂの手前に設置された膨張弁５１Ｂにて膨張した後、第２分離ドラム１５Ｂ内でフラッシュされ、ここでガス成分と液化成分とに分離される。液化成分は液化天然ガス（ＬＮＧ）として、貯蔵タンク又はパイプライン等に送られる。ガス成分は燃料ガスとして別途利用される。
【００６５】
［試験例２］
本発明の実施例５の効果を確認する試験を行った。図５−２は、試験例２に係るガス液化装置の概略図である。なお、試験例２において、図中に圧力及び温度を例示して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６６】
図５−２に示すように、原料ガス１１として４０℃、４０ｋｇ／ｃｍ2Ａの天然ガスを用いて試験を行った。
【００６７】
常温熱交換器１２では、原料ガス１１は冷媒ガス供給ラインＬ2を流れる−２６．３℃の冷媒ガス２１により冷却され、これにより原料ガス１１は−５．０℃まで冷却される。この−５．０℃の原料ガス１１の一部１１ａは、温膨張タービン３３Ａに送られ、ここで−１１２．７℃の第１冷媒源ガス３４Ａ−１、３４Ａ−２となり、第１冷媒合流部４１Ａ−１で、液化熱交換器１４Ａで冷却した後の冷媒ガス供給ラインＬ2を流れる−９１．４℃の冷媒ガス２１へ合流させ、−９５．０℃の冷媒ガス２１となり、予備冷却熱交換器１３に導入される。
【００６８】
また、−１１２．７℃の第１冷媒源ガス３４Ａ−２を第２冷媒合流部４１Ａ−２にて、過冷却熱交換器１４Ｂで冷却した後の冷媒ガス供給ラインＬ2を流れる−９１．４℃の冷媒ガス２１へ合流させ、−１０４．８℃の冷媒ガス２１とし、液化熱交換器１４Ａに導入させている。
【００６９】
予備冷却熱交換器１３では、原料ガス１１は冷媒ガス供給ラインＬ2を流れる−９５．０℃の冷媒ガス２１により冷却され、これにより原料ガスは−５．０℃から−８８．４℃まで冷却される。この−８８．４℃の原料ガス１１の一部１１ｂは、冷膨張タービン３３Ｂに送られ、ここで−１４４．３℃の第２冷媒源ガス３４Ｂとなり、第１分離ドラム１５Ａに導入され、ここで、フラッシュして−１４４．３℃の冷媒ガス２１となり、冷媒ガス供給ラインＬ2に導入され、過冷却熱交換器１４Ｂに導入される。
【００７０】
過冷却熱交換器１４Ｂでは、原料ガス１１は、冷媒ガス供給ラインＬ2を流れる−１４４．３℃の冷媒ガス２１により冷却され、これにより原料ガスは−８８．４℃から−１４１．０℃まで冷却される。
【００７１】
この−１４１．０℃に冷却された原料ガス１１は、第１分離ドラム１５Ａの手前に設置された膨張弁５１Ａにて膨張した後、−１４４．３℃、３．５ｋｇ／ｃｍ2Ａのガス成分と液化成分とに第１分離ドラム１５Ａで分離される。この液化成分は、次いで第２分離ドラム１５Ｂの手前に設置された膨張弁５１Ｂにて膨張した後、−１６１．３℃、１．０５ｋｇ／ｃｍ2Ａのガス成分と液化成分とに第２分離ドラム１５Ｂで分離される。
【００７２】
液化成分は、液化天然ガス（ＬＮＧ）として、例えば貯蔵タンク又はパイプライン等に送られる。ガス成分は燃料ガスとして、利用される。
【００７３】
冷媒ガス２１は、冷却に寄与した後、３６．３℃、３．０ｋｇ／ｃｍ2Ａのガスとなり、冷媒ガス供給ラインＬ2の先端のエンドゾーンに設けられた圧縮機３１に送られ、ここで原料ガス１１のガス圧と同程度の４０℃、４０ｋｇ／ｃｍ2Ａに圧縮され、混合部３２で原料ガス１１と混合され、再度液化される。この再液化の際、冷媒ガスを試験例１よりも高い圧力としているので、圧縮機３１の圧縮負荷が軽減され、動力低減を図ることができる。
【００７４】
この結果、本試験例２では、試験例１に較べて製造原単位の大幅な向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００７５】
１０Ａ〜１０Ｅ  ガス液化装置
１１  原料ガス
１２  常温熱交換器
１３  予備冷却熱交換器
１４  液化・過冷却熱交換器
１４Ａ  液化熱交換器
１４Ｂ  過冷却熱交換器
１５  分離ドラム
２１  冷媒ガス
２２  圧縮ガス
３１  圧縮機
３２  混合部
Ｌ1  原料ガス供給ライン
Ｌ2  冷媒ガス供給ライン
Ｌ3  圧縮ガス抜出ライン
Ｌ4  抜出ライン
Ｌ5  冷却源ガス供給ライン  
【図１】
0006415329.tif 000002
【図２−１】
0006415329.tif 000003
【図２−２】
0006415329.tif 000004
【図３】
0006415329.tif 000005
【図４】
0006415329.tif 000006
【図５−１】
0006415329.tif 000007
【図５−２】
0006415329.tif 000008