(57)【要約】  天然ガスなどの炭化水素流（１０）を冷却する方法であって、（ａ）前記炭化水素流（１０）を第１の冷媒流（２０）で熱交換して、冷却された炭化水素流（３０）と少なくとも部分的に蒸発した冷媒流（４０）とを得る工程；（ｂ）１以上の圧縮器（１４、１６、１８）を用いて前記少なくとも部分的に蒸発した冷媒流（４０）を圧縮して、圧縮された冷媒流（５０、６０、７０）を得る工程；（ｃ）１回以上の圧縮の後に前記圧縮された冷媒流（５０、６０、７０）を冷却して、冷却された圧縮冷媒流（７０ａ）を得る工程；（ｄ）前記冷却された圧縮冷媒流（７０ａ）を膨張させて、膨張した冷媒流（８０）を得る工程；及び（ｅ）前記膨張した冷媒流（８０）を更に冷却し、少なくとも部分的に凝縮した冷媒流を得る工程、を少なくとも含む方法。【選択図】図１
2010516994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然ガス流などの炭化水素流を冷却する方法であって、
（ａ）前記炭化水素流を第１の冷媒流で熱交換して、冷却された炭化水素流と少なくとも部分的に蒸発した冷媒流とを得る工程；
（ｂ）１以上の圧縮器を用いて前記少なくとも部分的に蒸発した冷媒流を圧縮して、圧縮された冷媒流を得る工程；
（ｃ）１回以上の圧縮の後に前記圧縮された冷媒流を周囲環境で冷却して、冷却された圧縮冷媒流を得る工程；
（ｄ）工程（ｃ）の前記冷却された圧縮冷媒流を動的に膨張させて、膨張した冷媒流を得る工程；及び
（ｅ）前記膨張した冷媒流を更に冷却し、少なくとも部分的に凝縮した冷媒流を得る工程、
を含む方法。
【請求項２】
工程（ｅ）により得られた前記少なくとも部分的に凝縮した冷媒流を、工程（ａ）の第１の冷媒流として再循環させる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記膨張した冷媒流を、工程（ｅ）において熱交換器の第２の冷媒流による熱交換によって更に冷却する、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
第１の冷媒流の冷媒が、窒素、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ブタン、及びペンタンの群から選択された２種以上の成分を含んだ混合冷媒である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記膨張した冷媒流が、工程（ｄ）における冷却された圧縮冷媒流の膨張後において少なくとも部分的に液体である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
工程（ｂ）において２以上の圧縮器、好ましくは２、３又は４つの圧縮器を用いる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
工程（ａ）における前記炭化水素流の冷却が、天然ガスなどの炭化水素流の液化方法における冷却段階を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記炭化水素流を工程（ａ）において好ましくは液化天然ガスとして液化する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
天然ガス流などの炭化水素流を冷却する装置であって、
-  前記炭化水素流を第１の冷媒流により冷却して、冷却された炭化水素流と少なくとも部分的に蒸発した冷媒流とを得るための冷却ステージ；
-  前記少なくとも部分的に蒸発した冷媒流を圧縮するための１以上の圧縮器；
-  前記圧縮器による１回以上の圧縮の後に圧縮された冷媒を周囲環境で冷却するための１以上の周囲冷却装置；
-  冷却された圧縮ガス流を膨張させて、膨張した冷媒流を得るための１以上の動的膨張器；
-  膨張した冷媒流を更に冷却して、少なくとも部分的に凝縮した冷媒流を得るための冷媒冷却ステージ；
を少なくとも備え、
前記１以上の周囲冷却装置と前記１以上の動的膨張器との間には機能する更なる熱交換手段は設けられていない、炭化水素流を冷却する装置。
【請求項１０】
前記冷媒冷却ステージが第２の冷媒流を用いて前記膨張した冷媒流を冷却する、請求項９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化水素流、限定するものではないが特に天然ガスを冷却（随意に液化を含む）する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
天然ガス流を液化して液化天然ガス（ＬＮＧ）を得る方法が複数知られている。いくつかの理由により、天然ガス流は液化するのが望ましい。例として、天然ガスを貯蔵したり長距離輸送する場合、ガスの状態よりも液体とする方が容易に行うことができる。液体の方が、占有する体積が小さく、高圧で貯蔵する必要もないからである。
【０００３】
ＵＳ３，７６３，６５８には、供給原料流を２つの冷媒と熱交換させることにより供給原料流を液化するための冷却システム及び方法が記載されている。第２の冷媒は、使用後、２つの圧縮器ステージにおいて圧縮されるが、中間冷却器及びアフタークーラーを用いてさえ、相分離器に先んじて少なくとも部分的な凝縮を実現する前に２つのプロパン交換器を通過させる必要がある。このことはプロパン交換器においてかなりの凝縮能力を要するので、他の流れを冷却するためのその冷却能力のいくらかが減じられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は冷却方法及び冷却装置の効率を改善することである。本発明の別の目的は炭化水素の冷却方法の能力を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１面では、本発明は、天然ガスなどの炭化水素流を冷却する方法であって、
（ａ）前記炭化水素流を第１の冷媒流で熱交換して、冷却された炭化水素流と少なくとも部分的に蒸発した冷媒流とを得る工程；
（ｂ）１以上の圧縮器を用いて前記少なくとも部分的に蒸発した冷媒流を圧縮して、圧縮された冷媒流を得る工程；
（ｃ）１回以上の圧縮の後に前記圧縮された冷媒流を周囲環境で冷却して、冷却された圧縮冷媒流を得る工程；
（ｄ）工程（ｃ）の前記冷却された圧縮冷媒流を動的に膨張させて、膨張した冷媒流を得る工程；及び
（ｅ）前記膨張した冷媒流を更に冷却し、少なくとも部分的に凝縮した冷媒流を得る工程、
を少なくとも含む方法を提供する。
【０００６】
別の面では、本発明は、天然ガスなどの炭化水素流を冷却する装置であって、
-  前記炭化水素流を第１の冷媒流により冷却して、冷却された炭化水素流と少なくとも部分的に蒸発した冷媒流とを得るための冷却ステージ；
-  前記少なくとも部分的に蒸発した冷媒流を圧縮するための１以上の圧縮器；
-  前記圧縮器による１回以上の圧縮の後に圧縮された冷媒を周囲環境で冷却するための１以上の周囲冷却装置；
-  冷却された圧縮ガス流を膨張させて、膨張した冷媒流を得るための１以上の動的膨張器；
-  膨張した冷媒流を更に冷却して、少なくとも部分的に凝縮した冷媒流を得るための冷媒冷却ステージ；
を少なくとも備え、
前記１以上の周囲冷却装置と前記１以上の動的膨張器との間には機能する更なる熱交換手段は設けられていない、炭化水素流を冷却する装置を提供する。
【０００７】
以下、限定するものではないが添付の図面に関して単なる例として本発明の実施態様を説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の１実施態様による冷却方法についての第１の全体図である。
【図２】図１に示されたような冷媒流の循環についてのＰ−Ｈ線図のグラフである。
【図３】本発明の別の実施態様による液化方法についての第２の全体図である。
【０００９】
説明のため、１つの管路とその管路で運ばれる流れとに１つの参照番号を割り当てる。同じ参照番号は同種の構成要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ここに記載の方法及び装置では、炭化水素流を冷媒流により冷却し、その後この冷媒流を圧縮し、周囲環境により冷却し、更なる冷却の前に動的に圧縮し、そして更に冷却し、随意に、炭化水素流を冷却する冷媒流中に再循環させる。
【００１１】
本発明の利点は、圧縮された冷媒流を冷却した後に膨張させることにより、冷媒流の少なくともいくらかを部分的に凝縮させることで、（再使用前に）冷媒流を更に冷却する必要性が減じられる。
【００１２】
周囲環境により冷却された圧縮冷媒を更に冷却する前に動的に膨張させることにより、周囲環境により冷却された圧縮冷媒流から仕事を得ることで、周囲環境により冷却された圧縮冷媒流中に与えられるエンタルピーが低減され、冷媒流の更なる冷却において引き出される熱が削減される。このことは、前の冷媒流を更に冷却するのに用いられている別の冷媒、熱交換器又は他の方法に対する熱負荷を低減するのに役立つ。対照的に、一般にバルブなどでの膨張では仕事が得られないので、エンタルピーは変化しない。
【００１３】
更なる冷却において利用可能な設計冷却能力が、要求される能力が削減されたのと同じ量だけ実際には削減されないならば、このようにして作られた余分の能力によって以前よりも多くの冷媒を更に冷却できるので、より多くの炭化水素流を冷却できる。よって、ここに記載の方法及び装置は、例えば天然ガス液化法などの炭化水素の冷却方法及び装置の能力を高めるのに適用できる。
【００１４】
この明細書及び特許請求の範囲において、「冷却」という用語は、熱交換により温度の低下が生じる場合に用いる。膨張により生じる温度の低下は、冷媒と熱が交換されないので、冷却とは考えない。このため、環境は冷媒と考える。むしろ、膨張による温度変化は、（ｉ）仕事の抽出；（ｉｉ）相変化；及び（ｉｉｉ）いわゆるジュール・トムソン効果のうち１つ以上によって生じ得る。
【００１５】
ここに記載の方法及び装置は、別の冷媒、熱交換器又は他の方法による冷媒流の更なる冷却がサイズ及び冷却能力において制限又は限定されている場合に特に有効である。
【００１６】
炭化水素流は処理される任意の適当なガス流でよいが、通常は天然ガス又は石油の貯蔵所から得られる天然ガス流である。その代わりとして、天然ガス流は、フィッシャー・トロプシュ法などの合成源も含めて別の供給源から得ることもできる。
【００１７】
通常、天然ガス流は実質的にメタンから成る。好ましくは供給原料流は少なくとも６０モル％のメタン、さらに好ましくは少なくとも８０モル％のメタンを含む。
【００１８】
供給源に依存して、天然ガスは、芳香族炭化水素だけでなくエタン、プロパン、ブタン及びペンタンなどのメタンより重い炭化水素についても種々の量にて含有し得る。天然ガス流はまた、Ｈ２Ｏ、Ｎ２、ＣＯ２、Ｈ２Ｓなどの非炭化水素や他の硫黄化合物などを含有し得る。
【００１９】
必要なら、天然ガスを含有した炭化水素流を使用前に前処理してもよい。この前処理は、ＣＯ２やＨ２Ｓなどの不要な成分の除去、又は予冷、予備加圧などの他の工程を含み得る。これらの工程は当業者には周知であるので、ここでは更なる説明はしない。
【００２０】
一般にメタンより重い炭化水素についても、異なる凍結温度又は液化温度を有することによってそれらがメタン液化プラントの一部を塞ぎ得るなどの幾つかの理由により、天然ガスから除去する必要がある。Ｃ２−４炭化水素は液化石油ガス（ＬＰＧ）の供給源として使用できる。
【００２１】
「炭化水素流」という用語はまた、限定するものではないが硫黄、硫黄化合物、二酸化炭素、水、及びＣ２＋炭化水素を含めて１種以上の化合物又は物質を削減及び／又は除去するために部分的、実質的又は完全に処理した組成物だけでなく、洗浄、脱水及び／又はスクラビングを含めて任意の処理の前の組成物を含む。
【００２２】
第１の冷媒流の（第１の）冷媒は、プロパン又は窒素などの単一成分としてもよいし、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ブタン、ペンタンからなる群から選ばれた２種以上の成分を含んだ混合冷媒としてもよい。
【００２３】
第１の冷媒流を圧縮し膨張させるための圧縮器及び膨張器は当該技術において公知である。第１の冷媒流の膨張は好ましくは等エントロピーである。このことにより冷媒流から引き出される仕事が最大になるので、そこに与えられるエンタルピーが最大限削減される。
【００２４】
随意に、ここに記載の方法による炭化水素流の冷却は、例えば液化天然ガスを得ることなど、炭化水素流を液化することを含む。炭化水素流の液化方法は当該技術において公知であり、例えばＵＳ６，３７０，９１０  Ｂ１及びＵＳ６，３８９，８４４  Ｂ１に示されているので、ここでは更なる説明はしない。本発明の１実施態様では、工程（ａ）における炭化水素流の冷却が、天然ガスなどの炭化水素流を液化する方法における冷却段階である。好ましくは、炭化水素流に対して第１の初期冷却又は予冷段階又は工程を行なった後、ここに記載の方法の１つに従って更に冷却して当該技術において公知のやり方で炭化水素流を液化する。
【００２５】
図１は天然ガスなどの炭化水素流を冷却する全体図を示す。図１は天然ガスを含有した炭化水素流１０を示す。この炭化水素流１０は、限定するものではないが酸性ガスを含めて、少なくともいくらかの重質炭化水素及び不純物、例えば二酸化炭素、窒素、ヘリウム、水、硫黄及び硫黄化合物を分離するために前処理をしておいてもよい。
【００２６】
炭化水素流１０が、入ってくる第１の冷媒流２０と熱交換、すなわち冷却するための冷却ステージ１２を通過することで、冷却された炭化水素流３０を得る。冷却ステージ１２は１以上の熱交換器を含んでもよく、該熱交換器は並列、直列又はその両方にて配置でき、１以上のセクション、ステップ又はレベル、特に圧力レベルを有し得る。炭化水素流を冷却するための熱交換器の多くの構成が、当該技術において公知である。
【００２７】
冷却ステージ１２により行なわれる冷却により、冷却され液化された炭化水素流３０、例えば液化天然ガスを得てもよい。
【００２８】
随意に、冷却ステージ１２の前に炭化水素流１０を予冷してもよい。
【００２９】
本発明の１実施態様では、冷却ステージ１２にて温度が０℃未満、好ましくは−２０℃未満の冷却された炭化水素流３０を得る。冷却ステージ１２が天然ガスなどの炭化水素流の液化を伴う場合には、冷却された炭化水素流３０の温度は−１００℃未満、好ましくは−１５０℃未満とし得る。
【００３０】
入ってくる第１の冷媒流２０を冷却ステージ１２が加熱することで、少なくとも部分的に蒸発した第１の冷媒流４０（通常は完全に又は実質的に蒸発している）を得る。上述したように好ましくは冷媒は混合冷媒である。
【００３１】
上記の少なくとも部分的に蒸発した第１の冷媒流４０を冷却ステージ１２から第１の圧縮器１４に送り、その冷媒を当該技術において公知の方法にて圧縮し、第１圧縮された第１の冷媒流５０を得た後、当該技術において公知の１以上の冷却装置によって冷却する。冷却装置は水冷及び／又は空冷装置とすることができ、例として第１の冷却装置２１を図１に示す。次に、第１圧縮され第１冷却された冷媒流５０ａが第２の圧縮器１６に入り、第２圧縮された第１の冷媒流６０を得て、これを再度当該技術において公知の方法（図１中の第２の冷却装置２２により図示）にて再度冷却し、第２圧縮され第２冷却された第１の冷媒流６０ａを得る。
【００３２】
従来は、１以上の圧縮工程（例えば図１に示された最初の２つ）の後に、更なる著しい圧力変化なしに、冷媒流を更に冷却し、少なくとも部分的に凝縮させる。このような冷却の従来の一例が、ＵＳ３，７６３，６５８に示されており、通常は当該技術において公知の方法にて例えば予冷ステージの一部として別の熱交換器を通過することによる別の冷媒回路又はサイクルによる冷却を伴う。
【００３３】
しかしながら、圧縮状態の冷媒についての従来の少なくとも部分的な凝縮に影響を与えるためには、かなりの冷却力又は効率が必要とされる。このような冷却力は液化プラント、特に大規模なプラントにおける幾つかの従来構成においては利用可能であるが、多くの構成では、このような冷却力を与えて冷媒を少なくとも部分的に凝縮させることができないか、又は、特定の状況においてのみこのような冷却力を与えることができる。このような構成は液化プラントを最も効率的又は効果的にしない可能性がある。
【００３４】
第２圧縮され第２冷却された第１の冷媒流６０ａに対して更に冷却しないが、代わりに第３の圧縮器１８に入って第３圧縮された第１の冷媒流７０を得た後に、例えば第３の冷却装置２３により冷却する。第３の冷却装置２３は冷却装置２１及び２２と同様に空冷又は水冷装置とし得る。このように形成された第３圧縮され第３冷却された第１の冷媒流７０ａを膨張器２４に送る。膨張器２４は、最後の圧縮工程の前に流れ６０の圧力に近い圧力にて動的に膨張させた冷媒流８０を与える。
【００３５】
好ましくは、動的膨張の前の１以上の圧縮器における第１の圧縮器（例えば圧縮器１４）の下流での種々の冷媒流（例えば流れ５０、５０ａ、６０、６０ａ、及び７０）はすべて液相ではなく（よってこれらの流れは完全に気相、場合によっては気相でも液相でもない超臨界相となり得る）、一方、動的に膨張させた冷媒流８０は少なくとも部分的に凝縮している。
【００３６】
膨張により、冷媒の温度が下がる。ここでの冷媒は一層低い比エンタルピーを有するので、冷媒を熱交換器において使用可能、通常は再使用可能又はリサイクル可能な状態まで更に冷却し、特に凝縮又は更なる凝縮をさせるために必要な（別の冷媒による）冷却力が小さくなる。
【００３７】
好ましくは、第３圧縮され第３冷却された第１の冷媒流７０ａの膨張により、第１の冷媒がその露点線を通過することで、少なくとも部分的に凝縮した冷媒流を得る。
【００３８】
図１では、膨張した冷媒流８０についての更なる冷却が冷媒冷却ステージ２６により行なわれる。冷媒冷却ステージ２６は１以上の熱交換器を並列、直列又はその両方にて備えてもよいが、冷媒流を冷却するための熱交換器の構成は当該技術において公知である。
【００３９】
冷媒冷却ステージ２６は１以上の他の管路、流れ又は液化プラントの一部を冷却してもよい。一般に、冷媒冷却ステージ２６は第２の冷媒流９０を有し、この第２の冷媒流９０が、冷媒冷却ステージ２６に入って、膨張した冷媒流８０を冷却して暖められた第２の冷媒流９０ａを作り出す。
【００４０】
図１に示された例では、冷媒熱交換器２６で更に冷却された第１の冷媒流を、完全に又は実質的に凝縮させ、冷却ステージ１２に入れる第１の冷媒流２０として再循環させ得る状態にする。
【００４１】
本発明は図２に更に示されており、図２には、図１の第１の冷媒２０として使用するのに適した典型的な多成分又は「混合」炭化水素冷媒について圧力（Ｐ）対エンタルピー（Ｈ）の図が示される。
【００４２】
図２は混合冷媒についての露点線（α）及び泡立ち点線（β）を示し、一般に気相だけの領域（Ｖ）、液相と気相の領域（Ｌ＋Ｖ）、及び液相だけの領域（Ｌ）が形成されている。
【００４３】
冷媒が使用されて例えば低温熱交換器などのその冷却ステージ（例えば図１中の線４０）から送出された図２中の点Ａから開始して、まず第１の圧縮器（第１の圧縮器１４）によって冷媒を線ＡＢに沿って圧縮した後、線ＢＣに沿って冷却する（第１の冷却装置２１）。次に、線ＣＤに沿って冷媒を第２の圧縮器１６において更に圧縮した後、線ＤＥに沿って更に冷却する（第２の冷却装置２２）。
【００４４】
従来は、米国特許第３，７６３，６５８号に示されているように、通常は、蒸発する単一成分の炭化水素冷媒などの別の冷媒による熱交換によって、冷媒を更に冷却し実質的に凝縮させる（すなわち図２中の破線で示された線Ｅ−Ｉに沿って直接続く）。よって、点Ｅと点Ｉとの間で冷媒を冷却し凝縮させるのに必要な冷却能力が、図２において「ｙ」で示されており、これは単一冷却プロセスにおいて要求される従来の冷却能力である。
【００４５】
現在提示されているように、点Ｅでの冷媒を線ＥＦに沿って別の圧縮器（例えば図１の第３の圧縮器１８）により更に圧縮した後、線ＦＧに沿って当該技術において公知の方法にて周囲環境により冷却し（第３の冷却装置２３）、次いで線ＧＨに沿って（例えば動的膨張器２４を用いて）膨張させる。このような動的膨張では、冷媒がその露点線（α）を通過するので、点Ｈにて少なくとも部分的に凝縮している。点Ｈに到達することにより、冷媒を点Ｉでの同じ所要冷媒状態に導くのに必要な更なる冷却能力が、図２において「ｘ」で示される。
【００４６】
ｘがｙより小さいことは明らかである。このことは、第２の冷媒に移される能力がより小さいので、パワー消費量が少なくなるか、又は同じパワー消費量なら生産量が増えることを意味する。
【００４７】
点Ｉから、冷媒を点Ｊにて熱交換器で使用する前に膨張させ、点Ａまで当該技術において公知の方法にて蒸発させる。
【００４８】
完全を期すために、これらの各冷却工程後には温度が同じであると仮定し、（例えば図３の冷却装置２１、２２、２３における）周囲環境による冷却後の温度での第１の冷媒についてのＰとＨとの関係を概略的に表すために、図２において一点鎖線４が示される。よって、点Ｃ、Ｅ、及びＧは線４上にあると考えられる。
【００４９】
図３は液化プラント２における本発明の第２の使用態様を示す。図３では、初めに炭化水素流１０を第１の冷却ステージ３８において冷却し、温度が０℃未満、好ましくは−２０℃〜−５０℃の冷却された炭化水素流１０ａを得る。次に、冷却された炭化水素流１０ａを図１について上述した冷却ステージ１２などの第２の冷却ステージに送り、冷却された炭化水素流３０を得、好ましくはこれは液化天然ガスなどの液化炭化水素流であり、通常は温度が−１００℃未満、好ましくは−１５０℃未満にて得られる。
【００５０】
本発明の１実施態様では、第１の冷却ステージ３８は二段階液化プラントの予冷段階であり、（第２の）冷却ステージ１２は液化段階であり、一般に１以上の低温熱交換器を使用する。このような構成の１例がＥＰ１０８８１９２  Ｂ１に示されている。
【００５１】
図１において上述したのと同様に、冷却ステージ１２における冷却は、（冷却ステージ１２を冷却通過し当該技術において公知の方法にて膨張させた後）入ってくる第１の冷媒流２０により行われ、この第１の冷媒流２０は、予冷された炭化水素流１０ａとの熱交換により暖められ、少なくとも部分的に蒸発した第１の冷媒流４０を得る。
【００５２】
少なくとも部分的に蒸発した第１の冷媒流４０を１以上の圧縮器（図３において圧縮器５２として示す）に通して当該技術において公知の方法にて第１の冷媒を圧縮し、圧縮された第１の冷媒流１００を得る。１回以上の圧縮の後、好ましくは各圧縮の後、圧縮された第１の冷媒を当該技術において公知の１以上の冷却装置により冷却する。このような冷却装置は水冷及び／又は空冷装置とし得、図３において冷却装置５４により示される。
【００５３】
本発明は任意数の圧縮器と任意数の冷却装置を含んでよく、随意にそれらの数は同じでない。これは２、３、４又はそれより多い圧縮器及び／又は冷却装置を含み、随意に、図２に示された膨張工程の前に望まれる付加的な圧縮及び冷却に影響を与えるのに従来用いられるよりも１多い圧縮器及び冷却装置である。望むなら又は必要なら、例えば追加の熱交換器領域を冷却装置内に設けることにより１つ以上の圧縮後冷却装置によって、追加の熱交換を行なって、膨張の前に所望量の冷却を冷媒に行なうことができる。
【００５４】
図３において、冷却装置（複数も可）５４から冷却された第１圧縮冷媒流１００ａが、更なる冷却の前に膨張器２４に入る。膨張器２４により膨張した第１の冷媒流８０が得られ、これを当該技術において公知の方法にて第１の冷却ステージ３８に通して冷却し、冷却ステージ１２の前に更に冷却し、随意に完全に凝縮した第１の冷媒流１１０を得る（冷却ステージ１２では、第１の冷媒流自身により更に冷却し膨張させて、再び入ってくる第１の冷媒流２０として使用できる状態になる）。
【００５５】
第１の冷却ステージ３８における冷却は、第１の冷却ステージ３８における冷却を行なうための第３の冷媒流１２０を有する第３の冷媒回路によって行なうことができる。第１の冷却ステージ３８で暖められた第３の冷媒流１３０を圧縮器３４において圧縮し、圧縮された第３の冷媒流１４０を得た後、冷却装置３６で冷却して再使用の準備が整った第３の冷媒流１２０を得る。圧縮器３４及び冷却装置３６は当該技術において公知の方法にて１以上の圧縮器又は冷却装置を備えてもよい。第３の冷媒はプロパンなどの単一成分の冷媒としてもよく、上述した混合冷媒としてもよい。
【００５６】
図３に示された構成は、第３の冷媒流１２０の冷却力が低下した場合、且つ／又は圧縮された第１の冷媒流１００を少なくとも部分的に凝縮させて第１の冷媒流２０において所望の寒冷エネルギーを得るのに必要な完全な冷却力を得るのに十分でないかもしれない場合に、格別の利点を有する。
【００５７】
なぜなら、図３に示された構成において、第３の冷媒流１２０により供給又は影響されるのに従来必要とされた冷却力又は能力のいくらかが、圧縮され冷却された第１の冷媒流１００ａの膨張によって得られるか又は戻されるからである。これにより、いくつかの格別の利点が得られる。
【００５８】
まず、膨張器２４において第１の冷媒の膨張により作り出された仕事は、随意にパワーシャフト４２などの直接リンク機構により、又はギアー式連結により、圧縮器５２などの圧縮器に少なくとも部分的にパワーを与えるのに使用できる。別の装置を支援するためのこのパワーの使用によって、効率が達成される。
【００５９】
次に、図３に示された構成において、第１の冷媒に必要な冷却能力のいくらかが、（第１の冷却ステージ３８を通過する）第３の冷媒流１２０から移され、図３において冷却装置５４により示された１以上の冷却装置に送られる。これにより、（従来得られるものと同じレベル又は量の凝縮した第１の冷媒を得るために）これまで第３の冷媒流１２０に必要とされた冷却力又は能力のいくらかが低減又は「除去（unload）」され、第３の冷媒流１２０の同じ冷却力で第１の冷媒流及び／又は炭化水素流１０を更に冷却できる。よって、第１の冷媒流２０は、通常は液化プラントのメイン冷却ステージである第２の冷却ステージ１２に対して更に多くの冷却力を有し、且つ／又は冷却された炭化水素流１０ａは第２の冷却ステージ１２に入る前に既により冷たくなっている。
【００６０】
ここで提案されている方法は、第１の冷却ステージ３８と冷却ステージ１２との間の冷媒流１１０（及び／又は予冷された炭化水素流１０ａ）の温度を下げることができ、且つ／又は第１の冷媒流２０中の凝縮した物質の量を増やすことができる。
【００６１】
別法として、第３の冷媒流１２０の冷却力が、冷却ステージ１２における使用の前に第１の冷媒を冷却し凝縮させて所望のレベル又は量にするには不十分な場合、本発明は、第３の冷媒流１２０の限られた利用可能な冷媒パワーを補う方法を提供する。
【００６２】
次の表は、図３に示された構成に基づいた本発明の実施例における代表的な圧力、温度及び相構成を示す。
【００６３】
【表１】
2010516994.tif 000003
【００６４】
当業者ならば、特許請求の範囲から逸脱することなく多くの様々な方法にて本発明を実行できることが分かるであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６５】
【特許文献１】ＵＳ３，７６３，６５８
【特許文献２】ＵＳ６，３７０，９１０  Ｂ１
【特許文献３】ＵＳ６，３８９，８４４  Ｂ１
【特許文献４】ＥＰ１０８８１９２  Ｂ１
【符号の説明】
【００６６】
１０  炭化水素流
１２  冷却ステージ
１４  第１の圧縮器
１６  第２の圧縮器
１８  第３の圧縮器
２０  第１の冷媒流
２１  第１の冷却装置
２２  第２の冷却装置
２３  第３の冷却装置
２４  膨張器
２６  冷媒冷却ステージ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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