(57)【要約】原料流から天然ガスのような炭化水素流を液化する方法及び装置。該方法は原料流を２つ以上の冷却段階に通して液化炭化水素流を供給する工程であって、各冷却段階は１つ以上の熱交換器を含み、該熱交換器のうちの第一の熱交換器は、第一混合冷媒の第一冷媒流を有する第一冷媒回路を含み、該熱交換器のうちの第二の熱交換器は、第二混合冷媒の第二冷媒流を有する第二冷媒回路を含む該工程、該第一冷媒流を第一軽質冷媒流と第一重質冷媒流とに分離すると共に、該第二冷媒流を第二軽質冷媒流と第二重質冷媒流とに分離する工程、該液化炭化水素流を膨張させると共に、該液化炭化水素流からフラッシュした蒸気を分離して、液化炭化水素生成物及びガス流を製造する工程、及び該ガス流、第一軽質冷媒流及び第二軽質冷媒流を末端熱交換器に通して、該ガス流により第一及び第二軽質冷媒流を冷却する工程を含む。【選択図】図１
2010504499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料流から天然ガスのような炭化水素流を液化する方法において、
（ａ）原料流を供給する工程、
（ｂ）原料流を少なくとも２つの冷却段階に通して液化炭化水素流を供給する工程であって、各冷却段階は１つ以上の熱交換器を含み、該熱交換器のうちの第一の熱交換器は、第一混合冷媒の第一冷媒流を有する第一冷媒回路を含み、該熱交換器のうちの第二の熱交換器は、第二混合冷媒の第二冷媒流を有する第二冷媒回路を含む該工程、
（ｃ）該第一冷媒流を第一軽質冷媒流と第一重質冷媒流とに分離すると共に、該第二冷媒流を第二軽質冷媒流と第二重質冷媒流とに分離する工程、
（ｄ）該液化炭化水素流を膨張させると共に、該液化炭化水素流からフラッシュした蒸気を分離して、液化炭化水素生成物及びガス流を製造する工程、及び
（ｅ）該ガス流、第一軽質冷媒流及び第二軽質冷媒流を末端熱交換器に通して、該ガス流により第一及び第二軽質冷媒流を冷却する工程、
を少なくとも含む該方法。
【請求項２】
工程（ｄ）における膨張工程が、前記液化炭化水素流を１つ以上の膨張段階に通す肯定を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも２つの冷却段階が、予備冷却段階の形態の第一冷却段階と、次の（主に極低温冷却段階の形態の）第二冷却段階とを含む請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記第二冷却段階が２つ以上の連続熱交換工程を含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第二冷却段階が２つ以上の平行熱交換工程を含む請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記第二冷却段階の熱交換器の少なくとも２つが、別々の冷媒回路を有すると共に、これら別々の冷媒回路の少なくとも一部が、工程（ｃ）の第一及び第二軽質冷媒流を供給する請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第一冷却段階が、予備冷却炭化水素流を供給し、該炭化水素流は２つ以上、好ましくは２つの部分流に分割され、各部分流は、第二冷却段階の１つ以上の極低温熱交換器中で別々に液化され、各極低温熱交換器は、液化炭化水素部分流を供給し、該液化炭化水素部分流は、組合されて工程（ｂ）の液炭化水素流を供給する請求項５又は６に記載の方法。
各極低温熱交換器は
【請求項８】
前記第一及び第二冷媒回路の混合冷媒が、独立に、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を含む郡から選ばれた２種以上の成分を含有する請求項１〜７のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項９】
前記末端熱交換器からのガス流の加温出口流を燃料ガス流として用いる工程（ｆ）を更に含む請求項１〜８のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項１０】
原料流から天然ガスのような炭化水素流を液化する装置において、
該原料流から液化炭化水素流を供給するための２つの冷却段階であって、各冷却段階は、１つ以上の熱交換器を含み、該熱交換器のうちの第一の熱交換器は、第一混合冷媒の第一冷媒流を有する第一冷媒回路を含み、該熱交換器のうちの第二の熱交換器は、第二混合冷媒の第二冷媒流を有する第二冷媒回路を含む該冷却段階；
該第一混合冷媒流を第一冷媒回路において第一軽質冷媒流と第一重質冷媒流とに分離するため第一分離器、及び該第二混合冷媒流を第二冷媒回路において第二軽質冷媒流と第二重質冷媒流とに分離するための第二分離器；
液化炭化水素流（５０，２５１）を受け入れると共に、液化炭化水素生成物及びガス流を供給するための気液分離器を備えた末端フラッシュシステム；及び
該ガス流、第一軽質冷媒流及び第二軽質冷媒流を受け入れると共に、該ガス流により第一及び第二軽質冷媒流を冷却するために配置した末端熱交換器；
を少なくとも備えた該装置。
【請求項１１】
前記末端フラッシュシステムが、膨張手段、好ましくは膨張器、膨張バルブ、及びフラッシュバルブよりなる群から選ばれた１種以上を更に有する請求項１０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は天然ガスのような炭化水素流の液化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの理由から天然ガスのような炭化水素流は液化することが望ましい。一例として、液体は、ガスの形態よりも占有容積が小さく、高圧で貯蔵する必要がないので、天然ガスは、液体として貯蔵タンクに貯蔵できる上、ガスの形態よりも一層長距離に亘って容易に輸送できる。
ＬＮＧ（又は他の液化炭化水素流）は、一旦目的地に着くと、通常、他の貯蔵タンクに荷下しされ、次いで、必要ならば、再気化され、パイプライン等を経由して最終ユーザーに輸送される。
【０００３】
液化天然ガス（ＬＮＧ）プラント又はシステムの製作及び運転コストは当然高く、多くは冷却配置構造のためである。したがって、プラント又はシステムにおけるエネルギー要件の低下は、顕著なコスト上の利点である。冷却配置構造のコストの低下は、特に有利である。
【０００４】
米国特許第６,２７２，８８２Ｂ１号は、メタン豊富なガス流を液化して液化製品を得る方法に関する。この液化方法は、多数の工程を含み、その１つは、主熱交換器用の部分凝縮冷媒を液状重質冷媒フラクションとガス状軽質冷媒フラクションとに分離する工程である。液状冷媒フラクションは、主熱交換器の後で使用されるフラッシュ容器から取り出された排ガスで冷却、液化後、更に氷点以下に冷却される。米国特許第６,２７２，８８２Ｂ１号の方法は、液化用の単一“系列（ｔｒａｉｎ）”を示している。
【０００５】
米国特許第６,３８９，８４４Ｂ１号は、天然ガス液化プラントに関する。更に詳しくは、予備冷却した二元熱交換器、二元冷媒システムを開示している。このプラントは、単一液化系列よりも４０〜６０％高い液化処理能力を有し、予備冷却用熱交換器を１つと主熱交換器を２つ以上備えている。各主熱交換器は主冷媒を使用し、主冷媒は重質液状フラクションと軽質ガス状フラクションとに分離される。これらフラクションは、膨張前に、主熱交換器中で冷却されることが見られるにすぎない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、液化ブラント又は液化方法の効率を向上することである。
本発明の別の目的は、液化ブラント又は液化方法のエネルギー要件を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、原料流から天然ガスのような炭化水素流を液化する方法において、
（ａ）原料流を供給する工程、
（ｂ）原料流を少なくとも２つの冷却段階に通して液化炭化水素流を供給する工程であって、各冷却段階は１つ以上の熱交換器を含み、該熱交換器のうちの第一の熱交換器は、第一混合冷媒の第一冷媒流を有する第一冷媒回路を含み、該熱交換器のうちの第二の熱交換器は、第二混合冷媒の第二冷媒流を有する第二冷媒回路を含む該工程、
（ｃ）該第一冷媒流を第一軽質冷媒流と第一重質冷媒流とに分離すると共に、該第二冷媒流を第二軽質冷媒流と第二重質冷媒流とに分離する工程、
（ｄ）該液化炭化水素流を膨張させると共に、該液化炭化水素流からフラッシュした蒸気を分離して、液化炭化水素生成物及びガス流を製造する工程、及び
（ｅ）該ガス流、第一軽質冷媒流及び第二軽質冷媒流を末端熱交換器に通して、該ガス流により第一及び第二軽質冷媒流を冷却する工程、
を少なくとも含む該方法を提供する。
【０００８】
別の局面では本発明は、原料流から天然ガスのような炭化水素流を液化する装置において、
該原料流から液化炭化水素流を供給するための２つの冷却段階であって、各冷却段階は、１つ以上の熱交換器を含み、該熱交換器のうちの第一の熱交換器は、第一混合冷媒の第一冷媒流を有する第一冷媒回路を含み、該熱交換器のうちの第二の熱交換器は、第二混合冷媒の第二冷媒流を有する第二冷媒回路を含む該冷却段階；
該第一混合冷媒流を第一冷媒回路において第一軽質冷媒流と第一重質冷媒流とに分離するため第一分離器、及び該第二混合冷媒流を第二冷媒回路において第二軽質冷媒流と第二重質冷媒流とに分離するための第二分離器；
液化炭化水素流（５０，２５１）を受け入れると共に、液化炭化水素生成物及びガス流を供給するための気液分離器を備えた末端フラッシュシステム；及び
該ガス流、第一軽質冷媒流及び第二軽質冷媒流を受け入れると共に、該ガス流により第一及び第二軽質冷媒流を冷却するために配置した末端熱交換器；
を少なくとも備えた該装置を提供する。
本発明を実施態様に従って添付の非限定的概略図を参照して例示だけで更に詳細に説明する。
【０００９】
この説明の目的で、単一符号はライン及びそのラインで運ばれる流れを示す。同一符号は同様な構成部品、流れ又はラインをいう。
特に図１及び図３では冷媒回路は、熱交換器及び冷媒ライン用の記号を用いて概略的に示す。冷媒回路の他の構成部品、例えば圧縮機、周囲冷却器、膨張バルブ、蒸気再循環ライン等も当業界の通常の知識に従って備えてよいが、明確化のため、これらの形状（ｆｉｇｕｒｅ）を参照する際は、図示又は説明しない。ここに天然ガスのような炭化水素流を液化する方法及び装置を開示する。主としてメタンを含む天然ガスは、通常、高圧でＬＮＧプラントに入り、予備処理されて極低温液化に好適な精製供給原料が生成する。この精製ガスは、液化が達成されるまで漸進的に温度低下させるため、複数の熱交換器を使用して複数の冷却段階により処理される。次いで液状天然ガスは、１段階以上の膨張段階で発生したフラッシュ蒸気を貯蔵及び輸送に好適な最終の大気圧に低下させるため、更に冷却される。各膨張段階からのフラッシュ蒸気は、プラント燃料ガスの供給源として使用できる。
【００１０】
末端フラッシュ容器からのフラッシュ蒸気の冷エネルギーは、熱交換器、好ましくは向流熱交換器の形態で、少なくとも２つの軽質冷媒流又はその一部を（ａｔ）冷却することにより回収できる。この熱交換器は、以下及び特許請求の範囲において、ここで説明した方法及び装置に使用される他の熱交換器と見分けるため、“末端熱交換器”という。この方法でフラッシュ蒸気は、約−１６０℃から約−４０℃となり、こうしてフラッシュ蒸気の冷エネルギーは、燃料ガスとして使用する前に回収される。
【００１１】
ここで説明した方法は、２つ以上の軽質冷媒流の冷却の傍らに、液化プラント、液化システム又は液化装置においてガス状、液体又は両方、或はガス及び／又は液体の１つ以上の他の流れである炭化水素原料流を含む材料又は物質の２つ以上の流れに冷却を与えるガス流まで拡大する。
【発明の効果】
【００１２】
したがって、ここで説明した方法の利点は、末端フラッシュシステムからのガス流を、第一及び第二の軽質冷媒流に部分冷却、実質的冷却又は完全冷却を与えるために使用することである。
【００１３】
更に有利なことは、フラッシュ容器からのガス流が、いかなる中間冷媒プロセス又は中間冷媒流を必要とすることなく、多数軽質冷媒流又は複数の軽質冷媒流を冷却できることである。しかも、液化プラント又は液化方法のいずれのライン、流れ、ユニット、段階又はプロセス（或いはそれらの一部又はフラクションも冷却できる。これは、いかなる原料又は冷却炭化水素流の少なくとも幾つか又は一部の液化を含有し得る。また、第一及び第二軽質冷媒流及び原料及び／又は炭化水素流、或いはそれらのフラクションのいずれの組合わせの冷却も含有し得る。
【００１４】
したがって、ここで説明した方法は、炭化水素流の液化方法、液化プラント又は液化装置の全エネルギー要件を低減できる、及び／又は該方法、プラント又は装置を一層効率的にすると共に、なお一層経済的にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施態様による液化プラントの一部の全体図である。
【図２】本発明の第二の実施態様による液化ブラントの更に詳細な図である。
【図３】本発明の第三の実施態様による液化プラントの一部の全体図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
原料流は、２つ以上の冷却段階に通して冷却される。いかなる数の冷却段階も使用でき、各冷却段階は、１つ以上の熱交換器及び任意に１つ以上の工程、レベル又は部分を有する。各冷却段階は、直列、並列又はそれらを組合わせた２つ以上の熱交換器を備えてよい。天然ガスのような炭化水素流を液化できる好適な熱交換器の配列は当業界で知られている。
【００１７】
一配列は、第一冷却段階及び第二冷却段階を含む冷却段階を有し、第一冷却段階は、好ましくは予備冷却段階であり、第二冷却段階は、好ましくは主極低温段階である。
【００１８】
ここで説明した方法に使用される各冷却段階は、１つ以上の熱交換器及び１つ以上の冷媒回路を備えてよい。冷却段階が２つ以上の熱交換器を備える場合、前記多数熱交換器の１つ以上は、別個の又は専用の冷媒回路を持っていてよい。このような冷媒回路の２つ以上は、別個であってよい。主極低温冷却段階のような冷却段階の全ての冷媒回路は、任意に別個であり、好ましくは流れ１つ当たり単一極低温熱交換器である。１つ以上の冷媒回路は、１つ以上の他の冷媒回路の冷却に少なくとも部分的に使用してもよい。
【００１９】
一般に、原料流が通過する複数の冷却段階のうち、１つの冷却段階の１つの熱交換器は、第一冷媒回路を有し、この第一冷媒回路には、第一冷媒があり、したがって、第一冷媒流を供給する。同一又は異なる冷却段階の中の第二熱交換器は、第二冷媒を用い、したがって第二冷媒流を供給する第二冷媒回路を有する。
【００２０】
ここで説明した方法に使用される第一及び第二（又は他の）冷媒流は、全冷媒流又はその一部又はフラクションを含有してよい。
ここで説明した方法は、前記末端熱交換器からのガス流の加温出口流を燃料ガス流として用いる工程（ｆ）を更に含むことが好ましい。この実施態様の利点は、ガス流が全体のプラント中でなお使用可能な生成物であることである。
【００２１】
原料流は、液化に好適ないかなる炭化水素含有流であってもよいが、通常は、天然ガス又は石油資源から得られる天然ガスである。代りに、天然ガス流は、フィッシャー・トロプシュ法のような合成供給源も含む他の供給源から得てもよい。
通常、天然ガス流は、実質的にメタンで構成される。原料流は、メタンを好ましくは６０モル％以上、更に好ましくは８０モル％以上含有する。
【００２２】
供給源により、天然ガスは、各種量の、エタン、プロパン、ブタン及びペンタンのようなメタンより重質の炭化水素や幾つかの芳香族炭化水素を含有してよい。天然ガス流は、Ｈ２Ｏ，Ｎ２，ＣＯ２，Ｈ２Ｓ及びその他の硫黄化合物等を含有してもよい。
【００２３】
所望ならば、原料流は、本発明で使用する前に予備処理してよい。この予備処理は、ＣＯ２及びＨ２Ｓのような望ましくない化合物の除去、或いは予備冷却、予備加圧のような他の工程を含む。これらの工程は、当業者には周知なので、ここでは更に検討しない。
【００２４】
末端フラッシュ容器は、生成物ＬＮＧ流及びガス流を生成する。
ここで説明した方法は種々の炭化水素原料流に利用できるが、特に天然ガス流の液化に好適である。当業者ならば、炭化水素流の液化方法は容易に理解しているので、ここでは更に検討しない。
【００２５】
当業者ならば、液化後、液化天然ガスは所望に応じて更に処理してよいことは、容易に理解している。一例として、得られたＬＮＧは、ジュール・トムソンバルブ又は極低温ターボ膨脹器により、脱圧してよい。
【００２６】
図１は、液化天然ガス（ＬＮＧ）プラントの一部の全体配列を示す。天然ガス含有初期原料流１０を示す。天然ガスは、メタンの他、若干の更に重質の炭化水素及び不純物、例えば二酸化炭素、窒素、ヘリウム、水、メルカプタン、水銀及び非炭化水素酸ガスを含有する。これら不純物をできるだけ分離除去すると共に、極低温での液化に好適な精製供給原料を得るため、原料流１０は、通常、予備処理される。
【００２７】
図１では、原料流１０は、第一冷却段階２を通過して、予備冷却炭化水素流の形態の冷却流２０を供給する。第一冷却段階２は、１つ以上の熱交換器を備えてよいが、冷媒回路１００付きの１つの熱交換器１２中に１つの熱交換工程を含むことを記号で示す。第一冷却段階２は、一般に原料流１０を０℃未満、好ましくは−２０〜−５０℃の温度に冷却する。
【００２８】
次いで予備冷却炭化水素流２０は、流れ分裂器１５により２部分の流れ３０ａ、３０ｂに分割される。この冷却流２０は、いかなる数の部分流に分割してもよいが、図１は、単に例示のため、２つの部分流３０ａ、３０ｂへの分割を示す。冷却流２０の分割は、いかなる質量及び／又は容量及び／又は流量の比に基づいてよい。この比率は、液化段階、液化システム又は液化ユニットの次の部品の大きさ又は処理能力によるか、或いはその他の考慮に従ってよい。比率の一例は、冷却流質量の同等分割である。
【００２９】
図１において、部分流３０ａ、３０ｂは、第二冷却段階４を通り、ここで、各々一般にそれぞれ別々の熱交換器を有する２つの別々の液化システムにより液化され、それぞれ別々の液化部分流４０ａ、４０ｂを供給する。液化システム及びプロセス条件は、当業界で周知なので、ここでは更に説明しない。図１では、２つの液化システムが熱交換器１４ａ、１４ｂにより記号で示される。
【００３０】
図１に示す例の第二冷却段階４の各熱交換器１４ａ、１４ｂは冷媒回路を使用している。即ち、第一熱交換器１４ａは第一冷媒回路１０４を使用し、第二熱交換器１４ｂは第二冷媒回路１０６を使用している。これら冷媒回路１０４、１０６の各々は、同一又は異なる冷媒を使用できる。同じ冷媒を使用することが好ましい。各冷媒回路１０４、１０６の冷媒は、混合冷媒である。混合冷媒は、２種以上の冷媒をベースとしてよく、好ましくは、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よりなる群から選択される。
一般に冷却流２０又は部分流３０ａ、３０ｂは、第二冷却段階４により少なくとも−１００℃未満に冷却される。
【００３１】
一例では、図１に示す計画は、２つの主な、好ましくは極低温冷凍システムに奉仕する第一冷却段階２を有する２重熱交換器２重冷媒システムである。したがって、原料流１０、好ましくは天然ガス流が第一冷却される深さは低くてよい。更に、大地冷却段階２の条件及び第二段階４の液化条件、例えば冷媒の組成は、効率的な操作が行えるように容易に適応できる。更に、主液化システムの１つ又は該システムの操作の１つを減らすか或いは操作外に取り出す必要がある場合、これらの条件は、単一の主液化システムにより効率的に働くように適応できる。この方法で第二の第一冷却段階を追加する必要なく、液化処理能力を増大でき、かなりのコストが節約される。予備冷却式２重熱交換器２重冷媒システムの例が米国特許第６，３８９，６４４Ｂ１号に示されている。
【００３２】
図１の配列は、各操作を個々に行う必要性、即ち、複数の別々の専用の液化システム（以下、“系列”ということがある）を必要とすることに比べて、資本コスト及び運転コストが低下するように組合わせた方法で行うという別の利点を有する。
【００３３】
次に液化部分流４０ａ、４０ｂは組合わされる。これらの部分流は、既知の方法及び既知の工程の組合わせに従って組合わせてよい。このような流れの組合わせは、液化部分流４０ａ、４０ｂの膨張の後又は前であってよい。これら部分流の組合わせは、次に気液分離器１６に通すため、十分に統合又は混合する必要はないかも知れない。これらの流れは、末端フラッシュ容器又は他の気液分離器に通す前に組合わせることが好ましい。この組合わせに必要な配列は、当業者に知られている。
【００３４】
図１に例示の配列は、組合わせ液化炭化水素流５０を供給するため、当業界に既知の組合わせ器１８を用いた液化部分流４０ａ、４０ｂの組合わせ用である。組合わせ器１８は、一般にユニオン、接続部、配管又は導管を含み、任意に１つ以上のバルブを含むいずれの好適な配列であってもよい。
【００３５】
第二冷却段階４により供給された組合わせ液化炭化水素流５０は、フラッシュバルブ（図示せず）を通り、次いで気液分離器１６に達し、ここで液体流は一般に液化炭化水素流６０として回収され、蒸気はガス流７０として供給される。液化炭化水素流６０は、次いで１つ以上のポンプ（図示せず）により貯蔵及び／又は輸送設備に送られる。
【００３６】
気液分離器１６は、末端フラッシュ容器又は好適なタイプの分離塔を含む、末端フラッシュ蒸気分離を目的とする他のいずれの好適な分離器タイプでもよい。
気液分離器１６から得られたガス流７０は、熱交換器２２に通される。この熱交換器２２は、本プロセスの他の熱交換器と見分けるため、以下、“末端熱交換器”と言ってよい。末端熱交換器２２では、図１に示す第一及び第二冷媒回路１０４，１０６の第一及び第二軽質冷媒流１０４ａ、１０６ａのような２つ以上の冷媒流に対し、ガス流７０の冷エネルギーを使用することができる。次いで、第一及び第二軽質冷媒流１０４ａ、１０６ａは、通常、向流で末端熱交換器２２を通過する。末端熱交換器２２からのガス流７０の出口流８０は、燃料ガスとして使用できる、及び／又はＬＮＧプラントの他の部品に使用できる。
【００３７】
ＬＮＧ製造法のような液化炭化水素法の末端分離から生じるガス流７０（この流れは、燃料ガス流と言ってもよい）は、−１５０〜−１７０℃、通常約−１６０〜−１６２℃の温度を有する。
【００３８】
ガス流７０により付与される冷却は、流れを、末端熱交換器２２に入る際のガス流７０の温度まで完全に冷却することを含まなくてよい。ガス流７０には、いずれかの好適な温度への冷却を行うことができ、このような冷却は、末端熱交換器２２で冷却される各流れに対し同一でも異なってもよい。
【００３９】
一例では、追加の好適な流れに対して冷却を行うため、ガス流７０の冷却を使用することができる。該追加流の末端熱交換器２２からの出口温度は、いずれかの温度をガス流７０の導入温度、例えば−１５０℃又は−１６０℃に冷却することを意図している。
【００４０】
図１では、ガス流７０は、第一及び第二軽質冷媒流１０４ａ、１０６ａを冷却して、それぞれ第二冷却段階４の第一及び第二熱交換器１４ａ、１４ｂに使用される冷却冷媒流、好ましくは凝縮性第一及び第二冷媒流１０４ｂ、１０６ｂを供給する。
【００４１】
図１の各第一及び第二冷媒回路１０４，１０６は、冷媒を軽質冷媒画分用及び重質冷媒画分用に分割するような気液分離器１０５ａ、１０５ｂを備えてよい。第一及び第二軽質冷媒流１０４ａ、１０６ａとして使用されるのは各冷媒回路の軽質冷媒画分である。第一及び第二軽質冷媒流１０４ａ、１０６ａは、末端熱交換器２２に通され、この熱交換器にはガス流７０を冷却するため、ガス流も通される。
【００４２】
図１に示す例の利点は、液化炭化水素流５０用に共通の末端フラッシュ冷却を使用することにより、単一ガス流７０を冷却できること、即ち、その冷エネルギーが２つ以上の軽質冷媒流に対して回収可能なことである。これにより、別々の液化システムの末端で別々の冷エネルギー回収交換を供給するためのいずれの単一低圧末端フラッシュガス流の分裂も回避される。また多数液化システム用の冷エネルギー回収交換数が例えば２から１に減少し、その結果、明確な資本及び運転コストが低下する。更に、末端フラッシュガスの供給源と末端フラッシュ圧縮機吸引間の２つの交換に亘る（ａｃｒｏｓｓ）流れバランスにより誘引されるいずれの追加の圧力降下も回避される。
【００４３】
更に、主極低温熱交換用の冷媒流には低温、例えば−１５０℃〜−１７０℃であることが望まれるので、図１に示す例の配列は、末端熱交換器２２を通る第一及び第二軽質冷媒流１０４ａ、１０６ａに対するガス流７０の冷エネルギーの完全な回収を含み得る。
【００４４】
図２は、ここで説明した第二実施態様の更に詳細な計画を示す。図１で使用した原料流１０と同様な原料流２１０は、２部分原料流２１５、２１６に分割され、第一冷却段階２０２として、２つの別々の並列する複数セットの第一熱交換器２２２ａ、２２２ｂ；２２２ｃ、２２２ｄを通る。各セットの熱交換器は、別々の冷媒回路２０３，２０３ａを有する。第一熱交換器２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄ及び／又はこれらの熱交換器で使用される冷媒回路２０３、２０３ａは、同一でも異なってもよい。
【００４５】
第一部分原料流２１５を冷却する第一セットの第一熱交換器２２２ａ、２２２ｂ間には、第一冷却流２１７がある。第二熱交換器２２２ｂの後には、予備冷却炭化水素流２２０がある。この流れ２２０、及び第一冷却段階２０２の第二セットの第一熱交換器２２２ｃ、２２２ｄからの同等の予備冷却炭化水素流２２０ａは、次いで２つの並列の第二熱交換器２８４ａ、２８４ｂに入り、第二冷却段階２０４を形成する。
【００４６】
明確化のため、第一冷却段階２０２及び冷媒回路２０３を、並列冷媒回路２０３ａの対応する特徴（括弧で示す）と共に更に詳細に説明する。部分原料流２１６（２１５）は、熱交換器２２２ｃ、２２２ｄ（２２２ａ、２２２ｂ）内で、第一冷媒流で冷却され、冷却冷媒流を形成する。第一冷媒流は、冷却器２２４（２２４ａ）、好ましくは周囲冷却器内で周囲雰囲気（ａｍｂｉｅｎｔ）により冷却されている。この冷却冷媒流は、熱交換器２２２ｃ（２２２ａ）を通過する。冷媒流は熱交換器を出ると、第一分裂冷媒流と第二分裂冷媒流とに分裂される。
【００４７】
第一分裂冷媒流は、膨張バルブ２２６ａ（２２６ｃ）に供給され、熱交換器２２２ｃ（２２２ａ）の外殻側に通される。第一分裂冷媒流は、熱交換器２２２ｃ（２２２ａ）を出ると、後述する圧縮機２２８ｂ（２２８ｄ）からの第二分裂冷媒流と組合わされ、組合わせ冷媒流を形成し、圧縮機２２８ａ（２２８ｃ）に通される。次いで、圧縮機２２８ａ（２２８ｃ）を出た組合わせ冷媒流は、冷却器２２４（２２４ａ）に通される。
【００４８】
第二分裂冷媒流は、熱交換器２２２ｄ（２２２ｂ）を通過し、膨張バルブ２２６ｂ（２２６ｄ）に供給され、熱交換器２２２ｄ（２２２ｂ）に通される。第二分裂冷媒流は熱交換器２２２ｄ（２２２ｂ）を出ると、圧縮機２２８ｂ（２２８ｄ）を通り、熱交換器２２２ｃ（２２２ａ）を出る第一分裂冷媒流と組合わされる。
【００４９】
第二冷却段階２０４の第二熱交換器２８４ａ、２８４ｂは、糸巻き又は渦巻き型極低温熱交換器が好ましい。その操作は当業界で知られている。各第二熱交換器２８４ａ、２８４ｂは、液化炭化水素部分流２５０、２５０ａを供給し、次いで、これら部分流２５０、２５０ａは、組合わせ液化炭化水素流２５１に組合わされる。第三熱交換器２２５を通過後、冷却組合わせ液化炭化水素流２５２を生成し、この炭化水素流２５２は、膨張器２９０を備えた末端フラッシュシステム、次いで任意に膨張バルブ２９２を通過し、引き続き、当業界で公知のいずれかのタイプの気液分離器２２８、例えば末端フラッシュ容器に入る。末端フラッシュ容器２２８からは、液化炭化水素生成物流２６０が供給される。次いで、この炭化水素生成物流は、貯蔵及び／又は輸送のため、ポンプ２３２で送ることができる。
【００５０】
末端フラッシュ容器２２８は、フラッシュ蒸気を含むガス流２７０も供給する。このガス流は末端熱交換器２３８に入る。末端熱交換器２３８を、後述するような２つの冷媒流と対抗して通過後、出口流２８０は、１つ以上の圧縮機２９３、２９５、及び通常、周囲冷却器である１つ以上の冷却器２９４、２９６（図２でそれぞれ２つを例示）に通して、最終燃料ガス流２８１を供給してよい。
【００５１】
第二冷却段階２０４では、各第二熱交換器２８４ａ、２８４ｂは、以下、第二熱交換器２８４ａのために働く第一冷媒回路２４２及び第二熱交換器２８４ｂのために働く第二冷媒回路２４４という別々の冷媒回路を備える。
【００５２】
第二冷却段階２０４では、第二熱交換器２８４ａ、２８４ｂ、及び／又は第一及び第二冷媒回路２４２，２４４は、同一でも異なってもよい。第二冷却段階の熱交換器は、特に部分原料流及び／又は引き続く冷却炭化水素流が質量、流れ、容積及び／又は組成のようないずれかの様式で異なる場合、第一冷却段階の熱交換器に適応するように合わせてよい。
【００５３】
ここで説明した一実施態様では、第二冷却段階２０４の第二熱交換器２８４ａ、２８４ｂは同一又は同様であり、また第一及び第二冷凍回路２４２，２４４は同一又は同様である。
図２に示す例では、第一及び第二冷媒回路２４２，２４４は、混合冷媒、好ましくは同一の混合冷媒を使用する。混合冷媒は、２種以上の成分、更に好ましくは窒素、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よりなる群から選択された２種以上の成分をベースとしてよい。
【００５４】
明確化のため、第二冷却冷媒回路２４４を、第一冷媒回路２４２の対応する特徴（括弧で示す）と共に更に詳細に説明する。熱交換器２８４ｂ（２８４ａ）から、気化冷媒２４６（２４６ａ）の流れが供給され、２つの圧縮機２３１、２３３（２３１ａ、２３３ａ）及び通常、水又は空気冷却器２３２、２３４（２３２ａ、２３４ａ）の形態の２つの周囲冷却器で圧縮、冷却され、冷却冷媒流２４８（２４８ａ）を供給する。次いで、この冷却冷媒流２４８（２４８ａ）は、第二冷媒流に若干の冷却を与える第一冷却段階２０２の一部の２つの熱交換器２２２ｃ、２２２ｄ（２２２ａ、２２２ｂ）セットを通過する。こうして更に冷却された冷媒流２５４（２５４ａ）は、次にそれぞれ第二、第一気液分離器２５６、２５６ａに入る。
【００５５】
分離器２５６（２５６ａ）は、第二軽質冷媒流２５８（第一軽質冷媒流２５８ａ）及び第二重質冷媒流２６２（第一重質冷媒流２６２ａ）を供給する。重質冷媒流２６２（２６２ａ）は、熱交換器２８４ｂに入り、膨張器２６５（２６５ａ）で膨張されて、膨張冷却重質冷媒流２６４（２６４ａ）を供給され、その冷エネルギーは、当業界に公知の方法で熱交換器２８４ｂ（２８４ａ）において使用される。
【００５６】
軽質冷媒流２５８（２５８ａ）は、以下、第一及び第二軽質画分２６６（２６６ａ）、２７２（２７２ａ）という更に２つの冷媒画分に分割される。第一軽質画分２６６（２６６ａ）は、冷却用熱交換器２８４ｂに入り、第一冷却軽質画分２６８（２６８ａ）として流出する。
【００５７】
一方、第一軽質冷媒流２５８の一部である第二軽質画分２７２（２７２ａ）は、末端熱交換器２３８に入り、末端フラッシュ容器２２８からのガス流２７０の流れに対し向流で通過する。第一冷媒回路２４２に流れる第一軽質冷媒流２５６ａの同様な第二軽質画分２７２ａも末端熱交換器２３８を通過する（この画分２７２ａは、第二軽質画分２７２の場合と同一又は同様な方法で供給される）。
【００５８】
軽質冷媒画分２７２、２７２ａのこれらの流れは、末端熱交換器２３８を通過する際、ガス流２７０で別々の流れとして冷却される。末端熱交換器２３８を出る別々の冷却軽質冷媒画分２７４、２７４ａの温度は、熱交換器２８４ａ、２８４ｂを通過し、冷却された第一軽質冷媒画分２６８、２６８ａと同じか同様の温度、例えば温度差＜１０℃であることが好ましい。次いで、別々の第一冷却軽質画分２６８及び２７４（並びに２６８ａ及び２７４ａ）は、（例えば組合わせ器２７６（２７６ａ）により）組合されて、組合わせ軽質冷媒流２７８（及び２７８ａ）を形成でき、更にバルブ２８２（及び２８２ａ）で膨張させた後、炭化水素及び冷媒の通過ラインに対し冷却を行うため、熱交換器２８４ｂ（及び２８４ａ）に再導入することができる。
【００５９】
流れ２６８及び２７４（２６８ａ及び２７４ａ）の組合わせは、熱交換器２８４ａ、２８４ｂに再導入する前に、個々の流れ又は組合わせ流のいずれの膨張の前、間又は後で起こり得る。図２に示す計画では、別々の冷却軽質冷媒画分２７４（２７４ａ）は、第一冷却軽質画分２６８（２６８ａ）と組合わせる前に、膨張バルブ２７９（２７９ａ）を通過する。
【００６０】
図１に示す例に関連してここで説明した利点は、図２に示す例にも同等に適用する。
表１は、図２を参照してここで説明した例示の方法における種々の部分での流れの温度、圧力及び流量の代表的な実施例を示す。
【００６１】
【表１】
2010504499.tif 000003
【００６２】
図３は、本発明の他の実施態様を取り入れた他のＬＮＧプラントについての一般的な計画を示す。図３において、初期原料流１０は、第一冷媒回路１０３を有する熱交換器１２ａとして記号で示す第一冷却段階２ａを通って、前述のような予備冷却炭化水素流の形態の冷却流２０を供給する。この実施態様では、第一冷媒回路、及び少なくとも一部は末端フラッシュシステムからのガス流で冷却される第一軽質冷媒流は、第一冷却段階に備えられ、又は供給され、一方、少なくとも一部は末端フラッシュシステムからのガス流で冷却される第二軽質冷媒流を用いる第一冷媒回路は第二段階に備えられる。更に詳しくは、第一冷媒回路１０３の冷媒は、ここで定義した混合冷媒である。第一冷媒回路１０３は、第一軽質冷媒流１０３ａを供給する。第一冷媒回路１０３は、第一軽質冷媒流１０３ａ及び重質冷媒流１１３ａを作るため、気液分離器１０７を有する。第一冷却段階２ａからの冷却流２０は、第二冷却段階４ａに通され、液化炭化水素流５０を供給する。
【００６３】
任意に、そこから冷却流２０の画分を（例えば流れ２１として）分割し、第二冷却段階４ａの他の並列する熱交換器で別途に液化することができる。
【００６４】
第二冷却段階４ａは、熱交換器１４ｃ及び第二冷媒回路１０２を有するものとして図３に記号で示す。第二冷媒回路１０２用の第二冷媒は、２種以上の成分、更に好ましくは窒素、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よりなる群から選ばれた２種以上の成分を含む混合冷媒である。第二冷媒回路１０２は、第二軽質冷媒流１０２ａを供給する。
【００６５】
図３の第二冷媒回路１０２は、混合冷媒を第二軽質冷媒流１０２ａ及び第二重質冷媒流１１２ａに分離するための気液分離器１０９を備える。
第二冷媒段階４ａは、流れ２０を冷却するため２つ以上の熱交換器を備えることができる。流れ２０の冷却は、図３のＬＮＧプラントに関係した及び／又は関係しない１つ以上の他の熱交換器、冷却器又は冷媒（図３には図示せず）で援助してもよい。
【００６６】
前述の図１の例と同様、第二冷却段階４ａで供給された液化炭化水素流５０は、フラッシュバルブ（図示せず）を通り、次いで気液分離器１６（末端フラッシュ容器でよい）に通すことができ、ここで液体流は一般に液化炭化水素生成物流６０として回収され、また蒸気はガス流７０として回収される。次に液化炭化水素生成物流６０は、１つ以上のポンプにより貯蔵及び／又は輸送設備に送ってよい。
【００６７】
末端フラッシュ容器１６から得られたガス流７０は、末端熱交換器２４を通過する。末端熱交換器２４では、第一及び第二冷媒回路１０３，１０２の第一及び第二軽質冷媒流１０３ａ、１０２ａに対し、ガス流７０の冷エネルギーを使用することができる。次いで、第一及び第二軽質冷媒流１０３ａ、１０２ａは、通常、向流で末端熱交換器２４を通過する。末端熱交換器２４からのガス流７０の出口流８０は、燃料ガスとして使用できる、及び／又はＬＮＧプラントの他の部品に使用できる。第一及び第二軽質冷媒流１０３ｂ、１０２ｂは、熱交換器１２ａ、１４ｃに戻る。
当業者は、付属の特許請求の範囲を逸脱することなく、多数の各種方法で本発明を実施できることを理解している。
【符号の説明】
【００６８】
２        第一冷却段階
２ａ      第一冷却段階
４        第二冷却段階
４ａ      第二冷却段階
１０      原料流又は天然ガス含有初期原料流
１２      熱交換器
１２ａ    熱交換器
１４ａ    第一熱交換器
１４ｂ    第二熱交換器
１４ｃ    熱交換器
１５      流れ分裂器
１６      末端フラッシュ容器又は気液分離器
２０      予備冷却炭化水素流又は冷却流
２２      末端熱交換器
２４      末端熱交換器
３０ａ    部分流
３０ｂ    部分流
４０ａ    液化部分流
４０ｂ    液化部分流
５０      組合わせ液化炭化水素流
６０      液化炭化水素流
７０      ガス流
８０      出口流
１００    冷媒回路
１０２    第二冷媒回路
１０２ａ  第二軽質冷媒流
１０２ｂ  第二軽質冷媒流
１０３    第一冷媒回路
１０３ａ  第一軽質冷媒流
１０３ｂ  第一軽質冷媒流
１０４    第一冷媒回路
１０４ａ  第一軽質冷媒流
１０４ｂ  凝縮性第一冷媒流
１０５ａ  気液分離器
１０５ｂ  気液分離器
１０６    第二冷媒回路
１０６ａ  第二軽質冷媒流
１０６ｂ  凝縮性第二冷媒流
１０７    気液分離器
１０９    気液分離器
１１２ａ  第二重質冷媒流
１１３ａ  重質冷媒流
２０２    第一冷却段階
２０３    冷媒回路
２０３ａ  冷媒回路
２１０    原料流
２１５    部分原料流
２１６    部分原料流
２１７    第一冷却流
２２０    予備冷却炭化水素流
２２０ａ  予備冷却炭化水素流
２２２ａ  第一熱交換器
２２２ｂ  第一熱交換器
２２２ｃ  第一熱交換器
２２２ｄ  第一熱交換器
２２４    冷却器
２２４ａ  冷却器
２２５    第三熱交換器
２２６ａ  膨張バルブ
２２６ｃ  膨張バルブ
２２８    気液分離器又は末端フラッシュ容器
２２８ａ  圧縮機
２２８ｂ  圧縮機
２２８ｃ  圧縮機
２２８ｄ  圧縮機
２３１    圧縮機
２３１ａ  圧縮機
２３２    ポンプ
２３３    圧縮機
２３３ａ  圧縮機
２３２    水又は空気冷却器、
２３４    水又は空気冷却器
２３２ａ  水又は空気冷却器
２３４ａ  水又は空気冷却器
２３８    末端熱交換器
２４２    第一冷媒回路
２４４    第二冷媒回路
２４６    気化冷媒
２４６ａ  気化冷媒
２４８    冷却冷媒流
２４８ａ  冷却冷媒流
２５２    冷却組合わせ液化炭化水素流
２５０    液化炭化水素部分流
２５０ａ  液化炭化水素部分流
２５１    組合わせ液化炭化水素流
２５４    冷媒流
２５４ａ  冷媒流
２５６    第二気液分離器
２５６ａ  第一気液分離器又は第一軽質冷媒流
２５８    第一軽質冷媒流
２５８ａ  第二軽質冷媒流
２６０    液化炭化水素生成物流
２６２    第二重質冷媒流
２６２ａ  第一重質冷媒流
２６４    膨張冷却重質冷媒流
２６４ａ  膨張冷却重質冷媒流
２６５    膨張器
２６５ａ  膨張器
２６６    第一軽質冷媒画分
２６６ａ  第一軽質冷媒画分
２６８    第一冷却軽質冷媒画分
２６８ａ  第一冷却軽質冷媒画分
２７０    ガス流
２７２    第二軽質冷媒画分
２７２ａ  第二軽質冷媒画分
２７４    第二冷却軽質冷媒画分
冷却軽質冷媒画分
２７４ａ  第二冷却軽質冷媒画分
２７６    組合わせ器
２７６ａ  組合わせ器
２７８    組合わせ軽質冷媒流
２７８ａ  組合わせ軽質冷媒流
２７９    膨張バルブ
２７９ａ  膨張バルブ
２８０    出口流
２８１    最終燃料ガス流
２８２    バルブ
２８２ａ  バルブ
２８４ａ  第二熱交換器
２８４ｂ  第二熱交換器又は冷却用熱交換器
２９０    膨張器
２９２    膨張バルブ
２９３    圧縮機
２９４    冷却器
２９５    圧縮機
２９６    圧縮機
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６９】
【特許文献１】米国特許第６,２７２，８８２Ｂ１号
【特許文献２】米国特許第６,３８９，８４４Ｂ１号
【図１】
2010504499.tif 000004
【図２】
2010504499.tif 000005
【図３】
2010504499.tif 000006
【国際調査報告】
2010504499.tif 000007
2010504499.tif 000008
2010504499.tif 000009