(57)【要約】  極低温の炭化水素組成物から窒素が除去される。極低温の炭化水素組成物の少なくとも第一の部分が、窒素抜き取り器への第一の供給流れとして窒素抜き取り塔に供給される。窒素を抜き取った液体は窒素抜き取り塔から取り出される。窒素を抜き取った液体をフラッシュ圧力に減圧する工程を少なくとも含む工程により、液体の炭化水素生成物の流れとプロセス蒸気が生成する。プロセス蒸気は圧縮され、そして抜き取り部分と非抜き取り部分に選択的に分割される。少なくとも抜き取り部分を含む抜き取り蒸気の流れは、窒素抜き取り塔の中に送られる。蒸気の画分がオフガスとして排出され、このオフガスは窒素抜き取り塔からの頂部蒸気の排出画分を含み、またオフガスは圧縮した蒸気の非抜き取り部分からのバイパス部分を少なくとも含み、このバイパス部分は窒素抜き取り塔の中に配置された抜き取り区画を迂回する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒素とメタンを含有する液相を含む極低温の炭化水素組成物から窒素を除去する方法であって、この方法は下記の工程を含み：
窒素とメタンを含有する液相を含む極低温の炭化水素組成物を用意すること；
窒素抜き取り器への第一の供給流れを抜き取り圧力において窒素抜き取り塔の中に供給すること、ここで、窒素抜き取り塔の中には少なくとも一つの内部抜き取り区画が配置されていて、窒素抜き取り器への前記第一の供給流れは極低温炭化水素組成物の第一の部分を含む；
窒素を抜き取った液体を窒素抜き取り塔の抜き取り区画の下にある溜めの空間から取り出すこと；
窒素を抜き取った液体から少なくとも液体の炭化水素生成物の流れとプロセス蒸気を生成すること、ここで、この工程は少なくとも、窒素を抜き取った液体をフラッシュ圧力に減圧する工程を含む；
前記プロセス蒸気を少なくとも抜き取り圧力まで圧縮し、それにより圧縮した蒸気を得ること；
圧縮した蒸気を抜き取り部分とこの抜き取り部分を含まない非抜き取り部分に選択的に分割すること、ここで、非抜き取り部分は前記の圧縮した蒸気のバイパス部分を含む；
抜き取り蒸気の流れを前記抜き取り区画よりも重力に関して下の高さにおいて窒素抜き取り塔の中に送ること、ここで、前記抜き取り蒸気の流れは前記の圧縮した蒸気の少なくとも抜き取り部分を含む；
中間の蒸気を凝縮器に通し、それによりその中間の蒸気を補助の冷媒流れに対向して間接的に熱交換し、そして中間の蒸気を部分的に凝縮すること、ここで、前記中間の蒸気は前記の圧縮した蒸気の少なくとも非抜き取り部分を含み、そして前記の熱交換することは中間の蒸気から補助の冷媒流れへ冷却作用に代えて熱を送ることを含み、それによって中間の蒸気から過剰な液体が形成され、そして圧縮した蒸気からの少なくとも前記バイパス部分は蒸気相のままとなる；
蒸気の画分をオフガスとして排出すること、ここで、このオフガスは、窒素抜き取り塔の頂部空間から得られる頂部蒸気の排出画分と少なくともバイパス部分を含む；および
液体再循環部分の少なくとも一部を液体炭化水素生成物の流れへ戻すこと、ここで、液体再循環部分は過剰な液体の少なくとも一部を含む；
ここで、前記の選択的に分割する工程からオフガスの蒸気の画分におけるバイパス部分を排出する工程まで、バイパス部分は少なくとも一つの内部抜き取り区画を迂回する、前記方法。
【請求項２】
前記中間の蒸気を部分的に凝縮することによって、凝縮した画分と前記蒸気の画分とを含む部分的に凝縮した中間の流れが生じ、ここで、前記蒸気の画分は前記バイパス部分を含み、そして前記凝縮した画分は前記過剰な液体を含み、この方法はさらに：
前記の圧縮した蒸気の非抜き取り部分を窒素抜き取り塔の頂部空間から得られる頂部蒸気の中に選択的に注入し、それにより前記中間の蒸気を形成すること；および
前記蒸気の画分をオフガスとして排出する前に、分離圧力において蒸気の画分から凝縮した画分を分離すること；
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
オフガスにおける蒸気の画分は発熱量を有し、この方法はさらに：
排出される蒸気の画分の発熱量を調節するために冷却作用を調整すること；
を含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
窒素抜き取り塔はさらに、この窒素抜き取り塔の中の前記抜き取り区画よりも重力の関係上高い位置において前記窒素抜き取り塔の中に配置された少なくとも一つの内部精留区画を有し、この方法はさらに：
凝縮した画分のうちの少なくとも環流部分を窒素抜き取り塔の中の精留区画にこの精留区画よりも上の高さの位置から入れること；
を含む、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
凝縮した画分を前記環流部分と液体再循環部分に分割し、それにより液体再循環部分が前記環流部分を含まないようにすること；
をさらに含み、ここで、液体再循環部分の少なくとも一部を液体炭化水素生成物の流れに前記のように戻すことは、液体再循環部分を精留区画の周囲で迂回させることを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記の選択的な分割を行った後、抜き取り部分は非抜き取り部分と同じ組成および相を有する、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
抜き取り圧力は２〜１５バール（絶対圧）の間の範囲にあり、そして／または、フラッシュ圧力は１〜２バール（絶対圧）の間である、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
蒸気の画分の少なくとも燃料部分を抜き取り圧力よりも高くない燃料ガス圧力において燃焼装置へ送ることをさらに含む、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
プロセス蒸気は液体炭化水素生成物の流れに熱を加えることによって得られるボイルオフガスを含み、それにより液体炭化水素生成物の流れの一部が蒸発して前記ボイルオフガスを形成する、請求項１から８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記の窒素を抜き取った液体を前記フラッシュ圧力に減圧する間にフラッシュ蒸気が発生し、そしてプロセス蒸気は前記フラッシュ蒸気を含む、請求項１から９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記極低温の炭化水素組成物を用意する前記工程は：
炭化水素を含む供給蒸気を含む供給流れを極低温熱交換器の中で主冷媒の流れに対向して熱交換し、それにより供給流れの供給蒸気を液化して、原料の液化流れを用意すること；および
原料の液化流れから極低温の炭化水素組成物を得ること；
を含む、請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
蒸気の画分から蒸気の再循環部分を取り出すこと；
前記蒸気の再循環部分をフラッシュ圧力まで減圧すること；
蒸気の再循環部分を、窒素を抜き取った液体、液体炭化水素生成物の流れ、およびプロセス蒸気からなる群のうちの少なくとも一つの中に注入すること；
をさらに含む、請求項１から１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
補助の冷媒流れは５モル％から７５モル％までの間の窒素を含む、請求項１から１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
蒸気の画分は５０モル％から９５モル％までの間の窒素を含む、請求項１から１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
窒素とメタンを含有する液相を含む極低温の炭化水素組成物から窒素を除去するための装置であって、この装置は下記の要素を含み：
窒素とメタンを含有する液相を含む極低温の炭化水素組成物の供給源に接続された極低温の供給物のライン；
極低温の供給物のラインと流体が流通するようになっている窒素抜き取り塔、ここで、この窒素抜き取り塔は、窒素抜き取り塔の内部に配置された少なくとも一つの内部抜き取り区画と、この抜き取り区画の下に重力の作用で画定された溜めの空間とを有する；
中間の減圧器を含む窒素が抜き取られた液体の排出ラインであって、窒素抜き取り塔の溜めの空間と流体が流通するようになっていて、溜めの空間から窒素が抜き取られた液体を受け入れて、この窒素が抜き取られた液体を減圧するように配置された排出ライン、ここで、前記中間の減圧器は、窒素抜き取り塔を含む抜き取り圧力側とフラッシュ圧力側の間の境界に配置されている；
中間の減圧器と通じているフラッシュ圧力側に配置された液体炭化水素生成物のラインであって、窒素が抜き取られた液体から生成した液体炭化水素生成物の流れを排出するためのライン；
中間の減圧器と通じているフラッシュ圧力側に配置されたプロセス蒸気のラインであって、窒素が抜き取られた液体から生成したプロセス蒸気を受け入れるためのライン；
プロセス蒸気のラインに配置されていて、プロセス蒸気を受け入れるとともにこのプロセス蒸気を圧縮するように配置されたプロセス圧縮機、このプロセス圧縮機のプロセス圧縮機排出出口において圧縮蒸気が与えられ、ここで、前記プロセス圧縮機は抜き取り圧力側とフラッシュ圧力側の間の前記境界にある；
バイパス分配器、ここで、このバイパス分配器の上流側は、圧縮された蒸気を受け入れるためにプロセス圧縮機の排出出口と流体が流通するようになっていて、バイパス分配器の第一の排出側は抜き取り蒸気のラインを介して窒素抜き取り塔と流体が流通するようになっているとともに、抜き取り区画よりも重力に関して下の高さに配置されていてプロセス圧縮機からの前記圧縮蒸気の少なくとも抜き取り部分を受け入れるように配置された第二の入口系と流体が流通するようになっていて、そしてバイパス分配器の第二の排出側は圧縮蒸気の非抜き取り部分を含む蒸気バイパスラインと流体が流通するようになっている；
蒸気バイパスラインからの少なくとも非抜き取り部分を含む中間の蒸気を生じさせるために、蒸気バイパスラインと流体が流通するように配置されている凝縮器、ここで、この凝縮器は中間の蒸気と補助の冷媒流れとの間で間接的な熱交換接触を行わせる熱交換表面を有する；
凝縮器および窒素抜き取り塔の頂部空間の両方と通じている排出ラインであって、窒素抜き取り塔の頂部空間および凝縮器を通過した中間の蒸気からの非凝縮蒸気を含むバイパス部分から得られる頂部蒸気を含むオフガスとして蒸気の画分を排出するように配置された排出ライン；および
液体再循環ラインであって、その上流側で凝縮器と流体が流通するようになっていて、またその下流側で液体炭化水素生成物のラインと液体が流通するようになっている液体再循環ライン；
ここで、バイパス分配器と排出ラインの間でバイパス通路が延びていて、このバイパス通路は少なくとも一つの内部抜き取り区画を迂回し、そして蒸気バイパスラインはバイパス通路に沿って延びている、前記装置。
【請求項１６】
凝縮器は窒素抜き取り塔の頂部空間とも流体が流通するように配置されていて、それにより前記中間の蒸気は、蒸気バイパスラインからの非抜き取り部分と窒素抜き取り塔の頂部空間から得られる頂部蒸気の両方を含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
窒素抜き取り塔はさらに、この窒素抜き取り塔の中の前記抜き取り区画よりも重力の関係上高い位置において前記窒素抜き取り塔の中に配置された少なくとも一つの内部精留区画を有し、この装置はさらに、凝縮した画分のうちの少なくとも環流部分を凝縮器から窒素抜き取り塔の中の精留区画にこの精留区画よりも上の高さの位置から入れるように配置された環流系と、凝縮器からの凝縮した画分を受け入れるように配置された凝縮画分の分配器とを有し、ここで、液体再循環ラインは凝縮画分の分配器を介して凝縮器と流体が流通するようになっていて、また液体再循環ラインは精留区画を迂回する再循環通路を介して液体炭化水素生成物のラインと液体が流通するようになっている、請求項１６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は極低温の炭化水素組成物から窒素を除去するための方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液化天然ガス（ＬＮＧ）は、そのような極低温の炭化水素組成物の経済的に重要なものの一例である。天然ガスは有用な燃料源であるとともに様々な炭化水素化合物の供給源である。幾つかの理由から、天然ガスの流れの供給源において、あるいはその供給源の近くで、液化天然ガスプラントにおいて天然ガスを液化することが望ましい場合がある。一例として、液体は占める容積が小さく、また高圧で貯蔵する必要がないので、天然ガスはガス状の形よりも液体としての方が容易に貯蔵し、また長い距離にわたって輸送することができる。
【０００３】
国際公開（ＷＯ）２０１１／００９８３２号は天然ガスから製造された多相炭化水素の流れを処理するための方法を記載していて、これにおいては、窒素のような低沸点成分が多相炭化水素の流れから分離され、それによってそれら低沸点成分の含有量が少ない液化天然ガスの流れが生成する。それにおいては、異なる圧力で操作される二つの後続のガス／液体分離器を用いる。多相炭化水素の流れは、第一の圧力において第一のガス／液体分離器の中に供給される。第一のガス／液体分離器の底部流れは第二のガス／液体分離器に通され、そこで第一の圧力よりも低い第二の圧力において蒸気が供給される。蒸気は頂部流れの圧縮機の中で圧縮され、そして抜き取り蒸気（ストリップ蒸気）の流れとして第一のガス／液体分離器へ戻される。極低温貯蔵タンクからの圧縮されたボイルオフガスを抜き取り蒸気の流れに加えてもよい。第一のガス／液体分離器は接触領域を有し、それにはトレー（棚）または充填物のような接触増進手段が含まれ、そのような手段は、第一のガス／液体分離器への多相炭化水素流れのための入口と抜き取り蒸気の流れのための入口との間に重力の作用を受けて配置されている。第一のガス／液体分離器から排出された頂部蒸気流れから低圧の燃料ガスの流れが調製され、その低圧の燃料ガスの流れは燃焼装置へ通される。
【０００４】
国際公開（ＷＯ）２０１１／００９８３２号に記載された方法と装置の欠点は、抜き取り蒸気の量が実質的に変化する場合に第一のガス／液体分離器における平衡が乱れる可能性があることであり、これはプラントが保持モードの運転と荷重モードの運転の間を移行する場合に起こりうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開（ＷＯ）２０１１／００９８３２号
【発明の概要】
【０００６】
本発明は窒素とメタンを含有する液相を含む極低温の炭化水素組成物から窒素を除去する方法を提供し、この方法は下記の工程を含む：
窒素とメタンを含有する液相を含む極低温の炭化水素組成物を用意すること；
窒素抜き取り器への第一の供給流れを抜き取り圧力において窒素抜き取り塔の中に供給すること、ここで、窒素抜き取り塔の中には少なくとも一つの内部抜き取り区画が配置されていて、窒素抜き取り器への前記第一の供給流れは極低温炭化水素組成物の第一の部分を含む；
窒素を抜き取った液体を窒素抜き取り塔の抜き取り区画の下にある溜めの空間から取り出すこと；
窒素を抜き取った液体から少なくとも液体の炭化水素生成物の流れとプロセス蒸気を生成すること、ここで、この工程は少なくとも、窒素を抜き取った液体をフラッシュ圧力に減圧する工程を含む；
前記プロセス蒸気を少なくとも抜き取り圧力まで圧縮し、それにより圧縮した蒸気を得ること；
圧縮した蒸気を抜き取り部分とこの抜き取り部分を含まない非抜き取り部分に選択的に分割すること、ここで、非抜き取り部分は前記の圧縮した蒸気のバイパス部分を含む；
抜き取り蒸気の流れを前記抜き取り区画よりも重力に関して下の高さにおいて窒素抜き取り塔の中に送ること、ここで、前記抜き取り蒸気の流れは前記の圧縮した蒸気の少なくとも抜き取り部分を含む；
中間の蒸気を凝縮器に通し、それによりその中間の蒸気を補助の冷媒流れに対向して間接的に熱交換し、そして中間の蒸気を部分的に凝縮すること、ここで、前記中間の蒸気は前記の圧縮した蒸気の少なくとも非抜き取り部分を含み、そして前記の熱交換することは中間の蒸気から補助の冷媒流れへ冷却作用に代えて熱を送ることを含み、それによって中間の蒸気から過剰な液体が形成され、そして圧縮した蒸気からの少なくとも前記バイパス部分は蒸気相のままとなる；
蒸気の画分をオフガスとして排出すること、ここで、このオフガスは、窒素抜き取り塔の頂部空間から得られる頂部蒸気の排出画分と少なくともバイパス部分を含む；および
液体再循環部分の少なくとも一部を液体炭化水素生成物の流れへ戻すこと、ここで、液体再循環部分は過剰な液体の少なくとも一部を含む；
ここで、前記の選択的に分割する工程からオフガスの蒸気の画分におけるバイパス部分を排出する工程まで、バイパス部分は少なくとも一つの内部抜き取り区画を迂回する。
【０００７】
別の面において、本発明は窒素とメタンを含有する液相を含む極低温の炭化水素組成物から窒素を除去するための装置を提供し、窒素とメタンを含有する液相を含む極低温の炭化水素組成物から窒素を除去するために、この装置は下記の要素を含む：
窒素とメタンを含有する液相を含む極低温の炭化水素組成物の供給源に接続された極低温の供給物のライン；
極低温の供給物のラインと流体が流通するようになっている窒素抜き取り塔、ここで、この窒素抜き取り塔は、窒素抜き取り塔の内部に配置された少なくとも一つの内部抜き取り区画と、この抜き取り区画の下に重力の作用で画定された溜めの空間とを有する；
中間の減圧器を含む窒素が抜き取られた液体の排出ラインであって、窒素抜き取り塔の溜めの空間と流体が流通するようになっていて、溜めの空間から窒素が抜き取られた液体を受け入れて、この窒素が抜き取られた液体を減圧するように配置された排出ライン、ここで、前記中間の減圧器は、窒素抜き取り塔を含む抜き取り圧力側とフラッシュ圧力側の間の境界に配置されている；
中間の減圧器と通じているフラッシュ圧力側に配置された液体炭化水素生成物のラインであって、窒素が抜き取られた液体から生成した液体炭化水素生成物の流れを排出するためのライン；
中間の減圧器と通じているフラッシュ圧力側に配置されたプロセス蒸気のラインであって、窒素が抜き取られた液体から生成したプロセス蒸気を受け入れるためのライン；
プロセス蒸気のラインに配置されていて、プロセス蒸気を受け入れるとともにこのプロセス蒸気を圧縮するように配置されたプロセス圧縮機、このプロセス圧縮機のプロセス圧縮機排出出口において圧縮蒸気が与えられ、ここで、前記プロセス圧縮機は抜き取り圧力側とフラッシュ圧力側の間の前記境界にある；
バイパス分配器、ここで、このバイパス分配器の上流側は、圧縮された蒸気を受け入れるためにプロセス圧縮機の排出出口と流体が流通するようになっていて、バイパス分配器の第一の排出側は抜き取り蒸気のラインを介して窒素抜き取り塔と流体が流通するようになっているとともに、抜き取り区画よりも重力に関して下の高さに配置されていてプロセス圧縮機からの前記圧縮蒸気の少なくとも抜き取り部分を受け入れるように配置された第二の入口系と流体が流通するようになっていて、そしてバイパス分配器の第二の排出側は圧縮蒸気の非抜き取り部分を含む蒸気バイパスラインと流体が流通するようになっている；
蒸気バイパスラインからの少なくとも非抜き取り部分を含む中間の蒸気を生じさせるために、蒸気バイパスラインと流体が流通するように配置されている凝縮器、ここで、この凝縮器は中間の蒸気と補助の冷媒流れとの間で間接的な熱交換接触を行わせる熱交換表面を有する；
凝縮器および窒素抜き取り塔の頂部空間の両方と通じている排出ラインであって、窒素抜き取り塔の頂部空間および凝縮器を通過した中間の蒸気からの非凝縮蒸気を含むバイパス部分から得られる頂部蒸気を含むオフガスとして蒸気の画分を排出するように配置された排出ライン；および
液体再循環ラインであって、その上流側で凝縮器と流体が流通するようになっていて、またその下流側で液体炭化水素生成物のラインと液体が流通するようになっている液体再循環ライン；
ここで、バイパス分配器と排出ラインの間でバイパス通路が延びていて、このバイパス通路は少なくとも一つの内部抜き取り区画を迂回する。
【０００８】
実施例を用いるとともに図面を参照して、本発明を以下でさらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は本発明の態様を組み入れた方法と装置を示すプロセス流れの体系を概略的に示している。
【図２】図２は本発明の別の態様を組み入れた方法と装置を示すプロセス流れの体系を概略的に示している。
【００１０】
これらの図面において、同じ参照符号は同じ部分または類似する部分を示すために用いられるだろう。さらに、導管またはラインならびにそのラインによって運ばれる流れを同一のものとみなすために、単一の参照符号が用いられるだろう。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書は窒素とメタンを含有する液相を含む極低温の炭化水素組成物から窒素を除去することに関する。極低温の炭化水素組成物の少なくとも第一の部分が、窒素抜き取り器への第一の供給流れとして窒素抜き取り塔に供給される。窒素を抜き取った液体は窒素抜き取り塔から取り出される。窒素を抜き取った液体をフラッシュ圧力に減圧する工程を少なくとも含む工程によって、液体の炭化水素生成物の流れとプロセス蒸気が生成される。プロセス蒸気は圧縮され、そして抜き取り部分と非抜き取り部分に選択的に分割される。少なくとも抜き取り部分を含む抜き取り蒸気の流れは窒素抜き取り塔の中に通され、このとき、その中に配置された抜き取り区画の下に重力の作用で通される。圧縮したプロセス蒸気の非抜き取り部分を少なくとも含む中間の蒸気が凝縮器を通過し、それにより中間の蒸気から過剰な液体が形成され、そして圧縮した蒸気からの少なくともバイパス部分は蒸気相のままとなる。蒸気の画分はオフガスとして排出され、これは窒素抜き取り塔からの頂部蒸気の排出画分を含み、またこれは窒素抜き取り塔の中に配置された抜き取り区画を迂回する圧縮した蒸気からの少なくともバイパス部分を含んでいる。液体の再循環部分は過剰な液体の少なくとも一部を含む。液体の再循環部分の少なくとも一部は液体の炭化水素生成物の流れに戻される。
【００１２】
圧縮したプロセス蒸気からのバイパス部分を含む非抜き取り部分を分割すること、そして少なくともバイパス部分をオフガスへ送り、それによって窒素抜き取り塔の中に配置された少なくとも抜き取り区画を迂回させることの利点は、抜き取り区画を通って流れる抜き取り蒸気の過剰な流れに対して窒素抜き取り塔を保護することができることである。そのような過剰な流れは平衡状態の乱れを生じさせるかもしれない。非抜き取り部分が凝縮器を通過することにより、非抜き取り部分として分割されるプロセス蒸気の貴重な部分（例えば、典型的には蒸気のメタン）がオフガスを介して失われることが回避され、その代わりに再凝縮して過剰な液体に加えられ、これは結局、液体の炭化水素生成物の流れに戻される。
【００１３】
オフガスにおける蒸気の画分は一般に発熱量を有する。好ましくは、凝縮器における冷却作用は、排出される蒸気の画分の発熱量を調節するために調整される。発熱量を調節する能力があることは、流量の変化または変動および／または流量と比較しての圧縮したプロセス蒸気からのバイパス部分の組成および／または窒素抜き取り塔からの頂部蒸気の組成の変化または変動に対してオフガスにおける蒸気の画分の発熱量を安定にすることを可能にするので、有利である。流量と組成の両方が変化することは、ＬＮＧプラントにおいて保持モードの運転から荷重モードの運転に移行するときに予想することができる。荷重モードの際は、蒸気の流量が高いだけでなく、組成も薄い（特に、より多くの窒素を含む）。バイパス部分を調節する能力ならびに凝縮器における冷却作用を調節する能力は両方とも、荷重モードの際の追加の蒸気の装入を処理する能力に寄与する。
【００１４】
プロセス蒸気は、原料の液化生成物のうちの前もって形成された部分を含む蒸気のメタンを含むかもしれない。原料の液化生成物のうちの前もって形成された部分を含む蒸気のメタンは、様々な理由によりＬＮＧ液化プラントにおいて形成されうる。天然ガスの液化設備を通常運転する際には、メタンを含む蒸気は（原料の）液化生成物から次の形で形成される：原料の液化生成物のフラッシング（flashing）によって減圧する間に生じるフラッシュ蒸気；および液化生成物に加えられる熱によって起こる熱蒸発から生じるボイルオフガス、例えば、貯蔵タンク、ＬＮＧ配管への熱の漏れやプラントのＬＮＧポンプからの熱入力の形での熱によって生じるもの。（保持モード（holding mode）の運転として知られる）このモードの運転を行う間、運搬装置の荷重運転（loading operations）を同時に行うことなく液化した炭化水素生成物がプラントから出てくるので、貯蔵タンクはこの液化炭化水素生成物で満たされる。保持モードにあるとき、メタンを含む蒸気は貯蔵タンクのプラント側で発生する。
【００１５】
運搬装置の荷重運転（典型的には船の荷重運転）が進行中である間のＬＮＧプラントの運転モードは、荷重モード（loading mode）の運転として知られる。荷重モードの運転を行う間、例えば、船のタンクの初期の冷却、船のタンクからの蒸気の移動、貯蔵タンクと船を結合する配管と容器を通しての熱の漏れとＬＮＧ荷重ポンプからの熱入力のために、貯蔵タンクの船側でボイルオフガスが追加的に生成する。
【００１６】
ここで提案される解決策は、保持モードと荷重モードの両方の運転を行う間にこれらの蒸気の処理を容易にするだろう。それは、極低温炭化水素組成物からの窒素の除去と過剰な蒸気のメタンの再凝縮を結合する。これは、外部の送電網からの電力を用いる電気的に駆動されるプラントにおける場合にあるような、わずかのプラント燃料が必要とされる状況における簡潔な解決策である。
【００１７】
プロセス蒸気はフラッシュ蒸気とボイルオフガスのうちの一方または両方を含むかもしれないが、それは特にボイルオフガスに適している。ボイルオフガスの流量は、典型的なＬＮＧプラントにおける変動の最大の対象である。ここで提案される解決策は、圧縮された蒸気を抜き取り部分と非抜き取り部分へと選択的に抜き取ることを可能にするので、それは、抜き取り蒸気として必要なものを超える全てのプロセス蒸気が窒素抜き取り塔における抜き取り区画を選択的に迂回させるものである。これにより、提案される解決策は、ボイルオフガスをプロセス蒸気の中に収容するのに特に適したものとなる。
【００１８】
図１は本発明の態様を含む装置を例示している。極低温の供給物のライン８は、第一の入口系２１を介して窒素抜き取り塔２０と流体が流通するようになっている。第一の供給物のライン１０が、極低温の供給物のライン８と窒素抜き取り塔２０の第一の入口系２１を接続していて、場合により、極低温の供給物のライン８と第一の供給物のライン１０との間に配置された最初の流れの分配器９を介して接続されている。
【００１９】
極低温の供給物のライン８の上流に液化装置１００が設けられてもよい。液化装置１００は極低温の炭化水素組成物の供給源として機能する。液化装置１００は主減圧装置５を介して極低温の供給物のライン８と流体が流通するようになっていて、主減圧装置５は原料の液化生成物のライン１を介して液化装置１００に通じている。示されている態様において、主減圧装置５は膨張タービン６のような可動ユニットおよびジュール・トムソン弁７のような静止ユニットから成るが、他の変形も可能である。好ましくは（しかし必須ではないが）、液化装置における炭化水素液化プロセスの全ての圧縮機を形成する部分は、特に全ての極低温圧縮機は、任意の蒸気タービンおよび／またはガスタービンによって機械的に駆動されるのではなく、一つ以上の電気モーターによって駆動される。そのような圧縮機は、もっぱら一つ以上の電気モーターによって駆動されてもよい。
【００２０】
窒素抜き取り塔２０は、この窒素抜き取り塔２０の中に配置された内部の抜き取り区画２４を含む。頂部蒸気排出ライン３０が、窒素抜き取り塔２０の中の頂部空間２６を介して窒素抜き取り塔２０に通じている。窒素が抜き取られた液体の排出ライン４０が、抜き取り区画２４の下で重力の作用の下にあって、窒素抜き取り塔２０の中の溜めの空間２８を介して窒素抜き取り塔２０に通じている。
【００２１】
窒素抜き取り塔２０は、成分の分離と窒素の排除を増進させるために蒸気／液体接触の増進手段を有していてもよい。窒素が抜き取られた液体における窒素の許容量と極低温の供給物のライン８における窒素の量に応じて、典型的に合計で２〜８の理論上の段階が必要であろう。一つの特定の態様において、４の理論上の段階が必要であった。そのような接触増進手段は、トレー（棚）および／または（構造化されているか、または構造化されていない形態の）充填物の形で設けられていてもよい。蒸気／液体接触の増進手段の少なくとも一部は、内部の抜き取り区画２４の一部を適切に形成する。
【００２２】
窒素が抜き取られた液体の排出ライン４０の中に中間の減圧器４５が配置されていて、それにより窒素抜き取り塔２０に流体が接続される。中間の減圧器４５はレベル制御器ＬＣと機能的に結合されていて、レベル制御器は窒素抜き取り塔２０の溜めの空間２８と協働する。
【００２３】
中間の減圧器４５は、窒素抜き取り塔２０を含む抜き取り圧力側とフラッシュ圧力側との間の境界に配置されている。フラッシュ圧力側は、窒素が抜き取られた液体４０から生成される液体炭化水素の生成物流れを排出するように配置された液体炭化水素生成物ライン９０と、窒素が抜き取られた液体４０から生成されるプロセス蒸気を受け入れるように配置されたプロセス蒸気ライン６０を含む。示されている態様において、フラッシュ圧力側はさらに、液体炭化水素の生成物流れを貯蔵するために液体炭化水素生成物ライン９０に接続された極低温貯蔵タンク２１０、任意のボイルオフガス供給ライン２３０、および任意の末端フラッシュ分離器５０を含む。
【００２４】
図１の態様における場合のように、このような末端フラッシュ分離器５０が設けられる場合、それは、中間の減圧器４５と窒素が抜き取られた液体の排出ライン４０を介して窒素抜き取り塔２０と流体が流通するように構成されていてもよい。次いで、末端フラッシュ分離器５０は液体炭化水素生成物ライン９０を介して極低温貯蔵タンク２１０に接続されていてもよい。極低温貯蔵タンク２１０への液体炭化水素生成物の輸送を補助するために、液体炭化水素生成物ライン９０に極低温ポンプ９５が存在していてもよい。
【００２５】
最初の流れの分配器９が設けられる場合、極低温の供給物のライン８は、窒素が抜き取られた液体の排出ライン４０、液体炭化水素生成物ライン９０、およびプロセス蒸気ライン６０からなる群のうちの少なくとも一つにも接続される。この目的で、第二の供給物のライン１１が、それらの上流側において任意の最初の分配器９に接続される。この第二の供給物のライン１１は窒素抜き取り塔２０を迂回する。迂回する流れの流量制御弁１５が第二の供給物のライン１１に配置される。この迂回する流れの流量制御弁は、第一の供給物のライン１０に設けられる流量制御器ＦＣに機能的に接続される。適切には、第二の供給物のライン１１は任意の末端フラッシュ分離器５０の中に入る。
【００２６】
任意の第二の供給物のライン１１と任意の最初の分配器９の利益は、極低温の供給物のライン８と第一の供給物のライン１０が分配器を設けずに直接に接続されることによって極低温の炭化水素組成物の全てが第一の入口系２１を介して窒素抜き取り塔２０の中に入る場合におけるよりも窒素抜き取り塔２０のサイズを小さくすることができることである。
【００２７】
図１の態様において示されているように、プロセス蒸気ライン６０はフラッシュ蒸気のライン６４とフラッシュ蒸気の流量制御弁６５を介して任意の末端フラッシュ分離器５０に接続されてもよく、またプロセス蒸気ライン６０は任意のボイルオフガス供給ライン２３０を介して極低温貯蔵タンク２１０に接続されてもよい。後者の接続の利点は、それによって極低温貯蔵タンク２１０からのボイルオフガスの少なくとも一部の凝縮器による再凝縮が可能になることであり、これについては後にさらに説明する。
【００２８】
抜き取り圧力側とフラッシュ圧力側との間の境界に同様に配置されているのは、プロセス圧縮機２６０である。好ましくは、プロセス圧縮機２６０は電気モーターによって駆動される。プロセス圧縮機２６０は、プロセス蒸気を受け入れてこのプロセス蒸気を圧縮するためにプロセス蒸気ライン６０に配置される。圧縮された蒸気の排出ライン７０は、プロセス圧縮機２６０のプロセス圧縮機排出出口２６１と流体が接続するようになっている。適切には、プロセス圧縮機２６０にはサージング（圧力変動）防止手段と再循環冷却器が設けられ、これはプロセス圧縮機が再循環系にあって始動する際に用いられる（図示されていない）。
【００２９】
抜き取り蒸気のライン７１は、抜き取り区画２４の下にあってそして好ましくは溜めの空間２８の上で重力の影響を受けてある高さになるように構成された第二の入口系２３を介して窒素抜き取り塔２０と流体が流通するようになっている。抜き取り蒸気のライン７１は、バイパス分配器７９を介して圧縮された蒸気の排出ライン７０に接続されている。抜き取り蒸気の弁７５が抜き取り蒸気のライン７１に設けられている。
【００３０】
場合により、外部の抜き取り蒸気供給ライン７４が、窒素抜き取り塔２０の第二の入口系２３と流体が流通するように設けられる。図１に示すように、一つの態様において、任意の外部の抜き取り蒸気供給ライン７４は圧縮された蒸気の排出ライン７０に接続している。外部の抜き取り蒸気の流量制御弁７３が、任意の外部の抜き取り蒸気供給ライン７４に設けられる。一つの態様において、任意の外部の抜き取り蒸気供給ライン７４は、液化装置１００の中かまたはその上流にある炭化水素蒸気のラインに適切に接続されている。
【００３１】
バイパス分配器７９はまた、少なくとも蒸気バイパスライン７６を介して凝縮器と流体が流通するようになっている。好ましくは、蒸気バイパス制御弁７７が蒸気バイパスライン７６に設けられる。蒸気バイパスライン７６は、圧縮された蒸気の排出ライン７０からの圧縮された蒸気の非抜き取り部分を含む。凝縮器は、蒸気バイパスライン７６を介してバイパス分配器７９と流体が流通するようになっているいかなるタイプの間接熱交換器であってもよい。そのような凝縮器は、圧縮された蒸気の排出ライン７０からの圧縮されたプロセス蒸気の少なくとも一部を再凝縮するために用いられるのが有利である。
【００３２】
図１は簡便な態様を示していて、これにおいては凝縮器は窒素抜き取り塔２０の外部の頂部凝縮器３５の形で設けられている。頂部凝縮器３５は、頂部蒸気排出ライン３０と蒸気バイパスライン７６の両方と流体が流通するように配置されていて、これにより、窒素抜き取り塔２０から排出される全ての頂部蒸気に加えて、蒸気バイパスライン７６からの非抜き取り部分を含む中間の蒸気流れを部分的に凝縮する。この凝縮器は、中間の蒸気と補助の冷媒流れ１３２との間の間接的な熱交換接触を与える熱交換表面を有し、それにより中間の蒸気から冷却の役割をする補助の冷媒流れ１３２へ熱が通ることができる。補助の冷媒流れの流量制御弁１３５が、補助の冷媒のライン１３２に設けられる。
【００３３】
図１の態様において、バイパス分配器７９と頂部凝縮器３５の上流側にある頂部蒸気排出ライン３０との間に延びるバイパス通路に沿って蒸気バイパスライン７６が適切な形で延びる。このバイパス通路は、バイパス分配器７９と頂部蒸気排出ライン３０および／または蒸気画分排出ライン８０との間に延びる。このバイパス通路は、窒素抜き取り塔２０における内部の抜き取り区画２４を通過しない。このようにして、非抜き取り部分が内部の抜き取り区画２４を通過するのを避けることができ、これにより、窒素抜き取り塔２０における平衡が乱れるのを避けることが助けられる。
【００３４】
図１をさらに参照すると、頂部分離器３３が頂部蒸気排出ライン３０の下流側に配置されている。頂部蒸気排出ライン３０は頂部分離器３３の中に排出する。頂部分離器３３は、頂部蒸気の全ての凝縮された画分から全ての凝縮されなかった蒸気画分を分離するために配置される。
【００３５】
蒸気画分排出ライン８０は上述した蒸気画分を排出するために配置される。蒸気画分排出ライン８０は、凝縮器および窒素抜き取り塔２０の頂部空間２６の両方と流体が流通するようになっている。中間の蒸気が頂部蒸気と非抜き取り蒸気の両方を含む、図１に示すもののような態様において、蒸気画分排出ライン８０は本質的に、凝縮器および窒素抜き取り塔２０の頂部空間２６の両方と通じている。この態様におけるバイパス通路は蒸気画分排出ライン８０に延びている。
【００３６】
蒸気バイパスライン７６の利益は、プロセス蒸気が過剰に存在する場合に、窒素抜き取り塔２０の中の物質の均衡を乱すことなく、このプロセス蒸気を蒸気画分排出ライン８０の中のオフガスと共に処理できることである。
【００３７】
凝縮器は液体再循環ライン１３とも流体が流通するようになっている。液体再循環ライン１３は液体炭化水素生成物ライン９０と液体が流通するようになっている。液体が流通するとは、液体再循環ライン１３が何らかの適当な位置に接続されていて、その位置から液体再循環部分の少なくとも一部が液相であることを維持しながら液体炭化水素生成物ライン９０の中に流入することができることを意味する。従って、液体再循環ライン１３は例えば、次のものからなる群から選択される一つ以上に直接接続されていてもよい：窒素抜き取り塔２０、極低温の供給物のライン８、第一の供給物のライン１０、任意の第二の供給物のライン１１、窒素が抜き取られた液体の排出ライン４０、任意の末端フラッシュ分離器５０、および液体炭化水素生成物ライン９０。再循環弁１４が液体再循環ライン１３に設けられる。
【００３８】
場合により、窒素抜き取り塔２０は、内部の抜き取り区画２４に加えて内部の精留区画２２を有する。内部の精留区画２２は窒素抜き取り塔２０の中に位置していて、重力の関係上（gravitationally）、抜き取り区画２４よりも高い位置にある。頂部空間２６は好ましくは、重力の関係上、精留区画２２の上に画定されている。第一の入口系２１は、重力の関係上、内部の精留区画２２と内部の抜き取り区画２４の間に設けられる。頂部空間２６は、重力の関係上、精留区画２２の上にある。
【００３９】
任意の内部の精留区画２２は、成分の分離と窒素の排除をさらに高めるために、内部の抜き取り区画２４と類似する蒸気／液体接触の増進手段を有していてもよい。
【００４０】
凝縮した画分のうちの少なくとも環流部分３６を窒素抜き取り塔２０の中に精留区画２２よりも上の高さの位置で入れるために、環流系が配置されてもよい。図１の態様において、環流系は、頂部分離器３３の下方の部分と流体が接続されるようになっている凝縮した画分の排出ライン３７、この凝縮した画分の排出ライン３７に設けられた任意の環流ポンプ３８、および凝縮した画分の分配器３９を含む。凝縮した画分の分配器３９は、凝縮した画分の排出ライン３７を、環流部分のライン３６と環流の入口系２５を介して窒素抜き取り塔２０に流体が接続するようにしていて、また液体再循環ライン１３に流体が接続するようにしている。好ましくは、環流の流量制御器（図示せず）によって作動が制御される任意の環流の流量弁３２を、環流部分のライン３６に設けてもよい。
【００４１】
窒素抜き取り塔２０が任意の内部の精留区画２２を有する態様において、液体再循環ライン１３は好ましくは、精留区画２２（これが設けられる場合）を通過しない再循環通路を介して液体炭化水素生成物ライン９０と液体が流通するようになっている。このようにして、液体再循環ライン１３は、精留区画２２に過剰な量の液体が供給されることが回避されるのを助け、また再循環する液体が精留区画２２を通過することが回避されるのを助ける。このことは、窒素抜き取り塔２０における平衡が乱れることを避けるのに有益である。
【００４２】
中間の蒸気から補助の冷媒流れに熱が通る速度に関する冷却能力を制御するために、冷却能制御器３４を設けてもよい。適切には、冷却能制御器３４は、加熱能に対する要求量に関するオフガスの発熱量の表示器に応答して冷却能力を制御するように構成される。示されている態様において、冷却能制御器３４は具体的には、圧力制御器ＰＣと補助の冷媒流れの流量制御弁１３５の形になっていて、これらは互いに機能が連動する。
【００４３】
蒸気画分排出ライン８０における蒸気画分の少なくとも燃料部分を受け入れるために、蒸気画分排出ライン８０の下流端に燃焼装置２２０が適切に配置される。この燃焼装置は複数の燃焼ユニットで構成されていてもよく、そして／または、燃焼装置は例えば、炉、ボイラー、焼却炉、二元燃料ディーゼル機関、またはこれらの組み合わせを含んでいてもよい。ボイラーと二元燃料ディーゼル機関は電力発生器に連結されていてもよい。
【００４４】
オフガスの中のメタンの量は、メタンに対する特定の要求量を満足するように制御することができる。このことにより、好ましくは抜き取り圧力よりも高くない燃料ガスの圧力において、オフガスを燃料ガスの流れとして用いるのに適切なものにし、発熱量に対する要求量が変化する状況においてさえも、そうである。
【００４５】
場合により、頂部排出ライン３０からの蒸気の少なくとも蒸気再循環部分を受け入れるために、蒸気再循環ライン８７が構成される。この蒸気再循環ライン８７は窒素抜き取り塔２０を迂回し、そして液体炭化水素生成物ライン９０とプロセス蒸気ライン６０からなる群のうちの少なくとも一つの中に戻される。好ましくは、蒸気再循環流量制御弁８８が蒸気再循環ライン８７に設けられる。提案されている蒸気再循環ライン８７の利益は、それによって、液体炭化水素生成物の流れ９０の中の窒素含有量を選択的に増大させることが可能になることである。任意の末端フラッシュ分離器５０が設けられる場合、蒸気再循環ライン８７は末端フラッシュ分離器５０の中への適切な供給を行う。
【００４６】
適切なこととして、任意の蒸気再循環ライン８７の構成は任意の蒸気画分分配器８９（これは蒸気画分のライン８０に設けてもよい）を含み、これにより、蒸気画分のライン８０と蒸気再循環ライン８７との間の流体の流通を制御することができる。
【００４７】
蒸気画分排出ライン８０に低温回収熱交換器８５を設けてもよく、それにより、蒸気画分８０を何らかの燃焼装置に供給する前に、低温回収流れ８６に対して熱交換することによって蒸気画分８０に与えられる低温を保存する。
【００４８】
一つの態様において、低温回収流れ８６は、液化装置１００の炭化水素供給ライン１１０における炭化水素供給流れを源とする側流を含むか、あるいはこの側流から成っていてもよい。生じる冷却された側流は、例えば、極低温の供給物のライン８における極低温炭化水素組成物と一緒にされる。従って、低温回収熱交換器８５における低温回収熱交換は、極低温炭化水素組成物の生成速度を補う。別の態様において、低温回収流れ８６は、頂部蒸気排出ライン３０における頂部蒸気を含むか、あるいはこの頂部蒸気から成っていてもよく、好ましくは、頂部蒸気が窒素抜き取り塔２０から頂部凝縮器３５まで通過する場合には、頂部蒸気排出ライン３０の一部における頂部蒸気を含むか、あるいはこの頂部蒸気から成っていてもよい。これにより、頂部凝縮器３５において補助の冷媒流れ１３２によって必要とされる役割は少なくなるだろう。
【００４９】
本明細書における液化装置１００は、ここまではかなり概略的に描写されている。それは、特に液化天然ガスを製造するあらゆる天然ガス液化プロセスにおいて、全ての適当な炭化水素液化装置および／またはプロセスを代表していて、本発明は特別に選択された液化装置には限定されない。適当な液化装置の例においては、単一冷媒サイクルプロセス（通常は、単一混合冷媒（ＳＭＲ）プロセス（例えば、ガステック（Gastech）１９９８（ドバイ）で発表された論文である「浮桟橋でのＬＮＧの製造」（K R JohnsenおよびP Christiansen）に記載されたＰＲＩＣＯ、しかし、同様に可能なのは、例えば、やはりJohnsenおよびChristiansenによる前記の論文に記載されたＢＨＰ-ｃＬＮＧプロセスのような単一成分冷媒）；二元冷媒サイクルプロセス（例えば、米国特許４４０４００８号に記載されているようなプロパン混合冷媒プロセス（しばしば、Ｃ３ＭＲと略される）、または例えば、米国特許６６５８８９１号に記載されているような二元混合冷媒（ＤＭＲ）プロセス、または例えば、二サイクルプロセス（これにおいては、各々の冷媒サイクルが単一成分冷媒を用いる））；および米国特許７１１４３５１号に記載されているような二つ以上の冷凍サイクルのための三つ以上の圧縮機の縦列に基づくプロセスを用いる。
【００５０】
適当な液化装置の他の例は、米国特許５８３２７４５号（Shell SMR）、米国特許６２９５８３３号、米国特許５６５７６４３号（両者はBlack and Veatch SMRの変形である）、米国特許６３７０９１０（Shell DMR）に記載されている。ＤＭＲの別の適当な例は、いわゆるAxens LIQUEFINプロセスであり、これは例えば、第２２回世界ガス会議（日本、東京、２００３年）において発表された「LIQUEFIN：ＬＮＧのコストを低減するための革新的なプロセス」（P-Y Martin他）と題された論文に記載されている。他の適当な三サイクルプロセスとしては、例えば、米国特許６９６２０６０号、国際公開（ＷＯ）２００８／０２００４４号、米国特許７１２７９１４号、ドイツ特許（ＤＥ）３５２１０６０号（Ａ１）、米国特許５６６９２３４号（商業上は、最適化したカスケードプロセスとして知られている）、米国特許６２５３５７４号（商業上は、混合流体カスケードプロセスとして知られている）、米国特許６３０８５３１号、米国特許出願公開２００８／０１４１７１１号、「大容量単一縦列ＡＰ-Ｘ（登録商標）混成ＬＮＧプロセス」（Mark J. Roberts他）（ガステック（Gastech）２００２、カタール、ドーハ（２００２年１０月１３〜１６日））がある。これらの教示は本発明の広い適用性を証明するために提示されるのであり、その可能性についての排他的および／または網羅的なリストであることは意図していない。
【００５１】
好ましくは、（必須ではないが）液化装置における炭化水素液化プロセスの圧縮機を形成するいかなる部分も（特に、いかなる冷媒圧縮機も）、何らかの蒸気タービンおよび／またはガスタービンによって機械的に駆動されることなく、一つ以上の電気モーターによって駆動される。そのような圧縮機はもっぱら一つ以上の電気モーターによって駆動されてもよい。上に挙げた例の全てが、冷媒圧縮機の駆動体として電気モーターを用いるわけではない。本発明の利益を最大限に享受するために、電気モーターの代わりに電気モーター以外のいかなる駆動体を用いることも可能であることが明らかであろう。
【００５２】
液化装置１００において、例えばＣ３ＭＲまたはシェルＤＭＲに基づく例を、図２に簡単に例示する。それは極低温熱交換器１８０を用い、この場合、下方と上方の炭化水素生成物の管束（それぞれ１８１および１８２）、下方と上方のＬＭＲの管束（それぞれ１８３および１８４）、およびＨＭＲの管束１８５を含むコイル巻き熱交換器の形の極低温熱交換器を用いる。
【００５３】
下方と上方の炭化水素生成物の管束１８１および１８２は、原料の液化生成物のライン１と炭化水素供給ライン１１０を流体について接続している。少なくとも一つの冷却される炭化水素予備冷却用熱交換器１１５を、極低温熱交換器１８０の上流の炭化水素供給ライン１１０に設けてもよい。
【００５４】
混合冷媒の形での主冷媒が、主冷媒回路１０１に設けられる。主冷媒回路１０１は、極低温熱交換器１８０（この場合は極低温熱交換器１８０のシェル（外殻）の側部１８６）を主冷媒圧縮機１６０の主吸引端と接続する使用済み冷媒のライン１５０と、主冷媒圧縮機１６０の排出出口をＭＲ分離器１２８と接続する圧縮された冷媒のライン１２０を有する。圧縮された冷媒のライン１２０に一つ以上の熱交換器が設けられ、この例において、その熱交換器は少なくとも一つの周囲熱交換器１２４と少なくとも一つの冷却される主冷媒予備冷却用熱交換器１２５を含む。ＭＲ分離器１２８は、軽い冷媒の画分のライン１２１を介して下方のＬＭＲの管束１８３と流体について接続していて、また重い冷媒の画分のライン１２２を介してＨＭＲの管束と流体について接続している。
【００５５】
少なくとも一つの冷却される炭化水素予備冷却用熱交換器１１５と少なくとも一つの冷却される主冷媒予備冷却用熱交換器１２５は、（それぞれライン１２７および１２６を介して）予備冷却用冷媒によって冷却される。同じ予備冷却用冷媒は同じ予備冷却用冷媒サイクルから分配することができる。さらに、少なくとも一つの冷却される炭化水素予備冷却用熱交換器１１５と少なくとも一つの冷却される主冷媒予備冷却用熱交換器１２５は、予備冷却用熱交換ユニット（図示せず）として結合させてもよい。非限定的な例として、米国特許６３７０９１０号を参照されたい。
【００５６】
任意の外部の抜き取り蒸気供給ライン７４（これが設けられる場合）は、少なくとも一つの冷却される炭化水素予備冷却用熱交換器１１５の上流の地点、少なくとも一つの冷却される炭化水素予備冷却用熱交換器１１５の下流の地点、または（例えば、二つ以上の冷却される炭化水素予備冷却用熱交換器が設けられる場合の）二つの連続する冷却される炭化水素予備冷却用熱交換器の間の地点のいずれかで、炭化水素供給ライン１１０に適切に接続してもよく、これは炭化水素供給ライン１１０からの炭化水素供給流れの一部の供給源となる。
【００５７】
上方の管束（１８２、１８４）と下方の管束（１８１、１８３）の間の移行点において、ＨＭＲの管束１８５はＨＭＲのライン１４１と流体について接続していて、ＨＭＲのライン１４１にはＨＭＲ制御弁１４４が設定される。ＨＭＲのライン１４１は極低温熱交換器１８０のシェルの側部１８６と流体が流通するようになっていて、そして、そのシェルの側部１８６を介して、使用済み冷媒のライン１５０を用いて、下方の炭化水素生成物の管束１８１および下方のＬＭＲの管束１８３およびＨＭＲの管束１８５のうちの一つの各々と熱交換する構成になっている。
【００５８】
上方の管束１８２および１８４の上において、極低温熱交換器１８０の頂部の近くで、ＬＭＲの管束１８４はＬＭＲのライン１３１と流体について接続している。第一のＬＭＲの戻りライン１３３は、ＬＭＲのライン１３１と極低温熱交換器１８０のシェルの側部１８６との間の流体の流通を可能にしている。第一のＬＭＲの戻りライン１３３にＬＭＲ制御弁１３４が設定されている。第一のＬＭＲの戻りライン１３３は前記のシェルの側部１８６を介して使用済み冷媒のライン１５０と流体が流通するようになっていて、また上方と下方の炭化水素生成物の管束１８２および１８１のうちの一つの各々、およびＬＭＲの管束１８３および１８４、およびＨＭＲの管束１８５のうちの一つの各々と熱交換する構成になっている。
【００５９】
図２は補助的な冷媒の一つの可能性のある供給源を示している。ＬＭＲのライン１３１は補助の冷媒のライン１３２および第一のＬＭＲの戻りライン１３３に分割される。第二のＬＭＲの戻りライン１３８は、その上流端において、頂部凝縮器（例えば、図１の頂部凝縮器３５または図２に示すような統合された内部の頂部凝縮器２３５）を介して補助の冷媒のライン１３２と流体について接続していて、そして下流端において、第二のＬＭＲの戻りライン１３８は結局は、適切には第一のＨＭＲのライン１４１を介して、使用済み冷媒のライン１５０と接続している。
【００６０】
図２における窒素抜き取り塔２０の周囲の構成は図１に示すものと類似していて、再度詳細には示さない。任意の第二の供給物のライン１１、任意の外部の抜き取り蒸気供給ライン７４、および任意の蒸気再循環ライン８７を含めた任意のラインを示すこともできるが、明快にするために、それらは図２においては再現していない。
【００６１】
しかしながら、図２の態様と図１の態様との間で特筆すべき一つの相違点は、頂部凝縮器３５、頂部分離器３３および環流系が、統合された内部の頂部凝縮器２３５の形で具現されていることであり、この頂部凝縮器２３５は窒素抜き取り塔２０における頂部空間２６の中で内部のものとして構成されている。このような内部の頂部凝縮器２３５は、それ自体は当分野で知られている。液体再循環ライン１３は、重力の関係上から精留区画２２の上であって内部の頂部凝縮器２３５の下で窒素抜き取り塔２０の内部に設けられた部分的な液体抜出しトレー２７と液体が流通するようになっている。この部分的な液体抜出しトレー２７は、図１の凝縮した画分の分配器３９と同じように機能する。
【００６２】
（外部の）頂部凝縮器３５と内部の頂部凝縮器２３５のいずれの形であるかにかかわらず、凝縮器は好ましくは、蒸気バイパスライン７６と窒素抜き取り塔２０の頂部空間２６の両方と流体が流通するように配置され、それにより、凝縮器を通過する中間の蒸気は、蒸気バイパスライン７６からの非抜き取り部分と窒素抜き取り塔２０の頂部空間２６から得られる頂部蒸気の両方を含むのが好ましい。
【００６３】
窒素とメタンを含有する液相を含む極低温の炭化水素組成物から窒素を除去するための装置と方法は、以下のように操作されるだろう。
【００６４】
窒素とメタンを含有する液相を含む極低温の炭化水素組成物８は、好ましくは２〜１５バール（絶対圧）（bara）の初期圧力で、そして好ましくは−１３０℃よりも低い温度で供給される。
【００６５】
極低温の炭化水素組成物８は、天然ガスまたは石油の貯留層あるいは石炭層から得ることができる。あるいは、極低温の炭化水素組成物８は、例えばフィッシャー-トロプシュ法のような合成源を含めた、別の供給源から得ることもできる。好ましくは、極低温の炭化水素組成物８は少なくとも５０モル％のメタンを含み、より好ましくは、少なくとも８０モル％のメタンを含む。
【００６６】
典型的な態様において、炭化水素の供給流れ１１０を液化装置１００に通すことによって−１３０℃よりも低い温度を達成することができる。そのような液化装置１００において、炭化水素含有供給蒸気を含む炭化水素の供給流れ１１０を（例えば、極低温熱交換器１８０において）主冷媒流れに対向して熱交換することができ、それにより供給流れの供給蒸気を液化して、原料の液化生成物のライン１の中で原料液化流れを与えることができる。このとき、この望ましい極低温の炭化水素組成物８が、原料の液化流れ１から得られる。
【００６７】
主冷媒回路１０１において主冷媒を循環させることによって主冷媒流れを発生させることができ、それにより、使用済みの冷媒１５０は主冷媒圧縮機１６０において圧縮されて、その使用済みの冷媒１５０から圧縮された冷媒１２０が形成される。主冷媒圧縮機１６０から排出された圧縮された冷媒から、圧縮された冷媒のライン１２０に設けられる一つ以上の熱交換器を介して、熱が取り出される。これにより部分的に凝縮した圧縮された冷媒が生じ、これはＭＲ分離器１２８において、部分的に凝縮した圧縮された冷媒の蒸気成分からなる軽い冷媒の画分１２１と部分的に凝縮した圧縮された冷媒の液体成分からなる重い冷媒の画分１２２に相分離される。
【００６８】
軽い冷媒の画分１２１は下方のＬＭＲの管束１８３と上方のＬＭＲの管束１８４を連続して介して極低温熱交換器１８０を通過し、一方、重い冷媒の画分１２２はＨＭＲの管束１８５を介して極低温熱交換器１８０を通過し、移行点に達する。これらの各々の管束を通過する間に、軽い冷媒の画分と重い冷媒の画分はそれぞれ、シェル（外殻）の側部１８６において蒸発しつつある軽い冷媒の画分と重い冷媒の画分に対向して冷却され、循環を完了した使用済み冷媒１５０が再び生成する。同時に、炭化水素供給流れ１１０は下方の炭化水素の管束１８１と上方の炭化水素の管束１８２を連続して介して極低温熱交換器１８０を通過し、そして同じ蒸発しつつある軽い冷媒の画分と重い冷媒の画分に対向して液化されて過冷却される。
【００６９】
供給源に応じて、炭化水素供給流れ１１０は、メタンと窒素以外に様々な量の成分を含んでいてもよく、それには、水以外に１種以上の非炭化水素成分（例えば、ＣＯ２、Ｈｇ、Ｈ２Ｓおよびその他の硫黄化合物）、メタンよりも重い１種以上の炭化水素（例えば特に、エタン、プロパンおよびブタン）、および、おそらくは少量のペンタンと芳香族炭化水素が含まれる。少なくともプロパンの分子量を有する炭化水素をここではＣ３＋炭化水素と称し、そして少なくともエタンの分子量を有する炭化水素をここではＣ２＋炭化水素と称する。
【００７０】
所望により、炭化水素供給流れ１１０は、ＣＯ２およびＨ２Ｓのような１種以上の望ましくない成分を低減および／または除去するための予備処理を受けたものであってもよく、あるいは予備加圧またはその種の他の工程に供したものであってもよい。そのような工程は当業者には周知であり、それらの機構についてはここではこれ以上は説明しない。従って、炭化水素供給流れ１１０の組成は、ガスのタイプと場所および適用される予備処理に応じて変化する。
【００７１】
原料の液化流れ１は１モル％から５モル％までの間の窒素を含んでいてもよく、またこれは−１６５℃から−１２０℃までの間の原料温度、そして典型的に１５バール（絶対圧）から１２０バールまでの間の液化圧力を有していてもよい。多くの場合において、原料温度は−１５５℃から−１４０℃までの間であってよい。この比較的狭い範囲内で、液化装置１００において必要な冷却能力は、もっと低い温度が望ましい場合よりも低く、一方、１５バールよりも高い圧力における過冷却の量は、１〜２バール（絶対圧）まで減圧する場合にフラッシュ蒸気の過剰な生成を避けるためには十分に高い。
【００７２】
極低温の炭化水素組成物８は、主として原料の液化流れ１を液化圧力から初期圧力まで減圧することによって原料の液化流れ１から得ることができる。極低温の炭化水素組成物８から第一の窒素抜き取り器供給流れ１０が得られ、そしてこれは、第一の入口系２１を介して抜き取り圧力において窒素抜き取り塔２０の中に供給される。
【００７３】
抜き取り圧力は通常、初期圧力と同じか、またはそれよりも低い。好ましい態様における抜き取り圧力は２〜１５バール（絶対圧）の間の範囲で選択される。好ましくは、抜き取り圧力は少なくとも４バールであり、その理由は、幾分か高い抜き取り圧力を用いると、抜き取り蒸気のライン７１における抜き取り蒸気は、プロセス圧縮機２６０におけるプロセス流れ６０に加えられる（圧縮熱の形での）幾分かの追加のエンタルピーから利益が得られるからである。好ましくは、窒素抜き取り塔２０における分離効率を高めるために、抜き取り圧力は高くても８バールである。そのうえ、抜き取り圧力が４〜８バールの間の範囲内であると、さらに圧縮することを要せずに、蒸気画分のライン８０におけるオフガスを、いわゆる低圧燃料の流れとして容易に用いることができる。
【００７４】
一例において、原料の液化流れ１の原料温度は−１６１℃であり、一方、液化圧力は５５バールであった。主として減圧は次の二段階で行うことができる：最初に、膨張タービン６を用いて圧力を５５バールから約１０バールまで低下させる動的な段階、そしてそれに続いて、ジュール・トムソン弁７を用いて７バールの圧力にする静的な段階におけるさらなる減圧である。この場合における抜き取り圧力は６バールであると想定された。
【００７５】
頂部蒸気流れ３０は窒素抜き取り塔２０の頂部空間２６から得られる。頂部蒸気流れ３０から得られて頂部蒸気３０の排出画分を含む蒸気画分８０は、オフガスとして排出される。適切なこととしては、蒸気画分８０の少なくとも燃料部分は、抜き取り圧力よりも高くない燃料ガス圧力において燃焼装置２２０へ送られる。
【００７６】
窒素が抜き取られた液体４０は、窒素抜き取り塔２０の溜めの空間２８から取り出される。窒素が抜き取られた液体４０の温度は典型的に、第一の窒素抜き取り器供給流れ１０の温度よりも高い。典型的には、窒素が抜き取られた液体４０の温度は第一の窒素抜き取り器供給流れ１０の温度よりも高く、−１４０℃と−８０℃の間、好ましくは−１４０℃と−１２０℃の間であると考えられる。
【００７７】
次いで、窒素が抜き取られた液体４０は減圧されるが、これは好ましくは中間の減圧器４５を用いて行われ、抜き取り圧力よりも低いフラッシュ圧力まで減圧され、これは適切には１〜２バール（絶対圧）の間の範囲である。好ましくは、フラッシュ圧力は１．０〜１．４バール（絶対圧）の間の範囲にある。フラッシュ圧力と抜き取り圧力の間の差異を多少高くすると、抜き取り蒸気のライン７１における抜き取り蒸気は、プロセス圧縮機２６０におけるプロセス流れ６０に加えられる幾分かの追加の圧縮熱からの利益が得られる。
【００７８】
中間の減圧器４５をレベル制御器ＬＣによって制御することができ、このとき、窒素抜き取り塔２０の溜めの空間２８に蓄積した液体の高さが目標の高さよりも上まで増加したときに、中間の減圧器を通る流量が増大するように設定される。減圧する結果として、温度は一般に−１６０℃よりも下まで低下する。このようにして生成した液体の炭化水素生成物の流れ９０は典型的に、開放していて隔離された極低温貯蔵タンクの中で大気圧で保持される。
【００７９】
プロセス蒸気６０も生成する。プロセス蒸気６０は、窒素が抜き取られた液体４０の減圧および／またはバイパス供給流れ１１の減圧を行うとしばしば発生するフラッシュ蒸気６４を含むだろう（これについては後にさらに説明する）。
【００８０】
第一の窒素抜き取り器供給流れ１０は、極低温の炭化水素組成物８の第一の部分を含む。それは極低温の炭化水素組成物８の全てを含んでもよいが、しかし実際には、極低温の炭化水素組成物８を第一の部分１０とこの第一の部分１０と同じ組成および相を有する第二の部分１１に分割するのが好ましい。その第二の部分は、抜き取り圧力側からフラッシュ圧力側での適当な位置まで、バイパス供給流れの形で迂回させるのが好ましい。
【００８１】
極低温の炭化水素組成物のライン８における極低温の炭化水素組成物の流量に対する第二の部分の流量として定義される分割比（分配比）は、バイパス流れの流量制御弁１５を用いて制御することができる。このバイパス流れの流量制御弁１５は流量制御器ＦＣによって制御することができ、それにより、窒素抜き取り塔２０に入る第一の窒素抜き取り器供給流れ１０の予め設定した目標の流量が維持される。その目標の流量を超える余剰の流量がある場合は、流量制御器ＦＣはバイパス流れの流量制御弁１５の開放分を増大させ、そして目標の流量と比べて流量の不足がある場合は、開放分を減少させるだろう。
【００８２】
一般的な指標として、分割比は５０％と９０％の間で選択するのが有利であろう。極低温の炭化水素組成物における窒素の含有量が比較的高い場合、低い方の値が典型的には推奨され、一方、窒素の含有量が比較的低い場合、高い方の値が好ましい。一例として、極低温の炭化水素組成物８における窒素の含有量は３．０モル％であり、それにより選択された分割比は７５％であった。
【００８３】
最初の流れの分配器９から発生する第二の部分も前記のフラッシュ圧力まで減圧されるが、これは、続いてその部分を、窒素が抜き取られた液体の排出ライン４０、液体炭化水素生成物のライン９０およびプロセス蒸気のライン６０からなる群のうちの少なくとも一つの中に供給する前に行われ、一方、窒素抜き取り塔２０は迂回する。適切には、任意の第二の部分は任意の末端フラッシュ分離器５０の中に送られる。
【００８４】
プロセス蒸気６０はボイルオフガスを含んでいてもよい。ボイルオフガス２３０は典型的に、液体炭化水素生成物の流れ９０に熱を加えることによって生じ、それにより液体炭化水素生成物の流れ９０の一部が蒸発してボイルオフガスを形成する。典型的なＬＮＧプラントにおいてはボイルガスの発生がフラッシュ蒸気の流量を数倍上回る場合があり、特にプラントをいわゆる荷重モード（ローディングモード）で運転する際にそうであり、従って、ボイルオフガスの中に含まれるメタンの全てを用いるための加熱能に対して十分な現場での要求量がない場合には、フラッシュ蒸気を再凝縮するのみならずボイルオフガスを再凝縮することも重要な利益である。
【００８５】
ボイルオフガスをプロセス蒸気の流れ６０に移すのを容易にするために、好ましくは、任意のボイルオフガスの供給ライン２３０が極低温貯蔵タンク２１０の中の蒸気の空間をプロセス蒸気のライン６０に接続するようにする。フラッシュ蒸気６４がプロセス蒸気の流れ６０に移るのを容易にするために、また液体炭化水素生成物の流れ９０の脱窒素をさらに行うために、好ましくは、窒素を抜き取った液体は、それを減圧した後に、任意の末端フラッシュ分離器の中に供給され、そこでそれは、フラッシュ分離圧力において液体炭化水素生成物の流れ９０とフラッシュ蒸気６４に相分離される。フラッシュ分離圧力はフラッシュ圧力と同じか、またはそれよりも低く、適切には、液体炭化水素生成物の流れ９０とフラッシュ蒸気６４の中で１〜２バール（絶対圧）の間の範囲にある。一つの態様において、フラッシュ分離圧力は１．０５バールであると考えられる。
【００８６】
プロセス蒸気６０は少なくとも抜き取り圧力まで圧縮され、それにより圧縮された蒸気の流れ７０が得られる。圧縮された蒸気の流れ７０から抜き取り蒸気の流れ７１が得られ、そして第二の入口系２３を介して窒素抜き取り塔２０の中に送られる。この抜き取り蒸気は、抜き取り区画２４を通って下方へパーコレート（浸透）する液体と向流接触しながら、抜き取り区画２４を通って上方へパーコレートすることができる。
【００８７】
外部の抜き取り蒸気供給ライン７４が第二の入口系２３と流体が流通するようにして設けられる場合は、第二の入口系２３を介して外部の抜き取り蒸気を窒素抜き取り塔２０の中に選択的に供給することができる。これにより、例えば、プロセス圧縮機２６０が圧縮された蒸気の流れ７０を十分な量で供給するようには機能しない場合に、窒素抜き取り塔２０の顕著な途絶を避けることができる。
【００８８】
圧縮された蒸気の流れ７０から抜き取り蒸気の流れ７１を得ることは、圧縮された蒸気の流れ７０を抜き取り部分と非抜き取り部分に選択的に分割することを含む。非抜き取り部分は圧縮された蒸気のバイパス部分を含み、以下ではそのバイパス部分を蒸気バイパス部分ともいうだろう。それは抜き取り部分を含まない。抜き取り蒸気の流れ７１は少なくともその抜き取り部分を含む。
【００８９】
選択的な注入を、蒸気バイパス制御弁７７を用いて制御することができる。適切には、蒸気バイパス制御弁７７は圧縮された蒸気のライン７０にある圧力制御器によって制御され、それは、圧縮された蒸気のライン７０における増大する圧力に応答して蒸気バイパス制御弁７７の開放分を増大させるように設定される。蒸気バイパスライン７６を通して頂部蒸気流れ３０に流入させる蒸気バイパス部分の流量は、いわゆる荷重モードの間に特に多く、その荷重モードのときには通常、ボイルオフガスの量は、いわゆる保持モード（ホールディングモード）にある場合よりもずっと多いと考えられる。好ましくは、蒸気バイパス制御弁７７は、保持モードにおける通常の運転の間は完全に閉じられている。
【００９０】
中間の蒸気を凝縮器に通すことによって、部分的に凝縮した中間の流れがその中間の蒸気から形成される。その中間の蒸気は、少なくとも圧縮された蒸気の非抜き取り部分を含む。好ましい態様において、図１に示すように、中間の蒸気は頂部蒸気３０も含む。これは、圧縮された蒸気の非抜き取り部分を頂部蒸気流れ３０の中に選択的に注入し、それにより中間の蒸気を形成することによって達成されるだろう。部分的に凝縮した中間の流れを形成することは、適切には、中間の蒸気を補助の冷媒流れ１３２に対向して間接的に熱交換して、その中間の蒸気を部分的に凝縮することを含み、それにより、選択された冷却作用において、中間の蒸気から補助の冷媒流れ１３２へ熱が通される。それによって生じた部分的に凝縮した中間の流れは、過剰な液体を含む凝縮した画分と蒸気の画分を含む。蒸気の画分は圧縮された蒸気からのバイパス部分を含み、それは部分的に凝縮する過程を通して蒸気相のままになっている。
【００９１】
凝縮した画分は頂部分離器３３において蒸気の画分から分離圧力において分離されるが、その分離圧力は抜き取り圧力よりも低くてもよく、好ましくは２〜５バール（絶対圧）の間の範囲にある。蒸気の画分は蒸気画分排出ライン８０を介してオフガスとして排出される。それは、窒素抜き取り塔２０の頂部空間２６ならびに少なくとも蒸気バイパス部分から得られる頂部蒸気の排出画分を含む。凝縮した画分は頂部分離器３３から、例えば凝縮した画分の排出ライン３７を介して、還流系の中へ排出される。
【００９２】
このように、抜き取り部分と非抜き取り部分における圧縮された蒸気の選択的な分割からオフガスの蒸気の画分におけるバイパス部分の排出までずっと、バイパス部分は少なくとも一つの内部抜き取り区画２４を迂回する。言い換えると、バイパス分配器７９から頂部蒸気排出ライン３０までのルートにおいて、および／または蒸気画分排出ライン８０までのルートにおいて、バイパス部分は少なくとも一つの内部抜き取り区画２４を通過しない。これにより、平衡状態で窒素抜き取り塔２０の通常の運転を行う間に消費される抜き取り蒸気の量を上回る圧縮蒸気ライン７０における圧縮された蒸気の全ての分が抜き取り区画２４の周りを迂回し、従って、窒素抜き取り塔２０の中での抜き取りにおける平衡は乱されないことが達成される。好ましい態様においては、図１の態様において示されているように、バイパス部分は抜き取り区画２４のみならず窒素抜き取り塔２０の全体を迂回する。
【００９３】
頂部分離器３３から排出される凝縮した画分の少なくとも一部は、液体の再循環部分を形成するために液体再循環ライン１３の中へ導かれる。凝縮した画分の排出ライン３７に設けられる流量制御器および／または頂部分離器３３に設けられるレベル制御器を用いて、再循環弁１４を適切に制御することができる。液体の再循環部分は過剰な液体の少なくとも一部を含む。液体の再循環部分の少なくとも一部は液体炭化水素生成物流れに戻され、この少なくとも一部は液相で維持される。これは、液体の再循環部分を次のものからなる群のうちの少なくとも一つの中に供給することによって行うことができる：窒素抜き取り塔２０、極低温の炭化水素組成物８、第一の窒素抜き取り器供給流れ１０、任意のバイパス供給流れ１１、窒素が抜き取られた液体４０、任意の末端フラッシュ分離器５０、および液体炭化水素生成物の流れ９０。
【００９４】
図１の態様において凝縮器は頂部凝縮器３５の形で具現されているが、これにより原料の液化生成物１（または極低温の炭化水素組成物８）の前もって形成された部分を有する蒸気のメタンの再凝縮が可能になり、これは、そのような蒸気のメタンを含む流れの全てを（圧縮された）プロセス蒸気の流れに添加することによってなされる。好ましくは、メタンは、排出される蒸気の画分８０におけるメタンの目標量を上回る程度まで凝縮される。プロセス蒸気６０または圧縮されたプロセス蒸気７０の一部が形成すると、蒸気のメタンは補助の冷媒１３２と熱交換する方法を見いだし、それにより蒸気のメタンは窒素抜き取り塔２０から頂部蒸気３０として選択的に凝縮されて出て、このとき、窒素の大部分はオフガスとともに排出される。それにより、極低温の炭化水素組成物８から十分な窒素を除去することが可能になり、所望される最大限の仕様の窒素含有量の範囲内で液体炭化水素生成物の流れ９０が生成され、一方でそれと同時に、オフガスにおける加熱容量は必要とされる程度よりも多くは生成しない。
【００９５】
オフガスにおける蒸気の画分８０は一般に、ある発熱量を有する。排出される蒸気の画分８０の発熱量は、頂部凝縮器３５における冷却能を調節することによって適切に調整される。これは冷却能制御器３４によって行うことができる。頂部蒸気から補助の冷媒の流れへ熱が送られるときの冷却能を調節することによって、オフガス中のメタンの相対的な量を調整することができる。その結果、排出される蒸気画分の発熱量を、加熱能の特定の要求量と調和するように調整することができる。これにより、オフガスは燃料ガスの流れとして用いるのに適切なものとなり、このことは発熱量に対する要求量が変化するような場合においてもそうである。
【００９６】
蒸気の画分８０が燃焼装置２２０へ送られて、そこで燃料として消費されるとき、燃焼装置２２０による加熱能の実際の要求量と調和するように、発熱量を調整することができる。
【００９７】
調整される発熱量は、燃料ガスとしてのオフガスの意図される用途の適当な状況に応じて選択することができる。発熱量はＤＩＮ５１８５７標準規格に従って決定してもよい。多くの用途について、発熱量は低位発熱量（ＬＨＶ、しばしば真発熱量と称される）に比例するように調整されてもよく、低位発熱量は（最初に２５℃において）特定の量を燃焼し、そして燃焼生成物の温度を１５０℃に戻すことによって放出される熱の量として定義することができる。これにおいては、反応生成物における水の蒸発の潜熱は回収されないと仮定している。
【００９８】
しかし、本明細書の趣旨において発熱量を調整するという目的については、排出される蒸気画分の実際の発熱量を絶対的な基準において決定する必要はない。一般に、加えられる加熱能の不足と過剰を最小限にするという目的で、加熱能についての実際の要求量に関して発熱量を調整すれば十分である。
【００９９】
本明細書の趣旨において、冷却能力は凝縮器において熱が交換される速度を反映し、それは出力（power）の単位（例えばワットまたはメガワット）で表すことができる。冷却能力は、頂部蒸気に対向して熱交換に供される補助の冷媒の流量に関連する。
【０１００】
好ましくは、冷却能力は、調整される発熱量に結果的に関連する信号に応答して自動的に調節される。蒸気の画分がメタンの一つ以上の選択的な消費手段（例えば、図１に示す燃焼装置２２０）に送られる態様においては、要求される加熱能力に応答して制御を行うことができ、それにより、その要求量と調和する発熱量を達成するためにメタンの部分的な流量が制御される。適切には、補助の冷媒流れの流量制御弁１３５を圧力制御器ＰＣによって制御してもよく、それにより、頂部凝縮器３５を通る補助の冷媒流れ１３２の予め設定した目標の流量を維持する。蒸気画分の排出ライン８０における実際の圧力は、調整される発熱量に結果的に関連する。圧力が予め設定した目標のレベルよりも低下したとき（このとき、このレベルは蒸気の画分８０におけるメタンの供給量よりもメタンの消費量の方が高いことを示している）、圧力制御器ＰＣは補助の冷媒流れの流量制御弁１３５の開放分を減少させるように設定するだろう。反対に、圧力が予め設定した目標のレベルを超えたとき、圧力制御器ＰＣは補助の冷媒流れの流量制御弁１３５の開放分を増大させるように設定するだろう。
【０１０１】
蒸気の画分８０は５０モル％から９５モル％までの間の窒素を含むと考えられ、好ましくは７０モル％から９５モル％までの間の窒素または５０モル％から９０モル％までの間の窒素、より好ましくは７０モル％から９０モル％までの間の窒素、さらにより好ましくは７５モル％から９５モル％までの窒素、最も好ましくは７５モル％から９０モル％までの窒素を含むと考えられる。凝縮した画分３７は３５モル％未満の窒素を含むと考えられる。
【０１０２】
好ましくは、補助の冷媒流れ１３２は、標準条件（ＩＳＯ１３４４３標準規格：１．０気圧において１５℃）の下での頂部蒸気流れ３０の泡立ち点（バブルポイント）よりも低い温度である、標準条件の下での泡立ち点を有する。これにより、頂部蒸気流れ３０の中に存在する比較的多くの量のメタンの再凝縮が促進され、ひいては蒸気の画分８０におけるメタンの含有量の制御性が高まる。例えば、補助の冷媒は５モル％から７５モル％までの間の窒素を含むだろう。好ましい態様において、補助の冷媒流れはメインの冷媒流れの後流（slip stream）によって形成され、より好ましくは、軽い冷媒の画分の後流によって形成される。この後者の場合は図２において示されているが、しかし図１の態様においても適用することができる。そのような後流は、簡便なやり方としては、極低温熱交換器１８０のシェルの側部１８６を介して主冷媒回路の中に戻してもよく、そこでそれは、上方の管束および／または下方の管束の中の流れから熱を取り出すのをさらに補助するだろう。
【０１０３】
一つの例において、補助の冷媒の想定される組成物は、２５モル％と４０モル％の間の窒素、３０モル％と６０モル％の間のメタン、および３０モル％までのＣ２（エタンおよび／またはエチレン）を含み、これにより、補助の冷媒はこれらの成分を少なくとも９５％含み、そして／または、窒素とメタンの合計は少なくとも６５モル％である。液化炭化水素の流れを過冷却するために混合した冷媒が用いられる場合は、これらの範囲内の組成は主冷媒回路から容易に得ることができる。
【０１０４】
頂部蒸気流れ３０を部分的に凝縮する目的で、独立した冷却サイクルを用いることも可能である。しかし、主冷媒流れからの後流を用いることは、取り付けるべき追加の設備の量が最小限になるという利点を有する。例えば、追加の補助の冷媒圧縮機と補助の冷媒凝縮器は不必要になるだろう。
【０１０５】
前述したように、窒素抜き取り塔２０が任意の内部精留区画２２を備えている場合、好ましくは、精留区画２２の上にある窒素抜き取り塔２０の頂部空間から頂部蒸気流れ３０が得られる。
【０１０６】
凝縮した画分のうちの少なくとも環流部分３６を窒素抜き取り塔２０における精留区画２２の上に入れ、それを精留区画２２よりも上の高さで開始する。ここから、環流部分は精留区画２２を通って下へ向かってパーコレート（浸透）することができ、精留区画２２を通って上昇する蒸気と接触する。図１の態様の場合、凝縮した画分を、環流の入口系２５を介して窒素抜き取り塔２０の中に通してもよい。環流部分は適切には凝縮した画分から得られ、そして任意の環流ポンプ３８と環流部分のライン３６を介して窒素抜き取り塔２０の中に装入される（そして／または、環流部分は重力の影響下で流れてもよい）。図２の態様の場合、凝縮した画分は窒素抜き取り塔２０の頂部空間の内部で分離され、従って、精留区画２２の上ですでに得られる。
【０１０７】
環流部分は凝縮した画分の全てを含んでいてもよいが、しかし場合により、凝縮した画分は、任意に設けられる凝縮した画分の分配器３９において、液体再循環部分（これは、例えば第一の供給流れ１０の中に液体再循環ライン１３を介して装入される）と環流部分（これは、環流の入口系２５と環流部分のライン３６を介して窒素抜き取り塔２０の中に装入される）に分割される。
【０１０８】
凝縮した画分を環流部分３６と液体再循環部分１３に分割する能力は、凝縮した画分のうちの過剰な液体を精留区画２２の周囲で液体の再循環として迂回させるのに有益であり、それにより例えば、精留区画２２の運転を狂わせない。液体再循環部分が窒素抜き取り塔２０の中に再循環される態様において、内部精留区画２２を迂回させることは、その液体再循環部分を、重力に関して精留区画２２よりも下の位置で窒素抜き取り塔２０の中に供給することによって達成することができる。
【０１０９】
部分的に凝縮することはまた、他の連続して配置された頂部熱交換器の中で他の流れと直接的および／または間接的に熱交換することも含んでもよい。例えば、低温回収熱交換器８５がそのような頂部熱交換器であってもよく、これにより、頂部流れを部分的に凝縮することはさらに、蒸気画分８０に対向して間接的に熱交換することを含む。
【０１１０】
任意の蒸気再循環ライン８７を選択的に用いてもよく、それは適切には、蒸気再循環制御弁８８を選択的に開くことによって行われ、それにより、液体炭化水素生成物流れ９０の中に残る窒素の量を増大させる。これは、蒸気の画分から蒸気再循環部分を取り出し、その蒸気再循環部分をフラッシュ圧力まで減圧し、続いて蒸気再循環部分を窒素が抜き取られた液体４０の中に注入することによって行ってもよい。蒸気再循環ライン８７の中に送られない蒸気画分８０の残りの部分は、燃焼装置２２０へ運ばれる燃料部分を形成してもよい。
【０１１１】
幾つかの態様において、液体炭化水素生成物の流れ９０の中に溶けている窒素の目標の量は０．５〜１モル％の間であり、好ましくは、できる限り１．０モル％に近く、１．１モル％を超えない。蒸気再循環流量制御弁８８は蒸気画分の流れ８０の量を調整するが、この流れ８０は、例えば、窒素抜き取り塔２０を迂回して、末端フラッシュ分離器５０の中に戻される。これにより、液体炭化水素生成物の流れ９０の中の窒素の量は影響を受けるかもしれない。目標の窒素の含有量を満足するのをさらに助けるために、蒸気再循環流量制御弁８８は、液体炭化水素生成物のライン９０に任意に設けられる品質計測装置（ＱＭＩ）からの信号に応答して制御されてもよい。
【０１１２】
提案した方法と装置は、原料の液化生成物から窒素を除去するために、炭化水素液化装置（例えば、天然ガス液化装置）と組み合わせて適用するのに特に適している。原料の液化生成物（すなわち、極低温の炭化水素組成物）が１モル％から（または約１モル％から）５モル％まで（または約５モル％まで）といったかなり多量の窒素を含む場合であっても、得られる液体炭化水素生成物は０．５モル％から１モル％までの間の窒素という仕様の範囲内の窒素含有量を満足できることが見いだされた。残りの窒素は、制御された量のメタンとともに、オフガスにおける蒸気の画分の一部として排出される。
【０１１３】
ここで提案した方法と装置は、原料の液化生成物（すなわち、極低温の炭化水素組成物）が１．５モル％から（好ましくは１．８モル％から）５モル％までの窒素を含む場合に最も有益であることが示されている。現行の他の方法でも適切に機能するかもしれないが、それは窒素の含有量が約１．８モル％未満、および／または約１．５モル％未満の場合である。
【実施例】
【０１１４】
図１に示す態様について、保持モード（表１）と荷重モード（表２）の両方について静的なシミュレーションを行った。極低温の炭化水素組成物８は９０モル％よりも多い窒素とメタン（９８．２０４モル％）の混合物を含むと仮定した。この実施例において、窒素（１．６５４モル％）とメタン（９８．２０４モル％）の量は９９．８モル％よりも多く、残りの０．１４２モル％は二酸化炭素（０．００５モル％）を含む。二酸化炭素は、窒素が抜き取られた液体４０と液体炭化水素生成物の流れ９０を介してプロセスから出る。最初の流れの分配器９における分割比は、両方のケースにおいて約７５％であった。
【０１１５】
保持モードと荷重モードの両方において、プロセス蒸気の量に大きな相違があるにもかかわらず、排出された蒸気の画分８０におけるメタンの量は約８０モル％で維持することができ、十分に１０モル％と２５モル％の間の範囲内であり、一方において同時に、液体炭化水素生成物の流れ９０における窒素の含有量は１．０モル％に近い目標値の範囲内で維持され、１．１モル％を超えなかったことがわかる。
【０１１６】
保持モードにおいて、約１７モル％の窒素と８３モル％のメタンから成る約２．０ｋｇ/ｓのボイルオフガスがボイルオフガス供給ライン２３０を介してプロセスに加えられ、一方、荷重モードにおいて、これは約４．４ｋｇ/ｓであった。
【０１１７】
保持モードにおいて、蒸気のバイパスライン７６を通しては何らの蒸気も送られず、一方、荷重モードにおいては、ボイルオフガスの追加の流入によって生じた追加の蒸気を受け入れるために、３０％の圧縮蒸気７０が蒸気のバイパスライン７６を通して送られた。荷重モードにおける液体の再循環１３もまた、凝縮した画分の排出ライン３７における凝縮した画分について約８％から約４１％に増大した。凝縮した画分の追加の流れは、追加の再凝縮メタンの結果である。
【０１１８】
【表１】
2015501917.tif 000003
【０１１９】
【表２】
2015501917.tif 000004
【０１２０】
計算における液化装置１００として図２に示す構成を用い、これは圧縮された冷媒のライン１２０において混合冷媒を用い、その混合冷媒は表３において「１２０」と表示した欄で挙げた組成を有していた。
【０１２１】
【表３】
2015501917.tif 000005
【０１２２】
保持モードにおいて、圧縮された冷媒のライン１２０における圧力は５８バール（絶対圧）であり、荷重モードにおいてはもっと高い６１バールであった。極低温熱交換器の下方と上方のＬＭＲの管束（それぞれ１８３および１８４）における総計の圧力降下は、両者の場合において１３バールである。補助の冷媒流れの流量制御弁１３５によって生じた圧力降下は、保持モードの場合は３９バールで、荷重モードの運転においては４２バールであり、それにより、極低温熱交換器１８０のシェルの側部１８６におけるシェル圧力は、保持モードと荷重モードの両方について同じであった。
【０１２３】
補助の冷媒流れ１３２の相対的な流量は、ＬＭＲのライン１３１における合計のＬＭＲ流量の１１％からなっていた。荷重モードにおいて、これは１８％であった。また、実際の流量は保持モードの場合におけるよりも１．６倍多かったが、しかし、ＭＲ分離器１２８におけるＨＭＲとＬＭＲの間の分離は、保持モードの運転におけるよりも荷重モードの運転において少しだけＨＭＲについて有利に成された。
【０１２４】
上の実施例において、極低温の炭化水素組成物はメタンよりも重い炭化水素（Ｃ２＋炭化水素）を含まないと仮定されたが、これは、極低温の炭化水素組成物が非在来型のガス資源（例えば、コールベッドメタン（炭層ガス）、シェールガス、あるいは特定の合成物供給源）に由来する場合にあり得る。しかし、提案した方法と装置は、エタン、プロパン、ｉ-ブタン、ｎ-ブタンおよびペンタンからなる群から選択される一つ以上のものを含めて、約１５モル％までのＣ２＋炭化水素を極低温の炭化水素組成物が含む場合にも適用されるだろう。本質的に、これら追加のＣ２＋炭化水素は提案した方法と装置の機能を変化させるとは予想されない。というのは、実施例の二酸化炭素と同様に、頂部蒸気３０の中または蒸気画分排出ライン８０におけるオフガスの中にそのようなＣ２＋炭化水素は何も見いだされないと予想されるからである。
【０１２５】
当業者であれば、添付した特許請求の範囲から逸脱することなく、多くの様々なやり方で本発明を実施できることを理解するであろう。
【符号の説明】
【０１２６】
１  原料の液化生成物のライン、  ５  主減圧装置、  ６  膨張タービン、  ７  ジュール・トムソン弁、  ８  極低温の供給物のライン、  ９  最初の流れの分配器、  １０  第一の供給物のライン、  １１  第二の供給物のライン、  １３  液体再循環ライン、  １４  再循環弁、  １５  流量制御弁、  ２０  窒素抜き取り塔、  ２１  第一の入口系、  ２２  精留区画、  ２３  第二の入口系、  ２４  抜き取り区画、  ２５  環流の入口系、  ２６  頂部空間、  ２７  液体抜出しトレー、  ２８  溜めの空間、  ３０  頂部蒸気排出ライン、  ３２  流量弁、  ３３  頂部分離器、  ３４  冷却能制御器、  ３５  頂部凝縮器、  ３６  環流部分のライン、  ３７  凝縮した画分の排出ライン、  ３８  環流ポンプ、  ３９  凝縮した画分の分配器、  ４０  窒素が抜き取られた液体の排出ライン、  ４５  中間の減圧器、  ５０  末端フラッシュ分離器、  ６０  プロセス蒸気ライン、  ６４  フラッシュ蒸気のライン、  ６５  流量制御弁、  ７０  圧縮された蒸気の排出ライン、  ７１  抜き取り蒸気のライン、  ７３  流量制御弁、  ７４  外部の抜き取り蒸気供給ライン、  ７５  抜き取り蒸気の弁、  ７６  蒸気バイパスライン、  ７７  蒸気バイパス制御弁、  ７９  バイパス分配器、  ８０  蒸気画分排出ライン、  ８５  低温回収熱交換器、  ８６  低温回収流れ、  ８７  蒸気再循環ライン、  ８８  流量制御弁、  ８９  蒸気画分分配器、  ９０  液体炭化水素生成物ライン、  １００  液化装置、  １０１  主冷媒回路、  １１０  炭化水素供給ライン、  １１５  炭化水素予備冷却用熱交換器、  １２０  圧縮された冷媒のライン、  １２１  軽い冷媒の画分のライン、  １２２  重い冷媒の画分のライン、  １２４  周囲熱交換器、  １２５  主冷媒予備冷却用熱交換器、  １２８  ＭＲ分離器、  １３１  ＬＭＲのライン、  １３２  補助の冷媒流れ、  １３３  第一のＬＭＲの戻りライン、  １３４  ＬＭＲ制御弁、  １３５  流量制御弁、  １３８  第二のＬＭＲの戻りライン、  １４１  ＨＭＲのライン、  １４４  ＨＭＲ制御弁、  １５０  使用済み冷媒のライン、  １６０  主冷媒圧縮機、  １８０  極低温熱交換器、  １８１  下方の炭化水素生成物の管束、  １８２  上方の炭化水素生成物の管束、  １８３  下方のＬＭＲの管束、  １８４  上方のＬＭＲの管束、  １８５  ＨＭＲの管束、  １８６  極低温熱交換器１８０のシェル（外殻）の側部、  ２１０  極低温貯蔵タンク、  ２２０  燃焼装置、  ２３０  ボイルオフガス供給ライン、  ２３５  頂部凝縮器、  ２６０  プロセス圧縮機、  ２６１  プロセス圧縮機排出出口、  ＬＣ  レベル制御器、  ＦＣ  流量制御器、  ＰＣ  圧力制御器。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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