(57)【要約】      （修正有）【課題】冷媒流体で天然ガス流を冷却する液化天然ガス流の効率的な生成方法及び装置を提供する。【解決手段】第１冷媒流体２０を軸流コンプレッサ５に供給、軸流コンプレッサ中で第１冷媒流体を圧縮、圧縮された第１冷媒流体３０を得る工程、圧縮された第１冷媒流体を遠心コンプレッサ６に供給する工程、また第２冷媒流体４０を遠心コンプレッサ６に供給する工程、圧縮された第１冷媒流体と第２冷媒流体とを遠心コンプレッサ６で圧縮、圧縮された冷媒流体混合物５０を得、これを熱交換器１３で冷却、冷却・圧縮された冷媒流体混合物６０を得る工程、冷却・圧縮された冷媒流体混合物を少なくとも２つの流れに分離する工程、この２つの流れを熱交換器２の異なる圧力レベルにて冷却すべき天然ガス流１０と熱交換接触させて蒸発させる工程、及び前記蒸発した２つの流れから第１冷媒流体及び第２冷媒流体２０及び４０を回収する工程、を行なう。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器（２）において冷媒回路（３）中を循環する冷媒流体で流れ（１０）、特に天然ガスなどの炭化水素流を冷却する方法であって、冷媒流体の前記循環では少なくとも、
（ａ）第１冷媒流体（２０）を軸流コンプレッサ（５）に供給する工程；
（ｂ）軸流コンプレッサ（５）中で第１冷媒流体（２０）を圧縮して、圧縮された第１冷媒流体（３０）を得る工程；
（ｃ）前記圧縮された第１冷媒流体（３０）を第１圧力レベルにて第１入口（９）から遠心コンプレッサ（６）に供給する工程；
（ｄ）第２冷媒流体（４０）を前記第１圧力レベルより低い第２圧力レベルにて第２入口（１１）から遠心コンプレッサ（６）に供給する工程；
（ｅ）工程（ｃ）で供給された前記圧縮された第１冷媒流体（３０）と工程（ｄ）で遠心コンプレッサ（６）に供給された第２冷媒流体（４０）とを圧縮して、圧縮された冷媒流体混合物（５０）を得る工程；
（ｆ）工程（ｅ）で得られた前記圧縮された冷媒流体混合物（５０）を熱交換器（１３）においてクーラー流で冷却して、冷却され圧縮された冷媒流体混合物（６０）を得る工程；
（ｇ）工程（ｆ）で得られた前記冷却され圧縮された冷媒流体混合物（６０）を少なくとも２つの流れに分離する工程；
（ｈ）工程（ｇ）で得られた前記少なくとも２つの流れを熱交換器（２）の異なる圧力レベルにて冷却すべき流れ（１０）と熱交換接触させて蒸発させることで前記流れ（１０）を冷却する工程；及び
（ｉ）工程（ｈ）で蒸発した前記少なくとも２つの流れから前記第１冷媒流体及び第２冷媒流体（２０、４０）を回収する工程；
を行なう方法。
【請求項２】
工程（ｄ）で供給される第２冷媒流体（４０）の圧力レベルが工程（ａ）で供給される第１冷媒流体（２０）の圧力レベルより高い、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
工程（ａ）において第１冷媒流体（２０）を２〜５バールの範囲、好ましくは約３バールの圧力にて軸流コンプレッサ（５）に供給する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
工程（ｃ）において前記圧縮された第１冷媒流体（３０）を１２〜３０バールの範囲の圧力にて遠心コンプレッサ（６）に供給する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
工程（ｃ）において遠心コンプレッサ（６）に供給される前記圧縮された第１冷媒流体（３０）の圧力が、工程（ａ）において軸流コンプレッサ（５）に供給される第１冷媒流体（２０）の圧力の５〜７倍高く、好ましくは６倍高い、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
工程（ｄ）において第２冷媒流体（４０）を６〜１５バールの範囲の圧力にて遠心コンプレッサ（６）に供給する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
工程（ｅ）で得られた前記圧縮された冷媒流体混合物（５０）の圧力が２５〜６０バールの範囲にある、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記冷媒流体が混合冷媒からなる請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
工程（ｈ）で冷却される前記流れ（１０）を液化して液化流、特にＬＮＧなどの液化炭化水素流を得る、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
流れ（１０）、特に天然ガスなどの炭化水素流を熱交換器（２）において冷媒回路（３）中を循環する冷媒流体で冷却できて好ましくは液化天然ガス流（１００）を生成する装置（１）であって、前記冷媒回路（３）が少なくとも、
-  圧縮すべき第１冷媒流体（２０）の入口（７）と圧縮された第１冷媒流体（３０）の出口（８）とを有する軸流コンプレッサ（５）と；更に圧縮すべき前記圧縮された第１冷媒流体（３０）の第１入口（９）と圧縮すべき第２冷媒流体（４０）の第２入口（１１）と圧縮された冷媒流体混合物（５０）の出口（１２）とを有すると共に第２入口（１１）での圧力レベルが第１入口（９）での圧力レベルより低くなるよう適合している遠心コンプレッサ（６）とからなるコンプレッサ装置（４）；
-  前記圧縮された冷媒流体混合物（５０）をクーラー流で冷却することで、冷却され圧縮された冷媒流体混合物（６０）を得る熱交換器（１３）；
-  前記冷却され圧縮された冷媒流体混合物（６０）を少なくとも２つの流れ（７０、８０）に分離する分離器（３３）；
-  前記少なくとも２つの流れ（７０、８０）を異なる圧力にて蒸発させ前記流れ（１０）を冷却する熱交換器（２）；及び
-  蒸発した冷媒をコンプレッサ装置（４）に戻すための戻り管路（２０、４０）；
を備える前記装置（１）。
【請求項１１】
前記分離器がＴ型連結器からなる請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記少なくとも２つの流れを異なる圧力にて蒸発させることのできる熱交換器（２）が、少なくとも２個の熱交換器（２ａ、２ｂ）からなる熱交換器列である、請求項１０又は１１に記載の装置。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の装置において記載された冷媒回路（３）。
【請求項１４】
流れ、特に天然ガスなどの炭化水素流を冷却するための、請求項１２に記載の冷媒回路（３）の使用法。
【請求項１５】
請求項１０に記載の装置において記載のコンプレッサ装置（４）であって、
-  圧縮すべき流体（２０）の入口（７）と圧縮された流体（３０）の出口（８）とを有する軸流コンプレッサ（５）；
-  圧縮すべき流体（３０、４０）の第１入口（９）及び第２入口（１１）と圧縮された流体（５０）の出口（１２）とを有すると共に第２入口（１１）での圧力レベルが第１入口（９）での圧力レベルよりも低くなるように適合している遠心コンプレッサ（６）；
を備え、軸流コンプレッサ（５）の出口（８）が遠心コンプレッサ（６）の第２入口（１１）に連結されている、前記コンプレッサ装置（４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流れの冷却方法及び装置、特に天然ガスなどの炭化水素流の冷却方法及び装置に関する。
【０００２】
別の態様では、本発明はコンプレッサ装置、特に液化炭化水素流（例えば液化天然ガス（ＬＮＧ）流）などの液化流を生成する方法及び装置において使用する冷媒回路でのコンプレッサ装置の使用法に関する。
【背景技術】
【０００３】
例えばＬＮＧ流を生成するために炭化水素流を冷却する方法において用いられる公知の冷媒回路では、コンプレッサ装置において冷媒を連続的に圧縮し、第１熱交換器において例えば水又は空気で冷却し、第２熱交換器（通常は低温熱交換器）において膨張させ蒸発させ、少なくとも冷却すべき天然ガス流を冷媒で冷却する。第２熱交換器を出て行く使用済みの冷媒は再び圧縮、冷却、等々を行なう。
【０００４】
炭化水素流の公知の冷却方法の例がＵＳ５８２６４４４に記載されている。ＵＳ５８２６４４４は少なくとも部分的に炭化水素の混合物からなる流体又はガス状混合物、例えば天然ガスを液化する方法及び装置に関する。
【０００５】
軸流コンプレッサの最適圧力比は固定しているので、通常、公知の冷媒回路において冷媒を圧縮するのに用いられるコンプレッサ装置は、１個以上の遠心コンプレッサのみからなり、軸流コンプレッサを有さない。
【０００６】
上述したことは、冷媒の循環中に複数の低温熱交換器において複数の圧力レベルにて蒸発する混合冷媒を用いることで、異なる圧力レベルの種々の冷媒流を再圧縮のためにコンプレッサ装置に循環し戻す天然ガス流の液化においてさえ当てはまる。当然のことながら、軸流コンプレッサの最適な圧力比は固定しているので、軸流コンプレッサは複数の低温熱交換器を有する混合冷媒回路において典型的な圧力レベルを扱うのには適さない。
【特許文献１】ＵＳ５８２６４４４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
コンプレッサ装置における公知の構成を用いる場合の問題はその効率の悪さである。
【０００８】
本発明の目的は、上記問題を最小限にし、液化天然ガス流を生成するもっと効率的な方法を提供することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、代わりのコンプレッサ装置、特に天然ガス流を冷却又は液化するため複数の低温熱交換器を備えると共に混合冷媒を用いる冷媒回路において使用されるコンプレッサ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した目的又はその他の目的のうちの１つ又は複数が、本発明によって提供される方法、すなわち、熱交換器において冷媒回路中を循環する冷媒流体で流れ、特に天然ガスなどの炭化水素流を冷却する方法であって、冷媒流体の前記循環では少なくとも、
（ａ）第１冷媒流体を軸流コンプレッサに供給する工程；
（ｂ）軸流コンプレッサ中で第１冷媒流体を圧縮して、圧縮された第１冷媒流体を得る工程；
（ｃ）前記圧縮された第１冷媒流体を第１圧力レベルにて第１入口から遠心コンプレッサに供給する工程；
（ｄ）第２冷媒流体を前記第１圧力レベルより低い第２圧力レベルにて第２入口から遠心コンプレッサに供給する工程；
（ｅ）工程（ｃ）で供給された前記圧縮された第１冷媒流体と工程（ｄ）で遠心コンプレッサに供給された第２冷媒流体とを圧縮して、圧縮された冷媒流体混合物を得る工程；
（ｆ）工程（ｅ）で得られた前記圧縮された冷媒流体混合物を熱交換器においてクーラー流で冷却して、冷却され圧縮された冷媒流体混合物を得る工程；
（ｇ）工程（ｆ）で得られた前記冷却され圧縮された冷媒流体混合物を少なくとも２つの流れに分離する工程；
（ｈ）工程（ｇ）で得られた前記少なくとも２つの流れを熱交換器の異なる圧力レベルにて冷却すべき流れと熱交換接触させて蒸発させることで前記流れを冷却する工程；及び
（ｉ）工程（ｈ）で蒸発した前記少なくとも２つの流れから前記第１冷媒流体及び第２冷媒流体を回収する工程；
を行なう方法により達成される。
【００１１】
本発明は軸流コンプレッサと遠心コンプレッサとの特定の組み合わせを含む驚くほど簡単で柔軟なコンプレッサ装置を利用する。
【００１２】
本発明の重要な利点は、軸流コンプレッサが存在しているにも関わらず、様々な圧力レベルの流れから成りかつ冷媒回路中を循環させる冷媒流体を、圧縮中に驚くほど簡単で効率的な方法にて扱うことができることである。このことは、複数の低温熱交換器を有する冷媒回路において混合冷媒を用いる場合に特に有利である。
【００１３】
軸流コンプレッサを遠心コンプレッサに対して部分的に並列に配置した本発明による方法で用いられるコンプレッサ装置の別の利点は、軸流コンプレッサでの約６の圧力比を維持すると共に、コンプレッサ装置が様々な圧力レベルを有する種々の流れを扱うことができることである。
【００１４】
本発明による方法で用いられるコンプレッサ装置の別の利点は、１個の遠心コンプレッサ又は２個の遠心コンプレッサを直列で用いる場合よりも必要とされる比出力が小さいことである。
【００１５】
本発明のさらに別の利点は、軸流コンプレッサを使用することにより、コンプレッサ装置における遠心コンプレッサの任意の地点での流量が著しく低減されることである。
【００１６】
炭化水素流などの流れを冷却して例えばＬＮＧ流を生成する方法自体は公知であるので、ここで詳細には説明しない。
【００１７】
当業者は冷却されるべき流れが様々な組成を有し得るが、好ましくは炭化水素流であることを理解するであろう。この炭化水素流は冷却すべき任意の炭化水素含有流とし得るが、通常は天然ガス層又は油層から得られる天然ガス流である。或いは、この天然ガス流は、フィッシャー・トロプシュ法などの合成供給源を含めて別の供給源から得ることもできる。通常、天然ガス流は実質的にメタンから成る。好ましくはこの天然ガスは６０モル％以上のメタン、さらに好ましくは８０モル％以上のメタンを含む。供給源に依存して、天然ガスはエタン、ブタン、ペンタンなどのメタンより重い炭化水素や芳香族炭化水素等を様々な量含有し得る。この天然ガス流はまた、Ｈ２Ｏ、Ｎ２、ＣＯ２、Ｈ２Ｓ及び他の硫黄化合物などの非炭化水素を含んでもよい。必要なら、天然ガス流を冷却する前に前処理しておいてもよい。この前処理はＨ２Ｏ、ＣＯ２及びＨ２Ｓなどの不要な成分の除去、又は予冷、予備加圧などのような他の工程を含んでもよい。これらの工程は当業者にはよく知られているので、ここでは更なる説明は行なわない。
【００１８】
冷媒回路中を循環する冷媒流体は、１成分の冷媒とすることもできるし、異なる沸点を有する複数の成分を含有した混合冷媒とすることもできる。ＬＮＧの生成で使用する場合、通常、冷媒流体は窒素；メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ブタン、ペンタンなどの低級炭化水素；又は混合冷媒を形成するそれらの混合物から成る群から１又は複数が選択される。好ましくは混合冷媒が冷媒流体として用いられる。
【００１９】
工程（ａ）及び（ｄ）で供給される第１及び第２冷媒流体は特定の組成に限定されない。異なる成分又は異なる成分の混合物を含有してもよいし、同じ組成の冷媒流の一部とすることもできる。
【００２０】
天然ガス流を冷却する熱交換器は、工程（ｇ）で得られる上記少なくとも２つの流れを異なる圧力レベルにて蒸発させることができる限りは、１つの熱交換器としてもよいし、２個以上の熱交換器からなる熱交換器列としてもよいし、熱交換ゾーンとしてもよい。
【００２１】
冷却し圧縮した冷媒流体混合物について工程（ｇ）での分離は、冷媒回路中で循環する冷媒流体として１成分の冷媒を使用するか又は混合冷媒を使用するかにも依存して、様々な方法にて実行し得る。混合冷媒を用いる場合には、例えばＴ型連結器を使用してもよい。１つの成分が用いられる場合には、工程（ｆ）で得られた冷却圧縮された冷媒流体混合物が工程（ｈ）において天然ガス流を冷却するための熱交換器又は熱交換ゾーンを通過しつつ、分離が行われ得る。後者の場合には、該１成分の一部がより高い圧力レベルにて蒸発する一方、残りが同じ熱交換器又は他の熱交換器のより低圧ゾーンに送られてそこで蒸発する。
【００２２】
別の態様では、本発明は、流れ、特に天然ガスなどの炭化水素流を熱交換器において冷媒回路中を循環する冷媒流体で冷却できて随意に液化天然ガス流を生成する装置であって、前記冷媒回路が少なくとも、
-  圧縮すべき第１冷媒流体の入口と圧縮された第１冷媒流体の出口とを有する軸流コンプレッサと；更に圧縮すべき前記圧縮された第１冷媒流体の第１入口と圧縮すべき第２冷媒流体の第２入口と圧縮された冷媒流体混合物の出口とを有すると共に第２入口での圧力レベルが第１入口での圧力レベルより低くなるよう適合している遠心コンプレッサとからなるコンプレッサ装置；
-  前記圧縮された冷媒流体混合物をクーラー流で冷却することで、冷却され圧縮された冷媒流体混合物を得る熱交換器；
-  前記冷却され圧縮された冷媒流体混合物を少なくとも２つの流れに分離する分離器；
-  前記少なくとも２つの流れを異なる圧力にて蒸発させ前記流れを冷却する熱交換器；及び
-  蒸発した冷媒をコンプレッサ装置に戻すための戻り管路；
を備える前記装置を提供する。
【００２３】
好ましくは、特に混合冷媒が冷媒回路中を循環する冷媒流体である場合には、分離器がＴ型連結器からなる。
【００２４】
さらに別の態様では、本発明は本発明の装置において記載された冷媒回路、及び流れ、特に天然ガスを冷却するための該冷媒回路の使用法を提供する。
【００２５】
別の態様では、本発明は、本発明の装置において記載のコンプレッサ装置であって、
-  圧縮すべき流体の入口と圧縮された流体の出口とを有する軸流コンプレッサ；
-  圧縮すべき流体の第１入口及び第２入口と圧縮された流体の出口とを有すると共に第２入口での圧力レベルが第１入口での圧力レベルよりも低くなるように適合している遠心コンプレッサ；
を備え、軸流コンプレッサの出口が遠心コンプレッサの第２入口に連結されている、前記コンプレッサ装置を提供する。
【００２６】
本発明による冷媒回路とコンプレッサ装置は、天然ガス流の冷却に適するのみならず（好ましくは天然ガス流の冷却を対象とするが）、冷却すべき任意の流体に使用できる。
【００２７】
以下、例として非限定的な図面に関して本発明を詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
説明のため、１つの管路だけでなく、その管路中を運ばれる流れに対しても１つの参照番号を割り当てる。同じ参照番号は同じ構成要素を示す。
【００２９】
図１を参照する。図１は、冷媒回路３中を循環する混合冷媒を用いて天然ガス流１０を液化するための本発明の装置１を概略的に示す。好ましくは、混合冷媒は窒素、メタン、エタン、プロパン及びブタンのうちの２つ以上の混合物からなる。
【００３０】
図１の実施態様では冷媒流体として混合冷媒を用いているが、当業者ならばプロパンなどの単一成分の冷媒を代わりに使用できることも容易に分かるであろう。
【００３１】
装置１は、冷媒回路３中を循環する冷媒で天然ガス流１０を冷却する２個以上の熱交換器（又は熱交換ゾーン）２ａ及び２ｂから成る熱交換器列２を備える。熱交換器列２における冷却後、冷却された天然ガス流（部分的に液化されていてもよい）１００を得る。
【００３２】
当業者なら、本装置がさらに多くの熱交換器を備えて複数の工程にて天然ガス流１０を冷却して液化できることが容易に分かるであろう。例として、装置１は、予冷用の冷媒回路を有する予冷システム、主冷媒回路を有する主低温システム、及び副冷却用の冷媒回路を有する副冷却システムを備えてもよい。しかし、簡単のため、図１には１つの冷媒サイクルを有する１個の冷却システムのみ示してある。
【００３３】
また、当業者なら、天然ガス流１０を前処理して例えばＨ２Ｏ、ＣＯ２、硫黄化合物（Ｈ２Ｓなど）などのような不要な成分を除去できることが分かる。
【００３４】
冷媒回路３は軸流コンプレッサ５と遠心コンプレッサ６とから成る特定のコンプレッサ装置４を備える。必要なら、このコンプレッサ装置４は２個より多くのコンプレッサを備えてもよい。
【００３５】
軸流コンプレッサ５は圧縮すべき第１冷媒流体２０の入口７と、圧縮された第１冷媒流体３０の出口８とを備える。
【００３６】
遠心コンプレッサ６は軸流コンプレッサ５で圧縮された第１冷媒流体３０の第１入口９と、第２冷媒流体４０の第２入口１１とを備える。必要なら、軸流コンプレッサ５の出口８から出てくる流れ３０を、遠心コンプレッサ６の入口９に送る前に中間にて別の流れ（図示せず）で冷却してもよい。
【００３７】
圧縮された第１冷媒流体３０と第２冷媒流体４０とが共に遠心コンプレッサ５において圧縮され、圧縮された冷媒流体混合物５０が得られ出口１２から取り出される。
【００３８】
さらに、冷媒回路３は熱交換器１３を備え、熱交換器１３は、圧縮された冷媒流体混合物５０（入口１８から供給される）をクーラー流で冷却することで、冷却圧縮された冷媒流体混合物６０（これは出口１９から取り出す）を得る。例として、熱交換器１３は、空気又は水が冷却剤として機能する空気又は水クーラーとしてもよい。
【００３９】
圧縮された冷媒流体混合物５０を冷却する熱交換器１３の出口１９は、天然ガス冷却用の熱交換器２ａの低温側１７ａの第１入口２１ａに管路６０を介して連結されてる。
【００４０】
また、装置１は冷却圧縮した冷媒流体混合物６５を少なくとも２つの流れに分離する分離器３３を備える。図１の実施態様では、分離器３３は熱交換器列２において蒸発させるべき少なくとも２つの流れを得るためのＴ型連結器からなる。分離器３３は熱交換器２ａ（後に説明する）の第１出口３１ａと熱交換器２ｂの第１入口２１ｂとの間に配置される。これら２つの流れの一方は（流れ７０として）エキスパンダー４５ａに送られ、もう一方の流れ（流れ８０）は熱交換器２ｂの第１入口２１ｂに送られた後に（管路１１０ｂを介して）第１出口３１ｂ及びエキスパンダー４５ｂに送られる。当業者なら、熱交換器列２において異なる圧力レベルにて蒸発し得る２以上の流れを得ることができる限り、分離器３３を他の適当な場所に配置してよいことを容易に理解するであろう。好ましくは、分離器３３は熱交換器２ａの第１出口３１ａと熱交換器２ｂの第１入口２１ｂとの間のどこかに配置される。また、必要なら、冷却圧縮された冷媒流体混合物６５を２より多くの流れに分けてもよい。
【００４１】
上述したように得られた２つの流れ７０、８０が熱交換器列２において異なる場所にて異なる圧力レベルにて蒸発することで天然ガス流１０を冷却する。図１に示す実施態様では、上述した２つの流れの一方が熱交換器２ａにおいて蒸発し、もう一方が熱交換器２ｂにおいて蒸発し、その際、熱交換器２ａで蒸発する流れが、熱交換器２ｂで蒸発する流れよりも高い圧力及び温度にて蒸発する。熱交換器列２が更なる熱交換器２ｃ、２ｄ等々を備える場合には、好ましくは、夫々の流れが蒸発する温度及び圧力は熱交換器２ａから２ｂへ、それから２ｃへ、等々と進むにつれて低くなる。
【００４２】
天然ガス冷却用の熱交換器２ａ、２ｂは、天然ガス１０の入口１５ａ、１５ｂと冷却された天然ガスの出口１６ａ、１６ｂとを備えた管１４ａ、１４ｂの形状にて概略的に示された高温側を有する。管１４ａ、１４ｂは、低温側１７ａ、１７ｂに配置され、低温側１７ａ、１７ｂは天然ガス冷却用の熱交換器２ａ、２ｂのシェル側とし得る。熱交換器２ａの出口１６ａは管路７５を介して熱交換器２ｂの入口１５ｂに連結される。
【００４３】
図１の実施態様では、熱交換器２ａ、２ｂはまた、夫々の冷媒流を第１入口２１ａ、２１ｂから夫々の熱交換器を通って第１出口３１ａ、３１ｂに輸送するための導管１１０ａ、１１０ｂを備える。
【００４４】
第１出口３１ａから取り出した流れ６５は、分離器３３において流れ７０及び８０に分けられる。流れ８０は熱交換器２ｂの第１入口２１ｂに送られ、流れ７０はエキスパンダー４５ａにおいて拡張され（流れ９０として）第２入口２７ａを介して熱交換器２ａに戻され、そこで蒸発する。蒸発した流れは熱交換器２２ａの底部の第２出口２２ａにて集められる。
【００４５】
流れ８０は第１入口２１ｂにて熱交換器２ｂに供給され、流れ１１０ｂとして熱交換器を通過させて熱交換器２ｂの第１出口３１ｂにて流れ８５として取り出される。その後、流れ８５はエキスパンダー４５ｂにおいて拡張され、管路９５を介して第２入口２７ｂにて熱交換器２ｂに戻され、そこで蒸発する。蒸発した流れは熱交換器２ｂの底部の近くの第２出口２２ｂにて集められる。
【００４６】
更なる熱交換器２ｃが存在している場合には、熱交換器２ｂの出口３１ｂから取り出した流れ８５が適当な方法にて更に分割され得る。得られた流れの一方は、エキスパンダー４５ｂへの供給流として用いられ、他方の流れ（の１つ）は熱交換器２ｃへの供給流として使用できる。
【００４７】
低温側１７ａの第２出口２２は戻り導管４０によって遠心コンプレッサ６の第２入口１１に連結される。低温側１７ｂの第２出口２２ｂは戻り導管２０によって軸流コンプレッサ５の入口７に連結される。通常は、液体がコンプレッサ５、６に供給されるのを防止するために管路２０、４０中にノックアウトドラム（図示せず）が存在する。
【００４８】
通常運転中は、天然ガス１０が冷却用の熱交換器列２に供給され、熱交換器２ａ、２ｂにおいて上述した回路３中を循環する冷媒で段階的に冷却され、冷却された流体１００として熱交換器２ｂから出口１６ｂにて取り出される。
【００４９】
一般に、第２冷媒流体４０の圧力は第１冷媒流体２０よりも高い。好ましくは、第１冷媒流体２０は２〜５バールの範囲、好ましくは約３バールの圧力にて軸流コンプレッサ５に供給される。また、圧縮された第１冷媒流体３０は１２〜３０バールの範囲の圧力にて遠心コンプレッサ６に供給されるのが好ましい。遠心コンプレッサ６に供給される圧縮された第１冷媒流体３０の圧力は、軸流コンプレッサ５に供給される第１冷媒流体２０の圧力よりも５〜７倍高いこと、好ましくは約６倍高いことが更に好ましい。また、第２冷媒流体４０は６〜１５バールの範囲の圧力にて遠心コンプレッサ６に供給されること、及び圧縮された冷媒流体混合物５０の圧力は２５〜６０バールの範囲にあることが好ましい。また、圧縮された第１冷媒流体３０の圧力は第２冷媒流体４０よりも高い。
【００５０】
冷媒回路３が予冷又は液化のために使用される場合には、一般に熱交換器２ａの第１入口２１ａの温度は５０〜−５０℃の範囲にあり、熱交換器２ａの第１出口３１ａの温度は２０〜−８０℃の範囲にある。さらに、一般に熱交換器２ｂの第１入口２１ｂの温度は２０〜−８０℃の範囲にあり、熱交換器２ｂの第１出口３１ｂの温度は０〜−１１０℃の範囲にある。
【００５１】
図２は本発明によるコンプレッサ装置４を概略的に示し、図３は軸流コンプレッサと遠心コンプレッサとを直列に配置したコンプレッサ装置を示す。図２及び図３から明確に分かるように、図３のコンプレッサ装置において圧縮される冷媒流は単一の圧力を有する必要がある。換言すれば、図３の構成は、図２に示す本発明による構成４とは反対に、異なる圧力を有する異なる流れから成る冷媒流を圧縮するのには適さない。
【００５２】
以下の例を用いて本発明を更に説明する。
【００５３】
例
計算シミュレーションでは、図１のプロセス案を分子量が１８ｇ／モルの天然ガス１０ｋｇモル／秒（すなわちほぼ５ＭｔｐａのＬＮＧが最終的に生成されるのに等しい１８０ｋｇ／秒の供給量）を液化する際の予冷工程として使用した。
【００５４】
図１に示すプロセス案以外の点では、軸流コンプレッサ５の出口８と遠心コンプレッサ６の第１入口９との間で流れ３０について追加の中間冷却工程を実施した。冷却された流れ３０（コンプレッサ６の第１入口９に供給される）は、下の表２において流れ番号３５（図１では図示せず）によって示される。
【００５５】
シミュレーションでは、軸流コンプレッサＫ１４３０と遠心コンプレッサＫ１４４０の仕様を用いた。
【００５６】
表１はシミュレートした例における種々の天然ガス流の温度、圧力、流量及び相状態を示し、表２は冷媒サイクル内での種々の流れについて温度、圧力、流量及び相状態を示す。シミュレートした例では、流れ６０はメタン１．８モル％、エタン５０．８モル％、及びプロパン４７．４モル％を含む。
【００５７】
【表１】
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【００５８】
【表２】
2007192531.tif 000004
【００５９】
更なる計算から、この例において用いた予冷サイクルによって効率的な予冷サイクルが得られた。表３から分かるように、本発明によるコンプレッサ装置４が直列の２つの遠心コンプレッサで置き換えられた場合には、結合パワーが増加する（２６８．１／２７１．３×１００％＝０．９９％）。またパワーが増大する結果として、性能係数（ＣｏＰ）〔冷却すべき天然ガス及び他の流体から移動する熱（この例では１８０．５ＭＷ）と、サイクル中に使うパワー（夫々８７．６及び９０．８ＭＷ）との比として定義される〕の低下が２．０６対１．９９となる。
【００６０】
【表３】
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【００６１】
当業者なら、特許請求の範囲に記載の範囲から逸脱することなく本発明を様々に変更できることが容易に分かるであろう。例として、流れ５０を別の流れで熱交換してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】ＬＮＧ流を生成するための本発明の装置の一般的な概略流れ図である。
【図２】本発明によるコンプレッサ装置を概略的に示す。
【図３】遠心コンプレッサと軸流コンプレッサを直列に配置したコンプレッサ装置（本発明によらない）を概略的に示す。
【符号の説明】
【００６３】
１    本発明の装置
２    熱交換器列
２ａ、２ｂ  熱交換器
３    冷媒回路
４    コンプレッサ装置
５    軸流コンプレッサ
６    遠心コンプレッサ
１０  天然ガス流
１３  熱交換器
３３  分離器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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