(57)【要約】  液化天然ガス（ＬＮＧ）生成のための炭化水素処理システム及び方法を本明細書に説明する。炭化水素処理システムは、混合フルオロカーボン冷媒を使用して、天然ガスを冷却してＬＮＧを生成するように構成されたフルオロカーボン冷凍システムと、ＬＮＧから窒素を除去するように構成された窒素排除ユニット（ＮＲＵ）とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化天然ガス（ＬＮＧ）生成のための炭化水素処理システムであって、
混合フルオロカーボン冷媒を使用して、天然ガスを冷却してＬＮＧを生成するように構成されたフルオロカーボン冷凍システムと、
前記ＬＮＧから窒素を除去するように構成された窒素排除ユニット（ＮＲＵ）と、を備えている、
ことを特徴とする炭化水素処理システム。
【請求項２】
窒素冷媒を使用して、前記天然ガスを更に冷却して前記ＬＮＧを生成するように構成された窒素冷凍システムを備えている、
請求項１に記載の炭化水素処理システム。
【請求項３】
前記天然ガスを更に冷却して前記ＬＮＧを生成するように構成された自動冷凍システムを備えている、
請求項１に記載の炭化水素処理システム。
【請求項４】
前記自動冷凍システムは、複数のフラッシュドラム及び複数の膨脹デバイスを備えている、
請求項３に記載の炭化水素処理システム。
【請求項５】
前記天然ガスの少なくとも一部分が、前記ＮＲＵを通じて該天然ガスから分離された窒素流れを使用して冷却される、
請求項１に記載の炭化水素処理システム。
【請求項６】
前記フルオロカーボン冷凍システムは、単一混合冷媒サイクルを備えている、
請求項１に記載の炭化水素処理システム。
【請求項７】
前記フルオロカーボン冷凍システムは、予冷混合冷媒サイクルを備えている、
請求項１に記載の炭化水素処理システム。
【請求項８】
前記フルオロカーボン冷凍システムは、二重混合冷媒サイクルを備えている、
請求項１に記載の炭化水素処理システム。
【請求項９】
前記二重混合冷媒サイクルは、
温かい混合フルオロカーボン冷媒を使用する第１の混合冷媒サイクルと、
冷たい混合フルオロカーボン冷媒を使用する第２の混合冷媒サイクルと、備え、
前記第１の混合冷媒サイクル及び前記第２の混合冷媒サイクルは、直列に接続される、
請求項８に記載の炭化水素処理システム。
【請求項１０】
前記フルオロカーボン冷凍システムは、三重混合冷媒サイクルを備えている、
請求項１に記載の炭化水素処理システム。
【請求項１１】
前記フルオロカーボン冷凍システムは、前記天然ガスと前記混合フルオロカーボン冷媒の間の間接熱交換を通じて該天然ガスの冷却を可能にするように構成された熱交換器を備えている、
請求項１に記載の炭化水素処理システム。
【請求項１２】
前記フルオロカーボン冷凍システムは、
前記混合フルオロカーボン冷媒を圧縮して圧縮混合フルオロカーボン冷媒を提供するように構成された圧縮機と、
前記圧縮混合フルオロカーボン冷媒を冷却して冷却混合フルオロカーボン冷媒を提供するように構成された冷却機と、
前記冷却混合フルオロカーボン冷媒との間接熱交換を通じて前記天然ガスを冷却するように構成された熱交換器と、備えている、
請求項１に記載の炭化水素処理システム。
【請求項１３】
炭化水素露点制御のために前記天然ガスを冷却するように構成される、
請求項１に記載の炭化水素処理システム。
【請求項１４】
天然ガス液体抽出のために前記天然ガスを冷却するように構成される、
請求項１に記載の炭化水素処理システム。
【請求項１５】
二酸化炭素及び重質ガスからメタン及び軽質ガスを分離するように構成される、
請求項１に記載の炭化水素処理システム。
【請求項１６】
液化石油ガス生成ストレージのために炭化水素を調製するように構成される、
請求項１に記載の炭化水素処理システム。
【請求項１７】
還流流れを凝縮するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の炭化水素処理システム。
【請求項１８】
液化天然ガス（ＬＮＧ）生成の方法であって、
混合フルオロカーボン冷媒を使用してフルオロカーボン冷凍システム内で天然ガスを冷却してＬＮＧを生成する段階と、
窒素排除ユニット（ＮＲＵ）内で前記ＬＮＧから窒素を除去する段階と、を備えている、
ことを特徴とする方法。
【請求項１９】
窒素冷媒を使用して窒素冷凍システム内で前記天然ガスを更に冷却して前記ＬＮＧを生成する段階を含む、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
自動冷凍システム内で前記天然ガスを更に冷却して前記ＬＮＧを生成する段階を含む、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記ＮＲＵを通じて前記天然ガスから分離された窒素流れを使用して該天然ガスの少なくとも一部分を冷却する段階を含む、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記フルオロカーボン冷凍システム内で前記天然ガスを冷却する段階は、
前記混合フルオロカーボン冷媒を圧縮して圧縮混合フルオロカーボン冷媒を提供する段階と、
冷却流体との間接熱交換によって前記圧縮混合フルオロカーボン冷媒を冷却して冷却混合フルオロカーボン冷媒を提供する段階と、
前記冷却混合フルオロカーボン冷媒を熱交換区域に送る段階と、
前記熱交換区域内で前記天然ガスを前記冷却混合フルオロカーボン冷媒と熱交換する段階と、を含む、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
液化天然ガス（ＬＮＧ）の形成のための炭化水素処理システムであって、
混合フルオロカーボン冷媒を使用して天然ガスを冷却するように構成された混合冷媒サイクルであって、該天然ガスと該混合フルオロカーボン冷媒の間の間接熱交換を通じて該天然ガスの冷却を可能にするように構成された熱交換器を含む前記混合冷媒サイクルと、
前記天然ガスから窒素を除去するように構成された窒素排除ユニット（ＮＲＵ）と、
前記天然ガスを冷却して前記ＬＮＧを生成するように構成されたメタン自動冷凍システムと、備えている、
ことを特徴とする炭化水素処理システム。
【請求項２４】
前記混合フルオロカーボン冷媒は、２つ又はそれよりも多くのハイドロフルオロカーボン冷媒の混合物を含む、
請求項２３に記載の炭化水素処理システム。
【請求項２５】
前記ＮＲＵを通じて前記天然ガスから分離された窒素流れが、該天然ガスの少なくとも一部分を冷却するのに使用される、
請求項２３に記載の炭化水素処理システム。
【請求項２６】
前記メタン自動冷凍システムは、複数の膨脹デバイス及び複数のフラッシュドラムを備えている、
請求項２３に記載の炭化水素処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願への相互参照〕
本出願は、「液化天然ガス生成」という名称の２０１３年１月２４日出願の米国特許仮出願第６１／７５６，３２２号の利益を主張するものであり、その全体は、引用によって本明細書に組み込まれている。
【０００２】
本発明の技術は、一般的に、炭化水素回収及び処理工程の分野に関し、より具体的には、混合フルオロカーボン冷媒を使用する冷凍工程を通じた液化天然ガス（ＬＮＧ）生成の方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
この節は、本発明の技術の例示的実施形態に関連付けることができる当業技術の様々な態様を導入することを意図している。この考察は、本発明の技術の特定の態様のより良い理解を容易にするフレームワークを提供するのを補助すると考えられる。従って、この節は、必ずしも従来技術の受容としてではなく、この観点から読むべきであることを理解しなければならない。
【０００４】
天然ガス加工及び液化に使用される多くの低温冷凍システムは、外部冷凍を提供する炭化水素成分を含む単一成分冷媒又は混合冷媒（ＭＲ）の使用に依存する。例えば、液化天然ガス（ＬＮＧ）は、供給ガスから抽出された炭化水素成分を含む混合冷媒を使用して生成することができる。そのような炭化水素成分は、メタン、エタン、エチレン、及びプロパンなどを含む場合がある。
【０００５】
Ｆｏｇｌｉｅｔｔａ他に付与された米国特許第６，４１２，３０２号明細書は、液化天然ガス流れを生成するための工程を説明している。この工程は、独立冷凍サイクルに使用される第１及び第２の膨張冷媒との熱交換接触によって加圧天然ガス供給流れの少なくとも一部分を冷却する段階を含む。第１の膨張冷媒は、メタン、エタン、及び処理かつ加圧された天然ガスから選択されるが、第２の膨張冷媒は窒素である。従って、そのような技術は、可燃性である炭化水素を含む冷媒の使用に依存する。
【０００６】
Ｒｏｂｅｒｔｓ他による米国特許出願公開第２０１０／０２８１９１５号明細書は、天然ガス流れを液化するためのシステム及び方法を説明している。脱水天然ガス流れは、ＨＦＣ冷媒から構成される予冷クーラントを使用する予冷却装置において予冷却される。予冷脱水天然ガス流れは、次に、蒸発炭化水素混合冷媒クーラントに対して間接熱交換を通じて主熱交換器において冷却されてＬＮＧを生成する。混合冷媒クーラントは、エタン、メタン、窒素、及び３モル％未満又はそれに等しいプロパンを含む。従って、そのような技術は、炭化水素を含む冷媒の使用にも依存する。
【０００７】
Ｂａｒｃｌａｙ他による米国特許出願公開第２０１２／００４７９４３号明細書は、天然ガス供給物の沖合液化の工程を説明している。この工程は、天然ガス供給物を第１の温度で２相冷媒と接触させる段階、天然ガス供給物を第２の温度で第１の気体冷媒と接触させる段階、及び天然ガス供給物を第３の温度で第２の気体冷媒と接触させる段階を含む。冷凍した天然ガス供給物は、次に、膨脹デバイスを使用して膨張され、フラッシュガス流れ及び液化天然ガス流れを形成する。２相冷媒は、Ｒ５０７又はＲ１３４ａ又はこれらの混合物のような市販冷媒とすることができる。第１の気体冷媒は、窒素とすることができる。第２の気体冷媒は、天然ガス供給物から回収されたフラッシュガス流れとすることができる。２相冷媒は、供給ガス冷却機において天然ガス供給物を冷却して部分的に凝縮するのに使用されるが、第１及び第２の気体冷媒は、主極低温熱交換器において天然ガス供給物を冷却して凝縮するのに使用される。従って、そのような技術は、天然ガス供給物から抽出された炭化水素成分を含む冷媒の使用に依存する。
【０００８】
Ｗｅｎｇに付与された米国特許第６，６３１，６２５号明細書は、超低温冷凍システムのための冷媒混合物の非ハイドロクロロフルオロカーボン（非ＨＣＦＣ）設計を説明している。非ＨＣＦＣ冷媒混合物は、主として、ハイドロクロロフルオロカーボン（ＨＦＣ）冷媒及び炭化水素から構成される。従って、そのような技術は、炭化水素を含む冷媒の使用にも依存する。更に、天然ガス加工又は液化のためのそのような冷媒混合物の使用は開示されていない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態は、液化天然ガス（ＬＮＧ）生成のための炭化水素処理システムを提供する。炭化水素処理システムは、混合フルオロカーボン冷媒を使用して天然ガスを冷却してＬＮＧを生成するように構成されたフルオロカーボン冷凍システムと、ＬＮＧから窒素を除去するように構成された窒素排除ユニット（ＮＲＵ）とを備えている。
【００１０】
別の実施形態は、液化天然ガス（ＬＮＧ）生成の方法を提供する。本方法は、混合フルオロカーボン冷媒を使用してフルオロカーボン冷凍システム内で天然ガスを冷却してＬＮＧを生成する段階と、窒素排除ユニット（ＮＲＵ）においてＬＮＧから窒素を除去する段階とを含む。
【００１１】
別の実施形態は、液化天然ガス（ＬＮＧ）の形成のための炭化水素処理システムを提供する。炭化水素処理システムは、混合フルオロカーボン冷媒を使用して天然ガスを冷却するように構成された混合冷媒サイクルを備え、混合冷媒サイクルは、天然ガスと混合フルオロカーボン冷媒の間の間接熱交換を通じた天然ガスの冷却を可能にするように構成された熱交換器を備えている。炭化水素処理システムはまた、天然ガスから窒素を除去するように構成された窒素排除ユニット（ＮＲＵ）と、天然ガスを冷却してＬＮＧを生成するように構成されたメタン自動冷凍システムとを備えている。
【００１２】
本発明の技術の利点は、以下の詳細説明及び添付図面を参照してより良く理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】単一ステージ冷凍システムのプロセス流れ図である。
【図２】エコノマイザを含む２ステージ冷凍システムのプロセス流れ図である。
【図３】熱交換器エコノマイザを含む単一ステージ冷凍システムのプロセス流れ図である。
【図４】液化天然ガス（ＬＮＧ）生成システムのプロセス流れ図である。
【図５】単一混合冷媒（ＳＭＲ）サイクルを含む炭化水素処理システムのプロセス流れ図である。
【図６】窒素冷凍システムを追加した図５の炭化水素処理システムのプロセス流れ図である。
【図７】メタン自動冷凍システムを追加した図５の炭化水素処理システムのプロセス流れ図である。
【図８】予冷ＳＭＲサイクルを含む炭化水素処理システムのプロセス流れ図である。
【図９】二重混合冷媒（ＤＭＲ）サイクルを含む炭化水素処理システムのプロセス流れ図である。
【図１０Ａ】ＳＭＲサイクル、ＮＲＵ、及びメタン自動冷凍システムを含む炭化水素処理システムのプロセス流れ図である。
【図１０Ｂ】ＳＭＲサイクル、ＮＲＵ、及びメタン自動冷凍システムを含む炭化水素処理システムのプロセス流れ図である。
【図１１Ａ】エコノマイズ化ＤＭＲサイクル、ＮＲＵ、及びメタン自動冷凍システムを含む炭化水素処理システムのプロセス流れ図である。
【図１１Ｂ】エコノマイズ化ＤＭＲサイクル、ＮＲＵ、及びメタン自動冷凍システムを含む炭化水素処理システムのプロセス流れ図である。
【図１２】混合フルオロカーボン冷媒を使用する天然ガス流れからのＬＮＧの形成の方法のプロセス流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の詳細な説明において、本発明の技術の特定の実施形態を説明する。しかし、以下の説明が本発明の技術の特定の実施形態又は特定の使用に特定である限り、これは、例示的な目的だけのためであり、単に例示的な実施形態の説明を提供するに過ぎないことを意図している。従って、この技術は、本明細書に説明する特定の実施形態に限定されることなく、むしろ特許請求の範囲の思想及びこの範囲に含まれる全ての代替物、修正物、及び均等物を含む。
【００１５】
最初に、参照しやすいように、この出願に使用する、ある一定の用語及びこの関連に使用される時のそれらの意味を説明する。本明細書に使用する用語が本明細書で定義されていない限り、それには、少なくとも１つの文献又は発行済み特許に反映されているような用語が与えられたとき、当業者が有する最も広い定義を与えるべきである。更に、本発明の技術は、同じか又は同様の目的に寄与する全ての均等物、同義語、新しい展開、及び用語又は技術は特許請求の範囲にあると考えられるので、本明細書に示す用語の使用によって限定されない。
【００１６】
本明細書に使用する時に、「自動冷凍」は、生成物流れの一部分が冷凍目的に使用される工程を意味する。これは、冷凍機能を提供する目的のために最終冷却前に僅かな生成物流れを抽出することによって達成される。この抽出された流れは、バルブ又は膨張機の中で膨張し、膨張の結果、流れの温度が低下する。この流れは、熱交換器において生成物流れを冷却するのに使用される。この流れは、熱交換後に再び圧縮され、供給ガス流れと配合される。この工程は、開放サイクル冷凍としても公知である。
【００１７】
これに代えて、「自動冷凍」は、流体が圧力の低下により冷却される工程を意味する。液体の場合に、自動冷凍は、圧力の低下に対応する蒸発による液体の冷却を意味する。より具体的には、液体の一部分は、それが絞りデバイスを通過する間に圧力の低下を受ける時に蒸気に「フラッシュ」即ち急蒸発される。その結果、蒸気及び残留液体の両方は、低下した圧力で液体の飽和温度まで冷却される。例えば、本明細書に説明する実施形態により、天然ガスの自動冷凍は、熱が蒸発損の間に失われる時に天然ガスが冷却されるように、その沸点に天然ガスを維持することによって実施することができる。この工程はまた、「フラッシュ蒸発」とも呼ばれる場合がある。
【００１８】
物質の「沸点」又は「ＢＰ」は、液体の蒸気圧が液体を取り囲む圧力に等しく、従って、液体が蒸気に変化する温度である。物質の「標準沸点」又は「ＮＢＰ」は、１気圧、すなわち、１０１．３キロパスカル（ｋＰａ）の圧力での沸点である。
【００１９】
「圧縮機」は、流れの圧力を増加させることができるあらゆるユニット、デバイス、又は装置を含む。これは、単一圧縮工程又は段階を有する圧縮機、又は多段圧縮工程又は段階、より具体的には、単一ケーシング又はシェル内の多段圧縮機を有する圧縮機を含む。圧縮される蒸発した流れは、異なる圧力で圧縮機に提供することができる。例えば、炭化水素冷却工程の一部の段又は段階は、並列、直列、又は両方での２つ又はそれよりも多くの冷媒圧縮機を伴う場合がある。本発明の技術は、特にあらゆる冷凍サイクルにおいて１つ又は複数の圧縮機のタイプ又は配置又はレイアウトによって制限されない。
【００２０】
本明細書に使用する時に、「冷却」は、あらゆる適切な量によるなどの物質の温度及び／又は内部エネルギの下降及び／又は低下を広く意味する。冷却は、少なくとも約１℃、少なくとも約５℃、少なくとも約１０℃、少なくとも約１５℃、少なくとも約２５℃、少なくとも約５０℃、及び／又は少なくとも約１００℃などの温度低下を含むことができる。冷却は、蒸気発生、温水加熱、冷却水、空気、冷媒、他のプロセス流れ（統合）、及びこれらの組合せのようなあらゆる適切なヒートシンクを使用することができる。１つ又はそれよりも多くの冷却源は、望ましい出口温度に達するように組み合わせることができ、及び／又はカスケードすることができる。冷却段階は、あらゆる適切なデバイス及び／又は機器を有する冷却ユニットを使用することができる。一実施形態により、冷却は、１つ又はそれよりも多くの熱交換器のような間接熱交換器を含むことができる。熱交換器は、シェル及びチューブ、ろう付けアルミニウム、及び／又は螺旋巻回などのようなあらゆる適切な設計を含むことができる。これに代えて、冷却は、蒸発性（蒸発の熱）冷却、顕熱冷却、及び／又は直接にプロセス流れの中に噴霧する液体のような直接熱交換を使用することができる。
【００２１】
「極低温度」は、約−５０℃又はそれよりも低い温度を意味する。
【００２２】
本明細書に使用する時に、用語「デエタナイザ」及び「デメタナイザ」は、天然ガス流れ内の成分を分離するのに使用することができる蒸留カラム又は塔を意味する。例えば、デメタナイザを使用してエタン及びより重い成分からメタン及び他の揮発性成分を分離する。メタン留分は、典型的には、窒素又はＣＯ2などのような少量の不活性ガスを含有する精製ガスとして回収される。
【００２３】
「ペルフルオロカーボン」又は「ＰＦＣ」とも呼ばれる「フルオロカーボン」は、Ｆ及びＣ原子を含む分子である。フルオロカーボンは、Ｆ−Ｃ結合、種の炭素原子の数によってはＣ−Ｃ結合を有する。フルオロカーボンの例は、ヘキサフルオロエタン（Ｃ2Ｆ6）を含む。「ハイドロフルオロカーボン」又は「ＨＦＣ」は、Ｈ、Ｆ、及びＣ原子を含む特定のタイプのフルオロカーボンである。ハイドロフルオロカーボンは、Ｈ−Ｃ及びＦ−Ｃ結合、種の炭素原子の数によってはＣ−Ｃ結合を有する。ハイドロフルオロカーボンの一部の例は、類似の化学構造の他の成分の中でもフルオロホルム（ＣＨＦ3）、ペンタフルオロエタン（Ｃ2ＨＦ5）、テトラフルオロエタン（Ｃ2Ｈ2Ｆ4）、ヘプタフルオロプロパン（Ｃ3ＨＦ7）、ヘキサフルオロプロパン（Ｃ3Ｈ2Ｆ6）、ペンタルフオロプロパン（Ｃ3Ｈ3Ｆ5）、及びテトラフオロプロパン（Ｃ3Ｈ4Ｆ4）を含む。不飽和結合を有するハイドロフルオロカーボンは、「ハイドロフルオロオレフィン」又は「ＨＦＯ」と呼ばれる。ＨＦＯは、典型的には、不飽和結合の存在により、ＨＦＣよりも反応性及び可燃性である。しかし、ＨＦＯはまた、典型的には、環境においてＨＦＣよりも速く分解する。
【００２４】
用語「ガス」は、「蒸気」と同義的に使用され、液体又は固体状態とは区別されるような気体状態の物質、又は気体状態の物質の混合物として定義される。同様に、用語「液体」は、気体又は固体状態とは区別されるような液体状態の物質又は物質の混合物を意味する。
【００２５】
用語「温室効果ガス」は、広くは、熱赤外線範囲の輻射を吸収及び／又は放出することができる大気中のガス又は蒸気を意味する。例は、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、メタン、エタン、プロパン、オゾン、硫化水素、硫黄酸化物、窒素酸化物、ハロカーボン、クロロフルオロカーボンなどを含む。発電所、製油所、及び他のエネルギ変換施設は、大気に放出される温室効果ガスの大きい供給源になりがちである。理論に束縛されるものではないが、温室効果ガスは、大気中に捕捉される太陽輻射及びエネルギを受け入れ及び／又は保持すると考えられる。これは、平均球大気温度及び他の気候変動の増大をもたらす場合がある。
【００２６】
ガスの「地球温暖化係数」又は「ＧＷＰ」は、どれだけ大気中の熱をガスが捕捉するかの相対的尺度である。ＧＷＰは、問題になっている一定の質量のガスによって捕捉された熱の量を同様の質量の二酸化炭素によって捕捉された熱の量と比較する。ＧＷＰは、２０、１００、又は５００年のような特定の時間間隔にわたって計算される。ＧＷＰは、１の標準ＧＷＰを有する二酸化炭素の係数として表される。例えば、メタンの２０年のＧＷＰ、すなわち、ＧＷＰ20は７２である。これは、同じ質量のメタン及び二酸化炭素が大気の中に導入される場合に、メタンは、次の２０年にわたって二酸化炭素よりも７２倍多い熱を捕捉することになることを意味する。
【００２７】
「熱交換器」は、広くは、特にあらゆる構造、例えば一般的に熱交換器と呼ばれるデバイスを含む一方の媒体から別の媒体に熱を伝えることができるあらゆるデバイスを意味する。熱交換器は、「直接熱交換器」及び「間接熱交換器」を含む。従って、熱交換器は、シェル及びチューブ、螺旋、ヘアピン、コア、コア及びケトル、二重パイプ、ろう付けアルミニウム、螺旋巻回、又はいずれかの他のタイプの公知の熱交換器とすることができる。「熱交換器」はまた、１つ又はそれよりも多くの流れの通路がそこを通ることを可能にし、冷媒の１つ又はそれよりも多くのラインと１つ又はそれよりも多くの供給流れとの間の直接又は間接熱交換に影響を及ぼすようになっているあらゆる円柱、塔、ユニット、又は他の配置を意味することができる。
【００２８】
「炭化水素」は、主として水素と炭素元素とを含む有機化合物であるが、窒素、硫黄、酸素、金属、又はどのような数の他の元素も少量存在する場合がある。本明細書に使用する時に、炭化水素は、一般的に、天然ガス、オイル、又は化学工程施設で見られる化合物を意味する。
【００２９】
「液化天然ガス」又は「ＬＮＧ」は、一般的に、高い割合のメタンを含むことが公知の天然ガスである。しかし、ＬＮＧはまた、微量の他の成分を含むことができる。他の元素又は化合物は、以下に限定されるものではないが、１つ又は２以上の成分（例えば、ヘリウム）又は不純物（例えば、水及び／又は重質炭化水素）を除去するように処理され、次に、冷却することによってほとんど大気圧で液体に凝縮されるエタン、プロパン、ブタン、二酸化炭素、窒素、ヘリウム、硫化水素、又はその組合せを含むことができる。
【００３０】
「液化石油ガス」又は「ＬＰＧ」は、一般的に、精製した原油から導出されるプロパン、ブタン、及び他の軽質炭化水素の混合物を意味する。常温で、ＬＰＧはガスである。しかし、ＬＰＧは、冷却されるか又は圧力を受けて貯蔵及び輸送を容易にすることができる。
【００３１】
物質の「融点」又は「ＭＰ」は、物質の固体及び液体の形態が平衡状態で存在することができる温度である。熱が物質の固体の形態に印加される時に、その温度は、融点に達するまで上昇することになる。次に、加熱により、温度変化なしに、物質は、固体から液体の形態に変換されることになる。物質全体が溶融した状態で、加熱は、物質の液体の形態の温度を上昇させることになる。
【００３２】
「混合冷媒工程」又は「ＭＲ工程」は、以下に限定されるものではないが、「単一混合冷媒」又は「ＳＭＲ」サイクル、炭化水素予冷ＭＲサイクル、「二重混合冷媒」又は「ＤＭＲ」サイクル、及び「三重混合冷媒」又は「ＴＭＲ」サイクルを含むことができる。一般的に、ＭＲは、炭化水素及び／又は非炭化水素成分を含むことができる。ＭＲ工程は、少なくとも１つの混合成分冷媒を使用するが、更に、１つ又はそれよりも多くの純粋成分冷媒を使用することもできる。
【００３３】
「天然ガス」は、原油田から又は地下ガス担持地層から得られる多成分ガスを意味する。天然ガスの組成及び圧力は、有意に変化する可能性がある。典型的な天然ガス流れは、主要成分としてメタン（ＣＨ4）を含有し、すなわち、天然ガス流れの５０モル％よりも多くは、メタンである。天然ガス流れはまた、エタン（Ｃ2Ｈ6）、より高分子量の炭化水素（例えば、Ｃ3−Ｃ20炭化水素）、１つ又はそれよりも多くの酸性ガス（例えば、二酸化炭素又は硫化水素）、又はあらゆるこれらの組合せを含有することができる。天然ガスはまた、水、窒素、硫化鉄、ワックス、原油、又はあらゆるこれらの組合せのような少量の汚染物質を含有する可能性がある。天然ガス流れは、毒物として作用する場合がある化合物を除去するように、実施形態において使用する前に実質的に精製することができる。
【００３４】
本明細書に使用する時に、「天然ガス液」又は「ＮＧＬ」は、例えば、その成分が、典型的には、メタンよりも重く、天然ガスから凝縮される炭化水素の混合物を意味する。ＮＧＬ流れの炭化水素成分の一部の例は、エタン、プロパン、ブタン、及びペンタン異性体、ベンゼン、トルエン、及び他の芳香族化合物を含む。
【００３５】
「窒素排除ユニット」又は「ＮＲＵ」は、天然ガス供給流れを受け入れ、実質的に純粋な生成物流れ、例えば、約３０％〜９９％のＮ2を含む販売可能なメタン流れ及び窒素流れを生成するように構成されたあらゆるシステム又はデバイスを意味する。ＮＲＵのタイプの例は、極低温蒸留、圧力スイング吸着（ＰＳＡ）、膜分離、希薄オイル吸収、及び溶剤吸収を含む。
【００３６】
化学化合物の「オゾン層破壊係数」又は「ＯＤＰ」は、それが引き起こすオゾン層に対する劣化の相対量であり、トリクロロフルオロメタン、すなわち、Ｒ−１１は、１．０のＯＤＰで固定される。クロロジフルオロメタン、すなわち、例えば、Ｒ−２２は、０．０５５のＯＤＰを有する。Ｒ−３２のような多くのＨＦＣは、ゼロに近いＯＤＰを有する。
【００３７】
冷凍システムにおける「冷媒成分」は、蒸発によるより低い温度及び圧力で熱を吸収することになり、凝縮によるより高い温度及び圧力で廃熱することになる。例示的な冷媒成分は、以下に限定されるものではないが、１から５の炭素原子、窒素、塩素化炭化水素、フッ素化炭化水素、他のハロゲン化炭化水素、希ガス、及びこれらの混合物又は組合せを有するアルカン、アルケン、及びアルキンを含むことができる。
【００３８】
冷媒成分は、多くの場合に、単一成分冷媒を含む。単一ハロゲン化炭化水素を有する単一成分冷媒は、その化学組成を反映する２又は３の数の関連「Ｒ−」表示を有する。その数に９０を追加することで、それぞれ、炭素、水素、及びフッ素原子の数を表す３桁を与える。３つの数を有する冷媒の第１の桁は、分子中の炭素原子の数よりも少ない１単位である。分子が１つの炭素原子のみを含む場合に、第１の桁は省略される。第２の桁は、分子中の水素原子の数よりも多い１単位である。第３の桁は、分子中のフッ素原子の数に等しい。説明していない残りの結合は、塩素原子によって占められる。小文字の接尾辞「ａ」、「ｂ」、又は「ｃ」は、次第に非対称になる異性体を示している。特別な場合として、Ｒ−４００系は共沸配合物で構成され、Ｒ−５００系は共沸配合物から構成される。右端の桁は、業界団体ＡＳＨＲＡＥによって任意に割り当てられる。
【００３９】
物質の量又は全量、又はその特定の特性に関連して使用する時の「実質的」は、材料又は特性を提供するように意図された効果を与えるのに十分である量を意味する。許容偏差の正確な程度は、一部の場合に特定の状況に依存する場合がある。
【００４０】
概観
本明細書に説明する実施形態は、炭化水素処理システムを提供する。炭化水素処理システムは、天然ガスからＬＮＧを生成する冷凍システムを含む。冷凍システムは、混合フルオロカーボン冷媒を利用して天然ガスを冷却するフルオロカーボン冷凍システムを含む。冷凍システムはまた、窒素冷凍システム及び／又はメタン自動冷凍システムを含むことができ、これらを使用して、天然ガスを更に冷却してＬＮＧを生成することができる。これに加えて、炭化水素処理システムは、ＮＲＵを含むことができ、ＮＲＵを使用して窒素を天然ガスから除去することができる。一部の実施形態において、ＮＲＵにより天然ガスから除去された窒素を使用して、天然ガスに追加の冷却を提供する。
【００４１】
炭化水素処理システムは、当業者に公知のどのような数のシステムも含む。炭化水素生成及び処理工程は、以下に限定されるものではないが、ＮＧＬ抽出のための冷却天然ガス、炭化水素露点制御のための冷却天然ガス、ＣＯ2除去のための冷却天然ガス、ＬＰＧ生成ストレージ、デエタナイザ又はデメタナイザにおける還流の凝縮、及びＬＮＧを生成する天然ガス液化を含む。
【００４２】
多くの冷凍サイクルを使用して炭化水素を処理しているが、ＬＮＧ液化プラントに使用される１つのサイクルは、カスケードサイクルであり、カスケードサイクルは、ガスの温度を液化温度まで漸次的に低下させるように配置された熱交換器中の複数の単一成分冷媒を使用する。ＬＮＧ液化プラントに使用される別のサイクルは、特別に設計された交換器において多成分冷媒を使用する多成分冷凍サイクルである。これに加えて、ＬＮＧ液化プラントに使用される別のサイクルは、対応する温度の低下によって供給ガス圧から低圧までガスを膨張させる膨張機サイクルである。天然ガス液化サイクルはまた、これらの３つのサイクルの変形又は組合せを使用することができる。
【００４３】
ＬＮＧは、冷凍及び液化技術によって供給ガスから調製される。任意的な段階は、凝縮除去、ＣＯ2除去、脱水、水銀除去、窒素剥離、Ｈ2Ｓ除去などを含む。液化後に、ＬＮＧは、販売又は輸送のためにタンカーに貯蔵又は装荷することができる。従来の液化工程は、「ＡＰＣＩプロパン」予冷混合冷媒、Ｃ３ＭＲ、ＤＵＡＬ  ＭＲ、「フィリップス最適化カスケード」、「プリコＳＭＲ」、ＴＥＡＬ二重圧力混合冷媒、「リンデ／スタトイル」多流体カスケード、「アクセンス  ＤＭＲ」、「エクソンモービルの強化混合冷媒（ＥＭＲ）」、及び「シェル」工程Ｃ３ＭＲ及びＤＭＲを含むことができる。
【００４４】
二酸化炭素除去、すなわち、ＣＯ2及び重質ガスからのメタン及び軽質ガスの分離は、エクソンモービル・コーポレーションから入手可能な「凍結域制御」技術のような極低温蒸発工程で達成することができる。
【００４５】
本明細書に説明する方法及びシステムは、天然ガスからのＬＮＧの形成に関して説明されるが、本方法及びシステムはまた、様々な他の目的に使用することができる。例えば、本明細書に説明する方法は及びシステムを使用して、炭化水素露点制御のために天然ガスを冷却し、天然ガス液（ＮＧＬ）抽出を行い、ＣＯ2及び重質ガスからメタン及び軽質ガスを分離し、ＬＰＧ生成のために炭化水素を調製し、又は中でもデエタナイザ及び／又はデメタナイザにおいて還流流れを凝縮することができる。
【００４６】
冷媒
本明細書に説明する実施形態によって利用される冷媒は、混合冷媒とすることができ、各混合冷媒は、２つ又はそれよりも多くの単一成分及び／又は多成分冷媒を含むことができる。冷媒は、現場で移入して貯蔵することができ、又はこれに代えて、冷媒の成分の一部は、典型的には、炭化水素処理システムと一体化した蒸留工程によって現場で調製することができる。様々な実施形態において、本明細書に説明する実施形態によって利用される混合冷媒は、ＨＦＣのようなフルオロカーボン（ＦＣ）を含む。例示的な冷媒は、デュポン・コーポレーションから市販されており、冷媒のＩＳＥＯＮ（登録商標）群、冷媒のＳＵＶＡ（登録商標）群、冷媒のＯＰＴＥＯＮ（登録商標）群、及び冷媒のＦＲＥＯＮ（登録商標）群を含む。
【００４７】
多成分冷媒は、市販されている。例えば、Ｒ−４０１Ａは、Ｒ−３２、Ｒ−１５２ａ、及びＲ−１２４のＨＣＦＣ配合物である。Ｒ−４０４Ａは、５２重量％のＲ−１４３ａ、４４重量％のＲ−１２５、及び４重量％のＲ−１３４ａのＨＦＣ配合物である。Ｒ−４０６Ａは、５５重量％のＲ−２２、４重量％のＲ−６００ａ、及び４１重量％のＲ−１４２ｂの配合物である。Ｒ−４０７Ａは、２０重量％のＲ−３２、４０重量％のＲ−１２５、及び４０重量％のＲ−１３４ａのＨＦＣ配合物である。Ｒ−４０７Ｃは、Ｒ−３２、Ｒ−１２５、及びＲ−１３４ａのハイドロフルオロカーボン配合物である。Ｒ−４０８Ａは、Ｒ−２２、Ｒ−１２５、及びＲ−１４３ａのＨＣＦＣ配合物である。Ｒ−４０９Ａは、Ｒ−２２、Ｒ−１２４、及びＲ−１４２ｂのＨＣＦＣ配合物である。Ｒ−４１０Ａは、Ｒ−３２及びＲ−１２５の配合物である。Ｒ−５００は、７３．８重量％のＲ−１２及び２６．２の重量％のＲ−１５２ａの配合物である。Ｒ−５０２は、Ｒ−２２及びＲ−１１５の配合物である。Ｒ−５０８Ｂは、Ｒ−２３及びＲ−１１６の配合物である。本明細書に説明する実施形態によって使用することができる特定の冷媒に関するより特定の情報は、表１で以下に示されている。
【００４８】
表１に示す冷媒の全てに対するオゾン層破壊係数は、ゼロに等しい。表示１に示す「安全群」は、ＡＳＨＲＡＥ表示である。「Ａ」の表示は、冷媒に対する「業務上露出限界（ＯＥＬ）」が４００百万分率（ｐｐｍ）よりも高いことを示している。「Ｂ」の表示は、冷媒に対するＯＥＬが４００ｐｐｍよりも低いことを示している。「１」の数は、冷媒が不燃性であることを示している。「２」の数は、冷媒が僅かに不燃性であることを示し、「３」の数は、冷媒が非常に可燃性であることを示している。接尾辞「Ｌ」は、冷媒が非常に遅い火炎伝播速度を有することを示している。
【００４９】
本明細書に説明する実施形態は、表１に挙げた冷媒の使用に限定されない。むしろ、いずれかの他の適切なタイプの不燃性冷媒又はこれらの混合物も、本明細書に説明する実施形態によって使用することができる。例えば、あらゆる適切なタイプのＨＦＣ、ＨＦＯ、及び／又は不活性化合物を組み合わせて、本明細書に説明する実施形態によって混合冷媒を形成することができる。
【００５０】
（表１）
表１：冷媒
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【００５１】
本明細書に説明する実施形態により、混合冷媒に対するフルオロカーボンの特定の選択は、望ましい冷凍機温度に依存する。天然ガスは、液化して−１６２℃でＬＮＧを形成する。従って、ＬＮＧを生成するために、天然ガスを−１６℃よりも低く冷却することができる混合冷媒を選択することができる。一部の事例では、冷媒は、上昇した温度で使用することができ、自動冷凍工程のような別の冷凍工程を使用してＬＮＧの生成に役に立つ場合がある。
【００５２】
混合冷媒に対して１組のフルオロカーボンを選択する時に、標準沸点及び融点は、両方とも考慮に入れることができる。冷媒が固体を形成してシステムに埋め込まれないように、全冷凍サイクル中に混合冷媒の温度がその凝固点よりも高くなるのが望ましい場合がある。これに加えて、混合冷媒の空気汚染を回避するように全冷凍サイクル中に大気圧よりも高くなることが望ましい場合がある。様々な実施形態において、混合冷媒の成分は、各成分の融点が冷却温度よりも低いように選択される。混合物は最暖純粋成分の融点で凍結し始めないので、成分の融点においてある程度の柔軟性が存在する場合がある。何らかの融点低下は、高融点の成分が他の非凍結成分で希釈される時に起こり、共晶点に近づく。例えば、１０２℃の融点を有するＲ−２４５ｆａは、それが混合冷媒中で十分に低濃度にある場合に、より低い温度に使用することができる。
【００５３】
混合冷媒に対するフルオロカーボンの特定の選択も、混合冷媒を使用すべき特定のタイプの冷凍システムに依存する場合がある。例えば、ＳＭＲサイクルは、Ｒ−１４、Ｒ−２３、Ｒ−３２、Ｒ−２２７ｅａ、又はＲ−２４５ｆａなどを含む混合冷媒を使用することができる。混合冷媒に対する他の可能な冷媒成分は、Ｒ−４１、Ｒ−２１８、Ｒ−１２３４ｙｆ、Ｒ−１２３４ｚｅ、及びＲ−１５２ａなどを含む。一般的に、混合物冷媒の成分は、これらのＮＢＰが望ましい冷凍範囲を均等にカバーするように選択することができる。
【００５４】
様々な実施形態において、いくつかの異なるタイプの炭化水素処理システムのいずれも、本明細書に説明する冷凍システムのいずれかと共に使用することができる。これに加えて、本明細書に説明する冷凍システムは、本明細書に説明する冷媒のどの混合物も利用することができる。
【００５５】
冷凍システム
炭化水素システム及び方法は、多くの場合に、機械冷凍、バルブ膨張、又はタービン膨張などを利用する冷凍システムを含む。機械冷凍は、典型的には、圧縮システム及びアンモニア吸収システムのような吸収システムを含む。圧縮システムは、様々な工程に対してガス処理産業に使用される。例えば、圧縮システムは、ＮＧＬ抽出のための冷却天然ガス、炭化水素露点制御のための冷却天然ガス、ＬＰＧ生成ストレージ、デエタナイザ又はデメタナイザにおける還流の凝縮、又はＬＮＧを生成する天然ガス液化などに使用することができる。
【００５６】
図１は、単一ステージ冷凍システム１００のプロセス流れ図である。様々な実施形態において、単一ステージ冷凍システム１００は、混合フルオロカーボン冷媒を使用する。混合フルオロカーボン冷媒の使用は、単一ステージ冷凍システム１００が広い温度範囲にわたって高効率を維持することを可能にすることができる。更に、様々な実施形態において、単一ステージ冷凍システム１００は、ＮＲＵを含む窒素冷凍システム又はメタン自動冷凍システムの上流側に実施される。複数の単一ステージ冷凍システム１００も、そのような窒素冷凍システム又はメタン自動冷凍システムの上流側に直列に実施することができる。
【００５７】
単一ステージ冷凍システム１００は、膨脹デバイス１０２、冷却機１０４、圧縮機１０６、凝縮機１０８、及びアキュムレータ１１０を含む。膨脹デバイス１０２は、例えば、膨張バルブ又は油圧膨張機（hydraulic expander）とすることができる。飽和液体冷媒１１２は、アキュムレータ１１０から膨脹デバイス１０２に流れることができ、等エンタルピー的に膨脹デバイス１０２にわたって膨張することができる。膨張により、何らかの蒸発が起こり、蒸気及び液体の両方を含む冷却冷媒混合物１１４を生成する。冷媒混合物１１４は、天然ガスのようなプロセス流れ１１６を冷却すべき温度よりも低い温度で、蒸発器としても公知の冷却機１０４に流入することができる。プロセス流れ１１６は、冷却機１０４を通って流れ、冷媒混合物１１４と熱交換する。プロセス流れ１１６が冷媒混合物１１４と熱交換すると、プロセス流れ１１６は冷却されるが、冷媒混合物１１４は蒸発し、飽和蒸気冷媒１１８を生成する。
【００５８】
冷却機１０４を離れた後に、飽和蒸気冷媒１１８は、圧縮機１０６内で圧縮され、次に、凝縮機１０８に流入する。凝縮機１０８内で、飽和蒸気冷媒１１８は飽和又は僅かに過冷却された液体冷媒１２０に変換される。次に、液体冷媒１２０は、凝縮機１０８からアキュムレータ１１０に流れることができる。サージタンク又はレシーバとしても公知のアキュムレータ１１０は、液体冷媒１２０に対してリザーバとして機能することができる。液体冷媒１２０は、飽和液体冷媒１１２として膨脹デバイス１０２にわたって膨張する前にアキュムレータ１１０内に貯蔵することができる。
【００５９】
図１のプロセス流れ図は、単一ステージ冷凍システム１００が図１に示す構成要素の全てを含むことを示すものではない。更に、単一ステージ冷凍システム１００は、特定の実施の詳細に応じて、図１には示していないどのような数の追加の構成要素も含むことができる。例えば、一部の実施形態において、冷凍システムは、２つ又はそれよりも多くの圧縮段を含むことができる。これに加えて、冷凍システム１００は、図２に関して更に説明するようにエコノマイザを含むことができる。
【００６０】
図２は、エコノマイザ２０２を含む２ステージ冷凍システム２００のプロセス流れ図である。図１に関して上述したものと同一の番号を付され要素が存在する。様々な実施形態において、２ステージ冷凍システム２００は、共沸（Ｒ−５ＸＸ）又は近共沸（Ｒ−４ＸＸ）のようなフルオロカーボン冷媒を利用する。更に、様々な実施形態において、２ステージ冷凍システム２００は、ＮＲＵを含む窒素冷凍システム又はメタン自動冷凍システムの上流側に実施される。複数の２ステージ冷凍システム２００も、そのような窒素冷凍システム又はメタン自動冷凍システムの上流側に直列に実施される。
【００６１】
エコノマイザ２０２は、与えられた冷却機負荷に対して圧縮機電力使用量を低減するあらゆるデバイス又は工程修正とすることができる。従来のエコノマイザ２０２は、例えば、フラッシュタンク及び熱交換エコノマイザを含む。熱交換エコノマイザは、いくつかの熱交換器を利用してプロセス流れの間で熱を移送する。これは、互いに熱統合したプロセス流れによって２ステージ冷凍システム２００へのエネルギ入力の量を低減することができる。
【００６２】
図２に示すように、アキュムレータ１１０を離れた飽和液体冷媒１１２は、蒸気及び液体を分離することができる中間圧力まで膨脹デバイス１０２にわたって膨張することができる。例えば、飽和液体冷媒１１２が、膨脹デバイス１０２にわたってフラッシュすると、蒸気冷媒２０４及び液体冷媒２０６が、飽和液体冷媒１１２よりも低い圧力及び温度で生成される。次に、蒸気冷媒２０４及び液体冷媒２０６は、エコノマイザ２０２に流入することができる。様々な実施形態において、エコノマイザ２０２は、蒸気冷媒２０４と液体冷媒２０６の分離に影響を及ぼすフラッシュタンクである。蒸気冷媒２０４は、中間圧力圧縮機段まで流れることができ、そこで蒸気冷媒２０４は、第１の圧縮機２１０を出た飽和蒸気冷媒１１８と組み合わされ、混合飽和蒸気冷媒２０８を生成することができる。次に、混合飽和蒸気冷媒２０８は、第２の圧縮機２１２に流入することができる。
【００６３】
エコノマイザ２０２から、液体冷媒２０６は、第２の膨脹デバイス２１４にわたって等エンタルピー的に膨張することができる。第２の膨脹デバイス２１４は、例えば、膨張バルブ又は油圧膨張機とすることができる。膨張時に、何らかの蒸発が起こり、蒸気及び液体の両方を含む冷媒混合物２１６が生成され、温度及び圧力を低下させることができる。冷媒混合物２１６は、エコノマイザのないシステムにおいて冷媒混合物よりも高い液体含有量を有することになる。より高い液体含有量は、冷媒循環速度を低下させ、及び／又は第１の圧縮機２１０の電力使用量を低減することができる。
【００６４】
冷媒混合物２１６は、プロセス流れ１１６を冷却すべき温度よりも低い温度で、蒸発器としても公知の冷却機１０４に流入する。プロセス流れ１１６は、図１に関して説明したように、冷却機１０４内で冷却される。これに加えて、飽和蒸気冷媒１１８は、図１に関して説明したように、圧縮機２１０及び２１２、並びに凝縮機１０８を通って流れ、得られる液体冷媒１２０は、アキュムレータ１１０内に貯蔵される。
【００６５】
図２のプロセス流れ図は、２ステージ冷凍システム２００が図２に示す構成要素の全てを含むことを示すものではない。更に、２ステージ冷凍システム２００は、特定の実施の詳細に応じて、図２には示していないどのような数の追加の構成要素も含むことができる。例えば、２ステージ冷凍システム２００は、図２には示していないいくつかの追加のエコノマイザ又は他のタイプの機器を含むことができる。これに加えて、エコノマイザ２０２は、フラッシュタンクではなく熱交換エコノマイザとすることができる。熱交換エコノマイザも使用して、冷媒循環速度を低下させ、圧縮機の電力使用量を低減することができる。
【００６６】
一部の実施形態において、２ステージ冷凍システム２００は、１つよりも多いエコノマイザ２０２、並びに２つよりも多い圧縮機２１０及び２１２を含む。例えば、２ステージ冷凍システム２００は、２つのエコノマイザ及び３つの圧縮機を含むことができる。一般的に、冷凍システム２００がＸの数のエコノマイザを含む場合に、冷凍システム２００は、Ｘ＋１の数の圧縮機を含むことになる。複数のエコノマイザを有するそのような冷凍システム２００は、カスケード冷凍システムの一部を形成することができる。
【００６７】
図３は、熱交換器エコノマイザ３０２を含む単一ステージ冷凍システム３００のプロセス流れ図である。図１に関して上述したものと同一の番号を付された要素が存在する。様々な実施形態において、単一ステージ冷凍システム３００は、混合フルオロカーボン冷媒を利用する。更に、様々な実施形態において、単一ステージ冷凍システム３００は、ＮＲＵを含む窒素冷凍システム又はメタン自動冷凍システムの上流側に実施される。複数の単一ステージ冷凍システム３００も、そのような窒素冷凍システム又はメタン自動冷凍システムの上流側に直列に実施される。
【００６８】
図３に示すように、アキュムレータ１１０を離れた飽和液体冷媒１１２は、蒸気及び液体を分離することができる中間圧力まで膨脹デバイス１０２にわたって膨張し、冷媒混合物１１４を生成することができる。冷媒混合物１１４は、プロセス流れ１１６を冷却すべき温度よりも低い温度で冷却機１０４に流入することができる。プロセス流れ１１６は、図１に関して説明したように冷却機１０４内で冷却することができる。
【００６９】
冷却機１０４から、飽和蒸気冷媒１１８は、熱交換器エコノマイザ３０２を通って流れることができる。冷たい低温の飽和蒸気冷媒１１８を使用して、熱交換器エコノマイザ３０２内の飽和液体冷媒１１２を過冷却することができる。次に、熱交換器エコノマイザ３０２を出た過熱した蒸気冷媒３０４は、圧縮機１０６及び凝縮機１０８を通って流れることができ、得られる液体冷媒１２０は、図１に関して説明したようにアキュムレータ１１０内に貯蔵することができる。
【００７０】
図３のプロセス流れ図は、単一ステージ冷凍システム３００が図３に示す構成要素の全てを含むことを示すものではない。更に、単一ステージ冷凍システム３００は、特定の実施の詳細に応じて、図３には示していないどのような数の追加の構成要素も含むことができる。
【００７１】
図４は、ＬＮＧ生成システム４００のプロセス流れ図である。図４に示すように、ＬＮＧ４０２は、いくつかの異なる冷凍システムを使用して天然ガス流れ４０４から生成することができる。図４に示すように、天然ガス流れ４０４の一部分は、ＬＮＧ生成システム４００に流入する前に、天然ガス流れ４０４から分離することができ、燃料ガス流れ４０４として使用することができる。残りの天然ガス流れ４０４は、初期天然ガス処理システム４０８に流入することができる。天然ガス処理システム４０８内で、天然ガス流れ４０４は、生成して冷却することができる。例えば、天然ガス流れ４０４は、第１の混合フルオロカーボン冷媒４１０、第２の混合フルオロカーボン冷媒４１２、及び高圧窒素冷媒４１４を使用して冷却することができる。天然ガス流れ４０４の冷却は、ＬＮＧ４０２の生成をもたらすことができる。一部の実施形態において、より広範な温度範囲の混合冷凍システムは、第１の混合フルオロカーボン冷媒４１０及び第２の混合フルオロカーボン冷媒４１２の両方に対して単一混合冷媒を使用することを可能にすることになる。
【００７２】
ＬＮＧ生成システム４００内で、重質炭化水素４１６を、天然ガス流れ４０６から除去することができ、重質炭化水素４１６の一部分を使用して、重質炭化水素処理システム４２０内でガソリン４１８を生成することができる。これに加えて、ガソリン４１８の生成中に重質炭化水素４１６から分離されたあらゆる残留天然ガス４２２は、天然ガス流れ４０４に戻ることができる。
【００７３】
生成されたＬＮＧ４０２は、何らかの量の窒素４２４を含むことができる。従って、ＬＮＧ４０２は、ＮＲＵ４２６を通って流れることができる。ＮＲＵ４２６は、ＬＮＧ４０２から窒素４２４を分離して最終ＬＮＧ生成物を生成する。
【００７４】
図４のプロセス流れ図は、ＬＮＧ生成システム４００が図４に示す構成要素の全てを含むことを示すものではない。更に、ＬＮＧ生成システム４００は、特定の実施の詳細に応じて、図４には示していないどのような数の追加の構成要素又は工程内のフルオロカーボン冷媒冷却機のための異なる位置を含むことができる。例えば、いくつかの代わりの冷凍システムも使用して、天然ガス流れ４０４からＬＮＧ４０２を生成することができる。これに加えて、いくつかの異なる冷凍システムは、ＬＮＧ４０２を生成するのに組み合わせて使用することができる。
【００７５】
ＬＮＧの生成のための炭化水素処理システム
本明細書に説明する実施形態により、ＬＮＧは、混合フルオロカーボン冷媒を使用して炭化水素処理システム内で生成することができる。一部の実施形態において、混合フルオロカーボン冷媒内のフルオロカーボン成分は、不燃性、非毒性、及び非反応性である。特定の混合フルオロカーボン冷媒に対するフルオロカーボン成分は、混合フルオロカーボン冷媒の冷却曲線が、冷却されているＬＮＧの冷却曲線に密接に適合するように選択することができる。混合フルオロカーボン冷媒の冷却曲線がＬＮＧの冷却曲線に適合することで、炭化水素処理システムの性能及び効率を改善することができる。
【００７６】
図５は、ＳＭＲサイクル５０２を含む炭化水素処理システム５００のプロセス流れ図である。ＳＭＲサイクル５０２は、混合フルオロカーボン冷媒５０８を使用して、供給ガス５０４を冷却してＬＮＧ５０６を生成することができる。炭化水素処理システム５００はまた、窒素を含む燃料流れ５１２からＬＮＧ５０６を分離することによってＬＮＧ５０６を精製するのに使用することができる低圧ＮＲＵ５１０を含む。
【００７７】
ＳＭＲサイクル５０２は、熱交換器５１４、圧縮機５１６、凝縮機５１８、及び膨脹デバイス５２０を含む。膨脹デバイス５２０は、例えば、膨張バルブ又は油圧膨張機とすることができる。混合フルオロカーボン冷媒５０８は、凝縮機５１８から熱交換器５１４に流れる。熱交換器５１４内で、混合フルオロカーボン冷媒５０８は、間接熱交換によって供給ガス５０４を冷却し、ＬＮＧ５０６を生成する。
【００７８】
熱交換器５１４から、混合フルオロカーボン冷媒５０８は、膨脹デバイス５２０に流れ、等エンタルピー的に膨脹デバイス５２０にわたって膨張する。膨張により、何らかの蒸発が起こり、蒸気及び液体の両方を含む冷却した混合フルオロカーボン冷媒５２２を生成する。冷却した混合フルオロカーボン冷媒５２２は、流れて熱交換器５１４に戻り、熱交換器５１４内の供給ガス５０８の冷却を補助するように使用される。供給ガス５０８が冷却した混合フルオロカーボン冷媒５２２と熱交換すると、冷却した混合フルオロカーボン冷媒５２２は蒸発し、蒸気混合フルオロカーボン冷媒５２４を生成する。
【００７９】
次に、蒸気混合フルオロカーボン冷媒５２４は、圧縮機５１６内で圧縮され、凝縮機５１８に流入する。凝縮機５１８内で、蒸気混合フルオロカーボン冷媒５２４は、飽和又は僅かに過冷却された液体混合フルオロカーボン冷媒５０８に変換される。次に、液体混合フルオロカーボン冷媒５０８は、熱交換器５１４に流入して戻る。
【００８０】
様々な実施形態において、ＳＭＲサイクル５０２を通じて生成されたＬＮＧ５０６は、窒素のような何らかの量の不純物を含む。従って、ＬＮＧ５０６は、ＮＲＵ５１０の中に流される。ＮＲＵ５１０は、ＬＮＧ５０６から窒素を含む燃料流れ５１２を分離して最終ＬＮＧ生成物を生成する。次に、最終ＬＮＧ生成物は、ポンプ５２６を使用して炭化水素処理システム５００から望ましい行き先まで流れることができる。
【００８１】
図５のプロセス流れ図は、炭化水素処理システム５００が図５に示す構成要素の全てを含むことを示すものではない。更に、炭化水素処理システム５００は、特定の実施の詳細に応じて、図５には示していないどのような数の追加の構成要素も含むことができる。
【００８２】
図６は、窒素冷凍システム６００を追加した図５の炭化水素処理システム５００のプロセス流れ図である。図５に関して上述したものと同様に付番された品目が存在する。図６に示す実施形態により、ＳＭＲサイクル５０２は、より高温で作動させることができる。従って、ＳＭＲサイクル５０２の出力は、ＬＮＧ５０６ではなく冷却した供給ガス５０４とすることができ、又は冷却した供給ガス５０４及びＬＮＧ５０６の混合物とすることができる。
【００８３】
ＳＭＲサイクル５０２から、供給ガス５０４は、窒素冷凍システム６００に流入する。窒素冷凍システム６００内で、供給ガスは冷却され、第１の熱交換器６０４内の窒素冷媒６０２との間接熱交換によりＬＮＧ５０６を生成することができる。次に、ＬＮＧ５０６は、図５に関して説明したようにＮＲＵ５１０に流入する。
【００８４】
窒素冷凍システム６００は、第１の熱交換器６０４、第２の熱交換器６０６、圧縮機６０８、凝縮機６１０、及び膨張機６１２を含む。第１の熱交換器６０４から、窒素冷媒６０２は、第２の熱交換器６０６を通って流れる。第２の熱交換器６０６内で、窒素冷媒６０２は、冷却した蒸気窒素冷媒６１４との間接熱交換により冷却される。次に、窒素冷媒６０２は、圧縮機６０８内で圧縮され、凝縮機６１０に流入する。
【００８５】
凝縮機６１０内で、窒素冷媒６０２は、蒸気窒素冷媒６１４に変換される。蒸気窒素冷却６１４は、第２の熱交換器６０６を通って流れ、そこで、蒸気窒素冷媒６１４は、第１の熱交換器６０４を出た温い窒素冷媒６０２と熱交換する。
【００８６】
次に、冷却した蒸気窒素冷媒６１４は、膨張機６１２を通って流れる。膨張機６１２は、蒸気窒素冷媒６１４を対応する温度低下を有する低圧まで膨張させる。得られる冷たい窒素冷媒６０２は、第１の熱交換器６０４を通って流れ、供給ガス５０４と熱交換する。
【００８７】
図６のプロセス流れ図は、炭化水素処理システム６００が図６に示す構成要素の全てを含むことを示すものではない。更に、炭化水素処理システム６００は、特定の実施の詳細に応じて、図６には示していないどのような数の追加の構成要素も含むことができる。
【００８８】
図７は、メタン自動冷凍システム７００を追加した図５の炭化水素処理システム５００のプロセス流れ図である。図５に関して上述したものと同様に付番された品目が存在する。図７に示す実施形態により、ＳＭＲサイクル５０２は、より高温で作動させることができる。従って、ＳＭＲサイクル５０２の出力は、ＬＮＧ５０６ではなく冷却した供給ガス５０４とすることができ、又は冷却した供給ガス５０４及びＬＮＧ５０６の混合物とすることができる。
【００８９】
ＳＭＲサイクル５０２から、冷却した供給ガス５０４は、ＮＲＵ５１０に流入する。ＮＲＵ５１０は、供給ガス５０４を精製し、ＬＮＧボトム流れ７０２及び燃料ガスオーバーヘッド流れ７０４を生成する。ＬＮＧボトム流れ７０２は、膨張バルブ又は油圧膨張機のような膨脹デバイス７０６を通って流れて熱交換器７０８の中に入る。熱交換器７０８内で、ＬＮＧボトム流れ７０２は、オーバーヘッド燃料流れ７０４と熱交換し、オーバーヘッド燃料流れ７０４を冷却し、蒸気燃料流れ５１２及び液体燃料流れ７１２の両方を含む混合燃料流れ７１０を生成する。
【００９０】
次に、混合燃料流れ７１０は、フラッシュドラム７１４に流入する。フラッシュドラム７１４は、液体燃料流れ７１２から蒸気燃料流れ５１２を分離する。次に、液体燃料流れ７１２は、還流としてＮＲＵ５１０に流入して戻ることができる。
【００９１】
ＬＮＧボトム流れ７０２が、熱交換器７０８内のオーバーヘッド燃料流れ７０４と熱交換すると、オーバーヘッド燃料流れ７０４は部分的に蒸発し、混合相供給流れ７１６を生成することができる。熱交換器７０８から、混合相供給流れ７１６は、メタン自動冷凍システム７００内の第１のフラッシュドラム７１８に流入する。
【００９２】
第１のフラッシュドラム７１８は、混合相供給流れ７１６を主として天然ガスを含む蒸気流れ７２０とＬＮＧ流れ７２２に分離する。蒸気流れ７２０は、第１の圧縮機７２４に流入する。第１の圧縮機７２４から、得られる天然ガス流れ７２６は、供給ガス５０４のＳＭＲサイクル５０２への流入前に初期供給ガス５０４と組み合わせることができる。
【００９３】
第１のフラッシュドラム７１８から、ＬＮＧ７２２は、ＬＮＧ流れ７２８の第２のフラッシュドラム７３０への流れを制御することができる膨張バルブ又は油圧膨張機のような膨脹デバイス７２８を通って流れる。具体的には、膨脹デバイス７２８は、ＬＮＧ流れ７２２からの液体の一部分がフラッシュすることを可能にし、第２のフラッシュドラム７３０に流入する混合相流れを生成することができる。
【００９４】
第２のフラッシュドラム７３０は、混合相流れを最終ＬＮＧ生成物５０６と主として天然ガスを含む蒸気流れ７３２とに分離する。蒸気流れ７３２は、第２の圧縮機７３４に流入する。第２の圧縮機７３４から、蒸気流れ７３２は、第１の圧縮機７２４への蒸気流れ７２０の流入前に第１のフラッシュドラム７１８からの蒸気流れ７２０と組み合わされる。更に、第２のフラッシュドラム７３０から、最終ＬＮＧ生成物５０６は、ポンプ５２６を使用して望ましい行き先まで流れることができる。
【００９５】
図７のプロセス流れ図は、炭化水素処理システム７００が図７に示す構成要素の全てを含むことを示すものではない。更に、炭化水素処理システム７００は、特定の実施の詳細に応じて、図７には示していないどのような数の追加の構成要素も含むことができる。
【００９６】
図８は、予冷ＳＭＲサイクル８０２を含む炭化水素処理システム８００のプロセス流れ図である。予冷ＳＭＲサイクル８０２は、供給ガス８０４を冷却し、混合フルオロカーボン冷媒８０８を使用してＬＮＧ８０６を生成することができる。炭化水素処理システム８００はまた、低圧ＮＲＵ８１０を含み、低圧ＮＲＵ８１０を使用して、窒素を含む燃料流れ８１２からＬＮＧ８０６を分離することによってＬＮＧ８０６を精製することができる。
【００９７】
予冷ＳＭＲサイクル８０２内で、入ってくる供給ガス８０４は、フルオロカーボン冷媒との間接熱交換により第１の冷却機８１４において予冷却され、部分的に凝縮される。例えば、供給ガス８０４は、Ｒ−４１０ａ又はＲ−４０４ａのような冷媒配合物を使用して又はＲ−１２５、Ｒ−３２、又はＲ−２１８のような純粋な成分冷媒を使用して第１の冷却機８１４において冷却することができる。
【００９８】
次に、冷却した供給ガス８１６は、主極低温熱交換器８１８に流入する。主極低温熱交換器８１８内で、供給ガス８１６を冷却し、混合フルオロカーボン冷媒８０８との熱交換によりＬＮＧ８０６を生成する。主極低温熱交換器８１８は、いくつかの縮径螺旋巻きチューブ束８２０を含むことができ、これらは、冷却した供給ガス８１６と混合フルオロカーボン冷媒８０８との間の非常に緊密な温度適合を可能にすることができる。
【００９９】
混合フルオロカーボン冷媒８０８が主極低温熱交換器８１８を通って流れた後に、混合フルオロカーボン冷媒８０８は、膨張バルブ又は油圧膨張機のような膨脹デバイス８２２にわたって膨張する。膨張により、何らかの蒸発が起こり、蒸気及び液体の両方を含む冷却した混合フルオロカーボン冷媒８２４を生成する。次に、冷却した混合フルオロカーボン冷媒８２４は、いくつかの噴霧ノズル８２６を通じて主極低温熱交換器８１８の中に噴霧される。様々な実施形態において、主極低温熱交換器８１８への冷却した混合フルオロカーボン冷媒８２４の噴霧は、チューブ束８２０を通って流れる供給ガス８１６及び混合フルオロカーボン冷媒８０８の追加の冷却をもたらす。
【０１００】
冷却した混合フルオロカーボン冷媒８２４は、次に、ボトム流れ８２８として主極低温熱交換器８１８から流れ出る。ボトム流れ８２８は、圧縮機８３０において圧縮され、圧縮した混合フルオロカーボン冷媒８３２を生成する。圧縮した混合フルオロカーボン冷媒８３２は、第２の冷却機８３４及び第３の冷却機８３６内で冷却され、部分的に凝縮される。得られる冷却した混合フルオロカーボン冷媒８３８は、フラッシュドラム８３９に流入し、フラッシュドラム８３６は、冷却した混合フルオロカーボン冷媒８３８を蒸気流れと液体流れに分離する。蒸気流れは、混合フルオロカーボン冷媒８０８として主極低温熱交換器８１８に流入し、液体流れは、追加の混合フルオロカーボン冷媒８４０として主極低温熱交換器８１８に流入する。追加の混合フルオロカーボン冷媒８４０は、混合フルオロカーボン冷媒８０８との間接熱交換により混合フルオロカーボン冷媒８０８を冷却することができる。
【０１０１】
主極低温熱交換器８１８を出ると、追加の混合フルオロカーボン冷媒８４０は、膨張バルブ又は油圧膨張機のような膨脹デバイス８４２にわたって膨張する。膨張により、何らかの蒸発が起こり、蒸気及び液体の両方を含む冷却した混合フルオロカーボン冷媒８４４を生成する。次に、冷却した混合フルオロカーボン冷媒８４４は、いくつかの追加の噴霧ノズル８４６を通じて主極低温熱交換器８１８の中に噴霧される。主極低温熱交換器８１８を通って流れた後に、冷却した混合フルオロカーボン冷媒８４４は、ボトム流れ８２８と共に主極低温熱交換器８１８から流れ出る。
【０１０２】
主極低温熱交換器８１８から、生成されたＬＮＧ８０６は、膨張バルブ又は油圧膨張機のような膨脹デバイス８４８を通って流れてＮＲＵ８１０の中に入る。ＮＲＵ８１０は、ＬＮＧ８０６から燃料流れ８１２を分離して最終ＬＮＧ生成物を生成する。次に、最終ＬＮＧ生成物は、ポンプ８５０を使用して炭化水素処理システム８００から望ましい行き先に流れることができる。
【０１０３】
図８のプロセス流れ図は、炭化水素処理システム８００が図８に示す構成要素の全てを含むことを示すものではない。更に、炭化水素処理システム８００は、特定の実施の詳細に応じて、図８には示していないどのような数の追加の構成要素も含むことができる。一部の実施形態において、図８の主極低温熱交換器８１８において使用する混合フルオロカーボン冷媒８０８は、１つ又はそれよりも多くのフルオロカーボン冷媒成分に加えて、窒素、例えば、Ｒ−７２８、及び／又はアルゴン、例えば、Ｒ−７４０を含む。
【０１０４】
図９は、ＤＭＲサイクル９０２を含む炭化水素処理システム９００のプロセス流れ図である。ＤＭＲサイクル９０２は、直列に接続された温かいＭＲサイクル及び冷たいＭＲサイクルを含むことができる。ＤＭＲサイクル９０２は、温かいＭＲサイクル内の第１の混合フルオロカーボン冷媒９０８及び冷たいＭＲサイクル内の第２の混合フルオロカーボン冷媒９１０を使用して供給ガス９０４を冷却し、ＬＮＧ９０６を生成するように使用することができる。炭化水素処理システム９００はまた、低圧ＮＲＵ９１２を含み、低圧ＮＲＵ９１２を使用して、窒素を含む燃料流れ９１４からＬＮＧ９０６を分離することによってＬＮＧ９０６を精製することができる。
【０１０５】
一部の実施形態において、温かいＭＲサイクル内の第１の混合フルオロカーボン冷媒９０８は、Ｒ−３２、Ｒ−１５２ａ、Ｒ−２４５ｆａ、Ｒ−２２７ｅａ、ＨＦＥ−３４７ｍｃｃ、及び／又は他の高沸点成分を含む。これに加えて、一部の実施形態において、冷たいＭＲサイクル内の第２の混合フルオロカーボン冷媒９１０は、Ｒ−１４、Ｒ−１７０、Ｒ−４１、キセノン、Ｒ−２３、Ｒ−１１６、Ｒ−１１５０、Ｒ−５０、Ｒ−７８４、及び／又は他の低沸点成分を含む。
【０１０６】
炭化水素処理システム９００内で、第１の熱交換器９１６及び第２の熱交換器９１８を使用して供給ガス９０４を冷却し、ＬＮＧ９０６を生成する。供給ガス９０４は、第１の混合フルオロカーボン冷媒９０８及び第２の混合フルオロカーボン冷媒９１０と共に間接熱交換により第１の熱交換器９１６内で冷却される。
【０１０７】
第１の熱交換器９１６から、第１の混合フルオロカーボン冷媒９０８は、膨張バルブ又は油圧膨張機のような膨脹デバイス９２０まで流れ、等エンタルピー的に膨脹デバイス９２０にわたって膨張する。膨張により、何らかの蒸発が起こり、蒸気及び液体の両方を含む冷却した混合フルオロカーボン冷媒９２２を生成する。冷却した混合フルオロカーボン冷媒９２２は、流れて第１の熱交換器９１６に戻り、第１の熱交換器９１６内で第１の混合フルオロカーボン冷媒９０８、第２の混合フルオロカーボン冷媒９１０、及び供給ガス９０４を冷却するのに使用される。第１の混合フルオロカーボン冷媒９０８、第２の混合フルオロカーボン冷媒９１０、及び供給ガス９０４が、冷却した混合フルオロカーボン冷媒９２２と熱交換すると、冷却した混合フルオロカーボン冷媒９２２は蒸発し、蒸気混合フルオロカーボン冷媒９２４を生成する。
【０１０８】
蒸気混合フルオロカーボン冷媒９２４は、次に、圧縮機９２８内で圧縮され、凝縮機９２８内で凝縮する。凝縮された混合フルオロカーボン冷媒は、次に、第１の混合フルオロカーボン冷媒９０８として第１の熱交換器９１６に流入して戻る。
【０１０９】
第１の熱交換器９１６から、第２の混合フルオロカーボン冷媒９１０は、第２の熱交換器９１８に流入する。第２の熱交換器９１８内で、第２の混合フルオロカーボン冷媒９１０は、供給ガス９０４と共に更に冷却され、ＬＮＧ９０６を生成する。
【０１１０】
第２の熱交換器９１８を出ると、第２の混合フルオロカーボン冷媒９１０は、膨張バルブ又は油圧膨張機のような膨脹デバイス９３０まで流れ、等エンタルピー的に膨脹デバイス９３０にわたって膨張する。膨張により、何らかの蒸発が起こり、蒸気及び液体の両方を含む冷却した混合フルオロカーボン冷媒９３２を生成する。冷却した混合フルオロカーボン冷媒９３２は、第２の熱交換器９１８まで流れて戻り、第２の熱交換器９１８内で供給ガス９０４及び第２の混合フルオロカーボン冷媒９１０の両方を冷却する。供給ガス９０４が、冷却した混合フルオロカーボン冷媒９３２と熱交換すると、冷却した混合フルオロカーボン冷媒９３２は蒸発し、蒸気混合フルオロカーボン冷媒９３４を生成する。
【０１１１】
蒸気混合フルオロカーボン冷媒９３４は、次に、圧縮機９３６内で圧縮され、熱交換器９３８内で冷却される。凝縮された混合フルオロカーボン冷媒は、第２の混合フルオロカーボン冷媒９１０として第１の熱交換器９１６に流入して戻る。
【０１１２】
様々な実施形態において、ＤＭＲサイクル９０２を通じて生成されたＬＮＧ９０６は、窒素のような何らかの量の不純物を含む。従って、ＬＮＧ９０６は、ＮＲＵ９１２の中に流される。ＮＲＵ９１２は、ＬＮＧ９０６から燃料流れ９１４を分離して最終ＬＮＧ生成物を生成する。最終ＬＮＧ生成物は、ポンプ９４０を使用して炭化水素処理システム９００から望ましい行き先まで流れることができる。
【０１１３】
図９のプロセス流れ図は、炭化水素処理システム９００が図９に示す構成要素の全てを含むことを示すものではない。更に、炭化水素処理システム９００は、特定の実施の詳細に応じて、図９には示していないどのような数の追加の構成要素も含むことができる。
【０１１４】
図１０Ａ及び１０Ｂは、ＳＭＲサイクル１００２、ＮＲＵ１００４、及びメタン自動冷凍システム１００６を含む炭化水素処理システム１０００のプロセス流れ図である。様々な実施形態において、炭化水素処理システム１０００を使用して、天然ガス流れ１０１０からＬＮＧ１００８が生成される。
【０１１５】
図１０Ａに示すように、天然ガス流れ１０１０は、炭化水素処理システム１０００内のパイプ継手１０１２に流入する。パイプ継手１０１２は、天然ガス流れ１０１０を別の天然ガス流れと組み合わせる。組み合わされた天然ガス流れは、第１の圧縮機１０１４内で圧縮され、ライン１０１８を通って別のパイプ継手１０１６に流入する。
【０１１６】
パイプ継手１０１６は、天然ガス流れを２つの個別の天然ガス流れに分ける。第１の天然ガス流れは、パイプ継手１０２０を通じて別の天然ガス流れと組み合わされ、燃料１０２２として炭化水素処理システム１０００から流れ出る。第２の天然ガス流れは、第１の冷却機１０２４内で冷却され、別のパイプ継手１０２６に流入する。パイプ継手１０２６は、天然ガス流れを２つの個別の天然ガス流れに分ける。第１の天然ガス流れは、ライン１０３０を通ってＳＭＲサイクル１００２内で第１の熱交換器１０２８に流入する。第２の天然ガス流れは、ライン１０３４を通って第２の熱交換器１０３２に流入する。
【０１１７】
第１の熱交換器１０２８内で、天然ガス流れは、循環している混合フルオロカーボン冷媒流れとの間接熱交換により冷却される。第１の熱交換器１０２８から、混合フルオロカーボン冷媒流れは、ライン１０３８を通じて膨張バルブ又は油圧膨張機のような膨脹デバイス１０３６まで流れ、等エンタルピー的に膨脹デバイス１０３６にわたって膨張する。膨張により、何らかの蒸発が起こり、蒸気及び液体の両方を含む冷却した混合フルオロカーボン冷媒流れを生成する。冷却した混合フルオロカーボン冷媒流れは、第１の熱交換器１０２８まで流れて戻り、第１の熱交換器１０２８内で天然ガス流れの冷却を補助するように使用される。天然ガス流れが、冷却した混合フルオロカーボン冷媒流れと熱交換すると、冷却した混合フルオロカーボン冷媒流れは蒸発し、蒸気混合フルオロカーボン冷媒流れを生成する。
【０１１８】
蒸気混合フルオロカーボン冷媒は、次に、第２の圧縮機１０４０内で圧縮され、第２の冷却機１０４２内で部分的に凝縮される。凝縮された混合フルオロカーボン冷媒は、次に、ライン１０４６を通じて第１のフラッシュドラム１０４４に流入する。フラッシュドラムは、部分的に凝縮された混合フルオロカーボン冷媒流れを蒸気混合フルオロカーボン冷媒流れと液体混合フルオロカーボン冷媒とに分離する。蒸気混合フルオロカーボン冷媒流れは、第３の圧縮機１０４８内で圧縮され、パイプ継手１０５０に流入する。液体混合フルオロカーボン冷媒流れは、ポンプ１０５２を通じてパイプ継手１０５０に送り込まれる。
【０１１９】
パイプ継手１０５０内で、蒸気及び液体混合フルオロカーボン冷媒流れは、再結合される。再結合された混合フルオロカーボン冷媒流れは、第３の冷却機１０５３内で更に冷却され、第１の熱交換器１０２８に流入して戻る。第１の熱交換器１０２８内で、再結合された混合フルオロカーボン冷媒流れは、完全に凝縮されて過冷却され、次に、ライン１０３８を通じて膨脹デバイス１０３６まで流れて戻る。
【０１２０】
第１の熱交換器１０２８から、得られるＬＮＧ流れは、パイプ継手１０５４に流入し、そこで、ＬＮＧ流れは、第２の熱交換器１０３２からのＬＮＧ流れと組み合わされる。次に、組み合わされたＬＮＧ流れは、ライン１０５６を通じてＮＲＵ１００４に流入し、ＬＮＧ流れから過剰の窒素を除去する。具体的には、ＬＮＧ流れは、ＬＮＧ流れの温度を低下させる再沸器１０５８に流入する。冷却したＬＮＧ流れは、油圧膨張タービン１０６０内で膨張し、ＬＮＧ流れの温度及び圧力を低下させる膨張バルブ又は油圧膨張機のような膨脹デバイス１０６２を通って流れることができる。
【０１２１】
ＬＮＧ流れは、ＮＲＵ１００４内のＮＲＵ塔のような極低温分別カラム１０６４に流入する。これに加えて、熱は、ライン１０６６を通じて再沸器１０５８から極低温分別カラム１０６４に伝えられる。極低温分別カラム１０６４は、極低温蒸留工程を通じてＬＮＧ流れから窒素を分離する。オーバーヘッド流れは、ライン１０６８を通じて極低温分別カラム１０６４から流れ出る。オーバーヘッド流れは、主としてメタン、窒素、及びヘリウムのような他の低沸点又は非凝縮性ガスを含むことができ、これらは、ＬＮＧ流れから分離されている。
【０１２２】
オーバーヘッド流れは、ライン１０６８を通じて還流凝縮機１０７０に流入する。還流凝縮機１０７０内で、オーバーヘッド流れは、ＬＮＧ流れとの間接熱交換により冷却される。次に、加熱したオーバーヘッド流れは、還流分離器１０７２に流入する。還流分離器１０７２は、オーバーヘッド流れ内のあらゆる液体を分離し、液体を還流として極低温分別カラム１０６４に戻す。還流分離器１０７２を通じたオーバーヘッド流れからの液体の分離は、蒸気流れの生成をもたらす。蒸気流れは、主として窒素及び他の低沸点ガスを含む燃料流れとすることができる。還流分離器１０７２から、蒸気流れは、ライン１０７４を通じて第２の熱交換器１０３２を通って流れる。蒸気流れは、第４の圧縮機１０７６内で圧縮され、第４の冷却機１０７８内で冷却され、第５の圧縮機１８０内で更に圧縮され、第５の冷却機１０８２内で更に冷却される。次に、燃料流れは、パイプ継手１０２０内で他の天然ガス流れと組み合わされ、燃料１０２２として炭化水素処理システム１０００から流れ出る。
【０１２３】
極低温分別カラム１０６４内で生成されたボトム流れは、主として少量の窒素を有するＬＮＧを含む。ＬＮＧ流れは、還流凝縮機１０７０に流入し、極低温分別カラム１０６４からのオーバーヘッド流れを冷却するのに使用される。ＬＮＧ流れがオーバーヘッド流れと熱交換すると、それは部分的に蒸発し、多相天然ガス流れを生成する。
【０１２４】
多相天然ガス流れは、ライン１０８３を通じて第２のフラッシュドラム１０８４に流入する。第２のフラッシュドラム１０８４は、多相天然ガス流れを天然ガス流れとＮＧ流れに分離する。天然ガス流れは、パイプ継手１０８６内で別の天然ガス流れと組み合わされ、第６の圧縮１０８７内で圧縮され、パイプ継手１０１２内で初期天然ガス流れ１０１０と組み合わされる。
【０１２５】
第２のフラッシュドラム１０８４から、ＬＮＧ流れは、第３のフラッシュドラム１０８９への天然ガス流れの流れを制御する膨張バルブ又は油圧膨張機のような膨脹デバイス１０８８を通って流れる。膨脹デバイス１０８８は、天然ガス流れの温度及び圧力を低下させ、天然ガス流れ及びＬＮＧ流れの両方内への天然ガス流れのフラッシュ蒸発をもたらす。次に、天然ガス流れは、第３のフラッシュドラム１０８９を通じてＬＮＧ流れから分離される。
【０１２６】
天然ガス流れは、第３のフラッシュドラム１０８９からパイプ継手１０９０に流入し、そこで、天然ガス流れは、別の天然ガス流れと組み合わされる。組み合わされた天然ガス流れは、第７の圧縮機１０９１内で圧縮され、次に、パイプ継手１０８６に流入する。
【０１２７】
第３のフラッシュドラム１０８９から、ＬＮＧ流れは、第４のフラッシュドラム１０９３への天然ガス流れの流れを制御する膨張バルブ又は油圧膨張機のような膨脹デバイス１０９２を通って流れる。膨脹デバイス１０８２は、天然ガス流れの温度及び圧力を低下させ、天然ガス流れ及びＬＮＧ流れの両方内への天然ガス流れのフラッシュ蒸発をもたらす。次に、天然ガス流れは、第４のフラッシュドラム１０９３を通じてＬＮＧ流れから分離される。
【０１２８】
天然ガス流れは、第４のフラッシュドラム１０９３からパイプ継手１０９４に流入し、そこで、天然ガス流れは、別の天然ガス流れと組み合わされる。組み合わされた天然ガス流れは、第８の圧縮機１０９５内で圧縮され、パイプ継手１０９０に流入する。
【０１２９】
ＬＮＧ流れは、ＬＮＧタンク１０９６に流入する。ＬＮＧタンク１０９６は、あらゆる期間にわたってＬＮＧ流れを貯蔵することができる。ＬＮＧタンク１０９６内で発生する蒸発損ガスは、パイプ継手１０９４まで流れ、第４のフラッシュドラム１０９３からの天然ガス流れ内に組み合わされる。いずれかの時点で、最終ＬＮＧ流れ１００８は、市場に輸送するためにポンプ１０９８を使用してＬＮＧタンカー１０９７に輸送することができる。最終ＬＮＧ流れ１０９８をＬＮＧタンカー１０９７の中に装填しながら発生する追加の蒸発損ガス１０９９は、炭化水素処理システム１０００の中に回収することができる。
【０１３０】
図１０Ａ及び１０Ｂのプロセス流れ図は、炭化水素処理システム１０００が図１０Ａ及び１０Ｂに示す構成要素の全てを含むことを示すものではない。更に、炭化水素処理システム１０００は、特定の実施の詳細に応じて、図１０Ａ及び１０Ｂには示していないどのような数の追加の構成要素も含むことができる。
【０１３１】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、エコノマイズ化ＤＭＲサイクル１１０２と、ＮＲＵ１１０４と、メタン自動冷凍システム１１０６とを含む炭化水素処理システム１１００のプロセス流れ図である。様々な実施形態において、炭化水素処理システム１１００を使用して、天然ガス流れ１１１０からＬＮＧ１１０８が生成される。
【０１３２】
図１１Ａに示すように、天然ガス流れ１１１０は、炭化水素処理システム１１００内のパイプ継手１１１２に流入する。パイプ継手１１１２は、天然ガス流れ１１０を３つの個別の天然ガス流れに分ける。第１の天然ガス流れは、ライン１１１６を通じてパイプ継手１１１４まで流れる。パイプ継手１１４内で、第１の天然ガス流れは、天然ガスを含む別の流れと組み合わされ、組み合わされた流れは、燃料１１１８として炭化水素処理システム１１００から流れ出る。
【０１３３】
パイプ継手１１１２から、第２の天然ガス流れは、ＮＲＵ１１０４に流入する。ＮＲＵ１１０４内で、天然ガス流れは、第１の熱交換器１１２０内で冷却され、パイプ継手１１２２内のエコノマイズ化ＤＭＲサイクル１１０２を出たＬＮＧ流れと組み合わされる。
【０１３４】
更に、第３の天然ガス流れは、主要な供給流れとしてパイプ継手１１１２から別のパイプ継手１１２４に流れる。パイプ継手１１２４内で、天然ガス流れは、メタン自動冷凍システム１１０６からの別の天然ガス流れと組み合わされる。次に、組み合わされた天然ガス流れは、エコノマイズ化ＤＭＲサイクル１１０２内で冷却される。具体的には、天然ガス流れは、エコノマイズ化ＤＭＲサイクル１１０２の温かいＭＲサイクル内の第２の熱交換器１１２６、第３の熱交換器１１２８、及び第４の熱交換器１１３０を使用して冷却される。天然ガス流れは、エコノマイズ化ＤＭＲサイクル１１０２の冷たいＭＲサイクル内の第５の熱交換器１１３２及び第６の熱交換器１１３４を使用して更に冷却される。
【０１３５】
第２の熱交換器１１２６内で、天然ガス流れは、循環している温かいフルオロカーボン冷媒流れとの間接熱交換により冷却される。第２の熱交換器１１２６から、温かいフルオロカーボン冷媒流れは、ライン１１４０に流入し、そこで、温かいフルオロカーボン冷媒流れは、第３及び第４の熱交換器１１２８及び１１３０からの別の温かいフルオロカーボン冷媒流れと組み合わされる。
【０１３６】
パイプ継手１１４０から、温かいフルオロカーボン冷媒流れは、圧縮機１１４２内で圧縮され、冷却機１１４４内で冷却される。次に、温かいフルオロカーボン冷媒流れは、第２の熱交換器１１２６を通って流れる。第２の熱交換器１１２６内で、温かいフルオロカーボン冷媒流れは、間接熱交換により過冷却される。第２の熱交換器１１２６から、過冷却されたフルオロカーボン冷媒流れは、パイプ継手１１４８まで流れ、パイプ継手１１４８は、フルオロカーボン冷媒流れを２つのフルオロカーボン冷媒流れに分ける。第１のフルオロカーボン冷媒流れは、膨脹デバイス１１５０を通って流れ、第２の熱交換器１１２６に戻る。第２の熱交換器１１２６内で、フルオロカーボン冷媒流れは、第２の熱交換器１１２６を通って流れる天然ガス流れ及び他のフルオロカーボン冷媒流れを冷却する。次に、フルオロカーボン冷媒流れは、パイプ継手１１４０に流入する。
【０１３７】
第２のフルオロカーボン冷媒流れは、パイプ継手１１５０からライン１１５２を通じて第３の熱交換器１１２８に流入する。第３の熱交換器１１２８内で、フルオロカーボン冷媒流れは、間接熱交換により更に冷却され、過冷却される。第３の熱交換器１１２８から、過冷却されたフルオロカーボン冷媒流れは、パイプ継手１１５３まで流れ、パイプ継手１１５３は、フルオロカーボン冷媒流れを２つのフルオロカーボン冷媒流れに分ける。第１のフルオロカーボン冷媒流れは、膨脹デバイス１１５４を通って流れ、第３の熱交換器１１２８に戻る。第３の熱交換器１１２８内で、フルオロカーボン冷媒流れは、第３の熱交換器１１２８を通って流れる天然ガス流れ及び他のフルオロカーボン冷媒流れを冷却する。次に、フルオロカーボン冷媒流れは、パイプ継手１１５６に流入し、そこで、フルオロカーボン冷媒流れは、第４の熱交換器１１３０からの別の温かいフルオロカーボン冷媒流れと組み合わされる。パイプ継手１１５６から、組み合わされた温かいフルオロカーボン冷媒流れは、圧縮機１１５８内で圧縮され、冷却機１１５９内で冷却され、パイプ継手１１４０に流入して、第２の熱交換器１１２６を出たフルオロカーボン冷媒流れと組み合わされる。
【０１３８】
第２のフルオロカーボン冷媒流れは、パイプ継手１１５３からライン１１６０を通じて第４の熱交換器１１３０に流入する。第４の熱交換器１１３０内で、フルオロカーボン冷媒流れは、間接熱交換により更に冷却され、かつ過冷却される。第４の熱交換器１１３０から、過冷却されたフルオロカーボン冷媒流れは、膨脹デバイス１１６１を通って流れ、第４の熱交換器１１３０に戻る。第４の熱交換器１１３０内で、フルオロカーボン冷媒流れは、第４の熱交換器１１３０を通って流れる天然ガス流れ及び他のフルオロカーボン冷媒流れを冷却する。次に、フルオロカーボン冷媒流れは、圧縮機１１６３内で圧縮され、パイプ継手１１５６に流入して、第３の熱交換器１１２８を出たフルオロカーボン冷媒流れと組み合わされる。
【０１３９】
様々な実施形態において、エコノマイズ化ＤＭＲサイクル１１０２の冷たいＭＲサイクルからのフルオロカーボン冷媒流れは、ライン１１６４を通じて温かいＭＲサイクル内で第２の熱交換器１１２６、第３の熱交換器１１２８、及び第４の熱交換器１１３０を通って流れる。第２の熱交換器１１２６、第３の熱交換器１１２８、及び第４の熱交換器１１３０内で、冷たいＭＲサイクルからのフルオロカーボン冷媒流れは、温かいＭＲサイクル内でフルオロカーボン冷媒との間接熱交換により冷却されて凝縮される。第４の熱交換器１１３０を出た冷たい液体フルオロカーボン冷媒流れは、ライン１１６５を通じて冷たいＭＲサイクルの第５の熱交換器１１３２に流入する。
【０１４０】
第５の熱交換器１１３２内で、冷たいフルオロカーボン冷媒流れは、間接熱交換により更に過冷却される。第５の熱交換器１１３２から、過冷却されたフルオロカーボン冷媒流れは、パイプ継手１１６６まで流れ、パイプ継手１１６６は、フルオロカーボン冷媒流れを２つのフルオロカーボン冷媒流れに分ける。第１のフルオロカーボン冷媒流れは、膨脹デバイス１１６７を通って流れ、第５の熱交換器１１３２に戻る。第５の熱交換器１１３２内で、フルオロカーボン冷媒流れは、天然ガス流れ及び入ってくる液体フルオロカーボン冷媒流れ１１６５を冷却する。次に、フルオロカーボン冷媒流れは、パイプ継手１１６８に流入し、そこで、フルオロカーボン冷媒流れは、第６の熱交換器１１３４からのフルオロカーボン冷媒流れと組み合わされる。組み合わされたフルオロカーボン冷媒流れは、圧縮機１１６９内で圧縮され、冷却機１１７０内で冷却され、ライン１１６４を通じてエコノマイズ化ＤＭＲサイクル１１０２の温かいＭＲサイクルに流入して戻る。
【０１４１】
第２のフルオロカーボン冷媒流れは、パイプ継手１１６６からライン１１７１を通じて第６の熱交換器１１３４に流入する。第６の熱交換器１１３４内で、フルオロカーボン冷媒流れは、間接熱交換により更に冷却され、かつ過冷却される。第６の熱交換器１３４から、フルオロカーボン冷媒流れは、膨張バルブ１１７２を通って流れ、第６の熱交換器１１３４に戻る。第６の熱交換器１１３４内で、フルオロカーボン冷媒流れは、天然ガス流れを冷却してＬＮＧ流れを生成し、液体フルオロカーボン冷媒流れを冷却する。次に、フルオロカーボン冷媒流れは、圧縮機１１７３内で圧縮され、パイプ継手１１６８に流入し、そこで、フルオロカーボン冷媒流れは、第６の熱交換器１１３２を出たフルオロカーボン冷媒流れと組み合わされる。
【０１４２】
第６の熱交換器１１３４から、得られるＬＮＧ流れは、エコノマイズ化ＤＭＲサイクル１１０２から流れ出て、ライン１１７４を通じてＮＲＵ１１０４に入る。具体的には、ＬＮＧ流れは、パイプ継手１１２２に流入し、そこで、ＬＮＧ流れは、第１の熱交換器１１２０を出た天然ガス流れと組み合わされる。次に、ＬＮＧ流れは、ＬＮＧ流れの温度を低下させる再沸器１１７５に流入する。冷却したＬＮＧ流れは、油圧膨張タービン１１７６内で膨張し、ＬＮＧ流れの温度及び圧力を低下させる膨張バルブ又は油圧膨張機のような膨脹デバイス１１７７を通って流れる。
【０１４３】
ＬＮＧ流れは、ＮＲＵ１１０４内のＮＲＵ塔のような極低温分別カラム１１７８に流入する。これに加えて、熱は、ライン１１７９を通じて再沸器１１７５から極低温分別カラム１１７８に伝えられる。極低温分別カラム１１７８は、極低温蒸留工程を通じてＬＮＧ流れから窒素を分離する。オーバーヘッド流れは、ライン１１８０を通じて極低温分別カラム１１７８から流れ出る。オーバーヘッド流れは、主としてメタン、窒素、及びヘリウムのような他の低沸点又は非凝縮性ガスを含むことができ、これらは、ＬＮＧ流れから分離されている。
【０１４４】
オーバーヘッド流れは、還流凝縮機１１８１に流入する。還流凝縮機１１８１内で、オーバーヘッド流れは、ＬＮＧ流れとの間接熱交換により冷却される。次に、加熱したオーバーヘッド流れは、還流分離器１１８２に流入する。還流分離器１１８２は、オーバーヘッド流れ内のあらゆる液体を分離し、液体を還流として極低温分別カラム１１７８に戻す。還流分離器１１８２を通じたオーバーヘッド流れからの液体の分離は、蒸気流れの生成をもたらす。蒸気流れは、主として窒素及び他の低沸点ガスを含む燃料流れとすることができる。還流分離器１１８２から、蒸気流れは、第１の熱交換器１１２０を通って流れる。次に、蒸気流れは、第１の圧縮機１１８３、第１の冷却機１１８４、第２の圧縮機１１８５、及び第２の冷却機１１８６内で漸次的に圧縮され、かつ冷却される。次に、圧縮かつ冷却された流れは、パイプ継手１１１４内で天然ガス流れと組み合わされ、組み合わされた流れは、燃料１１１８として炭化水素処理システム１１００から流れ出る。
【０１４５】
極低温分別カラム１１７８内で生成されたボトム流れは、主として少量の窒素を有するＬＮＧを含む。ＬＮＧは、還流凝縮機１１８１通って流れ、極低温分別カラム１１７８からのオーバーヘッド流れを冷却するのに使用される。ＬＮＧ流れがオーバーヘッド流れと熱交換すると、それは部分的に蒸発し、多相天然ガス流れを生成する。
【０１４６】
多相天然ガス流れは、第３のフラッシュドラム１１８７に流入し、第３のフラッシュドラム１１８７は、多相天然ガス流れを天然ガス流れとＬＮＧ流れに分離する。天然ガス流れは、パイプ継手１１８８内の別の天然ガス流れ内に組み合わされ、圧縮機１１８９内で圧縮され、冷却機１１９０内で冷却され、パイプ継手１１２４内で初期天然ガス流れと組み合わせられる。
【０１４７】
第３のフラッシュドラム１１８７から、ＬＮＧ流れは、第４のフラッシュドラム１１９２への天然ガス流れの流れを制御する膨張バルブ又は油圧膨張機のような膨脹デバイス１１９１を通って流れる。膨脹デバイス１１９１は、天然ガス流れの温度及び圧力を低下させ、天然ガス流れ及びＬＮＧ流れの両方内への天然ガス流れのフラッシュ蒸発をもたらす。次に、天然ガス流れは、第４のフラッシュドラム１１９２を通じてＬＮＧ流れから分離される。
【０１４８】
天然ガス流れは、第４のフラッシュドラム１１９２からパイプ継手１１９３に流入し、そこで、天然ガス流れは、別の天然ガス流れと組み合わされる。組み合わされた天然ガス流れは、圧縮機１１９４内で圧縮され、次に、パイプ継手１１８８に流入して、第３のフラッシュドラム１１８７からの天然ガス流れと組み合わされる。
【０１４９】
第４のフラッシュドラム１１９２から、ＬＮＧ流れは、ＬＮＧタンク１１９５に流入する。ＬＮＧタンク１１９５は、あらゆる期間にわたってＬＮＧ流れを貯蔵することができる。ＬＮＧタンク１１９５内で発生する蒸発損ガスは、パイプ継手１１９３まで流れ、第４のフラッシュドラム１１９２から天然ガス流れ内に組み合わされる。いずれかの時点で、最終ＬＮＧ流れ１１０８は、市場に輸送するためにポンプ１１９７を使用してＬＮＧタンカー１１９６に輸送することができる。最終ＬＮＧ流れ１１０８をＬＮＧタンカー１１９６の中に装填しながら発生する追加の蒸発損ガス１１９８は、炭化水素処理システム１１００中に回収することができる。
【０１５０】
ＬＮＧ生成の方法
図１２は、混合フルオロカーボン冷媒を使用する天然ガス流れからのＬＮＧの形成の方法１２００のプロセス流れ図である。方法１２００は、あらゆる適切なタイプの炭化水素処理システム内に実施することができる。例えば、方法１２００は、図５〜１１に関して説明した炭化水素処理システム５００又は８００〜１１００のいずれによっても実施することができる。
【０１５１】
方法１２００は、ブロック１２０２で始まり、そこで、混合フルオロカーボン冷媒を使用して、フルオロカーボン冷凍システム内で天然ガスを冷却してＬＮＧを生成する。混合フルオロカーボン冷媒は、フルオロカーボン成分のあらゆる適切な混合物、又はフルオロカーボン成分と不活性化合物のような他の不燃性化合物とのあらゆる適切な混合物を含むことができる。例えば、混合フルオロカーボン冷媒は、いくつかの異なるＨＦＣ、ＨＦＯ、及び／又は不活性化合物の混合物とすることができる。
【０１５２】
フルオロカーボン冷凍システム内で天然ガスを冷却する段階は、混合フルオロカーボン冷媒を圧縮して圧縮混合フルオロカーボン冷媒を提供する段階と、冷却流体との関節熱交換により、圧縮した混合フルオロカーボン冷媒を冷却して冷却混合フルオロカーボン冷媒を提供する段階とを含むことができる。次に、冷却混合フルオロカーボン冷媒は、熱交換区域に送ることができ、天然ガスは、熱交換区域内で冷却混合フルオロカーボン冷媒との間接熱交換により冷却することができる。
【０１５３】
フルオロカーボン冷凍システムは、混合フルオロカーボン冷媒を使用して天然ガス流れを冷却することができるあらゆる適切なタイプの冷凍システムとすることができる。例えば、フルオロカーボン冷凍システムは、ＳＭＲサイクル、ＤＭＲサイクル、ＴＭＲサイクル、又は予冷ＭＲサイクルとすることができる。フルオロカーボン冷凍システムがＤＭＲサイクルである場合に、例えば、フルオロカーボン冷凍システムは、温かい混合フルオロカーボン冷媒を使用する第１のＭＲサイクルと、冷たい混合フルオロカーボン冷媒を使用する第２のＭＲサイクルとを含むことができる。第１の混合冷媒サイクル及び第２の混合冷媒サイクルは、直列に接続することができる。
【０１５４】
ブロック１２０４において、窒素は、ＮＲＵにおいてＬＮＧから除去される。一部の実施形態において、ＮＲＵを通じて天然ガスから分離された窒素流れを使用して、天然ガスの少なくとも一部分を更に冷却する。
【０１５５】
様々な実施形態において、天然ガスは、自動冷凍システム内でＬＮＧを生成するように更に冷却される。自動冷凍システムは、天然ガスを冷却するためのいくつかの膨脹デバイス及びフラッシュドラムを含むことができる。これに加えて、一部の実施形態において、窒素冷媒を使用して、天然ガスを更に冷却して窒素冷凍システム内でＬＮＧを生成する。窒素冷凍システムは、例えば、自動冷凍システムの上流側に位置することができる。
【０１５６】
図１２のプロセス流れ図は、方法１２００のブロックをいずれかの特定の順序で実行すること、又はどの場合でもブロックの全てを含めることを示すように意図していない。更に、特定の実施の詳細に応じて、あらゆる数の追加のブロックを方法１２００内に含めることができる。
【０１５７】
実施形態
この技術の実施形態は、以下の付番した項目に示す方法及びシステムのあらゆる組合せを含むことができる。これは、あらゆる数の変形を本明細書の記述から想定することができるので、全ての可能な実施形態の完全なリストとして考えないものとする。
１．混合フルオロカーボン冷媒を使用して、天然ガスを冷却してＬＮＧを生成するように構成されたフルオロカーボン冷凍システムと、ＬＮＧから窒素を除去するように構成された窒素排除ユニット（ＮＲＵ）とを含む液化天然ガス（ＬＮＧ）生成のための炭化水素処理システム。
２．窒素冷媒を使用して、天然ガスを更に冷却してＬＮＧを生成するように構成された窒素冷凍システムを含む項目１の炭化水素処理システム。
３．天然ガスを更に冷却してＬＮＧを生成するように構成された自動冷凍システムを含む項目１又は項目２のいずれか１項の炭化水素処理システム。
４．自動冷凍システムが、複数のフラッシュドラム及び複数の膨脹デバイスを含む項目３の炭化水素処理システム。
５．天然ガスの少なくとも一部分が、ＮＲＵを通じて天然ガスから分離された窒素流れを使用して冷却される項目１から項目３のいずれか１項の炭化水素処理システム。
６．フルオロカーボン冷凍システムが、単一混合冷媒サイクルを含む項目１から項目３又は項目５のいずれか１項の炭化水素処理システム。
７．フルオロカーボン冷凍システムが、予冷混合冷媒サイクルを含む項目１から項目３、項目５，又は項目６のいずれか１項の炭化水素処理システム。
８．フルオロカーボン冷凍システムが、二重混合冷媒サイクルを含む項目１から項目３又は項目５から項目７のいずれか１項の炭化水素処理システム。
９．二重混合冷媒サイクルが、温かい混合フルオロカーボン冷媒を使用する第１の混合冷媒サイクルと、冷たい混合フルオロカーボン冷媒を使用する第２の混合冷媒サイクルとを含み、第１の混合冷媒サイクル及び第２の混合冷媒サイクルが、直列に接続される項目８の炭化水素処理システム。
１０．フルオロカーボン冷凍システムが、三重混合冷媒サイクルを含む項目１から項目３又は項目５から項目８のいずれか１項の炭化水素処理システム。
１１．フルオロカーボン冷凍システムが、天然ガスと混合フルオロカーボン冷媒の間の間接熱交換を通じて天然ガスの冷却を可能にするように構成された熱交換器を含む項目１から項目３、項目５から項目８、又は項目１０のいずれか１項の炭化水素処理システム。
１２．フルオロカーボン冷凍システムが、混合フルオロカーボン冷媒を圧縮して圧縮混合フルオロカーボン冷媒を提供するように構成された圧縮機と、圧縮混合フルオロカーボン冷媒を冷却して冷却混合フルオロカーボン冷媒を提供するように構成された冷却機と、冷却混合フルオロカーボン冷媒との間接熱交換を通じて天然ガスを冷却するように構成された熱交換器とを含む項目１から項目３、項目５から項目８，項目１０、又は項目１１のいずれか１項の炭化水素処理システム。
１３．炭化水素露点制御のために天然ガスを冷却するように構成される項目１から項目３、項目５から項目８，又は項目１０から項目１２のいずれか１項の炭化水素処理システム。
１４．天然ガス液体抽出のために天然ガスを冷却するように構成される項目１から項目３、項目５から項目８，又は項目１０から項目１３のいずれか１項の炭化水素処理システム。
１５．二酸化炭素及び重質ガスからメタン及び軽質ガスを分離するように構成される項目１から項目３、項目５から項目８，又は項目１０から項目１４のいずれか１項の炭化水素処理システム。
１６．液化石油ガス生成ストレージのために炭化水素を調製するように構成される項目１から項目３、項目５から項目８，又は項目１０から項目１５のいずれか１項の炭化水素処理システム。
１７．還流流れを凝縮するように構成される項目１から項目３、項目５から項目８，又は項目１０から項目１６のいずれか１項の炭化水素処理システム。
１８．混合フルオロカーボン冷媒を使用してフルオロカーボン冷凍システム内で天然ガスを冷却してＬＮＧを生成する段階と、窒素排除ユニット（ＮＲＵ）内でＬＮＧから窒素を除去する段階とを含む液化天然ガス（ＬＮＧ）生成の方法。
１９．窒素冷媒を使用して窒素冷凍システム内で天然ガスを更に冷却してＬＮＧを生成する段階を含む項目１８の方法。
２０．自動冷凍システム内で天然ガスを更に冷却してＬＮＧを生成する段階を含む項目１８又は項目１９のいずれか１項の方法。
２１．ＮＲＵを通じて天然ガスから分離された窒素流れを使用して天然ガスの少なくとも一部分を冷却する段階を含む項目２０の方法。
２２．フルオロカーボン冷凍システム内で天然ガスを冷却する段階が、混合フルオロカーボン冷媒を圧縮して圧縮混合フルオロカーボン冷媒を提供する段階と、冷却流体との間接熱交換によって圧縮混合フルオロカーボン冷媒を冷却して冷却混合フルオロカーボン冷媒を提供する段階と、冷却混合フルオロカーボン冷媒を熱交換区域に送る段階と、熱交換区域内で天然ガスを冷却混合フルオロカーボン冷媒と熱交換する段階とを含む項目１８から項目２０のいずれか１項の方法。
２３．混合フルオロカーボン冷媒を使用して天然ガスを冷却するように構成された混合冷媒サイクルであって、天然ガスと混合フルオロカーボン冷媒の間の間接熱交換を通じて天然ガスの冷却を可能にするように構成された熱交換器を含む上記混合冷媒サイクルと、天然ガスから窒素を除去するように構成された窒素排除ユニット（ＮＲＵ）と、天然ガスを冷却してＬＮＧを生成するように構成されたメタン自動冷凍システムとを含む液化天然ガス（ＬＮＧ）の形成のための炭化水素処理システム。
２４．混合フルオロカーボン冷媒が、２つ又はそれよりも多くのハイドロフルオロカーボン冷媒の混合物を含む項目２３の炭化水素処理システム。
２５．ＮＲＵを通じて天然ガスから分離された窒素流れが、天然ガスの少なくとも一部分を冷却するのに使用される項目２又は項目２４のいずれか１項の炭化水素処理システム。
２６．メタン自動冷凍システムが、いくつかの膨脹デバイス及びいくつかのフラッシュドラムを含む項目２３から項目２５のいずれか１項の炭化水素処理システム。
【０１５８】
本発明の技術は、様々な修正及び代替形態を受けやすい場合があるが、本明細書に説明した実施形態は、単に一例として示したものである。しかし、この技術は、本明細書に説明した特定の実施形態に限定されるように意図していないことを再度理解すべきである。実際に、本発明の技術は、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲に該当する全ての代替物、修正物、及び均等物を含む。
【符号の説明】
【０１５９】
１０２  膨脹デバイス
１０４  冷却機
１０６  圧縮機
１０８  凝縮機
１１４  冷媒混合物
【図１】
2016511817.tif 000004
【図２】
2016511817.tif 000005
【図３】
2016511817.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2016511817.tif 000010
【図８】
2016511817.tif 000011
【図９】
2016511817.tif 000012
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
2016511817.tif 000015
【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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