(57)【要約】【課題】液化天然ガスの品質を向上させることができ、メタン以外の炭化水素を分離回収することができる天然ガス精製方法及び天然ガス精製装置を提供する。【解決手段】メタンと、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ｎ−ブタン、イソブタン、１−ブテン、ｎ−ペンタン、及びイソペンタンのうちのいずれかからなる他の炭化水素と、二酸化炭素と、硫化水素とを含む天然ガスを精製する天然ガス精製方法において、メタンが気相、他の炭化水素が液相、二酸化炭素及び硫化水素が固相となるように天然ガスの圧力及び温度を調整し、この圧力及び温度が調整された天然ガスを、メタンを含む気体と懸濁液とに分離し、この懸濁液を、他の炭化水素を含む液体と二酸化炭素及び硫化水素を含む固体とに分離する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタンと、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ｎ−ブタン、イソブタン、１−ブテン、ｎ−ペンタン、及びイソペンタンのうちのいずれかからなる他の炭化水素と、二酸化炭素と、硫化水素とを含む天然ガスを精製する天然ガス精製方法において、
前記メタンが気相、前記他の炭化水素が液相、前記二酸化炭素及び前記硫化水素が固相となるように前記天然ガスの圧力及び温度を調整し、
圧力及び温度が調整された前記天然ガスを、前記メタンを含む気体と懸濁液とに分離し、
分離された前記懸濁液を、前記他の炭化水素を含む液体と前記二酸化炭素及び前記硫化水素を含む固体とに分離する天然ガス精製方法。
【請求項２】
請求項１記載の天然ガス精製方法において、前記天然ガスの温度をエチレンの沸点未満かつｎ−ペンタンの融点以上の範囲内に調整することを特徴とする天然ガス精製方法。
【請求項３】
請求項１記載の天然ガス精製方法において、前記天然ガスの圧力を１〜１０気圧の範囲内に調整することを特徴とする天然ガス精製方法。
【請求項４】
請求項１記載の天然ガス精製方法において、前記天然ガスを膨張手段で断熱膨張させることにより、前記天然ガスの圧力及び温度を調整することを特徴とする天然ガス精製方法。
【請求項５】
請求項１記載の天然ガス精製方法において、混合手段で前記天然ガスに液化天然ガスを混入させることにより、前記天然ガスの圧力及び温度を調整することを特徴とする天然ガス精製方法。
【請求項６】
請求項１記載の天然ガス精製方法において、サイクロンにより、前記懸濁液を、前記他の炭化水素を含む液体と前記二酸化炭素及び前記硫化水素を含む固体とに分離することを特徴とする天然ガス精製方法。
【請求項７】
請求項１記載の天然ガス精製方法において、圧力が１気圧以上、かつ温度が硫化水素の融点未満かつｎ−ペンタンの融点以上の範囲内で、気相中のメタン純度が９０％以上となるように前記天然ガスの圧力及び温度を調整することを特徴とする天然ガス精製方法。
【請求項８】
請求項７記載の天然ガス精製方法において、前記天然ガスの温度をエチレンの沸点未満の範囲内に調整することを特徴とする天然ガス精製方法。
【請求項９】
請求項７記載の天然ガス精製方法において、前記天然ガスの圧力を１０気圧以下の範囲内に調整することを特徴とする天然ガス精製方法。
【請求項１０】
請求項７記載の天然ガス精製方法において、前記天然ガスの温度をエチレンの沸点未満の範囲内、かつ前記天然ガスの圧力を１０気圧以下の範囲内に調整することを特徴とする天然ガス精製方法。
【請求項１１】
メタンと、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ｎ−ブタン、イソブタン、１−ブテン、ｎ−ペンタン、及びイソペンタンのうちのいずれかからなる他の炭化水素と、二酸化炭素と、硫化水素とを含む天然ガスを精製する天然ガス精製装置において、
前記メタンが気相、前記他の炭化水素が液相、前記二酸化炭素及び前記硫化水素が固相となるように前記天然ガスの圧力及び温度を調整する圧力・温度調整手段と、
前記圧力・温度調整手段で圧力及び温度が調整された前記天然ガスを、前記メタンを含む気体と懸濁液とに分離する気体分離手段と、
前記気体分離手段で分離された懸濁液を、前記他の炭化水素を含む液体と前記二酸化炭素及び前記硫化水素を含む固体とに分離する固液分離手段とを備えたことを特徴とする天然ガス精製装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の天然ガス精製装置において、前記圧力・温度調整手段は、前記天然ガスの温度をエチレンの沸点未満かつｎ−ペンタンの融点以上の範囲内に調整することを特徴とする天然ガス精製装置。
【請求項１３】
請求項１１記載の天然ガス精製装置において、前記圧力・温度調整手段は、前記天然ガスの圧力を１〜１０気圧の範囲内に調整することを特徴とする天然ガス精製装置。
【請求項１４】
請求項１１記載の天然ガス精製装置において、前記圧力・温度調整手段は、前記天然ガスを断熱膨張させる膨張手段を有することを特徴とする天然ガス精製装置。
【請求項１５】
請求項１１記載の天然ガス精製装置において、前記圧力・温度調整手段は、前記天然ガスに液化天然ガスを混入する混合手段を有することを特徴とする天然ガス精製装置。
【請求項１６】
請求項１１記載の天然ガス精製装置において、前記固液分離手段は、サイクロンであることを特徴とする天然ガス精製装置。
【請求項１７】
請求項１１記載の天然ガス精製装置において、前記圧力・温度調整手段は、圧力が１気圧以上、かつ温度が硫化水素の融点未満かつｎ−ペンタンの融点以上の範囲内で、気相中のメタン純度が９０％以上となるように前記天然ガスの圧力及び温度を調整することを特徴とする天然ガス精製装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の天然ガス精製装置において、前記圧力・温度調整手段は、前記天然ガスの温度をエチレンの沸点未満の範囲内に調整することを特徴とする天然ガス精製装置。
【請求項１９】
請求項１７記載の天然ガス精製装置において、前記圧力・温度調整手段は、前記天然ガスの圧力を１０気圧以下の範囲内に調整することを特徴とする天然ガス精製装置。
【請求項２０】
請求項１７記載の天然ガス精製装置において、前記圧力・温度調整手段は、前記天然ガスの温度をエチレンの沸点未満の範囲内、かつ前記天然ガスの圧力を１０気圧以下の範囲内に調整することを特徴とする天然ガス精製装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス田や油田で採掘された天然ガスを精製する天然ガス精製方法及び天然ガス精製装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス田や油田で採掘された天然ガスにおいては、液化装置を用いて冷却し、液化天然ガス（ＬＮＧ）を生成することが知られている。一般に、天然ガスには、液化天然ガスの主成分となるメタンと、メタン以外の炭化水素、二酸化炭素、硫黄分、及び水銀等の不純物が含まれている。そして、例えば不純物が含まれたまま天然ガスを冷却して液化すると、不純物が固体化して液化装置（熱交換器等）が閉塞したり、液化天然ガスの品質が低下したりするため、不純物を除去する必要がある。この不純物成分、特に天然ガスの液化の際に固体化する二酸化炭素や硫化水素等を分離する方法としては、例えば、二酸化炭素や硫化水素等を気相のまま分離する化学吸収法や物理吸着法が知られている。
【０００３】
また、例えば、天然ガスに含まれるメタンが液相、二酸化炭素や硫化水素等の不純物が固相となるように（言い換えれば、天然ガスが懸濁液となるように）、天然ガスの圧力及び温度を調整して、固液分離する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の従来技術では、例えばジュール・トムソン弁により天然ガスを膨張させて、１０．２〜１７．０気圧（１５０〜２５０ｐｓｉａ）の圧力、−１００〜−１２５℃程度の温度に調整し、冷却槽に供給する。また、例えばサブクール状態の液化天然ガスを冷却槽内に供給することにより、さらに−１４０℃まで冷却する。これにより、加圧状態の液化天然ガスを生成する。そして、冷却槽の下方側から取り出された液化天然ガス（懸濁液）は、例えばサイクロンを用いて、二酸化炭素や硫化水素等を含む固体と分離されるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特表２００５−５１５２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の従来技術においては、天然ガスに含まれるメタンが液相、二酸化炭素及び硫化水素等の不純物が固相となるように、天然ガスの温度及び圧力を調整して、固液分離するようになっている。ところが、天然ガスに含まれるメタン以外の炭化水素類のなかには液相となって残るものがあり、そのままでは液化天然ガスに含まれることになる。そして、液化天然ガスにおけるメタン以外の炭化水素の含有量によっては、燃焼効率に影響を及ぼし、品質が低下する可能性があった。一方、メタン以外の炭化水素類（例えばエタンやプロパン等）は、単独で有用であることから分離回収することが望まれていた。
【０００６】
本発明の目的は、液化天然ガスの品質を向上させることができ、メタン以外の炭化水素を分離回収することができる天然ガス精製方法及び天然ガス精製装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、メタンと、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ｎ−ブタン、イソブタン、１−ブテン、ｎ−ペンタン、及びイソペンタンのうちのいずれかからなる他の炭化水素と、二酸化炭素と、硫化水素とを含む天然ガスを精製する天然ガス精製方法において、前記メタンが気相、前記他の炭化水素が液相、前記二酸化炭素及び前記硫化水素が固相となるように前記天然ガスの圧力及び温度を調整し、圧力及び温度が調整された前記天然ガスを、前記メタンを含む気体と懸濁液とに分離し、分離された前記懸濁液を、前記他の炭化水素を含む液体と前記二酸化炭素及び前記硫化水素を含む固体とに分離する。
【０００８】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記天然ガスの温度をエチレンの沸点未満かつｎ−ペンタンの融点以上の範囲内に調整する。
【０００９】
（３）上記（１）において、好ましくは、前記天然ガスの圧力を１〜１０気圧の範囲内に調整する。
【００１０】
（４）上記（１）において、好ましくは、前記天然ガスを膨張手段で断熱膨張させることにより、前記天然ガスの圧力及び温度を調整する。
【００１１】
（５）上記（１）において、好ましくは、混合手段で前記天然ガスに液化天然ガスを混入させることにより、前記天然ガスの圧力及び温度を調整する。
【００１２】
（６）上記（１）において、好ましくは、サイクロンにより、前記懸濁液を、前記他の炭化水素を含む液体と前記二酸化炭素及び前記硫化水素を含む固体とに分離する。
【００１３】
（７）上記（１）において、好ましくは、圧力が１気圧以上、かつ温度が硫化水素の融点未満かつｎ−ペンタンの融点以上の範囲内で、気相中のメタン純度が９０％以上となるように前記天然ガスの圧力及び温度を調整する。
【００１４】
（８）上記（７）において、好ましくは、前記天然ガスの温度をエチレンの沸点未満の範囲内に調整する。
【００１５】
（９）上記（７）において、好ましくは、前記天然ガスの圧力を１０気圧以下の範囲内に調整する。
【００１６】
（１０）上記（７）において、好ましくは、前記天然ガスの温度をエチレンの沸点未満の範囲内、かつ前記天然ガスの圧力を１０気圧以下の範囲内に調整する。
【００１７】
（１１）上記目的を達成するために、本発明は、メタンと、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ｎ−ブタン、イソブタン、１−ブテン、ｎ−ペンタン、及びイソペンタンのうちのいずれかからなる他の炭化水素と、二酸化炭素と、硫化水素とを含む天然ガスを精製する天然ガス精製装置において、前記メタンが気相、前記他の炭化水素が液相、前記二酸化炭素及び前記硫化水素が固相となるように前記天然ガスの圧力及び温度を調整する圧力・温度調整手段と、前記圧力・温度調整手段で圧力及び温度が調整された前記天然ガスを、前記メタンを含む気体と懸濁液とに分離する気体分離手段と、前記気体分離手段で分離された懸濁液を、前記他の炭化水素を含む液体と前記二酸化炭素及び前記硫化水素を含む固体とに分離する固液分離手段とを備える。
【００１８】
（１２）上記（１１）において、好ましくは、前記圧力・温度調整手段は、前記天然ガスの温度をエチレンの沸点未満かつｎ−ペンタンの融点以上の範囲内に調整する。
【００１９】
（１３）上記（１１）において、好ましくは、前記圧力・温度調整手段は、前記天然ガスの圧力を１〜１０気圧の範囲内に調整する。
【００２０】
（１４）上記（１１）において、好ましくは、前記圧力・温度調整手段は、前記天然ガスを断熱膨張させる膨張手段を有する。
【００２１】
（１５）上記（１１）において、好ましくは、前記圧力・温度調整手段は、前記天然ガスに液化天然ガスを混入する混合手段を有する。
【００２２】
（１６）上記（１１）において、好ましくは、前記固液分離手段は、サイクロンである。
【００２３】
（１７）上記（１１）において、好ましくは、前記圧力・温度調整手段は、圧力が１気圧以上、かつ温度が硫化水素の融点未満かつｎ−ペンタンの融点以上の範囲内で、気相中のメタン純度が９０％以上となるように前記天然ガスの圧力及び温度を調整する。
【００２４】
（１８）上記（１７）において、好ましくは、前記圧力・温度調整手段は、前記天然ガスの温度をエチレンの沸点未満の範囲内に調整する。
【００２５】
（１９）上記（１７）において、好ましくは、前記圧力・温度調整手段は、前記天然ガスの圧力を１０気圧以下の範囲内に調整する。
【００２６】
（２０）上記（１７）において、好ましくは、前記圧力・温度調整手段は、前記天然ガスの温度をエチレンの沸点未満の範囲内、かつ前記天然ガスの圧力を１０気圧以下の範囲内に調整する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、液化天然ガスの品質を向上させることができ、メタン以外の炭化水素を分離回収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００２９】
図１は、本実施形態による天然ガス精製装置の構成を表す概略図である。
【００３０】
この図１において、天然ガス精製装置は、例えばガス田又は油田で採掘された天然ガスから液化天然ガス（ＬＮＧ）を生成するプラントに備えられたものであり、分離槽１（気体分離手段）と、この分離槽１内に噴射するノズル２（圧力・温度調整手段）と、天然ガス（詳細には、ガス田又は油田で採掘されたままの天然ガス、又は６０気圧程度に加圧された天然ガス）をノズル２に供給する天然ガス供給ライン３と、プラントで生成した液化天然ガスの一部をノズル２に供給する液化天然ガス供給ライン４と、分離槽１の上方側に接続された気体取り出しライン５と、分離槽１の下方側に接続された懸濁液取り出しライン６と、この懸濁液取り出しライン６に接続されたサイクロン７（固液分離手段）とを備えている。
【００３１】
ノズル２は、詳細を図示しないが混合膨張型ノズル（混合手段、膨張手段）であり、天然ガス供給ライン３から供給された天然ガスに液化天然ガス供給ライン４から供給された液化天然ガス（ＬＮＧ）を混入するとともに、その混合物を分離槽１内に拡散噴射して断熱膨張させることにより、天然ガスの圧力及び温度を低下させるようになっている。これにより、天然ガスの圧力が１〜１０気圧の範囲内（好ましくは、１〜２気圧の範囲内）、温度がエチレンの沸点未満かつｎ−ペンタンの融点以上の範囲内に調整されるようになっている。図２は、天然ガスに含まれる成分（例えばメタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ｎ−ブタン、イソブタン、１−ブテン、ｎ−ペンタン、イソペンタン、二酸化炭素、及び硫化水素）の１気圧における沸点及び融点を表す図である。この図２から明確なように、天然ガスの温度をエチレンの沸点未満かつｎ−ペンタンの融点以上の範囲内（例えば１気圧の条件では、−１０４℃未満かつ−１２９．７℃以上の範囲内）に調整することにより、天然ガスに含まれるメタンが気相、他の炭化水素（詳細には、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ｎ−ブタン、イソブタン、１−ブテン、ｎ−ペンタン、及びイソペンタンのうちのいずれか）が液相、二酸化炭素及び硫化水素が固相になる。
【００３２】
分離槽１内では、比重の差により、メタンを含む気体が上方側に移動し、他の炭化水素を含む液体と二酸化炭素及び硫化水素を含む固体とが混ざり合った懸濁液が下方側に移動し、分離するようになっている。そして、分離槽１で分離された気体が気体取り出しライン５を介し液化装置（詳細には、例えばメタンを含む気体を冷却する熱交換器や、メタンを含む気体を冷媒として用いる場合の圧縮機等）に供給されるようになっている。また、分離槽１で分離された懸濁液は、懸濁液取り出しライン６を介しサイクロン７に供給されるようになっている。
【００３３】
サイクロン７は、この種のものとして公知のものであり、他の炭化水素を含む液体と、二酸化炭素及び硫化水素を含む固体とに分離するようになっている。そして、分離された液体は、液体取り出しライン８を介し回収され、分離された固体は、固体取り出しライン９を介し回収されるようになっている。なお、回収された他の炭化水素は、例えば、蒸留装置等（図示せず）により各成分に分離されて有用される。
【００３４】
以上のように構成された本実施形態の動作及び作用効果を以下説明する。
【００３５】
本実施形態においては、混合膨張型のノズル２を用いて、天然ガスに液化天然ガスを混入するとともに、その混合物を分離槽１内に拡散噴射して断熱膨張させることにより、天然ガスの圧力及び温度を低下させる。このとき、天然ガスの圧力を１〜１０気圧の範囲内、温度をエチレンの沸点未満かつｎ−ペンタンの融点以上の範囲内に調整するので、天然ガスに含まれるメタンが気相、他の炭化水素（詳細には、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ｎ−ブタン、イソブタン、１−ブテン、ｎ−ペンタン、及びイソペンタンのうちのいずれか）が液相、二酸化炭素及び硫化水素が固相となる。そして、分離槽１でメタンを含む気体と懸濁液とに分離し、分離した気体を液化装置に供給して、液化天然ガスを生成する。これにより、天然ガスに含まれる二酸化炭素及び硫化水素だけでなく、他の炭化水素も分離して、液化天然ガスを生成することができ、液化天然ガスの品質を向上させることができる。一方、分離槽１で分離した懸濁液は、サイクロン７で連続的に処理され、他の炭化水素を含む液体と二酸化炭素及び硫化水素を含む固体とに分離して回収する。したがって、メタン以外の炭化水素を分離回収することができ、回収したメタン以外の炭化水素を様々な利用目的に応じて利用することができる。
【００３６】
また、本実施形態においては、ノズル２を用いて天然ガスの圧力を１〜１０気圧の範囲内に調整するので、例えば１０気圧を超える範囲に調整する場合に比べて耐圧条件を緩和することができ、装置の製造コストの低減を図ることができる。
【００３７】
なお、上記一実施形態においては、特に説明しなかったが、ノズル２に供給する液化天然ガスの流量を制御して、天然ガスの圧力及び温度を調整するようにしてもよい。すなわち、図示しないが、例えば、分離槽１内の圧力を検出する圧力センサと、分離槽１内の温度を検出する温度センサと、液化天然ガス供給ライン４に設けられ、液化天然ガスの供給流量を制御する流量制御弁と、圧力センサ及び温度センサの検出値が目標値となるように流量制御弁を制御する制御装置とを設けてもよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００３８】
また、上記一実施形態においては、天然ガスを断熱膨張させる膨張手段及び天然ガスに液化天然ガスを混入する混合手段として、混合膨張型のノズル２を設けた場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、ノズル２に代えて、例えば、混合手段としての混合バルブと、膨張手段としての膨張バルブとを設けてもよい。また、例えば天然ガスが断熱膨張のみで目標温度条件に到達するような場合は、混合手段を設けず、膨張手段のみを設けてもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００３９】
また、上記一実施形態においては、サイクロン７は、分離槽１で分離した懸濁液を連続的に処理する場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば図３に示すように、懸濁液取り出しライン６に開閉弁１０を設け、この開閉弁１０を適宜開閉させることで断続的に処理するようにしてもよい。このような変形例においても、上記一実施形態同様の効果を得ることができる。また、本変形例では、天然ガスの処理量及びメタン以外の成分含有量に対応し、サイクロン７を効率よく運転することができる。
【００４０】
また、上記一実施形態においては、分離槽１の内部構造を特に説明しなかったが、例えば図４に示すように、傾斜した複数（図４では４つ）の棚段１１を設けてもよい。このような変形例においても、上記一実施形態同様の効果を得ることができる。また、本変形例では、棚段１１が下側（図４中下側）になるほど、気中のメタン分圧が低下し、液相のメタンが気相に移行しやすくなるため、メタンの回収率を向上させることができる。さらに、下側の棚段１１における温度が上側の棚段１１における温度より高くなるように加熱器等（図示せず）の温度制御手段を設けてもよい。これにより、棚段１１が下側になるほど、メタンの蒸気圧が大きくなり、液相のメタンが気相に移行しやすくなるため、メタンの回収率を向上させることができる。
【００４１】
また、上記一実施形態においては、分離槽１で分離された懸濁液を固液分離する固液分離手段として、サイクロン７を設けた場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、サイクロン７に代えて、例えば濾過装置又は蒸留装置等を設けてもよい。また、上記一実施形態においては、分離槽１とサイクロン７とを別体に設けた場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば図５に示すように、分離槽１の下部にサイクロン７を設け、一体となるように構成してもよい。このような変形例においても、上記一実施形態同様の効果を得ることができる。
【００４２】
また、上記一実施形態においては、天然ガスに含まれるメタンが気相、他の炭化水素が液相、二酸化炭素及び硫化水素が固相となるように分離槽１内の天然ガスの圧力及び温度を調整するが、このことは必ずしも天然ガスに含まれるメタンの全てが気相、他の炭化水素の全てが液相、二酸化炭素及び硫化水素が固相となることを意味しない。すなわち、精製ガスのメタン純度は、分離槽１内の天然ガス組成、圧力及び温度に依存する。
【００４３】
図２に示したメタン以外の炭化水素のうち最も融点の高いｎ−ペンタンを選び、図６に示すようなメタン、ｎ−ペンタン及び二酸化炭素の３成分からなる模擬的な天然ガスを例にとって、精製ガスのメタン純度を高めるための分離槽１内の圧力と温度の設定方法を説明する。
【００４４】
図７は、模擬的な天然ガスを様々な圧力及び温度で分離した際の、精製ガスのメタン純度を示している。液化天然ガスに求められるメタン純度は、例えば都市ガスに利用する場合を考えると、都市ガスに含まれるメタンの割合である９０％弱よりも高くする必要がある。したがって、精製ガスのメタン純度を９０％以上に高めることが望ましい。図７からわかるように、圧力が高いほど高い温度で精製ガスのメタン純度を９０％以上に高めることができる。
【００４５】
図８は、模擬的な天然ガスから得られる精製ガスのメタン純度が９０％以上となる圧力と温度を示している（本図は図７から求められる）。図中の○印は、各温度で精製ガスのメタン純度が最大となる圧力、△印（本図では○印と重なっている）は、各温度で精製ガスのメタン純度が９０％以上となる上限の圧力、▽印は、各温度で精製ガスのメタン純度が９０％以上となる下限の圧力を表している。すなわち、上限と下限ではさまれた領域の圧力と温度のとき、メタンの大部分が気相となる。
【００４６】
真空ポンプなどの分離槽１を減圧する手段を備える必要がないことから、圧力範囲は１気圧以上が望ましい。また、メタン以外の炭化水素は液相とし、二酸化炭素と硫化水素は固相とするので、温度範囲は硫化水素の融点未満かつｎ−ペンタンの融点以上の範囲内とする必要がある。すなわち、図８中に斜線でハッチングした領域の圧力と温度のとき、天然ガスに含まれるメタンが気相、他の炭化水素が液相、二酸化炭素及び硫化水素が固相となるように、かつ精製ガスのメタン純度を高めることができる。
【００４７】
次に、天然ガスがエチレンを含む場合の圧力と温度の範囲を図９を用いて説明する。エチレンは、図２に示したメタン以外の成分のうち最も沸点が低い化合物である。エチレンの大部分を液相とするためには、温度範囲はエチレンの沸点より低くする必要があるため、図中に斜線でハッチングした領域の圧力と温度のとき、エチレンを含んだ天然ガスの場合でも、天然ガスに含まれるメタンが気相、他の炭化水素が液相、二酸化炭素及び硫化水素が固相となるように、かつ精製ガスのメタン純度を高めることができる。
【００４８】
なお、前述したように、圧力範囲を１０気圧以下にすると、１０気圧を超える範囲に調整する場合に比べて耐圧条件を緩和することができ、装置の製造コストの低減を図ることができる。圧力と温度の範囲が図１０の斜線でハッチングした領域の圧力と温度のとき、天然ガス精製装置を低圧機器で構成し、エチレンを含んだ天然ガスを、天然ガスに含まれるメタンが気相、他の炭化水素が液相、二酸化炭素及び硫化水素が固相となるように、かつ精製ガスのメタン純度を高めることができる。
【００４９】
最後に、天然ガスが様々な炭化水素を含む場合について、精製ガスのメタン純度を高めるための圧力と温度の設定方法を図１１、図１２、及び図１３を用いて説明する。
【００５０】
図１１は、天然ガスが様々な炭化水素を含む場合の天然ガスの組成を示す図である。図１１に示した天然ガスから得られる精製ガスのメタン純度は図１２に示すように求められる。図１２から精製ガスのメタン純度が９０％以上とある圧力と温度の範囲を求めると図１３が得られる。
【００５１】
図１３が図８と異なる点を以下、説明する。天然ガスが様々な炭化水素を含む場合には、各温度で精製ガスのメタン純度が最大となる圧力（図中○印）と、各温度で精製ガスのメタン純度が９０％以上となる上限の圧力（図中△印）は分離する。しかし、上限は殆ど変わりがない。
【００５２】
一方、各温度で精製ガスのメタン純度が９０％以上となる下限の圧力（図中▽印）は、メタンとｎ−ペンタン以外の炭化水素の影響により、高い値となる。したがって、天然ガスに含まれるメタンが気相、他の炭化水素が液相、二酸化炭素及び硫化水素が固相となるように、かつ精製ガスのメタン純度を高めることができる圧力と温度の範囲（図中に斜線でハッチングした領域）は図８よりも狭い範囲となる。言い換えると、圧力と温度の範囲は図８で示した圧力と温度の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の天然ガス精製装置の一実施形態の構成を表す概略図である。
【図２】天然ガスに含まれる成分の１気圧における沸点及び融点を表す図である。
【図３】本発明の天然ガス精製装置の第１の変形例の構成を表す概略図である。
【図４】本発明の天然ガス精製装置の第２の変形例の構成を表す概略図である。
【図５】本発明の天然ガス精製装置の第３の変形例の構成を表す概略図である。
【図６】ｎ−ペンタンを含む天然ガスの組成を表す図である。
【図７】ｎ−ペンタンを含む天然ガスから得られる精製ガスのメタン純度を表す図である。
【図８】ｎ−ペンタンを含む天然ガスから得られる精製ガスのメタン純度が９０％以上となる圧力と温度の範囲を表す図である。
【図９】エチレンを含む天然ガスから得られる精製ガスのメタン純度が９０％以上となる圧力と温度の範囲を表す図である。
【図１０】エチレンを含む天然ガスから得られる精製ガスのメタン純度が９０％以上となる圧力と温度の範囲を表す図であり、本発明の天然ガス精製装置を低圧機器で構成する場合について示す。
【図１１】様々な炭化水素を含む天然ガスの組成を表す図である。
【図１２】様々な炭化水素を含む天然ガスから得られる精製ガスのメタン純度を表す図である。
【図１３】様々な炭化水素を含む天然ガスから得られる精製ガスのメタン純度が９０％以上となる圧力と温度の範囲を表す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１，１Ａ  分離槽（気体分離手段）
２        ノズル（圧力・温度調整手段、膨張手段、混合手段）
７        サイクロン（固液分離手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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