JP7154385B2 - 高圧エキスパンダプロセスのための補給ガス組成変動の管理 - Google Patents
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- F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
- F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
- F25J1/0244—Operation; Control and regulation; Instrumentation
- F25J1/0254—Operation; Control and regulation; Instrumentation controlling particular process parameter, e.g. pressure, temperature
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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- F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
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- F25J1/0264—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams
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- F25J1/0265—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams comprising cores associated exclusively with the cooling of a refrigerant stream, e.g. for auto-refrigeration or economizer
- F25J1/0268—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams comprising cores associated exclusively with the cooling of a refrigerant stream, e.g. for auto-refrigeration or economizer using a dedicated refrigeration means
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- F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
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- F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
- F25J2245/90—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being boil-off gas from storage
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- F25J2270/06—Internal refrigeration with work-producing gas expansion loop with multiple gas expansion loops
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Description
本出願は、2018年8月22日に出願された米国仮出願第62/721367号、“Managing Make-Up Gas Composition Variation for a High Pressure Expander Process”;2017年9月29日に出願された米国仮出願第62/565,725号、“Natural Gas Liquefaction by a High Pressure Expansion Process”;2017年9月29日に出願された米国仮出願第62/565,733号、“Natural Gas Liquefaction by a High Pressure Expansion Process”;及び2017年10月25日に出願された米国仮出願第62/576,989号、“Natural Gas Liquefaction by a High Pressure Expansion Process Using Multiple Turboexpander Compressors”の優先権の利益を主張する。これらの開示内容は、参照することにより全ての目的でそれらの全体が本明細書に組み込まれる。
開示の分野
本開示は、一般的に液化天然ガス(LNG)生産に関する。より詳細には、本開示は、高圧でのLNG生産に関する。
このセクションは、本開示に関連し得る技術の種々の態様を紹介することを意図する。この考察は、本開示の特定態様のより良い理解を促進するための枠組を提供することを意図する。従って、このセクションは、この観点から読むべきであり、必ずしも先行技術の承認として読むべきでない。
天然ガスは、そのクリーンな燃焼の質及び便利さのため、ここ数年で広く使用されるようになってきた。多くの天然ガス源は、ガスのいずれの商業市場からも遠く離れた遠隔地にある。生産された天然ガスを商業市場へ輸送するためにピペリンが利用可能なこともある。ピペリン輸送が実現不可能なとき、生産された天然ガスは、市場への輸送のために処理して液化天然ガス(LNG)にされることが多い。
LNGプラントの設計において、最も重要な考慮すべき事柄の1つは、天然ガス供給流をLNGに変換するプロセスである。現在、最も一般的な液化プロセスは、何らかの形の冷却システムを使用する。天然ガスを液化するために多くの冷却サイクルが使用されてきたが、今日LNGプラントでは、下記3つのタイプが最も一般的に使用されている:(1)ガスの温度を液化温度まで漸進的に下げるように配置された熱交換器内で複数の単成分冷媒を使用する「カスケードサイクル」;(2)特別に設計された熱交換器内で多成分冷媒を使用する「多成分冷却サイクル」;及び(3)温度の低下に対応してガスを供給ガス圧から低圧まで膨張させる「エキスパンダサイクル」。ほとんどの天然ガス液化サイクルは、これらの3つの基本タイプのバリエーション又は組み合わせを使用する。
供給ガス冷却を可能にし、それによって冷媒取扱いのロジスティック問題を排除又は軽減するガスエキスパンダの使用は、場合によっては冷媒ベースの冷却に勝る利点を有するように見える。エキスパンダシステムは、冷媒ガスを膨張タービンを介して膨張させ、それによって仕事をし、ガスの温度を下げることができるという原則に基づいて作動する。そして低温ガスは供給ガスと熱交換されて必要とされる冷却をもたらす。ガスエキスパンダで冷却膨張から得られる動力を用いて、冷却サイクルで用いられる主圧縮力の一部を供給することができる。LNG製造用の典型的なエキスパンダサイクルは、典型的に約6,895kPa(1,000psia)未満の供給ガス圧で作動する。供給ガスを完全に液化するためには一般的に補助冷却が必要であり、これは二次冷却及び/又は過冷却ループ等の追加冷媒システムによって提供し得る。例えば、米国特許第6,412,302号及び米国特許第5,916,260号は、過冷却ループで冷媒として窒素を用いるエキスパンダサイクルを提示している。
エキスパンダサイクルは、再循環ガス流の高流速をもたらし、一次冷却(加温)段階にとって非常に非効率なので、ガスエキスパンダは、典型的に、例えば、閉サイクル内で外部冷媒を用いて-20℃をはるかに下回る温度まで供給ガスを予冷した後でそれをさらに冷却するために使用されている。このように、ほとんどの提案されたエキスパンダサイクルの共通要因は、ガスがエキスパンダに入る前にガスを予冷するための第2の外部冷却サイクルが必要なことである。このような外部冷却サイクルとエキスパンダサイクルの併用は、「ハイブリッドサイクル」と呼ばれることがある。このような冷媒ベースの予冷は、エキスパンダ使用の非効率性の主原因を排除するが、外部冷媒を排除できるというエキスパンダサイクルの利益を著しく少なくする。
米国特許出願2010/0186445は、4,500psia(3.1×107Pa)までの供給原料圧縮のHPXPへの組み入れを開示した。HPXPの一次冷却ループ内でガスを液化する前に供給ガスを圧縮することは、全体的なプロセス効率を高めるという利点を有する。所与の生産率のために、このことは、一次冷却ループ内で必要とされる冷媒の流速を顕著に下げるという利点をも有し、コンパクトな機器の使用を可能にし、特にフローティングLNG用途にとって魅力的である。さらに、供給原料圧縮は、一次冷却及び過冷却ループに費やされる固定量の動力に対して30%を超えてHPXPトレインのLMG生産量を増やす手段を与える。この生産率のフレキシビリティは、この場合もやはり、冷媒ループドライバーの選択を所望の生産率と調和させる際に陸上用途に比べて多くの制限があるフローティングLNG用途にとって魅力的である。
開示態様に従って、メタンに富む供給ガス流の液化方法を提供する。本方法によれば、供給ガス流は1,200psia(8.3×106Pa)未満の圧力で供給される。1,500psia(1.0×107Pa)以上の圧力で圧縮された冷媒流が供給される。圧縮された冷媒流は、周囲温度空気又は水との間接熱交換によって冷却されて、圧縮され、冷却された冷媒流を生成する。圧縮され、冷却された冷媒流は、少なくとも1つのワーク生成エキスパンダ内で膨張させられ、それによって膨張し、冷却された冷媒流を生成する。膨張し、冷却された冷媒流の一部又は全てが分離器内で補給冷媒流と混合され、それによって補給冷媒流から重質炭化水素成分を凝結させ、ガス状の膨張し、冷却された冷媒流を形成する。ガス状の膨張し、冷却された冷媒流は、熱交換器ゾーンに通されて温冷媒流を形成する。供給ガス流は、熱交換器ゾーンに通されて、膨張し、冷却された冷媒流との間接熱交換によって供給ガス流の少なくとも一部が冷却され、それによって液化ガス流を形成する。温冷媒流は、圧縮されて、圧縮された冷媒流を生成する。
本開示のこれら及び他の特徴、態様及び利点は、下記説明、添付の特許請求の範囲及び以下に簡単に説明する添付図面から明らかになであろう。
次に、本開示の原理の理解を促進するため、図面に示す特徴に言及し、個別用語を用いて同一のものを記述する。それでもなお、それによって本開示の範囲を限定する意図でないことを理解すべきである。本明細書に記載される開示の原理のいずれの変形形態及びさらなる変更形態、並びにいずれのさらなる応用も、本開示が関連する技術の当業者に一般的に心に浮かぶように企図される。明瞭さのため、本開示に関係のない特徴は図面に示さないこともある。
最初に、参照し易さのため、本出願で用いる特定用語及び本テキストで使用するそれらの意味を説明する。本明細書で使用する用語について以下に定義しない限りは、関連技術者が少なくとも1つの刊行物又は発行特許で反映された当該用語に与えた最も広い定義を与えるべきである。さらに、同一又は類似目的に役立つ全ての等価物、同義物、新たな開発、及び用語又は技術は、本特許請求の範囲内に入るとみなされるので、本技術は、以下に示す用語の利用によって限定されない。
当業者には明白なように、様々な人が様々な名称で同一の特徴又は要素に言及することがある。本文書は、名称のみが異なる要素又は特徴を区別するつもりはない。図面は、必ずしも正確な比率ではない。本明細書では比率を誇張するか又は概略的形態で特定の特徴及び要素を示すことがあり、明瞭さ及び簡便さのために従来要素の一部の詳細を示さないことがある。本明細書に記載の図面に言及するとき、単純にするため複数の図面で同一の参照番号に言及することがある。下記説明及び特許請求の範囲では、用語「including」及び「comprising」は、無制限様式で使用し、従って、「含むが、これらに限定されない」という意味に解釈すべきである。
本明細書で使用する場合、用語「約(approximately)」、「約(about)」、「実質的に」、及び類似用語は、本開示の主題が関連する技術の当業者に一般的かつ許容される用法と調和する広い意味を有するよう意図される。本開示を精査する当業者は、これらの用語が、記載及び請求される明白な特徴の記述をこれらの特徴の範囲を与えられた正確な数値範囲に限定することなく認めるよう意図されることを理解すべきである。従って、これらの用語は、記載される主題のごくわすか又は重要でない修正又は変更は本開示の範囲内に入るものとみなされることを示すものと解釈すべきである。「近い」という用語は、数又は量の2%以内、又は5%以内、又は10%以内を意味するよう意図される。
「典型的」は、本明細書では「例、実例、又は例示として役立つ」ことを意味するためだけに用いられる。「典型的」として明細書に記載されるいずれの実施形態又は態様も、他の実施形態より好ましい又は有利と解釈すべきでない。
用語「ガス」は、「蒸気」と互換的に用いられ、液体状態又は固体状態と区別される気体状態の物質又は物質混合物と定義される。同様に、用語「液体」は、気体状態又は固体状態と区別される液体状態の物質又は物質混合物を意味する。
本明細書で使用する場合、「熱交換エリア」は、熱伝達促進技術で知られるいずれか1つのタイプの機器又は類似若しくは異なるタイプの機器の組み合わせを意味する。従って、「熱交換エリア」は1台の機器内に含まれることがあり、或いは複数台の機器に含まれるアリアを含むことがある。逆に、複数の熱交換エリアが1台の機器に含まれることもある。
本明細書で使用する場合、用語「ループ」と「サイクル」を互換的に用いる。
本明細書で使用する場合、「天然ガス」は、LNGの製造に適したガス状供給原料を意味し、この供給原料はメタンリッチガスである。「メタンリッチガス」は、主成分としてメタン(C1)を含有する、すなわち、質量で少なくとも50%のメタンの組成を有するガスである。天然ガスには、油田井から得られるガス(随伴ガス)又はガス井から得られるガス(非随伴ガス)が含まれることがある。
本開示の態様は、供給ガスが常に、一次冷媒ループ内で補給ガスとして使用するのに十分なほど希薄でなければならない既知の液化プロセスに勝るいくつかの利点を有する。窒素等のより軽い成分に富むBOGは、信頼できる補給ガス源である。しかし、BOGを補給ガスとして使用すると、より高い動力消費を要求することによって又はより大きな主低温熱交換器を必要とすることによって、一次ループ冷媒の有効性に悪影響を及ぼす。さらに、BOG組成は、供給ガス中のライトエンド(例えば、窒素、水素、ヘリウム)の組成の変動に非常に敏感であり、そのためプロセスの安定性に悪影響を及ぼす可能性がある。開示態様は、一次冷媒補給ガスが希薄からリッチまでの広範な組成を有する供給ガスを含むことを可能にする。液化システム300を例にとると、BOGを一次冷媒補給ガスとして用いる類似システムに比べて、主低温熱交換器のサイズを10~16%縮小させることができ、かつ熱効率を約1%まで改善することができる。一般的にLNG液化システムにおいて最も大きく最も重い要素又は容器の1つである主低温熱交換器のこのようなサイズ縮小は、LNG液化プラントのサイズ及びコストを大いに削減することができる。さらに、開示態様は、ガス井からの流入供給と動力学的に調和する可能性がある一次冷媒ループ用の軽質(例えば、N2)及び重質(例えば、C2+)含量を調整する際のフレキシビリティを提供し、それによってエネルギー使用又は生産率を最適化する。例えば、補給ガス流は、供給ガス、N2、及びLNG生成物流由来であり得る。それらの相対的比率は、上記最適化目的に合わせて調整することができる。
本発明は、以下の態様を含んでいる。
(付記1)
メタンに富む供給ガス流の液化方法であって、下記:
(a) 前記供給ガス流を1,200psia(8.3×10 6 Pa)未満の圧力で供給すること;
(b) 1,500psia(1.0×10 7 Pa)以上の圧力で圧縮された冷媒流を供給すること;
(c) この圧縮された冷媒流を周囲温度空気又は水との間接熱交換によって冷却して、圧縮され、冷却された冷媒流を生成すること;
(d) この圧縮され、冷却された冷媒流を少なくとも1つのワーク生成エキスパンダ内で膨張させ、それによって膨張し、冷却された冷媒流を生成すること;
(e) この膨張し、冷却された冷媒流の一部又は全てを分離器内で補給冷媒流と混合し、それによって前記補給冷媒流から重質炭化水素成分を凝結させ、ガス状の膨張し、冷却された冷媒流を形成すること;
(f) このガス状の膨張し、冷却された冷媒流を熱交換器ゾーンに通して温冷媒流を形成すること;
(g) 前記供給ガス流を前記熱交換器ゾーンに通して、前記膨張し、冷却された冷媒流との間接熱交換によって冷却し、それによって液化ガス流を形成すること;及び
(i) 前記温冷媒流を圧縮して、圧縮された冷媒流を生成すること
を含む、前記方法。
(付記2)
さらに下記:
前記補給ガス流の前記分離器への流速を制御して、コンプレッサの吸込側の少なくとも1つの圧力を目標値に維持すること
を含む、付記1に記載の方法。
(付記3)
さらに下記:
前記分離器内の凝結重質炭化水素成分を収集すること;及び
前記凝結重質炭化水素成分を排出して、前記分離器内の所望の液体レベルを維持すること
を含む、付記1又は2に記載の方法。
(付記4)
さらに下記:
前記供給ガス流を前記熱交換器ゾーンに方向づける前に、前記供給ガス流を1,600psia(1.1×10 7 Pa)以下の圧力まで圧縮してから、前記供給ガス流を周囲温度空気又は水との間接熱交換によって冷却すること
を含む、付記1~3のいずれか1項に記載の方法。
(付記5)
前記供給ガス流を前記熱交換器ゾーンに方向づける前に、前記供給ガス流が、外部冷却ユニット内で間接熱交換によって周囲温度未満の温度に冷却される、
付記1~4のいずれか1項に記載の方法。
(付記6)
前記圧縮され、冷却された冷媒流を前記少なくとも1つのワーク生成エキスパンダ内で膨張させる前に、前記圧縮され、冷却された冷媒流が、外部冷却ユニット内で間接熱交換によって周囲温度未満の温度に冷却される、付記1~5のいずれか1項に記載の方法。
(付記7)
前記補給ガス流が、前記供給ガス流の一部、前記液化ガス流から得られるボイルオフガス、又はその組み合わせを含む、付記1~6のいずれか1項に記載の方法。
(付記8)
前記補給ガス流が、メタンと、メタンより重いか又は軽い分子量を有する少なくとも1種の成分との混合物を含む、付記1~7のいずれか1項に記載の方法。
(付記9)
前記補給ガス流が、メタンと、窒素及び液化石油ガスの1種以上とを含む、付記8に記載の方法。
(付記10)
第1の熱交換器ゾーン及び第2の熱交換器ゾーンを有するシステムでメタンに富む供給ガス流を液化する方法であって、下記:
(a) 1,500psia(1.0×10 7 Pa)以上の圧力で圧縮された冷媒流を供給すること;
(b) この圧縮された冷媒流を周囲温度空気又は水との間接熱交換によって冷却して、圧縮され、冷却された冷媒流を生成すること;
(c) この圧縮され、冷却された冷媒流を前記第2の熱交換器ゾーンに方向づけて、前記圧縮され、冷却された冷媒流を周囲温度未満にさらに冷却して、圧縮され、さらに冷却された冷媒流を生成すること;
(d) この圧縮され、さらに冷却された冷媒流を少なくとも1つのワーク生成エキスパンダ内で膨張させ、それによって膨張し、冷却された冷媒流を生成すること;
(e) この膨張し、冷却された冷媒流の一部又は全てを少なくとも1つの分離器、例えば分離容器に送り、前記膨張し、冷却された冷媒流を補給冷媒ガス流と混合し、それによって前記補給冷媒ガス流から重質炭化水素成分を凝結させ、ガス状オーバヘッド冷媒流を生成することによって前記補給冷媒ガス流を調整すること;
(f) 前記ガス状オーバヘッド冷媒流を残りの膨張し、冷却された冷媒流と混ぜ合わせて冷一次冷媒混合物を形成すること;
(g) この冷一次冷媒混合物を前記第1の熱交換器ゾーンに通して温冷媒流を形成すること(そのために前記温冷媒流は、前記熱交換器ゾーン内の最高流体温度より少なくとも5°F冷たい温度を有し、かつ前記第1の熱交換器ゾーンの熱交換器タイプは、前記第2の熱交換器ゾーンの熱交換器タイプと異なる);
(h) 前記供給ガス流を前記第1の熱交換器ゾーンに通して、前記供給ガス流の少なくとも一部を前記冷一次冷媒混合物との間接熱交換によって冷却し、それによって液化ガス流を形成すること;及び
(i) 前記温冷媒流を圧縮して、圧縮された冷媒流を生成すること
を含む、前記方法。
(付記11)
さらに下記:
前記補給ガス流の前記分離器への流速を制御して、コンプレッサの吸込側の少なくとも1つの圧力を目標値に維持すること
を含む、付記10に記載の方法。
(付記12)
さらに下記:
前記分離器内の凝結重質炭化水素成分を収集すること;及び
前記凝結重質炭化水素成分を排出して、前記分離器内の所望の液体レベルを維持すること
を含む、付記10又は11に記載の方法。
(付記13)
さらに下記:
前記供給ガス流を前記熱交換器ゾーンに方向づける前に、前記供給ガス流を1,600psia(1.1×10 7 Pa)以下の圧力まで圧縮し、前記供給ガス流を周囲温度空気又は水との間接熱交換によって冷却してから、前記供給ガス流をワーク生成エキスパンダ内で膨張させること
を含む、付記10~12のいずれか1項に記載の方法。
(付記14)
前記供給ガス流を前記熱交換器ゾーンに方向づける前に、前記供給ガス流が、外部冷却ユニット内で間接熱交換によって周囲温度未満の温度に冷却される、付記10~13のいずれか1項に記載の方法。
(付記15)
前記圧縮され、冷却された冷媒流を前記少なくとも1つのワーク生成エキスパンダ内で膨張させる前に、前記圧縮され、冷却された冷媒流が、外部冷却ユニット内で間接熱交換によって周囲温度未満の温度に冷却される、付記10~14のいずれか1項に記載の方法。
(付記16)
前記補給ガス流が、前記供給ガス流の一部、前記液化ガス流から得られるボイルオフガス、又はその組み合わせを含む、付記10~15のいずれか1項に記載の方法。
(付記17)
前記補給ガス流が、メタンと、メタンより重いか又は軽い分子量を有する少なくとも1種の成分との混合物を含む、付記10~16のいずれか1項に記載の方法。
(付記18)
前記補給ガス流が、メタンと、窒素及び液化石油ガスの1種以上とを含む、付記17に記載の方法。
(付記19)
メタンに富む供給ガス流の液化方法であって、下記:
(a) 前記供給ガス流を1,200psia(8.3×10 6 Pa)未満の圧力で供給すること;
(b) 前記供給ガス流を少なくとも1,500psia(1.0×10 7 Pa)の圧力まで圧縮して、圧縮されたガス流を形成すること;
(c) この圧縮されたガス流を周囲温度空気又は水との間接熱交換によって冷却して、圧縮され、冷却されたガス流を形成すること;
(d) この圧縮され、冷却されたガス流を少なくとも1つのワーク生成エキスパンダ内で2,000psia(1.4×10 7 Pa)未満かつ前記ガス流が圧縮された圧力以下の圧力まで膨張させ、それによって冷却ガス流を形成すること;
(e) 1,500psia(1.0×10 7 Pa)以上の圧力で圧縮された冷媒流を供給すること;
(f) この圧縮された冷媒流を周囲温度空気又は水との間接熱交換によって冷却して、圧縮され、冷却された冷媒流を生成すること;
(g) この圧縮され、冷却された冷媒流を少なくとも1つのワーク生成エキスパンダ内で膨張させ、それによって膨張し、冷却された冷媒流を生成すること;
(h) この膨張し、冷却された冷媒流の一部又は全てを少なくとも1つの分離器に送り、その中で前記膨張し、冷却された冷媒流を補給冷媒ガス流と混合し、それによって前記補給冷媒ガス流から重質炭化水素成分を凝結させ、ガス状オーバヘッド冷媒流を生成することによって前記補給冷媒ガス流を調整すること;
(i) 前記ガス状オーバヘッド冷媒流を残りの膨張し、冷却された冷媒流と混ぜ合わせて冷一次冷媒混合物を形成すること;
(j) この冷一次冷媒混合物を熱交換器ゾーンに通して温冷媒流を形成すること;
(k) 前記冷却ガス流を前記熱交換器ゾーンに通して、前記冷却ガス流の少なくとも一部を前記冷一次冷媒混合物との間接熱交換によって冷却し、それによって液化ガス流を形成すること;及び
(l) 前記温冷媒流を圧縮して、圧縮された冷媒流を生成すること
を含む、前記方法。
(付記20)
さらに下記:
前記補給ガス流の前記分離器への流速を制御して、コンプレッサの吸込側の少なくとも1つの圧力を目標値に維持すること
を含む、付記19に記載の方法。
(付記21)
さらに下記:
前記分離器内の凝結重質炭化水素成分を収集すること;及び
前記凝結重質炭化水素成分を排出して、前記分離器内の所望の液体レベルを維持すること
を含む、付記19又は20に記載の方法。
(付記22)
前記圧縮され、冷却された冷媒流を前記少なくとも1つのワーク生成エキスパンダ内で膨張させる前に、前記圧縮され、冷却された冷媒流が、外部冷却ユニット内で間接熱交換によって周囲温度未満の温度に冷却される、付記19~21のいずれか1項に記載の方法。
(付記23)
前記補給ガス流が、前記供給ガス流の一部、前記液化ガス流から得られるボイルオフガス、又はその組み合わせを含む、付記19~22のいずれか1項に記載の方法。
(付記24)
前記補給ガス流が、メタンと、メタンより重いか又は軽い分子量を有する少なくとも1種の成分との混合物を含む、付記19~23のいずれか1項に記載の方法。
(付記25)
前記補給ガス流が、メタンと、窒素及び液化石油ガスの1種以上とを含む、付記24に記載の方法。
Claims (10)
- メタンに富む供給ガス流の液化方法であって、下記:
(a)前記供給ガス流を1,200psia(8.3×106Pa)未満の圧力で供給すること;
(b)1,500psia(1.0×107Pa)以上の圧力で圧縮された冷媒流を供給すること;
(c)この圧縮された冷媒流を周囲温度空気又は水との間接熱交換によって冷却して、圧縮され、冷却された冷媒流を生成すること;
(d)この圧縮され、冷却された冷媒流を少なくとも1つのワーク生成エキスパンダ内で膨張させ、それによって膨張し、冷却された冷媒流を生成すること;
(e)この膨張し、冷却された冷媒流の一部又は全てを分離器内で補給冷媒流と混合し、それによって前記補給冷媒流から重質炭化水素成分を凝結させ、ガス状の膨張し、冷却された冷媒流を形成すること;
(f)このガス状の膨張し、冷却された冷媒流を熱交換器ゾーンに通して温冷媒流を形成すること;
(g)前記供給ガス流を前記熱交換器ゾーンに通して、前記供給ガス流の少なくとも一部を、前記膨張し、冷却された冷媒流との間接熱交換によって冷却し、それによって液化ガス流を形成すること;及び
(i)前記温冷媒流を圧縮して、圧縮された冷媒流を生成すること
を含む、前記方法。 - さらに下記:
前記補給冷媒流の前記分離器への流速を制御して、コンプレッサの吸込側の少なくとも1つの圧力を目標値に維持すること
を含む、請求項1に記載の方法。 - さらに下記:
前記分離器内の凝結重質炭化水素成分を収集すること;及び
前記凝結重質炭化水素成分を排出して、前記分離器内の所望の液体レベルを維持すること
を含む、請求項1又は2に記載の方法。 - さらに下記:
前記供給ガス流を前記熱交換器ゾーンに方向づける前に、前記供給ガス流を1,600psia(1.1×107Pa)以下の圧力まで圧縮してから、前記供給ガス流を周囲温度空気又は水との間接熱交換によって冷却すること
を含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の方法。 - 前記供給ガス流を前記熱交換器ゾーンに方向づける前に、前記供給ガス流が、外部冷却ユニット内で間接熱交換によって周囲温度未満の温度に冷却される、
請求項1~4のいずれか1項に記載の方法。 - 前記圧縮され、冷却された冷媒流を前記少なくとも1つのワーク生成エキスパンダ内で膨張させる前に、前記圧縮され、冷却された冷媒流が、外部冷却ユニット内で間接熱交換によって周囲温度未満の温度に冷却される、請求項1~5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記補給冷媒流が、前記供給ガス流の一部、前記液化ガス流から得られるボイルオフガス、又はそれらの任意の組み合わせを含み、
前記補給冷媒流が、メタンと、メタンより重いか又は軽い分子量を有する少なくとも1種の成分との混合物を含んでいてもよい、
請求項1~6のいずれか1項に記載の方法。 - 第1の熱交換器ゾーン及び第2の熱交換器ゾーンを有するシステムでメタンに富む供給ガス流を液化する方法であって、下記:
(a)1,500psia(1.0×107Pa)以上の圧力で圧縮された冷媒流を供給すること;
(b)この圧縮された冷媒流を周囲温度空気又は水との間接熱交換によって冷却して、圧縮され、冷却された冷媒流を生成すること;
(c)この圧縮され、冷却された冷媒流を前記第2の熱交換器ゾーンに方向づけて、前記圧縮され、冷却された冷媒流を周囲温度未満にさらに冷却して、圧縮され、さらに冷却された冷媒流を生成すること;
(d)この圧縮され、さらに冷却された冷媒流を少なくとも1つのワーク生成エキスパンダ内で膨張させ、それによって膨張し、冷却された冷媒流を生成すること;
(e)この膨張し、冷却された冷媒流の一部又は全てを少なくとも1つの分離器、例えば分離容器に送り、前記膨張し、冷却された冷媒流を補給冷媒ガス流と混合し、それによって前記補給冷媒ガス流から重質炭化水素成分を凝結させ、ガス状オーバヘッド冷媒流を生成することによって前記補給冷媒ガス流を調整すること;
(f)前記ガス状オーバヘッド冷媒流を残りの膨張し、冷却された冷媒流と混ぜ合わせて冷一次冷媒混合物を形成すること;
(g)この冷一次冷媒混合物を前記第1の熱交換器ゾーンに通して温冷媒流を形成することであって、前記温冷媒流は、前記熱交換器ゾーン内の最高流体温度より少なくとも5°F冷たい温度を有し、かつ前記第1の熱交換器ゾーンの熱交換器タイプは、前記第2の熱交換器ゾーンの熱交換器タイプと異なること;
(h)前記供給ガス流を前記第1の熱交換器ゾーンに通して、前記供給ガス流の少なくとも一部を前記冷一次冷媒混合物との間接熱交換によって冷却し、それによって液化ガス流を形成すること;及び
(i)前記温冷媒流を圧縮して、圧縮された冷媒流を生成すること
を含む、前記方法。 - さらに下記:
前記補給冷媒ガス流の前記分離器への流速を制御して、コンプレッサの吸込側の少なくとも1つの圧力を目標値に維持すること
を含む、請求項8に記載の方法。 - さらに下記:
前記分離器内の凝結重質炭化水素成分を収集すること;及び
前記凝結重質炭化水素成分を排出して、前記分離器内の所望の液体レベルを維持すること
を含む、請求項8又は9に記載の方法。
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