JP7389818B2 - 側部取出し熱ポンプ還流システムおよび方法を用いた単一塔窒素排除ユニット - Google Patents

側部取出し熱ポンプ還流システムおよび方法を用いた単一塔窒素排除ユニット Download PDF

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Description

優先権の主張
[0001]本出願は、２０１９年４月２３日に出願された米国仮出願第６２／８３７，４３９号の利益を主張するものであり、その米国仮出願の内容は、ここに参照によって組み込まれている。
[0002]本発明は、一般的には、天然ガスまたは液体天然ガス流から窒素を除去するためのシステムおよび方法、ならびに、より詳しくは、熱ポンプシステムを使用して、追加的な冷却化（ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ）をもたらす、天然ガスまたは液体天然ガス流から窒素を除去するためのシステムおよび方法に関係する。
[0003]天然ガス液化工程の間に、それらの工程より前に、またはそれらの工程の後に、天然ガスまたは液体天然ガスの供給流から窒素を除去することがしばしば必要である。このことは、精製または窒素回収要件に起因して行われ得る。供給流から除去される窒素は、燃料として、もしくは他の用途において使用され、または大気に放出され得る。天然ガスまたは液体天然ガス供給流のそのような処理のための窒素排除ユニット（ＮＲＵ）の使用が、当技術分野において知られているが、効率における増大、および低減された電力所要量が望ましい。
[0004]下記で説明され、請求されるデバイスおよびシステムにおいて、別個に、または一体で実施され得る、本主題のいくつかの態様が存在する。これらの態様は、単独で、または本明細書において説明される主題の他の態様との組合せで用いられ得るものであり、一体でのこれらの態様の説明は、別個でのこれらの態様の使用、または本明細書に添付される特許請求の範囲において論述されるような、別個での、もしくは異なる組合せでの、そのような態様の請求を除外することを意図されない。
[0005]１つの態様において、天然ガス流体供給流から窒素を除去するためのシステムは、主供給冷却通路と、引き出された蒸気加温通路と、主還流流冷却通路と、還流蒸気冷却通路と、窒素蒸気戻り通路とを含む主熱交換器を含み、主供給冷却通路は、入口と、出口とを含み、主供給冷却通路の入口は、天然ガス流体供給流を受けるように構成される。蒸留塔が、供給入口と、戻り蒸気出口と、側部蒸気出口ポートと、第１および第２の還流入口ポートと、下部液体出口とを含み、側部蒸気出口ポート、ならびに第１および第２の還流入口ポートは、供給入口と、戻り蒸気出口との間に配置される。蒸留塔の供給入口は、主熱交換器の主供給冷却通路の出口から流体流を受けるように構成される。蒸留塔の側部蒸気出口ポートは、主熱交換器の引き出された蒸気加温（ｗａｎｎｉｎｇ）通路に蒸気を提供するように構成される。蒸留塔の戻り蒸気出口は、主熱交換器の上記窒素蒸気戻り通路に窒素蒸気を提供するように構成される。蒸留塔の第１の還流入口ポートは、主熱交換器の還流蒸気冷却通路と流体連通している。還流圧縮器は、主熱交換器の引き出された蒸気加温通路から流体を受け、圧縮するように構成される。還流後置冷却器が、還流圧縮器から流体を受け、冷却し、主熱交換器の主還流流冷却通路に、冷却された流体を導くように構成される。還流分離デバイスが、主熱交換器の主還流流冷却通路から流体を受けるように構成され、蒸気出口と、液体出口とを有し、還流分離デバイスの蒸気出口は、主熱交換器の還流蒸気冷却通路に流体を導くように構成され、還流分離デバイスの液体出口は、蒸留塔の第２の還流入口ポートに流体を導くように構成される。
[0006]別の態様において、天然ガス流体供給流から窒素を除去するためのシステムは、主供給冷却通路と、引き出された蒸気加温通路と、主還流流冷却通路と、還流蒸気冷却通路と、蒸気戻り流通路とを含む主熱交換器を含み、主供給冷却通路は、入口と、出口とを含み、主供給冷却通路の入口は、天然ガス流体供給流を受けるように構成される。蒸留塔が、供給入口と、戻り蒸気出口と、側部蒸気出口ポートと、第１および第２の還流入口ポートと、下部液体出口とを含み、側部蒸気出口ポート、ならびに第１および第２の還流入口ポートは、供給入口と、戻り蒸気出口との間に配置される。蒸留塔の供給入口は、主熱交換器の主供給冷却通路の出口から流体流を受けるように構成される。蒸留塔の側部蒸気出口ポートは、主熱交換器の引き出された蒸気加温通路に蒸気を提供するように構成される。蒸留塔の戻り蒸気出口は、主熱交換器の上記窒素蒸気戻り通路に窒素蒸気を提供するように構成される。蒸留塔の第１の還流入口ポートは、主熱交換器の還流蒸気冷却通路と流体連通している。還流圧縮器は、主熱交換器の引き出された蒸気加温通路から流体を受け、圧縮するように構成される。還流後置冷却器が、還流圧縮器から流体を受け、冷却し、主熱交換器の主還流流冷却通路に、冷却された流体を導くように構成される。還流分離デバイスが、主熱交換器の主還流流冷却通路から流体を受けるように構成され、蒸気出口と、液体出口とを有し、還流分離デバイスの蒸気出口は、主熱交換器の還流蒸気冷却通路に流体を導くように構成され、還流分離デバイスの液体出口は、蒸留塔の第２の還流入口ポートに流体を導くように構成される。主熱交換器の窒素蒸気戻り通路、および引き出された蒸気加温通路は、主熱交換器の主供給冷却通路、主還流流冷却通路、および還流蒸気冷却通路を冷却するように構成される。
[0007]さらに別の態様において、天然ガス流体供給流から窒素を除去する方法は、主熱交換器内で天然ガス流体供給流を冷却するステップと、蒸留塔に、冷却された天然ガス流体供給流を導くステップと、蒸留塔の側部から蒸気を引き出すステップと、冷却化が主熱交換器内でもたらされるように、主熱交換器を使用して、引き出された蒸気を加温するステップと、加温された引き出された蒸気を圧縮するステップと、第１の混合相還流流を形成するために、圧縮された引き出された蒸気を冷却し、部分的に凝縮させるステップと、第１の混合相還流流を、第１の液体還流流、および第１の蒸気還流流へと分離するステップと、蒸留塔に第１の液体還流流を導くステップと、第２の還流流が形成されるように、第１の蒸気還流流を冷却するステップと、蒸留塔に第２の還流流を導くステップと、蒸留塔から主熱交換器に窒素蒸気戻り流を導くステップと、冷却化が主熱交換器内でもたらされるように、主熱交換器を使用して、窒素蒸気戻り流を加温するステップと、蒸留塔の下部（ｂｏｔｏｍ）から液体を引き出すステップとを含む。
[0008]本開示のシステムおよび方法の第１の実施形態を例示する、工程流れおよび概略の図である。 [0009]本開示のシステムおよび方法の第２の実施形態を例示する、工程流れおよび概略の図である。 [0010]本開示のシステムおよび方法の第３の実施形態を例示する、工程流れおよび概略の図である。 [0011]本開示のシステムおよび方法の第４の実施形態を例示する、工程流れおよび概略の図である。 [0012]本開示のシステムおよび方法の第５の実施形態を例示する、工程および流れ概略の図である。
[0013]本明細書において開示されるのは、追加的な冷却化をもたらすために熱ポンプシステムおよび方法を用いた、天然ガス流からの窒素の除去のための窒素排除ユニット（ＮＲＵ）システムおよび方法である。本開示のシステムおよび方法の実施形態が、図１～図５において例示され、下記で説明される。
[0014]通路および流は、時には両方が、図において見せられる、ダイ（ｄｉｅ）、同じ要素番号によって指されるということが、本明細書において留意されるべきである。さらには、本明細書において使用される際、および当技術分野において知られているように、熱交換器は、間接熱交換が、異なる温度での２つ以上の流の間で、または流と環境との間で発生する、デバイス、または、デバイス内の区域である。本明細書において使用される際、用語「連通」、「連通する」、および類するものは、別段に指定されない限り、一般的には流体連通を指す。さらにまた、連通している２つの流体は、混合を基に熱を交換し得るが、そのような交換は、そのような交換が熱交換器内で起こり得るとはいえ、熱交換器内の熱交換と同じであるとは考えられないことになる。本明細書において使用される際、用語「の圧力を低減する」（または、その変形）は、相変化に関わるものではなく、一方で、用語「フラッシュする」（または、その変形）は、部分的な相変化さえも含む、相変化に関わる。本明細書において使用される際、用語「高」、「中間」、「中」、「暖」、および類するものは、当技術分野において通例であるように、比較可能な流に対して相対的なものである。
[0015]図１において例示される、本開示のシステムおよび方法の第１の実施形態は、液体天然ガス供給（ＬＮＧ）供給を受け、主冷却化システムに対する冷却化回収、ＬＮＧ膨張器、主供給事前分離（ｐｒｅ－ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）容器、３つのレベルの還流（２つの事前分離またはプリセップ（ｐｒｅ－ｓｅｐ）容器による）、および、サーモサイフォン（ｔｈｅｎｎｏｓｉｐｈｏｎ）型再沸器循環を特徴としてもつ。より具体的には、図１を参照すると、液体天然ガス１０の供給が、主熱交換器１２内の主供給冷却通路１１によって受けられ、その通路１１内で冷却される。単に例として、熱交換器１２（および下記で論考されるさらなる実施形態におけるすべての主熱交換器）は、アルミろう付け熱交換器（ｂｒａｚｅｄ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ：ＢＡＨＸ）、または他の熱交換器型であり得る。結果的に生じる冷流１４が、次いで、液体膨張器１６によって、圧力を下げられ、部分的に気化させられ、結果的に生じる流１８が、分離容器２２などの主供給分離デバイスに供給される。ＪＴ弁、または当技術分野において知られている何らかの他の膨張デバイスもしくは配置構成が、液体膨張器１６に代わって使用され得るということが留意されるべきである。
[0016]タイヤ（ｔｉｒｅ）分離容器２２を抜け出すリラ（ｌｉｒｅ）蒸気流２４が、熱交換器１２内の供給蒸気一部分冷却通路２５内で冷却され、結果的に生じる冷却された流２６が、窒素排除ユニット（ＮＲＵ）蒸留塔３０の第１の供給入口に導かれる。分離容器２２を抜け出す液体流３２が、さらには、そのようにＮＲＵ塔３０に進行し、そのＮＲＵ塔３０において、その液体流３２は、流２６の第１の供給入口より下に配される第２の供給入口において進入する。
[0017]代替的な実施形態において、冷却された供給流１４供給は、単一の供給入口を通ってＮＲＵ塔３０に進入し得、またはその冷却された供給流１４供給は、ＮＲＵ塔３０内の追加的な複数個の供給入口への供給を提供し、（より低い沸点を伴う成分をさらにＮＲＵ塔の上方に導入することによって）システム効率を増大するために、（図１において例示される単一の分離デバイスとは対照的に）２つ以上の分離デバイス内で事前分離され得る。
[0018]図１の実施形態は、すでに凝縮された供給流１０（ＬＮＧ）を受けるので、液化システムに追加的な冷却化をもたらすために回収および使用され得る、主熱交換器１２の暖端部における余分の冷却化が存在する。より具体的には、図１において例示されるように、熱交換器１２は、液化器システムから冷媒入口流３４を受ける。流３４は、熱交換器１２の中の冷媒冷却通路３６内へと導かれ、流３４からの冷媒は、冷却された冷媒戻り流３８が生成されるように冷却される。冷却された冷媒流３８は、液化器に戻るように導かれる。
[0019]主供給（図１における流２６および流３２）に対する塔入口より上の、ＮＲＵ塔３０内の何らかの箇所において、蒸気流れ４４の一部分が、ＮＲＵ塔３０の側部蒸気出口ポートから引き出される。この流は、主として、窒素と、メタンと、任意の微量の低沸点成分（ヘリウム、アルゴン、水素など）とからなる、塔内の成分の混合物である。流４４は、熱交換器１２の引き出された蒸気加温通路４６に導かれ、その通路４６において、その流４４は、熱交換器１２の主供給冷却通路１１および供給蒸気一部分冷却通路２５、ならびに下記で提示される、流が冷却される、追加的な熱交換器通路に、冷却化をもたらしながら加温される。
[0020]加温された流４８が、熱交換器の通路４６を抜け出し、還流圧縮器５２の中で再圧縮される。結果的に生じる圧縮された流が、還流後置冷却器冷却デバイス５４に進行し、そのデバイス５４において、その流は、空気に対して、または、何らかの他の有用冷却システム（冷却水、プロパンなど）を使用することによって冷却される。冷却された流５６が、熱交換器１２の主還流流冷却通路５８に送り出され、その通路５８において、その流５６は、冷却され、部分的に凝縮される。流６２が、次いで、容器６４などの暖還流分離デバイスに進行する。結果的に生じる蒸気流６６が、熱交換器１２内の還流蒸気冷却通路６８に警告するために進行し、その通路６８において、その蒸気流６６は、冷却され、部分的に凝縮される。タイヤ、結果的に生じる流７２が、次いで、容器７４などの冷還流分離デバイスに進行する。冷還流分離デバイス７４からの蒸気流７３が、冷還流蒸気冷却通路７５を通って進行し、その通路７５において、その蒸気流７３は、冷却され、凝縮される。リラ、結果的に生じる液体流７７が、還流としてＮＲＵ塔３０の還流入口ポートに進行する。それぞれ、暖および冷還流分離デバイス６４および７４からの、液体流７６および７８が、還流としてＮＲＵ塔３０の還流入口ポートに導かれる。図１において例示されるように、流７６、７７、および７８は、複数個の入口箇所においてＮＲＵ塔３０に進入する。結果として、要約すると、主還流流５６は、複数個の温度で部分的に凝縮させられ、複数個の箇所においてＮＲＵ塔３０内へと供給される。
[0021]窒素戻り蒸気流８２が、ＮＲＵ塔３０の上部一部分内の戻り蒸気出口を抜け出し、流が冷却される、上述で説明された熱交換器通路に冷却化をもたらすために、熱交換器１２内の窒素蒸気戻り通路８４に送り出される。結果的に生じる加温された窒素流８６が、大気に放出され、または、（燃料などの）他の目的のために使用される。
[0022]上述に鑑みて、ＮＲＵ塔３０の、流４４に対する側部蒸気出口ポート、ならびに流７６、７７、および７８に対する還流入口ポートは、流２６および３２に対する供給入口と、流８２に対する戻り蒸気出口との間に配置される。
[0023]任意選択の塔再沸器システムが、他の流に冷却化をもたらし、１つまたは複数の個々の再沸器サービスからなる。そのシステムは、（ポンプによってもたらされる循環による）強制再循環型、（再沸器サービスを内包するＢＡＨＸ組立体の一部分より上に設置されるＮＲＵ塔によって、流体力学的にもたらされる循環による）サーモサイフォン型のものであり、または、何らかの他の方法によるものであり得る。図１において例示される実施形態において、サーモサイフォン再沸器送り出し先（ｓｅｎｄｅｅ）が提供され、液体管路９２を含み、その液体管路９２を通って、液体流がＮＲＵ塔３０の下部を抜け出し、熱交換器１２内の再沸器通路９４に進行する。再沸器通路に進入する液体は、冷却化が熱交換器１２の中でもたらされる際に、加温され、少なくとも部分的に気化される。結果的に生じる再沸器戻り流９６が、熱交換器を抜け出し、再沸器入口ポートを経てＮＲＵ塔３０に戻される。
[0024]ＮＲＵ塔からの下部液体流９８が、他のシステムに、ポンプ９９によって送り込まれ、もしくは他の形で導かれ、または、熱交換器１２に戻るように送り込まれ、主ＬＮＧ供給に対する凝縮負荷をもたらすために使用され得る。
[0025]システムの代替的な実施形態において、プリセップ容器（図１の２２、６４、および／または７４など）のうちの任意のものからの液体が、さらに過冷却され得るものであり、そのことは、効率を増大することができる。プリセップ容器のうちの任意のものからの、または、最も冷たい還流送り出し先からの液体が、システム効率または運転性を改善するために、システムに追加的な冷却化をもたらすために、還流圧縮器サクションへと、完全または部分的に循環使用され（ｒｅｃｙｃｌｅｄ）得る。
[0026]図２において例示される、本開示のシステムおよび方法の代替的な実施形態において、システムは、暖天然ガス供給を受け、ＬＮＧ膨張器、主供給事前分離容器、３つのレベルの還流（２つの事前分離容器による）、および、サーモサイフォン型再沸器循環を特徴としてもつ。より具体的には、図２を参照すると、暖天然ガス供給流１０８が、主熱交換器１１２の主供給冷却通路ｉｌｌ内で、冷却され、少なくとも部分的に凝縮される。結果的に生じる流１１４が、次いで、液体膨張器１１６によって、圧力を下げられ、部分的に気化される。
[0027]図２の実施形態の残りの構成要素は、ＮＲＵ塔１３０からの下部液体流１１８の処理を例外として、図１に対して上述で説明されたのと同じ様式で動作する。より具体的には（ｓｐｅｃｉｆｃａｌｌｙ）、図２の実施形態において、下部液体流１１８は、熱交換器１１２に、液体流１３４として、ポンプ１３２によって戻るように送り込まれ、その熱交換器１１２において、その液体流は、主（ｍａｍ）天然ガス供給１０８に対する冷却化または凝縮負荷をもたらすことにおける使用のために、下部液体加温通路１３６に進入する。
[0028]生成物ＬＮＧが、主供給に対する冷却化をもたらすために、ポンプで送り込まれ、再沸騰される実施形態において、高い排出圧力を伴う１組のポンプが、主熱交換器内のより高い圧力通路に一部分を送り出すことができ、弁が、主熱交換器内の低い３／４ｒ圧力通路に、流れの別の一部分を送り出すために使用され得る。換言すれば、単一のポンプが、天然ガス再圧縮所要量を低減するために、２つの圧力レベルの冷却化を与えるために使用され得る。
[0029]図３において例示される、タイヤ開示のシステムおよび方法の代替的な実施形態において、システムは、暖天然ガス供給を受け、強制循環再沸器、および２つのレベルの還流（１つの事前分離容器による）を特徴としてもつ。より具体的には、図３を参照すると、暖天然ガス供給流２０８が、主熱交換器２１２の主供給冷却通路２１１内で冷却され、少なくとも部分的に凝縮される。結果的に生じる流２１４が、次いで、ＪＴ弁２１６によって、圧力を下げられ、部分的に気化される。結果的に生じる流２１８が、ＮＲＵ塔２３０に供給される。当技術分野において知られている代替的な膨張デバイスが、ＪＴ弁２１６に代わって使用され得る。
[0030]主供給流２１８に対する塔入口より上の、塔内の何らかの箇所において、蒸気流れ２４４の一部分が、ＮＲＵ塔２３０の側部出口ポートから引き出される。この流は、主として、窒素と、メタンと、任意の微量の低沸点成分（ヘリウム、アルゴン、水素など）とからなる、塔内の成分の混合物である。流２４４は、熱交換器２１２の引き出し蒸気加温通路２４６に導かれ、その通路２４６において、その流２４４は、熱交換器２１２の主供給冷却通路２１１に、および下記で提示される、流が冷却される、追加的な熱交換器通路に、冷却化をもたらしながら加温される。
[0031]加温された流２４８が、熱交換器の通路２４６を抜け出し、還流圧縮器２５２の中で再圧縮される。結果的に生じる圧縮された流が、還流後置冷却器冷却デバイス２５４に進行し、そのデバイス２５４において、その流は、空気に対して、または新進の（ｒｉｓｉｎｇ）何らかの他の有用冷却システム（冷却水、プロパンなど）によって冷却される。冷却された流２５６が、熱交換器２１２の主還流流冷却通路２５８に送り出され、その通路２５８において、その流２５６は、冷却され、部分的に凝縮される。流２６２が、次いで、容器２６４などの還流分離デバイスに進行する。結果的に生じる蒸気流２６６が、熱交換器２１２内の還流蒸気冷却通路２６８に進行し、その通路２６８において、その蒸気流２６６は、冷却され、凝縮される。結果的に生じる液体流２７２が、還流としてＮＲＵ塔２３０に進行する。分離デバイス２６４からの液体流２７６が、熱交換器２１２の還流液体冷却通路２７８に導かれ、その通路２７８において、その液体流２７６は過冷却される。結果的に生じる流２８０が、還流としてＮＲＵ塔２３０に導かれる。図３において例示されるように、流２７２および２８０は、複数個の還流入口ポートを経てＮＲＵ塔２３０に進入する。
[0032]窒素蒸気流２８２が、ＮＲＵ塔２３０の上部を抜け出し、流が冷却される、上述で説明された熱交換器通路に冷却化をもたらすために、熱交換器２１２内の窒素蒸気戻り通路２８４に送り出される。結果的に生じる加温された窒素流２８６が、大気に放出され、または、（燃料などの）他の目的のために使用される。
[0033]塔２３０からの下部液体流２９２が、熱交換器２１２に、液体流２９５として、ポンプ２９３によって送り込まれ、その熱交換器２１２において、その液体流は、主（ｍａｍ）天然ガス供給２０８に対する冷却化または凝縮負荷をもたらすことにおける使用のために、下部液体加温通路２９４に進入する。結果的に生じる天然ガス流２９６が、通路２９４を抜け出す。液体流２９５の一部分が、熱交換器の中で割増の冷却化をもたらすために、再沸器送り出し先として、主熱交換器２１２の再沸器通路２９９に、流２９７として導かれ得るものであり、結果的に生じる少なくとも部分的に気化された流は、塔２３０に戻される。
[0034]図４において例示される、本開示のシステムおよび方法の別の代替的な実施形態において、システムは、暖天然ガス供給を受け、サーモサイフォン再循環再沸器、２つのレベルの還流、および供給ガスに基づくヘリウム回収を特徴としてもつ。ヘリウム回収は、供給分離容器の使用によって実行され、液体が塔に送り出され、蒸気が交換器組立体に戻され、さらに冷却される。冷却の後、タイヤ供給分離容器塔頂留出物が、低圧分離器に送り出され、塔頂留出物はヘリウム生成物を形成し、液体が塔の上部の付近に送り出される。
[0035]より具体的には、図４を参照すると、天然ガス３１０の供給が、主熱交換器３１２内の主供給冷却通路３１１によって受けられ、その通路３１１内で少なくとも部分的に凝縮される。結果的に生じる冷流３１４が、次いで、ＩＴ弁３１６によって、圧力を下げられ、部分的に気化される。結果的に生じる流３１８が、分離容器３２２などの主供給分離デバイスに供給される。当技術分野において知られている何らかの他の膨張デバイスまたは配置構成が、ＪＴ弁３１６に代わって使用され得るということが留意されるべきである。
[0036]分離容器３２２を抜け出す液体流３３２が、ＮＲＵ塔３３０の主供給入口に進行する。
[0037]分離容器３２２を抜け出す蒸気流３２４が、熱交換器３１２内の供給蒸気一部分冷却通路３２５内で冷却され、結果的に生じる冷却された流３２６が、ヘリウム分離容器３２７などのヘリウム分離デバイスに導かれる。ヘリウム分離容器３２７を抜け出すヘリウム蒸気流３２９が、ヘリウム冷却化回収通路３３０を通って進行し、そのことによって、冷却化が熱交換器３１２内でもたらされる。警告されたヘリウム蒸気送り出し流３３１が、熱交換器３１２の通路３３０を抜け出す。
[0038]主供給流３３２に対するタイヤ塔入口より上の、塔内の何らかの箇所において、蒸気流れ３４４の一部分が、ＮＲＵ塔３３０の側部出口ポートから引き出される。この流は、主として、窒素と、メタンと、任意の微量の低沸点成分（ヘリウム、アルゴン、水素など）とからなる、塔内の成分の混合物である。流３４４は、熱交換器３１２の引き出された蒸気加温通路３４６に導かれ、その通路３４６において、その流３４４は、熱交換器３１２の中で冷却化をもたらしながら加温される。
[0039]警告された流３４８が、熱交換器の通路３４６を抜け出し、還流圧縮器３５２の中で再圧縮される。結果的に生じる圧縮された流が、還流後置冷却器冷却デバイス３５４に進行し、そのデバイス３５４において、その流は、空気に対して、または何らかの他の有用冷却システム（冷却水、プロパンなど）を使用することによって冷却される。冷却された流３５６が、熱交換器３１２の主還流流冷却通路３５８に送り出され、その通路３５８において、その流３５６は、冷却され、部分的に凝縮される。流３６２が、次いで、容器３６４などの還流分離デバイスに進行する。結果的に生じる蒸気流３６６が、熱交換器３１２内の還流蒸気冷却通路３６８に進行し、その通路３６８において、その蒸気流３６６は、冷却され、凝縮される。結果的に生じる流３７２が、還流としてＮＲＵ塔３３０に進行する。
[0040]対応する弁を含む循環使用管路３６７が、還流圧縮器３５２に進入する流の組成を制御するために設けられ得る。
[0041]運転性を増大するために、還流圧縮器サクションは、任意選択で、より安定した、またはより好適な還流圧縮器サクション組成を維持するために、対応する弁の調整によって、（図４において幻影で例示される）管路３６９を経た供給ガスと混ぜ合わされ得る。
[0042]温度制御バイパス管路３５７が、還流分離容器３６４の中の温度を制御するように、通路３５８を通過する流３５６の一部分を調整するために使用され得る弁３５９を特徴としてもつ。
[0043]還流分離デバイス３６４からの液体流３７６が、塔の還流液体通路３７４に導かれ、その通路３７４において、その液体流３７６は、過冷却され、次いで、流３７５として、還流のためにＮＲＵ塔に導かれる。
[0044]ヘリウム分離容器３２７の下部を抜け出す液体流３８０が、還流流３７５と合流し、塔３３０に導かれる。
[0045]図４において例示されるように、流３７２および流３７５は、複数個の還流入口ポートを経てＮＲＵ塔３３０に進入する。
[0046]窒素蒸気流３８２が、ＮＲＵ塔３３０の上部を抜け出し、流が冷却される、熱交換器内の熱交換器通路に冷却化をもたらすために、熱交換器３１２内の窒素蒸気戻り流通路３８４に送り出される。結果的に生じる加温された窒素流３８６が、大気に放出され、または（燃料などの）他の目的のために使用される。
[0047]図４において例示される実施形態において、サーモサイフォン再沸器サービスが提供され、液体管路３９２を含み、その液体管路３９２を通って、液体流がＮＲＵ塔３３０の下部を抜け出し、熱交換器３１２内の再沸器通路３９４に進行する。再沸器通路に進入する液体は、冷却化が熱交換器３１２の中でもたらされる際に、加温され、少なくとも部分的に気化される。結果的に生じる再沸器戻り流３９６が熱交換器を抜け出し、ＮＲＵ塔３３０に戻る。
[0048]塔３３０からの下部液体流３９１が、熱交換器３１２に、液体流３９５として、ポンプ３９３によって送り込まれ、その熱交換器３１２において、その液体流３９５は、主天然ガス供給３１０に対する冷却化または凝縮負荷をもたらすことにおける使用のために、下部液体加温通路３９７に進入する。結果的に生じるメタン蒸気流３９８が、送り出し圧縮器に導かれ得る。
[0049]図５において例示される、本開示のシステムおよび方法の別の代替的な実施形態において、システムは、暖天然ガス供給を受け、サーモサイフォン再循環再沸器、２つのレベルの還流、および還流事前分離容器からの液体の部分的循環使用による冷却化を特徴としてもつ。
[0050]より具体的には、図５を参照すると、天然ガス４１０の供給が、主熱交換器４１２内の主供給冷却通路４１１によって受けられ、その通路４１１内で少なくとも部分的に凝縮される。結果的に生じる冷流４１４が、次いで、ＪＴ弁４１６によって、圧力を下げられ、部分的に気化される。結果的に生じる流４１８が、ＮＲＵ塔４３０の主供給入口内へと供給される。
[0051]主供給流４１８に対する塔入口より上の、塔内の何らかの箇所において、蒸気流れ４４４の一部分が、ＮＲＵ塔４３０の側部出口ポートから引き出される。この流は、主として、窒素と、メタンと、任意の微量の低沸点成分（ヘリウム、アルゴン、水素など）とからなる、塔内の成分の混合物である。流４４４は、熱交換器４１２の引き出された蒸気加温通路４４６に導かれ、その通路４４６において、その流４４４は、熱交換器４１２の中で冷却化をもたらしながら加温される。
[0052]加温された流４４８が、熱交換器の通路４４６を抜け出し、還流圧縮器４５２の中で再圧縮される。結果的に生じる圧縮された流が、還流後置冷却器冷却デバイス４５４に進行し、そのデバイス４５４において、その流は、空気に対して、または何らかの他の有用冷却システム（冷却水、プロパンなど）を使用することによって冷却される。冷却された流４５６が、熱交換器４１２の主還流流冷却通路４５８に送り出され、その通路４５８において、その流４５６は、冷却され、部分的に凝縮される。流４６２が、次いで、容器４６４などの還流分離デバイスに進行する。結果的に生じる蒸気流４６６が、熱交換器４１２内の還流蒸気冷却通路４６８に進行し、その通路４６８において、その蒸気流４６６は、冷却され、凝縮される。結果的に生じる流４７２が、還流としてＮＲＵ塔４３０に進行する。
[0053]還流分離デバイス４６４からの液体流４７６が、塔の還流液体通路４７４に導かれ、その通路４７４において、その液体流４７６は、過冷却され、次いで、流４７５として、還流のためにＮＲＵ塔に導かれる。流４７２および流４７５は、複数個の還流入口ポートを経てＮＲＵ塔４３０に進入する。
[0054]図５において例示されるように、還流プリセップ容器４６４などの任意のプリセップ容器からの、または最も冷たい還流サービスからの液体が、熱交換器４１２内で追加的な冷却化をもたらし、システム効率または運転性を改善するために、熱交換器通路４４６（通路４４６が、さらには、還流循環使用通路として役立つように）および還流圧縮器サクションへと、還流循環使用管路４７７、および対応する還流循環使用弁の調整によって、完全または部分的に循環使用され得る。代替的な実施形態において、管路４７７内の流は、還流圧縮器サクションと流体連通している出口を伴う、熱交換器通路４４６と並列に走る、主熱交換器内の別個の専用化された還流循環使用通路に導かれ得る。
[0055]窒素蒸気流４８２が、ＮＲＵ塔４３０の上部を抜け出し、流が冷却される、熱交換器内の熱交換器通路に冷却化をもたらすために、熱交換器４１２内の窒素蒸気戻り通路４８４に送り出される。結果的に生じる加温された窒素流４８６が、大気に放出され、または、（燃料などの）他の目的のために使用される。
[0056]ＮＲＵ塔４３０からの下部液体流４３２が、熱交換器４１２に、液体流４３４として、ポンプ４３３によって送り込まれ、その熱交換器４１２において、その液体流４３４は、主天然ガス供給４１０に対する冷却化または凝縮負荷をもたらすことにおける使用のために、下部液体加温通路４３５に進入する。結果的に生じるメタン蒸気流４３６が、メタン圧縮器４３７などの圧縮器に導かれる。結果的に生じる流が、後置冷却器冷却デバイス４３８に導かれ、そのデバイス４３８において、その流は、メタン送り出し流４４０を生成するように、ａｍに対して、または何らかの他の有用冷却システム（冷却水、プロパンなど）を使用することによって冷却される。
[0057]図５において例示される実施形態において、サーモサイフォン再沸器サービスが、提供され、液体管路４９２を含み、その液体管路４９２を通って、液体流が、ＮＲＵ塔４３０の下部を抜け出し、熱交換器４１２内の再沸器通路４９４に進行する。再沸器通路に進入する液体は、冷却化が熱交換器４１２の中でもたらされる際に、加温され、少なくとも部分的に気化される。結果的に生じる再沸器戻り流４９６が、熱交換器を抜け出し、ＮＲＵ塔４３０に戻される。
[0058]下記で説明され、請求される、方法、デバイス、およびシステムにおいて、別個に、または一体で実施され得る、本主題のいくつかの態様が存する。これらの態様は、単独で、または、本明細書において説明される主題（ｓｕｂｊｅｃｔ ｍａｔｅｒ）の他の態様との組合せで用いられ得るものであり、一体でのこれらの態様の説明は、別個でのこれらの態様の使用、または、本明細書に添付される特許請求の範囲において論述されるような、別個での、もしくは異なる組合せでの、そのような態様の請求を除外することを意図されない。
[0059]本発明の好ましい実施形態が示され説明されたが、変更および修正が、それらの実施形態において、本発明の趣旨から逸脱することなくなされ得るものであり、本発明の範囲は、添付される特許請求の範囲によって定義されるということが、当業者には明らかであることになる。

Claims (20)

  1. 天然ガス流体供給流から窒素を除去するためのシステムであって、
    ａ．主供給冷却通路と、引き出された蒸気加温通路と、主還流流冷却通路と、還流蒸気冷却通路と、窒素蒸気戻り通路とを含む主熱交換器であって、前記主供給冷却通路は、入口と、出口とを含み、前記主供給冷却通路の前記入口は、前記天然ガス流体供給流を受けるように構成される、主熱交換器と、
    ｂ．供給入口と、戻り蒸気出口と、側部蒸気出口ポートと、第１および第２の還流入口ポートと、下部液体出口とを含む蒸留塔であって、前記側部蒸気出口ポート、ならびに、前記第１および第２の還流入口ポートは、前記供給入口と、前記戻り蒸気出口との間に配置され、
    ｃ．前記蒸留塔の前記供給入口は、前記主熱交換器の前記主供給冷却通路の前記出口から流体流を受けるように構成され、前記蒸留塔の前記側部蒸気出口ポートは、前記主熱交換器の前記引き出された蒸気加温通路に蒸気を提供するように構成され、前記蒸留塔の前記戻り蒸気出口は、前記主熱交換器の前記窒素蒸気戻り通路に窒素蒸気を提供するように構成され、前記蒸留塔の前記第１の還流入口ポートは、前記主熱交換器の前記還流蒸気冷却通路と流体連通している、蒸留塔と、
    ｄ．前記主熱交換器の前記引き出された蒸気加温通路から流体を受け、圧縮するように構成される還流圧縮器と、
    ｅ．前記還流圧縮器から流体を受け、冷却し、前記主熱交換器の前記主還流流冷却通路に、冷却された流体を導くように構成される、還流後置冷却器と、
    ｆ．前記主熱交換器の前記主還流流冷却通路から流体を受けるように構成される還流分離デバイスであって、前記還流分離デバイスは、蒸気出口と、液体出口とを有し、前記還流分離デバイスの前記蒸気出口は、前記主熱交換器の前記還流蒸気冷却通路に流体を導くように構成され、前記還流分離デバイスの前記液体出口は、前記蒸留塔の前記第２の還流入口ポートに流体を導くように構成される、還流分離デバイスと、
    を備える、システム。
  2. 前記主熱交換器は、蒸気一部分冷却通路をさらに含み、前記蒸留塔の前記供給入口は、第１の供給入口と、第２の供給入口とを含み、前記システムは、
    ｇ．前記主熱交換器の前記主供給冷却通路から、冷却された天然ガス流体供給流を受け、部分的に凝縮させるように構成される、膨張デバイスと、
    ｈ．前記膨張デバイスから混合相流を受けるように構成される主供給分離デバイスであって、前記主供給分離デバイスは、蒸気出口と、液体出口とを含み、前記液体出口は、前記蒸留塔の前記第１の供給入口に液体流を導くように構成され、
    ｉ．前記蒸気一部分冷却通路は、前記主供給分離デバイスの前記蒸気出口から蒸気流を受け、冷却し、前記蒸留塔の前記第２の供給入口に、結果的に生じる冷却された流を導くように構成される、主供給分離デバイスと
    をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記還流分離デバイスは、暖還流分離デバイスであり、前記主熱交換器の前記還流蒸気冷却通路は、暖還流蒸気冷却通路であり、前記主熱交換器は、冷還流蒸気冷却通路をさらに含み、前記蒸留塔は、第３の還流入口ポートをさらに含み、前記システムは、蒸気出口と、液体出口とを有する冷還流分離デバイスをさらに備え、
    前記冷還流分離デバイスは、前記主熱交換器の前記暖還流蒸気冷却通路から混合相流体流を受けるように構成され、前記冷還流分離デバイスの前記蒸気出口は、前記冷還流蒸気冷却通路に蒸気流を導くように構成され、前記冷還流蒸気冷却通路は、前記主熱交換器内で冷却をもたらすために蒸気流を凝縮させ、前記蒸留塔の前記第３の還流入口ポートに液体流を導くように構成され、前記冷還流分離デバイスの前記液体出口は、前記蒸留塔の前記第１の還流入口ポートに液体流を導くように構成される、請求項１に記載のシステム。
  4. 前記蒸留塔は、再沸器入口ポートを含み、前記主熱交換器は、冷却が前記主熱交換器内でもたらされるように、前記蒸留塔の前記下部液体出口から液体流を受け、少なくとも部分的に気化させるように構成される再沸器通路を含み、前記再沸器通路は、さらには、前記蒸留塔の前記再沸器入口ポートに流体流を戻すように構成される、請求項１に記載のシステム。
  5. 前記主熱交換器は、下部液体加温通路をさらに含み、前記システムは、前記蒸留塔の前記下部液体出口から液体流を受け、前記下部液体加温通路に前記液体流を送り込むように構成されるポンプであって、前記下部液体加温通路において、前記液体流は、前記主熱交換器内で冷却をもたらすように加温される、ポンプをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
  6. 前記主熱交換器は、蒸気一部分冷却通路と、ヘリウム冷却化回収通路とをさらに含み、前記蒸留塔の前記供給入口は、第１の供給入口と、第２の供給入口とを含み、前記システムは、
    ｇ．前記主熱交換器の前記主供給冷却通路から、冷却された天然ガス流体供給流を受け、部分的に凝縮させるように構成される、膨張デバイスと、
    ｈ．前記膨張デバイスから混合相流を受けるように構成される主供給分離デバイスであって、前記主供給分離デバイスは、蒸気出口と、液体出口とを含み、前記液体出口は、前記蒸留塔の前記第１の供給入口に液体流を導くように構成され、
    ｉ．前記蒸気一部分冷却通路は、前記主供給分離デバイスの前記蒸気出口から蒸気流を受け、冷却するように構成される、主供給分離デバイスと、
    ｊ．前記主熱交換器の前記蒸気一部分冷却通路から混合相流を受けるように構成されるヘリウム分離デバイスであって、前記ヘリウム分離デバイスは、蒸気出口と、液体出口とを含み、前記液体出口は、前記蒸留塔と流体連通しており、前記蒸気出口は、前記ヘリウム冷却化回収通路にヘリウム蒸気を導くように構成され、前記ヘリウム冷却化回収通路において、前記ヘリウム蒸気は、冷却が前記主熱交換器内でもたらされるように加温される、ヘリウム分離デバイスと、
    をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
  7. 前記主熱交換器は、下部液体加温通路をさらに含み、前記システムは、
    ｇ．前記蒸留塔の前記下部液体出口から液体流を受け、前記下部液体加温通路に前記液体流を送り込むように構成されるポンプであって、前記下部液体加温通路において、前記液体流は、タイヤ主熱交換器内で冷却をもたらすように加温される、ポンプと、
    ｈ．前記主熱交換器の前記下部液体加温通路から流体流を受けるように構成される、メタン圧縮器と、
    ｉ．前記メタン圧縮器から、圧縮された流体流を受けるように構成される、メタン圧縮器後置冷却器と
    をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
  8. 天然ガス流体供給流から窒素を除去するためのシステムであって、
    ａ．主供給冷却通路と、引き出された蒸気加温通路と、主還流流冷却通路と、還流蒸気冷却通路と、窒素蒸気戻り通路とを含む主熱交換器であって、前記主供給冷却通路は、入口と、出口とを含み、前記主供給冷却通路の前記入口は、前記天然ガス流体供給流を受けるように構成される、主熱交換器と、
    ｂ．供給入口と、戻り蒸気出口と、側部蒸気出口ポートと、第１および第２の還流入口ポートと、下部液体出口とを含む蒸留塔であって、前記側部蒸気出口ポート、ならびに、前記第１および第２の還流入口ポートは、前記供給入口と、前記戻り蒸気出口との間に配置され、
    ｃ．前記蒸留塔の前記供給入口は、前記主熱交換器の前記主供給冷却通路の前記出口から流体流を受けるように構成され、前記蒸留塔の前記側部蒸気出口ポートは、前記主熱交換器の前記引き出された蒸気加温通路に蒸気を提供するように構成され、前記蒸留塔の前記戻り蒸気出口は、前記主熱交換器の前記窒素蒸気戻り通路に窒素蒸気を提供するように構成され、前記蒸留塔の前記第１の還流入口ポートは、前記主熱交換器の前記還流蒸気冷却通路と流体連通している、蒸留塔と、
    ｄ．前記主熱交換器の前記引き出された蒸気加温通路から流体を受けるように構成される還流圧縮器と、
    ｅ．前記還流圧縮器から流体を受け、冷却し、前記主熱交換器の前記主還流流冷却通路に、冷却された流体を導くように構成される、還流後置冷却器と、
    ｆ．前記主熱交換器の前記主還流流冷却通路から流体を受けるように構成される還流分離デバイスであって、前記還流分離デバイスは、蒸気出口と、液体出口とを有し、前記還流分離デバイスの前記蒸気出口は、前記主熱交換器の前記還流蒸気冷却通路に流体を導くように構成され、前記還流分離デバイスの前記液体出口は、前記蒸留塔の前記第２の還流入口ポートに流体を導くように構成され、
    前記主熱交換器の前記窒素蒸気戻り通路、および、前記引き出された蒸気加温通路は、前記主熱交換器の前記主供給冷却通路、前記主還流流冷却通路、および前記還流蒸気冷却通路を冷却するように構成される、還流分離デバイスと、
    を備える、システム。
  9. 前記主熱交換器は、蒸気一部分冷却通路をさらに含み、前記蒸留塔の前記供給入口は、第１の供給入口と、第２の供給入口とを含み、前記システムは、
    ｇ．前記主熱交換器の前記主供給冷却通路から、冷却された天然ガス流体供給流を受け、部分的に凝縮させるように構成される、膨張デバイスと、
    ｈ．前記膨張デバイスから混合相流を受けるように構成される主供給分離デバイスであって、前記主供給分離デバイスは、蒸気出口と、液体出口とを含み、前記液体出口は、前記蒸留塔の前記第１の供給入口に液体流を導くように構成され、
    ｉ．前記蒸気一部分冷却通路は、前記主供給分離デバイスの前記蒸気出口から蒸気流を受け、冷却し、前記蒸留塔の前記第２の供給入口に、結果的に生じる冷却された流を導くように構成される、主供給分離デバイスと
    をさらに備える、請求項８に記載のシステム。
  10. 前記還流分離デバイスは、暖還流分離デバイスであり、前記主熱交換器の前記還流蒸気冷却通路は、暖還流蒸気冷却通路であり、前記主熱交換器は、冷還流蒸気冷却通路をさらに含み、前記蒸留塔は、第３の還流入口ポートをさらに含み、前記システムは、蒸気出口と、液体出口とを有する冷還流分離デバイスをさらに備え、
    前記冷還流分離デバイスは、前記主熱交換器の前記暖還流蒸気冷却通路から混合相流体流を受けるように構成され、前記冷還流分離デバイスの前記蒸気出口は、前記冷還流蒸気冷却通路に蒸気流を導くように構成され、前記冷還流蒸気冷却通路は、前記主熱交換器内で冷却をもたらすために蒸気流を凝縮させ、前記蒸留塔の前記第３の還流入口ポートに液体流を導くように構成され、前記冷還流分離デバイスの前記液体出口は、前記蒸留塔の前記第１の還流入口ポートに液体流を導くように構成される、請求項８に記載のシステム。
  11. 前記蒸留塔は、再沸器入口ポートを含み、前記主熱交換器は、冷却が前記主熱交換器内でもたらされるように、前記蒸留塔の前記下部液体出口から液体流を受け、少なくとも部分的に気化させるように構成される再沸器通路を含み、前記再沸器通路は、さらには、前記蒸留塔の前記再沸器入口ポートに流体流を戻すように構成される、請求項８に記載のシステム。
  12. 前記主熱交換器は、下部液体加温通路をさらに含み、前記システムは、前記蒸留塔の前記下部液体出口から液体流を受け、前記下部液体加温通路に前記液体流を送り込むように構成されるポンプであって、前記下部液体加温通路において、前記液体流は、前記主熱交換器内で冷却をもたらすように加温される、ポンプをさらに備える、請求項８に記載のシステム。
  13. 前記主熱交換器は、蒸気一部分冷却通路と、ヘリウム冷却化回収通路とをさらに含み、前記蒸留塔の前記供給入口は、第１の供給入口と、第２の供給入口とを含み、前記システムは、
    ｇ．前記主熱交換器の前記主供給冷却通路から、冷却された天然ガス流体供給流を受け、部分的に凝縮させるように構成される、膨張デバイスと、
    ｈ．前記膨張デバイスから混合相流を受けるように構成される主供給分離デバイスであって、前記主供給分離デバイスは、蒸気出口と、液体出口とを含み、前記液体出口は、前記蒸留塔の前記第１の供給入口に液体流を導くように構成され、
    ｉ．前記蒸気一部分冷却通路は、前記主供給分離デバイスの前記蒸気出口から蒸気流を受け、冷却するように構成される、主供給分離デバイスと、
    ｊ．前記主熱交換器の前記蒸気一部分冷却通路から混合相流を受けるように構成されるヘリウム分離デバイスであって、前記ヘリウム分離デバイスは、蒸気出口と、液体出口とを含み、前記液体出口は、前記蒸留塔と流体連通しており、前記蒸気出口は、前記ヘリウム冷却化回収通路にヘリウム蒸気を導くように構成され、前記ヘリウム冷却化回収通路において、前記ヘリウム蒸気は、冷却が前記主熱交換器内でもたらされるように加温される、ヘリウム分離デバイスと、
    をさらに備える、請求項８に記載のシステム。
  14. 前記主熱交換器は、下部液体加温通路をさらに含み、前記システムは、
    ｇ．前記蒸留塔の前記下部液体出口から液体流を受け、前記下部液体加温通路に前記液体流を送り込むように構成されるポンプであって、前記下部液体加温通路において、前記液体流は、前記主熱交換器内で冷却をもたらすように加温される、ポンプと、
    ｈ．前記主熱交換器の前記下部液体加温通路から流体流を受けるように構成される、メタン圧縮器と、
    ｉ．前記メタン圧縮器から、圧縮された流体流を受けるように構成される、メタン圧縮器後置冷却器と、
    をさらに備える、請求項８に記載のシステム。
  15. 還流循環使用弁を含む還流循環使用管路をさらに備え、前記還流循環使用管路は、前記還流分離デバイスの前記液体出口と液体連通しており、追加的な冷却化が前記主熱交換器内でもたらされるように、前記還流循環使用弁が開いているときに、前記還流分離デバイスからの流体流が、前記主熱交換器の還流循環使用通路を通して導かれ、結果的に生じる加温された流体流が、前記還流圧縮器のサクション入口内へと導かれるように構成される、請求項１に記載のシステム。
  16. 前記還流循環使用通路は、前記主熱交換器の前記引き出された蒸気加温通路を含む、請求項１５に記載のシステム。
  17. 天然ガス流体供給流から窒素を除去する方法であって、
    ａ．主熱交換器内で前記天然ガス流体供給流を冷却するステップと、
    ｂ．蒸留塔に、前記冷却された天然ガス流体供給流を導くステップと、
    ｃ．前記蒸留塔の側部から蒸気を引き出すステップと、
    ｄ．冷却化が前記主熱交換器内でもたらされるように、前記主熱交換器を使用して、前記引き出された蒸気を加温するステップと、
    ｅ．前記加温された引き出された蒸気を圧縮するステップと、
    ｆ．第１の混合相還流流を形成するために、前記圧縮された引き出された蒸気を冷却し、部分的に凝縮させるステップと、
    ｇ．前記第１の混合相還流流を、第１の液体還流流、および、第１の蒸気還流流へと分離するステップと、
    ｈ．前記蒸留塔に前記第１の液体還流流を導くステップと、
    ｉ．第２の還流流が形成されるように、前記第１の蒸気還流流を冷却するステップと、
    ｊ．前記蒸留塔に前記第２の還流流を導くステップと、
    ｋ．前記蒸留塔から前記主熱交換器に窒素蒸気戻り流を導くステップと、
    ｌ．冷却化が前記主熱交換器内でもたらされるように、前記主熱交換器を使用して、前記窒素蒸気戻り流を加温するステップと、
    ｍ．前記蒸留塔の下部から液体を引き出すステップと、
    を含む、方法。
  18. ステップｉ．は、前記第２の還流流が第２の液体還流流であるように、前記第１の蒸気還流流を凝縮させるステップを含む、請求項１７に記載のタイヤ方法。
  19. ステップｂ．は、
    ｉ）前記冷却された天然ガス流体供給流を、蒸気供給流および液体供給流へと分離するステップ
    をさらに含み、
    ｉｉ）前記蒸留塔に、前記蒸気供給流および前記液体供給流を導いた、
    請求項１７に記載の方法。
  20. ステップｉ．は、前記第２の還流流が第２の混合相還流流であるように、前記第１の蒸気還流流を部分的に凝縮させるステップを含み、ステップｊ．は、
    ｉ）第２の蒸気還流流、および、第２の液体還流流を形成するために、前記第２の混合相還流流を分離するステップと、
    ｉｉ）前記主熱交換器に前記第２の蒸気還流流を導くステップと、
    ｉｉｉ）第３の液体還流流が形成されるように、前記主熱交換器内で前記第２の蒸気還流流を凝縮させるステップと、
    ｉｖ）前記蒸留塔に、前記第２および第３の液体還流流を導くステップと、
    を含む、請求項１７に記載の方法。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3960280A1 (en) * 2020-08-24 2022-03-02 Linde GmbH Method and apparatus for separation of 13c16o from natural co
TW202309456A (zh) * 2021-05-14 2023-03-01 美商圖表能源與化學有限公司 側抽回流重烴去除系統和方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012514180A (ja) 2008-12-31 2012-06-21 ケロッグ ブラウン アンド ルート エルエルシー Ｌｎｇ液化プラントにおける窒素除去及び／又はヘリウム回収の方法

Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1539604A (en) * 1969-07-02 1979-01-31 Air Prod & Chem Distillation
GB1310514A (en) 1969-07-02 1973-03-21 Bligh B R Process of contunuous distillation
DE2022954C3 (de) 1970-05-12 1978-05-18 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Verfahren zur Zerlegung von stickstoffhaltigem Erdgas
DE2131341C3 (de) 1971-06-24 1979-09-27 Linde Ag, 6200 Wiesbaden Verfahren zur Zerlegung von Gasgemischen
DE2734080A1 (de) 1977-07-28 1979-02-15 Linde Ag Verfahren zum abtrennen von methan aus einem methanhaltigen rohgas
US4203741A (en) * 1978-06-14 1980-05-20 Phillips Petroleum Company Separate feed entry to separator-contactor in gas separation
US4225329A (en) 1979-02-12 1980-09-30 Phillips Petroleum Company Natural gas liquefaction with nitrogen rejection stabilization
US4415345A (en) 1982-03-26 1983-11-15 Union Carbide Corporation Process to separate nitrogen from natural gas
US4411677A (en) 1982-05-10 1983-10-25 Air Products And Chemicals, Inc. Nitrogen rejection from natural gas
US4496382A (en) 1983-03-21 1985-01-29 Air Products And Chemicals, Inc. Process using serpentine heat exchange relationship for condensing substantially single component gas streams
US4504295A (en) 1983-06-01 1985-03-12 Air Products And Chemicals, Inc. Nitrogen rejection from natural gas integrated with NGL recovery
US4501600A (en) 1983-07-15 1985-02-26 Union Carbide Corporation Process to separate nitrogen from natural gas
US4592767A (en) 1985-05-29 1986-06-03 Union Carbide Corporation Process for separating methane and nitrogen
US4662919A (en) 1986-02-20 1987-05-05 Air Products And Chemicals, Inc. Nitrogen rejection fractionation system for variable nitrogen content natural gas
US4732598A (en) 1986-11-10 1988-03-22 Air Products And Chemicals, Inc. Dephlegmator process for nitrogen rejection from natural gas
FR2651035A1 (fr) 1989-08-18 1991-02-22 Air Liquide Procede de production d'azote par distillation
GB2297825A (en) 1995-02-03 1996-08-14 Air Prod & Chem Process to remove nitrogen from natural gas
GB9802231D0 (en) 1998-02-02 1998-04-01 Air Prod & Chem Separation of carbon monoxide from nitrogen-contaminated gaseous mixtures also containing hydrogen
FR2817766B1 (fr) 2000-12-13 2003-08-15 Technip Cie Procede et installation de separation d'un melange gazeux contenant du methane par distillation,et gaz obtenus par cette separation
GB0111961D0 (en) 2001-05-16 2001-07-04 Boc Group Plc Nitrogen rejection method
GB0216537D0 (en) 2002-07-16 2002-08-28 Boc Group Plc Nitrogen rejection method and apparatus
GB0220791D0 (en) 2002-09-06 2002-10-16 Boc Group Plc Nitrogen rejection method and apparatus
US6978638B2 (en) 2003-05-22 2005-12-27 Air Products And Chemicals, Inc. Nitrogen rejection from condensed natural gas
US8590340B2 (en) * 2007-02-09 2013-11-26 Ortoff Engineers, Ltd. Hydrocarbon gas processing
US8080090B2 (en) * 2007-02-16 2011-12-20 Air Liquide Process & Construction, Inc. Process for feed gas cooling in reboiler during CO2 separation
US20100175425A1 (en) 2009-01-14 2010-07-15 Walther Susan T Methods and apparatus for liquefaction of natural gas and products therefrom
DE102009008229A1 (de) 2009-02-10 2010-08-12 Linde Ag Verfahren zum Abtrennen von Stickstoff
US20100287982A1 (en) * 2009-05-15 2010-11-18 Ortloff Engineers, Ltd. Liquefied Natural Gas and Hydrocarbon Gas Processing
US10113127B2 (en) 2010-04-16 2018-10-30 Black & Veatch Holding Company Process for separating nitrogen from a natural gas stream with nitrogen stripping in the production of liquefied natural gas
DE102010020282A1 (de) 2010-05-12 2011-11-17 Linde Aktiengesellschaft Stickstoff-Abtrennung aus Erdgas
DE102010035230A1 (de) 2010-08-24 2012-03-01 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum Abtrennen von Stickstoff aus Erdgas
DE102011010634A1 (de) 2011-02-08 2012-08-09 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum Abtrennen von Spurenkomponenten aus einer wenigstens Stickstoff und Helium enthaltenden Fraktion
US9335091B2 (en) 2013-02-28 2016-05-10 Conocophillips Company Nitrogen rejection unit
GB201306342D0 (en) 2013-04-08 2013-05-22 Costain Oil Gas & Process Ltd Process and apparatus for separation of hydrocarbons and nitrogen
DE102013013883A1 (de) * 2013-08-20 2015-02-26 Linde Aktiengesellschaft Kombinierte Abtrennung von Schwer- und Leichtsiedern aus Erdgas
US9945604B2 (en) 2014-04-24 2018-04-17 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated nitrogen removal in the production of liquefied natural gas using refrigerated heat pump
DE102015004120A1 (de) 2015-03-31 2016-10-06 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum Abtrennen von Stickstoff aus einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion
TWI707115B (zh) * 2015-04-10 2020-10-11 美商圖表能源與化學有限公司 混合製冷劑液化系統和方法
KR102137940B1 (ko) * 2015-12-14 2020-07-27 엑손모빌 업스트림 리서치 캄파니 액화 질소를 사용하여 액화 천연 가스로부터 질소를 분리하기 위한 방법 및 시스템

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012514180A (ja) 2008-12-31 2012-06-21 ケロッグ ブラウン アンド ルート エルエルシー Ｌｎｇ液化プラントにおける窒素除去及び／又はヘリウム回収の方法

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