JPH05149678A - 極低温空気分離で生成される窒素流れの液化法 - Google Patents
極低温空気分離で生成される窒素流れの液化法Info
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-
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-
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-
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 LNG気化の低温エネルギーを用いて、実質
上経済性のある液体生成物生成の液化装置と、先行技術
の0.4という割合を上回るLNG冷媒からの液体窒素
を生産する。 【構成】 供給材料窒素流れをLNGの気化に接触させ
る熱交換によって付与される段間冷却の備わる多段式圧
縮器で少くとも300psiの圧力で圧縮する。出てく
る圧縮流れを第1、第2窒素副流に向け、その後、前記
第1副流をLNGの気化に接触させる熱交換でさらに冷
却し、そこで、前記冷却第1副流を膨脹させて膨脹窒素
副流を生成する。LNGの気化と膨脹窒素副流の両方に
接触させて前記第2圧縮副流を凝縮させる。凝縮第2窒
素副流を減圧して2相窒素流れを生成する。相分離は、
最循環可能の窒素蒸気流れと液体窒素流れを生成物とし
て産出する。
上経済性のある液体生成物生成の液化装置と、先行技術
の0.4という割合を上回るLNG冷媒からの液体窒素
を生産する。 【構成】 供給材料窒素流れをLNGの気化に接触させ
る熱交換によって付与される段間冷却の備わる多段式圧
縮器で少くとも300psiの圧力で圧縮する。出てく
る圧縮流れを第1、第2窒素副流に向け、その後、前記
第1副流をLNGの気化に接触させる熱交換でさらに冷
却し、そこで、前記冷却第1副流を膨脹させて膨脹窒素
副流を生成する。LNGの気化と膨脹窒素副流の両方に
接触させて前記第2圧縮副流を凝縮させる。凝縮第2窒
素副流を減圧して2相窒素流れを生成する。相分離は、
最循環可能の窒素蒸気流れと液体窒素流れを生成物とし
て産出する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、極低温蒸留による空気
分離により生成された窒素を、改良冷凍源を使用して液
化する方法に関する。詳述すればLNGを気化させて液
化窒素を産出する方法に関する。
分離により生成された窒素を、改良冷凍源を使用して液
化する方法に関する。詳述すればLNGを気化させて液
化窒素を産出する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】酸素、窒素、アルゴン及び他の物質を生
成させる空気の分離は、電力節約達成のため低圧蒸留で
行われている。液化天然ガス(LNG)から得られる冷
凍が供給空気の冷却又は(及び)成分ガスの圧縮に利用
できることは周知である。
成させる空気の分離は、電力節約達成のため低圧蒸留で
行われている。液化天然ガス(LNG)から得られる冷
凍が供給空気の冷却又は(及び)成分ガスの圧縮に利用
できることは周知である。
【0003】管路が実施不可能の時は、天然ガスは典型
的例として液化のうえ、ばら液体として船積みされる。
受取港においてはこの液化天然ガス(LNG)を気化し
て、周囲温度に加熱する必要がある。気化時におけるこ
の冷凍の有効利用が極めて望ましい。空気分離工場の、
この気化LNGから得られる冷凍を利用する液化装置と
の併設がますます一般的となっている。LNGから得ら
れる冷凍をさらに有効に利用して空気から液体生成物を
生産する効率のよい機構は、エネルギー資本投資に実質
的に節約をもたらすようになる。
的例として液化のうえ、ばら液体として船積みされる。
受取港においてはこの液化天然ガス(LNG)を気化し
て、周囲温度に加熱する必要がある。気化時におけるこ
の冷凍の有効利用が極めて望ましい。空気分離工場の、
この気化LNGから得られる冷凍を利用する液化装置と
の併設がますます一般的となっている。LNGから得ら
れる冷凍をさらに有効に利用して空気から液体生成物を
生産する効率のよい機構は、エネルギー資本投資に実質
的に節約をもたらすようになる。
【0004】液化法は、液体生成物の需要が非常に高く
入手できるLNG冷媒の量が、全冷凍需要を十分満たす
ことができない場合に特に必要とされる。一般に、この
状況は、LNGの1屯当り生産される液体窒素等量の屯
数が0.45以上の場合に発生する。このような場合に
は、現存のエネルギー源からの補助冷凍が、余分の冷凍
需要を満たす必要がある。いくつかの解決策が提案され
てきた一方、それらは液化のために、おのおのの低温圧
縮工程に先立って気体成分の予冷を一切必要としない
か、あるいは膨脹器機構を利用して補助冷凍の付与に適
する液体生成物の生成も示唆していない。技術上の問題
は、付加冷凍要求量をLNGからの1次冷凍と統合する
ことと、それを変動温度レベルで行うこととである。
入手できるLNG冷媒の量が、全冷凍需要を十分満たす
ことができない場合に特に必要とされる。一般に、この
状況は、LNGの1屯当り生産される液体窒素等量の屯
数が0.45以上の場合に発生する。このような場合に
は、現存のエネルギー源からの補助冷凍が、余分の冷凍
需要を満たす必要がある。いくつかの解決策が提案され
てきた一方、それらは液化のために、おのおのの低温圧
縮工程に先立って気体成分の予冷を一切必要としない
か、あるいは膨脹器機構を利用して補助冷凍の付与に適
する液体生成物の生成も示唆していない。技術上の問題
は、付加冷凍要求量をLNGからの1次冷凍と統合する
ことと、それを変動温度レベルで行うこととである。
【0005】多数の出版物が、LNGの気化と接触させ
る間接熱交換による液体窒素の生産を開示している。L
NGの最低温度が典型的例として、−260°F(約−
162.2℃)以上であるので、窒素の凝縮には、窒素
を周囲圧力以上の圧力にする必要がある。それは窒素の
標準沸点が−320°F(約−195.6℃)であるか
らである。典型的例として、約−260°F(約−16
2.2℃)の温度で凝縮するには、窒素を225psi
aの圧力以上に圧縮する必要がある。窒素を圧縮してか
ら、LNGとの接触の熱交換による凝縮は、液体窒素生
成物生成に消費するエネルギーの主要源の1つである。
る間接熱交換による液体窒素の生産を開示している。L
NGの最低温度が典型的例として、−260°F(約−
162.2℃)以上であるので、窒素の凝縮には、窒素
を周囲圧力以上の圧力にする必要がある。それは窒素の
標準沸点が−320°F(約−195.6℃)であるか
らである。典型的例として、約−260°F(約−16
2.2℃)の温度で凝縮するには、窒素を225psi
aの圧力以上に圧縮する必要がある。窒素を圧縮してか
ら、LNGとの接触の熱交換による凝縮は、液体窒素生
成物生成に消費するエネルギーの主要源の1つである。
【0006】米国特許第3,886,758号は、窒素
流れを、約15気圧(221psia)に圧縮してその
後、LNGの気化に接触させる熱交換により凝縮する。
全気体窒素は圧縮に先立っては、熱入れ天然ガスに接触
させる予冷を行わないので、窒素圧縮機に必要なエネル
ギー量は全く高い。
流れを、約15気圧(221psia)に圧縮してその
後、LNGの気化に接触させる熱交換により凝縮する。
全気体窒素は圧縮に先立っては、熱入れ天然ガスに接触
させる予冷を行わないので、窒素圧縮機に必要なエネル
ギー量は全く高い。
【0007】イギリス国特許出願第1,520,581
号では、天然ガス液化工場設備に関連する過剰冷凍能力
を用いて付加LNGを、詳述すれば窒素液化用の冷凍を
付与する目的のために生成する方法を開示している。本
方法では、液化予定の空気分離工場設備からの窒素ガス
をLNGに接触させる予冷の工程なしに圧縮する。
号では、天然ガス液化工場設備に関連する過剰冷凍能力
を用いて付加LNGを、詳述すれば窒素液化用の冷凍を
付与する目的のために生成する方法を開示している。本
方法では、液化予定の空気分離工場設備からの窒素ガス
をLNGに接触させる予冷の工程なしに圧縮する。
【0008】ヤマノウチ(Yamanouchi)と、
ナガサワ(Nagasawa)(1979年7月刊、C
hemical Eng. Progress 第78
頁)が、空気分離にLNG冷凍を用いる別の方法を記述
している。ここでも約5.2気圧で窒素を、なんら予冷
することなく約31気圧に圧縮している。そのうえ、こ
の論文では、LNGをLNG熱交換器で周囲圧力(15
psia)に近い圧力で気化させる。
ナガサワ(Nagasawa)(1979年7月刊、C
hemical Eng. Progress 第78
頁)が、空気分離にLNG冷凍を用いる別の方法を記述
している。ここでも約5.2気圧で窒素を、なんら予冷
することなく約31気圧に圧縮している。そのうえ、こ
の論文では、LNGをLNG熱交換器で周囲圧力(15
psia)に近い圧力で気化させる。
【0009】イギリス国特許第1,376,678号で
は、大気圧に近い圧力でのLNGの蒸発が、気化した天
然ガスをその目的地に到達させ得る圧力、すなわち輸送
圧力で分配管路に収容する必要があるので、不十分であ
ることを教示している。この輸送圧力は大気圧よりずっ
と高圧で、通常70気圧(1,029psi)を超えな
いものである。従ってLNGを大気圧で気化させる場
合、その時は、前記気化ガスをその輸送圧力になるまで
再圧縮するため大量のエネルギーが必要である。その結
果、イギリス国特許第1,376,678号では、LN
Gを先ず、所定の圧力にポンピングしてその後、気化さ
せる。あいにく、この特許で教示されている冷凍エネル
ギー回収の方法は、LNGから得られる冷凍のすべてが
回収されないで、LNG熱交換器を離れる気化天然ガス
はそれにもかかわらず、まだまだ冷たい温度(−165
°F(約−109.4℃))であるので不十分である。
この冷凍の不完全な回収は、この方法にとって大量のL
NGが所定量の液体窒素(LIN)の生産に必要である
ことを意味している。
は、大気圧に近い圧力でのLNGの蒸発が、気化した天
然ガスをその目的地に到達させ得る圧力、すなわち輸送
圧力で分配管路に収容する必要があるので、不十分であ
ることを教示している。この輸送圧力は大気圧よりずっ
と高圧で、通常70気圧(1,029psi)を超えな
いものである。従ってLNGを大気圧で気化させる場
合、その時は、前記気化ガスをその輸送圧力になるまで
再圧縮するため大量のエネルギーが必要である。その結
果、イギリス国特許第1,376,678号では、LN
Gを先ず、所定の圧力にポンピングしてその後、気化さ
せる。あいにく、この特許で教示されている冷凍エネル
ギー回収の方法は、LNGから得られる冷凍のすべてが
回収されないで、LNG熱交換器を離れる気化天然ガス
はそれにもかかわらず、まだまだ冷たい温度(−165
°F(約−109.4℃))であるので不十分である。
この冷凍の不完全な回収は、この方法にとって大量のL
NGが所定量の液体窒素(LIN)の生産に必要である
ことを意味している。
【0010】特公昭52−37596号(1977年)
では、高圧で作動する蒸留塔から直接得られる高圧窒素
流れに接触させる低圧LNGの気化を教示している。本
方法ではLNGの極1部分を凝縮窒素に接触気化させ、
残部のLNGをもう1つ別の熱交換器で気化させる。こ
れはLNGの冷凍エネルギーの非効率的利用である。気
化天然ガスはそこで圧縮される。
では、高圧で作動する蒸留塔から直接得られる高圧窒素
流れに接触させる低圧LNGの気化を教示している。本
方法ではLNGの極1部分を凝縮窒素に接触気化させ、
残部のLNGをもう1つ別の熱交換器で気化させる。こ
れはLNGの冷凍エネルギーの非効率的利用である。気
化天然ガスはそこで圧縮される。
【0011】米国特許第3,857,251号は、LN
Gの貯蔵による蒸発から発生する蒸気からの窒素を抽出
して液体窒素を生産する方法を開示している。気体窒素
を多段式圧縮器で、水、空気、プロパン、アニモニヤも
しくはフルオロカーボンにより付与される段間冷却を伴
う圧縮を行う。
Gの貯蔵による蒸発から発生する蒸気からの窒素を抽出
して液体窒素を生産する方法を開示している。気体窒素
を多段式圧縮器で、水、空気、プロパン、アニモニヤも
しくはフルオロカーボンにより付与される段間冷却を伴
う圧縮を行う。
【0012】特公昭46−20123号(1971年)
は、LNGを気化させて冷却した窒素流れの低温圧縮を
教示する。ただ1段の窒素圧縮を用いている。その結
果、広範な温度範囲に亘り気化するLNG低温エネルギ
ーの有効利用は達成されない。
は、LNGを気化させて冷却した窒素流れの低温圧縮を
教示する。ただ1段の窒素圧縮を用いている。その結
果、広範な温度範囲に亘り気化するLNG低温エネルギ
ーの有効利用は達成されない。
【0013】特公昭53−15993号(1978年)
では、LNGの冷凍を2塔式空気蒸留装置の高圧塔から
引出した高圧窒素に使用することを教示している。前記
窒素を多段式圧縮器で圧縮するが、この場合、LNGと
の段間冷却は行わない。
では、LNGの冷凍を2塔式空気蒸留装置の高圧塔から
引出した高圧窒素に使用することを教示している。前記
窒素を多段式圧縮器で圧縮するが、この場合、LNGと
の段間冷却は行わない。
【0014】ドイツ連邦共和国特許第2,307,00
4号は、LNG冷凍を回収して液体窒素を生産する方法
を記述している。極低温空気分離工場設備の暖域端から
の窒素ガスは、周囲圧と周囲温度に近い。この圧縮ガス
の1部をLNGに接触させ部分冷却し、膨脹器で膨脹さ
せて低いレベルの冷凍をつくる。圧縮窒素の他の部分を
冷間圧縮して、前記膨脹窒素ガスに接触させる熱交換で
凝縮する。膨脹ガスを熱入れ、中間圧力に再圧縮して、
その後、周囲温度に近い入口温度で作動する窒素供給材
料圧縮器に送る。前記窒素圧縮能力の大部分を周囲温度
に近い入口温度で圧縮器に付与するが、これらの圧縮器
では、LNGとの段間冷却をなんら用いないことは明白
である。
4号は、LNG冷凍を回収して液体窒素を生産する方法
を記述している。極低温空気分離工場設備の暖域端から
の窒素ガスは、周囲圧と周囲温度に近い。この圧縮ガス
の1部をLNGに接触させ部分冷却し、膨脹器で膨脹さ
せて低いレベルの冷凍をつくる。圧縮窒素の他の部分を
冷間圧縮して、前記膨脹窒素ガスに接触させる熱交換で
凝縮する。膨脹ガスを熱入れ、中間圧力に再圧縮して、
その後、周囲温度に近い入口温度で作動する窒素供給材
料圧縮器に送る。前記窒素圧縮能力の大部分を周囲温度
に近い入口温度で圧縮器に付与するが、これらの圧縮器
では、LNGとの段間冷却をなんら用いないことは明白
である。
【0015】米国特許第4,054,433号ならびに
4,192,662号では、閉ループ再循環流体を用い
て、気化LNGからの冷凍を凝縮窒素流れに伝達する方
法を教示している。米国特許第4,054,433号で
は、メタン、窒素、エタン又は、エチレン及びC3+の
混合物を用いて、熱交換器の冷却曲線を平衡させてい
る。前記高圧塔(圧力は6.2気圧にほぼ等しい)から
の気体窒素をさらに圧縮することなく液化させる。しか
し、大量の窒素留分が、普通の2塔式空気蒸留装置から
周囲圧力に近い圧力で生成される、その有効液化には、
この窒素流れを実用的に圧縮する方法を必要とするが、
この米国特許には示唆されていない。
4,192,662号では、閉ループ再循環流体を用い
て、気化LNGからの冷凍を凝縮窒素流れに伝達する方
法を教示している。米国特許第4,054,433号で
は、メタン、窒素、エタン又は、エチレン及びC3+の
混合物を用いて、熱交換器の冷却曲線を平衡させてい
る。前記高圧塔(圧力は6.2気圧にほぼ等しい)から
の気体窒素をさらに圧縮することなく液化させる。しか
し、大量の窒素留分が、普通の2塔式空気蒸留装置から
周囲圧力に近い圧力で生成される、その有効液化には、
この窒素流れを実用的に圧縮する方法を必要とするが、
この米国特許には示唆されていない。
【0016】米国特許第4,192,662号では、再
循環流体としてフルオロカーボンを用い、その場合、そ
れを気化LNGの1部に接触させて冷却し、その後、窒
素流れを低圧乃至中圧にする冷却用に用いる。この機構
は、若干の問題点乃至非効率性を提起する。フルオロカ
ーボン再循環によるエネルギー損失は大きく、補助熱交
換器及びポンプが必要である。そのうえ、フルオロカー
ボンを使用すると消極的環境に密接な関係があり、又代
替の流体を使用するには硬化につく。
循環流体としてフルオロカーボンを用い、その場合、そ
れを気化LNGの1部に接触させて冷却し、その後、窒
素流れを低圧乃至中圧にする冷却用に用いる。この機構
は、若干の問題点乃至非効率性を提起する。フルオロカ
ーボン再循環によるエネルギー損失は大きく、補助熱交
換器及びポンプが必要である。そのうえ、フルオロカー
ボンを使用すると消極的環境に密接な関係があり、又代
替の流体を使用するには硬化につく。
【0017】特公昭58−150786号(1983
年)及びヨーロッパ特許出願第0304355−A1号
(1989年)では、不活性ガス循環、たとえば窒素も
しくはアルゴンを用いてLNGからの冷凍を空気分離装
置に伝達することを教示している。この機構では、高圧
不活性流れを天然ガスで液化させ、その後、再循環熱交
換器で気化させ、空気分離装置からの低め圧力不活性再
循環流れを冷却する。この冷却低め温度不活性再循環流
れを冷間圧縮して、その1部を熱入れ気化高圧窒素流れ
と混合する。前記混合流れをLNGに接触させて液化
し、空気分離装置に送って所定の冷凍を付与し、その
後、熱入れ低め圧力再循環流れとして空気分離装置から
戻す。前記冷間圧縮流れの別の部分をLNGと接触させ
る熱交換で液化させて、再循環熱交換器で気化予定の流
れを形成させる。これらの機構は非効果的である。たと
えば、再循環流体のすべてを、LNGでの段間冷却なし
に圧縮器で冷間圧縮させることである。
年)及びヨーロッパ特許出願第0304355−A1号
(1989年)では、不活性ガス循環、たとえば窒素も
しくはアルゴンを用いてLNGからの冷凍を空気分離装
置に伝達することを教示している。この機構では、高圧
不活性流れを天然ガスで液化させ、その後、再循環熱交
換器で気化させ、空気分離装置からの低め圧力不活性再
循環流れを冷却する。この冷却低め温度不活性再循環流
れを冷間圧縮して、その1部を熱入れ気化高圧窒素流れ
と混合する。前記混合流れをLNGに接触させて液化
し、空気分離装置に送って所定の冷凍を付与し、その
後、熱入れ低め圧力再循環流れとして空気分離装置から
戻す。前記冷間圧縮流れの別の部分をLNGと接触させ
る熱交換で液化させて、再循環熱交換器で気化予定の流
れを形成させる。これらの機構は非効果的である。たと
えば、再循環流体のすべてを、LNGでの段間冷却なし
に圧縮器で冷間圧縮させることである。
【0018】従って、先の方法は、用いられたLNGの
1屯当りで生産される液体窒素の1屯が0.5以下、好
ましくは0.45以下である事例にかなり限られてい
る。従って、液化予定の窒素の量が、先に列挙した低温
範囲(−180°F乃至−260°F(約−117.8
℃乃至−162.2℃)でLNGから得られる冷凍を十
分に超える状態がそれにもかかわらず存在する。本発明
は、窒素液化の熱力学的にさらに有効な方法を教示する
ことで、この実際的な制約に取り組んでいる。
1屯当りで生産される液体窒素の1屯が0.5以下、好
ましくは0.45以下である事例にかなり限られてい
る。従って、液化予定の窒素の量が、先に列挙した低温
範囲(−180°F乃至−260°F(約−117.8
℃乃至−162.2℃)でLNGから得られる冷凍を十
分に超える状態がそれにもかかわらず存在する。本発明
は、窒素液化の熱力学的にさらに有効な方法を教示する
ことで、この実際的な制約に取り組んでいる。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】注目できるように、L
NG気化の低温エネルギーを用いて、実質上経済性のあ
る空気からの液体生成物生産の液化装置に対する需要は
増大している。さらに、先行技術の0.45という割合
を上回るLNG冷媒の1屯当り液体窒素の生産を可能に
するような需要がある。
NG気化の低温エネルギーを用いて、実質上経済性のあ
る空気からの液体生成物生産の液化装置に対する需要は
増大している。さらに、先行技術の0.45という割合
を上回るLNG冷媒の1屯当り液体窒素の生産を可能に
するような需要がある。
【0020】本発明の目的は、空気を供給される2塔式
蒸留装置で発生される中間生成物流れで起動し、通常高
圧塔と低圧塔からなる液化空気成分生成極低温法を提供
することである。
蒸留装置で発生される中間生成物流れで起動し、通常高
圧塔と低圧塔からなる液化空気成分生成極低温法を提供
することである。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明の方法では冷間圧
縮予定の低圧及び高圧(入口流れの場合)両気体供給材
料成分を、おのおの異なる温度に、比較的温暖な熱交換
工程で冷却する。各供給材料流れに対する多段式圧縮器
への予冷入口流れを著しく異なる温度にする。生成され
た高圧窒素流れの1つを膨脹器域に(副流として)通し
て、液化装置の低温端に補助冷凍(LNGで付与された
冷凍の補足)を付与する。第1膨脹域から引出したエネ
ルギーを用いて最終段冷間圧縮器の別の高圧窒素流れの
冷間圧縮して、最高圧凝縮空気成分を供給する。最後
に、第2の稠密流体膨脹器を凝縮低温最高圧液体流れで
用いると、そこで液体窒素生成物引取り流れの大半の部
分を付与する。
縮予定の低圧及び高圧(入口流れの場合)両気体供給材
料成分を、おのおの異なる温度に、比較的温暖な熱交換
工程で冷却する。各供給材料流れに対する多段式圧縮器
への予冷入口流れを著しく異なる温度にする。生成され
た高圧窒素流れの1つを膨脹器域に(副流として)通し
て、液化装置の低温端に補助冷凍(LNGで付与された
冷凍の補足)を付与する。第1膨脹域から引出したエネ
ルギーを用いて最終段冷間圧縮器の別の高圧窒素流れの
冷間圧縮して、最高圧凝縮空気成分を供給する。最後
に、第2の稠密流体膨脹器を凝縮低温最高圧液体流れで
用いると、そこで液体窒素生成物引取り流れの大半の部
分を付与する。
【0022】暖域端冷却域の供給材料窒素流れを中間冷
間圧縮のため、異なる温度に予冷することは、LNG流
れで利用できる冷凍のより十分な利用を容易にする一
方、多段式圧縮器での必要エネルギー量を低減させる。
この方法は、初期熱交換器の冷却曲線の非可逆性をより
小さくする。
間圧縮のため、異なる温度に予冷することは、LNG流
れで利用できる冷凍のより十分な利用を容易にする一
方、多段式圧縮器での必要エネルギー量を低減させる。
この方法は、初期熱交換器の冷却曲線の非可逆性をより
小さくする。
【0023】本発明による少くとも1基の蒸留塔が備わ
る極低温空気分離装置により生成される窒素流れの液化
の方法は、次掲の工程、すなわち:(a) 段間冷却を液化
天然ガスの気化に接触させる熱交換により付与する多段
式圧縮装置で少くとも300psiの圧力に前記窒素流
れを圧縮する工程と、(b) 前記圧縮窒素流れを第1及び
第2圧縮窒素支流に分割する工程と、(c) 前記第1圧縮
窒素支流を液化天然ガスの気化に接触させる熱交換によ
り冷却し、その後、前記冷却第1圧縮窒素支流を膨脹さ
せて膨脹窒素支流を生成させる工程と、(d) 前記第2圧
縮窒素支流を液化天然ガスの気化と、前記工程(c) の膨
脹窒素支流に接触させる熱交換により凝縮させる工程
と、(e) 前記凝縮第2圧縮窒素流れの圧力を減圧し、そ
れによって2相窒素流れを生成する工程と、(f) 前記2
相窒素流れを、液体窒素流れと窒素蒸気流れに相分離す
る工程と、(g) 前記窒素蒸気流れを熱入れして冷凍を回
収する工程とからなる。
る極低温空気分離装置により生成される窒素流れの液化
の方法は、次掲の工程、すなわち:(a) 段間冷却を液化
天然ガスの気化に接触させる熱交換により付与する多段
式圧縮装置で少くとも300psiの圧力に前記窒素流
れを圧縮する工程と、(b) 前記圧縮窒素流れを第1及び
第2圧縮窒素支流に分割する工程と、(c) 前記第1圧縮
窒素支流を液化天然ガスの気化に接触させる熱交換によ
り冷却し、その後、前記冷却第1圧縮窒素支流を膨脹さ
せて膨脹窒素支流を生成させる工程と、(d) 前記第2圧
縮窒素支流を液化天然ガスの気化と、前記工程(c) の膨
脹窒素支流に接触させる熱交換により凝縮させる工程
と、(e) 前記凝縮第2圧縮窒素流れの圧力を減圧し、そ
れによって2相窒素流れを生成する工程と、(f) 前記2
相窒素流れを、液体窒素流れと窒素蒸気流れに相分離す
る工程と、(g) 前記窒素蒸気流れを熱入れして冷凍を回
収する工程とからなる。
【0024】上述の方法の変型が、前記工程(d) の凝縮
第2圧縮窒素支流を過冷してから、前記工程(e) の圧力
を、前記工程(g) の熱入れ窒素蒸気流れと、前記工程
(c) の膨脹窒素支流とに接触させる熱交換により減圧す
る工程からなる。同時に、本方法はさらに、前記工程
(g) の熱入れ窒素蒸気流れを、前記工程(a) の多段式圧
縮器の中間段に再循環させる工程とからなる。
第2圧縮窒素支流を過冷してから、前記工程(e) の圧力
を、前記工程(g) の熱入れ窒素蒸気流れと、前記工程
(c) の膨脹窒素支流とに接触させる熱交換により減圧す
る工程からなる。同時に、本方法はさらに、前記工程
(g) の熱入れ窒素蒸気流れを、前記工程(a) の多段式圧
縮器の中間段に再循環させる工程とからなる。
【0025】別の主方法実施例では、前記工程(e) の圧
力の減圧を稠密流体膨脹器で凝縮、圧縮窒素流れを加工
膨脹させて実施する。
力の減圧を稠密流体膨脹器で凝縮、圧縮窒素流れを加工
膨脹させて実施する。
【0026】又別の主方法実施例では、これは、前記工
程(d) の熱入れ膨脹窒素支流の少くとも1部を前記工程
(a) の多段式圧縮器の適当な中間段に再循環させる必要
がある。
程(d) の熱入れ膨脹窒素支流の少くとも1部を前記工程
(a) の多段式圧縮器の適当な中間段に再循環させる必要
がある。
【0027】記述した第1実施例の好ましい変型では、
前記工程(c) の冷却、第1圧縮窒素支流の膨脹前の温度
は−100°F乃至−250°F(約−73.3℃乃至
−156.7℃)である。
前記工程(c) の冷却、第1圧縮窒素支流の膨脹前の温度
は−100°F乃至−250°F(約−73.3℃乃至
−156.7℃)である。
【0028】
【作用】ここで図4を参照しながら、詳しくは、冷媒L
NG液体と、液化予定の気体空気分離生成物たとえば窒
素との間のエネルギー伝達媒体として再循環フレオンを
用いる最新技術(先行技術)窒素液化装置を示す。空気
分離装置は(図示ぜず)からの入口供給材料は、熱入れ
高圧気体窒素流れ10、熱入れ低温気体窒素流れ12及
び低温低圧気体窒素流れ14である。プロセスからの唯
一の生成物流れは液体窒素流れ16である。装置の目的
は、すでに管路輸送に適する加圧天然ガスとしてプロセ
スを出るLNG供給材料18の気化で入手できる冷凍の
実質的に全量を回収することである。これ以外の唯一の
冷凍入力は、再循環フレオンの密閉系に配置された補助
空間熱交換器24で熱交換される冷却水流れ22であ
る。利用できるLNGの量は、入口気体流れを約−18
0°F乃至−260°F(約−117.8℃乃至−16
2.2℃)(窒素の標準沸点は−320.5°F(約−
195.8℃))の低温範囲に冷却するだけの十分な冷
凍で、液体窒素生成物の必要量の流れ16として生成す
る。
NG液体と、液化予定の気体空気分離生成物たとえば窒
素との間のエネルギー伝達媒体として再循環フレオンを
用いる最新技術(先行技術)窒素液化装置を示す。空気
分離装置は(図示ぜず)からの入口供給材料は、熱入れ
高圧気体窒素流れ10、熱入れ低温気体窒素流れ12及
び低温低圧気体窒素流れ14である。プロセスからの唯
一の生成物流れは液体窒素流れ16である。装置の目的
は、すでに管路輸送に適する加圧天然ガスとしてプロセ
スを出るLNG供給材料18の気化で入手できる冷凍の
実質的に全量を回収することである。これ以外の唯一の
冷凍入力は、再循環フレオンの密閉系に配置された補助
空間熱交換器24で熱交換される冷却水流れ22であ
る。利用できるLNGの量は、入口気体流れを約−18
0°F乃至−260°F(約−117.8℃乃至−16
2.2℃)(窒素の標準沸点は−320.5°F(約−
195.8℃))の低温範囲に冷却するだけの十分な冷
凍で、液体窒素生成物の必要量の流れ16として生成す
る。
【0029】低温圧縮器32、29及び54で圧縮され
る窒素供給材料流れ10、12及び14を典型的例とし
て、第1及び第2段供給材料気体圧縮器の下流に取り付
けられた暖域端熱交換器で同一温度範囲に冷却する。
る窒素供給材料流れ10、12及び14を典型的例とし
て、第1及び第2段供給材料気体圧縮器の下流に取り付
けられた暖域端熱交換器で同一温度範囲に冷却する。
【0030】窒素流れ10は1次熱交換器28を通過し
て予冷してから、1次低温圧縮器29に入る。圧縮ガス
再循環流れ30は、1次交換器28を通過してから、第
2段低温圧縮器32に入る。そこで冷却圧縮流れ34を
さらに交換器36と38で冷却し、このようにして液体
窒素生成物の主源を形成する。冷却流れ40は相分離器
42を通過し、それの液体潜流44と共に熱交換器46
を通過し、その中で、入口流れ14を部分熱入れし、そ
の後、別の相分離器48を通り、液体窒素生成物流れ1
6としてでる。
て予冷してから、1次低温圧縮器29に入る。圧縮ガス
再循環流れ30は、1次交換器28を通過してから、第
2段低温圧縮器32に入る。そこで冷却圧縮流れ34を
さらに交換器36と38で冷却し、このようにして液体
窒素生成物の主源を形成する。冷却流れ40は相分離器
42を通過し、それの液体潜流44と共に熱交換器46
を通過し、その中で、入口流れ14を部分熱入れし、そ
の後、別の相分離器48を通り、液体窒素生成物流れ1
6としてでる。
【0031】分離器42と48からのオーバーヘッド窒
素蒸気を熱交換器50と46をそれぞれ通って再循環し
てから低温圧縮器32と29にそれぞれ再循環し、そこ
で低温圧縮をうけ、その後、熱交換器で凝縮する。
素蒸気を熱交換器50と46をそれぞれ通って再循環し
てから低温圧縮器32と29にそれぞれ再循環し、そこ
で低温圧縮をうけ、その後、熱交換器で凝縮する。
【0032】入口流れ12も交換器28で予冷してから
第1段圧縮器54で低温圧縮し、その後、再循環させて
他の入口流れ10に合流して、結合流れ56として再度
交換器28で冷却してから1次低温圧縮器29で低温圧
縮し、そして、それに続き、先に主入口窒素流れ10で
述べた冷却処理を行う。入口流れ14を交換器46と5
0で部分熱入れして入口流れ12と合流させる。
第1段圧縮器54で低温圧縮し、その後、再循環させて
他の入口流れ10に合流して、結合流れ56として再度
交換器28で冷却してから1次低温圧縮器29で低温圧
縮し、そして、それに続き、先に主入口窒素流れ10で
述べた冷却処理を行う。入口流れ14を交換器46と5
0で部分熱入れして入口流れ12と合流させる。
【0033】閉ループフルオロカーボン冷凍循環器26
は冷凍を主熱交換器28と、冷却水ループ22にある副
熱交換器24に供給する。1次冷媒LNG流れ18を下
流交換器38と36で冷却、凝縮窒素に接し、又交換器
58で、冷凍循環路26でフルオロカーボンに接して気
化し、生成物として流れ20を経由してプロセスをで
る。
は冷凍を主熱交換器28と、冷却水ループ22にある副
熱交換器24に供給する。1次冷媒LNG流れ18を下
流交換器38と36で冷却、凝縮窒素に接し、又交換器
58で、冷凍循環路26でフルオロカーボンに接して気
化し、生成物として流れ20を経由してプロセスをで
る。
【0034】フルオロカーボンは長い間再循環流体とし
て、熱交換器内でLNGにつづいて低圧気体窒素流れの
持込みの防止に用いられてきた。さもなければ、漏れが
発生した場合、炭化水素は下流分離器を離れる液体窒素
を汚染する。しかし、フルオロカーボンの利用には、そ
の原因を熱交換器とポンプ電力必要条件に帰すべき付加
エネルギー損失が伴う。(交換器58とブースターポン
プを意味する)。フルオロカーボンの使用はさらに、発
芽環境に密接な関係がある一方、別の循環流体の使用は
付加運転費がかかるという結果になる。
て、熱交換器内でLNGにつづいて低圧気体窒素流れの
持込みの防止に用いられてきた。さもなければ、漏れが
発生した場合、炭化水素は下流分離器を離れる液体窒素
を汚染する。しかし、フルオロカーボンの利用には、そ
の原因を熱交換器とポンプ電力必要条件に帰すべき付加
エネルギー損失が伴う。(交換器58とブースターポン
プを意味する)。フルオロカーボンの使用はさらに、発
芽環境に密接な関係がある一方、別の循環流体の使用は
付加運転費がかかるという結果になる。
【0035】ここで本発明のプロセスを、空気分離装置
から得られる窒素の液化に関し詳細に記述する。この目
的のために使用される空気分離装置は、普通の2塔式空
気蒸留法である。このような方法の詳細は、1967年
2月刊「ケミカル.エンジニアリング.プログレス(C
hemical Eng. Progress)」第3
5乃至39頁のR.E.ラティマー(Latimer)
による論文「ディスティレーション.オブ.エアー(D
istillation of Air)に見られる。
しかし、説明の方法は、どのような蒸留塔構成に適用で
きる。
から得られる窒素の液化に関し詳細に記述する。この目
的のために使用される空気分離装置は、普通の2塔式空
気蒸留法である。このような方法の詳細は、1967年
2月刊「ケミカル.エンジニアリング.プログレス(C
hemical Eng. Progress)」第3
5乃至39頁のR.E.ラティマー(Latimer)
による論文「ディスティレーション.オブ.エアー(D
istillation of Air)に見られる。
しかし、説明の方法は、どのような蒸留塔構成に適用で
きる。
【0036】
【実施例】図1は本発明の方法を最も単純な実施例とし
て示している。この実施例では、液化予定の窒素を、空
気分離装置(図示せず)から高圧と低圧流れとして供給
する。高圧窒素流れは、高圧塔から75psia以上の
圧力で到来し、又低圧窒素は、低圧塔から周囲圧力以上
又はそれに近い圧力で得られる。これらの流れを熱入れ
(周囲温度に近い)と、低温流れとして液化装置に供給
する。この混合供給は、空気分離装置でそれに供給する
供給材料空気流れの冷却に用いられる熱交換器(図示せ
ず)における冷却曲線を平衡させる。
て示している。この実施例では、液化予定の窒素を、空
気分離装置(図示せず)から高圧と低圧流れとして供給
する。高圧窒素流れは、高圧塔から75psia以上の
圧力で到来し、又低圧窒素は、低圧塔から周囲圧力以上
又はそれに近い圧力で得られる。これらの流れを熱入れ
(周囲温度に近い)と、低温流れとして液化装置に供給
する。この混合供給は、空気分離装置でそれに供給する
供給材料空気流れの冷却に用いられる熱交換器(図示せ
ず)における冷却曲線を平衡させる。
【0037】低圧窒素流れ80を周囲温度に近い温度で
供給する。流れ82は低圧窒素を−150°F乃至−3
00°F(約−101.1℃乃至−184.4℃)の温
度で産出する。任意に、液体窒素貯蔵タンク(図示せ
ず)からの煮沸蒸気を液化に流れ84として供給する。
高圧窒素を高圧蒸留塔(図示せず)から流れ86として
高圧蒸留塔温度に近い温度で供給する。気化させるLN
Gを管路88を通して供給する。LNGがどのような圧
力においても冷媒としての使用に適しているが、典型的
には、圧力を100psi乃至1,200psiにし
て、それにより気化LNGが流れ90として管路配給装
置にさらになんらの圧力を加えることなく送ることがで
きる。
供給する。流れ82は低圧窒素を−150°F乃至−3
00°F(約−101.1℃乃至−184.4℃)の温
度で産出する。任意に、液体窒素貯蔵タンク(図示せ
ず)からの煮沸蒸気を液化に流れ84として供給する。
高圧窒素を高圧蒸留塔(図示せず)から流れ86として
高圧蒸留塔温度に近い温度で供給する。気化させるLN
Gを管路88を通して供給する。LNGがどのような圧
力においても冷媒としての使用に適しているが、典型的
には、圧力を100psi乃至1,200psiにし
て、それにより気化LNGが流れ90として管路配給装
置にさらになんらの圧力を加えることなく送ることがで
きる。
【0038】低圧窒素流れ80を先ず、熱交換器92で
LNGに接触させて冷却、それを圧縮器94に送る。低
温、低圧窒素入口流れ82と84を流れ96として結合
し、最高圧窒素分離流れ98を熱交換器100と102
で凝縮ならびに予冷する。結果としてでる僅かに熱入れ
された、結合供給流れ104を冷却低圧窒素流れ106
と混合して結合流れ108とする。結合流れ108を低
温圧縮器94で圧縮して、増圧窒素流れ110の温度が
周囲温度以下になるようにする。典型的例として、この
温度は−100°F(約−73.3℃)乃至周囲温度の
範囲にある。
LNGに接触させて冷却、それを圧縮器94に送る。低
温、低圧窒素入口流れ82と84を流れ96として結合
し、最高圧窒素分離流れ98を熱交換器100と102
で凝縮ならびに予冷する。結果としてでる僅かに熱入れ
された、結合供給流れ104を冷却低圧窒素流れ106
と混合して結合流れ108とする。結合流れ108を低
温圧縮器94で圧縮して、増圧窒素流れ110の温度が
周囲温度以下になるようにする。典型的例として、この
温度は−100°F(約−73.3℃)乃至周囲温度の
範囲にある。
【0039】増圧窒素流れ110を熱交換器112で冷
水(管路114)に接触させて僅かに熱入れして、その
後、熱交換器92でLNGの気化に接触する熱交換で冷
却、低温流れ116を生成し、それを第2段圧縮器11
8に送る。この圧縮器の排気は高圧窒素流れ120で、
その圧力は、空気分離装置の高圧蒸流塔圧力と同様のも
のであり、典型的には75psia乃至200psia
の範囲である。高圧窒素流れ120を低温高圧窒素12
2と混合して、混合高圧窒素流れ124を生成する。
水(管路114)に接触させて僅かに熱入れして、その
後、熱交換器92でLNGの気化に接触する熱交換で冷
却、低温流れ116を生成し、それを第2段圧縮器11
8に送る。この圧縮器の排気は高圧窒素流れ120で、
その圧力は、空気分離装置の高圧蒸流塔圧力と同様のも
のであり、典型的には75psia乃至200psia
の範囲である。高圧窒素流れ120を低温高圧窒素12
2と混合して、混合高圧窒素流れ124を生成する。
【0040】結合高圧窒素流れ124をその後、第3段
圧縮器126で冷間圧縮して窒素流れ128を得、それ
を主熱交換器で部分冷却して、流れ129として第4段
圧縮器130に送り、それによって、高圧窒素流れ13
2を生成する。窒素流れ132をそこで、第5段圧縮器
134で圧縮して最高圧窒素流れ136を付与する。流
れ136の圧力は、350乃至1,500psiの範囲
内で、典型的には600乃至1,220psiの範囲で
ある。
圧縮器126で冷間圧縮して窒素流れ128を得、それ
を主熱交換器で部分冷却して、流れ129として第4段
圧縮器130に送り、それによって、高圧窒素流れ13
2を生成する。窒素流れ132をそこで、第5段圧縮器
134で圧縮して最高圧窒素流れ136を付与する。流
れ136の圧力は、350乃至1,500psiの範囲
内で、典型的には600乃至1,220psiの範囲で
ある。
【0041】LNGの予冷を交換器92で実施するた
め、前記4基全部の圧縮器(最終段圧縮器134は除外
できる)への入口流れ温度は周囲温度以下となる。典型
的例としての温度は、−150°F乃至−260°F
(約−45.6℃乃至−162.2℃)、そして−90
°F乃至−220°F(約−67.8°F乃至−140
°F)がさらに適当である。注目に値することは、低温
圧縮器94、118及び130への入口流れを熱交換器
92から異なる位置で抜き取ることである。窒素流れを
温暖熱交換器92で異なる温度に冷却して低温圧縮する
とLNG流れで得られる冷凍を正しく利用できるように
なる。
め、前記4基全部の圧縮器(最終段圧縮器134は除外
できる)への入口流れ温度は周囲温度以下となる。典型
的例としての温度は、−150°F乃至−260°F
(約−45.6℃乃至−162.2℃)、そして−90
°F乃至−220°F(約−67.8°F乃至−140
°F)がさらに適当である。注目に値することは、低温
圧縮器94、118及び130への入口流れを熱交換器
92から異なる位置で抜き取ることである。窒素流れを
温暖熱交換器92で異なる温度に冷却して低温圧縮する
とLNG流れで得られる冷凍を正しく利用できるように
なる。
【0042】最高圧窒素流れ136を交換器137で冷
却水を用いて冷却し、2つの最高圧窒素副流138と1
40に分割する。第1最高圧窒素副流140を熱交換器
92で冷却し、それを膨脹器142で等エンタルピー膨
脹させ、それによって流れ144を生成する。流れ14
4のここでの圧力は最高圧窒素流れ入口86の入口圧力
と同様である。増圧入口流れ146を流れ144と合流
させて、結合流れとして管路147に入り、熱交換器1
00と102でもう1つの最高圧窒素流れ98の冷却に
用いる。流れ168の膨脹器142に、発電機を積載さ
せることができる。好ましい方式では、膨脹器142を
最終段圧縮器134に結合し、この膨脹器142から誘
導されるエネルギーを圧縮器134の高圧窒素流れ13
2の圧縮に用いる。
却水を用いて冷却し、2つの最高圧窒素副流138と1
40に分割する。第1最高圧窒素副流140を熱交換器
92で冷却し、それを膨脹器142で等エンタルピー膨
脹させ、それによって流れ144を生成する。流れ14
4のここでの圧力は最高圧窒素流れ入口86の入口圧力
と同様である。増圧入口流れ146を流れ144と合流
させて、結合流れとして管路147に入り、熱交換器1
00と102でもう1つの最高圧窒素流れ98の冷却に
用いる。流れ168の膨脹器142に、発電機を積載さ
せることができる。好ましい方式では、膨脹器142を
最終段圧縮器134に結合し、この膨脹器142から誘
導されるエネルギーを圧縮器134の高圧窒素流れ13
2の圧縮に用いる。
【0043】最高圧窒素副流138を熱交換器92、1
02及び100でLNGの気化と、低温気体窒素流れ、
すなわち熱交換器100からの流れ147と96の戻り
に接触させて冷却し、それによって流れ148を生成
し、それをさらに熱交換器100で過冷して、低温最高
圧窒素流れ150を得る。流れ150の圧力を、約75
psi乃至200psiの圧力に、それを稠密流体膨脹
器152に送ることで減圧させる。流れ150のこの等
エンタルピー膨脹は、本方法の効率をさらに向上させ
る。排気流れ153はさらに減圧して分離器154に送
ることができる。別の例として、低温高圧窒素流れ15
0は、流れ156を通って前記稠密膨脹器を回避して、
等エンタルピー弁158を横切って減圧できる。どちら
にしても、減圧低温流れを相分離器154に送る。分離
器154の作業圧力は、高圧入口気体窒素流れ86(す
なわち、75psi乃至200psi)の圧力に同様で
ある。分離器154からの蒸気160を低温高圧窒素流
れ86の残量と混合して流れ146として熱交換器10
0に送ってさらに加工する。分離器154からの液体窒
素潜流162を減圧して相分離器164に送る。分離器
164からの液体窒素潜流166を空気分離装置(図示
せず)に送って、さらなる処理と液体生成物の生成を行
う。窒素分離装置では、他の液体生成物たとえば液体酸
素と液体アルゴンを、供給された液体窒素からの冷凍を
用いて液化装置の管路166を経由して容易に生産でき
る。 実施例1 本装置の計算機シミュレーションを行って生産された液
体窒素の量と、利用できるLNGの量の間の関数関係を
測定した。空気分離装置から生産された液体窒素の量
の、生産された液体酸素の量に対する比は3である。
02及び100でLNGの気化と、低温気体窒素流れ、
すなわち熱交換器100からの流れ147と96の戻り
に接触させて冷却し、それによって流れ148を生成
し、それをさらに熱交換器100で過冷して、低温最高
圧窒素流れ150を得る。流れ150の圧力を、約75
psi乃至200psiの圧力に、それを稠密流体膨脹
器152に送ることで減圧させる。流れ150のこの等
エンタルピー膨脹は、本方法の効率をさらに向上させ
る。排気流れ153はさらに減圧して分離器154に送
ることができる。別の例として、低温高圧窒素流れ15
0は、流れ156を通って前記稠密膨脹器を回避して、
等エンタルピー弁158を横切って減圧できる。どちら
にしても、減圧低温流れを相分離器154に送る。分離
器154の作業圧力は、高圧入口気体窒素流れ86(す
なわち、75psi乃至200psi)の圧力に同様で
ある。分離器154からの蒸気160を低温高圧窒素流
れ86の残量と混合して流れ146として熱交換器10
0に送ってさらに加工する。分離器154からの液体窒
素潜流162を減圧して相分離器164に送る。分離器
164からの液体窒素潜流166を空気分離装置(図示
せず)に送って、さらなる処理と液体生成物の生成を行
う。窒素分離装置では、他の液体生成物たとえば液体酸
素と液体アルゴンを、供給された液体窒素からの冷凍を
用いて液化装置の管路166を経由して容易に生産でき
る。 実施例1 本装置の計算機シミュレーションを行って生産された液
体窒素の量と、利用できるLNGの量の間の関数関係を
測定した。空気分離装置から生産された液体窒素の量
の、生産された液体酸素の量に対する比は3である。
【0044】
【表1】 ――――――――――――――――――――――――――――――――――― LNG1トン当りの液化窒素 液化窒素1トン当りのKWH (トン) ――――――――――――――――――――――――――――――――――― 0.48 207 0.56 248 0.67 264 LNG使用せず 470 ――――――――――――――――――――――――――――――――――― 表1の最終記載事項は、全電荷液化プラント、すなわち
LNGを冷凍に使用しないものに対するものである。列
挙した電力消費には、空気分離装置で気体窒素と酸素供
給材料流れの生成に消費された電力が含まれている。
LNGを冷凍に使用しないものに対するものである。列
挙した電力消費には、空気分離装置で気体窒素と酸素供
給材料流れの生成に消費された電力が含まれている。
【0045】表2は、方法が図1に示されたものである
場合の、計算機シミュレーションの1つから種々の圧縮
器に至る入口・出口温度を示す。
場合の、計算機シミュレーションの1つから種々の圧縮
器に至る入口・出口温度を示す。
【0046】
【表2】 ―――――――――――――――――――――――――――――――――― °F ―――――――――――――――――――――――――――――――――― 第1段 入口流れ108 −190 第1段 出口流れ110 − 75 第2段 入口流れ116 −146 第2段 出口流れ120 − 23 第3段 入口流れ124 −111 第3段 出口流れ128 51 第4段 入口流れ129 − 95 第4段 出口流れ132 47 第5段 出口流れ136 84 膨脹器142に至る内部低温窒素流れ168 −174 膨脹器142の出口流れ144 −284 ―――――――――――――――――――――――――――――――――― 前記5つの圧縮器のおのおのの入口温度が、互いに異な
っていることが容易に観測される。これらの温度差はL
NG流れで利用できる冷凍の適当な利用に役立つ一方、
これらの圧縮器の運転に用いられる電気エネルギーを最
少限に止める。又、熱交換器92の冷却曲線の非可逆性
が弱まる。表2で注意すべきことは、最終段低温圧縮器
134に至る主入口はLNGに接触させて冷却されなか
ったが、圧縮器130からの直接の流れである。又、低
温膨脹器142に至る中間圧縮流れ168の入口温度は
適当なレベルで選ばれる。
っていることが容易に観測される。これらの温度差はL
NG流れで利用できる冷凍の適当な利用に役立つ一方、
これらの圧縮器の運転に用いられる電気エネルギーを最
少限に止める。又、熱交換器92の冷却曲線の非可逆性
が弱まる。表2で注意すべきことは、最終段低温圧縮器
134に至る主入口はLNGに接触させて冷却されなか
ったが、圧縮器130からの直接の流れである。又、低
温膨脹器142に至る中間圧縮流れ168の入口温度は
適当なレベルで選ばれる。
【0047】図1は本発明の好ましい実施例を示すが、
いくつかの非効率性がある。このようなものの1つは、
温度が−23°F(約−30°F)の低温圧縮器118
の排気流れ120を、温度が−195°F(約−12
6.1℃)の低温流れを混合させて、入口流れ124を
低温圧縮器に供給するとその温度は−111°F(約−
79.4℃)である。この非効率性は、熱交換器92の
再循環流れ122を適当な温度レベルにさらに加熱する
ことで軽減でき、その後、圧縮流れ120と混合すれば
よいが、同時に、流れ120を熱交換器92で同じ適当
な温度レベルに冷却する必要がある。前記2つの流れを
そこで、混合して第3段低温圧縮機126の入口流れ1
24を付与する必要がある。これらの工程は、低温圧縮
器のいくつかに至る入口流れの温度を一層低温にし、従
ってエネルギー消費を低減させる。
いくつかの非効率性がある。このようなものの1つは、
温度が−23°F(約−30°F)の低温圧縮器118
の排気流れ120を、温度が−195°F(約−12
6.1℃)の低温流れを混合させて、入口流れ124を
低温圧縮器に供給するとその温度は−111°F(約−
79.4℃)である。この非効率性は、熱交換器92の
再循環流れ122を適当な温度レベルにさらに加熱する
ことで軽減でき、その後、圧縮流れ120と混合すれば
よいが、同時に、流れ120を熱交換器92で同じ適当
な温度レベルに冷却する必要がある。前記2つの流れを
そこで、混合して第3段低温圧縮機126の入口流れ1
24を付与する必要がある。これらの工程は、低温圧縮
器のいくつかに至る入口流れの温度を一層低温にし、従
ってエネルギー消費を低減させる。
【0048】図2は、図1の方法の別の実施例を示す。
この実施例では、中間段圧縮器126Aが交換器92A
で流れ128Aの段間冷却を用いてから、流れ129A
を低温圧縮器126Bに戻して通し、又、最終圧縮器1
34Aに送られる入口流れ132Bを適当な温度に冷却
する。
この実施例では、中間段圧縮器126Aが交換器92A
で流れ128Aの段間冷却を用いてから、流れ129A
を低温圧縮器126Bに戻して通し、又、最終圧縮器1
34Aに送られる入口流れ132Bを適当な温度に冷却
する。
【0049】再循環流れ132Aは、2段低温圧縮を受
け、又、交換器92Aで予冷してから流れ132Bとし
て最終段低温圧縮器134Aに導入する。ややこれと似
た形で、圧縮器126Aからの圧縮流れ128Aは交換
器92Aで再冷却されて流れ129Aを形成し、それを
圧縮器126Bで圧縮する。
け、又、交換器92Aで予冷してから流れ132Bとし
て最終段低温圧縮器134Aに導入する。ややこれと似
た形で、圧縮器126Aからの圧縮流れ128Aは交換
器92Aで再冷却されて流れ129Aを形成し、それを
圧縮器126Bで圧縮する。
【0050】図3は、図1の又別の方法の実施例を示
す。この実施例では、暖域端気体窒素入口流れ80Bと
140を交換器112Bで、最終段低温圧縮器134B
から抜き取った最高圧窒素流れ138Aの部分138B
に接触させて予冷する。最高圧窒素138Aの小部分1
38Cを、中間圧窒素供給流れ142と共に、ポンプ1
44Aで管路圧に加圧した酸素流れ144の熱入れと気
化に用いる。熱入れ酸素は流れ146として出る。その
他の点では、方法構成は機能的には、段間冷却と組み合
わせた多段式流れ圧縮に関しては図2の特定の実施例プ
ロセスに同等である。図3の実施例は、窒素圧縮をポン
ピングした液体酸素系との統合を圧縮窒素流れの1部が
ポンピングした液体酸素流れから回収して気体酸素生成
物の高圧での送出を可能にする。この実施例は酸素圧縮
器に関連する費用を節減させる。
す。この実施例では、暖域端気体窒素入口流れ80Bと
140を交換器112Bで、最終段低温圧縮器134B
から抜き取った最高圧窒素流れ138Aの部分138B
に接触させて予冷する。最高圧窒素138Aの小部分1
38Cを、中間圧窒素供給流れ142と共に、ポンプ1
44Aで管路圧に加圧した酸素流れ144の熱入れと気
化に用いる。熱入れ酸素は流れ146として出る。その
他の点では、方法構成は機能的には、段間冷却と組み合
わせた多段式流れ圧縮に関しては図2の特定の実施例プ
ロセスに同等である。図3の実施例は、窒素圧縮をポン
ピングした液体酸素系との統合を圧縮窒素流れの1部が
ポンピングした液体酸素流れから回収して気体酸素生成
物の高圧での送出を可能にする。この実施例は酸素圧縮
器に関連する費用を節減させる。
【0051】図1と2両図の方法の、最低圧窒素流れを
第1低温圧縮(すなわち、圧縮器94への入口流れ10
8)の最低温度に冷却する。流れ圧とその流量が増大す
るに従って、低温圧縮工程の温度も逐次上昇して行く。
しかし、これは必ずしも真実でないことに注目すること
が肝要である。利用できるLNG冷凍の量によって、低
温圧縮器、たとえば126と130の入口区温度を、表
2とは逆であるが、圧縮器94と118以下にすること
ができる。主目的は、暖域端交換器92の冷却曲線を可
能な限り調和させることである。これを達成させるに
は、低温圧縮器に入る入口温度の様々な組み合わせを、
そのモデルが技術の熟錬内で最適条件の入口温度釣合、
すなわち、エネルギー消費を最低にするか、もしくはL
NGから得られる冷凍の最大限の利用ができるよう試み
る必要がある。
第1低温圧縮(すなわち、圧縮器94への入口流れ10
8)の最低温度に冷却する。流れ圧とその流量が増大す
るに従って、低温圧縮工程の温度も逐次上昇して行く。
しかし、これは必ずしも真実でないことに注目すること
が肝要である。利用できるLNG冷凍の量によって、低
温圧縮器、たとえば126と130の入口区温度を、表
2とは逆であるが、圧縮器94と118以下にすること
ができる。主目的は、暖域端交換器92の冷却曲線を可
能な限り調和させることである。これを達成させるに
は、低温圧縮器に入る入口温度の様々な組み合わせを、
そのモデルが技術の熟錬内で最適条件の入口温度釣合、
すなわち、エネルギー消費を最低にするか、もしくはL
NGから得られる冷凍の最大限の利用ができるよう試み
る必要がある。
【0052】典型的例として、LNGは1つ以上の成分
からなり、おのおのが異なる温度で気化することであ
る。これは、広範な温度範囲に亘り、気化天然ガスのか
なり高い熱容量に結びつく。これに反して、冷却窒素流
れの熱容量が温度と圧力の強力な関数である。周囲温度
乃至−200°F(約−128.9℃)の範囲の温度に
対し、圧力が100psia以下の窒素流れの熱容量
は、約7BTU/ポンドモル°Fである。それに対し、
圧力800psiaの窒素流れの熱容量は、温度75°
F(約23.9℃)で、約7.6BTU/ポンドモル°
F、−120°F(約−84.4℃)の温度で、19.
6BTU/ポンドモル°F、−50°F(約−45.6
℃)の温度で、21.5BTU/ポンドモル°F、そし
て0°F(約−17.7℃)の温度で、約24.0BT
U/ポンドモル°Fである。
からなり、おのおのが異なる温度で気化することであ
る。これは、広範な温度範囲に亘り、気化天然ガスのか
なり高い熱容量に結びつく。これに反して、冷却窒素流
れの熱容量が温度と圧力の強力な関数である。周囲温度
乃至−200°F(約−128.9℃)の範囲の温度に
対し、圧力が100psia以下の窒素流れの熱容量
は、約7BTU/ポンドモル°Fである。それに対し、
圧力800psiaの窒素流れの熱容量は、温度75°
F(約23.9℃)で、約7.6BTU/ポンドモル°
F、−120°F(約−84.4℃)の温度で、19.
6BTU/ポンドモル°F、−50°F(約−45.6
℃)の温度で、21.5BTU/ポンドモル°F、そし
て0°F(約−17.7℃)の温度で、約24.0BT
U/ポンドモル°Fである。
【0053】圧力725psiaの圧力のLNG流れ
(91.4%CH4、5.2%C2H6と3.4%C2
+)の熱容量はほぼ、−160°F乃至−240°F
(約−106.7℃乃至−151.1℃)の温度で、1
4BTU/ポンドモル°F、−120°F(約−84.
4℃)の温度で19.6BTU/ポンドモル°F、−1
00°F(約−73.3℃)の温度で25.6BTU/
ポンドモル°F、−50°F(約−45.6℃)の温度
で21.5BTU/ポンドモル°F、そして0°F(約
−17.7℃)以上の温度で11.5BTU/ポンドモ
ル°Fである。従って、低温熱交換器102で、最高圧
(例えば、750psia)窒素流れ98を(−180
°F乃至−250°F(約−117.8℃乃至−15
6.7℃)の温度範囲)に冷却するに必要なLNGの量
で、この最高圧窒素流れ98以外の流れを比較的温暖な
温度で熱交換器92で冷却するためには、なお多量の冷
凍が必要となる。
(91.4%CH4、5.2%C2H6と3.4%C2
+)の熱容量はほぼ、−160°F乃至−240°F
(約−106.7℃乃至−151.1℃)の温度で、1
4BTU/ポンドモル°F、−120°F(約−84.
4℃)の温度で19.6BTU/ポンドモル°F、−1
00°F(約−73.3℃)の温度で25.6BTU/
ポンドモル°F、−50°F(約−45.6℃)の温度
で21.5BTU/ポンドモル°F、そして0°F(約
−17.7℃)以上の温度で11.5BTU/ポンドモ
ル°Fである。従って、低温熱交換器102で、最高圧
(例えば、750psia)窒素流れ98を(−180
°F乃至−250°F(約−117.8℃乃至−15
6.7℃)の温度範囲)に冷却するに必要なLNGの量
で、この最高圧窒素流れ98以外の流れを比較的温暖な
温度で熱交換器92で冷却するためには、なお多量の冷
凍が必要となる。
【0054】−180°F(約−117.8℃)以下の
温度であるため最高圧窒素流れ98の温度容量は、LN
Gに匹敵するか、もしくはそれ以上である。−150°
F(約−101.1℃)以上の温度では、その熱容量は
LNGよりずっと下回る。周囲温度乃至−150°F
(約−101.1℃)の温度では、最高圧窒素の熱容す
ればよいが、同時に、流れ120を熱交換器92で同じ
適当な温度レベルに冷却する必要がある。前記2つの流
れをそこで、混合して第3段低温圧縮機126すればよ
いが、同時に、流れ120を熱交換器92で同じ適当な
温度レベルに冷却する必要がある。前記2つの流れをそ
こで、混合して第3段低温圧縮機126の入口流れ12
4を付与する必要がある。これらの工程は、低温圧縮器
のいくつかに至る入口流れの温度を一層低温にし、従っ
てエネルギー消費を低減させる。
温度であるため最高圧窒素流れ98の温度容量は、LN
Gに匹敵するか、もしくはそれ以上である。−150°
F(約−101.1℃)以上の温度では、その熱容量は
LNGよりずっと下回る。周囲温度乃至−150°F
(約−101.1℃)の温度では、最高圧窒素の熱容す
ればよいが、同時に、流れ120を熱交換器92で同じ
適当な温度レベルに冷却する必要がある。前記2つの流
れをそこで、混合して第3段低温圧縮機126すればよ
いが、同時に、流れ120を熱交換器92で同じ適当な
温度レベルに冷却する必要がある。前記2つの流れをそ
こで、混合して第3段低温圧縮機126の入口流れ12
4を付与する必要がある。これらの工程は、低温圧縮器
のいくつかに至る入口流れの温度を一層低温にし、従っ
てエネルギー消費を低減させる。
【0055】図2は、図1の方法の別の実施例を示す。
この実施例では、中間段圧縮器126Aが交換器92A
で流れ128Aの段間冷却を用いてから、流れ129A
を低温圧縮器126Bに戻して通し、又、最終圧縮器1
34Aに送られる入口流れ132Bを適当な温度に冷却
する。
この実施例では、中間段圧縮器126Aが交換器92A
で流れ128Aの段間冷却を用いてから、流れ129A
を低温圧縮器126Bに戻して通し、又、最終圧縮器1
34Aに送られる入口流れ132Bを適当な温度に冷却
する。
【0056】再循環流れ132Aは、2段低温圧縮を受
け、又、交換器92Aで予冷してから流れ132Bとし
て最終段低温圧縮器134Aに導入する。ややこれと似
た形で、圧縮器126Aからの圧縮流れ128Aは交換
器92Aで再冷却されて流れ129Aを形成し、それを
圧縮器126Bで圧縮する。
け、又、交換器92Aで予冷してから流れ132Bとし
て最終段低温圧縮器134Aに導入する。ややこれと似
た形で、圧縮器126Aからの圧縮流れ128Aは交換
器92Aで再冷却されて流れ129Aを形成し、それを
圧縮器126Bで圧縮する。
【0057】図3は、図1の又別の方法の実施例を示
す。この実施例では、暖域端気体窒素入口流れ80Bと
140を交換器112Bで、最終段低温圧縮器134B
から抜き取った最高圧窒素流れ138Aの部分138B
に接触させて予冷する。最高圧窒素138Aの小部分1
38Cを、中間圧窒素供給流れ142と共に、ポンプ1
44Aで管路圧に加圧した酸素流れ144の熱入れと気
化に用いる。熱入れ酸素は流れ146として出る。その
他の点では、方法構成は機能的には、段間冷却と組み合
わせた多段式流れ圧縮に関しては図2の特定の実施例プ
ロセスに同等である。図3の実施例は、窒素圧縮をポン
ピングした液体酸素系との統合を圧縮窒素流れの1部が
ポンピングした液体酸素流れから回収して気体酸素生成
物の高圧での送出を可能にする。この実施例は酸素圧縮
器に関連する費用を節減させる。
す。この実施例では、暖域端気体窒素入口流れ80Bと
140を交換器112Bで、最終段低温圧縮器134B
から抜き取った最高圧窒素流れ138Aの部分138B
に接触させて予冷する。最高圧窒素138Aの小部分1
38Cを、中間圧窒素供給流れ142と共に、ポンプ1
44Aで管路圧に加圧した酸素流れ144の熱入れと気
化に用いる。熱入れ酸素は流れ146として出る。その
他の点では、方法構成は機能的には、段間冷却と組み合
わせた多段式流れ圧縮に関しては図2の特定の実施例プ
ロセスに同等である。図3の実施例は、窒素圧縮をポン
ピングした液体酸素系との統合を圧縮窒素流れの1部が
ポンピングした液体酸素流れから回収して気体酸素生成
物の高圧での送出を可能にする。この実施例は酸素圧縮
器に関連する費用を節減させる。
【0058】図1と2両図の方法の、最低圧窒素流れを
第1低温圧縮(すなわち、圧縮器94への入口流れ10
8)の最低温度に冷却する。流れ圧とその流量が増大す
るに従って、低温圧縮工程の温度も逐次上昇して行く。
しかし、これは必ずしも真実でないことに注目すること
が肝要である。利用できるLNG冷凍の量によって、低
温圧縮器、たとえば126と130の入口区温度を、表
2とは逆であるが、圧縮器94と118以下にすること
ができる。主目的は、暖域端交換器92の冷却曲線を可
能な限り調和させることである。これを達成させるに
は、低温圧縮器に入る入口温度の様々な組み合わせを、
そのモデルが技術の熟錬内で最適条件の入口温度釣合、
すなわち、エネルギー消費を最低にするか、もしくはL
NGから得られる冷凍の最大限の利用ができるよう試み
る必要がある。
第1低温圧縮(すなわち、圧縮器94への入口流れ10
8)の最低温度に冷却する。流れ圧とその流量が増大す
るに従って、低温圧縮工程の温度も逐次上昇して行く。
しかし、これは必ずしも真実でないことに注目すること
が肝要である。利用できるLNG冷凍の量によって、低
温圧縮器、たとえば126と130の入口区温度を、表
2とは逆であるが、圧縮器94と118以下にすること
ができる。主目的は、暖域端交換器92の冷却曲線を可
能な限り調和させることである。これを達成させるに
は、低温圧縮器に入る入口温度の様々な組み合わせを、
そのモデルが技術の熟錬内で最適条件の入口温度釣合、
すなわち、エネルギー消費を最低にするか、もしくはL
NGから得られる冷凍の最大限の利用ができるよう試み
る必要がある。
【0059】典型的例として、LNGは1つ以上の成分
からなり、おのおのが異なる温度で気化することであ
る。これは、広範な温度範囲に亘り、気化天然ガスのか
なり高い熱容量に結びつく。これに反して、冷却窒素流
れの熱容量が温度と圧力の強力な関数である。周囲温度
乃至−200°F(約−128.9℃)の範囲の温度に
対し、圧力が100psia以下の窒素流れの熱容量
は、約7BTU/ポンドモル°Fである。それに対し、
圧力800psiaの窒素流れの熱容量は、温度75°
F(約23.9℃)で、約7.6BTU/ポンドモル°
F、−120°F(約−84.4℃)の温度で、19.
6BTU/ポンドモル°F、−50°F(約−45.6
℃)の温度で、21.5BTU/ポンドモル°F、そし
て0°F(約−17.7℃)の温度で、約24.0BT
U/ポンドモル°Fである。
からなり、おのおのが異なる温度で気化することであ
る。これは、広範な温度範囲に亘り、気化天然ガスのか
なり高い熱容量に結びつく。これに反して、冷却窒素流
れの熱容量が温度と圧力の強力な関数である。周囲温度
乃至−200°F(約−128.9℃)の範囲の温度に
対し、圧力が100psia以下の窒素流れの熱容量
は、約7BTU/ポンドモル°Fである。それに対し、
圧力800psiaの窒素流れの熱容量は、温度75°
F(約23.9℃)で、約7.6BTU/ポンドモル°
F、−120°F(約−84.4℃)の温度で、19.
6BTU/ポンドモル°F、−50°F(約−45.6
℃)の温度で、21.5BTU/ポンドモル°F、そし
て0°F(約−17.7℃)の温度で、約24.0BT
U/ポンドモル°Fである。
【0060】圧力725psiaの圧力のLNG流れ
(91.4%CH4、5.2%C2H6と3.4%C2
+)の熱容量はほぼ、−160°F乃至−240°F
(約−106.7℃乃至−151.1℃)の温度で、1
4BTU/ポンドモル°F、−120°F(約−84.
4℃)の温度で19.6BTU/ポンドモル°F、−1
00°F(約−73.3℃)の温度で25.6BTU/
ポンドモル°F、−50°F(約−45.6℃)の温度
で21.5BTU/ポンドモル°F、そして0°F(約
−17.7℃)以上の温度で11.5BTU/ポンドモ
ル°Fである。従って、低温熱交換器102で、最高圧
(例えば、750psia)窒素流れ98を(−180
°F乃至−250°F(約−117.8℃乃至−15
6.7℃)の温度範囲)に冷却するに必要なLNGの量
で、この最高圧窒素流れ98以外の流れを比較的温暖な
温度で熱交換器92で冷却するためには、なお多量の冷
凍が必要となる。
(91.4%CH4、5.2%C2H6と3.4%C2
+)の熱容量はほぼ、−160°F乃至−240°F
(約−106.7℃乃至−151.1℃)の温度で、1
4BTU/ポンドモル°F、−120°F(約−84.
4℃)の温度で19.6BTU/ポンドモル°F、−1
00°F(約−73.3℃)の温度で25.6BTU/
ポンドモル°F、−50°F(約−45.6℃)の温度
で21.5BTU/ポンドモル°F、そして0°F(約
−17.7℃)以上の温度で11.5BTU/ポンドモ
ル°Fである。従って、低温熱交換器102で、最高圧
(例えば、750psia)窒素流れ98を(−180
°F乃至−250°F(約−117.8℃乃至−15
6.7℃)の温度範囲)に冷却するに必要なLNGの量
で、この最高圧窒素流れ98以外の流れを比較的温暖な
温度で熱交換器92で冷却するためには、なお多量の冷
凍が必要となる。
【0061】−180°F(約−117.8℃)以下の
温度であるため最高圧窒素流れ98の温度容量は、LN
Gに匹敵するか、もしくはそれ以上である。−150°
F(約−101.1℃)以上の温度では、その熱容量は
LNGよりずっと下回る。周囲温度乃至−150°F
(約−101.1℃)の温度では、最高圧窒素の熱容量
は気化LNGの半分以下である。それは、周囲温度乃至
−180°F(約−117.8℃)の温度のLNGに貯
蔵された全冷凍エネルギーの有効な回収には、前記最高
圧窒素流れ98のほかに若干の他の流れを冷却する必要
があることを意味する。
温度であるため最高圧窒素流れ98の温度容量は、LN
Gに匹敵するか、もしくはそれ以上である。−150°
F(約−101.1℃)以上の温度では、その熱容量は
LNGよりずっと下回る。周囲温度乃至−150°F
(約−101.1℃)の温度では、最高圧窒素の熱容量
は気化LNGの半分以下である。それは、周囲温度乃至
−180°F(約−117.8℃)の温度のLNGに貯
蔵された全冷凍エネルギーの有効な回収には、前記最高
圧窒素流れ98のほかに若干の他の流れを冷却する必要
があることを意味する。
【0062】
【発明の効果】本方法は、低圧窒素流れを高圧窒素流れ
と共に、熱交換器92で冷却することで、−180°F
(約−117.8℃)以上の温度で得られる冷凍を有効
に利用する。低めの圧力入口窒素流れ80、110及び
128を冷却して圧縮する。圧縮エネルギーが内部窒素
流れ110を加熱し、それを熱交換器92でLNGによ
り再度冷却する。おのおのの圧縮の後、圧縮窒素を再冷
却するため、熱入れ熱交換器92からのLNGのエンタ
ルピーはかなり高い。これはLNGに貯蔵された低温エ
ネルギーをより十分に利用する。
と共に、熱交換器92で冷却することで、−180°F
(約−117.8℃)以上の温度で得られる冷凍を有効
に利用する。低めの圧力入口窒素流れ80、110及び
128を冷却して圧縮する。圧縮エネルギーが内部窒素
流れ110を加熱し、それを熱交換器92でLNGによ
り再度冷却する。おのおのの圧縮の後、圧縮窒素を再冷
却するため、熱入れ熱交換器92からのLNGのエンタ
ルピーはかなり高い。これはLNGに貯蔵された低温エ
ネルギーをより十分に利用する。
【0063】図示された方法では、LNG冷媒を熱入れ
熱交換器92(周囲温度乃至−190°F(約−12
3.3℃)の温度範囲)で有効に利用した後、下流低温
熱交換器102の冷凍を、冷却高圧窒素流れ168を膨
脹器142で膨脹させて補足する。これは、周囲温度乃
至−190°F(約−123.3℃)の温度範囲のLN
Gの冷凍のいくらかを低めの温度に非常に効率よく伝導
する。これはさらに、より大量の窒素の凝縮に役立つ。
熱交換器92(周囲温度乃至−190°F(約−12
3.3℃)の温度範囲)で有効に利用した後、下流低温
熱交換器102の冷凍を、冷却高圧窒素流れ168を膨
脹器142で膨脹させて補足する。これは、周囲温度乃
至−190°F(約−123.3℃)の温度範囲のLN
Gの冷凍のいくらかを低めの温度に非常に効率よく伝導
する。これはさらに、より大量の窒素の凝縮に役立つ。
【0064】先に述べたように、窒素を−200°F乃
至−260°F(約−128.9℃乃至−162.2
℃)の範囲の温度で凝縮するためには、それをかなり高
い圧力に圧縮する必要がある。本方法では、窒素を予冷
してから各圧縮段にかけて圧縮する。これは、液化工程
でのエネルギー消費を実質的に低減させる。従って、本
発明の本方法はLNGに貯蔵された低温エネルギーを有
効に利用し、かつ低エネルギー消費で液体窒素生成物を
生成させるものである。
至−260°F(約−128.9℃乃至−162.2
℃)の範囲の温度で凝縮するためには、それをかなり高
い圧力に圧縮する必要がある。本方法では、窒素を予冷
してから各圧縮段にかけて圧縮する。これは、液化工程
でのエネルギー消費を実質的に低減させる。従って、本
発明の本方法はLNGに貯蔵された低温エネルギーを有
効に利用し、かつ低エネルギー消費で液体窒素生成物を
生成させるものである。
【図1】空気成分を液化し、LNG冷媒と、多段式低温
圧縮を利用する共通再循環液体を省略し、又複数の低温
圧縮器と膨脹器のまわりの流れ入口及び出口温度を反映
させる本発明の第1実施例の流れ図である。
圧縮を利用する共通再循環液体を省略し、又複数の低温
圧縮器と膨脹器のまわりの流れ入口及び出口温度を反映
させる本発明の第1実施例の流れ図である。
【図2】空気成分を液化する本発明の第2実施例を示す
図である。
図である。
【図3】交換器の熱入れ供給材料流れを、本方法の最高
圧空気成分生成物の1部で予冷する工程を含む空気成分
を液化する本発明の第3実施例を示す図である。
圧空気成分生成物の1部で予冷する工程を含む空気成分
を液化する本発明の第3実施例を示す図である。
【図4】窒素のような分留空気成分を、冷凍LNGの低
温エネルギー利用の媒体としてフレオンの最循環を用い
て液化させる最新技術である方法の流れ図である。
温エネルギー利用の媒体としてフレオンの最循環を用い
て液化させる最新技術である方法の流れ図である。
10 熱入れ高圧気体窒素流れ 12 熱入れ低圧気体窒素流れ 14 低温低圧気体窒素流れ 16 液体窒素流れ 18 LNG供給材料流れ 20 圧縮天然ガス 22 冷却水流れ(ループ) 24 補助空間熱交換器 26 密閉系(閉ループ) 28 一次熱交換器 29 低温圧縮器(1次) 30 圧縮最循環流れ 32 低温圧縮器 34 冷却圧縮流れ 36 交換器 38 交換器 40 冷却流れ 42 相分離器 44 液体潜流流れ 46 熱交換器 48 相分離器 50 熱交換器 54 低温圧縮器 56 結合流れ 58 交換器 60 ブースターポンプ 80 低圧窒素流れ 82 流れ 84 流れ(煮沸蒸気) 86 流れ(高圧窒素) 88 管路 90 流れ 92 熱交換器 94 圧縮器 96 流れ(82、84の入口流れ) 98 最高圧窒素分割流れ 100 熱交換器 102 熱交換器 104 僅かに熱入れした結合供給材料流れ 106 冷却低圧窒素流れ 108 結合流れ 110 増圧窒素流れ 112 熱交換器 114 管路(冷水) 116 低温流れ 118 第2段圧縮器 120 高圧窒素流れ 122 低温高圧窒素 124 結合高圧窒素流れ 126 第3圧縮器 128 窒素流れ 130 第4段圧縮器 132 高圧窒素 134 第5段圧縮器 136 最高圧窒素流れ 137 交換器 138 最高圧窒素流れ 140 最高圧副流 142 膨脹器(低温) 144 流れ 146 増圧入口流れ 147 管路(流れ)(熱交換器100から) 148 流れ(熱交換器100から) 150 低温最高圧窒素流れ 152 稠密流体膨脹器 154 分離器 156 流れ 158 等エンタルピー弁 160 蒸気流れ 162 液体窒素潜流 164 相分離器 166 液体窒素潜流 168 流れ(中間圧縮)(冷却高圧窒素流れ) 80B 暖域端気体窒素入口流れ 92A 交換器 112B 交換器 126A 中間段圧縮器 126B 低温圧縮器 128A 流れ(圧縮) 132B 入口流れ 134A 最終段圧縮器 134B 最終段低温圧縮器 138A 最高圧窒素流れ 138B 部分(最高圧窒素138Aの) 138C 小部分(最高圧窒素138Aの) 140 暖域端気体窒素入口流れ 142 中間圧窒素供給材料流れ 144 酸素流れ 144A ポンプ 146 流れ(熱入れ酸素)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラケツシユ.アグラワル アメリカ合衆国.18103.ペンシルバニア 州.アレンタウン.エス.ダヴルユー.エ ス.アーク.ストリート.2636 (72)発明者 トーマス.エドワード.コーミアー.エ ス.アール アメリカ合衆国.18103.ペンシルバニア 州.アレンタウン.エス.セヴンス.スト リート.928
Claims (7)
- 【請求項1】 少くとも1基の蒸留塔が備わる極低温空
気分離装置により生成された窒素流れの液化法におい
て、 (a) 窒素流れを、段間冷却が液化天然ガスとの接触によ
る熱交換で付与される多段式圧縮機で少くとも300p
siの圧力に圧縮する工程と、 (b) 前記圧縮窒素流れを第1及び第2圧縮窒素副流とに
分割する工程と、 (c) 前記第1圧縮窒素副流を液化天然ガスの気化に接触
させる熱交換により冷却し、その後、前記冷却第1圧縮
窒素流れを加工膨脹させて膨脹窒素流れを生成する工程
と、 (d) 前記第2圧縮窒素副流を液化天然ガスの気化と、前
記工程(c)の膨脹窒素副流に接触させる熱交換により凝
縮させる工程と、 (e) 前記凝縮、第2圧縮窒素流れの圧力を減圧して、2
相窒素流れを生成する工程と、 (f) 前記2相窒素流れを液体窒素流れと、窒素蒸気流れ
に相分離する工程と、 (g) 前記窒素蒸気流れを熱入れして冷凍を回収する工程
と、 からなる液化法。 - 【請求項2】 前記工程(d) の凝縮第2圧縮窒素副流を
過冷してから、前記工程(e) の圧力を前記(g) の工程の
熱入れ窒素蒸気流れと、前記工程(c) の膨脹窒素副流と
に接触させる熱交換により減圧する工程をさらに含むこ
とを特徴とする請求項1の液圧法。 - 【請求項3】 前記工程(g) の熱入れ窒素蒸気流れを前
記工程(a)の多段式圧縮機の中間段に再循環させる工程
をさらに含むことを特徴とする請求項1の液化法。 - 【請求項4】 前記工程(e) の圧力の減圧を前記凝縮、
圧縮窒素流れを稠密流体膨脹器で、加工膨脹させること
で達成することを特徴とする請求項1の液化法。 - 【請求項5】 前記工程(d) の熱入れ膨脹窒素副流の少
くとも1部を前記工程(a) の多段式圧縮機の適当な中間
段に再循環させる工程をさらに含むことを特徴とする請
求項1の液化法。 - 【請求項6】 前記工程(C) の冷却、第1圧縮窒素副流
の膨脹前の温度が、−100°F乃至−250°F(約
−73.3℃乃至−156.7℃)であることを特徴と
する請求項1の液化法。 - 【請求項7】 前記工程(a) の圧縮窒素流れの1部を、
ポンピングした液体酸素流れに接触させる熱交換により
冷却ならびに凝縮させて、加圧酸素生成物流れと、前記
工程(d) の凝縮第2圧縮窒素副流と結合された凝縮窒素
流れを生成することを特徴とする請求項1の液化法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/691773 | 1991-04-26 | ||
US07/691,773 US5141543A (en) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | Use of liquefied natural gas (LNG) coupled with a cold expander to produce liquid nitrogen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05149678A true JPH05149678A (ja) | 1993-06-15 |
Family
ID=24777918
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5141543A (ja) |
JP (1) | JPH05149678A (ja) |
FR (1) | FR2675888B1 (ja) |
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