JPH06159928A - 天然ガス液化方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】高価な特殊な熱交換器を必要とすることなく、
あらゆる規模のLNGプラントに容易に適合可能な改良
されたLNG液化方法を提供する。 【構成】天然ガスのフィードガス或いはリサイクルガス
の高温部の液化を単一成分の冷媒或いは混合冷媒によっ
て行い、その低温部の液化を略等エントロピ膨脹により
行い、未液化のリサイクルガスをコンプレッサにより昇
圧し、未液化の天然ガスのリサイクルと合流させてリサ
イクルし、冷媒により液化された部分と略等エントロピ
膨脹の結果未液化の部分とをプレートフィン熱交換器な
どにより熱交換し、前記した略等エントロピ膨脹過程に
より得られた動力をもって前記コンプレッサを駆動す
る。
あらゆる規模のLNGプラントに容易に適合可能な改良
されたLNG液化方法を提供する。 【構成】天然ガスのフィードガス或いはリサイクルガス
の高温部の液化を単一成分の冷媒或いは混合冷媒によっ
て行い、その低温部の液化を略等エントロピ膨脹により
行い、未液化のリサイクルガスをコンプレッサにより昇
圧し、未液化の天然ガスのリサイクルと合流させてリサ
イクルし、冷媒により液化された部分と略等エントロピ
膨脹の結果未液化の部分とをプレートフィン熱交換器な
どにより熱交換し、前記した略等エントロピ膨脹過程に
より得られた動力をもって前記コンプレッサを駆動す
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は天然ガスの液化方法に関
し、特に従来から用いられている予冷混合冷媒法を改良
し、特殊な生産技術が必要なために、高価であってしか
も納期の長いハンプソン型熱交換器を必要としない、広
い範囲の規模のLNGプラントに適用可能な天然ガス液
化方法に関する。
し、特に従来から用いられている予冷混合冷媒法を改良
し、特殊な生産技術が必要なために、高価であってしか
も納期の長いハンプソン型熱交換器を必要としない、広
い範囲の規模のLNGプラントに適用可能な天然ガス液
化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在ベースロードLNGプラントに使用
される天然ガス液化プロセスは、米国エアプロダクツ社
のプロパン予冷混合冷媒法及びフランス国テクニップ社
のTEALARC法が広く利用されている。しかしなが
ら、いずれもプロパン或いはエタン・プロパン混合物を
天然ガスの予冷(−40°C程度まで)に用い、最終冷
却(−140°C〜−160°C)は、混合冷媒(窒
素、メタン、エタン及びプロパンの混合物)のサイクル
により、巨大なハンプソン型熱交換器を用いて行う。こ
のハンプソン型の交換器は、アルミニウムのチューブを
多数回心棒に巻回してなるもので、年産250万トン程
度のLNGプラントでは、重さ250トン、高さ50m
もの巨大なものが必要となる。
される天然ガス液化プロセスは、米国エアプロダクツ社
のプロパン予冷混合冷媒法及びフランス国テクニップ社
のTEALARC法が広く利用されている。しかしなが
ら、いずれもプロパン或いはエタン・プロパン混合物を
天然ガスの予冷(−40°C程度まで)に用い、最終冷
却(−140°C〜−160°C)は、混合冷媒(窒
素、メタン、エタン及びプロパンの混合物)のサイクル
により、巨大なハンプソン型熱交換器を用いて行う。こ
のハンプソン型の交換器は、アルミニウムのチューブを
多数回心棒に巻回してなるもので、年産250万トン程
度のLNGプラントでは、重さ250トン、高さ50m
もの巨大なものが必要となる。
【0003】このような熱交換器は、特別な設備を保有
する工場でのみ製作が可能であることにより非常に高価
なものであり、しかも製作期間が長いため、LNGプラ
ントの製造コストを高騰させたり、或いはLNGプラン
トの規模を大型化する際の障害となるなどの問題があっ
た。
する工場でのみ製作が可能であることにより非常に高価
なものであり、しかも製作期間が長いため、LNGプラ
ントの製造コストを高騰させたり、或いはLNGプラン
トの規模を大型化する際の障害となるなどの問題があっ
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような従来技術の
問題点に鑑み、本発明の主な目的は、高価な特殊な熱交
換器を必要とすることなく、あらゆる規模のLNGプラ
ントに容易に適合可能な改良されたLNG液化方法を提
供することにある。
問題点に鑑み、本発明の主な目的は、高価な特殊な熱交
換器を必要とすることなく、あらゆる規模のLNGプラ
ントに容易に適合可能な改良されたLNG液化方法を提
供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】このような目的は、本発
明によれば、天然ガスの液化方法であって、天然ガスの
フィードガスの高温部の液化を単一成分の冷媒或いは混
合冷媒によって行い、その低温部の液化を略等エントロ
ピ膨脹により行う過程と、前記膨脹過程に於いて未液化
の天然ガスをコンプレッサにより昇圧してリサイクル
し、その高温部の液化或いは冷却を天然ガスの前記フィ
ードガスと同様に単一若しくは混合冷媒により行い、そ
の低温部の液化を略等エントロピ膨脹により行う過程
と、最後の膨脹過程により未液化のリサイクルガスをコ
ンプレッサにより昇圧し、未液化の天然ガスのリサイク
ルと合流させてリサイクルする過程とを有し、前記略等
エントロピ膨脹過程により得られた動力をもって前記コ
ンプレッサの少なくともいずれかを駆動するようにした
ことを特徴とする液化方法を提供することにより達成さ
れる。ここで、天然ガスの高温部及び低温部とは、天然
ガスの液化に際して、常温から約−160°Cまで冷却
するとき、この冷却過程のうちの温度の高い領域、例え
ば常温から約−80°Cまで、及び温度の低い領域、例
えば約−80°Cから約−160°Cまでを、それぞれ
指すものとする。
明によれば、天然ガスの液化方法であって、天然ガスの
フィードガスの高温部の液化を単一成分の冷媒或いは混
合冷媒によって行い、その低温部の液化を略等エントロ
ピ膨脹により行う過程と、前記膨脹過程に於いて未液化
の天然ガスをコンプレッサにより昇圧してリサイクル
し、その高温部の液化或いは冷却を天然ガスの前記フィ
ードガスと同様に単一若しくは混合冷媒により行い、そ
の低温部の液化を略等エントロピ膨脹により行う過程
と、最後の膨脹過程により未液化のリサイクルガスをコ
ンプレッサにより昇圧し、未液化の天然ガスのリサイク
ルと合流させてリサイクルする過程とを有し、前記略等
エントロピ膨脹過程により得られた動力をもって前記コ
ンプレッサの少なくともいずれかを駆動するようにした
ことを特徴とする液化方法を提供することにより達成さ
れる。ここで、天然ガスの高温部及び低温部とは、天然
ガスの液化に際して、常温から約−160°Cまで冷却
するとき、この冷却過程のうちの温度の高い領域、例え
ば常温から約−80°Cまで、及び温度の低い領域、例
えば約−80°Cから約−160°Cまでを、それぞれ
指すものとする。
【0006】この場合、前記冷媒により液化された部分
と前記略等エントロピ膨脹の結果未液化の部分とを熱交
換する過程を更に有するものとするのが一般に好ましい
が、リサイクルガスが超臨界圧力である場合には、冷媒
によって部分液化が生じないため、このような熱交換過
程は不要である。
と前記略等エントロピ膨脹の結果未液化の部分とを熱交
換する過程を更に有するものとするのが一般に好ましい
が、リサイクルガスが超臨界圧力である場合には、冷媒
によって部分液化が生じないため、このような熱交換過
程は不要である。
【0007】特に、液化天然ガスの前記フィードガス及
び前記リサイクルガスの略等エントロピ膨脹の膨脹過程
の出口圧力を適切に定めることにより、前記フィードガ
スのリサイクルコンプレッサ及び前記リサイクルガスの
リサイクルコンプレッサを共通のコンプレッサで行うよ
うにすることができる。
び前記リサイクルガスの略等エントロピ膨脹の膨脹過程
の出口圧力を適切に定めることにより、前記フィードガ
スのリサイクルコンプレッサ及び前記リサイクルガスの
リサイクルコンプレッサを共通のコンプレッサで行うよ
うにすることができる。
【0008】また、前記リサイクルガスの圧力を前記フ
ィードガスの供給圧力に概ね等しいものとすれば、前記
略等エントロピ膨脹過程を行うためのエキスパンダを、
前記フィードガスのためのエキスパンダと共通のエキス
パンダで行うことができる。
ィードガスの供給圧力に概ね等しいものとすれば、前記
略等エントロピ膨脹過程を行うためのエキスパンダを、
前記フィードガスのためのエキスパンダと共通のエキス
パンダで行うことができる。
【0009】更に、前記単一成分の冷媒或いは混合冷媒
を圧縮する際に中間クーラを用い、該中間クーラにより
前記冷媒の一部を液化させ分離した後にポンプにより昇
圧し、これを冷媒コンプレッサのストリームと混合して
アフタークーラに入れることにより、所要動力の大幅な
削減を図ることが出来る。
を圧縮する際に中間クーラを用い、該中間クーラにより
前記冷媒の一部を液化させ分離した後にポンプにより昇
圧し、これを冷媒コンプレッサのストリームと混合して
アフタークーラに入れることにより、所要動力の大幅な
削減を図ることが出来る。
【0010】本発明の好適実施例によれば、前記冷媒の
組成(mol%)を N2 0〜 5 C1 7〜60 C2 25〜80 C3 3〜20 C4 7〜30 C5 7〜30 とし、該混合冷媒をコンプレッサによって閉ループで循
環させ、加圧された前記混合冷媒を、アフタークーラで
一部液化し、気液分離ドラムで分離された気液をそれぞ
れ、例えばプレートフィン熱交換器からなる熱交換器の
別々のパスを通って、低圧混合冷媒で冷却する過程と、
気相は液化してから熱交換器を出て、膨張弁、あるいは
膨張タービンを通って低温低圧混合冷媒にする過程と、
前記低圧混合冷媒を、前記熱交換器にて冷却されるべき
ストリームと向流で流す過程と、冷却された前記高圧混
合冷媒液を、熱交換器を出て膨張弁あるいは膨張タービ
ンを通って低温、低圧となったストリームと混合し、か
つ冷却されるべきストリームと向流で暖め、前記コンプ
レッサにリサイクルする過程とを行うようにし、好適な
冷媒サイクルを実現することが出来る。
組成(mol%)を N2 0〜 5 C1 7〜60 C2 25〜80 C3 3〜20 C4 7〜30 C5 7〜30 とし、該混合冷媒をコンプレッサによって閉ループで循
環させ、加圧された前記混合冷媒を、アフタークーラで
一部液化し、気液分離ドラムで分離された気液をそれぞ
れ、例えばプレートフィン熱交換器からなる熱交換器の
別々のパスを通って、低圧混合冷媒で冷却する過程と、
気相は液化してから熱交換器を出て、膨張弁、あるいは
膨張タービンを通って低温低圧混合冷媒にする過程と、
前記低圧混合冷媒を、前記熱交換器にて冷却されるべき
ストリームと向流で流す過程と、冷却された前記高圧混
合冷媒液を、熱交換器を出て膨張弁あるいは膨張タービ
ンを通って低温、低圧となったストリームと混合し、か
つ冷却されるべきストリームと向流で暖め、前記コンプ
レッサにリサイクルする過程とを行うようにし、好適な
冷媒サイクルを実現することが出来る。
【0011】
【作用】このように本発明によれば、予冷を混合冷媒等
により、例えばプレートフィン熱交換器等一般的で比較
的廉価な熱交換器を用いて行い、−60°C〜−100
°Cまで冷却し、最終冷却(−140°C〜−160°
C)は、ターボエキスパンダ等に於ける膨張サイクルに
より行うことにより、巨大なハンプソン型熱交換器を不
要としている。この場合、予冷過程で一部の液化を行
い、この液化した液と、ターボエキスパンダ出口でドラ
ムに分離したガスと熱交換し、ターボエキスパンダ出口
と同程度まで冷却することにより、ターボエキスパンダ
をリサイクルする流量を減らすことが、サイクルの動力
消費量を減らす上で重要である。この場合は、小型プラ
ントに特に有効であるが、大型プラントで、巨大なハン
プソン型熱交換器の製作限界を越えた場合にも有用と考
えられる。
により、例えばプレートフィン熱交換器等一般的で比較
的廉価な熱交換器を用いて行い、−60°C〜−100
°Cまで冷却し、最終冷却(−140°C〜−160°
C)は、ターボエキスパンダ等に於ける膨張サイクルに
より行うことにより、巨大なハンプソン型熱交換器を不
要としている。この場合、予冷過程で一部の液化を行
い、この液化した液と、ターボエキスパンダ出口でドラ
ムに分離したガスと熱交換し、ターボエキスパンダ出口
と同程度まで冷却することにより、ターボエキスパンダ
をリサイクルする流量を減らすことが、サイクルの動力
消費量を減らす上で重要である。この場合は、小型プラ
ントに特に有効であるが、大型プラントで、巨大なハン
プソン型熱交換器の製作限界を越えた場合にも有用と考
えられる。
【0012】
【実施例】図1は、本発明に基づくLNG液化方法の第
1の実施例を示す。あらかじめCO2、H2Sなどの酸性
ガスを除去された高圧の原料天然ガスが44バール、3
5°Cの条件をもってフィードガス*1としてプレート
フィン熱交換器1に導入される。この時フィードガスの
組成は、表1に示される通りである。
1の実施例を示す。あらかじめCO2、H2Sなどの酸性
ガスを除去された高圧の原料天然ガスが44バール、3
5°Cの条件をもってフィードガス*1としてプレート
フィン熱交換器1に導入される。この時フィードガスの
組成は、表1に示される通りである。
【0013】 表−1 原料天然ガス組成 (モル%) N2 0.05 C1 98.52 C2 4.93 C3 2.81 C4 1.22 C5+ 0.47 計 10.00 流量 18,270 kg−mol/h
【0014】プレートフィン熱交換器1に於いては、フ
ィードガスは混合冷媒により20°C程度まで冷却され
水分の大半を凝縮され、ドラム2で分離される。次にド
ライヤ3にて水を更に1重量ppm以下まで除去され、
再びプレートフィン熱交換器1に入り、同じく混合冷媒
により−24°Cまで冷却され、重質留分分離塔4に送
られ、ここで重質留分が分離される。これは、C5+留
分がLNGの温度即ち−160°Cで凍結を起すためこ
の留分を分離するのが目的である。
ィードガスは混合冷媒により20°C程度まで冷却され
水分の大半を凝縮され、ドラム2で分離される。次にド
ライヤ3にて水を更に1重量ppm以下まで除去され、
再びプレートフィン熱交換器1に入り、同じく混合冷媒
により−24°Cまで冷却され、重質留分分離塔4に送
られ、ここで重質留分が分離される。これは、C5+留
分がLNGの温度即ち−160°Cで凍結を起すためこ
の留分を分離するのが目的である。
【0015】ここで、分離塔4のリフラックスは、プレ
ートフィン熱交換器1でオーバーヘッドを冷却してリフ
ラックスドラム5で液を分離して還流される、リフラッ
クスドラム5からのベーパは、プレートフィン熱交換器
1に入り混合冷媒によって約−73°Cまで冷却され、
一部液化され(約30重量%)、エキスパンダ入口ドラ
ム6に送られる。
ートフィン熱交換器1でオーバーヘッドを冷却してリフ
ラックスドラム5で液を分離して還流される、リフラッ
クスドラム5からのベーパは、プレートフィン熱交換器
1に入り混合冷媒によって約−73°Cまで冷却され、
一部液化され(約30重量%)、エキスパンダ入口ドラ
ム6に送られる。
【0016】一方、分離塔4にて分離された重質留分に
はメタン、エタン、プロパン、ブタンなどが含まれてお
り、蒸留セクションで回収される。メタン、エタンは脱
エタン塔、プロパンブタンは、それぞれ脱プロパン塔、
脱ブタン塔で分離され、LNGに混合されるべく、先ず
プロパンとブタンは常温にて合流し、混合ガスストリー
ム*2として、プレートフィン熱交換器1に入って、原
料天然ガスと同様に−24°Cまで冷却されて脱エタン
塔からのメタン、エタンストリーム*4と合流し、−7
3°Cまで冷却されてプレートフィン熱交換器1を出
る。これをリインジェクションストリームと呼ぶ。ここ
で、ストリーム*3は、脱エタン塔のリフラックスコン
デンサで、約0°Cで導入され、−23°Cまで冷却さ
れる。
はメタン、エタン、プロパン、ブタンなどが含まれてお
り、蒸留セクションで回収される。メタン、エタンは脱
エタン塔、プロパンブタンは、それぞれ脱プロパン塔、
脱ブタン塔で分離され、LNGに混合されるべく、先ず
プロパンとブタンは常温にて合流し、混合ガスストリー
ム*2として、プレートフィン熱交換器1に入って、原
料天然ガスと同様に−24°Cまで冷却されて脱エタン
塔からのメタン、エタンストリーム*4と合流し、−7
3°Cまで冷却されてプレートフィン熱交換器1を出
る。これをリインジェクションストリームと呼ぶ。ここ
で、ストリーム*3は、脱エタン塔のリフラックスコン
デンサで、約0°Cで導入され、−23°Cまで冷却さ
れる。
【0017】エキスパンダ入口ドラム6で分離された未
液化の天然ガスは、ターボエキスパンダ7にて等エント
ロピ膨脹により3バールまで膨脹し、−143°Cまで
冷却され、一部液化(約21重量%)して、エキスパン
ダ出口ドラム8に送られる。ここで、分離された未液化
の天然ガスは、エキスパンダ入口ドラム6で分離された
液及びプレートフィン熱交換器1にて冷却されたリイン
ジェクションストリームと、プレートフィン熱交換器9
にて熱交換し、これらのストリームを−141°Cまで
冷却し、それ自身は、−76°Cまで暖められ、エキス
パンダと直結されたコンプレッサ10によって8バール
まで昇圧される。更に、リサイクルコンプレッサ11に
よって42バールまで昇圧され、アフタークーラ12に
て32°Cまで冷却されてプレートフィン熱交換器1に
入り、混合冷媒により約−86°Cまで冷却される。
液化の天然ガスは、ターボエキスパンダ7にて等エント
ロピ膨脹により3バールまで膨脹し、−143°Cまで
冷却され、一部液化(約21重量%)して、エキスパン
ダ出口ドラム8に送られる。ここで、分離された未液化
の天然ガスは、エキスパンダ入口ドラム6で分離された
液及びプレートフィン熱交換器1にて冷却されたリイン
ジェクションストリームと、プレートフィン熱交換器9
にて熱交換し、これらのストリームを−141°Cまで
冷却し、それ自身は、−76°Cまで暖められ、エキス
パンダと直結されたコンプレッサ10によって8バール
まで昇圧される。更に、リサイクルコンプレッサ11に
よって42バールまで昇圧され、アフタークーラ12に
て32°Cまで冷却されてプレートフィン熱交換器1に
入り、混合冷媒により約−86°Cまで冷却される。
【0018】これは、原料天然ガスと同様に一部液化さ
れ(約23重量%)、エキスパンダ入口ドラム6′に導
入される。ここで分離された未液化の天然ガスは、ター
ボエキスパンダ7′にて略等エントロピ膨脹により3バ
ールまで膨脹し、−147°Cまで冷却され、一部は液
化(約26重量%)して、エキスパンダ出口ドラム8′
に入る。ここで分離された未液化の天然ガスは、エキス
パンダ入口6′で分離された液とプレートフィン熱交換
9′にて熱交換し、分離された液を−144°Cまで冷
却し、それ自身は−88°Cまで暖められ、エキスパン
ダと直結されたコンプレッサ10′によって7.6バー
ルまで昇圧される。そしてリサイクルコンプレッサ1
1′によって42バールまで昇圧され、アフタークーラ
10′にて32°Cまで冷却され、先のリサイクルスト
リームと合流する。
れ(約23重量%)、エキスパンダ入口ドラム6′に導
入される。ここで分離された未液化の天然ガスは、ター
ボエキスパンダ7′にて略等エントロピ膨脹により3バ
ールまで膨脹し、−147°Cまで冷却され、一部は液
化(約26重量%)して、エキスパンダ出口ドラム8′
に入る。ここで分離された未液化の天然ガスは、エキス
パンダ入口6′で分離された液とプレートフィン熱交換
9′にて熱交換し、分離された液を−144°Cまで冷
却し、それ自身は−88°Cまで暖められ、エキスパン
ダと直結されたコンプレッサ10′によって7.6バー
ルまで昇圧される。そしてリサイクルコンプレッサ1
1′によって42バールまで昇圧され、アフタークーラ
10′にて32°Cまで冷却され、先のリサイクルスト
リームと合流する。
【0019】プレートフィン熱交換器9で冷却された液
は、バルブにより減圧された後エキスパンダ出口ドラム
8に導入される。
は、バルブにより減圧された後エキスパンダ出口ドラム
8に導入される。
【0020】プレートフィン熱交換器9′で冷却された
液も、同様に、バルブにより減圧された後エキスパンダ
出口ドラム8′に導入される。エキスパンダ出口ドラム
からの液は、それぞれバルブにより1.3バールまで減
圧され、温度も−157°Cまで冷却された後、フラッ
ュドラム13にてLNGとリーンガスとに分離される。
ここでは、原料天然ガス中のN2などが分離される。こ
のリーンガスは、毎時35600N立方mのコンプレッ
サ14で昇圧され燃料ガスとなる。フラッシュドラム1
3で分離された液は、LNGとしてポンプ15により貯
蔵タンクに毎時約305トンの割合で圧送される。
液も、同様に、バルブにより減圧された後エキスパンダ
出口ドラム8′に導入される。エキスパンダ出口ドラム
からの液は、それぞれバルブにより1.3バールまで減
圧され、温度も−157°Cまで冷却された後、フラッ
ュドラム13にてLNGとリーンガスとに分離される。
ここでは、原料天然ガス中のN2などが分離される。こ
のリーンガスは、毎時35600N立方mのコンプレッ
サ14で昇圧され燃料ガスとなる。フラッシュドラム1
3で分離された液は、LNGとしてポンプ15により貯
蔵タンクに毎時約305トンの割合で圧送される。
【0021】一方混合冷媒サイクルは、次のように作動
する。
する。
【0022】プレートフィン熱交換器1にて蒸発し暖め
られた低圧混合冷媒は、以下の表2の組成及び30°
C、3.4バールの条件をもってターボコンプレッサ1
6により26バールまで圧縮され、温度も130°Cま
で上昇する。圧縮された混合冷媒は、アフタークーラ1
7にて、海水などによって32°Cまで冷却され、その
66重量%は液化される。液化された混合冷媒は、気液
分離ドラム18にてベーパと液とに分離される。
られた低圧混合冷媒は、以下の表2の組成及び30°
C、3.4バールの条件をもってターボコンプレッサ1
6により26バールまで圧縮され、温度も130°Cま
で上昇する。圧縮された混合冷媒は、アフタークーラ1
7にて、海水などによって32°Cまで冷却され、その
66重量%は液化される。液化された混合冷媒は、気液
分離ドラム18にてベーパと液とに分離される。
【0023】 表−2 混合冷媒組成(モル%) C1 13.96 C2 48.85 C3 7.18 iC4 6.16 nC4 9.95 iC5 13.91 計 100.00 流量 32,500 kg−mol/h
【0024】発明者の解析によれば、混合冷媒の組成
(モル%)の組成は下記の表−3により与えられる範囲
とするのが好ましい。
(モル%)の組成は下記の表−3により与えられる範囲
とするのが好ましい。
【0025】 表−3 混合冷媒組成(モル%) N2 0〜 5 C1 7〜60 C2 25〜80 C3 3〜20 C4 7〜30 C5 7〜30
【0026】分離された高温混合冷媒ベーパは、プレー
トフィン熱交換器1にて低圧混合冷媒により冷却され、
液化した後プレートフィン熱交換器1を出る。この時の
温度は、−86°Cである。この高圧混合冷媒液をJ−
Tバルブにより3.8バールまで減圧すると、その一部
が蒸発し、−100°Cの気液混相ストリームとなる。
これを気液分離ドラム19にて気液分離し、プレートフ
ィン熱交換器1の性能を低下させないように、プレート
フィン熱交換器1の各パスに気液比が均一となるように
分配する。分配された混合冷媒は、他のストリームを冷
却して、蒸発し−49°Cまで暖められて、プレートフ
ィン熱交換器1から気液分離ドラム20に導かれる。
トフィン熱交換器1にて低圧混合冷媒により冷却され、
液化した後プレートフィン熱交換器1を出る。この時の
温度は、−86°Cである。この高圧混合冷媒液をJ−
Tバルブにより3.8バールまで減圧すると、その一部
が蒸発し、−100°Cの気液混相ストリームとなる。
これを気液分離ドラム19にて気液分離し、プレートフ
ィン熱交換器1の性能を低下させないように、プレート
フィン熱交換器1の各パスに気液比が均一となるように
分配する。分配された混合冷媒は、他のストリームを冷
却して、蒸発し−49°Cまで暖められて、プレートフ
ィン熱交換器1から気液分離ドラム20に導かれる。
【0027】一方気液分離ドラム18から送り出された
高圧混合冷媒液は、プレートフィン熱交換器1に入り、
低圧混合冷媒により、−47°Cまでサブクールされ、
プレートフィン熱交換器1を出た後、J−Tバルブによ
り3.6バールまで減圧され、一部蒸発して−49°C
の気液混相となり、前述の低圧混合冷媒と共に、気液分
離ドラム20に入り、ここで気液分離され、プレートフ
ィン熱交換器1の性能を低下させないように、プレート
フィン熱交換器の各パスに気液が均一となるように分配
する。
高圧混合冷媒液は、プレートフィン熱交換器1に入り、
低圧混合冷媒により、−47°Cまでサブクールされ、
プレートフィン熱交換器1を出た後、J−Tバルブによ
り3.6バールまで減圧され、一部蒸発して−49°C
の気液混相となり、前述の低圧混合冷媒と共に、気液分
離ドラム20に入り、ここで気液分離され、プレートフ
ィン熱交換器1の性能を低下させないように、プレート
フィン熱交換器の各パスに気液が均一となるように分配
する。
【0028】分配された混合冷媒は、他のストリームを
冷却しつつそれ自身は蒸発して暖められて、プレートフ
ィン熱交換器1を出てターボコンプレッサ16に戻り、
リサイクルが完結する。
冷却しつつそれ自身は蒸発して暖められて、プレートフ
ィン熱交換器1を出てターボコンプレッサ16に戻り、
リサイクルが完結する。
【0029】ここでプレートフィン熱交換器1は、気液
分離ドラム20の上流及び下流を境界に分離した方が、
大型の設備に於けるプレートフィン熱交換器の製作限界
の問題を回避し、或いは分離して各々最適設計すること
により熱交換器を小型化することが可能となる点で有利
である。
分離ドラム20の上流及び下流を境界に分離した方が、
大型の設備に於けるプレートフィン熱交換器の製作限界
の問題を回避し、或いは分離して各々最適設計すること
により熱交換器を小型化することが可能となる点で有利
である。
【0030】各エキスパンダ、コンプレッサの所要動力
を表4に示す。コンプレッサ11及び11′の所要電力
は、中間クーラを設けて馬力を減らした結果得られた数
値である。
を表4に示す。コンプレッサ11及び11′の所要電力
は、中間クーラを設けて馬力を減らした結果得られた数
値である。
【0031】 表−3 所要電力(kW) エキスパンダ 7 7,200 エキスパンダ 7′ 8,600 コンプレッサ 11 16,000 コンプレッサ 11′ 21,200 コンプレッサ 16 58,100
【0032】図3及び4は、本発明の第2の実施例を示
すもので、以下の実施例と同様に、前記実施例に対応す
る部分には同様の符号を付してその詳しい説明を省略す
る。この場合、第1の実施例に於けるリサイクルコンプ
レッサ11及び11′を一体化し得るように、エキスパ
ンダ7及び7′の出口圧力を適切に選択し、エキスパン
ダ/コンプレッサ10、10′の出口圧力と同一となる
ようにしたものである。コンプレッサ11の出口圧力を
やや低く選ぶことにより、コンプレッサ11を1つのケ
ーシングを有するコンプレッサとして構成することがで
きる。
すもので、以下の実施例と同様に、前記実施例に対応す
る部分には同様の符号を付してその詳しい説明を省略す
る。この場合、第1の実施例に於けるリサイクルコンプ
レッサ11及び11′を一体化し得るように、エキスパ
ンダ7及び7′の出口圧力を適切に選択し、エキスパン
ダ/コンプレッサ10、10′の出口圧力と同一となる
ようにしたものである。コンプレッサ11の出口圧力を
やや低く選ぶことにより、コンプレッサ11を1つのケ
ーシングを有するコンプレッサとして構成することがで
きる。
【0033】図5及び6は、本発明の第3の実施例を示
すもので、この場合、第1の実施例に於ける原料ガス系
のエキスパンダ7とリサイクル系のエキスパンダ7′と
を共通のエキスパンダとすることができるように、そし
てリサイクルコンプレッサ11及び11′を同じく共通
のコンプレッサからなるようにし得るように、リサイク
ル系の圧力を原料ガスの圧力まで高めたものである。プ
レートフィン熱交換器9及び9′も一体化することがで
きる。
すもので、この場合、第1の実施例に於ける原料ガス系
のエキスパンダ7とリサイクル系のエキスパンダ7′と
を共通のエキスパンダとすることができるように、そし
てリサイクルコンプレッサ11及び11′を同じく共通
のコンプレッサからなるようにし得るように、リサイク
ル系の圧力を原料ガスの圧力まで高めたものである。プ
レートフィン熱交換器9及び9′も一体化することがで
きる。
【0034】図7は、本発明の第4の実施例を示すもの
で、原料天然ガスのドライヤに入るまでの冷却に際し
て、その温度コントロールを厳しくする必要がある場合
には、熱交換器21を分離して設け、高圧混合冷媒の液
の一部を用いてその蒸発圧力をコントロールすると良
い。そして、脱エタン塔23のリフラックスコンデンサ
22は、その場所的な観点から、熱交換器と分けて設置
されたもので、プレートフィン熱交換器1でサブクール
した高圧混合冷媒の液の一部を用いて冷却を行う。
で、原料天然ガスのドライヤに入るまでの冷却に際し
て、その温度コントロールを厳しくする必要がある場合
には、熱交換器21を分離して設け、高圧混合冷媒の液
の一部を用いてその蒸発圧力をコントロールすると良
い。そして、脱エタン塔23のリフラックスコンデンサ
22は、その場所的な観点から、熱交換器と分けて設置
されたもので、プレートフィン熱交換器1でサブクール
した高圧混合冷媒の液の一部を用いて冷却を行う。
【0035】図8は、本発明の第5の実施例を示すもの
で、この場合、コンプレッサ冷媒コンプレッサ16の所
要電力の低減を図るために、中間クーラー17′を用い
ており、この際、一部混合冷媒が液化するため、この液
は分離ドラム18′で分離し、ポンプ24で昇圧し、ア
フタークーラ17に送る。この実施例によれば所要電力
を節約することができる。
で、この場合、コンプレッサ冷媒コンプレッサ16の所
要電力の低減を図るために、中間クーラー17′を用い
ており、この際、一部混合冷媒が液化するため、この液
は分離ドラム18′で分離し、ポンプ24で昇圧し、ア
フタークーラ17に送る。この実施例によれば所要電力
を節約することができる。
【0036】図9は、本発明の第6の実施例を示すもの
で、この場合、第1の実施例とほぼ同様であるが、リサ
イクルガスが超臨界圧にあるため、プレートフィン熱交
換器1に於いて部分液化はされず、冷却のみ行われる。
従って、リサイクルガスのターボエキスパンダ7′の出
口の未液化のガス部分は、熱交換器で暖められずに直接
圧縮される。
で、この場合、第1の実施例とほぼ同様であるが、リサ
イクルガスが超臨界圧にあるため、プレートフィン熱交
換器1に於いて部分液化はされず、冷却のみ行われる。
従って、リサイクルガスのターボエキスパンダ7′の出
口の未液化のガス部分は、熱交換器で暖められずに直接
圧縮される。
【0037】図10および11は、本発明の第7の実施
例を示すもので、この場合、第1の実施例とほぼ同様で
あるが、プロパン及びブタンのリインジェクションをリ
フラックスドラム5の出口に入れて、ノルマルブタンが
プレートフィン熱交換器9で固化するのを防ぎ、脱エタ
ン塔からのメタン及びエタンは、第1実施例と同様にプ
レートフィン熱交換器9を使って冷却される。これは、
このストリームを原料天然ガスの圧力まで上げるのが難
しいためである。
例を示すもので、この場合、第1の実施例とほぼ同様で
あるが、プロパン及びブタンのリインジェクションをリ
フラックスドラム5の出口に入れて、ノルマルブタンが
プレートフィン熱交換器9で固化するのを防ぎ、脱エタ
ン塔からのメタン及びエタンは、第1実施例と同様にプ
レートフィン熱交換器9を使って冷却される。これは、
このストリームを原料天然ガスの圧力まで上げるのが難
しいためである。
【0038】図12は、本発明の第8の実施例を示すも
ので、この場合、エキスパンダ7の出口圧力を常圧の近
くにして、プラントの燃料ガスを、原料或いはリサイス
クルガスから供給する。従って、フラッシュドラム13
及び燃料ガスコンプレッサ14が不要となる。
ので、この場合、エキスパンダ7の出口圧力を常圧の近
くにして、プラントの燃料ガスを、原料或いはリサイス
クルガスから供給する。従って、フラッシュドラム13
及び燃料ガスコンプレッサ14が不要となる。
【0039】
【発明の効果】高価な特殊な熱交換器を必要とすること
なく、あらゆる規模のLNGプラントに容易に適合可能
な天然ガス液化方法が提供される。
なく、あらゆる規模のLNGプラントに容易に適合可能
な天然ガス液化方法が提供される。
【図1】 本発明に基づく天然ガス液化方法の第1の
実施例を実施するのに適するプラントの一方の半分を示
すダイヤグラム図である。
実施例を実施するのに適するプラントの一方の半分を示
すダイヤグラム図である。
【図2】 本発明に基づく天然ガス液化方法の第1の
実施例を実施するのに適するプラントの他方の半分を示
すダイヤグラム図である。
実施例を実施するのに適するプラントの他方の半分を示
すダイヤグラム図である。
【図3】 本発明の第2の実施例を実施するのに適す
るプラントの一方の半分を示すダイヤグラム図である。
るプラントの一方の半分を示すダイヤグラム図である。
【図4】 本発明の第2の実施例を実施するのに適す
るプラントの他方の半分を示すダイヤグラム図である。
るプラントの他方の半分を示すダイヤグラム図である。
【図5】 本発明の第3の実施例を実施するのに適す
るプラントの一方の半分を示すダイヤグラム図である。
るプラントの一方の半分を示すダイヤグラム図である。
【図6】 本発明の第3の実施例を実施するのに適す
るプラントの他方の半分を示すダイヤグラム図である。
るプラントの他方の半分を示すダイヤグラム図である。
【図7】 本発明の第4の実施例を実施するのに適す
るプラントの要部を示すダイヤグラム図である。
るプラントの要部を示すダイヤグラム図である。
【図8】 本発明の第5の実施例を実施するのに適す
るプラントの要部を示すダイヤグラム図である。
るプラントの要部を示すダイヤグラム図である。
【図9】 本発明の第6の実施例を実施するのに適す
るプラントの要部を示すダイヤグラム図である。
るプラントの要部を示すダイヤグラム図である。
【図10】 本発明の第7の実施例を実施するのに適
するプラントの一方の半分を示すダイヤグラム図であ
る。
するプラントの一方の半分を示すダイヤグラム図であ
る。
【図11】 本発明の第7の実施例を実施するのに適
するプラントの他方の半分を示すダイヤグラム図であ
る。
するプラントの他方の半分を示すダイヤグラム図であ
る。
【図12】 本発明の第8の実施例を実施するのに適
するプラントの要部を示すダイヤグラム図である。
するプラントの要部を示すダイヤグラム図である。
1 プレートフィン熱交換器 2 ドラム 3 ドライヤ 4 重質留分分離塔 5 フックスドラム 6、6′、6′′ エキスパンダ入口ドラム 7、7′ ターボエキスパンダ 8、8′ エキスパンダ出口ドラム 9、9′プレートフィン熱交換器 10、10′ コンプレッサ 11、11′ リサイクルコンプレッサ 12 アフタークーラ 13 フラッュドラム 14 コンプレッサ 15 ポンプ 16 ターボコンプレッサ 17 アフタークーラ 18、19、20 気液分離ドラム 21 熱交換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂口 順一 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央2丁目12番 1号 千代田化工建設株式会社内 (72)発明者 中村 守孝 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央2丁目12番 1号 千代田化工建設株式会社内
Claims (8)
- 【請求項1】 天然ガスの液化方法であって、 天然ガスのフィードガスの高温部の液化を単一成分の冷
媒或いは混合冷媒によって行い、その低温部の液化を略
等エントロピ膨脹により行う過程と、 前記膨脹過程に於いて未液化の天然ガスをコンプレッサ
により昇圧してリサイクルし、その高温部の液化或いは
冷却を天然ガスの前記フィードガスと同様に単一若しく
は混合冷媒により行い、その低温部の液化を略等エント
ロピ膨脹により行う過程とを有し、 前記略等エントロピ膨脹過程により得られた動力をもっ
て前記コンプレッサを駆動するようにしたことを特徴と
する液化方法。 - 【請求項2】 天然ガスの液化方法であって、 天然ガスのフィードガスの高温部の液化を単一成分の冷
媒或いは混合冷媒によって行い、その低温部の液化を略
等エントロピ膨脹により行う過程と、 前記膨脹過程に於いて未液化の天然ガスをコンプレッサ
により昇圧してリサイクルし、その高温部の液化或いは
冷却を天然ガスの前記フィードガスと同様に単一若しく
は混合冷媒により行い、その低温部の液化を略等エント
ロピ膨脹により行う過程と、 最後の膨脹過程により未液化のリサイクルガスをコンプ
レッサにより昇圧し、未液化の天然ガスのリサイクルと
合流させてリサイクルする過程とを有し、 前記略等エントロピ膨脹過程により得られた動力をもっ
て前記コンプレッサの少なくともいずれかを駆動するよ
うにしたことを特徴とする液化方法。 - 【請求項3】 前記冷媒により液化された部分と前記
略等エントロピ膨脹の結果未液化の部分とを熱交換する
過程を更に有することを特徴とする請求項1若しくは2
に記載の方法。 - 【請求項4】 液化天然ガスの前記フィードガス及び
前記リサイクルガスの略等エントロピ膨脹の膨脹過程の
出口圧力を適切に定めることにより、前記フィードガス
のリサイクルコンプレッサ及び前記リサイクルガスのリ
サイクルコンプレッサを共通のコンプレッサで行うよう
にしたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記
載の方法。 - 【請求項5】 前記リサイクルガスの圧力を前記フィ
ードガスの供給圧力に概ね等しいものとすることによ
り、前記略等エントロピ膨脹過程を行うためのエキスパ
ンダを、前記フィードガスのためのエキスパンダと共通
のエキスパンダで行うようにしたことを特徴とする請求
項1乃至3のいずれかに記載の方法。 - 【請求項6】 前記単一成分の冷媒或いは混合冷媒を
圧縮する際に、中間クーラを用い、該中間クーラにより
前記冷媒の一部を液化させ分離した後にポンプにより昇
圧し、これを冷媒コンプレッサの出口ストリームと混合
することにより、アフタークーラに於ける前記冷媒の液
化を促進することを特徴とする請求項1乃至3のいずれ
かに記載の方法。 - 【請求項7】 前記冷媒の組成(モル%)を N2 0〜 5 C1 7〜60 C2 25〜80 C3 3〜20 C4 7〜30 C5 7〜30 とし、 該混合冷媒をコンプレッサによって閉ループで循環さ
せ、加圧された前記混合冷媒を、アフタークーラで一部
液化し、気液分離ドラムで分離された気液をそれぞれ熱
交換器の別々のパスを通って、低圧混合冷媒で冷却する
過程と、 気相は液化してから熱交換器を出て、膨張弁、あるいは
膨張タービンを通って低温低圧混合冷媒にする過程と、 前記低圧混合冷媒を、前記熱交換器にて冷却されるべき
ストリームと向流で流す過程と、 冷却された前記高圧混合冷媒液を、前記熱交換器を出て
膨張弁あるいは膨張タービンを通って低温、低圧となっ
たストリームと混合し、かつ冷却されるべきストリーム
と向流で暖め、前記コンプレッサにリサイクルする過程
とを有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか
に記載の方法。 - 【請求項8】 前記熱交換器がプレートフィン熱交換
器からなることを特徴とする請求項7に記載の方法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4335540A JPH06159928A (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | 天然ガス液化方法 |
CA002090809A CA2090809C (en) | 1992-11-20 | 1993-03-02 | Method for liquefying natural gas |
US08/028,025 US5363655A (en) | 1992-11-20 | 1993-03-08 | Method for liquefying natural gas |
DE69313977T DE69313977D1 (de) | 1992-11-20 | 1993-03-08 | Verfahren zur Verflüssigung von Erdgas |
EP93301750A EP0599443B1 (en) | 1992-11-20 | 1993-03-08 | Method for liquefying natural gas |
KR1019930004477A KR0145174B1 (ko) | 1992-11-20 | 1993-03-23 | 천연가스 액화방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4335540A JPH06159928A (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | 天然ガス液化方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06159928A true JPH06159928A (ja) | 1994-06-07 |
Family
ID=18289721
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4335540A Pending JPH06159928A (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | 天然ガス液化方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5363655A (ja) |
EP (1) | EP0599443B1 (ja) |
JP (1) | JPH06159928A (ja) |
KR (1) | KR0145174B1 (ja) |
CA (1) | CA2090809C (ja) |
DE (1) | DE69313977D1 (ja) |
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