▶ レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロードの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-28
(54)【発明の名称】天然ガスを精製して液化するための設備及び方法
(51)【国際特許分類】
F25J 1/00 20060101AFI20220121BHJP
F25J 1/02 20060101ALI20220121BHJP
F25J 3/06 20060101ALI20220121BHJP
F25J 3/08 20060101ALI20220121BHJP
【ＦＩ】
F25J1/00 B
F25J1/02
F25J3/06
F25J3/08
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021516476
(86)(22)【出願日】2019-09-12
(85)【翻訳文提出日】2021-03-22
(86)【国際出願番号】 FR2019052106
(87)【国際公開番号】W WO2020058602
(87)【国際公開日】2020-03-26
(31)【優先権主張番号】1858523
(32)【優先日】2018-09-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】591036572
【氏名又は名称】レール・リキード－ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100103034
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信久
(74)【代理人】
【識別番号】100179062
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 正
(74)【代理人】
【識別番号】100199565
【弁理士】
【氏名又は名称】飯野 茂
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100162570
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 早苗
(72)【発明者】
【氏名】ベルナール、ジャンマルク
(72)【発明者】
【氏名】ジック、ゴロ
(72)【発明者】
【氏名】ニコラス、レミ
【テーマコード（参考）】
4D047
【Ｆターム（参考）】
4D047AA10
4D047AB08
4D047BB04
4D047CA03
4D047DA01
4D047DB05
4D047EA00
(57)【要約】
天然ガスを精製して液化するための設備及び方法は、直列に配列された、吸着精製ユニット（３）、冷凍によって炭化水素を分離するためのユニット（４）及び液化装置（５）を含み、吸着精製ユニット（３）は、注入口（２）と、冷凍によって炭化水素を分離するためのユニット（４）の注入口に接続された精製ガス用の第１の排出口（６）と、精製の間に生成された排ガス用の第２の排出口（７）とを含み、ユニット（４）は、液化装置（５）の注入口に接続された精製ガス用の第１の排出口（８）と、排ガス用の第２の排出口（９）とを含み、設備は、炭化水素の燃焼による熱電併給のためのガスパワープラント（１０）を含み、パワープラント（１０）は、注入口（１２）を含み、注入口（１２）は、ユニット（３）の第２の排出口（７）と、ユニット（４）の第２の排出口（９）とに接続され、設備は、少なくとも１つの電気部材を含み、パワープラント１０は、電気エネルギーを１つ又は複数の電気部材（１１、５、１７、３）に供給するために、電気部材（１１、５、１７、３）の少なくとも１つに電気的に接続される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
天然ガスを精製して液化するための設備であって、直列に配列された、吸着精製ユニット（３）、冷凍によって炭化水素を分離するためのユニット（４）及び液化装置（５）を含む、設備であり、前記吸着精製ユニット（３）が、天然ガスを主に含むガス源に接続することを意図する注入口（２）と、前記冷凍によって炭化水素を分離するためのユニット（４）の注入口に接続された精製ガス用の第１の排出口（６）と、精製の間に生成された排ガス用の第２の排出口（７）とを含み、前記冷凍によって炭化水素を分離するためのユニット（４）が、前記液化装置（５）の注入口に接続された精製ガス用の第１の排出口（８）と、冷却による精製の間に生成された炭化水素が豊富な排ガス用の第２の排出口（９）とを含む、設備であり、炭化水素の燃焼による熱電併給のためのガス火力パワープラント（１０）を含み、前記パワープラント（１０）が、燃料ガス注入口（１２）を含み、前記燃料ガス注入口（１２）が、前記吸着精製ユニット（３）の前記第２の排出口（７）と、前記１つの冷凍によって炭化水素を分離するためのユニット（４）の前記第２の排出口（９）とに接続される、設備であり、冷凍機（１１）及び前記液化装置（５）のうちの少なくとも１つの電気部材を含み、前記パワープラント１０が、その注入口（１２）に導入された前記炭化水素の燃焼によって生成された電力を前記電気部材（１１、５、１７、３）に供給するために、前記電気部材（１１、５、１７、３）の少なくとも１つに電気的に接続される、設備であり、前記吸着精製ユニット（３）の前記注入口（２）を前記パワープラント（１０）の前記注入口（１２）に接続するバルブ（１４）が提供されたバイパスライン（１３）を含み、前記バイパスライン（１３）が、前記供給源（２５）によって前記パワープラント（１０）に燃料ガスを直接供給できるように構成されることを特徴とする、設備であり、前記パワープラント（１０）が、その注入口に導入された前記燃料ガスの流量及び組成の関数として所定の電力を生成するように構成されることを特徴とする、設備であり、前記吸着精製ユニット（３）及び前記冷凍によって炭化水素を分離するためのユニット（４）が、それらの排出口（７、９）において、変動し易い組成を有する燃料ガスの所定の流量を生成するように構成され、これらの燃料ガスの流量の総和が、前記パワープラント（１０）によって電動駆動されるすべての前記電気部材（１１、５、１７、３）によって必要とされる前記電力の生成に必要な燃焼力より低い前記燃焼力を有することを特徴とする、設備であり、前記供給源から前記バイパスライン（１３）を介して直接得られる燃料ガス流を介して、必要な追加の燃焼力を前記パワープラント（１０）に供給するように構成されることを特徴とする、設備。
【請求項2】
熱を抽出するか又は熱から冷気を生成するように構成された冷凍機（２４、１７、１８）を含み、前記パワープラント（１０）が、前記冷凍機（２４）に熱を伝達するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の設備であって、前記冷凍機（２４、１７、１８）が、冷却材ループ（１５、１６）を介して、冷気を前記液化装置に移動したり（１５）、前記液化装置（５）から熱を回収したり（１６）するために、前記液化装置（５）に流体接続されることを特徴とする、設備。
【請求項3】
ガス吸収冷凍機（１４）に組み込まれるか又は前記ガス吸収冷凍機に接続される冷却部材（１７、１８）を含み、前記冷却部材（１７、１８）が、具体的には、前記ガス吸収冷凍機（２４）と熱交換するように配置され、熱交換器（１８）によって冷却される冷却材ループを含むことを特徴とする、請求項２に記載の設備。
【請求項4】
前記吸着精製ユニット（３）が、いくつかの吸着機（１９）を含み、前記吸着機（１９）が、並列に装着され、具体的には、加熱及び冷却段階と共に、吸着段階、減圧段階、再生段階を含むサイクルの各々を実行することによって交互に且つ千鳥状に動作することを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の設備。
【請求項5】
前記吸着精製ユニット（３）が、各吸着機（１９）の再生段階の間に、ガスが循環機（２６）において圧縮され且つ第１の加熱部材（２８）によって加熱された状態で、前記吸着機（１９）における閉ループ循環を保証するように構成されたバルブが提供された回路を含むことを特徴とする、請求項４に記載の設備。
【請求項6】
前記第１の加熱部材（２８）及び前記循環機（２６）が、前記パワープラント（１０）、電力供給網及び／又は別の電源によって、電動駆動及び／又は熱供給されることを特徴とする、請求項５に記載の設備。
【請求項7】
前記吸着精製ユニット（３）が、各吸着機（１９）を出る前記精製ガスを加熱するための第２の部材（２７）を含むことを特徴とし、前記第２の加熱部材（２７）が、前記パワープラント（１０）によって電動駆動及び／又は熱供給されることを特徴とする、請求項５又は６に記載の設備。
【請求項8】
前記冷凍によって炭化水素を分離するためのユニット（４）が、直列に配列された、前記ガスを冷却するための第１の交換器（２０）、前記ガスを冷却するための第２の交換器２１及び気相と液相を分離するための分離容器（２２）を含むことを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載の設備。
【請求項9】
前記分離容器からガスを回収し、前記液化装置（５）の前記注入口にそのガスを移動するためのライン（２３）を含むことを特徴とする、請求項８に記載の設備。
【請求項10】
前記分離容器からガスを回収するための前記ライン（２３）からの前記ガスが、前記冷凍によって炭化水素を精製するためのユニット（４）からの前記ガスを冷却するために、交換器（２１）と熱交換するように配置されることを特徴とする、請求項９に記載の設備。
【請求項11】
前記吸着精製ユニット（３）が、いくつかの吸着機（１９）を含み、前記吸着機（１９）が、並列に装着され、具体的には、加熱及び冷却段階と共に、吸着段階、減圧段階、再生段階を含むサイクルの各々を実行することによって交互に且つ千鳥状に動作し、前記吸着精製ユニット（３）が、各吸着機（１９）の再生段階の間に、ガスが循環機（２６）において圧縮され且つ第１の加熱部材（２８）によって加熱された状態で、前記吸着機（１９）における閉ループ循環を保証するように構成されたバルブが提供された回路を含むことを特徴とする、請求項１～１０のいずれか一項に記載の設備。
【請求項12】
その燃焼を目的として前記再生のために使用された前記ガスを放出するために、各吸着機を前記パワープラント（１０）に接続するライン（１２９）を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の設備。
【請求項13】
請求項１～１２のいずれか一項に記載の設備を使用して、天然ガスを精製して液化するための方法であって、吸着精製ユニット（３）の注入口（２）が、天然ガスを主に含むガス源（２５）による供給を受ける、方法であり、－ 前記吸着精製ユニット（３）の排出口を介して、冷凍によって炭化水素を精製するためのユニット（４）の排出口を介して、及び、可能性として前記供給源（２５）から直接、パワープラント（１０）に燃料ガスを供給するステップと、
－ 前記パワープラント（１０）によって電力を生成するステップと、
－ 前記パワープラント（１０）によって生成された前記電力で前記設備の電気部材（１１、５、１７、３）を電動駆動するステップと
を含む、方法。
【請求項14】
前記供給源（２５）から直接得られ、前記パワープラント（１０）に供給される燃料ガスの流量を調節するステップを含むことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
液化力（すなわち、液化装置（５）によって液化されるガスの量）が、モニタすることができ、具体的には、最大若しくは通常の液化動作構成で、又は、少なくとも１つの低減された（具体的には、非ゼロの）最小液化動作構成（例えば、前記液化装置（５）の最大液化力の１０パーセントに相当する）で、制御することができることを特徴とし、前記低減された液化動作構成では、前記最大又は通常の液化動作構成を基準として、前記吸着精製ユニット（３）の前記排出口（７）において生成される燃料ガスの流量、前記冷凍によって炭化水素を分離するためのユニット（４）の前記排出口（９）において生成されるガスの流量、及び、前記供給源（２５）から前記パワープラント（１０）に直接供給される燃料ガスの流量のうちの少なくとも１つの流量を低減するステップを含むことを特徴とする、請求項１３又は１４に記載の方法。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、天然ガスを精製して液化するための設備及び方法に関する。
【0002】
本発明は、より具体的には、直列に配列された、吸着精製ユニット、冷凍によって炭化水素を分離するためのユニット及び液化装置を含む天然ガスを精製して液化するための設備に関する。
【背景技術】
【0003】
その液化を考慮して、メタンは、最初に、１％～４％程度の割合で含まれる二酸化炭素を取り除いて精製しなければならない。
【0004】
最終的な二酸化炭素精製は、バイオガスユニット（「ＰＳＡ」又は「ＰＴＳＡ」技術、すなわち、圧力スイング吸着デバイス又は圧力温度スイング吸着デバイス）と同じ方法で行うことができる。
【0005】
加圧分配網から得られるガス源の事例では、重質（Ｃ５＋）炭化水素が液化の間に凝固する可能性があり、そのプロセスに対する許容濃度まで低減しなければならない。
【0006】
液化装置（例えば、本出願人によって販売される「ターボブレイトン」技術）は、具体的には、圧縮段階間の冷却のために、大量の電気を必要とし、また、冷水も必要とする。水が冷たいほど、液化システムの効率が上がる。
【0007】
ＰＴＳＡデバイスは、不要な成分を取り除くために再生を必要とする。再生用のガス（例えば、窒素）が利用可能ではない場合は、一般に、再生において、ある１つのシリンダの排出口の精製ガスを使用して、隣接するシリンダ中の循環を行う。このガスは、吸着材に蓄積した不純物を多く含むようになるため、プロセスにおいてもはや使用することはできない。その不純物は、炎又は設備におけるユーザ用途において燃焼させることができる。
【0008】
また、ガスから取り除かれた重質炭化水素化合物は、適切に処置する必要があり、大気中に放出することはできない。
【0009】
液化装置が位置する場所が隔離されているか又は電力供給網に接続するためのインフラを持たない場合は、それ自体の電気を局所的に生成する必要がある。一解決法は、発電機を駆動する熱機関において、供給網から又は供給源からのメタンを燃焼させることである。また、この機器（炭化水素の燃焼によるコジェネレーションを伴う複合パワープラント（＝ＣＨＰ））は、熱の生成も可能にする（具体的には、１００℃を上回る）。
【0010】
その液化を目的としたメタンの精製は、公知のプロセスである。バイオガス精製（メタン化プロセス）から生じるバイオメタンの事例では、液化前の最終的な精製により、二酸化炭素（１％～３％）や水（微量）などの凝固する可能性がある化合物を取り除くことができる。ある文献は、精製ステップにおける冷却及び再生ステップにおける熱回収について説明している（仏国特許第２９６９００８Ａ号明細書を参照）。
【0011】
また、メタンの重質炭化水素の精製についても知られている。欧州特許第２２１２４０２Ｂ１号明細書の文献は、エンジン、吸着式冷凍機及びＰＴＳＡ再生ガスの使用を利用するプラントについて説明している。
【0012】
米国特許第２０１４２６０２５１号明細書の文献は、炭化水素の燃焼によるコジェネレーションを伴うガス火力熱電併給プラントにおける重質炭化水素の回収について説明している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
公知の設備では、環境への放出が制限された自律的、効率的且つ柔軟な設備を得るためのこれらの様々な公知のシステムにおける必要性に合わせることはできない。
【0014】
本発明の目的の１つは、先行技術の前述の欠点のすべて又はいくつかを克服することである。
【課題を解決するための手段】
【0015】
この目的のため、本発明による、且つさらに、上記の序文において提供される一般的な定義による設備は、本質的には、吸着精製ユニットが、天然ガスを主に含むガス源に接続することを意図する注入口と、冷凍によって炭化水素を分離するためのユニットの注入口に接続された精製ガス用の第１の排出口と、精製の間に生成された排ガス用の第２の排出口とを含み、冷凍によって炭化水素を分離するためのユニットが、液化装置の注入口に接続された精製ガス用の第１の排出口と、冷却による精製の間に生成された炭化水素が豊富な排ガス用の第２の排出口とを含み、設備が、炭化水素の燃焼による熱電併給のためのガス火力パワープラントを含み、上記パワープラントが、燃料ガス注入口を含み、燃料ガス注入口が、吸着精製ユニットの第２の排出口と、１つの冷凍によって炭化水素を分離するためのユニットの第２の排出口とに接続され、設備が、冷凍機及び液化装置のうちの少なくとも１つの電気部材を含むことを特徴とし、パワープラントが、その注入口に導入された炭化水素の燃焼によって生成される電気エネルギーを電気部材に供給するために、電気部材の少なくとも１つに電気的に接続されることを特徴とする。
【0016】
その上、本発明の実施形態は、以下の特徴のうちの１つ又は複数を含み得る。
－ 設備は、吸着精製ユニットの注入口をパワープラントの注入口に接続するバルブが提供されたバイパスラインを含み、バイパスラインは、供給源によってパワープラントに燃料ガスを直接供給できるようにするように構成され、
－ 上記パワープラントは、その注入口に導入された燃料ガスの流量及び組成の関数として所定の電力を生成するように構成され、吸着精製ユニット及び冷凍によって炭化水素を分離するためのユニットは、それらの排出口において、変動し易い組成を有する燃料ガスの所定の流量を生成するように構成され、これらの燃料ガスの流量の総和は、パワープラントによって電動駆動されるすべての電気部材によって必要とされる電力の生成に必要な燃焼力より低い燃焼力を有し、設備は、供給源からバイパスラインを介して直接得られる燃料ガス流を介して、必要な追加の燃焼力をパワープラントに供給するように構成され、
－ 設備は、熱を抽出するか又は熱から冷気を生成するように構成された冷凍機を含み、パワープラントは、冷凍機に熱を伝達するように構成され、冷凍機は、冷却材ループを介して、冷気を液化装置に移動したり、液化装置から熱を回収したりするために、液化装置に流体接続され、
－ 設備は、ガス吸収冷凍機に組み込まれるか又はガス吸収冷凍機に接続される冷却部材を含み、冷却部材は、具体的には、ガス吸収冷凍機と熱交換するように配置され、熱交換器によって冷却される冷却材ループを含み、
－ 吸着精製ユニットは、いくつかの吸着機を含み、吸着機は、並列に装着され、具体的には、加熱及び冷却段階と共に、吸着段階、減圧段階、再生段階を含むサイクルの各々を実行することによって交互に且つ千鳥状に動作し、
－ 吸着精製ユニットは、各吸着機の再生段階の間に、ガスが循環機において圧縮され且つ第１の加熱部材によって加熱された状態で、吸着機における閉ループ循環を保証するように構成されたバルブが提供された回路を含み、
－ 第１の加熱部材及び循環機は、パワープラント、電力供給網及び／又は別の電源によって電動駆動及び／又は熱供給され、
－ 吸着精製ユニットは、各吸着機を出る精製ガスを加熱するための第２の加熱部材を含み、第２の加熱部材は、パワープラントによって電動駆動及び／又は熱供給され、
－ 冷凍によって炭化水素を分離するためのユニットは、直列に配列された、ガスを冷却するための第１の交換器、ガスを冷却するための第２の交換器及び気相と液相を分離するための分離容器を含み、
－ 分離容器からガスを回収するためのラインからのガスは、冷凍によって炭化水素を精製するためのユニットからのガスを冷却するために、交換器と熱交換するように配置される。
－ 設備は、吸着精製ユニットの注入口をパワープラントの注入口に接続するバルブが提供されたバイパスラインを含み、バイパスラインは、供給源によってパワープラントに燃料ガスを直接供給できるようにするように構成され、
－ 上記パワープラントは、その注入口に導入された燃料ガスの流量及び組成の関数として所定の電力を生成するように構成され、吸着精製ユニット及び冷凍によって炭化水素を分離するためのユニットは、それらの排出口において、変動し易い組成を有する燃料ガスの所定の流量を生成するように構成され、これらの燃料ガスの流量の総和は、パワープラントによって電動駆動されるすべての電気部材によって必要とされる電力の生成に必要な燃焼力より低い燃焼力を有し、設備は、供給源からバイパスラインを介して直接得られる燃料ガス流を介して、必要な追加の燃焼力をパワープラントに供給するように構成され、
－ 設備は、熱を抽出するか又は熱から冷気を生成するように構成された冷凍機を含み、パワープラントは、冷凍機に熱を伝達するように構成され、冷凍機は、冷却材ループを介して、冷気を液化装置に移動したり、液化装置から熱を回収したりするために、液化装置に流体接続され、
－ 設備は、ガス吸収冷凍機に組み込まれるか又はガス吸収冷凍機に接続される冷却部材を含み、冷却部材は、具体的には、ガス吸収冷凍機と熱交換するように配置され、熱交換器によって冷却される冷却材ループを含み、
－ 吸着精製ユニットは、いくつかの吸着機を含み、吸着機は、並列に装着され、具体的には、加熱及び冷却段階と共に、吸着段階、減圧段階、再生段階を含むサイクルの各々を実行することによって交互に且つ千鳥状に動作し、
－ 吸着精製ユニットは、各吸着機の再生段階の間に、ガスが循環機において圧縮され且つ第１の加熱部材によって加熱された状態で、吸着機における閉ループ循環を保証するように構成されたバルブが提供された回路を含み、
－ 第１の加熱部材及び循環機は、パワープラント、電力供給網及び／又は別の電源によって電動駆動及び／又は熱供給され、
－ 吸着精製ユニットは、各吸着機を出る精製ガスを加熱するための第２の加熱部材を含み、第２の加熱部材は、パワープラントによって電動駆動及び／又は熱供給され、
－ 冷凍によって炭化水素を分離するためのユニットは、直列に配列された、ガスを冷却するための第１の交換器、ガスを冷却するための第２の交換器及び気相と液相を分離するための分離容器を含み、
－ 分離容器からガスを回収するためのラインからのガスは、冷凍によって炭化水素を精製するためのユニットからのガスを冷却するために、交換器と熱交換するように配置される。
【0017】
また、本発明は、上記又は下記の特性のいずれか１つによる設備を使用して、天然ガスを精製して液化するための方法であって、吸着精製ユニットの注入口は、天然ガスを主に含むガス源による供給を受ける、方法であり、
－ 吸着精製ユニットの排出口を介して、冷凍によって炭化水素を精製するためのユニットの排出口を介して、及び、可能性として供給源から直接、パワープラントに燃料ガスを供給するステップと、
－ パワープラントによって電力を生成するステップと、
－ パワープラントによって生成された電力で設備の電気部材を電動駆動するステップと
を含む、方法にも関する。
－ 吸着精製ユニットの排出口を介して、冷凍によって炭化水素を精製するためのユニットの排出口を介して、及び、可能性として供給源から直接、パワープラントに燃料ガスを供給するステップと、
－ パワープラントによって電力を生成するステップと、
－ パワープラントによって生成された電力で設備の電気部材を電動駆動するステップと
を含む、方法にも関する。
【0018】
他の可能な特定の特徴によれば、
－ 方法は、供給源から直接得られ、パワープラントに供給される燃料ガスの流量を調節するステップを含み、
－ 液化力（すなわち、液化装置によって液化されるガスの量）は、モニタすることができ、具体的には、最大若しくは通常の液化動作構成で、又は、少なくとも１つの低減された（具体的には、非ゼロの）最小液化動作構成（例えば、液化装置の最大液化力の１０パーセントに相当する）で、制御することができ、低減された液化動作構成では、方法は、最大又は通常の液化動作構成を基準として、吸着精製ユニットの排出口において生成される燃料ガスの流量、冷凍によって炭化水素を分離するためのユニットの排出口において生成されるガスの流量、及び供給源からパワープラントに直接供給される燃料ガスの流量のうちの少なくとも１つの流量を低減するステップを含む。
－ 方法は、供給源から直接得られ、パワープラントに供給される燃料ガスの流量を調節するステップを含み、
－ 液化力（すなわち、液化装置によって液化されるガスの量）は、モニタすることができ、具体的には、最大若しくは通常の液化動作構成で、又は、少なくとも１つの低減された（具体的には、非ゼロの）最小液化動作構成（例えば、液化装置の最大液化力の１０パーセントに相当する）で、制御することができ、低減された液化動作構成では、方法は、最大又は通常の液化動作構成を基準として、吸着精製ユニットの排出口において生成される燃料ガスの流量、冷凍によって炭化水素を分離するためのユニットの排出口において生成されるガスの流量、及び供給源からパワープラントに直接供給される燃料ガスの流量のうちの少なくとも１つの流量を低減するステップを含む。
【0019】
また、本発明は、特許請求の範囲内の上記又は下記の特徴の任意の組合せを含む任意の代替のデバイス又は方法にも関する。
【0020】
さらなる特定の特徴及び利点は、図を参照して提供される以下の説明を読み進めるにつれて明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【発明を実施するための形態】
【0022】
図１に示される天然ガスを精製して液化するための設備の例は、直列に配列された、吸着精製ユニット３、冷凍によって炭化水素を分離するためのユニット４及び液化装置５を含む。
【0023】
吸着精製ユニット３は、例えば、ＰＴＳＡデバイスを含む。ＰＴＳＡデバイスは、例えば、吸着材（例えば、ゼオライト）のいくつかのシリンダを含み、シリンダは、並列に配列され、交互に動作する（さらなる詳細については下記を参照）。冷凍によって炭化水素を分離するためのユニット４は、任意選択のものであり、例えば、重質炭化水素（例えば、５つ以上の炭素原子）を分離する従来の装置を含む。例えば、この装置は、凝縮による冷凍及び分離を有するタイプのデバイスを含む。
【0024】
吸着精製ユニット３は、天然ガスを主に含むガス源２５に接続することを意図する注入口２と、冷凍によって炭化水素を分離するためのユニット４の注入口に接続された精製ガス用の第１の排出口６と、精製の間に生成された排ガス用の第２の排出口７とを含む。
【0025】
冷凍によって炭化水素を分離するためのユニット４は、液化装置５の注入口に接続された精製ガス用の第１の排出口８と、冷却による精製の間に生成された炭化水素が豊富な排ガス用の第２の排出口９とを含む。
【0026】
設備１は、炭化水素の燃焼による熱電併給のためのガス火力パワープラント１０を含む。パワープラント１０は、燃料ガス注入口１２を含み、燃料ガス注入口１２は、吸着精製ユニット３の第２の排出口７と、１つの冷凍によって炭化水素を分離するためのユニット４の第２の排出口９とに接続される。
【0027】
設備は、冷凍機１１、液化装置５、及び、任意選択により、別の冷凍機１７、精製ユニット３又は設備１を構成する任意の部材のうちの少なくとも１つの電気部材をさらに含む。
【0028】
パワープラント１０は、その注入口１２に導入された炭化水素の燃焼によって生成された電力をこの又はこれらの部材に供給するために、設備１の少なくとも１つの電気部材１１、５、１７、３に電気的に接続される。
【0029】
すなわち、吸着精製ユニット３及び冷凍によって炭化水素を分離するためのユニット４から生じた炭化水素を含む排出物は、パワープラント１０において燃焼され、それにより、設備の電気機器のすべて又はいくつかに供給される電気が生成される。
【0030】
示されるように、設備１は、好ましくは、吸着精製ユニット３の注入口２（又は精製されるガスの供給源２５）をパワープラント１０の注入口１２に接続するバルブ１４が提供されたバイパスライン１３を含む。
【0031】
従って、設備１（具体的には、バイパスライン１３）は、精製される燃料ガスの供給源２５からパワープラント１０に燃料ガスを直接供給できるように構成される。
【0032】
好ましくは、パワープラント１０は、その注入口に導入された燃料ガスの流量及び組成の関数として所定の電力を生成するように構成される。従って、パワープラント１０に供給される燃料ガスの（既知の）組成及び（既知の）量に応じて、パワープラント１０は、所定の量の電力を生成する。
【0033】
吸着精製ユニット３及び冷凍によって炭化水素を分離するためのユニット４は、それらの排出口７、９において、変動し易い組成を有する燃料ガスの所定の流量を生成するように構成される。これらの燃料ガスの流量の総和は、好ましくは、パワープラント１０によって電動駆動されるすべての電気部材１１、５、１７、３によって必要とされる電力の生成に必要な燃焼力より低い燃焼力を有する（通常の又は正常な動作モードで）。
【0034】
すなわち、正常な動作では、パワープラントに供給されるこれらの排出物は、パワープラント１０が設備１に必要なすべての電気を生成するには不十分である。
【0035】
有利な特定の特徴によれば、設備１は、供給源からバイパスライン１３を介して直接得られる燃料ガス流を介して、必要な追加の燃焼力をパワープラント１０に供給するように構成することができる。
【0036】
すなわち、吸着（ＰＴＳＡ）精製ユニット３及び冷凍によって炭化水素を分離するためのユニット４の再生ガス流量は、電力要件を満たすためにパワープラント１０の需要より低い状態のままの有用な量の炭化水素を提供するようにサイズ指定される。そのバランスは、バイパスライン１３によって提供される。
【0037】
従って、ガス液化要件が減少すると（柔軟性）、それに比例して、設備の機器の電力需要及び設備の冷気に対する需要も減少する。精製液化ガスの量と電気消費量との間のこの相関性は、具体的には、上記で言及した「ターボブレイトン」技術を伴う液化装置を使用する際に得られる。他の電気消費部材（冷凍機１１、冷凍機１７、精製ユニット３など）は、液化要件との相関性が低い（例えば、ほぼ一定の）電力供給を必要とし得る。しかし、一般に、設備に必要な総電力に対するそれらの影響は低い。
【0038】
従って、例えば、精製ユニット３（ＰＴＳＡ、ＰＳＡ、ＴＳＡ又は均等物）のシリンダの減圧／再生は、同じ流量の再生ガスをパワープラント１０に提供し続けることになるが、その理由は、この流量が、精製されるガスの流量ではなく、機器のサイズと関係があるためである。
【0039】
精製ユニット４（任意選択の）から得られるガスの流量は、液化されるガスの流量に依存するが、一般に、パワープラント１０に供給されるガスのごく一部を表す。
【0040】
パワープラント１０に必要な追加のガスは、供給源２５から得られ、生成されてユーザに供給される電力を自動的に調整するために、パイロット操作バルブ１４によって調節することができる。
【0041】
このアーキテクチャ及びこの動作により、液化装置のサイクルガスを冷却するためのパワープラント１０によって生成される熱の最大限の回収による設備のエネルギーの全体的な最適化が可能になる。
【0042】
また、このアーキテクチャ及びこの動作により、低減レジームで（すなわち、通常の動作と比べて液化量が低減される際）設備１の性能を維持するために、精製ユニット４の再生ガスの制限も可能になる。
【0043】
これは、特に、パワープラント１０によって生成された潜在的な過度の電力／熱を放出するために利用可能な電力供給網への接続が存在しない際に有利である。
【0044】
図１に見られるように、設備１は、熱を抽出するか又は熱から冷気を生成するように構成された冷凍機２４、１７、１８を含み得る。パワープラント１０は、冷凍機２４に熱を伝達するように構成することができ、冷凍機２４は、少なくとも１つの冷却材ループ１５、１６を介して、冷気を液化装置に移動したり（１５）、液化装置５から熱を回収したり（１６）するために、液化装置５に流体接続することができる。
【0045】
冷凍機２４は、例えば、吸収冷凍機である。
【0046】
ガス吸収冷凍機２４は、熱を抽出するために、通常使用される圧縮機の代わりに、例えば、熱源を使用する。この動作モードは、電力が容易に利用可能ではない際又は事実上ただである熱源が存在する際に有利である。
【0047】
この冷凍機２４は、例えば、２つの圧縮段階の間及び／又は最後の圧縮段階の後に、動作ガス又は液化装置５において液化されるガスを冷却するために、冷気を供給する。
【0048】
図２で描写されるように、吸着精製ユニット３は、いくつか（具体的には、３つ）の吸着機１９を含み、吸着機１９は、並列に装着され、具体的には、加熱及び冷却段階と共に、吸着段階、減圧段階、再生段階を含むサイクルの各々を実行することによって交互に且つ千鳥状に動作する。
【0049】
吸着精製ユニット３は、好ましくは、各吸着機１９の再生段階の間に、ガスが循環機２６（例えば、圧縮機）において圧縮され且つ第１の加熱部材２８によって加熱された状態で、吸着機１９における閉ループ循環を保証するように構成されたバルブが提供された回路を含む。
【0050】
ライン１１９は、その燃焼を目的として再生ガスを放出するために、各吸着機１９をパワープラント１０に接続する。この再生ガスは、バイパスライン１３からのガスに加えられ、パワープラントに供給される。
【0051】
第１の加熱部材２８及び／又は循環機２６は、パワープラント１０によって電動駆動及び給電することができる。
【0052】
吸着精製ユニット３は、各吸着機１９を出る精製ガスを加熱するための第２の部材２７を含み得る。この第２の加熱部材２７もまた、電気であってもよく、パワープラント１０によって電動駆動又は熱供給することができる。
【0053】
再生には、具体的には、外部熱（熱水又は同様のものであり、そのカロリーは、パワープラント１０によって供給することができる）を使用することができる。
【0054】
従って、好ましくは、システムの２つの位置、すなわち、
－ 吸着シリンダを加熱するための閉ループのガス循環回路において（好ましくは、循環機２８の後）、及び、
－ 高温再生の終了に対して純ガスをシリンダに注入する前
において熱入力がある。
－ 吸着シリンダを加熱するための閉ループのガス循環回路において（好ましくは、循環機２８の後）、及び、
－ 高温再生の終了に対して純ガスをシリンダに注入する前
において熱入力がある。
【0055】
図２に示されるように、冷凍によって炭化水素を分離するためのユニット４は、直列に配列された、ガスを冷却するための第１の交換器２０、ガスを冷却するための第２の交換器２１及び気相と液相を分離するための分離容器２２を含む。
【0056】
設備１は、分離容器２２からガスを回収し、液化装置５の注入口にそのガスを移動するためのライン２３を含み得る。分離容器２２からガスを回収するためのこのライン２３からのガスは、冷凍によって炭化水素を精製するためのユニット４からのガスを冷却するために、交換器２１と熱交換するように配置される。
【0057】
従って、本発明は、自律エネルギーによる液化を保証するために、設備の様々な構成モジュールの組合せ及び有利なサイズ指定を行えるようにすることができる。従って、設備は、特に有利には、パワープラント１０が通常の動作の間に必要な電気エネルギーを生成できるようにする一方で、必要な電力が少ない動作の間はこの生成を制限できるように、燃料ガスの流量（排出口７及び／又は９）を調節したり、供給源からの直接の燃料ガスの流量を調節したりする（バルブ１４を介して）。
【0058】
例えば、液化装置５によって液化されるガスの量は、モニタすることができ、具体的には、例えば、液化装置５の最大液化力の１０パーセント（又は５～５０パーセントの他の任意の値）に相当する、非ゼロの最小液化動作構成で制御することができる。設備は、具体的には、吸着精製ユニット３の排出口７において生成される燃料ガスの流量、冷凍によって炭化水素を分離するためのユニット４の排出口９において生成されるガスの流量、及び、供給源２５からパワープラント１０に直接供給される燃料ガスの流量のうちの少なくとも１つの流量を特に低減するように制御することができる。従って、電力需要が高い場合（最大又は通常の液化）は、パワープラント１０は、電力を保証するのに十分な燃料ガスを受け取り、液化要件が低い場合は、パワープラント１０への燃料ガスの供給を低減することによって、電力生成を低下させることができる。この調節は、供給源２５からライン１３を直接通過するガスの量を制御することによって（例えば、バルブ１４を介して）実行することができる。これにより、不要なエネルギー消費を回避することができる。
【0059】
ソースガスの組成は、典型的には、８０％～９９％のＣＨ４、１％～５％のＣＯ２、微量～２０％のＣｎＨｍであり得る。精製ユニット及び分離ユニット４の排出物の排出口７、９のガスの組成は、典型的には、吸着精製ユニット３の排出口７の場合は、５０％～９９％のＣＨ４、５％～５０％のＣＯ２、微量～２０％のＣｎＨｍであり、冷凍によって炭化水素を分離するためのユニット４の排出口９の場合は、５０％～９９％のＣＨ４、微量～２００ｐｐｍのＣＯ２、５％～９０％のＣｎＨｍである。
【図1】
【図2】
【手続補正書】
【提出日】2020-03-03
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
天然ガスを精製して液化するための設備であって、直列に配列された、吸着精製ユニット（３）、冷凍によって炭化水素を分離するためのユニット（４）及び液化装置（５）を含む、設備であり、前記吸着精製ユニット（３）が、天然ガスを主に含むガス源に接続することを意図する注入口（２）と、前記冷凍によって炭化水素を分離するためのユニット（４）の注入口に接続された精製ガス用の第１の排出口（６）と、精製の間に生成された排ガス用の第２の排出口（７）とを含み、前記冷凍によって炭化水素を分離するためのユニット（４）が、前記液化装置（５）の注入口に接続された精製ガス用の第１の排出口（８）と、冷却による精製の間に生成された炭化水素が豊富な排ガス用の第２の排出口（９）とを含む、設備であり、炭化水素の燃焼による熱電併給のためのガス火力パワープラント（１０）を含み、前記パワープラント（１０）が、燃料ガス注入口（１２）を含み、前記燃料ガス注入口（１２）が、前記吸着精製ユニット（３）の前記第２の排出口（７）と、前記１つの冷凍によって炭化水素を分離するためのユニット（４）の前記第２の排出口（９）とに接続される、設備であり、冷凍機（１１）及び前記液化装置（５）のうちの少なくとも１つの電気部材を含み、前記パワープラント１０が、その注入口（１２）に導入された前記炭化水素の燃焼によって生成された電力を前記電気部材（１１、５、１７、３）に供給するために、前記電気部材（１１、５、１７、３）の少なくとも１つに電気的に接続される、設備であり、前記吸着精製ユニット（３）の前記注入口（２）を前記パワープラント（１０）の前記注入口（１２）に接続するバルブ（１４）が提供されたバイパスライン（１３）を含み、前記バイパスライン（１３）が、前記供給源（２５）によって前記パワープラント（１０）に燃料ガスを直接供給できるように構成されることを特徴とする、設備であり、前記パワープラント（１０）が、その注入口に導入された前記燃料ガスの流量及び組成の関数として所定の電力を生成するように構成されることを特徴とする、設備であり、前記吸着精製ユニット（３）及び前記冷凍によって炭化水素を分離するためのユニット（４）が、それらの排出口（７、９）において、変動し易い組成を有する燃料ガスの所定の流量を生成するように構成され、これらの燃料ガスの流量の総和が、前記パワープラント（１０）によって電動駆動されるすべての電気部材（１１、５、１７、３）によって必要とされる前記電力の生成に必要な燃焼力より低い前記燃焼力を有することを特徴とする、設備であり、前記供給源から前記バイパスライン（１３）を介して直接得られる燃料ガス流を介して、必要な追加の燃焼力を前記パワープラント（１０）に供給するように構成されることを特徴とする、設備であり、前記吸着精製ユニット（３）が、いくつかの吸着機（１９）を含み、前記吸着機（１９）が、並列に装着され、具体的には、加熱及び冷却段階と共に、吸着段階、減圧段階、再生段階を含むサイクルの各々を実行することによって交互に且つ千鳥状に動作し、前記吸着精製ユニット（３）が、各吸着機（１９）の再生段階の間に、ガスが循環機（２６）において圧縮され且つ第１の加熱部材（２８）によって加熱された状態で、前記吸着機（１９）における閉ループ循環を保証するように構成されたバルブが提供された回路を含むことを特徴とする、設備。
【請求項2】
熱を抽出するか又は熱から冷水を生成するように構成された冷凍機（２４、１７、１８）を含み、前記パワープラント（１０）が、前記冷凍機（２４）に熱を伝達するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の設備であって、前記冷凍機（２４、１７、１８）が、冷却材ループ（１５、１６）を介して、冷水を前記液化装置に移動したり（１５）、前記液化装置（５）から熱を回収したり（１６）するために、前記液化装置（５）に流体接続されることを特徴とする、設備。
【請求項3】
ガス吸収冷凍機（１４）に組み込まれるか又は前記ガス吸収冷凍機に接続される冷却部材（１７、１８）を含み、前記冷却部材（１７、１８）が、具体的には、前記ガス吸収冷凍機（２４）と熱交換するように配置され、熱交換器（１８）によって冷却される冷却材ループを含むことを特徴とする、請求項２に記載の設備。
【請求項4】
前記第１の加熱部材（２８）及び前記循環機（２６）が、前記パワープラント（１０）、電力供給網及び／又は別の電源によって、電動駆動及び／又は熱供給されることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の設備。
【請求項5】
前記吸着精製ユニット（３）が、各吸着機（１９）を出る前記精製ガスを加熱するための第２の部材（２７）を含むことを特徴とし、前記第２の加熱部材（２７）が、前記パワープラント（１０）によって電動駆動及び／又は熱供給されることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の設備。
【請求項6】
前記冷凍によって炭化水素を分離するためのユニット（４）が、直列に配列された、前記ガスを冷却するための第１の交換器（２０）、前記ガスを冷却するための第２の交換器２１及び気相と液相を分離するための分離容器（２２）を含むことを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の設備。
【請求項7】
前記分離容器からガスを回収し、前記液化装置（５）の前記注入口にそのガスを移動するためのライン（２３）を含むことを特徴とする、請求項６に記載の設備。
【請求項8】
前記分離容器からガスを回収するための前記ライン（２３）からの前記ガスが、前記冷凍によって炭化水素を分離するためのユニット（４）からの前記ガスを冷却するために、交換器（２１）と熱交換するように配置されることを特徴とする、請求項７に記載の設備。
【請求項9】
前記吸着精製ユニット（３）が、いくつかの吸着機（１９）を含み、前記吸着機（１９）が、並列に装着され、具体的には、加熱及び冷却段階と共に、吸着段階、減圧段階、再生段階を含むサイクルの各々を実行することによって交互に且つ千鳥状に動作し、前記吸着精製ユニット（３）が、各吸着機（１９）の再生段階の間に、ガスが循環機（２６）において圧縮され且つ第１の加熱部材（２８）によって加熱された状態で、前記吸着機（１９）における閉ループ循環を保証するように構成されたバルブが提供された回路を含むことを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の設備。
【請求項10】
その燃焼を目的として前記再生のために使用された前記ガスを放出するために、各吸着機を前記パワープラント（１０）に接続するライン（１２９）を含むことを特徴とする、請求項９に記載の設備。
【請求項11】
請求項１～１０のいずれか一項に記載の設備を使用して、天然ガスを精製して液化するための方法であって、吸着精製ユニット（３）の注入口（２）が、天然ガスを主に含むガス源（２５）による供給を受ける、方法であり、－ 前記吸着精製ユニット（３）の排出口を介して、冷凍によって炭化水素を分離するためのユニット（４）の排出口を介して、及び、可能性として前記供給源（２５）から直接、パワープラント（１０）に燃料ガスを供給するステップと、
－ 前記パワープラント（１０）によって電力を生成するステップと、
－ 前記パワープラント（１０）によって生成された前記電力で前記設備の電気部材（１１、５、１７、３）を電動駆動するステップと
を含む、方法。
【請求項12】
前記供給源（２５）から直接得られ、前記パワープラント（１０）に供給される燃料ガスの流量を調節するステップを含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項13】
液化力（すなわち、液化装置（５）によって液化されるガスの量）が、モニタすることができ、具体的には、最大若しくは通常の液化動作構成で、又は、少なくとも１つの低減された（具体的には、非ゼロの）最小液化動作構成（例えば、前記液化装置（５）の最大液化力の１０パーセントに相当する）で、制御することができることを特徴とし、前記低減された液化動作構成では、前記最大又は通常の液化動作構成を基準として、前記吸着精製ユニット（３）の前記排出口（７）において生成される燃料ガスの流量、前記冷凍によって炭化水素を分離するためのユニット（４）の前記排出口（９）において生成されるガスの流量、及び、前記供給源（２５）から前記パワープラント（１０）に直接供給される燃料ガスの流量のうちの少なくとも１つの流量を低減するステップを含むことを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の方法。
【国際調査報告】