特表 2023-528448 ガスストリーム成分除去システムおよび方法

(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】2023-07-04

(54)【発明の名称】ガスストリーム成分除去システムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   F25J 1/00 20060101AFI20230627BHJP

   F25J 3/02 20060101ALI20230627BHJP

   F25J 3/06 20060101ALI20230627BHJP

【ＦＩ】

F25J1/00 B

F25J3/02 B

F25J3/06

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022574388

(86)(22)【出願日】2021-06-02

(85)【翻訳文提出日】2023-01-30

(86)【国際出願番号】 US2021035459

(87)【国際公開番号】W WO2021247713

(87)【国際公開日】2021-12-09

(31)【優先権主張番号】63/034,112

(32)【優先日】2020-06-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】518414306

【氏名又は名称】チャート・エナジー・アンド・ケミカルズ，インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100186613

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100211236

【弁理士】

【氏名又は名称】道下 浩治

(72)【発明者】

【氏名】デュコート，ダグラス・エイ，ジュニア

【テーマコード（参考）】

4D047

【Ｆターム（参考）】

4D047AA10

4D047AB08

4D047BA07

4D047CA19

4D047DA01

4D047DA04

(57)【要約】

ガスストリームから選択成分を除去するためのシステムは、供給ガスストリームを受容して、冷却供給ガスストリームを提供するように構成された第１の冷却通路を含む熱交換器を有する。膨張器は、冷却供給ガスストリームの少なくとも一部を受容する。分離装置は、膨張器から膨張流体ストリームを受容して、膨張流体ストリームを、選択成分を包含する液体ストリームと、精製蒸気温度を有する精製蒸気ストリームと、に分離する。圧縮機は、おおよそ精製蒸気温度で精製蒸気ストリームを受容して、熱交換器に戻される圧縮蒸気ストリームを生成する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガスストリームから選択成分を除去するためのシステムであって、
ａ．供給ガスストリームを受容して、冷却供給ガスストリームを提供するように構成された第１の冷却通路を含む熱交換器と、
ｂ．前記冷却供給ガスストリームの少なくとも一部を受容するように構成された膨張器と、
ｃ．前記膨張器から膨張流体ストリームを受容して、前記膨張流体ストリームを、選択成分を包含する液体ストリームと、精製蒸気温度を有する精製蒸気ストリームと、に分離するように構成された分離装置と、
ｄ．おおよそ前記精製蒸気温度で前記精製蒸気ストリームを受容して、前記熱交換器に戻される圧縮蒸気ストリームを生成するように構成された圧縮機と、
を含む、システム。

【請求項2】

前記圧縮蒸気ストリームを受容するように構成された第２の冷却通路を更に含み、
前記熱交換器は、前記第１および第２の冷却通路を含む単一の主熱交換器を含む、
請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記圧縮蒸気ストリームを受容するように構成された第２の冷却通路を更に含み、
前記熱交換器は、前記第１の冷却通路を含む第１の熱交換器と、前記第２の冷却通路を含む第２の熱交換器と、を含む、
請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記圧縮蒸気ストリームを受容するように構成された第２の冷却通路と、
第３の冷却通路であって、前記第１および第３の冷却通路が、前記供給ガスストリームを受容して、冷却供給ガスストリームを前記膨張器に提供するように、前記第１の冷却通路に平行に配置された第３の冷却通路と、
第４の冷却通路であって、前記第２および第４の冷却通路が、前記圧縮蒸気ストリームを受容するように、前記第２の冷却通路に平行に配置された第４の冷却通路と、
を更に含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記第１および第２の冷却通路は、第１の熱交換器内にあり、
前記第３および第４の冷却通路は、第２の熱交換器内にある、
請求項４に記載のシステム。

【請求項6】

前記圧縮機から圧縮蒸気を受容して、前記熱交換器に調整圧縮蒸気を向けるように構成された調整熱交換器を更に含む、
請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記熱交換器第１の冷却通路から前記冷却供給ガスストリームを受容するように構成された吸引ドラムを更に含み、
前記吸引ドラムは、前記冷却供給ガスストリームの少なくとも一部を前記膨張器に向けるように構成された吸引ドラム蒸気出口を有する、
請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

前記吸引ドラムは、吸引ドラム液体出口を有し、
前記分離装置に流体ストリームを向けるように構成された液体ドレン配管を更に含む、
請求項７に記載のシステム。

【請求項9】

前記液体ドレン配管は、ドレン弁を含む、
請求項８に記載のシステム。

【請求項10】

前記膨張器は、膨張タービンである、
請求項１に記載のシステム。

【請求項11】

前記圧縮機は、前記膨張タービンによって動力供給される、
請求項１０に記載のシステム。

【請求項12】

前記圧縮機は、前記膨張タービンおよびモータによって動力供給される、
請求項１１に記載のシステム。

【請求項13】

前記膨張器は、モータによって動力供給される、
請求項１に記載のシステム。

【請求項14】

前記分離装置は、分離セクションおよびストリッピングセクションを有する分離カラムを含み、
前記分離セクションは、前記膨張器から前記膨張流体ストリームを受容して、前記ストリッピングセクションに流体を向けて、前記圧縮機に前記精製蒸気ストリームを向けるように構成され、前記汚染液体ストリームは、前記ストリッピングセクションから出、
前記供給ガスストリームの一部を受容して、ストリッピングガスとしての使用のために前記ストリッピングセクションに前記供給ガスストリームの前記一部を向けるように構成されたストリッピングガス配管を更に含む、
請求項１に記載のシステム。

【請求項15】

前記ストリッピングガス配管は、前記熱交換器の前記第１の冷却通路から流体を受容するように構成された入口を含む、
請求項１４に記載のシステム。

【請求項16】

前記熱交換器第１の冷却通路から前記冷却供給ガスストリームを受容するように構成された吸引ドラムを更に含み、
前記吸引ドラムは、
前記冷却供給ガスストリームの少なくとも一部を前記膨張器に向けるように構成された吸引ドラム蒸気出口と、
流体ストリームを前記ストリッピングセクションに向けるように構成された吸引ドラム液体出口と、
を有する、請求項１４に記載のシステム。

【請求項17】

前記分離装置は、分離セクションおよびストリッピングセクションを有する分離カラムを含み、
前記分離セクションは、前記膨張器から前記膨張流体ストリームを受容して、前記ストリッピングセクションに流体を向けて、前記圧縮機に前記精製蒸気ストリームを向けるように構成され、
前記選択成分を包含する前記液体ストリームは、前記ストリッピングセクションから出、
リボイラ液体ストリームを少なくとも部分的に気化させるために前記ストリッピングセクションから前記リボイラ液体ストリームを受容して、結果得られるストリッピングガスストリームを前記ストリッピングセクションに向けるように構成されたリボイラ熱交換器を更に含む、
請求項１に記載のシステム。

【請求項18】

前記供給ガスストリームの一部を受容して、前記供給ガスストリームの前記一部を前記リボイラ熱交換器に向けるように構成されたテイクオフガス配管を更に含み、
前記供給ガスストリームの前記一部は、前記リボイラ液体ストリームが加温されて気化される際に冷却され、
前記リボイラ熱交換器は、前記供給ガスストリームの冷却された前記一部の少なくとも一部を前記膨張器に向けるように構成される、
請求項１７に記載のシステム。

【請求項19】

前記圧縮蒸気ストリームを受容するように構成された第２の冷却通路を更に含み、
前記第１および第２の冷却通路は、平行な配置で前記熱交換器の内部に位置付けされる、
請求項１に記載のシステム。

【請求項20】

前記熱交換器は、高温端部および低温端部を含み、
前記第２の冷却通路は、前記熱交換器の前記高温端部および低温端部の双方を少なくとも部分的に通過する高圧経路を形成し、
前記第１の冷却通路は、前記熱交換器の前記高温端部の少なくとも一部を通過する、
請求項１９に記載のシステム。

【請求項21】

前記圧縮機から圧縮蒸気を受容して、調整された圧縮蒸気を前記高圧経路に向けるように構成された調整熱交換器を更に含む、
請求項２０に記載のシステム。

【請求項22】

供給ガスを液化するためのシステムであって、
ａ．第１の冷却通路および第２の冷却通路を有し、前記第１の冷却通路が、冷却供給ガスストリームが形成されるように供給ガスストリームを受容するように構成されている、熱交換器と、
ｂ．前記熱交換器と連通して、前記第１および第２の冷却通路を冷却するように構成されている、混合冷媒圧縮システムと、
ｃ．前記第２の冷却通路の出口に接続された液化ガス出口配管と、
ｄ．前記第１の冷却通路から前記冷却供給ガスストリームの少なくとも一部を受容するように構成された膨張器と、
ｅ．前記膨張器から膨張流体ストリームを受容して、前記膨張流体ストリームを、選択成分を包含する液体ストリームと、精製蒸気温度を有する精製蒸気ストリームと、に分離するように構成された分離装置と、
ｆ．おおよそ前記精製蒸気温度で前記精製蒸気ストリームを受容して、圧縮蒸気ストリームを生成するように構成された圧縮機と、
ｇ．前記圧縮蒸気ストリームを受容および液化するように構成された前記第２の冷却通路と、
を含む、システム。

【請求項23】

前記熱交換器は、前記第１および第２の冷却通路を含む単一の主熱交換器を含む、
請求項２２に記載のシステム。

【請求項24】

前記熱交換器は、
前記第１の冷却通路を含む第１の熱交換器と、
前記第２の冷却通路を含む第２の熱交換器と、
を含む、請求項２２に記載のシステム。

【請求項25】

第３の冷却通路であって、前記第１および第３の冷却通路が、前記供給ガスストリームを受容して、冷却供給ガスストリームを前記膨張器に提供するように、前記第１の冷却通路に平行に配置された第３の冷却通路と、
第４の冷却通路であって、前記第２および第４の冷却通路が、前記圧縮蒸気ストリームを受容および液化するように、前記第２の冷却通路に平行に配置された第４の冷却通路と、
を更に含む、請求項２２に記載のシステム。

【請求項26】

前記第１および第２の冷却通路は、第１の熱交換器内にあり、
前記第３および第４の冷却通路は、第２の熱交換器内にある、
請求項２５に記載のシステム。

【請求項27】

前記圧縮機から圧縮蒸気を受容して、前記熱交換器に調整圧縮蒸気を向けるように構成された調整熱交換器を更に含む、
請求項２２に記載のシステム。

【請求項28】

前記熱交換器第１の冷却通路から前記冷却供給ガスストリームを受容するように構成された吸引ドラムを更に含み、
前記吸引ドラムは、前記冷却供給ガスストリームの少なくとも一部を前記膨張器に向けるように構成された吸引ドラム蒸気出口を有する、
請求項２２に記載のシステム。

【請求項29】

前記吸引ドラムは、吸引ドラム液体出口を有し、
前記分離装置に流体ストリームを向けるように構成された液体ドレン配管を更に含む、
請求項２８に記載のシステム。

【請求項30】

前記液体ドレン配管は、ドレン弁を含む、
請求項２９に記載のシステム。

【請求項31】

前記膨張器は、膨張タービンである、
請求項２２に記載のシステム。

【請求項32】

前記圧縮機は、前記膨張タービンによって動力供給される、
請求項３１に記載のシステム。

【請求項33】

前記圧縮機は、前記膨張タービンおよびモータによって動力供給される、
請求項３１に記載のシステム。

【請求項34】

前記圧縮機は、モータによって動力供給される、
請求項２２に記載のシステム。

【請求項35】

前記分離装置は、分離セクションおよびストリッピングセクションを有する分離カラムを含み、
前記分離セクションは、前記膨張器から前記膨張流体ストリームを受容して、前記ストリッピングセクションに流体を向けて、前記圧縮機に前記精製蒸気ストリームを向けるように構成され、
選択成分を包含する前記液体ストリームは、前記ストリッピングセクションから出、
前記供給ガスストリームの一部を受容して、ストリッピングガスとしての使用のために前記ストリッピングセクションに前記供給ガスストリームの前記一部を向けるように構成されたストリッピングガス配管を更に含む、
請求項２２に記載のシステム。

【請求項36】

前記ストリッピングガス配管は、前記熱交換器の前記第１の冷却通路から流体を受容するように構成された入口を含む、
請求項３５に記載のシステム。

【請求項37】

前記熱交換器第１の冷却通路から前記冷却供給ガスストリームを受容するように構成された吸引ドラムを更に含み、
前記吸引ドラムは、
前記冷却供給ガスストリームの少なくとも一部を前記膨張器に向けるように構成された吸引ドラム蒸気出口と、
流体ストリームを前記ストリッピングセクションに向けるように構成された吸引ドラム液体出口と、
を有する、
請求項３５に記載のシステム。

【請求項38】

前記分離装置は、分離セクションおよびストリッピングセクションを有する分離カラムを含み、
前記分離セクションは、前記膨張器から前記膨張流体ストリームを受容して、前記ストリッピングセクションに流体を向けて、前記圧縮機に前記精製蒸気ストリームを向けるように構成され、
成分を包含する前記液体ストリームは、前記ストリッピングセクションから出、
リボイラ液体ストリームを加温して少なくとも部分的に気化させるために前記ストリッピングセクションから前記リボイラ液体ストリームを受容して、結果得られるストリッピングガスストリームを前記ストリッピングセクションに向けるように構成されたリボイラ熱交換器を更に含む、
請求項２２に記載のシステム。

【請求項39】

前記供給ガスストリームの一部を受容して、前記供給ガスストリームの前記一部を前記リボイラ熱交換器に向けるように構成されたテイクオフガス配管を更に含み、
前記供給ガスストリームの前記一部は、前記リボイラ液体ストリームが加温されて部分的に気化される際に冷却され、
前記リボイラ熱交換器は、前記供給ガスストリームの冷却された前記一部の少なくとも一部を前記膨張器に向けるように構成される、
請求項３８に記載のシステム。

【請求項40】

前記熱交換器は、高温端部および低温端部を含み、
前記第２の冷却通路は、前記熱交換器の前記高温端部および低温端部の双方を少なくとも部分的に通過する高圧経路を形成し、
前記第１の冷却通路は、前記熱交換器の前記高温端部の少なくとも一部を通過する、
請求項２２に記載のシステム。

【請求項41】

前記圧縮機から圧縮蒸気を受容して、調整された圧縮蒸気を前記高圧経路に向けるように構成された調整熱交換器を更に含む、
請求項４０に記載のシステム。

【請求項42】

ガスストリームから選択成分を除去するための方法であって、
ａ．冷却供給ガスストリームを提供するために供給ガスストリームを冷却するステップと、
ｂ．膨張ガスストリームを提供するために前記冷却供給ガスストリームを膨張させるステップと、
ｃ．前記膨張ガスストリームを、選択成分を包含する液体ストリームと、精製蒸気温度を有する精製蒸気ストリームと、に分離するステップと、
ｄ．圧縮蒸気ストリームを提供するためにおおよそ前記精製蒸気温度で前記精製蒸気ストリームを受容後に前記精製蒸気ストリームを圧縮するステップと、
を含む、方法。

【請求項43】

前記ガスストリームは、天然ガスストリームである、
請求項４２に記載の方法。

【請求項44】

ガス供給ストリームを液化する方法であって、
ａ．冷却供給ガスストリームを提供するためにガス供給ガスストリームを冷却するステップと、
ｂ．膨張ガスストリームを提供するために前記冷却供給ガスストリームを膨張させるステップと、
ｃ．前記膨張ガスストリームを、選択成分を包含する液体ストリームと、精製蒸気温度を有する精製蒸気ストリームと、に分離するステップと、
ｄ．圧縮蒸気を提供するためにおおよそ前記精製蒸気温度で前記精製蒸気ストリームを受容後に前記精製蒸気ストリームを圧縮するステップと、
ｅ．液化したガスストリームを形成するために前記圧縮蒸気ストリームを冷却するステップと、
を含む、方法。

【請求項45】

前記ガスストリームは、天然ガスストリームである、
請求項４４に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

優先権の主張
[0001]この出願は、２０２０年６月３日に出願された米国仮出願第６３／０３４，１１２号の利益を主張し、それの内容は、ここに参照によって組み込まれる。

【0002】

[0002]本発明は、概して、ガスを冷却または液化するためのシステムおよび方法に関し、より詳細には、選択した成分をそのようなガスから除去するためのシステムおよび方法に関する。

【背景技術】

【0003】

[0003]天然ガスは、多くの場合、貯蔵、使用および輸送用に圧力下で液化される。液化に起因する体積の減少は、より実用的且つ経済的な設計の容器が使用されるのを可能にする。

【0004】

[0004]天然ガスは、典型的には、掘削作業や類似作業を介して地下貯蔵所から得られる。結果得られる天然ガスストリームは、本来はメタンであるが、重炭化水素（例えば、ブタン、エタン、ペンタンおよびプロパン、ベンゼン、キシレン、ヘプタン、オクタンおよび重成分を含む）、二酸化炭素、水素、窒素および水などの成分を含むこともある。

【0005】

[0005]液化は、典型的には、１つまたは複数の熱交換器における１つまたは複数の冷凍サイクルによって間接熱交換を介して天然ガスを冷却することによって達成される。重炭化水素などの成分が液化中にガスストリームに存在する場合、そのような成分は、液化熱交換器の作業をフリーズおよび毀損させることがある。また、生成物として成分を回収することが望ましいこともある。加えて、高めの純度の液化天然ガスは、燃料として燃焼されるときに、二酸化炭素などの温室効果ガスを少なめに作り出す。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

[0006]本主題のいくつかの態様が存在し、それらは下で説明および権利請求される方法、装置およびシステムにおいて別個にまたは一緒に具体化できる。これらの態様は、単独で、または、本明細書で説明される主題の他の態様との組合せで、採用されてもよく、これらの態様の説明は、これらの態様の別個の使用、或いは、そのような態様の別個のまたは種々の組合せでの主張を、除外することを互いに意図されておらず、本明細書に添付された特許請求の範囲に記載されている通りである。

【0007】

[0007]１つの態様において、ガスストリームから選択成分を除去するためのシステムは、供給ガスストリームを受容して、冷却供給ガスストリームを提供するように構成された第１の冷却通路を有する熱交換器を含む。膨張器は、冷却供給ガスストリームの少なくとも一部を受容するように構成される。分離装置は、膨張器から膨張流体ストリームを受容して、膨張流体ストリームを、選択成分を包含する液体ストリームと、精製蒸気温度を有する精製蒸気ストリームと、に分離するように構成される。圧縮機は、おおよそ精製蒸気温度で精製蒸気ストリームを受容して、熱交換器に戻される圧縮蒸気ストリームを生成するように構成される。

【0008】

[0008]別の態様において、供給ガスを液化するためのシステムは、第１の冷却通路および第２の冷却通路を有する熱交換器を含む。第１の冷却通路は、冷却供給ガスストリームが形成されるように供給ガスストリームを受容するように構成される。混合冷媒圧縮システムは、熱交換器と連通して、第１および第２の冷却通路を冷却するように構成される。液化ガス出口配管は、第２の冷却通路の出口に接続される。膨張器は、第１の冷却通路から冷却供給ガスストリームの少なくとも一部を受容するように構成される。分離装置は、膨張器から膨張流体ストリームを受容して、膨張流体ストリームを、選択成分を包含する液体ストリームと、精製蒸気温度を有する精製蒸気ストリームと、に分離するように構成される。圧縮機は、おおよそ精製蒸気温度で精製蒸気ストリームを受容して、圧縮蒸気ストリームを生成するように構成される。第２の冷却通路は、圧縮蒸気ストリームを受容および液化するように構成される。

【0009】

[0009]更に別の態様において、プロセスは、ガスストリームから選択成分を除去するために設けられ、冷却供給ガスストリームを提供するために供給ガスストリームを冷却するステップと、膨張ガスストリームを提供するために冷却供給ガスストリームを膨張させるステップと、膨張ガスストリームを、選択成分を包含する液体ストリームと、精製蒸気温度を有する精製蒸気ストリームと、に分離するステップと、圧縮蒸気ストリームを提供するために精製蒸気ストリームを圧縮するステップと、を含む。

【0010】

[0010]また別の態様において、ガス供給ストリームを液化する方法は、冷却供給ガスストリームを提供するためにガス供給ガスストリームを冷却するステップと、膨張ガスストリームを提供するために冷却供給ガスストリームを膨張させるステップと、膨張ガスストリームを、選択成分を包含する液体ストリームと、精製蒸気温度を有する精製蒸気ストリームと、に分離するステップと、圧縮蒸気ストリームを提供するために精製蒸気ストリームを圧縮するステップと、液化したガスストリームを形成するために圧縮蒸気ストリームを冷却するステップと、を含む。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】[0011]本開示のシステムの第１の実施形態を例証するプロセス流れ概略図である。

【図2】[0012]本開示のシステムの第２の実施形態を例証するプロセス流れ概略図である。

【図3】[0013]本開示のシステムの第３の実施形態を例証するプロセス流れ概略図である。

【図4】[0014]本開示のシステムの第４の実施形態を例証するプロセス流れ概略図である。

【図5】[0015]本開示のシステムの第５の実施形態を例証するプロセス流れ概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

[0016]混合冷媒液化システムおよび方法は、本開示の成分除去システムの実施形態を含んでおり、図１～５に例証されている。留意すべきことは、実施形態が、凍結成分を除去して、液化天然ガスを生成するために天然ガスを液化するためのシステムの観点から、例証されて下で説明されているが、本開示の技術が、他のタイプのガスを液化または冷却するシステムと共に使用できる、ということである。加えて、本開示の技術は、最終の所望の液化天然ガスまたは他の生成物温度よりも温かいが、ガスストリームの入口温度よりも冷たい温度で、凍結または凝縮する任意の選択した成分の分離を実行するために使用できる。

【0013】

[0017]図１を参照すると、システムは、本開示の成分除去システムの実施形態を含んでおり、１０で全体が示されている。システムは、１４で全体が示された液化システムに統合された１２で全体が示された選択成分除去システムを含む。基本液化システムは、混合冷媒圧縮機システムを含んでおり、単なる例として、共通所有のＧｕｓｈａｎａｓらの米国特許第９，４４１，８７７号またはＤｕｃｏｔｅ， Ｊｒ． ｅｌ．の米国特許第１０，４８０，８５１号に説明されているとおりであってよく、それらの個々の内容は、ここに参照によって組み込まれる。

【0014】

[0018]全体として、図１を参照すると、システムは、マルチストリーム主熱交換器を含んでおり、それは１６で全体が示され、高温端部１８および低温端部２０を有する。熱交換器は、高圧天然ガス供給ストリーム２２を受容し、それは冷却ストリームとの熱交換を介した熱の除去を介して主熱交換器内で冷却され液化される。その結果として、液化天然ガス（ＬＮＧ）の生成物ストリーム２４が生成される。熱交換器のマルチストリーム設計は、単一の熱交換器の中へのいくつかのストリームの便利でエネルギ効率の良い統合を可能にする。適切な熱交換器は、ろう付けアルミニウム熱交換器（ＢＡＨＸ）などであり、ジョージア州ボールグラウンドのＣｈａｒｔ Ｅｎｅｒｇｙ ＆ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ， Ｉｎｃ．から購入できる。プレート・アンド・フィン・マルチストリーム熱交換器は、Ｃｈａｒｔ Ｅｎｅｒｇｙ ＆ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ， Ｉｎｃ．から入手可能であり、物理的にコンパクトであるという更なる利点を提供する。

【0015】

[0019]代替的な設計およびタイプの熱交換器は、図１に１６で例証されたＢＡＨＸのために代用できる。

【0016】

[0020]図１のシステムは、熱交換器１６を含んでおり、当技術分野で知られている他のガス処理オプションを実行するように構成できる。これらの処理オプションは、ガスストリームが１回または複数回、熱交換器から出るおよび再度入ることを要求でき、また、更に詳細に下で説明されるように、選択成分除去および天然ガス液体回収を含むことができる。

【0017】

[0021]熱の除去は、２６で全体が示された混合冷媒圧縮機システムを使用して処理および再調整される混合冷媒を使用する熱交換器において果たされる。混合冷媒圧縮機システムは、高圧アキュムレータ３２を含んでおり、最後の圧縮および冷却サイクルの後に混合冷媒（ＭＲ）混合相ストリーム３４を受容および分離する。アキュムレータドラム３２が例証されているが、代替的な分離装置は、使用でき、それらに限定されないが、別のタイプの器、サイクロン分離器、蒸留ユニット、コアレッシング分離器またはメッシュ若しくはベーンタイプのミスト排除器を含む。高圧蒸気冷媒ストリーム３６は、アキュムレータ３２の蒸気出口を出て、熱交換器１６の高温端部１８まで移動する。

【0018】

[0022]高圧液体冷媒ストリーム３８は、アキュムレータ３２の液体出口から出て、熱交換器の高温端まで同じく移動する。熱交換器内での冷却後に、混合相ストリーム４０として中間温度スタンドパイプ４２まで移動する。

【0019】

[0023]アキュムレータ３２からの高圧蒸気ストリーム３６が熱交換器１６で冷却された後、混合相ストリーム４４は、低温蒸気分離器４６まで流れる。結果得られる蒸気冷媒ストリーム４８は、分離器４６の蒸気出口から出て、熱交換器１６内での冷却後に、混合相ストリーム５４として低温度スタンドパイプ５２まで移動する。蒸気および液体ストリーム５６、５８は、低温度スタンドパイプ５２から出て、熱交換器１６の低温端部２０において一次冷却通路６２の中に流れ込む。

【0020】

[0024]気化した混合冷媒ストリーム６３は、熱交換器の高温端１８から出て、任意選択の吸引ドラム６５を通過した後、初期圧縮および冷却サイクルの圧縮機の入口に向けられる。

【0021】

[0025]液体ストリーム６４は、低温蒸気分離器４６から出て、熱交換器１６内で冷却され、混合相ストリーム６６として熱交換器から出る。混合相ストリーム６６は、中間温度スタンドパイプ４２に向けられ、アキュムレータ３２の液体出口からの混合相ストリーム４０と組み合わされる。蒸気および液体ストリーム７２、７４は、例証されたように、中間温度スタンドパイプから出て、一次冷却通路６２の中に流れ込む。

【0022】

[0026]段間分離装置７６は、初期圧縮および冷却サイクルの後に混合冷媒混合相ストリーム７８を受容および分離する。分離ドラム７６が例証されているが、代替的な分離装置は、使用でき、それらに限定されないが、別のタイプの器、サイクロン分離器、蒸留ユニット、コアレッシング分離器またはメッシュ若しくはベーンタイプのミスト排除器を含む。液体ストリーム８２は、段間分離装置の液体出口から出て、熱交換器１６内で冷却され、結果得られるストリーム８４は、膨張されて一次冷却通路６２に向けられる。蒸気ストリーム８５は、段間分離装置の蒸気出口を出て、圧縮システムの最後の圧縮および冷却サイクルまで移動する。システムの代替的な実施形態において、段間分離装置は、蒸気出口だけを含むことができ、或いは、完全になくすこともできる。

【0023】

[0027]本開示に従って、成分除去システム１２は、冷却ガス供給ストリーム８６を受容し、それは主熱交換器１６の第１の冷却通路８８ａ内の供給ガスストリーム２２を冷却することによって生成される。

【0024】

[0028]冷却供給ガスストリーム８６は、主熱交換器１６からの引き出し後に、任意選択の吸引ドラム９２に向けられる。吸引ドラムからの蒸気ストリーム９４は、膨張器９６まで移動し、それは膨張タービンであることが好ましく、従って、ガスストリーム圧力は、臨界圧力より下に低下する。これは、主熱交換器内で凍結することになる成分および／または凝縮することになる他の成分が、混合相ストリーム９８が形成されるように凝縮するのを引き起こす。この混合相ストリーム９８は、分離装置１０２まで移動して、そこにおいて、液体ストリーム１０４は、凝縮凍結成分および他の選択成分を含んでおり、底部から引き出される。

【0025】

[0029]膨張タービンは、膨張器９６として例証されているが、代替的な膨張装置は、それらに限定されないが、膨張弁またはオリフィスを含んでおり、使用することができる。

【0026】

[0030]吸引ドラム９２内に収集された任意の液体は、分離装置に移動する混合相ストリーム９８に向けられることがあり、液体ドレン配管１０８内のドレン弁１０６を開くことによって、吸引ドラムの底部から出る。これは、膨張器９６への潜在的な損傷を防止する。代替的に、吸引ドラムからの液体は、弁１０６を出た後、分離装置１０２の中に直接入ることができる。

【0027】

[0031]上で示されたように、吸引ドラム９２は、斯くして、液体配管１０８およびドレン弁１０６は、任意選択であり、斯くして膨張器９６の入口に直接ルート送りされる主熱交換器から引き出される供給ストリームについて省略できる。或いは、代替的な実施形態において、膨張器９６の入口にルート送りされるストリームは、僅かに加熱されてもよく（熱交換器１６または専用の熱交換器の一部を貫く通路によるなど）、ストリーム内または供給ガスの高温ガスバイパス内の任意の液体を気化させる。

【0028】

[0032]精製されたメタンリッチ蒸気ストリーム１１２は、精製蒸気温度で分離装置１０２の上部から出て、圧縮機１１４に向けられ、それには（膨張器がタービンであるシステムのバージョンにおける）膨張器９６またはモータ１１５或いは両者の組合せによって動力供給できる。圧縮機に動力供給するための膨張器の使用は、膨張器によって受容される高圧ガスストリームからエネルギを回収する。

【0029】

[0033]液化のために熱交換器に戻るストリームの最適効率のための理想的な圧力（「戻り圧力」）は、熱交換器通路８８ａを出る吸引ドラムまたはストリームの温度に殆ど等しい温度（「戻り温度」）に対応する圧力である。蒸気ストリーム１１２を精製蒸気温度で（即ち、分離装置１０２から圧縮機入口まで流れる際の精製蒸気ストリームの潜在的な偶発的加温に起因するおおよそ精製蒸気温度で）受容することによって、圧縮機１１４は、蒸気ストリーム１１２をより高い圧力および温度まで「低温圧縮」し、圧縮ストリームの温度は、吸引ドラム９２内の蒸気の温度または主熱交換器から引き出された冷却ガスストリーム８６の温度とおおよそ等しいかまたはそれより僅かに下である。圧縮機から出る蒸気ストリーム１１８の戻り温度は、理想的には、吸引ドラム９２（またはストリーム８６）内のガスの温度の近くかまたはそれより下であり、その理由は、システムが圧縮機１１４の中への進入に先立って分離装置１０２を出る蒸気を加熱しないからである。そのうえ、低温蒸気を圧縮機１１４に入れることによって、圧縮機から出る蒸気の圧力は、高めであり、温度は、分離装置１０２からの蒸気が（同じ圧縮機動力レベルのために）圧縮機の中への進入に先立って加熱された場合よりも低い。その結果として、所与レベルの液化天然ガス生成に必要とされる冷凍力は、低下するか、或いは、逆に、高めの液化天然ガス生成は、冷凍力が固定されている場合に得られる。圧縮蒸気ストリーム１１８は、ＬＮＧ生成物ストリーム２４が生成されるように、液化される戻り圧力および戻り温度で、熱交換器１６の第２の冷却通路８８ｂに戻される。

【0030】

[0034]図１の第１および第２の冷却通路８８ａおよび８８ｂは、単一の熱交換器１６の一部として例証されているが、代替的な実施形態において、通路８８ａおよび８８ｂは、直列に配置される別個の熱交換器に組み込むことができる。加えて、通路８８ａに平行に延びる通路は、同じかまたは追加の熱交換器内に形成できる。同じことは、通路８８ｂ（および残りの実施形態における通路８８ａおよび８８ｂに対応する通路）についても妥当する。

【0031】

[0035]示されたプロセスは、天然ガス液化プロセスのためのものであり、しかるに、１２で例証されたシステムおよびプロセスは、任意の他のプロセスと共に使用でき、低めの圧力および温度で到来供給ガスの少なくとも一部を分離することを要求し、高めの圧力で供給ガスを戻すことから利益を得る。

【0032】

[0036]図２に例証されたように、図１の成分除去システム１２は、１１６で全体が示されたコイル巻熱交換器（ＣＷＨＸ）を使用する液化プロセスの一部として実装できる。そのような熱交換器は、当技術分野でよく知られており、単なる例として、アイルランドのＬｉｎｄｅ ｐｉｃ ｏｆ Ｄｕｂｌｉｎ、または、ペンシルベニア州アレンタウンのＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ， Ｉｎｃ．から購入できる。

【0033】

[0037]図２に例証されたように、熱交換器１１６は、高圧天然ガス供給ストリーム１２２を受容し、それは冷却ストリームとの熱交換を介した熱の除去を介して主熱交換器内で冷却され液化される。その結果として、液化天然ガス（ＬＮＧ）の生成物ストリーム１２４が生成される。

【0034】

[0038]圧縮システムは、熱交換器１１６に対して、混合冷媒ストリームを提供し、また、そこから混合冷媒ストリーム１２８を受容し、図１の圧縮システム２６と同じ様式で混合冷媒を調整する。

【0035】

[0039]当技術分野で知られているように、ＣＷＨＸ熱交換器１１６は、調整された混合冷媒ストリーム１３４、１３６、１３８および１４０を受容するシェル１３２を含む。混合冷媒ストリーム１３４は、低温蒸気分離器１４４からの蒸気ストリーム１４２を冷却して膨張させることによって形成される。混合冷媒ストリーム１３６は、低温蒸気分離器１４４からの液体ストリーム１４６を冷却して膨張させることによって形成される。混合冷媒ストリーム１３８は、高圧アキュムレータ１５２からの液体ストリーム１４８を冷却して膨張させることによって形成される。混合冷媒ストリーム１４０は、段間分離装置１５６から液体ストリーム１５４を冷却して膨張させることによって形成される。

【0036】

[0040]熱交換器１１６の冷却通路１８８ａおよび１８８ｂと、混合冷媒を冷却するために使用される通路とは、コアまたはマンドレルに巻き付けられて熱交換器のシェル１３２内に配置された管束によって形成される。その結果として、管束の外側表面は、シェルに入る混合冷媒ストリーム１３４、１３６、１３８および１４０に曝露される。

【0037】

[0041]図１のシステムおよびプロセスと同様に、成分除去システム１２は、冷却ガス供給ストリーム１８６を受容し、それは主熱交換器１１６の第１の冷却通路１８８ａ内の供給ガスストリーム１２２を冷却することによって生成される。冷却ガス供給ストリーム１８６は、図１を参照して上で説明されたと同じ様式で成分除去システム１２内で処理され、圧縮蒸気ストリーム１９０は、ＬＮＧ生成物ストリーム１２４が生成されるように液化されるために熱交換器１１６の第２の冷却通路１８８ｂに戻される。

【0038】

[0042]成分除去システムの代替的な実施形態は、図３において２００で全体が示されている。液化システム１４は、図１に例証されたと同じ様式で動作し、それ故に、第１および第２の冷却通路８８ａおよび８８ｂを含む主熱交換器１６を同じく含む。

【0039】

[0043]下で解説されるように、図３の成分除去システム２００は、光成分がＬＮＧ生成物ストリームに追加されるように、凍結成分および他の選択成分から光成分を除去するためにストリッピングガスを使用する。

【0040】

[0044]図３を参照すると、先の実施形態におけるように、天然ガス供給ストリーム２０２は、冷却ストリームとの熱交換を介した熱の除去を介して主熱交換器１６内で冷却され液化される。その結果として、液化天然ガス（ＬＮＧ）の生成物ストリーム２０４が生成される。

【0041】

[0045]成分除去システム２００は、冷却ガス供給ストリーム２０６を受容し、それは主熱交換器１６の第１の冷却通路８８ａ内の供給ガスストリーム２０２を冷却することによって生成される。

【0042】

[0046]冷却供給ガスストリーム２０６は、主熱交換器１６からの引き出し後に、任意選択の吸引ドラム２０８に向けられる。吸引ドラムからの蒸気ストリーム２１０は、膨張器２１２まで移動し、それは膨張タービンであることが好ましく、従って、ガスストリーム圧力は、臨界圧力より下に低下する。これは、主熱交換器内で凍結することになる成分および／または凝縮することになる他の選択成分が、混合相ストリーム２１４が形成されるように凝縮するのを引き起こす。膨張タービンは、膨張器２１２として例証されているが、代替的な膨張装置は、それらに限定されないが、膨張弁またはオリフィスを含んでおり、使用することができる。

【0043】

[0047]この混合相ストリーム２１４は、２１６で全体が示された分離カラムまで移動する。カラム２１６は、分離セクション２１８およびストリッピングセクション２２０を含む。当技術分野で知られているように、ストリッピングセクション２２０は、メッシュパッド、トレイ、パッキンおよび類似の構成要素を含むことができる。

【0044】

[0048]混合相ストリーム２１４は、カラムの分離セクション２１８に入り、蒸気部分と液体部分とに分離される。液体部分は、直接、および／または、例えば、分配配管２２４および分配装置２２６を含む内側若しくは外側分配装置を通して、ストリッピングセクション２２０の中に流下する。

【0045】

[0049]ストリッピングガスは、ストリッピングガス配管２２８を通して提供され、弁２３０の制御下で、供給ガスストリーム２０２の一部をストリッピングセクション２２０の底部に向ける。代替的に、ストリッピングガスは、低めの温度でストリーム８８ａから引き出すことができる。

【0046】

[0050]液体ストリーム２３２は、凝縮凍結成分および他の選択成分を包含し、カラム２１６の底部から引き出される。

【0047】

[0051]吸引ドラム２０８内に収集された任意の液体は、カラム２１６のストリッピングセクション２２０に向けられることがあり、液体配管２３４内のドレン弁２３６を開くことによって、吸引ドラムの底部から出る。これは、膨張器２１２への潜在的な損傷を防止する。

【0048】

[0052]吸引ドラム２０８は、斯くして、液体配管２３４およびドレン弁２３６は、任意選択であり、斯くして膨張器２１２の入口に直接ルート送りされる主熱交換器から引き出される供給ストリームについて省略できる。

【0049】

[0053]精製されたメタンリッチ蒸気ストリーム２３８は、分離カラム２１６の上部から出て、圧縮機２４２に向けられ、それには（膨張器がタービンであるシステムのバージョンにおける）膨張器２１２またはモータ２４４或いは両者の組合せによって動力供給できる。蒸気ストリームを分離装置の温度で受容することによって、圧縮機２４２は、蒸気ストリーム２３８をより高い圧力および温度まで「低温圧縮」し、圧縮ガスストリームの温度は、理想的には、吸引ドラム２０８内の蒸気の温度または主熱交換器から引き出された冷却ガスストリーム２０６の温度とおおよそ等しいかまたはそれより僅かに下である。圧縮機から出る蒸気ストリーム２４６の出口温度は、吸引ドラム２０８（またはストリーム２０６）内のガスの温度の近くかまたはそれより下であり、その理由は、システムが圧縮機２４２の中への進入に先立って分離カラム２１６を出る蒸気を加熱しないからである。そのうえ、低温蒸気を圧縮機２４２に入れることによって、圧縮機から出る蒸気の圧力は、分離カラム２１６からの蒸気が（同じ圧縮機動力レベルのために）圧縮機の中への進入に先立って加熱された場合よりも高い。その結果として、所与レベルの液化天然ガス生成に必要とされる冷凍力は、低下するか、或いは、逆に、高めの液化天然ガス生成は、冷凍力が固定されている場合に得られる。圧縮蒸気ストリーム２４６は、ＬＮＧ生成物ストリーム２０４が生成されるように、液化されるために、熱交換器１６の第２の冷却通路８８ｂに戻される。

【0050】

[0054]図３のシステムの代替的なバージョンは、リボイラサービスが分離カラムのストリッピングセクションのために追加されており、図４に提示されている。より具体的には、成分除去システムは、図４において３００で全体が示されており、分離カラム３０２を含み、分離セクション３０４およびストリッピングセクション３０６を特徴とする。液体ストリーム３０８は、凝縮凍結成分および他の選択成分を包含しており、カラム３０２の底部から引き出される。加えて、リボイラサービスは、リボイラ熱交換器３１２を含んでおり、カラムのストリッピングセクション３０６からリボイラ液体ストリーム３１４を受容する。熱交換器３１２は、液化システムに入る一次天然ガス供給ストリーム３１８から分岐するテイクオフガスストリーム３１６を同じく受容および冷却する。その結果として、カラムからの液体ストリーム３１４は、少なくとも部分的に気化され、結果得られる蒸気ストリーム３２２は、ストリッピングガスとしての使用のためにカラムのストリッピングセクション３０６に戻される。冷却テイクオフガスストリーム３２４は、リボイラ熱交換器３１２を出て、任意選択の吸引ドラム３２６に向けられる。実施形態において、吸引ドラム３２６は、省略され、冷却テイクオフガスストリーム３２４は、膨張器３３２に入る蒸気ストリーム３２８と組み合わせできる。代替的な実施形態において、ストリーム３１６は、ストリーム８８ａ（図１）のテイクオフされたストリームまたは任意の他の加熱媒体と置き換えできる。

【0051】

[0055]図４の汚染システム３００、分離カラム３０２および液化システム１４の残りの態様は、図３を参照して上で説明されたと同じ様式で動作する。

【0052】

[0056]成分除去システムの代替的な実施形態は、図５において４００で全体が示されている。液化システム１４は、図１に例証されたと同じ様式で動作する。図５のシステムの残りの態様は、図３のシステムと同じであり、例外は、圧縮機４１４の出口ストリーム４１２の処理である。図５の圧縮機出口ストリームの処理は、上で説明された実施形態のうちのいずれかにおいて使用できる。

【0053】

[0057]システム４００は、高温端部４０６、低温端部４１０、並びに、第１および第２の冷却通路４０８ａ、４０８ｂを含む主熱交換器４０６を含んでいる。図５に例証されたように、第２の冷却通路４０８ｂは、熱交換器の高温端部および低温端部４０６、４１０の双方を少なくとも部分的に通過する高圧経路として構成されている。

【0054】

[0058]図５の実施形態において、圧縮機吸引は、精製蒸気温度におおよそ留まっており、先の実施形態におけるように、精製蒸気温度は、分離装置４１８の上部から出る蒸気ストリーム４１６の温度である。圧縮機の吐出圧力は、斯くして、ストリーム４１２の圧力は、（上で説明された実施形態に関して）或る点まで増加し、そこにおいて、ストリーム４１２は、膨張器４２４（または任意選択の吸引ドラム４２６）に入るストリーム４２２の温度よりも高温である。その結果として、ガスストリーム４１２は、先の実施形態におけるよりも高温であり、斯くして、ストリーム４１２は、高圧ガス経路４０８ｂに向けられる。この実施形態において、任意選択のモータ４２８による圧縮機への動力は、（それ自体によるか、または、膨張器タービン４２４によって提供される動力に加えることによるかのいずれかで）必要とされることがある。加えて、任意選択の圧縮機吐出調整熱交換器４３０は、ストリーム４１２を（冷却または加熱のいずれでもよい）調整して、熱交換器の中への進入に先立って液化、凝縮物システムまたは他のプロセスとの熱統合を提供するために、設けられることがある。

【0055】

[0059]上で提示された成分除去システムの実施形態は、分離装置からのガスを再圧縮し、選択成分は、圧縮機吸引が低温であるようにガスを加温せずに、即ち、分離装置の温度で、ガスから除去される。圧縮機の圧縮および吐出温度に必要とされる力は、吸入温度に比例する。それ故に、圧縮低温は、圧縮機吐出圧力が、より高めであること、および、温度が、最初に吸引が加温された場合よりも低めであること、を可能にし、固定の動力が利用可能であり、所望の戻り温度および戻り圧力が主熱交換器に至る。その結果として、所与レベルの液化天然ガス生成に必要とされる冷凍力は、低下するか、或いは、逆に、高めの液化天然ガス生成は、冷凍力が固定されている場合に得られる。

【0056】

[0060]本発明の好適な実施形態は、示されて説明されてきたが、当業者にとって明らかであろうことは、変更や修正が本明細書中で行うことができ、本発明の精神から逸脱することがなく、それの範囲が添付の特許請求の範囲によって規定される、ということである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【国際調査報告】