特表 2025-503887 二酸化炭素及び水素を冷却するための方法及び装置

(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】2025-02-06

(54)【発明の名称】二酸化炭素及び水素を冷却するための方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   F25J 1/00 20060101AFI20250130BHJP

   F25J 5/00 20060101ALI20250130BHJP

   F25J 1/02 20060101ALI20250130BHJP

   F25B 9/00 20060101ALI20250130BHJP

   C01B 3/32 20060101ALI20250130BHJP

【ＦＩ】

F25J1/00 D

F25J1/00 C

F25J5/00

F25J1/02

F25B9/00 J

C01B3/32

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024542962

(86)(22)【出願日】2023-01-23

(85)【翻訳文提出日】2024-07-18

(86)【国際出願番号】 EP2023051580

(87)【国際公開番号】W WO2023148045

(87)【国際公開日】2023-08-10

(31)【優先権主張番号】2200982

(32)【優先日】2022-02-04

(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】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】デュベティエ－グルニエ，リシャール

(72)【発明者】

【氏名】ラベントス，マーティン

(72)【発明者】

【氏名】ページズ，バティスト

【テーマコード（参考）】

4D047

4G140

【Ｆターム（参考）】

4D047AA07

4D047AB00

4D047AB07

4D047BA03

4D047CA07

4D047CA11

4D047CA16

4D047CA17

4D047DA17

4D047EA00

4G140EA03

4G140EA07

(57)【要約】

液化天然ガスフロー（３）の冷熱は、２つの独立した冷熱伝達サイクルの気体（９、３９）が冷却される熱交換器で液化天然ガスを加熱することにより、水素（２５０）及び二酸化炭素（１５）を冷却するために使用される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

気体二酸化炭素を冷却するか又はさらに少なくとも部分的に凝結させ、且つ気体水素を冷却するか又はさらに少なくとも部分的に液化するプロセスであって、
ｉ）第１の中間フロー（７、１１）を圧縮するステップ（Ｃ１）及び第２の中間フロー（３９、４１、４３）を圧縮するステップ（Ｃ２）と、
ｉｉ）前記第１の中間フローを－３０℃～－１００℃又はさらに－３０℃～－８０℃、好ましくは－２５℃～－６０℃の温度Ｔ１に冷却し、且つ前記第２の中間フローをＴ１未満、好ましくは－１３０℃～－１５０℃の温度に冷却し、及び加熱された若しくはさらに気化した液化天然ガス（４５）の第１のフロー又は加熱された天然ガスのフローを形成するための、好ましくは第１の熱交換器（Ｅ１）における、液化天然ガスの第１のフロー（３）又は－５０℃未満の温度の天然ガスのフローと、ステップｉ）で圧縮された少なくとも前記第１及び第２の中間フローとの間の間接熱交換のステップと、
ｉｉｉ）前記冷却された第１の中間フロー（１１）を前記温度Ｔ１で前記第１の交換器から排出し、且つそれを第２の間接熱交換器（Ｅ２）に送るステップであって、前記第１の中間フローは、好ましくは少なくとも部分的に凝結する、二酸化炭素（１５）に富むフローを冷却する、ステップと、
ｉｖ）－１３０℃～－１５０℃に冷却された前記第２の中間フロー（４３）を第３の間接熱交換器（Ｅ３）に送るステップであって、前記第２の中間フローは、水素（２５０）のフロー及び任意選択的にサイクル流体（２７）を冷却する、ステップと、
ｖ）ステップｉｖ）で冷却された前記水素のフローを冷却するか又はさらに少なくとも部分的に液化するステップと
を含むプロセス。

【請求項2】

前記第２の中間フロー（４１）は、前記第３の熱交換器（Ｅ３）に送られる前に、例えばタービン（Ｔ１）又はジュール－トムソンバルブで膨張される、請求項１に記載のプロセス。

【請求項3】

前記第１の中間フロー（９）は、第１の圧縮器（Ｃ１）を含む閉鎖回路内で循環し、且つ前記第１の熱交換器（Ｅ１）を通過し、及び／又は前記第２の中間フローは、第２の圧縮器（Ｃ２）を含む閉鎖回路内で循環し、且つ前記第１の熱交換器（Ｅ１）を通過する、請求項１又は２に記載のプロセス。

【請求項4】

液化天然ガス（１）のフローは、前記液化天然ガスの第１のフロー（３）及び液化天然ガスの第２のフロー（５）を形成するために２つに分割され、前記液化天然ガスの第２のフローは、第４の間接熱交換器（Ｅ４）において前記第１の中間フロー（１１）の一部（７）で加熱される、請求項１～３のいずれか一項に記載のプロセス。

【請求項5】

前記第４の熱交換器（Ｅ４）は、シェルアンドチューブ又はコイル巻き交換器である、請求項４に記載のプロセス。

【請求項6】

前記第１の熱交換器（Ｅ１）は、プレートアンドフィン交換器である、請求項１～５のいずれか一項に記載のプロセス。

【請求項7】

前記第１の熱交換器（Ｅ１）における最大温度差は、２５℃、又はさらに２０℃、又はさらに１５℃である、請求項６に記載のプロセス。

【請求項8】

前記液化天然ガスの第２のフロー（７）と、前記第１の中間流体のうち、前記第４の熱交換器の最低温端における前記一部（５）との間の温度の差は、３０℃超、又はさらに５０℃超、又はさらに８０℃超である、請求項４又は５に従属する場合の請求項１～７のいずれか一項に記載のプロセス。

【請求項9】

前記第１の中間フロー（１１）を圧縮する前記ステップ及び／又は前記第２の中間フロー（３９）を圧縮する前記ステップは、２８℃以下又はさらに０℃未満の初期圧縮温度で実施される、請求項１～８のいずれか一項に記載のプロセス。

【請求項10】

前記第１及び／又は第２の中間流体（１１、３９）は、少なくとも５０モル％の窒素、又はさらに少なくとも９０モル％の窒素、又はさらに９９モル％の窒素を含有する、請求項１～９のいずれか一項に記載のプロセス。

【請求項11】

前記第１及び／又は第２の中間流体（７、９、１１、３９）は、前記プロセスにおける任意の冷却全体にわたって気体状態のままである、請求項１～１０のいずれか一項に記載のプロセス。

【請求項12】

前記第２の中間流体（３９）のモル流量Ｄと、前記第１の中間流体（１１）の、前記液化天然ガスの第１のフロー（３）と熱を交換している画分又は天然ガスのモル流量Ｄ１とは、０．９Ｄ＜Ｄ１＜１．３Ｄであるように選択される、請求項１～１１のいずれか一項に記載のプロセス。

【請求項13】

気体二酸化炭素（１５）を冷却するか又はさらに少なくとも部分的に凝結させ、且つ気体水素（２５０）を冷却するか又はさらに少なくとも部分的に液化するための装置であって、第１の中間フローを圧縮するための圧縮器（Ｃ１）と、第２の中間フローを圧縮するための圧縮器（Ｃ２）と、前記第１及び第２の中間フローを圧縮するための前記圧縮器に接続された第１の熱交換器（Ｅ１）と、第２の間接熱交換器（Ｅ２）と、第３の間接熱交換器（Ｅ３）と、パイプであって、前記第１の中間フローを－３０℃～－１００℃又はさらに－３０℃～－８０℃、好ましくは－２５℃～－６０℃の温度Ｔ１に冷却し、且つ前記第２の中間フローをＴ１未満、好ましくは－１３０℃～－１５０℃の温度に冷却するために熱を交換するように、液化天然ガスの第１のフロー（３）又は－５０℃未満の温度の天然ガスのフローを供給するためのパイプと、パイプであって、－３０℃～－１００℃の温度に冷却された前記第１の中間フローをＴ１で前記第１の熱交換器から排出し、且つそれを前記第２の間接熱交換器に送るためのものであり、前記第２の間接熱交換器は、二酸化炭素に富むフローを供給するためのパイプに接続され、それにより、前記第１の中間フローは、好ましくは少なくとも部分的に凝結する、前記二酸化炭素に富むフローを冷却する、パイプと、パイプであって、－１３０℃～－１５０℃に冷却された前記第２の中間フローを前記第３の間接熱交換器に送るためのものであり、前記第３の間接熱交換器は、水素のフローを供給するためのパイプに接続され、それにより、前記第２の中間フローは、前記水素のフロー及び任意選択的にサイクル流体を冷却する、パイプと、前記第３の間接熱交換器で冷却された前記水素のフローを冷却するか又はさらに少なくとも部分的に液化するための手段（Ｅ６、Ｅ５）とを含む装置。

【請求項14】

前記第１の熱交換器（Ｅ１）は、前記第２の熱交換器（Ｅ２）から分離している、請求項１３に記載の装置。

【請求項15】

液化天然ガスを水素に変換するプロセスであって、天然ガスのフローは、気体水素及び二酸化炭素を含有するフローを発生させるためのユニット（２００）に供給するために送られ、前記気体水素（２５０）は、少なくとも部分的に液化され、及び前記二酸化炭素を含有するフローに由来する二酸化炭素（４５０）は、請求項１～１２のいずれか一項に記載のプロセスで特許請求されるように少なくとも部分的に凝結され、前記プロセスで特許請求される加熱された又は気化した天然ガス（４５、ＮＧ）は、前記水素を発生させるためのユニットに送られる前記天然ガスのフローの少なくとも一部を形成する、プロセス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二酸化炭素を冷却するか又はさらに液化し、且つ水素を冷却するか又はさらに液化するためのプロセス及び装置に関する。本発明は、液化天然ガスのフローからの冷熱エネルギーを使用するそのようなプロセスにも関する。

【0002】

本発明の１つの目的は、液化天然ガスのフローの気化から冷熱を回収し、したがって二酸化炭素及び水素を同時に液化するために必要とされるエネルギーを減少させることである。

【背景技術】

【0003】

低温蒸留によって空気を分離するための装置について、液化天然ガス（ＬＮＧ）の気化から冷熱を回収することを実施することが知られている。

【0004】

二酸化炭素液化は、従来、アンモニアサイクル又は冷凍サイクルからの冷熱を使用する。

【0005】

水素液化は、従来、２つのステップ：８０Ｋまでの予冷却のステップ、続いて２０Ｋまでの冷却のステップを使用し、必要とされる冷熱は、各ステップのための独立した冷却サイクルによって供給される。

【0006】

米国特許出願公開第２０１０００８３６９５号明細書は、冷媒流体の閉鎖回路を通して液化される水素を冷却するために、液化天然ガスのフローからの冷熱を使用することを開示している。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、気体二酸化炭素のフローを凝結させ、且つ気体水素のフローを冷却するために、液化天然ガスのフローの気化によって生成された冷熱を使用することを提案する。しかしながら、二酸化炭素を凝固させるようにはされない。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の１つの主題によると、気体二酸化炭素を冷却するか又はさらに少なくとも部分的に凝結させ、且つ気体水素を冷却するか又はさらに少なくとも部分的に液化するプロセスが提供され、前記プロセスは、
ｉ）第１の中間フローを圧縮するステップ及び第２の中間フローを圧縮するステップと、
ｉｉ）第１の中間フローを－３０℃～－１００℃又はさらに－３０℃～－８０℃、好ましくは－２５℃～－６０℃の温度Ｔ１に冷却し、且つ第２の中間フローをＴ１未満、好ましくは－１３０℃～－１５０℃の温度に冷却し、及び加熱された若しくはさらに気化した液化ガスの第１のフロー又は加熱された天然ガスのフローを形成するための、好ましくは第１の熱交換器における、液化天然ガスの第１のフロー又は－５０℃未満の温度の天然ガスのフローと、ステップｉ）で圧縮された少なくとも第１及び第２の中間フローとの間の間接熱交換のステップと、
ｉｉｉ）冷却された第１の中間フローを温度Ｔ１で第１の交換器から排出し、且つそれを第２の間接熱交換器に送るステップであって、前記第１の中間フローは、好ましくは少なくとも部分的に凝結する、二酸化炭素に富むフローを冷却する、ステップと、
ｉｖ）－１３０℃～－１５０℃に冷却された第２の中間フローを第３の間接熱交換器に送るステップであって、前記第２の中間フローは、水素のフロー及び任意選択的にサイクル流体を冷却する、ステップと、
ｖ）ステップｉｖ）で冷却された水素のフローを冷却するか又はさらに少なくとも部分的に液化するステップと
を含む。

【0009】

他の任意選択的な態様によると、
・第２の中間フローは、第３の熱交換器に送られる前に、例えばタービン又はジュール－トムソンバルブで膨張され、
・第１の中間フローは、第１の圧縮器を含む閉鎖回路内で循環し、且つ第１の熱交換器を通過し、及び／又は第２の中間フローは、第２の圧縮器を含む閉鎖回路内で循環し、且つ第１の熱交換器を通過し、
・第１の中間フローは、第１の交換器を高温端から高温及び低温端間の中間点に向かって通過し、
・第２の中間フローは、第１の熱交換器を高温端から低温端に通過し、
・液化天然ガスのフローは、液化天然ガスの第１のフロー及び液化天然ガスの第２のフローを形成するために２つに分割され、液化天然ガスの第２のフローは、第４の間接熱交換器において第１の中間フローの一部で加熱され、
・第４の熱交換器は、シェルアンドチューブ又はコイル巻き交換器であり、
・第１の熱交換器は、プレートアンドフィン交換器であり、
・第１の熱交換器は、ろう付けアルミニウムプレートアンドフィン交換器であり、
・第１の熱交換器における最大温度差は、２５℃、又はさらに２０℃、又はさらに１５℃であり、
・液化天然ガスの第２のフローと、第１の中間流体のうち、第４の熱交換器の最低温端における一部との間の温度の差は、３０℃超、又はさらに５０℃超、又はさらに８０℃超であり、
・第１の中間フローを圧縮するステップ及び／又は第２の中間フローを圧縮するステップは、２８℃以下又はさらに０℃未満の初期圧縮温度で実施され、
・第１及び／又は第２の中間流体は、少なくとも５０モル％の窒素、又はさらに少なくとも９０モル％の窒素、又はさらに９９モル％の窒素を含有し、
・第１及び／又は第２の中間流体は、プロセスにおける任意の冷却全体にわたって気体状態のままであり、
・第２の中間流体のモル流量Ｄと、第１の中間流体の、液化天然ガスの第１のフローと熱を交換している画分又は天然ガスのモル流量Ｄ１とは、０．９Ｄ＜Ｄ１＜１．３Ｄであるように選択され、
・二酸化炭素に富むガスは、少なくとも９０モル％の二酸化炭素又はさらに少なくとも９５モル％の二酸化炭素を含有し、
・ステップｉｉ）は、好ましくは第１の熱交換器における、液化天然ガスの第１のフローと第１及び第２の中間流体との間の間接熱交換のステップであり、
・ステップｉｉ）は、好ましくは第１の熱交換器における、－５０℃未満の温度の天然ガスのフローと第１及び第２の中間流体との間の間接熱交換のステップであり、
・液化天然ガスの第１のフローは、二酸化炭素及び／又は水素を冷却するか又はさらに液化するために必要とされる冷熱の全てを供給し、
・－５０℃未満の温度の天然ガスのフローは、二酸化炭素及び／又は水素を冷却するか又はさらに液化するために必要とされる冷熱の全てを供給し、
・第１の中間フローは、第１の熱交換器で温度Ｔ１から開始して冷却されない。

【0010】

本発明の別の主題によると、気体二酸化炭素を冷却するか又はさらに少なくとも部分的に凝結させ、且つ気体水素を冷却するか又はさらに少なくとも部分的に液化するための装置が提供され、前記装置は、第１の中間フローを圧縮するための圧縮器と、第２の中間フローを圧縮するための圧縮器と、第１及び第２の中間フローを圧縮するための圧縮器に接続された第１の熱交換器と、第２の間接熱交換器と、第３の間接熱交換器と、パイプであって、第１の中間フローを－３０℃～－１００℃、又はさらに－３０℃～－１００℃、又はさらに－３０℃～－８０℃、好ましくは－２５℃～－６０℃の温度Ｔ１に冷却し、且つ第２の中間フローをＴ１未満、好ましくは－１３０℃～－１５０℃の温度に冷却するために熱を交換するように、液化天然ガスの第１のフロー又は－５０℃未満の温度の天然ガスのフローを供給するためのパイプと、パイプであって、－３０℃～－１００℃の温度に冷却された第１の中間フローをＴ１で第１の熱交換器から排出し、且つそれを第２の間接熱交換器に送るためのものであり、第２の間接熱交換器は、二酸化炭素に富むフローを供給するためのパイプに接続され、それにより、第１の中間フローは、好ましくは少なくとも部分的に凝結する、二酸化炭素に富むフローを冷却する、パイプと、パイプであって、－１３０℃～－１５０℃に冷却された第２の中間フローを第３の間接熱交換器に送るためのものであり、第３の間接熱交換器は、水素のフローを供給するためのパイプに接続され、それにより、第２の中間フローは、水素のフロー及び任意選択的にサイクル流体を冷却する、パイプと、第３の間接熱交換器で冷却された水素のフローを冷却するか又はさらに少なくとも部分的に液化するための手段とを含む。

【0011】

好ましくは、第１の熱交換器は、第２の熱交換器から分離している。第１の熱交換器から第２の熱交換器に又はその逆に流体を通すには、第１の熱交換器から流体を排出し、且つそれを第２の交換器に入れることが必要である（又は逆も同様である）。

【0012】

本発明の別の主題によると、液化天然ガスを水素に変換するプロセスであって、天然ガスのフローは、気体水素及び二酸化炭素を含有するフローを発生させるためのユニットに供給するために送られ、気体水素は、少なくとも部分的に液化され、及び二酸化炭素を含有するフローに由来する二酸化炭素は、上述のように少なくとも部分的に凝結され、上述のプロセスによる加熱された又は気化した天然ガスは、水素を発生させるためのユニットに送られる天然ガスのフローの少なくとも一部を形成する、プロセスが提供される。

【0013】

本発明は、図を参照してより詳細に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明によるプロセスを示す。

【図2】本発明によるプロセスを示す。

【発明を実施するための形態】

【0015】

［図１］は、気体二酸化炭素を冷却し、気体水素を冷却し、且つ液化天然ガスを気化させる一体化プロセスを示す。液化天然ガスを気化させるための気化装置１００は、液化天然ガス１が必要とされる圧力にない場合、ポンプＰを任意選択的に含む。液化天然ガス１は、２つの部分に分割され、一方の部分３は、プレートアンドフィン熱交換器Ｅ１、例えばろう付けアルミニウムプレートアンドフィン交換器に送られる。液体３は、低温端から高温端に交換器全体を通して流れ、その中で気化する。液体１の残りの部分５は、バルブＶ１によって熱交換器Ｅ４に送られ、そこで熱を交換し、且つサイクルガスのフロー７によって気化される。交換器Ｅ１、Ｅ４で気化した２つの気体は、気化した天然ガス４５を形成するように混合される。好ましくは、気化した天然ガス５は、０℃より高い温度で交換器Ｅ１を出る。

【0016】

液化天然ガス１、３、５は、－５０℃未満で天然ガスに取って代わられ得る。

【0017】

二酸化炭素液化器５００は、気体二酸化炭素４５０を圧縮するための圧縮器Ｃ３を含む。圧縮されたガス１３は、冷却され、水及び任意選択的にメタノールを取り除かれ、次いで圧縮器Ｃ４で圧縮され、冷却され、且つ次いで圧縮器Ｃ５で圧縮される。圧縮器Ｃ５で圧縮されたガス１５は、プレートアンドフィン熱交換器Ｅ２、例えばろう付けアルミニウムプレートアンドフィン交換器で部分的に凝結する。ガス１３は、二酸化炭素に富み、且つ少なくとも９０モル％の二酸化炭素又はさらに少なくとも９５モル％の二酸化炭素を含有する。形成された二相流体は、相分離器Ｓ１に送られ、相分離器Ｓ１は、交換器Ｅ２で加熱され、且つ圧縮器Ｃ５で圧縮されるガスに再び加わるガス１７を生じる。相分離器からの液体は、交換器Ｅ２で気化し、且つ圧縮器Ｃ５で圧縮されるガスに再び加わる液体２１として部分的に戻される。分離器Ｓ１からの液体の残りの部分１９は、ストリッピングカラムＲに送られ、そのうち、軽い不純物が取り除かれた底部液体５５０は、液化されたＣＯ２を構成する。カラムＲからのガスは、交換器Ｅ２で加熱される。

【0018】

ガス１３が十分に純粋である場合、カラムＲは、必要ではない。

【0019】

液化器Ｅ２におけるこの液化のために必要な冷熱エネルギーは、閉鎖サイクルによって少なくとも部分的に回収される。第１の中間流体、サイクルガス１１は、熱交換器Ｅ２で加熱され、圧縮器Ｃ１で圧縮され、次いで任意選択的に２つに分割される。サイクルガスの少なくとも一部９は、熱交換器Ｅ１の最も高温の部分に到着し、且つ交換器Ｅ２の中間温度に冷却される。変形形態として、サイクルガスの一部又はさらに残りの部分７は、交換器Ｅ４で冷却され、２つの冷却された流体７、９は、サイクルガス１１を形成するように混合される。

【0020】

圧縮器Ｃ１は、サイクルガス１１を、サイクルガスを膨張させるタービンと関連付けられ得る圧力損失などを克服するのに十分に圧縮し得る。

【0021】

水素液化器３００は、２つの熱交換器、１つの予冷却熱交換器Ｅ３及び１つの最終熱交換器Ｅ５を含む。

【0022】

液化される水素２５０は、液化された水素３５０を形成するように、最初に交換器Ｅ３で、次いで交換器Ｅ６で、且つ最後に交換器Ｅ５で冷却される。

【0023】

第２の中間流体によって構成される別の閉鎖サイクルは、冷熱エネルギーを液化天然ガスから熱交換器Ｅ３に向かって移動させる。サイクルガス３９は、圧縮器Ｃ２で圧縮され、次いで２つに分割される前に高温端から低温端に交換器Ｅ１を通して流れる。ガス３９の一部４１がタービンＴ１で膨張する。残りの部分４３は、交換器Ｅ３の低温端に送られ、そこで、それは、部分的に凝結し、次いで相分離器３７に送られる。タービンフロー４１と混合された分離器ガスは、交換器Ｅ３を低温端から高温端に流れることにより、交換器Ｅ３で加熱されるガス３９になる。

【0024】

分離器からの液体３５は、交換器Ｅ６で気化され、且つ分離器３７に再び加わる。

【0025】

第２の中間流体３９のモル流量Ｄ及び第１の中間流体の、液化天然ガスの第１のフローと熱交換する画分３のモル流量Ｄ１は、０．９Ｄ＜Ｄ１＜１．３Ｄであるように選択される。

【0026】

第１及び／又は第２の中間流体９、３９は、少なくとも５０モル％の窒素、又はさらに少なくとも９０モル％の窒素、又はさらに９９モル％の窒素を含有する。

【0027】

第１及び／又は第２の中間流体９、３９は、プロセスにおける任意の冷却全体にわたって気体状態のままである。

【0028】

［図２］は、［図１］のプロセスが一体化されたプロセス全体を示す。このプロセスでは、液化天然ガスＬＮＧは、天然ガスＮＧを生成するように気化装置１００で気化する。天然ガスは、任意選択的に空気分離装置ＡＳＵからの酸素１５０も供給されるＳＭＲ、ＡＴＲ又はＰＯＸタイプの反応器２００に供給する。反応器２００は、気体水素２５０を生じ、これは、液体水素３５０を生じるように水素液化器３００で液化される。

【0029】

反応器２００は、合成ガス又は燃焼ガス（煙道ガス）であり得るガス３７０も生じる。

【0030】

［図１］に示されるとおり、液化器３００及び５００は、気化装置１００と一体化され、その結果、液化器５００で二酸化炭素を冷却するか又はさらに液化し、且つ液化器３００で水素を冷却するか又はさらに液化するために必要とされる冷熱エネルギーの少なくとも一部は、装置１００におけるＬＮＧの気化によって供給される。例えば、液化器５００で二酸化炭素４５０を冷却するか又はさらに液化するために必要とされる冷熱エネルギーの少なくとも５０％、又は少なくとも７５％、又は少なくとも９９％は、装置１００におけるＬＮＧの気化によって供給される。代替として又は加えて、液化器３００で水素２５０を冷却、例えば８０Ｋまで冷却するか又はさらに液化するために必要とされる冷熱エネルギーの少なくとも５０％、又は少なくとも７５％、又は少なくとも９９％は、装置１００におけるＬＮＧの気化によって供給される。

【図1】

【図2】

【手続補正書】

【提出日】2024-08-16

【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】

気体二酸化炭素を冷却するか又はさらに少なくとも部分的に凝結させ、且つ気体水素を冷却するか又はさらに少なくとも部分的に液化するプロセスであって、
ｉ）第１の中間フロー（７、１１）を圧縮するステップ（Ｃ１）及び第２の中間フロー（３９、４１、４３）を圧縮するステップ（Ｃ２）と、
ｉｉ）前記第１の中間フローを－３０℃～－１００℃又はさらに－３０℃～－８０℃、好ましくは－２５℃～－６０℃の温度Ｔ１に冷却し、且つ前記第２の中間フローをＴ１未満、好ましくは－１３０℃～－１５０℃の温度に冷却し、及び加熱された若しくはさらに気化した液化天然ガス（４５）の第１のフロー又は加熱された天然ガスのフローを形成するための、好ましくは第１の熱交換器（Ｅ１）における、液化天然ガスの第１のフロー（３）又は－５０℃未満の温度の天然ガスのフローと、ステップｉ）で圧縮された少なくとも前記第１及び第２の中間フローとの間の間接熱交換のステップと、
ｉｉｉ）前記冷却された第１の中間フロー（１１）を前記温度Ｔ１で前記第１の交換器から排出し、且つそれを第２の間接熱交換器（Ｅ２）に送るステップであって、前記第１の中間フローは、好ましくは少なくとも部分的に凝結する、二酸化炭素（１５）に富むフローを冷却する、ステップと、
ｉｖ）－１３０℃～－１５０℃に冷却された前記第２の中間フロー（４３）を第３の間接熱交換器（Ｅ３）に送るステップであって、前記第２の中間フローは、水素（２５０）のフロー及び任意選択的にサイクル流体（２７）を冷却する、ステップと、
ｖ）ステップｉｖ）で冷却された前記水素のフローを冷却するか又はさらに少なくとも部分的に液化するステップと
を含むプロセス。

【請求項2】

前記第２の中間フロー（４１）は、前記第３の熱交換器（Ｅ３）に送られる前に、例えばタービン（Ｔ１）又はジュール－トムソンバルブで膨張される、請求項１に記載のプロセス。

【請求項3】

前記第１の中間フロー（９）は、第１の圧縮器（Ｃ１）を含む閉鎖回路内で循環し、且つ前記第１の熱交換器（Ｅ１）を通過し、及び／又は前記第２の中間フローは、第２の圧縮器（Ｃ２）を含む閉鎖回路内で循環し、且つ前記第１の熱交換器（Ｅ１）を通過する、請求項１又は２に記載のプロセス。

【請求項4】

液化天然ガス（１）のフローは、前記液化天然ガスの第１のフロー（３）及び液化天然ガスの第２のフロー（５）を形成するために２つに分割され、前記液化天然ガスの第２のフローは、第４の間接熱交換器（Ｅ４）において前記第１の中間フロー（１１）の一部（７）で加熱される、請求項１又は２に記載のプロセス。

【請求項5】

前記第４の熱交換器（Ｅ４）は、シェルアンドチューブ又はコイル巻き交換器である、請求項４に記載のプロセス。

【請求項6】

前記第１の熱交換器（Ｅ１）は、プレートアンドフィン交換器である、請求項１又は２に記載のプロセス。

【請求項7】

前記第１の熱交換器（Ｅ１）における最大温度差は、２５℃、又はさらに２０℃、又はさらに１５℃である、請求項６に記載のプロセス。

【請求項8】

前記液化天然ガスの第２のフロー（７）と、前記第１の中間流体のうち、前記第４の熱交換器の最低温端における前記一部（５）との間の温度の差は、３０℃超、又はさらに５０℃超、又はさらに８０℃超である、請求項４に記載のプロセス。

【請求項9】

前記第１の中間フロー（１１）を圧縮する前記ステップ及び／又は前記第２の中間フロー（３９）を圧縮する前記ステップは、２８℃以下又はさらに０℃未満の初期圧縮温度で実施される、請求項１又は２に記載のプロセス。

【請求項10】

前記第１及び／又は第２の中間流体（１１、３９）は、少なくとも５０モル％の窒素、又はさらに少なくとも９０モル％の窒素、又はさらに９９モル％の窒素を含有する、請求項１又は２に記載のプロセス。

【請求項11】

前記第１及び／又は第２の中間流体（７、９、１１、３９）は、前記プロセスにおける任意の冷却全体にわたって気体状態のままである、請求項１又は２に記載のプロセス。

【請求項12】

前記第２の中間流体（３９）のモル流量Ｄと、前記第１の中間流体（１１）の、前記液化天然ガスの第１のフロー（３）と熱を交換している画分又は天然ガスのモル流量Ｄ１とは、０．９Ｄ＜Ｄ１＜１．３Ｄであるように選択される、請求項１又は２に記載のプロセス。

【請求項13】

気体二酸化炭素（１５）を冷却するか又はさらに少なくとも部分的に凝結させ、且つ気体水素（２５０）を冷却するか又はさらに少なくとも部分的に液化するための装置であって、第１の中間フローを圧縮するための圧縮器（Ｃ１）と、第２の中間フローを圧縮するための圧縮器（Ｃ２）と、前記第１及び第２の中間フローを圧縮するための前記圧縮器に接続された第１の熱交換器（Ｅ１）と、第２の間接熱交換器（Ｅ２）と、第３の間接熱交換器（Ｅ３）と、パイプであって、前記第１の中間フローを－３０℃～－１００℃又はさらに－３０℃～－８０℃、好ましくは－２５℃～－６０℃の温度Ｔ１に冷却し、且つ前記第２の中間フローをＴ１未満、好ましくは－１３０℃～－１５０℃の温度に冷却するために熱を交換するように、液化天然ガスの第１のフロー（３）又は－５０℃未満の温度の天然ガスのフローを供給するためのパイプと、パイプであって、－３０℃～－１００℃の温度に冷却された前記第１の中間フローをＴ１で前記第１の熱交換器から排出し、且つそれを前記第２の間接熱交換器に送るためのものであり、前記第２の間接熱交換器は、二酸化炭素に富むフローを供給するためのパイプに接続され、それにより、前記第１の中間フローは、好ましくは少なくとも部分的に凝結する、前記二酸化炭素に富むフローを冷却する、パイプと、パイプであって、－１３０℃～－１５０℃に冷却された前記第２の中間フローを前記第３の間接熱交換器に送るためのものであり、前記第３の間接熱交換器は、水素のフローを供給するためのパイプに接続され、それにより、前記第２の中間フローは、前記水素のフロー及び任意選択的にサイクル流体を冷却する、パイプと、前記第３の間接熱交換器で冷却された前記水素のフローを冷却するか又はさらに少なくとも部分的に液化するための手段（Ｅ６、Ｅ５）とを含む装置。

【請求項14】

前記第１の熱交換器（Ｅ１）は、前記第２の熱交換器（Ｅ２）から分離している、請求項１３に記載の装置。

【請求項15】

液化天然ガスを水素に変換するプロセスであって、天然ガスのフローは、気体水素及び二酸化炭素を含有するフローを発生させるためのユニット（２００）に供給するために送られ、前記気体水素（２５０）は、少なくとも部分的に液化され、及び前記二酸化炭素を含有するフローに由来する二酸化炭素（４５０）は、請求項１又は２に記載のプロセスで特許請求されるように少なくとも部分的に凝結され、前記プロセスで特許請求される加熱された又は気化した天然ガス（４５、ＮＧ）は、前記水素を発生させるためのユニットに送られる前記天然ガスのフローの少なくとも一部を形成する、プロセス。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0030】

［図１］に示されるとおり、液化器３００及び５００は、気化装置１００と一体化され、その結果、液化器５００で二酸化炭素を冷却するか又はさらに液化し、且つ液化器３００で水素を冷却するか又はさらに液化するために必要とされる冷熱エネルギーの少なくとも一部は、装置１００におけるＬＮＧの気化によって供給される。例えば、液化器５００で二酸化炭素４５０を冷却するか又はさらに液化するために必要とされる冷熱エネルギーの少なくとも５０％、又は少なくとも７５％、又は少なくとも９９％は、装置１００におけるＬＮＧの気化によって供給される。代替として又は加えて、液化器３００で水素２５０を冷却、例えば８０Ｋまで冷却するか又はさらに液化するために必要とされる冷熱エネルギーの少なくとも５０％、又は少なくとも７５％、又は少なくとも９９％は、装置１００におけるＬＮＧの気化によって供給される。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［１］ 気体二酸化炭素を冷却するか又はさらに少なくとも部分的に凝結させ、且つ気体水素を冷却するか又はさらに少なくとも部分的に液化するプロセスであって、
ｉ）第１の中間フロー（７、１１）を圧縮するステップ（Ｃ１）及び第２の中間フロー（３９、４１、４３）を圧縮するステップ（Ｃ２）と、
ｉｉ）前記第１の中間フローを－３０℃～－１００℃又はさらに－３０℃～－８０℃、好ましくは－２５℃～－６０℃の温度Ｔ１に冷却し、且つ前記第２の中間フローをＴ１未満、好ましくは－１３０℃～－１５０℃の温度に冷却し、及び加熱された若しくはさらに気化した液化天然ガス（４５）の第１のフロー又は加熱された天然ガスのフローを形成するための、好ましくは第１の熱交換器（Ｅ１）における、液化天然ガスの第１のフロー（３）又は－５０℃未満の温度の天然ガスのフローと、ステップｉ）で圧縮された少なくとも前記第１及び第２の中間フローとの間の間接熱交換のステップと、
ｉｉｉ）前記冷却された第１の中間フロー（１１）を前記温度Ｔ１で前記第１の交換器から排出し、且つそれを第２の間接熱交換器（Ｅ２）に送るステップであって、前記第１の中間フローは、好ましくは少なくとも部分的に凝結する、二酸化炭素（１５）に富むフローを冷却する、ステップと、
ｉｖ）－１３０℃～－１５０℃に冷却された前記第２の中間フロー（４３）を第３の間接熱交換器（Ｅ３）に送るステップであって、前記第２の中間フローは、水素（２５０）のフロー及び任意選択的にサイクル流体（２７）を冷却する、ステップと、
ｖ）ステップｉｖ）で冷却された前記水素のフローを冷却するか又はさらに少なくとも部分的に液化するステップと
を含むプロセス。
［２］ 前記第２の中間フロー（４１）は、前記第３の熱交換器（Ｅ３）に送られる前に、例えばタービン（Ｔ１）又はジュール－トムソンバルブで膨張される、［１］に記載のプロセス。
［３］ 前記第１の中間フロー（９）は、第１の圧縮器（Ｃ１）を含む閉鎖回路内で循環し、且つ前記第１の熱交換器（Ｅ１）を通過し、及び／又は前記第２の中間フローは、第２の圧縮器（Ｃ２）を含む閉鎖回路内で循環し、且つ前記第１の熱交換器（Ｅ１）を通過する、［１］又は［２］に記載のプロセス。
［４］ 液化天然ガス（１）のフローは、前記液化天然ガスの第１のフロー（３）及び液化天然ガスの第２のフロー（５）を形成するために２つに分割され、前記液化天然ガスの第２のフローは、第４の間接熱交換器（Ｅ４）において前記第１の中間フロー（１１）の一部（７）で加熱される、［１］～［３］のいずれか一項に記載のプロセス。
［５］ 前記第４の熱交換器（Ｅ４）は、シェルアンドチューブ又はコイル巻き交換器である、［４］に記載のプロセス。
［６］ 前記第１の熱交換器（Ｅ１）は、プレートアンドフィン交換器である、［１］～［５］のいずれか一項に記載のプロセス。
［７］ 前記第１の熱交換器（Ｅ１）における最大温度差は、２５℃、又はさらに２０℃、又はさらに１５℃である、［６］に記載のプロセス。
［８］ 前記液化天然ガスの第２のフロー（７）と、前記第１の中間流体のうち、前記第４の熱交換器の最低温端における前記一部（５）との間の温度の差は、３０℃超、又はさらに５０℃超、又はさらに８０℃超である、［４］又は［５］に従属する場合の［１］～［７］のいずれか一項に記載のプロセス。
［９］ 前記第１の中間フロー（１１）を圧縮する前記ステップ及び／又は前記第２の中間フロー（３９）を圧縮する前記ステップは、２８℃以下又はさらに０℃未満の初期圧縮温度で実施される、［１］～［８］のいずれか一項に記載のプロセス。
［１０］ 前記第１及び／又は第２の中間流体（１１、３９）は、少なくとも５０モル％の窒素、又はさらに少なくとも９０モル％の窒素、又はさらに９９モル％の窒素を含有する、［１］～［９］のいずれか一項に記載のプロセス。
［１１］ 前記第１及び／又は第２の中間流体（７、９、１１、３９）は、前記プロセスにおける任意の冷却全体にわたって気体状態のままである、［１］～［１０］のいずれか一項に記載のプロセス。
［１２］ 前記第２の中間流体（３９）のモル流量Ｄと、前記第１の中間流体（１１）の、前記液化天然ガスの第１のフロー（３）と熱を交換している画分又は天然ガスのモル流量Ｄ１とは、０．９Ｄ＜Ｄ１＜１．３Ｄであるように選択される、［１］～［１１］のいずれか一項に記載のプロセス。
［１３］ 気体二酸化炭素（１５）を冷却するか又はさらに少なくとも部分的に凝結させ、且つ気体水素（２５０）を冷却するか又はさらに少なくとも部分的に液化するための装置であって、第１の中間フローを圧縮するための圧縮器（Ｃ１）と、第２の中間フローを圧縮するための圧縮器（Ｃ２）と、前記第１及び第２の中間フローを圧縮するための前記圧縮器に接続された第１の熱交換器（Ｅ１）と、第２の間接熱交換器（Ｅ２）と、第３の間接熱交換器（Ｅ３）と、パイプであって、前記第１の中間フローを－３０℃～－１００℃又はさらに－３０℃～－８０℃、好ましくは－２５℃～－６０℃の温度Ｔ１に冷却し、且つ前記第２の中間フローをＴ１未満、好ましくは－１３０℃～－１５０℃の温度に冷却するために熱を交換するように、液化天然ガスの第１のフロー（３）又は－５０℃未満の温度の天然ガスのフローを供給するためのパイプと、パイプであって、－３０℃～－１００℃の温度に冷却された前記第１の中間フローをＴ１で前記第１の熱交換器から排出し、且つそれを前記第２の間接熱交換器に送るためのものであり、前記第２の間接熱交換器は、二酸化炭素に富むフローを供給するためのパイプに接続され、それにより、前記第１の中間フローは、好ましくは少なくとも部分的に凝結する、前記二酸化炭素に富むフローを冷却する、パイプと、パイプであって、－１３０℃～－１５０℃に冷却された前記第２の中間フローを前記第３の間接熱交換器に送るためのものであり、前記第３の間接熱交換器は、水素のフローを供給するためのパイプに接続され、それにより、前記第２の中間フローは、前記水素のフロー及び任意選択的にサイクル流体を冷却する、パイプと、前記第３の間接熱交換器で冷却された前記水素のフローを冷却するか又はさらに少なくとも部分的に液化するための手段（Ｅ６、Ｅ５）とを含む装置。
［１４］ 前記第１の熱交換器（Ｅ１）は、前記第２の熱交換器（Ｅ２）から分離している、［１３］に記載の装置。
［１５］ 液化天然ガスを水素に変換するプロセスであって、天然ガスのフローは、気体水素及び二酸化炭素を含有するフローを発生させるためのユニット（２００）に供給するために送られ、前記気体水素（２５０）は、少なくとも部分的に液化され、及び前記二酸化炭素を含有するフローに由来する二酸化炭素（４５０）は、［１］～［１２］のいずれか一項に記載のプロセスで特許請求されるように少なくとも部分的に凝結され、前記プロセスで特許請求される加熱された又は気化した天然ガス（４５、ＮＧ）は、前記水素を発生させるためのユニットに送られる前記天然ガスのフローの少なくとも一部を形成する、プロセス。

【国際調査報告】