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(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】2025-10-01
(54)【発明の名称】水素を含有する天然ガス供給物の液化
(51)【国際特許分類】
F25J 1/00 20060101AFI20250924BHJP
B01D 53/22 20060101ALI20250924BHJP
F25J 3/02 20060101ALI20250924BHJP
F25J 3/06 20060101ALI20250924BHJP
F25J 3/08 20060101ALI20250924BHJP
H01M 8/0612 20160101ALI20250924BHJP
C10L 3/10 20060101ALI20250924BHJP
【ＦＩ】
F25J1/00 B
B01D53/22
F25J3/02 B
F25J3/06
F25J3/08
H01M8/0612
C10L3/10
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2025512755
(86)(22)【出願日】2023-08-31
(85)【翻訳文提出日】2025-02-26
(86)【国際出願番号】 US2023031634
(87)【国際公開番号】W WO2024049960
(87)【国際公開日】2024-03-07
(31)【優先権主張番号】63/403,564
(32)【優先日】2022-09-02
(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】525070801
【氏名又は名称】ハネウェル エルエヌジー エルエルシー
【氏名又は名称原語表記】Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ ＬＮＧ ＬＬＣ
(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】100117640
【弁理士】
【氏名又は名称】小野 達己
(72)【発明者】
【氏名】ロバーツ、マーク ジュリアン
(72)【発明者】
【氏名】ウェルズ、キャサリン バニスター
(72)【発明者】
【氏名】ヴァイスト、アンネマリー オット
(72)【発明者】
【氏名】エルコ、クリストファー ジー．
(72)【発明者】
【氏名】ブコウスキー、ジャスティン デイビッド
(72)【発明者】
【氏名】オット、クリストファー マイケル
【テーマコード（参考）】
4D006
4D047
5H127
【Ｆターム（参考）】
4D006GA16
4D006GA41
4D006KB01
4D006PA02
4D006PB18
4D006PB66
4D006PC80
4D047AA10
4D047AB08
4D047BA03
4D047BA07
4D047BB03
4D047BB06
4D047CA16
4D047DA01
4D047DA03
5H127BA05
(57)【要約】
実質的な濃度の水素を有する天然ガス流を処理するように適合されており、水素の濃度が天然ガス流中で変化し得る液化システム及び方法が開示される。いくつかの実装形態において、膨張液化天然ガス流は、水素富化エンドフラッシュ流と水素欠乏ＬＮＧ流とに分離され得、第２のガス状水素欠乏流は、水素富化エンドフラッシュ流及び／又は水素欠乏ＬＮＧ流から生成され得る。他の実装形態では、エンドフラッシュ圧縮機の圧力は、燃料流（多くの場合、エンドフラッシュ流）中の水素濃度を所望の範囲内に維持する目的で制御することができる。いくつかの実装形態は、例えば、膜、吸着、部分凝縮、蒸留、ストリッピング、及び電気化学膜を使用する液化前又は後精製を含み得る。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
（ａ）天然ガス液化プラントにおいて水素含有天然ガス供給流を冷却及び液化して、液化天然ガス流を形成することと、（ｂ）前記液化天然ガス流の圧力を低下させて膨張ＬＮＧ流を形成することと、
（ｃ）前記膨張ＬＮＧ流を第１のエンドフラッシュユニット内で第１のエンドフラッシュ流と水素欠乏ＬＮＧ流とに分離することであって、前記第１のエンドフラッシュ流が前記水素含有天然ガス供給流よりも高い水素濃度を有し、前記水素欠乏ＬＮＧ流が前記水素含有天然ガス供給流よりも低い水素濃度を有する、ことと、
（ｄ）前記第１のエンドフラッシュ流及び／又は前記水素欠乏ＬＮＧ流を更に処理して、ガス状水素欠乏流及びガス状水素富化流を形成することと、
を含む方法。
【請求項2】
工程（ｄ）が、少なくとも１つの膜段階、少なくとも１つの吸着段階、部分凝縮段階、蒸留段階、ストリッピング段階、及び電気化学膜段階の群から選択される少なくとも１つを用いて行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記第１のエンドフラッシュユニットが気液分離器である、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記第１のエンドフラッシュユニットが蒸留塔である、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
（ｅ）前記ガス状富化水素流を圧縮し、それを燃料流として使用すること、を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記燃料流が、ガスタービン、ボイラ、又は加熱炉用である、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
（ｆ）前記ガス状水素富化流を更に処理して、少なくとも９０％の水素濃度を有する精製水素流を形成すること、を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
（ｇ）前記精製水素流を燃料電池に送って電気を生成すること、を更に含む、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
（ｈ）前記精製水素流を水素パイプラインに送ること、を更に含む、請求項７に記載の方法。
【請求項10】
（ｉ）前記ガス状水素欠乏流の少なくとも一部を燃料流に送ること、を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項11】
（ｊ）前記ガス状水素欠乏流の少なくとも一部を、工程（ａ）の上流で前記水素含有天然ガス供給流と組み合わされる再循環流に送ること、を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項12】
（ｋ）前記第１のエンドフラッシュ流中の水素濃度を第１の所定の範囲内に維持するために、工程（ｃ）が実施される前記分離器の圧力を制御すること、を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項13】
（ｌ）工程（ａ）の上流で前記水素含有天然ガス供給流を前処理して、前処理された水素含有天然ガス供給流及び水素富化前処理流を生成することであって、前記前処理された水素含有天然ガス供給流が、前記水素含有天然ガス供給流よりも低い水素濃度を有する、こと、を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項14】
（ｍ）前記水素富化前処理流を燃料流に送ること、を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
（ｎ）前記前処理された水素含有天然ガス供給流に対して工程（ａ）を実施すること、を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項16】
（ｏ）前記水素富化前処理流を精製して、少なくとも９０％の水素濃度を有する精製水素流を形成すること、を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項17】
少なくとも１つの吸着床を使用して工程（ｏ）を実施することを更に含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
（ａ）少なくとも１つのガスタービン駆動冷凍圧縮機を有する天然ガス液化プラントにおいて水素含有天然ガス供給流を冷却及び液化して、液化天然ガス流を形成することと、（ｂ）燃料流を使用して、前記少なくとも１つのガスタービン駆動冷凍圧縮機のうちの少なくとも１つを駆動することと、
（ｃ）前記液化天然ガス流の圧力を低下させて膨張ＬＮＧ流を形成することと、
（ｄ）エンドフラッシュ分離器において、前記膨張ＬＮＧ流をエンドフラッシュ流と水素欠乏ＬＮＧ流とに分離することであって、前記エンドフラッシュ流が、前記水素含有天然ガス供給流よりも高い濃度の水素を有する、ことと、
（ｅ）前記エンドフラッシュ流を圧縮して、圧縮エンドフラッシュ流を形成することと、
（ｆ）前記水素欠乏ＬＮＧ流をＬＮＧ貯蔵タンクに貯蔵することと、
（ｇ）前記ＬＮＧ貯蔵タンクからのＢＯＧ流を圧縮して圧縮ＢＯＧ流を形成することと、
（ｈ）前記圧縮ＢＯＧ流を更に圧縮して、更なる圧縮ＢＯＧ流を形成することと、
（ｉ）前記工程（ａ）の実行の上流で、前記更なる圧縮ＢＯＧ流を前記水素含有天然ガス供給流と組み合わせることと
を含み、
前記燃料流が、前記圧縮エンドフラッシュ流を含む、方法。
【請求項19】
（ｊ）前記ＢＯＧ流の第１の部分を工程（ｈ）の上流に分流させることと、（ｋ）前記ＢＯＧ流の前記第１の部分を前記エンドフラッシュ流と組み合わせて、前記燃料流を形成することと、
を更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項20】
（ａ）天然ガス液化プラントにおいて水素含有天然ガス供給流を冷却及び液化して、液化天然ガス流を形成することと、（ｂ）前記液化天然ガス流の圧力を低下させて膨張ＬＮＧ流を形成することと、
（ｃ）前記膨張ＬＮＧ流を第１のエンドフラッシュユニット内で第１のエンドフラッシュ流と水素欠乏ＬＮＧ流とに分離することであって、前記第１のエンドフラッシュ流が前記水素含有天然ガス供給流よりも高い水素濃度を有し、前記水素欠乏ＬＮＧ流が前記水素含有天然ガス供給流よりも低い水素濃度を有する、ことと、
（ｄ）エンドフラッシュ圧縮機を使用して前記エンドフラッシュ流を圧縮して、圧縮エンドフラッシュ流を形成することと、
（ｅ）前記圧縮エンドフラッシュ流を燃料流として使用することと、
（ｆ）前記エンドフラッシュ圧縮機が動作する圧力を制御して前記燃料流中の水素濃度を所定の範囲内に維持することと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
グリーン又はブルー水素を既存の天然ガスパイプラインにブレンドすることは、カーボンフットプリントの低減に向かう道として世界的に議論され、研究されている。ブルー水素は、水蒸気メタン改質（steam methane reforming、「ＳＭＲ」）又は自動熱改質（auto thermal reforming、「ＡＴＲ」）などの方法によって天然ガスを反応させて水素及び二酸化炭素（「ＣＯ２」）にすることによって形成され、このＣＯ２は捕捉され、次いで貯蔵される。グリーン水素は、再生可能エネルギーを用いて水を電気分解することによって生成される。１つのビジョンは、グリーン水素を生成し、この水素を近くの天然ガスパイプラインに注入することを含む。本質的に、これらのパイプラインは、再生可能エネルギーのための貯蔵庫及び導管として機能する。
【0002】
「２０５０年ネットゼロ（Net Zero Carbon by 2050）」への途上における中間ステップとして、多くの国で水素ブレンドについて検討されている。米国エネルギー省は、冶金及び漏れ率に対する水素ブレンドの影響に関する研究を委託している。様々な情報源が、配管金属及び下流の機器に悪影響を及ぼすことなく、最大２０％の水素を天然ガスにブレンドすることができると示唆している。カリフォルニア州公益事業委員会は、水素ブレンドについて研究し、一般的に安全であるのは最大５％の水素ブレンドであると判断し、水素ブレンドによってパイプライン漏れ及びスチールパイプラインの脆化の可能性がより大きくなることを認めている。一部の公益事業会社において、小規模な試験が始まっている。天然ガスパイプライン中の水素濃度は経時的に変化する可能性もある。
【0003】
これらの提案が実施された場合、水素ブレンドを有するパイプラインから引き出す液化天然ガス（liquified natural gas、「ＬＮＧ」）生産プラントに対して著しいコスト及び課題が課される可能性がある。数百万分率（「ＰＰＭ」）を超える濃度で水素をＬＮＧ生成物に液化することは実行不可能である。水素を天然ガス供給物からガスタービン駆動装置又は他の用途のための燃料流へと排除することもできるが、水素が、天然ガス供給物中の濃度の何倍もの濃度で燃料流中に存在することになる。水素は天然ガスとは異なる熱物理的特性を有するので、ガスタービン駆動装置用の燃料流中に水素が存在すると、燃料流、燃料圧縮機、バーナ火炎特性、及びＮＯｘ排出に対して操作上の影響が生じる。多くのガスタービン駆動装置は、２０～３０％よりも高い水素濃度を有する燃料流を使用して操作するためには大幅な改造が必要になる。天然ガスパイプライン中の水素濃度の潜在的なばらつきは、ＬＮＧプラントにおける燃料バランスについての課題を提示する。したがって、水素がブレンドされた天然ガス供給物をＬＮＧプラントで有効に使用することができるようにする革新的な解決策が必要とされている。
【発明の概要】
【0004】
この概要は、以下の「発明を実施するための形態」で更に詳述される、選定された概念を単純な形態で紹介するために提供される。この概要は、特許請求される主題の主な特徴又は本質的な特徴を識別することを意図するものではなく、特許請求される主題の範囲を限定するために使用されることを意図するものでもない。システム及び方法のいくつかの態様を以下に概説する。
【0005】
図１を参照すると、開示される例示的な実施形態は、供給流１１０がブレンド水素天然ガス供給流であるいくつかのＬＮＧシステム１００を提供することによって、当該技術分野における必要性を満たす。液化の下流では、ガス状水素富化流１１４が生成され、これは燃料として使用されてもよく、（例えば、資源パイプライン又は別のパイプラインに）送出されてもよく、又は更に精製されて精製水素流を生成してもよい。ガス状水素富化流１１４は、主にメタン、窒素、及び水素の混合物であり、ブレンド水素天然ガス供給流１１０よりも高い水素濃度を有する。ガス状水素欠乏流１１２も生成され、これは供給流１１０に再循環され得る。ガス状水素欠乏流１１２は、主にメタン、窒素、及び水素の混合物であり、ブレンド水素天然ガス供給流よりも低い水素濃度を有する。従来のように、ＬＮＧ生成物流も生成され、これは、好ましくはブレンド水素天然ガス供給流１１０に比べて水素が欠乏している。
【0006】
システム及び方法のいくつかの態様は、以下のとおりである。
【0007】
態様１：
（ａ）天然ガス液化プラントにおいて水素含有天然ガス供給流を冷却及び液化して、液化天然ガス流を形成することと、
（ｂ）液化天然ガス流の圧力を低下させて膨張ＬＮＧ流を形成することと、
（ｃ）膨張ＬＮＧ流を第１のエンドフラッシュ（endflash）ユニット内で第１のエンドフラッシュ流と水素欠乏ＬＮＧ流とに分離することであって、第１のエンドフラッシュ流が水素含有天然ガス供給流よりも高い水素濃度を有し、水素欠乏ＬＮＧ流が水素含有天然ガス供給流よりも低い水素濃度を有する、ことと、
（ｄ）第１のエンドフラッシュ流及び／又は水素欠乏ＬＮＧ流を更に処理して、ガス状水素欠乏流及びガス状富化水素流を形成することと、
を含む方法。
（ａ）天然ガス液化プラントにおいて水素含有天然ガス供給流を冷却及び液化して、液化天然ガス流を形成することと、
（ｂ）液化天然ガス流の圧力を低下させて膨張ＬＮＧ流を形成することと、
（ｃ）膨張ＬＮＧ流を第１のエンドフラッシュ（endflash）ユニット内で第１のエンドフラッシュ流と水素欠乏ＬＮＧ流とに分離することであって、第１のエンドフラッシュ流が水素含有天然ガス供給流よりも高い水素濃度を有し、水素欠乏ＬＮＧ流が水素含有天然ガス供給流よりも低い水素濃度を有する、ことと、
（ｄ）第１のエンドフラッシュ流及び／又は水素欠乏ＬＮＧ流を更に処理して、ガス状水素欠乏流及びガス状富化水素流を形成することと、
を含む方法。
【0008】
態様２：工程（ｄ）が、少なくとも１つの膜段階、少なくとも１つの吸着段階、部分凝縮段階、蒸留段階、ストリッピング段階、及び電気化学膜段階の群から選択される少なくとも１つを用いて行われる、態様１に記載の方法。
【0009】
態様３：第１のエンドフラッシュユニットが気液分離器である、態様１～２のいずれかに記載の方法。
【0010】
態様４：第１のエンドフラッシュユニットが蒸留塔である、態様１～２のいずれかに記載の方法。
【0011】
態様５：
（ｅ）ガス状富化水素流を圧縮し、それを燃料流として使用すること、を更に含む、態様１～４のいずれかに記載の方法。
（ｅ）ガス状富化水素流を圧縮し、それを燃料流として使用すること、を更に含む、態様１～４のいずれかに記載の方法。
【0012】
態様６：燃料流が、ガスタービン、ボイラ、又は加熱炉用である、態様５に記載の方法。
【0013】
態様７：
（ｆ）ガス状富化水素流を更に処理して、少なくとも９０％の水素濃度を有する精製水素流を形成すること、を更に含む、態様１～６のいずれかに記載の方法。
（ｆ）ガス状富化水素流を更に処理して、少なくとも９０％の水素濃度を有する精製水素流を形成すること、を更に含む、態様１～６のいずれかに記載の方法。
【0014】
態様８：
（ｇ）精製水素流を燃料電池に送って電気を生成すること、を更に含む、態様７に記載の方法。
（ｇ）精製水素流を燃料電池に送って電気を生成すること、を更に含む、態様７に記載の方法。
【0015】
態様９：
（ｈ）精製水素流を水素パイプラインに送ること、を更に含む、態様７に記載の方法。
（ｈ）精製水素流を水素パイプラインに送ること、を更に含む、態様７に記載の方法。
【0016】
態様１０：
（ｉ）ガス状水素欠乏流の少なくとも一部を燃料流に送ること、を更に含む、態様１～９のいずれかに記載の方法。
（ｉ）ガス状水素欠乏流の少なくとも一部を燃料流に送ること、を更に含む、態様１～９のいずれかに記載の方法。
【0017】
態様１１：
（ｊ）ガス状水素欠乏流の少なくとも一部を、工程（ａ）の上流で水素含有天然ガス供給流と組み合わされる再循環流に送ること、を更に含む、態様１～１０のいずれかに記載の方法。
（ｊ）ガス状水素欠乏流の少なくとも一部を、工程（ａ）の上流で水素含有天然ガス供給流と組み合わされる再循環流に送ること、を更に含む、態様１～１０のいずれかに記載の方法。
【0018】
態様１２：
（ｋ）第１のエンドフラッシュ流中の水素濃度を第１の所定の範囲内に維持するために、工程（ｃ）が実施される分離器圧力を制御すること、を更に含む、態様１～１１のいずれかに記載の方法。
（ｋ）第１のエンドフラッシュ流中の水素濃度を第１の所定の範囲内に維持するために、工程（ｃ）が実施される分離器圧力を制御すること、を更に含む、態様１～１１のいずれかに記載の方法。
【0019】
態様１３：
（ｌ）工程（ａ）の上流で水素含有天然ガス供給流を前処理して、前処理された水素含有天然ガス供給流及び水素富化前処理流を生成することであって、前処理された水素含有天然ガス供給流が、水素含有天然ガス供給流よりも低い水素濃度を有すること、を更に含む、態様１に記載の方法。
（ｌ）工程（ａ）の上流で水素含有天然ガス供給流を前処理して、前処理された水素含有天然ガス供給流及び水素富化前処理流を生成することであって、前処理された水素含有天然ガス供給流が、水素含有天然ガス供給流よりも低い水素濃度を有すること、を更に含む、態様１に記載の方法。
【0020】
態様１４：
（ｍ）水素富化前処理流を燃料流に送ること、を更に含む、態様１３に記載の方法。
（ｍ）水素富化前処理流を燃料流に送ること、を更に含む、態様１３に記載の方法。
【0021】
態様１５：
（ｎ）前処理された水素含有天然ガス供給流に対して工程（ａ）を実施すること、を更に含む、態様１３～１４のいずれかに記載の方法。
（ｎ）前処理された水素含有天然ガス供給流に対して工程（ａ）を実施すること、を更に含む、態様１３～１４のいずれかに記載の方法。
【0022】
態様１６：
（ｏ）水素富化前処理流を精製して、少なくとも９０％の水素濃度を有する精製水素流を形成すること、を更に含む、態様１３に記載の方法。
（ｏ）水素富化前処理流を精製して、少なくとも９０％の水素濃度を有する精製水素流を形成すること、を更に含む、態様１３に記載の方法。
【0023】
態様１７：少なくとも１つの吸着床を使用して工程（ｏ）を実施することを更に含む、態様１６に記載の方法。
【0024】
態様１８：
（ａ）少なくとも１つのガスタービン駆動冷凍圧縮機を有する天然ガス液化プラントにおいて水素含有天然ガス供給流を冷却及び液化して、液化天然ガス流を形成することと、
（ｂ）燃料流を使用して、少なくとも１つのガスタービン駆動冷凍圧縮機のうちの少なくとも１つを駆動することと、
（ｃ）液化天然ガス流の圧力を低下させて膨張ＬＮＧ流を形成することと、
（ｄ）エンドフラッシュ分離器において、膨張ＬＮＧ流をエンドフラッシュ流と水素欠乏ＬＮＧ流とに分離することであって、エンドフラッシュ流が、水素含有天然ガス供給流よりも（that）高い濃度の水素を有する、ことと、
（ｅ）エンドフラッシュ流を圧縮して、圧縮エンドフラッシュ流を形成することと、
（ｆ）水素欠乏ＬＮＧ流をＬＮＧ貯蔵タンクに貯蔵することと、
（ｇ）ＬＮＧ貯蔵タンクからのＢＯＧ流を圧縮して圧縮ＢＯＧ流を形成することと、
（ｈ）圧縮ＢＯＧ流を更に圧縮して、更なる圧縮ＢＯＧ流を形成することと、
（ｉ）工程（ａ）の実行の上流で、更なる圧縮ＢＯＧ流を水素含有天然ガス供給流と組み合わせることと
を含み、
燃料流が、圧縮エンドフラッシュ流を含む、方法。
（ａ）少なくとも１つのガスタービン駆動冷凍圧縮機を有する天然ガス液化プラントにおいて水素含有天然ガス供給流を冷却及び液化して、液化天然ガス流を形成することと、
（ｂ）燃料流を使用して、少なくとも１つのガスタービン駆動冷凍圧縮機のうちの少なくとも１つを駆動することと、
（ｃ）液化天然ガス流の圧力を低下させて膨張ＬＮＧ流を形成することと、
（ｄ）エンドフラッシュ分離器において、膨張ＬＮＧ流をエンドフラッシュ流と水素欠乏ＬＮＧ流とに分離することであって、エンドフラッシュ流が、水素含有天然ガス供給流よりも（that）高い濃度の水素を有する、ことと、
（ｅ）エンドフラッシュ流を圧縮して、圧縮エンドフラッシュ流を形成することと、
（ｆ）水素欠乏ＬＮＧ流をＬＮＧ貯蔵タンクに貯蔵することと、
（ｇ）ＬＮＧ貯蔵タンクからのＢＯＧ流を圧縮して圧縮ＢＯＧ流を形成することと、
（ｈ）圧縮ＢＯＧ流を更に圧縮して、更なる圧縮ＢＯＧ流を形成することと、
（ｉ）工程（ａ）の実行の上流で、更なる圧縮ＢＯＧ流を水素含有天然ガス供給流と組み合わせることと
を含み、
燃料流が、圧縮エンドフラッシュ流を含む、方法。
【0025】
態様１９：
（ｊ）ＢＯＧ流の第１の部分を工程（ｈ）の上流に分流させることと、
（ｋ）ＢＯＧ流の第１の部分をエンドフラッシュ流と組み合わせて、燃料流を形成することと、
を更に含む、態様１８に記載の方法。
（ｊ）ＢＯＧ流の第１の部分を工程（ｈ）の上流に分流させることと、
（ｋ）ＢＯＧ流の第１の部分をエンドフラッシュ流と組み合わせて、燃料流を形成することと、
を更に含む、態様１８に記載の方法。
【0026】
態様２０：
（ａ）天然ガス液化プラントにおいて水素含有天然ガス供給流を冷却及び液化して、液化天然ガス流を形成することと、
（ｂ）液化天然ガス流の圧力を低下させて膨張ＬＮＧ流を形成することと、
（ｃ）膨張ＬＮＧ流を第１のエンドフラッシュユニット内で第１のエンドフラッシュ流と水素欠乏ＬＮＧ流とに分離することであって、第１のエンドフラッシュ流が水素含有天然ガス供給流よりも高い水素濃度を有し、水素欠乏ＬＮＧ流が水素含有天然ガス供給流よりも低い水素濃度を有することと、
（ｄ）エンドフラッシュ圧縮機を使用してエンドフラッシュ流を圧縮して、圧縮エンドフラッシュ流を形成することと、
（ｅ）圧縮エンドフラッシュ流を燃料流として使用することと、
（ｆ）エンドフラッシュ圧縮機が動作する圧力を制御して燃料流中の水素濃度を所定の範囲内に維持することと
を含む、方法。
（ａ）天然ガス液化プラントにおいて水素含有天然ガス供給流を冷却及び液化して、液化天然ガス流を形成することと、
（ｂ）液化天然ガス流の圧力を低下させて膨張ＬＮＧ流を形成することと、
（ｃ）膨張ＬＮＧ流を第１のエンドフラッシュユニット内で第１のエンドフラッシュ流と水素欠乏ＬＮＧ流とに分離することであって、第１のエンドフラッシュ流が水素含有天然ガス供給流よりも高い水素濃度を有し、水素欠乏ＬＮＧ流が水素含有天然ガス供給流よりも低い水素濃度を有することと、
（ｄ）エンドフラッシュ圧縮機を使用してエンドフラッシュ流を圧縮して、圧縮エンドフラッシュ流を形成することと、
（ｅ）圧縮エンドフラッシュ流を燃料流として使用することと、
（ｆ）エンドフラッシュ圧縮機が動作する圧力を制御して燃料流中の水素濃度を所定の範囲内に維持することと
を含む、方法。
【0027】
電力網から電力を引き出し、燃料需要が少ない電気モータ駆動プラントでは、水素の排除が必要とされる。これは、エンドフラッシュシステムにおけるプラントの低温端で達成することができる。このシステムは、５０％を超える水素を含有する送出流を生成するように設計することができる。水素は、多くの分離スキームを使用してプラントの前端から除去することもできる。しかしながら、水素の前端除去では、全供給流の処理が必要になるが、一方、水素を後端から除去することは、全供給流の一部であるフラッシュ流に対する処理を含む。
【0028】
供給水素含有量が約０．５％を超え、水素が燃料に送られるガスタービン駆動プラントの場合、エンドフラッシュ流で水素が富化され、既存のエンドフラッシュ圧縮システムに改造が必要になる。２％を超える水素を含有する供給物の場合、燃料流で水素が高度に富化されるので、水素が送出されない場合、ガスタービン燃焼及び燃料システムに大幅な改造が必要となる。送出に適した水素／メタン混合物を生成するための多くの可能なスキームが存在する。最適なスキームは、送出流の行き先に依存する。水素に対する局地的市場需要がある場合、ＬＮＧプラントから送出された水素を更に処理して販売可能な製品にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0029】
以下、添付図面と併せて例示的な説明を記載し、図中の類似の数字は、類似の要素を表す。
【図1】ＬＮＧプラントにおいてブレンド水素天然ガス供給流から生成された３つの流れを示す概略流れ図である。
【図2】先行技術からフローシートが改変されていないＬＮＧプラントを示す概略流れ図である。
【図3】水素含有量の少ないボイルオフガス（「ＢＯＧ」）及び貯蔵タンクフラッシュを供給物に再循環させるために追加されたＢＯＧ再循環圧縮機を有するＬＮＧプラントを示す概略流れ図である。
【図4】後端膜を用いた燃料への水素の除去を示すＬＮＧプラントを示す概略流れ図である。
【図5】ダブルエンドフラッシュ構成を有するＬＮＧプラントを示す概略流れ図である。
【図8】エンドフラッシュＨ２分離を示すＬＮＧプラントを示す概略流れ図である。
【図10】前端膜を有するＬＮＧプラントを示す概略流れ図である。
【図11】前端膜を有し、吸着を使用して透過流を更に精製するＬＮＧプラントを示す概略流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【0030】
以下の詳細な説明は、好ましい例示的な実施形態のみを提供するものであり、本発明の範囲、適用性、又は構成を限定することを意図するものではない。むしろ、好ましい例示的な実施形態の以下の詳細な説明は、本発明の好ましい例示的な実施形態を実施することを可能にする説明を当業者に提供する。本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、要素の機能及び配置において様々な変更が行われ得ることが理解される。
【0031】
本発明の説明を支援するために、本明細書及び特許請求の範囲において、本発明の一部を説明するために方向を示す用語（例えば、上、下、左、右など）が使用される場合がある。これらの方向を示す用語は、単に本発明の説明及び請求を補助することを意図したものであり、決して本発明を限定することを意図したものではない。加えて、図面に関連して本明細書に導入される参照番号は、他の特徴についての文脈を提供するために、本明細書における追加の説明なしに１つ以上の後続の図において繰り返し使用される場合がある。
【0032】
別段の指示がない限り、本明細書で使用される冠詞「ａ」及び「ａｎ」は、本明細書及び特許請求の範囲に記載される本発明の実施形態における任意の特徴に適用される場合、１つ以上を意味する。「ａ」及び「ａｎ」の使用は、そのような限定が具体的に述べられない限り、その意味を単一の特徴に限定するものではない。単数又は複数の名詞又は名詞句に先行する冠詞「ｔｈｅ」は、特定の指定された１つ又は複数の特徴を示し、それが使用される文脈に応じて単数又は複数の含意を有することがある。
【0033】
本明細書及び特許請求の範囲で使用される「導管」という用語は、システムの２つ以上の構成要素間で流体を輸送することができる１つ以上の構造を指す。例えば、導管は、液体、蒸気、及び／又は気体を輸送するパイプ、ダクト、通路、及びそれらの組み合わせを含むことができる。
【0034】
本明細書及び特許請求の範囲で使用される「天然ガス」という用語は、主にメタンからなる炭化水素ガス混合物を意味する。本明細書で使用される場合、「天然ガス」という用語は、合成及び代替天然ガスも包含する。天然ガス供給流は、メタン及び窒素を含む（典型的にはメタンが主成分である）。
【0035】
本明細書及び特許請求の範囲で使用される「水素含有天然ガス」及び「水素含有天然ガス流」という用語は、少なくとも１００ｐｐｍの水素を含有する天然ガス流を意味する。「水素含有天然ガス」及び「水素含有天然ガス流」という用語は、「ブレンド水素天然ガス流」という用語と同義であることが意図される。
【0036】
本明細書において別段の記載がない限り、本明細書、図面、及び特許請求の範囲において特定される任意及び全ての百分率は、モル百分率基準であると理解されるべきである。本明細書において別段の記載がない限り、本明細書、図面、及び特許請求の範囲において特定される任意の及び全ての圧力は、ゲージ圧を意味すると理解されるべきである。
【0037】
本明細書及び特許請求の範囲で使用される場合、「圧縮システム」という用語は、１つ以上の圧縮段階として定義される。例えば、圧縮システムは、単一の圧縮機内に複数の圧縮段階を含むことができる。代替例では、圧縮システムは、複数の圧縮機を備えていてもよい。
【0038】
特許請求の範囲において、文字は、特許請求される工程（例えば、（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ））を識別するために使用される。これらの文字は、方法工程を参照するのを支援するために使用され、特許請求された工程が実行される順序を、そのような順序が特許請求の範囲に具体的に記載されている場合を除いて、示すことを意図するものではない。
【0039】
本明細書及び特許請求の範囲で使用される「膜モジュール」という用語は、シェル（高圧側とも呼ばれる）内に含まれる１つ以上の導管を通して供給ガスを比較的高圧で流すことによってガスを選択的に分離するために使用される装置を意味する。導管は、各導管とシェル空間（低圧側とも呼ばれる）との間に障壁を提供する膜材料によって少なくとも部分的に画定される。シェル空間は、シェル内の内部容積であり、各膜の外部にあり、比較的低圧に維持される。シェル側は、透過ポートと流体流連通しており、膜を透過したガスは、透過ポートを通ってシェルを出る。任意選択で、掃引ガスをシェル空間に供給し、透過ポートを通る透過ガスの流れを補助する掃引ポートを設けてもよい。膜材料は、供給流中の１つ以上のガス（透過ガスと呼ばれる）が、供給ガス流中の他のガス（非透過ガス又は生成物ガスと呼ばれる）よりも速い速度で膜材料を通過することを可能にするように選択される。膜モジュールは、膜モジュールがそのボア側に供給ガス流が導入されることによって加圧されるボア側供給設計のものであってもよく、又は膜モジュールがそのシェル側に供給ガス流が導入されることによって加圧されるシェル側供給設計のものであってもよい。
【0040】
方法又はシステムの列挙された特徴を識別するために本明細書で使用される場合、用語「第１の」、「第２の」、「第３の」などは、対象となる特徴を参照し、それらを識別するのを助けるためだけに使用され、そのような順序が具体的に列挙されている場合を除いて、特徴の任意の特定の順序を示すことを意図するものではない。
【0041】
本明細書で使用される場合、「燃料流」という用語は、ガスタービン、又はボイラ、燃加熱炉、若しくは他の燃焼装置などの、蒸気発生システムなどのＬＮＧプラントの一部に燃料を供給するために使用されるガス流を意味する。
【0042】
本明細書で使用される場合、特定のガス又は成分が「富化」されるガス分離プロセスからの生成物流への言及は、生成物流が、ガス分離プロセスへの供給流よりも高いモル％の当該特定のガス又は成分を有することを意味する。流体分離プロセスの非限定的な例としては、分離ドラム、蒸留塔、ストリップ塔、吸着、膜分離、及び電気化学分離が挙げられる。
【0043】
本明細書で使用される場合、「流体流連通」という用語は、液体、蒸気、及び／又は二相混合物が、直接的又は間接的に、制御された様式で（すなわち、漏出なく）構成要素間で輸送されるのを可能にする、２つ以上の構成要素間の接続性の性質を指す。２つ以上の構成要素を互いに流体流連通するように連結させることは、溶接、フランジ付き導管、ガスケット、及びボルトの使用など、当該技術分野で知られている任意の好適な方法を含むことができる。２つ以上の構成要素はまた、それらを分離し得るシステムの他の構成要素、例えば、弁、ゲート、又は流体流を選択的に制限若しくは方向付けし得る他の装置を介して、互いに連結されてもよい。本明細書で使用される場合、「導管」という用語は、それを通してシステムの２つ以上の構成要素間で流体を輸送することができる１つ以上の構造を指す。例えば、導管は、液体、蒸気、及び／又は気体を輸送するパイプ、ダクト、通路、及びそれらの組み合わせを含むことができる。
【0044】
再び図１を参照すると、供給ガス１１０中の水素が潜在的にＬＮＧ液化プラント１００に入る可能性がある箇所が３つある。１つの選択肢（選択肢Ａ）は、ＬＮＧ生成物１１６中に水素を残すことである。第２の選択肢（選択肢Ｂ）は、システム１００の燃料要件の少なくとも一部のために、典型的には冷媒圧縮機を駆動するガスタービンのための燃料として水素を使用することである。第３の選択肢（選択肢Ｃ）は、典型的には水素生成物として更に精製するために又は液化装置の下流の天然ガスパイプラインに戻すために、システム１００から水素を送出することである。選択肢Ａは、必要とされる液化温度が低温であるため、数百ＰＰＭを超える水素を有する天然ガス供給物には実用的ではない。選択肢Ｂ及び選択肢Ｃではいずれも、水素を燃料消費先（選択肢Ｂ）又は送出先（選択肢Ｃ）に移送するために流れ１１４が生成される場合がある。流れ１１２は、追加の燃料要件を満たすことができるか、又は天然ガス供給物１１０若しくはＬＮＧプラント内の別の場所に再循環させることができる。
【0045】
図２は、従来の天然ガスＬＮＧシステム２００を示す。システム２００において、水素含有天然ガス供給流２１０は、液化天然ガス流２２０を形成するために、従来のＣ３ＭＲ、ＤＭＲ、ＳＭＲ、純成分カスケード、逆ブレイトンサイクル、又は他の液化方法などの液化プロセスを使用して液化ユニット２１８において冷却及び液化される。流れ２１０は、３０ｂａｒａ～８０ｂａｒａ若しくはそれ以上の圧力、かつ周囲温度付近であってもよく、又は予冷システムによって－３０℃～－６０℃の温度に予冷されてもよい。流れ２２０は、３０ｂａｒａ～７０ｂａｒａ若しくはそれ以上の圧力、かつ－１３０℃～－１５５℃若しくはそれ以下の温度であってよい。液化天然ガス流２２０は、弁２２４を通って膨張して、膨張ＬＮＧ流２２６を形成する。液化天然ガス流２２０は、任意選択で、弁２２４を通って膨張する前に、水力タービン（図示せず）を通過してもよい。任意選択的に水力タービンを包めることは、本明細書に記載される全ての例示的な実装形態に適用可能である。
【0046】
次いで、膨張ＬＮＧ流２２６は、エンドフラッシュドラム２２８内で、エンドフラッシュ流２３８（供給流２１０に比べて水素が富化されている）と、ＬＮＧ流２３０（供給流２１０に比べて水素が欠乏している）とに分離される。この例示的な実装形態では、エンドフラッシュドラム２２８の圧力は、例えば、１．０ｂａｒａ～１．５ｂａｒａの固定圧力に固定される。ＬＮＧ流２３０は、膨張弁２３２を介して膨張し、膨張ＬＮＧ流２３４は、ＬＮＧ貯蔵タンク２３６に流入する。流れ２３０は、弁２３２の前に７バール～１０バールなどのより高い圧力まで圧送することができる。弁２３２は、スプレーノズル（１つ又は複数）などの、貯蔵タンク入口マニホールドの一部であってもよい。ＬＮＧ生成物流２１６が、貯蔵タンクから引き出される。
【0047】
エンドフラッシュ流２３８は、任意選択で、エンドフラッシュ熱交換器２４０において、水素含有天然ガス供給流２１０の一部２４８に対して加温されて、加温エンドフラッシュ流２４２及び冷却部分２５０を形成する。次いで、冷却部分２５０は、膨張弁２５２を通って膨張して、膨張流２５４を形成し、これは、膨張ＬＮＧ流２２６と組み合わされる。
【0048】
加温エンドフラッシュ流２４２は、エンドフラッシュ圧縮機２４４内で圧縮されて燃料流２１４を形成し、これはシステム２００内で燃料として使用される。多くの用途において、燃料流２１４は、冷凍圧縮機を直接駆動するガスタービンのための燃料として使用されるか、又は液化ユニット２１８のための冷凍負荷を提供する冷媒のための冷凍圧縮機（図示せず）を駆動する電気モータに動力を供給するために使用される電気を生成する。
【0049】
ボイルオフガス（boil off gas、「ＢＯＧ」）流２５６は、ＬＮＧ貯蔵タンク２３６から引き出され、ＢＯＧ圧縮機２６０内で圧縮されて圧縮ボイルオフガス流２６４を形成し、これは燃料流２１４に供給される。流れ２５６は、流れ２３０の膨張から発生した蒸気、流れ２３４への熱漏れから発生した蒸気、及び貯蔵タンクへの熱漏れから発生した蒸気を含むことができる。
【0050】
選択肢Ａ－ＬＮＧ生成物中の水素
蒸気及び液体平衡の熱力学から、ＬＮＧ生成物において水素をプラントから出す実用性は限られる。ＬＮＧ生成物中に溶解することができる水素の最大量は約７００ｐｐｍであることに留意すべきである。したがって、システム２００を動作させることが実現可能であるのは、ＬＮＧ生成物流２１６中の水素濃度が非常に低い（１％水素をはるかに下回る）場合だけである。更に、そうすることにより、システム２００の比出力消費が増加する。別の障壁は、多くの既存のベース負荷ＬＮＧ及びピークシェービングプラントに設置されている冷凍能力に限界があることである。ほとんどのベース負荷設備は、設置されたガスタービン駆動力によって制限される。ピークシェービング、小規模、及び中規模プラントは、通常、電気モータによって動力が供給される。数百ｐｐｍの水素の添加により液化比出力が増加すると、設置された電力設備によって現在制限されている施設からの生産が減少する。したがって、システム２００に関して、選択肢Ｂ（燃料）及び選択肢Ｃ（水素除去）は、供給物中に数百ｐｐｍを超える濃度の水素が存在する場合、水素のための唯一の現実的な流路である。
蒸気及び液体平衡の熱力学から、ＬＮＧ生成物において水素をプラントから出す実用性は限られる。ＬＮＧ生成物中に溶解することができる水素の最大量は約７００ｐｐｍであることに留意すべきである。したがって、システム２００を動作させることが実現可能であるのは、ＬＮＧ生成物流２１６中の水素濃度が非常に低い（１％水素をはるかに下回る）場合だけである。更に、そうすることにより、システム２００の比出力消費が増加する。別の障壁は、多くの既存のベース負荷ＬＮＧ及びピークシェービングプラントに設置されている冷凍能力に限界があることである。ほとんどのベース負荷設備は、設置されたガスタービン駆動力によって制限される。ピークシェービング、小規模、及び中規模プラントは、通常、電気モータによって動力が供給される。数百ｐｐｍの水素の添加により液化比出力が増加すると、設置された電力設備によって現在制限されている施設からの生産が減少する。したがって、システム２００に関して、選択肢Ｂ（燃料）及び選択肢Ｃ（水素除去）は、供給物中に数百ｐｐｍを超える濃度の水素が存在する場合、水素のための唯一の現実的な流路である。
【0051】
選択肢Ｂ－ガスタービン燃料中の水素
既存のガスタービン駆動プラントの場合、選択肢Ｂは、燃料中のメタン含有量の一部が水素に置き換えられるので、プラント炭素強度が低下するという利点を有する。しかしながら、この解決策は、プラント燃料システムの大幅な改造を必要とする場合がある。
既存のガスタービン駆動プラントの場合、選択肢Ｂは、燃料中のメタン含有量の一部が水素に置き換えられるので、プラント炭素強度が低下するという利点を有する。しかしながら、この解決策は、プラント燃料システムの大幅な改造を必要とする場合がある。
【0052】
メタンよりも揮発性の高い水素は、フラッシュ（燃料）ガス流２３８中で濃縮される。典型的な燃料需要を有するＬＮＧプラントでは、供給物中の１％の水素から、１５％を超える水素を有する燃料が得られる。供給物中の水素が５％である場合、燃料中の水素含有量は５０％を超える。
【0053】
この組成の変化は、燃料圧力をほぼ大気圧から約４０ｂａｒａまで上昇させるエンドフラッシュガス圧縮機２４４の性能及び動作性に影響を及ぼす。１モルの水素を圧縮するのに必要な仕事は、１モルのメタンを圧縮するのに必要な仕事よりも３％大きいことに留意されたい。加えて、水素のより低い発熱量はメタンよりも３．３倍低いので、冷凍圧縮機に利用可能な電力量を維持するためにガスタービンへの燃料発熱量を同じに維持するためにはより多くの燃料流量が必要とされる。全体として、これは、燃料中の任意の水素を圧縮するために必要とされる電力が、等量の置換メタンと比較して３．４倍高く、それによって、全体的なプラント電力消費に影響を及ぼすことを意味する。既存のプラントでは、供給水素が０．５％を超える場合、回転設備及び静止設備を含む燃料システムの大幅な改造が必要になる可能性が高い。
【0054】
エンドフラッシュ圧縮の問題に加えて、燃料はまた、ガスタービンの動作上の問題を引き起こす可能性もあり、乾式低公害型（dry low emissions、ＤＬＥ）燃焼システムを備えたほとんどの既存の産業用フレームガスタービンは、３０％を超える水素濃度を有する燃料で動作するようには設計されていない。より高い水素濃度で動作させるためには、大規模なエンジン及びパッケージの改造が必要である。拡散燃焼システムを既に装備しているタービンでもやはり、追加の燃料ブレンドハードウェア及びパッケージ安全性の向上を必要とし、これらのタービンはまた、より多量の水素で運転しているときに、排気ＮＯｘ排出を許容限度内に維持しようと苦労する場合がある。多くのＬＮＧプラントにおいて、これは、燃料中の水素濃度を３０％未満に維持するために、選択肢Ｂの実施は供給物中に２％未満の水素を有する供給物に制限される。
【0055】
選択肢Ｃ－送出される水素
ガスタービンを備え、天然ガス供給物中に２％を超える水素を含むＬＮＧプラントの場合、及び電力網から電力を引き出す電気モータ駆動装置を備えた冷却プロセスの場合、システムから水素を排除することは魅力的な選択肢となり得る。水素は、天然ガスパイプラインに再注入することもでき、粗水素流として送って、生成物／水素パイプライン純度まで更に精製することもできる。電力網から電力が供給される既存の電気モータ駆動プラントは、燃料需要が非常に低いので、選択肢Ｃは、供給水素含有量が約１００ｐｐｍを超えて増加した場合に１００％のＬＮＧ生産量を維持するために利用可能な唯一の解決策である。更に説明するように、選択肢Ｃはまた、既存の設備に必要な改造が選択肢Ｂに必要なものよりも少ないので、ガスタービン駆動プラントにとって大きな利点を有する。任意選択で、精製された水素流を、電気を発生させるために使用することができる水素燃料電池に送ることができる。
ガスタービンを備え、天然ガス供給物中に２％を超える水素を含むＬＮＧプラントの場合、及び電力網から電力を引き出す電気モータ駆動装置を備えた冷却プロセスの場合、システムから水素を排除することは魅力的な選択肢となり得る。水素は、天然ガスパイプラインに再注入することもでき、粗水素流として送って、生成物／水素パイプライン純度まで更に精製することもできる。電力網から電力が供給される既存の電気モータ駆動プラントは、燃料需要が非常に低いので、選択肢Ｃは、供給水素含有量が約１００ｐｐｍを超えて増加した場合に１００％のＬＮＧ生産量を維持するために利用可能な唯一の解決策である。更に説明するように、選択肢Ｃはまた、既存の設備に必要な改造が選択肢Ｂに必要なものよりも少ないので、ガスタービン駆動プラントにとって大きな利点を有する。任意選択で、精製された水素流を、電気を発生させるために使用することができる水素燃料電池に送ることができる。
【0056】
評価したフロースキーム
下流のＬＮＧプラントに対する天然ガスパイプラインにブレンドされた水素の影響を評価するために、選択肢Ｂ（燃料としての水素）及び選択肢Ｃ（送出された水素）を使用するいくつかの異なるフロースキームを評価した。研究のベースラインは、約５百万メートルトン／年（metric tonnes/yr、ＭＴＰＡ）のＬＮＧを生産する２つの産業用フレームガスタービン駆動装置を使用する一般的なＣ３ＭＲ液化ユニットであり、典型的な米国湾岸環境条件及び供給ガス組成を想定して、燃料要求量は４６０ＭＷ ＬＨＶベースである。評価は、水素含有供給物を処理するために既存のプラントを改造することを想定しているが、結果を新たなプラントに適用することができる。評価したフロースキームのうちのいくつかについての比較結果を本明細書に示す。
下流のＬＮＧプラントに対する天然ガスパイプラインにブレンドされた水素の影響を評価するために、選択肢Ｂ（燃料としての水素）及び選択肢Ｃ（送出された水素）を使用するいくつかの異なるフロースキームを評価した。研究のベースラインは、約５百万メートルトン／年（metric tonnes/yr、ＭＴＰＡ）のＬＮＧを生産する２つの産業用フレームガスタービン駆動装置を使用する一般的なＣ３ＭＲ液化ユニットであり、典型的な米国湾岸環境条件及び供給ガス組成を想定して、燃料要求量は４６０ＭＷ ＬＨＶベースである。評価は、水素含有供給物を処理するために既存のプラントを改造することを想定しているが、結果を新たなプラントに適用することができる。評価したフロースキームのうちのいくつかについての比較結果を本明細書に示す。
【0057】
電気モータ駆動のピークシェーバープラントに対する解決策も同様に評価した。これらのプラントは、一般に、燃料需要が非常に低く、何らかの形態で水素を送出するための選択肢を必要とする。
【0058】
一般的なＣ３ＭＲ液化ユニットの詳細な採点シミュレーションを使用して、最大１８％の供給水素濃度を処理するための選択肢を評価した。プロパン及び混合冷媒圧縮機性能は、圧縮機曲線を使用して評価し、コイル式主冷却熱交換器（main cryogenic heat exchanger、ＭＣＨＥ）の熱伝達及び圧力降下性能は、詳細モデルを使用して評価した。エンドフラッシュ及びボイルオフガス（boil-off gas、ＢＯＧ）システムに関連する設備は、単純モデルを使用して評価し、結果を供給物中０％水素の基本ケースと比較した。
【0059】
２つの産業用フレームガスタービン冷却圧縮駆動装置から入手可能なプロパン及び混合冷媒力は、設計（基本ケース）値に固定した。各駆動装置上に二重プロパン及び混合冷媒圧縮機を有する並列ドライバ構成を想定した。利用可能な冷却駆動装置出力及び燃料需要の制約を条件として、生産を最大化するためにシミュレーションを実行した。
【0060】
供給物からの水素が燃料に送られる選択肢Ｂの場合、フロースキームは、ＬＮＧ生産を最大にしながら燃料流中の水素を濃縮するように設計される。この研究では、ガスタービンの燃料効率は同じままであり、燃料中の水素の関数ではないと仮定した。いずれの場合も、唯一の燃料需要はガスタービンの燃料需要であり、燃料の最大９５％がエンドフラッシュ及びＢＯＧによって提供されると仮定した。選択肢Ｂのスキームでは、この燃料バランスの制約により、燃料流中の水素を燃料需要を超えないように濃縮し、必要に応じてメタンフラッシュを抑制又はメタンを再循環する必要がある。
【0061】
スキームＢ１－フローシートの変更なし
スキームＢ１では、既存のフローシートに変更を加えることなく図２のシステム２００を使用した。エンドフラッシュドラム２２８の圧力は、１．２４ｂａｒａの基本ケース値に固定した。
スキームＢ１では、既存のフローシートに変更を加えることなく図２のシステム２００を使用した。エンドフラッシュドラム２２８の圧力は、１．２４ｂａｒａの基本ケース値に固定した。
【0062】
スキームＢ２－ＢＯＧ再循環
図３に示すスキームＢ２に、ＬＮＧシステム３００を示す。システム３００において、システム２００と共有される要素は、１００だけ増加させた参照番号によって表す。例えば、システム２００のエンドフラッシュドラム２２８は、システム３００のエンドフラッシュドラム３２８に対応する。明確にするために、システム２００の対応する要素と同一であるシステム３００のいくつかの特徴は、図３において番号付けされているが、本明細書では特に言及されていない。システム３００は、既存のＬＮＧシステムと構造的に類似している場合もあるが、以下に説明するように、供給流３１０中の水素を収容するために異なる動作をすることに留意されたい。
図３に示すスキームＢ２に、ＬＮＧシステム３００を示す。システム３００において、システム２００と共有される要素は、１００だけ増加させた参照番号によって表す。例えば、システム２００のエンドフラッシュドラム２２８は、システム３００のエンドフラッシュドラム３２８に対応する。明確にするために、システム２００の対応する要素と同一であるシステム３００のいくつかの特徴は、図３において番号付けされているが、本明細書では特に言及されていない。システム３００は、既存のＬＮＧシステムと構造的に類似している場合もあるが、以下に説明するように、供給流３１０中の水素を収容するために異なる動作をすることに留意されたい。
【0063】
システム３００では、エンドフラッシュドラム３２８の圧力は調整可能であり、これにより、エンドフラッシュ流３３８（燃料流３１４になる）中の水素濃度を所定の範囲内に維持するように、燃料流３１４中の水素濃度を制御することが可能になる。エンドフラッシュドラム３２８内の圧力の調節／制御は、エンドフラッシュ圧縮機３４４を通して引き出される蒸気流量を調整することによって提供され得る。圧縮機３４４を通る蒸気流量を調整する手段は、圧縮機再循環、速度制御、入口案内羽根、圧縮機吸引絞り、又は他の既知の方法を含む。エンドフラッシュドラム３２８の圧力を増加させて、メタンのフラッシュを抑制し、燃料流３１４中の水素の濃度を増加させることができる。エンドフラッシュドラム３２８の圧力の増加は、ＬＮＧ貯蔵タンク３３６内のフラッシュを増加させる。この増加を補償するために、圧縮されたボイルオフガス流の少なくとも第１の部分３６４は、再循環され、液化ユニット３１８の上流で水素含有天然ガス流３１０と組み合わされる。水素含有天然ガス流３１０の圧力に適合させるために、圧縮されたボイルオフガス流３６４を、ＢＯＧ再循環圧縮機３６６内で更に圧縮して、更なる圧縮ＢＯＧ流３６８を形成し、これを水素含有天然ガス流３１０と組み合わせる。任意選択で、圧縮されたボイルオフガス流３６４の第２の部分３６７を燃料流３１４に加えてもよく、それによって、燃料流３１４中の水素濃度を制御する追加の手段が提供される。これらの手段は、燃料流３１４における所望の発熱量を維持する目的で実施することができる。
【0064】
スキームＢ３－膜段階を使用する水素除去
図４に示すスキームＢ３では、膜段階４７０を使用して圧縮エンドフラッシュ流４４１から水素を除去するＬＮＧシステム４００が示されている。システム４００において、システム２００と共有される要素は、２００だけ増加させた参照番号によって表す。例えば、システム２００のエンドフラッシュドラム２２８は、システム４００のエンドフラッシュドラム４２８に対応する。明確にするために、システム２００の対応する要素と同一であるシステム４００のいくつかの特徴は、図４において番号付けされているが、本明細書では特に言及されていない。
図４に示すスキームＢ３では、膜段階４７０を使用して圧縮エンドフラッシュ流４４１から水素を除去するＬＮＧシステム４００が示されている。システム４００において、システム２００と共有される要素は、２００だけ増加させた参照番号によって表す。例えば、システム２００のエンドフラッシュドラム２２８は、システム４００のエンドフラッシュドラム４２８に対応する。明確にするために、システム２００の対応する要素と同一であるシステム４００のいくつかの特徴は、図４において番号付けされているが、本明細書では特に言及されていない。
【0065】
システム４００において、膜段階４７０は、エンドフラッシュ圧縮機４４４の下流に位置する。膜段階４７０は、並列に配置された１つ以上の膜モジュールを備えることができる。膜段階４７０からの透過流４７２は、水素が富化され、水素圧縮機４７４で更に圧縮されて圧縮透過流４７６を形成し、これが燃料流４１４の少なくとも一部を形成する。任意選択で、圧縮透過流は、ＬＮＧプラント４００内の任意の流れの中で最も高い水素濃度を有することができる。したがって、圧縮された透過流の少なくとも一部を、送出することができる。
【0066】
水素が欠乏した非透過流４７８は、システム４００の必要性に応じて１つ以上の方法で分配することができる。非透過流４７８の少なくとも一部４８３を、エンドフラッシュ再循環圧縮機４８０において圧縮して圧縮再循環流４８２を形成することができ、これを、エンドフラッシュ熱交換器４４０の上流の水素含有天然ガス流４１０の一部４４８と組み合わせる。非透過流４７８の少なくとも一部４８４は、燃料流４１４に混合することができ、それによって燃料流４１４中の水素濃度を低減することができる。弁４８５は、部分４８３、４８４への非透過流４７８の流れを制御する手段を概略的に表す。
【0067】
スキームＣ１－水素フラッシュドラム
図５に示すスキームＣ１では、少なくとも５０モル％の水素を含む粗水素流５８６を生成するように構成されたＬＮＧシステム５００が示されている。粗水素流５８６は、水素精製ユニットに送られて、送出用の製品グレードの水素を生成してもよく、又は液化ユニット５１８の下流のパイプラインに戻されてもよい。システム５００において、システム２００と共有される要素は、３００だけ増加させた参照番号によって表す。例えば、システム２００のエンドフラッシュドラム２２８は、システム５００のエンドフラッシュドラム５２８に対応する。同様に、システム４００と共有される要素は、１００だけ増加させた参照番号によって表す。明確にするために、システム２００及び／又は４００の対応する要素と同一であるシステム５００のいくつかの特徴は、図５において番号付けされているが、本明細書では特に言及されていない。
図５に示すスキームＣ１では、少なくとも５０モル％の水素を含む粗水素流５８６を生成するように構成されたＬＮＧシステム５００が示されている。粗水素流５８６は、水素精製ユニットに送られて、送出用の製品グレードの水素を生成してもよく、又は液化ユニット５１８の下流のパイプラインに戻されてもよい。システム５００において、システム２００と共有される要素は、３００だけ増加させた参照番号によって表す。例えば、システム２００のエンドフラッシュドラム２２８は、システム５００のエンドフラッシュドラム５２８に対応する。同様に、システム４００と共有される要素は、１００だけ増加させた参照番号によって表す。明確にするために、システム２００及び／又は４００の対応する要素と同一であるシステム５００のいくつかの特徴は、図５において番号付けされているが、本明細書では特に言及されていない。
【0068】
膨張ＬＮＧ流５２６は、最初に粗水素フラッシュドラム５８３に送られる。粗水素フラッシュドラム５８３の動作圧力は、少なくとも５０モル％の水素濃度を有する粗水素流５８５を生成するように選択することができる。粗水素流５８５からの冷却は、水素フラッシュ交換器５８１で回収され、水素含有天然ガス流５１０の一部５４９を冷却して、冷却された追加のＬＮＧ流５５１を生成する。冷却された追加のＬＮＧ流５５１は、水素フラッシュ交換器５８１を出て、そこで膨張弁５５３を通過して膨張して、膨張した追加のＬＮＧ流５５５を形成する。膨張した追加のＬＮＧ流５５５は、膨張ＬＮＧ流５２６と組み合わされ、粗水素フラッシュドラム５８３に導入される。
【0069】
次いで、粗水素フラッシュドラム５８３からのＬＮＧ流５８７は、膨張弁５８８を通過して膨張して、膨張ＬＮＧ流５８９を形成する。次いで、膨張ＬＮＧ流５８９は、エンドフラッシュドラム５２８に送られる。システム５００の残りの要素は、図２のシステム２００と非常に類似している。
【0070】
結果
供給物中の水素の量を増加させながら、４つ全てのスキームをシミュレートした。図６は、０～５％の範囲の供給水素含有量の関数として検討されたフロースキームから入手可能な最大生産量を示す。結果は、２つの産業用フレーム駆動装置から入手可能な出力及び全体的なプラント燃料バランスに対する制約を有するシミュレーションに基づく。
供給物中の水素の量を増加させながら、４つ全てのスキームをシミュレートした。図６は、０～５％の範囲の供給水素含有量の関数として検討されたフロースキームから入手可能な最大生産量を示す。結果は、２つの産業用フレーム駆動装置から入手可能な出力及び全体的なプラント燃料バランスに対する制約を有するシミュレーションに基づく。
【0071】
図７は、エンドフラッシュ（２４４、３４４、４４４、５４４）、ＢＯＧ（２６０、３６０、４６０、５６０）、エンドフラッシュ再循環（４８０）、ＢＯＧ再循環（３６６）、及び水素圧縮機（４７４）によって消費されるＬＮＧ１トン当たりのｋＷｈとしての比出力を示す。エンドフラッシュ圧縮機及びＢＯＧ圧縮機に利用可能な出力は、基本ケース値に限定されず、これらの圧縮機は、生産量を最大化するために必要に応じて改造又は交換されると仮定した。これらの電気モータ駆動圧縮機に必要とされる出力に燃料バランスは考慮に入れなかった。燃料必要量の計算において冷媒駆動装置のみを考慮した。
【0072】
スキームＢ１－フローシートの変更なし
既存のＬＮＧプラントにおいてエンドフラッシュドラム２２８からの所望の蒸気流量を維持するには、新たな設備を追加することなく生産量を大幅に減少させる必要がある。これは、液化ユニット２１８から出る液化天然ガス流２２０が、燃料要件を超えず、燃料バランスを維持するように、フラッシュを抑制するためにより低温にならなければならないためである。例えば、供給物中３％の水素で生成されるエンドフラッシュ蒸気発熱量（エネルギー／時間、例えばＢｔｕ／ｓ又はＭＷ）は、同じ液化ユニット出口温度及びエンドフラッシュドラム圧力について、供給物中０％の水素で生成されるものよりも８８％高くなり得る。供給物中３％の水素では、供給物中０％の水素の場合と同じ燃料流発熱量を維持するために必要な液化ユニット出口温度の低下により、固定駆動装置出力で６．７％生産量が低下する。
既存のＬＮＧプラントにおいてエンドフラッシュドラム２２８からの所望の蒸気流量を維持するには、新たな設備を追加することなく生産量を大幅に減少させる必要がある。これは、液化ユニット２１８から出る液化天然ガス流２２０が、燃料要件を超えず、燃料バランスを維持するように、フラッシュを抑制するためにより低温にならなければならないためである。例えば、供給物中３％の水素で生成されるエンドフラッシュ蒸気発熱量（エネルギー／時間、例えばＢｔｕ／ｓ又はＭＷ）は、同じ液化ユニット出口温度及びエンドフラッシュドラム圧力について、供給物中０％の水素で生成されるものよりも８８％高くなり得る。供給物中３％の水素では、供給物中０％の水素の場合と同じ燃料流発熱量を維持するために必要な液化ユニット出口温度の低下により、固定駆動装置出力で６．７％生産量が低下する。
【0073】
図７は、水素含有天然ガス供給流２１０中３％の水素について、エンドフラッシュ圧縮機２４４及びＢＯＧ圧縮機２６０によって消費される電力が、基本ケース（供給流２１０中に水素がない）に対してほぼ２倍になることを示す。増加の大部分は、主にエンドフラッシュ圧縮機２４４の出力の増加に起因する。供給物中の水素がわずか０．５％である場合、エンドフラッシュ圧縮機２４４は、得られるエンドフラッシュ流２３８の分子量が低く、体積流量が増加することに対応するための改造を必要とする。インペラの変更又は回転速度の増加を含む空気力学的リレートは、より強力な駆動モータによって達成され得る。水素含有天然ガス供給流２１０中の水素濃度が０．５％を超えると、エンドフラッシュ圧縮機２４４を交換するか、又は新たな並列圧縮ストリングを補充することが必要になる。
【0074】
スキームＢ２－ＢＯＧ再循環
この構成の場合、エンドフラッシュドラム３２８の圧力は、フラッシングを低減するように制御され、適切な燃料バランスを維持する際の別の動作自由度が追加され、それによって、プラントが、水素含有天然ガス流３１０（図３）中最大約３％の水素濃度について１００％のＬＮＧ生産量を達成することが可能になる。しかしながら、この回収生産は、追加の運転コストを伴う。図７において、後端圧縮（このスキームにおけるエンドフラッシュガス圧縮機３４４、ＢＯＧ圧縮機３６０、及び追加のＢＯＧ再循環圧縮機３６６からなる）によって消費される電力は、水素含有天然ガス流３１０中３％水素の基本ケースの２倍超であることに留意されたい。エンドフラッシュドラム３２８の圧力が高くなると断熱フラッシュがエンドフラッシュドラム３２８から貯蔵タンク３３６にシフトするので、必要なＢＯＧ圧縮力が大幅に増加する。供給物中の水素が３％を超えると、１００％の設計ＬＮＧ生産量は、研究条件のためのこのスキームでは不可能である。
この構成の場合、エンドフラッシュドラム３２８の圧力は、フラッシングを低減するように制御され、適切な燃料バランスを維持する際の別の動作自由度が追加され、それによって、プラントが、水素含有天然ガス流３１０（図３）中最大約３％の水素濃度について１００％のＬＮＧ生産量を達成することが可能になる。しかしながら、この回収生産は、追加の運転コストを伴う。図７において、後端圧縮（このスキームにおけるエンドフラッシュガス圧縮機３４４、ＢＯＧ圧縮機３６０、及び追加のＢＯＧ再循環圧縮機３６６からなる）によって消費される電力は、水素含有天然ガス流３１０中３％水素の基本ケースの２倍超であることに留意されたい。エンドフラッシュドラム３２８の圧力が高くなると断熱フラッシュがエンドフラッシュドラム３２８から貯蔵タンク３３６にシフトするので、必要なＢＯＧ圧縮力が大幅に増加する。供給物中の水素が３％を超えると、１００％の設計ＬＮＧ生産量は、研究条件のためのこのスキームでは不可能である。
【0075】
スキームＢ３－膜段階を使用する水素除去
このスキームでは、燃料流４１４中の水素を濃縮するために膜段階４７０が追加される。このスキームは、水素含有天然ガス流４１０中５％水素で１００％のＬＮＧ生産量を可能にするが、運転コストはより高くなる。透過流４７２を圧縮するための水素圧縮機４７４の動力が図７に含まれていることに留意されたい。
このスキームでは、燃料流４１４中の水素を濃縮するために膜段階４７０が追加される。このスキームは、水素含有天然ガス流４１０中５％水素で１００％のＬＮＧ生産量を可能にするが、運転コストはより高くなる。透過流４７２を圧縮するための水素圧縮機４７４の動力が図７に含まれていることに留意されたい。
【0076】
新たなエンドフラッシュ再循環圧縮機４８０、膜段階、及び透過水素圧縮機４７４に加えて、既存のエンドフラッシュ圧縮機４４４も、新たな動作条件が著しく異なるため、より高い水素濃度では改造又は交換されなければならないであろう。
【0077】
大幅なプラントの改造により、スキームＢ２及びＢ３はいずれも、水素含有天然ガス流３１０、４１０中３％水素で元の設計ＬＮＧ生産量を生産することができるようになる。しかしながら、得られたタービンへの燃料流３１４、４１４は、４０体積％の水素を含有する。現在のクラスの産業用フレームガスタービン駆動装置は、乾式低公害型（ＤＬＥ）燃焼システムを装備したときに３０％を超える水素濃度で動作するように設計されていないが、拡散燃焼システムを有するタービンは、追加のＮＯｘ低減ハードウェアを必要とする場合がある。タービンは、燃料システム内の高い水素濃度を評価するために、材料及びパッケージの安全性調査を受けなければならず、ガスタービンのＯＥＭは、水素が１０％を超える燃料組成に関して検討されるべきである。
【0078】
図３及び図４の両方に関して、水素富化流（３３８、４７２）は、燃料流に送られる代わりに、粗水素として送出されてもよく、又は精製ユニットに送られ、水素生成物として送出されてもよい。燃料要件は、もしあれば、水素欠乏流（３６７、４７８）によって満たすことができる。
【0079】
スキームＣ１－水素フラッシュドラム
スキームＣ１において、水素は、５０％（モル）の水素を含有する流れ（粗水素流５８５）の中に排除される。この粗水素流５８５は、製品グレードの水素に更に精製するために送られてもよく、又はパイプラインに戻されてもよい。
スキームＣ１において、水素は、５０％（モル）の水素を含有する流れ（粗水素流５８５）の中に排除される。この粗水素流５８５は、製品グレードの水素に更に精製するために送られてもよく、又はパイプラインに戻されてもよい。
【0080】
図６に示される生産は、水素含有天然ガス流５１０中の水素含有量の増加と共に減少し、供給原料中５％水素で約２％の減少に達する。この生産損失は、主に、ＬＮＧ水力タービン（図示せず）によって提供される冷却の損失によるものである。供給物中の水素が増加するにつれて、蒸気がタービン内で形成されるのを防ぐためにタービンの排出圧力が増加する。５％水素では、排出圧力は入口圧力に近づき、タービンはバイパスされる。しかしながら、この生産損失は、エンドフラッシュ再循環圧縮機５６６（破線）を追加することによって排除することができた。
【0081】
このスキームは、既存のＬＮＧプラントに対して必要とされる変更、及びそれらを実施するために必要とされるダウンタイムを最小限に抑える。燃料消費の少ない電気モータ駆動ＬＮＧプラントでは、プロセスからの水素排除が、２００～５００ＰＰＭを超える供給水素含有量について評価したものの中で唯一の実現可能な解決策である。
【0082】
図８は、水素冷却ボックスが設けられたＬＮＧシステム６００の別の例示的な実装形態を示す。システム６００において、システム２００と共有される要素は、４００だけ増加させた参照番号によって表す。例えば、システム２００のエンドフラッシュドラム２２８は、システム６００のエンドフラッシュドラム６２８に対応する。同様に、システム３００と共有される要素は、３００だけ増加させた参照番号によって表す。例えば、システム３００の再循環圧縮機３６６は、システム６００のＢＯＧ再循環圧縮機６６６に対応する。明確にするために、システム２００及び／又は３００の対応する要素と同一であるシステム６００のいくつかの特徴は、図８において番号付けされているが、本明細書では特に言及されていない。
【0083】
システム６００において、エンドフラッシュドラム６２８は、１．５ｂａｒａ～５５ｂａｒａの圧力で動作する。エンドフラッシュドラム６２８からの水素富化蒸気６３８は、熱交換器６４３内で冷却され、部分的に液化される。二相混合物６２７は、分離器６２９において、更なる水素富化蒸気６３１とメタン富化液体６３３とに分離される。更なる水素富化蒸気は、熱交換器６４３及びエンドフラッシュ交換器６４０で加温されて、粗水素生成物６３７を形成する。粗水素生成物は、天然ガスパイプラインに再注入してもよく、又は更に精製して純水素生成物を製造してもよい。
【0084】
メタン富化液体６３３は、弁６３５で膨張し、熱交換器６４３内で加温されて中間メタン流６４１を生成し、これは次にＢＯＧ圧縮機６６０に送られる。中間メタン流６４１の少なくとも一部６２５は、エンドフラッシュ交換器６４０で加温されて加温メタン富化蒸気６４２を生成し、エンドフラッシュ圧縮機６４４で圧縮されて燃料流６１４を形成することができる。粗水素生成物６３７の少なくとも一部６３９は、加温メタン富化蒸気６４２と組み合わされて、追加の燃料を提供することができる。水素富化蒸気６３８の少なくとも一部６１５は、熱交換器６４３をバイパスして中間メタン流６２５の少なくとも一部に送ることができる。
【0085】
ＬＮＧ流６３０は貯蔵タンクに送られる。ＢＯＧ流６５６及び中間メタン流６４１をＢＯＧ圧縮機６６０で圧縮して圧縮ボイルオフガス流６６４を形成し、これをＢＯＧ再循環圧縮機６６６で圧縮して更なる圧縮ＢＯＧ流６６８を形成することができ、これを水素含有天然ガス供給流６１０と組み合わせる。圧縮ボイルオフガス流６６４の少なくとも一部６６７は、燃料流６１４に送ることができる。
【0086】
図９は、供給ガス流６１０中のある水素濃度の範囲について、図８の例示的な実装形態のためのモデル化されたシステムパラメータを示す表である。ＬＮＧ流６２０の温度は、供給ガス流６１０中の水素濃度が１０％であるときに最も温かいことに留意されたい。また、供給ガス流６１０中の水素濃度が３％を超えると、ＬＮＧ生産量が低下し始めることにも留意すべきである。
【0087】
図１０は、供給ガス流７１０が、液化の前にガス流からいくらかの水素を除去するために前処理される、ＬＮＧシステム７００の別の例示的な実装形態を示す。システム７００において、システム２００と共有される要素は、５００だけ増加させた参照番号によって表す。例えば、システム２００のエンドフラッシュドラム２２８は、システム７００のエンドフラッシュドラム７２８に対応する。同様に、システム３００と共有される要素は、４００だけ増加させた参照番号によって表す。例えば、システム３００の再循環圧縮機３６６は、システム７００の再循環圧縮機７６６に対応する。明確にするために、システム２００及び／又は３００の対応する要素と同一であるシステム７００のいくつかの特徴は、図１０において番号付けされているが、本明細書では特に言及されていない。
【0088】
システム７００において、供給ガス流７１０は、液化の前に膜モジュール７６３を通過して、水素富化透過流７６５及び水素欠乏非透過流７７１を形成し、これは、供給ガス流７１０を液化するために必要とされるよりも低い電力消費で液化ユニット７１８において液化され得る。供給ガス流７１０中の水素濃度が十分に低く、液化前水素除去が必要でない場合に、膜モジュール７６３をバイパスすることができるように、バイパス流７７３が提供される。水素欠乏非透過流７７１は、液化の上流で更なる圧縮ＢＯＧ流７６８と組み合わされる。水素富化透過流７６５は、圧縮機７６７で圧縮されて燃料流７１４を形成する。加温され圧縮されたエンドフラッシュ流７９７の一部７５９及びＢＯＧ流７６４の一部７９３を燃料流７１４に組み合わせることができる。水素富化透過流７６５は、代替的に天然ガスパイプラインに送出されてもよく、又は水素生成物を製造するために更に精製されてもよい。
【0089】
ＬＮＧプラント８００の別の例示的な実装形態を図１１に示す。このＬＮＧプラント８００において、供給ガス流８１０が前処理ユニット８７５において処理されて、ＣＯ２、水、及び重質炭化水素が除去され、前処理された供給ガス流８７６が生成される。ＣＯ２を除去するための前処理は、典型的には、酸性ガス除去ユニットにおける吸着によって行われる。水の除去は、天然ガスを冷却してバルク水の凝縮を促進し、その後、吸着ユニット内で脱水することによって行うことができる。重質炭化水素の除去は、吸着、部分凝縮、蒸留、又はそれらの組み合わせによって行うことができる。次に、前処理された供給ガス流８７６を圧縮機８７７で圧縮して、圧縮され前処理された供給ガス流８７９を生成し、交換器８８１で周囲空気熱、冷却水、又はプロパン、ＨＦＣ若しくは混合冷媒などの別の冷却媒体で冷却して、冷却され前処理されたガス流８８６を生成する。次いで、冷却され前処理されたガス流８８６は、膜モジュール８６３を通過して、水素富化透過流８７８及び水素欠乏非透過流８７２を形成する。水素欠乏非透過流８７２は、任意選択で、液化される前に圧縮され、冷却される（圧縮機８９３及び熱交換器８９４を介して）。
【0090】
次に、水素富化透過流８７８を圧縮機８６７で圧縮して、圧縮水素富化透過流８６９を形成する。次いで、圧縮水素富化透過流８６９は、圧力スイング吸着ユニット８８７を使用して処理され、精製水素流８８８及び水素欠乏流８８９を生成する。精製水素流８８８は、少なくとも９０％の水素濃度を有することができる。水素欠乏流８８９はエンドフラッシュ流８３８と組み合わされ、次いでエンドフラッシュ圧縮機８４４を使用して圧縮されて燃料流８１４を生成する。
【0091】
ＬＮＧプラント９００の別の例示的な実装形態を図１２に示す。ＬＮＧプラント９００は、ＬＮＧプラント８００と非常に類似しており、主な違いは、２つのエンドフラッシュドラム９８３及び９２８が直列に設けられていることである。第１のエンドフラッシュドラム９８３からのエンドフラッシュ流９９０は、圧縮前に水素富化透過流９７８と組み合わされる。第１のエンドフラッシュドラム９８３からのＬＮＧ流９８７は、第２のエンドフラッシュドラム９２８内で更に分離される。第２のエンドフラッシュドラム９２８からのエンドフラッシュ流９３８は、エンドフラッシュ圧縮機９４４の上流で水素欠乏流９８９と組み合わされる。次いで、第２のエンドフラッシュドラム９２８からのＬＮＧ流９３０は、ＬＮＧ貯蔵所（図示せず）に送られる。
【0092】
本発明は、本発明のいくつかの態様の例示が意図される実施例に開示される特定の態様又は実施形態によって範囲が限定されるものではなく、機能的に等価である任意の実施形態は、本発明の範囲内である。本明細書に示され、説明されたものに加えて、本発明の様々な改変が当業者に明らかとなり、添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【国際調査報告】