炭化水素流の冷却及び／又は液化の方法及び装置
冷媒流（１０）を冷却圧力にて供給し、異なる圧力レベルで動作する少なくとも３つの熱交換段階（１２、１４、１６、１８）に通す。炭化水素流（２０）をこれらの熱交換段階のうち少なくとも２つに通し、冷却された炭化水素流（３０）を得る。各熱交換段階（１２、１４、１６、１８）において冷媒流（１０）の一部分を異なる圧力に膨張、蒸発させ、第１の蒸発圧力の第１蒸発冷媒流（４０）と、第１の蒸発圧力より低い蒸発圧力の２以上の他の蒸発冷媒流（５０、６０、７０）とを得る。第１蒸発冷媒流（４０）を最大圧力圧縮段階（２２）で圧縮して冷却圧力にて冷媒流（１０）の少なくとも一部分を得、他の蒸発冷媒流（５０、６０、７０）を２以上の並列低圧圧縮段階（２４、２６、２８）で圧縮して２以上の部分圧縮冷媒流（５０ａ、６０ａ、７０ａ）を得、部分圧縮冷媒流（５０ａ、６０ａ、７０ａ）のすべてを最大圧力圧縮段階（２２）に通す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は炭化水素流を冷却するための方法及び装置に関する。別の態様では、本発明は炭化水素流を液化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却及び／又は液化する炭化水素流の一般的な例は天然ガスである。
【０００３】
天然ガス流を液化することで、液化天然ガス（ＬＮＧ）を得る複数の方法が知られている。いくつかの理由により、天然ガス流を液化するのが望ましい。例として、液体は気体状態より占める体積が小さく、高圧で貯蔵する必要がないので、天然ガスを液体として貯蔵及び長距離輸送することが気体状態より容易にできる。
【０００４】
圧縮冷媒を用いて天然ガスを液化できる。米国特許第６，９６２，０６０号には、第１及び第２冷媒コンプレッサー（その各々が第１及び第２段階を有する）と、第１及び第２コンプレッサーの第２段階からの流出物を結合して圧縮ガスを得る配管手段とを備えた、ＬＮＧの多段冷却用のコンプレッサーシステムが記載されている。しかしながら、第１及び第２コンプレッサーの２つの第２段階からの最大圧力の流出物を結合する必要性ゆえに、これら２つの流出物を正確に同じ圧力、流量等にして逆圧とサージを防止しなければならない。このことの欠点は、結合の問題を防ぐために２つの流出物間で許容された可変性が制限されることである。当該技術において知られているように、冷媒コンプレッサーは、例えば１つのコンプレッサー内でサージを一時的に防ぐために、一般に異なる吐出圧力にて動作するが、２つの流出物は高圧なので、コンプレッサーの上流及び／又は下流にて更に厄介な問題を生じさせる乱れを引き起こすことなく、異なる吐出圧力を吸収して下流の流量を維持することが非常に困難になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
また、米国特許第６，９６２，０６０号は、第１及び第２段階を有する第１及び第２コンプレッサーからなる１つの構成を示すのみである。他の冷却構成のための圧縮システムを提供する柔軟性はもっていない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、（ａ）冷媒流を冷却圧力にて供給する工程、
（ｂ）異なる圧力レベルにて動作する３以上の熱交換工程に冷媒流を通す工程、
（ｃ）工程（ｂ）の熱交換工程のうち少なくとも２つに炭化水素流を通すことで、炭化水素流の温度を漸次下げて冷却された炭化水素流を得る工程、
（ｄ）各熱交換工程にて冷媒流の一部分を異なる圧力に膨張、蒸発させ、第１蒸発圧力の第１蒸発冷媒流と第１蒸発圧力より低い蒸発圧力の２以上の他の蒸発冷媒流とを得る工程、
（ｅ）単一圧縮器ケーシングの最大圧力圧縮段階により第１蒸発冷媒流を冷却圧力に圧縮し、工程（ａ）の冷却圧力にて冷媒流の少なくとも一部分を得る工程、
（ｆ）２以上の並列低圧圧縮段階により前記他の蒸発冷媒流を圧縮し、２以上の部分圧縮冷媒流を得る工程、及び
（ｇ）部分圧縮冷媒流のすべてを工程（ｅ）の前記最大圧力圧縮段階に通す工程
を少なくとも含む天然ガスなどの炭化水素流の冷却方法を提供する。
【０００７】
本発明は、炭化水素流を液化して液化炭化水素流を得る方法を更に提供し、該方法は上記記載の方法に従い又は下記記載の装置を使用して炭化水素流を冷却する段階を含む。
【０００８】
本発明は、冷却圧力の冷媒流、
熱交換工程を異なる圧力レベルにて作動させるための減圧手段を備えた３以上の熱交換器、
冷媒流を３以上の熱交換器に通すための冷媒通過手段、
冷却された炭化水素流を得るために熱交換工程の少なくとも２つに炭化水素流を通すための炭化水素通過手段、
第１蒸発圧力の第１蒸発冷媒流、
第１蒸発圧力より低い蒸発圧力の２以上の他の蒸発流、
第１蒸発冷媒流を圧縮して冷却圧力にて冷媒流の少なくとも一部分を得るための、単一圧縮器ケーシング中の最大圧力圧縮段階、
前記他の蒸発冷媒流を圧縮して１以上の部分圧縮冷媒流を得るための２以上の並列低圧圧縮段階、及び
部分圧縮冷媒流のすべてを前記単一圧縮器ケーシング中の最大圧力圧縮段階に通すための通路
を少なくとも含む天然ガスなどの炭化水素流を冷却する装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
以下、限定するものではなく単なる例として添付図面に関して本発明の態様を説明する。
【図１】本発明の１態様による炭化水素冷却方法の第１の構成である。
【図２】本発明の別の態様による炭化水素冷却方法の第２の構成である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
説明のため、１つの管路とその管路で運ばれる流れとに１つの参照番号を割り当てる。同じ参照番号は同種の構成要素を示す。
【００１１】
本発明の態様では、天然ガスなどの炭化水素流を冷却する改善された方法が提供され、その冷媒圧縮器の構成において優れた柔軟性を有する。
【００１２】
冷媒圧縮器のうち最大圧力圧縮段階から冷却圧力の冷媒の１つの圧縮器流出物を用いて炭化水素流を冷却する方法を提案する。換言すれば、最大圧力圧縮段階が１つの圧縮器ケーシング内に（場合によっては同じ圧縮器列の１以上の低圧圧縮段階と共に）配置される。
【００１３】
この利点の１つは、冷却圧力の異なる圧縮器からの放出圧力流のバランスをとる必要がないことである。このことは、低圧圧縮段階又は工程からの流出物について許容可変性を高めるという更なる利点を有する。したがって、このような流出物の低圧力にてサージを防ぐ必要があるが、圧縮器の広い可変性を得ることができる。
【００１４】
本発明の別の利点は、米国特許第６，９６２，０６０号に図示されているような従来技術の流れ構成から、本発明（例えば後で説明する添付図１に示された態様）により要求される新たな流れ構成を作り出すのに必要な追加のＣＡＰＥＸ又はＯＰＥＸがほとんどないか又はないことである。
【００１５】
蒸発させ部分圧縮した流れと圧縮段階との間の相互連結の簡単な再構成により、圧縮器負荷要求に対して熱交換工程で冷媒流により与えられる冷却負荷カーブ全体を一致させる上で優れた柔軟性が達成できる。
【００１６】
図１は炭化水素の冷却方法の第１の全体図１であり、一般に天然ガスなどの炭化水素流２０の冷却を含む。
【００１７】
炭化水素流は冷却される任意の適当なガス流でよいが、通常は天然ガス又は石油の貯蔵所から得られる天然ガス流である。その代わりとして、天然ガス流は、フィッシャー・トロプシュ法などの合成源も含めて別の供給源から得ることもできる。
【００１８】
通常、天然ガス流は実質的にメタンから成る。好ましくは、炭化水素供給流は少なくとも５０モル％のメタンを含み、さらに好ましくは少なくとも８０モル％のメタンを含む。
【００１９】
供給源に依存して、天然ガスは、芳香族炭化水素だけでなくエタン、プロパン、ブタン及びペンタンなどのメタンより重い炭化水素についても種々の量にて含有し得る。天然ガスの種類及び場所に依存してその組成が変わる。一般にメタンより重い炭化水素についても、異なる凍結温度又は液化温度を有することによってそれらがメタン液化プラントの一部を塞ぎ得るなどの幾つかの理由により、天然ガスから除去する必要がある。除去されたＣ２−４炭化水素は天然ガス液の供給源として使用できる。
【００２０】
天然ガス流はまた、Ｈ２Ｏ、Ｎ２、ＣＯ２、Ｈｇ、Ｈ２Ｓなどの非炭化水素や他の硫黄化合物などを含有し得る。
【００２１】
必要なら、天然ガスを含有した炭化水素流を、炭化水素冷却プロセスの一部として又は別々に使用前に前処理してもよい。この前処理は、ＣＯ２やＨ２Ｓなどの非炭化水素の削減及び／若しくは除去、又は予冷、予備加圧などの他の工程を含み得る。これらの工程は当業者には周知であるので、その機構についてここでは更なる説明はしない。
【００２２】
好ましくは、本発明で用いる炭化水素流には、その後に炭化水素流を液化するのに必要とされる少なくとも最小限の前処理を施す。天然ガスを液化するためのこのような要件は当該技術において公知である。
【００２３】
本発明で用いる冷媒流は、プロパンや窒素などの単一成分から構成してよく、又は窒素、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ブタン、ペンタンなどからなる群から選択される２以上の成分の混合物から形成された混合冷媒としてもよい。
【００２４】
本発明は２以上の冷却段階（各段階は１以上の工程、部分などを有する）を含む多段階冷却方法を含むか、又はその一部でもよい。例えば、各冷却段階は１〜５の熱交換工程を含んでもよい。第１冷却段階は、炭化水素流の温度を０℃未満に、通常は−２０℃〜−１６０℃の範囲、更に通常は−２０℃〜−７０℃に下げ得る。このような第１冷却段階をしばしば「予冷」段階ともいう。
【００２５】
一般に第２冷却段階は第１冷却段階とは分離している。すなわち、第２冷媒流の冷媒は、第１冷却段階の１以上の熱交換工程を通過してもよいが、第２冷却段階は、第２冷媒回路を循環する第２冷媒を用いる１以上の別々の熱交換工程を含む。このような第２冷却段階をしばしば「主冷却」段階ともいう。
【００２６】
図面を参照すると、図１は、第１熱交換工程１２、第２熱交換工程１４、第３熱交換工程１６及び第４熱交換工程１８からなる４つの熱交換工程を直列に通過する炭化水素流２０を示す。各熱交換工程１２、１４、１６、１８は、直列、並列又はその組み合わせにて動作する複数熱交換器と共に、１以上の熱交換器を含んでもよい。
【００２７】
一般に、各熱交換工程１２、１４、１６、１８は、当該技術において公知のケトル型又はプレートアンドフィン型熱交換器などの単一の熱交換器を含む。一連のケトル型又はプレートアンドフィン型熱交換器の構成は当該技術において公知である。
【００２８】
一般に、各熱交換工程１２、１４、１６、１８は炭化水素流２０の温度を次第に下げていき、それらから冷却された炭化水素流３０を得る。例えば、図１に示された熱交換工程１２、１４、１６、１８では、当該技術において公知の方法にて天然ガスなどの炭化水素流の温度を０℃未満に、通常は−２０℃〜−７０℃の範囲に下げることができる。
【００２９】
上記構成の一例は、炭化水素冷却方法における第１の又は予冷の段階であり、これはＬＮＧプラントなどの炭化水素液化プラントにおける１つの段階とし得る。
【００３０】
図１はまた、冷却圧力にてプロパンなどの冷媒流１０を供給する第１冷媒回路３を示し、炭化水素流２０と共に通過させることにより熱交換工程１２、１４、１６、１８を冷却する。
【００３１】
４つの熱交換工程１２、１４、１６、１８は異なる圧力レベルにて動作し、熱交換工程１２、１４、１６、１８の各々において、冷媒流１０の一部分を膨張、蒸発させる。通常、この膨張は、膨張器、バルブなどの形の減圧手段（図示せず）に冷媒流を通すことにより行われる。通常、冷媒流の残りの部分は、第４熱交換工程１８を通過する最後の残り部分が十分に膨張し蒸発するまで、次の熱交換工程に送られる。各熱交換工程１２、１４、１６、１８は異なる圧力にて動作しているので、各熱交換工程１２、１４、１６、１８からは異なる蒸発圧力にて蒸発冷媒流が得られる。
【００３２】
一般に、第１熱交換工程１２では、第１蒸発圧力にて、一般には冷媒流１０の冷却圧力に最も近い「最大」圧力にて第１蒸発冷媒流４０を得る。この最大蒸発圧力はまた、「高々圧」ともいい、第１蒸発冷媒流４０は「高々圧蒸発冷媒流」４０ともいう。
【００３３】
第２熱交換工程１４は最初の冷媒流１０の第１の残部１０ａを受け入れ、第１の残部１０ａの一部分を膨張、蒸発させて、第１蒸発冷媒流４０の第１蒸発圧力より低い圧力にて第２の又は他の冷媒流５０を得る。第２蒸発流５０は「高圧蒸発冷媒流」ともいう。
【００３４】
第２熱交換工程１４において膨張又は蒸発していない第１残部１０ａのうち第２残部１０ｂを第３熱交換工程１６に送り、冷媒流１０の別の一部分を膨張、蒸発させて、第１蒸発圧力より低い蒸発圧力にて第３の又は他の蒸発冷媒流６０を得る。この第３の又は他の蒸発冷媒流６０はまた「中圧蒸発冷媒流」ともいう。
【００３５】
冷媒流１０の第３の残部１０ｃを第４熱交換工程１８に送り、この工程にて膨張させ蒸発させ、第１蒸発圧力より低い蒸発圧力にて第４の又は他の蒸発冷媒流７０を得る。第４蒸発流７０はまた「低圧蒸発冷媒流」７０ともいう。
【００３６】
熱交換工程１２、１４、１６及び１８の方法、設定及び構成や、冷媒流１０の多段階膨張及び蒸発については、当該技術において公知であり、その例が米国特許第６，９６２，０６０号及び第６，６３７，２３８号に示されている。
【００３７】
第２、第３及び第４熱交換工程１４、１６、１８の各々における冷媒流１０の残部１０ａ、１０ｂ及び１０ｃの一部又はすべてを膨張及び蒸発させることにより、炭化水素流２０が上記工程を通過する際に炭化水素流２０を更に又はより低温に冷却することができる。しかしながら、次に蒸発冷媒流４０、５０、６０及び７０の各々を、再圧縮して最初の冷媒流１０の冷却圧力に戻さなければならない。
【００３８】
図１に示されているように、第１蒸発冷媒流４０を最大圧力圧縮段階２２により圧縮して、冷却圧力にて冷媒流１０の少なくとも一部分を得る。「最大圧力圧縮段階」なる用語は、最大入口圧力を有する圧縮段階を示す。第１蒸発冷媒流が高々圧蒸発冷媒流４０である場合、最大圧力圧縮段階を高々圧圧縮段階と称することもできる。
【００３９】
図１に示されているように、最大圧力圧縮段階２２は、それと共に第３圧縮段階２６も含んだ圧縮器列Ａの一部である。ここで用いられている「圧縮器列」は、１つの圧縮段階、又は２つ以上の結合した圧縮段階を含んでもよい。一般に、圧縮器列において、より低圧の段階からの圧縮冷媒のすべてが、続けて次のより高い圧縮段階に送られるので、圧縮器列における最高レベルの圧縮段階から１つの流出物が存在する。
【００４０】
圧縮器列を形成する２以上の圧縮器、圧縮段階又はそれらの結合の構成については、当該技術において周知である。一般に、圧縮列は、１つのケーシング中に１つの圧縮段階を含むか、又は１つのケーシング中に２、３又は４つの結合圧縮段階を含む。後者の場合、最低圧縮段階からの圧縮冷媒を、通常は１以上の中間入口からの１以上のより高い圧力の原料と組み合わせて、次のより高い各圧縮段階に通す。
【００４１】
図１に示される圧縮器列Ａは、第３蒸発冷媒流６０を圧縮するための第３圧縮段階２６を含む。第３圧縮段階２６は、最初の冷媒流１０の冷却圧力に戻すほど十分には第３蒸発冷媒流６０を圧縮せず、「部分圧縮された冷媒流」６０ａを得る。
【００４２】
次に、部分圧縮された冷媒流６０ａを第３圧縮段階２６から最大圧力圧縮段階２２に直接送り込む。最大圧力圧縮段階２２は、単独で又は例えば圧縮器列Ａの他の低圧段階と共に、１つのケーシング内に含まれる。
【００４３】
第２の又は高い蒸発冷媒流５０を、第２の又は高い圧力圧縮段階２４に送る。第４の又は低い蒸発冷媒流７０を、第４の又は低圧の圧縮段階２８に送り、そこから部分圧縮された冷媒流７０ａを、第２蒸発冷媒流６０と共に第２の又は高圧の圧縮段階２４に直接送る。
【００４４】
第２及び第４の圧縮段階２４、２８は、第１の圧縮列Ａとは別の第２の圧縮列Ｂからなる。よって、低圧圧縮段階２４、２６、２８のうち少なくとも２つが、２以上の圧縮器列Ａ及びＢにある。
【００４５】
第２及び第４圧縮段階２４及び２８はまた、第３圧縮段階２６と並列であるから、図１の全体構成１には２以上の並列の低圧圧縮段階が存在する。低圧圧縮段階が並列であるというのは、低圧圧縮段階２４、２６、２８が直列ではない又は１つのケーシング内に並べられていない、且つ／又は他の蒸発冷媒流（図１中の第２、第３及び第４蒸発冷媒流５０、６０、７０）が直列に圧縮されない、且つ／又は最低圧力の蒸発流（図１中の第４蒸発冷媒流７０）がすべての圧縮段階を通過するわけではないという意味である。
【００４６】
第２圧縮段階２４からの流出物は、まだ部分圧縮冷媒流５０ａであり、第２圧縮器列Ｂの出口２４ａを通過させる。図１に示されているように、部分圧縮された冷媒流５０ａを、結合器３４により、第１蒸発冷媒流４０と結合し、第１圧縮器列Ａの第１の又は高々圧圧縮段階２２の入口３２を通過させる。
【００４７】
このようにして、一般に部分圧縮された冷媒流５０ａ、６０ａ及び７０ａのすべてを単一ケーシングの最大圧力圧縮段階２２に通す。
【００４８】
図１はまた、最大圧力圧縮段階（図１の第１圧縮段階２２）に並列な当該又は各低圧圧縮段階（図１の第２及び第４圧縮段階２４、２８）の流出物（図１の線５０ａ）がどのように最大圧力圧縮段階を通過するかの一例を示す。
【００４９】
図２は、炭化水素冷却方法の第２の全体構成２を示し、一般に天然ガスなどの炭化水素流２０の冷却を伴う。図１の第１の全体構成１について上記説明した方法と同様に、炭化水素流２０を４つの熱交換工程１２、１４、１６、１８に通してもよい。
【００５０】
第１の選択肢として、炭化水素流を冷媒流１０と同じ熱交換工程１２、１４、１６、１８すべてに通さなくてもよい。図２の流れ２０ａは、第２、第３及び第４の熱交換工程１４、１６、１８においてのみ冷却される炭化水素流を示す。第１熱交換工程１２は、別の冷媒流や別の冷媒回路などの１以上の他の流れを冷却するのに使用できる。
【００５１】
図２は図１に示された第１冷媒回路３に類似の第２冷媒回路４を示し、冷媒流１０を第１熱交換工程１２に通し、冷媒流１０の後続の部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃを後続の第２、第３及び第４熱交換工程１４、１６、１８に通し、各熱交換工程１２、１４、１６、１８にて冷媒流１０の一部分を膨張させ蒸発させ、第１の蒸発冷媒流４０を得、同様に上述した第２、第３及び第４の低圧蒸発流５０、６０及び７０を得る。
【００５２】
第１蒸発流４０を最大圧力圧縮段階２２に通して圧縮し、最初の冷媒流１０の一部分を冷却圧力にて得る。
【００５３】
図２に示された第２の全体構成２において、最大圧力圧縮段階２２は第３圧縮器列Ｃの一部であり、第３圧縮器列Ｃはそれと共に第２及び第４低圧圧縮段階２４、２８も含む。第２及び第４圧縮段階２４及び２８は、第３圧縮段階２６と並列である。よって、少なくとも２つの圧縮器列Ｃ及びＤには低圧圧縮段階２４、２６、２８のうち少なくとも２つが存在する。
【００５４】
第４の蒸発流７０を第４圧縮段階２８に送り、そこから部分圧縮冷媒流７０ａを、第２蒸発流５０と共に第２圧縮段階２４に直接送る。次に第２圧縮段階２４から部分圧縮冷媒流５０ａを最大圧力段階２２に直接送る。
【００５５】
一方、第４圧縮器列Ｄを構成する並列の第３圧縮段階２６に、第３蒸発冷媒流６０を送り込む。よって、第４圧縮器列Ｄは、第３圧縮器列Ｃの圧縮段階２２、２４、２８から分離されたただ１つの圧縮段階２６を含む。
【００５６】
第３圧縮段階２６から部分圧縮冷媒流６０ａの流出物を、第２圧縮器列Ｄの出口２６ａから送り出し、結合器３６により第１蒸発流４０と結合し、最大圧力段階２２に通す。
【００５７】
図１及び２は、異なる蒸発圧力にて少なくとも３つの蒸発冷媒流を受け取るよう構成される本発明の柔軟性についての２例を示し、これらの流れは、少なくとも２つの別個の圧縮器列における３つの低圧圧縮段階２４、２６及び２８により種々の構成又はシステムで再圧縮する。
【００５８】
表１は、本発明による４つの異なる熱交換工程からの蒸発冷媒流を再圧縮するための４つの圧縮段階についてのいくつかの構成例を記載するが、単に参照しやすくするために図１及び２で用いられている圧縮段階の符号を用いている。
【００５９】
【表１】
【００６０】
表１から、最大圧縮器まで冷媒流を含まない各列の流出物を、どのようにして最大圧力段階２２に直接転送するか、又はどのようにして最大圧力段階２２と同じ列における先行の圧縮段階に送り、これらすべての冷媒を最大圧力段階２２に通すかについて、確認できる。
【００６１】
表１中の例１及び２は、添付の図１及び２に示される。
【００６２】
表１の例４及び５は、圧縮器列Ｈとしての圧縮段階２６から、又は圧縮器列Ｊとしての圧縮段階２８から放出される部分圧縮冷媒流を、最大圧力圧縮段階２２に直接送るのではなく、まず第２圧縮段階２４に送ることができることを示す。第２圧縮段階２４は最大圧力圧縮段階２２と同じ圧縮器列Ｇ、Ｉの一部であるから、一般に部分圧縮冷媒流をさらに最大圧力圧縮段階２２に通す。
【００６３】
また、表１に示される例８は、３つの圧縮器列Ｏ、Ｐ及びＱを含み、そのうち圧縮器列Ｐ及びＱは夫々ただ１つの圧縮段階２４及び２６を含む。しかしながら、低圧圧縮段階２４及び２６の各々からの部分圧縮流出物は、一般に最大圧縮段階２２に通すことができる。
【００６４】
表１は４つの圧縮段階を含む例に関するものである。本発明はこれに限定されるものではなく、３又は５個の圧縮段階を含む構成も本発明の範囲に入る。当業者は異なる圧縮器列の圧縮段階の様々な組合せを見つけることができ、すべての部分圧縮された流れが共通して最大圧力圧縮段階を通過する限り、１以上の低圧圧縮段階からの流出物を、１以上の高圧圧縮段階の入口に送り込むことができる。
【００６５】
要約すれば、３個以上の冷媒圧縮段階により３以上の蒸発冷媒流を圧縮する方法及び圧縮器の構成が開示されており、
（ｉ）第１蒸発冷媒流（４０）を共通の最大圧力圧縮段階（２２）で圧縮し、十分に圧縮された冷媒流（１０）の少なくとも一部分を冷媒冷却圧力にて得；
（ｉｉ）他の蒸発冷媒流（５０、６０、７０）を少なくとも２つの並列低圧圧縮段階（２４、２６、２８）で圧縮し、１以上の部分圧縮冷媒流（５０ａ、６０ａ、７０ａ）を得；
（ｉｉｉ）一般に部分圧縮冷媒流（５０ａ、６０ａ、７０ａ）のすべてを共通の最大圧力圧縮段階（２２）に通す。
【００６６】
圧縮段階の異なる配置又は構成により、冷媒流の再圧縮について異なる特徴が得られる。このようにして、本発明は、付随の圧縮器パワー要件、又は冷却負荷要件、又はそれらの組合わせに対し、蒸発冷媒流に必要な圧縮をより良く一致させて配置又は構成を更に効率的にすることについて、柔軟性が得られる。
【００６７】
当業者は特許請求の範囲から逸脱することなく多くの方法で本発明を変更できることを容易に理解するであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６８】
【特許文献１】米国特許第６，９６２，０６０号
【特許文献２】米国特許第６，６３７，２３８号
【符号の説明】
【００６９】
１…全体構成
３…第１冷媒回路
１０…冷媒流
１２…第１熱交換工程
１４…第２熱交換工程
１６…第３熱交換工程
１８…第４熱交換工程
２０…炭化水素流
２２…最大圧力圧縮段階
２４…第２（高圧）圧縮段階
２６…第３圧縮段階
２８…第４（低圧）圧縮段階
３０…冷却された炭化水素流
Ａ…第１圧縮器列
Ｂ…第２圧縮器列
【技術分野】
【０００１】
本発明は炭化水素流を冷却するための方法及び装置に関する。別の態様では、本発明は炭化水素流を液化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却及び／又は液化する炭化水素流の一般的な例は天然ガスである。
【０００３】
天然ガス流を液化することで、液化天然ガス（ＬＮＧ）を得る複数の方法が知られている。いくつかの理由により、天然ガス流を液化するのが望ましい。例として、液体は気体状態より占める体積が小さく、高圧で貯蔵する必要がないので、天然ガスを液体として貯蔵及び長距離輸送することが気体状態より容易にできる。
【０００４】
圧縮冷媒を用いて天然ガスを液化できる。米国特許第６，９６２，０６０号には、第１及び第２冷媒コンプレッサー（その各々が第１及び第２段階を有する）と、第１及び第２コンプレッサーの第２段階からの流出物を結合して圧縮ガスを得る配管手段とを備えた、ＬＮＧの多段冷却用のコンプレッサーシステムが記載されている。しかしながら、第１及び第２コンプレッサーの２つの第２段階からの最大圧力の流出物を結合する必要性ゆえに、これら２つの流出物を正確に同じ圧力、流量等にして逆圧とサージを防止しなければならない。このことの欠点は、結合の問題を防ぐために２つの流出物間で許容された可変性が制限されることである。当該技術において知られているように、冷媒コンプレッサーは、例えば１つのコンプレッサー内でサージを一時的に防ぐために、一般に異なる吐出圧力にて動作するが、２つの流出物は高圧なので、コンプレッサーの上流及び／又は下流にて更に厄介な問題を生じさせる乱れを引き起こすことなく、異なる吐出圧力を吸収して下流の流量を維持することが非常に困難になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
また、米国特許第６，９６２，０６０号は、第１及び第２段階を有する第１及び第２コンプレッサーからなる１つの構成を示すのみである。他の冷却構成のための圧縮システムを提供する柔軟性はもっていない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、（ａ）冷媒流を冷却圧力にて供給する工程、
（ｂ）異なる圧力レベルにて動作する３以上の熱交換工程に冷媒流を通す工程、
（ｃ）工程（ｂ）の熱交換工程のうち少なくとも２つに炭化水素流を通すことで、炭化水素流の温度を漸次下げて冷却された炭化水素流を得る工程、
（ｄ）各熱交換工程にて冷媒流の一部分を異なる圧力に膨張、蒸発させ、第１蒸発圧力の第１蒸発冷媒流と第１蒸発圧力より低い蒸発圧力の２以上の他の蒸発冷媒流とを得る工程、
（ｅ）単一圧縮器ケーシングの最大圧力圧縮段階により第１蒸発冷媒流を冷却圧力に圧縮し、工程（ａ）の冷却圧力にて冷媒流の少なくとも一部分を得る工程、
（ｆ）２以上の並列低圧圧縮段階により前記他の蒸発冷媒流を圧縮し、２以上の部分圧縮冷媒流を得る工程、及び
（ｇ）部分圧縮冷媒流のすべてを工程（ｅ）の前記最大圧力圧縮段階に通す工程
を少なくとも含む天然ガスなどの炭化水素流の冷却方法を提供する。
【０００７】
本発明は、炭化水素流を液化して液化炭化水素流を得る方法を更に提供し、該方法は上記記載の方法に従い又は下記記載の装置を使用して炭化水素流を冷却する段階を含む。
【０００８】
本発明は、冷却圧力の冷媒流、
熱交換工程を異なる圧力レベルにて作動させるための減圧手段を備えた３以上の熱交換器、
冷媒流を３以上の熱交換器に通すための冷媒通過手段、
冷却された炭化水素流を得るために熱交換工程の少なくとも２つに炭化水素流を通すための炭化水素通過手段、
第１蒸発圧力の第１蒸発冷媒流、
第１蒸発圧力より低い蒸発圧力の２以上の他の蒸発流、
第１蒸発冷媒流を圧縮して冷却圧力にて冷媒流の少なくとも一部分を得るための、単一圧縮器ケーシング中の最大圧力圧縮段階、
前記他の蒸発冷媒流を圧縮して１以上の部分圧縮冷媒流を得るための２以上の並列低圧圧縮段階、及び
部分圧縮冷媒流のすべてを前記単一圧縮器ケーシング中の最大圧力圧縮段階に通すための通路
を少なくとも含む天然ガスなどの炭化水素流を冷却する装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
以下、限定するものではなく単なる例として添付図面に関して本発明の態様を説明する。
【図１】本発明の１態様による炭化水素冷却方法の第１の構成である。
【図２】本発明の別の態様による炭化水素冷却方法の第２の構成である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
説明のため、１つの管路とその管路で運ばれる流れとに１つの参照番号を割り当てる。同じ参照番号は同種の構成要素を示す。
【００１１】
本発明の態様では、天然ガスなどの炭化水素流を冷却する改善された方法が提供され、その冷媒圧縮器の構成において優れた柔軟性を有する。
【００１２】
冷媒圧縮器のうち最大圧力圧縮段階から冷却圧力の冷媒の１つの圧縮器流出物を用いて炭化水素流を冷却する方法を提案する。換言すれば、最大圧力圧縮段階が１つの圧縮器ケーシング内に（場合によっては同じ圧縮器列の１以上の低圧圧縮段階と共に）配置される。
【００１３】
この利点の１つは、冷却圧力の異なる圧縮器からの放出圧力流のバランスをとる必要がないことである。このことは、低圧圧縮段階又は工程からの流出物について許容可変性を高めるという更なる利点を有する。したがって、このような流出物の低圧力にてサージを防ぐ必要があるが、圧縮器の広い可変性を得ることができる。
【００１４】
本発明の別の利点は、米国特許第６，９６２，０６０号に図示されているような従来技術の流れ構成から、本発明（例えば後で説明する添付図１に示された態様）により要求される新たな流れ構成を作り出すのに必要な追加のＣＡＰＥＸ又はＯＰＥＸがほとんどないか又はないことである。
【００１５】
蒸発させ部分圧縮した流れと圧縮段階との間の相互連結の簡単な再構成により、圧縮器負荷要求に対して熱交換工程で冷媒流により与えられる冷却負荷カーブ全体を一致させる上で優れた柔軟性が達成できる。
【００１６】
図１は炭化水素の冷却方法の第１の全体図１であり、一般に天然ガスなどの炭化水素流２０の冷却を含む。
【００１７】
炭化水素流は冷却される任意の適当なガス流でよいが、通常は天然ガス又は石油の貯蔵所から得られる天然ガス流である。その代わりとして、天然ガス流は、フィッシャー・トロプシュ法などの合成源も含めて別の供給源から得ることもできる。
【００１８】
通常、天然ガス流は実質的にメタンから成る。好ましくは、炭化水素供給流は少なくとも５０モル％のメタンを含み、さらに好ましくは少なくとも８０モル％のメタンを含む。
【００１９】
供給源に依存して、天然ガスは、芳香族炭化水素だけでなくエタン、プロパン、ブタン及びペンタンなどのメタンより重い炭化水素についても種々の量にて含有し得る。天然ガスの種類及び場所に依存してその組成が変わる。一般にメタンより重い炭化水素についても、異なる凍結温度又は液化温度を有することによってそれらがメタン液化プラントの一部を塞ぎ得るなどの幾つかの理由により、天然ガスから除去する必要がある。除去されたＣ２−４炭化水素は天然ガス液の供給源として使用できる。
【００２０】
天然ガス流はまた、Ｈ２Ｏ、Ｎ２、ＣＯ２、Ｈｇ、Ｈ２Ｓなどの非炭化水素や他の硫黄化合物などを含有し得る。
【００２１】
必要なら、天然ガスを含有した炭化水素流を、炭化水素冷却プロセスの一部として又は別々に使用前に前処理してもよい。この前処理は、ＣＯ２やＨ２Ｓなどの非炭化水素の削減及び／若しくは除去、又は予冷、予備加圧などの他の工程を含み得る。これらの工程は当業者には周知であるので、その機構についてここでは更なる説明はしない。
【００２２】
好ましくは、本発明で用いる炭化水素流には、その後に炭化水素流を液化するのに必要とされる少なくとも最小限の前処理を施す。天然ガスを液化するためのこのような要件は当該技術において公知である。
【００２３】
本発明で用いる冷媒流は、プロパンや窒素などの単一成分から構成してよく、又は窒素、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ブタン、ペンタンなどからなる群から選択される２以上の成分の混合物から形成された混合冷媒としてもよい。
【００２４】
本発明は２以上の冷却段階（各段階は１以上の工程、部分などを有する）を含む多段階冷却方法を含むか、又はその一部でもよい。例えば、各冷却段階は１〜５の熱交換工程を含んでもよい。第１冷却段階は、炭化水素流の温度を０℃未満に、通常は−２０℃〜−１６０℃の範囲、更に通常は−２０℃〜−７０℃に下げ得る。このような第１冷却段階をしばしば「予冷」段階ともいう。
【００２５】
一般に第２冷却段階は第１冷却段階とは分離している。すなわち、第２冷媒流の冷媒は、第１冷却段階の１以上の熱交換工程を通過してもよいが、第２冷却段階は、第２冷媒回路を循環する第２冷媒を用いる１以上の別々の熱交換工程を含む。このような第２冷却段階をしばしば「主冷却」段階ともいう。
【００２６】
図面を参照すると、図１は、第１熱交換工程１２、第２熱交換工程１４、第３熱交換工程１６及び第４熱交換工程１８からなる４つの熱交換工程を直列に通過する炭化水素流２０を示す。各熱交換工程１２、１４、１６、１８は、直列、並列又はその組み合わせにて動作する複数熱交換器と共に、１以上の熱交換器を含んでもよい。
【００２７】
一般に、各熱交換工程１２、１４、１６、１８は、当該技術において公知のケトル型又はプレートアンドフィン型熱交換器などの単一の熱交換器を含む。一連のケトル型又はプレートアンドフィン型熱交換器の構成は当該技術において公知である。
【００２８】
一般に、各熱交換工程１２、１４、１６、１８は炭化水素流２０の温度を次第に下げていき、それらから冷却された炭化水素流３０を得る。例えば、図１に示された熱交換工程１２、１４、１６、１８では、当該技術において公知の方法にて天然ガスなどの炭化水素流の温度を０℃未満に、通常は−２０℃〜−７０℃の範囲に下げることができる。
【００２９】
上記構成の一例は、炭化水素冷却方法における第１の又は予冷の段階であり、これはＬＮＧプラントなどの炭化水素液化プラントにおける１つの段階とし得る。
【００３０】
図１はまた、冷却圧力にてプロパンなどの冷媒流１０を供給する第１冷媒回路３を示し、炭化水素流２０と共に通過させることにより熱交換工程１２、１４、１６、１８を冷却する。
【００３１】
４つの熱交換工程１２、１４、１６、１８は異なる圧力レベルにて動作し、熱交換工程１２、１４、１６、１８の各々において、冷媒流１０の一部分を膨張、蒸発させる。通常、この膨張は、膨張器、バルブなどの形の減圧手段（図示せず）に冷媒流を通すことにより行われる。通常、冷媒流の残りの部分は、第４熱交換工程１８を通過する最後の残り部分が十分に膨張し蒸発するまで、次の熱交換工程に送られる。各熱交換工程１２、１４、１６、１８は異なる圧力にて動作しているので、各熱交換工程１２、１４、１６、１８からは異なる蒸発圧力にて蒸発冷媒流が得られる。
【００３２】
一般に、第１熱交換工程１２では、第１蒸発圧力にて、一般には冷媒流１０の冷却圧力に最も近い「最大」圧力にて第１蒸発冷媒流４０を得る。この最大蒸発圧力はまた、「高々圧」ともいい、第１蒸発冷媒流４０は「高々圧蒸発冷媒流」４０ともいう。
【００３３】
第２熱交換工程１４は最初の冷媒流１０の第１の残部１０ａを受け入れ、第１の残部１０ａの一部分を膨張、蒸発させて、第１蒸発冷媒流４０の第１蒸発圧力より低い圧力にて第２の又は他の冷媒流５０を得る。第２蒸発流５０は「高圧蒸発冷媒流」ともいう。
【００３４】
第２熱交換工程１４において膨張又は蒸発していない第１残部１０ａのうち第２残部１０ｂを第３熱交換工程１６に送り、冷媒流１０の別の一部分を膨張、蒸発させて、第１蒸発圧力より低い蒸発圧力にて第３の又は他の蒸発冷媒流６０を得る。この第３の又は他の蒸発冷媒流６０はまた「中圧蒸発冷媒流」ともいう。
【００３５】
冷媒流１０の第３の残部１０ｃを第４熱交換工程１８に送り、この工程にて膨張させ蒸発させ、第１蒸発圧力より低い蒸発圧力にて第４の又は他の蒸発冷媒流７０を得る。第４蒸発流７０はまた「低圧蒸発冷媒流」７０ともいう。
【００３６】
熱交換工程１２、１４、１６及び１８の方法、設定及び構成や、冷媒流１０の多段階膨張及び蒸発については、当該技術において公知であり、その例が米国特許第６，９６２，０６０号及び第６，６３７，２３８号に示されている。
【００３７】
第２、第３及び第４熱交換工程１４、１６、１８の各々における冷媒流１０の残部１０ａ、１０ｂ及び１０ｃの一部又はすべてを膨張及び蒸発させることにより、炭化水素流２０が上記工程を通過する際に炭化水素流２０を更に又はより低温に冷却することができる。しかしながら、次に蒸発冷媒流４０、５０、６０及び７０の各々を、再圧縮して最初の冷媒流１０の冷却圧力に戻さなければならない。
【００３８】
図１に示されているように、第１蒸発冷媒流４０を最大圧力圧縮段階２２により圧縮して、冷却圧力にて冷媒流１０の少なくとも一部分を得る。「最大圧力圧縮段階」なる用語は、最大入口圧力を有する圧縮段階を示す。第１蒸発冷媒流が高々圧蒸発冷媒流４０である場合、最大圧力圧縮段階を高々圧圧縮段階と称することもできる。
【００３９】
図１に示されているように、最大圧力圧縮段階２２は、それと共に第３圧縮段階２６も含んだ圧縮器列Ａの一部である。ここで用いられている「圧縮器列」は、１つの圧縮段階、又は２つ以上の結合した圧縮段階を含んでもよい。一般に、圧縮器列において、より低圧の段階からの圧縮冷媒のすべてが、続けて次のより高い圧縮段階に送られるので、圧縮器列における最高レベルの圧縮段階から１つの流出物が存在する。
【００４０】
圧縮器列を形成する２以上の圧縮器、圧縮段階又はそれらの結合の構成については、当該技術において周知である。一般に、圧縮列は、１つのケーシング中に１つの圧縮段階を含むか、又は１つのケーシング中に２、３又は４つの結合圧縮段階を含む。後者の場合、最低圧縮段階からの圧縮冷媒を、通常は１以上の中間入口からの１以上のより高い圧力の原料と組み合わせて、次のより高い各圧縮段階に通す。
【００４１】
図１に示される圧縮器列Ａは、第３蒸発冷媒流６０を圧縮するための第３圧縮段階２６を含む。第３圧縮段階２６は、最初の冷媒流１０の冷却圧力に戻すほど十分には第３蒸発冷媒流６０を圧縮せず、「部分圧縮された冷媒流」６０ａを得る。
【００４２】
次に、部分圧縮された冷媒流６０ａを第３圧縮段階２６から最大圧力圧縮段階２２に直接送り込む。最大圧力圧縮段階２２は、単独で又は例えば圧縮器列Ａの他の低圧段階と共に、１つのケーシング内に含まれる。
【００４３】
第２の又は高い蒸発冷媒流５０を、第２の又は高い圧力圧縮段階２４に送る。第４の又は低い蒸発冷媒流７０を、第４の又は低圧の圧縮段階２８に送り、そこから部分圧縮された冷媒流７０ａを、第２蒸発冷媒流６０と共に第２の又は高圧の圧縮段階２４に直接送る。
【００４４】
第２及び第４の圧縮段階２４、２８は、第１の圧縮列Ａとは別の第２の圧縮列Ｂからなる。よって、低圧圧縮段階２４、２６、２８のうち少なくとも２つが、２以上の圧縮器列Ａ及びＢにある。
【００４５】
第２及び第４圧縮段階２４及び２８はまた、第３圧縮段階２６と並列であるから、図１の全体構成１には２以上の並列の低圧圧縮段階が存在する。低圧圧縮段階が並列であるというのは、低圧圧縮段階２４、２６、２８が直列ではない又は１つのケーシング内に並べられていない、且つ／又は他の蒸発冷媒流（図１中の第２、第３及び第４蒸発冷媒流５０、６０、７０）が直列に圧縮されない、且つ／又は最低圧力の蒸発流（図１中の第４蒸発冷媒流７０）がすべての圧縮段階を通過するわけではないという意味である。
【００４６】
第２圧縮段階２４からの流出物は、まだ部分圧縮冷媒流５０ａであり、第２圧縮器列Ｂの出口２４ａを通過させる。図１に示されているように、部分圧縮された冷媒流５０ａを、結合器３４により、第１蒸発冷媒流４０と結合し、第１圧縮器列Ａの第１の又は高々圧圧縮段階２２の入口３２を通過させる。
【００４７】
このようにして、一般に部分圧縮された冷媒流５０ａ、６０ａ及び７０ａのすべてを単一ケーシングの最大圧力圧縮段階２２に通す。
【００４８】
図１はまた、最大圧力圧縮段階（図１の第１圧縮段階２２）に並列な当該又は各低圧圧縮段階（図１の第２及び第４圧縮段階２４、２８）の流出物（図１の線５０ａ）がどのように最大圧力圧縮段階を通過するかの一例を示す。
【００４９】
図２は、炭化水素冷却方法の第２の全体構成２を示し、一般に天然ガスなどの炭化水素流２０の冷却を伴う。図１の第１の全体構成１について上記説明した方法と同様に、炭化水素流２０を４つの熱交換工程１２、１４、１６、１８に通してもよい。
【００５０】
第１の選択肢として、炭化水素流を冷媒流１０と同じ熱交換工程１２、１４、１６、１８すべてに通さなくてもよい。図２の流れ２０ａは、第２、第３及び第４の熱交換工程１４、１６、１８においてのみ冷却される炭化水素流を示す。第１熱交換工程１２は、別の冷媒流や別の冷媒回路などの１以上の他の流れを冷却するのに使用できる。
【００５１】
図２は図１に示された第１冷媒回路３に類似の第２冷媒回路４を示し、冷媒流１０を第１熱交換工程１２に通し、冷媒流１０の後続の部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃを後続の第２、第３及び第４熱交換工程１４、１６、１８に通し、各熱交換工程１２、１４、１６、１８にて冷媒流１０の一部分を膨張させ蒸発させ、第１の蒸発冷媒流４０を得、同様に上述した第２、第３及び第４の低圧蒸発流５０、６０及び７０を得る。
【００５２】
第１蒸発流４０を最大圧力圧縮段階２２に通して圧縮し、最初の冷媒流１０の一部分を冷却圧力にて得る。
【００５３】
図２に示された第２の全体構成２において、最大圧力圧縮段階２２は第３圧縮器列Ｃの一部であり、第３圧縮器列Ｃはそれと共に第２及び第４低圧圧縮段階２４、２８も含む。第２及び第４圧縮段階２４及び２８は、第３圧縮段階２６と並列である。よって、少なくとも２つの圧縮器列Ｃ及びＤには低圧圧縮段階２４、２６、２８のうち少なくとも２つが存在する。
【００５４】
第４の蒸発流７０を第４圧縮段階２８に送り、そこから部分圧縮冷媒流７０ａを、第２蒸発流５０と共に第２圧縮段階２４に直接送る。次に第２圧縮段階２４から部分圧縮冷媒流５０ａを最大圧力段階２２に直接送る。
【００５５】
一方、第４圧縮器列Ｄを構成する並列の第３圧縮段階２６に、第３蒸発冷媒流６０を送り込む。よって、第４圧縮器列Ｄは、第３圧縮器列Ｃの圧縮段階２２、２４、２８から分離されたただ１つの圧縮段階２６を含む。
【００５６】
第３圧縮段階２６から部分圧縮冷媒流６０ａの流出物を、第２圧縮器列Ｄの出口２６ａから送り出し、結合器３６により第１蒸発流４０と結合し、最大圧力段階２２に通す。
【００５７】
図１及び２は、異なる蒸発圧力にて少なくとも３つの蒸発冷媒流を受け取るよう構成される本発明の柔軟性についての２例を示し、これらの流れは、少なくとも２つの別個の圧縮器列における３つの低圧圧縮段階２４、２６及び２８により種々の構成又はシステムで再圧縮する。
【００５８】
表１は、本発明による４つの異なる熱交換工程からの蒸発冷媒流を再圧縮するための４つの圧縮段階についてのいくつかの構成例を記載するが、単に参照しやすくするために図１及び２で用いられている圧縮段階の符号を用いている。
【００５９】
【表１】
【００６０】
表１から、最大圧縮器まで冷媒流を含まない各列の流出物を、どのようにして最大圧力段階２２に直接転送するか、又はどのようにして最大圧力段階２２と同じ列における先行の圧縮段階に送り、これらすべての冷媒を最大圧力段階２２に通すかについて、確認できる。
【００６１】
表１中の例１及び２は、添付の図１及び２に示される。
【００６２】
表１の例４及び５は、圧縮器列Ｈとしての圧縮段階２６から、又は圧縮器列Ｊとしての圧縮段階２８から放出される部分圧縮冷媒流を、最大圧力圧縮段階２２に直接送るのではなく、まず第２圧縮段階２４に送ることができることを示す。第２圧縮段階２４は最大圧力圧縮段階２２と同じ圧縮器列Ｇ、Ｉの一部であるから、一般に部分圧縮冷媒流をさらに最大圧力圧縮段階２２に通す。
【００６３】
また、表１に示される例８は、３つの圧縮器列Ｏ、Ｐ及びＱを含み、そのうち圧縮器列Ｐ及びＱは夫々ただ１つの圧縮段階２４及び２６を含む。しかしながら、低圧圧縮段階２４及び２６の各々からの部分圧縮流出物は、一般に最大圧縮段階２２に通すことができる。
【００６４】
表１は４つの圧縮段階を含む例に関するものである。本発明はこれに限定されるものではなく、３又は５個の圧縮段階を含む構成も本発明の範囲に入る。当業者は異なる圧縮器列の圧縮段階の様々な組合せを見つけることができ、すべての部分圧縮された流れが共通して最大圧力圧縮段階を通過する限り、１以上の低圧圧縮段階からの流出物を、１以上の高圧圧縮段階の入口に送り込むことができる。
【００６５】
要約すれば、３個以上の冷媒圧縮段階により３以上の蒸発冷媒流を圧縮する方法及び圧縮器の構成が開示されており、
（ｉ）第１蒸発冷媒流（４０）を共通の最大圧力圧縮段階（２２）で圧縮し、十分に圧縮された冷媒流（１０）の少なくとも一部分を冷媒冷却圧力にて得；
（ｉｉ）他の蒸発冷媒流（５０、６０、７０）を少なくとも２つの並列低圧圧縮段階（２４、２６、２８）で圧縮し、１以上の部分圧縮冷媒流（５０ａ、６０ａ、７０ａ）を得；
（ｉｉｉ）一般に部分圧縮冷媒流（５０ａ、６０ａ、７０ａ）のすべてを共通の最大圧力圧縮段階（２２）に通す。
【００６６】
圧縮段階の異なる配置又は構成により、冷媒流の再圧縮について異なる特徴が得られる。このようにして、本発明は、付随の圧縮器パワー要件、又は冷却負荷要件、又はそれらの組合わせに対し、蒸発冷媒流に必要な圧縮をより良く一致させて配置又は構成を更に効率的にすることについて、柔軟性が得られる。
【００６７】
当業者は特許請求の範囲から逸脱することなく多くの方法で本発明を変更できることを容易に理解するであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６８】
【特許文献１】米国特許第６，９６２，０６０号
【特許文献２】米国特許第６，６３７，２３８号
【符号の説明】
【００６９】
１…全体構成
３…第１冷媒回路
１０…冷媒流
１２…第１熱交換工程
１４…第２熱交換工程
１６…第３熱交換工程
１８…第４熱交換工程
２０…炭化水素流
２２…最大圧力圧縮段階
２４…第２（高圧）圧縮段階
２６…第３圧縮段階
２８…第４（低圧）圧縮段階
３０…冷却された炭化水素流
Ａ…第１圧縮器列
Ｂ…第２圧縮器列
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）冷媒流を冷却圧力にて供給する工程、
（ｂ）異なる圧力レベルにて動作する３以上の熱交換工程に冷媒流を通す工程、
（ｃ）工程（ｂ）の熱交換工程のうち少なくとも２つに炭化水素流を通すことで、炭化水素流の温度を漸次下げて冷却された炭化水素流を得る工程、
（ｄ）各熱交換工程にて冷媒流の一部分を異なる圧力に膨張、蒸発させ、第１蒸発圧力の第１蒸発冷媒流と第１蒸発圧力より低い蒸発圧力の２以上の他の蒸発冷媒流とを得る工程、
（ｅ）単一圧縮器ケーシングの最大圧力圧縮段階により第１蒸発冷媒流を冷却圧力に圧縮し、工程（ａ）の冷却圧力にて冷媒流の少なくとも一部分を得る工程、
（ｆ）２以上の並列低圧圧縮段階により前記他の蒸発冷媒流を圧縮し、２以上の部分圧縮冷媒流を得る工程、及び
（ｇ）部分圧縮冷媒流のすべてを工程（ｅ）の前記最大圧力圧縮段階に通す工程
を少なくとも含む炭化水素流の冷却方法。
【請求項２】
工程（ｂ）の熱交換工程のうち少なくとも２つに炭化水素流を通す前記工程が、工程（ｂ）の熱交換工程の少なくとも３つに炭化水素流を通すことからなる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
４又は５の熱交換工程を含み、冷媒流を膨張、蒸発させることにより、４又は５の異なる圧力にてそれぞれ４又は５の蒸発冷媒流を得る請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
冷媒流と炭化水素流を同じ熱交換工程に通す請求項３に記載の方法。
【請求項５】
工程（ｄ）の熱交換工程の少なくとも２つにおいて冷媒流の一部分を蒸発させる工程が、前記熱交換工程を通る炭化水素流により熱交換することからなる請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
冷媒流がプロパンである請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
第１の熱交換工程にて冷媒流の第１の部分を膨張、蒸発させて、第１蒸発圧力である高々圧の蒸発冷媒流を得、高々圧蒸発冷媒流が第１蒸発冷媒流であり、
第２の熱交換工程にて冷媒流の第２の部分を膨張、蒸発させて、前記高々圧より低い高圧を有する高圧蒸発冷媒流を得、
第３の熱交換工程にて冷媒流の第３の部分を膨張、蒸発させて、前記高圧より低い中圧を有する中圧蒸発冷媒流を得、
第４の熱交換工程にて冷媒流の第４の部分を膨張、蒸発させて、前記中圧より低い低圧を有する低圧蒸発冷媒流を得、
工程（ｅ）の前記最大圧力圧縮段階である高々圧圧縮段階により高々圧蒸発冷媒流を圧縮し、工程（ａ）の冷却圧力にて冷媒流を得、
低圧圧縮段階により低圧蒸発冷媒流を圧縮し、
中圧圧縮段階により中圧蒸発冷媒流を圧縮し、
高圧圧縮段階により高圧蒸発冷媒流を圧縮し、
中圧圧縮段階と高々圧圧縮段階が第１圧縮器列に含まれ、
低圧圧縮段階と高圧圧縮段階が、第１圧縮器列とは少なくとも部分的に分離した第２圧縮器列に含まれる、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
第２圧縮器列が部分圧縮された冷媒流を供給するための出口を有し、前記部分圧縮された冷媒流を、第１圧縮器列における高々圧圧縮段階の入口に送る請求項７に記載の方法。
【請求項９】
低圧圧縮段階の少なくとも２つが、２以上の圧縮器列中にある請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
炭化水素流が好ましくは本質的に天然ガスからなる請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
炭化水素流を液化して液化炭化水素流を得る方法であって、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法による炭化水素流の冷却を含む前記方法。
【請求項１２】
冷却圧力の冷媒流、
熱交換工程を異なる圧力レベルにて作動させるための減圧手段を備えた３以上の熱交換器、
冷媒流を３以上の熱交換器に通すための冷媒通過手段、
炭化水素流の温度を漸次下げて冷却された炭化水素流を得るために熱交換工程の少なくとも２つに炭化水素流を通すための炭化水素通過手段、
第１蒸発圧力の第１蒸発冷媒流、
第１蒸発圧力より低い蒸発圧力の２以上の他の蒸発流、
第１蒸発冷媒流を圧縮して冷却圧力にて冷媒流の少なくとも一部分を得るための、単一圧縮器ケーシング中の最大圧力圧縮段階、
前記他の蒸発冷媒流を圧縮して１以上の部分圧縮冷媒流を得るための２以上の並列低圧圧縮段階、及び
部分圧縮冷媒流のすべてを前記単一圧縮器ケーシング中の最大圧力圧縮段階に通すための通路
を少なくとも含む天然ガスなどの炭化水素流を冷却する装置。
【請求項１３】
低圧圧縮段階の少なくとも２つが、少なくとも部分的に相互に分離した２以上の圧縮器列中にある請求項１２に記載の装置。
【請求項１】
（ａ）冷媒流を冷却圧力にて供給する工程、
（ｂ）異なる圧力レベルにて動作する３以上の熱交換工程に冷媒流を通す工程、
（ｃ）工程（ｂ）の熱交換工程のうち少なくとも２つに炭化水素流を通すことで、炭化水素流の温度を漸次下げて冷却された炭化水素流を得る工程、
（ｄ）各熱交換工程にて冷媒流の一部分を異なる圧力に膨張、蒸発させ、第１蒸発圧力の第１蒸発冷媒流と第１蒸発圧力より低い蒸発圧力の２以上の他の蒸発冷媒流とを得る工程、
（ｅ）単一圧縮器ケーシングの最大圧力圧縮段階により第１蒸発冷媒流を冷却圧力に圧縮し、工程（ａ）の冷却圧力にて冷媒流の少なくとも一部分を得る工程、
（ｆ）２以上の並列低圧圧縮段階により前記他の蒸発冷媒流を圧縮し、２以上の部分圧縮冷媒流を得る工程、及び
（ｇ）部分圧縮冷媒流のすべてを工程（ｅ）の前記最大圧力圧縮段階に通す工程
を少なくとも含む炭化水素流の冷却方法。
【請求項２】
工程（ｂ）の熱交換工程のうち少なくとも２つに炭化水素流を通す前記工程が、工程（ｂ）の熱交換工程の少なくとも３つに炭化水素流を通すことからなる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
４又は５の熱交換工程を含み、冷媒流を膨張、蒸発させることにより、４又は５の異なる圧力にてそれぞれ４又は５の蒸発冷媒流を得る請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
冷媒流と炭化水素流を同じ熱交換工程に通す請求項３に記載の方法。
【請求項５】
工程（ｄ）の熱交換工程の少なくとも２つにおいて冷媒流の一部分を蒸発させる工程が、前記熱交換工程を通る炭化水素流により熱交換することからなる請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
冷媒流がプロパンである請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
第１の熱交換工程にて冷媒流の第１の部分を膨張、蒸発させて、第１蒸発圧力である高々圧の蒸発冷媒流を得、高々圧蒸発冷媒流が第１蒸発冷媒流であり、
第２の熱交換工程にて冷媒流の第２の部分を膨張、蒸発させて、前記高々圧より低い高圧を有する高圧蒸発冷媒流を得、
第３の熱交換工程にて冷媒流の第３の部分を膨張、蒸発させて、前記高圧より低い中圧を有する中圧蒸発冷媒流を得、
第４の熱交換工程にて冷媒流の第４の部分を膨張、蒸発させて、前記中圧より低い低圧を有する低圧蒸発冷媒流を得、
工程（ｅ）の前記最大圧力圧縮段階である高々圧圧縮段階により高々圧蒸発冷媒流を圧縮し、工程（ａ）の冷却圧力にて冷媒流を得、
低圧圧縮段階により低圧蒸発冷媒流を圧縮し、
中圧圧縮段階により中圧蒸発冷媒流を圧縮し、
高圧圧縮段階により高圧蒸発冷媒流を圧縮し、
中圧圧縮段階と高々圧圧縮段階が第１圧縮器列に含まれ、
低圧圧縮段階と高圧圧縮段階が、第１圧縮器列とは少なくとも部分的に分離した第２圧縮器列に含まれる、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
第２圧縮器列が部分圧縮された冷媒流を供給するための出口を有し、前記部分圧縮された冷媒流を、第１圧縮器列における高々圧圧縮段階の入口に送る請求項７に記載の方法。
【請求項９】
低圧圧縮段階の少なくとも２つが、２以上の圧縮器列中にある請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
炭化水素流が好ましくは本質的に天然ガスからなる請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
炭化水素流を液化して液化炭化水素流を得る方法であって、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法による炭化水素流の冷却を含む前記方法。
【請求項１２】
冷却圧力の冷媒流、
熱交換工程を異なる圧力レベルにて作動させるための減圧手段を備えた３以上の熱交換器、
冷媒流を３以上の熱交換器に通すための冷媒通過手段、
炭化水素流の温度を漸次下げて冷却された炭化水素流を得るために熱交換工程の少なくとも２つに炭化水素流を通すための炭化水素通過手段、
第１蒸発圧力の第１蒸発冷媒流、
第１蒸発圧力より低い蒸発圧力の２以上の他の蒸発流、
第１蒸発冷媒流を圧縮して冷却圧力にて冷媒流の少なくとも一部分を得るための、単一圧縮器ケーシング中の最大圧力圧縮段階、
前記他の蒸発冷媒流を圧縮して１以上の部分圧縮冷媒流を得るための２以上の並列低圧圧縮段階、及び
部分圧縮冷媒流のすべてを前記単一圧縮器ケーシング中の最大圧力圧縮段階に通すための通路
を少なくとも含む天然ガスなどの炭化水素流を冷却する装置。
【請求項１３】
低圧圧縮段階の少なくとも２つが、少なくとも部分的に相互に分離した２以上の圧縮器列中にある請求項１２に記載の装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公表番号】特表２０１１−５０６８９３（Ｐ２０１１−５０６８９３Ａ）
【公表日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５３６４２５（Ｐ２０１０−５３６４２５）
【出願日】平成２０年１２月２日（２００８．１２．２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０６６６２３
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０７１５３８
【国際公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【出願人】（３９００２３６８５）シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ (411)
【氏名又は名称原語表記】ＳＨＥＬＬ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬＥ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＭＡＡＴＳＣＨＡＰＰＩＪ ＢＥＳＬＯＴＥＮ ＶＥＮＮＯＯＴＳＨＡＰ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２日（２００８．１２．２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０６６６２３
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０７１５３８
【国際公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【出願人】（３９００２３６８５）シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ (411)
【氏名又は名称原語表記】ＳＨＥＬＬ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬＥ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＭＡＡＴＳＣＨＡＰＰＩＪ ＢＥＳＬＯＴＥＮ ＶＥＮＮＯＯＴＳＨＡＰ
【Ｆターム（参考）】
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