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公開番号2024058647
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-25
出願番号2023177331
出願日2023-10-13
発明の名称NGL回収による開ループ液化プロセス
出願人エアプロダクツアンドケミカルズインコーポレイテッド,AIR PRODUCTS AND CHEMICALS INCORPORATED
代理人個人,個人,個人,個人
主分類F25J 3/02 20060101AFI20240418BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】NGL回収による開ループ液化プロセスを提供すること。
【解決手段】天然ガス供給流から液体天然ガスを除去し、液化天然ガス(LNG)流及び液体天然ガス(NGL)流を生成するように天然ガス供給流を液化するための方法及びシステムが本明細書に記載される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
天然ガス供給流から液体天然ガスを除去し、天然ガス供給流を液化するための方法であって、
（ａ）天然ガス供給流を膨張及び／又は冷却し、前記流れを１つ以上の分離セクションを有する蒸留カラムに導入する工程であって、前記天然ガス供給流が、前記分離セクションのうちの少なくとも１つの下方で前記蒸留カラムに導入されている、導入する工程と、
（ｂ）前記蒸留カラムの底部から液体天然ガス流を取り出す工程と、
（ｃ）前記蒸留カラムの上部から天然ガス蒸気流を取り出す工程と、
（ｄ）１つ以上の熱交換器セクション内の前記天然ガス蒸気流及び第１の膨張冷媒流を加温し、得られた加温流を圧縮し、前記流れを組み合わせて、圧縮冷媒を形成する工程であって、前記天然ガス蒸気流及び第１の膨張冷媒流が、加温及び圧縮される前、加温及び圧縮される間、又は加温及び圧縮された後に組み合わされ得る、形成する工程と、
（ｅ）工程（ｄ）において加温されている前記天然ガス蒸気流及び前記第１の膨張冷媒流との間接熱交換を介して、前記圧縮冷媒の少なくとも第１の部分を冷却して、第１の低温冷媒流を形成する工程と、
（ｆ）前記第１の低温冷媒流を膨張させ、前記流れを蒸気相及び液体相に分離して、前記液体相から第１の液化天然ガス流を、前記蒸気相から前記第１の膨張冷媒流を形成する工程と、
（ｇ）還流の流れを形成し、前記還流の流れを膨張させ、前記蒸留カラムの上部に導入して、前記蒸留カラムに還流を提供する工程であって、前記還流の流れが、前記第１の液化天然ガス流の一部分、工程（ｆ）において分離された前記液体相の一部分、工程（ｆ）において前記流れが分離される前に、前記流れから取り出された前記第１の低温冷媒流の一部分、工程（ｄ）において加温されている前記天然ガス蒸気流及び前記第１の膨張冷媒流との間接熱交換を介して冷却された前記圧縮冷媒の更なる部分、並びに／又は液化天然ガス流若しくは前記第１の液化天然ガス流から誘導された液化天然ガス生成物の一部分から形成される、提供する工程と、を含む、方法。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
工程（ａ）において、前記天然ガス供給流が、２つ以上の分離セクションを有する蒸留カラムに導入され、膨張した天然ガス供給流が、前記分離セクションのうちの少なくとも１つの下方、及び前記分離セクションのうちの少なくとも別の１つの上方で、前記蒸留カラムに導入されている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記方法が、
（ｈ）前記蒸留カラム底部の液体の一部分を再沸騰させることによって、前記蒸留カラムに沸上を提供する工程を更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
工程（ａ）において、前記天然ガス供給流が、前記蒸留カラムに導入される前に膨張される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
工程（ａ）において、前記天然ガス供給流が、前記蒸留カラムに導入される前に、冷却され、次いで、膨張され、前記天然ガス供給流が、冷却された後、蒸気相及び液体相に分離され、前記蒸気相が、膨張され、前記カラムの少なくとも１つの分離セクションの下方の第１の場所において前記蒸留カラムに導入され、前記液体相が、膨張され、前記第１の場所の下方の第２の場所において前記蒸留カラムに導入され、前記第１の場所と第２の場所との間に少なくとも１つの分離セクションが存在する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
工程（ａ）において、前記天然ガス供給流が、前記蒸留カラムに導入される前に冷却され、前記天然ガス供給流の少なくとも一部分が、前記天然ガス蒸気流及び工程（ｄ）において加温されている前記第１の膨張冷媒流との間接熱交換を介して冷却されている、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
工程（ｇ）において、前記還流の流れが、工程（ｆ）において分離された前記第１の液化天然ガス流の一部分及び／又は前記液体相の一部分から形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の膨張冷媒流が、前記天然ガス蒸気流よりも低い温度で形成され、工程（ｅ）において、前記圧縮冷媒の前記少なくとも第１の部分が、前記天然ガスの蒸気流及び前記第１の膨張した冷媒流との間接熱交換を介して冷却され、次いで、前記第１の膨張した冷媒流との間接熱交換を介して更に冷却されて、前記第１の低温冷媒流を形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
工程（ｅ）が、工程（ｄ）において加温されている前記天然ガス蒸気流及び前記第１の膨張冷媒流との間接熱交換を介して、前記圧縮冷媒の前記第１の部分及び前記圧縮冷媒の第２の部分を冷却して、それぞれ前記第１の低温冷媒流及び第２の低温冷媒流を形成することを含み、前記圧縮冷媒の前記第１及び第２の部分が、前記天然ガス蒸気流及び前記第１の膨張冷媒流に対して冷却されており、前記圧縮冷媒の前記第１の部分が、次いで、前記天然ガス蒸気流及び前記第１の膨張冷媒流に対して更に冷却されており、そのため前記第１の低温冷媒流が、前記第２の低温冷媒流よりも低い温度で形成され、
工程（ｆ）が、前記第１の低温冷媒流を膨張させることと、前記第２の低温冷媒流を膨張させることと、前記流れを組み合わせ、蒸気相及び液体相に分離して、前記液体相から前記第１の液化天然ガス流を、前記蒸気相から前記第１の膨張冷媒流を形成することと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記方法が、
（ｉ）前記圧縮冷媒の第３の部分を膨張させて、第２の膨張冷媒流を形成する工程であって、前記第２の膨張冷媒流が、前記第１の膨張冷媒流又は前記天然ガス蒸気流よりも高い温度で形成される、形成する工程を更に含み、
工程（ｄ）が、１つ以上の熱交換器セクション内の前記天然ガス蒸気流、前記第１の膨張冷媒流、及び前記第２の膨張冷媒流を加温することと、得られた加温流を圧縮することと、前記流れを組み合わせて、圧縮冷媒を形成することと、を含み、前記天然ガス蒸気流、第１の膨張冷媒流、及び第２の膨張冷媒流が、加温及び圧縮される前、加温及び圧縮される間、又は加温及び圧縮された後に組み合わされ得、
工程（ｅ）が、工程（ｄ）において加温されている前記天然ガス蒸気流、前記第１の膨張冷媒流、及び前記第２の膨張冷媒流との間接熱交換を介して、前記圧縮冷媒の前記少なくとも第１の部分を冷却して、前記第１の低温冷媒流を形成することを含み、前記圧縮冷媒の前記少なくとも第１の部分が、前記天然ガス蒸気流、前記第１の膨張冷媒流、及び前記第２の膨張冷媒流に対して冷却され、その後、前記天然ガス蒸気流及び前記第１の膨張冷媒流に対して更に冷却される、請求項１に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、天然ガス供給流から液体天然ガス（ＮＧＬ）を除去し、液化天然ガス（ＬＮＧ）流及び液体天然ガス（ＮＧＬ）流を生成するように天然ガス供給流を液化するための方法並びにシステムに関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
天然ガスの液化前に、Ｃ６＋炭化水素（６個以上の炭素原子を有する炭化水素）及び芳香族化合物（例えば、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン及びキシレン）などの重炭化水素（本明細書において「ＨＨＣ」とも称される）を天然ガスから除去することは、多くの場合、天然ガスを液化するために使用される熱交換器におけるこれらの成分の凍結を回避するために望ましい。当該技術分野において液体天然ガス（又は「ＮＧＬ」）とも称されるＣ２～Ｃ５＋炭化水素（２～５個以上の炭素原子を有する炭化水素）もまた、典型的には、比較的高い市場価値を有するため天然ガスから分離される。
【０００３】
従来、豊富な天然ガス供給流（当該成分が豊富な天然ガス供給流）からＮＧＬ（及びＨＨＣ）を除去することは、低～中圧で動作するスタンドアロンのフロントエンドＮＧＬ抽出の使用を伴っていた。次いで、追加の装置が、天然ガスを効率的に液化するため、供給圧力を増加させることに必要とされる。
【０００４】
米国特許出願第ＵＳ２０１８／０１８０３５４（Ａ１）号は、冷媒圧縮機から出る圧縮冷媒流が、第１及び第２の部分に分割される、天然ガスを液化するための方法及びシステムを描写する。圧縮冷媒の第１の部分は、当該天然ガス供給流が、次いで予冷却器内で予冷却され、膨張機内で膨張され、相分離器（又は脱メタナイザーカラムの上部）に導入される前に、天然ガス供給流と組み合わされ、そこで蒸気及び液体留分に分離され、蒸気留分は、冷媒圧縮機に送られる前に相分離器から取り出され、第１の熱交換器内で加温されている。冷媒流の第２の部分は、第３及び第４の部分に更に分割される前に、第１の熱交換器セクションにおいて冷却され、第３の部分は、ＬＮＧ生成物を提供するために第２の熱交換器内で更に冷却及び液化されており、第４の部分は、膨張機内で膨張され、相分離器内で蒸気及び液体留分に分離されており、蒸気留分は、相分離器から取り出され、第２の熱交換器内で温められ、次いで、冷媒圧縮機に送られる前に第１の熱交換器内で更に温められる。
【発明の概要】
【０００５】
本明細書に開示されるのは、天然ガス供給流からＮＧＬを除去し、天然ガス供給流を液化するための方法及びシステムであり、フロントエンド液体天然ガス（ＮＧＬ）ユニットは、開ループ冷却サイクルを使用する天然ガス液化ユニットと一体化される。本明細書に開示される一体化されたアプローチは、供給圧縮機器の必要性を除去する一方で、スタンドアロンのフロントエンドＮＧＬユニットを使用して達成可能なものと同様のレベルの液体天然ガス回収及び芳香族化合物抽出を依然として達成することができる。開ループ冷却サイクルはまた、（開ループ冷媒サイクルでは、供給は、冷媒の連続供給源として機能するため）液化ユニット内の冷媒貯蔵及び注入に関連する機器、配管、及び計器の必要性を除去する。かかる機器の削減及び運用の複雑さは、資本コストの削減及び運用効率の増加につながる。
【０００６】
本発明に従う方法及びシステムのいくつかの好ましい態様が、以下に概説される。
【０００７】
態様１：天然ガス供給流から液体天然ガスを除去し、天然ガス供給流を液化するための方法であって、
（ａ）天然ガス供給流を膨張及び／又は冷却し、当該流れを１つ以上の分離セクションを有する蒸留カラムに導入する工程であって、天然ガス供給流が、当該分離セクションのうちの少なくとも１つの下方で蒸留カラムに導入されている、導入する工程と、
（ｂ）蒸留カラムの底部から液体天然ガス流を引き出す工程と、
（ｃ）蒸留カラムの上部から天然ガス蒸気流を引き出す工程と、
（ｄ）１つ以上の熱交換器セクション内の天然ガス蒸気流及び第１の膨張冷媒流を加温し、得られた加温流を圧縮し、当該流れを組み合わせて、圧縮冷媒を形成する工程であって、天然ガス蒸気流及び第１の膨張冷媒流は、加温及び圧縮される前、加温及び圧縮される間、又は加温及び圧縮された後に組み合わされ得る、形成する工程と、
（ｅ）工程（ｄ）において加温されている天然ガス蒸気流及び第１の膨張冷媒流との間接熱交換を介して、圧縮冷媒の少なくとも第１の部分を冷却して、第１の低温冷媒流を形成する工程と、
（ｆ）第１の低温冷媒流を膨張させ、当該流れを蒸気相及び液体相に分離して、液体相から第１の液化天然ガス流を、蒸気相から第１の膨張冷媒流を形成する工程と、
（ｇ）還流の流れを形成し、還流の流れを膨張させ、蒸留カラムの上部に導入して、蒸留カラムに還流を提供する工程であって、還流の流れは、第１の液化天然ガス流の一部分、工程（ｆ）において分離された液体相の一部分、工程（ｆ）において当該流れが分離される前に、当該流れから取り出された第１の低温冷媒流の一部分、工程（ｄ）において加温されている天然ガス蒸気流及び第１の膨張冷媒流との間接熱交換を介して冷却された圧縮冷媒の更なる部分、並びに／又は液化天然ガス流若しくは第１の液化天然ガス流から誘導された液化天然ガス生成物の一部分から形成される、提供する工程と、を含む、方法。
【０００８】
態様２：工程（ａ）において、天然ガス供給流が、２つ以上の分離セクションを有する蒸留カラムに導入され、膨張した天然ガス供給流が、当該分離セクションのうちの少なくとも１つの下方、及び当該分離セクションのうちの少なくとも別の１つの上方で蒸留カラムに導入されている、態様１に記載の方法。
【０００９】
態様３：方法が、
（ｈ）蒸留カラム底部の液体の一部分を再沸騰させることによって、蒸留カラムに沸上を提供する工程を更に含む、態様２に記載の方法。
【００１０】
態様４：工程（ａ）において、天然ガス供給流が、蒸留カラムに導入される前に膨張される、態様１～３のいずれか１つに記載の方法。
（【００１１】以降は省略されています）

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