+

WO2006051622A1 - 低温液化冷凍方法及び装置 - Google Patents

低温液化冷凍方法及び装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2006051622A1
WO2006051622A1 PCT/JP2005/003001 JP2005003001W WO2006051622A1 WO 2006051622 A1 WO2006051622 A1 WO 2006051622A1 JP 2005003001 W JP2005003001 W JP 2005003001W WO 2006051622 A1 WO2006051622 A1 WO 2006051622A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
compressor
liquefied
temperature
low
Prior art date
Application number
PCT/JP2005/003001
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Nobumi Ino
Takayuki Kishi
Toshio Nishio
Akito Machida
Yoshimitsu Sekiya
Masami Kohama
Masato Noguchi
Original Assignee
Mayekawa Mfg. Co., Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mayekawa Mfg. Co., Ltd filed Critical Mayekawa Mfg. Co., Ltd
Priority to JP2006544772A priority Critical patent/JP4521833B2/ja
Priority to ES05719451.6T priority patent/ES2582941T3/es
Priority to EP05719451.6A priority patent/EP1813889B1/en
Priority to CA002586775A priority patent/CA2586775A1/en
Publication of WO2006051622A1 publication Critical patent/WO2006051622A1/ja
Priority to US11/748,729 priority patent/US7540171B2/en
Priority to NO20072837A priority patent/NO20072837L/no

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/06—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using expanders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B25/00—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0005—Light or noble gases
    • F25J1/0007—Helium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. natural gas
    • F25J1/0025—Boil-off gases "BOG" from storages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0032—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/0035—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by gas expansion with extraction of work
    • F25J1/0037—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by gas expansion with extraction of work of a return stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0032—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/004—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by flash gas recovery
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0032—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/0045—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by vaporising a liquid return stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0047—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/005—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by expansion of a gaseous refrigerant stream with extraction of work
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0047—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0052—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/006—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
    • F25J1/0062—Light or noble gases, mixtures thereof
    • F25J1/0065—Helium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0201—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using only internal refrigeration means, i.e. without external refrigeration
    • F25J1/0202—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using only internal refrigeration means, i.e. without external refrigeration in a quasi-closed internal refrigeration loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0203—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0208—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle in combination with an internal quasi-closed refrigeration loop, e.g. with deep flash recycle loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0225—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using other external refrigeration means not provided before, e.g. heat driven absorption chillers
    • F25J1/0227—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using other external refrigeration means not provided before, e.g. heat driven absorption chillers within a refrigeration cascade
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0228—Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes
    • F25J1/0235—Heat exchange integration
    • F25J1/0242—Waste heat recovery, e.g. from heat of compression
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0275—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines adapted for special use of the liquefaction unit, e.g. portable or transportable devices
    • F25J1/0276—Laboratory or other miniature devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0292—Refrigerant compression by cold or cryogenic suction of the refrigerant gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0296—Removal of the heat of compression, e.g. within an inter- or afterstage-cooler against an ambient heat sink
    • F25J1/0297—Removal of the heat of compression, e.g. within an inter- or afterstage-cooler against an ambient heat sink using an externally chilled fluid, e.g. chilled water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/60—Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
    • F25J2220/62—Separating low boiling components, e.g. He, H2, N2, Air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/08—Cold compressor, i.e. suction of the gas at cryogenic temperature and generally without afterstage-cooler
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/30—Compression of the feed stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/60—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams the fluid being hydrocarbons or a mixture of hydrocarbons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/40—Expansion without extracting work, i.e. isenthalpic throttling, e.g. JT valve, regulating valve or venturi, or isentropic nozzle, e.g. Laval
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/04—Internal refrigeration with work-producing gas expansion loop
    • F25J2270/06—Internal refrigeration with work-producing gas expansion loop with multiple gas expansion loops
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
    • F25J2270/906—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration by heat driven absorption chillers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
    • F25J2270/912—Liquefaction cycle of a low-boiling (feed) gas in a cryocooler, i.e. in a closed-loop refrigerator

Definitions

  • the present invention relates to a low temperature liquid refrigeration system represented by a helium liquefaction refrigeration system or an LNG gas reliquefaction system, and a heat energy and a compression energy of a compressor motor which is conventionally used.
  • the sensible heat energy of the machine outlet gas and a part of the shaft power of the compressor are cooled by heat conversion using a chemical refrigerator or a vapor compression refrigerator and effectively used, and the chemical refrigerator or a vapor compression refrigerator is used to generate a compressor
  • the compressor is set at room temperature or higher, and the cooling unit is the liquefaction temperature of the low temperature liquefaction gas used as a refrigerant (for example, about-269 ° C for helium).
  • auxiliary cooling the external force of the device
  • liquid nitrogen is often used for auxiliary cooling.
  • FIG. 1 is a system diagram of a helium liquid freezer disclosed in Patent Document 1.
  • 01 is a cold storage tank kept under vacuum to prevent heat penetration from the outside
  • 02 to 06 are first to fifth heat exchange placed in the cold storage tank 01.
  • 07 and 08 are first and second expansion turbines respectively
  • 09 is Joule's Thomson CFT) expansion valve
  • 010 is a gas-liquid separator that separates liquid helium 011.
  • 012 is a compressor (compressor)
  • 013 is a high pressure line
  • 014 is a low pressure line
  • 015 is a turbine line
  • 016 is a liquid nitrogen cooling line.
  • the operation of the conventional helium liquefaction refrigeration system will be briefly described.
  • the high pressure room temperature helium gas which is a liquid gas to which the compressor 012 force is also discharged, is transferred to the high pressure line 013 of the first stage heat exchange. It is cooled by heat exchange with the precooling line 016 of liquid nitrogen and the low pressure line 014, and is further cooled through the high pressure line 013 of the second stage heat exchanger.
  • Part of the high pressure helium gas leaving the second stage heat exchanger 03 enters the first expansion turbine 07, and the rest is further cooled through the third stage heat exchange high pressure line 013, the fourth stage heat exchange 05, The 5th stage heat exchanger 06 enters the Joule Thomson expansion valve 09.
  • the helium gas that has entered the first expansion turbine 07 is adiabatically expanded here to become a medium pressure low temperature gas, and after cooling the third stage heat exchanger, it enters the second expansion turbine 08 where it is further adiabatically expanded Then, it becomes low pressure low temperature helium gas and is combined with the low pressure line 014 of the fourth stage heat exchanger 05. This keeps the temperature of the low pressure line 014 low.
  • Joule 'Thompson expansion valve 09 The high pressure low temperature helium gas which entered into 09 performs Joule' Thomson expansion here, a part of the liquid is drained, liquid helium 011 is stored in the gas-liquid separator 010, and the remaining low pressure low temperature The helium gas returns to the compressor 012 through the low pressure line 014 of each heat exchange ⁇ 06-02.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-238889 discloses an independent shift gaster that enables efficient control of the capacity of a multistage electric compressor group in a helium liquid freezer as described above.
  • a Helium liquid refrigeration system has been disclosed that includes a bottle power generation system and enables cold energy utilization and waste heat recovery of the system.
  • This system consists of a gas turbine power generation unit including a frequency change, a fuel supply unit, and a chemical refrigerator.
  • the chemical refrigerator uses the waste gas from the gas turbine generation unit as a heat source to supply cold heat to multistage heat exchangers.
  • the fuel supply unit includes a heater for gasifying a portion of the liquid natural gas from the liquid natural gas tank, a vaporizer for supplying cold heat corresponding to the heat of vaporization to the multistage heat exchanger, and The feature is that it is more organized.
  • the introduction of the optimum frequency power having a homogeneous waveform corresponding to the combination of the multistage motor compressor group causes the number of rotations corresponding to the load requirement for each drive induction machine of the same multistage compressor group. It is possible to drive at the same time to achieve optimum efficiency, and by the configuration of the gas turbine power generation unit using a natural gas such as LNG gas, the fuel supply unit, and the chemical refrigerator, the heat of vaporization of the LNG gas Vaporizer that generates corresponding cold heat, The system's thermal efficiency is improved by combining it with a chemical refrigerator that generates cold using waste heat from the turbine power generation unit.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-44775
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-238889
  • the low-temperature liquid refrigerant sucked into the compressor It is effective to lower the temperature and reduce its volume.
  • it is necessary to cool the temperature of intake gas to a temperature below room temperature by a cooler, and energy equipment such as a refrigerator is required.
  • the high pressure and normal temperature discharge gas discharged from the compressor is transferred to a multistage heat exchanger provided in a cold box called a cold box held in vacuum for heat insulation.
  • a cold box held in vacuum for heat insulation Before being introduced, in order to prevent a decrease in the refrigeration efficiency of the liquefied refrigeration system, it is cooled to about room temperature (normal temperature) by a water-cooled aft cooler, and then enters a cold bottle.
  • the high-pressure gas on the discharge side of the compressor and the low-pressure gas on the suction side of the compressor exchange heat with each other in each stage heat exchanger in the cold box, but their temperatures are slightly different at the outlet of each stage heat exchanger. There is a temperature difference, but it will be about the same. Therefore, the temperature of the compressor suction gas can not be reduced unless the temperature of the high pressure gas entering the first stage heat exchange in the cold box is reduced.
  • the shaft power of the compressor can not be reduced, and the motor heat of the compressor and the sensible heat of the high-temperature high-pressure gas discharged from the compressor are wastefully discarded.
  • liquid nitrogen produced by a large-scale nitrogen liquid plant is supplied using a transportation means such as a tank trolley, and there are problems with supply stability and run cost.
  • a transportation means such as a tank trolley
  • the liquid nitrogen production power increases the required power as a whole to consume the power more than the reduction of the power.
  • the object of the present invention is to reduce the temperature of liquid gas in the suction portion of the compressor without lowering the refrigeration efficiency of the liquefied refrigeration system in view of the intense problem of the prior art.
  • By reducing the volume it is possible to reduce the axial power of the compressor that requires the largest power in the liquefied refrigeration system, and to reduce the number of stages of multi-stage heat exchange ⁇ which cools the liquid gas stepwise.
  • the present invention by cooling the compressor outlet gas using a high efficiency chemical refrigerator or vapor compression type refrigerator, the low temperature liquefaction gas is sucked into the compressor, thereby reducing the axial power of the compressor. And improve the liquid freezing efficiency.
  • the low-temperature liquefaction refrigeration method of the present invention discharges from a compressor After pre-cooling the high-temperature and high-pressure liquefied gas, the liquefied gas is introduced into a multistage heat exchanger and cooled in stages, and then a portion of the liquefied gas is liquefied by adiabatically expanding the fluid gas. After the low-temperature low-pressure gas which has not been liquefied is used as a cooling medium for the multistage heat exchange ⁇ , it is discharged from the compressor in a low-temperature liquid refrigeration method in which it is returned to the suction port of the compressor. The precooled liquid fluid gas is cooled by a chemical refrigerator using as a power source a waste heat generated by the same compressor, and thereafter, a liquefied gas is introduced into the multistage heat exchanger. .
  • the liquid refrigerant gas discharged and pre-cooled by the compressor is cooled by the chemical refrigerator using the waste heat discharged from the compressor as the power source, and the multistage heat exchange is performed.
  • the temperature of the liquid gas introduced into ⁇ heat is exchanged with the liquid gas by multistage heat exchange ⁇ , and after cooling the liquid gas, the suction of the compressor is performed. It is intended to reduce the temperature of the low-temperature low-pressure gas that is recirculated to the mouth.
  • the liquid gas cooled by the chemical refrigerator is further cooled by a vapor compression refrigerator, and then the gas to be liquefied is introduced into the multistage heat exchanger.
  • a compressor for discharging high temperature / high pressure liquefied gas, an aftercooler for precooling liquefied gas, and a multistage heat exchange for gradually cooling the liquefied gas precooled by the same cooler An expansion valve that adiabatically expands ⁇ and the liquefied gas cooled by the same multistage heat exchange ⁇ , a gas-liquid separator that stores the liquefied gas that has been adiabatically expanded and partially liquefied, and the same gas-liquid separator And supplying a low-temperature low-pressure gas separated from the liquefied gas as a cooling medium for the multistage heat exchanger, and the return passage returned to the suction port of the compressor.
  • Power A chemical refrigerator using a power source of exhaust heat as a power source is provided, and the chemical refrigerator is configured to pre-cool liquid gas.
  • a chemical refrigerator which is powered by waste heat discharged from the compressor, and is compressed by the chemical refrigerator at a stage subsequent to the aftercooler and before the heat exchange ⁇ . Precool the high temperature, high pressure liquefied gas discharged from the machine. After that, return it from the liquefied gas and gas-liquid separator on the compressor discharge side in the multistage heat exchanger provided in the cold box. Heat exchange with each other.
  • a part of the liquid discharge gas on the discharge side of the compressor is branched and adiabatically expanded through an expansion device such as an expansion turbine to obtain a low-temperature low-pressure gas, which is used as a low-temperature low-pressure gas.
  • the low temperature low pressure gas can be adjusted to a desired temperature by supplying the low temperature low pressure gas back to the compressor.
  • the temperatures of the liquefied gas on the discharge side of the compressor and the low-temperature low-pressure gas returned from the gas-liquid separator are almost the same, with a slight temperature difference at each heat exchanger outlet. Therefore, by lowering the temperature of the compressor discharge side liquefied gas introduced into the first stage heat exchanger in the cold box, the temperature of the low temperature low pressure gas returned to the suction side of the compressor is reduced. be able to. As a result, the power of the compressor shaft is reduced, and the waste heat that is discarded by the compressor is used as a heat source for driving the chemical refrigerator to make the waste heat more effective.
  • the waste heat from the compressor is 60 to 80 ° C
  • chemical chillers such as adsorption refrigerators and absorption refrigerators are both characterized by their ability to recover waste heat.
  • the motor waste heat can be recovered, or the sensible heat of the compressor outlet gas can be used, or both, to produce 5-10.degree. C. cold water from 60-80.degree. C. hot water.
  • a vapor compression type refrigerator is further provided to further cool the liquefied gas pre-cooled by the chemical refrigerator at a stage prior to the multistage heat exchange ⁇ .
  • the temperature of the liquid-phase gas at the inlet of the first stage heat exchange ⁇ can be further reduced.
  • a part of the low temperature refrigerant cooled by the chemical refrigerator is supplied as a condensing refrigerant to the condenser of the vapor compression refrigerator, and the low temperature refrigerant
  • the pressure at the time of the condensation step is reduced by lowering the condensation temperature of the vapor compression type refrigerator to improve the refrigeration efficiency of the vapor compression type refrigerator.
  • a cargo tank for introducing and storing liquefied gas from the gas-liquid separator, and a boil-off gas vaporized in the cargo tank are used as a first stage heat exchanger of the multistage heat exchanger as a cooling medium. Equipped with a pre-cooling line to be introduced as To use the boil-off gas vaporized in the cargo tank as a cooling medium for precooling the gas to be liquefied in the first stage heat exchange ⁇ so as to improve the refrigeration efficiency of the entire liquefied refrigeration system. Make it
  • An oil injection type screw compressor is often used for a compressor of a low temperature liquefaction refrigeration system represented by a helium liquefaction refrigeration system, but in this type of compressor, an oil lubricant and It can not be used at extremely low temperatures as it is sprayed with pressure sealing agent.
  • the heat pump used for auxiliary cooling sources has a coefficient of performance (refrigerating capacity Z power) of 1 or less when the cooling temperature is 40 ° C or lower, and the lower the temperature, the lower the efficiency. Taking these into consideration, lowering the compressor's intake gas temperature in the range of -35 ° C or so shows the power reduction effect of the entire device.
  • a chemical refrigerator capable of recovering waste heat and converted to cold heat to produce cold water of 5-10 ° C. This enables high energy saving cooling.
  • the vapor compression refrigerator has a wide range of refrigeration, but its efficiency is lower than that of the waste heat recovery type chemical refrigerator at a temperature level of 5-10 ° C. Therefore, it is effective to cool the solution gas to a temperature below about 35 ° C. and introduce it into a cold box.
  • FIG. 1 shows a low temperature liquid freezer using helium gas as the liquid gas
  • (a) shows the basic configuration of the conventional device
  • the ammonia refrigerator as a vapor compression refrigerator are arranged in series.
  • 021 and 21 are cold storage tanks called cold boxes, in which a plurality of heat exchangers 022-027 and 22-26 are arranged in multiple stages from the first stage heat exchangers 022 and 22. It is done. 028, 029 and 28, 29 are first and second expansion turbines, respectively, 030 and 30 are Joule Thomson expansion valves, and 031 and 31 are gas-liquid separators that separate liquid helices 032 and 32, respectively. 033 and 33 are compressors, 034 and 34 are high pressure gas lines, 035 and 35 are low pressure gas lines, 036 and 36 are turbine lines, and 037 and 37 are compressor outlets. It is a water-cooled aftercooler that cools high-pressure gas.
  • the devices of FIG. 1 basically operate in the same manner as the conventional device of FIG. 1 (a). That is, the high pressure and high temperature helium gas discharged from the compressor 033 or 33 enters the first stage heat exchangers 022 and 22 from the high pressure lines 034 and 34 in the cold boxes 021 and 21, respectively, where the low pressure line 035, Heat exchange with 35 and cooled, and then it enters the second stage power third stage and fourth stage heat exchange ⁇ ⁇ in turn, heat exchange is performed stepwise, and finally Joule's Thomson expansion valve 030, 30 enter.
  • the helium gas in the expansion turbines 028, 28, 029, 29 is adiabatically expanded here to form a low pressure low temperature helium gas and joins the low pressure lines 035, 35. This allows the temperature of the low pressure line to be adjusted to the desired low temperature.
  • Joule 'Thompson expansion valve 030, 30 The high pressure, low temperature helium gas in 30 is subjected to Joule-Thompson expansion here, and finally the liquid temperature of helium gas is 4 K (one 269 ° C) cooled down, partially liquefied, liquid helium 032, 32 is separated and stored in gas-liquid separators 031, 31 and the remaining low pressure, low temperature helium gas is used as heat exchanger in each stage 027-022 and 26-22 Low pressure line 035, 35 and return to compressor 033, 33.
  • an adsorption refrigerator 38 using the waste heat of the compressor 33 as a power source is provided, and heat exchange is provided in the high pressure line 34 at the rear stage of the aftercooler 37.
  • the high pressure gas is precooled by the low temperature refrigerant cooled by the adsorption refrigerator 38.
  • an ammonia refrigerator 40 is further provided, and a high pressure gas is generated by the low temperature refrigerant cooled by the ammonia refrigerator 40 at a heat exchanger 41 provided in the high pressure line 34 at the latter stage of the heat exchange 39. It is configured to be further cooled.
  • the numerical values in Fig. 1 indicate the temperature in each process.
  • the temperature of the high pressure gas entering the first heat exchanger 22 from the high pressure line 34 is reduced to 10 ° C., so the low pressure entering the compressor 33 from the low pressure line 35.
  • the temperature of the gas has dropped to -3 ° C.
  • the temperature of the high pressure line 34 entering the first heat exchanger 22 from the high pressure line 34 is reduced to 26 ° C., so the temperature of low pressure gas entering the compressor 33 from the low pressure line 35 The temperature has dropped to 39 ° C.
  • the shaft power is 92% of the device of (b) to 100% of the device of (a), and the device of (c) Is reduced to 85%, and the number of stages of heat exchange ⁇ required for cooling helium gas is also reduced, and the adsorption refrigerator 38 and the ammonia refrigerator 40 use the waste heat and axial power of the compressor 33 The refrigeration efficiency of the device is also improved.
  • the precooled liquefied gas discharged from the compressor is cooled by the chemical refrigerator using the waste heat discharged from the compressor as a power source, and then the liquid gas is
  • the temperature of the liquefied gas introduced into the multistage heat exchanger can be reduced, whereby the temperature of the low-temperature low-pressure gas returned to the suction side of the compressor. Since the volume of the liquid gas can be reduced by reducing the pressure, the axial power of the compressor can be reduced, and the waste heat discharged from the compressor can be used effectively.
  • the thermal efficiency of the entire apparatus can be significantly improved as compared with the conventional low temperature liquid-crystal refrigerator.
  • the liquid refrigerant gas cooled by the chemical refrigerator is further cooled by the vapor compression refrigerator, and then the gas to be liquefied is introduced into the multistage heat exchanger
  • the temperature of the liquid phase gas supplied to the multistage heat exchange ⁇ can be further reduced, whereby the compressor shaft power can be further reduced.
  • the chemical refrigerator using the waste heat discharged from the compressor power as the power source is provided, and the chemical refrigerator is used to carry out the liquid refrigerant downstream of the aftercooler and before the heat exchange ⁇ .
  • precooling the gas it is possible to reduce the temperature of the liquid gas supplied to the first stage heat exchange ⁇ of the cold box, whereby the suction and inlet sides of the compressor can be reduced. Since the temperature of the low-temperature low-pressure gas to be returned to the reflux can be reduced to reduce the volume of the liquefied gas, the power of the compressor shaft can be reduced and at the same time the waste heat discharged from the compressor can be effectively used. Therefore, the thermal efficiency of the entire device can be significantly improved as compared with the conventional low temperature liquid freezer.
  • the temperature of the liquid gas supplied to the first stage heat exchange ⁇ of the cold box can be reduced, the number of stages of multistage heat exchange ⁇ required for cooling the liquid gas can be reduced. Can achieve compactness.
  • the liquefied gas precooled by a chemical refrigerator is By providing a vapor compression type refrigerator further cooling before the heat exchange ⁇ , the temperature of the liquid gas supplied to the first stage heat exchange ⁇ of the cold bottle can be further reduced. As a result, the compressor shaft power can be further reduced.
  • a part of the low temperature refrigerant cooled by the chemical refrigerator is supplied as a condensing refrigerant to the condenser of the vapor compression type refrigerator, and the low temperature refrigerant is used to supply the vapor compression type refrigerator.
  • FIG. L] (a), (b) and (c) are systematic diagrams showing the basic configuration of the device of the present invention in comparison with the basic configuration of the conventional device.
  • FIG. 2 is a system diagram showing a first embodiment of the device of the present invention.
  • FIG. 3 is a system diagram showing a second embodiment of the device of the present invention.
  • FIG. 4 is a system diagram showing a third embodiment of the device of the present invention.
  • FIG. 5 is a system diagram showing a conventional low temperature liquid refrigeration apparatus.
  • FIG. 2 is a system diagram showing a first embodiment in which the present invention is applied to a helium liquefaction refrigeration apparatus.
  • reference numeral 51 denotes a compressor, and an oil separator 53, a first aftercooler 54, and a second aftercooler 55 are provided in this order on the high pressure line 52 on the compressor discharge side.
  • the lubricating oil of the compressor 51 mixed with the high pressure gas by the oil separator 53 is recovered by the heat recovery device 56 to the hot water flowing through the hot water line 59, and then cooled by the oil cooler 57. Will be returned.
  • the high pressure gas from which the lubricating oil has been removed by the oil separator 53 is cooled by the first aftercooler 54 and the second aftercooler 55.
  • Hot water flowing in the hot water line 59 is sent to the adsorption refrigerator 61 and used for driving thereof.
  • the adsorption refrigerator 61 is a generally known adsorption refrigerator, and the low temperature water generated here is sent to the second aft cooler 55 via the low temperature water circulation line 62 and provided as a cold heat source for cooling the high pressure gas. Ru.
  • the high pressure gas is cooled by the second aftercooler 55, passes through the precision oil separator 64, and is supplied to a cold storage tank 65 called a cold box.
  • multistage heat exchange 66-75 up to the 10th stage is also arranged in the first stage power, and high pressure gas is returned to the compressor 51 by these heat exchange ⁇ Heat exchange with gas.
  • 76-79 adiabatically expands part of the high pressure gas branched from the high pressure line 52 to low temperature, low pressure gas, and supplies this to the low pressure line 85 to keep the low pressure gas flowing in the low pressure line 85 at low temperature It is a turbine.
  • the expansion turbine 76 has the same effect as the liquid nitrogen cooling line 016 of the prior art device of FIG.
  • 80 is an expansion turbine that adiabatically expands a part of high pressure gas into a low-temperature medium-pressure gas, and the low-temperature medium-pressure gas passes through Joule's Thomson expansion valve 84 and becomes a low-temperature low-pressure part.
  • the high pressure gas flowing through the high pressure line 52 is adiabatically expanded through the Joule 'Thompson expansion valve 83 and becomes a low temperature medium pressure gas and flows through the gas-liquid separator 82 to become a supercritical gas to be cooled load not shown.
  • Supplied. 81 remove impurities in high pressure gas Adsorber.
  • the helium gas separated from liquid helium in the gas-liquid separator 82 is returned to the compressor 51 through the low pressure line 85.
  • numerical values in the square frame indicate the temperature in each process.
  • the waste heat of the lubricating oil of the compressor 51 is recovered by the heat recovery unit 56 and generated by the adsorption refrigerator 61 driven using the waste heat.
  • the low temperature water can cool the high pressure gas flowing through the high pressure line 52 on the compressor discharge side.
  • the high pressure gas can be precooled by the low-temperature water by the second after-cooler 55 before entering the cold box 65.
  • the temperature of the entering high pressure gas can be reduced.
  • the temperature of the low pressure gas returned to the compressor 51 from the low pressure line 85 can be reduced to the same degree as the temperature of the high pressure gas entering the cold box 65. Since the volume can be reduced, which can reduce the power of the compressor shaft and the temperature of the high pressure gas entering the cold box 65, the multistage heat exchange ⁇ required to liquidate the helium gas The number of stages can be reduced to achieve a compact system.
  • a heat exchanger 91 is provided on the high pressure line 52 on the downstream side of the precision oil separator 64, and a vapor compression type for supplying low temperature refrigerant to the heat exchanger 91.
  • the additional configuration is identical to that of the first embodiment.
  • the numerical value in a square frame shows the temperature in each process in FIG.
  • the high pressure gas which has been precooled by the second aft cooler 55 and passed through the precision oil separator 64 is further cooled by the low temperature refrigerant supplied from the ammonia refrigerator 92 in the heat exchanger 91. .
  • a portion of the low temperature water from the adsorption refrigerator 61 is supplied to the condenser 92a of the ammonia refrigerator 92 through the branch line 93, whereby ammonia cooling is performed.
  • the same function and effect as those of the first embodiment can be obtained.
  • a cold box can be provided.
  • the temperature of the high-pressure gas entering 65 can be further reduced, which can further reduce the compressor shaft power and further reduce the number of stages of multistage heat exchange ⁇ in the cold box 65.
  • ammonia refrigerator 92 uses the cold heat of the low temperature water of the adsorption refrigerator 61 for condensation, the refrigeration efficiency of the entire apparatus can be greatly improved.
  • the first embodiment corresponds to the device configuration of FIG. 1 (b), and the second embodiment corresponds to the device configuration of FIG. 1 (c), and the numerical values shown in FIG.
  • the compressor shaft power is reduced by about 8% in (b) and by about 15% in (c), as compared to the conventional device of (a).
  • reference numeral 101 denotes a compressor, and a first aftercooler 103 and a second aftercooler 104 are provided in order on the high pressure gas line 102 on the compressor discharge side, and the high pressure gas on the compressor discharge side is these aftercoolers. It is cooled one by one.
  • Reference numeral 105 denotes a chemical refrigerator including, for example, an adsorption refrigerator, an absorption refrigerator, and the like, and the compressor shaft power discharged to the lubricating oil of the compressor 101 and the like in the adsorption refrigerator of the first and second embodiments.
  • the cold water is produced using the exhaust heat generated from the cooling water, and the cold water is supplied to the secondary aftercooler 104 as a cold heat source by the circulation line 106.
  • 107 is a first stage heat exchanger
  • 108 is a second stage heat exchanger
  • high pressure gas is returned to the compressor 101 through the low pressure gas line 109 in the heat exchangers 107 and 108.
  • heat exchange. 110 branches from the high pressure gas line 102 and adiabatically expands a portion of the high pressure gas into a low temperature / low pressure gas, which is supplied to the low pressure gas line 109 to keep the low pressure gas at a low temperature Expansion turbine.
  • Reference numeral 111 denotes a head tank, which accumulates some impure gas (mainly air, which is referred to as inert gas) mixed in the LNG gas evaporated in the cargo tank 114 as described later, and the accumulated inert gas is controlled as needed. Open 117 and discharge through line 116 to the outside.
  • the high pressure gas flowing through the high pressure gas line 102 is adiabatically expanded through the head tank 111 and the Joule's Thomson expansion valve 112, and is supplied to the gas-liquid separator 113 as a low temperature 'medium pressure gas.
  • the gas supplied to the gas-liquid separator 113 is partially liquefied because of low temperature, and becomes a two-phase state in which the gas and the liquid are mixed in the gas-liquid separator 113.
  • the LNG gas in the gas-liquid separator 113 is returned to the compressor 101 through the low pressure gas line 109.
  • the liquid LNG in the gas-liquid separator 113 is transferred to the cargo tank 115 and stored.
  • the gaseous LNG partially evaporated in the cargo tank 114 is compressed by a BOG (boil off gas) compressor 115 and then supplied to the low pressure gas line 109 upstream of the first heat exchange 107, and the first heat exchange 107. Internally used for cooling high pressure gas.
  • the gas evaporated in the cargo tank 114 is methane. Apart from methane, some impure gas (mainly air) is mixed. The impure gas is stored in the head tank 111 as described above.
  • the numerical values shown in each place in Figure 4 indicate the pressure value and temperature value at each place.
  • the high pressure gas is cooled by the cold water generated by the chemical refrigerator 105 by the second after cooler 104. Therefore, the temperature of the high pressure gas entering the first heat exchange 107 can be reduced.
  • the temperature of the low-pressure gas returned to the compressor 101 from the low-pressure gas line 109 can be reduced to the same extent as the temperature of the high-pressure gas entering the first heat exchange 107.
  • the volume of gas drawn into the engine can be reduced, thereby reducing the axial power of the compressor 101 and reducing the temperature of the high pressure gas flowing into the first heat exchange 107. It is also possible to reduce the number of heat exchangers ⁇ required to liquefy
  • the compactness of the device can be achieved.
  • a refrigeration system for cryogenically condensing a gas having cryogenic liquid temperature such as helium gas or LNG gas
  • waste heat energy and compressor of a compressor motor which has not been used conventionally
  • a part of the sensible heat energy of the outlet gas and the axial power of the compressor are cooled by heat conversion using a chemical refrigerator or a vapor compression type refrigerator for effective use, and the compressor using a chemical refrigerator or a vapor compression type refrigerator Method for lowering the compressor inlet gas temperature by precooling the outlet gas, thereby effectively reducing the compressor's compression power and at the same time minimizing the total required power of the liquefaction refrigerator
  • the device can be realized.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

　低温液化冷凍方法及び装置において、高効率のケミカル冷凍機や蒸気圧縮式冷凍機を用いて圧縮機出口ガスを冷却することにより、低温の被液化ガスを圧縮機に吸入させ、圧縮機軸動力を低減させ、かつ液化冷凍効率を向上させる。 　圧縮機３３で圧縮した高圧の被液化ガスをアフタクーラ３７で冷却し、被液化ガスの一部を膨張機（膨張タービン）２８，２９で断熱膨張させ、この膨張により得られた低圧低温ガスにより多段熱交換器２２～２７を介して段階的に残りの被液化ガスを冷却し、この高圧ガスを断熱膨張させてガスの液化を行なう低温液化冷凍装置において、圧縮機３３から排出される廃熱を動力源としたケミカル冷凍機（吸着冷凍機）３８及びアンモニア冷凍機４０を設け、アフタクーラ３７の後段でかつ前記多段熱交換器の前段において高圧ガスを予冷する。

Description

明 細 書
低温液化冷凍方法及び装置
技術分野
[0001] 本発明は、ヘリウム液化冷凍装置や LNGガス再液化装置に代表される低温液ィ匕 冷凍装置にぉ 、て、従来利用されて 、な力つた圧縮機モータの廃熱エネルギー及 び圧縮機出口ガスの顕熱エネルギーや圧縮機の軸動力の一部をケミカル冷凍機や 蒸気圧縮式冷凍機により冷熱変換して有効に利用し、かつケミカル冷凍機や蒸気圧 縮式冷凍機で圧縮機出口ガスを予冷することにより圧縮機の吸入ガス温度を低下さ せ、これによつて圧縮機の圧縮動力を効果的に削減し、同時に液化冷凍装置の総 所要動力を最小化するための方法及び装置を実現するものである。
背景技術
[0002] 従来低温液化冷凍装置においては、圧縮機は室温以上に設定され、冷却部は冷 媒として使用する低温液化用ガスの液化温度であるため（例えばヘリウムの場合は約 - 269°C)、温度差が大きぐ冷凍装置の冷凍効率は他の冷凍装置に比べると著しく 低い。従って装置外力も冷却することにより（これを「補助寒冷」と呼ぶ）、冷凍効率を 少しでも上げることが行なわれる。ヘリウム液化冷凍装置の場合、代表的には液体窒 素を補助寒冷に利用する場合が多い。
[0003] ヘリウムガスを冷媒とするクローズドサイクルのヘリウム液ィ匕冷凍装置は、基本的な 構成として特許文献 1 (特開昭 60— 44775号公報）に開示されたものが知られている 図 5は、特許文献 1に開示されたヘリウム液ィ匕冷凍装置の系統図である。図 5にお いて、 01は、外部からの熱侵入を防止するために真空に保持された保冷槽、 02から 06までは、保冷槽 01内に配置された第 1から第 5までの熱交換器であり、 07, 08が それぞれ第 1及び第 2膨張タービン、 09がジュール 'トムソン CFT)膨張弁、 010が液 体ヘリウム 011を分離する気液分離器である。なお 012は圧縮機 (コンプレッサ）、 01 3は高圧ライン、 014は低圧ライン、 015はタービンライン、 016は液体窒素の冷却ラ インである。 [0004] かかる従来方式のヘリウム液化冷凍装置の作用を簡単に説明すると、圧縮機 012 力も吐出された被液ィ匕ガスである高圧常温のヘリウムガスは、第 1段熱交 の 高圧ライン 013に入り、ここで液体窒素の予冷ライン 016及び低圧ライン 014と熱交 換して冷却され、第 2段熱交 の高圧ライン 013を通ってさらに冷却される。第 2段熱交換器 03を出た高圧ヘリウムガスの一部は第 1膨張タービン 07に入り、残りは 第 3段熱交 の高圧ライン 013を通ってさらに冷却され、第 4段熱交 05、 第 5段熱交換器 06を通ってジュール ·トムソン膨張弁 09に入る。
[0005] 第 1膨張タービン 07に入ったヘリウムガスはここで断熱膨張して中圧低温のガスと なり、第 3段熱交 を冷却した後第 2膨張タービン 08に入り、ここでさらに断熱 膨張して低圧低温のヘリウムガスとなって第 4段熱交換器 05の低圧ライン 014に合 流する。これによつて低圧ライン 014の温度を低温に保持する。ジュール 'トムソン膨 張弁 09に入った高圧低温のヘリウムガスはここでジュール 'トムソン膨張を行なって 一部が液ィ匕し、気液分離器 010で液体ヘリウム 011が貯蔵され、残りの低圧低温の ヘリウムガスは各熱交^^ 06— 02の低圧ライン 014を通って圧縮機 012に戻る。
[0006] また特許文献 2 (特開平 10— 238889号公報）には、上記のようなヘリウム液ィ匕冷凍 機において、多段電動圧縮機群の効率的容量制御を可能にした、独立変速ガスタ 一ビン発電システムを備え、併せて同システムの冷熱利用と廃熱回収を可能としたへ リウム液ィ匕冷凍システムが開示されている。このシステムは、周波数変 を含むガ スタービン発電部と燃料供給部とケミカル冷凍機とからなり、ケミカル冷凍機はガスタ 一ビン発電部の廃ガスを熱源として多段の熱交換器に冷熱を供給する構成とし、燃 料供給部は、液ィ匕天然ガスタンクよりの液ィ匕天然ガスの一部をガス化する加温器と、 気化熱に相応する冷熱を多段の熱交換器に供給する気化部とより構成したことを特 徴とする。
[0007] このような構成により、多段電動圧縮機群の組み合わせに対応した均質波形をもつ 最適周波数電力の導入により、同多段圧縮機群のそれぞれの駆動用誘導機が負荷 要求に対応した回転数で駆動することができ、最適効率ィ匕を図ることができるとともに 、天然ガス、例えば LNGガスを使用したガスタービン発電部と燃料供給部とケミカル 冷凍機との構成により、 LNGガスの気化熱に相当する冷熱を発生する気化部と、ガ スタービン発電部の廃熱を利用して冷熱を発生するケミカル冷凍機との組み合わせ により、システムの熱効率ィ匕を図っている。
[0008] 特許文献 1：特開昭 60— 44775号公報
特許文献 2：特開平 10- 238889号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] 低温液ィ匕冷凍装置に必要な動力はそのほとんどが圧縮機の圧縮動力であるが、圧 縮機の軸動力低減手段としては、圧縮機に吸入される低温液ィ匕用ガスの温度を低 下させて、その容積を減少させることが有効である。しかしそのためには吸入ガスの 温度を冷却器により室温以下の温度まで冷却する必要があり、冷凍機等のエネルギ 一機器が必要である。
一方従来の液ィ匕冷凍装置においては、圧縮機力 吐出された高圧常温の吐出ガ スは、断熱のため真空に保持されたコールドボックスと呼ばれる保冷槽内に設けられ た多段の熱交換器に導入される前に、液化冷凍装置の冷凍効率低下を防止するた めに、通常水冷式ァフタクーラにより室温（常温)程度まで冷却された後、コールドボ ッタスに入ることになる。
[0010] 圧縮機吐出側の高圧ガスと圧縮機吸入側の低圧ガスとは、コールドボックス内の各 段熱交換器で互いに熱交換するが、両者の温度は各段熱交換器の出口で若干の 温度差はあるが、ほぼ同程度になる。このためコールドボックス内の第 1段熱交 に入る高圧ガスの温度が低減されなければ、圧縮機吸入ガスの温度を低下すること はできない。
従って圧縮機の軸動力を低減することはできず、また圧縮機のモータ廃熱及び圧 縮機から吐出される高温高圧ガスの顕熱が無駄に廃却されている。
[0011] 図 5に図示された従来のヘリウム液ィ匕冷凍装置においては、圧縮機 012から吐出し た高圧常温のヘリウムガスは、そのまま高圧ライン 013を通って第 1段熱交換器 02に 入るため、前述のように圧縮機軸動力を低減することができず、また第 1段熱交換器 02で液体窒素の冷却ライン 016及び低圧ライン 014と熱交換して冷却される力 液 体窒素の予冷ラインを装備することによるランニングコストが高価となり、また常温付 近のヘリウムガスを多段の熱交換器に投入して温度を下げていくため、ヘリウムガス の液ィ匕温度まで冷却するまでに熱交^^の段数が多数必要であるとともに、圧縮機
012で発生する廃熱の回収がなされていないため、装置全体の冷凍効率が向上しな いという問題点がある。
[0012] 補助寒冷源として液体窒素を用いる方式は、大型の窒素液ィ匕プラントで製造され た液体窒素をタンクローリ等の輸送手段を用いて供給されており、供給の安定とラン ユングコストに問題があり、またヘリウム液ィ匕冷凍装置の動力は低減できても、液体窒 素製造動力がその動力低減分以上に動力を消費するために全体として所要動力を 増加させていることとなる。
[0013] また特許文献 2のヘリウム液ィ匕冷凍機においては、ガスタービン発電部の廃ガスを 熱源としたケミカル冷凍機で発生した冷熱と、液ィ匕天然ガスタンクよりの液ィ匕天然ガ スの気化熱に相応する冷熱とを多段の熱交換器に供給してシステムの熱効率向上を 図っているが、これらの手段は、図 5に開示された従来装置の液体窒素による予冷ラ イン 016と比べて、液体窒素の代わりに液ィ匕天然ガスの気化潜熱を利用して 、るだ けであって、本質的には変わりなぐ従ってコールドボックスに入る圧縮機吐出ガスの 温度を下げることができないため、圧縮機軸動力を低減することはできない等、図 5 に開示された従来装置と同様の問題点を有する。
[0014] 本発明の目的は、力かる従来技術の課題に鑑み、液化冷凍装置の冷凍効率を下 げずに、圧縮機の吸入部での被液ィ匕ガスの温度を低減して、ガス容積を減少させる ことにより、液化冷凍装置で最も大きな動力を要する圧縮機の軸動力を低減させると ともに、液ィ匕用ガスを段階的に冷却する多段熱交^^の段数を減らしてコンパクトィ匕 し、合わせて圧縮機で発生する廃熱あるいは軸動力の有効利用を図ることにより、装 置全体としての総所要動力を最小限ィ匕し、冷凍効率を向上させることを目的とする。 即ち本発明は、高効率のケミカル冷凍機や蒸気圧縮式冷凍機を用いて圧縮機出 口ガスを冷却することにより、低温の液化用ガスを圧縮機に吸入させ、もって圧縮機 軸動力を低減させ、かつ液ィ匕冷凍効率を向上させることを目的とする。
課題を解決するための手段
[0015] かかる目的を達成するため、本発明の低温液化冷凍方法は、圧縮機から吐出され た高温高圧の被液化ガスを予冷した後、被液化ガスを多段熱交換器に導入して段 階的に冷却し、次いで被液ィ匕ガスを断熱膨張させることにより一部を液ィ匕し、液化さ れていない低温低圧ガスを前記多段熱交^^の冷却媒体として使用した後、前記 圧縮機の吸入口に戻すようにした低温液ィ匕冷凍方法において、前記圧縮機から吐 出され予冷された前記被液ィ匕ガスを同圧縮機力 排出される廃熱を動力源としたケミ カル冷凍機で冷却し、その後被液化ガスを前記多段熱交換器に導入することを特徴 とする。
[0016] 本発明方法においては、圧縮機カゝら吐出され予冷された被液ィ匕ガスを同圧縮機か ら排出される廃熱を動力源としたケミカル冷凍機で冷却し、多段熱交^^に導入され る被液ィ匕ガスの温度を低減することにより、多段熱交^^にぉ ヽて被液ィ匕ガスと熱交 換して被液ィヒガスを冷却した後圧縮機の吸入口に還流される低温低圧ガスの温度を 低減するようにしている。
[0017] 本発明方法において、好ましくは、前記ケミカル冷凍機で冷却した被液ィ匕ガスを蒸 気圧縮式冷凍機でさらに冷却し、その後被液化ガスを前記多段熱交換器に導入す るようにする。
[0018] また本発明装置は、高温高圧の被液化ガスを吐出する圧縮機と、被液化ガスを予 冷するァフタクーラと、同ァフタクーラで予冷された被液化ガスを段階的に冷却する 多段熱交^^と、同多段熱交^^で冷却された被液化ガスを断熱膨張させる膨張 弁と、断熱膨張して一部液化した被液化ガスを貯留する気液分離器と、同気液分離 器で液化ガスと分離した低温低圧ガスを前記多段熱交換器の冷却媒体に供した後 前記圧縮機の吸入口に戻す戻し通路とを備えた低温液化冷凍装置において、前記 ァフタクーラの後段に前記圧縮機力 排出される廃熱を動力源としたケミカル冷凍機 を設け、同ケミカル冷凍機により被液ィ匕ガスを予冷するように構成したことを特徴とす る。
[0019] 本発明にお ヽては、圧縮機カゝら排出される廃熱を動力源としたケミカル冷凍機を設 け、ァフタクーラの後段でかつ熱交^^の前段においてケミカル冷凍機により圧縮機 から吐出された高温高圧の被液化ガスを予冷する。その後コールドボックス内に設け られた多段の熱交換器にお!/ヽて、圧縮機吐出側の被液化ガスと気液分離器から戻 る低温低圧ガスとが互いに熱交換される。
必要に応じて、圧縮機吐出側の被液ィ匕ガスの一部を分岐させ膨張タービン等の膨 張器を通して断熱膨張させることにより低温低圧ガスとし、その低温低圧ガスを気液 分離器カゝら圧縮機に戻る低温低圧ガスに供給することにより、低温低圧ガスを所望 の温度に調整することができる。
[0020] 圧縮機吐出側の被液化ガスと気液分離器から戻る低温低圧ガスの温度は、各熱交 換器出口で若干の温度差はあるがほぼ同程度になる。従ってコールドボックス内の 第 1段の熱交換器に導入される圧縮機吐出側被液化ガスの温度を低下させること〖こ より、圧縮機の吸入側に還流される低温低圧ガスの温度を低減することができる。こ れによって圧縮機軸動力の低減を図るとともに、圧縮機力 廃棄される廃熱をケミカ ル冷凍機の駆動熱源に利用して、同廃熱の有効を図るようにしたものである。
[0021] この結果、本発明によれば、装置全体としての冷凍効率 (単位動力当りの液化量又 は冷凍能力）を向上させることができる。圧縮機の廃熱は 60— 80°Cあり、ケミカル冷 凍機としては吸着冷凍機や吸収式冷凍機などであるが、どちらも廃熱を回収できるこ とが特徴のひとつであり、圧縮機のモータ廃熱を回収し、又は圧縮機出口ガスの顕 熱を用いて、又はその両方を用いて、 60— 80°Cの温水から 5— 10°Cの冷水を製造 することができる。
[0022] また本発明装置において、好ましくは、前記ケミカル冷凍機で予冷された被液化ガ スを前記多段熱交^^の前段でさらに冷却する蒸気圧縮式冷凍機を設ける。これに よって前記第 1段熱交^^の入口部における被液ィ匕ガスの温度をさらに低減するこ とがでさる。
[0023] また好ましくは、前記構成に加えて、ケミカル冷凍機で冷却された低温冷媒の一部 を蒸気圧縮式冷凍機の凝縮器に凝縮用冷媒として供給するように構成し、同低温冷 媒によって蒸気圧縮式冷凍機の凝縮温度を下げることで、凝縮工程時の圧力を低減 して、同蒸気圧縮式冷凍機の冷凍効率を向上させるようにする。
[0024] また好ましくは、前記気液分離器から液化ガスを導入して貯留するカーゴタンクと、 同カーゴタンク内で気化したボイルオフガスを前記多段熱交換器の第 1段熱交換器 に冷却媒体として導入する予冷ラインと、同予冷ラインに介設された圧縮機とを備え るようにし、同カーゴタンク内で気化したボイルオフガスを前記第 1段熱交^^におい て被液化ガスを予冷するための冷却媒体として使用し、液化冷凍装置全体の冷凍効 率を向上させるようにする。
[0025] ヘリウム液化冷凍装置に代表される低温液化冷凍装置の圧縮機には、オイルイン ジェクシヨン式スクリュー圧縮機が多く使用されているが、この形式の圧縮機は、圧縮 部にオイル潤滑剤及び圧力シール剤を噴射して ヽるため、極端な低温では使用でき なくなる。また補助寒冷源に使用するヒートポンプは、冷却温度が 40°C以下になる と、成績係数 (冷凍能力 Z動力）は 1以下となり、温度が低ければ低いほど効率が低 下してくる。これらを考慮すると、圧縮機の吸入ガス温度を- 35°Cぐらいまでの範囲で 低下させることで、装置全体としての動力低減効果が現れる。
[0026] そこでまず廃熱回収が可能なケミカル冷凍機により、圧縮機モータ及び圧縮機出 口ガスの顕熱を回収してそれを冷熱に変換し、 5— 10°Cの冷水を製造することにより 、省エネの高い冷却が可能となる。蒸気圧縮式冷凍機は、冷凍範囲は広いが、 5— 1 0°Cの温度レベルでは廃熱回収型のケミカル冷凍機より効率が低!、。従ってそれ以 下の温度 35°Cぐらいの温度に液ィ匕用ガスを冷却した上でコールドボックスに導入 することが効果的である。
[0027] 次に本発明の基本構成を従来装置の基本構成と比較しながら図 1に基づいて説明 する。図 1は被液ィ匕ガスとしてヘリウムガスを用いた場合の低温液ィ匕冷凍装置であり 、（a)は従来装置の基本構成図、（b)及び (c)はともに本発明装置の基本構成図で あり、 (b)は、圧縮機出口ガスの予冷装置として、ケミカル冷凍機としての吸着冷凍機 を単独配置した場合、（c)は、圧縮機出口ガスの予冷装置として、吸着冷凍機と蒸気 圧縮式冷凍機としてのアンモニア冷凍機とを直列に配置した場合を示す。
[0028] 図 1において、 021及び 21はコールドボックスと呼ばれる保冷槽であり、この中に第 1段熱交換器 022及び 22から複数の熱交換器 022— 027、 22— 26が多段に配置さ れている。 028、 029及び 28、 29がそれぞれ第 1及び第 2膨張タービン、 030及び 3 0がジュール ·トムソン膨張弁、 031及び 31が液体ヘリゥム 032及び 32を分離する気 液分離器である。また 033及び 33は圧縮機、 034及び 34は高圧ガスライン、 035及 び 35は低圧ガスライン、 036及び 36はタービンライン、 037及び 37は圧縮機出口の 高圧ガスを冷却する水冷式ァフタクーラである。
[0029] 図 1の各装置において、基本的には図 1 (a)の従来装置と同様に作動する。即ち圧 縮機 033又は 33から吐出された高圧高温のヘリウムガスは、コールドボックス 021, 2 1内の高圧ライン 034, 34から第 1段熱交換器 022, 22に入り、ここで低圧ライン 035 , 35と熱交換して冷却され、さらに第 2段力 第 3段、第 4段の熱交^^に順々に入り 、段階的に熱交換され、最後にジュール 'トムソン膨張弁 030、 30に入る。膨張ター ビン 028, 28、 029, 29に入ったヘリウムガスはここで断熱膨張して低圧低温のヘリ ゥムガスとなって低圧ライン 035, 35に合流する。これによつて低圧ラインの温度を所 望の低温度に調節することができる。
[0030] ジュール 'トムソン膨張弁 030, 30に入った高圧、低温のヘリウムガスは、ここでジュ 一ル.トムソン膨張を行なって最終的にヘリウムガスの液ィ匕温度である 4K (一 269°C) まで冷却され、一部が液ィ匕し、気液分離器 031, 31で液体ヘリウム 032, 32が分離 されて貯蔵され、残りの低圧、低温のヘリウムガスは、各段の熱交換器 027— 022及 び 26— 22の低圧ライン 035, 35を通って圧縮機 033, 33に戻る。
[0031] (b)及び (c)の本発明装置においては、圧縮機 33の廃熱を動力源とした吸着冷凍 機 38が設けられ、ァフタクーラ 37の後段の高圧ライン 34に設けられた熱交 において吸着冷凍機 38で冷却した低温冷媒により高圧ガスを予冷する構成となって いる。
また (c)においては、さらにアンモニア冷凍機 40が設けられ、熱交翻 39の後段 の高圧ライン 34に設けられた熱交 41にお 、てアンモニア冷凍機 40で冷却した 低温冷媒により高圧ガスをさらに冷却する構成となっている。図 1中の数値は各工程 での温度を示す。
[0032] 従って (b)の本発明装置においては、高圧ライン 34から第 1熱交換器 22に入る高 圧ガスの温度は 10°Cに低減され、そのため低圧ライン 35から圧縮機 33に入る低圧 ガスの温度は— 3°Cに低下している。また（c)の本発明装置では、高圧ライン 34から 第 1熱交換器 22に入る高圧ライン 34の温度は 26°Cに低減され、そのため低圧ライ ン 35から圧縮機 33に入る低圧ガスの温度は— 39°Cに低下している。
そのため軸動力は、（a)の装置の 100%に対し、（b)の装置が 92%に、（c)の装置 が 85%に低減され、またヘリウムガスの冷却に要する熱交^^の段数も低減され、 吸着冷凍機 38及びアンモニア冷凍機 40で圧縮機 33の廃熱や軸動力を利用してい る点力 装置の冷凍効率も向上している。
発明の効果
[0033] 本発明方法によれば、圧縮機から吐出され予冷された被液化ガスを同圧縮機から 排出される廃熱を動力源としたケミカル冷凍機で冷却し、その後被液ィ匕ガスを前記 多段熱交換器に導入することにより、多段熱交換器に導入される被液化ガスの温度 を低減することができ、これによつて圧縮機の吸 ヽ込み側に還流させる低温低圧ガス の温度を低下させて、被液ィ匕ガスの容積を減少させることができるため、圧縮機軸動 力を低減することができるとともに、圧縮機から排出される廃熱の有効利用を図ること ができるため、装置全体としての熱効率を従来の低温液ィ匕冷凍装置に比べて格段に 向上することができる。
[0034] 本発明方法にぉ 、て、好ましくは、前記ケミカル冷凍機で冷却した被液ィ匕ガスを蒸 気圧縮式冷凍機でさらに冷却し、その後被液化ガスを前記多段熱交換器に導入す ることにより、多段熱交^^に供給される被液ィ匕ガスの温度をさらに低減することがで き、これによつて圧縮機軸動力をさらに低減することができる。
[0035] 本発明装置によれば、圧縮機力 排出される廃熱を動力源としたケミカル冷凍機を 設け、ァフタクーラの後段でかつ熱交^^の前段において同ケミカル冷凍機により被 液ィ匕ガスを予冷するように構成したことにより、コールドボックスの第 1段熱交^^に 供給される被液ィ匕ガスの温度を低減することができ、これによつて圧縮機の吸 、込み 側に還流させる低温低圧ガスの温度を低下させて、被液化ガスの容積を減少させる ことができるため、圧縮機軸動力を低減することができるとともに、圧縮機から排出さ れる廃熱の有効利用を図ることができるため、装置全体としての熱効率を従来の低温 液ィ匕冷凍装置に比べて格段に向上することができる。
またコールドボックスの第 1段熱交^^に供給される被液ィ匕ガスの温度を低減する ことができるため、被液ィ匕ガスの冷却に要する多段熱交^^の段数を低減させること ができ、コンパクトィ匕を達成できる。
[0036] 本発明装置において、好ましくは、ケミカル冷凍機で予冷された被液化ガスを前記 熱交^^の前段でさらに冷却する蒸気圧縮式冷凍機を設けたことにより、コールドボ ッタスの第 1段熱交^^に供給される被液ィ匕ガスの温度をさらに低減することができ、 これによつて圧縮機軸動力をさらに低減することができる。
また前記構成に加えて、ケミカル冷凍機で冷却された低温冷媒の一部を蒸気圧縮 式冷凍機の凝縮器に凝縮用冷媒として供給するように構成し、同低温冷媒によって 蒸気圧縮式冷凍機の凝縮温度を下げることで、凝縮工程時の圧力を低減して、同蒸 気圧縮式冷凍機の冷凍効率を向上させることができる。
図面の簡単な説明
[0037] [図 l] (a) , (b)及び (c)は本発明装置の基本構成を従来装置の基本構成と比較しな 力 示す系統図である。
[図 2]本発明装置の第 1実施例を示す系統図である。
[図 3]本発明装置の第 2実施例を示す系統図である。
[図 4]本発明装置の第 3実施例を示す系統図である。
[図 5]従来の低温液化冷凍装置を示す系統図である。
符号の説明
[0038] 01、 021、 21、 65 保冷槽 (コールドボックス)
02、 022、 22、 66、 107 第 1熱交換器
03、 023、 23、 67、 108 第 2熱交換器
04、 024、 24、 68 第 3熱交換器
05、 025、 25、 69 第 4熱交換器
06、 026、 26、 70 第 5熱交換器
027、 71 第 6熱交
07、 028、 28 第 1膨張タービン
08、 029、 29 第 2膨張タービン
09、 030、 30、 112 ジュール.トムソン膨張弁
010、 031、 31、 82、 113 気液分離器
011、 032、 32 液ィ匕ヘリウム
012、 033、 33、 51、 101 圧縮機 013、 034、 34、 52、 102 高圧ガスライン
014、 035、 35、 83、 109 低圧ガスライン
015、 036、 36 タービンライン
016 液体窒素の冷却ライン
37 ァフタクーラ
38、 61 吸着冷凍機
39、 41、 91 熱交換器
40 アンモニア冷凍機
53 オイルセパレータ
54、 103 1次ァフタクー -ラ
55、 104 2次ァフタクー -ラ
56 熱回収器
57 オイルクーラ
59 温水ライン
62 低温水循環ライン
81 不純物吸着器
92 アンモニア冷凍機
92a 凝縮器
93 分岐ライン
105 ' ケミカル冷凍機
111 ヘッド'タンク
114 カーゴタンク
115 BOG圧縮機
116 イナートガス管路
117 弁
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に 記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記 載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなぐ単なる説明例 にすぎない。
実施例 1
[0040] 図 2は、本発明をヘリウム液化冷凍装置に適用した第 1実施例を示す系統図である 。図 2において、 51は圧縮機であり、圧縮機吐出側の高圧ライン 52には、順にオイル セパレータ 53、 1次ァフタクーラ 54、 2次ァフタクーラ 55が設けられている。オイルセ パレータ 53で高圧ガスに混入した圧縮機 51の潤滑油は、熱回収器 56で温水ライン 59を流れる温水に熱を回収された後、オイルクーラ 57で冷却され、ポンプ 58により 圧縮機 51に戻される。
[0041] オイルセパレータ 53で潤滑油を除去された高圧ガスは、 1次ァフタクーラ 54及び 2 次ァフタクーラ 55により冷却される。温水ライン 59を流れる温水は、吸着冷凍機 61に 送られてその駆動用に使用される。吸着冷凍機 61は一般に公知の吸着冷凍機であ り、ここで発生した低温水は、低温水循環ライン 62を介して 2次ァフタクーラ 55に送ら れて高圧ガスを冷却するための冷熱源に供される。
高圧ガスは、 2次ァフタクーラ 55で冷却された後、精密オイルセパレータ 64を経て 、コールドボックスと呼ばれる保冷槽 65に供給される。
[0042] コールドボックス 65内には第 1段力も第 10段までの多段熱交翻 66— 75が配置 されており、高圧ガスは、これらの熱交^^で圧縮機 51に還流される低圧ガスと熱交 換される。 76— 79は、高圧ライン 52から分岐した高圧ガスの一部を断熱膨張して低 温、低圧ガスにし、これを低圧ライン 85に供給して低圧ライン 85を流れる低圧ガスを 低温に維持する膨張タービンである。膨張タービン 76は図 5の従来装置の液体窒素 による冷却ライン 016と同様の効果をもつ。
[0043] 80は、同様に高圧ガスの一部を断熱膨張して低温中圧ガスにする膨張タービンで あり、低温中圧にされたガスはジュール 'トムソン膨張弁 84を経て低温低圧となり一 部が液ィ匕したガスになって気液分離器 82に供給されることによって、気液分離器 82 内の低温ィ匕を補助する。高圧ライン 52を流れる高圧ガスは、ジュール 'トムソン膨張 弁 83を経て断熱膨張し、低温中圧ガスとなって気液分離器 82内を流れ、超臨界ガ スとなって図示しない被冷却負荷に供給される。 81は、高圧ガス中の不純物を除去 する吸着器である。気液分離器 82で液体ヘリウムと分離したヘリウムガスは、低圧ラ イン 85を経て圧縮機 51に還流される。なお図 2中、四角枠内の数値は各工程にお ける温度を示す。
[0044] 力かる第 1実施例の装置によれば、圧縮機 51の潤滑油の廃熱が熱回収器 56で回 収され、その廃熱を利用して駆動される吸着冷凍機 61で発生する低温水によって圧 縮機吐出側の高圧ライン 52を流れる高圧ガスを冷却することができる。
圧縮機 51の吐出側高圧ガスを 1次ァフタクーラ 54で冷却した後、コールドボックス 6 5に入る前に、 2次ァフタクーラ 55で前記低温水によって高圧ガスを予冷することが できるため、コールドボックス 65に入る高圧ガスの温度を低減することができる。
[0045] そのため低圧ライン 85から圧縮機 51に還流される低圧ガスの温度をコールドボック ス 65に入る高圧ガスの温度と同等程度に低減させることができるため、圧縮機 51に 吸入されるガスの容積を低減でき、これによつて圧縮機軸動力を低減することができ るとともに、コールドボックス 65に入る高圧ガスの温度を低減できるため、ヘリウムガス を液ィ匕するに要する多段の熱交^^の段数をも低減できて装置のコンパクトィ匕を達 成できる。
また圧縮機 51から排出される潤滑油が保有する熱を回収して吸着冷凍機 61の駆 動熱源としているため、装置全体の冷凍効果を向上することができる。
実施例 2
[0046] 次に本発明装置の第 2実施例を図 3に基づいて説明する。本第 2実施例は、図 2に 示す前記第 1実施例において、精密オイルセパレータ 64の後流側の高圧ライン 52 に熱交 91を設け、さらに熱交 91に低温冷媒を供給する蒸気圧縮式冷凍機 としてのアンモニア (ΝΗ )冷凍機 92及び低温水循環ライン 62から分岐した分岐ライ
3
ン 93を追設した構成をなし、その他の構成は第 1実施例と同一である。なお図 3中、 四角枠内の数値は各工程における温度を示す。
[0047] 本第 2実施例においては、 2次ァフタクーラ 55で予冷され、精密オイルセパレータ 6 4を経た高圧ガスは、熱交換器 91においてアンモニア冷凍機 92から供給される低温 冷媒でさらに冷却される。アンモニア冷凍機 92の凝縮器 92aには、吸着冷凍機 61か ら低温水の一部が分岐ライン 93を通って供給されており、これによつてアンモニア冷 凍機 92の凝縮温度を下げることで、凝縮工程時の圧力を低減して、同アンモニア冷 凍機の冷凍効率を向上させることができる。
[0048] 本第 2実施例の装置によれば、前記第 1実施例と同様の作用効果を奏することがで きるが、それにカ卩えて、アンモニア冷凍機 92を追設することにより、コールドボックス 6 5に入る高圧ガスの温度をさらに低減することができ、そのため圧縮機軸動力をさら に低減できるとともに、コールドボックス 65内の多段熱交^^の段数をさらに低減で きる。
またアンモニア冷凍機 92は、吸着冷凍機 61の低温水の冷熱を凝縮用に利用して いるため、装置全体としての冷凍効率を大幅に向上できる。
[0049] 前記第 1実施例は図 1 (b)の装置構成に該当し、前記第 2実施例は図 1 (c)の装置 構成に該当するものであり、図 1に付記した数値が示すように、（a)の従来の装置に 比べて、圧縮機軸動力が (b)において約 8%低減され、（c)において約 15%低減さ れている。
また装置効率 FOM (1Z成績係数 COP；単位体積当りの圧縮機の所要動力）は、 (a)の従来装置に比べて、（b)は約 8%改善され、（c)は約 11%改善されている。 実施例 3
[0050] 次に本発明を LNGガスの再液ィ匕装置に適用した第 3実施例を図 4に基づいて説 明する。図 4において、 101は圧縮機であり、圧縮機吐出側の高圧ガスライン 102に は、順に 1次ァフタクーラ 103、 2次アフタークーラ 104が設けられ、圧縮機吐出側の 高圧ガスはこれらアフタークーラで順々に冷却される。 105は、例えば吸着冷凍機、 吸収冷凍機等からなるケミカル冷凍機であり、前記第 1及び第 2実施例の吸着冷凍 機と同様に、圧縮機 101の潤滑油等に排出される圧縮機軸動力から発生する排熱 を利用して冷水をつくり、冷水は循環ライン 106によって 2次アフタークーラ 104に冷 熱源として供給される。
[0051] 107は第 1段熱交換器、 108は第 2段熱交換器であり、高圧ガスは、熱交換器 107 及び 108において低圧ガスライン 109を通って圧縮機 101に還流される低圧ガスと 熱交換される。 110は、高圧ガスライン 102から分岐し高圧ガスの一部を断熱膨張し て低温 ·低圧ガスにし、これを低圧ガスライン 109に供給して低圧ガスを低温に維持 する膨張タービンである。 111はヘッドタンクであり、後述するようにカーゴタンク 114 内で蒸発した LNGガス中に混入した若干の不純ガス（主として空気であり、これをィ ナートガスと称する）を溜め、溜まったイナートガスを随時弁 117を開け、管路 116か ら外部に放出する。
[0052] 高圧ガスライン 102を流れる高圧ガスは、ヘッドタンク 111及びジュール 'トムソン膨 張弁 112を経て断熱膨張し、低温'中圧ガスとなって気液分離器 113に供給される。 気液分離器 113に供給されたガスは、低温のため一部液ィ匕され、気液分離器 113内 で気体と液体が混じった 2相状態となる。気液分離器 113内の LNGガスは、低圧ガ スライン 109を経て圧縮機 101に還流される。気液分離器 113中の液体 LNGはカー ゴタンク 115に移されて貯蔵される。カーゴタンク 114内で一部蒸発した気体 LNGは 、 BOG (ボイルオフガス)圧縮機 115によって圧縮され、その後第 1熱交翻107の 上流側の低圧ガスライン 109に供給され、第 1熱交翻107内で高圧ガスの冷却に 供される。カーゴタンク 114内で蒸発するガスはメタンである力 メタン以外に若干の 不純ガス（主として空気）が混入している。この不純ガスを前述のとおりヘッドタンク 11 1に溜めるようにする。なお図 4中の各所に記された数値は、各所における圧力値及 び温度値を示す。
[0053] 力かる第 3実施例によれば、圧縮機 101の吐出側高圧ガスを 1次ァフタクーラ 103 で冷却した後、 2次ァフタクーラ 104でケミカル冷凍機 105で発生する冷水によって 高圧ガスを冷却するため、第 1熱交翻107に入る高圧ガスの温度を低減することが できる。
[0054] これによつて低圧ガスライン 109から圧縮機 101に還流される低圧ガスの温度を第 1熱交 l07に入る高圧ガスの温度と同等程度に低減させることができるので、圧 縮機 101に吸入されるガス容積を低減でき、これによつて圧縮機 101の軸動力を低 減できるとともに、第 1熱交翻107に流入する高圧ガスの温度を低減することがで きるため、 LNGガスを液化するのに要する熱交^^の段数をも低減することができて
、装置のコンパクトィ匕を達成することができる。
またケミカル冷凍機 105は、圧縮機 101の軸動力から発生する潤滑油等の排熱を 利用して駆動されるので、装置全体の冷凍効率を向上させることができる。 産業上の利用可能性
本発明によれば、ヘリウムガスや LNGガス等の極低温の液ィ匕温度を有するガスを 低温液ィ匕する冷凍装置において、従来利用されていな力つた圧縮機モータの廃熱 エネルギー及び圧縮機出口ガスの顕熱エネルギーや圧縮機の軸動力の一部をケミ カル冷凍機や蒸気圧縮式冷凍機により冷熱変換して有効に利用し、かつケミカル冷 凍機や蒸気圧縮式冷凍機で圧縮機出口ガスを予冷することにより圧縮機の吸入ガス 温度を低下させ、これによつて圧縮機の圧縮動力を効果的に削減し、同時に液化冷 凍装置の総所要動力を最小化するための方法及び装置を実現することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 圧縮機から吐出された高温高圧の被液化ガスを予冷した後、被液化ガスを多段熱 交^^に導入して段階的に冷却し、次いで被液ィ匕ガスを断熱膨張させることによりガ スの一部を液ィ匕し、液化されて 、な 、低温低圧ガスを前記多段熱交翻の冷却媒 体として使用した後、前記圧縮機の吸入口に戻すようにした低温液ィヒ冷凍方法にお いて、前記圧縮機から吐出され予冷された前記被液化ガスを同圧縮機から排出され る廃熱を動力源としたケミカル冷凍機で冷却し、その後被液化ガスを前記多段熱交 換器に導入することを特徴とする低温液化冷凍方法。
[2] 前記ケミカル冷凍機で冷却した前記被液化ガスを蒸気圧縮式冷凍機でさらに冷却 し、その後被液ィ匕ガスを前記多段熱交^^に導入することを特徴とする請求項 1記 載の低温液化冷凍方法。
[3] 高温高圧の被液化ガスを吐出する圧縮機と、被液化ガスを予冷するァフタクーラと 、同ァフタクーラで予冷された被液ィ匕ガスを段階的に冷却する多段熱交^^と、同 多段熱交^^で冷却された被液ィヒガスを断熱膨張させる膨張弁と、断熱膨張して一 部液化した被液化ガスを貯留する気液分離器と、同気液分離器で液化ガスと分離し た低温低圧ガスを前記多段熱交換器の冷却媒体に供した後前記圧縮機の吸入口 に戻す戻し通路とを備えた低温液化冷凍装置において、前記ァフタクーラの後段に 前記圧縮機力も排出される廃熱を動力源としたケミカル冷凍機を設け、同ケミカル冷 凍機により被液ィ匕ガスを予冷するように構成したことを特徴とする低温液ィ匕冷凍装置
[4] 前記ケミカル冷凍機で予冷された被液化ガスを前記多段熱交換器の前段でさらに 冷却する蒸気圧縮式冷凍機を設けたことを特徴とする請求項 1記載の低温液化冷凍 装置。
[5] 前記ケミカル冷凍機で冷却された低温冷媒の一部を前記蒸気圧縮式冷凍機の凝 縮器に凝縮用冷媒として供給するように構成したことを特徴とする請求項 4記載の低 温液化冷凍装置。
[6] 前記気液分離器力 液ィ匕ガスを導入して貯留するカーゴタンクと、同カーゴタンク 内で気化したボイルオフガスを前記多段熱交換器の第 1段熱交換器に冷却媒体とし て導入する予冷ラインと、同予冷ラインに介設された圧縮機とを備えたことを特徴とす る請求項 3記載の低温液化冷凍装置。
PCT/JP2005/003001 2004-11-15 2005-02-24 低温液化冷凍方法及び装置 WO2006051622A1 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006544772A JP4521833B2 (ja) 2004-11-15 2005-02-24 低温液化冷凍方法及び装置
ES05719451.6T ES2582941T3 (es) 2004-11-15 2005-02-24 Método y dispositivo de licuefacción y refrigeración criogénica
EP05719451.6A EP1813889B1 (en) 2004-11-15 2005-02-24 Cryogenic liquefying refrigerating method and device
CA002586775A CA2586775A1 (en) 2004-11-15 2005-02-24 Cryogenic liquefying refrigerating method and device
US11/748,729 US7540171B2 (en) 2004-11-15 2007-05-15 Cryogenic liquefying/refrigerating method and system
NO20072837A NO20072837L (no) 2004-11-15 2007-06-04 Kryogenisk flytendegjorings/kjole-metode og system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004330160 2004-11-15
JP2004-330160 2004-11-15

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US11/748,729 Continuation US7540171B2 (en) 2004-11-15 2007-05-15 Cryogenic liquefying/refrigerating method and system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006051622A1 true WO2006051622A1 (ja) 2006-05-18

Family

ID=36336308

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2005/003001 WO2006051622A1 (ja) 2004-11-15 2005-02-24 低温液化冷凍方法及び装置

Country Status (10)

Country Link
US (1) US7540171B2 (ja)
EP (1) EP1813889B1 (ja)
JP (1) JP4521833B2 (ja)
KR (1) KR101099079B1 (ja)
CN (1) CN100510574C (ja)
CA (1) CA2586775A1 (ja)
ES (1) ES2582941T3 (ja)
NO (1) NO20072837L (ja)
RU (1) RU2362099C2 (ja)
WO (1) WO2006051622A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016505784A (ja) * 2012-12-20 2016-02-25 クライオスター・ソシエテ・パール・アクシオンス・サンプリフィエ 天然ガスを再液化するための方法および装置
RU2662749C2 (ru) * 2015-11-30 2018-07-30 Ассоциация инженеров-технологов нефти и газа "Интегрированные технологии" Станция сжижения природного газа
RU2753205C1 (ru) * 2020-12-30 2021-08-12 Юрий Васильевич Белоусов Система производства электроэнергии, сжиженного и компримированного природного газа на газораспределительной станции

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9003828B2 (en) * 2007-07-09 2015-04-14 Lng Technology Pty Ltd Method and system for production of liquid natural gas
PT2179234T (pt) * 2007-07-09 2019-09-12 Lng Tech Pty Ltd Método e sistema para a produção de gás natural liquefeito
US20090019886A1 (en) * 2007-07-20 2009-01-22 Inspired Technologies, Inc. Method and Apparatus for liquefaction of a Gas
WO2009057179A2 (en) * 2007-10-30 2009-05-07 G.P.T. S.R.L. Small-scale plant for production of liquified natural gas
US20100319397A1 (en) * 2009-06-23 2010-12-23 Lee Ron C Cryogenic pre-condensing method and apparatus
FR2954973B1 (fr) * 2010-01-07 2014-05-23 Air Liquide Procede et dispositif de liquefaction et/ou de refrigeration
BR112013020995A2 (pt) * 2011-02-16 2016-10-11 Conocophillips Co recuperação de calor de perda integrado em instalação de gás natural liquefeito
DE102011013345A1 (de) * 2011-03-08 2012-09-13 Linde Aktiengesellschaft Kälteanlage
DE102011112911A1 (de) * 2011-09-08 2013-03-14 Linde Aktiengesellschaft Kälteanlage
FR2980564A1 (fr) * 2011-09-23 2013-03-29 Air Liquide Procede et installation de refrigeration
US20150013379A1 (en) * 2012-03-30 2015-01-15 Russell H. Oelfke LNG Formation
GB2504765A (en) * 2012-08-09 2014-02-12 Linde Ag Waste heat recovery from micro LNG plant
KR101310025B1 (ko) * 2012-10-30 2013-09-24 한국가스공사 저장 액체의 재액화 방법
RU2015135574A (ru) * 2013-01-24 2017-03-03 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Производство сжиженного природного газа
JP6423297B2 (ja) * 2015-03-20 2018-11-14 千代田化工建設株式会社 Ｂｏｇ処理装置
US10788259B1 (en) * 2015-12-04 2020-09-29 Chester Lng, Llc Modular, mobile and scalable LNG plant
CN106195612B (zh) * 2016-08-24 2018-09-25 杭州杭氧股份有限公司 一种低温流体冷能储存装置及方法
US20200156741A1 (en) * 2017-07-31 2020-05-21 Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering Co., Ltd. Boil-off gas reliquefaction system and method for ship and method for starting boil-off gas reliquefaction system for ship
KR101957321B1 (ko) * 2017-07-31 2019-03-12 대우조선해양 주식회사 증발가스 재액화 시스템
KR101938176B1 (ko) * 2017-07-31 2019-01-14 대우조선해양 주식회사 증발가스 재액화 시스템 및 증발가스 재액화 시스템 내의 윤활유 배출 방법
CN108489133B (zh) * 2018-03-13 2023-10-20 中国科学院理化技术研究所 多级压缩混合工质制冷/液化系统
RU2735977C1 (ru) * 2020-01-14 2020-11-11 Публичное акционерное общество "НОВАТЭК" Способ сжижения природного газа и установка для его осуществления
DE102020205183A1 (de) * 2020-04-23 2021-10-28 Karlsruher Institut für Technologie Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung kryogener Temperaturen und ihre Verwendung
RU2757518C1 (ru) * 2020-08-11 2021-10-18 Открытое акционерное общество "Севернефтегазпром" Способ охлаждения компримированного газа
CN112524885B (zh) * 2020-12-14 2025-04-01 中科瑞奥能源科技股份有限公司 氦制冷与液化系统与方法
CN114791202B (zh) * 2022-05-07 2022-11-22 中国科学院理化技术研究所 一种具有吸附器再生管路的超流氦制冷机
CN117628723A (zh) * 2022-08-29 2024-03-01 易元明 相变以冷制冷的工艺方法及其装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6044775A (ja) * 1983-08-22 1985-03-09 株式会社日立製作所 ガス液化冷凍装置
JPH0718611B2 (ja) * 1986-11-25 1995-03-06 株式会社日立製作所 極低温液化冷凍装置の減量運転方法
JPH10238889A (ja) * 1997-02-25 1998-09-08 Mayekawa Mfg Co Ltd Ｈｅ液化冷凍機

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU119539A1 (ru) * 1958-05-06 1958-11-30 П.Л. Капица Способ сжижени газов
NL125897C (ja) * 1964-04-29
CH501321A (de) * 1968-12-19 1970-12-31 Sulzer Ag Verfahren zum Kühlen eines Verbrauchers, der aus einem teilweise stabilisierten Supraleitungsmagneten besteht
US4697425A (en) * 1986-04-24 1987-10-06 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Oxygen chemisorption cryogenic refrigerator
JPS63107721A (ja) * 1986-10-24 1988-05-12 Mayekawa Mfg Co Ltd 極低温用液化冷凍装置における低沸点ガスの精製及び再生装置
US4819445A (en) * 1987-04-09 1989-04-11 Scherer John S Integrated cascade refrigeration system
US5161382A (en) * 1991-05-24 1992-11-10 Marin Tek, Inc. Combined cryosorption/auto-refrigerating cascade low temperature system
US6158241A (en) * 1998-01-01 2000-12-12 Erickson; Donald C. LPG recovery from reformer treat gas
RU2180082C1 (ru) * 2001-06-07 2002-02-27 Государственное унитарное дочернее предприятие "Московский газоперерабатывающий завод" Установка сжижения метана преимущественно для газонаполнительной станции транспортных средств

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6044775A (ja) * 1983-08-22 1985-03-09 株式会社日立製作所 ガス液化冷凍装置
JPH0718611B2 (ja) * 1986-11-25 1995-03-06 株式会社日立製作所 極低温液化冷凍装置の減量運転方法
JPH10238889A (ja) * 1997-02-25 1998-09-08 Mayekawa Mfg Co Ltd Ｈｅ液化冷凍機

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1813889A4 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016505784A (ja) * 2012-12-20 2016-02-25 クライオスター・ソシエテ・パール・アクシオンス・サンプリフィエ 天然ガスを再液化するための方法および装置
RU2662749C2 (ru) * 2015-11-30 2018-07-30 Ассоциация инженеров-технологов нефти и газа "Интегрированные технологии" Станция сжижения природного газа
RU2753205C1 (ru) * 2020-12-30 2021-08-12 Юрий Васильевич Белоусов Система производства электроэнергии, сжиженного и компримированного природного газа на газораспределительной станции

Also Published As

Publication number Publication date
EP1813889B1 (en) 2016-06-22
KR20070088631A (ko) 2007-08-29
JP4521833B2 (ja) 2010-08-11
US7540171B2 (en) 2009-06-02
ES2582941T3 (es) 2016-09-16
EP1813889A1 (en) 2007-08-01
US20070251266A1 (en) 2007-11-01
NO20072837L (no) 2007-08-03
KR101099079B1 (ko) 2011-12-26
CA2586775A1 (en) 2006-05-18
CN101099068A (zh) 2008-01-02
CN100510574C (zh) 2009-07-08
RU2007122345A (ru) 2008-12-20
JPWO2006051622A1 (ja) 2008-08-07
EP1813889A4 (en) 2011-08-03
RU2362099C2 (ru) 2009-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4521833B2 (ja) 低温液化冷凍方法及び装置
JP4938452B2 (ja) 複数の膨張機を備えたハイブリッドガス液化サイクル
CA3056587C (en) Artic cascade method for natural gas liquefaction in a high-pressure cycle with pre-cooling by ethane and sub-cooling by nitrogen, and a plant for its implementation
US20090193817A1 (en) Method for refrigerating a thermal load
JPH0147717B2 (ja)
Kuendig et al. Large scale hydrogen liquefaction in combination with LNG re-gasification
CN107917577A (zh) 多压力混合的制冷剂冷却方法和系统
US20230251030A1 (en) Facility and method for hydrogen refrigeration
CA3040876C (en) Method and system for cooling a hydrocarbon stream using a gas phase refrigerant
KR20090025514A (ko) Ｌｎｇ 운반선에 대한 ｂｏｇ 재액화 시스템
US6170290B1 (en) Refrigeration process and plant using a thermal cycle of a fluid having a low boiling point
US10612842B2 (en) LNG integration with cryogenic unit
CN118463500A (zh) 一种耦合lng冷能的液态空气储能系统与方法
US20230392859A1 (en) Cryogenic Gas Cooling System and Method
CN209279430U (zh) 一种生产液化天然气的制冷设备
US20240384926A1 (en) Facility and method for the liquefaction of hydrogen
CN111238163A (zh) 一种混合工质高压气体液化与过冷系统
US10330381B2 (en) Plant for the liquefaction of nitrogen using the recovery of cold energy deriving from the evaporation of liquefied natural gas
US20240377127A1 (en) Cryogenic Gas Cooling System and Method
WO2023232837A1 (en) An installation comprising lng and renewable electricity facilities with at least one thermal energy storage system

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SM SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2006544772

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2005719451

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2586775

Country of ref document: CA

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 11748729

Country of ref document: US

Ref document number: 1020077010990

Country of ref document: KR

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2007122345

Country of ref document: RU

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200580046246.1

Country of ref document: CN

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2005719451

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 11748729

Country of ref document: US

点击 这是indexloc提供的php浏览器服务，不要输入任何密码和下载