[发明专利]液化方法、液化装置及具备该液化装置的浮式液化气制造设备

说明书

技术领域

本发明涉及液化方法、液化装置及具备该液化装置的浮式液化气制造设备，尤其是涉及天然气的液化。

背景技术

通常，作为陆地上的液化设备，利用级联式制冷循环、或使用了多种制冷剂的混合制冷剂的制冷循环对被液化气进行液化（例如专利文献1）。关于该液化设备的设置场所，近年来，讨论了海洋浮体。在海洋浮体上设置与陆地上同样的液化设备时，在对于抗摇摆性能、设置空间、液化的容易性、安全性的考虑中，存在船用化的必要条件。因此，作为液化设备，虽然使用于LNG船的蒸发气（boil off gas）的再液化中，但在液化效率差的氮制冷剂的氮膨胀循环中也有适用的余地。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特表2006-504928号公报

【专利文献2】日本特表2006-503252号公报

发明内容

使用图5，说明氮制冷循环中的天然气及氮的热交换。在图5中，纵轴表示温度（℃），横轴表示热负荷（kW）。而且，图5中的实线表示升压至4Ma的天然气，虚线表示升压至15MPa的天然气。而且，图5中的单点划线表示与升压至4MPa的天然气进行热交换时的氮，双点划线表示与升压至15MPa的天然气进行热交换的氮。

如图5所示，在使天然气（实线）升压至4MPa时，在温度变化的过程中，产生天然气相对于热负荷的温度变化减小的阶梯状。该阶梯状由于在作为制冷剂的氮进行热交换的过程中在液相和气相之间进行相变的期间温度变得恒定而产生。因此，在对应于升压至4Ma的天然气与氮的温度差最小的夹点（pinch point）的方式设定氮（单点划线）时，在夹点以外的热交换过程中，天然气与氮的温度差变大，与通常温度差小的情况相比，液化效率差。

热介质氮的压缩循环如专利文献2记载的发明那样，由于大的所需动力的氮压缩机而多是通过燃气轮机来驱动的例子，但假定应液化的原料气体的一部分作为由燃气轮机消耗的燃料。在液化过程中产生的废气作为燃气轮机的燃料为低压，因此需要再加压，使用困难。为了使作为产品的液化气最大化，还存在工艺废气的高效的燃料化的课题。

另外，在液化过程中产生的废气的压力大致为大气压，氮成分多，存在难以使用作驱动氮压缩机的燃气轮机的燃料的问题。

此外，如专利文献2记载的发明那样，利用燃气轮机与蒸汽轮机、或蒸汽轮机与电动机的混合动力来驱动氮压缩机时，适用于海洋浮体，因此船上检修困难，需要预备品、及确保电动化带来的冗余度成为问题。

另一方面，如图5的虚线所示，在使天然气升压至15MPa时，实线所示的升压至4MPa的天然气产生的阶梯状消失而成为大致直线状。因此，升压至15MPa的高压的天然气与氮（双点划线）的温度差在整体上减小而能够进行热交换，因此能够高效地液化。然而，为了使高压的天然气与氮进行热交换，需要使用管壳式的换热器，因此存在换热器大型化，而无法削减液化装置的设置空间的问题。

本发明鉴于这种情况而作出，提供一种抑制液化效率的下降，同时安全性优异且能够实现设备的紧凑化的液化方法、液化装置及具备该液化装置的浮式液化气制造设备。

为了解决上述课题，本发明的液化方法、液化装置及具备该液化装置的浮式液化气制造设备采用以下的手段。

本发明的第一方式涉及一种液化方法，其中，使与单一成分的高压热介质进行了热交换的被液化气减压至规定压力后，使减压后的所述被液化气与温度比所述高压热介质低且和所述高压热介质为相同种类的低温侧热介质进行热交换而发生液化。

被液化气的液化通过与热介质进行热交换来进行。被液化气的液化效率优选被液化气与热介质的温度差在热交换过程中均匀且小。然而，在被液化气为高压时，虽然与热介质的温度差在热交换过程中大致均匀且小，但与热介质进行热交换的换热器变得大型化。而且，在被液化气为低压的情况下，被液化气在其热交换过程中成为阶梯状。因此，在对应于被液化气与热介质的温度差最小的部位（夹点）来设定热介质的压力时，在夹点以外的过程中，被液化气与热介质的温度差增大，热交换效率变差。

因此，为了减小被液化气与热介质的温度差，使用通过多个换热器对烃、氮等混合热介质或多个单一成分的热介质进行热交换的级联方式。然而，在级联方式的情况下，存在换热器等设备增加的问题。而且，在使用混合热介质的情况下，由于由多个成分构成，因此虽然对应于被液化气的特性而使用多个热介质，但由于其一部分使用可燃性的热介质，因此在安全性上存在问题。