WO2020075295A1 - 天然ガス液化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】３種類の冷媒を用いて液化天然ガスの生産を行う天然ガス液化装置の構成機器を効率的に配置する技術を提供する。 【解決手段】天然ガスを液化する天然ガス液化装置１において、第１～第３の圧縮機３１にて圧縮された各冷媒を冷却するための複数の空冷式クーラー群４１が、上面側から見て長方形に整列配置された冷媒クーラー群配置領域Ｂ２に対し、予冷用機器配置領域Ａ１と、液化用機器配置領域Ａ２と、過冷却用機器配置領域Ａ３とがの長辺に沿って並べて配置され、一の機器配置領域Ａ１、Ａ２内に設けられている圧縮機３１と、当該一の機器配置領域Ａ１、Ａ２から見て隣り合う位置に配置された他の機器配置領域Ａ２、Ａ３内の圧縮機３との間には、熱交換器を含む処理部２が配置されるように、各機器配置領域Ａ１、Ａ２、Ａ３における圧縮機２及び処理部２の配置位置が設定されている。

Description

天然ガス液化装置

　本発明は、３種類の冷媒を用いて天然ガスの液化を行う天然ガス液化装置に関する。

　天然ガス液化装置（ＮＧ液化装置）は、ガス井などで産出した天然ガス（ＮＧ：Natural Gas）を冷却、液化し、液化天然ガス（ＬＮＧ：Liquefied Natural Gas）を製造する。　
　ＮＧ液化装置においては、限られた敷地内に多数の機器を配置しつつ、機器を支持する架構の高背化や、架構を構成する部材の大径化を抑えることが可能な機器配置を探求する取り組みがなされている。

　例えば特許文献１には、天然ガスの予備冷却を行う予冷熱交換器、予冷熱交換器にて用いた冷媒を圧縮する第１冷媒圧縮機、天然ガスの液化を行う極低温熱交換器、極低温熱交換器にて用いた冷媒を圧縮する第２冷媒圧縮機を、配管集合部（パイプラック）の一側に配置し、且つ、予冷熱交換器と第１冷媒圧縮機とを接続する冷媒配管、極低温熱交換器と第２冷媒圧縮機とを接続する冷媒配管を、配管集合部を介することなしに設置したガス液化プラントが記載されている。　
　これらの冷媒配管は、直径が２メートル近くにもなる場合があるため、配管集合部を介さずに設置された冷媒配管にてこれらの機器を接続することにより、配管集合部の高背化や、配管集合部を構成する部材の大径化を抑えることができる。

特許第４９１２５６４号公報

　ここで、年産量が数百万トンにもなる大型のＮＧ液化装置には、予冷用冷媒や液化用冷媒に加えて、液化後のＬＮＧの過冷却を専用に行う過冷却用冷媒を加えた３種類の冷媒を用いるものがある。３冷媒を用いるＮＧ液化装置においては、さらに過冷却用冷媒を用いてＬＮＧを冷却する熱交換器や、気化した過冷却用冷媒の圧縮を行う圧縮機が設置されるため、２冷媒の場合と比較して機器構成が複雑となる。　
　このため、２冷媒を用いた既述の特許文献１に記載のガス液化プラントとは異なる観点で効率的な機器配置を実現する余地がある。

　本発明は、このような背景の下になされたものであり、予冷用冷媒、液化用冷媒、及び過冷却用冷媒の３種類の冷媒を用いて液化天然ガスの生産を行う天然ガス液化装置の構成機器を効率的に配置する技術を提供する。

　本発明の天然ガス液化装置は、天然ガスを液化する天然ガス液化装置において、
　予冷用冷媒を用い、前記天然ガス液化装置に供給された天然ガスを予冷する予冷用熱交換器を含む処理部である予冷部と、前記予冷用熱交換器にて気化した予冷用冷媒を圧縮する第１の圧縮機と、が配置された予冷用機器配置領域と、
　液化用冷媒を用い、前記予冷された後の天然ガスを液化する液化用熱交換器を含む処理部である液化部と、前記液化用熱交換器にて気化した液化用冷媒を圧縮する第２の圧縮機と、が配置された液化用機器配置領域と、
　過冷却用冷媒を用い、前記液化した天然ガスを過冷却する過冷却用熱交換器を含む処理部である過冷却部と、前記過冷却用熱交換器にて気化した過冷却用冷媒を圧縮する第３の圧縮機と、が配置された過冷却用機器配置領域と、
　前記第１～第３の圧縮機にて圧縮された各冷媒を冷却するための複数の空冷式クーラー群が、上面側から見て長方形に整列配置された冷媒クーラー群配置領域と、を備え、
　前記予冷用機器配置領域、前記液化用機器配置領域、及び前記過冷却用機器配置領域である３つの機器配置領域は、前記冷媒クーラー群配置領域の一の長辺に沿って並べて配置されていることと、
　一の機器配置領域内に設けられている圧縮機と、当該一の機器配置領域から見て隣り合う位置に配置された他の機器配置領域内の圧縮機との間には、熱交換器を含む前記処理部が配置されるように、前記各機器配置領域における配置位置が設定されていることと、を特徴とする。

　前記天然ガス液化装置は以下の特徴を備えていてもよい。　
（ａ）前記冷媒クーラー群配置領域の一の長辺と対向する他の長辺に沿って、前記３つの機器配置領域内の処理部に含まれない他の処理部が配置されていること。　
（ｂ）前記冷媒クーラー群配置領域は、前記予冷用冷媒を冷却するための空冷式クーラー群が配置された第１の冷媒クーラー群配置領域と、前記液化用冷媒または前記過冷却用冷媒を冷却するための空冷式クーラー群が配置された第２の冷媒クーラー群配置領域と、に分けられていることと、前記３つの機器配置領域は、前記第２の冷媒クーラー群配置領域の１つの長辺に沿って並べて配置されていること。　
（ｃ）（ｂ）において、前記第１の冷媒クーラー群配置領域と前記第２の冷媒クーラー群配置領域とは、互いの長辺を同じ方向に向けて、隣り合って配置されていること。このとき前記３つの機器配置領域は、隣り合って配置された前記第１の冷媒クーラー群配置領域と前記第２の冷媒クーラー群配置領域とに挟まれない位置に配置されていること。
（ｄ）（ｂ）において、前記第１の冷媒クーラー群配置領域と前記第２の冷媒クーラー群配置領域とは、互いの長辺を交差する方向に向け、前記第２の冷媒クーラー群配置領域の一端と、前記第１の冷媒クーラー群配置領域の中央領域とが接するように上面側から見てＴ字状に配置されていること。
（ｅ）前記第１の圧縮機を駆動する駆動機と、前記第２の圧縮機を駆動機とが共通であること。

　本発明は、各冷媒を用いた熱交換器を含む処理部と、当該冷媒の圧縮機とが配置される、予冷用機器配置領域、液化用機器配置領域、及び過冷却用機器配置領域を、冷媒クーラー群の配置領域の一辺に沿って並べている。そして、一の機器配置領域内に設けられている圧縮機と、当該一の機器配置領域から見て隣り合う位置に配置された他の機器配置領域内の圧縮機との間に、熱交換器を含む処理部が配置されるように、各機器配置領域内の配置位置を設定している。　
　このような機器配置を選択することにより、圧縮機同士が並んで配置されることを避け、適切なメンテナンス領域を確保しつつ、これらの大型機器を比較的、コンパクトな領域内に効率的に配置することができる。

第１の実施形態に係るＮＧ液化装置の概略平面図である。 前記第１の実施形態に係るＮＧ液化装置の変形例に係る概略平面図である。 第２の実施形態に係るＮＧ液化装置の概略平面図である。 第３の実施形態に係るＮＧ液化装置の概略平面図である。 第４の実施形態に係るＮＧ液化装置の概略平面図である。 前記第４の実施形態に係るＮＧ液化装置の変形例に係る概略平面図である。

　図１～６は、各実施の形態に係るＮＧ液化装置１（１ａ～１ｆ）の平面図である。個別のＮＧ液化装置１ａ～１ｆの特徴を説明する前に、共通の構成について述べておく。　
　例えば本例のＮＧ液化装置１は、井戸元より産出されたＮＧ中に含まれる水銀、酸性ガス（硫化水素、メルカプタン、二酸化炭素など）、水分や重質分などの各種の不純物の除去を行う前処理部２１ａ、２１ｂ（または２１）と、不純物が除去された後のＮＧを－３５℃程度に予冷する予冷部２２と、予冷後のＮＧから液化した重質分を分離する重質分分離部２３と、分離された重質分を精留する精留部２４と、重質分が分離された後のＮＧを－１００℃から-１２０℃程度に冷却して液化する液化部２５と、液化後のＮＧを－１５０℃から-１５６℃程度に過冷却する過冷却部２６と、過冷却後のＬＮＧの一部を断熱膨張させて-１５９℃から－１６２℃程度まで温度を低下させ、常圧で液体のＬＮＧを得るエンドフラッシュ部２７と、を備えている。ＬＮＧは、不図示のＬＮＧタンクに貯蔵された後、ＬＮＧタンカーなどを介して外部に出荷される。

　また、予冷部２２には、ＮＧの予冷や後述の液化用冷媒の冷却に用いられ、予冷部２２や液化部２５にて気化した予冷用冷媒を圧縮する第１の圧縮機３１が併設されている。同様に、液化部２５、過冷却部２６には、ＮＧの液化、過冷却に用いられ、液化部２５、過冷却部２６にて気化した液化用冷媒、過冷却用冷媒を圧縮する第２の圧縮機３２、第３の圧縮機３３が各々併設されている。

　各圧縮機３（３１、３２、３３）にて圧縮された各冷媒は、後述する第１、第２のパイプラック４ａ、４ｂの頂部に多数台、設けられている空冷式クーラー（ＡＦＣ：Air Fin Cooler）４１にて冷却されるなどした後、冷媒として再度供給される。

　このように、本例のＮＧ液化装置１は３種類の冷媒を用いてＬＮＧの生産を行う。これらの冷媒の組み合わせ例としては、予冷用冷媒としてプロパン、液化用冷媒としてエチレン、過冷却用冷媒としてメタンを使用する場合や、予冷用冷媒としてプロパン、液化用冷媒として窒素、メタン、エタン、プロパンなどの混合冷媒、過冷却用冷媒として窒素やメタンを使用する場合を挙げることができる。

　予冷部２２には予冷用冷媒としてプロパンを使用する熱交換器（予冷用熱交換器）が設けられ、過冷却部２６には、過冷却用冷媒としてメタンや窒素を使用する熱交換器（過冷却用熱交換器）が設けられている。これら予冷用熱交換器や過冷却用熱交換器は、例えばアルミロウ付けのプレート・フィン型やSpiral Wound型の熱交換器により構成される。

　また液化部２５には液化用冷媒を使用する熱交換器（液化用熱交換器）が設けられている。例えば液化用冷媒としてエチレンを使用する場合、液化用熱交換器は、プレート・フィン型の熱交換器により構成される。また、液化用冷媒として混合冷媒を使用する場合、液化用熱交換器はSpiral Wound型の熱交換器により構成される。

　ＮＧ液化装置１を構成する各処理部２（前処理部２１ａ、２１ｂ（または前処理部２１）、予冷部２２、重質分分離部２３、精留部２４、液化部２５、過冷却部２６、エンドフラッシュ部２７）には、塔槽や熱交換器などの静機器、ポンプなどの動機器、各静機器と動機器との間や後述する第１、第２のパイプラック４ａ、４ｂの配管との間を接続する接続配管などの多数の機器（機器群）が設けられている。

　これらの機器群は、例えば処理部２毎に、骨組み構造の複数階建ての架構内にまとめて配置されている。図１～６に中に示す矩形状の枠線のうち、各処理部２に対応する符号「２１ａ、２１ｂ（２１）、２３～２７」を付した枠線は、これらの処理部２を構成する機器群の配置領域を示している。

　また、年産量が数百万トンにもなる大型のＮＧ液化装置１においては、予冷部２２、液化部２５、過冷却部２６に併設されている各圧縮機３（第１の圧縮機３１、第２の圧縮機３２、第３の圧縮機３３）の本体が大型であるばかりでなく、圧縮機３と共に設けられる駆動機（ガスタービンやスチームタービンなど）やその他の併設機器も大型のものとなる。　
　図１～６に示す矩形状の枠線のうち、各圧縮機３に対応する符号「３１～３３」を付した枠線は、これらの圧縮機３及びその駆動機や併設機器の配置領域を示している。

　ＮＧ液化装置１において、上述の処理部２、圧縮機３は、パイプラック４（第１のパイプラック４ａ、第２のパイプラック４ｂ、共通パイプラック４ｃ）の周囲に配置されている。パイプラック４は、上面側から見て細長い長方形の架構として構成され、上述の処理部２を構成する機器や圧縮機３の間で授受されるＮＧや各種冷媒（予冷用冷媒、液化用冷媒や過冷却用冷媒）などの流体が流れる複数の配管（不図示）を保持している。

　さらにパイプラック４の頂部には、各種の被冷却流体を冷却するための多数台のＡＦＣ４１が整列配置されている。ＡＦＣ４１は、回転式のファンを用いて冷却用空気を取り込み、被冷却流体が流れるチューブを束ねたチューブバンドルに向けて冷却用空気を供給することにより、被冷却流体の冷却を行う。　
　これらのＡＦＣ４１のうち、被冷却流体として既述の各冷媒の冷却を行うものが、本例の冷媒クーラーに相当している。

　図１～６に示す矩形状の枠線のうち、パイプラックに対応する符号「４ａ、４ｂ、４ｃ」を付した枠線は、パイプラック４を構成する架構の配置領域を示している。図１～３において、パイプラック４の枠線内に併記した円は、ＡＦＣ４１の一部を模式的に示したものである。ＮＧなどの被処理流体や各種冷媒の流れを示す矢印と重なることを避けるため、図１～３には第１のパイプラック４ａの一部領域のみにＡＦＣ４１を記載し、図１～６の第２のパイプラック４ｂ、共通パイプラック４ｃへのＡＦＣ４１の記載は省略してある。

　なお、ＮＧ液化装置１には、この他、発電用のタービンや発電機、前記タービンの動力源のほか、重質分分離部２３や精留部２４に設けられた蒸留塔の熱源となる蒸気を発生させるボイラーまたは温水、ホットオイルなどの熱媒を加熱する加熱システムなどのユーティリティ機器群が設けられている。なお図１～６においてはこれらユーティリティ機器群の記載は省略してある。

　上述の共通構成を備えるＮＧ液化装置１（１ａ～１ｆ）につき、図１～６を順次、参照しながら個別の具体的構成例を説明する。　
　図１に示すＮＧ液化装置１ａは、パイプラック４が第１のパイプラック４ａと第２のパイプラック４ｂとに分けられている。第１のパイプラック４ａには、予冷用冷媒を冷却するためのＡＦＣ４１群（第１の冷媒クーラー群）が主として配置されている。一方、第２のパイプラック４ｂには液化用冷媒または過冷却用冷媒を冷却するためのＡＦＣ４１群（第２の冷媒クーラー群）が主として配置されている。

　さらに本例においては、第２のパイプラック４ｂの一端と、第１のパイプラック４ａの中央領域とが接するように、上面側から見てＴ字状（図１に示す例では、Ｔ字を左回りに９０°回転させた形状）にこれら第１、第２のパイプラック４ａ、４ｂが配置されている。なお、第１のパイプラック４ａの中央領域は、当該第１のパイプラック４ａの厳密な中央位置から、十数メートル程度、ずれていてもよい。　
　そして、Ｔ字状に配置された第１、第２のパイプラック４ａ、４ｂに対し、第２のパイプラック４ｂの一方の長辺（例えば図１に向かって上側に位置する長辺）に沿って、前処理部２１ａ、２１ｂ、重質分分離部２３、精留部２４、エンドフラッシュ部２７が、左手側からこの順に配置されている。

　また、第２のパイプラック４ｂの他方の長辺（例えば図１に向かって下側に位置する長辺）に沿って、第１の圧縮機３１、予冷部２２、第２の圧縮機３２、液化部２５、第３の圧縮機３３、過冷却部２６が、左手側からこの順に配置されている。　
　既述のように各圧縮機３（第１の圧縮機３１、第２の圧縮機３２、第３の圧縮機３３）は、各冷媒を用いてＮＧの冷却を行う処理部２（予冷部２２、液化部２５、過冷却部２６）に併設されている。このとき、共通の冷媒を用いる圧縮機３と処理部２とが並んだ位置に配置されている。

　第１の圧縮機３１と予冷部２２とが並んで配置された領域は、予冷用機器配置領域Ａ１に相当し、第２の圧縮機３２と液化部２５とが並んで配置された領域は、液化用機器配置領域Ａ２に相当する。また、第３の圧縮機３３と過冷却部２６とが並んで配置された領域は、過冷却用機器配置領域Ａ３に相当する。

　上述のように各部が配置されたＮＧ液化装置１ａについて、図１にはプロセス流体（ＮＧ、液化後のＬＮＧや、ＮＧから分離された重質分）の概略の流れを実線の矢印で示してある。例えば第２のパイプラック４ｂの左端側（第１のパイプラック４ａ側）から供給されたＮＧは、前処理部２１ａ、２１ｂ→予冷部２２→重質分分離部２３→液化部２５→過冷却部２６→エンドフラッシュ部２７の順に、第２のパイプラック４ｂを介して各処理部２の間を流れながら処理され、ＬＮＧとしてＮＧ液化装置１ａから流出する。

　また、同図中に示す破線の矢印は予冷用冷媒の流れを示し、一点鎖線の矢印は液化用冷媒の流れを示す。また、二点鎖線の矢印は過冷却用冷媒の流れを示す。　
　予冷用冷媒は、第２のパイプラック４ｂを介して予冷部２２及び液化部２５に並列に供給され、各々、ＮＧの予冷、液化用冷媒の冷却を行う。これら予冷部２２、液化部２５内における熱交換により気化した予冷用冷媒は、第２のパイプラック４ｂを介して第１の圧縮機３１の吸気側に供給され、昇圧された後、第１のパイプラック４ａへと送気される。昇圧された予冷用冷媒は、第１のパイプラック４ａに設けられたＡＦＣ４１にて冷却され、液化・過冷却された後、予冷部２２及び液化部２５へ再度供給される。

　また、液化用冷媒は、第２のパイプラック４ｂを介して液化部２５に供給され、予冷されたＮＧの液化を行う。液化部２５内における熱交換により気化した液化用冷媒は、第２のパイプラック４ｂを介さずに第２の圧縮機３２の吸気側に直接、供給され、昇圧された後、第２のパイプラック４ｂへと送気される。なお、第２のパイプラック４ｂの高背化や架構を構成する部材の大径化を許容する場合は気化した液化用冷媒を、第２のパイプラック４ｂを介して第２の圧縮機３２の吸気側に供給してもよい。昇圧された液化用冷媒は、第２のパイプラック４ｂに設けられたＡＦＣ４１にて冷却された後、液化部２５に戻され、予冷用冷媒との熱交換により液化・過冷却され、液化部２５へ再供給される。

　そして、過冷却用冷媒は、第２のパイプラック４ｂを介して過冷却部２６に供給され、液化後のＬＮＧの過冷却を行う。過冷却部２６内における熱交換により気化した過冷却用冷媒は、第２のパイプラック４ｂを介さずに第３の圧縮機３３の吸気側に直接、供給され、昇圧された後、第２のパイプラック４ｂへと送気される。第２のパイプラック４ｂの高背化や架構を構成する部材の大径化を許容する場合は、気化した過冷却用冷媒を、第２のパイプラック４ｂを介して第３の圧縮機３３の吸気側に供給してもよい。昇圧された過冷却用冷媒は、第２のパイプラック４ｂに設けられたＡＦＣ４１にて冷却された後、過冷却部２６へ再供給される。過冷却用冷媒は、過冷却部２６内でさらに冷却された後、膨張により自己冷却のうえ、ＬＮＧの過冷却に供される。　
　ＮＧ液化装置１ａにおける各流体（プロセス流体、予冷用冷媒、液化用冷媒、過冷却用冷媒）の概略の流れはこのように設定されている。

　また予冷用機器配置領域Ａ１（第１の圧縮機３１及び予冷部２２の配置領域）、液化用機器配置領域Ａ２（第２の圧縮機３２及び液化部２５の配置領域）、過冷却用機器配置領域Ａ３（第３の圧縮機３３及び過冷却部２６の配置領域）は、第２のパイプラック４ｂ（第２の冷媒クーラー群配置領域Ｂ２）の一辺側に並べて設けられている。

　上述のＮＧ液化装置１ａの構成をまとめると、第１、第２のパイプラック４ａ、４ｂ（第１の冷媒クーラー群配置領域Ｂ１、第２の冷媒クーラー群配置領域Ｂ２）がＴ字状に配置されている。そして、予冷用機器配置領域Ａ１、液化用機器配置領域Ａ２、過冷却用機器配置領域Ａ３を、第２のパイプラック４ｂ（第２の冷媒クーラー群配置領域Ｂ２）側の長辺に沿って並べて配置し、この長辺と対向する他の長辺に沿って、他の処理部２（前処理部２１ａ、２１ｂ、重質分分離部２３、精留部２４、エンドフラッシュ部２７）が並べて配置されている。

　第１、第２のパイプラック４ａ、４ｂがＴ字状に交差するように配置された本例のＮＧ液化装置１ａによれば、一方のパイプラック４ａ、４ｂのＡＦＣ４１から排出された温度の高い空気が、他方のパイプラック４ｂ、４ａのＡＦＣ４１に再度、取り込まれて当該ＡＦＣ４１の冷却能力を低下させる、ＨＡＲ（Hot Air Recirculation）と呼ばれる現象の発生を抑制することができる。

　また、予冷部２２、液化部２５、過冷却部２６を第２のパイプラック４ｂの一方側の辺に沿って配置することにより、大口径の配管が当該第２のパイプラック４ｂを横断する箇所を減らしている。この結果、第２のパイプラック４ｂの高背化を抑制し、第２のパイプラック４ｂの架構を構成する部材の大径化を抑えることができる。

　また、Ｔ字状に配置された第１、第２のパイプラック４ａ、４ｂの交差する２辺を含む矩形状の（図１中も領域Ｒ１、Ｒ２）内に各処理部２や圧縮機３を配置することで、ＮＧ液化装置１ａ全体の設置面積をコンパクトな領域に収めることができる。

　さらに当該ＮＧ液化装置１ａにおいては、一の機器配置領域Ａ１、Ａ２内に設けられている圧縮機３と、当該一の機器配置領域Ａ１、Ａ２から見て隣り合う位置に配置された他の機器配置領域Ａ２、Ａ３内の圧縮機３との間には、熱交換器を含む処理部２が配置されるように、各機器配置領域Ａ１～Ａ３における処理部２及び圧縮機３の配置位置が設定されている。

　即ち、予冷用機器配置領域Ａ１の第１の圧縮機３１から見て、右手に隣り合って配置された液化用機器配置領域Ａ２の第２の圧縮機３２との間には、予冷用熱交換器を含む予冷部２２が配置されている。この配置は、液化用機器配置領域Ａ２の第２の圧縮機３２から見て、左手に隣り合って配置された予冷用機器配置領域Ａ１の第１の圧縮機３１との間に、予冷用熱交換器を含む予冷部２２が配置されていると言い替えることもできる。

　また、液化用機器配置領域Ａ２の第２の圧縮機３２から見て、右手に隣り合って配置された過冷却用機器配置領域Ａ３の第３の圧縮機３３との間には、液化用熱交換器を含む液化部２５が配置されている。この配置は、過冷却用機器配置領域Ａ３の第３の圧縮機３３から見て、左手に隣り合って配置された液化用機器配置領域Ａ２の第２の圧縮機３２との間に、予冷用熱交換器を含む液化部２５が配置されていると言い替えることもできる。

　このように、圧縮機３（第１の圧縮機３１、第２の圧縮機３２、第３の圧縮機３３）同士が並ばないように、予冷用機器配置領域Ａ１、液化用機器配置領域Ａ２、過冷却用機器配置領域Ａ３内の配置を設定することにより、定期補修時などにおける各圧縮機３のメンテナンス領域を確保することができる。

　即ち、これらの圧縮機３は、ＮＧ液化装置１ａに設けられる動機器の中でも最も大きな部類の機器に該当する。また駆動機がガスタービンである場合には吸気配管や排気ガス配管、スチームタービンである場合には、蒸気の供給配管や排気側の配管など、圧縮機３の本体の周囲に配置される機器も大型となる。このため、メンテナンスの際に機器を開放し、また外部でメンテナンス作業を行う機器を搬出入する際にも、より広い作業空間が必要となる。このとき、メンテナンス対象機器の搬出入にあたって、クレーンなどの搬送機構を圧縮機３の周囲に進入させる必要も発生する。

　このとき、隣り合う機器配置領域Ａ１、Ａ２、Ａ３の圧縮機３同士を並べて設けてしまうと、大型の動機器同士がそれぞれにメンテナンス用の作業空間を必要としてしまう。このため、これらの作業空間や機器の搬送経路が重なり、並行してメンテナンスを行うことができなくなってしまうおそれが生じる。この状態を回避するためには、隣り合う圧縮機３同士の間隔を大幅に広げなければならない。　
　また、大型の機器が数多く含まれる圧縮機３同士が並んでいると、これらの機器を避けてメンテナンス対象機器の搬出入などを行わなければならず、搬送機構としてより大型のクレーンなどが必要となるため、メンテナンスコストの上昇要因ともなる。

　これに対して、予冷部２２、液化部２５や過冷却部２６に設けられる、例えばプレート・フィン型やケトル型の熱交換器は、圧縮機３の構成機器よりも相対的に小型であり、これらの処理部２２、２５、２６の配置領域内に分散して配置できる。このため、当該処理部２２、２５、２６側に、圧縮機３のメンテナンス領域を確保することも可能となる。また、圧縮機３の構成機器に比べれば、熱交換器の機器高さは低背であるため、相対的に小型のクレーンを用いてメンテナンス対象機器の搬送を行うこともできる。

　またSpiral Wound型の熱交換器は、比較的大型の機器であるが、縦方向に高い塔状に構成されているため、設置面積は小さい。従って、液化部２５内にSpiral Wound型の熱交換器を設ける場合であっても、当該液化部２５内に圧縮機３のメンテナンス領域を確保することは可能である。また、他の機器の機器高さは低背であるため、メンテナンス対象機器の搬送経路から外れた位置に当該熱交換器を設ければ、相対的に小型のクレーンを用いてメンテナンス対象機器の搬送を行うこともできる。

　以上に説明したＮＧ液化装置１ａによれば、以下の効果がある。各冷媒（予冷用冷媒、液化用冷媒、過冷却用冷媒）を用いた熱交換器を含む処理部２（予冷部２２、液化部２５、過冷却部２６）と、当該冷媒の圧縮機３（第１の圧縮機３１、第２の圧縮機３２、第３の圧縮機３３）とが配置される予冷用機器配置領域Ａ１、液化用機器配置領域Ａ２、及び過冷却用機器配置領域Ａ３を、第２のパイプラック４ｂ（第２の冷媒クーラー群配置領域Ｂ２）の一辺に沿って並べている。そして、一の機器配置領域Ａ１、Ａ２内に設けられている圧縮機３と、当該一の機器配置領域Ａ１、Ａ２から見て隣り合う位置に配置された他の機器配置領域Ａ２、Ａ３内の圧縮機３との間に、熱交換器を含む処理部２２、２５、２６が配置されるように、各機器配置領域Ａ１、Ａ２、Ａ３内の配置位置を設定している。　
　このような機器配置を選択することにより、圧縮機３同士が並んで配置されることを避け、適切なメンテナンス領域を確保しつつ、これらの大型機器を比較的、コンパクトな領域内に効率的に配置することができる。

　図２には、図１の変形例に係るＮＧ液化装置１ｂを示す。　
　図２～６において、図１を用いて説明したものと共通の構成要素には、図１と共通の符号を付してある。また、プロセス流体、予冷用冷媒、液化用冷媒、過冷却用冷媒の各流れを示す矢印も、図１にて説明したものと共通のものを用いている。

　図２に示すＮＧ液化装置１ｂにおいては、図１に向かって第２のパイプラック４ｂの下側に位置する長辺に沿って、左手側から第１の圧縮機３１、予冷部２２、液化部２５、第２の圧縮機３２、過冷却部２６、第３の圧縮機３３の順に圧縮機３及び処理部２が配置されている。　
　または、当該長辺に沿って、左手側から第１の圧縮機３１、予冷部２２、第２の圧縮機３２、液化部２５、過冷却部２６、第３の圧縮機３３の順に圧縮機３及び処理部２を配置してもよい（不図示）。

　これらの場合にも、一の機器配置領域Ａ１、Ａ２内に設けられている圧縮機３と、当該一の機器配置領域Ａ１、Ａ２から見て隣り合う位置に配置された他の機器配置領域Ａ２、Ａ３内の圧縮機３との間には、熱交換器を含む処理部２が配置されるように、各機器配置領域Ａ１～Ａ３における処理部２及び圧縮機３の配置位置が設定されている。

　次いで図３に示すＮＧ液化装置１ｃは、第１のパイプラック４ａ（第１の冷媒クーラー群配置領域Ｂ１）と第２のパイプラック４ｂ（第２の冷媒クーラー群配置領域Ｂ２）とが、互いの長辺を同じ方向に向けて隣り合って配置されている。そして、これらのパイプラックに挟まれた領域に、第２のパイプラック４ｂの長辺に沿って、前処理部２１ａ、２１ｂ、重質分分離部２３、精留部２４、エンドフラッシュ部２７が、左手側からこの順に配置されている。　
　一方、第２のパイプラック４ｂの他方の長辺に沿って、第１の圧縮機３１、予冷部２２、第２の圧縮機３２、液化部２５、第３の圧縮機３３、過冷却部２６が、左手側からこの順に配置されている。同図中に符号４２を付して示す構成は、重質分分離部２３を通って、第１のパイプラックに延びる予冷用冷媒の配管を保持する架構である連絡ブリッジである。

　上記構成によると、第１のパイプラック４ａ（第１の冷媒クーラー群配置領域Ｂ１）と、第２のパイプラック４ｂ（第２の冷媒クーラー群配置領域Ｂ２）とが互いに離れた位置に配置されているので、ＨＡＲの発生を抑制することができる。　
　また、予冷部２２、液化部２５、過冷却部２６を第２のパイプラック４ｂの一方側の辺に沿って配置することにより、第２のパイプラック４ｂの高背化を抑制し、第２のパイプラック４ｂの架構を構成する部材の大径化を抑えることができる点についても、図１を用いて説明したＮＧ液化装置１ａと同様である。さらに、２つに分けて配置した第１、第２のパイプラック４ａ、４ｂに沿って各処理部２や圧縮機３を配置することにより、ＮＧ液化装置１ｃ全体の設置面積をコンパクトな領域に収めることができる。

　そして、本例のＮＧ液化装置１ｃにおいても、一の機器配置領域Ａ１、Ａ２内に設けられている圧縮機３と、当該一の機器配置領域Ａ１、Ａ２から見て隣り合う位置に配置された他の機器配置領域Ａ２、Ａ３内の圧縮機３との間には、熱交換器を含む処理部２（２２、２５）が配置されるように、各機器配置領域Ａ１～Ａ３における処理部２及び圧縮機３の配置位置が設定されている。従って、圧縮機３のメンテナンスに必要な領域を確保しつつ、これらの大型機器を比較的、コンパクトな領域内に効率的に配置することができる。

　図４は、予冷用冷媒を冷却するための冷媒クーラー群と、液化用冷媒または過冷却用冷媒を冷却するための冷媒クーラー群とを共通パイプラック４ｃの頂部に整列配置した例を示している（冷媒クーラー群配置領域Ｂ）。本例のＮＧ液化装置１ｄでは、当該共通パイプラック４ｃの一方の長辺（本例では図４に向かって上側に位置する長辺）に沿って、予冷用機器配置領域Ａ１、液化用機器配置領域Ａ２、過冷却用機器配置領域Ａ３が、左手側からこの順に配置されている。

　図４に示す例では、長い共通パイプラック４ｃに沿って、各処理部２や圧縮機３を配置することにより、当該共通パイプラック４ｃと交差する方向に対する、ＮＧ液化装置１ｄの幅を短縮することができる。　
　また、予冷部２２、液化部２５、過冷却部２６を第２のパイプラック４ｂの一方側の辺に沿って配置することにより、第２のパイプラック４ｂの高背化を抑制し、第２のパイプラック４ｂの架構を構成する部材の大径化を抑えることができる点については、図１を用いて説明したＮＧ液化装置１ａと同様である。

　さらには、本例のＮＧ液化装置１ｄにおいても、一の機器配置領域Ａ１、Ａ２内に設けられている圧縮機３と、当該一の機器配置領域Ａ１、Ａ２から見て隣り合う位置に配置された他の機器配置領域Ａ２、Ａ３内の圧縮機３との間には、熱交換器を含む処理部２が配置されるように、各機器配置領域Ａ１～Ａ３における処理部２及び圧縮機３の配置位置が設定されている。従って、圧縮機３のメンテナンスに必要な領域を確保しつつ、これらの大型機器を比較的、コンパクトな領域内に効率的に配置することができる。

　なお図３、４に示すＮＧ液化装置１ｃ、１ｄにおいても、図２のＮＧ液化装置１ｂを用いて説明した圧縮機３１、３２、３３及び処理部２２、２５、２６の並びや、その他の例（不図示）を適用してもよい。　
　また、図１～３を用いて説明したＮＧ液化装置１ａ～１ｃにおいても、図４に示すＮＧ液化装置１ｄの例と同様に、予冷用機器配置領域Ａ１、液化用機器配置領域Ａ２、過冷却用機器配置領域Ａ３を、各図に向かって第２のパイプラック４ｂの上側の長辺に沿って並べて配置してもよい。この場合には、残りの処理部２１ａ、２１ｂ、２３、２４、２７は、各図に向かって第２のパイプラック４ｂの下側の長辺に沿って並べられる。

　この他、予冷用冷媒の圧縮を行う第１の圧縮機３１と、液化用冷媒の圧縮を行う第２の圧縮機３２とは、共通の駆動機により駆動される場合がある。
　始めに、図４に示した液化装置１ｄを変形した場合として、共通の駆動機に接続された第１、第２の圧縮機３１、３２を２組備える例について説明する。この例では、共通パイプラック４ｃの一方の長辺（例えば図４に向かって上側に位置する長辺）に沿って、左手から順に「第１、第２の圧縮機３１、３２（第１組）、予冷部２２、液化部２５、第１、第２の圧縮機３１、３２（第２組）、過冷却部２６、第３の圧縮機３３」を配置する場合が考えられる（不図示）。この例では、第１、第２の圧縮機３１、３２（第１組）、予冷部２２、液化部２５、第１、第２の圧縮機３１、３２（第２組）により、予冷用機器配置領域Ａ１、液化用機器配置領域Ａ２が混成されている。

　上述の例においても、予冷用機器配置領域Ａ１を構成する第１組の第１の圧縮機３１と、液化用機器配置領域Ａ２を構成する第２組の第２の圧縮機３２とに着目すれば、これらの圧縮機３１、３２の間には、予冷部２２、液化部２５が配置されているとみることができる。このことは、第１組の第２の圧縮機３２と、第２組の第１の圧縮機３１とに着目した場合も同様である。そして、第２組の第１、第２の圧縮機３１、３２と第３の圧縮機３３との間には、過冷却部２６が配置されている。

　この他、共通の駆動機に接続された第１、第２の圧縮機３１、３２を１組だけ設け、図５に示すＮＧ液化装置１ｅのように、予冷部２２と液化部２５との間に第１、第２の圧縮機３１、３２を配置してもよい。　
　さらなる変形例として、図６に示すＮＧ液化装置１ｆのように、第１、第２の圧縮機３１、３２と第３の圧縮機３３との間に予冷部２２及び液化部２５を配置してもよい。　
　また、共通の駆動機に第１、第２の圧縮機３１、３２を接続した上述の各例の配置は、図１～３に示す第１、第２のパイプラック４ａ、４ｂ（第１、第２の冷媒クーラー群配置領域Ｂ１、Ｂ２）の配置に適用してもよい。

１、１ａ～１ｆ
　　　　　　ＮＧ液化装置
２　　　　　処理部
２２　　　　予冷部
２５　　　　液化部
２６　　　　過冷却部
３　　　　　圧縮機
３１　　　　第１の圧縮機
３２　　　　第２の圧縮機
３３　　　　第３の圧縮機
４ａ　　　　第１のパイプラック
４ｂ　　　　第２のパイプラック
４ｃ　　　　共通パイプラック
４１　　　　ＡＦＣ

 

Claims (7)

1. 　天然ガスを液化する天然ガス液化装置において、
   　予冷用冷媒を用い、前記天然ガス液化装置に供給された天然ガスを予冷する予冷用熱交換器を含む処理部である予冷部と、前記予冷用熱交換器にて気化した予冷用冷媒を圧縮する第１の圧縮機と、が配置された予冷用機器配置領域と、
   　液化用冷媒を用い、前記予冷された後の天然ガスを液化する液化用熱交換器を含む処理部である液化部と、前記液化用熱交換器にて気化した液化用冷媒を圧縮する第２の圧縮機と、が配置された液化用機器配置領域と、
   　過冷却用冷媒を用い、前記液化した天然ガスを過冷却する過冷却用熱交換器を含む処理部である過冷却部と、前記過冷却用熱交換器にて気化した過冷却用冷媒を圧縮する第３の圧縮機と、が配置された過冷却用機器配置領域と、
   　前記第１～第３の圧縮機にて圧縮された各冷媒を冷却するための複数の空冷式クーラー群が、上面側から見て長方形に整列配置された冷媒クーラー群配置領域と、を備え、
   　前記予冷用機器配置領域、前記液化用機器配置領域、及び前記過冷却用機器配置領域である３つの機器配置領域は、前記冷媒クーラー群配置領域の一の長辺に沿って並べて配置されていることと、
   　一の機器配置領域内に設けられている圧縮機と、当該一の機器配置領域から見て隣り合う位置に配置された他の機器配置領域内の圧縮機との間には、熱交換器を含む前記処理部が配置されるように、前記各機器配置領域における配置位置が設定されていることと、を特徴とする天然ガス液化装置。
2. 　前記冷媒クーラー群配置領域の一の長辺と対向する他の長辺に沿って、前記３つの機器配置領域内の処理部に含まれない他の処理部が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の天然ガス液化装置。
3. 　前記冷媒クーラー群配置領域は、前記予冷用冷媒を冷却するための空冷式クーラー群が配置された第１の冷媒クーラー群配置領域と、前記液化用冷媒または前記過冷却用冷媒を冷却するための空冷式クーラー群が配置された第２の冷媒クーラー群配置領域と、に分けられていることと、
   　前記３つの機器配置領域は、前記第２の冷媒クーラー群配置領域の１つの長辺に沿って並べて配置されていることと、を特徴とする請求項１に記載の天然ガス液化装置。
4. 　前記第１の冷媒クーラー群配置領域と前記第２の冷媒クーラー群配置領域とは、互いの長辺を同じ方向に向けて、隣り合って配置されていることを特徴とする請求項３に記載の天然ガス液化装置。
5. 　前記３つの機器配置領域は、隣り合って配置された前記第１の冷媒クーラー群配置領域と前記第２の冷媒クーラー群配置領域とに挟まれない位置に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の天然ガス液化装置。
6. 　前記第１の冷媒クーラー群配置領域と前記第２の冷媒クーラー群配置領域とは、互いの長辺を交差する方向に向け、前記第２の冷媒クーラー群配置領域の一端と、前記第１の冷媒クーラー群配置領域の中央領域とが接するように上面側から見てＴ字状に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の天然ガス液化装置。
7. 　前記第１の圧縮機を駆動する駆動機と、前記第２の圧縮機を駆動機とが共通であることを特徴とする請求項１に記載の天然ガス液化装置。

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