JP2000297982A - 液化石油ガス中不純物の除去装置 - Google Patents

液化石油ガス中不純物の除去装置

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JP2000297982A
JP2000297982A JP11104446A JP10444699A JP2000297982A JP 2000297982 A JP2000297982 A JP 2000297982A JP 11104446 A JP11104446 A JP 11104446A JP 10444699 A JP10444699 A JP 10444699A JP 2000297982 A JP2000297982 A JP 2000297982A
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gas
vaporizer
lng
temperature
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JP11104446A
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Akihiro Takiguchi
明宏 滝口
Yoshinori Hisakado
喜徳 久角
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Osaka Gas Co Ltd
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Osaka Gas Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 LNGを原料とする都市ガスを製造する際
に、熱量調整のために混合するLPG中の不純物を、都
市ガス製造装置で除去可能にする。 【解決手段】 LNGは、予熱器13で−120℃程度
まで予熱され、混合器14でLPGが混合される。LN
Gが−120℃以上に予熱されているので、LPG中の
メタノールの凝固の問題を生じることなく、オープンラ
ック式のメイン気化器11に導入して混合液を気化さ
せ、−60℃〜−20℃程度まで昇温させることができ
る。混合ガス中にはミスト状のLPGが含まれ、分離器
15内に設けられる伝熱管や邪魔板などに衝突し、不純
物が付着して凝集する。海水などの熱源によってLPG
成分は蒸発し、不純物だけを胴下部から回収することが
できる。分離器15から得られる−10℃程度の混合ガ
スにより予熱器13を加温し、混合ガス自体はサブ気化
器12で常温まで昇温させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液化天然ガス(以
下、「LNG」と略称する)を原料とする都市ガスの熱
量調整に用いる液化石油ガス(以下、「LPG」と略称
する)中に含まれる微量の不純物を除去する液化石油ガ
ス中不純物の除去装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、都市ガスの原料にLNGを使
用するときには、熱量調整のためにLPGを添加して、
発熱量がたとえば11000kcal/Nn3の規定値
となるように調整している。市販のLPGは、製造工程
や輸送過程で混入する潤滑油のような不純物を微量に含
有している。不純物の主成分は、分子量が300〜70
0の範囲に分布するパラフィンやナフテンなどの脂肪族
炭化水素であり、さらに少量の芳香族炭化水素が含まれ
る。このような不純物の油脂分は、6ppm程度含まれ
る。微量の不純物を含有したLPGを都市ガスの熱量調
整用に用いると、不純物はミスト状となって都市ガス供
給用の導管中を移動し、長期間にわたって用いられる
と、低い場所に蓄積滞留して、都市ガスの供給に支障を
与える可能性がある。このため、成分調整された後の混
合ガスを、活性炭などの吸着剤中に流通させ、不純物を
吸着させて除去する方式が検討されている。
【0003】LNGは、−150℃以下の低温の液体で
あるので、熱を与えて気化させ、常温まで昇温させる必
要がある。図10は、オープンラック式LNG気化器の
平面模式図である。オープンラック式の気化装置は、メ
イン気化器1およびサブ気化器2に分けられる。メイン
気化器1は、たとえば80%の割合を占め、サブ気化器
2は20%の割合を占める。原料のLNGは、絞り弁3
で絞られ、メイン気化器1に導入される。絞り弁3に入
るLNGの一部は、分岐部4から分岐され、サブ気化器
2で昇温気化される。サブ気化器2で昇温されたLNG
は、絞り弁3の下流側に設けられる混合部5で混合され
る。混合部5では、絞り弁3を通過したLNGと、サブ
気化器2で昇温気化された天然ガスとが混合され、−1
20℃程度のLNGが得られる。混合部5では、熱量調
整用のLPGも混合される。混合部5で混合された混合
液は、メイン気化器1で海水を熱源とする熱で気化昇温
され、常温の都市ガスが得られる。
【0004】熱量調整用のLPGには、微量の水分の固
化を防止するために、メタノールが添加されている。メ
タノールが添加されているLPGを、直接低温のLNG
に混ぜて熱量調整すると、メタノールは約−120℃以
下で凝固する。図11について後述するように、オープ
ンラック式のような液の分散管や伝熱管入口に絞りを設
ける構造の気化器では、使用中に絞り部に固化物が付着
し、圧力損失が増大し、安定した運転ができなくなる。
そこで、小容量のオープンラック式のサブ気化器2でL
NGの一部を昇温気化させ、気化した天然ガスをLNG
に混ぜて−120℃以上まで昇温させ、その後にLPG
を添加して、オープンラック式のメイン気化器1で常温
まで昇温気化させている。
【0005】図11は、オープンラック式気化器の基本
的な構成を示す。分散管6には、メイン気化器1では混
合液が導入され、サブ気化器2ではLNGが導入され
る。分散管6は、細かい孔が多数形成されてほぼ水平に
配置され、下部ヘッダ9a内に収納される。下部ヘッダ
9aからは、軸線方向に沿って間隔をあけて鉛直上方に
伝熱管7が分岐する。伝熱管7の入口には絞りが設けら
れる。伝熱管7の相互間には板状の伝熱板8が接続され
る。各伝熱管7の上方には上部ヘッダ9bが配置され、
伝熱管7内で気化したガスを集める。上部ヘッダ9bか
ら下部ヘッダ9aまでの伝熱管7および伝熱板8に沿っ
て、熱源となる海水が流下する。海水の有する熱が、伝
熱管7および下部ヘッダ9b内の液化ガスに与えられ、
気化昇温させることができる。
【0006】図12は、図10に示すオープンラック式
LNG気化器の操業動作条件算出のための解析モデルを
示す。図13の図表は、図12の解析モデルに従って得
られるエネルギ計算結果を示す。図14の図表は、図1
2の解析モデルに従って得られるLNGやLPGについ
ての状態変化の計算結果を示す。図15の図表は、図1
2の解析モデルについて得られるLNGやLPGについ
ての組成変化を示す。図14の図表から、LNGがサブ
気化器2で一旦L3の状態に示すように常温の天然ガス
になり、混合部5で混合した後、L6に示すような−1
20℃のLNGとなり、さらにLPGが混合されて、L
7で示す−112℃の混合液となることが判る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図10に示すようなL
PGを原料とする都市ガスの製造装置では、LPG中に
含まれる潤滑油等の不純物は、気化した天然ガスと一緒
に都市ガス供給用の導管に送出されてしまう。このた
め、不純物を除去しようとすれば、活性炭などを用いる
別工程および別装置を設置し、吸着して除去する必要が
ある。
【0008】本発明の目的は、LNGを原料とする都市
ガスの製造装置で、熱量調整に使用するLPG中の不純
物を除去することができる装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、液化天然ガス
の熱量調整に用いる液化石油ガス中から、潤滑油などの
不純物を除去する装置であって、液化天然ガスおよび液
化石油ガスを、発熱量が規定値となるような割合で混合
する混合器と、混合器で混合された混合液が流れる伝熱
管を有し、伝熱管内を流れる混合液を−50℃〜−20
℃の温度範囲まで昇温させて気化させる気化器と、横置
きの多管式熱交換器としての構造を有し、伝熱管内に熱
源流体が流れ、胴内に気化器から気化した混合ガスが導
入され、胴内空間に、通過するガスが衝突を繰り返し、
ガス中の不純物が付着して下方に流下する障害部材が設
けられる分離器とを含むことを特徴とする液化石油ガス
中不純物の除去装置である。
【0010】本発明に従えば、混合器で液化天然ガスお
よび液化石油ガスを発熱量が規定値となるような割合で
混合させる。気化器では、混合器で混合された混合液を
伝熱管中に流し、−50℃〜−20℃の温度範囲まで昇
温させて気化させる。気化した混合ガスは、横置きの多
管式熱交換器としての構造を有する分離器の胴内に導入
される。伝熱管内には熱源流体が流され、胴内空間に
は、通過するガスが衝突を繰り返して、ガス中の不純物
が付着して下方に流下する障害部材が設けられる。胴内
に導入される混合ガス中には、不純物とミスト状の液化
石油ガスが含まれ、胴内の障害部材と衝突を繰り返す際
に表面に付着し、ミスト状の液化石油ガスは伝熱管中の
熱源からの熱で気化し、不純物が障害部材の表面に残留
し、表面に沿って流下する。分離器の胴下部に障害部材
の表面に沿って流下した不純物を集めることができるの
で、液化天然ガスを原料とする都市ガス製造装置中で、
熱量調整のために混合する液化石油ガス中の不純物を効
率よく除去することができる。
【0011】また本発明で前記分離器の胴下部には、前
記障害部材から流下する不純物が集積される集積部が形
成され、集積部に集積される不純物の量を検出する検出
器と、検出器の検出結果に従って開閉制御され、開状態
で集積部に集積された不純物をドレンとして胴外部に排
出可能なドレン弁とをさらに含むことを特徴とする。
【0012】本発明に従えば、分離器の胴下部に集積部
が形成され、障害部材から流下する不純物を集めること
ができる。集積部に集積される不純物の量は、検出器に
よって検出され、検出結果に従って、集積部に集積され
た不純物は、ドレン弁を開閉制御して、ドレンとして胴
外部に排出することができる。
【0013】また本発明で前記気化器は、オープンラッ
ク式であり、該オープンラック式の気化器に導入される
液化天然ガスを、前記分離器で不純物が除去された混合
ガスと熱交換して昇温する予熱器と、予熱器で液化天然
ガスと熱交換した混合ガスを、常温まで昇温させるオー
プンラック式の昇温器とをさらに含むことを特徴とす
る。
【0014】本発明に従えば、気化器をオープンラック
式で形成しても、気化器に導入される液化天然ガスを、
予熱器で昇温するので、混合器で液化石油ガスと混合す
る際に、液化石油ガス中のメタノールが凝固しない温度
まで昇温させておくことができる。気化器では、−50
℃〜−20℃の温度範囲までの昇温を行うので、熱源と
して海水を用いるときの温度差を大きくして、伝熱効率
を高め、気化器を小形化することができる。予熱器で液
化天然ガスを昇温させて冷却された混合ガスは、オープ
ンラック式の昇温器で常温まで昇温させる。混合ガスは
少ない本数の長い伝熱管内を高速流で流れるため、効率
よく熱源からの熱を吸収し、昇温させることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態の
液化石油ガス中不純物の除去装置を含む都市ガス製造装
置の概略的な構成を示す。LNGを原料としてLPGを
添加して熱量調整を行い、都市ガスを製造するために、
メイン気化器11およびサブ気化器12を備える。メイ
ン気化器11およびサブ気化器12は、オープンラック
式であり、メイン気化器11に導入するLNGは、予熱
器13で予熱する。予熱器13で予熱したLNGは、混
合器14でLPGと混合された後、メイン気化器11に
導入される。予熱器13では、−150℃以下のLNG
が−120℃程度まで昇温される。メイン気化器11で
は、LNGとLPGとの混合液を、−60℃〜−20℃
程度まで気化させ昇温させる。メイン気化器11で気化
した混合ガスは、分離器15でLPG中に含まれていた
不純物が分離除去される。分離器15で不純物が除去さ
れた混合ガスは、予熱器13でLNGと熱交換し、冷却
される。冷却された混合ガスは、サブ気化器12によっ
て常温まで昇温される。メイン気化器11およびサブ気
化器12はオープンラック式であり、海水を熱源として
効率的に気化や昇温を行うことができる。予熱器13
で、LNGを−120℃程度まで昇温しておくので、L
PGをオープンラック式のメイン気化器11中に流して
も、LPG中のメタノールの凝固を回避することができ
る。
【0016】図2は、図1に示す分離器15の概略的な
構成を示す。分離器15は、基本的には横置き型の多管
式の熱交換器として形成される。胴体20の軸線方向の
両端は、管板21,22によって封止され、管板21,
22間には複数の伝熱管23が配置される。胴体20の
軸線方向の一端側には、メイン気化器11で気化された
混合ガスが導入される。混合ガスは、胴体の軸線に沿っ
て他端側に流れる。胴体20内には、軸線方向に間隔を
あけて複数の邪魔板24が配置される。邪魔板24は、
胴体20の断面の上部または下部をふさぐように、交互
に配置される。管板21,22の軸線方向の外部には、
水室25が形成され、熱源となる海水が一方に流入し、
他方から排出される。胴体20の下部には、集積管26
が接続され、邪魔板24の表面に沿って付着し凝集され
る不純物の油分を集めることができる。集積管26内に
集まった油分は、液位検出器27によって量の検出が行
われ、検出結果に従いドレン弁28がコントローラによ
って開閉制御される。ドレン弁28が開いた状態では、
集積管26内に集まった不純物の油脂分をドレンとし
て、外部のタンク29に排出することができる。
【0017】図3は、図2の切断面線III−IIIか
ら見た断面構成を示す。胴体20の下部側をふさぐ邪魔
板24には、最下部にドレン通過部24aが設けられ
る。図2に示すように、複数の邪魔板24の表面には、
胴体20の軸線方向に流れる混合ガスが衝突する。混合
ガス中には、ミスト状のLPGが含まれ、ミスト状のL
PG中にさらに微量の不純物が含まれる。ミスト状のL
PGは、邪魔板24や胴体20の内表面に衝突する際に
付着し、伝熱管23中を流れる熱源からの熱でLPGが
気化する。不純物は分子量が大きいので、0℃以下では
気化しない。このようにして、ミスト状のLPGから、
石油ガスと不純物とが分離し、不純物は邪魔板24の表
面や胴体20の内表面に付着し、重力によって胴体20
の下部に集まる。図3に示すように、胴体20の下部側
をふさぐ邪魔板24にはドレン通過部24aが設けられ
ているので、胴体20の下部に流下した不純物は、胴体
20の軸線に沿って流れ、集積管26に集めることがで
きる。
【0018】図4は、図1の予熱器13の概略的な構成
を示す。予熱器13は、横置き型の胴体30の軸線方向
の一端側の管板31から、U字状の伝熱管32が引出さ
れる構成を有する。胴体30内は、軸線に沿って間隔を
あけて仕切板33によって仕切られる。U字状の伝熱管
32には、−150℃以下のLNGが流される。胴体3
0内には、図1の分離器15からの混合ガスが導入され
る。混合ガスの温度は、たとえば−10℃である。混合
ガスとLNGとが熱交換し、LNGを−120℃まで昇
温させるため、混合ガスは−10℃から−40℃まで冷
却される。
【0019】図5は、図1の都市ガス製造装置の解析モ
デルを示す。図6の図表は、図5の解析モデルに従って
計算されるエネルギの出入りの量を示す。図7の図表
は、図5の解析モデルに従って計算されるLNGやLP
Gの状態を示す。図8の図表は、図5の解析モデルに従
って計算されるLNGやLPGの組成を示す。予熱器1
3では、L1として示す−155℃のLNGが、L2と
して示すように−120℃まで予熱される。混合器14
では、−120℃のLNGと、常温、すなわち10℃の
LPGとが混合され、L3として示すような−112℃
の混合液が得られることが判る。メイン気化器11で
は、L4として示すように、−40℃まで昇温して気化
することが判る。ただし、混合液の全部は気化しておら
ず、LPGの一部がミスト状に含まれていることが判
る。分離器15では、L5の状態で示すように、全部が
気化し、温度は−10℃まで上昇することが判る。−1
0℃の混合ガスは、予熱器13でLPGと熱交換し、L
7として示すように、約−40℃まで冷却されることが
判る。サブ気化器12では、混合ガスを常温の5℃まで
昇温させる。また、分離器15では、DRとして示すよ
うに、全部が液状のドレンが−10℃の状態で得られ
る。図8に示すように、L1,L2,L3,L4,L
5,L6,L7,L7として示すLNGまたは天然ガス
(NG)は、メタンが主成分であり、エタンやプロパン
を少量含み、さらにブタンやペンタンを僅かに含むこと
が判る。DRで示すドレンは、比較的分子量が大きいブ
タンやペンタンも含み、さらに分子量が大きいn−C2
0も多く含むことが判る。
【0020】図9は、本発明の実施の他の形態として、
一体型の気化装置40に設けられる不純物除去装置41
の構成を示す。一体型気化装置40は、後段の不純物除
去装置41とともにLNGを気化して−30℃程度まで
昇温させるLNG気化装置42を備える。LNG気化装
置42には、−150℃以下のLNGと常温のLPGと
が混合器43で混合された状態で導入される。混合器4
3からの混合液は、U字状の伝熱管44の一端側から流
入し、他端側から流出する。U字状の伝熱管44は、L
NG気化装置42の横型の胴内で、上方の空間に配置さ
れる。LNG気化装置42の下方には、海水が流通する
伝熱管45が配置される。下方の伝熱管45は、フロン
やプロパンなどの伝熱媒体46の液中に浸漬される。伝
熱媒体46の液面は、U字状の伝熱管44よりも下方に
あり、U字状の伝熱管44の周囲には、伝熱媒体46の
蒸気で充たされる。伝熱媒体46の蒸気は、U字状の伝
熱管44を流れるLNGによって冷却され、氷結して液
面側に滴下する。LNGは、伝熱媒体が凝集するときの
凝集熱を奪い、気化して−30℃程度まで昇温する。下
方の伝熱管45は、伝熱媒体46を蒸発させるための熱
を供給する。U字状の伝熱管44に導入されるLNGと
LPGとの混合液に対しては、絞りの作用を行う部分が
ないので、LPG中に含まれるメタノールが凝固して、
混合液の流路をふさぐ恐れがなく、−150℃以下のL
NGにLPGを直接混合させることができる。
【0021】LNG気化装置42で気化された天然ガス
は、不純物除去装置41の胴内に導入される。不純物除
去装置41は、図2に示す分離器15と同様な横置き型
の多管式熱交換器としての構成を有し、混合ガスは軸線
方向の一端側に導入される。一体型気化装置40では、
横置き型の不純物除去装置41は横置き型のLNG気化
装置42と連結されるので、混合ガスはLNG気化装置
42との連結側に導入される。LNG気化装置42の胴
内には、図2に示すような邪魔板24が設けられ、混合
ガス中に含まれるLPGのミストを付着させて、不純物
のみを凝集させることができる。不純物除去装置41の
伝熱管23には、軸線方向の他端側から熱源としての海
水が導入される。伝熱管23の他端側から導入された海
水は、伝熱管の一端側からさらにLNG気化装置42の
伝熱管45に接続され、LNG気化装置42でLNGの
気化のための熱源としても利用される。不純物除去装置
41の胴体下部に集積された不純物は、ドレンとして胴
体外部に排出することができる。
【0022】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、液化天然
ガスに液化石油ガスを混合させて熱量調整をした後で、
液化石油ガス中に含まれる不純物を、除去することがで
きる。分離器は横置きの多管式熱交換器としての構造を
有して、伝熱管内には熱源流体が流れるので、液化石油
ガスは熱によって気化し、不純物は分子量が大きいので
障害部材の表面に付着して凝集し、凝集した不純物は、
障害部材の表面に沿って流下して、分離器の胴下部に集
めることができる。
【0023】また本発明によれば、分離器の胴下部に不
純物の集積部が形成されて、集積される不純物の量が多
くなると、ドレン弁を開状態にして不純物をドレンとし
て胴外部に排出することができる。
【0024】また本発明によれば、気化器としてオープ
ンラック式を用い、導入する液化天然ガスを、分離器で
不純物を分離した混合ガスと熱交換して予熱するので、
液化石油ガスを混合する際に、液化石油ガス中に含まれ
るメタノールがオープンラック式の気化器中で凝固しな
い温度まで予熱しておくことができる。予熱器で熱交換
して温度が低下した混合ガスは、オープンラック式の昇
温器で効率よく常温まで昇温させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態として、不純物除去装置
を含む都市ガス製造装置の概略的な構成を示す簡略化し
た平面図である。
【図2】図1の分離器15の簡略化した正面断面図であ
る。
【図3】図2の切断面線III−IIIから見た断面図
である。
【図4】図1の予熱器13の概略的な構成を示す簡略化
した正面断面図である。
【図5】図1の都市ガス製造装置について、動作状態を
シミレーションするための分析モデルを示す図である。
【図6】図5の分析モデルに基づいて算出される熱量を
示す図表である。
【図7】図5の分析モデルに基づいて算出される各部分
でのLNGまたはLPGの状態を示す図表である。
【図8】図5の分析モデルに基づいて算出される各部分
でのLNGまたはLPGの組成を示す図表である。
【図9】本発明の実施の他の形態として、一体型気化装
置40に設けられる不純物除去装置41の構成を示す簡
略化した正面断面図である。
【図10】オープンラック式LNG気化器の概略的な構
成を示す模式化した平面図である。
【図11】図10のオープンラック式の気化器の基本的
な構成を示す図である。
【図12】図10のオープンラック式LNG気化器につ
いて動作状態のシミレーションを行うための分析モデル
を示す図である。
【図13】図12の分析モデルに基づいて算出さ れ
る各部で必要となる熱量を示す図表である。
【図14】図12の分析モデルに基づいて算出される各
部でのLNGまたはLPGの状態を示す図表である。
【図15】図12の分析モデルに基づいて算出される各
部でのLNGまたはLPGの組成を示す図表である。
【符号の説明】
11 メイン気化器 12 サブ気化器 13 予熱器 14,43 混合器 15 分離器 20,30 胴体 21,22,31 管板 23,32,44,45 伝熱管 24 邪魔板 24a ドレン通過部 26 集積管 27 液位検出器 28 ドレン弁 40 一体型気化装置 41 不純物除去装置 42 LNG気化装置 46 伝熱媒体

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液化天然ガスの熱量調整に用いる液化石
    油ガス中から、潤滑油などの不純物を除去する装置であ
    って、 液化天然ガスおよび液化石油ガスを、発熱量が規定値と
    なるような割合で混合する混合器と、 混合器で混合された混合液が流れる伝熱管を有し、伝熱
    管内を流れる混合液を−50℃〜−20℃の温度範囲ま
    で昇温させて気化させる気化器と、 横置きの多管式熱交換器としての構造を有し、伝熱管内
    に熱源流体が流れ、胴内に気化器から気化した混合ガス
    が導入され、胴内空間に、通過するガスが衝突を繰り返
    し、ガス中の不純物が付着して下方に流下する障害部材
    が設けられる分離器とを含むことを特徴とする液化石油
    ガス中不純物の除去装置。
  2. 【請求項2】 前記分離器の胴下部には、前記障害部材
    から流下する不純物が集積される集積部が形成され、 集積部に集積される不純物の量を検出する検出器と、 検出器の検出結果に従って開閉制御され、開状態で集積
    部に集積された不純物をドレンとして胴外部に排出可能
    なドレン弁とをさらに含むことを特徴とする請求項1記
    載の液化石油ガス中不純物の除去装置。
  3. 【請求項3】 前記気化器は、オープンラック式であ
    り、 該オープンラック式の気化器に導入される液化天然ガス
    を、前記分離器で不純物が除去された混合ガスと熱交換
    して昇温する予熱器と、 予熱器で液化天然ガスと熱交換した混合ガスを、常温ま
    で昇温させるオープンラック式の昇温器とをさらに含む
    ことを特徴とする請求項1または2記載の液化石油ガス
    中不純物の除去装置。
JP11104446A 1999-04-12 1999-04-12 液化石油ガス中不純物の除去装置 Pending JP2000297982A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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