JP2001248797A - Ｌｐｇ貯蔵タンク内に発生するボイルオフガスの再液化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＬＰＧを貯蔵する低温タンクから発生するボ
イルオフガスの凝縮及び過冷却に要するコストを削減す
る。 【解決手段】 ボイルオフガスの凝縮液を過冷却するサ
ブクーラ１９を、ボイルオフガスの凝縮液の一部を分流
させてこれを減圧膨張させることにより得られる冷熱に
よって残りの凝縮液を過冷却するものとする。また、コ
ンプレッサ５で昇圧されたボイルオフガスを、低温タン
ク１からの払出しＬＰＧを昇温する熱交換器７にて凝縮
し、かつ過冷却する第１の再液化部２と、コンプレッサ
で昇圧されたボイルオフガスを、コンデンサ１４にて凝
縮すると共に、この凝縮液をサブクーラにて過冷却する
第２の再液化部３とを有し、コンプレッサ下流の第１・
第２の両再液化部の分岐点Ｎ１と第１の再液化部の熱交
換器との間に、この熱交換器内の熱交換媒体１３の温度
に応じて制御される制御弁６を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＰＧ（液化石油
ガス）の貯蔵タンクから発生するボイルオフガスを再液
化するための装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＬＰＧを常圧で貯蔵する低温タンクで
は、外部からの入熱によりボイルオフガス（以下、ＢＯ
Ｇと呼称する）が発生するため、このＢＯＧを再液化し
た上で常温で貯蔵する払出し側の高圧タンクに送り込む
ようにした再液化装置が知られている。

【０００３】このような再液化装置においては、ＢＯＧ
の凝縮液を、飽和状態にある高圧タンク内ＬＰＧよりも
低温な過冷却状態にした上で高圧タンクに送入すると、
高圧タンク内でのフラッシュガスの生成を抑制すること
ができ、これにより安定した運転が可能となる。

【０００４】また、低温タンクからＬＰＧを払出す際に
はＬＰＧを常温まで昇温した上で高圧タンクに送入する
ことになるが、このＬＰＧを昇温するための熱交換器に
おいてＬＰＧが放出する冷熱を利用してＢＯＧの凝縮・
過冷却を行うようにすると、コストを削減する上で大き
な効果が得られる。

【０００５】もっとも、このような構成では、低温タン
クからＬＰＧの払出しが充分にないと、ＢＯＧの再液化
に必要な冷熱を熱交換器で得られないので、ＢＯＧの再
液化が行えなくなる不都合が生じないように、ＬＰＧ昇
温用の熱交換器からなる再液化部とは別に、ＬＰＧの払
出しの有無にかかわらずにＢＯＧを再液化可能な第２の
再液化部を設けることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記第２の
再液化部においてＢＯＧ凝縮液の過冷却を行うには、コ
ンプレッサで昇圧されたＢＯＧをコンデンサにて凝縮し
た上でサブクーラで過冷却する構成とすれば良いが、こ
の場合、凝縮液の過冷却に常温より低い温度の冷媒が必
要となり、これには、低温の海水等を確保し得る場合を
除き、サブクーラに冷凍機を用いるしかないため、再液
化のコストが嵩む不都合が生じる。

【０００７】また、単に第２の再液化部をＬＰＧ昇温用
の熱交換器からなる第１の再液化部に併設しただけで
は、凝縮温度の関係で並行運転が難しいため、両者間で
二者択一的な切替運転を行うようにすると、ＬＰＧの払
出しが少ないためにその放出冷熱でＢＯＧの再液化に要
する冷熱を全量賄うことができない場合には、第２の再
液化部単独でＢＯＧの再液化を行うしかなく、ＬＰＧの
冷熱を無駄に放出することになり、このＬＰＧの放出冷
熱を有効活用して運転コストの削減を図ることが望まれ
る。さらに、ＬＰＧの払出し量に応じた第１・第２の両
再液化部間での切替には操作上の手間がかかり、操作員
の負担になることから、運転操作の面でも省力化による
管理コストの削減が望まれる。

【０００８】本発明は、このような従来技術の問題点を
解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、
ＬＰＧを貯蔵する低温タンクから発生するＢＯＧの凝縮
及び過冷却に要するコストを削減することのできるＬＰ
ＧＢＯＧの再液化装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的を果たす
ために、本発明においては、ＬＰＧを貯蔵する低温タン
クから発生するＢＯＧを凝縮すると共にその凝縮液を過
冷却、すなわち飽和温度より低い温度状態にして高圧タ
ンクに送入するようにした再液化装置において、ＢＯＧ
の凝縮液を過冷却するサブクーラを、ＢＯＧの凝縮液の
一部を分流させてこれを減圧膨張させることにより得ら
れる冷熱によって残りの凝縮液を過冷却するものとし
た。

【００１０】これによると、冷凍機に比較して装置の製
造コストが低くて済み、イニシャルコストを削減するこ
とができる。そして、サブクーラでの熱交換により生成
した蒸気は、環流ラインを介して低温タンクからのＢＯ
Ｇに合流させれば良いが、この場合、環流分が低温タン
クからのＢＯＧに上乗せされて再液化装置に送られるこ
とになり、これに応じて処理量が増えることからコンプ
レッサでの必要動力が増加するが、この動力費の増加分
は冷凍機の動力費よりも少なくて済むため、全体として
ランニングコストが削減される。

【００１１】また、本発明においては、ＬＰＧを貯蔵す
る低温タンクから発生するＢＯＧを凝縮すると共にその
凝縮液を過冷却するようにした再液化装置において、コ
ンプレッサで昇圧されたＢＯＧを、低温タンクからの払
出しＬＰＧを昇温するための熱交換器にて凝縮し、かつ
過冷却する第１の再液化部と、コンプレッサで昇圧され
たＢＯＧを、コンデンサにて凝縮すると共に、この凝縮
液をサブクーラにて過冷却する第２の再液化部とを有
し、コンプレッサ下流の第１・第２の両再液化部の分岐
点と熱交換器との間に、熱交換器内の熱交換媒体の温度
に応じて制御される制御弁を設けるものとした。

【００１２】これによると、低温タンクからのＬＰＧの
払出しが充分にある場合には、熱交換媒体の温度が降下
傾向になることから制御弁が全開となり、低温タンクか
ら発生するＢＯＧの全量が、第１の再液化部にてＬＰＧ
昇温時に放出される冷熱により凝縮・過冷却される。他
方、ＬＰＧの払出しが少ないためにＢＯＧの再液化に必
要な冷熱の全量をＬＰＧ昇温用の熱交換器で得られない
場合には、熱交換媒体の温度が上昇傾向になることから
制御弁の開度が小さくなり、発生するＢＯＧのうちの払
出しＬＰＧの放出冷熱に見合う分だけが第１の再液化部
にて凝縮・過冷却され、残りのＢＯＧは第２の再液化部
にて凝縮・過冷却されることになる。このようにして、
ＬＰＧの払出し量に応じてＢＯＧが第１・第２の両再液
化部に適切に分配されて両再液化部の並行運転が可能と
なるため、ＬＰＧの払出し量の多少にかかわらずにＬＰ
Ｇの放出冷熱を有効利用することができ、しかも、ＬＰ
Ｇの払出し量の変動に対して人手による切替操作が不要
になる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に添付の図面を参照して本発
明の構成を詳細に説明する。

【００１４】図１は、本発明が適用されたＬＰＧＢＯＧ
の再液化システムの概略構成を示している。ここでは、
ＬＰＧを低温（例えば−４０℃）にて常圧で貯蔵する低
温タンク１から発生するＢＯＧが第１・第２の両再液化
部２・３にて再液化されて、ＬＰＧを常温（例えば２０
℃）で貯蔵する高圧タンク４に送入されるようになって
いる。

【００１５】第１・第２の両再液化部２・３は、低温タ
ンク１から抜き出されたＢＯＧを昇圧するコンプレッサ
５の下流側で分岐され、その分岐点Ｎ１から第１の再液
化部２に向かう分岐ラインＬ１上に制御弁６が設けられ
ている。この制御弁６により、後に詳しく説明するよう
に、低温タンク１からのＬＰＧの払出し量に応じて、低
温タンク１からのＢＯＧが第１・第２の両再液化部２・
３に適切に分配される。

【００１６】まず、第１の再液化部２では、コンプレッ
サ５による昇圧により高温（例えば約９７℃）となった
ＢＯＧが、低温タンク１からのＬＰＧを昇温するための
熱交換器７においてＬＰＧの冷熱により降温して凝縮す
る。この熱交換器７では、循環水（熱交換媒体）１３を
介して熱交換が行われ、ＬＰＧの昇温に要する熱のうち
ＢＯＧで賄えない熱量の不足分がスチームを熱源とした
ヒータ９により補給され、所定温度（例えば２０℃）に
保持される。熱交換器７を出た凝縮液は、一旦、ドラム
８に貯留された後、熱交換器７で昇温されたＬＰＧと合
流して高圧タンク４に送入される。

【００１７】ドラム８の気相部は、熱交換器７における
ＢＯＧ冷却部１０の途中部分と均圧ラインＬ３を介して
連通され、高圧タンク４より若干高い温度状態（例えば
２２℃）での飽和圧力に保持されており、ＢＯＧ冷却部
１０における均圧ラインＬ３との接続部以降の部分でＢ
ＯＧ凝縮液の過冷却が行われる。ドラム８の下流側には
調節弁１１が設けられており、この調節弁１１は、ドラ
ム８の液位に応じて液位調節器１２により制御される。

【００１８】次に、第２の再液化部３では、コンプレッ
サ５により所定圧力（例えば１．４７ＭＰａＧ）まで昇
圧されたＢＯＧが、分岐点Ｎ１から分岐ラインＬ２を経
てコンデンサ１４に導かれる。ここでは、再冷水、すな
わち外気により所定温度（例えば３０℃）まで再冷却さ
れた冷却水が冷媒として使用され、これによりコンプレ
ッサ５による昇圧により高温（例えば約１２０℃）とな
ったＢＯＧが常温近くの所定温度（例えば約３７℃）ま
で降温して凝縮する。

【００１９】コンデンサ１４を出た凝縮液は、一旦、ド
ラム１５に貯留される。このドラム１５の気相部は、コ
ンデンサ１４のシェル側と均圧ラインＬ４により連通さ
れ、これらドラム１５及びコンデンサ１４の内部圧力
が、コンデンサ１４とドラム１５との間に設けた調節弁
１６によって調整される。

【００２０】調節弁１６は圧力調節器１７により制御さ
れており、調節弁１６の開度に応じてコンデンサ１４内
の凝縮液の液位が上下し、これに応じてコンデンサ１４
内の気相部での伝熱面積が変化して伝熱量が加減され、
これによりＢＯＧの流量や冷媒温度の変動に対して、ド
ラム１５及びコンデンサ１４の内部を所定温度（例えば
３７℃）での飽和圧力に略一定に保持することができ
る。

【００２１】ドラム１５を出た凝縮液はサブクーラ１９
に導かれ、ここで凝縮液の一部が冷媒となって残りの凝
縮液を過冷却する。すなわち、ドラム１５からの凝縮液
の一部が分流されて分流ラインＬ５を経てサブクーラ１
９のシェル側に導入され、残余の凝縮液はサブクーラ１
９のチューブ側を流通する。

【００２２】このとき、シェル側に導入される凝縮液
は、分流ラインＬ５に設けた調節弁２０により所定圧力
（例えば０．４９ＭＰａＧ）まで減圧され、その際の断
熱膨張により所定温度（例えば約２℃）まで降温する。
そして、その冷熱によりチューブ側を流通する凝縮液を
常温より低い所定温度（例えば１０℃）まで降温させて
過冷却状態とする。調節弁２０は、サブクーラ１９のシ
ェル側の液位に応じて液位調節器２４により制御され
る。

【００２３】サブクーラ１９により過冷却された凝縮液
は、熱交換器７で昇温されたＬＰＧと合流して高圧タン
ク４に送入される。サブクーラ１９の下流側には調節弁
２２が設けられており、この調節弁２２は、ドラム１５
の液位に応じて液位調節器１８により制御される。

【００２４】サブクーラ１９では、シェル側に導入され
て冷媒として使用された凝縮液が、チューブ側を流通す
る残りの凝縮液との熱交換の過程で気化して蒸気を生成
する。この蒸気は、引き抜かれて環流ラインＬ６を経て
コンプレッサ５の上流側に環流され、低温タンク１から
のＢＯＧと共にコンプレッサ５に送られる。

【００２５】環流ラインＬ６には調節弁２１が設けられ
ており、この調節弁２１は、温度調節器２５と圧力調節
器２３とによるカスケード制御により操作される。ここ
では、サブクーラ１９の下流側の凝縮液温度からサブク
ーラ１９のシェル側の圧力をカスケード制御する、すな
わち温度調節器２５を１次（マスター）、圧力調節器２
３を２次（スレーブ）としたカスケードループを構成し
ている。これにより、サブクーラ１９から出る過冷却凝
縮液の温度が所定温度（例えば１０℃）になるようにサ
ブクーラ１９のシェル側の圧力が制御される。

【００２６】この第２の再液化部３においては、例え
ば、サブクーラ１９における２．９０ｔ／ｈのＢＯＧの
過冷却に、０．８４ｔ／ｈの凝縮液が冷媒として使用さ
れ、その凝縮液の蒸気がコンプレッサ５の上流側に環流
されるため、コンプレッサ５及びコンデンサ１４では流
量が３．７４ｔ／ｈとなる。これによるコンプレッサ５
での動力費の増加分は、２．９０ｔ／ｈのＢＯＧを冷凍
機により過冷却する場合の動力費に比較して少なくて済
む。

【００２７】以上のように構成された第１・第２の両再
液化部２・３においては、第１の再液化部２における熱
交換器７の上流側に設けられた制御弁６によりコンプレ
ッサ５からのＢＯＧが適切に分配される。この制御弁６
は、コンプレッサ５からの高温ＢＯＧの熱交換器７への
流入量を加減してこの熱交換器７内の循環水１３を所定
温度（例えば２０℃）に保持するように温度調節器２７
により制御される。

【００２８】これにより、低温タンク１からのＬＰＧの
払出し量が充分にある場合、すなわちＢＯＧの凝縮・過
冷却に要する冷熱量よりもＬＰＧの放出冷熱量が大きい
場合には、熱交換器７内の循環水１３の温度が降下する
ため、制御弁６が全開となる。すると、第２の再液化部
３のコンデンサ１４内部は、熱交換器７やドラム８と略
同一圧力となるので、コンデンサ１４に再冷水（３０℃
以上）が循環しても凝縮運転とはならず、逆にコンデン
サ１４内部の凝縮液が蒸発し、系内は圧力に応じた平衡
状態となる。したがって、コンプレッサ５からのＢＯＧ
の全量が、熱交換器７にて凝縮・過冷却され、第１の再
液化部２の単独運転となる。

【００２９】このとき、ＬＰＧの昇温に要する熱の不足
分は、前記のとおりヒータ９により補給されるが、低温
タンク１からのＬＰＧの払出し量が減少し、ＬＰＧの昇
温に要する熱とＢＯＧの凝縮・過冷却に要する冷熱とが
均衡した状態では、ヒータ９による加熱が不要となる。

【００３０】さらに低温タンク１からのＬＰＧの払出し
量が減少し、熱交換器７にてＢＯＧの凝縮・過冷却に要
する冷熱の全量を得られなくなると、熱交換器７内の循
環水１３の温度が上昇するため、制御弁６の開度を小さ
くして第１の再液化部２へのＢＯＧの導入を制限する。
これにより、払出しＬＰＧの放出する冷熱に見合った分
だけのＢＯＧが第１の再液化部２に導入されて凝縮・過
冷却される。

【００３１】そして、制御弁６の開度が小さくなるのに
応じて制御弁６の上流側圧力、すなわち第２の再液化部
３におけるコンデンサ１４の内部圧力が上昇する。これ
により、コンデンサ１４内で凝縮が始まり、残りのＢＯ
Ｇが第２の再液化部３にて凝縮・過冷却され、第１・第
２の両再液化部２・３の並行運転となる。ＬＰＧの払出
しが全くないかあるいは極めて少ないために第１の再液
化部２にてＢＯＧの過冷却が不能となると、制御弁６が
全閉し、第２の再液化部３の単独運転となる。

【００３２】

【発明の効果】このように本発明によれば、サブクーラ
においてＢＯＧ凝縮液の過冷却に要する冷熱を凝縮液の
一部を減圧膨張させることにより得るものとしたため、
サブクーラにかかるイニシャルコストを冷凍機によるも
のより削減することができ、しかもサブクーラでの生成
蒸気を環流させる構成としても、全体としてランニング
コストを低く抑えることができるため、ＢＯＧ再液化に
要するコストを削減する上で大きな効果が得られる。

【００３３】また、熱交換器内の熱交換媒体の温度に応
じて制御される制御弁を設けることで、ＬＰＧの払出し
量に応じてＢＯＧを適切に分配して第１・第２の両再液
化部の並行運転を可能としたため、ＬＰＧの払出し量の
多少にかかわらずにＬＰＧの放出冷熱を有効利用するこ
とができ、しかも、ＬＰＧの払出し量の変動に対して人
手による煩雑な切替操作が不要になるため、運転操作が
容易になり、ＢＯＧ再液化に要するコストを削減する上
で極めて顕著な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されたボイルオフガスの再液化装
置の概略構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 低温タンク ２ 第１の再液化部 ３ 第２の再液化部 ４ 高圧タンク ５ コンプレッサ ６ 制御弁 ７ 熱交換器 ８ ドラム ９ ヒータ １０ 冷却部 １１・１６・２０・２１・２２ 調節弁 １２・１８・２４ 液位調節器 １３ 循環水（熱交換媒体） １４ コンデンサ １５ ドラム １７・２３ 圧力調節器 １９ サブクーラ ２５・２７ 温度調節器 Ｌ１ 第１の再液化部への分岐ライン Ｌ２ 第２の再液化部への分岐ライン Ｌ３・Ｌ４ 均圧ライン Ｌ５ 分流ライン Ｌ６ 環流ライン Ｎ１ 分岐点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平賀 宙 千葉県袖ヶ浦市中袖１−１ 東京ガス株式 会社内 (72)発明者 汐崎 徹 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央２−12−１ 千代田化工建設株式会社内 Ｆターム(参考） 3E073 AA10 DD03

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＬＰＧを貯蔵する低温タンクから発生
   するボイルオフガスを凝縮すると共にその凝縮液を過冷
   却して高圧タンクに送入するようにした再液化装置であ
   って、 前記ボイルオフガスの凝縮液を過冷却するサブクーラ
   を、ボイルオフガスの凝縮液の一部を分流させてこれを
   減圧膨張させることにより得られる冷熱によって残りの
   凝縮液を過冷却するものとしたことを特徴とする再液化
   装置。
2. 【請求項２】 ＬＰＧを貯蔵する低温タンクから発生
   するボイルオフガスを凝縮すると共にその凝縮液を過冷
   却するようにした再液化装置であって、 コンプレッサで昇圧されたボイルオフガスを、前記低温
   タンクからの払出しＬＰＧを昇温するための熱交換器に
   て凝縮し、かつ過冷却する第１の再液化部と、 前記コンプレッサで昇圧されたボイルオフガスを、コン
   デンサにて凝縮すると共に、この凝縮液をサブクーラに
   て過冷却する第２の再液化部とを有し、 前記コンプレッサ下流の前記第１・第２の両再液化部の
   分岐点と前記第１の再液化部の熱交換器との間に、該熱
   交換器内の熱交換媒体の温度に応じて制御される制御弁
   を設けたことを特徴とする再液化装置。