JP2004077075A - 液化天然ガスの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】天然ガス中の二酸化炭素および動力源で発生する燃焼排ガス中の二酸化炭素を回収、圧縮し、この圧縮二酸化炭素を尿素プラント、地中等の系外に排出して大気中への二酸化炭素の放出をほぼゼロまたはゼロにする。
【解決手段】天然ガスから液化天然ガスを製造する方法において、天然ガス中の二酸化炭素を天然ガス用二酸化炭素回収装置により吸収液で吸収除去し、二酸化炭素を吸収除去された該天然ガスを液化装置で液化する工程と、前記液化装置を構成するスチームタービンへスチームを供給するボイラ燃焼設備から排出される燃焼排ガス中から二酸化炭素を燃焼排ガス用二酸化炭素回収装置により吸収液で吸収除去する工程と、前記二酸化炭素を吸収した吸収液を吸収液再生装置で該吸収液から二酸化炭素を分離回収し、吸収液を再生する工程とを含む。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液化天然ガス（ＬＮＧ）の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液化天然ガス（ＬＮＧ）は、クリーンなエネルギー源として注目されている。このＬＮＧは、ＬＮＧプラントにおいて天然ガス中の二酸化炭素および硫黄分（Ｈ２Ｓ等）を除去し、さらに水分を除去した後、液化装置で液化することにより製造されている。特に、このＬＮＧの製造においてＬＮＧ製造工程中においてドライアイスが生成されるのを防ぐために、天然ガス中の二酸化炭素の含有量を５０ｐｐｍ以下になるように除去している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなＬＮＧの製造方法においては、その製造プロセス中、天然ガス中の二酸化炭素を除去するための二酸化炭素回収装置、液化装置等を駆動する動力源（例えばボイラ）から二酸化炭素を含む大量の燃焼排ガスが発生するが、そのまま大気に放出されていたため、地球の温暖化のような環境上、問題があった。
【０００４】
本発明は、天然ガス中の二酸化炭素および動力源で発生する燃焼排ガス中の二酸化炭素を回収し、圧縮機で圧縮し、この圧縮二酸化炭素を尿素プラント、メタノールプラント、ディメチルエーテルプラント、灯・軽油合成プラント（ＧＴＬプラント）、地中等の系外に送出して大気中への二酸化炭素の放出をほぼゼロまたはゼロにすることが可能な液化天然ガスの製造方法を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る液化天然ガスの製造方法は、天然ガスから液化天然ガスを製造する方法において、
天然ガス中の二酸化炭素を天然ガス用二酸化炭素回収装置により吸収液で吸収除去し、二酸化炭素を吸収除去された該天然ガスを液化装置で液化する工程と、前記液化装置を構成するスチームタービンへスチームを供給するボイラ燃焼設備から排出される燃焼排ガス中から二酸化炭素を燃焼排ガス用二酸化炭素回収装置により吸収液で吸収除去する工程と、
前記二酸化炭素を吸収した吸収液を吸収液再生装置で該吸収液から二酸化炭素を分離回収し、吸収液を再生する工程と
を含むことを特徴とするものである。
【０００６】
本発明に係る液化天然ガスの製造方法において、前記天然ガス用二酸化炭素回収装置で二酸化炭素を吸収した吸収液と、前記燃焼排ガス用二酸化炭素回収装置で二酸化炭素を吸収した吸収液とを同一の吸収液再生装置で再生することが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る合成ガスの製造方法を図面を参照して詳細に説明する。
【０００８】
図１は、この実施形態に係るＬＮＧの製造プラントを示す概略図、図２は図１に組み込まれた二酸化炭素回収装置を示す概略図である。
【０００９】
ＬＮＧの製造プラントは、二酸化炭素回収装置１０と、天然ガス液化装置４０と、動力源であるボイラ５０と、例えばスチームタービン６１により駆動される圧縮機６２とを備えている。
【００１０】
前記二酸化炭素回収装置１０は、天然ガス導入用流路７０１が接続され、かつ燃焼排ガス導入用流路７０２を通して前記ボイラ５０に接続されている。この二酸化炭素回収装置１０は、図２に示すように互いに隣接して配列された冷却塔１１、燃焼排ガス用二酸化炭素吸収塔１２、天然ガス用二酸化炭素吸収塔１３および吸収液再生塔１４を備えている。
【００１１】
前記冷却塔１１には、気液接触部材１５が内蔵されている。前記燃焼排ガス用二酸化炭素吸収塔１２には、２つの上部側、下部側の気液接触部材１６ａ，１６ｂが内蔵されている。これら気液接触部材１６ａ、１６ｂ間には、再生された吸収液のオーバーフロー部１７が配置されている。前記天然ガス用二酸化炭素吸収塔１３には、２つの上部側、下部側の気液接触部材１８ａ，１８ｂが内蔵されている。これら気液接触部材１８ａ、１８ｂ間には、再生された吸収液のオーバーフロー部１９が配置されている。前記吸収液再生塔１４には、２つの上部側、下部側の気液接触部材２０ａ、２０ｂが内蔵されている。
【００１２】
前記冷却塔１１は、前記ボイラ５０に前記燃焼排ガス導入用流路７０２を通して接続されている。冷却水は、流路７０３を通して前記冷却塔１１の上部に噴射され、前記燃焼排ガス導入用流路７０２を通して導入された燃焼排ガスを前記気液接触部材１４で冷却している。前記冷却塔１１の頂部は、流路７０４を通して前記燃焼排ガス用二酸化炭素吸収塔１２の下部付近と接続され、かつこの流路７０４にはブロア２１が介装されている。
【００１３】
前記燃焼排ガス用吸収塔１２の底部は、流路７０５を通して熱交換器２２に接続されている。ホンプ２３は、前記流路７０５に介装されている。
【００１４】
前記天然ガス用二酸化炭素吸収塔１３は、下部付近に前記天然ガス導入用流路７０１が接続されている。この吸収塔１３の底部は、流路７０６および前記流路７０５を通して前記熱交換器２２に接続されている。ホンプ２４は、前記流路７０６に介装されている。
【００１５】
前記熱交換器２２は、流路７０７を通して前記吸収液再生塔１４の２つの上部側、下部側の気液接触部材２０ａ、２０ｂ間に位置する上部に接続されている。
【００１６】
前記吸収液再生塔１４の底部は、前記熱交換器２２を経由する流路７０８を通して前記燃焼排ガス用吸収塔１２のオーバーフロー部１７が位置する上部に接続され、かつ前記流路７０８から分岐した流路７０９を通して前記天然ガス用吸収塔１３のオーバーフロー部１９が位置する上部に接続されている。ポンプ２５は、前記吸収液再生塔１４の底部と前記熱交換器２２の間に位置する前記流路７０８に介装されている。
【００１７】
前記燃焼排ガス用吸収塔１２において、流路７０１０は、一端が前記吸収塔１２の前記オーバーフロー部１７の個所に接続され、他端がポンプ２６を経由して前記吸収塔１２における上部側の気液接触部材１６ａ上の個所に接続されている。排気流路７０１１は、前記吸収塔１２の頂部に接続されている。
【００１８】
前記天然ガス用吸収塔１３において、流路７０１２は、一端が前記吸収塔１３の前記オーバーフロー部１９の個所に接続され、他端がポンプ２７を経由して前記吸収塔１３における上部側の気液接触部材１８ａ上の個所に接続されている。流路７０１３は、一端が前記吸収塔１３の頂部に接続され、他端が前記天然ガス液化装置４０に接続されている。なお、図示しない脱水装置は前記流路７０１３に介装されている。
【００１９】
前記吸収液再生塔１４において、流路７０１４は一端が前記吸収液再生塔１４の下部付近に接続され、他端が前記気液接触部材２０ｂ直下に位置する前記再生塔１４に接続されている。熱交換器（リボイラ）２８は、前記流路７０１４に介装されている。後述するスチームタービンおよび前記天然ガス液化装置４０からの低圧スチームが流通する流路７０１５は、前記リボイラ２８に交差され、その低圧スチームが前記流路７０１４を流通する再生液と熱交換され、それ自身が凝縮される。
【００２０】
前記吸収液再生塔１４において、流路７０１６は一端が前記再生塔１４の頂部に接続され、他端が冷却用熱交換器２９を経由して前記圧縮機６２に接続されている。前記冷却用熱交換器２９より下流側の前記流路７０１６には、前記上部側の気液接触部材２０ａ直上の前記再生塔１４に接続される流路７０１７が分岐されている。
【００２１】
前記ボイラ５０は、高圧スチームが流通する流路７０１８を通してスチームタービン６１に接続され、このスチームタービン６１により前記圧縮機６２が駆動される。前記二酸化炭素回収装置１０は、前記流路７０１６を通して前記圧縮機６２に接続され、ここで供給された二酸化炭素が圧縮される。この圧縮二酸化炭素は、流路７０１９を通して系外に排出される。
【００２２】
前記ボイラ５０は、高圧スチームが流通する流路７０２０を通して前記天然ガス液化装置４０に接続され、この天然ガス液化装置４０が駆動される。この天然ガス液化装置４０において、前記二酸化炭素回収装置１０の前記天然ガス用吸収塔１３から流路７０１３を通して排出された天然ガス（二酸化炭素の含有量が５０ｐｐｍ以下）を液化し、液化天然ガス（ＬＮＧ）として流路７０２１から排出され、所望のタンクに貯留される。
【００２３】
前記スチームタービン６１は、流路７０２２を通して前記天然ガス液化装置４０からの低圧スチームが流通する前記流路７０１５に接続され、この流路７０１５は前記再生塔１４のリボイラ２８に交差される。
【００２４】
次に、前述した図１および図２に示すＬＮＧの製造プラントを参照してＬＮＧの製造方法を説明する。
【００２５】
まず、天然ガスは天然ガス導入用流路７０１を通して図２に示す二酸化炭素回収装置１０の天然ガス用二酸化炭素吸収塔１３の下部付近に供給され、その内部の下部側気液接触部材１８ｂを上昇する間、吸収液再生塔１４から熱交換器２２を経由する流路７０８およびこれから分岐した流路７０９を通して前記天然ガス用二酸化炭素吸収塔１３のオーバーフロー部１９に供給された再生吸収液、例えば再生アミン液と接触してその天然ガス中の二酸化炭素がアミン液に吸収される。
天然ガスは、さらに前記オーバーフロー部１９を経由して上部側気液接触部材１８ａを上昇する間、ポンプ２７の駆動により流路７０１２を通して前記天然ガス用二酸化炭素吸収塔１３の頂部付近に供給された再生アミン液と接触してその天然ガス中の未吸収二酸化炭素がアミン液に吸収され、二酸化炭素が５０ｐｐｍ以下にまで除去される。この二酸化炭素吸収アミン液は、前記吸収塔１３の底部に貯留される。なお、この二酸化炭素の吸収工程で、天然ガス中に含有される硫化水素も吸収除去される。
【００２６】
二酸化炭素が除去された天然ガスは、流路７０１３を通して天然ガス液化装置４０に供給され、この流路７０１３を流通する間、そこに介装された図示しない脱水装置により水分が除去される。この天然ガス液化装置４０は、ボイラ５０で生成した高圧スチームが流路７０２０を通して供給されることにより駆動され、水分が除去された天然ガスを液化する。液化天然ガス（ＬＮＧ）は、流路７０２１から排出され、所望の貯留タンクに貯留される。このとき、液化される天然ガスは二酸化炭素が５０ｐｐｍ以下にまで除去されているため、前記液化天然ガス製造工程にドライアイスが生成されるのを防止される。
【００２７】
ボイラ５０で生成した高圧スチームは、前述したように流路７０２０を通して天然ガス液化装置４０に供給され、またその高圧スチームは流路７０１８を通して圧縮機６２を駆動するためのスチームタービン６１に供給される。この高圧スチームは、前記ボイラ５０で燃料（例えば天然ガス）を燃焼させ、その熱エネルギーを利用して生成されるため、二酸化炭素を含む大量の燃焼排ガスの発生を伴う。
【００２８】
前記ボイラ５０で発生した燃焼排ガスは、燃焼排ガス導入用流路７０２を通して図２に示す二酸化炭素回収装置１０の冷却塔１１に全量供給され、この気液接触部材１５で流路７０３を通して供給された冷却水により冷却される。冷却された燃焼排ガスは、前記冷却塔１１の頂部からブロア２１の駆動により流路７０４を通して燃焼排ガス用二酸化炭素吸収塔１２の下部付近に供給され、その内部の下部側気液接触部材１６ｂを上昇する間、前記吸収液再生塔１４から熱交換器２２を経由する流路７０８を通して前記燃焼排ガス用二酸化炭素吸収塔１２のオーバーフロー部１７に供給された再生アミン液と接触してその燃焼排ガス中の二酸化炭素がアミン液に吸収される。燃焼排ガスは、さらに前記オーバーフロー部１７を経由して上部側気液接触部材１６ａを上昇する間、ポンプ２６の駆動により流路２０１０を通して前記吸収塔１２の頂部付近に供給された再生アミン液と接触してその燃焼排ガス中の未吸収二酸化炭素がアミン液に吸収される。この二酸化炭素吸収アミン液は、前記吸収塔１２の底部に貯留される。一方、二酸化炭素が除去された燃焼排ガスは、排気流路７０１１を通して外部に排出される。
【００２９】
前記燃焼排ガス用二酸化炭素吸収塔１２底部に貯留された二酸化炭素吸収アミン液は、ポンプ２３の駆動により流路７０５を通して熱交換器２２に供給される。また、前記天然ガス用二酸化炭素吸収塔１３底部に貯留された二酸化炭素吸収アミン液は、ポンプ２４の駆動により流路７０６を通して前記流路７０５に合流されて熱交換器２２に供給される。このとき、前記二酸化炭素吸収アミン液は前記熱交換器２２を流通する間、前記再生塔１４の底部に接続した流路７０８を流通する比較的温度の高い再生アミン液と熱交換されて加熱されるとともに、その再生アミン液が冷却される。
【００３０】
前記熱交換器２２で加熱された二酸化炭素吸収アミン液は、流路７０７を通して前記吸収液再生塔１４の２つの気液接触部材２０ａ，２０ｂ間に位置する上部に供給され、その下部側気液接触部材２０ｂを流下する間に二酸化炭素と再生アミン液に分離される。このとき、前記再生塔１４底部に貯留された再生アミン液は流路７０１４を通して循環され、前記天然ガス液化装置４０および前記スチームタービン６１から排出された低圧スチームが流通する流路７０１５と交差されるリボイラ２８で熱交換されて加熱され、これにより前記吸収液再生塔１４自体が加熱されて二酸化炭素と再生アミン液との分離の熱源として利用される。
【００３１】
前記再生アミン液は、前記吸収液再生塔１４底部に貯留され、ポンプ２５の駆動により前記流路７０８を通して前記燃焼排ガス用二酸化炭素吸収塔１２およびこの流路７０８から分岐された流路７０９を通して前記天然ガス用二酸化炭素吸収塔１３にそれぞれ返送される。
【００３２】
前記吸収液再生塔１４で分離された二酸化炭素は、その上部側気液接触部材２０ａを上昇し、その頂部から流路７０１６を通して排出され、その間に冷却用熱交換器２９で冷却され、二酸化炭素と共に持ち運ばれるアミン水蒸気が凝縮され、その凝縮アミン液は分岐された流路７０１７を通して前記吸収液再生塔１４に戻される。
【００３３】
前記二酸化炭素回収装置１０で前記天然ガス中および燃焼排ガス中の二酸化炭素を回収した後、この二酸化炭素は前記流路７０１６を通して圧縮機６２に供給される。このとき、前記ボイラ５０から高圧スチームを流路７０１８を通してスチームタービン６１に供給して駆動し、この駆動力により前記圧縮機６２を作動することによって、この圧縮機６２に供給された二酸化炭素が圧縮される。圧縮二酸化炭素は、流路７０１９を通して系外（例えば尿素プラント、メタノールプラント、ディメチルエーテルプラント、灯・軽油合成プラント（ＧＴＬプラント）、地中）に排出される。なお、前記圧縮二酸化炭素を尿素プラント、メタノールプラント、ディメチルエーテルプラント、灯・軽油合成プラント（ＧＴＬプラント）の原料として利用する場合はその中に含まれる硫化水素を除去する。
【００３４】
また、前記スチームタービン６１から排出された低圧スチームは流路７０２２を通して前記天然ガス液化装置４０から排出された低圧スチームが流通する流路７０１５に合流されて前記二酸化炭素回収装置１０に供給され、そのリボイラ２８で流路７０１４を通して循環される再生アミン液と熱交換されてその再生アミン液を加熱し、自身が冷却されて凝縮水になる。この凝縮水は、ボイラ水として前記流路７０１５を通して前記ボイラ５０に返送される。
【００３５】
以上、本発明の実施形態によれば天然ガスから天然ガス液化装置４０等を用いて液化天然ガス（ＬＮＧ）を製造するに際し、前記天然ガス中の二酸化炭素および動力源であるボイラ５０で発生した燃焼排ガス中の二酸化炭素を二酸化炭素回収装置１０により回収し、この二酸化炭素を前記ボイラ５０からの高圧スチームが供給されるスチームタービン６１で駆動される圧縮機６２に供給して圧縮し、系外に排出することによって、前記ボイラ５０から大気に放出される二酸化炭素量をほぼゼロまたはゼロにでき、二酸化炭素排出税の削減による経済性の向上、地球の温暖化防止に寄与できる。
【００３６】
また、予め硫化水素を除去した前記圧縮二酸化炭素を例えば尿素プラント、メタノールプラント、ディメチルエーテルプラント、灯・軽油合成プラント（ＧＴＬプラント）、に供給することによって、その二酸化炭素を有効に利用できる。
ただし、ＬＮＧの製造プラントに尿素プラント、メタノールプラント、ディメチルエーテルプラント、灯・軽油合成プラント（ＧＴＬプラント）、が隣接されていない場合は、前記圧縮二酸化炭素を天然ガスを生産する油田、ガス田のような地中に排出して固定化する。
【００３７】
さらに、前記天然ガス中の二酸化炭素および動力源であるボイラ５０で発生した燃焼排ガス中の二酸化炭素を回収する際、図２に示すように二酸化炭素回収装置１０を燃焼排ガス用二酸化炭素吸収塔１２および天然ガス用二酸化炭素吸収塔１３に対して吸収液再生塔１４を共用した構造にすることによって、二酸化炭素回収装置１０のコンパクト化、ひいてはＬＮＧの製造プラントのコンパクト化を図ることができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、天然ガス中の二酸化炭素および動力源で発生する燃焼排ガス中の二酸化炭素を回収し、圧縮機で圧縮し、この圧縮二酸化炭素を尿素プラント、メタノールプラント、ディメチルエーテルプラント、灯・軽油合成プラント（ＧＴＬプラント）、地中等の系外に排出して大気中への二酸化炭素の放出をほぼゼロまたはゼロすることができ、ひいては合成ガスの増産化を図ることができるとともに、二酸化炭素排出税の削減による経済性の向上、地球の温暖化防止に寄与できる等顕著な効果を奏する液化天然ガスの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に用いられるＬＮＧの製造プラントを示す概略図。
【図２】図１に組み込まれた二酸化炭素回収装置を示す概略図。
【符号の説明】
１０…二酸化炭素回収装置、
１１…冷却塔、
１２…燃焼排ガス用二酸化炭素吸収塔、
１３…天然ガス用二酸化炭素吸収塔、
１４…吸収液再生塔、
７０１…天然ガス導入用流路、
７０２…燃焼排ガス導入用流路、
２８…熱交換器（リボイラ）、
４０…天然ガス液化装置、
５０…ボイラ、
６１…スチームタービン、
６２…圧縮機。

Claims (5)

  1. 天然ガスから液化天然ガスを製造する方法において、
    天然ガス中の二酸化炭素を天然ガス用二酸化炭素回収装置により吸収液で吸収除去し、二酸化炭素を吸収除去された該天然ガスを液化装置で液化する工程と、前記液化装置を構成するスチームタービンへスチームを供給するボイラ燃焼設備から排出される燃焼排ガス中から二酸化炭素を燃焼排ガス用二酸化炭素回収装置により吸収液で吸収除去する工程と、
    前記二酸化炭素を吸収した吸収液を吸収液再生装置で該吸収液から二酸化炭素を分離回収し、吸収液を再生する工程と
    を含むことを特徴とする液化天然ガスの製造方法。
  2. 前記天然ガス用二酸化炭素回収装置で二酸化炭素を吸収した吸収液と、前記燃焼排ガス用二酸化炭素回収装置で二酸化炭素を吸収した吸収液とを同一の吸収液再生装置で再生することを特徴とする請求項１記載の液化天然ガスの製造方法。
  3. 前記吸収液再生装置で吸収液から分離回収した二酸化炭素を圧縮機で昇圧したあと系外に送出することを特徴とする請求項１又は２記載の液化天然ガスの製造方法。
  4. 二酸化炭素昇圧用の前記圧縮機を駆動するスチームタービンへスチームを供給するボイラ燃焼設備と、前記液化装置を構成するスチームタービンへスチームを供給するボイラ燃焼設備とが同一のものであることを特徴とする請求項３に記載の液化天然ガスの製造方法。
  5. 前記スチームタービンから排出される低圧スチームを、前記二酸化炭素回収装置を構成するリボイラの熱源として使用することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の液化天然ガスの製造方法。
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