JP2004211969A - Lng冷熱利用システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】LNGを、液炭設備2、ブタン冷却設備3および吸気冷却設備4をカスケードに接続する管路10に流し、液化して常温の天然ガスになるまでに、複数の温度区間で冷熱をそれぞれ利用する。単独のプロセスでは廃棄しなければならない冷熱を、より高温側のプロセスで有効に利用し、全体としてLNGの有する冷熱を有効に利用し、環境対策と省エネルギとを実現することができる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、LNGと略称される液化天然ガスを気化させて天然ガスとして利用する際に、冷熱を有効に利用するLNG冷熱利用システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、都市ガスの原料や火力発電所の燃料などに、LNGが利用されている。天然ガスは、海外の生産基地で採掘等によって生産され、約−160℃に冷却されて液化され、LNGとなって貯蔵される。生産基地からLNGの需要先へは、LNGタンカと呼ばれる専用船舶で輸送される。天然ガスの需要地に近い臨海部には、LNG受入基地が設けられ、LNGタンカによって輸送されたLNGを荷揚げし、LNGを貯蔵し、需要に応じて気化させて天然ガスとして供給している。LNGを気化させる熱源としては、海水などが用いられている。
【0003】
LNGを気化させる熱源として海水を用いることは、LNGの有する冷熱を周囲の環境に廃棄していることになる。LNGの冷熱を有効利用する用途の一環としては、炭酸ガスを液化して、高純度の液化炭酸を製造するプロセスが考えられている(たとえば、特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開平8−311438号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前述のような液化炭酸製造プロセスでは、大気圧下で、液化炭酸が約−50℃であり、−56.6℃以下になると固化してしまう。したがって、−160℃程度のLNGの温度は低すぎるので、中間冷媒を介して冷却する必要がある。また、有効な熱交換のためには10℃程度の温度差が必要であるので、LNGが気化して−60℃以上に温度が上がると、液化炭酸製造プロセスには冷熱を利用することができなくなってしまう。
【0006】
このように、従来からLNGの冷熱を有効に利用することは考えられているけれども、低温利用のプロセスにはそれぞれ適切な温度範囲があり、この温度範囲外の冷熱は有効に利用することができない。LNGの冷熱は、LNG生産基地で電力エネルギを用いて生成したものであり、LNGの気化の際に冷熱を有効に利用することができないと、冷却に要したエネルギが無駄になってしまう。また、冷熱の有効利用がなされないと、周囲の環境から熱源を得なければならなくなる。
【0007】
本発明の目的は、LNGの有する冷熱を有効に利用し、環境対策と省エネルギとを実現することができるLNG冷熱利用システムを提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、低温のLNGを気化させて、常温の天然ガスを得る際に、LNGの有する冷熱を利用するシステムであって、
LNGの低温から常温までの温度範囲を、複数の温度区間に区分し、各温度区間の冷熱を利用し、それぞれ異なる低温利用プロセスを実行する該複数の低温利用設備と、
該複数の低温利用設備に、温度区間の低い順にLNGまたはLNGが気化した天然ガスを流す管路とを含むことを特徴とするLNG冷熱利用システムである。
【0009】
本発明に従えば、約−160℃の低温のLNGを気化させて常温の天然ガスを得る際に、LNGの低温から常温までの温度範囲を複数の温度区間に区分する。各温度区間は、異なる低温利用プロセスを実行する低温利用設備でそれぞれ利用する。複数の低温利用設備には、温度区間の低い順にLNGまたはLNGが気化した天然ガスを流す管路を含むので、LNGの有する冷熱を、複数の温度区間に分けて、複数段階で利用することができる。個々の低温利用プロセスで利用する冷熱の温度範囲外では、他の低温利用プロセスで冷熱を利用することができるので、LNGの有する冷熱を有効に利用し、周囲の環境を熱源とする必要性を減少させ、環境対策と省エネルギとを図ることができる。
【0010】
また本発明で、前記複数の低温利用設備は、冷熱の蓄積と蓄積されている冷熱の放出とが可能な蓄冷装置をそれぞれ備えることを特徴とする。
【0011】
本発明に従えば、複数の低温利用設備は、冷熱の蓄積と蓄積されている冷熱の放出とが可能な蓄冷装置をそれぞれ備えるので、LNGの需要の変動や他の低温利用設備の稼働状態の変動などを蓄冷装置で吸収し、円滑に冷熱の利用を図ることができる。
【0012】
また本発明で、前記複数の低温利用設備には、−160℃〜−60℃程度の低温域で、炭化水素を分離するガス分離設備を含むことを特徴とする。
【0013】
本発明に従えば、約−160℃のLNGが有する冷熱のうち、−160℃〜−60℃程度の温度領域で、冷熱を炭化水素を分離するために有効に利用することができる。
【0014】
また本発明で、前記複数の低温利用設備には、−60℃〜−20℃程度の液化炭酸を製造する液化炭酸設備を含むことを特徴とする。
【0015】
本発明に従えば、約−160℃のLNGが有する冷熱のうち、−60℃〜−20℃程度の温度領域で、冷熱を液化炭酸を製造し、さらにはドライアイスなどの製造にも有効に利用することができる。
【0016】
また本発明で、前記複数の低温利用設備には、ブタンを−20℃〜0℃程度に冷却して、液化ブタンを製造するブタン冷却設備を含むことを特徴とする。
【0017】
本発明に従えば、約−160℃のLNGが有する冷熱のうち、−20℃〜−0℃程度の温度領域で、冷熱をブタンを液化して、需要の増大時に備えて貯蔵しておくために、有効に利用することができる。
【0018】
また本発明で、前記複数の低温利用設備には、ガスタービンの吸気を0℃〜20℃程度に冷却する吸気冷却設備を含むことを特徴とする。
【0019】
本発明に従えば、約−160℃のLNGが有する冷熱のうち、0℃〜20℃程度の常温以下の温度領域で、冷熱をガスタービンの吸気を冷却するために利用して、ガスタービンの運転効率を向上させえるために、有効に利用することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の実施の一形態であるLNG冷熱利用システム1の概略的な構成を示す。LNG冷熱利用システム1は、−160℃の低温のLNGを気化させて、常温の天然ガスを得る際に、LNGの有する冷熱を利用するシステムであって、LNGの低温から常温までの温度範囲を、複数の温度区間に区分し、各温度区間の冷熱を利用し、それぞれ異なる低温利用プロセスを実行する複数の低温利用設備として、液炭設備2、ブタン冷却設備3および吸気冷却設備4を含む。液炭設備2、ブタン冷却設備3および吸気冷却設備4には、熱交換器5,6,7をそれぞれ含み、管路10によって順次連結し、液炭設備2にはLNGを供給し、吸気冷却設備4からは、常温の天然ガス(NG)を取り出す。複数の低温利用設備には、温度区間の低い方から高い方に、順次、すなわちカスケードにLNGまたはLNGが気化した天然ガスを流す管路10を含むので、LNGの有する冷熱を、複数の温度区間に分けて、複数段階で利用することができる。個々の低温利用プロセスで利用する冷熱の温度範囲外では、他の低温利用プロセスで冷熱を利用することができるので、LNGの有する冷熱を有効に利用し、周囲の環境を熱源とする必要性を減少させ、環境対策と省エネルギとを図ることができる。
【0021】
液炭設備2、ブタン冷却設備3および吸気冷却設備4には、冷熱の蓄積と蓄積されている冷熱の放出とが可能な蓄冷装置11,12,13をそれぞれ備える。蓄冷装置11,12,13をそれぞれ備えるので、LNGの需要の変動や他の低温利用設備の稼働状態の変動などを蓄冷装置11,12,13で吸収し、円滑に冷熱の利用を図ることができる。
【0022】
図2は、図1に示す蓄冷装置11,12,13を用いて、LNG使用量の変動や冷熱負荷の変動を平準化する考え方を示す。蓄冷装置11,12,13には、蓄冷剤15が含まれ、図2(a)に示すように、LNG使用量が変動するときには、LNG使用量が多いときに蓄冷剤15に冷熱を蓄積し、LNG使用量が少ないときに蓄冷剤15に蓄積している冷熱を放熱する。図2(b)に示すように、冷熱負荷量が少ないときに蓄冷剤15に冷熱を蓄積し、冷熱負荷量が多くなると蓄冷剤15に蓄積されている冷熱を放熱する。蓄冷装置11,12,13を用いることによって、LNGの需要変動等で低温利用設備での冷熱負荷量を上回って余剰になる冷熱も、蓄積しておいて有効に利用することができる。
【0023】
図3は、(a)で従来のLNG利用形態を示し、(b)で本実施形態でのLNG冷熱利用を示す。(a)で示す従来のLNG利用では、たとえば液化炭酸製造にLNGの冷熱を使用するとしても、−60℃以下の温度領域しか利用することができない。(b)に示す本実施形態では、−160℃〜−60℃の温度領域は液炭設備2で従来と同様に利用するとしても、さらに−60℃〜−20℃の温度領域をブタン冷却設備3で利用し、−20℃〜10℃の温度領域を吸気冷却設備4で利用することができる。
【0024】
図4は、(a)で液炭設備2、ブタン冷却設備3および吸気冷却設備4をそれぞれ完全に独立させて、並列に稼働させる場合の構成を簡略化して示し、(b)で本実施形態でカスケードシステムを構成している場合を示す。液化炭酸、液化ブタンおよび吸気冷却量が同一となるある条件で、(a)のような並列の構成では、たとえば11t/hのLNG量が必要であるのに対し、(b)のカスケードシステムでは8t/hのLNG量ですむことが計算上求められている。すなわち、カスケードシステムを採用することによって、3t/hのLNG量削減に対応する冷熱の有効利用が可能になることが判る。
【0025】
図5は、本発明の実施の他の形態であるLNG冷熱利用システム61の概略的な構成を示す。本実施形態で、図1の実施形態に対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明を省略する。本実施形態では、LNGタンク62からのLNGを、ー160℃〜−150℃の温度域を利用するガス分離設備63で利用したあと、さらに液炭設備2以下でカスケード利用する。ガス分離設備63は、石油精製工場53で副生するエチレンやプロピレンなどの軽質炭化水素を低温で分離し、ガス中のオレフィンを分離し、石油化学工場52でのポリマ製品の原料に利用し、残りのガスは燃料として活用する。なお、本実施形態でも、蓄冷を行うことができるのはもちろんである。
【0026】
なお、圧力を高めれば、ガス分離設備63では−160℃〜−60℃程度の低温域を利用することができ、液炭設備2では−60℃〜−20℃程度の低温域を利用することができ、ブタン冷却設備3では−20℃〜−0℃程度の低温域を利用することができ、吸気冷却設備4では0℃〜−20℃程度の低温域を利用することができる。
【0027】
以上で説明しているように、本発明は、石油化学コンビナートに導入すれば、コンビナート全体としての競争力向上を図ることができる。ただし、プロセスの組合せは石油化学や石油精製に限られるものではなく、冷蔵や空調など、他の冷熱利用と組み合わせることもできる。
【0028】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、約−160℃の低温のLNGを気化させて常温の天然ガスを得る際に、複数の温度区間に分けて、複数段階で冷熱を利用することができる。個々の低温利用プロセスで利用する冷熱の温度範囲外では、他の低温利用プロセスで冷熱を利用することができるので、LNGの有する冷熱を有効に利用し、環境対策と省エネルギとを図ることができる。
【0029】
また本発明によれば、冷熱の蓄積と蓄積されている冷熱の放出とが可能な蓄冷装置で、LNGの需要の変動や他の低温利用設備の稼働状態の変動などを吸収し、冷熱の利用を円滑に図ることができる。
【0030】
また本発明よれば、LNGの冷熱を、−160℃〜−60℃程度の温度領域で、炭化水素を分離するために、有効に利用することができる。
【0031】
また本発明によれば、LNGの冷熱を、−60℃〜−20℃程度の温度領域で、液化炭酸を製造するために、有効に利用することができる。
【0032】
また本発明によれば、LNGの冷熱を、−20℃〜0℃程度の温度領域で、ブタンを液化するために、有効に利用することができる。
【0033】
また本発明によれば、LNGの冷熱を、0℃〜−20℃程度の温度領域で、ガスタービンの吸気を冷却するために、有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態であるLNG冷熱利用システム1の概略的な構成を示すブロック図である。
【図2】図1の実施形態で、蓄冷装置11,12,13を用いて平準化を行う考え方を示す図である。
【図3】図1の実施形態のカスケードシステムを従来のLNG冷熱利用法と比較して示す図である。
【図4】図1の実施形態でカスケードシステムを構成する効果を、並列のシステムと比較して示す図である。
【図5】本発明の実施の他の形態であLNG冷熱利用システム61の概略的な構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1,61 LNG冷熱利用システム
2 液炭設備
3 ブタン冷却設備
4 吸気冷却設備
5,6,7 熱交換器
10 管路
11,12,13 蓄冷装置
15 蓄冷剤
52 石油化学工場
53 石油精製工場
55 ガスタービン
63 ガス分離設備
Claims (6)
- 低温のLNGを気化させて、常温の天然ガスを得る際に、LNGの有する冷熱を利用するシステムであって、
LNGの低温から常温までの温度範囲を、複数の温度区間に区分し、各温度区間の冷熱を利用し、それぞれ異なる低温利用プロセスを実行する該複数の低温利用設備と、
該複数の低温利用設備に、温度区間の低い順にLNGまたはLNGが気化した天然ガスを流す管路とを含むことを特徴とするLNG冷熱利用システム。 - 前記複数の低温利用設備は、冷熱の蓄積と蓄積されている冷熱の放出とが可能な蓄冷装置をそれぞれ備えることを特徴とする請求項1記載のLNG冷熱利用システム。
- 前記複数の低温利用設備には、−160℃〜−60℃程度の低温域で、炭化水素を分離するガス分離設備を含むことを特徴とする請求項1または2記載のLNG冷熱利用システム。
- 前記複数の低温利用設備には、−60℃〜−20℃程度の液化炭酸を製造する液化炭酸設備を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のLNG冷熱利用システム。
- 前記複数の低温利用設備には、ブタンを−20℃〜0℃程度に冷却して、液化ブタンを製造するブタン冷却設備を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のLNG冷熱利用システム。
- 前記複数の低温利用設備には、ガスタービンの吸気を0℃〜20℃程度に冷却する吸気冷却設備を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のLNG冷熱利用システム。
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JP2002382437A JP2004211969A (ja) | 2002-12-27 | 2002-12-27 | Lng冷熱利用システム |
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-
2002
- 2002-12-27 JP JP2002382437A patent/JP2004211969A/ja active Pending
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