JP2005314446A - ガス液化装置とガス液化方法 - Google Patents

ガス液化装置とガス液化方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2005314446A
JP2005314446A JP2004130569A JP2004130569A JP2005314446A JP 2005314446 A JP2005314446 A JP 2005314446A JP 2004130569 A JP2004130569 A JP 2004130569A JP 2004130569 A JP2004130569 A JP 2004130569A JP 2005314446 A JP2005314446 A JP 2005314446A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
refrigerant
flow rate
thermal energy
liquefied gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004130569A
Other languages
English (en)
Inventor
Osamu Uchigawa
修 内河
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
Priority to JP2004130569A priority Critical patent/JP2005314446A/ja
Publication of JP2005314446A publication Critical patent/JP2005314446A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

【課題】 ガスまたは冷媒の量の急な変化に対応できるガス液化装置およびガス液化方法を提供しようとする。
【解決手段】
従来のガスを冷媒で冷却して液化ガスにするガス液化装置にかわって、ガスと冷媒との熱交換を行う熱交換機器と、ガスの流量を調整するガス流量調整弁または液化ガスの流量を調整する液化ガス流量調整弁の少なくとも一方と、を備え、前記熱交換機器を通過するガスと液化ガスとの前後の状態に基づいてガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定し、前記熱交換機器を通過する冷媒の前後の状態に基づいて冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定し、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じて前記ガス流量調整弁または前記液化ガス流量調整弁の少なくとも一方の開度を調整するものとした。
【選択図】 図1

Description

本発明は、ガスを冷媒で冷却して液化ガスにするガス液化装置とガス液化方法に係る。特に天然ガスやプロパンガス等のガスを熱交換により冷却して液化ガスを製造するのに好適なガス液化装置とガス液化方法に関する。
液化天然ガス(LNG)は、天然ガスを液化したものであり、クリーンエネルギーとして近年広く使用されている。天然ガスは、産地で液化され、液化ガスの状態で運搬され、天然ガスの消費地の近くでいったん貯蔵される。
液化天然ガスは、液化天然ガスの貯蔵基地の低温貯蔵タンクに貯蔵され、天然ガスを消費する発電所等(以下、消費側という。)の需要にしたがって、気化され、ガス状態で消費側へ送られる。貯蔵基地では、貯蔵された液化天然ガスの一部が低温貯蔵タンクの外部からの入熱により常時気化し、ボイルオフガス(BОGと呼ぶ。)として低温貯蔵タンクから出る。
従来の貯蔵基地では、BОGはガス状態のまま消費側へ送る場合と、BОGを再度液化して昇圧した後で高圧のガスにして消費側へ送る場合とがある。
後者の場合、BОGは、BОG圧縮ポンプで圧縮し昇圧した後、低温貯蔵タンクから払い出されたLNGとガス液化装置の熱交換器で熱交換をして凝縮し液化されて液化BОGになる。液化BОGは、その後昇圧ポンプで昇圧されて、ガス液化装置を出たLNGに合流され、気化され、消費側に送気される。
BОGの量は、低温貯蔵タンクの周囲温度や運転条件により逐次変化している、かかる条件下で、LNGを冷媒とした熱交換器にBОGを流す構造のガス液化装置では、BОG液化圧力が変動し、プロセスの運転が安定しない恐れがある。例えば、BОG液化圧力が低下すると、その液化BОGを昇圧する昇圧ポンプがキャビテーションを起こしてトリップしてしまう不具合が生ずる。またBОG液化圧力が上昇すると、熱交換器の入口のBОG圧力とBОG液化圧力に圧力差が無くなるので、熱交換器にBОGが流れなくなるという不具合が生ずる。
尚、かかる条件においてBОG液化圧力を一定にするための案が種々提案されている。
しかし、いずれの案も、LNG量やBОG量が急に変動する場合にBОG液化圧力が変動してしまう恐れがあった。
特開平5−118497号公報 特開平11−325714号公報
上述のようにLNG貯槽基地等においてBОG等のガス液化装置およびガス液化方法において、ガスまたは冷媒の量の急な変化に対応できるガス液化装置およびガス液化方法を提供したいという要請があった。
本発明は以上に述べた問題点に鑑み案出されたもので、ガスまたは冷媒の量の急な変化に対応できるガス液化装置およびガス液化方法を提供しようとする。
上記目的を達成するため、本発明に係るガスを冷媒で冷却して液化ガスにするガス液化装置を、ガスと冷媒との熱交換を行う熱交換機器と、ガスの流量を調整するガス流量調整弁または液化ガスの流量を調整する液化ガス流量調整弁の少なくとも一方と、を備え、前記熱交換機器を通過するガスと液化ガスとの前後の状態に基づいてガスと液化ガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定し、前記熱交換機器を通過する冷媒の前後の状態に基づいて冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定し、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じて前記ガス流量調整弁または前記液化ガス流量調整弁の少なくとも一方の開度を調整するものとした。
上記本発明の構成により、熱交換機器がガスと冷媒との熱交換を行い、ガス流量調整弁がガスの流量を調整し、または液化ガス流量調整弁が液化ガスの流量を調整し、前記熱交換機器を通過するガスと液化ガスとの前後の状態に基づいてガスと液化ガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定し、前記熱交換機器を通過する冷媒の前後の状態に基づいて冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定し、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じて前記ガス流量調整弁または前記液化ガス流量調整弁の少なくとも一方の開度を調整するので、前記ガス流量調整弁または前記液化ガス流量調整弁の少なくとも一方の開度を調整してガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を調整できる。
さらに、本発明の実施形態に係るガス液化装置は、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに前記ガス流量調整弁または前記液化ガス流量調整弁の少なくとも一方の開度を小さくし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに前記ガス流量調整弁または前記液化ガス流量調整弁の少なくとも一方の開度を大きくする。
上記本発明の構成により、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに前記ガス流量調整弁または前記液化ガス流量調整弁の少なくとも一方の開度を小さくして前記ガス熱エネルギー減少量を減らし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに前記ガス流量調整弁または前記液化ガス流量調整弁の少なくとも一方の開度を大きくして前記ガス熱エネルギー減少量を増やし、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量との差を小さくしてガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を安定させることができる。
さらに、本発明の実施形態に係るガス液化装置は、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに前記ガス流量調整弁または前記液化ガス流量調整弁の少なくとも一方の開度を時間の経過とともに徐々に小さくし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに前記ガス流量調整弁または前記液化ガス流量調整弁の少なくとも一方の開度を時間の経過とともに徐々に大きくする。
上記本発明の構成により、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに前記ガス流量調整弁または前記液化ガス流量調整弁の少なくとも一方の開度を時間の経過とともに徐々に小さくして前記ガス熱エネルギー減少量を徐々に減らし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに前記ガス流量調整弁または前記液化ガス流量調整弁の少なくとも一方の開度を時間の経過とともに徐々に大きくして前記ガス熱エネルギー減少量を徐々に増やし、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量との差を徐々に小さくしてガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を安定させることができる。
さらに、本発明の実施形態に係るガス液化装置は、前記熱交換器の熱交換面での液化ガスの液面を検出する液面検出装置と、を備え、前記液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに前記液化ガス流量弁の開度を時間の経過に従って徐々に大きくし、前記液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに前記液化ガス流量弁の開度を時間の経過に従って徐々に小さくする。
上記本発明の構成により、液面検出装置が前記熱交換器の熱交換面での液化ガスの液面を検出し、前記液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに前記液化ガス流量弁の開度を時間の経過に従って徐々に大きくし、前記液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに前記液化ガス流量弁の開度を時間の経過に従って徐々に小さくするので、前記液面を所定の高さ方向の幅に納めることができる。
また、上記目的を達成するため、本発明に係る熱交換機器を用いてガスを冷媒で冷却して液化ガスにするガス液化方法を、熱交換機器を通過するガスと液化ガスの前後の状態に基づいてガスと液化ガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定するガス熱エネルギー減少量推定工程と、熱交換機器を通過する冷媒の前後の状態に基づいて冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定する冷媒熱エネルギー増加量推定工程と、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じてガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を調整するガス流量調整工程と、を備えるものとした。
上記本発明の構成により、ガス熱エネルギー減少量推定工程で、熱交換機器を通過するガスと液化ガスの前後の状態に基づいてガスと液化ガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定し、冷媒熱エネルギー増加量推定工程で、熱交換機器を通過する冷媒の前後の状態に基づいて冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定し、
ガス流量調整工程で、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じてガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を調整するので、ガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を調整してガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を調整できる。
さらに、本発明の実施形態に係るガス液化方法は、前記ガス流量調整工程で、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときにガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を少なくし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときにガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を多くする。
上記本発明の構成により、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときにガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を小さくして前記ガス熱エネルギー減少量を減らし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときにガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を大きくして前記ガス熱エネルギー減少量を増やし、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量との差を小さくしてガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を安定させることができる。
さらに、本発明の実施形態に係るガス液化方法は、前記ガス流量調整工程が、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときにガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を時間の経過とともに徐々に少なくし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときにガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を時間の経過とともに徐々に多くする。
上記本発明の構成により、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときにガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を時間の経過とともに徐々に小さくして前記ガス熱エネルギー減少量を徐々に減らし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときにガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を時間の経過とともに徐々に大きくして前記ガス熱エネルギー減少量を徐々に増やし、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量との差を徐々に小さくしてガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を安定させることができる。
さらに、本発明の実施形態に係るガス液化方法は、前記熱交換器の熱交換面での液化ガスの液面を検出し、前記液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに前記液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に増やし、前記液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに前記液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に減らす液化ガス液面調整工程を、備える。
上記本発明の構成により、前記液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに前記液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に多くし、前記液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに前記液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に少なくするので、前記液面を所定の高さ方向の幅に納めることができる。
また、上記目的を達成するため、本発明に係るガスを冷媒で冷却して液化ガスにするためのガス液化装置を、ガスと冷媒との熱交換を行う熱交換機器と、冷媒の流量を調整する冷媒流量調整弁と、を備え、前記熱交換機器を通過するガスと液化ガスの前後の状態に基づいてガスと液化ガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定し、前記熱交換機器を通過する冷媒の前後の状態に基づいて冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定し、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じて前記冷媒流量調整弁の開度を調整する、ものとした。
上記本発明の構成により、熱交換機器がガスと冷媒との熱交換を行い、冷媒流量調整弁が冷媒の流量を調整し、前記熱交換機器を通過するガスと液化ガスの前後の状態に基づいてガスと液化ガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定し、前記熱交換機器を通過する冷媒の前後の状態に基づいて冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定し、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じて前記冷媒流量調整弁の開度を調整するので、前記ガス流量調整弁の開度を調整してガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を調整できる。
さらに、本発明の実施形態に係るガス液化装置は、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに前記冷媒流量調整弁の開度を大きくし、
前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに前記冷媒流量調整弁の開度を小さくする。
上記本発明の構成により、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに前記冷媒流量調整弁の開度を大きくして前記冷媒熱エネルギー増加量を増やし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに前記冷媒流量調整弁の開度を小さくして前記冷媒熱エネルギー増加量を減らし、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量との差を小さくしてガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を安定させることができる。
さらに、本発明の実施形態に係るガス液化装置は、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに前記冷媒流量調整弁の開度を時間の経過とともに徐々に大きくし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに前記冷媒流量調整弁の開度を時間の経過とともに徐々に小さくする。
上記本発明の構成により、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに前記冷媒流量調整弁の開度を時間の経過とともに徐々に大きくして前記冷媒熱エネルギー増加量を徐々に増やし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに前記冷媒流量調整弁の開度を時間の経過とともに徐々に小さくして前記冷媒熱エネルギー増加量を徐々に減らし、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量との差を小さくしてガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を徐々に安定させることができる。
さらに、本発明の実施形態に係るガス液化装置は、液化ガスの流量を調整する液化ガス流量調整弁と、前記熱交換器の熱交換面での液化ガスの液面を検出する液面検出装置と、を備え、前記液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに前記液化ガス流量弁の開度を時間の経過に従って徐々に大きくし、前記液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに前記液化ガス流量弁の開度を時間の経過に従って徐々に小さくする。
上記本発明の構成により、液化ガス流量調整弁が液化ガスの流量を調整し、液面検出装置が前記熱交換器の熱交換面での液化ガスの液面を検出し、前記液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに前記液化ガス流量弁の開度を時間の経過に従って徐々に大きくし、前記液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに前記液化ガス流量弁の開度を時間の経過に従って徐々に小さくするので、前記液面を所定の高さ方向の幅に納めることができる。
また、上記目的を達成するため、本発明に係るガスを冷媒で冷却して液化ガスにするためのガス液化方法を、熱交換機器を通過するガスと液化ガスとの前後の状態に基づいてガスと液化ガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定するガス熱エネルギー減少量推定工程と、熱交換機器を通過する冷媒の前後の状態に基づいて冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定する冷媒熱エネルギー増加量推定工程と、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じて冷媒の流量を調整する冷媒流量調整工程と、
を備えるものとした。
上記本発明の構成により、ガス熱エネルギー減少量推定工程で、熱交換機器を通過するガスと液化ガスとの前後の状態に基づいてガスと液化ガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定し、冷媒熱エネルギー増加量推定工程で、熱交換機器を通過する冷媒の前後の状態に基づいて冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定し、冷媒流量調整工程で、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じて冷媒の流量を調整するので、冷媒の流量を調整してガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を調整できる。
さらに、本発明の実施形態に係るガス液化方法は、前記冷媒流量調整工程が、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに前記冷媒の流量を多くし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに前記冷媒の流量を少なくする。
上記本発明の構成により、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに冷媒の流量を多くして前記冷媒熱エネルギー増加量を増やし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに冷媒の流量を少なくして前記冷媒熱エネルギー増加量を減らすので、冷媒の流量を調整してガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を安定させることができる。
さらに、本発明の実施形態に係るガス液化方法は、前記冷媒流量調整工程が、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに前記冷媒の流量を時間の経過とともに徐々に多くし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに前記冷媒の流量を時間の経過とともに徐々に少なくする。
上記本発明の構成により、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに前記冷媒の流量を時間の経過とともに徐々に多くして前記冷媒熱エネルギー増加量を徐々に増やし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに前記冷媒の流量を時間の経過とともに徐々に少なくして前記冷媒熱エネルギー増加量を減らすので、冷媒の流量を調整してガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を徐々に安定させることができる。
さらに、本発明の実施形態に係るガス液化方法は、前記熱交換器の熱交換面での液化ガスの液面を検出し、前記液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに前記液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に多くし、前記液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに前記液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に少なくする、液面調整工程と、を備える。
上記本発明の構成により、前記熱交換器の熱交換面での液化ガスの液面を検出し、前記液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに前記液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に多くし、前記液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに前記液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に少なくするので、前記液面を所定の高さ方向の幅に納めることができる。
以上説明したように本発明のガスを冷媒で冷却して液化ガスにするガス液化装置は、その構成により、以下の効果を有する。
熱交換機器によりガスと冷媒の熱交換をおこない、熱交換機器のガスと液化ガスと冷媒の前後の状態からガス熱エネルギー減少量と冷媒熱エネルギー増加量を推定し、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じて前記ガスまたは液化ガスの流量を調整してガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を調整できる。
また、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量との差を小さくする様にガスまたは液化ガスの流量を増減してガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を安定させることができる。
また、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量との差を小さくする様にガスまたは液化ガスの流量を時間の経過とともに徐々に増減してガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を徐々に安定させることができる。
また、前記熱交換器の熱交換面での液化ガスの液面を検出し、前記液面が所定の高さ方向の幅から上または下にはみ出たときに液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に大きくまたは小さくするので、前記液面を所定の高さ方向の幅に納めることができる。
熱交換機器によりガスと冷媒の熱交換をおこない、熱交換機器のガスと液化ガスと冷媒の前後の状態からガス熱エネルギー減少量と冷媒熱エネルギー増加量を推定し、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じて冷媒の流量を調整してガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を調整できる。
また、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量との差を小さくする様に冷媒の流量を増減してガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を安定させることができる。
また、前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量との差を小さくする様に冷媒の流量を時間の経過とともに徐々に増減してガスと液化ガスと冷媒の前後の状態を徐々に安定させることができる。
また、前記熱交換器の熱交換面での液化ガスの液面を検出し、前記液面が所定の高さ方向の幅から上または下にはみ出たときに液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に大きくまたは小さくするので、前記液面を所定の高さ方向の幅に納めることができる。
従って、ガスまたは冷媒の量の急な変化に対応できるガス液化装置およびガス液化方法を提供できる。
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
本発明の実施形態に係るガスを冷媒で冷却して液化ガスにするガス液化装置とガス液化方法とを説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るガス液化装置の系統図である。図2は、本発明の実施形態に係るガス液化方法の作業フロー図その1である。図3は、本発明の実施形態に係るガス液化方法の作動説明図その1である。図4は、本発明の実施形態に係るガス液化方法の作業フロー図その2である。図5は、本発明の実施形態に係るガス液化方法の作動説明図その2である。
例えば、液化ガスが液化ガスタンク10から取出されるボイルオフガスであり、冷媒が液化ガスタンク10から払い出される液化ガスである場合を例に、説明する。
液化ガスタンクから取りだされた液化ガス13は、冷媒供給管51に導かれて冷媒として、ガス液化装置に供給される。
ガス液化装置の内部で熱交換をして熱エネルギーの増加した冷媒14は、ガス液化装置から冷媒排出管52に導かれて排出され、消費側へ送られる。
BОG11は、液化ガスタンク10から取り出され、圧縮機30で圧縮され、ガス取出管20に導かれてガス液化装置に供給される。
ガス液化装置で液化された液化ガス12は、液化ガス取出管60に導かれて取りだされ、昇圧ポンプ70で昇圧されて、気化器により気化した後で消費側へ送られる。
ガス液化装置は、ガスを冷媒で冷却して液化ガスにする装置であって、熱交換機器40とガス状態センサ81と液化ガス状態センサ82と冷媒供給側状態センサ83と冷媒排出側状態センサ84とガス流量調整弁91と液化ガス流量調整弁92と冷媒供給側流量調整弁93と冷媒排出側流量調整弁94と液面検出装置(図示せず)とで構成される。
冷媒供給側流量調整弁93と冷媒排出側流量調整弁94とは、各々の冷媒流量調整弁に相当する。
熱交換機器40は、ガス11と冷媒13との熱交換を行う機器であり、熱交換機器本体41と熱交換チューブ42とで構成される。
ガスを貯留する部屋であるガス貯留室43が、熱交換機器本体41の上部に設けられる。
液化ガスを貯留する部屋である液化ガス貯留室44が、熱交換機器本体41の下部に設けられる。
複数の熱交換チューブ42が、熱交換機器本体41の中に縦向きに設けられ、ガス貯留室43と液化ガス貯留室44とを繋ぐ。
冷媒が熱交換機器本体41の中の熱交換チューブ42の回りを流れる。
ガスが、熱交換機器本体41の上部からガス貯留室43へ入り、熱交換チューブ42の中を通り、熱エネルギーを奪われて液化ガスになり、液化ガス貯留室44に溜まる。液化ガスの液面が、熱交換チューブ42の伝熱面の途中に維持される。
ガス状態センサ81は、ガス液化装置へ入るガス11の物理量を計測するセンサである。
ガス状態センサ81が計測する物理量は以下の通りである。
ガス流量は、ガス液化装置へ入るガス11の流量であり、例えば、単位時間当たりの単位重量で表される単位をもつFtで表される。
ガス入口温度は、ガスのガス液化装置の入口での温度であり、例えば、℃の単位を持つT1で表される。
液化ガス状態センサ82は、ガス液化装置からでる液化ガス12の物理量を計測するセンサである。
液化ガス状態センサ82が計測する液化ガス12の物理量は以下の通りである。
液化ガス出口温度は、ガス液化装置の出口での液化ガス12の温度であり、例えば、℃の単位を持つT2で表される。
冷媒供給側状態センサ83は、ガス液化装置へ入る冷媒13の物理量を計測するセンサである。
冷媒供給側状態センサ83が計測する冷媒13の物理量は以下の通りである。
冷媒入口温度は、冷媒13のガス液化装置の入口での温度であり、例えば、℃の単位を持つT3で表される。
冷媒流量は、冷媒13のガス液化装置の入口での流量であり、例えば、単位時間当たりの単位重量であらわされる単位を持つFsで表される。
冷媒排出側状態センサ84は、ガス液化装置から出る冷媒14の物理量を計測するセンサである。
冷媒排出側状態センサ84が計測する冷媒14の物理量は以下の通りである。
冷媒出口温度は、冷媒14のガス液化装置の出口での温度であり、例えば、℃の単位を持つT4で表される。
冷媒流量は、冷媒14のガス液化装置の入口での流量であり、例えば、単位時間当たりの単位重量であらわされる単位を持つFsで表される。
一般的には、冷媒が非圧縮性であるので、冷媒供給側状態センサ83の計測する冷媒流量と冷媒排出側状態センサ84の計測する冷媒流量は等しい。誤差を減らすために両社の計測した値の平均を冷媒流量としてもよい。
ガス流量調整弁91は、熱交換機器40へ入るガス11の流量を調整する流量調整弁である。ガス流量調整弁91の入口が、ガス取出管20を介して圧縮機30に連通する。ガス流量調整弁91の出口がガス貯留室43に連通する。
ガス流量調整弁91の開度を大きくすると、ガス液化装置へ流れるガス11の流量が多くなる。
ガス流量調整弁91の開度を小さくすると、ガス液化装置へ流れるガス11の流量が少なくなる。
液化ガス流量調整弁92は、熱交換機器から出る液化ガス12の流量を調整する流量調整弁である。液化ガス流量調整弁92の入口が、液化ガス貯留室44に連通する。液化ガス流量調整弁92の出口が、液化ガス取出管60を介して昇圧ポンプ70に連通する。
液化ガス流量調整弁92の開度を大きくすると、ガス液化装置から流れる液化ガス12の流量が多くなる。
液化ガス流量調整弁92の開度を小さくすると、ガス液化装置から流れる液化ガス12の流量が少なくなる。
冷媒供給側流量調整弁93は、熱交換機器40に入る冷媒13の流量を調整する流量調整弁である。冷媒供給側流量調整弁93の入口が、冷媒供給管51を介して液化ガスタンクに連通する。冷媒供給側流量調整弁93の出口が、ガス液化装置本体41に連通する。
冷媒供給側流量調整弁93の開度を大きくすると、ガス液化装置へ流れる冷媒13の流量が多くなる。
冷媒供給側流量調整弁93の開度を小さくすると、ガス液化装置へ流れる冷媒13の流量が少なくなる。
冷媒排出側流量調整弁94は、熱交換機器から出る冷媒14の流量を調整する流量調整弁である。冷媒排出側流量調整弁94の入口が、ガス液化装置に連通する。冷媒排出側流量調整弁94の出口が、冷媒排出管52を介して消費側へ連通する。
冷媒排出側流量調整弁94の開度を大きくすると、ガス液化装置から流れる冷媒14の流量が多くなる。
冷媒排出側流量調整弁94の開度を小さくすると、ガス液化装置から流れる冷媒14の流量が少なくなる。
液面検出装置(図示せず)は、前記熱交換器の熱交換面での液化ガスの液面を検出する装置である。
以下に、本発明の実施形態に係るガス液化装置の2つの形式の操作手順を説明する。
第一の形式の操作手順は、冷媒の流量を消費側の要求に応じて適時変化させることを優先させる場合に採用される手順である。
熱交換機器を通過するガス11と液化ガス12との前後の状態に基づいてガスと液化ガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定し、熱交換機器を通過する冷媒13、14の前後の状態に基づいて冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定し、ガス熱エネルギー減少量と冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じてガス流量調整弁91または液化ガス流量調整弁92の少なくとも一方の開度を調整する。
特に、ガス熱エネルギー減少量が冷媒熱エネルギー増加量より大きいときにガス流量調整弁91または液化ガス流量調整弁92の少なくとも一方の開度を小さくし、ガス熱エネルギー減少量が冷媒熱エネルギー増加量より小さいときにガス流量調整弁91または液化ガス流量調整弁92の少なくとも一方の開度を大きくする。
また特に、ガス熱エネルギー減少量が冷媒熱エネルギー増加量より大きいときにガス流量調整弁91または液化ガス流量調整弁92の少なくとも一方の開度を時間の経過とともに徐々に小さくし、ガス熱エネルギー減少量が冷媒熱エネルギー増加量より小さいときにガス流量調整弁91または液化ガス流量調整弁92の少なくとも一方の開度を時間の経過とともに徐々に大きくする。
さらに、液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに液化ガス流量弁92の開度を時間の経過に従って徐々に大きくし、液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに液化ガス流量弁92の開度を時間の経過に従って徐々に小さくする。
第二の形式の操作手順は、ボイルオフガスの処理を優先させる場合に採用される手順である。
熱交換機器を通過するガス11と液化ガス12の前後の状態に基づいてガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定し、熱交換機器を通過する冷媒13、14の前後の状態に基づいて冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定し、ガス熱エネルギー減少量と冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じて冷媒供給側流量調整弁93または冷媒排出側流量調整弁94のすくなくとも一方の開度を調整する。
特に、ガス熱エネルギー減少量が冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに冷媒供給側流量調整弁93または冷媒排出側流量調整弁94のすくなくとも一方の開度を大きくし、
前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに冷媒供給側流量調整弁93または冷媒排出側流量調整弁94のすくなくとも一方の開度を小さくする。
また特に、ガス熱エネルギー減少量が冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに冷媒供給側流量調整弁93または冷媒排出側流量調整弁94のすくなくとも一方の開度を時間の経過とともに徐々に大きくし、ガス熱エネルギー減少量が冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに冷媒供給側流量調整弁93または冷媒排出側流量調整弁94のすくなくとも一方の開度を時間の経過とともに徐々に小さくする。
さらに、液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに液化ガス流量弁92の開度を時間の経過に従って徐々に大きくし、液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに液化ガス流量弁92の開度を時間の経過に従って徐々に小さくする、
ここで、ガス熱エネルギー減少量と冷媒熱エネルギー増加量とを推定する具体的方法は、後述するガス液化方法の説明において詳述する。
次に、本発明の第一の実施形態に係るガス液化方法を説明する。
ガス液化方法は、熱交換機器を用いてガス11を冷媒13、14で冷却して液化ガス12にする方法であって、ガス熱エネルギー減少量推定工程S10と冷媒熱エネルギー増加量推定工程S20とガス流量調整工程S30と液化ガス液面調整工程S40とで構成される。
ガス熱エネルギー減少量推定工程S10は、熱交換機器を通過するガス11と液化ガス12の前後の状態に基づきガスと液化ガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定する工程であり、例えば、ガス・液化ガス状態計測工程S11とガス熱エネルギー減少量計算工程S12とを有する。
ガス・液化ガス状態計測工程S11は、熱交換機器を通過するガス11と液化ガス12の前後の状態を計測する工程である。
ガス状態センサ81が、熱交換機器を通過するガスの前の状態を計測する。例えば、ガス状態センサ81が、ガス流量Ftとガス入口温度T1とを計測する。
液化ガス状態センサ82が、熱交換機器を通過するガスの後の状態を計測する。例えば、液化ガス状態センサ82が、液化ガス出口温度T2を計測する。
ガス熱エネルギー減少量計算工程S12は、ガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を計算する工程である。
例えば、以下の計算式を用いてガス熱エネルギー減少量を算出する。
Qt = { Ctv × (T1 - TDP) + Ct1 × (TDP - T2) + L} × Ft
ここで、
Qtは、ガス熱エネルギー減少量である。
Ctvは、ガスの比熱である。
Ct1は、液化ガスの比熱である。
Ftは、ガス流量である。
T1は、ガス入口温度である。
TDPは、ガスの露点温度である。
T2は、液化ガス出口温度である。
Lは、ガスの蒸発潜熱である。
冷媒熱エネルギー増加量推定工程S20は、熱交換機器を通過する冷媒13、14の前後の状態に基づき冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定する工程であり、例えば、冷媒状態計測工程S21と冷媒熱エネルギー増加量計算工程S22とを有する。
冷媒状態計測工程S21は、熱交換機器を通過する冷媒の前後の状態を計測する工程である。冷媒供給側状態センサ83が、熱交換機器を通過する冷媒の前の状態を計測する。例えば、冷媒供給側状態センサ83が、冷媒入口温度T3と冷媒流量Fsとを計測する。冷媒排出側状態センサ84が、熱交換機器を通過する冷媒の後の状態を計測する。例えば、冷媒排出側状態センサ84が、冷媒出口温度T4と冷媒流量Fsとを計測する。
冷媒熱エネルギー増加量計算工程S22は、冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を計算する工程である。
例えば、以下の計算式を用いて冷媒熱エネルギー増加量を算出する。
Qs = Cs1 × (T3-T4) × Fs
ここで、
Qsは、冷媒熱エネルギー増加量である。
Cs1は、冷媒の比熱である。
T3は、冷媒入口温度である。
T4は、冷媒出口温度である。
Fsは、冷媒流量である。
ガス流量調整工程S30は、ガス熱エネルギー減少量Qtと冷媒熱エネルギー増加量Qsとのバランスに応じて、ガス11の流量または液化ガス12の流量の少なくとも一方を調整する工程である。
特に、ガス熱エネルギー減少量Qtが冷媒熱エネルギー増加量Qsより大きいときにガス11の流量または液化ガス12の流量の少なくとも一方を少なくし、ガス熱エネルギー減少量Qtが冷媒熱エネルギー増加量Qsより小さいときにガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を多くする。
また特に、ガス熱エネルギー減少量Qtが冷媒熱エネルギー増加量Qsより大きいときにガス11の流量または液化ガス12の流量の少なくとも一方を時間の経過とともに徐々に少なくし、ガス熱エネルギー減少量Qtが冷媒熱エネルギー増加量Qsより小さいときにガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を時間の経過とともに徐々に多くする。
ここで、流量を時間の経過とともに変化させる率を調整すると、ガス液化方法の応答性を調整できる。
液化ガス液面調整工程S40は、液化ガスレベル計測工程S41と液面調整工程S42とで構成される。
液化ガスレベル計測工程S41は、前記熱交換器の熱交換面での液化ガス12の液面を検出する工程である。
液面調整工程S42は、液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに液化ガス12の流量を時間の経過に従って徐々に増やし、液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に減らす工程である。
以下に、ガス流量調整工程S30においてガス熱エネルギー減少量Qtと冷媒熱エネルギー増加量Qsとのバランスをとるために液化ガス12の流量を調整する場合の例を、図を基に、説明する。
図3は、時間の経過にしたがって液化ガス流量調整弁92の開度が変化する様子を示す。
最初、Qt/Qsがほぼ1である場合に、液化ガス流量調整弁92の現在の開度を維持する。QtとQsとのバランスがとれているので、ガス11の流量・温度・比熱と冷媒13の流量・温度・比熱が一定であれば、液化ガス12の温度・流量と冷媒14の出口温度・流量が安定する。
ガス11の流量・温度・比熱と冷媒13の流量・温度・比熱または液化ガス12の温度・流量と冷媒14の出口温度・流量に変化が生じると、Qt/Qsが変化する。Qt/Qsが1を越えると、液化ガス流量調整弁92の開度を時間の経過とともに徐々に小さくする。液化ガス流量調整弁92の開度が小さくなると、液化ガス12の流量が少なくなる。
Qt/Qsがほぼ1になると、現在の開度を維持する。
Qt/Qsが1を下回ると、液化ガス流量調整弁92の開度を時間の経過とともに徐々に大きくする。液化ガス流量調整弁92の開度が大きくなると、液化ガス12の流量が大きくなる。
Qt/Qsがほぼ1になると、液化ガス流量調整弁92の現在の開度を維持する。
上記の手順でガス熱エネルギー減少量Qtと冷媒熱エネルギー増加量Qsとのバランスを調整中に、液化ガスの液面レベルLLが所定の高さの幅を上または下に越えると液化ガス流量調整弁92の開度を一時的に開閉して、液面レベルLLを調整する。
液面レベルLLが上昇して上限レベルHiに達すると、液化ガス流量調整弁92の開度を徐々に大きくする。液化ガスの流量が多くなり、液面レベルLLが下がる。液面レベルLLが下降して上限レベルHiを下まわると、液化ガス流量調整弁92の開度をガス熱エネルギー減少量Qtと冷媒熱エネルギー増加量Qsとのバランスを取るための開度に戻す。
また、液面レベルLLが下降して下限レベルLiに達すると、液化ガス流量調整弁92の開度を徐々に小さくする。液化ガスの流量が少なくなり、液面レベルLLが上がる。液面レベルLLが上昇して下限レベルLoを上まわると液化ガス流量調整弁92の開度をガス熱エネルギー減少量Qtと冷媒熱エネルギー増加量Qsとのバランスを取るための開度に戻す。
上述の手順により、冷媒である液化ガスの流量・温度・比熱等が変化したり、BОGであるガスの流量・温度・比熱等が変化したりしても、ガス液化装置をガスが流れる量を速やかに追従させるので、液化ガスの状態や出口での冷媒の状態が安定する。
次に、本発明の第二の実施形態に係るガス液化方法を説明する。
ガス液化方法は、熱交換機器を用いてガス11を冷媒13、14で冷却して液化ガスにする方法であって、ガス熱エネルギー減少量推定工程S10と冷媒熱エネルギー増加量推定工程S20と冷媒流量調整工程S50と液化ガス液面調整工程S40とで構成される。
ガス熱エネルギー減少量推定工程S10と冷媒熱エネルギー増加量推定工程S20は、第一の実施形態に係るガス液化方法のガス熱エネルギー減少量推定工程S10と冷媒熱エネルギー増加量推定工程S20と同じなので、説明を省略する。
冷媒流量調整工程S50は、ガス熱エネルギー減少量Qtと冷媒熱エネルギー増加量Qsとのバランスに応じて冷媒の流量を調整する工程である。
特に、ガス熱エネルギー減少量Qtが冷媒熱エネルギー増加量Qsより大きいときに冷媒の流量を多くし、ガス熱エネルギー減少量Qtが冷媒熱エネルギー増加量Qsより小さいときに冷媒の流量を少なくする。
また特に、ガス熱エネルギー減少量Qtが冷媒熱エネルギー増加量Qsより大きいときに冷媒の流量を時間の経過とともに徐々に多くし、ガス熱エネルギー減少量Qtが冷媒熱エネルギー増加量Qsより小さいときに冷媒の流量を時間の経過とともに徐々に少なくする。
ここで、流量の時間の経過とともに変化させる程度を調整すると、ガス液化方法の応答性を調整できる。
液化ガス液面調整工程S40は、第一の実施形態に係る液化ガス液面調整工程S40と同じなので、説明を省略する。
以下に、ガス流量調整工程S50においてガス熱エネルギー減少量Qtと冷媒熱エネルギー増加量Qsとのバランスをとるために冷媒13の入口の流量を調整する場合の例を、図を基に、説明する。
図5は、時間の結果にしたがった冷媒供給側流量調整弁93と液化ガス流量調整弁92の開度を変化する様子を示す。
最初、Qt/Qsがほぼ1である場合に、冷媒供給側流量調整弁93の現在の開度を維持する。QtとQsとのバランスがとれているので、ガス11の流量・温度・比熱と冷媒13の流量・温度・比熱が一定であれば、液化ガス12の温度・流量と冷媒14の出口温度・流量が安定する。
ガス11の流量・温度・比熱と冷媒13の流量・温度・比熱または液化ガス12の温度・流量と冷媒14の出口温度・流量に変化が生じると、Qt/Qsが変化する。Qt/Qsが1を越えると、冷媒供給側流量調整弁93の開度を時間の経過とともに徐々に大きくする。冷媒供給側流量調整弁93の開度が大きくなると、液化ガス12の流量が多くなる。
Qt/Qsがほぼ1になると、冷媒供給側流量調整弁93の現在の開度を維持する。
Qt/Qsが1を下回ると、冷媒供給側流量調整弁93の開度を時間の経過とともに徐々に小さくする。冷媒供給側流量調整弁93の開度が小さくなると、冷媒13の流量が小さくなる。
Qt/Qsがほぼ1になると、冷媒供給側流量調整弁93の現在の開度を維持する。
上記の手順でガス熱エネルギー減少量Qtと冷媒熱エネルギー増加量Qsとのバランスを調整中に、液化ガスの液面レベルLLが所定の高さの幅を上または下に越えると液化ガス流量調整弁92の開度を一時的に開閉して、液面レベルLLを調整する。
液面レベルLLが上限レベルHiと下限レベルLоの間にあるときは、液化ガス流量調整弁92の開度を所定の開き具合にする。この所定の開き具合は、ガス液化装置を含む全体のシステムの特性にあわせて調整する。
液面レベルLLが上昇して上限レベルHiに達すると、液化ガス流量調整弁92の開度を徐々に大きくする。液化ガスの流量が多くなり、液面レベルLLが下がる。液面レベルLLが下降して上限レベルHiを下まわると、液化ガス流量調整弁92の開度を所定の開き具合に戻す。
また、液面レベルLLが下降して下限レベルLiに達すると、液化ガス流量調整弁92の開度を徐々に小さくする。液化ガスの流量が少なくなり、液面レベルLLが上がる。液面レベルLLが上昇して下限レベルLoを上まわると液化ガス流量調整弁92の開度を所定の開き具合に戻す。
上述の手順により、冷媒である液化ガスの流量・温度・比熱等が変化したり、BОGであるガスの流量・温度・比熱等が変化したりしても、ガス液化装置を冷媒が流れる量を速やかに追従させるので、液化ガスの状態や出口での冷媒の状態が安定する。
上述の実施形態のガス液化装置とガス液化方法とを用いれば、以下の効果を発揮できる。
ガスと冷媒とを熱交換するのに熱交換機器を用いて、熱交換機器を通過するガスと液化ガスの前後の物理状態を計測し、その物理状態からガス熱エネルギー減少量を計算し、熱交換機器を通過する冷媒(液化ガスタンクから払い出された液化ガス)の前後の物理状態を計測し、その物理状態から冷媒熱エネルギー増加量を計算し、そのガス熱エネルギー減少量と冷媒熱エネルギー増加量のバランスに応じて、ガスまたは液化ガス少なくとも一方を流す流量弁の開度を調整するので、ガスと冷媒の入口側の物理状態が大きく変動しても、液化ガスと出口側の冷媒の状態を速やかに調整できる。
また、ガス熱エネルギー減少量が冷媒熱エネルギー増加量より大きいときにガスまたは液化ガスの流量の少なくとも一方を時間の経過とともに徐々に少なくし、ガス熱エネルギー減少量が冷媒熱エネルギー増加量より小さいときにガスまたは液化ガスの少なくとも一方を流す流量弁の開度を時間の経過とともに徐々に多くするので、ガスと液化ガスと供給側の冷媒と排出側の冷媒の物理状態を安定させることができる。
また、バランス調整のためにガスまたは液化ガスの少なくとも一方を流す流量弁の開度の時間の経過とともに大きくまたは小さくする率を調整することで、ガス液化装置とガス液化方法の応答性を調整できる。
なお、液化ガスの液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に増やし、液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に減らすので、ガスと液化ガスと入口側冷媒と出口側冷媒の物理状態を安定させることができる。
また、液面レベル調整のために液化ガスを流す流量弁の開度の時間の経過とともに大きくまたは小さくする率を調整することで、ガス液化装置とガス液化方法の応答性を調整できる。
上述の実施形態のガス液化方法を用いれば、以下の効果を発揮できる。
ガスと冷媒とを熱交換するのに熱交換機器を用いて、熱交換機器を通過するガスと液化ガスの前後の物理状態を計測し、その物理状態からガス熱エネルギー減少量を計算し、熱交換機器を通過する冷媒(液化ガスタンクから払い出された液化ガス)の前後の物理状態を計測し、その物理状態から冷媒熱エネルギー増加量を計算し、そのガス熱エネルギー減少量と冷媒熱エネルギー増加量のバランスに応じて、冷媒の供給側または排出側の流量を調整するので、ガスと冷媒の供給側の物理状態が大きく変動しても、液化ガスと排出側の冷媒の状態を速やかに調整できる。
また、ガス熱エネルギー減少量が冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに冷媒の供給側または排出側の流量を時間の経過とともに徐々に少なくし、ガス熱エネルギー減少量が冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに冷媒の供給側または排出側の流量を時間の経過とともに徐々に多くするので、ガスと液化ガスと入口側冷媒と出口側冷媒の物理状態を安定させることができる。
また、冷媒の流量の時間の経過とともに多くまたは少なくする率を調整することで、ガス液化装置とガス液化方法の応答性を調整できる。
なお、液化ガスの液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に増やし、液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に減らすので、ガスと液化ガスと入口側冷媒と出口側冷媒の物理状態を安定させることができる。
また、液化ガスの流量の時間の経過とともに多くまたは少なくする率を調整することで、ガス液化装置とガス液化方法の応答性を調整できる。
本発明は以上に述べた実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。
ガス液化装置に流れるガスまたは液化ガスの流量を調整し、液化ガスの液面を調整するのに、液化ガス流量調整弁の開度を調整する例で説明したがこれに限定されず、例えは、ガス液化装置に流れるガスまたは液化ガスの流量を調整するのにガス流量調整弁の開度を調整し、液化ガスの液面を調整するのに液化ガス流量調整弁の開度を調整してもよい。
また、冷媒の流量を調整するのに、冷媒供給側流量調整弁の開度を調整する例で説明したがこれに限定されず、冷媒排出側流量調整弁の開度を調整してもよい。
また、熱交換機器の構造を、上下に配したガス貯留室と液化ガス貯留室を複数の熱交換チューブでつなぐ形式で説明したがこれに限定されず、他の形式の熱交換機器でもよい。
本発明の実施形態に係るガス液化装置の系統図である。 本発明の実施形態に係るガス液化方法の作業フロー図その1である。 本発明の実施形態に係るガス液化方法の作動説明図その1である。 本発明の実施形態に係るガス液化方法の作業フロー図その2である。 本発明の実施形態に係るガス液化方法の作動説明図その2である。
符号の説明
10 液化ガスタンク
11 ガス(BОG)
12 液化ガス
13 冷媒(入口液化ガス)
13 冷媒(出口液化ガス)
20 ガス取出管
30 圧縮機
40 熱交換機器
41 熱交換機器本体
42 熱交換チューブ
43 ガス貯留室
44 液化ガス貯留室
51 冷媒供給管
52 冷媒排出管
60 液化ガス取出管
70 昇圧ポンプ
81 ガス状態センサ
82 液化ガス状態センサ
83 冷媒供給側状態センサ
84 冷媒排出側状態センサ
91 ガス流量調整弁
92 液化ガス流量調整弁
93 冷媒供給側流量調整弁
94 冷媒排出側流量調整弁

Claims (12)

  1. ガスを冷媒で冷却して液化ガスにするガス液化装置であって、
    ガスと冷媒との熱交換を行う熱交換機器と、
    ガスの流量を調整するガス流量調整弁または液化ガスの流量を調整する液化ガス流量調整弁の少なくとも一方と、
    を備え、
    前記熱交換機器を通過するガスと液化ガスとの前後の状態に基づいてガスと液化ガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定し、
    前記熱交換機器を通過する冷媒の前後の状態に基づいて冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定し、
    前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じて前記ガス流量調整弁または前記液化ガス流量調整弁の少なくとも一方の開度を調整する、
    ことを特徴とするガス液化装置。
  2. 前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに前記ガス流量調整弁または前記液化ガス流量調整弁の少なくとも一方の開度を小さくし、
    前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに前記ガス流量調整弁または前記液化ガス流量調整弁の少なくとも一方の開度を大きくする、
    ことを特徴とする請求項1に記載のガス液化装置。
  3. 前記熱交換器の熱交換面での液化ガスの液面を検出する液面検出装置と、
    を備え、
    前記液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに前記液化ガス流量弁の開度を時間の経過に従って徐々に大きくし、前記液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに前記液化ガス流量弁の開度を時間の経過に従って徐々に小さくする、
    ことを特徴とする請求項2に記載のガス液化装置。
  4. 熱交換機器を用いてガスを冷媒で冷却して液化ガスにするガス液化方法であって、
    熱交換機器を通過するガスと液化ガスの前後の状態に基づいてガスと液化ガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定するガス熱エネルギー減少量推定工程と、
    熱交換機器を通過する冷媒の前後の状態に基づいて冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定する冷媒熱エネルギー増加量推定工程と、
    前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じてガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を調整するガス流量調整工程と、
    を備える、
    ことを特徴とするガス液化方法。
  5. 前記ガス流量調整工程が、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときにガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を少なくし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときにガスの流量または液化ガスの流量の少なくとも一方を多くする、
    ことを特徴とする請求項4に記載のガス液化方法。
  6. 前記熱交換器の熱交換面での液化ガスの液面を検出し、前記液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に増やし、前記液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に減らす液化ガス液面調整工程を、
    備えることを特徴とする請求項5に記載のガス液化方法。
  7. ガスを冷媒で冷却して液化ガスにするためのガス液化装置であって、
    ガスと冷媒との熱交換を行う熱交換機器と、
    冷媒の流量を調整する冷媒流量調整弁と、
    を備え、
    前記熱交換機器を通過するガスと液化ガスの前後の状態に基づいてガスと液化ガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定し、
    前記熱交換機器を通過する冷媒の前後の状態に基づいて冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定し、
    前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じて前記冷媒流量調整弁の開度を調整する、
    ことを特徴とするガス液化装置。
  8. 前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに前記冷媒流量調整弁の開度を大きくし、
    前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに前記冷媒流量調整弁の開度を小さくする、
    ことを特徴とする請求項7に記載のガス液化装置。
  9. 液化ガスの流量を調整する液化ガス流量調整弁と、
    前記熱交換器の熱交換面での液化ガスの液面を検出する液面検出装置と、
    を備え、
    前記液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに前記液化ガス流量弁の開度を時間の経過に従って徐々に大きくし、前記液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに前記液化ガス流量弁の開度を時間の経過に従って徐々に小さくする、
    ことを特徴とする請求項8に記載のガス液化装置。
  10. ガスを冷媒で冷却して液化ガスにするためのガス液化方法であって、
    熱交換機器を通過するガスと液化ガスとの前後の状態に基づいてガスと液化ガスの熱エネルギーの減少量であるガス熱エネルギー減少量を推定するガス熱エネルギー減少量推定工程と、
    熱交換機器を通過する冷媒の前後の状態に基づいて冷媒の熱エネルギーの増加量である冷媒熱エネルギー増加量を推定する冷媒熱エネルギー増加量推定工程と、
    前記ガス熱エネルギー減少量と前記冷媒熱エネルギー増加量とのバランスに応じて冷媒の流量を調整する冷媒流量調整工程と、
    を備えることを特徴とするガス液化方法。
  11. 前記冷媒流量調整工程が、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より大きいときに前記冷媒の流量を多くし、前記ガス熱エネルギー減少量が前記冷媒熱エネルギー増加量より小さいときに前記冷媒の流量を少なくする、
    ことを特徴とする請求項10に記載のガス液化方法。
  12. 前記熱交換器の熱交換面での液化ガスの液面を検出し、前記液面が所定の高さ方向の幅から上にはみ出たときに液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に増やし、前記液面が所定の高さ方向の幅から下にはみ出たときに液化ガスの流量を時間の経過に従って徐々に減らす液面調整工程と、
    を備える、
    ことを特徴とする請求項11に記載のガス液化方法。
JP2004130569A 2004-04-27 2004-04-27 ガス液化装置とガス液化方法 Pending JP2005314446A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004130569A JP2005314446A (ja) 2004-04-27 2004-04-27 ガス液化装置とガス液化方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004130569A JP2005314446A (ja) 2004-04-27 2004-04-27 ガス液化装置とガス液化方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005314446A true JP2005314446A (ja) 2005-11-10

Family

ID=35442210

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004130569A Pending JP2005314446A (ja) 2004-04-27 2004-04-27 ガス液化装置とガス液化方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005314446A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009144538A (ja) * 2007-12-12 2009-07-02 Kobe Steel Ltd 液化ガス気化システム
JP2013530365A (ja) * 2010-03-31 2013-07-25 リンデ アクチエンゲゼルシャフト 主熱交換器及びチューブ側流れを冷却する方法
JP2020507504A (ja) * 2017-01-25 2020-03-12 デウ シップビルディング アンド マリン エンジニアリング カンパニー リミテッド Lng船の蒸発ガス再液化方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5880483A (ja) * 1981-11-06 1983-05-14 株式会社日立製作所 液化石油ガスの再液化法
JPH04337198A (ja) * 1991-05-13 1992-11-25 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Lngタンクの重質化防止装置
JPH05296399A (ja) * 1992-04-13 1993-11-09 Tokyo Gas Co Ltd Lng貯蔵タンク内に発生したボイルオフガスの処理方法
JPH08178188A (ja) * 1994-12-21 1996-07-12 Tokyo Gas Co Ltd 液化天然ガス貯蔵タンク内に発生する蒸発ガスの処理方法及びその装置
JPH11325714A (ja) * 1998-05-19 1999-11-26 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 熱交換式ガス液化装置
JP2005121183A (ja) * 2003-10-20 2005-05-12 Kawasaki Heavy Ind Ltd 液化天然ガスのボイルオフガス再液化装置および方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5880483A (ja) * 1981-11-06 1983-05-14 株式会社日立製作所 液化石油ガスの再液化法
JPH04337198A (ja) * 1991-05-13 1992-11-25 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Lngタンクの重質化防止装置
JPH05296399A (ja) * 1992-04-13 1993-11-09 Tokyo Gas Co Ltd Lng貯蔵タンク内に発生したボイルオフガスの処理方法
JPH08178188A (ja) * 1994-12-21 1996-07-12 Tokyo Gas Co Ltd 液化天然ガス貯蔵タンク内に発生する蒸発ガスの処理方法及びその装置
JPH11325714A (ja) * 1998-05-19 1999-11-26 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 熱交換式ガス液化装置
JP2005121183A (ja) * 2003-10-20 2005-05-12 Kawasaki Heavy Ind Ltd 液化天然ガスのボイルオフガス再液化装置および方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009144538A (ja) * 2007-12-12 2009-07-02 Kobe Steel Ltd 液化ガス気化システム
JP2013530365A (ja) * 2010-03-31 2013-07-25 リンデ アクチエンゲゼルシャフト 主熱交換器及びチューブ側流れを冷却する方法
JP2020507504A (ja) * 2017-01-25 2020-03-12 デウ シップビルディング アンド マリン エンジニアリング カンパニー リミテッド Lng船の蒸発ガス再液化方法
JP7048621B2 (ja) 2017-01-25 2022-04-05 デウ シップビルディング アンド マリン エンジニアリング カンパニー リミテッド Lng船の蒸発ガス再液化方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8069684B2 (en) Control of a refrigeration circuit with an internal heat exchanger
US10920933B2 (en) Device and process for refueling containers with pressurized gas
CN100520225C (zh) 用于控制断续超临界运行制冷回路中的高压的方法
JP5786449B2 (ja) ヒートポンプ式蒸気生成装置
CN103063068A (zh) 冷却系统及其控制方法
JP5496182B2 (ja) 冷凍機
CN211372806U (zh) 一种半导体温控装置系统
JP2011012773A (ja) ガス供給装置
US20130291575A1 (en) Cooling system and method for operating same
CN105823282A (zh) 一种用于二氧化碳热泵系统优化运行的排气压力控制方法
JP4563269B2 (ja) タービン型冷凍機の冷凍能力制御装置
CN101832689A (zh) 压缩机控制方法与系统
KR20170034395A (ko) 극저온 냉동 장치의 조절 방법 및 대응하는 장치
JP7026490B2 (ja) Bog再凝縮装置およびそれを備えるlng貯蔵システム。
CN112556259B (zh) 一种压力调节控制方法、装置及空调器
JP2005314446A (ja) ガス液化装置とガス液化方法
JP5783945B2 (ja) 液化装置及びその起動方法
SU1354007A1 (ru) Способ управлени установкой сжижени природного газа
CN110546441B (zh) 基于最大负荷冷却实体来控制抽吸压力的方法
JPH11325714A (ja) 熱交換式ガス液化装置
JP3856538B2 (ja) 冷凍装置
JP3595910B2 (ja) ヘリウム液化冷凍装置及びその運転方法
JP6369980B2 (ja) アイスリンクの冷却設備及び冷却方法
KR102561008B1 (ko) 자연공조 냉방장치 및 그 제어방법
JP7460974B1 (ja) 窒素発生装置および窒素発生方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070307

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100706

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20101102