JP2006317047A

JP2006317047A - 低温液化ガスの気化方法及び気化器

Info

Publication number: JP2006317047A
Application number: JP2005138834A
Authority: JP
Inventors: Masao Endo; 將夫遠藤; Masahide Iwasaki; 正英岩崎
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2005-05-11
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2006-11-24

Abstract

【課題】液−液方式の混合方法を採用しても混合液流路を閉塞させることなく、低温液化ガス（例えばＬＮＧ）に混合用低温液化ガス（例えばＬＰＧ）を混入、混合し得る低温液化ガスの気化方法を提供する。
【解決手段】容器内に配設された伝熱管の内部に供給された低温液化ガスを、容器内の温水で熱交換して気化ガスとする低温液化ガスの気化方法において、温水内に浸漬している位置にあたる伝熱管内を流通する低温液化ガスに対して混合用低温液化ガスを供給混入させて、液−液方式で気化ガスの特性を調整する。
【選択図】なし

Description

本発明は、低温液化ガスの気化方法及び気化器に関し、特には、液化天然ガス（以下ＬＮＧと称す）に液化石油ガス（以下ＬＰＧと称す）を液−液の状態で混合させ、その混合ＬＮＧを気化するための液化天然ガスの気化方法及び気化器に関するものである。

ＬＮＧを気化する気化器としては、例えば、実用新案登録第２５５４９００号公報（特許文献１）や特開２００２−１６８１４９号公報（特許文献２）に開示されているオープンラック式気化器（以下ＯＲＶと称す）やサブマージド式気化器（以下ＳＭＶと称す）及び特開２００１−２０１２７９号公報（特許文献３）に開示されている温水バス式気化器などが知られている。この内、本発明はＳＭＶと温水バス式気化器を対象とするものである。なお、これら気化器は、例えばＬＮＧ基地などに設置され、原料ＬＮＧを気化して産業用、家庭用などの熱源として消費される天然ガス（以下ＮＧと称す）を製造する。

図６は、特許文献１、２などに開示されている、従来のＳＭＶの一例を示す説明図である。このＳＭＶは、水槽１に伝熱管束２を浸漬、設置し、水槽内温水５を加温する目的のバーナ３とバーナ燃焼室の冷却及び水槽内温水の循環を目的とする循環水ポンプ４を備えている。このＳＭＶによるＬＮＧの気化方法の手順は次の通りである。すなわち、ＬＮＧは、ＬＮＧ供給配管よりＬＮＧ入口管６を経由して供給され、伝熱管束２で管外の温水５と熱交換し、気化した後、ＮＧ出口管７を経由してＮＧ送出配管に送出される。温水５を介してのＬＮＧ気化熱源はバーナ３の燃焼ガスがスパージ管８より温水５中に噴出し熱水媒体となる。燃焼ガスは温水中に噴出し、熱供給後スタック９より排気される。バーナの燃焼は燃料ガス配管１０より供給される燃料ガスと燃焼用空気配管１１より供給される空気による。温水５は循環水ポンプ４により水槽内より配管１２で汲み上げ吐出配管１３よりバーナ燃焼室を経由して水槽１に戻し、循環させている。

図７は、特許文献３などに開示されている、従来の温水バス式気化器の一例を示す説明図である。この温水バス式気化器は、水槽１４に伝熱管束１５を温水１６中に浸漬、設置されている。ＬＮＧは、ＬＮＧ供給配管よりＬＮＧ入口管１７を経由して供給され、伝熱管束１５で管外温水１６より熱を受け気化し、ＮＧとしてＮＧ出口管１８を経由してＮＧ送出配管に送出される。熱源としての温水１６は、温水入口管１９より供給され、スパージ管２０より均一噴出し、伝熱管束１５を介してＬＮＧに熱を供給した後、温水出口管２１より排出される。

一方、ＬＮＧは、通常、産業用、家庭用などの熱源として消費するため所要熱量のＮＧとなるように、ＮＧの製造過程でＬＰＧが混入、混合される。その混合方法としては、例えば、特開昭５８−８３０９４号公報（特許文献４）、特開昭６１−１９７８９７号公報（特許文献５）、特開平１０−２３７４７２号公報（特許文献６）などに開示されている混合方法が知られている。

図８は、特許文献４に開示されているＬＮＧとＬＰＧの混合方法を実施する装置の一例を示す図である。この図８に示す装置におけるＬＮＧとＬＰＧの混合方法は、ＬＮＧを管路４１内を矢印４２の方向に流すとともに、ＬＰＧを、流量制御弁（図示せず）を経て矢印４３の方向に供給路４４に供給し、ノズル４５のヘッド４６からＬＮＧ流に添加し、ＬＮＧに混合溶解するが、その混合に際して、ＬＮＧ流と接するノズル４５及び供給路４４の部分をウレタンフォーム等の断熱材４７で被覆し、また、ＬＮＧに対するＬＰＧの混合操作開始前、及び混合操作終了後には、ＬＰＧの凝固点以上の温度を有するガスを流量制御弁（図示せず）を経て矢印４８の方向に供給し、ＬＰＧ供給路４４及びノズル４５を加温しておくものである。そして、このような混合方法によれば、ＬＰＧ供給路４４及びノズル４５がＬＰＧの凝固により閉塞されることが防止されるとされている。

図９は、特許文献５に開示されているＬＮＧとＬＰＧの混合方法を実施する混合気化系列を示す説明図である。この図に示す混合気化系列におけるＬＮＧとＬＰＧの混合方法は、まず、ＬＮＧをライン５１から液−ガス混合器５２に送り、この混合器５２中でライン５３を経由するＮＧと混合せしめ、ＬＮＧの昇温を図ったのち、この昇温せしめたＬＮＧを混合器５４に送り、この混合器５４において、ライン５５を経て流入するＬＰＧと混合せしめるものである。そして、このような混合方法によれば、ＬＰＧ中に含まれる微量成分の析出が回避でき、従って操業中の流路やバルブの閉塞等の不都合がなくなるとされている。

図１０は、特許文献６に開示されているＬＮＧとＬＰＧの混合方法を実施する設備を示す説明図である。この図に示す設備におけるＬＮＧとＬＰＧの混合方法は、ＮＧライン６１のＮＧにＬＰＧライン６２のＬＰＧを合流させ、その合流後の混合流ライン６３のＮＧとＬＰＧの混合流を、主原料となるＬＮＧライン６４のＬＮＧに合流させるものである。そして、このような混合方法によれば、予めＮＧとＬＰＧとの均一な混合状態の混合流を得て、この混合流をＬＮＧ流に合流させるので、ＬＰＧを均一にＬＮＧに混合することができるとされている。

また、特許文献４、５には、従来技術としてＬＮＧとＬＰＧとを予め気化し、その気化後の気化石油ガス（以下ＰＧと称す）を気化天然ガス（ＮＧ）に混入するガス―ガス方式での混合方法、及び、ＬＮＧを気化し、それにＬＰＧを混入するガス−液方式での混合方法が開示されている。

ところで、上述したように、ＬＮＧを気化器で気化し、そのＮＧを産業用、家庭用などの熱源として消費するには、予め所要熱量のＮＧとなるように、ＮＧの製造過程でＬＰＧをＬＮＧに対して、従来よりガス−ガス方式、ガス−液方式、液−液方式での混合方法で混入、混合がなされているが、ガス−ガス方式での混合方法は、ＬＰＧにもＬＰＧ用の気化器が必要な上、更に付帯配管、計測設備などが必要で、設備機器が多く、複雑で大掛かりとなり、メンテナンスも工数が掛かり、全体としてコスト高となる。また、ガス−液方式での混合方法は、ＬＰＧ気化潜熱を余分に持った高温ＮＧガスが必要になる。また、液−液方式での混合方法は、特許文献５の従来技術として説明されているように、ＬＮＧとＬＰＧの混合に伴い、ＬＰＧ中に微量に含有される不純物が凝固して析出し、混合液流路を閉塞するという問題がある。従って、それを回避するために、図８〜１０に示すような方式が提案されている。これらの方式は、ＬＰＧ用の気化器は不要になるが、ＮＧガスが必要で、ＬＮＧの一部をＮＧとするための予熱用ＬＮＧ気化器（図示せず）が必要となる上、この予熱用ＬＮＧ気化器への分岐流量制御や予熱温度制御が必要となるなど操業運転が複雑で、また設備が高価となる。
実用新案登録第２５５４９００号公報特開２００２−１６８１４９号公報特開２００１−２０１２７９号公報特開昭５８−８３０９４号公報特開昭６１−１９７８９７号公報特開平１０−２３７４７２号公報

本発明は、上述の混合方法が有する問題点と、温水を利用するＳＭＶと温水バス式気化器に着目してなしたものであって、その目的は、液−液方式の混合方法を採用しても混合液流路を閉塞させることなく、低温液化ガス（例えばＬＮＧ）に混合用低温液化ガス（例えばＬＰＧ）を混入、混合し得る低温液化ガスの気化方法とその気化器を提供するものである。

上記の目的を達成するために、本発明（請求項１）に係る低温液化ガスの気化方法は、容器内に配設された伝熱管の内部に供給された低温液化ガスを、容器内の温水で熱交換して気化ガスとする低温液化ガスの気化方法において、温水内に浸漬している位置にあたる伝熱管内を流通する低温液化ガスに対して混合用低温液化ガスを供給混入させて、液−液方式で気化ガスの特性を調整するものである。

本発明（請求項２）に係るＬＮＧの気化方法は、容器内に配設された伝熱管の内部に供給された液化天然ガスを、容器内の温水で熱交換して気化ガスとする液化天然ガスの気化方法において、温水内に浸漬している位置にあたる伝熱管内を流通する液化天然ガスに対して液化石油ガスを供給混入させて、液−液方式で天然ガスの熱量調整をするものである。

本発明（請求項３）に係るＬＮＧの気化方法は、容器内に配設された伝熱管の内部に供給された液化天然ガスを、容器内の温水で熱交換して天然ガスとして気化させる液化天然ガスの気化方法において、伝熱管を温水に浸漬して管内壁の温度が液化石油ガスに含まれる微量成分の凝固析出温度より高くなる部分を生じさせ、この管内壁の温度が前記微量成分の凝固析出温度より高くなる部分に対応する伝熱管内を流通する液化天然ガスに対して液化石油ガスを供給混入させて、液−液方式で天然ガスの熱量調整をするものである。

上述の請求項１乃至３の気化方法では、混合用低温液化ガス（ＬＰＧ）の供給混入部が、低温液化ガス（ＬＮＧ）の供給側の温水内に浸漬している伝熱管内であるので、混合用低温液化ガス（ＬＰＧ）中の不純物の凝固析出を回避することができる。また、万一凝固析出が起りつつある場合でも、伝熱管の排出側へと流れる過程で温水との熱交換により回避することができる。

本発明（請求項４）に係るＬＮＧの気化器は、液化天然ガスが供給される伝熱管を容器内に配設し、容器内の温水で熱交換して天然ガスとして気化させる液化天然ガスの気化器において、液化石油ガスの供給管を、その噴出口が温水内に浸漬している位置にあたる伝熱管内であって液化天然ガスに液化石油ガスを供給し得る位置に設置してなるものである。なお、液化天然ガスが供給される伝熱管を容器内に配設し、容器内の温水で熱交換して液化天然ガスを気化する液化天然ガスの気化器としては、ＳＭＶや温水バス式気化器などがある。

本発明（請求項５）に係るＬＮＧの気化器は、上記請求項４記載の液化天然ガスの気化器において、液化石油ガスの供給管が、その先端にスプレーノズル又は多孔ノズルを設けてなるものである。これにより、ＬＮＧとＬＰＧのより一層の均一混入が図れる。

本発明（請求項６）に係るＬＮＧの気化器は、上記請求項４記載の液化天然ガスの気化器において、液化石油ガスの供給管の噴出口の下流に混合器を設けてなるものである。これにより、ＬＮＧとＬＰＧのより一層の均一混入が図れる。

本発明に係る低温液化ガスの気化方法とその気化器によれば、混合用低温液化ガス（ＬＰＧ）の供給混入部が、低温液化ガス（ＬＮＧ）の供給側の温水内に浸漬している伝熱管内であるので、混合用低温液化ガス（ＬＰＧ）中の不純物の凝固析出を回避することができる。これにより、混合液流路となる伝熱管を閉塞させることなく、低温液化ガス（例えばＬＮＧ）に混合用低温液化ガス（例えばＬＰＧ）を混入、混合できるとともに、混合したＮＧを得ることができる。また、ガス−ガス方式やガス−液方式での混合システムと比較して、設備機器が簡素にでき、コンパクトで、製作・建設費が安価である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係るＬＮＧのＳＭＶ（水中燃焼式気化器）の正面断面概要図であって、この図１に示すＳＭＶは、図６に示す従来のＬＮＧ入口管（６）の構造を除いて基本的には同じ構造である。図において、１は水槽、２は伝熱管束、３はバーナ、４は循環水ポンプ、５は温水、２２はＬＮＧ入口管、７はＮＧ出口管、８はスパージ管、９はスタック、１０は燃料ガス配管、１１は燃焼用空気配管、１２は汲み上げ配管、１３は吐出配管である。

ＬＮＧ入口管２２は、一端において温水５に浸漬されるものであり、本発明における伝熱管の一部を構成するものである。具体的には、図２に示すようにＺ字状（又はＬ字状などでもよい）の接続用管であって、一端を伝熱管束２の入口ヘッダー２３に接続され、他端にはＬＮＧ供給配管２４に接続するためのフランジ部２５が形成されるとともに、曲管部２６に設けた孔を介して入口ヘッダー側の直管２７内にＬＰＧ供給管２８が挿入されている。ＬＰＧ供給管２８は、その先端が温水５の液面より下方となる位置までＬＮＧ入口管２２に対して挿入されている。

なお、ＬＰＧ供給管２８の先端は、特に限定するものではないが、図２に示すようにスプレーノズル２９が設けられてあってもよいし、図３に示すように、多孔ノズル３０が設けられてあってもよい。またあるいは、図４に示すように、ＬＰＧ供給管２８の先端の先の直管２７内に混合器（ミキサー）３１を設置してもよい。このように構成することにより、ＬＮＧとＬＰＧのより一層の均一混入が図れる。

上記構成のＳＭＶにおいては、ＬＮＧは、ＬＮＧ供給配管２４よりＬＮＧ入口管２２を経由して供給され、一方、ＬＰＧは、ＬＰＧ供給配管よりＬＰＧ供給管２８を経由して入口ヘッダー側の直管２７内に供給されるので、ＬＰＧは直管２７内においてＬＮＧに混入し混合されながら入口ヘッダーから伝熱管束２へと流れ管外の温水５と熱交換し、両者は気化し、熱量調整されたＮＧとしてＮＧ出口管７を経由してＮＧ送出配管に送出される。そして、このＬＰＧのＬＮＧへの混入は、ＬＰＧ供給管２８の先端を、直管２７外の温水５内となる位置まで挿入した位置より下流で行われるので、ＬＰＧ中に含まれる不純物である微量成分（メタノール等）の凝固析出を生じさせることなく液−液方式でＬＰＧのＬＮＧへの混入、混合ができる。

例えば、従来方式のようにＬＮＧを予熱していないのでＬＮＧ混入直後の微量成分（メタノール等）の凝固析出は生じるかも知れないが、直管２７以降の管壁温度がＬＮＧ温度と温水温度の中間域（例えばＬＮＧ：−１６０℃、温水：＋２０℃とすると概ね−７０℃）になり、微量成分（メタノール等）の凝固析出温度（知見で約−１２０℃以下）を十分上回り管内壁への堆積はない。また、ＬＮＧ中の凝固析出分はあっても気化器下流に行くに従い昇温するので解固する。なお、管内壁への微量成分の凝固析出物の堆積を防止するためには、管内壁の温度が、微量成分の凝固析出温度よりも高くなる部分に当たる管内を流通するＬＮＧに対してＬＰＧを供給混入すればよく、好ましくは管内壁温度が−１００℃以上となる位置を流通するＬＮＧに対してＬＰＧを供給混入すればよい。

而して、上記構成のＳＭＶによれば、従来の液−液方式のように熱量調整のためのＬＮＧ予熱及びそのための予熱用ＬＮＧ気化器を必要とせず、また気化システムの簡便化、コンパクト化、製作・建設費の低減化が図れる。

図５は、本発明に係るＬＮＧの温水バス式気化器の正面断面概要図である。この図５に示す温水バス式気化器は、図７に示す従来のＬＮＧ入口管（１７）の構造を除いて基本的には同じ構造である。図において、１４は水槽、１５は伝熱管束、１６は温水、３２はＬＮＧ入口管、１８はＮＧ出口管、１９は温水入口管
２０はスパージ管、２１は温水出口管である。

ＬＮＧ入口管３２は、一端において温水に浸漬されるものであり、本発明における伝熱管の一部を構成するものである。具体的には、上述したＳＭＶにおけるＬＮＧ入口管２２と同様の構造のものである。すなわち、Ｌ字状（又はＺ字状などでもよい）の接続用管であって、一端を伝熱管束１５の入口ヘッダー２３に接続され、他端にはＬＮＧ供給配管に接続するためのフランジ部３３が形成されるとともに、曲管部３４に設けた孔を介して入口ヘッダー２３側の直管３５内にＬＰＧ供給管３６が挿入されている。ＬＰＧ供給管３６は、その先端が温水１６内となる位置までＬＮＧ入口管３２に対して挿入されている。

上記構成の温水バス式気化器においても、上述したＳＭＶの場合と同様にＬＰＧ中に含まれる不純物である微量成分（メタノール等）の凝固析出を生じさせることなく液−液方式でＬＰＧのＬＮＧへの混入、混合ができる。すなわち、ＬＮＧは、ＬＮＧ供給配管よりＬＮＧ入口管３２を経由して供給され、一方、ＬＰＧは、ＬＰＧ供給配管よりＬＰＧ供給管３６を経由して入口ヘッダー側の直管３５内に供給されるので、ＬＰＧは直管３５内においてＬＮＧに混入し混合されながら入口ヘッダーから伝熱管束１５へと流れ管外の温水１６と熱交換し、両者は気化し、熱量調整されたＮＧとしてＮＧ出口管１８を経由してＮＧ送出配管に送出される。そして、このＬＰＧのＬＮＧへの混入は、ＬＰＧ供給管３６の先端を、直管３５外の温水１６内となる位置まで挿入した位置より下流で行われるので、ＬＰＧ中に含まれる不純物である微量成分（メタノール等）の凝固析出を生じさせることなく液−液方式でＬＰＧのＬＮＧへの混入、混合ができる。

而して、上記構成の温水バス式気化器によっても、上述したＳＭＶの場合と同様、従来の液−液方式のように熱量調整のためのＬＮＧ予熱及びそのための予熱用ＬＮＧ気化器を必要とせず、また気化システムの簡便化、コンパクト化、製作・建設費の低減化が図れる。

また、本実施形態においても、ＬＰＧ供給管３６の先端は、特に限定するものではないが、図２に示すようなスプレーノズル２９や、図３に示すような多孔ノズル３０を設けることができる。またあるいは、図４に示すような混合器（ミキサー）３１をＬＰＧ供給管３６の先端の先の直管３５内に設置することもできる。このように構成することにより、ＬＮＧとＬＰＧのより一層の均一混入が図れる。なお、管内壁への微量成分の凝固析出物の堆積を防止するためには、管内壁の温度が、微量成分の凝固析出温度よりも高くなる部分に当たる管内を流通するＬＮＧに対してＬＰＧを供給混入すればよく、好ましくは管内壁温度が−１００℃以上となる位置を流通するＬＮＧに対してＬＰＧを供給混入すればよい。

なお、上記の説明では、低温液化ガスとしてＬＮＧを、また混合用低温液化ガスとしてＬＰＧを例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、例えば、液化エチレン、液化酸素、液化窒素などを気化する場合にも適用できる。

本発明に係るＬＮＧのＳＭＶ（水中燃焼式気化器）の正面断面概要図である。本発明に係るＬＮＧとＬＰＧの液−液方式の混入部の別の実施形態の説明図である。本発明に係るＬＮＧとＬＰＧの液−液方式の混入部の別の実施形態の説明図である。本発明に係るＬＮＧとＬＰＧの液−液方式の混入部の別の実施形態の説明図である。本発明に係るＬＮＧの温水バス式気化器の正面断面概要図である。従来のＬＮＧのＳＭＶの正面断面概要図である。従来のＬＮＧの温水バス式気化器の正面断面概要図である。従来のＬＮＧに対するＬＰＧの混合構造を示す説明図である。従来のＬＮＧに対するＬＰＧの混合構造を示す説明図である。従来のＬＮＧに対するＬＰＧの混合構造を示す説明図である。

符号の説明

１：水槽２：伝熱管束３：バーナ
４：循環水ポンプ５：温水２２：ＬＮＧ入口管
７：ＮＧ出口管８：スパージ管９：スタック
１０：燃料ガス配管１１：燃焼用空気配管１２：汲み上げ配管
１３：吐出配管２３：入口ヘッダー２４：ＬＮＧ供給配管
２５：フランジ部２６：曲管部２７：直管
２８：ＬＰＧ供給管２９：スプレーノズル３０：多孔ノズル
３１：混合器１４：水槽１５：伝熱管束
１６：温水３２：ＬＮＧ入口管１８：ＮＧ出口管
１９：温水入口管２０：スパージ管２１：温水出口管
３３：フランジ部３４：曲管部３５：直管
３６：ＬＰＧ供給管

Claims

容器内に配設された伝熱管の内部に供給された低温液化ガスを、容器内の温水で熱交換して気化ガスとする低温液化ガスの気化方法において、温水内に浸漬している位置にあたる伝熱管内を流通する低温液化ガスに対して混合用低温液化ガスを供給混入させて、液−液方式で気化ガスの特性を調整することを特徴とする低温液化ガスの気化方法。
容器内に配設された伝熱管の内部に供給された液化天然ガスを、容器内の温水で熱交換して気化ガスとする液化天然ガスの気化方法において、温水内に浸漬している位置にあたる伝熱管内を流通する液化天然ガスに対して液化石油ガスを供給混入させて、液−液方式で天然ガスの熱量調整をすることを特徴とする液化天然ガスの気化方法。
容器内に配設された伝熱管の内部に供給された液化天然ガスを、容器内の温水で熱交換して天然ガスとして気化させる液化天然ガスの気化方法において、伝熱管を温水に浸漬して管内壁の温度が液化石油ガスに含まれる微量成分の凝固析出温度より高くなる部分を生じさせ、この管内壁の温度が前記微量成分の凝固析出温度より高くなる部分に対応する伝熱管内を流通する液化天然ガスに対して液化石油ガスを供給混入させて、液−液方式で天然ガスの熱量調整をすることを特徴とする液化天然ガスの気化方法。
液化天然ガスが供給される伝熱管を容器内に配設し、容器内の温水で熱交換して天然ガスとして気化させる液化天然ガスの気化器において、液化石油ガスの供給管を、その噴出口が温水内に浸漬している位置にあたる伝熱管内であって液化天然ガスに液化石油ガスを供給し得る位置に設置してなることを特徴とする液化天然ガスの気化器。
液化石油ガスの供給管が、その先端にスプレーノズル又は多孔ノズルを設けてなる請求項４記載の液化天然ガスの気化器。
液化石油ガスの供給管の噴出口よりも下流に混合器を設けてなる請求項４記載の液化天然ガスの気化器。