JP2008528882A - 天然ガス供給方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
本発明に係る方法及び装置は港から港へLNGを輸送する船舶又は海洋タンカー内で作動するのに特に適する。
図面を参照すると、LNG貯蔵容器即ちタンク2は海洋タンカー(図示せず)の船内に位置する。貯蔵タンク2は、その内容物であるLNGが周囲の環境から熱を吸収する量を抑えるように熱絶縁される。貯蔵タンクはLNGの体積4で充填されたものとして図1に示す。貯蔵タンク2内の液体レベルの上方には目減り空間6が当然存在する。LNGが大気よりも十分低い温度で気化するので、タンク2の熱絶縁にも拘らず、体積4から目減り空間6へのLNGの連続的な蒸発が存在する。この蒸発した天然ガスはタンカーのエンジン80又は船内で燃料として使用される。この目的のため、蒸発した天然ガスはコンプレッサ12により導管10に沿ってタンク2の目減り空間6から連続的に引き出される。コンプレッサ12は歯車箱(図示せず)を介して例えば電気モータ14により駆動される。電気モータ14は典型的には単一の速度を有し、周波数コンバータを使用しない。コンプレッサ12は直列の2つの圧縮ステージ(段)16、18を有する。下流側の圧縮ステージ18は5ないし6バール程度の出口圧力及び30℃程度の出口温度を有する。LNGが0℃よりも十分低い温度で気化するので、コンプレッサ12への入口は通常、例えば−140℃ないし−80℃の低温で気化した天然ガスを受け取る。この低温にも拘らず、上流側の圧縮ステージ16と下流側の圧縮ステージ18との中間で圧縮された天然ガスを冷却するのが望ましい。この冷却は上流側の圧縮ステージ16からの出口の下流側の入口と、下流側の圧縮ステージ18への入口の上流側の出口とを有する熱交換器(図示せず)において遂行することができる。優勢な副区域温度での冷却媒体は、圧縮された天然ガス流れに対して直接熱伝達関係にある液化した又は蒸発した天然ガスの低温流れである。熱伝達の下流側では、冷却剤はタンク2に戻されるか又は位相セパレータ容器22内へ導入される。代わりに、冷却は、上流側の圧縮ステージ16と下流側の圧縮ステージ18との中間の区域で液化した又は蒸発した天然ガスの低温流れを圧縮された天然ガスに導入することにより、簡単に遂行することができる。適当な冷却量では、下流側の圧縮ステージ18からの出口での圧力は通常所望の値に又はその近傍に維持することができる。
例1(積載時の航行)
タンク2は(目減り空間6内に)106kPaの圧力での液化ガスの体積を貯蔵している。自然気化量はエンジン80の燃料供給に必要な量のほぼ70%である。この例においては、LNGは次の組成を有する:
窒素 0.35モル百分率
メタン 88.00モル百分率
C2炭化水素 7.80モル百分率
C3炭化水素 2.80モル百分率
C4炭化水素 1.00モル百分率
C5炭化水素 0.05モル百分率
それ故、LNGの平均分子量は18.41である。3489kg/hの天然ガスの自然気化量が生じる。気化はメタンの体積にして90%及び窒素の体積にして10%の組成を有するものと仮定され、106kPaの圧力の下で−140℃の温度で導管10内へ流れる。この低い温度では、流れは静的混合室20を介して位相セパレータ22を通過する必要はない。流れは導管10からコンプレッサ12へ流れ、535kPaの圧力及び−9℃の温度でコンプレッサ12を去る。圧縮ステージ16、18間でのステージ間冷却は必要でない。その理由は、コンプレッサからの放出温度が十分に低いからである。圧縮されたガスは強制蒸発器からのガスと混合される。1923kg/hのLNGは800kPaの圧力で強制蒸発器36に供給され、一部は弁54、56の設定に従ってこの蒸発器をバイパスする。蒸発器36への入口でのLNGの温度は−163℃である。位相セパレータ42に提供されるガスの温度は−100℃である。その圧力は530kPaである。322kg/hの一層重い炭化水素は位相セパレータ42において分離される。位相分離の下流側の残留する強制的に蒸発されたガスは次の組成を有する:
窒素 0.38モル百分率
メタン 94.74モル百分率
C2炭化水素 4.66モル百分率
C3炭化水素 0.21モル百分率
C4炭化水素 0.01モル百分率
C5炭化水素 0.00モル百分率
平均分子量 16.80
コンプレッサ12から供給されたガスとの混合時に、5090kg/hの流量、530kPaの圧力及び−39℃の温度での天然ガスの流れが形成される。この天然ガス混合物は次の組成を有する:
窒素 7.00モル百分率
メタン 91.43モル百分率
C2炭化水素 1.50モル百分率
C3炭化水素 0.07モル百分率
C4炭化水素 0.00モル百分率
C5炭化水素 0.00モル百分率
平均分子量 17.11
この組成はエンジン80に使用するのに適する。その理由は、この組成が十分に大きなメタン数を有するからである。
プログラム可能な論理コントローラ52はエンジン80へのガスの所望の流量を維持するように、及び、このガスの組成が許容できるものであることを保証するように、作動する。
例2(バラスト航行)
ほぼ空のタンク2は(目減り空間6内に)106kPaの圧力での液化ガスの残留体積を貯蔵している。自然気化量はエンジン80の燃料供給に必要な量のほぼ30%である。この例においては、タンク2内の残留LNGは、積載時の航行後に、次の組成を有する:
窒素 0.16モル百分率
メタン 87.86モル百分率
C2炭化水素 8.02モル百分率
C3炭化水素 2.88モル百分率
C4炭化水素 1.03モル百分率
C5炭化水素 0.05モル百分率
それ故、LNGの平均分子量は18.46である。1570kg/hの天然ガスの自然気化量が生じる。気化は95%のメタン及び5%の窒素の組成を有するものと仮定され、106kPaの圧力の下で−100℃の温度で導管10内へ流れる。この流れのすべては静的混合室20を介して位相セパレータ22を通過し、その温度を一層低いレベルに調整する。流れは燃料ポンプ30の作動により流れ制御弁60を介してタンク2から供給される78kg/hのLNGと混合される。−115℃の温度及び1646kg/h(2kg/hはセパレータ22で分離される)の流量での結果としての天然ガス流れはコンプレッサ12の入口において得られ、531kPaの圧力及び69℃の温度でコンプレッサを去る。所望なら、この温度を低下させるために、圧縮ステージ16、18間でのステージ間冷却を適用することができる。圧縮されたガスは強制蒸発器36からのガスと混合される。4168kg/hのLNGは800kPaの圧力で強制蒸発器36に供給され、一部は弁54、56の設定に従ってこの蒸発器36をバイパスする。蒸発器36への入口でのLNGの温度は−163℃である。位相セパレータ42に提供されるガスの温度は−100℃である。その圧力は530kPaである。724kg/hの一層重い炭化水素は位相セパレータ42において分離される。位相分離の下流側の強制的に蒸発されたガスは3444kg/hの流量を有し、次の組成を有する:
窒素 0.17モル百分率
メタン 94.91モル百分率
C2炭化水素 4.71モル百分率
C3炭化水素 0.21モル百分率
C4炭化水素 0.01モル百分率
C5炭化水素 0.00モル百分率
平均分子量 16.78
コンプレッサ12から供給されたガスとの混合時に、5090kg/hの流量、530kPaの圧力及び−44℃の温度での天然ガスの流れが形成される。この天然ガス混合物は次の組成を有する:
窒素 1.57モル百分率
メタン 94.94モル百分率
C2炭化水素 3.30モル百分率
C3炭化水素 0.18モル百分率
C4炭化水素 0.01モル百分率
C5炭化水素 0.00モル百分率
平均分子量 16.75
この組成はエンジン80に使用するのに適する。その理由は、この組成が十分に大きなメタン数を有するからである。
プログラム可能な論理コントローラ52はエンジン80へのガスの所望の流量を維持するように、及び、このガスの組成が許容できるものであることを保証するように、作動する。
Claims (8)
- 天然ガスを供給する方法において、
液化天然ガス貯蔵容器の目減り空間から取り出した気化した天然ガスの主要な流れを圧縮する工程と;
未蒸発の液化天然ガスを含む天然ガスの補助の流れを形成するように貯蔵容器から取り出した液化天然ガスの流れを部分的に強制的に蒸発させる工程と;
上記補助の流れから上記未蒸発の液化天然ガスを分離する工程と;
上記補助の流れを圧縮された主要な流れと混合する工程と;
を有することを特徴とする方法。 - 部分的な蒸発が、液化天然ガスの上記流れの第1の部分を完全に蒸発させ、過熱し、結果としての蒸気を液化天然ガスの当該流れの第2の部分と混合することにより、行われることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 天然ガスの上記補助の流れの温度、流量及び組成が制御されることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 天然ガスを供給するための装置において、
少なくとも1つの液化天然ガス貯蔵容器の目減り空間に連通する、天然ガスの主要な流れのための入口と、天然ガス供給パイプに連通する出口とを備えたコンプレッサ;及び
上記の又は異なる液化天然ガス貯蔵容器の液体貯蔵区域に連通する、天然ガスの補助の流れのための入口と、上記天然ガス供給パイプに連通するように配置できる出口とを備えた強制液化天然ガス部分蒸発器手段;
を有し、
上記部分蒸発器手段が蒸発した天然ガスから未蒸発の液化天然ガスを分離するための手段に動作的に関係することを特徴とする装置。 - 上記装置が上記強制部分蒸発器手段に動作的に関係するプログラム可能な論理コントローラを有することを特徴とする請求項4に記載の装置。
- 上記プログラム可能な論理コントローラが、上記強制部分蒸発器手段を作動させる温度、それ故、上記未蒸発の液化天然ガス及び上記蒸発した液化ガスの組成を決定するためのアルゴリズムを含むことを特徴とする請求項5に記載の装置。
- 上記強制部分蒸発器が、熱伝達手段を備えた蒸発室と、上記液化天然ガスのための、上記蒸発室への入口と、当該蒸発室の下流側の混合室と、該蒸発室からの出口に連通する、上記混合室への第1の入口と、液化天然ガスの源に連通する、当該混合室への第2の入口と、該蒸発室及び該混合室への液化天然ガスの相対流れを制御するための手段とを有することを特徴とする請求項4ないし6のいずれかに記載の装置。
- 上記天然ガスを選択した温度へ上昇させるように作動できるガスヒータを上記天然ガス供給パイプ内に設けたことを特徴とする請求項4ないし7のいずれかに記載の装置。
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