JP2011515646A - 熱産生流体との熱交換により極低温液体を気化させるための方法 - Google Patents

熱産生流体との熱交換により極低温液体を気化させるための方法 Download PDF

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Abstract

プレートフィン熱交換器中で第１の流体を第２の流体との熱交換により加熱するための方法にして、前記第１の流体を第１の一連の分離した流路内で加熱し、前記第２の流体を第２の一連の分離した流路内で冷却する方法において、前記第１の一連の流路のそれぞれは、前記第２の一連の流路のうちの最も近い流路から、中に不活性ガスが循環する、フィンを収容する一つの補助流路により分離されている。

Description

本発明は、熱産生流体、例えばガス状窒素との熱交換により極低温（cryogenic）液体、例えば液化天然ガスを気化させる方法に関する。
液化天然ガス（ＬＮＧ）から冷エネルギーを回収すべくＬＮＧの極低温液体等を加熱し気化させるために、従来、以下の３つの選択肢の一つが用いられている。
・結束具により互いに連結された２つのチューブを備える装置をパンケーキコイルの形態に巻回することからなる技術。前記２つのチューブは、パンケーキコイルの横にマニホールド上に溶接されるか、拡張される；
・ろう付けされたプレートフィン熱交換器；
・曲げ管熱交換器。
空気中のガスを液化させるために冷エネルギーを回収することを望む場合、特に天然ガスが空気中のガスの圧力よりも高い圧力で熱交換器内を循環しているときには、窒素または酸素の炭化水素ガスによる偶発的な汚染を回避することが絶対に必要である。
管形状は、熱効率が非常に高いというものではなく、しばしば、高価な過剰設計をもたらす。
さらに、現存するメタンターミナルおよび現存する空気分離プラントは、停止および再始動中に急峻な熱過渡を避けるために必要な装置を常に備えているわけではなく、このことが熱衝撃をもたらし、したがって熱交換器への損傷をもたらす。
本発明の一つの主題は、プレートフィン熱交換器中で第１の流体を第２の流体との熱交換により加熱するための方法にして、前記熱交換器において前記第１の流体を第１の一連の分離した流路内で加熱し、前記第２の流体を第２の一連の分離した流路内で冷却する方法であって、前記第１の一連の流路のそれぞれは、前記第２の一連の流路のうちの最も近い流路から、中に不活性ガスが循環する、フィンを収容する一つの補助流路により分離されていることを特徴とする方法である。
任意に、
− 前記第１の流体は、液化天然ガスからなり、これが前記第１の一連の分離した流路内で気化もしくは加熱され；
− 前記第２の流体は、ガス状窒素からなり、これが前記第２の一連の分離した流路内で冷却もしくは液化され；
− 前記不活性ガスは、前記第１の流体の圧力および前記第２の流体の圧力よりも少なくとも０．１バール高い、あるいは少なくとも０．５バール高い圧力にあり；
− 前記不活性ガスは、前記第１の流体の圧力および前記第２の流体の圧力よりも少なくとも０．１バール低い、あるいは少なくとも０．５バール低い圧力にあり；
− 前記不活性ガスはガス状窒素であり；
− 少なくとも一部の補助流路に送られた不活性ガスは、ついで大気または火炎へ送られ；
− 前記第１の流体および前記第２の流体うちの一方の少なくとも一つの入口および／または出口ボックスは、前記第１の流体および前記第２の流体のうちの他方が中を循環する流路から、ダブルバーシステムにより分離され、それらバーは、デッドゾーンにより分離され得；
− 前記第１の流体は、少なくとも６０バール（絶対）の圧力で加熱される。
本発明のもう一つの主題は、フル操業で、プレートフィン熱交換器において、第１の流体を第２の流体との熱交換により加熱し、前記第１の流体は第１の一連の分離した流路内で加熱され、前記第２の流体は第２の一連の分離した流路内で冷却される、プレートフィン熱交換器を始動させる方法であって、前記第１の一連の流路のそれぞれは、前記第２の一連の流路のうちの最も近い流路から、中に不活性ガスが循環する、フィンを収容する一つの補助流路により分離されており、そして始動中に、より迅速に冷却するために、周囲温度よりも低い温度の、あるいは極低温の不活性ガスを少なくとも一つの補助流路に送ることを特徴とする方法である。
（記載なし） （記載なし） （記載なし） （記載なし） （記載なし） （記載なし）
本発明を、図面を参照して、より詳しく説明する。
図１〜図３は、本発明に従って操作される熱交換器のための各タイプの流路の、熱交換器の長さ方向での断面を示す。図１は、補助の、不活性ガス流路を示し、図２は、ＬＮＧの流路を示し、図３は、加熱される窒素のための流路を示す。
図４〜図６は、本発明に従って操作されるもう一つの熱交換器を示す。図４は、熱交換器の平行な流路を通る、交換器の幅方向での断面を示し、図５は、低圧窒素流路の長さ方向での断面を示し、図５は、ＬＮＧ流路の長さ方向での断面を示す。本発明により、図１のタイプの一つの流路は、図２のタイプの各流路と図３のタイプの各流路との間に位置する。かくして、図２のタイプの一連の流路のそれぞれは、図３のタイプの一連の流路のそれぞれから、図１のタイプの一つの流路により分離されて、アルミニウムその他の材料で作られるろう付けプレートフィン交換器を形成する。図を簡略にするために、フィンは図示されていない。
図１は、補助の、低圧不活性ガス状窒素の流路であり、その入口９は、底部右側であり、出口１１は、頂部左側である。
図２は、液化天然ガス（ＬＮＧ）を加熱するための流路であり、液化天然ガスは、底部左側１から該流路に入り、頂部右側３から出てゆく。ダブルバーが、ＬＮＧ流路の頂部および底部を前記不活性窒素流路から隔離している。
図３は、高圧ガス状窒素の冷却のための流路であり、該窒素は入口７を介して該流路の頂部に入り、出口５を介して底部から出てゆく。この高圧ガス状窒素流路は、図１の低圧窒素流路または図２の液化天然ガス流路ほど幅広くない。
窒素が液化天然ガスで汚染されるのを避けるために、各一対の窒素流路とＬＮＧ流路との間に、一つの補助流路が挿入されている。窒素流路とＬＮＧ流路との間の熱交換は、補助流路のフィンを介しての伝導によるものである。明らかに、補助流路のために選択される波型は、最適な高さ／厚さ比を有する。
図示の例では、補助流路は、低圧ガス状窒素（図２のＬＮＧの圧力よりも、また図３の窒素の圧力よりも、低い圧力にある）で掃引され、大気に、あるいは火炎に放出するために集められる。
スタックをカバーし、従って汚染源であり得るボックスは、それ故、デッドゾーンＺを用いて他の流体から隔離される。
デッドゾーンＺからのガスを集め、これらゾーンを低圧窒素で掃引することができる。
上記デッドゾーンは、ＬＮＧおよび窒素回路から、シールを向上させるために、ダブルバー２のシステムにより隔離することができる。ダブルバー２の間の隙間スペースからのガスは、それ自体、本質的安全を改善するために、集めることができる。このことは、図５および図６の方法に関してより詳細に説明されているが、図１〜図３の方法にも等しく適用される。
図１の流路は、始動中に、補助ボリュームから取り出された低圧窒素の流れを用いて交換器を徐々にかつ制御された様態で冷却するために用いられる。
図４に示された本発明のもう一つの側面によれば、加熱される窒素（Ｎ2 ＬＰ）のための各流路は、高圧不活性プロセスガス（Ｎ2 ＨＰ）を、この事例では、加熱される窒素の圧力（３５バール）および気化される液化天然ガスの圧力（１５バール）よりも高い圧力の窒素を含有する流路により、気化されるＬＮＧのための流路から隔離される。
図５および図６に見られるように、加熱される窒素のための回路をＬＮＧ回路から分離するバーは、それらの間のスペースがベントＶを介して大気に開放するデッドゾーンを形成するように二重になっており、それ故、液化天然ガスのどのような漏れも、このルートを経て出てゆくことができる。図５および図６の流路は、高圧不活性ガス流路により分離されている。

Claims (10)

  1. プレートフィン熱交換器中で第１の流体を第２の流体との熱交換により加熱するための方法にして、前記熱交換器において前記第１の流体を第１の一連の分離した流路内で加熱し、前記第２の流体を第２の一連の分離した流路内で冷却する方法であって、前記第１の一連の流路のそれぞれは、前記第２の一連の流路のうちの最も近い流路から、中に不活性ガスが循環する、フィンを収容する一つの補助流路により分離されていることを特徴とする方法。
  2. 前記第１の流体は、液化天然ガスからなり、それが前記第１の一連の分離した流路内で気化もしくは加熱される請求項１に記載の方法。
  3. 前記第２の流体は、ガス状窒素からなり、それが前記第２の一連の分離した流路内で冷却もしくは液化される請求項１または２に記載の方法。
  4. 前記不活性ガスは、前記第１の流体の圧力および前記第２の流体の圧力よりも、少なくとも０．１バール高い、あるいは少なくとも０．５バール高い圧力にある請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記不活性ガスは、前記第１の流体の圧力および前記第２の流体の圧力よりも、少なくとも０．１バール低い、あるいは少なくとも０．５バール低い圧力にある請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記不活性ガスは、ガス状窒素である請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 少なくとも一部の補助流路に送られた不活性ガスは、ついで大気または火炎に送られる請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記第１の流体および前記第２の流体うちの一方の少なくとも一つの入口および／または出口ボックスは、前記第１の流体および前記第２の流体のうちの他方が中を循環する流路から、ダブルバー（２）システムにより分離され、それらバーは、可能的には、デッドゾーン（Ｚ）により分離される請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記第１の流体は、少なくとも６０バール（絶対）の圧力で加熱される請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
  10. フル操業で、プレートフィン熱交換器中で第１の流体を第２の流体との熱交換により加熱し、前記第１の流体は第１の一連の分離した流路内で加熱され、前記第２の流体は第２の一連の分離した流路内で冷却される、プレートフィン熱交換器を始動させる方法であって、前記第１の一連の流路のそれぞれは、前記第２の一連の流路のうちの最も近い流路から、中に不活性ガスが循環する、フィンを収容する一つの補助流路により分離されており、そして始動中に、より迅速に冷却するために、周囲温度よりも低い温度の、あるいは極低温の不活性ガスを少なくとも一つの補助流路に送ることを特徴とする方法。
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