JP2013208610A - ミスト分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第１ガスストリームから離脱させた液体の、第２ガスストリームによる再気化を最小限にするミスト分離装置の提供。
【解決手段】第１ガスストリーム用の第１入口４とガス用の出口８とを有する主容器２を備え、主容器は、更に、第１入口から出口へ延びるガス流れ経路に沿って離間されている第１分離器２０と第２分離器２２を有していて、両分離器は、液体の粒子をガスから離脱させることができ、容器は、一部の期間に亘って第１ガスストリームより高い温度である可能性のある第２ガスストリームを、第１分離器と第２分離器の中間のガス流れ経路の中へ給送するための第２入口６を有している。第１分離器に捕集された液体の第２ガスストリームによる蒸発は、これにより、最小限に抑えられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ミスト分離装置において、限定されるわけではないが厳密には、貯蔵タンクからの天然ガスをエンジン用燃料として供給するための設備で使用するためのミスト分離装置、典型的には船舶又は他の外洋航行船の船上のその様な設備で使用するためのミスト分離装置に関する。

天然ガスの燃料としての使用、例えば船舶又は他の外洋航行船上で使用されることは、益々一般的になってきつつある。天然ガスは、１つ又はそれ以上のタンク中に液体形態で（即ち液化天然ガス（ＬＮＧ）として）貯蔵されている。ＬＮＧは、１バールでの沸点が−１６３℃であるので、貯蔵タンク内で自然に気化し、気化した天然ガスの流れが燃料としての使用のために継続的に引き出されることになる。とはいえ、一般的に、燃料の需要をＬＮＧの自然気化で常に賄えるというわけにはゆかない。従って、自然気化天然ガスは、強制気化天然ガスの流れで補われている。

天然ガスは、典型的には、圧縮機の中で、エンジンが要求する圧力へ圧縮される。液体の粒子の圧縮機内への進入を避けることが重要である。その様な粒子は、圧縮機の可動部品に傷みを生じさせる可能性がある。従って、圧縮機の上流にミスト分離器が使用されている。ミスト分離器は、液体の粒子をガスから離脱させるためのメッシュ又は他の手段を有する垂直方向の容器を備えている。容器の底部又は底部付近に液体用の出口があり、容器の頂部には液体の粒子を離脱させた後のガス用の出口がある。容器は典型的には液体を除去するためのドレインを有している。自然気化天然ガスと強制気化天然ガスの両方が供給されることになる場合、容器は、前者用に１つ又はそれ以上の入口と後者用に１つ又はそれ以上の入口を有しているであろう。強制気化天然ガスは、重質炭化水素を含有する液滴の除去を容易にし得る条件を提供させる意図を以って組成に基づいて選択される所望温度で発生させることができる一方で、自然気化天然ガスの温度は変わり易く強制気化天然ガスの温度より高い傾向がある。より高温のガスストリームは、それがメッシュ又は他の液体離脱手段を通過してゆく際に液体粒子の一部を再気化させたり未だ排流されていない液体の塊に触れて当該液体の一部を気化させたりしないとも限らないという問題がある。自然気化ガスは、典型的には、高級炭化水素を少ない割合で含有している。これらの炭化水素は、当然ながら、捕集された液相中に不釣り合いに存在する傾向がある。液体の再気化があれば、その結果、圧縮機への天然ガスストリーム中の高級炭化水素の濃度は上がりがちになろう。しかしながら、エンジンには、或る限定された量の高級炭化水素を含有する天然ガス燃料で運転したほうがよいものがある。

本発明によれば、第１ガスストリーム用の第１入口とガス用の出口とを有する主容器を備え、主容器は第１入口から出口へ延びるガス流れ経路に沿って離間されている第１分離器と第２分離器を有し、両分離器は液体の粒子をガスから離脱させることができる、ミスト分離装置において、容器は、一部の期間に亘って第１ガスストリームより高い温度である可能性のある第２ガスストリームを、第１分離器と第２分離器の中間のガス流れ経路の中へ給送するための第２入口を有している、ミスト分離装置が提供されている。

第１分離器及び第２分離器は、両方とも、１つ又はそれ以上の多孔質パッド、多孔質メッシュ、瀘板、チムニープレート（例えばバブルキャッププレート）、又は液体粒子をガス又は蒸気から離脱させるための何れかの他の類似の仕掛け、又はその様な仕掛けの組合せを備えることができる。

主容器と分離器の配設については多数の異なった構成が実施可能である。例えば、第１分離器は、水平方向又は垂直方向のパッド又はメッシュを備えていてもよい。同様に、第２分離器は、水平方向又は垂直方向のパッド又はメッシュを備えていてもよい。水平方向配置の第１分離器が垂直方向配置の第２分離器と共に使用されてもよいし、その逆もあろう。代わりに、両方の分離器が、水平方向に配置されることもあろうし、垂直方向に配置されることもあろう。

第１及び第２分離器は、両方とも、それらに関連付けられているドレインであって、液体捕集容器と連通しているドレインを有しているのが望ましい。
第１分離器と第２分離器の両方が水平方向に配置されたパッド又はメッシュを備えている場合、第１分離器と第２分離器の中間には、排流される液体をそれが第２分離器から重力下に落下した際に捕集する目的で、ガス通路の貫通したトレイが設けられていてもよい。

本発明は、更に、本発明によるミスト分離装置を天然ガスの流れに沿って配置させた、天然ガスの流れのための設備を提供している。その様な配設では、主容器への前記第１入口は、典型的には、自然気化ＬＮＧの源と連通しており（例えばＬＮＧ貯蔵容器又はタンクの場合）、主容器への第２入口は、典型的には、ＬＮＧの強制気化器と連通している。強制気化器は、ＬＮＧ貯蔵容器又はタンクと連通しているポンプからＬＮＧを受け取ることになろう。主容器への出口は、典型的には、圧縮機と連通している。圧縮機は、圧縮されたガスを燃焼機関へ、典型的には船舶又は他の外洋航行船の船上の燃焼機関へ提供するのに採用されている。或る代わりの配設では、主容器への出口は直接にエンジンと連通している。

本発明によるミスト分離装置は、第１ガスストリームから離脱させた液体の第２ガスストリームによる再気化を最小限にする。この成果は、両方のガスストリームが天然ガスであり、結果として得られる天然ガスが燃焼機関で燃料として使用されることになっている場合は、特に価値があろう。これは、離脱させた液体の粒子は重質炭化水素を（元のガスに比較して）相対的に豊富に含んでいる可能性があり、典型的に、その様な重質炭化水素の存在は、存在する量が十分であるなら、燃料の品質に有害な効果を及ぼす傾向があるからである。

これより、本発明による装置及び設備を、一例として、添付図面を参照しながら説明してゆく。
異なった図で同様の部分は同じ符号により示されている。

本発明による装置の第１の実施形態を示す概略図である。 図１に示されている実施形態の代わりの実施形態を概略的に示している。 図１に示されている実施形態の代わりの実施形態を概略的に示している。 図１に示されている実施形態の代わりの実施形態を概略的に示している。 本発明による、燃焼機関に天然ガスを供給するための設備を概略的に示している。

図面の図１を参照すると、天然ガス中に含有されている何らかの液体の粒子を離脱させるための主容器２が示されている。主容器２は、天然ガス用の第１側面入口４と、第１入口４より高い高度にある天然ガス用の第２側面入口６と、を有している。容器２は、更に、その頂部にガス出口８が設けられており、その底部には、流体を重力下に排液ポット又は水溜め１４へ流す第１ドレイン１０が設けられている。

主容器２は、２つの垂直方向に離間された分離器２０及び２２を含んでいる。分離器２０と２２は共に複数のメタルメッシュシートを備えている。典型的には、それぞれの分離器は、１００ｍｍから２００ｍｍの範囲（例えば１５０ｍｍ）の厚さを有するコイル状の金属系ファブリックを備えている。装置運転時、液体の粒子を抱えこんだガスがシートの孔を通過する。液体の粒子は、分離器２０及び２２の中でガスから離脱してゆく。

時間が経つと、分離器２０中に捕集された液体はそこから滲出し始め、容器２の底部に集められる。ドレインは、この液体を重力下にポット１４の中へ落下させるために、時々開かれてもよいし永久的に開きっぱなしにされてもよい。

入口４を通って進入する第１ガスストリームは、こうして、分離器２０によって液滴から自由になり、分離器２０と２２の中間の空間へ通される。そこに、第２入口６を通って容器２へ入ってきた第２ガスストリームが合流する。第２のガスストリーム中に同伴されている何らかの液体の粒子は、第２ガス分離器２２によって、そこをガスが通過してゆくことで離脱する。その結果得られる、液体から自由になったガスストリームは出口８を通って分離器容器２を出てゆく。或る期間の後、液体は重力下に分離器２２から滲出する。それは、第１分離器２０と第２分離器２２の中間の捕集器３０によって集められる。捕集器３０は、例えば、バブルキャップトレイの形態をしていてもよい。バブルキャップトレイの煙突は、ガスを通過させ且つ分離器２２からの液体を捕集させるのに効果を発揮する。その様にして捕集された液体は、排液ポット１４と連通している第２ドレイン１２へ通される。ドレイン１２は図１には主容器２の外に設置されていることが示されているが、それは代わりに主容器２の内部に設置されていてもよい。

図１に示されている装置の典型的な運転では、入口４は、気化させた天然ガスを大凡−１００℃の温度で分離器へ送るＬＮＧの強制気化器（図示せず）と連通している。気化していないＬＮＧの同伴液滴は、第１分離器２０を通過することによってこのガスから離脱する。第２入口６は、ＬＮＧの貯蔵タンク（図示せず）のアレージ空間と連通している。自然気化のせいで、アレージ空間は−１４０℃乃至−５０℃の温度の天然ガスを含む傾向がある。このガスのストリームは、入口６から、主容器２内の分離器２０と２２の間の空間中の強制気化天然ガスの流れの中へ給送される。自然気化天然ガスと共に主容器２の中へ導入されたＬＮＧの粒子は離脱し、こうして液体粒子を含まない天然ガスとして主容器２からその出口８を通って出てゆく。分離器２２中に捕集された液は、或る期間の後、重力下に、メッシュ（又は他の分離用媒体）の層から滲出する傾向があり、トレイ３０によって途中で捕まえられることになる。こうして捕集されたＬＮＧは、その結果、ポット１４の中へ排流される。所望に応じ、ポット１４は時々に空にされてもよく、捕集された液体は典型的には第２入口６と連通している貯蔵容器へ戻される。

主容器２については、多数の代わりの構成がある。
図２を参照すると、２つの水平方向に配置されている分離器４０と４２は、主容器２の中に、間にギャップを挟んで並列に配設されている。分離器４０は第１隔壁４４の一方の側（図示では左側）に配置されており、他方の分離器４２は第２隔壁４５の他方の側（図示では右側）に配置されている。第１入口４は、分離器４０と分離器４４の間に画定されているガス空間と連通している。第２入口６は、主容器２の中の、第１隔壁４４と第２隔壁４５の間に画定されている空間と連通している。入口４を通して導入されたガスは、下方から分離器４０を通過し、液体の粒子は分離器４０によってガスから離脱する。その結果得られるガスは、分離器４４と４５の間の空間の中で、入口６を通して導入されたガスと混ざり合い、下方から分離器４２を通過し、何らかの液体の粒子は分離器４２によってガスから離脱する。ガスは、容器２の頂部の出口８を通って容器２から出てゆく。

各分離器４０及び４２の下にはドレイン４６及び４８が設けられており、ドレイン４６及び４８は、（図２には示されていない）排液ポットと連通している。
次に図３を参照すると、容器２には２つの水平方向に離間された垂直方向分離器５０及び５２が設けられている。第１入口は、容器２のその左手側（図示せず）の頂部と連通している。従って、容器２を通って概ね水平方向のガスの流れができている。分離器５０と５２の中間の容器２の頂部にはガス用の第２入口がある。ドレイン５４及び５６が分離器５０及び５２とそれぞれ連通しており、排液ポット（図３には図示せず）に終端している。分離器５２の下流に出口８が設置されている。

図４を参照すると、配設は、下側の水平方向分離器２０が垂直方向の管状分離器６０と置き換えられていることを別にすれば図１に示されているものと類似である。入口４からの第１ガスストリームが半径方向へ流れており、ガスは管状分離器６０の外からその内部に位置する空間へ通される。分離器６０は、入口４を通って容器２へ進入するガスから液体の粒子を離脱させる。その結果得られる、本質的に液体粒子の含まれていないガスは、容器２の中を垂直方向上向きに通過してゆき、第２分離器６２に遭遇する。このガスは、第２入口６を通って容器２へ進入する第２のガスストリームと混ざり合う。その結果得られるガス混合物は、第２分離器６２を通過し、第２分離器６２が、第２のガスストリームと共に導入されたか又はガス混合物からの液体の粒子を除去するのに効果を発揮する。分離器６０及び６２から滲出する液を捕集するためにドレイン６８及び７０がそれぞれ設けられており、排液ポット（図４には図示せず）と連通している。第２分離器６２の下方に但し第１分離器６０の上方には、第２分離器６２からの液体を捕えるように液体捕集トレイ７４が設置されている。その構造及び作動は、図１に関連付けて示され説明されている捕集トレイ３０と同様であってもよい。

図１から図４に示されている本発明による装置の実施形態はどれも共通に、各々の構成のおかげで、入口６を通って主容器２へ入って来る高温のガスストリーム（例えば自然気化ＬＮＧ）と入口４を通って主容器２へ入って来る低温のガスストリーム（例えば強制気化ＬＮＧ）の液滴との間に接触が無いという特徴を有している。結果として、ガスは、低温ガスストリームから分離された液体粒子の高温ガスストリームによる気化を介して高沸点成分を豊富に含むものとなることはない。

次に図５を参照すると、図１に示されている装置が貯蔵タンク５０２からの天然ガスを燃焼機関５３０へ、例えば二元燃料ディーゼルエンジンへ、供給することを意図した設備５００に組み入れられている。容器２への入口４は、強制気化器５０６と連通しており、強制気化器５０６自体は容器５０２内の水中ポンプ５０８と連通している。気化器５０６は、容器５０２からポンプ５０８によって供給されるＬＮＧを気化させるのに効果を発揮する。典型的に、この結果得られる蒸気又はガスは、−１００℃の温度で入口４へ供給される。容器２の第２入口６は、ＬＮＧ貯蔵タンク５０２のアレージ空間と直接連通している。運転時、液体の粒子は、入口４及び６への給送物から離脱させられ、離脱した液体は排液ポット１４の中へ排流される。排液ポットはタンク５０２へ接続されているので、液体は当該タンクへ戻ることができる。容器２からの出口８は、回転圧縮機５２０に通じる或る長さのパイプライン５００へ接続されている。圧縮機５２０は、天然ガスの圧力を、圧縮機５２０の出口と連通している燃焼機関５３０が要求する圧力へ上昇させる。

設備５００は、外洋航行タンカー又はＬＮＧをＬＮＧの液化される現場からＬＮＧの届け先の現場まで長距離を輸送する他の船舶の船上に設けることができるであろう。典型的に、或る割合のＬＮＧは復路のために保持される。特に、タンク５０２のアレージ空間中の天然ガスの温度が、強制気化ＬＮＧが気化器５０６によって入口４へ送達される際の温度より著しく上に上昇する可能性があるのは復路時である。本発明による装置は、タンク５０２のアレージ空間からの自然気化ＬＮＧが分離容器２の中の大量の高級炭化水素を再気化させ、それによってエンジン５３０へ給送される燃料の品質に悪影響を及ぼすことを防止する。

２ 主容器
４ 第１側面入口
６ 第２側面入口
８ ガス出口
１０ 第１ドレイン
１２ 第２ドレイン
１４ 排液ポット又は水溜め
２０、２２ 分離器
３０ 捕集器
４０、４２ 分離器
４４ 第１隔壁
４５ 第２隔壁
４６、４８ ドレイン
５０、５２ 分離器
５４、５６ ドレイン
６０ 管状分離器
６２ 第２分離器
６８、７０ ドレイン
７４ 液体捕集トレイ
５００ 天然ガス供給設備
５０２ 貯蔵タンク
５０６ 強制気化器
５０８ 水中ポンプ
５２０ 回転圧縮機
５３０ 燃焼機関

Claims (10)

1. 第１ガスストリーム用の第１入口とガス用の出口とを有する主容器を備え、前記主容器は前記第１入口から前記出口へ延びるガス流れ経路に沿って離間されている第１分離器と第２分離器を有し、両分離器は液体の粒子を前記ガスから離脱させることができる、ミスト分離装置において、前記容器は、一部の期間に亘って前記第１ガスストリームより高い温度である可能性のある第２ガスストリームを、前記第１分離器と前記第２分離器の中間の前記ガス経路の中へ給送するための第２入口を有している、ミスト分離装置。
2. 前記第１分離器と前記第２分離器は、両方とも、１つ又はそれ以上の多孔質パッド、パッドメッシュ、瀘板、又はチムニープレートを備えている、請求項１に記載のミスト分離装置。
3. 前記第１分離器は、水平方向又は垂直方向のパッド又はメッシュを備えている、請求項２に記載のミスト分離装置。
4. 前記第２分離器は、水平方向又は垂直方向のパッド又はメッシュを備えている、請求項２又は請求項３に記載のミスト分離装置。
5. 前記第１分離器及び前記第２分離器は、両方とも、それらに関連付けられているドレインであって、液体捕集容器と連通しているドレインを有している、上記請求項の何れか１項に記載のミスト分離装置。
6. 上記請求項の何れか１項に記載のミスト分離装置を備えている天然ガス送達設備。
7. 前記第１入口は、強制気化ＬＮＧの源と連通している、請求項６に記載の天然ガス送達設備。
8. 前記第２入口は、自然気化ＬＮＧの源と連通している、請求項６又は請求項７に記載の天然ガス送達設備。
9. 前記出口は、圧縮機と連通している、請求項６から８の何れか１項に記載の天然ガス送達設備。
10. 前記圧縮機の出口は、燃焼エンジンと連通している、請求項９に記載の天然ガス送達設備。

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