JP2013210044A - 船舶、液化装置および液化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フレオン等の冷媒を用いた冷凍サイクルを用いずに、ＬＰＧのＢＯＧに加えてエチレンを液化することができる再液化装置を備えた船舶を提供する。
【解決手段】石油ガスを圧縮するガス圧縮機１５と、水温にて冷却するＬＰＧ凝縮器１７と、ＬＰＧを減圧させて貯留する膨張タンク１３と、エチレンガスを凝縮液化するエチレン凝縮器１１と、カーゴタンク３にＬＰＧを貯蔵する場合には、ＬＰＧ凝縮器１７にて凝縮液化されたＬＰＧをカーゴタンク３へと導き、カーゴタンク３に液化エチレンを貯蔵する場合には、エチレン凝縮器１１にて凝縮液化された液化エチレンをカーゴタンク３へと導くとともに、ＬＰＧ凝縮器１７にて凝縮液化されたＬＰＧをカーゴタンク３へと導かずに膨張タンク１３へと導くように、ＬＰＧおよび液化エチレンの流路を切り換える流路切替手段とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えばボイルオフガスを液化する液化装置を備えた船舶、液化装置および液化方法に関するものである。

プロパンやブタンを主成分とするＬＰＧ（液化石油ガス）を液状でカーゴタンク内に貯蔵して運搬する船舶（いわゆるＬＰＧ船）が知られている。ＬＰＧ船は、カーゴタンク内で発生するＢＯＧ（ボイルオフガス）を再液化する再液化装置を装備している（例えば下記特許文献１参照）。

特開２０１１−１５７９７９号公報

この再液化装置は、参考例として図４に示すように、カーゴタンク１０３からサクションドラム１０５を介して導かれたＢＯＧを、ガス圧縮機１０１によって２０気圧近辺まで加圧する。ガス圧縮機１０１では、インタークーラ１０７を介して二段圧縮され、圧縮されたＢＯＧは、海水ＳＷによる冷却によって、シェルアンドチューブ式熱交換器またはプレート式熱交換器とされた凝縮器１０９にて再凝縮され液化される。凝縮器１０９にて得られたＬＰＧ液は、一部がインタークーラ１０７の気相中に散布され、残部がカーゴタンク１０３へ戻される。インタークーラ１０７内に散布されたＬＰＧ液は、膨張してガス化する際に発生する冷熱によってインタークーラ１０７内を冷却する。カーゴタンク１０３へ戻されるＬＰＧ液は、インタークーラ１０７を通過する際に冷却されるようになっている。

図４に示した方式では、２０気圧程度の加圧状態にて海水温度近辺で凝縮するガスを液化対象としており、炭化水素ではプロパンやブタンなど重質なものが該当する。しかし、エチレンやエタン（当然ながらメタンも）等のように２０気圧程度まで圧縮すると海水温度近辺で超臨界状態となるガスは、液化することができない。
したがって、商用で多く流通しているエチレンの運搬船は、海水冷却の代わりにフレオン冷媒を用いた２次冷凍サイクルで約−３０℃程度まで冷却して再凝縮させている（以下、この方式を「カスケード方式」という）。したがって、エチレンやエタンを再凝縮させるためには、プロパン等のガスを再凝縮させる再液化装置に加えて、フレオン等の冷媒を用いた２次冷凍サイクルの追加設備が必要となる。これでは、設備費用もかなり高価となるうえに、特に船舶に設置する場合には配置場所の確保に困難な場合が多い。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、フレオン等の冷媒を用いた冷凍サイクルを用いずに、プロパン等のガス（第１ガス）に加えてエチレンやエタン等のガス（第２ガス）を液化することができる船舶、液化装置および液化方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の船舶、液化装置および液化方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる船舶は、ガス圧縮機で圧縮した圧縮圧力で海水や河川に相当する水温にて冷却することにより凝縮液化する第１ガスと、該水温にて前記圧縮圧力よりも小さい臨界圧力を有する第２ガスとを液化する液化装置を備えた船舶であって、前記液化装置は、前記第１ガスが液化された液化第１ガス、または、前記第２ガスが液化された液化第２ガスが貯蔵される貯蔵タンクと、前記第１ガスを前記圧縮圧力まで圧縮する圧縮する第１ガス圧縮機と、該ガス圧縮機によって圧縮された前記第１ガスを前記水温にて冷却する第１ガス用凝縮器と、該第１ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第１ガスを減圧させて貯留する膨張タンクと、前記第１ガスを前記圧縮圧力まで圧縮する第２ガス圧縮機と、前記膨張タンクから導かれた液化第１ガスにより、前記第２ガス圧縮機で圧縮された前記第２ガスを凝縮液化する第２ガス用凝縮器と、前記貯蔵タンクに前記液化第１ガスを貯蔵する場合には、前記第１ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第１ガスを前記貯蔵タンクへと導き、前記貯蔵タンクに前記第２液化ガスを貯蔵する場合には、前記第２ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第２ガスを前記貯蔵タンクへと導くとともに、前記第１ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第１ガスを前記貯蔵タンクへと導かずに前記膨張タンクへと導くように、前記液化第１ガスおよび前記液化第２ガスの流路を切り換える流路切替手段と備えていることを特徴とする。

第１ガスはガス圧縮機によって圧縮された後に第１ガス用凝縮器によって海水等によって冷却されて凝縮液化する。液化第１ガスは、貯蔵タンクまたは膨張タンクへと導かれるようになっている。
一方、第２ガスは、ガス圧縮機による圧縮圧力では臨界圧力を超えてしまうので、海水で冷却しても凝縮液化させることができない。そこで、本発明では、液化第１ガスを膨張させて温度低下させた液化第１ガスが貯留させた膨張タンクから導かれた液化第１ガスによって第２ガス用凝縮器にて第２ガスを冷却して凝縮液化することとした。
そして、本発明では、流路切替手段により、貯蔵タンクに液化第１ガスを貯蔵する場合には、第１ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第１ガスを貯蔵タンクへと導き、貯蔵タンクに第２液化ガスを貯蔵する場合には、第１ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第１ガスを膨張タンクへと導くとともに、第２ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第２ガスを貯蔵タンクへと導くように、液化第１ガスおよび液化第２ガスの流路を切り換えることとした。
このように、第２ガスを液化する際には、膨張タンクに貯留する液化第１ガスを用いることとしたので、フレオン等の冷凍サイクル専用の冷媒を用いる必要がない。しかも、第１ガスを凝縮液化して貯蔵タンクに貯蔵するために用いるガス圧縮機を流用して膨張タンクに液化第１ガスを生成し、これを第２ガスの液化に用いることとしているので、第２ガスを液化するための専用の冷凍サイクルを追加設置する必要がない。
なお、第１ガスとしては、例えば、プロパン、ブタン、ＬＰＧ等が挙げられ、第２ガスとしては、例えば、エチレン、エタン、メタン等が挙げられる。また、ガス圧縮機による圧縮圧力は、例えば、２０気圧とされる。
「海水や河川に相当する水温」としては、例えば、氷点以上３５℃以下とされる。

また、本発明の液化装置は、ガス圧縮機で圧縮した圧縮圧力で海水や河川に相当する水温にて冷却することにより凝縮液化する第１ガスと、該水温にて前記圧縮圧力よりも小さい臨界圧力を有する第２ガスとを液化する液化装置であって、前記第１ガスが液化された液化第１ガス、または、前記第２ガスが液化された液化第２ガスが貯蔵される貯蔵タンクと、前記第１ガスを前記圧縮圧力まで圧縮する圧縮する第１ガス圧縮機と、該ガス圧縮機によって圧縮された前記第１ガスを前記水温にて冷却する第１ガス用凝縮器と、該第１ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第１ガスを減圧させて貯留する膨張タンクと、前記第１ガスを前記圧縮圧力まで圧縮する第２ガス圧縮機と、前記膨張タンクから導かれた液化第１ガスにより、前記第２ガス圧縮機で圧縮された前記第２ガスを凝縮液化する第２ガス用凝縮器と、前記貯蔵タンクに前記液化第１ガスを貯蔵する場合には、前記第１ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第１ガスを前記貯蔵タンクへと導き、前記貯蔵タンクに前記第２液化ガスを貯蔵する場合には、前記第２ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第２ガスを前記貯蔵タンクへと導くとともに、前記第１ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第１ガスを前記貯蔵タンクへと導かずに前記膨張タンクへと導くように、前記液化第１ガスおよび前記液化第２ガスの流路を切り換える流路切替手段と備えていることを特徴とする。

第１ガスはガス圧縮機によって圧縮された後に第１ガス用凝縮器によって海水等によって冷却されて凝縮液化する。液化第１ガスは、貯蔵タンクまたは膨張タンクへと導かれるようになっている。
一方、第２ガスは、ガス圧縮機による圧縮圧力では臨界圧力を超えてしまうので、海水で冷却しても凝縮液化させることができない。そこで、本発明では、液化第１ガスを膨張させて温度低下させた液化第１ガスが貯留させた膨張タンクから導かれた液化第１ガスによって第２ガス用凝縮器にて第２ガスを冷却して凝縮液化することとした。
そして、本発明では、流路切替手段により、貯蔵タンクに液化第１ガスを貯蔵する場合には、第１ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第１ガスを貯蔵タンクへと導き、貯蔵タンクに第２液化ガスを貯蔵する場合には、第１ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第１ガスを膨張タンクへと導くとともに、第２ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第２ガスを貯蔵タンクへと導くように、液化第１ガスおよび液化第２ガスの流路を切り換えることとした。
このように、第２ガスを液化する際には、膨張タンクに貯留する液化第１ガスを用いることとしたので、フレオン等の冷凍サイクル専用の冷媒を用いる必要がない。しかも、第１ガスを凝縮液化して貯蔵タンクに貯蔵するために用いるガス圧縮機を流用して膨張タンクに液化第１ガスを生成し、これを第２ガスの液化に用いることとしているので、第２ガスを液化するための専用の冷凍サイクルを追加設置する必要がない。
なお、第１ガスとしては、例えば、プロパン、ブタン、ＬＰＧ等が挙げられ、第２ガスとしては、例えば、エチレン、エタン、メタン等が挙げられる。また、ガス圧縮機による圧縮圧力は、例えば、２０気圧とされる。

さらに、本発明の液化装置では、前記貯蔵タンクと、該貯蔵タンクからのボイルオフガスを圧縮する前記第１ガス圧縮機と、前記第１ガス用凝縮器とを備え、該第１ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第１ガスを前記貯蔵タンクへ戻す再液化装置付き第１ガス貯蔵設備が複数設置され、前記貯蔵タンクに前記液化第２ガスを貯蔵する場合には、前記流路切替手段により、当該貯蔵タンクに前記液化第２ガスを導くとともに、当該貯蔵タンクを備えた前記再液化装置付き第１ガス貯蔵設備の前記第１ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第１ガスを前記貯蔵タンクへと導かずに前記膨張タンクへと導くことを特徴とする。

複数の再液化装置付き第１ガス貯蔵設備が設置されている場合には、１つ又は複数の再液化装置付き第１ガス貯蔵設備の貯蔵タンクを、液化第２ガスを貯蔵する貯蔵タンクとすることができる。
そして、液化第２ガスを貯蔵する貯蔵タンクと同じ第１ガス貯蔵設備に属する第１ガス用凝縮器にて凝縮液化した液化第１ガスを膨張タンクに導いて、第２ガス用凝縮器にて第２ガスを液化することとした。
このように、液化第１ガスが貯蔵された貯蔵タンクの空き具合に応じて、液化第２ガスを貯蔵する貯蔵タンクとすることができるので、液化第１ガスや液化第２ガスの需要に応じて対応することができる柔軟性に富んだシステムを構築することができる。

また、本発明の液化方法は、ガス圧縮機で圧縮した圧縮圧力で海水や河川に相当する水温にて冷却することにより凝縮液化する第１ガスと、該水温にて前記圧縮圧力よりも小さい臨界圧力を有する第２ガスとを液化する液化装置による液化方法であって、前記液化装置は、前記第１ガスが液化された液化第１ガス、または、前記第２ガスが液化された液化第２ガスが貯蔵される貯蔵タンクと、前記第１ガスを前記圧縮圧力まで圧縮する圧縮する第１ガス圧縮機と、該ガス圧縮機によって圧縮された前記第１ガスを前記水温にて冷却する第１ガス用凝縮器と、該第１ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第１ガスを減圧させて貯留する膨張タンクと、前記第１ガスを前記圧縮圧力まで圧縮する第２ガス圧縮機と、前記膨張タンクから導かれた液化第１ガスにより、前記第２ガス圧縮機で圧縮された前記第２ガスを凝縮液化する第２ガス用凝縮器とを備え、前記貯蔵タンクに前記液化第１ガスを貯蔵する場合には、前記第１ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第１ガスを前記貯蔵タンクへと導き、前記貯蔵タンクに前記第２液化ガスを貯蔵する場合には、前記第２ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第２ガスを前記貯蔵タンクへと導くとともに、前記第１ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第１ガスを前記貯蔵タンクへと導かずに前記膨張タンクへと導くように、前記液化第１ガスおよび前記液化第２ガスの流路を切り換えることを特徴とする。

エチレンやエタン等の第２ガスを液化するための専用の冷凍サイクルを追加設置する必要がなく、また既存の設備に第２ガスを液化する設備を追加する場合には、ＬＰＧ等の第１ガスを貯留する膨張タンクや第２ガス用凝縮器等の最小限の設備を追加するだけで済むので、設備費用が低廉となり、しかも大きな設置場所を必要とせずに設置することができる。

本発明の一実施形態に係る再液化装置の基本概念を示した概略構成図である。 図１の再液化装置を具体的に適用したものであり、エチレンを液化しない場合を示した構成図である。 図１の再液化装置を具体的に適用したものであり、エチレンを液化する場合を示した構成図である。 参考例としてＬＰＧの再液化装置を示した構成図である。

以下、本発明の一実施形態について、図１乃至図３を用いて説明する。
本実施形態にかかる再液化装置（液化装置）は、ＬＰＧ船に設置されている。ＬＰＧ船は、複数のカーゴタンク（貯蔵タンク）を備えており、それぞれのカーゴタンクに対してガス圧縮機および凝縮器を備えた再液化装置を備えている。本実施形態の再液化装置は、このようなＬＰＧ用の貯蔵設備を用いて、エチレンの再液化をも可能とするものである。

図１には、本実施形態の再液化装置の基本概念が示されている。
カーゴタンク３内には、液化エチレン（液化第２ガス）Ｌ２が貯蔵されている。液化エチレンガスＬ２の温度は約−１００℃とされている。カーゴタンク３内で発生したエチレンＢＯＧ（ボイルオフガス）は、ガス圧縮機７に吸い込まれて圧縮される。ガス圧縮機７によって約２０気圧まで昇圧されたエチレンガスは、海水ＳＷによって海水熱交換器９にて冷却された後、エチレン凝縮器（第２ガス凝縮器）１１へと導かれる。エチレン凝縮器１１には、ＬＰＧ膨張タンク１３内に貯留された約−４０℃とされたＬＰＧ液（液化第１ガス）Ｌ１が冷媒液供給配管８を介して導かれており、このＬＰＧ液Ｌ１によってエチレンガスが冷却され凝縮液化する。エチレン凝縮器１１にて再液化された液化エチレン（凝縮液）は、液化エチレン返送配管１２を通り、図示しない膨張手段を介してカーゴタンク３内へと返送される。

また、ＬＰＧ膨張タンク１３にて発生したＬＰＧのＢＯＧは、ガス圧縮機１５によって約２０気圧まで昇圧された後に、ＬＰＧ凝縮器（第１ガス凝縮器）１７に導かれ海水ＳＷによって冷却されて凝縮液化する。ＬＰＧ凝縮器１７によって再液化されたＬＰＧ（凝縮液）は、ＬＰＧ返送配管１４を通り、図示しない膨張手段を介してＬＰＧ膨張タンク１３内へと導かれる。なお、エチレン凝縮器１１にてエチレンを凝縮させてガス化された石油ガスは、石油ガス配管１６を通り、ガス圧縮機１５の吸込側に戻されるようになっている。

このように、ガス圧縮機７で圧縮した圧力では海水ＳＷで冷却しても凝縮させることができないエチレンガスに対して、カスケード方式としてフレオン等の冷凍サイクルを用いることなく、ＬＰＧ船として本来備えているＬＰＧ再液化装置の構成を流用し、ＬＰＧの冷熱を用いて凝縮させることができるという利点がある。
このような基本概念を前提として、図２及び図３を用いてさらに詳述する。

図２及び図３には、本実施形態に係る再液化装置の具体的構成が示されている。図２はエチレンを液化せずにＬＰＧをカーゴタンクに貯蔵する場合（以下「ＬＰＧモード」という。）を示し、図３はＬＰＧをカーゴタンクに貯蔵せずにエチレンを液化してカーゴタンクに貯蔵する場合（以下「エチレンモード」という。）を示している。
これらの図において、左側にはＬＰＧ系統Ａが示されており、右側にはエチレン系統Ｂが示されている。

図２では、ＬＰＧモードとされているので、ＬＰＧ液Ｌ１がカーゴタンク３内に貯蔵されている。一方、図３では、エチレンモードとされているので、液化エチレンＬ２がカーゴタンク３内に貯蔵されている。

カーゴタンク３のガス相を形成する上部には、ＢＯＧ取出配管２０が接続されている。ＢＯＧ取出配管２０は、合流点２０ａにてＢＯＧ主配管２１に接続されている。ＢＯＧ主配管からはＬＰＧ系統Ａ側にＢＯＧ分岐配管２２が、エチレン系統Ｂ側にＢＯＧ分岐配管２３が、それぞれ分岐されている。
ＢＯＧ分岐配管２２には、開閉弁２２ａを備えており、下流端がサクションドラム２５に接続されている。開閉弁２２ａは、図２のＬＰＧモードの場合には全開とされ、図３のエチレンモードの場合には全閉とされる。
なお、図２及び図３における開閉弁の表記として、全開の場合は白抜き、全閉の場合は黒塗りつぶしとして表記する。

サクションドラム２５では、ＢＯＧが一時的に貯留されるようになっており、サクションドラム２５の出口側に接続されたＢＯＧ吸込配管２７からガス圧縮機１５へとＢＯＧが導かれるようになっている。ガス圧縮機１５は、レシプロ式の２段圧縮機とされ、ＢＯＧを約２０気圧まで圧縮する。ガス圧縮機１５の低圧段１５ａに吸い込まれて圧縮されたＢＯＧは、低圧段吐出配管２９を介してインタークーラ３１へと導かれる。

インタークーラ３１へと導かれたＢＯＧは、インタークーラ３１にて冷却された後、吸込配管３３を介してガス圧縮機１５の高圧段１５ｂへと送られる。高圧段１５ｂにて圧縮されたＢＯＧは、高圧段吐出配管３５を介してＬＰＧ凝縮器１７へと導かれる。ＬＰＧ凝縮器１７では、海水ＳＷとの間で熱交換が行われ、ＢＯＧが冷却されて凝縮液化し、再液化される。ＬＰＧ凝縮器１７にて再液化されたＬＰＧは、ＬＰＧ戻り配管３７を通り、インタークーラ３１で冷却された後、カーゴタンク３へと返送される。ＬＰＧ戻り配管３７には、インタークーラ３１の手前で分岐された分岐配管３９が接続されている。分岐配管３９によって導かれたＬＰＧは、インタークーラ３１のガス相中に噴霧され、ガス化する際に発生する冷熱によって温度低下したＬＰＧがインタークーラ３１内に貯留される。インタークーラ３１に貯留された低温のＬＰＧによって、インタークーラ３１内を通過するＢＯＧと、戻り配管３７内を流れる再液化したＬＰＧとが冷却される。インタークーラ３１にて冷却されたＬＰＧは、ＬＰＧ戻り配管３７を通り、２つの開閉弁３７ａ，３７ｂを通り、カーゴタンク３へと導かれる。これら開閉弁３７ａ，３７ｂは、図２のＬＰＧモードの場合は全開とされ、図３のエチレンモードの場合には全閉とされる。

ＬＰＧ戻り配管３７は、インタークーラ３１と開閉弁３７ａとの間に分岐点３７ｃを有し、この分岐点３７ｃにはＬＰＧ供給配管３９が接続されている。ＬＰＧ供給配管３９は、下流端が膨張タンク１３に接続されており、中途位置に開閉弁３９ａが設けられている。この開閉弁３９ａは、図２のＬＰＧモードの場合は全閉とされ、図３のエチレンモードの場合は全開とされる。
膨張タンク１３のガス相を形成する上部には、減圧配管４１が接続されている。減圧配管４１の下流端は、サクションドラム２５の上流側に接続されており、中途位置に開閉弁４１ａが設けられている。この開閉弁４１ａは、図２のＬＰＧモードの場合は全閉とされ、図３のエチレンモードの場合は全開とされる。

膨張タンク１３の液相を形成する下部には、ＬＰＧ循環配管４３が接続されており、その下流端は膨張タンク１３のガス相を形成する上部に接続されている。ＬＰＧ循環配管４３の中途位置には、エチレン用凝縮器１１が設けられている。このエチレン用凝縮器１１にて、エチレン系統Ｂから導かれたエチレンガスが液化される。エチレン凝縮器１１にてエチレンを液化して蒸発したガスは、ＬＰＧ循環配管４３を通り、膨張タンク１３へと戻される。

図２及び図３の右側に示されたエチレン系統Ｂには、サクションドラム４７と、ガス圧縮機７と、インタークーラ４９と、海水熱交換器９とが設けられている。なお、これらサクションドラム４７、ガス圧縮機７、インタークーラ４９及び海水熱交換器９の構成は、それぞれ、ＬＰＧ系統Ａのサクションドラム２５、ガス圧縮機１５、インタークーラ３１と、ＬＰＧ凝縮器１７とほぼ同じである。したがって、エチレン系統Ｂにエチレンが供給されない場合は、ＬＰＧのＢＯＧを再液化するＬＰＧ系統として用いることができるようになっている。

サクションドラム４７の上流側には、ＢＯＧ主配管２０から分岐されたＢＯＧ分岐配管２３が接続されている。ＢＯＧ分岐配管２３には、開閉弁２３ａが設けられており、この開閉弁２３ａは、図２のＬＰＧモードの場合は全閉とされ、図３のエチレンモードの場合は全開とされる。
サクションドラム４７の出口側には、ＢＯＧ吸込配管５１が接続され、ガス圧縮機７へとＢＯＧが導かれるようになっている。ガス圧縮機７は、レシプロ式の２段圧縮機とされ、エチレンガスを約２０気圧まで圧縮する。ガス圧縮機７の低圧段７ａに吸い込まれて圧縮されたＢＯＧは、低圧段吐出配管５３を介してインタークーラ４９へと導かれる。

インタークーラ４９へと導かれたＢＯＧは、吸込配管５５を介してガス圧縮機７の高圧段７ｂへと送られる。なお、エチレンの場合には、インタークーラ４９内にはエチレンガスの凝縮液が存在しない。
高圧段７ｂにて圧縮されたＢＯＧは、高圧段吐出配管５７を介して海水熱交換器９へと導かれる。海水熱交換器９では、海水ＳＷとの間で熱交換が行われ、ＢＯＧが冷却される。エチレンガスは、２０気圧まで昇圧されており、海水温度では臨界圧力を超えているので、海水熱交換器９では凝縮されない。
海水熱交換器９にて冷却されたＢＯＧは、ＢＯＧ高圧配管５９を通り、エチレン凝縮器１１へと導かれる。ＢＯＧ高圧配管５９には、開閉弁５９ａが設けられており、この開閉弁５９ａは、図２のＬＰＧモードの場合は全閉とされ、図３のエチレンモードの場合には全開とされる。

エチレン凝縮器１１では、ＬＰＧ系統ＡのＬＰＧ循環配管４３から導かれるＬＰＧ（例えば−４０℃）によって、エチレンガスが冷却され、凝縮液化する。液化したエチレンは、液化エチレン戻り配管６１を通り、カーゴタンク３へと導かれる。液化エチレン戻り配管６１には、開閉弁６１ａが設けられており、この開閉弁６１ａは、図２のＬＰＧモードの場合は全閉とされ、図３のエチレンモードの場合には全開とされる。

海水熱交換器９には、インタークーラ４９を貫通して延在する戻り配管６３が設けられている。戻り配管６３には、開閉弁６３ａが設けられており、この開閉弁６３ａは、図３のエチレンモードの場合には全閉とされる。したがって、エチレンモードの場合には、戻り配管６３にはエチレンガスが流れないことになる。
なお、図２のＬＰＧモードの場合で、かつ、エチレン系統ＢでもＬＰＧのＢＯＧを再液化する場合には、開閉弁６３ａは全開とされ、ＬＰＧ系統ＡのＬＰＧ戻り配管３７のように使用される。
戻り配管６３の下流端は、カーゴタンク３へ接続された戻り主配管６５に接続されている。

次に、上記構成の再液化装置の制御方法について説明する。
＜ＬＰＧモード＞
図２に示すように、エチレンを液化せずにＬＰＧをカーゴタンク３に貯蔵するＬＰＧモードの場合には、以下のように制御される。
図示しない制御部または手動により、ＬＰＧと液化エチレンの流路を切り換える流路切替手段を構成する開閉弁３９ａ，４１ａ，２３ａ，５９ａ，６１ａ，６３ａを全閉とするとともに、流路切替手段を構成する開閉弁２２ａ，３７ａ，３７ｂを全開とする。なお、図２及び図３では、全閉とする開閉弁を塗りつぶし、全開とする開閉弁を白抜きとして表示している。

ＬＰＧモードの場合、カーゴタンク３内にはＬＰＧ液Ｌ１が貯蔵されており、カーゴタンク３内のＢＯＧはＢＯＧ取出配管２０およびＢＯＧ分岐配管２２を通り、サクションドラム２５へと導かれる。サクションドラム２５へと導かれたＢＯＧは、ＢＯＧ吸込配管２７を通り、ガス圧縮機１５の低圧段１５ａへと導かれる。ガス圧縮機１５の低圧段１５ａにて圧縮されたＢＯＧは、低圧段吐出配管２９を介してインタークーラ３１へと導かれる。
インタークーラ３１へと導かれたＢＯＧは、インタークーラ３１にて冷却された後、吸込配管３３を介してガス圧縮機１５の高圧段１５ｂへと送られる。高圧段１５ｂにて約２０気圧まで圧縮されたＢＯＧは、高圧段吐出配管３５を介してＬＰＧ凝縮器１７へと導かれる。ＬＰＧ凝縮器１７では、海水ＳＷとの間で熱交換が行われ、ＢＯＧが冷却されて凝縮液化し、再液化される。ＬＰＧ凝縮器１７にて再液化されたＬＰＧは、ＬＰＧ戻り配管３７を通り、インタークーラ３１で冷却された後、カーゴタンク３へと返送される。
一方、インタークーラ３１の手前で分岐された分岐配管３９によって導かれたＬＰＧがインタークーラ３１のガス相中に噴霧される。噴霧されたＬＰＧがガス化する際に発生する冷熱によって、温度低下したＬＰＧがインタークーラ３１内に貯留される。インタークーラ３１に貯留された低温のＬＰＧによって、インタークーラ３１内を通過するＢＯＧと、戻り配管３７内を流れる再液化したＬＰＧとが冷却される。インタークーラ３１にて冷却されたＬＰＧは、ＬＰＧ戻り配管３７を通り、２つの開閉弁３７ａ，３７ｂを通り、カーゴタンク３へと導かれる。
このようにして、カーゴタンク３で発生するＬＰＧのＢＯＧは、ガス圧縮機１５によって約２０気圧まで昇圧された後、ＬＰＧ凝縮器１７にて海水温度にて再液化されるようになっている。

なお、ＬＰＧモードの場合、エチレン系統Ｂのガス圧縮機７及び海水熱交換器９を用いてＬＰＧの再液化を行っても良い。この場合、開閉弁２３ａ，６３ａを全開として、ＢＯＧ分岐配管２３からＬＰＧのＢＯＧが吸い込まれ、ガス圧縮機７にて圧縮され、海水熱交換器９にて海水温度にてＬＰＧが再液化される。再液化されたＬＰＧは、戻り配管６３および戻り主配管６５を通り、カーゴタンク３へと返送される。

＜エチレンモード＞
図３に示すように、ＬＰＧをカーゴタンク３に貯蔵せずにエチレンを液化してカーゴタンク３に貯蔵するエチレンモードの場合には、以下のように制御される。
図示しない制御部または手動により、ＬＰＧと液化エチレンの流路を切り換える流路切替手段を構成する開閉弁３９ａ，４１ａ，２３ａ，５９ａ，６１ａを全開とするとともに、流路切替手段を構成する開閉弁２２ａ，３７ａ，３７ｂ，６３ａを全閉とする。
エチレンモードの場合、カーゴタンク３内には液化エチレンＬ２が貯蔵されており、カーゴタンク３内のＢＯＧはＢＯＧ取出配管２０およびＢＯＧ分岐配管２３を通り、エチレン系統Ｂのサクションドラム４７へと導かれる。サクションドラム４７へと導かれたＢＯＧは、ＢＯＧ吸込配管５１を通り、ガス圧縮機７の低圧段１５ａおよび高圧段７ａにて約２０気圧まで昇圧された後、海水熱交換器９へと導かれる。
海水熱交換器９では、海水ＳＷとの間で熱交換が行われ、ＢＯＧが冷却される。海水熱交換器９にて冷却されたＢＯＧは、ＢＯＧ高圧配管５９を通り、エチレン凝縮器１１へと導かれる。エチレン凝縮器１１では、ＬＰＧ系統ＡのＬＰＧ循環配管４３から導かれるＬＰＧ（例えば−４０℃）によって、エチレンガスが冷却され、凝縮液化する。液化したエチレンは、液化エチレン戻り配管６１を通り、カーゴタンク３へと導かれる。

一方、エチレンモードにおいて、ＬＰＧ系統Ａでは、膨張タンク１３、ガス圧縮機１５およびＬＰＧ凝縮器１１にてＬＰＧの膨張液化サイクルが構成されている。すなわち、ガス圧縮機１５にて約２０気圧まで圧縮されたＬＰＧのＢＯＧは、ＬＰＧ凝縮器１１にて海水によって凝縮液化される。ＬＰＧ凝縮器１１にて液化されたＬＰＧは、膨張タンク１３へと導かれて膨張してガスおよび低温液となり、ガスはガス圧縮機１５に吸い込まれて上記サイクルを繰り返す。膨張タンク１３に貯留された低温（約−４０℃）のＬＰＧは、ＬＰＧ循環配管４３によってエチレン凝縮器１１へと導かれて、エチレンの液化に供される。

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
カーゴタンク３にＬＰＧを貯蔵するＬＰＧモードの場合には、ＬＰＧ凝縮器１７にて凝縮液化されたＬＰＧをカーゴタンク３へと導き、カーゴタンク３に液化エチレンを貯蔵するエチレンモードの場合には、ＬＰＧ凝縮器１７にて凝縮液化されたＬＰＧを膨張タンク１３へと導くとともに、エチレン凝縮器１１にて凝縮液化された液化エチレンをカーゴタンク３へと導くように、ＬＰＧおよび液化エチレンの流路を各開閉弁によって切り換えることとした。
このように、エチレンガスを液化する際には、膨張タンク１３に貯留するＬＰＧを用いることとしたので、フレオン等の冷凍サイクル専用の冷媒を用いる必要がない。しかも、ＬＰＧを凝縮液化してカーゴタンク３に貯蔵するために用いるガス圧縮機１５を流用して膨張タンク１３にＬＰＧを生成し、これをエチレンの液化に用いることとしているので、エチレンガスを液化するための専用の冷凍サイクルを追加設置する必要がない。

また、ＬＰＧ船では、複数のＬＰＧ用の再液化装置を備えたＬＰＧ系統Ａが設置されているので、１つ又は複数のＬＰＧ系統Ａに属するカーゴタンク３を、液化エチレンを貯蔵するカーゴタンク３とすることができる。そして、液化エチレンを貯蔵するカーゴタンク３に属するＬＰＧ系統Ａのガス圧縮機１５、ＬＰＧ凝縮器１７および膨張タンク１３を用いてＬＰＧの膨張液化サイクルを形成し、低温のＬＰＧ液を用いてエチレン凝縮器１１にてエチレンを液化することができる。
このように、ＬＰＧが貯蔵されたカーゴタンク３の空き具合に応じて、エチレンガスを貯蔵するカーゴタンク３とすることができるので、ＬＰＧや液化エチレンの需要に応じて対応することができる柔軟性に富んだシステムを構築することができる。

なお、上述した実施形態では、ＬＰＧ船を例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば地上に設置するＬＰＧ貯蔵設備に適用しても良い。また、ＬＰＧに代えて、純プロパン、純ブタンであってもよく、ガス圧縮機で圧縮した約２０気圧程度の圧力にて海水温度や河川水温度で凝縮できるガスであれは良い。
また、エチレンに代えて、エタン、メタン等のように、海水温度や河川水温度にて約２０気圧程度の圧力で臨界圧力を超えるガスであって、ＬＰＧ等の液化ガスによって凝縮できるガスでれば良い。

３ カーゴタンク（貯蔵タンク）
７ ガス圧縮機
９ 海水熱交換器
１１ エチレン凝縮器
１３ 膨張タンク
１５ ガス圧縮機
１７ ＬＰＧ凝縮器
２２ａ，２３ａ，３７ａ，３７ｂ，３９ａ，４１ａ，５９ａ，６１ａ，６３ａ 開閉弁
２５ サクションドラム
３１ インタークーラ
４３ ＬＰＧ循環配管
４７ サクションドラム
４９ インタークーラ
Ｌ１ ＬＰＧ液
Ｌ２ 液化エチレン

Claims (4)

1. ガス圧縮機で圧縮した圧縮圧力で海水や河川に相当する水温にて冷却することにより凝縮液化する第１ガスと、該水温にて前記圧縮圧力よりも小さい臨界圧力を有する第２ガスとを液化する液化装置を備えた船舶であって、
   前記液化装置は、前記第１ガスが液化された液化第１ガス、または、前記第２ガスが液化された液化第２ガスが貯蔵される貯蔵タンクと、
   前記第１ガスを前記圧縮圧力まで圧縮する圧縮する第１ガス圧縮機と、
   該ガス圧縮機によって圧縮された前記第１ガスを前記水温にて冷却する第１ガス用凝縮器と、
   該第１ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第１ガスを減圧させて貯留する膨張タンクと、
   前記第１ガスを前記圧縮圧力まで圧縮する第２ガス圧縮機と、
   前記膨張タンクから導かれた液化第１ガスにより、前記第２ガス圧縮機で圧縮された前記第２ガスを凝縮液化する第２ガス用凝縮器と、
   前記貯蔵タンクに前記液化第１ガスを貯蔵する場合には、前記第１ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第１ガスを前記貯蔵タンクへと導き、前記貯蔵タンクに前記第２液化ガスを貯蔵する場合には、前記第２ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第２ガスを前記貯蔵タンクへと導くとともに、前記第１ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第１ガスを前記貯蔵タンクへと導かずに前記膨張タンクへと導くように、前記液化第１ガスおよび前記液化第２ガスの流路を切り換える流路切替手段と、
   を備えていることを特徴とする船舶。
2. ガス圧縮機で圧縮した圧縮圧力で海水や河川に相当する水温にて冷却することにより凝縮液化する第１ガスと、該水温にて前記圧縮圧力よりも小さい臨界圧力を有する第２ガスとを液化する液化装置であって、
   前記第１ガスが液化された液化第１ガス、または、前記第２ガスが液化された液化第２ガスが貯蔵される貯蔵タンクと、
   前記第１ガスを前記圧縮圧力まで圧縮する圧縮する第１ガス圧縮機と、
   該ガス圧縮機によって圧縮された前記第１ガスを前記水温にて冷却する第１ガス用凝縮器と、
   該第１ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第１ガスを減圧させて貯留する膨張タンクと、
   前記第１ガスを前記圧縮圧力まで圧縮する第２ガス圧縮機と、
   前記膨張タンクから導かれた液化第１ガスにより、前記第２ガス圧縮機で圧縮された前記第２ガスを凝縮液化する第２ガス用凝縮器と、
   前記貯蔵タンクに前記液化第１ガスを貯蔵する場合には、前記第１ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第１ガスを前記貯蔵タンクへと導き、前記貯蔵タンクに前記第２液化ガスを貯蔵する場合には、前記第２ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第２ガスを前記貯蔵タンクへと導くとともに、前記第１ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第１ガスを前記貯蔵タンクへと導かずに前記膨張タンクへと導くように、前記液化第１ガスおよび前記液化第２ガスの流路を切り換える流路切替手段と、
   を備えていることを特徴とする液化装置。
3. 前記貯蔵タンクと、該貯蔵タンクからのボイルオフガスを圧縮する前記第１ガス圧縮機と、前記第１ガス用凝縮器とを備え、該第１ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第１ガスを前記貯蔵タンクへ戻す再液化装置付き第１ガス貯蔵設備が複数設置され、
   前記貯蔵タンクに前記液化第２ガスを貯蔵する場合には、前記流路切替手段により、当該貯蔵タンクに前記液化第２ガスを導くとともに、当該貯蔵タンクを備えた前記再液化装置付き第１ガス貯蔵設備の前記第１ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第１ガスを前記貯蔵タンクへと導かずに前記膨張タンクへと導くことを特徴とする請求項２に記載の液化装置。
4. ガス圧縮機で圧縮した圧縮圧力で海水や河川に相当する水温にて冷却することにより凝縮液化する第１ガスと、該水温にて前記圧縮圧力よりも小さい臨界圧力を有する第２ガスとを液化する液化装置による液化方法であって、
   前記液化装置は、前記第１ガスが液化された液化第１ガス、または、前記第２ガスが液化された液化第２ガスが貯蔵される貯蔵タンクと、
   前記第１ガスを前記圧縮圧力まで圧縮する圧縮する第１ガス圧縮機と、
   該ガス圧縮機によって圧縮された前記第１ガスを前記水温にて冷却する第１ガス用凝縮器と、
   該第１ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第１ガスを減圧させて貯留する膨張タンクと、
   前記第１ガスを前記圧縮圧力まで圧縮する第２ガス圧縮機と、
   前記膨張タンクから導かれた液化第１ガスにより、前記第２ガス圧縮機で圧縮された前記第２ガスを凝縮液化する第２ガス用凝縮器と、
   を備え、
   前記貯蔵タンクに前記液化第１ガスを貯蔵する場合には、前記第１ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第１ガスを前記貯蔵タンクへと導き、前記貯蔵タンクに前記第２液化ガスを貯蔵する場合には、前記第２ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第２ガスを前記貯蔵タンクへと導くとともに、前記第１ガス用凝縮器にて凝縮液化された液化第１ガスを前記貯蔵タンクへと導かずに前記膨張タンクへと導くように、前記液化第１ガスおよび前記液化第２ガスの流路を切り換えることを特徴とする液化方法。

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