JP2014122284A - フレアガスからの粗ｌｐｇの回収設備 - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍設備やサブマージドポンプを用いずにフレアガスからプロパン等を回収できると共にＬＰＧの規格に適した粗ＬＰＧを得ることができるフレアガスからの粗ＬＰＧの回収設備を提供する。
【解決手段】フレアガスを圧縮し、これを常温の冷却水で冷却した後、気液分離し、この圧縮、冷却、気液分離を多段に行って粗ＬＰＧを回収する。フレアガスを圧縮し、冷却して得られる凝縮液を導入し、これをフラッシュして粗ＬＰＧとするフラッシュドラム１７と、フラッシュドラム１７からの粗ＬＰＧを貯蔵する貯蔵タンク１９と、フラッシュドラム１７内のフラッシュ圧を調整するフラッシュ圧力調整弁５７と、フラッシュドラム１７に導入される凝縮液の凝縮温度を基に、フラッシュドラム内の粗ＬＰＧを、その凝縮温度におけるＬＰＧ規格に適合する飽和圧力となるようフラッシュ圧力調整弁５７を制御する制御器８０とを備えるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、油田での原油生産で発生するフレアガスからプロパンガスを分離回収するためのフレアガスからの粗ＬＰＧの回収設備に関するものである。

ガス田からのガス田ガスは、乾性ガスと称され、メタンが８５−９５％を占めており、これを液化してＬＰＧとされる。

一方、油田地帯から出る油田ガスには、１０−１５ｍ³のガスから１リットル程度のガソリンが含まれ湿性ガスと称され、ガソリンを分離した後のガスは、ガスフレアとして破棄されていた。

また原油をタンカーなどで輸送する際には、原油中に、メタン等のガスが大量に含まれていると爆発の危険があるため、３８℃で大気圧より低い圧力になるまで、原油中のガスを分離、除去し、これをガスフレアとして破棄している。

しかし、環境問題の高まりから、フレアガスを液化して回収するようになってきている。このフレアガスは、メタン成分は分離されて液化されて、油田由来のＬＮＧとされるが、重質成分は、ＬＰＧとして回収される。

従来、大規模油田基地では、発生したフレアガスを高圧設備と冷凍設備を用いてプロパン等を液化してＬＰＧとし、メタンはセールスガスとしたり、或いはＬＮＧとして製品化している。このフレアガスの液化は、高圧設備と冷凍設備を用いてフレアガスを高圧に圧縮した後、冷却することでＬＰＧやＬＮＧを精製して製品としている。

フレアガスは、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタンなどから主に構成されているが、油田ガスによって、幅広い組成を持つため、液化処理においては、先ずプロパン等の重質分を液化して分離し、メタン等のガス分をさらに精製して、ガス分から、プロパン、ブタンを液化分離し、セールスガスとしての成分調整を行っている。

このガス分（メタンが７０〜９０モル％含むガス）からのプロパン、ブタンを液化分離するＬＰＧの回収方法は、特許文献１、２に開示されるように高圧（約６ＭＰａ）に維持されたフレアガスを温度１７℃から−８０〜−９０℃に冷却して一部凝縮させた後、気液分離し、液分は蒸留塔に供給し、ガス分はエキスパンダーで膨張と冷却、気液分離を繰り返して蒸留塔に送り、蒸留塔で、蒸留分離して成分調整を行って、液化したＬＰＧを回収し、成分調整後のメタンは、フレアガスと熱交換して冷熱を回収した後、セールスガスとしている。

特開平４−６５４８７号公報 特許第４４５２２３９号公報

しかしながら、大規模油田基地では、上述のように圧縮設備や冷凍設備を用いてフレアガスからプロパンやメタンを分離回収して製品としても充分に採算が取れるが、小規模油田基地では、ＬＰＧ、ＬＮＧに精製しても、得られる製品に対して設備投資のコストが高く採算がとれないため、そのまま焼却しているのが現状である。

そこで、小規模油田基地で、冷凍設備を用いずにフレアガスからＬＰＧを回収しようとした場合、フレアガスを１〜２ＭＰａに圧縮し、これを常温の冷却水で冷却することで、フレアガス中のプロパン以上の重質分を液化して回収できるが、単に圧縮、冷却してもプロパンをタンクローリ車で安全に移送できる規格（圧力１．５３ＭＰａ、４０℃）の粗ＬＰＧを得ることはできず、特許文献１、２に示されるように蒸留塔などを用いた成分調整が必要となる。

さらに、成分調整のための蒸留塔を用いるにしても、冷却水温度は季節によって変化するため、冬期と夏期のプロパン等の重質成分の凝縮量は数倍も変動し、この変動幅の大きなＬＰＧを、冬期と夏期とも同じポンプで移送することは、実質的に不可能である。すなわちポンプは、キャビテーションを起こさないために有効吸込ヘッド（ＮＰＳＨ）を必要とすると共に凝縮量に応じたポンプが必要である。このため、ポンプの移送能力は、凝縮量の多くなる冬期にあわせた移送量とする必要があるが、凝縮量が少なくなる夏期には、少量移送となるためにポンプ性能上、吐出側の液を吸込側に戻すリサイクル運転が必要となる。しかし、ポンプによる入熱のために凝縮液が再蒸発して、移送が効率的にできなくなる。従って、夏期と冬期では、容量の異なるポンプを使用して運転することになるが、ポンプの設備費やそのランニングコストがかかってしまう問題がある。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、冷凍設備やポンプを用いずにフレアガスからプロパン等を回収できると共にＬＰＧの規格に適した粗ＬＰＧを得ることができるフレアガスからの粗ＬＰＧの回収設備を提供することにある。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、フレアガスを圧縮し、これを常温の冷却水で冷却した後、気液分離し、この圧縮、冷却、気液分離を多段に行って粗ＬＰＧを回収するためのフレアガスからの粗ＬＰＧの回収設備であって、
フレアガスを圧縮し、冷却して得られる凝縮液を導入し、これをフラッシュして規格に適合した粗ＬＰＧとするフラッシュドラムと、
フラッシュドラムからの粗ＬＰＧを貯蔵する貯蔵タンクと、
フラッシュドラム内のフラッシュ圧を調整するフラッシュ圧力調整弁と、
フラッシュドラムに導入される凝縮液の凝縮温度を基に、フラッシュドラム内の粗ＬＰＧを、その凝縮温度におけるＬＰＧ規格に適合する飽和圧力となるよう上記フラッシュ圧力調整弁を制御する制御器と
を備えたことを特徴とするフレアガスからの粗ＬＰＧの回収設備である。

請求項２の発明は、フラッシュドラムと貯蔵タンクの送液ラインには、フラッシュドラム内の粗ＬＰＧを減圧弁にて減圧して冷媒とする過冷却器が接続され、
過冷却器は、フラッシュドラムから貯蔵タンクに移送される粗ＬＰＧを冷却し、その冷却した粗ＬＰＧを貯蔵タンク内にスプレーすることで貯蔵タンク内の圧力を、フラッシュドラムの圧力より低くしてラッシュドラムから貯蔵タンクへの送液圧を制御し、
上記制御器は、フラッシュドラムから貯蔵タンクへの送液圧が得られるように減圧弁を制御して上記冷媒の過冷却度を制御し、
過冷却器で熱交換された冷媒は、上流の第１ガスセパレータに導かれる
請求項１記載のフレアガスからの粗ＬＰＧの回収設備である。

請求項３の発明は、原料ガスを圧縮する第１圧縮機と、第１圧縮機で圧縮された原料ガスを常温の冷却水で冷却する第１冷却器と、第１冷却器で冷却され一部凝縮した原料ガスを導入して気液分離を行う第１ガスセパレータと、第１ガスセパレータで分離したガスを圧縮する第２圧縮機と、第１ガスセパレータの凝縮液を導入する移送ドラムと、第２圧縮機で圧縮されたガスを常温の冷却水で冷却する第２冷却器と、第２冷却器で冷却され一部凝縮した原料ガスを導入して気液分離を行う第２ガスセパレータとを、さらに備え、
第２ガスセパレータの凝縮液をフラッシュドラムに移送すると共に、第２ガスセパレータのガスを移送ドラムに供給し、そのガス圧で移送ドラム内の凝縮液をフラッシュドラムに移送する
請求項１又は２記載のフレアガスからの粗ＬＰＧの回収設備である。

請求項４の発明は、移送ドラムの頂部と第１ガスセパレータの上部間に、移送ドラムに導入されたガスを第１ガスセパレータに流すガス抜きラインが接続される請求項３に記載のフレアガスからの粗ＬＰＧの回収設備である。

請求項５の発明は、第２ガスセパレータ、フラッシュドラム、貯蔵タンクの頂部には、ガス払出ラインが接続される請求項３に記載のフレアガスからの粗ＬＰＧの回収設備である。

請求項６の発明は、第２ガスセパレータのガス払出ラインと第２圧縮機の吸入側が、ガス戻しラインで接続される請求項５に記載のフレアガスからの粗ＬＰＧの回収設備である。

本発明は、フレアガスの圧縮と冷却と気液分離を２段階で行い、これをフラッシュドラムに導入して自己フラッシュさせることでＬＰＧ規格に適合した粗ＬＰＧとすることができると共に、フレアガスから高い回収率で粗ＬＰＧを得ることができる。また１段目で気液分離された凝縮液を最終段で気液分離されたガスを用いてフラッシュドラムに移送することで、ポンプを用いずに凝縮液を移送できるという優れた効果を発揮する。

本発明の一実施の形態を示す図である。 本発明において、フレアガスを圧縮、冷却し、これをフラッシュドラムでフラッシュさせる際の凝縮温度と圧力の関係と、比較例として、フレアガスからプロパン以上の重質分を液化させる際の最終段の凝縮温度と圧力関係を示す図である。 本発明と比較例において、フラッシュドラム有りと無しにおける凝縮温度に対する粗ＬＰＧ回収率の関係を示す図である。

以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１において、粗ＬＰＧの回収設備は、原料ガスを０．４ＭＰａに圧縮する第１圧縮機１０、気液分離後のガスを圧縮する第２圧縮機１１と、第１圧縮機１０、第２圧縮機１１で圧縮されたガスを冷却する第１冷却器１２、第２冷却器１３と、第１冷却器１２、第２冷却器１３で冷却され一部凝縮した原料ガスを気液分離する第１ガスセパレータ１４と第２ガスセパレータ１５と、第１ガスセパレータ１４で分離された凝縮液を導入する移送ドラム１６と、移送ドラム１６内の凝縮液と第２ガスセパレータ１５で気液分離された凝縮液を導入してＬＰＧ規格に適合する圧力まで減圧するフラッシュドラム１７と、フラッシュドラム１７からの粗ＬＰＧを冷却する過冷却器１８と、過冷却器１８で冷却された粗ＬＰＧを貯蔵する貯蔵タンク１９とで主に構成される。

原料ガスＦＲとしてのフレアガスの組成は、例えば以下の成分からなる。
メタン ９．０９モル％
エタン １１．８３モル％
プロパン ２５．０６モル％
ｉ−ブタン １３．３９モル％
ブタン ２１．５１モル％
ｉ−ペンタン ９．０４モル％
ペンタン ５．６４モル％
ヘキサン ２．４１モル％
ＣＯ₂ ０モル％
窒素 ０．０２モル％
Ｈ₂Ｏ ２．０１モル％
合計 １００モル％
このフレアガス組成は、油田によって異なるが、Ｃ３以上の炭化水素が５０モル％以上のフレアガス組成であれば、本発明の原料ガスとして有効に使用できる。

さて、移送ライン２０からの原料ガスは、第１圧縮機１０にて、０．４ＭＰａ程度に圧縮され、第１原料ライン２１を通り、その第１原料ライン２１に接続された第１冷却器１２で、常温の冷却水で、常温まで冷却された後、第１ガスセパレータ１４に導入される。

第１ガスセパレータ１４内には、第１原料ライン２１からの凝縮液を含む原料ガスＦＲを衝突させて気液分離を促進する邪魔板２２が設けられ、また第１ガスセパレータ１４内の底部には、邪魔板２２に衝突し、気液分離した凝縮液ｃ中の水分ｗを比重分離して貯留する水分離堰２３が設けられる。

第１ガスセパレータ１４で分離されたガスｇは頂部に接続したガス排出ライン２４から第２圧縮機１１の吸入側に供給され、また一部は戻しライン２５から吸入圧力調整弁２６を介して第１圧縮機１０の吸入側に戻される。移送ライン２０には圧力調節計２０ａが設けられ、圧力調節計２０ａで吸入圧力調整弁２６が制御される。

第１ガスセパレータ１４内で凝縮し、水分離堰２３で水分ｗが比重分離された凝縮液ｃは、液排出ライン２７、液導入弁２８を介して移送ドラム１６に移送される。

また移送ドラム１６内のガス分は、ガス抜ライン２９、ガス抜弁３０にて第１ガスセパレータ１４の上部に戻されるようになっている。

ガス排出ライン２４から第２圧縮機１１に供給されたガスは、第２圧縮機１１で、夏期にはＬＰＧ規格圧（１．５３ＭＰａ、４０℃）以上の１．７１ＭＰａ程度に圧縮された後、第２原料ライン３１を通り、その第２原料ライン３１に接続された第２冷却器１３で、常温の冷却水で、常温まで冷却された後、第２ガスセパレータ１５に導入される。

なお、冬期には、冷却水の温度が低下するために凝縮温度も低くなるので、消費動力を少なくするために、第２圧縮機１１の必要圧力は、夏期よりも低くしてもよい。この第２圧縮機１１の必要圧力の調整は、後述するが制御器４０にて調整される。

第２ガスセパレータ１５内には、邪魔板３２が設けられ、また底部には、邪魔板３２に衝突し、気液分離した凝縮液ｃ中の水分ｗを比重分離して貯留する水分離堰３３が設けられる。

第２ガスセパレータ１５で分離されたガスｇは頂部に接続したガス排出ライン３４から排出されセパレータ圧力調整弁３５を介してガスユーザライン３６にて利用系に供給され、また一部は、戻しライン３７から吸入圧力調整弁３８を介して第２圧縮機１１の吸入側に戻される。

このガス排出ライン３４の圧力は圧力調整計３９にて検出され、第２ガスセパレータ１５内の圧力が、第２原料ライン３１からの供給圧（１．７１ＭＰａ程度）よりやや低い圧力（１．７ＭＰａ）になるようセパレータ圧力調整弁３５が調整される。また圧力調整計３９の検出値は、制御器４０に入力され、制御器４０にて、吸入圧力調整弁３８が、第２圧縮機１１の吸入圧力（０．４ＭＰａ）となるように調整される。さらに圧力調整計３９の検出値は、第２冷却器１３の出口側の第２原料ライン３１の温度を検出する温度調整計４１に入力され、温度調整計４１が、第２ガスセパレータ１５に供給する原料ガスの温度が設定温度となるよう、第２冷却器１３の冷却水制御弁４２を制御するようになっている。

また第２ガスセパレータ１５のガスｇは、第２ガスセパレータ１５の上部に接続した加圧ガスライン４３から加圧弁４４を介して移送ドラム１６に供給されるようになっている。

移送ドラム１６の底部には凝縮液をフラッシュドラム１７に供給する液移送ライン４５が接続され、その液移送ライン４５に液排出弁４６、逆止弁４７が接続される。

第１ガスセパレータ１４と移送ドラム１６には、凝縮液ｃの液面を検出する液面制御計４８、４９が設けられ、これら液面制御計４８、４９の検出値が制御器５０に入力される。

制御器５０は、第１ガスセパレータ１４及び移送ドラム１６に対して、次の３つのステップからなる周期運転を行うように、液導入弁２８、ガス抜弁３０、加圧弁４４、液排出弁４６を作動する。

ステップ１（第１ガスセパレータ１４からの凝縮液抜出）：
第１ガスセパレータ１４からの凝縮液抜き出しは、液導入弁２８を開、ガス抜弁３０を開、液排出弁４６を閉、加圧弁４４を閉として、第１ガスセパレータ１４からの凝縮液を移送ドラム１６に抜き出す。

ステップ２（移送ドラム１６からの凝縮液の移送）：
移送ドラム１６からの凝縮液の移送は、液導入弁２８を閉、ガス抜弁３０を閉、液排出弁４６を開、加圧弁４４を開として、移送ドラム１６の凝縮液をフラッシュドラム１７に移送する。

ステップ３（第１ガスセパレータ１４と移送ドラム１６の均圧）：
第１ガスセパレータ１４と移送ドラム１６の均圧は、液導入弁２８を閉、ガス抜弁３０を開、加圧弁４４を閉、液排出弁４６を閉として、第１ガスセパレータ１４と移送ドラム１６の気相部をガス抜ライン２９で均圧させる。

制御器５０は、上記のステップ１〜３を周期的に繰り返して、第１ガスセパレータ１４の液面制御計４９で検出される液面が一定となるように液導入弁２８を制御し、同時に移送ドラム１６の液面制御計４８で検出される液面が一定となるように液排出弁４６を制御し、また、加圧弁４４とガス抜弁３０を制御する。

移送ドラム１６から凝縮液は、液移送ライン４５にてフラッシュドラム１７に供給され、また第２ガスセパレータ１５内の凝縮液ｃは、液排出ライン５１にて液移送ライン４５に合流されてフラッシュドラム１７に供給される。

第２ガスセパレータ１５内の凝縮液ｃは、液面制御計５２にてその液面が検出され、液面が一定となるよう液排出ライン５１に接続した液排出弁５３が制御される。

フラッシュドラム１７内には、液移送ライン４５からの凝縮液と衝突して気液分離するための邪魔板５４が設けられ、また底部には、邪魔板５４に衝突し、気液分離した凝縮液ｃ中の水分ｗを比重分離して貯留する水分離堰５５が設けられる。

フラッシュドラム１７で分離されたガスｇは頂部に接続したガス排出ライン５６から排出され、フラッシュ圧力調整弁５７を介してガスユーザライン３６にて利用系に供給される。

ガス排出ライン５６には圧力調節計６０が接続され、また液移送ライン４５には温度調節計６１が接続され、これらの検出値に基づいてフラッシュ圧力調整弁５７が制御される。

フラッシュドラム１７の底部には、水分ｗが分離された凝縮液ｃを排出して貯蔵タンク１９に移送する液送出ライン６２が接続され、その液送出ライン６２に過冷却器１８が接続されると共に液面制御弁６３が接続され、その液送出ライン６２が貯蔵タンク１９に接続される。

過冷却器１８の上流側の液送出ライン６２には、減圧弁６４を介して冷媒ライン６５が分岐接続され、その冷媒ライン６５が過冷却器１８の冷媒源とされ、過冷却器１８を通った後、第１ガスセパレータ１４の入口側の第１原料ライン２１に戻されるようになっている。

フラッシュドラム１７の凝縮液ｃは液面制御計６６により、その液面が一定となるように液面制御弁６３が制御される。

貯蔵タンク１９は、通常のＬＰＧタンクと同様に横型のタンクからなり、上部に液送出ライン６２からの粗ＬＰＧをスプレーするスプレー管６７が設けられ、底部に、タンクローリ車９０に粗ＬＰＧを積荷するための粗ＬＰＧ出荷ライン６８が接続され、上部には貯蔵タンク１９内でガス化したガスを排出するガス排出ライン７０が接続され、そのガス排出ライン７０が圧力調整弁７２を介してガスユーザライン３６に接続される。ガス排出ライン７０には圧力調整弁７２が接続され、貯蔵タンク１９には貯蔵タンク１９内の圧力を検出する圧力調節計７３が設けられ、圧力調節計７３で圧力調整弁７２が制御される。

貯蔵タンク１９側とフラッシュドラム１７側のガス排出ライン７０、５６に設けた圧力調節計７３、６０の検出値は、制御器８０に入力され、制御器８０にて、減圧弁６４での減圧度を制御し、貯蔵タンク１９に導入される粗ＬＰＧの過冷却度が制御されるようになっている。

第１ガスセパレータ１４、第２ガスセパレータ１５、フラッシュドラム１７の各水分離堰２３、３３、５５で分離された水分ｗは、それぞれ凝縮水排出管８１、８２、８３から水処理装置８５に排出される。またこの際、各凝縮水排出管８１、８２、８３には排水弁８４ａ、８４ｂ、８４ｃが接続され、各水分離堰２３、３３、５５の水面を検出する液面制御計８７、８８、８９にて排水弁８４ａ、８４ｂ、８４ｃがそれぞれ制御されるようになっている。

次に、本実施の形態の作用を説明する。

先ず、フレアガスからの粗ＬＰＧの回収の概略を説明する。

原料ガスＦＲとしてのフレアガスは、プロパン以上の炭化水素が５０％以上であり、夏期には凝縮圧力が高くなるので、フレアガスから粗ＬＰＧを得るためには、粗ＬＰＧを１．５ＭＰａ、４０℃とすれば、ＬＰＧ規格に適合する。また冬期では、冷却水温度が低く飽和凝縮温度が低くなるため凝縮圧力をさほど高くする必要はない。

第１圧縮機１０では、大気圧（０．１ＭＰａ）に近い状態で、移送ライン２０から移送された原料ガスを、０．４ＭＰａに圧縮し、これを第１冷却器１２で常温の冷却水で常温まで冷却し、第２圧縮機１１は、第１ガスセパレータ１４で、気液分離し、ガス分を０．４ＭＰａからＬＰＧ規格圧以上の１．７１ＭＰａに圧縮し、これを第２冷却器１３で常温まで冷却し、第２ガスセパレータ１５で、気液分離することで、第１、第２ガスセパレータ１４、１５で、プロパン以上の炭化水素を、凝縮することができる。

ここで、第２ガスセパレータ１５で凝縮した凝縮液ｃは、第２ガスセパレータ１５内の圧力が１．７ＭＰａであるため、その圧力でフラッシュドラム１７に移送できるが、第１ガスセパレータ１４内の圧力は０．４ＭＰａであり、フラッシュドラム１７に圧力差で移送することはできない。そこで、第１ガスセパレータ１４で凝縮した凝縮液ｃを移送ドラム１６に移送し、第２ガスセパレータ１５で分離されたガスを加圧ガスライン４３から加圧弁４４を介して移送ドラム１６に供給することで、移送ドラム１６内が１．７ＭＰａにされ、その圧力で、フラッシュドラム１７に圧力差で移送することができる。

フラッシュドラム１７は、導入された凝縮液をＬＰＧ規格に適合する粗ＬＰＧとすべく、導入される凝縮液の温度における飽和圧力が規格に適合するように調整するものである。ここで、制御器８０は、フラッシュドラム１７に液移送ライン４５を通して導入される凝縮液の温度が温度調節計６１に入力され、その凝縮液の温度における飽和圧力が規格に適合するようにフラッシュ圧力調整弁５７を制御する。これにより、フラッシュドラム１７に導入された凝縮液は、ＬＰＧ規格に適合した粗ＬＰＧとされる。

次に、フラッシュドラム１７で製造された粗ＬＰＧは、液送出ライン６２から過冷却器１８を通して冷却して貯蔵タンク１９に移送する。このフラッシュドラム１７から貯蔵タンク１９に移送する場合、フラッシュドラム１７内の圧力と貯蔵タンク１９の圧力が同じでは、ポンプを用いて移送しなければならないが、過冷却器１８を用いて粗ＬＰＧを冷却し、冷却した粗ＬＰＧを貯蔵タンク１９内のスプレー管６７にてスプレーすることで、貯蔵タンク１９内のガス相を冷却し、その圧力を下げることで、粗ＬＰＧを圧力差で移送できる。

この際、過冷却器１８の冷却は、フラッシュドラム１７からの粗ＬＰＧを減圧弁６４で減圧して低温にし、これを過冷却器１８に供給して、液送出ライン６２から過冷却器１８を通る粗ＬＰＧを冷却する。制御器８０は、貯蔵タンク１９の圧力を検出する圧力調整計７３の検出圧力を基に減圧弁６４での減圧度を制御して過冷却器１８での過冷却度を調整する。

貯蔵タンク１９に移送された粗ＬＰＧは、常温のまま貯蔵され、適宜粗ＬＰＧ出荷ライン６８から粗ＬＰＧをタンクローリ車９０に積載して出荷する。

なお、第２ガスセパレータ１５、フラッシュドラム１７、貯蔵タンク１９で分離されたメタン、エタン等のガスはガス排出ライン３４、５６、７０からガスユーザライン３６を通して、利用系に供給する。

上述のように、フレアガスを圧縮、冷却して粗ＬＰＧを回収する際に、第１、第２圧縮機１０、１１で圧縮し、これを第１、第２冷却器１２、１３で常温の冷却水で冷却し、また第１ガスセパレータ１４で凝縮した凝縮液を移送ドラム１６に移送し、第２ガスセパレータ１５で気液分離で生じたガスを移送ドラム１６に供給し、移送ドラム１６を、そのガスで加圧することでフラッシュドラム１７にポンプレスで移送できる。

ここで第１、第２圧縮機１０、１１で圧縮し、第１、第２冷却器１２、１３で冷却する際に用いる冷却水は、常温であり、季節によってその温度が相違し、また移送ライン２０からの原料ガスの温度、圧力も相違するが、本発明においては、季節によって冷却水温が変動しても安定した運転が行えるものである。

フレアガスから第１、第２ガスセパレータ１４、１５で液化してプロパン以上の重質成分を分離する場合、夏期と冬期では冷却水温度が異なるために、第１、２冷却器１２、１３で冷却される温度は、例えば、冬期では２０℃、夏期では３５℃となり、第１ガスセパレータ１４での重質分の凝縮液量が冬期は非常に多くなり、夏期には少なくなる。冷却水温が低い冬期には夏期の数倍の凝縮液量となるために、逆に平衡しているガス量は、冬期には夏期の半分程度になる。

そこで、第１冷却器１２で冷却される温度が、冬期で２０℃、夏期で３５℃としたとき、上記のフレアガス成分とし、その供給量を４６０ｋｇ／ｈ（９．３６５ｋｍｏｌ／ｈ）とした場合には、先ず第１ガスセパレータ１４での凝縮液量とガス量は、
夏期凝縮液量 ６６．０ｋｇ／ｈ（１．０２０ｋｍｏｌ／ｈ）
夏期ガス量 ３９２．７ｋｇ／ｈ（８．２７４ｋｍｏｌ／ｈ）
冬期凝縮量 ２８８．９ｋｇ／ｈ（４．２５４ｋｍｏｌ／ｈ）
冬期ガス量 １６８．０ｋｇ／ｈ（４．２５４ｋｍｏｌ／ｈ）
となり、
冬期／夏期の凝縮液量比 ４．４倍
冬期／夏期のガス体積比 ０．４倍
となる。

ここで、冬期では、第１ガスセパレータ１４で、大部分のプロパン以上の重質分を回収でき、第２圧縮機１１と第２ガスセパレータ１５で、プロパン規格の圧力に調整すればよいが、夏期では、第２圧縮機１１で、未凝縮のガス分を１．７ＭＰａに圧縮した後、第２冷却器１３で３５℃に冷却すれば、残りのプロパン以上の重質成分を凝縮できる。しかし、冬期と夏期では、その凝縮液量とガス量とは、上記逆の比率となる。

このように夏期と冬期で、第１ガスセパレータ１４と第２ガスセパレータ１５での凝縮液量とガス量が変動すると冬期と夏期で同じポンプを用いた液移送は、効率的でないが、移送ドラム１６を用い、第２ガスセパレータ１５で分離したガスを加圧ガスとして移送ドラム１６に供給することで液移送が可能となる。また、ガス量の相違に対しては、冬期には第１ガスセパレータ１４で分離したガスを第１圧縮機１０に戻し、また夏期には第２ガスセパレータ１５で分離したガスを第２圧縮機１１に戻すことで第１、第２圧縮機１０、１１を安定して運転することができる。

このように冬期と夏期では、第１ガスセパレータ１４と第２ガスセパレータ１５での凝縮液量とガス量が変動するため、夏期の高気温以外では、第１ガスセパレータ１４で分離され、第２圧縮機１１に導入されるガス量は少なくなるが、第２ガスセパレータ１５で分離したガスを移送ドラム１６に加圧ガスとして供給したガスを、ガス抜ライン２９を介して第１ガスセパレータ１４の気相部に戻し、その上で、制御器４０にて、吸入圧力調整弁３８を調整して戻し量を制御することで、第２圧縮機１１の円滑な運転を図ることができる。

また、この冬期においては、夏期に比べて冷却水の温度が低く、第２冷却器１３で冷却される圧縮流体の凝縮温度も低くなるため、第２圧縮機１１で圧縮する圧力を夏期（１．７１ＭＰａ）よりも必要圧力を低くして、その消費動力を少なくすることができる。この際、制御器４０は、温度調整計４１と圧力調整計３９の検出値から第２冷却器１３で冷却される圧縮流体の冷却可能温度を設定し、それに対する規格に合致する飽和圧力を原料成分を基に算出し、その飽和圧力よりも約０．２〜０．６ＭＰａ高い圧力に第２圧縮機１１の吐出圧力を圧力調整弁３５により制御する。これにより、冬期においては、第２圧縮機１１での消費動力を少なくし、しかも、第２セパレータ１５で凝縮した凝縮液ｃを、後段のフラッシュドラム１７でのフラッシュでＬＰＧ規格に適合した粗ＬＰＧとすることができる。

本発明においては、第１、第２圧縮機１０、１１でフレアガスを圧縮し、第１、第２ガスセパレータ１４、１５で気液分離して得られた凝縮器をフラッシュドラム１７に導入し、フラッシュドラム１７で、ＬＰＧ規格に適合した粗ＬＰＧに調整することで、フレアガスから高い回収率で粗ＬＰＧを得ることができるものである。

これを、詳しく説明すると、フレアガスを圧縮、冷却し、粗ＬＰＧとする場合、ＬＰＧ規格（基準飽和圧１．５３ＭＰａ、基準飽和温度４０℃）に適合した粗ＬＰＧとするためには、基準飽和圧力・温度に対して平衡した飽和圧力と飽和温度を持つ凝縮液にする必要がある。

常温の冷却水で冷却する場合には、冷却後の凝縮液の飽和温度と飽和圧力がＬＰＧ規格に適合させる必要があるが、凝縮液の温度は、冷却水の温度で決まるため、季節によって凝縮温度（飽和温度）は相違する。また製造した粗ＬＰＧを貯蔵する貯蔵タンク１９もその凝縮温度（常温）のまま貯蔵するため、規格に適合した粗ＬＰＧとするためには、季節によって異なる凝縮温度に対応した飽和圧力とする必要がある。

図２は、粗ＬＰＧの凝縮温度と圧力の関係を示したものである。

図２においては、黒丸印で示した比較例の凝縮温度と圧力と、黒四角で示した本発明の凝縮温度と圧力（フラッシュ圧）を示したものである。

比較例では、図１で説明した第２ガスセパレータ内で気液分離により得られる凝縮液をＬＰＧ規格に適合した粗ＬＰＧとする場合に、第２ガスセパレータ内での気液分離による圧力降下分を見込んで、第２圧縮機の吐出圧力を、各凝縮温度に対して黒丸印で示した圧力に圧縮する必要がある。

一方、本発明のようにフラッシュドラム１７を用いた場合には、最終圧力調整はフラッシュドラム１７で行えばよいため、第２圧縮機１１での圧縮圧力は１．７ＭＰａと一定でよく、フラッシュドラム１７でＬＰＧ規格に適合した粗ＬＰＧとするための凝縮温度に対応する圧力は、図示の黒四角印にフラッシュ圧に調整すればよい。

ここで、本発明では第２圧縮機を１．７ＭＰａとし、比較例では、第２圧縮機は凝縮温度に応じて吐出圧を低く、凝縮温度２０℃、３５℃での圧力は、１．２５ＭＰａ、１．３９ＭＰａとするため、比較例の方が本発明より、第２圧縮機の動力を低く抑えることができる。

しかし、本発明では、フラッシュドラム１７内に１．７ＭＰａで導入される２０℃の凝縮液を、粗ＬＰＧの飽和温度２０℃で、規格の飽和圧力にするには、１．１６ＭＰａ、３５℃で、１．３２ＭＰａにフラッシュ圧を調整すればよい。

このようにフラッシュドラム１７内で、凝縮液を１．７ＭＰａから規格に適合した飽和圧力まで下げて、自己フラッシュさせることで、その差圧分、分離するガス分が少なくなり、フレアガスからの粗ＬＰＧの回収率を上げることができる。

図３は、各凝縮温度における比較例（フラッシュ無し、黒丸印）と本発明（フラッシュ有り、黒丸印）の粗ＬＰＧの回収率を示したものである。

比較例では、凝縮温度２０℃、３５℃での回収率は、８８．０ｍａｓｓ％、８６．８ｍａｓｓ％であるが、本発明では２０℃で９０．７ｍａｓｓ％、３５℃で８８．６ｍａｓｓ％と高くできる。

これにより、本発明では、第２圧縮機の動力費は、比較例よりも高くなるものの製品回収率を向上できるため、トータル的なコストは低くすることが可能となる。

１０ 第１圧縮機
１１ 第２圧縮機
１２ 第１冷却器
１３ 第２冷却器
１４ 第１ガスセパレータ
１５ 第２ガスセパレータ
１６ 移送ドラム
１７ フラッシュドラム
１８ 過冷却器
１９ 貯蔵タンク
４３ 加圧ガスライン

Claims (6)

1. フレアガスを圧縮し、これを常温の冷却水で冷却した後、気液分離し、この圧縮、冷却、気液分離を多段に行って粗ＬＰＧを回収するためのフレアガスからの粗ＬＰＧの回収設備であって、
   フレアガスを圧縮し、冷却して得られる凝縮液を導入し、これをフラッシュして粗ＬＰＧとするフラッシュドラムと、
   フラッシュドラムからの粗ＬＰＧを貯蔵する貯蔵タンクと、
   フラッシュドラム内のフラッシュ圧を調整するフラッシュ圧力調整弁と、
   フラッシュドラムに導入される凝縮液の凝縮温度を基に、フラッシュドラム内の粗ＬＰＧを、その凝縮温度におけるＬＰＧ規格に適合する飽和圧力となるよう上記フラッシュ圧力調整弁を制御する制御器と
   を備えたことを特徴とするフレアガスからの粗ＬＰＧの回収設備。
2. フラッシュドラムと貯蔵タンクの送液ラインには、フラッシュドラム内の粗ＬＰＧを減圧弁にて減圧して冷媒とする過冷却器が接続され、
   過冷却器は、フラッシュドラムから貯蔵タンクに移送される粗ＬＰＧを冷却し、その冷却した粗ＬＰＧを貯蔵タンク内にスプレーすることで貯蔵タンク内の圧力を、フラッシュドラムの圧力より低くしてラッシュドラムから貯蔵タンクへの送液圧を制御し、
   上記制御器は、フラッシュドラムから貯蔵タンクへの送液圧が得られるように減圧弁を制御して上記冷媒の過冷却度を制御し、
   過冷却器で熱交換された冷媒は、上流の第１ガスセパレータに導かれる
   請求項１記載のフレアガスからの粗ＬＰＧの回収設備。
3. 原料ガスを圧縮する第１圧縮機と、第１圧縮機で圧縮された原料ガスを常温の冷却水で冷却する第１冷却器と、第１冷却器で冷却され一部凝縮した原料ガスを導入して気液分離を行う第１ガスセパレータと、第１ガスセパレータで分離したガスを圧縮する第２圧縮機と、第１ガスセパレータの凝縮液を導入する移送ドラムと、第２圧縮機で圧縮されたガスを常温の冷却水で冷却する第２冷却器と、第２冷却器で冷却され一部凝縮した原料ガスを導入して気液分離を行う第２ガスセパレータとを、さらに備え、
   第２ガスセパレータの凝縮液をフラッシュドラムに移送すると共に、第２ガスセパレータのガスを移送ドラムに供給し、そのガス圧で移送ドラム内の凝縮液をフラッシュドラムに移送する
   請求項１又は２記載のフレアガスからの粗ＬＰＧの回収設備。
4. 移送ドラムの頂部と第１ガスセパレータの上部間に、移送ドラムに導入されたガスを第１ガスセパレータに流すガス抜きラインが接続される
   請求項３に記載のフレアガスからの粗ＬＰＧの回収設備。
5. 第２ガスセパレータ、フラッシュドラム、貯蔵タンクの頂部には、ガス払出ラインが接続される請求項３に記載のフレアガスからの粗ＬＰＧの回収設備。
6. 第２ガスセパレータのガス払出ラインと第２圧縮機の吸入側が、ガス戻しラインで接続される
   請求項５に記載のフレアガスからの粗ＬＰＧの回収設備。

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