JP2014224204A - ガス製造方法及びガス製造設備 - Google Patents

Abstract

【課題】充分な量の製品ガスを得ることができるガス製造方法を提供する。
【解決手段】ＬＮＧタンクＴ１に貯蔵される液化天然ガスを用いて、所定の熱量を有する製品ガスを製造するガス製造方法であって、液化天然ガスの分留を行う分留塔３の上部から取り出す軽質分ガスを液化天然ガスの冷熱を用いて冷却することで気液混合の軽質分ガスを生成する第１工程と、第１工程で生成された気液混合の軽質分ガスの内の気相成分を液化天然ガスの冷熱を用いて冷却することで液相の軽質分ガスを生成し、当該液相の軽質分ガスと第１工程で生成した気液混合の軽質分ガスの内の液相成分とを混合する第２工程と、第２工程で得られる液相軽質分ガスを気化器７に送り込んで気化させて製品ガスを生成する第３工程とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液化天然ガスから所定の熱量を保有するガスを製造する方法及び設備に関する。

従来から、液化天然ガス（以下、「ＬＮＧ」と記載することもある）に含まれる炭化水素を用いて都市ガスなどの所定の熱量を保有するガスが製造されている。
ＬＮＧはメタンを主成分としているが、他にもエタン、プロパン、ブタンなどの他の炭化水素も含まれている。尚、ＬＮＧに含まれる各炭化水素の比率は天然ガスの産出地等によって様々であるため、天然ガスを液化して得られるＬＮＧの保有する熱量も様々である。

特許文献１には、ＬＮＧを用いて、所定の熱量を保有するガスを製造するガス製造方法及びガス製造設備の例が記載されている。例えば、特許文献１の図１に記載されているように、先ず、貯蔵されているＬＮＧは分留塔（Ｖ３）に供給されて分留される。分留されたＬＮＧの内の軽質分（低熱量）ガスは分留塔の上部から取り出され、熱交換器（Ｅ−４）において冷却されて一部が凝縮することで気液混合の軽質分ガスとなる。この気液混合の軽質分ガスは、還流分離器（Ｖ−１）において気相成分（蒸気流１１）と液相成分（液体流１２）とに分離され、その内の気相成分のみが製品ガス（パイプラインガス：流れ１７）として用いられる。尚、還流分離器（Ｖ−１）での気液分離によって得られた液相成分（液体流１２）は分留塔（Ｖ３）へ戻されるため、製品ガスとしては用いられない。

特許第４９０１７４０号公報（図１、段落００１４〜段落００１６）

特許文献１に記載のガス製造方法及び設備では、得られる製品ガスの量が少なくなるという問題がある。具体的には、特許文献１では、分留塔（Ｖ３）の上部から取り出した軽質分ガスを用いて製品ガスを得ているが、実際に製品ガスとして利用されるのは、その軽質分ガスを冷却して得られる気液混合の軽質分ガスの内の気相成分（蒸気流１１）のみであり、液相成分（液体流１２）は製品ガスとして利用されない。そのため、得られる製品ガスの量が少なくなる。

加えて、上述したように、ＬＮＧに含まれる各炭化水素の比率は天然ガスの産出地等によって様々であるため、天然ガスを液化して得られるＬＮＧの保有する熱量も様々である。そして、将来的には、製品ガスの原料として用いるＬＮＧが、高熱量のＬＮＧと低熱量のＬＮＧとに二極化する可能性もある。つまり、製品ガスの規定熱量よりも低熱量のＬＮＧを原料とするか、或いは、製品ガスの規定熱量よりも高熱量のＬＮＧを原料とすることが必要になる可能性がある。但し、前者の場合には、原料とする低熱量のＬＮＧに対してコストの高い液化石油ガスなどを添加することで熱量を増大させる必要があるという点に課題がある。また、後者の場合は、高熱量ＬＮＧを減熱しなければならないという課題がある。例えば、高熱量ＬＮＧ（例：４５ＭＪ／Ｎｍ³）を用いて、そのＬＮＧより低い熱量（例：４３ＭＪ／Ｎｍ³）の製品ガスを製造する場合、減熱する操作が必要となる。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、充分な量の製品ガスを得ることができるガス製造方法及びガス製造設備を提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係るガス製造方法の特徴構成は、ＬＮＧタンクに貯蔵される液化天然ガスを用いて、所定の熱量を有する製品ガスを製造するガス製造方法であって、
液化天然ガスの分留を行う分留塔の上部から取り出す軽質分ガスを液化天然ガスの冷熱を用いて冷却することで気液混合の軽質分ガスを生成する第１工程と、
前記第１工程で生成された気液混合の軽質分ガスの内の気相成分を液化天然ガスの冷熱を用いて冷却することで液相の軽質分ガスを生成し、当該液相の軽質分ガスと前記第１工程で生成した気液混合の軽質分ガスの内の液相成分とを混合する第２工程と、
前記第２工程で得られる液相軽質分ガスを気化器に送り込んで気化させて製品ガスを生成する第３工程とを有する点にある。

上記特徴構成によれば、第１工程によって気液混合の軽質分ガスを得た後、第２工程及び第３工程によってその軽質分ガスの気相成分及び液相成分の両方を利用して製品ガスを生成する。つまり、軽質分ガスの気相成分及び液相成分の両方を利用して製品ガスを生成するので、従来のように軽質分ガスの内の気相成分のみ利用して製品ガスを製造する場合に比べて充分な量の製品ガスを得ることができる。

また、製品ガスの圧力を高めようとすると、気化器に対して高い圧力で軽質分ガスを送り込むことが必要となる。このとき、軽質分ガスの気相成分を、コンプレッサーなどを用いて圧送しようとすると、大きなエネルギーが必要になるという問題がある。
ところが本特徴構成では、第２工程において、分留塔の上部から取り出した軽質分ガスを液相の状態にしている。つまり、第２工程では、第１工程で生成された気液混合の軽質分ガスの内の気相成分を液化天然ガスの冷熱を用いて冷却することで液相の軽質分ガスを生成し、その液相の軽質分ガスと第１工程で生成した気液混合の軽質分ガスの内の液相成分とを混合する。その結果、気化器へは液相軽質分ガスをポンプ等を用いて昇圧した上で送り込むだけでよいので、上述したようなガスを圧縮するためのコンプレッサーは不要になる。その結果、コンプレッサーなどを用いて軽質分ガスの気相成分を圧送する場合に比べて、消費エネルギーを小さくできるという利点がある。
加えて、本特徴構成では、分留塔の上部から取り出した軽質分ガスを用いて（即ち、原料となるＬＮＧを減熱して）製品ガスを製造しているため、製品ガスの規定熱量よりも高熱量のＬＮＧを原料としてその製品ガスを製造することが可能となっている。更に、分留により得られる重質分を低熱量のＬＮＧ増熱に利用できる。その結果、上述したようなＬＮＧ熱量の二極化の問題にも対応可能となっている。

本発明に係るガス製造方法の別の特徴構成は、前記分留塔の下部から取り出す重質分ガスの少なくとも一部を加熱により気化させた後に前記分留塔の内部に戻す加熱手段において、分留に供する加熱量を調整して前記分留塔の上部から取り出す軽質分ガスの熱量を制御する点にある。

上記特徴構成によれば、加熱手段において分留に供する加熱量を大きくすると、分留塔の上部から取り出される軽質分ガスの中に含まれるエタン以上の重質分が多くなってその熱量が大きくなり、分留に供する加熱量を小さくすると、分留塔の上部から取り出される軽質分ガスの中に含まれるエタン以上の重質分が少なくなってその熱量が小さくなる。つまり、加熱手段において、分留に供する加熱量を制御することで、最終的に得られる製品ガスが保有する熱量を調整することができる。

本発明に係るガス製造方法の更に別の特徴構成は、前記加熱手段が、前記重質分ガスに対する加熱源として水蒸気又は熱媒油を用いる点にある。

上記特徴構成によれば、加熱手段が、相対的に大きな熱エネルギーを有する水蒸気又は熱媒油を加熱源として用いると、分留に供する加熱量が大きくなる。つまり、加熱手段が、重質分ガスに対する加熱源として水蒸気を用いることで、分留塔の上部から取り出される軽質分ガスが保有する熱量を大きくすることができる。その結果、保有する熱量が大きい製品ガスを、第３工程を経て最終的に得ることができる。

本発明に係るガス製造方法の更に別の特徴構成は、前記加熱手段が、前記重質分ガスに対する加熱源として発電所の排熱を用いる点にある。

発電所で発生する排ガスや復水器で得られる復水などは熱を保有しているが、その熱は通常利用されない。
ところが本特徴構成によれば、そのような発電所の排熱を分留塔下部の重質分ガスに対する加熱源として利用するため、省エネルギーの点から好ましい。また、水蒸気などと比べて発電所の排熱が保有する熱量が小さいとしても、加熱手段がその相対的に小さな熱エネルギーを有する発電所排熱を加熱源として用いると、分留に供する加熱量が小さくなるという特徴がある。つまり、分留に供する加熱量が小さくなると、分留塔の上部から取り出される軽質分ガスの中に含まれるエタン以上の重質分が少なくなってその熱量が小さくなる。その結果、保有する熱量が小さい製品ガスを、第３工程を経て最終的に得ることができる。

本発明に係るガス製造方法の更に別の特徴構成は、前記第３工程において、前記分留塔の下部から取り出した重質分ガスを前記第２工程で得られる液相軽質分ガスに混合した後で前記気化器において気化させて所定の熱量の製品ガスを生成する点にある。

上記特徴構成によれば、分留塔の下部から取り出した重質分ガス（即ち、保有する熱量が大きなガス）を第２工程で得られる液相軽質分ガスに混合すると、その混合された液相のガスが保有する熱量が大きくなる。その結果、最終的に得られる製品ガスが保有する熱量を大きくすることができる。加えて、製品ガスの保有する熱量を増加させるために、別途得られている液化石油ガスなどを添加する必要がなくなるため、製品ガスの製造コストが増加することを抑制できる。

本発明に係るガス製造方法の更に別の特徴構成は、前記第３工程において、前記気化器が発電所の排熱を利用する点にある。

上記特徴構成によれば、気化器において、第２工程で得られる液相軽質分ガスが発電所の排熱を利用して気化されるので、熱の有効利用ができる。例えば、気化器に送り込まれる液相軽質分ガスが保有している冷熱を、発電所のガスタービン吸気の冷却や復水器での蒸気冷却やその他の機器冷却などに利用することができる。このとき、気化器に送り込まれる液相軽質分ガスは、ガスタービン吸気や復水器の蒸気やその他の機器などから熱を受け取ることになる。その結果、気化器では、液相軽質分ガスを気化させるためだけの熱源を用意することが不要になり、発電所では、ガスタービン吸気や復水器やその他の機器を冷却するために外部から投入する必要のある冷熱量を削減できる。

上記目的を達成するための本発明に係るガス製造設備の特徴構成は、ＬＮＧタンクに貯蔵される液化天然ガスを用いて、所定の熱量を有する製品ガスを製造するガス製造設備であって、
第１のＬＮＧタンクに貯蔵されている液化天然ガスの分留を行う分留塔と、
前記分留塔の上部から取り出す軽質分ガスを液化天然ガスの冷熱を用いて冷却することで気液混合の軽質分ガスを生成する気液混合軽質分ガス生成手段と、
前記気液混合軽質分ガス生成手段で生成された気液混合の軽質分ガスの内の気相成分を液化天然ガスの冷熱を用いて冷却することで液相の軽質分ガスを生成し、当該液相の軽質分ガスと前記気液混合軽質分ガス生成手段で生成した気液混合の軽質分ガスの内の液相成分とを混合する液相軽質分ガス生成手段と、
前記液相軽質分ガス生成手段で得られる液相軽質分ガスを気化させて製品ガスを生成する気化器とを備える点にある。

上記特徴構成によれば、気液混合軽質分ガス生成手段が、分留塔の上部から取り出す軽質分ガスを液化天然ガスの冷熱を用いて冷却することで気液混合の軽質分ガスを生成し、液相軽質分ガス生成手段が、気液混合軽質分ガス生成手段で生成された気液混合の軽質分ガスの内の気相成分を液化天然ガスの冷熱を用いて冷却することで液相の軽質分ガスを生成し、当該液相の軽質分ガスと気液混合軽質分ガス生成手段で生成した気液混合の軽質分ガスの内の液相成分とを混合し、気化器が、液相軽質分ガス生成手段で得られる液相軽質分ガスを気化させて製品ガスを生成する。つまり、軽質分ガスの気相成分及び液相成分の両方を利用して製品ガスを生成するので、従来のように軽質分ガスの内の気相成分のみ利用して製品ガスを製造する場合に比べて充分な量の製品ガスを得ることができる。

また、製品ガスの圧力を高めようとすると、気化器に対して高い圧力で軽質分ガスを送り込むことが必要となる。このとき、軽質分ガスの気相成分を、コンプレッサーなどを用いて圧送しようとすると、大きなエネルギーが必要になるという問題がある。
ところが本特徴構成では、液相軽質分ガス生成手段が、分留塔の上部から取り出した軽質分ガスを液相の状態にしている。つまり、液相軽質分ガス生成手段は、気液混合軽質分ガス生成手段が生成した気液混合の軽質分ガスの内の気相成分を液化天然ガスの冷熱を用いて冷却することで液相の軽質分ガスを生成し、その液相の軽質分ガスと気液混合軽質分ガス生成手段が生成した気液混合の軽質分ガスの内の液相成分とを混合する。その結果、気化器へは液相軽質分ガスをポンプ等を用いて昇圧した上で送り込むだけでよいので、上述したようなガスを圧縮するためのコンプレッサーは不要になる。その結果、コンプレッサーなどを用いて軽質分ガスの気相成分を圧送する場合に比べて、消費エネルギーを小さくできるという利点がある。
加えて、本特徴構成では、分留塔の上部から取り出した軽質分ガスを用いて（即ち、原料となるＬＮＧを減熱して）製品ガスを製造しているため、製品ガスの規定熱量よりも高熱量のＬＮＧを原料としてその製品ガスを製造することが可能となっている。更に、分留により得られる重質分を低熱量のＬＮＧ増熱に利用できる。その結果、上述したようなＬＮＧ熱量の二極化の問題にも対応可能となっている。

本発明に係るガス製造設備の別の特徴構成は、前記分留塔の下部から取り出す重質分ガスを、前記第１のＬＮＧタンクに貯蔵されている液化天然ガスの保有する熱量よりも低い熱量を保有する液化天然ガスが貯蔵されている第２のＬＮＧタンクに送出する点にある。

上述したように、ＬＮＧに含まれる各炭化水素の比率は天然ガスの産出地等によって様々であるため、天然ガスを液化して得られるＬＮＧの保有する熱量も様々である。そして、将来的には、製品ガスの原料として用いるＬＮＧが高熱量のＬＮＧと低熱量のＬＮＧとに二極化する可能性もある。その場合には、例えば都市ガス（製品ガス）の標準熱量を超える高熱量のＬＮＧを原料として用い、そのＬＮＧ本来の熱量を低減させることで所望の熱量の都市ガスを製造することが必要となる。但し、高熱量ＬＮＧを原料として用い、それよりも低熱量の製品ガスを得た場合、分留塔下部からは、原料としたＬＮＧの熱量よりも高熱量の重質分ガスが抽出されるため、その重質分ガスを貯蔵するための特別なタンクなどを設置することが必要となる。尚、分留塔下部から抽出した重質分ガスを、配管を用いて別の場所に配送して消費させることもできるが、重質分ガスの発生量がその消費量と常に等しいとは限らないため、余剰した重質分ガスを貯蔵するための特別なタンクを設置する必要があることに変わりはない。
ところが本特徴構成によれば、分留塔の下部から取り出す重質分ガスを、第２のＬＮＧタンクに送出するように構成されているため、分留塔の下部から取り出す重質分ガスを貯蔵するためのタンクを特別に設置する必要が無くなると共に、第２のＬＮＧタンクに貯蔵されている液化天然ガスが保有する熱量を増加させることができる。一般に、ガス製造設備を備えたガス製造工場では、様々な産出地からのＬＮＧが異なったＬＮＧタンクに貯蔵されているため、この様な運用が特に有効である。

本発明に係るガス製造設備の更に別の特徴構成は、前記分留塔の下部から取り出す重質分ガスを、前記第２のＬＮＧタンクへ送出している途中に液化天然ガスの冷熱を利用して冷却する冷却手段を備える点にある。

上述した第２のＬＮＧタンクに対して分留塔の下部から取り出す重質分ガスを送出するとき、その重質分ガスの温度が高いと、輸送中や第２のＬＮＧタンクに貯蔵された後、ＬＮＧの一部が気化してしまい、気化したガスを市中へ送出するために圧縮機を稼働させることにより、圧縮機動力が必要となってしまう。
ところが本特徴構成によれば、冷却手段により、液化天然ガスの冷熱を利用して重質分ガスを冷却してから第２のＬＮＧタンクへ送出するので、輸送中や第２のＬＮＧタンクに貯蔵されているＬＮＧの気化を抑制することができる。

本発明に係るガス製造設備の更に別の特徴構成は、前記液相軽質分ガス生成手段で得られる液相軽質分ガスを、前記分留塔の下部から取り出された重質分ガスと混合した後で前記気化器に送り込む点にある。

上記特徴構成によれば、分留塔の下部から取り出した重質分ガス（即ち、保有する熱量が大きなガス）を、液相軽質分ガス生成手段で得られる液相軽質分ガスに混合すると、その混合された液相のガスが保有する熱量が大きくなる。その結果、最終的に得られる製品ガスが保有する熱量を大きくすることができる。加えて、製品ガスの保有する熱量を増加させるために液化石油ガスなどを添加する必要がなくなるため、製品ガスの製造コストが増加することを抑制できる。

第１実施形態のガス製造設備の構成を説明する図である。 第２実施形態のガス製造設備の構成を説明する図である。 第３実施形態のガス製造設備の構成を説明する図である。

＜第１実施形態＞
以下に図面を参照して第１実施形態のガス製造設備の構成、及び、そのガス製造設備で行われるガス製造方法について説明する。
図１は第１実施形態のガス製造設備の構成を説明する図である。このガス製造設備及びガス製造方法は、ＬＮＧ（液化天然ガス）タンクに貯蔵される液化天然ガスを用いて、所定の熱量を有する製品ガスの製造を行う設備及び方法である。図１に示したガス製造設備において、後述する各種のポンプＰ１〜Ｐ４や弁１、９などの動作は制御手段Ｃによって制御される。また、第１流路Ｌ１〜第１２流路Ｌ１２の内の何れかの流路において、流体の圧力、温度、流量などを測定するセンサ（図示せず）を設け、制御手段Ｃが、それらのセンサから得られる結果に基づいて、各種のポンプＰ１〜Ｐ４や弁１、９などの動作状態を適切に制御してもよい。尚、図１において、第１流路Ｌ１〜第１２流路Ｌ１２に設置しているポンプや弁などの図示を省略している場合もある。また、図中には、ガス製造設備の各部でのＬＮＧ、他のガス、熱媒などの状態（温度、流量、圧力）を示すが、これらの数値は本願を好適に説明するための例示である。

ＬＮＧはメタンを主成分としているが、他にもエタン、プロパン、ブタンなどの他の炭化水素も含まれており、各炭化水素の構成比率は、そのＬＮＧの元となる天然ガスの産出地によって様々である。そして、ＬＮＧの保有する熱量は、含まれる炭化水素の構成比率に応じて様々である。このような点から、複数のＬＮＧタンクが設置されるＬＮＧ基地では、異なる熱量を保有するＬＮＧがその熱量毎に別々のＬＮＧタンクに貯蔵されることがあり、本実施形態では、第１のＬＮＧタンクＴ１（Ｔ）に単位体積（標準状態：０℃、１気圧）当たりの熱量が４５ＭＪであるＬＮＧが貯蔵されており、そのＬＮＧを用いて、同じく単位体積当たりの熱量が４３ＭＪである製品ガスの製造が行われる例を説明する。

第１のＬＮＧタンクＴ１に貯蔵されているＬＮＧは、第１流路Ｌ１を経由して分留塔３に送られる。第１流路Ｌ１の途中には、第１のＬＮＧタンクＴ１から分留塔３に向かって、第１ポンプＰ１と弁１と熱交換器２と熱交換器４とが順に設けられている。図１に示す例では、第１ポンプＰ１は、第１のＬＮＧタンクＴ１に貯蔵されているＬＮＧを５０ｔ／ｈの流量で下流側に送出する。第１ポンプＰ１から下流側に送出されたＬＮＧは弁１を経由して熱交換器２に流入する。第１流路Ｌ１を通って熱交換器２に流入するＬＮＧは、圧力が３．３ＭＰａＧ（ゲージ圧）で、温度は−１４８℃の状態にある。
熱交換器２において、第１流路Ｌ１を流れるＬＮＧは、後述するように第８流路Ｌ８を流れる流体と熱交換する。そして、熱交換器２から流出した後で第１流路Ｌ１を流れるＬＮＧの温度は−１３８℃の状態にある。その後、第１流路Ｌ１を流れるＬＮＧは、熱交換器４に流入する。
熱交換器４において、第１流路Ｌ１を流れるＬＮＧは、後述するように第２流路Ｌ２を流れる流体と熱交換する。そして、熱交換器４から流出した後で第１流路Ｌ１を流れるＬＮＧの圧力は３．１ＭＰａＧで、温度は−９０℃の状態にある。
そして、熱交換器４から流出したＬＮＧが第１流路Ｌ１を経由して分留塔３の内部に供給される。

分留塔３では、第１のＬＮＧタンクＴ１から第１流路Ｌ１を経由して供給されるＬＮＧの成分のうち、メタンを主とする軽質分（低熱量）ガスが気化して分離される。即ち、軽質分ガスは分留塔３の上部に移動し、他の重質分は分留塔３の下部に移動する。

分留塔３の上部から取り出した軽質分ガスは、第２流路Ｌ２を経由して気液分離器５に至る。第２流路Ｌ２の途中には熱交換器４が設けられている。熱交換器４では、上述したように第１流路Ｌ１を流れるＬＮＧと第２流路Ｌ２を流れる流体（軽質分ガス）との熱交換が行われる。図１に示す例では、分留塔３の上部から第２流路Ｌ２に取り出された後の軽質分ガスの流量は５２．５ｔ／ｈで、圧力は３．０ＭＰａＧで、温度は−５６℃の状態にある。そして、熱交換器４において第１流路Ｌ１を流れるＬＮＧと熱交換した後（即ち、第１流路Ｌ１を流れるＬＮＧによって冷却された後）の第２流路Ｌ２を流れる軽質分ガスは圧力が３．０ＭＰａＧで、温度が−８３℃の状態にある。第２流路Ｌ２を流れる軽質分ガスは、熱交換器４での冷却によって少なくとも一部が凝縮するため、熱交換器４よりも下流側を流れる軽質分ガスは、気相成分と液相成分とが混合した気液混合の軽質分ガスとなっている。この気液混合の軽質分ガスは、第２流路Ｌ２を通って気液分離器５に至る。気液分離器５では、その容器の下部に液相の軽質分ガスが貯まり、上部に気相の軽質分ガスが貯まる。

以上のように、本実施形態において、熱交換器４は、本発明の「分留塔３の上部から取り出す軽質分ガスをＬＮＧを用いて冷却することで気液混合の軽質分ガスを生成する気液混合軽質分ガス生成手段Ｇ」として機能している。そして、本発明に係るガス製造方法の内の、液化天然ガスの分留を行う分留塔３の上部から取り出す軽質分ガスをＬＮＧを用いて冷却することで気液混合の軽質分ガスを生成する第１工程が行われている。

気液分離器５には、上述した第２流路Ｌ２に加えて、第３流路Ｌ３と第４流路Ｌ４と第５流路Ｌ５とが接続されている。
第３流路Ｌ３は、気液分離器５と分留塔３とを接続する。第３流路Ｌ３は気液分離器５の下部に接続され、気液分離器５の下部に貯まっている液相の軽質分ガスを分留塔３の上部へと流入させる。図１に示した例では、第３流路Ｌ３を流れる液相の軽質分ガスの流量は５．５ｔ／ｈで、圧力は３．０ＭＰａＧで、温度は−８３℃である。
第４流路Ｌ４は、気液分離器５と気化器７とを接続する。第４流路Ｌ４は気液分離器５の上部に接続されている。第４流路Ｌ４の途中の、気液分離器５と気化器７との間には、熱交換器６と第３ポンプＰ３とが設けられている。第４流路Ｌ４は気液分離器５の上部に接続されるので、気液分離器５から第４流路Ｌ４へと流出する流体（即ち、気液分離器５と熱交換器６との間の第４流路Ｌ４を流れる流体）は、気相の軽質分ガスである。
熱交換器６では、第４流路Ｌ４を流れる流体と、第１０流路Ｌ１０を流れる流体との熱交換が行われる。第１０流路Ｌ１０は、例えば複数のＬＮＧタンクが設置されたＬＮＧ基地の構内などにおいてＬＮＧが循環している流路である。図１に示す例では、第１０流路Ｌ１０の途中に設けられる第４ポンプＰ４の上流側でのＬＮＧの流量は８０ｔ／ｈで、圧力は３．３ＭＰａＧで、温度は−１４８℃の状態である。そして、第１０流路Ｌ１０において、第４ポンプＰ４よりも下流側の熱交換器６に流入するときのＬＮＧの圧力は４．５ＭＰａＧで、温度は−１４７℃の状態である。このように、熱交換器６では、第４流路Ｌ４を通って流入する−８３℃の気相の軽質分ガスと、第１０流路Ｌ１０を通って流入する−１４７℃のＬＮＧとが熱交換する。その結果、熱交換器６から流出した、第４流路Ｌ４の流体の圧力は２．９５ＭＰａＧで、温度が−１０５℃となり、液相の軽質分ガスとなる。また、熱交換器６から流出した、第１０流路Ｌ１０のＬＮＧの圧力は４．４ＭＰａＧで、温度が−１００℃の状態となる。

更に、第４流路Ｌ４において、熱交換器６と第４ポンプＰ４との間の合流部１０には、第５流路Ｌ５が接続される。第５流路Ｌ５は気液分離器５の下部と第４流路Ｌ４の上記合流部１０とを接続する。図１に示した例では、第５流路Ｌ５を流れる液相の軽質分ガスの流量は１０．５ｔ／ｈで、圧力は３．０ＭＰａＧで、温度は−８３℃の状態である。上述したように、熱交換器６から流出した後で第４流路Ｌ４を流れる流体は液相の軽質分ガスであり、合流部１０において第４流路Ｌ４へと流入する第５流路Ｌ５の流体も液相の軽質分ガスである。その結果、第４流路Ｌ４の合流部１０から下流側へと流れる流体は、全て液相の軽質分ガスとなる。そして、第４ポンプＰ４によって、流量が４７ｔ／ｈで、圧力が７．１ＭＰａＧで、温度が−９５℃の状態で気化器７へと送り込まれる。

以上のように、本実施形態において、第４流路Ｌ４と第５流路Ｌ５と熱交換器６と合流部１０とは、本発明の「前記気液混合軽質分ガス生成手段Ｇで生成された気液混合の軽質分ガスの内の気相成分を液化天然ガスを用いて冷却することで液相の軽質分ガスを生成し、当該液相の軽質分ガスと前記気液混合軽質分ガス生成手段Ｇで生成した気液混合の軽質分ガスの内の液相成分とを混合する液相軽質分ガス生成手段Ｆ」として機能している。そして、本発明に係るガス製造方法の内の、第１工程で生成された気液混合の軽質分ガスの内の気相成分をＬＮＧを用いて冷却することで液相の軽質分ガスを生成し、その液相の軽質分ガスと蒸気第１工程で生成した気液混合の軽質分ガスの内の液相成分とを混合する第２工程が行われている。

気化器７には、海水が流れる第１１流路Ｌ１１も導入されている。そして、気化器７において、第４流路Ｌ４を流れる液相の軽質分ガスが、第１１流路Ｌ１１を流れる海水によって昇温されて気化し、その結果、製品ガスが得られる。この製品ガスが保有する熱量は単位体積（標準状態）当たり４３ＭＪとなる。
このように、本発明に係るガス製造方法の内の、第２工程で得られる液相軽質分ガスを気化器７で気化させて製品ガスを生成する第３工程が行われている。

以上のように、熱交換器４（気液混合軽質分ガス生成手段Ｇ）が、分留塔３の上部から取り出す軽質分ガスを液化天然ガスを用いて冷却することで気液混合の軽質分ガスを生成し、第４流路Ｌ４及び第５流路Ｌ５及び熱交換器６及び合流部１０（液相軽質分ガス生成手段Ｆ）が、熱交換器４で生成された気液混合の軽質分ガスの内の気相成分をＬＮＧを用いて冷却することで液相の軽質分ガスを生成し、その液相の軽質分ガスと熱交換器４で生成した気液混合の軽質分ガスの内の液相成分とを混合し、気化器７が、第４流路Ｌ４及び第５流路Ｌ５及び熱交換器６及び合流部１０で得られる液相軽質分ガスを気化させて製品ガスを生成する。つまり、軽質分ガスの気相成分及び液相成分の両方を利用して製品ガスを生成するので、従来のように軽質分ガスの内の気相成分のみ利用して製品ガスを製造する場合に比べて充分な量の製品ガスを得ることができる。

加えて、第４流路Ｌ４及び第５流路Ｌ５及び熱交換器６及び合流部１０（液相軽質分ガス生成手段Ｆ）が、分留塔３の上部から取り出した軽質分ガスを液相の状態にしている。つまり、第４流路Ｌ４及び第５流路Ｌ５及び熱交換器６及び合流部１０は、熱交換器４が生成した気液混合の軽質分ガスの内の気相成分を第１０流路Ｌ１０を流れるＬＮＧの冷熱を用いて冷却することで液相の軽質分ガスを生成し、その液相の軽質分ガスと熱交換器４が生成して気液分離器５に貯められている気液混合の軽質分ガスの内の液相成分とを混合する。その結果、気化器７へは液相軽質分ガスを第３ポンプＰ３を用いて昇圧した上で送り込むだけでよいので、従来のようなガスを圧縮するためのコンプレッサーは不要になる。その結果、コンプレッサーなどを用いて軽質分ガスの気相成分を圧送する場合に比べて、消費エネルギーを小さくすることができるという利点がある。

更に本実施形態では、上述したように第１のＬＮＧタンクＴ１に貯蔵されているＬＮＧ（４５ＭＪ）に含まれる軽質分ガスを用いて製品ガス（４３ＭＪ）を製造している。そのため、第１のＬＮＧタンクＴ１に貯蔵されているＬＮＧ（４５ＭＪ）に含まれる重質分ガス（即ち、上記軽質分ガス以外のガス）が残される。
以下にその重質分ガスの処理について説明する。

分留塔３に接続されている第６流路Ｌ６は、分留塔３の下部に貯まっている液相の重質分ガスを取り出して気液分離器８に流入させる。
気液分離器８には、熱源設備１１から第１２流路Ｌ１２を経由して供給される熱媒（過熱蒸気）の熱が供給される。加えて、熱源設備１１に接続され、その熱源設備１１から供給される熱媒が第２ポンプＰ２によって流される第１２流路Ｌ１２は、気液分離器８の内部に引き込まれる。その結果、気液分離器８の下部に貯まっている液相の重質分ガスに対して第１２流路Ｌ１２を流れる熱媒の熱が伝わる。即ち、第１２流路Ｌ１２の内の、気液分離器８の内部に引き込まれている部位は、気液分離器８の下部に貯まっている液相の重質分ガスと、第１２流路Ｌ１２を流れる熱媒との熱交換を行う熱交換部１３として機能する。また、熱交換部１３での液相の重質分ガスに対する加熱量は、制御手段Ｃが、第２ポンプＰ２の動作（即ち、第１２流路における熱媒の流量）を制御することによって調整する。

そして、第１２流路Ｌ１２を流れる熱媒が保有する熱によって、気液分離器８の下部に貯まっている液相の重質分ガスに含まれている炭化水素の一部が気化して気液分離器８の上部に移動する。また、気液分離器８の上部と分留塔３の下部とを接続するように、第７流路Ｌ７が設けられている。その結果、気液分離器８の上部に貯まっている気相の炭化水素ガスが第７流路Ｌ７を経由して分留塔３へと流入する。このように、熱交換部１３での液相の重質分ガスに対する加熱量を調整することで、分留塔３の内部の温度（即ち、分留に供する加熱量）が調整される。そして、分留塔３へと流入した気相の炭化水素ガスの少なくとも一部は分留塔３の上部に移動し、気相の軽質分ガスと混合された状態で上記第２流路Ｌ２から取り出されることになる。

以上のように、本実施形態において、第６流路Ｌ６及び第７流路Ｌ７及び気液分離器８及び第１２流路Ｌ１２及び熱交換部１３及び第２ポンプＰ２は、本発明の「分留塔３の下部から取り出す重質分ガスの少なくとも一部を加熱により気化させた後に分留塔３の内部に戻す加熱手段Ｈ」に相当する。ここで、加熱手段Ｈにおいて分留に供する加熱量を大きくすると、分留塔３の上部から取り出される軽質分ガスの中に含まれるエタン量が多くなり、更に加熱量を大きくするとエタン以上の重質分が多くなってその熱量が大きくなる。また、分留に供する加熱量を小さくすると、分留塔３の上部から取り出される軽質分ガスの中に含まれるエタン以上の重質分が少なり、更に加熱量を小さくするとエタン量も少なくなってその熱量が小さくなる。つまり、加熱手段Ｈにおいて、分留に供する加熱量を制御することで、最終的に得られる製品ガスが保有する熱量を、純メタンの熱量以上且つ第１のＬＮＧタンクに貯蔵されているＬＮＧの熱量以下の範囲で調整することができる。

熱源設備１１から第１２流路Ｌ１２を経由して供給される熱媒は、上述したように、気液分離器８の下部に貯まっている重質分ガスの少なくとも一部を気化させるだけの熱量を有している。図１に示した例では、熱媒は水蒸気（過熱蒸気）であり、流量が９．８ｔ／ｈで、圧力が０．３ＭＰａＧで、温度が１４４℃の状態で熱交換部１３に流入する。つまり、本実施形態では、熱源設備１１として、上述した状態の水蒸気を生成できる水蒸気発生設備を採用している。そして、加熱手段Ｈ（第６流路Ｌ６及び第７流路Ｌ７及び気液分離器８及び第１２流路Ｌ１２及び熱交換部１３及び第２ポンプＰ２）が、重質分ガスに対する加熱源として水蒸気を用いている。このように、加熱手段Ｈが、相対的に大きな熱エネルギーを有する水蒸気を加熱源として用いると、分留に供する加熱量が大きくなる。つまり、加熱手段Ｈが、重質分ガスに対する加熱源として水蒸気を用いることで、分留塔３の上部から取り出される軽質分ガスが保有する熱量を大きくすることができる。その結果、保有する熱量が大きい製品ガス（本実施形態では「単位体積（標準状態）当たり４３ＭＪ」）を、上述した第３工程を経て最終的に得ることができる。
尚、熱源設備１１は、熱媒として上記水蒸気（水）以外のものを用いることもできる。例えば、熱源設備１１は熱媒油を熱媒として用いることもできる。

気液分離器８に接続されている第８流路Ｌ８からは、気液分離器８の下部に貯まっている液相の重質分ガスが取り出される。気液分離器８から第８流路Ｌ８へと取り出された液相の重質分ガスは、第８流路Ｌ８の途中に設けられる熱交換器２及び弁９を経由して第９流路Ｌ９との合流部１２へ至る。第９流路Ｌ９は、例えば複数のＬＮＧタンクが設置されたＬＮＧ基地の構内などにおいてＬＮＧが循環している流路である。図１に示した例では、第９流路Ｌ９を流れるＬＮＧは第２のＬＮＧタンクＴ２（Ｔ）へと流入して貯蔵される。本実施形態では、第２のＬＮＧタンクＴ２は単位体積（標準状態）当たりの熱量が４２ＭＪのＬＮＧを貯蔵するように設定されている。つまり、第２のＬＮＧタンクＴ２には、第１のＬＮＧタンクＴ１に貯蔵されているＬＮＧの保有する熱量よりも低い熱量を保有するＬＮＧが貯蔵されている。そして、その第２のＬＮＧタンクＴ２に対して、分留塔３の下部から取り出す重質分ガスを送出するように構成されている。従って、分留塔３の下部から取り出す重質分ガスを貯蔵するためのタンクを特別に設置する必要が無くなる（即ち、そのようなタンクの建設費用を削減できる）と共に、第２のＬＮＧタンクＴ２に貯蔵されているＬＮＧが保有する熱量を増加させることができる。

また、上記熱交換器２は、「分留塔３の下部から取り出す重質分ガスを、第２のＬＮＧタンクＴ２へ送出している途中に冷却する冷却手段」として機能している。
仮に、上述した第２のＬＮＧタンクＴ２に対して分留塔の下部から取り出す重質分ガスを送出するときのその重質分ガスの温度が高いとすると、輸送中や第２のＬＮＧタンクＴ２に貯蔵された後、ＬＮＧの一部が気化してしまう。ところが本実施形態では、熱交換器２（冷却手段）が、重質分ガスを冷却してから第２のＬＮＧタンクＴ２へ送出するので、輸送中や第２のＬＮＧタンクＴ２に貯蔵されているＬＮＧの気化を抑制することができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態のガス製造設備は、熱源設備１１が発電所内の熱源であり、加熱手段Ｈとしての熱交換部１３が、重質分ガスに対する加熱源としてその発電所内の熱源から排出される排熱（温水）を用いる点で上記実施形態と異なっている。以下に第２実施形態のガス製造設備の構成について説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。

図２は、第２実施形態のガス製造設備の構成を説明する図である。本実施形態では、熱源設備１１が発電所内の熱源である。発電所からは様々な排熱（温排熱）が放出される。例えば、本実施形態の熱源設備１１として利用可能な発電所内の熱源の一例として復水器がある。復水器には復水用の冷却水が導入され、その復水用途に用いられた後で、温水が復水器から放出される。従って、復水器から放出される冷却水は、復水用途に用いられることで温度が上昇した状態（即ち、発電所の排熱を回収した後の状態）にある。

例えば、図２に示す例では、熱媒は発電所の復水器で用いられた後の冷却水であり、流量が５１０ｔ／ｈで、圧力が０．３ＭＰａＧで、温度が３８℃の状態で熱交換部１３に流入する。つまり、本実施形態では、熱源設備１１として発電所を用い、加熱手段Ｈを構成する熱交換部１３が、分留塔３下部の重質分ガスに対する加熱源として冷却水（即ち、発電所の排熱）を用いている。このように、通常は利用されない、発電所で発生する排ガスや復水器で得られる復水などが保有している熱を利用するため、省エネルギーの点から好ましい。特に、第１実施形態では、熱源設備１１において水蒸気を発生させるための燃料（エネルギー）が必要であったが、本実施形態ではそのようなエネルギーが不要になる。

第２実施形態では、熱交換部１３に供給される熱媒の温度は３８℃である。これは、第１実施形態で用いていた熱媒の温度（１４４℃）と比較して相対的に低い温度である。従って、気液分離器８で気化される重質分が、第１実施形態と比較して相対的に少なくなる。つまり、分留塔３の内部で気体の状態で存在するガスが保有する熱量が相対的に小さくなる。その結果、図２に示しているように、最終的に得られる製品ガスの熱量は単位体積（標準状態）当たり３９ＭＪとなる。この数値は、第１実施形態のガス製造設備で得られる製品ガスの熱量（４３ＭＪ）と比較して小さい値である。このように、水蒸気などと比べて発電所の排熱が保有する熱量が小さいとしても、加熱手段Ｈがその相対的に小さな熱エネルギーを有する発電所排熱を加熱源として用いると、分留に供する加熱量が小さくなるという特徴がある。つまり、分留に供する加熱量が小さくなると、分留塔の上部から取り出される軽質分ガスの中に含まれるエタン以上の重質分が少なくなってその熱量が小さくなる。その結果、保有する熱量が小さい製品ガスを、第３工程を経て最終的に得ることができる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態のガス製造設備は、所定の熱量の製品ガスを製造するために、分留塔３の下部から取り出された重質分ガスを用いる点で上記実施形態と異なっている。以下に、第３実施形態のガス製造設備の構成について説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。

図３は、第３実施形態のガス製造設備の構成を説明する図である。本実施形態のガス製造設備は、前記液相軽質分ガス生成手段Ｆで得られる液相軽質分ガスを、前記分留塔３の下部から取り出された重質分ガスを混合した後で前記気化器７に送り込むように構成されている。言い換えると、本発明に係るガス製造方法の第３工程において、分留塔３の下部から取り出した重質分ガスを第２工程で得られる液相軽質分ガスに混合した後で気化器７において気化させて製品ガスを生成している。

具体的には、第８流路Ｌ８の途中の、熱交換器２と弁９との間に分岐部１４が設けられている。分岐部１４には第１３流路Ｌ１３が接続され、第８流路Ｌ８を流れている液相の重質分ガスが第１３流路Ｌ１３へも流入する。第１３流路Ｌ１３は、第４流路Ｌ４の途中の、第１ポンプＰ１と気化器７との間の合流部１５に至る。第１３流路Ｌ１３の途中には第５ポンプＰ５が設けられている。その結果、第８流路Ｌ８を流れている液相の重質分ガスの一部が、第５ポンプＰ５の作用によって第１３流路Ｌ１３に流入すると共に第１３流路Ｌ１３を流れた後で第４流路Ｌ４の途中の合流部１５に至り、第４流路Ｌ４を流れる液相軽質分ガスに混合される。

本実施形態の構成を採用することにより、分留塔３の下部から取り出した重質分ガス（即ち、保有する熱量が大きなガス）を、液相軽質分ガス生成手段Ｆ（第４流路Ｌ４及び第５流路Ｌ５及び熱交換器６及び合流部１０）で得られる液相軽質分ガスに混合されるため、その混合された液相のガスが保有する熱量が大きくなる。その結果、最終的に得られる製品ガスが保有する熱量を大きくすることができる。加えて、製品ガスの保有する熱量を増加させるために液化石油ガスなどを添加する必要がなくなるため、製品ガスの製造コストが増加することを抑制できる。

＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態において、ガス製造設備の構成の具体例を説明したが、その構成は適宜変更可能である。例えば、上記実施形態では、気化器７が、第４流路Ｌ４を流れる液相の軽質分ガスを海水の熱を利用して気化する構成を説明したが、気化器７が他の熱を利用するように変更してもよい。
一例を挙げると、気化器７が発電所の排熱（温排熱）を利用するように変更してもよい。即ち、気化器７において、本発明に係るガス製造方法の上記第２工程で得られる液相軽質分ガスが発電所の排熱を利用して気化されるので、熱の有効利用ができる。この場合、気化器７に送り込まれる液相軽質分ガスが保有している冷熱を、発電所のガスタービン吸気の冷却や復水器での蒸気冷却やその他の機器冷却などに利用することができる。気化器７に送り込まれる液相軽質分ガスは、ガスタービン吸気や復水器の蒸気やその他の機器などから熱を受け取ることになる。その結果、気化器７では、液相軽質分ガスを気化させるためだけの熱源を用意することが不要になり、発電所では、ガスタービン吸気や復水器やその他の機器を冷却するために外部から投入する必要のある冷熱量（エネルギー）を削減できる。

＜２＞
上記実施形態において、各流路Ｌ１〜Ｌ１３での流体の流量、圧力、温度を具体的な数値を用いて説明したが、上述した数値は例示目的で記載したものであり、本発明がそれらの数値に限定される訳ではない。

本発明は、ＬＮＧタンクに貯蔵される液化天然ガスを用いて所定の熱量を有する製品ガスを製造するガス製造方法及びガス製造設備に利用できる。

２ 熱交換器（冷却手段）
３ 分留塔
４ 熱交換器（気液混合軽質分ガス生成手段 Ｇ）
６ 熱交換器（液相軽質分ガス生成手段 Ｆ）
７ 気化器
８ 気液分離器（加熱手段 Ｈ）
１０ 合流部（液相軽質分ガス生成手段 Ｆ）
１３ 熱交換部（加熱手段 Ｈ）
Ｌ４ 第４流路（液相軽質分ガス生成手段 Ｆ）
Ｌ５ 第５流路（液相軽質分ガス生成手段 Ｆ）
Ｌ６ 第６流路（加熱手段 Ｈ）
Ｌ７ 第７流路（加熱手段 Ｈ）
Ｌ１２ 第１２流路（加熱手段 Ｈ）
Ｐ２ 第２ポンプ（加熱手段 Ｈ）
Ｔ ＬＮＧタンク
Ｔ１ 第１のＬＮＧタンク
Ｔ２ 第２のＬＮＧタンク

Claims (10)

1. ＬＮＧタンクに貯蔵される液化天然ガスを用いて、所定の熱量を有する製品ガスを製造するガス製造方法であって、
   液化天然ガスの分留を行う分留塔の上部から取り出す軽質分ガスを液化天然ガスの冷熱を用いて冷却することで気液混合の軽質分ガスを生成する第１工程と、
   前記第１工程で生成された気液混合の軽質分ガスの内の気相成分を液化天然ガスの冷熱を用いて冷却することで液相の軽質分ガスを生成し、当該液相の軽質分ガスと前記第１工程で生成した気液混合の軽質分ガスの内の液相成分とを混合する第２工程と、
   前記第２工程で得られる液相軽質分ガスを気化器に送り込んで気化させて製品ガスを生成する第３工程とを有するガス製造方法。
2. 前記分留塔の下部から取り出す重質分ガスの少なくとも一部を加熱により気化させた後に前記分留塔の内部に戻す加熱手段において、分留に供する加熱量を調整して前記分留塔の上部から取り出す軽質分ガスの熱量を制御する請求項１に記載のガス製造方法。
3. 前記加熱手段が、前記重質分ガスに対する加熱源として水蒸気又は熱媒油を用いる請求項２に記載のガス製造方法。
4. 前記加熱手段が、前記重質分ガスに対する加熱源として発電所の排熱を用いる請求項２に記載のガス製造方法。
5. 前記第３工程において、前記分留塔の下部から取り出した重質分ガスを前記第２工程で得られる液相軽質分ガスに混合した後で前記気化器において気化させて所定の熱量の製品ガスを生成する請求項１〜４の何れか一項に記載のガス製造方法。
6. 前記第３工程において、前記気化器が発電所の排熱を利用する請求項１〜５の何れか一項に記載のガス製造方法。
7. ＬＮＧタンクに貯蔵される液化天然ガスを用いて、所定の熱量を有する製品ガスを製造するガス製造設備であって、
   第１のＬＮＧタンクに貯蔵されている液化天然ガスの分留を行う分留塔と、
   前記分留塔の上部から取り出す軽質分ガスを液化天然ガスの冷熱を用いて冷却することで気液混合の軽質分ガスを生成する気液混合軽質分ガス生成手段と、
   前記気液混合軽質分ガス生成手段で生成された気液混合の軽質分ガスの内の気相成分を液化天然ガスの冷熱を用いて冷却することで液相の軽質分ガスを生成し、当該液相の軽質分ガスと前記気液混合軽質分ガス生成手段で生成した気液混合の軽質分ガスの内の液相成分とを混合する液相軽質分ガス生成手段と、
   前記液相軽質分ガス生成手段で得られる液相軽質分ガスを気化させて製品ガスを生成する気化器とを備えるガス製造設備。
8. 前記分留塔の下部から取り出す重質分ガスを、前記第１のＬＮＧタンクに貯蔵されている液化天然ガスの保有する熱量よりも低い熱量を保有する液化天然ガスが貯蔵されている第２のＬＮＧタンクに送出する請求項７に記載のガス製造設備。
9. 前記分留塔の下部から取り出す重質分ガスを、前記第２のＬＮＧタンクへ送出している途中に液化天然ガスの冷熱を利用して冷却する冷却手段を備える請求項８に記載のガス製造設備。
10. 前記液相軽質分ガス生成手段で得られる液相軽質分ガスを、前記分留塔の下部から取り出された重質分ガスと混合した後で前記気化器に送り込む請求項７〜９の何れか一項に記載のガス製造設備。

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