JP2014224553A

JP2014224553A - 低温液化ガスタンク

Info

Publication number: JP2014224553A
Application number: JP2013103287A
Authority: JP
Inventors: 通友酒井; Michitomo Sakai
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2013-05-15
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2014-12-04
Also published as: CN105164462A; WO2014185248A1; US20150377550A1

Abstract

【課題】簡易な装置構成でＢＯＧ中の窒素濃度が高くなるのを抑制し、これによって製造コストや運転コストの増加を抑制した、低温液化ガスタンクを提供する。
【解決手段】低温液化ガス３を貯留する貯槽２と、貯槽２で発生したボイルオフガスを再液化する再液化設備６と、を備えた低温液化ガスタンク１である。再液化設備６で液化された再液化ボイルオフガスを貯槽２に返送する返送手段を有する。返送手段は、貯槽２に貯留された低温液化ガス３の液面３ａより下方に配置されて、再液化ボイルオフガスを低温液化ガス３中に噴出するディストリビューター１６を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、低温液化ガスタンクに関する。

従来、ＬＮＧ（液化天然ガス）等の低温液化ガスを貯留する貯槽を備えた低温液化タンクでは、低温液化ガスが気化することで発生したボイルオフガス（以下、ＢＯＧと記す。）を再液化し、製品形態としての液化ガスに戻している。すなわち、発生したＢＯＧを再液化設備で圧縮・冷却して再液化し、一旦気液分離ドラムで液化しなかった気体を分離した後、貯槽の上部に返送している（例えば、特許文献１参照）。

しかし、気液分離ドラムから液体のみを貯槽に返送しようとしても、再液化したＢＯＧは貯槽の圧力まで減圧する際に液の一部が気化してしまう。ここで、低温液化ガス（例えばＬＮＧ）には窒素が混在していることから、低温液化ガスと窒素の沸点の違いにより、気化したガスには相対的に窒素が多く含まれるようになる。つまり、貯槽に返送される気化ガスは窒素濃度が高くなる。このような窒素は、貯槽の上部、すなわち低温液化ガスの液面より上方に返送されることで、貯槽で発生するＢＯＧと混合され、再度再液化設備に送られる。

このようにして再液化の循環が続けられると、ＢＯＧ中の窒素濃度が徐々に高くなる。そして、窒素濃度がある濃度より高くなると、再液化設備でＢＯＧが液化されない現象が起こる。
このようにＢＯＧが液化されない現象が起こると、液化されないガスは気液分離ドラムで分離されてフレアなどに送られ、捨てられてしまうため、不経済となる。

特開２００１−１３２８９９号公報

そこで、前記特許文献１では、ＢＯＧを冷却して得られた飽和状態にある液を、一旦気液分離した後に再度冷却し、過冷却状態にした上で貯槽に戻すようにしている。
しかしながら、このような気液分離後の液化ガスを再度冷却して過冷却状態にするのでは、装置が複雑になるとともに、エネルギーコストが増加するため、低温液化ガスタンクの製造コスト、運転コストが共に高くなるといった課題がある。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、簡易な装置構成でＢＯＧ中の窒素濃度が高くなるのを抑制し、これによって製造コストや運転コストの増加を抑制した、低温液化ガスタンクを提供することにある。

本発明の低温液化ガスタンクは、低温液化ガスを貯留する貯槽と、該貯槽で発生したボイルオフガスを再液化する再液化設備と、を備えた低温液化ガスタンクにおいて、前記再液化設備で液化された再液化ボイルオフガスを前記貯槽に返送する返送手段を有し、前記返送手段は、前記貯槽に貯留された低温液化ガスの液面より下方に配置されて、再液化ボイルオフガスを前記低温液化ガス中に噴出するディストリビューターを有していることを特徴とする。

また、前記低温液化ガスタンクにおいて、前記ディストリビューターは、前記貯槽の底部内面に沿って配置された主配管を有し、該主配管の側面の水平方向に向く位置に多数の孔が形成されて構成されていることが好ましい。

また、前記低温液化ガスタンクにおいて、前記ディストリビューターは、前記貯槽の底部内面に沿って配置された主配管と、該主配管からその側方でかつ水平方向に向かって分岐した枝配管とを有し、前記枝配管の側面の水平方向に向く位置に多数の孔が形成されて構成されていることが好ましい。

本発明の低温液化ガスタンクによれば、再液化ボイルオフガスを貯槽に返送する返送手段が、貯槽に貯留された低温液化ガスの液面より下方に配置されて、再液化ボイルオフガスを前記低温液化ガス中に噴出するディストリビューターを有しているので、再液化ボイルオフガスが貯槽に返送される際に貯槽の圧力まで減圧されて液の一部が気化しても、この再液化ボイルオフガスがディストリビューターによって低温液化ガス中に噴出されるので、再液化ボイルオフガス中の気化ガスは低温液化ガス中に溶解して吸収される。したがって、気化ガス中に高濃度で含まれる窒素も低温液化ガス中に吸収されるため、貯槽で発生するボイルオフガスに混合されて再度再液化設備に送られ、循環させられることが防止される。よって、ボイルオフガス中の窒素濃度が高くなって再液化設備でボイルオフガスが液化されなくなるのを防止し、液化されないガスを捨てることによる損失を低減することができる。
また、単にディストリビューターを備えるだけの簡易な構成でボイルオフガス中の窒素濃度が高くなるのを抑制できるため、製造コストや運転コストの増加を抑制することができる。

本発明の低温液化ガスタンクの一実施形態を模式的に示す概略構成図である。（ａ）は図１のＡ−Ａ線矢視図、（ｂ）は主配管の要部平面図、（ｃ）は主配管の要部側面図である。ディストリビューターの変形例を示す要部平面図である。

以下、図面を参照して本発明の低温液化ガスタンクを詳しく説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
図１は、本発明の低温液化ガスタンクの一実施形態を模式的に示す概略構成図であり、図１中符号１は低温液化ガスタンク、２は貯槽である。貯槽２は、ＬＮＧ（Liquefied Natural Gas）やＬＰＧ（Liquefied petroleum Gas）、さらにはメタン、エタン、プロパン等の低温の液化ガス（低温液化ガス）を貯留するためのものである。本実施形態では、貯槽２はＬＮＧ（液化天然ガス）３を貯留するタンクとする。

貯槽２は、例えば金属製の内槽とコンクリート製の外槽とを備えて構成されている。内槽は、液化ガスを直接貯留する容器であり、外槽は、内槽を囲って収容する容器である。これら内槽と外槽との間には、保冷材やライナ等が収容されて保冷層が形成されている。

このような構成からなる貯槽２には、内部（内槽内）に貯留されたＬＮＧ３を外部に抜き出すための抜出配管４が設けられている。抜出配管４は、一端側が貯槽２内の底部２ａ側に配置され、この貯槽２の屋根部２ｂを貫通して外部に引き出された後、図示しないヘッダにまで延びて配設されている。ヘッダには、貯槽２以外の他の貯槽（図示せず）からもそれぞれの抜出配管（図示せず）が接続されており、それぞれの抜出配管によって抜き出されたＬＮＧが所定箇所に移送されるようになっている。

また、貯槽２には、配管５を介して該貯槽２で発生したＢＯＧ（ボイルオフガス）を再液化する再液化設備６が接続されている。配管５は、その一端が貯槽２の屋根部２ｂに接続され、他端が再液化設備６に接続されている。これによって配管５は、貯槽２内で発生し、ＬＮＧ３の液面３ａより上に溜まっているＢＯＧを再液化設備６に送気するようになっている。

再液化設備６は、配管５に接続された圧縮機７と、圧縮機７に配管８を介して接続された冷却器９とを備えて構成されている。圧縮機７は、例えばＢＯＧを４５０ｋＰａＡ（４．５８８７２ｋｇ／ｃｍ^２Ａ）程度に圧縮するコンプレッサであり、配管８を介して圧縮したＢＯＧを冷却器９に導出する。

冷却器９は、従来と同様に構成されたもので、圧縮機７から送られてきたＢＯＧをその圧で液化する温度、例えば−１６８℃程度に冷却し、圧縮したＢＯＧを液化（再液化）するものである。この冷却器９には、配管１０を介して気液分離ドラム１１が接続されている。
気液分離ドラム１１は、再液化されたＢＯＧを気液分離するものであり、その頂部には分離されたガスを排出する配管１２が接続され、底部には分離された液分を導出する配管１３が接続されている。

配管１２には、開閉弁１４が設けられている。ただし、本実施形態では、後述するように再液化設備６に送られたＢＯＧは全量が再液化し、したがって該ＢＯＧ中の窒素も含めてほとんど気化していないため、気液分離ドラム１１で分離されるガスもほとんどない。よって、開閉弁１４は常時閉じられている。

配管１３にも、弁１５が設けられている。この弁１５は、ＢＯＧの再液化処理を行っている間は常時開かれており、該弁１５を通過した再液化ＢＯＧの圧を、貯槽２内の圧力に下げるように機能している。また、配管１３は、その先端側（気液分離ドラム１１と反対の側）が貯槽２の屋根部２ｂを通って貯槽２内の底部２ａ側に配置されている。この配管１３の先端部にはディストリビューター１６が接続されている。

ディストリビューター１６は、貯槽２の底部２ａの内面に沿って該底部２ａ側、すなわちその内面より少し上方に配置された管状のものである。これによってディストリビューター１６は、貯槽２に貯留されたＬＮＧ３の液面３ａより充分に下方に配置されたものとなっている。本実施形態では、ディストリビューター１６は、図１のＡ−Ａ線矢視図である図２（ａ）に示すように、配管１３に接続する分岐管１７と、この分岐管１７に接続する３つの主配管１８とを有して構成されている。

これら分岐管１７、主配管１８は、その先端が閉じられている。３つの主配管１８は、互いに平行に配置され、かつこれら３つの主配管１８が形成する面が、底部２ａの内面に平行になるように、全て同じレベル（高さ）に配置されている。また、互いに適宜な間隔で配置されることにより、偏ることなく、底部２ａの内面の全域にほぼ均等に位置するように配置されている。

また、主配管１８には、その要部平面図である図２（ｂ）、および要部側面図である図２（ｃ）に示すように、その水平方向に向く両側の側面の水平方向に向く位置に、多数の孔１８ａが形成されている。これら孔１８ａは、例えば数ｍｍ程度の内径に形成された円形状のもので、主配管１８の長さ方向に沿って等間隔で数十から数百個程度形成配置されている。
なお、このような主配管１８および分岐管１７を備えるディストリビューター１６と、配管１３、気液分離ドラム１１、配管１０により、本発明に係る返送手段が構成されている。

このような構成の低温液化ガスタンクでは、従来と同様にしてＢＯＧの再液化運転を行うと、再液化設備６で再液化処理されたＢＯＧ、すなわち再液化ＢＯＧは、気液分離ドラム１１に流入する。しかし、後述するように本実施形態では再液化設備６でＢＯＧが液化されない現象が起こらないので、ここでガス分が分離されることなく、再液化設備６における圧縮機７による圧力で圧送されてそのまま配管１３を通って貯槽２内に流入する。

その際、再液化ＢＯＧは、圧縮機７で圧縮された高圧状態から貯槽２内の相対的に低い圧に戻されるため、ＬＮＧ３の主成分であるメタンに比べて沸点が低い窒素が先に気化し、再液化ＢＯＧ中にて微小な気泡となる。そして、このような窒素ガスからなる気泡を有する再液化ＢＯＧは、配管１３を通ってディストリビューター１６に至り、その側面に形成された多数の孔１８ａからＬＮＧ３中に噴出される。

すると、再液化ＢＯＧ中の窒素ガスは、微小な気泡のままＬＮＧ３中に流入することにより、ＬＮＧ３中をその底部２ａ側から液面３ａ側に上昇する間に該ＬＮＧ３中に溶解し、吸収される。したがって、従来では貯槽２内のＬＮＧ３の液面３ａより屋根部２ｂ側の空間部に再液化ＢＯＧが返送され、これによって再液化ＢＯＧ中のガス化（気化）した窒素が該空間部に溜まって次第にその濃度が高くなっていたのに対し、本実施形態では再液化ＢＯＧ中の窒素がＬＮＧ３中に溶解し吸収されるためほとんど前記空間部に溜まることがない。そのため、前記空間部での窒素濃度も高くなることがなく、したがって再液化運転によって前記空間部から再液化設備６に導出されたＢＯＧは、これに含まれる窒素の濃度が再液化運転による循環に伴って高くなることがなく、ほぼ一定に維持される。

このように本実施形態の低温液化ガスタンク１にあっては、再液化ＢＯＧを貯槽２に返送する返送手段が、貯槽２に貯留されたＬＮＧ３の液面３ａより下方に配置されて、再液化ＢＯＧをＬＮＧ３中に噴出するディストリビューター１６を有しているので、再液化ＢＯＧの一部が気化しても、この再液化ＢＯＧがディストリビューター１６によってＬＮＧ３中に噴出されるので、再液化ＢＯＧ中の気化ガスはＬＮＧ３中に溶解して吸収される。

したがって、気化ガス中に高濃度で含まれる窒素もＬＮＧ３中に吸収されるため、貯槽２で発生するＢＯＧに混合されて再度再液化設備６に送られ、循環させられることが防止される。よって、ＢＯＧ中の窒素濃度が高くなって再液化設備６でＢＯＧが液化されなくなるのを防止し、液化されないガスを捨てることによる損失を低減することができる。
また、単にディストリビューター１６を備えるだけの簡易な構成でＢＯＧ中の窒素濃度が高くなるのを抑制できるため、製造コストや運転コストの増加を抑制することができる。

また、ディストリビューター１６として、貯槽２の底部２ａ内面に沿って配置された主配管１８を有し、該主配管１８の側面の水平方向に向く位置に多数の孔１８ａが形成されて構成のものを用いているので、再液化ＢＯＧが主配管１８の両側からほぼ均等に噴出し、したがって再液化ＢＯＧ中の窒素ガスも主配管１８の両側に均等に分散するようになる。よって、窒素ガスはＬＮＧ３中にほぼ均一に噴出するため、ＬＮＧ３中に良好に溶解し吸収されるようになり、液面３ａを上昇して前記空間部に溜まることが防止される。

また、主配管１８を３つ配置し、これらを同じレベルに配置するとともに、底部２ａの内面の全域にほぼ均等に配置しているので、再液化ＢＯＧは貯槽２内のほぼ全域により良好に分散した状態で流入するようになり、したがって再液化ＢＯＧ中の窒素ガスはＬＮＧ３中により良好に溶解し吸収されるようになる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、前記実施形態ではディストリビューターとして、図２（ａ）〜（ｃ）に示したように分岐管１７と３つの主配管１８とからなるディストリビューター１６を用いたが、本発明はこれに限定されることなく、種々の形状・構成からなるディストリビューターを用いることができる。

例えば、図３に示すように主配管１８に複数の枝配管１９を設け、この枝配管１９に多数の孔１９ａを形成した構成のディストリビューターを用いることもできる。枝配管１９は、主配管１８の側方でかつ水平方向に向かってその両側にそれぞれ分岐して設けられている。そして、これら枝配管１９には、その水平方向に向く両側の側面の水平方向に向く位置に、多数の孔１９ａが形成されている。これら孔１９ａは、例えば数ｍｍ程度の内径に形成された円形状のもので、枝配管１９の長さ方向に沿って等間隔で数十程度形成配置されている。
なお、この例でも主配管１８に多数の孔１８ａを形成するのが好ましいが、図３に示すように孔１８ａを形成しない構造としてもよい。

このような構成のディストリビューターを用いれば、再液化ＢＯＧを噴出するための孔１９ａを底部２ａの内面の全域により広くかつほぼ均等に配置できるので、再液化ＢＯＧを貯槽２内のほぼ全域により良好に分散させることができる。したがって、再液化ＢＯＧ中の窒素ガスをＬＮＧ３中により良好に溶解させ、吸収させることができる。

また、本発明に係るディストリビューターとしては、例えば主配管１８の数も３つに限定されることなく、底部２ａの面積等に応じて任意の数にすることができる。また、その形状についても、直管でなく、例えば貯槽２の側壁内面に沿うリング状（円環状）の管によって形成してもよい。その場合に、大径のリング状管と小径のリング状管とを同心状に配置し、底部２ａの内面の全域により広くかつほぼ均等に配置するのが好ましい。

さらに、枝配管１９についても、その数等については任意に設定することができる。
また、前記実施形態では本発明をＬＮＧ用の低温液化ガスタンクに適用したが、本発明はＬＰＧやメタン、エタン、プロパン等のその他の低温液化ガスを貯留するためのタンクにも適用可能である。

１…低温液化ガスタンク、２…貯槽、２ａ…底部、２ｂ…屋根部、３…ＬＮＧ（低温液化ガス）、３ａ…液面、６…再液化設備、７…圧縮機、９…冷却機、１６…ディストリビューター、１８…主配管、１８ａ…孔、１９…枝配管、１９ａ…孔

Claims

低温液化ガスを貯留する貯槽と、該貯槽で発生したボイルオフガスを再液化する再液化設備と、を備えた低温液化ガスタンクにおいて、
前記再液化設備で液化された再液化ボイルオフガスを前記貯槽に返送する返送手段を有し、
前記返送手段は、前記貯槽に貯留された低温液化ガスの液面より下方に配置されて、再液化ボイルオフガスを前記低温液化ガス中に噴出するディストリビューターを有していることを特徴とする低温液化ガスタンク。
前記ディストリビューターは、前記貯槽の底部内面に沿って配置された主配管を有し、該主配管の側面の水平方向に向く位置に多数の孔が形成されて構成されていることを特徴とする請求項１記載の低温液化ガスタンク。
前記ディストリビューターは、前記貯槽の底部内面に沿って配置された主配管と、該主配管からその側方でかつ水平方向に向かって分岐した枝配管とを有し、前記枝配管の側面の水平方向に向く位置に多数の孔が形成されて構成されていることを特徴とする請求項１記載の低温液化ガスタンク。