JP2018517111A - 蒸発ガスの再液化装置及びその方法 - Google Patents

蒸発ガスの再液化装置及びその方法 Download PDF

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Abstract

【課題】蒸発ガス再液化装置を開示する。
【解決手段】前記蒸発ガス再液化装置は、並列に設置されて貯蔵タンクから排出される蒸発ガスを圧縮する複数の圧縮機；前記複数の圧縮機によって夫々圧縮された蒸発ガスを再液化する再液化ユニット；蒸発ガスが前記複数の圧縮機から前記再液化ユニットに供給される経路及び蒸発ガスが前記再液化ユニットを流動する経路を提供する複数の供給ライン；を備え、前記複数の供給ラインは互いに合流しないように独立して設置される。
【選択図】図２

Description

本発明は、蒸発ガスの再液化装置及び方法に関し、より詳細には、蒸発ガスを再液化するための簡単な制御が可能である、蒸発ガス再液化装置及びその方法に関する。
液化天然ガス（ＬＮＧ；Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ）や液化石油ガス（ＬＰＧ；Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｇａｓ）などの液化ガスを取り扱う海洋構造物には、液化ガスを貯蔵する貯蔵タンクが設置される。
貯蔵タンクには貯蔵タンクの内部と外部との熱交換を遮断するために断熱材が設置されるが、内部と外部の完璧な断熱は不可能であるため、貯蔵タンクの外部から内部に熱エネルギーが伝達され、貯蔵タンクの内部では液化ガスが蒸発して蒸発ガス（ＢＯＧ；Ｂｏｉｌ−ｏｆｆ Ｇａｓ）が発生する。
蒸発ガスが貯蔵タンクの内部に継続的に蓄積された場合には貯蔵タンクの安全性などの問題が生じる虞があるため、液化ガスを扱う海洋構造物には蒸発ガスを再液化する再液化装置が設置される場合が多い。
図１は、蒸発ガスを再液化する再液化装置の一例を示す。
図１の再液化装置は、貯蔵タンクから排出された蒸発ガスを圧縮する複数の圧縮機（１）；蒸発ガスが複数の圧縮機（１）から再液化ユニット（２）に供給される経路及び蒸発ガスが再液化ユニットを流動する経路を提供する供給ライン（３）；を備える。
貯蔵タンクから排出される蒸発ガスが少量である場合には、複数の圧縮機（１）のうち一部だけを作動させて蒸発ガスを再液化するが、貯蔵タンクから排出される蒸発ガスが多量である場合には複数の圧縮機（１）の全部を作動させて蒸発ガスを再液化する。
図１に示すように、複数の圧縮機（１）によって夫々圧縮された蒸発ガスを合流させて再液化ユニット（２）に供給する場合には、合流した蒸発ガスを再液化ユニット（２）に供給する共通ライン（Ｃｏｍｍｏｎ Ｌｉｎｅ）で蒸発ガスの温度、流量、圧力などを制御するので、蒸発ガスを円滑に再液化するためには複数の圧縮機（１）の夫々に対して均等に蒸発ガスが供給されるよう制御する必要がある。しかし、貯蔵タンクから排出される蒸発ガスの排出量は貯蔵タンク内の圧力などによって絶え間なく変化するため、複数の圧縮機（１）の夫々に対して均等に蒸発ガスが実時間的に供給されるように制御することは困難であるという問題がある。
本発明は、複数の圧縮機の夫々に対して均等に蒸発ガスが供給されるように制御しなくても、蒸発ガスの円滑な再液化が可能である、蒸発ガスの再液化装置及び方法を提供する。
前記目的を達成するため、本発明の実施例では、並列に設置されて貯蔵タンクから排出される蒸発ガスを圧縮する複数の圧縮機；前記複数の圧縮機によって、夫々圧縮された蒸発ガスを再液化する再液化ユニット；蒸発ガスが前記複数の圧縮機から前記再液化ユニットに供給される経路及び蒸発ガスが前記再液化ユニットを流動する経路を提供する複数の供給ライン；を備え、前記複数の供給ラインは互いに合流しないように独立して設置される蒸発ガス再液化装置が提供される。
前記複数の圧縮機は、第１圧縮機及び第２圧縮機を備えることができる。
前記第２圧縮機は、前記第１圧縮機のリダンダンシー（Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）圧縮機であり得る。
前記再液化ユニットは、前記複数の圧縮機によって夫々圧縮された蒸発ガスを、前記貯蔵タンクから排出された蒸発ガスを冷媒として熱交換して冷却する熱交換器を備え得る。
前記再液化ユニットは、前記複数の圧縮機によって夫々圧縮された後、前記熱交換器を通過した蒸発ガスを夫々減圧して膨張させる複数の膨張手段をさらに備え得る。
前記再液化ユニットは、前記複数の圧縮機、前記熱交換器、及び前記複数の膨張手段を経て生成された気液混合物を気体成分と液体成分とに分離する気液分離器をさらに備え得る。
前記気液分離器で分離された気体成分は、前記貯蔵タンクから排出された蒸発ガスと合流し、前記熱交換器で冷媒として使用することができる。
前記目的を達成するため、本発明の他の実施例では、１）貯蔵タンクから排出される蒸発ガスを並列に設置された複数の圧縮機により夫々圧縮するステップ；２）再液化ユニットにより前記１）ステップで圧縮された蒸発ガスを再液化するステップ；を備え、前記複数の圧縮機によって夫々圧縮された蒸発ガスが前記再液化ユニットに供給される経路及び蒸発ガスが前記再液化ユニットを流動する経路を提供する複数の供給ラインは互いに合流しないように独立して設置される、蒸発ガス再液化方法が提供される。
前記複数の圧縮機は、第１圧縮機及び第２圧縮機を備え得る。
前記第２圧縮機は、前記第１圧縮機のリダンダンシー（Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）圧縮機であり得る。
前記２）ステップは、２−１）前記複数の圧縮機によって夫々圧縮された蒸発ガスを、前記貯蔵タンクから排出された蒸発ガスを冷媒として、熱交換して冷却するステップを備え得る。
前記２）ステップは、２−２）前記２−１）ステップを経た蒸発ガスを夫々減圧させて膨張させるステップをさらに備え得る。
前記２）ステップは、２−３）前記２−２）ステップを経て生成された気液混合物を気体成分と液体成分とに分離するステップをさらに備え得る。
前記２−３）ステップで分離された気体成分は、前記貯蔵タンクから排出された蒸発ガスと合流して、前記２−１）ステップで熱交換の冷媒として使用することができる。
前記目的を達成するための本発明におけるさらに他の実施例では、１）貯蔵タンクから排出された蒸発ガスの一部を第１圧縮機によって圧縮し、２）前記貯蔵タンクから排出された蒸発ガスの他の一部を第２圧縮機によって圧縮し、３）前記貯蔵タンクから排出された蒸発ガスを冷媒として使用し、前記１）ステップで圧縮された蒸発ガスと前記２）ステップで圧縮された蒸発ガスとを熱交換器によって両方を熱交換して冷却し、４）前記１）ステップで圧縮された後に前記３）ステップで冷却された蒸発ガスを第１膨張手段により膨張させ、５）前記２）ステップで圧縮された後に前記３）ステップで冷却された蒸発ガスを第２膨張手段により膨張させ、前記第１圧縮機によって圧縮された蒸発ガスと前記第２圧縮機によって圧縮された蒸発ガスは、前記１）ステップ〜５）ステップを経る間に合流しないことを特徴とする、蒸発ガス再液化方法が提供される。
６）前記４）ステップで膨張された流体と前記５）ステップで膨張された流体とを液化ガスと気体状態の蒸発ガスとに分離することができ、前記６）ステップで分離された液化ガスを前記貯蔵タンクに戻すことができる。
前記６）ステップで分離された気体状態の蒸発ガスは、前記貯蔵タンクから排出された蒸発ガスと合流し、前記３）ステップで熱交換の冷媒として使用することができる。
本発明は、リダンダンシーのために設置した圧縮機を蒸発ガスの再液化に活用するため、圧縮機の容量を減らして費用を低減することができ、圧縮機の設置空間を減らすことができる。
また、本発明は、複数の供給ラインを互いに独立して設置するため、貯蔵タンクから排出される蒸発ガスが複数の圧縮機に均等に分配されるように制御しなくても、蒸発ガスの円滑な再液化が可能になる。
図１は、蒸発ガスを再液化する再液化装置の一例を示す図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る蒸発ガス再液化装置の構成図である。
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例に係る構成を詳細に説明する。図面に示された実施例を参考にしながら本発明について説明するが、これは例示に過ぎず、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、様々な変形及び均等な実施例が可能である。したがって、本発明の保護範囲は添付された特許請求の範囲によってのみ定められる。
本発明は、液化ガス貯蔵用の液化ガス貯蔵タンクを設置した海洋構造物に適用することができ、本明細書における液化ガス（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｇａｓ）は、液化天然ガス（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ）と液化石油ガス（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｇａｓ）を含む意味で解釈される。
図２は、本発明の一実施例に係る蒸発ガス再液化装置の構成図である。
図２を参照すると、本実施例の蒸発ガス再液化装置は、第１圧縮機（１２）、第２圧縮機（１４）、再液化ユニット（１００）、第１供給ライン（２２）、及び第２供給ライン（２４）を備える。
本実施例の第１圧縮機（１２）及び第２圧縮機（１４）は並列に設置されて、夫々が液化ガスを貯蔵する貯蔵タンクから排出される蒸発ガスを圧縮する。本実施例では、圧縮機が２つである場合を想定して説明するが、圧縮機は必要に応じて３つ以上が並列に設置されて、夫々が貯蔵タンクから排出される蒸発ガスを圧縮することができる。
本実施例の第２圧縮機（１４）は、第１圧縮機（１２）のリダンダンシー圧縮機であり得る。ある装置が故障などの理由により正常的動作が不可能となる場合に備えて、同一機能を行える構成をさらに設置することをリダンダンシー（Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）設計と言い、一部の装置が正常な動作が不可能である場合にも、リダンダンシーのために設置した装置を作動させることで円滑な作業の実行が可能になる。
本実施例は、第１圧縮機（１２）が正常に動作しない場合、第１圧縮機（１２）のリダンダンシーのために設置された第２圧縮機（１４）が、第１圧縮機（１２）の機能を代行して貯蔵タンクから排出される蒸発ガスを圧縮することができる。
また、第２圧縮機（１４）をリダンダンシーのために設置しても、第１圧縮機（１２）が正常に動作する場合に、第１圧縮機（１２）と第２圧縮機（１４）を同時に作動させることができる。例えば、貯蔵タンクから排出される蒸発ガスの量が第１圧縮機（１２）で圧縮できる蒸発ガスの量を超えた場合に、第１圧縮機（１２）と第２圧縮機（１４）の両方を動作させて蒸発ガスを圧縮することができる。
リダンダンシーのために設置した第２圧縮機（１４）を第１圧縮機（１２）と同時に動作させると、第１圧縮機（１２）の容量を増加させずに、貯蔵タンクから排出される蒸発ガスの全量を圧縮することができるため、圧縮機の容量を減らして費用を低減することができ、圧縮機の設置空間を減らすことができる効果がある。
本実施例の再液化ユニット（１００）は、第１圧縮機（１２）及び第２圧縮機（１４）によって夫々圧縮された蒸発ガスを再液化し、熱交換器（１０２）を備える。
本実施例の熱交換器（１０２）は、貯蔵タンク（５）から排出された蒸発ガスの冷熱を回収して、第１圧縮機（１２）によって圧縮された蒸発ガスと第２圧縮機（１４）によって圧縮された蒸発ガスを冷却する。すなわち、本実施例の熱交換器（１０２）は、第１圧縮機（１２）によって圧縮された蒸発ガスと、第２圧縮機（１４）によって圧縮された蒸発ガスを、貯蔵タンク（５）から排出された蒸発ガスを冷媒として熱交換して冷却する。
本実施例の再液化ユニット（１００）は、第１圧縮機（１２）によって圧縮された後に熱交換器（１０２）を通過した蒸発ガスを減圧して膨張させる第１膨張手段（１０４）；及び第２圧縮機（１４）によって圧縮された後に熱交換器（１０２）を通過した蒸発ガスを減圧して膨張させる第２膨張手段（１０６）；をさらに備える。第１膨張手段（１０４）と第２膨張手段（１０６）には膨張バルブなどがあり、例えば、ジュール−トムソン（Ｊｏｕｌｅ−Ｔｈｏｍｓｏｎ）バルブであり得る。本実施例では、二つの膨張手段が設置される場合を想定して説明するが、膨張手段は圧縮機の数に対応できるように、必要に応じて３つ以上を設置することもできる。
本実施例の再液化ユニット（１００）は、第１圧縮機（１２）、熱交換器（１０２）、及び第１膨張手段（１０４）を経て生成された気液混合物と、第２圧縮機（１４）、熱交換器（１０２）、及び第２膨張手段（１０６）を経て生成された気液混合物を気体成分と液体成分とに分離する気液分離器（１０８）をさらに備える。
本実施例の気液分離器（１０８）によって分離された液体成分を、再び貯蔵タンク（５）に戻すことができ、気液分離器（１０８）によって分離された気体成分を貯蔵タンク（５）から排出された蒸発ガスと合流させて熱交換器（１０２）で冷媒として使用することができる。
本実施例の第１供給ライン（２２）は第１圧縮機（１２）によって圧縮された蒸発ガスを再液化ユニット（１００）に供給し、第１圧縮機（１２）によって圧縮された蒸発ガスが再液化ユニット（１００）内で流動する経路を提供し、第２供給ライン（２４）は第２圧縮機（１４）によって圧縮された蒸発ガスを再液化ユニット（１００）に供給し、第２圧縮機（１４）によって圧縮された蒸発ガスが再液化ユニット（１００）内で流動する経路を提供する。
本実施例の第１供給ライン（２２）と第２供給ライン（２４）は互いに合流せず、独立して設置される。すなわち、第１圧縮機（１２）によって圧縮された後に第１供給ライン（２２）に沿って流れる蒸発ガスと、第２圧縮機（１４）によって圧縮された後に第２供給ライン（２４）に沿って流れる蒸発ガスは、互いに混合されずに、互いに分離された別の再液化過程を経由する。
本実施例の再液化ユニット（１００）が熱交換器（１０２）、第１膨張手段（１０４）、第２膨張手段（１０６）、および気液分離器（１０８）を備える場合、第１供給ライン（２２）に沿って再液化された蒸発ガスは、第１圧縮機（１２）による圧縮工程、熱交換器（１０２）による冷却工程、及び第１膨張手段（１０４）による膨張工程を経て気液分離器（１０８）に供給され、第２供給ライン（２４）に沿って再液化された蒸発ガスは、第２圧縮機（１４）による圧縮工程、熱交換器（１０２）による冷却工程、及び第２膨張手段（１０６）による膨張工程を経て気液分離器（１０８）に供給される。
本実施例の第１供給ライン（２２）と第２供給ライン（２４）は、互いに合流せず独立して設置されるため、本実施例の熱交換器（１０２）は、第１圧縮機（１２）によって圧縮された蒸発ガスが通過する流路、第２圧縮機（１４）によって圧縮された蒸発ガスが通過する流路、および貯蔵タンク（５）から排出された蒸発ガスが通過する流路を備える。
もし、本実施例の蒸発ガス再液化装置が圧縮機を３つ以上備える場合、それに対応して供給ラインも３つ以上を備え、夫々の供給ラインは互いに結合せず独立して設置される。
図１に示すように、複数の圧縮機（１）によって夫々圧縮された蒸発ガスを合流させた後で再液化ユニット（３）に供給する場合、貯蔵タンクから供給される蒸発ガスが複数の圧縮機（１）に均等に分配されるよう制御する必要があるが、貯蔵タンクから排出される蒸発ガスの量は貯蔵タンク内部の状態に応じて実時間的に変化し続けるので、蒸発ガスが複数の圧縮機（１）に均等に分配されるように制御することは困難かつ複雑であるという問題点がある。
本発明によると、図２に示すように、複数の圧縮機（１２、１４）によって夫々圧縮された蒸発ガスが合流せず、互いに独立して設置された複数の供給ライン（２２、２４）を介して再液化ユニット（１００）に供給されるため、合流された蒸発ガスの温度、流量、圧力などを制御する必要がなく、複数の供給ライン（２２、２４）の夫々で蒸発ガスの温度、流量、圧力などを制御するだけで済む。したがって、本発明は、貯蔵タンクから排出される蒸発ガスが複数の圧縮機（１２、１４）に均等に分配されるように制御しなくても、蒸発ガスの円滑な再液化が可能になる。
また、本発明は、貯蔵タンクから排出される蒸発ガスが多量である場合、リダンダンシーのために設置した圧縮機をさらに駆動させて蒸発ガスを再液化することができるため、圧縮機の容量を減らすこと及び費用を低減することができ、圧縮機の設置に必要である物理的空間を減らすことができる。

Claims (17)

  1. 並列に設置されて貯蔵タンクから排出される蒸発ガスを圧縮する複数の圧縮機；
    前記複数の圧縮機によって夫々圧縮された蒸発ガスを再液化する再液化ユニット；
    蒸発ガスが前記複数の圧縮機から前記再液化ユニットに供給される経路及び蒸発ガスが前記再液化ユニットを流動する経路を提供する複数の供給ライン；を備え、
    前記複数の供給ラインは互いに合流しないように独立して設置される、蒸発ガス再液化装置。
  2. 前記複数の圧縮機は、第１圧縮機及び第２圧縮機を備える請求項１に記載の蒸発ガス再液化装置。
  3. 前記第２圧縮機は、前記第１圧縮機のリダンダンシー（Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）圧縮機であることを特徴とする請求項２に記載の蒸発ガス再液化装置。
  4. 前記再液化ユニットは、
    前記複数の圧縮機によって夫々圧縮された蒸発ガスを、前記貯蔵タンクから排出された蒸発ガスを冷媒として熱交換して冷却する熱交換器；を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の蒸発ガス再液化装置。
  5. 前記再液化ユニットは、
    前記複数の圧縮機によって夫々圧縮された後に前記熱交換器を通過した蒸発ガスを夫々減圧して膨張させる複数の膨張手段；をさらに備える請求項４に記載の蒸発ガス再液化装置。
  6. 前記再液化ユニットは、
    前記複数の圧縮機、前記熱交換器、及び前記複数の膨張手段を経て生成された気液混合物を気体成分と液体成分とに分離する気液分離器；をさらに備える請求項５に記載の蒸発ガス再液化装置。
  7. 前記気液分離器で分離された気体成分は、
    前記貯蔵タンクから排出された蒸発ガスと合流して前記熱交換器で冷媒として使用されることを特徴とする、請求項６に記載の蒸発ガス再液化装置。
  8. １）貯蔵タンクから排出される蒸発ガスを並列に設置された複数の圧縮機により夫々圧縮するステップ；
    ２）再液化ユニットにより前記１）ステップで圧縮された蒸発ガスを再液化するステップ；を備え、
    前記複数の圧縮機によって夫々圧縮された蒸発ガスが前記再液化ユニットに供給される経路及び蒸発ガスが前記再液化ユニットを流動する経路を提供する複数の供給ラインが、互いに合流しないように独立して設置される、蒸発ガス再液化方法。
  9. 前記複数の圧縮機は、
    第１圧縮機及び第２圧縮機を備えることを特徴とする請求項８に記載の蒸発ガス再液化方法。
  10. 前記第２圧縮機は、前記第１圧縮機のリダンダンシー（Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ）圧縮機であることを特徴とする請求項９に記載の蒸発ガス再液化方法。
  11. 前記２）ステップは、
    ２−１）前記複数の圧縮機によって夫々圧縮された蒸発ガスを、前記貯蔵タンクから排出された蒸発ガスを冷媒として、熱交換して冷却するステップ；を備えることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の蒸発ガス再液化方法。
  12. 前記２）ステップは、
    ２−２）前記２−１）ステップを経た蒸発ガスを夫々減圧して膨張させるステップ；をさらに備える請求項１１に記載の蒸発ガス再液化方法。
  13. 前記２）ステップは、
    ２−３）前記２−２）ステップを経て生成された気液混合物を気体成分と液体成分とに分離するステップ；をさらに備える請求項１２に記載の蒸発ガス再液化方法。
  14. 前記２−３）ステップで分離された気体成分は、前記貯蔵タンクから排出された蒸発ガスと合流し、前記２−１）ステップで熱交換の冷媒として使用されることを特徴とする請求項１３に記載の蒸発ガス再液化方法。
  15. １）貯蔵タンクから排出された蒸発ガスの一部を第１圧縮機によって圧縮し、
    ２）前記貯蔵タンクから排出された蒸発ガスの他の一部を第２圧縮機によって圧縮し、
    ３）前記の貯蔵タンクから排出された蒸発ガスを冷媒として使用し、前記１）ステップで圧縮された蒸発ガスと前記２）ステップで圧縮された蒸発ガスとを熱交換器によって両方を熱交換して冷却し、
    ４）前記１）ステップで圧縮された後に前記３）ステップで冷却された蒸発ガスを第１膨張手段により膨張させ、
    ５）前記２）ステップで圧縮された後に前記３）ステップで冷却された蒸発ガスを第２膨張手段により膨張させ、
    前記第１圧縮機によって圧縮された蒸発ガスと前記第２圧縮機によって圧縮された蒸発ガスは、前記１）ステップないし５）ステップを経る間に合流しないことを特徴とする蒸発ガス再液化方法。
  16. ６）前記４）ステップで膨張された流体と前記５）ステップで膨張された流体とを液化ガスと気体状態の蒸発ガスとに分離し、
    前記６）ステップで分離された液化ガスは前記貯蔵タンクに戻されることを特徴とする請求項１５に記載の蒸発ガス再液化方法。
  17. 前記６）ステップで分離された気体状態の蒸発ガスは、前記貯蔵タンクから排出された蒸発ガスと合流し、前記３）ステップで熱交換の冷媒として使用されることを特徴とする請求項１６に記載の蒸発ガス再液化方法。
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