JP2741935B2 - 低温液化ガスの気化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、液化天然ガスなどのような低温液化ガスを
気化するための装置に関する。

従来の技術 第１の先行技術は第４図に示されている。この先行技
術では、−155℃の液化天然ガスが入口１から中間熱媒
体式気化器２の伝熱管３に供給され、気化される。この
気化器２内には、フロンまたはプロパンなどの液相４と
気相５とが形成されている。気化器２において気化され
た−50℃の気化した液化天然ガスは、加温器６の入口７
に供給され、この加温器６を通つて出口８からは、０℃
の気化した液化天然ガスが得られる。熱源としての海水
は、入口９から加温器６の伝熱管10を通り、さらに気化
器２の液相４に設けられている伝熱管11を通つて出口12
から排出される。

このような第４図に示される先行技術では、海水の流
量確認が容易であり、伝熱管10の内面への着氷厚みが薄
く、また液化天然ガスのトン当りの海水使用量は少なく
てすむという利点がある。その反面、加温器６の伝熱管
10の本数を多くして、加温器６の胴径を大きくし、また
管板を厚くせざるを得ず、大形化し、建設費がかさむ。
気化器２の構成を簡単にして、この気化器２から加温器
６の入口７に導かれる気化した液化天然ガスの温度を低
くして、気化器２と加温器６との合計のコストを低減す
ることが望まれるけれども、この入口７の温度を低くし
すぎると、伝熱管10内に着氷し、伝熱効率が低下し、し
たがつてコストの低減には限界がある。

第２の先行技術は第５図に示されており、気化器２は
第４図に示される気化器２に対応し、対応する部分には
同一の参照符を付す。入口１からの液化天然ガスは中間
熱媒体式気化器２の伝熱管３を経て気化され、たとえば
−40℃未満の気化された液化天然ガスは入口14から加温
器15内に供給され、出口16からは０℃の気化した液化天
然ガスが得られる。気化器２には、熱源としての海水が
入口17から伝熱管11に導かれ、その海水は出口18から排
出される。また加温器15には入口19から海水が供給さ
れ、伝熱管20を経て出口21から排出される。海水は、気
化器２と加温器15とにはたとえば2:1の流量比率で供給
される。

このような第５図に示される先行技術では、気化器２
および加温器15の胴径が小さくなり、また海水の圧力損
失が少ないという利点があるけれども、その欠点として
は、加温器15の入口14における気化した液化天然ガスの
温度が−40℃未満では加温器15の参照符22で示す海水出
口21付近での伝熱管20内の着氷が大きくなり、たとえば
出口21から排出される海水の温度が２℃であつても、そ
の伝熱管20内には2mm以上の厚みで氷が付着するという
問題があり、したがつて熱交換効率を向上するために出
口海水温度を上げる必要があり、そのようにすると海水
の使用量が増えるという問題がある。

このような第４図および第５図の先行技術ではまた、
中間熱媒体式気化器２内には中間熱媒体が貯留され、し
たがつて開放点検時にはその中間熱媒体を出入しなけれ
ばならず、煩わしく、また保全費が高くなる。

このような中間熱媒体を用いないさらに他の先行技術
は第６図に示されている。上下に延びる胴23内には伝熱
管24が設けられ、海水が管路25から入口側水室26に供給
され、伝熱管24内を通つて出口側水室27に流れる。もう
１つの胴28にもまた伝熱管29に設けられ、海水の管路30
から入口側水室31および伝熱管29を経て出口側水室32に
流れる。気化されるべき液化天然ガスは管路33から、胴
23の内周面と伝熱管24の外周面との間の空間34に導入さ
れ、その後管路35から、もう１つの胴28の内周面と伝熱
管29との間の空間36に導かれ、管路37から気化された液
化天然ガスが導出される。

このような第６図に示される先行技術では、管路25,3
0に供給される海水の温度が低くなると、伝熱管24,29の
内壁の着氷が厚くなり、海水の圧力損失が大きくなる。
またこの先行技術では胴23,28の内面に液化天然ガスが
接触するので、胴23,28に伸縮管を設けるか、または胴2
3,28の外周面に海水を流して、胴23,28と伝熱管24,29と
の温度差による収縮対策を採る必要がある。

さらに他の先行技術は第７図に示されており、その第
７図における切断面線VIII−VIIIから見た断面は第８図
に示されている。この先行技術では、海水は管路41から
管路42において散水器43に供給されて、伝熱パネル44の
外表面に流過される。液化天然ガスは管路45からヘツダ
46を経て、伝熱パネル44を上昇し、ヘツダ47から気化さ
れた液化天然ガスは管路48を経て導出される。

このような第７図および第８図に示される先行技術で
は、管路41を経て供給される海水の温度が上昇し、これ
に応じて海水流量を絞ると、その海水は散水器43からパ
ネル44の全面にわたつて均一な厚みで水の膜を形成する
ことができないという問題がある。また第４図および第
５図の先行技術でもまた、海水流量を極端に減らすと、
伝熱管10,11,20のうち、上部の伝熱管には海水が流れな
くなつてしまう。

また第７図および第８図に示される先行技術では、機
器の大容量化に対しては、伝熱パネル44の枚数を増すと
ともに、各ヘツダ46,47への均一な液化天然ガスの流量
配分のための対策を採る必要がある。

また第７図および第８図の先行技術では、待機状態で
は、散水器43による海水の散水を停止し、管路45から液
化天然ガスをわずかな流量で供給することによつて、管
路45,48、ヘツダ46,47および伝熱パネル44の冷却を行う
必要がある。そのため下部のヘツダ46内では、液化天然
ガスの高沸点成分の濃縮が起こり、再立ち上げ時に、管
路48から得られる気化した液化天然ガスの成分が変化
し、その発熱量が変動するという問題がある。

なお前述の第４図および第５図に示される先行技術で
は、配管系の冷却のために少量の液化天然ガスを流す必
要があるが、構造上、液化天然ガスの仕切室が保冷され
ているので、液化天然ガスの高沸点成分の濃縮が起こり
にくく、したがつて再立ち上げ時に得られる気化した液
化天然ガスの発熱量の変動の問題は殆ど生じないという
利点はあるけれども、海水を、計画流量の約１〜２割程
度常時、流しておく必要がある。さらにまたこの第４図
および第５図の先行技術では、長期間にわたつて待機状
態とするとき、伝熱管内あるいは仕切室内に海水が澱
み、海生生物が付着成長したり、管板と伝熱管10,11,20
の溶接部分に腐食が生じるおそれがあり、特に伝熱管内
面への異物のつまり、海生生物の付着が、伝熱管10,11,
20の着氷閉塞の原因となるので、これを防ぐために定期
的に一定の海水を流し、海生生物の繁殖期にはその付着
の有無および溶接部分の健全性を調べる必要がある。

発明が解決すべき課題 本発明の目的は、熱源用液体の温度が低くても、着氷
など問題を生じることを防ぎ、しかも構成が簡略化さ
れ、さらに待機状態において低温液化ガスまたは熱源用
液体を流す必要をなくし、さらにまた保守が容易である
改良された低温液化ガスの気化装置を提供することであ
る。

課題を解決するための手段 本発明は、上下に延びる胴と、 胴の上部に形成される入口側水室と、 胴の下部に形成される出口側水室と、 胴内で入口側水室よりも下方に空間を形成して仕切る
第１管板と、 胴内で前記空間と出口側水室とを仕切る第２管板と、 第１および第２管板間に延び、入口側水室と出口側水
室とを連通する内伝熱管と、 内伝熱管を半径方向に間隔をあけて外囲する外伝熱管
と、 内伝熱管と外伝熱管との間に介在される断熱層とを含
むことを特徴とする低温液化ガスの気化装置である。

また本発明は、上下に延びる胴と、 胴の上部に形成される入口側水室と、 胴の下部に形成される出口側水室と、 胴内で入口側水室よりも下方に第１空間を形成して仕
切る第１管板と、 胴内で前記第１空間よりも下方に第２空間を形成して
仕切る第２管板と、 胴内で第２空間と出口側水室とを仕切る第３管板と、 第１および第３管板間に延び、入口側水室と出口側水
室とを連通する内伝熱管と、 第２管板と第３管板との間に延び、内伝熱管を半径方
向に間隔をあけて外囲する外伝熱管と、 内伝熱管と外伝熱管との間に連通する第１空間に、第
２空間からの気体を導く管路とを含むことを特徴とする
低温液化ガスの気化装置である。

作 用 本発明に従えば、胴の上部に形成される入口側水室か
らの熱源用液体、たとえば海水は、内伝熱管内を流れ
て、胴の下部に形成される出口側水室から排出される。
内伝熱管の外周には断熱層が形成されており、その断熱
層の外側に外断熱管が形成されており、断熱層は、たと
えば低温液化ガスの気化したガスが充満される。したが
つてこの断熱層を設けて熱抵抗をもたせることによつ
て、内伝熱管の内面に熱源用液体であるたとえば海水の
着氷を防止することができる。

実施例 第１図は、本発明の一実施例の断面図である。本発明
に従う気化装置51は、上下に延びる胴52と、その胴の上
部に形成される入口側水室53と、胴52の下部に形成され
る出口側水室54と、胴52内で入口側水室53よりも下方に
空間55を形成する第１管板56と、胴52内で前記空間55と
出口側水室54とを仕切る第２管板57とを含み、さらに第
１および第２管板56,57間に延びて入口側水室53と出口
側水室54とを連通する内伝熱管58と、この内伝熱管58を
半径方向に間隔をあけて外囲する外伝熱管59と、内伝熱
管58と外伝熱管59との間に介在される断熱層60とを含
む。胴52の上部で空間55内には管路62から低温液化ガス
である液化天然ガスが供給され、その温度はたとえば−
155℃である。この空間55内には、第２図にその切断面
線II−IIから見た断面が示されているように、仕切板64
が設けられ、液化天然ガスがジグザグに屈曲して流れる
流路が形成されて、伝熱管に対する熱負荷が等しくなる
ようにしている。

この気化された液化天然ガスは、空間55の下部におい
て胴52から管路65に、たとえば−61℃で導出される。入
口側水室53には管路66から熱源用液体である海水が供給
される。この入口側水室53内の海水は内伝熱管58内を流
過し、出口側水室54から管路67を経て排出される。

外伝熱管59の上部には孔68が形成されており、この孔
68を経て断熱層60として、気化した液化天然ガスが充満
される。この断熱層60の熱抵抗によつて、内伝熱管58の
内面に海水が着氷することを防止することができる。

断熱層60として、気化した液化天然ガスを用いてもよ
いけれども、本発明の他の実施例として、その他の気
化、または固体などの物質が用いられてもよい。

こうして液化装置51から管路65に導出された気化され
た液化天然ガスは、熱交換器70において昇温される。こ
の熱交換器70は上下に延びる胴71と入口側水室72と、出
口側水室73と、管板74,75とを有し、管板74,75間にわた
つて、１重管である伝熱管76が設けられ、空間77には仕
切板78が設けられる。空間77には、前記管路65からのた
とえば−61℃〜−1100℃程度の気化した液化天然ガスが
供給され、入口側水室72から供給される海水によつて昇
温され、たとえば０℃程度の昇温された気化した液化天
然ガスは空間77の上部から管路79を経て導出される。

本発明の他の実施例として、断熱層60として気化した
液化天然ガスの他にその他の気化を用いてもよく、その
他の断熱材を挿入してもよく、あるいは気化した液化天
然ガスが滞留するのではなく、その気化した液化天然ガ
スが流れるようにしてもよい。

内伝熱管58、外伝熱管59および断熱層60の組合わせ
は、１本だけでなく、複数本設けられていてもよい。

第３図は、本発明の他の実施例の断面図である。この
実施例は、前述の気化装置51にさらに熱交換器70を一体
的に構成している。この実施例は第１図および第２図の
実施例に類似し、対応する部分には同一の参照符を付
す。この実施例では、上下に延びる胴52において、第１
管板81によつて入口側水室53とそれよりも下方の第１空
間86を形成し、また第２管板82によつて第１空間86とそ
れよりも下方の第２空間55とを仕切る。さらにまた第３
管板83によつて第２空間55と出口側水室54とを仕切る。
内伝熱管58は、第１管板81と第３管板83との間に延び、
入口側水室53と出口側水室54とを連通する。外伝熱管59
は、内伝熱管58との間に断熱層60である空間を形成し、
第２管板82と第３管板83との間に延びる。第1.空間86と
空間60とは、連通部85において連通している。入口の管
路62からの液体の液化天然ガスは、第２空間55において
気化され、その気化は管路84を経て第１空間86の下部に
導かれて、昇温され、この昇温された気化の液化天然ガ
スは管路79から導出される。

前述の第１図および第２図の実施例に関連して、本件
発明者の実験結果を述べる。気化装置51において内伝熱
管58は内径19mmφ×44本、外伝熱管59の内径22mmφ×44
本、胴52の内径300mmφ×長さ6000mmであり、このと
き、運転成績は第１表のとおりとなつた。

熱交換器70では伝熱管76の内径19mmφ×44本であり、
胴71の内径300mmφ×長さ6000mmである。

これによつて本発明によれば、液化天然ガスが有効に
気化されることがわかる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、熱源用液体が流過され
る内伝熱管と低温液化ガスが接触する外伝熱管との間に
断熱層が形成されているので、熱源用液体の温度が低く
ても、内伝熱管内に着氷を生じることが防がれる。また
構成が簡単であり、実施化が容易であるという効果が達
成される。

さらにまた本発明によれば、熱源用液体の温度が上昇
し、したがつてその熱源用液体の流量を絞つたときにお
いても、熱源用液体は内伝熱管内を円滑に流れ、複数の
内伝熱管が設けられているときにそれらの流量を均一と
することが容易である。

さらにまた本発明では、前述の第３図および第４図に
示される先行技術における中間熱媒体を用いないので、
点数が容易であり、また中間熱媒体の貯蔵容器などを必
要としない。

さらにまた本発明では、機器の大容量化と高圧化とを
比較的容易に行うことができる。

また本発明では、待機状態では、低温液化ガスをわず
かな流量で流しておくことによつて、胴および外伝熱管
などの冷却を行うことができ、このとき低温液化ガスの
高沸点成分の濃縮が生じるという問題はなく、また海水
を遮断しておけばよく、好都合である。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は第１図の
切断面線II−IIから見た断面図、第３図は本発明の他の
実施例の断面図、第４図は先行技術の断面図、第５図は
他の先行技術の断面図、第６図はさらに他の先行技術の
断面図、第７図は他の先行技術の断面図、第８図は第７
図に示された先行技術の切断面線VIII−VIIIから見た断
面図である。 51……気化装置、52……胴、53……入口側水室、54……
出口側水室、55……空間、56……第１管板、57……第２
管板、58……内伝熱管、59……外伝熱管、60……断熱
層、64,88……仕切板、81……第１管板、82……第２管
板、83……第３管板、84……管路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久角 喜徳 大阪府大阪市中央区平野町４丁目１番２ 号 大阪瓦斯株式会社内

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上下に延びる胴と、 胴の上部に形成される入口側水室と、 胴の下部に形成される出口側水室と、 胴内で入口側水室よりも下方に空間を形成して仕切る第
   １管板と、 胴内で前記空間と出口側水室とを仕切る第２管板と、 第１および第２管板間に延び、入口側水室と出口側水室
   とを連通する内伝熱管と、 内伝熱管を半径方向に間隔をあけて外囲する外伝熱管
   と、 内伝熱管と外伝熱管との間に介在される断熱層とを含む
   ことを特徴とする低温液化ガスの気化装置。
2. 【請求項２】上下に延びる胴と、 胴の上部に形成される入口側水室と、 胴の下部に形成される出口側水室と、 胴内で入口側水室よりも下方に第１空間を形成して仕切
   る第１管板と、 胴内で前記第１空間よりも下方に第２空間を形成して仕
   切る第２管板と、 胴内で第２空間と出口側水室とを仕切る第３管板と、 第１および第３管板間に延び、入口側水室と出口側水室
   とを連通する内伝熱管と、 第２管板と第３管板との間に延び、内伝熱管を半径方向
   に間隔をあけて外囲する外伝熱管と、 内伝熱管と外伝熱管との間に連通する第１空間に、第２
   空間からの気体を導く管路とを含むことを特徴とする低
   温液化ガスの気化装置。