JP3742841B2 - 輸送船内のｌｎｇの再ガス化 - Google Patents

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Description

【０００１】
（技術分野）
本件出願は1998年３月18日に出願された仮米国特許出願第60/078438号の優先権を主張する。
本発明はLNGがガスとして船外に移される前に輸送航洋船内の液化天然ガス(LNG)の再ガス化に関するものであり、一局面において再気化LNGが船外に移される前に輸送船内のLNGを再ガス化するための系及び方法に関するものであり、この場合、循環海水が船内のLNGを気化するための熱交換媒体として使用される。
【０００２】
（背景技術）
多容積の天然ガス（即ち、主としてメタン）は世界の多くの離れた領域で製造される。このガスは、それが市場に経済的に輸送し得る場合に重要な価値を有する。製造領域が市場にかなり接近しており、かつ二つの位置の間の地形が許す場合、ガスは典型的には水中パイプライン及び／または陸上パイプライン中を輸送される。しかしながら、ガスがパイプライン敷設が実施不能又は経済的に禁止される場所で製造される場合、その他の技術がこのガスを市場に出すのに使用される必要がある。
おそらく、離れて製造されたガスを市場に出すのに最も普通に使用される技術はガスを製造現場付近で液化し、次いで液化天然ガス即ち“LNG”を航洋運搬船又は輸送船内の特別に設計された貯蔵タンク中で市場に輸送することを伴う。天然ガスは圧縮され、低温（例えば、-160℃）に冷却され、それにより特別な貯蔵タンク中で運ばれるガスの量をかなり増大する。船がその目的地に一旦到達すると、LNGが典型的には陸上貯蔵タンクに液体として荷卸しされ、次いでそこからLNGが必要に応じて再気化され、パイプライン等を通って最終ユーザーにガスとして輸送される。
【０００３】
LNG市場が良く確保されており、かつ天然ガスに対する需要が定常かつ進行中である場合、これらの市場に供給する永久の陸上貯蔵設備及び再ガス化設備の建設及び管理は経済的に容易に正当化される。しかしながら、不運なことに、関与する長い調達期間及びそれに関連する高コストのために、必要とされる永久の陸上の設備の建設及び管理を正当化しない性質の短期、季節的、又は周期的であるLNGに対するその他の潜在的な市場（即ち、“スポット市場”）がある。これが(a)比較的安価なエネルギーのこれらの市場の潜在的な需要家の減少及び(b)天然ガス製造業者にとって失われたセールスの両方をもたらす。
最近、天然ガスを市場に輸送し、次いで運搬船内のLNGを再気化し、その後にガスを陸上パイプラインに荷卸しすることが提案されていた。1984年９月27-28日に国際マリタイム・シンポジウム、ワルドルフ・オーストリア・ホテル、N.Y.で公表された“余剰LNGキャリヤーを使用する天然ガスの液化、輸送、及び再ガス化に経済的な系”, The Society of Naval Architects and Marine Engineers, 1号, Gary W. Van Tassel 及びJohn W. Boylston著（以下、“論文”と称する）を参照のこと。その論文に開示された方法において、天然ガスが圧縮され、冷却され、製造現場でLNGに変換され、その後にそれが利用できる商用の運搬船の貯蔵タンクに積み込まれ、船がその荷卸し目的地に一旦到達すると、これが順にLNGを船内で再気化するための船内気化器でレトロフィットされる。
【０００４】
船がその目的地に到達する時、LNGが船内貯蔵タンクから取り出され、LNGが未だその液状にある間にLNGをブースターポンプに通すことによりその圧力が上昇される。次いでLNGが船内気化器に流入されてLNGをそのガス状態（即ち、天然ガス）に再気化し、その後にガスが船外に流出され、市場への送出のためのパイプラインに流入される。荷卸し現場でLNGを貯蔵し、次いでガスが陸上に運ばれる前にLNGを再気化するために運搬船のタンクを使用することにより、高価な陸上貯蔵タンク及び荷卸し現場における永久の再ガス化設備に対する要求が省かれる。また、LNGの圧力はそれが未だ液体である間に船内で上昇されるので、コンプレーサー馬力の量（そうしないと、再気化された天然ガスを陸上パイプラインに流すのに必要とされる）が全く省かれないとしても大幅に減少される。
【０００５】
LNGをその運搬船内で再ガス化することは先に説明したように幾つかの認められる利点を与えるが、LNGを船内で再ガス化するのに提案された従来技術の系は、安全上かつ／又はエコロジー上の関心が考慮される場合に所望される多くのことを残している。例えば、上記論文に記載された系はLNGを再気化するための船内気化器中で熱交換媒体として船のボイラーからのスチームを使用することを提案している。生スチームが気化器にパイプ輸送されることを必要とし、比較的高い圧力かつ高温であり、船及びクルーに付加的な安全上の危険を与えるであろう。更に、あらゆる凝縮物汚染がプロジェクト操作及び経済性に極めて負の結果とともに多日の輸送の遅れをもたらすであろう。
別の最近の提案は船内エバポレーター用の熱交換媒体としてスチーム加熱された水−グリコール混合物を使用することであった。再度、スチームが船のボイラーから取られ、それらが荷卸し操作中に燃焼されたままであることを必要とするであろう。また、生スチームの船の種々の熱交換器へのパイプ輸送はスチームラインが破損し、又は漏れを生じる場合に再度クルーマンに潜在的な安全上のリスクに曝すであろう。更に、グリコールの毒性のために、その使用は船内でグリコールを取り扱う者の安全性そしてまたグリコールを運ぶラインが破損し、又は荷卸し中に漏れる場合の周囲の環境の両方にリスクを課する。それ故、クルー及び環境の両方への最小のリスクを防止する船内でLNGを再気化するための系に対する要望が存する。
【０００６】
（発明の開示）
本発明は再気化された天然ガスが船外に移される前に運搬船内でLNGを再ガス化するための系及び方法を提供する。基本的には、これは運搬船内のLNG貯蔵タンクからのLNGを船内に配置されている一つ以上の気化器に流すことにより行なわれる。船の周囲の水の本体から採取された海水が気化器に流されてLNGを気化器内で加熱し、LNGを天然ガスに逆に気化し、その後に天然ガスが船の気化器から陸上設備に輸送される。
【０００７】
（発明を実施するための最良の形態）
LNGはLNGがその液相にある間かつLNGを気化器に通す前に高圧（例えば、80-100バール）に上昇される。これは気化されたガス（これは実質的に同じ圧力で気化器を出る）が更なる実質的な圧縮を必要としないで船外に流出し、陸上パイプラインを通って指定された設備に流入することを可能にする。気化器中で使用される海水は入口を通って船を包囲する本体から採取され、入口から隔置されている位置（例えば、少なくとも18メートル）で出口を通って気化器から逆に水の本体に排出され、その結果、冷却された排水が気化器中に循環されない。
本発明を実施するための系は基本的には運搬船内の一つ以上の気化器トレインを含み、これは船がその荷卸し目的地に一旦係留されると船内の貯蔵タンクからLNGを受け取り、気化するのに適している。夫々の気化器トレインはLNGを貯蔵タンクから受け取り、それが気化器（これは順に船内に配置される）中に通される前にLNGの圧力を上昇するブースターポンプを含む。気化器は海水を気化器中に流してLNGを加熱し、それが気化器を出る前にそれを天然ガスに逆に気化するための入口と出口とを有するハウジングを含む。気化器の入口は海水を船の周囲の水の本体から直接受け取るのに適しており、一方、出口は海水が気化器を通過した後に海水を逆に水の本体に排出するのに適している。気化器の入口と出口は冷たい排出された海水の循環を防止する距離（例えば、少なくとも18メートル）で互いに隔置されている。
LNGの圧力をそれが未だ液体である間に上昇させ、次いでそれが船から陸上設備に荷卸しされる前にLNGを運搬船内で再ガス化することにより、陸上貯蔵タンク及び多量のコンプレッサー馬力に対する要求が省かれ、それによりLNGの新しい市場を開拓する。更に、船内気化器用の主たる熱交換媒体として海水を使用することにより、本発明は荷卸し中のクルーマン及び作業者の両方について最小のリスクを防止する安全かつ環境にやさしい方法及び系を提供する。
【０００８】
本発明の実際の構成操作、及び明らかな利点は、必ずしも縮尺されていない、図面を参照することにより良く理解され、図中の同様の数字は同様の部品を同定する。
更に特別に図面を参照して、図１は荷卸し目的地に係留された液化天然ガス(LNG)航洋運搬船10を示す。示されるように、船10はホーサ12により海上の底部支持された係留構造又はプラットフォーム11に固定され、荷卸し操作中にタグボート15等により“翼板”位置で維持される。船10からの荷卸し移送ライン13が係留所11のスイベル等を介して水中パイプライン14に流体連結され、これが順に船10からの積荷を陸上パイプライン17aに輸送し、これが順にガスを最終使用設備17に通す。
当業者により理解されるように、天然ガスを製造領域付近で圧縮し、冷却して液化天然ガス(LNG)（これが次いで船10の船内の特別に設計された貯蔵タンク16中で市場に輸送される）を生成することが通例である。典型的には、船10がその目的地に到達する時、それが桟橋11に係留され、LNGがその液状で船外に荷卸しされ、そこで、それをガスとしてエンドユーザーに送る前にそれが貯蔵され、かつ／又は再気化される。これは陸上貯蔵設備及びコンプセッサー設備の建設及び管理を必要とし、これは関係する時間及び費用のために多くの小さい市場又はスポット市場をサービスが受けられなくするかもしれない。
【０００９】
本発明によれば、タンク16からのLNGが船10の船内で再気化され、その後にそれが船から陸上パイプライン17aにガスとして荷卸しされる。これは陸上貯蔵タンクの必要をなくし、ガスをエンドユーザーに送るのに必要とされるコンプレッサー馬力を省かないとしてもかなり減少する。
本発明のLNGのこの船内の再気化を実施する系が図２に図示される。典型的には、LNGは大気圧で162℃付近の温度で液体として一つ以上のタンク16中で貯蔵される。一旦、船10が係留所11でしっかりと係留され、移送ライン13が適当に連結されると、LNGが水中ポンプ18によりライン20を通ってタンク16からポンプ輸送され、６バールの圧力でブースターポンプ21に送出される。ブースターポンプ21は、順に、LNGの圧力をそれがライン22を通って気化器25に通される前にかなり上昇する（例えば、80-100バールまで）。気化器25（これは熱交換媒体としてエコロジーにやさしい海水を使用する）はLNGを逆に天然ガスに気化し、その後にそれが移送ライン13及び水中パイプライン14を通って船外に流される（図１）。
【００１０】
種々の型の気化器（これらは主たる熱交換媒体として海水を使用することができる）、例えば、神戸製鋼（日本、東京）から入手し得る“TRI-EX”中間流体型LNG気化器が本発明に使用し得る。この型の気化器が図６に示され、予熱部分30と最終加熱部分31とを有するハウジング29を含む。予熱部分30はその中を通過する複数のパイプ32を有し、これらは部分30の両端にあるマニホルド34及び35を流体連結し、一方、最終加熱部分31はその中に複数のパイプ36を有し、これらは部分31の両端にあるマニホルド35、37を流体連結する。
海水（これは船10の周囲の海から直接回収される）が取入口又は入口ライン40を通ってマニホルド37にポンプ輸送される。海水が最終加熱部分31中のパイプ36を通ってマニホルド35に流入し、その後に予熱部分30中のパイプ32を通ってマニホルド34に流入し、次いでそこから海水が出口ライン41を通って海に逆に排出される。
【００１１】
操作中に、ブースターポンプ21からのLNGが入口ライン22を通ってループ導管33に流入し、これは気化器25の予熱部分30内に配置され、その気化器は順にその下部中に蒸発冷媒（例えば、プロパン）の“永久”浴38を含む。パイプ32中を流れる海水は浴38中のプロパンを“加熱”し、プロパンを蒸発させ、予冷部分30内で上昇させるであろう。プロパンガスがループ導管33と接触する際に、それが熱をその中を流れている極めて冷たいLNGに与え、再凝縮して液滴になって浴38に戻り、それにより予熱部分30内のプロパンの連続の循環“加熱”サイクルを与える。
【００１２】
LNGがコイル導管33中で予熱部分で“加熱”された後にライン41を通って最終加熱部分31に流入する。部分31中のじゃま板42がLNGを湾曲通路中を流れてパイプ36と接触するように押しやり、この場合、パイプ36中の海水からの熱がLNGと交換されてLNGの気化を完結し、その後にそれが関係する特別な条件に応じて海水の温度より10℃冷たい温度で80-100バールの範囲の圧力で移送パイプ13を通ってエバポレーター25から出る。
図3-5を参照して、本発明の実際の系の更に詳細なレイアウトが示され、それは典型的なLNG船10にレトロフィットされてもよく、又は初期に設置されてもよい。これらの図に開示された系は複数（例えば、二つ）の個々の気化器トレイン25a、25bを含む。夫々のセパレータートレイン25a、25bは夫々基本的に同じ構造を有し、上記様式と同じ様式で作動する。トレインは船10の向かい合った側に配置され（図４を参照のこと）、平行に作動し、気化器トレイン25a、25bの両方からのアウトプットが気化された天然ガスを船外に移送するための移送ライン13に流体連結される。
【００１３】
今、更に特別に図３を参照して、気化器25の入口40が海水をその中に回収するために水線より下に配置されている“シーチェスト”50に流体連結される。出口41は入口40から充分な距離“ｄ”（例えば、少なくとも18メートル）に隔置され、その結果、出口41から排出されている“冷却された”水がシーチェスト50に逆に取り込まれないであろう。これは出口41からのかなり冷たい水（即ち、気化器25内で熱交換された水）が気化器中で循環されることを防止し、これは循環された場合には気化器の加熱効率をかなり低下するであろう。
【００１４】
再気化された天然ガスを船外設備に移送する前に運搬船の船内でLNGを再ガス化するための熱交換媒体として海水を使用することにより、本発明は環境に脅威を殆ど与えない安全かつエコロジーにやさしい系を提供することがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 LNG運搬船が荷卸しターミナルに係留される際に本発明に従ってレトロフィットされた典型的なLNG運搬船の略図である。
【図２】 本発明の船内の再ガス化系の簡素化された工程系統図である。
【図３】 図１の船の部分切欠側面図である。
【図４】 図３の平面図である。
【図５】 図２の系の拡大工程系統図である。
【図６】 本発明の系中の使用について示された気化器の拡大図である。

Claims (7)

  1. 液化天然ガス(LNG)がガスとして荷卸しされる前にLNG運搬船内のLNGを再ガス化する方法であって、
    輸送中にLNGを貯蔵するための運搬船内の貯蔵タンクからのLNGを船内に配置される気化器に流入し、
    船の周囲の水の本体から採取した海水を気化器に流入して気化器内のLNGを加熱し、LNGを逆に天然ガスに気化するものであり、
    当該気化器が、海水により蒸発冷媒を加熱蒸発させ蒸発した蒸発冷媒が LNG と熱交換する予熱部分と、海水が LNG と直接熱交換する最終加熱部分との組み合わせからなり、そして
    天然ガスを船の気化器から陸上設備に移すことを特徴とするLNGの再ガス化方法。
  2. LNGを気化器に通す前に液相にある間のLNGの圧力を上昇させることを含む請求の範囲第１項記載の方法。
  3. LNGを気化器に通す前にLNGの圧力を80-100バールの範囲の圧力に上昇させる請求の範囲第２項記載の方法。
  4. 海水を海水が水の本体から採取される位置から少なくとも18メートルである位置で気化器から水の本体に逆に排出する請求の範囲第３項記載の方法。
  5. 液化天然ガス(LNG)がガスとして荷卸しされる前にLNG運搬船内のLNGを再ガス化する系であって、
    その系が 輸送中にLNGを貯蔵するための運搬船内の貯蔵タンク、
    その船内に配置され、かつLNGを貯蔵タンクから受け取るのに適した気化器、海水を気化器に流入してLNGを気化器内で加熱し、LNGを逆に天然ガスに気化するための装置、及び
    天然ガスを船の気化器から陸上設備に輸送するための気化器に流体連結された移送ラインを含み、
    当該気化器が、海水により蒸発冷媒を加熱蒸発させ、更に蒸発した蒸発冷媒が LNG と熱交換する予熱部分と、海水が LNG と直接熱交換する最終加熱部分との組み合わせからなることを特徴とするLNGの再ガス化系。
  6. LNGを気化器に通す前にLNGの圧力をその液相にある間に上昇させるための装置を含む請求の範囲第５項記載の船内再ガス化系。
  7. 気化器が入口と出口とを有するハウジングを含み、その入口が船の周囲の水の本体から直接に海水を受け取るのに適しており、かつ海水が逆に気化器を通って水の本体に流入した後にその出口が海水を排出するのに適しており、その出口とその入口の間の距離が少なくとも18メートルである請求の範囲第6項記載の船内再ガス化系。
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