JP3899182B2 - 都市ガス、都市ガスの製造方法及びその製造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ガス、都市ガスの製造方法及びその製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３には、液化天然ガス（以下、ＬＮＧとする）を原料として用いて都市ガスを生成するプラントの概略が示されている。外部から適当な容器に入れられて輸送されてきたＬＮＧは、プラントのＬＮＧ貯蔵タンク１１内に移し替えられ、−１６０℃の超低温環境下で貯蔵される。そして貯蔵されたＬＮＧは、ポンプＰ１を介して気化器１２へ送られ、そこで高圧ガスとなり、液化石油ガス（以下、ＬＰＧとする）と混合されて都市ガスとなる。ＬＰＧは、天然ガスのカロリー調整を行うための増熱剤として用いられており、別の貯蔵タンク１３からポンプＰ２により供給されたＬＰＧを別の気化器１４において気化させることにより得られる。ＬＰＧは、バルブＶ１を介して天然ガスの流路（都市ガスライン）に供給される。
【０００３】
一方ＬＮＧの輸送段階や貯蔵タンク１１への移し替え時に外界（常温）から侵入する熱により、ＬＮＧ貯蔵タンク１１内にはＬＮＧが気化したガス（以下、ボイルオフガスとする）が溜まる。従来、このボイルオフガスは、圧縮機１５において昇圧された後、低圧の発電ユーザに送られ、スチームを発生させるボイラーの燃料ガスなどに使用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら近年発電のコンバインドサイクル化が進み、ボイルオフガスを高圧（４０〜７０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ）のガスにして送出することが望まれており、従って新たに昇圧設備を設けなければならず、設備コストと運転コストの負担が増加するという問題がある。
【０００５】
また発電設備側で夜間電力の減少にともない受入れるボイルオフガスの需要が少なくなる傾向にある。このような理由により今後ボイルオフガスの余剰分対策が必要であるとともに、その処理に多くの費用がかかるという問題もある。
【０００６】
さらにＬＰＧはメタンガスやエタンガス等の低級炭化水素などから合成できないため、輸入により調達されており、高価であるとともに安定供給のために備蓄設備等が必要であり、都市ガスの製造コストを増加させる要因となっている。
【０００７】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、ボイルオフガスを利用して都市ガスを製造する方法を提供することにある。
【０００８】
また本発明の他の目的は、ボイルオフガスを利用して都市ガスを製造する装置を提供することである。
【０００９】
さらに本発明の他の目的は、増熱剤としてジメチルエーテルを混合してなる都市ガスを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、液化天然ガスまたは液化天然ガスの気化ガスに増熱剤としてジメチルエ−テルを混合してなることを特徴とする都市ガスである。本発明は、増熱剤として更に液化石油ガスが含まれていてもよい。
また本発明である都市ガスを製造する方法は、液化天然ガスを貯蔵手段に貯蔵する工程と、
前記貯蔵手段内の気相部を形成する液化天然ガスのボイルオフガスを取り出す工程と、
前記貯蔵手段から取り出された液化天然ガスのボイルオフガスを原料として製造されたジメチルエ−テルを増熱剤として液化天然ガスまたはその気化ガスに混合する混合工程と、を含むことを特徴とする。この場合混合工程は、ジメチルエ−テル及び液化天然ガスのいずれも気体状態で混合することが好ましいが、いずれも液体状態で混合してもよい。
【００１１】
更に本発明である燃料ガスを製造する装置は、液化天然ガスを貯蔵するための貯蔵手段と、
この貯蔵手段内の気相部を形成する液化天然ガスの蒸発ガスを取り出す手段と、
前記貯蔵手段から取り出した液化天然ガスの蒸発ガスを原料としてジメチルエ−テ−テルを製造する製造設備と、
前記貯蔵手段から取り出された液化天然ガスまたはその気化ガスに、前記製造設備で製造されたジメチルエ−テルを増熱剤として混合する手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
このような製造方法及び製造装置によれば、前記貯蔵手段内に溜まった液化天然ガスのボイルオフガスを有効に利用することができる。ただし本発明では、ジメチルエ−テルをボイルオフガス以外の原料で製造してもよいし、貯蔵手段内の液化天然ガスを取り出して気化させ、得られた気体状態の液化天然ガスを、ジメチルエ−テルの補充用原料として製造設備に供給するようにしてもよい。またジメチルエ−テルに加えて液化石油ガスも増熱剤として用いる場合には、液化石油ガスを貯蔵するための貯蔵手段と、この貯蔵手段から取り出された液化石油ガスを更に増熱剤として液化天然ガスまたはその気化ガスに混合する手段と、を設ければよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る都市ガス製造方法を適用したプラントの一例の概略構成図である。このプラントでは、ＬＮＧ貯蔵タンク（貯蔵手段）２１からポンプＰ１１により送出されたＬＮＧを、例えば海水等を利用した熱交換器よりなる気化器２２において５０〜７０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇの圧力範囲の高圧の気化ガス（高圧ガス）とし、その高圧ガスに、タンク２１内に生じたボイルオフガスから合成されたジメチルエーテル（化学式：ＣＨ3 −Ｏ−ＣＨ3 ）を混合することにより都市ガスを得る。従ってこのプラントから送出される都市ガスは、天然ガスに増熱剤としてジメチルエーテルが混入されたものである。
【００１４】
タンク２１内の気相部を形成するＬＮＧの蒸発ガスである常圧付近のボイルオフガスは、タンク２１から送出されてバルブＶ１２が途中に介設されてなる配管５１内を流れて圧縮機３に供給され、そこで１０〜７０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇの圧力範囲に加圧され、ジメチルエーテルの製造設備である製造プラント４１に供給される。従ってバルブＶ１２及び配管５１は、ボイルオフガスを取り出す手段としての機能を有している。
【００１５】
前記製造プラント４１にて製造されたジメチルエーテルは、一旦貯蔵タンク４２に貯蔵された後、ポンプＰ１２により気化器４３に送られ、ここで気化されてバルブＶ１１を介して天然ガスの流路（都市ガスライン）に送られ、ＬＮＧの気化ガス（高圧ガス）と混合される。。
【００１６】
気化器４３においてジメチルエーテルは、都市ガスラインの圧力よりも若干高い圧力、例えば都市ガスラインにおける圧力の１．３倍の圧力となるように調整される。それによってジメチルエーテルを供給する側のラインの圧力、すなわちこの気化器４３よりも下流側の配管５２内の圧力の方が、供給される側のラインの圧力、すなわちＬＮＧ用の前記気化器２２よりも下流側の配管５３内の圧力よりも高いので、ジメチルエーテルが都市ガスラインに支障なく供給される。配管５２，５３及びバルブＶ１１は、ＬＮＧにジメチルエーテルを混合して都市ガスを得る手段としての機能を有している。
【００１７】
またジメチルエーテルは、１１，０００ｋｃａｌ／Ｎｍ3 の都市ガスを製造する際ＬＮＧのガス１０体積に対して０．１〜２体積程度、好ましくは、１．０体積程度（０．８〜１．２体積）の割合で混入される。この混合割合は都市ガス、ＬＮＧ、ジメチルエーテル、及び後述のようにＬＰＧも混合する場合はＬＰＧの各発熱量に応じて選択され、都市ガスの発熱量の仕様を満足するようにする。
【００１８】
ジメチルエーテルの製造プラント４１では、例えばボイルオフガスを脱硫精製した後、それに水と酸素を混合して改質することによりＣＯ、ＣＯ2 及びＨ2 からなる混合ガスを得、その混合ガスを、例えばアルミナに亜鉛及びクロムあるいは銅、亜鉛及びクロムを担持したメタノール脱水触媒を混合してなる触媒を用いて直接合成することによりジメチルエーテルを得る。またジメチルエーテルを製造するためには、ＣＯ、ＣＯ2 及びＨ2 の混合ガスから一旦メタノールを合成し、次いでそのメタノールの脱水反応によってジメチルエーテルを得るようにしてもよい。
【００１９】
貯蔵タンク４２、ポンプＰ１２、気化器４３及びバルブＶ１１は、新たに設けられてもよいし、ジメチルエーテルとＬＰＧとは性状が似ているため、既存のＬＰＧ供給ラインの設備（図３参照）を利用してもよい。
【００２０】
またＬＮＧ貯蔵タンク２１から送出されたＬＮＧの一部はバルブＶ１３を介して取り出され、補助気化器４４において気化され、配管５４を介してジメチルエーテルの製造プラント４１に供給されるようになっている。この補助気化器４４を有するＬＮＧ供給ラインは、例えばＬＮＧの需要が多くて原料がボイルオフガスだけではジメチルエーテルの生成量が不足してしまう場合に、ボイルオフガスに加えてジメチルエーテルの製造プラント４１に気化したＬＮＧを原料として供給するためのものである。つまりこのラインは、ジメチルエーテルの補充用原料供給ラインとなっており、バルブＶ１３、補助気化器４４及び配管５４は、ＬＮＧをジメチルエーテルの補充用原料として製造プラント４１に供給する手段としての機能を有している。製造プラント４１に供給された天然ガスは、ボイルオフガスと同様にしてジメチルエーテルに合成される。
【００２１】
ジメチルエーテルは例えば沸点が−２５．１℃と低いなどＬＰＧに近い物理的特性を持っており、かつＬＮＧガス体積当たりの約１．６倍の発熱量を有している。またジメチルエーテルの毒性及び腐食性はＬＰＧ同様著しく低く、増熱剤として利用しても人体や環境に無害である。また炭素間結合が存在せず、酸素を含有するため煤等の発生が少なく燃料特性も優れている。従ってジメチルエーテルは都市ガスの増熱剤として非常に有用である。
【００２２】
上述実施の形態によれば、ボイルオフガスを利用してジメチルエーテルを合成し、それを増熱剤として用いて都市ガスを生成するため、ボイルオフガスを有効に利用することができるとともに、特別に高価な昇圧設備が不要であるため設備コストの著しい増加を抑えることができる。またＬＰＧはメタンガス、エタンガスなどの低級炭化水素から製造することができないが、ジメチルエーテルはこうしたいわば価値の低い炭化水素から合成できるので、輸入に頼ることなく簡単に国内で製造することができ、ＬＰＧを増熱剤とするよりも有利である。さらにＬＮＧの補充用原料供給ラインが設けられているため、ボイルオフガスが不足しても安定してジメチルエーテルを合成することができるので、都市ガスの安定供給を実現できる。
【００２３】
一方、ボイルオフガスは昼夜ほぼ一定量発生するのに対し、都市ガスは夜間需要が低下する。この間の需給アンバランスを吸収するためにジメチルエーテルを液状で貯蔵タンク４２に貯蔵することが可能である。
【００２４】
以上において本発明は、ＬＮＧとジメチルエーテルを液体状態同士で混合させてもよいが、ジメチルエーテルの凝固点はＬＮＧのそれよりもはるかに高いので、単に液体状態で混合するとジメチルエーテルがシャーベット状になってしまい、均一な混合が困難になることもあり、上述の例のように気体状態で混合することが好ましい。またジメチルエーテルを、ＬＮＧ貯蔵タンク２１、ポンプＰ１１及び気化器２２よりなるＬＮＧ供給ラインから切り離された設備、例えば離れた場所にあるプラントで製造し、それを適当な容器に充填して都市ガス製造プラントまで運搬して都市ガスラインに供給するようにしてもよい。
【００２５】
更にまた本発明は、ＬＮＧに対して、ジメチルエーテルと共にＬＰＧを増熱剤として加えてもよい。図２はこのような実施の形態を示す図であり、図１に示す設備の他に、ＬＰＧタンク６１と、このＬＰＧタンク６１内のＬＰＧを既述のＬＮＧの配管５３内に供給するための配管６２と、ＬＰＧタンク６１内のＬＰＧを気化するための気化器６３と、ＬＰＧの流量調整用のバルブＶ１４とを備えている。Ｐ１３はポンプである。このような実施の形態によれば、配管５２及び６２を介して夫々ジメチルエーテル及びＬＰＧが配管５３内に供給され、両者が増熱剤として加わった都市ガスが得られる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ボイルオフガスを有効利用した高発熱量燃料ガスが得られる。この高発熱量燃料ガスは液体状態での貯蔵が可能なため、夜間余剰となるボイルオフガスの対策として有効な手段となる。且つジメチルエーテルを増熱剤として用いた都市ガスが得られ、都市ガスの製造コストの削減に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る都市ガスの製造方法を適用したプラントの一例の概略構成図である。
【図２】本発明に係る都市ガスの製造方法を適用したプラントの他の例の概略構成図である。
【図３】従来の都市ガスの製造プラントの概略構成図である。
【符号の説明】
Ｖ１１，５２，５３ 都市ガスを得る手段
Ｖ１２，５１ 液化天然ガスの蒸発ガスを取り出す手段
Ｖ１３，４４，５４ 液化天然ガスを補充用原料として供給する手段
２１ 貯蔵手段
３ 圧縮機
４１ ジメチルエーテル製造設備

Claims (9)

1. 液化天然ガス又は液化天然ガスの気化ガスに増熱剤としてジメチルエ−テルを混合してなることを特徴とする都市ガス。
2. 液化天然ガス又は液化天然ガスの気化ガスに増熱剤として液化石油ガス及びジメチルエーテルを混合してなることを特徴とする都市ガス。
3. 液化天然ガスを貯蔵手段に貯蔵する工程と、
   前記貯蔵手段内の気相部を形成する液化天然ガスのボイルオフガスを取り出す工程と、
   前記貯蔵手段から取り出された液化天然ガスのボイルオフガスを原料として製造されたジメチルエ−テルを増熱剤として液化天然ガス又はその気化ガスに混合する混合工程と、を含むことを特徴とする都市ガスの製造方法。
4. 混合工程は、ジメチルエ−テル及び液化天然ガスのいずれも気体状態で混合することを特徴とする請求項３記載の都市ガスの製造方法。
5. 混合工程は、ジメチルエ−テル及び液化天然ガスのいずれも液体状態で混合することを特徴とする請求項３記載の都市ガスの製造方法。
6. 液化天然ガスを貯蔵するための貯蔵手段と、
   ジメチルエ−テルを製造する製造設備と、
   前記貯蔵手段から取り出された液化天然ガス又はその気化ガスに、ジメチルエ−テルを増熱剤として混合する手段と、を備えたことを特徴とする都市ガスの製造装置。
7. 液化天然ガスを貯蔵するための貯蔵手段と、
   この貯蔵手段内の気相部を形成する液化天然ガスのボイルオフガスを取り出す手段と、
   前記貯蔵手段から取り出した液化天然ガスのボイルオフガスを原料としてジメチルエ−テルを製造する製造設備と、
   前記貯蔵手段から取り出された液化天然ガス又はその気化ガスに、前記製造設備で製造されたジメチルエ−テルを増熱剤として混合する手段と、を備えたことを特徴とする都市ガスの製造装置。
8. 貯蔵手段内の液化天然ガスを取り出して気化させ、得られた気体状態の液化天然ガスを、ジメチルエ−テルの補充用原料として製造設備に供給する手段を備えたことを特徴とする請求項６または７記載の都市ガスの製造装置。
9. 液化石油ガスを貯蔵するための貯蔵手段と、この貯蔵手段から取り出された液化石油ガスを更に増熱剤として液化天然ガスまたはその気化ガスに混合する手段と、を備えたことを特徴とする請求項６、７または８記載の都市ガスの製造装置。

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