JP4064037B2 - City gas production method - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液化天然ガス（以下、「ＬＮＧ」と略称する）を主原料する都市ガス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、都市ガスを製造するＬＮＧ基地において、原料のＬＮＧは−１５５［℃］以下の極低温の状態でＬＮＧタンクに貯蔵される。ＬＮＧ基地から市中に供給する都市ガスは、たとえば３．９［ＭＰａＧ］（４０［ｋｇｆ／ｃｍ2 Ｇ］）に昇圧する必要がある。ＬＮＧタンクに貯蔵されるＬＮＧは、都市ガスとしての需要に応じて昇圧され、気化され、液化石油ガス（以下、「ＬＰＧ」と略称する）などを添加して発熱量を調整し、都市ガスとして市中に送出される。
【０００３】
ＬＮＧタンクでは、貯蔵中のＬＮＧの一部が外部からの入熱で気化して、ボイルオフガス（以下、「ＢＯＧ」と略称する）が発生する。ＬＮＧタンクから自然発生するボイルオフガスも都市ガスの原料として有効に使用するためには、昇圧して市中に送出する必要があるけれども、気体の状態で圧縮するため、液化してから昇圧する場合に比べ、多大な電力が必要とされる。また、ＢＯＧは、ＬＮＧ中でもメタン（ＣＨ4 ）等を主とする軽質成分であり、発熱量は比較的小さいので、都市ガスとして使用するためには、熱量調整が必要である。
【０００４】
図２は、ＢＯＧ高圧送出技術の概要を示す。ＬＮＧタンクから発生したＢＯＧは、圧縮機１によって温度７５［℃］、圧力３．９［ＭＰａＧ］まで昇圧され、その後冷却器２で温度２０［℃］、圧力３．９［ＭＰａＧ］まで冷却される。この間に消費される電力量は４，６１７［ｋＷ・ｈ］となり、一旦気体を液化してから昇圧するときと比べ約１，０００〜２，０００［ｋＷ・ｈ］の電力量を余分に必要とする。昇圧されたＢＯＧは、その後ＬＰＧ等で熱量調整され、市中に都市ガスとして送出されるか、または工業用等の低カロリー顧客等に供給される。
【０００５】
また都市ガスは規定の発熱量である標準状態で１ｍ3 の単位体積当り４６，０００［ｋＪ］（１１，０００［ｋｃａｌ／Ｎｍ3 ］）に調整して市中に送出されることが義務づけられている。この発熱量は天然ガスの発熱量より大きいので、通常は天然ガスと、天然ガスより高価なＬＰＧ等とを混合して発熱量を調整し、市中に送出される。そこで、これまでにこのＬＰＧ量をできるだけ削減する技術として分留技術が開発されてきた。
【０００６】
分留技術では、気液平衡関係を利用して、ＬＮＧを標準状態で１ｍ3 の単位体積当り４０，６００［ｋＪ］（９，７００［ｋｃａｌ／Ｎｍ3 ］）の低カロリーガスと４６，０００［ｋＪ］の高カロリーガスとに分離する。ＬＮＧ中から重質成分を分留して増熱用に用いるか、規定の発熱量を得て、ＬＰＧの使用量を削減すれば、ＬＮＧとＬＰＧとの価格差によって、原料費のコストダウンを図ることができる。このためには、分留の際に発生する低カロリーガスを、工業用等、低カロリー顧客等に、熱量調整なしで供給することができる必要がある。これが可能であれば、通常ならＬＮＧより高価なＬＰＧを使用して増熱しなければならないところを、ＬＮＧのみで所定の熱量に調整することができる。また、分留することによって、ＬＮＧ使用量が増え、都市ガスの需要が少ないときのＬＮＧ在庫調整に寄与し、原料購入の弾力化も図ることができる。
【０００７】
図３は、ＬＮＧ分留技術の概要を示す。たとえば流量７０［ｔ／ｈ］、温度−１５７［℃］、圧力３９．２［ｋＰａＧ］（０．４［ｋｇｆ／ｃｍ2 Ｇ］）のＬＮＧは、まずポンプ４で ３．９［ＭＰａＧ］まで昇圧される。熱交換器５には、ポンプ６で熱交換用の海水が供給される。昇圧されたＬＮＧの一部である流量３０［ｔ／ｈ］の部分が熱交換器５で海水と熱交換することによって、温度１７［℃］、圧力３．９［ＭＰａＧ］の天然ガスとなり、その後、残りのＬＮＧと混合することによって、流量７０［ｔ／ｈ］、温度−８０［℃］、圧力３．９［ＭＰａＧ］の気液混合状態をつくる。次にこの気液混合状態が分留器７に供給されると、気液平衡関係から、塔頂７ａからは総発熱量が標準状態の単位体積１ｍ3 当り約４０，６００［ｋＪ］の気体が流量２２［ｔ／ｈ］で、塔底７ｂからは総発熱量が約４６，０００［ｋＪ］の液体が流量４８［ｔ／ｈ］で生成される。これまでに消費される電力量は３５４［ｋＷ・ｈ］となる。その後、気体は工業用等低カロリー顧客等に引き取られ、また液体は海水を熱源として気化され、都市ガスとして市中へ送出される。
【０００８】
これまで、ＢＯＧ高圧送出技術とＬＮＧ分留技術とは、それぞれ独立した技術として取扱われてきた。本件出願人は、都市ガス製造に関するＢＯＧ高圧送出技術やＬＮＧ分留技術について、たとえば、特開昭６０−２６２８９０号公報や、特開平８−２６９４６８号公報、特開平１０−１９５４６４号公報などで開示している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述のＢＯＧ高圧送出技術とＬＮＧ分留技術とを併用して、都市ガスを製造する際に消費される電力量を合計すると、前述の条件で総消費電力量は４，９７１［ｋＷ・ｈ］（＝４，６１７＋３５４）となる。前述のように、ＢＯＧを高圧送出する場合は、気体状態で圧縮するため、非常に大きな電力を投入して市中に送出しなければならないという問題が生じてくる。そこで、これまではこの問題を解決する技術として、ＢＯＧを一旦、約７８５［ｋＰａＧ］（８［ｋｇｆ／ｃｍ2 Ｇ］）程度の低圧まで昇圧した後、ＬＮＧの冷熱と熱交換することによって液化させ、その後昇圧することによって消費電力量を大幅に削減する液化技術が開発されてきた。この技術は消費電力量を削減するという意味では確実に効果を得ることができるけれども、ＢＯＧを液化するのにＢＯＧ量の約６倍という多量のＬＮＧから冷熱を得る必要があるために、ＬＮＧを大量に市中へ送出できるという条件が成り立つときのみ可能となる技術である。
【００１０】
都市ガスは、夏場や夜間等には需要が減り、また冬場や夕方等には需要が増える。つまり、需要が少ない時期に、消費電力量を抑えるために、ＬＮＧタンクから発生したＢＯＧを従来のＢＯＧ液化技術で液化させると、その際に多量のＬＮＧを使用することとなり、そのＬＮＧは市中に送出できないという問題が生じてくることになる。また、海水等を温熱源などに用いると、海水の使用量が多くなってしまう。
【００１１】
本発明の目的は、こういった都市ガスの需要量の変化に対応して、ＬＮＧ分留設備を稼働し、かつできるだけＢＯＧを高圧で送出する際に消費される電力量を抑えることができる都市ガス製造方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、主原料となる液化天然ガスをＬＮＧタンクに貯蔵しておき、市中での都市ガスの需要量に応じて予め定める送出圧力に昇圧し、都市ガスとして市中に送出する際に、熱量調整のための液化天然ガス分留と、ＬＮＧタンクから発生するボイルオフガスの再液化とを行う都市ガス製造方法において、
液化天然ガス分留に必要な温熱源を、ボイルオフガス再液化用の原料ボイルオフガスから確保し、
ボイルオフガスを液化するために必要な冷熱源を、液化天然ガス分留用の原料液化天然ガスから確保し、
前記ボイルオフガス再液化では、都市ガスの需要量に応じて切換えることができるラインを設けて、都市ガスの需要量が少ないときには吐出圧力の高い圧縮機を備えるラインを用い、需要量が多いときは吐出圧力が低い圧縮機を備えるラインを用いることを特徴とする都市ガス製造方法である。
【００１３】
本発明に従えば、液化天然ガス分留とボイルオフガス再液化とを併用し、液化天然ガス分留に必要な温熱源としてボイルオフガスを利用し、ボイルオフガスを液化するための冷熱源として液化天然ガスを利用することができる。天然ガスを分留するので、分留器の塔底からの分留成分を都市ガスの原料として利用して、熱量調整のために使用し、液化天然ガスに比較して高価な液化石油ガスなどの使用量を減少させることができる。ボイルオフガスを再液化する際には、冷却によって消費電力量を削減することができる。
また、前述の目的を達成するために、ボイルオフガスを再液化するラインは都市ガスの需要量に応じて切換えることができ、各ラインには吐出圧力の異なる圧縮機を設置する。都市ガスの需要が多いときには吐出圧力の低い圧縮機で圧縮して、ボイルオフガスに液化天然ガスから多量の冷熱を移行させ、再液化の際の消費電力を大幅に削減することができる。都市ガスの需要が少ないときには吐出圧力の高い圧縮機で圧縮して、気体状態での圧縮に伴う電力消費を削減することができる。
また前記吐出圧力が、前記高い圧縮機が２．４［ＭＰａＧ］であり、前記低い圧縮機が７８０［ｋＰａＧ］であれば、ボイルオフガスを圧縮して分留に使用する液化天然ガスと熱交換する圧力を、都市ガス需要量に合わせて切換えることができる。すなわち、都市ガスの需要量が多いときは、７８０［ｋＰａＧ］程度の低圧用圧縮機ラインにボイルオフガスを流し、３．９［ＭＰａＧ］程度となる液化天然ガスよりも低い圧力で液化を行う。このようにボイルオフガスを、液化天然ガスよりも大幅に低い圧力で液化することができるのは、このとき、ボイルオフガス再液化用に液化天然ガスをボイルオフガスの約６倍の流量で使用し、液化天然ガスの顕熱を利用することによるためである。
また前記圧縮機後流のボイルオフガスを、都市ガスの需要量に関係なく、前記液化天然ガス分留用液化天然ガスと熱交換器で熱交換して完全に液化し、その後ポンプによって３．９［ＭＰａＧ］の高圧まで昇圧し、さらにその後、海水からの熱源によって気化すれば、圧縮機の後流にはボイルオフガス再液化用の熱交換器を設置し、さらにその後流には液化されたボイルオフガスを昇圧するためのポンプが設置され、その後、海水を熱源として液化されているボイルオフガスを気化する。ボイルオフガスは液化してから高圧まで昇圧するので、気体の状態での昇圧を低い範囲に留め、消費電力の削減を図ることができる。
【００１４】
また本発明は、前記液化天然ガス分留に必要な温熱源を、前記ボイルオフガス再液化用の原料ボイルオフガスと熱交換器で熱の授受を行い、間接的に得ることを特徴とする。
【００１５】
本発明に従えば、再液化用の原料ボイルオフガスと液化天然ガス分留に使用する液化天然ガスとは、熱交換器で間接的に熱の授受を行うので、ボイルオフガスの圧力を液化天然ガスと同程度まで気体の状態で昇圧しておく必要はなく、電力消費を削減することができる。
【００２０】
また本発明は、前記液化天然ガス分留に使用する液化天然ガスを、都市ガスの需要量に応じて流量の設定を変えるようにして、ポンプへ送出することを特徴とする。
【００２１】
本発明に従えば、都市ガスの需要量に応じて液化天然ガス分留に使用する液化天然ガスの流量設定を変えるので、都市ガスの需要量に合わせて液化天然ガスを使用することができる。
【００２２】
また本発明は、主原料となる液化天然ガスをＬＮＧタンクに貯蔵しておき、市中での都市ガスの需要量に応じて予め定める送出圧力に昇圧し、都市ガスとして市中に送出する際に、熱量調整のための液化天然ガス分留と、ＬＮＧタンクから発生するボイルオフガスの再液化とを行う都市ガス製造方法において、
液化天然ガス分留に必要な温熱源を、ボイルオフガス再液化用の原料ボイルオフガスから確保し、
ボイルオフガスを液化するために必要な冷熱源を、液化天然ガス分留用の原料液化天然ガスから確保し、
前記ポンプ後流の液化天然ガスを、都市ガスの需要量に応じて切換えることができるラインに導き、都市ガスの需要量が多い時には、液化天然ガス熱交換器を熱交換するラインに流れ、需要量が少ない時には、熱交換器をバイパスすることを特徴とする都市ガス製造方法である。
【００２３】
本発明に従えば、都市ガスの需要量が多いときはボイルオフガスの液化量に比べ、分留用の液化天然ガス量が多いため、分留するために必要な温度まで加温されていない。そこでこの場合は、その後流に設置されている切換用バルブを通して、分留に必要な温度まで海水などから熱源を得て加温される。都市ガスの需要が少ないときには、分留用の液化天然ガスは分留に必要な温度まで昇温されているので、熱交換器をバイパスし、熱交換器での海水等の使用量を削減することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態としての都市ガス製造方法に従う都市ガス製造設備の概略的な構成を示す。本実施形態では、ＬＮＧ分留とＢＯＧ再液化とを併用する。この併用方法を用いると都市ガスの需要量の変化に対応して従来よりも大幅に、ＢＯＧ高圧送出のために必要となる電力量を削減することができる。以下、都市ガスの需要量が多いときと少ないときとに分けて、本実施形態の概要を説明する。
【００２５】
本実施形態の都市ガス製造設備で、都市ガスの需要量が多いときは、ＢＯＧを再液化する際に必要な冷熱源としてＬＮＧを多量に使用しても市中で消費されるため、後述する都市ガスの需要量が少ないときに比べて多くのＬＮＧを冷熱源として使用することができる。このＬＮＧを多量に使用することのメリットは、以下に説明するように、ＢＯＧの圧縮圧力を低く抑えることができるという点である。
【００２６】
都市ガスの原料となるＬＮＧは、ＬＮＧタンク１０に貯蔵され、ＬＮＧ分留に必要な温度−１５６［℃］、圧力３９．２［ｋＰａＧ］、流量２０３［ｔ／ｈ］である状態Ｎ１で製造設備側に供給され、ＬＮＧポンプ１１によって３．９［ＭＰａＧ］まで昇圧される。昇圧されたＮ２の状態のＬＮＧは、ＬＮＧ／ＢＯＧ熱交換器１２で温熱源からの熱を受取り、−１２１［℃］まで昇温されてＮ３の状態になる。ＬＮＧの流路に関し、ＬＮＧ／ＢＯＧ熱交換器１２の後流側には、２系統のラインがバルブ２３，２４の開閉で切換可能に設けられている。バルブ１３を開けてバルブ１４を閉じると、状態Ｎ３のＬＮＧは、熱交換器１５に導かれる。熱交換器１５には、ポンプ１６によって、熱交換の際に温熱源となる海水が送込まれる。熱交換器１５で、ＬＮＧは分留するのに必要な温度まで海水と熱交換することによって昇温される。分流器１７では、気液平衡関係に基づき、塔頂１７ａから標準状態の単位体積１ｍ3 当りで総発熱量が約４０，６００［ｋＪ］となる状態Ｎ４の気体が流量２２［ｔ／ｈ］で、塔底１７ｂからは総発熱量が約４６，０００［ｋＪ ］となる状態Ｎ５の液体が流量４８［ｔ／ｈ］となるように生成される。
【００２７】
次に、温度−１５５［℃］、圧力０［ｋＰａＧ］、流量３４［ｔ／ｈ］の状態Ｎ１０のＢＯＧは、バルブ２１，２２の開閉によって切換可能で、吐出圧力が異なる２系統のラインに導入される。すなわち、バルブ２１の後流には低圧用の圧縮機２３が設けられ、バルブ２２の後流には高圧用の圧縮機２４が設けられる。バルブ２１を開けてバルブ２２を閉じることによって、ＢＯＧは圧縮機２３に導かれ、７８４［ｋＰａＧ］（８［ｋｇｆ／ｃｍ2 Ｇ］）まで昇圧される。昇圧されたＮ１１の状態のＢＯＧは、ＬＮＧ／ＢＯＧ熱交換器１２でＮ２の状態のＬＮＧを冷熱源として冷熱を受取り、液化されてＮ１２の状態となる。Ｎ１２の状態の液体は、ポンプ２５によって、３．９［ＭＰａＧ］まで昇圧され、その後熱交換器２６で、ポンプ１６から熱交換器１５に供給される途中の海水と熱交換することによって、Ｎ１３の状態の気体になる。これまでに消費された電力量は約３０１９［ｋＷ・ｈ］となる。その後Ｎ１３の状態の気体は、ＬＰＧ等で熱量調整された後、都市ガスとして市中へ送出される。
【００２８】
本実施形態の都市ガス製造設備で、都市ガスの需要量が少ないときは、ＢＯＧを再液化する際に冷熱源としてのＬＮＧを多量に必要としても、ＬＮＧが都市ガスの原料としては市中で消費されないため、前述のような都市ガスの需要量の多いときのように、多くのＬＮＧを冷熱源として使用することができない。このようにＬＮＧを多量に使用することができないことによって、ＢＯＧの圧縮圧力を低く抑えることができないという欠点がある。しかし、従来技術であるＢＯＧを直接圧縮する場合に比べると、都市ガスとしての市中への送出圧力よりも低い圧力でＢＯＧを送出することができ、以下に説明するように、大幅に電力を削減することができる。
【００２９】
ＬＮＧ分留に必要な温度−１５６［℃］、圧力３９．２［ｋＰａＧ］、流量７０［ｔ／ｈ］の状態Ｎ１で原料ＬＮＧは、ＬＮＧポンプ１１によって３．９［ＭＰａＧ］まで昇圧される。注目すべきは、ＬＮＧの流量の設定が変えられ、都市ガスの需要量が多いときよりも流量が減少してることである。昇圧されたＬＮＧは、Ｎ２の状態となり、ＬＮＧ／ＢＯＧ熱交換器１２で温熱源となるＢＯＧから温熱を受取り、分留に必要な温度−８０［℃］まで昇温されてＮ２４の状態となり、バルブ１３を閉めてバルブ１４を開けることによって、熱交換器１５をバイパスし、分留器１７に導かれる。ＬＮＧ／ＢＯＧ熱交換器１２で分留に必要な温度−８０［℃］まで昇温されているからである。分流器１７では、気液平衡関係に基づき、標準状態で単位体積１ｍ3 当り、塔頂１７ａからは総発熱量が約４０，６００［ｋＪ］の状態Ｎ４の気体が流量２２［ｔ／ｈ］で、塔底１７ｂからは約４６，０００［ｋＪ］の状態Ｎ５の液体が流量４８［ｔ／ｈ］で、それぞれ生成される。
【００３０】
次に、温度−１５５［℃］、圧力０［ｋＰａＧ］、流量３４［ｔ／ｈ］の状態Ｎ１０のＢＯＧは、バルブ２１は閉じてバルブ２２を開けることによって、圧縮機２４に導かれ、２．４５［ＭＰａＧ］（２５［ｋｇｆ／ｃｍ2 Ｇ］）まで昇圧される。昇圧されたＢＯＧは、Ｎ２１の状態となり、ＬＮＧ／ＢＯＧ熱交換器１２で冷熱源となるＬＮＧから冷熱を受取り、液化され、状態Ｎ２２となる。状態Ｎ２２の液体は、ポンプ２５によって、３．９［ＭＰａＧ］まで昇圧され、その後熱交換器２６によって海水と熱交換して、Ｎ１３の状態の気体となる。これまでに消費された電力量は約４０６２［ｋＷ・ｈ］となる。その後Ｎ１３の状態の気体は、ＬＰＧ等で熱量調整された後、都市ガスとして市中へ送出される。 本実施形態の都市ガス製造設備と、従来の都市ガス製造設備とを比較すると、次の表１が得られる。
【００３１】
【表１】
本実施形態では、都市ガスの需要量が多いときはラインを切換え、ＬＮＧの流量を増量することによって、従来の直接ＢＯＧを圧縮する方法に比べて大幅に電力量を削減することができる。また、都市ガスの需要量が少ないときはラインを切換え、ＬＮＧの流量を減量することによって、従来の直接ＢＯＧを圧縮する方法に比べて大幅に電力量を削減することができる。さらに、都市ガスの需要量が多いときはラインを切換え、ＬＮＧの流量を増量することによって、従来の直接ＢＯＧを圧縮する方法に比べて大幅に海水使用量を削減することができる。さらにまた、都市ガスの需要量が少ないときはラインを切換え、ＬＮＧの流量を減量することによって、従来の直接ＢＯＧを圧縮する方法に比べて大幅に海水使用量を削減することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、液化天然ガス分留とボイルオフガス再液化とを併用し、液化天然ガス分留に必要な温熱源としてボイルオフガスを利用し、ボイルオフガスを液化するための冷熱源として液化天然ガスを利用して、熱量調整のために使用する液化石油ガスなどの使用量を減少させ、消費電力量を削減することもできる。
また、都市ガスの需要量に応じてボイルオフガスを圧縮して分留に使用する液化天然ガスと熱交換する圧力を切換え、需要が多いときには吐出圧力の低い圧縮機で圧縮して、ボイルオフガスに液化天然ガスから多量の冷熱を移行させ、再液化の際の消費電力を大幅に削減することができる。都市ガスの需要が少ないときには吐出圧力の高い圧縮機で圧縮して、気体状態での圧縮に伴う電力消費を削減することができる。
また、分留に使用する液化天然ガスと熱交換するボイルオフガスの圧力を、都市ガスの需要量が多いときは、７８０［ｋＰａＧ］程度の低圧用圧縮機ラインに流すようにすれば、電力消費を削減することができる。
また、圧縮機の後流にはボイルオフガス再液化用の熱交換器を設置し、さらにその後流には液化されたボイルオフガスを昇圧するためのポンプを設置するようにすれば、ボイルオフガスは液化してから高圧まで昇圧することができ、気体の状態での昇圧を低い範囲に留め、消費電力の削減を図ることができる。
【００３４】
また本発明によれば、液化天然ガス分留に必要な温熱源を、前記ボイルオフガス再液化用の原料ボイルオフガスから間接的に得るので、ボイルオフガスの圧力を液化天然ガスと同程度まで気体の状態で昇圧しておく必要はなく、電力消費を削減することができる。
【００３８】
また本発明によれば、前記液化天然ガス分留に使用する液化天然ガスの流量設定を変え、都市ガスの需要量に合わせて液化天然ガスを使用することができる。
【００３９】
また本発明によれば、都市ガスの需要量が多いときはボイルオフガスの液化量に比べ、分留用の液化天然ガス量が多いため、分留に必要な温度まで海水などから熱源を得て加温することができる。都市ガスの需要が少ないときには、分留用の液化天然ガスは分留に必要な温度まで昇温されているので、熱交換器をバイパスし、熱交換器での海水等の使用量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の概略的な構成を示す配管系統図である。
【図２】従来からのＢＯＧ直接圧縮技術の概略的な構成を示す配管系統図である。
【図３】従来からのＬＮＧ分留技術の概略的な構成を示す配管系統図である。
【符号の説明】
１０ ＬＮＧタンク
１１ ＬＮＧポンプ
１２ ＬＮＧ／ＢＯＧ熱交換器
１３，１４，２１，２２ バルブ
１５，２６ 熱交換器
１６，２５ ポンプ
１７ 分留器
２３，２４ 圧縮機[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing city gas mainly using liquefied natural gas (hereinafter abbreviated as “LNG”).
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an LNG base for producing city gas, LNG as a raw material is stored in an LNG tank in an extremely low temperature state of −155 [° C.] or less. The city gas supplied to the city from the LNG base needs to be boosted to 3.9 [MPaG] (40 [kgf / cm 2 G]), for example. The LNG stored in the LNG tank is pressurized according to the demand as city gas, vaporized, and liquefied petroleum gas (hereinafter abbreviated as “LPG”) is added to adjust the calorific value as city gas. It is sent to the city.
[0003]
In the LNG tank, a part of the stored LNG is vaporized by heat input from the outside, and boil-off gas (hereinafter abbreviated as “BOG”) is generated. In order to use boil-off gas naturally generated from an LNG tank effectively as a raw material for city gas, it is necessary to increase the pressure and send it to the city. Compared with this, a lot of electric power is required. Further, BOG is a light component mainly composed of methane (CH 4 ) and the like among LNG, and its calorific value is relatively small. Therefore, in order to use it as city gas, it is necessary to adjust the calorific value.
[0004]
FIG. 2 shows an overview of the BOG high pressure delivery technology. The BOG generated from the LNG tank is pressurized to a temperature of 75 [° C.] and a pressure of 3.9 [MPaG] by the compressor 1 and then cooled to a temperature of 20 [° C.] and a pressure of 3.9 [MPaG] by the cooler 2. The The amount of electric power consumed during this period is 4,617 [kW · h], and an extra electric energy of about 1,000 to 2,000 [kW · h] is required compared to the case where the pressure is increased after liquefying the gas once. And The boosted BOG is then heat-adjusted with LPG or the like and delivered to the city as city gas or supplied to industrial and other low calorie customers.
[0005]
In addition, city gas is required to be adjusted to 46,000 [kJ] (11,000 [kcal / Nm 3 ]) per unit volume of 1 m 3 in the standard state with a specified calorific value and sent to the city. ing. Since this calorific value is larger than the calorific value of natural gas, usually natural gas and LPG more expensive than natural gas are mixed to adjust the calorific value and sent to the city. So far, fractionation techniques have been developed as techniques for reducing the amount of LPG as much as possible.
[0006]
In the fractional distillation technique, by utilizing the vapor-liquid equilibrium relationship, LNG is 40,600 [kJ] (9,700 [kcal / Nm 3 ]) per unit volume of 1 m 3 and 46,000 in a standard state with 46,000. Separated into [kJ] high calorie gas. If the heavy components are fractionated from LNG and used for heat increase, or if the specified calorific value is obtained and the amount of LPG used is reduced, the price difference between LNG and LPG will reduce the cost of raw materials. You can plan. For this purpose, the low calorie gas generated during fractional distillation needs to be able to be supplied to industrial and other low calorie customers without adjusting the calorific value. If this is possible, the amount of heat that would normally have to be increased using LPG more expensive than LNG can be adjusted to a predetermined amount of heat with LNG alone. Further, fractional distillation contributes to LNG inventory adjustment when the amount of LNG used is increased and the demand for city gas is small, and the raw material purchase can be made more flexible.
[0007]
FIG. 3 shows an overview of the LNG fractionation technique. For example, LNG having a flow rate of 70 [t / h], a temperature of −157 [° C.] and a pressure of 39.2 [kPaG] (0.4 [kgf / cm 2 G]) is first reduced to 3.9 [MPaG] by the pump 4. Boosted. Seawater for heat exchange is supplied to the
[0008]
So far, the BOG high-pressure delivery technology and the LNG fractionation technology have been handled as independent technologies. The present applicant discloses BOG high-pressure delivery technology and LNG fractionation technology for city gas production, for example, in JP-A-60-262890, JP-A-8-269468, and JP-A-10-195464. is doing.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By combining the aforementioned BOG high-pressure delivery technology and LNG fractionation technology, the total amount of power consumed when producing city gas is 4,971 [kW · h] under the aforementioned conditions. (= 4,617 + 354). As described above, when BOG is sent out at a high pressure, since it is compressed in a gaseous state, there arises a problem that a very large amount of power must be input and sent out into the city. So far, as a technique for solving this problem, BOG is first liquefied by increasing the pressure to a low pressure of about 785 [kPaG] (8 [kgf / cm 2 G]) and then exchanging heat with the cold heat of LNG. Then, liquefaction technology has been developed that significantly reduces power consumption by boosting the voltage thereafter. Although this technology can be surely effective in terms of reducing power consumption, it is necessary to obtain cold energy from a large amount of LNG, about 6 times the amount of BOG, in order to liquefy BOG. This technology is possible only when the condition that a large amount can be sent to the city is satisfied.
[0010]
The demand for city gas decreases during summer and night, and increases during winter and evening. In other words, when BOG generated from the LNG tank is liquefied by the conventional BOG liquefaction technology in order to reduce power consumption when demand is low, a large amount of LNG is used at that time. This causes a problem that it cannot be sent to the network. Moreover, when seawater etc. are used for a heat source etc., the usage-amount of seawater will increase.
[0011]
The object of the present invention is to cope with such a change in the amount of demand for city gas, to operate the LNG fractional distillation equipment and to suppress the amount of power consumed when sending BOG as high pressure as possible. It is to provide a gas production method.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, when liquefied natural gas as a main raw material is stored in an LNG tank, the pressure is increased to a predetermined delivery pressure according to the amount of city gas demand in the city, and the city gas is sent to the city as a city gas. In the city gas production method for performing liquefied natural gas fractionation for heat quantity adjustment and reliquefaction of boil-off gas generated from the LNG tank,
Securing the heat source necessary for liquefied natural gas fractionation from the raw material boil-off gas for boil-off gas reliquefaction,
Securing the necessary heat source for liquefying boil-off gas from the raw material liquefied natural gas for liquefied natural gas fractionation ,
In the boil-off gas reliquefaction, a line that can be switched according to the demand amount of city gas is provided, and when the demand amount of city gas is small, a line having a compressor with a high discharge pressure is used. A city gas manufacturing method using a line including a compressor having a low discharge pressure .
[0013]
According to the present invention, liquefied natural gas fractionation and boil-off gas reliquefaction are used together, boil-off gas is used as a heat source necessary for liquefied natural gas fractionation, and liquefied natural gas is used as a cold heat source for liquefying boil-off gas. Gas can be used. Since natural gas is fractionated, the fractionated components from the bottom of the fractionator are used as raw material for city gas, and are used for calorie adjustment, which is more expensive than liquefied natural gas. The amount of use can be reduced. When the boil-off gas is reliquefied, the power consumption can be reduced by cooling.
Moreover, in order to achieve the above-mentioned object, the lines for reliquefying the boil-off gas can be switched according to the demand amount of city gas, and compressors with different discharge pressures are installed in each line. When there is a great demand for city gas, it can be compressed by a compressor with a low discharge pressure, and a large amount of cold energy can be transferred from the liquefied natural gas to the boil-off gas, thereby greatly reducing power consumption during reliquefaction. When the demand for city gas is low, it can be compressed with a compressor having a high discharge pressure, and the power consumption associated with compression in a gaseous state can be reduced.
When the discharge pressure is 2.4 [MPaG] for the high compressor and 780 [kPaG] for the low compressor, the boil-off gas is compressed and heat exchanged with the liquefied natural gas used for fractional distillation. The pressure to be switched can be switched according to the city gas demand. That is, when there is a large demand for city gas, boil-off gas is passed through a low-pressure compressor line of about 780 [kPaG], and liquefaction is performed at a pressure lower than that of liquefied natural gas of about 3.9 [MPaG]. In this way, the boil-off gas can be liquefied at a pressure significantly lower than that of the liquefied natural gas. At this time, the liquefied natural gas is used for re-liquefaction of the boil-off gas at a flow rate about 6 times that of the boil-off gas. This is because the sensible heat of liquefied natural gas is used.
Also, the boil-off gas downstream of the compressor is completely liquefied by exchanging heat with the liquefied natural gas for liquefied natural gas fractionation in a heat exchanger regardless of the demand for city gas, and then 3.9 [ If the pressure is increased to a high pressure of [MPaG] and then vaporized by a heat source from seawater, a heat exchanger for boil-off gas reliquefaction is installed in the downstream of the compressor, and further the liquefied boil-off gas in the downstream A pump for boosting the pressure is installed, and then boil-off gas that is liquefied using seawater as a heat source is vaporized. Since the boil-off gas is pressurized to a high pressure after being liquefied, the pressure increase in the gas state can be kept within a low range, and power consumption can be reduced.
[0014]
Further, the present invention is characterized in that the heat source necessary for the liquefied natural gas fractionation is indirectly obtained by transferring heat with the raw material boil-off gas for boil-off gas reliquefaction and a heat exchanger.
[0015]
According to the present invention, the raw material boil-off gas for reliquefaction and the liquefied natural gas used for liquefied natural gas fractionation are indirectly transferred with heat in a heat exchanger, so the pressure of the boil-off gas is liquefied natural gas. Therefore, it is not necessary to increase the pressure in the gaseous state to the same extent as in the above, and power consumption can be reduced.
[0020]
Further, the present invention is characterized in that the liquefied natural gas used for the liquefied natural gas fractionation is sent to the pump so that the setting of the flow rate is changed according to the demand amount of the city gas.
[0021]
According to the present invention, since the flow rate setting of liquefied natural gas used for liquefied natural gas fractionation is changed according to the demand amount of city gas, liquefied natural gas can be used according to the demand amount of city gas.
[0022]
In the present invention, liquefied natural gas as a main raw material is stored in an LNG tank, boosted to a predetermined delivery pressure according to the amount of city gas demand in the city, and sent to the city as city gas. In addition, in the city gas production method of performing liquefied natural gas fractionation for heat quantity adjustment and reliquefaction of boil-off gas generated from the LNG tank,
Securing the heat source necessary for liquefied natural gas fractionation from the raw material boil-off gas for boil-off gas reliquefaction,
Securing the necessary heat source for liquefying boil-off gas from the raw material liquefied natural gas for liquefied natural gas fractionation,
The liquefied natural gas downstream of the pump is led to a line that can be switched according to the demand amount of city gas, and when the demand amount of city gas is large, the liquefied natural gas heat exchanger flows to the heat exchange line and demand The city gas production method is characterized in that when the amount is small, the heat exchanger is bypassed .
[0023]
According to the present invention, when the amount of city gas demand is large, the amount of liquefied natural gas for fractional distillation is larger than the amount of liquefied boil-off gas, so that the temperature required for fractional distillation is not heated. Therefore, in this case, a heat source is obtained from seawater or the like and heated up to a temperature required for fractional distillation through a switching valve installed downstream. When demand for city gas is low, liquefied natural gas for fractionation is heated to the temperature required for fractionation. Bypass the heat exchanger and reduce the amount of seawater used in the heat exchanger. Can do.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a schematic configuration of a city gas production facility according to a city gas production method as an embodiment of the present invention. In the present embodiment, LNG fractional distillation and BOG reliquefaction are used in combination. When this combined method is used, the amount of power required for BOG high-pressure delivery can be greatly reduced in response to changes in the amount of demand for city gas. Hereinafter, the outline of this embodiment will be described separately when the demand amount of city gas is large and small.
[0025]
In the city gas production facility of this embodiment, when there is a large amount of city gas demand, it will be consumed in the city even if a large amount of LNG is used as a cold heat source necessary for reliquefying BOG. More LNG can be used as a cold heat source than when the amount of city gas demand is small. The advantage of using a large amount of LNG is that the compression pressure of BOG can be kept low, as will be described below.
[0026]
LNG, which is a raw material for city gas, is stored in the
[0027]
Next, the BOG in the state N10 having a temperature of −155 [° C.], a pressure of 0 [kPaG], and a flow rate of 34 [t / h] can be switched by opening and closing the
[0028]
In the city gas production facility of the present embodiment, when the demand for city gas is small, even if a large amount of LNG is required as a cold heat source when re-liquefying BOG, LNG is used as a city gas raw material in the city. Since it is not consumed, many LNG cannot be used as a cold heat source like the above-mentioned when there is much demand amount of city gas. Thus, since LNG cannot be used in a large amount, there is a disadvantage that the compression pressure of BOG cannot be kept low. However, compared to the case of directly compressing BOG, which is a conventional technology, BOG can be sent out at a pressure lower than the city gas delivery pressure as city gas. Can be reduced.
[0029]
The raw material LNG is pressurized to 3.9 [MPaG] by the LNG pump 11 in the state N1 at a temperature of −156 [° C.], a pressure of 39.2 [kPaG], and a flow rate of 70 [t / h] necessary for the LNG fractional distillation. . It should be noted that the setting of the LNG flow rate has been changed and the flow rate has decreased compared to when the demand for city gas is high. The boosted LNG is in the N2 state, receives heat from the BOG as a heat source in the LNG /
[0030]
Next, the BOG in the state N10 having a temperature of −155 [° C.], a pressure of 0 [kPaG], and a flow rate of 34 [t / h] is guided to the
[0031]
[Table 1]
In the present embodiment, when the demand amount of city gas is large, the amount of electric power can be greatly reduced by switching the line and increasing the flow rate of LNG as compared with the conventional method of directly compressing BOG. Further, when the amount of city gas demand is small, the amount of electric power can be greatly reduced by switching the line and reducing the flow rate of LNG as compared with the conventional method of directly compressing BOG. Further, when the demand for city gas is large, the amount of seawater used can be greatly reduced by switching the line and increasing the flow rate of LNG as compared with the conventional method of directly compressing BOG. Furthermore, when the demand for city gas is small, the amount of seawater used can be greatly reduced by switching the line and reducing the flow rate of LNG as compared with the conventional method of directly compressing BOG.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, liquefied natural gas fractionation and boil-off gas reliquefaction are used in combination, and boil-off gas is used as a heat source necessary for liquefied natural gas fractionation, and cold heat for liquefying boil-off gas is obtained. By using liquefied natural gas as a source, the amount of liquefied petroleum gas used for heat quantity adjustment can be reduced, and the amount of power consumption can be reduced.
In addition, the boil-off gas is compressed according to the demand of city gas and the pressure for heat exchange with the liquefied natural gas used for fractional distillation is switched. A large amount of cold energy can be transferred from the liquefied natural gas, and the power consumption during reliquefaction can be greatly reduced. When the demand for city gas is low, it can be compressed with a compressor having a high discharge pressure, and the power consumption associated with compression in a gaseous state can be reduced.
In addition, if the pressure of boil-off gas that exchanges heat with liquefied natural gas used for fractional distillation is flowed through a low-pressure compressor line of about 780 [kPaG] when the demand for city gas is large, power consumption Can be reduced.
In addition, a boil-off gas reliquefaction heat exchanger is installed in the downstream of the compressor, and a pump for boosting the liquefied boil-off gas is installed in the downstream of the boil-off gas. Then, the pressure can be increased to a high pressure, and the pressure increase in the gas state can be kept in a low range, and the power consumption can be reduced.
[0034]
Further, according to the present invention, since the heat source necessary for liquefied natural gas fractionation is indirectly obtained from the raw material boil-off gas for re-liquefaction of the boil-off gas, the pressure of the boil-off gas is reduced to the same level as that of the liquefied natural gas. There is no need to boost the voltage in the state, and power consumption can be reduced.
[0038]
Moreover, according to this invention, the flow setting of the liquefied natural gas used for the said liquefied natural gas fractionation can be changed, and liquefied natural gas can be used according to the demand amount of city gas.
[0039]
Further, according to the present invention, when the demand for city gas is large, the amount of liquefied natural gas for fractional distillation is larger than the amount for liquefaction of boil-off gas. Can be warmed. When demand for city gas is low, liquefied natural gas for fractionation is heated to the temperature required for fractionation. Bypass the heat exchanger and reduce the amount of seawater used in the heat exchanger. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a piping system diagram showing a schematic configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a piping system diagram showing a schematic configuration of a conventional BOG direct compression technique.
FIG. 3 is a piping system diagram showing a schematic configuration of a conventional LNG fractionation technique.
[Explanation of symbols]
10 LNG tank 11
Claims (4)
液化天然ガス分留に必要な温熱源を、ボイルオフガス再液化用の原料ボイルオフガスから確保し、
ボイルオフガスを液化するために必要な冷熱源を、液化天然ガス分留用の原料液化天然ガスから確保し、
前記ボイルオフガス再液化では、都市ガスの需要量に応じて切換えることができるラインを設けて、都市ガスの需要量が少ないときには吐出圧力の高い圧縮機を備えるラインを用い、需要量が多いときは吐出圧力が低い圧縮機を備えるラインを用いることを特徴とする都市ガス製造方法。The liquefied natural gas, which is the main raw material, is stored in the LNG tank, the pressure is increased to a predetermined delivery pressure according to the demand for city gas in the city, and the amount of heat is adjusted when it is sent to the city as city gas. In the city gas manufacturing method for performing liquefied natural gas fractionation for the purpose and reliquefaction of boil-off gas generated from the LNG tank,
Securing the source of heat necessary for liquefied natural gas fractionation from the raw material boil-off gas for boil-off gas reliquefaction,
Securing the necessary heat source for liquefying boil-off gas from the raw material liquefied natural gas for liquefied natural gas fractionation ,
In the boil-off gas reliquefaction, a line that can be switched according to the demand amount of city gas is provided, and when the demand amount of city gas is small, a line equipped with a compressor having a high discharge pressure is used. A city gas manufacturing method using a line including a compressor having a low discharge pressure .
液化天然ガス分留に必要な温熱源を、ボイルオフガス再液化用の原料ボイルオフガスから確保し、
ボイルオフガスを液化するために必要な冷熱源を、液化天然ガス分留用の原料液化天然ガスから確保し、
前記ポンプ後流の液化天然ガスを、都市ガスの需要量に応じて切換えることができるラインに導き、都市ガスの需要量が多い時には、液化天然ガス熱交換器を熱交換するラインに流れ、需要量が少ない時には、熱交換器をバイパスすることを特徴とする都市ガス製造方法。 The liquefied natural gas, which is the main raw material, is stored in the LNG tank, and the pressure is increased to a predetermined delivery pressure according to the demand for city gas in the city. In the city gas manufacturing method for performing liquefied natural gas fractionation for the purpose and reliquefaction of boil-off gas generated from the LNG tank,
Securing the heat source necessary for liquefied natural gas fractionation from the raw material boil-off gas for boil-off gas reliquefaction,
Securing the necessary heat source for liquefying boil-off gas from the raw material liquefied natural gas for liquefied natural gas fractionation,
The liquefied natural gas downstream of the pump is led to a line that can be switched according to the demand amount of city gas. When the demand amount of city gas is large, the liquefied natural gas heat exchanger flows to the heat exchange line and demand when the amount is small, city gas production how to characterized by bypassing the heat exchanger.
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