JP4493806B2 - Liquid gas delivery equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液化ガスの送液設備に関し、詳しくは、ポンプ等の圧縮手段を用いて液化ガスを昇圧又は送液する際に、液化ガスの気化によるキャビーテーションを防止して効率よく液化ガスを送液することができる液化ガスの送液設備に関する。
【0002】
【従来の技術】
水や油等の液体を送液する場合、圧縮機(ポンプ)における送液流量を調節するため、圧縮機二次側から圧縮機一次側に液体を戻すための戻し配管(還水配管)を設け、該戻し配管に設けた流量調整弁を調節することにより、供給液量を調節することが一般的に行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法では、液化ガスのように容易に気化する液体を昇圧・送液しようとする場合、圧縮機一次側配管からの熱侵入や、圧縮機駆動部からの熱伝導及び流体自体の圧縮熱等により、液化ガスの一部が気化し、更には、該気化ガスによって圧縮機がキャビテーションを起こし、送液不能となったり、圧縮機自体が破損したりするおそれがあった。
【0004】
そこで、本発明は、送液時の液化ガスの気化によるキャビーテーションを防止し、効率的に液化ガスの圧縮・送液・流量制御が可能な液化ガスの送液設備を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の液化ガスの送液設備における第1の構成は、液化ガスを圧縮する圧縮手段の二次側配管から一次側配管へ圧縮ガスの一部を戻すガス戻し配管を設けるとともに、該ガス戻し配管に、圧縮ガスの戻り量を制御する保圧弁と、圧縮ガスを冷却する冷却手段とを設けたことを特徴としている。
【0006】
本発明の液化ガスの送液設備における第2の構成は、液化ガスを圧縮する圧縮手段の二次側配管から一次側配管へ圧縮ガスを戻すガス戻し配管を設け、該ガス戻し配管に圧縮ガスの戻り量を制御する保圧弁を設けるとともに、圧縮機一次側配管における前記ガス戻し配管の接続点と前記圧縮手段との間に、圧縮ガス合流後の液化ガスを冷却する冷却手段を設けたことを特徴としている。
【0007】
前記圧縮される液化ガスが、液化ガス貯槽から導出したものであること、前記冷却手段が、前記液化ガス貯槽の液化ガスが有する寒冷を冷却源として用いること、前記冷却手段が、冷凍機の冷媒を冷却源として用いることを特徴としている。
【0008】
また、本発明は、前記圧縮される液化ガスが、空気分離装置から導出したものであること、圧縮ガスの送出先に、液化ガス貯槽が設けられていることを特徴としている。
【0009】
さらにまた、本発明は、前記圧縮手段がガス駆動式であることを特徴としている。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の液化ガスの送液設備の第1形態例を示す系統図である。この液化ガスの送液設備は、低圧液化ガス貯槽11に貯留されている液化ガス、例えば液化炭酸ガスを圧縮機(ポンプ)12で昇圧して高圧液化ガス貯槽13に送込むための設備である。圧縮機12の二次側には、圧力変動を吸収するためのアキュムレーター14、圧力計(PT)15が設けられ、高圧液化ガス貯槽13には、貯槽内の液化炭酸ガス量を検出するための差圧計(LG)16が設けられるとともに、昇圧した液化炭酸ガスを使用する装置として、例えば、ドライアイス生成装置、洗浄装置、精製装置、あるいはこれらを適宜組合わせた液化炭酸ガス使用装置17が設けられている。
【0011】
さらに、本形態例では、前記圧力計15及び差圧計16からの信号によって圧縮機12の運転状態を、該圧縮機12の駆動源である電機モーターを介して制御するためのインバータ18が設けられている。
【0012】
そして、圧縮手段である圧縮機12には、該圧縮機12の二次側配管19から一次側配管20へ圧縮ガス(圧縮後の液化ガス及び気化ガス)の一部を戻すためのガス戻し配管21が設けられるとともに、該ガス戻し配管21には、圧縮ガスの戻り量(還流量)を制御する制御手段である保圧弁22と、圧縮ガスを冷却する冷却手段である熱交換器23とが設けられている。
【0013】
低圧液化ガス貯槽11に貯留されている液化炭酸ガスは、一次側配管20を通って圧縮機12に送液される。圧縮機12の運転が始まると、圧縮機12による液化炭酸ガスの圧縮・送液が開始され、所定圧力の液化炭酸ガスが高圧液化ガス貯槽13に貯液され始める。このとき、圧縮機12の二次側配管19内が所定の圧力以上になると、すなわち、圧縮機12で圧縮された液化ガスの圧力が、前記ガス戻し配管21に設けた保圧弁22の設定圧力以上になると、保圧弁22が開き、気化した炭酸ガスを含む液化炭酸ガスが、ガス戻し配管21を通って熱交換器23に導入され、該熱交換器23に供給される冷却媒体により所定温度に冷却されるとともに気化した炭酸ガスを再液化させて圧縮機12の一次側配管20に再供給する。
【0014】
高圧液化ガス貯槽13が満量になると、差圧計16が満量状態を検知し、インバータ18により圧縮機12の減量運転が開始される。このときも、圧縮機12の二次側配管19の圧力が保圧弁22の設定圧力以上になると、気化した炭酸ガスを含む液化炭酸ガスがガス戻し配管21を通って熱交換器23に導入され、所定温度に冷却されて気化した炭酸ガスを液化した状態で、圧縮機12の一次側配管20に再供給される。
【0015】
すなわち、圧縮機12の二次側から一次側に圧縮ガスの一部を戻して流量調節や圧力調節を行う際に、一次側に還流する圧縮ガスを熱交換器23に導入して冷却し、圧縮ガス中に含まれる炭酸ガス(気化ガス)を凝縮させるとともに、所定温度に降温してから一次側に戻すことにより、各部からの熱侵入、ポンプ駆動部からの熱伝導、液化炭酸ガス自体の圧縮熱等で液化炭酸ガスが気化した場合でも、気化ガスによって圧縮機12がキャビテーションを起こすことを防止できる。
【0016】
なお、前記圧縮機(圧縮手段)12には、遠心式、軸流式、往復式のような任意の形式のポンプを使用することができる。また、圧縮機12の制御手段として、インバータ18による電機モーターの回転制御を用いたが、抵抗制御等の他の電気的な制御手段を使用することもできる。また、ガス戻し配管21に設ける制御手段として保圧弁22を用いたが、ニードル弁等の流量調整可能な絞り部を用いてもよい。
【0017】
さらに、送液する液化ガスは、通常は、液化ガス貯槽から導出したものであるが、他の設備、例えば空気分離装置から導出したものであってもよい。液化ガスの種類も任意であり、例えば、前記液化炭酸ガスの他にも、液化酸素、液化窒素、液化アルゴン、液化天然ガス、液化水素等にも適用が可能である。また、圧縮後の液化ガスの送液先も任意である。また、ガス戻し配管21に設ける冷却手段(熱交換器)は、気化ガスを凝縮液化する凝縮器として作用するとともに、一次側に戻るガスを所定温度に冷却できるものならばよく、冷却源には、送液する液化ガスを凝縮できるものならば適当なものを使用可能であり、例えば、冷凍機で冷却したアンモニアやフロン等の冷媒であってもよく、他の適宜な低温冷媒、例えば、液化ガスが上記液化炭酸ガスの場合は、液化窒素や極低温の窒素ガス等を使用することができ、液化ガス貯槽11,13の液化ガスが有する寒冷を利用することもできる。
【0018】
図2は、本発明の第2形態例を示す系統図である。この液化ガスの送液設備は、前記第1形態例における高圧液化ガス貯槽13に代えて、螺旋状配管で構成される整流部24を使用したものである。なお、前記第1形態例の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【0019】
本形態例においても、第1形態例と同様に、圧縮機12の二次側から一次側に還流する圧縮ガスを熱交換器23で冷却することにより、気化ガスを凝縮させるとともに所定温度に冷却するようにしているので、圧縮機12でのキャビテーションの発生を防止できる。
【0020】
図3は、第1参考例を示す系統図である。本参考例に示す液化ガス送液設備では、前記第1形態例における圧縮機二次側配管19と一次側配管20とを接続するガス戻し配管21に代えて、圧縮機12の二次側配管19から低圧液化ガス貯槽11に、制御手段としての保圧弁32を介して圧縮ガスを還流させるガス戻し配管31を設けたものである。なお、前記第1形態例の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【0021】
すなわち、圧縮機12の二次側配管19内が、ガス戻し配管31に設けた保圧弁32の設定圧力以上になると、気化した炭酸ガスを含む液化炭酸ガスの一部が、二次側配管19からガス戻し配管31を通って低圧液化ガス貯槽11に戻される。したがって、気化ガスは、圧縮機12に吸入されることなく低圧液化ガス貯槽11に戻され、低圧液化ガス貯槽11内の液化炭酸ガスによって直接冷却されて再液化するので、圧縮機12に気化ガスが流入することがなく、キャビテーションの発生を防止できる。
【0022】
図4は、本発明の第3形態例を示す系統図である。本形態例に示す液化ガス送液設備では、圧縮機12の駆動源に、電機モーターに代えてエア駆動のタービンを使用している。なお、前記第2形態例の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【0023】
すなわち、本形態例では、駆動用エア配管33から所定圧力の駆動用エアを供給し、駆動用エア配管33に設けた流量調節弁34の開度を、圧力計15及び差圧計16からの信号によって作動する電動アクチュエーター(M)35で調節し、圧縮機駆動用タービンに供給する駆動用エアの流量を調整することにより、圧縮機12の送液流量を制御するようにしている。圧縮機駆動用タービンの駆動ガスとしては、上記エア(圧縮空気)の他、窒素ガス、二酸化炭素、アルゴンガス等の各種ガスを駆動ガスとして使用することができる。
【0024】
図5は、本発明の第4形態例を示す系統図である。本形態例に示す液化ガス送液設備では、圧縮機12の二次側配管19から一次側配管20へ圧縮ガスの一部を戻すためのガス戻し配管36を設けるとともに、該ガス戻し配管36に制御手段としての保圧弁37を設け、さらに、該ガス戻し配管36の接続点38と圧縮機12との間の一次側配管20に、気化ガスを凝縮させるとともに、所定温度に冷却する熱交換器39を設けたものである。なお、前記第1形態例の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【0025】
したがって、本形態例では、二次側配管19から圧縮機一次側に戻される圧縮ガスは、低圧液化ガス貯槽11からの液化炭酸ガスと合流してから熱交換器39に流入し、該ガス中に含まれる気化ガスが再液化される。このように圧縮ガス合流後の経路に熱交換器39を設けることにより、圧縮機12に流入する液化炭酸ガスの過冷度を一定にすることが可能となるので、圧縮機12の運転がより安定した状態となる。
【0026】
図6は、第2参考例を示す系統図である。本参考例に示す液化ガス送液設備では、前記第1参考例における圧縮機12の二次側配管19に気液分離手段40を設けて圧縮ガス中の気化ガスを積極的に分離し、分離した気化ガスのみをガス戻し配管31から低圧液化ガス貯槽11に戻すようにしたものである。これにより、気化ガスをほとんど含まない状態の液化ガスを高圧液化ガス貯槽13等に送ることができる。なお、前記第1参考例の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【0027】
このとき、還流させる気化ガスは、第1形態例のように熱交換器23で冷却して一次側配管20に戻してもよく、第4形態例のように熱交換器39を備えた一次側配管20の熱交換器上流側に戻すようにしてもよい。また、気液分離手段40には、一般的な気液分離器を用いることもできるが、高圧液化ガス貯槽13を気液分離手段として利用し、該貯槽13の上部にガス戻し配管を接続することもできる。
【0028】
【実施例】
実施例1
図2に示す構成の送液設備を使用し、圧力2MPa、温度約−20℃の液化炭酸ガスを、約1.3kg/minの流量でドライアイス生成装置に送液した。なお、圧縮機には多摩精機製往復式圧縮機を、熱交換器(凝縮器)には三菱電機製冷凍機をそれぞれ使用した。ドライアイス生成装置で連続的にドライアイスを生成する運転を継続して行ったが、その間、圧縮機での異音の発生、異常振動、温度上昇及び圧縮機の破損等はなく、流量制御を含めて安定した運転を行うことができた。
【0029】
実施例2
図2に示す構成の送液設備を使用し、圧力2MPa、温度約−20℃の液化炭酸ガスを、約1.0kg/minの流量で液化炭酸ガス精製装置に送液し、精製後の液化炭酸ガスをドライアイススノー洗浄装置に供給した。なお、圧縮機にはハスケル製ダイヤフラム式圧縮機を、熱交換器(凝縮器)には三菱電機製冷凍機をそれぞれ使用した。ドライアイススノー洗浄装置を連続的に運転したが、圧縮機での異音の発生、異常振動、温度上昇及び圧縮機の破損等はなく、流量制御を含めて安定した運転を行うことができた。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、気化ガスによるキャビーテーションの発生を防止して安定した状態で液化ガスを送液することができ、液化ガス送液設備の運転効率向上や制御性向上等が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の液化ガスの送液設備の第1形態例を示す系統図である。
【図2】 本発明の液化ガスの送液設備の第2形態例を示す系統図である。
【図3】 第1参考例を示す系統図である。
【図4】 本発明の液化ガスの送液設備の第3形態例を示す系統図である。
【図5】 本発明の液化ガスの送液設備の第4形態例を示す系統図である。
【図6】 第2参考例を示す系統図である。
【符号の説明】
11…低圧液化ガス貯槽、12…圧縮機、13…高圧液化ガス貯槽、14…アキュムレーター、15…圧力計、16…差圧計、17…液化炭酸ガス使用装置、18…インバータ、19…二次側配管、20…一次側配管、21…ガス戻し配管、22…保圧弁、23…熱交換器、24…整流部、33…駆動用エア配管、34…流量調節弁、35…電動アクチュエーター、36…ガス戻し配管、37…保圧弁、38…接続[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates Bei liquid delivery set of the liquefied gas, particularly, when the up or feeding a liquefied gas using a compression means such as a pump, effectively prevents the cavity over station due to vaporization of the liquefied gas liquefaction feeding of the liquefied gas that can be feeding a gas-liquid setting Bei relates.
[0002]
[Prior art]
When liquid such as water or oil is sent, a return pipe (return water pipe) is provided to return the liquid from the compressor secondary side to the compressor primary side in order to adjust the liquid feed flow rate in the compressor (pump). It is generally performed to adjust the amount of supply liquid by adjusting the flow rate adjusting valve provided in the return pipe.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional method, when trying to pressurize and send a liquid that easily vaporizes, such as liquefied gas, heat intrusion from the compressor primary side pipe, heat conduction from the compressor drive unit, and fluid itself A part of the liquefied gas is vaporized by the compression heat or the like, and furthermore, the compressor causes cavitation due to the vaporized gas, and there is a possibility that liquid feeding becomes impossible or the compressor itself is damaged.
[0004]
The present invention aims to provide a liquid feed equipment of liquefied vaporized prevent cavity over station by the gas, efficiently compressed and liquid feed-rate control of the liquefied gas can be liquefied gas during feeding It is said.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the first configuration of the liquefied gas delivery system of the present invention is a gas return pipe for returning a part of the compressed gas from the secondary pipe to the primary pipe of the compression means for compressing the liquefied gas. And a pressure holding valve for controlling the return amount of the compressed gas and a cooling means for cooling the compressed gas are provided in the gas return pipe.
[0006]
The second configuration of the liquefied gas delivery system according to the present invention includes a gas return pipe for returning the compressed gas from the secondary side pipe of the compression means for compressing the liquefied gas to the primary side pipe, and the compressed gas is provided in the gas return pipe. A pressure holding valve for controlling the return amount of the compressor is provided, and a cooling means for cooling the liquefied gas after joining the compressed gas is provided between the connecting point of the gas return pipe in the compressor primary side pipe and the compression means. It is characterized by.
[0007]
The liquefied gas to be compressed is derived from a liquefied gas storage tank, the cooling means uses a chill of the liquefied gas in the liquefied gas storage tank as a cooling source, and the cooling means is a refrigerant of a refrigerator. Is used as a cooling source .
[0008]
Further, the present invention is characterized in that the liquefied gas to be compressed is derived from an air separation device, and a liquefied gas storage tank is provided at a destination of the compressed gas .
[0009]
Furthermore, the present invention is characterized in that before Symbol compression means is a gas-driven.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a system diagram showing a first embodiment of the liquefied gas delivery system of the present invention. This liquefied gas supply facility is a facility for boosting a liquefied gas stored in the low-pressure liquefied gas storage tank 11, for example, liquefied carbon dioxide gas by a compressor (pump) 12 and sending it to the high-pressure liquefied
[0011]
Furthermore, in this embodiment, an
[0012]
A gas return pipe for returning a part of the compressed gas (compressed liquefied gas and vaporized gas) from the
[0013]
The liquefied carbon dioxide gas stored in the low-pressure liquefied gas storage tank 11 is sent to the
[0014]
When the high-pressure liquefied
[0015]
That is, when a part of the compressed gas is returned from the secondary side to the primary side of the
[0016]
The compressor (compression means) 12 may be any type of pump such as a centrifugal type, an axial flow type, or a reciprocating type. Moreover, although the rotation control of the electric motor by the
[0017]
Further, the liquefied gas to be sent is usually derived from the liquefied gas storage tank, but may be derived from other equipment such as an air separation device. The kind of liquefied gas is also arbitrary, and for example, it can be applied to liquefied oxygen, liquefied nitrogen, liquefied argon, liquefied natural gas, liquefied hydrogen and the like in addition to the liquefied carbon dioxide gas. In addition, the destination of the liquefied gas after compression is arbitrary. Also, the cooling means (heat exchanger) provided in the
[0018]
FIG. 2 is a system diagram showing a second embodiment of the present invention. This liquefied gas supply facility uses a rectifying
[0019]
Also in the present embodiment, similarly to the first embodiment, the vaporized gas is condensed and cooled to a predetermined temperature by cooling the compressed gas refluxed from the secondary side to the primary side of the
[0020]
FIG. 3 is a system diagram showing a first reference example. In the liquefied gas delivery system shown in this reference example, the secondary side piping of the
[0021]
That is, when the inside of the
[0022]
FIG. 4 is a system diagram showing a third embodiment of the present invention. In the liquefied gas delivery system shown in this embodiment, an air-driven turbine is used as the drive source of the
[0023]
That is, in this embodiment, driving air having a predetermined pressure is supplied from the driving
[0024]
FIG. 5 is a system diagram showing a fourth embodiment of the present invention. In the liquefied gas supply facility shown in this embodiment, a
[0025]
Therefore, in this embodiment, the compressed gas returned from the
[0026]
FIG. 6 is a system diagram showing a second reference example. In the liquefied gas delivery facility shown in the present reference example, gas-liquid separation means 40 is provided in the
[0027]
At this time, the vaporized gas to be refluxed may be cooled by the
[0028]
【Example】
Example 1
Using the liquid feeding equipment having the configuration shown in FIG. 2, liquefied carbon dioxide gas having a pressure of 2 MPa and a temperature of about −20 ° C. was fed to the dry ice generator at a flow rate of about 1.3 kg / min. A reciprocating compressor made by Tama Seiki was used as the compressor, and a Mitsubishi Electric refrigerator was used as the heat exchanger (condenser). While the dry ice generator continuously operated to generate dry ice, there was no abnormal noise in the compressor, abnormal vibration, temperature rise, compressor damage, etc. In addition, stable operation was possible.
[0029]
Example 2
2 is used, and liquefied carbon dioxide gas at a pressure of 2 MPa and a temperature of about −20 ° C. is sent to a liquefied carbon dioxide gas purifier at a flow rate of about 1.0 kg / min. Carbon dioxide was supplied to the dry ice snow cleaning device. The compressor used was a Haskell diaphragm compressor, and the heat exchanger (condenser) was a Mitsubishi Electric refrigerator. Although the dry ice snow cleaning device was operated continuously, there was no abnormal noise in the compressor, abnormal vibration, temperature rise, compressor damage, etc., and stable operation including flow rate control was possible. .
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to feed liquefied gas in a stable state by preventing the occurrence of cavitation due to vaporized gas, and improve the operation efficiency and controllability of the liquefied gas feed equipment. Etc.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram showing a first embodiment of a liquefied gas delivery system according to the present invention.
FIG. 2 is a system diagram showing a second embodiment of the liquefied gas delivery system of the present invention.
FIG. 3 is a system diagram showing a first reference example.
FIG. 4 is a system diagram showing a third embodiment of the liquefied gas delivery system of the present invention.
FIG. 5 is a system diagram showing a fourth embodiment of the liquefied gas delivery facility of the present invention.
FIG. 6 is a system diagram showing a second reference example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Low pressure liquefied gas storage tank, 12 ... Compressor, 13 ... High pressure liquefied gas storage tank, 14 ... Accumulator, 15 ... Pressure gauge, 16 ... Differential pressure gauge, 17 ... Liquefied carbon dioxide use apparatus, 18 ... Inverter, 19 ... Secondary side piping 20 ... primary pipe, 21 ... gas return pipe, 22 ... minimum pressure valve, 23 ... heat exchanger, 24 ... rectifying unit, 3 3 ... air pipe drive, 34 ... flow control valve, 35 ... electric actuator, 36 ... Gas return pipe, 37 ... Pressure holding valve, 38 ... Connection
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