JP5714671B2 - Ｌｎｇ層状化の判定方法及びｌｎｇ層状化の回避方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＮＧ（液化天然ガス）のＬＮＧ運搬船に積載された補給ＬＮＧをＬＮＧ受入基地のタンク内に補給したときに、タンク内でＬＮＧが層状化する危険性を有しているかどうかを判定するＬＮＧ層状化の判定方法、及び、ＬＮＧが層状化する危険性を有していると判定された場合に、ＬＮＧを層状化させないためのＬＮＧ層状化の回避方法に関する。

中近東や東南アジアなどで産出される天然ガスは、ＬＮＧ出荷基地において−１６２℃以下に冷却されることで、極低温液体であるＬＮＧに液化される。このＬＮＧは、ＬＮＧ運搬船に積載され、日本国内のＬＮＧ受入基地まで輸送される。

ＬＮＧ受入基地には、タンクが設置されている（本願における「タンク」は、「船内ＬＮＧ」と記載していない限り、ＬＮＧ受入基地に設置されたタンクを指す。）。このタンク内には、貯蔵ＬＮＧが貯蔵されている。ＬＮＧ需要にしたがってタンク内の貯蔵ＬＮＧが出荷される。そして、ＬＮＧを途切れることなく出荷することができるように、タンク内に貯蔵ＬＮＧが残存している内に、ＬＮＧ運搬船によって輸送されてきた補給ＬＮＧが補給される。

しかし、貯蔵ＬＮＧと補給ＬＮＧとは、異質のものとなることがある。例えば、産出国や輸送時季などによって、貯蔵ＬＮＧと補給ＬＮＧの各液密度や比重などの性状は、異なるものとなる。したがって、液密度の小さい（軽い）貯蔵ＬＮＧを貯蔵したタンク内に液密度の大きい（重い）補給ＬＮＧがタンクの下部から補給された場合、重い補給ＬＮＧが下層、軽い貯蔵ＬＮＧが上層に分かれる。この現象は、層状化と呼ばれている。

層状化は、貯蔵ＬＮＧと補給ＬＮＧとの液密度差が大きく、かつ、補給ＬＮＧを補給した後のタンク内のＬＮＧの高さレベルが高いほど起きやすい。換言すれば、両ＬＮＧの液密度差が大きくても、タンク内のＬＮＧの高さレベルが低いときや、タンク内のＬＮＧの高さレベルが高くても、両ＬＮＧの液密度差が小さいときは、層状化は起きにくい。

そして、タンクの外部からの入熱により、上層の貯蔵ＬＮＧと下層の補給ＬＮＧの各層内部で対流が生じると、両ＬＮＧ間で物質移動及び熱移動が進む。そして、上層の貯蔵ＬＮＧと下層の補給ＬＮＧとの間の密度差が徐々に小さくなり、一定時間が経過すると、上層の貯蔵ＬＮＧと下層の補給ＬＮＧとが一挙に逆転する。この現象は、ロールオーバーと呼ばれている。

ロールオーバーが起きると、温度上昇した下層ＬＮＧから多量のボイルオフガス（ＢＯＧ）が発生する。ＢＯＧが大量発生すると、タンク内の圧力が上昇し、タンクが破壊されるという可能性もある。そこで、ロールオーバーの発生を防止する方法が提案されている。

例えば、特許文献１には、ＬＮＧ受入基地のタンク内に貯蔵された貯蔵ＬＮＧの組成や液量などと、タンク内に新たに補給される補給ＬＮＧの組成や液量及び消費条件とからタンク内のＬＮＧが将来、層状化するかを予測し、さらに、タンク内の上下各層のＬＮＧの組成や量からロールオーバーの発生時点及びその際のＢＯＧの発生量を予測し、必要に応じて層状化を解消させるべく、ジェットノズルなどを使用するようにしたタンクの運転方法が記載されている。

しかし、このタンクの運転方法にあっては、ＬＮＧ運搬船がＬＮＧ受入基地に寄港して、補給ＬＮＧをタンク内に新たに補給する際に、タンク内のＬＮＧが将来、層状化するかを予測し、次に、ロールオーバーが発生するかを予測して、層状化を解消するための対策を講じる。したがって、このタンクの運転方法では、対策が遅れてしまい、ロールオーバーが発生する可能性を有している。また、この運転方法にあっては、層状化やロールオーバーを予測する判断基準が具体化されていないため、判断する作業者の能力差により、的確な対策が講じられない場合がある。

また、特許文献２には、ＬＮＧ運搬船が複数のＬＮＧ受入基地に寄港する場合のＬＮＧ運搬船運用管理方法が記載されている。このＬＮＧ運搬船運用管理方法は、複数のＬＮＧ出荷基地（産出国）、複数のＬＮＧ運搬船及び複数のＬＮＧ受入基地（日本国内の各地）に関する情報についてのデータベースを構築し、ＬＮＧ運搬船が受入基地に寄港するスケジュールについての配船計画を作成する。そして、このＬＮＧ運搬船の配船計画は、ＬＮＧ受入基地での荷揚量及びＬＮＧ在庫量をＬＮＧ運搬船及びＬＮＧ受入基地に通知される。

ＬＮＧ運搬船の配船計画は、ロールオーバーの可能性が高まらないように、ＬＮＧ運搬船に積載された補給ＬＮＧの比重とＬＮＧ受入基地のタンク内の貯蔵ＬＮＧの比重とに基づいて、複数のＬＮＧ受入基地の中からＬＮＧ運搬船が寄港すべき最適なＬＮＧ受入基地を選択するように作成される。

したがって、この配船管理方法では、ＬＮＧ運搬船に積載された補給ＬＮＧの比重などの性状と同様の性状の貯蔵ＬＮＧを貯蔵したＬＮＧ受入基地がある場合に対応できるものの、そのようなＬＮＧ受入基地がない場合に対応できない。

特公平６−３３８６８号公報 特開２００４−２３８１８０号公報

本発明は、ＬＮＧ受入基地において貯蔵ＬＮＧを貯蔵したタンク内に、ＬＮＧ運搬船によって輸送された補給ＬＮＧを補給したときに、タンク内のＬＮＧが層状化する危険性を有しているかどうかを判定するＬＮＧ層状化の判定方法、及び、ＬＮＧが層状化する危険性を有していると判定された場合に、ＬＮＧを層状化させないためのＬＮＧ層状化の回避方法を提供することを課題とする。

本発明に係るＬＮＧ層状化の判定方法は、ＬＮＧ運搬船に積載された補給ＬＮＧの液密度及びＬＮＧ運搬船の運搬条件を認識し、該補給ＬＮＧの液密度及びＬＮＧ運搬船の運搬条件に基づいて補給ＬＮＧをＬＮＧ受入基地のタンク内に補給する予定の年月日での補給ＬＮＧの液密度を予測する一方、前記タンク内に貯蔵されている貯蔵ＬＮＧの液密度及び高さレベルを認識し、該貯蔵ＬＮＧの液密度及び高さレベルに基づいてタンク内に補給ＬＮＧを補給する予定の年月日での貯蔵ＬＮＧの液密度及び高さレベルを予測し、タンク内に補給ＬＮＧが補給されたときに、前記タンク内で補給ＬＮＧと貯蔵ＬＮＧとが層状化する危険性を有しているかどうかを、予測された補給ＬＮＧの液密度と予測された貯蔵ＬＮＧの液密度との差及びタンク内に補給ＬＮＧを補給したときに予測されるタンク内のＬＮＧの高さレベルの相関関係から判定することを特徴としている。

このＬＮＧ層状化の判定方法によれば、ＬＮＧ運搬船に積載された補給ＬＮＧを受入基地のタンク内に補給する予定の年月日における、補給ＬＮＧの液密度と、タンク内の貯蔵ＬＮＧの液密度及び高さレベルとを予測する。この予測は、ＬＮＧ運搬船がＬＮＧ出荷基地を出港した直後に立てることができる。そして、ＬＮＧ運搬船がＬＮＧ出荷基地を出港してからＬＮＧ受入基地に寄港して補給ＬＮＧをタンク内に補給するまでに相当の期間がある。したがって、予測された補給ＬＮＧの液密度、予測された貯蔵ＬＮＧの液密度及び高さレベルに基づいて、タンク内の補給ＬＮＧと貯蔵ＬＮＧとが層状化する危険性を有しているかどうかを判定する。

例えば、予測された補給ＬＮＧの液密度と予測された貯蔵ＬＮＧの液密度との差が基準値よりも大きく、かつ、タンク内のＬＮＧの高さレベルが基準値よりも高いときに、タンク内のＬＮＧが層状化すると判定される。層状化すると判定された場合であっても、予測した日から補給ＬＮＧをタンク内に補給するまで、相当日数があるため、層状化させないようにする対策を執ることができる。

ここで、本発明に係るＬＮＧ層状化の判定方法の一態様として、前記ＬＮＧ運搬船の運搬条件は、運搬船の航行日数、航路、航行時季、船内タンクの構造、保冷形式の全て又は一部を含んでいることが好ましい。

補給ＬＮＧの液密度は、ＬＮＧ運搬船の航行日数、航路、航行時季、船内タンクの構造、保冷形式といったパラメータによって変動する。本発明の一態様では、ＬＮＧ運搬船の航行日数などのパラメータに基づいて、タンクに補給する予定の年月日での補給ＬＮＧの液密度を予測する。したがって、予測された補給ＬＮＧの液密度と貯蔵ＬＮＧの液密度との差が基準値よりも大きくなるかどうかを的確に判定することができる。

また、本発明に係るＬＮＧ層状化の判定方法の他態様として、前記タンク内の予測された貯蔵ＬＮＧの高さレベルは、前記認識した日から補給する予定の年月日までの貯蔵ＬＮＧの消費量を予測し、前記認識された貯蔵ＬＮＧの高さレベルから予測された貯蔵ＬＮＧの消費量を減算することで算出することが好ましい。

受入基地のタンク内のＬＮＧの高さレベルは、貯蔵ＬＮＧが消費されることで小さくなる。本発明の他態様では、タンク内のＬＮＧの高さレベルを認識した日から補給ＬＮＧをタンクに補給する予定の年月日までの貯蔵ＬＮＧの消費量を予測し、認識した日の貯蔵ＬＮＧの高さレベルから予測された貯蔵ＬＮＧの消費量を減算することで算出するため、タンク内の貯蔵ＬＮＧの高さレベルを的確に予測することができる。

また、本発明に係るＬＮＧ層状化の回避方法は、前記いずれかの本発明に係るＬＮＧ層状化の判定方法によって、前記タンク内のＬＮＧが層状化する危険性を有していると判定された場合において、貯蔵ＬＮＧを消費し、又は受入基地の他のタンク内に移送することを特徴としている。

受入基地のタンク内のＬＮＧの高さレベルが高いと、層状化しやすい。このＬＮＧ層状化の回避方法によれば、補給ＬＮＧをタンクに補給するまでに受入基地のタンク内のＬＮＧを消費し、又は他のタンク内に移送することで、タンク内の貯蔵ＬＮＧの高さレベルを低くする。タンク内のＬＮＧが層状化する危険性を有しているかを判定してから補給ＬＮＧをタンクに補給するまで猶予があるため、この方法によってＬＮＧの層状化を回避することができる。

本発明によれば、ＬＮＧ受入基地において貯蔵ＬＮＧを貯蔵したタンク内に、ＬＮＧ運搬船によって輸送された補給ＬＮＧを補給したときに、タンク内のＬＮＧが層状化する危険性を有しているかどうかを判定するＬＮＧ層状化の判定方法、及び、ＬＮＧが層状化する危険性を有していると判定された場合に、ＬＮＧを層状化させないためのＬＮＧ層状化の回避方法を提供することができる。

図１は、本発明に係るＬＮＧ層状化の判定方法及びＬＮＧ層状化の回避方法の一実施形態を示すフローチャートである。

本発明に係るＬＮＧ層状化の判定方法及びこの判定方法を使用するＬＮＧ層状化の回避方法の一実施形態について図１を参照しながら説明する。このＬＮＧ層状化の判定方法は、ＬＮＧ受入基地のタンクにＬＮＧ運搬船に積載された補給ＬＮＧを補給したときに、タンクに貯蔵されていた貯蔵ＬＮＧと補給ＬＮＧとが層状化する危険性を有しているかどうかを判定する。なお、ＬＮＧ受入基地には、複数のタンクが設置されている。

タンク内の補給ＬＮＧの液密度（比重に換算してもよい。）と貯蔵ＬＮＧの液密度との差が基準値以上、又は、両液密度の差が基準値以下でもタンク内のＬＮＧの高さレベルが基準値以上、又は、タンク内のＬＮＧの高さレベルが基準値以下でも両液密度の差が基準値以上の場合に、タンク内のＬＮＧが層状化する。したがって、タンク内のＬＮＧが層状化する危険性を有しているかどうかは、補給ＬＮＧや貯蔵ＬＮＧの液密度とタンク内のＬＮＧの高さレベルを認識する必要がある。

しかし、補給ＬＮＧの液密度は、産出国によって異なり、Ａ国では４５９〜４６５（kg/m³）であり、Ｂ国では４５５〜４６２（kg/m³）であり、Ｃ国では４５６〜４５７（kg/m³）である。また、同じ産出国であっても、ＬＮＧに含まれるメタン、エタン、プロパン、ブタンなどのガス成分の混合割合によって、補給ＬＮＧの液密度が異なるものとなる。さらに、ＬＮＧ運搬船の航行日数、航路、航行時季、構造、保冷形式によっても補給ＬＮＧの液密度は変動する。

そこで、このＬＮＧ層状化の判定方法では、まず、産出国においてＬＮＧを積載したＬＮＧ運搬船が何時、国内のＬＮＧ受入基地に寄港するか、すなわち、補給ＬＮＧをＬＮＧ受入基地のタンクに補給する予定の年月日を決定する（Ｓ１）。航行日数は、出港するＬＮＧ出荷基地ごとに想定することができる。

したがって、ＬＮＧ運搬船がＬＮＧ出荷基地を出港した年月日からＬＮＧ受入基地に寄港する予定の年月日を決定することができる。ただし、航行日数は、台風などの影響によって延長される可能性があるため、ＬＮＧ運搬船がＬＮＧ受入基地に遅れて寄港する場合の日数も予定年月日に加える。

そして、ＬＮＧ運搬船に積載された補給ＬＮＧの液密度と、ＬＮＧ運搬船側の運搬条件を認識する（Ｓ２）。

ＬＮＧ運搬船の運搬条件として、ＬＮＧ運搬船の航行日数、航路、航行時季、船内タンクの構造、保冷形式などのパラメータの全部又は一部が含まれる。航行日数が長くなるほど、補給ＬＮＧの液密度が上昇する傾向にある。また、赤道側を航行したり、夏季に航行したりすると、補給ＬＮＧの液密度が上昇する傾向にある。また、ＬＮＧ運搬船の船内タンクの構造や保冷形式によっても補給ＬＮＧの液密度は変化する。

したがって、これらのパラメータに基づいて、ＬＮＧ運搬船がＬＮＧ受入基地に寄港して補給ＬＮＧをタンクに補給する予定の年月日での補給ＬＮＧの液密度を予測する（Ｓ３）。

一方、ＬＮＧ受入基地のタンクに貯蔵された貯蔵ＬＮＧの液密度及びタンクの高さレベルも認識する（Ｓ４）。この認識された貯蔵ＬＮＧの液密度及び高さレベルに基づいて、補給ＬＮＧを補給する予定の年月日での貯蔵ＬＮＧの液密度及びタンクの態様を予測する（Ｓ５）。タンク内の貯蔵ＬＮＧの高さレベルは、前記認識された高さレベルから補給ＬＮＧをタンクに補給する予定の年月日までの貯蔵ＬＮＧの消費量を予測し、前記認識された高さレベルから予測された貯蔵ＬＮＧの消費量を減算することで算出される。

そして、前記予測した補給ＬＮＧの液密度と、前記予測した貯蔵ＬＮＧの液密度及びタンクの高さレベルとから、補給ＬＮＧを補給する予定の年月日において、貯蔵ＬＮＧが貯蔵されているタンク内に補給ＬＮＧが補給されたときに、タンク内のＬＮＧが層状化する危険性を有しているかどうかを判定する（Ｓ６）。この判定は、ＬＮＧ運搬船がＬＮＧ出荷基地を出港した直後ないし数日後に行われる。したがって、この判定をした日からＬＮＧ運搬船がＬＮＧ受入基地に寄港するまで１０日〜３０日程度の猶予がある。

そして、予測された補給ＬＮＧの液密度と予測された貯蔵ＬＮＧの液密度の差が基準値よりも小さく、かつ、タンク内のＬＮＧの高さレベルが基準値よりも低い場合は、層状化する危険性を有していないと判定される。この場合は（Ｓ６でＮｏ）、対策を執ることなく、予定の年月日に補給ＬＮＧをタンクに補給する（Ｓ７）。

予測された補給ＬＮＧの液密度と予測された貯蔵ＬＮＧの液密度との差が基準値以上、又は両液密度の差が基準値以下でもタンク内のＬＮＧの高さレベルが基準値以上、又は、タンク内のＬＮＧの高さレベルが基準値以下でも両液密度の差が基準値以上の場合は、層状化する危険性を有していると判定される。この場合は（Ｓ６でＹｅｓ）、タンク内の貯蔵ＬＮＧを消費し、又は、他方のタンクに移送する（Ｓ８）。このようにタンク内の貯蔵ＬＮＧの高さレベルを低くすることで、層状化が回避される。

タンク内のＬＮＧが層状化する危険性を有しているかどうかを判定してから補給ＬＮＧをタンク内に補給するまで１０日〜３０日程度あるため、その間にタンク内の貯蔵ＬＮＧが消費され、タンク内のＬＮＧの高さレベル下がる場合がある。そこで、改めて、補給する予定の年月日においてタンク内のＬＮＧが層状化する危険性を有しているかどうか判定する（Ｓ９）。

タンク内のＬＮＧの高さレベルが低くなると予測されるなど、層状化する危険性を有していない（層状化が回避された）と判定された場合は（Ｓ９でＮｏ）、予定の年月日に補給ＬＮＧをタンクに補給する（Ｓ７）。タンク内に補給された補給ＬＮＧとタンク内に貯蔵されていた貯蔵ＬＮＧとは層状化しないため、ロールオーバーが生じず、したがって、ＢＯＧも大量発生しないため、タンクの安全性が維持される。

一方、タンク内のＬＮＧの高さレベルが低くならないと予測されるなど、層状化する危険性を有していると判定された場合は（Ｓ９でＹｅｓ）、予測された補給ＬＮＧの液密度と予測された貯蔵ＬＮＧの液密度とを比較して、どちらが大きいかを判定する。

予測された補給ＬＮＧの液密度が予測された貯蔵ＬＮＧの液密度よりも小さく軽い場合は、補給ＬＮＧをタンクの上部に補給し、予測された補給ＬＮＧの液密度が予測された貯蔵ＬＮＧの液密度よりも大きく重い場合は、補給ＬＮＧをタンクの下部に補給し、いずれの補給時にもタンク内のＬＮＧを撹拌する（Ｓ１０）。

このようにして、タンク内のＬＮＧが層状化しないような対策が執られる。そして、タンク内のＬＮＧの液密度や温度などを監視することで、タンク内のＬＮＧが層状化していないか判定する（Ｓ１１）。層状化していないときは、対策を終了する（Ｓ１２）。このタンク内のＬＮＧは、出荷されるまで、層状化しないことから、ロールオーバーが生じず、したがって、ＢＯＧも大量発生しないため、タンクの安全性が維持される。

そして、タンク内のＬＮＧが層状化していると判定された場合は、タンク内のＬＮＧを撹拌し続けるとともに、消費する（Ｓ１３）。タンク内のＬＮＧを撹拌し続けることで、また、ＬＮＧの消費によって、タンク内のＬＮＧの高さレベルが下がることで、ＬＮＧの層状化が解消される。タンク内のＬＮＧが層状化しないことから、ロールオーバーが生じず、したがって、ＢＯＧも大量発生しないため、タンクの安全性が維持される。

タンク内のＬＮＧが消費され、ＬＮＧの高さレベルが低くなると、タンク内のＬＮＧが層状化しないことから、タンク内のＬＮＧの液密度や温度などの監視を中止する。

このように、本発明に係るＬＮＧ層状化の判定方法によって、ＬＮＧ運搬船がＬＮＧ出荷基地を出港した後に、ＬＮＧ受入基地のタンク内のＬＮＧが層状化する危険性があるかどうかを予測し、ＬＮＧ層状化の回避方法によって、層状化する危険性を有していると判定された場合に層状化させないような対策を執ることができる。

なお、本発明は、前記実施の形態に限定することなく、種々変更することができる。例えば、本発明は、前記の実施形態において説明した航行日数などを含めた種々のパラメータごとのＬＮＧの液密度やＬＮＧ運搬船の運搬条件及びタンクの高さレベルを実績データとしてデータベース化し、その実績データを蓄積することで、層状化判定の精度を上げるようにしてもよい。蓄積された実績データに基づくデータベースを使用することで、熟練者だけでなく、経験が浅い担当者であっても、層状化する危険性があるかどうかを的確に判定することができる。

Claims (4)

1. ＬＮＧ運搬船に積載された補給ＬＮＧの液密度及びＬＮＧ運搬船の運搬条件を認識し、該補給ＬＮＧの液密度及びＬＮＧ運搬船の運搬条件に基づいて補給ＬＮＧをＬＮＧ受入基地のタンク内に補給する予定の年月日での補給ＬＮＧの液密度を予測する一方、前記タンク内に貯蔵されている貯蔵ＬＮＧの液密度及び高さレベルを認識し、該貯蔵ＬＮＧの液密度及び高さレベルに基づいてタンク内に補給ＬＮＧを補給する予定の年月日での貯蔵ＬＮＧの液密度及び高さレベルを予測し、タンク内に補給ＬＮＧが補給されたときに、前記タンク内で補給ＬＮＧと貯蔵ＬＮＧとが層状化する危険性を有しているかどうかを、予測された補給ＬＮＧの液密度と予測された貯蔵ＬＮＧの液密度との差及びタンク内に補給ＬＮＧを補給したときに予測されるタンク内のＬＮＧの高さレベルの相関関係から判定することを特徴とするＬＮＧ層状化の判定方法。
2. 前記ＬＮＧ運搬船の運搬条件は、運搬船の航行日数、航路、航行時季、船内タンクの構造、保冷形式の全て又は一部を含んでいることを特徴とする請求項１に記載のＬＮＧ層状化の判定方法。
3. 前記タンク内の予測された貯蔵ＬＮＧの高さレベルは、前記認識した日から補給する予定の年月日までの貯蔵ＬＮＧの消費量を予測し、前記認識された貯蔵ＬＮＧの高さレベルから予測された貯蔵ＬＮＧの消費量を減算することで算出することを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＮＧ層状化の判定方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載のＬＮＧ層状化の判定方法によって、前記タンク内のＬＮＧが層状化する危険性を有していると判定された場合において、
   貯蔵ＬＮＧを消費し、又は受入基地の他のタンク内に移送することを特徴とするＬＮＧ層状化の回避方法。

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