JP5768817B2

JP5768817B2 - Ｌｎｇ受入構造

Info

Publication number: JP5768817B2
Application number: JP2012545721A
Authority: JP
Inventors: 健志岡山
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2010-11-22
Filing date: 2011-11-18
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2031-11-18
Also published as: CN103201553B; JPWO2012070492A1; WO2012070492A1; CN103201553A; US9625076B2; US20130233427A1

Description

本発明は、ＬＮＧ（Liquefied Natural Gas）受入構造に関する。
本願は、２０１０年１１月２２日に日本に出願された特願２０１０−２６０４９７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

ＬＮＧの組成、密度（重さ）等は、産地によって異なる。近年では、ＬＮＧ需要の増大に伴い、密度の異なる複数種類のＬＮＧを同一のＬＮＧタンクに貯蔵する異種ＬＮＧ混合貯蔵技術の開発が進められている。この異種ＬＮＧ混合貯蔵技術は、ＬＮＧの取引及び流通を促進すると共に設備コストを削減できるなどの大きな経済的メリットがある。一方で、異種ＬＮＧの混合貯蔵に際しては、ＬＮＧタンク内での層状化に起因して発生するロールオーバへの対策を講じる必要がある。

層状化とは、ＬＮＧタンクに密度の異なる複数種類のＬＮＧを導入した際に、密度の大きい（重い）ＬＮＧが下方に溜まり、密度の小さい（軽い）ＬＮＧが上方に溜まることで密度の異なる複数の液層が形成されることを指す。ロールオーバとは、上記のように層状化したＬＮＧタンク内において、外部からの入熱により上下層間の密度差が減少して層境界が消滅する際に、それまで下層に蓄積されていた熱エネルギーが液面からの膨大なＢＯＧ（Boil Off Gas）の発生という形で短時間に開放される現象を指す。

このロールオーバによってＢＯＧ圧縮機の処理能力を越えるＢＯＧが発生した場合、タンク内圧力の上昇を抑制するために、安全弁を作動させて余剰ＢＯＧをタンク外へ排出する必要がある。しかしながら、この安全弁による余剰ＢＯＧの排出能力をも越えるＢＯＧが発生すると、タンク内圧力の上昇を抑制できずにタンク自体の破損を招く可能性がある。従って、ロールオーバの発生を回避するためには、ＬＮＧタンク内での層状化を可能な限り抑制する必要がある。

従来では、ＬＮＧタンクの屋根を貫通する２本の受入管を設けると共に、一方の受入管の下方に、ＬＮＧタンクの底部まで延びるリード管を設け、重いＬＮＧは受入管を通じてタンク上部から受け入れる一方、軽いＬＮＧは受入管及びリード管を通じてタンク下部から受け入れることにより、異種ＬＮＧの混合を促進させて層状化を抑制している。
なお、従来におけるＬＮＧタンクのＬＮＧ受入構造については、下記特許文献１、２を参照されたい。

特開昭６３−１３５６９８号公報特開２０００−２８１１７８号公報

リード管の上端には、受入管の下端から吐出されるＬＮＧを受けるホッパーが設けられている。ＬＮＧタンク内に重いＬＮＧが溜まっている状態で、リード管を通じて軽いＬＮＧを導入する場合、両ＬＮＧの密度差によってリード管の下端から軽いＬＮＧが吐出されにくくなり、ホッパーから軽いＬＮＧが溢れ出す可能性がある。

このようにホッパーから軽いＬＮＧが溢れ出すと、予め溜まっていた重いＬＮＧの上に軽いＬＮＧが溜まるため、ロールオーバの原因となる層状化が引き起こされる可能性がある。つまり、従来のＬＮＧ受入構造では、未だロールオーバの発生リスクが残っており、解決策を講じる必要がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、密度の異なる複数種類のＬＮＧを同一のＬＮＧタンクに貯蔵する場合において、ロールオーバの発生リスクを最小限に抑えることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の発明に係るＬＮＧ受入構造は、ＬＮＧタンクの屋根を貫通する受入管の下方に設置され、前記ＬＮＧタンクの底部まで延びるリード管と、前記リード管の上端に設けられ、前記受入管から吐出されるＬＮＧを受けるホッパーと、前記ホッパー内に設けられ、前記受入管から吐出されるＬＮＧが前記リード管の内壁に沿って落下するように前記ＬＮＧの流れを規制する規制部材と、前記ホッパーに設けられ、前記リード管から上昇してきたガスを前記ホッパー外へ排出するガス排出口と、を具備する。

また、本発明の第２の発明に係るＬＮＧ受入構造では、上記第１の発明において、前記規制部材がＶ字形状をなすＶ字板であり、前記Ｖ字板が、Ｖ字板の頂部が前記受入管の吐出口に対向するように且つＶ字板の内側の空間が前記ガス排出口と連通するように設置されている。

また、本発明の第３の発明に係るＬＮＧ受入構造では、上記第２の発明において、前記Ｖ字板の頂角が、前記Ｖ字板が有する一対の傾斜部の各延長線が前記リード管と接するような角度に設定されている。
この場合、前記Ｖ字板の頂角が、Ｖ字板が有する一対の傾斜部の各延長線上に前記リード管の上端が位置するような角度に設定されていても良い。

また、本発明の第４の発明に係るＬＮＧ受入構造では、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記リード管の内部空間をＬＮＧ流路とガス流路とに仕切る仕切り部材をさらに具備する。

また、本発明の第５の発明に係るＬＮＧ受入構造では、上記第４の発明において、前記仕切り部材が、自身の外壁と前記リード管の内壁との間の空間を前記ＬＮＧ流路とし、自身の内部空間を前記ガス流路とする筒状部材である。

また、本発明の第６の発明に係るＬＮＧ受入構造では、上記第１〜第５のいずれか１つの発明において、前記ガス排出口と連通し、上方へ向かって延びる排気管をさらに具備する。

本発明に係るＬＮＧ受入構造によれば、ＬＮＧタンク内に重いＬＮＧが溜まっている状態で、リード管を通じて軽いＬＮＧを導入しても、ホッパーから軽いＬＮＧが溢れにくくなる。つまり、ＬＮＧタンク内において、ロールオーバの発生原因となる層状化が起こりにくくなるため、ロールオーバの発生リスクを最小限に抑えることが可能となる。

本実施形態におけるＬＮＧ受入構造の斜視図である。本実施形態におけるＬＮＧ受入構造のＡ−Ａ矢視断面図である。本実施形態におけるＬＮＧ受入構造の作用効果を説明する図である。本発明に係るＬＮＧ受入構造の変形例である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１Ａは、本実施形態におけるＬＮＧ受入構造１０１の斜視図であり、図１Ｂは、ＬＮＧ受入構造１０１のＡ−Ａ矢視断面図である。

これらの図において、符号１は、ＬＮＧタンクの屋根を貫通する受入管１０２の下方に設置され、ＬＮＧタンクの底部まで延びるリード管である。符号２は、リード管１の上端に設けられ、受入管１０２から吐出されるＬＮＧを受けるホッパーである。符号３は、ホッパー２内に設けられ、受入管１０２から吐出されるＬＮＧがリード管１の内壁に沿って落下するようにＬＮＧの流れを規制する規制部材である。符号４は、ホッパー２に設けられ、リード管１から上昇してきたガスをホッパー２外へ排出するガス排出口である。符号５は、リード管１の内部に設けられ、リード管１の内部空間をＬＮＧ流路ＦＬとガス流路ＦＧとに仕切る仕切り部材である。

規制部材３はＶ字形状をなすＶ字板である。このＶ字板３は、Ｖ字板３の頂部３ａが受入管１０２の吐出口１０２ａに対向するように且つＶ字板３の内側の空間３ｂ（一対の傾斜部３ｃと３ｄとに挟まれた空間）がガス排出口４と連通するように設置されている。さらに、Ｖ字板３の頂角θは、Ｖ字板３が有する一対の傾斜部３ｃ、３ｄの各延長線Ｌ１、Ｌ２上にリード管１の上端が位置するような角度に設定されている。

仕切り部材５は、自身の外壁とリード管１の内壁との間の空間をＬＮＧ流路ＦＬとし、自身の内部空間をガス流路ＦＧとする筒状部材である。なお、図１では、仕切り部材５がリード管１とホッパー２との結合部分に１個だけ設けられている状態を図示しているが、リード管１の長さ方向に沿って複数個の仕切り部材５を一定間隔で配置しても良い。

次に、上記のように構成されたＬＮＧ受入構造１０１の作用効果について説明する。
ＬＮＧタンカーから陸揚げされた軽いＬＮＧは、受入管１０２を通じてＬＮＧタンクに移送される。この軽いＬＮＧは、フラッシュガス（以下、ガスと略す）を含む気液混合流体である。図２に示すように、受入管１０２の吐出口１０２ａからホッパー２へ吐出された軽いＬＮＧは、Ｖ字板３の一方の傾斜部３ｃに沿って流れるものと、他方の傾斜部３ｄに沿って流れるものとに分流する。

Ｖ字板３によって分流した軽いＬＮＧは、それぞれホッパー２の下端部分に落下衝突した後、リード管１の内壁に沿って落下する。この時、仕切り部材５によって仕切られたＬＮＧ流路ＦＬを通じて軽いＬＮＧを流すことで、ＬＮＧに対する整流作用が得られる。その結果、軽いＬＮＧはＬＮＧタンクの底部へ向う長い距離を乱れることなくリード管１の内壁に沿って落下する。

このように軽いＬＮＧがリード管１の内壁に沿って落下する過程において、軽いＬＮＧの流速は減速して気液分離が促進され、軽いＬＮＧからガスが分離する。分離したガスはリード管１内を上昇し、仕切り部材５のガス流路ＦＧを通じてＶ字板３の内側の空間３ｂまで到達する。Ｖ字板３の内側の空間３ｂまで上昇したガスは、この空間３ｂと連通するガス排出口４からホッパー２外へ排出される。

上記のように、軽いＬＮＧがリード管１の内壁に沿って落下する過程で気液分離が促進されると、落下距離が長くなる程、軽いＬＮＧの密度は大きくなる。つまり、ＬＮＧタンク内に重いＬＮＧが溜まっている状態で、リード管１を通じて軽いＬＮＧを導入すれば、両ＬＮＧの密度差を小さくできる。そのため、リード管１の下端から軽いＬＮＧが吐出されやすくなり、ホッパー２から軽いＬＮＧが溢れにくくなる。従って、本実施形態によれば、ＬＮＧタンク内において、ロールオーバの発生原因となる層状化が起こりにくくなり、ロールオーバの発生リスクを最小限に抑えることが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されず、以下のような変形例が挙げられる。
（１）上記実施形態では、規制部材としてＶ字形状をなすＶ字板３を用いる場合を例示したが、受入管１０２から吐出されるＬＮＧがリード管１の内壁に沿って落下するようにＬＮＧの流れを規制することができれば、どのような形状の規制部材を用いても良い。

（２）上記実施形態では、Ｖ字板３の頂角θが、Ｖ字板３が有する一対の傾斜部３ｃ、３ｄの各延長線Ｌ１、Ｌ２上にリード管１の上端が位置するような角度に設定されている。しかしながら、Ｖ字板３の頂角θは、上記延長線がＬ１、Ｌ２がリード管１と接するような角度に設定されていれば良い。ここで、「延長線がＬ１、Ｌ２がリード管１と接する」とは、上記実施形態のように、延長線Ｌ１、Ｌ２上にリード管１の上端が位置する場合に加え、延長線Ｌ１、Ｌ２がリード管１と交叉する場合も含む。

（３）上記実施形態では、リード管１の内部に、リード管１の内部空間をＬＮＧ流路ＦＬとガス流路ＦＧとに仕切る仕切り部材５が設けられている場合を例示したが、必ずしもこの仕切り部材５を設ける必要はない。

（４）図１に示す構造では、ＬＮＧタンク内の液面がガス排出口４まで到達した場合、ガス排出口４からホッパー２内へ液体が侵入して、ガスの排出や軽いＬＮＧの導入が阻害される可能性がある。これを防止するために、図３に示すように、ガス排出口４と連通し、上方へ向かって延びる排気管６をホッパー２に接続するような構造を採用しても良い。

本発明によれば、密度の異なる複数種類のＬＮＧを同一のＬＮＧタンクに貯蔵する場合において、ロールオーバの発生リスクを最小限に抑えることが可能となる。

１…リード管、２…ホッパー、３…Ｖ字板（規制部材）、４…ガス排出口、５…仕切り部材、６…排気管、１０１…ＬＮＧ受入構造、１０２…受入管

Claims

ＬＮＧタンクの屋根を貫通する受入管の下方に設置され、前記ＬＮＧタンクの底部まで延びるリード管と、
前記リード管の上端に設けられ、前記受入管から吐出されるＬＮＧを受けるホッパーと、
前記ホッパー内に設けられ、前記受入管から吐出されるＬＮＧが前記リード管の内壁に沿って落下するように前記ＬＮＧの流れを規制する規制部材と、
前記ホッパーに設けられ、前記リード管から上昇してきたガスを前記ホッパー外へ排出するガス排出口と、
前記リード管の内部空間をＬＮＧ流路とガス流路とに仕切る仕切り部材と、
を具備するＬＮＧ受入構造。
前記規制部材がＶ字形状をなすＶ字板であり、
前記Ｖ字板が、前記Ｖ字板の頂部が前記受入管の吐出口に対向するように且つ前記Ｖ字板の内側の空間が前記ガス排出口と連通するように設置されている請求項１に記載のＬＮＧ受入構造。
前記Ｖ字板の頂角が、前記Ｖ字板が有する一対の傾斜部の各延長線が前記リード管と接するような角度に設定されている請求項２に記載のＬＮＧ受入構造。
前記Ｖ字板の頂角が、前記Ｖ字板が有する一対の傾斜部の各延長線上に前記リード管の上端が位置するような角度に設定されている請求項３に記載のＬＮＧ受入構造。
前記仕切り部材が、自身の外壁と前記リード管の内壁との間の空間を前記ＬＮＧ流路とし、自身の内部空間を前記ガス流路とする筒状部材である請求項１に記載のＬＮＧ受入構造。
前記ガス排出口と連通し、上方へ向かって延びる排気管をさらに具備する請求項１に記載のＬＮＧ受入構造。