JP6345965B2 - 気化ガス再液化設備、及び、気化ガス再液化方法 - Google Patents

Description

本発明は、液化天然ガス（以下「ＬＮＧ」とも云う。）などの液化ガスの収容設備において発生する、ボイルオフガス（以下「ＢＯＧ」とも云う。）などの気化ガスを冷却して再液化する気化ガス再液化設備、及び、気化ガス再液化方法に関する。

液化天然ガスはマイナス１６０℃の極低温状態で扱われるため、その貯蔵設備（収容設備）であるＬＮＧ貯槽では、外部からの自然入熱等によるＬＮＧのガス化が避けられない。

このように発生したＢＯＧ（ボイルオフガス）を液化するために、特許文献１では、図２にモデル的に示すように、ＬＮＧ貯槽１０５より発生するＢＯＧをＢＯＧ圧縮機１０７により圧縮した後に気泡発生器１１１へ、貯槽内の第一の送液ポンプ１０９により送出された低温のＬＮＧ１０５（ＢＯＧを冷却させるための冷媒として使用される）とともに、導入し、ＢＯＧを冷却して再液化し、その後、第二の送液ポンプ（セカンダリーポンプ）１１３によって所定の圧力まで昇圧して、都市ガス設備や発電所の燃料系統等に送出するＢＯＧ再液化装置１００が提案されている。ＢＯＧ再液化装置１００は、このような構成により、ＢＯＧを細かい気泡とすることができるので、高い熱交換性能が得られ、その結果、効果的にＢＯＧを再液化でき、再液化装置をコンパクトなものとすることができるとされている。

しかし、この技術では、高圧縮を可能とする高性能の圧縮機が必要となるが、その設備コストとその運転のための電力とが必要となる上に、高圧縮の入熱によりＢＯＧの温度が高くなり、その液化のための、冷媒であるＬＮＧの必要量が多くなる、すなわち、ＢＯＧの冷却が非効率となる場合があった。

特開２０１３−１５５８７９号公報 特開２００９−１８９９８４号公報

本発明は、上記の問題点を改善する、すなわち、高圧縮を可能とする圧縮機を不要とし、あるいは、圧縮機を併用する場合であっても小容量の圧縮機で十分としながら、気化ガスを効率よく冷却することができる気化ガス再液化設備、及び、気化ガス再液化方法を提供することを目的とする。

本発明の気化ガス再液化設備は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の通り、液化ガスの収容設備から前記液化ガスが送液される送液流路に、前記液化ガスから生じた気化ガスを吸引するエジェクタを備えることを特徴とする。

本発明の気化ガス再液化設備は、上記構成に加え、前記エジェクタの前記液化ガス送液方向下流側に、気液分離機を備えることができる。

本発明の気化ガス再液化設備は、前記気液分離機として、本体容器と、前記本体容器に収容される前記液化ガスの液面である本体容器液面位置より上の位置で前記本体容器に接続する、前記本体容器液面位置より上の空間に存在する気化ガスを前記収容設備へ送出する送気ラインと、前記本体容器液面位置より下の部分に設けられた、前記エジェクタからの前記液化ガスを前記本体容器に導入する導入口と、前記導入口より下の位置で前記本体容器に接続する、前記本体容器内部に収容される前記液化ガスを前記液化ガスの需要設備へ向けて送出する送液ラインと、を備える気液分離機を有することができる。

本発明の気化ガス再液化方法は、請求項４に記載の通り、液化ガスの収容設備から前記液化ガスが送液される流路を備えた液化ガス設備において、当該流路に設けられたエジェクタにより、前記液化ガスから生じた気化ガスを吸引させ、前記液化ガスと前記気化ガスとを接触させて前記気化ガスを再液化することを特徴とする。

本発明の気化ガス再液化方法は、上記構成に加え、前記エジェクタの前記液化ガス送液方向下流側に設けられた気液分離機により、前記エジェクタから送出される液化ガス内に残留する気化ガスを分離させることができる。

本発明の気化ガス再液化設備によれば、液化ガスの収容設備から前記液化ガスが送液される送液流路に、前記液化ガスから生じた気化ガスを吸引するエジェクタを備える。このような構成によって、気化ガスを、動力や電力を必要としないエジェクタにより冷却することができる。そして、このように、エジェクタを有することにより、高圧縮を可能とする高価な圧縮機が不要となり、あるいは、圧縮機を併用する場合であっても小容量の圧縮機で十分となり、高圧縮による気化ガスの大きな温度上昇が生じないので、液化ガスの使用量がより少ない気化ガスの冷却が可能となる。さらに、このように冷却効率が高いので設備の小規模化も可能となる。

本発明の気化ガス再液化設備では、上記構成に加え、前記エジェクタの前記液化ガス送液方向下流側に、気液分離機を備えることができ、このとき、前記エジェクタから送出される液化ガス内に気化ガスが残留していた場合であっても、その気化ガスを液化ガスから分離させるので、液化ガス中の気化ガスの残留のおそれを少なくすることができる。

本発明の気化ガス再液化設備では、上記気液分離機として、本体容器と、前記本体容器に収容される前記液化ガスの液面である本体容器液面位置より上の位置で前記本体容器に接続する、前記本体容器液面位置より上の空間に存在する気化ガスを前記収容設備へ送出する送気ラインと、前記本体容器液面位置より下の部分に設けられた、前記エジェクタからの前記液化ガスを前記本体容器に導入する導入口と、前記導入口より下の位置で前記本体容器に接続する、前記本体容器内部に収容される前記液化ガスを前記液化ガスの需要設備へ送出する送液ラインと、を備える気液分離機を有していることで、液化ガス中の気化ガスの残留のおそれを少なくすることができる。

本発明の気化ガス再液化方法によれば、液化ガスの収容設備から前記液化ガスが送液される流路を備えた液化ガス設備において、当該流路に設けられたエジェクタに前記液化ガスから生じた気化ガスを吸引させ、前記液化ガスと前記気化ガスとを接触させる。このような構成によって、気化ガスを、動力や電力を必要としないエジェクタにより冷却することができる。そして、このように、エジェクタを用いることにより、高圧縮を可能とする高性能の圧縮機が不要となり、あるいは、圧縮機を併用する場合であっても小容量の圧縮機で十分となり、高圧縮による気化ガスの大きな温度上昇が生じないので、液化ガスの使用量がより少ない気化ガスの冷却が可能となる。さらに、このように冷却効率が高いので設備の小規模化も可能となる。

さらに、本発明の気化ガス再液化方法では、エジェクタの液化ガス送液方向下流側に設けられた気液分離機により、前記エジェクタから送出される液化ガス内に気化ガスが残留していた場合であっても、その気化ガスを液化ガスから分離させるので、液化ガス中の気化ガスの残留のおそれをより少なくすることができる。

図１は本発明の気化ガス再液化設備の一例を示す説明図である。 図２は従来の気化ガス再液化設備の一例を示す説明図である。

本発明の気化ガス再液化設備の一例を図１に示す。

液化ガスであるＬＮＧ１はその収容設備である貯槽Ｖに貯蔵されている。貯槽Ｖ内のＬＮＧ１の液面である収容設備液面１ｂの上の空間Ｖａには、貯槽Ｖの外部からの熱流入によりＬＮＧ１から発生したボイルオフガス１ａが存在している。

この収容設備液面１ｂ下に設けられた第一の送液ポンプ５により、貯槽Ｖ内のＬＮＧ１は貯槽Ｖ外に設置された第二の送液ポンプ（セカンダリーポンプ）６へ送液流路Ｇ４Ｌを経由して送られ、この第二の送液ポンプ６により所定の圧力で都市ガス設備や発電所の燃料系統等の、ＬＮＧを需要する、需要設備へ向けて送液流路Ｇ５Ｌを経由して送出される。

さらに、この貯槽Ｖの収容設備液面１ｂ下に設けられた第三の送液ポンプ２により送液流路Ｇ１Ｌを経由してエジェクタ３にＬＮＧ１が送液される。このエジェクタ３には貯槽Ｖの収容設備液面１ｂの空間Ｖａに接続された送気流路Ｇ３Ｌが接続されている。送液流路Ｇ１Ｌ内を送液されるＬＮＧはエジェクタ３より減圧され、この減圧により空間Ｖａのボイルオフガス１ａが吸引され、これらボイルオフガスとＬＮＧとは互いに接触した状態で送液流路Ｇ２Ｌ内を送液される。

このエジェクタ３及び送液流路Ｇ２Ｌ内で、上記のようにボイルオフガスとＬＮＧとは接触し、ボイルオフガスは冷却される。この冷却によりボイルオフガスは、エジェクタ３及び送液流路Ｇ２Ｌ内で再液化する。ボイルオフガスが送液流路Ｇ２Ｌ内で完全に再液化する場合には、送液流路Ｇ２Ｌ内の液化ガスを後述する送液流路Ｇ４Ｌ内を流れる液化ガスに合流させて、第２のポンプ６へ送液することができる。しかし、再液化設備のコンパクト化等の要求により送液流路Ｇ２Ｌを十分には長くできない場合等、送液流路Ｇ２Ｌ内でＬＮＧ中にボイルオフガスが残留する（以下、このようなボイルオフガスを「残留ガス」とも云う。）懸念がある場合には、必要に応じて、例えば、次のように気液分離機を併用することができる。

図１に示した例では、送液流路Ｇ２Ｌの一方の端であるエジェクタ３側端とは他方の端には、気液分離機４が接続されている。この気液分離機４は、本体容器４ａと、本体容器４ａに収容される液化ガス１の液面である本体容器液面位置１ｃより上の位置で本体容器４ａに接続する、本体容器液面位置１ｃより上の空間に存在するボイルオフガス１ａを収容設備である貯槽Ｖの液面１ｂより上の空間Ｖａへ送出する送気ラインＧ７Ｌと、本体容器液面位置１ｃより下の部分に設けられた、エジェクタ３からの液化ガスを本体容器４ａに導入する導入口としてのノズル４ｂ（この例では複数個設けられている）と、ノズル４ｂより下の位置（低い位置）で本体容器４ａに接続する、本体容器４ａ内部に収容されるＬＮＧ１を液化ガスの需要設備へ向けて送出する送液ラインＧ６Ｌと、を備える。

ノズル４ｂとしては、送液流路Ｇ２Ｌを経て気液分離機４に導入されるＬＮＧ内に残留ガスが存在する場合、その残留ガスを微細な気泡とするものであることが好ましい。なお、ノズル４は、例えば、特許文献２に記載された微細気泡発生ノズルとすることができる。

気液分離機４の本体容器４ａは、この例では縦長の断熱容器であり、その内部にＬＮＧ１が蓄えられている。そして、上記の導入口としてのノズル４ｂよりも下の位置である、本体容器４ａの底部に接続された送液流路Ｇ６Ｌは上記の送液流路Ｇ４Ｌに合流しており、気液分離機４内のＬＮＧ１は送液流路Ｇ４Ｌ内を流れるＬＮＧとともに第二の送液ポンプ６へ送られたのち、液化ガスの需要設備に送られる。

一方、本体容器４ａのＬＮＧ１の液面である本体容器液面位置１ｃより上の空間４ｃには、他方の端が貯槽ＶのＬＮＧ液面上に接続されている送気流路Ｇ７Ｌが接続されている。

これらの構成により、送液流路Ｇ２Ｌを経て気液分離機４に送出されるＬＮＧ内にボイルオフガスが残留していた場合であっても、このボイルオフガスはエジェクタ３によってＬＮＧと混合されているのでＬＮＧにより冷却されている。そして、このボイルオフガスはノズル４ｂにより、微細な気泡とされた後に、本体容器４ａ内のＬＮＧ１に接触するので、この残留ガスは容易に再液化されて気液分離機４内のＬＮＧ１と一体となる。

さらに、この残留ガスが、本体容器４ａ内で再液化されなかった場合であっても、その残留ガスは本体容器４ａ内のＬＮＧ１の液面より上の空間である空間４ｃに上昇し、そこの液化ガス１ａと一体となるので、ノズル４ｂよりも下の位置で本体容器４ａに接続されている送液流路Ｇ６Ｌから第二の送液ポンプ６へ送出されるＬＮＧ１内への残留ガスの混入は防止される。このため、ＬＮＧ中の残留ガスによる第二の送液ポンプ６での異常振動の発生やそのような振動による第二の送液ポンプ６の故障発生を未然に防ぐことができ、液化ガスの需要設備へ送液ラインＧ５Ｌを経由して安定してＬＮＧを送ることができる。

このような気液分離機４は重力式の気液分離機であり、動力や電力を用いることなく、気液分離機４に導入されるＬＮＧ中のボイルオフガスを、ＬＮＧから分離させることができる。

一方、この気液分離機４によりＬＮＧ１から分離された、本体容器４ａ内のＬＮＧ１液面上のボイルオフガス１ａは、送気流路Ｇ７Ｌにより貯槽ＶのＬＮＧ１液面である収容設備液面１ｂより上の空間Ｖａに送出され、空間Ｖａ内のボイルオフガス１ａと一体となり、上述のプロセスを繰り返して再度、冷却され、再液化される。

なお、上記の例では設けなかったが、必要に応じ、熱交換器や圧縮機を設けることができるが、この場合であっても、小容量のものや、低出力のものの設置で十分であり、装置コストや運転コストの上昇、及び、圧縮によるボイルオフガスの温度上昇は従来技術よりも遙かに小さい。

以上、本発明について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明の気化ガス再液化設備、及び、気化ガス再液化方法は、上記実施形態の構成に限定されるものではない。

当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の気化ガス再液化設備、及び、気化ガス再液化方法を適宜改変することができる。このような改変によってもなお本発明の気化ガス再液化設備、及び、気化ガス再液化方法を具備する限り、もちろん、本発明の範疇に含まれるものである。

Ｖ 貯槽
Ｖａ、４ｃ 空間
１ ＬＮＧ
１ｂ 収容設備液面
１ａ ボイルオフガス
２ 第三の送液ポンプ
３ エジェクタ
４ 気液分離機
４ｂ ノズル
５ 第一の送液ポンプ
６ 第二の送液ポンプ
Ｇ１Ｌ、Ｇ２Ｌ、Ｇ４Ｌ、Ｇ５Ｌ、Ｇ６Ｌ 送液流路
Ｇ３Ｌ、Ｇ７Ｌ 送気流路

Claims (6)

1. 液化天然ガスの収容設備から前記液化天然ガスが送液される送液流路に設けられ、前記液化天然ガスから生じた気化ガスを吸引するエジェクタと、
   前記エジェクタの前記液化天然ガス送液方向下流側に設けられた気液分離機とを備え、
   前記気液分離機が、
   前記液化天然ガスを前記液化天然ガスの需要設備へ向けて送出する送液ラインを備えることを特徴とする気化ガス再液化設備。
2. 前記気液分離機が、
   本体容器と、
   前記本体容器に収容される前記液化天然ガスの液面である本体容器液面位置より上の位置で前記本体容器に接続する、前記本体容器液面位置より上の空間に存在する気化ガスを前記収容設備へ送出する送気ラインとを備え、
   前記送液ラインは、前記本体容器内部に収容される前記液化天然ガスを前記液化天然ガスの需要設備へ向けて送出するものであることを特徴とする請求項１に記載の気化ガス再液化設備。
3. 前記気液分離機が、
   前記本体容器液面位置より下の部分に設けられた、前記エジェクタからの前記液化天然ガスを前記本体容器に導入する導入口を備え、
   前記送液ラインは、前記導入口より下の位置で前記本体容器に接続するものであることを特徴とする請求項２記載の気化ガス再液化設備。
4. 前記送液ラインは、前記液化天然ガスを前記液化天然ガスの需要設備へ向けて送出する送液ポンプに接続されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載された気化ガス再液化設備。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の気化ガス再液化設備において、液化天然ガスの収容設備から前記液化天然ガスが送液される流路に設けられたエジェクタに前記液化天然ガスから生じた気化ガスを吸引させ、前記液化天然ガスと前記気化ガスとを接触させて前記気化ガスを再液化することを特徴とする気化ガス再液化方法。
6. 前記エジェクタの前記液化天然ガス送液方向下流側に設けられた気液分離機により、前記エジェクタから送出される液化天然ガス内に残留する前記気化ガスを前記液化天然ガスから分離させることを特徴とする請求項５に記載の気化ガス再液化方法。

Images