JP6423235B2 - 液化水素移送システム - Google Patents

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Description

本発明は、液化水素運搬船と液化水素基地との間で液化水素を移送する液化水素移送システムに関する。
LNG等の液化ガスを海上輸送する液化ガス運搬船と、陸上の液化ガス貯蔵タンクとの間で、液化ガスを移送する液化ガス移送システムは実用に供されている。
液化ガス運搬船側のタンクと受入れ基地側のタンクとの間で液化ガスを移送するシステムが特許文献1に開示されている。同システムは、ローディングアームを介して液化ガス運搬船側のタンクと受入れ基地側のタンクとの間で液化ガスを移送するための移送配管と、当該移送配管を通して液化ガスを移送する際に液化ガス運搬船側のタンクと受入れ基地側のタンクとの間で、液化ガス運搬船側のタンクの内圧をほぼ一定に保つようにボイルオフガス(BOG)を移送するためのリターンガス管を備えている。
特許文献1には記載されていないが、天然ガスや水素等の燃料ガスの液化物を移送する場合、移送完了時には移送配管やリターンガス管内に残存する可燃性ガスを窒素ガス等の不活性ガスで置換する作業が行われる。また、メンテナンス時には液化ガス運搬船側のタンク内に残存する燃料ガスを窒素ガス等の不活性ガスで置換する作業もさらに行われる。
ガス置換時に生成される混合ガスは少量であれば大気放出できるが、大量であれば回収しなければならない。具体的な回収方法としては、移送配管又はガスリターン管を通してタンク内の液層に戻すことが通常である。
尚、移送開始時には移送配管やリターンガス管、場合によっては液化ガス運搬船側のタンク内を燃料ガスで置換する作業が行われ、この際に生成される混合ガスも同様に処理されている。
特開2000−117429号公報
液化水素は発電用の他にも多くの用途があり高い純度が求められるため、液化水素の移送には上述したシステムは適さない。
即ち、上述したシステムは、液化ガス移送用の移送配管と、ガスリターン管の2系統の配管を装備しているだけであるため、ガス置換時に生成される混合ガス(不活性ガスと水素ガス等の混合ガス)が、移送配管とガスリターン管の夫々に流れることになるため、これらの各配管にコンタミネーション(混合ガスによる汚染)が生じ、水素ガスの純度が低下する虞がある。
本発明の目的は、ガス置換時に生成される混合ガスとタンク内の水素ガスや液体水素を分離回収できる液化水素移送システムを提供することである。
請求項1の液化水素移送システムは、液化水素を貯留可能な陸側の第1タンクと、液化水素を貯留可能な液化水素輸送船側の第2タンクとの間で液化水素を移送する液化水素移送システムにおいて、前記第1タンクと第2タンクとの間でローディングアームを介して液化水素を移送可能な第1移送手段と、前記第2タンクへ又は第2タンクからローディングアームを介して水素ガスを移送可能な第2移送手段と、前記第2タンクの空載時に不活性ガスを前記第2タンクに供給可能な不活性ガス供給手段と、前記不活性ガス供給手段から供給された不活性ガスと前記第2タンク内に残存する水素ガスとの混合ガスを回収して陸側に移送可能である第3移送手段とを備えたことを特徴としている。
請求項2の液化水素移送システムは、請求項1の発明において、前記不活性ガス供給手段は前記第1タンクと第2タンクとの間で液化水素を移送する作業の前後において前記第1,第2移送手段に不活性ガスを供給可能であり、前記第3移送手段は前記第1,第2移送手段に夫々接続され、前記不活性ガス供給手段から供給された不活性ガスと前記第1,第2移送手段内に残存する水素ガスとの混合ガスを回収して陸側に移送可能であることを特徴としている。
請求項3の液化水素移送システムは、請求項2の発明において、前記液化水素輸送船の着桟時には、前記第1,第2移送手段に不活性ガスを供給して不活性ガスでパージし、そのパージの際に排出される不活性ガスと空気の混合ガスを前記第3移送手段により陸側へ移送することを特徴としている。
請求項4の液化水素移送システムは、請求項3の発明において、前記不活性ガスによるパージ終了後には、前記第1,第2移送手段に水素ガスを供給して水素ガスでパージし、そのパージの際に排出される不活性ガスと水素ガスの混合ガスを前記第3移送手段により陸側へ移送することを特徴としている。
請求項5の液化水素移送システムは、請求項4の発明において、液化水素を第1移送手段により前記第2タンクへローディングする際には、前記第2タンク内の水素ガスを前記第2移送手段により陸側へ移送することを特徴としている。
請求項6の液化水素移送システムは、請求項2の発明において、前記第2移送手段のうちの前記ローディングアームよりも陸側部分は、前記第1移送手段の陸側部分に外嵌された外筒管と前記第1移送手段との間の筒状通路を備えていることを特徴としている。
請求項7の液化水素移送システムは、請求項2の発明において、前記第3移送手段のうちの前記ローディングアームよりも陸側部分は、前記第2移送手段の陸側部分に外嵌された外筒管と前記第2移送手段との間の筒状通路を備えていることを特徴としている。
請求項1の発明によれば、前記第1移送手段により、第1タンクと第2タンク間で液化水素を移送することができ、このとき、液化水素が充填される方の第1タンク又は第2タンクから抜き取る高純度の水素ガスは第2移送手段を介して移送して回収することができる。また、ドック入りする際など第2タンクが空載時には、不活性ガス供給手段から第2タンクへ不活性ガスを供給することができる。このとき、第3移送手段により、不活性ガス供給手段から供給された不活性ガスと第2タンク内に残存する水素ガスとの混合ガスを回収して陸側へ移送して回収することができる。
請求項2の発明によれば、不活性ガス供給手段は、第1タンクと第2タンクとの間で液化水素を移送する作業の前後において第1,第2移送手段に不活性ガスを供給可能である。例えば、液化水素の移送後には第1,第2移送手段内に水素ガスが残存する。不活性ガス供給手段により第1,第2移送手段に供給された不活性ガスと、第1,第2移送手段内に残存する水素ガスとの混合ガスを第3移送手段により陸側へ移送して回収することができる。
請求項3の発明によれば、前記液化水素輸送船の着桟時には、不活性ガス供給手段により第1,第2移送手段に不活性ガスを供給して不活性ガスでパージし、そのパージの際に排出される不活性ガスと空気の混合ガスを第3移送手段により陸側へ移送して回収することができる。
請求項4の発明によれば、請求項3の発明において、前記不活性ガスによるパージ終了後には、第1,第2移送手段に水素ガスを供給して水素ガスでパージし、そのパージの際に排出される不活性ガスと水素ガスの混合ガスを第3移送手段により陸側へ移送して回収することができる。
請求項5の発明によれば、請求項4の発明において、液化水素を第1移送手段により前記第2タンクへローディングする際には、第2タンク内の高純度の水素ガスを第2移送手段により陸側へ移送して回収することができる。
請求項6の発明によれば、請求項2の発明において、前記第2移送手段のうちの前記ローディングアームよりも陸側部分は、前記第1移送手段の陸側部分に外嵌された外筒管と前記第1移送手段との間の筒状通路を備えているため、前記筒状通路に低温の水素ガスを流すことで、第1移送手段の陸側部分への入熱を抑制することができる。
請求項7の発明によれば、請求項2の発明において、前記第3移送手段のうちの前記ローディングアームよりも陸側部分は、前記第2移送手段の陸側部分に外嵌された外筒管と前記第2移送手段との間の筒状通路を備えているため、前記筒状通路に低温の混合ガスを流すことで、第2移送手段の陸側部分への入熱を抑制することができる。
本発明の実施例1に係る液化水素移送システムの概略構成図である。 液化水素輸送船の着桟時の動作を説明する動作説明図である。 窒素ガスパージ終了後の水素ガスパージ開始時の動作説明図である。 液化水素荷積開始時の動作説明図である。 液化水素荷積終了時の動作説明図である。 液化水素輸送船のドッグ入り前の動作説明図である。 液化水素輸送船のドッグ後の動作説明図である。 実施例2に係る液化水素移送システムの概略構成図である。 図8の三重管の断面図である。
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
図1は、実施例1に係る液化水素移送システム1を示すものであり、この液化水素移送システム1は、液化水素を貯留可能な陸側の第1タンク2と、液化水素を貯留可能な液化水素輸送船側の第2タンク3との間で液化水素を移送する液化水素移送システムである。 この液化水素移送システム1は、第1移送手段4(第1移送系統)と、第2移送手段5(第2移送系統)と、第3移送手段6(第3移送系統)と、不活性ガス供給手段7A,7Bと、水素ガス供給手段8A,8Bを備えている。以下の説明において「自動開閉弁」を単に「開閉弁」と記載する。
前記第1移送手段4は、第1タンク2と第2タンク3との間でローディングアーム4aを介して液化水素を移送可能であり、その大部分が真空断熱二重管で構成され、一端が第1タンク2に接続され、他端が第2タンク3に接続されている。第1移送手段4の途中部にはローディングアーム4aが介装され、ローディングアーム4aには緊急離脱装置4bと開閉弁4cとが介装されている。第1移送手段4の陸側と船側の境界部はバヨネット継手4dで接続される。第1移送手段4のうちのローディングアーム4aの付近(第1タンク2側の付近)には開閉弁4eが介装され、第1移送手段4のうちの第2タンク3の付近には開閉弁4fが介装され、バヨネット継手4dと開閉弁4fの間にも開閉弁4gが介装されている。
前記第2移送手段5は、第2タンク3へ又は第2タンク3からローディングアーム5aを介して水素ガスを移送可能であり、その大部分が一重管で構成され、一端が水素ガスタンク9に接続され、他端が第2タンク3に接続されている。第2移送手段5の途中部にはローディングアーム5aが介装され、ローディングアーム5aには緊急離脱装置5bと開閉弁5cとが介装されている。第2移送手段5の陸側と船側の境界部はバヨネット継手5dで接続される。
第2移送手段5のうちのローディングアーム5aの付近(水素ガスタンク9側の付近)には開閉弁5eが介装され、第2移送手段5のうちの第2タンク3の付近には開閉弁5fが介装され、バヨネット継手5dと開閉弁5fの間にも開閉弁5gが介装されている。
前記不活性ガス供給手段7Aは、第1移送手段4に不活性ガス(N2ガス)を供給可能であり、この不活性ガス供給手段7Aの一端はN2ガスタンク10に接続され、他端は第1移送手段4のうちの開閉弁4cとバヨネット継手4dの間に接続され、この不活性ガス供給手段7AにはN2ガスタンク10の近くにおいて開閉弁7aが介装されている。
前記不活性ガス供給手段7Bは、第2移送手段5に不活性ガス(窒素ガス)を供給可能であり、この不活性ガス供給手段7Bの一端はN2ガスタンク10に接続され、他端は第2移送手段5のうちの開閉弁5cとバヨネット継手5dの間に接続され、この不活性ガス供給手段7Bには開閉弁7bが介装されている。
前記第3移送手段6は、船側において開閉弁12a,13aを有するパイパス管12,13を介して第1,第2移送手段4,5に夫々接続されている。この第3移送手段6は、第1,第2移送手段4,5のうちのローディングアーム4a,5aの周辺部分をN2ガス又は水素ガス(GH2)でパージする際に排出される混合ガスをローディングアーム6aを介して陸側へ移送可能であり、その大部分が一重管で構成されている。第3移送手段6の一端は混合ガス処理装置11に接続され、第3移送手段6の他端は第2タンク3に接続されている。
第3移送手段6の途中部にはローディングアーム6aが介装され、ローディングアーム6aには緊急離脱装置6bと開閉弁6cとが介装されている。第3移送手段6の陸側と船側の境界部はバヨネット継手6dで接続される。第3移送手段6のうちのローディングアーム6aの付近(混合ガス処理装置11側の付近)には開閉弁6eが介装され、第3移送手段6のうちの第2タンク3の付近には開閉弁6fが介装され、バヨネット継手6dと開閉弁6fの間にも開閉弁6gが介装されている。
水素ガスタンク9から不活性ガス供給手段7Aに水素ガスを供給可能にするため、第2移送手段5から分岐して不活性ガス供給手段7Aに接続された分岐管8Aが設けられ、この分岐管8Aには開閉弁8aが介装されている。また、水素ガスタンク9から不活性ガス供給手段7Bへ水素ガスを供給可能にするため、第2移送手段5から分岐して不活性ガス供給手段7Bに接続された分岐管8Bが設けられ、この分岐管8Bには開閉弁8bが介装されている。
次に、液化水素輸送船が積出し基地の桟橋に到着した着桟時に、第1タンク2から第2タンク3へ液化水素をローディングする例について説明する。この場合、第1タンク2には液化水素が充填されており、第2タンク3には少量の液化水素と水素ガスが収容されている。最初に、第1〜第3移送手段4〜6のバイヨネット継手4d〜6dを接続してから第1,第2移送手段4,5のうちのバイヨネット継手4d,5dの周辺部分に残存している空気をN2ガス(不活性ガス)でパージ(置換)するN2ガスパージについて図2に基づいて説明する。
図2に示すように、開閉弁4c,4e,5c,5e,4f〜6f,8a,8bが閉弁され、その他の開閉弁は開弁状態に保持され、不活性ガス供給手段7A,7Bから第1,第2移送手段4,5にN2ガスが供給され、第1,第2移送手段4,5からバイパス管12,13を介してN2ガスと空気の混合ガスが第3移送手段6を介して混合ガス処理装置11に移送され、所定時間N2パージを実行後に終了する。このN2ガスパージの結果、第1,第2移送手段4,5のうちの開閉弁4c,5cと開閉弁4f,5fの間にはN2ガスが充填される。
次に、上記のN2ガスパージ終了後に、第1,第2移送手段4,5のうちのバイヨネット継手の周辺部分に残存しているN2ガスをGH2(水素ガス)でパージするGH2パージについて説明する。このGH2パージは、液化水素のローディングの際に、N2ガスが第2タンク3へ流入するのを防止する為に行うものである。
図3に示すように、開閉弁4c,4e,4g,5c,5e,5g,4f〜6f,7a,7bが閉弁され、その他の開閉弁は開弁状態に保持され、水素ガスタンク9から第1移送手段4のバイヨネット継手4dの周辺部分へGH2(水素ガス)が供給され、水素ガスタンク9から第2移送手段5のバイヨネット継手5dの周辺部分にGH2が供給され、第1移送手段4のN2ガスとGH2の混合ガスはバイパス管12から第3移送手段6を介して混合ガス処理装置11へ移送され、第2移送手段5のN2ガスとGH2の混合ガスはバイパス管13から第3移送手段6を介して混合ガス処理装置11へ移送される。
この混合ガス処理装置11においてGH2を燃焼させる等の方法で除去し、N2ガスを所定のタンク(例えばN2ガスタンク10)に収容する。このGH2パージの結果、第1,第2移送手段4,5にはGH2が充填された状態になる。
次に、液化水素を第1タンク2から第2タンク3へローディングする場合には、図4に示すように、開閉弁6f,7a,7b,8a,8b,12a,13aが閉弁され、その他の開閉弁は開弁状態に保持され、第1タンク2から第1移送手段4を介して第2タンク3へ液化水素が移送され、第2タンク3内のGH2が第2移送手段5を介して水素ガスタンク9へ移送される。こうして、第2タンク3内の高純度のGH2を水素ガスタンク9へ回収することができる。
次に、液化水素のローディング終了後のN2ガスパージについて説明する。
このN2ガスパージは、離桟に際してバイヨネット継手4d〜5dを分離する際に、GH2が空気中の酸素と接触して爆発するのを防止する為に行う。図5に示すように、開閉弁4c,4e,5c,5e,4f〜6f,8a,8bが閉弁され、その他の開閉弁は開弁状態に保持され、不活性ガス供給手段7A,7BによりN2ガスタンク10から第1,第2移送手段4,5のバイヨネット継手周辺部分にN2ガスが供給され、第1,第2移送手段4,5からバイパス管12,13を介してN2ガスとGH2の混合ガスが第3移送手段6を介してガス処理装置11に移送され、所定時間N2 パージを実行後に終了する。
このN2ガスパージの結果、第1,第2移送手段4,5のうちの開閉弁4e,5eと開閉弁4f,5fの間にはN2ガスが充填される。その後、バイヨネット継手4d〜6dを分離して液化水素輸送船が離桟する。
上記は、第1タンク2から第2タンク3へ液化水素をローディングする場合を例にして説明したが、第2タンク3から第1タンク2へ液化水素をアンローディングする場合も上記と同様に、バイヨネット継手4d〜6dの接続、第1,第2移送手段4,5に対するN2パージ、第1,第2移送手段4,5に対するGH2パージ、液化水素のアンローディング、第1,第2移送手段4,5に対するN2ガスパージ、バイヨネット継手4d〜6dの分離の順に行うことができる。
次に、定期検査や修理等の為に液化水素輸送船がドック入りする前に行う第2タンク3内をN2ガスで置換するN2パージについて説明する。このN2ガスパージは、第2タンク3の空載時に第2タンク3内の全てのGH2をN2ガスで置換する為に行う。
図6に示すように、開閉弁4c,4e,5c,5e,5f,7b,8a,8b,13aが閉弁され、その他の開閉弁は開弁状態に保持され、不活性ガス供給手段7AによりN2 ガスタンク10から第1移送手段4を介して第2タンク3へN2ガスが供給され、第2タンク3内のGH2が第3移送手段6を介してガス処理装置11に移送される。尚、その後、第2移送手段5のバイヨネット継手周辺部分をN2ガスでパージする場合もある。
次に、上記のドック入り後に第2タンク3内をGH2で置換するGH2パージについて説明する。このGH2パージは、第2タンク3内の全てのN2ガスをGH2で置換する為に行う。図7に示すように、開閉弁4c,4e,4f,7a,7b,8a,12a,13aが閉弁され、その他の開閉弁は開弁状態に保持され、水素ガスタンク9から第2移送手段5を介してGH2が第2タンク3へ供給され、第2タンク3内のN2ガスがGH2と混合した混合ガスが第3移送手段6を介して混合ガス処理装置11に移送される。その後、第2移送手段5のバイヨネット継手周辺部分のGH2をN2ガスで置換するN2ガスパージを行ってからドックを出て就航する。
以上の液化水素移送システム1の作用、効果について説明する。
第1移送手段4により、第1タンク2と第2タンク23間で液化水素を移送することができ、このとき、液化水素が充填される第2タンク3から抜き取る水素ガスは高純度のまま第2移送手段5を介して移送し、水素ガスタンク9へ回収することができる。
液化水素輸送船の着桟時、第1,第2移送手段4,5のバイヨネット継手周辺部分をN2ガスでパージする際には、不活性ガス供給手段7A,7Bから第1,第2移送手段4,5へN2ガスを夫々供給し、バイパス管12,13の開閉弁12a,13aを開弁することでパージ後のN2ガスと空気の混合ガスを第3移送手段6から抜き出して混合ガス処理装置11に移送して回収することができる。
第1,第2移送手段4,5に対するN2ガスパージ後には、第1,第2移送手段4,5のバイヨネット継手周辺部分に対するGH2パージを行うため、液化水素の第2タンク3へのローディングの際に第2タンク3内へN2ガスが流入するのを確実に防止することができる。また、液化水素のローディング後には、第1,第2移送手段4,5のバイヨネット継手周辺部分に対するN2ガスパージを行うため、バイヨネット継手4d〜6dを分離した場合にも、GH2が空気中の酸素と接触することがないから安全性を確保することができる。
ドック入りに際しては、不活性ガス供給手段7AによりN2ガスタンク10から第2タンク3へN2ガスを供給して充填するため、ドックにおける作業の安全性を確保することができる。ドック後には、第2タンク3内にGH2を充填し、第1,第2移送手段4,5のバイヨネット継手周辺部分はN2ガスが充填された状態にするため、ドック入り前の状態に復帰させることができる。
実施例2の液化水素移送システム1Aについて図8、図9に基づいて説明する。
実施例1の液化水素移送システム1と同様の構成要素に同様の符号を付して説明を省略し、主に異なる構成について説明する。
第2移送手段5のうちのローディングアーム5aよりも陸側部分の構成が変更され、第1移送手段4のうちのローディングアーム4aよりも陸側の部分と、第2移送手段5の上記陸側部分とが一体的に構成されている。図9に示すように、少なくとも、第1移送手段4の上記陸側部分が、内管41と外管42とからなる真空断熱二重管40に構成され、この真空断熱二重管40に筒状通路44を空けて外筒管43が外嵌され、真空断熱二重管40の内管41の内側の通路が第1移送手段4の液化水素用通路とされ、上記の筒状通路44が第2移送手段5の一部の通路とされている。このように、真空断熱二重管40の外側に低温の水素ガスを流すことで、真空断熱二重管40への入熱を抑制することができる。
次に、前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
1)実施例2の思想を第3移送手段6と第2移送手段5に適用し、次のように構成するもできる。第3移送手段6のうちのローディングアーム6aよりも陸側部分は、第2移送手段5の陸側部分に外嵌された外筒管(図示略)と第2移送手段5との間の筒状通路(図示略)を備えた構成とされている。
2)N2ガスタンク10を液化水素輸送船側に装備し、水素ガスタンク9も液化水素輸送船側に装備してもよい。
3)その他、当業者ならば前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。
本発明は、陸上の液化水素貯留可能な第1タンクと、液化水素輸送船側の第2タンクと間で液化水素を移送可能にする液化水素移送システムを提供する。
1,1A 液化水素移送システム
2 第1タンク
3 第2タンク
4 第1移送手段
4a ローディングアーム
5 第2移送手段
5a ローディングアーム
6 第3移送手段
6a ローディングアーム
7A,7B 不活性ガス供給手段
10 N2ガスタンク
40 真空断熱二重管
43 外筒管
44 筒状通路

Claims (7)

  1. 液化水素を貯留可能な陸側の第1タンクと、液化水素を貯留可能な液化水素輸送船側の第2タンクとの間で液化水素を移送する液化水素移送システムにおいて、
    前記第1タンクと第2タンクとの間でローディングアームを介して液化水素を移送可能な第1移送手段と、
    前記第2タンクへ又は第2タンクからローディングアームを介して水素ガスを移送可能な第2移送手段と、
    前記第2タンクの空載時に不活性ガスを前記第2タンクに供給可能な不活性ガス供給手段と、
    前記不活性ガス供給手段から供給された不活性ガスと前記第2タンク内に残存する水素ガスとの混合ガスを回収して陸側に移送可能な第3移送手段とを備えたことを特徴とする液化水素移送システム。
  2. 前記不活性ガス供給手段は前記第1タンクと第2タンクとの間で液化水素を移送する作業の前後において前記第1,第2移送手段に不活性ガスを供給可能であり、
    前記第3移送手段は前記第1,第2移送手段に夫々接続され、前記不活性ガス供給手段から供給された不活性ガスと前記第1,第2移送手段内に残存する水素ガスとの混合ガスを回収して陸側に移送可能であることを特徴とする請求項1に記載の液化水素移送システム。
  3. 前記液化水素輸送船の着桟時には、前記第1,第2移送手段に不活性ガスを供給して不活性ガスでパージし、そのパージの際に排出される不活性ガスと空気の混合ガスを前記第3移送手段により陸側へ移送することを特徴とする請求項2に記載の液化水素移送システム。
  4. 前記不活性ガスによるパージ終了後には、前記第1,第2移送手段に水素ガスを供給して水素ガスでパージし、そのパージの際に排出される不活性ガスと水素ガスの混合ガスを前記第3移送手段により陸側へ移送することを特徴とする請求項3に記載の液化水素移送システム。
  5. 液化水素を第1移送手段により前記第2タンクへローディングする際には、前記第2タンク内の水素ガスを前記第2移送手段により陸側へ移送することを特徴とする請求項4に記載の液化水素移送システム。
  6. 前記第2移送手段のうちの前記ローディングアームよりも陸側部分は、前記第1移送手段の陸側部分に外嵌された外筒管と前記第1移送手段との間の筒状通路を備えていることを特徴とする請求項2に記載の液化水素移送システム。
  7. 前記第3移送手段のうちの前記ローディングアームよりも陸側部分は、前記第2移送手段の陸側部分に外嵌された外筒管と前記第2移送手段との間の筒状通路を備えていることを特徴とする請求項2に記載の液化水素移送システム。
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