JP6631379B2 - Apparatus for separating nitrogen from BOG - Google Patents

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本発明は、天然ガスを液化したLNGを貯留するLNG貯留タンクから発生する蒸発ガス(BOG)から窒素を除去する窒素分離装置に関する。   The present invention relates to a nitrogen separation device that removes nitrogen from evaporative gas (BOG) generated from an LNG storage tank that stores LNG obtained by liquefying natural gas.

LNGは沸点がマイナス160℃という低温のため、タンクに貯蔵されている間にも周囲からの入熱により不可避的に蒸発ガス(BOG)が発生する。その際、沸点の低い成分から優先的に蒸発することになるため、BOGには窒素が濃縮された状態となる。   Since LNG has a low boiling point of minus 160 ° C., evaporative gas (BOG) is inevitably generated by heat input from the surroundings even while stored in a tank. At this time, since the components having a low boiling point are preferentially evaporated, the BOG is in a state where nitrogen is concentrated.

BOGは再液化させて燃料として用いられるが、窒素は燃料としての性質をもたないため、窒素を含有するBOGは窒素の分だけ発熱量が低下する。そこで、BOGから窒素を取り除く技術が求められ、例えば特許文献1、2にBOGから窒素成分を分離除去する技術が開示されている。   BOG is reliquefied and used as a fuel. However, since nitrogen does not have a property as a fuel, the calorific value of BOG containing nitrogen decreases by the amount of nitrogen. Therefore, a technique for removing nitrogen from BOG is required. For example, Patent Literatures 1 and 2 disclose techniques for separating and removing nitrogen components from BOG.

特許文献1では、窒素を選択的に透過させる分離膜を有する膜分離装置によってBOGから窒素を粗分離し、膜分離装置によって処理されたガスを圧力スイングのもとで吸着剤によって残留窒素を吸着するというものである。
また、特許文献2は圧力スイングのもとでBOGから窒素を吸着剤によって吸着するというものである。
In Patent Literature 1, nitrogen is roughly separated from BOG by a membrane separation device having a separation membrane that selectively allows nitrogen to permeate, and residual nitrogen is adsorbed by an adsorbent under pressure swing of the gas processed by the membrane separation device. It is to do.
Patent Document 2 discloses that nitrogen is adsorbed from BOG by an adsorbent under a pressure swing.

特開2015−91918号公報JP 2015-91918 A 特開2012−144628号公報JP 2012-144628 A

特許文献1における膜分離装置のように分離膜で分離する膜分離方式では、分離膜の上流側と下流側で圧力差をつける必要がある。
また、吸着剤による吸着を行う場合において、特許文献1及び2では、圧力差を用いて吸着と脱着を行う圧力スイング方式を取っている。
一般に、吸着剤は高圧になるほど吸着量が増大することから、高圧状態で吸着させた後、低圧状態として脱着するようにしている。したがって、圧力スイング方式においても、膜分離と同様に圧力差をつける必要がある。
In a membrane separation method in which separation is performed by a separation membrane as in the membrane separation device in Patent Document 1, it is necessary to provide a pressure difference between the upstream side and the downstream side of the separation membrane.
In the case of performing adsorption by an adsorbent, Patent Documents 1 and 2 employ a pressure swing method in which adsorption and desorption are performed using a pressure difference.
In general, since the amount of adsorbent increases as the pressure increases, the adsorbent is adsorbed in a high pressure state and then desorbed in a low pressure state. Therefore, it is necessary to provide a pressure difference in the pressure swing method as in the case of the membrane separation.

これらの膜分離方式や圧力スイング方式は、原料ガスが圧力(元圧)を有している(高圧状態となっている)場合にはそのまま分離装置に原料ガスを導入すれば良い。つまり、元圧と大気圧の圧力差を利用することが出来る。
一方、BOGの圧力はほぼ大気圧であるため、BOGを原料ガスとした場合、膜分離方式や圧力スイング方式を適用するためには、一旦、圧縮機で昇圧した後、分離装置に導入する必要がある。もしくは、分離装置に真空ポンプ(真空状態から大気圧状態まで昇圧する一種の圧縮機)を導入して、大気圧より低い圧力条件を作る必要がある。
しかしながら、気体を圧縮するためには大きな動力を要する。すなわち、大気圧状態のBOGから、膜分離方式や圧力スイング方式で窒素ガスを分離しようとすると、エネルギー消費量が大きいという問題がある。
In these membrane separation systems and pressure swing systems, when the source gas has a pressure (original pressure) (is in a high pressure state), the source gas may be directly introduced into the separation device. That is, the pressure difference between the original pressure and the atmospheric pressure can be used.
On the other hand, since the pressure of BOG is almost atmospheric pressure, when BOG is used as a raw material gas, in order to apply the membrane separation method or the pressure swing method, it is necessary to first raise the pressure with a compressor and then introduce it into a separation device. There is. Alternatively, it is necessary to introduce a vacuum pump (a kind of compressor that raises the pressure from a vacuum state to an atmospheric pressure state) into the separation device to create a pressure condition lower than the atmospheric pressure.
However, a large power is required to compress the gas. That is, when nitrogen gas is separated from BOG in an atmospheric pressure state by a membrane separation method or a pressure swing method, there is a problem that a large amount of energy is consumed.

本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、エネルギー消費量を大きくすることなくBOGから窒素ガスを分離するBOGからの窒素分離装置を得ることを目的としている。   The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a BOG nitrogen separation apparatus that separates nitrogen gas from BOG without increasing energy consumption.

(1)本発明に係るBOGからの窒素分離装置は、LNG貯留タンクから排出されるBOGから窒素ガスを除去する窒素分離装置であって、
窒素を選択的に吸着する吸着剤が充填され、低温下で前記吸着剤に窒素を選択的に吸着させ、高温下で吸着した窒素を脱着させる温度スイング式の吸着装置として、第1吸着装置と第2吸着装置を有し、
前記LNG貯留タンクからBOGを排出するBOG排出管が、前記第1吸着装置及び第2吸着装置にそれぞれ開閉弁を介して接続され、
前記第1吸着装置及び第2吸着装置には加熱媒体を流通させる熱媒流路が配設されて、前記加熱媒体により間接的に加熱できるようになっており、
BOG排出管からBOGを前記第1吸着装置と前記第2吸着装置に選択的に通流させて、前記第1吸着装置と前記第2吸着装置によって窒素の吸着と脱着を交互に行えるようにしたことを特徴とするものである。
(1) The apparatus for separating nitrogen from BOG according to the present invention is a nitrogen separator for removing nitrogen gas from BOG discharged from an LNG storage tank,
The first adsorber is filled with an adsorbent that selectively adsorbs nitrogen, as a temperature swing type adsorber for selectively adsorbing nitrogen to the adsorbent at a low temperature and desorbing the adsorbed nitrogen at a high temperature. Having a second adsorption device,
BOG discharge pipes for discharging BOG from the LNG storage tank are connected to the first adsorption device and the second adsorption device respectively via open / close valves,
The first adsorption device and the second adsorption device are provided with a heat medium flow passage for circulating a heating medium, and can be indirectly heated by the heating medium,
BOG is selectively passed from the BOG discharge pipe to the first adsorber and the second adsorber so that the first adsorber and the second adsorber can alternately adsorb and desorb nitrogen. It is characterized by the following.

(2)また、上記(1)に記載のものにおいて、前記第1吸着装置と第2吸着装置は、前記LNG貯留タンクから払い出されたLNGを流通させて、吸着装置内の吸着剤を間接的に冷却する冷媒流路が配設されており、かつ該冷媒流路に払出しLNGを供給するためのLNG供給管が接続されていることを特徴とするものである。 (2) In the device according to the above (1), the first adsorption device and the second adsorption device flow LNG discharged from the LNG storage tank to indirectly adsorb the adsorbent in the adsorption device. A refrigerant flow path for cooling is provided, and an LNG supply pipe for supplying the discharged LNG is connected to the refrigerant flow path.

本発明に係るBOGからの窒素分離装置によれば、原料ガスや分離ガスを圧縮・昇圧する必要がなく、かつ、BOGが元々有している冷熱エネルギーを活用して窒素分離を行うため、従来の窒素分離技術に比べてエネルギー消費量が格段に小さいという優れた効果が得られる。   According to the apparatus for separating nitrogen from BOG according to the present invention, there is no need to compress and pressurize the raw material gas or the separated gas, and nitrogen separation is performed by utilizing the cold energy originally possessed by BOG. An excellent effect that the energy consumption is remarkably small as compared with the nitrogen separation technology described above is obtained.

本実施の形態に係るBOGからの窒素分離装置の説明図であって、第1吸着装置で窒素の吸着処理を行い、第2吸着装置で窒素の脱着処理を行っている状態を示している。It is explanatory drawing of the nitrogen separation apparatus from BOG which concerns on this Embodiment, Comprising: The state which performs the adsorption process of nitrogen by the 1st adsorption device, and performs the desorption process of nitrogen by the 2nd adsorption device is shown. 本実施の形態に係るBOGからの窒素分離装置の説明図であって、第1吸着装置で窒素の脱着処理を行い、第2吸着装置で窒素の吸着処理を行っている状態を示している。It is explanatory drawing of the nitrogen separation apparatus from BOG which concerns on this Embodiment, and has shown the state which performs the desorption process of nitrogen by the 1st adsorption device, and performs the adsorption process of nitrogen by the 2nd adsorption device.

本実施の形態に係るBOGからの窒素分離装置1(以下、単に「窒素分離装置1」という場合あり)は、図1に示すように、LNG貯留タンク3から排出されるBOGから窒素を除去する装置であって、第1吸着装置5と第2吸着装置7の2台の吸着装置を有している。
第1吸着装置5及び第2吸着装置7は同じ構造のものであり、窒素を選択的に吸着する吸着剤が充填され、低温下で前記吸着剤に窒素を選択的に吸着させ、高温下で吸着した窒素を脱着させる温度スイング式の吸着装置である。
The nitrogen separating apparatus 1 from BOG according to the present embodiment (hereinafter sometimes simply referred to as “nitrogen separating apparatus 1”) removes nitrogen from BOG discharged from LNG storage tank 3, as shown in FIG. The apparatus has two suction devices, a first suction device 5 and a second suction device 7.
The first adsorption device 5 and the second adsorption device 7 have the same structure, are filled with an adsorbent for selectively adsorbing nitrogen, selectively adsorb nitrogen on the adsorbent at a low temperature, and It is a temperature swing type adsorption device for desorbing adsorbed nitrogen.

温度スイング式の吸着装置の構造例としては、熱交換器の一方の流路に粒状の吸着剤を充填したものが挙げられる。例えば、シェルアンドチューブ型熱交換器のシェル側に吸着剤を充填したものや、例えば特開2003-260327号公報に開示されたプレートフィン熱交換器の一方の流路に吸着剤を充填したものなどが挙げられる。   As an example of the structure of the temperature swing type adsorption apparatus, there is a heat exchanger in which one flow path is filled with a granular adsorbent. For example, a shell and tube type heat exchanger in which the shell side is filled with an adsorbent, or a plate and fin heat exchanger disclosed in, for example, JP-A-2003-260327, in which one flow path is filled with an adsorbent. And the like.

第1吸着装置5と第2吸着装置7は、窒素の吸着と脱着を交互に行うために設けられており、そのために第1吸着装置5及び第2吸着装置7には、LNG貯留タンク3から払い出されたLNGを流通させる第1冷媒流路9及び第2冷媒流路11がそれぞれ配設されて、払出しLNGにより吸着剤を間接的に冷却できるようになっている(吸着工程)。また、第1吸着装置5及び第2吸着装置7には、加熱媒体を流通させる第1熱媒流路13及び第2熱媒流路15がそれぞれ配設されており、加熱媒体により吸着剤を間接的に加熱できるようになっている(再生工程)。
このような機能を実現するための具体的な態様として種々の配管系統や開閉弁が設けられており、以下これら配管系統と開閉弁について説明する。
The first adsorption device 5 and the second adsorption device 7 are provided for alternately adsorbing and desorbing nitrogen, and therefore, the first adsorption device 5 and the second adsorption device 7 are provided with the LNG storage tank 3. A first refrigerant flow path 9 and a second refrigerant flow path 11 for distributing the discharged LNG are provided, respectively, so that the discharged LNG can indirectly cool the adsorbent (adsorption step). The first adsorption device 5 and the second adsorption device 7 are provided with a first heat medium passage 13 and a second heat medium passage 15, respectively, through which a heating medium flows. It can be heated indirectly (regeneration step).
Various piping systems and on-off valves are provided as specific modes for realizing such functions. Hereinafter, these piping systems and on-off valves will be described.

図1、図2に示すように、LNG貯留タンク3からBOGを排出するBOG排出管17は、途中で第1BOG排出管19と第2BOG排出管21に分岐され、第1BOG排出管19には第1吸着装置5が、第2BOG排出管21には第2吸着装置7がそれぞれ接続されている。
また、第1BOG排出管19には第1開閉弁V1が、第2BOG排出管21には第2開閉弁V2がそれぞれ設けられている。なお、窒素分離装置1の動作については後述するが、白抜きの開閉弁は「開」の状態を示し、黒塗りの開閉弁は「閉」の状態を示している。
As shown in FIGS. 1 and 2, a BOG discharge pipe 17 that discharges BOG from the LNG storage tank 3 is branched into a first BOG discharge pipe 19 and a second BOG discharge pipe 21 on the way, and the first BOG discharge pipe 19 has a first BOG discharge pipe 19. The first adsorption device 5 is connected to the second BOG discharge pipe 21, and the second adsorption device 7 is connected to the second BOG discharge pipe 21.
The first BOG discharge pipe 19 is provided with a first on-off valve V1, and the second BOG discharge pipe 21 is provided with a second on-off valve V2. Although the operation of the nitrogen separator 1 will be described later, a white on-off valve indicates an "open" state, and a black on-off valve indicates a "closed" state.

第1吸着装置5には、窒素の吸着処理がされた吸着処理ガス又は、窒素ガスの脱着処理がなされた再生ガスを排出するための第1ガス排出管23が接続されている。
また、第2吸着装置7には、第1吸着装置5と同様に、窒素の吸着処理がされた吸着処理ガス又は、窒素ガスの脱着処理がなされた再生ガスを排出するための第2ガス排出管25が接続されている。
The first adsorption device 5 is connected to a first gas discharge pipe 23 for discharging an adsorption treatment gas subjected to a nitrogen adsorption treatment or a regeneration gas subjected to a nitrogen gas desorption treatment.
Similarly to the first adsorber 5, the second adsorber 7 has a second gas discharge for discharging the adsorbed gas subjected to the nitrogen adsorption process or the regeneration gas subjected to the nitrogen gas desorption process. Tube 25 is connected.

第1ガス排出管23には第3開閉弁V3を介して窒素の吸着処理がされた吸着処理ガスを流すための第1吸着処理ガス排出管27が接続され、また第2ガス排出管25には第4開閉弁V4を介して窒素の吸着処理がされた吸着処理ガスを流すための第2吸着処理ガス排出管29が接続されている。   The first gas discharge pipe 23 is connected to a first adsorption processing gas discharge pipe 27 for flowing an adsorption processing gas having been subjected to nitrogen adsorption processing via a third on-off valve V3, and is connected to the second gas discharge pipe 25. Is connected to a second adsorption processing gas discharge pipe 29 through which an adsorption processing gas subjected to nitrogen adsorption processing flows through a fourth on-off valve V4.

また、第1ガス排出管23には第5開閉弁V5を介して窒素ガスの脱着処理がなされた再生ガスを排出するための第1再生ガス排出管31が接続され、また第2ガス排出管25には第6開閉弁V6を介して窒素ガスの脱着処理がなされた再生ガスを排出するための第2再生ガス排出管33が接続されている。   Further, the first gas discharge pipe 23 is connected to a first regeneration gas discharge pipe 31 for discharging a regeneration gas subjected to nitrogen gas desorption processing via a fifth on-off valve V5, and a second gas discharge pipe. A second regeneration gas discharge pipe 33 for discharging the regeneration gas subjected to the desorption process of the nitrogen gas through the sixth on-off valve V6 is connected to 25.

LNG貯留タンク3からポンプ35によってLNGを払い出すLNG払出し管37には、第1吸着装置5に、吸着剤を冷却するための冷媒としてLNGを供給するための第1LNG供給管39が接続されている。第1LNG供給管39は、LNG払出し管37から分岐して第1吸着装置5内において吸着剤を間接的に冷却する第1冷媒流路9の入り側に接続され、第1冷媒流路9の出側に接続されて再びLNG払出し管37に接続されている。第1LNG供給管39の入り側の配管には第7開閉弁V7が設けられている。また、LNG払出し管37における第1LNG供給管39の入り側の接続部と出側の接続部の間には、第8開閉弁V8が設けられている。   A first LNG supply pipe 39 for supplying LNG as a coolant for cooling the adsorbent to the first adsorption device 5 is connected to the LNG discharge pipe 37 for discharging LNG from the LNG storage tank 3 by the pump 35. I have. The first LNG supply pipe 39 is branched from the LNG discharge pipe 37 and connected to the inlet side of the first refrigerant flow path 9 for indirectly cooling the adsorbent in the first adsorption device 5. It is connected to the outlet side and is again connected to the LNG discharging pipe 37. A seventh on-off valve V7 is provided on a pipe on the entry side of the first LNG supply pipe 39. Further, an eighth on-off valve V8 is provided between a connection part on the entrance side and a connection part on the exit side of the first LNG supply pipe 39 in the LNG discharge pipe 37.

また、第2吸着装置7にも第1吸着装置5と同様に、第2吸着装置7に、吸着剤を冷却するための冷媒としてLNGを供給するための第2LNG供給管41が接続されている。第2LNG供給管41は、LNG払出し管37から分岐して第2吸着装置7内において吸着剤を間接的に冷却する第2冷媒流路11の入り側に接続され、第2冷媒流路11の出側に接続されて再びLNG払出し管37に接続されている。第2LNG供給管41の入り側の配管には第9開閉弁V9が設けられている。また、LNG払出し管37における第2LNG供給管41の入り側の接続部と出側の接続部の間には、第10開閉弁V10が設けられている。   Similarly to the first adsorption device 5, the second adsorption device 7 is also connected to the second adsorption device 7 with a second LNG supply pipe 41 for supplying LNG as a refrigerant for cooling the adsorbent. . The second LNG supply pipe 41 branches from the LNG discharge pipe 37 and is connected to the inlet side of the second refrigerant flow path 11 that indirectly cools the adsorbent in the second adsorption device 7. It is connected to the outlet side and is again connected to the LNG discharging pipe 37. A ninth on-off valve V9 is provided in the pipe on the entry side of the second LNG supply pipe 41. In addition, a tenth on-off valve V10 is provided between the connection part on the entry side and the connection part on the exit side of the second LNG supply pipe 41 in the LNG discharge pipe 37.

また、第1吸着装置5には、第1吸着装置5の第1熱媒流路13に接続されて、吸着剤を間接的に加熱するための熱媒体(例えば海水や、常温の空気など)を供給するための第1熱媒体供給管43が接続され、第1熱媒体供給管43には第11開閉弁V11が設けられている。
同様に、第2吸着装置7には、第2吸着装置7内の第2熱媒流路15に接続されて、吸着剤を間接的に加熱するための熱媒体(例えば海水や、常温の空気など)を供給するための第2熱媒体供給管45が接続され、第2熱媒体供給管45には第12開閉弁V12が設けられている。
Further, the first adsorber 5 is connected to the first heat medium flow path 13 of the first adsorber 5 and heat medium for indirectly heating the adsorbent (for example, seawater or air at room temperature). The first heat medium supply pipe 43 is connected to the first heat medium supply pipe 43. The first heat medium supply pipe 43 is provided with an eleventh on-off valve V11.
Similarly, the second adsorber 7 is connected to the second heat medium flow path 15 in the second adsorber 7 and heats the adsorbent indirectly (for example, seawater or air at room temperature). ) Is connected to the second heat medium supply pipe 45, and the second heat medium supply pipe 45 is provided with a twelfth on-off valve V12.

以上のように構成された本実施の形態の窒素分離装置1の動作を、図1、図2に基づいて説明する。
図1、図2において、白抜きの開閉弁は「開」の状態を示し、黒塗りの開閉弁は「閉」の状態を示している。
図1に示す状態は、第1吸着装置5を用いてBOGから窒素の吸着処理を行い、第2吸着装置7では窒素の脱着処理を行っている状態を示しており、図2に示す状態は、第2吸着装置7を用いてBOGから窒素の吸着処理を行い、第1吸着装置5では窒素の脱着処理を行っている状態を示している。
The operation of the nitrogen separator 1 according to the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIGS.
1 and 2, a white on-off valve indicates an "open" state, and a black on-off valve indicates a "closed" state.
The state shown in FIG. 1 shows a state in which nitrogen is adsorbed from BOG using the first adsorption device 5 and a desorption process of nitrogen is performed in the second adsorption device 7, and the state shown in FIG. 2 shows a state in which nitrogen is adsorbed from BOG using the second adsorber 7 and nitrogen is desorbed in the first adsorber 5.

図1に示すように、LNGはマイナス160℃の低温状態でLNG貯留タンク3に貯蔵されており、蒸発ガス(BOG)も低温状態でLNG貯留タンク3からBOG排出管17を介して排出され、第1吸着装置5に供給される。低温状態の蒸発ガス(BOG)を第1吸着装置5に流通させると、低温の蒸発ガスで吸着剤は冷却されつつ、蒸発ガス中の窒素ガスは吸着剤に吸着される(吸着工程)。   As shown in FIG. 1, LNG is stored in the LNG storage tank 3 at a low temperature of −160 ° C., and the evaporative gas (BOG) is also discharged from the LNG storage tank 3 through the BOG discharge pipe 17 at a low temperature, It is supplied to the first adsorption device 5. When the low-temperature evaporative gas (BOG) is passed through the first adsorber 5, the adsorbent is cooled by the low-temperature evaporative gas and the nitrogen gas in the evaporative gas is adsorbed by the adsorbent (adsorption step).

一般的に、吸着剤の吸着能力は低温ほど大きくなるので、窒素は常温状態の吸着剤より多く吸着される。本実施の形態では、冷却効果を得るために、LNG貯留タンク3から払出されるLNGを、第1LNG供給管39によって第1吸着装置5に配設された第1冷媒流路9に流通させ、吸着装置(吸着剤)を冷却しているので、より吸着能力が高められている。
第1LNG供給管39によって第1吸着装置5に供給されたLNGは、例えば-160℃から-150℃に加熱されて、再びLNG払出し管37に戻される。
In general, the adsorption capacity of the adsorbent increases as the temperature decreases, so that nitrogen is adsorbed more than the adsorbent in the normal temperature state. In the present embodiment, in order to obtain a cooling effect, LNG discharged from the LNG storage tank 3 is caused to flow through the first refrigerant flow path 9 provided in the first adsorption device 5 by the first LNG supply pipe 39, Since the adsorption device (adsorbent) is cooled, the adsorption capacity is further improved.
The LNG supplied to the first adsorption device 5 by the first LNG supply pipe 39 is heated, for example, from -160 ° C to -150 ° C, and returned to the LNG discharge pipe 37 again.

第1吸着装置5で窒素の吸着処理がされた窒素除去後のBOGは、第1ガス排出管23、第3開閉弁V3を介して第1吸着処理ガス排出管27によって下流側に排出される。
なお、第1吸着処理ガス排出管27から排出される窒素除去後のBOGは、窒素ガスが除去されており、窒素除去前のBOGよりも熱量が高く燃料としての価値が高い。例えば圧縮機でBOGを圧縮してLNG払出し管37によって払い出されるLNGに混合して需要先に供給する場合、LNG貯留タンク3から発生するBOGをそのまま圧縮すると、熱量的に価値の無い窒素分も一緒に圧縮するため無駄な圧縮動力を消費することになるが、第1吸着処理ガス排出管27から排出される窒素除去後のBOGを圧縮するようにすれば、圧縮動力を削減することが可能となる。
The nitrogen-removed BOG that has been subjected to the nitrogen adsorption treatment in the first adsorption device 5 is discharged downstream by the first adsorption treatment gas discharge pipe 27 via the first gas discharge pipe 23 and the third on-off valve V3. .
The nitrogen gas removed from the first adsorption processing gas discharge pipe 27 after the nitrogen removal is removed from the BOG, and has a higher calorific value than the BOG before the nitrogen removal and has a higher value as a fuel. For example, in the case where BOG is compressed by a compressor, mixed with LNG discharged by the LNG discharging pipe 37 and supplied to a demand destination, if BOG generated from the LNG storage tank 3 is compressed as it is, nitrogen which has no calorific value will also be obtained. Useless compression power is consumed because they are compressed together, but the compression power can be reduced by compressing the BOG after removing nitrogen discharged from the first adsorption processing gas discharge pipe 27. It becomes.

一方、第2吸着装置7においては、第2熱媒体供給管45により海水等の熱媒体が供給されて、窒素ガスの脱着処理が行われている。吸着剤は加熱されることで吸着能力が低下することで、脱着処理が行われる。脱着された再生ガスは、第2ガス排出管25、第6開閉弁V6及び第2再生ガス排出管33を介して排出される。   On the other hand, in the second adsorption device 7, a heat medium such as seawater is supplied from the second heat medium supply pipe 45, and the desorption process of the nitrogen gas is performed. When the adsorbent is heated, the adsorption capacity is reduced, so that the desorption treatment is performed. The desorbed regeneration gas is discharged through the second gas discharge pipe 25, the sixth on-off valve V6, and the second regeneration gas discharge pipe 33.

脱着された再生ガスの窒素純度が十分に高い場合、換言すれば、再生ガス中におけるメタンなどの可燃性ガス成分濃度が十分に低い場合は、脱着された再生ガスはそのまま大気中に放散することが出来る。脱着された再生ガスの窒素純度が十分に高くない場合は、さらに窒素純度を高める、すなわち、さらに再生ガス中の可燃性ガス成分と窒素分を高純度分離する後段プロセスを経てから窒素分を大気に放散するようにする。ここで、窒素分離装置1から排出される再生ガス量は、LNG貯留タンク3から排出されるBOG量(発生BOG量)に比較すると大幅に少なくなっており、発生BOG量をそのまま高純度窒素分離する場合に比べて、後段プロセスの設備容量を大幅に軽減することができる。なお、後段プロセスで分離された可燃性ガス成分は燃料として利用でき、さらに、窒素分についても放散せずに製品窒素として回収しても良い。
第2熱媒体供給管45により第2吸着装置7に供給された例えば20℃熱媒体は、吸着剤と熱交換することによって、例えば10℃になって排出される。
If the nitrogen purity of the desorbed regeneration gas is sufficiently high, in other words, if the concentration of flammable gas components such as methane in the regeneration gas is sufficiently low, the desorbed regeneration gas should be released to the atmosphere as it is. Can be done. If the nitrogen purity of the desorbed regeneration gas is not sufficiently high, the nitrogen purity is further increased. To dissipate. Here, the amount of regeneration gas discharged from the nitrogen separation device 1 is significantly smaller than the amount of BOG (the amount of generated BOG) discharged from the LNG storage tank 3, and the amount of the generated BOG is directly used for high-purity nitrogen separation. As compared with the case where the process is performed, the equipment capacity of the subsequent process can be significantly reduced. The combustible gas component separated in the subsequent process can be used as fuel, and the nitrogen component may be recovered as product nitrogen without being released.
The heat medium of, for example, 20 ° C. supplied to the second adsorption device 7 through the second heat medium supply pipe 45 is discharged at, for example, 10 ° C. by exchanging heat with the adsorbent.

第1吸着装置5によって吸着能力限界まで窒素を吸着すると、第1吸着装置5を窒素ガスの脱着処理に、第2吸着装置7を窒素ガスの吸着処理に切り替える。
この切換は、開閉弁の開閉の切換によって行い、図2に示す状態が、切換後の開閉弁の開閉状態を示している。
When the first adsorption device 5 adsorbs nitrogen to the adsorption capacity limit, the first adsorption device 5 is switched to the nitrogen gas desorption process, and the second adsorption device 7 is switched to the nitrogen gas adsorption process.
This switching is performed by switching the opening and closing of the on-off valve, and the state shown in FIG. 2 shows the opened and closed state of the on-off valve after the switching.

図2に示す状態では、低温状態の蒸発ガス(BOG)を第2吸着装置7に流通させると共に、LNG貯留タンク3からの払出されるLNGを第2LNG供給管41によって第2吸着装置7に置に配設された第2冷媒流路11に流通させている。
第2吸着装置7で窒素の吸着処理がされて窒素除去後のBOGは、第2ガス排出管25、第4開閉弁V4を介して第2吸着処理ガス排出管29によって下流側に排出される。
In the state shown in FIG. 2, the evaporating gas (BOG) in a low temperature state is circulated to the second adsorption device 7, and the LNG discharged from the LNG storage tank 3 is placed in the second adsorption device 7 by the second LNG supply pipe 41. Is circulated through the second refrigerant flow path 11 disposed in the first refrigerant passage.
The BOG that has been subjected to the nitrogen adsorption treatment in the second adsorption device 7 and has been subjected to nitrogen removal is discharged downstream by the second adsorption treatment gas discharge pipe 29 via the second gas discharge pipe 25 and the fourth on-off valve V4. .

他方、第1吸着装置5においては、第1熱媒体供給管43により海水等の熱媒体が供給されて、窒素ガスの脱着処理が行われ、脱着された再生ガスは、第1ガス排出管23、第5開閉弁V5及び第1再生ガス排出管31を介して排出される。   On the other hand, in the first adsorption device 5, a heat medium such as seawater is supplied by the first heat medium supply pipe 43 to perform a desorption process of nitrogen gas, and the desorbed regeneration gas is supplied to the first gas discharge pipe 23. Are discharged through the fifth on-off valve V5 and the first regeneration gas discharge pipe 31.

図2に示す状態において、第2吸着装置7によって吸着能力限界まで窒素を吸着すると、第2吸着装置7を窒素ガスの脱着処理に、第1吸着装置5を窒素ガスの吸着処理に切り替える。
このように、第1吸着装置5と第2吸着装置7の処理態様を切り換えることによって、継続的に窒素ガスの吸着及び脱着を行うことができる。
なお、第1吸着装置5や第2吸着装置7が吸着能力限界まで窒素を吸着したことの判断として、BOG排出管17や第1ガス排出管23、第2ガス排出管25にガス成分を計測する計測装置を配設し、窒素成分濃度の計測値によって切り替えても良い。例えば、第1吸着装置5で吸着処理を行っている状態で、第1ガス排出管23から排出される窒素除去後のBOG中の窒素成分濃度が、BOG排出管17における窒素成分濃度(窒素除去前BOG中の窒素成分濃度)に対して所定の比率以上になったら、第1吸着装置5は吸着能力限界まで窒素を吸着したと判断するようにする。一般的に、所定の比率のしきい値として1/50〜1/5程度の値をとることが多い。
In the state shown in FIG. 2, when nitrogen is adsorbed to the adsorption capacity limit by the second adsorption device 7, the second adsorption device 7 is switched to the nitrogen gas desorption process, and the first adsorption device 5 is switched to the nitrogen gas adsorption process.
Thus, by switching the processing mode of the first adsorption device 5 and the second adsorption device 7, the adsorption and desorption of the nitrogen gas can be continuously performed.
In addition, as the determination that the first adsorption device 5 or the second adsorption device 7 has adsorbed nitrogen to the adsorption capacity limit, the gas components are measured in the BOG discharge pipe 17, the first gas discharge pipe 23, and the second gas discharge pipe 25. A measuring device for performing the measurement may be provided, and the switching may be performed according to the measured value of the nitrogen component concentration. For example, while the adsorption process is being performed by the first adsorption device 5, the nitrogen component concentration in the BOG discharged from the first gas discharge pipe 23 after the nitrogen removal is changed to the nitrogen component concentration (nitrogen removal) in the BOG discharge pipe 17. When the ratio becomes equal to or more than a predetermined ratio with respect to the nitrogen component concentration in the previous BOG, the first adsorption device 5 determines that nitrogen has been adsorbed to the adsorption capacity limit. Generally, a threshold of a predetermined ratio often takes a value of about 1/50 to 1/5.

以上のように、本実施の形態によれば、原料ガスや分離ガスを圧縮・昇圧する必要がなく、かつ、LNGが元々有している冷熱エネルギーを活用して窒素分離を行うため、従来の窒素分離技術に比べてエネルギー消費量が格段に小さいという優れた効果が得られる。   As described above, according to the present embodiment, there is no need to compress and pressurize the raw material gas and the separation gas, and nitrogen separation is performed by utilizing the cold energy originally possessed by LNG. An excellent effect that energy consumption is remarkably small as compared with nitrogen separation technology can be obtained.

なお、上記の実施の形態では、第1吸着装置5及び第2吸着装置7において窒素の吸着処理を行う際に吸着剤を間接的に冷却するために第1吸着装置5及び第2吸着装置7にLNGを供給するようにしているが、上述したようにLNG貯留タンク3から排出されるBOGは低温であるため、常温状態のガスを流通させる場合よりも吸着効率がよい。この意味で、BOGからの窒素の吸着に温度スイング式の吸着装置を用いる意義があり、本発明は、LNGによって吸着剤を間接的に冷却する機構のない場合も含む。   In the above embodiment, the first adsorber 5 and the second adsorber 7 are used to indirectly cool the adsorbent when performing the nitrogen adsorption process in the first adsorber 5 and the second adsorber 7. However, as described above, since the BOG discharged from the LNG storage tank 3 is at a low temperature, the adsorption efficiency is higher than when the gas in a normal temperature state is circulated. In this sense, it is meaningful to use a temperature swing type adsorption apparatus for adsorbing nitrogen from BOG, and the present invention includes a case where there is no mechanism for indirectly cooling the adsorbent by LNG.

また、上記の実施の形態では、第1吸着装置5と第2吸着装置7の2台の吸着装置を有する例を示したが、吸着装置の数は2台に限定されるものではなく、複数台あればよく、3台以上であってもよい。   Further, in the above-described embodiment, the example in which the two suction devices of the first suction device 5 and the second suction device 7 are provided has been described. However, the number of the suction devices is not limited to two. Any number may be used, and three or more may be used.

1 窒素分離装置
3 LNG貯留タンク
5 第1吸着装置
7 第2吸着装置
9 第1冷媒流路
11 第2冷媒流路
13 第1熱媒流路
15 第2熱媒流路
17 BOG排出管
19 第1BOG排出管
21 第2BOG排出管
23 第1ガス排出管
25 第2ガス排出管
27 第1吸着処理ガス排出管
29 第2吸着処理ガス排出管
31 第1再生ガス排出管
33 第2再生ガス排出管
35 ポンプ
37 LNG払出し管
39 第1LNG供給管
41 第2LNG供給管
43 第1熱媒体供給管
45 第2熱媒体供給管
V1〜V12 第1開閉弁〜第12開閉弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nitrogen separation device 3 LNG storage tank 5 1st adsorption device 7 2nd adsorption device 9 1st refrigerant flow path 11 2nd refrigerant flow path 13 1st heat medium flow path 15 2nd heat medium flow path 17 BOG discharge pipe 19th 1 BOG discharge pipe 21 Second BOG discharge pipe 23 First gas discharge pipe 25 Second gas discharge pipe 27 First adsorption processing gas discharge pipe 29 Second adsorption processing gas discharge pipe 31 First regeneration gas discharge pipe 33 Second regeneration gas discharge pipe 35 pump 37 LNG discharge pipe 39 first LNG supply pipe 41 second LNG supply pipe 43 first heat medium supply pipe 45 second heat medium supply pipe V1 to V12 First open / close valve to twelfth open / close valve

Claims (3)

LNG貯留タンクから排出されるBOGから窒素ガスを除去する窒素分離装置であって、
窒素を選択的に吸着する吸着剤が充填され、低温下で前記吸着剤に窒素を選択的に吸着させ、高温下で吸着した窒素を脱着させる温度スイング式の吸着装置として、第1吸着装置と第2吸着装置を有し、
前記LNG貯留タンクからBOGを排出するBOG排出管が、前記第1吸着装置及び前記第2吸着装置にそれぞれ開閉弁を介して接続され、
前記第1吸着装置及び前記第2吸着装置には加熱媒体を流通させる熱媒流路が配設されて、前記加熱媒体により間接的に加熱できるようになっており、
前記第1吸着装置及び前記第2吸着装置には、前記LNG貯留タンクから払い出されたLNGを流通させて吸着装置内の吸着剤を間接的に冷却する冷媒流路が配設されていて、前記冷媒流路の入り側は需要先にLNGを供給するLNG払出し管から分岐したLNG供給管が接続され、前記冷媒流路の出側は前記LNG供給管を介して再び前記LNG払出し管に戻されており、
BOG排出管からBOGを前記第1吸着装置と前記第2吸着装置に選択的に通流させて、前記第1吸着装置と前記第2吸着装置によって窒素の吸着と脱着を交互に行えるようにしたことを特徴とするBOGからの窒素分離装置。
A nitrogen separator for removing nitrogen gas from BOG discharged from an LNG storage tank,
The first adsorber is filled with an adsorbent that selectively adsorbs nitrogen, as a temperature swing type adsorber for selectively adsorbing nitrogen to the adsorbent at a low temperature and desorbing the adsorbed nitrogen at a high temperature. Having a second adsorption device,
The BOG discharge pipe for discharging the BOG from the LNG storage tank is connected respectively via an on-off valve to the first suction device and the second adsorption unit,
Wherein the first adsorber and said second adsorber, is arranged heating medium passage for circulating a heating medium, being adapted to be indirectly heated by the heating medium,
The first adsorption device and the second adsorption device are provided with a refrigerant flow path for indirectly cooling the adsorbent in the adsorption device by flowing LNG discharged from the LNG storage tank, The inlet side of the refrigerant flow path is connected to an LNG supply pipe branched from an LNG discharge pipe that supplies LNG to a demand destination, and the output side of the refrigerant flow path returns to the LNG discharge pipe again via the LNG supply pipe. Has been
BOG is selectively passed from the BOG discharge pipe to the first adsorber and the second adsorber so that the first adsorber and the second adsorber can alternately adsorb and desorb nitrogen. An apparatus for separating nitrogen from BOG.
前記第1吸着装置及び前記第2吸着装置によってBOGから窒素ガスが除去された吸着処理ガスは、需要先に通じるLNG払出し管によって払い出されるLNGに混合されることを特徴とする請求項1記載のBOGからの窒素分離装置。 2. The adsorption processing gas from which nitrogen gas has been removed from BOG by the first adsorption device and the second adsorption device is mixed with LNG discharged by an LNG discharge pipe leading to a demand destination . A device for separating nitrogen from BOG. LNG貯留タンクから排出されるBOGから窒素ガスを除去する窒素分離装置であって、
窒素を選択的に吸着する吸着剤が充填され、低温下で前記吸着剤に窒素を選択的に吸着させ、高温下で吸着した窒素を脱着させる温度スイング式の吸着装置として、第1吸着装置と第2吸着装置を有し、
前記LNG貯留タンクからBOGを排出するBOG排出管が、前記第1吸着装置及び前記第2吸着装置にそれぞれ開閉弁を介して接続され、
前記第1吸着装置及び前記第2吸着装置には加熱媒体を流通させる熱媒流路が配設されて、前記加熱媒体により間接的に加熱できるようになっており、
BOG排出管からBOGを前記第1吸着装置と前記第2吸着装置に選択的に通流させて、前記第1吸着装置と前記第2吸着装置によって窒素の吸着と脱着を交互に行えるようにしてあり、
前記第1吸着装置及び前記第2吸着装置によってBOGから窒素ガスが除去された吸着処理ガスは、需要先に通じるLNG払出し管によって払い出されるLNGに混合されることを特徴とするBOGからの窒素分離装置。
A nitrogen separator for removing nitrogen gas from BOG discharged from an LNG storage tank,
The first adsorber is filled with an adsorbent that selectively adsorbs nitrogen, as a temperature swing type adsorber for selectively adsorbing nitrogen to the adsorbent at a low temperature and desorbing the adsorbed nitrogen at a high temperature. Having a second adsorption device,
The BOG discharge pipe for discharging the BOG from the LNG storage tank is connected respectively via an on-off valve to the first suction device and the second adsorption unit,
Wherein the first adsorber and said second adsorber, is arranged heating medium passage for circulating a heating medium, being adapted to be indirectly heated by the heating medium,
From BOG discharge tube BOG to the second adsorber and the first adsorber by selectively passing flow, adsorption and desorption of nitrogen so as to perform alternately by said first adsorber and said second adsorber Yes,
The nitrogen gas is removed from the BOG by the first adsorption device and the second adsorption device, and the adsorption process gas is mixed with LNG discharged by an LNG discharge pipe leading to a demand destination. apparatus.
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