JPH02157583A - ボイルオフガス液化方法の改良 - Google Patents

ボイルオフガス液化方法の改良

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JPH02157583A
JPH02157583A JP1282846A JP28284689A JPH02157583A JP H02157583 A JPH02157583 A JP H02157583A JP 1282846 A JP1282846 A JP 1282846A JP 28284689 A JP28284689 A JP 28284689A JP H02157583 A JPH02157583 A JP H02157583A
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gas
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pressure
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ウエイン．ゴードン．ステューバー
Kenneth W Kovak
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〉 この発明は貯蔵容器からの液化天然ガス（、ＬＮＧ）ボ
イルオフ回収法に関する。
（従来の技術） 陸上貯蔵タンクと同様、液化天然ガス（ＬＮＧ）の貨物
輸送の外洋タンカーにおいて、ＬＮＧの場合、通常１日
当り約０．１乃至０，２５％に達する液化ガスの一部が
、ＬＮＧ貯蔵庫の差込口周囲の断熱剤を通る熱漏れの結
果としての蒸発により失われる。そのうえ、陸上、海上
ともＬＮＧ貯蔵容器への熱漏れは、若干の液相の気化を
もたらし、それによって容器内圧の増加をきたす。
船上ＬＮＧ貯蔵タンクボイルオフは、船のボイラーや発
電機への動力供給の補助燃料として使用されてきた。し
かし、最近のＬＮＧタンカー設計では、蒸気駆動エンジ
ンよりもむしろディーゼルエンジンの使用を組み入れ、
それにより、ＬＮＧボイルオフを補助エネルギーとして
供給する必要がなくなった。
最近制定されたタンカーによる炭化水素含有流れの大都
市付近での排出または燃焼による処理を禁止する法律は
、エネルギー費節約に対するますます強まる要望とが相
俟って、ＬＮＧボイルオフ回収の再液化装置を新型タン
カー設計組み入れに結びつけた。
（発明が解決しようとする課題） 貯蔵タンクから蒸発した窒素含有天然ガスボイルオフ回
収の種々の試みがなされた。典型的例として、これらの
システムは閉ループ式冷凍システムを採用し、そこにお
いて、循環ガスを圧縮、冷却そして膨脹させて冷凍を生
産してから圧縮機に戻している。次の特許がその代表的
なものである：アメリカ合衆国特許第３．８７４．１８
５号は閉ループ式窒素冷凍循環を用いる再液化方法を開
示し、そこにおいて、ＬＮＧ濃縮の最低レベルまたは最
低温レベルの冷凍は等エントロピーに膨脹させた流れに
より提供されるが、残存冷凍を冷媒の残留第２留分の等
エンタルピー膨脹により提供されるものである。一実施
例において、等エンタルピーに膨脹された流れの残留留
分は相分離にかけられ、そこで液体および蒸気留分が分
離される。低冷凍要求の期間中、液体留分は貯蔵されま
た、高冷凍要求の期間中、貯蔵液体留分の一部は冷凍シ
ステムに再循環される。
この発明は、ゼロ乃至約１０％の窒素を含有するボイル
オフガスの順応性のあるしかも高効率再液化法を提供す
るものである。先行諸技術は典型的に、窒素含量が前述
の幅広く変動するボイルオフを効率よく再液化できない
。これら先行諸技術は゛、狭い濃度範囲内で最適条件に
作動するよう設計されている。異物の濃度は設計基準と
は別に動く故に、再液化の効率は低下する。この発明の
実施例はこの欠点を除く。
（課題を解決するための手段） この発明は、閉ループ窒素冷凍サイクルを利用して貯蔵
容器内にある液化天然ガスの蒸発でできるＬＮＧボイル
オフ再液化の方法である。ボイルオフガス再液化の方法
において、閉ループ冷凍システムは次の諸工程、すなわ
ち： 初段および最終段が備わり、圧縮作動液を形成する多段
式圧縮機システムで作動液としての窒素を圧縮する工程
と、 前記圧縮作動液の第１および第２流れに分割する工程と
、 前記第１流れの等エンタルピー膨脹と、それによる冷却
第１流れの生成と、ボイルオフガスとの接触による熱入
れおよび、再循環圧縮作動液との接触による熱入れ工程
と、 前記第２流れの等エンタルピー膨脹と、それによる冷却
膨脹第２流れの生成と、ボイルオフガスとの接触による
熱入れおよび、前記作動液との接触による熱入れ工程、
および、 結果として熱入れされた等エンタルピー膨脹の流れと、
等エントロピー＃脹の流れとを前記多段式圧縮機システ
ムに戻す工程、 とから成る。
容量比で約０乃至１０％の窒素を含有するＬＮＧボイル
ガスの閉ループ冷凍工程における再液化の改良であって
、それは： （ａ）前記第１流れの等エンタルピー＃脹を、少くとも
液体留分を発生させるような条件の下で実施することと
、 （ｂ）発生した蒸気留分がある場合、それを液体留分か
ら分離することと、 （ｃ）前記蒸気留分をボイルオフガスと再循環圧縮作動
液との接触による熱入れと、 （ｄ）前記工程（ａ）で形成された液体留分の少くとも
１部を、たとえば前記多段式圧縮機システムの最初と最
後の段階の中間の圧力で加圧することと、　（ｅ）この
結果加圧された液体留分をまずボイルオフガスに接触さ
せて熱入れした後、前記等エントロピー膨脹の第２流れ
を並行して熱入れすること、および、 （ｆ）この結果熱入れ加圧された液体留分を前記多段式
圧縮機システムの段に戻すこと、から成る。
（作　用） ここで添付図面を参照してこの発明をさらに詳細に説明
する。
貯蔵容器に入った液化天然ガスの蒸発でできるボイルオ
フガスの再液化のこの方法の改良は閉ループ冷凍システ
ムの修正により達成される。通常、閉ループ冷凍システ
ムは冷媒または作動液として窒素を使用し、また通常方
法においては、窒素は最初と最後の段を備え普通は最終
冷却機との組合わせで用いる直列の多段式圧縮機により
予め選択された圧力になるまで圧縮される。この圧縮窒
素流れを等エンタルピーに膨脹されている片方の留分と
、等エントロピーに膨脹されている他方の留分て分割す
る。典型的例として、等エントロピー膨脹からの加工物
を使用して圧縮の最終段階を駆動する。このような等エ
ンタルピーと等エントロピーの両膨脹により冷凍が達成
され、この冷凍を使用して前記ボイルオフガスの再液化
を行う。この目的は冷却曲線を熱入れ曲線に調和させて
、このような曲線間の有意の分離を避けることである。
分離は失われた冷凍値を示すものである。
この発明の理解を容易にするため、第１図を参照しよう
。第１図に示されるようにポンプ付きＪＴ法と呼ばれる
実施例によれば、再液化されんとする天然ガス（メタン
）を貯蔵タンク（図示せず）かち導管１を経由して抜き
収り、ボイルオフ圧縮機１００で再液化中の加工に十分
な圧力に圧縮する。
前記ＬＮＧボイルオフ再液化の冷凍要求条件は窒素を作
動液体または循環ガスとして使用する閉ループ冷凍シス
テムにより提供される。この冷凍システムにおいては、
窒素は最終冷却器が備わる直列多段式圧縮機によって周
囲圧から十分な圧力、たとえば５００乃至１０００ｐｓ
ｉａの圧力に圧縮される。
熱力学的効果は前記窒素循環の大差圧を利用することで
増大される。
再液化法において、第１？Ｌれ１０を熱交換器１０４で
、その後、管路１１を通し熱交換器１０６で冷却する。
約−１８５’Ｆ乃至一８５’Ｆ　（約−８５℃乃至−２
９，４’Ｃ）の温度で冷却した第１流れを管路１３を通
して抜き収り、液体を発生させるに十分な条件たとえば
約２５乃至１２５ｐｓｉａの圧力にＪＴ弁で膨脹させる
。
等エンタルピー膨脹の後、分離器１０９を提供して流星
または組成物変更の場合でも引続き使用する液体として
の貯蔵を可能にし、また前記膨脹により蒸気が発生して
いる場合は、それの液体からの分離を可能にする。わず
かの蒸気留分も分離器１０９から抜き取り、管路２２を
経由して除去し、それをボイルオフガスに接触させ、さ
らに第１流れに接触させて熱入れしてから管路２３およ
び２４を経由してその等エンタルピー膨脹をさせ、その
後、多段式圧縮機システム１０２に戻す。前記液体を分
離器１０９から管路１５を経由して除去し、それをポン
プ１１１で約１５０乃至２５０ｐｓｉａの圧力に加圧す
る。
そこから管路１６を経由、熱交換器１１０に導く。熱交
換器１１０において、ボイルオフガスを凝縮し、それを
その最低温度レベル、たとえば−２９０°Ｆ乃至−３０
０’Ｆ　（約−１４３，３℃乃至１４８．９℃）に前記
加圧液体冷媒に接触させて冷却する。この加圧液体はそ
の後管路１８．１９および２０を経由して運搬され、熱
交換器１０６および１０４により熱入れされて蒸気状態
となり、その後、前記多段式圧縮器システム１０２の最
初と最後の段の通常中間にある段に入る。圧力を使用す
ると、詳述すれば他の方法で達成されるよりも高い窒素
レベルで冷却と熱入れの両曲線のより密接な調和と、よ
り高い圧力での戻りが可能になる。
残存冷凍は第２流れ３０の等エントロピー膨脹により供
給される。第２流れ３０は熱交換器１０４で、その後、
管路３１を経由し熱交換器１０６で約−７５乃至−１５
０’Ｆ　（約−２３，９℃乃至−６５，６℃）の温度に
冷却、その後、管路３２を経由して膨脹器１１２に運搬
される。その後、それを約２５乃至１２５ｐｓｉａの圧
力に等エントロピー膨脹させる。この圧力は、前記等エ
ンタルピー膨脹させた流れと、ポンプで排出する流れの
中間の圧力とすることができるが、通常は前記第１流れ
の等エンタルピー膨脹の圧力と同一の圧力である。前記
等エントロピー膨脹の流れを管路３３を経由して熱交換
器１０６に、その後、管路３６を経由して熱交換器１０
４に、さらにその後、管路３７を経由して圧縮機システ
ム１０２に運搬する。
このようにして、ボイルオフの最低温レベルの冷凍が作
動液体の等エンタルピー膨脹により、最低温レベルの冷
凍として等エントロピー膨脹作動液体を使用してきたシ
ステムとは対照的に供給される。
ボイルオフの液化は次の方法で達成される。すなわち、
ボイルオフガスを管路１を経由して貯蔵容器から除去し
、ボイルオフ圧縮機１００で圧縮し、それを管路２．３
および４を経由して液化のため熱交換器１０６および１
１１を通過させる。熱交換器１１０を出ると直ぐ、液化
ＬＮＧは管路４を経て除去され、ポンプ１１４で加圧さ
れ、管路５を経由して貯蔵容器に移送される。
（実施例） この発明の様々の実施態様を具体的に示すため次の実施
例を提供するが、それらはこの発明の範囲を限定するも
のではない。
第２表は、第１図に明示された番号に該当する実測の特
性、もしくは容量比で約１０％の窒素を含むボイルオフ
ガスの実測の特性を提供する。
第３表は、アメリカ合衆国特許第３．８７４．１８５号
に記述され、そこにおいて、ボイルオフガス中の窒素濃
度が０％である先行技術工程図式に該当する流れの特性
を提供する。
第４表は、１０％の窒素を含有するボイルオフガスに関
するアメリカ合衆国特許第３．８７４．１８５号に記述
された先行技術工程図式の液化の流れ特性を提供する。
ＬＮＧボイルオフの回収システムを第１図に説明の通り
の工程図式により実施された。窒素濃度は容量比でボイ
ルオフガスの０％乃至約１０％で変動する。第１表は流
れの特性と、第１図に明示した番号に該当するＬＮＧを
含有しないボイルオフガス流れの流量を、ポンドモルｙ
’ｈｒで示す。
第−１−六 第１図−ポンプ付きＪＴ−０％Ｎ？ Ｈ４ 第−旦一人 先行技術一第２図−アメリガ合衆国 特許第３．８７４．１８５号−０％Ｎ２Ｈ４ 相または ！！ 蒸気＋液 液 蒸気 ツノ 第一λ−表 第１図 ボンツブ１寸き９丁−１０％Ｎ２ 第−戟一去 先行技術一第２図−アメリカ合衆国 特許第３．８７４．１８５号−１０％Ｎ２３２゜ ＝２６０ １ノ 蒸気＋液 液 ツノ 蒸気 ツノ ツノ 蒸気士液 蒸気 ノノ 計算はＵにＡを乗する方法で熱交換器要求条件を決定し
て行い、そこにおいて、Ｕは熱伝導係数、Ａは第１図よ
り第４図に説明する方法の熱交換面の面積である。圧縮
機動力要求条件も示されている。これらの数値を第５表
に示す。
適−旦一人 熱交換器 二−程　材ｕＬ慢％　萌佳刈ｎ　　勉九肚第１表　　　
０　　　７９２，２４４　　　２，７２４ＩＩ　２　ｔ
ｔ　　　　１０　　　　７１３，４４５　　　３，０５
０ノｔ　３　ｔｔ　　　　　　　Ｏ７９７，１１０２，
８０１１１４ノｔ　　　　　　１０　　　　　　７０２
，０９４　　　　　３．５５０これらの結果から、前記
ポンプ付きＪＴシステム（第１表および第２表）が、供
給材料中の窒素レベルが０％と１０％の先行技術システ
ムを示す第２図より優れていることがわかる。
（発明の効果） この発明によって次のようないくつかの利点が達成でき
る。すなわち： （ａ）冷媒循環ガスの熱入れ曲線と、ＬＮＧボイルオフ
流れの冷却曲線との間にさらに密接な調和が得られ、そ
れによってエネルギーの要求条件を限定して再液化を達
成する能力と、 （ｂ）より高い効率をもって再液化に必要な熱交換表面
積の縮小を可能にする能力 とである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、前記ポンプ付きＪＴ法と呼ばれる閉ループ法
を具゛体的に示す工程流れ図、 １・・・導管、２．３．４．５・・・管路、１０・・・
第１流れ、１１．１３．１５．１６．１８．１９．２０
．２２．２３．２４．２６・・・管路、３１．３２．３
３．３６．３７・・・管路、ｉｏｏ・・・ボイルオフ圧
縮機、１０２・・・最終冷却機、１０４．１０６・・・
熱交換器、１０８・・・ＪＴ弁、１０９・・・分離器、
ｉｉｏ・・・熱交換器、１１１・・・ポンプ、１１２・
・・膨脹器、１１４・・・ポンプウ Ｆｌに”−７ ＦＩＧ、／

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）貯蔵容器に含まれる液化天然ガスの蒸発でできる
    ボイルオフガス液化の方法において、閉プール窒素冷凍
    システムでボイルオフガスが、冷却、液化その後、前記
    貯蔵容器に戻され、そこにおける閉プール冷凍システム
    が次の諸工程、すなわち：最初と最後の段が備わる多段
    式圧縮機で、作動液体として窒素を圧縮して、圧縮作動
    液体を形成する工程と、 前記圧縮作動液体を第１および第２流れに分割する工程
    と、 前記第１流れを等エンタルピー膨脹して冷却第１流を生
    成し、その後、再循環圧縮作動液体とボイルオフガスに
    接触させて熱入れする工程および、前記第２流れを等エ
    ントロピー膨脹して冷却膨脹流れを形成し、それをその
    後、ボイルオフガスおよび作動液体に接触させて熱入れ
    してから前記圧縮機システムに戻す工程、 とから成り、 容量比で約０乃至１０％の窒素を含有するボイルオフガ
    スの液化の方法において、 （ａ）前記第１流れの等エンタルピー膨脹を、少くとも
    液体留分を発生させるような条件の下で実施することと
    、 （ｂ）蒸気留分の発生があった場合、それを前記液体留
    分から分離することと、 （ｃ）前記蒸気留の発生があった場合、それをボイルオ
    フガスならびに再循環圧縮作動液体に接触させ熱入れす
    ることと、 （ｄ）工程（ａ）で形成された液体留分をポンプで加圧
    すること、および、 （ｅ）前記加圧液体留分を先づ、ボイルオフガスに接触
    させ、次に前記等エンタルピー膨脹第２流れの熱入れと
    平行して熱入れすること、 とから成るボイルオフガス液化法。
  2. （２）前記窒素作動液体を約５００乃至１，０００ｐｓ
    ｉａの圧力に圧縮することを特徴とする請求項１による
    ボイルオフガス液化法。
  3. （３）前記第１流れを約−１８５゜Ｆ乃至−８５゜Ｆ（
    約−８５℃乃至−２９．４℃）の温度に冷却してから等
    エンタルピー膨脹させることを特徴とする請求項２によ
    るボイルオフガス液化法。
  4. （４）前記第１流れを前記等エンタルピー膨脹で２５乃
    至１２５ｐｓｉａの圧力に膨脹させることを特徴とする
    請求項３によるボイルオフガス液化法。
  5. （５）前記第２流れを約−７５°乃至−１５０°Ｆ（約
    ２３．９℃乃至−６５．６℃）の温度に冷却することを
    特徴とする請求項４によるボイルオフガスの液化法。
  6. （６）前記第２流れを約２５乃至１２５ｐｓｉａの圧力
    に膨脹させることを特徴とする請求項５によるボイルオ
    フガス液化法。
  7. （７）前記等エンタルピー膨脹からの液体の圧力を１２
    ５乃至２７５ｐｓｉａに増圧して、多段式圧縮機システ
    ムの最初と最後の段の中間の段に戻すことを特徴とする
    請求項６によるボイルオフガス液化法。
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