JPH05106793A - Lng貯蔵設備のbog液化システム及びその液化装置 - Google Patents

Lng貯蔵設備のbog液化システム及びその液化装置

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JPH05106793A
JPH05106793A JP3126699A JP12669991A JPH05106793A JP H05106793 A JPH05106793 A JP H05106793A JP 3126699 A JP3126699 A JP 3126699A JP 12669991 A JP12669991 A JP 12669991A JP H05106793 A JPH05106793 A JP H05106793A
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JP
Japan
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bog
lng
drum
heat exchanger
liquefied
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JP3126699A
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English (en)
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Shinsuke Mitsumichi
信介 三道
Kunio Ono
邦男 小野
Takashi Chiba
隆司 千葉
Toshiro Sasaki
敏郎 佐々木
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Chiyoda Corp
Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Original Assignee
Chiyoda Corp
Tokyo Electric Power Co Inc
Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 LNG貯蔵設備におけるBOG液化システム
において、熱交換するBOGまたは/及びLNG量の変
動時においてもBOG液化圧を所定に保持してBOG液
化システムを安定化する。 【構成】 BOGとLNGとを熱交換するプレートフィ
ン型熱交換器のBOG流路に液化BOGの液面を形成
し、該熱交換器からの液化BOGを液化BOGドラムに
貯留しつつ一部払出すと共に、該ドラム液面と該熱交換
内液面との高さを一致させ、BOG液化圧及び該ドラム
液面レベルにより一部払出しBOG量を制御して、該熱
交換内の液面を上下してBOG液化圧を所定に保持す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、LNG(液化天然ガ
ス)の貯蔵設備におけるBOG(蒸発ガス)の液化制御
法及びその装置に関する。更に詳しくはBOG液化圧に
応じBOG液化のための熱交換有効伝熱面積を変化させ
ることにより、BOG量や冷媒であるLNG量を制御す
ることなく安定的にBOGを液化させるBOG液化シス
テム及びその液化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】LNGはクリーンエネルギーとして現在
その使用量は極めて多くなっている。LNGは、我が国
においてはその殆どが輸入に依存し、受入れのLNG基
地では断熱性の低温貯槽に貯蔵されている。LNGはメ
タン等の低沸点成分からなり、貯蔵中外部入熱により蒸
発していわゆるBOGが多量に発生する。発生したBO
Gは、通常、気化LNGの送出ガス配管系に混入して需
要先に送ることで処理されているが,送出ガス圧力が高
くなるに従ってBOGコンプレッサーの消費動力が増大
することになる。そこで消費電力の軽減を目的に、従来
からBOGの処理に関して種々の方法が提案されてい
る。それらは、およそ2種に分類され、その一としては
LNGと直接接触させ吸収液化する方法であり、他はL
NGと熱交換器を介して熱交換して液化する方法であ
る。
【0003】例えば、特開平2−240499号公報の
BOG処理は、BOGに炭素数2〜4の飽和炭化水素を
BOGに添加してLNGとの熱交換の効率を図るもので
あるが、そのシステムの概要は、図4に示したようにB
OGコンプレッサーにてBOGを昇圧後、昇圧後のBO
Gを気化されるLNGと熱交換し液化して液化BOGド
ラムに貯留した後、LNGと合流して気化器に送るもの
である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような液化システ
ムの場合、BOGの液化圧力は、BOG量や冷媒として
のLNG量等の運転条件及び熱交換器の性能等に依存す
る。従って、これらの運転条件のいずれかが変動した場
合、液化システムの運転圧力が安定しない。例えば、熱
交換器に供給されるLNG量が増大しBOG液化圧力が
急激に低下した場合、そのまま放置したときにはBOG
とLNGの熱交換は理論的にはいずれバランスするが、
所定運転条件にて設計されたコンプレッサーやポンプ等
の運転が安定せず、ポンプでは過渡的にキャビテイショ
ンが発生する等の不都合が生じることになる。
【0005】例えば、図2にBOG液化圧力と熱交換が
行われるLNG量とBOG量との比(以下、LNG/B
OG量比とする。)との関係を示した。図2において、
実線のようにBOG液化圧力は、LNG/BOG量比
の変動に伴い変化する。しかし、BOG量やLNG量に
合わせて熱交換器の性能即ち熱交換能を変化させること
は容易でない。従って、LNG貯槽の圧力制御に基づき
BOG処理量が変動した場合、BOG液化圧力の変動を
抑制し所定に保持するように熱交換器に供給するLNG
量を変化させることになる。例えば、図4に示した液化
システムにおいて、熱交換器に供給するLNG量を制御
するシステムを組み込んだ系統図を図5に示した。図5
において、BOG量の変動に応じてBOG液化圧力を変
動させないように対応するLNG量を調整する場合、液
化BOGドラム4の内圧(または熱交換器3の入口Aの
BOG圧力)を圧力計9で検出し、その信号に基づき流
量調節弁10を作動し、冷媒のLNG量を調整すること
ができる。
【0006】しかしながら、上記の制御方法ではLNG
は、BOGの負荷変動に応じて流量制御が行われた後、
気化器5に送られることになり、一方、LNG気化器5
の負荷は、通常、ガス需要側の要求に基づきガス主管圧
力制御器11により制御される。従って、BOGの液化
のための熱交換をした後のLNGを気化器5に送るとき
には、熱交換器3からのLNG量はBOG液化圧力によ
り制御され変動するため、LNG気化器5の負荷をガス
主管圧力制御器11にて制御しようとする場合、熱交換
器3からのLNGとは別に、ガス主管圧力により制御で
きるLNGを気化器に直接送入する配管系24が必要と
なる。更にまた、このLNGを気化器に直接送入するL
NG量は、ガス主管圧力制御器11による信号から前記
冷媒のLNG量及びLNGに合流する液化BOG量の各
流量信号を演算器12にて減算した信号により制御する
ことになり、制御システムが複雑となる。
【0007】本発明は、上記のBOGを昇圧後、気化さ
れるLNGと熱交換器にて熱交換し液化するBOG処理
システムにおいて、熱交換器に供給するBOG及び/ま
たはLNGの流量を制御することなく、且つBOG液化
圧力の変動を抑制してBOG液化圧力を所定に保持する
ように制御する液化システム及びその装置を提供するこ
とを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、LNG
貯蔵設備より発生するBOGを、該貯蔵設備より払出さ
れて気化器に送られるLNGと熱交換して液化するBO
G液化システムにおいて、BOGとLNGとをプレート
フィン型熱交換器でLNGと熱交換して液化BOGドラ
ムに貯留すると共に所定量を払出し、該熱交換器のBO
G流路内に該ドラム内の貯留液面高さと一致する液化B
OGの液面を保持するようにし、且つBOG液化圧と該
ドラム内圧がバランスするように構成して該ドラム液面
レベルを調節して該熱交換器におけるBOGとLNGと
の熱交換量を所定に制御することを特徴とするLNG貯
蔵設備のBOG液化システムが提供される。
【0009】また、LNG貯蔵設備より発生するBOG
を、該貯蔵設備より払出されて気化器に送られるLNG
と熱交換して再液化する装置において、BOGとLNG
の熱交換を行うプレートフィン型熱交換器を設置し、L
NG貯蔵設備から該熱交換器へBOG配管を配設し、該
熱交換器のBOG流路出口と液化BOGドラム間に液化
BOGパイプを配設し、該ドラムを該熱交換器の伝熱流
路域を含んでほぼ同位置に設置すると共に、該BOG配
管から該ドラムにBOGバイパス(均圧管)を配設し、
且つBOG液化圧及び該ドラムの液面に応じ作動する流
量制御弁を液化BOGドラム払出ラインに配置すること
を特徴とするLNG貯蔵設備のBOG液化装置が提供さ
れる。
【0010】
【作 用】本発明は、上記のように構成し、所定のBO
G液化圧力下でのBOG液化の運転操作にてプレートフ
ィン型熱交換器内のBOG流路に液化BOG液面を形成
保持するように設定し、更に液化BOGドラムの液面が
熱交換器の伝熱流路域を含むようにして熱交換器とほぼ
同一位置に液化BOGドラムを設置して、且つBOG配
管から液化BOGドラムにバイパス(均圧管)を配設し
て、熱交換器内のBOG流路液面上の圧力と液化BOG
ドラム内圧とをBOG液化圧力P1 に一致させることに
より、熱交換器内の液面高さと液化BOGドラム内の液
面高さとが一致するようにする。この場合、BOG量ま
たはLNG量が変動して液化圧力P1 がP1'するとき、
BOG配管において液化圧P1'を測定すると共にBOG
ドラムの液面を測定し、それらに基づき液化BOGドラ
ム払出ラインに配置した流量制御弁を作動させ、液化B
OG払出量を調整することにより、BOGドラム内の液
面H1 を上下させることにより連通の熱交換器内のBO
G液面Hを上下に移動させBOG液化のための有効伝熱
面積を増減させることができる。即ち、前記の図2にお
いて、現実のLNG量とBOG量の比は増減するにも拘
らず、熱交換器性能を変化させることにより線上の点
におけるBOG液化圧力が変動することがなく直線
上に沿って運転されることになる。
【0011】例えば、BOG量が減少しBOG液化圧が
低く変動した場合、液化BOGドラム払出ラインに配置
した流量制御弁の開度を調節して、液化BOGドラムか
らのBOG払出量を減少させ、BOGドラム液面H1
1'へ上昇させることにより、熱交換器内のBOG液面
Hを押上げ有効伝熱面積を減少させることができるた
め、熱交換器内に導入されるLNG量を変動させる必要
がない。
【0012】本発明は、上記のようにBOG液化圧力の
変動を抑制することができるように作用するため、所定
のBOG液化圧力下でのBOG負荷に対応する冷媒LN
G量でプレートフィン型熱交換器にて熱交換して運転す
るBOG液化装置に、対応の冷媒LNG量以上のLNG
を特に制限することなく流通させることができる。即
ち、本発明のBOG液化制御法においては、例えば、図
2においてLNG/BOG量比が線上の点より大き
な領域では、BOG負荷に応じて冷媒LNG量を制御す
る必要がなく、熱交換によりBOGを液化した後のLN
GをLNG気化器に送りながら、LNG気化器はガス需
要に基づくガス主管圧力制御信号のみに基づき負荷制御
可能となる。従って、上記従来のBOG液化システムで
の制御方法において必要なLNG気化器への直接送る配
管が不要である。また、既存の負荷制御方式を備えたL
NG気化器が設置されているLNG設備に、本発明のB
OG液化装置を容易に組み込むこともできる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。但し、本発明は下記実施例により制限されるもので
ない。図1は、本発明をLNG基地に応用した一実施例
の系統図である。LNG貯蔵タンク1より発生するBO
GはBOGコンプレッサー2にて加圧後、ライン21を
経てプレートフィン型熱交換器3に送られる。熱交換器
3に送られたBOGは、前記タンク1から払出されLN
Gポンプ6にて昇圧されたLNGと熱交換され液化され
た後、熱交換器3とほぼ同位置に並列に設置された液化
BOGドラム4に貯留される。またライン21から均圧
ライン22を液化BOGドラム4に配設する。液化BO
Gドラム4に貯留された液化BOGは、ライン23を経
て液化BOGポンプ7にて昇圧後に熱交換器3からのL
NGと合流し、主管圧力制御器11により流量制御させ
る流量調節弁13が配置されたライン24を経てLNG
気化器5へ送られて気化された後、送出ガス配管系8を
通じ発電所等ガス需要先に送られる。また、液化BOG
ポンプ7の下流のライン24に調節弁11を配置し、調
節弁11は、ライン21のBOG液化圧力を圧力制御計
9により測定し、液化BOGドラム4の液面をレベル計
10により測定して、それらの測定に基づき制御され
る。
【0014】上記のように構成された図1において、運
転BOG液化圧力5kg/cm2 GでBOGを10,0
00Nm3 /Hr(7t/Hr)を再液化する場合を説
明する。BOGは、ライン21からプレートフィン型熱
交換器3に上部よりBOG流路Bの入口Aに供給し、一
方、LNGポンプ6より払出される−160℃の53t
/HrのLNGは、プレートフィン型熱交換器3の下部
よりLNG流路Eの入口Dに供給され、BOGとLNG
とはプレートフィン型熱交換器3にて向流にて熱交換す
る。熱交換器3内のBOGは、流路Bを下方に流れる間
に流路B内の所定位置にて−140℃にて全量凝縮し、
更に若干過冷却されて熱交換器3のBOGの出口Cから
出る。
【0015】この際の熱交換器内の熱負荷−温度曲線を
図3に示す。図3において、線aは5kg/cm2 Gで
のBOG凝縮曲線を、また線bはLNG昇温曲線を示
し、それぞれA点及びD点で熱交換器3に供給され、熱
交換器内で線a及びbに沿って冷却凝縮と昇温され、C
点及びF点で熱交換器3から出る。液化BOGドラム4
は熱交換器3と同位置に設置し、ドラム4の内圧は均圧
ライン22によりBOG液化圧5kg/cm2 Gに等し
く、ドラム4内の液面と熱交換器3のBOG流路内に形
成された液面は同一高さとなり、液化BOGドラム4に
貯留された液化BOGを払出しポンプ7にてライン24
に払出すことにより、一定に保持される。ライン24に
払出された液化BOGは、熱交換器3のLNGの出口F
からのLNGと合流して、流量調節弁13を経てLNG
気化器5に送られる。上記のようにBOG液化及びLN
G気化操作が、BOG量10,000Nm3/Hr未満
且つLNG/BOG量比=53/7が約7.6で定常的
に運転されている場合には、ライン24に配置した調節
弁11に基づき制御される液化BOGドラム液面高さ
は、定常状態で上記システムはバランスし、熱交換器3
の運転圧力は約5kg/cm2 Gに保持される。
【0016】上記システムにおいて、液化BOGドラム
液面高さを定常状態のままで、BOG流量やLNG流量
等の運転条件が変動して、LNG/BOG量比が変化し
たときは、図4に示したシステムと同様に液化圧力が同
様の挙動を示し、図2における実線のようにBOG液
化圧力が変化する。即ち、例えば、LNG気化器5の負
荷増加に伴い熱交換器3のLNGの入口Dに送られるL
NG流量が増加したとき、図3におけるLNG昇温曲線
bが線b’のように傾きが小さくなりBOG凝縮曲線a
との温度差が大きくなる。そのため、BOG凝縮量の増
加のためライン21内の圧力、即ち自動的にBOG側の
液化圧力が低下し凝縮温度が下がることにより、LNG
昇温曲線b’との平均温度差ΔTを一定に保つようにバ
ランスし、また一方、BOG流量が低下して熱負荷が減
少する場合も、同様にBOG側の液化圧力が自動的に低
下し凝縮温度が下がることにより、LNG昇温曲線b’
との平均温度差ΔTを小さくすることで、伝熱量を低下
させてバランスするためである。
【0017】そのため、本発明のシステムにおいては、
LNG流量の増加またはBOG流量の低下があった(L
NG/BOG量比が増大)場合には、熱交換器3へのラ
イン21の圧力、即ちBOG液化圧力P1 を圧力計9に
て検出し、またBOGドラム4の液面を液面レベル計1
0にて検出し、検出した圧力信号及び液面レベルに基づ
きライン24の調節弁11の開度を調節して、液化BO
Gの払出量を減少させ液化BOGドラム4内の液面H1
がH1'に上昇し、同時に熱交換器内の液面が上昇する。
熱交換内の液面の上昇により、BOG液化のための有効
伝熱面積は減少することになりBOG再液化圧力の低下
が抑制され、BOG液化システムの運転圧力が自動的に
制御され定常化する。
【0018】また、逆にLNG流量減少またはBOG流
量が増加したとき(LNG/BOG量比が低下、但し、
BOG量は10,000Nm3 /Hr以下で、且つLN
G/BOG量比>約7.6の範囲内で)には、上記と同
様にBOG液化圧力P1 を圧力計9で、及びBOGドラ
ム4の液面を液面レベル計10にて検出し、検出した圧
力信号及び液面レベルに基づきライン24の調節弁11
の開度を調節して、液化BOGの払出量を増大させ液化
BOGドラム4内の液面H1 をH1'' に下降させ、同時
に熱交換器内の液面が下降する。熱交換内の液面の下降
により、BOG液化のための伝熱面積が回復することに
なりBOG再液化圧力の上昇が抑制され、BOG液化シ
ステムの運転圧力が自動的に制御され定常化する。
【0019】
【発明の効果】本発明は、LNG貯蔵設備から発生する
BOGをプレートフィン型熱交換器にてLNGと熱交換
して液化する装置で、熱交換器内に液化BOGの液面を
形成保持し、液化BOGを貯留する液化BOGドラムを
熱交換器とほぼ同位置に設置し、且つその液化BOGド
ラム内の液面と熱交換器内の液化BOGの液面とを連通
し、液化BOGドラム内の液面を液化BOGの払出量
を、LNG/BOG量比の変動よるBOG液化圧の変動
を直ちに検知して調節することにより、BOG液化のた
めの伝熱有効面積を適宜増減制御して対応できるため、
BOG液化運転圧力を変動させる必要がなく、LNG気
化器を含めたBOG液化システム全体の運転制御が容易
である。また、本発明のBOG液化装置は既存の負荷制
御方式を備えたLNG気化器が設置されているLNG設
備にも対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】LNG基地に適用した本発明の一実施例の系統
図である。
【図2】BOG液化圧力とLNG/BOG量比との関係
を示したグラフである。
【図3】熱交換器内の熱負荷−BOG冷却及びLNG昇
温温度曲線を示したグラフである。
【図4】従来のBOG液化装置の系統図である。
【図5】図4のBOG液化装置に従来の制御方式を組込
んだ系統図である。
【符号の説明】
1 LNG貯蔵タンク 2 BOGコンプレッサー 3 プレートフィン型熱交換器 4 液化BOGドラム 5 LNG気化器 6 LNGポンプ 7 液化BOGポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 邦男 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番 1号 千代田化工建設株式会社内 (72)発明者 千葉 隆司 東京都千代田区内幸町一丁目1番3号 東 京電力株式会社内 (72)発明者 佐々木 敏郎 東京都千代田区内幸町一丁目1番3号 東 京電力株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 LNG貯蔵設備より発生するBOGを、
    該貯蔵設備より払出されて気化器に送られるLNGと熱
    交換して液化するBOG液化システムにおいて、BOG
    とLNGとをプレートフィン型熱交換器でLNGと熱交
    換して液化BOGドラムに貯留すると共に所定量を払出
    し、該熱交換器のBOG流路内に該ドラム内の貯留液面
    高さと一致する液化BOGの液面を保持するようにし、
    且つBOG液化圧と該ドラム内圧がバランスするように
    構成して該ドラム液面レベルを調節して該熱交換器にお
    けるBOGとLNGとの熱交換量を所定に制御すること
    を特徴とするLNG貯蔵設備のBOG液化システム。
  2. 【請求項2】 LNG貯蔵設備より発生するBOGを、
    該貯蔵設備より払出されて気化器に送られるLNGと熱
    交換して再液化する装置において、BOGとLNGの熱
    交換を行うプレートフィン型熱交換器を設置し、LNG
    貯蔵設備から該熱交換器へBOG配管を配設し、該熱交
    換器のBOG流路出口と液化BOGドラム間に液化BO
    Gパイプを配設し、該ドラムを該熱交換器の伝熱流路域
    を含んでほぼ同位置に設置すると共に、該BOG配管か
    ら該ドラムにBOGバイパス(均圧管)を配設し、且つ
    BOG液化圧及び該ドラムの液面に応じ作動する流量制
    御弁を液化BOGドラム払出ラインに配置することを特
    徴とするLNG貯蔵設備のBOG液化装置。
JP3126699A 1991-04-30 1991-04-30 Lng貯蔵設備のbog液化システム及びその液化装置 Pending JPH05106793A (ja)

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