JPH0545050A - 液化天然ガスの寒冷を利用した永久ガスの液化方法 - Google Patents
液化天然ガスの寒冷を利用した永久ガスの液化方法Info
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Abstract
G)の供給量の変動と電力料金の差を勘案して、効率よ
くガスを液化する方法を提供する。 【構成】 圧縮機1,熱交換器2,膨張タービン3を備
えた液化プロセスにより、LNGの寒冷を利用してガス
を液化する方法において、供給されるLNGの増量時に
は前記膨張タービン3を停止又は減量運転し、供給され
るLNGの減量時には前記膨張タービン3を稼働又は増
量運転することにより、ガスの液化に必要な寒冷量を得
る。
Description
利用した永久ガスの液化方法に関する。
寒冷を利用して窒素ガス等を液化する設備としては、一
般に、圧縮機で窒素ガスをLNGとの熱交換で液化可能
な圧力まで圧縮し、次いで熱交換器でLNGと熱交換さ
せてLNGを昇温気化させるとともに、窒素ガスを液化
するプロセスが用いられている。気化したLNG、即ち
天然ガスは、主として火力発電用や都市ガス用として用
いられる。
電や都市ガスは、1日のうち、昼に需要が多く、夜に需
要が少ないという需要の変動がある。従って、上記のガ
ス液化プロセスに供給されるLNG量も、上記需要変動
によって変動するため、利用できる寒冷量も変動してし
まう。このため、供給されるLNG量が多いときは上記
ガス液化プロセスで得られる液化ガス量を増大できる
が、LNG量が減少すれば液化ガス量も減少することに
なる。
間の料金に比べて夜間が安く設定されている。従って、
昼間には圧縮機をできるだけ抑えて運転し、夜間に増量
運転することが望ましいが、上記のように夜間は供給さ
れるLNG量が少なく、液化できるガス量が少なくなる
ため、単に圧縮機を増量運転しても液化ガス量を増すこ
とはできない。
動と電力料金の差を勘案して、効率よくガスを液化する
方法を提供することを目的としている。
ため、本発明の液化天然ガス(LNG)の寒冷を利用し
た永久ガスの液化方法は、1台以上の永久ガス用圧縮機
と、1台以上の永久ガス用膨張タービンと、永久ガスと
LNGとを熱交換させる熱交換器とを備えた液化プロセ
スにより、前記LNGの寒冷を利用して前記永久ガスを
液化する方法において、供給されるLNGの増量時には
前記膨張タービンを停止又は減量運転し、供給されるL
NGの減量時には前記膨張タービンを稼働又は増量運転
することを特徴とし、さらに本発明は、前記永久ガスが
窒素であること、前記永久ガス用圧縮機の稼働台数又は
該圧縮機の合計吐出量を、前記LNGの供給量に応じて
増減させること、前記膨張タービンによる発生寒冷量
は、前記液化プロセスの所用寒冷量と供給されるLNG
から得られる寒冷量との差であることを特徴とするもの
を含むものである。
れて寒冷量が低減した場合には、該寒冷低減量に応じた
寒冷量を膨張タービンから得ることができる。従って、
LNGの需要が減少し、供給量が減少する夜間でも安定
した状態で所定量のガスを液化することが可能となる。
て、さらに詳細に説明する。なお、永久ガスとして窒素
ガスを例示して説明するが、本発明は、他の永久ガス、
例えば空気やアルゴン,ネオン,ヘリウム等の液化にも
同様にして適用することができる。
ガス液化プロセスの基本的な構成を示すもので、窒素ガ
スを圧縮する圧縮機1と、圧縮した窒素ガスとLNGと
を熱交換させる熱交換器2と、圧縮した窒素ガスの一部
を駆動流体とする膨張タービン3とを主構成要素とする
ものである。
スは、図示しない窒素ガス供給源から管4を経て前記圧
縮機1に吸入され、例えば60kg/cm2 Gに圧縮さ
れて管5から前記熱交換器2に導入される。この熱交換
器2には、管6から例えば−150℃,9kg/cm2
GのLNGが導入されており、該LNGと前記窒素ガス
とが熱交換してLNGは昇温気化して管7に導出され、
窒素ガスは冷却され液化して管8に導出される。
圧した後、気液分離器10に導入される。気液分離器1
0内の液化窒素は管11から導出され、液化窒素貯槽等
に送られる。一方、気液分離器10内の窒素ガスは、管
12から導出されて熱交換器2で前記圧縮後の窒素ガス
の冷却源の一部となって昇温した後、前記圧縮機1の吸
入側窒素ガスに合流する。
場合、即ち天然ガスの需要が多い昼間は、該LNGの寒
冷を十分に利用して、それに見合う量の窒素ガスを供給
することにより、所定量の液化窒素を製造することがで
きる。
い場合、即ち天然ガスの需要が減少する夜間は、LNG
供給量減少に伴う寒冷量の減少を前記膨張タービン3を
稼働させて賄うようにする。即ち、膨張タービン3の入
口弁13を開いて、熱交換器2で中間温度まで冷却され
た窒素ガスの一部を、管14を介して膨張タービン3に
導入し、膨張させて寒冷を発生させて管15から前記管
12の窒素ガスと共に熱交換器2に導入し、圧縮後の窒
素ガスの冷却源とする。
め、圧縮後の窒素ガスを一部膨張タービン3側に分岐さ
せるので、圧縮機1では、該分岐窒素ガス量に相当する
窒素ガスを賄うように増量運転を行い、前記熱交換器2
から管8,減圧弁9,気液分離器10,管11を経て導
出される液化窒素量を一定に保つようにする。
のために所要電力量が増すことになるが、前述のように
膨張タービン3の稼働はLNGの供給量が減少する夜間
であり、電力料金の安価な時間帯であるため、電力量の
増加に対する電力料金の増加は僅かであり、電力を効率
よく使用して低コストで窒素ガスを液化することができ
る。なお、夜間とは、昼間と逆にLNGの気化利用可能
量が少なくなるが、電力単価が安くなり、電力を多く、
有効に使用できる時間帯をいい、休日等もこの時間帯扱
いとなる。
ず、圧縮機1には、30000〜70000Nm3 /h
まで容量変更が可能な圧縮機を用いている。一般には、
30000Nm3 /hの圧縮機と40000Nm3 /h
の圧縮機の2台に分割して並列に設置し、40000N
m3 /hの圧縮機の運転・停止により、30000/7
0000の切替えを行う。
られ、膨張タービン3は停止している。このとき、圧縮
機1は30000Nm3 /hで運転され、管4からの窒
素ガスを60kg/cm2 Gに昇圧して管5から熱交換
器2に導入する。管6からのLNGは、40t/h,−
150℃,9kg/cm2 Gで熱交換器2に導入され、
約−40℃に昇温気化して管7から導出される。
素ガスは、減圧弁9で5kg/cm2 Gに減圧されて気
液分離器10内に導入され、液化窒素18300Nm3
/hが管11から導出される。気液分離器10内の11
700Nm3 /hの低温窒素ガスは、管12から熱交換
器2を経て前記管5からの窒素ガスを冷却し、自身は昇
温した後、圧縮機1に再び吸引される。
給された窒素ガス18300Nm3 /hが液化窒素とし
て管11に導出され、11700Nm3 /hが前記圧縮
機1から熱交換器2,気液分離器10を経て熱交換器2
から圧縮機1に戻る回路を循環していることになる。
10t/hに減少し、昼間の25%になると、前記入口
弁13が開かれて膨張タービン3が稼働するとともに、
圧縮機1は70000Nm3 /hの窒素ガスを処理する
増量運転に入る。
の窒素ガスの内、50000Nm3 /hが熱交換器2の
途中から管14に分岐し、入口弁13を経て膨張タービ
ン3に導入され、5kg/cm2 Gに膨張して寒冷を発
生した後、熱交換器2に導入されて窒素ガスの冷却源と
なる。
ン3からの低温の窒素ガスにより冷却されて管8に導出
された窒素ガス20000Nm3 /hは、前記同様に減
圧弁9を経て気液分離器10に導入され、18300N
m3 /hが液化して管11から導出され、1700Nm
3 /hの低温窒素ガスが、管12から導出されて膨張タ
ービン3からの低温の窒素ガスに合流する。
給された窒素ガス18300Nm3 /hが前記同様に液
化窒素として管11に導出され、1700Nm3 /hが
前記圧縮機1から熱交換器2,気液分離器10を経て熱
交換器2から圧縮機1に戻る回路を循環し、50000
Nm3 /hが膨張タービン3を通る回路を循環している
ことになる。
張タービン3を停止又は稼働するとともに、圧縮機1の
処理量を増減することにより、常時一定量の窒素ガスを
液化して取り出すことが可能になる。
施例に示す構成の他、膨張タービンを複数台使用するも
のや、熱交換器を分割するもの、圧力レベルの異なるも
の、圧縮機を複数台とし、吸入/吐出圧力を各々変えて
サイクルを組むものなども考えられる。また、上記実施
例では、液化量を一定とする操作手順で説明したが、圧
縮機及び膨張タービンの処理量を変化させて液化量を変
化させる運転を行うことも可能である。さらに、膨張タ
ービンを循環する系とガスを液化する系とを分離独立さ
せることも可能である。
た実施例を示すものである。原料空気は、管21から主
熱交換器22に入り、略液化点まで冷却され、管23か
ら下部塔24に導入される。該下部塔24の中段から
は、管25により低純窒素ガスが抜き出され、主熱交換
器22の熱収支上に必要な量が管26から主熱交換器2
2に導入されて昇温した後、ガス液化プロセスの窒素ガ
ス供給用の管4からガス液化プロセスに導入される。低
純窒素ガスの残りは、低温状態のまま管27からガス液
化プロセスに導入される。
1から導出される液化窒素に対応する容量の圧縮機1a
と、膨張タービン3と対で運転される圧縮機1bとの2
台が設置されており、昼間には圧縮機1aのみが稼働
し、夜間には両圧縮機1a,1bが共に稼働するように
設定されている。
ン3は停止しており、圧縮機1aで昇圧された低純窒素
ガスが管5から熱交換器2a,2bを通り、管6から供
給されるLNGと熱交換して冷却され液化し、さらに熱
交換器2cで冷却され液化して管8に導出され、減圧弁
9で減圧,部分気化した後、気液分離器10に導入され
る。気化した窒素ガスは、管12から導出され、前記管
27からの窒素ガスと合流した後、熱交換器2c,2
b,2aを通って昇温し、圧縮機1aに吸入される。一
方、気液分離器10から管11に導出された液化窒素
は、前記下部塔24の中段に供給される。
れ、下部塔24の上部からは管28を介して製品液化窒
素が、上部塔29の底部からは管30を介して製品液化
酸素が、同じく上部塔29の下部からは管31を介して
製品酸素ガスが、さらに上部塔頂部からは管32を介し
て製品高純度窒素ガスがそれぞれ採取されている。
圧縮機1b及び膨張タービン3が稼働を開始し、LNG
の減少に伴う不足寒冷量を発生させる。即ち、両圧縮機
1a,1bで昇圧された窒素ガスは、管5から熱交換器
2aを通った後に分岐し、一方は昼間と同様に熱交換器
2b,2c,管8,減圧弁9,気液分離器10を経て昼
間と同量の液化窒素が管11から下部塔24中段に導入
される。
ービン3に導入され、減圧,膨張し、降温する。膨張タ
ービン3を出た低圧低温の窒素ガスは、管15から前記
管27及び管12の窒素ガスと共に熱交換器2c,2
b,2aを通って昇温し、管4からの窒素ガスと共に圧
縮機1a,1bに吸入される。
用可能量及び/又は時間帯における電力単価に応じて切
り換えることにより、経済的に製品液化酸素や製品液化
窒素等を製造することができる。さらに、前述のよう
に、圧縮機1の容量と膨張タービン3の処理量を適当に
設定することにより、LNGの使用量にかかわらず常に
一定の液化窒素を精留塔に導入できるので、精留塔の運
転状態を全く変化させることがなく、精留塔を常に最適
な状態で運転することができる。また、逆に、LNG使
用可能量と製品液化酸素,製品液化窒素等の液製品採取
量とを対応させて上記ガス液化プロセスにおける寒冷量
を調節することも可能である。
ガスの寒冷を利用した永久ガスの液化方法は、昼間の時
間帯はLNGの保有する寒冷を最大限に利用して電力消
費量を低減し、夜間の時間帯は安価となる電力を使用す
ることにより低コストで各種永久ガスを液化することが
できる。
らなる簡単な構成で実施することができるので、低コス
トの液化装置によってLNG供給量の変動,所要寒冷量
の変動及び電力料金の変動に対応してガス液化プロセス
を運転することにより、より低電力料金で適切な量のガ
スの液化を行うことが可能である。
例を示す系統図である。
9…減圧弁 10…気液分離器 13…入口弁
Claims (4)
- 【請求項1】 1台以上の永久ガス用圧縮機と、1台以
上の永久ガス用膨張タービンと、永久ガスと液化天然ガ
スとを熱交換させる熱交換器とを備えた液化プロセスに
より、前記液化天然ガスの寒冷を利用して前記永久ガス
を液化する方法において、供給される液化天然ガスの増
量時には前記膨張タービンを停止又は減量運転し、供給
される液化天然ガスの減量時には前記膨張タービンを稼
働又は増量運転することを特徴とする液化天然ガスの寒
冷を利用した永久ガスの液化方法。 - 【請求項2】 前記永久ガスが窒素であることを特徴と
する請求項1記載の液化天然ガスの寒冷を利用した永久
ガスの液化方法。 - 【請求項3】 前記永久ガス用圧縮機の稼働台数又は該
圧縮機の合計吐出量を、前記液化天然ガスの供給量に応
じて増減させることを特徴とする請求項1記載の液化天
然ガスの寒冷を利用した永久ガスの液化方法。 - 【請求項4】 前記膨張タービンによる発生寒冷量は、
前記液化プロセスの所用寒冷量と供給される液化天然ガ
スから得られる寒冷量との差であることを特徴とする請
求項1記載の液化天然ガスの寒冷を利用した永久ガスの
液化方法。
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