JPH09510006A - タンクを排気する方法及びそのような排気に使用するプラント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 液体ガスを含有するタンクを排気する方法及びそのような排気に使用するプラント。タンクの内容物の主要な部分を排出した後だが、ガスの残留した内容物はタンク中に気化した状態で存在し、その残留内容物は冷たい窒素との直接又は間接熱交換のため搬送される。窒素は気化して、加熱されてタンクに搬送される一方、残留ガスは冷却され、凝縮されてコレクタタンクに搬送される。このプラントは、窒素の供給器（２）に連結している熱交換システム（４，８；３０，３９）からなり、タンクからの残留ガスが凝縮するように、タンクに搬送される窒素の気化及び加熱を起こすために、残留ガスは排気されるタンクから強制的に出され、熱交換システム（４，８）を通し、それにより凝縮した残留ガス受け入れるためコレクタ容器（３）に連結する。残留ガスが熱交換の間に凝固することを回避するため、窒素の気化及び加熱を起こし、残留ガスをその凝固点以下に冷却することなく凝縮するために使用する冷却剤が使用できる。

Description

【発明の詳細な説明】 タンクを排気する方法及びそのような排気に使用するプラント 本発明は、液化ガスの内容物を排出後にタンクに供給器中に液体状態で貯蔵さ れている気化した窒素を供給することによって気化したガスを含有するタンクを 排気する方法に関する。さらに、本発明は、気化した状態でタンクに供給される 液体窒素の供給器からなる、そのようなタンクの排気に使用するプラントに関す る。 窒素はタンク中の燃焼可能なガスの残留物を除去し、ひとつのタイプのガスが 他のタイプのガスに置き換えられるとき、タンクが異なったガスの混合物を含有 することを回避するために供給される。液体ガスの内容物を実質的に排出した後 、気化した窒素は、タンク中に存在する気化したガスの残留物を追い出すため、 このようにタンクに供給される。残留ガスは燃焼されるか、又は大気中に排出し てよい。燃焼のため又はガスが汚染されているため、汚染が生じる。さらに、か なりの量の残留ガスが毎時、失われるが、これは不可避のものとして許容されて きた。 窒素でタンクを押し流す他の面は、窒素が液体状態で貯蔵されることであり、 その結果、窒素をタンクに供給する前に窒素の気化により熱を消費する。取り囲 んでいる空気は、確かにその気化のための熱放出媒体として使用できるが、それ により大きな冷却能力のある液体窒素は気化を起こす空気の冷却の外には利用さ れない。 本発明によれば、タンク中に気化した状態の残留ガスの内容物の回収させると 同時に、タンク中の液体ガスの内容物排出させ、残留ガス中に熱の利用によりタ ンクに供給される液体窒素の気化させる、方法及びプラントが提供される。 本発明の方法及びプラントは特許請求の範囲の記載のとおりである。 本発明によれば、タンクに供給される液体窒素との熱交換をするため、気化し た状態での残留ガスは不完全に排気されたタンクから追い出される。気化した残 留ガスの熱はその窒素の気化に利用され、残留ガスは回収のため液体状態に凝縮 できる。 本発明は地面に接地したプラント及び浮きプラントとして、乗り物（トラック 、鉄道）、ガス運搬船、静止した岸又は沖のプラント用のタンクに利用できる。 全ての場合、残留ガスの大気への排出又は残留ガスの燃焼による燃焼ガスの開発 が回避される。 液体状態で輸送される通常のガスの全ては沸点が−１９７℃（大気圧）の窒素 よりも実質的に高い沸点を有しており、残留ガスがその沸点のとき、熱交換の間 に大きな温度差が生ずる。タンク中の残留分は不十分な排気後、例えば、ガスの タイプに依存する次の温度を有する：エチレン −１００℃、エタン −８０℃ 、プロピレン −４５／−２０℃、プロパン −４０／−２０℃、ＮＨ₃ −３ ３℃、ブタジエン及びブチレン −１℃、ブタン ３℃。即ち、大気圧で沸点よ りも僅かに高い。タンク中でそのようなガスの残留分は通常の（不完全な）排気 の後、次のように評価できる：タンクの容量が６５００ｍ³のとき、エチレン １７０００ｋｇ、エタン １９５００ｋｇ、プロピレン １７０００／４２５０ ０ｋｇ、プロパン １７０００／３５５００ｋｇ、ＮＨ₃ ５７００ｋｇ、ブタ ジエン １８５００ｋｇ及びブチレン ２０８００ｋｇ、ブタン １９５００ｋ ｇ。 このプラントは、勿論、幾つかの回収タンクを有してもよく、集められる各タ イプの残留ガスに対して少なくともひとつである。 熱交換は二つの工程で行うことができる。不完全に排気されているタンクから 供給された残留ガスは、第一のひとつ又は複数の熱交換器に運ばれ、そこで、貯 蔵タンクからの気化した冷たい窒素ガスと残留ガスとの間で熱交換を行い、窒素 ガスは不完全に排気されたタンクに運ばれる。残留ガスは必ずしも凝縮する必要 はないが、窒素貯蔵タンク内の別の回路中での凝縮のため搬送できる。この凝縮 は窒素を気化させ貯蔵タンクから追い出し、第一熱交換器へ搬送させる。その貯 蔵タンク中での熱交換は凝縮物の過冷却を適当な温度においてのみ生ずる。 窒素と残留ガス用の熱交換器における窒素の温度は残留ガスの凝固点よりも低 いため、熱交換器内で凝固の問題が生ずる。この問題は凝縮する残留ガスと気化 する窒素との間に冷却剤システムを介在させることによって回避できる。その結 果、窒素と残留ガスとの間で間接的熱交換を行う。冷却剤システムは気化した窒 素の温度を残留ガスの凝固点より低く保ち、かつ、冷却剤が残留ガスの凝固点よ り高く保たれる。このようなシステムは、例えば、プロパンで作動できる。使用 できる他の媒体はプロペン、エタン、炭化水素及びハロカーボン Ｒ１３の混合 物である。冷却剤は、液体状態では、窒素と残留ガスそれぞれの熱交換のためポ ンプで循環できる。その窒素との熱交換は二つの補助熱交換器で行うことができ る。冷却剤は窒素の気化を起こす第一の補助熱交換器を通してポンプで送られる 。この第一補助熱交換器を取り巻く窒素タンクの中に窒素を、冷却剤が凍結しな いが、その温度は残留ガスの凝固点よりも低いような高圧及び対応する高温で維 持される。もうひとつのポンプで残留が凝縮器を通して冷却剤を送り、排気され るタンクから供給される残留ガスの冷却のための熱交換器に窒素蒸気を運ぶ前に 窒素蒸気の温度を調節するために、冷却剤は第二補助熱交換器において窒素蒸気 との熱交換のために運ばれる。このように、冷却剤システムにおける冷却剤は、 残留ガスの凝固点よりも高温に維持され、残留ガスの凝縮に利用される。これは 制御バルブにより達成される。窒素の加熱は第二補助熱交換器を通る液体冷却剤 の流れの調節により調節できる。このシステムは、異なる凝固点を有する異なる タイプの残留ガスに温度を順応させる制御器及び指示器を含み得る。 本発明を添付した図面を参照して次のように詳細に説明する。その図面は本発 明によるプラントの二つの例を示す。 図１は窒素蒸気と残留ガスとの間の熱交換だけに基づく第一の具体例を示す。 図２は残留ガスの凝固を妨げる別個の冷却剤システムを有する第二の具体例を 示す。 図１に示したプラントは三つの主ユニットからなり、回収ユニット１では、残 留ガス及び窒素が熱交換され、分離される。絶縁（insulated）タンク２は、液 体窒素の供給器中に熱交換器（凝縮器）を有しており、絶縁タンク３は再凝縮さ れた残留ガスを受け入れる。 液体ガスの内容物を不完全に排気し、残留ガスを蒸気の状態で含んでいるタン ク（示されていない）から、残留ガスを導管１０を通して回収ユニット１に搬送 する。導管１０には、残留ガスをポンプで送るファン６が示される。残留ガスは 熱交換器４に搬送され、熱交換器４に気化した冷たい窒素もまたタンク２から導 管１４を通して供給される。熱交換器４からの蒸気の状態での窒素はヒータ７を 通過し、そこで残留ガスを含有するタンクに導管１１を通して運ばれる。その第 一の相で、タンク中の窒素及び残留ガスは層にされる。窒素はタンクから残留ガ スを追い出し回収ユニット１に入れるように働く。ファン６はおおむね省略して いいが、残留ガスのプラントへの輸送を促進する。熱交換器４は例えば、公知の タイプの菅状の熱交換器でよい。 熱交換器４の下には、コレクタ９が配置され、増加量の窒素ガスを有する凝縮 されていない残留ガス及び凝縮された窒素ガスを受け入れる。凝縮された残留ガ スはさらにセパレータ５に搬送され、そこから凝縮された残留ガスは導管１６を 通してコレクタタンク３に搬送される。 さらに、コレクタ９は残留ガス用の凝縮器８に連結される。凝縮されていない 残留ガス及び存在する窒素はコレクタ９から凝縮器８に通され、そこで、残留ガ スの殆ど完全な凝縮及び過冷却が起こる。過冷却の残留ガス及び存在する窒素は 導管１３を通してセパレータ５に運ばれる。窒素はそのセパレータから排出され 、凝縮した残留ガスは導管１６を通してコレクタタンク３に運ばれる。 さらに、凝縮した残留ガス用のコレクタタンク３は導管１８を通して、入って くる残留ガスをプラントに送る導管１０に連結される。コレクタタンク３中での 過大な圧力は残留ガスの循環を起こす。 このプラントは停止バルブを含んでよく、図中、導管１５中のバルブ１９、導 管１４中のバルブ２０、導管１８中のバルブ２１及び導管１６中のバルブ２２と して示される。勿論、さらなるバルブ、例えば安全バルブも含んでよい。 このプラントは３７．８℃で２．８ｋｐ／ｃｍ²（絶対圧）以上のガス圧を有 する液化ガスのすべてのタイプのためにデザインされてよいが、それには限定さ れない。このプラントは一時に一つの残留ガスのみを利用できる。もし、このプ ラントが複数の残留ガスに利用されると、プラントの残留ガス側は他のガスを許 容する前に窒素ガスとともに押し流される必要がある。さらに、他のコレクタタ ンクを接続しなければならない。 勿論、そのプラントはバルブに加えて、センサ及び制御器（示していない）を 含んでいる。 蒸気の状態での残留ガス、例えば、エチレンが約−１００℃の温度で熱交換器 ４に搬送され、同時に、冷たい窒素ガスが約−１９０℃で貯蔵タンク２から熱交 換器４へ搬送されるとき、残留ガスは冷却されるが、窒素ガスは排気されるタン クに流れる前にさらに加熱される。排気されるタンク中で窒素と残留ガスの有利 な層状化を達成するために、さらなる加熱は幾つかの場合には望ましい。 窒素は残留ガスをタンクからプラントへ押し進め、それはファン６によって補 助してもよい。プラントが操業されてしばらくした後、残留ガスと窒素との混合 物は導管１０中を流れる。凝縮した残留ガスを付随する窒素が分離され、導管１ ７を通して排出されるために、熱交換器４の残留ガス側にセパレータ５を接続す る。残留ガスの凝縮物はセパレータからコレクタタンク３に搬送される。コレク タ９中の凝縮されていない残留ガスは及び凝縮した残留ガスを付随する窒素は、 窒素貯蔵タンク２中に配置されている凝縮器８に運ばれる。残留ガスの凝縮物が 制限された温度に過冷却されるだけであるため、即ち、凝縮物が液体窒素のその 温度付近にあるまでは冷却を進めないため、供給を満たしてもよい。凝縮した残 留ガスを伴っている窒素はまだガス状態にあるであろう。凝縮器８から残留ガス の凝縮物及び存在する窒素はセパレータ５に運ばれ、そこで、凝縮物はコレクタ ９から直接来ている凝縮物と混合される。窒素は分離され、導管１７を通して排 出される。 その結果、残留ガスは殆ど完全に回収される。不完全に排気されたタンク中の 残留ガスは充填されたタンクの内容物の１％のオーダーからなるかもしれない。 このように問題となっている回収できる残留ガスの量は大きい。回避できる汚染 物に加えて、大きな価値を有する残留ガスが収集される。 本発明のプラントのもう一つの例は、冷却剤を使用することによる熱交換のシ ステムを含み、図２を参照して次のように説明される。同様な要素又は等価な要 素には図１と同じ参照番号を用いている。システムではプロパンを冷却剤として 使用している。 プロパン用一つのセットの管の形態での第一補助熱交換器３０を窒素タンク２ 中に据え付け、そこに供給器（図示していない）からバルブ５２を通して窒素を 供給し、プロパンはポンプ３１によって管３２を通して送る。バルブ４０は、タ ンク２中でプロパンが凝固しないような高圧で窒素を維持する。圧力は、例えば 、約２．８ｋｐ／ｃｍ²（絶対）でよい。第二のポンプ３５はプロパンを残留ガ ス凝縮器８を通して管３６及び３７を経由して運ぶ。バルブ３８はレギュレータ ４４によって制御され、凝縮器８に供給される残留ガスの凝固点よりも幾分高く なるようにプロパンの温度を制御する。タンク２から熱交換器４に流れる窒素蒸 気は第二の補助熱交換器３９を通して導かれ、凝縮器８を通ったプロパンもまた 管４１及び４２を経由して熱交換器３９を流れる。それによって、管１４を経由 して熱交換器４に流れる前に、窒素蒸気は加熱される。残留ガスはバルブ５３が 備え付けられている導管１０を通して熱交換器４に供給される。補助熱交換器３ ９中の窒素蒸気の加熱の度合いは各種のタイプの残留ガスに適応するためバルブ ４３によって制御され、バルブ４３によって窒素蒸気が残留ガスの凝固点よりも 幾分高い温度を達成するように補助熱交換器３９を通るプロパンの流れを統制す る。操業中のこの統制は自動的に行ってよく、その温度で制御器４４及び４５が バルブ３８及び４３を制御し、これらの制御器が残留ガスの凝固点よりも幾分高 く設定できる。 図２もまた、導管１１を経由して排気されるタンクに窒素蒸気を供給するため のファンを有する窒素ヒータ７をを示している。導管１１はバルブ５４を備えて いてもよく、排気バルブ５５もまた示す。導管１２は残留ガスを熱交換器４から 凝縮器８に運ぶ。残留ガスは排気されるタンク中の圧力によって凝縮を起こして もよい。この圧力はタンクに供給される窒素の量によって決定される。もし、排 気されるタンクが必要な内圧に持ちこたえられないなら、ポンプを使用できる。 残留ガス及び窒素が排気されるタンク中で混合されるので、窒素セパレータ５を 使用し、それに残留ガスを導管１３を通して供給し、窒素の残留物を制御器バル ブ５１を備え付けた導管１７を通して排出し、凝縮した残留ガスはポンプ４７、 フィルタ４８及びバルブ４９及び５０を備え付けた導管１６を通してコレクタタ ンク（示されていない）に搬送される。凝縮物コレクタ９は熱交換器４に連結し て備え付けられ、部部敵に凝縮した残留ガスを受け入れる。コレクタ９からの残 留ガスの凝縮物はバルブ５６を備え付けた導管１５を経由してセパレータ５に運 ばれる。 さらに、プロパン回路は熱膨張させるためのプロパン用膨張タンク４６を備え 付けている。 図２もまた次の略称により、各種の補助バルブ、指示器及び制御器を示してい る。 ＤＰＩ： 差圧指示器 ＬＩＣ： 液体水準指示器及び制御器 Ｍ： サーボモータ Ｐ： 圧力ゲージ ＰＳＶ： 安全バルブ ＰＩＣ： 圧力指示器及び制御器 ＳＣ： 速度制御器 ＴＩＣ： 温度指示器及び制御器 ＴＩ： 温度指示器 ＵＣ： 水準制御器 残留ガスは排気されるタンクから導管１０を通して流れ、窒素蒸気は、補助熱 交換器３９、熱交換器４及びヒータ７を通過した後、導管１１を通してタンクに 流れる。残留ガスは、熱交換器４、凝縮器８及び窒素セパレータ５を通して示さ れていないコレクタタンクに流れる。この冷却剤システムでは、液体冷却剤は第 一補助熱交換器３０を通る回路及び凝縮器８を通る第二回路中を流れ、そして第 二補助熱交換器３９へ流れる。指示器及び制御器は、熱交換器４中で冷却され、 凝縮器８中で凝縮される残留ガスが凝固せず、その温度が残留ガスのタイプに従 って調節できるように、窒素蒸気の温度の制御を可能にしている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ)，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＴ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，Ｎ Ｚ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ブレンデング，エイナル ノルウェー王国エヌ−7016 トロンヘイ ム，フッゲス・ヴェイ 10

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．液化ガスの内容物を排出した後、供給器中に液体状態で貯蔵されている気化 した窒素をタンクに供給することにより、気化した残留ガスを含有するタンクを 排出する方法において、（ａ）残留ガスの一部を凝縮し更に窒素をタンクに送る ために、気化した状態の残留ガスを窒素蒸気と第一熱交換し、（ｂ）供給器中の 窒素が気化し前記第一の熱交換において使用するため、前記供給器中の液体窒素 との第二の直接又は間接熱交換により、気化した状態の残留ガスを凝縮し、（ｃ ）凝縮した残留ガスをコレクタタンクに送る、 ことを特徴とする方法。 ２．窒素の供給器の外側の熱交換システムにおいて、気化した窒素と、排出され るべきタンクから入ってくる残留ガスとを熱交換する、請求項１記載の方法。 ３．冷却剤との熱交換のため、供給器から窒素が搬送され、前記冷却剤は残留ガ スの凝縮のため、残留ガスとの熱交換のために搬送される請求項１記載の方法。 ４．残留ガスの凝縮後、気化した窒素を加熱するため、気化した窒素との熱交換 のために冷却剤が搬送される請求項３記載の方法。 ５．気化した状態でタンクに供給されるべき液体窒素の供給器（２）を含む、請 求項１記載の方法によるタンクの排出に使用するプラントにおいて、 （ａ）供給器（２）中の液体窒素と連通している前記熱交換システム（４，８ ；３０，３９）の一部（８；３０）において窒素の気化を起こすため、熱交換シ ステム（４，８；３０，３９）がプラント中に提供され、窒素の供給器（２）に 連結されており、それにより前記供給器中に強制圧力をつくり出し、タンクから の残留ガスとの熱交換システム（４，８；３０，３９）の他の部分（４）におけ る熱交換のために窒素蒸気を運び、その部分は供給器中の液体窒素に連結されて いなく、それにより残留ガスの一部が前記熱交換システムの前記第二の部分（４ ）で冷却及び／又は凝縮され、気化した状態で残っている残留ガスが熱交換シス テム中の凝縮器（８）に送られること、及び（ｂ）凝縮された残留ガスを受け入 れるためのコレクタ容器（３）が熱交換システム（４，８；３０，３９）と連通 していることを特徴としているプラント。 ６．残留ガス用の凝縮器（８）を窒素供給器（２）中に提供する請求項５記載の プラント。 ７．熱交換システム（４，８；３０，３９）が窒素を気化させるために液体冷却 剤を受け入れるための第一補助熱交換器（３９）を含み、残留ガス凝縮器（８） が冷却剤を受け入れるため連結されている請求項５記載のプラント。 ８．残留ガス熱交換器（４）に搬送される窒素蒸気の加熱のため、冷却剤が凝縮 器（８）から供給される第二補助熱交換器（３９）が窒素の供給器（２）に連結 している請求項７記載のプラント。 ９．第二補助熱交換器（３９）を通る冷却剤の流れを制御するため温度制御バル ブ（４３）を提供する請求項７又は８いずれか記載のプラント。 １０．凝縮器（８）を通る冷却剤の流れを制御するため、温度制御バルブ（３８ ）を提供する請求項７，８又は９いずれか記載のプラント。