JPH0960799A - 複数成分をもつ低温液体及びそのボイルオフガスの処理装置 - Google Patents
複数成分をもつ低温液体及びそのボイルオフガスの処理装置Info
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Abstract
効率良く液化し、還元する。 【解決手段】 LNG貯槽10内のBOGをBOG圧縮
機16により抜き出して圧縮する。蓄冷容器32内にB
OGの液化温度近傍で凝固する蓄冷媒体34を収容し、
この蓄冷媒体34内に浸漬した伝熱管36を通じて所定
の循環液体を循環させる。そして、この循環液体と、圧
縮BOGと、LNG貯槽10から送出されるLNGとを
熱交換器18で同時に熱交換させる。
Description
下、LNGと称する。)等、複数成分をもつ低温液体を
貯槽内から送出するとともに、上記貯槽内で発生したボ
イルオフガス(以下、BOGと称する。)を貯槽外に取
り出して液化してから上記貯槽内に還元するための装置
に関するものである。
は、専用のポンプで昇圧された後、LNG気化器で気化
され、天然ガス(以下、NGと称する。)として需要地
へ供給される。このLNG供給システムにおいて、上記
LNGの貯槽内でLNGから蒸発したメタンガスを主成
分とするBOGについては、このBOGを上記貯槽から
抜き出して圧縮機で昇圧し、NGに混合して利用に供す
ることが可能である。例えば図4に示す装置では、LN
G貯槽80内のLNGを第1ポンプ82で貯槽外へ送出
し、さらにこれを第2ポンプ92で圧縮し、LNG配管
83を通じて気化器94に送り、気化させてNGを生成
する一方、LNG貯槽80内で発生したBOGはBOG
配管途中のBOG圧縮機86で上記NGと同等の圧力ま
で昇圧させてから、このNGに合流させることができ
る。
の受入れ及び上記貯槽内からのLNGの払出の頻度が少
ない場合、すなわち、上記LNG貯槽80内に長期間L
NGが滞留する場合には、上記LNG貯槽80からBO
Gを抜き出し続けると、貯槽内に収容されたLNGにお
けるメタン成分が減ってそれ以外の成分の濃度が上昇す
る(すなわちLNGが濃縮される)ことになる。ここ
で、特に都市ガス供給事業では、LNGの気化後、図4
に示すようにプロパン等の添加によって送出ガスの熱量
調整を行っており、上記のような濃縮が進むとLNGの
熱量が大きくなり過ぎてその調整が困難になるおそれが
ある。このような不都合は、上記LNGに限らず、複数
成分をもつ低温液体からそのBOGを抜き出す場合に発
生する。
ぐべく、BOGを一旦貯槽から抜き出した後、これを圧
縮、液化して貯槽に還元するようにした装置が知られる
に至っている。その一例を図5に示す。図において、第
2ポンプ92で圧縮されたLNGは、熱交換器88で加
温され、気化器94で気化されてNGとして使用に供さ
れる。一方、BOG圧縮機84で圧縮されたBOGは熱
交換器88で上記LNGとの熱交換により冷却され、少
なくとも一部が液化される。そして、減圧弁87を通じ
て気液分離器85に導入され、液体成分のみが液体用配
管84lを通じてLNG貯槽80に還元され、ガス成分
はガス用配管84gを通じて上記BOG圧縮機86の入
口側に戻される。
LNG貯槽80内のLNGの濃縮を防止できるが、BO
Gを還元するのに多量のLNGが必要となる。従って、
LNGの送出量が多い昼間にはBOGの液化、還元が可
能であるが、LNGの送出量が少ない夜間ではBOGを
液化できない不都合がある。
9−18369号公報には、LPG等の低温液体を蓄冷
容器で蓄冷しておき、貯槽から抜き出して圧縮したBO
Gを上記蓄冷容器の蓄えた冷熱で液化するようにした装
置が提案されている。この装置によれば、低温液体の払
出量が多い時にその冷熱を蓄冷容器に蓄えておくことに
より、低温液体の払出量が少ない時に上記冷熱を用いて
BOGを圧縮することができる。
される蓄冷媒体として比較的凝固点の低いものが用いら
れており、この蓄冷媒体は運転中常に液相を保っている
ので、上記蓄冷には蓄冷媒体の液顕熱しか利用できな
い。従って、運転条件によっては上記蓄冷容器として極
めて大きなものを使用しなければならない不都合があ
る。
公報には、蓄冷媒体の液潜熱を利用して蓄冷を行う装置
が開示されるに至っている。この装置を図6に示す。図
において、LPG等の低温液体は、貯槽80内から配管
83を通じて気化器94へ送られるが、その一部は気化
器94の手前から蓄冷容器90内の伝熱管92Lに通さ
れ、上記配管83に戻される。従って、この低温液体の
払出量が多い場合には、上記蓄冷容器90内の蓄冷媒体
89が凝固する。
機86で昇圧された後、上記蓄冷容器90内の伝熱管9
2Gに通され、この蓄冷容器90内の蓄冷媒体89の冷
熱によって冷却、液化されてから気液分離器85へ導入
され、その液体成分が貯槽80内に還元される。ここ
で、上記低温液体の払出量が少ない場合、上記BOG
は、上記低温液体の払出量が多いときに凝固した蓄冷媒
体89を融解させ、その溶解潜熱によって冷却される。
9の凝固潜熱を利用して蓄冷が行われ、融解潜熱によっ
てBOGの冷却、液化が行われるため、液顕熱のみを利
用する装置に比べ、蓄冷容器90の規模を大幅に小さく
することができる。
温液体用伝熱管92Lの周囲には、蓄冷媒体89の凍結
体が終始まとわりついた状態となっており、これが伝熱
性能を著しく低下させる要因となっている。しかも、こ
の低温液体用の伝熱管92LとBOG用の伝熱管92G
とは互いに離間した状態で蓄冷容器90内に収容されて
いるため、上記凍結体自身のもつ冷熱さえもBOG用伝
熱管92G及びその中を流れるBOGに効果的に伝える
ことができない不都合がある。さらに、この装置では2
種の伝熱管92L,92Gを蓄冷容器89内に収容しな
ければならないので、構造が複雑であり、その分設備コ
ストも高くなる。
構造で、貯槽から取り出したBOGを効率良く液化し、
還元できる処理装置を提供することを目的とする。
された複数成分をもつ低温液体を貯槽外へ送出する液体
送出手段と、上記貯槽内で発生したボイルオフガスを貯
槽外に導出して圧縮するガス圧縮手段と、このガス圧縮
手段で圧縮されたボイルオフガスと上記低温液体から送
出される上記低温液体とを熱交換させて上記ボイルオフ
ガスを液化する熱交換器とを備え、その液化成分が上記
貯槽内に還元されるように構成した複数成分をもつ低温
液体及びそのボイルオフガスの処理装置において、上記
ボイルオフガスの液化温度近傍で凝固する蓄冷媒体を収
容し、この蓄冷媒体内に伝熱管が浸漬された蓄冷容器
と、上記伝熱管を通して所定の循環液体を循環させる循
環手段とを備えるとともに、上記熱交換器を、上記ガス
圧縮手段で圧縮されたボイルオフガスと上記低温液体か
ら送出される上記低温液体と上記循環液体との間で同時
に熱交換させるように構成したものである(請求項
1)。
記熱交換器に入る前のボイルオフガスと上記熱交換器か
ら出た低温液体とを熱交換させる副熱交換器と、気化器
とを備え、上記熱交換器では上記低温液体が液相を保つ
ようにこの熱交換器を構成し、この熱交換器を出た低温
液体が上記副熱交換器と上記気化器とに分流するように
配管することにより、後述のようなより優れた効果が得
られる(請求項2)。
単一のプレートフィン型熱交換器で構成し、このプレー
トフィン型熱交換器の途中に上記低温液体を上記気化器
側へ抜き出すための抜き出し部を設けることが、さらに
好ましい(請求項3)。
段による低温液体の送出量が多い期間では、この低温液
体とガス圧縮手段で圧縮されたBOGとが熱交換器で熱
交換することにより、このBOGが冷却、液化され、上
記低温液体の貯槽内に還元されると同時に、上記熱交換
器で低温液体と循環液体とが熱交換することにより、こ
の循環液体も冷却され、この循環液体が蓄冷容器内の伝
熱管を通ることによってこの蓄冷容器内の蓄冷媒体も冷
却され、凝固する。
縮BOGを液化するのに不十分な期間では、凝固した蓄
冷媒体との熱交換で低温状態にある循環液体と圧縮BO
Gとが上記熱交換器で熱交換することにより、圧縮BO
Gがやはり冷却、液化され、貯槽内に還元される。この
時、循環液体は逆に加温され、この循環液体との熱交換
で蓄冷媒体は徐々に融解する。
潜熱を利用して蓄冷がなされ、低温液体の送出量が低い
ときでも蓄冷媒体の融解潜熱によって圧縮BOGの冷
却、液化が可能となっている。しかも、図6に示した従
来装置のように低温液体と圧縮BOGとを蓄冷容器内で
蓄冷媒体を介して熱交換させるのではなく、熱交換器で
低温液体と圧縮BOGとを直接熱交換させ、かつ、これ
ら低温液体及び圧縮BOGを蓄冷媒体と熱交換する循環
液体と熱交換させるものであるので、蓄冷容器内で伝熱
管の周囲が凍結していても熱交換器での流体相互の伝熱
性能には影響がなく、この熱交換器内で常に効率の良い
BOGの冷却、液化を実行できる。
化器で気化する場合、送出された低温液体が熱交換器に
おける圧縮BOGと熱交換して低温液体の一部のみが気
化されると、この熱交換器の下流は気液二相流となり、
気化器に偏流が生じて気化器本来の性能が失われるおそ
れがある。また、上記のような熱交換器内での気化を避
けるべく、この熱交換器内でのLNGと圧縮BOGとの
熱交換量を制限すると、圧縮BOGを十分に冷却、液化
できなくなるおそれがある。
ス圧縮手段で圧縮されて上記熱交換器に入る前のBOG
と上記熱交換器から出た低温液体とを熱交換させる副熱
交換器が付加されるとともに、低温液体が上記熱交換器
で液相を保つように熱交換器が構成され、かつ、この熱
交換器を出た低温液体が上記副熱交換器と気化器とに分
流するように配管がなされているので、気化器及び副熱
交換器の入口に気液二相流が導入されるのを回避でき
る。また、副熱交換器にはこの副熱交換器で完全気化で
きるだけの低温液体を流し、残りを気化器で気化すると
いった運転を行うことにより、全ての低温液体を効率良
く気化処理することができる。しかも、副熱交換器で圧
縮BOGが予冷されるため、熱交換器のBOG液化量は
十分に確保される。
件の変動により熱交換器内で低温液体の気化が始まるお
それがあり、上記熱交換器と副熱交換器とが分割されて
いると、副熱交換器の入口に流れの不安定な気液二相流
が導入されることになるが、請求項3記載の装置では、
上記熱交換器と副熱交換器とが単一のプレートフィン型
熱交換器で構成されており、熱交換器の通路と副熱交換
器の通路とが配管を介さずに連続しているので、仮に低
温液体の気化時点が変動して熱交換器内で低温液体の気
化が始まっても、そのまま副熱交換器へ円滑に低温液体
を導入でき、副熱交換器本来の熱交換性能を十分に維持
できる。
づいて説明する。なお、以下の実施形態では低温液体と
してLNGを処理する場合について説明するが、本発明
の処理対象となる低温液体は、複数成分を有し、かつそ
の一部がBOGとなるものであればよく、例えば液化石
油ガス(LPG)の処理にも応用できるものである。
ポンプ(送出手段)12が設けられており、この第1ポ
ンプ12の吐出口がLNG用配管13に接続され、この
LNG用配管13の途中に第2ポンプ22、熱交換器1
8、及び気化器24が配設されている。
管14の一端が接続され、他端が気液分離器15に接続
されており、このBOG用配管14の途中にBOG圧縮
機(第1ガス圧縮手段)16、上記熱交換器18、及び
減圧弁17が設けられている。上記気液分離器20の頂
部は、ガス還流配管14gを介して上記BOG用配管1
4の入口部分に接続され、上記気液分離器20の底部
は、液体還流配管14lを介して上記LNG貯槽10に
接続されている。
G配管13及びBOG配管14とは独立して循環配管3
0が設置されている。この循環配管30の途中には、蓄
冷容器32と、循環ポンプ(循環手段)38と、上記熱
交換器18とが設けられている。蓄冷容器32内には蓄
冷媒体34が収容され、この蓄冷媒体34中に伝熱管3
6が浸漬されており、この伝熱管36が循環経路の一部
を構成している。そして、上記循環ポンプ38の作動に
より、所定の循環液体が上記循環配管30内を循環する
ように構成されている。
化温度近傍で凝固する物質であればよく、ブタン、ノル
マルペンタン、1−プロパノール、あるいはこれらの混
合物等が好適である。また、循環液体は、この装置の運
転温度レベルで凝固せず、液相を保ったまま循環できる
ものであればよく、プロパン等が好適である。
機16から吐出された圧縮BOGと、第2ポンプ22か
ら吐出されたLNGと、上記循環配管30を循環する循
環液体との間で同時に熱交換を行わせる3流体熱交換器
とされている。
12の作動でLNG配管13内に送出され、さらに第2
ポンプ22で加圧された後、熱交換器18を通り、気化
器24で気化される。一方、上記LNG貯槽10内でL
NGから蒸発したBOGは、配管14の途中に設けられ
たBOG圧縮機16で適当な圧力(約9kg/cm2G)まで
昇圧された後、熱交換器18に導入される。
らのLNG送出量が多い期間では、このLNGと上記圧
縮BOGとが熱交換器18で熱交換することにより、圧
縮BOGが冷却、液化され、減圧弁17を通じて気液分
離器15に導入される。そして、この気液分離器15底
部の液体成分がLNG貯槽10内に還元され、ガス成分
がBOG圧縮機16の入口側に戻される。これと同時
に、上記LNGと循環液体とが同じ熱交換器18で熱交
換することにより、循環液体も冷却され、この低温の循
環液体と蓄冷容器30内の蓄冷媒体34とが伝熱管36
を通じて熱交換することにより、蓄冷媒体34も冷却さ
れて凝固する。
冷熱は、蓄冷媒体34の凝固潜熱を利用して蓄えられ
る。
らのLNG送出量が低い期間に入ると、送出LNGのも
つ冷熱だけでは上記圧縮BOGを液化冷却できなくなる
が、この期間では、熱交換器18において、低温状態に
ある循環液体との熱交換によって上記圧縮BOGの冷却
が補助されるため、圧縮BOGは昼間と同様に液化さ
れ、減圧弁17を通じて気液分離器15に導入され、液
体成分がLNG貯槽10内に還元される。圧縮BOGと
熱交換した循環液体は、伝熱管36を流れることによっ
て蓄冷容器32内の蓄冷媒体34を徐々に融解させ、こ
の融解潜熱によって冷却されることにより、圧縮BOG
と熱交換しながらも低温状態を維持する。
融解潜熱を利用して圧縮BOGの冷却、液化が行われ
る。
では、LNG送出量が多いときにその冷熱を蓄え、LN
G送出量が少ないときに蓄冷を利用して圧縮BOGを冷
却、液化するようにしているので、LNG送出量にかか
わらず、常に良好なBOGの液化、還元処理をすること
ができる。また、蓄冷媒体34の液潜熱を利用して上記
蓄冷を行っているので、蓄冷媒体の液顕熱のみを利用す
る場合に比べ、蓄冷容器32の規模を大幅に縮小でき
る。
装置のようにLNGと圧縮BOGとを蓄冷容器内で蓄冷
媒体を介して熱交換させるのではなく、熱交換器18で
LNGと圧縮BOGとを直接熱交換させ、かつ、これら
LNG及び圧縮BOGを循環液体を媒介として蓄冷媒体
34と熱交換させるものであるので、蓄冷容器32内で
伝熱管36の周囲が凍結していても流体相互の伝熱性能
には影響を受けず、上記熱交換器18内で常に効率の良
いBOGの冷却、液化を行うことができる。また、上記
蓄冷容器32内に収容する伝熱管は、単一の循環液体用
伝熱管36だけで良く、蓄冷容器32の構造をより簡素
化して低コスト化を図ることができる。
みによってBOGを冷却、液化する装置)と、本実施形
態装置とについて実験を行った結果、次のようなデータ
を得ることができた。
は、蓄冷を行わないため、BOGを液貸すのに、昼夜を
問わず常に一定以上のLNG送出流量を要するのに対
し、本実施形態装置では、昼間にLNGの冷熱を蓄える
ことによって、夜間、LNG送出量が0であっても不都
合なくBOGを液化することが可能となっている。
する。前記第1実施形態において、第2ポンプ22から
吐出されたLNGと熱交換器18における圧縮BOGと
の熱交換で上記LNGの一部のみが気化されると、この
熱交換器18の下流は気液二相流となり、気化器24に
偏流が生じて気化器24本来の性能が失われるおそれが
ある。また、上記のような熱交換器18内での気化を避
けるべく、この熱交換器18内でのLNGと圧縮BOG
との熱交換量を制限すると、圧縮BOGを十分に冷却、
液化できなくなるおそれがある。
でLNGが液相を保てる程度まで熱交換器18でのLN
Gと圧縮BOGとの熱交換量を制限した上で、上記熱交
換器18とは別に2流体熱交換器である副熱交換器19
を導入し、熱交換器18から出たLNGと熱交換器18
に入る前の圧縮BOGとを副熱交換器19内で熱交換さ
せるようにし、上記熱交換器18を出たLNGを気化器
24と副熱交換器19とに分流させるように、上記LN
G配管13を熱交換器18と副熱交換器19との間で気
化器用配管13vと副熱交換器用配管13cとに分岐さ
せている。
化器24の入口には常に単相流(液相流)を流すことが
でき、偏流発生を防止できる。また、副熱交換器19に
対してはこの副熱交換器19での熱交換で完全気化でき
るだけの量を流し、残りの液体成分を全て気化器24に
流すように運転することにより、全てのLNGを効率良
く気化処理することができる。しかも、圧縮BOGにつ
いては、熱交換器18に導入する前に副熱交換器19で
予冷しておくことにより、十分なBOG液化量を確保で
きる。
する。前記第2実施形態のように、熱交換器18と副熱
交換器19とが分割されていると、両熱交換器間を配管
でつなぐ必要があり、構造が複雑になる。また、運転条
件の変動によってLNGの気化時点が早まり、熱交換器
18内でLNGの気化が始まってしまうと、副熱交換器
19の入口には流れが不均一な気液二相流が導入される
ことになり、副熱交換器19本来の性能を損なうおそれ
がある。
副熱交換器とを合体させて単一のプレートフィン型熱交
換器20とし、このプレートフィン型熱交換器20の途
中にLNGを気化器24側へ抜き出すための抜き出し部
20aを設けるようにしている。
交換器の通路とが配管を介さずに連続しているので、仮
に低温液体の気化時点が変動して熱交換器内で低温液体
の気化が始まっても、副熱交換器へは気液二相流のまま
円滑にLNGが導入され、その熱交換器性能を良好に維
持できる。また、配管数が大幅に減って構造が簡略化さ
れるため、コストも削減できる。
熱管を通じて循環液体を循環させるとともに、この循環
液体と圧縮BOGと送出低温液体とを同時に熱交換させ
る熱交換器を備え、上記蓄冷容器内の蓄冷媒体の凝固潜
熱を利用して低温液体の冷熱を蓄えるようにしたもので
あるので、低温液体と圧縮BOGとを蓄冷容器内で蓄冷
媒体を介して熱交換させる従来装置と異なり、蓄冷容器
内で伝熱管の周囲が凍結していても伝熱性能を損なうこ
となく、熱交換器内で常に効率の良い熱交換を行い、B
OGを良好に冷却、液化できる効果がある。また、蓄冷
容器内には単一の循環液体用伝熱管を配するだけでよ
く、蓄冷容器の構造も簡略化して低コスト化を実現でき
る。
ス圧縮手段で圧縮されて上記熱交換器に入る前のBOG
と上記熱交換器から出た低温液体とを熱交換させる副熱
交換器を付加するとともに、低温液体が上記熱交換器で
液相を保つように熱交換器を構成し、かつ、この熱交換
器を出た低温液体が上記副熱交換器と気化器とに分流す
るように配管したものであるので、気化器及び副熱交換
器の入口に流れの不安定な気液二相流が導入されるのを
回避し、副熱交換器にはこの副熱交換器で完全気化でき
るだけの低温液体を流し、残りを気化器で気化するとい
った運転を行うことにより、全ての低温液体を効率良く
気化処理できる一方、副熱交換器で圧縮BOGを予冷し
ておくことにより、熱交換器で十分なBOG液化量を確
保できる効果がある。
換器と副熱交換器とを単一のプレートフィン型熱交換器
で構成し、その途中に気化器への低温液体の抜き出し部
を設けたものであるので、必要配管数を大幅に削減して
構造をより簡素化するとともに、熱交換器の通路と副熱
交換器の通路とを無配管で連続させることにより、低温
液体の気化時点が変動して熱交換器内で低温液体の気化
が始まっても、そのまま副熱交換器へ円滑に低温液体を
移送でき、副熱交換器本来の熱交換性能を十分に維持で
きる効果がある。
BOGの処理装置を示すフローシートである。
BOGの処理装置を示すフローシートである。
BOGの処理装置を示すフローシートである。
を示すフローシートである。
例を示すフローシートである。
例を示すフローシートである。
Claims (3)
- 【請求項1】 貯槽内に収容された複数成分をもつ低温
液体を貯槽外へ送出する液体送出手段と、上記貯槽内で
発生したボイルオフガスを貯槽外に導出して圧縮するガ
ス圧縮手段と、このガス圧縮手段で圧縮されたボイルオ
フガスと上記低温液体から送出される上記低温液体とを
熱交換させて上記ボイルオフガスを液化する熱交換器と
を備え、その液化成分が上記貯槽内に還元されるように
構成した複数成分をもつ低温液体及びそのボイルオフガ
スの処理装置において、上記ボイルオフガスの液化温度
近傍で凝固する蓄冷媒体を収容し、この蓄冷媒体内に伝
熱管が浸漬された蓄冷容器と、上記伝熱管を通して所定
の循環液体を循環させる循環手段とを備えるとともに、
上記熱交換器を、上記ガス圧縮手段で圧縮されたボイル
オフガスと上記低温液体から送出される上記低温液体と
上記循環液体との間で同時に熱交換させるように構成し
たことを特徴とする複数成分をもつ低温液体及びそのボ
イルオフガスの処理装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の複数成分をもつ低温液体
及びそのボイルオフガスの処理装置において、上記ガス
圧縮手段で圧縮されて上記熱交換器に入る前のボイルオ
フガスと上記熱交換器から出た低温液体とを熱交換させ
る副熱交換器と、気化器とを備え、上記熱交換器では上
記低温液体が液相を保つようにこの熱交換器を構成し、
この熱交換器を出た低温液体が上記副熱交換器と上記気
化器とに分流するように配管したことを特徴とする複数
成分をもつ低温液体及びそのボイルオフガスの処理装
置。 - 【請求項3】 請求項2記載の複数成分をもつ低温液体
及びそのボイルオフガスの処理装置において、上記熱交
換器と副熱交換器とを単一のプレートフィン型熱交換器
で構成し、このプレートフィン型熱交換器の途中に上記
低温液体を上記気化器側へ抜き出すための抜き出し部を
設けたことを特徴とする複数成分をもつ低温液体及びそ
のボイルオフガスの処理装置。
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