JPH1019199A - Lngボイルオフガスの再液化方法及びその装置 - Google Patents
Lngボイルオフガスの再液化方法及びその装置Info
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Abstract
もLNG冷熱を有効に利用して、処理量が不定期に変動
するLNGボイルオフガスを再液化処理可能な方法及び
装置を提供する。 【解決手段】 LNG需要期間にLNGタンク1からの
払い出しLNG11を圧縮空気冷却用熱交換器2で圧縮
空気13と熱交換し、次に空気冷却用熱交換器3で空気
10と熱交換してNG12とする。一方、空気冷却用熱
交換器3で熱交換し予冷された空気10を空気圧縮機4
で圧縮し、圧縮空気冷却用熱交換器2で熱交換して冷却
して、さらに断熱膨張装置5で断熱膨張させて、液化空
気14を製造し液化空気タンク6に貯蔵する。LNGの
非需要期間にLNGタンク1から出るBOG15をBO
G圧縮機8で圧縮した後、BOG液化用熱交換器7で液
化空気タンク6に貯蔵してある液化空気と熱交換してB
OGを液化する。再液化BOG16はLNGタンク1へ
戻される。
Description
Gと略称)を気化し、天然ガス(NGと略称)として供
給する時の冷熱を利用してNGの非供給時にボイルオフ
ガス(BOGと略称)をLNGとして再液化する方法及
びそのための装置に関する。
給時にはLNGを気化し更に加圧して火力発電プラント
や都市ガス用NGとして払い出される。NGの供給時に
保冷タンクより払い出されるLNGは、従来は海水で熱
交換してNGとしていた。したがって、LNGが保有し
ている冷熱を有効利用することもなく海水に廃棄してい
たために、低温海水が発生し環境に影響を与えるという
問題があった。
BOGは、外部からの熱により常時LNGの一部が気化
したり、また配管部や機器類においても自己熱容量や外
部入熱により、LNGの払い出し時や輸送船からの受け
入れ時に一部が気化したりして発生する。BOGの発生
量は、定常的な貯蔵状態時には貯蔵量に対して約0.0
01〜0.1%/Hrである。このように、昼夜を問わ
ず常時発生するBOGの処理方法について有効な方法が
求められていた。
NGを、LNGタンクに戻すという観点からBOG再液
化処理法の従来技術をレビューした結果を以下に示す。
化サイクルを利用したものに関しては、特開昭50−2
2771号公報にBOG自体を作動媒体として使用する
方法が、特開昭57−65792号公報にアンモニアを
中間冷媒として使用する方法が、特開平2−15758
3号公報に窒素を作動媒体とする閉ループサイクルによ
る方法が開示されている。
を蓄冷し、低負荷の夜間に蓄冷を利用してBOGを再液
化するものに関して、特開昭60−98300号公報に
はイソペンタン、イソブタンなどの炭化水素を冷媒とし
て使用し、その顕熱、潜熱を利用して蓄冷する方法が、
特開平2−157583号公報にはアルコール類及びそ
の水溶液を冷媒として使用し、その顕熱、潜熱を利用し
て蓄冷する方法が開示されている。
LNG冷熱を利用しBOGを再液化するものに関して
は、特開平4−370499号公報にBOGを圧縮後冷
却、液化し、液化したBOGを、払い出しLNGと混合
し送ガスする方法が、特開昭62−147197公報に
BOG液化サイクルを構成し、液化BOGを貯槽に還流
する方法が開示されている。
再液化を容易にする方法に関しては、特開平2−240
499号公報にBOGを加熱後、炭素数2〜4の炭化水
素を添加する方法が、特開平3−41518号公報にB
OG中の窒素濃度低減のためにBOGの重質成分を再液
化器にリサイクルする方法が開示されている。
に液化サイクルを適用するもので、時間帯によらず稼働
可能であるが、LNG冷熱を有効に利用するプロセスと
はなっていない。
ておいて利用するので送ガスの途絶または激減する夜間
においてもBOGの再液化が可能であり、LNG冷熱を
利用するのでBOG液化の動力費の低減を可能にしてい
るが、蓄冷材の蓄冷特性上から蓄冷槽が大きくなるとい
う問題がある。
ないことから、LNG払い出し時のみBOG再液化が可
能であるが、BOG処理が最も問題となる夜間にはBO
Gの再液化ができないという問題がある。
OGの露点を上げるため、重質炭化水素を添加してBO
Gの再液化を容易にする補助的手段にすぎず、LNG冷
熱を蓄冷しないことから、LNG払い出し時のみBOG
再液化が可能であるが、BOG処理が最も問題となる夜
間にはBOG再液化ができないという問題がある。
OGの処理方法の内、好ましい方法は、払い出し時にL
NGの気化の際に発生する冷熱を利用して冷媒又は蓄冷
材を冷却しておき、需要量が減少又は停止した時に、冷
却した冷媒又は蓄冷材の冷熱を利用してBOGを再液化
してLNGタンクに戻す方式(b)(特開昭60−98
300号公報)などである。しかしこの方法も現状では
蓄冷槽を大きくする必要があるという問題がある。
して、BOGを払い出されるNGに混ぜて利用したり、
あるいは冷熱を利用して空気を液化し、精留して、液化
窒素、液化酸素、液化アルゴンを併産したり、二酸化炭
素を冷却して液化二酸化炭素やドライアイスを併産でき
ることは周知である。
力発電プラントや都市ガス用NGとして払い出されるL
NGの量は時間帯や季節により大きく変動する。一方、
BOGは、LNGタンクへのLNG受け入れ時や貯蔵時
やNGの払い出し時において、非定常的に昼夜を含め常
時発生している。
は、BOGを圧縮して、払い出しLNGに直接混合して
消費するか、間接的に混合して再液化してLNGタンク
に戻すことで処理が可能である。
減少ないしは無い場合には、処理量が不定期に変動する
BOGを安定して処理できて、LNG冷熱を有効利用で
きるコンパクトで且つ省エネルギータイプのBOG処理
技術のさらなる確立が望まれている。
なく、発生量が変動するBOGをLNG冷熱を利用して
効率的に液化する方法及びそのための装置を提供するこ
とである。
した結果、前記課題を解決しうる本発明を完成するに至
った。すなわち本発明は、払い出されるLNGの冷熱を
利用して好ましくはLNGの需要期間に液化空気を製造
し、貯蔵し、好ましくはLNGの非需要期間に該液化空
気を用いてBOGを液化するBOGの再液化方法を提供
するものであり、特に、需要期間が昼間であり、非需要
期間が夜間又は早朝であるBOGの再液化方法に関する
ものである。これによってLNG冷熱を有効に利用し
て、LNGの非需要期間もBOGの再液化を行うことが
できる。
化方法は、払い出しLNGを圧縮空気冷却用熱交換器で
熱交換し、更に空気冷却用熱交換器で熱交換してNGと
し、該空気冷却用熱交換器で熱交換した空気を圧縮し、
前記圧縮空気冷却用熱交換器で熱交換した後、必要に応
じさらに断熱膨張させて、液化空気を製造し、BOGを
圧縮した後BOG液化用熱交換器で該液化空気と熱交換
してBOGを液化する形態で実施できる。
交換器でHFC−23、HCFC−22、HCFC−1
24またはそれらの混合物のような不燃性冷媒を介して
熱交換するのが安全で好ましい。
冷却用熱交換器、空気冷却用熱交換器、断熱膨張装置、
液化空気貯槽、空気圧縮装置、BOG圧縮装置、BOG
液化用熱交換器を有し、LNG貯槽から払い出したLN
Gを圧縮空気冷却用熱交換器で熱交換し、更に空気冷却
用熱交換器で熱交換してNGとするよう接続する。
空気を空気圧縮装置により圧縮し、続いて圧縮空気冷却
用熱交換器でLNGと熱交換した後、断熱膨張させて、
液化空気を製造し、得られた液化空気を液化空気貯槽に
貯蔵するよう接続し、さらに、BOGをBOG圧縮装置
により圧縮した後、BOG液化用熱交換器で該液化空気
と熱交換してBOGを液化するよう構成したBOGの再
液化装置を提供する。この装置によれば、前記した本発
明によるBOG再液化方法を効率的に実施することがで
きる。
干異なるが、通常、メタンを主成分とする炭素数1〜5
の飽和炭化水素からなり、常圧ないし加圧下に、−15
0〜−170℃に冷却されて液化し貯蔵されており、常
圧における気化温度は約−161℃である。
なるまでの蒸発潜熱及び/又は顕熱を冷熱として利用し
て、液化空気を製造し、貯蔵し、随時、これを使用して
BOGを再液化することができる。常圧下の液化空気
は、標準状態の空気を基準にして、単位重量あたりの蓄
冷熱量が101.3kcal/kgと大きいので、貯蔵
するのに小さな設備で済むので好ましい。
で溜まり、その温度は−100〜−160℃であり、主
たる成分はメタンであり、常圧における液化温度は約−
161℃で、30kg/cm2 Gに圧縮した状態の液化
温度は約−145℃である。
冷タンクから火力発電プラントや都市ガス用にNGとし
て払い出されるLNGを言い、需要期間とは、LNGが
上記用途に払い出される期間を言い、非需要期間とは、
上記用途に払い出される量が大幅に減少又は0である期
間を言う。したがって、例えば、需要期間とは昼間であ
り、非需要期間とは夜間又は早朝あるいは火力発電プラ
ント等の停止期間である。
市ガス用にNGとして払い出されるが、非需要期には外
熱によりほぼ一定の速度で発生し、また輸送船等からの
LNG受け入れ時にはタンク壁、配管、機器類の予冷に
伴い、比較的短時間内に多量のBOGを発生してLNG
タンク内の上部に溜まるので、上記発生速度に合わせて
BOGを液化空気の保有冷熱により再液化する必要があ
る。
た上で、空気冷却用熱交換器で中間冷媒を介してNGと
熱交換して冷却され、さらに圧縮、冷却されて水分、二
酸化炭素等を除去した後、圧縮空気冷却用熱交換器で中
間冷媒を介してLNGにより深冷される。
温度レベルの異なるNGを使用することができる。例え
ば、−50℃以上のNGは水分の除去に使用され、より
低温のNGは二酸化炭素の除去に使用される。
熱交換器で更に熱交換した後、断熱膨張により冷却され
て液化する。断熱膨張により生じた液化空気は気体と分
離され、液化空気タンクに貯蔵され、気体は冷却されて
いるので上記深冷空気熱交換器で熱交換した後、例え
ば、空気圧縮機の前段等にリサイクルされたり、または
空気冷却用熱交換器を経て大気に放出される。
膨張タービンを設置し、圧縮空気の一部を膨張タービン
に供給して可逆膨張させて冷却し、タービンにより空気
をさらに圧縮し、一方、膨張して冷却した空気を、リサ
イクルされる深冷空気と共に深冷空気熱交換器等に供給
するようにしてもよい。すなわち、液化空気の製造は、
圧縮した空気をLNGの冷熱を利用して冷却するが、空
気の液化方法自体はリンデ法によっても、クロード法に
よってもよい。
の圧縮、冷却を繰り返して行われるようにしてもよい。
冷却には圧縮空気冷却用熱交換器を通過後のNGが使用
されるがLNGを一部使用してもよい。
気冷却用熱交換器およびBOG液化用熱交換器及び必要
により深冷空気熱交換器が使用される。これらの熱交換
器としては、従来のシェルアンドチューブ型が使用で
き、また温度差が小さいときにはプレートフィン型等の
ものが使用できるが、熱交換器の一方に可燃物が流れ、
他方に液化空気が流れるので、安全上、中間冷媒を介し
て熱交換が行われるタイプのものが好ましい。
且つ熱伝導率の高い液体が好ましい。このような冷媒と
しては、ハイドロフロロカーボン(HFC)類、ハイド
ロクロロフロロカーボン(HCFC)類、特にHFC−
23、HCFC−22、HCFC−124、HFC−1
34a、HFC−32またはそれらの混合物が挙げられ
る。
より、払い出しLNGの冷熱を利用して液化空気を製造
し、貯蔵し、BOGを再液化する方法及び装置を具体的
に説明する。
縮空気冷却用熱交換器、3は空気冷却用熱交換器であ
る。4は空気圧縮機を示している。5は断熱膨張装置、
6は液化空気タンクである。7はBOG液化用熱交換
器、8はBOG圧縮機、9は深冷空気熱交換器である。
ル)には、LNGが常圧、−150〜−170℃で貯蔵
されており、LNGの上部にはBOGが常圧ないしやや
加圧状態で、−100〜−150℃で溜まっている。L
NGの払い出し量は昼間NG需要時に例えば、100t
/hrで、ポンプにより30kg/cm2 に加圧されて
払い出され、夜間NG非需要時の払い出し量は0〜10
t/hrである。BOGの発生量は、例えば、常時平均
10t/hrである。
NG11は、圧縮空気冷却用熱交換器2で中間冷媒を介
して圧縮空気13と熱交換し、更に空気冷却用熱交換器
3で中間冷媒を介して空気と熱交換してNG12とな
り、火力発電プラントや都市ガス用に30kg/cm2
に加圧されたNGとして払い出される。
BOG15は、BOG圧縮機8により30kg/cm2
に昇圧された後、払い出しLNG11に混合されて払い
出しNGとして処理される。
上記空気冷却用熱交換器3で中間冷媒を介してNGと熱
交換し約−40〜−70℃に冷却され、空気圧縮機4に
より20〜40kg/cm2 の圧縮空気13になり、圧
縮空気冷却用熱交換器2で中間冷媒を介して払い出しL
NG11と熱交換し、さらに、深冷空気熱交換器9で熱
交換した後、断熱膨張装置5により一部は液化空気14
となる。
れ、一部は深冷空気17となり、深冷空気熱交換器9で
熱交換した後、空気圧縮機の前段等にリサイクルされた
り、または空気冷却用熱交換器を経て大気に放出され
る。
縮機8により5〜20kg/cm2に圧縮され、BOG
液化用熱交換器7で中間冷媒を介して液化空気と熱交換
し再液化BOG(LNG)16に再液化され、LNGタ
ンク1に戻され、貯蔵される。液化空気はBOG液化用
熱交換器7で気化し、排気空気19として大気に放出さ
れる。
OG再液化に見合う量以上の余剰があれば、余剰液化空
気18として系外に取り出し、多目的利用に当てられ
る。
る。
には、LNGが常圧、−161℃で貯蔵されており、L
NGの上部にはBOGが常圧、−160℃で溜まってい
る。LNGの払い出し量は昼間のNG需要時に100t
/hrで、ポンプにより30kg/cm2 に加圧されて
払い出され、夜間のNG非需要時の払い出し量は0t/
hrである。BOGの発生量は平均10t/hrであ
る。
縮空気冷却用熱交換器2で中間冷媒HFC−23を介し
て圧縮空気13と熱交換し、更に空気冷却用熱交換器3
で同種の中間冷媒を介して空気と熱交換してNGとな
り、火力発電プラント用にNG12として払い出され
た。
れられた空気10は上記空気冷却用熱交換器3で中間冷
媒を介してNGと熱交換し約−53℃に冷却され、3段
の空気圧縮機により圧縮冷却を繰り返し、45℃、31
kg/cm2 の圧縮空気13になり、圧縮空気冷却用熱
交換器2で中間冷媒を介して払い出しLNG11と熱交
換する。
さらに深冷空気熱交換器9で熱交換した後、断熱膨張装
置5により一部は液化空気27t/hrとなり、液化空
気タンク6に貯蔵された。断熱膨張した残りの深冷空気
は、深冷空気熱交換器9で熱交換して冷熱回収後、一部
は空気圧縮機4の前段にリサイクルされ、他は空気冷却
用熱交換器3を経て大気に13t/hrで放出された。
るために3段の圧縮工程を採用した。各段の圧縮圧力及
び圧縮動力は1段目:3.5kg/cm2 、1196k
w、2段目:10.5kg/cm2 、1222kw、3
段目31.0kg/cm2 、1420kwであり、圧縮
動力合計は3838kwである。これより液化空気1k
g当たりの所用動力を求めると、0.14kw・hrと
なる。
の方法による電力のみで液化空気を得る場合には、所用
動力は0.58kw・hr程度であることが知られてい
る。この結果、LNGの冷熱が有効に利用されているこ
とが分かる。
生するBOG15はBOG圧縮機8により11kg/c
m2 に圧縮され、BOG液化用熱交換器7で上記と同じ
中間冷媒を介して液化空気21t/hrと熱交換して、
ほぼ全量が再液化され、LNGタンク1に戻され、貯蔵
された。
動力は、648kwであった。この動力を補うために、
BOGの一部を利用してガスエンジンを駆動した。ガス
エンジンの効率は45%であり、ガスエンジン駆動に要
したBOGの消費量は0.094t/hrであった。
と、夜間のNG非需要時とで大きな差があるが、本発明
により、昼間に払い出しLNGの冷熱を利用して、液化
空気を製造し、貯蔵しておき、夜間NGの非需要時にそ
の液化空気を利用して、夜間に発生するBOGをほぼ全
量を再液化してLNGタンクに戻すことができる。
単位重量当たりの蓄冷量が大きい液化空気を製造し、容
量の小さな貯槽に貯え、必要に応じて当該冷熱を引き出
し、送り出し先のないBOGを再液化することができ
る。
ートである。
Claims (5)
- 【請求項1】 払い出しLNGの冷熱を利用して液化空
気を製造し、貯蔵し、該液化空気を用いてLNGボイル
オフガス(BOG)を液化することを特徴とするBOG
の再液化方法。 - 【請求項2】 LNGの需要期間に液化空気を製造し、
LNGの非需要期間にBOGを液化する請求項1記載の
BOGの再液化方法。 - 【請求項3】 払い出しLNGを圧縮空気冷却用熱交換
器で圧縮空気と熱交換し、次に空気冷却用熱交換器で空
気と熱交換して天然ガス(NG)とし、一方、該空気冷
却用熱交換器で熱交換し予冷された空気を圧縮し、前記
圧縮空気冷却用熱交換器で熱交換して冷却して、又はさ
らに断熱膨張させて、液化空気を製造し、BOGを圧縮
した後、BOG液化用熱交換器で該液化空気と熱交換し
てBOGを液化する請求項1または2記載のBOGの再
液化方法。 - 【請求項4】 HFC−23、HCFC−22、HCF
C−124またはそれらの混合物からなる不燃性冷媒を
介して熱交換器で熱交換される請求項1、2または3記
載のBOGの再液化方法。 - 【請求項5】 LNG貯槽、圧縮空気冷却用熱交換器、
空気冷却用熱交換器、断熱膨張装置、液化空気貯槽、空
気圧縮装置、BOG圧縮装置、BOG液化用熱交換器を
有し、前記LNG貯槽から払い出したLNGを前記圧縮
空気冷却用熱交換器で圧縮空気と熱交換し、次に前記空
気冷却用熱交換器で空気と熱交換してNGとするよう接
続し、一方、前記空気冷却用熱交換器で熱交換し予冷さ
れた空気を前記空気圧縮装置により圧縮し、続いて前記
圧縮空気冷却用熱交換器でLNGと熱交換して冷却し
て、又はさらに断熱膨張させて、液化空気を製造し、得
られた液化空気を前記液化空気貯槽に貯蔵するよう接続
し、さらにBOGを前記BOG圧縮装置により圧縮した
後、前記BOG液化用熱交換器で該液化空気と熱交換し
てBOGを液化するように構成したことを特徴とするB
OGの再液化装置。
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