JPS5811551B2 - タンク内の低温液化ガスからの蒸発ガスの再液化方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、低温液化ガスから発生する蒸発ガスを経済的
に再液化する方法に関する。

低温液化ガス運搬船等においては、タンク侵入熱によっ
て生じる蒸発ガスを液化する再液化装置が通常装備され
る。

通常の液化ガス中には主成分の他に不純物として主成分
より沸点の低い成分が少量混っている。

これを一般に、例えばコマーシャルプロパン、コマーシ
ャルエタンと呼んでいる。

上記の液化ガスは上記のタンク侵入熱によって蒸発する
が、この時、沸点の低い成分が多量に出てきてタンク内
で気液平衡状態となる。

液体の状態では上記したように不純物は僅少であるが、
蒸発ガス状態ではこのように不純物の占める割合は多く
なる。

この蒸発ガスを上記の再液化装置で液化するのであるが
、従来のカスケード方式と呼ばれる再液化システムでは
エチレン、アンモニアマタはフレオン等を冷媒として用
い液化している。

この再液化システムを第１図により説明する。

貨物タンク１への侵入熱により運搬中の貨物（すなわち
液化ガス）６が蒸発し、貨物蒸発ガス５になる。

そのガス５を貨物蒸発ガス圧縮機２で圧縮し、貨物蒸発
ガス凝縮器３内で上記のような冷媒７に熱を吸収させて
液化する。

その液を膨張弁４で膨張させ、低温の気液混合状態で貨
物タンク１へ戻す。

なお、侵入熱を少なくするために貨物タンク１および低
温になる配管は防熱材で保温される。

ところで、この再液化システムにおいては、液化ガス中
に含まれる気化し易すい成分の割合が大きくなると、 （１）貨物蒸発ガス圧縮機２の吐出圧を上げる、（２）
貨物蒸発ガス凝縮器３内の冷媒７の温度を下げる。

（３）上記（１）、（２）を同時に行なう。

等により再液化しなければならない。

しかし、（１）の場合は、動力的、性能的に問題が多く
、（２）の場合は、冷媒冷却サイクル運転中には冷媒７
は貨物蒸発ガス凝縮器３内で低温であって圧力は低いが
、冷却サイクル停止時には大気温と同じになって高圧と
なるため、凝縮器３内の冷媒管の耐圧を上げるか、特別
な冷媒の場合は大気中に放出しなければならないという
問題がある。

そこで本発明は、 （１）貨物蒸発ガスの吐出圧を低くシ、液化に要する動
力をできるだけ小さくする。

（２）主成分より沸点の低い成分が混合している貨物蒸
発ガスを液化するには、貨物蒸発ガス凝縮器内の温度を
低くできればできるほど貨物蒸発ガス圧縮機の吐出圧を
低くできるが、逆に使用される冷媒は常温において高圧
になるため凝縮器の冷媒管の耐圧を上げるか、特別な冷
媒（例えばエチレン）の場合は冷媒冷却サイクル停止時
に高価な冷媒を系外に放出せざるを得ない（冷媒を放出
してしまうと、冷媒、冷却サイクル運転開始前に冷媒の
補給が必要になる）という相反する点を解決する。

の２つの目的を達成すべくなされたものである。

これらの目的は、再液化装置の冷媒として低温液化ガス
（主成分と主成分より沸点の低い不純物成分とから構成
されている）の一部を冷媒レシーバ−に抜出し該レシー
バ−を加熱して沸点の低い不純物成分を上記低温液化ガ
ス中へ戻し該レシーバ−内に貯留された主成分のみを用
いること、および該冷媒を蒸発ガスの再液化操作が終了
した後に上記の低温液化ガス中へ戻すことを特徴とする
本発明方法によって達成することができる。

すなわち本発明方法によれば、 （１）冷媒冷却サイクル停止時は貨物タンク内に冷媒（
すなわち貨物の主成分）を返すので、系外に放出しなく
てよく、冷媒の損失が無い、（２）貨物蒸発ガス凝縮器
内の冷媒管の耐圧を低くできる、 （３）冷媒冷却サイクル開始時は貨物タンクから貨物（
液化ガス）を補給し、この中に含まれている主成分より
沸点の低い不純物は貨物タンクに戻し、主成分のみ冷媒
として用いるので、特別の冷媒補給システムは必要とし
ない、 （４）貨物（液化ガス）の主成分を冷媒として使用する
ので、貨物の温度に近い低温が冷媒として得られ、従っ
て蒸発ガス圧縮機の吐出圧を小さくしたままで主成分よ
り沸点の低い不純物も一緒に液化できる、 のである。

以下、図面を参照して本発明方法を詳細に説明する。

第２図は、本発明方法を主成分がエタンで不純物として
メタンを含む貨物（液化ガス）の再液化装置に適用する
場合の一例を示す図である。

この再液化装置は、図示するようにＡ、Ｂ、Ｃ。

Ｄの４つの冷却サイクルに大きく分けられる。

Ａは貨物再液化サイクル、Ｂは主成分ここではエタン冷
媒冷却サイクル、Ｃは他の冷媒例えばアンモアやフレオ
ン〔Ｒ−２２（ＣＨＣｌＦ２）やＲ−１２（ＣＣ１２Ｆ
２）等〕冷媒冷却サイクル（ここではＲ−２２を使用す
る場合について例示するが、Ｒ−２２に限定されるもの
ではない）、Ｄは冷却海水サイクルである。

先ず各サイクルの構成を説明する。

サイクルＡ： 貨物タンク１内には液体の貨物６と気体の貨物蒸発ガス
５とがある。

貨物タンク１の上部から貨物蒸発ガス凝縮器３の上部ま
では貨物蒸発ガス圧縮機２と貨物・海水熱交換器７とを
介して配管され、貨物蒸発ガス凝縮器３の底部から貨物
タンク１の下部までは貨物膨張弁４を介して配管されて
いる。

貨物蒸発ガス凝縮器３の中にはエタン冷媒冷却管２１が
設置され、該冷却管２１はエタン冷媒レシーバ−１０の
下部に接続されている。

なお貨物タンク１の外面は防熱材で覆われており、大気
と接する配管で低温になるものも防熱材で覆われている
。

サイクルＢ： エタン冷媒レシーバ−１０の中にはエタン液８とエタン
ガス９とがある。

エタン冷媒レシーバ−１０の上部からエタン凝縮器１２
の上部まではエタン圧縮機１１とエタン・海水熱交換器
１５を介して配管され、エタン凝縮器１２の底部からエ
タン冷媒レシーバ−１０の下部まではエタン膨張弁１３
を介して配管されている。

エタン凝縮器１２の中にはＲ−２２冷媒冷却管２２が設
置され、該冷却管２２はＲ−２２冷媒レシーバ−１４の
下部に接続されている。

また貨物タンク１の底部とエタン冷媒レシーバ−１０の
下部は、貨物ポンプ２６および弁２８゜２９を介して配
管されるか、あるいは弁２７により貨物ポンプ２６をバ
イパスするように配管されている。

更に貨物タンク１の上部とエタン冷媒レシーバ−１０の
上部は弁３０を介して配管されている。

なおエタン冷媒レシーバ−１０の外面および、大気と接
する配管で低温となるものは防熱材で覆われている。

更にエタン冷媒レシーバ−１０には図示省略の加熱装置
が設けられている。

サイクルＣ： Ｒ−２２冷媒レシーバ−１４の上部からＲ−２２凝縮器
１７の上部まではＲ−２２圧縮機１６を介して配管され
、Ｒ−２２凝縮器１７の底部からＲ−２２冷媒レシーバ
−１４の下部まではＲ−２２膨張弁１８を介して配管さ
れている。

Ｒ−２２凝縮器１７の中には冷却海水管２３が設置され
ている。

なおＲ−２２冷媒レシーバ−１４の外面および、大気と
接する配管で低温になるものは防熱材で覆われている。

サイクルＤ： 海水吸入口２４から海水ポンプ２０を介して、貨物・海
水熱交換器７の冷却海水管３１、エタン・海水熱交換器
１５の冷却海水管３２、Ｒ−２２凝縮器１７の冷却海水
管２３に分岐配管されている。

なお、これらの冷却海水管は最後に一つにまとめられ、
海水吐出口２５に配管されている。

次に各サイクルの作用を、貨物６内のメタン濃度が２．
５モル％である場合を例にして説明する。

なお、貨物タンク１への侵入熱を最終段で海水に捨てる
ことによって貨物タンク１の内圧を大気圧（温度約−１
００℃）に保持する（すなわち、貨物タンク１への侵入
熱により発生する貨物蒸発ガス５を液化する）ように運
転する。

サイクルＡ： 大気圧の低温（−１００℃）貨物タンク１への侵入熱に
より貨物６は貨物蒸発ガス５になる。

その蒸発ガス５はエタン約４０モル％、メタン約６０モ
ル％の組成で平衡状態となっている。

該貨物蒸発ガス５は、貨物蒸発ガス圧縮機２に吸入、圧
縮され、貨物・海水熱交換器７で後述するサイクルＤの
海水にて冷却後、貨物蒸発ガス凝縮器３内で後述するサ
イクルＢの低温（約−９０℃）冷媒であるエタンと熱交
換して冷却、液化される。

この液は貨物膨張弁４で膨張され、低温（約−１００℃
）の気液混合状態となって貨物タンク１へ戻される。

これが操り返されて貨物蒸発ガスが再液化される。

サイクルＢ： （ｉ）サイクルＢの運転開始前エタン冷媒を得る方法； 弁２８，２９．３０を開、弁２７を閉とする。

貨物ポンプ２６を使用し、貨物６をエタン冷媒レシーバ
−１０内に適当量移送し、弁２８゜２９を閉じる。

次にエタン冷媒レシーバ−１０を加熱すると、液８から
初めは気化し易すいメタンが多量に混った蒸発ガス９が
発生し、同時に該レシーバ−１０の内圧が上昇するので
、該蒸発ガス９は弁３０を通って貨物タンク１に戻る。

このようにメタンとエタンの沸点の違いによりエタン冷
媒レシーバ−１０内のメタンは次第に無くなり、冷媒と
して純粋に近いエタンを得ることができる。

その後エタン冷媒レシーバ−１０の加熱をやめ、弁３０
を閉じてサイクルＢを閉ループとする。

（ｉｉ）サイクルＢの運転（エタン冷媒による冷却運転
）； エタン冷媒レシーバ−１０の内圧を大気圧に保つように
運転する。

該レシーバ−１０内のエタン液（約−９０℃）８は、貨
物蒸発ガス凝縮器３内のエタン冷却管２１に通され、前
サイクルＡで説明したように貨物蒸発ガスと熱交換し、
この熱によって蒸発しエタンガス９となる。

該エタンガス９は、エタン圧縮機１１に吸入、圧縮され
、エタン・海水熱交換器１５で後述するサイクルＤの海
水にて冷却された後、エタン凝縮器１２内で後述するサ
イクルＣの低温（約−４０℃）冷媒であるＲ−２２と熱
交換し冷却、液化される。

この液は膨張弁１３で膨張され、低温（約−９０℃）の
気液混合状態となってエタン冷媒レシーバ−１０に戻さ
れる。

このようにエタンを再液化し、エタン冷媒レシーバ−１
０内の圧力を大気圧、エタン冷媒液温を約−９０℃に保
つ。

（ｉｉｉ）サイクルＢの運転停止（エタン冷媒の放出）
；エタン圧縮機１１を停止する。

エタン凝縮器１２の底部に溜っているエタン液全部をエ
タン膨張弁１３を開いてエタン冷媒レシーバ−１０へ送
る。

次にエタン冷媒レシーバ−１０を加熱し、内圧を上げ、
弁２７を開いてエタン液８およびエタンガス９を貨物タ
ンク１内に戻す。

エタン冷媒レシーバ−１０内が大気温度と同じ温度にな
るまでこれを続け、最後に加熱をやめ弁２７を閉める。

このエタン冷媒の貨物タンク１への戻しく放出）によっ
てサイクルＢの配管内圧を大気圧に保つことができる。

サイクルＣ： このサイクルはＲ−２２冷媒レシーバ−１４の内圧を大
気に保つように運転される。

該レシーバ−１４内のＲ−２２冷媒液（約−４０℃）は
、エタン凝縮器１２内のＲ−２２冷媒冷却管２２に通さ
れ、前サイクルＢの（ｉｉ）で説明したようにエタンガ
スと熱交換し、この熱によって蒸発しＲ−２２冷媒ガス
になる。

このＲ−２２冷媒ガスはＲ−２２圧縮機１６に吸入、圧
縮され、Ｒ−２２凝縮器１７内で後述するサイクルＤの
海水と熱交換し冷却、液化される。

この液はＲ−２２膨張弁１８で膨張され、低温（約−４
０℃）の気液混合状態となってＲ−２２冷媒レシーバ−
１４へ戻すれる。

このようにＲ−２２冷媒を再液化し、Ｒ−２２冷媒レシ
ーバ−１４内の圧力を大気圧、Ｒ−２２の液温を約−４
０℃に保つ。

サイクルＤ： 海水ポンプ２０を使用して海水を海水吸入口２４から冷
却海水管３Ｌ３２，２３に供給し、前サイクルＡ、サイ
クルＢの（ｉｉ）、サイクルＣで説明したように貨物蒸
発ガス、エタンガス、Ｒ−２２冷媒ガスと熱交換させ、
しかる後一つにまとめて海水吐出口２５から排出させる
。

以上説明した本発明方法による効果をまとめると次の通
りである。

（１）従来は、貨物蒸発ガスの冷媒として前記したよう
にエチレン、アンモニア、等を使用しており、貨物蒸発
ガスの冷却操作を停止すると冷却システムの配管内が最
終的には大気温度になり、上記冷媒が気化して内圧が上
昇する。

例えば、冷媒がエチレンの場合、大気が４５℃になる夏
場には圧力は臨界圧力（約５０ａｔａ）を超える。

従って、この冷媒ガスは系外へ放出せざるを得なかった
。

なお、系外への放出をやめて貨物タンク内へ放出するこ
とは、貨物に冷媒を混入させることになり、貨物の品質
を低下させるのでできない。

これに対し、本発明では、貨物蒸発ガスの冷媒として貨
物の主成分を使用するため、冷却操作停止時には冷媒を
貨物タンクへ戻すことができ、冷媒の損失が無く、また
冷却システムの配管の耐圧は低くてもよい。

（２）本発明では、貨物蒸発ガスの冷却操作開始時に貨
物タンクから貨物（液化ガス）を補給し、その主成分を
冷媒として容易に得ることができるため、特別な冷媒補
給システムは不要であり、しかも貨物タンク温度に近い
低温冷媒が容易に得られるため、低い吐出圧の貨物蒸発
ガス圧縮機によって貨物蒸発ガスを液化できる。

【図面の簡単な説明】

添付図面は低温液化ガスの蒸発ガスを再液化するシステ
ムを示す図で、第１図は従来法によるもの、第２図は本
発明法によるものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ タンク内の主成分と主成分より沸点の低い不純物成
   分で構成されている低温液化ガスの一部を冷媒レシーバ
   −に抜出し、該冷媒レシーバ−を加熱して主成分より沸
   点の低い不純物を気化させ、この気化した不純物を前記
   タンク内の低温液化ガス中に戻して該冷媒レシーバ−内
   には主成分のみが貯留されるようにし、前記タンク内の
   低温液化ガスから発生する蒸発ガスを圧縮し、海水にて
   間接冷却した後、前記冷媒レシーバ−内の前記主成分を
   冷媒として間接冷却して液化すると共に、該間接冷却操
   作停止後に冷媒レシーバ−を加熱して内圧を上げ、該冷
   媒レシーバ−内の冷媒を前記タンク内の低温液化ガス中
   へ戻すことを特徴とするタンク内の低温液化ガスからの
   蒸発ガスの再液化方法。