JPS63265994A - 都市ガスの製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、新規な都市ガスの製造におけるガスの調整操
作に係るものであり、特に増熱・脱水工程における都市
ガスの製造装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の都市ガス製造供給工程においては、製造ガスを脱
水して所定の露点以下まで水分を分離する脱水工程と液
化石油ガス等を製造ガスに添加する増熱工程とが各々別
に設置されている。

脱水工程は、製造ガス中に含まれる水分がガス輸送中の
温度低下により凝縮し、導管、整圧器ガスホルダー等を
腐食させたり、冬期間の凍結事故を引き起こすために設
置されるものであり、従来、以下の方法により、ガス中
の水分除去は行なわれている。

（１）吸着剤を使用した水分吸着法 （２）吸収液を使用した水分吸収法 （３）フレオン等の冷媒により、直接または間接的にガ
スを冷却させ、水分を凝縮分離する方法また、増熱工程
は、製造ガスの燃焼性（発熱量）を液化石油ガスで調整
し、都市ガスとして製品化する工程である。増熱方法は
、液化石油ガスを温水あるいは蒸気により一旦気化させ
、熱量調整に必要な液化石油ガスをガス状で製造ガスに
供給。

混合させることにより行なっている。これらの技術は、
工程的に、燃備的に別々の機能を示すものであり、設備
費及び設置スペース的に課題はあるが、都市ガス業界と
して、電力や燃料の消費が伴うため、製造原価を安くす
る上で経済的な手段とは言えない。

〔発明が解決しようとする問題点３ 以上の課題を解消する一つの方法として、特公昭５７−
５５７５５の記載のように、水洗スクラバ一工程を有す
る都市ガスの製造装置について、増熱用の液化石油ガス
を液の状態で２段階に分けて供給し、該段階の内の１段
階で脱水操作をも含めた増熱・脱水方法が提案されてい
る。これは本発明と同様に液化石油ガスの蒸気圧特性、
つまり蒸発潜熱という自然原価を利用しているものであ
る。

該特公昭５７−５５７５５号の方法においては、スクラ
バ一工程を有する一連の製造工程に増熱工程と増熱・脱
水工程の２工程からなる方法が提案されており、水洗ス
クラバ一工程を有しない他の製造プロセスへの配慮はさ
れておらず、都市ガス全製造プロセスへの適用はされて
いない。また、増熱・脱水工程は、該特公昭５７−５５
７５５号の増熱・脱水塔内に変化石油ガスを液状でノズ
ルから噴霧供給することにより、液化石油ガスの気化、
製造ガスの冷却、水分の凝縮分離が同一塔内で行なわれ
ている。このため、塔内の製造ガスと液化石油ガスの熱
移動と物質移動を左右するガス流速ｕｍ／ｓｅｃは、製
造ガスの冷却操作、液化石油ガスの気化操作、水分の凝
縮操作を良好にするという観点から、なるへく速くする
必要がある。しかし、該塔内の凝縮水の分離操作を考え
た場合、凝縮水滴の落下方向は、ガスの流水方向と逆で
あり、Ｕが水滴の飛散速度Ｖ　（０，３ｍ／ｓｅｅ以上
）以上になった場合には、凝縮水分が後流に飛散し脱水
という操作が出来なくなるため、該特公昭５７−５５７
５５号においては、ガス流速Ｕは、単に熱移動と物質移
動を考慮してＵを決定することは出来ずＵをＶ以下にす
るように塔径りが次式で決定される。

Ｖ＞Ｄ＝　（（Ｆ／Ｐ−Ｕ）（４／　π））”２従って
、ガス流速の遅い状態で熱移動と物質移動を塔内で完了
させるためには、滞留時間をできるだけ長くし、塔内ボ
リウムを大きくする必要がある。依って、容量の大きい
製造プロセスに対しては、装置としてのコンパクト化、
設備コストの低減という点において問題がある。

該特公昭５７−５５７５５号の脱水の温度管理は、例え
ばＴ℃の製造ガスＦ　Ｎ　ｒｎ’　／　Ｈに対して、液
化石油ガスを増熱量ｆｋｇ／Ｈ供給することで、製造ガ
スＦのＴ℃から目標冷却温度ｔ’Ｃまでの冷却熱量Ｑｋ
ｃａｌ／Ｈと液化石油ガスののｔ℃までの蒸発吸収熱ｍ
ｑ　ｋｃａｌ／Ｈの熱の授受により行なわれている。依
って、Ｆとｆの供給量の比率は、熱量調整により一定で
あるため、ｔに対してＴが決定される。従って製造ガス
の入口温度Ｔ’Ｃが変動すれば、ｔに対してＱとｑは一
致せず、ｔの温度管理は、入口温度の変動に対して考慮
されていない。

本発明の目的は、都市ガス製造工程における熱量調整と
脱水工程を増熱用液化石油ガスの蒸発潜熱を利用し、１
工程の小型システム装置にまとめることにより、全ての
都市ガス製造プロセスに適用できる都市ガスの製造装置
を提供するにある。

また本発明の目的は、製造ガスと液化石油ガスの混合後
のガス温度の管理については、製造ガス温度の変動によ
り水分の凍結及び液化石油ガスの未蒸発の問題が出てく
るため、液化石油ガス以外の法の熱源をシステム内に取
り入れて温度管理することなく、同一システム内で温度
管理する都市ガスの製造装置を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、製造ガスを受は入れ、混合冷却後のガス温
度を管理するガス・ガス熱交換器、製造ガスに液化石油
ガスを供給混合させ、水分を凝縮させる液・ガスミキサ
ー及びが凝縮水と製品ガスを分離させるセパレータとい
う機器を一連のシステムにまとめることにより、全ての
都市ガス製造プロセスに対して熱量調整と脱水を１工程
で設置できるようにしたものである。

また、システムの小型化ということに対しては、ガス流
路部をベンチュリー構造に類するような形状で絞り、ガ
ス流速を速くすることで、製造ガスと液化石油ガスの熱
・物質移動速度を瞬時に完了させるような液・ガスミキ
サーをシステム内に組み入れた。

混合冷却後のガス温度は、製造ガスの入口温度の変化及
び液化石油ガスの供給量により変化するため、製造ガス
の入口温度を目標冷却温度に合せて一定に制御する必要
がある。よって、製造ガスを一度、混合脱水後の冷温製
品ガスと同一システム内で熱交換させる装置を組み入れ
た。

〔作用〕

本発明は、あらゆる都市ガス製造プロセスに適用できる
よう、装置自体を一連の小型システム内にまとめた。都
市ガス製造プロセスは、大別して、高カロリーガス（１
１、ＯＯＯｋｃａｌ／Ｎｒｎ’）を連続的に製造するＳ
ＮＧ装置等、中カロリガス（４，５００−５＋ＯＯＯｋ
ｃａｌ／Ｎｒｎ’）を連続的に製造するＩＣＩ装置と低
から中カロリーガス（３，６０Ｃ）〜５，０００　ｋｃ
ａｌ／Ｎｒｎ’）を間欠的に製造するＣＮＧ装置等があ
るが、各プロセスによって製造ガスに対するＬＰＧ量、
製造ガス温度及び操作圧力が異なるため、以下の技術手
段を組み入れた。

（１）ＬＰＧ量と操作圧力に対しては、製造ガスと液化
石油ガスの混合をベンチュリータイプの液・ガスミキサ
ーで行ない。ガス流速を速く数１０ｍ／ｓｅｃしている
。これにより供給される液化石油ガスは数１０ミクロン
に微粒化し、いわゆる伝熱ミスト表面積が増大し、更に
はガスの質量速度が増大するので液化石油ガスの気化と
水分の凝縮は、Ｉ×１０−２秒以内の瞬時に完了する。

依って製造ガス量の増加、ＬＰＧ量の増加、加圧化によ
る影響が全くなく、あらゆる都市ガス製造プロセスへの
適用と装置の小型化を図ることができる。

（２）製造ガス温度の変動に対しては、製造ガスと液化
石油ガスを混合される前段にガス・ガス熱交換器を組み
入れ、製造ガスと脱水された低温−の製品ガスを熱交換
させた。これにより、本発明に含まれる液・ガスミキサ
ーの入口側の製造ガス温度は、常に液・ガスミキサーの
出口温度が目橿値になるよう制御される。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図、第２図により説明す
る。

第１図において、都市ガス製造プロセス１は、例えばＳ
ＮＧ装置であり、例えば圧力９．９　　ｋｇ／ｃｎｆＧ
、Ｃ度５０＋５°Ｃの毎時１０ｏ○〜２００ＯＮｍ　の
ガスが製造される。該製造ガスは、飽和水分を含んでい
て、かつ発熱量が９，２６０　ｋｃａｌ／ｎｍであるた
め、脱水（ガス冷却による凝縮水の分離）と熱量調整（
１１、ＯＯＯｋｃａｌ／Ｎｒｒｉ’）を行ないガス出ロ
ライン１１製品部市ガスとされる。

本実施例によれば、ガス入口ライン２のＳＮＧ装置から
の５０℃の製造ガスは、流量測定装置３０により２　、
　ＯＯＯＮｒｎ’／　Ｈと測定された場合、゛該製造ガ
スに添加される増熱用液化ブタンガスは、調節弁３１に
より、製品都市ガスの発熱量測定装置３２の測定値が常
に１１　、　ＯＯＯｋｃａｌ／Ｎｒｎ’になるよう毎時
４６７ｋｇ液・ガスミキサー６に供給される。これによ
り液・ガスミキサー６の出口ガスは、増熱用液化ブタン
ガスの蒸発により、温度が５℃程度まで低下することに
なり、製造ガス中に含まれていた水分が冷却温度まで凝
縮される。

該凝縮水は、後流に設けられたセパレータ８によりガス
と液に分離される。例えば、冷却温度が５℃の場合、毎
時１６ｋｇ凝縮水排水ライン９より脱水される。凝縮水
分が脱水された製品都市ガスは。

増熱・脱水ガスライン１ｏを通り、ガス・ガス熱交換器
３に供給される。該製品都市ガスは、液・ガスミキサー
６の出口ガスの温度測定装置２０の温度が常に５℃一定
になるよう、調節弁１７と調節弁１９の流量比により熱
交換され、例えばライン４の製造ガス温度は４８℃にな
り、ガス出口ライン１１の製品都市ガスは７℃となる。

これにより増熱と脱水が同一装置内で同時に完了したこ
とになる。

また、ＳＮＧ装置の製造ガス量を毎時２０００Ｎボから
毎時１０００ｓｒｒｉ　に変更した場合、製造ガス流量
は、流量測定装置３０により測定され、該製造ガス量、
例えば毎時２０００−αＮｒｒ？　に、増熱用液化ブタ
ンが製造都市ガスの発熱量測定装置３２の測定値１１０
００　ｋｃａｌ／Ｎｒｎ’に対応して毎時４６７−β添
加され、最終的に製造ガス量は毎時１１００Ｏｓ、増熱
用液化ブタン量は毎時２３４ｋｇとなり、該変更操作間
の脱水のための冷却温度管理は、逐次ガス・ガス熱交換
器３で行なわれる。また、製造ガスの温度が５０℃から
例えば５５℃に変動した場合でも、例えば４５°Ｃに変
動した場合でもガス・ガス熱交換器３により、冷却温度
は管理されることになる。依って、増熱制御と脱水制御
の信頼性は向上し、操作性と機能性を高めた増熱・脱水
を可能にしている。

第２図は、液ガスミキサー６の１事例図であり、多孔質
材料製内筒１５を有するベンチュリー型の液・ガスミキ
サー６である。製造ガスは、ガス入口１２より導入され
、多孔質材料製筒１５でガス流速が５０　ｍ　／　ｓｅ
ｅ以上になるようガス流路部を絞る。そして、製造ガス
量に見合った増熱用液化ブタンを液化石油ガス人口１３
より導入し、多孔質材料製内筒１５より浸出させる。こ
れにより、増熱用液化ブタンは、数１０ミクロンのミス
ト状になり、ｌＸｌ０−２秒以内に製造ガスと増熱用液
化ブタンミストは、熱・物質移動を終了させる。

これにより、増熱用液化ブタンの気化、製造ガスの温度
低下、一部水分の凝縮という状態変化は、区間１ｍ以内
で完了するため、液・ガスミキサー６本体は、配管と同
じサイズで設訂、製作することができ、装置としてコン
パクトにまとめることができる。

以上説明したように本発明によれば、電力や燃料を消費
することなく、本発明の小型装置内で脱水と増熱を行な
うことができるので、都市業界においてその効果は極め
て大きい。

以上実施例の説明をしたが、本発明はこれにより限定さ
れない。また、実施例の説明として使用した第１図及び
第２図は、本発明を理解するために必要な主要部のみを
含む。

本発明で言う都市ガスプロセスとばば、原料からガスを
製造する工程を示すが、これは本実施例で示したＳＮＧ
装置に限定されることはなく、都市ガス業界で言う、Ｉ
ＣＩ装置９部分燃焼式装置及びサイクリック装置をも含
み、液化石油ガスを空気で希釈する製造プロセスをも含
む。

本実施例では、製造ガスの流量は１０００〜２００ＯＮ
ｒｎ’／Ｈ１圧力は９．９ｋｇ／ｃＪＧ、温度は５０±
５℃としているが、必ずしもこの条件に限定されること
はない。

本実施例によれば、液・ガスミキサーの絞り部の流束は
、５０ｍ／ｓｅｃ以上としているが、これは、効率面を
考えたものであり、この値に限定されることはない。

本実施例では、増熱用の液化石油ガスは、液化ブタンと
しているが、これは液化ブタンに限定されることはなく
、都市ガス業界の液化石油ガスをすべて含むものである
。

〔発明の効果〕

（１）本発明の増熱・脱水法によって、従来の増熱工程
に消費されていた燃料及び脱水工程で消費されていた電
力等のユーティリティーが全く不要となり、製造原価に
効果がある。例えば、日産６００，００ＯＮｍの高カロ
リーガスを製造するケースにおいて、液化石油ガスを４
Ｔ／Ｈ増熱用に使用した場合、増熱工程に６１０，００
０　ｋｃａｌ／　Ｈの燃料と脱水工程に６３ＫＷＨの電
力を消費することになるが、本発明を採用した場合、燃
料と電力は不要になり、年間約６千万円のコスト削除が
図れる。

（２）本発明の増熱・脱水法は、ガス・ガス熱交換器、
液・ガスミキサー、セパレータという一連の機器で構成
させるので、１つの装置ユニットとして簡素化が図れ、
容易に現有製造プラントへの新設、転換が可能である。

（３）本発明の増熱・脱水法には、液・ガスミキサーを
組み入れることによって、液化石油ガスを製造ガスに供
給し、瞬時に気化、凝縮、冷却を完了させるので、装置
としてのコンパクト化が図れ、また気化・凝縮・冷却性
能も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の都市ガス製造プロセスを示すフロー
図、第２図は、本発明に係る多孔質内筒を有したベンチ
ュリー型ミキサーの縦断面図である。 １・・・都市ガス製造プロセス、２・・・ガス入口ライ
ン、３・・・ガス・ガス熱交換器、４・・・ガスライン
、５・・・増熟用液化石油ガスライン、６・・・液・ガ
スミキサー、７・・・ガスライン、８・・・セパレータ
、９　・凝縮水排水ライン、１０・・ガスライン、１１
・・ガス出口ライン、１２・・・製造ガス入口、１３・
・・液化石油ガス入口、１４・・・混合ガス出口、１５
・・・多孔質材料製内筒、１６・・・熱交換器ライン、
１７・・・調節弁。 １８・・・バイパスライン、１９・・・調節弁、２０・
・・温度測定装置、３０・・・流量測定装置、３１・・
・調節弁、亭１図　　　　　　　荊２図 手続補正書（自発） １．旨ｉ１’　Ｉｆ長長官小川夫夫殿 ｉｃ　ｒ’ｌｔの表示 昭＋ｌ］　６２　年特許Ｌ（ｉ／ｉ第　９９８２９　　
号発明の名称 都市ガスの製造装置 ｔ１１１正をする者 ・１′？１十との関部　　４ろ一５′１出ｔｑｒｒ人と
１　　苓ｌ’　：ｎ１ｔｌｉ　１４．入会（ｉ　　日　
　立　　袈　　イ乍　所名　称　　日立テクノエンジニ
アリング株式会社代　　　理　　　人 １、特許請求の範囲の欄を次の通り補正する。 「１．都市ガスの製造設備において、製造ガスを冷却さ
れた都市ガスで間接的に熱交換させる熱交換器と、該熱
交換器で温度調整された該製造ガスをその下流に設けら
れ、液状の液化石油ガスと直接接触させ、気化・混合さ
せる熱量調整と同時に該製造ガス中の水分を凝縮させる
ベンチュリー形状の液・ガスミキサーと、該ベンチュリ
ー形状の液・ガスミキサーの下流に設けられ、凝縮した
水分をガスと分離させるセパレータと、該セパレータ出
口の都市ガスの一部を前記熱交換器に通じる手段を備え
たことを特徴とする都市ガスの製造装置。 ２、前記液・ガスミキサーは絞り部、スロート部及び拡
大部を有し、該ミキサーの上流部より製造ガスを導入し
、該スロート部の入口部より該液化石油ガスを該製造ガ
スと同し方向に導入するようにした特許請！範囲第１項
に記載の都市ガスのＩＯ造装置。」２、発明の詳細な説
明の欄を次の通り補正する。 （１）第６頁第２０行の後に以下を加入する。 「本発明は、都市ガスの製造設備において、製造ガスを
冷却された都市ガスで間接的に熱交換させる熱交換器と
、該熱交換器で温度調整された該製造ガスをその下流に
設けられ、液状の液化石油ガスと直接接触させ、気化・
混合させる熱量調整と同時に該製造ガス中の水分を凝縮
させるベンチュリー形状の液・ガスミキサーと、該ベン
チュリー形状の液・ガスミキサーの下流に設けられ、凝
縮した水分をガスと分離させるセパレータと、該セパレ
ータ出口の都市ガスの一部を前記熱交換器に通じる手段
を備えたことを特徴とする都市ガスの製造装置にある。 前記液・ガスミキサーは絞り部、スロート部及び拡大部
を有し、該ミキサーの上流部より製造ガスを導入し、該
スロート部の入口部より該液化石油ガスを該製造ガスと
同じ方向に導入するようにしたものである。］ 以　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、都市ガスの製造設備において、製造ガスのガス入口
   ラインからガス・ガス熱交換器、液・ガスミキサー、セ
   パレータ、都市ガスのガス出口ラインまでの機器で構成
   される装置内で熱量調整と脱水を同時に完了することを
   特徴とする都市ガスの製造装置。 ２、該装置内に製造ガス流速を加速させ、該加速部に液
   化石油ガスを供給する構造を有するベンチユリー形状の
   液・ガスミキサーを設けた特許請求の範囲第１項に記載
   の都市ガスの製造装置。 ３、該装置内の増熱・脱水後のガスの冷熱を利用し、脱
   水冷却温度を任意の温度に管理制御することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の都市ガスの
   製造装置。