KR20190126878A - 연료 가스 제조 장치의 운전 방법 - Google Patents

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Abstract

설비의 복잡화를 억제하면서, 운전의 재개를 신속하게 행할 수 있는 형태로 운전을 정지하는 연료 가스 제조 장치의 운전 방법을 제공한다. 원료 가스의 탈황부(3)로의 공급을 정지하여 운전을 정지할 때, 원료 가스의 탈황부(3)로의 공급 및 연료 가스(G)의 외부로의 배출을 정지한 후에, 순환용 가스로(R)를 통하여 수분 제거부(H)를 통과한 연료 가스(G)의 전량을 탈황부(3)로 되돌리도록 순환 유동시키고, 또한, 개질 처리를 행할 때의 운전 온도에 상당하는 온도로 개질부(5)를 가열하기 위하여, 순환 유동시키는 연료 가스(G)를 설정 대기 온도로 가열부에서 가열하는 형태로, 연료 가스(G)를 순환 구동부(7)에 의해 순환 유동시키고, 또한 수증기(J)의 공급량을 연료 가스(G)의 열분해에 의한 탄소의 석출(析出)을 방지할 수 있는 공급량 이상이며 또한 개질 처리를 행할 때의 공급량보다 적게 하는 상태로, 수증기(J)의 공급을 계속하는 대기 운전 처리를 행한다.

Description

연료 가스 제조 장치의 운전 방법
본 발명은, 중질(重質) 탄화 수소 가스인 원료 가스를 탈황 처리하는 탈황부와, 상기 탈황부로부터 공급되는 탈황 원료 가스를 수증기로 개질(改質) 처리하여, 메탄을 주성분으로서 함유하는 연료 가스로 만드는 개질부와, 상기 개질부로부터의 상기 연료 가스의 일부를 상기 탈황부로 되돌리는 연료 가스 리턴 로(路)와, 상기 개질부로부터의 상기 연료 가스 중의 수분을 제거하는 수분 제거부가 설치된 연료 가스 제조 장치의 운전 방법에 관한 것이다.
상기 연료 가스 제조 장치는, 프로판, 부탄 등의 중질 탄화 수소 가스를 개질 처리하여, 메탄을 주성분으로서 함유하는 연료 가스를 제조하는 것이며, 제조된 연료 가스는, 가스 엔진이나 가스 터빈 등의 내연 기관의 연료로서 사용되게 된다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
또한, 상기 연료 가스 제조 장치에 있어서는, 원료 가스에 유황 성분이 포함되어 있어도, 연료 가스 리턴 로를 통하여 되돌려지는 연료 가스에 포함되는 수소성분을 사용하여 탈황 처리함으로써, 개질부의 개질 촉매가 유황 성분에 의해 피독(被毒)되는 것 등을 회피할 수 있도록 되어 있다.
또한, 수분 제거부에서 연료 가스 중의 불필요한 수분을 제거하여, 내연 기관의 작동 불량을 초대하는 등의 문제의 발생을 억제할 수 있도록 되어 있다.
특허문헌 1에는, 원료 가스의 탈황부로의 공급을 정지하여 운전을 정지할 때의 운전 방법에 대한 기재는 생략되어 있지만, 기동할 때, 불활성 가스로서의 질소 가스를 퍼지하여 계내의 산소를 제거하고, 그 후, 퍼지한 질소 가스를 탈황부와 개질부를 통하여 순환시키면서, 전기 히터에 의해 순환되는 질소 가스나 개질부를 가열하는 것에 대하여 기재되어 있으므로, 원료 가스의 탈황부로의 공급을 정지하여 운전을 정지할 때는, 탈황부나 개질부를 상온(常溫) 상태로 냉각시키고 또한 계내를 대기 개방하는 것으로 생각할 수 있다.
미국특허 제7866161호 명세서
원료 가스의 탈황부로의 공급을 정지하여 운전을 정지할 때, 탈황부나 개질부를 상온 상태로 냉각시키면, 연료 가스를 제조하는 운전을 재개할 때, 탈황부나 개질부를 승온(昇溫)하는 시간이 길어져, 운전의 재개를 신속하게 행할 수 없는 문제가 있다.
예를 들면, LPG(액화석유가스)의 수송선에 있어서, 공기 조절 장치나 발전기 등의 보기(補機)를 구동하는 내연 기관에 연료를 공급하는 시스템으로서 연료 제조 장치를 장비하는 경우에는, 보기의 기동에 맞추어 신속하게 연료를 공급 가능하도록 하는 것이 요구되지만, 탈황부나 개질부가 상온 상태로 냉각되어 있으면, 연료 가스를 신속하게 공급할 수 없게 된다.
연료 가스를 제조하는 운전의 재개를 신속하게 행할 수 있도록 하기 위하여, 원료 가스의 공급량을 최소량으로 줄여서 운전을 계속하는 것을 고려할 수 있지만, 이 경우에는, 원료 가스나 수증기를 불필요하게 계속 소비하는 문제가 있어, 실용적으로 이용하기 곤란하다.
덧붙이면, 예를 들면, LPG(액화석유가스)의 수송선에 있어서는, 각종 배열(排熱)을 사용하는 등에 의해 수증기를 다량으로 공급할 수 있는 경우가 있고, 그러한 경우에 있어서는, 수증기를 계속해서 소비할 수 있지만, 원료 가스를 불필요하게 소비하는 것은 피할 필요가 있다.
연료 가스를 제조하는 운전의 재개를 신속하게 행할 수 있도록 하기 위한 다른 운전 방법으로서, 계내를 질소로 퍼지한 후, 퍼지한 질소를 탈황부와 개질부를 통하여 순환시키면서, 순환되는 질소 가스 등을 전기 히터에 의해 가열함으로써, 원료 가스나 수증기의 소비를 억제하면서, 탈황부나 개질부를 고온 상태로 유지하는 것을 고려할 수 있다.
그러나, 이 경우에, 운전을 정지할 때마다, 퍼지용의 질소를 필요로 하며, 또한 질소 중에는 미량의 산소가 포함되어 있으므로, 개질 촉매 등의 산화를 억제할 필요가 있어, 산소 제거용의 수소 가스를 공급하지 않으며 안되어, 질소나 수소 가스를 보관하는 설비를 설치하지 않으면 안되는 것에 기인하여, 설비가 복잡하게 되는 문제가 있다.
또한, 예를 들면, LPG의 수송선 등의 선박에 있어서, 퍼지용의 질소나 산소제거용의 수소 가스를 보관하는 탱크를 장비하게 하면, 선박의 설비가 복잡하게 되므로, LPG의 수송선 등의 선박에 있어서는, 이 점에서도 실용적으로 이용하기 곤란하다.
본 발명은, 상기한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 목적은, 설비의 복잡화를 억제하면서, 운전의 재개를 신속하게 행할 수 있는 형태로 운전을 정지하는 연료 가스 제조 장치의 운전 방법을 제공하는 점에 있다.
본 발명은, 중질 탄화 수소 가스인 원료 가스를 탈황 처리하는 탈황부와, 상기 탈황부로부터 공급되는 탈황 원료 가스를 수증기로 개질 처리하여, 메탄을 주성분으로서 함유하는 연료 가스로 하는 개질부와, 상기 개질부로부터의 상기 연료 가스의 일부를 상기 탈황부로 되돌리는 연료 가스 리턴 로와, 상기 개질부로부터의 상기 연료 가스 중의 수분을 제거하는 수분 제거부가 설치된 연료 가스 제조 장치의 운전 방법으로서, 그 특징적 구성은,
상기 원료 가스의 상기 탈황부로의 공급을 정지하여 운전을 정지할 때, 상기 원료 가스의 상기 탈황부로의 공급 및 상기 연료 가스의 외부로의 배출을 정지한 후에, 순환용 가스로를 통하여 상기 수분 제거부를 통과한 상기 연료 가스의 전량을 상기 탈황부로 되돌리도록 순환 유동시키고, 또한, 상기 개질 처리를 행할 때의 운전 온도에 상당하는 온도로 상기 개질부를 가열하기 위하여, 순환 유동시키는 상기 연료 가스를 설정 대기 온도로 가열부에서 가열하는 형태로, 상기 연료 가스를 순환 구동부에 의해 순환 유동시키고, 또한 상기 수증기의 공급량을 상기 연료 가스의 열분해에 의한 탄소의 석출(析出)을 방지할 수 있는 공급량 이상이며 또한 상기 개질 처리를 행할 때의 공급량보다 적게 하는 상태로, 상기 수증기의 공급을 계속하는 대기 운전 처리를 행하는 점에 있다.
그리고, 본 발명에서의 중질 탄화 수소 가스는, 메탄에 비해 분자량이 큰 가스상(狀)의 탄화 수소이며, 프로판, 부탄, 에탄, 이소부탄을 포함하는 것이다. 또한, 주성분이란, 주된 유효 성분 중에서 함유량이 많은 성분이며, 특히 50%를 초과하여 포함되어 있을 필요가 있는 것도 아니며, 함유량으로서 가장 많은 성분일 필요도 없다. 다만, 주성분으로서 함유량이 50%를 초과하여 포함되어 있으면, 보다 바람직하고, 함유량으로서 50%를 초과하고 있지 않은 경우에는, 가장 많은 성분인 것이 바람직하다.
즉, 원료 가스의 탈황부로의 공급을 정지하여 운전을 정지할 때는, 원료 가스의 탈황부로의 공급 및 연료 가스의 외부로의 배출을 정지한 후에, 순환용 가스로를 통하여 수분 제거부를 통과한 연료 가스의 전량을 탈황부로 되돌리도록 순환 유동시키고, 또한, 개질 처리를 행할 때의 운전 온도에 상당하는 온도로 개질부를 가열하기 위하여, 순환 유동시키는 연료 가스를 설정 대기 온도로 가열부에서 가열하는 형태로, 연료 가스를 순환 구동부에 의해 순환 유동시키는 대기 운전 처리를 행함으로써, 개질부의 온도를, 연료 가스를 제조하는 운전을 행할 때의 운전 온도에 유지시키게 된다.
또한, 순환 유동되는 연료 가스에 의해 탈황부가 가열되게 되므로, 탈황부의 온도도 연료 가스를 제조하는 운전을 행할 때의 온도에 가까운 온도로 유지되게 된다.
그리고, 대기 운전 처리에 있어서는, 수증기의 공급량을 상기 연료 가스의 열분해에 의한 탄소의 석출을 방지할 수 있는 공급량 이상이며 또한 개질 처리를 행할 때의 공급량보다 적게 하는 상태로, 수증기의 공급을 계속하는 것이므로, 개질 처리를 행할 때의 공급량보다 적게 하고, 불필요한 소비를 억제한 상태로, 수증기가 계속 공급되기 때문에, 연료 가스의 열분해에 의한 탄소의 석출이 방지되게 된다.
또한, 대기 운전 처리를 행할 때도, 순환되는 연료 가스 중의 수증기가 수분 제거부에서 제거되게 되므로, 연료 가스의 열분해에 의한 탄소의 석출을 방지 하기 위해서는, 연료 가스 중의 수증기 공급을 계속시킬 필요가 있다.
즉, 본 발명자의 예의(銳意) 연구한 것에 의해, 개질부나 탈황부의 온도가 연료 가스를 제조하는 운전을 행할 때의 온도에 가까운 온도로 유지되어 있을 때, 개질 처리를 행할 때의 공급량보다 적지만, 연료 가스의 열분해에 의한 탄소의 석출을 방지할 수 있는 공급량 이상으로 수증기를 계속 공급함으로써, 연료 가스의 열분해에 의한 탄소의 석출을 방지할 수 있는 것을 발견한 것이다.
따라서, 대기 운전 처리가 행해지고 있는 상태에서는, 개질부의 온도가 연료 가스를 제조하는 운전 상태의 운전 온도로 유지되고, 탈황부의 온도도, 연료 가스를 제조하는 운전 상태의 온도에 가까운 온도로 유지되게 되므로, 대기 운전 처리를 행하는 상태로부터 연료 가스를 제조하는 운전을 재개할 때는, 개질부나 탈황부를 승온시키는 시간을 들이지 않고, 신속하게 운전을 재개할 수 있게 된다.
요컨대, 본 발명의 연료 가스 제조 장치의 운전 방법의 특징적 구성에 의하면, 설비의 복잡화를 억제하면서, 운전의 재개를 신속하게 행할 수 있는 형태로 운전을 정지할 수 있다.
본 발명의 연료 가스 제조 장치의 운전 방법의 더 한층의 특징적 구성은, 상기 가열부로서, 상기 개질부로부터 상기 탈황부로 되돌려지는 상기 연료 가스를 가열하는 제1 가열부와, 상기 탈황부로부터 상기 개질부에 공급되는 상기 연료 가스를 가열하는 제2 가열부가 설치되어 있는 점에 있다.
즉, 개질부로부터 탈황부로 되돌려지는 연료 가스를, 제1 가열부에서 가열하고, 탈황부로부터 개질부에 공급되는 연료 가스를, 제2 가열부에서 가열할 수 있으므로, 수증기의 결로를 억제하면서, 탈황부나 개질부를 고온 상태로 적절하게 유지할 수 있게 된다.
즉, 개질부를 통과하여 탈황부에 유입되는 연료 가스나, 탈황부를 통과하여 개질부에 유입되는 연료 가스를, 제1 가열부나 제2 가열부에서 가열할 수 있으므로, 순환 유동하는 연료 가스 전체를 적절하게 가열할 수 있으므로, 수증기의 결로를 억제하면서, 탈황부나 개질부를 고온 상태로 적절하게 유지할 수 있게 된다.
요컨대, 본 발명의 연료 가스 제조 장치의 운전 방법의 더 한층의 특징적 구성에 의하면, 수증기의 결로를 억제하면서, 탈황부나 개질부를 고온 상태로 적절하게 유지할 수 있다.
본 발명의 연료 가스 제조 장치의 운전 방법의 더 한층의 특징적 구성은, 상기 탈황부로부터 배출되는 상기 연료 가스의 온도를 검출하는 제1 온도 센서의 검출 온도에 기초하여, 상기 설정 대기 온도로 유지하도록, 상기 제1 가열부의 가열 작동을 제어하고, 또한 상기 개질부로부터 배출되는 상기 연료 가스의 온도를 검출하는 제2 온도 센서의 검출 온도에 기초하여, 상기 설정 대기 온도로 유지하도록, 상기 제2 가열부의 가열 작동을 제어하는 점에 있다.
즉, 탈황부를 통과한 연료 가스의 온도를 제1 온도 센서에 검출하여, 설정 대기 온도로 유지하도록, 제1 가열부의 가열 작동을 제어함으로써, 탈황부의 온도를, 연료 가스를 제조하는 운전 상태의 온도에 가까운 온도로 적절하게 유지할 수 있게 되고, 또한, 개질부를 통과한 연료 가스의 온도를 제2 온도 센서에 검출하여, 설정 대기 온도로 유지하도록, 제2 가열부의 가열 작동을 제어함으로써, 개질부의 온도를 개질 처리를 행할 때의 운전 온도에 상당하는 온도로 적절하게 유지할 수 있게 된다.
즉, 탈황부를 통과한 연료 가스나 개질부를 통과한 연료 가스의 온도를 설정 대기 온도로 함으로써, 탈황부나 개질부의 온도를, 연료 가스를 제조하는 운전 상태의 온도에 가까운 온도로 적절하게 유지할 수 있게 된다.
또한, 운전 상태의 탈황부의 온도와 운전 상태의 개질부의 온도는, 일반적으로는 상이하므로, 탈황부를 통과한 연료 가스에 대한 설정 대기 온도를, 개질부를 통과한 연료 가스에 대한 설정 대기 온도와는, 상이한 온도로 설정할 수도 있다.
요컨대, 본 발명의 연료 가스 제조 장치의 운전 방법의 더 한층의 특징적 구성에 의하면, 탈황부나 개질부의 온도를, 연료 가스를 제조하는 운전 상태의 온도에 가까운 상태로 적절하게 유지할 수 있다.
본 발명의 연료 가스 제조 장치의 운전 방법의 더 한층의 특징적 구성은, 상기 개질부로부터의 상기 연료 가스가 선박에 탑재한 가스 소비부에 공급되는 점에 있다.
즉, 연료 가스 제조 장치를 선박에 탑재하여, 개질부로부터의 연료 가스를 선박에 탑재한 가스 소비부에 공급한다. 선박으로서는, 원료 가스를 운반하는 운반선이 바람직하다.
그리고, 연료 가스의 제조를 정지한 상태로부터 연료 가스의 제조를 시작하는 운전 상태로의 이행을 신속하게 행할 수 있으므로, 가스 소비부로의 연료 가스의 공급을 신속하게 재개할 수 있다.
따라서, 가스 소비부가 공기 조절 장치나 발전기 등의 보기를 구동하는 엔진 등의 내연 기관이라도, 연료 가스의 공급을 신속하게 재개할 수 있으므로, 보기의 구동을 신속하게 재개할 수 있다.
또한, 원료 가스를 운반하는 운반선 등에 있어서는, 각종 배열 등을 이용하여 다량의 수증기를 생성하는 것이 행해지고 있으므로, 대기 운전 처리를 행할 때, 특별한 에너지를 소비하지 않고, 수증기의 공급을 계속할 수 있다.
요컨대, 본 발명의 연료 가스 제조 장치의 운전 방법의 더 한층의 특징적 구성에 의하면, 가스 소비부로의 연료 가스의 공급을 신속하게 재개할 수 있다.
도 1은, 연료 가스 제조 장치의 흐름도이다.
도 2는, 통상 운전 상태의 흐름도이다.
도 3은, 대기 운전 상태의 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.
[연료 가스 제조 장치의 전체적 구성]
도 1에 나타낸 바와 같이, 연료 가스 제조 장치에는, 중질 탄화 수소 가스를 원료 가스(F)로서 공급하는 원료 가스 공급부(1), 원료 가스 공급부(1)로부터 원료 가스 공급 라인(2)을 통하여 공급되는 원료 가스(F)를 탈황 처리하는 탈황부(3)와, 상기 탈황부(3)로부터 탈황 가스 공급 라인(4)을 통하여 공급되는 탈황 원료 가스를 수증기(J)로 개질 처리하여, 메탄을 주성분으로서 함유하는 연료 가스(G)로 만드는 개질부(5)와, 상기 개질부(5)에서 개질된 연료 가스(G)를 가스 소비부(N)에 공급하는 제품 가스 공급 라인(6)과, 개질부(5)로부터의 연료 가스 중의 수분을 제거하는 수분 제거부(H)가 구비되어 있다.
원료 가스 공급부(1)는, 예를 들면, LPG(액화석유가스)의 운반선의 경우에는, LPG를 승온하여 기화시킨 가스를 원료 가스(F)로서 공급함으로써, 원료 가스 공급 라인(2)에는, 원료 가스(F)를 적정 압력(예를 들면, 0.90MPaG 정도)으로 승압(昇壓)하는 원료 가스 압축기(7)가 설치되어 있다.
가스 소비부(N)로서는, LPG(액화석유가스)의 운반선인 경우에는, 예를 들면, 공기 조절 장치나 발전기 등의 보기를 구동하는 가스 엔진 등의 내연 기관이 상당하게 되지만, 추진용의 가스 엔진 등의 추진용의 내연 기관을 가스 소비부(N)로서 연료 가스(G)를 공급하도록 해도 된다.
탈황 가스 공급 라인(4)에, 개질 처리용 수증기(J)를 공급하는 수증기 공급부(8)가 접속되어 있다. 또한, 수증기 공급부(8)로부터의 수증기(J)의 공급을 단속하고 또한 공급량을 조절하는 수증기 밸브(8A)가 설치되어 있다.
이 수증기 공급부(8)는, LPG(액화석유가스)의 운반선인 경우에는, 예를 들면, 다양한 기기류의 배열을 회수하는 배열 회수 보일러에서 생성된 수증기(J)를 공급하는 구성을 채용할 수 있다.
도 1에는 기재를 생략하지만, 개질부(5)로부터의 연료 가스(G)를 냉각시키는 냉각부가 형성되어 있고, 그 냉각에 따라 발생하는 연료 가스 중의 수분이, 수분 제거부(H)에서 제거되게 된다.
덧붙이면, 수분 제거부(H)는, 기수(氣水) 분리기나 미스트 세퍼레이터 등을 사용하여 구성할 수 있다.
또한, 후술하는 대기 운전 상태에 있어서, 개질부(5)로부터의 연료 가스(G)로서, 수분 제거부(H)를 통과한 후의 연료 가스(G)의 전량을 탈황부(3)로 되돌리는 순환용 가스로(R)를 구성하는 순환용 주가스로(11)가, 제품 가스 공급 라인(6)에서의 수분 제거부(H)의 하류 측 개소(箇所)와 원료 가스 공급 라인(2)에서의 원료 가스 압축기(7)보다 상류 측 개소를 접속하는 상태로 설치되고, 순환용 주가스로(11)에는, 연료 가스(G)의 통류량(通流量)(순환량)을 조정하고 또한 순환용 주가스로(11)를 개폐하는 순환 제어 밸브(12)가 설치되어 있다.
또한, 개질부(5)로부터의 연료 가스(G)의 일부를 탈황부(3)로 되돌리는 연료 가스 리턴 로(9)가, 제품 가스 공급 라인(6)에서의 수분 제거부(H)의 하류 측 개소와 원료 가스 공급 라인(2)에서의 원료 가스 압축기(7)보다 상류 측 개소를 접속하는 상태로 설치되고, 연료 가스(G)에 포함되는 수소 성분이, 탈황 처리용 수소 가스로서 공급되도록 구성되어 있다.
그리고, 연료 가스 리턴 로(9)에는, 연료 가스(G)의 통류량(리턴량)을 조정하는 조정 밸브(10)가 설치되어 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 연료 가스 리턴 로(9)가, 순환용 주가스로(11)의 일부의 유로(流路) 부분을 겸용하는 상태로 형성되어 있다.
그리고, 본 실시형태에 있어서는, 개질부(5)로부터의 연료 가스(G)의 전량을 탈황부(3)로 되돌리는 순환용 가스로(R)가, 순환용 주가스로(11)와 연료 가스 리턴 로(9)로 구성되게 된다.
그리고, 연료 가스 리턴 로(9)에 더하여 순환용 주가스로(11)를 설치하는 것은, 조정 밸브(10)를 통하여 유동(流動)할 수 있는 가스량이, 개질부(5)로부터의 연료 가스(G)의 일부를 유동시킬 수 있는 양이며, 개질부(5)로부터의 연료 가스(G)의 전량을, 연료 가스 리턴 로(9)를 통하여 유동시킬 수 없기 때문이다.
또한, 원료 가스 공급 라인(2)에서의 순환용 주가스로(11)의 접속 개소보다 상류 측 개소에는, 원료 가스의 공급을 단속하는 원료 가스 밸브(13)가 설치되고, 후술하는 대기 운전 상태에 있어서, 원료 가스의 공급을 정지할 수 있도록 구성되어 있다.
제품 가스 공급 라인(6)에서의 연료 가스 리턴 로(9)나 순환용 주가스로(11)의 접속 개소보다 하류 측에는, 상기 제품 가스 공급 라인(6)을 개폐하는 제품 가스 밸브(14)가 설치되고, 후술하는 대기 운전 상태에 있어서, 제품 가스 공급 라인(6)을 닫아, 연료 가스(G)의 공급을 정지할 수 있도록 구성되어 있다.
또한, 후술하는 대기 운전 상태에 있어서, 순환용 가스로(R)를 통하여 순환 유동시키는 연료 가스(G)를 가열하는 가열부(K)로서, 개질부(5)로부터 탈황부(3)로 되돌려지는 연료 가스(G)를 가열하는 제1 가열부(K1)과, 탈황부(3)로부터 개질부(5)에 공급되는 연료 가스(G)를 가열하는 제2 가열부(K2)가 설치되어 있다.
제1 가열부(K1) 및 제2 가열부(K2)가, 본 실시형태에 있어서는, 전기 히터를 사용하여 구성되어 있다.
[통상 운전 상태에 대하여]
통상 운전 상태에 있어서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 원료 가스 밸브(13) 및 제품 가스 밸브(14)를 열고, 수증기 밸브(8A)를 열어서 수증기를 공급하고, 또한, 조정 밸브(10)를 열고, 순환 제어 밸브(12)를 닫도록 하여, 원료 가스 공급부(1)로부터의 원료 가스를 탈황 처리하고, 탈황 처리된 탈황 원료 가스를 수증기(J)로 개질 처리하여 연료 가스(G)를 제조하고, 제조된 연료 가스(G)를, 제품 가스 공급 라인(6)을 통하여 가스 소비부(N)에 공급하게 된다.
이 통상 운전 상태에 있어서는, 탈황부(3)의 입구 측의 온도가 300℃ 정도가 되고, 개질부(5)의 입구 측 온도가 350℃ 정도가 되고, 개질부(5)에서의 개질 반응이 발열 반응이므로, 개질부(5)의 출구 측 온도가 450℃ 정도가 되도록 구성되어 있다.
또한, 개질부(5)에 장비하는 개질 촉매로서는, 예를 들면, 니켈계 혹은 귀금속계의 저온 수증기 개질 촉매를 이용할 수 있고, 구체적으로는, 미세공(微細孔)을 가지는 비도전성 다공질체의 표면에, 팔라듐, 은, 니켈, 코발트 및 동의 군으로부터 선택되는 1종의 금속의 막을 피착(被着)한 것이 바람직하게 사용된다.
또한, 탈황부(3)에 장비하는 탈황 촉매로서는, 예를 들면, 니켈-몰리브덴계, 코발트 몰리브덴계 촉매와, 흡착제로서의 산화 아연과의 조합으로 구성되게 된다. 즉, 원료 가스 중의 비활성 유황 화합물을 촉매에 의한 수첨(水添) 반응에 의해, 황화 수소로 환원하고, 환원된 황화 수소를 산화 아연에 흡착시킴으로써, 원료 가스 중의 유황분을 제거하게 된다.
또한, 수증기 공급부(8)로부터의 수증기(J)의 공급량은, S/C(수증기/탄소비)값이, 예를 들면, 0.4∼0.8로 되도록 조정되게 된다. 덧붙이면, 본 실시형태에 있어서는 상세한 설명은 생략하지만, 원료 가스(F)의 공급량을 유량 센서로 검출하여, 원료 가스(F)의 공급량에 따른 양의 수증기(J)를 수증기 공급부(8)로부터 공급하게 된다.
(운전 정지의 운전 방법에 대하여)
원료 가스(F)의 탈황부(3)로의 공급을 정지하여 운전을 정지할 때, 즉 전술한 통상 운전 상태로부터 원료 가스(F)의 탈황부(3)로의 공급을 정지하여 운전을 정지할 때는, 원료 가스 밸브(13) 및 제품 가스 밸브(14)를 닫고, 원료 가스(F)의 탈황부(3)로의 공급 및 연료 가스(G)의 외부로의 배출을 정지한 후에, 대기 운전 처리를 행하게 된다.
대기 운전 처리를 행하는 대기 운전 상태에 있어서는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 순환용 가스로(R)를 통하여 수분 제거부(H)를 통과한 연료 가스(G)의 전량을 탈황부(3)로 되돌리도록 순환 유동시키고, 또한, 개질 처리를 행할 때의 운전 온도에 상당하는 온도로 개질부(4)를 가열하기 위하여, 순환 유동시키는 연료 가스(G)를 설정 대기 온도로 가열부(K)에서 가열하는 형태로, 연료 가스(G)를 순환 구동부로서 기능하는 원료 가스 압축기(7)에 의해 순환 유동시킨다.
또한, 수증기(J)의 공급량을 연료 가스(G)의 열분해에 의한 탄소의 석출을 방지할 수 있는 공급량 이상이며 또한 개질 처리를 행할 때의 공급량보다 적게 하는 상태로, 수증기 공급부(8)로부터의 수증기(J)의 공급을 계속한다.
설명을 추가하면, 대기 운전 처리를 행할 때는, 수증기 공급부(8)로부터의 수증기(J)의 공급을 계속한 상태로, 또한 조정 밸브(10) 및 순환 제어 밸브(12)를 열고 순환용 가스로(R)를 통하여 수분 제거부(H)를 통과한 연료 가스(G)의 전량을 탈황부(3)로 되돌리는 형태로, 연료 가스(G)를 순환 구동부로서 기능하는 원료 가스 압축기(7)에 의해 순환 유동시키게 된다.
그리고, 순환하는 연료 가스(G)를 가열부(K)에서 가열하여, 개질부(4)의 온도나 탈황부(3)의 온도를, 연료 가스(G)를 제조하는 운전 상태의 온도에 가까운 온도로 유지하도록 하면서, 수증기 공급부(8)로부터의 수증기(J)의 공급량을, 연료 가스(G)의 열분해에 의한 탄소의 석출을 방지할 수 있는 공급량 이상이며 또한 개질 처리를 행할 때의 공급량보다 적게 하는 양으로 조절한다.
수증기(J)의 공급량으로서는, 순환되는 연료 가스(G)에 대한 S/C(수증기/탄소비)값이, 예를 들면, 0.1∼0.5로 되도록 조정된다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 대기 운전 처리를 행하는 경우에, 연료 가스 리턴 로(9)를 연 상태로 유지하고, 개질부(5)로부터의 연료 가스(G)의 전량을, 순환용 주가스로(11)와 연료 가스 리턴 로(9)를 통하여 순환 유동시키는 경우를 예시하지만, 대기 운전 처리를 행할 때는, 연료 가스 리턴 로(9)를 닫고, 순환용 주가스로(11)를 통하여, 개질부(5)로부터의 연료 가스(G)의 전량을 유동시키도록 해도 된다.
즉, 순환용 가스로(R)로서, 순환용 주가스로(11)만을 기능시키는 형태로 실시해도 된다.
본 실시형태에 있어서는, 가열부(K)로서, 전술한 바와 같이, 개질부(5)로부터 탈황부(3)로 되돌려지는 연료 가스(G)를 가열하는 제1 가열부(K1)와, 탈황부(3)로부터 개질부(5)에 공급되는 연료 가스(G)를 가열하는 제2 가열부(K2)가 설치되어 있으므로, 탈황부(3)로부터 배출되는 연료 가스(G)를, 설정 대기 온도인 제1 설정 대기 온도로서의, 예를 들면, 300℃로 가열하고, 개질부(5)로부터 배출되는 연료 가스(G)를, 설정 대기 온도인 제2 설정 대기 온도로서의, 예를 들면, 400℃로 가열하도록 구성되어 있다.
즉, 탈황부(3)로부터 배출되는 연료 가스(G)의 온도를 검출하는 제1 온도 센서(S1)가 설치되고, 그 제1 온도 센서(S1)의 검출 온도에 기초하여, 탈황부(3)로부터 배출되는 연료 가스(G)의 온도를 제1 설정 대기 온도(예를 들면, 300℃)로 유지하도록, 제1 가열부(K1)의 가열 작동을 제어하도록 구성되어 있다.
또한, 개질부(5)로부터 배출되는 연료 가스(G)의 온도를 검출하는 제2 온도 센서(S2)가 설치되고, 그 제2 온도 센서(S2)의 검출 온도에 기초하여, 개질부(5)로부터 배출되는 연료 가스(G)의 온도를 제2 설정 대기 온도(예를 들면, 400℃)로 유지하도록, 제2 가열부(K2)의 가열 작동을 제어하도록 구성되어 있다.
그리고, 제1 설정 대기 온도(예를 들면, 300℃)는, 탈황부(3)가 탈황 처리를 행할 때의 운전 온도에 상당하는 온도로 탈황부(3)를 가열하기에 적합한 온도이며, 또한, 제2 설정 대기 온도(예를 들면, 400℃)는, 개질부(5)가 개질 처리를 행할 때의 운전 온도에 상당하는 온도로 개질부(5)를 가열하기에 적합한 온도이다.
그리고, 제1 가열부(K1)나 제2 가열부(K2)의 가열 작동을 제어하는 제어부가 설치되어, 제1 온도 센서(S1)나 제2 온도 센서(S2)의 검출 정보에 기초하여, 제1 가열부(K1)나 제2 가열부(K2)의 가열 작동이 자동적으로 제어되게 되지만, 본 실시형태에서는 상세한 설명을 생략한다.
이와 같이, 개질부(5)로부터 배출되는 연료 가스(G)나 탈황부(3)로부터 배출되는 연료 가스(G)를 설정 대기 온도로 유지함으로써, 탈황부(3) 및 개질부(5) 각각에 대한 온도를 통상 운전 상태의 온도에 가까운 온도로 설정하게 된다.
따라서, 탈황부(3) 및 개질부(5) 각각이 통상 운전 상태의 온도에 가까운 온도로 유지되게 되므로, 연료 가스(G)를 제조하는 운전을 재개할 때는, 탈황부(3) 및 개질부(5)를 승온하는 시간이 들지 않아, 연료 가스(G)를 제조하는 운전을 신속하게 재개할 수 있다.
즉, 연료 가스(G)를 제조하는 운전을 재개할 때는, 예를 들면, 수증기를 공급하고, 그 후, 원료 가스(F)의 공급을 행하는 수순으로 행하게 되어, 탈황부(3) 및 개질부(5)를 적정한 온도로 승온하는 시간이 들지 않아, 연료 가스(G)를 제조하는 운전을 신속하게 재개할 수 있다.
[다른 실시형태]
다음으로, 다른 실시형태를 열기(列記)한다.
(1) 상기 실시형태에서는, 가열부(K)로서, 제1 가열부(K1)와 제2 가열부(K2)를 설치하는 경우에 있어서, 설정 대기 온도로서, 탈황부(3)를 통과한 연료 가스에 대한 설정 대기 온도(제1 설정 대기 온도)와, 개질부(5)를 통과한 연료 가스에 대한 설정 대기 온도(제2 설정 대기 온도)를, 상이한 온도로 설정하는 경우를 예시하였으나, 예를 들면, 개질부(5)를 통과한 연료 가스에 대한 설정 대기 온도를, 탈황부(3)를 통과한 연료 가스에 대한 설정 대기 온도로 하는 등, 탈황부(3)를 통과한 연료 가스에 대한 설정 대기 온도와 개질부(5)를 통과한 연료 가스에 대한 설정 대기 온도를 동일한 온도로 설정해도 된다.
(2) 상기 실시형태에서는, 가열부(K)로서, 제1 가열부(K1)와 제2 가열부(K2)를 설치하는 경우를 예시하였으나, 예를 들면, 제2 가열부(K2)를 설치하고, 제1 가열부(K1)를 생략하는 등, 가열부(K)의 구체적인 구성은 변경할 수 있다.
(3) 상기 실시형태에서는, 원료 가스 공급 라인(2)에 원료 가스 압축기(7)를 설치하는 경우를 예시하였으나, 원료 가스 공급부(1)로부터의 원료 가스가 적정 압력으로 승압되고 있는 경우에는, 원료 가스 압축기(7) 대신 원료 가스 공급 블로워(blower)를 설치할 수 있고, 이 경우에는, 원료 가스 공급 블로워에 의해, 순환 구동부를 구성할 수 있다.
(4) 상기 실시형태에 있어서, 연료 가스(G)를 저장하는 가스 저장부를 설치하고, 대기 운전 상태에 있어서, 순환되는 연료 가스(G)의 압력이 적정 압력보다 저하된 경우에는, 가스 저장부의 연료 가스를 순환용 가스로(R)에 보급하도록 해도 된다.
(5) 상기 실시형태에서는, 개질부(5)로부터의 연료 가스(G)를 LPG의 운반선에 탑재한 가스 소비부(N)에 공급하는 경우를 예시하였으나, 본 발명은, 원료 가스(F)를 운반하는 선박 등, 다양한 선박에 적용할 수 있다.
그리고, 상기 실시형태(다른 실시형태를 포함함. 이하 동일함)에서 개시된 구성은, 모순이 생기지 않는 한, 다른 실시형태에서 개시된 구성과 조합하여 적용하는 것이 가능하며, 또한, 본 명세서에 있어서 개시된 실시형태는 예시로서, 본 발명의 실시형태는 이것으로 한정되지 않고, 본 발명의 목적을 벗어나지 않는 범위 내에서 적절하게 개변하는 것이 가능하다.
3: 탈황부 5: 개질부
7: 순환 구동부 9: 연료 가스 리턴 로
11: 순환용 주가스로 F: 원료 가스
G: 연료 가스 H: 수분 제거부
J: 수증기 K: 가열부
K1: 제1 가열부 K2: 제2 가열부
R: 순환용 가스로 S1: 제1 온도 센서
S2: 제2 온도 센서

Claims (4)

  1. 중질(重質) 탄화 수소 가스인 원료 가스를 탈황 처리하는 탈황부,
    상기 탈황부로부터 공급되는 탈황 원료 가스를 수증기로 개질(改質) 처리하여, 메탄을 주성분으로서 함유하는 연료 가스로 만드는 개질부,
    상기 개질부로부터의 상기 연료 가스의 일부를 상기 탈황부로 되돌리는 연료 가스 리턴 로(路), 및
    상기 개질부로부터의 상기 연료 가스 중의 수분을 제거하는 수분 제거부가 설치된 연료 가스 제조 장치의 운전 방법으로서,
    상기 원료 가스의 상기 탈황부로의 공급을 정지하여 운전을 정지할 때, 상기 원료 가스의 상기 탈황부로의 공급 및 상기 연료 가스의 외부로의 배출을 정지한 후에, 순환용 가스로를 통하여 상기 수분 제거부를 통과한 상기 연료 가스의 전량을 상기 탈황부로 되돌리도록 순환 유동시키고, 또한 상기 개질 처리를 행할 때의 운전 온도에 상당하는 온도로 상기 개질부를 가열하기 위하여, 순환 유동시키는 상기 연료 가스를 설정 대기 온도로 가열부에서 가열하는 형태로, 상기 연료 가스를 순환 구동부에 의해 순환 유동시키고, 또한 상기 수증기의 공급량을 상기 연료 가스의 열분해에 의한 탄소의 석출(析出)을 방지할 수 있는 공급량 이상이며 또한 상기 개질 처리를 행할 때의 공급량보다 적게 하는 상태로, 상기 수증기의 공급을 계속하는 대기 운전 처리를 행하는, 연료 가스 제조 장치의 운전 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가열부로서, 상기 개질부로부터 상기 탈황부로 되돌려지는 상기 연료 가스를 가열하는 제1 가열부와, 상기 탈황부로부터 상기 개질부에 공급되는 상기 연료 가스를 가열하는 제2 가열부가 설치되어 있는, 연료 가스 제조 장치의 운전 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 탈황부로부터 배출되는 상기 연료 가스의 온도를 검출하는 제1 온도 센서의 검출 온도에 기초하여, 상기 설정 대기 온도로 유지하도록, 상기 제1 가열부의 가열 작동을 제어하고, 또한 상기 개질부로부터 배출되는 상기 연료 가스의 온도를 검출하는 제2 온도 센서의 검출 온도에 기초하여, 상기 설정 대기 온도로 유지하도록, 상기 제2 가열부의 가열 작동을 제어하는, 연료 가스 제조 장치의 운전 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개질부로부터의 상기 연료 가스가 선박에 탑재한 가스 소비부에 공급되는, 연료 가스 제조 장치의 운전 방법.
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