TWI712769B - 蒸發氣體再冷凝裝置及具備其的液化天然氣供給系統 - Google Patents

蒸發氣體再冷凝裝置及具備其的液化天然氣供給系統 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種減少由作為主成分之甲烷或雜質所致之再冷凝裝置內之配管之堵塞的液化天然氣再冷凝裝置及具備其的液化天然氣供給系統。
蒸發氣體再冷凝裝置1係將自液化天然氣緩衝槽12內之液化天然氣氣化後之蒸發氣體(BOG)再冷凝之蒸發氣體再冷凝裝置，且具備：第一冷凝器111，其使自蒸發氣體導出配管11傳送之蒸發氣體冷卻至第一溫度；第一氣體供給部114，其將第一冷凝器111內之氣體導出；及第二冷凝器211，其將自第一氣體供給部114傳送之蒸發氣體冷卻至較第一溫度低之第二溫度；且蒸發氣體再冷凝裝置1進一步具備冷媒控制手段，該冷媒控制手段對向第一冷凝器111傳送之第一冷媒及/或向上述第二冷凝器211傳送之第二冷媒之送入量及/或溫度進行控制。

Description

蒸發氣體再冷凝裝置及具備其的液化天然氣供給系統
本發明係關於一種用以將液化天然氣之蒸發氣體再冷凝之蒸發氣體再冷凝裝置及具備其的液化天然氣供給系統。
於儲藏如液化天然氣(Liquefied Natural Gas,LNG)或液化石油氣(Liquefied Petroleum Gas,LPG)般之低溫液體之情形時，一般而言使用將藉由來自外部之自然熱輸入等而氣化後之蒸發氣體(Boil-off Gas,BOG)再次液化、冷凝之再冷凝裝置(亦稱為再冷凝器Recondenser)。
已知有如下方法：將自儲藏液化天然氣之儲槽產生之蒸發氣體藉由與如液態氮或液態空氣般之極低溫冷媒之熱交換而再冷凝之後，向液化天然氣緩衝槽返送(例如專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2002-295799號公報
於使液態氮為冷媒之蒸發氣體之再冷凝裝置中，通常液態氮與 自液化天然氣緩衝槽產生之蒸發氣體之熱交換係於單一之再冷凝器內進行。因此，存在如下問題：於再冷凝器內，於溫度相對較高之蒸發氣體與極低溫之液態氮之間會進行急遽之熱交換，作為蒸發氣體內之主成分之甲烷或雜質會凝固而使配管堵塞。
又，若將再冷凝器內之蒸發氣體過度冷卻則再冷凝器內會成為負壓，再冷凝器有變形或產生故障之虞。為了減少變形或故障，必須形成為強度較高之耐壓構造，但此種設計自構件之選定、構造之複雜度之觀點而言並不容易。
鑒於上述實際情況，於本發明中，目的在於提供一種減少由作為主成分之甲烷或雜質所致之再冷凝裝置內之配管之堵塞的液化天然氣再冷凝裝置及液化天然氣再冷凝方法。
(發明1)
本發明之蒸發氣體再冷凝裝置係一種將自液化天然氣緩衝槽內之液化天然氣氣化後之蒸發氣體(BOG)再冷凝之蒸發氣體再冷凝裝置，且具備：蒸發氣體導出配管，其將蒸發氣體自液化天然氣緩衝槽導出；第一冷凝器，其使自上述蒸發氣體導出配管傳送之蒸發氣體冷卻至第一溫度；第一氣體供給部，其將上述第一冷凝器內之氣體自上述第一冷凝器導出；第一返送配管，其將上述第一冷凝器內之液化天然氣自上述第一冷凝器返送至上述液化天然氣緩衝槽；第二冷凝器，其將自上述第一氣體供給部傳送之蒸發氣體冷卻至較上述第一溫度低之第二溫度；及第二返送配管，其將上述第二冷凝器內之液化天然氣自上述第二冷凝器返 送至上述液化天然氣緩衝槽；且上述蒸發氣體再冷凝裝置進一步
具備冷媒控制手段，該冷媒控制手段對向上述第一冷凝器傳送之第一冷媒及/或向上述第二冷凝器傳送之第二冷媒之送入量及/或溫度進行控制。
液化天然氣之蒸發氣體主要包含甲烷與氮作為成分，為了甲烷之冷凝，例如需要如液態氮或液態空氣般之低溫冷媒。然而，該等冷媒會成為較甲烷之固化點低之溫度，故而直接將蒸發氣體導入至以液態氮或液態空氣為冷媒之第二冷凝器存在導致甲烷固化之可能性。
為了緩和該第二冷凝器中之甲烷之固化，於本發明中，於第一冷凝器中使蒸發氣體中之甲烷之一部分冷凝，使導入至第二冷凝器之蒸發氣體中之氮濃度上升。藉此，可有效地使甲烷之凝固點下降，結果變得容易防止第二冷凝器中之甲烷固化。即，於第二冷凝器中，即便將蒸發氣體冷卻至第二溫度而甲烷亦不會固化。
又，根據本發明，蒸發氣體係於第一冷凝器中冷卻至第一溫度。第一溫度係較第二溫度高之溫度，故而無於第一冷凝器內甲烷固化之顧慮。
根據以上，根據本發明，於第一冷凝器及第二冷凝器之任一者中甲烷均不會固化，能夠使蒸發氣體再冷凝。
(發明2)
本發明之蒸發氣體再冷凝裝置又可為，上述第一冷凝器具備第一熱交換部，上述第二冷凝器具備第二熱交換部，自上述第二熱交換部導出之冷媒之至少一部分導入至上述第一熱交換部。
雖可於第一熱交換部與第二熱交換部中使用不同之冷媒，但將於第二熱交換部中進行了熱交換之冷媒導入至第一熱交換部進一步進行熱交換亦可。根據該構成，經由第二熱交換部之後之冷媒藉由與第二冷凝器內之蒸發 氣體之熱交換而使溫度上升至既定之溫度。該冷媒導入至第一熱交換部，與第一冷凝器內之蒸發氣體進一步進行熱交換，藉此，溫度進一步上升。
根據以上，第一熱交換部之溫度必然較第二熱交換部高，故而溫度控制容易。又，能夠更有效地使用冷媒之冷熱能。
(發明3)
上述冷媒控制手段亦可具備：冷媒緩衝槽，其儲留冷媒；位準指示調節計及第二冷媒流量調整閥，其等對供給至上述冷媒緩衝槽之上述冷媒之導入量進行控制；循環路徑，其使冷媒自上述冷媒緩衝槽經由上述第二冷凝器之第二熱交換部而返回至上述冷媒緩衝槽；第一冷媒流量調整閥，其配置於上述第二熱交換部與上述冷媒緩衝槽之間之上述循環路徑；第一冷媒返送路徑，其將上述冷媒自上述冷媒緩衝槽向上述第一冷凝器之第一熱交換部傳送；第二壓力指示調整計，其測定自上述第二冷凝器排出之含有氮氣之排出氣體之壓力；及控制部，其基於上述第二壓力指示調整計之測定值對上述冷媒流量調整閥進行控制。
上述冷媒控制手段進一步具備配置於上述第一冷媒返送流路之第一冷媒壓力調整閥亦可。
上述冷媒壓力調整閥以按照固定壓力(或固定範圍之壓力、既定之壓力)送入冷媒之方式控制閥開度亦可。閥開度係基於藉由配置於第一冷媒返送流路之第一壓力指示調整計而測定出之壓力之測定值進行控制。
向上述第二冷凝器之第二熱交換器傳送之冷媒係自上述冷媒緩衝槽內之上述冷媒之液相部傳送。
向上述第一冷凝器之第一熱交換器傳送之冷媒係自上述冷媒緩衝槽內之上述冷媒之氣相部之至少一部分傳送。
認為於第二熱交換部中，於每當蒸發氣體與冷媒進行熱交換時，導入至第二冷凝器之蒸發氣體之量急遽地減少，或者將過剩之冷媒供給至第二熱交換部之情形時，第二冷凝器內之壓力降低至大氣壓以下(成為負壓)。壓力之降低係於使用液態氮或液態空氣等與蒸發氣體之溫度差較大之冷媒之情形時特別明顯。若第二冷凝器內之壓力成為大氣壓以下，則有空氣自外部混入而與蒸發氣體及/或液化天然氣爆炸性地反應，或冷凝器本身變形，而成為裝置產生故障之原因之虞。
於本發明中，可根據第二熱交換部之內之壓力，調整導入至第二熱交換部之冷媒量，抑制第二冷凝器內成為負壓之現象。即，可以如下方式進行調整：於利用配置於第二排氣配管之第二壓力指示調整計測定出之壓力較預先規定之第一壓力閾值(設為P1)低之情形時，使第二冷媒流量調整閥之開度減少，於第二熱交換部之壓力較第二溫度閾值(設為P2，P2為較P1高之壓力)高之情形時使第二冷媒流量調整閥之開度增加。
藉由將第二冷媒流量調整閥關閉或使閥之開度減少，而使第二熱交換部內之冷媒之壓力上升。其結果，第二熱交換部內之冷媒於第二冷媒送出流路內自第二熱交換部向冷媒緩衝槽之方向逆流。藉此，能夠使冷媒與第二熱交換部內之蒸發氣體之傳熱面積減少，並抑制熱交換。藉由該控制，能夠防止第二冷凝器中之負壓之產生。
如以上般，根據本發明，藉由調整第二冷媒流量調整閥之開度，可抑制第二冷凝器內成為負壓之現象，且可抑制由來自外部之空氣等之混 入引起之爆炸或冷凝器之變形。進一步，藉由防止外部氣體混入，亦可抑制混入之外部氣體冷凝而使液化天然氣中之雜質增加之現象。
(發明4)
於本發明之蒸發氣體再冷凝裝置中，上述冷媒可為液態氮及/或液態空氣。
冷媒較理想的是具有較蒸發氣體冷凝溫度低之液化溫度。作為具有較蒸發氣體冷凝溫度低之液化溫度之流體可列舉液態氮及液態空氣。液態氮由於為低活性且不可燃，故而當使用於處理可燃性之液化天然氣之設備中時於安全上尤其適合。液態氮必須將氮自空氣分離，相對於此，液態空氣不需要分離操作，故而於能量上較為有利。因此，將液態空氣而並非液態氮用作冷媒亦可。
藉由使蒸發氣體與液態氮熱交換，進一步讓液態氮與液態空氣熱交換而冷卻、再液化後再利用亦可。
使液態氮與液態空氣之混合物為冷媒亦可。
(發明5)
於本發明之蒸發氣體再冷凝裝置之冷媒為氮之情形時，可具有於上述第二冷凝器內之壓力成為預先規定之下限界值以下時，將上述第一冷媒送出流路內之氮氣導入至上述第二冷凝器內之壓力控制用氮導入路徑。
根據該發明，於第二冷凝器內之壓力成為預先規定之下限值(設為PTH，例如為1.03bar)以下之情形時，將用作冷媒之氮氣導入至第二冷凝器內，可防止第二冷凝器內成為負壓。雖可單獨地具備該負壓防止對策，但作為於具備上述發明3所示之負壓防止對策時，即便有發明3之應對但仍會成為低於上述下限值之壓力之情形時的預備性對策而具備亦可。於該情形時，較發明3中之第一壓力閾值P1而上述下限值PTH成為較低之壓力值。
(發明7)
本發明之液化天然氣儲藏系統具備：如發明1至發明6中任一項之蒸發氣體再冷凝裝置；液化天然氣槽，其儲藏液化天然氣；液化天然氣槽蒸發氣體排出配管，其將上述液化天然氣槽內之蒸發氣體導入至上述液化天然氣緩衝槽；及液化天然氣緩衝槽液化天然氣排出配管，其將上述液化天然氣緩衝槽內之液化天然氣之液相之至少一部分返送至上述液化天然氣槽內。
亦能夠於已自液化天然氣船等接收液化天然氣之液化天然氣槽直接安裝用以使液化天然氣再冷凝之冷凝器，使再冷凝蒸發氣體直接返送至液化天然氣槽。另一方面，亦可使再冷凝蒸發氣體先由液化天然氣緩衝槽接收，然後利用泵等自液化天然氣緩衝槽返送至液化天然氣槽。液化天然氣緩衝槽具有確保泵之NPSH(Net Positive Suction Head，淨有效吸水頭)之功能。又，具有如下功能：於將再冷凝蒸發氣體自該液化天然氣緩衝槽向液化天然氣槽返送時，藉由使液化天然氣槽內之氣相部分由液化天然氣緩衝槽接收，而使液化天然氣槽之壓力上升減少。
1:蒸發氣體再冷凝裝置
11:蒸發氣體導出配管
12:液化天然氣緩衝槽
13:冷媒緩衝槽
21:第一冷媒流量調整閥
22:第二冷媒流量調整閥
23:排氣壓力調整閥
25:冷媒壓力調整閥
33:液化天然氣槽
111:第一冷凝器
112:第一熱交換部
113:第一返送配管
114:第一氣體供給部
115:第一冷媒返送流路
116:第一冷媒送出流路
211:第二冷凝器
212:第二熱交換部
213:第二返送配管
214:第二排氣配管
215:第二冷媒返送流路
216:第二冷媒送出流路
301:位準指示調整計
302:第一壓力指示調整計
303:運算部
304:第一壓力指示調整計
305:第三壓力指示調整計
401:泵
α:廢棄氮氣
β:來自液化天然氣槽之蒸發氣體
γ:將液化天然氣供給至液化天然氣槽
δ:液態氮
ε:氮氣
圖1係表示實施形態1之蒸發氣體再冷凝裝置之構成例之圖。
圖2係表示實施形態2之蒸發氣體再冷凝裝置之構成例之圖。
圖3係表示實施形態3之蒸發氣體再冷凝裝置之構成例之圖。
圖4係表示實施形態4之液化天然氣儲藏系統之構成例之圖。
圖5係表示實施例1之蒸發氣體再冷凝裝置之構成及資料測定部位之圖。
以下對本發明之幾個實施形態進行說明。以下將說明之實施形 態係說明本發明之一例者。本發明並不受以下之實施形態任何限定，亦包含於不變更本發明之主旨之範圍中實施之各種變形形態。再者，並未限定以下將說明之構成全部為本發明必須之構成。
(實施形態1)
參照圖1對實施形態1之蒸發氣體再冷凝裝置進行說明。
蒸發氣體再冷凝裝置1具有液化天然氣緩衝槽12、第一冷凝器111、及第二冷凝器211。第一冷凝器111具有第一熱交換部112。第二冷凝器211具有第二熱交換部212。
液化天然氣緩衝槽12只要為具有可儲藏液化天然氣之構造者即可，自液化天然氣船等直接接收液化天然氣亦可，為暫時保存使從自液化天然氣船接收液化天然氣之液化天然氣槽(未圖示)產生之蒸發氣體再冷凝後所得之再冷凝蒸發氣體的緩衝槽亦可。
於液化天然氣緩衝槽12內產生之蒸發氣體自蒸發氣體導出配管11向第一冷凝器111導入。向第一冷凝器111導入之蒸發氣體之至少一部分藉由於第一熱交換部112內與冷媒之熱交換，而冷卻至第一溫度(例如-152℃)，並再冷凝。上述第一溫度只要為蒸發氣體之一部分會再冷凝之溫度，且為不會產生甲烷之急遽固化之溫度即可，例如只要為-162℃至-150℃之範圍即可。
如圖1所示，第一冷凝器111與第二冷凝器211亦可並列地設置於液化天然氣緩衝槽12之上部。於該情形時，第一氣體供給部114亦可為將自第一冷凝器111導出之氣體向第二冷凝器211導入之氣體供給配管。
於本發明中，又，第一冷凝器111與第二冷凝器211亦可串聯地配置於液化天然氣緩衝槽12之上部(未圖示)。於該情形時，第一氣體供給部114位於第一冷凝器111與第二冷凝器211之中間部。
於本發明中，液化天然氣緩衝槽12只要為供給、儲藏液化天然氣之儲槽則 並不特別限定，為進行液化天然氣之一次儲藏之儲槽亦可，為於進行液化天然氣之一次儲藏之儲槽中進行暫時儲藏以供於第一冷凝器及/或第二冷凝器中冷凝之蒸發氣體返送之緩衝槽亦可。
於第一冷凝器111內再冷凝後之蒸發氣體經由第一返送配管113而向液化天然氣緩衝槽12返送。導入至第一冷凝器111之蒸發氣體中之於第一冷凝器111內未冷凝之部分自第一氣體供給部114向第二冷凝器211導入。向第二冷凝器211導入之蒸發氣體藉由經由第一冷凝器111，而較液化天然氣緩衝槽12內之蒸發氣體含有更多氮成分。
向第二冷凝器211導入之蒸發氣體之至少一部分於第二熱交換部212與冷媒進行熱交換，藉此冷卻至第二溫度(例如-185℃)，並再冷凝。第二溫度只要為較上述第一溫度低，且可充分使蒸發氣體再冷凝之溫度即可，例如只要為-190℃至-182℃之範圍即可。由於第二熱交換部212內之蒸發氣體含有較多氮成分，故而藉由液化天然氣之凝固點下降之效果而使得即便為較作為純粹之液化天然氣之凝固點之-182℃低之溫度亦不會凝固。再冷凝後之蒸發氣體經由第二返送配管213而向液化天然氣緩衝槽12返送。
於第二熱交換部212中使用之冷媒自第二冷媒緩衝槽501導入至第二熱交換部212，於與第二冷凝器211內之蒸發氣體進行熱交換之後經由第二冷媒送出流路216而向第一熱交換部112導入。向第一熱交換部112導入之冷媒進一步與第一冷凝器111內之蒸發氣體進行熱交換。冷媒之溫度於第二熱交換部212中以上述第二溫度與蒸發氣體進行熱交換之後，上升至較上述第二溫度高之上述第一溫度。具有第一溫度之冷媒於第一冷凝器111內之第一熱交換部112中與蒸發氣體進行熱交換。
冷媒只要於第一溫度及第二溫度中為液體狀態或氣體狀態即可，例如可使用氮、空氣、氮與空氣之混合體。於使用氮作為冷媒之情形時， 冷媒之氮係以液體狀態向第二熱交換部212導入。液態氮於第二熱交換部212中與蒸發氣體進行熱交換之後，經由第二冷媒送出流路216而向第一熱交換部112導入。冷媒雖可以液體狀態向第一熱交換部112導入，以冷媒之一部分或全部氣化之狀態向第一熱交換部112導入亦可。於第一熱交換部111中進行了熱交換之後，成為冷媒之一部分或全部氣化之狀態。該冷媒雖可廢棄，但再次冷卻後液化，並再利用亦可。
(實施形態2)
參照圖2對實施形態2之蒸發氣體再冷凝裝置2進行說明。由於與實施形態1之蒸發氣體再冷凝裝置1相同之符號之要素具有相同之功能，故而省略其說明。
如圖2所示，於第一熱交換部112中使用之冷媒與於第二熱交換部212中使用之冷媒亦可不同。於該情形時，於第一熱交換部112內流通之第一冷媒之溫度控制為上述第一溫度，於第二熱交換部212內流通之第二冷媒之溫度控制為上述第二溫度。
第一冷媒係自第一冷媒緩衝槽503經由第一冷媒流路504而傳送至第一冷凝器111中之第一熱交換部112。第一冷媒藉由設置於第一冷媒緩衝槽503之溫度調整機構(未圖示)而控制為既定之溫度亦可。藉由設置於第一冷媒流路504之流量計(未圖示)而控制第一冷媒之流量以使第一熱交換部112內成為第一溫度亦可。
同樣地，第二冷媒係自第二冷媒緩衝槽501經由第二冷媒流路502而傳送至第二冷凝器211中之第二熱交換部212。第二冷媒藉由設置於第二冷媒緩衝槽501之溫度調整機構(未圖示)而控制為既定之溫度亦可。藉由設置於第二冷媒流路502之流量計(未圖示)而控制第二冷媒之流量以使第二熱交換部212內成為第二溫度亦可。
(實施形態3)
參照圖3對實施形態3之蒸發氣體再冷凝裝置3進行說明。由於與實施形態1之蒸發氣體再冷凝裝置1、實施形態2之蒸發氣體再冷凝裝置2相同之符號之要素具有相同之功能，故而省略其說明。
雖可自第二熱交換部212向第一熱交換部112直接導入冷媒，如圖3所示，經由冷媒緩衝槽13而導入亦可。
自第二熱交換部212導出之冷媒自第二冷媒送出流路216導入至冷媒緩衝槽13。導入至冷媒緩衝槽13之冷媒中之液相部分儲留於冷媒緩衝槽13之下方，自第二冷媒返送流路215再次向第二熱交換部212傳送。導入至冷媒緩衝槽13之冷媒中之氣相部分儲留於冷媒緩衝槽13之上方，自第一冷媒返送流路115向第一熱交換部112傳送。
冷媒於冷媒緩衝槽13內冷卻而使一部分被液化亦可。冷媒之冷卻使用例如液態空氣或液態氮亦可。雖可使用液態氮作為冷媒，液態氮之冷卻使用液態氮亦可，但使用液態空氣亦可。
冷媒先導入至冷媒緩衝槽13，與循環之冷媒混合而供給至第二熱交換部212。系統內之冷媒量係藉由位準指示計301而指示，若冷媒量減少則打開第二冷媒流調整閥22並追加冷媒。
若藉由於熱交換部212內與蒸發氣體進行熱交換，而使冷媒之一部分氣化，則就冷媒之氣相部分而言，自第二冷媒送出流路216而使冷媒緩衝槽13中之氣相部之壓力上升，自冷媒緩衝槽13之下方將冷媒之液相部分推出。被推出之冷媒自第二冷媒返送流路215向第二熱交換部212導入。因此，冷媒緩衝槽13與第二熱交換部212之間之冷媒之移動可不使用泵等之動力而實施。
於第二冷媒送出流路216配置有第一冷媒流量調整閥21。第一冷媒流量調整閥21通常以全開狀態運用。
若於第二熱交換部212中因蒸發氣體過度冷凝等而使第二熱交換部212內之蒸發氣體壓力降低，則第二熱交換部212內之壓力相對於大氣壓成為負壓。藉此會導致大氣混入第二熱交換部212內之蒸發氣體從而造成污染，或會導致第二熱交換部212之損壞。
為了解決該問題，利用第一壓力指示調整計304偵測第二熱交換部212內之蒸發氣體壓力，於判斷為由運算部303偵測出之蒸發氣體側壓力低於閾值之情形時，進行將第一冷媒流量調整閥21關閉之控制。
此處，第一壓力指示調整計304配置於第二排氣配管214上，第二排氣配管214之壓力成為與第二熱交換部212內部之壓力同等之壓力，故而能夠藉由第一壓力指示調整計304而檢測第二熱交換部212內之壓力。
藉由將第一冷媒流量調整閥21關閉之控制，而於第二熱交換部212內藉由熱交換而產生之蒸發氣體蓄積於第二熱交換部212之上部，因其壓力而將液冷媒推回至冷媒緩衝槽13。於是，可使第二熱交換部212中之熱交換停止，結果可使蒸發氣體之進一步冷凝停止，防止第二熱交換部212內之蒸發氣體壓力成為負壓。若第二熱交換部212內之冷媒之液相部分自第二冷媒返送流路215向冷媒緩衝槽13逆流，則第二熱交換部212內之冷媒之液面降低。其結果，第二熱交換部212內之蒸發氣體與液相之冷媒之傳熱面積減少，可抑制蒸發氣體過度冷卻之現象。於第二熱交換部212內之溫度上升之情形時可使第一冷媒流量調整閥21之開度上升，使第二熱交換部212內之冷媒之液面上升，使蒸發氣體溫度降低。
第二熱交換部212之溫度既可藉由檢測第二熱交換部212之壁面之溫度或內部之冷媒溫度而測定，藉由檢測自第二熱交換部212排出之廢棄氮氣之溫度而取得亦可。
冷媒必須以如於第二熱交換部212中蒸發氣體不固化之溫度下運用，其溫 度控制較佳為考慮了冷媒之氣液平衡之壓力控制。因此，以控制第二熱交換部212之運轉壓力之方式，藉由測定與調整第一冷媒供給流路115之壓力之第一壓力指示調整計302，而將冷媒壓力調整閥25開閉。
以控制第二熱交換部212內之蒸發氣體壓力之方式，藉由第三壓力指示調整計305而將排氣壓力調整閥23開閉。
如以上所述，藉由控制第二冷媒流量調整閥21，即便於蒸發氣體之熱量變動較大之情形時亦可迅速地進行溫度調節，有效地使蒸發氣體再冷凝。
於第二冷媒送出流路216配置有第二冷媒流量調節閥21。於第二熱交換部212之溫度較預先規定之既定之溫度T1(於本實施形態中為-182℃)降低之情形時，或於第二熱交換部212內之壓力較預先規定之既定之壓力P1(於本實施形態中為1.06bar)降低之情形時，可將第二冷媒流量調節閥21關閉，或使開度減少而使第二熱交換部212內之冷媒之氣相部之壓力上升。藉此，第二熱交換部212內之冷媒之液相部分自第二冷媒返送流路215向冷媒緩衝槽13逆流，第二熱交換部212內之冷媒之液面降低。其結果，第二熱交換部212內中之蒸發氣體與液相之冷媒之傳熱面積減少，可抑制蒸發氣體過度地冷卻之現象。於第二熱交換部212內之溫度上升之情形時，可使第二冷媒流量調整閥21之開度上升，使第二熱交換部212內之冷媒之液面上升，使蒸發氣體溫度降低。
上述既定之壓力P1只要為大氣壓以上即可，第二冷凝器211內之壓力降低至大氣壓以下，可抑制產生冷凝器之變形或故障。
第二熱交換部212之溫度既可藉由檢測第二熱交換部212之壁面之溫度或內部之冷媒溫度而測定，藉由檢測自第二熱交換部212排出之廢棄氮氣之溫度而取得亦可。
於第二冷凝器211內之壓力較預先規定之既定之壓力P1進一步降 低並到達至下限值之情形時(設為下限值PTH，下限值PTH為較P1低之壓力)，將自第一熱交換部112排出之冷媒(於本實施形態中為氮氣)導入至第二冷凝器212。PTH只要為較P1低且較大氣壓高之值即可，於本實施形態中為1.03bar。藉由配置於第二排氣配管214之壓力計而檢測第二冷凝器211內之壓力，於經檢測出之壓力較PTH低之情形時，將第四冷媒流量調整閥24打開而使第一冷媒送出流路116內之氮氣經由第二排氣配管214，導入至第二冷凝器211內。藉此，可防止第二冷凝器211進一步成為負壓。
(實施形態4)
參照圖4對實施形態4之液化天然氣儲藏系統4進行說明。由於與實施形態1~3之蒸發氣體再冷凝裝置1~3相同之符號之要素具有相同之功能，故而省略其說明。
實施形態4之液化天然氣儲藏系統4具有接收移送來之液化天然氣之液化天然氣槽33、及接收液化天然氣槽內之蒸發氣體之液化天然氣緩衝槽12。液化天然氣槽33內之蒸發氣體一次性地儲留於液化天然氣緩衝槽12，然後藉由實施形態1之蒸發氣體再冷凝裝置1而再冷凝。再冷凝後儲留於液化天然氣緩衝槽12內之再冷凝蒸發氣體藉由泵401而向液化天然氣槽33返送。若自液化天然氣緩衝槽12接收再冷凝蒸發氣體，則液化天然氣槽33內之液相(LNG)之容積增加，氣相(BOG)部分之壓力上升。於在液化天然氣槽33設置測定液化天然氣槽內之壓力之壓力計(未圖示)，液化天然氣槽33內之壓力較既定之閾值(例如1.1bar)高之情形時，進行控制以於液化天然氣緩衝槽12內接收液化天然氣槽33內之蒸發氣體亦可。
(實施例1)
使用實施形態3之蒸發氣體再冷凝裝置3，藉由模擬而證實儲藏含有甲烷80重量%與氮20重量%之液化天然氣作為原料之情形時之各部中之壓力 (barA)、溫度(℃)、流量(kg/h)、甲烷濃度(重量%)及氮濃度(重量%)。冷媒使用液態氮。
(結果)
若自液化天然氣槽對液化天然氣緩衝槽12以11,740kg/h之流量供給液化天然氣之蒸發氣體(-150℃，1.2barA)，則圖5中之各部A~F、a~e之壓力(barA)、溫度(℃)、流量(kg/h)、甲烷濃度(重量%)及氮濃度(重量%)獲得表1所示之結果。
圖5中之各部A~F係測定蒸發氣體之溫度等之部位，圖5中之各部a~e係測定冷媒氮之溫度等之部位。圖5中之各部A~F、a~e之位置如下所述。
A之位置為來自液化天然氣槽(未圖示)之蒸發氣體即將導入至液化天然氣緩衝槽12之前。A之位置中之測定結果與蒸發氣體導出配管11中之部位(圖5中之(A)所示)之測定結果同等。
B之位置處於第一氣體供給部114，為第一冷凝器111與第二冷凝器211之間。
C之位置處於第一返送配管113，為第一冷凝器111與液化天然氣緩衝槽12之間。
D之位置處於第二排氣配管214，為第二冷凝器211之上部出口部分。
E之位置處於第二返送配管213，為第二冷凝器211與液化天然氣緩衝槽12之間。
F之位置為液化天然氣緩衝槽12之底部出口部分，為液化天然氣緩衝槽12與液化天然氣槽(未圖示)之間。
a之位置為即將使冷媒之液態氮導入至冷媒緩衝槽13之前，為配置於冷媒緩衝槽13之前段之壓力調整器22與冷媒緩衝槽13之間。
b之位置處於第二冷媒返送流路215，為冷媒緩衝槽13與第二熱交換部212之間。
c之位置處於第二冷媒送出流路216，為第二熱交換部212與第一冷媒流量調整閥21之間。
d之位置處於第一冷媒返送流路115，為冷媒緩衝槽13與第一熱交換部112之間。
e之位置為第一熱交換部112之出口部分。
Figure 107119866-A0305-02-0018-1
根據實施例1之結果，於第一冷凝器111及第二冷凝器211之任一者中均不會使甲烷凝固，可將液化天然氣之蒸發氣體再冷凝。液化天然氣中之氮濃度於已自液化天然氣槽導入至液化天然氣緩衝槽12時為20.0重量%，相對於此，於已自第二冷凝器211返送至液化天然氣緩衝槽12時，氮濃度為20.6重量%(圖5中之E)。因此，甲烷之凝固點於不包含氮之情形時為-182℃，相對於此，於包含20.6重量%之氮之情形時降低至-186℃。因此，即便冷卻至-182℃而甲烷亦不會凝固，可以液體狀態返送至液化天然氣緩衝槽12。
1‧‧‧蒸發氣體再冷凝裝置
11‧‧‧蒸發氣體導出配管
12‧‧‧液化天然氣緩衝槽
23‧‧‧排氣壓力調整閥
111‧‧‧第一冷凝器
112‧‧‧第一熱交換部
113‧‧‧第一返送配管
114‧‧‧第一氣體供給部
211‧‧‧第二冷凝器
212‧‧‧第二熱交換部
213‧‧‧第二返送配管
214‧‧‧第二排氣配管
216‧‧‧第二冷媒送出流路
305‧‧‧第三壓力指示調整計
401‧‧‧泵
501‧‧‧第二冷媒緩衝槽
502‧‧‧第二冷媒流路

Claims (7)

  1. 一種蒸發氣體再冷凝裝置，其將自液化天然氣緩衝槽內之液化天然氣氣化後之蒸發氣體再冷凝，且其特徵在於具備：蒸發氣體導出配管，其將蒸發氣體自上述液化天然氣緩衝槽導出；第一冷凝器，其使自上述蒸發氣體導出配管傳送之蒸發氣體冷卻至第一溫度；第一氣體供給部，其將上述第一冷凝器內之氣體向第二冷凝器供給；第一返送配管，其將上述第一冷凝器內之液化天然氣自上述第一冷凝器返送至上述液化天然氣緩衝槽；第二冷凝器，其將自上述第一氣體供給部傳送之蒸發氣體冷卻至較上述第一溫度低之第二溫度；及第二返送配管，其將上述第二冷凝器內之液化天然氣自上述第二冷凝器返送至上述液化天然氣緩衝槽；且上述蒸發氣體再冷凝裝置進一步具備冷媒控制手段，該冷媒控制手段對傳送至上述第一冷凝器之第一冷媒及/或傳送至上述第二冷凝器之第二冷媒之送入量及/或溫度進行控制。
  2. 如請求項1所述之蒸發氣體再冷凝裝置，其中上述第一冷凝器具備第一熱交換部，上述第二冷凝器具備第二熱交換部，自上述第二熱交換部導出之冷媒之至少一部分導入至上述第一熱交換部。
  3. 如請求項2所述之蒸發氣體再冷凝裝置，其中上述冷媒控制手段具備：冷媒緩衝槽，其儲留冷媒；位準指示調節計及第二冷媒流量調整閥，其等對供給至上述冷媒緩衝槽之 上述冷媒之導入量進行控制；循環路徑，其使冷媒自上述冷媒緩衝槽經由上述第二冷凝器之第二熱交換部而返回至上述冷媒緩衝槽；第一冷媒流量調整閥，其配置於上述第二熱交換部與上述冷媒緩衝槽之間之上述循環路徑；第一冷媒返送路徑，其將上述冷媒自上述冷媒緩衝槽向上述第一冷凝器之第一熱交換部傳送；壓力指示調整計，其測定自上述第二冷凝器排出之含有氮氣之排出氣體之壓力；及控制部，其基於上述壓力指示調整計之測定值對上述第一冷媒流量調整閥進行控制。
  4. 如請求項1至3中任一項所述之蒸發氣體再冷凝裝置，其中上述冷媒為液態氮及/或液態空氣。
  5. 如請求項1至3中任一項所述之蒸發氣體再冷凝裝置，其中於上述冷媒為氮之情形時，具有於上述第二冷凝器內之壓力成為預先規定之下限界值以下時，將上述第一冷媒送出流路內之氮氣導入至上述第二冷凝器內之壓力控制用氮導入路徑。
  6. 如請求項4所述之蒸發氣體再冷凝裝置，其中於上述冷媒為氮之情形時，具有於上述第二冷凝器內之壓力成為預先規定之下限界值以下時，將上述第一冷媒送出流路內之氮氣導入至上述第二冷凝器內之壓力控制用氮導入路徑。
  7. 一種液化天然氣供給系統，其具備：液化天然氣緩衝槽；及如請求項1至6中任一項所述之蒸發氣體再冷凝裝置。
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