WO2017125965A1 - 天然ガス処理装置 - Google Patents

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WO2017125965A1
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air
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noise reduction
gas processing
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甲治 安東
謙 角谷
佐藤　拓哉
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JGC Corp
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    • Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Definitions

  • the present invention relates to a technology for reducing noise generated in natural gas processing equipment and natural gas processing equipment for producing liquefied natural gas.
  • Natural gas produced from the well source is transported to the customer through storage and shipping facilities after separation and liquefaction treatment for separating impurities such as acid gas and moisture. Moreover, the process which collect
  • the natural gas processing equipment that performs these treatments cools the absorption solution used to remove impurities, the refrigerant that cools the natural gas, and the various components (acid gas and light components) separated and recovered from the natural gas.
  • Many air-cooled heat exchangers (hereinafter also referred to as AFC (Air-FinFCooler)) are provided.
  • AFC cools the fluid to be cooled by supplying cooling air using a rotary fan toward the tube bundle in which the absorption solution, the refrigerant, and the tube through which the separation / recovery component flows are bundled. To do.
  • AFC in addition to wind noise when the fan cuts the wind, operation sound is generated using the motor driving the fan and the driving sound of the driving belt as a sound source. Since some natural gas processing apparatuses are provided with 100 or more AFC fans, these AFC groups are one of the large-scale sound sources in the natural gas processing apparatus.
  • noise regulation is generally provided in consideration of securing the working environment in the apparatus and the influence on the neighboring area.
  • the sound generated in AFC increases with the increase in the number of rotations of the fan per unit time (hereinafter simply referred to as “the number of rotations”).
  • the number of rotations there are cases where it is necessary to perform an operation with a reduced rotational speed.
  • Patent Document 1 describes a ceiling-mounted air conditioning indoor unit in which a plurality of sound generation means for active silencing are provided on the lower side of a turbo fan that discharges air sucked from the lower side to the side. ing. These sounding means are arranged at positions corresponding to the periphery and the center of the turbofan when the turbofan is viewed from below.
  • Japanese Patent No. 3072174 Claim 1, paragraphs 0014-0015, 0023, FIGS.
  • the present invention has been made under such a background, and an object thereof is to reduce noise generated in an air-cooled heat exchanger that cools a cooled fluid handled in a natural gas processing apparatus. It is an object of the present invention to provide a natural gas processing apparatus capable of performing the above.
  • the natural gas processing apparatus of the present invention is a natural gas processing apparatus that performs at least one of liquefaction of natural gas or separation / recovery of components in the natural gas. At least one selected from a component separated or recovered from the natural gas, an absorbing solution used for removing impurities from the natural gas, or a cooled fluid group including a refrigerant used in the natural gas processing apparatus.
  • An air-cooled heat exchanger including a fan for supplying air for cooling the fluid to be cooled, and a tube bundle in which tubes through which the fluid to be cooled flows are bundled;
  • a sound detection unit that detects a sound wave propagating through the space through which the cooling air flows, and a phase opposite to the detected sound wave with respect to the space, based on a detection result of the sound wave by the sound detection unit, and the same
  • an active noise reduction mechanism including a sound emitting unit that emits sound pressure and a sound wave for noise reduction having the same wavelength.
  • the natural gas processing apparatus may have the following characteristics.
  • A) The air-cooled heat exchanger is provided at the upper part of the discharge flow duct covering the fan and the discharge flow duct, and releases the sucked-in air or the pushed-in air to the atmosphere to stabilize the air flow.
  • the noise reduction mechanism performs detection of sound waves and emission of sound waves for noise reduction in the space in the rectification duct.
  • B) A plurality of sound emitting portions are provided at intervals along the circumferential direction of the rectifying duct.
  • C) The natural gas processing apparatus includes m air-cooled heat exchangers, and the rectifying duct is shared by n air-cooled heat exchangers (2 ⁇ n ⁇ m), and the noise reduction is performed. The mechanism is provided in the common rectifying duct.
  • the natural gas processing apparatus includes a plurality of air-cooled heat exchangers
  • the noise reduction mechanism includes a sound emitting unit shared between adjacent air-cooled heat exchangers. Propagation paths for guiding the sound waves for noise reduction are provided from the converted sound emitting section toward the rectifying duct of each air-cooled heat exchanger.
  • a sound absorbing material is provided on the inner surface of the discharge flow duct and / or the rectifying duct.
  • the fan of the air-cooled heat exchanger has an air flow capacity of 10 to 30000 Nm 3 / min.
  • the cooled fluid is a precooling refrigerant compressed by the first compression unit, or a mixed refrigerant compressed by the second compression unit, and the air-cooled heat exchanger includes the first cooling unit Provided on the outlet side of the compression section and the second compression section It.
  • the noise reduction mechanism is provided in an air-cooled heat exchanger on the outlet side of the first compression section.
  • the present invention focuses on an air-cooled heat exchanger as a large-scale sound source of a natural gas processing apparatus for processing natural gas, and is active for a space in which cooling air supplied by a fan flows. Since the noise reduction mechanism is provided, the noise generated in the natural gas processing apparatus can be efficiently reduced.
  • MCHE liquefied cryogenic main heat exchanger
  • MR Mated Refrigerant
  • the scrub column 2 separates NG precooled in the precooling heat exchangers 104a to 104d into a gas at the top of the column containing a large amount of methane and a liquid at the bottom of the column containing a larger amount of hydrocarbon components heavier than methane.
  • the scrub column 2 may be provided with a scrub column reflux device (reflux drum 4 and reflux pump 5) in order to effectively remove heavy components at the top of the column.
  • the NG fluid is once taken out from the MCHE 3, the gas and the liquid are separated by the reflux drum 4, and the gas from the upper part of the reflux drum 4 is returned to the MCHE 3 again.
  • the liquid from the reflux drum 4 is returned to the top of the scrub column 2 by the reflux pump 5.
  • the gas flowing out from the top of the scrub column 2 is supplied to the NG tube at the lowest part of the MCHE 3 and cooled by the MR flowing on the shell side of the MCHE 3.
  • the liquid flowing out from the bottom of the scrub column 2 is converted into condensate that is liquid at room temperature and ethane, propane, and butane, which are lighter components than the condensate, in a rectification unit 21 having a rectification column (not shown).
  • a rectification unit 21 having a rectification column (not shown).
  • the light component from which the condensate has been removed joins with the gas flowing out from the top of the scrub column 2 and is supplied to the MCHE3 NG tube, or is independently sent to the MCHE3 tube.
  • FIG. 1 shows a case where the light components separated and recovered in the rectifying section are merged into a tube for NG.
  • the gas supplied to the MCHE3 NG tube is cooled and liquefied by the MR flowing down the shell side of the MCHE3, further subcooled, and cooled to about ⁇ 150 to ⁇ 155 ° C. from the top of the MCHE3 as LNG. Extracted.
  • the MR used for cooling the NG is extracted as a low-pressure MR (approximately -40 ° C.) in a gaseous state from the bottom of the MCHE 3 shell.
  • the low pressure MR is boosted from a low pressure to a medium pressure by the low pressure MR compressor 41, and further cooled by the after cooler 411.
  • the intermediate pressure MR cooled by the after cooler 411 is increased in pressure from the intermediate pressure to the high pressure by the intermediate pressure MR compressor 42 after the droplets are separated by the suction drum 423, and further cooled by the after cooler 421.
  • the gas MR (approximately -30 to -40 ° C.) gas-liquid separated by the high-pressure MR separator 31 is introduced into the MR tube from the bottom side of the MCHE 3 and then extracted from the upper position of the MCHE 3.
  • the MR temperature extracted from the MCHE 3 is about -150 ° C to -155 ° C.
  • the MR extracted from the MCHE 3 is expanded by the expansion valve V1, and then supplied uniformly to the shell side of the MCHE 3 via a liquid dispersion device (distributor) 302 provided on the top side of the MCHE 3.
  • the liquid MR (approximately temperature ⁇ 30 to ⁇ 40 ° C.) separated from the gas and liquid by the MR separator 31 is introduced from the bottom side of the MCHE 3 to the MR tube side and cooled, and then reaches the upper position. It is extracted from the middle of MCHE3 before doing.
  • the temperature of the extracted liquid MR is about ⁇ 120 ° C. to ⁇ 125 ° C. and sufficiently subcooled.
  • the liquid MR is uniformly introduced to the shell side of the MCHE 3 from the liquid dispersion device (distributor) 301 of the liquid MR.
  • MR introduced to the shell side of MCHE 3 via liquid dispersion devices 302 and 301 arranged in two upper and lower stages is liquefaction of NG flowing through the NG tube, supercooling, and gas MR and liquid flowing through the MR tube After being used for cooling the MR, it is extracted from the bottom of the MCHE 3 as a low pressure MR and supplied to the low pressure MR compressor 41 again.
  • C3 refrigerant (C3 cycle) used for precooling of NG and cooling of high pressure MR
  • C3 refrigerant gas after heat exchange with NG in the precooling heat exchangers 104a to 104d and heat exchange with the high pressure MR in the chillers 431a to 431d is separated into droplets by the suction drums 511a and 511b.
  • the suction drums 511a and 511b Depending on the pressure level of the C3 refrigerant, for example, it is branched and supplied to the suction side of each stage of one or two C3 compressors 51a and 51b that perform four-stage compression.
  • these two C3 compressors 51a and 51b are collectively displayed in one figure.
  • the C3 compressors 51a and 51b correspond to the first compression unit of the present embodiment.
  • C3 refrigerant heat exchange unit 50 For convenience of illustration, in the C3 cycle, individual descriptions of the precooling heat exchangers 104a to 104d, the chillers 431a to 431d, and the expansion valves provided on the upstream side of these heat exchangers 104a to 104d and 431a to 431d, respectively. Is omitted and is generally indicated as “C3 refrigerant heat exchange unit 50”.
  • the fully condensed C3 refrigerant is collected in the separator 53
  • the subcoolers 523a and 523b are supercooled and re-supplied to the C3 refrigerant heat exchange unit 50.
  • the aftercoolers 411 and 421 provided in the MR cycle, the desuperheaters 521a and 521b provided in the C3 cycle, the condensers 522a and 522b, and the subcoolers 523a and 523b are: It is comprised by AFC (air cooling type heat exchanger).
  • the groups of equipment (equipment groups PL1 and PL2) shown in FIG. ing.
  • the pipe rack 600 supports a pipe 601 through which NG, various refrigerants (C3, MR) and the like exchanged between the facilities constituting the facility groups PL1 and PL2 flow.
  • the pipe rack includes, for example, 100 units including aftercoolers 411 and 421, desuperheaters 521a and 521b, condensers 522a and 522b, and subcoolers 523a and 523b provided at the subsequent stage of the compressors 41, 42, 51a, and 51b.
  • the above (m) AFCs 6 are arranged at the top.
  • a configuration example of the suction type AFC 6 will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
  • the AFC 6 flows a fluid to be cooled (MR in the case of the aftercoolers 411 and 421 in the MR cycle, C3 refrigerant in the case of the desuperheaters 521a and 521b, the condensers 522a and 522b, the subcoolers 523a and 523b in the C3 cycle).
  • MR in the case of the aftercoolers 411 and 421 in the MR cycle
  • C3 refrigerant in the case of the desuperheaters 521a and 521b, the condensers 522a and 522b, the subcoolers 523a and 523b in the C3 cycle.
  • a tube bundle 630 in which a group of a large number of tubes 63 is bundled, and a fan 62 disposed on the upper side of the tube bundle 630 are provided.
  • the tube bundle 630 is open on both upper and lower sides, and cooling air can flow from the bottom to the top through the gap between the adjacent tubes 63.
  • the tube bundle 630 side peripheral surface is surrounded by a frame body 631 that holds the tube bundle 630, and the frame body 631 is fixed to the upper surface of the frame constituting the pipe rack 600.
  • the rotation center of the fan 62 is connected to the upper end portion of the rotation shaft 622 arranged so as to extend upward and downward.
  • the lower side of the rotation shaft 622 passes through the tube bundle 630, and the lower end portion thereof is connected to the rotation drive unit 621 disposed below the tube bundle 630.
  • the rotation drive unit 621 may have a configuration in which, for example, the rotation shaft 622 is connected to a rotation motor, or a fan pulley 623 provided at the lower end of the rotation shaft 622 and a side of the fan pulley 623 as shown in FIG.
  • the drive belt 625 may be wound around the motor pulley 624 on the rotary shaft side of the rotary motor 626 disposed in the rotary motor 626 and the rotary shaft 622 may be rotated via the drive belt 625.
  • a discharge flow duct 61 for allowing the air that has passed through the tube bundle 630 to flow is provided in a region extending from the upper surface of the frame 631 surrounding the tube bundle 630 to the side of the fan 62.
  • the discharge flow duct 61 gradually decreases in diameter from the lower side connected to the upper surface of the frame 631 toward the upper side, and has a straight tubular shape at a side position of the fan 62.
  • the upper part of the discharge flow duct 61 that is a straight tube extends further to a region surrounding the space above the fan 62, and constitutes a rectifying duct 64. Details of the rectifying duct 64 will be described later.
  • the blowing capacity of the fan 62 with respect to the tube bundle 630 is, for example, 10 to 30000 Nm 3 / min (where N means Normal, and represents the volume of gas at 0 ° C. and 1 atm standard state standard), preferably 4000 to 12000 nm 3 / min, number of revolutions per unit time of the fan 62 is 60 ⁇ 20000 rpm, preferably 500 ⁇ 2000 rpm.
  • the diameter of the fan 62 is, for example, 1 to 15 m, preferably 2 to 7 m. Note that a louver whose opening degree can be adjusted may be provided in the opening of the discharge flow duct 61 at a height position several cm to several tens cm above the fan 62.
  • the NG liquefying apparatus includes two rows of pipe racks 600 arranged adjacent to each other. 4 and 5, AFC 6 having the configuration described with reference to FIG. 4 and FIG. 5 is generally arranged in series, and one set is formed along the extending direction of each pipe rack 600. The arrangement is arranged.
  • the AFC 6 group is one of large-scale sound sources in the NG liquefaction apparatus.
  • each AFC 6 installed in the NG liquefaction apparatus is operated so that the sound pressure level (A characteristic) measured by a predetermined method is 85 dBA or less of the regulation value. Wind noise generated in each AFC 6 increases as the number of rotations of the fan 62 increases. Therefore, in order to comply with the regulation value, the number of rotations is suppressed, and the cooling capacity of the cooled fluid in the AFC 6 is reduced. In some cases, it may not be possible to increase the processing capacity of the NG liquefier.
  • the AFC will increase in size or increase the installed AFC base, which will increase the construction cost of the NG liquefaction device It also becomes.
  • the AFC 6 provided in the NG liquefying apparatus of this example is provided with a noise reduction mechanism 70 for reducing noise generated in the AFC 6.
  • a noise reduction mechanism 70 for reducing noise generated in the AFC 6.
  • the environment around the AFC 6 provided at the top of the pipe rack 600 installed outdoors is Wind direction, wind strength, etc. change in various ways. As a result, the state of propagation and attenuation of the sound generated in the AFC 6 is affected by these environmental changes, and there is a possibility that a sufficient noise reduction effect cannot be obtained simply by providing the noise reduction mechanism 70. .
  • a rectifying duct 64 is provided downstream of the fan 62 of the AFC 6 of this example so as to extend upward from the opening of the discharge flow duct 61. It has been.
  • the rectifying duct 64 has a flow path length of, for example, 0.3 to 10 m, preferably 1 to 5 m, which is 0.01 to 10 times the diameter of the fan 62.
  • the rectifying duct 64 serves to form a space in which air discharged from the discharge flow duct 61 flows in a stable state while suppressing the influence of changes in weather such as ambient temperature, wind direction, and wind strength.
  • a plurality of noise reduction mechanisms 70 are arranged at intervals from each other along the circumferential direction of the tube wall of the rectifying duct 64.
  • a microphone 71 that is a sound detection unit that detects sound waves propagating in the rectification duct 64
  • a speaker 72 that is a sound emission unit that emits sound waves for noise reduction toward the rectification duct 64.
  • 4 and 5 show an example in which a noise reduction mechanism 70 in which a microphone 71 and a speaker 72 are integrated into a module is provided.
  • the speaker 72 is controlled by a speaker control mechanism 73.
  • the speaker control mechanism 73 is configured so that the sound wave for noise reduction is emitted in the opposite phase, the same sound pressure and the same wavelength as the sound wave detected by the microphone 71 based on the sound wave detection result by the microphone 71.
  • the sound emitted from the speaker 72 is controlled.
  • the speaker control mechanism 73 includes a microphone amplifier, a control circuit, a power amplifier, and the like.
  • the sound wave for noise reduction having the opposite phase to the sound wave detected by the microphone 71 and the same sound pressure and the same wavelength means that the sound wave for noise reduction is the phase of the detected sound wave.
  • these characteristic values are within the range of ⁇ 1 dBA for sound pressure and ⁇ for wavelength. It includes the case of deviation within a range of 10%, preferably ⁇ 5%. If the deviation of the characteristic value between the detected sound wave and the sound wave for noise reduction is within this range, the noise reduction effect by the sound wave for noise reduction can be sufficiently exhibited.
  • the AFC 6 blows 4000 to 12000 Nm 3 / min in the preferred range, and the rotation speed of the fan 62 is 500 in the preferred range Up to 2000 rpm.
  • the noise reduction mechanism 70 is provided in the vicinity of the fan 62, for example, as a result of the microphone 71 vibrating directly under the influence of the wind pressure change due to the wind of the fan 62, vibrations that are not emitted as sound waves to the surroundings are also generated as sound. Detected. As a result, unnecessary frequency components may be emitted to the outside of the sound wave for noise reduction, resulting in noise.
  • the noise reduction mechanism 70 is provided at a position downstream of the flow path length of the rectifying duct 64, preferably at a position downstream of half the flow path length (see FIG. 4). Indicates a range downstream of half of the flow path length by a dashed line arrow).
  • the noise reduction mechanism 70 By disposing the noise reduction mechanism 70 at a position away from the fan 62, it is possible to avoid the influence of the wind pressure change due to the wind cut of the fan 62.
  • the noise reduction mechanism 70 by detecting sound waves at a position where the flow of air discharged from the AFC 6 is stable in the rectifying duct 64 having a relatively long flow path length of preferably 1 m or longer, the disturbance of the air flow is prevented. It is also possible to suppress the influence and perform sound wave detection in a stable state.
  • the plurality of noise reduction mechanisms 70 provided along the circumferential direction of the tube wall of the rectifying duct 64 may be arranged at intervals shorter than the half wavelength of the sound wave to be subjected to noise reduction.
  • a frequency whose length of one wavelength is shorter than the circumferential length of the tube wall of the rectifying duct 64 among frequency components having a relatively large sound pressure level.
  • a microphone 74 for confirming the effect of the noise reduction mechanism 70 is provided at the outlet of the rectifying duct 64, and the sound waves detected by the microphone 74 are, for example, the control room of the NG liquefier. It is monitored by the control unit 8 provided in. The control unit 8 can adjust the frequency range of sound waves for noise reduction emitted from the speaker 72 via the speaker control mechanism 73.
  • a passive noise reduction means can also be provided.
  • a sound absorbing material 611 is affixed to the inner surfaces of the discharge flow duct 61 and the rectifying duct 64 (FIGS. 4 and 5).
  • Specific examples of the sound absorbing material 611 include a perforated plate (metal plate, plywood, gypsum board, hard, etc.) having a sound absorbing effect, a porous material (glass wool or rock wool), and the like.
  • the wind noise of the fan 62 and the operation sound of the rotation driving unit 621 propagate through the space in the rectifying duct 64 and along the tube wall of the rectifying duct 64. It is detected by the microphone 71 of the noise reduction mechanism 70 provided. As a result, the sound wave for noise reduction having the same phase and the same sound pressure and the same wavelength as the sound wave detected by the microphone 71 is emitted from the speaker 72. The sound pressure level of the noise emitted from the AFC 6 is reduced by canceling out the sound wave propagating through the rectifying duct 64 and the sound wave for noise reduction emitted from the speaker 72.
  • the rectifying duct 64 is provided in the space where the air is discharged from the discharge flow duct 61, the influence of the environment (temperature, wind direction, wind strength) around the AFC 6 provided outdoors is suppressed. It is done. Further, by disposing the noise reduction mechanism 70 at a position downstream of the flow path length of the rectifying duct 64, the flow of air discharged from the AFC 6 is avoided by avoiding the influence of the wind pressure change due to the wind cut of the fan 62. Can detect sound waves at a stable position. By combining these actions, the effect of reducing the sound pressure level of the noise emitted from the AFC 6 can be enhanced.
  • FIG. 6 shows an example of the distribution of the sound pressure level for each frequency of the sound wave measured at the discharge position of the air from the discharge flow duct 61.
  • the low frequency range of 40 to 200 Hz is the main frequency range of the AFC6 noise.
  • the active noise reduction mechanism 70 is suitable for reducing sound in a low frequency region, and is suitable as the noise reduction means of the AFC 6.
  • the noise reduction mechanism 70 described above is provided in each of a large number of AFCs 6 shown in FIGS. 2 and 3, for example.
  • the noise reduction mechanism 70 is provided in the AFC 6 in which the sound pressure level measured by a predetermined method is equal to or higher than a predetermined value of 85 dBA when the emission of the sound wave for noise reduction from each speaker 72 is stopped. It is preferable to provide the noise reduction mechanism 70 so that the sound pressure level when measured by emitting sound waves for noise reduction from each speaker 72 is less than the prescribed value of 85 dBA.
  • the NG liquefaction apparatus has the following effects. Focusing on the AFC 6 as a large-scale sound source of the NG liquefaction apparatus, the active noise reduction mechanism 70 is provided in the rectifying duct 64 surrounding the space in which the cooling air supplied by the fan 62 flows. Noise generated in the liquefaction device can be efficiently reduced.
  • the noise reduction mechanism 70 is provided. As a result, the sound pressure level can be given a margin with respect to the prescribed value of 85 dBA. As a result, it may be possible to increase the processing amount of the NG liquefaction apparatus by utilizing the margin to increase the rotational speed of the fan 62. In addition, by providing the AFC 6 equipped with the noise reduction mechanism 70 during the construction of the NG liquefaction apparatus, it is possible to reduce the construction cost by suppressing the enlargement of the AFC 6.
  • the conventional NG liquefaction device when the NG liquefaction device is adjacent to a residential area, a park, a campsite, etc., the conventional NG liquefaction device has to surround the whole plant or most of it with a soundproof wall as a noise prevention measure. Also come out. Compared with the installation of such a vast and high soundproof wall, the NG liquefaction apparatus according to the present embodiment only needs to provide the noise reduction mechanism 70 in a limited area where the AFC 6 is installed. Can be very effective.
  • the noise reduction mechanism 70 may be provided only in the desuper heaters 521a and 521b, the condensers 522a and 522b, and the sub-coolers 523a and 523b (AFC6) installed in the most installed C3 compressors 51a and 51b.
  • the noise reduction mechanism 70 constitutes the desuper heaters 521a and 521b, the condensers 522a and 522b, the subcoolers 523a and 523b that cool the C3 refrigerant shown in FIG. 1, and the aftercoolers 411 and 421 that cool the MR. It is not limited to the case where it is provided in AFC6.
  • FIG. 7 shows a configuration example of the acidic gas removal unit 101 shown in FIG.
  • the acid gas removal unit 101 shown in FIG. 7 employs an amine absorption method.
  • the amine regeneration solution released from the bottom of the amine regeneration tower 902 has a high temperature, heat is exchanged in the heat exchanger 906 with the low-temperature acidic gas-absorbing amine solution released from the bottom of the amine absorption tower 901. . Furthermore, since it is necessary to cool the amine regeneration solution to a necessary temperature, the amine regeneration solution is cooled by the amine regeneration solution cooler 907. On the other hand, the acid gas released from the absorption solution is cooled by the regeneration tower top gas condenser 904, gas-liquid separated by the acid gas gas-liquid separation drum 905, and discharged outside the incineration facility or the like.
  • the amine regeneration liquid cooler 907 and the regeneration tower top gas condenser 904 are configured by AFC 6, and the number of AFCs 6 in the multiple units shown in FIG. is there. Therefore, by providing the amine regeneration liquid cooler 907 and the regeneration tower top gas condenser 904 with the noise reduction mechanism 70, the sound pressure level of the noise emitted from the NG liquefaction apparatus can be reduced. In this case, the absorbing fluid and the acidic gas which is a component separated from NG become the fluid to be cooled.
  • FIG. 8 shows a detailed configuration example of an apparatus for efficiently separating components heavier than methane by a method different from the scrub column 2 shown in FIG.
  • a cryogenic temperature can be obtained by drastically reducing the operating pressure through a feed gas expander (gas expander), and NG is cooled using this cold energy.
  • NG gas expander
  • 60 Bar of NG is reduced to 40 Bar by the feed gas expander 208
  • cold heat of ⁇ 80 ° C. is obtained.
  • the cold heat from the top of the scrub column 2 is used for cooling NG after being pretreated in the pretreatment section (for example, the acid gas removal section 101, the water removal section 102, and the mercury removal section 103), and NG precooling heat exchange Cool the NG from ⁇ 30 ° C. to ⁇ 40 ° C. through the vessel 205.
  • the NG feed gas drum 201 separates the heavy component that has become liquid and sends it to the lower stage of the scrub column 2.
  • the gas extracted from the top of the scrub column 2 is subjected to a predetermined heat exchange and compression operation, and then boosted to a predetermined pressure by the booster compressor 203 and supplied to the MCHE 3.
  • a booster compressor after cooler 204 composed of AFC 6 is provided at the subsequent stage of the booster compressor 203.
  • the booster compressor after cooler 204 may occupy about 10% to 15% of the large number of AFC 6 shown in FIG. Therefore, by providing the AFC 6 constituting the booster compressor after cooler 204 with the noise reduction mechanism 70, it is possible to reduce the sound pressure level of the noise emitted from the NG liquefier. In this case, the gas extracted from the top of the scrub column 2 becomes the fluid to be cooled.
  • the natural gas processing apparatus using the AFC 6 provided with the noise reduction mechanism 70 is not limited to the example of the NG liquefying apparatus shown in FIG.
  • the scrub column 2 shown in FIG. 8 and its peripheral equipment collect liquid heavier than ethane containing condensate from NG, and gas lighter than methane in the state of gas without liquefaction. It can also be used as an NGL (Natural Gas Gas Liquids) device that is shipped to a customer or consumed as fuel gas in the factory. Even in this case, by providing the noise reduction mechanism 70 in the AFC 6 constituting the aftercooler 204, the sound pressure level of the noise emitted from the NGL device can be reduced.
  • NGL Natural Gas Gas Liquids
  • FIG. 9 shows a group of m AFCs 6 provided in a natural gas processing apparatus, grouped into n units (2 ⁇ n ⁇ m) arranged in a clustered area, for example, six units, and common rectification for each group.
  • the example which provided the duct 64a is shown.
  • a plurality of noise reduction mechanisms 70 are provided in the common rectifying duct 64a.
  • the configuration of the AFC 6 provided in the natural gas processing apparatus is not limited to the suction type examples shown in FIGS.
  • a noise reduction mechanism 70 is also used for an air pushing type AFC 6 a in which a tube bundle 630 is provided on the outlet side of the discharge flow duct 61 and a fan 62 is disposed on the lower side of the tube bundle 630. It is possible to reduce the sound pressure level of noise.
  • the position where the noise reduction mechanism 70 is provided is not limited to the example provided on the tube wall in the middle of the flow path of the rectifying duct 64 as in the example shown in FIG.
  • a noise reduction mechanism 70 may be provided at the outlet of the rectifying duct 64.
  • the noise reduction mechanism 70 may be provided at the outlet of the discharge flow duct 61 where the rectifying duct 64 is not provided.
  • the microphone 71 and the speaker 72 which comprise the noise reduction mechanism 70 are not limited to the case where an integrated module is used, Of course, the mutually independent microphone 71 and the speaker 72 may be arrange

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Abstract

【課題】天然ガス処理装置内で取り扱われる被冷却流体の冷却を行う空冷式熱交換器にて発生する騒音を低減することが可能な天然ガス処理装置を提供する。 【解決手段】天然ガス処理装置は、天然ガスの液化、これに含まれる成分の分離・回収、の少なくとも一方を行い、空冷式熱交換器６は、ファン６２により、チューブバンドル６３０のチューブ６３内を流れる被冷却流体の冷却用の空気を供給する。能動型の騒音低減機構７０は、検音部７１にて冷却用の空気が流れる空間を伝搬する音波の検出を行い、放音部７２にて前記空間に対して、前記検出された音波と逆位相、且つ同じ音圧及び同じ波長の騒音低減用の音波を放出する。

Description

天然ガス処理装置
　本発明は、天然ガスの処理ならびに液化天然ガスを製造する天然ガス処理装置にて発生する騒音を低減する技術に関する。
　井戸元より生産された天然ガスは、酸性ガスや水分などの不純物成分を分離する処理や液化処理を経て貯蔵・出荷設備を経由して需要先へと輸送される。また、天然ガス中に含まれる一部の高付加価値成分を回収する処理が行われる場合もある。
　これらの処理を行う天然ガス処理装置には、不純物を取り除くために使われる吸収溶液や天然ガスの冷却を行う冷媒、天然ガスから分離・回収された各種成分（酸性ガスや軽質成分）の冷却を行う多数台の空冷式熱交換器（以下、ＡＦＣ（Air-Fin Cooler）とも記す）が設けられている。ＡＦＣは、被冷却流体である吸収溶液、冷媒や分離・回収成分が流れるチューブを束ねたチューブバンドルに向けて、回転式のファンを用いて冷却用の空気を供給することにより被冷却流体を冷却する。
　ＡＦＣにおいては、ファンが風を切る際の風切り音の他、ファンを駆動するモーターや駆動ベルトの駆動音などを音源とする動作音が発生する。天然ガス処理装置の中には、１００台以上ものＡＦＣのファンが設けられているものもあるため、これらのＡＦＣ群は天然ガス処理装置内の大規模音源の一つとなっている。
　ここで、天然ガス処理装置においては、装置内における作業環境の確保や近隣地域への影響を考慮した騒音規制が設けられることが一般的である。　
　一方で、ＡＦＣにて発生する音は、ファンの単位時間当たりの回転数（以下、単に「回転数」という）の増加に連れて大きくなるため、騒音規制を順守する観点から、ファンの機器性能に対して回転数を抑えた運転を行わなければならない場合がある。
　ファンの回転数は、ＡＦＣの冷却能力を左右するため、回転数に対する制約の存在は、天然ガス処理装置の処理能力を上げることができない要因ともなる。また、天然ガス処理装置の建設時には、できるだけ低い回転数でより高い冷却能力を得るため、大型のＡＦＣを設けるか、あるいはＡＦＣの台数を増加させる必要が生じ、建設コストの増大を引き起こす要因ともなる。
　ここで特許文献１には、下方側から吸い込んだ空気を側方へ排出するターボファンの下方側に、能動的消音用の複数の発音手段を設けた天井設置型の空気調和室内機が記載されている。これらの発音手段は、ターボファンを下方側から見たとき、ターボファンの周辺、及び中央に相当する位置に配置されている。しかしながら、静穏な室内に配置される民生用の空気調和室内機に関する技術を、屋外に設置された大規模工業用設備である天然ガス処理装置のＡＦＣの騒音低減にそのまま適用することは困難である。
特許第３０７２１７４号公報：請求項１、段落００１４～００１５、００２３、図１、６
　本発明は、このような背景の下になされたものであり、その目的は、天然ガス処理装置内で取り扱われる被冷却流体の冷却を行う空冷式熱交換器にて発生する騒音を低減することが可能な天然ガス処理装置を提供することにある。
　本発明の天然ガス処理装置は、天然ガスの液化、または当該天然ガス中の成分の分離・回収、の少なくとも一方を行う天然ガス処理装置において、
　前記天然ガスから分離・回収された成分、あるいは前記天然ガスから不純物を取り除くために使われる吸収溶液、または前記天然ガス処理装置にて用いられる冷媒からなる被冷却流体群より選択される少なくとも一つの被冷却流体の冷却用の空気を供給するためのファンと、前記被冷却流体が流れるチューブを束ねたチューブバンドルとを備えた空冷式熱交換器と、
　前記冷却用の空気が流れる空間を伝搬する音波の検出を行う検音部と、当該検音部による音波の検出結果に基づき、前記空間に対して、前記検出された音波と逆位相、且つ同じ音圧及び同じ波長の騒音低減用の音波を放出する放音部とを含む能動型の騒音低減機構と、を備えたことを特徴とする。
　前記天然ガス処理装置は以下の特徴を備えていてもよい。
（ａ）前記空冷式熱交換器は、前記ファンを蔽う放出流ダクトと、当該放出流ダクトの上部に設けられ、吸い込んだ空気もしくは押し込んだ空気を大気へ放出し、空気の流れを安定させるために設けられた整流ダクトとを備え、前記騒音低減機構は、前記整流ダクト内の空間に対して音波の検出と騒音低減用の音波の放出とを行うこと。
（ｂ）前記整流ダクトの周方向に沿って複数個の放音部が互いに間隔を開けて設けられていること。
（ｃ）前記天然ガス処理装置は、ｍ台の空冷式熱交換器を備え、前記整流ダクトは、ｎ台（２≦ｎ＜ｍ）の空冷式熱交換器ごとに共通化され、前記騒音低減機構は前記共通化された整流ダクトに設けられていること。または、前記天然ガス処理装置は、複数台の空冷式熱交換器を備え、前記騒音低減機構は隣り合って配置された空冷式熱交換器間で共通化された放音部を備え、前記共通化された放音部から、各空冷式熱交換器の整流ダクトへ向けて、前記騒音低減用の音波を案内する伝搬路が設けられていること。
（ｄ）前記放出流ダクトおよび／または前記整流ダクトの内面には吸音材が設けられていること。前記空冷式熱交換器のファンは、１０～３００００Ｎｍ３／分の範囲内の風量の送風能力を有すること。
（ｅ）前記天然ガス処理装置は、天然ガスの液化を行う天然ガス液化装置であり、予冷用冷媒との熱交換により天然ガスを予冷する予冷熱交換器と、混合冷媒との熱交換により前記予冷された天然ガスを液化する極低温主熱交換器と、前記予冷用冷媒と前記混合冷媒との熱交換により、混合冷媒の補助冷却を行う補助熱交換器と、前記天然ガスまたは混合冷媒との熱交換によりガス化した予冷用冷媒の圧縮を行う第１の圧縮部と、前記予冷された天然ガスとの熱交換によりガス化した混合冷媒の圧縮を行う第２の圧縮部と、を備え、前記被冷却流体は前記第１の圧縮部にて圧縮された予冷用冷媒、または前記第２の圧縮部にて圧縮された混合冷媒であり、前記空冷式熱交換器は、前記第１の圧縮部、及び第２の圧縮部の出口側に設けられていること。
（ｆ）（ｅ）において、前記騒音低減機構は、前記第１の圧縮部の出口側の空冷式熱交換器に設けられていること。
　本発明は、天然ガスの処理を行う天然ガス処理装置の大規模音源として、空冷式熱交換器に着目し、ファンにより供給された被冷却流体の冷却用の空気が流れる空間に対して能動型の騒音低減機構を設けたので、天然ガス処理装置にて発生する騒音を効率的に低減できる。
ＮＧ液化装置の一例を示す構成図である。 前記ＮＧ液化装置内の設備のレイアウトを示す平面図である。 前記ＮＧ液化装置内の設備のレイアウトを示す側面図である。 前記ＮＧ液化装置に設けられているＡＦＣ（吸込型）の縦断側面図である。 前記ＡＦＣの横断平面図である。 前記ＡＦＣにて発生する音の周波数分布を示す説明図である。 ＮＧ液化装置に設けられている酸性ガス除去部の構成例を示す説明図である。 ＮＧ液化装置に設けられているスクラブカラム関連の他の構成例を示す説明図である。 他の実施の形態に係るＡＦＣの説明図である。 さらに他の実施の形態に係るＡＦＣの説明図である。 騒音低減機構を備えた押込型のＡＦＣの縦断側面図である。
　初めに、本発明の実施の形態に係る天然ガス処理装置の一例として、天然ガス（以下、ＮＧ（Natural Gas）とも記す）の液化を行うＮＧ液化装置の構成例について図１を参照しながら説明する。　
　図１に示すように、本例のＮＧ液化装置は、予冷用冷媒によってＮＧを予冷する予冷熱交換器１０４ａ～１０４ｄと、ＮＧから重質分を分離するスクラブカラム２と、予冷されたＮＧを液化する極低温主熱交換器（ＭＣＨＥ：Main Cryogenic Heat Exchanger）３と、熱交換後の予冷用冷媒や混合冷媒（以下、ＭＲ（Mixed Refrigerant）とも記す）の気体を圧縮する圧縮機４１、４２、５１ａ（５１ｂ）と、を備える。
　井戸元から供給されたＮＧは、アミン吸収溶液を用いた酸性ガス除去部１０１における酸性ガス成分の除去（分離）、水分除去部１０２における水分の除去、及び水銀除去部１０３における水銀の除去の各種前処理を経て、予冷熱交換器１０４ｂ～１０４ｄに対して供給される。本例のＮＧ液化装置においては、プロパンを主成分とする予冷用冷媒（以下「Ｃ３冷媒」とも記す）を用い、上述の前処理の後、例えば４０～５０℃の温度で供給されたＮＧが、直列に接続された例えば４段の予冷熱交換器１０４ａ～１０４ｄによって－３０℃～－４０℃付近まで冷却される。
　スクラブカラム２は、予冷熱交換器１０４ａ～１０４ｄにて予冷されたＮＧを、メタンを多く含む塔頂側の気体と、メタンより重質の炭化水素成分を多く含む塔底側の液体とに分離する。スクラブカラム２は、塔頂部での重質成分を効果的に取り除くために、スクラブカラム還流装置（リフラックスドラム４とリフラックスポンプ５）を備えることもある。リフラックス還流装置では、一度ＭＣＨＥ３よりＮＧ流体を取り出し、リフラックスドラム４にて気体と液体を分離し、リフラックスドラム４の上部からの気体を再び、ＭＣＨＥ３へ戻している。リフラックスドラム４からの液体は、リフラックスポンプ５にて、スクラブカラム２の塔頂へ戻されている。
　スクラブカラム２の塔頂側から流出した気体は、ＭＣＨＥ３の最低部にあるＮＧ用のチューブに供給され、ＭＣＨＥ３のシェル側を流れるＭＲによって冷却される。
　また、スクラブカラム２の塔底側から流出した液体は、不図示の精留塔を備える精留部２１にて、常温で液体のコンデンセートと、コンデンセートより軽質成分であるエタン、プロパン、ブタンとに分離される。コンデンセートを除かれた軽質成分は、スクラブカラム２の塔頂から流出した気体と合流してＭＣＨＥ３のＮＧ用のチューブへ供給されるか、もしくは独立してＭＣＨＥ３のチューブに送られる。図１では精留部にて分離回収された軽質成分を、ＮＧ用のチューブへ合流したケースを示している。
　ＭＣＨＥ３のＮＧ用のチューブに供給された気体は、ＭＣＨＥ３のシェル側を流下するＭＲによって冷却、液化され、さらに過冷却されて、およそ－１５０～－１５５℃に冷却されたＬＮＧとしてＭＣＨＥ３の頂部から抜き出される。
　次いで、ＭＣＨＥ３にてＮＧの液化、過冷却を行うＭＲの流れ（ＭＲサイクル）について説明する。ＮＧの冷却に利用されたＭＲは、ＭＣＨＥ３のシェルの底部から低圧ＭＲ（およそ温度－４０℃）として気体の状態で抜き出される。低圧ＭＲは、サクションドラム４１３にて液滴が分離された後、低圧ＭＲ圧縮機４１にて低圧から中圧に昇圧され、さらにアフタークーラー４１１にて冷却される。アフタークーラー４１１にて冷却された中圧ＭＲは、サクションドラム４２３にて液滴が分離された後、中圧ＭＲ圧縮機４２にて中圧から高圧に昇圧され、さらにアフタークーラー４２１により冷却される（およそ温度４０℃）。低圧ＭＲ圧縮機４１、中圧ＭＲ圧縮機４２は、本実施の形態において第２の圧縮部に相当する。　
　高圧ＭＲは、さらにチラー４３１ａ～４３１ｄにて、Ｃ３冷媒により冷却され、気液混合流体として高圧ＭＲセパレーター３１へ供給されて気液分離が行われる。
　高圧ＭＲセパレーター３１にて気液分離された気体ＭＲ（およそ温度－３０～－４０℃）は、ＭＣＨＥ３の塔底側からＭＲ用のチューブへ導入された後、ＭＣＨＥ３の上部位置から抜き出される。ＭＣＨＥ３から抜き出されたＭＲの温度はおよそ－１５０℃～－１５５℃である。ＭＣＨＥ３から抜き出されたＭＲは、膨張弁Ｖ１にて膨張させた後、ＭＣＨＥ３の頂部側に設けられた液分散装置（ディストリビューター）３０２を介して均等にＭＣＨＥ３のシェル側に供給される。
　一方で、ＭＲセパレーター３１にて気液分離された液体ＭＲ（およそ温度－３０～－４０℃）は、ＭＣＨＥ３の底部側からＭＲ用のチューブ側へ導入されて冷却された後、上部位置に到達する前にＭＣＨＥ３の途中から抜き出される。抜き出された液体ＭＲの温度はおよそ－１２０℃から－１２５℃で十分に過冷却されている。当該液体ＭＲは、膨張弁Ｖ２にて膨張させた後、液体ＭＲの液分散装置（ディストリビューター）３０１より、均等にＭＣＨＥ３のシェル側に導入される。
　上下２段に配置された液分散装置３０２、３０１を介してＭＣＨＥ３のシェル側に導入されたＭＲは、ＮＧ用のチューブを流れるＮＧの液化、過冷却及びＭＲ用のチューブを流れる気体ＭＲ、液体ＭＲの冷却に利用された後、低圧ＭＲとしてＭＣＨＥ３の底部から抜き出され、再び低圧ＭＲ圧縮機４１に供給される。
　続いて、ＮＧの予冷及び高圧ＭＲの冷却に用いられるＣ３冷媒の流れ（Ｃ３サイクル）について説明する。予冷熱交換器１０４ａ～１０４ｄにおけるＮＧとの熱交換、チラー４３１ａ～４３１ｄにおける高圧ＭＲとの熱交換を行った後のＣ３冷媒の気体は、サクションドラム５１１ａ、５１１ｂにて液滴が分離され、各Ｃ３冷媒の圧力レベルに応じて、例えば４段圧縮を行う１台ないし２台のＣ３圧縮機５１ａ、５１ｂの各段の吸込側へ分岐して供給される。なお、図示の便宜上、図１においてはこれら２台のＣ３圧縮機５１ａ、５１ｂを１つの図にまとめて表示してある。Ｃ３圧縮機５１ａ、５１ｂは本実施の形態の第１の圧縮部に相当する。
　さらに図示の便宜上、Ｃ３サイクルにおいては、予冷熱交換器１０４ａ～１０４ｄ、チラー４３１ａ～４３１ｄや、これらの熱交換器１０４ａ～１０４ｄ、４３１ａ～４３１ｄの上流側に各々設けられた膨張弁の個別の記載を省略し、総括的に「Ｃ３冷媒熱交換部５０」と表示してある。
　Ｃ３圧縮機５１ａ、５１ｂにて所定の圧力まで圧縮されたＣ３冷媒は、デスーパーヒーター５２１ａ、５２１ｂ及びコンデンサー５２２ａ、５２２ｂにて減温され、完全凝縮したＣ３冷媒は、セパレーター５３に集められた後、サブクーラー５２３ａ、５２３ｂにより過冷却され、Ｃ３冷媒熱交換部５０へ再供給される。
　以上に概略構成を説明したＮＧ液化装置において、ＭＲサイクルに設けられたアフタークーラー４１１、４２１、Ｃ３サイクルに設けられたデスーパーヒーター５２１ａ、５２１ｂ、コンデンサー５２２ａ、５２２ｂ、及びサブクーラー５２３ａ、５２３ｂは、ＡＦＣ（空冷式熱交換器）により構成されている。
　ここで例えば図２、図３に示すように、ＮＧ液化装置の敷地内には、図１中に示した各設備の群（設備群ＰＬ１、ＰＬ２）が、パイプラック６００を挟んで整列配置されている。パイプラック６００には、これらの設備群ＰＬ１、ＰＬ２を構成する設備間で授受されるＮＧや各種冷媒（Ｃ３、ＭＲ）などが流れる配管６０１が支持されている。
　当該パイプラックには、前記圧縮機４１、４２、５１ａ、５１ｂの後段に設けられたアフタークーラー４１１、４２１、デスーパーヒーター５２１ａ、５２１ｂ、コンデンサー５２２ａ、５２２ｂ、サブクーラー５２３ａ、５２３ｂを含む例えば１００台以上（ｍ台）のＡＦＣ６が最上部に配置されている。　
　以下、図４、図５を用いて吸込型のＡＦＣ６の構成例について例示する。
　ＡＦＣ６は、被冷却流体（ＭＲサイクル内のアフタークーラー４１１、４２１の場合はＭＲ、Ｃ３サイクル内のデスーパーヒーター５２１ａ、５２１ｂ、コンデンサー５２２ａ、５２２ｂ、サブクーラー５２３ａ、５２３ｂの場合はＣ３冷媒）が流れる多数本のチューブ６３の群を束ねたチューブバンドル６３０と、チューブバンドル６３０の上方側に配置されたファン６２とを備える。
　チューブバンドル６３０は、上下両面が開放され、隣り合うチューブ６３の隙間を介して、冷却用の空気が下から上へ向かって通流できるようになっている。一方、チューブバンドル６３０側周面は、当該チューブバンドル６３０を保持する枠体６３１によって囲まれ、枠体６３１はパイプラック６００を構成する架構の上面に固定されている。
　ファン６２の回転中心は、上下方側へ向けて伸びるように配置された回転軸６２２の上端部と連結されている。回転軸６２２の下部側はチューブバンドル６３０を貫通し、その下端部は、当該チューブバンドル６３０の下方に配置された回転駆動部６２１に接続されている。回転駆動部６２１は、例えば回転軸６２２を回転モーターに連結した構成としてもよいし、図４に示すように回転軸６２２の下端部に設けられたファンプーリー６２３と、当該ファンプーリー６２３の側方に配置された回転モーター６２６の回転軸側のモータープーリー６２４とに駆動ベルト６２５を捲回し、駆動ベルト６２５を介して回転軸６２２を回転させる構成としてもよい。
　チューブバンドル６３０を囲む枠体６３１の上面から、ファン６２の側方に至る領域には、チューブバンドル６３０を通過した空気を通流させる放出流ダクト６１が設けられている。放出流ダクト６１は、枠体６３１の上面に接続された下部側から上部側へ向けて次第に縮径し、ファン６２の側方位置にて直管状となっている。直管状となっている放出流ダクト６１の上部は、さらにファン６２の上方側の空間を囲む領域へと伸び出し、整流ダクト６４を構成している。整流ダクト６４の詳細については後段で説明する。
　上述の構成を備えたＡＦＣ６のファン６２を回転させると、チューブバンドル６３０を下方側から上方側へ通過する空気の流れが形成され、各チューブ６３の表面に冷却用の空気が供給されることにより、チューブ６３内を流れる被冷却流体の冷却が行われる。チューブバンドル６３０に対するファン６２の送風能力は、例えば１０～３００００Ｎｍ３／分（ここで、ＮとはNormalを意味し、０℃、１気圧標準状態基準における気体の体積を表す）、好ましくは４０００～１２０００Ｎｍ３／分、ファン６２の単位時間当たりの回転数は６０～２００００ｒｐｍ、好ましくは５００～２０００ｒｐｍである。また、ファン６２の直径は例えば１～１５ｍ、好ましくは２～７ｍである。　
　なお、ファン６２の数ｃｍ～数十ｃｍ上方側の高さ位置における放出流ダクト６１の開口部内には、開度調節可能なルーバーを設けてもよい。
　ここで図２、図３に示すように、ＮＧ液化装置は、互いに隣り合って配置された２列のパイプラック６００を備える。そして、図４、図５を用いて説明した構成を備えたＡＦＣ６を、一般的には３台直列に並べて１組とし、各パイプラック６００の延伸方向に沿って、これらＡＦＣ６の組が多数組、並べられた構成となっている。
　そして、パイプラック６００の上部に設けられた各ＡＦＣ６のファン６２を回転させ、チューブ６３内を流れる被冷却流体の冷却を実行すると、ファン６２の風切り音や回転駆動部６２１におけるモーター、駆動ベルトなどの動作音が発生する。既述のように、ＮＧ液化装置には、多数台のＡＦＣ６が設けられているので、当該ＡＦＣ６群は、ＮＧ液化装置内の大規模音源の一つとなる。
　一般にＮＧ液化装置内に設置される各ＡＦＣ６は、所定の手法で測定した音圧レベル（Ａ特性）が規制値の８５ｄＢＡ以下となるように運転される。各ＡＦＣ６において発生する風切音などは、ファン６２の回転数の増加に連れて大きくなるため、規制値を遵守するためには回転数が抑えられる結果となり、ＡＦＣ６における被冷却流体の冷却能力を上げることができず、ＮＧ液化装置の処理能力の低下をもたらす場合がある。また、できるだけ低い回転数でより高い冷却能力を得る（ファン６２の送風能力を高める）ため、ＡＦＣが大型化ないしは設置ＡＦＣ基数の増加をもたらすことになり、ＮＧ液化装置の建設コストが増大する要因ともなる。
　そこで本例のＮＧ液化装置に設けられているＡＦＣ６には、当該ＡＦＣ６にて発生する騒音を低減するための騒音低減機構７０が設けられている。　
　一方で、背景技術にて説明した空気調和室内機のターボファン（特許文献１）などとは異なり、屋外に設置されるパイプラック６００の最上部に設けられたＡＦＣ６の周囲の環境は、温度や風向き、風の強さなどが多様に変化する。この結果、ＡＦＣ６にて発生する音の伝播や減衰の状態が、これら環境変化の影響を受けてしまい、単純に騒音低減機構７０を設けただけでは十分な騒音低減効果が得られないおそれもある。
　そこで、図４、図５に示すように、本例のＡＦＣ６のファン６２の下流側には、放出流ダクト６１の開口部から連続して、上方側へ向けて伸びるように整流ダクト６４が設けられている。整流ダクト６４は、ファン６２の直径の０．０１～１０倍である例えば０．３～１０ｍ、好ましくは１～５ｍの流路長を有する。整流ダクト６４は、周囲の温度や風向き、風の強さなどの天候の変化の影響を抑え、放出流ダクト６１から排出された空気が安定した状態で流れる空間を形成する役割を果たす。
　本例のＡＦＣ６において、騒音低減機構７０は整流ダクト６４の管壁の周方向に沿って、互いに間隔を開けて複数台配置されている。　
　騒音低減機構７０としては、整流ダクト６４内を伝搬する音波の検出を行う検音部であるマイク７１と、整流ダクト６４内に向けて騒音低減用の音波を放出する放音部であるスピーカー７２とを備えた公知のものを用いることができる。図４、図５などには、マイク７１とスピーカー７２とが一体にモジュール化された騒音低減機構７０を設けた例を示してある。
　スピーカー７２は、スピーカー制御機構７３により制御される。スピーカー制御機構７３は、マイク７１による音波の検出結果に基づき、前記騒音低減用の音波が、マイク７１にて検出された音波と逆位相、且つ同じ音圧および同じ波長にて放出されるようにスピーカー７２から放出される音の制御を行う。スピーカー制御機構７３は、マイクアンプ・制御回路・パワーアンプなどで構成されている。
　ここで本実施の形態において、「マイク７１にて検出された音波と逆位相、且つ同じ音圧および同じ波長の騒音低減用の音波」とは、これらの騒音低減用の音波が検出音波の位相に対して厳密に反転した位相を有し、さらに音圧および波長が厳密に同じ値となっている場合に加えて、これらの特性値が音圧については±１ｄＢＡの範囲内、波長については±１０％、好ましくは±５％の範囲内でずれている場合も含んでいる。検出音波と騒音低減用の音波との間の特性値のずれがこの程度の範囲内であれば、騒音低減用の音波による騒音低減効果を十分に発揮することができる。
　また空気調和室内機のファン（一般に送風能力が１０～３００Ｎｍ３／分程度）とは異なり、好適範囲ではＡＦＣ６は４０００～１２０００Ｎｍ３／分もの送風を行い、好適範囲ではファン６２の回転数は５００～２０００ｒｐｍにもなる。このため、ファン６２の近傍に騒音低減機構７０を設けてしまうと、例えばマイク７１がファン６２の風切りによる風圧変化の影響を直接受けて振動した結果、周囲に音波として放出されない振動までも音として検出される。この結果、騒音低減用の音波中に不要な周波数成分が外部に放出されて騒音となってしまうおそれもある。
　そこで本例のＡＦＣ６においては、整流ダクト６４の流路長の１／３よりも下流側、好ましくは流路長の半分よりも下流側の位置に騒音低減機構７０が設けられる（図４中には、流路長の半分よりも下流側の範囲を一点鎖線の矢印で示してある）。ファン６２から離れた位置に騒音低減機構７０を配置することにより、ファン６２の風切りによる風圧変化の影響を避けることができる。また、好適には１ｍ以上の比較的長い流路長を有する整流ダクト６４内にて、ＡＦＣ６から排出される空気の流れが安定した位置にて音波を検出することにより、空気の流れの乱れの影響を抑え、安定した状態で音波検出を行うこともできる。
　また、図５に示すように整流ダクト６４の管壁の周方向に沿って設けられた複数の騒音低減機構７０は、騒音低減の対象となる音波の半波長より短い間隔で配置するとよい。このとき、低減対象となる音波に周波数分布がある場合には、比較的音圧レベルの大きな周波数成分のうち、１波長の長さが整流ダクト６４の管壁の周方向の長さよりも短い周波数成分を選択して騒音低減機構７０のモジュールを２組以上設置する例が挙げられる。
　さらに図４に示すように、整流ダクト６４の出口部には、騒音低減機構７０の効果確認用のマイク７４が設けられ、当該マイク７４にて検出された音波は、例えばＮＧ液化装置の制御室に設けられた制御部８にてモニターされる。制御部８は、スピーカー制御機構７３を介して、スピーカー７２から放出される騒音低減用の音波の周波数範囲などを調節することができる。
　以上、ＡＦＣ６にて発生する騒音を低減する手法として、能動型の騒音低減機構７０を設けた例について説明したが、さらに受動型の騒音低減手段を設けることもできる。騒音低減手段の一例として、放出流ダクト６１、及び整流ダクト６４の内面には、吸音材６１１が内貼りされている（図４、図５）。吸音材６１１の具体例としては、吸音効果を有する孔あき板（金属板や合板、石膏ボード、ハードなど）や多孔質材料（グラスウールまたはロックウール）などを例示することができる。
　以上に説明した構成を備えるＡＦＣ６において、ファン６２を動作させると、ファン６２の風切り音や回転駆動部６２１の動作音が整流ダクト６４内の空間を伝播し、整流ダクト６４の管壁に沿って設けられた騒音低減機構７０のマイク７１にて検出される。この結果、スピーカー７２からは、マイク７１にて検出された音波と逆位相、且つ同じ音圧および同じ波長の騒音低減用の音波が放出される。これら整流ダクト６４内を伝播する音波と、スピーカー７２から放出された騒音低減用の音波とが打消し合うことにより、ＡＦＣ６から放出される騒音の音圧レベルが小さくなる。
　特に、放出流ダクト６１から空気が排出される空間に整流ダクト６４が設けられていることにより、屋外に設けられているＡＦＣ６の周囲の環境（温度や風向き、風の強さ）の影響が抑えられる。また、騒音低減機構７０を整流ダクト６４の流路長の１／３よりも下流側の位置に配置することにより、ファン６２の風切りによる風圧変化の影響を避け、ＡＦＣ６から排出される空気の流れが安定した位置にて音波の検出を行うことができる。これらの作用が総合されて、ＡＦＣ６から放出される騒音の音圧レベルの低減効果を高めることができる。
　図６は、放出流ダクト６１からの空気の排出位置にて測定した音波の周波数ごとの音圧レベルの分布の例を示している。図６によれば、ＡＦＣ６は４０～２００Ｈｚの低周波数領域がＡＦＣ６の騒音の主要な周波数範囲となっている。
　能動型の騒音低減機構７０は、低周波数領域の音の低減に適しており、ＡＦＣ６の上記騒音の低減手段として好適である。
　以上に説明した騒音低減機構７０は、例えば図２、図３に示した多数のＡＦＣ６の各々に設けられる。好適には騒音低減機構７０は、各スピーカー７２からの騒音低減用の音波の放出を停止したとき、所定の手法で測定した音圧レベルが規定値の８５ｄＢＡ以上となるＡＦＣ６に設けられる。そして、騒音低減機構７０を設けることにより、各スピーカー７２から騒音低減用の音波を放出して測定したときの音圧レベルが規定値の８５ｄＢＡ未満となるようにすることが好ましい。
　本実施の形態に係るＮＧ液化装置によれば以下の効果がある。ＮＧ液化装置の大規模音源として、ＡＦＣ６に着目し、ファン６２により供給された被冷却流体の冷却用の空気が流れる空間を囲む整流ダクト６４に能動型の騒音低減機構７０を設けたので、ＮＧ液化装置にて発生する騒音を効率的に低減できる。
　また、既存のＮＧ液化装置においてＡＦＣ６から放出される音の音圧レベルが制約となってＮＧ液化装置におけるＮＧの処理量を上げることができない状況がある場合には、騒音低減機構７０を設けることにより規定値の８５ｄＢＡに対して音圧レベルに余裕を持たせることができる。この結果、当該余裕を活用してファン６２の回転数を増加させ、ＮＧ液化装置の処理量を増やすことが可能となる場合もある。　
　この他、ＮＧ液化装置の建設時に騒音低減機構７０を備えたＡＦＣ６を設けることにより、ＡＦＣ６の大型化を抑えて建設コストの低減を図ることもできる。
　さらに、ＮＧ液化装置が居住区、公園、キャンプ場等に隣接する場合は、従来のＮＧ液化装置においては、騒音防止の対策としてプラント全体あるいはその大部分を防音壁で囲いこまなくてはならないケースも出てくる。このように広大で高い防音壁を設置することに比べて、本実施の形態に係るＮＧ液化装置はＡＦＣ６が設置されている限定された領域に騒音低減機構７０を設けるだけでよいので、経済的にきわめて大きな効果が得られる。
　ここでＮＧ液化装置においては、全てのＡＦＣ６に騒音低減機構７０を設けることは必須ではない。例えば、最も多く設置されるＣ３圧縮機５１ａ、５１ｂに併設されたデスーパーヒーター５２１ａ、５２１ｂ、コンデンサー５２２ａ、５２２ｂ、サブクーラー５２３ａ、５２３ｂ（ＡＦＣ６）のみに騒音低減機構７０を設けてもよい。
　また騒音低減機構７０は、図１に示したＣ３冷媒の冷却を行うデスーパーヒーター５２１ａ、５２１ｂ、コンデンサー５２２ａ、５２２ｂ、サブクーラー５２３ａ、５２３ｂや、ＭＲの冷却を行うアフタークーラー４１１、４２１を構成するＡＦＣ６に設ける場合に限定されない。
　図７は、図１に示した酸性ガス除去部１０１の構成例を示している。図７に示した酸性ガス除去部１０１はアミン吸収法を採用している。
　図７に示す酸性ガス除去部１０１において、不純物である酸性ガス成分を含むＮＧは、アミン吸収塔９０１にてアミン化合物を含む吸収溶液と接触し、酸性ガス成分が分離、除去され後段の水分除去部１０２へと送られる。一方、酸性ガスを吸収した吸収溶液はアミン再生塔９０２にてリボイラー９０３により加熱され、酸性ガスを放散して再びアミン吸収塔９０１へと送られる。アミン再生塔９０２の底部より放出されたアミン再生溶液は高温のため、アミン吸収塔９０１底部から放出される低温の酸性ガス吸収アミン溶液との間で熱交換器９０６にて熱の受け渡しがおこなわれる。さらにアミン再生液は必要な温度にまで冷却する必要があるため、アミン再生溶液クーラー９０７にて冷却される。　
　一方、吸収溶液から放散された酸性ガスは、再生塔塔頂ガス凝縮器９０４にて冷却され、酸性ガス気液分離ドラム９０５にて気液分離されて焼却設備などの外部へと排出される。
　上述の酸性ガス除去部１０１において、アミン再生液クーラー９０７および再生塔塔頂ガス凝縮器９０４はＡＦＣ６により構成され、図２に示す多数台のＡＦＣ６の数％から１０％程度の台数を占めることもある。そこで当該アミン再生液クーラー９０７、および再生塔塔頂ガス凝縮器９０４にも騒音低減機構７０を設けることにより、ＮＧ液化装置から放出される騒音の音圧レベルの低減を図ることができる。この場合には吸収溶液や、ＮＧから分離された成分である酸性ガスが被冷却流体となる。
　また図８は、図１に示すスクラブカラム２とは異なる手法でメタンより重たい成分を効率的に分離する装置の詳細な構成例を示している。　
　図８によれば、フィードガス・エキスパンダー（気体膨張器）を通して運転圧力を大幅に減圧することにより、極低温を獲得することができ、この冷熱を利用してＮＧを冷却している。たとえば、６０ＢａｒのＮＧをフィードガス・エキスパンダー２０８にて４０Ｂａｒにまで減圧すると、－８０℃の冷熱が得られる。スクラブカラム２の塔頂からの冷熱を、前処理部（例えば酸性ガス除去部１０１、水分除去部１０２、水銀除去部１０３）で前処理された後のＮＧの冷却に利用し、ＮＧ予冷熱交換器２０５を通してＮＧを－３０℃から－４０℃にまで冷却する。ＮＧフィードガスドラム２０１にて液体となった重質成分を分離し、スクラブカラム２の低段部に送られる。
　ＮＧフィードガスドラム２０１からの気体の大半は、フィードガス・エキスパンダー２０８に送られて、極低温のままスクラブカラム２の中段にフィードされる。残りのＮＧフィードガスドラム２０１からの気体は、フィードガスリフラックス熱交換器２０６を通してスクラブカラム２塔頂からの低温の気体と熱交換されて完全凝縮液となり、スクラブカラム２の塔頂へ送られる。このリフラックス液により、微量重質成分を効果的に分離する。スクラブカラム２のスクラブカラムサイドリボイラー２０７の温度はＮＧフィードガスより低温であるため、ＮＧを予冷するのに利用されている。スクラブカラム２では塔底液をスクラブカラムボトムリボイラー２０２にて加熱し、メタンよりも軽質の気体と、エタンよりも重質の液体とにＮＧを分離する蒸留操作が行われる。
　スクラブカラム２の塔頂から抜き出された気体は、所定の熱交換や圧縮操作を経た後、ブースターコンプレッサー２０３により所定の圧力まで昇圧されてＭＣＨＥ３へと供給される。　
　このブースターコンプレッサー２０３の後段にはＡＦＣ６により構成されるブースターコンプレッサーアフタークーラー２０４が設けられている。ブースターコンプレッサーアフタークーラー２０４は図２に示す多数台のＡＦＣ６の１０％～１５％程度の台数を占めることもある。そこで当該ブースターコンプレッサーアフタークーラー２０４を構成するＡＦＣ６に騒音低減機構７０を設けることにより、ＮＧ液化装置から放出される騒音の音圧レベルの低減を図ることができる。この場合は、スクラブカラム２の塔頂から抜き出された気体が被冷却流体となる。
　さらにここで、騒音低減機構７０が設けられたＡＦＣ６を利用する天然ガス処理装置は、図１に示したＮＧ液化装置の例に限定されるものではない。例えば図８に示したスクラブカラム２、及びその周辺機器は、ＮＧから、コンデンセートを含むエタンよりも重質の液体を回収し、メタンより軽質の気体については、液化を行わずにガスの状態で需要先に出荷したり、工場内で燃料ガスとして消費したりするＮＧＬ（Natural Gas Liquids）装置としても利用することができる。この場合においても、アフタークーラー２０４を構成するＡＦＣ６に騒音低減機構７０を設けることにより、ＮＧＬ装置から放出される騒音の音圧レベルの低減を図ることができる。
　次いで、ＡＦＣ６に対して騒音低減機構７０を設置する手法のバリエーションについて説明する。　
　図９は、天然ガス処理装置に設けられたｍ台のＡＦＣ６を、まとまった領域に配置されたｎ台（２≦ｎ＜ｍ）ごと、例えば６台ごとにグループ化し、各グループに共通の整流ダクト６４ａを設けた例を示している。騒音低減機構７０は、当該共通化された整流ダクト６４ａに複数組設けられる。
　また図１０は、天然ガス処理装置に設けられた複数台のＡＦＣ６について、隣り合って配置されたＡＦＣ６間で一部の騒音低減機構７０のスピーカー７２を共通化した例を示している。共通化されたスピーカー７２から放出された騒音低減用の音波は、ダクトから構成される伝搬路７５を介して各整流ダクト６４へ向けて案内される。なお、スピーカー７２が共通化されたマイク７１については、例えば各伝搬路７５の出口に各々マイク７１を設ける例が考えられる。この場合には、これらのマイク７１にて検出した音波をスピーカー制御機構７３にて合成し、当該合成された音波と逆位相、且つ同じ音圧および同じ波長の騒音低減用の音波を放出するようにスピーカー７２の制御が行われる。
　ここで天然ガス処理装置に設けられるＡＦＣ６の構成は図４、図５に示した吸込型の例に限定されない。例えば図１１に示すように、放出流ダクト６１の出口側にチューブバンドル６３０を設け、チューブバンドル６３０の下方側にファン６２を配置する空気押込型のＡＦＣ６ａについても、騒音低減機構７０を用いて、騒音の音圧レベルの低減を図ることが可能である。
　また、騒音低減機構７０を設ける位置は、図４に示した例の如く、整流ダクト６４の流路の途中の管壁に設ける例に限定されるものではない。例えばマイク７４と同様に、整流ダクト６４の出口部に騒音低減機構７０を設けてもよい。
　さらには、ＡＦＣ６に整流ダクト６４を設けることも必須の要件ではなく、例えば整流ダクト６４が設けられていない放出流ダクト６１の出口部に騒音低減機構７０を設けてもよい。　
　そして、騒音低減機構７０を構成するマイク７１やスピーカー７２は、一体化されたモジュールを用いる場合に限定されず、互いに独立したマイク７１、スピーカー７２を異なる位置に配置してもよいことは勿論である。
２　　　　スクラブカラム
３　　　　ＭＣＨＥ
６、６ａ　ＡＦＣ
６２　　　ファン
６３０　　チューブバンドル
７０　　　騒音低減機構
７１　　　マイク
７２　　　スピーカー
７３　　　スピーカー制御機構

 

Claims (9)

  1. 　天然ガスの液化、または当該天然ガス中の成分の分離・回収、の少なくとも一方を行う天然ガス処理装置において、
    　前記天然ガスから分離・回収された成分、あるいは前記天然ガスから不純物を取り除くために使われる吸収溶液、または前記天然ガス処理装置にて用いられる冷媒からなる被冷却流体群より選択される少なくとも一つの被冷却流体の冷却用の空気を供給するためのファンと、前記被冷却流体が流れるチューブを束ねたチューブバンドルとを備えた空冷式熱交換器と、
    　前記冷却用の空気が流れる空間を伝搬する音波の検出を行う検音部と、当該検音部による音波の検出結果に基づき、前記空間に対して、前記検出された音波と逆位相、且つ同じ音圧及び同じ波長の騒音低減用の音波を放出する放音部とを含む能動型の騒音低減機構と、を備えたことを特徴とする天然ガス処理装置。
  2. 　前記空冷式熱交換器は、前記ファンを蔽う放出流ダクトと、当該放出流ダクトの上部に設けられ、吸い込んだ空気もしくは押し込んだ空気を大気へ放出し、空気の流れを安定させるために設けられた整流ダクトとを備え、
    　前記騒音低減機構は、前記整流ダクト内の空間に対して音波の検出と騒音低減用の音波の放出とを行うことを特徴とする請求項１に記載の天然ガス処理装置。
  3. 　前記整流ダクトの周方向に沿って複数個の放音部が互いに間隔を開けて設けられていることを特徴とする請求項２に記載の天然ガス処理装置。
  4. 　前記天然ガス処理装置は、ｍ台の空冷式熱交換器を備え、前記整流ダクトは、ｎ台（２≦ｎ＜ｍ）の空冷式熱交換器ごとに共通化され、前記騒音低減機構は前記共通化された整流ダクトに設けられていることを特徴とする請求項２に記載の天然ガス処理装置。
  5. 　前記天然ガス処理装置は、複数台の空冷式熱交換器を備え、前記騒音低減機構は隣り合って配置された空冷式熱交換器間で共通化された放音部を備え、前記共通化された放音部から、各空冷式熱交換器の整流ダクトへ向けて、前記騒音低減用の音波を案内する伝搬路が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の天然ガス処理装置。
  6. 　前記放出流ダクトおよび／または前記整流ダクトの内面には吸音材が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の天然ガス処理装置。
  7. 　前記空冷式熱交換器のファンは、１０～３００００Ｎｍ３／分の範囲内の風量の送風能力を有することを特徴とする請求項１に記載の天然ガス処理装置。
  8. 　前記天然ガス処理装置は、天然ガスの液化を行う天然ガス液化装置であり、
    　予冷用冷媒との熱交換により天然ガスを予冷する予冷熱交換器と、
    　混合冷媒との熱交換により前記予冷された天然ガスを液化する極低温主熱交換器と、
    　前記予冷用冷媒と前記混合冷媒との熱交換により、混合冷媒の補助冷却を行う補助熱交換器と、
    　前記天然ガスまたは混合冷媒との熱交換によりガス化した予冷用冷媒の圧縮を行う第１の圧縮部と、
    　前記予冷された天然ガスとの熱交換によりガス化した混合冷媒の圧縮を行う第２の圧縮部と、を備え、
    　前記被冷却流体は前記第１の圧縮部にて圧縮された予冷用冷媒、または前記第２の圧縮部にて圧縮された混合冷媒であり、
    　前記空冷式熱交換器は、前記第１の圧縮部、及び第２の圧縮部の出口側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の天然ガス処理装置。
  9. 　前記騒音低減機構は、前記第１の圧縮部の出口側の空冷式熱交換器に設けられていることを特徴とする請求項８に記載の天然ガス処理装置。

     
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