WO2017175384A1 - ガス処理装置 - Google Patents

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輝 浅香
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JGC Corp
ELBRONS BV
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Definitions

  • the present invention relates to a technique for supplying cooling air to an air-cooled heat exchanger provided in a gas processing apparatus for processing natural gas.
  • the natural gas produced from the well is subjected to a treatment for separating impurity components such as acid gas and moisture and a liquefaction treatment for liquefying the natural gas.
  • a process for recovering some high value-added components contained in natural gas a process for producing synthesis gas mainly composed of carbon monoxide and hydrogen from natural gas, and a process for producing natural gas and synthesis gas.
  • a process for synthesizing a compound such as methanol or a liquid fuel is performed.
  • the gas processing apparatus that performs these various processes includes a large number of air-cooled heat exchangers (hereinafter referred to as ACHE (Air-CooledoolHeat) for cooling various fluids (cooled fluids) handled in the gas processing apparatus. Exchanger)).
  • ACHE Air-CooledoolHeat
  • the ACHE cools the fluid to be cooled by supplying cooling air using a rotary fan toward the tube bundle in which the tubes through which the fluid to be cooled flows are bundled.
  • Patent Document 1 in a gas processing apparatus (Liquefied Gas Producing Facility) for performing a process of liquefying natural gas, a mixed refrigerant (second) used for precooling a natural gas (feed gas) to be processed or liquefying natural gas. spray) mist of demineralized water is sprayed on the cooling air supplied to ACHE that cools propane (first-refrigerant) that occupies a large area (a large number of units are installed). Techniques have been described that increase the capacity of gas processing equipment.
  • the height of the space through which the cooling air sucked into the ACHE flows is required to be kept as low as possible.
  • the distance between the spray hole of the desalted water and the suction port of ACHE approaches, a part of the mist that cannot be evaporated may reach the tube and the surface of the tube may become wet. If the tube is wetted by the demineralized water, corrosion may be caused, or salts such as calcium remaining in a small amount in the demineralized water may be precipitated, resulting in a decrease in cooling efficiency.
  • the present invention has been made under such a background, and the object thereof is to suppress the influence on the equipment due to the spray of demineralized water on the air-cooled heat exchanger used in the process relating to the processing of natural gas,
  • An object of the present invention is to provide a gas processing apparatus capable of improving the capacity of an air-cooled heat exchanger.
  • the gas processing apparatus of the present invention is at least one of natural gas liquefaction, separation and recovery of components in natural gas, production of synthesis gas from natural gas, or synthesis of natural gas or a compound using the synthesis gas as a raw material.
  • a gas processing apparatus that performs An air-cooled heat exchanger for supplying cooling air taken in via a take-in port to the tube through which the fluid to be cooled handled in the gas processing apparatus flows, and cooling the fluid to be cooled;
  • a mist supply unit that cools the cooling air by supplying mist obtained by spraying demineralized water to the cooling air taken into the air-cooled heat exchanger, The mist supply unit sprays demineralized water from a side position upstream of the intake port.
  • the gas processing apparatus may have the following features.
  • the gas processing apparatus includes a pipe rack having a frame structure that holds an assembly of pipes through which a fluid handled by the gas processing apparatus flows, and the air-cooled heat exchanger has the intake port on a lower side. It is arranged at the top of the pipe rack above the aggregate of the pipes in a state directed to the mist supply section, toward the space below the air-cooled heat exchanger where the intake port opens, Spray demineralized water from the side.
  • the pipe rack is provided with a floor that divides the assembly of the piping and the air-cooled heat exchanger, and the spray of demineralized water from the mist supply section is air-cooled. To be directed towards the space between the heat exchanger and the floor.
  • the said mist supply part sprays demineralized water in the height position in the range to the lower side 2/3 of the height from the said floor to the intake port of an air-cooling type heat exchanger.
  • the pipe rack is formed in a rectangular shape when viewed from the upper surface side, and a plurality of the air-cooled heat exchangers are arranged in series along the short side of the rectangle. A plurality of sets of air-cooled heat exchangers are arranged side by side along the long side of the rectangle.
  • the mist supply unit is provided along the long side of the pipe rack, and further, at a position facing the long side among the plurality of air-cooled heat exchangers arranged in series.
  • the mist supply unit includes a plurality of spray holes for spraying demineralized water at different height positions. Among the plurality of spray holes for spraying the desalted water at different height positions, some of the spray holes spray the desalted water in a direction opposite to the direction facing the lower space.
  • the present invention includes a mist supply unit that sprays demineralized water from the side position upstream of the intake port that takes in the cooling air into the air-cooled heat exchanger, the demineralized water sprayed from the mist supply unit It is possible to lengthen the moving distance until the mist reaches the intake port. As a result, the ratio of mist that reaches the intake port without evaporating is reduced, and the influence of the air-cooled heat exchanger tube on the equipment due to the tube getting wet with demineralized water is suppressed, while the air-cooled heat exchanger The cooling capacity can be improved.
  • an NG liquefaction is provided that includes an ACHE 6 that sprays demineralized water onto cooling air and liquefies natural gas (hereinafter also referred to as NG (Natural Gas)).
  • a configuration example of the apparatus will be described with reference to FIG.
  • the NG liquefaction apparatus of this example includes, for example, four stages of precooling heat exchangers 104a to 104d that precool NG with a precooling refrigerant, a scrub column 2 that separates heavy components from NG, and precooling.
  • the NG supplied from the well source removes (separates) the acid gas component in the acid gas removing unit 101 using the amine absorption solution, precools by the first stage precooling heat exchanger 104a, and removes the moisture in the moisture removing unit 102.
  • the precooling heat exchangers 104b to 104d in the second and subsequent stages are supplied.
  • C3 refrigerant a pre-cooling 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 flowing in the lower part of the MCHE 3 is once extracted from the MCHE 3, the gas and liquid are separated by the reflux drum 4, and the gas extracted from the upper part of the reflux drum 4 is returned to the MCHE 3 again. It is returning.
  • the liquid extracted from the bottom of 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 side of the scrub column 2 is supplied to the NG tube at the bottom of the MCHE 3 and cooled by the MR flowing through 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 flow (MR cycle) for liquefying and supercooling NG in the MCHE 3 will be described.
  • 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. (Approx. 40 ° C).
  • the high pressure MR is further cooled by the C3 refrigerant at the chillers 431a to 431d, and is supplied to the high pressure MR separator 31 as a gas-liquid mixed fluid for gas-liquid separation.
  • 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 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 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.
  • 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 ACHE6.
  • MR corresponds to the fluid to be cooled
  • the C3 refrigerant corresponds to the fluid to be cooled.
  • FIG. 2 shows a configuration example of the acidic gas removal unit 101.
  • the acid gas removal unit 101 shown in FIG. 2 employs an amine absorption method.
  • NG containing an acidic gas component as an impurity comes into contact with an absorbing solution containing an amine compound in an amine absorption tower 901, and the acidic gas component is separated and removed to remove moisture in the subsequent stage. Sent to the unit 102.
  • the absorbing solution that has absorbed the acid gas is heated by the reboiler 903 in the amine regeneration tower 902, dissipates the acid gas, and is sent to the amine absorption tower 901 again.
  • 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 constituted by ACHE6.
  • the absorbing fluid and the acidic gas which is a component separated from NG become the fluid to be cooled.
  • the layout of the NG liquefying apparatus will be described with reference to FIGS.
  • the groups of facilities shown in FIGS. 3 and 4 (equipment groups PL1 and PL2) are arranged and arranged with the pipe rack 600 having a frame structure interposed therebetween.
  • the pipe rack 600 supports an assembly of pipes 601 through which components separated and recovered from NG, various refrigerants (C3, MR), an absorption solution used in the acidic gas removal unit 101, and the like flow.
  • C3, MR various refrigerants
  • absorption solution used in the acidic gas removal unit 101 and the like flow.
  • two systems of pipe racks 600 600a, 600b are arranged adjacent to each other in parallel.
  • desupermarkets are disposed at the tops of the pipe racks 600 above the aggregate of the pipes 601 in these pipe racks 600.
  • ACHEs 6 including heaters 521a, 521b, condensers 522a, 522b, sub-coolers 523a, 523b, amine regeneration solution cooler 907 provided in acid gas removal unit 101, and regeneration tower top gas condenser 904 are arranged. ing.
  • the pipe rack 600 is formed in a long and narrow rectangle as viewed from the upper surface side, and the ACHEs 6 are provided, for example, in series along the short side of the rectangle. A large number of sets of three ACHEs 6 are provided along the long side of the rectangle.
  • the suction-type ACHE 6 includes a tube bundle 630 in which a group of a plurality of tubes 63 through which a fluid to be cooled (the aforementioned MR, C3 refrigerant, absorption solution, and acid gas) flows, and a fan 62 disposed on the upper side of the tube bundle 630.
  • a fluid to be cooled the aforementioned MR, C3 refrigerant, absorption solution, and acid gas
  • the tube bundle 630 is open on both upper and lower surfaces so that cooling air can flow from the bottom to the top through the gap between the adjacent tubes 63.
  • the opening on the lower surface side of the tube bundle 630 corresponds to an intake port for taking in cooling air, and each ACHE 6 is arranged at the top of the pipe rack 600 with the intake port facing downward. .
  • 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 be configured by a rotation motor connected to the rotation shaft 622.
  • a driving belt is wound around a fan pulley provided at the lower end of the rotating shaft 622 and a motor pulley on the rotating shaft side of the rotating motor disposed on the side of the fan pulley, and the rotating shaft is interposed via the driving belt. It is good also as a structure which rotates 622 (A fan pulley, the rotation motor provided with the motor pulley, and a drive belt are all not shown).
  • a discharge flow duct 61 for allowing the air that has passed through the tube bundle 630 to flow is provided in a region from the upper surface of the tube bundle 630 to the side of the fan 62.
  • the discharge flow duct 61 gradually decreases in diameter from the lower side toward the upper side, and has a straight tube shape at a side position of the fan 62.
  • a floor 602 that partitions the aggregate of the pipes 601 and the ACHE 6 is provided (FIGS. 4 and 5).
  • the floor 602 is disposed at a position on the lower side of about 2 to 5 meters from the lower surface side of the tube bundle 630 in which a cooling air intake port is formed.
  • a lower space 603 between a large number of ACHEs 6 provided at the top of the pipe rack 600 and the floor 602 is a region through which cooling air taken into each ACHE 6 flows.
  • the floor 602 is configured by, for example, grating, and cooling air can be taken from the lower side of the floor 602 toward the lower space 603 formed between the ACHE 6 and the floor 602. Further, the side surface of the pipe rack 600 having a frame structure is in an open state, for example, and cooling air can be taken into the space between the ACHE 6 and the floor 602 from the side surface side.
  • the NG liquefying apparatus of this example supplies the mist obtained by spraying demineralized water to the cooling air taken into the ACHE 6 toward the space 603 between the ACHE 6 and the floor 602.
  • the mist supply part 7 which cools the cooling air using the vaporization heat is provided.
  • the mist supply unit 7 has a structure in which a large number of spray holes 702 for spraying demineralized water toward the space 603 are formed along the extending direction of the water supply pipe 701 through which the demineralized water flows. It has become.
  • the mist supply unit 7 of this example is arranged in parallel with the lower side water supply pipe 701a arranged along the floor 602, and in parallel with the lower side water supply pipe 701a, and the lower part of the height from the floor 602 to the intake of the ACHE 6 It is composed of an upper side water supply pipe 701b disposed at a height within a range of about 1/2 to 2/3 of the side, and a side water supply pipe 701c extending in the vertical direction. These water supply pipes 701a to 701c are rectangular. A plurality of sets of mist supply units 70 connected in a shape are connected.
  • the particle size of the mist of the desalted water is preferably as small as possible. Therefore, the opening diameter of the spray holes 702 and the supply pressure of the desalted water to the mist supply unit 70 are set so that the spray pressure from each spray hole 702 becomes high. Is done.
  • a mist supply unit 7 formed by connecting a large number of mist supply units 70 is connected to a water supply header 83 via an on-off valve 81 and a flow rate control valve 82 as shown in FIG.
  • the upstream side of the water supply header 83 is connected to a desalted water tank 88 via a foreign matter removal filter 84, a flow meter 85, a flow rate adjustment valve 86a, a shutoff valve 86b, a water supply pump 87, and the like.
  • desalted water tank 88 for example, desalted water supplied from a not-shown desalted water production apparatus attached to the NG liquefaction apparatus is stored.
  • Demineralized water means water from which salts have been removed. Examples thereof include deionized water that has passed through an ion exchange resin, RO (Reverse Osmosis) water that has passed through a reverse osmosis membrane, and distilled water.
  • RO Reverse Osmosis
  • the mist supply unit 70 constituting the mist supply unit 7 of this example is disposed at a position where the ratio of the mist that reaches the cooling air intake port without being evaporated can be reduced.
  • the mist supply unit 70 constituting the mist supply unit 7 includes, for example, the long side and the short side of the pipe rack 600, and the ACHE 6 for each plurality of sets as shown by hatching in FIG. Between the sets, they are arranged along the short side direction. With this configuration, mist can be supplied by spraying demineralized water from the side position toward the lower space 603 between the ACHE 6 and the floor 602, which is upstream of the cooling air suction port. .
  • the mist supply unit 7 is arranged along the upper surface of the floor 602 by supplying mist of demineralized water from the mist supply unit 7 provided at a side position of the space 603, and the upper side Compared with the case of spraying demineralized water toward the mist, the mist travel distance from the spray hole 702 to the intake port of ACHE 6 becomes longer. As a result, the ratio of mist that evaporates before reaching the intake port of ACHE 6 increases, and it is possible to suppress the decrease in cooling efficiency and the occurrence of corrosion due to the tube 63 in the tube bundle 630 getting wet with demineralized water. it can.
  • the time until the mist sprayed from the spray hole 702 is taken into the intake port is 1 second or longer. It is preferable to adjust the height position where the spray hole 702 is provided so that the mist supply unit 7 (mist supply unit 70) is arranged.
  • an NG liquefaction apparatus installed in an area where strong wind blows from a certain direction at a specific time, such as sea breeze, for example, it is provided at a position facing the inflow surface of the wind W in the pipe rack 600a arranged on the windward side.
  • a windshield 64 for blocking the wind W flowing into the space 603 may be provided at the intake port of the ACHE 6 (FIG. 5). By providing the windshield 64, it is possible to suppress the cooling air from being swept away by the wind W, and to reliably supply the cooling air cooled by the mist to the end side ACHE 6 as well.
  • the spray hole 702 may be opened in a direction in which the desalted water is sprayed in a direction opposite to the direction facing the space 603.
  • the spray hole 702 may be opened in a direction in which the desalted water is sprayed in a direction opposite to the direction facing the space 603.
  • a movable spray hole 702 in which the direction of spraying mist can be freely changed is provided to the mist supply unit 7, and the direction of spraying the desalted water is changed according to, for example, the strength of the wind W or the wind direction. May be.
  • the mist supply unit 7 since the mist supply unit 7 that sprays demineralized water from the side position upstream of the intake port that takes in the ACHE6 cooling air is provided, the mist supply unit 7 It becomes possible to lengthen the moving distance until the mist of demineralized water sprayed from the point reaches the intake port. As a result, the ratio of the mist that reaches the intake port without evaporating is reduced, and the ACHE 6 cooling capacity is improved while suppressing the influence on the equipment due to the AC 63 tube 63 being wetted with demineralized water. Can do.
  • FIG. 8 shows a 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 greatly reducing the operating pressure through the feed gas expander (gas expander) 208, and the NG is cooled using this cold energy.
  • the feed gas expander gas expander
  • cold heat ⁇ 80 ° C.
  • 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 heavy component that has become liquid is separated by the NG feed gas drum 201, and the heavy component is sent to the lower stage portion of the scrub column 2.
  • the gas extracted from the top of the scrub column 2 is subjected to 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 ACHE 6 is provided at the subsequent stage of the booster compressor 203. Therefore, by providing the mist supply unit 7 in the ACHE 6 constituting the booster compressor after cooler 204, it is possible to improve the cooling capacity of the ACHE 6 while suppressing the influence on the equipment due to the tube 63 getting wet with demineralized water. it can. In this case, the gas extracted from the top of the scrub column 2 becomes the fluid to be cooled.
  • FIG. 8 a gas processing apparatus for improving the cooling capacity of the ACHE 6 using the mist supply unit 7 for spraying demineralized water from the lateral position to the lower space 603 below the ACHE 6 is shown in FIG. It is not limited to the example of the NG liquefying apparatus shown in FIGS.
  • 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.
  • NGL Natural Gas Gas Liquids
  • NG A GTL (Gas-to-Liquid) apparatus for producing a synthesis gas (a gas containing carbon monoxide and hydrogen as main components) from the synthesis gas and synthesizing a liquid fuel from the synthesis gas can also be mentioned.
  • the ACHE6 that cools the synthesis gas obtained from the synthesis gas production process of the GTL (Gas to Liquid) device, the light gas components (hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, FT) from the FT (Fischer-Tropsch) synthesis reactor
  • the mist supply unit 7 of this example can also be provided for the ACHE 6 for cooling methane or the like.
  • ACHE6 that cools the synthesis gas obtained from the equipment that produces synthesis gas from NG, methanol synthesis reactor that uses NG and synthesis gas as raw materials, ammonia synthesis reactor, and dimethyl ether direct synthesis
  • the mist supply unit 7 of this example can also be applied to the ACHE 6 for cooling the light gas component from the reactor.
  • the configuration of the ACHE 6 provided in the gas processing apparatus is not limited to the suction type example illustrated in FIG.
  • the mist supply unit 7 of the present example can be applied to the air pushing type ACHE 6 in which the tube bundle 630 is provided on the outlet side of the discharge flow duct 61 and the fan 62 is disposed on the lower side of the tube bundle 630. it can.
  • the fan 62, the rotary drive unit 621, and the like By preventing the fan 62, the rotary drive unit 621, and the like from getting wet with the desalted water mist, the occurrence of corrosion of these devices can be suppressed.
  • the floor 602 on the lower surface of the lower space 603 where the desalted water is sprayed It is not an essential requirement to provide the floor 602 on the lower surface of the lower space 603 where the desalted water is sprayed.
  • the lower space 603 on the lower side of the intake port of the ACHE 6 may be opened toward the space where the aggregate of the pipes 601 is supported.
  • the mist supply unit 7 provided in the gas treatment device does not always need to spray demineralized water.
  • the mist supply unit 7 is partially or entirely in accordance with the weather. You may provide the timing which stops spraying of demineralized water from.

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Abstract

【課題】天然ガスの処理に係るプロセスに用いられる空冷式熱交換器に対する脱塩水噴霧による機器への影響を抑えつつ、空冷式熱交換器の能力を向上させることが可能なガス処理装置を提供する。 【解決手段】天然ガスの液化処理などを行うガス処理装置に設けられた空冷式熱交換器６は、被冷却流体が流れるチューブ６３に対して冷却用空気を供給して被冷却流体を冷却し、ミスト供給部７は脱塩水を噴霧して得たミストを供給することにより前記冷却用空気を冷却する。さらにミスト供給部７は、前記取込口の上流側の側方位置から脱塩水の噴霧を行う。

Description

ガス処理装置
　本発明は、天然ガスの処理などを行うガス処理装置に設けられた空冷式熱交換器に冷却用空気を供給する技術に関する。
　井戸元より生産された天然ガスに対しては、酸性ガスや水分などの不純物成分を分離する処理や、天然ガスを液化する液化処理が行われる。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や、天然ガスから一酸化炭素と水素とを主成分とする合成ガスを製造する処理、さらに、天然ガスや合成ガスから、メタノールなどの化合物や液体燃料を合成する処理が行われる場合もある。
　これら各種の処理を行うガス処理装置には、当該ガス処理装置内で取り扱われる各種の流体（被冷却流体）を冷却するための多数台の空冷式熱交換器（以下、ＡＣＨＥ（Air-Cooled Heat Exchanger）とも記す）が設けられている。ＡＣＨＥは、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に向けて、回転式のファンを用いて冷却用空気を供給することにより被冷却流体を冷却する。
　例えば特許文献１には、天然ガスを液化する処理を行うガス処理装置（Liquefied Gas Producing Facility）において、処理対象の天然ガス（feed gas）の予冷や、天然ガスの液化に用いられる混合冷媒（second refrigerant）の冷却を行うための冷媒であり、占有面積が大きい（設置台数が多い）プロパン（first refrigerant）の冷却を行うＡＣＨＥに供給される冷却用空気に対し、脱塩水のミストを噴霧してガス処理装置の能力を増大させる技術が記載されている。
国際公開第２０１５／１１５０３０号
　特許文献１に記載の技術においては、冷却用空気の吸込が行われるＡＣＨＥの下面側に、脱塩水の噴霧を行う複数の噴霧孔（spray nozzle）を並べ、噴霧された脱塩水のミストを上方側へ吸上げる技術が記載されている（段落００８７、図１３）。
　一方で、装置規模の低減を図る観点から、ＡＣＨＥに吸い込まれる冷却用空気が流れる空間の高さはできるだけ低く抑えることが求められるようになってきている。この結果、脱塩水の噴霧孔とＡＣＨＥの吸込口との距離が近づくと、蒸発し切れなかったミストの一部がチューブに到達し、チューブの表面が濡れた状態となる場合がある。脱塩水によってチューブが濡れると、腐食が引き起こされたり、脱塩水中に微量に残存しているカルシウムなどの塩類が析出して、冷却効率の低下が引き起こされたりするおそれがある。
　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、天然ガスの処理に係るプロセスに用いられる空冷式熱交換器に対する脱塩水の噴霧による機器への影響を抑えつつ、空冷式熱交換器の能力を向上させることが可能なガス処理装置を提供することにある。
　本発明のガス処理装置は、天然ガスの液化、天然ガス中の成分の分離・回収、天然ガスからの合成ガスの製造、または、天然ガス若しくは前記合成ガスを原料とする化合物の合成の少なくとも一つを行うガス処理装置において、
　前記ガス処理装置にて取り扱われる被冷却流体が流れるチューブに対し、取込口を介して取り込んだ冷却用空気を供給し、前記被冷却流体を冷却するための空冷式熱交換器と、
　前記空冷式熱交換器に取り込まれる冷却用空気に対し、脱塩水を噴霧して得たミストを供給することにより、前記冷却用空気を冷却するミスト供給部と、を備え、
　前記ミスト供給部は、前記取込口の上流側の側方位置から脱塩水の噴霧を行うことを特徴とする。
　前記ガス処理装置は以下の特徴を備えていてもよい。
（ａ）前記ガス処理装置は、当該ガス処理装置にて取り扱われる流体が流れる配管の集合体を保持する架構構造のパイプラックを備え、前記空冷式熱交換器は、前記取込口を下方側へ向けた状態で前記配管の集合体よりも上方側のパイプラックの頂部に配置され、前記ミスト供給部は、前記取込口が開口する空冷式熱交換器の下方側の空間に向けて、側方側から脱塩水の噴霧を行うこと。　
（ｂ）（ａ）において、前記パイプラックには、前記配管の集合体と空冷式熱交換器との間を区画するフロアが設けられ、前記ミスト供給部からの脱塩水の噴霧は、空冷式熱交換器とフロアとの間の空間に向けて行われること。このとき、前記ミスト供給部は、前記フロアから空冷式熱交換器の取込口までの高さの下部側２／３までの範囲内の高さ位置にて脱塩水の噴霧を行うこと。　
（ｃ）（ａ）において、前記パイプラックは、上面側から見て長方形に構成され、前記空冷式熱交換器は、前記長方形の短辺に沿って直列に複数台並べて設けられ、この複数台の空冷式熱交換器の組が、前記長方形の長辺に沿って複数組並べて設けられていること。このとき、前記ミスト供給部は、前記パイプラックの長辺に沿って設けられていること、さらに前記直列に並べて設けられた複数台の空冷式熱交換器のうち、前記長辺に臨む位置に設けられた空冷式熱交換器の取込口に、前記下方側の空間に流れ込む風を遮るための風防が設けられていること。　
（ｄ）（ａ）において、前記ミスト供給部は、異なる高さ位置にて脱塩水を噴霧する複数の噴霧孔を備えること。異なる高さ位置にて脱塩水を噴霧する前記複数の噴霧孔のうち、一部の噴霧孔は、前記下方側の空間に対向する方向とは反対の方向へ脱塩水を噴霧すること。
　本発明は、空冷式熱交換器に冷却用空気を取り込む取込口の上流側の側方位置から脱塩水の噴霧を行うミスト供給部を備えているので、ミスト供給部から噴霧された脱塩水のミストが前記取込口に到達するまでの移動距離を長くすることが可能となる。この結果、蒸発せずに取込口に到達するミストの割合を低減し、空冷式熱交換器のチューブが脱塩水で濡れることに伴う機器への影響を抑制しつつ、空冷式熱交換器の冷却能力の向上を図ることができる。
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。 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パイプラックの頂部の拡大図である。 前記パイプラックに設けられているミスト供給部の側面図である。 他の例に係るミスト供給部が設けられたパイプラックの頂部の拡大図である。 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例を示す構成図である。
　本発明の実施の形態に係るガス処理装置の一例として、冷却用空気への脱塩水の噴霧が行われるＡＣＨＥ６を備え、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を予冷する例えば４段の予冷熱交換器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）、１段目の予冷熱交換器１０４ａによる予備冷却、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、２段目以降の予冷熱交換器１０４ｂ～１０４ｄに供給される。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、上述の前処理を行いながら、例えば４０～５０℃の温度で供給されたＮＧが、圧力レベルが異なる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、ＭＣＨＥ３の下部側を流れるＮＧ流体を、一旦、ＭＣＨＥ３から抜き出し、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の上部から抜き出した気体を、再びＭＣＨＥ３へ戻している。リフラックスドラム４の底部から抜き出した液体は、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の最底部にある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させ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℃）。　
　高圧ＭＲは、さらにＣ３冷媒によりチラー４３１ａ～４３１ｄにて冷却され、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。
　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、ＡＣＨＥ６により構成されている。アフタークーラー４１１、４２１においてはＭＲが被冷却流体に相当し、コンデンサー５２２ａ、５２２ｂやブクーラー５２３ａ、５２３ｂにおいてはＣ３冷媒が被冷却流体に相当している。
　このほか、ＮＧ液化装置内に設けられ、ＡＣＨＥ６を備えた設備として、既述の酸性ガス除去部１０１を挙げることができる。図２は、当該酸性ガス除去部１０１の構成例を示している。図２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２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ＡＣＨＥ６により構成されている。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。
　次に図３、図４を参照しながら、ＮＧ液化装置のレイアウトについて説明する。本例のＮＧ液化装置が設けられている敷地には、図３、図４中に示した各設備の群（設備群ＰＬ１、ＰＬ２）が、架構構造のパイプラック６００を挟んで整列配置されている。パイプラック６００には、ＮＧから分離・回収された成分、各種冷媒（Ｃ３、ＭＲ）、酸性ガス除去部１０１にて用いられる吸収溶液などが流れる配管６０１の集合体が支持されている。　
　本例のＮＧ液化装置には、２系統のパイプラック６００（６００ａ、６００ｂ）が、隣り合って並列に配置されている。
　さらにこれらのパイプラック６００における前記配管６０１の集合体よりも上方側であるパイプラック６００の頂部には、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、酸性ガス除去部１０１に設けられたアミン再生溶液クーラー９０７、再生塔塔頂ガス凝縮器９０４を含む例えば１００台以上のＡＣＨＥ６が配置されている。
　図３に示すように、本例のＮＧ液化装置においてパイプラック６００は、上面側から見て細長い長方形に構成され、ＡＣＨＥ６は、長方形の短辺に沿って例えば直列に３台並べて設けられ、この３台のＡＣＨＥ６の組が、長方形の長辺に沿って多数組並べて設けられている。
　図５のパイプラック６００頂部の拡大図に併記した縦断側面図を用いて吸込型のＡＣＨＥ６の構成例について説明する。　
　ＡＣＨＥ６は、被冷却流体（既述のＭＲ、Ｃ３冷媒、吸収溶液や酸性ガス）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、上下両面が開口し、隣り合うチューブ６３の隙間を介して、冷却用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。チューブバンドル６３０の下面側の開口は、冷却用空気を取り込むための取込口に相当し、各ＡＣＨＥ６は、当該取込口を下方側へ向けた状態でパイプラック６００の頂部に配置されている。
　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。図５に示すように、回転駆動部６２１は、回転軸６２２に連結された回転モーターにより構成してもよい。また、回転軸６２２の下端部に設けられたファンプーリーと、当該ファンプーリーの側方に配置された回転モーターの回転軸側のモータープーリーとに駆動ベルトを捲回し、駆動ベルトを介して回転軸６２２を回転させる構成としてもよい（ファンプーリー、モータープーリーを備えた回転モーター、駆動ベルトのいずれも不図示）。
　チューブバンドル６３０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、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。
　上述の構成を備えたＡＣＨＥ６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。被冷却流体の冷却に用いられた冷却用空気は、チューブバンドル６３０の上面側から放出流ダクト６１内へ流れ込み、当該放出流ダクト６１の上端側の開口から外部へ排出される。　
　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。
　上述の構成を備えるパイプラック６００の上部側の空間には、配管６０１の集合体とＡＣＨＥ６との間を区画するフロア６０２が設けられている（図４、図５）。フロア６０２は、冷却用空気の取込口が形成されたチューブバンドル６３０の下面側から２～５メートル程度、下方側の位置に配置される。パイプラック６００の頂部に設けられた多数のＡＣＨＥ６と、フロア６０２との間の下部空間６０３は、各ＡＣＨＥ６に取り込まれる冷却用空気が通流する領域となる。
フロア６０２は、例えばグレーチングにより構成され、ＡＣＨＥ６とフロア６０２との間に形成される下部空間６０３へ向けて、フロア６０２の下方側から、冷却用空気を取り込むことができる。また、架構構造のパイプラック６００の側面は、例えば開放された状態となっており、ＡＣＨＥ６とフロア６０２との間の空間に対し、当該側面側からも冷却用空気を取り込むことができる。
　さらに本例のＮＧ液化装置は、ＡＣＨＥ６とフロア６０２との間の空間６０３に向けて、当該ＡＣＨＥ６に取り込まれる冷却用空気に対し、脱塩水を噴霧して得たミストを供給することにより、ミストの気化熱を利用して冷却用空気を冷却するミスト供給部７を備えている。
　図６に示すように、ミスト供給部７は、脱塩水が流れる給水配管７０１の延在方向に沿って、前記空間６０３へ向けて脱塩水を噴霧するための多数の噴霧孔７０２を形成した構造となっている。本例のミスト供給部７は、フロア６０２に沿って配置された下部側給水配管７０１ａと、この下部側給水配管７０１ａと並行に配置され、フロア６０２からＡＣＨＥ６の取込口までの高さの下部側１／２～２／３程度の範囲内の高さ位置に配置された上部側給水配管７０１ｂと、上下方向に伸びる側部給水配管７０１ｃとから構成され、これらの給水配管７０１ａ～７０１ｃを矩形状に連結してなるミスト供給ユニット７０を、多数組連結した構成となっている。
　脱塩水のミストの粒径はできるだけ小径であることが好ましく、そのため各噴霧孔７０２からの噴霧圧力が高くなるように、噴霧孔７０２の開口径やミスト供給ユニット７０に対する脱塩水の供給圧力が設定される。
　多数のミスト供給ユニット７０を連結してなるミスト供給部７は、図６に示すように、開閉弁８１や流量調節弁８２を介して給水ヘッダー８３に接続されている。この給水ヘッダー８３の上流側は、異物除去フィルタ８４や流量計８５、流量調節弁８６ａ、遮断弁８６ｂや給水ポンプ８７などを介して脱塩水タンク８８に接続されている。
　脱塩水タンク８８には、例えばＮＧ液化装置に併設された不図示の脱塩水製造装置から供給された脱塩水が貯蔵されている。脱塩水は、塩類を除去した水を意味し、例えば、イオン交換樹脂を通した脱イオン水、逆浸透膜を通したＲＯ（Reverse Osmosis）水、蒸留水などが挙げられる。脱塩水を用いることにより、ＡＣＨＥ６のチューブ６３表面への塩由来のスケールの付着を抑え、冷却効率の低下を抑制することができる。
　一方で、脱塩水の塩類を完全に除去することは困難であり、長期間に亘ってチューブ６３の表面が脱塩水によって濡れた状態となっていると、スケールの付着に伴う冷却効率の低下や、チューブ６３表面の腐食が発生するおそれもある。　
　そこで本例のミスト供給部７を構成するミスト供給ユニット７０は、蒸発せずに冷却用空気の取込口に到達するミストの割合を低減することが可能な位置に配置されている。
　上述の観点において、ミスト供給部７を構成するミスト供給ユニット７０は、図３に斜線のハッチを付して示すように、例えばパイプラック６００の長辺や短辺、また複数組ごとのＡＣＨＥ６の組の間に、前記短辺方向に沿って配置されている。当該構成により、冷却用空気の吸込口の上流側である、ＡＣＨＥ６とフロア６０２との間の下部空間６０３へ向けて、側方位置から脱塩水の噴霧を行って、ミストを供給することができる。
　図５に示すように、前記空間６０３の側方位置に設けられたミスト供給部７から脱塩水のミストを供給することにより、フロア６０２の上面に沿ってミスト供給部７を配置し、上方側へ向けて脱塩水を噴霧する場合と比較して、噴霧孔７０２からＡＣＨＥ６の取込口までのミストの移動距離が長くなる。この結果、ＡＣＨＥ６の取込口に到達するまでに蒸発するミストの割合が増え、チューブバンドル６３０内のチューブ６３が脱塩水で濡れることに起因する冷却効率の低下や腐食の発生を抑制することができる。
　例えば、ＡＣＨＥ６の取込口へ取り込まれる冷却用空気の平均流速が３～４メートル／秒のとき、噴霧孔７０２から噴霧されたミストが取込口へ取り込まれるまで時間が１秒以上となる位置にミスト供給部７（ミスト供給ユニット７０）が配置されるように、噴霧孔７０２を設ける高さ位置などを調節するとよい。
　ここで海風など、特定の時刻に一定の方向から強い風が吹き付ける地域に設置されたＮＧ液化装置においては、例えば風上側に配置されたパイプラック６００ａにおける、風Ｗの流入面に臨む位置に設けられたＡＣＨＥ６の取込口に、前記空間６０３に流れ込む風Ｗを遮るための風防６４を設けてもよい（図５）。風防６４を設けることにより、風Ｗによって冷却用空気が押し流されてしまうことを抑制し、ミストによって冷却された冷却用空気を端部側のＡＣＨＥ６にも確実に供給することができる。
　また、風Ｗの吹き付けの影響を抑制する他の手法として、図７に示すように、異なる高さ位置にて脱塩水を噴霧する複数の噴霧孔７０２のうち、一部の噴霧孔７０２（例えば上部側の噴霧孔７０２）について、前記空間６０３に対向する方向とは反対の方向へ脱塩水を噴霧する向きに噴霧孔７０２を開口させてもよい。例えば風上側に配置されたパイプラック６００ａへ吹き付ける風Ｗの流れ方向と対向する方向（下部空間６０３に対向する方向とは反対の方向）へ向けて脱塩水を噴霧することにより、冷却用空気の流れ内にミストを拡散させ、端部側のＡＣＨＥ６にもミストで冷却された冷却用空気を供給することができる。
　この場合において、ミスト供給部７に対し、ミストを噴霧する方向が自由に変えられる可動式の噴霧孔７０２を設け、例えば風Ｗの強さや風向などに応じて脱塩水を噴霧する方向を変化させてもよい。
　本実施の形態に係るＮＧ液化装置によれば、ＡＣＨＥ６冷却用空気を取り込む取込口の上流側の側方位置から脱塩水の噴霧を行うミスト供給部７を備えているので、ミスト供給部７から噴霧された脱塩水のミストが前記取込口に到達するまでの移動距離を長くすることが可能となる。この結果、蒸発せずに取込口に到達するミストの割合を低減し、ＡＣＨＥ６のチューブ６３が脱塩水で濡れることに伴う機器への影響を抑制しつつ、ＡＣＨＥ６の冷却能力の向上を図ることができる。
　ここで図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）２０８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。液体となった重質成分をＮＧフィードガスドラム２０１にて分離し、当該重質成分がスクラブカラム２の低段部に送られる。
　ＮＧフィードガスドラム２０１から抜き出された気体の大半は、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。ＮＧフィードガスドラム２０１から抜き出された残りの気体は、フィードガスリフラックス熱交換器２０６に送られ、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、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ＡＣＨＥ６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。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ＡＣＨＥ６にミスト供給部７を設けることにより、チューブ６３が脱塩水で濡れることに伴う機器への影響を抑制しつつ、ＡＣＨＥ６の冷却能力の向上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、ＡＣＨＥ６の下方側の下部空間６０３に対し、側方位置から脱塩水の噴霧を行うミスト供給部７を利用して、ＡＣＨＥ６の冷却能力の向上を図るガス処理装置は、図１、図２、図８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ＡＣＨＥ６にミスト供給部７を設けることにより、チューブ６３が脱塩水で濡れることに伴う機器への影響を抑制しつつ、ＡＣＨＥ６の冷却能力の向上を図ることができる。
　上述のように、ＮＧの液化処理を行うＮＧ液化装置、ＮＧ中の成分の分離・回収を行うＮＧＬ装置の他、本例のミスト供給部７が設けられたＡＣＨＥを適用できるガス装置として、ＮＧを原料として合成ガス（一酸化炭素と水素を主成分とするガス）を製造し、この合成ガスから液体燃料の合成を行うＧＴＬ（Gas to Liquid）装置を挙げることもできる。
　即ち、ＧＴＬ（Gas to Liquid）装置の合成ガス製造工程から得られた合成ガスを冷却するＡＣＨＥ６、ＦＴ（Fischer-Tropsch）合成反応器から出た軽質ガス成分（水素、一酸化炭素，二酸化炭素、メタン等）を冷却するためのＡＣＨＥ６に対しても、本例のミスト供給部７を設けることができる。
　さらには、ＧＴＬ装置以外にも、ＮＧから合成ガスを製造する装置から得られた合成ガスを冷却するＡＣＨＥ６や、ＮＧや合成ガスを原料とするメタノール合成反応器、アンモニア合成反応器、ジメチルエーテル直接合成反応器からの軽質ガス成分を冷却するためのＡＣＨＥ６に対しても、本例のミスト供給部７は適用することができる。
　ここでガス処理装置に設けられるＡＣＨＥ６の構成は図５に例示した吸込型の例に限定されない。例えば、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ＡＣＨＥ６に対しても、本例のミスト供給部７は適用することができる。脱塩水のミストによってファン６２や回転駆動部６２１などが濡れた状態となることを抑えることにより、これらの機器の腐食の発生を抑制することができる。
　また脱塩水が噴霧される下部空間６０３の下面にフロア６０２を設けることは必須の要件ではない。例えば配管６０１の集合体が支持されている空間へ向けて、ＡＣＨＥ６の取込口の下方側の下部空間６０３を開放した状態としてもよい。
　さらに、ガス処理装置に設けられたミスト供給部７は、常時、脱塩水の噴霧を行わなくてもよい。例えば大気温度が低く、脱塩水の噴霧が必要でない場合や、湿度が高く、脱塩水の噴霧の効果が小さい場合など、天候に応じてミスト供給部７の一部または全体にてミスト供給部７からの脱塩水の噴霧を停止するタイミングを設けてもよい。
６　　　　　ＡＣＨＥ
６００　　　パイプラック
６０２　　　フロア
６０３　　　空間
６２　　　　ファン
６３　　　　チューブ
６３０　　　チューブバンドル
７　　　　　ミスト供給部
７０　　　　ミスト供給ユニット

 

Claims (9)

  1. 　天然ガスの液化、天然ガス中の成分の分離・回収、天然ガスからの合成ガスの製造、または、天然ガス若しくは前記合成ガスを原料とする化合物の合成の少なくとも一つを行うガス処理装置において、
    　前記ガス処理装置にて取り扱われる被冷却流体が流れるチューブに対し、取込口を介して取り込んだ冷却用空気を供給し、前記被冷却流体を冷却するための空冷式熱交換器と、
    　前記空冷式熱交換器に取り込まれる冷却用空気に対し、脱塩水を噴霧して得たミストを供給することにより、前記冷却用空気を冷却するミスト供給部と、を備え、
    　前記ミスト供給部は、前記取込口の上流側の側方位置から脱塩水の噴霧を行うことを特徴とするガス処理装置。
  2. 　前記ガス処理装置は、当該ガス処理装置にて取り扱われる流体が流れる配管の集合体を保持する架構構造のパイプラックを備え、
    　前記空冷式熱交換器は、前記取込口を下方側へ向けた状態で前記配管の集合体よりも上方側のパイプラックの頂部に配置され、
    　前記ミスト供給部は、前記取込口が開口する空冷式熱交換器の下方側の空間に向けて、側方側から脱塩水の噴霧を行うことを特徴とする請求項１に記載のガス処理装置。
  3. 　前記パイプラックには、前記配管の集合体と空冷式熱交換器との間を区画するフロアが設けられ、前記ミスト供給部からの脱塩水の噴霧は、空冷式熱交換器とフロアとの間の空間に向けて行われることを特徴とする請求項２に記載のガス処理装置。
  4. 　前記ミスト供給部は、前記フロアから空冷式熱交換器の取込口までの高さの下部側２／３までの範囲内の高さ位置にて脱塩水の噴霧を行うことを特徴とする請求項３に記載のガス処理装置。
  5. 　前記パイプラックは、上面側から見て長方形に構成され、前記空冷式熱交換器は、前記長方形の短辺に沿って直列に複数台並べて設けられ、この複数台の空冷式熱交換器の組が、前記長方形の長辺に沿って複数組並べて設けられていることを特徴とする請求項２に記載のガス処理装置。
  6. 　前記ミスト供給部は、前記パイプラックの長辺に沿って設けられていることを特徴とする請求項５に記載のガス処理装置。
  7. 　前記直列に並べて設けられた複数台の空冷式熱交換器のうち、前記長辺に臨む位置に設けられた空冷式熱交換器の取込口に、前記下方側の空間に流れ込む風を遮るための風防が設けられていることを特徴とする請求項５に記載のガス処理装置。
  8. 　前記ミスト供給部は、異なる高さ位置にて脱塩水を噴霧する複数の噴霧孔を備えることを特徴とする請求項２に記載のガス処理装置。
  9. 　異なる高さ位置にて脱塩水を噴霧する前記複数の噴霧孔のうち、一部の噴霧孔は、前記下方側の空間に対向する方向とは反対の方向へ脱塩水を噴霧することを特徴とする請求項８に記載のガス処理装置。
    　

     
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