| 【発明の名称】 |
低温液化ガスのボイルオフガス処理方法及び同装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】尾▲崎▼ 博
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| 【要約】 |
【課題】処理設備を簡素化する一方で、処理設備の信頼性を高める。
【解決手段】タンク10において発生したボイルオフガス(BOG)を熱交換器14を経て圧縮機12に導入し、ここで加圧した後、オイルセパレータ18、熱交換器14および流量調整弁20を通じて需要先に供給する。圧縮機12に導入する前のBOGは、熱交換器14において圧縮機12から吐出されたBOGと熱交換を行わせて加熱する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項1】 液化天然ガス等の低温液化ガスを貯蔵するタンクから抽出したボイルオフガスを、圧縮機により需要先への供給圧力にまで加圧する低温液化ガスのボイルオフガス処理方法において、上記圧縮機へ吸入される前のボイルオフガスと圧縮機から吐出されるボイルオフガスとを直接熱交換させることにより前者のボイルオフガスを加熱することを特徴とする低温液化ガスのボイルオフガス処理方法。 【請求項2】 液化天然ガス等の低温液化ガスを貯蔵するタンクから圧縮機を経て需要先に至るボイルオフガスの処理ラインを有し、上記タンクから抽出したボイルオフガスを、上記圧縮機により需要先への供給圧力にまで加圧する低温液化ガスのボイルオフガス処理装置において、上記処理ラインのうちタンクから圧縮機に至る部分を流通するボイルオフガスと圧縮機から需要先に至る部分を流通するボイルオフガスとの間で直接熱交換を行わせる熱交換器を備えていることを特徴とする低温液化ガスのボイルオフガス処理装置。 【請求項3】 上記処理ラインのうち上記タンクから熱交換器に至る部分と熱交換器から需要先に至る部分とをバイパスするバイパスラインと、上記処理ラインを上記タンク及び需要先にそれぞれ接続する状態と、上記処理ラインを上記タンク及び需要先から遮断し、かつ上記バイパスラインと共働して上記圧縮機からの吐出流体を熱交換器を通って循環させる循環経路を形成する状態とに切換える切換手段とを備えていることを特徴とする請求項2記載の低温液化ガスのボイルオフガス処理装置。 【請求項4】 上記圧縮機として油冷式の圧縮機を備え、少なくともボイルオフガスの流れ方向における上記熱交換器の下流側に、ボイルオフガスに含まれる上記圧縮機の冷却油を同ガスから分離する油分離器を備えていることを特徴とする請求項2又は3記載の低温液化ガスのボイルオフガス処理装置。
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【発明の詳細な説明】【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、LNG等の低温液化ガスのタンク内に発生するボイルオフガス(以下、BOGという)を抽出・加圧して需要先に供給するための低温液化ガスのボイルオフガス処理方法及び同装置に関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来、上記のような低温液化ガスのボイルオフガス処理方法として、例えば特開平3−92700号公報に開示されるような処理方法が一般に知られている。 【0003】この公報に開示された処理方法は、タンク内で発生したBOGを圧縮機により需要先への供給圧力まで加圧して供給する過程において、圧縮機に至る前にBOGを予め加熱することにより、特殊構造の極低温圧縮機によらずとも常温型のスクリュー圧縮機を用いてBOGを加圧し得るようにしたものである。具体的には、処理ライン中にサクションガスヒータを設け、このヒータにおいて圧縮機に至る前の低温のBOGと、圧縮機から排出された高温の冷却水との間で熱交換を行わせることにより上記BOGを加熱するようにしている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のような従来のボイルオフガス処理方法では、以下のような問題点がある。 【0005】まず、圧縮機の冷却水循環系とBOG供給系の別個独立の系の間で熱交換を行わせるため、圧縮機の負荷変動(すなわちBOGの流量変動)や冷却水の流量変動がBOGの加熱性能に影響する。すなわち、冷却水とBOGの流量バランスが崩れることにより熱授受のバランスが崩れ、その結果、BOGの加熱が不十分になる場合がある。そのため、熱授受のバランスを保つべく、流量バランスを保つための専用の設備やその制御が要求され、これが処理設備の大型化、複雑化あるいは制御系の複雑化を招く一因となっている。 【0006】また、圧縮機として通常の(すなわち常温運転用の)スクリュー圧縮機を使用できるようにするため、サクションガスヒータや冷却水循環用のポンプを導入しているので、これらの機器が作動不調となると、冷却水の流量不足等により加熱不十分な低温のBOGがそのまま圧縮機に導入され、その結果、圧縮機が運転不能になることが考えられる。そのため、従来では、このようなトラブルに備えて冷却水循環用のポンプやサクションガスヒータの予備機を予め処理ラインに組み込むようにしており、これもまた処理設備の大型化等を招く一因となっている。 【0007】さらに、圧縮機の始動後、冷却水の温度が十分上昇するまでにはかなりの時間がかかるため、かかる時間を短縮するためにはスチームを熱源とする専用のスタートアップヒータを用いて冷却水を予熱しなければならず、これもまた処理設備の大型化等の一因となっている。 【0008】本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、処理設備を簡素化する一方で、処理設備の信頼性を高めることができる低温液化ガスのボイルオフガス処理方法及び同装置を提供することを目的としている。 【0009】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、本発明の低温液化ガスのボイルオフガス処理方法は、液化天然ガス等の低温液化ガスを貯蔵するタンクから抽出したボイルオフガスを、圧縮機により需要先への供給圧力にまで加圧する低温液化ガスのボイルオフガス処理方法において、圧縮機へ吸入される前のボイルオフガスと圧縮機から吐出されるボイルオフガスとを直接熱交換させることにより前者のボイルオフガスを加熱するようにしたものである(請求項1)。 【0010】このように圧縮機から吐出されるボイルオフガスと圧縮機に吸入される前のボイルオフガスとの間で直接熱交換を行わせるようにすると、圧縮機に吸入される前のガス流量と圧縮機から吐出されるガス流量とが連動しているため、圧縮機に負荷変動が生じても自ずと熱授受のバランスが保たれる。なお、請求項1の記載において「直接」とは、熱媒体が介在しないことを意味するものである。 【0011】また、上記課題を解決するために、本発明の低温液化ガスのボイルオフガス処理装置は、液化天然ガス等の低温液化ガスを貯蔵するタンクから圧縮機を経て需要先に至るボイルオフガスの処理ラインを有し、タンクから抽出したボイルオフガスを、圧縮機により需要先への供給圧力にまで加圧する低温液化ガスのボイルオフガス処理装置において、処理ラインのうちタンクから圧縮機に至る部分を流通するボイルオフガスと圧縮機から需要先に至る部分を流通するボイルオフガスとの間で直接熱交換を行わせる熱交換器を備えているものである(請求項2)。 【0012】この装置によると、タンクから抽出されたボイルオフガスは熱交換器を経て圧縮機に導入される。この際、熱交換器を通る間に、圧縮機から吐出されたボイルオフガスとの間で熱交換が行われて所定温度まで加熱される。 【0013】この装置においては、処理ラインのうちタンクから熱交換器に至る部分と熱交換器から需要先に至る部分とをバイパスするバイパスラインと、処理ラインをタンク及び需要先にそれぞれ接続する状態と、処理ラインをタンク及び需要先から遮断し、かつバイパスラインと共働して圧縮機からの吐出流体を熱交換器を通って循環させる循環経路を形成する状態とに切換える切換手段とを設けるのが望ましい(請求項3)。 【0014】この構成によれば、上記循環経路を形成して圧縮機を作動させると、高温の圧縮空気が循環経路内を循環し、これにより上記熱交換器が加熱される。このように圧縮機からの吐出空気を循環させることにより圧縮機の排熱を直接利用して熱交換器を迅速に予熱することが可能となり、特別なヒータ等を設ける必要がなくなる。 【0015】なお、請求項2又は3記載の構成において、上記圧縮機として油冷式のスクリュー圧縮機を備える場合には、少なくともボイルオフガスの流れ方向における熱交換器の下流側に、ボイルオフガスに含まれる冷却油を分離する油分離器を設けるようにするのが望ましい(請求項4)。 【0016】このようにすれば、熱交換器を経てボイルオフガスの温度が低下することによって油分が凝結し易い状態となっているため、ボイルオフガスに含まれる冷却油の捕集・回収を効果的に行うことが可能となる。 【0017】 【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。 【0018】図1は本発明に係るBOG処理装置の第1の実施の形態を示している。このBOG処理装置は、例えば、LNG(液化天然ガス)の受入れ基地に適用される装置であって、LNGを貯蔵するタンク10を有している。 【0019】このタンク10には、LNGを取り出すためのLNGラインL1が接続されている。このLNGラインL1を通じてタンク10から取り出されるLNGは、図示を省略するが、例えば、ポンプにより所定圧力(例えば10kg/cm2)まで加圧された後、低圧ラインと高圧ラインとに分岐される。このうち低圧ラインのLNGは低圧ベーパライザにより気化された後、ミキシングタンク等を経て低圧需要先(例えば発電所等)に供給される。一方、高圧ラインのLNGは、ポンプによりさらに加圧された後(例えば70kg/cm2程度まで加圧された後)、高圧ベーパライザにより気化されて高圧需要先(例えば、都市ガスパイプライン)に供給されるようになっている。 【0020】上記タンク10には、上記LNGラインL1とは別に、タンク10内で発生したBOGを導出する低圧側BOGラインL2(以下、低圧側ラインL2という)が接続されている。この低圧側ラインL2の他端側は、BOGを加圧するための圧縮機12の吸入口に接続されており、その途中には、上記タンク10側から順に、開閉バルブ13、熱交換器14及びフィルター16が介設されている。これにより、タンク10で発生したBOGを低圧側ラインL2を通じて圧縮機12に吸入させるとともに、その過程で上記熱交換器14においてBOGを加熱するように構成されている。なお、熱交換器14の構成については後に詳述する。 【0021】上記圧縮機12は、常温型のBOG圧縮機で、当実施の形態では、例えば油冷式のスクリュー圧縮機が用いられている。 【0022】一方、圧縮機12の吐出口には、高圧側BOGラインL3(以下、高圧側ラインL3という)が接続されている。この高圧側ラインL3の他端部は、上記ミキシングタンクに接続されており、その途中には、圧縮機12側から順にオイルセパレータ18、上記熱交換器14および流量調整弁20が介設されている。 【0023】つまり、上記低圧側ラインL2及び高圧側ラインL3により本発明の処理ラインが構成されている。 【0024】図2は、上記熱交換器14の具体的な構成を示している。 【0025】この熱交換器14は、いわゆる多管式熱交換器である。この図に示すように、熱交換器14は、中空の容器本体14aを有し、この内部に固定管板31により仕切られた2つの流体室30a,30b(第1流体室30a、第2流体室30b)を有しているとともに、各流体室30a,30bに対応して入口側と出口側の2つのポート32,34および36,38がそれぞれ設けられている。特に、第2流体室30bについては、流体室30bが仕切板42によりさらに上下2つの単位室に分離されており、各ポート36,38はそれぞれ上下の各単位室に連通している。 【0026】上記第1流体室30aには、固定管板31から突出して上記第2流体室30bの上下各単位室にそれぞれ連通するU字形のチューブ44が複数本並べて設けられており(同図では、紙面に直交する方向に複数本並設されている)、これらチューブ44が支持板40により支えられるとともに、これら支持板40によって上記第1流体室30a内に、上記ポート32からポート34に至るラビリンス状の流路を形成している。 【0027】そして、上記第1流体室30aの入口側ポート32に対して低圧側ラインL2の開閉バルブ13に連通する端部が、また出口側ポート34に対して低圧側ラインL2の上記フィルター36に連通する端部がそれぞれ接続される一方、第2流体室30bの入口側ポート16に対して高圧側ラインL3のオイルセパレータ18に連通する端部が、また出口側ポート38に対して高圧側ラインL3の流量調節弁20に連通する端部がそれぞれ接続されている。 【0028】すなわち、圧縮機12に吸入される前の低温のBOGが第1流体室30aの上記ラビリンス状の流路を流通する(同図に白抜き矢印で示す)一方、圧縮機12から吐出された高温のBOGが上記第2流体室30bおよび上記チューブ44を流通する(同図に破線矢印で示す)ことにより、つまりチューブ44の内外を上記両BOGが流通することによって圧縮機12に吸入される前のBOGと圧縮機12から吐出されたBOGとの間で直接熱交換が行われ、これによって圧縮機12に吸入される前のBOGが加熱されるようになっている。 【0029】なお、図1において、上記オイルセパレータ18からは捕集オイルのリターンラインL11が導出され、このリターンラインL11が上記圧縮機12のオイル戻り口に接続されている。このリターンラインL11には、オイルセパレータ18側から順に三方弁22、オイルポンプ23及びフィルター24が介設されるとともに、上記三方弁22とオイルポンプ23との間から分岐ラインL12が分岐しており、この分岐ラインL12が上記三方弁22に接続されている。そして、この分岐ラインL12に熱交換器26が介設され、この熱交換器26に冷却水供給ラインL13が接続されている。 【0030】なお、リターンラインL11に介設されるオイルセパレータ18の構成は、特に本発明において限定されるものではないが、当実施の形態では、図3に示すような構成のオイルセパレータ18が採用されている。 【0031】すなわち、オイルセパレータ18は、同図に示すような横長の容器本体18aを有し、この容器本体18a内に、仕切り板53aにより仕切られた第1油溜め室50と、仕切り板53b及びエレメント54により仕切られた第2油溜め室52と、こららの間に形成されるラビリンス状の通路56とを有している。そして、第1油溜め室50にBOGの入口側ポート58及びオイルの導出ポート62が設けられる一方、第2油溜め室52にBOGの出口側ポート60が設けられ、上記入口側ポート58に高圧側ラインL3の圧縮機12側の端部が、オイルの導出ポート62に上記リターンラインL11が、出口側ポート60に高圧側ラインL3の熱交換器14側の端部がそれぞれ接続されている。 【0032】これにより、BOGがオイルセパレータ18内に導入されると、BOGに含まれるオイルが仕切り板53bに付着、液滴化して第1油溜め室50に貯溜されるとともに上記リターンラインL11を通じて圧縮機12に戻される。なお、BOGは、第1油溜め室50、エレメント54及び第2油溜め室52を通じて外部に導出され熱交換器14に案内されるようになっている。 【0033】以上のような構成において、上記タンク10で発生したBOGは、低圧側ラインL2に抽出され、熱交換器14およびフィルター16を介して圧縮機12に吸入される。この際、例えば−130℃のBOGが上記熱交換器14を経ることにより−50℃程度まで加熱されてから圧縮機12に吸入される。 【0034】圧縮機12に吸入されたBOGは、低圧需要先に対する供給圧(10kg/cm2)まで加圧され、上記オイルセパレータ18を介してオイル分が除去された後、熱交換器14を介して例えば上記ミキシングタンクに送られる。この際、圧縮機12から吐出された100℃のBOGは熱交換器14を経ることにより25℃程度にされてからミキシングタンクに送られる。 【0035】なお、オイルセパレータ18においてBOGから分離、捕集されたオイルは、リターンラインL11を通じて上記圧縮機12に戻される。この際、圧縮機12の運転温度が高くなると、三方弁22が切換えられて分岐ラインL12を通じてオイルが圧縮機12に戻される。これにより熱交換器26においてオイルと冷却水供給ラインL13により供給される冷却水との間で熱交換が行われてオイルが冷やされ、このオイルが圧縮機12に戻されることにより圧縮機12の冷却作用が促進される。なお、分岐ラインL12等に介設される上記熱交換器26の具体的な構成については説明を省略しているが、例えば、図2に示したものと同様の多管式熱交換器が用いられる。 【0036】以上説明したBOG処理装置によると、同一系内(処理ライン)を流通するBOGの間で熱交換を行わせることにより圧縮機12への吸入前のBOGを加熱するようにしているため、別個独立の系内を流通するBOGと圧縮機冷却水との間で熱交換を行わせる従来装置のように、圧縮機の負荷変動に対処するための専用の設備等を設けることなくBOGを良好に加熱することができる。すなわち、上記処理ラインにおいて、圧縮機12に吸入される前のBOGの流量と圧縮機12から吐出されるBOGの流量とは連動しており、圧縮機前後のBOGの流量バランスは常に一定に保たれる。そのため、圧縮機12に負荷変動が生じた場合でも熱交換による熱授受のバランスは自ずと保たれることとなり、従来装置のように流量バランスを保つための専用の設備を設けなくてもBOGを良好に加熱することができる。 【0037】従って、上記のようなBOG処理装置によると、圧縮機の負荷変動に対処する専用設備を設けることなくBOGを良好に加熱することができるという合理的な構成が達成され、これにより従来装置に比して装置構成を簡素化することができるという効果がある。 【0038】しかも、別個独立の系内を流通するBOGと冷却水との間で熱交換を行わせてBOGを加熱する従来装置のように、冷却水循環系のトラブル、例えば冷却水循環用のポンプの故障によって冷却水の流量不足が生じ、その結果、加熱不十分な低温のBOGが圧縮機に吸入されるような虞れがなく、この点で、装置の信頼性が高いという効果もある。また、冷却水循環系のトラブルによるBOGの加熱性能への影響がないことにより、そのようなトラブルに備えて冷却水循環用のポンプ等の予備機を設ける必要もなく、この点でも、従来装置に比べて装置構成を簡素化できるという効果がある。 【0039】次に、本発明の第2の実施の形態について図4を用いて説明する。 【0040】この図に示すBOG処理装置は、基本的には第1の実施の形態と共通しているため同一箇所には同一符号を付して説明を省略し、以下に、相違点についてのみ詳細に説明する。 【0041】同図に示すように、このBOG処理装置では、上記高圧側ラインL3の熱交換器14と流量調整弁20との間にオイルセパレータ26が設けられているとともに、低圧側ラインL2における開閉バルブ13と熱交換器14との間の部分と高圧側ラインL3における上記オイルセパレータ26と流量調整弁20との間の部分とを連絡するバイパスライン28が設けられ、このバイパスライン28に開閉バルブ29が介設されている。そして、低圧側ラインL2の開閉バルブ13及び高圧側ラインL3の流量調整弁20が共に全閉とされる一方、バイパスライン28の開閉弁29が全開とされると、上記低圧側ラインL2、高圧側ラインL3およびバイパスライン28により循環経路が形成されるようになっている。つまり、上記開閉バルブ13、流量調整弁20及び開閉バルブ29により本発明の切換手段が構成されている。 【0042】また、上記オイルセパレータ26において捕集されたオイルを導出するラインL14と、詳しく図示していないが上記オイルセパレータ18の第2油溜め室52に溜まったオイルを導出するラインL15とが設けられ、これらの各ラインL14,L15が、上記圧縮機12に接続されたリターンラインL16に合流接続されている。 【0043】以上のように構成された第2の実施の形態のBOG処理装置においては、通常のBOG処理動作に入る前に、熱交換器14を予熱するための以下のようなスタートヒートアップ動作が行われる。具体的には、低圧側ラインL2の開閉バルブ13及び高圧側ラインL3の流量調整弁20が共に全閉とされる一方、バイパスライン28の開閉弁29が全開とされて上記のような循環経路が形成される。そして、圧縮機12の始動により圧縮空気が吐出されることにより、上記循環経路内を圧縮空気が循環し、これにより熱交換器14が加熱される。 【0044】そして、このスタートアップヒート動作後、上記開閉バルブ13及び流量調整弁20が全開に、開閉バルブ29が全閉にそれぞれ切換えられて、通常のBOG処理動作へと移行される。 【0045】すなわち、上記のようなスタートアップヒート動作により熱交換器14を予熱した後にBOG処理動作に移行することにより、BOG処理開始直後であっても熱交換器14を通過するBOGを良好に加熱できるようになっている。 【0046】このように、第2の実施の形態によると、BOGの加熱を処理開始直後から良好に行うことができ、これにより低温BOGが圧縮機12に吸入されるのを確実に防止することができるという効果がある。 【0047】しかも、この第2の実施の形態においては、上記のように圧縮機12から吐出される圧縮空気を循環させることで圧縮機12の排熱を直接利用して熱交換器14を予熱するようにしているので、従来装置のような特別なヒータ等を設けることなく熱交換器14を迅速に予熱することができる。従って、従来装置に比べると、特別なヒータが不要となる分、装置構成をより簡素化できるという効果もある。 【0048】また、第2の実施の形態の装置においては、二つのオイルセパレータ18,26を配置して二重にオイルを捕集するようにしているため、BOG中のオイルをより良好に除去、捕集することができるという効果もある。 【0049】特に、熱交換器14の下流側にオイルセパレータ26を配置し、熱交換器14を通過して温度が下がったBOGをオイルセパレータ26に通過させるようにしているので、オイルセパレータ26でのオイルの凝縮が促されてオイルの捕集が良好に行われることとなる。従って、気化しているためにオイルセパレータ18では捕集ができない含有オイルをオイルセパレータ26において良好に捕集することができる。 【0050】なお、以上説明した各BOG処理装置の実施の形態では、熱交換器14として多管式熱交換器を用いているが、熱交換器14の種類はこれに限られるものではなく、例えば蛇管式熱交換器、二重管式熱交換器、バネット式熱交換器、ジャケット式熱交換器等の各種の熱交換器を適用することができる。 【0051】また、第2の実施の形態においては、必ずしも高圧側ラインL3における熱交換器14とオイルセパレータ26との間にオイルセパレータ26を設ける必要はなく、オイルセパレータ18のみで十分にオイルを捕集できる場合には、これを省略してもよい。なお、オイルセパレータ18,26の具体的な構成も、BOG中に含まれるオイルを良好に捕集できれば如何なる構成であってもよく、実施の形態中で説明したような構成(オイルセパレータ18のみ説明)に限られるものではない。 【0052】また、その他の低圧側ラインL2や高圧側ラインL3等の具体的な構成も、上記実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。 【0053】 【発明の効果】以上説明したように、本発明は、タンクから抽出したボイルオフガスを圧縮機により需要先への供給圧力にまで加圧するボイルオフガス処理において、圧縮機へ吸入される前のボイルオフガスと圧縮機から吐出される加圧後のボイルオフガスとを直接熱交換させて前者のボイルオフガスを加熱することにより、圧縮機に負荷変動等が生じた場合でも熱交換による熱授受のバランスが自ずと保たれるようにしているので、従来装置のように圧縮機の負荷変動等に起因した熱授受のアンバランスを是正するための専用の設備等を設ける必要がない。従って、ボイルオフガスを良好に加熱しながらも、従来装置に比べて装置構成を簡素化することができるという効果がある。 【0054】また、従来装置のように、圧縮機の冷却水循環系のトラブルによってボイルオフガスの加熱性能が低下するようなこともなく、この点で、装置の信頼性が高いという効果がある。
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| 【出願人】 |
【識別番号】000001199 【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所
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| 【出願日】 |
平成11年8月31日(1999.8.31) |
| 【代理人】 |
【識別番号】100067828 【弁理士】 【氏名又は名称】小谷 悦司 (外2名)
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| 【公開番号】 |
特開2001−65795(P2001−65795A) |
| 【公開日】 |
平成13年3月16日(2001.3.16) |
| 【出願番号】 |
特願平11−244889 |
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