JP2001279280A - 都市ガス製造方法 - Google Patents
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Abstract
力を、都市ガスの需要量に応じて、従来より極めて少な
くなるように削減する。 【解決手段】 分留器17でのLNG分留に必要な熱源
としてBOGを利用することにより、市中における都市
ガスの需要が少ないときにでも、多量のLNGを使用せ
ずにBOGを液化し高圧で市中へ送出することが可能と
なる。市中における都市ガスの需要が多いときには、L
NG/BOG熱交換器12で多量のLNGを使用して大
幅に電力を削減する。
Description
下、「LNG」と略称する)を主原料する都市ガス製造
方法に関する。
地において、原料のLNGは−155[℃]以下の極低
温の状態でLNGタンクに貯蔵される。LNG基地から
市中に供給する都市ガスは、たとえば3.9[MPa
G](40[kgf/cm2 G])に昇圧する必要があ
る。LNGタンクに貯蔵されるLNGは、都市ガスとし
ての需要に応じて昇圧され、気化され、液化石油ガス
(以下、「LPG」と略称する)などを添加して発熱量
を調整し、都市ガスとして市中に送出される。
が外部からの入熱で気化して、ボイルオフガス(以下、
「BOG」と略称する)が発生する。LNGタンクから
自然発生するボイルオフガスも都市ガスの原料として有
効に使用するためには、昇圧して市中に送出する必要が
あるけれども、気体の状態で圧縮するため、液化してか
ら昇圧する場合に比べ、多大な電力が必要とされる。ま
た、BOGは、LNG中でもメタン(CH4 )等を主と
する軽質成分であり、発熱量は比較的小さいので、都市
ガスとして使用するためには、熱量調整が必要である。
す。LNGタンクから発生したBOGは、圧縮機1によ
って温度75[℃]、圧力3.9[MPaG]まで昇圧
され、その後冷却器2で温度20[℃]、圧力3.9
[MPaG]まで冷却される。この間に消費される電力
量は4,617[kW・h]となり、一旦気体を液化し
てから昇圧するときと比べ約1,000〜2,000
[kW・h]の電力量を余分に必要とする。昇圧された
BOGは、その後LPG等で熱量調整され、市中に都市
ガスとして送出されるか、または工業用等の低カロリー
顧客等に供給される。
態で1m3 の単位体積当り46,000[kJ](1
1,000[kcal/Nm3 ])に調整して市中に送
出されることが義務づけられている。この発熱量は天然
ガスの発熱量より大きいので、通常は天然ガスと、天然
ガスより高価なLPG等とを混合して発熱量を調整し、
市中に送出される。そこで、これまでにこのLPG量を
できるだけ削減する技術として分留技術が開発されてき
た。
LNGを標準状態で1m3 の単位体積当り40,600
[kJ](9,700[kcal/Nm3 ])の低カロ
リーガスと46,000[kJ]の高カロリーガスとに
分離する。LNG中から重質成分を分留して増熱用に用
いるか、規定の発熱量を得て、LPGの使用量を削減す
れば、LNGとLPGとの価格差によって、原料費のコ
ストダウンを図ることができる。このためには、分留の
際に発生する低カロリーガスを、工業用等、低カロリー
顧客等に、熱量調整なしで供給することができる必要が
ある。これが可能であれば、通常ならLNGより高価な
LPGを使用して増熱しなければならないところを、L
NGのみで所定の熱量に調整することができる。また、
分留することによって、LNG使用量が増え、都市ガス
の需要が少ないときのLNG在庫調整に寄与し、原料購
入の弾力化も図ることができる。
とえば流量70[t/h]、温度−157[℃]、圧力
39.2[kPaG](0.4[kgf/cm2 G])
のLNGは、まずポンプ4で 3.9[MPaG]まで
昇圧される。熱交換器5には、ポンプ6で熱交換用の海
水が供給される。昇圧されたLNGの一部である流量3
0[t/h]の部分が熱交換器5で海水と熱交換するこ
とによって、温度17[℃]、圧力3.9[MPaG]
の天然ガスとなり、その後、残りのLNGと混合するこ
とによって、流量70[t/h]、温度−80[℃]、
圧力3.9[MPaG]の気液混合状態をつくる。次に
この気液混合状態が分留器7に供給されると、気液平衡
関係から、塔頂7aからは総発熱量が標準状態の単位体
積1m3当り約40,600[kJ]の気体が流量22
[t/h]で、塔底7bからは総発熱量が約46,00
0[kJ]の液体が流量48[t/h]で生成される。
これまでに消費される電力量は354[kW・h]とな
る。その後、気体は工業用等低カロリー顧客等に引き取
られ、また液体は海水を熱源として気化され、都市ガス
として市中へ送出される。
留技術とは、それぞれ独立した技術として取扱われてき
た。本件出願人は、都市ガス製造に関するBOG高圧送
出技術やLNG分留技術について、たとえば、特開昭6
0−262890号公報や、特開平8−269468号
公報、特開平10−195464号公報などで開示して
いる。
技術とLNG分留技術とを併用して、都市ガスを製造す
る際に消費される電力量を合計すると、前述の条件で総
消費電力量は4,971[kW・h](=4,617+
354)となる。前述のように、BOGを高圧送出する
場合は、気体状態で圧縮するため、非常に大きな電力を
投入して市中に送出しなければならないという問題が生
じてくる。そこで、これまではこの問題を解決する技術
として、BOGを一旦、約785[kPaG](8[k
gf/cm 2 G])程度の低圧まで昇圧した後、LNG
の冷熱と熱交換することによって液化させ、その後昇圧
することによって消費電力量を大幅に削減する液化技術
が開発されてきた。この技術は消費電力量を削減すると
いう意味では確実に効果を得ることができるけれども、
BOGを液化するのにBOG量の約6倍という多量のL
NGから冷熱を得る必要があるために、LNGを大量に
市中へ送出できるという条件が成り立つときのみ可能と
なる技術である。
り、また冬場や夕方等には需要が増える。つまり、需要
が少ない時期に、消費電力量を抑えるために、LNGタ
ンクから発生したBOGを従来のBOG液化技術で液化
させると、その際に多量のLNGを使用することとな
り、そのLNGは市中に送出できないという問題が生じ
てくることになる。また、海水等を温熱源などに用いる
と、海水の使用量が多くなってしまう。
要量の変化に対応して、LNG分留設備を稼働し、かつ
できるだけBOGを高圧で送出する際に消費される電力
量を抑えることができる都市ガス製造方法を提供するこ
とである。
液化天然ガスをLNGタンクに貯蔵しておき、市中での
都市ガスの需要量に応じて予め定める送出圧力に昇圧
し、都市ガスとして市中に送出する際に、熱量調整のた
めの液化天然ガス分留と、LNGタンクから発生するボ
イルオフガスの再液化とを行う都市ガス製造方法におい
て、液化天然ガス分留に必要な温熱源を、ボイルオフガ
ス再液化用の原料ボイルオフガスから確保し、ボイルオ
フガスを液化するために必要な冷熱源を、液化天然ガス
分留用の原料液化天然ガスから確保することを特徴とす
る都市ガス製造方法である。
ルオフガス再液化とを併用し、液化天然ガス分留に必要
な温熱源としてボイルオフガスを利用し、ボイルオフガ
スを液化するための冷熱源として液化天然ガスを利用す
ることができる。天然ガスを分留するので、分留器の塔
底からの分留成分を都市ガスの原料として利用して、熱
量調整のために使用し、液化天然ガスに比較して高価な
液化石油ガスなどの使用量を減少させることができる。
ボイルオフガスを再液化する際には、冷却によって消費
電力量を削減することができる。
要な温熱源を、前記ボイルオフガス再液化用の原料ボイ
ルオフガスと熱交換器で熱の授受を行い、間接的に得る
ことを特徴とする。
フガスと液化天然ガス分留に使用する液化天然ガスと
は、熱交換器で間接的に熱の授受を行うので、ボイルオ
フガスの圧力を液化天然ガスと同程度まで気体の状態で
昇圧しておく必要はなく、電力消費を削減することがで
きる。
は、都市ガスの需要量に応じて切換えることができるラ
インを設けて、都市ガスの需要量が多いときには吐出圧
力の低い圧縮機を備えるラインを用い、需要量が少ない
ときは吐出圧力が高い圧縮機を備えるラインを用いるこ
とを特徴とする。
めに、ボイルオフガスを再液化するラインは都市ガスの
需要量に応じて切換えることができ、各ラインには吐出
圧力の異なる圧縮機を設置する。都市ガスの需要が多い
ときには吐出圧力の低い圧縮機で圧縮して、ボイルオフ
ガスに液化天然ガスから多量の冷熱を移行させ、再液化
の際の消費電力を大幅に削減することができる。都市ガ
スの需要が少ないときには吐出圧力の高い圧縮機で圧縮
して、気体状態での圧縮に伴う電力消費を削減すること
ができる。
2.4[MPaG]であり、前記低い圧縮機が780
[kPaG]であれば、ボイルオフガスを圧縮して分留
に使用する液化天然ガスと熱交換する圧力を、都市ガス
需要量に合わせて切換えることができる。すなわち、都
市ガスの需要量が多いときは、780[kPaG]程度
の低圧用圧縮機ラインにボイルオフガスを流し、3.9
[MPaG]程度となる液化天然ガスよりも低い圧力で
液化を行う。このようにボイルオフガスを、液化天然ガ
スよりも大幅に低い圧力で液化することができるのは、
このとき、ボイルオフガス再液化用に液化天然ガスをボ
イルオフガスの約6倍の流量で使用し、液化天然ガスの
顕熱を利用することによるためである。
都市ガスの需要量に関係なく、前記液化天然ガス分留用
液化天然ガスと熱交換器で熱交換して完全に液化し、そ
の後ポンプによって3.9[MPaG]の高圧まで昇圧
し、さらにその後、海水からの熱源によって気化すれ
ば、圧縮機の後流にはボイルオフガス再液化用の熱交換
器を設置し、さらにその後流には液化されたボイルオフ
ガスを昇圧するためのポンプが設置され、その後、海水
を熱源として液化されているボイルオフガスを気化す
る。ボイルオフガスは液化してから高圧まで昇圧するの
で、気体の状態での昇圧を低い範囲に留め、消費電力の
削減を図ることができる。
用する液化天然ガスを、都市ガスの需要量に応じて流量
の設定を変えるようにして、ポンプへ送出することを特
徴とする。
て液化天然ガス分留に使用する液化天然ガスの流量設定
を変えるので、都市ガスの需要量に合わせて液化天然ガ
スを使用することができる。
ガスを、都市ガスの需要量に応じて切換えることができ
るラインに導き、都市ガスの需要量が多い時には、液化
天然ガス熱交換器を熱交換するラインに流れ、需要量が
少ない時には、熱交換器をバイパスすることを特徴とす
る。
ときはボイルオフガスの液化量に比べ、分留用の液化天
然ガス量が多いため、分留するために必要な温度まで加
温されていない。そこでこの場合は、その後流に設置さ
れている切換用バルブを通して、分留に必要な温度まで
海水などから熱源を得て加温される。都市ガスの需要が
少ないときには、分留用の液化天然ガスは分留に必要な
温度まで昇温されているので、熱交換器をバイパスし、
熱交換器での海水等の使用量を削減することができる。
しての都市ガス製造方法に従う都市ガス製造設備の概略
的な構成を示す。本実施形態では、LNG分留とBOG
再液化とを併用する。この併用方法を用いると都市ガス
の需要量の変化に対応して従来よりも大幅に、BOG高
圧送出のために必要となる電力量を削減することができ
る。以下、都市ガスの需要量が多いときと少ないときと
に分けて、本実施形態の概要を説明する。
スの需要量が多いときは、BOGを再液化する際に必要
な冷熱源としてLNGを多量に使用しても市中で消費さ
れるため、後述する都市ガスの需要量が少ないときに比
べて多くのLNGを冷熱源として使用することができ
る。このLNGを多量に使用することのメリットは、以
下に説明するように、BOGの圧縮圧力を低く抑えるこ
とができるという点である。
ンク10に貯蔵され、LNG分留に必要な温度−156
[℃]、圧力39.2[kPaG]、流量203[t/
h]である状態N1で製造設備側に供給され、LNGポ
ンプ11によって3.9[MPaG]まで昇圧される。
昇圧されたN2の状態のLNGは、LNG/BOG熱交
換器12で温熱源からの熱を受取り、−121[℃]ま
で昇温されてN3の状態になる。LNGの流路に関し、
LNG/BOG熱交換器12の後流側には、2系統のラ
インがバルブ23,24の開閉で切換可能に設けられて
いる。バルブ13を開けてバルブ14を閉じると、状態
N3のLNGは、熱交換器15に導かれる。熱交換器1
5には、ポンプ16によって、熱交換の際に温熱源とな
る海水が送込まれる。熱交換器15で、LNGは分留す
るのに必要な温度まで海水と熱交換することによって昇
温される。分流器17では、気液平衡関係に基づき、塔
頂17aから標準状態の単位体積1m3 当りで総発熱量
が約40,600[kJ]となる状態N4の気体が流量
22[t/h]で、塔底17bからは総発熱量が約4
6,000[kJ ]となる状態N5の液体が流量48
[t/h]となるように生成される。
aG]、流量34[t/h]の状態N10のBOGは、
バルブ21,22の開閉によって切換可能で、吐出圧力
が異なる2系統のラインに導入される。すなわち、バル
ブ21の後流には低圧用の圧縮機23が設けられ、バル
ブ22の後流には高圧用の圧縮機24が設けられる。バ
ルブ21を開けてバルブ22を閉じることによって、B
OGは圧縮機23に導かれ、784[kPaG](8
[kgf/cm2 G])まで昇圧される。昇圧されたN
11の状態のBOGは、LNG/BOG熱交換器12で
N2の状態のLNGを冷熱源として冷熱を受取り、液化
されてN12の状態となる。N12の状態の液体は、ポ
ンプ25によって、3.9[MPaG]まで昇圧され、
その後熱交換器26で、ポンプ16から熱交換器15に
供給される途中の海水と熱交換することによって、N1
3の状態の気体になる。これまでに消費された電力量は
約3019[kW・h]となる。その後N13の状態の
気体は、LPG等で熱量調整された後、都市ガスとして
市中へ送出される。
スの需要量が少ないときは、BOGを再液化する際に冷
熱源としてのLNGを多量に必要としても、LNGが都
市ガスの原料としては市中で消費されないため、前述の
ような都市ガスの需要量の多いときのように、多くのL
NGを冷熱源として使用することができない。このよう
にLNGを多量に使用することができないことによっ
て、BOGの圧縮圧力を低く抑えることができないとい
う欠点がある。しかし、従来技術であるBOGを直接圧
縮する場合に比べると、都市ガスとしての市中への送出
圧力よりも低い圧力でBOGを送出することができ、以
下に説明するように、大幅に電力を削減することができ
る。
圧力39.2[kPaG]、流量70[t/h]の状態
N1で原料LNGは、LNGポンプ11によって3.9
[MPaG]まで昇圧される。注目すべきは、LNGの
流量の設定が変えられ、都市ガスの需要量が多いときよ
りも流量が減少してることである。昇圧されたLNG
は、N2の状態となり、LNG/BOG熱交換器12で
温熱源となるBOGから温熱を受取り、分留に必要な温
度−80[℃]まで昇温されてN24の状態となり、バ
ルブ13を閉めてバルブ14を開けることによって、熱
交換器15をバイパスし、分留器17に導かれる。LN
G/BOG熱交換器12で分留に必要な温度−80
[℃]まで昇温されているからである。分流器17で
は、気液平衡関係に基づき、標準状態で単位体積1m3
当り、塔頂17aからは総発熱量が約40,600[k
J]の状態N4の気体が流量22[t/h]で、塔底1
7bからは約46,000[kJ]の状態N5の液体が
流量48[t/h]で、それぞれ生成される。
aG]、流量34[t/h]の状態N10のBOGは、
バルブ21は閉じてバルブ22を開けることによって、
圧縮機24に導かれ、2.45[MPaG](25[k
gf/cm2 G])まで昇圧される。昇圧されたBOG
は、N21の状態となり、LNG/BOG熱交換器12
で冷熱源となるLNGから冷熱を受取り、液化され、状
態N22となる。状態N22の液体は、ポンプ25によ
って、3.9[MPaG]まで昇圧され、その後熱交換
器26によって海水と熱交換して、N13の状態の気体
となる。これまでに消費された電力量は約4062[k
W・h]となる。その後N13の状態の気体は、LPG
等で熱量調整された後、都市ガスとして市中へ送出され
る。 本実施形態の都市ガス製造設備と、従来の都市ガ
ス製造設備とを比較すると、次の表1が得られる。
ときはラインを切換え、LNGの流量を増量することに
よって、従来の直接BOGを圧縮する方法に比べて大幅
に電力量を削減することができる。また、都市ガスの需
要量が少ないときはラインを切換え、LNGの流量を減
量することによって、従来の直接BOGを圧縮する方法
に比べて大幅に電力量を削減することができる。さら
に、都市ガスの需要量が多いときはラインを切換え、L
NGの流量を増量することによって、従来の直接BOG
を圧縮する方法に比べて大幅に海水使用量を削減するこ
とができる。さらにまた、都市ガスの需要量が少ないと
きはラインを切換え、LNGの流量を減量することによ
って、従来の直接BOGを圧縮する方法に比べて大幅に
海水使用量を削減することができる。
ガス分留とボイルオフガス再液化とを併用し、液化天然
ガス分留に必要な温熱源としてボイルオフガスを利用
し、ボイルオフガスを液化するための冷熱源として液化
天然ガスを利用して、熱量調整のために使用する液化石
油ガスなどの使用量を減少させ、消費電力量を削減する
こともできる。
必要な温熱源を、前記ボイルオフガス再液化用の原料ボ
イルオフガスから間接的に得るので、ボイルオフガスの
圧力を液化天然ガスと同程度まで気体の状態で昇圧して
おく必要はなく、電力消費を削減することができる。
応じてボイルオフガスを圧縮して分留に使用する液化天
然ガスと熱交換する圧力を切換え、需要が多いときには
吐出圧力の低い圧縮機で圧縮して、ボイルオフガスに液
化天然ガスから多量の冷熱を移行させ、再液化の際の消
費電力を大幅に削減することができる。都市ガスの需要
が少ないときには吐出圧力の高い圧縮機で圧縮して、気
体状態での圧縮に伴う電力消費を削減することができ
る。
換するボイルオフガスの圧力を、都市ガスの需要量が多
いときは、780[kPaG]程度の低圧用圧縮機ライ
ンに流すようにすれば、電力消費を削減することができ
る。
液化用の熱交換器を設置し、さらにその後流には液化さ
れたボイルオフガスを昇圧するためのポンプを設置する
ようにすれば、ボイルオフガスは液化してから高圧まで
昇圧することができ、気体の状態での昇圧を低い範囲に
留め、消費電力の削減を図ることができる。
留に使用する液化天然ガスの流量設定を変え、都市ガス
の需要量に合わせて液化天然ガスを使用することができ
る。
多いときはボイルオフガスの液化量に比べ、分留用の液
化天然ガス量が多いため、分留に必要な温度まで海水な
どから熱源を得て加温することができる。都市ガスの需
要が少ないときには、分留用の液化天然ガスは分留に必
要な温度まで昇温されているので、熱交換器をバイパス
し、熱交換器での海水等の使用量を削減することができ
る。
管系統図である。
を示す配管系統図である。
す配管系統図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 主原料となる液化天然ガスをLNGタン
クに貯蔵しておき、市中での都市ガスの需要量に応じて
予め定める送出圧力に昇圧し、都市ガスとして市中に送
出する際に、熱量調整のための液化天然ガス分留と、L
NGタンクから発生するボイルオフガスの再液化とを行
う都市ガス製造方法において、 液化天然ガス分留に必要な温熱源を、ボイルオフガス再
液化用の原料ボイルオフガスから確保し、 ボイルオフガスを液化するために必要な冷熱源を、液化
天然ガス分留用の原料液化天然ガスから確保することを
特徴とする都市ガス製造方法。 - 【請求項2】 前記液化天然ガス分留に必要な温熱源
を、前記ボイルオフガス再液化用の原料ボイルオフガス
と熱交換器で熱の授受を行い、間接的に得ることを特徴
とする請求項1記載の都市ガス製造方法。 - 【請求項3】 前記ボイルオフガス再液化では、都市ガ
スの需要量に応じて切換えることができるラインを設け
て、都市ガスの需要量が少ないときには吐出圧力の高い
圧縮機を備えるラインを用い、需要量が多いときは吐出
圧力が低い圧縮機を備えるラインを用いることを特徴と
する請求項1または2記載の都市ガス製造方法。 - 【請求項4】 前記液化天然ガス分留に使用する液化天
然ガスを、都市ガスの需要量に応じて流量の設定を変え
るようにして、ポンプへ送出することを特徴とする請求
項1〜3のいずれかに記載の都市ガス製造方法。 - 【請求項5】 前記ポンプ後流の液化天然ガスを、都市
ガスの需要量に応じて切換えることができるラインに導
き、都市ガスの需要量が多い時には、液化天然ガス熱交
換器を熱交換するラインに流れ、需要量が少ない時に
は、熱交換器をバイパスすることを特徴とする請求項1
記載の都市ガス製造方法。
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