(57)【要約】【課題】原料である液化天然ガスの組成や温度等が変化しても、製品純度を安定に維持することができる高純度メタンの精製装置及び精製方法を提供する。【解決手段】天然ガスを粗精製するための粗メタン精留塔１と、これを更に精製するメタン精留塔とを備える高純度メタンの精製装置であって、原料である液化天然ガスの一部を粗メタン精留塔１の搭頂部に供給する第１経路Ｌ１と、原料の残部を蒸発温度以上に加熱した後、搭底部３に供給する第２経路Ｌ２と、搭頂部よりメタンに比較して軽質な成分をガス状で所定量抜き出す第３経路Ｌ３と、搭底部３より粗精製された液体メタンを所定量抜き出す第４経路Ｌ４と、搭底部３に貯留された液体メタンの液面レベルが一定となるように、前記第１経路Ｌ１に設けた流量調節機構を制御する液面制御部Ｃ３と、粗メタン精留塔１の圧力が一定となるように、第２経路Ｌ２に設けた流量調節機構を制御する圧力制御部Ｃ１と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然ガスを粗精製するための粗メタン精留塔と、その粗メタン精留塔で粗精製されたメタンを更に精製するメタン精留塔とを備える高純度メタンの精製装置であって、
原料である液化天然ガスの一部を前記粗メタン精留塔の搭頂部に供給する第１経路と、
原料である液化天然ガスの残部を前記粗メタン精留塔の運転圧力に対応する蒸発温度以上に加熱した後、前記粗メタン精留塔の搭底部に供給する第２経路と、
前記粗メタン精留塔の搭頂部より、メタンに比較して軽質な成分をガス状で所定量抜き出す第３経路と、
前記粗メタン精留塔の搭底部より粗精製された液体メタンを所定量抜き出す第４経路と、
前記粗メタン精留塔の搭底部に貯留された液体メタンの液面レベルが一定となるように、前記第１経路に設けた流量調節機構を制御する液面制御部と、
前記粗メタン精留塔の圧力が一定となるように、前記第２経路に設けた流量調節機構を制御する圧力制御部と、
を備えることを特徴とする高純度メタンの精製装置。
【請求項２】
前記第２経路には、前記流量調節機構を制御する流量制御部が設けられ、その流量制御部の設定値として、前記圧力制御部からの操作信号が入力される請求項１に記載の高純度メタンの精製装置。
【請求項３】
天然ガスを粗メタン精留塔で粗精製した後、粗精製されたメタンを更にメタン精留塔で精製する高純度メタンの精製方法であって、
原料である液化天然ガスの一部を、前記粗メタン精留塔の搭底部に貯留された液体メタンの液面レベルが一定となるように調節して、前記粗メタン精留塔の搭頂部に供給しつつ、
原料である液化天然ガスの残部を前記粗メタン精留塔の運転圧力に対応する蒸発温度以上に加熱した後、前記粗メタン精留塔の圧力が一定となるように調節して、前記粗メタン精留塔の搭底部に供給し、
前記粗メタン精留塔の搭頂部より、メタンに比較して軽質な成分をガス状で所定量抜き出しながら、
前記粗メタン精留塔の搭底部より粗精製された液体メタンを所定量抜き出すことを特徴とする高純度メタンの精製方法。
【請求項４】
天然ガスを粗精製するための粗メタン精留塔と、その粗メタン精留塔で粗精製されたメタンを更に精製するメタン精留塔とを備える高純度メタンの精製装置であって、
前記メタン精留塔は、前記粗メタン精留塔で粗精製されたメタンを導入して精製する高純度メタン精留塔と、その高純度メタン精留塔で精製された高純度メタンを導入して更に精製する超高純度メタン精留塔とを含み、
前記高純度メタン精留塔の頭頂部には、液体窒素を導入して塔頂ガスとの熱交換により蒸発させる第１凝縮器を備え、
前記超高純度メタン精留塔の頭頂部には、前記第１凝縮器で蒸発した窒素ガスを導入して熱交換により塔頂ガスを凝縮させる第２凝縮器を備えることを特徴とする高純度メタンの精製装置。
【請求項５】
天然ガスを粗メタン精留塔で粗精製した後、粗精製されたメタンを更にメタン精留塔で精製する高純度メタンの精製方法であって、
前記メタン精留塔は、前記粗メタン精留塔で粗精製されたメタンを導入して精製する高純度メタン精留塔と、その高純度メタン精留塔で精製された高純度メタンを導入して更に精製する超高純度メタン精留塔とを含み、
前記高純度メタン精留塔に設けた第１凝縮器に、液体窒素を導入して塔頂ガスとの熱交換により蒸発させた後、
前記超高純度メタン精留塔の頭頂部に設けた第２凝縮器に導入して、熱交換により塔頂ガスを凝縮させることを特徴とする高純度メタンの精製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタンが主成分である天然ガスを粗精製するための粗メタン精留塔と、その粗メタン精留塔で粗精製されたメタンを更に精製するメタン精留塔とを備える高純度メタンの精製装置及び精製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２段の精留塔を用いて天然ガスから高純度メタンを精製する場合、液化天然ガスを第１精留塔に導入して、その塔頂から窒素等の低沸成分を排出しつつ、塔底部から精製した高純度メタンを導出した後、これを第２精留塔に導入して、第２精留塔の塔底部からエタン等の高沸成分を排出しつつ、塔頂から精製した超高純度メタンを回収する精製装置が知られていた。
【０００３】
また、特許文献１には、このような精製装置の凝縮器の冷媒を削減等することで、超高純度メタンの製造コストを低減するべく、第１精留塔の塔底液を何れかの精留塔の凝縮器に導いて蒸発させる高純度メタンの精製装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２２５７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような高純度メタンの精製装置では、液化天然ガスを予備精製せずに第１精留塔に導入するため、液化天然ガスの産地により組成が変化する場合、製品となる高純度メタンの純度が変化して、製品純度が不安定になるという問題があった。また、原料である液化天然ガスの温度や圧力が変化する場合にも、その影響によって、製品純度が不安定になるという問題があった。
【０００６】
一方、上記のような高純度メタンの精製装置では、一般的に凝縮器の冷媒として液体窒素が使用されているが、冷媒のコストの問題があった。また、特許文献１に記載された発明では、中間純度の液体メタンを利用して、その蒸発潜熱で凝縮器の冷却を行うため、凝縮器の冷媒として液体窒素を使用しなくて済むが、製品としての高純度メタンを液化する場合には、別途液体窒素を使用する必要がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、原料である液化天然ガスの組成や温度等が変化しても、製品純度を安定に維持することができる高純度メタンの精製装置及び精製方法を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の別の目的は、精留塔の凝縮器の冷媒である液体窒素の使用量を削減することができる高純度メタンの精製装置及び精製方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。      
即ち、本発明の高純度メタンの精製装置は、
天然ガスを粗精製するための粗メタン精留塔と、その粗メタン精留塔で粗精製されたメタンを更に精製するメタン精留塔とを備える高純度メタンの精製装置であって、
原料である液化天然ガスの一部を前記粗メタン精留塔の搭頂部に供給する第１経路と、
原料である液化天然ガスの残部を前記粗メタン精留塔の運転圧力に対応する蒸発温度以上に加熱した後、前記粗メタン精留塔の搭底部に供給する第２経路と、
前記粗メタン精留塔の搭頂部より、メタンに比較して軽質な成分をガス状で所定量抜き出す第３経路と、
前記粗メタン精留塔の搭底部より粗精製された液体メタンを所定量抜き出す第４経路と、
前記粗メタン精留塔の搭底部に貯留された液体メタンの液面レベルが一定となるように、前記第１経路に設けた流量調節機構を制御する液面制御部と、
前記粗メタン精留塔の圧力が一定となるように、前記第２経路に設けた流量調節機構を制御する圧力制御部と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の高純度メタンの精製装置によると、メタン精留塔の上流側に設けた粗メタン精留塔が、原料である液化天然ガスの一部を前記粗メタン精留塔の搭頂部に供給する第１経路を備えるため、これが塔頂から流下する液体成分となり、また、原料である液化天然ガスの残部を前記粗メタン精留塔の運転圧力に対応する蒸発温度以上に加熱した後、前記粗メタン精留塔の搭底部に供給する第２経路を備えるため、これが塔底部から上昇する気体成分となるため、凝縮器やリボイラを設けずに、粗メタン精留塔にて原料である天然ガスの予備精製を行うことができる。このため、原料である液化天然ガスの組成が変化しても、製品純度を安定に維持することができる。
【００１１】
また、液化天然ガスの残部を蒸発温度以上に加熱した後、前記粗メタン精留塔の搭底部に供給する第２経路と、第２経路に設けた流量調節機構を制御する圧力制御部と、第１経路に設けた流量調節機構を制御する液面制御部とを設けているため、原料である液化天然ガスの温度や圧力等が変化しても、精留塔の温度や圧力を一定に制御できるので、製品純度を安定に維持することができる。
【００１２】
上記において、前記第２経路には、前記流量調節機構を制御する流量制御部が設けられ、その流量制御部の設定値として、前記圧力制御部からの操作信号が入力されることが好ましい。このような流量制御部を設けることで、前記圧力制御部により流量調節機構を直接制御する場合と比較して、原料である液化天然ガスの温度や圧力等が変化しても、より安定して流量を制御することができ、製品純度をより安定に維持することができるようになる。
【００１３】
また、本発明の高純度メタンの精製方法は、
天然ガスを粗メタン精留塔で粗精製した後、粗精製されたメタンを更にメタン精留塔で精製する高純度メタンの精製方法であって、
原料である液化天然ガスの一部を、前記粗メタン精留塔の搭底部に貯留された液体メタンの液面レベルが一定となるように調節して、前記粗メタン精留塔の搭頂部に供給しつつ、
原料である液化天然ガスの残部を前記粗メタン精留塔の運転圧力に対応する蒸発温度以上に加熱した後、前記粗メタン精留塔の圧力が一定となるように調節して、前記粗メタン精留塔の搭底部に供給し、
前記粗メタン精留塔の搭頂部より、メタンに比較して軽質な成分をガス状で所定量抜き出しながら、
前記粗メタン精留塔の搭底部より粗精製された液体メタンを所定量抜き出すことを特徴とする。
【００１４】
本発明の高純度メタンの精製方法によると、メタン精留塔の上流側に設けた粗メタン精留塔が、原料である液化天然ガスの一部を前記粗メタン精留塔の搭頂部に供給するため、これが塔頂から流下する液体成分となり、また、原料である液化天然ガスの残部を前記粗メタン精留塔の運転圧力に対応する蒸発温度以上に加熱した後、前記粗メタン精留塔の搭底部に供給するため、これが塔底部から上昇する気体成分となるため、凝縮器やリボイラを設けずに、粗メタン精留塔にて原料である天然ガスの予備精製を行うことができる。このため、原料である液化天然ガスの組成が変化しても、製品純度を安定に維持することができる。
【００１５】
また、前記粗メタン精留塔の搭底部に貯留された液体メタンの液面レベルが一定となるように調節して、液化天然ガスの一部を前記粗メタン精留塔の搭頂部に供給しつつ、前記粗メタン精留塔の圧力が一定となるように調節して、液化天然ガスの残部を蒸発後に前記粗メタン精留塔の搭底部に供給するため、原料である液化天然ガスの温度や圧力等が変化しても、精留塔の温度や圧力を一定に制御できるので、製品純度を安定に維持することができる。
【００１６】
一方、本発明の別の高純度メタンの精製装置は、
天然ガスを粗精製するための粗メタン精留塔と、その粗メタン精留塔で粗精製されたメタンを更に精製するメタン精留塔とを備える高純度メタンの精製装置であって、
前記メタン精留塔は、前記粗メタン精留塔で粗精製されたメタンを導入して精製する高純度メタン精留塔と、その高純度メタン精留塔で精製された高純度メタンを導入して更に精製する超高純度メタン精留塔とを含み、
前記高純度メタン精留塔の頭頂部には、液体窒素を導入して塔頂ガスとの熱交換により蒸発させる第１凝縮器を備え、
前記超高純度メタン精留塔の頭頂部には、前記第１凝縮器で蒸発した窒素ガスを導入して熱交換により塔頂ガスを凝縮させる第２凝縮器を備えることを特徴とする。
【００１７】
この高純度メタンの精製装置によると、第１凝縮器で塔頂ガスとの熱交換により液体窒素を蒸発させた後、第２凝縮器に導入して熱交換により塔頂ガスを凝縮させるため、液体窒素を２つの精留塔の凝縮器に別々に供給する必要がなく、第１凝縮器から排出される冷媒の冷熱を有効利用することで、精留塔の凝縮器の冷媒である液体窒素の使用量を削減することができる。
【００１８】
また、本発明の高純度メタンの精製方法は、
天然ガスを粗メタン精留塔で粗精製した後、粗精製されたメタンを更にメタン精留塔で精製する高純度メタンの精製方法であって、
前記メタン精留塔は、前記粗メタン精留塔で粗精製されたメタンを導入して精製する高純度メタン精留塔と、その高純度メタン精留塔で精製された高純度メタンを導入して更に精製する超高純度メタン精留塔とを含み、
前記高純度メタン精留塔に設けた第１凝縮器に、液体窒素を導入して塔頂ガスとの熱交換により蒸発させた後、
前記超高純度メタン精留塔の頭頂部に設けた第２凝縮器に導入して、熱交換により塔頂ガスを凝縮させることを特徴とする。
【００１９】
この高純度メタンの精製方法によると、前記高純度メタン精留塔に設けた第１凝縮器に、液体窒素を導入して塔頂ガスとの熱交換により蒸発させた後、前記超高純度メタン精留塔の頭頂部に設けた第２凝縮器に導入して、熱交換により塔頂ガスを凝縮させるため、液体窒素を２つの精留塔の凝縮器に別々に供給する必要がなく、第１凝縮器から排出される冷媒の冷熱を有効利用することで、精留塔の凝縮器の冷媒である液体窒素の使用量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の高純度メタンの精製装置の一例を示す概略構成図
【図２】本発明の高純度メタンの精製装置の要部の一例を示す概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【００２２】
本発明の高純度メタンの精製装置は、図１に示すように、天然ガス（ＮＧ）を粗精製するための粗メタン精留塔１と、その粗メタン精留塔１で粗精製されたメタンを更に精製するメタン精留塔とを備える。図１では、メタン精留塔が、粗メタン精留塔１で粗精製されたメタンを導入して精製する高純度メタン精留塔１０と、その高純度メタン精留塔１０で精製された高純度メタンを導入して更に精製する超高純度メタン精留塔２０とを含む例を示すが、メタン精留塔の構成には自由度があることを明記しておく。
【００２３】
粗メタン精留塔１の内部には、精留を行う精留部２が設けられている。精留部２の型式には、棚段式や充填式等があり、いずれの型式も採用できる。精留部２では、下降する液体と上昇する蒸気とが気液接触しながら、蒸発と凝縮を繰り返すことで、精留部２の下側ほど高沸点成分である炭化水素等が、上側ほど低沸点成分である窒素等が濃縮される。
【００２４】
粗メタン精留塔１には、原料である液化天然ガス（ＬＮＧ）の一部を、粗メタン精留塔１の搭頂部に供給する第１経路Ｌ１を有している。第１経路Ｌ１には、流量調節機構としての弁６が設けられている。液面制御部Ｃ３は、例えば液面指示調節計（ＬＩＣ）で構成され、粗メタン精留塔１の搭底部３に貯留された液体メタンの液面レベルが一定となるように、第１経路Ｌ１に設けた弁６を制御する。表１には、図１で菱形番号を付した経路に関して、その流体の性状を示す。
【００２５】
第１経路Ｌ１からは、第２経路Ｌ２が分岐しており、原料である液化天然ガス（ＬＮＧ）の残部を粗メタン精留塔１の運転圧力に対応する蒸発温度以上に加熱した後、粗メタン精留塔１の搭底部３に供給する第２経路Ｌ２を有している。本発明において、「搭底部」とは、精留塔の精留部より下側部を指し、「搭頂部」とは、精留塔の精留部より上側部を指す。
【００２６】
蒸発温度以上に加熱する装置としては、スチーム加温器４が設けられている。本発明では、第２経路Ｌ２に、流量調節機構を制御する流量制御部Ｃ２が設けられていることが好ましい。流量制御部Ｃ２としては、例えばマスフローコントローラ（ＭＦＣ）が使用され、これを介して、スチーム加温器４で気化された天然ガスが粗メタン精留塔１の搭底部３に供給される。
【００２７】
粗メタン精留塔１は、その搭頂部より、メタンに比較して軽質な成分をガス状で所定量抜き出す第３経路Ｌ３を有しており、第３経路Ｌ３を経て、軽質成分を含む天然ガス（ＮＧ）が排出される。第３経路Ｌ３には、搭頂からのガスを加温するための大気式加温器７が設けられている。また、搭頂からのガスの流量が一定になるように流量調節機構を制御するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）９が設けられている。
【００２８】
本発明では、粗メタン精留塔１の圧力が一定となるように、第２経路Ｌ２に設けた流量調節機構を制御する圧力制御部Ｃ１を設けているが、圧力制御部Ｃ１は、例えば圧力指示調節計（ＰＩＣ）で構成される。本実施形態では、第２経路Ｌ２に、流量調節機構を制御する流量制御部Ｃ２が設けられ、その流量制御部Ｃ２の設定値として、圧力制御部Ｃ１からの操作信号が入力される例を示す。
【００２９】
粗メタン精留塔１には、その搭底部３より粗精製された液体メタンを所定量抜き出す第４経路Ｌ４を有する。第４経路Ｌ４には、液体メタンを蒸発させるためのスチーム加温器８が設けられている。また、第４経路Ｌ４には、流量が一定になるようにマスフローコントローラ（ＭＦＣ）Ｃ５が設けられている。
【００３０】
熱交換器Ｅ１により、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）Ｃ５を経た気体と、スチーム加温器８に供給される液体とが熱交換する。また、スチーム加温器８に供給される経路は、熱交換器Ｅ１のバイパス経路Ｌ５を有しており、このバイパス経路Ｌ５には流量制御のための弁５を備える。熱交換器Ｅ１を経た蒸気は、弁５を操作する温度指示調節計（ＴＩＣ）Ｃ４によって、温度が所定値となるように制御される。熱交換器Ｅ１を経た蒸気は、経路Ｌ６を経て、高純度メタン精留塔１０の搭底部１４に供給される。
【００３１】
高純度メタン精留塔１０の内部には、精留を行う精留部１１，１２が設けられている。精留部１１，１２の型式には、棚段式や充填式等があり、いずれの型式も採用できる。精留部１１，１２では、下降する液体と上昇する蒸気とが気液接触しながら、蒸発と凝縮を繰り返すことで、精留部１１，１２の下側ほど高沸点成分である炭化水素等が、上側ほど低沸点成分であるメタン等が濃縮される。
【００３２】
高純度メタン精留塔１０の中腹部には、図２に示すように、高純度メタンの抜き出し部３０が設けられている。この抜き出し部３０は、精留塔の中腹部から液体成分を抜き出すために設けられており、精留部１２を備える下方筒部３２と精留部１１を備える上方筒部３３とを気密に連結し、液体貯留部３１ａを有する外筒部３１と、下方の精留部１２に液体を流下させる開孔３４ａと、外筒部３１の側へ液体をオーバーフローさせるオーバーフロー部３４ｂとを有する液溜め部３４と、下方の精留部１２からの気体を通過させつつ上方の精留部１１から流下する液体を液溜め部３４へ導く誘導部とを含む。外筒部３１の液体貯留部３１ａには、液体の排出経路Ｌ１２が設けられる。
【００３３】
このような抜き出し部３０によると、誘導部により下方の精留部１２からの気体を通過させつつ、上方の精留部１１から流下する液体を液溜め部３４の開孔３４ａから流下させることができるので、途切れることなく精留操作を行うことができる。その際、オーバーフロー部３４ｂにより液溜め部３４には一定の高さＨの液体が溜まるため、その高さに応じた一定の圧力で開孔３４ａから液体を一定流量で流下させることができるので、安定した精留操作を行うことができる。また、過剰の液体は、オーバーフロー部３４ｂから流下して、外筒部３１の液体貯留部３１ａに溜まるため、そこから液体を抜き出すことができる。
【００３４】
図示した例では、誘導部が、ドーナツ形の液溜め部３４から上方に延びた内筒部３５と、その内筒部３５の上端開口に上方および側方を覆う蓋部３６とで構成されている。なお、図中の実線矢印は液体の流動方向を示し、破線矢印は気体の流動方向を示している。
【００３５】
高純度メタン精留塔１０の塔底部１４には、リボイラ手段が設けられている。リボイラ手段は、塔底部１４から液体を抜き出す経路Ｌ７と、抜き出した液体を蒸発させるスチーム加温器１７と、蒸発した気体を塔底部１４に戻す経路Ｌ９とから構成されている。経路Ｌ９には弁１８が設けられている。また、経路Ｌ８には、流量が一定になるようにマスフローコントローラ（ＭＦＣ）Ｃ７が設けられており、炭化水素ＨＣが一定量で排出される。
【００３６】
液面制御部Ｃ６は、例えば液面指示調節計（ＬＩＣ）で構成され、高純度メタン精留塔１０の搭底部１４に貯留された液体メタンの液面レベルが一定となるように、経路Ｌ９に設けた弁１８を制御する。又、図１に示した制御ループを変更して、液面制御部Ｃ６のＬＩＣの出力信号を温度指示調節計Ｃ４のＴＩＣの設定値の変更に利用するカスケード制御にすることも可能である。
【００３７】
高純度メタン精留塔１０の塔頂部には、冷媒貯留型の第１凝縮器１３が設けられている。第１凝縮器１３には、弁１５を設けた経路Ｌ１０を介して液体窒素（ＬＮ２）が導入され、高純度メタン精留塔１０の塔頂ガスとの熱交換により、液体窒素が蒸発すると共に、塔頂ガスの一部を凝縮させる。蒸発した液体窒素は、経路Ｌ１１から排出される。
【００３８】
液面制御部Ｃ９は、例えば液面指示調節計（ＬＩＣ）で構成され、第１凝縮器１３に貯留された液体窒素の液面レベルが一定となるように、経路Ｌ１０に設けた弁１５を制御する。
【００３９】
高純度メタン精留塔１０は、その搭頂部より、軽質成分を含む天然ガス（ＮＧ）を所定量抜き出す経路Ｌ１７を有している。経路Ｌ１７には、搭頂からのガスを加温するための大気式加温器１６が設けられている。また、搭頂からのガスの流量が一定になるように流量調節機構を制御するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）Ｃ８が設けられている。
【００４０】
高純度メタン精留塔１０の抜き出し部３０から抜き出された高純度メタンは、経路Ｌ１２を経て、超高純度メタン精留塔２０の頭頂部に供給される。経路Ｌ１２からは、弁１９を設けた経路Ｌ１３が分岐しており、この経路Ｌ１３から高純度メタン（純度９９．９９％）が排出される。
【００４１】
抜き出し部３０には、液面制御部Ｃ１０が設けられている。液面制御部Ｃ１０は、例えば液面指示調節計（ＬＩＣ）で構成され、抜き出し部３０の液体貯留部３１ａに貯留された液体メタンの液面レベルが一定となるように、経路Ｌ１３に設けた弁１９を制御する。このように抜き出し部３０の液体貯留部３１ａの液体メタンの液面レベルが一定に制御されているため、経路Ｌ１２を経由して超高純度メタン精留塔２０に供給される高純度メタンの流量は、超高純度メタン精留塔２０の圧力が一定の場合、液面高さに応じた一定の圧力で流動するため一定流量になる。
超高純度メタン精留塔２０の内部には、精留を行う精留部２１が設けられている。精留部２１の型式には、棚段式や充填式等があり、いずれの型式も採用できる。精留部２１では、下降する液体と上昇する蒸気とが気液接触しながら、蒸発と凝縮を繰り返すことで、精留部２１の下側ほど高沸点成分であるメタンが、上側ほど低沸点成分である窒素等が濃縮される。
【００４２】
超高純度メタン精留塔２０の塔底部２３には、リボイラ手段が設けられている。リボイラ手段は、例えば、経路Ｌ１８により塔底部２３に導入される熱媒体により、塔底部２３に貯留した液体を蒸発させるものである。
【００４３】
塔底部２３からは、経路Ｌ１４を経て、超高純度メタン（純度９９．９９９９％）が排出される。経路Ｌ１４には弁２４が設けられている。
【００４４】
超高純度メタン精留塔２０の塔底部２３には、液面制御部Ｃ１１が設けられている。液面制御部Ｃ１１は、例えば液面指示調節計（ＬＩＣ）で構成され、搭底部２３に貯留された液体メタンの液面レベルが一定となるように、経路Ｌ１４に設けた弁２４を制御する。
【００４５】
超高純度メタン精留塔２０の塔頂部には、第１凝縮器１３で蒸発した窒素ガスを導入して熱交換により塔頂ガスを凝縮させる第２凝縮器２２を備えている。第２凝縮器２２には、経路Ｌ１１を介して窒素ガスが導入される。熱交換により加温された窒素ガスは、経路Ｌ１６から大気放出される。
【００４６】
超高純度メタン精留塔２０は、その搭頂部より、軽質成分を含む天然ガス（ＮＧ）を所定量抜き出す経路Ｌ１５を有している。経路Ｌ１５には、搭頂からのガスを加温するための大気式加温器２５と、弁２６とが設けられている。超高純度メタン精留塔２０の圧力が一定となるように、経路Ｌ１５に設けた弁２６を制御する圧力制御部Ｃ１２を設けている。圧力制御部Ｃ１２は、例えば圧力指示調節計（ＰＩＣ）で構成される。
【００４７】
【表１】
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【００４８】
一方、本発明の高純度メタンの精製方法は、以上のような本発明の精製装置を用いて好適に実施することができる。つまり、本発明の高純度メタンの精製方法は、天然ガスを粗メタン精留塔１で粗精製した後、粗精製されたメタンを更にメタン精留塔で精製するものである。
【００４９】
本発明の高純度メタンの精製方法では、原料である液化天然ガス（ＬＮＧ）の一部を、粗メタン精留塔１の搭底部３に貯留された液体メタンの液面レベルが一定となるように調節して、粗メタン精留塔１の搭頂部に供給しつつ、原料の残部を粗メタン精留塔１の運転圧力に対応する蒸発温度以上に加熱した後、粗メタン精留塔１の圧力が一定となるように調節して、粗メタン精留塔１の搭底部３に供給する。また、粗メタン精留塔１の搭頂部より、メタンに比較して軽質な成分をガス状で所定量抜き出しながら、粗メタン精留塔１の搭底部より粗精製された液体メタンを所定量抜き出す。
【００５０】
また、本発明の別の高純度メタンの精製方法では、メタン精留塔は、粗メタン精留塔１で粗精製されたメタンを導入して精製する高純度メタン精留塔１０と、その高純度メタン精留塔１０で精製された高純度メタンを導入して更に精製する超高純度メタン精留塔２０とを含む。そして、高純度メタン精留塔１０に設けた第１凝縮器１３に、液体窒素（ＬＮ２）を導入して塔頂ガスとの熱交換により蒸発させた後、超高純度メタン精留塔２０の頭頂部に設けた第２凝縮器２２に導入して、熱交換により塔頂ガスを凝縮させる。
【符号の説明】
【００５１】
１    粗メタン精留塔
３    粗メタン精留塔の塔底部
４    スチーム加温器
１０  高純度メタン精留塔
１３  第１凝縮器
２０  超高純度メタン精留塔
２２  第２凝縮器
Ｃ１  圧力制御部
Ｃ２  流量制御部
Ｃ３  液面制御部
Ｌ１  第１経路
Ｌ２  第２経路
Ｌ３  第３経路
Ｌ４  第４経路
【図１】
2010275215.tif 000004
【図２】
2010275215.tif 000005