(57)【要約】【課題】熱源からの熱回収をより効率的に回収して利用し、流体中に水蒸気を最大限添加することができるサチュレータ及びこれを備える天然ガス改質システムを提供する。【解決手段】第１流体が内側を流通する流通路、第１流体と第２流体との間で熱交換させる第１熱交換部２２、第１熱交換部２２を通過した後の第１流体と第３流体との間で熱交換させる第２熱交換部２３、第１熱交換部２２及び第２熱交換部２３の第１流体の上流側において第１流体に水を添加する加湿部２６、及び、熱交換された後の第３流体を第２熱交換部２３から第１熱交換部２２の上流側に搬送し、第１流体として流通路内に流入させる搬送路２５を有し、第１熱交換部２２で第１流体が加熱されるとともに加湿され、第２流体が冷却されて系外に排出され、第２熱交換部２３で第１流体が加熱されるとともに飽和蒸気圧まで加湿されて系外に排出され、第３流体が冷却されるサチュレータ２０。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流体が内側を流通する流通路と、
前記流通路の前記第１流体の流通方向に沿って１つまたは複数設置され、前記第１流体と第２流体との間で熱交換させる第１熱交換部と、
前記第１流体の前記流通路内での流通方向で前記第１熱交換部の下流側に設置され、前記第１熱交換部を通過した後の前記第１流体と第３流体との間で熱交換させる第２熱交換部と、
前記第１熱交換部及び前記第２熱交換部の前記第１流体の上流側において、前記流通路内を流通する前記第１流体に水を添加する加湿部と、
前記第２熱交換部で熱交換された後の前記第３流体を、前記第２熱交換部から前記第１熱交換部の前記第１流体上流側に搬送し、前記第１流体として前記流通路内に流入させる搬送路とを有し、
前記第１熱交換部において、前記第１流体が加熱されるとともに加湿され、前記第２流体が冷却されて系外に排出され、
前記第２熱交換部において、前記第１流体が加熱されるとともに飽和蒸気圧まで加湿されて系外に排出され、前記第３流体が冷却されるサチュレータ。
【請求項２】
前記流通路が、前記第１熱交換部及び前記第２熱交換部を収容する１つの塔である請求項１に記載のサチュレータ。
【請求項３】
前記流通路が、複数の容器と該容器同士を連結する配管であり、前記容器に前記第１熱交換部及び前記第２熱交換部が１つずつ収容されている請求項１に記載のサチュレータ。
【請求項４】
前記第１流体とされる天然ガスを水蒸気と反応させて、前記第２流体とされる水素、一酸化炭素及び二酸化炭素を含む合成ガスを生成する改質器と、
前記第３流体とされる天然ガスを供給する天然ガス供給ラインと、
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のサチュレータとを備える天然ガス改質システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス中に水蒸気を添加するサチュレータに関する。また本発明は、当該サチュレータを備える天然ガス改質システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
メタノール合成プロセス、灯油や軽油などの液体炭化水素を合成するプロセス（フィッシャー・トロプシュプロセス）においては、特許文献１及び特許文献２に記載されるように、天然ガス等の炭化水素ガスに水蒸気が添加されて改質され、水素、一酸化炭素及び二酸化炭素を含む合成ガスが生成される。上記プロセスでガスに水蒸気を添加する方法として、天然ガスに直接スチームを添加する方法の他、サチュレータを用いて天然ガスを加湿する方法がある。
【０００３】
また、燃焼ガスに水蒸気を添加するガスタービンにおいて、燃焼ガスを加湿するためにサチュレータが設置される場合がある。
【０００４】
サチュレータは、熱交換器において別の熱源（ガス）から熱回収し、回収された熱を利用してサチュレータ内部を流通するガスを加熱するとともに、ガス中に水を散布して蒸発させて、ガスに水蒸気を添加する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３４６６０号公報
【特許文献２】特開２００４−２７７１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記サチュレータでは、別の熱源からより効率良く熱を回収することが求められる。例えば天然ガスを改質するプロセスにサチュレータが設置される場合、サチュレータは、水が散布された低温の天然ガスが、高温の合成ガスとの熱交換により加熱され、飽和蒸気圧の水蒸気を含む高温の天然ガスとして排出される構成が採用される。しかしながら、合成ガスから更に低温の温度域まで熱を効果的に回収する余地があると考えられた。
【０００７】
また、原料ガスを水蒸気により確実に改質するためには、炭素量に対して余剰の水蒸気を添加する必要がある。サチュレータ通過後の飽和原料ガスの温度が低い場合には、含有される水蒸気量が要求量に対して不十分であるために、改質器に搬送する前に水蒸気を別途添加する必要がある。従って、上記サチュレータでは、高い温度で加湿されたより多くの水蒸気を有する飽和ガスを排出させることが求められる。
【０００８】
本発明は、熱源からの熱回収をより効率的に回収して利用し、ガス（流体）中に水蒸気を最大限添加することができるサチュレータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、第１流体が内側を流通する流通路と、前記流通路の前記第１流体の流通方向に沿って１つまたは複数設置され、前記第１流体と第２流体との間で熱交換させる第１熱交換部と、前記第１流体の前記流通路内での流通方向で前記第１熱交換部の下流側に設置され、前記第１熱交換部を通過した後の前記第１流体と第３流体との間で熱交換させる第２熱交換部と、前記第１熱交換部及び前記第２熱交換部の前記第１流体の上流側において、前記流通路内を流通する前記第１流体に水を添加する加湿部と、前記第２熱交換部で熱交換された後の前記第３流体を、前記第２熱交換部から前記第１熱交換部の前記第１流体上流側に搬送し、前記第１流体として前記流通路内に流入させる搬送路とを有し、前記第１熱交換部において、前記第１流体が加熱されるとともに加湿され、前記第２流体が冷却されて系外に排出され、前記第２熱交換部において、前記第１流体が加熱されるとともに飽和蒸気圧まで加湿されて系外に排出され、前記第３流体が冷却されるサチュレータである。
【００１０】
上記態様において、前記流通路が、前記第１熱交換部及び前記第２熱交換部を収容する１つの塔であることが好ましい。
【００１１】
あるいは、上記態様において、前記流通路が、複数の容器と該容器同士を連結する配管であり、前記容器に前記第１熱交換部及び前記第２熱交換部が１つずつ収容されていることが好ましい。
【００１２】
上記態様のサチュレータは、流通路内に複数の熱交換部が設置されている。第２熱交換部において、第１流体と同一ガスである高温の第３流体が、サチュレータから排出される直前の第１流体の加熱及び加湿に利用される。また、第３流体は、第１流体としてサチュレータの流通路内に流入し、第１熱交換部において第２流体の冷却に利用される。
上記の構成とすることにより、サチュレータから排出される第１流体の温度を高くすることができるとともに、第２流体の温度を低くすることができる。従って、系内での熱回収の効率が向上する。また、第２流体の温度を低くすることは、サチュレータ後流での第２流体からの廃熱量を低減させることに繋がるので好ましい。
【００１３】
本発明の別の態様は、前記第１流体とされる天然ガスを水蒸気と反応させて、前記第２流体とされる水素、一酸化炭素及び二酸化炭素を含む合成ガスを生成する改質器と、前記第３流体とされる天然ガスを貯蔵するタンクと、上記態様のサチュレータとを備える天然ガス改質システムである。
【００１４】
例えば天然ガスの改質システムに上記サチュレータが設置された場合、加湿された天然ガス（第１流体）に系外（例えばボイラ）から添加される水蒸気量を低減させることが可能になり、システムの運転効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、サチュレータから排出される第１流体の温度をより上昇させ、かつ、第２流体の温度をより低下させる。すなわち、本発明のサチュレータは、従来品に比べて優れた熱回収を行うことができ、システム全体の熱効率を向上させることができる。
【００１６】
本発明のサチュレータを天然ガスの改質システムに設置すれば、原料ガスである天然ガスに系外から添加される水蒸気量を低減させることができ、生産原料である天然ガスの消費量を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】天然ガス改質システムの概略図である。
【図２】ケース１のサチュレータの概略図である。
【図３】ケース２のサチュレータの概略図である。
【図４】ケース３のサチュレータの概略図である。
【図５】第２実施形態のサチュレータの一例の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明のサチュレータは、原料ガスに水蒸気を添加するメタノール合成システムや液体炭化水素合成システムや、燃焼ガスや燃焼用空気に水蒸気を添加するガスタービンに適用される。
【００１９】
以下に、本発明のサチュレータの実施形態を、天然ガスの改質（スチームリフォーミング）システムを例に挙げて説明する。
図１は、天然ガス改質システムの概略図である。天然ガス改質システム１は、改質器２、廃熱ボイラ９、天然ガス供給ライン１０、及び、サチュレータ２０を備える。
【００２０】
改質器２は、反応管３、改質炉４、廃熱回収部５、及び、煙突６を備える。反応管３は改質炉４内に設置される。反応管３内部には触媒（例えば、ニッケル系触媒等）が充填されている。反応管３は、配管７によりサチュレータ２０と連結される。配管７は、廃熱回収部５を通過する構成とされる。また、反応管３は、配管８により、廃熱ボイラ９を介してサチュレータ２０と連結される。
【００２１】
改質炉４には、不図示の配管から燃料ガス（例えば天然ガス）及び空気が供給される。改質炉４内での燃料ガスの燃焼により、反応管３が８５０〜９００℃程度に加熱される。改質炉４での燃焼排ガスは、廃熱回収部５を通じて煙突６に搬送され、煙突６から改質器２外に排出される。
【００２２】
天然ガス供給ライン１０は、サチュレータ２０と連結される。天然ガス供給ライン１０は、天然ガス供給源（不図示）と接続されている。
【００２３】
［第１実施形態］
＜ケース１＞
図２は、第１実施形態のサチュレータの一例（ケース１）の概略図である。ケース１のサチュレータ２０は、塔２１内に第１熱交換部２２ａ，２２ｂ及び第２熱交換部２３が設置される。塔２１内を紙面上側から下方向に向かって第１流体が流通する。すなわち、塔２１は、第１流体が内側を流通する流通路となっている。天然ガス改質システム１に設置されるサチュレータの場合、第１流体は天然ガスである。
【００２４】
第１熱交換部２２ａ，２２ｂは、シェル型の熱交換器である。シェル型の熱交換器では、塔２１の外周に複数のチューブが配置され、チューブ内を第２流体が流通する。天然ガス改質システム１に設置されるサチュレータの場合、第２流体は反応管３から送給される合成ガスである。第１熱交換部２２ａ，２２ｂにおいて、第１流体と第２流体とが非接触で熱交換する。
【００２５】
第１熱交換部は、第１流体の流通方向に沿って１以上設置される。ケース１のサチュレータ２０では、第１熱交換部を２つ設けた構成とされる。複数の第１熱交換部を設置する場合、隣接する第１熱交換部２２ａ，２２ｂが配管２４で接続される。配管２４内を第２流体が流通する。図２のサチュレータ２０では、第１流体の下流側の第１熱交換部２２ｂから第２流体がサチュレータ２０に流入し、第１流体の上流側の第１熱交換部２２ａからサチュレータ２０外に排出される。
【００２６】
第２熱交換部２３は、第１熱交換部２２ａ，２２ｂの第１流体下流側に設置される。第２熱交換部２３はシェル型の熱交換器であり、塔２１の外周のチューブ内を第３流体が流通する。天然ガス改質システム１に設置されるサチュレータの場合、第３流体は天然ガス（原料ガス）である。第３流体は、天然ガス供給ライン１０から供給される。第２熱交換部２３において、第１流体と第３流体とが非接触で熱交換する。
【００２７】
第２熱交換部２３は、搬送路２５を通じて塔２１上部と接続される。搬送路２５内を第３流体が流通する。第３流体は塔２１上部から塔２１内に流入し、第１流体として塔２１内を流通する。
【００２８】
加湿部２６ａ，２６ｂ，２６ｃは、第１熱交換部２２ａ，２２ｂ及び第２熱交換部２３の各々に設置される。加湿部２６ａ，２６ｂ，２６ｃは、塔２１内を流通する第１流体に水を散布する散布部（不図示）、散布された余剰の水及び凝縮水を回収し貯留する貯留部２７ａ，２７ｂ，２７ｃ、及び、貯留部２７ａ，２７ｂ，２７ｃ内の水を散布部に循環させるポンプ２８ａ，２８ｂ，２８ｃを備える。散布部は、第１熱交換部２２ａ，２２ｂ及び第２熱交換部２３の第１流体上流側に設置される。
【００２９】
第１熱交換部２２ａ，２２ｂ及び第２熱交換部２３の上流側において、配管２９が接続される。配管２９から第１流体にサチュレータ２０外部から水が供給される。配管２９から供給される水は、工業用水であっても良いし、第１熱交換部２２ａからサチュレータ２０外部に排出された第２流体を更に冷却した時に生成する凝縮水であっても良い。
【００３０】
以下に、天然ガスを加湿する例を示して、ケース１のサチュレータ２０を用いてガスを加湿する工程を説明する。
第３流体として、高温の天然ガスが第２熱交換部２３に流入する。第３流体は、例えば天然ガス供給ライン１０から改質器２の廃熱回収部５を通過することにより加熱される。具体的に、第２熱交換部２３に流入する前の第３流体は３８０℃〜４００℃程度（温度Ｔ１）に昇温される。なお、第３流体には水蒸気はほとんど含まれていない。
【００３１】
第２熱交換部２３において、塔２１内を流通する第１流体（温度Ｔ９）と第３流体との間で熱交換が行われる。熱交換により、第３流体は温度Ｔ２まで冷却される。
【００３２】
温度Ｔ２に冷却された第３流体は、搬送路２５を流通し、塔２１上部のから塔２１内に第１の流体として流入する。第１流体は、塔２１上部から下方に向かって塔２１内を流通する。
【００３３】
第１熱交換部２２ａに流入する前の第１流体に対して、加湿部２６ａの散布部が水を散布する。散布された水が第１流体（温度Ｔ２）と接触して蒸発して、第１流体に水蒸気が添加される。同時に、気化熱により第１流体が温度Ｔ３に冷却される。このとき、第１流体に飽和蒸気圧の水蒸気が含有されると、後段で説明する熱回収効率の上昇及び系外からの水蒸気添加量の低下に繋がり、天然ガス改質システム１全体のエネルギー効率が上昇するので有利である。
【００３４】
第２流体として合成ガスが、改質器２の反応管３で生成される。
下記工程を経てサチュレータ２０により加湿された天然ガス（ＣＨ４を主成分とする炭化水素を含む）が配管７から反応管３に供給される。反応管において、天然ガス中の炭化水素が水蒸気と反応し、一酸化炭素（ＣＯ）及び水素（Ｈ２）が発生する。発生したＣＯは水蒸気と更に反応し、二酸化炭素（ＣＯ２）及びＨ２が発生する。すなわち、合成ガスはＨ２、ＣＯ、ＣＯ２、及び水蒸気を含む。
【００３５】
反応管３から排出された合成ガスは、配管８を通じて廃熱ボイラ９で冷却された後、サチュレータ２０に搬送される。具体的に、８５０〜９００℃で改質器２から排出された合成ガスは、廃熱ボイラ９を経由することにより、３００〜４００℃程度（温度Ｔ１１）に冷却されてからサチュレータ２０の第１熱交換部２２ｂに供給される。
【００３６】
第２流体として、合成ガスが第１熱交換部２２ｂに流入する。第１熱交換部２２ｂを流通した第２流体は、配管２４を経由して第１熱交換部２２ａに流入する。第１熱交換部２２ａを流通した第２流体は、サチュレータ２０外部に排出される。
【００３７】
第１熱交換部２２ａ，２２ｂにおいて、塔２１内を流通する第１流体と第２流体との間で熱交換が行われる。熱交換により、第１流体は加熱される。一方、第２流体は冷却される。ケース１において、第１流体は、第１熱交換部２２ａにおいて入口温度Ｔ３から出口温度Ｔ４に加熱され、第１熱交換部２２ｂにおいて入口温度Ｔ５から出口温度Ｔ６に加熱される。第２流体は、第１熱交換部２２ｂにおいて温度Ｔ１１からＴ１３に冷却され、第１熱交換部２２ａにおいて温度Ｔ１３から温度Ｔ１４に冷却される。
【００３８】
ケース１のサチュレータ２０では、第１熱交換部２２ａ，２２ｂの上側から、加湿部２６ａ，２６ｂの散布部が塔２１内に水を散布する。散布された水は、第１熱交換部２２ａ，２２ｂを通過する際に、第１流体及び第２流体の熱により水蒸気となる。この工程により、第１熱交換部２２ａ，２２ｂを通過する際に、飽和蒸気圧を維持されながら第１流体が加熱される。
散布された余剰の水及び凝縮水は貯留部２７ａ，２７ｂで回収され、ポンプ２８ａ，２８ｂにより加湿部２６ａ，２６ｂの散布部に循環される。
【００３９】
第１熱交換部２２ｂを通過し温度Ｔ６に到達した第１流体は、温度Ｔ９として第２熱交換部２３に流入する。第２熱交換部２３において、第１流体は第３流体と熱交換して温度Ｔ９から温度Ｔ１０に加熱される。
【００４０】
第２熱交換部２３の上側から、加湿部２６ｃの散布部が塔２１内に水を散布する。散布された水は、第２熱交換部２３を通過する際に、第１流体及び第３流体の熱により水蒸気となる。この工程により、第２熱交換部２３を通過する際に、飽和蒸気圧を維持されながら第１流体が加熱される。
【００４１】
第２熱交換部２３を通過した第１流体は、飽和水蒸気圧の水蒸気を伴ってサチュレータ２０から排出され、配管７を通じて改質器２の反応管３に搬送される。なお、上述の反応管３では、天然ガス中の炭素量に対する水蒸気量が２〜３程度として天然ガスの改質が行われる。上記の水蒸気比率となるように、配管７の途中で第１流体に水蒸気が添加されても良い。
【００４２】
＜ケース２＞
図３は、第１実施形態のサチュレータの別の例（ケース２）の概略図である。ケース２のサチュレータ３０は、第１熱交換部が３つ（２２ａ〜２２ｃ）設置され、第１熱交換部２２ｃに加湿部２６ｄが設置された以外は図２のサチュレータ２０と同じ構成である。第１熱交換部２２ａ〜２２ｃは、配管２４により接続される。
【００４３】
ケース２では、第１熱交換部２２ｃにおいて、第１流体が入口温度Ｔ７から出口温度Ｔ８に加熱される。温度Ｔ８の第１流体が、温度Ｔ９として第２熱交換部２３に到達する。加湿部２６ｄが第１熱交換部２２ｃの上部から水を散布するため、第１流体は飽和蒸気圧を維持して加熱されながら、第１熱交換部２２ｃを通過する。
【００４４】
また、第２流体は、改質器２の反応管３から廃熱ボイラ９を経て第１熱交換部２２ｃに流入する。第２流体は、第１熱交換部２２ｃにおいて温度Ｔ１１から温度Ｔ１２に冷却され、第１熱交換部２２ｂにおいて温度Ｔ１２から温度Ｔ１３に冷却され、第１熱交換部２２ａにおいてＴ１３から温度Ｔ１４に冷却される。温度Ｔ１４の第２流体が、サチュレータ２０から排出される。
【００４５】
ケース１，２では、第２熱交換部を設置し、第１流体を同一ガスであり高温の第３流体の熱を利用して加熱するので、系全体の熱効率が向上している。第１流体の温度Ｔ９と第３流体の温度Ｔ２との温度差ΔＴは、Ｔ２＞Ｔ９となる条件で任意に設定できる。この温度差ΔＴが小さい方が、第３流体の熱を第３流体と同じ第１流体の加熱に利用できるので、系全体の熱回収効率が上昇する。
【００４６】
温度差ΔＴが小さいことは、Ｔ２の温度が低いことに繋がる。第３流体の温度Ｔ２が低いほど、塔２１の第１熱交換部２２ａ上部で水が散布された後の第１流体の温度Ｔ３を低下させることができる。第１流体の温度Ｔ３が低いほど、第２流体からの熱回収量が増大する。
【００４７】
第１熱交換部の設置数を増やすと、第２流体からより多くの熱を回収でき、サチュレータ２０，３０から排出される第２流体の温度Ｔ１４をより低くし、第１流体の温度Ｔ１０をより高くすることができる。但し、熱回収を行うためには、各第１熱交換部において第２流体の温度が第１流体の温度よりも高い必要がある。当該温度関係が成立する範囲で、第１熱交換部の設置数が適宜設定される。
【００４８】
＜ケース３＞
図４は、比較例とされるサチュレータ（ケース３）の概略図である。ケース３のサチュレータ４０は、塔４１に第１熱交換部４２が１つ設置されるが、第２熱交換部は設置されていない。
【００４９】
ケース３では、第３流体（温度Ｔ１：３８０〜４００℃）が塔４１上部から第１流体として塔４１内に流入する。ケース１と同様に、系外からの水が配管４９を通じて加湿部４６の散布部５０に供給され、第１熱交換部４２の上部において散布部から第１流体に水が散布される。水の散布により、第１流体が温度Ｔ３に冷却されるとともに、第１流体が飽和蒸気圧まで加湿される。ケース３において、散布された余剰の水及び凝縮水は貯留部４７で回収され、ポンプ４８により加湿部４６の散布部に循環される。
【００５０】
第１流体が第１熱交換部４２を流通する間に、第１流体と第２流体との間で熱交換が行われる。この工程により、第１流体は飽和蒸気圧を維持されながら、温度Ｔ３から温度Ｔ１０に加熱されて、サチュレータ４０から排出される。第２流体は、上記熱交換により温度Ｔ１１から温度Ｔ１４に冷却されて、サチュレータ４０から排出される。
【００５１】
表１に、ケース１〜３のサチュレータにおける温度Ｔ１〜Ｔ１４の一例を示す。ケース１，２とケース３とは、サチュレータに流入する第３流体の温度Ｔ１、第２流体の温度Ｔ１１は同条件とした。
【００５２】
【表１】
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【００５３】
ケース１，２は、第２熱交換部２３を設置して第１流体を高温の第３流体の熱を利用して加熱するため、ケース３と比較して、サチュレータにより加湿された後の第１流体の温度Ｔ１０が高くなっている。
天然ガス改質システム１の場合、上述のように合成ガスの生成に必要な水蒸気量とするために、サチュレータから排出された第１流体に更に水蒸気を添加してから、第１流体が改質器２の反応管３に送給される。ケース１〜３では第１流体中の水蒸気量は飽和蒸気圧となっているので、ケース１，２の方がケース３よりもサチュレータから排出された第１流体中の水蒸気量が多い。このため、ケース１，２のサチュレータ２０，３０を設置した場合、系外から添加する水蒸気量を低減させることができる。
【００５４】
また、ケース１，２ではより温度が低い第３流体を塔２１上部に流入させているので、第１熱交換部２２ａ上流での第１流体の温度Ｔ３をケース３より低下させることができる。ケース１，２では、第１熱交換部２２ａ〜２２ｃでの熱交換により第２流体からの回収される熱量が増大して、系内での熱効率が向上し、サチュレータから排出される第２流体の温度を大幅に低下させることができる。天然ガス改質システム１では、サチュレータ２０，３０から排出された第２流体（合成ガス）が更に冷却されるが、ケース１，２に依れば後流側での第２流体からの廃熱量を低減させることができる。
【００５５】
［第２実施形態］
図５は、第２実施形態のサチュレータの一例の概略図である。図５において、第１実施形態と同じ構成には同一の符号を付している。
【００５６】
第２実施形態のサチュレータ６０は、複数の容器６１ａ〜６１ｃを備える。容器６１ａ，６１ｂ内に、それぞれシェル型の第１熱交換部２２ａ，２２ｂが収容される。容器６１ｃ内に、シェル型の第２熱交換部２３が収容される。
【００５７】
容器６１ａと容器６１ｂとは、配管６２ａで連結される。容器６１ｂと容器６１ｃとは、配管６２ｂで連結される。従って、第２実施形態において、容器６１ａ，配管６２ａ、容器６１ｂ、配管６２ｂ、容器６１ｃが、内側を第１流体が流通する流通路となっている。
【００５８】
容器６１ｃの第２熱交換部２３は、搬送路２５を通じて容器６１ａの上部と接続される。搬送路２５内を第３流体が流通する。第３流体は容器６１ａ上部から容器６１ａ内に流入し、第１流体として流通路内を流通する。
【００５９】
容器６１ａ及び容器６１ｂ同士は、配管２４で接続される。第２流体は、第１熱交換部２２ｂを収容する容器６１ｂの外周に設置されるチューブ内を流通し、配管２４を通って第１熱交換部２２ａを収容する容器６１ａの外周に設置されるチューブ内を流通してから、サチュレータ６０外に排出される。
【００６０】
各容器６１ａ〜６１ｃについて、加湿部２６ａ〜２６ｃが設置される。各容器６１ａ〜６１ｃに配管２９が接続される。配管２９が接続される位置は、第１熱交換部２２ａ，２２ｂ及び第２熱交換部２３の第１流体上流側とされる。
【００６１】
図５では、第１熱交換部を２つ設ける場合を例示したが、第１熱交換部は１つまたは３つ以上設置されても良い。
【００６２】
第２実施形態のサチュレータ６０においても、第１実施形態のケース１と同様にして熱交換が行われる。
すなわち、容器６１ｃの第２熱交換部２３において、流通路内を流通する第１流体（温度Ｔ９）と第３流体との間で熱交換が行われる。熱交換により、第３流体は温度Ｔ２まで冷却される。
【００６３】
温度Ｔ２に冷却された第３流体は、搬送路２５を流通し、容器６１ａ上部のから容器６１ａ内に第１の流体として流入する。
【００６４】
第１熱交換部２２ａに流入する前の第１流体に対して、加湿部２６ａの散布部が水を散布する。散布された水が第１流体（温度Ｔ２）と接触して蒸発して、第１流体に水蒸気が添加されるとともに、第１流体が温度Ｔ３となる。
【００６５】
反応管３から排出された第２流体としての合成ガスは、温度Ｔ１１（３００〜４００℃程度）に冷却されてから容器６１ｂの第１熱交換部２２ｂに供給される。
【００６６】
第１熱交換部２２ａ，２２ｂにおいて、第１流体と第２流体との間で熱交換が行われる。第１流体は、第１熱交換部２２ａにおいて入口温度Ｔ３から出口温度Ｔ４に加熱され、配管６２ａを通じて容器６１ａから容器６１ｂに搬送される。第１流体は、第１熱交換部２２ｂにおいて入口温度Ｔ５から出口温度Ｔ６に加熱される。
【００６７】
第２流体は、第１熱交換部２２ｂにおいて温度Ｔ１１からＴ１３に冷却される、配管２４を通じて容器６１ｂから容器６１ａに搬送される。第２流体は、第１熱交換部２２ａにおいて温度Ｔ１３から温度Ｔ１４に冷却される。第２流体は、温度Ｔ１４としてサチュレータ６０から排出される。
【００６８】
第２実施形態においても、加湿部２６ａ，２６ｂの散布部から散布された水は、第１熱交換部２２ａ，２２ｂで第１流体及び第２流体の熱により水蒸気となる。これにより、第１流体は、第１熱交換部２２ａ，２２ｂを通過する際に、飽和蒸気圧を維持されながら加熱される。
【００６９】
第１熱交換部２２ｂを通過し温度Ｔ６に到達した第１流体は、容器６１ｂから配管６２ｂを通って温度Ｔ９として容器６１ｃに流入する。容器６１ｃの第２熱交換部２３において、第１流体は第３流体と熱交換して温度Ｔ９から温度Ｔ１０に加熱される。このとき、第２熱交換部２３の上側から加湿部２６ｃの散布部により水が散布されているため、第２熱交換部２３を通過する第１流体は、飽和蒸気圧を維持されながら加熱される。
【００７０】
第２熱交換部２３を通過した第１流体は、飽和水蒸気圧の水蒸気を伴って、温度Ｔ１０としてサチュレータ６０から排出される。
【００７１】
上記のように、図５のサチュレータ６０はケース１と同様の熱交換が行われているため、サチュレータ６０における温度Ｔ１〜Ｔ１４は、表１のケース１とほぼ同じとなる。すなわち、第２実施形態においても、サチュレータにより加熱された後の第１流体の温度Ｔ１０を高くすることができる。また、第１熱交換部２２ａ上流での第１流体の温度Ｔ３を低下させることができる。
【符号の説明】
【００７２】
１  天然ガス改質システム
２  改質器
３  反応管
４  改質炉
５  廃熱回収部
６  煙突
７，８，２４，２９，６２ａ，６２ｂ  配管
９  廃熱ボイラ
１０  天然ガス供給ライン
２０，３０，６０  サチュレータ
２１  塔
２２ａ，２２ｂ  第１熱交換部
２３  第２熱交換部
２５  搬送路
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ  加湿部
２７ａ，２７ｂ，２７ｃ  貯留部
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ  ポンプ
６１ａ，６１ｂ，６１ｃ  容器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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