(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状貨物輸送船において液状貨物を積載するステンレス鋼製カーゴタンクの液相部の液面より上の気相部に接するステンレス鋼の腐食を防止する装置であって、
前記液状貨物輸送船の上甲板上に配設されて海水を熱交換する熱交換器と、
前記カーゴタンクに積載される液状貨物を循環・攪拌するための貨物管と、
前記液状貨物の循環・攪拌に際して前記貨物管を通過する液状貨物を前記熱交換器へ導入するためのバイパス管とを含み、
前記液状貨物を前記貨物管で循環させる際に、前記バイパス管により前記液状貨物を前記熱交換器に導入し、前記液状貨物を熱交換させることにより前記液相部を冷却することを特徴とする液状貨物輸送船のステンレス鋼製カーゴタンクの防食装置。
【請求項２】
前記装置が、さらに、気体吸気部と気体排気部とを備え、
前記気体吸気部は、前記液状貨物輸送船の前記上甲板上に配設された送風機と、前記送風機に連通する送風ダクト主管と、前記送風ダクト主管および前記カーゴタンクの液面より上の気相部に連通し中間に１個または複数個のバルブを備えた送風ダクト枝管とを含み、
前記気体排気部は、前記カーゴタンクの液面より上の気相部に連通するように配設されたアクセスハッチと、前記アクセスハッチに連通するベント枝管と、前記ベント枝管に連通しその上端にガスフリーカバーを備えたベントポストとを含み、
送風空気を前記気体吸気部から前記カーゴタンクの気相部に導入したのち、前記気相部に含まれる腐食性物質とともに前記送風空気を前記気体排気部から排出する、請求項１記載の防食装置。
【請求項３】
前記気体排気部が、前記上甲板上に配設され吸着物質を充填したバブルタンクをさらに含み、前記バブルタンクは、共通ベント管を介して前記ベントポストに連通するとともに、排気ポストを備え、
前記気相部中に発生した前記腐食性物質を前記送風空気とともに前記バブルタンクに導入して前記吸着物質に吸着させる、請求項２記載の防食装置。
【請求項４】
前記気体吸気部の前記送風機が、その吸気口に配設された冷媒管をさらに含み、この冷媒管により送風空気を冷却して前記カーゴタンクの気相部に導入する、請求項２又は３記載の防食装置。
【請求項５】
前記気体吸気部に代わり、又はそれに追加して、前記液状貨物輸送船の上甲板上に配設された不活性ガス導入部を含み、
前記不活性ガス導入部は、不活性ガス発生器または不活性ガスボンベと、前記不活性ガスを導入する不活性ガス主管と、前記不活性ガス主管および前記上甲板上に配設された前記カーゴタンクのタンククリーニングハッチに連通し中間に１個または複数個のバルブを備えたホースとを含み、
前記不活性ガス発生器又は不活性ガスボンベから前記不活性ガスを、前記カーゴタンクの気相部に導入する、請求項２〜４のいずれか１項記載の防食装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液状貨物、特に溶液状粗製リン酸を輸送する液状貨物輸送船等の、ステンレス鋼製カーゴタンクの液面より上の気相部に接するステンレス鋼の腐食を防止する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液状貨物輸送船、すなわちケミカルタンカーは、液状化学物質を船内のカーゴタンクに積載し輸送する。このため、各種化学製品の原料となる化学物質の大量輸送に適していることから、最近では、第１国で製造した原料である粗製の液状化学物質を、第２国に輸送し、そこで精製し、さらに第２国内または第３国の各種の化学物質製造工場に送り最終の化学製品を製造するという、化学製品のグローバル生産の一翼を担っている。
【０００３】
液状化学物質は多岐にわたり、軽質油、重質油、潤滑油等の石油精製品、石油系溶剤等の石油化学品、硫酸、塩酸、リン酸等の無機酸類、アルコール類、有機溶剤等の化成化学製品、動物油、植物油、ワイン等の食品が、液状貨物輸送船で輸送されている。液状貨物輸送船は、腐食性の高い化学物質を輸送することが多いため、石油輸送タンカーとは異なり、そのカーゴタンクには、耐食鋼板、例えばＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６グレードのステンレス鋼（無垢）またはそれらを合せ材としたステンレスクラッド鋼が用いられている。
【０００４】
肥料、洗剤、飼料、医薬品等の原料として多用されているリン酸も、液状貨物輸送船で輸送される代表的な液状化学物質である。リン酸は、採鉱されたリン鉱石に硫酸を加え、石膏を除去する湿式法で製造され、溶液中にリン酸を約７５重量％含有し不純物を多く含む粗製リン酸の形態で輸送される。また、粗製リン酸は、その製造過程では５０℃を超える温度になるが、腐食を抑えるために、船積み前に陸上タンクで一定期間静止貯蔵され、概ね５０℃以下に液温が低下した後に、液状貨物輸送船に積載されている。
【０００５】
粗製リン酸の輸送では、これまで、カーゴタンクのステンレス鋼を腐食させるような問題は生じていなかった。しかし最近の原料ソースの多様化により、特定の原産地で採鉱されたリン鉱石から製造された粗製リン酸の輸送において、ステンレス鋼に腐食が生じるという問題が顕在化してきた。この腐食は、カーゴタンクに積載される粗製リン酸の液面より上部の気相部の気体に接するステンレス鋼に、黒色の腐食生成物を生成して発生し、前記液面より下の部分には腐食は発生しないという特徴を有する。
【０００６】
この特定の粗製リン酸は、リン酸が約７５重量％、硫酸が約数重量％含まれるほか、原料であるリン鉱石中の成分を反映して、１重量％以下のフッ素、塩素、鉄、珪素等が含有されている。このため、カーゴタンクの気相部には、粗製リン酸溶液から蒸発した珪フッ素化合物（Ｓｉ−Ｏ−Ｆ）とＳＯ２、ＳＯ３等のイオウ酸化物の混合物が蒸発物として含まれており、この蒸発物がステンレス鋼と反応して、Ｃ、Ｓｉ、Ｏ、Ｆｅ、Ｃｌを含む金属化合物からなる腐食生成物を生成して、腐食を生じさせると考えられる。この腐食生成物を生成する腐食速度はかなり大きく、ステンレス鋼の厚さが２〜３ｍｍ程度の場合には、数十回の粗製リン酸の輸送により、ステンレス鋼の板厚を貫通する腐食孔を生じるおそれもある。
【０００７】
液状貨物輸送船は、航行後、カーゴタンク内を高圧の真水で洗浄し、直前に輸送された液状貨物が完全に除去されていることを確認・検査した上で、次の液状貨物を積載する。しかしながら、この黒色の腐食生成物は、高圧の真水による洗浄方法では容易に除去できないので、次の荷役前の検査で不合格となり荷役が拒否されるおそれもある。この場合は硝酸を用いて入念に洗浄し、その後真水で洗浄する必要があり、洗浄コストが上昇するという問題が生じる。
【０００８】
ステンレス鋼の材質を、耐食性のより優れたグレード、例えば低炭素−窒素含有系のＳＵＳ３１６Ｌ（Ｎ）、ＳＵＳ３１７Ｌ（Ｎ）に変更することにより、腐食速度は大幅に改善できる。しかし、このような改善方法は材料コストの上昇につながるのみならず、このような高グレードのステンレス鋼を使用しても、腐食を完全に抑制することは困難である。
【０００９】
さらに、カーゴタンクの内面をゴムライニングする改善策も考えられるが、特定の粗製リン酸に対しては効果があるものの、輸送品の多品種化への対応やタンククリーニングの必要性に対しては十分な対策とはいえない。また、ゴムライニングにより施工費が大幅に上昇する。したがって、ゴムライニング法は、専ら内航に使用される小型の粗製リン酸液輸送用の専用船に限られた対策となり、多岐にわたる液状貨物を輸送する大型の液状貨物輸送船の対策には適していない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、本発明は、顕在化してきた、溶液状粗製リン酸を輸送する液状貨物輸送船の、ステンレス鋼製カーゴタンクの液面より上の気相部に接するステンレス鋼の腐食問題を解決する方法を提供することを課題とする。特に、粗製リン酸を積載、輸送した後に、液状貨物輸送船のカーゴタンクの腐食を、これまで採用してきた高圧の真水による洗浄方法で洗浄し得る程度に抑制することを目的とする。また、そのような方法を実現する防食装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するものであり、液状貨物、特に溶液状粗製リン酸を輸送する液状貨物輸送船のステンレス鋼製カーゴタンクの液面より上の気相部に接するステンレス鋼の腐食を防止する方法であって、前記気相部の気体中に発生した腐食性物質を除去する、もしくは不活性化する、または前記気相部の気体中での腐食性物質の発生を防止する方法である。また、本発明の方法は、発生した腐食性物質を除去すること、若しくは不活性化すること、または前記気相部の気体中での腐食性物質の発生を防止することを２以上組合せて行うこともできる。
【００１２】
気相部の気体中の腐食性物質の除去は、気相部の気体の換気を強化して大気中に放出すること、または換気した気体を清水等の吸着剤に吸着させて回収することによって行うことができる。
【００１３】
気相部の気体中に発生した腐食性物質の不活性化は、気相部の気体中に冷風、例えばアンモニア等の自然冷媒と熱交換した冷風を吹き込むこと、または不活性ガスを封入することによって行うことができる。
【００１４】
気相部の気体中での腐食性物質の発生防止は、例えば海水と熱交換する熱交換器を利用することにより、約５０℃以下の溶液状粗製リン酸の液温をさらに低下させて行うことができる。
【００１５】
また本発明のステンレス鋼の腐食を防止する装置は、気体吸気部と気体排気部とを備え、前記気体吸気部は、液状貨物輸送船の上甲板上に配設された送風機と、送風機に連通する送風ダクト主管と、送風ダクト主管およびカーゴタンクの液面より上の気相部に連通し中間に１個または複数個のバルブを備えた送風ダクト枝管とを含み、前記気体排気部は、カーゴタンクの液面より上の気相部に連通するように配設されたアクセスハッチと、アクセスハッチに連通するベント枝管と、ベント枝管に連通しその上端にガスフリーカバーを備えたベントポストとを含む装置である。
【００１６】
本発明の装置は、前記気体排気部が、前記上甲板上に配設されるバブルタンクをさらに含み、前記バブルタンクは、共通ベント管を介して前記ベントポストに連通し、吸着物質を充填し、排気ポストを備えることにより、排気した気体を吸着物質に吸着させて回収することができる。本発明の送風機は、吸気口に配管された自然冷媒の冷媒管をさらに含み、気相部の気体温度を低温にして、気体中に発生した腐食性物質の不活性化を行なうことができる。
【００１７】
また、本発明の装置は、前記気体吸気部に代わり、またはそれに追加して、液状貨物輸送船の上甲板上に配設された不活性ガス導入部を含み、この不活性ガス導入部は、不活性ガス発生器または不活性ガスボンベと、この不活性ガスを送風する不活性ガス主管と、不活性ガス主管および上甲板上に配設されたカーゴタンククリーニングハッチに連通し中間に１個または複数個のバルブを備えたホースとを備えることができる。
【００１８】
本発明の装置は、また、液状貨物輸送船の上甲板上に配設された海水を熱交換する熱交換器と、カーゴタンクに積載される液状貨物を循環・攪拌するための貨物管とを備え、循環・攪拌に際して前記貨物管を通過する液状貨物を前記熱交換器で熱交換させるるバイパス管を含むことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の液状貨物輸送船のステンレス鋼製カーゴタンクの防食方法および防食装置について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
第１の実施の形態
実施例１は、ステンレス鋼製カーゴタンクの液面より上の気相部の気体中に発生した腐食性物質を除去する装置である。図１、図２および図３を用いて説明する。図３に示すカーゴタンク１の液相部２に積載された粗製リン酸溶液から発生し、気相部３の気体中に混入する腐食性物質を除去するために、気体吸気部では、背圧をかけた送風空気を、図１、図２に示す上甲板６上に配設された送風機４から上甲板６上に配管された送風ダクト主管５に送り込み、送風ダクト主管５に連結され中間に１個以上のバルブを備えた送風ダクト枝管７を経由して、カーゴタンク１の気相部３に送り込む。送風機４は、図２に示すように、ファン１９、モータ２０および吸気口２１を備えている。
【００２１】
次に、気体排気部では、気相部３に送り込まれた送風空気を、気相部３に含まれる腐食性物質と共に、アクセスハッチ９に接続されたベント枝管１０を経由して、ベントポスト１１に送り込み、前記ベントポスト１１の上端に設けられたガスフリーカバー１２から大気中に放出する。
【００２２】
この送風機を用いる換気は、１時間に８回程度行なうことにより、気体中に含まれる腐食性物質を十分に除去することができる。なお、液状貨物は、密閉した状態で積み下ろし、荷役を行なうので、カーゴタンク１のベントポスト１１の上端には、制御排出口１３および制御吸入口１４が設けることが好ましい。液状貨物が積載される場合、あるいは気相部の気体が温度上昇した場合は、制御排出口１３は、０．０２ＭＰａの正圧で開放するように装備され、そして液状貨物が積み下ろされる場合、あるいは気相部の気体が温度降下した場合は、制御吸入口１４は、−０．００７ＭＰａの負圧で開放するように装備されている。また、ガスフリーカバー１２は、人力により必要時に開閉されるようになっている。
【００２３】
第２の実施の形態
実施例２は、ステンレス鋼製カーゴタンクの液面より上の気相部の気体中に発生した腐食性物質の除去を、吸着物質を充填したバブルタンクで吸着して回収する装置である。図１、図２、図３および図４を用いて説明する。気体吸気部の構成は、実施例１と同様であり、背圧をかけた送風空気を、送風機４から送風ダクト主管５および送風ダクト主管５に連結されたカーゴタンク１の送風ダクト枝管７を経由して、カーゴタンク１の気相部３に送り込む。
【００２４】
次に、気体排気部では、気相部３に送り込まれた送風空気を、気相部３の腐食性物質を含む気体と共にアクセスハッチ９に接続されたベント枝管１０を経て、ベントポスト１１に送り込み、前記ベントポスト１１に接続された共通ベント管１５を経由して、図４に示すバブルタンク１６の清水１７等の吸着物質を充填した吸着層に押し込み、バブリングする。排気気体中に含有される腐食性物質を、清水１７中に溶解させたのち、排気気体を排気ポスト１８を介して大気中に放出する。このバブリングは、カーゴタンクの耐圧強度の設計値を考慮すると、正圧は０．０２ＭＰａ以下のできるだけ小さい圧力で、負圧は０．００７ＭＰａ以上で行なうのが好ましい。
【００２５】
このとき、気相部３に送り込まれた送風空気と気相部３の腐食性物質とを含む気体は、ベントポスト１１を立ち上るが、前記ベントポスト１１の上端に設けられたガスフリーカバー１２を閉鎖しておき、また、これらの気体の正圧は０．０２ＭＰａより小さくしてあるので、制御排出口１３を開放することなく、共通ベント管１５に流れる。
【００２６】
第３の実施の形態
実施例３は、ステンレス鋼製カーゴタンクの液面より上の気相部の気体中に発生した腐食性物質を不活性化する装置である。装置の基本的な構造は、実施例１に示した装置とほぼ同様であるが、送風機４の吸気口２１に、アンモニア等の自然冷媒を用いた冷媒管２２を配管することにより、吸気される空気の温度を下げることが可能である。例えば、液温が最大４５℃、外気温が最大３２℃とすると、背圧をかけた送風空気は、外気温度より５℃程度低い温度にすることができ、この冷風を送風ダクト主管５を介してカーゴタンク１の気相部３に送り込むことができる。
【００２７】
気相部に送り込まれた低温の送風空気は、腐食性物質を含む気体をガスフリーカバー１２から大気中に放出して除去すると共に、気相部３および液相部２の液面を冷却する。したがって、粗製リン酸から蒸発する腐食性物質の蒸発量を抑制し、かつ気相部における腐食性物質の不活性化および蒸発物の発生を抑制することが可能になる。
【００２８】
第４の実施の形態
実施例４は、カーゴタンク１の気相部３の気体を除去すると共に、気相部を窒素ガスで封入して不活性化を図る装置であり、図３および図４を用いて説明する。上甲板６上に塔載された窒素ガス発生器２３で生成する窒素ガスまたは窒素ガスボンベ（図番なし）に貯蔵された窒素ガスを、まず上甲板６上に配管された窒素主管２４に導入し、カーゴタンク１のタンククリーニングハッチ２５に接続されたホース２６を介して、前記窒素主管２４の枝管に設けたバルブ２７を開放することにより、カーゴタンク１の気相部３に導く。
【００２９】
気体排気部では、気相部３に送り込まれた窒素ガスが、気相部の腐食性物質を含む気体と共に、アクセスハッチ９に接続されたベント枝管１０を経由して、ベントポスト１１を立ち上り、前記ベントポスト１１の上端に設けられたガスフリーカバー１２から排気気体は大気中に放出され、気相部３は窒素ガスで封入される。
【００３０】
このとき、粗製リン酸の液相部２からは、順次蒸発物が発生するので、充填された窒素ガスは希釈される。しかし、カーゴタンクの気相部３が窒素ガスで充満されているかぎり、気相部３は、空気、すなわち酸素から遮断されているので、粗製リン酸から蒸発した珪フッ素化合物（Ｓｉ−Ｏ−Ｆ）とＳＯ２、ＳＯ３等のイオウ酸化物の混合物の酸化を抑制することができるので、気相部３に接するステンレス鋼の腐食を抑制することが可能になる。また、この不活性ガス導入部は、上述の気体吸気部の代わりに設けることも、あるいはそれに追加して設けることも可能である。不活性ガス導入部を気体吸気部に追加して設けた場合は、気相部の気体中に含まれる腐食性物質を含む気体の排気を、まず送風機で空気を送風して排気して行い、次に不活性ガス導入部から窒素ガスを導入して気相部を窒素ガスで封入することにより、運転コストを低減することができる。
【００３１】
第５の実施の形態
実施例５は、図６に示すように、液状貨物自体を直接冷却する装置である。カーゴタンク１には粗製リン酸が積載されており、粗製リン酸は生成過程で形成される石膏が液相部で固形浮遊物を生成するため、他の不純物と共にスラッジの原因となり、カーゴタンク１の底部に孔蝕を引起こす原因となる。
【００３２】
これを防止するために、カーゴタンク１には、貨物ポンプ２８、貨物管２９およびアジテイタ３０が予め設けられており、液状貨物を貨物ポンプ２８で吸引し、貨物管２９を介してアジテイタ３０から噴射して、液相部を定期的に循環し、攪拌することが可能になっている。このとき、粗製リン酸の液相部２の液体は、攪拌することによって温度が上昇する場合、あるいは、船積み前に陸上タンクで所定期間の静止貯蔵を経ずに船内に積み込まれ、液温が４５℃を超えて十分に低下しない場合がある。
【００３３】
そこで、上甲板６に、熱交換器３１を設け、海水ポンプ（図番なし）により、海水を熱交換器３１のチューブ３２に送り、前記の液状貨物の攪拌する工程において、粗製リン酸の液体を貨物管２９から熱交換器３１にバイパスさせ、アジテイタ３０に戻すことにより、液相部２の温度を所望の温度以下に制御することができる。
【００３４】
海水温度は、季節、運航場所によっても異なるが、最高３２℃、平均２５℃の冷媒であり、液状貨物を熱交換して温度を低下させるのに好適である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、溶液状粗製リン酸を輸送する液状貨物輸送船のステンレス鋼製カーゴタンクの液面より上の気相部の気体中の腐食を抑制することが可能になる。また本発明の装置を用いることにより、粗製リン酸を積載し、輸送した後に、これまで採用してきた高圧の真水による洗浄方法で腐食生成物を完全に除去できるので、液状輸送船の洗浄コストの大幅な低減が図れる。また、発生した腐食性物質を吸着して回収すること、発生した腐食性物質の不活性化および発生防止を講じることにより、大気汚染の防止を図ることもできる。
【００３６】
本発明では、最近顕在化してきた溶液状粗製リン酸を輸送する場合の液状貨物輸送船の腐食の改善方法について説明してきたが、本発明の技術的思想は、今後液状貨物輸送船で積載・運搬される粗製リン酸以外の腐食性の強い粗製の液状化学物質で発生する可能性のある腐食を抑制することにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１〜３の実施の形態に係る、ステンレス鋼製カーゴタンクの液面より上の気相部の気体中に発生した腐食性物質を除去する装置の平面概略構成図である。
【図２】本発明の第１〜３の実施の形態に使用する送風機の断面図である。
【図３】本発明の第１〜３の実施の形態に係る、ステンレス鋼製カーゴタンクの液面より上の気相部の気体中に発生した腐食性物質を除去する装置または不活性化する装置の断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る、ステンレス鋼製カーゴタンクの液面より上の気相部の気体中に発生した腐食性物質を吸着により除去する装置の断面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係る、ステンレス鋼製カーゴタンクの液面より上の気相部を窒素ガスで封入して不活性化する装置の平面概略構成図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態に係る、ステンレス鋼製カーゴタンクの液面より上の気相部の気体中の腐食性物質の発生を防止する装置の断面図である。
【符号の説明】
１  カーゴタンク
２  カーゴタンク内の液相部
３  カーゴタンク内の気相部
４  送風機
５  送風ダクト主管
６  上甲板
７  送風ダクト枝管
８  バルブ
９  アクセスハッチ
１０  ベント枝管
１１  ベントポスト
１２  ガスフリーカバー
１３  制御排出口
１４  制御吸気口
１５  共通ベント管
１６  バブルタンク
１７  清水
１８  排気ポスト
１９  ファン
２０  モータ
２１  吸気口
２２  冷媒管
２３  窒素ガス発生器
２４  窒素主管
２５  タンククリーニングハッチ
２６  ホース
２７  バルブ
２８  貨物ポンプ
２９  貨物管
３０  アジテイタ
３１  熱交換器
３２  熱交換器のチューブ
【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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【図６】
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