(57)【要約】【課題】増熱剤が添加されたＬＮＧを都市ガスや工業用ガスとして高圧下で送給しても、送給配管内で都市ガス中の増熱剤成分が液化して分離するのを防ぐことを可能にした増熱剤を提供すること。【解決手段】ＬＮＧの熱量を増加するためにＬＮＧに混合される増熱剤であって、成分として少なくともプロパンとブタンとを含み、増熱剤中におけるプロパン成分の割合が６０〜８０ｍｏｌ％であり、ブタン成分の割合が４０〜２０ｍｏｌ％であることを特徴とする増熱剤。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体燃料の熱量を増加するために気体燃料に混合される増熱剤であって、成分として少なくともプロパンとブタンとを含み、増熱剤中におけるプロパン成分の割合が６０〜８０ｍｏｌ％であり、ブタン成分の割合が４０〜２０ｍｏｌ％であることを特徴とする増熱剤。
【請求項２】
組成の異なる複数種のＬＰＧを混合することによって得られることを特徴とする請求項１記載の増熱剤。
【請求項３】
前記組成の異なるＬＰＧがプロパンベースのＬＰＧ及びブタンベースのＬＰＧであることを特徴とする請求項２に記載の増熱剤。
【請求項４】
気体燃料の熱量を増熱するために気体燃料に増熱剤を混合する気体燃料の増熱方法であって、該増熱剤が請求項１〜３のいずれかに記載の増熱剤であることを特徴とする気体燃料の増熱方法。
【請求項５】
複数種のＬＰＧを混合して得た増熱剤を貯蔵タンクに貯蔵しておき、この貯蔵タンクから抜き出された増熱剤を気体燃料に混合することを特徴とする請求項４に記載の気体燃料の増熱方法。
【請求項６】
複数種のＬＰＧを別の貯蔵タンクに貯蔵しておき、それぞれの貯蔵タンクから抜き出されたＬＰＧを混合して増熱剤を得て、これを気体燃料に混合することを特徴とする請求項４に記載の気体燃料の増熱方法。
【請求項７】
気体燃料供給ラインと増熱剤供給ラインと気体燃料に増熱剤を混合する熱量調整器とを備えた気体燃料増熱装置であって、前記増熱剤が請求項１〜３のいずれかに記載の増熱剤であることを特徴とする気体燃料増熱装置。
【請求項８】
前記増熱剤供給ラインが、複数種のＬＰＧを混合して得た増熱剤を貯蔵した貯蔵タンク内の増熱剤を前記熱量調整器に供給するラインであることを特徴とする請求項７に記載の気体燃料増熱装置。
【請求項９】
前記増熱剤供給ラインが、複数種のＬＰＧが別々に貯蔵された貯蔵タンクから抜き出された各ＬＰＧを混合することによって得られた増熱剤を前記熱量調整器に供給するラインであることを特徴とする請求項７に記載の気体燃料増熱装置。
【請求項１０】
前記増熱剤供給ラインが、複数種のＬＰＧが別々に貯蔵された貯蔵タンクから抜き出されたＬＰＧのそれぞれを直接前記熱量調整器に供給するラインであることを特徴とする請求項７に記載の気体燃料増熱装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、気体燃料の熱量を液化石油ガス（以下、「ＬＰＧ」と称す。）を用いて増熱する方法及び装置に関し、更に詳しくは、気体燃料の熱量を増熱するための増熱剤並びにこの増熱剤を用いて行う増熱方法及び増熱装置に係るものである。
【０００２】
気体燃料の代表例として、液化天然ガス（以下、「ＬＮＧ」と称す）を原料として製造される、都市ガスや工業用ガスがある。ＬＮＧはメタンを主成分として複数の成分から構成されており、成分の構成比率によって熱量が異なるため、都市ガスなどとして消費側に供給される際には、その熱量が所定の範囲に入るように熱量調整したあと供給される。近年の都市ガスの高カロリー化に伴い、熱量調整時に原料ガスの熱量を増大させる、すなわち増熱をするケースが多くなっている。
ＬＮＧは主として海外から輸入されており、最近、従来のＬＮＧよりも熱量の低い低熱量液化天然ガス（以下、「リーンＬＮＧ」と称す）の生産・取扱いが増加してきている。この低熱量であるリーンＬＮＧを都市ガス原料にする場合には熱量を所定の値にまで高めるために更に多く増熱する必要がある。
【０００３】
通常、この増熱のための方法としてはＬＮＧより熱量の高いＬＰＧを増熱剤（増熱するための添加剤）としてＬＮＧに添加することが行われている（特許文献１〜３参照）。
リーンＬＮＧを蒸発気化させたガス（以下ＮＧという）の熱量は、約４０ＭＪ／Ｎｍ３程度であるが、このリーンＬＮＧに、熱量が約１００〜１３４ＭＪ／Ｎｍ３程度の液化石油ガス（以下ＬＰＧという）を加え熱量を増加して、例えば約４６ＭＪ／Ｎｍ３程度の供給ガスを製造している。
【０００４】
このＬＮＧにＬＰＧを混合する方法としては、両者の混合時のそれぞれの相状態によって区別すると液−液熱調方式、ガス−液熱調方式、ガス−ガス熱調方式という三つの方式がある。液―液熱調方式はＬＮＧとＬＰＧをそれぞれ液状態のままで混合し、混合液を蒸発気化させる方式である。ガス−液熱調方式は、ＬＮＧをまず蒸発気化させＮＧとし、そのＮＧに液体状態のＬＰＧを混合することによって拡散・蒸発させる方法である。ガス−ガス熱調方式は、蒸発気化させたＮＧに、同じく蒸発気化させた気体状態のＬＰＧを混合させる方法である。
【０００５】
ところで、最近では、ＬＮＧ基地からの都市ガス供給圧力は高圧化の傾向にあり、７ＭＰａのラインが増えてきている。
このような７ＭＰａという高圧下で増熱剤添加量を増やした場合、増熱剤成分の露点が大気温度程度まで上昇し、増熱剤が液化・凝縮して分離してしまうという問題が生じる。
増熱剤が液化して分離してしまうと都市ガスとして利用される気相部分の熱量が低下し、場合によっては規定の熱量範囲を外れることも考えられる。また、供給配管系統の機器にも悪影響を及ぼし、不具合や故障の要因ともなる。
【０００６】
例えば、ブタンベースのＬＰＧで熱量４０ＭＪ／Ｎｍ３のリーンＬＮＧを４６ＭＪ／Ｎｍ３の都市ガスに熱量調整する場合について見ると、ＬＰＧ組成がイソブタン７０ｍｏｌ％、ノルマルブタン３０ｍｏｌ％であると仮定すると、ＬＰＧの添加量は熱量調整後のガスに対して約６．５ｍｏｌ％となり、７ＭＰａのラインではイソブタンの露点は２０℃以上となるため、イソブタンが液化して分離することが懸念される。
【０００７】
また、プロパンの方が露点が低いため特に寒冷地での熱量調整にはプロパンベースのＬＰＧが用いられてきたが、上記と同条件の熱量調整をプロパンベースのＬＰＧで行う場合、ＬＰＧ中のプロパン成分が１００ｍｏｌ％と仮定すると、ＬＰＧ添加量は熱量調整後のガスに対して約１０ｍｏｌ％となり、プロパンの露点は１３℃程度になるため、やはり冬季にはプロパンが液化して分離することが懸念される。
【０００８】
なお、特許文献１には、増熱剤としてのＬＰＧを気化させるために、圧縮ＢＯＧの熱量を利用する技術が開示されている。しかしながら、折角圧縮ＢＯＧ熱を有効利用してＬＰＧを気化させても、熱調後の都市ガスが大気温度に戻った際に上記のような理由でＬＰＧ成分が液化分離してしまう可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平６−５７２６９号公報
【特許文献２】特開平８−１７６５６４号公報
【特許文献３】特開２０００−５３９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、ＬＮＧを原料として増熱剤を添加して製造した気体燃料を都市ガスや工業用ガスとして高圧下で送給しても、送給配管内で都市ガス中の増熱剤成分が液化して分離するのを防ぐことを可能にした増熱剤を提供すること、並びにこの増熱剤を用いた増熱方法及び増熱装置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】
【００１１】
本発明者等は、ＬＮＧに混合するための増熱剤として、少なくともプロパンとブタンとを含み、増熱剤中におけるプロパン成分の割合が６０〜８０ｍｏｌ％であり、ブタン成分の割合が４０〜２０ｍｏｌ％である増熱剤を用いることによって前記の課題を解決することができることを見出して本発明を完成した。
すなわち、本発明は以下に記載する通りの増熱剤、増熱方法及び増熱装置に係るものである。
【００１２】
（１）気体燃料の熱量を増加するために気体燃料に混合される増熱剤であって、成分として少なくともプロパンとブタンとを含み、増熱剤中におけるプロパン成分の割合が６０〜８０ｍｏｌ％であり、ブタン成分の割合が４０〜２０ｍｏｌ％であることを特徴とする増熱剤。
（２）組成の異なる複数種のＬＰＧを混合することによって得られることを特徴とする（１）に記載の増熱剤。
（３）前記組成の異なるＬＰＧがプロパンベースのＬＰＧ及びブタンベースのＬＰＧであることを特徴とする（２）に記載の増熱剤。
（４）気体燃料の熱量を増熱するために気体燃料に増熱剤を混合する気体燃料の増熱方法であって、該増熱剤が（１）〜（３）のいずれかに記載の増熱剤であることを特徴とする気体燃料の増熱方法。
（５）複数種のＬＰＧを混合して得た増熱剤を貯蔵タンクに貯蔵しておき、この貯蔵タンクから抜き出された増熱剤を気体燃料に混合することを特徴とする（４）に記載の気体燃料の増熱方法。
（６）複数種のＬＰＧを別の貯蔵タンクに貯蔵しておき、それぞれの貯蔵タンクから抜き出されたＬＰＧを混合して増熱剤を得て、これを気体燃料に混合することを特徴とする（４）に記載の気体燃料の増熱方法。
（７）気体燃料供給ラインと増熱剤供給ラインと気体燃料に増熱剤を混合する熱量調整器とを備えた気体燃料増熱装置であって、前記増熱剤が（１）〜（３）のいずれかに記載の増熱剤であることを特徴とする気体燃料増熱装置。
（８）前記増熱剤供給ラインが、複数種のＬＰＧを混合して得た増熱剤を貯蔵した貯蔵タンク内の増熱剤を前記熱量調整器に供給するラインであることを特徴とする（７）に記載の気体燃料増熱装置。
（９）前記増熱剤供給ラインが、複数種のＬＰＧが別々に貯蔵された貯蔵タンクから抜き出された各ＬＰＧを混合することによって得られた増熱剤を前記熱量調整器に供給するラインであることを特徴とする（７）に記載の気体燃料増熱装置。
（１０）前記増熱剤供給ラインが、複数種のＬＰＧが別々に貯蔵された貯蔵タンクから抜き出されたＬＰＧのそれぞれを直接前記熱量調整器に供給するラインであることを特徴とする（７）に記載の気体燃料増熱装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の増熱剤をＬＮＧに添加することにより、増熱剤を含む都市ガスや工業用ガスを高圧下で送給しても、送給配管内で増熱剤成分が液化して分離するのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ＬＰＧの混合比率と露点との関係を示す図である。
【図２】本発明の液−液熱調方式の一例を示す図である。
【図３】本発明のガス−液熱調方式の一例を示す図である。
【図４】本発明の増熱方法の一実施形態を示す図である。
【図５】本発明の増熱方法の他の実施形態を示す図である。
【図６】本発明の増熱方法の他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の特徴は、増熱剤としてプロパン成分の割合が６０〜８０ｍｏｌ％であり、ブタン成分の占める割合が４０〜２０ｍｏｌ％である増熱剤を用いることにある。このような組成の増熱剤は例えばプロパンべースのＬＰＧとブタンベースのＬＰＧとを混合することによって得ることができる。
【００１６】
上記のように増熱剤の組成割合を規定したのは増熱剤を構成する各成分の濃度を調整することにより各成分が液化して分離してくるのを防ぐためである。
例えばプロパンべースのＬＰＧとブタンベースのＬＰＧとを混合することにより、混合後のＬＰＧ中の各成分（プロパン、イソブタン、ノルマルブタンなど）の濃度を混合前のそれぞれのＬＰＧ中の濃度よりも低減させることができる。そして、各成分の濃度が低下するとそれぞれの成分の分圧も低下し、それぞれの成分の露点を大気温度以下まで低下することができるので、増熱剤成分が液化して分離してくることを抑制することができる。
【００１７】
図1は、圧力７ＭＰａのラインで、熱量４０ＭＪ／Ｎｍ３のリーンＬＮＧにＬＰＧを増熱剤として添加して熱量４６ＭＪ／Ｎｍ３の気体燃料を製造する場合における、増熱剤構成成分の露点を示したものである。増熱剤としてブタンベースＬＰＧとプロパンベースＬＰＧの２種類のＬＰＧを混合して用い、図１の横軸をプロパンベースＬＰＧの混合ＬＰＧ中のモル分率としている。なお、ブタンベースＬＰＧの組成は、イソブタン（ｉ−Ｃ４Ｈ１０）７０ｍｏｌ％、ノルマルブタン（ｎ−Ｃ４Ｈ１０）３０ｍｏｌ％、プロパンベースＬＰＧの組成はプロパン（Ｃ３Ｈ８）１００ｍｏｌ％と仮定した。
【００１８】
従来は増熱剤としてプロパンベースＬＰＧもしくはブタンベースＬＰＧをそれぞれ単独で用いているが、図１においてプロパンベースＬＰＧの場合は横軸１．０（右端）の状態、ブタンベースＬＰＧの場合は横軸０．０（左端）の状態となる。この図によると、従来の増熱剤（プロパンベースＬＰＧ、ブタンベースＬＰＧ）は露点が室温付近となり、増熱剤成分の液化・分離の問題が生じる可能性があるのがわかる。
一方、ブタンベースＬＰＧとプロパンベースＬＰＧを混合することによって、増熱剤構成成分の露点は低下させることができ、特にプロパンベースＬＰＧのモル分率が６０〜８０ｍｏｌ％の条件で各成分の露点を０℃以下まで低減することが可能となることがわかる。
図１はブタンベースＬＰＧ中のイソブタンとノルマルブタンのモル比率が７：３の場合であるが、発明者たちは、この比率を変動させた場合でも、プロパンベースＬＰＧのモル分率が６０〜８０ｍｏｌ％の条件が各成分の露点温度を満遍なく低減させる条件であることを見出した。
なお、プロパンベースＬＰＧの組成をプロパン１００ｍｏｌ％としており、プロパンベースＬＰＧモル分率を、プロパン成分モル分率と言い換えることができる。
【００１９】
本発明の増熱剤において、プロパン成分のモル分率を６０〜８０ｍｏｌ％としたのは、上記のように、ブタンベースＬＰＧの組成によらず、プロパン成分をこの比率とすることによりプロパンを含めた各成分の露点が突出することなく効果的に万遍なく露点を低減することができるからである。
【００２０】
また、上記のように、プロパン成分の割合が６０〜８０ｍｏｌ％であり、ブタン成分の占める割合が４０〜２０ｍｏｌ％であるような増熱剤は、具体的にはプロパンベースＬＰＧとブタンベースＬＰＧの２種類のＬＰＧを使用し、又は必要に応じて他のＬＰＧを使用して、それぞれの配合割合を調整してＬＮＧに混合することにより達成することができる。
混合の方法としては、複数種のＬＰＧをそれぞれ別の貯蔵タンクに貯蔵しておき、それぞれの貯蔵タンクから各ＬＰＧを取り出してあらかじめ混合してＬＮＧに添加してもよいし、それぞれ別個にＬＮＧに添加しても良い。
【００２１】
また、本発明の増熱剤は本発明の目的を損なわない範囲で他の増熱剤成分を含んでいても良い。このような他の増熱剤成分としては、例えばジメチルエーテル（ＤＭＥ）を挙げることができる。
【００２２】
本発明の方法は、前記したガス−ガス熱調方式、ガス−液熱調方式、液−液熱調方式という三つの方式の何れにも適用可能である。
【００２３】
図２に液−液熱調方式の一例を示す。
図２に示す装置は、ＬＮＧを貯蔵するＬＮＧタンク１、ＬＮＧをＬＮＧタンク１からＬＮＧライン３を通して昇温パネル６に送給するためのＬＮＧポンプ８、ミキサー４に至る前のＬＮＧの一部を昇温してＬＮＧの冷熱でＬＰＧ中に含まれているメタノール等の不純物が析出するのを防止するための昇温パネル６、昇温パネルを出たＬＮＧを混合するための昇温ＬＮＧ混合ミキサー７、ＬＰＧを貯蔵するＬＰＧタンク２、ＬＰＧをＬＰＧタンク２からＬＰＧライン９を通してミキサー４に送給するためのＬＰＧポンプ１０、昇温ＬＮＧ混合ミキサー７からのＬＮＧとＬＰＧライン９からのＬＰＧとを混合するためのミキサー４、ミキサー４から排出されるＬＮＧとＬＰＧとの混合液体をガス化するためのＬＮＧ気化器を備えている。
【００２４】
また、図３にガス−液熱調方式の一例を示す。
図３に示す装置は、ＬＮＧを貯蔵するＬＮＧタンク２１、液体のＬＮＧを蒸発気化するＬＮＧ気化器２５、ＬＮＧをＬＮＧポンプ２９によってＬＮＧ気化器２５に送給するＬＮＧライン２３、ＬＮＧ気化器２５からガス化したＬＮＧを送り出すＮＧライン２４、ＬＰＧを貯蔵するＬＰＧタンク２２、ＬＰＧタンク２２からＬＰＧをＬＰＧライン３１を介して熱量調整器２８に供給するＬＰＧポンプ３０、ＬＮＧにＬＰＧを混合して増熱する熱量調整器２８を備えている。
なお、図の装置は、ＬＮＧタンク２１内の圧力上昇時などに、ＬＮＧタンク２１内の蒸発気化ガス（以下ＢＯＧという）をＮＧライン２４へ適宜排出するＢＯＧ排出ライン２６及び圧力弁２７が設けられている。
【００２５】
本発明の増熱方法の実施形態としては次の三つの方法がある。
（１）複数種のＬＰＧをそれぞれ別の貯蔵タンクに貯蔵しておき、それぞれの貯蔵タンクから各ＬＰＧを取り出してあらかじめ混合してＬＮＧに添加する方法。
（２）予め複数種のＬＰＧを一つの貯蔵タンクに混合貯蔵しておき、混合されたＬＰＧを貯蔵タンクから取り出してＬＰＧに混合する方法。
（３）複数種のＬＰＧをそれぞれ別の貯蔵タンクに貯蔵しておき、それぞれの貯蔵タンクから各ＬＰＧを取り出してそれぞれを別個にＬＮＧに添加する方法。
上記（２）の方法はＬＰＧ貯蔵・供給設備を１系統にすることができるというメリットがある。
【００２６】
図４、図５、図６にガス−液熱調方式を採用した場合の本発明の実施態様を示す。
図４に上記（１）の方法を採用した場合であってＬＰＧを二種類用いた場合のフロー図を示す。
図４において、ＬＮＧはＬＮＧタンク２１に貯蔵され、ＬＮＧポンプ２９によってＬＮＧ気化器２５に送られガス化してＮＧライン２４を通って熱量調整器２８に送られる。
一方、二種類のＬＰＧはそれぞれ第１のＬＰＧタンク２２-１と第２のＬＰＧタンク２２-２とに貯蔵され、ＬＰＧポンプ３０で適当な割合で送給され混合された後、ＬＰＧライン３１を通って熱量調整器２８に送られてガス化したＬＮＧと混合されたのち都市ガスＧとして供給される。
【００２７】
図５に上記（２）の方法を採用した場合のフロー図を示す。
図５において、ＬＮＧはＬＮＧタンク２１に貯蔵され、ＬＮＧポンプ２９によってＬＮＧ気化器２５に送られガス化してＮＧライン２４を通って熱量調整器２８に送られる。
一方、複数種類のＬＰＧは所定の割合で混合された状態で混合ＬＰＧタンク２２-３に貯蔵され、ＬＰＧポンプ３０によってＬＰＧライン３１を通って熱量調整器２８に送られてガス化したＬＮＧと混合されたのち都市ガスＧとして供給される。
【００２８】
図６に上記（３）の方法を採用した場合であってＬＰＧを二種類用いた場合のフロー図を示す。
図６において、ＬＮＧはＬＮＧタンク２１に貯蔵され、ＬＮＧポンプ２９によってＬＮＧ気化器２５に送られガス化してＮＧライン２４を通って熱量調整器２８に送られる。
一方、二種類のＬＰＧはそれぞれ第１のＬＰＧタンク２２-１と第２のＬＰＧタンク２２-２とに貯蔵され、それぞれが別々のＬＰＧライン３１を通って熱量調整器２８に送られてガス化したＬＮＧと混合されたのち都市ガスＧとして供給される。
なお、ガス−液熱調方式における熱量調整器については特開２００２−６９４６７号公報、特開２００３−１０７６号公報に詳細な説明がある。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の増熱剤を用いることにより、増熱剤を添加されたＬＮＧを都市ガスや工業用ガスとして高圧下で送給しても、送給配管内で都市ガス中の増熱剤成分が液化して分離することがないため、熱量の安定した都市ガスや工業用ガスを供給することが可能となる。
【符号の説明】
【００３０】
１  ＬＮＧタンク
２  ＬＰＧタンク
３  ＬＮＧライン
４  ミキサー
５  ＬＮＧ気化器
６  昇温パネル
７  昇温ＬＮＧ混合ミキサー
８  ＬＮＧポンプ
９  ＬＰＧライン
１０  ＬＰＧポンプ
２１  ＬＮＧタンク
２２  ＬＰＧタンク
２２-１  第１のＬＰＧタンク
２２-２  第２のＬＰＧタンク
２２-３  混合ＬＰＧタンク
２３  ＬＮＧライン
２４  ＮＧライン
２５  ＬＮＧ気化器
２６  ＢＯＧ排出ライン
２７  圧力弁
２８  熱量調整器
２９  ＬＮＧポンプ
３０  ＬＰＧポンプ
３１  ＬＰＧライン
Ｇ    都市ガス
【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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