(57)【要約】【課題】ＬＮＧの有する冷熱を有効に利用し、環境対策と省エネルギとを実現する。【解決手段】ＬＮＧを、液炭設備２、ブタン冷却設備３および吸気冷却設備４をカスケードに接続する管路１０に流し、液化して常温の天然ガスになるまでに、複数の温度区間で冷熱をそれぞれ利用する。単独のプロセスでは廃棄しなければならない冷熱を、より高温側のプロセスで有効に利用し、全体としてＬＮＧの有する冷熱を有効に利用し、環境対策と省エネルギとを実現することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温のＬＮＧを気化させて、常温の天然ガスを得る際に、ＬＮＧの有する冷熱を利用するシステムであって、
ＬＮＧの低温から常温までの温度範囲を、複数の温度区間に区分し、各温度区間の冷熱を利用し、それぞれ異なる低温利用プロセスを実行する該複数の低温利用設備と、
該複数の低温利用設備に、温度区間の低い順にＬＮＧまたはＬＮＧが気化した天然ガスを流す管路とを含むことを特徴とするＬＮＧ冷熱利用システム。
【請求項２】
前記複数の低温利用設備は、冷熱の蓄積と蓄積されている冷熱の放出とが可能な蓄冷装置をそれぞれ備えることを特徴とする請求項１記載のＬＮＧ冷熱利用システム。
【請求項３】
前記複数の低温利用設備には、−１６０℃〜−６０℃程度の低温域で、炭化水素を分離するガス分離設備を含むことを特徴とする請求項１または２記載のＬＮＧ冷熱利用システム。
【請求項４】
前記複数の低温利用設備には、−６０℃〜−２０℃程度の液化炭酸を製造する液化炭酸設備を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＬＮＧ冷熱利用システム。
【請求項５】
前記複数の低温利用設備には、ブタンを−２０℃〜０℃程度に冷却して、液化ブタンを製造するブタン冷却設備を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＬＮＧ冷熱利用システム。
【請求項６】
前記複数の低温利用設備には、ガスタービンの吸気を０℃〜２０℃程度に冷却する吸気冷却設備を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のＬＮＧ冷熱利用システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＮＧと略称される液化天然ガスを気化させて天然ガスとして利用する際に、冷熱を有効に利用するＬＮＧ冷熱利用システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、都市ガスの原料や火力発電所の燃料などに、ＬＮＧが利用されている。天然ガスは、海外の生産基地で採掘等によって生産され、約−１６０℃に冷却されて液化され、ＬＮＧとなって貯蔵される。生産基地からＬＮＧの需要先へは、ＬＮＧタンカと呼ばれる専用船舶で輸送される。天然ガスの需要地に近い臨海部には、ＬＮＧ受入基地が設けられ、ＬＮＧタンカによって輸送されたＬＮＧを荷揚げし、ＬＮＧを貯蔵し、需要に応じて気化させて天然ガスとして供給している。ＬＮＧを気化させる熱源としては、海水などが用いられている。
【０００３】
ＬＮＧを気化させる熱源として海水を用いることは、ＬＮＧの有する冷熱を周囲の環境に廃棄していることになる。ＬＮＧの冷熱を有効利用する用途の一環としては、炭酸ガスを液化して、高純度の液化炭酸を製造するプロセスが考えられている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−３１１４３８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述のような液化炭酸製造プロセスでは、大気圧下で、液化炭酸が約−５０℃であり、−５６．６℃以下になると固化してしまう。したがって、−１６０℃程度のＬＮＧの温度は低すぎるので、中間冷媒を介して冷却する必要がある。また、有効な熱交換のためには１０℃程度の温度差が必要であるので、ＬＮＧが気化して−６０℃以上に温度が上がると、液化炭酸製造プロセスには冷熱を利用することができなくなってしまう。
【０００６】
このように、従来からＬＮＧの冷熱を有効に利用することは考えられているけれども、低温利用のプロセスにはそれぞれ適切な温度範囲があり、この温度範囲外の冷熱は有効に利用することができない。ＬＮＧの冷熱は、ＬＮＧ生産基地で電力エネルギを用いて生成したものであり、ＬＮＧの気化の際に冷熱を有効に利用することができないと、冷却に要したエネルギが無駄になってしまう。また、冷熱の有効利用がなされないと、周囲の環境から熱源を得なければならなくなる。
【０００７】
本発明の目的は、ＬＮＧの有する冷熱を有効に利用し、環境対策と省エネルギとを実現することができるＬＮＧ冷熱利用システムを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、低温のＬＮＧを気化させて、常温の天然ガスを得る際に、ＬＮＧの有する冷熱を利用するシステムであって、
ＬＮＧの低温から常温までの温度範囲を、複数の温度区間に区分し、各温度区間の冷熱を利用し、それぞれ異なる低温利用プロセスを実行する該複数の低温利用設備と、
該複数の低温利用設備に、温度区間の低い順にＬＮＧまたはＬＮＧが気化した天然ガスを流す管路とを含むことを特徴とするＬＮＧ冷熱利用システムである。
【０００９】
本発明に従えば、約−１６０℃の低温のＬＮＧを気化させて常温の天然ガスを得る際に、ＬＮＧの低温から常温までの温度範囲を複数の温度区間に区分する。各温度区間は、異なる低温利用プロセスを実行する低温利用設備でそれぞれ利用する。複数の低温利用設備には、温度区間の低い順にＬＮＧまたはＬＮＧが気化した天然ガスを流す管路を含むので、ＬＮＧの有する冷熱を、複数の温度区間に分けて、複数段階で利用することができる。個々の低温利用プロセスで利用する冷熱の温度範囲外では、他の低温利用プロセスで冷熱を利用することができるので、ＬＮＧの有する冷熱を有効に利用し、周囲の環境を熱源とする必要性を減少させ、環境対策と省エネルギとを図ることができる。
【００１０】
また本発明で、前記複数の低温利用設備は、冷熱の蓄積と蓄積されている冷熱の放出とが可能な蓄冷装置をそれぞれ備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明に従えば、複数の低温利用設備は、冷熱の蓄積と蓄積されている冷熱の放出とが可能な蓄冷装置をそれぞれ備えるので、ＬＮＧの需要の変動や他の低温利用設備の稼働状態の変動などを蓄冷装置で吸収し、円滑に冷熱の利用を図ることができる。
【００１２】
また本発明で、前記複数の低温利用設備には、−１６０℃〜−６０℃程度の低温域で、炭化水素を分離するガス分離設備を含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明に従えば、約−１６０℃のＬＮＧが有する冷熱のうち、−１６０℃〜−６０℃程度の温度領域で、冷熱を炭化水素を分離するために有効に利用することができる。
【００１４】
また本発明で、前記複数の低温利用設備には、−６０℃〜−２０℃程度の液化炭酸を製造する液化炭酸設備を含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明に従えば、約−１６０℃のＬＮＧが有する冷熱のうち、−６０℃〜−２０℃程度の温度領域で、冷熱を液化炭酸を製造し、さらにはドライアイスなどの製造にも有効に利用することができる。
【００１６】
また本発明で、前記複数の低温利用設備には、ブタンを−２０℃〜０℃程度に冷却して、液化ブタンを製造するブタン冷却設備を含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明に従えば、約−１６０℃のＬＮＧが有する冷熱のうち、−２０℃〜−０℃程度の温度領域で、冷熱をブタンを液化して、需要の増大時に備えて貯蔵しておくために、有効に利用することができる。
【００１８】
また本発明で、前記複数の低温利用設備には、ガスタービンの吸気を０℃〜２０℃程度に冷却する吸気冷却設備を含むことを特徴とする。
【００１９】
本発明に従えば、約−１６０℃のＬＮＧが有する冷熱のうち、０℃〜２０℃程度の常温以下の温度領域で、冷熱をガスタービンの吸気を冷却するために利用して、ガスタービンの運転効率を向上させえるために、有効に利用することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態であるＬＮＧ冷熱利用システム１の概略的な構成を示す。ＬＮＧ冷熱利用システム１は、−１６０℃の低温のＬＮＧを気化させて、常温の天然ガスを得る際に、ＬＮＧの有する冷熱を利用するシステムであって、ＬＮＧの低温から常温までの温度範囲を、複数の温度区間に区分し、各温度区間の冷熱を利用し、それぞれ異なる低温利用プロセスを実行する複数の低温利用設備として、液炭設備２、ブタン冷却設備３および吸気冷却設備４を含む。液炭設備２、ブタン冷却設備３および吸気冷却設備４には、熱交換器５，６，７をそれぞれ含み、管路１０によって順次連結し、液炭設備２にはＬＮＧを供給し、吸気冷却設備４からは、常温の天然ガス（ＮＧ）を取り出す。複数の低温利用設備には、温度区間の低い方から高い方に、順次、すなわちカスケードにＬＮＧまたはＬＮＧが気化した天然ガスを流す管路１０を含むので、ＬＮＧの有する冷熱を、複数の温度区間に分けて、複数段階で利用することができる。個々の低温利用プロセスで利用する冷熱の温度範囲外では、他の低温利用プロセスで冷熱を利用することができるので、ＬＮＧの有する冷熱を有効に利用し、周囲の環境を熱源とする必要性を減少させ、環境対策と省エネルギとを図ることができる。
【００２１】
液炭設備２、ブタン冷却設備３および吸気冷却設備４には、冷熱の蓄積と蓄積されている冷熱の放出とが可能な蓄冷装置１１，１２，１３をそれぞれ備える。蓄冷装置１１，１２，１３をそれぞれ備えるので、ＬＮＧの需要の変動や他の低温利用設備の稼働状態の変動などを蓄冷装置１１，１２，１３で吸収し、円滑に冷熱の利用を図ることができる。
【００２２】
図２は、図１に示す蓄冷装置１１，１２，１３を用いて、ＬＮＧ使用量の変動や冷熱負荷の変動を平準化する考え方を示す。蓄冷装置１１，１２，１３には、蓄冷剤１５が含まれ、図２（ａ）に示すように、ＬＮＧ使用量が変動するときには、ＬＮＧ使用量が多いときに蓄冷剤１５に冷熱を蓄積し、ＬＮＧ使用量が少ないときに蓄冷剤１５に蓄積している冷熱を放熱する。図２（ｂ）に示すように、冷熱負荷量が少ないときに蓄冷剤１５に冷熱を蓄積し、冷熱負荷量が多くなると蓄冷剤１５に蓄積されている冷熱を放熱する。蓄冷装置１１，１２，１３を用いることによって、ＬＮＧの需要変動等で低温利用設備での冷熱負荷量を上回って余剰になる冷熱も、蓄積しておいて有効に利用することができる。
【００２３】
図３は、（ａ）で従来のＬＮＧ利用形態を示し、（ｂ）で本実施形態でのＬＮＧ冷熱利用を示す。（ａ）で示す従来のＬＮＧ利用では、たとえば液化炭酸製造にＬＮＧの冷熱を使用するとしても、−６０℃以下の温度領域しか利用することができない。（ｂ）に示す本実施形態では、−１６０℃〜−６０℃の温度領域は液炭設備２で従来と同様に利用するとしても、さらに−６０℃〜−２０℃の温度領域をブタン冷却設備３で利用し、−２０℃〜１０℃の温度領域を吸気冷却設備４で利用することができる。
【００２４】
図４は、（ａ）で液炭設備２、ブタン冷却設備３および吸気冷却設備４をそれぞれ完全に独立させて、並列に稼働させる場合の構成を簡略化して示し、（ｂ）で本実施形態でカスケードシステムを構成している場合を示す。液化炭酸、液化ブタンおよび吸気冷却量が同一となるある条件で、（ａ）のような並列の構成では、たとえば１１ｔ／ｈのＬＮＧ量が必要であるのに対し、（ｂ）のカスケードシステムでは８ｔ／ｈのＬＮＧ量ですむことが計算上求められている。すなわち、カスケードシステムを採用することによって、３ｔ／ｈのＬＮＧ量削減に対応する冷熱の有効利用が可能になることが判る。
【００２５】
図５は、本発明の実施の他の形態であるＬＮＧ冷熱利用システム６１の概略的な構成を示す。本実施形態で、図１の実施形態に対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明を省略する。本実施形態では、ＬＮＧタンク６２からのＬＮＧを、ー１６０℃〜−１５０℃の温度域を利用するガス分離設備６３で利用したあと、さらに液炭設備２以下でカスケード利用する。ガス分離設備６３は、石油精製工場５３で副生するエチレンやプロピレンなどの軽質炭化水素を低温で分離し、ガス中のオレフィンを分離し、石油化学工場５２でのポリマ製品の原料に利用し、残りのガスは燃料として活用する。なお、本実施形態でも、蓄冷を行うことができるのはもちろんである。
【００２６】
なお、圧力を高めれば、ガス分離設備６３では−１６０℃〜−６０℃程度の低温域を利用することができ、液炭設備２では−６０℃〜−２０℃程度の低温域を利用することができ、ブタン冷却設備３では−２０℃〜−０℃程度の低温域を利用することができ、吸気冷却設備４では０℃〜−２０℃程度の低温域を利用することができる。
【００２７】
以上で説明しているように、本発明は、石油化学コンビナートに導入すれば、コンビナート全体としての競争力向上を図ることができる。ただし、プロセスの組合せは石油化学や石油精製に限られるものではなく、冷蔵や空調など、他の冷熱利用と組み合わせることもできる。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、約−１６０℃の低温のＬＮＧを気化させて常温の天然ガスを得る際に、複数の温度区間に分けて、複数段階で冷熱を利用することができる。個々の低温利用プロセスで利用する冷熱の温度範囲外では、他の低温利用プロセスで冷熱を利用することができるので、ＬＮＧの有する冷熱を有効に利用し、環境対策と省エネルギとを図ることができる。
【００２９】
また本発明によれば、冷熱の蓄積と蓄積されている冷熱の放出とが可能な蓄冷装置で、ＬＮＧの需要の変動や他の低温利用設備の稼働状態の変動などを吸収し、冷熱の利用を円滑に図ることができる。
【００３０】
また本発明よれば、ＬＮＧの冷熱を、−１６０℃〜−６０℃程度の温度領域で、炭化水素を分離するために、有効に利用することができる。
【００３１】
また本発明によれば、ＬＮＧの冷熱を、−６０℃〜−２０℃程度の温度領域で、液化炭酸を製造するために、有効に利用することができる。
【００３２】
また本発明によれば、ＬＮＧの冷熱を、−２０℃〜０℃程度の温度領域で、ブタンを液化するために、有効に利用することができる。
【００３３】
また本発明によれば、ＬＮＧの冷熱を、０℃〜−２０℃程度の温度領域で、ガスタービンの吸気を冷却するために、有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態であるＬＮＧ冷熱利用システム１の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】図１の実施形態で、蓄冷装置１１，１２，１３を用いて平準化を行う考え方を示す図である。
【図３】図１の実施形態のカスケードシステムを従来のＬＮＧ冷熱利用法と比較して示す図である。
【図４】図１の実施形態でカスケードシステムを構成する効果を、並列のシステムと比較して示す図である。
【図５】本発明の実施の他の形態であＬＮＧ冷熱利用システム６１の概略的な構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１，６１  ＬＮＧ冷熱利用システム
２  液炭設備
３  ブタン冷却設備
４  吸気冷却設備
５，６，７  熱交換器
１０  管路
１１，１２，１３  蓄冷装置
１５  蓄冷剤
５２  石油化学工場
５３  石油精製工場
５５  ガスタービン
６３  ガス分離設備
【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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