(57)【要約】【課題】ＬＮＧの燃焼特性を劣化させることなく容易にかつ安価に発熱量を調整して出荷できる高発熱量ＬＮＧの低カロリー化方法及びその装置を提供する。【解決手段】低温貯蔵タンク１１内で濃縮されて重質化したＬＮＧを所定の発熱量のガスに調整して消費系に供給するに際し、低温貯蔵タンク１１から払い出されるＬＮＧを気化器１８で加熱して気化し、その気化ガスと低温貯蔵タンク１１から払い出されるＬＮＧとを第１ラインミキサー１９で混合してその温度を調整した後、これを気液分離器１４に導入して気液分離し、その気液分離器１４内で分離された軽質成分のガスをガスライン２０より消費系に供給するようにしたものである。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温貯蔵タンク内で濃縮されて重質化したＬＮＧを所定の発熱量のガスに調整して消費系に供給するに際し、低温貯蔵タンクから払い出されるＬＮＧを加熱して気化し、その気化ガスと低温貯蔵タンクから払い出されるＬＮＧとを混合してその温度を調整し、気液を平衡させた後、これを気液分離器に導入して一定圧力下で気液分離し、その気液分離器内で分離された軽質成分のガスを消費系に供給することを特徴とする高発熱量ＬＮＧの低カロリー化方法。
【請求項２】
気液分離器で分離されたガスの温度を検出し、一定圧力下で、その温度が設定温度となるよう、上記気化ガスとＬＮＧの混合量を制御する請求項１記載の高発熱量ＬＮＧの低カロリー化方法。
【請求項３】
気液分離器で分離された分離液を、低温貯蔵タンクから払い出されるＬＮＧと熱交換して低温貯蔵タンクに戻す請求項１又は２記載の高発熱量ＬＮＧの低カロリー化方法。
【請求項４】
低温貯蔵タンク内で濃縮されて重質化したＬＮＧを所定の発熱量のガスに調整して消費系に供給するに際し、低温貯蔵タンクから払い出されるＬＮＧを加熱して気化し、その気化ガスと低温貯蔵タンクから払い出されるＬＮＧとを混合してその温度を調整し、気液平衡させた後、これを気液分離器に導入して一定圧力下で気液分離し、その気液分離器内で分離された軽質成分のガスに、気液分離器で分離された重質の分離液の一部を気化させて混合し所定の発熱量に調整して消費系に供給することを特徴とする高発熱量ＬＮＧの低カロリー化方法。
【請求項５】
低温貯蔵タンク内で濃縮されて重質化したＬＮＧを所定の発熱量のガスに調整して消費系に供給するための高発熱量ＬＮＧの低カロリー化装置において、低温貯蔵タンク内の重質化したＬＮＧを払い出す払出ラインと、その払出ラインに接続された気化器と、気化器をバイパスするＬＮＧラインと、払出ラインに接続され、気化器で気化された気化ガスとＬＮＧラインからのＬＮＧを混合する第１ラインミキサーと、払出ラインに接続され、ラインミキサーで混合されたＬＮＧを導入し、これを気液分離する気液分離器と、気液分離器の頂部に接続され、分離された軽質成分のガスを消費系に供給するためのガスラインと、気液分離器の底部に接続され、分離された分離液を低温貯蔵タンクに戻す戻しラインとを備えたことを特徴とする高発熱量ＬＮＧの低カロリー化装置。
【請求項６】
低温貯蔵タンク内で濃縮されて重質化したＬＮＧを所定の発熱量のガスに調整して消費系に供給するための高発熱量ＬＮＧの低カロリー化装置において、低温貯蔵タンク内の重質化したＬＮＧを払い出す払出ラインと、その払出ラインに接続された気化器と、気化器をバイパスするＬＮＧラインと、払出ラインに接続され、気化器で気化された気化ガスとＬＮＧラインからのＬＮＧを混合する第１ラインミキサーと、払出ラインに接続され、第１ラインミキサーで混合されたＬＮＧを導入し、これを気液分離する気液分離器と、気液分離器の頂部に接続され、分離された軽質成分のガスを消費系に供給するためのガスラインと、気液分離器の底部に接続され、分離された分離液を低温貯蔵タンクに戻す戻しラインと、その戻しラインに分岐して接続され分離液の一部を気化して上記ガスラインに供給する分岐ラインと、ガスラインに接続されガスラインからのガスと分岐ラインからのガスとを混合する第２ラインミキサーとを備えたことを特徴とする高発熱量ＬＮＧの低カロリー化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＮＧ貯蔵基地等からＬＮＧを都市ガスとして供給するための高発熱量ＬＮＧの低カロリー化方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＮＧの貯蔵基地で、ＬＮＧを長期間貯蔵すると、タンク及び付帯設備に低温で滞留しているＬＮＧへの外気、付属ポンプ等からの入熱により、メタンを主成分としたガス（ＢＯＧ）が蒸発する。
【０００３】
ＬＮＧは、メタンを主成分とした、エタン、プロパン、ペンタンなどの重質分との混合成分であるために、ＬＮＧの大部分を占める低沸点成分であるメタンが優先的に蒸発する。ＢＯＧは、自圧或いは圧縮機で昇圧して消費者に供給するが、ＢＯＧ量が多く（貯蔵量大）消費量が少ないケースでは、メタン成分がＢＯＧとして多く失われるために残留液は重質化し、高発熱量のＬＮＧとなる。
【０００４】
輸入されるＬＮＧ或いはこれらの基地からサテライト基地等に入るＬＮＧは、殆どの場合、都市ガス（１３Ａ）の発熱量４６．０５ＭＪ／Ｎｍ３　（１１０００ｋｃａｌ／Ｎｍ３　）より低い。しかし、貯蔵は低温度であるため、タンクへの外気等からの入熱により、メタンを主成分とした低沸点の軽質成分が先に蒸発して失われ、残液が重質化（高発熱量）する。
【０００５】
このような重質化は貯蔵基地に入荷するＬＮＧが１３Ａガスの規制値に近い場合は、ＬＮＧの使用量が少ない時期にはＢＯＧの発生により、容易に発熱量が規制値を超える。貯蔵基地への年間の受入液量から年間のＢＯＧ発生量を引いた貯蔵液の収斂組成が、発熱量の規制値を超ない場合はＬＮＧからの気化ガスから重質分を除去し、一時的に貯蔵タンクに返送して貯蔵しておき、ＬＮＧの使用量が増加した時に増熱成分として一緒に払い出すことが必要になる。
【０００６】
ＬＮＧ貯蔵基地において重質化した液からの気化ガスの単位体積当たりの発熱量は高くなり、都市ガスで規制されている発熱量を超えるために、濃縮ＬＮＧの気化ガスを低発熱量に調整する装置が必要になる。
【０００７】
従来、単位体積当たりの高発熱量ガスを低発熱量に調整する方法としては、水素ガスで希釈する方法、空気で希釈する方法、ＢＯＧを再液化して貯蔵タンクに戻す方法などが考えられる。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−３８１７０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの方法は以下の問題がある。
【００１０】
（ａ）水素ガスで希釈する方法
この方法は燃焼性等の点から優れた方法であるが、水素ガスを得るのが難しいので、その点に難点がある。水素ガス製造装置を作ると設備費或いは運転費が高くなり経済性が悪くなる。運転、維持等が面倒になる。
【００１１】
（ｂ）空気で希釈する方法
この方法は空気を圧縮して必要量を混合すれば、容易に所定の発熱量の都市ガスが得られるので経済的に優れた方法であるが、重質成分の含有量によっては燃焼特性が悪くなるために混合量が制限される。従って、十分な熱調設備とは言えない。
【００１２】
（ｃ）ＢＯＧの再液化方法
ＢＯＧを再液化して貯蔵タンクに返せば貯蔵液は濃縮しない。再液化方法には冷凍機或いは出荷するＬＮＧの冷熱でＢＯＧを凝縮させる方法があるが、冷凍機での再液化は設備費及び運転費が高価になるので経済性が劣る。
【００１３】
出荷ＬＮＧで冷却してＢＯＧを再液化する設備は冷凍機設備より経済性が優れているが、ＢＯＧの量が多くＬＮＧの出荷量が少ない場合は、出荷ＬＮＧの量では、必要なＢＯＧを液化できない場合があり濃縮の問題を解決できないケースがある。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ＬＮＧの燃焼特性を劣化させることなく容易にかつ安価に発熱量を調整して出荷できる高発熱量ＬＮＧの低カロリー化方法及びその装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、低温貯蔵タンク内で濃縮されて重質化したＬＮＧを所定の発熱量のガスに調整して消費系に供給するに際し、低温貯蔵タンクから払い出されるＬＮＧを加熱して気化し、その気化ガスと低温貯蔵タンクから払い出されるＬＮＧとを混合してその温度を調整し、気液を平衡させた後、これを気液分離器に導入して一定の圧力下で気液分離し、その気液分離器内で分離された軽質成分のガスを消費系に供給するようにした高発熱量ＬＮＧの低カロリー化方法である。
【００１６】
請求項２の発明は、気液分離器で分離されたガスの温度を検出し、一定圧力下で、その温度が設定温度となるよう、上記気化ガスとＬＮＧの混合量を制御する請求項１記載の高発熱量ＬＮＧの低カロリー化方法である。
【００１７】
請求項３の発明は、気液分離器で分離された分離液を、低温貯蔵タンクから払い出されるＬＮＧと熱交換して低温貯蔵タンクに戻す請求項１又は２記載の高発熱量ＬＮＧの低カロリー化方法である。
【００１８】
請求項４の発明は、低温貯蔵タンク内で濃縮されて重質化したＬＮＧを所定の発熱量のガスに調整して消費系に供給するに際し、低温貯蔵タンクから払い出されるＬＮＧを加熱して気化し、その気化ガスと低温貯蔵タンクから払い出されるＬＮＧとを混合してその温度を調整し、気液を平衡させた後、これを気液分離器に導入して一定圧力下で気液分離し、その気液分離器内で分離された軽質成分のガスに、気液分離器で分離された重質の分離液の一部を気化させて混合し所定の発熱量に調整して消費系に供給するようにした高発熱量ＬＮＧの低カロリー化方法である。
【００１９】
請求項５の発明は、低温貯蔵タンク内で濃縮されて重質化したＬＮＧを所定の発熱量のガスに調整して消費系に供給するための高発熱量ＬＮＧの低カロリー化装置において、低温貯蔵タンク内の重質化したＬＮＧを払い出す払出ラインと、その払出ラインに接続された気化器と、気化器をバイパスするＬＮＧラインと、払出ラインに接続され、気化器で気化された気化ガスとＬＮＧラインからのＬＮＧを混合する第１ラインミキサーと、払出ラインに接続され、ラインミキサーで混合されたＬＮＧを導入し、これを気液分離する気液分離器と、気液分離器の頂部に接続され、分離された軽質成分のガスを消費系に供給するためのガスラインと、気液分離器の底部に接続され、分離された分離液を低温貯蔵タンクに戻す戻しラインとを備えた高発熱量ＬＮＧの低カロリー化装置である。
【００２０】
請求項６の発明は、低温貯蔵タンク内で濃縮されて重質化したＬＮＧを所定の発熱量のガスに調整して消費系に供給するための高発熱量ＬＮＧの低カロリー化装置において、低温貯蔵タンク内の重質化したＬＮＧを払い出す払出ラインと、その払出ラインに接続された気化器と、気化器をバイパスするＬＮＧラインと、払出ラインに接続され気化器で気化された気化ガスとＬＮＧラインからのＬＮＧを混合する第１ラインミキサーと、払出ラインに接続され、ラインミキサーで混合されたＬＮＧを導入し、これを気液分離する気液分離器と、気液分離器の頂部に接続され、分離された軽質成分のガスを消費系に供給するためのガスラインと、気液分離器の底部に接続され、分離された分離液を低温貯蔵タンクに戻す戻しラインと、その戻しラインに分岐して接続され分離液の一部を気化して上記ガスラインに供給する分岐ラインと、ガスラインに接続されガスラインからのガスと分岐ラインからのガスとを混合する第２ラインミキサーとを備えたことを特徴とする高発熱量ＬＮＧの低カロリー化装置である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２２】
図１において、１０は、低温貯蔵タンク１１と払出ポンプ１２から構成されるＬＮＧ設備で、そのＬＮＧ払出ライン１３に気液分離器１４が接続される。
【００２３】
気液分離器１４に至るＬＮＧ払出ライン１３には、分離液クーラ１５、第１圧力調節弁１６、第１開閉弁１７、気化器１８、第１ラインミキサー１９が順次接続される。
【００２４】
気液分離器１４の頂部には、ガスライン２０が接続され、そのガスライン２０に、第２圧力調節弁２１、第２開閉弁２２、ガス加熱器２３、流量制御器２４、第２ラインミキサー２５、閉止弁２６、第３圧力調節弁２７が順次接続される。
【００２５】
閉止弁２５の前後のガスライン２０には、導入ライン２８と排出ライン２９を介してバッファタンク３０が接続される。導入ライン２８には、導入弁３１が、排出ライン２９には、排出弁３２が接続される。
【００２６】
気液分離器１４の底部には、気液分離後の液を分離液クーラ１５を介して低温貯蔵タンク１１に戻す液戻しライン３３が接続される。この液戻しライン３３には、液面調節弁３４が接続され、気液分離器１４に設けた液面制御器３５により液面調節弁３４が制御されるようになっている。
【００２７】
気液分離器１４と第１圧力調節弁１６間の払出ライン１３には、第１圧力調節弁１６、第１開閉弁１７、気化器１８をバイパスして第１ラインミキサー１９にＬＮＧを流すＬＮＧライン４０が接続され、そのＬＮＧライン４０に温度調節弁４１が接続される。
【００２８】
第１気化器１８の出口側の払出ライン１３には、気化ガスを定期的に分析する成分分析計４２が接続され、その分析値が制御器４３に入力される。また気液分離器１４の頂部には温度調節器４４が設けられ、その検出値が制御器４３に入力される。また、第２ラインミキサー２５の出口側のガスライン２０には発熱量分析計４５が接続され、その分析値が、温度調節器４４の検出値と共に制御器４３に入力される。
【００２９】
さらに、ガス加熱器２３の出口側のガスライン２０には圧力調節計４６が接続され、その検出値で、第１圧力調節弁１６が制御されるようになっている。
【００３０】
次に、本発明の高発熱量ＬＮＧの低カロリー化方法を説明する。
【００３１】
低温貯蔵タンク１１内で濃縮されたＬＮＧは払出ポンプ１２で加圧されて分離液クーラ１５に入り、後述する気液分離器１４からの分離液をタンク１１内のＬＮＧ温度に近い温度まで冷却した後、ガスライン２０の圧力調節計４６の圧力が所定圧力になるように第１圧力調節弁１６で制御されて第１気化器１８に入る。
【００３２】
気化器１８でＬＮＧは海水、空気、その他の加熱媒体で加熱されて、約０℃以上の気化ガスになる。
【００３３】
気化ガスは定期的に成分分析計４２で分析されて組成を確定する。その後、気化ガスは第１ラインミキサー１９に入る。
【００３４】
第１ラインミキサー１９には、第１圧力調節弁１６の上流から分岐されたＬＮＧライン４０を通し、温度調節弁４１で、その流量が調節されたＬＮＧが流入する。第１ラインミキサー１９に入った気化ガスとＬＮＧは、両流体が均一になるように十分に混合される。
【００３５】
温度調節弁４１は、気液分離器１４に設置されている温度調節器４４により、その温度が所定温度になるように制御器４３により制御されて、第１ラインミキサー１９での気化ガスとＬＮＧの混合量が制御されて気液分離器１４に供給される。
【００３６】
温度調節器４４の設定温度は成分分析計４２の分析結果とガスライン２０に接続した発熱量分析器４５から定期的に決められる。
【００３７】
この温度調節器４４の設定温度は、圧力が、例えば０．６ＭＰａの場合に約−６０℃前後（気・液平衡計算から求める）とする。
【００３８】
第１ラインミキサー１９からの混合流体は気液分離器１４に入り比重差でガスと液に分離される。
【００３９】
気液分離器１４内の圧力は、気液平衡状態から算出される必要圧力に、ガスライン２０に設置された第２圧力調節弁２１により一定に調節される。分離されたガスは低発熱量の軽質成分で、液は高発熱量の重質成分となる。
【００４０】
第２圧力調節弁２１から流出したガスは低温なのでガス加熱器２３に入り、０℃以上の海水、空気、その他の加熱媒体により加熱される。
【００４１】
ガス加熱器２３からの流出ガスは圧力調節計４６により所定の圧力に維持される。又、流量が流量制御器２４で測定され、その後、バッファタンク３０に溜められ、そのバッファタンク３０より、第３圧力調節弁２７にて、消費系に送るための必要な圧力に調整されて出荷される。
【００４２】
バッファタンク３０は、基地外へのガス供給が激しく変動する場合のシステムの圧力変動を緩やかにするために設置する。
【００４３】
ガスライン２０のガスは、発熱量分析器４５により、ガスの発熱量が測定され、発熱量が所定の値（１３Ａ発熱量）になるように温度調節器４４の設定値が調節される。
【００４４】
気液分離器１４で分離されたガスとの平衡液は、気液分離器１４の底部に貯蔵され、液面制御計３５と液面調節弁３４により所定の液面になるように排出量が制御されると共にその液が、液戻しライン３３より分離液クーラ１５を通して低温貯蔵タンク１１のＬＮＧの温度近くまで冷却されて低温貯蔵タンク１１に返送される。この液を低温貯蔵タンク１１に戻す際に、タンク頂部からシャワーなどにより戻すことで、タンク内のガス相を冷却できタンク１１内のＢＯＧの発生を少なくすることができる。
【００４５】
次により具体的な実施例を説明する。
【００４６】
（１）発熱量が４６．０５ＭＪ／Ｎｍ３　（１１０００ｋｃａｌ／Ｎｍ３　）以上になったＬＮＧの組成の一例として、下記の例について説明する。
【００４７】
2004099717.tif 000003
上記のＬＮＧ組成中のＣ２（エタン）、Ｃ３（プロパン）、Ｃ４（ブタン），Ｃ５（ペンタン）の含有量は僅かであるが、メタンに比べて発熱量が単位体積当たり約２〜３倍以上あり、これが都市ガスの発熱量４６．０５ＭＪ／Ｎｍ３　（１１０００ｋｃａｌ／Ｎｍ３　）以上とする要因である。
【００４８】
（２）上記（１）のＬＮＧの気液分離器１４における気液平衡関係からガスと液の組成を求める。
【００４９】
それぞれの概略の分離量と発熱量は次のようになる。
【００５０】
2004099717.tif 000004
（３）気液分離器１４での熱的条件を作るためにラインミキサー１９で気化器１８での気化ガス量とＬＮＧライン４０での冷却ＬＮＧ量を求める。
【００５１】
2004099717.tif 000005
（４）上記の平衡計算をべースにして実際に都市ガス（１３Ａ）を製造する場合のマテリアルバランスについて一例を示す。
【００５２】
2004099717.tif 000006
以上より、気液分離器１４で重質液を分離し、そのガス分を消費系に供給することで、低温貯蔵タンク１１内のＬＮＧが濃縮され、都市ガスの発熱量以上となっても安定して所定の発熱量のガスを製造でき、しかも、分離液もごく僅かであり、低温貯蔵タンク１１内のＬＮＧの大部分を払い出すことができる。
【００５３】
図２は、本発明の他の実施の形態を示したものである。
【００５４】
この図２の実施の形態は、図１の実施の形態と基本的には同じであるが、気液分離器１４で分離された分離液の全量を低温貯蔵タンク１１に戻す代わりに、その一部を消費系に供給するガスに混入して供給するようにしたものである。
【００５５】
図２において、気液分離器１４の液戻しライン３３には、第２ラインミキサー２５に重質液を気化して供給する分岐ライン５０が接続され、その分岐ライン５０に開閉弁５１、分離液気化器５２、流量制御器５３、流量調整弁５４が接続される。
【００５６】
ガスライン２０の流量制御器２４の検出流量値と発熱量分析器４５の分析値とが制御器５５に入力され、分岐ライン５０の流量制御器５３の検出値も制御器５５に入力される。
【００５７】
この図２の実施の形態において、制御器５５が、第２ラインミキサー２５からのガスを発熱量分析器４５で検出し、その発熱量が規定値（１３Ａ，１１０００ｋｃａｌ／Ｎｍ３　）となるように、ガスライン２０の検出流量値と分岐ライン５０の流量制御器５３の検出値に応じて流量調整弁５４を制御して、ラインミキサー２５からのガスが所定の発熱量となるようにしたものである。
【００５８】
通常、ＬＮＧの組成が変動しない場合は、気液分離器１４での分離は、その圧力と温度を正確に制御すれば、理論上は所定の発熱量のガス（１３Ａ）が得られるため、図１の実施の形態で十分であるが、都市ガスの消費量が常に変動するので、実際には正確な温度（検知遅れ等）とそれに対する流量制御が難しい。
【００５９】
そこで、気液分離器１４での分離ガスの発熱量が規定値（１３Ａ）よりも低めになるように、設定圧力に対する温度の制御値を設定し、その発熱量が規定値となるように分岐ライン５０からの重質液を分離液気化器５２でガス化した上で、ラインミキサー２５に供給して所定の発熱量とすることで、消費量の変動があっても発熱量を一定にできるようにしたものである。
【００６０】
また、図１の実施の形態では、最終的に低温貯蔵タンク１１内に重質液分の割合が高くなり、別途この重質液分を抜き出す必要があるが、重質液をラインミキサー２５に供給することで、実質的に重質液を払い出すことが可能となる。
【００６１】
次に、この図２の実施の形態における低温貯蔵タンク１１のＬＮＧの発熱量が規定値（４６．０５ＭＪ／Ｎｍ３　（１１０００ｋｃａｌ／Ｎｍ３　））以上になった場合の実施例を説明する。
【００６２】
2004099717.tif 000007
（Ｂ）上記（Ａ）のＬＮＧの気液分離器１４における気液平衡関係からガスと液の組成を求める。
それぞれの概略の分離量と発熱量は次のようになる。
【００６３】
2004099717.tif 000008
（Ｃ）気液分離器１４での熱的条件を作るためにラインミキサー１９で気化器１８での気化ガス量とＬＮＧライン４０での冷却ＬＮＧ量を求める。
【００６４】
2004099717.tif 000009
（Ｄ）第２ラインミキサーでのガス加熱器からの気化ガスと分岐ラインからの分離液の気化ガスとの混合比
2004099717.tif 000010
（Ｅ）上記の平衡計算をべースにして実際に都市ガス（１３Ａ）を製造する場合のマテリアルバランスについて一例を示す。
【００６５】
2004099717.tif 000011
５）都市ガスの熱調用に使用された残りの液戻しラインから低温貯蔵タンクに返送される分離液
返送量　　　　　　　　　　　　　ｋｇ／ｈ　　　　　　１７９
このように、各流量を各ユニット毎に設定された圧力と温度条件下で制御して所定の発熱量のガスを製造することができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、重質化したＬＮＧを気液分離器で気液分離してその軽質成分を消費系に供給することで、燃料特性を劣化させることなく容易にかつ安価に発熱量を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す図である。
【図２】本発明の他の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
１１　低温貯蔵タンク
１３　払出ライン
１４　気液分離器
１８　気化器
１９　第１ラインミキサー
２０　ガスライン
【図１】
2004099717.tif 000012
【図２】
2004099717.tif 000013