(57)【要約】      （修正有）【課題】液化ガスの内容物を排出後にタンクに供給器中に液体状態で貯蔵し、気化した窒素を供給することによって気化したガスを含有するタンクを排気する方法を提供する。【解決手段】ガスの残留した内容物はタンク中に気化した状態で存在し、その残留内容物は冷たい窒素との直接又は間接熱交換のため搬送される。窒素は気化して、加熱されてタンクに搬送される一方、残留ガスは冷却され、凝縮されてコレクタタンクに搬送される。このプラントは、窒素の供給器２に連結している熱交換システム４，８からなり、タンクからの残留ガスが凝縮するように、タンクに搬送される窒素の気化及び加熱を起こすために、残留ガスは排気されるタンクから強制的に出され、熱交換システムを通し、それにより凝縮した残留ガス受け入れるためコレクタ容器３に連結する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）タンクから第一熱交換器へ、残留ガスを送り、供給器から運ばれる気化した窒素と熱交換することにより、前記残留ガスの一部を凝縮し、
（ｂ）前記気化した窒素を前記タンクへ運び、それによって、前記タンクから残留ガスを追い出し、
（ｃ）前記第一熱交換器から直接又は間接の第二熱交換器に、残っている残留ガスを運び、前記供給器中の液体窒素でもって前記残留ガスを凝縮し、それによって、前記供給器中の窒素を気化させて、それを前記第一熱交換器において使用し、
（ｄ）凝縮した残留ガスを、前記第一及び第二の熱交換器からコレクタタンクに運び、及び
（ｅ）前記タンクが気化した残留ガスを排出するまで、上記工程を繰り返す、
ことを特徴とする、タンクの液化ガスの内容物を排出した後、供給器中に液体状態で貯蔵されている窒素を気化した状態で前記タンクに供給することにより、タンクから気化した残留ガスを排出する方法。
【請求項２】
窒素の供給器の外側の熱交換システムにおいて、気化した窒素と、排出されるべきタンクから入ってくる残留ガスとを熱交換する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
冷却剤との熱交換のため、供給器から窒素が搬送され、前記冷却剤は残留ガスの凝縮のため、残留ガスとの熱交換のために搬送される請求項１記載の方法。
【請求項４】
残留ガスの凝縮後、気化した窒素を加熱するため、気化した窒素との熱交換のために冷却剤が搬送される請求項３記載の方法。
【請求項５】
タンクに窒素を蒸気として供給するための液体窒素供給器、
前記液体窒素供給器に接続した第一熱交換システム、前記第一熱交換システムは、窒素を気化させ、前記供給器中に強制圧力をつくり、気化した窒素を前記第一熱交換システムから出させ、
前記窒素供給器に接続していない第二熱交換システム、前記第二熱交換システムは前記第一熱交換システムから導管を経由して気化した窒素を受け入れ、前記第一熱交換システムからの気化した窒素は、前記タンクからの残留ガスと前記第二熱交換システムで熱交換し、それによって残留ガスの一部を冷却及び／又は凝縮し、残っている残留ガスは前記第一熱交換システムに運ばれ、
前記システムに導管により連結した、凝縮した残留ガスを受け入れるためのコレクタ容器を含む、
タンクから気化した残留ガスを排出するためのプラント。
【請求項６】
残留ガス用の凝縮器（８）を窒素供給器（２）中に備えた請求項５記載のプラント。
【請求項７】
熱交換システム（４，８；３０，３９）が窒素を気化させるために液体冷却剤を受け入れるための第一補助熱交換器（３９）を含み、残留ガス凝縮器（８）が冷却剤を受け入れるため連結されている請求項５記載のプラント。
【請求項８】
残留ガス熱交換器（４）に搬送される窒素蒸気の加熱のため、冷却剤が凝縮器（８）から供給される第二補助熱交換器（３９）が窒素の供給器（２）に連結している請求項７記載のプラント。
【請求項９】
第二補助熱交換器（３９）を通る冷却剤の流れを制御するため温度制御バルブ（４３）を備えた請求項７又は８いずれか記載のプラント。
【請求項１０】
凝縮器（８）を通る冷却剤の流れを制御するため、温度制御バルブ（３８）を備えた請求項７，８又は９いずれか記載のプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化ガスの内容物を排出後にタンクに供給器中に液体状態で貯蔵し、気化した窒素を供給することによって気化したガスを含有するタンクを排気する方法に関する。さらに、本発明は、気化した状態でタンクに供給される液体窒素の供給器からなる、そのようなタンクの排気に使用するプラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
窒素はタンク中の燃焼可能なガスの残留物を除去し、ひとつのタイプのガスが他のタイプのガスに置き換えられるとき、タンクが異なったガスの混合物を含有することを回避するために供給される。液体ガスの内容物を実質的に排出した後、気化した窒素は、タンク中に存在する気化したガスの残留物を追い出すため、このようにタンクに供給される。残留ガスは燃焼されるか、又は大気中に排出してよい。燃焼のため又はガスが汚染されているため、汚染が生じる。さらに、かなりの量の残留ガスが毎時、失われるが、これは不可避のものとして許容されてきた。
【０００３】
窒素でタンクを押し流す他の面は、窒素が液体状態で貯蔵されることであり、その結果、窒素をタンクに供給する前に窒素の気化により熱を消費する。取り囲んでいる空気は、確かにその気化のための熱放出媒体として使用できるが、それにより大きな冷却能力のある液体窒素は気化を起こす空気の冷却の外には利用されない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば、タンク中に気化した状態の残留ガスの内容物の回収させると同時に、タンク中の液体ガスの内容物排出させ、残留ガス中に熱の利用によりタンクに供給される液体窒素の気化させる、方法及びプラントが提供される。
【０００５】
本発明の方法及びプラントは特許請求の範囲の記載のとおりである。
本発明によれば、タンクに供給される液体窒素との熱交換をするため、気化した状態での残留ガスは不完全に排気されたタンクから追い出される。気化した残留ガスの熱はその窒素の気化に利用され、残留ガスは回収のため液体状態に凝縮できる。
【０００６】
本発明には、次の１〜１０の態様を含む。
１．液化ガスの内容物を排出した後、供給器中に液体状態で貯蔵されている気化した窒素をタンクに供給することにより、気化した残留ガスを含有するタンクを排出する方法において、（ａ）残留ガスの一部を凝縮し更に窒素をタンクに送るために、気化した状態の残留ガスを窒素蒸気と第一熱交換し、（ｂ）供給器中の窒素が気化し前記第一の熱交換において使用するため、前記供給器中の液体窒素との第二の直接又は間接熱交換により、気化した状態の残留ガスを凝縮し、（ｃ）凝縮した残留ガスをコレクタタンクに送る、
ことを特徴とする方法。
２．窒素の供給器の外側の熱交換システムにおいて、気化した窒素と、排出されるべきタンクから入ってくる残留ガスとを熱交換する、請求項１記載の方法。
３．冷却剤との熱交換のため、供給器から窒素が搬送され、前記冷却剤は残留ガスの凝縮のため、残留ガスとの熱交換のために搬送される請求項１記載の方法。
４．残留ガスの凝縮後、気化した窒素を加熱するため、気化した窒素との熱交換のために冷却剤が搬送される請求項３記載の方法。
５．気化した状態でタンクに供給されるべき液体窒素の供給器（２）を含む、請求項１記載の方法によるタンクの排出に使用するプラントにおいて、
（ａ）供給器（２）中の液体窒素と連通している前記熱交換システム（４，８；３０，３９）の一部（８；３０）において窒素の気化を起こすため、熱交換システム（４，８；３０，３９）がプラント中に提供され、窒素の供給器（２）に連結されており、それにより前記供給器中に強制圧力をつくり出し、タンクからの残留ガスとの熱交換システム（４，８；３０，３９）の他の部分（４）における熱交換のために窒素蒸気を運び、その部分は供給器中の液体窒素に連結されていなく、それにより残留ガスの一部が前記熱交換システムの前記第二の部分（４）で冷却及び／又は凝縮され、気化した状態で残っている残留ガスが熱交換システム中の凝縮器（８）に送られること、及び（ｂ）凝縮された残留ガスを受け入れるためのコレクタ容器（３）が熱交換システム（４，８；３０，３９）と連通していることを特徴としているプラント。
６．残留ガス用の凝縮器（８）を窒素供給器（２）中に提供する請求項５記載のプラント。
７．熱交換システム（４，８；３０，３９）が窒素を気化させるために液体冷却剤を受け入れるための第一補助熱交換器（３９）を含み、残留ガス凝縮器（８）が冷却剤を受け入れるため連結されている請求項５記載のプラント。
８．残留ガス熱交換器（４）に搬送される窒素蒸気の加熱のため、冷却剤が凝縮器（８）から供給される第二補助熱交換器（３９）が窒素の供給器（２）に連結している請求項７記載のプラント。
９．第二補助熱交換器（３９）を通る冷却剤の流れを制御するため温度制御バルブ（４３）を提供する請求項７又は８いずれか記載のプラント。
１０．凝縮器（８）を通る冷却剤の流れを制御するため、温度制御バルブ（３８）を提供する請求項７，８又は９いずれか記載のプラント。
【発明の実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は地面に接地したプラント及び浮きプラントとして、乗り物（トラック、鉄道）、ガス運搬船、静止した岸又は沖のプラント用のタンクに利用できる。全ての場合、残留ガスの大気への排出又は残留ガスの燃焼による燃焼ガスの開発が回避される。
【０００８】
液体状態で輸送される通常のガスの全ては沸点が−１９７℃（大気圧）の窒素よりも実質的に高い沸点を有しており、残留ガスがその沸点のとき、熱交換の間に大きな温度差が生ずる。タンク中の残留分は不十分な排気後、例えば、ガスのタイプに依存する次の温度を有する：エチレン  −１００℃、エタン  −８０℃、プロピレン  −４５／−２０℃、プロパン  −４０／−２０℃、ＮＨ3  −３３℃、ブタジエン及びブチレン  −１℃、ブタン  ３℃。即ち、大気圧で沸点よりも僅かに高い。タンク中でそのようなガスの残留分は通常の（不完全な）排気の後、次のように評価できる：タンクの容量が６５００ｍ3のとき、エチレン  １７０００ｋｇ、エタン  １９５００ｋｇ、プロピレン  １７０００／４２５００ｋｇ、プロパン  １７０００／３５５００ｋｇ、ＮＨ3  ５７００ｋｇ、ブタジエン  １８５００ｋｇ及びブチレン  ２０８００ｋｇ、ブタン  １９５００ｋｇ。  このプラントは、勿論、幾つかの回収タンクを有してもよく、集められる各タイプの残留ガスに対して少なくともひとつである。
【０００９】
熱交換は二つの工程で行うことができる。不完全に排気されているタンクから供給された残留ガスは、第一のひとつ又は複数の熱交換器に運ばれ、そこで、貯蔵タンクからの気化した冷たい窒素ガスと残留ガスとの間で熱交換を行い、窒素ガスは不完全に排気されたタンクに運ばれる。残留ガスは必ずしも凝縮する必要はないが、窒素貯蔵タンク内の別の回路中での凝縮のため搬送できる。この凝縮は窒素を気化させ貯蔵タンクから追い出し、第一熱交換器へ搬送させる。その貯蔵タンク中での熱交換は凝縮物の過冷却を適当な温度においてのみ生ずる。
【００１０】
窒素と残留ガス用の熱交換器における窒素の温度は残留ガスの凝固点よりも低いため、熱交換器内で凝固の問題が生ずる。この問題は凝縮する残留ガスと気化する窒素との間に冷却剤システムを介在させることによって回避できる。その結果、窒素と残留ガスとの間で間接的熱交換を行う。冷却剤システムは気化した窒素の温度を残留ガスの凝固点より低く保ち、かつ、冷却剤が残留ガスの凝固点より高く保たれる。このようなシステムは、例えば、プロパンで作動できる。使用できる他の媒体はプロペン、エタン、炭化水素及びハロカーボン  Ｒ１３の混合物である。冷却剤は、液体状態では、窒素と残留ガスそれぞれの熱交換のためポンプで循環できる。その窒素との熱交換は二つの補助熱交換器で行うことができる。冷却剤は窒素の気化を起こす第一の補助熱交換器を通してポンプで送られる。この第一補助熱交換器を取り巻く窒素タンクの中に窒素を、冷却剤が凍結しないが、その温度は残留ガスの凝固点よりも低いような高圧及び対応する高温で維持される。もうひとつのポンプで残留が凝縮器を通して冷却剤を送り、排気されるタンクから供給される残留ガスの冷却のための熱交換器に窒素蒸気を運ぶ前に窒素蒸気の温度を調節するために、冷却剤は第二補助熱交換器において窒素蒸気との熱交換のために運ばれる。このように、冷却剤システムにおける冷却剤は、残留ガスの凝固点よりも高温に維持され、残留ガスの凝縮に利用される。これは制御バルブにより達成される。窒素の加熱は第二補助熱交換器を通る液体冷却剤の流れの調節により調節できる。このシステムは、異なる凝固点を有する異なるタイプの残留ガスに温度を順応させる制御器及び指示器を含み得る。
【００１１】
本発明を添付した図面を参照して次のように詳細に説明する。その図面は本発明によるプラントの二つの例を示す。
図１に示したプラントは三つの主ユニットからなり、回収ユニット１では、残留ガス及び窒素が熱交換され、分離される。絶縁（insulated）タンク２は、液体窒素の供給器中に熱交換器（凝縮器）を有しており、絶縁タンク３は再凝縮された残留ガスを受け入れる。
【００１２】
液体ガスの内容物を不完全に排気し、残留ガスを蒸気の状態で含んでいるタンク（示されていない）から、残留ガスを導管１０を通して回収ユニット１に搬送する。導管１０には、残留ガスをポンプで送るファン６が示される。残留ガスは熱交換器４に搬送され、熱交換器４に気化した冷たい窒素もまたタンク２から導管１４を通して供給される。熱交換器４からの蒸気の状態での窒素はヒータ７を通過し、そこで残留ガスを含有するタンクに導管１１を通して運ばれる。その第一の相で、タンク中の窒素及び残留ガスは層にされる。窒素はタンクから残留ガスを追い出し回収ユニット１に入れるように働く。ファン６はおおむね省略していいが、残留ガスのプラントへの輸送を促進する。熱交換器４は例えば、公知のタイプの菅状の熱交換器でよい。
【００１３】
熱交換器４の下には、コレクタ９が配置され、増加量の窒素ガスを有する凝縮されていない残留ガス及び凝縮された窒素ガスを受け入れる。凝縮された残留ガスはさらにセパレータ５に搬送され、そこから凝縮された残留ガスは導管１６を通してコレクタタンク３に搬送される。
【００１４】
さらに、コレクタ９は残留ガス用の凝縮器８に連結される。凝縮されていない残留ガス及び存在する窒素はコレクタ９から凝縮器８に通され、そこで、残留ガスの殆ど完全な凝縮及び過冷却が起こる。過冷却の残留ガス及び存在する窒素は導管１３を通してセパレータ５に運ばれる。窒素はそのセパレータから排出され、凝縮した残留ガスは導管１６を通してコレクタタンク３に運ばれる。
【００１５】
さらに、凝縮した残留ガス用のコレクタタンク３は導管１８を通して、入ってくる残留ガスをプラントに送る導管１０に連結される。コレクタタンク３中での過大な圧力は残留ガスの循環を起こす。
【００１６】
このプラントは停止バルブを含んでよく、図中、導管１５中のバルブ１９、導管１４中のバルブ２０、導管１８中のバルブ２１及び導管１６中のバルブ２２として示される。勿論、さらなるバルブ、例えば安全バルブも含んでよい。
【００１７】
このプラントは３７．８℃で２．８ｋｐ／ｃｍ2（絶対圧）以上のガス圧を有する液化ガスのすべてのタイプのためにデザインされてよいが、それには限定されない。このプラントは一時に一つの残留ガスのみを利用できる。もし、このプラントが複数の残留ガスに利用されると、プラントの残留ガス側は他のガスを許容する前に窒素ガスとともに押し流される必要がある。さらに、他のコレクタタンクを接続しなければならない。
【００１８】
勿論、そのプラントはバルブに加えて、センサ及び制御器（示していない）を含んでいる。
蒸気の状態での残留ガス、例えば、エチレンが約−１００℃の温度で熱交換器４に搬送され、同時に、冷たい窒素ガスが約−１９０℃で貯蔵タンク２から熱交換器４へ搬送されるとき、残留ガスは冷却されるが、窒素ガスは排気されるタンクに流れる前にさらに加熱される。排気されるタンク中で窒素と残留ガスの有利な層状化を達成するために、さらなる加熱は幾つかの場合には望ましい。
【００１９】
窒素は残留ガスをタンクからプラントへ押し進め、それはファン６によって補助してもよい。プラントが操業されてしばらくした後、残留ガスと窒素との混合物は導管１０中を流れる。凝縮した残留ガスを付随する窒素が分離され、導管１７を通して排出されるために、熱交換器４の残留ガス側にセパレータ５を接続する。残留ガスの凝縮物はセパレータからコレクタタンク３に搬送される。コレクタ９中の凝縮されていない残留ガスは及び凝縮した残留ガスを付随する窒素は、窒素貯蔵タンク２中に配置されている凝縮器８に運ばれる。残留ガスの凝縮物が制限された温度に過冷却されるだけであるため、即ち、凝縮物が液体窒素のその温度付近にあるまでは冷却を進めないため、供給を満たしてもよい。凝縮した残留ガスを伴っている窒素はまだガス状態にあるであろう。凝縮器８から残留ガスの凝縮物及び存在する窒素はセパレータ５に運ばれ、そこで、凝縮物はコレクタ９から直接来ている凝縮物と混合される。窒素は分離され、導管１７を通して排出される。
【００２０】
その結果、残留ガスは殆ど完全に回収される。不完全に排気されたタンク中の残留ガスは充填されたタンクの内容物の１％のオーダーからなるかもしれない。このように問題となっている回収できる残留ガスの量は大きい。回避できる汚染物に加えて、大きな価値を有する残留ガスが収集される。
【００２１】
本発明のプラントのもう一つの例は、冷却剤を使用することによる熱交換のシステムを含み、図２を参照して次のように説明される。同様な要素又は等価な要素には図１と同じ参照番号を用いている。システムではプロパンを冷却剤として使用している。
【００２２】
プロパン用一つのセットの管の形態での第一補助熱交換器３０を窒素タンク２中に据え付け、そこに供給器（図示していない）からバルブ５２を通して窒素を供給し、プロパンはポンプ３１によって管３２を通して送る。バルブ４０は、タンク２中でプロパンが凝固しないような高圧で窒素を維持する。圧力は、例えば、約２．８ｋｐ／ｃｍ2（絶対）でよい。第二のポンプ３５はプロパンを残留ガス凝縮器８を通して管３６及び３７を経由して運ぶ。バルブ３８はレギュレータ４４によって制御され、凝縮器８に供給される残留ガスの凝固点よりも幾分高くなるようにプロパンの温度を制御する。タンク２から熱交換器４に流れる窒素蒸気は第二の補助熱交換器３９を通して導かれ、凝縮器８を通ったプロパンもまた管４１及び４２を経由して熱交換器３９を流れる。それによって、管１４を経由して熱交換器４に流れる前に、窒素蒸気は加熱される。残留ガスはバルブ５３が備え付けられている導管１０を通して熱交換器４に供給される。補助熱交換器３９中の窒素蒸気の加熱の度合いは各種のタイプの残留ガスに適応するためバルブ４３によって制御され、バルブ４３によって窒素蒸気が残留ガスの凝固点よりも幾分高い温度を達成するように補助熱交換器３９を通るプロパンの流れを統制する。操業中のこの統制は自動的に行ってよく、その温度で制御器４４及び４５がバルブ３８及び４３を制御し、これらの制御器が残留ガスの凝固点よりも幾分高く設定できる。
【００２３】
図２もまた、導管１１を経由して排気されるタンクに窒素蒸気を供給するためのファンを有する窒素ヒータ７をを示している。導管１１はバルブ５４を備えていてもよく、排気バルブ５５もまた示す。導管１２は残留ガスを熱交換器４から凝縮器８に運ぶ。残留ガスは排気されるタンク中の圧力によって凝縮を起こしてもよい。この圧力はタンクに供給される窒素の量によって決定される。もし、排気されるタンクが必要な内圧に持ちこたえられないなら、ポンプを使用できる。残留ガス及び窒素が排気されるタンク中で混合されるので、窒素セパレータ５を使用し、それに残留ガスを導管１３を通して供給し、窒素の残留物を制御器バルブ５１を備え付けた導管１７を通して排出し、凝縮した残留ガスはポンプ４７、フィルタ４８及びバルブ４９及び５０を備え付けた導管１６を通してコレクタタンク（示されていない）に搬送される。凝縮物コレクタ９は熱交換器４に連結して備え付けられ、部部敵に凝縮した残留ガスを受け入れる。コレクタ９からの残留ガスの凝縮物はバルブ５６を備え付けた導管１５を経由してセパレータ５に運ばれる。
【００２４】
さらに、プロパン回路は熱膨張させるためのプロパン用膨張タンク４６を備え付けている。
図２もまた符号の説明の欄に示した略称により、各種の補助バルブ、指示器及び制御器を示している。
【００２５】
残留ガスは排気されるタンクから導管１０を通して流れ、窒素蒸気は、補助熱交換器３９、熱交換器４及びヒータ７を通過した後、導管１１を通してタンクに流れる。残留ガスは、熱交換器４、凝縮器８及び窒素セパレータ５を通して示されていないコレクタタンクに流れる。この冷却剤システムでは、液体冷却剤は第一補助熱交換器３０を通る回路及び凝縮器８を通る第二回路中を流れ、そして第二補助熱交換器３９へ流れる。指示器及び制御器は、熱交換器４中で冷却され、凝縮器８中で凝縮される残留ガスが凝固せず、その温度が残留ガスのタイプに従って調節できるように、窒素蒸気の温度の制御を可能にしている。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は窒素蒸気と残留ガスとの間の熱交換だけに基づく第一の具体例を示す。
【図２】図２は残留ガスの凝固を妨げる別個の冷却剤システムを有する第二の具体例を示す。
【符号の説明】
【００２７】
ＤＰＩ：  差圧指示器
ＬＩＣ：  液体水準指示器及び制御器
Ｍ：      サーボモータ
Ｐ：      圧力ゲージ
ＰＳＶ：  安全バルブ
ＰＩＣ：  圧力指示器及び制御器
ＳＣ：    速度制御器
ＴＩＣ：  温度指示器及び制御器
ＴＩ：    温度指示器
ＵＣ：    水準制御器
【図１】
2004176928.tif 000003
【図２】
2004176928.tif 000004