(57)【要約】液化天然ガスを気化させる装置（１０）は、第二の流体ライン（３０）と熱交換関係にある第一の流体ライン（２４）を有する第一の熱交換器（１２）と、海水を第一の流体ライン（２４）に通すための当該第一の流体ライン（２４）の入口（２０）に接続されたポンプ（１６）と、当該第一の熱交換器（１２）からの冷却された海水を空気との熱交換により加温するための当該第一の流体ライン（２４）の出口（３６）に接続された第二の熱交換器（１６）とを備えている。第二の流体ライン（３０）は、液化天然ガスを第一の熱交換器（１２）に送るに適している。当該第二の熱交換器（１６）は、加温された海水を第一の熱交換器（１２）における第一の流体ライン（２４）の入口（５８）に接続された流れライン（５６）を通して排出するための出口（４８）を備えている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第二の流体ラインと熱交換関係にある第一の流体ラインを有する第一の熱交換手段を備え、当該第一の流体ラインは入口と出口とを有し、当該第二の流体ラインは入口と出口とを有し、当該第二の流体ラインは液化天然ガスを当該第一の熱交換手段に通すに適しており、当該第一の熱交換手段は、気化された液化天然ガスと冷却された海水とを作るように、当該第一の流体ラインから当該第二の流体ラインの液化天然ガスに熱交換を行い、
海水を前記第一の熱交換手段における前記第一の流体ラインに通すために当該第一の熱交換手段における当該第一の流体ラインの前記入口に接続されたポンプ手段を備え、
前記第一の流体ラインの前記出口に接続された第二の熱交換手段を備え、当該第二の熱交換手段は前記第一の熱交換手段からの冷却された海水を空気との熱交換により加温し、当該第二の熱交換手段は当該第二の熱交換手段から加温された海水を排出するに適した出口を備えている、
ことを特徴とする液化天然ガスを気化させる装置。
【請求項２】
前記第二の熱交換手段の前記出口に接続され、かつ、前記第一の熱交換手段における前記第一の流体ラインの前記入口に連接されている流れラインを備え、該流れラインは加温された海水を前記第一の熱交換手段に通すに適したものであることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項３】
前記第一の熱交換手段はオープンラック式気化器であることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項４】
前記第二の熱交換手段はウォータータワーを備え、該ウォータータワーは冷却された海水が周囲の空気に接触するように落下する表面を有することを特徴とする請求項１の装置。
【請求項５】
前記ウォータータワーは周囲の空気を該ウォータータワーの前記表面方向に送るに適したファンを備えていることを特徴とする請求項４の装置。
【請求項６】
前記ウォータータワーは底部にコレクターを備え、該コレクターは凝縮物を受け入れ、前記第二の熱交換手段の前記出口は凝縮物と加温された海水とを通過させることを特徴とする請求項４の装置。
【請求項７】
前記第二の熱交換手段の前記出口は、加温された海水が排出されて入る水域に接続されていることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項８】
前記第一の熱交換手段における前記第一の流体ラインの前記入口に入る加温された海水と協働して当該第一の熱交換手段に入る加温された海水の塩分を分析する塩水分析器を備えていることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項９】
前記第一の熱交換手段における前記第一の流体ラインの前記入口に入る海水と協働するバーナー手段を備え、該バーナー手段は海水の温度を上昇させることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項１０】
前記第二の熱交換手段はシェル・チューブ熱交換器を備えていることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項１１】
前記第二の熱交換手段はプレート式熱交換器を備えていることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項１２】
海水を第一の熱交換器に通し、
気化された液化天然ガスと冷却された海水とを作るように、当該第一の熱交換器を通過する海水と熱交換関係下で液化天然ガスを送り、
当該第一の熱交換器から気化された液化天然ガスを排出させ、
冷却された海水を第二の熱交換器に通し、
冷却された海水を当該第二の熱交換器内の空気との相互作用により加温する、ことを特徴とする液化天然ガスを気化させる方法。
【請求項１３】
加温された海水の少なくとも一部を前記第一の熱交換器への海水の流れに導入することを特徴とする請求項１２の方法。
【請求項１４】
加温された海水を水域に排出することを特徴とする請求項１２の方法。
【請求項１５】
海水を第一の熱交換器に通す前記ステップは、海水を水域から前記第一の熱交換器の入口へポンプで送るようにしてなることを特徴とする請求項１２の方法。
【請求項１６】
前記第二の熱交換器はウォータータワーであり、
前記加温のステップは、冷却された海水を周囲の空気と相互に作用させて当該冷却された海水の温度を上昇させるように、冷却された海水を該ウォータータワーの表面上を落下させることを含む請求項１２の方法。
【請求項１７】
前記加温のステップは、周囲の空気を落下しつつある冷却された海水に押しつけることを含む請求項１６の方法。
【請求項１８】
冷却された海水と周囲の空気との相互作用による凝縮物を収集し、
加温された海水と凝縮物とを前記第一の熱交換器への海水の流れに排出させることを含む請求項１７の方法。
【請求項１９】
前記第二の熱交換器から加温された海水を排出し、当該排出された加温された海水の塩分を分析することを特徴とする請求項１２の方法。
【請求項２０】
前記第二の熱交換器とは別の熱発生器により、冷却された海水に熱を加えることを特徴とする請求項１２の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化天然ガスを気化させる装置及び方法に関するものである。特に、本発明は、液化天然ガスの気化に用いられる冷却された海水を再加熱するようにした装置及び方法に関するものである。更に、本発明は、循環する流体に対し周囲の海水による熱交換を行なうことにより、液化天然ガスを気化するようにした装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
天然ガスを長距離輸送するための益々一般的になっている技術は、天然ガスを液化することである。液化天然ガスは、船、トラック等の運搬具により容易に輸送することができる。液化天然ガスの受取地として一般的に知られている目的地において、液化天然ガスは気体に戻される。液化天然ガスを気化させるために、一般的に採用されている技術が二つある。一方の技術は水中燃焼気化器を用いることであり、他方の技術はオープンラック式気化器を用いることである。
【０００３】
水中燃焼式の気化器は、液化天然ガスを気化させるための交換管束の他、ガスバーナーの燃料ガス管を内設したウォーターバスを備えている。ガスバーナーは燃焼煙道ガスをウォーターバスに排出し、該燃焼煙道ガスは水を加熱し、液化天然ガスを気化させるための熱を与える。液化天然ガスは、管束を通って流れる。この種の気化器は、信頼性が高く、大きさもコンパクトであるが、燃料ガスを用いるため、運転の費用が嵩む。
【０００４】
オープンラック式気化器は、液化天然ガスを気化させるための熱源として海水を用いる。これらの気化器は、気化の熱源として、熱交換器の外側の一回通過の海水流を用いている。これらのものは、水を凍らせることを妨げるものではなく、操作と維持が容易であるが、製造に大きな費用を要する。これらのオープンラック式気化器は、日本で広く使用されている。アメリカ及びヨーロッパにおけるその使用は、限定的であり、いくつかの理由により経済的に困難である。第一に、今日の許容環境下では、海洋生物に対する環境の懸念のため、海水を非常な低温で海に戻すことは許されない。今日の許容環境下では、海水を海に戻す際には、わずかの温度低下のみが許されるのである。受取地での気化について経済により要求される商業的な大きさが意図されるのであれば、極めて大量の海水を装置に通さなければならない。また、アメリカ南部における如き沿岸水は、きれいではないことがしばしばあり、かなりの量の懸垂物を含んでいる。これは濾過を要する。更に、場所による制限のため、及び取入口で深い、きれいな海水に到達するために、大部分の場合、海水取入構造は気化器から遠く離れた位置にならざるを得ない。オープンラック式気化器に用いられる液化天然ガスの受取地は、一日当り２０００〜５０００万ガロンの海水を消費する。海洋生物は、オープンラック式気化器の高圧流に耐えて生きることができない。このことは、特に、次亜塩素酸塩等の化学物質が海水に添加されたときに、妥当する。これらの化学物質は、生物付着を防止するために、しばしば海水に添加される。更に、これらの化学物質は、管内の海洋生物を殺すために、しばしば添加される。これは、特に小さな魚がプランクトンを食う場合に、近くの海洋生物に害をなすことがある。
【０００５】
中間流体式の気化器は、低い凝固温度を有するフレオン、プロパン等の冷凍剤を利用して、温かい水流からの熱を液化天然ガスに伝えている。これは、リボイラー式交換器の液状冷凍剤を管束内の一回通過水で加熱することにより達成される。冷凍剤は、気化し、交換器の蒸気スペースにある冷たい液化天然ガス交換器管にて液体に凝縮し、冷却剤バスに戻って再び気化する。冷却剤の凝縮熱は、液化天然ガスの気化熱を与える。この種の気化器は、製造費用が安いものの、オープンラック式気化器と同じ許容制限を有する。
【０００６】
２００３年９月２３日、ファウ・エイェルマンに与えられたアメリカ特許第６６２２４９２号は、循環水を加熱するために周囲の空気から熱を取り出すことを含む、液化天然ガスを気化させる装置及び方法を示している。その熱交換方法は、液化天然ガスを気化させるための熱交換器と、循環水装置と、循環水を加熱するために周囲の空気から熱を取り出すウォータータワーとを含む。熱を装置に補うことにより年間を通して当該方法を使用することができるようにするために、水中燃焼ヒーターがウォータータワーのベースンに接続されている。
【０００７】
２００３年１１月１１日、ファウ・エイェルマンに与えられたアメリカ特許第６６４４０４１号は、液化天然ガスを気化させるための別の方法を示している。この方法は、ウォータータワーに水を送って水の温度を上昇させるステップと、温度が上昇した水を第一の熱交換器に送るステップと、循環水を当該第一の熱交換器に送って温度が上昇した水から熱を循環流体に伝えるステップと、液化天然ガスを第二の熱交換器に送るステップと、加熱された循環流体を第一の熱交換器から第二の熱交換器に送って熱を循環流体から液化天然ガスに伝えるステップと、第二の熱交換器から液化天然ガスを排出させるステップとを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】アメリカ特許第６６２２４９２号
【特許文献２】アメリカ特許第６６４４０４１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、オープンラック式気化器の環境への影響を最小にすることにある。
【００１０】
本発明の別の目的は、オープンラック式気化器に関する公的許可を得ることを容易ならしめる液化天然ガスを気化させる装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の別の目的は、将来、政府のより高い基準が設定された場合に、現存の液化天然ガスの受取地が現存のオープンラック式気化器を改良することを可能にする装置と方法とを提供することにある。
【００１２】
本発明の更に別の目的は、周囲の空気を付加的な熱源として年間を通して利用することにより、新しい海水の消費量を減少させるようにした液化天然ガスを気化させる装置及び方法を提供することにある。
【００１３】
本発明の更に別の目的は、オープンラック式気化器をより高い温度デルタで運転することができるようにした液化天然ガスを気化させる装置及び方法を提供することにある。
【００１４】
本発明の更に別の目的は、年間の一定期間については付加的な海水を全く消費する必要がないようにした液化天然ガスを気化させる装置及び方法を提供することにある。
【００１５】
本発明の更に別の目的は、周囲の海水温度が一定の天気条件下で８℃未満のときに、上昇した流入温度の海水を用いてオープンラック式気化器を使用するようにした装置を提供することにある。
【００１６】
本発明の上記その他の目的と利点は、添付の明細書と特許請求の範囲を読めば明らかになる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、第二の流体ラインと熱交換関係にある第一の流体ラインを有する第一の熱交換器と、第一の熱交換器の第二の流体ラインを通過する液化天然ガスと熱交換関係にある第一の流体ラインに海水を通すために第一の流体ラインの入口に接続されたポンプと、第一の流体ラインの出口に接続された第二の熱交換器とを備えた液化天然ガスを気化させる装置に関するものである。第二の熱交換器は、空気との熱交換関係により、第一の熱交換器からの冷却された海水を加温する。第二の熱交換器は、第二の熱交換器からの加温された海水を排出させるに適した出口を備えている。第一の熱交換器は、気化された液化天然ガスと冷却された海水とを作るように、第一の流体ラインの海水から第二の流体ラインの液化天然ガスに熱交換を行なう。
【００１８】
流れラインが第二の熱交換器の出口に接続されると共に第一の熱交換器における第一の流体ラインの入口に連接されている。この流れラインは、加温された海水を前記第一の熱交換手段に通すに適したものである。本発明の好ましい実施例においては、第一の熱交換器はオープンラック式気化器である。また、本発明の好ましい実施例においては、第二の熱交換器はウォータータワーである。
【００１９】
第二の熱交換器としてウォータータワーが用いられるときには、該ウォータータワーは冷却された海水が周囲の空気に接触するように落下する表面を有する。ウォータータワーには、周囲の空気を該ウォータータワーの該表面方向に送るに適したファンを備えさせてもよい。該ウォータータワーの底部には凝縮物を受け入れるコレクターを備えさせる。第二の熱交換器の出口は、凝縮物と加温された海水とを通過させる。第二の熱交換手段の出口は、加温された海水が排出されて入る水域に接続されている。
【００２０】
本発明は、第一の熱交換器における第一の流体ラインの入口に入る加温された海水と協働して第一の熱交換器に入る加温された海水の塩分を分析する塩水分析器をも含む。また、本発明は、第一の熱交換器における第一の流体ラインの入口に入る海水と協働するバーナーその他の熱発生器を含み、該バーナーその他の熱発生器は、第二の熱交換器とは別に、海水の温度を上昇させる。
【００２１】
本発明の別の実施例においては、第二の熱交換器は、シェル・チューブ熱交換器又はプレート式熱交換器である。
【００２２】
また、本発明は、下記のステップよりなる液化天然ガスを気化させる方法を含む。（１）海水を第一の熱交換器に通し、（２）気化された液化天然ガスと冷却された海水とを作るように、第一の熱交換器を通過する海水と熱交換関係下で液化天然ガスを送り、（３）第一の熱交換器から気化された液化天然ガスを排出させ、（４）冷却された海水を第二の熱交換器に通し、（５）冷却された海水を第二の熱交換器内の空気との相互作用により加温する。
【００２３】
この方法においては、加温された海水の少なくとも一部を第一の熱交換器への海水の流れに導入する。加温された海水の別の一部は水域に排出させてもよい。
【００２４】
海水を第一の熱交換器に通す前記ステップは、海水を水域から第一の熱交換器の入口へポンプで送ることを含む。
【００２５】
第二の熱交換器がウォータータワーである場合には、加温のステップは、冷却された海水を周囲の空気と相互に作用させて当該冷却された海水の温度を上昇させるように、冷却された海水を該ウォータータワーの表面上を落下させることを含む。また、加温のステップは、周囲の空気を落下しつつある冷却された海水に押しつけることをも含む。凝縮物は、冷却された海水と周囲の空気との相互作用により収集することもできる。加温された海水と凝縮物は、前記第一の熱交換器への海水の流れに排出させる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の方法と装置とを概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、液化天然ガスを気化させると共に気化熱交換器からの海水を再加熱するための本発明の方法と装置１０とを示す。本発明の方法１０は、第一の熱交換器１２と、第二の熱交換器１４と、ポンプ１６とを使用する。
【００２８】
本発明においては、まず、海水入口２０が海等の水域に開口している。海水が入口２０に入る速度を制御するようにライン２４に適宜の弁２２が取り付けられている。入口２０に入る海水は、ポンプ１６により、ライン２４に沿って第一の熱交換器１２方向に送られる。海水は、第一の熱交換器１２として用いられるオープンラック式気化器２８の入口２６に高圧で流れ込む。液化天然ガスは、ライン３０を通って第一の熱交換器１２のオープンラック式気化器２８の入口３２に至る。特に、液化天然ガスは、−２４３．３Ｆよりも低い温度にてオープンラック式気化器２８に入る。
【００２９】
オープンラック式気化器２８の内部において、温かい海水は、液化天然ガスと熱交換関係にあり、液化天然ガスの温度を上昇させる。その結果、気化した液化天然ガスは、気体として、出口３４にてオープンラック式気化器２８から出る。液化天然ガスと温かい海水との熱交換関係のため、オープンラック式気化器２８を通過する温かい温水は実質的に冷却される。冷却された海水は、出口３６にてオープンラック式気化器２８より出て、ライン３８を通って第二の熱交換器１４に至る。
【００３０】
冷却された海水は、ライン３８を通って第二の熱交換器１４に至る。第二の熱交換器１４は、フィンタイプのファン４２を備えたウォータータワー４０である。冷却された海水は、入口４４よりウォータータワー４０に入る。続いて、冷たい海水は周囲の空気に直接接触して加熱される。例えば水がカスケードを流下する間に、空気がファン４２によりウォータータワーに対し強制的に出入りする。温かい空気と冷たい海水との相互作用により、海水の温度が上昇する。天気状況により、空気の湿気が多少凝縮する。このことにより、ウォータータワー４０からコレクター４６に流入する水の量が増加する。凝縮した湿気が混入した海水は、出口４８にてウォータータワーより出る。この水の混合物は、一部が海水出口５０より海に戻される。海水と凝縮物との混合物が通過するライン５４には弁５２が配設されている。弁５２は、海水と凝縮物との混合物が出口５０に向かう流量を制御することができる。
【００３１】
加熱された海水の一部は、塩水分析器１８を通過する。加熱された海水の当該一部は、再使用され、オープンラック式気化器２８に戻される。塩水分析器１８は、オープンラック式気化器が運転される排出温度を制御するために必要である。換言すれば、ポンプ１６を通過する流量を増加させ、排出温度を制御することができる。塩のグレードが高いほど、排出温度が低くなる。周囲の空気が十分に暖かい月においては、加熱源として海水を追加することなく、本方法を実施することができる。この場合、付加的な凝縮した湿気の水のみを装置から排水しなければならない。加熱された海水の当該一部は、ライン５６に沿って弁５８を通過し、再びライン２４に入り、ポンプ１６により第一の熱交換器１２の入口２６に戻される。
【００３２】
一年の非常に寒い月においては，水中燃焼気化器を用いて液化天然ガスを気化させることは常套手段である。したがって、オープンラック式気化器２８は用いられない。海水に付加的な熱を加えると共にオープンラック式気化器２８における液化天然ガスの気化工程に十分な熱伝達を与えるために、一般的なボイラー６０をライン６２に取り付けることも可能である。ボイラー６０を通過する海水の流量を制御するために、弁６４、６６がライン６２に配設されている。
【００３３】
本発明の概念の範囲内において、オープンラック式気化器２８に代えてシェル・チューブ気化器を用いて方法１０を実施することができる。これは通常、２ループ熱伝達方法により行なわれるが、1ループ方法により行なうこともできる。ウォータータワー４０に代えて、シェル・チューブ組立又はシェル・チューブ熱交換器を用いることもできる。周囲の空気は海水と直接には接触しないが、空気をチューブ内に循環させ、以て冷却された海水との熱交換関係を形成するように、大きなファンが配設されている。本発明においては、ボイラー６０は一般に必要ではない。気化工程に熱を補うために水中燃焼気化器が用いられる標準的な方法を利用することができる。塩水分析器１８は必ずしも必要ではない。塩水分析器１８は、氷点近くで方法を実施する必要性に応じて、用いられる。氷点に近いほど、本方法はより効率的になると共に年間を通じてより長い間実施することができる。しかしながら、塩水濃度の制御は極めて正確であることが必要である。
【００３４】
気温が海水温よりもはるかに高いという天気状況もある。例えば、春季においては、海水はオープンラック式気化器２８を運転するには冷たすぎるが、気温は既に非常に暖かくなっている。このような場合には、本方法を逆の順序で行うことができる。すなわち、まず海水を加熱した後、オープンラック式気化器２８に通すのである。あまり効率的ではないが、一定の天気状況下ではこのような方法を用いることができる。なお、オープンラック式気化器２８に入れる前に海水の温度を高めるために、ライン２４に第二のウォータータワーを配設してもよい。
【００３５】
本発明に関する上記の開示と説明は例示的なものである。図示した装置又は説明した方法は、本発明の要旨を逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内において、細部を種々に変更することができる。本発明は、以下の特許請求の範囲及びその均等物によってのみ限定されるものである。
【符号の説明】
【００３６】
１０  方法と装置
１２  第一の熱交換器
１４  第二の熱交換器
１６  ポンプ
２０  海水入口
２２  弁
２４  ライン
２６  入口
２８  オープンラック式気化器
３０  ライン
３２  入口
３４  出口
３６  出口
３８  ライン
４０  ウォータータワー
４２  ファン
４４  入口
４６  コレクター
４８  出口
５０  海水出口
５２  弁
５４  ライン
５６  ライン
５８  弁
６０  ボイラー
６２  ライン
６４  弁
６６  弁
【図１】
2010509546.tif 000003
【国際調査報告】
2010509546.tif 000004
2010509546.tif 000005
2010509546.tif 000006