(57)【要約】      （修正有）【課題】ＡＦＣによる熱交換の効率を高め、外気温に依存する液化ガス製造量の減少を抑制することができる空冷式液化ガス製造設備を提供する。【解決手段】メタンを主成分とする供給ガス１００から、液化して液化ガスを製造する、液化ガス製造設備であって、第１熱交換器１０１と、第１冷媒圧縮機２００と、第２熱交換器１０２と、第２冷媒圧縮機３００と、第１冷媒空冷熱交換器２０１と、第１冷媒空冷凝縮器２１１と、第２冷媒空冷熱交換器３０１と、前記液化ガスの製造量を増大するように、前記第１冷媒空冷熱交換器、前記第２冷媒空冷熱交換器、前記第１冷媒空冷凝縮器、及び前記第２冷媒空冷凝縮器のうち特定した空冷熱交換器又は空冷凝縮器に供給される冷却空気に、脱塩水から構成されるミストを噴霧して、当該冷却空気を冷却するミスト噴霧装置を備えることを特徴とする液化ガス製造設備。【選択図】図２
2017032146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタンを主成分とする供給ガスから、液化して液化ガスを製造する、液化ガス製造設備であって、
第１冷媒との熱交換によって供給ガス及び第２冷媒を冷却する第１熱交換器と、
前記第１熱交換器において供給ガス及び第２冷媒を冷却して、ガス化した前記第１冷媒を圧縮する第１冷媒圧縮機と、
前記第１熱交換器により冷却された供給ガスを、前記第２冷媒との熱交換によってさらに冷却し、液化させる第２熱交換器と、
前記第２熱交換器において供給ガスを冷却して、ガス化した前記第２冷媒を圧縮する第２冷媒圧縮機と、
前記第１冷媒圧縮機から吐出される第１冷媒ガスを、空気により冷却して、前記第１冷媒ガスを冷却する第１冷媒空冷熱交換器と、
前記第１冷媒空冷熱交換器により冷却される前記第１冷媒ガスを、空気により冷却して、前記第１冷媒を液化する第１冷媒空冷凝縮器と、
前記第２冷媒圧縮機から吐出される第２冷媒ガスを、空気により冷却して、前記第２冷媒ガスを冷却する第２冷媒空冷熱交換器と、
前記第２冷媒空冷熱交換器により冷却される前記第２冷媒ガスを、空気により冷却して、前記第１冷媒を液化する第２冷媒空冷凝縮器と、
前記液化ガスの製造量を増大するように、前記第１冷媒空冷熱交換器、前記第２冷媒空冷熱交換器、前記第１冷媒空冷凝縮器、及び前記第２冷媒空冷凝縮器のうち特定した空冷熱交換器又は空冷凝縮器に供給される冷却空気に、脱塩水から構成されるミストを噴霧して、当該冷却空気を冷却するミスト噴霧装置を備えることを特徴とする液化ガス製造設備。
【請求項２】
前記特定される空冷熱交換器又は空冷凝縮器には、第１冷媒空冷凝縮器が含まれる請求項１に記載の液化ガス製造設備。
【請求項３】
供給ガス中の酸性ガスを、アミン溶液で除去する酸性ガス除去装置と、
前記アミン溶液を希釈するために脱塩水を製造する脱塩水製造装置と、を備え、
前記ミストを構成する脱塩水は、前記脱塩水製造装置から供給される請求項１又は２に記載の液化ガス製造装置。
【請求項４】
前記特定される空冷熱交換器又は空冷凝縮器には、
３次元の流体力学式で演算して、前記液化ガス製造装置が配置される近傍空間の気象場情報を算定して、前記気象場情報を用いて、ホットエアリサーキューレーション（ＨＡＲ）の影響が大きい空冷熱交換器又は空冷凝縮器が含まれる請求項１〜３の何れか１項に記載の液化ガス製造設備。
【請求項５】
領域及び時刻に関係付けられ、少なくとも温度データを含む複数の気象情報から、前記空気利用装置が配置される配置場所を含む第１領域における、一定期間内の複数の時刻に関係づけられる気象情報セットを複数選択し、
前記選択された複数個の気象情報セットを入力データとして、気象シミュレーションのための解析モデルに従う前記気象情報の微分方程式を解いて、前記第１領域内のより狭い複数の第２領域に関係づけられる第１狭域気象情報セットを複数生成し、
前記生成した複数の第１狭域気象情報セットのうち、前記配置場所を含む第２領域を対象とする第２狭域気象情報セットを選択し、
前記第２狭域気象情報を、３次元の流体力学式で演算して、前記液化ガス製造装置が配置される近傍空間の気象場情報を算定する、請求項１〜４の何れか１項に記載の液化ガス製造設備。
【請求項６】
メタンを主成分とする供給ガスから、液化して液化ガスを製造する、液化ガス製造方法であって、
第１熱交換器において、第１冷媒との熱交換によって供給ガス及び第２冷媒を冷却する工程と、
第１冷媒圧縮機において、前記第１熱交換器において供給ガス及び第２冷媒を冷却して、ガス化した前記第１冷媒を圧縮する工程と、
第２熱交換器において、前記第１熱交換器により冷却された供給ガスを、前記第２冷媒との熱交換によってさらに冷却し、液化させる工程と、
第２冷媒圧縮機において、前記第２熱交換器において供給ガスを冷却して、ガス化した前記第２冷媒を圧縮する工程と、
第１冷媒空冷熱交換器において、前記第１冷媒圧縮機から吐出される第１冷媒ガスを、空気により冷却して、前記第１冷媒ガスを冷却する工程と、
第１冷媒空冷凝縮器において、前記第１冷媒空冷熱交換器により冷却される前記第１冷媒ガスを、空気により冷却して、前記第１冷媒を液化する工程と、
第２冷媒空冷熱交換器において、前記第２冷媒圧縮機から吐出される第２冷媒ガスを、空気により冷却して、前記第２冷媒ガスを冷却する工程と、
第２冷媒空冷凝縮器において、前記第２冷媒空冷熱交換器により冷却される前記第２冷媒ガスを、空気により冷却して、前記第１冷媒を液化する工程と、
前記液化ガスの製造量を増大するように、前記第１冷媒空冷熱交換器、前記第２冷媒空冷熱交換器、前記第１冷媒空冷凝縮器、及び前記第２冷媒空冷凝縮器のうち特定した空冷熱交換器又は空冷凝縮器に供給される冷却空気に、脱塩水から構成されるミストを噴霧して、当該冷却空気を冷却する工程を含むことを特徴とする液化ガス製造方法。
【請求項７】
前記特定される空冷熱交換器又は空冷凝縮器には、第１冷媒空冷凝縮器が含まれる請求項６に記載の液化ガス製造方法。
【請求項８】
酸性ガス除去装置において、供給ガス中の酸性ガスを、アミン溶液で除去する工程と、
脱塩水製造装置において、前記アミン溶液を希釈するために脱塩水を製造する工程と、を備え、
前記ミストを構成する脱塩水は、前記脱塩水製造装置から供給される請求項６又は７に記載の液化ガス製造方法。
【請求項９】
前記特定される空冷熱交換器又は空冷凝縮器には、
３次元の流体力学式で演算して、前記液化ガス製造装置が配置される近傍空間の気象場情報を算定して、前記気象場情報を用いて、ホットエアリサーキューレーション（ＨＡＲ）の影響が大きい空冷熱交換器又は空冷凝縮器が含まれる請求項６〜８の何れか１項に記載の液化ガス製造方法。
【請求項１０】
領域及び時刻に関係付けられ、少なくとも温度データを含む複数の気象情報から、前記空気利用装置が配置される配置場所を含む第１領域における、一定期間内の複数の時刻に関係づけられる気象情報セットを複数選択し、
前記選択された複数個の気象情報セットを入力データとして、気象シミュレーションのための解析モデルに従う前記気象情報の微分方程式を解いて、前記第１領域内のより狭い複数の第２領域に関係づけられる第１狭域気象情報セットを複数生成し、
前記生成した複数の第１狭域気象情報セットのうち、前記配置場所を含む第２領域を対象とする第２狭域気象情報セットを選択し、
前記第２狭域気象情報を、３次元の流体力学式で演算して、前記液化ガス製造装置が配置される近傍空間の気象場情報を算定する、請求項６〜９の何れか１項に記載の液化ガス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化ガス製造設備及び液化ガス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液化ガス製造設備とは、天然ガスであるＬＮＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ）、ＬＰＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ  Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ  Ｇａｓ）、及びＳＮＧ（Ｓｔｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ）を精製及び液化して、目的とする液化ガスを製造する設備である。それらの例として、ＬＮＧ製造設備、ＬＰＧ製造設備、ＳＮＧ製造設備がある。
【０００３】
ＬＮＧ製造設備では、冷凍サイクルの凝縮器は水冷式や空冷式のものが使われる。水冷式の凝縮器は、冷却水の冷却に海水を使う場合が多いが、熱交換により温められた海水が環境に与える影響が問題となっており、近年、空冷式の凝縮器を採用するＬＮＧ製造設備が増えてきている。
尚、液化工程は、ＬＮＧ製造設備のみならず、ＬＰＧ製造設備、ＳＮＧ製造設備でも必須である。
【０００４】
特許文献１の図１及び図２に示されるように、ＬＮＧ製造設備は、設備中央にパイプラックを設け、その両脇に、圧縮機、天然ガスを冷却する熱交換器、天然ガスを精製する蒸留塔等を配置するのが通常である。空冷式の凝縮器を採用するＬＮＧ製造設備では、パイプラックの頂上に複数のエアフィンクーラー（以下、「ＡＦＣ」とも言う。）が設置される。ＡＦＣは、ファンによりその下部から空気を吸い込み、パイプラックに架設されたチューブを流れる流体と熱交換させ、熱交換により温められた空気をその上部から排出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１４７５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
空冷式の熱交換器を採用するＬＮＧ製造設備では、外気温の上昇によって、ＡＦＣの熱交換量が低下し、ガスタービンの出力が低下して、ＬＮＧ製造量が減少するという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、ＡＦＣによる熱交換の効率を高め、外気温に依存する液化ガス製造量の減少を抑制することができる空冷式液化ガス製造設備及び空冷による液化ガス製造方法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】
【０００８】
本発明によれば、以下の項目に示される液化ガス製造設備等を提供できる。
【０００９】
１．メタンを主成分とする供給ガスから、液化して液化ガスを製造する、液化ガス製造設備であって、
第１冷媒との熱交換によって供給ガス及び第２冷媒を冷却する第１熱交換器と、
前記第１熱交換器において供給ガス及び第２冷媒を冷却して、ガス化した前記第１冷媒を圧縮する第１冷媒圧縮機と、
前記第１熱交換器により冷却された供給ガスを、前記第２冷媒との熱交換によってさらに冷却し、液化させる第２熱交換器と、
前記第２熱交換器において供給ガスを冷却して、ガス化した前記第２冷媒を圧縮する第２冷媒圧縮機と、
前記第１冷媒圧縮機から吐出される第１冷媒ガスを、空気により冷却して、前記第１冷媒ガスを冷却する第１冷媒空冷熱交換器と、
前記第１冷媒空冷熱交換器により冷却される前記第１冷媒ガスを、空気により冷却して、前記第１冷媒を液化する第１冷媒空冷凝縮器と、
前記第２冷媒圧縮機から吐出される第２冷媒ガスを、空気により冷却して、前記第２冷媒ガスを冷却する第２冷媒空冷熱交換器と、
前記第２冷媒空冷熱交換器により冷却される前記第２冷媒ガスを、空気により冷却して、前記第１冷媒を液化する第２冷媒空冷凝縮器と、
前記液化ガスの製造量を増大するように、前記第１冷媒空冷熱交換器、前記第２冷媒空冷熱交換器、前記第１冷媒空冷凝縮器、及び前記第２冷媒空冷凝縮器のうち特定した空冷熱交換器又は空冷凝縮器に供給される冷却空気に、脱塩水から構成されるミストを噴霧して、当該冷却空気を冷却するミスト噴霧装置を備えることを特徴とする液化ガス製造設備。
【００１０】
液化ガス製造設備が備える全ての空冷式熱交換器（以下、「熱交換器」には「凝縮器」も含む。）に、脱塩水を噴霧すれば、熱交換器の熱交換量が上がり、液化ガス製造設備の製造量は最大化できる。しかしながら、膨大な脱塩水が必要になるため、不経済である。
そこで、液化ガス製造量を増大するように、脱塩水を噴霧する熱交換器を特定して、脱塩水を噴霧して、脱塩水の使用量を少なくするとともに、効率的に、液化ガス製造能力を向上させている。
【００１１】
２．前記特定される空冷熱交換器又は空冷凝縮器には、第１冷媒空冷凝縮器が含まれる項目１に記載の液化ガス製造設備。
【００１２】
第１熱交換器は、第１冷媒との間接熱交換によって供給ガス及び第２冷媒を冷却する。つまり、供給ガスを液化する第２冷媒も、第１冷媒により冷却されているため、第１冷媒の冷却能力が低下すると、液化ガス製造設備の液化ガス製造能力が著しく低下することになる。
そのため、項目２では、第１冷媒空冷凝縮器に脱塩水を噴霧する。
【００１３】
液化ガス製造設備が備える全ての空冷式熱交換器に、ミストを噴霧すれば、熱交換器の熱交換量が上がり、液化ガス製造設備の製造量は最大化できる。しかしながら、膨大な脱塩水が必要になるため、不経済である。
第１熱交換器は、第１冷媒との間接熱交換によって供給ガス及び第２冷媒を冷却する。つまり、供給ガスを液化する第２冷媒も、第１冷媒により冷却されているため、第１冷媒の冷却能力が低下すると、液化ガス製造設備の液化ガス製造能力が著しく低下することになる。
そのため、項目２では、第１冷媒空冷凝縮器にのみミストを噴霧して、脱塩水の使用量を少なくするとともに、効率的に、液化ガス製造能力を向上させている。
【００１４】
３．供給ガス中の酸性ガスを、アミン溶液で除去する酸性ガス除去装置と、
前記アミン溶液を希釈するために脱塩水を製造する脱塩水製造装置と、を備え、
前記ミストを構成する脱塩水は、前記脱塩水製造装置から供給される項目１又は２に記載の液化ガス製造装置。
【００１５】
４．前記特定される空冷熱交換器又は空冷凝縮器には、
３次元の流体力学式で演算して、前記液化ガス製造装置が配置される近傍空間の気象場情報を算定して、前記気象場情報を用いて、ホットエアリサーキューレーション（ＨＡＲ）の影響が大きい空冷熱交換器が含まれる項目１〜３の何れか１項に記載の液化ガス製造設備。
【００１６】
また、一のＡＦＣから排出された温かい空気が隣接する他のＡＦＣに吸い込まれる、ＨＡＲにより、ＡＦＣの熱交換量が低下し、ＬＮＧ製造量が減少するという問題もあり、項目４では、この問題を回避できる。
【００１７】
５．領域及び時刻に関係付けられ、少なくとも温度データを含む複数の気象情報から、前記空気利用装置が配置される配置場所を含む第１領域における、一定期間内の複数の時刻に関係づけられる気象情報セットを複数選択し、
前記選択された複数個の気象情報セットを入力データとして、気象シミュレーションのための解析モデルに従う前記気象情報の微分方程式を解いて、前記第１領域内のより狭い複数の第２領域に関係づけられる第１狭域気象情報セットを複数生成し、
前記生成した複数の第１狭域気象情報セットのうち、前記配置場所を含む第２領域を対象とする第２狭域気象情報セットを選択し、
前記第２狭域気象情報を、３次元の流体力学式で演算して、前記液化ガス製造装置が配置される近傍空間の気象場情報を算定する、項目１〜４の何れか１項に記載の液化ガス製造設備。
【００１８】
６．メタンを主成分とする供給ガスから、液化して液化ガスを製造する、液化ガス製造方法であって、
第１熱交換器において、第１冷媒との熱交換によって供給ガス及び第２冷媒を冷却する工程と、
第１冷媒圧縮機において、前記第１熱交換器において供給ガス及び第２冷媒を冷却して、ガス化した前記第１冷媒を圧縮する工程と、
第２熱交換器において、前記第１熱交換器により冷却された供給ガスを、前記第２冷媒との熱交換によってさらに冷却し、液化させる工程と、
第２冷媒圧縮機において、前記第２熱交換器において供給ガスを冷却して、ガス化した前記第２冷媒を圧縮する工程と、
第１冷媒空冷熱交換器において、前記第１冷媒圧縮機から吐出される第１冷媒ガスを、空気により冷却して、前記第１冷媒ガスを冷却する工程と、
第１冷媒空冷凝縮器において、前記第１冷媒空冷熱交換器により冷却される前記第１冷媒ガスを、空気により冷却して、前記第１冷媒を液化する工程と、
第２冷媒空冷熱交換器において、前記第２冷媒圧縮機から吐出される第２冷媒ガスを、空気により冷却して、前記第２冷媒ガスを冷却する工程と、
第２冷媒空冷凝縮器において、前記第２冷媒空冷熱交換器により冷却される前記第２冷媒ガスを、空気により冷却して、前記第１冷媒を液化する工程と、
前記液化ガスの製造量を増大するように、前記第１冷媒空冷熱交換器、前記第２冷媒空冷熱交換器、前記第１冷媒空冷凝縮器、及び前記第２冷媒空冷凝縮器のうち特定した空冷熱交換器又は空冷凝縮器に供給される冷却空気に、脱塩水から構成されるミストを噴霧して、当該冷却空気を冷却する工程を含むことを特徴とする液化ガス製造方法。
【００１９】
７．前記特定される空冷熱交換器又は空冷凝縮器には、第１冷媒空冷凝縮器が含まれる項目６に記載の液化ガス製造方法。
【００２０】
８．酸性ガス除去装置において、供給ガス中の酸性ガスを、アミン溶液で除去する工程と、
脱塩水製造装置において、前記アミン溶液を希釈するために脱塩水を製造する工程と、を備え、
前記ミストを構成する脱塩水は、前記脱塩水製造装置から供給される項目６又は７に記載の液化ガス製造方法。
【００２１】
９．前記特定される空冷熱交換器又は空冷凝縮器には、
３次元の流体力学式で演算して、前記液化ガス製造装置が配置される近傍空間の気象場情報を算定して、前記気象場情報を用いて、ホットエアリサーキューレーション（ＨＡＲ）の影響が大きい空冷熱交換器又は空冷凝縮器が含まれる項目６〜８の何れか１項に記載の液化ガス製造方法。
【００２２】
１０．領域及び時刻に関係付けられ、少なくとも温度データを含む複数の気象情報から、前記空気利用装置が配置される配置場所を含む第１領域における、一定期間内の複数の時刻に関係づけられる気象情報セットを複数選択し、
前記選択された複数個の気象情報セットを入力データとして、気象シミュレーションのための解析モデルに従う前記気象情報の微分方程式を解いて、前記第１領域内のより狭い複数の第２領域に関係づけられる第１狭域気象情報セットを複数生成し、
前記生成した複数の第１狭域気象情報セットのうち、前記配置場所を含む第２領域を対象とする第２狭域気象情報セットを選択し、
前記第２狭域気象情報を、３次元の流体力学式で演算して、前記液化ガス製造装置が配置される近傍空間の気象場情報を算定する、項目６〜９の何れか１項に記載の液化ガス製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ＬＮＧ製造設備の一例を示す概略図である。
【図２】ＬＮＧ液化設備の例を示す概略図である。
【図３】気象再現装置の機能構成の一例を示す図である。
【図４】気象情報のデータテーブルの一例を示す図である。
【図５】気象再現装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図６】広域気象情報の一例を示す図である。
【図７】図６で示した広域気象情報を拡大した例を示す図である。
【図８】狭域気象情報の一例の一例を示す図である。
【図９】気象場情報の一例を示す図である。
【図１０】ＨＡＲが生じているＡＦＣの一例を示す図である。
【図１１】ＬＮＧ液化設備の一実施形態を示す概略図である。
【図１２】ＬＮＧ製造設備の配置の一実施形態を示す概略図である。
【図１３】脱塩水供給装置の一実施形態を示す概略図である。
【図１４】ＬＮＧ液化設備の他の実施形態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
１．液化ガス製造設備
本発明の液化ガス製造設備は、空冷式熱交換器により、空気冷却で冷媒を空冷して、ガスを液化する液化ガス製造設備である。特に、明細書内で述べた場合を除き、以下に示す熱交換器は全て、空冷式熱交換器である。
【００２５】
図１は、ＬＮＧ製造設備の一例を示す概略図である。ガス田から供給されるガスは、液分離工程の後に、ＬＮＧ製造設備に提供される。ＬＮＧ製造設備では、水銀除去、酸性ガス除去、水分除去、液化、窒素除去等の各工程を得て、ＬＮＧが製造される。
【００２６】
液化工程では、圧縮機の動力と凝縮器の熱交換を利用する蒸気圧縮式の冷凍サイクルにより、天然ガスが液化される。冷凍サイクルでは、気体の冷媒を圧縮機で圧縮し、凝縮器で冷却して、圧力の高い液体とし、膨張弁等で圧力を下げ、低温化した冷媒で、天然ガスと熱交換する。熱交換後の冷媒は気体となり、圧縮機に供給され、循環利用される。
【００２７】
酸性ガス除去は、アミン溶剤を用いた化学吸収分離により酸性ガスと、プロセスガスとを分離することが行われる。
【００２８】
より具体的には、本発明の液化ガス製造設備は、メタンを主成分とする供給ガスから不要物を除去し、液化して液化ガスを製造する、液化ガス製造部を有する液化ガス製造設備であって、前記液化ガス製造部は、前記供給ガスを冷媒と熱交換して冷却する熱交換器と、前記供給ガスとの熱交換により蒸発した冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮された冷媒を冷却するエアフィンクーラー部と、前記冷却された冷媒を断熱膨張して冷却する膨張部とを有し、前記エアフィンクーラー部は、脱塩水を噴霧する脱塩水供給装置を備える。
【００２９】
本発明の液化ガス製造設備によれば、脱塩水供給装置により、エアフィンクーラーの下部に、脱塩水が霧状又は液滴状に噴霧される。噴霧された脱塩水は、エアフィンクーラーによりその下部から吸い込まれる空気に同伴されて上方に吸い上げられる。吸い上げられた脱塩水は、パイプラックに架設されたチューブの間を通過してエアフィンクーラーの上部から排出されるまでの間に蒸発する。このときの気化熱により、パイプラックに架設されたチューブを流れる冷媒を効率よく冷却することができ、外気温やＨＡＲに依存する熱交換量の低下を抑制することができ、その結果、液化ガス製造量の減少を抑制することができる。
【００３０】
脱塩水は、塩類を除去した水を意味し、例えば、イオン交換樹脂を通した脱イオン水、逆浸透膜を通したＲＯ水、蒸留水等が挙げられる。脱塩水を用いることにより、チューブやエアフィンクーラーに塩由来のスケールが付着することがなく、伝熱係数の低下につながる要因を排除することができる。
【００３１】
図２は、ＬＮＧ製造設備のうち液化設備の例を示す概略図である。
典型的な不純物であるＣＯ２、Ｈ２Ｓ、水を除去した供給ガス１００は、プロセス流体として液化設備に送られ、温度の異なる２つの冷媒により、供給ガスは冷却されて、最終的には、液化される。温度の高い冷媒（第１冷媒）は、例えば、プロパンである。温度の低い第２冷媒は、例えば、窒素、メタン、エタン、プロパンからなる混合冷媒である。
【００３２】
図２では、第１冷媒を冷媒として用いる熱交換器１０１、第２冷媒を冷媒として用いる熱交換器１０２により、冷却、液化される。ＬＮＧ生成物は、ポンプ１０４により貯蔵タンク１０５に送られ、出荷まで貯蔵される。貯蔵タンクにおいてわずかに温まりＬＮＧから気化したガスは、再びプロセスに戻され、熱交換器１０３で再度液化されて、ポンプ１０４により貯蔵タンク１０５に送られる。
【００３３】
第１冷媒冷却サイクルにおいては、吸気ライン２０３、２０４、２０５から集められた第１冷媒が、第１冷媒コンプレッサ２００において加圧された後、第１冷媒空冷熱交器２０１により冷却され、次に、第１冷媒空冷凝縮器２１１により液化され、膨張弁２０２にて所定の圧力まで減圧されたうえで、熱交換器１０１に送られる。熱交換器１０１では、供給ガス１００と、後段の熱交換器に使用される第２冷媒とが、第１冷媒との熱交換により冷却される。
【００３４】
第２冷媒冷却サイクルにおいては、吸気ライン３０３、３０４から集められた第２冷媒が、第２冷媒コンプレッサ３００において加圧された後、第２冷媒空冷熱交換器３０１により冷却され、さらに熱交換器１０１で第１冷媒との熱交換により冷却されて、液化される。次いで、膨張弁３０２にて所定の圧力まで減圧されたうえで、熱交換器１０２に送られる。熱交換器１０２では、熱交換器１０１から出た供給ガス１００が冷却され、液化される。
【００３５】
本発明にしたがえば、エアフィンクーラー１００Ａの下部から、脱塩水供給装置（図示せず）により脱塩水が噴霧される。
【００３６】
２．液化ガス製造方法
本発明の液化ガス製造方法は、メタンを主成分とする供給ガスから不要物を除去し、液化して液化ガスを製造する、液化ガス製造方法であって、前記供給ガスを冷媒と熱交換して冷却する工程と、前記供給ガスとの熱交換により蒸発した冷媒を圧縮する工程と、前記圧縮された冷媒をエアフィンクーラーにより冷却する工程と、前記冷却された冷媒を断熱膨張して冷却する工程とを含み、前記エアフィンクーラーの下部から脱塩水を噴霧することを特徴とする。
【００３７】
本発明の液化ガス製造方法によれば、エアフィンクーラーの下部から脱塩水を噴霧することにより、噴霧された脱塩水は、エアフィンクーラーによりその下部から吸い込まれる空気に同伴されて上方に吸い上げられる。吸い上げられた脱塩水は、パイプラックに架設されたチューブの間を通過してエアフィンクーラーの上部から排出されるまでの間に蒸発する。このときの気化熱により、パイプラックに架設されたチューブを流れる冷媒を効率よく冷却することができ、外気温やＨＡＲに依存する熱交換量の低下を抑制することができ、その結果、液化ガス製造量の減少を抑制することができる。
【００３８】
噴霧した脱塩水は霧状又は液滴状であればよく、液滴の径は特に限定されないが、径が小さく微細であるほど好ましい。脱塩水の噴霧量は、外気温やＨＡＲの発生状況を考慮して、適宜、変更することができるが、好ましくは、脱塩水の噴霧量は、エアフィンクーラーの上部から排出されるまでの間に全量が蒸発する程度の量である。
【００３９】
脱塩水を噴霧するエアフィンクーラーは、液化ガス製造に利用されるエアフィンクーラーのうち一部のエアフィンクーラーであることが好ましい。液化ガス製造に利用されるすべてのエアフィンクーラーに脱塩水を噴霧するためには、大規模な脱塩水供給装置が必要となるところ、一部のエアフィンクーラーに限って脱塩水を噴霧することにより、脱塩水の必要量を抑制することができ、脱塩水の製造、噴霧のための設備コスト、運転コストを低減することができる。
【００４０】
また、脱塩水を噴霧する一部のエアフィンクーラーは、液化ガス製造量への影響が大きいエアフィンクーラーであることが好ましい。液化ガス製造量への影響が大きい特定のエアフィンクーラーに脱塩水を噴霧することにより、脱塩水の必要量を抑制することができ、かつ、外気温やＨＡＲに依存する熱交換量の低下と液化ガス製造量の減少を抑制することができる。
【００４１】
３．シミュレーションによる脱塩水を噴霧するエアフィンクーラーの特定
液化ガス製造量への影響が大きいエアフィンクーラーは、例えば、伝熱面積（熱交換量）の大きいエアフィンクーラーやＨＡＲの影響が大きいエアフィンクーラー等が挙げられる。ＨＡＲの影響は、シミュレーションにより分析することができる。
【００４２】
３．１  気象解析モデル
上記のシミュレーション（数値流体解析）を、以下に示す気象解析モデルの出力データを用いて、気象再現装置が行う例について説明する。
【００４３】
ガス液化プラントが配置される地域で、温度や風向を実測する場合、ガス液化プラントの設計には、エルニーニョ現象の有無等、年変化の影響を考慮して設計する必要があるため、複数年に渡る温度、風向の実測が必要になる。しかしながら、そのような経年データが無い場合、新たに複数年に渡る温度、風向の実測を行うことは困難であるので、精度の低い環境データに基づいてガス液化プラントを設計する必要があった。
【００４４】
気象解析モデルとは、様々な物理モデルを含み、それらをコンピュータで解くことで、空間解像度の高い気象の再現計算を行うことで、気象シミュレーションできる。気象シミュレーションの利点としては、現地観測に比べて、空間解像度の高い気象情報を推定することができる点にある。
【００４５】
気象シミュレーションを行うためには、ネットワークからダウンロードした気象データベースから、初期値、境界値データを取り込む必要がある。ＬＮＧ製造設備を設計するために、十分に詳細な空間解像度はないが、ＬＮＧ製造設備が配置される領域を含む広域に関する気象情報（以下、「広域気象情報」と言う）として、例えば、ＮＯＡＡ（アメリカ海洋大気庁）等が提供する６時間毎の再評価された全球客観解析データであるＮＣＥＰ（National  Centers  for  Environmental  Prediction）がある。広域気象情報としてのＮＣＥＰデータは、世界を格子状（格子間隔は、１．５〜４００ｋｍ）に分割したときの３次元格子点上の気象要素（風向、風速、乱流エネルギー、日射、気圧、雨量、湿度、及び温度）を含み、６時間毎に用意されている。本実施形態によれば、エルニーニョ現象の有無等、年変化の影響を考慮して設計する必要があるため、複数年に渡る広域気象情報（例えば、上述のＮＣＥＰデータ）を、初期値、境界値データとして用いる。
【００４６】
気象解析モデルに含まれる物理モデルは、例えば、ＷＲＦ（The  Weather  Research  &  Forecasting  Model）がある。ＷＲＦには、さまざまな物理モデルが含まれている。物理モデルには、日射量及び大気放射量を計算する放射モデル、乱流混合層を表現する乱流モデル、地表面温度、土壌温度、土中水分量、積雪量、地表面フラックスを算出する地表面モデルなどがある。
【００４７】
気象解析モデルは、流体の運動に関するナビエストークスの方程式や大気観測結果から導出された経験的な方程式などからなる大気中の流体の動きを表す偏微分方程式と、質量およびエネルギーの保存則を記述した偏微分方程式を含み、上記微分方程式を連立させて解くことで、気象シミュレーションが実行できる。よって、広域気象情報を、初期値と境界値としての入力データとして、気象シミュレーションのための気象解析モデルに従う微分方程式を解いて、広域気象情報より狭い空間解像度の領域に関係づけられるＬＮＧ製造設備の配置領域の気象情報を生成できる。このようにして生成した気象情報を「狭域気象情報」という。
【００４８】
３．２  数値流体解析
数値流体解析とは、流体の運動に関する方程式をコンピュータで解く、数値流体力学（Computational  Fluid  Dynamics：ＣＦＤ）を応用し、流れを観察する数値解析及びシミュレーション手法を言う。具体的には、流体力学式であるナビエストークス方程式を用い、有限体積法（Finite  Volume  Method）により空間的に流体の状況を算定する。数値流体解析の手順としては、検討対象とする施設の構造を再現した３Ｄモデルデータの作成工程、検討対象範囲を、計算最小単位となる格子に分割を行う格子生成工程、コンピュータを用いて、初期値、及び境界値を取り込み、各格子における流体力学式を解く工程、解析結果により得られる諸値（流速、圧力等）をコンター表示やベクトル表示などの画像として出力する出力工程を含む。
【００４９】
数値流体解析は、気象解析モデルよりも高い解像度の流体シミュレーションを実現可能であるため、気象シミュレーションでは再現することが非常に困難な、風速・風向の細かな変化や、数センチから数メートルスケールの気流の乱れから建築物周辺の気流の変化といった、その空間スケール特有の気流現象についての情報を提供することができる。
【００５０】
３．３  気象再現装置の機能構成、及びハードウェア構成
気象再現装置は、気象解析モデル、及び、数値流体解析を実施して、ＬＮＧ製造設備が配置される狭域の狭域気象情報を算定する。
【００５１】
図３は、気象再現装置の機能構成の一例を示す図である。図３に示す気象再現装置９０は、データやプログラムを格納する記憶部１２、数値演算処理を行う処理部１４を有する。記憶部１２には、ＷＲＦ等の気象解析プログラム９０１、数値流体解析プログラム９０３、設計温度算定プログラム９０５、風配図生成プログラム９０７、配置図を生成する図面出力プログラム９０９、気象データベース８００、ＮＣＥＰデータ等の広域気象情報８０１、気象シミュレーションにより得られる狭域気象情報８０３、数値流体解析により得られる気流場情報８０５、温度解析データ８０７、風向解析データ８０８、及び配置図データ８０９が格納される。気象データベースは、広域気象データ８０１を保持し、外部からダウンロード、または、記憶媒体を通して得られる。
【００５２】
処理部１４は、気象解析プログラム９０１を実行することで、広域気象情報８０１から狭域気象情報８０３を生成し、記憶部１２に格納する気象解析処理を行う。さらに、処理部１４は、数値流体解析プログラム９０３を実行することで、狭域気象情報８０３から気流場データ８０７を生成し、記憶部１２に格納する数値流体処理を行う。
【００５３】
さらに、処理部１４は、配置図生成プログラム９０９を実行して、風向解析データ８０８に基づく、配置図データ８０９を出力する。
【００５４】
図４は、気象情報のデータテーブルの一例を示す図である。図４に示すデータテーブルは、広域気象情報８０１を示しているが、狭域気象情報８０３にも適用されるデータテーブルである。ただし、広域気象情報は、狭域気象情報の対象とする領域を含み、より広域の気象情報を対象とする。図４に示すように、気象情報は、時間を主キーとして、風向、風速、乱流エネルギー、日射、気圧、雨量、湿度、及び温度の各種データから構成される複数レコードのレコードセットとして示される。言い換えれば、温度によって分類される気象情報セットであり、広域気象情報８０１及び狭域気象情報８０３は、領域によって分類される複数の気象情報セットである。
【００５５】
図５は、気象再現装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図５に示す気象再現装置９０は、プロセッサ１２Ａ、主記憶装置１４Ａ、ハードディスクやＳＳＤ（Solid State Drive）等の補助記憶装置１４Ｂ、記憶媒体９００からデータを読み出すドライブ装置１５、及び、ＮＩＣ（ネットワーク・インタフェース・カード）などの通信装置１９を備え、これらの構成要素は、互いにバス２０で接続する。気象再現装置９０は、外部にある出力装置としてのディスプレイ１６、及び、キーボードやマウスのような入力装置１７と接続する。図３に示す処理部１２は、プロセッサ１２Ａに相当し、記憶部１４は、主記憶装置１４Ａに相当する。
【００５６】
記憶媒体９００には、図３に示した気象データベース８００、気象解析プログラム９０１、数値流体解析プログラム９０３、設計温度算定プログラム９０５、風配図生成プログラム９０７、及び配置図生成プログラム９０９をデータとして記憶してもよい。これらのデータ８００〜９０９は、図３に示すように記憶部１２に格納される。
【００５７】
気象再現装置９０は、ネットワーク４０を介して、外部のサーバ２００や、コンピュータ２１０、２２０に接続してもよい。コンピュータ２１０及び外部サーバ２００は、気象再現装置９０と同じ構成要素を有してもよい。例えば、サーバ２００にある気象データベース８００を、ネットワーク４０を介して受信することができる。また、図３に示したプログラムのうち、システム負荷の高い気象シミュレーションに係る気象解析プログラム９０１のみを、気象再現装置９０に格納し、他のプログラムをコンピュータ２１０、２２０の何れかに格納し、そこで実行させてもよい。
【００５８】
また、上記説明においては、コンピュータというハードウェアに限定したが、気象再現装置９０はデータセンタの仮想サーバであってもよい。その場合、データセンタの記憶部にプログラム９０１〜９０９を格納し、データセンタの処理部で、それらを実行し、データセンターからクライアントコンピュータにデータを出力するというハードウェア形態であってもよい。外部サーバ２００は、気象データベースを有していてもよい。その場合、気象再現装置９０は、外部サーバ２００から広域気象データを取得する。
【００５９】
３．４  ＬＮＧ製造設備近辺の気象情報の再現
図６は、広域気象情報の一例を示す図である。図６には、日本地図上にある広域気象情報Ａ１００が示される。
【００６０】
図７は、図６で示した広域気象情報を拡大した例を示す図である。図７に示す広域気象情報Ａ１００には、ＬＮＧ製造設備１００が配置される領域が示される。１１００は、海岸線を示す。湾岸線１１００の紙面に向かい左側が、海であり、右側が陸である。図８は、狭域気象情報の一例の一例を示す図である。図８には、気象シミュレーションの対象となる領域が示され、領域は、気象シミュレーションを行うために、複数の領域Ａ１〜Ａ１５に区画され、それぞれが計算グリッドに対応する。例えば、グリッド解像度が９ｋｍの場合、計算領域は５４９ｋｍ×５４９ｋｍであり、グリッド解像度が１ｋｍの場合、計算領域は９３ｋｍ×９３ｋｍである。よって、これら領域Ａ１〜Ａ１５は、東西方向及び南北方向に１〜９ｋｍの距離間隔で、格子状に評価地点が設定される。
【００６１】
図８に示すように、ＬＮＧ製造設備１００が配置されており、その領域の温度又は風向を得るために、処理部１２は、広域気象情報Ａ１００を気象解析モデルに従う気象情報の微分方程式を解いて、狭域気象情報Ａ１〜Ａ１６を生成する。
【００６２】
図９は、気象場情報の一例を示す図である。処理部１２は、図９に示す狭域気象情報Ａ１６に対して、数値流体解析を行い、狭域気象情報より狭い領域の気象場情報を算定する。領域Ａ１５を算出した後、領域Ａ１５の気象場情報を初期値として、流体力学モデル（ＣＦＤモデル）を用いてＬＮＧ製造設備１００周辺の詳細気象場情報を求めてもよい。この場合、気象シミュレーションのグリッド解像度（例えば、１ｋｍ）よりずっと小さく０．５ｍ刻みで求めることができる。
【００６３】
ＬＮＧ製造設備１００が配置される目的領域Ａ１６における気象場情報は、流体力学モデルを用いて求められることができるので、建造物の形状などを考慮に入れた緻密なデータを得ることができる。流体力学モデルの一例としては、例えば、Ｋ・ε、ＬＥＳ、ＤＮＳなどが挙げられる。
【００６４】
本実施形態に係る計算装置は、目的とする領域の気象場情報のみ詳細なデータを得ればよいので、領域Ａ１から領域Ａ１５までの全てをＣＦＤモデル解析する必要はない。そのため、ＣＦＤモデル解析による膨大な計算時間を要することなく、目的とする領域のみＣＦＤ解析することで、精度の向上と、処理時間の短縮が可能になる。
【００６５】
図９の３２０は、排出ガスの再循環流れを示す。ＣＦＤ解析により、気象シミュレーションでは明らかにならなかった、ＬＮＧ製造設備が吐き出した温められた空気が、前記ＬＮＧ製造設備の吸込み部に再循環する流れを算定して、明らかにすることができる。また、再循環の流れがわかり、それにより、ＨＡＲの影響が大きいＡＦＣを判別することができる。
【００６６】
また、例えば、図８のＡ３に、飛行場等があり、必要な温度データや、風向データの観測データが利用可能である場合、それらのデータを入力値として、第１狭域気象情報のセットを再算定してもよい。これにより、利用可能な現地のデータを用いて気象シミュレーションの精度を上げることができる。
【００６７】
さらに、ＬＮＧ製造設備が配置される領域Ａ１６が、整地、土地利用、設備設置の何れかにより、気象情報の地形と異なる場合がある。このような場合でも、ＬＮＧ製造設備の配置により、整地、土地利用、設備設置の何れかを反映した地形情報に基づいて、第１狭域気象情報のセットを再算定してもよい。これにより、ＬＮＧ製造設備が建設された後の気象条件を正確にシミュレーションすることができる。
【００６８】
図１０は、ＨＡＲが生じているＡＦＣの一例を示す図である。図１０は、温度の高低を色の濃淡により示すもので、色が濃いほど温度が高くＨＡＲの影響が大きいことを示す。
プロパンコンデンサのうち、特にＨＡＲの大きいＡＦＣを特定することができる。
【００６９】
以上のように、ガス液化プラントの設計のために、気象シミュレーションにより気象を再現して、狭域気象情報を生成し、それらのデータにより、ＣＦＤ解析を行うことで、ＨＡＲの営業が大きいＡＦＣが明確になる。そのため、経年データが無い場合でも、ＨＡＲ対策の施されたガス液化プラントを設計、建設することが可能になる。
【００７０】
上記の例では、気象シミュレーションの計算結果からＣＦＤ解析を行う例を示したが、気象シミュレーションの計算結果を用いずに、ＣＦＤ解析を行ってもよい。この場合、実測値などにより、気象シミュレーションによらず、ＣＦＤ解析を行う場合や、精度を下げて、ＣＦＤ解析だけを行う場合が相当する。
【００７１】
空冷式ＬＮＧ製造設備では、多数のＡＦＣがあり、それらすべてに脱塩水を噴霧するのは、脱塩水の消費量が増える。そのため、第１冷媒空冷凝縮器２１１の中で、特にＨＡＲの影響の大きいＡＦＣをシミュレーションにより特定し、それに脱塩水を噴霧することで、脱塩水の消費量を抑制することができる。
【００７２】
また、ＣＦＤ解析を行い、ＨＡＲの影響が大きいときに脱塩水を間欠的に噴霧することが好ましい。これにより、ＨＡＲの影響による液化ガス製造量の減少を抑制することができる。
【００７３】
以下、本発明の具体的な実施例を、添付図面を参照しつつ説明する。本発明の範囲はこれら実施例の記載に何ら限定されるものではない。
【実施例】
【００７４】
実施例１
図１１は、ＬＮＧ製造設備のうち液化設備の一実施形態を示す概略図である。このプロセスは、天然ガスを冷却して液化するための冷媒として、プロパン（以下、「Ｃ３」とも言う。）と、窒素、メタン、エタン、プロパンからなる混合冷媒（以下、「ＭＲ」とも言う。）とを用いるものであり、Ｃ３−ＭＲ方式とも呼ばれる。
【００７５】
図１１には、プロセス流体である天然ガス（又はＬＮＧ）のフロー（細い実線で示される）と、プロパンを作動流体とする第１冷凍サイクルのフロー（太い実線で示される）と、混合冷媒を作動流体とする第２冷凍サイクルのフロー（点線で示される）が示されている。プロパンのフローと混合冷媒のフローは、コンプレッサ駆動装置により循環する互いに独立した閉ループを構成する。プロパン（Ｃ３）コンプレッサ２０と、直列接続された２基の混合冷媒（ＭＲ）コンプレッサ４０、４２には、それぞれ、コンプレッサを駆動するためのガスタービン及びモーター（図示せず）が連結されている。
【００７６】
Ｃ３コンプレッサ２０は、第１冷凍サイクルの冷媒であるプロパンを加圧するものであり、１軸式のガスタービン（図示せず）で駆動される。また、低圧段ＭＲコンプレッサ４０、高圧段ＭＲコンプレッサ４２は、第２冷凍サイクルの冷媒である窒素、メタン、エタン及びプロパンの混合物からなる混合冷媒を２段階に加圧するものである。これらのＭＲコンプレッサ４０、４２は、ガスタービン及びモーター（図示せず）で同時に駆動される。
【００７７】
Ｃ３コンプレッサ２０で加圧されるプロパン冷媒は、細い実線で示される第１冷凍サイクルを循環し、ＭＲコンプレッサ４０、４２で加圧される混合冷媒は、点線で示される第２冷凍サイクルを循環する。
【００７８】
酸性ガス処理装置によって炭酸ガスや硫化水素を予め除去された精製天然ガス１０は、まず、圧力が約５ＭＰａ（５０ｂａｒ）の状態で、高圧プロパン冷媒（圧力７７０ｋＰａ（７．７ｂａｒ）、温度１７℃）が流通する熱交換器１１において約２１℃まで冷却され、水分の大半が凝縮され後にドラム１２で分離される。このようにして脱水された天然ガスは、中圧プロパン冷媒（圧力３２０ｋＰａ（３．２ｂａｒ）、温度−１３℃）が流通する熱交換器１３にて−１０℃まで冷却された後、更に低圧プロパン冷媒（圧力１３０ｋＰａ（１．３ｂａｒ）、温度−３７℃）が流通する熱交換器１４にて−３０℃まで冷却される。次いで、スクラブカラム１５に供給され、ここで重質留分が分離される。そして、第２冷凍サイクルの混合冷媒が流通する主熱交換器１６にて冷却されたあと、さらに膨張弁１７で断熱膨張して温度が低下し、−１６２℃まで冷却されて液化してＬＮＧタンク１８へと送られる。
【００７９】
一方、第１冷凍サイクルにおいては、各熱交換器１１、１３、１４及びチラー２４、２５、２６から集められたプロパン冷媒が、Ｃ３コンプレッサ２０において１．６ＭＰａ（１６ｂａｒ）まで加圧された後、Ｃ３コンプレッサデスーパーヒータ２１にて冷却水との熱交換により凝縮温度に近い４７℃まで冷却され、さらにＣ３コンデンサ２２にて冷却水との熱交換でさらに冷却されて完全に凝縮される。この凝縮されたプロパン冷媒は、さらに、Ｃ３サブクーラ２３で冷却され、膨張弁２７〜３２にて所定の圧力までそれぞれ減圧されたうえで、各熱交換器１１、１３、１４及びチラー２４〜２６に送られる。
【００８０】
また、第２冷凍サイクルにおいては、主熱交換器１６で天然ガスと熱交換した混合冷媒は、ＭＲコンプレッサ４０、４２にて２段階で圧縮され、低圧段ＭＲコンプレッサアフタークーラ４１及び高圧段ＭＲコンプレッサアフタークーラ４３にて冷却水により４５℃まで冷却される。この加圧された混合冷媒は、３段階に減圧されたプロパン冷媒がそれぞれ流通するチラー２４〜２６において順次熱交換して、最終的に−３５℃まで冷却されて、一部凝縮する。そして、分離ドラム４４にて気液分離され、それぞれ主熱交換器１６に流入する。主熱交換器１６に流入した混合冷媒は、膨張弁４５、４７で断熱膨張して温度が低下し、ノズル４６、４８から主熱交換器１６の内部に散布される。散布された混合冷媒は、主熱交換器１６内の配管を流れる混合冷媒と自己熱交換しながら、天然ガスと熱交換し、冷却する。
【００８１】
図１２は、ＬＮＧ製造設備の配置の一実施形態を示す概略図である。表１は、図１２に示す機器の機器番号と機器名称との対応関係を示す。
【００８２】
【表１】
2017032146.tif 000003
【００８３】
図１２は、具体的には、ＬＮＧ製造設備の設備中央にあるパイプラック、Ｃ３コンプレッサのガスタービン（Ｃ３  ＧＴ）、ＭＲコンプレッサのガスタービン（ＭＲ  ＧＴ）の配置を示しており、上空からみた模式図である。パイプラックの頂上には複数のＡＦＣが設置されている。各機器の大きさは、実際の機器が占める面積の大きさを相対的に示している。
【００８４】
図１２に示すように、ＬＮＧ製造設備において使用されるＡＦＣのうち、Ｃ３コンプレッサデスーパーヒータ（０５１−Ｅ−１００１：Ｃ３  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ  Ｄｅｓｕｐｅｒｈｅａｔｅｒ）、Ｃ３コンデンサ（０５１−Ｅ−１００２：Ｃ３  Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）、Ｃ３サブクーラ（０５１−Ｅ−１００３：Ｃ３  Ｓｕｂｃｏｏｌｅｒ）、低圧段ＭＲコンプレッサアフタークーラ（０５１−Ｅ−１００４：ＬＰ  ＭＲ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ  Ａｆｔｅｒｃｏｏｌｅｒ）、高圧段ＭＲコンプレッサアフタークーラ（０５１−Ｅ−１００６：ＨＰ  ＭＲ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ  Ａｆｔｅｒｃｏｏｌｅｒ）が、パイプラックの占有面積が大きい。これらのＡＦＣはいずれも液化のために使用されるものであり、伝熱面積（熱交換量）が大きいため、脱塩水噴霧の効果も大きくなる。特に、Ｃ３コンデンサは最も占有面積が大きいため、Ｃ３コンデンサの伝熱量（熱交換量）が変動すると、ＬＮＧ製造量に有意に影響を与えることになる。
【００８５】
したがって、本実施形態において、機器の占有面積の観点からは、脱塩水を噴霧するＡＦＣは、好ましくは、Ｃ３コンプレッサデスーパーヒータ、Ｃ３コンデンサ、Ｃ３サブクーラ、低圧段ＭＲコンプレッサアフタークーラ、高圧段ＭＲコンプレッサアフタークーラであり、特に好ましくは、Ｃ３コンデンサである。
【００８６】
プロセス流体である精製天然ガスは、プロパンによって 常温から−３０℃近傍まで冷却されたのち、主熱交換を通して混合冷媒により−１６２℃近傍まで冷却され、ＬＮＧ生成物となる。また、混合冷媒も常温からプロパンによって−３０℃近傍まで冷却されたのち、主熱交換器を通して過冷却される。
【００８７】
このようにプロセス流体も混合冷媒もプロパンによって−３０℃近傍まで冷却されなくてはならないため、プロパンの熱交換量の低下は、ＬＮＧ製造量に大きく影響を与えることになる。プロパンはＣ３コンプレッサ２０にて昇圧されたのち、Ｃ３コンデンサ２２にて完全凝縮され、その蒸発潜熱を利用してプロセス流体及び混合冷媒を−３０℃近傍にまで冷却している。プロパンの凝縮温度はＣ３コンデンサ２２の吸気温度に依存するため、ＨＡＲの影響によって吸気温度が高くなると、コンプレッサによる昇圧も大きくなるため、エネルギーのロスにつながる。
【００８８】
したがって、本実施形態において、プロセスの観点からは、脱塩水を噴霧するＡＦＣは、好ましくは、Ｃ３コンデンサ２２であり、特に好ましくは、複数のＡＦＣからなるＣ３コンデンサ２２のうち特にＨＡＲの影響が大きいＡＦＣである。
【００８９】
図１３は、脱塩水供給装置の一実施形態を示す概略図である。
脱塩水供給装置７０は、複数のスプレーノズル５９を有し、スプレーノズル５９を介して噴霧された脱塩水が蒸発することにより、ＡＦＣの冷却空気を冷却する。脱塩水は、脱塩水タンク５０から、異物除去用ストレーナ５１、給水ポンプ５２、給水遮断弁５３、給水流量調節弁５４、水流量計５５、異物除去用フィルタ５６を介し、給水を複数の噴霧水配管に導く給水ヘッダ５７に供給される。給水ヘッダ５７から、給水ヘッダ出口流量調節弁５８を介し、脱塩水配管へ脱塩水が供給され、複数のスプレーノズル５９を介して脱塩水が噴霧される。噴霧された脱塩水は、ＡＦＣ６１により吸気される空気に同伴され、上方に吸い上げられる。吸い上げられた脱塩水は、パイプラックに架設されたチューブ６０の間を通過してＡＦＣ６１の上部から排出されるまでの間に蒸発する。
水流量計５５で計測された給水流量の信号は制御装置６２に送信され、制御装置６２はＡＦＣ６１の運転状態から必要な水量を演算し、給水流量調節弁５４を制御することができる。
【００９０】
図１３に示す脱塩水供給装置を、Ｃ３コンデンサ等の特定のＡＦＣに適用することにより、ＡＦＣの下部から脱塩水を噴霧する。
【００９１】
ＬＮＧ製造設備は、ガス田のある砂漠や荒野に建設される例が殆どであり、周辺の環境は概して気温が高く、空気が乾燥している。太陽に照らされる日中は、よりその傾向が強く、最高気温は３５℃前後にも達する。日中の乾球温度（空気の温度）と湿球温度との差は、１０℃前後にもなることが多く、一方、水蒸気が凝縮する露点は湿球温度よりも低いことから、噴霧した脱塩水の蒸発による断熱冷却により空気温度を湿球温度まで１０℃前後も低下させることができる可能性がある。本発明にしたがった脱塩水噴霧による、ＡＦＣの吸気の断熱冷却が非常に有効であることが分かる。
【００９２】
実施例２
図１４は、ＬＮＧ製造設備のうち液化設備の他の実施形態を示す概略図である。このプロセスは、冷媒として、プロパン、エチレン、メタンを順次用いるものであり、カスケード方式とも呼ばれる。
【００９３】
図１４には、プロセス流体である天然ガス（又はＬＮＧ）のフロー（細い実線で示される）と、プロパンを作動流体とするプロパン冷却サイクル（二点鎖線で示される）と、エチレンを作動流体とするエチレン冷却サイクル（点線で示される）と、メタンを作動流体とするメタン冷却サイクル（太い実線で示される）が示されている。プロパン、エチレン、メタンの各フローは、コンプレッサ駆動装置により循環する互いに独立した閉ループを構成する。プロパンコンプレッサ２００、エチレンコンプレッサ３００、メタンコンプレッサ４００には、それぞれ、コンプレッサを駆動するためのガスタービン及びモーター（図示せず）が連結されている。
【００９４】
プロパン冷却サイクルの主要構成要素は、プロパンコンプレッサ２００、プロパンクーラ２０１、膨張弁２０２、高圧吸気ライン２０３、中圧吸気ライン２０４、低圧吸気ライン２０５である。
エチレン冷却サイクルの主要構成要素は、エチレンコンプレッサ３００、エチレンクーラ３０１、膨張弁３０２、高圧吸気ライン３０３、低圧吸気ライン３０４である。
メタン冷却サイクルの間接熱交換部分の主要構成要素は、メタンコンプレッサ４００、メタンクーラ４０１、高圧吸気ライン４０２、中圧吸気ライン４０３、低圧吸気ライン４０４である。
【００９５】
典型的な不純物であるＣＯ２、Ｈ２Ｓ、水を除去した精製天然ガス１００は、プロセス流体として液化設備に送られ、温度の異なる連続する３つの熱交換器、具体的には、プロパンを冷媒として用いる熱交換器１０１、エチレンを冷媒として用いる熱交換器１０２、メタンを冷媒として用いる熱交換器１０３により、冷却、液化される。ＬＮＧ生成物は、ポンプ１０４により貯蔵タンク１０５に送られ、出荷まで貯蔵される。貯蔵タンクにおいてわずかに温まりＬＮＧから気化したガスは、再びプロセスに戻され、熱交換器１０３で再度液化されて、ポンプ１０４により貯蔵タンク１０５に送られる。
【００９６】
プロパン冷却サイクルにおいては、吸気ライン２０３、２０４、２０５から集められたプロパン冷媒が、プロパンコンプレッサ２００において加圧された後、プロパンクーラ２０１により冷却され、膨張弁２０２にて所定の圧力まで減圧されたうえで、熱交換器１０１に送られる。熱交換器１０１では、精製天然ガス１００と、後段の熱交換器に使用されるエチレン冷媒及びメタン冷媒とが、プロパン冷媒との熱交換により冷却される。
【００９７】
エチレン冷却サイクルにおいては、吸気ライン３０３、３０４から集められたエチレン冷媒が、エチレンコンプレッサ３００において加圧された後、エチレンクーラ３０１により冷却され、さらに熱交換器１０１でプロパン冷媒との熱交換により冷却される。次いで、膨張弁３０２にて所定の圧力まで減圧されたうえで、熱交換器１０２に送られる。熱交換器１０２では、熱交換器１０１から出た精製天然ガス１００と、後段の熱交換器に使用されるメタン冷媒とが、エチレン冷媒との熱交換により冷却される。
【００９８】
メタン冷却サイクルにおいては、吸気ライン４０２、４０３、４０４から集められたメタン冷媒が、メタンコンプレッサ４００において加圧された後、メタンクーラ４０１により冷却される。メタン冷媒は、さらに熱交換器１０１でプロパン冷媒との熱交換により冷却され、次いで、熱交換器１０２でエチレン冷媒との熱交換により冷却され、熱交換器１０３に送られる。熱交換器１０３では、熱交換器１０２から出た精製天然ガス１００が、メタン冷媒との熱交換により冷却され、液化される。
【００９９】
燃料ガス４０５は、窒素分を多く含む液化されなかった可燃性ガスである。この燃料ガスは、圧縮機を駆動するガスタービンの燃料として利用されるが、ＬＮＧ製造に大きな動力が必要な場合燃料ガスが多くなり、液化ガス量が減る。脱塩水噴霧によりＡＦＣの熱交換量を大きくすることで、ガスタービン動力を小さくし、ＬＮＧ製造量を最大化させることができる。
【０１００】
図１４に示す実施形態において、本発明にしたがって脱塩水を噴霧するＡＦＣは、好ましくは、プロパンクーラ２０１である。脱塩水の噴霧は、図１３に示した脱塩水供給装置を用いて行う。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明の液化ガス製造装置及び液化ガス製造方法は、ＬＮＧ、ＬＰＧ、ＳＮＧの製造において好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１０  精製天然ガス、１１  熱交換器、１２  ドラム、１３  熱交換器、１４  熱交換器、１５  スクラブカラム、１６  主熱交換器、１７  膨張弁、１８  ＬＮＧタンク、２０  プロパン（Ｃ３）コンプレッサ、２１  Ｃ３コンプレッサデスーパーヒータ、２２  Ｃ３コンデンサ、２３  Ｃ３サブクーラ、２４  チラー、２５  チラー、２６  チラー、２７  膨張弁、２８  膨張弁、２９  膨張弁、３０  膨張弁、３１  膨張弁、３２  膨張弁、４０  低圧段混合冷媒（ＭＲ）コンプレッサ、４１  低圧段ＭＲコンプレッサアフタークーラ、４２  高圧段ＭＲコンプレッサ、４３  高圧段ＭＲコンプレッサアフタークーラ、４４  分離ドラム、４５  膨張弁、４６  ノズル、４７  膨張弁、４８  ノズル、５０  脱塩水タンク、５１  異物除去用ストレーナ、５２  給水ポンプ、５３  給水遮断弁、５４  給水流量調節弁、５５  水流量計、５６  異物除去用フィルタ、５７  給水ヘッダ、５８  給水ヘッダ出口流量調節弁、５９  ノズル、６０  チューブ、６１  ＡＦＣ、６２  制御装置、７０  脱塩水供給装置、８０  脱塩水製造装置、１００  精製天然ガス、１０１  熱交換器、１０２  熱交換器、１０３  熱交換器、１０４  ポンプ、１０５  貯蔵タンク、２００  プロパンコンプレッサ、２０１  プロパンクーラ、２０２  膨張弁、２０３  高圧吸気ライン、２０４  中圧吸気ライン、２０５  低圧吸気ライン、３００  エチレンコンプレッサ、３０１  エチレンクーラ、３０２  膨張弁、３０３  高圧吸気ライン、３０４  低圧吸気ライン、４００  メタンコンプレッサ、４０１  メタンクーラ、４０２  高圧吸気ライン、４０３  中圧吸気ライン、４０４  低圧吸気ライン、１００Ａ  エアフィンクーラー、１００Ｂ  ガスタービン、１０１Ａ  吸込み部（図示せず）、１０１Ｂ  吸込み部、１０２Ａ  熱交換器、１０２Ｂ  操作部、１０３Ａ  排出部（図示せず）、１０３Ｂ  排出部（煙突）、１１０Ａ  圧縮機、１２０  冷却装置
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１０】
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