JP3591927B2 - Cryogenic liquid with multiple components and boil-off gas treatment device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液化天然ガス(以下、LNGと称する。)等、複数成分をもつ低温液体を貯槽内から送出するとともに、上記貯槽内で発生したボイルオフガス(以下、BOGと称する。)を貯槽外に取り出して液化してから上記貯槽内に還元するための装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、LNG基地に貯蔵されたLNGは、専用のポンプで昇圧された後、LNG気化器で気化され、天然ガス(以下、NGと称する。)として需要地へ供給される。このLNG供給システムにおいて、上記LNGの貯槽内でLNGから蒸発したメタンガスを主成分とするBOGについては、このBOGを上記貯槽から抜き出して圧縮機で昇圧し、NGに混合して利用に供することが可能である。例えば図4に示す装置では、LNG貯槽80内のLNGを第1ポンプ82で貯槽外へ送出し、さらにこれを第2ポンプ92で圧縮し、LNG配管83を通じて気化器94に送り、気化させてNGを生成する一方、LNG貯槽80内で発生したBOGはBOG配管途中のBOG圧縮機86で上記NGと同等の圧力まで昇圧させてから、このNGに合流させることができる。
【0003】
しかし、上記LNG貯槽80内へのLNGの受入れ及び上記貯槽内からのLNGの払出の頻度が少ない場合、すなわち、上記LNG貯槽80内に長期間LNGが滞留する場合には、上記LNG貯槽80からBOGを抜き出し続けると、貯槽内に収容されたLNGにおけるメタン成分が減ってそれ以外の成分の濃度が上昇する(すなわちLNGが濃縮される)ことになる。ここで、特に都市ガス供給事業では、LNGの気化後、図4に示すようにプロパン等の添加によって送出ガスの熱量調整を行っており、上記のような濃縮が進むとLNGの熱量が大きくなり過ぎてその調整が困難になるおそれがある。このような不都合は、上記LNGに限らず、複数成分をもつ低温液体からそのBOGを抜き出す場合に発生する。
【0004】
そこで、上記のようなLNG等の濃縮を防ぐべく、BOGを一旦貯槽から抜き出した後、これを圧縮、液化して貯槽に還元するようにした装置が知られるに至っている。その一例を図5に示す。図において、第2ポンプ92で圧縮されたLNGは、熱交換器88で加温され、気化器94で気化されてNGとして使用に供される。一方、BOG圧縮機84で圧縮されたBOGは熱交換器88で上記LNGとの熱交換により冷却され、少なくとも一部が液化される。そして、減圧弁87を通じて気液分離器85に導入され、液体成分のみが液体用配管84lを通じてLNG貯槽80に還元され、ガス成分はガス用配管84gを通じて上記BOG圧縮機86の入口側に戻される。
【0005】
この装置によれば、BOGの還元によってLNG貯槽80内のLNGの濃縮を防止できるが、BOGを還元するのに多量のLNGが必要となる。従って、LNGの送出量が多い昼間にはBOGの液化、還元が可能であるが、LNGの送出量が少ない夜間ではBOGを液化できない不都合がある。
【0006】
このような不都合を解消すべく、特開昭59−18369号公報には、LPG等の低温液体を蓄冷容器で蓄冷しておき、貯槽から抜き出して圧縮したBOGを上記蓄冷容器の蓄えた冷熱で液化するようにした装置が提案されている。この装置によれば、低温液体の払出量が多い時にその冷熱を蓄冷容器に蓄えておくことにより、低温液体の払出量が少ない時に上記冷熱を用いてBOGを圧縮することができる。
【0007】
しかし、この装置では、蓄冷容器内に収容される蓄冷媒体として比較的凝固点の低いものが用いられており、この蓄冷媒体は運転中常に液相を保っているので、上記蓄冷には蓄冷媒体の液顕熱しか利用できない。従って、運転条件によっては上記蓄冷容器として極めて大きなものを使用しなければならない不都合がある。
【0008】
これに対し、特開昭63−163769号公報には、蓄冷媒体の液潜熱を利用して蓄冷を行う装置が開示されるに至っている。この装置を図6に示す。図において、LPG等の低温液体は、貯槽80内から配管83を通じて気化器94へ送られるが、その一部は気化器94の手前から蓄冷容器90内の伝熱管92Lに通され、上記配管83に戻される。従って、この低温液体の払出量が多い場合には、上記蓄冷容器90内の蓄冷媒体89が凝固する。
【0009】
一方、貯槽80内のBOGは、BOG圧縮機86で昇圧された後、上記蓄冷容器90内の伝熱管92Gに通され、この蓄冷容器90内の蓄冷媒体89の冷熱によって冷却、液化されてから気液分離器85へ導入され、その液体成分が貯槽80内に還元される。ここで、上記低温液体の払出量が少ない場合、上記BOGは、上記低温液体の払出量が多いときに凝固した蓄冷媒体89を融解させ、その溶解潜熱によって冷却される。
【0010】
すなわち、この装置では、上記蓄冷媒体89の凝固潜熱を利用して蓄冷が行われ、融解潜熱によってBOGの冷却、液化が行われるため、液顕熱のみを利用する装置に比べ、蓄冷容器90の規模を大幅に小さくすることができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
上記装置において、低温液体用伝熱管92Lの周囲には、蓄冷媒体89の凍結体が終始まとわりついた状態となっており、これが伝熱性能を著しく低下させる要因となっている。しかも、この低温液体用の伝熱管92LとBOG用の伝熱管92Gとは互いに離間した状態で蓄冷容器90内に収容されているため、上記凍結体自身のもつ冷熱さえもBOG用伝熱管92G及びその中を流れるBOGに効果的に伝えることができない不都合がある。さらに、この装置では2種の伝熱管92L,92Gを蓄冷容器89内に収容しなければならないので、構造が複雑であり、その分設備コストも高くなる。
【0012】
本発明は、このような事情に鑑み、簡単な構造で、貯槽から取り出したBOGを効率良く液化し、還元できる処理装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、貯槽内に収容された複数成分をもつ低温液体を貯槽外へ送出するための低温液体用配管と、この低温液体用配管を通じて上記貯槽内の低温液体を貯槽外へ送出する液体送出手段と、上記貯槽内で発生したボイルオフガスを貯槽外に導出するためのボイルオフガス用配管と、このボイルオフガス用配管を通じて上記貯槽内のボイルオフガスを貯槽外へ導出して圧縮するガス圧縮手段と、このガス圧縮手段で圧縮されたボイルオフガスと上記低温液体から送出される上記低温液体とを熱交換させて上記ボイルオフガスを液化する熱交換器とを備え、その液化成分が上記貯槽内に還元されるように構成した複数成分をもつ低温液体及びそのボイルオフガスの処理装置において、上記熱交換器とは別に設置され、上記ボイルオフガスの液化温度近傍で凝固する蓄冷媒体を収容し、この蓄冷媒体内に伝熱管が浸漬された蓄冷容器と、この蓄冷容器内の伝熱管を含み、上記低温液体用配管及びボイルオフガス用配管とは独立して設置された循環配管と、この循環配管内で所定の循環液体を循環させる循環手段とを備えるとともに、上記熱交換器を、上記貯槽内から上記ボイルオフガス用配管内に送出され、上記ガス圧縮手段で圧縮されたボイルオフガスと、上記貯槽内から上記低温液体用配管内に送出された低温液体と、上記循環配管内を循環する循環液体との間で同時に熱交換させるように構成したものである(請求項1)。
【0014】
さらに、上記ガス圧縮手段で圧縮されて上記熱交換器に入る前のボイルオフガスと上記熱交換器から出た低温液体とを熱交換させる副熱交換器と、気化器とを備え、上記熱交換器では上記低温液体が液相を保つようにこの熱交換器を構成し、この熱交換器を出た低温液体が上記副熱交換器と上記気化器とに分流するように配管することにより、後述のようなより優れた効果が得られる(請求項2)。
【0015】
この場合、上記熱交換器と副熱交換器とを単一のプレートフィン型熱交換器で構成し、このプレートフィン型熱交換器の途中に上記低温液体を上記気化器側へ抜き出すための抜き出し部を設けることが、さらに好ましい(請求項3)。
【0016】
請求項1記載の装置によれば、液体送出手段による低温液体の送出量が多い期間では、この低温液体とガス圧縮手段で圧縮されたBOGとが熱交換器で熱交換することにより、このBOGが冷却、液化され、上記低温液体の貯槽内に還元されると同時に、上記熱交換器で低温液体と循環液体とが熱交換することにより、この循環液体も冷却され、この循環液体が蓄冷容器内の伝熱管を通ることによってこの蓄冷容器内の蓄冷媒体も冷却され、凝固する。
【0017】
一方、上記低温液体の送出量が少なくて圧縮BOGを液化するのに不十分な期間では、凝固した蓄冷媒体との熱交換で低温状態にある循環液体と圧縮BOGとが上記熱交換器で熱交換することにより、圧縮BOGがやはり冷却、液化され、貯槽内に還元される。この時、循環液体は逆に加温され、この循環液体との熱交換で蓄冷媒体は徐々に融解する。
【0018】
すなわち、この装置では、蓄冷媒体の凝固潜熱を利用して蓄冷がなされ、低温液体の送出量が低いときでも蓄冷媒体の融解潜熱によって圧縮BOGの冷却、液化が可能となっている。しかも、図6に示した従来装置のように低温液体と圧縮BOGとを蓄冷容器内で蓄冷媒体を介して熱交換させるのではなく、熱交換器で低温液体と圧縮BOGとを直接熱交換させ、かつ、これら低温液体及び圧縮BOGを蓄冷媒体と熱交換する循環液体と熱交換させるものであるので、蓄冷容器内で伝熱管の周囲が凍結していても熱交換器での流体相互の伝熱性能には影響がなく、この熱交換器内で常に効率の良いBOGの冷却、液化を実行できる。
【0019】
この装置において、最終的に低温液体を気化器で気化する場合、送出された低温液体が熱交換器における圧縮BOGと熱交換して低温液体の一部のみが気化されると、この熱交換器の下流は気液二相流となり、気化器に偏流が生じて気化器本来の性能が失われるおそれがある。また、上記のような熱交換器内での気化を避けるべく、この熱交換器内でのLNGと圧縮BOGとの熱交換量を制限すると、圧縮BOGを十分に冷却、液化できなくなるおそれがある。
【0020】
しかし、請求項2記載の装置では、上記ガス圧縮手段で圧縮されて上記熱交換器に入る前のBOGと上記熱交換器から出た低温液体とを熱交換させる副熱交換器が付加されるとともに、低温液体が上記熱交換器で液相を保つように熱交換器が構成され、かつ、この熱交換器を出た低温液体が上記副熱交換器と気化器とに分流するように配管がなされているので、気化器及び副熱交換器の入口に気液二相流が導入されるのを回避できる。また、副熱交換器にはこの副熱交換器で完全気化できるだけの低温液体を流し、残りを気化器で気化するといった運転を行うことにより、全ての低温液体を効率良く気化処理することができる。しかも、副熱交換器で圧縮BOGが予冷されるため、熱交換器のBOG液化量は十分に確保される。
【0021】
ただし、このような装置でも、その運転条件の変動により熱交換器内で低温液体の気化が始まるおそれがあり、上記熱交換器と副熱交換器とが分割されていると、副熱交換器の入口に流れの不安定な気液二相流が導入されることになるが、請求項3記載の装置では、上記熱交換器と副熱交換器とが単一のプレートフィン型熱交換器で構成されており、熱交換器の通路と副熱交換器の通路とが配管を介さずに連続しているので、仮に低温液体の気化時点が変動して熱交換器内で低温液体の気化が始まっても、そのまま副熱交換器へ円滑に低温液体を導入でき、副熱交換器本来の熱交換性能を十分に維持できる。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明の第1実施形態を図1に基づいて説明する。なお、以下の実施形態では低温液体としてLNGを処理する場合について説明するが、本発明の処理対象となる低温液体は、複数成分を有し、かつその一部がBOGとなるものであればよく、例えば液化石油ガス(LPG)の処理にも応用できるものである。
【0023】
図1において、LNG貯槽10内には第1ポンプ(送出手段)12が設けられており、この第1ポンプ12の吐出口がLNG用配管13に接続され、このLNG用配管13の途中に第2ポンプ22、熱交換器18、及び気化器24が配設されている。
【0024】
上記LNG貯槽10の頂部にはBOG用配管14の一端が接続され、他端が気液分離器15に接続されており、このBOG用配管14の途中にBOG圧縮機(第1ガス圧縮手段)16、上記熱交換器18、及び減圧弁17が設けられている。上記気液分離器20の頂部は、ガス還流配管14gを介して上記BOG用配管14の入口部分に接続され、上記気液分離器20の底部は、液体還流配管14lを介して上記LNG貯槽10に接続されている。
【0025】
さらに、この装置の特徴として、上記LNG配管13及びBOG配管14とは独立して循環配管30が設置されている。この循環配管30の途中には、蓄冷容器32と、循環ポンプ(循環手段)38と、上記熱交換器18とが設けられている。蓄冷容器32内には蓄冷媒体34が収容され、この蓄冷媒体34中に伝熱管36が浸漬されており、この伝熱管36が循環経路の一部を構成している。そして、上記循環ポンプ38の作動により、所定の循環液体が上記循環配管30内を循環するように構成されている。
【0026】
ここで、上記蓄冷媒体34は、BOGの液化温度近傍で凝固する物質であればよく、ブタン、ノルマルペンタン、1−プロパノール、あるいはこれらの混合物等が好適である。また、循環液体は、この装置の運転温度レベルで凝固せず、液相を保ったまま循環できるものであればよく、プロパン等が好適である。
【0027】
そして、上記熱交換器18は、BOG圧縮機16から吐出された圧縮BOGと、第2ポンプ22から吐出されたLNGと、上記循環配管30を循環する循環液体との間で同時に熱交換を行わせる3流体熱交換器とされている。
【0028】
次に、この装置の作用を説明する。
【0029】
LNG貯槽10内のLNGは、第1ポンプ12の作動でLNG配管13内に送出され、さらに第2ポンプ22で加圧された後、熱交換器18を通り、気化器24で気化される。一方、上記LNG貯槽10内でLNGから蒸発したBOGは、配管14の途中に設けられたBOG圧縮機16で適当な圧力(約9kg/cm2G)まで昇圧された後、熱交換器18に導入される。
【0030】
ここで、昼間のように、LNG貯槽10からのLNG送出量が多い期間では、このLNGと上記圧縮BOGとが熱交換器18で熱交換することにより、圧縮BOGが冷却、液化され、減圧弁17を通じて気液分離器15に導入される。そして、この気液分離器15底部の液体成分がLNG貯槽10内に還元され、ガス成分がBOG圧縮機16の入口側に戻される。これと同時に、上記LNGと循環液体とが同じ熱交換器18で熱交換することにより、循環液体も冷却され、この低温の循環液体と蓄冷容器30内の蓄冷媒体34とが伝熱管36を通じて熱交換することにより、蓄冷媒体34も冷却されて凝固する。
【0031】
すなわち、多量に送出されたLNGの余剰冷熱は、蓄冷媒体34の凝固潜熱を利用して蓄えられる。
【0032】
その後、夜間のように、LNG貯槽10からのLNG送出量が低い期間に入ると、送出LNGのもつ冷熱だけでは上記圧縮BOGを液化冷却できなくなるが、この期間では、熱交換器18において、低温状態にある循環液体との熱交換によって上記圧縮BOGの冷却が補助されるため、圧縮BOGは昼間と同様に液化され、減圧弁17を通じて気液分離器15に導入され、液体成分がLNG貯槽10内に還元される。圧縮BOGと熱交換した循環液体は、伝熱管36を流れることによって蓄冷容器32内の蓄冷媒体34を徐々に融解させ、この融解潜熱によって冷却されることにより、圧縮BOGと熱交換しながらも低温状態を維持する。
【0033】
すなわち、この期間では、蓄冷媒体34の融解潜熱を利用して圧縮BOGの冷却、液化が行われる。
【0034】
以上のように、この実施形態に示した装置では、LNG送出量が多いときにその冷熱を蓄え、LNG送出量が少ないときに蓄冷を利用して圧縮BOGを冷却、液化するようにしているので、LNG送出量にかかわらず、常に良好なBOGの液化、還元処理をすることができる。また、蓄冷媒体34の液潜熱を利用して上記蓄冷を行っているので、蓄冷媒体の液顕熱のみを利用する場合に比べ、蓄冷容器32の規模を大幅に縮小できる。
【0035】
さらに、この装置では、図6に示した従来装置のようにLNGと圧縮BOGとを蓄冷容器内で蓄冷媒体を介して熱交換させるのではなく、熱交換器18でLNGと圧縮BOGとを直接熱交換させ、かつ、これらLNG及び圧縮BOGを循環液体を媒介として蓄冷媒体34と熱交換させるものであるので、蓄冷容器32内で伝熱管36の周囲が凍結していても流体相互の伝熱性能には影響を受けず、上記熱交換器18内で常に効率の良いBOGの冷却、液化を行うことができる。また、上記蓄冷容器32内に収容する伝熱管は、単一の循環液体用伝熱管36だけで良く、蓄冷容器32の構造をより簡素化して低コスト化を図ることができる。
【0036】
*実験データ
従来装置(図5のように蓄冷無しで送出LNGの冷熱のみによってBOGを冷却、液化する装置)と、本実施形態装置とについて実験を行った結果、次のようなデータを得ることができた。
【0037】
【表1】
【0038】
この表から明らかなように、従来装置では、蓄冷を行わないため、BOGを液貸すのに、昼夜を問わず常に一定以上のLNG送出流量を要するのに対し、本実施形態装置では、昼間にLNGの冷熱を蓄えることによって、夜間、LNG送出量が0であっても不都合なくBOGを液化することが可能となっている。
【0039】
次に、第2実施形態を図2に基づいて説明する。前記第1実施形態において、第2ポンプ22から吐出されたLNGと熱交換器18における圧縮BOGとの熱交換で上記LNGの一部のみが気化されると、この熱交換器18の下流は気液二相流となり、気化器24に偏流が生じて気化器24本来の性能が失われるおそれがある。また、上記のような熱交換器18内での気化を避けるべく、この熱交換器18内でのLNGと圧縮BOGとの熱交換量を制限すると、圧縮BOGを十分に冷却、液化できなくなるおそれがある。
【0040】
そこでこの実施形態では、熱交換器18内でLNGが液相を保てる程度まで熱交換器18でのLNGと圧縮BOGとの熱交換量を制限した上で、上記熱交換器18とは別に2流体熱交換器である副熱交換器19を導入し、熱交換器18から出たLNGと熱交換器18に入る前の圧縮BOGとを副熱交換器19内で熱交換させるようにし、上記熱交換器18を出たLNGを気化器24と副熱交換器19とに分流させるように、上記LNG配管13を熱交換器18と副熱交換器19との間で気化器用配管13vと副熱交換器用配管13cとに分岐させている。
【0041】
この装置によれば、副熱交換器19及び気化器24の入口には常に単相流(液相流)を流すことができ、偏流発生を防止できる。また、副熱交換器19に対してはこの副熱交換器19での熱交換で完全気化できるだけの量を流し、残りの液体成分を全て気化器24に流すように運転することにより、全てのLNGを効率良く気化処理することができる。しかも、圧縮BOGについては、熱交換器18に導入する前に副熱交換器19で予冷しておくことにより、十分なBOG液化量を確保できる。
【0042】
次に、第3実施形態を図3に基づいて説明する。前記第2実施形態のように、熱交換器18と副熱交換器19とが分割されていると、両熱交換器間を配管でつなぐ必要があり、構造が複雑になる。また、運転条件の変動によってLNGの気化時点が早まり、熱交換器18内でLNGの気化が始まってしまうと、副熱交換器19の入口には流れが不均一な気液二相流が導入されることになり、副熱交換器19本来の性能を損なうおそれがある。
【0043】
そこでこの実施形態では、上記熱交換器と副熱交換器とを合体させて単一のプレートフィン型熱交換器20とし、このプレートフィン型熱交換器20の途中にLNGを気化器24側へ抜き出すための抜き出し部20aを設けるようにしている。
【0044】
この装置によれば、熱交換器の通路と副熱交換器の通路とが配管を介さずに連続しているので、仮に低温液体の気化時点が変動して熱交換器内で低温液体の気化が始まっても、副熱交換器へは気液二相流のまま円滑にLNGが導入され、その熱交換器性能を良好に維持できる。また、配管数が大幅に減って構造が簡略化されるため、コストも削減できる。
【0045】
【発明の効果】
以上のように本発明は、蓄冷容器内の伝熱管を通じて循環液体を循環させるとともに、この循環液体と圧縮BOGと送出低温液体とを同時に熱交換させる熱交換器を備え、上記蓄冷容器内の蓄冷媒体の凝固潜熱を利用して低温液体の冷熱を蓄えるようにしたものであるので、低温液体と圧縮BOGとを蓄冷容器内で蓄冷媒体を介して熱交換させる従来装置と異なり、蓄冷容器内で伝熱管の周囲が凍結していても伝熱性能を損なうことなく、熱交換器内で常に効率の良い熱交換を行い、BOGを良好に冷却、液化できる効果がある。また、蓄冷容器内には単一の循環液体用伝熱管を配するだけでよく、蓄冷容器の構造も簡略化して低コスト化を実現できる。
【0046】
さらに、請求項2記載の装置では、上記ガス圧縮手段で圧縮されて上記熱交換器に入る前のBOGと上記熱交換器から出た低温液体とを熱交換させる副熱交換器を付加するとともに、低温液体が上記熱交換器で液相を保つように熱交換器を構成し、かつ、この熱交換器を出た低温液体が上記副熱交換器と気化器とに分流するように配管したものであるので、気化器及び副熱交換器の入口に流れの不安定な気液二相流が導入されるのを回避し、副熱交換器にはこの副熱交換器で完全気化できるだけの低温液体を流し、残りを気化器で気化するといった運転を行うことにより、全ての低温液体を効率良く気化処理できる一方、副熱交換器で圧縮BOGを予冷しておくことにより、熱交換器で十分なBOG液化量を確保できる効果がある。
【0047】
さらに、請求項3記載の装置は、上記熱交換器と副熱交換器とを単一のプレートフィン型熱交換器で構成し、その途中に気化器への低温液体の抜き出し部を設けたものであるので、必要配管数を大幅に削減して構造をより簡素化するとともに、熱交換器の通路と副熱交換器の通路とを無配管で連続させることにより、低温液体の気化時点が変動して熱交換器内で低温液体の気化が始まっても、そのまま副熱交換器へ円滑に低温液体を移送でき、副熱交換器本来の熱交換性能を十分に維持できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態におけるLNG及びそのBOGの処理装置を示すフローシートである。
【図2】本発明の第2実施形態におけるLNG及びそのBOGの処理装置を示すフローシートである。
【図3】本発明の第3実施形態におけるLNG及びそのBOGの処理装置を示すフローシートである。
【図4】従来のLNG及びそのBOGの処理装置の一例を示すフローシートである。
【図5】従来の低温液体及びそのBOGの処理装置の一例を示すフローシートである。
【図6】従来の低温液体及びそのBOGの処理装置の一例を示すフローシートである。
【符号の説明】
10 LNG貯槽
12 第1ポンプ(送出手段)
13 LNG用配管
14 BOG用配管
15 気液分離器
16 BOG圧縮機(ガス圧縮手段)
18 熱交換器
19 副熱交換器
20 プレートフィン型熱交換器
20a 抜き出し部
22 第2ポンプ
24 気化器
30 循環配管
32 蓄冷容器
34 蓄冷媒体
36 伝熱管
38 循環ポンプ(循環手段)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
In the present invention, a low-temperature liquid having a plurality of components, such as liquefied natural gas (hereinafter, referred to as LNG), is delivered from a storage tank, and boil-off gas (hereinafter, referred to as BOG) generated in the storage tank is stored outside the storage tank. The present invention relates to a device for taking out and liquefying the liquid and returning it to the storage tank.
[0002]
[Prior art]
Generally, LNG stored in an LNG base is pressurized by a dedicated pump, then vaporized by an LNG vaporizer, and supplied to a demand area as natural gas (hereinafter, referred to as NG). In this LNG supply system, with respect to BOG mainly composed of methane gas evaporated from LNG in the LNG storage tank, the BOG can be extracted from the storage tank, pressurized by a compressor, and mixed with NG for use. It is possible. For example, in the apparatus shown in FIG. 4, LNG in the
[0003]
However, if the frequency of receiving LNG into the
[0004]
Therefore, in order to prevent the above-mentioned concentration of LNG or the like, there has been known an apparatus in which BOG is once extracted from a storage tank and then compressed and liquefied to be returned to the storage tank. An example is shown in FIG. In the figure, LNG compressed by a
[0005]
According to this apparatus, the concentration of LNG in the
[0006]
In order to solve such inconveniences, JP-A-59-18369 discloses that low-temperature liquid such as LPG is stored in a cold storage container, and BOG extracted from the storage tank and compressed is stored in the cold storage container. A device for liquefaction has been proposed. According to this device, when the amount of low-temperature liquid to be discharged is large, the cold heat is stored in the cold storage container, so that when the amount of low-temperature liquid to be discharged is small, the BOG can be compressed using the low-temperature liquid.
[0007]
However, in this device, a refrigerant having a relatively low freezing point is used as the refrigerant stored in the regenerator, and the refrigerant always maintains a liquid phase during operation. Only liquid sensible heat is available. Therefore, there is a disadvantage that an extremely large regenerator must be used depending on the operating conditions.
[0008]
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-163969 discloses a device that performs cold storage using liquid latent heat of a refrigerant storage medium. This device is shown in FIG. In the figure, a low-temperature liquid such as LPG is sent from a
[0009]
On the other hand, after the BOG in the
[0010]
In other words, in this apparatus, the cold storage is performed using the latent heat of solidification of the
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described device, the frozen body of the
[0012]
In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a processing apparatus capable of efficiently liquefying and reducing BOG taken out of a storage tank with a simple structure.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a low-temperature liquid pipe for sending a low-temperature liquid having a plurality of components contained in a storage tank to the outside of the storage tank, and a liquid delivery for sending the low-temperature liquid in the storage tank to the outside of the storage tank through the low-temperature liquid pipe. Means, boil-off gas piping for leading the boil- off gas generated in the storage tank to the outside of the storage tank, and gas compression means for guiding the boil-off gas in the storage tank to the outside of the storage tank through the boil-off gas piping for compression. A heat exchanger for liquefying the boil-off gas by exchanging heat between the boil-off gas compressed by the gas compression means and the low-temperature liquid sent from the low-temperature liquid, and the liquefied component is reduced into the storage tank. in the processing apparatus of the cryogenic liquid and the boil-off gas having a plurality of components configured to be, and the heat exchanger is installed separately from the liquefaction of the BOG Housing the cold storage medium to coagulate in degrees near the cool storage container heat transfer tube is immersed in the cold-storage medium, comprising a heat transfer tube of the cold storage container, independently of the above low temperature liquid pipe and boil-off gas pipe And a circulating means for circulating a predetermined circulating liquid in the circulating pipe.The heat exchanger is sent from the storage tank to the boil-off gas pipe, and the gas is compressed. The boil-off gas compressed by the means, the low-temperature liquid sent from the storage tank into the low-temperature liquid pipe, and the circulating liquid circulating in the circulation pipe are configured to simultaneously perform heat exchange. (Claim 1).
[0014]
The heat exchanger further includes a sub-heat exchanger for exchanging heat between the boil-off gas compressed by the gas compression unit before entering the heat exchanger and the low-temperature liquid discharged from the heat exchanger, and a vaporizer. In the vessel, the heat exchanger is configured so that the low-temperature liquid maintains a liquid phase, and piping is arranged such that the low-temperature liquid that has exited the heat exchanger is divided into the sub heat exchanger and the vaporizer. More excellent effects are obtained as described below (claim 2).
[0015]
In this case, the heat exchanger and the sub heat exchanger are constituted by a single plate-fin heat exchanger, and the low-temperature liquid is withdrawn to the vaporizer side in the middle of the plate-fin heat exchanger. It is more preferable to provide a portion (claim 3).
[0016]
According to the first aspect of the present invention, during a period in which the amount of the low-temperature liquid delivered by the liquid delivery means is large, the low-temperature liquid and the BOG compressed by the gas compression means exchange heat with the heat exchanger, thereby forming the BOG. Is cooled and liquefied, and is returned to the low-temperature liquid storage tank. At the same time, the low-temperature liquid and the circulating liquid exchange heat with the heat exchanger, so that the circulating liquid is also cooled. By passing through the heat transfer tube in the inside, the refrigerant storage body in the cold storage container is also cooled and solidified.
[0017]
On the other hand, during a period in which the amount of the low-temperature liquid delivered is small and the compressed BOG is insufficient to liquefy the compressed BOG, the circulating liquid and the compressed BOG in the low-temperature state by the heat exchange with the solidified refrigerant storage medium are heated by the heat exchanger. By exchanging, the compressed BOG is also cooled, liquefied and returned to the storage tank. At this time, the circulating liquid is heated in reverse, and the refrigerant medium gradually melts by heat exchange with the circulating liquid.
[0018]
That is, in this device, the cold storage is performed using the latent heat of solidification of the refrigerant storage medium, and even when the low-temperature liquid delivery amount is low, the cooling BOG can be cooled and liquefied by the latent heat of fusion of the refrigerant storage medium. In addition, instead of exchanging heat between the low-temperature liquid and the compressed BOG through the refrigerant medium in the regenerator as in the conventional apparatus shown in FIG. 6, the heat exchanger directly exchanges heat between the low-temperature liquid and the compressed BOG. In addition, since the low-temperature liquid and the compressed BOG are heat-exchanged with the circulating liquid that exchanges heat with the refrigerant storage medium, even if the surroundings of the heat transfer tubes are frozen in the cold storage container, the mutual exchange of fluids in the heat exchanger is performed. There is no effect on the thermal performance, and efficient BOG cooling and liquefaction can always be performed within this heat exchanger.
[0019]
In this apparatus, when the low-temperature liquid is finally vaporized by the vaporizer, the discharged low-temperature liquid exchanges heat with the compressed BOG in the heat exchanger and only a part of the low-temperature liquid is vaporized. Downstream of the gas flow becomes a gas-liquid two-phase flow, and a drift occurs in the vaporizer, which may cause loss of the original performance of the vaporizer. Further, if the amount of heat exchange between LNG and the compressed BOG in the heat exchanger is limited in order to avoid vaporization in the heat exchanger as described above, the compressed BOG may not be sufficiently cooled and liquefied. .
[0020]
However, in the apparatus according to the second aspect, an auxiliary heat exchanger for exchanging heat between the BOG compressed by the gas compression means and entering the heat exchanger and the low-temperature liquid discharged from the heat exchanger is added. In addition, a heat exchanger is configured so that the low-temperature liquid keeps a liquid phase in the heat exchanger, and piping is arranged so that the low-temperature liquid exiting the heat exchanger is divided into the sub heat exchanger and the vaporizer. Therefore, the introduction of the gas-liquid two-phase flow into the inlets of the vaporizer and the sub-heat exchanger can be avoided. In addition, the low-temperature liquid that can be completely vaporized by the sub-heat exchanger is flowed into the sub-heat exchanger, and the operation of vaporizing the remainder with the vaporizer is performed, so that all the low-temperature liquid can be efficiently vaporized. . In addition, since the compressed BOG is pre-cooled in the sub heat exchanger, the BOG liquefaction amount in the heat exchanger is sufficiently ensured.
[0021]
However, even in such a device, the low-temperature liquid may be vaporized in the heat exchanger due to fluctuations in the operating conditions, and if the heat exchanger and the sub heat exchanger are divided, the sub heat exchanger An unstable gas-liquid two-phase flow is introduced into the inlet of the heat exchanger. In the apparatus according to claim 3, the heat exchanger and the sub heat exchanger are a single plate-fin type heat exchanger. Since the passage of the heat exchanger and the passage of the sub heat exchanger are continuous without passing through the piping, the vaporization point of the low-temperature liquid fluctuates and the low-temperature liquid vaporizes in the heat exchanger. , The low-temperature liquid can be smoothly introduced into the sub heat exchanger as it is, and the original heat exchange performance of the sub heat exchanger can be sufficiently maintained.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the following embodiment, a case where LNG is processed as a low-temperature liquid will be described. However, the low-temperature liquid to be processed according to the present invention may be any liquid as long as it has a plurality of components and a part of which is BOG. For example, it can be applied to the processing of liquefied petroleum gas (LPG).
[0023]
In FIG. 1, a first pump (delivery means) 12 is provided in the
[0024]
One end of a
[0025]
Further, as a feature of this apparatus, a
[0026]
Here, the
[0027]
The
[0028]
Next, the operation of this device will be described.
[0029]
The LNG in the
[0030]
Here, during a period in which the amount of LNG sent from the
[0031]
That is, the excess cold heat of LNG sent out in a large amount is stored using the latent heat of solidification of the
[0032]
Thereafter, when the amount of LNG delivered from the
[0033]
That is, during this period, the compressed BOG is cooled and liquefied using the latent heat of fusion of the
[0034]
As described above, in the device shown in this embodiment, when the LNG delivery amount is large, the cold heat is stored, and when the LNG delivery amount is small, the compressed BOG is cooled and liquefied by utilizing the cold storage. , Regardless of the amount of LNG delivered, it is possible to always perform good liquefaction and reduction of BOG. Further, since the above-described cold storage is performed using the liquid latent heat of the
[0035]
Further, in this device, LNG and the compressed BOG are not heat-exchanged in the regenerator via a refrigerant storage medium as in the conventional device shown in FIG. 6, but LNG and the compressed BOG are directly exchanged by the
[0036]
* Experimental data The following data is obtained as a result of conducting experiments on a conventional device (a device that cools and liquefies BOG only by the cold heat of the delivered LNG without cooling as shown in FIG. 5) and the device of the present embodiment. Was completed.
[0037]
[Table 1]
[0038]
As is clear from this table, the conventional apparatus does not perform cold storage, and therefore requires a constant or higher LNG transmission flow rate at all times of day and night to lend BOG, whereas the apparatus of the present embodiment does not perform cold storage during the daytime. By storing the cold heat of the LNG, it is possible to liquefy the BOG without any inconvenience even if the LNG delivery amount is 0 at night.
[0039]
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. In the first embodiment, when only a part of the LNG is vaporized by heat exchange between the LNG discharged from the
[0040]
Therefore, in this embodiment, the amount of heat exchange between LNG and the compressed BOG in the
[0041]
According to this device, a single-phase flow (liquid-phase flow) can always flow at the inlets of the
[0042]
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. When the
[0043]
Therefore, in this embodiment, the heat exchanger and the sub-heat exchanger are combined into a single plate-
[0044]
According to this device, since the passage of the heat exchanger and the passage of the sub heat exchanger are continuous without passing through the pipe, the vaporization point of the low-temperature liquid fluctuates temporarily, and the vaporization of the low-temperature liquid in the heat exchanger occurs. Is started, the LNG is smoothly introduced into the sub-heat exchanger while maintaining the gas-liquid two-phase flow, and the heat exchanger performance can be favorably maintained. Further, the number of pipes is greatly reduced and the structure is simplified, so that the cost can be reduced.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, the present invention includes a heat exchanger that circulates the circulating liquid through the heat transfer tube in the cold storage container and simultaneously exchanges heat with the circulating liquid, the compressed BOG, and the low-temperature liquid to be sent out. Since the cold heat of the low-temperature liquid is stored by using the latent heat of solidification of the medium, unlike the conventional device in which the low-temperature liquid and the compressed BOG exchange heat via the refrigerant storage medium in the low-temperature storage container, Even if the periphery of the heat transfer tube is frozen, heat exchange is always performed efficiently in the heat exchanger without deteriorating the heat transfer performance, and the BOG is effectively cooled and liquefied. In addition, only a single heat transfer tube for circulating liquid needs to be provided in the cold storage container, and the structure of the cold storage container can be simplified to reduce the cost.
[0046]
Further, in the apparatus according to claim 2, a sub heat exchanger for exchanging heat between the BOG compressed by the gas compression means before entering the heat exchanger and the low-temperature liquid discharged from the heat exchanger is added. The heat exchanger was configured so that the low-temperature liquid maintained a liquid phase in the heat exchanger, and piping was arranged such that the low-temperature liquid exiting the heat exchanger was divided into the sub heat exchanger and the vaporizer. Therefore, it is possible to avoid introducing an unstable gas-liquid two-phase flow into the inlet of the vaporizer and the sub heat exchanger, and to allow the sub heat exchanger to completely vaporize with the sub heat exchanger. By performing an operation such as flowing a low-temperature liquid and evaporating the remainder with a vaporizer, all the low-temperature liquids can be efficiently vaporized.On the other hand, by pre-cooling the compressed BOG with the auxiliary heat exchanger, the heat There is an effect that a sufficient BOG liquefaction amount can be secured.
[0047]
Further, in the apparatus according to claim 3, the heat exchanger and the sub heat exchanger are constituted by a single plate-fin type heat exchanger, and a part for extracting a low-temperature liquid to a vaporizer is provided in the middle of the heat exchanger and the sub heat exchanger. Therefore, the number of required pipes is greatly reduced to simplify the structure, and the passage of the low-temperature liquid fluctuates by connecting the heat exchanger passage and the sub-heat exchanger passage without piping. Even if the low-temperature liquid starts to evaporate in the heat exchanger, the low-temperature liquid can be smoothly transferred to the sub heat exchanger as it is, and the original heat exchange performance of the sub heat exchanger can be sufficiently maintained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flow sheet showing an apparatus for processing LNG and its BOG in a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flow sheet showing an LNG and its BOG processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flow sheet showing an LNG and its BOG processing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flow sheet illustrating an example of a conventional LNG and BOG processing apparatus.
FIG. 5 is a flow sheet showing an example of a conventional apparatus for treating a low-temperature liquid and its BOG.
FIG. 6 is a flow sheet showing an example of a conventional apparatus for treating a low-temperature liquid and its BOG.
[Explanation of symbols]
10
13 LNG piping 14 BOG piping 15 Gas-
Claims (3)
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