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JP4677375B2 - ガスの利用をするための方法 - Google Patents

ガスの利用をするための方法 Download PDF

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Description

本発明は、貯蔵容器内に低温液を貯蔵する際に蒸発により生じる低温の炭化水素ガスを圧縮するための装置をコントロールする方法に関する。
本発明の方法に使用される装置は、ガスを圧縮するためのコンプレッサと、ガスをコンプレッサの吸込み側に供給し、圧縮されたガスを、後続の利用をするための装置に供給する配管装置とを有し、配管装置がバイパスを備え、このバイパスによって、圧縮されたガスがコンプレッサの吸込み側に戻し可能である。
前記の本発明の方法を実施するための装置は、特許文献１から公知である。液化天然ガス（ＬＮＧ）を輸送するためのタンカー内で、冷却された液化天然ガスは、貯蔵タンク内で例えば大気圧で貯蔵される。貯蔵タンク内で蒸発する天然ガスは、ガス配管を介して電気により運転されるコンプレッサに供給され、次いで冷却され、中間貯蔵をするためにガスタンクに導かれる。約２００ｂａｒまでに圧縮されたガスは、ガスタンクから、ガスと油の燃焼のために設定され、タンカーを駆動する２成分ディーゼル機械に供給される。２成分ディーゼル機械の負荷も、貯蔵タンク内で蒸発するガスの量も、強い変動の支配下にあり得るので、圧縮されたガスの中間貯蔵のために圧力容器が必要である。
欧州特許第０ ０６９ ７１７号明細書
本発明の基本にある課題は、簡単な方法で許容可能なエネルゲティックの効率で、後続の装置に供給されるガス量を柔軟にコントロールすることができるように、低温ガスの圧縮をするための方法を提供することにある。
この課題は、請求項１に記載の方法により達成される。
本発明の方法を実施するための装置は、配管装置が、コンプレッサの吐出側にクーラを備え、このクーラ内で、圧縮されたガスが、コンプレッサの吸込み側に供給されたガスの温度よりも高い温度に冷却可能であり、バイパスが、流れ方向でクーラの後で配管装置に接続されており、バイパス内に、バイパスを流れるガスの再冷却をするためのエキスパンダが配設されている。エキスパンダとして、特別な限度で、ターボ機械として形成されたターボエキスパンダが適している。ガスが圧縮の際に加熱されるにもかかわらず、コンプレッサは、バイパスを流れるガスの再冷却に基づいて低い吸入温度に対して設定することができ、これは、コンプレッサの出力の必要、重量、及び場所の必要に有利に作用する。この装置は、固定式でも可動式でも、例えば液化天然ガス（ＬＮＧ）のような液状の炭化水素を輸送する例えばタンカー上で使用することができる。
配管装置が、コンプレッサの吐出側にクーラを備え、このクーラ内で、圧縮されたガスが、コンプレッサの吸込み側に供給されたガスの温度よりも高い温度に冷却可能であること、バイパスが、流れ方向でクーラの後で配管装置に接続されている。エキスパンダ内でガスが膨張する際に得られる温度差は、本質的に吐出側と吸込み側間の圧力差に依存している。従って、クーラにより吐出側のガス温度を低下させることによって、バイパスを流れるガスが膨張した後の温度も低下させることができる。
コンプレッサとエキスパンダとは、機械的に連結することができる。例えば機械的な伝動装置又は共通の駆動軸によるこのような機械的連結は、特に、エキスパンダがターボエキスパンダとして形成されている場合に、容易に実現することができる。この機械的な連結によって、圧縮のために必要なエネルギーは、エキスパンダにおいて自由になるエネルギーによって、少なくとも部分的に補償することができる。
好ましい構成では、エキスパンダ内で、−３０℃以下の温度、好ましくは−１４０〜−８０℃の温度、へのガス流の冷却が行なわれる。このような形成の場合、閉じた回路内の大部分のガス又は全てのガスは、コンプレッサが設定される低い温度の範囲を外れることなく、バイパスによって導くことができる。
好ましくは、コンプレッサの吐出側の配管装置内の圧力は、６〜５０ｂａｒである。
低温ガスは、貯蔵タンク内に貯蔵される液の蒸発によって生じる。この場合、低温液は、好ましくはほぼ大気圧で貯蔵タンク内に存在する。このような構成の場合、複数のタンクセットから構成することができる貯蔵タンクは、圧力容器として設定される必要がなく、従って安価に製造することができる。
本発明による、低温液を貯蔵する際に生じる低温の炭化水素ガスを圧縮するための装置をコントロールするための方法では、−３０℃以下の温度を有する低温ガスが、コンプレッサに供給され、コンプレッサによって、６〜５０ｂａｒの圧力に圧縮され、圧縮されたガスが、１０〜８０℃の温度に冷却され、圧縮及び冷却されたガスの一部が、バイパス流としてコンプレッサの吸込み側に戻され、エキスパンダによって更に冷却される。
好ましくは、−１４０〜−８０℃の温度を有するガスが、吸込み側で配管装置に導入され、好ましくはターボエキスパンダとして形成されているエキスパンダによって案内されるガス流が、−５０℃以下の温度に冷却される。この場合、特にエキスパンダを貫流するガスも、吸込み側で配管装置に導入されるガスの温度に本質的に一致するか、これよりも低い温度に冷却することができる。
方法の枠内で、エキスパンダとコンプレッサとは、機械的に連結することができ、この場合、特にターボ機械として構成されたエキスパンダとコンプレッサとは、共通の伝動装置又は共通の駆動軸との簡単な機械的な連結のために適している。
圧縮されたガスは、本発明による方法の枠内で、ガスタービン又は内燃機関の運転のために使用することができ、ガスタービンもしくは内燃機関の運転のために必要なガスの必要量に依存して、多少大きなバイパス流がコンプレッサの吸込み側に戻され、その際、エキスパンダによって冷却される。
エキスパンダ内で冷却されたガス流は、装置の吸込み側の冷却をするために利用することができる。例えば、低温液の蒸発によりガスが生じる貯蔵タンクの環境が、冷却されたガス流によって予冷却される場合、貯蔵タンクの冷却のために設けられた冷却装置の出力消費量を低減することができる。
以下で、ただ１つの実施例を図示する図面を基にして本発明の方法に使用される装置を説明する。
図１は、冷却された液化天然ガス（ＬＮＧ）を貯蔵する際に生じる天然ガスをガスエンジン用の燃料として利用するため、又はタービン内で利用するための本発明による装置を示す。
冷却された液化天然ガスは、低温液１として、−１６３℃の温度でほぼ大気圧で貯蔵容器２内に貯蔵される。貯蔵タンクのガス室３内には、連続的に貯蔵タンク２から配管装置５によってコンプレッサ７の吸込み側６に供給される、−１４０℃の温度を有する蒸発したガス４が集まる。１段又は多段式のターボコンプレッサとして形成されているコンプレッサ７内で、ガス４は２６ｂａｒの圧力に圧縮され、ガス温度は、＋１００℃以上に上昇する。圧縮後、ガス４は、クーラ８に供給され、このクーラ内で、約＋３５℃の温度に冷却される。クーラ８の後で、バイパス９が配管装置５に接続されている。圧縮されたガス４の一部は、吐出側１０からバイパス９を経てコンプレッサ７の吸込み側６に戻され、ガス４の他の部分は、エネルギーの利用をするための装置１１、例えばガスエンジン又はガスタービン、に導かれる。バイパス９内には、ターボエキスパンダとして形成されているエキスパンダ１２が、バイパス９を流れるガス４の再冷却をするために配設されている。エキスパンダ１２は、機械的に伝動装置１３を介してコンプレッサ７と連結されており、これにより、圧縮のために必要なエネルギーの一部が、膨張の際に自由になったエネルギーによって補償される。エキスパンダ１２内で冷却されたガス４の温度は、−１００℃以下の温度で、ガス４が貯蔵タンク２から排出される温度とほぼ一致する。エキスパンダ１２内で冷却されたガス流は、貯蔵タンク２の予冷却をするためにも利用することができる。ガスタービン１１の運転のために必要なガスの必要量に依存して、多少大きなバイパス流がコンプレッサ７の吸込み側６に戻され、その際、エキスパンダ１２によって冷却され、全てのガス４を、吐出側１０からバイパス９を経てエキスパンダ１２を介して吸込み側６に戻すこともできる。
本発明の方法を実施するために用いられる、天然ガスの利用をするための装置を示す。
１ 低温液
２ 貯蔵タンク
３ ガス室
４ ガス
５ 配管装置
６ 吸込み側
７ コンプレッサ
８ クーラ
９ バイパス
１０ 吐出側
１１ エネルギーの利用をするための装置（ガスタービン）
１２ エキスパンダ
１３ 伝動装置

Claims (4)

  1. 貯蔵容器（２）内に低温液を貯蔵する際に蒸発により生じる低温の炭化水素ガス（４）を圧縮するための装置をコントロールする方法において、
    （ａ）低温ガス（４）を−１４０℃と−８０℃の間の温度でコンプレッサに供給し、
    （ｂ）さらなる利用を可能にするために、ガス（４）をコンプレッサ（７）によって６〜５０ｂａｒの圧力に圧縮し、
    （ｃ）圧縮されたガスを、ガスタービンまたは内燃機関の運転のために使用し、
    （ｄ）ガスタービン（１１）または内燃機関の運転のために必要なガス必要量に依存して多少の大きなバイパス流をコンプレッサ(７)の吸込み側(６)へ戻し、その際戻されたバイパス流がエキスパンダにより−１４０℃と−８０℃の間の温度に冷却される工程からなることを特徴とする方法。
  2. エキスパンダ（１２）とコンプレッサ（７）とが、機械的に連結されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. さらに利用されるかまたはバイパス流として戻される圧縮されたガス(４)が１０℃と８０℃の間の温度に冷却されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
  4. エキスパンダ(１２)内で冷却されたガス流が装置の吸込み側(６)を冷却するために利用されることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１つに記載の方法。
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