JP3175284B2 - Chemical heat pump - Google Patents
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Landscapes
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ケミカルヒートポンプ
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chemical heat pump.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＬＮＧ基地では従来、図４に示すよう
に、ＬＮＧタンク１内に貯蔵された液化天然ガス２を蒸
発器３へ導いて、蒸発器３で海水４との間で熱交換さ
せ、熱交換によって気化した天然ガス５を目的地へ供給
するようにしていた。2. Description of the Related Art Conventionally, at an LNG terminal, as shown in FIG. 4, liquefied natural gas 2 stored in an LNG tank 1 is guided to an evaporator 3 where the liquefied natural gas 2 exchanges heat with seawater 4. The natural gas 5 vaporized by the heat exchange is supplied to the destination.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たＬＮＧ基地では、液化天然ガス２の気化熱を含む多量
の冷熱が海に捨てられてしまうという問題があった。However, in the above-mentioned LNG terminal, there is a problem that a large amount of cold heat including the heat of vaporization of the liquefied natural gas 2 is dumped into the sea.
【０００４】本発明は、上述の実情に鑑み、液化天然ガ
スの気化熱を有効利用し得るようにしたケミカルヒート
ポンプを提供することを目的とするものである。[0004] In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a chemical heat pump capable of effectively utilizing the heat of vaporization of liquefied natural gas.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、アンモニアガ
スの圧力が低い時にアンモニアガスを放出し、アンモニ
アガスの圧力が高い時にアンモニアガスを吸収すると共
に、アンモニアガス吸収時に熱を発生する塩化カルシウ
ムのアンモニア錯体を充填した一対の反応器６，７を設
け、一方の反応器６にＬＮＧタンク１からの液化天然ガ
ス２を冷熱源として冷却された熱媒体３４によってアン
モニアガスを凝縮する凝縮器２２を接続し、該凝縮器２
２の液体アンモニア出側に海水２５によって液体アンモ
ニアを蒸発させる蒸発器２６を接続し、該蒸発器２６の
出側に他方の反応器７を接続したことを特徴とするケミ
カルヒートポンプにかかるものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to calcium chloride which releases ammonia gas when the pressure of the ammonia gas is low, absorbs the ammonia gas when the pressure of the ammonia gas is high, and generates heat when the ammonia gas is absorbed. A pair of reactors 6 and 7 filled with the ammonia complex are provided, and one of the reactors 6 is provided with the liquefied natural gas from the LNG tank 1.
The condenser 22 for condensing the ammonia gas by the heat medium 34 cooled by using the heat source 2 as a cold heat source is connected.
An evaporator 26 for evaporating liquid ammonia by seawater 25 is connected to the liquid ammonia outlet side of No. 2 and the other reactor 7 is connected to the outlet side of the evaporator 26 according to the chemical heat pump. .
【０００６】[0006]
【作用】本発明によれば、アンモニアガスの圧力が低い
時にアンモニアガスを放出し、アンモニアガスの圧力が
高い時にアンモニアガスを吸収すると共に、アンモニア
ガス吸収時に熱を発生する塩化カルシウムのアンモニア
錯体を充填した一対の反応器６，７を設けて、一方の反
応器６に凝縮器２２を接続する。According to the present invention, an ammonia complex of calcium chloride which releases ammonia gas when the pressure of the ammonia gas is low, absorbs the ammonia gas when the pressure of the ammonia gas is high, and generates heat when the ammonia gas is absorbed is formed. A pair of filled reactors 6 and 7 are provided, and a condenser 22 is connected to one of the reactors 6.
【０００７】すると、反応器６内のアンモニアガスが凝
縮器２２へ流入し、この状態で、ＬＮＧタンク１からの
液化天然ガス２を冷熱源として冷却された熱媒体３４を
凝縮器２２へ供給して凝縮器２２内のアンモニアガスを
凝縮すると、凝縮器２２内のアンモニアガスの圧力が下
がるため反応器６内のアンモニアガスの圧力も低下し、
反応器６内の塩化カルシウムのアンモニア錯体がアンモ
ニアガスを放出し、反応器６内で発生したアンモニアガ
スは、圧力の低い凝縮器２２へと流れ、凝縮器２２内で
のアンモニアガスの凝縮が進行する。この時、凝縮器２
２で用いられる熱媒体３４の冷熱源として利用された液
化天然ガス２もアンモニアガスの凝縮熱を熱媒体３４か
ら間接的に得て気化され、天然ガス５となるので、その
まま目的地へ供給することが可能となる。 Then, the ammonia gas in the reactor 6 flows into the condenser 22, and in this state, the ammonia gas from the LNG tank 1
When the heat medium 34 cooled using the liquefied natural gas 2 as a cold heat source is supplied to the condenser 22 to condense the ammonia gas in the condenser 22, the pressure of the ammonia gas in the condenser 22 decreases, so that the pressure in the reactor 6 decreases. The pressure of ammonia gas also decreases,
The ammonia complex of calcium chloride in the reactor 6 releases ammonia gas, and the ammonia gas generated in the reactor 6 flows to the condenser 22 having a low pressure, and the condensation of the ammonia gas in the condenser 22 proceeds. I do. At this time, condenser 2
Used as a cold source of the heat medium 34 used in Step 2
Natural gas 2 also uses the heat medium 34 to condense heat of ammonia gas.
Is indirectly obtained and vaporized to become natural gas 5,
It can be supplied to the destination as it is.
【０００８】凝縮器２２内で凝縮によってできた液体ア
ンモニアは、その後、蒸発器２６へ送られて、蒸発器２
６で海水２５によって蒸発され、アンモニアガスとな
る。[0008] The liquid ammonia formed by condensation in the condenser 22 is then sent to an evaporator 26 where the liquid ammonia is condensed.
At 6, it is evaporated by the seawater 25 and becomes ammonia gas.
【０００９】蒸発器２６でアンモニアガスが発生される
と、蒸発器２６内のアンモニアガスの圧力が上がるた
め、他方の反応器７内のアンモニアガスの圧力も高ま
り、他方の反応器７内の塩化カルシウムのアンモニア錯
体がアンモニアガスを吸収して熱を発生する。When the ammonia gas is generated in the evaporator 26, the pressure of the ammonia gas in the evaporator 26 increases, so that the pressure of the ammonia gas in the other reactor 7 also increases, and the chloride in the other reactor 7 increases. The ammonia complex of calcium absorbs the ammonia gas to generate heat.
【００１０】[0010]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１１】図１〜図３は、本発明の一実施例である。1 to 3 show one embodiment of the present invention.
【００１２】内部に、アンモニアガスの圧力が低い時に
アンモニアガスを放出し、アンモニアガスの圧力が高い
時にアンモニアガスを吸収すると共に、アンモニアガス
吸収時に熱を発生する塩化カルシウムのアンモニア錯体
（ＣａＣｌ2・ｎＮＨ3；ｎ＝４又は８）を充填した一対
の反応器６，７を設ける。An ammonia complex (CaCl 2.) Of calcium chloride which releases ammonia gas when the pressure of the ammonia gas is low, absorbs the ammonia gas when the pressure of the ammonia gas is high, and generates heat when the ammonia gas is absorbed. A pair of reactors 6 and 7 filled with nNH 3 ; n = 4 or 8) are provided.
【００１３】該反応器６，７（固相反応器）は、例えば
図２・図３に示すように、両端を一対の管板８で仕切っ
て中央部にガス室９を形成すると共に両端に熱媒室１０
を形成した反応器本体１１と、該反応器本体１１のガス
室９を通過して両熱媒室１０に連通するフィン付の熱媒
管１２と、該熱媒管１２の外周を包囲すると共に熱媒管
１２との間に多数のセル１３を形成する多孔質管（又は
多孔質膜）１４とによって構成されており、一方の熱媒
室１０を仕切板１５で仕切ってヘッダ１６，１７とし、
海水や水などの熱媒体１８を供給排出する熱媒供給管１
９及び熱媒排出管２０が接続されている。As shown in FIGS. 2 and 3, for example, the reactors 6 and 7 (solid-phase reactors) are partitioned at both ends by a pair of tube sheets 8 to form a gas chamber 9 in the center and at both ends. Heat medium chamber 10
, A finned heat medium pipe 12 passing through the gas chamber 9 of the reactor body 11 and communicating with both heat medium chambers 10, and enclosing the outer periphery of the heat medium pipe 12. A porous tube (or porous film) 14 that forms a number of cells 13 between the heat medium tube 12 and one of the heat medium chambers 10 is partitioned by a partition plate 15 to form headers 16 and 17. ,
Heat medium supply pipe 1 for supplying and discharging heat medium 18 such as seawater or water
9 and the heat medium discharge pipe 20 are connected.
【００１４】そして、一方の反応器６のガス室９にアン
モニアガス流路２１を介して、熱交換器３５において液
化天然ガス２で冷却されたナフサ、ガソリン、プロパン
などの熱媒体３４によってアンモニアガスを凝縮する凝
縮器２２の入側を接続し、該凝縮器２２にアンモニアポ
ンプ２３を備えた液体アンモニア流路２４を介して、海
水によって液体アンモニアを蒸発させる蒸発器２６の入
側を接続し、該蒸発器２６の出側にアンモニアガス流路
２７を介して他方の反応器７のガス室９を接続する。Then, the ammonia gas is supplied to the gas chamber 9 of one of the reactors 6 via the ammonia gas flow path 21 by a heat medium 34 such as naphtha, gasoline or propane cooled by the liquefied natural gas 2 in the heat exchanger 35. The condenser 22 is connected to the inlet side of the condenser 22, and the condenser 22 is connected to the inlet side of an evaporator 26 for evaporating liquid ammonia by seawater via a liquid ammonia flow path 24 provided with an ammonia pump 23. The gas chamber 9 of the other reactor 7 is connected to the outlet side of the evaporator 26 via an ammonia gas flow path 27.
【００１５】そして、両アンモニアガス流路２１，２７
間にバイパス流路２８，２９を接続する。The two ammonia gas passages 21 and 27
The bypass passages 28 and 29 are connected between them.
【００１６】尚、図中３０，３１，３２，３３は弁であ
る。In the figure, reference numerals 30, 31, 32 and 33 are valves.
【００１７】次に、作動について説明する。Next, the operation will be described.
【００１８】先ず、反応器６内の塩化カルシウムのアン
モニア錯体がＣａＣｌ2・８ＮＨ3であり、反応器７内の
塩化カルシウムのアンモニア錯体がＣａＣｌ2・４ＮＨ3
である場合には、先ず、弁３０，３１を開にして弁３
２，３３を閉にする。First, the ammonia complex of calcium chloride in the reactor 6 is CaCl 2 · 8NH 3 , and the ammonia complex of calcium chloride in the reactor 7 is CaCl 2 · 4NH 3
, First, the valves 30 and 31 are opened to open the valve 3
Close 2,33.
【００１９】そして、反応器６の熱媒供給管１９に海水
や水などの熱媒体１８を流し、熱媒排出管２０から排出
させる。反応器６内では、塩化カルシウムのアンモニア
錯体とアンモニアガスとが平衡状態を保っているが、弁
３０を開いた時に反応器６のガス室９と凝縮器２２とが
アンモニアガス流路２１によって連通されるため、反応
器６内のアンモニアガスが凝縮器２２へ流入し、反応器
６内のアンモニアガスの圧力が下がるので、反応器６内
の平衡状態が崩れる。Then, a heat medium 18 such as seawater or water flows through the heat medium supply pipe 19 of the reactor 6 and is discharged from the heat medium discharge pipe 20. In the reactor 6, the ammonia complex of calcium chloride and the ammonia gas are kept in an equilibrium state. When the valve 30 is opened, the gas chamber 9 of the reactor 6 and the condenser 22 communicate with each other through the ammonia gas flow path 21. Therefore, the ammonia gas in the reactor 6 flows into the condenser 22 and the pressure of the ammonia gas in the reactor 6 decreases, so that the equilibrium state in the reactor 6 is broken.
【００２０】すると、上記平衡状態を保とうとして反応
器６内では以下の反応が進み、塩化カルシウムのアンモ
ニア錯体からアンモニアガスが放出されて、反応器６と
凝縮器２２内部のアンモニアガスの圧力が均等化される
まで、反応が続く。Then, the following reaction proceeds in the reactor 6 in order to maintain the above-mentioned equilibrium state, ammonia gas is released from the ammonia complex of calcium chloride, and the pressure of the ammonia gas in the reactor 6 and the inside of the condenser 22 increases. The reaction continues until equalized.
【００２１】 ＣａＣｌ2・８ＮＨ3→ＣａＣｌ2・４ＮＨ3＋４ＮＨ3 CaCl 2 .8NH 3 → CaCl 2 .4NH 3 + 4NH 3
【００２２】この状態で、熱交換器３５において液化天
然ガス２で冷却されたほぼマイナス７０度の熱媒体３４
を凝縮器２２へ送ると、熱媒体３４の冷熱によって凝縮
器２２内部のアンモニアガスが凝縮され、凝縮器２２内
に液体アンモニアが生成される。In this state, the heat medium 34 cooled by the liquefied natural gas 2 in the heat exchanger 35 has a temperature of about minus 70 degrees.
Is sent to the condenser 22, the ammonia gas inside the condenser 22 is condensed by the cold heat of the heat medium 34, and liquid ammonia is generated in the condenser 22.
【００２３】凝縮器２２内部でアンモニアガスの凝縮が
生じると、凝縮器２２内部のアンモニアガスの圧力が
０．１〜０．２ａｔｍ程度に下がり、アンモニアガス流
路２１を介して凝縮器２２に接続された反応器６のガス
室９内のアンモニアガスが凝縮器２２側へ吸引されるた
め、反応器６内部のアンモニアガスの圧力が下がって、
反応器６内の塩化カルシウムのアンモニア錯体とアンモ
ニアガスとの平衡状態が再び崩れるので、前記と同様に
平衡状態を保とうとして反応器６内で前記反応が進み、
アンモニアガスの放出が継続的に起る。When the ammonia gas condenses inside the condenser 22, the pressure of the ammonia gas inside the condenser 22 drops to about 0.1 to 0.2 atm, and the ammonia gas is connected to the condenser 22 via the ammonia gas flow path 21. Since the ammonia gas in the gas chamber 9 of the reactor 6 is sucked to the condenser 22 side, the pressure of the ammonia gas in the reactor 6 decreases,
Since the equilibrium between the ammonia complex of calcium chloride and the ammonia gas in the reactor 6 breaks down again, the reaction proceeds in the reactor 6 in an attempt to maintain the equilibrium in the same manner as described above.
The release of ammonia gas occurs continuously.
【００２４】これによって、反応器６から凝縮器２２へ
向かうアンモニアガスの流れが生じ、該アンモニアガス
の流れによって、前記したように凝縮器２２内でのアン
モニアガスの凝縮が進行する。As a result, a flow of ammonia gas from the reactor 6 to the condenser 22 is generated, and the ammonia gas is condensed in the condenser 22 by the flow of the ammonia gas as described above.
【００２５】上記作用は、反応器６内の塩化カルシウム
のアンモニア錯体がほとんどＣａＣｌ2・４ＮＨ3と成る
まで行われる。The above operation is carried out until the ammonia complex of calcium chloride in the reactor 6 becomes almost CaCl 2 .4NH 3 .
【００２６】この時、熱交換器３５へ供給された液化天
然ガス２もアンモニアガスの凝縮熱を熱媒体３４から間
接的に得て気化され、天然ガス５となるので、そのまま
目的地へ供給することができる。At this time, the liquefied natural gas 2 supplied to the heat exchanger 35 is also vaporized by indirectly obtaining the heat of condensation of the ammonia gas from the heat medium 34 and becomes the natural gas 5, and is supplied to the destination as it is. be able to.
【００２７】凝縮器２２内部でアンモニアガスの凝縮に
よって貯溜された液体アンモニアは、アンモニアポンプ
２３により液体アンモニア流路２４を介して、蒸発器２
６へ送られ、蒸発器２６でほぼ２０度の海水によって蒸
発される。The liquid ammonia stored by condensation of the ammonia gas inside the condenser 22 is supplied to the evaporator 2 by the ammonia pump 23 through the liquid ammonia flow path 24.
6 and is evaporated by seawater at approximately 20 degrees in the evaporator 26.
【００２８】蒸発器２６で液体アンモニアが蒸発される
と、蒸発器２６内部のアンモニアガスの圧力は６〜７ａ
ｔｍ程度の高い圧力に成るので、該圧力によりアンモニ
アガス流路２７を介してより圧力の低い他方の反応器７
へ向かうアンモニアガスの流れが生じる。When the liquid ammonia is evaporated in the evaporator 26, the pressure of the ammonia gas inside the evaporator 26 becomes 6 to 7a.
tm, the other reactor 7 having a lower pressure through the ammonia gas passage 27 due to the pressure.
There is a flow of ammonia gas going to.
【００２９】すると、反応器７では、内部のアンモニア
ガスの圧力が上がって塩化カルシウムのアンモニア錯体
とアンモニアガスとの平衡状態が崩れるので、平衡状態
を保とうとして反応器７内で以下の反応が進み、アンモ
ニアガスの吸収が継続的に行われる。Then, in the reactor 7, the pressure of the ammonia gas inside rises, and the equilibrium between the ammonia complex of calcium chloride and the ammonia gas is broken. Therefore, the following reaction is carried out in the reactor 7 in order to maintain the equilibrium. Then, the absorption of ammonia gas is continuously performed.
【００３０】 ＣａＣｌ2・４ＮＨ3＋４ＮＨ3→ＣａＣｌ2・８ＮＨ3 The CaCl 2 · 4NH 3 + 4NH 3 → CaCl 2 · 8NH 3
【００３１】該反応は発熱反応なので、反応器７へ水な
どの熱媒体１８を供給することにより、熱媒体１８が加
熱されて、ほぼ５０〜６０度の熱（温水）を回収するこ
とができる。Since the reaction is an exothermic reaction, by supplying a heat medium 18 such as water to the reactor 7, the heat medium 18 is heated, and heat (hot water) of approximately 50 to 60 degrees can be recovered. .
【００３２】該温水は、一例として、ＬＮＧタンクの凍
上を防止するためや、暖房用として使用する。The hot water is used, for example, to prevent frost heaving of the LNG tank and for heating.
【００３３】そして、反応器６内の塩化カルシウムのア
ンモニア錯体がアンモニアガスをほぼ放出し尽くし、反
応器７内の塩化カルシウムのアンモニア錯体がアンモニ
アガスをほぼ吸収し尽くしたら、弁３０，３１を閉にし
て弁３２，３３を開にし、反応器７の熱媒供給管１９に
海水や水などの熱媒体１８を流し、熱媒排出管２０から
排出させることにより、前記とは反対に、反応器７から
アンモニアガスを放出させ、反応器６にアンモニアガス
を吸収させて運転を継続することができる。Then, when the ammonia complex of calcium chloride in the reactor 6 almost completely releases the ammonia gas and the ammonia complex of calcium chloride in the reactor 7 almost completely absorbs the ammonia gas, the valves 30 and 31 are closed. The valves 32 and 33 are opened, and the heat medium 18 such as seawater or water flows through the heat medium supply pipe 19 of the reactor 7 and is discharged from the heat medium discharge pipe 20. The operation can be continued by releasing the ammonia gas from 7 and allowing the reactor 6 to absorb the ammonia gas.
【００３４】本発明では、非常に簡単な構成で、液化天
然ガスの冷熱を温熱として回収することができる。According to the present invention, it is possible to recover cold heat of liquefied natural gas as warm heat with a very simple structure.
【００３５】尚、本発明は、上述の実施例にのみ限定さ
れるものではなく、上記反応器６，７の切換えは、タイ
マーを設けて一定時間毎に行うようにしても、又、反応
器６，７内部の圧力を検出して行うようにしても良いこ
と、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において
種々変更を加え得ることは勿論である。The present invention is not limited to the above embodiment. The switching of the reactors 6 and 7 may be performed at regular intervals by providing a timer. Needless to say, the pressure may be detected by detecting the pressure inside 6, 6 or 7, and other various changes may be made without departing from the gist of the present invention.
【００３６】[0036]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のケミカル
ヒートポンプによれば、液化天然ガスの気化熱を有効利
用し得るという優れた効果を奏し得る。As described above, according to the chemical heat pump of the present invention, an excellent effect that the heat of vaporization of liquefied natural gas can be effectively used can be obtained.
【図１】本発明の一実施例の概略系統図である。FIG. 1 is a schematic system diagram of one embodiment of the present invention.
【図２】図１の反応器の拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of the reactor of FIG.
【図３】図２の熱媒管の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of the heat medium pipe of FIG. 2;
【図４】従来のＬＮＧ基地の概略系統図である。FIG. 4 is a schematic system diagram of a conventional LNG base.
【符号の説明】１ ＬＮＧタンク ２ 液化天然ガス ６，７ 反応器 ２２ 凝縮器 ２５ 海水 ２６ 蒸発器 ３４ 熱媒体[Description of Signs ] 1 LNG tank 2 Liquefied natural gas 6,7 Reactor 22 Condenser 25 Seawater 26 Evaporator 34 Heat medium
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−225162（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−225148（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−115933（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−80566（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−302077（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−143666（ＪＰ，Ａ) 特公 昭55−51150（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F25B 17/08 F25D 3/10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-3-225162 (JP, A) JP-A-3-225148 (JP, A) JP-A-59-115933 (JP, A) JP-A-4- 80566 (JP, A) JP-A-1-302077 (JP, A) JP-A-61-143666 (JP, A) JP-B-55-51150 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F25B 17/08 F25D 3/10
Claims (1)
ニアガスを放出し、アンモニアガスの圧力が高い時にア
ンモニアガスを吸収すると共に、アンモニアガス吸収時
に熱を発生する塩化カルシウムのアンモニア錯体を充填
した一対の反応器６，７を設け、一方の反応器６にＬＮ
Ｇタンク１からの液化天然ガス２を冷熱源として冷却さ
れた熱媒体３４によってアンモニアガスを凝縮する凝縮
器２２を接続し、該凝縮器２２の液体アンモニア出側に
海水２５によって液体アンモニアを蒸発させる蒸発器２
６を接続し、該蒸発器２６の出側に他方の反応器７を接
続したことを特徴とするケミカルヒートポンプ。A pair of ammonia gas is released when the pressure of the ammonia gas is low, the ammonia gas is released when the pressure of the ammonia gas is high, and the ammonia complex of calcium chloride which generates heat when the ammonia gas is absorbed is filled. Reactors 6 and 7 are provided, and one reactor 6 has LN
A condenser 22 for condensing ammonia gas by a heat medium 34 cooled by using the liquefied natural gas 2 from the G tank 1 as a cold heat source is connected, and liquid ammonia is evaporated by seawater 25 to a liquid ammonia outlet side of the condenser 22. Evaporator 2
6. A chemical heat pump wherein the other reactor 7 is connected to the outlet side of the evaporator 26.
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|---|---|---|---|
| JP09160792A JP3175284B2 (en) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | Chemical heat pump |
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|---|---|---|---|
| JP09160792A JP3175284B2 (en) | 1992-03-17 | 1992-03-17 | Chemical heat pump |
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| JPH05264117A JPH05264117A (en) | 1993-10-12 |
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
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-
1992
- 1992-03-17 JP JP09160792A patent/JP3175284B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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