JP4885465B2 - Low boiling point liquefied gas transport equipment - Google Patents
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Description
本発明は、吸着材の温度変化によるガス吸着能変化を利用したボイルオフガスの処理方法、処理装置及び低沸点液化ガスの輸送装置に関し、より詳しくはメタン、エタン、プロパンその他の低級炭化水素、天然ガス、水素、あるいは二酸化炭素などの各種ガスの低温液化ガスの貯蔵や輸送に用いられる低温液体タンクで発生するボイルオフガスの処理方法、処理装置及び低沸点液化ガスの輸送装置に関する。なお、本明細書中、それらのボイルオフガスを適宜“BOG”とも称する。 The present invention relates to a boil-off gas processing method, a processing apparatus, and a low-boiling-point liquefied gas transport apparatus using gas adsorbing capacity change due to temperature change of an adsorbent, and more particularly methane, ethane, propane and other lower hydrocarbons, natural The present invention relates to a processing method, a processing apparatus, and a low-boiling-point liquefied gas transport apparatus for boil-off gas generated in a low-temperature liquid tank used for storage and transport of low-temperature liquefied gas such as gas, hydrogen, or carbon dioxide. In the present specification, these boil-off gases are also referred to as “BOG” as appropriate.
液化天然ガス(本明細書中適宜“LNG”とも称する)などの低温液化ガスの貯蔵や輸送には通常タンクが用いられる。タンクは通常断熱材等で断熱されているが、それでも外部環境からタンク内部へ熱が侵入し、タンク内の液化ガスの一部が気化、蒸発してタンクの内圧が上昇する。このタンク内圧が上昇してタンクの設計耐圧を超過するとタンクの破損を招き、ガス漏れや爆発等の危険性が出てくる。この問題を回避する手法としては、タンク内で発生したBOGをタンクから放出することが考えられるが、BOGが可燃性ガスや有毒ガスである場合には大気に放出することはできない。 A tank is usually used for storage and transportation of low-temperature liquefied gas such as liquefied natural gas (also referred to as “LNG” where appropriate). The tank is normally insulated with a heat insulating material or the like, but heat still enters the tank from the outside environment, and a part of the liquefied gas in the tank is vaporized and evaporated to increase the internal pressure of the tank. If this tank internal pressure rises and exceeds the design pressure resistance of the tank, the tank will be damaged, and there will be dangers such as gas leakage and explosion. As a method for avoiding this problem, it is conceivable to release BOG generated in the tank from the tank, but when BOG is a flammable gas or a toxic gas, it cannot be released to the atmosphere.
従来、例えばLNGのボイルオフガスを処理する各種技術がある。その一つとして(a)LNGボイルオフガスを電動昇圧機を用いて昇圧して送出、配送することが行われている。図9はその例を示す図で、ローリー車などで運ばれたLNGはタンク11に貯蔵される。LNGタンク11中のLNGは気化器13で気化した後、天然ガス自動車用燃料として利用され、あるいは都市ガス基幹パイプラインに供給される。 Conventionally, for example, there are various techniques for treating LNG boil-off gas. As one of them, (a) LNG boil-off gas is boosted using an electric booster, and is sent and delivered. FIG. 9 is a diagram showing an example of this, and LNG carried by a lorry vehicle or the like is stored in the tank 11. The LNG in the LNG tank 11 is vaporized by the vaporizer 13 and then used as a fuel for a natural gas vehicle or supplied to a city gas main pipeline.
一方、LNGタンク11で発生するボイルオフガスは、常時、電動昇圧機(圧縮機)12により送出圧力(中圧もしくは高圧:1〜7MPa)まで昇圧して気化器13で気化した天然ガスに混入され、天然ガス自動車用燃料として配送し、あるいは都市ガス幹線パイプラインなどに送出することで処理している。しかし、この技術では電動昇圧機を用いるため、その運転動力が大きくなる。LNGのボイルオフガスを昇圧するために必要な電力原単位は100〜300kWh/tであり、このために必要な電力コストは日本全国で数十億円程度と推定され、非常に高コストとなる。 On the other hand, the boil-off gas generated in the LNG tank 11 is always mixed with the natural gas vaporized by the vaporizer 13 after being boosted to the delivery pressure (medium pressure or high pressure: 1 to 7 MPa) by the electric booster (compressor) 12. They are processed by being delivered as fuel for natural gas vehicles or sent to city gas pipelines. However, since this technology uses an electric booster, its driving power is increased. The power unit required for boosting the LNG boil-off gas is 100 to 300 kWh / t, and the power cost required for this is estimated to be several billion yen nationwide, which is very expensive.
また、(b)特開2000−213697号公報には、LNGボイルオフガスを吸着材に吸着させることで回収し、他のサイトで容器を開放することで配送する技術が開示されている。図10は同公報に示された図である。LNGタンク21からのBOGライン22から分岐して吸着式BOGホルダ24が配置されている。23、25は吸着式BOGホルダ24の前後のBOGラインである。余剰BOGは、LNGタンク21からライン22を経て、吸着式BOGホルダ24中にLNGタンク21の気相圧下(通常5〜10kPa程度)で吸着、充填される。なお、図10中、27はLNGタンク21からのLNG導出管26に配置されたポンプ、28はLNGの気化器である。
Also, (b) Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-213697 discloses a technique of collecting LNG boil-off gas by adsorbing it on an adsorbent and delivering it by opening a container at another site. FIG. 10 is a diagram shown in the publication. An adsorption-
しかし、上記公報の技術は、吸着材への室温でのガス吸着であり、多孔質材料表面への物理吸着によるガス吸着となる。物理吸着は圧力との平衡現象を利用するものであるため吸着速度が遅く、また、多孔質材料へのガス吸着量は室温では少ない。このため、LNGボイルオフガスを回収するには多量の多孔質材料を必要とし、それを収容する大容積の容器が必要となる。また、吸着材充填容器からの開放時の放出ガス圧力が低いため、都市ガス基幹パイプライン等への送出には高圧昇圧機が不可欠となる。 However, the technique of the above publication is gas adsorption at room temperature on the adsorbent, and gas adsorption by physical adsorption on the surface of the porous material. Since physical adsorption uses an equilibrium phenomenon with pressure, the adsorption rate is slow, and the amount of gas adsorption to the porous material is small at room temperature. For this reason, in order to collect | recover LNG boil-off gas, a lot of porous materials are needed, and the large-capacity container which accommodates it is needed. In addition, since the pressure of the gas released from the adsorbent-filled container is low, a high pressure booster is indispensable for delivery to a city gas main pipeline or the like.
また、(c)特開平8−219397号公報には、LNGボイルオフガスを吸着材で吸着処理する技術が開示されている。図11は同公報に示された図である。LNG貯蔵容器31と吸着材33を収容した吸着タンク32を配管(BOG流出パイプ)35で連結してある。LNG貯蔵容器31からのBOGを吸着材33で吸着し、ここで吸着材33で処理したBOGは配管43により触媒燃焼装置に流出して燃焼処理される。このように、この技術は吸着材で吸着したBOGは燃焼処理してしまうので、LNGボイルオフガスを回収して有効利用するものではない。また、このような装置構成では吸着タンク32をLNG貯蔵容器の下部に配置しただけであるので吸着材は十分冷却されないためボイルオフガスの吸着回収効率が低い。なお、図11中、40は真空断熱層、41は断熱材層、36は貯蔵容器31内部空間の首部である。
Further, (c) Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-219397 discloses a technique for adsorbing LNG boil-off gas with an adsorbent. FIG. 11 is a diagram shown in the publication. An
さらに、(d)特開2002−106791号公報には、水素BOGを水素化触媒を利用してアセトン等のカルボニル含有有機化合物に吸蔵し、送出する技術が開示されている。図12は同公報に示された図である。液体水素タンク52内で発生したBOGを水素吸蔵タンク55に導入する。水素吸蔵タンク55内にはアセトン56を収容し、水素化触媒層57が設けられている。水素BOGは水素化触媒の触媒作用によりアセトンと反応してイソプロピルアルコール(IPA)となり、IPAの形で貯蔵される。水素BOGはIPAを加熱することで分解しIPAから離脱される。加熱により分解、離脱した水素BOGは燃料電池66に供給される。
Further, (d) Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-106791 discloses a technique for storing hydrogen BOG in a carbonyl-containing organic compound such as acetone using a hydrogenation catalyst and sending it out. FIG. 12 is a diagram shown in the publication. BOG generated in the
しかし、この技術では、アセトン等のカルボニル含有有機化合物及び水素化触媒のほか、水素BOG分配管、ガラスフィルタなどが必要であり、水素BOGの吸着、離脱に化学反応を伴うためその操作もなかなか複雑である。なお、図12中、51は真空タンク、58は水素BOG分配管、60はガラスフィルタ、67は燃料電池66の冷却ユニット68から循環する加熱管である。
However, this technique requires a carbonyl-containing organic compound such as acetone and a hydrogenation catalyst, as well as a hydrogen BOG distribution pipe and a glass filter, and its operation is quite complicated due to the chemical reaction involved in the adsorption and desorption of hydrogen BOG. It is. In FIG. 12, 51 is a vacuum tank, 58 is a hydrogen BOG distribution pipe, 60 is a glass filter, and 67 is a heating pipe circulating from the
本発明は、従来技術のボイルオフガス処理に関する以上のような諸問題を、吸着材の温度変化によるガス吸着能変化を利用することにより解決し、従来技術では必須とする電動昇圧機などの機器を必要とせず、しかも低コスト且つ省スペースで、各種液化ガスから発生するボイルオフガスを吸着、回収し、送出するボイルオフガスの処理方法及び処理装置、また低沸点液化ガスの輸送装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems related to the boil-off gas processing of the prior art by utilizing the gas adsorbing capacity change due to the temperature change of the adsorbent. To provide a boil-off gas processing method and processing apparatus that absorbs, collects, and sends out boil-off gas generated from various liquefied gases, and a low-boiling-point liquefied gas transport apparatus that are not required and that are low-cost and space-saving. Objective.
本発明(1)は、吸着材充填容器によるボイルオフガスの処理方法である。そして、吸着材充填容器内の冷却した吸着材によりボイルオフガスを吸着回収した後、外部入熱により昇温することで脱着、昇圧して送出することを特徴とするボイルオフガスの処理方法。
本発明(1)は、吸着材充填容器によるボイルオフガスの処理方法である。そして、冷却した吸着材によりボイルオフガスを吸着回収した後、外部入熱により昇温することで脱着して吸着材充填容器内のガスを昇圧して送出することを特徴とする。
The present invention (1) is a boil-off gas processing method using an adsorbent-filled container. Then, after the boil-off gas is adsorbed and recovered by the cooled adsorbent in the adsorbent-filled container, the boil-off gas is treated by desorbing, increasing the pressure by external heat input, and sending it out.
The present invention (1) is a boil-off gas processing method using an adsorbent-filled container. Then, after the boil-off gas is adsorbed and recovered by the cooled adsorbent, it is desorbed by raising the temperature by external heat input, and the gas in the adsorbent-filled container is pressurized and sent out.
本発明(2)は、吸着材充填容器によるボイルオフガスの処理方法である。そして、吸着材充填容器を複数個備え、複数個の吸着材充填容器のうちの少なくとも一つの吸着材充填容器内の冷却した吸着材によるボイルオフガスの吸着回収と、他の吸着材充填容器での外部入熱による昇温によるボイルオフガスの吸着材からの脱着、昇圧による送出とを交互に行うことにより、ボイルオフガスを連続して送出することを特徴とする。 The present invention (2) is a boil-off gas processing method using an adsorbent-filled container. In addition, a plurality of adsorbent filling containers are provided, and boil-off gas adsorption recovery by the cooled adsorbent in at least one of the plural adsorbent filling containers, and in other adsorbent filling containers The boil-off gas is continuously delivered by alternately performing desorption of the boil-off gas from the adsorbent due to temperature rise by external heat input and delivery by pressure increase.
本発明(3)は、吸着材充填容器によるボイルオフガスの処理装置である。そして、吸着材充填容器内の吸着材を冷却手段で冷却した吸着材によりボイルオフガスを吸着回収した後、外部入熱により昇温することでボイルオフガスを吸着材から脱着、昇圧して送出するようにしてなることを特徴とする。 The present invention (3) is a boil-off gas processing apparatus using an adsorbent-filled container. Then, after the boil-off gas is adsorbed and collected by the adsorbent cooled by the cooling means, the boil-off gas is desorbed from the adsorbent, and is boosted and sent out. It is characterized by becoming.
本発明(4)は、吸着材充填容器によるボイルオフガスの処理装置である。そして、吸着材充填容器を複数個備え、複数個の吸着材充填容器のうちの少なくとも一つの吸着材充填容器内の冷却した吸着材によるボイルオフガスの吸着回収と、他の吸着材充填容器での外部入熱による昇温によるボイルオフガスの吸着材からの脱着、昇圧による送出とを交互に行うことにより、ボイルオフガスを連続して送出するようにしてなることを特徴とする。 The present invention (4) is a boil-off gas processing apparatus using an adsorbent-filled container. In addition, a plurality of adsorbent filling containers are provided, and boil-off gas adsorption recovery by the cooled adsorbent in at least one of the plural adsorbent filling containers, and in other adsorbent filling containers It is characterized in that the boil-off gas is continuously delivered by alternately performing desorption of the boil-off gas from the adsorbent due to the temperature rise by external heat input and delivery by the pressure increase.
本発明(5)は、断熱容器による低沸点液化ガスの輸送装置である。そして、断熱容器の内壁に吸着材層を配置してなり、吸着材層により低沸点液化ガスのボイルオフガスを吸着回収し、断熱容器内の液化ガスはそのまま搬出するとともに、吸着材層による吸着ボイルオフガスを外部入熱により昇温することで脱着、昇圧して送出するようにしてなることを特徴とする。 The present invention (5) is a low boiling point liquefied gas transport device using a heat insulating container. Then, an adsorbent layer is arranged on the inner wall of the heat insulating container, and the boil-off gas of the low boiling point liquefied gas is adsorbed and collected by the adsorbent layer, and the liquefied gas in the heat insulating container is carried out as it is, and the adsorption boil-off by the adsorbent layer is performed. It is characterized in that the gas is desorbed by increasing the temperature by external heat input, the pressure is increased, and the gas is sent out.
本発明においては、低圧ガスであるボイルオフガスを、冷却した吸着材により回収し、外部入熱だけで大量のガスを脱着して昇圧することができる。これにより、電動昇圧機などの昇圧手段を用いことなく、ボイルオフガスを必要なサイトへ送出することができる。また、ボイルオフガスは通常低圧ガスであるため、現在、電動昇圧機を用いており、多額のコストがかかっているが、本発明によれば、吸着材を冷却することにより、その吸着能力が常温時よりも飛躍的に向上するため、大量のボイルオフガスも小容積の吸着材で回収できる。これにより省スペース化且つ低コスト化ができる。 In the present invention, the boil-off gas, which is a low-pressure gas, can be recovered by the cooled adsorbent, and the pressure can be increased by desorbing a large amount of gas only by external heat input. Thereby, boil-off gas can be sent to a required site, without using boosting means such as an electric booster. In addition, since the boil-off gas is usually a low-pressure gas, an electric booster is currently used, which is costly. However, according to the present invention, the adsorption capacity is reduced to room temperature by cooling the adsorbent. A large amount of boil-off gas can be recovered with a small volume of adsorbent because it improves dramatically over time. Thereby, space saving and cost reduction can be achieved.
また、吸着材は、ボイルオフガスの高効率回収により、少量小容積で済むため、吸着材を冷却する冷媒も少量で済む。さらに、脱着に際しての外部からの入熱は、自然入熱であっても、内燃機関などから排出される窒素や空気等の排熱でもよく、あるいは電気ヒータ等の外部熱源を用いることができる。これにより、従来のような高エネルギを必要とせずに送出することができる。また、ガス種によらず、入熱温度や吸着材の充填量を制御することにより、入熱による昇圧範囲を広くとることができる。 Further, since the adsorbent requires a small amount and a small volume due to high-efficiency recovery of the boil-off gas, a small amount of refrigerant is sufficient to cool the adsorbent. Furthermore, the heat input from the outside at the time of desorption may be natural heat input, exhaust heat such as nitrogen or air discharged from an internal combustion engine or the like, or an external heat source such as an electric heater can be used. Thereby, it can send out without requiring high energy like the past. In addition, by controlling the heat input temperature and the adsorbent filling amount regardless of the gas type, the range of pressure increase due to heat input can be widened.
本発明の吸着材としては、活性炭、金属担持の活性炭、炭素繊維、木炭、ゼオライト、カチオンイオン交換ゼオライト、それらのゼオライトに金属を担持したゼオライト、金属錯体(配位高分子)または金属ポリ酸化物など、細孔を有する多孔質材料を用いる。比表面積は100〜3000m2/gの範囲であるのが好ましく、より好ましくは1500〜3000m2/gである。活性炭は、石油ピッチ、石炭、コークスなどの鉱物系原料や木材、ヤシ殻等の果実殻などの植物系原料、あるいは微生物の一種である酵母類を炭化し、あるいは、それらをさらに賦活化して用いられるが、本発明においてはそれらのいずれの活性炭も使用することができる。 Examples of the adsorbent of the present invention include activated carbon, metal-supported activated carbon, carbon fiber, charcoal, zeolite, cation ion-exchanged zeolite, zeolite having a metal supported on the zeolite, metal complex (coordination polymer), or metal polyoxide. For example, a porous material having pores is used. The specific surface area is preferably in the range of 100 to 3000 m 2 / g, more preferably 1500 to 3000 m 2 / g. Activated carbon is used to carbonize mineral raw materials such as petroleum pitch, coal and coke, plant raw materials such as fruit shells such as wood and coconut shells, or yeasts which are a kind of microorganisms, or to activate them further. However, any of these activated carbons can be used in the present invention.
ゼオライトには、天然のものや合成によるものもあり、モルデナイト、A型ゼオライト、フォージャサイト(X型及びY型ゼオライト)、L型ゼオライト、β型ゼオライト、ZSM−5など各種あるが、本発明においてはそれらいずれのゼオライトも使用することができる。これらのゼオライトは、カチオンをイオン交換したものでもよい。この場合には、金属の水酸化物、あるいは硝酸塩、酢酸塩などの塩の形で水溶液とし、ゼオライトに対してイオン交換する。カチオンはH+、NH4 +であってもよい。 There are natural and synthetic zeolites such as mordenite, A-type zeolite, faujasite (X-type and Y-type zeolite), L-type zeolite, β-type zeolite, ZSM-5, etc. Any one of these zeolites can be used. These zeolites may be those obtained by ion exchange of cations. In this case, an aqueous solution is formed in the form of a metal hydroxide or a salt such as nitrate or acetate, and ion exchange is performed on the zeolite. The cation may be H + or NH 4 + .
また、活性炭及びゼオライトは金属を担持したものを用いることができる。担持する金属としてはLi、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Ce、Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、P、Biなどが使用できる。これらのうち、好ましくはLi、K、Cs、Mg、Ce、Ti、Fe、Ru、Co、Ir、Ni、Pd、Pt、Agが用いられる。 Further, activated carbon and zeolite may be those carrying a metal. Supported metals include Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, La, Ce, Ti, Zr, V, Nb, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Ru, Co, Rh Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, P, Bi, or the like can be used. Of these, Li, K, Cs, Mg, Ce, Ti, Fe, Ru, Co, Ir, Ni, Pd, Pt, and Ag are preferably used.
それらの金属は、硝酸塩、酢酸塩などの塩の形で水や有機溶媒に溶解または懸濁し、その溶液またはスラリーを活性炭またはゼオライトに含浸した後、乾燥することで担持することができる。 These metals can be supported by dissolving or suspending them in water or an organic solvent in the form of a salt such as nitrate or acetate, impregnating the solution or slurry with activated carbon or zeolite, and then drying.
金属錯体(配位高分子)は、多座配位が繋ぎとなる二つ以上の金属イオンに配位結合して1〜3次元にわたる構造をもつ多孔質錯体であり、その例としては〔CuSiF6(4,4−bipyridine)2〕n、〔Zn2(p−(OOC−Ph−COO))2〕n、〔Zn4(O)p−(OOC−Ph−COO))3〕n、〔Cu2(pzdc)2(L)〕n(式中、pzdc=pyrazine−2,3−dicarboxylate、L=a pilar ligant)、〔Cu3(1,3,5−C6H3(COOH)3)2〕nなどが挙げられる。 A metal complex (coordinating polymer) is a porous complex having a structure ranging from 1 to 3 by coordination bonding to two or more metal ions to which multidentate coordination is linked. For example, [CuSiF 6 (4,4-bipyridine) 2! n, [Zn 2 (p- (OOC-Ph -COO)) 2 ! n, [Zn 4 (O) p- (OOC -Ph-COO)) 3 ] n, [Cu 2 (pzdc) 2 (L)] n (wherein pzdc = pyrazine-2,3-dicarboxylate, L = a pillar ligant), [Cu 3 (1,3,5-C 6 H 3 (COOH) 3 ) 2 ] n and the like.
金属ポリ酸化物は、バナジウム(V5+)、モリブデン(Mo5+)、タングステン(W6+)、タンタル(Ta5+)などの遷移金属イオンに酸化物イオン(O2-)が4〜6個配位してできた四面体、四角錐、八面体などの多面体を基本単位とし、これら多面体が多数縮合して多核錯体構造を有する多孔質材料である。その多核錯体構造の基本単位の例としては〔V18O44(N3)〕n-(式中、N3=アジドイオン(N3 -)、〔Mo6O19〕2-、〔W10O32〕4-、〔Ta6O19〕2-、などが挙げられる。これらは陰イオンであるため、その周囲をプロトン(H+)、Na+、K+、Ca2+、Sr2+などのカチオンが取り囲み、また水分子などの分子も含んでいる。 The metal polyoxide is composed of transition metal ions such as vanadium (V 5+ ), molybdenum (Mo 5+ ), tungsten (W 6+ ), tantalum (Ta 5+ ) and oxide ions (O 2− ) of 4 to It is a porous material having a polynuclear complex structure in which a polyhedron such as a tetrahedron, a quadrangular pyramid, an octahedron, etc. formed by coordination of six is a basic unit and a large number of these polyhedrons are condensed. Examples of the basic unit of the polynuclear complex structure are [V 18 O 44 (N 3 )] n- (wherein N 3 = azide ion (N 3 − ), [Mo 6 O 19 ] 2− , [W 10 O 32 ] 4- , [Ta 6 O 19 ] 2- , etc. Since these are anions, protons (H + ), Na + , K + , Ca 2+ , Sr 2+, etc. Surrounded by cations and also contains molecules such as water molecules.
本発明においては、各種低温液化ガスから発生するボイルオフガスを“冷却した吸着材”により吸着回収することが重要である。吸着材の冷却温度は、ボイルオフガス(すなわち本発明における被処理ガス)の沸点に近い低温度がより好ましい。また、吸着材の冷却手段は特に限定されず、冷媒、冷凍庫など適宜の手段を用いることができる。冷媒は低沸点のものであれば利用可能であり、液化ヘリウム、液化ネオン、液化窒素などを用いることができる。このうち、液化窒素は不活性で且つ安価であるので好ましい。 In the present invention, it is important that the boil-off gas generated from various low-temperature liquefied gases be adsorbed and recovered by “cooled adsorbent”. The cooling temperature of the adsorbent is more preferably a low temperature close to the boiling point of the boil-off gas (that is, the gas to be treated in the present invention). The adsorbent cooling means is not particularly limited, and any appropriate means such as a refrigerant or a freezer can be used. Any refrigerant having a low boiling point can be used, and liquefied helium, liquefied neon, liquefied nitrogen, or the like can be used. Of these, liquefied nitrogen is preferable because it is inert and inexpensive.
本発明において対象とする低温液化ガスは、メタン(沸点=111.7K)、エタン(沸点=184.6K)、エチレン(沸点=169.3K)、プロパン(沸点=231.1K)、プロピレン(沸点=226.2K)、ノルマルブタン(沸点=272.7K)、イソブタン(沸点=261.5K)、水素(沸点=19.3K)、二酸化炭素(沸点=194.2K)、窒素(沸点=77.4K)などの低沸点ガスの液化ガスである。特に沸点が273K以下である低温液化ガスが好ましく、より好ましくは200K以下の低沸点液化ガスである。 The low-temperature liquefied gas targeted in the present invention is methane (boiling point = 111.7K), ethane (boiling point = 184.6K), ethylene (boiling point = 169.3K), propane (boiling point = 231.1K), propylene (boiling point). = 226.2K), normal butane (boiling point = 272.7K), isobutane (boiling point = 261.5K), hydrogen (boiling point = 19.3K), carbon dioxide (boiling point = 194.2K), nitrogen (boiling point = 77.K). Liquefied gas of low boiling point gas such as 4K). In particular, a low-temperature liquefied gas having a boiling point of 273 K or less is preferable, and a low-boiling liquefied gas having a boiling point of 200 K or less is more preferable.
本発明において対象とする液化ガスは、それら低沸点ガスの複数種を含む液化ガスでもよい。その例として、天然ガスは、メタンを主成分とするが、その産地等の如何により、特に石油系天然ガスや構造性天然ガスでは、メタンより重質のエタン、プロパン、ブタンなどの炭化水素ガスが含まれている。天然ガスの組成は、一例としてメタン=90.38%(mol%、以下同じ)、エタン=4.55%、プロパン=3.31%、i−ブタン=0.73%、n−ブタン=0.94%、i−ペンタン=0.03%、n−ペンタン=0.01%である。天然ガスは、LNGとしてタンクに貯蔵されるが、LNGからは軽質の炭化水素であるメタンやエタンが早めに蒸発するので、LNGタンクからのボイルオフガスにはそれら軽質の炭化水素、特にメタンが多く含まれている。 The liquefied gas targeted in the present invention may be a liquefied gas containing a plurality of these low-boiling gases. As an example, natural gas is mainly composed of methane. However, hydrocarbons such as ethane, propane, and butane are heavier than methane, especially in petroleum-based natural gas and structural natural gas, depending on the production area. It is included. As an example, the composition of natural gas is methane = 90.38% (mol%, hereinafter the same), ethane = 4.55%, propane = 3.31%, i-butane = 0.73%, n-butane = 0 94%, i-pentane = 0.03%, n-pentane = 0.01%. Natural gas is stored in the tank as LNG. Since methane and ethane, which are light hydrocarbons, evaporate early from LNG, the boil-off gas from the LNG tank contains many of these light hydrocarbons, especially methane. include.
本発明においては、低温液化ガスからのボイルオフガスを“冷却した吸着材”により吸着回収した後、“外部入熱による昇温によりボイルオフガスを吸着材から脱着(離脱)して昇圧する”ことが重要である。ボイルオフガスは昇温に伴い吸着材から脱着し、脱着したボイルオフガスにより昇圧する。この“昇圧”は本発明で利用する重要な現象である。外部入熱の熱源は、外部からの自然入熱すなわち吸着材充填容器を囲む雰囲気からの自然入熱でもよく、内燃機関などから排出される窒素や空気等の排熱でもよく、あるいは電気ヒータ等の外部熱源を用いることができる。このように、本発明においては、高価なエネルギを必要とせずに吸着ボイルオフガスを脱着、昇圧して送出するものである。 In the present invention, the boil-off gas from the low-temperature liquefied gas is adsorbed and recovered by the “cooled adsorbent”, and then “the boil-off gas is desorbed (desorbed) from the adsorbent and raised in pressure by the external heat input”. is important. The boil-off gas is desorbed from the adsorbent as the temperature rises, and the pressure is increased by the desorbed boil-off gas. This “boost” is an important phenomenon used in the present invention. The heat source of external heat input may be natural heat input from outside, that is, natural heat from the atmosphere surrounding the adsorbent filling container, exhaust heat of nitrogen or air discharged from an internal combustion engine, etc., or an electric heater, etc. The external heat source can be used. As described above, in the present invention, the adsorption boil-off gas is desorbed, boosted and sent without requiring expensive energy.
なお、前掲特開平8−219397号公報には、LNGボイルオフガスを吸着材に吸着処理する技術が開示され、吸着材を冷却することで吸着能力を高めることが可能としている(同公報の0015段落)。しかしこの技術では、吸着材で吸着したLNGボイルオフガスを燃焼処理してしまうもので、LNGボイルオフガスを回収して有効利用するものではない。また、同公報の装置構成では吸着タンクをLNG貯蔵容器の下部に配置しただけであるので吸着材は十分冷却されないため吸着回収効率が低い。これに対して、本発明においては、吸着材は十分冷却してボイルオフガスを吸着回収し、しかもその際、ボイルオフガスを外部入熱により“昇圧”して有効に利用するものであり、この点で同公報とは技術思想上、基本的に異なる。 Incidentally, the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 8-219397 discloses a technique for adsorbing LNG boil-off gas to an adsorbent, and it is possible to increase the adsorption capacity by cooling the adsorbent (see paragraph 0015 of the same publication). ). However, in this technique, the LNG boil-off gas adsorbed by the adsorbent is burned, and the LNG boil-off gas is not recovered and effectively used. Further, in the apparatus configuration of the publication, since the adsorption tank is only arranged at the lower part of the LNG storage container, the adsorbent is not sufficiently cooled, so that the adsorption recovery efficiency is low. On the other hand, in the present invention, the adsorbent is sufficiently cooled to adsorb and recover the boil-off gas, and at that time, the boil-off gas is “pressure-raised” by external heat input and effectively used. However, it is fundamentally different from the publication in terms of technical thought.
また、特開平11−57372号公報には、油槽所等への揮発性炭化水素の荷揚げ積み卸しする施設、塗装や印刷等の溶剤を取り扱う施設などで発生するガソリンベーパ、ベンゼン、トルエン、MEK、酢酸エチルを含む廃棄ガスに含まれるガス状炭化水素(光化学スモッグを引き起こすガス状炭化水素)を吸着法により回収する方法が開示されている。この回収方法では、吸着塔で吸着したガス状炭化水素を常温(約10〜30℃)に冷却して、凝縮分は液貯留容器で回収し、未凝縮ガスは吸着塔に戻して吸着する操作を繰り返すことで脱着するガス状炭化水素の濃度を濃くするというものである。したがって、この回収方法は、本発明において必須とする、ボイルオフガスを“冷却した吸着材”により吸着回収するのではない。 Japanese Patent Laid-Open No. 11-57372 discloses gasoline vapor, benzene, toluene, MEK, which is generated in facilities for unloading and unloading volatile hydrocarbons to oil tanks and the like, and facilities for handling solvents such as painting and printing. A method of recovering gaseous hydrocarbons (gaseous hydrocarbons causing photochemical smog) contained in waste gas containing ethyl acetate by an adsorption method is disclosed. In this recovery method, the gaseous hydrocarbon adsorbed in the adsorption tower is cooled to room temperature (about 10 to 30 ° C.), the condensate is collected in the liquid storage container, and the uncondensed gas is returned to the adsorption tower and adsorbed. Is repeated to increase the concentration of gaseous hydrocarbons to be desorbed. Therefore, this recovery method does not adsorb and recover the boil-off gas by the “cooled adsorbent”, which is essential in the present invention.
〈メタンの吸着性能の温度依存特性〉
本発明の態様をさらに詳しく説明する。図1は吸着材が活性炭(ヤシ殻活性炭、比表面積=2042m2/g)である場合のメタンの吸着性能の温度依存特性を示した図である。図2は、図1のうち温度100〜300Kの部分を拡大して示した図である。このデータは、図3(a)に示す測定装置を使用し、図3(b)〜(c)に示す順序、工程により、吸着材を冷却して、ガスを吸着させた時のメタン吸着量を測定したものである。図3(a)中、P1は真空ポンプ、V1〜V6は各導管に配置した開閉弁である。
<Temperature-dependent characteristics of methane adsorption performance>
The embodiment of the present invention will be described in more detail. FIG. 1 is a graph showing temperature-dependent characteristics of methane adsorption performance when the adsorbent is activated carbon (coconut shell activated carbon, specific surface area = 2042 m 2 / g). FIG. 2 is an enlarged view of a portion at a temperature of 100 to 300 K in FIG. This data uses the measuring device shown in FIG. 3 (a), and the amount of methane adsorbed when the adsorbent is cooled and the gas is adsorbed by the order and steps shown in FIGS. 3 (b) to 3 (c). Is measured. In FIG. 3A, P 1 is a vacuum pump, and V 1 to V 6 are on-off valves arranged in each conduit.
図3において、吸着材を充填した容器2を冷媒(温度:77〜298Kの範囲の各温度)に浸漬し、真空引きする(工程1)。ここで冷媒としては液体窒素を使用した。その後、0.1〜1.0MPaの各圧力でメタンガスを導入し、吸着材にメタンガスを吸着させる(工程2)。吸着材充填容器1をV6で閉じ、冷媒から取り出す。V6を閉じた状態で吸着材充填容器1を外熱により298Kに昇温させる。この間V1を閉じ、真空ポンプP1は運転しているので、配管内は真空状態となる(工程3)。V3を閉じ、V6を開け、吸着材充填容器1からのガス放出量を積算流量計により測定する(工程4)。V2は開いており、放出したガスはすべて積算流量計を通り、ここで測定される。
In FIG. 3, the
図1〜2のとおり、133K、0.1MPaでは吸着材充填容器体積1(Vvessel)の260倍のメタンを貯蔵できる。1.0MPa、298Kでの吸着量は吸着材充填容器体積の50倍であるから、133K、0.1MPaで吸着し、298K、1.0MPaで送出という工程においては、吸着材充填容器体積の210倍のボイルオフガスの処理ができることになる。また、容器内圧力は、外部入熱による298Kへの昇温で21.4MPaまで昇圧される。そして、LNGボイルオフガス発生量が4000m3/hで、ガス送出圧が0.1MPaの場合、1時間に発生するボイルオフガスを吸着するためには、その容積が19m3の容器を使用すればよいことになる。 As shown in FIGS. 1 and 2, at 133 K and 0.1 MPa, 260 times as much methane as the adsorbent-filled container volume 1 (Vvessel) can be stored. Since the amount of adsorption at 1.0 MPa and 298K is 50 times the volume of the adsorbent filled container, in the process of adsorbing at 133K and 0.1 MPa and delivering at 298K and 1.0 MPa, the adsorbent filled container volume is 210. Double boil-off gas can be processed. Further, the internal pressure of the container is increased to 21.4 MPa by raising the temperature to 298 K by external heat input. When the amount of LNG boil-off gas generated is 4000 m 3 / h and the gas delivery pressure is 0.1 MPa, a container having a volume of 19 m 3 may be used to adsorb the boil-off gas generated in one hour. It will be.
〈LNG等の液化ガスタンクからのボイルオフガス回収に適用する態様(その1)〉
図4は、本発明をLNG等の液化ガスタンクからのボイルオフガス回収に適用する態様例(その1)を説明する図である。図4(a)は装置構成例を示し、図4(b)はその操作工程を示している。ポンプP1は常時運転しており、液化ガスラインは常時流れがある状態である。液化ガスタンク1中のLNGは気化器2で気化した後、都市ガス基幹パイプライン3に供給され、あるいは天然ガス自動車用燃料などとして利用される。吸着材充填容器がタンク1内に収容されている。
<Aspect applied to boil-off gas recovery from a liquefied gas tank such as LNG (Part 1)>
FIG. 4 is a diagram for explaining an example (part 1) in which the present invention is applied to boil-off gas recovery from a liquefied gas tank such as LNG. FIG. 4A shows an example of the apparatus configuration, and FIG. 4B shows the operation process. The pump P 1 is always operating, and the liquefied gas line is always in a state of flow. The LNG in the liquefied
図4(a)において、(1)液化ガスタンク1から液化ガスタンク1内のポンプP1で液化ガスをタンク1に補給し、タンク1内に収容された吸着材充填容器の吸着材を冷却しておく。そして、(2)液化ガスタンク1から発生するボイルオフガスを吸着材充填容器へ導入する〔以上、図4(b)の工程1〕。(3)吸着材充填容器の吸着材へのボイルオフガスの吸着が飽和になったら、タンク1内の液化ガスをタンク1内のポンプP2で液化ガスラインに払い出す。ポンプP1は常時運転しており、液化ガスラインは常時流れがある状態であるので、ポンプP2はポンプP1の吐出圧力以上の吐出圧力を持つポンプである。(4)タンク1内の液化ガスの払い出し完了後、熱源により間接熱交換して吸着材充填容器、タンク1の温度を上昇させる。熱源には各種工場のスチームで加熱した窒素や計装空気などを用いる。
In FIG. 4 (a), (1) liquefying the liquefied gas in the pump P 1 from the
(5)吸着材充填容器の温度上昇とともに、吸着材からボイルオフガスが脱着し、吸着材充填容器内の圧力が上昇する。そこで、V2を開けることで吸着材充填容器に回収したボイルオフガスをその回収ラインに送出させる〔以上、図4(b)の工程2〕。吸着材充填容器内の圧力上昇が大きいので、都市ガス等の中圧基幹パイプライン3はもちろん、高圧基幹パイプライン3への送出、配送も可能である。(6)タンク1内の残液化ガスはボイルオフガス化してタンク1内の圧力が上昇するため、V5を開けて、ボイルオフガスラインを均圧化する。(7)送出が終われば、液化ガスタンク1からタンク1に液化ガスを補給して吸着材充填容器内の吸着材を冷却した後、ボイルオフガスを導入する。こうして工程1、工程2を繰り返すことにより、ボイルオフガスの吸着回収、昇圧送出を行うことができる。
(5) As the temperature of the adsorbent filling container rises, the boil-off gas is desorbed from the adsorbent, and the pressure in the adsorbent filling container rises. Therefore, by opening V 2 , the boil-off gas recovered in the adsorbent-filled container is sent to the recovery line [
〈LNG等の液化ガスタンクからのボイルオフガス回収に適用する態様(その2)〉
図5は、LNG等の液化ガスタンクからのボイルオフガス回収に適用する態様例(その2)を説明する図である。図5(a)は装置構成例を示し、図5(b)はその操作工程を示している。LNGタンク1中のLNGは気化器2で気化した後、都市ガス基幹パイプライン3に供給され、あるいは天然ガス自動車用燃料などとして利用される。本態様では吸着材充填容器1及び吸着材充填容器2の二個の吸着材充填容器を用いる。吸着材充填容器1、2がそれぞれタンク1、2内に収容されている。
<Aspect (Part 2) applied to boil-off gas recovery from a liquefied gas tank such as LNG>
FIG. 5 is a diagram for explaining an example (No. 2) applied to boil-off gas recovery from a liquefied gas tank such as LNG. Fig.5 (a) shows the example of an apparatus structure, FIG.5 (b) has shown the operation process. The LNG in the
図5(a)において、(1)液化ガスタンク1内のポンプP1で液化ガスタンク1からタンク1に液化ガスを補給し、吸着材充填容器1の吸着材を冷却しておく。(2)液化ガスタンク1から発生するボイルオフガスを吸着材充填容器1へ導入する〔以上、図5(b)の工程1〕。(3)吸着材充填容器1中の吸着材へのボイルオフガスの吸着が飽和になったら、タンク1内の液化ガスをタンク1内のポンプP2で液化ガスラインに払い出す。(4)タンク1内の液化ガス払い出し完了後、吸着材充填容器1、タンク1を熱源により間接熱交換して温度を上昇させる。熱源には工場のスチームで加熱した窒素や計装空気などを用いる。
5A, (1) the liquefied gas is supplied from the liquefied
(5)吸着材充填容器1の温度上昇とともに、吸着材からのボイルオフガスの脱着により吸着材充填容器1内の圧力が上昇する。そこでV7を開けることで吸着材充填容器1に吸着回収していたボイルオフガスを、ボイルオフガス回収ラインに送出させる。吸着材充填容器1内の圧力上昇が大きいので、中圧基幹パイプラインはもちろん、高圧基幹パイプラインへの送出、配送も可能である。(6)タンク1内の残液化ガスはボイルオフガス化してタンク1内の圧力が上昇するため、V9を開けて、ボイルオフガスラインを均圧化する〔以上、図5(b)の工程2〕。
(5) As the temperature of the
一方、(3)〜(6)の工程を行っている間に(1)’〜(6)’を行う。(1)’ポンプP1で液化ガスタンク1からタンク2に液化ガスを補給し、吸着材充填容器2の吸着材を冷却しておく。(2)’液化ガスタンク1から発生するボイルオフガスを吸着材充填容器2へ導入する〔以上、図5(b)の工程1〕。(3)’吸着材充填容器2中の吸着材へのボイルオフガスの吸着が飽和になったら、タンク2内の液化ガスをタンク2内のポンプP3で液化ガスラインに払い出す。(4)’タンク2内の液化ガス払い出し完了後、吸着材充填容器2、タンク2を熱源により間接熱交換して温度を上昇させる。熱源には工場のスチームで加熱した窒素や計装空気などを用いる。(5)’吸着材充填容器2の温度上昇とともに、吸着材からのボイルオフガスの脱着により吸着材充填容器2内の圧力が上昇する。そこで、V8を開けることで吸着材充填容器2に回収したボイルオフガスをボイルオフガス回収ラインに送出させる。吸着材充填容器2内の圧力上昇が大きいので、中圧基幹パイプラインはもちろん、高圧基幹パイプラインへの送出、配送も可能である。(6)’タンク2内の残液化ガスはボイルオフガス化してタンク2内の圧力が上昇するため、V10を開けて、ボイルオフガスラインを均圧化する〔以上、図5(b)の工程2〕。
On the other hand, (1) ′ to (6) ′ are performed while performing the steps (3) to (6). (1) The liquefied gas is supplied from the liquefied
こうして、タンク1、2、吸着材充填容器1、2について工程1、工程2を繰り返すことにより、ボイルオフガスの回収、送出を連続して行うことができる。本態様は、吸着材充填容器を二個用いた場合であるが、吸着材充填容器を複数個とし、上記と同様にしてボイルオフガスの回収、送出を連続して行うことができる。
In this way, by repeating
〈水素の吸着性能の温度依存特性〉
図6は吸着材が活性炭(ヤシ殻活性炭、比表面積=1905m2/g)である場合の水素の吸着性能の温度依存特性を示した図である。これは、図3(a)に示す測定装置を使用し、図3(b)〜(c)に示す順序、工程により、吸着材を冷却して、ガスを吸着させた時の吸着量を測定したものである。図6中、縦軸は吸着材充填容器体積(Vvessel)に対する吸着材への水素貯蔵量(VH2)である。
<Temperature-dependent characteristics of hydrogen adsorption performance>
FIG. 6 is a graph showing the temperature dependence characteristics of hydrogen adsorption performance when the adsorbent is activated carbon (coconut shell activated carbon, specific surface area = 1905 m 2 / g). This uses the measuring device shown in FIG. 3 (a) and measures the amount of adsorption when the adsorbent is cooled and the gas is adsorbed by the sequence and steps shown in FIGS. 3 (b) to 3 (c). It is a thing. In FIG. 6, the vertical axis represents the hydrogen storage amount (V H2 ) in the adsorbent relative to the adsorbent-filled container volume (Vvessel).
図6のとおり、温度が低く、圧力が低いほど、室温(298K)での水素貯蔵量に対する水素貯蔵量の増加度合いが大きい。0.1MPa、77Kでは、吸着材充填容器体積1(Vvessel)の96倍の水素を貯蔵できる。1.0MPa、298Kでの吸着貯蔵量は吸着材充填容器体積の12倍であるから、0.1MPa、77Kで吸着し、298K、1.0MPaで送出という工程においては、吸着材充填容器体積の84倍のボイルオフガスの処理ができることになる。また、液体水素タンクからのボイルオフガス発生量が例えば4000m3/hで、ガス送出圧が0.1MPaの場合、その容積が48m3の容器を用いればよいことになり、入熱により298Kまで加温すると9.8MPaまで昇圧できることになる。 As shown in FIG. 6, the lower the temperature and the lower the pressure, the greater the degree of increase in the hydrogen storage amount relative to the hydrogen storage amount at room temperature (298 K). At 0.1 MPa and 77 K, 96 times as much hydrogen as the adsorbent-filled container volume 1 (Vvessel) can be stored. Since the adsorption storage amount at 1.0 MPa and 298 K is 12 times the adsorbent filling container volume, in the process of adsorbing at 0.1 MPa and 77 K and sending out at 298 K and 1.0 MPa, the adsorbent filling container volume 84 times the boil-off gas can be processed. Further, when the amount of boil-off gas generated from the liquid hydrogen tank is, for example, 4000 m 3 / h and the gas delivery pressure is 0.1 MPa, a container with a volume of 48 m 3 may be used. When heated, the pressure can be increased to 9.8 MPa.
〈吸着材の冷却如何による水素の吸着性能〉
また、図3(a)に示す測定装置を使用し、図3(b)〜(c)に示す順序、工程により、吸着材の冷却如何、また導入水素の冷却如何による水素の吸着性能を試験した。図3(a)において、吸着材を冷却しない試験では容器2に液化窒素を収容せずに試験した。また、導入水素を冷却した試験では、図3(a)中、圧力計の位置から弁V6に続く配管に液化窒素による冷却器を配置して試験した。
<Hydrogen adsorption performance depending on cooling of adsorbent>
In addition, using the measuring device shown in FIG. 3A, the hydrogen adsorption performance depending on whether the adsorbent is cooled or the introduced hydrogen is cooled according to the order and steps shown in FIGS. 3B to 3C. did. In FIG. 3A, in the test in which the adsorbent was not cooled, the
この結果、(1)水素を冷却せずに導入した場合、吸着材温度298K、水素導入圧1.0MPaでのVH2/Vvessel比は12.5であり、(2)水素を77Kの液体窒素で冷却して導入した場合、吸着材温度298K、水素導入圧1.0MPaでのVH2/Vvessel比は13.5であり、(3)吸着材を液体窒素で冷却し、これに冷却しない水素を導入した場合、吸着材温度77K、水素導入圧1.0MPaでのVH2/Vvessel比は167であった。このように、予め冷却した吸着材を用いることにより、水素をきわめて有効に吸着できることが明らかである。また、予め冷却しない吸着材に、冷却した水素を導入しても、吸着性能は常温の水素を導入した時と比較してわずかしか向上ていない。 As a result, (1) when hydrogen is introduced without cooling, the V H2 / Vvessel ratio is 12.5 at an adsorbent temperature of 298K and a hydrogen introduction pressure of 1.0 MPa, and (2) hydrogen is liquid nitrogen at 77K. When cooled and introduced, the V H2 / Vvessel ratio at an adsorbent temperature of 298 K and a hydrogen introduction pressure of 1.0 MPa is 13.5. (3) The adsorbent is cooled with liquid nitrogen and not cooled to this. Was introduced, the V H2 / Vvessel ratio at an adsorbent temperature of 77 K and a hydrogen introduction pressure of 1.0 MPa was 167. Thus, it is clear that hydrogen can be adsorbed very effectively by using a precooled adsorbent. Moreover, even if cooled hydrogen is introduced into an adsorbent that has not been cooled in advance, the adsorption performance is only slightly improved compared to when hydrogen at room temperature is introduced.
〈二酸化炭素の吸着性能の温度依存特性〉
図7は吸着材が活性炭(ヤシ殻活性炭、比表面積=1035m2/g)である場合の二酸化炭素の吸着性能の温度依存特性を示した図である。これは、図3(a)に示す測定装置を使用し、図3(b)〜(c)に示す順序、工程により、吸着材を冷却して、ガスを吸着させた時の吸着量を測定したものである。図7中、縦軸は吸着材充填容器体積(Vvessel)に対する吸着材への二酸化炭素貯蔵量(Vco2)である。
<Temperature-dependent characteristics of carbon dioxide adsorption performance>
FIG. 7 is a graph showing temperature-dependent characteristics of carbon dioxide adsorption performance when the adsorbent is activated carbon (coconut shell activated carbon, specific surface area = 1035 m 2 / g). This uses the measuring device shown in FIG. 3 (a) and measures the amount of adsorption when the adsorbent is cooled and the gas is adsorbed by the sequence and steps shown in FIGS. 3 (b) to 3 (c). It is a thing. In FIG. 7, the vertical axis represents the carbon dioxide storage amount (Vco 2 ) in the adsorbent with respect to the adsorbent-filled container volume (Vvessel).
図7には二酸化炭素を4MPaの導入圧で吸着した際の貯蔵量(容器体積比)を示しているが、温度が低いほど、二酸化炭素貯蔵量が大きい。図7のとおり、200Kで吸着材充填容器体積1(Vvessel)の590倍の二酸化炭素ボイルオフガスが貯蔵される。298Kでの二酸化炭素ボイルオフガス吸着量は吸着材充填容器体積の150倍である。このことから、二酸化炭素ボイルオフガスを200Kで吸着し、298Kで送出する工程においては、298Kで払い出し圧力時の吸着量を差し引いた吸着材充填容器体積の440倍の二酸化炭素ボイルオフガスの処理ができることになる。 Although FIG. 7 shows the storage amount (container volume ratio) when carbon dioxide is adsorbed at an introduction pressure of 4 MPa, the lower the temperature, the larger the carbon dioxide storage amount. As shown in FIG. 7, carbon dioxide boil-off gas that is 590 times as large as the adsorbent-filled container volume 1 (Vvessel) is stored at 200K. The amount of carbon dioxide boil-off gas adsorption at 298K is 150 times the adsorbent-filled container volume. Therefore, in the process of adsorbing carbon dioxide boil-off gas at 200K and sending it out at 298K, it is possible to treat carbon dioxide boil-off gas 440 times the adsorbent filling container volume after subtracting the adsorption amount at the discharge pressure at 298K. become.
このように、液体水素タンクからのボイルオフガス、また液体二酸化炭素タンクからのボイルオフガスについても、前記〈LNG等の液化ガスタンクからのボイルオフガス回収に適用する態様(その1)〉と同様にしてそれらボイルオフガスの回収、送出し、また〈LNG等の液化ガスタンクからのボイルオフガス回収に適用する態様(その2)〉と同様にしてそれらボイルオフガスの回収、送出を連続的に行うことができる。 As described above, the boil-off gas from the liquid hydrogen tank and the boil-off gas from the liquid carbon dioxide tank are also used in the same manner as in the above-described <applied mode for recovering boil-off gas from a liquefied gas tank such as LNG (part 1)>. The boil-off gas can be collected and sent out in the same manner as in <Aspect (Part 2) applied to boil-off gas recovery from a liquefied gas tank such as LNG> (2)>.
〈断熱容器による低沸点液化ガスの輸送装置の態様〉
図8は、断熱容器により水素やメタン等の炭化水素、あるいは天然ガスなどの低沸点液化ガスをローリー車などで輸送する輸送装置の態様例を説明する図である。図8のとおり、断熱容器4の内壁すなわちその内周側に吸着材層5を配置する。そして、断熱容器4に収容した液化ガスから発生するボイルオフガスを吸着材層5により吸着回収するようにする。なお、図8中、6は液化ガスの供給管兼送出管、7は開閉弁である。この態様において、吸着材層5は、断熱容器4の内周に配置しているので、断熱効果も果たし、液化ガスをより効果的に断熱することができる。
<Mode of transportation device for low boiling point liquefied gas by heat insulating container>
FIG. 8 is a diagram for explaining a mode example of a transport device that transports hydrocarbons such as hydrogen and methane, or low-boiling-point liquefied gas such as natural gas with a heat insulating container, using a lorry vehicle or the like. As shown in FIG. 8, the adsorbent layer 5 is disposed on the inner wall of the heat insulating container 4, that is, the inner peripheral side thereof. Then, the boil-off gas generated from the liquefied gas stored in the heat insulating container 4 is adsorbed and recovered by the adsorbent layer 5. In FIG. 8, 6 is a supply / delivery pipe for liquefied gas, and 7 is an on-off valve. In this aspect, since the adsorbent layer 5 is disposed on the inner periphery of the heat insulating container 4, it also has a heat insulating effect and can insulate the liquefied gas more effectively.
吸着材層5は断熱容器4に収容した液化ガスで冷却されているので、ボイルオフガスは別途冷却手段を必要とすることなく冷却された吸着材に吸着回収される。冷却された吸着材層5は、低沸点液化ガスからのボイルオフガスを高効率に吸着し、断熱容器4内の圧力上昇を抑制する。このような輸送装置を自動車や貨車、船舶などにより目的地に移送した後、断熱容器4中の液化ガスはそのまま搬出する。すなわち、断熱容器4内の低沸点液化ガスを導出し、貯蔵タンクなどに移すことができる。 Since the adsorbent layer 5 is cooled by the liquefied gas accommodated in the heat insulating container 4, the boil-off gas is adsorbed and recovered by the cooled adsorbent without requiring a separate cooling means. The cooled adsorbent layer 5 adsorbs the boil-off gas from the low boiling point liquefied gas with high efficiency and suppresses the pressure increase in the heat insulating container 4. After such a transport device is transferred to a destination by an automobile, a freight car, a ship, etc., the liquefied gas in the heat insulating container 4 is carried out as it is. That is, the low boiling point liquefied gas in the heat insulating container 4 can be derived and transferred to a storage tank or the like.
そして、低沸点液化ガスのボイルオフガスは、断熱容器4の内壁に配置された吸着材層5に吸着回収されているが、断熱容器4を断熱から開放すると、外部入熱により昇温し、ボイルオフガスは吸着材から脱着し、昇圧する。その外部入熱の熱源は、外部すなわち断熱容器を囲む雰囲気からの自然入熱でもよく、内燃機関等からの排熱でもよく、電気ヒータ等の外部熱源でもよい。図8(b)は、そのうち電気ヒータ8による場合を示している。脱着ガスは、配管輸送可能に十分なほどに昇圧されているので、脱着ガスが例えばLNGからのボイルオフガスの場合、都市ガス等の中圧基幹パイプラインはもちろん、高圧基幹パイプラインへの送出、配送も可能である。 The boil-off gas, which is a low boiling point liquefied gas, is adsorbed and collected by the adsorbent layer 5 disposed on the inner wall of the heat insulating container 4, but when the heat insulating container 4 is released from the heat insulation, the temperature rises due to external heat input and the boil off is performed. The gas is desorbed from the adsorbent and the pressure is increased. The heat source for external heat input may be natural heat input from the outside, that is, the atmosphere surrounding the heat insulating container, exhaust heat from an internal combustion engine or the like, or an external heat source such as an electric heater. FIG. 8B shows a case where the electric heater 8 is used. Since the desorption gas is pressurized enough to be able to transport the pipe, when the desorption gas is boil-off gas from LNG, for example, it is sent to the high-pressure main pipeline as well as the medium-pressure main pipeline such as city gas, Delivery is also possible.
本断熱容器による低沸点液化ガスの輸送装置による輸送量は、従来の断熱容器による輸送装置による輸送量に比べて、吸着材層による吸着分に相当する分増やすことができる。また、吸着材層によるボイルオフガスの吸着により断熱容器の耐圧安全性向上が図れる。さらには、断熱容器の内壁に配置された吸着材層に吸着回収されているボイルオフガスの昇温による昇圧により、荷下ろし時間を短縮できるなどの作業の効率化が図れる。このように、本発明の断熱容器によれば各種有用な効果が得られる。 The transport amount of the low boiling point liquefied gas transport device by the heat insulating container can be increased by an amount corresponding to the amount adsorbed by the adsorbent layer as compared with the transport amount by the conventional heat insulating container transport device. Further, the pressure-resistant safety of the heat insulating container can be improved by the adsorption of the boil-off gas by the adsorbent layer. Furthermore, it is possible to improve the efficiency of operations such as shortening the unloading time by increasing the pressure of the boil-off gas that has been adsorbed and recovered by the adsorbent layer disposed on the inner wall of the heat insulating container. Thus, according to the heat insulation container of the present invention, various useful effects can be obtained.
V1〜V10 開閉弁
P1〜P3 ポンプ
1 液化ガスタンク
2 気化器
3 幹線パイプライン
4 断熱容器
5 吸着材層
6 液化ガスの供給管兼送出管
7 開閉弁
8 電気ヒータ
11、21 LNGタンク
12 昇圧機(圧縮機)
13 気化器
22 BOGライン
24 吸着式BOGホルダ
23、25 吸着式BOGホルダ24の前後のBOGライン
26 LNGタンク21からのLNG導出管28に配置されたポンプ
28 LNG導出管
31 LNG貯蔵容器
32 吸着材33を収容した吸着タンク
35 配管(BOG流出パイプ)
36 貯蔵容器31内部空間の首部
40 真空断熱層
41 断熱材層
43 配管
51 真空タンク、
52 液体水素タンク
55 水素吸蔵タンク
56 アセトン
57 水素化触媒層
58 水素BOG分配管
60 ガラスフィルタ
67 燃料電池66の冷却ユニット68から循環する加熱管
V 1 ~V 10 off valve P 1 to P 3 pump 1 liquefied
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13
36 Neck of
52
Claims (4)
The low boiling point liquefied gas transport apparatus according to any one of claims 1 to 3 , wherein the low boiling point liquefied gas is liquefied methane, liquefied ethane, liquefied ethylene, liquefied propane, liquefied butane, liquefied natural gas, liquefied hydrogen or A low-boiling point liquefied gas transport device characterized by being liquefied carbon dioxide.
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