JP6230183B2 - 低温タンクの開放方法 - Google Patents

Description

本発明は、低温タンクの開放方法に関するものである。

ＬＮＧ（Liquefied Natural Gas）等の低温液化ガスを貯蔵する低温タンクは、例えばメンテナンスのときに、タンク内に作業員が入れる環境を形成するための開放運転を行う。このような開放運転では、まず低温タンクに残留する残液を排出した後、低温タンクに窒素ガスを供給してメタンガスをパージする。その後、タンク内に外気を導入して、タンク内に作業員が入れる環境とする。

特開昭６１−１８００９８号公報

ところで、低温タンクが保冷層を有していることから、低温タンク内を昇温するには多くの熱量が必要であり、このことから作業員が入れる環境を作るためには多量の窒素ガスと外気を低温タンク内に供給する必要がある。窒素ガスの供給によりある温度まで昇温させた後に外気を供給するが、外気には季節や地域にもよるが一般的に多くの水分が含まれており、また水分の他にも様々な成分が含まれている。このような水分を多く含む外気を短時間に大量にタンク内に供給すると、外気がある温度及び湿度状態においては、低温タンク内で冷却されることによって外気に含まれる水分が凝縮し、低温タンクの内壁面に結露が生じる。ここで、外気中に窒素酸化物や硫黄酸化物が含まれていると、これらの成分が結露によって生じた水に溶込み硝酸や硫酸が発生するおそれがある。またＬＮＧの残渣物にも窒素酸化物や硫黄酸化物が含まれている可能性があり、これらの成分が結露によって生じた水に溶込み硝酸や硫酸が発生するおそれがある。このような硝酸や硫酸によって低温タンクを構成する金属材料が腐食すると、腐食箇所の補修を行う必要が生じ、メンテナンスの作業量が増加しメンテナンス期間を長期化させることになる。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、低温タンクを開放するときに、低温タンク内において硝酸や硫酸等の腐食成分が発生することを防止することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

第１の発明は、低温タンクの開放方法であって、上記低温タンク内の残液を排出する残液処理工程と、上記残液処理後に上記低温タンク内に不活性ガスを供給することにより上記低温タンク内の燃焼性ガスをパージする燃焼性ガスパージ工程と、上記低温タンクの内壁面の温度が外気の導入により結露が生じる温度かの判定を行う結露判定工程と、上記結露判定工程において結露が生じるとの判定であるときに、上記低温タンク内に不活性ガスを供給して上記低温タンク内を昇温すると共に続いて再び上記結露判定工程に移行する不活性ガス昇温工程と、上記結露判定工程において結露が生じないとの判定であるときに、上記低温タンク内に外気を供給して上記低温タンク内を昇温する外気昇温工程とを有するという構成を採用する。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記結露判定工程において、上記外気の温度と、上記外気の湿度と、上記内壁面の温度と、結露の有無との関係を示す湿り線図に基づいて上記結露が生じる温度かの判定を行うという構成を採用する。

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記結露判定工程において結露が生じるとの判定であるときに、外気の汚染物質濃度が基準値以下であるかの判定を行い、上記汚染物質濃度が基準値より高いときに上記不活性ガス昇温工程に移行し、上記汚染物質濃度が基準値以下であるときに上記外気昇温工程に移行する汚染濃度判定工程を有するという構成を採用する。

本発明によれば、燃焼性ガスが窒素ガス等で低温タンク内から排出されると、低温タンクの内壁面に結露が生じるかの判定を行い、結露が生じると判断された場合には、外気ではなく不活性ガスを低温タンクに供給することで低温タンクを昇温する。このため、内壁面に結露が生じることを防止することができる。また、本発明によれば、不活性ガスによる昇温を行いつつ、再度低温タンクの内壁面に結露が生じるかの判定を行う。このため、低温タンクの内壁面に結露が生じないと判定されたときには、外気を低温タンクに供給することで低温タンクを昇温する。よって、低温タンクの昇温に用いられる不活性ガスの量を最小限に抑えることができ、低温タンクを開放するためのコストを抑えることが可能となる。

本発明の第１実施形態におけるタンクの開放作業を説明するためのフローチャートである。 本発明の第１実施形態におけるタンクの開放作業を説明するための説明図である。 本発明の第１実施形態におけるタンクの開放作業を説明するための説明図である。 本発明の第２実施形態におけるタンクの開放作業を説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明に係る低温タンクの開放方法の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態の低温タンクの開放方法（タンク１の開放作業）を説明するためのフローチャートである。なお、本実施形態の低温タンクの開放方法によって開放される低温タンクは、後述する図２及び図３に示すタンク１であり、例えばＬＮＧ等の液化ガスＸを貯蔵するＬＮＧタンクである。このタンク１は、図２及び図３においては模式的に示されているが、例えば、９％ニッケル鋼やアルミニウム合金からなる内槽と、炭素鋼からなる外槽と、内槽と外槽との間に充填される保冷材からなる保冷層とを備える金属製二重殻タンクである。

また、図２及び図３に示すようにタンク１には、各種センサ（温度計、液面計、圧力計）を備える監視制御部４が併設されており、この監視制御部４を用いてタンク１の開放工程が管理される。

図１に示すように、タンク１を開放するときには、まず液抜き（ステップＳ１）を行う。図２（ａ）に示すように、タンク１には、通常、液化ガスＸが貯蔵されており、この液化ガスＸを外部からの指示に基づいてタンク１から払い出す払出ポンプ２が接続されている（図２参照）。液抜き（ステップＳ１）では、この払出ポンプ２を用いて、タンク１に貯蔵された液化ガスＸの大部分をタンク１の外部に排出する。

また、タンク１の天井部には、タンク１内で気化したガス（ボイルオフガス）を排出するためのボイルオフガス排出ライン３が接続されている。液抜き（ステップＳ１）を行うときには、タンク１内で発生したボイルオフガスは、ボイルオフガス排出ライン３からタンク１の外部に排出され、ボイルオフガスを圧縮するコンプレッサ等を備えるボイルオフガス処理部（不図示）に供給される。

続いて、払出ポンプ２で排出しきれないタンク１の底部に溜った液化ガスＸをタンク１の外部に排出する残液処理（ステップＳ２）を行う。ここでは、図２（ｂ）に示すように、タンク１の底部に対して仮設ポンプ５を接続し、仮設ポンプ５等を窒素ガスでパージした後、仮設ポンプ５を稼働させることによってタンク１の底部に溜った液化ガスＸをタンク１の外部に排出する。また、仮設ポンプ５によってタンク１から排出された液化ガスＸは、上述の払出ポンプ２から払い出される液化ガスＸを輸送する配管に供給される。この残液処理（ステップＳ２）は、本発明において、低温タンク内の残液を排出する残液処理工程に相当する。なお、残液処理（ステップＳ２）の後に、必要に応じて、タンク１に残存する液化ガスＸをタンク１への自然入熱によって気化させる。なお、仮設ポンプ５を用いずに残液処理することも可能である。この場合には、払出ポンプ２によって出来る限りの液化ガスＸを排出し、その後は自然入熱または加熱された窒素ガスの供給による入熱によって、残液を処理する。

残液処理（ステップＳ２）によりタンク１内の内部から液化ガスＸが全て排出されると、続いて、図１に示すように、燃焼性ガス排気及びホットアップ（ステップＳ３）が行われる。ここでは、図３（ａ）に示すように、液体窒素を貯蔵するタンクローリ車Ｔから供給される液体窒素を気化器６によって気化させ、これによって発生した窒素ガスＹ（不活性ガス）をタンク１の底部または側部からタンク１の内部に供給する。なお、窒素ガスＹは、タンクローリ車Ｔ以外から供給しても良い（例えば、基地内の窒素タンク等）。

このように窒素ガスＹがタンク１に供給されると、タンク１内に残存する燃焼性ガスＭ（例えばメタンガス）が当該燃焼性ガスＭよりも重い窒素ガスＹによってタンク１内部の上部に押し上げられ、燃焼性ガスＭがボイルオフガス排出ライン３からタンク１の外部に排出される（パージされる）。なお、タンク１の外部に排出される燃焼性ガスＭの濃度が高い場合には燃焼性ガスＭはボイルオフガス排出ライン３から排出されるが、燃焼性ガスの濃度が低い場合（例えばメタンガスの場合は５％以下）には燃焼性ガスＭは放散管７を介して大気放散される。

また、気化器６からタンク１に供給される窒素ガスＹは、気化器６において液体窒素が温水等で温められることによって生成される。このため、液体窒素を暖める温水の温度を調整することによって、窒素ガスＹの温度を調整することができる。このような窒素ガスＹは、タンク１内の温度を昇温させる温度に調整されてタンク１内に供給される。これによって、タンク１内が昇温（ホットアップ）される。

この燃焼性ガス排気及びホットアップ（ステップＳ３）は、本発明において、残液処理後に低温タンク内に不活性ガスを供給することにより低温タンク内の燃焼性ガスをパージする燃焼性ガスパージ工程に相当する。

燃焼性ガス排気及びホットアップ（ステップＳ３）によりタンク１内の燃焼性ガスＭが爆発下限界以下の濃度となるまで排出されると、続いて、図１に示すように、外気導入により結露が生じる温度であるかの判定を行う（ステップＳ４）。ここでは、監視制御部４が、タンク１に設置された温度計からタンク１の内壁面の温度を取得し、タンク１の外部に設置された温湿度計から外気の温度及び湿度を取得し、これらの内壁面の温度と外気の温度及び湿度とを予め記憶する湿り線図に当てはめることにより、外気がタンク１の内壁面に触れたときに水分が凝縮して結露が生じる内壁面の温度であるかの判定を行う。なお、湿り線図は、外気の温度と、外気の湿度と、内壁面の温度と、結露の有無との関係を示している。

この外気導入により結露が生じる温度であるかの判定を行う工程（ステップＳ４）は、本発明において、低温タンクの内壁面の温度が外気の導入により結露が生じる温度かの判定を行う結露判定工程に相当する。

ステップＳ４において、内壁面の温度が外気導入によって結露が生じる温度と判定されたときには、図１に示すように、引き続いてタンク１内に窒素ガスＹを供給する（ステップＳ５）。窒素ガスＹは、水分を含んでいないと捉えることができる。このため、タンク１内に窒素ガスＹが供給されることによって、タンク１の内壁面に結露が生じることなくタンク１内が昇温される。なお、一定時間の経過あるいは一定量の窒素ガスＹの供給が完了すると、再び、外気導入により結露が生じる温度であるかの判定を行う工程（ステップＳ４）を行う。

この窒素ガスＹを供給する工程（ステップＳ５）は、本発明において、結露判定工程において結露が生じるとの判定であるときに、低温タンク内に不活性ガスを供給して低温タンク内を昇温すると共に続いて再び結露判定工程に移行する不活性ガス昇温工程に相当する。

ステップＳ４において、内壁面の温度が外気導入によって結露が生じない温度と判定されたときには、図１に示すように、タンク１に外気の導入を行う（ステップＳ６）。ここでは、図３（ｂ）に示すように、外気導入装置８をタンク１に接続し、この外気導入装置８からタンク１内に外気Ｚを供給する。この外気導入装置８は、外気Ｚを圧送する換気ファン８ａと、タンク１に接続するためのエアロックチャンバ８ｂとを備えており、換気ファン８ａで圧送する外気Ｚを、エアロックチャンバ８ｂを介してタンク１に供給する。なお、換気ファン８ａはエアコンディショナでも良い。

このような外気導入装置８によって供給される外気Ｚによってタンク１が昇温される。この外気Ｚは、大気であり、季節により水分量が変動するが、少なからず水分を含んでいる。このような外気Ｚは、タンク１の内壁面に触れることによって冷やされるものの、上述のように内壁面の温度が結露の生じない温度となっていることから、結露を生じさせることはない。なお、タンク１内に供給される外気Ｚが多量となることから、外気Ｚは上述の放散管７に加えて、タンク１の上部に設けられたノズル９からも大気放散される。

このタンク１に外気の導入を行う（ステップＳ６）工程は、本発明において、結露判定工程において結露が生じないとの判定であるときに、低温タンク内に外気を供給して低温タンク内を昇温する外気昇温工程に相当する。

外気Ｚのタンク１内への供給から一定時間が経過あるいは一定量の外気Ｚの供給が完了すると、タンク１内の温度及び酸素濃度が設定値となったかの判定を行う（ステップＳ７）。ここでは、放散管７やノズル９から排出される気体に含まれる酸素濃度を酸素濃度計から取得し、またタンク１内に設置された温度計からタンク１内の温度を取得し、これらの酸素濃度と温度とを設定値と比較することによって判定が行われる。なお、設定値は、タンク１内において作業者が作業可能な環境に必要な成分量に基づいて定められている。

ステップＳ７において、タンク１内の温度及び酸素濃度が設定値となったと判定されたときには、タンク１内に作業員が入れる環境が形成されたとして本実施形態におけるタンク１の開放作業を終了する。

一方、ステップＳ７において、タンク１内の温度及び酸素濃度が設定値となっていないと判定されたときには、再び、ステップＳ４に戻り、外気導入により結露が生じる温度であるかの判定を行う。つまり、本実施形態においては、タンク１内の温度及び酸素濃度が設定値となるまで、ステップＳ４とステップＳ６とを繰り返してタンク１内のモニタリングを続ける。このなかで、外気の温度変動や成分変動によって、結露が生じる環境となったときには、窒素ガスＹの供給（ステップＳ５）に切り替える。

以上のような本実施形態のタンク１の開放作業では、タンク１内の残液が排出され、残液処理後にタンク１内に窒素ガスＹを供給することによりタンク１の燃焼性ガスＭがパージされ、タンク１の内壁面の温度が外気Ｚの導入により結露が生じる温度かの判定が行われ、結露が生じるとの判定であるときに、タンク１内に窒素ガスＹが供給されることでタンク１内が昇温され、結露が生じないとの判定であるときに、タンク１内に外気Ｚを供給してタンク１内が昇温される。

このような本実施形態のタンク１の開放作業によれば、燃焼性ガスＭがタンク１内から排出されると、タンク１の内壁面に結露が生じるかの判定を行い、結露が生じると判断された場合には、外気Ｚではなく窒素ガスＹをタンク１内に供給することでタンク１を昇温する。このため、内壁面に結露が生じることを防止することができる。また、本実施形態のタンク１の開放作業によれば、窒素ガスＹによる昇温を行いつつ、再度タンク１の内壁面に結露が生じるかの判定を行う。このため、タンク１の内壁面に結露が生じないと判定されたときには、外気Ｚをタンク１に供給することでタンク１を昇温する。よって、タンク１の昇温に用いられる窒素ガスＹの量を最小限に抑えることができ、タンク１を開放するためのコストを抑えることが可能となる。

また、本実施形態のタンク１の開放作業によれば、外気の温度と、外気の湿度と、内壁面の温度と、結露の有無との関係を示す湿り線図に基づいて結露が生じる温度かの判定を行う。このため、内壁面の温度が結露を生じる温度であるかを容易に判定することが可能となる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態においては、液化ガスＸの残渣物に水に溶けることによってタンク１を腐食させる物質が含まれていないことを前提とする。図４は、本第２実施形態のタンク１の開放作業を説明するためのフローチャートである。この図に示すように、本実施形態においては、上記第１実施形態で説明した外気導入により結露が生じる温度であるかの判定（ステップＳ４）を行い、結露が生じるとの判定であるときに、外気Ｚの汚染物質濃度が基準値以下であるかの判定を行う（ステップＳ８）。

図４のステップＳ８では、外気Ｚ中の汚染物質である窒化酸化物や硫黄酸化物の濃度を、大気をサンプリングしてイオンクロマトグラフ法等で計測する。その計測値と基準値とを比較することによって判定が行われる。なお、基準値は、外気に含まれる窒化酸化物や硫黄酸化物が水に溶け込んだときに、タンク１を腐食させるような酸性度の高い硝酸や硫酸が生じさせないように定められた値であり、実験等に基づいて設定される。

外気Ｚの汚染物質濃度が基準値よりも高いときには、上記第１実施形態で説明した窒素ガスＹを供給する工程（ステップＳ５）に移行する。一方、外気Ｚの汚染物質濃度が基準値以下であるときには、上記第１実施形態で説明したタンク１に外気の導入を行う工程（ステップＳ６）に移行する。このようなときには、外気Ｚがタンク１の内壁面に触れることによって結露が生じるが、外気Ｚ中の汚染物質の濃度が少ないことから、タンク１が腐食することはない。

この外気Ｚの汚染物質濃度が基準値以下であるかの判定を行う（ステップＳ８）工程は、本発明において、外気の汚染物質濃度が基準値以下であるかの判定を行い、汚染物質濃度が基準値より高いときに不活性ガス昇温工程に移行し、汚染物質濃度が基準値以下であるときに外気昇温工程に移行する汚染濃度判定工程に相当する。

このような本実施形態のタンク１の開放作業によれば、外気Ｚの導入により結露が生じる場合であっても、外気Ｚ中の汚染物質の濃度が少ないときには、外気Ｚによってタンク１の昇温が行われる。このため、窒素ガスＹの使用量をより低減させることができ、タンク１を開放するためのコストをより抑えることが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、ＬＮＧを貯蔵するタンク１の開放作業に本発明を適用した構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、ＬＰＧ（Liquefied Petroleum Gas）を貯蔵するタンクの開放作業に適用することも可能である。このような場合には、本発明における燃焼性ガスは、プロパンガスやブタンガスとなる。

また、上記実施形態においては、不活性ガスとして窒素ガスを用いる構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、他の不活性ガスを用いても良い。

１……タンク（低温タンク）、２……払出ポンプ、３……ボイルオフガス排出ライン、４……監視制御部、５……仮設ポンプ、６……気化器、７……放散管、８……外気導入装置、８ａ……換気ファン、８ｂ……エアロックチャンバ、９……ノズル、Ｍ……燃焼性ガス、Ｔ……タンクローリ車、Ｘ……液化ガス、Ｙ……窒素ガス（不活性ガス）、Ｚ……外気

Claims (3)

1. 低温タンクの開放方法であって、
   前記低温タンク内の残液を排出する残液処理工程と、
   前記残液処理後に前記低温タンク内に不活性ガスを供給することにより前記低温タンク内の燃焼性ガスをパージする燃焼性ガスパージ工程と、
   前記低温タンクの内壁面の温度が外気の導入により結露が生じる温度かの判定を行う結露判定工程と、
   前記結露判定工程において結露が生じるとの判定であることを条件として、前記低温タンク内に不活性ガスを供給して前記低温タンク内を昇温すると共に続いて再び前記結露判定工程に移行する不活性ガス昇温工程と、
   前記結露判定工程において結露が生じないとの判定であることを条件として、前記低温タンク内に外気を供給して前記低温タンク内を昇温する外気昇温工程と
   を有することを特徴とする低温タンクの開放方法。
2. 前記結露判定工程において、
   前記外気の温度と、前記外気の湿度と、前記内壁面の温度と、結露の有無との関係を示す湿り線図に基づいて前記結露が生じる温度かの判定を行うことを特徴とする請求項１記載の低温タンクの開放方法。
3. 前記結露判定工程において結露が生じるとの判定であることを条件として、外気の汚染物質濃度が基準値以下であるかの判定を行い、前記汚染物質濃度が基準値より高いときに前記不活性ガス昇温工程に移行し、前記汚染物質濃度が基準値以下であるときに前記外気昇温工程に移行する汚染濃度判定工程を有することを特徴とする請求項１または２記載の低温タンクの開放方法。

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