JPH0365216B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原料メタンの供給路に接続した蒸留
塔の上部に、メタンガスを冷却して液化メタンを
還流するコンデンサーを接続し、液化メタンを加
熱してメタンガスを蒸留塔内に戻す加熱器を前記
蒸留塔の下部に接続し、重炭素メタンの少ないメ
タンガスの回収路を前記コンデンサーに接続し、
重炭素メタンの多い液化メタンの回収路を前記加
熱器に接続した重炭素メタン分離装置に関し、詳
しくはコンデンサーの改良に関する。

〔従来の技術〕

従来、コンデンサーの冷却管に、メタンガスの
凝縮に必要な極低温の液体窒素を直接供給してい
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、コンデンサーにおいて大量の窒素ガス
が発生し、窒素ガスを大量に必要とする需要先が
一般には無いため、コンデンサーからの窒素ガス
を放出しなければならず、液体窒素の消費に起因
して運転経費が膨大になる欠点があつた。

本発明の目的は、コンデンサーによるメタンガ
スの冷却凝縮に要する経費を大巾に少なくできる
ようにする点にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の特徴構成は、蒸留塔からのメタンガス
を凝縮して液化メタンを還流するためのコンデン
サーが、メタンを冷媒とする圧縮式ヒートポンプ
の蒸発器と一体成形され、そのヒートポンプの放
熱器が、液化天然ガスによつてメタン冷媒を冷却
する熱交換器から成り、前記蒸発器と放熱器の間
に、メタン冷媒の圧縮、冷却及び圧縮をその順に
行う圧縮手段を介装し、前記圧縮手段のメタン冷
媒冷却部と前記放熱器を、その順に液化天然ガス
が供給されるように接続したことにあり、その作
用効果は次の通りである。

〔作用〕

この構成の重炭素メタン分離装置の使用状態の
一例を以下に説明する。使用にあたつては、コン
デンサー内のメタンガスは約0.8ata、−163℃であ
る。他方、10ata、−150℃の液化天然ガス
（LNG）を冷熱源として圧縮式ヒートポンプを運
転し、かつ、冷媒としてメタンを利用すると、ヒ
ートポンプの蒸発器に約0.35ata、−173℃の液化
メタンを供給でき、コンデンサー内のメタンガス
をヒートポンプの蒸発器によつて十分に冷却凝縮
できる。

ここで、コンデンサー内のメタンは凝縮し、ヒ
ートポンプ内のそれは湿り飽和蒸気から乾き飽和
蒸気へ蒸発する。即ち圧力状態が同一の場合、同
一の沸点を境として逆方向の変化がおこなわれて
いることとなる。メタンの1ataにおける沸点が−
164℃であることに注意すると、本願の場合熱交
換の必要性（ヒートポンプ内の冷媒の沸点を、蒸
留塔内のそれより下げる必要がある。）から、ヒ
ートポンプ内の圧力が低圧とされ、沸点が下げら
れている。

その上、ヒートポンプの蒸発器からのメタン冷
媒を、圧縮手段によつて圧縮した後冷却し、さら
にその後で圧縮し、あるいは、さらに冷却と圧縮
を繰返して放熱器に供給すると共に、冷熱源とし
てのLNGを圧縮手段のメタン冷媒冷却部から放
熱器に供給することによつてヒートポンプの必要
動力量を十分に少なくできる。

ちなみに、重炭素メタンを1.1％含む原料メタ
ンを21.8×10³ｇ／dayで処理して、重炭素メタン
を99％含む製品を100ｇ／dayで得る場合、圧縮
機を１台だけ設けた場合には115PSの動力が必要
であるが、第１圧縮機とメタン冷媒冷却部と第２
圧縮機を設けた場合、第１圧縮機に47PS、第２
圧縮機に48PS、合計で95PSの動力で済み、高価
な電力の消費を十分に節減できる。

また、放熱器からの天然ガス（NG）は、燃料
等として大量の需要があり、放出せずに有価物と
して回収利用でき、全体として、電力消費を少な
くすると共に、LNGを無駄にしないで、コンデ
ンサーでのメタンガスの冷却凝縮をトータルコス
トとして大巾に経費節減した状態で行える。

〔発明の効果〕

その結果、同位元素検査のトレーサ等に有用な
原子量が13の炭素から成るメタン、つまり重炭素
メタンを、製造コストを大巾に低減して安価に提
供できるようになつた。

さらに圧縮式ヒートポンプの冷媒としてメタン
が採用されていることにより以下のような効果が
得られる。

(イ) コンデンサー内、及び蒸発器内の沸点の調節
は圧力調節を基礎としておこなわれるのである
が、冷媒と冷却対象物質（主に重炭素メタン）
がほぼ同一の物質のため、この調節がやりやす
く、さらにメタンの特性から蒸発器内の冷媒の
圧力は、減圧側にふることとなる。

(ロ) さらに、運転条件の変更のため蒸発器の温度
を変える必要が生じる。この時、冷媒の圧力の
調節が必要となる。ここで、この圧力調節は冷
媒量を変更することによつておこなわれるた
め、この場合でも、本願の構成を採用すると、
容易に蒸留塔側のメタンを別途取り出して冷媒
としてヒートポンプに供給することが可能であ
る。

〔実施例〕

次に第１図により実施例を示す。

蒸留塔１に原料メタンの供給路２を接続し、蒸
留塔１からの重炭素メタンの少ないメタンガスを
冷却して液化メタンを蒸留塔１に還流するコンデ
ンサー３を、蒸留塔１の上部に接続し、重炭素メ
タンの少ないメタンガスの回収路４をコンデンサ
ー３に接続してある。

第１圧縮機５ａとメタン冷媒冷却部５ｂと第２
圧縮機５ｃから成る圧縮手段５、放熱器６、減圧
弁７、蒸発器８の順に冷媒としてのメタンを循環
させる圧縮式ヒートポンプＡを設け、その蒸発器
８をコンデンサー３と一体成形してあり、また、
放熱器６は、LNG供給管１１でメタン冷媒冷却
部５ｂに接続され、LNGによつてメタン冷媒を
冷却する熱交換器から成り、その放熱器６からの
NGを回収するガスホルダーを設けてある。

蒸留塔１からの重炭素の多い液化メタンを加熱
してメタンガスを蒸留塔１に戻す加熱器９を、蒸
留塔１の下部に接続し、重炭素メタンの多い液化
メタンの回収路１０を加熱器９に接続してある。
加熱器９の加熱管９ａは、液状炭素水素系の熱搬
送媒体により液化メタンを気化させるものであ
る。

〔別実施例〕

次に別実施例を説明する。

原料メタンやメタン冷媒は、例えば高純度に製
造されたもの、LNGの気化で得たもの、その他
適当なものを利用できる。

蒸留塔１の具体構成は、例えば多段塔型式や充
填型塔式、その他適宜変更が可能であり、また、
複数又は多数の蒸留塔１を多段式に接続して、つ
まり回収路１０を後段の蒸留塔１にかつ回収路４
を前段の蒸留塔１に接続して設置してもよい。

コンデンサー３や加熱器９の型式は適当に変更
できる。

圧縮式ヒートポンプＡの具体構成は適当に変更
できる。例えば圧縮手段を形成するに、第２図に
示すように、１台の軸流型圧縮機５ａに、その周
壁をLNGで冷却するメタン冷媒冷却部５ｂを備
えさせて、メタン冷媒の圧縮と冷却が多数回繰返
されるように構成してもよく、要するに、圧縮手
段５は、メタン冷媒の圧縮、冷却、圧縮を少なく
とも１回その順に行う機能があればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すフローシート、
第２図は本発明の別実施例を示すフローシートで
ある。 １……蒸留塔、２……原料メタンの供給路、３
……コンデンサー、４……メタンガスの回収路、
５……圧縮手段、５ｂ……メタン冷媒冷却部、６
……放熱器、８……蒸発器、９……加熱器、１０
……液化メタンの回収路、Ａ……圧縮式ヒートポ
ンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原料メタンの供給路２に接続した蒸留塔１の
   上部に、メタンガスを冷却して液化メタンを還流
   するコンデンサー３を接続し、液化メタンを加熱
   してメタンガスを前記蒸留塔に戻す加熱器９を前
   記蒸留塔１の下部に接続し、重炭素メタンの少な
   いメタンガスの回収路４を前記コンデンサー３に
   接続し、重炭素メタンの多い液化メタンの回収路
   １０を前記加熱器９に接続した重炭素メタン分離
   装置であつて、 前記コンデンサー３が、メタンを冷媒とする圧
   縮式ヒートポンプＡの蒸発器８と一体成形され、
   そのヒートポンプＡの放熱器６が、液化天然ガス
   によつてメタン冷媒を冷却する熱交換器から成
   り、前記蒸発器８と放熱器６の間に、メタン冷媒
   の圧縮、冷却及び圧縮をその順に行う圧縮手段５
   を介装し、前記圧縮手段５のメタン冷媒冷却部５
   ｂと前記放熱器６を、その順に液化天然ガスが供
   給されるように接続してある重炭素メタン分離装
   置。