特開 2024-179080 液化ガスの荷役方法および荷役装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024179080

(43)【公開日】2024-12-26

(54)【発明の名称】液化ガスの荷役方法および荷役装置

(51)【国際特許分類】

   F17C 13/00 20060101AFI20241219BHJP

   F17D 1/20 20060101ALI20241219BHJP

【ＦＩ】

F17C13/00 302F

F17D1/20

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023097604

(22)【出願日】2023-06-14

(71)【出願人】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100127797

【弁理士】

【氏名又は名称】平田 晴洋

(72)【発明者】

【氏名】山之内 耕一郎

(72)【発明者】

【氏名】山下 誠二

【テーマコード（参考）】

3E172

3J071

【Ｆターム（参考）】

3E172AA03

3E172AA06

3E172AB01

3E172BA06

3E172BB06

3E172BB12

3E172BB17

3E172BD01

3E172BD05

3E172EA03

3E172EA44

3E172EA50

3E172EB03

3E172EB14

3J071AA23

3J071BB14

3J071CC03

3J071CC12

3J071CC25

3J071DD27

(57)【要約】

【課題】液化ガス基地と輸送船との間の荷役の際に、液化ガスを移送する配管のパージ作業の時間短縮を図る。
【解決手段】液化ガス基地１と液化ガス輸送船２との間で液化ガスを荷役する。液化ガス基地１から延び出す配管であって第１弁５１を有する第１配管３の第１フランジ３Ｆと、液化ガス輸送船２から延び出す配管であって第２弁５２を有する第２配管４の第２フランジ４Ｆとを、第１弁５１および第２弁５２を閉止した状態で接続することで、第１弁５１と第２弁５２との間に縁切りされた配管接続部ＰＪを形成する。続いて、配管接続部ＰＪを真空ポンプ１３で真空引きする。その後、配管接続部ＰＪに窒素ガスタンク１２から窒素ガスを充填する。しかる後、第１弁５１および第２弁５２を開放して、液化ガス基地１と液化ガス輸送船２との間で液化ガスを移送する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液化ガス基地と輸送船との間で液化ガスを荷役する方法であって、
前記液化ガス基地から延び出す配管であって第１弁を有する第１配管の先端と、前記輸送船から延び出す配管であって第２弁を有する第２配管の先端とを、前記第１弁および前記第２弁を閉止した状態で接続することで、前記第１弁と前記第２弁との間に縁切りされた配管接続部を形成し、
前記配管接続部を真空引きし、
前記配管接続部に置換ガスを充填し、
前記第１弁および前記第２弁を開放して、前記液化ガス基地と前記輸送船との間で液化ガスを移送する、液化ガスの荷役方法。

【請求項2】

請求項１に記載の液化ガスの荷役方法において、
前記液化ガスが液化水素である、液化ガスの荷役方法。

【請求項3】

請求項２に記載の液化ガスの荷役方法において、
前記配管接続部への置換ガスの充填は、真空引きされた前記配管接続部に不活性ガスを充填する第１充填と、前記配管接続部に充填された前記不活性ガスを水素ガスに置換する第２充填とを含む、液化ガスの荷役方法。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の液化ガスの荷役方法において、
前記液化ガス基地と前記輸送船との間での液化ガスの移送後、当該液化ガスのボイルオフガスを前記配管接続部へ供給し、当該配管接続部に残存する液化ガスを、前記第１弁を開放し前記第１配管を通して前記液化ガス基地側へ押し出す、若しくは、前記第２弁を開放し前記第２配管を通して前記輸送船側へ押し出す、液化ガスの荷役方法。

【請求項5】

請求項４に記載の液化ガスの荷役方法において、
前記ボイルオフガスによる前記押し出しの後、前記第１弁および前記第２弁を閉止して、前記配管接続部に前記ボイルオフガスを封入し、
前記配管接続部を真空引きして、前記ボイルオフガスを前記配管接続部から排出する、液化ガスの荷役方法。

【請求項6】

液化ガス基地と輸送船との間での液化ガスの荷役を行う荷役装置であって、
前記液化ガス基地から延び出す配管であって第１弁を有し、前記輸送船から延び出す配管であって第２弁を有する第２配管と接続される第１配管と、
前記第１弁および前記第２弁が閉止され且つ前記第１配管の先端と前記第２配管の先端とが接続された状態において、前記第１弁と前記第２弁との間に形成される縁切りされた配管接続部を真空引きすることが可能な真空ポンプと、
前記配管接続部に置換ガスを供給可能な置換ガス供給装置と、
を備える液化ガスの荷役装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、液化ガス基地と液化ガス輸送船との間で液化ガスを荷役する荷役方法および荷役装置に関する。

【背景技術】

【0002】

液化ガス基地の貯蔵タンクと液化ガス輸送船との間では、液化ガスの移送を含む荷役が行われる。荷役の際、液化ガス基地から延び出す配管と輸送船から延び出す配管とが接続されて荷役配管が形成され、当該荷役配管を通して液化ガスが移送される。通常、前記接続の作業は屋外で行われるので、荷役配管内には空気が存在している。荷役される可燃性の液化ガスと空気中の酸素との接触を防止するため、液化ガスの荷役の前に、前記荷役配管内に存在する空気を排除するパージ作業が必要となる。

【0003】

前記パージ作業の具体的手段として、プレッシャースイングが知られている（特許文献１）。プレッシャースイングでは、パージガスを前記荷役配管に供給する加圧作業と、前記荷役配管内のガスを排出する落圧作業とが繰り返される。液化水素の荷役配管の場合、先ず荷役配管内の空気を窒素ガスに置換し、次いで窒素ガスを水素ガスに置換するパージ作業を、各々プレッシャースイングにて行うことになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６－７９９９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、プレッシャースイングでは、加圧作業と落圧作業とを相当回数繰り返さないと、移送配管内のガスを問題のないレベルまで排除できない。液化水素の荷役配管の場合、上述の窒素ガス置換および水素ガス置換の何れにおいても、加圧・落圧作業およびガス濃度測定作業を数十回程度繰り返さねばならず、長い作業時間を要するという問題がある。

【0006】

本開示の目的は、液化ガス基地と輸送船との間の荷役の際に、液化ガスを移送する配管のパージ作業の時間短縮を図れる荷役方法および荷役装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一局面に係る液化ガスの荷役方法は、液化ガス基地と輸送船との間で液化ガスを荷役する方法であって、前記液化ガス基地から延び出す配管であって第１弁を有する第１配管の先端と、前記輸送船から延び出す配管であって第２弁を有する第２配管の先端とを、前記第１弁および前記第２弁を閉止した状態で接続することで、前記第１弁と前記第２弁との間に縁切りされた配管接続部を形成し、前記配管接続部を真空引きし、前記配管接続部に置換ガスを充填し、前記第１弁および前記第２弁を開放して、前記液化ガス基地と前記輸送船との間で液化ガスを移送する。

【0008】

本開示の他の局面に係る液化ガスの荷役装置は、液化ガス基地と輸送船との間での液化ガスの荷役を行う荷役装置であって、前記液化ガス基地から延び出す配管であって第１弁を有し、前記輸送船から延び出す配管であって第２弁を有する第２配管と接続される第１配管と、前記第１弁および前記第２弁が閉止され且つ前記第１配管の先端と前記第２配管の先端とが接続された状態において、前記第１弁と前記第２弁との間に形成される縁切りされた配管接続部を真空引きすることが可能な真空ポンプと、前記配管接続部に置換ガスを供給可能な置換ガス供給装置と、を備える。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、液化ガス基地と輸送船との間の荷役の際に、液化ガスを移送する配管のパージ作業の時間短縮を図れる荷役方法および荷役装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本開示の液化ガスの荷役方法が適用される荷役装置の第１実施形態に係る構成を概略的に示す図である。

【図2】図２は、第１実施形態の荷役方法における、配管接続部の形成工程、配管接続部の真空引き工程および置換ガス充填工程を示す図である。

【図3】図３は、第１実施形態の荷役方法における、配管接続部を通した液化ガスの移送工程を示す図である。

【図4】図４は、第１実施形態の荷役方法における、配管接続部からの液化ガスの押し出し工程を示す図である。

【図5】図５は、第１実施形態の荷役方法における、配管接続部閉鎖工程および配管接続部の解除工程を示す図である。

【図6】図６は、本開示の液化ガスの荷役方法が適用される荷役装置の第２実施形態に係る構成を概略的に示す図である。

【図7】図７は、第２実施形態の荷役方法における、配管接続部の形成工程および配管接続部の真空引き工程を示す図である。

【図8】図８は、第２実施形態の荷役方法における、配管接続部への置換ガスの第１充填工程および第２充填工程を示す図である。

【図9】図９は、第２実施形態の荷役方法における、配管接続部を通した液化ガスの移送工程を示す図である。

【図10】図１０は、第２実施形態の荷役方法における、配管接続部からの液化ガスの押し出し工程を示す図である。

【図11】図１１は、第２実施形態の荷役方法における、液化水素移送後の配管接続部の真空引き工程および置換ガス充填工程を示す図である。

【図12】図１２は、比較例の荷役方法を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して、本開示に係る液化ガスの荷役方法および荷役装置の実施形態を詳細に説明する。本開示の荷役方法および荷役装置は、液化ガス基地と液化ガス輸送船との間での液化ガスの荷役を対象とする。以下では、荷役配管に導入する不活性ガスからなる置換ガスを、そのまま液化ガス基地または液化ガス輸送船へ送り出すことが可能な液化ガスを荷役対象とする第１実施形態と、前記置換ガスをそのまま送り出すことができない液化ガスを荷役対象とする第２実施形態とを示す。第１実施形態の液化ガスは、例えば液化天然ガス（ＬＮＧ）である。第２実施形態の液化ガスは、例えば液化水素（ＬＨ_２）である。

【0012】

［第１実施形態］
＜荷役装置の構成＞
図１は、本開示の第１実施形態に係る液化ガスの荷役装置ＬＦの構成を概略的に示す図である。荷役装置ＬＦは、液化ガス基地１と液化ガス輸送船２との間で液化ガスの荷役を行う装置である。液化ガス基地１は、荷役設備を備えた液化ガスの荷役ターミナルであり、液化ガスの生産設備等から当該液化ガスの積荷を行うための陸地設備、あるいは液化ガスの揚荷を行うための陸地設備である。液化ガス輸送船２は、液化ガス基地１から積荷された液化ガス、もしくは液化ガス基地１へ揚荷する液化ガスを海上輸送する、荷役設備を備えた船舶である。

【0013】

液化ガス基地１には、液化ガス貯蔵タンク１１、窒素ガスタンク１２（置換ガス供給装置）、真空ポンプ１３、ベントスタック１４、第１移送ポンプ１５、圧力計１６、第１配管３および仮設配管３２が配置されている。液化ガス輸送船２は、輸送船タンク２１、第２移送ポンプ２２および第２配管４を備えている。第１配管３および第２配管４が、液化ガスの荷役時において接続され、液化ガスを移送する荷役配管ＬＰとなる。

【0014】

液化ガス貯蔵タンク１１は、陸上に設置され、低温の液化ガスを貯留することが可能なタンクである。第１実施形態では、液化ガス貯蔵タンク１１に貯留される液化ガスが、液化天然ガスであるとする。液化ガス貯蔵タンク１１としては、保冷層を備えた多重殻構造の平底円筒タンク、球形タンクを例示できる。

【0015】

液化ガス貯蔵タンク１１には、第１配管３の基端が接続されている。第１配管３は、陸側の荷役配管ＬＰを構成する配管であって、本実施形態における液化ガス基地１から延び出す配管である。液化ガス基地１から延び出した第１配管３の先端には、第１フランジ３Ｆが取り付けられている。第１配管３の中間には、スイベルジョイント３１Ｊを備えたローディングアーム３１が介在されている。ローディングアーム３１により、第１フランジ３Ｆの位置が自在に調整可能とされている。

【0016】

輸送船タンク２１は、液化ガス輸送船２に装備され、低温の液化ガス、本実施形態では液化天然ガスを貯留可能なタンクである。輸送船タンク２１には、第２配管４の基端が接続されている。第２配管４は、船側の荷役配管ＬＰを構成する配管であって、本実施形態における液化ガス輸送船２から延び出す配管である。液化ガス輸送船２から延び出した第２配管４の延び出し先端には、第２フランジ４Ｆが取り付けられている。荷役時に、第１フランジ３Ｆと第２フランジ４Ｆとがフランジ接続され、荷役配管ＬＰが形成される。

【0017】

窒素ガスタンク１２は、置換ガスとしての窒素ガスを貯留するタンクである。置換ガスは、荷役配管ＬＰの管内、実際には図２以下に示す縁切りされた配管接続部ＰＪの管内に導入されるガスである。窒素ガス以外の不活性ガスを前記置換ガスとして用いても良い。真空ポンプ１３は、配管接続部ＰＪを真空引きすることが可能なポンプである。真空ポンプ１３としては、例えば油回転真空ポンプ、水封真空ポンプ、ドライ真空ポンプなどを用いることができる。ベントスタック１４は、配管接続部ＰＪからパージされたガスを希釈ないしは無害化して大気中へ放出させる設備である。

【0018】

第１移送ポンプ１５は、第１配管３に組み入れられ、液化ガスを送り出すことが可能なポンプである。液化ガス基地１の液化ガス貯蔵タンク１１から液化ガス輸送船２の輸送船タンク２１へ液化ガスを移送する際に、第１移送ポンプ１５が稼働する。第１配管３における第１移送ポンプ１５よりも先端側、つまり第１フランジ３Ｆに近い側の位置には、当該第１配管３の開閉を行う第１弁５１が組み入れられている。

【0019】

第２移送ポンプ２２は、第２配管４に組み入れられ、液化ガスを送り出すことが可能なポンプである。輸送船タンク２１から液化ガス貯蔵タンク１１へ液化ガスを移送する際に、第２移送ポンプ２２が稼働する。第２配管４における第２移送ポンプ２２よりも先端側、つまり第２フランジ４Ｆに近い側の位置には、当該第２配管４の開閉を行う第２弁５２が組み入れられている。

【0020】

第１配管３には仮設配管３２が取り付けられている。仮設配管３２は、配管接続部ＰＪを真空引きする、もしくは配管接続部ＰＪに置換ガスを導入するための配管である。第１配管３の第１弁５１よりも先端側の位置には、第１分岐部３Ｊ１が設けられている。仮設配管３２の基端は、第１分岐部３Ｊ１において第１配管３に接続されている。仮設配管３２の他端側には第２分岐部３Ｊ２が設けられている。仮設配管３２は、第２分岐部３Ｊ２から第１分岐管３３と第２分岐管３４とに分岐している。

【0021】

第１分岐管３３の終端は、窒素ガスタンク１２に接続されている。第１分岐管３３には、当該第１分岐管３３の開閉を行う第３弁５３が組み入れられている。第２分岐管３４の中間部には、真空ポンプ１３が組み入れられている。第２分岐管３４の終端は、ベントスタック１４に接続されている。第２分岐部３Ｊ２と真空ポンプ１３との間において第２分岐管３４には、当該第２分岐管３４の開閉を行う第４弁５４が組み入れられている。

【0022】

圧力計１６は、配管の管内圧力を測定可能な計測器である。図１では、圧力計１６が、第２分岐管３４の第４弁５４と第２分岐部３Ｊ２との間に配設されている例が示されている。圧力計１６は、第１配管３と第２配管４とがフランジ接続され、且つ、４つの弁；第１弁５１、第２弁５２、第３弁５３および第４弁５４が閉止されることにより形成された、仮設配管３２および荷役配管ＬＰに跨がる閉鎖空間の圧力を計測する。

【0023】

＜第１実施形態の荷役方法＞
続いて、図１の構成を備えた液化ガス荷役装置ＬＦによる液化ガスの荷役方法を、図２～図５を参照して説明する。第１実施形態に係る荷役方法は、次の工程１～７を含む。
・工程１／配管接続部の形成；第１配管３と第２配管４とを接続するとともに、第１弁５１～第４弁５４を閉止して縁切りされた配管接続部ＰＪを形成する（図２）。
・工程２／配管接続部の真空引き；縁切りされた配管接続部ＰＪの管内を真空ポンプ１３で真空引きする（図２）。
・工程３／配管接続部への置換ガス充填；真空引きされた配管接続部ＰＪに、窒素ガスタンク１２から窒素ガスを導入する（図２）。
・工程４／液化ガスの移送；荷役配管ＬＰを用いて、液化ガス貯蔵タンク１１と輸送船タンク２１との間で液化ガスを移送する（図３）。
・工程５／液化ガスの押し出し；配管接続部ＰＪに残存する液化ガスを、窒素ガスタンク１２から供給する窒素ガスで押し出す（図４）。
・工程６／配管接続部の閉鎖；第１弁５１～第４弁５４を閉止して、配管接続部ＰＪを縁切りする（図５）。
・工程７／配管接続部の解除；第１配管３と第２配管４との接続を解除する（図５）。
以下、上記工程１～７の各々を詳述する。

【0024】

＜工程１／配管接続部の形成＞
液化ガス荷役装置ＬＦにおいて液化ガスの荷役が始まる前は、図１に示すように、第１配管３の先端の第１フランジ３Ｆと第２配管４の先端の第２フランジ４Ｆとは非接続の状態であり、且つ、第１弁５１～第４弁５４は閉止された状態である。真空ポンプ１３は非稼働の状態であり、圧力計１６の計測値は大気圧となる。工程１では、液化ガス輸送船２が液化ガス基地１に着岸した後、図２に示すように、第１フランジ３Ｆと第２フランジ４Ｆとが接続される。

【0025】

当該接続により、液化ガス基地１の液化ガス貯蔵タンク１１と液化ガス輸送船２の輸送船タンク２１とを繋ぐ、第１配管３および第２配管４で構成される荷役配管ＬＰが形成される。さらに、荷役配管ＬＰにおける第１弁５１と第２弁５２との間には、配管接続部ＰＪが形成される。配管接続部ＰＪは、第１弁５１および第２弁５２が閉止されることにより、第１配管３の第１弁５１よりも液化ガス貯蔵タンク１１寄りの領域、並びに第２配管４の第２弁５２よりも輸送船タンク２１寄りの領域と遮断された、縁切り区間となる。配管接続部ＰＪに繋がる仮設配管３２もまた、第３弁５３および第４弁５４の閉止によって縁切りされている。つまり、第１弁５１～第４弁５４で挟まれた配管接続部ＰＪおよび仮設配管３２の内部空間が、閉鎖空間ＣＳとなっている。現状では、閉鎖空間ＣＳに空気が閉じ込められている状態である。

【0026】

＜工程２／配管接続部の真空引き＞
工程２では、第１弁５１～第４弁５４のうち、第４弁５４だけが開放される。続いて、真空ポンプ１３が作動状態とされる。真空ポンプ１３の作動により、図２の矢印Ａ１で示すように、閉鎖空間ＣＳの空気がベントスタック１４を通して排気される。排気されるのは空気であるので、ベントスタック１４は特に処理を行わない。

【0027】

真空ポンプ１３による排気は、圧力計１６をモニターしながら行われる。圧力計１６にて所定の真空度が確認されたら、第４弁５４を閉止するとともに、真空ポンプ１３を停止させる。工程２の実施により、縁切りされた配管接続部ＰＪ内に存在していた空気は、実質的に除去されることとなる。つまり、配管接続部ＰＪのパージを、工程２の真空引きにより一気に達成できる。従って、パージ作業の大幅な時間短縮を図ることができる。

【0028】

＜工程３／配管接続部への置換ガス充填＞
工程３では、第１弁５１～第４弁５４のうち、第３弁５３だけが開放される。閉鎖空間ＣＳは所定の真空度まで減圧されているので、第３弁５３が開放されると圧力差により、矢印Ａ２で示すように、窒素ガスタンク１２の窒素ガスが閉鎖空間ＣＳの配管内へ流入する。圧力計１６にて所定の圧力、例えば大気圧が確認されたならば、第３弁５３が閉止される。工程３の実施により、配管接続部ＰＪを含む閉鎖空間ＣＳには窒素ガスが充填された状態となる。真空引きされた配管接続部ＰＪへいきなり液化ガスを流すと、液化ガスが圧力変動で急激に気化することがある。液化ガスを流す前に、配管接続部ＰＪに置換ガスを充填することで、前記気化の不具合を抑制できる。

【0029】

＜工程４／液化ガスの移送＞
工程４では、図３に示すように、第１弁５１および第２弁５２が開とされ、第３弁５３および第４弁５４が閉とされる。すなわち、液化ガス貯蔵タンク１１と輸送船タンク２１とが、荷役配管ＬＰで連通された状態とされる。そして、液化ガス貯蔵タンク１１と輸送船タンク２１との間で、液化ガスの移送が行われる。

【0030】

図３の矢印Ｆ１で示すように、液化ガス基地１から液化ガス輸送船２への液化ガスの積荷が行われる場合、基地側の第１移送ポンプ１５が作動される。第１移送ポンプ１５の作動により、液化ガス貯蔵タンク１１に貯蔵されている液化ガスが、荷役配管ＬＰを通して輸送船タンク２１へ送り出される。逆に、矢印Ｆ２で示すように、液化ガス輸送船２から液化ガス基地１への液化ガスの揚荷が行われる場合、船側の第２移送ポンプ２２が作動される。第２移送ポンプ２２の作動により、輸送船タンク２１に貯蔵されている液化ガスが、荷役配管ＬＰを通して液化ガス貯蔵タンク１１へ送り出される。

【0031】

＜工程５／液化ガスの押し出し＞
工程５は、配管接続部ＰＪに残存する液化ガスを、液化ガス貯蔵タンク１１または輸送船タンク２１へ押し出す工程である。工程４が積荷の液化ガスの移送であった場合、第１弁５１が閉止される。一方、工程４が揚荷の液化ガスの移送であった場合、第２弁５２が閉止される。図４は、積荷後の工程５の実施状況を示している。押し出し用のガスとして、窒素ガスタンク１２の窒素ガスが利用される。このため、第３弁５３も開放される。

【0032】

荷役配管ＬＰを用いた液化ガスの移送後、当該荷役配管ＬＰには、液化ガス貯蔵タンク１１もしくは輸送船タンク２１へ送り出しきれない液化ガスがどうしても残存する。液化ガスが残存した状態で配管接続部ＰＪを解除することは妥当ではない。そこで、タンク１１、１２に混入しても差し支えないガスを押し出しガスとして用い、荷役配管ＬＰに残存する液化ガスをタンク１１、１２へ送り出す。第１実施形態では、液化ガスとして液化天然ガスを想定している。窒素ガスは、液化天然ガスの冷熱では固化しない。従って、工程３の置換ガス充填で用いた窒素ガスを、前記押し出しガスとして用い得る。

【0033】

図４に矢印Ａ３で示すように、第２弁５２および第３弁５３が開とされ、窒素ガスタンク１２の窒素ガスが、仮設配管３２を通して配管接続部ＰＪへ供給される。供給された窒素ガスに押されて、配管接続部ＰＪに残存している液化ガスは輸送船タンク２１へ送られる。揚荷後の工程５では、第１弁５１および第３弁５３が開とされ、配管接続部ＰＪに残存している液化ガスが液化ガス貯蔵タンク１１へ送られる。

【0034】

＜工程６／配管接続部の閉鎖＞
工程６では、第１弁５１～第４弁５４の全てを閉止することで、配管接続部ＰＪが再び縁切り状態とされる。つまり、配管接続部ＰＪおよび仮設配管３２が閉鎖空間とされる。この閉鎖空間には、先の工程５で押し出すガスとして用いた窒素ガスが存在している。

【0035】

＜工程７／配管接続部の解除＞
図６に示すように、工程７では、第１配管３の第１フランジ３Ｆと、第２配管４の第２フランジ４Ｆとのフランジ結合が取り外され、配管接続部ＰＪが解除される。前記閉鎖空間の窒素ガスは、配管接続部ＰＪの解除により大気中へ放散される。これにより、液化ガス輸送船２は離岸が可能となる。以上で、液化ガスの荷役は完了する。

【0036】

＜比較例および第１実施形態の利点＞
以上説明した第１実施形態の利点を、図１２に示す比較例との比較において説明する。図１２は、プレッシャースイングを使用する、比較例の液化ガス荷役装置ＬＦ０による荷役方法を説明するための図である。図２と同一部分には同一符号を付しており、ここでは説明を省く。配管接続部ＰＪに対して仮設配管３２０の一端が接続されている。仮設配管３２０の他端からは、窒素ガスタンク１２０に接続された第１分岐管３３０と、ベントスタック１４０に接続された第２分岐管３４０とが分岐している。第１分岐管３３０には第３弁５３Ａが、第２分岐管３４０には第４弁５４Ａが、各々配管の開閉用に組み込まれている。

【0037】

プレッシャースイングによるパージでは、配管接続部ＰＪへ置換ガスを充填する加圧と、配管接続部ＰＪに充填された置換ガスを放散する落圧とが繰り返される。「加圧」では、荷役配管ＬＰの第１弁５１および第２弁５２と、第４弁５４Ａとが閉止され、第３弁５３Ａが開放される。この状態で、第１分岐管３３０に配置された図略のポンプの作動により、窒素ガスタンク１２０から窒素ガスが配管接続部ＰＪへ圧入される。配管接続部ＰＪが所定の圧力となったら、第４弁５４Ａが開放される一方、第３弁５３Ａが閉止され、「落圧」が行われる。第４弁５４Ａの開放により、配管接続部ＰＪに圧入された窒素ガスは、ベントスタック１４０を通して排気される。

【0038】

プレッシャースイングでは、窒素ガスの自己拡散によって徐々に配管接続部ＰＪ内のガス置換が行われるため、配管接続部ＰＪの酸素濃度を測定しながら、上記の「加圧」と「落圧」とを繰り返し実行する必要がある。すなわち、可燃性の液化ガスに対する酸素濃度が、問題とならないレベルまで低下したことが確認されるまで、「加圧」および「落圧」のセットを繰り返す必要がある。このため、配管接続部ＰＪのパージには、前記セットの繰り返しに伴う非常に長い作業時間を必要とする。さらに、多量の窒素ガスを必要とするという問題もある。

【0039】

これに対し、第１実施形態の荷役方法によれば、縁切りされた配管接続部ＰＪを真空引きすることで、当該配管接続部ＰＪ内に存在する空気を一気に除去することができる。従って、プレッシャースイングを採用する場合に比べて、液化ガス基地１と液化ガス輸送船２との間での液化ガスの移送前に必要な、配管接続部ＰＪのパージ作業の時間短縮を図ることが可能となる。また、配管接続部ＰＪ内が一気にガス抜きされるので、プレッシャースイングでは必要な酸素濃度測定作業も省ける。さらに、パージ作業において、窒素ガス等の不活性ガスの使用量を大幅に削減できる利点もある。

【0040】

［第２実施形態］
＜荷役装置の構成＞
図６は、第２実施形態に係る液化ガスの荷役装置ＬＦＡの構成を概略的に示す図である。荷役装置ＬＦＡは、液化水素基地１Ａと液化水素輸送船２Ａとの間で液化水素の荷役を行う装置である。水素は、液相の状態では－２５３℃の極低温であり、置換ガスとして用いる窒素ガスを固化させる。液化水素を荷役する第２実施形態では、窒素ガスの固化を考慮した荷役作業が必要となる。図６において、図１と同一構成の箇所には同一符号を付しており、ここでは説明を省略ないしは簡略化する。

【0041】

液化水素基地１Ａは、荷役設備を備えた液化水素の荷役ターミナルであり、液化水素の積荷を行うための陸地設備、あるいは液化水素の揚荷を行うための陸地設備である。液化水素輸送船２Ａは、液化水素基地１Ａから積荷された液化水素、もしくは液化水素基地１Ａへ揚荷する液化水素を海上輸送する、荷役設備を備えた船舶である。

【0042】

液化水素基地１Ａには、液化水素貯蔵タンク１１Ａ、窒素ガスタンク１２（置換ガス供給装置）、真空ポンプ１３、ベントスタック１４、第１移送ポンプ１５、圧力計１６、ＢＯＧタンク１７（置換ガス供給装置）、第１配管３および仮設配管３２が配置されている。液化水素貯蔵タンク１１Ａは、陸上に設置され、液化水素を貯留することが可能なタンクである。ＢＯＧタンク１７は、液化水素貯蔵タンク１１Ａや液化水素基地１Ａ内の設備で発生した液化水素のボイルオフガスを貯留するタンクである。仮設配管３２は、第１分岐管３３および第２分岐管３４に加え、第２分岐部３Ｊ２とＢＯＧタンク１７とを繋ぐ第３分岐管３５をさらに有する。第３分岐管３５には、当該第３分岐管３５を開閉する第５弁５５が組み入れられている。その余の構成は、図１に示した第１実施形態と同様である。

【0043】

液化水素輸送船２Ａは、輸送船タンク２１、第２移送ポンプ２２および第２配管４を備えている。第２配管４には第２弁５２が組み入れられている。輸送船タンク２１の貯蔵対象が液化水素である他は、液化水素輸送船２Ａの構成は先の液化ガス輸送船２と同様である。

【0044】

＜第２実施形態の荷役方法＞
続いて、図６の構成を備えた液化水素の荷役装置ＬＦＡによる液化ガスの荷役方法を、図７～図１１を参照して説明する。第２実施形態に係る荷役方法は、次の工程１１～１８を含む。
・工程１１／配管接続部の形成；第１配管３と第２配管４とを接続するとともに、第１弁５１～第５弁５５を閉止して縁切りされた配管接続部ＰＪを形成する（図７）。
・工程１２／配管接続部の真空引き；縁切りされた配管接続部ＰＪの管内を真空ポンプ１３で真空引きする（図７）。
・工程１３／ボイルオフガスの充填；ＢＯＧタンク１７から液化水素のボイルオフガスを導入する（図８）。
・工程１４／液化水素の移送；荷役配管ＬＰを用いて、液化水素貯蔵タンク１１Ａと輸送船タンク２１との間で液化水素を移送する（図９）。
・工程１５／液化水素の押し出し；配管接続部ＰＪに残存する液化水素を、ＢＯＧタンク１７から供給するボイルオフガスで押し出す（図１０）。
・工程１６／配管接続部の真空引き；配管接続部ＰＪを縁切りして真空ポンプ１３で真空引きし、配管接続部ＰＪのボイルオフガスを排出する（図１１）。
・工程１７／真空解除用のガス導入；配管接続部ＰＪに窒素ガスタンク１２から窒素ガスを供給し、配管接続部ＰＪを大気圧に戻す（図１１）。
・工程１８／配管接続部の解除；第１配管３と第２配管４との接続を解除する（図１１）。
以下、上記工程１１～１８の各々を詳述する。

【0045】

＜工程１１／配管接続部の形成＞
液化水素荷役装置ＬＦＡにおいて液化水素の荷役が始まる前は、図６に示すように、第１配管３の第１フランジ３Ｆと第２配管４の第２フランジ４Ｆとは非接続の状態であり、且つ、第１弁５１～第５弁５５は閉止された状態である。真空ポンプ１３は非稼働の状態であり、圧力計１６の計測値は大気圧となる。工程１１では、図７に示すように、第１フランジ３Ｆと第２フランジ４Ｆとが接続される。

【0046】

当該接続により、液化水素貯蔵タンク１１Ａと輸送船タンク２１とを繋ぐ荷役配管ＬＰが形成される。また、荷役配管ＬＰにおける第１弁５１と第２弁５２との間には、配管接続部ＰＪが形成される。配管接続部ＰＪは、第１弁５１および第２弁５２が閉止されることにより縁切り区間となる。配管接続部ＰＪに繋がる仮設配管３２もまた、第３弁５３、第４弁５４および第５弁５５の閉止によって縁切りされている。つまり、第１弁５１～第５弁５５で挟まれた配管接続部ＰＪおよび仮設配管３２の内部空間が、閉鎖空間ＣＳとなっている。現状では、閉鎖空間ＣＳに空気が閉じ込められている状態である。

【0047】

＜工程１２／配管接続部の真空引き＞
工程２では、第１弁５１～第５弁５５のうち、第４弁５４だけが開放される。続いて、真空ポンプ１３が作動状態とされる。真空ポンプ１３の作動により、図７の矢印Ａ１１で示すように、閉鎖空間ＣＳの空気がベントスタック１４を通して排気される。真空ポンプ１３による排気は、圧力計１６をモニターしながら行われる。圧力計１６にて所定の真空度が確認されたら、第４弁５４を閉止するとともに、真空ポンプ１３を停止させる。工程１２の真空引きにより、配管接続部ＰＪの空気抜きが一気に達成される。

【0048】

＜工程１３／ボイルオフガスの充填＞
図８は、工程１３の実施状況を示す図である。工程１３では、配管接続部ＰＪへＢＯＧタンク１７から液化水素のボイルオフガスを導入する。先の工程１２で、既に閉鎖空間ＣＳから空気が全て排除されているため、当該工程１３で可燃性のボイルオフガスを閉鎖空間ＣＳ内に導入しても問題ない。

【0049】

配管接続部ＰＪにＢＯＧタンク１７から水素ガスを導入するために、第１弁５１～第５弁５５のうち、第５弁５５だけが開放される。第５弁５５の開放により、矢印Ａ１２で示すように、真空引きされた閉鎖空間ＣＳにＢＯＧタンク１７からボイルオフガス、つまり水素ガスが流入する。圧力計１６にて所定の圧力が確認されたならば、第５弁５５が閉止される。工程１３の実施により、配管接続部ＰＪを含む閉鎖空間ＣＳには水素ガスが充填された状態となる。

【0050】

もし工程１２の真空引きせずにガス置換を行うとなると、液化水素の荷役ではまず大気から窒素ガスに、更に窒素ガスからボイルオフガスに置換するという、配管接続部ＰＪの二段階パージが必要となる。これらのパージ作業をプレッシャースイングで遂行した場合、液化天然ガスの荷役に比べてより時間と手間を要する。従って、配管接続部ＰＪを真空ポンプ１３で一気にガス抜きするという、本開示に係る手法を導入することによる時間短縮効果は顕著となる。

【0051】

＜工程１４／液化水素の移送＞
工程１４では、図９に示すように、第１弁５１および第２弁５２が開とされ、第３弁５３～第５弁５５が閉とされる。すなわち、液化水素貯蔵タンク１１Ａと輸送船タンク２１とが、荷役配管ＬＰで連通された状態とされ、液化水素の移送が行われる。

【0052】

図９の矢印Ｆ１で示すように、液化水素基地１Ａから液化水素輸送船２Ａへの液化水素の積荷が行われる場合、基地側の第１移送ポンプ１５が作動される。第１移送ポンプ１５の作動により、液化水素貯蔵タンク１１Ａに貯蔵されている液化水素が、荷役配管ＬＰを通して輸送船タンク２１へ送り出される。逆に、矢印Ｆ２で示すように、液化水素輸送船２Ａから液化水素基地１Ａへの液化水素の揚荷が行われる場合、船側の第２移送ポンプ２２が作動される。第２移送ポンプ２２の作動により、輸送船タンク２１に貯蔵されている液化水素が、荷役配管ＬＰを通して液化水素貯蔵タンク１１Ａへ送り出される。

【0053】

＜工程１５／液化水素の押し出し＞
第１実施形態の工程５では、配管接続部ＰＪに残存する液化ガスの押し出しガスとして、窒素ガスタンク１２の窒素ガスを利用した。しかし、液化水素の押し出しの場合、窒素ガスは液化水素の冷熱で固化するので押し出しガスとしては使えない。そこで、工程１５では、液化水素の冷熱で固化することのない、液化水素のボイルオフガスを押し出しガスとして用いる。すなわち、ＢＯＧタンク１７に貯留されている液化水素のボイルオフガスである水素ガスを用い、配管接続部ＰＪに残存する液化水素を押し出す。

【0054】

工程１４が積荷の液化水素の移送であった場合、第１弁５１が閉止される。一方、工程１４が揚荷の液化ガスの移送であった場合、第２弁５２が閉止される。図１０は、積荷後の工程１５を示している。押し出し用のガスとして、液化水素温度で固化しないＢＯＧタンク１７のボイルオフガスが利用される。第３弁５５を開放することで、ＢＯＧタンク１７のボイルオフガスが、仮設配管３２を通して配管接続部ＰＪへ供給される。矢印Ａ１３で示すように、供給されたボイルオフガスに押されて、配管接続部ＰＪに残存している液化水素は輸送船タンク２１へ送られる。揚荷後の工程１５の場合には、第１弁５１および第５弁５５が開とされ、配管接続部ＰＪに残存している液化水素が液化水素貯蔵タンク１１Ａへ押し出される。液化水素の押し出し完了後、第１弁５１～第５弁５５は全閉とされる。閉鎖空間ＣＳには、ボイルオフガスが封入された状態となる。

【0055】

＜工程１６／配管接続部の真空引き＞
図１１は、工程１６～１８の実行状況を示す図である。工程１６では、ボイルオフガスを配管接続部ＰＪから排除するために、縁切り状態にある配管接続部ＰＪを真空ポンプ１３で真空引きする。この工程は、配管接続部ＰＪの解体時に、ボイルオフガスと空気中の酸素とが直接接触することを防止する意味を持つ。第１弁５１～第５弁５５のうち、第４弁５４だけが開放され、真空ポンプ１３が作動状態とされる。真空ポンプ１３の作動により、図１１の矢印Ａ１４で示すように、閉鎖空間ＣＳの空気がベントスタック１４を通して排気される。ベントスタック１４は、ボイルオフガスを無害化処理して大気中へ放散する。圧力計１６にて所定の真空度が確認されたら、第４弁５４を閉止するとともに、真空ポンプ１３を停止させる。

【0056】

＜工程１７／真空解除用のガス導入＞
工程１７は、先の工程１６で真空引きされた状態の閉鎖空間ＣＳを大気圧に戻すための工程である。工程１７では、第３弁５３のみを開放し、矢印Ａ１５で示すように、窒素ガスタンク１２の窒素ガスが、閉鎖空間ＣＳの配管内へ導入される。閉鎖空間ＣＳが真空状態であると、第１フランジ３Ｆと第２フランジ４Ｆとの結合を外すことができず、配管接続部ＰＪを解体できない。このため、閉鎖空間ＣＳを大気圧に戻して、フランジ結合の解除を可能とする。大気圧に戻すための置換ガスは不活性ガスであれば良いが、本実施形態では仮設配管３２に繋がっている窒素ガスタンク１２の窒素ガスを利用する。圧力計１６にて閉鎖空間ＣＳが大気圧に復帰したことが確認されたら、第３弁５３を閉止する。

【0057】

＜工程１８／配管接続部の解除＞
工程１８では、第１配管３の第１フランジ３Ｆと、第２配管４の第２フランジ４Ｆとのフランジ結合が取り外され、配管接続部ＰＪが解除される。前記閉鎖空間の窒素ガスは、配管接続部ＰＪの解除により大気中へ放散される。以上で、液化水素の荷役は完了する。

【0058】

［本開示のまとめ］
以上説明した具体的実施形態には、以下の構成を有する開示が含まれている。

【0059】

本開示の第１の態様に係る液化ガスの荷役方法は、液化ガス基地と輸送船との間で液化ガスを荷役する方法であって、前記液化ガス基地から延び出す配管であって第１弁を有する第１配管の先端と、前記輸送船から延び出す配管であって第２弁を有する第２配管の先端とを、前記第１弁および前記第２弁を閉止した状態で接続することで、前記第１弁と前記第２弁との間に縁切りされた配管接続部を形成し、前記配管接続部を真空引きし、前記配管接続部に置換ガスを充填し、前記第１弁および前記第２弁を開放して、前記液化ガス基地と前記輸送船との間で液化ガスを移送する。

【0060】

第１の態様によれば、縁切りされた配管接続部を真空引きすることで、当該配管接続部内に存在するガスを一気に除去することができる。従って、プレッシャースイングを採用する場合に比べて、液化ガス基地と輸送船との間での液化ガスの移送前に必要な、前記配管接続部のパージ作業の時間短縮を図ることが可能となる。また、配管接続部内が一気にガス抜きされるので、プレッシャースイングでは必要なガス濃度測定作業も省ける。さらに、真空引きされた配管接続部へいきなり液化ガスを通すのではなく、一旦配管接続部に置換ガスを充填した後に、液化ガスの移送を行う。従って、液化ガスが圧力変動で急激に気化することを抑制できる。

【0061】

第２の態様に係る液化ガスの荷役方法は、第１の態様の荷役方法において、前記液化ガスが液化水素である。

【0062】

液化ガスが液化水素である場合、水素と酸素との反応を防止するため、液化水素の移送前に配管接続部の空気を高度に排除しておく必要がある。このため、従来のプレッシャースイングでは、加圧・落圧作業および酸素濃度測定作業を多数回繰り返さねばならない。しかし、第２の態様によれば、前記真空引きにより一気に配管接続部の空気が排除されるので、液化水素を荷役する場合でも短時間で作業を済ませることが可能となる。

【0063】

第３の態様に係る液化ガスの荷役方法は、第２の態様の荷役方法において、前記配管接続部への置換ガスの充填は、真空引きされた前記配管接続部に不活性ガスを充填する第１充填と、前記配管接続部に充填された前記不活性ガスを水素ガスに置換する第２充填とを含む。

【0064】

第３の態様によれば、液化水素を荷役する場合でも、配管接続部を空気環境下で形成することができる。また、第１充填と第２充填の２段階パージにより、水素と酸素との接触を回避できる。さらに、２段階パージの双方に真空引きを採用することで、パージ作業時間をプレッシャースィングに比べて大幅に短縮できる。

【0065】

第４の態様に係る液化ガスの荷役方法は、第１から第３の態様の荷役方法において、前記液化ガス基地と前記輸送船との間での液化ガスの移送後、当該液化ガスのボイルオフガスを前記配管接続部へ供給し、当該配管接続部に残存する液化ガスを、前記第１弁を開放し前記第１配管を通して前記液化ガス基地側へ押し出す、若しくは、前記第２弁を開放し前記第２配管を通して前記輸送船側へ押し出す。

【0066】

第４の態様によれば、液化ガスの移送後に、配管接続部に残存する液化ガスをボイルオフガスにより完全に除去できる。従って、移送後の配管接続部の解体作業の容易化を図ることができる。

【0067】

第５の態様に係る液化ガスの荷役方法は、第４の態様の荷役方法において、前記ボイルオフガスによる前記押し出しの後、前記第１弁および前記第２弁を閉止して、前記配管接続部に前記ボイルオフガスを封入し、前記配管接続部を真空引きして、前記ボイルオフガスを前記配管接続部から排出する。

【0068】

第５の態様によれば、ボイルオフガスによる残存液化ガスの排除の後、配管接続部のボイルオフガスを真空引きにより一気に排除できる。この作業においても、プレッシャースイングに比べて作業時間の短縮を図れる。

【0069】

第６の態様に係る液化ガスの荷役装置は、液化ガス基地と輸送船との間での液化ガスの荷役を行う荷役装置であって、前記液化ガス基地から延び出す配管であって第１弁を有する第１配管と、前記輸送船から延び出す配管であって第２弁を有する第２配管と、前記第１弁および前記第２弁が閉止され且つ前記第１配管の先端と前記第２配管の先端とが接続された状態において、前記第１弁と前記第２弁との間に形成される縁切りされた配管接続部を真空引きすることが可能な真空ポンプと、前記配管接続部に置換ガスを供給可能な置換ガス供給装置と、を備える。

【0070】

第６の態様によれば、縁切りされた配管接続部を真空引きする真空ポンプを備えるので、当該配管接続部内に存在するガスを一気に除去することができる。従って、プレッシャースイングを採用する場合に比べて、液化ガス基地と輸送船との間での液化ガスの移送前に必要な、前記配管接続部のパージ作業の時間短縮を図ることが可能となる。

【符号の説明】

【0071】

ＬＦ 液化ガス荷役装置
ＰＪ 配管接続部
ＣＳ 閉鎖空間
１ 液化ガス基地
１Ａ 液化水素基地
１１ 液化ガス貯蔵タンク
１１Ａ 液化水素貯蔵タンク
１２ 窒素ガスタンク（置換ガス供給装置）
１３ 真空ポンプ
１７ ＢＯＧタンク（置換ガス供給装置）
２ 液化ガス輸送船
２Ａ 液化水素輸送船
２１ 輸送船タンク
３ 第１配管
３Ｆ 第１フランジ（第１配管の先端）
３２、３３、３４、３５ 第１、第２、第３、第４分岐管
４ 第２配管
４Ｆ 第２フランジ（第２配管の先端）
５１ 第１弁
５２ 第２弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】