本发明涉及蒸发气体回收系统。
背景技术：
在液化天然气的运输船中，储存于罐内的液化天然气在海上运输时由于从外部侵入的热量而气化，由此产生蒸发气体。该蒸发气体作为船内的发动机、蒸气锅炉、发电机的燃料被有效利用，或剩余的气体被再液化后而返回罐。这样，作为将罐内产生的蒸发气体再液化来返回罐的技术，已知下述专利文献1所记载的蒸发气体回收系统。
下述专利文献1的蒸发气体回收系统如图7所记载，构成为将罐11内产生的蒸发气体借助供油式的压缩机15压缩，将被压缩的蒸发气体的一部分经由热交换器14的冷却及膨胀阀17的膨胀再液化，其后返回罐11。这里，该压缩机15使用的润滑油会混入被从压缩机15排出的蒸发气体。因此，在下述专利文献1的蒸发气体回收系统中，用于去除蒸发气体所含的油分的过滤器被配置于第2配管16。
专利文献1：日本特开2015-158263号公报。
上述专利文献1的蒸发气体回收系统构成为，借助过滤器去除蒸发气体所含的油分。但是，有蒸气状的油分通过过滤器的情况。因此，难以充分去除蒸气状的油分。因此，存在如下问题：通过过滤器的油分在热交换器14的流路内凝固而析出，由此该流路变窄，结果，热交换性能显著下降。
技术实现要素：
本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于，提供一种蒸发气体回收系统，前述蒸发气体回收系统能够抑制蒸发气体的再液化系统的热交换器的性能下降。
本发明的一个技术方案的蒸发气体回收系统具备罐、压缩机、油分离器、再液化系统，前述罐储存有液化气体，前述压缩机被供给聚α烯烃系润滑油，并且将由于前述罐内的前述液化气体的一部分的蒸发而产生的蒸发气体压缩，前述压缩机是往复运动式的，前述油分离器将被从前述压缩机排出后的前述蒸发气体所含的前述聚α烯烃系润滑油分离，前述再液化系统具有热交换器，使已液化的前述蒸发气体返回前述罐，前述热交换器使前述聚α烯烃系润滑油借助前述油分离器分离后的前述蒸发气体，通过与被从前述罐向前述压缩机供给的前述蒸发气体的热交换来冷却。
上述蒸发气体回收系统具备被供给聚α烯烃系润滑油的压缩机。聚α烯烃系润滑油与在往复运动压缩机一般被使用的矿物油系润滑油相比，蒸气压特别小。因此，与具备使用矿物油系润滑油的往复运动压缩机的蒸发气体回收系统相比，能够使被从压缩机排出后的蒸发气体所含的蒸气状的油分的量大幅减少。由此，将压缩后的蒸发气体所含的雾状或液状的油分借助油分离器分离，由此能够使油分向再液化系统的热交换器的流入量大幅减少。因此，热交换器的流路内的油分的析出被抑制，所以能够抑制热交换器的性能下降。
上述蒸发气体回收系统也可以还具备再利用系统，前述再利用系统使已借助前述油分离器分离的前述聚α烯烃系润滑油返回前述压缩机。
根据该方案，通过将聚α烯烃系润滑油再利用，能够实现成本削减。特别地，聚α烯烃系润滑油价格高，所以通过具备再利用系统的成本削减的效果显著。
发明效果
从以上说明可知，根据本发明，能够提供能够抑制蒸发气体的再液化系统的热交换器的性能下降的蒸发气体回收系统。
附图说明
图1是示意地表示本发明的实施方式1的蒸发气体回收系统的结构的图。
图2是示意地表示设置于上述蒸发气体回收系统的再液化系统的结构的图。
图3是示意地表示设置于上述蒸发气体回收系统的再利用系统的结构的图。
图4是示意地表示本发明的其他实施方式的蒸发气体回收系统的结构的图。
图5是示意地表示本发明的其他实施方式的蒸发气体回收系统的结构的图。
图6是示意地表示本发明的其他实施方式的蒸发气体回收系统的结构的图。
图7是示意地表示以往例的蒸发气体回收系统的结构的图。
具体实施方式
以下，基于附图，对本发明的实施方式的蒸发气体回收系统进行详细的说明。
(实施方式1)
首先，参照图1~图3，对本发明的实施方式1的蒸发气体回收系统1进行说明。图1是表示实施方式1的蒸发气体回收系统1的概略结构图。图2是表示实施方式1的蒸发气体回收系统1的再液化系统9的概略结构图。图3是表示实施方式1的蒸发气体回收系统1的再利用系统50的概略结构图。
＜蒸发气体回收系统的整体结构＞
蒸发气体回收系统1设置于运输液化天然气等液化气体的船舶。如图1所示，蒸发气体回收系统1主要具备罐2、压缩机组3、冷却器51、分离器14(油分离器)、再液化系统9、再利用系统50、将这些结构要素互相连接的配管、设置于各配管的各种控制阀。
罐2储存液化天然气等液化气体100。液化天然气以约-160℃的温度状态储存于罐2。在罐2内，由于来自外部的热量的侵入，液化气体100的一部分蒸发，产生蒸发气体100a。另外，罐2不限于储存液化天然气，例如也可以储存液化石油气等其他种类的液化气体100。
压缩机组3经由第1配管4连接于罐2。在罐2内产生的蒸发气体100a通过第1配管4内被向压缩机组3供给。压缩机组3包括润滑油并非必需的无供油式的压缩机3a和润滑油为必需的供油式的压缩机3b。无供油式及供油式的压缩机3a、3b将由于罐2内的液化气体100的一部分蒸发而产生的蒸发气体100a压缩。供油式的压缩机3b配置于无供油式的压缩机3a的后级。另外，也可以省略无供油式的压缩机3a。
无供油式的压缩机3a具有两个压缩级3aa。供油式的压缩机3b具有三个压缩级3bb。另外，压缩级的数量能够与液化气体100的种类对应地设定，使得能够将蒸发气体升压至再液化所必需的压力。因此，压缩级的数量不限于本实施方式的5级，可以是4级以下，也可以是6级以上。
无供油式及供油式的压缩机3a、3b分别是往复运动式的压缩机(往复式发动机)。即，压缩机3a、3b构成为，使经由吸入口吸入压力缸内的蒸发气体通过活塞的往复运动升压，将被升压的蒸发气体从排出口排出。另外，逆止阀分别设置于吸入口及排出口。
聚α烯烃(poly-α-orefin；pao)系润滑油被向供油式的压缩机3b供给。聚α烯烃系润滑油与被在往复运动压缩机一般地使用的矿物油系润滑油相比，分子量分布窄，蒸气压特别小。即，聚α烯烃系润滑油与矿物油系润滑油相比蒸气成分特别少。被压缩机3b使用的润滑油能够混入被从该供油式的压缩机3b排出的蒸发气体。但是，通过使用蒸气成分较少的聚α烯烃系润滑油，能够使被从供油式的压缩机3b排出的蒸发气体所含的蒸气状的油分的量大幅减少。
聚α烯烃系润滑油包括由聚α烯烃或其氢化物构成的基础油和各种添加剂。聚α烯烃是通过将在末端(α位)具有双键的直链状的α-烯烃作为原料聚合所得到的低聚物或聚合物。聚α烯烃是以高粘度指数及低流动点为特征的合成润滑油。
作为聚α烯烃的聚合所使用的单体，例如能够使用碳原子数为3~20个的α-烯烃，优选地使用碳原子数为8~12个的α-烯烃。具体地，作为α-烯烃，能够列举丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十二碳烯、1-十三碳烯、1-十四碳烯、1-十五碳烯、1-十六碳烯、1-十七碳烯、1-十八碳烯、1-十九碳烯及1-二十碳烯等。特别地，从粘度指数、低温流动性及低蒸发量的平衡的观点出发，优选从由1-辛烯、1-癸烯及1-十二碳烯构成的组选择的α-烯烃，更优选为1-癸烯。
冷却器51将被压缩机3a、3b压缩的蒸发气体冷却，配置于压缩机3a、3b的后级。冷却器51例如通过使用海水的热交换来将蒸发气体冷却。通过冷却器51的冷却，能够将被向发动机6等供给的蒸发气体的温度调节成既定温度。此外，此时，也能使蒸发气体所含的蒸气状的油分冷凝。
分离器14将被从压缩机3b排出的蒸发气体所含的液状（雾状）的聚α烯烃系润滑油分离，配置于冷却器51的后级。分离器14经由第2配管5连接于压缩机3b。冷却器51设置于第2配管5的中途。如图1所示，分离器14具有主体部25和小径部26，前述主体部25具有圆筒形状，前述小径部26具有比主体部25直径小的圆筒形状，配置于主体部25内。该小径部26的外表面构成网格状。
被冷却器51冷却的蒸发气体穿过第2配管5内，从分离器14的小径部26的上端侧流入该小径部26内。然后，如图1中虚线所示，蒸发气体在小径部26内从上端流向下端后，通过小径部26的外表面的网格。此时，蒸发气体所含的雾状的润滑油不通过网格，积存于小径部26的底。蒸发气体通过小径部26的网格后，从设置于主体部25的侧面的气体出口向分离器14外流出。这样，通过使用小径部26的网格构造，能够将蒸发气体所含的润滑油分离。存积于小径部26的底的油分穿过网格孔垂落至主体部25的底(图1中的附图标记101)。此外，在分离器14设置有液面传感器24，前述液面传感器24检测积存于主体部25的底的油分101的液面高度是否超过既定的基准高度。
气体出口管5a的一端连接于分离器14的气体出口。如图1所示，气体出口管5a在第1部位5aa分岔成3根。并且，各分岔管分别连接于发动机6、气体燃烧装置7及发电机8。由此，能够借助分离器14将已除去液状的油分的蒸发气体分别向发动机6、气体燃烧装置7及发电机8供给。另外，控制阀(无图示)也可以分别设置于各分岔管。通过控制这些控制阀的开闭，能够调节蒸发气体向发动机6、气体燃烧装置7及发电机8的供给量。
发动机6通过使被供给的蒸发气体燃烧，产生船舶的推进力。发电机8通过将被供给蒸发气体作为燃料发电，产生用于驱动船舶的各种机器所必需的电力。气体燃烧装置7在蒸发气体的产生量超过作为发动机6及发电机8的燃料所必需的量的情况下，使剩余的蒸发气体燃烧来安全地处理。
＜再液化系统＞
接着，主要参照图1及图2，对设置于上述蒸发气体回收系统1的再液化系统9进行说明。再液化系统9使被压缩机3a、3b升压的蒸发气体冷却及膨胀来再液化。再液化系统9主要具有第3配管10、热交换器16、第4配管17、膨胀阀18、气液分离器19、第5配管21、第6配管20。
第3配管10具有连接于气体出口管5a的与第1部位5aa相比位于上游侧的第2部位5ab的一端和连接于热交换器16的另一端。由此，液状的油分借助分离器14分离的蒸发气体通过气体出口管5a，从第2部位5ab向第3配管10内流入，被供给于热交换器16。如图1所示，第1控制阀29设置于第3配管10，通过控制该阀的开闭，能够调节从气体出口管5a向第3配管10流入的蒸发气体的量。
热交换器16将蒸发气体冷却至能够液化的温度(例如-100℃)。如图2所示，热交换器16具有低温侧通路16a和高温侧通路16b，被从罐2送向压缩机3的蒸发气体通过前述低温侧通路16a，液状的油分(聚α烯烃系润滑油)借助分离器14分离的蒸发气体通过前述高温侧通路16b。
热交换器16在被从罐2向压缩机3供给的蒸发气体(通过低温侧通路16a的蒸发气体)和液状的油分被分离器14分离的蒸发气体(通过高温侧通路16b的蒸发气体)之间进行热交换。通过该热交换，通过高温侧通路16b的蒸发气体被冷却。此时，也可以是蒸发气体的一部分液化。此外，穿过低温侧通路16a的蒸发气体例如被从-160℃加热至-50℃。
如图2所示，第1配管4连接于低温侧通路16a的出入口。第3配管10的另一端连接于高温侧通路16b的入口。第4配管17的一端连接于高温侧通路16b的出口。
第4配管17具有连接于热交换器16的一端和连接于气液分离器19的另一端。膨胀阀18使在热交换器16被冷却的蒸发气体膨胀来减少压力，被设置于第4配管17的中途。借助该膨胀阀18，蒸发气体的一部分液化。
气液分离器19将借助热交换器16、膨胀阀18而一部分液化的蒸发气体分离成液体成分和气体成分。第5配管21的一端和第6配管20的一端分别连接于气液分离器19。
第6配管20具有连接于气液分离器19的底部的一端和连接于罐2的另一端。由此，能够将在气液分离器19被分离的蒸发气体的液体成分经由第6配管20返回罐2。
第5配管21将气液分离器19和第1配管4互相连接，并且将气液分离器19和气体燃烧装置7互相连接。更具体地，第5配管21在第1部位21aa分岔成2根分岔管21a、21b。并且，一方的分岔管21a连接于热交换器16的出口侧的第1配管4，另一方的分岔管21b连接于气体燃烧装置7。由此，能够使在气液分离器19分离的蒸发气体的气体成分经由第5配管21分别向第1配管4及气体燃烧装置7流入。
如图2所示，第2控制阀31及第3控制阀30分别设置于各分岔管21a、21b。借助这些阀，能够调节各分岔管21a、21b内的蒸发气体的流路的开度。由此，能够分别调节蒸发气体向第1配管4侧流入的量及向气体燃烧装置7侧流入的量。
＜再利用系统＞
接着，主要参照图1及图3，对设置于上述蒸发气体回收系统1的再利用系统50进行说明。再利用系统50将借助分离器14从蒸发气体分离的液状的润滑油(聚α烯烃系润滑油)返回供油式的压缩机3b。如图3所示，再利用系统50主要具有第1油管52、第4控制阀52a、过滤器53、油罐54、油补给源55、第2油管57、油泵56、注油器55、多根(在本实施方式中为3根)第3油管55a、55b、55c。
第1油管52具有连接于分离器14的主体部25的底部的一端和连接于油罐54的上部的另一端。第4控制阀52a和过滤器53被设置于第1油管52。如图3所示，过滤器53设置于比第4控制阀52a靠下游侧的位置。
通过打开第4控制阀52a，能够使存积于分离器14(主体部25)的底的润滑油向第1油管52流入。第4控制阀52a也可以构成为，在借助液面传感器24检测到油分101的液面高度超过既定的基准高度时打开。此外，通过使润滑油通过过滤器53，能够将润滑油所含的异物等除去。
油罐54将借助过滤器53除去异物的润滑油存积。用于补给未使用的聚α烯烃系润滑油的油补给源55连接于油罐54。由此，相对于借助分离器14回收的润滑油，从油补给源55加上未使用的润滑油，由此能够调节油罐54内的润滑油的量。
第2油管57具有连接于油罐54的下部的一端和连接于注油器55的入口的另一端。油泵56被设置于第2油管57的中途。使该油泵56工作，由此能够将存积于油罐54的润滑油经由第2油管57向注油器55供给。
注油器55将润滑油向供油式的压缩机3b供给。注油器55构成为借助马达55d工作。此外，注油器55具有多个(在本实施方式中为3个)出口，第3油管55a、55b、55c的一端连接于各出口。此外，第3油管55a、55b、55c的另一端分别连接于压缩级3bb。注油器55的出口数及第3油管的根数与供油式的压缩机3b的压缩级数相同。由此，能够从注油器55经由第3油管55a、55b、55c向供油式的压缩机3b供给润滑油。这样，能够使借助分离器14回收的聚α烯烃系润滑油返回供油式的压缩机3b，作为活塞的润滑油来再利用。
＜作用效果＞
接着，对上述实施方式1的蒸发气体回收系统1的特征的结构及作用效果进行说明。
上述蒸发气体回收系统1具备罐2、压缩机3b、分离器14(油分离器)、再液化系统9，前述罐2储存有液化气体100，前述压缩机3b被供给聚α烯烃系润滑油，并且将由于罐2内的液化气体100的一部分的蒸发而产生的蒸发气体100a压缩，前述压缩机3b是往复运动式的，前述分离器14(油分离器)将被从压缩机3b排出的蒸发气体所含的雾状的聚α烯烃系润滑油分离，前述再液化系统9具有热交换器16，使液化的蒸发气体返回至罐2，前述热交换器16将雾状的聚α烯烃系润滑油借助分离器14分离的蒸发气体，通过与被从罐2供给至压缩机3的蒸发气体的热交换冷却。
上述蒸发气体回收系统1具备供给聚α烯烃系润滑油的压缩机3b。聚α烯烃系润滑油与在往复运动压缩机一般被使用的矿物油系润滑油相比，蒸气压特别小。因此，与具备使用矿物油系润滑油的往复运动压缩机的蒸发气体回收系统相比，能够将被从压缩机3b排出的蒸发气体所含的蒸气状的油分的量大幅减少。由此，借助分离器14将压缩后的蒸发气体所含的雾状或液状的油分分离，由此能够将油分向再液化系统9的热交换器16的流入量大幅减少。因此，热交换器16的流路内的油分的析出被抑制，所以能够抑制热交换器16的性能下降。
此外，根据上述蒸发气体回收系统1，也能够抑制位于热交换器16的下游侧的第4配管17内的油分的析出。若在第4配管17内油分凝固而析出，则在系统的再起动时等，有常温下呈液态的油分与蒸发气体一同流向下游侧而混入罐2内的可能性。与此相对，根据上述蒸发气体回收系统1，也能够抑制第4配管17内的油分的析出，所以也能够防止油分向罐2内的混入。
上述蒸发气体回收系统1具备使被分离器14分离的聚α烯烃系润滑油返回压缩机3b的再利用系统50。通过借助该再利用系统50将聚α烯烃系润滑油再利用，能够实现削减成本。特别地，聚α烯烃系润滑油价格高，所以通过具备再利用系统50的成本削减的效果显著。
(其他实施方式)
最后对本发明的其他实施方式进行说明。
在上述实施方式1，对蒸发气体回收系统1具备润滑油的再利用系统50的情况进行了说明，但不限于此。如图4所示，也可以是省略了润滑油的再利用系统的蒸发气体回收系统1a。
在上述实施方式1的蒸发气体回收系统1中，也可以省略冷却器51。
在上述实施方式1中，作为油分离器的一例，对使用具有外表面构成网格状的小径部26的分离器14来将润滑油从蒸发气体分离的情况进行了说明，也可以借助其他的油分离器将润滑油分离。例如，也可以使用利用隔板的油分离器、基于离心分离的油分离器。
在上述实施方式1中，对将通过最终级的压缩级3bb后的蒸发气体向再液化系统9引导的结构进行了说明，但不限于此。如图5所示，再液化系统9的第3配管10也可以连接于供油式的压缩机3b的压缩级3bb彼此之间。该情况下，冷却器51及分离器14都被配置于压缩级3bb彼此之间。由此，能够将从压缩机3b的中途级抽吸的蒸发气体向再液化系统9引导。
在上述实施方式1中，对用于使被从蒸发气体分离的润滑油返回的第3油管55a、55b、55c被直接连接于供油式的压缩机3b的情况进行了说明，但不限于此。如图6所示，也可以是第3油管55a、55b、55c分别连接于压缩级3aa、3bb彼此之间。根据该方案，与第3油管55a、55b、55c直接连接于供油式的压缩机3b的情况相比，能够使压送润滑油所必需的动力更小。
不限于如上述实施方式1的再利用系统50那样，构成为将借助分离器14回收的润滑油和未使用的润滑油混合后向供油式的压缩机3b供给，也可以构成为，将借助分离器14回收的润滑油和未使用的润滑油分别向压缩机3b供给。此外，也可以省略注油器55，构成为借助油泵56从油罐54向供油式的压缩机3b直接供给润滑油。
此次公开的实施方式应被解释为在所有的方面都是例示而非限制性的。本发明的范围也并非根据上述说明而是根据权利要求书所表示，意味着包括在与权利要求书等同的含义及范围内的全部改变。
附图标记说明
1蒸发气体回收系统
2罐
3a、3b压缩机
9再液化系统
14分离器(油分离器)
16热交换器
50再利用系统
100液化气体
100a蒸发气体。