LNGの施設に関する設計施工技術

異種ＬＮＧ混合受入貯蔵シミュレーション

近年LNG需要の拡大に伴う年間受入量の増大において、カタール産等の従来より軽いLNGをタンクに受け入れる運用が検討されている。軽質と重質のLNGを同じタンクで受け入れる異種LNG混合受入を可能にするために「ロールオーバ」「BOG発生量」等のシミュレーション技術を確立しています。

１．ロールオーバ

タンクに残留されているLNGより重いLNGが受け入れられる時、重いLNGが下層に、軽いLNGが上層に溜まり、二層を形成することがある。この二層の境界面は非常に安定で、この界面を通しての上下層間の熱及び物質伝達量は非常に小さく、上下層で別々の対流を起こす。この状態が長く続くと上層液はLNG中の軽質成分が液面から蒸発することにより重くなり、下層液は入熱による温度上昇により軽くなって、上下層の密度差が小さくなる。そしてある時点で急激な上下層の混合が生じ下層に蓄えられていた熱エネルギーが液表面からＢＯＧ量の急激な増大となって現れる。(下図参照)

２．ロールオーバを防止するために

１．に示したとおりタンク内LNGを層状化させた状態で放置することがロールオーバ発生の原因となる。 従って、ロールオーバを防止するためには、

受入終了時点でタンク内LNGが完全混合であること。

が必要である。 このためには、タンク内LNGを混合（攪拌）しながら受入を実施する必要がある。

３．混合のための方法

受入時にタンク内LNGを混合する方法として下図の３方式の研究を行った。研究内容は、以下の通りである。

1)　塩水による模擬試験
2)　各種理論及び模擬試験結果によるシミュレーションプログラムの開発

現在では、シミュレーションにより密度分布を正確に解析可能である。

４．初期液位の管理

特に、ボトムフィード受入混合方式については、

①タンク形状、②受入流量、③ミキシング運転

に対し、本シミュレーションにより適切な受け入れ管理用グラフを作成して、実際に運用されている。

５．ＢＯＧ発生量の推定

タンク内LNGを混合しながら受入を実施するため、ＢＯＧ発生量が大きくなる。このため、ＢＯＧ発生量を正確に推定しないと基地全体としての安全性を損なう可能性が生じる。 そこで、コンプレッサによるタンク内圧制御をも組み込んだＢＯＧ発生量推定プログラムを作成し、ＢＯＧ発生量及びタンク内圧の推定を行っている(下図参照)。

６．異種ＬＮＧ受入シミュレーションモデルの概略