JPH07125795A

JPH07125795A - ガス置換装置

Info

Publication number: JPH07125795A
Application number: JP5263516A
Authority: JP
Inventors: Noboru Yoshioka; 昇吉岡; Koji Fukami; 浩二深見; Kazuyuki Nakagawa; 一幸中川; Mitsuyasu Nagahama; 光泰長浜
Original assignee: Asahi Engineering Co Ltd Osaka; Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp; Asahi Kasei Engineering Corp
Priority date: 1993-10-21
Filing date: 1993-10-21
Publication date: 1995-05-16
Anticipated expiration: 2011-10-02
Also published as: JP2540442B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】可燃ガスや液化ガスなどが貯蔵されているタ
ンク内のガス置換を安全に行うことのできる置換効率の
よいガス置換装置を得る。【構成】タンク１内壁の頂部、底部に開口する複数の
給、排気口２，３にそれぞれ分散板６を付設し、例えば
窒素ガスと空気やタンク内残存ガスとを混合させずにそ
れぞれ分離して二層状態にし、二層状態を維持しながら
上層のガスを下降移動せしめたり、あるいは下層のガス
を上昇移動せしめて短時間で効率よく、又安全にタンク
内のガスを置換することのできる装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】例えばＬＰＧ、アンモニア、メタ
ン、アセチレンなどの可燃性ガスや液化ガスが貯蔵され
ているタンクなどを定期的に検査・補修した後、再スタ
ートアップさせるに際し、タンク内の空気を窒素ガスな
どのイナートガスで効率良く置換する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】可燃性ガスや液化ガスなどあるいは特定
の化学物質に所定量の空気や酸素などが混入すると爆発
を起こしたり悪戯な化学反応が進行するので、それを防
止するために不活性ガスを添加することによって混合気
体・液体中の酸素濃度を燃焼・爆発あるいは化学変化が
進行・継続するに必要な酸素濃度以下に低下させる必要
がある。とりわけＬＰＧ、アンモニア、メタン、アセチ
レンなどの可燃性ガスや液化ガスの爆発限界酸素濃度は
既に知られているので、これらの可燃性ガスや液化ガス
が貯蔵されているタンクなどを法規により定期的に開放
検査を行う場合、細心の注意を払ってまずタンク内のガ
ス（以下タンク内残存ガスと略称する）を完全に排出し
た後空気と置換せしめ、開放検査が終了したら今度はタ
ンク内の空気を完全に排出してタンク内に可燃性ガスな
どを導入する。そしてこのようなタンク内残存ガスの置
換に使われる不活性ガスとして窒素ガス、アルゴゴン、
炭酸ガスなどがあるが、通常は主として窒素ガスが使わ
れている。しかしながら、窒素ガスは空気やタンク内残
存ガスとの比重差が小さいので、窒素ガスで大型のタン
ク内を置換するとなると、窒素ガスのみが先に排気され
てしまって、タンク内が窒素ガスで完全に置換されるま
でにはかなりの時間を必要とし、またタンクの隅部など
に空気やタンク内残存ガスが滞留するようなケースが生
じて必要以上の窒素ガスを注入しなければならないとい
った問題が生じる。したがって窒素ガスと空気やタンク
内残存ガスとを極力混合させないようにして空気やタン
ク内残存ガスを排気口から効率よく排気させるようなガ
ス置換方法が以前から検討されてきた。例えば特開昭５
７−１０４５８２号公報には、上下に長い筒状のタンク
の最上端と最下端に給、排口を開口し、該開口部に邪魔
板を付設した熱媒体の置換タンクが提案されている。ま
た、特開昭６２−２３９０８９号公報にはチェンバ側壁
に軸線が中心よりずれたガスの吹出口と排気口を設け、
該吹出口にのみ邪魔板を設置した窒素置換装置の技術が
記載されている。一方、特開平４−１６５２９４号公報
には、チャンバー内に供給する不活性ガスであるアルゴ
ンと空気との比重差を利用した雰囲気ガスの置換方法が
提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
従来技術はその目的、利用分野が異なるので、ＬＰＧ、
アンモニア、メタン、アセチレンなどの可燃性ガスや液
化ガスなどが貯蔵されている大型タンク内のガス置換に
は安全性あるいは置換効率の面から採用することは難し
い。本発明は以上のような従来技術の問題点を解消して
可燃性ガスや液化ガスなどが貯蔵されているタンク内の
ガス置換を安全に行うことのできる置換効率のよいガス
置換装置をうることを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は以上のような目
的を達成するために次のようなガス置換装置を提供する
ものである。すなわち横型タンクの頂部と底部の所定の
複数個所に給、排気管に接続する給排気口を穿設し、該
給、排気口の内径より若干大きい分散板を該給排気口に
対向する位置においてタンク内壁から所定の距離をおい
てサポートでタンク本体に支持し、上記給、排気口より
所定の不活性ガスをタンク内に給、排気してタンク内残
存ガスをガス置換することを特徴とするガス置換装置で
ある。

【０００５】

【作用】本発明に係わるタンク内のガス置換装置は、Ｌ
ＰＧ、アンモニア、メタン、アセチレンなどの可燃性ガ
スや液化ガスが貯蔵された横型の大型タンクの頂部と底
部にガス給、排気管に接続する複数のガス給、排気口を
所定の位置にそれぞれ穿設し、それぞれの給、排気口に
は該給、排気口の内径より大きい分散板が給、排気口か
ら所定の距離を隔てて該給、排気口に対向するように固
設されているので、例えば、不活性ガスである窒素ガス
を給、排気口からアンモニアが残存するタンク内に給気
すると、窒素ガスは分散板に衝突して水平方向に均一に
分散してタンク内残存ガスと混合することなく、層状に
分離されて窒素ガスとアンモニアガスとの二層に分離さ
れ、上層のタンク内に残存するアンモニアガスは下層の
窒素ガスに押し上げられて層状態を保持しながら上昇移
動していく。一方、タンク頂部にも同様な給、排気口と
分散板が穿設・付設しているので、層状になって一様に
押し上げられた上層のタンク内残存ガスは、層状を維持
しながらタンクの頂部内壁に沿って水平移動して分散板
の周囲から給、排気口に吸い込まれ排気されていくの
で、タンク内に残存するアンモニアガスは短時間で効率
よく窒素ガスで完全に置換することができる。

【０００６】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は容量が２０００ｍ³の円筒型の横型アンモニアタ
ンクであって、２、３は該タンク１の頂部、底部の所定
の位置に穿設して給、排気管４・５に連通する複数のガ
ス給、排気口である。給、排気口２・３はそれぞれ同一
軸線上に相対面して位置している。６は略円板状の分散
板で、該分散板６は給、排気口２・３に対向するように
給、排気口から所定の距離を隔てて複数のサポート７で
支持されてタンク内壁にそれぞれ垂設し、立設してい
る。図２は給、排気管４・５、分散板６、サポート７の
位置関係を示すものであって、給、排気管４・５の頭部
はタンク内壁に開口している。そして給、排気口２・３
はそれぞれ同一軸線上に穿設し、該給、排気口２・３の
内径よりやや大きい略円板状の分散板６が給、排気口２
・３の真上にしかもタンク壁と平行に給、排気口２・３
に対向するようにして所定の高さの位置に３本のサポー
ト７で支持されている。分散板６、サポート７はタンク
内壁と同一の材質で製作され、それぞれ溶接して固定さ
れている。８・９は給、排気管４・５と給、排気口２・
３を接続するバルブであり、１０はガスの給、排気流量
を調節するためのオリフィスである。

【０００７】分散板６と給、排気口２・３は以上のよう
なタンク内壁に穿設し、付設しているので、アンモニア
タンクの法的な開放検査をする際のガス置換方法につい
て以下に説明する。まず複数のバルブ８を閉、バルブ９
を開にしてタンク内に貯蔵されているアンモニアを複数
の給、排気管４から系外に設置されている別のタンクに
抜き取る。その後、複数のバルブ８を開にして給、排気
管５を経て複数の給、排気口３から窒素ガスを給気する
が、このとき複数のオリフィス１０を作動して窒素ガス
は各給、排気口３から同一流量で給気される。窒素ガス
は図３に示すように分散板６に衝突して水平方向に均一
に分散し、タンク内アンモニアガスと混合せずにアンモ
ニアガスと窒素ガスとは二層に分離され、上層のアンモ
ニアガスは下層の窒素ガスに押し上げられて層状態を維
持しながら一様に上昇移動していく。一方、給、排気口
３の真上には給、排気口２が穿設されており、給、排気
口２にも分散板６が付設されているので、層状態を維持
しながら一様に上昇移動してきた上層のアンモニアガス
は、タンク頂部内壁に沿って水平移動して分散板６の周
囲から層流状態で給、排気口２に吸い取られて排気され
ていく。そして所定量の窒素ガスを給気してタンク内は
完全に窒素ガスで置換される。抜き取られたアンモニア
ガスには窒素ガスが含まれているので、前記した系外の
タンクとは別のタンクに送られる。ガス置換が完了した
ことを検知・確認した後、今度は給、排気管５を経て空
気をタンク内に給気するが、複数の給、排気口３から給
気された空気は分散板６に衝突して水平方向に均一に分
散し、空気は窒素ガスと混合することなく二層に分散さ
れる。そして、空気を各給、排気口３から同一流量で給
気して上層の窒素ガスを層状態を保ちながら一様に押し
上げていく。層状態で上昇移動した窒素ガスはタンク頂
部内壁に沿って水平移動して分散板６に案内されて給排
気口２に吸い込まれて排気されていくものである。そし
て窒素ガスと空気の混合ガスは大気に放出される。タン
ク内が完全に空気で置換されたことが検知・確認される
と、バルブ８・９を閉止してタンクの開放検査作業に入
る。開放検査の作業が終了すると、上記と同一の方法で
まずバルブ８・９を開にして給、排気管４、給、排気口
２を経て窒素ガスをタンク内に給気してタンク内から空
気を排気し、完全に空気が窒素ガスで置換されたことを
検知・確認した後、給、排気管４、給、排気口２を経て
アンモニアガスをタンク内に給気する。そして、タンク
内の窒素ガスがアンモニアガスで完全に置換されたこと
を確認した後、バルブ８・９を閉止する。

【０００８】次に上記したガス置換方法で横が３０ｍ、
外径が１０ｍ、容量が２０００ｍ³の円筒型・横型のア
ンモニアタンクに下記の置換装置を付設してタンク内の
空気を窒素ガスで置換した。１タンク頂部に４ヵ所、タンク底部に４ヵ所それぞれ
同一間隔で、内径８０ミリの給、排気口を穿設した。上
下の給、排気口は同一軸線上に位置している。２分散板は内径２００ミリの円板状で、給、排気口か
ら１００ミリの高さに３本のサポートで支持されてい
る。３窒素ガスの流入速度は約１０ｍ／Ｓとした。その結
果、完全に置換が完了したことを検知し、確認する時間
も含めて約６時間でガス置換は完了した。従来方法では
窒素ガス置換に約２４時間かかっていたので、窒素ガス
置換所要時間は従来比１／４に短縮された。また、バル
ブの開閉、アンモニア・窒素ガス・空気の給気・排気、
各計測器などはすべて中央制御室のコンピュータに接続
し、各種のガスの給気・排気はすべて自動化されている
ので、生産性・作業性の向上に大いに寄与した。上記し
たように、給気ガスが分散板に衝突して効果的に水平方
向へ分散、拡散し、給気ガスはタンク内ガスと混合する
ことなくそれぞれ分離して二層を形成しタンク内ガスが
層状を維持しながら上昇あるいは下降移動していくため
には、タンクの大きさ・容量と付設する給、排気口・分
散板の数ならびに給、排気口の内径・分散板の外径・分
散板の高さ、ならびに置換ガスの種類とその流入速度が
関係してくる。安全性とガス置換効率ならびに分散板を
付設するコストの両面を考慮して、コンピュータで計算
し、確認した結果、５００ｍ³以上１０００ｍ³以下の
横型で円筒型タンクではタンクの頂部と底部に３ヵ所そ
れぞれ給、排気口・分散板を付設するのが好ましく、１
０００ｍ³以上のタンクならば頂部と底部のそれぞれに
少なくとも４ヵ所給、排気口・分散板を穿設し、付設す
るのが好ましい。また、実施例では給、排気口はタンク
の頂部と底部にそれぞれ同一軸線上に穿設している。こ
れはガスが均一に分散して層状を維持しながら上昇下降
移動して排気するのに効果があるからで別に給、排気口
が同一軸線上に穿設していなくても構わない。またタン
ク容量が１０００ｍ³以上の給、排気口の内径・分散板
の高さについては、分散板の外径は給、排気口の内径の
１．５倍程度、分散板の高さは給排気口の内径の１．５
倍程度、給、排気口の内径は３０〜１１０ミリ程度が好
ましく、その時の置換ガス流速は３〜２５ｍ／Ｓ程度が
好ましい。

【０００９】実施例では分散板の形状は略円板状と説明
したが、その形状は別に限定するものではなく、また横
型の円筒型アンモニアタンクのガス置換について説明し
たが当然ながらアンモニア以外の可燃性ガスや液化ガス
が貯蔵された大型タンク内のガス置換にも本発明になる
ガス置換装置を採用すると著しい効果が期待される。ま
たガスの給、排気は、タンク頂部の給、排気口からか、
あるいはタンク底部の給、排気口からかは当然ながらタ
ンク内に残存するガスと置換ガスの種類によって決めら
れるものである。小形タンク、あるいは縦型タンク内の
ガス置換にも本ガス置換装置を採用することはできる
が、小形タンク・縦型タンクには置換装置を付設するの
が難しく、また付設できたとしても複数基は付設できな
いし、その上ガス置換に要する時間は著しくは短縮され
ないので、それほど大きな効果は期待できない。何れに
しても本案は、大型タンク内壁の頂部、底部に開口する
複数の給、排気口にそれぞれ分散板を付設し、例えば窒
素ガスと空気やタンク内残存ガスとを混合させずにそれ
ぞれ分離して二層状態にし、二層状態を維持しながら上
層のガスを下降移動せしめたり、あるいは下層のガスを
上昇移動せしめて短時間で効率よく、また安全にタンク
内のガスを置換する装置を提供することを特徴とするも
のである。

【００１０】

【発明の効果】本発明に係わるタンク内のガス置換装置
は、横型タンクの頂部と底部の所定の複数カ所にそれぞ
れガス給、排気管に接続する給、排気口を穿設し、該
給、排気口に対向するように給、排気口より所定の高さ
に給、排気口の内径より若干大きい分散板をサポートで
それぞれ支持し、例えば、給、排気口より窒素ガスなど
の置換ガスをタンク内に給気すると、置換ガスは分散板
に衝突して水平方向へ均一に分散してタンク内に残存す
るアンモニアガスとは混合することなく置換ガスとタン
ク内残存ガスは分離して二層を形成し、タンク内アンモ
ニアガスは下層の置換ガスに押し上げられて層状態を維
持しながら上昇移動していく。一方、上記給、排気口に
対応して給、排気口がタンクの頂部にそれぞれ複数基付
設し、該給、排気口にも同一構造の分散板６が付設して
いるので、層状態を維持しながら上昇移動したタンク内
アンモニアガスは、タンク頂部内壁に沿って水平移動し
て分散板の周囲から給、排気口に吸い込まれて排気され
ていくので、従来方法に比して置換にかかる時間は大幅
に短縮され、また複数の分散板は簡単な加工でタンク内
壁に付設することができるので、本発明になるガス置換
装置を可燃性ガスや液化ガスが貯蔵されている地上タン
クは勿論、タンカーなどの輸送船に設置されているタン
クなどのガス置換に採用することにより安全性は確保さ
れ、置換効率は著しく向上し、タンク容量が大きい程著
しい効果が期待されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる円筒型の横型アンモニアタンク
の説明図

【図２】本発明にかかる分散板の構造を示す説明図

【図３】ガス置換の作動状態を示す説明図

【符号の説明】

１タンク２給、排気口３給、排気口４給、排気管５給、排気管６分散板７サポート８バルブ９バルブ 10 オリフィス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中川一幸大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号日立造船株式会社内 (72)発明者長浜光泰大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号日立造船株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】横型タンクの頂部と底部の所定の複数個
所に給、排気管に接続する給、排気口を穿設し、該給、
排気口の内径より若干大きい分散板を該給、排気口に対
向する位置においてタンク内壁から所定の距離をおいて
サポートでタンク本体に支持したことを特徴とするガス
置換装置。