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冷却蒸发气体的方法和用于其的设备

阅读:595发布:2023-02-23

专利汇可以提供冷却蒸发气体的方法和用于其的设备专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本公开内容涉及用于冷却,优选地 液化 ,浮动的运输 船舶 中的液化的货物产生的 蒸发 气 体(BOG)流的方法和设备,所述液化的货物具有在1个 大气压 下大于-110℃的沸点并且包含多种组分,所述方法包括至少以下步骤:在包括至少第一阶段(65)和最后阶段(75)的压缩的两个或更多个阶段中压缩来自所述液化的货物的蒸发气体流(01)以提供压缩的BOG排放流(06),其中压缩的所述第一阶段(65)具有第一阶段排放压 力 并且压缩的所述最后阶段(75)具有最后阶段吸入压力并且一个或多个中间的,可选择地冷却的、压缩的BOG流(02、03、04)被提供在连续的压缩阶段之间;冷却所述压缩的BOG排放流(06)以提供冷却的通 风 流(51)和冷却的压缩的BOG流(08);膨胀,可选择地在进一步冷却之后膨胀所述冷却的压缩的BOG流(08)的一部分至在所述第一阶段排放压力的压力和所述最后阶段吸入压力的压力之间的压力以提供膨胀的冷却的BOG流(33);所述膨胀的冷却的BOG流(33)紧靠所述冷却的 通风 流(51)进行热交换以提供进一步冷却的通风流(53)。,下面是冷却蒸发气体的方法和用于其的设备专利的具体信息内容。

1.一种冷却浮动的运输船舶中的液化的货物产生的蒸发气体流(01)的方法,所述液化的货物具有在1个大气压下大于-110℃的沸点并且包含多种组分,所述方法包括至少以下步骤:
-在包括至少第一阶段(65)和最后阶段(75)的压缩的两个或更多个阶段中压缩所述液化的货物产生的蒸发气体流(01)以提供压缩的BOG排放流(06),其中压缩的所述第一阶段(65)具有第一阶段排放压并且压缩的所述最后阶段(75)具有最后阶段吸入压力并且一个或多个中间的压缩的BOG流(02、03、04)被提供在压缩的连续阶段之间;
-冷却并且分离所述压缩的BOG排放流(06)以提供作为包含所述蒸发气体的未冷凝组分的气态流的冷却的通流(51)和包含所述蒸发气体的冷凝组分的冷却的压缩的BOG流(08);
-膨胀所述冷却的压缩的BOG流(08)的一部分至在所述第一阶段排放压力的压力和所述最后阶段吸入压力的压力之间的压力以提供膨胀的冷却的BOG流(33);
-使所述膨胀的冷却的BOG流(33)紧靠所述冷却的通风流(51)进行热交换以提供进一步冷却的通风流(53)。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述一个或多个中间的压缩的BOG流(02、04)是被冷却的。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法,其中膨胀步骤是在进一步冷却所述冷却的压缩的BOG流(08)之后进行的。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的方法,其中使所述膨胀的冷却的BOG流(33)紧靠所述冷却的通风流(51)进行的所述热交换还提供中间的冷却的压缩的BOG流(03)或BOG再循环流(35)。
5.根据权利要求4所述的方法,还包括以下步骤:
-把所述BOG再循环流(35)加入中间的压缩的BOG流(02)中。
6.根据权利要求4所述的方法,还包括以下步骤:
-把所述BOG再循环流(35)加入中间的冷却的压缩的BOG流(03a)中。
7.根据权利要求1所述的方法,还包括以下步骤:
-引出所述冷却的压缩的BOG流(08)的一部分以提供冷却的压缩的BOG侧流(31);
-膨胀所述冷却的压缩的BOG侧流(31)以提供膨胀的冷却的BOG流(33);
-使所述膨胀的冷却的BOG流(33)紧靠所述冷却的通风流(51)进行热交换以提供所述进一步冷却的通风流(53)。
8.根据权利要求7所述的方法,还包括以下步骤:
-使所述膨胀的冷却的BOG流(33)紧靠所述冷却的压缩的BOG流(08)的一部分(08a)进行热交换以提供进一步冷却的压缩的BOG流(09)。
9.根据权利要求7或权利要求8所述的方法,还包括:
-在压缩的所述第一阶段(65)中压缩所述蒸发气体流(01)以提供作为中间的压缩的BOG流的第一中间的压缩的BOG流(02);
-使所述膨胀的冷却的BOG流(33)与所述第一中间的压缩的BOG流(02)进行热交换以提供作为中间的冷却的压缩的BOG流的冷却的第一中间的压缩的BOG流(03);
-把所述冷却的第一中间的压缩的BOG流(03)传递至压缩的第二阶段的吸入部。
10.根据权利要求7或权利要求8所述的方法,其中与所述膨胀的冷却的BOG流(33)进行的所述热交换还提供BOG再循环流,所述方法包括以下的另外的步骤:
-在压缩的所述第一阶段(65)中压缩所述蒸发气体流(01)以提供作为中间的压缩的BOG流的第一中间的压缩的BOG流(02);
-把所述BOG再循环流加入所述第一中间的压缩的BOG流(02)中以提供作为中间的冷却的压缩的BOG流的冷却的第一中间的压缩的BOG流(03);
-把所述冷却的第一中间的压缩的BOG流(03)传递至压缩的第二阶段的吸入部。
11.根据权利要求7所述的方法,包括以下另外的步骤:
-引出所述冷却的压缩的BOG流(08)的一部分以提供额外的冷却的压缩的BOG侧流(11);
-膨胀所述额外的冷却的压缩的BOG侧流(11)以提供额外的膨胀的冷却的BOG流(13);
-使所述额外的膨胀的冷却的BOG流(13)紧靠所述冷却的压缩的BOG流(08)的一部分(08b)进行热交换以提供进一步冷却的压缩的BOG流(09)。
12.根据权利要求11所述的方法,其中所述膨胀的冷却的BOG流(33)与所述冷却的通风流(51)进行热交换的所述步骤还提供BOG再循环流(35)。
13.根据权利要求12所述的方法,还包括以下步骤:
-在压缩的所述第一阶段(65)中压缩所述蒸发气体流(01)以提供作为中间的压缩的BOG流的第一中间的压缩的BOG流(02);
-使所述额外的膨胀的冷却的BOG流(13)与所述第一中间的压缩的BOG流(02)进行热交换以提供冷却的第一中间的压缩的BOG流(03a);
-把所述冷却的BOG再循环流(35)加入所述冷却的第一中间的压缩的BOG流(03a)中并且把所得到的流(03b)作为组合的冷却的第一中间的压缩的BOG流(03b)传递至压缩的第二阶段的吸入部。
14.根据权利要求12所述的方法,其中使所述额外的膨胀的冷却的BOG流(13)紧靠所述冷却的压缩的BOG流(08)的一部分(08b)进行热交换的所述步骤还提供额外的BOG再循环流,所述方法还包括以下步骤:
-在压缩的所述第一阶段(65)中压缩所述蒸发气体流(01)以提供作为中间的压缩的BOG流的第一中间的压缩的BOG流(02);
-把所述额外的BOG再循环流加入所述BOG再循环流(35)中以提供组合的BOG再循环流;
-使所述组合的BOG再循环流与所述第一中间的压缩的BOG流(02)进行热交换以提供冷却的第一中间的压缩的BOG流(03);
-把所述冷却的第一中间的压缩的BOG流(03)传递至压缩的第二阶段的吸入部。
15.根据权利要求1或权利要求2所述的方法,包括以下的另外的步骤:
-膨胀所述进一步冷却的通风流(53)以提供膨胀的进一步冷却的通风流(63);
-把所述膨胀的进一步冷却的通风流(63)传递至储存罐(50)。
16.根据权利要求1或权利要求2所述的方法,包括以下的另外的步骤:
-分离所述进一步冷却的通风流(53)以提供通风排放流(55)和冷却的通风BOG返回流(57)。
17.根据权利要求16所述的方法,包括以下的另外的步骤:
-膨胀所述冷却的通风BOG返回流(57)以提供膨胀的冷却的通风BOG返回流(59);
-把所述膨胀的冷却的通风BOG返回流(59)传递至储存罐(50)。
18.根据权利要求16所述的方法,包括以下另外的步骤:
-膨胀所述冷却的通风BOG返回流(57)以提供膨胀的冷却的通风BOG返回流(59);
-使所述膨胀的冷却的通风BOG返回流(59)紧靠所述通风排放流(55)进行热交换以提供热交换的通风BOG返回流、冷却的通风排放流和另外的通风排放流;
-膨胀所述冷却的通风排放流以提供膨胀的冷却的通风排放流;
-把所述热交换的通风BOG返回流和所述膨胀的冷却的通风排放流传递至储存罐(50)。
19.根据权利要求8或权利要求11所述的方法,包括以下另外的步骤:
-膨胀所述进一步冷却的压缩的BOG流(09)以提供膨胀的冷却的BOG返回流(10);
-把所述膨胀的冷却的BOG返回流(10)传递至储存罐(50)。
20.根据权利要求1或权利要求2所述的方法,其中所述液化的货物是包含多于
3.5mol%乙烷的LPG。
21.根据权利要求1或权利要求2所述的方法,其中所述压缩的BOG排放流(06)紧靠一股或多股热交换流体流被冷却以提供所述冷却的压缩的BOG流(08)。
22.根据权利要求21所述的方法,其中所述一股或多股热交换流体流选自流、空气流和/或制冷剂流。
23.根据权利要求1或权利要求2所述的方法,其中压缩的阶段(65、75)是多级压缩机的压缩阶段。
24.根据权利要求1所述的方法,其中冷却并且分离所述压缩的BOG排放流(06)的所述步骤包括:
-使所述压缩的BOG排放流(06)在壳管式热交换器中紧靠热交换流体来冷却以提供被加温的热交换流体、所述冷却的通风流(51)和包含所述蒸发气体的冷凝组分的冷却的压缩的排放流(07),并且把所述冷却的压缩的排放流(07)传递至排放所述冷却的压缩的BOG流(08)的排放接收器(205);或
-使所述压缩的BOG排放流(06)在平板型热交换器(200)中冷却以提供冷却的压缩的排放流(07),并且把所述冷却的压缩的排放流(07)在排放接收器(205)中分离以提供所述冷却的通风流(51)和所述冷却的压缩的BOG流(08)。
25.一种用于冷却浮动的运输船舶中的液化的货物产生的蒸发气体流(01)的设备,所述液化的货物具有在1个大气压下大于-110℃的沸点并且包含多种组分,所述设备包括至少:
-压缩系统(60),其用于压缩液化的货物产生的蒸发气体流(01),所述压缩系统包括含有至少第一阶段(65)和最后阶段(75)的压缩的两个或更多个阶段以提供压缩的BOG排放流(06),其中中间的压缩的BOG流(02、03、04)被提供在压缩的连续的阶段之间,-排放热交换器(200),其用于使所述压缩的BOG排放流(06)紧靠热交换流体来冷却以提供被加温的热交换流体和冷却的压缩的排放流(07);
-排放接收器(205),其用于将所述冷却的压缩的排放流(07)排放为包含所述蒸发气体的冷凝组分的冷却的压缩的BOG流(08);
其中所述排放热交换器(200)或所述排放接收器(205)提供作为包含所述蒸发气体的未冷凝组分的气态流的冷却的通风流(51);
-第一排放流减压装置(120),其用于膨胀所述冷却的压缩的BOG流(08)的一部分或所述冷却的压缩的BOG流(08)的进一步冷却的一部分以提供膨胀的冷却的BOG流(33);
-一个或多个通风热交换器(190、190'),其用于使所述膨胀的冷却的BOG流(33)紧靠所述冷却的通风流(51)进行热交换以提供进一步冷却的通风流(53)。
26.根据权利要求25所述的设备,其中所述中间的压缩的BOG流(02、03、04)中的一个或多个是被冷却的。
27.根据权利要求25或权利要求26所述的设备,其中所述第一排放流减压装置(120)膨胀所述冷却的压缩的BOG流(08)的一部分,进一步冷却所述冷却的压缩的BOG流(08)。

说明书全文

冷却蒸发气体的方法和用于其的设备

技术领域

[0001] 本公开内容涉及用于冷却,特别是再液化浮动的运输船舶上的液化的货物例如液化石油气(LPG)产生的蒸发气体(BOG)的方法和用于其的设备。
[0002] 本公开内容的背景
[0003] 浮动的运输船舶,例如液化气运输船和驳船,能够运输多种呈液化状态的货物。在本发明的内容中,这些液化的货物具有当被在1个大气压测量时的大于-110℃的沸点并且包含液化石油气、液化石化气例如丙烯和乙烯、以及液化。液化石油气是有用的燃料源,例如用于加热仪器和交通工具,并且是氢化合物的源。LPG包含丙烷、正丁烷和异丁烷中的一个或多个,以及可选择地一个或多个其他的,例如丙烯、丁烯类和乙烷。
[0004] 石油气可以从天然气提取或在原油的精炼中生产。作为结果,石油气正常地包含多种组分。经常是期望的是,在在它们的源处或附近的液化设施中液化石油气。作为实例,石油气可以作为液体比在气态形式中更容易地被储存和运输经过长的距离,因为它们占用更小的体积并且可以不需要被在高压储存。这样的LPG可以被在大气压力储存,如果其被保持在或低于其的沸腾温度的话,例如在-42℃或更低,其是丙烷组分的沸点。可选择地,LPG可以被在较高的温度储存,如果其被加压至高于大气压力的话。
[0005] 石化气例如乙烯和丙烯可以在石油气或其他的烃中存在或可以从石油气或其他的烃合成。由于与石油气相似的原因,经常是期望的是,在在它们的分离或制造的地点处或附近的液化设施中液化石化气。液化石化气可以被在大气压力储存,如果被保持在或低于它们的沸腾温度的话,例如在-104℃或更低,对于乙烯。可选择地,液化石化气可以被在更高的温度储存,如果它们被加压至高于大气压力的话。
[0006] LPG或其他的具有当被在1个大气压测量时的大于-110℃的沸点的液化的货物的长距离运输可以被在合适的液化气运输船中实施,特别是LPG运输船,例如具有一个或多个用于容纳液化的货物的储存罐的远洋油轮。这些储存罐可以是被绝热的和/或被加压的罐。在罐的装载和液化的货物例如罐中的LPG的储存期间,气体,例如石油气,可以由于货物的蒸发被产生。这种已蒸发的货物气体被称为蒸发气体(BOG)。为了防止BOG的在罐中的积聚,系统可以被设置在运输船上以再液化BOG,使得其可以被在已冷凝的状态中返回至储存罐。这可以通过BOG的压缩和冷却被实现。在许多系统中,压缩的BOG被紧靠冷却和冷凝。
[0007] 具有许多与提供用于再液化来自浮动的运输船舶中的这样的液化的货物的蒸发气体的系统相关联的考虑。船舶的尺寸施加对为再液化系统可用的空间的限制。这可以约束压缩机队列的数量和尺寸。此外,尺寸约束可以还妨碍封闭的冷冻系统的用于冷却用于压缩的BOG流的冷凝器的用途,使得冷却负载(cooling duty)可以被海水提供。当海水被使用时,再液化系统通常被设计为使用在高至32℃的海水温度操作。
[0008] 液化的货物,例如主要地包含丙烷特别是商品级丙烷的那些,可以还包含较轻的组分例如乙烷的相对高的浓度。不可能是可能的是再液化来自这样的液化的货物的蒸发气体的所有的组分,特别是包含以高于3.5mol%的浓度存在的较轻的组分例如乙烷的那些。这样的未冷凝的组分可以然后被以气态相返回至液化的货物储存罐,并且将在封闭系统中在蒸发气体中积聚,由此随时间推移增加浓度,或可以被从船舶通(vent),以防止它们的在蒸发气体中的积聚。未冷凝的货物组分的积聚或通风应当被避免。例如,当蒸发气体中的未冷凝的组分的浓度增加时,不能够被再冷凝的蒸发气体的体积将增加,减少再液化系统的有效的容量。可以是温室气体的未冷凝的组分的通风是在环境上并且在商业上非期望的。
[0009] 包含低沸点组分,例如具有在当在1个大气压测量时的大于-110℃至-55℃的范围内的沸点的那些,例如石油气乙烷(其可以在天然气液体(NGL)中作为组分存在)和石化气乙烯,的液化的货物提出了特别的再液化问题。例如,海水可能不能够提供足以再液化BOG的乙烷或乙烯组分的冷却负载。此外,这样的BOG组分的再液化可以需要更大的压缩(例如与较高的沸点的组分例如丙烷的再液化相比)。
[0010] 通常,乙烯的再液化要求能够把乙烯BOG压缩至约51巴的压力的压缩系统,例如包括三个或更多个阶段的压缩系统,以及在9.5℃或更低的温度的冷却介质,以冷凝压缩的BOG流。
[0011] 存在对于提供改进的冷却,特别是再液化,浮动的运输船舶中的具有在1个大气压下测量时的大于-110℃的沸点并且包含多种组分的液化的货物产生的蒸发气体的方法的需要。特别地,提供货物的较轻的组分的改进的冷却,特别是再液化,的方法是期望的。
[0012] 概述
[0013] 本公开内容利用使用被压缩、冷却并且然后膨胀的BOG流来热交换可能包含未冷凝的蒸发气体组分的冷却的通风流的方法。以这种方式,提供进一步冷却的通风流,其中之前未冷凝的组分可以被再液化并且然后以液相返回至液化的货物罐。被压缩、冷却并且然后膨胀的BOG流提供与热交换介质例如海水相比具有增加的冷却负载的源,从而允许再液化冷却的通风流中的较轻的组分。
[0014] 因此,对于给定的压缩阶段数目,本文公开的方法和设备允许具有增加的含量的较轻的组分例如乙烷的液化的货物被运输,而不需要加入额外的压缩阶段或使未冷凝的组分通风。以另一个方式察看,本文描述的方法和设备允许具有给定的压缩阶段数目的压缩系统扩展至具有通常不能够被再液化的组分的货物。
[0015] 此外,在被压缩、冷却并且然后膨胀的BOG流和冷却的通风流之间进行热交换之后,所得到的BOG流可以被传递至压缩阶段的吸入部以再液化在热交换期间可能气化的BOG。
[0016] 本文公开的方法和设备对于包含可以在蒸发气体中积聚的具有与不可冷凝的气体例如氮气相似的分子量的组分的货物也是有利的。方法和设备可以在用于除去不可冷凝的气体的操作期间降低货物组分的损失。
[0017] 在第一方面,提供一种冷却浮动的运输船舶中的液化的货物产生的蒸发气体流的方法,所述液化的货物具有在1个大气压下大于-110℃的沸点并且包含多种组分,所述方法包括至少以下步骤:
[0018] -在包括至少第一阶段和最后阶段的压缩的两个或更多个阶段中压缩所述液化的货物产生的蒸发气体流以提供压缩的BOG排放流,其中压缩的所述第一阶段具有第一阶段排放压力并且压缩的所述最后阶段具有最后阶段吸入压力并且一个或多个中间的,可选择地冷却的,压缩的BOG流被提供在压缩的连续阶段之间;
[0019] -冷却所述压缩的BOG排放流以提供冷却的通风流和冷却的压缩的BOG流;
[0020] -膨胀,可选择地在进一步冷却之后,所述冷却的压缩的BOG流的一部分至在所述第一阶段排放压力的压力和所述最后阶段吸入压力的压力之间的压力以提供膨胀的冷却的BOG流;
[0021] -使所述膨胀的冷却的BOG流紧靠所述冷却的通风流进行热交换以提供进一步冷却的通风流。
[0022] 在一个实施方案中,所述使所述膨胀的冷却的BOG流紧靠所述冷却的通风流进行的所述热交换还提供中间的冷却的压缩的BOG流或BOG再循环流。
[0023] 在一个另外的实施方案中,所述方法还包括以下步骤:
[0024] -把所述BOG再循环流加入中间的,可选择地冷却的,压缩的BOG流中。
[0025] 通常,压缩的所述第一阶段将提供在其排放部或出口处的第一中间的压缩的BOG流。该流,可选择地在冷却之后以提供冷却的第一中间的压缩的BOG流,可以被传递至压缩的第二阶段的吸入部或入口。压缩的所述第二阶段可以是或可以不是压缩的所述最后阶段。
[0026] 在一个实施方案中,如果所述冷却的压缩的BOG流的所述部分,可选择地在进一步冷却之后,被膨胀至在所述第一阶段排放压力的压力和所述第二阶段吸入压力的压力之间的压力,那么由热交换所述膨胀的冷却的BOG流产生的流将处在适于传递至压缩的所述第二阶段的吸入部的压力下。该流可以作为第一中间的冷却的压缩的BOG流被直接地传递至压缩的所述第二阶段的吸入部。可选择地,作为BOG再循环流的流可以被加入第一中间的压缩的BOG流中以提供第一中间的冷却的压缩的BOG流,所述第一中间的冷却的压缩的BOG流可以然后被传递至压缩的所述第二阶段的吸入部。
[0027] 如果所述压缩系统中存在压缩的至少三个阶段,那么所述冷却的压缩的BOG流的被膨胀的部分,可选择地在进一步冷却之后,可以被膨胀至在(i)所述第一阶段排放压力的压力和所述第二阶段吸入压力的压力或(ii)所述第二阶段排放压力的压力和所述第三阶段吸入压力的压力之间的压力。热交换所述膨胀的BOG流产生的流可以因此处在适于传递至压缩的第一阶段或第二阶段的吸入部的压力下。选项(i)是优选的,以提供所述冷却的压缩的BOG流的更大的压力降低,由此在与所述冷却的通风流进行热交换期间产生更大的冷却负载。
[0028] 在另一个实施方案中,所述方法还包括以下的步骤:
[0029] -引出所述冷却的压缩的BOG流的一部分以提供冷却的压缩的BOG侧流;
[0030] -膨胀所述冷却的压缩的BOG侧流以提供膨胀的冷却的BOG流;
[0031] -使所述膨胀的冷却的BOG流紧靠所述冷却的通风流进行热交换以提供所述进一步冷却的通风流。
[0032] 在又一个实施方案中,所述方法还包括以下步骤:
[0033] -使所述膨胀的冷却的BOG流紧靠所述冷却的压缩的BOG流的一部分进行热交换以提供进一步冷却的压缩的BOG流。
[0034] 因此,所述膨胀的冷却的BOG流可以紧靠所述冷却的通风流以及所述冷却的压缩的BOG流的一部分二者来进行热交换。例如,如果壳管式或壳盘管式热交换器被使用,那么所述膨胀的冷却的BOG流可以被传递至所述热交换器的壳侧并且所述冷却的通风流以及所述冷却的压缩的BOG流的所述部分可以在单独的冷却管或盘管中存在。
[0035] 在一个可选择的实施方案中,所述冷却的压缩的BOG流可以在引出所述流的一部分以用于膨胀之前被进一步冷却,由此提供作为进一步冷却的压缩的BOG侧流的所述冷却的压缩的BOG侧流。这种进一步冷却可以例如通过紧靠进一步冷却的压缩的BOG流的膨胀的部分来热交换所述冷却的压缩的BOG流来实现以提供进一步冷却的压缩的BOG流。所述进一步冷却的压缩的BOG流的一部分然后被膨胀以提供所述膨胀的进一步冷却的压缩的BOG侧流以用于紧靠所述冷却的压缩的BOG流的所述部分进行的热交换。将是明显的是,这样的膨胀的进一步冷却的压缩的BOG侧流也可以被用于紧靠所述冷却的通风流进行热交换。
[0036] 在一个另外的实施方案中,所述方法还包括:
[0037] -在压缩的所述第一阶段中压缩所述蒸发气体流以提供作为中间的压缩的BOG流的第一中间的压缩的BOG流;
[0038] -使所述膨胀的冷却的BOG流与所述第一中间的压缩的BOG流进行热交换以提供作为中间的冷却的压缩的BOG流的冷却的第一中间的压缩的BOG流;
[0039] -把所述冷却的第一中间的压缩的BOG流传递至压缩的第二阶段的吸入部。
[0040] 所述第一中间的压缩的BOG流可以被以第一阶段压力提供。在一个实施方案中,所述冷却的压缩的BOG流的一部分的为了提供以所述第一阶段压力的所述膨胀的冷却的BOG流的所述压力降低允许所述膨胀的冷却的BOG流在所述热交换步骤中被加入所述第一中间的压缩的BOG流中。所述冷却的第一中间的压缩的BOG流可以因此是所述膨胀的冷却的BOG流和所述第一中间的压缩的BOG流的组合。这可以在液体过冷化过程中发生。
[0041] 在所述方法的另一个实施方案中,与所述膨胀的冷却的BOG流进行的热交换还提供BOG再循环流,并且所述方法包括以下的另外的步骤:
[0042] -在压缩的所述第一阶段中压缩所述蒸发气体流以提供作为中间的压缩的BOG流的第一中间的压缩的BOG流;
[0043] -把所述BOG再循环流加入所述第一中间的压缩的BOG流中以提供作为中间的冷却的压缩的BOG流的冷却的第一中间的压缩的BOG流;
[0044] -把所述冷却的第一中间的压缩的BOG流传递至压缩的第二阶段的吸入部。
[0045] 本实施方案通常是闪蒸液体过冷化过程。
[0046] 在一个另外的实施方案中,所述方法包括以下的另外的步骤:
[0047] -引出所述冷却的压缩的BOG流的一部分以提供额外的冷却的压缩的BOG侧流;
[0048] -膨胀所述额外的冷却的压缩的BOG侧流以提供额外的膨胀的冷却的BOG流;
[0049] -使所述额外的膨胀的冷却的BOG流紧靠所述冷却的压缩的BOG流的一部分进行热交换以提供进一步冷却的压缩的BOG流。
[0050] 当在所述冷却的压缩的BOG流的膨胀的部分或所述冷却的通风流和所述冷却的压缩的BOG流的一部分之间进行的热交换在单独的热交换器中被实施时本实施方案是有重大意义的。
[0051] 在所述方法的又一个实施方案中,所述膨胀的冷却的BOG流与所述冷却的通风流进行热交换的步骤还提供BOG再循环流。这样的实施方案可以在其中中间的压缩的流不存在于所述热交换期间的闪蒸液体过冷化过程中发生。
[0052] 在另一个实施方案中,所述方法还包括以下的步骤:
[0053] -在压缩的所述第一阶段中压缩所述蒸发气体流以提供作为中间的压缩的BOG流的第一中间的压缩的BOG流;
[0054] -使所述额外的膨胀的冷却的BOG流与所述第一中间的压缩的BOG流进行热交换以提供冷却的第一中间的压缩的BOG流;
[0055] -把所述冷却的BOG再循环流加入所述冷却的第一中间的压缩的BOG流中并且把所述所得到的流传递至压缩的第二阶段的吸入部。
[0056] 当在所述冷却的压缩的BOG流的膨胀的部分或所述冷却的通风流和所述冷却的压缩的BOG流的一部分之间进行的热交换在单独的热交换器中被实施时本实施方案是有重大意义的。与所述额外的膨胀的冷却的BOG流进行的所述热交换可以是液体过冷化过程。
[0057] 在所述方法的另一个实施方案中,紧靠所述冷却的压缩的BOG流的一部分来热交换所述额外的膨胀的冷却的BOG流的步骤还提供额外的BOG再循环流,并且所述方法还包括以下步骤:
[0058] -在压缩的所述第一阶段中压缩所述蒸发气体流以提供作为中间的压缩的BOG流的第一中间的压缩的BOG流;
[0059] -把所述额外的BOG再循环流加入所述BOG再循环流中以提供组合的BOG再循环流;
[0060] -使所述组合的BOG再循环流与所述第一中间的压缩的BOG流热交换以提供冷却的第一中间的压缩的BOG流;
[0061] -把所述冷却的第一中间的压缩的BOG流传递至压缩的第二阶段的吸入部。
[0062] 在本实施方案中,所述额外的膨胀的冷却的BOG流与所述冷却的压缩的BOG流的一部分进行的所述热交换可以是提供额外的BOG再循环流的闪蒸液体过冷化过程。当所述膨胀的冷却的BOG流和所述冷却的通风流之间进行的所述热交换被作为闪蒸液体过冷化过程在单独的热交换器中实施以提供BOG再循环流时,该流可以与所述额外的BOG再循环流组合以提供组合的BOG再循环流。所述组合的BOG再循环流可以然后与所述第一中间的压缩的BOG流热交换,例如通过混合,以提供冷却的第一中间的压缩的BOG流。
[0063] 在一个另外的实施方案中,所述方法可以包括以下的另外的步骤:
[0064] -膨胀所述进一步冷却的通风流以提供膨胀的进一步冷却的通风流;
[0065] -把所述膨胀的进一步冷却的通风流传递至储存罐。
[0066] 所述进一步冷却的通风流可以是部分地或完全地被冷凝的流。在膨胀步骤中,所述进一步冷却的通风流的压力可以被降低至所述储存罐的压力,或略微地高于该压力,以提供向所述罐的流体流动。
[0067] 在另一个实施方案中,所述方法可以包括以下的另外的步骤:
[0068] -分离所述进一步冷却的通风流以提供通风排放流和冷却的通风BOG返回流。
[0069] 本实施方案可以当所述进一步冷却的通风流是多相流,例如包含已冷凝的组分的液相和未冷凝的组分的气相时被应用。分离步骤可以是在其中所述通风排放流包含未冷凝的组分并且所述冷却的通风BOG返回流包含冷凝组分的气体/液体分离步骤。
[0070] 在一个另外的实施方案中,所述方法可以包括以下的另外的步骤:
[0071] -膨胀所述冷却的通风BOG返回流以提供膨胀的冷却的通风BOG返回流;
[0072] -把所述膨胀的冷却的通风BOG返回流传递至储存罐。
[0073] 在这样的膨胀步骤中,所述冷却的通风BOG返回流的压力可以被降低至所述储存罐的压力,或略微地高于该压力,以提供向所述罐的流体流动。
[0074] 在一个另外的实施方案中,所述方法可以包括以下的另外的步骤:
[0075] -膨胀所述冷却的通风BOG返回流以提供膨胀的冷却的通风BOG返回流;
[0076] -使所述膨胀的冷却的通风BOG返回流紧靠所述通风排放流进行热交换以提供已热交换的通风BOG返回流、冷却的通风排放流和另外的通风排放流;
[0077] -膨胀所述冷却的通风排放流以提供膨胀的冷却的通风排放流;
[0078] -把所述已热交换的通风BOG返回流和所述膨胀的冷却的通风排放流传递至储存罐。
[0079] 在这样的膨胀步骤中,所述冷却的通风BOG返回流和所述膨胀的冷却的通风排放流的压力可以被降低至所述储存罐的压力,或略微地高于该压力,以提供向所述罐的流体流动。
[0080] 在另一个实施方案中,所述方法可以包括以下的另外的步骤:
[0081] -膨胀所述进一步冷却的压缩的BOG流以提供膨胀的冷却的BOG返回流;
[0082] -把所述膨胀的冷却的BOG返回流传递至储存罐。
[0083] 在这样的膨胀步骤中,所述进一步冷却的压缩的BOG流的压力可以被降低至所述储存罐的压力,或略微地高于该压力,以提供向所述罐的流体流动。
[0084] 在所述方法的又一个实施方案中,所述液化的货物是LPG,特别是包含多于3.5mol%乙烷的LPG,更特别是包含多于5.0mol%乙烷的LPG。
[0085] 在所述方法的另一个实施方案中,所述压缩的BOG排放流可以被紧靠一个或多个热交换流体流来冷却以提供所述冷却的压缩的BOG流,热交换流体流例如水流,更具体地海水流,空气流,更具体地环境空气流,和/或制冷剂流,例如丙烷或丙烯流或制冷剂共混流,例如R404A的流,其包含1,1,1-三氟乙烷、五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷。通常,所述水流具有+36℃或更低、更通常+32℃或更低的温度。通常,所述制冷剂流具有-42℃或更低的温度。
[0086] 在所述方法的一个另外的实施方案中,所述压缩的阶段是多级压缩机的压缩阶段。
[0087] 在第二方面,提供一种用于冷却浮动的运输船舶中的液化的货物产生的蒸发气体流的设备,所述液化的货物具有在1个大气压下大于-110℃的沸点并且包含多种组分,所述设备包括至少:
[0088] -压缩系统,其用于压缩液化的货物产生的蒸发气体流,所述压缩系统包括至少第一阶段和最后阶段的压缩的两个或更多个阶段以提供压缩的BOG排放流,其中中间的,可选择地冷却的,压缩的BOG流被提供在压缩的连续的阶段之间,
[0089] -排放热交换器,其用于冷却所述压缩的BOG排放流以提供冷却的通风流和冷却的压缩的BOG流;
[0090] -一个或多个通风热交换器,其用于使所述冷却的压缩的BOG流的膨胀的部分,可选择地进一步冷却的部分,紧靠所述冷却的通风流进行热交换以提供进一步冷却的通风流。
[0091] 在一个另外的实施方案中,所述设备可以在所述浮动的运输船舶上存在。
[0092] 在一个另外的实施方案中,第二方面的设备可以使用第一方面的方法被操作。
[0093] 本文公开的设备和方法适用于任何用于具有在1个大气压下大于-110℃的沸点并且包含多种组分的液化的货物的浮动的运输船舶,例如LPG运输船。本文公开的设备和方法可以被用于在其中液化的货物储存罐被完全地冷冻以通过降低温度把呈液相的货物保持在近似大气压力的浮动的运输船舶中以及用于在其中储存罐中的货物通过相对于环境的降低的温度和增加的压力的组合被保持呈液相的那些船舶中。
[0094] 液化的货物可以选自包括液化石油气、液化石化气和液化氨的组。本文公开的设备和方法对于液化的货物,例如LPG,包括轻质组分,特别是高于3.5mol%浓度的乙烷或乙烯的液化的货物具有特别的益处。有利地,对于具有较高浓度的轻质组分的组成,可能不需要另外的压缩阶段来进行冷却,特别是如果压缩的BOG排放流的冷凝通过依靠海水实现的话。
[0095] 本文公开的方法和设备利用两个或更多个压缩的阶段。
[0096] 为了获得本文公开的方法和设备的益处并且冷却所述冷却的通风流,省油器的使用不被要求。然而,在某些实施方案中,热交换器例如省油器可以被设置在压缩的连续的阶段之间,例如在第一阶段和第二阶段之间,以冷却所述中间的压缩的BOG流。如果三个或更多个压缩的阶段存在,那么用于允许中间的压缩的BOG的冷却的热交换器可以被设置在压缩的第二阶段和压缩的最后阶段之间。例如,省油器可以被定位在压缩的第二阶段和压缩的第三阶段之间以及在压缩的第一阶段和压缩的第二阶段之间。在省油器中,所述冷却的压缩的BOG流的膨胀的部分,可选择地进一步冷却的部分可以与中间的压缩的BOG流进行热交换。在一个另外的实施方案中,所述冷却的压缩的BOG流的膨胀的部分,可选择地进一步冷却的部分,可以与所述冷却的压缩的排放流的可选择地进一步冷却的部分进行热交换。这导致性能系数的进一步的改进和增加的冷却,特别是再液化,容量。
[0097] 将是明显的是,本文公开的方法和设备可以作为改型被应用于现有的浮动的运输船舶,通过保持存在的压缩的阶段的数量并且加入必需的管路、和控制部以实施膨胀的冷却的BOG流紧靠冷却的通风流进行热交换以提供进一步冷却的通风流以及可选择地中间的冷却的压缩的BOG流或BOG再循环流。
[0098] 如本文所使用的,术语“多个压缩阶段”定义压缩系统中的连续的两个或更多个压缩阶段。每个压缩阶段可以被一个或多个压缩机实现。每个压缩阶段的一个或多个压缩机可以独立于其他压缩阶段的那些压缩机,使得它们被单独驱动。可选择地,压缩阶段中的两个或更多个可以利用与可选择的传动装置联接的通常由单一的驱动器驱动轴供能的压缩机。这样的被联接的压缩阶段可以是多级压缩机的一部分。
[0099] 本文公开的方法和设备需要至少两个压缩的阶段。在压缩的第一阶段之后,每个后一阶段提供与前一阶段的排放部的压力相比增加的压力。术语“连续的阶段”是指成对的相邻的压缩阶段即阶段(n)和下一个(n+1)阶段,其中‘n’是大于0的整数。因此,连续的阶段是例如第一阶段和第二阶段或第二阶段和第三阶段或第三阶段和第四阶段。中间的压缩的流(和冷却的中间的压缩的流)是指那些连接压缩的连续阶段的流。与冷却的中间的压缩的流相关地使用的术语“压缩的下一阶段”或“压缩的后一阶段”是指定义中间的流的两个连续阶段的在数字上较高的数字(以及较高的压力的阶段)。
[0100] 热交换步骤可以是间接的,其中在热交换中涉及的两股或更多股流被分离并且不直接接触。可选择地,热交换可以是直接的,在这种情况下在热交换中涉及的两股或更多股流可以被混合,由此产生组合的流。
[0101] 其他的方面、特征和优点将在与附图共同地取得时从以下的详细描述变得明显,附图是本公开内容的一部分并且其以实施例的方式图示了所公开的任何发明的原理。

附图说明

[0102] 附图帮助各种实施方案的理解。
[0103] 图1示出了再液化LPG运输船中的货物罐产生的蒸发气体的一个可能已知的系统的示意图;
[0104] 图2示出了根据本公开内容的冷却,特别是再液化,浮动的运输船舶中的液化的货物产生的蒸发气体的系统的示意图;
[0105] 图3示出了根据本公开内容的用于冷却,特别是再液化,浮动的运输船舶中的液化的货物产生的蒸发气体的系统的示意图;
[0106] 图4示出了根据本公开内容的用于冷却,特别是再液化,浮动的运输船舶中的液化的货物产生的蒸发气体的系统的示意图;
[0107] 图5示出了与根据本公开内容的相应的系统相比的包括2和3个压缩的阶段的液化系统的制冷容量相对于以mol%计的液化的货物中的乙烷的浓度(其中余量由丙烷提供)的示意图;
[0108] 图6示出了根据本公开内容的用于冷却,特别是再液化,浮动的运输船舶中的液化的货物产生的蒸发气体的系统的示意图。
[0109] 详细描述
[0110] 基于开放循环冷冻原理的舷侧LPG再液化系统从一个或多个储存罐引出LPG蒸气,也被称为蒸发气体,并且把蒸发气体传递至压缩机,在压缩机中蒸发气体被压缩,使得压缩的蒸气可以使用海水作为散热器/制冷剂被冷却并且冷凝。压缩的蒸气的那些不能够被紧靠海水进行冷凝的较轻的组分通常被以蒸气形式排放至大气或再循环至储存罐。通常,LPG在储存罐中被保持在降低的温度(相对于环境)或增加的压力(相对于大气压)下,或被保持在降低的温度(相对于环境)和增加的压力(相对于大气压)下。
[0111] 图1示出了用于再液化LPG运输船船舶中的蒸发气体的已知系统的示意图。液化石油气(LPG)被储存在罐50中,罐50可以被绝热和/或加压以把石油气保持处于液化的状态。罐中的LPG的气化,例如由不完美的绝热导致的,将导致石油气在罐50的上部空间中形成。为了防止这种气体的积累,其被从罐50作为蒸发气体流01移除。被移除的蒸发气体的尽可能多的组分通常被压缩和冷却,以冷凝其,然后其被返回至罐50。
[0112] 蒸发气体流01可以被传递至压缩系统60,例如在图1中示出的二级压缩机,其包括第一压缩阶段65和第二压缩阶段75。二级压缩机60产生可以被传递至冷凝器100的压缩的BOG排放流06,在冷凝器100中压缩的BOG排放流06被紧靠海水进行冷却。冷凝器100产生冷却的压缩的排放流07和被加温的海水流(未示出)。冷却的压缩的排放流07是包含蒸发气体的能够以压缩的第二阶段75的出口压力来紧靠海水进行再液化的那些组分的冷凝的流。
[0113] 不能够紧靠海水进行再液化的未冷凝的组分被从冷凝器100作为冷却的通风流51移除,冷却的通风流51是蒸气流。未冷凝的组分的冷却的通风流可以在膨胀至大气压力之后经过大气通风流49被排放至大气。
[0114] 冷却的压缩的排放流07可以被传递至第一排放流减压装置120,例如膨胀器或焦-汤姆逊阀,在此处其被膨胀以提供膨胀的冷却的排放流17。膨胀的冷却的排放流17可以然后被传递至第一阶段热交换器80,以提供冷却的返回流体流18,冷却的返回流体流18通常是完全冷凝的流。
[0115] 冷却的返回流体流18可以然后被传递至返回减压装置22,例如膨胀器或焦耳-汤姆逊阀,以提供膨胀的冷却的返回流体流24。通常,返回减压装置22将把冷却的返回流体流18的压力从在或接近第一中间的压缩的BOG流02的压力降低至接近于罐50中的LPG和BOG的压力的压力,例如刚刚高于罐中的BOG的压力,这足以确保膨胀的冷却的返回流体流24充分流向罐50。膨胀的冷却的返回流体流24的压力低于压缩的第一阶段65的排放压力的压力。
[0116] 在返回至罐50之前,膨胀的冷却的返回流体流24可以与热交换器25中的冷却的通风流51进行热交换以提供已热交换的返回流体流26。热交换可以足以冷凝冷却的通风流51的组分以提供已冷凝的通风流29和未冷凝的通风流27。未冷凝的通风流27可以被膨胀至环境压力并且通风至大气。已冷凝的通风流29可以被加入已热交换的返回流体流26中以提供组合的已热交换的返回流体流26a,组合的已热交换的返回流体流26a可以被传递至储存罐50。
[0117] 返回至压缩系统60,压缩的第一阶段65提供第一中间的压缩的BOG流02,第一中间的压缩的BOG流02被传递至第一阶段热交换器80。第一中间的压缩的BOG流02可以被紧靠第一阶段热交换器80中的膨胀的冷却的排放流17进行热交换以提供冷却的第一中间的压缩的BOG流03,冷却的第一中间的压缩的BOG流03是蒸气流。将明显的是,第一排放流减压装置120应当把冷却的压缩的排放流17的压力降低至在或接近第一中间的压缩的BOG流02的压力。冷却的压缩的排放流17和第一中间的压缩的BOG流02被在第一阶段热交换器80的壳侧中混合。
[0118] 冷却的第一中间的压缩的BOG流03可以然后被传递至压缩的第二阶段75的吸入部。第二阶段75压缩冷却的第一中间的压缩的BOG流03以提供压缩的BOG排放流06。
[0119] 本文公开的方法和设备寻求提供改进的再液化BOG的方法和设备。根据本发明的公开内容的方法和设备的实施方案在图2中给出。如果合适,与图1的那些相同的流和组分名称和参考数字已经被用于其余的图中的相应的流和组分。
[0120] 图2示出了浮动的运输船舶例如LPG运输船中的液化的货物储存罐50。液化的货物可以是LPG并且蒸发气体可以是石油气。石油气可以包含丙烷和乙烷。为了冷却,特别是再液化,来自储存罐50的已蒸发的货物,包含已蒸发的货物的蒸发气体流01被传递至具有压缩的两个或更多个阶段的压缩系统60。蒸发气体流01可以具有在高于0至500kPa表压的范围内的压力(“BOG压力”)。压缩系统60可以是包括两个或更多个阶段的多级压缩机。对于“多级压缩机”,其意指压缩机中的每个压缩阶段被同一个驱动轴驱动。可选择地,压缩系统60可以包括用于压缩的每个阶段中的独立驱动的压缩机。当压缩系统60是多级压缩机时,其通常是往复压缩机。
[0121] 图2的实施方案示出了具有第一阶段65和第二阶段75(是压缩的最后阶段)的压缩系统60,虽然本文描述的方法和设备也适用于具有三个或更多个阶段的压缩机。压缩的第一阶段65和第二阶段75分别地在它们的排放部提供低的和高的压力流。
[0122] 压缩系统60压缩蒸发气体流01以提供压缩的BOG排放流06。压缩的BOG排放流06可以具有在1.5至2.5MPa的范围内的压力(“最后阶段压力”)。压缩的BOG排放流06可以被传递至排放流热交换器200,例如冷凝器。压缩的BOG排放流06被紧靠热交换流体例如海水进行冷却以提供冷却的压缩的排放流07和被加温的热交换流体(未示出)。通常,用作热交换流体的海水将具有+36℃或更低的温度,更通常+32℃或更低。
[0123] 冷却的压缩的排放流07通常是部分地,更通常完全冷凝的压缩的排放流。冷却的压缩的排放流07包含蒸发气体的可以以压缩的最后阶段的排放压力被紧靠热交换流体进行冷凝的那些组分。如果排放流热交换器200是壳管式热交换器,那么压缩的BOG排放流06的未冷凝的组分可以作为冷却的通风流51离开热交换器。冷却的通风流51通常是包含蒸发气体的不能够以压缩的最后阶段的排放压力被紧靠热交换流体进行冷凝的那些组分的气态流。
[0124] 冷却的压缩的排放流07通常在作为冷却的压缩的BOG流08被排放之前被传递至排放接收器205。排放接收器205可以是积聚器并且可以操作以保持排放热交换器200中的液体密封和/或保持在压缩的最后阶段75的排放压力。
[0125] 在图2中未示出的一个实施方案中,冷却的通风流可以被排放接收器205,而不是排放热交换器200产生。这将发生,例如,如果排放热交换器具有不能够足够地把蒸气相和冷凝相分离为单独的流的类型的话,例如平板型热交换器。这样的配置在图6的实施方案中示出。
[0126] 冷却的压缩的BOG流08通常被进一步冷却。这可以通过把冷却的压缩的BOG流08传递至一个或多个另外的热交换器180被实现。另外的热交换器180可以具有任何类型,并且用于冷却中间的BOG流以及冷却的压缩的流08的中间阶段,特别是第一阶段,省油器在图2中示出。这在下文更详细地讨论。
[0127] 冷却的通风流51可以被传递至通风热交换器190,在通风热交换器190其被紧靠冷却的压缩的BOG流08的一部分进行热交换。在图2中示出的实施方案中,第一排放流分流装置110把冷却的压缩的BOG流08分为继续的冷却的压缩的排放流08a和冷却的压缩的BOG侧流31。冷却的压缩的BOG侧流31可以被传递至第一排放流减压装置120,例如膨胀器或焦耳-汤姆逊阀,在第一排放流减压装置120其被膨胀以提供膨胀的冷却的BOG流33,膨胀的冷却的BOG流33可以然后紧靠冷却的通风流51进行热交换以提供进一步冷却的通风流53和BOG再循环流35。通常,该热交换通过把膨胀的冷却的BOG流33注射入通风热交换器190的壳侧中被实施,且冷却的通风流51存在于通风热交换器190的壳体内的一个或多个通风热交换器盘管195中。
[0128] 在图2中未示出的一个实施方案中,向通风热交换器190提供冷却负载的流可以作为侧流被从进一步冷却的压缩的BOG流09引出,并且然后被膨胀至中间阶段压力,例如第一阶段压力。进一步冷却的压缩的BOG流09的来源在下文讨论。在这样的实施方案中,第一排放流分流装置可以被设置在进一步冷却的压缩的BOG流09中,而不是在冷却的压缩的BOG流08中。然后被膨胀至中间阶段压力的侧流将因此是进一步冷却的压缩的BOG侧流。其可以然后被膨胀以提供膨胀的进一步冷却的压缩的BOG流,膨胀的进一步冷却的压缩的BOG流可以被紧靠冷却的通风流51进行热交换。
[0129] 在通风热交换器190中产生的BOG再循环流35通常是蒸气流。将是明显的是,如果冷却的压缩的BOG侧流31被膨胀至在或略微地高于被压缩的第一阶段65的排放部提供的压力,即第一阶段压力,那么从膨胀的冷却的压缩的BOG流33的热交换产生的BOG再循环流35可以被传递至联接压缩的第一阶段和压缩的第二阶段的中间的压缩的BOG流,例如第一中间的压缩的BOG流03a。通过把BOG再循环流35传递至压缩系统60,该流可以被再压缩并且冷却,通常冷凝,作为本文描述的方法的一部分。因此,冷却的通风流的进一步的冷却被实现,而没有蒸发气体蒸气的增加被返回至货物储存罐50。
[0130] 冷却的通风流51的在通风热交换器190中的进一步的冷却可以冷凝蒸发气体的不能够被在排放热交换器200中紧靠热交换流体例如海水进行冷凝的组分的一部分。进一步冷却的通风流53通常是至少部分冷凝的流。进一步冷却的通风流53可以被传递至通风流减压装置61(虚线),例如焦耳-汤姆逊阀或膨胀器,在通风流减压装置61其的压力被降低以提供膨胀的进一步冷却的通风流63(虚线)。膨胀的进一步冷却的通风流63可以具有在或略微地高于液化的货物储存罐50的压力的压力,使得其可以被返回至罐,例如通过加入到膨胀的冷却的BOG返回流10以提供组合的膨胀的冷却的BOG返回流10a。
[0131] 在图2中示出的另一个实施方案中,进一步冷却的通风流53可以被传递至通风流分离器150,例如气体/液体分离器。通风流分离器150提供通风排放流55和冷却的通风BOG返回流57,通风排放流55通常是蒸气流,冷却的通风BOG返回流57通常是已冷凝的流,更通常已过冷的流,包含蒸发气体的被在通风热交换器190中冷凝的那些组分。通风排放流55的压力可以被降低,例如至对于返回至储存罐50合适的压力,以用于在别处的储存或用于通风。
[0132] 冷却的通风BOG返回流57可以被传递经过通风返回流减压装置58,例如焦耳-汤姆逊阀或膨胀器,以提供膨胀的冷却的通风BOG返回流59。膨胀的冷却的通风BOG返回流59通常是已冷凝的流。膨胀的冷却的通风BOG返回流59可以被传递至储存罐50,例如通过加入到膨胀的冷却的BOG返回流10。
[0133] 在在图2中未示出的一个另外的实施方案中,额外的热交换步骤可以被实施以冷却通风排放流55,例如以紧靠冷却的通风BOG返回流57的膨胀的部分来冷凝该流的一种或多种组分。特别地,冷却的通风BOG返回流57可以被传递至通风返回流减压装置58以提供膨胀的冷却的通风BOG返回流59,通常在或略微地高于储存罐50的压力。
[0134] 膨胀的冷却的通风BOG返回流59可以然后被传递至另外的通风热交换器,在所述另外的通风热交换器中其可以被紧靠通风排放流55地热交换,通常间接地。膨胀的冷却的通风BOG返回流59可以被加温以提供在所述另外的通风热交换器中的已热交换的通风BOG返回流。通风排放流55可以被冷却以提供冷却的通风排放流和另外的通风排放流。冷却的通风排放流通常是包含一种或多种已冷凝的组分的已冷凝的流。另外的通风排放流通常是包含一种或多种未冷凝的组分的蒸气流。
[0135] 如果所述另外的通风热交换器具有壳管式类型,那么冷却的通风排放流和另外的通风排放流可以作为不同的流离开。如果所述另外的通风热交换器不能够分离不同的相的流,那么来源于通风排放流55的冷却的流可以被传递至另外的通风流分离器,例如气体/液体分离器,所述另外的通风流分离器可以产生冷却的通风排放流和所述另外的通风排放流。
[0136] 另外的通风排放流的压力可以被降低,例如至对于返回至储存罐50合适的压力,以用于在别处的储存或用于通风。冷却的通风排放流可以被传递至另外的通风流减压装置,在所述另外的通风流减压装置中其可以被膨胀以提供膨胀的冷却的通风排放流,通常在或略微地高于储存罐50的压力。已热交换的通风BOG返回流和膨胀的冷却的通风排放流可以然后被传递至储存罐50。
[0137] 返回至冷却的压缩的BOG流08,冷却的压缩的BOG流08可以被在第一另外的热交换器180中紧靠冷却的压缩的BOG流的膨胀的部分进行冷却。在图2中示出的实施方案中,第二排放流分流装置210把继续的冷却的压缩的BOG流08a分割为另外的继续的冷却的压缩的BOG流08b和额外的冷却的压缩的BOG侧流11。额外的冷却的压缩的BOG侧流11可以被传递至第二排放流减压装置220,例如膨胀器或焦耳-汤姆逊阀,在第二排放流减压装置220其被膨胀以提供额外的膨胀的冷却的BOG流13,额外的膨胀的冷却的BOG流13可以然后被紧靠另外的继续的压缩的BOG流08b进行热交换以提供进一步冷却的压缩的BOG流09,进一步冷却的压缩的BOG流09可以是已过冷的流。
[0138] 第一另外的热交换器180可以是壳管式或壳盘管式热交换器,在其中另外的继续的冷却的压缩的BOG流08b被传递经过一个或多个第一另外的热交换器管或盘管185(盘管在图2中示出),在第一另外的热交换器管或盘管185中其被紧靠被注射入第一热交换器的壳侧中的额外的膨胀的冷却的BOG流13进行冷却。额外的冷却的压缩的BOG侧流11可以被膨胀至接近于多级压缩机的第一阶段的排放的压力的压力。
[0139] 在在图2中未示出的一个另外的实施方案中,第二排放流分流装置210可以被设置在第一另外的热交换器180的下游,使得第一另外的热交换器180中的提供冷却负载的流体通过进一步冷却的压缩的BOG流09的一部分的膨胀被获得,而不是继续的冷却的压缩的BOG流08a的一部分的膨胀。
[0140] 以与图1的方案相似的方式,进一步冷却的压缩的BOG流09可以然后被传递至返回BOG减压装置130,例如膨胀器或焦耳-汤姆逊阀,以提供膨胀的冷却的BOG返回流10,膨胀的冷却的BOG返回流10可以是已过冷的已冷凝的BOG返回流。其可以然后被返回至储存罐50。
[0141] 返回至第一另外的热交换器180,以及冷却另外的继续的压缩的BOG流08b,其可以还冷却来自第一压缩机阶段65的中间的压缩的流。在这样的实施方案中,第一另外的热交换器180可以是省油器。该热交换可以导致增加的性能系数。
[0142] 特别地,蒸发气体流01可以被第一阶段65压缩至以第一阶段压力的第一中间的压缩的BOG流02。第一中间的压缩的BOG流02可以然后被紧靠额外的膨胀的进一步冷却的BOG流13进行热交换以提供冷却的第一中间的压缩的BOG流03a。该热交换可以被在第一另外的热交换器180中实施,第一另外的热交换器180通常是第一中间阶段省油器。当第一中间阶段省油器具有壳管式类型时,第一中间的压缩的BOG流02和额外的膨胀的进一步冷却的BOG侧流13可以二者都被注射入热交换器的壳侧中。这被称为液体过冷化。在热交换过程期间,这些流将混合,使得冷却的第一中间的压缩的BOG流03a将是这些流的组合。将是明显的是,额外的进一步冷却的压缩的BOG侧流11应当因此被膨胀至在或略微地高于被第一阶段65的排放提供的压力的压力,即第一阶段压力。这将提供第一另外的热交换器180内的可接受的压力平衡。
[0143] 来自通风热交换器190的BOG再循环流35可以被加入冷却的第一中间的压缩的BOG流03a中以提供组合的冷却的第一中间的压缩的BOG流03b。组合的冷却的第一中间的压缩的BOG流03b可以然后被传递至压缩系统60的第二和最后阶段75的吸入部,在吸入部其被压缩以提供以第二,并且在本实施方案中最后阶段,压力的压缩的BOG排放流06。
[0144] 在在图2中未示出的一个另外的实施方案中,第一中间的压缩的BOG流02可以被传递至通风热交换器190,而不是被传递至第一另外的热交换器180。这可以提供冷却负载的在第一另外的热交换器180和通风热交换器190之间的不同的分流。在这种情况下,第一中间的压缩的BOG流将与膨胀的冷却的BOG流33热交换,并且所产生的组合的流将是冷却的第一中间的压缩的BOG流,冷却的第一中间的压缩的BOG流可以被传递至压缩的第二阶段75的吸入部。因此,第一另外的热交换器将产生上部的膨胀的冷却的排放流,而不是产生冷却的第一中间的压缩的BOG流,上部的膨胀的冷却的排放流还可以被传递至压缩的第二阶段75的吸入部,例如通过把其加入冷却的第一中间的压缩的BOG流中。
[0145] 在本文公开的方法和设备的一个可选择的实施方案中,代替在其中来自第一压缩机阶段75的排放蒸气被传递入第一另外的热交换器180中并且在第一另外的热交换器180其与蒸气混合然后被传递至压缩机的下一个阶段的吸入部的液体过冷化的使用,如图2中所示的,闪蒸液体过冷化过程可以被使用。在闪蒸液体过冷化过程中,来自第一压缩机阶段的排放蒸气不被传递经过第一另外的热交换器,而是在向压缩循环的下一个阶段的吸入部处或之前与在热交换器中产生的蒸气混合。
[0146] 因此,第一中间的压缩的BOG流02不被传递经过第一另外的热交换器180,如其在图2的实施方案中的,而是与在第一另外的热交换器180中从额外的膨胀的冷却的BOG流13产生的流热交换,例如上部的膨胀的冷却的排放流,其通常是蒸气流。该热交换可以通过混合两股流被实现并且应当在向压缩循环的第二阶段75的吸入部处或之前发生。
[0147] 图3示出了本文公开的方法和设备的一个另外的实施方案。压缩系统60包括以与图3的实施方案相似的方式的两个压缩的阶段第一阶段65和第二阶段75,第二阶段75是最后阶段。第一阶段65和第二阶段75可以是多级压缩机的两个阶段。
[0148] 图3的实施方案不同于图2的实施方案,因为两个热交换器180、190已经被组合为单一的通风热交换器190'。降低冷却设备中的热交换器的数量可以是有益的,因为船舶上的空间的有限的可用性。
[0149] 冷却的压缩的BOG流08被以与图2的实施方案相同的方式提供。其被传递至第一排放流分流装置110,在第一排放流分流装置110其被分流为继续的冷却的压缩的BOG流08a和冷却的压缩的BOG侧流31。冷却的压缩的BOG侧流31可以被传递至第一排放流减压装置120,例如膨胀器或焦耳-汤姆逊阀,在此处其被膨胀以提供膨胀的冷却的BOG流33。膨胀的冷却的BOG流33可以然后被在通风热交换器190'中紧靠冷却的通风流51、第一中间的压缩的流02和继续的冷却的压缩的BOG流08a进行热交换。
[0150] 在图3的实施方案中,示出了壳盘管式热交换器。可选择地,壳管式热交换器可以被使用。膨胀的冷却的BOG流33可以被注射入通风热交换器190'的壳侧中,在该处其被紧靠(i)在一个或多个通风热交换器盘管195中存在的冷却的通风流51和(ii)在热交换器的壳体内的一个或多个压缩的BOG流盘管186中的继续的冷却的压缩的BOG流08a进行热交换。冷却的通风流51和继续的冷却的压缩的BOG流08a因此被保持为与膨胀的冷却的BOG流33分离。
[0151] 第一中间的压缩的流02也可以被注射入通风热交换器190的壳侧中,在该处其可以与膨胀的冷却的BOG流33热交换,通常通过混合两股流体流。
[0152] 冷却的通风流51被在通风热交换器190'中冷却以提供进一步冷却的通风流53。以这种方式,冷却的通风流51的紧靠冷却的压缩的BOG流的膨胀的部分进一步的冷却被实现,把其的温度降低至低于可以已经通过紧靠排放热交换器200中的热交换流体例如海水进行冷却被实现的温度。进一步冷却的通风流53可以被膨胀并且传递返回至储存罐50,或被发送至通风流分离器150,如在图2的实施方案中讨论的。
[0153] 被通风热交换器190'提供的进一步冷却的压缩的BOG流09可以被传递经过返回BOG减压装置130,在返回BOG减压装置130其可以被膨胀至储存罐50的储存压力或略微地高于该压力,以允许膨胀的冷却的返回流10流向罐。
[0154] 膨胀的冷却的BOG流33与第一中间的压缩的流02在通风热交换器190'中的混合提供冷却的第一中间的压缩的流03。冷却的第一中间的压缩的流03可以被传递至压缩的第二阶段75的吸入部以提供压缩的BOG排放流06。
[0155] 在图3的实施方案中,通风热交换器190'作为省油器起作用。这提供高效率的把各种热交换过程整合在一个液体过冷化过程中的方式。然而,热交换必须被在省油器中实施不是本文公开的方法和设备的要求。一个或多个帮助至少冷却的压缩的BOG流的膨胀的部分的紧靠冷却的通风流51进行热交换的热交换器可以被使用。
[0156] 例如,把第一中间的压缩的流02传递至通风热交换器190'不是必需的。代替地,膨胀的冷却的BOG流33可以在闪蒸液体过冷化过程中被在通风热交换器190'中与冷却的通风流51和继续的冷却的压缩的BOG流08a热交换。来源于膨胀的冷却的BOG侧流33的热交换的流可以作为BOG再循环流被从通风热交换器190'抽出。BOG再循环流可以然后与第一中间的压缩的BOG流02进行热交换以提供冷却的第一中间的压缩的BOG流03。这可以通过把BOG再循环流加入第一中间的压缩的BOG流02中由此混合两股流被实现。
[0157] 图4示出了一个另外的实施方案,其中本文公开的方法和设备被应用于包括三个压缩的阶段第一阶段65、第二阶段70和第三并且最后阶段75的压缩系统60。第一阶段65、第二阶段70和第三阶段75分别地产生低的、中间的和高的压力流。第一阶段65压缩蒸发气体流01以提供以第一阶段压力的第一中间的压缩的BOG流02。
[0158] 在本实施方案中,压缩的第二阶段70提供以第二阶段压力的第二中间的压缩的流04,而不是提供压缩的BOG排放流06。第二中间的压缩的流04可以被传递至压缩的第三阶段75的吸入部。第三阶段75产生压缩的BOG排放流06,压缩的BOG排放流06被传递至排放流热交换器200。其余的流以及它们的相互作用如对于图2的实施方案描述的操作。
[0159] 在在图4中未示出的一个另外的实施方案中,可能的是,还热交换第二中间的压缩的BOG流04,在把其传递至压缩的第三阶段75的吸入部之前。例如,冷却的压缩的流08的一部分可以被膨胀至第二阶段压力,并且被紧靠第二中间的压缩的BOG流04进行热交换以提供冷却的第二中间的压缩的流和进一步冷却的压缩的流,冷却的第二中间的压缩的流可以然后被传递至压缩的第三阶段75。热交换可以通过把冷却的压缩的流08的膨胀的部分加入第二中间的压缩的流04中被实施。该热交换可以被在第二另外的热交换器中实施。第二另外的热交换器还可以被用于冷却冷却的通风流51和冷却的压缩的BOG流08的一部分中的一个或两个,以提供液体过冷化过程。
[0160] 可选择地,冷却的压缩的流08的一部分可以被膨胀至第二阶段压力并且然后被在第二另外的热交换器中在闪蒸液体过冷化过程中紧靠冷却的通风流51和冷却的压缩的BOG流08的一部分中的一个或两个进行热交换。来源于膨胀的冷却的BOG流的热交换的流可以然后与第二中间的压缩的BOG流04热交换,例如通过混合,并且组合的流可以作为冷却的第二中间的压缩的BOG流被传递至第三阶段75的吸入部。
[0161] 图6示出了本文公开的方法和设备的一个另外的实施方案,公开了图2的实施方案的修改。压缩系统60包括以与图2的实施方案相似的方式的两个压缩的阶段第一阶段65和第二阶段75,第二阶段75是最后阶段。第一阶段65和第二阶段75可以是多级压缩机的两个阶段。
[0162] 图6的实施方案是对于包含较低的沸点的组分,通常乙烷或乙烯,的液化的货物来说特别地有利的,较低的沸点的组分可以作为液化的货物的主要的组分(例如以mol%计占据液化的货物中的最高的比例的组分)或作为少数的组分(即以比主要的组分小的比例)存在。
[0163] 例如,乙烷可以作为天然气液体货物的少数的组分存在,天然气液体货物可以还包含丙烷或丁烷作为主要的组分。乙烯可以作为乙烯货物中的主要的组分存在,乙烯货物,如果具有聚合级的话,可以包含至少99.9mol%、更通常至少99.95mol%乙烯,其中余量是杂质,例如氮气。
[0164] 乙烯具有在1个大气压的压力的低于-103℃的沸点,远低于石油气,例如丙烷。因此,乙烯BOG的再液化需要,与丙烷BOG的再液化相比,在压缩的最后阶段更高的排放压力和/或能够提供比海水低的温度的热交换流体流。
[0165] 在压缩的最后阶段的更高的排放压力的提供将通常需要三个或更多个压缩阶段。本实施方案是有益的,因为其可以提供不被再液化并且保留在通风排放流55中的有价值的货物的量的降低,甚至当仅两个压缩阶段被利用时。
[0166] 压缩的BOG排放流06被以与图2的实施方案相同的方式提供。特别地,压缩的BOG排放流06被在压缩系统60的排放部提供。压缩的BOG排放流06可以被传递至排放流热交换器200。压缩的BOG排放流06可以被在排放热交换器200中紧靠第一热交换流体(未示出)例如海水进行冷却以提供已热交换的压缩的排放流41。通常,海水被用作第一热交换流体。海水可以具有+36℃或更低、更通常+32℃或更低的温度。
[0167] 与图2的实施方案相反地,离开排放流热交换器200的流通常是未冷凝的流,例如未冷凝的乙烯流,而不是部分地或完全地已冷凝的流。这是因为如果第一热交换流体是海水,那么难以提供足以冷凝以压缩系统60的第二阶段75的排放压力的压缩的BOG排放流06的冷却负载。因此,另外的热交换步骤可以被实施以提供冷却的压缩的排放流07,通常作为部分地,更通常作为完全冷凝的压缩的排放流。
[0168] 特别地,已热交换的压缩的排放流41可以被在第二热交换流体热交换器203中紧靠第二热交换流体进行冷却,以提供冷却的压缩的排放流07。第二热交换流体可以是制冷剂,例如丙烯或丙烷、氨或制冷剂共混物,例如R-404A。第二热交换流体可以在与已热交换的压缩的排放流41的热交换之前在-42℃或更低的温度。制冷剂可以被制冷剂包(未示出)提供,例如包括制冷剂压缩机、制冷剂驱动器、第二热交换流体热交换器203和制冷剂热交换器例如制冷剂冷凝器的制冷剂系统。制冷剂可以被在制冷剂热交换器中紧靠海水地冷却,通常冷凝。制冷剂系统通常是封闭的制冷剂系统。通常,货物不被用作制冷剂,即制冷剂系统不包括货物再液化系统。
[0169] 在在图6中未示出的一个可选择的实施方案中,压缩的BOG排放流06可以被在压缩的排放流热交换器200中至少部分地,通常完全地冷凝,以直接地提供冷却的压缩的排放流07。这可以当第一热交换流体是制冷剂例如丙烷或丙烯时发生。因此,紧靠海水的热交换步骤和对于紧靠第二热交换流体的另外的热交换步骤的要求将不是必需的。然而,将是明显的是,制冷剂系统将必须被控制大小以向压缩的BOG排放流06提供足够的冷却负载,而没有图6的实施方案的海水预冷却,特别是过热下降。
[0170] 冷却的压缩的排放流07通常在作为冷却的压缩的BOG流08离开之前被传递至排放接收器205。排放接收器205可以是积聚器并且可以操作以保持第二热交换流体热交换器203中的液体密封和/或保持在压缩的最后阶段75的排放压力。
[0171] 冷却的压缩的排放流07的不被热交换步骤冷凝的那些组分可以被从已冷凝的组分分离并且作为冷却的通风流51b被抽出。与图2的实施方案相反地,冷却的通风流51b可以被从排放接收器205引出。这将发生,例如,如果第二热交换流体热交换器203具有不能够足够地把蒸气相和已冷凝的相分离为分别的流的类型的话,例如平板型热交换器。冷却的通风流51b可以然后被以与图2的实施方案的冷却的通风流51相似的方式处理。
[0172] 在一个可选择的实施方案(未示出)中,如果第二热交换流体热交换器203是壳管式热交换器,那么未冷凝的组分可以被在热交换器内从已冷凝的组分分离以提供直接地来自第二热交换流体热交换器的冷却的通风流。
[0173] 图6还示出了在第二热交换器绕过减压装置45,通常控制阀,的下游的第二热交换器绕过流43。第二热交换器绕过流43把第一热交换的排放流41直接地传递至排放接收器205。绕过流可以在冷却方法和设备的开始期间被使用。
[0174] 图6还示出了BOG再循环流压力调节装置140的在离开通风热交换器190的BOG再循环流35中的存在。BOG再循环流压力调节装置140允许通风热交换器190内的压力的调节。通过控制通风热交换器190的壳侧压力,膨胀的冷却的BOG流33的温度可以被控制,由此控制通过把膨胀的冷却的BOG流33紧靠冷却的通风流51b地热交换被产生的进一步冷却的通风流53的温度。进一步冷却的通风流53的温度可以决定通过把进一步冷却的通风流53传递至通风流分离器150被产生的被分离为通风排放流55和冷却的通风BOG返回流57的其的组分的相对比例。
[0175] 已经出乎意料地发现,使用BOG再循环流压力调节装置140,特别是为了增加通风热交换器190的壳侧压力,例如约3巴,不仅降低通风排放流55的质量流量(即不被再液化的货物的质量流量),而且降低该流中的烃例如乙烯的比例,与其他的可以存在的不可冷凝的组分例如氮气相比。
[0176] 氮气可以在BOG中存在,因为其在液化的货物中存在,和/或因为其在储存罐或管路中作为来自在装载之前实施的惰性化过程的残留物存在。本实施方案的方法可以有利地喷出不成比例地高的量的氮气,与通风排放流55中的有价值的货物组分例如乙烷或乙烯的量相比。实施例
[0177] 本实施例检查本文公开的方法的对于二级压缩机和三级压缩机的优点。制冷容量相对于液化的丙烷货物的乙烷含量的假设的计算在一个系统中实施,通过该系统来自排放热交换器的未冷凝的组分的冷却的通风流被紧靠被膨胀至第一阶段压力的冷却的压缩的BOG流的一部分地冷却,由此降低或消除了把未冷凝的组分再循环返回至货物储存罐或把未冷凝的组分通风至大气的必要性。
[0178] 压缩系统数据基于由瑞士Winterthur的Burckhardt Compression AG提供的二级和三级压缩机。相应于在实施例中指示的液相组成的平衡蒸气组成使用Peng Robinson Stryjek-Vera状态方程式被计算。
[0179] 分析的结果在图5中示出。被指示作为“2阶段限制”和“3阶段限制”的竖直线与分别的压缩机的在相对于为了导致相应于在+40℃的冷凝温度的液相组成的平衡蒸气的冷却和/或冷凝所需要的压力的最大的最后排放压力的方面的机械限制相关。该冷凝温度使用在+32℃的海水作为热交换流体被获得。
[0180] 2级压缩机具有相当于约3.5摩尔%乙烷的液相组成的机械限制,其等效于20巴绝对值的排放压力。在或低于该组成,2级压缩机可以压缩平衡蒸气,使得其可以被完全地冷凝。在高于3.5摩尔%乙烷的组成,被指示作为“2阶段”并且被符号▲表示的曲线代表再液化系统的容量的由未冷凝的蒸气的再循环或通风导致的有效减少。被指示作为“2阶段+发明”并且被含有“×”的符号■表示的曲线代表可以被同一个再液化系统使用本文公开的并入的方法操纵的增加的蒸气相组成。曲线之间的区域代表关于可以使用根据本文公开的方法操作的二级压缩机被操纵的液相中的百分数乙烷的增加的操作范围,排除安装三级压缩机的需要。
[0181] 三级压缩机具有相当于约10.0摩尔%乙烷的液相组成的机械限制。在或低于该组成,三级压缩机可以压缩平衡蒸气,使得其可以被完全地冷凝。
[0182] 为了所示出的三级压缩机的模拟,排放压力被限于24巴绝对。被指示作为“3阶段”并且被符号■表示的曲线代表再液化系统的容量的由未冷凝的蒸气的再循环或通风导致的有效的减少,特别是在超出6.0摩尔%的乙烷浓度。被指示作为“3阶段+发明”并且被符号◆表示的曲线代表可以被同一个再液化系统使用本文公开的并入的方法操纵的增加的蒸气相组成。曲线之间的区域代表关于可以使用根据本文公开的方法操作的三级压缩机被操纵的液相中的百分数乙烷的增加的操作范围,排除安装四级压缩机的需要。
[0183] 本领域的技术人员将理解,本文公开的任何发明可以被以许多各种方式实施,而不偏离所附的权利要求的范围。例如,一个发明可以包括本文公开的可选择的或优选的特征中的一个或多个的组合。
[0184] 此外,在上文描述的各种实施方案可以与其他的实施方案共同地实施,例如,一个实施方案的方面可以与另一个实施方案的方面组合以实现另外的实施方案。此外,任何给定的组合的每个独立的特征或组成部分可以构成另外的实施方案。
[0185] 在上文的对某些实施方案的描述中,特定的术语为了清楚性的目的被利用。然而,本公开内容不意图被限于所选择的特定的术语,并且将理解,每个特定的术语包括以相似的方式操作以实现相似的技术目的的其他的技术等效物。诸如“左”和“右”、“前”和“后”、“上”和“下”和类似的术语被作为方便性的词语使用以提供参考点并且不被视为限制性的术语。
[0186] 在本说明书中,词语“包括”将被以其“开放”的意义理解,即在“包括”的意义上,并且因此不限于其“封闭”的意义,即“仅由……组成”的意义。相应的意思将归因于相应的词语“包括(comprise)”、“包含(comprised)”和“包括(comprises)”,在它们出现之处。
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