冷卻蒸發(fā)氣體的方法和用于其的設備的制作方法
【專利摘要】本公開內容涉及用于冷卻優(yōu)選液化浮動的運輸船舶中的液化的貨物產生的蒸發(fā)氣體（BOG）流的方法和設備，所述液化的貨物具有在1個大氣壓下大于-110℃的沸點，所述方法包括至少以下步驟：在包括至少第一階段（65）、第二階段（70）和最后階段（75）的三個或更多個壓縮階段中壓縮來自所述液化的貨物的蒸發(fā)氣體流（01）以提供壓縮的排放流（06），其中中間的壓縮的BOG流（02、04）被設置在連續(xù)的壓縮階段之間；冷卻所壓縮的排放流（06）以提供冷卻的壓縮的排放流（07）；把所冷卻的壓縮的排放流（07）的膨脹的，任選地進一步冷卻的，部分與（i）來自選自壓縮的第二階段和最后階段（75）之間的連續(xù)的階段的一股或多股中間的壓縮的BOG流（04）進行熱交換以提供一股或多股冷卻的中間的壓縮的BOG流（05）并且任選地與（ii）所冷卻的壓縮的排放流（07）的一個或多個部分（07a、108a），任選地在進一步冷卻之后進行熱交換；以及-把一股或多股冷卻的中間的壓縮的BOG流（05）傳遞至壓縮的下一個階段（75）。
【專利說明】冷卻蒸發(fā)氣體的方法和用于其的設備
【技術領域】
[0001 ] 本公開內容涉及用于冷卻，特別是再液化浮動的運輸船上的液化貨物例如液化石油氣(LPG)產生的蒸發(fā)氣體(boil off gas) (BOG)的方法和用于其的設備。
[0002]本公開內容的背景
[0003]浮動的運輸船，例如液化氣運輸船舶和駁船，能夠運輸多種呈液化狀態(tài)的貨物。在本發(fā)明的內容中，這些液化的貨物具有在1大氣壓下測得的大于-110°C的沸點并且包括液化石油氣、液化石化氣例如丙烯和乙烯、以及液氨。例如，液化石油氣是有用的燃料源，例如用于加熱儀器和交通工具，并且是碳氫化合物的源。LPG包含丙烷、正丁烷和異丁烷中的一種或多種，以及任選地一種或多種其他的烴，例如丙烯、丁烯和乙烷。
[0004]石油氣可以從天然氣產生或在原油的精煉中生產。因此，石油氣通常包含多種組分。通常期望在源處或源的附近，在液化設施中液化石油氣。作為實例，石油氣呈液態(tài)比呈氣態(tài)形式可能更容易被儲存和運輸經過長的距離，因為它們占用更小的體積并且可以不需要被高壓儲存。如果這樣的LPG被保持在其沸騰溫度或低于其沸騰溫度的話，那么這樣的LPG可以被儲存在大氣壓力下，例如在-42°C或更低，_42°C是丙烷組分的沸點?？蛇x擇地，如果LPG被加壓至高于大氣壓力的話，那么LPG可以被儲存在較高的溫度下。
[0005]LPG或其他的具有當被在1個大氣壓測量時的大于_110°C的沸點的液化的貨物的長距離運輸可以被在合適的LPG運輸船中實施，特別是運輸船船舶，例如具有一個或多個用于容納液化的貨物的儲存罐的遠洋油輪。這些儲存罐可以是被絕熱的和/或被加壓的罐。在罐的裝載和液化的貨物例如罐中的LPG的儲存期間，石油氣可以由于貨物的蒸發(fā)被產生。這種蒸發(fā)的貨物氣體例如石油氣被稱為蒸發(fā)氣體(B0G)。為了防止BOG的在罐中的積聚，系統(tǒng)可以被設置在運輸船上以再液化B0G，使得其可以被在冷凝的狀態(tài)中返回至儲存罐。這可以通過B0G的壓縮和冷卻被實現。在許多系統(tǒng)中，壓縮的B0G依靠海水而被冷卻和冷凝。
[0006]液化的貨物，例如主要地包含丙烷特別是商品級丙烷的那些，可以還包含較輕組分例如乙烷的相對高的濃度。這樣的液化的貨物，特別是包含在或高于3.5mol%的乙烷的那些，可以需要三個壓縮階段的存在以提供足夠的壓縮以幫助蒸發(fā)氣體的較輕組分的冷凝。在某些情況下，在壓縮的第一階段的排放和壓縮的第二階段的吸入之間的壓縮的B0G流可以被冷卻。冷卻功能可以被壓縮的并且冷凝的B0G提供。
[0007]具有許多與提供用于再液化來自浮動的運輸船中的這樣的液化的貨物的蒸發(fā)氣體的系統(tǒng)相關聯的考慮。運輸船的尺寸施加對為再液化系統(tǒng)可用的空間的限制。這可以約束壓縮機隊列的數量和尺寸。此外，尺寸約束可以還妨礙封閉的冷凍系統(tǒng)的用于冷卻用于壓縮的B0G流的冷凝器的用途，使得冷卻功能可以被海水提供。當海水被使用時，再液化系統(tǒng)通常被設計為使用在高至32°C的海水溫度操作。
[0008]將是有利的是，提供改進的冷卻，特別是再液化，來自浮動的運輸船中的具有當被在1個大氣壓測量時的大于-110°C的沸點的液化的貨物的蒸發(fā)氣體的方法。特別地，在減少的功率要求、增加的容量和增加的性能系數中的一個或多個的方面的更高效率的方法是期望的。
[0009]概述
[0010]本發(fā)明的公開內容利用使在多重的壓縮階段的第二階段和另外的階段之間的一個或多個中間的BOG流與來自最后的壓縮機階段的冷卻的壓縮的排放的一部分熱交換的方法。這可以提供用于蒸發(fā)氣體的再液化的性能系數的改進。
[0011]在第一方面，提供一種冷卻浮動的運輸船舶中的液化的貨物產生的蒸發(fā)氣體流的方法，所述液化的貨物具有在I個大氣壓下大于-110°C的沸點，所述方法包括至少以下步驟:
[0012]-在包括至少第一階段、第二階段和最后階段的三個或更多個壓縮階段中壓縮來自所述液化的貨物的蒸發(fā)氣體流以提供壓縮的排放流，其中中間的壓縮的BOG流被設置在連續(xù)的壓縮階段之間；
[0013]-冷卻所述壓縮的排放流以提供冷卻的壓縮的排放流；
[0014]-使所述冷卻的壓縮的排放流的膨脹的(任選地進一步冷卻的)部分與(i)來自選自壓縮的所述第二階段和最后階段之間的連續(xù)的階段的一個或多個中間的壓縮的BOG流熱交換以提供一股或多股冷卻的中間的壓縮的BOG流并且任選地與(ii)所述冷卻的壓縮的排放流的一個或多個部分，可選擇地在進一步冷卻之后，熱交換；以及
[0015]-把所述一個或多個冷卻的中間的壓縮的BOG流傳遞至壓縮的下一個階段。
[0016]在一個實施方案中，所述方法包括以下步驟:
[0017]-在壓縮的第一階段中壓縮所述蒸發(fā)氣體流以提供第一中間的壓縮的BOG流作為中間的壓縮的BOG流；
[0018]-在壓縮的第二階段中壓縮所述第一中間的壓縮的BOG流以提供第二中間的壓縮的BOG流作為中間的壓縮的BOG流，所述壓縮任選地在熱交換以提供冷卻的第一中間的壓縮的BOG流之后進行。
[0019]在一個另外的實施方案中，所述方法還包括以下步驟:
[0020]-把所述冷卻的壓縮的排放流分裂為繼續(xù)的冷卻的壓縮的排放流和冷卻的壓縮的排放側流；
[0021]-膨脹所述冷卻的壓縮的排放側流以提供膨脹的冷卻的排放流。
[0022]在另一個實施方案中，所述方法還包括以下步驟:
[0023]-使所述膨脹的冷卻的排放流與來自選自壓縮的所述第二階段和最后階段之間的連續(xù)的階段的中間的壓縮的BOG流熱交換以提供冷卻的中間的壓縮的BOG流。
[0024]在又另一個實施方案中，所述方法包括以下的進一步的步驟:
[0025]-閃蒸所述膨脹的冷卻的排放流以提供上部的膨脹的冷卻的排放流；
[0026]-使所述上部的膨脹的冷卻的排放流與來自選自壓縮的所述第二階段和最后階段之間的連續(xù)的階段的中間的壓縮的BOG流熱交換以提供冷卻的中間的壓縮的BOG流。
[0027]在所述方法的一個另外的實施方案中，所述中間的壓縮的BOG流可以是第二中間的壓縮的BOG流并且所述冷卻的中間的壓縮的BOG流可以是冷卻的第二中間的壓縮的BOG流。
[0028]在另一個實施方案中，所述方法包括以下的進一步的步驟:
[0029]-使所述膨脹的冷卻的排放流與所述繼續(xù)的冷卻的壓縮的排放流熱交換以提供進一步冷卻的壓縮的排放流。
[0030]在一個另外的實施方案中，所述方法包括以下的進一步的步驟:
[0031]-把所述進一步冷卻的壓縮的排放流分裂為繼續(xù)的進一步冷卻的壓縮的排放流和進一步冷卻的壓縮的排放側流；
[0032]-膨脹所述進一步冷卻的壓縮的排放側流以提供膨脹的進一步冷卻的排放流。
[0033]在一個再另外的實施方案中，所述方法包括以下的進一步的步驟:
[0034]-使所述膨脹的進一步冷卻的排放流與來自選自壓縮的所述第一階段和最后階段之間的連續(xù)的階段的中間的壓縮的BOG流熱交換以提供冷卻的中間的壓縮的流。
[0035]在另一個實施方案中，所述方法包括以下的進一步的步驟:
[0036]-閃蒸所述膨脹的進一步冷卻的排放流以提供上部的膨脹的進一步冷卻的排放流；
[0037]-使所述上部的膨脹的進一步冷卻的排放流與來自選自壓縮的所述第一階段和最后階段之間的連續(xù)的階段的中間的壓縮的BOG流熱交換以提供冷卻的中間的壓縮的BOG流。
[0038]在所述方法的另一個實施方案中，所述中間的壓縮的BOG流是第一中間的壓縮的BOG流并且所述冷卻的中間的壓縮的BOG流是冷卻的第一中間的壓縮的BOG流。
[0039]在一個另外的實施方案中，所述方法包括以下的進一步的步驟:
[0040]-使所述膨脹的進一步冷卻的排放流與所述繼續(xù)的進一步冷卻的壓縮的排放流熱交換以提供冷卻的返回流。
[0041]在另一個實施方案中，所述方法包括以下的進一步的步驟:
[0042]-膨脹所述冷卻的返回流以提供膨脹的冷卻的返回流。
[0043]在所述方法的又另一個實施方案中，所述液化的貨物是LPG，例如包含至少3.5mol% 乙烷的 LPG。
[0044]在所述方法的另一個實施方案中，所述壓縮的排放流可以依靠水流例如海水流而被冷卻以提供所述冷卻的壓縮的排放流。典型地，所述水流具有+36°C或更低的溫度，更典型地+32 °C或更低。
[0045]在所述方法的一個另外的實施方案中，壓縮的所述第一階段、所述第二階段和所述最后階段是多級壓縮機的階段。
[0046]在第二方面，提供一種用于冷卻浮動的運輸船舶中的液化的貨物產生的蒸發(fā)氣體流的設備，所述液化的貨物具有在I個大氣壓下大于-1io°c的沸點，所述設備包括至少:
[0047]-多級壓縮系統(tǒng)，其用于壓縮來自液化的貨物的蒸發(fā)氣體流，所述壓縮系統(tǒng)包括包括至少第一階段、第二階段和最后階段的三個或更多個壓縮階段以提供壓縮的排放流，其中中間的壓縮的BOG流被設置在連續(xù)的壓縮階段之間，
[0048]-第一熱交換器，其用于冷卻所述壓縮的排放流以提供冷卻的壓縮的排放流；以及
[0049]-一個或多個進一步的熱交換器，其用于使所述冷卻的壓縮的排放流的膨脹的(任選地進一步冷卻的)部分與(i)來自選自壓縮的所述第二階段和最后階段之間的連續(xù)的階段的一股或多股中間的壓縮的BOG流熱交換以把一股或多股冷卻的中間的壓縮的BOG流提供至所述壓縮的下一個階段并且可選擇地與(ii)所述冷卻的壓縮的排放流的一個或多個部分，任選地在進一步冷卻之后，熱交換。
[0050]在一個另外的實施方案中，所述設備可以在所述浮動的運輸船舶上存在。
[0051 ] 在一個另外的實施方案中，第二方面的設備可以使用第一方面的方法被操作。
[0052]本文公開的設備和方法適用于任何用于具有在1個大氣壓下大于-110°C的沸點的液化的貨物的浮動的運輸船舶，例如LPG運輸船。本文公開的設備和方法可以被在其中液化的貨物儲存罐被完全地冷凍以通過降低溫度把在液相中的貨物保持在近似大氣壓力的浮動的運輸船舶中以及在在其中儲存罐中的貨物通過降低的溫度和增加的壓力的組合被保持在液相中的那些船舶中利用。
[0053]液化的貨物可以選自包括液化石油氣、液化石化氣和液化氨的組。本文公開的設備和方法具有對于液化的貨物例如LPG的特別的益處，包括輕組分，特別是在或高于
3.5mol%的乙烷。對于具有較高濃度的輕組分的組成，可能需要另外的壓縮階段用于冷卻，特別是為了依靠海水實現B0G的壓縮的排放流的冷凝。
[0054]本文公開的方法和設備利用三個或更多個壓縮階段。熱交換器例如省油器可以被置于選自第二階段和最后階段的壓縮的連續(xù)階段之間。例如，省油器可以位于至少第二階段和第三階段之間，任選地與在第一階段和第二階段之間的省油器組合。在這樣的省油器中，冷卻的壓縮的排放流的膨脹的(任選地進一步冷卻的)部分可以被與(i)中間的壓縮的B0G流和/或(ii)冷卻的壓縮的排放流的任選地進一步冷卻的繼續(xù)的部分熱交換。這導致性能系數的進一步的改進和增加的冷卻容量，特別是再液化容量。
[0055]如本文所使用的，術語“多重的壓縮階段”定義壓縮系統(tǒng)中的串聯的兩個或更多個壓縮階段。每個壓縮階段可以被一個或多個壓縮機實現。每個壓縮階段的一個或多個壓縮機可以獨立于其他的壓縮階段的那些壓縮機，使得它們被分別驅動?？蛇x擇地，壓縮階段中的兩個或更多個可以利用被與可選擇的傳動裝置聯接的典型地被單一的驅動器和驅動軸供能的壓縮機。這樣的被聯接的壓縮階段可以是多級壓縮機的一部分。
[0056]本文公開的方法和設備需要至少三個壓縮階段。在壓縮的第一階段之后，每個后續(xù)的階段提供與在之前的階段的排放的壓力相比的增加的壓力。術語“連續(xù)的階段”是指毗鄰的壓縮階段即階段(η)和下一個(n+1)階段的對，其中‘η’是大于0的整數。因此，連續(xù)的階段是例如第一階段和第二階段或第二階段和第三階段或第三階段和第四階段。中間的壓縮的流(和冷卻的中間的壓縮的流)是指那些連接連續(xù)的壓縮階段的流。與冷卻的中間的壓縮的流相關地使用的術語“壓縮的下一個階段”是指定義中間的流的兩個連續(xù)的階段的在數字上較高的數字(以及較高的壓力級)。
[0057]熱交換步驟可以是間接的，其中在熱交換中涉及的兩個或更多個流不直接接觸?？蛇x擇地，熱交換可以是直接的，在這種情況下在熱交換中涉及的兩個或更多個流可以被混合，由此產生組合的流。
[0058]其他的方面、特征和優(yōu)點將在與附圖共同地取得時從以下的詳細描述變得明顯，附圖是本公開內容的一部分并且其以實施例的方式圖示了所公開的任何發(fā)明的原理。
[0059]附圖描述
[0060]附圖有助于各種實施方案的理解。
[0061]圖1示出了一個可能已知的再液化來自LPG運輸船中的貨物罐的蒸發(fā)氣體的系統(tǒng)的不意圖；[0062]圖2示出了根據本公開內容的冷卻，特別是再液化，來自浮動的運輸船舶中的液化的貨物的蒸發(fā)氣體的系統(tǒng)的示意圖；以及
[0063]圖3示出了根據本公開內容的用于冷卻，特別是再液化，來自浮動的運輸船舶中的液化的貨物的蒸發(fā)氣體的系統(tǒng)的示意圖。
[0064]詳細描述
[0065]基于開放循環(huán)冷凍原理的舷側LPG再液化系統(tǒng)從一個或多個儲存罐抽吸LPG蒸氣，也被稱為蒸發(fā)氣體，把蒸發(fā)氣體傳遞至壓縮機，在壓縮機中蒸發(fā)氣體被壓縮，使得壓縮的蒸氣可以使用海水作為散熱器/制冷劑被冷卻并且冷凝。典型地，LPG在儲存罐中被保持在降低的溫度(相對于環(huán)境)或增加的壓力(相對于大氣壓)下，或者既保持在降低的溫度(相對于環(huán)境)，又保持在增加的壓力(相對于大氣壓)下。
[0066]圖1示出了用于再液化LPG運輸船船舶中的蒸發(fā)氣體的已知系統(tǒng)的示意圖。液化石油氣(LPG)被儲存在罐50中，罐50可以被絕熱和/或加壓以把石油氣保持處于液化狀態(tài)。罐中的LPG的蒸氣化，例如由不完美的絕熱導致的，將導致在罐50的上部空間中形成石油氣。為了防止這種氣體的積累，其被從罐50作為蒸發(fā)氣體流01除去。被除去的蒸發(fā)氣體通常被壓縮并且冷卻以冷凝其，然后其被返回至罐50。
[0067]蒸發(fā)氣體流01可以被傳遞至壓縮系統(tǒng)60，例如在圖1中示出的三級壓縮機，其包括第一壓縮階段65、第二壓縮階段70和第三壓縮階段75。三級壓縮機60產生可以被傳遞至冷凝器100的壓縮的排放流06，在冷凝器100中壓縮的排放流06依靠海水而被冷卻。冷凝器100產生冷卻的壓縮的排放流07，例如至少部分地，通常完全地，冷凝的壓縮的排放流和暖的海水流(未示出)。
[0068]冷卻的壓縮的排放流07可以任選地被傳遞至排放流氣體/液體分離裝置，例如分離鼓或積聚器，以允許未冷凝的組分從冷卻的壓縮的排放流07分離。未冷凝的組分通常將被排出，而冷凝的壓縮的排放流被從氣體/液體分離裝置傳遞以進行進一步的冷卻。
[0069]冷卻的壓縮的排放流07可以被傳遞至排放流減壓裝置120，例如膨脹器或焦耳-湯姆遜閥，在此處其被膨脹以提供膨脹的冷卻的排放流17。膨脹的冷卻的排放流17可以然后被傳遞至第一階段熱交換器80，以提供冷卻的返回流08，冷卻的返回流08通常是部分地，更通常是完全冷凝的流。
[0070]冷卻的返回流08可以然后被傳遞至返回膨脹裝置130，例如膨脹器或焦耳-湯姆遜閥，以提供膨脹的冷卻的返回流10。膨脹的冷卻的返回流10可以是過冷的冷凝的返回流。典型地，返回膨脹裝置130將把冷卻的返回流08的壓力減少至接近于罐50中的LPG和BOG的壓力，例如正好高于罐中的BOG的壓力的壓力，其足以確保膨脹的冷卻的返回流10足夠流向罐50。
[0071]三級壓縮機60的第一階段65提供第一中間的壓縮的BOG流02，第一中間的壓縮的BOG流02被傳遞至第一階段熱交換器80。第一中間的壓縮的BOG流02可以依靠第一階段熱交換器80中的膨脹的冷卻的排放流17而熱交換以提供冷卻的第一中間的壓縮的BOG流03。將是明顯的是，排放流減壓裝置120應當把冷卻的壓縮的排放流17的壓力減少至在或接近第一中間的壓縮的BOG流02的壓力。冷卻的壓縮的排放流17和第一中間的壓縮的BOG流02在第一階段熱交換器80的殼側中被混合。蒸氣流可以作為冷卻的第一中間的壓縮的BOG流03被從第一階段熱交換器80抽出。[0072]冷卻的第一中間的壓縮的BOG流03可以然后被傳遞至三級壓縮機60的第二階段70的吸入部(suction)。第二階段70壓縮冷卻的第一中間的壓縮的BOG流03以提供第二中間的壓縮的BOG流04。
[0073]第二中間的壓縮的BOG流04可以然后被傳遞至三級壓縮機60的第三階段75的吸入部，在此處其被壓縮以提供壓縮的排放流06。
[0074]本文公開的方法和設備尋求根據圖1的再液化BOG的系統(tǒng)的改進。根據本發(fā)明的公開內容的方法和設備的實施方案在圖2中給出。如果合適，與圖1的那些相同的流和組分名稱和參考數字被用于圖2中的相應的流和組分。
[0075]圖2示出了浮動的運輸船舶例如LPG運輸船中的液化的貨物儲存罐50。液化的貨物可以是LPG并且蒸發(fā)氣體可以是石油氣。為了冷卻，特別是再液化，來自儲存罐50的蒸發(fā)的貨物，包含蒸發(fā)的貨物的蒸發(fā)氣體流01被傳遞至具有三個或更多個壓縮階段的壓縮系統(tǒng)60。蒸發(fā)氣體流01可以具有在高于O至500kPa表壓的范圍內的壓力(“B0G壓力”)。壓縮系統(tǒng)60可以是包括三個或更多個階段的多級壓縮機。對于“多級壓縮機”，其意指壓縮機中的每個壓縮階段被同一個驅動軸驅動?？蛇x擇地，壓縮系統(tǒng)60可以包括用于每個壓縮階段的被獨立地驅動的壓縮機。當壓縮系統(tǒng)60是多級壓縮機時，其通常是往復壓縮機。
[0076]圖2的實施方案示出了具有第一階段65、第二階段70和第三階段75的壓縮系統(tǒng)60，雖然本文描述的方法和設備也適用于具有四個或更多個階段的壓縮機。第一階段65、第二階段70和第三階段75分別地在它們的排放部提供低的、中間的和高的壓力流。
[0077]壓縮系統(tǒng)60壓縮蒸發(fā)氣體流01以提供壓縮的排放流06。壓縮的排放流06可以具有在2.0至3.5MPa表壓的范圍內的壓力(“第三階段壓力”)。壓縮的排放流06可以被傳遞至排放流熱交換器200，例如冷凝器。壓縮的排放流06依靠熱交換流體例如海水而被冷卻以提供冷卻的壓縮的排放流07和暖的熱交換流體(未示出)。典型地，用作熱交換流體的海水將具有+36 °C或更低的溫度，更典型地+32 °C或更低。
[0078]冷卻的壓縮的排放流07通常是部分地，更通常是完全冷凝的壓縮的排放流。優(yōu)選地,冷卻的壓縮的排放流07被進一步冷卻。這可以通過把冷卻的壓縮的排放流07傳遞至一個或多個另外的熱交換器190、180例如用于冷卻中間的BOG流的中間級省油器被實現。這在下文更詳細地討論。
[0079]例如，冷卻的壓縮的排放流07可以依靠第一另外的熱交換器190中的冷卻的壓縮的排放流的膨脹部分而被冷卻。在圖2中示出的實施方案中，排放流分離裝置110把冷卻的壓縮的排放流07分為繼續(xù)的冷卻的壓縮的排放流07a和冷卻的壓縮的排放側流09。冷卻的壓縮的排放側流09可以被傳遞至第一排放流減壓裝置120，例如膨脹器或焦耳-湯姆遜閥，在此處其被膨脹以提供膨脹的冷卻的排放側流19，膨脹的冷卻的排放側流19可以然后依靠繼續(xù)的壓縮的排放流07a而熱交換以提供進一步冷卻的壓縮的排放流108。
[0080]第一另外的熱交換器190可以是第二中間級省油器，可以是殼管式或殼盤管式熱交換器，在其中冷卻的壓縮的排放流07被傳遞經過一個或多個管或盤管195 (圖2示出了盤管)，在其中其依靠被注射入第一熱交換器的殼側中的膨脹的冷卻的排放側流19而被冷卻。冷卻的壓縮的排放側流09可以被膨脹至接近多級壓縮機的第二階段的排放部的壓力的壓力，如在下文更詳細地討論的。
[0081]在圖2中未示出的一個另外的實施方案中，排放流分離裝置110可以被設置在第一另外的熱交換器190的下游，使得提供冷卻功能的流體通過進一步冷卻的壓縮的排放流108的一部分的膨脹而不是冷卻的壓縮的排放流07的一部分的膨脹被獲得。
[0082]進一步冷卻的壓縮的排放流108可以然后被傳遞至第二另外的熱交換器180，例如第一中間級省油器，其典型地具有殼管式或殼盤管式類型。例如，進一步冷卻的壓縮的排放流108可以依靠進一步冷卻的壓縮的排放流的膨脹部分而被冷卻。在圖2中示出的實施方案中，進一步冷卻的排放流分離裝置210把進一步冷卻的壓縮的排放流108分為繼續(xù)的進一步冷卻的壓縮的排放流108a和進一步冷卻的壓縮的排放側流11。進一步冷卻的壓縮的排放側流11可以被傳遞至第二排放流減壓裝置220，例如膨脹器或焦耳-湯姆遜閥，在此處其被膨脹以提供膨脹的進一步冷卻的排放側流21，膨脹的進一步冷卻的排放側流21可以然后依靠繼續(xù)的進一步冷卻的壓縮的排放流108a而熱交換以提供冷卻的返回流08，典型地作為過冷的流。典型地，這種熱交換通過把膨脹的進一步冷卻的排放側流21注射入第二另外的熱交換器180的殼側中，與在熱交換器的殼體內的一個或多個第二另外的熱交換器管或盤管185 (盤管在圖2中示出)中存在的繼續(xù)的進一步冷卻的壓縮的排放流108a來進行。
[0083]在圖2中未示出的實施方案中，向第二另外的熱交換器180提供冷卻功能的流可以作為來自冷卻的返回流08的側流被抽吸，并且然后被膨脹并且注射入第二另外的熱交換器180中。在這種情況下，分離裝置將被設置在冷卻的返回流08中，而不是進一步冷卻的壓縮的排放流108中。
[0084]以與圖1的方案相似的方式，冷卻的返回流08可以然后被傳遞至返回膨脹裝置130，例如膨脹器或焦耳-湯姆遜閥，以提供膨脹的冷卻的返回流10，膨脹的冷卻的返回流10可以是過冷的冷凝的返回流。其可以然后被返回至儲存罐50。
[0085]返回至第一另外的熱交換器190和第二另外的熱交換器180，以及冷卻繼續(xù)的壓縮的排放流07a和繼續(xù)的進一步冷卻的壓縮的排放流108a，它們還可以冷卻來自第一壓縮機階段65和第二壓縮機階段70的中間的壓縮的流。在這樣的實施方案中，第一熱交換器190和第二熱交換器180可以是省油器。這種熱交換可以導致增加的性能系數。
[0086]特別地，蒸發(fā)氣體流01可以通過第一階段65被壓縮至第一階段壓力下的第一中間的壓縮的BOG流02。第一中間的壓縮的BOG流02可以然后依靠膨脹的進一步冷卻的排放側流21而熱交換以提供冷卻的第一階段壓縮的BOG流03。這種熱交換可以被在第二另外的熱交換器180中進行，第二另外的熱交換器180典型地是第一中間級省油器。當第一中間級省油器具有殼管式類型時，第一中間的壓縮的BOG流02和膨脹的進一步冷卻的排放側流21 二者可以都被注射入熱交換器的殼側中。這被稱為液體過冷化。在熱交換過程期間，這些流將混合，使得冷卻的第一階段壓縮的BOG流03將是這些流的組合。將明顯的是，進一步冷卻的壓縮的排放側流11應當因此被膨脹至在或略微地高于由第一階段65的排放部提供的壓力的壓力，即第一階段壓力。這將提供在第二另外的熱交換器180內的可接受的壓力平衡。
[0087]冷卻的第一階段壓縮的BOG流03可以然后被傳遞至壓縮系統(tǒng)60的第二階段70的吸入部，在此處其被壓縮以提供第二階段壓力下的第二中間的壓縮的BOG流04。為了提供本文公開的方法和設備的益處，第二階段壓縮的BOG流04應當被冷卻，然后把其傳遞至多級壓縮機60的第三階段75的吸入部。流04的冷卻因此導致在第三階段75的排放部處提供的流的溫度的降低。這可以使排放流熱交換器200的尺寸的減少成為可能，排放流熱交換器200可以是冷凝器。
[0088]第二中間的壓縮的B0G流04可以依靠膨脹的進一步冷卻的排放側流19而熱交換以提供冷卻的第二中間的壓縮的B0G流05。這種熱交換可以被在第一另外的熱交換器190中進行，第一另外的熱交換器190典型地是第二中間級省油器。當第二中間級省油器具有殼管式類型時，第二中間的壓縮的B0G流04和膨脹的冷卻的排放側流19 二者可以都被注射入熱交換器的殼側中。在熱交換過程期間，這些流將混合，使得冷卻的第二階段壓縮的B0G流05將是這些流的組合以提供第二中間的壓縮的B0G流04的液體過冷化。將明顯的是，因此冷卻的壓縮的排放側流110應當被膨脹至在或略微地高于由第二階段70的排放部提供的壓力的壓力，即第二階段壓力。這將提供在第一另外的熱交換器190內的可接受的壓力平衡。
[0089]在本文公開的方法和設備的可選擇的實施方案中，在液體過冷化中來自前一壓縮機階段的排放蒸氣被傳遞入另外的熱交換器中，在另外的熱交換器中，該排放蒸氣與蒸氣混合然后被傳遞至壓縮機的下一個階段的吸入部，如在圖2中示出的，代替使用液體過冷化，閃蒸液體過冷化工藝可以被使用。在閃蒸液體過冷化工藝中，來自前一壓縮機階段的排放蒸氣不被傳遞經過另外的熱交換器，而是在壓縮循環(huán)的下一個階段的吸入部處或在該吸入部之前，與在熱交換器中產生的蒸氣混合。
[0090]本實施方案是關于圖3中的第一另外的熱交換器190’來示出，第一另外的熱交換器190’例如可以具有殼管式類型的第二中間級省油器。第二中間的壓縮的B0G流04不被傳遞經過第一另外的熱交換器190’，如其在圖2的實施方案中的，而是在壓縮循環(huán)的下一個階段的吸入部處或在該吸入部之前，與在第二中間級省油器中產生的蒸氣混合。
[0091]特別地參照圖3，膨脹的冷卻的排放側流19可以被注射入第一另外的熱交換器190’例如第二中間級省油器中，以提供被從熱交換器抽出的上部的膨脹的冷卻的排放流
31。上部的膨脹的冷卻的排放流31可以通過把膨脹的冷卻的排放側流19閃蒸入第一另外的熱交換器190’的殼體中被產生。
[0092]上部的膨脹的冷卻的排放流31然后被與第二中間的壓縮的B0G流04混合，通常是通過混合，以提供冷卻的第二中間的壓縮的B0G流05，冷卻的第二中間的壓縮的B0G流05然后被傳遞至壓縮系統(tǒng)60的第三階段75的吸入部。
[0093]繼續(xù)的冷卻的壓縮的排放流07a可以在第一另外的熱交換器190’中以與圖2的實施方案相似的方式通過與膨脹的冷卻的排放側流19的熱交換被冷卻。
[0094]雖然在圖3中未示出，但是相似的閃蒸液體過冷化工藝可以在第二另外的熱交換器中進行，第二另外的熱交換器可以是第一中間級省油器，典型地具有殼管式或殼盤管式類型。因此，代替把第一中間的壓縮的B0G流02傳遞至第二另外的熱交換器180，通過把膨脹的進一步冷卻的排放側流21閃蒸入第二另外的熱交換器180的殼側中所產生的被從第二另外的熱交換器抽出的上部的流(上部的膨脹的進一步冷卻的排放流)可以被與第一中間的壓縮的B0G流02混合以提供冷卻的第一中間的壓縮的B0G流。
[0095]在圖中未示出的另外的可選擇的實施方案中，冷卻的壓縮的排放流07可以，代替按照在最高的壓力(第一另外的熱交換器190)下至最低的壓力(第二另外的熱交換器180)下操作的順序依次傳遞經過另外的熱交換器190、180，被平行地提供至所有的熱交換器。在這樣的條件下，冷卻功能將由冷卻的壓縮的排放側流09提供或被從冷卻的返回流作為側流抽吸，在膨脹至適于每個熱交換器的壓力之后。
實施例
[0096]本實施例提供兩個LPG再液化系統(tǒng)的功率要求、冷卻容量和性能系數的假想的計算，即在其中閃蒸液體過冷化對第一和第二中間的壓縮的BOG流進行的根據本發(fā)明的公開內容的系統(tǒng)(即在其中閃蒸液體過冷化也被在第一中間級省油器中進行的圖3的實施方案)和在其中閃蒸液體過冷化僅對第一壓縮的中間的流進行的比較系統(tǒng)(即圖2，沒有第一另外的熱交換器/第二中間級省油器)。
[0097]壓縮系統(tǒng)數據基于三級壓縮機(Burckhardt Compression AG, Winterthur,瑞士)。液化石油氣貨物包含呈液相的5.0mo 1%乙烷和95.0摩爾％丙烷。0.4巴表壓的罐儲存壓力的蒸發(fā)氣體的氣相組成被計算為是24.23摩爾％乙烷和75.77摩爾％丙烷，基于PengRobinson Stryjek-Vera 狀態(tài)方程。
[0098]表1示出了計算出的在比較實施例的三個壓縮階段的吸入和排放壓力和溫度。
[0099]表1
[0100]
【權利要求】
1.一種冷卻浮動的運輸船舶中的液化的貨物產生的蒸發(fā)氣體流(Ol)的方法，所述液化的貨物具有在I個大氣壓下大于-110°C的沸點，所述方法包括至少以下步驟: -在包括至少第一階段(65)、第二階段(70)和最后階段(75)的三個或更多個壓縮階段中壓縮來自所述液化的貨物的蒸發(fā)氣體流(01)以提供壓縮的排放流(06)，其中中間的壓縮的BOG流(02、04)被設置在連續(xù)的壓縮階段之間； -冷卻所述壓縮的排放流(06)以提供冷卻的壓縮的排放流(07)； -使所述冷卻的壓縮的排放流(07)的膨脹的，任選地進一步冷卻的，部分與(i)來自選自壓縮的所述第二階段和最后階段(75)之間的連續(xù)的階段的一股或多股中間的壓縮的BOG流(04)熱交換以提供一股或多股冷卻的中間的壓縮的BOG流(05)并且任選地與(ii)所述冷卻的壓縮的排放流(07)的一個或多個部分(07a、108a)，任選地在進一步冷卻之后，熱交換；以及 -把所述一股或多股冷卻的中間的壓縮的BOG流(05)傳遞至壓縮的下一個階段(75)。
2.根據權利要求1所述的方法，包括至少以下步驟: -在壓縮的第一階段(65)中壓縮所述蒸發(fā)氣體流(01)以提供第一中間的壓縮的BOG流(02 )作為中間的壓縮的BOG流； -在壓縮的第二階段(70)中壓縮所述第一中間的壓縮的BOG流(02)以提供第二中間的壓縮的BOG流(04)作為中間的壓縮的BOG流，所述壓縮任選地在熱交換以提供冷卻的第一中間的壓縮的BOG流(03 )之后進行。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，還包括以下步驟: -把所述冷卻的壓縮的排放流(07)分裂為繼續(xù)的冷卻的壓縮的排放流(07a)和冷卻的壓縮的排放側流(09)； -膨脹所述冷卻的壓縮的排放側流(09 )以提供膨脹的冷卻的排放流(19 )。
4.根據權利要求3所述的方法，還包括以下步驟: -使所述膨脹的冷卻的排放流(19)與來自選自壓縮的所述第二階段和最后階段(70、75 )之間的連續(xù)的階段的中間的壓縮的BOG流(04 )熱交換以提供冷卻的中間的壓縮的BOG流(05)。
5.根據權利要求3所述的方法，包括以下的進一步的步驟: -閃蒸所述膨脹的冷卻的排放流(19)以提供上部的膨脹的冷卻的排放流； -使所述上部的膨脹的冷卻的排放流(21)與來自選自壓縮的所述第二階段和最后階段(70、75 )之間的連續(xù)的階段的中間的壓縮的BOG流(04 )熱交換以提供冷卻的中間的壓縮的 BOG 流(05)。
6.根據權利要求4或權利要求5所述的方法，其中所述中間的壓縮的BOG流(04)是第二中間的壓縮的BOG流并且所述冷卻的中間的壓縮的BOG流(05)是冷卻的第二中間的壓縮的BOG流。
7.根據權利要求3至6中任一項所述的方法，包括以下的進一步的步驟: -使所述膨脹的冷卻的排放 流(19)與所述繼續(xù)的冷卻的壓縮的排放流(07a)熱交換以提供進一步冷卻的壓縮的排放流(108 )。
8.根據權利要求7所述的方法，包括以下的進一步的步驟: -把所述進一步冷卻的壓縮的排放流(108)分裂為繼續(xù)的進一步冷卻的壓縮的排放流(108a)和進一步冷卻的壓縮的排放側流(11)；-膨脹所述進一步冷卻的壓縮的排放側流(11)以提供膨脹的進一步冷卻的排放流(21)。
9.根據權利要求8所述的方法，包括以下的進一步的步驟:-使所述膨脹的進一步冷卻的排放流(21)與來自選自壓縮的所述第一階段和最后階段(65、70、75 )之間的連續(xù)的階段的中間的壓縮的BOG流(02 )熱交換以提供冷卻的中間的壓縮的流(03)。
10.根據權利要求8所述的方法，包括以下的進一步的步驟:-閃蒸所述膨脹的進一步冷卻的排放流(21)以提供上部的膨脹的進一步冷卻的排放流；-使所述上部的膨脹的進一步冷卻的排放流與來自選自壓縮的所述第一階段和最后階段(65、70、75 )之間的連續(xù)的階段的中間的壓縮的BOG流(02 )熱交換以提供冷卻的中間的壓縮的BOG流(03)。
11.根據權利要求9或權利要求10所述的方法，其中所述中間的壓縮的BOG流(02)是第一中間的壓縮的BOG流并且所述冷卻的中間的壓縮的BOG流(03)是冷卻的第一中間的壓縮的BOG流。
12.根據權利要求9至11中任一項所述的方法，包括以下的進一步的步驟:-使所述膨脹的進一步冷卻的排放流(21)與所述繼續(xù)的進一步冷卻的壓縮的排放流(108a)熱交換以提供冷卻的返回流(08)。
13.根據權利要求12所述的方法，還包括以下步驟:-膨脹所述冷卻的返回流(08)以提供膨脹的冷卻的返回流(10)。
14.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中所述液化的貨物是LPG，例如包含至少3.5mol%乙烷的LPG。
15.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中所述壓縮的排放流(06)依靠水流例如海水流被冷卻以提供所述冷卻的壓縮的排放流(07)。
16.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中壓縮的所述第一階段(65)、所述第二階段(70)和所述最后階段(75)是多級壓縮機(60)的階段。
17.一種用于冷卻浮動的運輸船舶中的液化的貨物產生的蒸發(fā)氣體流(01)的設備，所述液化的貨物具有在1個大氣壓下大于-1io°c的沸點，所述設備包括至少:-壓縮系統(tǒng)(60)，其用于壓縮來自液化的貨物的蒸發(fā)氣體流(01)，所述壓縮系統(tǒng)包括三個或更多個壓縮階段以提供壓縮的排放流(06)，所述三個或更多個壓縮階段包括至少第一階段(65)、第二階段(70)和最后階段(75)，其中中間的壓縮的BOG流(02、04)被設置在連續(xù)的壓縮階段之間，-第一熱交換器(200)，其用于冷卻所述壓縮的排放流(06)以提供冷卻的壓縮的排放流(07)；-一個或多個進一步的熱交換器(190)，其用于使所述冷卻的壓縮的排放流(07)的膨脹的，任選地進一步冷卻的，部分與(i)來自選自壓縮的所述第二階段和最后階段(75)之間的連續(xù)的階段的一股或多股中間的壓縮的BOG流(04)熱交換以把一股或多股冷卻的中間的壓縮的BOG流(05)提供至所述壓縮的下一個階段(75)并且任選地與(ii)所述冷卻的壓縮的排放流(07)的一個或多個部分(07a、108a)，任選地在進一步冷卻之后，熱交換。
18.根據 權利要求17所述的設備，其是使用權利要求1至16中任一項所述的方法可操作的。
【文檔編號】F17C13/00GK103703299SQ201280017262
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年4月3日 優(yōu)先權日:2011年4月6日
【發(fā)明者】艾倫·羅德里克·達克特 申請人:液化氣設備有限公司