CN112243479A

CN112243479A - 用于液化石油气的储存和运输的方法和系统

Info

Publication number: CN112243479A
Application number: CN201980037092.1A
Authority: CN
Inventors: 拉尔斯·格林尼斯; 迪尔兰·莱杜夫; 谢文·厄于温
Original assignee: Wartsila Oil and Gas Systems AS
Current assignee: Wartsila Oil and Gas Systems AS
Priority date: 2018-06-04
Filing date: 2019-06-04
Publication date: 2021-01-19
Anticipated expiration: 2039-06-04
Also published as: KR20210016584A; CN112243479B; NO344169B1; WO2019234025A1; EP3803188A1; EP3803188B1

Abstract

本发明涉及用于在液化石油气(LPG)运载工具上储存和运输LPG的方法和系统，其中，来自LPG的蒸发气体在具有至少两个压缩级的货物压缩机中被压缩、在货物冷凝器被冷凝、并且任何不可分离的气体可以在液体接收器中分离并且/或者任何气体和液体可以在液体接收器中混合。离开液体接收器的温暖的混合两相冷凝流在至少一个冷凝过冷器中通过滑移制冷进行热交换，并且离开至少一个冷凝过冷器的流中所存在的任何液滴在返回至货物压缩机之前在至少一个液滴分离器中被除去，因此形成了进一步被冷却的压缩流。

Description

用于液化石油气的储存和运输的方法和系统

技术领域

本发明涉及一种用于在油轮上储存和运输液化石油气的方法和系统，该液化石油气通常已知为LPG，油轮在下文中被称为LPG运载工具。

本方法和系统同样适用于在用于液化石油气(LPG)的浮式生产储存和卸载船(FPSO)上使用，也同样适用于在运载液化乙烷和液化乙烯气的船上使用。

背景技术

WO 2011/002299描述了一种典型的已知的再液化单元，其具有多级压缩机和一个中冷器装置。

WO 2012/143699通过将用于对不可冷凝气体进行冷却的附加功能添加到专用的热交换器中而扩展了WO 2011/002299中示出的原理。WO 2012/143699适用于具有两级或更多级压缩的多级压缩机。未冷凝的蒸发气体组分在接收器中与蒸发气体的冷凝部分分离，并且未冷凝的蒸发气体组分在热交换器中被进一步冷却，在该热交换器中，所述组分被再次液化并返回到液货舱。利用了嵌入在排气冷凝器中的热交换器，其中，该热交换器是容器内部的盘管：即，盘管浸入到液体中，这称为液池冷却。还使用了具有类似设计的中冷器/废气加热器。

当通过中冷器液池冷却来启动基于现有技术的装置中的原理的再液化单元时，在中冷器液池与蒸气相平衡之前可能需要花费长达两个小时的时间。对于附加的排气冷凝器而言也将是类似的。此外，在现有技术的装置中，能量损失可能高于期望的能量损失。

当使用基于液池冷却原理的中冷器时，对于某些LPG类型而言，平衡时的温度差可能会高达20℃。明显地，该温度差还将存在于排气冷凝器中并且将会限制热交换器中的冷凝速率。

由于越来越关注能源效率和温室气体排放，因此需要更有效地回收未冷凝的蒸发气体组分以及进行更有效的过冷、并且进一步提高在LPG运载工具上使用的再液化系统的性能系数(COP)。

因此，本发明的目的是提供一种克服现有技术的解决方案的缺点的用于使蒸发气体再液化的更有效的方法和系统。

发明内容

发明人意外地发现，通过利用滑移制冷，实现了未冷凝的蒸发气体组分的提高的冷凝率，并且提供了通过液池冷不能实现的附加的过冷，所有这些都简化了管道布置并且减少了设备的量。

因此，一方面，本发明提供了一种用于在液化石油气(LPG)运载工具上储存和运输LPG的方法，该方法包括：将从一个或更多个LPG液货舱排出的蒸发气体在具有至少两个压缩级的货物压缩机中进行压缩，所述LPG在1个大气压下的沸点温度为-110℃或更高；提供至少一个中间压力流、至少一个进一步被冷却的压缩流以及最终的压缩流；在货物冷凝器中对流进行冷却和冷凝以提供高压冷凝流，高压冷凝流进入液体接收器，以用于将任何不可冷凝的气体和/或气体和液体的混合物分离；

包括以下步骤：

-在至少一个冷凝过冷器中对离开接收器的温暖的混合两相流进行冷却，其中，温暖的混合两相流与至少一种滑移制冷剂进行热交换，从而产生至少一个进一步的被冷却的冷凝流；

-将进一步被冷却的冷凝流分成被运送至一个或更多个液密箱的流和被膨胀成至少一个混合相制冷剂流的至少一个流，所述至少一个流被引入到至少一个冷凝过冷器中且与温暖的混合两相流进行逆流换热；

-使离开冷凝过冷器的至少一个混合相制冷剂流作为至少一种流而流动至至少一个液滴分离器，以用于在存在液滴的情况下除去任何液滴；

-使离开所述至少一个液滴分离器的至少一个流通过并与来自具有至少两个压缩级的货物压缩机的至少一个中间压力流混合，从而形成至少一个进一步被冷却的压缩流。

在另一方面，本发明提供了一种用于在液化石油气(LPG)运载工具上储存和运输LPG的系统，该系统包括：用于LPG的至少一个液货舱，所述LPG在1个大气压下的沸点温度为-110℃或更高；货物压缩机，该货物压缩机具有至少两个压缩级，以用于对来自LPG的蒸发气体进行压缩，从而提供至少一个中间压力流、至少一个进一步被冷却的压缩流和最终的压缩流；货物冷凝器，该货物冷凝器用于对所述最终的压缩流进行冷凝以提供高压冷凝流；以及液体接收器，该液体接收器用于对任何不可冷凝的气体和/或气体和液体的混合物进行分离；

所述系统还包括

-至少一个冷凝过冷器，所述至少一个冷凝过冷器构造成用于通过滑移制冷将来自液体接收器的温暖的混合两相冷凝流与至少一种滑移制冷剂进行热交换，至少一种滑移制冷剂是进一步被冷却的温暖的混合两相流冷凝流的中间膨胀部分，该中间膨胀部分配置为与温暖的混合两相冷凝流逆流地引入到至少一个冷凝过冷器中；以及

-至少一个液滴分离器，所述至少一个液滴分离器构造成在存在液滴的情况下从离开至少一个冷凝过冷器的至少一种滑移制冷剂流中除去任何液滴，并且至少一个液滴分离器还构造成使离开至少一个液滴分离器的至少一个流通过并与至少一个中间压力流混合，从而形成进一步被冷却的压缩流。

在从属权利要求中陈述了本发明的其他实施方式。

附图说明

现在将参照以下附图更详细地描述本发明的各实施方式，以便例示本发明的原理、操作和优点。

附图中的等效部分已被赋予相同的附图标记。

图1示出了船舶的原理示意图，该船舶具有四个液货舱、至再液化单元的蒸气(BOG)的流动管线以及返回至具有现有技术的再液化单元的液货舱的冷凝管线。

图2图示了基于液池冷却的原理的中冷器的原理。

图3示意性地示出了具有一个中冷器装置的现有技术的再液化单元。

图4示意性地图示了具有一个中冷器装置和一个排气冷凝器的现有技术的再液化单元。

图5示出了本发明的实施方式的再液化单元的示意图，该再液化单元具有位于压缩级1与压缩级2之间的组合的滑移冷凝器和中冷器，图中省略了任何控制。

图6示意性地图示了用于未冷凝的蒸发气体组分的组合的冷凝过冷器和冷凝器周围的控制。

图7示意性地图示了每个压缩级及接收器周围的控制。

图8示意性地图示了本发明的实施方式的再液化单元，该再液化单元具有用于未冷凝的蒸发气体组分的一个组合的冷凝过冷器和冷凝器，其中，出了控制。

图9示意性地图示了本发明的实施方式的具有附加的液体桶的再液化单元。

图10示意性地示出了根据本发明的实施方式。

图11示出了用于在接收器出口处混合气体和液体的混合器。

图12示出了与用于三级压缩机的第一冷凝过冷器相关的控制。

图13示意性地图示了用于未冷凝的蒸发气体组分的第二组合的冷凝过冷器和冷凝器周围的控制。

图14示出了与三个压缩级和接收器相关联的控制。

图15示意性地示出了本发明的具有控制和三级压缩的实施方式。

图16示出了用于冷凝过冷器处理过程的压力-焓曲线图。

图17示出了现有技术的解决方案和本发明中的制冷能力对乙烷含量。

图18示出了满溢式中冷器的冷却曲线。

图19示出了根据本发明的用于利用滑移制冷的热交换器的冷却曲线。

具体实施方式

本发明应当被理解为适用于在1个大气压下沸点为-110℃(163开尔文)或更高的液化气，并且为方便起见，术语LPG涵盖了沸点在-110℃及以上的气体的范围。

LPG应当被理解为以液体形式储存和运输的一系列不同等级的石油气或石油气产物。在各种石油气中，丙烷和丁烷是主要的示例，其中，丙烷通常包括浓度为从0摩尔％至最高10摩尔％的乙烷，并且还可以包含少量的其他石油成分的馏分、例如丁烷。丁烷可以是正丁烷和异丁烷的任何混合物。除了上述碳氢化合物外，LPG至少还应当包括以下列表的液化产物：

氨；

丁二烯

丁烷-丙烷混合物(任何混合物)；

丁烯；

乙醚；

丙烯；

氯乙烯；

乙烷(通常包含甲烷馏分，并且还可能包含少量较重化合物的成分)；

乙烯。

碳氢化合物产物、比如乙烷、丙烷和丁烷通常是来自天然气、气体凝析油或轻质石油馏分的馏出产物，因此也可以容纳较小的其他化合物馏分。这些附加的化合物可以或多或少地具有挥发性。

LPG可以以液体的形式在高于大气压的压力下或低于环境温度的温度下、或在高于大气压的压力下且低于环境温度的温度下进行运输。本发明涉及：

1.LPG运载工具在低于环境温度的温度下和接近大气压的压力下运输液化货物、LPG，称为完全冷冻式，以及

2.LPG运载工具在高于大气压的压力下且低于环境温度的温度下运输液化货物、LPG。这种方式被称为半冷冻式/半加压式。

在低于环境温度的温度下储存和运输的LPG会连续释放一定量的蒸气。维持液货舱中压力的常规方法是排出所释放的蒸气、然后对其进行液化、并且然后使其以冷凝物的形式返回液货舱。

在本说明书中，冷凝物应当被理解为液化蒸气，而蒸气是指包括通过输入到LPG的热而产生的蒸气和当冷凝物返回时产生的任何蒸气的蒸气的产物。蒸气还包括在装载液货舱期间以及涉及使用液化设备来降低舱的压力的货物处理操作期间排出的气体。

优选地，冷凝物应当被进一步过冷，以提供所需的冷负荷，从而对进入液货舱的热进行处理，在液货舱中，通过使用温暖的冷凝流的冷却部分作为汽化制冷剂并且使该部分返回到制冷单元中的合适位置来提供过冷。术语“过冷”是指液体存在于低于其正常沸点的温度下。

多级压缩机应当被理解为具有两级压缩或更多级压缩的压缩机。通常，所有的压缩级都构造在单体机器内，但是压缩级也可以被划分到多于一个的本体中、例如每个压缩级一个压缩机本体。

在本说明书中，再液化单元是指制冷单元，其职责是对蒸气进行液化，并且前缀“re”表示对来自液化气的蒸气的液化。液货舱是用于容纳LPG的一个或更多个液体密封的容器。

货物类型是以上所提到的LPG等级和/或产物中的任一者。作为示例：货物类型可以是具有5摩尔％乙烷的商业丙烷。

由液化气运载工具运载的不同货物可能需要用于压缩机中间冷却的不同的需求。例如，与例如丙烷的货物相比，氨和氯乙烯等货物会产生高的级间温度并且在第一压缩级与第二压缩级之间需要更大程度的冷却。这通常可以通过使用第一填充式中冷器来解决，在该第一填充式中冷器中，来自第一级的压缩蒸气通过液浴喷出，并且因此，至第二级压缩机入口的吸入气体接近其露点温度。

因此，相比于货物列表较窄的船舶，应当能够运载多种货物(宽的货物列表)的船舶的第一级中冷器可以具有不同的管道布置。

窄的货物列表应当被理解为下述列表：其中，特定船舶可以运载的可能的液化产物的数量是减少的，例如不含氨和其他液化产物的列表。宽和窄的货物列表的共同点是，它们通常都包含标准碳氢化合物、如丙烷和丁烷。

有时，船舶装载具有高于正常量的挥发性组分的货物，并且因此蒸发气体中也将具有高浓度的这些挥发性组分。在某种浓度水平下，再液化设备无法使蒸发气体在货物冷凝器中完全液化，并且因此需要对未冷凝部分进行排气。

出于说明的目的，图1示出了船舶的原理示意图，该船舶具有四个液货舱、至再液化单元的蒸气(蒸发气体-BOG)的流动管线、以及返回至液货舱的冷凝管线，其中，再液化单元是如在例如WO 2011/002299中所公开的现有技术的单元。船舶可以具有一个或更多个再液化单元，通常为两个到四个单元。图1中所示出的液货舱的数量仅用于说明的目的并且可以是任意数量。

图2示出了基于液池冷却的原理的中冷器的原理：

8：待被过冷的冷凝流

9：总冷凝流的扩展部分

12：被过冷的冷凝流

13：离开中冷器的蒸气流

15：总冷凝流

22：总冷凝流的一部分

30：液池

31：从液池中排出的蒸气

32：流9的液体部分

33：流9的蒸气部分

34：离开中冷器的总蒸气

40：热交换器

在平衡状态下，并且对于构成两个或多个化合物、如丙烷与乙烷的冷凝物而言，液体32的温度与液体30的温度不同。液体30的温度接近液体32的露点温度，该露点温度高于液体32的实际温度。对于某些LPG类型而言，通常会观察到20℃的温度差。

因此，被过冷的冷凝流12中的温度不可能低于液体32的露点温度。蒸气显热和混合焓的作用有限，因此在这里被忽略。

图3示出了具有位于第一压缩级与第二压缩级之间的一个中冷器的现有技术的再液化单元的示意图。对于将产生高的级间温度的货物蒸气而沿，该流的路径为经由管线2a、经由液池中冷器170、然后到第二压缩级。对于货物蒸气、例如丙烷而言，管线2a中没有流。

高压冷凝流作为流7离开冷凝器130，其中，该高压冷凝流进入液体接收器140，在液体接收器140处，任何不可冷凝的气体被分离并经由管线20离开。阀220通常将在预定的设定点打开，以释放这些不可冷凝的气体。不可冷凝的气体可以是惰性气体，如例如氮或甚至是挥发性的碳氢化合物组分。高压与在流6中的压缩机100、120所需的排出压力有关，以使货物冷凝器130中的蒸发气体抵抗热交换介质而液化。下面的表1给出了流6中的典型压力值随冷凝温度的变化情况，其中，冷凝温度比海水温度高4℃。

表1

不可冷凝气体可以被释放回到液货舱以被吸收到货液中、其路径为返回至再液化设备中的合适位置、至专用热交换器以在惰性气体之后回收货物蒸气、或者至其他合适的位置、如燃烧单元或最后至排气杆。

图4示意性地示出了具有一个中冷器和一个排气冷凝器的现有技术的再液化单元。至排气冷凝器的冷却剂的源被视为离开第一热交换器的未冷却的冷凝物的单独部分。在接收器140中将未冷凝的蒸发气体组分与蒸发气体的冷凝部分分离，并且未冷凝的蒸发气体组分经由管线8进行运送以在热交换器330中进行进一步冷却，在热交换器330中，所述组分被再液化并返回至液货舱。附加的热交换器330被嵌入在排气冷凝器300中，该排气冷凝器300能够为更高含量的如乙烷的挥发性组分提供更高的制冷能力。

相比于图4所示的系统，本发明示出了液化能力和COP都得到了进一步的改善。

通常，货物压缩机是电驱动的，并且在船舶上时，在主要消耗碳氢化合物基燃料的大型发电机中发电。因此，为了减少来自载有液化石油气的船舶的温室气体排放，所有耗能系统都应当尽可能高效。因此，提高COP减少了再液化单元所需的能量消耗(较高的制冷量减少了给定的热进入的总操作时间)。因此，出于环境原因，期望的是具有比现有技术可能提供的COP更好的再液化系统。

滑移制冷剂、也称为非共沸制冷剂是两种或更多种制冷剂的混合物，其中，各组分在相同压力水平下具有不同的饱和温度。当滑移制冷剂进入蒸发器时，挥发性最大的组分将首先蒸发。当挥发性最大的制冷剂的浓度降低时，剩余的制冷剂混合物的温度也将升高，接近挥发性第二小的制冷剂的饱和温度，以此类推。即使在蒸发压力保持恒定时，蒸发器的入口点处的蒸发温度也将会比出口点处的蒸发温度低。当制冷剂冷凝时，这会是相反的，即，当滑移制冷剂进入冷凝器时，挥发性最小的组分将首先冷凝。当挥发性最小的制冷剂的浓度降低时，剩余的制冷剂混合物的温度也将降低，接近挥发性第二小的制冷剂的饱和温度，以此类推。即使在冷凝压力保持恒定时，冷凝器入口点处的冷凝温度也将会比出口点处的温度高。

在使用滑移制冷剂进行操作的蒸发器中，需要特别关注以下三个温度：露点(所有制冷剂转变成蒸气时达到的最高蒸发温度)、平均蒸发温度以及起泡点(最低蒸发温度)，起泡点是在制冷剂开始蒸发的紧之前实现的。

使用滑移制冷剂的原理被称为滑移制冷。

发明人意外地发现，通过使用滑移制冷剂，可以实现更有效的蒸发气体的再液化。通过应用先进的计算方法，发现了通过开发新颖的控制策略，相比于液池冷却，可以利用滑移制冷来提供额外的冷凝和过冷。对于本发明，存在温度滑移，在温度滑移时，汽/液组成沿热传递过程改变。

为了使能量损失最小化，应通过滑移轮廓来进行热交换，在滑移轮廓处，BOG冷凝流的冷却和膨胀部分可以充当滑移制冷剂。滑移制冷剂最好在逆流热交换条件下使用。挥发性较大的组分在与热交换器的逆流通道中的较热流体进行热交换期间将首先沸腾，并且因此，相比于根据现有技术的液池冷却，使待被冷却的流体的最终温度较低。

为了最有效地利用滑移制冷剂，至关重要的是，在膨胀之后，大多数的或优选地所有的挥发性组分都保留在冷却剂/制冷剂的液相中，以使挥发性组分的蒸发潜热中的更多蒸发潜热可用于热传递并且在膨胀过程中不会丢失。为了实现这个目的，温暖的冷凝流的用于对温暖的冷凝流的要返回到液货舱的部分进行过冷的部分在该部分膨胀之前也必须被过冷。发明人发现，温暖的冷凝物的用于进行过冷的那部分应当被过冷到与待返回至液货舱的冷凝物相同的程度。

此外，发明人发现，通过不从冷凝的蒸发气体中分离出未冷凝的部分而是替代地结合滑移冷凝和滑移蒸发的原理，实现了改进的冷凝和过冷。

图5示出了根据本发明的系统的示意图，该系统具有位于压缩级1和压缩级2之间冷凝过冷器以及用以保护第二级吸入免受可能跟随蒸气流的任何液滴的影响的液滴分离器。该图未示出具有液体过冷的管线2a，但是该图可以以与图3所示出的相同的方式同样很好地布置有管线2a。

在图5所示的系统中，从LPG货物——LPG在1个大气压下沸点为-110℃或更高——排出的蒸发气体(BOG)在压力下经由流1流动至货物压缩机100、120，货物压缩机100、120具有至少两个压缩级，在所述至少两个压缩级中，蒸发气体首先在级1的货物压缩机100中被压缩成第一中间压力流2，其中，第一中间流2通过与较低温度下的流14进行物理混合而被冷却。

流2和14的总和形成了流5，并进入了第二压缩级中的第二货物压缩机120，在第二货物压缩机处，流5被压缩成最终的压力流6，然后在压力下流动至货物冷凝器130，在该冷凝器中处，最终压缩的蒸气被冷却和冷凝。

货物冷凝器130中所使用的冷却介质可以是海水、乙二醇/水混合物或合适的制冷剂，如例如丙烯。如果需要的温度比例如通过丙烯可达到的温度更低，则甚至可以使用多组分制冷剂。

货物压缩机120的最终排放压力使得在蒸发气体中不存在惰性气体或大量挥发性货物组分的情况下，冷凝物在接收器140中处于其起泡点压力，这是排放压力朝向接收器140中的平衡状态自动调节的自调节过程。

对于没有惰性气体或大量挥发性组分的这种情况而言，在冷凝温度比海水温度高4℃的情况下，流6中的典型压力值随冷凝温度的变化的示例与以上表1中所表示的相同。

当货物蒸气不能在货物冷凝器130中完全冷凝时，货物压缩机通常将在接近其允许极限的条件下运行。这显然取决于压缩机的类型，但是通常，对于LPG的再液化来说，该范围是20barg至35barg之间。然而，该范围不应是本发明的限制因素。

当接收器140中的状态处于其起泡点时，温暖且饱和的冷凝流15离开接收器140并进入冷凝过冷器150，在冷凝过冷器150中，冷凝流15与进一步被冷却的冷凝流8的中间膨胀部分19进行热交换。

术语“温暖”应当被理解为接近货物冷凝器130中所使用的冷却剂/制冷剂温度的温度，通常该温度比冷却剂/制冷剂温度高约4℃至6℃。冷却剂/制冷剂温度取决于在货物冷凝器130中所使用的热交换介质。对于海水作为热交换介质的情况而言，温度将在从0℃至约40℃的范围内。当使用制冷剂作为热交换介质时，对于单组分制冷剂而言，温度可能低至-50℃。

中间压力应当被理解为两个压缩级之间、例如第一压缩级与第二压缩级之间或者第二高的压缩级与最终压缩级之间的中间压力；即，对于第三级压缩机而言，中间压力是第二压缩级与第三压缩级之间的压力。对于第四级压缩机而言，中间压力也可以是第三压缩级与第四压缩级之间的压力。

温暖的冷凝流15作为进一步被冷却的冷凝流8离开冷凝过冷器150，其中，冷凝流8被分成两部分以进行内部冷却任务：流12和流18。流18是进一步被冷却的冷凝流8的用于内部冷却的部分，而流12是返回到船舶的液货舱的最终冷凝物。流12的全部或一部分也可以被引导到至少一个燃料箱：例如，用于主推进机(图5中未显示)的燃料箱。例如，所述至少一个燃料箱可以是用作例如主推进机的燃料箱的甲板箱。无论流12的全部或一部分是否返回到液货舱并且/或者被运输至燃料箱，流12都可能在不同的运行条件期间和时间期间变化。冷凝物返回到液货舱应当因此被理解为返回或运输至任何液密箱。阀200通常是对接收器140中液位进行控制的液位控制阀。

冷凝过冷器150可以例如是适于滑移制冷的紧凑型热交换器。典型的替代物是板与板交换器，也可以使用壳与板。本发明不应受热传递设备的类型的限制。

流18是进一步冷却的冷凝流8的第二部分，并且流18在阀190中膨胀为流19，该流19是进一步冷却的冷凝流8的中间膨胀的附加冷却部分。流19进入冷凝过冷器150，在该冷凝过冷器150中，流19与温暖的冷凝流15进行热交换。流19离开冷凝过冷器150，完全汽化为流11，并进入液滴分离器160以用于在存在液滴的情况下除去任何液滴。通常，将不存在任何液滴，并且液滴分离器160仅是用于压缩级2中的货物压缩机120的保护性特征。可以通过打开阀210将任何液体经由管线17排回至液货舱中的一个或更多个液货舱。

流14离开液滴分离器160并与压缩流2混合成冷却的压缩流5。

图6示意性地示出了与冷凝过冷器150和液滴分离器160相关联的控制。

参照图6，给出以下指南：

1：管线14连接至管线2并在流向货物压缩机120之前形成管线5的点；

2：管线15连接至接收器140的点；

3：管线8连接至分流装置(未示出)的点，分流装置将流8分为流18和流12；

5：管线18连接至分流装置的点；

L3：测量液滴分离器160中的液位的液位变送器；

VC1：用于阀190的阀控制器；

TD1：流8与流19之间的温度差；

TD2：流15与流11之间的温度差。

分流装置通常是三通型的管部段。

通常在以通过冷凝过冷器150的最大可能的再循环流(流18)操作时获得最佳的COP。这意味着在露点下操作出口流11。再循环流被理解为温暖的冷凝流15的下述部分，该部分经由冷凝过冷器150返回至较低的压力水平，并且由此在过冷器150中进行制冷任务。确保流11在露点下操作的通用和已知的方法是在液滴分离器160中引入固定的液位。

然而，控制液滴分离器160中的液位是困难的，这是因为液位将在流11作为两相流进入时迅速地增加，并且在流11作为过热气体进入时缓慢地降低。

因此，目标是找到除了直接控制液位以外的控制策略。

对于期望将冷凝过冷器150的流11控制在露点并在液滴分离器160中达到一定液位的情况，发现了对流11的温度进行控制会给出稳定的液位，并且在流11的温度始终保持在露点温度下的情况下，该稳定的液位保持固定。

因此，在液滴分离器160中的给定压力下，应当将流11的温度控制到流11的露点温度。由于液滴分离器160中的压力通过货物压缩机100、120——在货物压缩机100、120中，级间压力例如由于海况或环境温度而动态波动——的性能控制，因此有必要动态修改流11的温度控制器的设定点。

图16示出了用于冷凝过冷器处理过程的压力-焓曲线图，其中：

T19是流19中的温度；

T15是流15中的温度；

Tl1是流11中的温度；

T8是流8中的温度。

从图16可以观察到，当减小T11与T15之间的温度差时，流11将更加过热。该温度差表示为TD2，而T8与T19之间的温度差表示为TD1。另一方面，当增加TD2时，流11的较少地过热，并且在一定的TD2处将处于流11的露点。如果TD2进一步增加，这将导致液滴分离器中的液体增加。

所涉及的挑战是将TD2精确地操作在正确的值上，以实现等于流11的露点温度的温度。所需的TD2在中间压力变化时将改变，并且因此是控制逻辑的可调节输入参数。

已经发现的是，通过引入作为TD2与TD1之间的比的因子X并将该比控制在期望值，增加了液滴分离器160中液位的稳定性。因此，因子X间接控制流11与冷凝流15之间的流的比，并且发现了，X的值等于1给出最小的能量损失、即最佳条件。将X的值乘以基于由液位变送器L3测量的液位变化的校正因子，当液位增加到操作点以上时，校正因子从单位(一)起减小。为了降低液位，校正因子朝向单位(一)增大。

如果使用多于一个的冷凝过冷器(图16中未示出)，则T24是流24中的温度，T10是流10中的温度，并且T9是流9中的温度。TD3是流10与流9之间的温度差，并且TD4是流8与流24之间的温度差，并且L4是测量液滴分离器260中的液位的液位变送器。此处，因子X是TD4与TD2之间的比。

图7示意性地示出了用于货物压缩机100、120和接收器140的控制。

P1、P2、P5、P6和P7是压力读取器。P2和P5应当理解为单独的或组合的压力读取仪。对于组合的压力读取仪，应当将其理解为一个仪器，通常这是足够的，因为级之间的管道中的压力损失很小，例如，P2和P5将读取相同的压力。

PC1和PC3是确保每个压缩级上的压力比保持在可接受的水平内压力控制器。

PC6是压缩机排放压力控制器，该压缩机排放压力控制器监测并控制货物压缩机120的排放压力。图7示出了将压力信号馈送至PC6的P6，P6也可以是单独的仪器，即与PC3的功能不通用。

PC7是接收器压力控制器。

LC1是液位控制器。

PC1、PC3、PC6、PC7和LC1全部都将它们的值发送至选择块，该选择块选择请求阀200的最高开度值的信号，并相应地控制阀200的开度，并且因此也控制冷凝过冷器150的进料条件。当应当选择最高值时，选择块可以表示高选择块或高选择功能块。

压缩机通常对每个压缩级上的允许压力比具有机械限制，并且如果PC1或PC3达到最大允许值，则高选择功能将控制阀200，使得压力比不超过最大允许值。最大允许压力比是压缩机制造商提供的一组值，并且这些值作为对控制的约束被编程到高选择块中。

如果PC1、PC2或PC3中的任一者均未达到最大允许值，则高选择块将选择压缩机排放压力控制器PC6来控制阀200。PC6控制预先限定的最大允许运行排放压力。

然后，压缩机可以以其最大容许/允许极限运行或接近其最大容许/允许极限运行，以便尽可能多地冷凝货物冷凝器130中的蒸气。

除了PC6之外，还可以从流7、流20、流15或在接收器中经由PC7读取压力，以用于控制阀200。

图8示出了本发明的实施方式，其中，图5、图6和图7组合在一个图中。以下描述在离开货物冷凝器130的高压且冷却的流7未完全冷凝时、即在相位包络线内时适用。

发明人发现滑移制冷的原理是处理下述货物蒸发蒸气的有效方式，该货物蒸发蒸气不能在能够用于在货物冷凝器130中的冷却的温度下在所选择的压缩机能够达到的压力下被完全冷凝。对于具有高乙烷含量的丙烷而言，这可能是在货物冷凝器中应用海水进行冷却的情况，或者对于具有高甲烷含量的乙烷而言，这可能是在货物冷凝器130中应用制冷冷却介质或未示出的可选地与货物冷凝器130串联地应用制冷冷却介质的情况。对于后者，可能的制冷介质可以是丙烯。对于这样的条件，可以将冷凝过冷器150用作部分冷凝器和过冷器。

在图8中，从LPG货物排出的具有-110℃或更高温度的蒸发气体通过压力经由流1流动至具有最少两个压缩级的货物压缩机100、120，其中，蒸发气体首先在级1中的货物压缩机100中压缩成第一中间压力流2，其中，第一中间流2通过与较低温度的流14进行物理混合而冷却。

流2和流14的总和形成流5，并且流5进入第二压缩级中的第二货物压缩机120，在第二货物压缩机120中，流5被压缩成最终压力流6。

在货物冷凝器130中使用的冷却介质可以是海水、乙二醇/水混合物或合适的制冷剂，例如丙烯。如果需要的温度比例如通过丙烯可达到的温度更低，则甚至可以使用多组分制冷剂。

高压流作为冷却的且部分冷凝的流7离开冷凝器130，其中，流7进入液体接收器140，该液体接收器140确保气体和液体的适当混合，以用于经由流15进行稳定的流出管理。

温暖且混合的两相流15离开接收器140并进入冷凝过冷器150，冷凝过冷器150现在用作组合的最终冷凝器和冷凝过冷器。进入冷凝过冷器150的混合相流15与进一步冷却的冷凝流8的中间膨胀部分19进行热交换。

“温暖”应当被理解为接近货物冷凝器130中使用的冷却剂/制冷剂温度的温度，通常该温度比冷却剂/制冷剂温度高约4℃至6℃。冷却剂/制冷剂温度取决于在货物冷凝器130中使用的热交换介质。对于海水作为热交换介质的情况而言，温度将在0℃至约40℃的范围内。当使用制冷剂作为热交换介质时，对于单组分制冷剂而言，温度可能低至-50℃。

温暖的混合相流15作为完全冷凝并进一步冷却的冷凝流8离开冷凝过冷器150，其中，冷凝流8被分成两部分：流18和流12。因此，温暖且混合的相15在分成多个部分之前经受完全冷凝并进一步冷却以进行内部冷却任务。流12是完全冷凝并进一步冷却的冷凝流8的第一部分，并且是返回至船的液货舱(图8中未示出)的最终冷凝物。阀200通常是控制接收器140中的液位的液位控制阀。

完全冷凝并进一步冷却的冷凝流8的流动通过阀190的部分成为冷凝流8的膨胀部分，并且通常是具有混合相的流。该流在图8中表示为流19。

冷凝过冷器150中的热交换是通过利用滑移制冷原理进行的，其中，气体/液体不分离而是在整个热交换中保持为混合的两相流，并且流19作为通常完全汽化的流11从冷凝过冷器150中流出并进入液滴分离器160，以在存在液滴的情况下除去任何液滴。通常，将不存在任何液滴，并且液滴分离器160仅是用于压缩级2中的货物压缩机120的保护性特征。任何液体都可以排回到图8中未示出的液货舱中的一个或更多个液货舱中。

流14离开液滴分离器160并与压缩流2混合并形成冷却的压缩流5。

因此，图8示出了用于处理可以在货物冷凝器130中完全冷凝或部分冷凝的蒸发气体的相同过程和控制方案。

恶劣天气的情况也可能产生更多挥发性组分的过度蒸发从而妨碍完全液化。因此，不仅仅是所装载的货物的质量会导致货物冷凝器130中的部分冷凝。

当货物蒸发气体能够在货物冷凝器130中可以获得的温度下完全冷凝时，来自最终压缩级中的压缩机120的压力将下降，并且液位将在接收器140中在压力P7下建立在作用在阀200上的压力控制器的设定点以下。通过利用控制系统中的高选择功能块，阀200将自动切换至用于此类货物蒸气的控制液位。

如果所装载的货物具有与正常相比更高比例的较轻组分、例如丙烷中有大于5摩尔％的乙烷(乙烷的量取决于压缩机级数——对于两级压缩级的通常值为5摩尔％，并且对于三级压缩机为8摩尔％)，则货物可能无法在货物冷凝器130中可以获得的温度下通过最大操作压缩机排放压力完全冷凝。压力将增加至压力控制器的设定点，该压力控制器的设定点通常设定为接近压缩机的最大容许/允许运行压力。压力控制器将打开阀200，并且液位将最终下降，直到通过接收器140的底部出口释放出两相流为止。蒸气比例将在短的时间段之后稳定在可以在通过压力控制器控制的给定压力冷凝的比例和可以由货物冷凝器130提供的可用温度。

在PC1、PC3和PC6之间选择压力控制器。

制冷能力被计算为：流1中进入再液化设备的质量流量乘以流12与液货舱中的饱和蒸气焓之间的焓差。现有技术和本发明给出了适度不同的级间温度，并且发现对于在现有技术或本发明中使用时的相同的吸入和输送条件、即相同的吸入压力和温度以及相同的输送压力，通过限定的往复式压缩机的质量流在所有实际意义上都不会改变。因此，为了获得更高的制冷能力和更好的COP，必须从冷凝流12中除去更多的焓。为了实现这一点，循环流18的温度应当尽可能低，并且过冷度应当控制为使得再循环流在正确的条件下离开过冷却器150。例如有利的是，使流11过热，因此在冷凝过冷器150中除了利用潜热之外还利用显热，这允许冷凝过冷器150中的较低的过冷温度。通过控制过冷器的每一侧的温度差和温度差之间的比，过冷器150可以在最佳运行点处运行。

即使当所有蒸气都不能在货物冷凝器中液化时，也可能希望具有稳定的运行，这是通过将离开货物冷凝器的两相流经由接收器140的底部出口引导至冷凝过冷器150来实现的，在冷凝过冷器150中，两相流进一步经受冷凝。

图9示出了本发明的实施方式，其中，已经包括附加的液体桶400并且桶400连接至流8。如果惰性气体处于使得不能在冷凝过冷器150中实现完全冷凝的高浓度，则液体桶400用作分离容器。

通常，该桶将填充有液体，但是该桶在流8中存在蒸气时将产生液位。

当L2测量到一定的液位损失时，L2向LC2(液位控制器)发送信号，然后该LC2将打开阀500，直到液位已经恢复为止。L2是用于测量液体桶400中液位的仪器。

在现有技术的再液化单元中使用的如图3所示的管线2a的功能适用于产生高的级间温度的蒸气。如图10中的示意图所示，这种级间冷却也可以在本发明中使用。

在图10中，当阀250关闭时，离开货物压缩机100的蒸气经由管线2a流动，并且温暖的蒸气与流11混合。通过添加管线2a，与不使用流2a的情况相比，可以将来自第一压缩级中的货物压缩机100的流2冷却得更多。如果液滴分离器160在与经由流2a进入液滴分离器的来自货物压缩机100的蒸气组合的液位下运行，则进入第二压缩级中的货物压缩机120的蒸气将接近其露点。这可以提供最大可能的级间冷却。最佳的级间冷却效果可以通过阀190进行控制。最佳的冷却将取决于货物介质。管线2a也可以直接连接至液滴分离器160，从而实现相同的功能。

对于接收器140的用以处理货物冷凝器130中的完全冷凝以及货物冷凝器130中的部分冷凝的状况的功能，重要的是，液体可以被不间断地排出，并且两相流在接收器140的底部出口、即流15离开接收器140的位置处适当地混合。

图11示出了混合器，该混合器包括具有分布孔的筒形件，该混合器将在所述接收器出口处提供气相和液相的均匀混合。当筒形件周围的液位增加时，通过出口的液体流将由于更多的孔可用于液体流而增加，并且更高的静水压力使通过位于筒形件的底部附近的孔的液体流增加。筒形件中的竖向槽可以提供类似的功能。

参照图11，给出以下指南：

1：进入接收器140的流，这等效于图10中的流7；

2：进入接收器140的流的液体部分；

3：进入接收器140的流的蒸气部分；

4：在接收器140底部处收集的液体；

5：接收器140内部的管道开口，蒸气将流动通过该管道开口；

6：通过分布孔排出的液体；

7：分布孔；

8：离开接收器140的底部的稳定的流；

9：接收器的蒸气出口，该蒸气出口通常是关闭的。

图12示出了具有多于两个压缩级的布置中的第一冷凝过冷器上的控制。

参照图12，给出以下指南：

1：管线14连接至管线4并在流向货物压缩机120之前形成管线5的点；

2：管线15连接至接收器140的点；

3：连接至下一过冷器；

4：流向下一过冷器的冷却剂流；

5：流16连接至分流装置的点；

L3：测量液滴分离器160中的液位的液位变送器；

VC1：用于阀190的阀控制器；

TD1：流8与流19之间的温度差；

TD2：流15与流11之间的温度差。

图13示出了具有多于两个压缩级的布置中的第二过冷器上的控制。

参照图13，给出以下指南：

7：管线13连接至管线2并在流向货物压缩机110之前形成管线3的点；

3：管线8连接至冷凝过冷器150的点；

4：管线22连接至分流装置的点；

6：管线10连接至液体桶400的点；

L4：测量液滴分离器260中的液位的液位变送器；

VC2：用于阀180的阀控制器；

TD3：流10与流9之间的温度差；

TD4：流8与流24之间的温度差。

图14示出了用于下述压缩机的压缩机控制，该压缩机具有至少三个压缩级，并且在每个压缩级之间具有过冷器150、240。

P1、P2、P3、P4、P5、P6和P7是压力读取器。P2和P3应当理解为单独的或组合的压力读取仪。P4和P5也应当理解为单独的或组合的压力读取仪，其中，组合的压力读取仪应当理解为一个仪器，通常这是足够的，因为级之间的管道中的压力损失很小，并且例如，P2和P3将读取相同的压力。

PC1、PC2和PC3是确保每个压缩级上的压力比保持在可接受的水平的压力控制器。

PC6是压缩机排放压力控制器，该压缩机排放压力控制器监测并控制级3中的货物压缩机120的排放压力。图14示出了将压力信号馈送至PC6的P6，P6也可以是单独的仪器，即，与PC3的功能不通用。

PC7是接收器压力控制器。

LC1是液位控制器。

PC1、PC2、PC3、PC6、PC7和LC1全部都将它们的值发送至选择块，该选择块选择请求阀200的最高开度值，并且因此控制冷凝过冷器150的进料条件。进料条件应当被理解为压力和质量，其中，质量是蒸气比例。

压缩机通常对每个压缩级上的允许压力比具有机械限制，并且如果PC1、PC2或PC3中的任一者达到最大允许值，则高选择功能将控制阀200，使得压力比不超过最大压力允许值。最大允许压力比是压缩机制造商提供的一组值，这些值作为对控制的约束被编程到高选择块中。

除了PC6之外，还可以从流7、流20、流1或在接收器中经由PC7读取压力，以用于控制阀200。

图15示出了滑移制冷方法可以如何与三级压缩机结合使用。发明人发现，以与上面描述的用于两级压缩机的相同方式，滑移制冷原理是处理下述货物蒸发蒸气的有效方式，所述货物蒸发蒸气不能在所选择的压缩机能够达到的压力下在能够用于在货物冷凝器130中进行冷却的温度下被完全冷凝。对于具有高乙烷含量的丙烷而言，这可以是在货物冷凝器中应用海水进行冷却的情况，或者对于具有高甲烷含量的乙烷而言，这可以是在货物冷凝器130中应用制冷冷却介质或可选地与货物冷凝器130串联地应用制冷冷却介质(未示出)情况。对于后者，可能的制冷介质可以是丙烯。对于这样的条件，可以将冷凝过冷器150用作部分冷凝器和过冷器。

图15包括图14中所示的控制器以及本发明的实施方式的具有至少三个压缩级的过程示意图。当离开货物冷凝器130的高压且冷却的流7未完全冷凝、即在相位包络线内时，适用以下描述。

在图15中，从LPG货物中排出的具有-110℃或更高温度的蒸发气体通过压力经由流1流动至具有最少三个压缩级的货物压缩机100、110、120，其中，蒸发气体首先在级1中的货物压缩机100中压缩成第一中间压力流2，其中，第一中间流2通过与较低温度的流13进行物理混合而冷却。

流2和流13的总和形成流3，并且流3进入第二压缩级中的第二货物压缩机110，在第二货物压缩机110中，流3被压缩成第二中间压力流4。第二中间压力流4通过与流14进行物理混合而冷却。

流4和流14的总和形成流5，并且流5进入第三压缩级中的第三货物压缩机120，在第三货物压缩机120中，流5被压缩成最终压力流6，并且然后通过压力流动至货物冷凝器130，在货物冷凝器130中，最终的压缩蒸气被冷却并部分冷凝。

高压冷凝流作为流7离开冷凝器130，其中，流7进入液体接收器140，在液体接收器140中，在现有技术的解决方案中，任何不可冷凝的气体被分离并经由管线20离开。对于本发明而言，阀220将是关闭的并且通常仅在例如在停靠码头之后已知大量惰性气体的情况下操作，其中，液货舱、管道和再液化系统已经惰化(气态气氛已被氮气代替)。

第三货物压缩级中的货物压缩机120的排放压力使得在接收器140中不存在惰性气体情况下，冷凝物处于其起泡点压力，这是排放压力朝向接收器140中的平衡状态自动调节的自调节过程。

当冷凝器130中发生完全冷凝时，接收器140将在液位下运行，并且温暖且饱和的冷凝流15(即，处于其气泡点处的流15)离开接收器140并流向冷凝过冷器150，在冷凝过冷器15中，流15与进一步冷却的温暖且饱和的冷凝流15的中间膨胀部分19进行热交换。

当在冷凝器130中不能实现完全冷凝时，高压流作为冷却且部分冷凝的流7离开冷凝器130，其中，流7进入液体接收器140，该液体接收器140确保气体和液体的适当混合以经由流15进行稳定的流出管理。

“温暖”应当理解为接近货物冷凝器130中使用的冷却剂/制冷剂温度的温度，通常该温度比冷却剂/制冷剂温度高约4℃至6℃。冷却剂/制冷剂温度取决于在货物冷凝器130中使用的热交换介质。对于海水作为热交换介质的情况而言，温度将在0℃至约40℃的范围内。当使用制冷剂作为热交换介质时，对于单组分制冷剂而言，温度可能低至-50℃。

中间压力应理解为第二压缩级与最终压缩级之间的中间压力；即，对于三级压缩机，中间压力是第二压缩级与第三压缩级之间的压力。对于四级压缩机，中间压力也可以是第三压缩级与第四压缩级之间的压力。

温暖的混合相流15作为完全冷凝并进一步冷却的冷凝流8离开冷凝过冷器150，其中，冷凝流8流动至第二冷凝过冷器240以进行额外的冷却，并变成更加冷却的温暖冷凝流10。因此，温暖的混合相流15在分成多个部分之前经受两个阶段的冷却以进行内部冷却任务。流15作为流10离开冷凝过冷器240、进入可选的附加液体桶400以处理非冷凝物，在可选的液体桶400的下游，流10经受其第一次分流。此处，流10分为两部分，即流12和流16。流12是更加冷却的温暖冷凝流的第一部分，并且是返回至船的液货舱的的最终冷凝物。流12或流12的一部分也可以被引导至至少一个燃料箱；例如，以用于主推进机(图15中未示出)。至少一个燃料箱可以例如是用作例如主推进机的燃料箱的甲板箱。无论流12的全部或一部分是否返回到液货舱并且/或者被运输至燃料箱，流12都可能在不同的运行条件期间和时间期间变化。冷凝物返回到液货舱应当因此被理解为返回或运输至任何液密箱。阀200通常是控制接收器140中的液位的液位控制阀。可以省去流16，使得流10直接分成三部分，即流12、流18和流22。

两个冷凝过冷器150、240通常是紧凑型热交换器，比如板与板、壳与板或任何其他紧凑型热交换器。本发明不应受热传递设备的类型的限制。

更加冷却的温暖冷凝流15的表示流16的第二部分被进一步分成另外的两个部分，即流18和流22。

流22经由阀180经受最终膨胀，并且成为更加冷却的最终膨胀的混合相流9。最终应当理解为多级压缩机的第一压缩级与第二压缩级之间的中间压力。

更加冷却的最终膨胀的混合相流9是温暖的混合相流15的第三部分，并且流9进入冷凝过冷器240，在该冷凝过冷器240中，整个流的内容物与进一步冷却的冷凝流8进行热交换。热交换是通过利用滑移原理进行的，其中，在整个热交换过程中，气体/液体不分离而是保持为混合的两相流，并且生成的通常完全汽化的流9作为流24的形式从冷凝过冷器240流出，并进入液滴分离器260，以用于在存在液滴的情况下除去任何液滴。通常，将不存在任何液滴，并且液滴分离器260仅是用于压缩级2中的货物压缩机110的保护性特征。任何液体都可以排回至一个或更多个液货舱(未示出)。

流13离开液滴分离器260，并且与压缩流2混合并形成冷却的压缩流3。

流18是温暖的冷凝流15的第二部分，并且流18在阀190中膨胀为流19，该流19是温暖的混合相流15的中间膨胀的更加冷却部分。流19进入冷凝过冷器150，在该冷凝过冷器150中，流19与温暖的混合相流15进行热交换。流19通常完全汽化为流11而离开冷凝过冷器150，并进入液滴分离器160，以用于在存在液滴的情况下除去任何液滴。通常，将不存在任何液滴，并且液滴分离器160仅是用于压缩级3中的货物压缩机120的保护性特征。任何液体都可以排回至一个或更多个液货舱(未示出)。

流14离开液滴分离器160，并且与压缩流4混合并形成第二冷却的压缩流5。

在现有技术的再液化单元中利用的如图3所示的管线2a的功能适用于产生高级间温度的蒸气。如图10的示意图所示，该级间冷却也可以用于本发明中。从第二压缩级110的出口侧延伸至液滴分离器160的入口侧的管线4a(未示出)也是可能的。

对于在冷凝器130中可能完全冷凝时的情况，流15将是温暖的冷凝流。

示例1

基于Burckhardt Compression AG的3K160-3L型三级往复式压缩机的能力，建立了一组曲线以示出本发明与现有技术的解决方案相比的优越性，进行了一系列详细分析以计算出增加丙烷中的乙烷含量对制冷能力的影响。

从图17中可以观察到，没有排出气体冷却的现有技术的解决方案示出了对于6摩尔％的乙烷含量，性能急剧下降，这是不再可能进行完全再液化并且必须处理未冷凝的气体的情况。

此外，图17中示出了具有排出气体冷却的现有技术的解决方案在性能损失方面具有不太急剧的下降，但是在具有排出气体冷却的该方案中，需要附加的热交换器来提供这种性能改善。

本发明不需要额外的热交换器，并且从图17中可以观察到，与现有技术的解决方案相比，在可能进行完全液化时和部分液化期间，本发明仍然示出了显著的性能改进。示出了与现有技术的解决方案相比增加了18％的液化能力。

示例2

基于来自Burckhardt Compression AG的另一3K160-3K型三级往复式压缩机的能力，已经得到了下述曲线，其显示了使用滑移制冷的冷凝过冷器的性能改进：

·图18示出了满溢式中冷器的冷却曲线

·图19示出了适用于滑移制冷的紧凑型热交换器的冷却曲线

对于在液相中包含5摩尔％乙烷的典型的商用丙烷货物，在蒸发气体中观察到高于26摩尔％的乙烷并不少见。在具有满溢式中冷器的再液化设备中，液池中的乙烷含量稳定在与入口流1中的包含物相比明显更低的水平。实际含量取决于海水温度和中冷器压力，但是应当预期到乙烷含量从26摩尔％变低至7摩尔％。

下表列出了上述压缩机的性能。

表2示出了与满溢式中冷器相比，根据本发明的滑移制冷的三个压缩级的计算的吸入压力和排放压力以及冷凝物温度。

表2

表3示出了根据本发明的滑移制冷和满溢式中冷器的计算的功率消耗、液化能力和性能系数(COP)。

表3

实例	功率消耗kW	液化能力kW	COP
				滑移(本发明)	447	563	1.259
满溢式	442	509	1.152

上表中给出的结果清楚地示出，与满溢式中冷器相比，滑移制冷提供了显著的性能提高。

给出的示例描述了使用往复式压缩机的各种选择，但是，本发明将不受这种压缩机的限制。例如，本发明与离心式压缩机和其他旋转式压缩机、例如旋转螺杆式压缩机一起非常良好地工作。对于旋转螺杆式压缩机，废气加热器端口处的压力可以视为吸入压力与最终排放压力之间的中间压力。因此，具有一组转子——阳型转子和阴型转子——且具有一个废气加热器端口的旋转螺杆式压缩机在本发明的上下文中可以被理解为两级压缩机。也可以使用具有多于一组转子的螺杆式压缩机。旋转螺杆式压缩机的功能和设计是工业上众所周知的，并且将不再进一步描述。

尽管以上描述具体涉及LPG，但是应当注意的是，本发明同样适用于其他液化气体、比如乙烷、丙烷、N₂和CO₂的再气化。作为替代，应当理解的是，本设备也可以安装在岸上，并且本方法可以在岸上设备中使用。

Claims

1.一种用于在液化石油气(LPG)运载工具上储存和运输LPG的方法，所述方法包括：将从一个或更多个LPG液货舱排出的蒸发气体在具有至少两个压缩级的货物压缩机(100、110、120)中进行压缩，所述LPG在1个大气压下的沸点温度为-110℃或更高；提供至少一个中间压力流(2、4)、至少一个进一步被冷却的压缩流(3、5)以及最终的压缩流(6)；在货物冷凝器(130)中对流(6)进行冷却和冷凝以提供高压冷凝流(7)，所述高压冷凝流(7)进入液体接收器(140)以用于将任何不可冷凝的气体和/或气体和液体的混合物分离；

其特征在于，所述方法包括以下步骤：

-在至少一个冷凝过冷器(150、240)中对离开所述接收器(140)的温暖的混合两相流(15)进行冷却，其中，所述温暖的混合两相流(15)与至少一种滑移制冷剂(9、19)进行热交换，从而产生至少一个进一步的被冷却的冷凝流(8、10)；

-将所述进一步被冷却的冷凝流(8、10)分成被运送至一个或更多个液密箱的流(12)和被膨胀成至少一个混合相制冷剂流(9、19)的至少一个流(18、22)，所述至少一个混合相制冷剂流(9、19)被引入到所述至少一个冷凝过冷器(150、240)中且与所述温暖的混合两相流(15)进行逆流换热；

-使离开所述冷凝过冷器(150、240)的所述至少一个混合相制冷剂流(9、19)作为至少一个流(11、24)而流动至至少一个液滴分离器(160、260)以用于在存在液滴的情况下除去任何液滴；

-使离开所述至少一个液滴分离器(160、260)的至少一个流(13、14)通过并与来自所述具有至少两个压缩级的所述货物压缩机(100、110、120)的所述至少一个中间压力流(2、4)混合，从而形成所述至少一个进一步被冷却的压缩流(3、5)。

2.根据权利要求1所述的方法，对所述冷凝过冷器(150、240)的一侧的流(11、24)与(15、8)之间的温度差(TD2、TD4)和所述冷凝过冷器(150、240)的另一侧的流(8、10)与(19、9)之间的温度差(TD1、TD3)的比率进行控制。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，通过对流(11、24)中的温度(T11、T24)与流(15、8)中的温度(T15、T8)之间的温度差(TD2、TD4)进行控制来在液滴分离器(160、260)中的给定压力下将流(11、24)的温度(T11、T24)控制到其露点温度。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，通过对所述冷凝过冷器(150、240)的一侧的流(11、24)与(15、8)之间的温度差(TD2、TD4)和所述冷凝过冷器(150、240)的另一侧的流(8、10)与(19、9)之间的温度差(TD1、TD3)的比率进行控制来在液滴分离器(160、260)中的给定压力下将流(11、24)的温度(T11、T24)控制到其露点温度。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，基于液滴分离器(160、260)中的液位来校正所述冷凝过冷器(150、240)的一侧的流(11、24)与(15、8)之间的温度差(TD2、TD4)和所述冷凝过冷器(150、240)的另一侧的流(8、10)与(19、9)之间的温度差(TD1、TD3)的比率。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，通过借助于压力读取仪(P1、P2、P5、P6、P7)读取压力来对具有至少两个压缩级的所述货物压缩机(100、110、120)以及接收器(140)中的压力进行控制、通过压力控制器(PC1、PC2、PC3)对每个压缩级上的压力比进行控制、通过压缩机排放压力控制器(PC6)对来自所述压缩机的排放压力进行控制、通过接收器压力控制器(PC7)对来自接收器(140)的压力进行控制、或者通过液位控制器(LC1)对接收器(140)中的液位进行控制。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，通过在接收器(140)的底部出口处混合两相气液流(15)。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，在液体桶(400)分离器中从所述至少一个进一步被冷却的冷凝流(8、10)中分离任何气体。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，当阀(250)关闭时，离开所述货物压缩机(100)中的第一压缩级的蒸气经由管线(2a)流动并且所述蒸气与流(11)混合。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，在三个压缩级(100、110、120)中对所述LPG进行压缩。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括在两个冷凝过冷器(150、240)中进行热交换。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，使流(12)返回到所述一个或更多个LPG液货舱、并且/或者使流(12)流动至一个或更多个燃料箱。

13.一种用于在液化石油气(LPG)运载工具上储存和运输LPG的系统，所述系统包括：用于LPG的至少一个液货舱，所述LPG在1个大气压下的沸点温度为-110℃或更高；具有至少两个压缩级的货物压缩机(100、110、120)，所述货物压缩机(100、110、120)用于对来自所述LPG的蒸发气体进行压缩以提供至少一个中间压力流(2、4)、至少一个进一步被冷却的压缩流(3、5)和最终的压缩流(6)；货物冷凝器(130)，所述货物冷凝器(130)用于对所述最终的压缩流(6)进行冷凝以提供高压冷凝流(7)；以及液体接收器(140)，所述液体接收器(140)用于对任何不可冷凝的气体和/或气体和液体的混合物进行分离；

其特征在于，

所述系统还包括

-至少一个冷凝过冷器(150、240)，所述至少一个冷凝过冷器(150、240)构造成用于通过滑移制冷将来自所述液体接收器(140)的温暖的混合两相冷凝流(15)与至少一种滑移制冷剂进行热交换，所述至少一种滑移制冷剂是进一步被冷却的温暖的混合两相流冷凝流(15)的中间膨胀部分(9、19)，所述中间膨胀部分(9、19)配置为与所述温暖的混合两相冷凝流(15)逆流地引入到所述至少一个冷凝过冷器(150、240)中；以及

-至少一个液滴分离器(160、260)，所述至少一个液滴分离器(160、260)构造成在存在液滴的情况下从离开所述至少一个冷凝过冷器(150、240)的至少一种滑移制冷剂流(11、24)中除去任何液滴，并且所述至少一个液滴分离器(160、260)还构造成使离开所述至少一个液滴分离器(160、260)的至少一个流(13、14)通过并与所述至少一个中间压力流(2、4)混合，从而形成进一步被冷却的压缩流(3、5)。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述系统包括温度控制系统，所述温度控制系统用于对流(11、24)的温度进行控制并且包括用于对所述冷凝过冷器(150、240)的每侧的温度差(TD1、TD2、TD3、TD4)进行控制的控制器以及用于对所述液滴分离器(160、260)中的液位进行测量的液位变送器(L3、L4)。

15.根据权利要求13至14中的任一项所述的系统，其中，所述系统包括压力控制系统，所述压力控制系统用于对具有至少两个压缩级的所述货物压缩机(100、110、120)以及所述接收器(140)中的压力进行控制并且包括压力读取仪(P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7)、压力控制器(PC1、PC2、PC3)、压缩机排放压力控制器(PC6)、接收器压力控制器(PC7)以及液位控制器(LC1)。

16.根据权利要求13至15中的任一项所述的系统，其中，所述至少一个冷凝过冷器(150、240)是紧凑型热交换器，比如板与板交换器、壳与板热交换器。

17.根据权利要求13至16中的任一项所述的系统，其中，所述系统包括液体桶(400)，所述液体桶(400)连接至流(8、10)以用于气体和液体的分离。

18.根据权利要求13至17中的任一项所述的系统，其中，所述系统包括管线2a，所述管线2a布置成将来自货物压缩机(100)的流(2)与流(11)连接。

19.根据权利要求13至18中的任一项所述的系统，其中，所述系统包括具有三个压缩级(100、110、120)的货物冷凝器。

20.根据权利要求13至19中的任一项所述的系统，其中，所述系统包括配置成通过滑动制冷进行热交换的两个冷凝过冷器(150、240)。