CN113677942B - 冷却蒸发气体的方法和用于该方法的装置 - Google Patents

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Abstract

描述了使来自浮动运输船舶中的液化货物(50a)的蒸发气体流冷却的方法。该方法包括：在两个或更多个压缩级中压缩蒸发气体流，以提供压缩的BOG排放流；依靠一种或更多种第一冷却剂流冷却压缩的BOG排放流，以提供第一冷却的压缩的BOG流；依靠至少一种第二冷却剂流冷却第一冷却的压缩的BOG流，以提供第二冷却的压缩的BOG流；从液化货物提供船舶燃料流；使用船舶燃料流作为冷却剂流来冷却压缩的BOG排放流，或第一冷却的压缩的BOG流，或两种所述流。

Description

冷却蒸发气体的方法和用于该方法的装置
本发明涉及用于冷却、特别地再液化来自浮动运输船舶上的液化货物的蒸发气体(boil off gas)(BOG)的方法，和用于该方法的装置。
浮动运输船舶，例如液化气船(liquefied gas carrier)和驳船，能够运输处于液化状态的各种货物。在本发明上下文中，这些液化货物当在1个大气压测量时具有大于-110℃的沸点，并且这些液化货物包括但不限于：乙烷，液化石油气，液化石化气体例如丙烯和乙烯，以及液化氨。
液化石油气是一种有用的燃料来源，例如用于加热器具和交通工具，以及作为烃化合物的来源。LPG包括丙烷、正丁烷和异丁烷中的一种或更多种，以及任选地一种或更多种其它烃例如丙烯、丁烯和乙烷。石油气作为液体形式相比于呈气态形式可以更容易储存和进行长距离运输，因为它们占据较小的体积并且可能不需要在高压被储存。此类LPG如果维持在其沸腾温度或低于其沸腾温度例如在-42℃或更低(为丙烷组分的沸点)，则可以在大气压储存LPG。可选择地，如果LPG被加压到高于大气压，则可以在较高的温度储存LPG。
石化气体例如乙烯和丙烯可以存在于石油气或其他烃中，或者可以由石油气或其他烃合成。通常合意的是，出于与石油气类似的原因，在石化气体的分离或制造的位置处或该位置附近的液化设施中液化石化气体。如果液化石化气体维持在它们的沸腾温度或低于该沸腾温度，例如对于乙烯，在-104℃或更低，则可以在大气压储存液化石化气体。可选择地，如果液化石化气体被加压到高于大气压，则可以在较高的温度储存液化石化气体。
当在1个大气压测量时具有大于-110℃的沸点的液化货物的长距离运输可以在合适的液化气船中进行，例如具有一个或更多个储罐以容纳液化货物的远洋油轮(ocean-going tanker)。这些储罐可以是隔热罐和/或加压罐。在罐的装载和液化货物在罐中的储存期间，可能由于货物的蒸发而产生气体。这种蒸发的货物气体被称为蒸发气体(BOG)。为了防止BOG在罐中积聚，可以在运输工具(carrier)上提供一种系统以使BOG再液化，使得其可以以冷凝状态(condensed state)返回到储罐。这可以通过压缩和冷却BOG来实现。在许多系统中，压缩的BOG依靠海水被冷却和冷凝。
包含较低沸点组分的液化货物造成特定的再液化问题，较低沸点组分例如当在1个大气压测量时沸点在从大于-110℃至-55℃的范围内的那些组分，例如可以作为天然气液体(NGL)中的一种组分存在的石油气乙烷，以及石化气体乙烯。例如，海水可能无法提供足够的冷却负荷(cooling duty)来再液化BOG的乙烷组分或乙烯组分。此外，这样的BOG组分的再液化可能需要较大的压缩(例如，与较高沸点组分例如丙烷的再液化相比)。
通常，乙烯的再液化需要能够将乙烯BOG压缩到大约51巴的压力的压缩系统，例如包括三个或更多个级的压缩系统；以及处于9.5℃或更低的温度的冷却介质，以便冷凝压缩的BOG流。
同时，乙烷的运输具有甲烷在蒸发气体中积聚的问题。
存在提供冷却、特别是再液化来自浮动运输船舶中的液化货物的蒸发气体的改进的方法的需求，所述液化货物当在1个大气压测量时具有大于-110℃的沸点。特别地，提供货物的较轻组分的改进的冷却、特别是再液化的方法是合意的。
本发明通过双重或三重冷却以将先前未冷凝的组分冷凝来解决这些问题中的一个，先前未冷凝的组分可以被再液化并随后以液相返回到液化货物罐。与热交换介质例如海水相比，双重或三重冷却的压缩的BOG流提供增加的冷却负荷的来源，允许BOG流中的较轻组分的再液化。
本发明还考虑了船舶燃料(vessel fuel)的问题。
因此，对于给定数目的压缩级，本文公开的方法和装置允许当在1个大气压测量时具有大于-110℃的沸点的液化货物被运输，而不需要添加另外的压缩级或增加先前被认为是不可冷凝的组分的排出，同时还潜在地使用再液化过程中的一种或更多种流作为船舶燃料流。以另一种方式观察，本文描述的方法和装置允许将具有给定数目的压缩级的压缩系统扩展到具有通常不能被再液化或冷凝的组分的货物。
在第一方面中，本发明提供冷却来自浮动运输船舶中的液化货物的蒸发气体流的方法，所述液化货物当在1个大气压测量时具有大于-110℃的沸点，所述方法包括至少以下步骤：
在包括至少第一级和最终级的两个或更多个压缩级中，压缩来自所述液化货物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级具有第一级排放压力，并且压缩的所述最终级具有最终级吸入压力，并且一种或更多种中间的、任选地冷却的、压缩的BOG流在连续的压缩级之间被提供；
依靠一种或更多种第一冷却剂流冷却压缩的BOG排放流，以提供第一冷却的压缩的BOG流；
依靠至少一种第二冷却剂流冷却第一冷却的压缩的BOG流，以提供第二冷却的压缩的BOG流；
提供来自液化货物的船舶燃料流；
使用船舶燃料流作为冷却剂流来冷却压缩的BOG排放流，或第一冷却的压缩的BOG流，或两种所述流。
任选地，该方法还包括依靠第三冷却剂流冷却第二冷却的压缩的BOG流，以提供第三冷却的压缩的BOG流。
任选地，所述方法还包括以下步骤：
使第三冷却的压缩的BOG流的一部分膨胀到在第一级排放压力和最终级吸入压力之间的压力，以提供第一膨胀的冷却的BOG流；
使用第一膨胀的冷却的BOG流作为第三冷却剂流，以提供第一膨胀的加热的BOG流；和
使用第一膨胀的加热的BOG流作为所述冷却剂流或第二冷却剂流。
以此方式，第一膨胀的冷却的BOG流在依靠第二冷却的压缩的BOG流的热交换/交换器中可以被用作第三冷却剂流，该热交换/交换器提供第三冷却的压缩的BOG流和第一膨胀的加热的BOG流作为加热的第三冷却剂流，所述加热的第三冷却剂流可以间接地、更优选地直接地被用作主要的或次要的第二冷却剂流。
也就是说，第一膨胀的加热的BOG流在依靠第一冷却的压缩的BOG流的热交换/交换器中可以被用作主要的或次要的第二冷却剂流，该热交换/交换器提供第二冷却的压缩的BOG流和第一膨胀的进一步加热的BOG流作为加热的第二冷却剂流。
如本文所使用的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等旨在指示联接或关系，其可以是或可以不是直接顺序，除非其中明确声明。也就是说，在“第二”特征和“第三”特征之间可以存在一个或更多个其他的步骤或工艺或位置。这些术语用于阐明在流中的或流的不同性质或关联特征的存在，并且本发明不受这些术语所限制。
为了避免疑惑，第二冷却剂流(即第一膨胀的加热的BOG流)处于比第一冷却的压缩的BOG流更低的温度；第三冷却剂流(即第一膨胀的冷却的BOG流)处于比第二冷却的压缩的BOG流更低的温度；并且第三冷却剂流处于比第二冷却剂流更低的温度。
根据另一种实施方案，方法还包括：
将作为加热的第二冷却剂流的第一膨胀的加热的BOG流与中间的压缩的BOG流，例如第一或第二中间的压缩的BOG流，优选地与第一中间的压缩的BOG流合并。
根据本发明的另一种实施方案，依靠一种或更多种第一冷却剂流冷却压缩的BOG排放流以提供第一冷却的压缩的BOG流的步骤可以包括：
依靠作为第一冷却剂流的第一制冷剂流来冷却压缩的BOG排放流，以提供第一冷却的压缩的BOG流。
也就是说，第一制冷剂流在依靠压缩的BOG排放流的热交换/交换器中被用作一种或更多种第一冷却剂流中的一种，该热交换/交换器提供第一冷却的压缩的BOG流和加热的第一制冷剂流作为加热的第一冷却剂流。
根据本发明的另一种实施方案，依靠一种或更多种第一冷却剂流冷却压缩的BOG排放流以提供第一冷却的压缩的BOG流的步骤可以包括：
依靠作为第一冷却剂流的预冷却冷却剂流来预冷却压缩的BOG排放流，以提供预冷却的压缩的BOG流；
依靠作为第一冷却剂流的第一制冷剂流来冷却预冷却的压缩的BOG流，以提供第一冷却的压缩的BOG流。
也就是说，预冷却冷却剂流在依靠压缩的BOG排放流的热交换/交换器中被用作一种或更多种第一冷却剂流中的一种，该热交换/交换器提供预冷却的压缩的BOG流和加热的预冷却冷却剂流作为加热的第一冷却剂流。
也就是说，第一制冷剂流在依靠预冷却的压缩的BOG流的热交换/交换器中被用作一种或更多种第一冷却剂流中的一种，该热交换/交换器提供第一冷却的压缩的BOG流和加热的第一制冷剂流作为加热的第一冷却剂流。
根据本发明的另一种实施方案，预冷却冷却剂流可以是开放的预冷却冷却剂系统或封闭的预冷却冷却剂系统的一部分。预冷却冷却剂流可以选自水流、空气流或预冷却制冷剂流，其中水流或空气流是优选的。通常，如果使用开放的预冷却冷却剂回路，则预冷却冷却剂流可以选自海水流和环境空气流。通常，如果使用封闭的预冷却冷却剂回路，则预冷却冷却剂流可以选自预冷却制冷剂流。
根据本发明的另一种实施方案，依靠预冷却冷却剂流对预冷却的压缩的排放流的冷却是在预冷却热交换器例如壳管式热交换器或板式热交换器中进行。
根据本发明的另一种实施方案，一种或更多种第一冷却剂流包括第一制冷剂流，例如包括单种制冷剂或制冷剂混合物的第一制冷剂。第一制冷剂应当能够(i)在压缩系统的排放压力和压缩系统的排放温度，或者(ii)在压缩系统的排放压力和预冷却的压缩的BOG流的温度，使货物冷凝。第一制冷剂可以包括一种或更多种有机化合物、氨、以及特别地烃和氟化烃，例如丙烷、丙烯、二氟甲烷和五氟甲烷，包括氟化烃混合物R-410A。
根据本发明的另一种实施方案，依靠第一制冷剂流对压缩的BOG排放流或预冷却的压缩的排放流的冷却是在排放热交换器，例如壳管式热交换器、板式热交换器或节热器中进行。
根据本发明的另一种实施方案，所有压缩的BOG排放流依靠一种或更多种第一冷却剂流来冷却。
在本发明的一种实施方案中，液化货物可以选自包括乙烷、液化石油气、液化石化气体和液化氨的组。本文公开的装置和方法对于液化货物例如乙烷和LPG是特别有益的，液化货物包括以高于3.5mol％的浓度的轻组分，特别是乙烷或乙烯。在方法的又一种实施方案中，液化货物是LPG，特别是包含多于3.5mol％乙烷的LPG，更特别地包含多于5.0mol％乙烷的LPG。
压缩级的数目不是本发明的限制因素。任选地，方法包括两个、三个或四个压缩级。
任选地，期望的是提供完全冷凝的蒸发气体作为第一冷却的压缩的BOG流，但是本发明扩展到其中在依靠一种或更多种第一冷却剂流冷却之后蒸发气体不完全冷凝的方法。
本发明还克服了使用某些类型的热交换，特别地某些类型的热交换器，并且更特别地常规的壳-线圈节热器(shell&coil economiser)的困难，在常规的壳-线圈节热器中，温度方法受到在壳中的流体的组成的限制。当在壳中的流体的组成可以是单一组分，即足够“纯”的气体时，其依靠压缩的BOG的膨胀部分的冷却是公知且广泛的。然而，该冷却负荷在多组分混合物中是降低的，并且在具有显著的沸点差异的多组分混合物(例如特别地乙烷和甲烷)中是急剧降低的。因此，本发明改进了包含大量的一种或更多种较低沸点气体的液化货物的冷却循环的性能系数，即本发明改进了目前被认为是最低限度(例如0.1mol％或更少的这种气体)的货物的性能系数，并且允许用包含高得多的这种气体含量(例如约或高于0.4mol％或0.5mol％这种气体)的货物操作。
任选地，本发明包括使用船舶燃料流作为冷却剂流来冷却第一冷却的压缩的BOG流，通常地在其第一冷却级之后且在第二冷却级之前。这种冷却可以通过本领域已知的任何类型或形式的热交换器来提供，任选地如本文所描述的，以便使用液化货物的至少一些冷却能力(cooling power)来与第一冷却的压缩的BOG流交换。
任选地，本发明包括使用船舶燃料流作为冷却剂流来冷却第一冷却的压缩的BOG流，并且然后在船舶燃料流传送到浮动运输船舶的一个或更多个发动机之前，在连续路径或通道中进一步冷却预冷却的BOG流。
任选地，本发明包括使用船舶燃料流作为冷却剂流来冷却压缩的BOG，通常在任何预冷却级之后。这种冷却可以通过本领域已知的任何类型或形式的热交换器来提供，任选地如本文所描述的，以便使用液化货物的至少一些冷却能力来与第一冷却的压缩的BOG流交换。
用于浮动运输船舶的发动机在本领域中是已知的，并且可以包括能够使用一种或更多种燃料的一个或更多个发动机。本发明不限于仅使用货物作为发动机燃料的浮动运输船舶。本发明可以向浮动运输船舶的一个或更多个发动机供应燃料流，而不受限于一个或更多个发动机的性质。
任选地，船舶燃料流通过使用一个或更多个合适的泵从液化货物提供，所述泵通常是但不限于货物罐中的内部低压泵、以及外部较高压泵或高压泵。
任选地，本发明延伸至使用第三冷却的压缩的BOG流的至少膨胀部分，或冷却的排出BOG返回流的至少膨胀部分，或两种所述流的至少一部分，作为船舶燃料流。
也就是说，第三冷却的压缩的BOG流的一部分可以膨胀(使用本领域已知的常规减压装置，任选地如本文所讨论的)，以产生膨胀的第三冷却的压缩的BOG流，其然后可以用作船舶燃料流，任选地与由液化货物提供的船舶燃料流合并。
此外或可选择地，冷却的排出BOG返回流的一部分可以膨胀(使用本领域已知的常规减压装置，任选地如本文所讨论的)，以产生膨胀的冷却的排出BOG返回流，其然后可以用作船舶燃料流，任选地与由液化货物提供的船舶燃料流合并。
任选地，本发明延伸至使用气态排出流的至少膨胀部分，或排出排放流(ventdischarge stream)的至少膨胀部分，或两种所述流的至少一部分，作为船舶燃料流。
也就是说，排出气体流的一部分可以被膨胀(使用本领域已知的常规减压装置，任选地如本文所讨论的)，以产生膨胀的排出气体流，该排出气体流然后可以用作船舶燃料流，任选地与由液化货物提供的船舶燃料流合并。
另外或可选择地，排出排放流的一部分可以被膨胀(使用本领域已知的常规减压装置，任选地如本文所讨论的)，以产生膨胀的排出排放流，然后该排出排放流可以用作船舶燃料流，任选地与由液化货物提供的船舶燃料流合并。
以此方式，本发明可以提供一些或所有的BOG流或其组分作为一些或所有的船舶燃料流。例如，在液化货物是乙烷的情况下，BOG将包含比液化乙烷货物更高的甲烷含量(由于其较低的沸点)，并且这种BOG流或其组分的使用提供使用含较高甲烷的流作为船舶燃料流的额外益处，而不是将所述流的一些或全部返回到液化乙烷货物中。液化乙烷货物的纯度可以以这种方式被维持或甚至增加，并且包含甲烷的BOG的不断增加的比例的本领域中的已知问题也可以被减少或避免。
以此方式，本发明可以用于在1个大气压沸点大于-110℃的液化货物的运输。任选地，液化货物包含多于一种组分。
本发明还试图在其已知的OPEX和CAPEX的情况下维持当前船载装备和装置的使用，而不是试图引入和制定出如何使用具有新的操作要求的新装备。
因此，根据本发明的另一种实施方案，依靠第二冷却剂流对第一冷却的压缩的BOG流的冷却是在节热器中进行。
根据本发明的另一种实施方案，所有的第一冷却的压缩的BOG流依靠第二冷却剂流来冷却。
根据本发明的另一种实施方案，所有的第二冷却的压缩的BOG流依靠第三冷却剂流来冷却。
在本发明的另一种实施方案中，方法还包括以下步骤：
提供来自第一冷却的压缩的BOG流的气态排出流；
使第三冷却的压缩的BOG流的一部分膨胀以形成第四冷却剂流；
依靠第四冷却剂流冷却气态排出流，以提供冷却的排出流和加热的第四冷却剂流。
以该方式，本发明还可以提供先前在压缩的BOG中被认为是“不可冷凝”或“未冷凝”的组分的增加的再液化。
优选地，加热的第四冷却剂流是BOG再循环流或可以被用作BOG再循环流。因此，该方法还可以包括：
将加热的第四冷却剂流与中间的压缩的BOG流，例如第一或第二、优选地第一中间的压缩的BOG流合并。
任选地，本发明的方法包括以下另外的步骤：
分离冷却的排出流，以提供排出排放流和冷却的排出BOG返回流。
任选地，本发明的方法包括以下另外的步骤：
使冷却的排出BOG返回流膨胀，以提供膨胀的冷却的排出BOG返回流；
将膨胀的冷却的排出BOG返回流传送到储罐。
任选地，该方法包括以下另外的步骤：
使冷却的排出BOG返回流膨胀，以提供膨胀的冷却的排出BOG返回流；
依靠排出排放流使膨胀的冷却的排出BOG返回流进行热交换，以提供热交换的排出BOG返回流、冷却的排出排放流和另外的排出排放流；
使冷却的排出排放流膨胀，以提供膨胀的冷却的排出排放流；
将热交换的排出BOG返回流和膨胀的冷却的排出排放流传送到储罐。
任选地，压缩级是多级压缩机的压缩级。
第一冷却的压缩的BOG流依靠至少一种第二冷却剂流冷却，以提供第二冷却的压缩的BOG流。任选地，第一冷却的压缩的BOG流依靠仅包括第一膨胀的加热的BOG流的第二冷却剂流被完全地或大体上冷却。优选地，所有的第二冷却剂流包括第一膨胀的加热的BOG流。也就是说，第一冷却的压缩的BOG流可以依靠一种或更多种其他的第二冷却剂流冷却，但是与通过使用第一膨胀的加热的BOG流所提供的冷却相比，这些是次要的或较少的。
任选地，用作第二冷却剂流的第一膨胀的加热的BOG流包括液相和气相二者。也就是说，在用作第二冷却剂流之前，不需要将其分离成单独的气相和液相。
优选地，用作第二冷却剂流的第一膨胀的加热的BOG流的液相和气相在第一冷却的压缩的BOG流的冷却中被分离。这优选地是通过允许第一冷却的压缩的BOG流被冷却的装置，优选地节热器来进行。
根据本发明的第二方面，提供了一种装置，该装置冷却来自浮动运输船舶中的液化货物的蒸发气体流，所述液化货物包含多于一种组分，所述液化货物在1个大气压具有大于-110℃的沸点，所述装置包括至少：
压缩系统，以压缩来自液化货物的蒸发气体流，所述压缩系统包括两个或更多个压缩级，压缩级包括至少第一级和最终级，以提供压缩的BOG排放流，其中中间的、任选地冷却的、压缩的BOG流在连续的压缩级之间被提供；
一个或更多个第一热交换器，以冷却压缩的BOG排放流以提供第一冷却的压缩的BOG流；
一个或更多个第二热交换器，以依靠将要在一个或更多个第二热交换器中被分离的混合相冷却剂流来进一步冷却第一冷却的压缩的BOG流，以提供第二冷却的压缩的BOG流；
一个或更多个船舶燃料热交换器，以使用船舶燃料流作为冷却剂流来冷却压缩的BOG排放流，或第一冷却的压缩的BOG流，或两种所述流。
任选地，该装置还包括一个或更多个第三热交换器以进一步冷却第二冷却的压缩的BOG流，以提供第三冷却的压缩的BOG流。
任选地，如本文所定义的装置是使用如本文所定义的方法可操作的。
优选地，第二热交换器是节热器。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于液化货物的浮动运输船舶，所述液化货物在1个大气压具有大于-110℃的沸点，并且浮动运输船舶具有如本文所定义的装置或操作如本文所定义的方法。
本发明适用于任何用于液化货物的浮动运输船舶，液化货物在1个大气压具有大于-110℃的沸点。本发明可以用于浮动运输船舶中，其中液化货物储罐通过降低温度在大约大气压力被完全制冷，以将货物维持在液相；以及可以用于其中储罐中的货物通过降低的温度和增加的压力(相对于环境)的组合而被维持在液相的那些船中。
为了获得本文公开的方法和装置的益处，节热器的使用不是需要的。然而，在某些实施方案中，热交换器例如节热器可以被放置在连续的压缩级之间，例如在第一级和第二级之间，以冷却中间的压缩的BOG流。在三个或更多个压缩级存在的情况下，允许中间的压缩的BOG流的冷却的热交换器例如节热器或中间冷却器(例如海水中间冷却器)可以在第二压缩级和最终压缩级之间被提供。
例如，中间冷却器可以位于第二压缩级和第三压缩级之间。可选择地，节热器可以位于第二压缩级和第三压缩级之间，以及第一压缩级和第二压缩级之间。在节热器中，冷却的压缩的BOG流的膨胀的、任选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。在另外的实施方案中，冷却的压缩的BOG流的膨胀的、任选地进一步冷却的部分可以与冷却的压缩的排放流的任选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改善和增加的冷却能力、特别地再液化能力。
将明显的是，通过维持存在的压缩级的数目并添加必要的管道、阀门和控制器以依靠第三冷却的BOG流的膨胀部分来进行第二冷却的压缩的BOG流的冷却，本文公开的方法和装置可以作为改装(retro-fit)应用于现有的浮动运输船舶。
如本文所使用的，术语“多个压缩级”定义在压缩系统中的串联(in series)的两个或更多个压缩级。每个压缩级可以通过一个或更多个压缩机实现。每个压缩级的一个或更多个压缩机可以独立于其他压缩级的压缩机，使得它们被单独驱动。可选择地，两个或更多个压缩级可以利用被连接的压缩机，所述压缩机通常由单个驱动器和驱动轴以及任选的传动装置来提供动力。这样的连接的压缩级可以是多级压缩机的一部分。
本文公开的方法和装置需要至少两个压缩级。在第一压缩级之后，每个随后的级提供与在前一级的排放处的压力相比增加的压力。术语“连续级”是指成对的相邻的压缩级，即级(n)和下一个(n+1)级，其中“n”是大于0的整数。因此，连续级是，例如，第一级和第二级，或第二级和第三级，或第三级和第四级。中间的压缩的流(和冷却的中间的压缩的流)是指联接连续的压缩级的那些流。关于冷却的中间的压缩的流所使用的术语“下一个压缩级”或“随后的压缩级”是指限定中间的流的两个连续级的数字上较高的数字(和较高的压力级)。
热交换步骤可以是间接的，其中参与热交换的两种或更多种流是分开的并且不直接接触。可选择地，热交换可以是直接的，在该情况下，参与热交换的两种或更多种流可以被混合，从而产生合并的流。
根据本发明的另外的方面，提供了一种集成设计(integratively designing)装置的方法，所述装置冷却来自浮动运输船舶中的液化货物的蒸发气体流，液化货物在1个大气压具有大于-110℃的沸点，所述液化货物包含多于一种组分，该方法包括以下步骤：
选择压缩系统以压缩来自液化货物的蒸发气体流，所述压缩系统包括两个或更多个压缩级，压缩级包括至少第一级和最终级，以提供压缩的BOG排放流，其中中间的、任选地冷却的、压缩的BOG流在连续的压缩级之间被提供，
选择一个或更多个第一热交换器以冷却压缩的BOG排放流，以提供第一冷却的压缩的BOG流；
选择一个或更多个第二热交换器，以依靠将要在一个或更多个第二热交换器中被分离的混合相冷却剂流来进一步冷却第一冷却的压缩的BOG流，以提供第二冷却的压缩的BOG流；和
选择一个或更多个船舶燃料热交换器，以使用船舶燃料流作为冷却剂流来冷却压缩的BOG排放流，或第一冷却的压缩的BOG流，或两种所述流。
任选地，所述方法还包括选择一个或更多个第三热交换器以进一步冷却第二冷却的压缩的BOG流，以提供第三冷却的压缩的BOG流。
任选地，所述方法还包括以下步骤：
运行用于所述装置的过程模拟；
确定所述方法的有效性；
在所述过程模拟中改变过程变量；和
重复所述过程模拟。
根据本发明的另外的方面，提供了一种设计工艺的方法，所述工艺用于冷却来自浮动运输船舶中的液化货物的蒸发气体流，液化货物在1个大气压具有大于-110℃的沸点，所述方法包括至少以下步骤：
设计压缩系统以压缩来自液化货物的蒸发气体流，所述压缩系统包括两个或更多个压缩级，压缩级包括至少第一级和最终级，以提供压缩的BOG排放流，其中中间的、任选地冷却的、压缩的BOG流在连续的压缩级之间被提供，
设计一个或更多个第一热交换器以冷却压缩的BOG排放流，以提供第一冷却的压缩的BOG流；
设计一个或更多个第二热交换器，以依靠将要在一个或更多个第二热交换器中被分离的混合相冷却剂流来进一步冷却第一冷却的压缩的BOG流，以提供第二冷却的压缩的BOG流；和
设计一个或更多个船舶燃料热交换器，以使用船舶燃料流作为冷却剂流来冷却压缩的BOG排放流，或第一冷却的压缩的BOG流，或两种所述流。
任选地，所述方法还包括设计一个或更多个第三热交换器以进一步冷却第二冷却的压缩的BOG流，以提供第三冷却的压缩的BOG流。
任选地，所述方法还包括以下步骤：
运行用于所述工艺的过程模拟；
确定所述方法的有效性；
在所述过程模拟中改变过程变量；和
重复所述过程模拟。
如本文所讨论的设计方法可以结合计算机辅助过程，用于将相关的操作装备(operational equipment)和控制器结合到整个船舶架构中，并且可以将相关的成本、操作能力参数结合到方法论和设计中。本文描述的方法可以编码到适合于在计算机上读取和处理的介质上。例如，执行本文描述的方法的代码可以被编码到磁性介质或光学介质上，其可以由个人计算机或大型计算机读取并可以复制到个人计算机或大型计算机。然后可以由使用这种个人计算机或大型计算机的设计工程师来执行所述方法。
本发明的某些特征及其设计方法可以根据一组数值上限和一组数值下限来描述。应当理解的是，由这样的限制的任何组合形成的任何范围都被预期落入本发明的范围内。另外，预期整个设计包括用于与本文特别限定的组合一起使用的附加结构的选择。在船内，各种结构操作参数可以被选择用于限定的或固定的基础，或者被选择用于灵活的或多种操作用途。因此，意图是，所述设计方法涵盖关于包括在本发明的精神和范围内的船舶和任何船外(off-vessel)的总体设计的可选方案、修改和等同物。
本发明的实施方案现在将参照非限制性附图并且仅通过实施例的方式进行描述，在附图中：
图1示出根据本发明的一种实施方案的、冷却(特别地再液化)来自浮动运输船舶中的液化货物的蒸发气体的系统的示意图，液化货物在1个大气压具有大于-110℃的沸点；
图2示出根据本发明的另一种实施方案的、冷却(特别地再液化)来自浮动运输船舶中的液化货物的蒸发气体的系统的示意图；和
图3示出根据本发明的另一种实施方案的、用于冷却(特别地再液化)来自浮动运输船舶中的液化货物的蒸发气体的系统的示意图。
浮动再液化系统从一个或更多个储罐中吸取蒸气，也称为蒸发气体，并将蒸发气体传送到压缩机，在压缩机中蒸发气体被压缩，使得压缩的蒸气可以依靠作为散热剂(heatsink)/制冷剂的一种或更多种冷却剂被冷却和冷凝。例如，海水可以被用于在开放循环预冷却回路中预冷却(典型地去过热)压缩的蒸气。然后，预冷却的压缩的蒸气可以在封闭循环制冷剂回路中依靠制冷剂被进一步冷却。
不能依靠制冷剂冷凝的压缩蒸气的那些较轻组分通常以蒸气形式被排出到大气或再循环到储罐。通常，液化货物在降低的温度(相对于环境)和增加的压力(相对于大气压)中的一个或两个条件下被保持在储罐中。
本文公开的方法和装置寻求提供再液化BOG和/或使用货物作为船舶燃料，和/或使用BOG作为船舶燃料的改进的方法和装置。
在图1中公开了根据本发明的方法和装置的实施方案。图1示出根据本发明的一种实施方案的、冷却(特别地再液化)来自浮动运输船舶中的液化货物的蒸发气体的系统的示意图；货物可以是本文讨论的任何一种气体：乙烷被选择为代表。
液化乙烷货物被储存在罐50a中，罐50a可以是隔热的和/或加压的，以便将乙烷维持在液化状态。罐中的乙烷的蒸发，例如由于不完美的热绝缘而造成，将导致在罐50a的顶部空间中形成乙烷气体，并且这样的气体通常称为蒸发气体(BOG)。为了防止该气体的积聚，将该气体作为蒸发气体流01a从罐50a中除去。所有的组分都被压缩，并且通常将被除去的蒸发气体的尽可能多的组分冷却，以在它们返回到罐50a之前将它们冷凝。
蒸发气体流01a可以被传送到压缩系统60，例如在图1中示出的包括第一压缩级65和第二压缩级75的两级压缩机。两级压缩系统60产生压缩的BOG排放流06a，压缩的BOG排放流06a可以被传送到预冷却热交换器100，在其中压缩的BOG排放流06a依靠海水流102被冷却。预冷却热交换器100产生预冷却的压缩的BOG流07a和加温的海水流104。预冷却热交换器100可以使压缩的BOG排放流06a去过热。
预冷却的压缩的BOG流07a可以被传送到制冷剂热交换器250，在其中预冷却的压缩的BOG流07a依靠制冷剂流252被冷却。制冷剂应当能够在压缩系统60的排放压力冷凝液化货物。制冷剂可以是丙烷或丙烯。制冷剂流252可以是包括制冷剂热交换器250、制冷剂压缩机和制冷剂冷却器的制冷剂回路(未示出)的一部分。制冷剂回路可以是封闭的制冷剂系统。这样的制冷剂回路，也称为制冷剂包，是公知的。
制冷剂热交换器250产生冷却的压缩的BOG流8a和加热的制冷剂流254。冷却的压缩的BOG流8a是至少部分冷凝的流，其包括在第二压缩级75的排放压力能够依靠制冷剂“再液化”(即冷凝)的蒸发气体的那些组分。
在该系统中不能依靠制冷剂再液化的、并且可以包括如本文所讨论的“不可冷凝(non-condensable)”组分和“不冷凝(in-condensable)”组分的“未冷凝”组分，可以从制冷剂热交换器250或位于制冷剂热交换器250下游的相关蓄压器(associated accumulator)(未示出)中作为排出流49被除去，排出流49是蒸气流。
冷却的压缩的BOG流8a可以被传送到另外的热交换器80，以提供冷却的返回流体流18，其通常是完全冷凝的流。
然后，冷却的返回流体流18可以被传送到返回减压设备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。典型地，返回减压设备22将冷却的返回流体流18的压力从压缩的BOG排放流06a的压力或接近压缩的BOG排放流06a的压力减小到接近在罐50a中的液体货物和BOG的压力的压力，例如恰好高于在罐中的BOG的压力的压力，该压力足以确保膨胀的冷却的返回流体流24向罐50a的适当流动。膨胀的冷却的返回流体流24的压力低于第一压缩级65的排放压力的压力。
返回到压缩系统60，第一压缩级65提供第一中间的压缩的BOG流02a，其被传送到另外的热交换器80。第一中间的压缩的BOG流02a可以在另外的热交换器80中依靠冷却的压缩的BOG流8a的膨胀部分8b进行热交换，以提供冷却的第一中间的压缩的BOG流03a，其然后可以被传送到第二压缩级75的吸入部。第二级75压缩冷却的第一中间的压缩的BOG流03a，以提供压缩的BOG排放流06a。
图1还示出了从罐50a，任选地使用内部低压泵48和外部高压泵49提供的船舶燃料流40。
船舶燃料流40可以经由管线40a提供至第一船舶燃料热交换器42。第一船舶燃料热交换器42位于另一个热交换器80之前的冷却的压缩的BOG流8a的路径中。任选地，第一船舶燃料热交换器42可以位于另一个热交换器80之后，以冷却流18而不是流8a。
第一较热的船舶燃料流40b可以被提供至第二船舶燃料热交换器44，以冷却压缩的BOG排放流07a，使得船舶燃料流40连续地通过第一船舶燃料热交换器42和第二船舶燃料热交换器44。
第一船舶燃料热交换器42和第二船舶燃料热交换器44提供较热的船舶燃料气体流40c。
任选地，第二船舶燃料热交换器44可以位于预冷却热交换器100之前，以冷却压缩的BOG排放流06a，而不是预冷却的压缩的BOG流07a。
可选择地，船舶燃料流40可以被提供至管线40b(未示出)，使得船舶燃料流40平行地通过第一船舶燃料热交换器42和第二船舶燃料热交换器44。
较热的船舶燃料气体流40c可以在分离的地方合并，并且然后朝向一个或更多个发动机(未示出)传送，通常是在一个或更多个发动机隔室中的一个或更多个发动机，任选地与一个或更多个其他燃料发动机组合，所述一个或更多个其他燃料发动机为货物罐50a的浮动运输船舶提供动力，并且图1中所示的布置驻留在浮动运输船舶上。
图1中所示的冷却布置使用船舶燃料流40来提供额外的冷却，以降低压缩系统的压缩机功率要求，因为船舶燃料流40比制冷剂流252和/或海水流102更冷。压缩机功率要求的降低提高了BOG回收操作的总体效率。对船舶燃料流的外部热源的要求被减少或消除。对于所考虑的系统，约20％的功率降低是可实现的。此外或可选择地，对于所考虑的系统，增加5-10％的冷却是可实现的。
在图2中公开了根据本发明的方法和装置的实施方案。在适当的情况下，与在图1中的那些相同的流和组分名称以及相同的参考数字已经被用于在其余图中的对应的流和组分。
图2示出在浮动运输船舶，例如LPG运输工具中的液化货物储罐50。为了冷却、特别地再液化来自储罐50的蒸发的货物，包括蒸发的货物的蒸发气体流01被传送到具有两个或更多个压缩级的压缩系统60。蒸发气体流01可以具有在从高于0kPa到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级的多级压缩机。“多级压缩机”，其意指在压缩机中的每个压缩级是由相同的驱动轴驱动。可选择地，压缩系统60可以包括用于每个压缩级的独立地驱动的压缩机。当压缩系统60是多级压缩机时，其通常是往复式压缩机。
图2的实施方案示出具有第一级65和第二级70以及第三和最终级75的压缩系统60，尽管本文描述的方法和装置也可适用于具有两个级或多于三个级的压缩机。压缩的第一级65和最终级75分别在它们的排放处提供低压流和高压流。
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可以具有在从1.5MPa至3.2MPa或更高，例如多至6MPa的范围内的压力(“最终级压力”)。
压缩的BOG排放流06在一个或更多个第一热交换器200、300中依靠一种或更多种第一冷却剂流202、302来冷却，以提供第一冷却的压缩的BOG流08。在图2的实施方案中，压缩的BOG排放流06可以被传送到作为一个或更多个第一热交换器中的一个的预冷却热交换器200。压缩的BOG排放流06依靠作为一种或更多种第一冷却剂流中的一种的预冷却冷却剂流被预冷却。预冷却冷却剂流202可以是空气流或水流，例如环境空气流或海水流。预冷却热交换器200可以是壳管式热交换器或板式热交换器。预冷却热交换器可以使压缩的BOG排放流06去过热。预冷却热交换器200提供预冷却的压缩的BOG流07和加热的预冷却冷却剂流204。典型地，用作预冷却冷却剂的海水将具有+36℃或更低，更典型地+32℃或或更低的温度。
预冷却热交换/交换器200在本文公开的方法和装置中是任选的。这是有利的，因为它降低了随后的冷却步骤的冷却负荷。然而，这不是必要的方面，使得在可选择的实施方案中，压缩的BOG排放流06可以经由管线06’被直接传送到排放热交换器300，使得可以省略由标记210示出的装备。在这种情况下，排放热交换器300的冷却能力将不得不增加以补偿预冷却的缺失。
预冷却的压缩的BOG流07然后可以被传送到作为一个或更多个第一热交换器中的另一个的排放热交换器300。排放热交换器300依靠作为一种或更多种第一冷却剂流中的另一种的第一制冷剂流302将预冷却的压缩的BOG流07冷却。排放热交换器300提供第一冷却的压缩的BOG流08和加热的第一制冷剂流304。
第一制冷剂流302、排放热交换器300和加热的第一制冷剂流304可以是第一制冷剂系统(未示出)的一部分。这种第一制冷剂系统还可以包括第一制冷剂压缩机，用于压缩加热的第一制冷剂流304以提供压缩的第一制冷剂流；第一制冷剂冷却器，用于冷却第一制冷剂以提供冷却的压缩的第一制冷剂流；和第一制冷剂膨胀设备，用于膨胀冷却的压缩的第一制冷剂流以提供第一制冷剂流302。第一制冷剂系统可以是封闭系统。第一制冷剂可以包括一种或更多种有机化合物，特别地烃和氟化烃，例如丙烷、丙烯、二氟甲烷和五氟甲烷，包括氟化烃混合物R-410A，以及一种或更多种无机化合物例如氨。
第一冷却的压缩的BOG流08可以是部分冷凝的、压缩的BOG流，其包括可以在压缩的最终级的排放压力依靠第一制冷剂被冷凝的蒸发气体的那些组分。任何未冷凝的组分可以作为排出流(未示出)从排放热交换器300被除去，或从排放接收器(未示出)被除去，排放接收器起到位于排放热交换器300下游的气体/液体分离器的作用。适用于气态组分和液体组分的分离的排放热交换器是壳管式热交换器，在其中，冷却的压缩的BOG位于壳侧中。
任何排放接收器可以是蓄压器，并且可以操作以在排放热交换器300中维持液体密封和/或在压缩的最终级75处维持排放压力。
排放热交换器300可以是不能将蒸气和冷凝相充分地分离成单独的流的类型，例如板式热交换器和翅片式热交换器。在这种情况下，排放接收器将位于排放热交换器300的下游，以将未冷凝组分作为排出流分离。
第一冷却的压缩的BOG流08然后被第二次冷却。这可以通过将第一冷却的压缩的BOG流08传送到第二热交换器180来实现。第二热交换器180可以是任何类型，并且用于冷却中间的BOG流02或04以及第一冷却的压缩的流08的中间级，特别地第一级节热器在图2中示出。
第一冷却的压缩的BOG流08的冷却依靠第二冷却剂流以提供第二冷却的压缩的BOG流34。任选地，第一冷却的压缩的BOG流08的一部分可以在传送到第二热交换器180中之前在其他地方被使用，但在本实施方案中，优选的是，全部或大体上所有的第一冷却的压缩的BOG流08传送到第一热交换器中。
下文描述的第二冷却剂的作用是提供第二冷却的压缩的BOG流34。再次，该流34的一部分可以在其他地方被使用，但优选地全部或大体上所有的第二冷却的压缩的BOG流34传送到第三热交换器195中，以进一步冷却第二冷却的压缩的BOG流34，并且以提供第三冷却的压缩的BOG流35。
第三热交换器195可以是任何类型的，例如节热器，但优选的是逆流热交换器，例如本领域已知的板式热交换器和翅片式热交换器。
在本发明中的本实施方案中，第三冷却的压缩的BOG流35的一部分被膨胀至在第一级排放压力和最终级吸入压力之间的压力，以提供第一膨胀的冷却的BOG流33a。该作用可以以本领域已知的方式通过减压设备80例如焦耳-汤姆逊阀或膨胀器来进行。
第一膨胀的冷却的BOG流33a被用作在第三热交换器195中的第三冷却剂，该热交换提供第三冷却的压缩的BOG流35、以及作为加热的第三冷却剂流33b的第一膨胀的加热的BOG流33b，该加热的第三冷却剂流33b可以间接地或更优选直接地被用作第二冷却剂流33b。第一膨胀的加热的BOG流/第二冷却剂流33b在作为第二冷却剂流33b使用之前不被分离(以分离气相/液相)，以在第三热交换器195中使用之后充分利用第一膨胀的加热的BOG流的所有剩余的冷却效果。
第一膨胀的加热的BOG流/第二冷却剂流33b被传送进入第二热交换器180中，使得与第一冷却的压缩的BOG流08的热交换在第二热交换器180中提供第二冷却的压缩的BOG流34和加热的第二冷却剂。加热的第二冷却剂可以包括蒸气组分和液体组分，该蒸气组分和液体组分在第二热交换器180中被方便地分离，并且将在下文中讨论。加热的第二冷却剂流，其是第一膨胀的进一步加热的BOG流，可以被传送到具有适当压力的中间的压缩的BOG流。在图2的实施方案中，加热的第二冷却剂流与第一中间的压缩的BOG流02合并。
第三冷却的压缩的BOG流35未用于提供第一膨胀的冷却的BOG流33a的部分可以作为返回流，经由减压设备82作为膨胀的冷却的BOG返回流36以本领域已知的方式返回到货物罐50。
图2还示出了从货物罐50提供船舶燃料流40，以在第一冷却的压缩的BOG流08的路径中提供进入第一船舶燃料热交换器42中的管线40a，从而在排出热交换器300之后冷却所述流08。来自第一船舶燃料热交换器42的较热的船舶燃料气体流40d在预冷却的压缩的BOG流07的路径中被提供到第二船舶燃料热交换器44中，以在预冷却热交换器200之后(并且任选地在没有经过装备210的任何直接流06’之前或之后)向所述流07提供冷却。较热的船舶燃料流40e然后可以被提供至浮动运输船舶的一个或更多个发动机，图2所示的布置以前述方式驻留在该浮动运输船舶上。任选地，船舶燃料热交换器42可以可选择地被提供以冷却流34。
图2还示出了任选地使用第三冷却的压缩的BOG流35的一部分以沿管线35a通过减压设备83，以提供膨胀的第三冷却的压缩的BOG流35b，膨胀的第三冷却的压缩的BOG流35b可以可选择地或另外地用作船舶燃料。也就是说，管线40a中的船舶燃料的体积可以部分地或全部地由膨胀的第三冷却的压缩的BOG流35b提供，持续有限的持续时间或时段，或者全部或大体上随着时间的推移提供。
任选地，流33b被传送至BOG流01。这将降低流35的温度，使其更符合船舶燃料流40的要求。
因此，本发明实施方案规定，供应到第一船舶燃料热交换器42和/或第二船舶燃料热交换器44的船舶燃料由第三冷却的压缩的BOG流35提供，或者由货物储罐50a提供，或者由它们的组合提供，该组合可以随时间变化，或者随体积变化，或者随两者变化，这取决于图2中所示的整个方法和装置中所需的燃料需求和/或效率以及由所述整个方法和装置所需的燃料需求和/或效率。
技术人员可以计算出第三冷却的压缩的BOG流35在管线35a和进入减压设备80和82中的通道之间的可能分配(division)，这实现了浮动运输船舶要求的最佳总功率/效率的平衡。对于所考虑的系统，约20％的功率降低是可实现的。此外或可选择地，对于所考虑的系统，增加约50％的冷却是可实现的。
还为本发明实施方案的特定特征的是，第一热交换器200、300和第二热交换器180的性质不需要CAPEX变化，使得操作者可以继续使用“常规的”壳管式节热器作为第二热交换器180，并且本发明实施方案可以简单地通过添加一个或两个船舶燃料热交换器42、44和任选的第三热交换器195来实现。这允许整个BOG再液化系统通过在至少第二热交换器180中存在液位控制器(level controller)来控制，从而避免可能由于使用不同的BOG组成和不同的级间压力而引起的温度控制的潜在问题。
实际上，对于含有高于最低限度水平的甲烷(在液相中)，并且甚至高于0.4mol％或0.5mol％甲烷的乙烷货物，用于液化货物的BOG再液化方法和装置的制冷能力的10％-15％的改进是可能的。当提供新的或其他来源的乙烷时，这样的含有甲烷的液化乙烷货物可能越来越普遍，但是在运输之前净化乙烷(通过减少或消除任何甲烷含量)的需求并不是成本有效的，或者在一些情况下是本地不可能的。
图3示出本发明的方法和装置的另外的实施方案。与图2一样，图3示出液化货物储罐50，包括蒸发的货物的蒸发气体流01从所述储罐50被传送到压缩系统60，该压缩系统60具有三个压缩级，为第一级65、第二和中间级70以及第三和最终级75。第一级65提供第一中间的压缩的BOG流02，该BOG流02传送到第二热交换器180中以提供冷却的第一中间的BOG流03，该BOG流03传送到中间压缩级70中以提供第二中间的压缩的BOG流04，该BOG流04传送到压缩的最终级75的吸入部中。
压缩系统60提供压缩的BOG排放流06，该排放流06可以被传送到作为一个或更多个第一热交换器中的一个的预冷却热交换器200中，以先前描述的方式依靠作为在海水流202中的海水的一种第一冷却剂来冷却，以提供预冷却的压缩的BOG流07。
预冷却的压缩的BOG流07然后可以以先前描述的方式被传送到作为一个或更多个第一热交换器中的另一个的排放热交换器300。排放热交换器300提供第一冷却的压缩的BOG流08和加热的第一制冷剂流304。
第一冷却的压缩的BOG流08可以直接地被提供，或者任选地在通过排放接收器305之后被提供，如在图3中所示出的。
在冷却的压缩的BOG流08没有完全冷凝的情况下，还提供来自排放热交换器300作为流51a的和/或来自排放接收器305作为流51b的气态排出流51。尽管图3将两种流51a、51b示出为是分开的，但是这些流可以分开地或者组合地或没有任何区别地被提供，这取决于排放热交换器300和排放接收器305的性质和构造。这些流或多种流的提供是本领域已知的。
气态排出流51可以包括“不可冷凝”组分和“不冷凝”组分两者。不冷凝组分通常被认为是在特定的浮动运输船舶BOG冷却系统的限制和操作参数内实际上永远不能被压缩并冷凝的组分，并且主要涉及氮气。
在WO2012/143699A中，示出了用于增加气态排出流的冷凝的量或比例以便增加其回收率的方法和装置。
在本发明实施方案中，如通过在图3中的实例所示出的，方法和装置还可以包括使第三冷却的压缩的BOG流35的一部分膨胀以形成第四冷却剂流33c的步骤，该步骤通常通过使第三冷却的压缩的BOG流35的一部分以一定量通过减压阀87，该量允许第三冷却的压缩的BOG流35的该部分在第四热交换器197例如排出热交换器中充当第四冷却剂33c。
第四热交换器197可以是任何类型，但优选的是逆流热交换器，例如板式和翅片式布置。如在图3中所示出的，气态排出流51可以依靠第四冷却剂流33c来冷却，以提供冷却的排出流53和加热的第四冷却剂流38。
任选地，加热的第四冷却剂流38是BOG再循环流，BOG再循环流可以传送到第二热交换器180中，使得来自其的蒸气可以被用作冷却的第一中间的BOG流03的一部分。
在排出热交换器197中的气态排出流51的冷却可以冷凝不能在排放热交换器300中依靠第一制冷剂例如丙烷或丙烯被冷凝的蒸发气体的组分的一部分。冷却的排出流53通常是至少部分冷凝的流。
在图3中所示出的一种可能的实施方案中，冷却的排出流53可以被传送到排出流减压设备61(虚线)，例如焦耳-汤姆逊阀或膨胀器，其中其压力被降低以提供膨胀的进一步冷却的排出流63(虚线)。膨胀的进一步冷却的排出流63可以具有处于或稍高于液化货物储罐50的压力的压力，使得其可以返回到罐，例如通过添加到膨胀的冷却的BOG返回流36以提供合并的膨胀的冷却的BOG返回流11。
在图3中所示出的另一种可能的实施方案中，冷却的排出流53可以被传送到排出流分离器150，例如气/液分离器。排出流分离器150提供全部或大体上是不冷凝组分的排出排放流55，其通常为蒸气流；以及冷却的排出BOG返回流57，其通常为冷凝的流，该冷凝的流包括在第四热交换器197中被冷凝的蒸发气体的那些组分。排出排放流55的压力可以被降低，例如降低到适于返回到储罐50的压力，用于在其他地方储存或用于排出。
冷却的排出BOG返回流57可以被传送通过排出返回流减压设备58例如焦耳-汤姆逊阀或膨胀器，以提供膨胀的冷却的排出BOG返回流59。膨胀的冷却的排出BOG返回流59可以被传送到储罐50，例如通过添加到膨胀的冷却的BOG返回流36。
第三冷却的压缩的BOG流35的未被传送到减压设备80和87以提供第三冷却剂流33a和第四冷却剂流33c的那部分，提供BOG返回流10，BOG返回流10可以通过减压阀82被膨胀至处于或接近储罐50的压力，作为膨胀的冷却的BOG返回流36。然后可以使其返回到储罐50。
图3示出了与图2类似的船舶燃料布置，其中船舶燃料流40从货物罐50提供到位于第一冷却的压缩的BOG流08(和/或流34(未示出))的路径中的第一船舶燃料热交换器42中，以提供较热的船舶燃料流40c，该较热的船舶燃料流40c传送到在排放热交换器200之后的预冷却的压缩的BOG流07的路径中的第二船舶燃料热交换器44中。第二船舶燃料热交换器44向预冷却的压缩的BOG流07提供冷却，以上文描述的方式提供较热的船舶燃料流40h。
图3还示出了一个或更多个用于从图3中的冷却布置提供船舶燃料的可选择的或另外的选项，其可以用作船舶燃料流40的替代物或补充(in addition)，以提供船舶燃料流40h，该船舶燃料流40h被引向浮动运输船舶的一个或更多个发动机，图3中示出的布置驻留在该浮动运输船舶上。
图3示出了第一选项，第一选项包括使用沿管线35a获取的第三冷却的压缩的BOG流35的一部分通过减压设备，以提供膨胀的第三冷却的BOG流35b。
第二选项包括使用沿管线57a获取的冷却的排出BOG返回流57的一部分，并通过减压设备以提供膨胀的冷却的排出BOG返回流57b。
第三选项包括使用沿管线51c获取的来自排放接收器305的排出流51b的一部分通过减压设备，以提供膨胀的排出流51c。
第四选项包括使用来自排出流分离器150的排出排放流55的一部分、任选地全部通过减压设备，以提供膨胀的排出排放流55b。
图3中所示的布置允许膨胀流51c、35b、55b和57b中的每一种通过组合管线46或通过单独的管线(未示出)被提供，以提供最终的船舶燃料流40h中的至少一些，任选地作为船舶燃料流40的替代物，或与其组合，或在其中以一种或更多种变化的比例关系，这取决于所需的船舶燃料的体积和上文所描述的流35、51b、55和57中每一种的体积。技术人员可以计算在设置点的每个结合部(junction)处的最佳流量，并计算最佳流速，以便提供所需的最终船舶燃料流40h。船舶燃料流40、46的使用和/或比例的变化可以是使用门或阀88可操作的。
任选地，流33b、38被传送到蒸发气体流01。这将降低流35的温度，以使其更符合船舶燃料流40的要求。
本领域技术人员将理解，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，本发明可以以许多不同方式实施。例如，本发明涵盖本文公开的一个或更多个任选的或优选的特征的组合。

Claims (23)

1.一种冷却来自浮动运输船舶中的液化货物的蒸发气体流(01)的方法，所述液化货物在1个大气压具有大于-110℃的沸点，所述方法包括至少以下步骤：
在包括至少第一级(65)和最终级(75)的两个或更多个压缩级中，压缩来自所述液化货物的蒸发气体流(01)以提供压缩的BOG排放流(06)，其中压缩的所述第一级(65)具有第一级排放压力，并且压缩的所述最终级(75)具有最终级吸入压力，并且一种或更多种中间的、任选地冷却的、压缩的BOG流(02，03)在连续的压缩级之间被提供；
依靠一种或更多种第一冷却剂流(302)冷却所述压缩的BOG排放流(06)，以提供第一冷却的压缩的BOG流(08)；
依靠至少一种第二冷却剂流冷却所述第一冷却的压缩的BOG流(08)，以提供第二冷却的压缩的BOG流(34)；
依靠第三冷却剂流冷却所述第二冷却的压缩的BOG流(34)，以提供第三冷却的压缩的BOG流(35)；
提供来自所述液化货物的船舶燃料流(40)；
使用所述船舶燃料流(40)作为冷却剂流来冷却所述压缩的BOG排放流(06)，或所述第一冷却的压缩的BOG流(08)，或两种所述流(06，08)；
其中，所述方法还包括使用所述第三冷却的压缩的BOG流(35)的至少膨胀部分(35b)作为船舶燃料流。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
使所述第三冷却的压缩的BOG流(35)的一部分膨胀到在所述第一级排放压力和所述最终级吸入压力之间的压力，以提供第一膨胀的冷却的BOG流(33a)；
使用所述第一膨胀的冷却的BOG流(33a)作为所述第三冷却剂流，以提供第一膨胀的加热的BOG流(33b)；和
使用所述第一膨胀的加热的BOG流(33b)作为所述冷却剂流或第二冷却剂流。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中，所有的所述第一冷却的压缩的BOG流(08)依靠所述第二冷却剂流来冷却。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所有的所述第二冷却的压缩的BOG流(34)依靠所述第三冷却剂流(33a)来冷却。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，所有的所述第二冷却剂流包括所述第一膨胀的加热的BOG流(33b)。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
提供来自所述第一冷却的压缩的BOG流(08)的气态排出流(51)；
使所述第三冷却的压缩的BOG流(35)的一部分膨胀以形成第四冷却剂流(33c)；和
依靠所述第四冷却剂流(33c)冷却所述气态排出流(51)，以提供冷却的排出流(53)和加热的第四冷却剂流(38)。
7.根据权利要求6所述的方法，包括使用所述加热的第四冷却剂流(38)作为BOG再循环流。
8.根据权利要求6至7中任一项所述的方法，包括以下另外的步骤：
使所述冷却的排出流(53)膨胀，以提供膨胀的进一步冷却的排出流(63)；和
将所述膨胀的进一步冷却的排出流(63)传送到储罐(50)。
9.根据权利要求8所述的方法，包括以下另外的步骤：
分离所述进一步冷却的排出流(63)，以提供排出排放流(55)和冷却的排出BOG返回流(57)。
10.根据权利要求9所述的方法，包括以下另外的步骤：
使所述冷却的排出BOG返回流(57)膨胀，以提供膨胀的冷却的排出BOG返回流(59)；和
将所述膨胀的冷却的排出BOG返回流(59)传送到储罐(50)。
11.根据权利要求9至10中任一项所述的方法，还包括使用所述冷却的排出BOG返回流(57)的至少膨胀部分(57b)作为船舶燃料流。
12.根据权利要求9至10中任一项所述的方法，还包括使用所述气态排出流(51)的至少膨胀部分(51d)，或所述排出排放流(55)的至少膨胀部分(55b)，或两种所述流的至少一部分(51d，55b)，作为船舶燃料流。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述液化货物是包括以下的组中的一种：乙烷，LPG，液化石化气体，以及氨。
14.根据权利要求1所述的方法，包括三个或四个压缩级。
15.根据权利要求1所述的方法，包括使用所述船舶燃料流(40)作为冷却剂流来冷却所述压缩的BOG排放流(06)或所述第一冷却的压缩的BOG流(08)。
16.根据权利要求1所述的方法，包括使用所述船舶燃料流(40)作为冷却剂流来冷却所述第一冷却的压缩的BOG流(08)，并且然后冷却所述压缩的BOG排放流(06)。
17.根据权利要求1所述的方法，其中，依靠一种或更多种第一冷却剂流(102，252)冷却所述压缩的BOG排放流(06)以提供第一冷却的压缩的BOG流(08)的步骤包括：
依靠作为第一冷却剂流的预冷却冷却剂流(102)预冷却所述压缩的BOG排放流(06)，以提供预冷却的压缩的BOG流(07)；和
依靠作为第一冷却剂流的第一制冷剂流(252)冷却所述预冷却的压缩的BOG流(07)，以提供所述第一冷却的压缩的BOG流(08)。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述预冷却冷却剂流(102)是选自以下的组中的一种或更多种：海水流、空气流，和/或制冷剂流。
19.根据权利要求17或权利要求18中任一项所述的方法，其中所述第一制冷剂流(252)是选自丙烷和丙烯的组中的一种或更多种。
20.根据权利要求1所述的方法，其中压缩级(65，75)是多级压缩机的压缩级。
21.一种冷却来自浮动运输船舶中的液化货物的蒸发气体流(01)的装置，所述液化货物在1个大气压具有大于-110℃的沸点，所述液化货物包含多于一种组分，所述装置包括至少：
压缩系统(60)，以压缩来自液化货物的蒸发气体流(01)，所述压缩系统包括两个或更多个压缩级，所述压缩级包括至少第一级(65)和最终级(75)以提供压缩的BOG排放流(06)，其中中间的、任选地冷却的、压缩的BOG流(02，03)在连续的压缩级之间被提供；
一个或更多个第一热交换器(100，250)，以冷却所述压缩的BOG排放流(06)以提供第一冷却的压缩的BOG流(08)；
一个或更多个第二热交换器(80)，以依靠将要在所述一个或更多个第二热交换器中被分离的混合相冷却剂流(8b)来进一步冷却所述第一冷却的压缩的BOG流(08)，以提供第二冷却的压缩的BOG流(34)；
一个或更多个第三热交换器(195)，以进一步冷却所述第二冷却的压缩的BOG流(34)，以提供第三冷却的压缩的BOG流(35)；
一个或更多个船舶燃料热交换器(42，44)，以使用船舶燃料流(40)作为冷却剂流来冷却所述压缩的BOG排放流(06)；
其中，所述装置还能够提供所述第三冷却的压缩的BOG流(35)的至少膨胀部分(35b)作为船舶燃料流。
22.根据权利要求21所述的装置，所述装置是使用权利要求1至20中任一项所述的方法可操作的。
23.一种浮动运输船舶，所述浮动运输船舶具有根据权利要求21至22中任一项所定义的装置或使用根据权利要求1至20中任一项所定义的方法。
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