CN115127301A - Bog再液化方法及设备 - Google Patents

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CN115127301A CN202210316939.3A CN202210316939A CN115127301A CN 115127301 A CN115127301 A CN 115127301A CN 202210316939 A CN202210316939 A CN 202210316939A CN 115127301 A CN115127301 A CN 115127301A
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汉斯-克里斯蒂安·哈尔曼-屈恩
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TGE Marine Gas Engineering GmbH
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Abstract

提出一种用于包含挥发性份额的BOG再液化的方法：将BOG流在至少两个压缩级中压缩并且出自最终压缩级的BOG流作为最终压缩的BOG流。将最终压缩的BOG流冷凝，并且将其引入流体容纳容器中。将引出的流体流冷却至在小于最终压力的压力下流体流的饱和温度，其中将出自流体容纳容器的液体流用作为冷却剂并且使用至少两个压缩机之间的中间压力。之后，将冷却剂流引入第一压缩级和最终压缩级之间的BOG流中。如果在冷却剂流中还包含液态的冷却剂的残余量，则将该残余量在进入随后的压缩级之前蒸发。当在流体容纳容器中测量出的液位至少等于期望液位时和/或当测量出的最终压力等于极限最终压力时，转送被冷却的流体流。本发明还涉及用于执行所述方法的设备。

Description

BOG再液化方法及设备
技术领域
本发明涉及一种用于再液化BOG(蒸发气体)、(特别是)挥发性份额例如乙烷的方法以及用于执行所述方法的设备。
背景技术
BOG是蒸发的液态气体，例如蒸发的LNG(液化天然气)或蒸发的LPG(液化石油气)。液态气体从而BOG通常是具有如下组分的物质混合物，所述成分的蒸发温度通常彼此不同。BOG由于进入液态气体罐(以下简称罐)中的不可避免的热量输入引起，其中液态气体要么蕴藏在大陆上要么例如在船上运输要么作为自身消耗的燃料一起携带和/或进入到管路中，在所述管路中流动有液态气体。最近，在液态气体在越来越频繁地确定挥发性成分的提高的份额。因此，具有提高的在从罐液体中的5％摩尔直至罐液体中的8％的摩尔的乙烷含量的LPG罐装载(例如商业丙烷)变得常见。这引起，运输中长期已知的再液化方法不再能够冷凝份额提高的挥发性成分。产生所谓的不可冷凝的馏分。
出于环境保护和经济的原因，特别是为了减少正常运行时碳氢化合物气体的排放以及减少装载损失，对BOG进行再液化是所期望的。
在再液化过程运行时，在装载物蒸汽
Figure BDA0003570086540000011
中不可冷凝的馏分的问题长期已知。市场上建立了多种解决方案：
-当不可冷凝的物质的量较低时(例如出自罐冲洗的残余氮气)，在第一运行时间内至大气的排气是一种有效的补救措施。这在不可冷凝的组分是装载物的常规成分从而待排气的气体的量会变得太大时无法应用。
-残余气体冷凝器是换热器，所述换热器经由冷凝器上的自动或手动地操作的排气阀被装载出自冷凝器的不可冷凝的气体馏分。该换热器将几乎处于压缩机的最终压力的气体混合物冷却到接近罐的饱和温度的温度水平。由此冷凝了大部分高沸点的烃并且使所产生的、剩余的少量BOG与不可冷凝的气体富集。这是减少装载物损失的有效手段。因为在贮存压力中再冷凝的冷凝物通常在该过程中用作为冷却介质，所以该方法显著降低了可用于冷却罐的制冷功率。所述方法能够在挥发性的装载物成分浓度低时应用并且也能够在产品改变过程中用于回收装载物。
-此外使用级联冷却。许多船舶——尤其是半冷却的船舶——被设计为，使得其能够将乙烷/乙烯作为纯装载物运输。这发生在具有制冷剂系统的冷却级联中，所述制冷剂系统提供至-40℃的温度水平用于冷凝。这也适用于在可通过两级的压缩实现的压力水平下处理任何类型的商业LPG。该方法的缺点是附加的级联设施的高的设备方面的耗费和机器耗费。
-近年来，已经开发了所谓的“排气冷却器”，例如从WO 2012/143699 A1中已知的那些。在该处，再液化借助于两级的再液化过程通过海水作为货物冷凝器中的冷却剂进行。原则上，在WO 2012/143699 A1中描述的发展类似于残余气体冷凝器。技术优势在于温度水平与这两个压缩级之间的中间压力有关，而不是与罐压力有关。该罐压力通常足以使装载物冷凝。同时，设施的制冷功率与残余气体冷凝器相比不那么强地减少。
-在DE 10 2013 101 414 A1中提出，将罐液体馈入燃料节省器中。在该方法途径中利用了罐液体与蒸汽(BOG)相比具有明显更低浓度的挥发性成分的事实。给燃料节省器装载罐液体而不是出自冷凝器的冷凝物降低从燃料节省器流向第二压缩级的BOG流中挥发性组分的浓度，从而使两级的压缩机系统即使在热水条件下也能运行。缺点是罐液体必须置于加压力下以进行灌入，这使得工艺更加复杂并且需要附加的设备
然而，这些已知的两级的再液化工艺在处理具有份额提高的挥发性成分例如乙烷的装载物时也表现出困难。乙烷是更易挥发的组分并且其在BOG中的浓度远高于在液态气体的液相中的浓度，所述液态气体以下也称为散装液体。
-三级压缩机的使用也是已知的：通过使用三级压缩机能够在出口压力中将冷凝温度提高到在世界贸易条件下并且甚至对于温暖的海水都易于达到的水平。这种可想而知的方法途径的缺点是投入到更高要求的装备中的高的投资成本。
散装液体中2.5％、5％和8％的乙烷含量是针对LPG系统设计的标准装载物规格。对于较大的LPG系统，罐工作压力在0到0.4bar g之间的IMO A型罐通常是重要的。从所给出的乙烷含量中产生的BOG组合物在所提供的温度水平中需要提高的冷凝压力。如已经在上文中所提及的那样，在LPG再液化时使用2级的活塞式压缩机和海水是现有技术。对于全球使用，考虑32℃的海水。然而，许多港口和重要的贸易区中盛行的是相当温暖的条件。
显然，对于标准压缩机配置，无法在所有环境条件下处理在散装液体中高于约3.5％的乙烷浓度。在这些情况下，标准方法途径在于，在LPG冷凝器上安装排气阀，所述排气阀能够吹出气体的无法在可用的压力/温度组合下冷凝的部分。
在下面的数例中描述一个典型的情况：
在完全冷却的罐状态(1bar a)下，对于5％的乙烷装载物而言乙烷的BOG浓度约为26％。在36℃时，该混合物能够毫无问题地由最大输送压力为21bar a的2级压缩机完成。
在40℃的冷凝温度中(由于温暖的海水或被污染的换热器引起)，大约3％(摩尔)份额的BOG仍保持在蒸汽相中。该量对罐液体的组成的轻微波动非常敏感。因此乙烷含量例如仅非常低地增加5.5％就会将该份额提高至14％。
在正常运行中，该气体要么排气到大气中，这不仅意味着温室气体的所不期望的释放而且意味着装载物的损失，要么作为蒸汽返回罐中从而显著降低制冷系统的可用的冷却容量。
发明内容
与此相反，本发明的目的在于，提出一种方法和一种设备，通过所述方法和设备，具有较高份额的挥发性成分的BOG也能够被再液化并且所述方法和设备在此是特别经济的。
根据本发明，该目的通过根据权利要求1所述的方法和根据权利要求12所述的设备来实现。本发明还包括具有根据本发明的设备的船舶。
通过根据本发明的措施，具有高含量的挥发性成分的BOG能够以相对少的耗费再液化。
本发明基于以下知识：如果对于用于容纳部分冷凝的流体的流体容纳容器预设期望液位并且对于最终压力预设最大的最终压力，即极限最终压力，那么能够以简单的方式提高部分冷凝的流体中的液相份额，并且流体从冷却装置中的流出仅与达到或者超过期望液位或者达到极限最终压力相关地释放，所述冷却装置连接在流体容纳容器下游并且在所述冷却装置中流体在与最终压力相关地预设的温度下被冷却。
通过对于最终压缩级预设最大的极限最终压力的方式，能够忍受BOG——如果其包含挥发性份额(例如高的乙烷含量)或者在冷凝温度高(例如由于温水或被污染的冷凝器引起)从而最终压缩压力必须进一步提高——可能未被压缩至最终压力，所述最终压力对于在随后的冷凝器中完全冷凝所有挥发性成分是必要的。这导致：部分冷凝的流体中的气相份额增加从而流体容纳容器中的液位下降。因为确定了期望液位，并且流体容纳容器的流体流出口的上边缘处于与该期望液位的高度中或比该期望液位低预设的量度，所以仅液态的流体流向冷却装置，直到液位下降到低于流体流出口的上边缘。因为此外致动器基于对液位的测量转运冷却的流体流也仅直至低于期望液位，所以确保：仅液体被致动器转运，直到达到极限最终压力。
在致动器关闭时，流体流积压倒流并且位于冷却装置中的流体被进一步冷却。由于积压倒流，流体容纳容器中的液位再次上升。在BOG流中的气相份额继续增加时，最终压力也提高。随着最终压力的提高，冷凝温度也增加，也就是说，在负的温度范围内，实现借助于不那么冷的冷却剂的冷凝。随着达到适当地预设的极限最终压力时，因此可行的是，流体的气相通过冷却装置中的相对“温暖”的冷却剂完全地冷凝，至少完全地冷凝流体的挥发性成分的大部分。因此，在达到最终极限压力时致动器再次打开，即使流体容纳容器中的期望液位尚未再次达到时也如此，并且由于完全或至少大程度的冷凝，完全或大部分液态的流体流从冷却装置中流出。
当BOG中的挥发性份额再次下降时，部分冷凝的流体中的气相份额也减少，并且流体容纳容器中的液位继续上升而最终压缩压力再次下降。如果压缩最终压力低于极限最终压力，那么致动器关闭并保持关闭，直到液位再次达到期望液位。以这种方式防止具有值得注意的气相份额的流体从冷却中转运。仅当液位达到或超过期望液位时，致动器才再次打开。在此所述打开能够在连续的控制回路中进行。
根据本发明，BOG在这种情况下在至少两级的过程中被压缩并且作为冷却剂用于出自流体容纳容器的再液化的BOG的部分冷凝的流体流。通过冷却装置具有换热器的方式，在换热器中存在的压力水平对应于与第一压缩级和最终压缩级之间的BOG流的连接部位处的中间压力水平，所述换热器的冷却剂出口与第一压缩级和最终压缩级之间的BOG流流动连接并且所述换热器的冷却剂入口经由节流阀与流体容纳容器流动连接。因此，从存在压缩最终压力的流体容纳容器进入换热器的再液化的BOG在其穿流节流阀时压力降低并且冷却。如果压缩最终压力达到极限最终压力，那么从流体容纳容器进入换热器的气态流体处于特别高的压力下，而另一方面进入换热器的再液化的BOG的压降和温降特别大，使得气态流体在换热器中完全或至少近似完全冷凝，并且压力降低的冷却剂被蒸发。
根据本发明的措施允许从流体容纳容器中输送的对冷却流体流所需要的全部制冷剂量被引导通过换热器。这具有多个正面的效果：
制冷剂的进入温度总是制冷剂的闪蒸温度。
全部的制冷剂量参与热交换。
在换热器中能够选择逆流引导。因为制冷剂与物质混合物相关地具有在露点和沸点之间的明显的温差，所以这并流引导相比引起过冷的流体流的更低的出口温度。因此，整个过程的冷却功率提高。
因此，根据本发明的措施在低的耗费下也实现包含挥发性成分的BOG的再液化。
优选地，致动器是阀。在冷却装置中冷却的流体流的转运能够通过阀低成本地控制。在此，阀能够是冷却装置的一部分并且能够直接设置在其流体流出口处。然而，阀也能够设置在与换热器的流体流出口流动连接的流体流出口管线中。此外可考虑的是，阀是应引入冷却的流体流的液态气体罐或消耗器的一部分。
还可以考虑的是，致动器是容积式输送装置，例如涡轮机，所述容积式输送装置于是例如是速度受控的，并且在“零”速度下中断即停止冷却流体的流动。
在本发明的一个有利的改进形式中，经压缩的BOG子流从第一冷凝器和连接到最终压缩级上的冷凝器之间的BOG流中分出，并且与离开换热器的冷却剂流混合，使得在冷却剂流中可能仍存在的液态冷却剂的残余量蒸发。以这种方式保证没有液体进入一个或多个压缩机或压缩机并损坏所述一个或多个压缩机。
为此，优选提供液滴分离器，所述液滴分离器具有与换热器的冷却剂出口流动连接的冷却剂入口和与BOG流的BOG子流流动连接的BOG流入口，所述BOG子流在第一冷凝器和连接到最终压缩级上的冷凝器之间流动，并且所述液滴分离器具有混合流出口，经蒸发的冷却剂和BOG部子流的混合物从所述混合流出口流出，并且所述混合流出口与至第一压缩级和最终压缩级之间的BOG流的连接部位流动连接。过热的、经压缩的气体通过液滴分离器引导。以这种方式引入热量，所述热量引起残余量的蒸发。通过这些措施为离开换热器的冷却剂流中的液体的可能的残留量实现一种有效且极其低成本的蒸发装置。
尤其优选地，在此在液滴分离器中设置有用于测量液滴分离器中的液位的液滴分离器水平传感器，并且节流阀设立用于，当所测量的液位超过预设的最大液位时减少冷却剂体积流而当所测量的液位低于预设的最大液位时增大冷却剂体积流。以这种方式确保：一方面在离开换热器的冷却剂流中的液体的残余量不会变得过大，但另一方面将足够的冷却剂输送给换热器以保证流体流的充分冷却。因此产生稳定的调控的可能性：在液滴分离器中的热量输入所产生的恒定的蒸发速率中，能够调节低的填充水平或液位。因此，注入换热器的制冷剂比对于将流体流冷却下来所需的制冷剂略多。
对进入换热器的冷却剂体积流的大小的调控也能够借助于温度测量和形成所选择的温差来进行：
根据第一可能性
1.1测量离开换热器的冷却剂流的出口温度；
2.1测量冷却剂减压前的温度；
并且
如果出自1.1的出口温度以小于预设的量度低于出自2.1的冷却剂温度，那么增大进入换热器中的冷却剂的量；和
如果出自1.1的出口温度以大于预设的量度低于出自2.1的冷却剂温度，那么减少进入换热器的冷却剂的量。
优选地，在此出自2的液体的温度在流体容纳容器中测量。在该处能够以相对低的耗费设置相应的温度传感器，因为在该处无论如何都设置有用于测量流体容纳容器中的液位的水平传感器。
根据用于调控进入换热器的冷却剂体积流的大小的第二可能性
2.1(如上在1.1中那样)测量离开换热器的冷却剂流的出口温度；
2.2测量进入换热器中的冷却剂在其压力降低到中间压力后的温度；
并且
如果出自2.1的出口温度以小于预设的量度超过出自2.2的制冷剂温度，那么减少进入换热器中的制冷剂的量；和
如果出自2.1的出口温度以大于预设的量度超过出自2.2的冷却剂温度，那么增大进入换热器中的冷却剂的量。
根据第三可能性
3.1测量离开换热器的、经冷却的、处于最终压力下的冷却流体流的出口温度；
3.2(如上在2.2中那样)测量进入换热器中的冷却剂在其压力降低到中间压力后的温度；
并且
如果出自3.1的出口温度以小于预设的量度超过出自3.2的冷却剂温度，那么减少进入换热器中的冷却剂的量；和
如果出自3.1的出口温度以大于预设的量度超过出自3.2的冷却剂温度，那么增大进入换热器中的冷却剂的量。
如果换热器配备有相应的过剩容量，那么经蒸发的制冷剂能够通过上述三种可能性中的每一种在绝对足以进行完全的蒸发的过热的情况下行进。以这种方式可行的是，在将注入换热器中时实现最小化的制冷剂量，并且在正常运行时完全无需应对进入液滴分离器中的液体转移。
也就是说，通过测量温度，在正常的调控运行中能够避免将过量的制冷剂注入换热器中。经蒸发的制冷剂可能会严重过热。由此减少了换热器中所需的制冷剂量并且减少了设施或设备的由此引起的中间压力。因此，这导致提高的冷却功率。
在液滴分离器与借助于根据上述三个可能性中的至少一个进行的温度测量或温差来调节进入换热器中的冷却剂体积流相结合的情况下，能够将用于调控温差的预设值选择为，使得引起进入液滴分离器中的液体穿透。然后例如能够简单地经由级联调控或超驰调控(Override-Regelung)自动地校正液体穿透。如果该方法附加地仍与将经压缩的、尚未冷凝的BOG流的热气体的子量的引导经过液滴分离器相结合，那么所述系统自动地适配于不同的产品和负载情况。
有利地，节流阀设立用于，当达到或超过针对最终压缩的BOG流，即在其进入冷凝器中之前预设的极限温度时，增大冷却剂体积流。由此保证：最终压缩的BOG流能够达到其预设的极限最终压力，并且最终压缩压力不受预设的极限温度的限制。
相应地，最终压缩的BOG流的最终温度或极限温度也能够在例如级联调控或超驰调控中与制冷剂过热或流体流过冷的期望值相关联。以这种方式保证：在需要情况下将更多的制冷剂注入换热器中并且降低最终温度。
在此特别有利的是，液体流在流体容纳容器的底部处从所述流体容纳容器中取出以作为冷却剂引入换热器中。由此以简单的方式保证：没有气态流体进入冷却剂回路中。
优选地，最终压缩的BOG流在冷凝器中借助于海水进行冷凝，因为这是尤其低成本的。
附图说明
下面根据唯一的附图示例性地更加详细阐述本发明。
图1作为流程图示出根据本发明的设备的一个实施方式。
具体实施方式
根据本发明的设备1的在图1中示出的实施例具有压缩机2、冷凝器3、流体容纳容器4、冷却装置5、蒸发装置6a以及致动器7，所述致动器构成为阀并且设置在流体流出口管线8中。
在根据图1的实施例中，压缩机2两级地构成。第一压缩级9具有用于待压缩的BOG流11的入口10。该入口10例如能够与液态气体罐的气相区域流动连接。第一压缩级9将BOG流11压缩至中间压力。第二压缩级是最终压缩级12并且将中间压缩的BOG流11压缩至最终压力。
最终压力与构成BOG流11的物质混合物的组成相关，并随着物质混合物或BOG流11中的挥发性成分的份额而增加。
确定极限压力作为最大的对于操作致动器7即阀而言决定性的最终压力。
最终压缩级12具有用于最终压缩的BOG流11的出口13，所述出口与冷凝器3的BOG流入口14流动连接。在冷凝器3中，最终压缩的BOG流11在与最终压力无关地预设的温度下被冷却。因此，冷凝器3例如能够是海水冷却的。
因此，在具有挥发性的成分的BOG流11中可行的是，所确定的极限最终压力不足以在现有的冷凝器温度下冷凝BOG流11的所有挥发性的成分，使得BOG流11仅被部分冷凝。
下面，将从冷凝器3中离开的BOG流一般性称为流体流11a，因为所述BOG流可以包含液态的和/或气态的成分。因此，相关的出口称作为流体流出口16。
冷凝器3的流体流出口16与流体容纳容器4的流体流入口17处于流动连接18。
流体容纳容器4具有流体流出口19，所述流体流出口位于流体容纳容器4的预设的流体容纳体积20之上并且与冷却装置5的流体流入口21处于流动连接22。
在流体容纳容器4中将流体的气相和液相分为下部的液相区域23和上部的气相区域24。针对流体容纳容器4将期望液位25固定在流体流出口19的上边缘的高度上或在其之上相距预设的距离。
在流体容纳容器4中也设置有用于测量液位的水平传感器26。测量信号被转发给给致动器或阀控制装置7a，借助于其可使致动器或阀7在流体流出流管路8中在冷却装置5下游进入打开位置中或进入关闭位置中。
冷却装置5具有换热器27，所述换热器具有用于冷却剂30的入口28和出口29以及用于流体流11a的入口31和用于被冷却的流体流11b的出口32。
换热器27的流体流入口31与流体容纳容器4的流体流出口19处于流动连接22，并且换热器27的流体流出口32与流体流出流管路8处于流动连接。在换热器27中将流体流11a冷却到更低温度，所述温度对应于在小于最终压力的压力下的流体流11a的饱和温度。
将再液化的BOG用作为冷却剂30。流体容纳容器4在图1中示出的实施例中附加地具有底部流出口33，所述底部流出口由此形成流体容纳容器4的第二出口，更确切地说仅用于再液化的BOG，即仅用于液体流。
底部流出口33经由输送管路34与换热器27的冷却剂入口28连接。在输送管路34中设置有输送阀35，借助于所述输送阀可改变进入换热器27中的冷却剂体积流的大小从而所述输送阀用作为可调整的节流阀。
能够将测量出的温度的差用作为用于冷却剂体积流的大小的调节变量。
因此，所述设备具有多个温度传感器：
第一温度传感器36，其用于测量从换热器27中离开的冷却剂流的出流温度T1。
第二温度传感器37，其用于测量冷却剂30在其压力降低之前的温度T2。
第三温度传感器38，其用于测量进入换热器27中的冷却剂30在其降低压力到中间压力之后的温度T3。
第四温度传感器39，其用于测量从换热器27中离开的、被冷却的、处于最终压力下的流体流11b的出流温度T4。
对于借助于节流阀调节进入换热器27中的冷却剂体积流的大小于是例如提供以下可能性：
第一可能性：
当出流温度T1以小于预设的量度低于冷却剂温度T2时，增大冷却剂体积流；和
当出流温度T1以大于预设的量度低于冷却剂温度T2时，减小冷却剂体积流。
第二可能性：
当出流温度T1以小于预设的量度超过冷却剂温度T3时，减小冷却剂体积流；和
当出流温度T1以大于预设的量度超过冷却剂温度T3时，增大冷却剂体积流。
第三可能性：
当出流温度T4以小于预设的量度超过冷却剂温度T3时，减小冷却剂体积流；和
当出流温度T4以大于预设的量度超过冷却剂温度T3时，增大冷却剂体积流。
达到三种可能性中的每种可能性能够单独用于调控冷却剂体积流或与一种或两种其他的可能性组合。
冷却剂体积流的调节应进行为，使得在换热器中充分冷却流体流时使冷却剂流在离开换热器27时完全蒸发。
所有三种可能性还能够与冷却剂体积流的进一步的调控关联，所述进一步调控基于进一步的温度测量。
设备1为此还具有第五温度传感器40，所述第五温度传感器测量最终压缩的BOG流11的温度T5，即在所述最终压缩的BOG流进入冷凝器3中之前测量，其中节流阀设立为用于，当温度T5达到或超过针对最终压缩的BOG流11预设的极限温度时，增大冷却剂体积流。
温度传感器T1-T5的测量信号被转发给输送阀控制装置35a，借助于所述输送阀控制装置可使输送阀35进入相应期望的节流位置中，以便设定进入换热器27中的冷却剂体积流的相应期望的变量。
换热器27的冷却剂出口29与蒸发装置6a的冷却剂入口41处于流动连接42，所述蒸发装置在所示出的实施例中构成为液滴分离器6。
液滴分离器6还具有BOG流-入口43，所述BOG流-入口在所示出的实施例中与第一压缩级9处于流动连接45并且通过所述BOG流-入口将中间压缩的、热的BOG流11的子流46引入液滴分离器6中。
由此，在液滴分离器6中出自换热器27的冷却剂流与出自第一压缩级9的处于中间压力下的热气混合。如果在出自换热器27的冷却剂流中还应当存在残余量的液态冷却剂，那么所述残余量通过热气蒸发。
如果因为例如冷却剂体积流过大而使完全蒸发是暂时不可行的，那么在液滴分离器6中收集液态的冷却剂，使得在液滴分离器6的下部区域中构成液相区域47而在上部区域中构成气相区域48。
冷却剂体积流的基于测量出的温度T1至T5的调控的所有上述可能性还能够与冷却剂体积流的进一步的调控关联，所述进一步的调控基于在液滴分离器6中的液位或填充水平的测量。
因此，在液滴分离器6中设置有用于测量液滴分离器6中的液位的液滴分离器水平传感器49。因此，节流阀，即输送阀35设立为用于，
-当测量出的液位超过预设的最大液位时，减少所述冷却剂体积流，和
-当测量出的液位低于预设的最大液位时，增大所述冷却剂体积流。
液滴分离器水平传感器49的测量信号被转发给输送阀控制装置35a，借助于所述输送阀控制装置可使输送阀35进入相应期望的节流位置中，以便设定进入换热器27中的冷却剂体积流的相应期望的大小。
液滴分离器6的气相区域48具有混合流出口50，由蒸发的冷却剂和热的BOG子流构成的混合物从所述混合流出口中离开并且与BOG流11在第一压缩级9和最终压缩级12之间处于流动连接51，在所示出的实施例中即与第二或最终压缩级12的BOG流入口52处于流动连接。因此，一方面能够将蒸发的冷却剂，即气态的BOG从液滴分离器6中引入到在第一压缩级9和最终压缩级12之间的BOG流11中。另一方面，在第一压缩级9和最终压缩级12之间的连接部位或引入部位53处存在的中间压力也在液滴分离器6中从而在换热器27中占主导地位。在输送管路34中的最终压力和中间压力之间的限界部是节流阀，即输送阀35。在两级的压缩机2、9、12的所示出的情况下，中间压力对应于第一压缩级9的压缩压力。
致动器7在所示出的实施例中是如下阀，所述阀设置在流体流出流管路8中，所述流体流出流管路连接到换热器27的流体出口32上。下面，将该阀称作为出口阀7。所述阀可进入打开位置和关闭位置中并且如下被操作：
自压缩机2的离开最终压缩级12的出口起，BOG流11——自离开冷凝器3的出口起称作为流体流11a——处于最终压力下。该最终压力借助于压力传感器54测量，所述压力传感器设置在以下区域中的任意部位处，所述区域从BOG流11离开压缩机2的最终压缩级12的出口延伸直至在换热器27下游的流体流出流管路8中的出口阀7并且处于最终压力下。该压力传感器54例如能够设置在最终压缩级12和冷凝器3之间或设置在流体容纳容器4中。测量信号被转发给出口阀控制装置7a，借助于所述出口阀控制装置可使流体流出流管路8中的出口阀7进入打开位置或关闭位置中，其中在打开位置中再液化的BOG被输送给进一步的应用，例如引入液态气体罐中。
也就是说，在出口阀7上游，流体流11a、11b或最终压缩的BOG流11处于最终压力下，即最大处于预设的极限最终压力下。
由此，在处于最终压力或极限最终压力下的冷却剂30穿过输送阀35到达换热器27时，冷却剂30降低压力至中间压力并且在此相应地冷却。
由于在极限最终压力下从流体容纳容器4流至换热器27的流体流11a所处于的压力高，并且在换热器27中的温度水平相对低，流体流11a在中间压力下被冷却至接近流体流11a的饱和温度的温度，使得流体流11a的气相份额在该状态下被冷凝并且通过(在极限最终压力下)打开流体流出流管路8中的出口阀7继续仅或近似仅转送再液化的BOG，例如排放到罐中。
一旦最终压力降低至低于极限最终压力，该出口阀7就再次关闭，直至在流体容纳容器4中再次达到期望液位25并且出口阀7再次打开。
致动器或出口阀位置借助于水平传感器26以及压力传感器54的测量信号控制，更确切地说，以如下方式控制：
A)打开位置
a)当液位至少对应于期望液位25时
和/或
b)当最终压力达到极限最终压力时，
流体流出流管路8中的致动器或出口阀7进入打开位置中。
情况a)
因为流体容纳容器4的流体流出口19的上边缘处于期望液位25的高度中或以预设的量度低于所述期望液位，所以在达到期望液位25时仅出自其液相23的流体，即仅再液化的BOG流入换热器27中并且继续流入流体流出流管路8中。
情况b)
随着达到极限最终压力，流体处于相对高的压力下，使得温度冷却至低于在极限最终压力下的流体流的饱和温度，即使所述冷却仅应是少量的——例如1°K——也如此，带来流体流11a的气态的成分的大程度的进一步冷凝并且从换热器27中离开的流体流11a近似完全是液态的甚至仅是液态的。
B)关闭位置
当液位降低至低于期望液位25并且
最终压力处于低于极限最终压力时，
流体流出流管路8中的致动器或出口阀7进入其关闭位置中。
如果未冷凝的BOG的份额提高(例如因为BOG中的挥发性的成分提高或因为在海水冷却的冷凝器3的情况下海水55已变得更热)，那么流体中的气相份额增加(从而液相份额降低)并且最终压力提高。
如果液位低于期望液位25并且随后还继续降低至低于流体容纳容器4的流体流出口19的上边缘，那么在流体的气相区域24和液相区域23之间的限界部首先处于流体容纳容器4的流体流出口19的区域中。在这种情况下，由气体和液体构成的混合物从流体容纳容器4中离开并且进入换热器27中。
如果液位降低至使得流体流出口19完全处于流体容纳容器4的气相区域24中，那么仅气态的BOG离开。
因为致动器或出口阀7在流体流出流管路8中在换热器27下游关闭，所以流体积压倒流，由此流体容纳容器4中的液位再次升高。因为从冷凝器3中离开的并且进入流体容纳容器4中的部分冷凝的BOG流11a虽然包含提高的气相份额，然而总是包含液相份额。
如已经在上文中提到的那样，一方面在BOG中的未冷凝的成分的份额升高时最终压力升高而另一方面流体容纳容器4中的液位升高，使得随着时间再次达到在上文中以A)a)和A)b)所描述的这两个状态中的至少一个并且致动器或出口阀7再次打开。
根据本发明的用于再液化BOG的措施下面根据在图1中示出的实施例借助于数例进一步图解说明。在数例中，将应当被再液化的BOG从用于丙烷的液态气体罐中引出并且冷凝器3经海水冷却。接下来在各个方法步骤/设备元件中给出的液体组合物和气体组合物以及压力比和温度比基于利用NIST(美国国家标准与技术研究院)数据的闪存计算：
a)在提取BOG用于再液化的液态气体罐中，
液体：丙烷
乙烷含量5％摩尔
BOG：乙烷含量约26％摩尔
压力：1bar a
b)在两级的压缩机2中
BOG流：乙烷含量约26％摩尔
中间压力：5bar a
最终压力：21bar a
对于离开压缩机2的、最终压缩的BOG流11，在乙烷含量约为26％摩尔并且压力为21bar a时，完全冷凝的温度约为25℃。
c)在冷凝器3中
在冷却剂侧：
水温为32℃的海水55由于冷凝器3中的热量输入引起约40℃的冷凝温度。
BOG流11因此仅被部分冷凝。
在气体/冷凝液侧：
压力(最终压力)：21bar a
进入的BOG流11：乙烷含量约为26％摩尔
离开的部分冷凝的流体流11a：
(较大，约97％摩尔的BOG)液体份额(冷凝液)：
乙烷含量约25％摩尔
(较小，约3％摩尔的BOG)未冷凝的气体份额：
乙烷含量约45％摩尔
d)在流体容纳容器4中
液体份额(冷凝液)：乙烷含量约25％摩尔
气体份额：乙烷含量约45％摩尔
压力(最终压力)：21bar a
e)在换热器27中
在冷却剂侧：
在输送管路34中在输送阀35上游
冷凝液：乙烷含量约25％摩尔
压力(最终压力)：21bar a
在输送管路34中在输送阀35下游，即在换热器27中
压力(中间压力)：5bar a(从最终压力降低压力至中间压力)
冷凝液：温度约-6.5℃
乙烷含量约8％摩尔
(出现所述温度和乙烷含量的值，因为乙烷的一部分因压力降低而被蒸发从而冷凝液中的丙烷份额升高。)
在流体侧：
在气体份额中：乙烷含量约45％摩尔
压力(最终压力)：21bar a(气体份额完全液化)
在流体侧的气体份额中的乙烷含量约为45％摩尔而冷却剂侧的温度约为-6.5℃时，流体侧的气体份额的饱和压力约为10bar a。因为在流体侧最终压力为21bar a，因此流体中的气体份额完全液化。

Claims (27)

1.一种用于BOG的再液化的方法，所述BOG包含挥发性份额，所述方法具有以下步骤：
a)在至少两个压缩级(9、12)中压缩BOG流(11)，其中所述BOG流(11)从最终压缩级(12)中作为具有最终压力的最终压缩的BOG流(11)离开；
b)将所述最终压缩的BOG流(11)冷凝，以便获得至少部分地冷凝的最终压缩的流体流(11a)；
c)提供流体容纳容器(4)，所述流体容纳容器具有流体流入口(17)和流体流出口(19)，其中将所述流体流出口(19)的位置选择为，使得所述流体流出口高于预设的流体容纳体积(20)；
d)将出自步骤b)的所述流体流(11a)通过所述流体流入口(17)引入所述流体容纳容器(4)中；
e)确定所述流体容纳容器(4)的期望液位(25)，使得所述期望液位(25)处于所述流体流出口(19)的上边缘的高度中或以预设的量度的位于其之上；
f)对于所述最终压缩级(12)确定最终压力上限；
g)测量所述流体容纳容器(4)中的液位；
h)测量所述最终压力；
i)通过所述流体流出口(19)从所述流体容纳容器(4)引出流体流(11a)；
j)将出自步骤i)的所述流体流(11a)冷却到以下温度，所述温度在小于所述最终压力的压力下对应于所述流体流(11a)的饱和温度，以便冷凝所述流体流(11a)的气态份额，其中所述冷却包括以下步骤：
j1)提供换热器(27)；
j2)将出自步骤i)的所述流体流(11a)引入所述换热器(27)中；
j3)将出自所述流体容纳容器(4)的液体流作为冷却剂(30)经由节流阀(35)引入所述换热器(27)中；
j4)从所述换热器(27)的冷却剂出口(29)中引出冷却剂流；
j5)在所述换热器(27)的冷却剂出口(29)和位于所述第一压缩级(9)与所述最终压缩级(12)之间的BOG流(11)之间建立流动连接(45)，以便在所述换热器(27)中设定压力，所述压力对应于在至所述BOG流(11)的连接部位(53)处存在的中间压力从而低于所述最终压力，使得进入所述换热器(27)中的冷却剂(30)从所述最终压力降低压力至所述中间压力从而至少部分地蒸发；
j6)将出自步骤j4)的所述冷却剂流引入位于所述第一压缩级(9)和所述最终压缩级(12)之间的所述BOG流(11)中；
j7)如果在出自步骤j4)的所述冷却剂流中还包含液态的冷却剂的残余量，那么将所述残余量在进入随后的压缩级之前蒸发；
k)当测量出的液位至少等于所述期望液位(25)时和/或当测量出的最终压力等于极限最终压力时，从所述换热器(27)中转送被冷却的所述流体流(11b)。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
在步骤j7)中从位于所述第一压缩机(9)和连接到所述最终压缩机(12)上的冷凝器(3)之间的所述BOG流(11)分出被压缩的BOG子流(46)并且与出自步骤j4)的冷却剂流混合，使得液态的冷却剂的可能的残余量被蒸发。
3.根据权利要求2所述的方法，
其特征在于，
步骤j7)还具有以下步骤：
j7.1)提供液滴分离器(6)；
j7.2)将出自步骤j4)的所述冷却剂流引入所述液滴分离器(6)中；
j7.3)将出自权利要求2的所述BOG子流引入所述液滴分离器(6)中；
j7.4)从所述液滴分离器(6)中引出由BOG子流和蒸发的冷却剂构成的混合物；并且
步骤j6)包括：将出自步骤j7.4)的混合物引入位于所述第一压缩阶段(9)和所述最终压缩阶段(12)之间的所述BOG流(11)中。
4.根据权利要求3所述的方法，
其特征在于，
所述步骤j7)还具有以下步骤：
j7.5)针对所述液滴分离器(6)确定最大液位；
j7.6)测量在所述液滴分离器(6)中的液位；
j7.7)当测量出的液位达到或超过所述最大液位时，在步骤j3)中减小所引入的所述冷却剂(30)的量。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
步骤j3)还具有以下步骤：
j3.1a)测量出自步骤j4)的所述冷却剂流的出流温度T1；
j3.2a)测量所述冷却剂(30)在其压力降低之前的温度T2；
j3.3a)当出自步骤j3.1a)的所述出流温度T1以小于预设的量度低于出自步骤j3.2a)的所述冷却剂温度T2时，增大进入所述换热器(27)中的冷却剂(30)的量；
j3.4a)当出自步骤j3.1a)的所述出流温度T1以大于预设的量度低于出自步骤j3.2a)的所述冷却剂温度T2时，减小进入所述换热器(27)中的冷却剂(30)的量。
6.根据权利要求5所述的方法，
其特征在于，
在步骤j3.2a)中测量在所述流体容纳容器(4)中的液体的温度。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
步骤j3)还具有以下步骤：
j3.1b)测量出自步骤j4)的所述冷却剂流的出流温度T1；
j3.2b)测量进入所述换热器(27)中的所述冷却剂(30)在其压力到达所述中间压力之后的温度T2；
j3.3b)当出自步骤j3.1b)的所述出流温度T1以小于预设的量度超过出自步骤j3.2b)的冷却剂温度T2时，减小进入所述换热器(27)中的冷却剂(30)的量；
j3.4b)当出自步骤j3.1b)的所述出流温度T1以大于预设的量度超过出自步骤j3.2b)的冷却剂温度T3时，增大进入所述换热器(27)中的冷却剂(30)的量。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
步骤j3)还具有以下步骤：
j3.1c)测量出自步骤k)的离开所述换热器(27)的、被冷却的、处于最终压力的流体流(11b)的出流温度T4；
j3.2c)测量进入所述换热器(27)中的所述冷却剂(30)在其压力到达所述中间压力之后的温度T3；
j3.3c)当出自步骤j3.1c)的所述出流温度T4以小于预设的量度超过出自步骤j3.2c)的冷却剂温度T3时，减小进入所述换热器(27)中的冷却剂(30)的量；
j3.4c)当出自步骤j3.1c)的所述出流温度T4以大于预设的量度超过出自步骤j3.2c)的冷却剂温度T3时，增大进入所述换热器(27)中的冷却剂(30)的量。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
步骤j3)还具有以下步骤：
j3.1d)确定用于最终压缩的BOG流(11)的极限温度；
j3.2d)测量所述最终压缩的BOG流(11)的温度T5；
j3.3d)当在步骤j3.2d)中测量的温度T5达到或超过出自步骤j3.1d)的极限温度时，增大进入所述换热器(27)中的冷却剂(30)的量。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
在步骤j3)中将所述液体流在所述流体容纳容器(4)的底部处从所述流体容纳容器中提取。
11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
在步骤b)中借助于海水(55)冷凝。
12.一种用于执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法的设备，所述设备具有
-至少一个两级的压缩机(2)，
-所述压缩机的第一压缩级(9)具有用于BOG流(11)的入口(10)，和
-所述压缩机的最终压缩级(12)将所述BOG流(11)最终压缩至最终压力并且具有用于最终压缩的BOG流(11)的BOG流-出口(13)，
-冷凝器(3)
-所述冷凝器具有BOG流-入口(14)，所述BOG流-入口与所述最终压缩级(12)的所述BOG流-出口(13)流动连接，并且
-所述冷凝器设立为用于，将所述最终压缩的BOG流(11)至少部分地冷凝为流体流(11a)，并且
-所述冷凝器具有流体流出口(16)；
-流体容纳容器(4)，所述流体容纳容器具有
-流体流入口(17)，其与所述冷凝器(3)的所述流体流出口(16)处于流动连接(18)，
-流体流出口(17)，其位于预设的流体容纳体积(18)之上；
-用于测量在所述流体容纳容器(4)中的液位的水平传感器(26)，
-用于测量所述最终压力的压力传感器(54)；
-冷却装置(5)，所述冷却装置
-具有换热器(27)，所述换热器
-具有流体流入口(31)，所述流体流入口与所述流体容纳容器(4)的流体流出口(19)处于流动连接(22)，并且
-具有流体流出口(32)，被冷却的流体流(11b)离开所述流体流出口中，并且所述流体流出口构成所述冷却装置(5)的流体流出口，
-具有冷却剂入口(28)，所述冷却剂入口经由节流阀(35)与所述流体容纳容器(4)的用于液体流的出口(33)处于流动连接，其中所述液体流形成冷却剂流，并且所述节流阀(35)设立为用于，将所述冷却剂体积流限制到预设的量度，
-具有冷却剂出口(29)，所述冷却剂出口与位于所述第一压缩级(9)和所述最终压缩机(12)之间的所述BOG流(11)处于流动连接(42、51)，以便将蒸发的冷却剂引入所述BOG流(11)中并且在所述换热器(27)中设定压力，所述压力对应于在所述连接部位(53)处存在的中间压力从而小于所述最终压力，并且
-所述冷却装置设立为用于，将所述流体流(11a)冷却至以下温度，所述温度对应于在压力小于所述最终压力时所述流体流(11a)的饱和温度；
-致动器(7)，
-所述致动器与所述冷却装置(5)的流体流出口(32)处于流动连接(26)，和
-当测量出的液位至少等于期望液位(25)时和/或当测量出的最终压力等于预设的极限最终压力时，所述致动器能够进入打开位置中，以便转送被冷却的流体流(11b)，和
-所述致动器在其他情况下能够进入关闭位置中，在所述关闭位置中所述致动器中断所述被冷却的流体流(11b)。
13.根据权利要求12所述的设备，
其特征在于，
所述致动器是阀(7)。
14.根据权利要求12或13所述的设备，
其特征在于，
在所述换热器(27)的冷却剂出口(29)与所述连接部位(53)之间插入蒸发装置(6a)，该连接部位通向在所述第一压缩级(9)与所述最终压缩级(12)之间流动的所述BOG流，所述蒸发装置设立为用于，将可能在所述冷却剂流中存在的液态的冷却剂的残余量蒸发。
15.根据权利要求14所述的设备，
其特征在于，
所述蒸发装置(6a)具有液滴分离器(6)，所述液滴分离器具有
-冷却剂入口(41)，其与所述换热器(27)的冷却剂出口(29)处于流动连接(42)，
-BOG流-入口(43)，其与所述BOG流(11)的BOG子流(46)处于流动连接(45)，所述BOG子流在所述第一压缩级(9)和连接到所述最终压缩级(12)上的冷凝器(3)之间流动，
-混合流出口(50)，由蒸发的冷却剂和所述BOG子流构成的混合物离开所述混合流出口，并且所述混合流出口与所述连接部位(53)处于流动连接(51)，该连接部位通向在所述第一压缩级(9)与所述最终压缩级(12)之间的所述BOG流(11)。
16.根据权利要求15所述的设备，
其特征在于，
在所述液滴分离器(6)中设置有液滴分离器水平传感器(49)，所述液滴分离器水平传感器设置在所述液滴分离器(6)以测量所述液位，并且所述节流阀(35)设立为用于，
-当测量出的液位超过预设的最大液位时，减少所述冷却剂体积流，和
-当测量出的液位低于预设的最大液位时，增大所述冷却剂体积流。
17.根据权利要求12至16中任一项所述的设备，
其特征在于，
-设有第一温度传感器(36)，所述第一温度传感器用于测量离开所述换热器(27)的冷却剂流的出流温度T1。
18.根据权利要求12至17中任一项所述的设备，
其特征在于，
-设有第二温度传感器(37)，所述第二温度传感器用于测量所述冷却剂(30)在其压力降低之前的温度T2。
19.根据权利要求12至18中任一项所述的设备，
其特征在于，
-设有第三温度传感器(38)，所述第三温度传感器用于测量进入所述换热器(27)中的冷却剂(30)在其压力降低至所述中间压力之后的温度T3。
20.根据权利要求12至19中任一项所述的设备，
其特征在于，
-设有第四温度传感器(39)，所述第四温度传感器用于测量离开所述换热器(27)的、被冷却的、处于最终压力下的流体流(11b)的出流温度T4。
21.根据权利要求17和18所述的设备，
其特征在于，
所述节流阀(35)设立为用于，
-当出自权利要求17的出流温度T1以小于预设的量度低于出自权利要求18中的冷却剂温度T2时，增大所述冷却剂体积流；
-当出自权利要求17的出流温度T1以大于预设的量度低于出自权利要求18中的冷却剂温度T2时，减小所述冷却剂体积流。
22.根据权利要求17和19所述的设备，
其特征在于，
所述节流阀(35)设立为用于，
-当出自权利要求17的出流温度T1以小于预设的量度超过出自权利要求19的冷却剂温度T3时，减小所述冷却剂体积流；
-当出自权利要求17的出流温度T1以大于预设的量度超过出自权利要求19的冷却剂温度T3时，增大所述冷却剂体积流。
23.根据权利要求19和20所述的设备，
其特征在于，
所述节流阀(35)设立为用于，
-当出自权利要求20的出流温度T4以小于预设的量度超过出自权利要求19的冷却剂温度T3时，减小所述冷却剂体积流；
-当出自权利要求20的出流温度T4以大于预设的量度超过出自权利要求19的冷却剂温度T3时，增大所述冷却剂体积流。
24.根据权利要求12至23中任一项所述的设备，
其特征在于，
-设有第五温度传感器(40)，所述第五温度传感器用于测量最终压缩的BOG流(11)的温度T5，
-其中所述节流阀(35)设立为用于，当由所述第五温度传感器(40)测量出的温度T5达到或超过针对所述最终压缩的BOG流(11)预设的极限温度时，增大所述冷却剂体积流。
25.根据权利要求12至24中任一项所述的设备，
其特征在于，
所述流体容纳容器(4)的用于液体流(30)的出口(33)在所述流体容纳容器(4)的底部中构成。
26.根据权利要求12至25中任一项所述的设备，
其特征在于，
所述冷凝器(3)的冷却剂是海水(55)。
27.一种具有根据权利要求12至26中任一项所述的设备的船。
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