JP2017525910A - ボイルオフガス冷却方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、浮動運送船内の液化エタンカーゴからのボイルオフガス流を冷却する冷却方法において、前記冷却方法が少なくとも、少なくとも第１の圧縮段及び最終圧縮段を有する２つ以上の圧縮段で液化エタンカーゴからのボイルオフガス流を圧縮し、圧縮したＢＯＧ排出流を生じるステップであって、第１の圧縮段は第１段の排出圧力を有し、最終圧縮段は最終段の吸引圧力を有し、１つ以上の中間の、随意冷却した圧縮ＢＯＧ流を順次の圧縮段間で生じるステップと；圧縮したＢＯＧ排出流を１つ以上の第１のクーラント流に対接させて冷却し、第１の冷却した圧縮ＢＯＧ流を生じるステップと；第１の冷却した圧縮ＢＯＧ流を少なくとも１つの第２のクーラント流に対接させて冷却し、第２の冷却した圧縮ＢＯＧ流を生じるステップと；第２の冷却した圧縮ＢＯＧ流を第３のクーラント流に対接させて冷却し、第３の冷却した圧縮ＢＯＧ流を生じるステップと；第３の冷却した圧縮ＢＯＧ流の一部分を、第１段の排出圧力と最終段の吸引圧力との間の圧力まで膨張させ、第１の膨張した冷却ＢＯＧ流を生じるステップと；第１の膨張した冷却ＢＯＧ流を第３のクーラント流として用いて第１の膨張した加熱ＢＯＧ流を生じるステップと；第１の膨張した加熱ＢＯＧ流を前記第２のクーラント流又はある第２のクーラント流として用いるステップとを具える冷却方法を提供する。

Description

本発明は、浮動する運送船上の液化エタンのカーゴ（積荷）からのボイルオフガス（ＢＯＧ）の冷却、特に液化のための方法及び装置に関するものである。

液化ガス輸送船及び艀のような浮動する運送船は、液化状態にある種々のカーゴを運送することができる。本明細書で、液化カーゴは、完全に又は実質的に、エタンを９０％よりも多く、又は９５％よりも多く、又は９６％よりも多く、又は９７％よりも多く、又は９８％よりも多く、又は９９％よりも多くしたエタンである。エタンは、種々の産業プロセスのための有用な製品供給源である。

エタンは、天然ガスの生産やフラッキングから抽出するか、又は原油の精製において生産することができる。従って、エタンには複数の他の成分、特にメタンが付随する可能性がある。エタンをその供給源に又はその付近にある液化施設内で液化させるのがしばしば望ましいものである。その理由は、エタンは気体（ガス）の形態よりも液体として容易に（一般に通常のパイプラインの距離を越えて）長距離に亘って貯蔵され且つ運送することができる為である。その理由は、液体が占める体積は気体が占める体積よりも小さく、液体は高圧力で貯蔵する必要がない為である。

１気圧で測定した場合に約−８７℃の沸点を有する液化エタンのカーゴの長距離運送は、液化エタンのカーゴを入れる１つ以上の貯蔵タンクを有する遠洋タンカーのような適切な液化ガス輸送船で行うことができる。これらの貯蔵タンクは、絶縁式及び圧力式の双方又は何れか一方のタンクとすることができる。タンクの荷積み及び液化エタンのカーゴの貯蔵中に、カーゴの気化の為にガスが生じるおそれがある。この気化したカーゴガスはボイルオフガス（ＢＯＧ）として知られている。タンク中のＢＯＧの増加（これに伴う圧力の増加問題）を回避するために、ＢＯＧを再液化し、このＢＯＧが凝縮された状態で貯蔵タンクに戻るようにしうるシステムを輸送船上に設けることができる。この再液化は、ＢＯＧを冷却源に対接させて圧縮及び冷却させることにより達成しうる。エタンは４７．７barg（ゲージ圧：絶対圧力と大気圧との差）で３２．１８℃の臨界温度を有しており、同様な温度での海水は一次の冷却源としては適していない。多くのシステムでは、圧縮したＢＯＧを二次の冷媒（refrigerant ）に対接させて冷却するとともに凝縮させる。

通常の液化されたカーゴを“純粋”なものとして規定しうる場合には、ＢＯＧを再液化する方法及び装置が知られている。しかし、浮動する運送船内でカーゴとして運送する必要がある液化エタンはデミニミス（de minimis）レベルを超える濃度の他の成分を有する可能性があり、このことはますます増大する可能性がある。このことは、新たな供給源又は新たな産業プロセスからの“純粋でない”エタンの供給が増大することが少なくとも部分的に起因しているものである。

可能性のある他の１種類の成分はプロパンである。しかし、プロパンの沸点は、１気圧で測定した際に約−４０℃である為、エタン／プロパンのＢＯＧを再液化する必要がある方法及び装置によれば本質的に、このＢＯＧの如何なるプロパン部分をも再液化する。

可能な他の１種類の成分は窒素である。その沸点は、１気圧で測定した際に約−１９６℃である為、浮動する運送船上のＢＯＧ内の如何なる窒素の再液化をも試みることは一般に現実的でない。従って、窒素は一般に、少なくとも“凝縮できない（in-condensable）”ものとして規定されたＢＯＧの部分の主成分とみなされている。すなわち、窒素は、浮動する運送船上で（実際上）決して凝縮しえない。しかし、窒素は比較的“安全な”ガスである。

液化エタンのカーゴ内で考慮すべき主たる他の可能な成分はメタンである。メタンの沸点は、１気圧で測定した際に約−１６２℃〜−１６３℃である。この沸点は、１気圧で測定した際のエタンの沸点よりも著しく低い。従って、メタンは通常これまで、液化されたカーゴの“非凝縮性（non-condensable ）”成分として考えられていた、すなわち、メタンは場合によっては凝縮（すなわち、再液化）しうるが、浮動する輸送船上ではＣＡＰＥＸ（設備投資）及びＯＰＥＸ（運用コスト）の双方又は何れか一方の面で正当なものとしえない特別な方法が必要となる。従って、完全に又は殆どがプロパン（すなわち、ＬＰＧ）又は同様なもののような、液化したカーゴにおける比較的少量のメタンは、これまでは大気に排気されていた。その理由は、従来のＬＰＧ‐ＢＯＧの再液化方法及び装置はメタンを再液化することができないためである。

しかし、メタンは、大気に排気させないことがますます好ましくなっているような“グリーンハウスガス”の１つと考えられている。

更に、現在ますます、液化エタンとして運送することが予期されている種類のエタンでは、カーゴ中のメタン濃度量が増大することが予期されている。

更に、メタンの特定の欠点は、液化したカーゴ中のメタンの濃度が僅かであっても、ＢＯＧ中のメタン量を不相応なものにするということである。例えば、液相中の濃度が０．５モル％のみであっても、液化エタンのカーゴのＢＯＧが２５モル％のメタンとなるおそれがある。

従って、液化エタンのカーゴ、特に０．１モル％よりも多い濃度で存在するメタンのような軽質成分を含むカーゴからボイルオフガスの全ての成分を再液化することができない可能性がある。このような非凝縮性成分は液化エタンのカーゴの貯蔵タンクに気相状態で戻すことができるが、これらの成分は閉回路システム（閉鎖系）のボイルオフガス内に蓄積し、これによりその濃度が時間とともに増大する。更に、ボイルオフガス内の非凝縮性成分の濃度が増大する為に、再凝縮しえないボイルオフガスの体積が増大し、再液化システムの有効容量を低減させる。

上述したように、グリーンハウスガスとなる可能性のあるメタンのような非凝縮性成分を排気させる他の代替手段は環境的及び商業的の双方で好ましいものではない。

国際公開パンフレットＷＯ２０１２／１４３６９９Ａは、浮動する運送船内の液化したカーゴからのＢＯＧ流を再液化する方法及び装置に関するものであり、前記液化したカーゴは１気圧で−１１０℃よりも大きい沸点を有し、この場合、非凝縮化したＢＯＧ成分を有する可能性がある冷却された排気流は、圧縮され、冷却され、次いで膨張されたＢＯＧ流と熱交換される。このことは特に、１気圧で測定した際に−１１０℃よりも大きい沸点を有する液化されたカーゴにとって適しているが、適切なＯＰＥＸ及びＣＡＰＥＸの下で可能な限り、液化エタンのカーゴ、特にメタンのような軽質成分の割合が増大するこのようなカーゴからボイルオフガスを冷却、特に再液化する改善した方法を提供する必要性が存在する。

国際公開パンフレットＷＯ２０１２／１４３６９９Ａ

本発明は、トリプル冷却を行い且つ圧縮したＢＯＧ流を用いることにより上述した問題に対処する。このようにすることにより、トリプル冷却流はその前に非凝縮化した成分を凝縮し、再液化でき、その後液化エタンのカーゴに液相状態で戻すことができる。トリプル冷却された圧縮ＢＯＧ流は、海水のような熱交換媒体に比べて冷却デューティを増大させた冷却源を構成し、これによりＢＯＧ流における軽質成分の液化を可能にする。

従って、ここに開示する方法及び装置は、所定数の圧縮工程に対し、圧縮工程を追加する必要なく又は以前に考慮した非凝縮性成分の排気を増大する必要なく、メタンのような軽質成分の含有量が増大した液化エタンのカーゴを運送させるものである。他の観点では、ここに開示する方法及び装置は、所定数の圧縮工程を有する圧縮システムを、通常再液化又は凝縮することができない成分を有するカーゴに拡張させるものである。

第１の態様では、本発明は、浮動する運送船内の液化エタンカーゴからのボイルオフガス流を冷却する冷却方法を提供するものであり、この冷却方法は少なくとも、
少なくとも第１の圧縮段及び最終圧縮段を有する２つ以上の圧縮段で前記液化エタンカーゴからのボイルオフガス流を圧縮して、圧縮されたＢＯＧ排出流を生ぜしめるステップであって、前記第１の圧縮段は第１段の排出圧力を有し、前記最終圧縮段は最終段の吸引圧力を有し、１つ以上の中間の、随意ではあるが冷却された圧縮ＢＯＧ流を順次の圧縮段間で生ぜしめるようにする当該ステップと、
前記圧縮されたＢＯＧ排出流を１つ以上の第１のクーラント流に対接させて冷却させ、第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流を生ぜしめるステップと、
前記第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流を少なくとも１つの第２のクーラント流に対接させて冷却させ、第２の冷却された圧縮ＢＯＧ流を生ぜしめるステップと、
前記第２の冷却された圧縮ＢＯＧ流を第３のクーラント流に対接させて冷却させ、第３の冷却された圧縮ＢＯＧ流を生ぜしめるステップと、
前記第３の冷却された圧縮ＢＯＧ流の一部分を、前記第１段の排出圧力と前記最終段の吸引圧力との間の圧力まで膨張させ、第１の膨張された冷却ＢＯＧ流を生ぜしめるステップと、
前記第１の膨張された冷却ＢＯＧ流を前記第３のクーラント流として用いて第１の膨張された加熱ＢＯＧ流を生ぜしめるステップと、
前記第１の膨張された加熱ＢＯＧ流を前記第２のクーラント流又はある第２のクーラント流として用いるステップと
を具えるものである。

すなわち、第１の膨張された冷却ＢＯＧ流は、第３の冷却された圧縮ＢＯＧ流を生じる熱交換／交換器において第２の冷却された圧縮ＢＯＧ流に対接させた第３のクーラント流として用いられ、第１の膨張された加熱ＢＯＧ流は、一次の又は二次の第２のクーラント流として間接的に又はより好ましくは直接的に用いうる加熱された第３のクーラント流として用いられる。

すなわち、第１の膨張された冷却ＢＯＧ流は、第２の冷却された圧縮ＢＯＧ流を生じる熱交換／交換器において第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流に対接させた一次又は二次の第２のクーラント流として用いられ、第１の膨張された加熱ＢＯＧ流は、加熱された第２のクーラント流として用いられる。

ここで用いる用語“第１”、“第２”、“第３”、“第４”、等は、明確に記載する場合を除いて、直接シーケンスとしうる又は直接シーケンスとしえない接続又は関係を表すためのものである。すなわち、“第２”の特徴と“第３”の特徴との間には１つ以上の他のステップ又はプロセス又は個所を存在させることができる。これらの用語は、説明の流れの中の異なる特徴を又は説明の流れの関連の特徴の存在を明瞭にするために用いるものであり、本発明はこれらの用語により制限されるものではない。

誤解を回避するために、第２のクーラント流（すなわち、第１の膨張された加熱ＢＯＧ流）は第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流よりも低い温度にあり、第３のクーラント流（すなわち、第１の膨張され冷却ＢＯＧ流）は第２の冷却された圧縮ＢＯＧ流よりも低い温度にあり、第３のクーラント流は第２のクーラント流よりも低い温度にあるものとする。

他の例によれば、本発明の冷却方法は更に、
加熱された第２のクーラント流としての第１の膨張された加熱ＢＯＧ流を、第１の又は第２の中間の圧縮ＢＯＧ流のような中間の圧縮ＢＯＧ流と、好ましくは第１の中間の圧縮ＢＯＧ流と組み合せるステップ
を具えるようにする。

本発明の他の実施例によれば、圧縮されたＢＯＧ排出流を１つ以上の第１のクーラント流に対接させて冷却させ、第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流を生ぜしめる前記ステップが、
前記圧縮されたＢＯＧ排出流を第１のクーラント流としての第１の冷媒流に対接させて冷却して第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流を生ぜしめるステップ
を有するようにしうる。

すなわち、第１の冷媒流を、熱交換／熱交換器において、圧縮されたＢＯＧ排出流に対接させる１つ以上の第１のクーラント流の１つとして用い、この熱交換／熱交換器により第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流、及び加熱された第１のクーラント流としての加熱された第１の冷媒流を生ぜしめるようにする。

本発明の他の例によれば、圧縮されたＢＯＧ排出流を１つ以上の第１のクーラント流に対接させて冷却させ、第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流を生ぜしめる前記ステップが、
前記圧縮されたＢＯＧ排出流を第１のクーラント流としての予冷クーラント流に対接させて予冷させ、予冷された圧縮ＢＯＧ流を生ぜしめるステップと、
この予冷された圧縮ＢＯＧ流を、第１のクーラント流としての予冷クーラント流に対接させて冷却させ、第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流を生ぜしめるステップと
を有するようにしうる。

すなわち、予冷クーラント流は熱交換／熱交換器において、圧縮されたＢＯＧ排出流に対接させる１つ以上の第１のクーラント流の１つとして用い、この熱交換／熱交換器により、予冷された圧縮ＢＯＧ流、及び加熱された第１のクーラント流としての加熱された予冷クーラント流を生ぜしめるようにする。

すなわち、第１の冷媒流を、熱交換／熱交換器において、予冷された圧縮ＢＯＧ流に対接させる１つ以上の第１のクーラント流の１つとして用い、この熱交換／熱交換器により第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流、及び加熱された第１のクーラント流としての加熱された第１の冷媒流を生ぜしめるようにする。

本発明の他の例によれば、予冷クーラントシステムをオープン式の予冷クーラントシステム又はクローズ式の予冷クーラントシステムとすることができる。予冷クーラントシステムは、水流、空気流又は予冷冷媒流から選択することができるが、水流又は空気流が好ましい。代表的にオープン式の予冷クーラント回路を用いる場合には、予冷クーラント流を海水流及び周囲の空気流から選択することができる。代表的にクローズ式の予冷クーラント回路を用いる場合には、予冷クーラント流を予冷冷媒流から選択することができる。

本発明の他の例によれば、予冷クーラント流に対接させて予冷された圧縮排出流の冷却は、シェルアンドチューブ型の熱交換器又はプレート型の熱交換器のような予冷熱交換器内で実行する。

本発明の他の例によれば、１つ以上の第１のクーラント流が、単一の冷媒又は複数の冷媒の混合体を有する第１の冷媒のような第１の冷媒流を具えるようにする。第１の冷媒は、(ｉ)圧縮システムの排出圧力及び圧縮システムの排出温度で、又は(ii) 圧縮システムの排出圧力及び予冷された圧縮ＢＯＧ流の温度でエタンを凝縮しうるようにする必要がある。第１の冷媒は、フッ素化炭化水素混合物Ｒ‐４１０Ａを含むプロパン、プロピレン、ジフルオロメタン及びペンタフルオロメタンのような１種以上の有機化合物、アンモニア、特に炭化水素及びフッ素化炭化水素を有するようにしうる。

本発明の他の例によれば、第１の冷媒流に対接させる圧縮ＢＯＧ排出流又は予冷された圧縮排出流の冷却は、シェルアンドチューブ型の熱交換器又はプレート型の熱交換器又はエコノマイザのような排出熱交換器内で実行する。

本発明の他の例によれば、圧縮されたＢＯＧ排出流の全てを１つ以上の第１のクーラント流に対接させて冷却させる。

本発明の一例では、液化エタンカーゴが０．１モル％よりも多いメタンを有しているようにする。実際には、液化エタンカーゴが０．４モル％よりも多いメタンを有することができ、これには０．５モル％よりも多い、０．６モル％よりも多い、０．７モル％よりも多い、０．８モル％よりも多い、０．９モル％よりも多い及び１．０モル％よりも多いメタンを含んでいる。本発明は１〜５モル％のメタンを有する、随意ではあるが５モル％よりも多いメタンを有する液化エタンカーゴまで拡張するものである。

圧縮段の個数は本発明の制限要因ではない。随意的ではあるが、本発明の冷却方法は３つ又は４つの圧縮段を有するようにする。

随意ではあるが、第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流として完全に凝縮したボイルオフガスを生ぜしめるのが望ましいが、本発明は、ボイルオフガスが１つ以上の第１クーラント流に対接させた冷却後に完全に凝縮しない方法まで拡張させる。

本発明は、ある種類の熱交換、特にある種の熱交換器、更に特にはアプローチ温度がシェル内の流体の組成により制限されている従来のシェルアンドコイル型のエコノマイザを用いる困難性を回避するものである。シェル内の流体の組成を単一組成、すなわち充分に“純粋な”ガスとする場合には、これを、圧縮されたＢＯＧの膨張部分に対接させて冷却することは周知であり広範囲に及んでいる。しかし、この冷却デューティは多成分混合体では減少するものであり、且つ特にエタンとメタンとで沸点において著しい差がある多成分混合体では著しく減少するものである。従って、本発明は、かなり多いメタン量を有する液化エタンカーゴの冷却サイクルの性能係数を改善する、すなわち本発明は、現在デミニミス（例えば、０．１モル％以下のメタン）が考慮されているカーゴの性能係数を改善し、より高いメタン含有量（例えば、約０．４又は０．５モル％以上のメタン）を有するカーゴに対して動作しうるようにする。

本発明は、新たな動作条件を有する新たな装置を如何に使用するかを導入及び実施しようとするのではなく、既知のＯＰＥＸ及びＣＡＰＥＸを有する現在の船上の設備及び装置の使用を持続しようとするものである。

従って、本発明の他の例によれば、第２のクーラント流に対接させて第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流を冷却させるのをエコノマイザ内で実行する。

本発明の他の例によれば、第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流の全てを第２のクーラント流に対接させて冷却する。

本発明の他の例によれば、第２の冷却された圧縮ＢＯＧ流の全てを第３のクーラント流に対接させて冷却する。

本発明の他の例では、冷却方法が更に、
前記第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流から気体の排気流を生ぜしめるステップと、
前記第３の冷却された圧縮ＢＯＧ流の一部分を膨張させて第４のクーラント流を形成するステップと、
前記気体の排気流を前記第４のクーラント流に対接させて冷却させ、冷却された排気流と加熱された第４のクーラント流とを生ぜしめるステップと
を具えるようにする。

このようにすることにより、本発明によれば更に、従来考えられていた圧縮ＢＯＧにおける“非凝縮性”又は“非凝縮（non-condensing）”成分の再液化を高めるようにすることができる。

好ましくは、加熱された第４のクーラント流をＢＯＧ再循環（再生利用）流とするか、又はＢＯＧ再循環流として用いるようにしうる。従って、本発明の冷却方法は更に、
加熱された第４クーラント流を、第１又は第２の好ましくは第１の中間圧縮ＢＯＧ流と組み合せるステップ
を具えるようにしうる。

随意ではあるが、本発明の冷却方法は、
冷却された排気流を分離させ、排気排出流と冷却された排気ＢＯＧ帰還流とを生ぜしめる更なるステップ
を具えるようにする。

随意ではあるが、本発明の冷却方法は、
冷却された排気ＢＯＧ帰還流を膨張させ、膨張された冷却排気ＢＯＧ帰還流を生ぜしめる更なるステップと、
この膨張された冷却排気ＢＯＧ帰還流を貯蔵タンクに供給する更なるステップと
を具えるようにする。

随意ではあるが、本発明の冷却方法は、
冷却された排気ＢＯＧ帰還流を膨張させ、膨張された冷却排気ＢＯＧ帰還流を生ぜしめる更なるステップと、
膨張された冷却排気ＢＯＧ帰還流を排気排出流に対接させて熱交換させ、熱交換された排気ＢＯＧ帰還流と、冷却された排気排出流と、更なる排気排出流とを生ぜしめる更なるステップと、
冷却された排気排出流を膨張させ、膨張された冷却排気排出流を生ぜしめる更なるステップと、
熱交換された排気ＢＯＧ帰還流及び膨張された冷却排気排出流を貯蔵タンクに供給する更なるステップと
を具えるようにする。

随意ではあるが、圧縮段は多段コンプレッサの圧縮段とする。

第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流は少なくとも１つの第２のクーラント流に対接させて冷却し、第２の冷却された圧縮ＢＯＧ流を生ぜしめるようにする。随意ではあるが、第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流は、第１の膨張された加熱ＢＯＧ流のみを有する第２のクーラント流に対接させて完全に又は殆ど完全に冷却させる。好ましくは、第２のクーラント流の全てが第１の膨張された加熱ＢＯＧ流を有するようにする。すなわち、第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流を１つ以上の他の第２のクーラント流に対接させて冷却させることができるが、これらは第１の膨張された加熱ＢＯＧ流の使用により得られる冷却に比べて二次的又は副次的なものである。

随意ではあるが、第２のクーラント流として用いる第１の膨張された加熱ＢＯＧ流が液相及び気相の双方を有するようにする。すなわち、この第１の膨張された加熱ＢＯＧ流は第２のクーラント流として用いる前に別々の気相及び液相に分離する必要はない。

第２のクーラント流として用いる第１の膨張された加熱ＢＯＧ流の液相及び気相は第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流の冷却中に分離させるのが好ましい。これは、第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流を冷却させる装置、好ましくはエコノマイザにより達成させるのが好ましい。

本発明の第２の態様によれば、複数の成分を有する浮動する運送船内の液化エタンカーゴからのボイルオフガス流を冷却する冷却装置において、この冷却装置が少なくとも、
液化エタンカーゴからのボイルオフガス流を圧縮する圧縮システムであって、この圧縮システムは、少なくとも第１の圧縮段と圧縮されたＢＯＧ排出流を生ぜしめる最終圧縮段とを含む２つ以上の圧縮段を有し、中間の、随意ではあるが冷却された圧縮ＢＯＧ流を順次の圧縮段間で生ぜしめるようにした当該圧縮システムと、
前記圧縮されたＢＯＧ排出流を冷却して、第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流を生ぜしめるようにした１つ以上の第１の熱交換器と、
１つ以上の第２の熱交換器であって、前記第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流を、前記１つ以上の第２の熱交換器内で分離させる必要がある混合相のクーラント流に対接させて更に冷却させ、第２の冷却された圧縮ＢＯＧ流を生ぜしめる当該１つ以上の第２の熱交換器と、
前記第２の冷却された圧縮ＢＯＧ流を更に冷却させて第３の冷却された圧縮ＢＯＧ流を生ぜしめる１つ以上の第３の熱交換器と
を具えるようにする。

随意ではあるが、ここに規定する冷却装置はここに規定する冷却方法を用いて動作しうるようにする。

第２の熱交換器はエコノマイザとするのが好ましい。

本発明の更なる態様によれば、ここに開示する冷却装置又はここに開示する冷却方法を実行する冷却装置を有する液化エタンカーゴ用の浮動する輸送船を提供する。

本発明は、液化エタンカーゴ用の如何なる浮動する輸送船にも適用しうる。本発明は、温度を減少させることによりほぼ大気圧でカーゴを液相に保つために液化エタンカーゴ貯蔵タンクを完全に冷蔵させるようにした浮動する運送船において、且つ周囲に比べて減少させた温度及び増大させた圧力の組み合せにより貯蔵タンク内のカーゴを液相状態に維持するようにした浮動する運送船において用いることができる。

ここに開示する冷却方法及び冷却装置の利点を得るためには、エコノマイザを必要としない。しかし、ある例では、エコノマイザのような熱交換器を第１の圧縮段と第２の圧縮段との間のような順次の圧縮段間に配置し、中間の圧縮ＢＯＧ流を冷却することができる。３つ以上の圧縮段を存在させる場合には、中間の圧縮ＢＯＧ流を冷却させるために、エコノマイザのような熱交換器又は海水インタクーラのようなインタクーラを第２の圧縮段と最終の圧縮段との間に設けることができる。

例えば、第２の圧縮段と第３の圧縮段との間にインタクーラを配置することができる。或いはまた、第２の圧縮段と第３の圧縮段との間及び第１の圧縮段と第２の圧縮段との間にエコノマイザを配置することができる。エコノマイザにおいては、冷却させた圧縮ＢＯＧ流の膨張させた、随意ではあるが更に冷却させた部分を中間の圧縮ＢＯＧ流と熱交換させることができる。他の例では、冷却させた圧縮ＢＯＧ流の膨張させた、随意ではあるが更に冷却させた部分を、冷却させた圧縮排出流の随意ではあるが更に冷却させた部分と熱交換させることができる。このようにすることにより、性能係数や、増大させた冷却能力、特に再液化能力を更に改善させる。

ここに開示する冷却方法及び冷却装置は、存在する圧縮段の個数を維持するとともに、必要とするパイプ、バルブ及び制御機器を加えて第２の冷却された圧縮ＢＯＧ流の冷却を第３の冷却ＢＯＧ流の膨張部分に対接させて実行することにより、現存の浮動する運送船にレトロフィットとして適用しうること明らかである。

ここで使用する用語“多段圧縮段”は、圧縮システムにおける直列の２つ以上の圧縮段を規定するものである。各圧縮段は１つ以上のコンプレッサにより実現しうる。各圧縮段の１つ以上のコンプレッサは他の圧縮段のコンプレッサとは独立させ、これらコンプレッサを別々に駆動するようにする。或いはまた、２つ以上の圧縮段は、随意的な歯車装置を有する単一の駆動体及び駆動軸により連結され代表的に電力供給される複数のコンプレッサを利用することができる。このような連結された圧縮段は多段コンプレッサの一部とすることができる。

ここに開示する冷却方法及び冷却装置は、少なくとも２つの圧縮段を必要とする。第１の圧縮段後、これに続く各順次の圧縮段がその前の圧縮段の排出時の圧力に比べて高めた圧力を生じる。用語“順次の圧縮段”は、隣接する圧縮段の対、すなわち圧縮段（ｎ）とその次の圧縮段（ｎ＋１）（ここで“ｎ”は０以外の整数である）とを言及するものである。従って、順次の圧縮段は例えば、第１及び第２の圧縮段、又は第２及び第３の圧縮段、又は第３及び第４の圧縮段である。中間の圧縮流（及び冷却された中間の圧縮流）は順次の圧縮段を連結する圧縮流を言及する。冷却された中間の圧縮流に関連させて用いる用語“次の圧縮段”又は“続く圧縮段”は、中間の圧縮流を規定する２つの順次の圧縮段の数値的に大きい方の番号（及び大きい方の番号の圧縮段）を言及するものである。

熱交換ステップを間接的なものにすることができ、この場合熱交換に含まれる２つ以上の圧縮流を分離させ且つ直接接触状態にしないようにする。或いはまた、熱交換ステップを直接的なものにすることができ、この場合熱交換に含まれる２つ以上の圧縮流を混合させ、これにより合成圧縮流を生ぜしめるようにしうる。

本発明の更なる態様によれば、複数の成分を有する浮動する運送船内の液化エタンカーゴからのボイルオフガス流を冷却する冷却装置を統合的に設計する設計方法において、この設計方法が、
液化エタンカーゴからのボイルオフガス流を圧縮する圧縮システムであって、この圧縮システムは、少なくとも第１の圧縮段と圧縮されたＢＯＧ排出流を生ぜしめる最終圧縮段とを含む２つ以上の圧縮段を有し、中間の、随意ではあるが冷却された圧縮ＢＯＧ流を順次の圧縮段間で生ぜしめるようにした当該圧縮システムを選択するステップと、
前記圧縮されたＢＯＧ排出流を冷却して、第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流を生ぜしめるようにした１つ以上の第１の熱交換器を選択するステップと、
１つ以上の第２の熱交換器であって、前記第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流を、前記１つ以上の第２の熱交換器内で分離させる必要がある混合相のクーラント流に対接させて更に冷却させ、第２の冷却された圧縮ＢＯＧ流を生ぜしめる当該１つ以上の第２の熱交換器を選択するステップと、
前記第２の冷却された圧縮ＢＯＧ流を更に冷却させて第３の冷却された圧縮ＢＯＧ流を生ぜしめる１つ以上の第３の熱交換器を選択するステップと
を具える設計方法を提供する。

随意的ではあるが、この選択方法が更に、
前記冷却装置に対するプロセスシミュレーションを実行するステップと、
前記設計方法の有効性を決定するステップと、
前記プロセスシミュレーションにおけるプロセス変量を変更するステップと、
前記プロセスシミュレーションを繰り返すステップと
を具えるようにする。

本発明の更なる態様によれば、浮動する運送船における液化エタンカーゴからのボイルオフガス流を冷却するためのプロセスを設計する設計方法において、この設計方法が少なくとも、
液化エタンカーゴからのボイルオフガス流を圧縮する圧縮システムであって、この圧縮システムは、少なくとも第１の圧縮段と圧縮されたＢＯＧ排出流を生ぜしめる最終圧縮段とを含む２つ以上の圧縮段を有し、中間の、随意ではあるが冷却された圧縮ＢＯＧ流を順次の圧縮段間で生ぜしめるようにした当該圧縮システムを設計するステップと、
前記圧縮されたＢＯＧ排出流を冷却して、第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流を生ぜしめるようにした１つ以上の第１の熱交換器を設計するステップと、
１つ以上の第２の熱交換器であって、前記第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流を、前記１つ以上の第２の熱交換器内で分離させる必要がある混合相のクーラント流に対接させて更に冷却させ、第２の冷却された圧縮ＢＯＧ流を生ぜしめる当該１つ以上の第２の熱交換器を設計するステップと、
前記第２の冷却された圧縮ＢＯＧ流を更に冷却させて第３の冷却された圧縮ＢＯＧ流を生ぜしめる１つ以上の第３の熱交換器を設計するステップと
を具える設計方法を提供する。

随意的ではあるが、この選択方法が更に、
前記プロセスに対するプロセスシミュレーションを実行するステップと、
前記設計方法の有効性を決定するステップと、
前記プロセスシミュレーションにおけるプロセス変量を変更するステップと、
前記プロセスシミュレーションを繰り返すステップと
を具えるようにする。

ここで説明した設計方法には、関連の演算装置及び制御機器を全体の船舶構造に組込むためのコンピュータ支援プロセスを含めることができ、且つこれらの設計方法によれば動作パラメータの能力及び関連コストを手順及び設計に含めることができる。ここで説明した設計方法は、コンピュータで読取り及び処理を実行するのに適した媒体上で符号化することができる。例えば、ここで説明した設計方法を実行する符号は、パーソナルコンピュータ又はメインフレームコンピュータにより読み取るとともにこれらのコンピュータにコピーしうる磁気又は光学媒体上に符号化しうる。従って、本発明の設計方法は、このようなパーソナルコンピュータ又はメインフレームコンピュータを用いる設計技師により実行しうる。

本発明の特定の特徴及びその設計方法は、数値の上限の組及び数値の下限の組の観点で説明することができる。これらの上限及び下限の如何なる組み合せによっても形成される如何なる範囲をも本発明の範囲内に入ることを意図すること明らかである。更に、設計の全体には、ここで明瞭に規定した組み合せで使用される追加の構造の選択が含まれることが意図されるものである。種々の構造の動作パラメータは、制限された基準又は固定の基準に対して選択でき、又は船舶内の柔軟性のある又は複数の操作上の使用に対し選択できる。従って、設計方法は、本発明の精神及び範囲内に含まれる船舶及び如何なるオフ船舶の全設計に対する変形、変更及び等価のものを含むことが意図されるものである。

以下に本発明の実施例を図面につき例示的に説明するが、本発明はこれらの図面の例に限定されるものではない。

図１は、船内のカーゴタンクからのボイルオフガスを再液化する１つの可能な既知のシステムを示す線図である。 図２は、浮動する運送船内の液化エタンのカーゴからのボイルオフガスを冷却する、特に再液化する本発明の一実施例によるシステムを示す線図である。 図３ａは、純粋成分のＢＯＧの冷却システムに対する熱流量対温度のエコノマイザ温度プロファイルを示すグラフ線図である。図３ｂは、広沸点（ワイドボイリング）の多成分混合体の冷却システムに対する熱流量対温度のエコノマイザ温度プロファイルを示すグラフ線図である。 図４は、浮動する運送船内の液化エタンのカーゴからのボイルオフガスを冷却する、特に再液化する本発明の他の実施例によるシステムを示す線図である。

浮動式再液化システムは、１つ以上の貯蔵タンクから、ボイルオフガスとしても知られている蒸気を取り出し、このボイルオフガスを圧縮器に供給してこの圧縮器において圧縮させ、この圧縮した蒸気をヒートシンク／冷媒としての１つ以上のクーラントに対接させて冷却するとともに凝縮させる。例えば、圧縮した蒸気をオープンサイクルの予冷回路において予冷させ、代表的に、デスーパーヒート（過熱戻し）させるのに海水を用いることができる。次いで、予冷した圧縮蒸気をクローズサイクルの冷媒回路内の冷媒に対接させて更に冷却する。

冷媒に対接させて凝縮させることができる圧縮蒸気の軽質成分は通常大気に排気されるか又は蒸気の形態で貯蔵タンクに再循環される。液化カーゴは典型的には、（周囲に対して）低減化した温度と（大気に対して）高めた圧力との一方又は双方の下で貯蔵タンク内に保持される。

図１は、エタンのカーゴからボイルオフガスを再液化するための既知のシステムの線図を示している。現在、エタンのカーゴは再利用したエチレン運送船内で運送される傾向にある。液化エタンのカーゴはタンク５０ａ内に貯蔵されており、このタンクには、エタンを液化状態で保つために断熱及び加圧の双方又は何れか一方が行われている。例えば不完全な断熱の為にタンク内のエタンが気化することにより、タンク５０ａの上部空間内にエタンガスを形成するものであり、このようなガスが一般にボイルオフガス（ＢＯＧ）と称されている。このガスの蓄積を阻止するために、このガスはボイルオフガス流０１ａとしてタンク５０ａから除去される。全ての成分は圧縮されており、除去されたボイルオフガスの成分は通常、タンク５０ａに戻される前にできる限り多く冷却されて凝縮される。

ボイルオフガス流０１ａは、第１の圧縮段６５及び第２の圧縮段７５を有する図１に示す２段の圧縮器のような圧縮システム６０に供給しうる。この２段の圧縮器６０は、圧縮されたＢＯＧの排出流０６ａを生じ、この排出流を予冷熱交換器１００に供給し、この予冷熱交換器内で、圧縮されたＢＯＧの排出流０６ａを海水流１０２に対接させて冷却するようにしうる。予冷熱交換器１００は、予冷された圧縮ＢＯＧ流０７ａ及び温められた海水流１０４を生じる。予冷熱交換器１００は、圧縮されたＢＯＧの排出流０６ａをデスーパーヒートさせることができる。

予冷された圧縮ＢＯＧ流０７ａは冷媒熱交換器２５０に供給し、ここで予冷された圧縮ＢＯＧ流０７ａが冷媒流２５２に対接して冷却される。冷媒は圧縮システム６０の排出圧力でエタンを凝縮させうるようにする必要がある。冷媒はプロパン又はプロピレンとすることができる。冷媒流２５２は、冷媒熱交換器２５０と、冷媒コンプレッサと、冷媒冷却器とを有する冷媒回路（図示せず）の一部とすることができる。この冷媒回路は閉回路の冷媒システムとすることができる。冷媒パックとも称されるこのような冷媒回路は周知である。

冷媒熱交換器２５０は冷却された圧縮ＢＯＧ流０８ａ及び加熱された冷媒流２５４を生じる。冷却された圧縮ＢＯＧ流０８ａは、第２の圧縮段７５の排出圧力で冷媒に対接させて“再液化”、すなわち凝縮を可能としうるボイルオフガスの成分を有する少なくとも部分的に凝縮した流れである。

このシステムで冷媒に対接させて再液化できないとともに、ここで開示したような“非凝縮性”成分と“凝縮できない”成分との双方を含みうる“非凝縮化した”成分は、冷媒熱交換器２５０から、又は冷媒熱交換器２５０の下流に蒸気流である排気流４９として位置する関連のアキュミュレータ（図示せず）から除去できる。

冷却された圧縮ＢＯＧ流０８ａは更なる熱交換器８０に供給して、代表的に完全に凝縮した流れである冷却された帰還流体流１８を生ぜしめるようにすることができる。

次に、冷却帰還流体流１８を、膨張器（エキスパンダ）又はジュール‐トムソン弁のような帰還圧力低減化装置２２に供給して、膨張された冷却帰還流体流２４を生ぜしめる。代表的には、帰還圧力低減化装置２２は冷却帰還流体流１８の圧力を、圧縮されたＢＯＧの排出流０６ａの圧力又はその付近からタンク５０ａ内の液体エタン及びＢＯＧの圧力に近い圧力まで、例えば、タンク５０ａへの、膨張された冷却帰還流体流２４の適切な流れを確保するのに充分な、タンク内のＢＯＧの圧力よりも少し高い圧力まで低減させる。膨張された冷却帰還流体流２４の圧力は、第１の圧縮段６５の排出圧力よりも低い。

圧縮システム６０に戻って説明するに、第１の圧縮段６５は第１の中間圧縮ＢＯＧ流０２ａを生じ、このＢＯＧ流が更なる熱交換器８０に供給される。第１の中間圧縮ＢＯＧ流０２ａは、更なる熱交換器８０内で、冷却された圧縮ＢＯＧ流０８ａの膨張部分８ｂに対接させて熱交換させて冷却された第１の中間圧縮ＢＯＧ流０３ａを発生させることができ、次いでこの第１の中間圧縮ＢＯＧ流０３ａを第２の圧縮段７５に供給しうる。この第２の圧縮段７５は冷却された第１の中間圧縮ＢＯＧ流０３ａを圧縮し、圧縮されたＢＯＧ排出流０６ａを生ぜしめる。

図３ａを参照するに、このグラフは従来のシェルアンドコイル型のエコノマイザ内の“純粋な”物質を冷却するための代表的な温度プロファイルを示しており、“××××”のラインはシェル側の温度を表し、“○○○○”のラインはチューブ又はコイルの温度を示している。シェル側の温度は“平坦”であり、従って、熱流量の増大によりシェル側の温度に変化がないことが分かる。このことは純粋なエタンのような“純粋”な物質を冷却することを表している。

しかし、図３ｂは、エタンの沸点とメタンの沸点とが相違しているように“広い沸点”を有している多成分混合体に対する、図３ａと同じエコノマイザにおける（且つ同じラインフォーマットを用いる）温度プロファイルを示している。この図３ｂに示すように、チューブ側に対して一定の温度を達成するのは困難である。熱流量に亘って効率が減少すること明らかであり、従って、多成分混合体に対しては冷却効率がより重質な成分により影響され、この種類の装置で達成しうる可能な冷却は低減されるものである。

それにもかかわらず、この種類の装置の使用をその既知のＣＡＰＥＸで維持するのが依然として好ましいものである。

ここで開示する方法及び装置は、ＢＯＧを再液化させる方法及び装置を改善することを目的とするものである。本発明による方法及び装置の実施例を図２に開示している。必要に応じ、図１以外の図面に対し図１におけるのと同じ流れ及び成分の名称には図１と同じ参照符号を用いた。

図２は、エタン輸送船のような浮動する運送船における液化エタンカーゴの貯蔵タンク５０を示している。液化エタンカーゴはエタン及びメタンを有しうる。貯蔵タンク５０からの気化したカーゴを冷却する、特に再液化するためには、気化したカーゴを有するボイルオフガス流０１を、２つ以上の圧縮段を有する圧縮システム６０に供給する。このボイルオフガス流０１は、０より高い値から５００ｋPaまでのゲージ範囲内の圧力（ＢＯＧ圧）を有しうる。圧縮システム６０は、２つ以上の段を有する多段コンプレッサとすることができる。“多段コンプレッサ”は、このコンプレッサにおける各圧縮段が同じ駆動軸により駆動されることを意味する。或いはまた、圧縮システム６０は、圧縮段の各々に対し独立して駆動されるコンプレッサを有するようにしうる。圧縮システム６０を多段コンプレッサとする場合には、このコンプレッサを代表的に往復コンプレッサとする。

図２の実施例は、第１の圧縮段６５と、第２の圧縮段７０と、第３、すなわち最終圧縮段７５とを有する圧縮システム６０を示しているが、ここに開示する方法及び装置は２段を有するか又は３より多い段を有するコンプレッサにも適用しうる。第１の圧縮段６５及び最終圧縮段７５はそれぞれこれらの排出時に低圧力流及び高圧力流を生じる。

圧縮システム６０はボイルオフガス０１を圧縮して圧縮ＢＯＧの排出流０６を生ぜしめる。圧縮ＢＯＧの排出流０６は１．５から３．２ＭPa以上、例えば、６ＭPaまでの範囲内の圧力（“最終段圧力”）を有するようにしうる。

圧縮ＢＯＧの排出流０６は、１つ以上の第１のクーラント流２０２、３０２に対接する１つ以上の第１の熱交換器２００、３００内で冷却させ、第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流０８を生ぜしめる。図２の実施例では、圧縮したＢＯＧの排出流０６を、１つ以上の第１の熱交換器の１つとしての予冷熱交換器２００に供給しうる。圧縮したＢＯＧの排出流０６は、１つ以上の第１のクーラント流の１つとしての予冷クーラント流と対接して予冷される。予冷クーラント流２０２は周囲空気又は海水流のような空気又は水流とすることができる。予冷熱交換器２００はシェルアンドチューブ型の熱交換器又はプレート型の熱交換器とすることができる。予冷熱交換器は圧縮されたＢＯＧの排出流０６をデスーパーヒートさせることができる。予冷熱交換器２００は予冷された圧縮ＢＯＧ流０７と加熱された予冷クーラント流２０４とを生じる。予冷クーラントとして用いる海水は代表的に＋３６℃以下、特に＋３２℃以下の温度を有している。

予冷熱交換／交換器２００はここに開示する方法及び装置においては随意的なものである。これはその後の冷却工程の冷却労力を低減させるために有利なことである。しかし、このことは本質的な態様ではなく、他の実施例では、圧縮したＢＯＧの排出流０６を、ライン０６’を介して排出熱交換器３００に直接供給し、数字符号２１０で示す装置を省略することができる。このような状況では、排出熱交換器３００の冷却能力を増大させて予冷の欠如を補償する必要がある。

予冷された圧縮ＢＯＧ流０７は次に、１つ以上の第１の熱交換器のうちの他の１つとしての排出熱交換器３００に供給することができる。この排出熱交換器３００は予冷された圧縮ＢＯＧ流０７を、１つ以上の第１のクーラント流の他の１つとしての第１の冷媒流３０２に対接させて冷却する。排出熱交換器３００は、第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流０８及び加熱された第１の冷媒流３０４を生ぜしめる。

第１の冷媒流３０２と、排出熱交換器３００と、加熱された第１の冷媒流３０４とは第１の冷媒システム（図示せず）の一部とすることができる。このような第１の冷媒システムには更に、加熱された第１の冷媒流３０４を圧縮させて圧縮した第１の冷媒流を生ぜしめる第１の冷媒コンプレッサと、第１の冷媒を冷却して冷却し圧縮した第１の冷媒流を生ぜしめる第１の冷媒冷却器と、冷却され圧縮された第１の冷媒流を膨張させて第１の冷媒流３０２を生ぜしめる第１の冷媒膨張装置とを設けることができる。この第１の冷媒システムは閉回路システムとすることができる。第１の冷媒は、フッ素化炭化水素混合物Ｒ‐４１０Ａを含むプロパン、プロピレン、ジフルオロメタン及びペンタフルオロメタンのような１種以上の有機化合物、特に炭化水素及びフッ素化炭化水素や、アンモニアのような１種以上の無機化合物を有するようにしうる。

第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流０８は、第１の圧縮段の排出圧力で第１の冷媒に対接して凝縮しうるボイルオフガスの成分を有する部分的に凝縮させた圧縮ＢＯＧ流とすることができる。如何なる非凝縮化した成分も、排気流（図示せず）として排出熱交換器３００からか、又は排出熱交換器３００の下流に位置する気体／液体分離器として機能する排出受器（図示せず）から除去することができる。気体成分と液体成分とを分離させるのに適した排出熱交換機は、冷却された圧縮ＢＯＧをシェル側に位置させるシェルアンドチューブ型の熱交換機である。

如何なる排出受器もアキュミュレータとすることができ、排出熱交換器３００内に液体シールを保持するか、最終圧縮段７５で排出圧力を保つか、又はこれらの双方を達成するように動作することができる。

排出熱交換器３００は、プレートアンドフィン型の熱交換器のような、蒸気と凝縮相とを別々の流れに適切に分離できない種類のものとすることができる。このような状態では、排出受器は排出熱交換器３００の下流に位置させて、非凝縮化した成分を排気流として分離する。

次に、第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流０８に２回目の冷却を行なう。この処理は、第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流０８を第２の熱交換器１８０に供給することにより達成することができる。この第２の熱交換器１８０は如何なる種類のものにもすることができ、中間のＢＯＧ流０２又は０４と第１の冷却された圧縮流０８とを冷却する中間段、特に第１段のエコノマイザを図２に示してある。

第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流０８は第２のクーラント流に対接させて冷却させ、第２の冷却された圧縮ＢＯＧ流３４を生ぜしめる。随意ではあるが、第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流０８の一部を、第２の熱交換器（１８０）内に供給する前にどこかで用いることができるが、本発明では、第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流０８の全てを完全に又はほぼ完全に第１の熱交換器１８０内に供給するのが好ましい。

後述する第２のクーラントの作用は、第２の冷却された圧縮ＢＯＧ流３４を生ぜしめることである。この場合も、この第２の冷却された圧縮ＢＯＧ流３４の一部をどこかで用いることができるが、この第２の冷却された圧縮ＢＯＧ流３４の全てを完全に又はほぼ完全に第３の熱交換器１９５に供給して、第２の冷却された圧縮ＢＯＧ流３４を更に冷却するとともに第３の冷却された圧縮ＢＯＧ流３５を生ぜしめるようにするのが好ましい。

第３の熱交換器１９５は、エコノマイザのような如何なる種類のものにすることができるが、当該技術分野で既知のプレートアンドフィン型の熱交換器のような対向流熱交換器とするのが好ましい。

本発明では、第３の冷却された圧縮ＢＯＧ流３５の一部分を、第１段の排出圧力と最終段の吸引圧力との間の圧力まで膨張させて、第１の膨張された冷却ＢＯＧ流３３ａを生ぜしめる。この作用は、当該技術分野で既知なように、ジュール‐トムソン弁又は膨張器のような圧力低減化装置８０を介して行うことができる。

第１の膨張された冷却ＢＯＧ流３３ａは、第３の冷却された圧縮ＢＯＧ流３５を生じる第３の熱交換器１９５における第３のクーラントとして用いられ、第１の膨張された加熱ＢＯＧ流３３ｂは、第２のクーラント流３３ｂとして間接的に又はより好ましくは直接的に用いうる加熱された第３のクーラント流３３ｂとして用いられる。第１の膨張された加熱ＢＯＧ流／第２のクーラント流３３ｂは第２のクーラント流３３ｂとして用いる前には（個々の気相／液相に）分離せず、第３の熱交換器１９５における使用後に第１の膨張された加熱ＢＯＧ流の残存する冷却効果の全てを完全に利用するようにする。

第１の膨張された加熱ＢＯＧ流／第２のクーラント流３３ｂは第２の熱交換器１８０内に供給し、第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流０８との熱交換により第２の熱交換器１８０内で第２の冷却された圧縮ＢＯＧ流３４及び加熱された第２のクーラントを生ぜしめる。加熱された第２のクーラントは、好ましくは第２の熱交換器１８０内で分離される蒸気及び液体の成分を有することができ、このことは後に説明する。第１の膨張された更なる加熱ＢＯＧ流である加熱された第２のクーラント流は、適切な圧力の中間の圧縮ＢＯＧ流に供給しうる。図２の実施例では、加熱された第２のクーラント流を第１の中間の圧縮ＢＯＧ流０２と組み合わせる。

第１の膨張された冷却ＢＯＧ流３３ａを生ぜしめるのに用いない第３の冷却された圧縮ＢＯＧ流３５の部分は、当該技術分野で既知のように膨張された冷却戻り流３６として圧力低減化装置８２を介するカーゴタンク５０への戻り流として戻すことができる。

本発明の特別な特徴は、第１の熱交換器２００、３００と第２の熱交換器１８０との本質において、ＣＡＰＥＸを変える必要はなく、オペレータは“従来の”シェルアンドチューブ型のエコノマイザを第２の熱交換器１８０として使用し続けることができ、本発明は第３の熱交換器１９５を追加することで簡単に達成しうるということである。この場合、少なくとも第２の熱交換器１８０内にレベル制御器を存在させることによりＢＯＧの再液化システム全体を制御し、種々のＢＯＧ成分及び種々のインターステージ圧力を用いることにより生じる可能性のある温度制御に関する潜在的問題を回避することができる。

実際には、液化カーゴに対するＢＯＧ再液化方法及び装置の冷却能力において１０〜１５％の向上が、デミニミスレベルよりも上の（液相での）メタンを含む、更に０．４又は０．５モル％よりも上のメタンさえも含むエタンカーゴに対し可能となる。このようなメタン含有液化エタンカーゴは、新たな又はその他のエタン源が提供される場合には益々一般的となるが、運送前に（如何なるメタン含有量をも低減又は排除することにより）エタンを精製することを望むことは、コスト的に有効ではなく、ある場合には場所的に不可能である。

図４は、本発明の方法及び装置の他の実施例を示す。図４は、図２と同様に、気化したカーゴを有するボイルオフガスを液化エタンカーゴ貯蔵タンク５０から、第１の圧縮段６５と、第２の中間圧縮段７０と、第３の最終圧縮段７５とである３つの圧縮段を有する圧縮システム６０に供給するシステムを示す。第１の圧縮段６５は第１の中間圧縮ＢＯＧ流０２を生じ、これを第２の熱交換器１８０内に供給して、冷却された第１の中間圧縮ＢＯＧ流０３を生ぜしめ、このＢＯＧ流０３を中間圧縮段７０内に供給して、第２の中間圧縮ＢＯＧ流０４を生ぜしめ、このＢＯＧ流０４を第３の最終圧縮段７５内に吸入させる。

圧縮システム６０は、圧縮されたＢＯＧ排出流０６を生じ、このＢＯＧ排出流０６を１つ以上の第１の熱交換器の１つとしての予冷熱交換機２００内に供給し、これによりこのＢＯＧ排出流０６を前述したように海水流２０２における海水である１種の第１クーラントに対接させて冷却させ、予冷された圧縮ＢＯＧ流０７を生ぜしめるようにすることができる。

予冷された圧縮ＢＯＧ流０７は次に、前述したように１つ以上の第１の熱交換器の他の１つとしての排出熱交換器３００に供給することができる。この排出熱交換器３００は第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流０８と、加熱された第１の冷媒流３０４とを生じる。

第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流０８はそのまま、又は随意ではあるが図４に示すように排出受器３０５を通過させた後に生じるようにしうる。

冷却された圧縮ＢＯＧ流０８が完全に液化されていない場合には、排出熱交換器３００から流れ５１ａとして又は排出受器３０５から流れ５１ｂとして、或いはこれらの双方から流れ５１ａ及び５１ｂとして、気体の排気流５１をも生ぜしめる。図４は２つの流れ５１ａ及び５１ｂを別々に示しているが、これらの流れは、排出熱交換器３００及び排出受器３０５の特性及び構成に応じて別々に又は組み合わせて、或いは如何なる区別もなしに生ぜしめることができる。この又はこれらの流れを生ぜしめるのは当該技術分野において既知である。

気体の排気流５１は、“非凝縮性”成分と“凝縮できない”成分との双方を有しうる。凝縮できない成分は一般に、特定の浮動する運送船のＢＯＧ冷却システムの範囲及び動作パラメータ内で実際にこれまで圧縮及び凝縮できない成分、主として窒素に関連する成分であると考えられていた。

従来は、主な非凝縮性成分はメタンであると考えられており、その１気圧での沸点がエタンの沸点よりも著しく低く、従ってその凝縮度は、この場合も浮動する運送船の範囲及び動作パラメータ内で一般に実際的でないと考えられていた。

国際公開パンフレットＷＯ２０１２／１４３６９９Ａには、気体の排気流の凝縮量又は凝縮割合を高めてその回収量を増大させる方法及び装置が開示されている。

本発明では、この方法及び装置が更に、図４における例で示すように、第３の冷却された圧縮ＢＯＧ流３５の一部分を膨張させ、一般にこの第３の冷却された圧縮ＢＯＧ流３５の一部分を、この第３の冷却された圧縮ＢＯＧ流３５のこの部分が排気熱交換器のような第４の熱交換器１９７内で第４のクーラント３３ｃとして作用させる量で、圧力低減化弁８７に通すことにより、第４のクーラント流３３ｃを形成するようにするステップを有することができる。

第４の熱交換器１９７は如何なる種類のものともすることができるが、プレートアンドフィン型の装置のような対向流熱交換器とするのが好ましい。図４に示すように、気体の排気流５１は第４のクーラント流３３ｃに対接して冷却され、冷却された排気流５３及び加熱された第４のクーラント流３８を生ぜしめるようにしうる。

随意ではあるが、加熱された第４のクーラント流３８は、第２の熱交換器１８０内に供給し、これから生じる蒸気を冷却された第１の中間ＢＯＧ流の一部分として用いうるようにするＢＯＧ再循環流とする。

排気熱交換器１９７内での気体の排気流５１の冷却により、排出熱交換器３００内で凝縮できなかったプロパン又はプロピレンのようなボイルオフガスの成分の一部分を凝縮しうる。冷却された排気流５３は一般的に少なくとも部分的に凝縮された流れである。

一実施例では、冷却された排気流５３をジュール‐トムソン弁又は膨張器のような排気流圧力低減化装置６１（破線）に供給し、ここでその圧力を低減させ、膨張され更に冷却された排気流６３（破線）を生ぜしめるようにすることができる。膨張され更に冷却された排気流６３が液化されたエタンのカーゴ貯蔵タンク５０の圧力又はこれよりも僅かに高い圧力を有し、この排気流６３が、例えば膨張された冷却ＢＯＧ流３６に加えられて、合成され膨張された冷却ＢＯＧ帰還流１１を生ぜしめることによりタンクに帰還されるようにしうる。

図４に示す他の実施例では、冷却された排気流５３を、気体／液体分離器のような排気流分離器１５０に供給することができる。排気流分離器１５０は、主として蒸気流であり完全に又はほぼ凝縮できない成分である排気排出流５５と、主として第４の熱交換器１９７内で凝縮したボイルオフガスの成分を有する凝縮流である冷却された排気ＢＯＧ帰還流５７とを生ぜしめる。排気排出流５５の圧力は、例えば、どこかに貯蔵するために又は排気のために、貯蔵タンク５０に戻すのに適した圧力まで低減させることができる。

冷却された排気ＢＯＧ帰還流５７は、ジュール‐トムソン弁又は膨張器のような排気帰還流圧力低減化装置５８を通過させ、膨張された冷却排気ＢＯＧ帰還流５９を生ぜしめるようにすることができる。膨張された冷却排気ＢＯＧ帰還流５９は、例えば、膨張された冷却帰還流３６に加えることにより貯蔵タンク５０に供給しうる。

第３のクーラント流３３ａ及び第４のクーラント流３３ｃを生ぜしめるために圧力低減化装置８０及び８７に供給されない第３の冷却された圧縮ＢＯＧ流３５の部分はＢＯＧ帰還流１０を生じ、このＢＯＧ帰還流１０を圧力低減化弁８２により貯蔵タンク５０の圧力まで又はその付近に拡張させ、拡張された冷却帰還流３６とすることができる。次いで、この冷却帰還流３６を貯蔵タンク５０に帰還させることができる。

当業者が理解するように、本発明は特許請求の範囲の記載内容から逸脱することなく多くの種々の方法で実行しうるものである。例えば、本発明は、ここに開示した１つ以上の随意の又は好適な特徴の組み合せを包含するものである。

Claims (27)

1. 浮動する運送船内の液化エタンカーゴからのボイルオフガス流（０１）を冷却する冷却方法において、前記冷却方法が少なくとも、
   少なくとも第１の圧縮段（６５）及び最終圧縮段（７５）を有する２つ以上の圧縮段で前記液化エタンカーゴからのボイルオフガス流（０１）を圧縮して、圧縮されたＢＯＧ排出流（０６）を生ぜしめるステップであって、前記第１の圧縮段（６５）は第１段の排出圧力を有し、前記最終圧縮段（７５）は最終段の吸引圧力を有し、１つ以上の中間の、随意ではあるが冷却された圧縮ＢＯＧ流（０２、０３、０４）を順次の圧縮段間で生ぜしめるようにする当該ステップと、
   前記圧縮されたＢＯＧ排出流（０６）を１つ以上の第１のクーラント流（２０２、３０２）に対接させて冷却させ、第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流（０８）を生ぜしめるステップと、
   前記第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流（０８）を少なくとも１つの第２のクーラント流に対接させて冷却させ、第２の冷却された圧縮ＢＯＧ流（３４）を生ぜしめるステップと、
   前記第２の冷却された圧縮ＢＯＧ流（３４）を第３のクーラント流に対接させて冷却させ、第３の冷却された圧縮ＢＯＧ流（３５）を生ぜしめるステップと、
   前記第３の冷却された圧縮ＢＯＧ流（３５）の一部分を、前記第１段の排出圧力と前記最終段の吸引圧力との間の圧力まで膨張させ、第１の膨張された冷却ＢＯＧ流（３３ａ）を生ぜしめるステップと、
   前記第１の膨張された冷却ＢＯＧ流（３３ａ）を前記第３のクーラント流として用いて第１の膨張された加熱ＢＯＧ流（３３ｂ）を生ぜしめるステップと、
   前記第１の膨張された加熱ＢＯＧ流（３３ｂ）を前記第２のクーラント流又はある第２のクーラント流として用いるステップと
   を具える冷却方法。
2. 請求項１に記載の冷却方法において、前記液化エタンカーゴは０．１モル％よりも多いメタンを有している冷却方法。
3. 請求項２に記載の冷却方法において、前記液化エタンカーゴは０．５モル％よりも多いメタンを有している冷却方法。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の冷却方法において、前記冷却方法が３つ又は４つの圧縮段を有している冷却方法。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の冷却方法において、前記第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流（０８）を前記第２のクーラント流に対接させて冷却させる前記ステップをエコノマイザ（１８０）内で実行する冷却方法。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の冷却方法において、前記第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流（０８）の全てを前記第２のクーラント流（３３ａ）に対接させて冷却させる冷却方法。
7. 請求項１〜６の何れか一項に記載の冷却方法において、前記第２の冷却された圧縮ＢＯＧ流（３４）の全てを前記第３のクーラント流（３３ａ）に対接させて冷却させる冷却方法。
8. 請求項１〜７の何れか一項に記載の冷却方法において、前記冷却方法が更に、
   前記第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流（０８）から気体の排気流（５１）を生ぜしめるステップと、
   前記第３の冷却された圧縮ＢＯＧ流（３５）の一部分を膨張させて第４のクーラント流（３３ｃ）を形成するステップと、
   前記気体の排気流（５１）を前記第４のクーラント流（３３ｃ）に対接させて冷却させ、冷却された排気流（５３）と加熱された第４のクーラント流（３８）とを生ぜしめるステップと
   を具える冷却方法。
9. 請求項８に記載の冷却方法において、前記冷却方法が、
   前記加熱された第４のクーラント流（３８）をＢＯＧ再循環流として用いるステップ
   を具えている冷却方法。
10. 請求項８又は９に記載の冷却方法において、前記冷却方法が、
    前記冷却された排気流（５３）を膨張させ、膨張された更なる冷却された排気流（６３）を生ぜしめる更なるステップと、
    前記膨張された更なる冷却された排気流（６３）を貯蔵タンク（５０）に供給する更なるステップと
    を具える冷却方法。
11. 請求項８又は９に記載の冷却方法において、前記冷却方法が、
    前記更なる冷却された排気流（５３）を分離させ、排気排出流（５５）と冷却された排気ＢＯＧ帰還流（５７）とを生ぜしめる更なるステップ
    を具える冷却方法。
12. 請求項１１に記載の冷却方法において、前記冷却方法が、
    前記冷却された排気ＢＯＧ帰還流（５７）を膨張させ、膨張された冷却排気ＢＯＧ帰還流（５９）を生ぜしめる更なるステップと、
    前記膨張された冷却排気ＢＯＧ帰還流（５９）を貯蔵タンク（５０）に供給する更なるステップと
    を具える冷却方法。
13. 請求項１〜１２の何れか一項に記載の冷却方法において、前記圧縮されたＢＯＧ排出流（０６）を１つ以上の第１のクーラント流（２０２、３０２）に対接させて冷却させ、第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流（０８）を生ぜしめる前記ステップが、
    前記圧縮されたＢＯＧ排出流（０６）を第１のクーラント流としての予冷クーラント流（２０２）に対接させて予冷させ、予冷された圧縮ＢＯＧ流（０７）を発生させるステップと、
    前記予冷された圧縮ＢＯＧ流（０７）を第１のクーラント流としての第１の冷媒流（３０２）に対接させて第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流（０８）を発生させるステップと
    を具える冷却方法。
14. 請求項１３に記載の冷却方法において、前記予冷クーラント流（２０２）を、海水流、空気流、特に周囲の空気流及び冷媒流の何れか又は任意の組み合せから選択した群の１つ以上とする冷却方法。
15. 請求項１３又は１４に記載の冷却方法において、前記第１の冷媒流（３０２）をプロパン及びプロピレンから選択した群の１つ以上とする冷却方法。
16. 請求項１〜１５の何れか一項に記載の冷却方法において、圧縮段（６５、７５）を多段コンプレッサの圧縮段とする冷却方法。
17. 請求項１〜１６の何れか一項に記載の冷却方法において、前記第２のクーラント流の全てが前記第１の膨張された加熱ＢＯＧ流（３３ｂ）を有するようにする冷却方法。
18. 請求項１〜１７の何れか一項に記載の冷却方法において、前記第２のクーラント流として用いる前記第１の膨張された加熱ＢＯＧ流（３３ｂ）が液相及び気相の双方を有するようにする冷却方法。
19. 請求項１８に記載の冷却方法において、前記前記第２のクーラント流として用いる前記第１の膨張された加熱ＢＯＧ流（３３ｂ）の前記液相及び気相を前記第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流（０８）の冷却中に分離させる冷却方法。
20. 複数の成分を有する浮動する運送船内の液化エタンカーゴからのボイルオフガス流（０１）を冷却する冷却装置において、前記冷却装置が少なくとも、
    液化エタンカーゴからのボイルオフガス流（０１）を圧縮する圧縮システム（６０）であって、前記圧縮システムは、少なくとも第１の圧縮段（６５）と圧縮されたＢＯＧ排出流（０６）を生ぜしめる最終圧縮段（７５）とを含む２つ以上の圧縮段を有し、中間の、随意ではあるが冷却された圧縮ＢＯＧ流（０２、０３、０４）を順次の圧縮段間で生ぜしめるようにした当該圧縮システム（６０）と、
    前記圧縮されたＢＯＧ排出流（０６）を冷却して、第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流（０８）を生ぜしめるようにした１つ以上の第１の熱交換器（２００、３００）と、
    １つ以上の第２の熱交換器（１８０）であって、前記第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流（０８）を、前記１つ以上の第２の熱交換器内で分離させる必要がある混合相のクーラント流（３３ｂ）に対接させて更に冷却させ、第２の冷却された圧縮ＢＯＧ流（３４）を生ぜしめる当該１つ以上の第２の熱交換器（１８０）と、
    前記第２の冷却された圧縮ＢＯＧ流（３４）を更に冷却させて第３の冷却された圧縮ＢＯＧ流（３５）を生ぜしめる１つ以上の第３の熱交換器（１９５）と
    を具える冷却装置。
21. 請求項２０に記載の冷却装置において、請求項１〜１９の何れか一項に記載の冷却方法を用いて動作しうるようにした冷却装置。
22. 請求項２０又は２１に記載の冷却装置において、前記第２の熱交換器（１８０）をエコノマイザとした冷却装置。
23. 請求項２０〜２２の何れか一項に記載の冷却装置を有する又は請求項１〜１９の何れか一項に記載の冷却方法を用いる浮動する運送船内の液化エタンカーゴ用の浮動する運送船。
24. 複数の成分を有する浮動する運送船内の液化エタンカーゴからのボイルオフガス流（０１）を冷却する冷却装置を統合的に設計する設計方法において、前記設計方法が、
    液化エタンカーゴからのボイルオフガス流（０１）を圧縮する圧縮システム（６０）であって、前記圧縮システムは、少なくとも第１の圧縮段（６５）と圧縮されたＢＯＧ排出流（０６）を生ぜしめる最終圧縮段（７５）とを含む２つ以上の圧縮段を有し、中間の、随意ではあるが冷却された圧縮ＢＯＧ流（０２、０３、０４）を順次の圧縮段間で生ぜしめるようにした当該圧縮システム（６０）を選択するステップと、
    前記圧縮されたＢＯＧ排出流（０６）を冷却して、第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流（０８）を生ぜしめるようにした１つ以上の第１の熱交換器（２００、３００）を選択するステップと、
    １つ以上の第２の熱交換器（１８０）であって、前記第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流（０８）を、前記１つ以上の第２の熱交換器内で分離させる必要がある混合相のクーラント流（３３ｂ）に対接させて更に冷却させ、第２の冷却された圧縮ＢＯＧ流（３４）を生ぜしめる当該１つ以上の第２の熱交換器（１８０）を選択するステップと、
    前記第２の冷却された圧縮ＢＯＧ流（３４）を更に冷却させて第３の冷却された圧縮ＢＯＧ流（３５）を生ぜしめる１つ以上の第３の熱交換器（１９５）を選択するステップと
    を具える設計方法。
25. 請求項２４に記載の設計方法において、前記設計方法が更に、
    前記冷却装置に対するプロセスシミュレーションを実行するステップと、
    前記設計方法の有効性を決定するステップと、
    前記プロセスシミュレーションにおけるプロセス変量を変更するステップと、
    前記プロセスシミュレーションを繰り返すステップと
    を具える設計方法。
26. 浮動する運送船における液化エタンカーゴからのボイルオフガス流（０１）を冷却するためのプロセスを設計する設計方法において、前記設計方法が少なくとも、
    液化エタンカーゴからのボイルオフガス流（０１）を圧縮する圧縮システム（６０）であって、前記圧縮システムは、少なくとも第１の圧縮段（６５）と圧縮されたＢＯＧ排出流（０６）を生ぜしめる最終圧縮段（７５）とを含む２つ以上の圧縮段を有し、中間の、随意ではあるが冷却された圧縮ＢＯＧ流（０２、０３、０４）を順次の圧縮段間で生ぜしめるようにした当該圧縮システム（６０）を設計するステップと、
    前記圧縮されたＢＯＧ排出流（０６）を冷却して、第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流（０８）を生ぜしめるようにした１つ以上の第１の熱交換器（２００、３００）を設計するステップと、
    １つ以上の第２の熱交換器（１８０）であって、前記第１の冷却された圧縮ＢＯＧ流（０８）を、前記１つ以上の第２の熱交換器内で分離させる必要がある混合相のクーラント流（３３ｂ）に対接させて更に冷却させ、第２の冷却された圧縮ＢＯＧ流（３４）を生ぜしめる当該１つ以上の第２の熱交換器（１８０）を設計するステップと、
    前記第２の冷却された圧縮ＢＯＧ流（３４）を更に冷却させて第３の冷却された圧縮ＢＯＧ流（３５）を生ぜしめる１つ以上の第３の熱交換器（１９５）を設計するステップと
    を具える設計方法。
27. 請求項２６に記載の設計方法において、前記設計方法が更に、
    前記プロセスに対するプロセスシミュレーションを実行するステップと、
    前記設計方法の有効性を決定するステップと、
    前記プロセスシミュレーションにおけるプロセス変量を変更するステップと、
    前記プロセスシミュレーションを繰り返すステップと
    を具える設計方法。