JP4782296B2 - 液化天然ガスからボイル・オフした蒸気を再液化する方法及びその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮蒸気を再液化する方法及びその装置、より具体的には、天然ガスの蒸気を再液化すべく船にて作動可能な方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
天然ガスは、従来から、液化した状態にて長距離を輸送されている。例えば、天然ガスが液化される第一の位置から天然ガスが蒸発され且つガス供給装置に送られる第二の位置間で液化した天然ガスを輸送するために航洋タンカー（大型タンカー）が使用されている。天然ガスは、極低温、すなわち、−１００℃以下の温度にて液化するため、実用的な全ての貯蔵システム内にて液化した天然ガスは連続的にボイル・オフする。従って、ボイル・オフした蒸気を再液化するための装置を設ける必要がある。かかる装置において、作動流体を複数のコンプレッサ内にて圧縮し、圧縮した作動流体を間接的な熱交換により冷却し、作動流体を膨張させ、膨張した作動流体を圧縮した作動流体と間接的に熱交換することにより加温し、加温した作動流体をコンプレッサの１つに戻すこととを備える冷凍（冷却）サイクルが行われる。圧縮段の下流にある、天然ガスの蒸気は、加温される作動流体との間接的な熱交換により少なくとも部分的に凝縮される。かかる冷凍（冷却）方法を行う装置の１つの例が米国特許第３，８５７，２４５号に開示されている。
【０００３】
米国特許第３，８５７，２４５号によれば、作動流体は、天然ガス自体から得られ、このため、開冷却サイクルが作動される。作動流体の膨張は弁によって行われる。部分的に凝縮した天然ガスが得られる。この部分的に凝縮した天然ガスは、貯蔵箇所に戻される液体相と、燃焼のためバーナに送られる天然ガスと混合される蒸気相とに分離される。作動流体は、同一の熱交換器内にて加温及び冷却の双方が行われ、このため、１つの熱交換器だけがあればよい。熱交換器は、第一のスキッド取り付け式プラットフォーム上に配置され、作動流体のコンプレッサは、第二のスキッド取り付け式プラットフォーム上に配置される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
今日、作動流体として非可燃性ガスを採用することが好ましいとされている。更に、外部から供給する必要のある圧縮の仕事量を少なくするため、作動流体を膨張すべく、弁ではなくて、膨張タービンを採用することが好ましいとされている。
【０００５】
これらの改良点の双方を具体化する装置の一例は、国際出願第Ａ−９８／４３０２９号に記載されている。この場合、部分的に凝縮するように圧縮した天然ガスの蒸気と熱交換状態にて作動流体を加温する１つの熱交換器と、圧縮した作動流体を冷却するもう１つの熱交換器という２つの熱交換器が使用される。更に、作動流体は、１つが膨張タービンに接続された２つの別個のコンプレッサ内にて圧縮される。
【０００６】
国際出願第Ａ−９８／４３０２９号には、天然ガスの蒸気の不完全な凝縮は、冷却サイクル中に消費されるパワーを減少させ（完全な凝縮と比較して）、が指摘され且つ残留ガス（窒素量が比較的多い）は大気中に排気すべきことが示唆されている。実際上、国際出願第Ａ−９８／４３０２９号に開示された部分的な凝縮は、得られる凝縮液量が、凝縮が行われるときの圧力及び温度の完全に関数であることを示す周知の熱力学の原理に従うものである。
【０００７】
典型的に、液化天然ガスは、大気圧よりも少し高い圧力にて貯蔵することができ、また、ボイル・オフした蒸気は、４００ｋＰａ（４バール）の圧力にて部分的に凝縮させることができる。結果として得られる、部分的に凝縮した混合体は、典型的に、膨張弁を通じて急速に気化されて相分離器に流入し、蒸気を大気圧にて排気することを可能にする。膨張弁に入る液体相が４００ｋＰａ（４バール）にて１０モル％の窒素を含む場合でさえ、１００ｋＰａ（１バール）の蒸気相は容積比で５０％程度のメタンを含む。その結果、典型的な工程において、毎日、３０００乃至５０００ｋｇ程度のメタンを排気することが必要となろう。メタンは温室効果ガスであると見なされているから、かかる方法は、環境的に許容し得ない。
【０００８】
このため、全ての急速に気化されたガス（フラッシュガス）及び全ての未凝縮蒸気を凝縮液と共に、船のＬＮＧ貯蔵タンクに戻すことが望ましい。一方、貯蔵タンクに蒸気を戻すことは、貯蔵タンクの空槽部容積（アレッジ）内の窒素モル分率を増し勝ちとなり、これにより、２つの不利益な点をもたらす。第一に、ボイル・オフガス中の窒素の濃度が増すに伴い、ボイル・オフガスの所定の比率を凝縮するためより多くの仕事を行う必要がある。第二に、ボイル・オフガスの組成が変化することは、冷凍（冷却）サイクルを制御することをより困難にする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による方法及び装置は、蒸気を凝縮した天然ガスと共に、液化天然ガス（ＬＮＧ）貯蔵タンクに戻すときに生じる問題点を緩和することを目的とするものである。
【００１０】
本発明によれば、蒸気を圧縮する圧縮行程と、圧縮した蒸気を少なくとも部分的に凝縮する凝縮工程と、凝縮液を貯蔵タンクに戻す工程とを備える、貯蔵タンク内に保持された液化天然ガスからボイル・オフした蒸気を再液化する方法は、ボイル・オフした蒸気を、圧縮工程の上流にて、液化した天然ガスと混合させることを特徴とする。
【００１１】
本発明は、また、タンクからコンプレッサを通って凝縮器まで伸び、圧縮したボイル・オフ蒸気を少なくとも部分的に凝縮する蒸気路を有する流れ回路と、凝縮器から貯蔵タンクまで伸びて戻る凝縮液路とを備える、貯蔵タンク内に保持された液化天然ガスからボイル・オフした蒸気を再液化する装置であって、コンプレッサの上流（すなわち、その吸入側）にて流れ回路の一部を形成する少なくとも１つのミキサーに、液化天然ガスを流すための導管を更に備えることを特徴とする装置をも提供するものである。
【００１２】
好ましくは、天然ガスの流れは、貯蔵箇所から、又は、貯蔵箇所へ向かう凝縮液自体から得られるようにする。
本発明による方法及び装置により得られる種々の利点がある。特に、液化天然ガス中の窒素のモル分率は、ボイル・オフした蒸気中の窒素のモル分率よりも少なく且つ凝縮したボイル・オフ蒸気の弁を介しての膨張により形成されるフラッシングガス中のものよりも少ないため、ボイル・オフした蒸気を液化天然ガスにて希釈することは、本発明による方法及び装置の特徴が省略されるならば生じるであろう貯蔵タンク内の蒸気相の組成の変化を、抑制する傾向となる。コンプレッサの上流にて蒸気を希釈することは、蒸気の温度の変動に起因する圧縮作用の変動を少なくすることを可能にする。これらの変動は、主として、貯蔵タンクの負荷の変化に起因する。好ましくは、コンプレッサへのボイル・オフ蒸気の入口温度は実質的に一定に保たれる。所望であるならば、第二の位置にて蒸気が液化天然ガスと混合することに起因する液化炭化水素の全ての残留液滴を除去し得るように、コンプレッサへの入口の上流の位置に液滴の吸収体が存在する（但し、全体として、この措置は不要である）。圧縮の上流にて混合することは、例えば、ＬＮＧの主要部分を荷降ろしした後の場合のように、貯蔵タンクに積載されるＬＮＧが少量であるときに極めて重要である。しかし、通常の作動中、凝縮路から得られたＬＮＧの流れと混合させることが好ましい。この場合、温度制御の目的のため、ＬＮＧを貯蔵タンクから吸引すべく、機械的ポンプを採用する必要はない。
【００１３】
ボイル・オフした蒸気又はその凝縮液を液化天然ガスと混合させるための異なる好ましい追加的な位置が存在する。第一の好ましい追加的な位置は、ボイル・オフした蒸気コンプレッサの下流で且つ蒸気に対する凝縮器の入口の上流である。好ましくは、この位置における混合は、凝縮器への入口における蒸気の温度を一定に保ち得るように制御する。このように温度を制御することにより、貯蔵タンク内に保持される液化天然ガスの量の変化に特に起因する可能性のある凝縮器の冷却の必要量の変動を少なくすることが可能となる。
【００１４】
好ましくは、この追加的な位置にて混合させるために、第二の混合チャンバには、蒸気に対する第一の入口と、細かく分離した形態の液化天然ガスに対する第二の入口とが設けられている。好ましくは、第二の入口は、該入口と関係した流れ制御弁が設けられ、この第二の流れ制御弁の位置は、凝縮器への入口における蒸気の温度を実質的に一定に保ち得るように自動的に調節可能である。
【００１５】
混合のための別の好ましい追加的な位置は、凝縮器の下流である。より好ましくは、この他の追加的な位置は、凝縮液経路内の膨張弁又は圧力調節弁の下流である。従って、凝縮液の圧力は、その他の追加の位置から上流にて降下していることが好ましい。
【００１６】
所望であるならば、上述した追加的な位置の１つ以上の箇所にて混合を行うことができる。実際上、特に、貯蔵箇所に僅かだけＬＮＧが積載されているとき、コンプレッサの上流に加えて、上述した位置の双方にて混合を行うことが好ましいことがある。しかし、通常の満載状態の運航において、混合は圧縮の上流の位置においてのみ行われる。
【００１７】
好ましくは、凝縮液は、その内部に貯蔵した液体の表面よりも下方の位置にて貯蔵タンクに戻されるようにする。凝縮液が膨張弁を通る結果として形成された未凝縮の残留ガス又はフラッシングガスの溶解を容易にさせ得るように、戻る凝縮液中のガス泡を細かく分離した形態にて液体相中に導入することが望ましい。
【００１８】
好ましくは、作動流体を少なくとも１つの作動流体コンプレッサ内にて圧縮することと、圧縮した作動流体を熱交換器内にて間接的な熱交換により冷却することと、冷却した作動流体を少なくとも１つの膨張タービン内で膨張させることと、膨張した作動流体を凝縮器内にて間接的な熱交換により加温することと、これにより作動流体が凝縮器を冷却することと、加温し且つ膨張した作動流体を熱交換器を通じて作動流体コンプレッサに戻すこととを備えることが好ましい、実質的に閉冷却サイクル内を流れる冷媒により凝縮器が冷却されるようにする。
【００１９】
好ましくは、本発明による装置は、凝縮器を含む第一のプレアセンブリがその上に配置される第一の支持プラットフォームと、第二のプレアセンブリがその上に配置される第二の支持プラットフォームとを備え、第二のプレアセンブリが、作動流体コンプレッサと、膨張タービンと、熱交換器とを備えるようにする。これと代替的に、熱交換器は、作動流体コンプレッサ及び膨張タービンと分離した第三のプレアセンブリの一部分を形成することができる。この第二のプレアセンブリは、装置を使用すべき大型船のエンジン室内に、又はデッキハウス内の特別に換気した貨物モータ室内に配置することができる。これらの位置において、コンプレッサ及び膨張タービンが適合することを要する安全基準は、例えば、換気無しの貨物機械室のような、船の他の部分ほどに厳しくはない。好ましくは、その双方のプレアセンブリは、典型的に、船に取り付けられるそれぞれのプラットフォーム上に取り付けられるようにする。
【００２０】
更に、作動流体コンプレッサ及び膨張タービンを同一のプラットフォーム上に互いに配置することにより、これらを単一の機械となるように組み込むことができる。単一の作動流体コンプレッサ／膨張機械を採用することは装置を簡略化するのみならず、本発明による装置を船に組み付ける前に、機械を試験することを容易にもする。所望であるならば、かかる圧縮／膨張機械を複数、典型的に一期間で一動作のみするように、平行に設けることができる。かかる配置は、メンテナンスのため、機械をオフラインで作動させる必要がある場合でさえ、作動流体サイクルの連続的な作動を可能にする。この第一のプレアセンブリは、大型船のデッキハウス内の貨物機械室内に配置することが好ましい。この第一のプレアセンブリは、凝縮箇所の上流又は下流の何れかにて、又はその双方にて、ボイル・オフした天然ガス蒸気が貯蔵箇所からの天然ガスと混合するチャンバ又は各チャンバを備えることが好ましい。これと代替的に、混合チャンバは、船に設けてもよい。
【００２１】
好ましくは、作動流体コンプレッサ及び膨張タービンは、作動流体サイクル外への作動流体の漏洩を最小にする型式のシールを採用するようにする。
従って、従来のラビリンスシールに代えて、乾燥ガスシール又はフローティング・カーボン・リングシールの何れかが使用される。そうであっても、装置は、補充作動流体供給源を含むことが望ましい。作動流体の損失を最小にすることにより、必要とされる補充作動流体の量は同様に最小となる。作動流体は、典型的に、サイクルの低圧側にて、１０００ｋＰａ（１０バール）乃至２０００ｋＰａ（２０バール）の範囲の圧力であることが必要とされるため、このことは、必要とされるであろう任意の補充作動流体コンプレッサの寸法を小さく保つのに役立つ。作動流体として窒素が選ばれたならば、何らかの補充作動流体コンプレッサを不要にし得るように、既に、必要な圧力にある窒素の供給源を採用することができる。例えば、補充窒素の供給源を圧縮窒素シリンダ群とすることができ、又は、船に液体窒素供給源が設けられるならば、１０００ｋＰａ（１０バール）乃至２０００ｋＰａ（２０バール）の範囲内の選択した圧力としてガス状窒素を発生させることのできる型式の液体窒素蒸発器とすることができる。かかる液体窒素蒸発器は、周知である。所望であるならば、第三のプラットフォーム上に補充作動流体供給手段を備える第三のプレアセンブリを採用することができる。
【００２２】
【実施の形態の説明】
以下に本発明による装置を一例として、添付図面を参照しつつ説明する。
図面の図１を参照すると、船（図示せず）は、その船倉内に液化天然ガス（ＬＮＧ）を貯蔵する断熱タンク４（その１つのみを図示）を有している。
【００２３】
典型的に、船はかかるタンク４を２つ以上備えている。以下に説明する天然ガス再液化装置は、全てのタンクに共通する１つの装置である。この目的のため、タンク４は、共通の蒸気ヘッダ１２と、共通の噴霧液体ヘッダ１４と、共通の凝縮液戻りヘッダ１６及び共通の液体ヘッダ１８を共用する。噴霧液体ヘッダは、ＬＮＧの輸送分を湾岸の施設に荷揚げした後、タンク４を冷却するために典型的に採用される。以下に説明するように、噴霧液体ヘッダ１４は、本発明に従い、蒸気ヘッダ１２から供給された蒸気を希釈するときにも利用される。
【００２４】
ＬＮＧは、極低温度にて沸騰するため、その少量が貯蔵タンク４から連続的に蒸発するのを防止することは実際上、不可能である。結果として生じる蒸気の少なくとも大部分は、貯蔵タンク２の頂部から蒸気ヘッダ１２まで流れる。ヘッダ１２は、典型的に、デッキハウス６の貨物機械室８Ａ内に配置されたボイル・オフコンプレッサ２０と接続しており、そのモータ２２は、デッキハウス６のモータ室８Ｂ内に配置され、コンプレッサ２０の軸２６と関係した隔壁密封装置２４が存在している。図示するように、コンプレッサ２０は、ボイル・オフした蒸気を適当な圧力まで圧縮する２つの圧縮段２８、３０を備えている。コンプレッサ２０の第一の圧縮段２８への入口の上流には、混合チャンバ３２がある。コンプレッサ２０への蒸気の全体の流れは、混合チャンバ３２を通って進む。窒素はメタンよりも揮発性であるため、タンク４から回収された蒸気は、これらタンク内に貯蔵された液体よりも窒素のモル分率が大きい。ボイル・オフコンプレッサ２０が受け取る液体の窒素モル分率を少なくするため、蒸気は、タンク４から供給されるＬＮＧと混合チャンバ内で混合させる。この目的のため、タンク４の各々は、ＬＮＧを所望の高圧力（典型的に、４００ｋＰａ（４バール）以上）にて噴霧液体ヘッダ１４まで圧送する作用可能な液中ＬＮＧポンプ３４を備えている。ＬＮＧは、噴霧液体ヘッダ１４から温度制御弁３６を介してチャンバ３２内に配置された噴霧ヘッダ３８まで流れる。混合チャンバ３２及び弁３６は、混合チャンバ３２の出口、従ってコンプレッサ２０の第一の段２８への入口にて一定の温度を保ち得るように配置されている。このように、弁３６は、感知した温度を実質的に一定に保ち得るように温度センサ（図示せず）からの温度信号に応答して設定値が変更可能な型式である。基本的に、噴霧ヘッダ３８を通じて混合チャンバ３２内に噴霧された全てのＬＮＧは、その内部で蒸発し、これによりボイル・オフした蒸気の温度を降下させる。結果として生じる混合体は、蒸気から全ての残留する液滴を除去し得るようにミスト除去吸着剤パッド４２が装着された相分離器４０内に流れる。この相分離器４０内で分離された全ての液体は、重力によってタンク４に戻される。
【００２５】
相分離器４０からの蒸気は、コンプレッサ２０の圧縮段２８、３０内で圧縮される。結果として生じる圧縮した蒸気は、コンプレッサ２０から別の混合チャンバ４４まで流れ、この混合チャンバ内にてその蒸気は、噴霧液体ヘッダ１４を介して貯蔵タンク４から供給された液化天然ガスの更なる流れと混合し且つこの更なる流れにより冷却される。混合チャンバ４４の配置は、混合チャンバ３２の配置と同様である。このように、混合チャンバ４４には、流れ制御弁３６と同様の作用を果たす流れ制御弁４８を通じてＬＮＧが供給される噴霧ヘッダ４６が設けられている。作動時、弁４８は、凝縮器５０への入口の温度を設定し得るように配置されている。このため、混合チャンバ４４の作動は、凝縮器５０に流れる流体中の窒素のモル分率を減少させる効果があるのみならず、この作用は、また凝縮器５０への入口温度を制御する効果もある。
【００２６】
凝縮器の冷却は、基本的に、作動流体の閉冷凍（冷却）サイクルにより提供される。作動流体は窒素であることが好ましい。このサイクル中の最低圧力の窒素は、単一圧縮／膨張機械６０（「コンパンダー」と称されることがある）の第一の圧縮段６２への入口にて受け取られる。この圧縮／膨張機械６０は、直列に配置された３つの圧縮段６２、６４、６６と、圧縮段６６の下流に配置された単一のターボ膨張装置６８とを備えている。ターボ膨張装置内の３つの圧縮段は、全て、モータ７２により駆動される駆動軸７０と作用可能に関係している。圧縮膨張機械６０は貨物モータ室８Ｂ内に完全に配置されている。作動時、窒素作動流体を圧縮膨張機械６０の圧縮段６２、６４、６６を通って順次に流れる。圧縮段６２、６４の中間にて、この窒素作動流体は、第一の段間冷却器７４内で略周囲温度まで冷却され、圧縮段２４、２６の中間にて、圧縮した窒素は第二の段間冷却器７６内で冷却される。更に、最後の圧縮段６６から出る圧縮窒素は、後冷却器７８内で冷却される。冷却器７４、７６、７８に対する水は、船自体の清浄水回路（図示せず）から供給され、これら冷却器からの使用済みの水は、この回路の水浄化装置（図示せず）に戻すことができる。
【００２７】
後冷却器７８の下流にて、圧縮された窒素は、第一の熱交換器８０を通って流れ、この第一の熱交換器内で、窒素は、戻り窒素流との間接的な熱交換により更に冷却される。熱交換器８０は、「冷却ボックス」と称されることがある断熱容器８０ａ内に配置される。該熱交換器８０及びその断熱容器８０ａは、圧縮膨張機械６０と同様に、船の貨物モータ室８Ｂ内に配置されている。
【００２８】
形成される圧縮され且つ冷却された窒素流は、ターボ膨張装置６８に流れ、このターボ膨張装置内でその窒素流は膨張されて外部作用を果たす。この外部作用は、窒素を圧縮段６２、６４、６６内で圧縮するのに必要なエネルギの一部を提供する。従って、ターボ膨張装置６８は、モータ７２の負荷を軽減する。窒素作動流体が膨張することは、その温度を更に降下させる効果がある。その結果、この温度は凝縮器５０内で圧縮された天然ガスの蒸気を部分的に又は完全に凝縮させるのに適したものとなる。このとき、凝縮した天然ガスの蒸気と熱交換する結果として加熱された窒素作動流体は、熱交換器８０を通って戻り、これによりこの熱交換器に対し必要な冷却効果を提供し、ここから、第一の圧縮段６２の入口まで流れ、これにより作動流体のサイクルを完了する。
【００２９】
凝縮器５０を通る天然ガスの流れの全体を液化することは可能であるが、実際上、凝縮されるのは天然ガスの一部のみ（典型的に８０乃至９９％）である。凝縮液及び残留蒸気の混合体は膨張弁８２を通って急速に気化され、これによりその圧力はタンク２の空槽部容積（アレッジ）内の圧力まで降下する。このため、典型的に、液体が弁８２を通って流れることにより更なる蒸気が形成される。
【００３０】
弁８２から流れ出るガス及び液体の混合体は、ミキサー８４内に流れ、このミキサー８４は、例えば、ベンチュリ又はその他の混合装置の形態とすることができ、このミキサー内で、この混合体は、噴霧液体ヘッダ１４から得られる液体流と混合する。混合チャンバ（ミキサー）８４から出る天然ガスの混合体中の窒素のモル分率は、このため、弁８２から出る混合体のモル分率よりも少ない。その結果、希釈されたＬＮＧ及び天然ガスの蒸気の混合体は、凝縮液戻りヘッダ１６内に流れ、そこから、噴射装置８６（その１つのみを図面に図示）を通って貯蔵タンク４内に保持されたＬＮＧまで流れる。噴射装置８６は、溶解していないガスを貯蔵タンク内の液体中に噴射し、又は細かい泡の形態とすることを可能にする。この配置は、特に、タンク４内の液体がその通常のレベルにあるとき、ガスの溶解を促進する。また、噴射装置８６は、貯蔵したＬＮＧ中に乱流を発生させる型式のものであるならば、ガスの溶解は促進される。更に、貯蔵したＬＮＧ中へのガスの溶解は、噴射装置８６に流れるガス及び液体の混合体中に乱流が形成されるならば、容易となる。
【００３１】
好ましくは、混合チャンバ３２、４４、凝縮器５０、相分離器４０、ミキサー８４及び関係する配管は、全て単一の冷却ボックス（図示せず）内に配置され且つスキット取り付け式プラットフォーム（図示せず）の上にプレアセンブリとして形成されるようにする。
【００３２】
図面に図示した装置は、典型的に、船が充填箇所から荷揚げ個所までＬＮＧを満載状態で輸送しているか又は船が荷揚げ個所から充填箇所に戻っているときであるかどうかに従って２つの別個のモードにて作動する。船がＬＮＧを満載しているとき、そのタンク４は、通常、２０乃至３０ｍ程度の深さの液体天然ガスを保持している。ＬＮＧの組成はその供給源に従って相違する。ＬＮＧ中における実際の窒素含有量は、例えば、容積比で０．５％程度と比較的少ないが、ボイル・オフガスは重量比で１０％程度の窒素を含む。このボイル・オフガスが４００ｋＰａ（４バール）程度の圧力にて凝縮し且つ約１００ｋＰａ（約１バール）の圧力にて貯蔵タンク内に逆流（フラッシュ・バック）するならば、そのフラッシングガスは容積比で５０％程度の窒素を含む。その結果、戻るフラッシングガスは、貯蔵タンク４の空槽部容積（アレッジ）内のガスの窒素分を著しく増加させる。また、凝縮器４６を冷却するときの仕事量は、ボイル・オフガスの窒素の含有量が増すに伴い著しく増大する。しかし、本発明による方法及び装置は、貯蔵タンク内のガス相の窒素を増すこの傾向を打ち消す。
【００３３】
貯蔵タンクの空槽部容積（アレッジ）内の実際の圧力は、通常、ボイル・オフガスコンプレッサ２０の入口案内ベーン（図示せず）により設定される。この圧力は１００ｋＰａ（１バール）よりも僅かに高い圧力に設定される。コンプレッサ２０の入口への入口温度は極めて大幅に変動するが、貯蔵タンク４が満載されているならば、ボイル・オフガスの温度は通常−１４０℃程度であり、この温度は、ボイル・オフガスコンプレッサ２０にとって許容可能な入口温度である。こうした状況において、弁３６を閉じ且つボイル・オフガスが混合チャンバ３２、また所望であるならば、相分離器４０をバイパスし、コンプレッサ２０の入口まで直線状に流れるようにすることができる。しかし、ボイル・オフガスコンプレッサ２０の２つの段２８、３０内でガスを圧縮することに起因して顕著な温度上昇が生じる。混合チャンバ４４は再度、ガスの温度をその凝縮温度近くまで降下させ得るように作動する。このように、例えば、ガスは、混合チャンバ４４内で例えば、−１３０℃まで冷却することができる。弁４８を、これに応じて設定する。混合チャンバ４４内のガスの希釈は、閉回路の冷却装置により冷却すべき流体の量を増すが、この増加仕事は、流体中の窒素のモル分率の減少及び温度の降下による補償以上のものである。更に、凝縮器５６の前冷却部分はチャンバ４４内の混合を省略する場合よりもより小型となる。通常、ボイル・オフ蒸気の流量の重量比で２５％以内、特に、重量比で２０％乃至２５％のＬＮＧの量が混合チャンバ内に添加される。典型的に、船が満載状態にあるとき、凝縮器５０に入るガスが重量比で８０乃至９９％、凝縮される。結果として生じる液体は、通常、弁８２を通じて２００ｋＰａ（２バール）の圧力まで急速に気化される（この圧力は、貯蔵タンク４内の液体のヘッドを上廻り得るように１００ｋＰａ（１バール）以上である必要がある）。典型的に、噴霧液体ヘッダ１４から供給されたＬＮＧは、弁８８を通じてミキサー８４内に追い出される。典型的に、貯蔵箇所から流路までのＬＮＧの総流量は、ボイル・オフした蒸気の最初の流量の約５乃至１０倍である。流体を貯蔵タンク４の底部に戻し且つガスが細かい泡の形態にて液体中に導入されるように配置することにより、通常、この窒素の全てが空槽部容積（アレッジ）内に入るとは限らない。その代わり、その窒素の殆どは、典型的に、ＬＮＧ中に溶解する。従って、貯蔵タンク４内のガス相の窒素の比率は、低く保たれ、タンク４の空槽部容積（アレッジ）内の窒素の濃度が変動する傾向も減少する。
【００３４】
安全上の理由のため、タンクは、そのＬＮＧを荷揚げするとき（液体ヘッダ１８を介して）、僅かな比率の量にてＬＮＧが保持される。典型的に、タンク４内のＬＮＧの深さは約１ｍと浅くなる。その結果、ＬＮＧの供給施設に戻る航海中、空槽部容積（アレッジ）内の温度は、タンク４が満載のときときよりも遥かに高温度となる傾向がある。この傾向をうち消すために、噴霧液体ヘッダ１４及び噴霧ノズル９２を介してＬＮＧを連続的に再循環させ、かかるノズルの少なくとも１つは、各タンク４内に配置し又はその戻り航海の終了時にかかる再循環を行う（新たな量のＬＮＧを積載する前にタンク４を予め冷却し得るようにするため）。それにもかかわらず、空槽部容積（アレッジ）内の蒸気の温度は−１００℃以上に上昇する可能性がある。この場合、混合チャンバ３２及び相分離器４０は、バイパスされず、十分な量のＬＮＧが噴霧ヘッダ３８を通じてチャンバ３２内に噴霧され、その温度を約−１４０℃まで降下させ得るように弁３６が設定される。典型的に、混合チャンバ３２内のボイル・オフしたガスの流量の重量比で２５％以下、特に、２０％乃至２５％の量のＬＮＧがこの位置にて添加される。このことは、ボイル・オフしたガスのコンプレッサ２０及び作動流体コンプレッサ６０が、消費動力を甚だしく節約することを可能にする。その他の点において、図面に図示した装置の作動状況は、タンクがＬＮＧを満載している場合と同様である。しかし、タンク４内のＬＮＧの深さが低下することに鑑みて、噴霧装置８６を通じて凝縮液と共に導入されたガスの殆どは実際に溶解しない。
【００３５】
タンクはＬＮＧを満載しているかどうかに関係なく、作動流体サイクルの作動状態は実質的に不変である。循環する窒素作動流体は、典型的に、２０乃至４０℃の温度、１２００ｋＰａ（１２バール）乃至１６００ｋＰａ（１６バール）の範囲の圧力にて作動流体コンプレッサ６０の第一の圧縮段６２に入る。この窒素は、典型的に、２５乃至５０℃の温度及び４０００ｋＰａ（４０バール）乃至５０００ｋＰａ（５０バール）の圧力にて後冷却器７８から去る。この窒素は、典型的に、熱交換器８０内で−１１０乃至−１２０℃程度の温度まで冷却する。この窒素は、ターボ膨張装置６８内で、天然ガスを凝縮器５０内で所望通りに凝縮させるのに十分に低い温度にて１２００ｋＰａ（１２バール）乃至１６００ｋＰａ（１６バール）の圧力まで膨張される。
【００３６】
窒素作動流体サイクルは、実質的に閉であるが、典型的に、圧縮膨張機械６０の種々の圧縮段及び膨張段シールを通って窒素が僅かに損失する。上述したように、かかる損失は、シールを的確に選ぶことで最小とすることができる。しかし、閉回路に対し補充窒素を供給することが望ましい。このことは、回路内の窒素の圧力が最低であるときに好ましい。
【００３７】
図面に図示した装置に対し色々な改変及び追加を為すことが可能である。例えば、熱交換器８０は、貨物モータ室８Ｂに代えて、船の貨物機械室８Ａ内に配置してもよい。
【００３８】
別の改変において、噴射装置８６に代えてディフューザを使用することができる。
別の改変した装置が添付図面の図２に図示されている。図２に図示した装置と図１に図示した装置との主要な相違点は、混合チャンバ３２、４４には、凝縮器５０と弁８２との中間の凝縮路経路の１つの領域から液化天然ガスが、供給される点である。その結果、タンク４の通常の満載状態の運行の間、ポンプ３４を作動させる必要はない。このため、通常、ミキサー８４内で何らの混合も行われない。しかし、タンク４が少量の液化天然ガスを保持する運行の任意の期間の間、ポンプ３４は、貯蔵箇所からミキサー８４までＬＮＧを供給し得るように作動させ、これにより、この作動モードにて、凝縮すべき蒸気の高温度及び高窒素含有量及び浅い液体中の噴射装置８６の不十分な混合能力を補償し得るように作動させることができる。
【００３９】
更に、図１に図示した装置に存在する相分離器４０及びパッド４２は図２に図示した装置にて省略されている。その他の点において、図２に図示した装置及びその作用は図１に図示したものと同様である。
【００４０】
次に、添付図面の図３を参照すると、図示した装置は、混合チャンバ４４及びその補助的装置が省略されている点を除いて、図２に図示したものと全体として同様である。従って、タンク４の通常の満載状態の運行時、チャンバ３２内でのみ混合が行われるが、軽い積載量の運行時、ポンプ３４が作動され且つ同様にミキサー８４内での混合が行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の船上の天然ガス再液化装置の概略図である。
【図２】第二の船上の天然ガス再液化装置の概略図である。
【図３】第三の船上の天然ガス再液化装置の概略図である。
【符号の説明】
４ 断熱タンク ６ デッキハウス
８Ａ 貨物機械室 ８Ｂ 貨物モータ室
１２ 蒸気ヘッダ １４ 噴霧液体ヘッダ
１６ 凝縮液戻りヘッダ １８ 液体ヘッダ
２０ ボイル・オフコンプレッサ ２２ モータ
２４ 隔壁密封装置 ２６ 軸
２８、３０ 段 ３２ 混合チャンバ
３４ ポンプ ３６ 温度制御弁／流れ制御弁
３８ 噴霧ヘッダ ４０ 相分離器
４２ ミスト除去吸収剤パッド ４４ 混合チャンバ
４６ 噴霧ヘッダ／凝縮器 ４８ 流れ制御弁
５０ 凝縮器 ６０ 単一圧縮／膨張機械
６２、６４、６６ 圧縮段 ６８ ターボ膨張装置
７０ 駆動軸 ７２ モータ
７４ 第一の段間冷却器 ７６ 第二の段間冷却器
７８ 後冷却器 ８０ 第一の熱交換器
８０ａ 断熱容器 ８２ 膨張弁
８４ ミキサー／混合チャンバ ８６ 噴射装置
９２ 噴霧ノズル

Claims (8)

1. 蒸気を圧縮する工程と、圧縮した蒸気を少なくとも部分的に凝縮する工程と、凝縮液を貯蔵タンクに戻す工程とを備える、貯蔵タンク内に保持された液化天然ガスからボイル・オフした蒸気を再液化する方法において、
   ボイル・オフした蒸気を、圧縮工程の上流にて、液化天然ガスと混合させ、
   ボイル・オフした蒸気を、蒸気の圧縮工程の下流であって、圧縮した蒸気を少なくとも部分的に凝縮する凝縮工程の上流の位置において、液化天然ガスと混合させ、
   凝縮液が、液化天然ガスと混合され、凝縮液の圧力が、該凝縮液が液化天然ガスと混合する位置の上流にて降下することを特徴とする、方法。
2. 請求項１に記載の方法において、圧縮工程の上流における混合が、温度を圧縮工程の入口にて一定に保ち得るように制御されることを特徴とする、方法。
3. 請求項１に記載の方法において、前記位置における混合が、凝縮工程への入口にて一定の蒸気温度を保ち得るように制御されることを特徴とする、方法。
4. 請求項１乃至３の何れか１つに記載された方法において、凝縮液が、貯蔵タンクにその内部に貯蔵した液化天然ガスの表面よりも下方の位置にて戻されることを特徴とする、方法。
5. 請求項４に記載の方法において、戻る凝縮液中のガス泡が、貯蔵タンク内に保持された液化天然ガス中に細かく分離した形態にて導入されることを特徴とする、方法。
6. 請求項１乃至５の何れか１つに記載の方法において、凝縮のための冷却作用が、実質的に閉冷却サイクルにて流れる冷媒によって提供されることを特徴とする、方法。
7. 圧縮したボイル・オフ蒸気を少なくとも部分的に凝縮させ得るように圧縮器を通ってタンクから凝縮器まで伸びる蒸気経路と、凝縮器から貯蔵タンクまで伸びて戻る凝縮液経路とを備える、貯蔵タンク内に保持された液化天然ガスからボイル・オフした蒸気を再液化する装置において、
   コンプレッサの上流にて流れ回路の一部を形成する、少なくとも１つのミキサー内に、液化天然ガスを流すための導管を更に備え、
   コンプレッサの下流であるが、凝縮器の上流の位置に、第二のミキサーが存在し、
   凝縮液の圧力を降下させるべく弁の下流に第三のミキサーが存在することを特徴とする、装置。
8. 請求項７に記載の装置において、凝縮液経路が、タンク内の液化天然ガスの表面下方にて終わることを特徴とする、装置。

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