JP5448123B2 - 暖かいｌｐｇ積荷を処理する方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、積載港における積載時間の短縮用であり、通常ＬＰＧとして知られている液化石油ガスを運ぶ、以下ＬＰＧキャリアと称される外航タンカー船舶用であり、及びとりわけ、積荷を、積荷タンク圧力における対応する飽和温度よりも高い温度で積載する場合の、方法及びシステムに関する。加えて、荷降ろし中の強制的な蒸発の除外、及び積荷航海の間のピークシェービング（ｐｅａｋ ｓｈａｖｉｎｇ）を含む二次的効果が達成される。

積載港は、ＬＰＧ輸出ターミナルとして理解され、この輸出ターミナルは沿岸又は沖合いずれかに位置している。

荷揚げ港は、輸入ターミナルとして理解され、この輸入ターミナルは沿岸又は沖合いずれかに位置している。

積荷タンクは、以下において、ＬＰＧを保持する目的を有する１つの液体気密容器として理解され、ＬＰＧキャリア内に設置される。積荷タンクは例えばインテグラルタンク（ｉｎｔｅｇｒａｌ ｔａｎｋ）、メンブレンタンク（ｍｅｍｂｒａｎｅ ｔａｎｋ）又は独立タンクのような任意のタイプとすることができる。

貯蔵タンクは、以下において、ＬＰＧを積載港又は荷揚げ港いずれかにおいて保持する目的を有する１つの液体気密容器として理解される。

ＬＰＧは、液体積荷として貯蔵され運搬される、石油ガスの様々な異なる種類又は製品として理解される。様々な石油ガスの中で、プロパン及びブタンが主な例であり、プロパンは通常、０容量％〜５容量％の任意の濃度のエタンを含み、プロパン中のブタン含有量は、０容量％〜２０容量％の任意とすることができる。主に、通常７０〜９８容量％のプロパンからなるこの混合物は、商用プロパンとして知られ、以下プロパンと称される。

ブタンは、考えられるわずかな不飽和炭化水素を有する、通常のブタン及びイソブタンの任意の混合物とすることができ、以下ブタンと称される。

プロパン及びブタンに加えて、ＬＰＧは最低限として、以下の種類を含むべきである。
・アンモニア
・ブタジエン
・ブタン−プロパン混合物（任意の混合物）
・ブチレン
・ジエチルエーテル
・プロピレン
・塩化ビニル

環境より低い温度で貯蔵され運搬されるＬＰＧは、自然に連続的に、所定量の気化ガスを放出する。積荷タンク内の圧力を維持する通常の処置は、この気化ガスを引き出し、液化して、この気化ガスを積荷タンクに凝縮液として戻すことである。再液化ユニットは、以下、冷却ユニットとして理解され、この冷却ユニットの役割は、前記気化ガスを液化することであり、接頭辞「再」は、液化ガスからの気化ガスの液化を指している。

凝縮液は、以下、液化された気化ガスとして理解され、気化ガスは、以下、
・積載中に移動された気化ガスの容積
・積載された積荷からのフラッシュガス
・再液化ユニットからの凝縮液の戻りから移動された気化ガス
・戻された凝縮液からのフラッシュ
・積荷タンク内への熱侵入に起因する蒸発
からなる気化ガスの生成物として理解される。

暖かい積荷は、現在の積荷タンク圧力に対応するＬＰＧの飽和温度より高い温度で積載されたＬＰＧとして理解される。

ＬＰＧは液体形態で、大気よりも高い圧力、又は環境より低い温度いずれか、又は両者の組み合わせで運搬される。本発明は、
（１）液化された積荷（ＬＰＧ）を環境より低い温度で運搬する、完全冷却ＬＰＧキャリ アとして知られているＬＰＧキャリアと、
（２）液化された積荷（ＬＰＧ）を大気を上回る圧力及び環境より低い温度で運搬するＬ ＰＧキャリアと、
に関する。（２）は、半冷却／半圧縮ＬＰＧキャリアとして知られている。

ＬＰＧの貿易に共通しているのは、ＬＰＧキャリアが様々な種類のＬＰＧを航海ごとに運べることであり、積載された、積載港から収容されたＬＰＧが、積荷タンクの最大許容動作圧力よりも大きな飽和圧力であることも、通常である。このことは、ＬＰＧキャリアは、積載された積荷を冷却して、積荷タンクの作動圧力範囲を満たさなければならないということを示唆している。このような冷却は、通常、積荷タンク圧力に下がるまで液体をフラッシングして、結果として生成された気化ガスを液化することにより行われる。飽和圧力に応じて、積載時間は、何らかの形で、２４時間未満のものから、４日を越えるものまである。

積載時間の短縮は、積載港の費用を削減し、許容される航海期間を増やし、それ故に、二酸化炭素の大気への放出が、削減された燃料消費により削減される。今日現在、ＬＰＧキャリアの再液化ユニットの冷却能力を増加させるという明白なこと以外に主要なものは、利用できない。ＬＰＧキャリアにおける再液化ユニットの冷却能力を増加させることは、実行可能であるとは見なされていない。冷却能力に対して最低減必要な規定は、国際的なルール及び法令に明記されており、通常導入されている冷却能率はこれら規定を上回る。明らかな、しかし許容できない解決策は、全ての気化ガスを大気に放出することである。

通常約８００００ｍ３のサイズを有するＶＬＧＣ（非常に大きいガスキャリア）は、通常、設置された４つの再液化ユニットを有しており、積荷航海の間に、自然発生した熱放散に対処するために１〜２つのユニットだけが間欠的に稼動することはまれではない。積荷航海中の継続的な動作を妨げることが多い、設置されているユニットの能力と自然発生する熱放散とのアンバランスが存在する。上述されたように、最低限必要な冷却能力は、国際的なルール及び法令によって管理されているが、実務は、導入された冷却能力がこれら規定を超過しており、超過している能力が、動作態様、例えば最大許容積載時間に主に起因する、船主の追加的な規定に基づいていることを示している。再液化ユニットのさらなる能力増加は、あまりにも高価であり、それ故に実行可能な解決策ではない。

また、ＬＰＧキャリアに、暖かい環境大気条件に対応する飽和圧力においてＬＰＧを保持可能な甲板タンクが備え付けられることは、ＬＰＧの貿易において一般的であり、全ての船舶に関して一般的というわけではないが、数多い。甲板タンクの目的は、気化ガス輸送される積荷の種類を変更することに先立って、又は積荷タンクがガスを取り除かれて通気される際のドッキングの後に、積荷の封じ込めシステムにおける気化ガス雰囲気を置き換えるために十分な液体を保持することである。異なる積荷のいかなる混合も、望ましくない。しかしながら、幾つかの場合においては、非常に少量のプロパンとブタンとの混合は、これら２つの積荷の相互混入が積載に先立って既に頻繁に生じている際に、許容される場合がある。幾らかのＬＰＧ積荷、例えばプロピレン及びブタジエンは、化学産業において原材料として用いられる。このような積荷が別の種類の積荷によって汚染されることは、原材料としての積荷の価値を下げる場合がある。それ故に、気化ガス雰囲気の変更を伴う封じ込めシステムの徹底的な洗浄が一般的である。

気化ガス雰囲気の変更は、通常、まず元の気化ガス雰囲気を、不活性ガス発生器、例えば排ガス、又は窒素発生器いずれかからの不活性ガスによって置き換えることによって実施される。使用可能な不活性ガスが何かをハ排除するのが積荷の種類のタイプである。封じ込めシステム全体への不活性化（ｉｎｅｒｔｉｎｇ）の後に、不活性ガスは、ＬＰＧキャリア内に積載される新しい種類の積荷の気化ガスによって置き換えられる。このことは、ライン１２のバルブ３１０を開けて、積荷蒸発器１９０内のＬＰＧを蒸発させることにより行われ、液体ラインを通して流れる気化ガスを、積荷封じ込めシステム全体の中の不活性ガスと置き換えさせる（図２参照）。

積荷封じ込めシステムは、結びつけられたパイプ及び装置の全てを伴う積荷タンクとして理解される。

ＬＰＧの航洋輸送のさらなる特徴は、ＬＰＧ積荷はＬＰＧキャリアから荷揚げ港において、除去された液体の容積を置き換えるようにこのＬＰＧキャリアが気化ガス戻りを収容することなく荷揚げされるのが極めて一般的であることである。液化ガスは、気化ガス圧が減少するとすぐに蒸発し、従って、積荷タンクから圧送されるＬＰＧをある程度相殺する。しかしながら、ＬＰＧの荷揚げ中の積荷タンク内における合計圧力減少が、必ずしもこの積荷タンクの作動圧力範囲内にあるわけではない。ＬＰＧの荷揚げ中における圧力の問題を防ぐために、荷揚げされた液体の一部を専用の蒸発器内において蒸発させ、気化ガスを積荷タンクに戻すことが一般的である。また、別の手段、例えば積荷タンク内の気化ガス雰囲気を、積荷コンプレッサを用いることによって加熱することが可能である。このことは、気化ガスを、積荷コンプレッサを通じて冷却することなく循環させ、この気化ガスを積荷タンクに戻すことにより行われる。

図１は、参考に、典型的な従来技術再液化ユニットを図示している。液体の積荷は、ライン１内を積載港の貯蔵タンクから流れる。積載バルブ２６１、２６２、２６３は、積荷タンクそれぞれに収容される積荷の量を調整する。積荷タンク１００、１１０、１２０からの気化ガスは、気化ガスライン２を介して流れ、積荷コンプレッサ２００に入り、この積荷コンプレッサ２００において気化ガスは中間圧力に圧縮される。図１に示されている再液化ユニットによって処理されない気化ガスの量は、気化ガスライン２の延長部を介して、図示されていない、並列作動ユニットに流れる。

積荷コンプレッサ２００は通常、多段コンプレッサの第１の段階である。

積荷コンプレッサ２００を、ライン３を介して出る気化ガスは、組み合わせた過熱防止装置／フラッシュエコノマイザ２１０に入り、この組み合わせた過熱低減器／フラッシュエコノマイザ２１０において、気化ガスはこの気化ガスの飽和温度付近に至る。次いで、気化ガスはライン４を介して過熱防止装置／フラッシュエコノマイザ２１０から積荷コンプレッサ２２０に流れ、この積荷コンプレッサ２２０において、気化ガスは、積荷凝縮器１７０内における達成可能温度に対応する沸点圧に圧縮される。

積荷コンプレッサ２２０は、通常、多段コンプレッサの第２の段階である。

圧縮された気化ガスは積荷凝縮器１７０にライン５を介して入り、海水、又は通常海水温度を上回る任意の冷却媒体に対して凝縮される。海水は、群を抜いて最も一般的に用いられる、積荷凝縮器１７０のための吸熱源であるが、水と不凍剤との混合物も考えられる。不凍剤は、任意の適切なグリコールとすることができる。

積荷凝縮器１７０を出た暖かい凝縮液は、ライン７を介して、ライン７から分岐したライン６に流れ、このライン６においてわずかな部分が液位制御バルブ２３０を介して流れ、必要とされる段階間冷却と、暖かい凝縮液の主要な部分の過冷却（ｓｕｂｃｏｏｌｉｎｇ）をもたらす。

積荷タンク１００、１１０、１２０に戻される、残りの暖かい凝縮液は、さらに凝縮ライン７’を介して、過熱防止装置／フラッシュエコノマイザ２１０の内側のコイル２１５を通じて流れ、過冷却された状態でコイル２１５を出る。ここで、過冷却された凝縮液は、圧力制御バルブ２４０によって圧力が減少し、結果としての２相流は、別の動作中の再液化ユニットからライン８を介して流れる凝縮液及び気化ガスと混合される。結果としての流れは、ライン９を介して積荷タンク１００、１１０、１２０に戻るように流れる。

図２は、３つの再液化ユニット及び３つの積荷タンクを有する、陸上に気化ガスを戻すことなく積荷を積載するＬＰＧキャリアにおける通常の配置を示している。上述されたように、ＬＰＧキャリアは、複数の積荷タンク及び再ガス化ユニットの任意の組み合わせを有することができ、一例として特許文献１によると、４つの積荷タンクを有するＬＰＧキャリアには、２つの再液化ユニットが備え付けられ得る。

ＬＰＧキャリアの積荷タンク１００、１１０、１２０は、ＬＰＧを、積荷積載ライン１を介して積載港から積載される。積載バルブ２６１、２６２、２６３は、積載速度を調整して、過剰充填を防ぐ。より大きなＬＰＧキャリアは、通常、４つ以上のタンクを有しているが、この数は本発明に関連するものとすべきではない。積荷タンク内に流れるＬＰＧの所定の部分は、フラッシュして、積載港の貯蔵タンク内の圧力とＬＰＧキャリアの積荷タンク圧力との間の圧力差、及び貯蔵タンクから積荷タンクへの合計の熱侵入、に応じた量の気相となる。

気化ガスは、積荷タンク１００、１１０、１２０から気化ガスライン２を介して冷却ユニット１３０、１４０、１５０に流れ、これら冷却ユニット１３０、１４０、１５０において、気化ガスは再液化され、積荷タンク１００、１１０、１２０に、凝縮ライン９を介して、凝縮液、又はより正確には凝縮液と気化ガスとの混合物として戻される。バルブ２６４、２６５、２６６は、凝縮液を１つの積荷タンク、全ての積荷タンク、又はこれらの任意の組み合わせ、のいずれかに柔軟に戻すことができる。

ＬＰＧの積載は確実に、結果として所定の量の気化ガス発生をもたらし、この気化ガス発生は、ＬＰＧキャリアに設置された再液化ユニットによって処理されなければならないので、積載速度が、冷却ユニットの冷却能力に影響されることは明らかである。再液化ユニットの数は、通常、ＬＰＧキャリアのサイズに依存し、本発明に関連するものとすべきではない。

図２に示されている積荷蒸発器１９０は、積載作業中は作動しない。通常、このことは、甲板タンク１６０についても同じである。

使用の際に、甲板タンク１６０はＬＰＧによって、積載ライン１に接続されたライン１０を介して直接的に充填される。従って、甲板タンクが、積載ライン１から積載中に送られた冷たい積荷によって直接的に充填されることは普通であり、或いは、甲板タンク１６０は、積荷の荷揚げ中に充填され得る。積荷の荷揚げ中に、積載ライン１は搬出ラインとして用いられる。

甲板タンク１６０に積載する際に、分離バルブ３２０が開かれる。甲板タンク１６０は、いかなる断熱も有しておらず、温めることができる。甲板タンク１６０を空にする際に、バルブ３１０は開き、液体を蒸発させる積荷蒸発器１９０を通過する流れを調整する。気化ガス生成物はライン１２を介して流れ、積荷液体ヘッダに接続し、また、他の接続は一般的であり、本発明には関係しない。分離バルブ３４０は、通常の積載作業中の積荷蒸発器１９０内への逆流を防ぐ。

甲板タンク１６０から移動された気化ガスはライン１１を介して流れ、気化ガスヘッダにつながる。分離バルブ３３０は、通常作動中に、気化ガスヘッダから甲板タンク１６０を分離する。

３５０００ｍ３の積荷運搬容量の積荷タンクを有する通常の中間サイズのＬＰＧキャリアには、０．４２ｂａｒＧの蒸気圧を有する貯蔵タンクを有する積載港で、プロパンが積載される。収容されるＬＰＧの温度が、−３８℃であることが以下の表１から読み取ることができる。

この特定例では、積載中のＬＰＧキャリアが、０．２７５ｂａｒＧの積載タンク圧力を有することが望ましい。この特定のＬＰＧキャリアの積載曲線、及びこの特定のケースが、以下の表２に示されている。

グラフ２から、積載能力は約１７０トン／時であることを見出すことができる。積荷の合計の積載質量は１９７８８トンであり、４．９日の積載時間の結果となる。

環境に優しい、即ち、重要である、積載時間の短縮を達成するために気化ガスを大気に放出することがない、従来技術の解決法は存在しない。

ノルウェー特許出願第２００９２４７７号明細書

本発明の主な目的は、上述した欠点を改善することである。

第一の態様によると、このことは、ＬＰＧキャリア内に位置付けられた少なくとも１つの積荷タンク内の暖かいＬＰＧ積荷を、優先的には積載の間に処理する方法によって達成され、この方法は、少なくとも１つの積荷タンク内の積荷から放出される気化ガスを、凝縮器を含む少なくとも１つの再液化ユニットによって再液化するステップと、再液化された気化ガスを少なくとも１つの積荷タンクに戻すステップと、を備える。この方法は、少なくとも１つの再液化ユニットと凝縮器とを非冷却方式で作動し、気化ガスを圧縮し凝縮することのみ行うステップと、凝縮器からの暖かい凝縮液を甲板タンク内に流すステップと、をさらに備える。

本発明の第２の態様は、ＬＰＧキャリア内に位置付けられた少なくとも１つの積荷タンク内の暖かいＬＰＧ積荷を、優先的には積載の間に処理するシステムを提供し、このシステムは、少なくとも１つの積荷タンク内の積荷から放出された気化ガスが、凝縮器を含む少なくとも１つの再液化ユニットによって再液化されることと、再液化された気化ガスが少なくとも１つの積荷タンク内に戻ることと、を備え、少なくとも１つの再液化ユニット及び凝縮器は非冷却方式で作動し、気化ガスを圧縮し凝縮することのみ行い、凝縮器からの暖かい凝縮液は甲板タンクに流入される。

暖かい凝縮液を甲板タンク内に凝縮して流入するために、気化ガスは、少なくとも１つの再液化ユニット内のコンプレッサ配置によって圧縮され、次いで、コンプレッサに接続して配置されている凝縮器によって凝縮される。

しかしながら、中間圧力において圧縮された気化ガスは、凝縮器の前の、少なくとも１つの再液化ユニット内に配置された、組み合わせた過熱防止装置及びフラッシュエコノマイザを通過して流れることができ、又は適切な場合、組み合わせた過熱防止装置及びフラッシュエコノマイザをバイパスすることすらできる。

気化ガスは、甲板タンクから、次の、（１）気化ガスを、積荷コンプレッサの吸引側に送り戻すこと、（２）気化ガスを、積荷コンプレッサの第１の圧縮段階の排出側に送り戻すこと、（３）気化ガスを、３つの圧縮段階が利用可能である第３の積荷コンプレッサの吸引側に送り戻すこと、及び（４）気化ガスを、積載したＬＰＧと混合すること、のうちの１つの手段によって戻すことができる。

とりわけ、荷降ろし作業中の減圧を相殺し、より穏やかなタンク圧力で荷降ろしを開始するために、甲板タンクは、荷下ろし中に積荷タンクの少なくとも１つに中身を空けることができ、暖かい気化ガスが、少なくとも１つの積荷タンク内に配置されたスプレー冷却ノズルを通じて圧力によって流される。

甲板タンク内に流される凝縮液の初期の飽和圧力が、甲板タンクの最大動作圧力より低いことを確実にするために、組み合わせた過熱防止装及びフラッシュエコノマイザの両方を含む少なくとも１つの再液化ユニットの一部が作動する。

加えて、甲板タンク内の暖かい凝縮液に由来するプロパンは、低圧燃料ポンプによってＬＰＧキャリアのエンジンの稼動力のための燃料として用いることができる。

別の有益な実施形態は、従属請求項及び以下の詳細な検討によって示される。

簡単に言うと、このようにして、とりわけ、積荷タンク圧力に対応する飽和温度よりも高い温度で積荷を積載する際に、積載港における積載時間が、ＬＰＧを運搬する航洋タンカー船舶のために短縮される。既に追加的に前述されたように、二次的な効果、例えば、荷降ろし中の強制的な蒸発の除外、及び積荷航海の間のピークシェービングが達成される。ここで、本発明は添付の図面に基づいてより詳細に検討される。

従来技術の再液化ユニットを概略的に示す図である。 従来技術の再液化ユニットを概略的に示す図である。 液化石油ガスを輸送するための、且つとりわけ、排他的なものではないが、暖かい積荷を積載する際のＬＰＧキャリア積載時間を短縮するシステムの好ましい実施形態を概略的に示す図である。 液化石油ガスを輸送するための、且つとりわけ、排他的なものではないが、暖かい積荷を積載する際のＬＰＧキャリア積載時間を短縮するシステムの好ましい実施形態を概略的に示す図である。 液化石油ガスを輸送するための、且つとりわけ、排他的なものではないが、暖かい積荷を積載する際のＬＰＧキャリア積載時間を短縮するシステムの好ましい実施形態を概略的に示す図である。 液化石油ガスを輸送するための、且つとりわけ、排他的なものではないが、暖かい積荷を積載する際のＬＰＧキャリア積載時間を短縮するシステムの好ましい実施形態を概略的に示す図である。 液化石油ガスを輸送するための、且つとりわけ、排他的なものではないが、暖かい積荷を積載する際のＬＰＧキャリア積載時間を短縮するシステムの好ましい実施形態を概略的に示す図である。 液化石油ガスを輸送するための、且つとりわけ、排他的なものではないが、暖かい積荷を積載する際のＬＰＧキャリア積載時間を短縮するシステムの好ましい実施形態を概略的に示す図である。 液化石油ガスを輸送するための、且つとりわけ、排他的なものではないが、暖かい積荷を積載する際のＬＰＧキャリア積載時間を短縮するシステムの好ましい実施形態を概略的に示す図である。 液化石油ガスを輸送するための、且つとりわけ、排他的なものではないが、暖かい積荷を積載する際のＬＰＧキャリア積載時間を短縮するシステムの好ましい実施形態を概略的に示す図である。 液化石油ガスを輸送するための、且つとりわけ、排他的なものではないが、暖かい積荷を積載する際のＬＰＧキャリア積載時間を短縮するシステムの好ましい実施形態を概略的に示す図である。

本発明は、液化石油ガスを輸送するための、且つとりわけ、暖かい積荷を積載する際のＬＰＧキャリア積載時間を短縮するための方法及びシステムに関する。本発明は、ＬＰＧキャリアに設置されている既存の装置ではあるが、現在知られているものと異なる構成において使用する。

図３は、本発明の概略的な配置を示し、以下に説明される。

ＬＰＧキャリアは、ＬＰＧを積載港から、少なくとも１つの積荷タンク１００、１１０、１２０まで延びる積荷液体ライン１を介してＬＰＧを収容する。ＬＰＧキャリアは任意の数、しかし通常２〜４つの積荷タンクを有することができる。

気化ガスは、積荷タンク１００、１１０、１２０から、気化ガスライン２を介して再液化ユニットに流れる。図３は、コンプレッサ配置４００及び凝縮液過冷却配置５００、並びに凝縮器１７０から作り上げられた、存在しているすべてのユニットからなる、一つの汎用の再液化ユニット１３０を示している。コンプレッサ配置は通常、少なくとも２段階コンプレッサを備え、一方、凝縮液過冷却配置は、様々な構成であるが、その全てが、圧縮されるガスの温度を減少させるとともに、凝縮液を、積荷タンク１６０内のフラッシュガス（ｆｌａｓｈ ｇａｓ）の量を減少させるためにこの凝縮液の圧力を積荷タンクの圧力に至るまで減少させるより前に、過冷却する目的を有する構成を有することができる。

再液化ユニット１３０によって処理されない気化ガスは、気化ガスライン２をさらに介して流れ、この気化ガスライン２は、図示されていない付加的な並列の再液化ユニットにも連結されている。

任意の数の再液化ユニットを用いることができるが、通常は、２〜４つのユニットが一般的である。

積荷タンク１００、１１０、１２０から気化ガスライン２を介して流れる気化ガスは、積荷コンプレッサ２００に入り、この積荷コンプレッサ２００においてこの気化ガスは、中間圧力、通常３ｂａｒＧ〜５ｂａｒＧに圧縮される。圧縮された気化ガスは、ライン３を介して積荷コンプレッサ２００を出て、組み合わせた過熱防止装置／フラッシュエコノマイザ２１０に入る。組み合わせた過熱防止装置／フラッシュエコノマイザ２１０に供給するライン６を通じる液体の流れは無く、気化ガスは、入った際と同じ状態で、組み合わせた過熱防止装置／フラッシュエコノマイザ２１０からライン４を介して排出される。

気化ガスは積荷コンプレッサ２２０にさらに流れ、この積荷コンプレッサ２２０において、気化ガスは、少なくとも、下流の凝縮器１７０において達成可能な温度に基づいた飽和圧力に対応する圧力に圧縮される。凝縮器１７０において用いられる冷却媒体は、海水又は任意の水／グリコール混合物いずれかであり、図３には示されていない。気化ガスは、ライン５を介して積荷コンプレッサ２２０を出て、凝縮器１７０に入り凝縮される。分離バルブ２６７が閉じられ、且つ分離バルブ２６８は開けられ、暖かい凝縮液がライン１６を介して甲板タンク１６０に流れることを可能にする。調整バルブ３７０は、積荷コンプレッサ２２０に対する十分な背圧を確保する。分離バルブ３８０は開けられている。

別の作動構成は、組み合わせた過熱防止装置／フラッシュエコノマイザをバイパスするものである。圧縮された気化ガスは、ライン３を介して積荷コンプレッサ２００を出るが、ライン３ｂを介して、組み合わせた過熱防止装置／フラッシュエコノマイザ２１０をバイパスする（図１０参照）。このバイパスは、分離バルブ３８０を閉めて、分離バルブ３９０を開けることによって実現する。ライン３ｂはライン４に連結している。

気化ガスの流れのみが、組み合わせた過熱防止装置／フラッシュエコノマイザ２１０を通過する。これにより、再液化ユニットそれぞれは、全ての気化ガスがただ圧縮され凝縮される、非冷却方式で作動する。

別の並列作動再液化ユニットからの暖かい凝縮液は、ライン１３を介してライン１６に入る。バルブ３８０は、甲板タンク１６０を液体ラインから分離し、過剰充填を防止する。ライン１７のバルブ３５０は、冷たい凝縮液の充填を可能にする。ライン１７は、凝縮液戻りライン９から分岐して、液体ライン１０に連結している。移動された気化ガスは、甲板タンク１６０からライン１４を介して、再液化ユニットの積荷コンプレッサセクションに戻るように流れ、気化ガスは別の並列作動再液化ユニットに移される。バルブ３６０は甲板タンク１６０内の気化ガス圧を調整する。

従来技術の解決法では、甲板タンクには、ＬＰＧが充填され、一方本発明では、甲板タンクには、凝縮液が充填される。例えば５モル％のエタンを有するプロパンのＬＰＧの種類と、凝縮液との主な違いは、凝縮液は、気相の平衡組成であり、通常２６モル％のエタン含有量を有することである。

積荷タンクからの気化ガスは、上述したが、以下に規定されるような規模を有する成分によって作られている。
・積載中に移動された気化ガス容積：５〜１０％
・積載された積荷からのフラッシュガス：３５〜６５％
・凝縮液の戻りから移動された気化ガス：０〜１％
・戻り凝縮液からのフラッシュ：１５〜３０％
・積荷タンクへの熱侵入に起因する蒸発：２５〜３５％

積荷の種類、ＬＰＧ中の揮発性成分の含有量、温度、及び運転状況に応じて、構成比は上述とは異なる場合がある。

気化ガス処理能力は、ＬＰＧキャリアそれぞれに対して決まっており、積荷コンプレッサの能力と、同時に並列作動可能な再液化ユニットの数とに影響される。全ての凝縮液を甲板タンク１６０に送ることにより、凝縮液のフラッシュから作り出された気化ガスの気化ガス部分は気化ガス気化ガス全体から除去され、従って、上げられた積載速度が可能となる。

甲板タンク１６０からの気化ガスは、１〜４のいずれかによって処理することができる。
１．積荷コンプレッサ２００の吸引側に戻るように送られることにより処理することがで き、このことは図３を参照されたい。
２．積荷コンプレッサ２００の排出側に戻るように送られることにより処理することがで きる。気化ガスライン１４は積荷コンプレッサ２００の排出側に連結しており、この ことは図４を参照されたい。
３．第三の積荷コンプレッサ（２２５）の吸引側に戻るように送られることにより処理す ることができ、ここでは、３つの圧縮段階が適用可能である。気化ガスライン１４は 積荷コンプレッサ２２０の排出側に連結し、このことは図５を参照されたい。
４．積載されたＬＰＧと混合されることにより処理することができ、このことは図６を参 照されたい。甲板タンク１６０から移動された気化ガスはライン１７を介して積荷液 体ライン１に流入し、この積荷液体ライン１において、気化ガスは完全に、又は部分 的に液体流の中に吸収される。

図３〜図６に図示されている積荷コンプレッサ配置は、通常、レシプロ型の、普通は２又は３の圧縮段階を有している積荷コンプレッサである。また、スクリュー積荷コンプレッサ又は遠心積荷コンプレッサのような、別の積荷コンプレッサタイプを用いることができる。

甲板タンク１６０を空にすることは、液体ライン９を介して、ＬＰＧキャリアの荷降ろし中に達成され、甲板タンク１６０内のＬＰＧ内容物は、圧力によって、積荷タンク内のスプレー冷却ノズル５０、６０を通過して流れ、このことは、再液化ユニットそれぞれへの適切な連結は図示されていない図７を参照されたい。甲板タンク１６０の中に貯蔵された凝縮液を、荷下ろし中にＬＰＧ積荷タンク１００、１１０、１２０内に送ることによって、以下の利点が得られる。
・スプレーノズルを通じたフラッシングが、荷降ろし作業中の圧力減少を相殺する。それ ゆえに、
・圧送された積荷の蒸発による圧力補充、及び
・気化ガス空間の加熱
は、必要とされる動作ではない。
・荷下ろしを、より緩やかなタンク圧力において開始することができ、即ち、航海の終了 の際に圧力増強を確保する必要がない。
・ＬＰＧキャリアの積荷運搬容量が、甲板タンクの容積によって増大する。

積荷タンクからの蒸発速度は、航海の最初の数日間の方が、航海の後期の間よりも著しく大きい。このような増加した蒸発の速度は、積荷の封じ込めシステムが、積荷に対応する定常温度に、積載中に達していなかった、という事実に起因する。

荷揚げ中に拍出される量を置き換えるために必要な気化ガスの量は、甲板タンク１６０からの暖かい凝縮液のフラッシングによって供給され得る。しかしながら、積載された積荷の温度に応じて、甲板タンク１６０に送られる凝縮液の量は、荷揚げ中の気化ガスの必要量を満たさない場合がある。従って、暖かい凝縮液を甲板タンク１６０に、航海の最初の数日の間にも送ることにより、荷揚げ中に凝縮液を積荷タンクにフラッシングして戻すことにより利用可能な気化ガスの合計は、積荷タンク１００、１１０、１２０内の圧力を維持するために蒸発するＬＰＧの合計量と少なくとも平衡する。この作業変更は、例えば図２に示されている積荷蒸発器１９０内において用いられる海水のポンプ電力を節約し、且つ、この作業変更はより少数の作動中の再液化ユニットを必要とするので、積荷航海の最初の数日間燃料を節約する。燃料の節約は、積荷タンク１００、１１０、１２０に戻される凝縮液の約２０〜３５％がフラッシュして気化ガスとなり、積荷コンプレッサ配置に戻されて再利用される、という事実に基づいている。

図３、図４、図５、図６は、本発明による、甲板タンクへの提案されている接続を有した、従来技術の再液化ユニットを示している。

積荷航海の間、ＬＰＧキャリア内での動作は、積荷タンクの圧力を高い水準に上昇させることを意味する、再液化ユニットの断続的な作動を伴うことが多く、即ち、再液化ユニットのいずれも稼動させず、次いで再液化ユニットのうちの１つ又は通常２つが多くは日中に稼動させて、積荷タンクの圧力を減少させる。甲板タンク１６０への新しい接続を用いることにより、以下の動作上の利点が得られる。

日中、とりわけ１日のうち最も暖かい期間の間に、多くの場合２つの再液化ユニットが動作中であることが必要とされる。ただ１つの動作中の再液化ユニットでも、暖かい凝縮液の一部をライン１６を介して甲板タンク１６０に送る場合、多くの航海に対して十分である。これによって、１つの動作中の再液化ユニットの合計気化ガス処理能力は増大する。温度がより穏やかな期間の間、甲板タンク１６０内に充填された凝縮液は、積荷タンクに、ライン１６を介して、又は代替的にライン１０を介して送り戻すことができる。これにより、甲板タンク１６０は、最も暖かい時間の、高い蒸発速度を有するピークに積極的に使用され、従って、必要とされる、作動する再液化ユニットの数を減らすことができる。

容量３５０００ｍ３の通常のＬＰＧキャリアには、−３７．５℃の温度で低沸点プロパン混合物が積載される。積載中の積荷タンクの圧力は０．２２ｂａｒＧであり、対応するＬＰＧの飽和圧力は０．４５ｂａｒＧである。

積載中の積荷タンクからの気化ガス流は、以下の要素によって構成されている。
１．積載中に移動された気化ガスの容積：６．６％
２．再液化からのフラッシュ：２０．８％
３．再液化から移動された気化ガスの容積：０．４％
４．積載された積荷からのフラッシュガス：４２．０％
５．熱侵入に起因する蒸発：３０．２％
計：１００％

暖かい状態にある全ての凝縮液を再液化ユニットから除去することによって、凝縮液からのフラッシュの寄与は除外され、積荷タンクからの気化ガス流は減少する。合計の気化ガス流量におけるこの減少は、積載速度を増大させて、同じ初期の気化ガス流量を維持する可能性を与える。上述のような同じ条件に関する、個別の気化ガスの要素の構成比は、
１．積載中に移動された気化ガスの容積：９．８％
２．再液化からのフラッシュ：０．０％
３．再液化から移動された気化ガスの容積：０．０％
４．積載された積荷からのフラッシュガス：６２．６％
５．熱侵入に起因する蒸発：２７．６％
計：１００％
である。

この実施例から、著しく増加した積載速度が本発明を通じて利用可能になることが容易に結論付けられる。

ＬＰＧが、甲板タンク１６０の設計圧力を超える、甲板タンク１６０内における高い飽和圧力を引き起こす、通常の範囲を上回った揮発性成分の含有率を有していることは、問題となる場合がある。また、より多くの揮発性成分の、これら高い寄与は、許容不可能な排出温度を引き起こす場合がある。さらに、幾らかの作動状況は、甲板タンクの設計圧力を超える飽和圧力を引き起こす。

より多くの揮発性成分は、商用プロパンにおいて許容されるよりも高いエタン含有率を有するプロパンを含む場合がある。その結果、積荷コンプレッサ排出圧力が高まり、従って排出温度が上がる。

動作態様は、より高い凝縮圧力を引き起こす、設計限界を超える海水温度である場合がある。

これらケースのために、過熱防止装置／フラッシュエコノマイザ２１０の両方を含む再液化ユニットのセクションを、甲板タンク１６０に送られる凝縮液の最初の飽和圧力が甲板タンク１６０に関する最大動作圧力を十分下回ることを保証するように、動作することが必要とされる。甲板タンク１６０内への熱放散は、甲板タンク１６０内の圧力を徐々に上昇させ、所与の時間において、気化ガスライン１４は開かれなければならない。このことは通常、積載後、ＬＰＧキャリアが航海している際に生じる。図８は、これをいかに配置するかの概略図を示している。分離バルブ２６８は閉じ、分離バルブ２６７は開き、暖かい凝縮液が組み合わせた過熱防止装置／フラッシュエコノマイザ２１０に向かってライン７を介して流れることを保証する。凝縮液のほんの一部はライン６を通じて送られ、必要とされる、凝縮液の過冷却及び中間冷却を保証する。分離バルブ２６４、２６５、２６６及び３２０はすべて閉じられている。分離バルブ３５０は開き、過冷却された凝縮液の、甲板タンクを充填するライン１０に連結しているライン１７を介した流れを保証する。過冷却温度は通常１０℃より低い。

充填終了後しばらくした際に、甲板タンク１６０の温度は、この温度に対応する飽和圧力が最大許容動作圧力に達する水準に到達する。この時点で、調整バルブ３６０が開き、この圧力を維持する。

甲板タンク１６０から移動された気化ガスは、ライン１４を介して再圧縮のためにコンプレッサ配置４００に戻される。別の再液化ユニットへの移動された気化ガスは、ライン１４から分かれる。

甲板タンクのより適応性のある配置を可能にするために、移送ポンプ４６０がライン１６上に配置されて、甲板タンクまで延びるライン内の摩擦圧力損失に対抗する（図１１を参照）。

海運業は、商用輸送のうち最も炭素利用効率が高い形態であるが、海運業は、そのサイズに起因して、全世界の二酸化炭素排出量の約３％という著しい世界的影響を有している。

従って海運業は、海運業の炭素削減目標は少なくとも、任意の新しい国連気候変動条約の下で合意された将来の炭素削減とまさに同じ程度に曖昧であるべきだと示唆してきた。

海運業が、海運業の炭素目標を満たすことを可能にする１つの代替例は、カーボンインパクトがより少ない燃料に優る局面である。ＬＰＧキャリアに関して、このことは通常、二元燃料エンジンを設置して、主にプロパンで航行させることによって達成することができる。

プロパンで作動する二元燃料低速ディーゼルエンジンは、適切な容量の燃料タンクを必要とする。甲板タンク１６０は、航海の大半のために十分な量のプロパンを保持しており、甲板タンクの機能性を燃料タンクにも結合することにより、いくつかの利点が得られる。
１．追加のタンクが必要とされない
２．追加の燃料充填システムが必要とされない
３．燃料タンクは、航海の間に再液化ユニットから充填することができる

甲板タンク１６０を空にすることは、凝縮液を十分高圧に至るまで増圧する高圧ポンプを補う低圧ポンプによって、通常達成される。最終的な供給圧力は、通常、３５０〜５５０ｂａｒＧである。低圧燃料ポンプ４５０は、甲板タンク１６０から、ライン１６に接続しているライン２０を介して吸引を行い、このことは図９を参照されたい。バルブ４５５は、ＬＰＧキャリアがプロパンで稼動していない際に、燃料システムを分離する。燃料供給ポンプ４５０は、凝縮液ライン２１を介して、図示されていない下流高圧燃料供給システムに凝縮液を移送する。

航海の間に自然発生したボイルオフ気化ガスは、甲板タンクに暖かい凝縮液として送ることができるので、甲板タンクは、最も長い航海距離を有する航洋貿易用の大きさとする必要がない。また、積荷を荷降ろしする間に記載される申し込み価格を維持することができる。図９は、組み合わせた配置を示している。

上述されたように、甲板タンク１６０はＬＰＧキャリアに存在するが、この事実は、１つ以上のタンクを代替又は補完として従来の甲板タンクに用いることを除外するものではない。

１ 積荷液体ライン
２、１４、１７ 気化ガスライン
３、３ａ、３ｂ、４、１６、２１ ライン
９ 凝縮液戻りライン
１０ 液体ライン
５０、６０ スプレー冷却ノズル
１００、１１０、１２０ 積荷タンク
１３０、１４０、１５０ 再液化ユニット
１６０ 甲板タンク
１７０ 凝縮器
１９０ 積荷蒸発器
２００、２２０、２２５ 積荷コンプレッサ
２１０ 組み合わせた過熱防止装置／フラッシュエコノマイザ
２１５ コイル
２３０ 液位制御バルブ
２６７、３８０、３９０ 分離バルブ
３６０、３７０ 調整バルブ
４００ コンプレッサ配置
４５０ 低圧燃料ポンプ
４６０ 移送ポンプ

Claims (18)

1. ＬＰＧキャリア内に位置付けられた少なくとも１つの積荷タンク（１００、１１０、１２０）内の暖かいＬＰＧ積荷を処理する方法であって、
   前記少なくとも１つの積荷タンク（１００、１１０、１２０）内の積荷から放出された気化ガスを、凝縮器（１７０）を含む少なくとも１つの再液化ユニット（１３０、１４０、１５０）によって再液化するステップと、
   再液化された気化ガスを、前記少なくとも１つの積荷タンク（１００、１１０、１２０）内に甲板タンク（１６０）から戻すステップと、
   を備え、
   前記方法は、
   圧縮された気化ガスを前記凝縮器（１７０）内に通す際に、組み合わせた過熱防止装置及びフラッシュエコノマイザ（２１０）をバイパスすることによって、前記少なくとも１つの再液化ユニット（１３０、１４０、１５０）及び前記凝縮器（１７０）を、非冷却方式で動作させ、気化ガスを圧縮し凝縮することのみ行うステップと、
   暖かい凝縮液を前記凝縮器（１７０）から前記甲板タンク（１６０）に流入させるステップと、
   をさらに備えることを特徴とする方法。
2. 前記方法は、
   気化ガスを、前記少なくとも１つの再液化ユニット（１３０、１４０、１５０）内のコンプレッサ配置（４００）によって圧縮するステップであって、前記凝縮器（１７０）は、前記コンプレッサ配置に接続して配置されて、暖かい凝縮液を前記甲板タンク（１６０）内に凝縮して流すステップ、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記方法は、
   気化ガスを前記甲板タンクから、
   （１）気化ガスを、積荷コンプレッサ（２００）の吸引側に送り戻すステップと、
   （２）気化ガスを、前記積荷コンプレッサ（２００）の排出側に送り戻すステップと、
   （３）気化ガスを、３つの圧縮段階が利用可能な積荷コンプレッサ（２２５）の吸引側に送り戻すステップと、
   （４）気化ガスを、積載した前記ＬＰＧと混合するステップと、
   のうちの一つの手段によって戻すステップ、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記方法は、
   荷降ろし中に、前記甲板タンク（１６０）の中身を積荷タンク（１００、１１０、１２０）の少なくとも１つに空けるステップであって、暖かい気化ガスは、前記少なくとも１つの積荷タンク内に配置されたスプレー冷却ノズル（５０、６０）を通じて圧力によって流されるステップ、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記方法は、
   前記組み合わせた過熱防止装置及びフラッシュエコノマイザ（２１０）の両方を含んでいる前記少なくとも１つの再液化ユニット（１３０、１４０、１５０）のセクションを作動させて、前記甲板タンク内に流される凝縮液の初期の飽和圧力が、前記甲板タンクの最大作動圧力より低いことを確実にするステップ、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記方法は、
   前記甲板タンク（１６０）内の暖かい凝縮液に由来するＬＰＧを、低圧燃料ポンプ（４５０）によって、ＬＰＧキャリアエンジンの稼動力のための燃料として用いるステップ、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. ＬＰＧキャリア内に位置付けられた少なくとも１つの積荷タンク（１００、１１０、１２０）内の暖かいＬＰＧ積荷を処理するシステムであって、
   前記少なくとも１つの積荷タンク（１００、１１０、１２０）内の前記積荷から放出された気化ガスが、凝縮器（１７０）を含んでいる少なくとも１つの再液化ユニット（１３０、１４０、１５０）によって再液化されることと、
   再液化された気化ガスが、前記少なくとも１つの積荷タンク（１００、１１０、１２０）内に甲板タンク（１６０）から戻ることと、
   を備え、
   前記システムは
   圧縮された気化ガスを、第１のライン（３）を介して組み合わせた過熱防止装置及びフラッシュエコノマイザ（２１０）内に流入させると共に、第２のライン（４）を介して前記組み合わせた過熱防止装置及び前記フラッシュエコノマイザ（２１０）を通過させることによって、前記少なくとも１つの再液化ユニット（１３０、１４０、１５０）及び前記凝縮器（１７０）が非冷却方式で動作して、気化ガスを圧縮し凝縮することのみ行うことと、
   前記凝縮器（１７０）からの暖かい凝縮液が前記甲板タンク（１６０）内に流入されることと、
   をさらに備えることを特徴とするシステム。
8. 前記システムは、
   前記凝縮器（１７０）からの暖かい凝縮液が、前記甲板タンク内に、調整バルブ（３７０）及び分離バルブ（３８０）を含んでいる第３のライン（１６）を介して流されること、
   をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
9. 前記システムは、
   気化ガスが、少なくとも１つの再液化ユニット（１３０，１４０，１５０）内のコンプレッサ配置（４００）によって圧縮され、前記凝縮器（１７０）は、前記コンプレッサ配置に連結して配置されて、暖かい凝縮液を前記甲板タンク（１６０）内に凝縮して流入すること、
   をさらに備えることを特徴とする請求項７又は８に記載のシステム。
10. 前記システムは、
    前記組み合わせた過熱防止装置及びフラッシュエコノマイザ（２１０）が、圧縮された気化ガスが前記凝縮器（１７０）内に移る際にバイパスされること、
    をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
11. 前記システムは、
    前記組み合わせた過熱防止装置及びフラッシュエコノマイザ（２１０）が、前記第１のライン（３）及び前記第２のライン（４）に接続している第４のライン（３ａ）によってバイパスされ、前記第１のライン（３）及び第４のライン（３ｂ）は分離バルブ（３８０、３９０）をそれぞれ含んでいること、
    をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
12. 前記システムは、
    前記甲板タンクからの気化ガスが、
    （１）気化ガスが、積荷コンプレッサ（２００）の吸引側に送り戻されること、
    （２）気化ガスが、前記積荷コンプレッサ（２００）の排出側に送り戻されること、
    （３）気化ガスが、積荷コンプレッサ（２２５）の吸引側に送り戻され、前記積荷コンプレッサ（２２５）内において３つの圧縮段階が利用可能であること、及び
    （４）気化ガスが、積載されたＬＰＧと混合されること、
    のうちの１つによって戻されること、
    をさらに備えることを特徴とする請求項７〜１１のいずれか一項に記載のシステム。
13. 前記システムは、
    気化ガスがコンプレッサ配置のそれぞれの側に、調整バルブ（３６０）を含む第１の気化ガスライン（１４）によって送り戻されること、
    をさらに備える請求項１２に記載のシステム。
14. 前記システムは、
    気化ガスが、前記積載されたＬＰＧと、調整バルブ（３６０）を含む第２の気化ガスライン（１７）を介して混合されること、
    をさらに備える請求項１３に記載のシステム。
15. 前記システムは、
    荷降ろし中に、前記甲板タンク（１６０）の中身が前記積荷タンク（１００、１１０、１２０）の少なくとも１つに空けられ、暖かい気化ガスは、前記少なくとも１つの積荷タンク内に配置されたスプレー冷却ノズル（５０、６０）を通じて圧力によって流されること、
    をさらに備える請求項７〜１４のいずれか一項に記載のシステム。
16. 前記システムは、
    前記組み合わせた過熱防止装置及びフラッシュエコノマイザ（２１０）の両方を含む前記少なくとも１つの再液化ユニット（１３０、１４０、１５０）のセクションが、前記甲板タンク内に流される凝縮液の初期の飽和圧力が、前記甲板タンクの最大作動圧力より低くなることを確実にするように作動すること、
    をさらに備えることを特徴とする請求項７〜１５のいずれか一項に記載のシステム。
17. 前記システムは、
    前記甲板タンク（１６０）内の暖かい凝縮液に由来するＬＰＧが、低圧燃料ポンプ（４５０）によって、ＬＰＧキャリアエンジンの稼動力のための燃料として用いられること、
    をさらに備えることを特徴とする請求項７〜１６のいずれか一項に記載のシステム。
18. 前記システムは、
    前記低圧燃料ポンプが、下流高圧燃料システム内に含まれる高圧ポンプに第５のライン（２１）を介してフィードすること、
    をさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載のシステム。

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