JP7123069B2 - ボイルオフガス冷却方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、１系列の混合冷媒（ＳＭＲ）のような冷媒を用いて、例えば浮遊している船舶における貨物タンクのような液化ガスタンクからのボイルオフガス（ＢＯＧ）のストリーム（流れ）を冷却する方法及びその装置に関するものである。本発明は特に、浮遊するＬＮＧ（液化天然ガス）貯蔵タンクからのＢＯＧを冷却する方法に関するものであるが、これに限定されるものではない。

プレートフィン型の熱交換器のようなマルチストリームの熱交換器を用いる極低温の分野では、サイドストリーム（側流）を熱交換器内に注入してこの熱交換器内の内部ストリームと融合させることが一般的な特徴である。その後、この合成されたストリームは融合前の元の内部ストリームの方向に沿って流れ続ける。

この１つの可能な分野は、ＬＮＧボイルオフガスを再液化するために混合冷媒サイクルを用いることにある。従来では、ＬＮＧを貨物として運搬する船舶（主としてＬＮＧ運搬船）上の液化天然ガス（ＬＮＧ）貯蔵タンクからのボイルオフガスを船舶のエンジンに用いて船舶に動力を与えるようにしていた。この場合、何れの過剰のＢＯＧも“廃棄ガス”とみなされ、一般的にガス燃焼ユニット（ＧＣＵ）に送給され、ここで燃焼により処分されている。

しかし、船舶のエンジンは益々効率的となっている為、エンジンにとって必要とするＢＯＧは少なくなっている。このことは、ＢＯＧの大部分が廃棄ガスとしてＧＣＵに送給されることを意味している。ガスを再液化して貨物タンクに戻すことによりこのガスの損失を低減させるのが経済的に魅力的となってきている。

ＬＮＧのＢＯＧを再液化する標準的な方法は、１系列の混合冷媒（ＳＭＲ）サイクルと、混合冷媒再循環システムにおけるオイル注入（給油）式スクリュー圧縮器とを用いている。オイル注入式スクリュー圧縮器は、可能な限り使用するのが好ましい程度に工業的に且つ費用的に有効である点で充分立証されている。しかし、オイル注入式スクリュー圧縮器では、圧縮中にＳＭＲ中へのある程度のオイルの“残存分（キャリーオーバー）”も生じ、この残存分のオイルがＬＮＧの熱交換器で必要とする最低温度に曝されることによりオイルを固化してＬＮＧの熱交換器を詰まらせ、このことが性能を低減させ、最終的にシステムの故障につながるようになる。

従って、圧縮後のＳＭＲは、主たる冷却流として用いる前に、少なくとも１回のオイル／ガス分離ステップを受けて、“オイル固化温度”未満の温度まで膨張させることができる程度に充分に“オイルフリー（無オイル）”となるストリームが得られるようにする必要がある。

オイル注入式スクリュー圧縮器を有する従来のＳＭＲサイクルを添付の図１に示す。貨物タンクからのボイルオフガスを圧縮器(図示せず)内で圧縮させ、パイプライン２０を介して冷却のために送給する。圧縮されたボイルオフガスは最初に、容易に入手しうる周囲の冷却媒体（例えば、海水、淡水、エンジンルーム冷却水、空気）を用いて後置冷却器（アフタークーラ）１４内で冷却させ、その後熱交換器１２内で更に冷却させる。この予め冷却されたＢＯＧはマルチストリーム（すなわち、２つよりも多いストリーム）の熱交換器７（主として、ろう付けアルミニウムプレートフィン型の熱交換器）内に送給し、ここでＢＯＧがＳＭＲ再循環システムを用いて冷却され且つ凝縮されるようにする。

熱交換器１２は、個別の冷媒カスケード１３から供給されパイプライン３２を介して送給される冷媒（主としてプロパン）を用いる。

ＳＭＲ再循環システムでは、冷媒レシーバ１からの混合冷媒ガスがパイプライン２２を介してオイル注入式スクリュー圧縮器２に流れるようにする。ＳＭＲガスはパイプライン２３内に圧縮され、その後オイル分離器３に入り、ここで殆どのオイルが（重力及びろ過の双方又は何れか一方により）オイルを主成分とするストリーム２５として除外され、オイルポンプ４によりポンピングされ、オイル冷却器５により冷却され、最後に圧縮器２内に再注入されるようにする。

オイル分離器３からのガスはパイプライン２４内に送給される。このパイプライン内のガスは殆どオイルフリーとなっているが、（重量で１００万分の１までの）少量のオイルを含んでいる。パイプライン２４内のガスは容易に入手可能な冷却媒体（例えば、海水、淡水、エンジンルーム冷却水、空気）を用いる後置冷却器６内に送給される。

後置冷却器６の下流で、凝縮器（コンデンサ）１１における冷えた外部冷媒（主としてプロパン）に対する熱交換を用いて冷媒ガスの凝縮が行われるようにする。この外部冷媒の冷却温度は外部の冷媒カスケード１３内で生ぜしめる。パイプライン２４における冷媒は凝縮器１１を通過した後に少なくとも部分的に凝縮させ、その後、蒸気‐液体分離器８に入れ、気相及び液相を形成する。凝縮器１１における凝縮と、（随意的に一体型の又は個別のフィルタを有する）分離器８における（一般的に重力且つ随意的にろ過による）分離との重要な特徴は、分離器３の後に残存分のオイルが全て有効に液相となり、パイプライン２９に入り、オイルフリーの蒸気がパイプライン２６内に放出されるようにすることである。

パイプライン２９中の“液体及びオイル”又はオイル含有冷媒の圧力はフラッシュバルブ９により低減させ、これが部分的な気化及び温度の低下につながるようにする。この温度はオイルを固化（ワックス化又は凝固化）させるのに充分低くなっていない。従って、部分的に気化した冷媒液及びオイルのストリーム４２はマルチストリームの熱交換器７に送給され、ここで完全に気化され、これにより熱交換器７内の高温ストリームに部分的な冷却が行なわれる。一方、パイプライン２６内のオイルフリーである冷媒蒸気は熱交換器７に送給され、ここで十分に冷却される。完全に又は部分的に凝縮したストリームは熱交換器７から送出されてパイプライン２７内に入れられ、その後このストリームを、その圧力をＳＭＲ再循環システムにおける最低温度となるまで絞り弁１０により低減させてパイプライン３４内に入れて、熱交換器７内で必要な冷却が達成されるようにする。これにより、熱交換器７に対する主たる冷却ストリームが生ぜしめられる。パイプライン２７よりも前に熱交換器１１及び分離器８を用いて可能な限り多くのオイルを除去する必要があるのは、パイプライン３４内の冷媒の温度をオイルの固化温度よりも低くする為である。

パイプライン３４内の冷えた冷媒は熱交換器７内に送給され、ここで気化され、高温のストリームを冷却する。このストリームを、部分的に気化した液体及びオイルストリーム４２と融合させ、合成した冷媒ストリーム４４が蒸気としてパイプライン２８を介して熱交換器７から送出されて冷媒レシーバ１に再び入るようにする。

全体的に見ると、図１に示す従来のＳＭＲサイクルにおける再液化処理に対する冷却責務は、ＳＭＲ再循環システムと外部の冷媒カスケード１３との双方により達成される。

潜在的な１つの問題点は、分離器８からの部分的に気化した冷媒液及びオイルのストリーム４２と、パイプライン３４から上方に通過する冷媒との熱交換器７における融合にある。冷媒液及びオイルのストリーム４２は、当然、パイプライン２６及び３４内のストリームと比較して多い、特に極めて多いオイルを有しており、凍結した場合にすぐに目詰まりを生ぜしめる。従って、これらのストリームの融合は、オイルの凝縮温度よりも高い充分に温かい熱交換器７の部分を生ぜしめるように設計されている。

一方、パイプライン３４から上方に通過する冷媒を、熱交換器７を上方に通過する際に（温度及び蒸気の割合の双方又は何れか一方を増大させる熱交換器７内の種々のより一層温かいストリームにより）加熱させ、この冷媒が融合個所で熱交換器７内に充分な上昇速度を有し、合成ストリーム４４内に含まれるオイルが上方に流れて熱交換器７から放出されるようにしている。

しかし、熱交換器７が（例えば、部分負荷、又はプロセス外乱、又は中断の状態で動作している為に）設計状態で動作していない場合には、依然として熱交換器７にある合成ストリーム４４の速度が、部分的に気化した冷媒液及びオイルのストリーム４２内に導入されたオイル粒子の終速度よりも低くなる可能性がある。このことにより、融合個所よりも下側で熱交換器７のより冷却した部分に向けてオイル粒子を降下させ、ここでオイル粒子が凍結して熱交換器７を急速に詰まらせる。

本発明の目的は、ＢＯＧストリームの冷却中に上述したオイル含有ストリームを融合させる改善した処理及び装置を提供することにある。

従って、本発明の第１の態様によれば、液化ガスタンクからのボイルオフガス（ＢＯＧ）ストリームを冷却する冷却方法であって、入口ポート及びより一層温かい出口ポートを有する熱交換器内で前記ＢＯＧストリームを第１冷媒と熱交換するステップを少なくとも有している当該冷却方法が、少なくとも、
(a) 前記第１冷媒を前記熱交換器の前記入口ポート内と前記熱交換器の第１の区域内とに入れて前記ＢＯＧストリームと熱を交換させ、より一層温かい第１冷媒ストリームを生ぜしめるステップと、
(b) 前記入口ポートと前記より一層温かい出口ポートとの間の中間の出口ポートにおいて前記より一層温かい第１冷媒ストリームを前記熱交換器から引出すステップと、
(c) 前記より一層温かい第１冷媒ストリームをオイル含有冷媒ストリームと混合して合成した冷媒ストリームを生ぜしめるステップと、
(d) この合成した冷媒ストリームを、前記第１の区域よりも温かい前記熱交換器の第２の区域内に位置する入口ポートを介して前記熱交換器内に入れるステップと、
(e) 前記合成した冷媒ストリームを前記より一層温かい出口ポートを介して前記熱交換器から排出させるステップと
を具えるようにする冷却方法を提供する。

液化ガスタンクは当該技術分野において周知である。液化ガス運搬船、艀、及び運送船を含むその他の船におけるタンクを含むあらゆる液化ガスタンクは、既知の理由でボイルオフガスを生ぜしめる又は放出する。液化ガスには、標準沸点が（１気圧で）－１６０℃よりも低い液化天然ガス（ＬＮＧ）を含む種々の石油又は石油化学ガスのような、標準沸点が０℃、主として少なくとも－４０℃よりも低い液化ガスを含めることができる。

随意的ではあるが、ＢＯＧは浮遊している船舶における液化貨物タンクからのもの、随意的にＬＮＧ貨物タンクからのものとする。

液化ガスタンクからのボイルオフガス（ＢＯＧ）を冷却するための、通常単一の冷媒や、混合冷媒や、複数の冷媒を用いてＢＯＧを再液化するための多くのシステム、装置及び処理は既知であり、これらには、主として必要とするエネルギー入力を最少化するために、主としてスペースのような他の制約を伴う冷却処理の１つ以上の回路、熱交換器及びその他の変形体を含めることができる。当業者は多くのこのようなシステムを知っているものである。

多くのこのようなシステムには、しばしば潤滑油を含む少なくとも１つの冷媒圧縮器が含まれている。一般的な潤滑油はオイルである。オイル注入式スクリュー圧縮器は産業界で充分に実証されており、費用効率が高く、可能な個所でこれらを使用するのが好ましい。しかし、オイル注入式スクリュー圧縮器でも、圧縮中にある程度のオイルを冷媒中に“残存”させ、残存オイルが、ある熱交換器で必要とする最低温度に曝されることによりこのオイルを固化させてこの熱交換器を詰まらせ、これにより性能を低下させ、最終的にシステムを故障させるであろう。

本明細書で用いている用語“オイル含有ストリーム”は、オイル注入式スクリュー圧縮器を介して流した冷媒ストリーム中のオイルを有するストリームを含むものである。このようなオイルは主として、完全に又は実質的に圧縮器の潤滑オイルである。本明細書で用いている用語“オイルを主成分とするストリーム”は、冷媒ストリーム中の多量の、一般にかなりの量のオイルを有するストリーム、例えば、オイル注入式スクリュー圧縮器を通って流れた冷媒ストリームから液体を分離したストリームに関するものである。用語“オイル含有ストリーム”は、本明細書では主として、オイルを主成分とするストリームよりも含まれるオイルが少ないストリームを言及するために用いている。

本発明の熱交換器は、液化ガスタンクからのボイルオフガス（ＢＯＧ）の必要な冷却を達成するのに必要とする唯一の熱交換器とするか、又は複数の熱交換器ユニットを有する大型の又はより一層大規模な液化熱交換器システムの一部とすることができる。本明細書における“液化熱交換器システム”に対する如何なる言及も、このような液化熱交換器システムが本発明の熱交換器を含んでいることを意味しているものである。

ＢＯＧを再液化する１つの方法では、１系列の混合冷媒（ＳＭＲ）サイクルと、混合冷媒再循環システムにおけるオイル注入式スクリュー圧縮器とを用いる。ＳＭＲは、当該技術分野において、一般的に１種類以上の炭化水素、通常は特にメタン、エタン及びプロパンの混合物を有する、場合によっては少なくともブタン及び窒素をも有し、随意的にペンタンのような１種類以上の他の可能な冷媒を有する一連の冷媒を言及するのに用いる用語である。これらの種々の成分及びこれらの比率は特定のＳＭＲを形成する上で既知であり、これらを本明細書で更に説明しない。

従って、本発明の一実施例によれば、第１冷媒を１系列の混合冷媒（ＳＭＲ）又は１系列の混合冷媒の一部とする。

ＳＭＲは、少なくとも、
(a) 少なくとも１つのオイル注入式スクリュー圧縮器を用いて前記ＳＭＲを圧縮することにより圧縮後のＳＭＲストリームを生ぜしめるステップと、
(b) 前記圧縮後のＳＭＲストリームを分離させてオイルを主成分とするストリームと第１ＳＭＲ蒸気ストリームとを生ぜしめるステップと、
(c) 前記第１ＳＭＲ蒸気ストリームを前記液化熱交換器内に通し、凝縮したＳＭＲストリームを生ぜしめるステップと、
(d) 凝縮したＳＭＲストリームを膨張させて、膨張した最低温度のＳＭＲストリームを生ぜしめてＢＯＧストリームとの熱交換のために前記液化熱交換器システムに通すステップと
を具えるＳＭＲ再循環システムにおいて生ぜしめることができる。

本明細書で規定する１つ以上のストリームの分離処理は適切な如何なる分離器でも行うことができ、これら分離器の多くは、当該技術分野において既知であり、且つ一般的に少なくとも１種類の気体ストリームを、主として分離器の上部又はその付近に得られる軽いストリームと、主として分離器の下端に得られ、主として少なくとも１種類の液相を有する重いストリームとを生ぜしめことを目的とするものである。

ストリームの膨張は、一般的にバルブ等を有する１つ以上の適切な膨張デバイスを通して行うことができる。

本明細書で用いている用語“周囲冷却”は、通常周囲温度で得られる周囲の冷却媒体を使用することに関するものである。これには、ストリームに対し周囲冷却を提供するのに用いるのに主として容易に得られる海水、淡水、エンジンルーム冷却水及び空気や、これらの任意の組合せが含まれるものである。

冷媒の圧縮には、圧縮後のストリームを生ぜしめるために、随意的に直列配置とするか、並列配置とするか、或いは直列及び並列配置の組合せとする１つよりも多い圧縮器を用いることを含めることができる。

ボイルオフガス（ＢＯＧ）ストリームの冷却は、液化熱交換器システムの一部とすることができ、この一部は、１つ以上のユニット又はステージに配置した１つ以上の熱交換器の如何なる形態にもすることができ、且つ熱交換を２つ以上のストリーム間で行いうるようにでき、随意的に液化熱交換器システムの一部において特にＢＯＧストリームと冷媒ストリームの１つとの間で少なくとも１つのストリームが１つ以上の他のストリームに対し逆方向に流れうるようにする。

液化熱交換器システムが１つよりも多い熱交換器を有する場合には、１つよりも多い熱交換器を直列配置とするか、並列配置とするか、或いは直列及び並列配置の組合せとすることができ、且つ１つよりも多い熱交換器は、随意的に単一の冷却ユニット又はボックス内で、且つ随意的にＢＯＧストリームと必要な熱交換を行ってＢＯＧストリームを液化する１つ以上のユニット又はステージの形態で、個別的とするか、又は結合させるか、又は隣接させることができる。

液化熱交換器システムには、２つのストリーム又は複数のストリームの熱交換器を１つ以上の接続区分、又はユニット、又はステージ内に配置した適切な如何なる構成配置をも設けることができ、この場合随意的ではあるが、１つの区分、又はユニット、又はステージを平均温度の意味で他の区分、又はユニット、又はステージよりも“より一層温かい”ものとする。

随意的ではあるが、本発明の熱交換器はＢＯＧ液化熱交換器システムにおける単一の液化熱交換器とする。更に随意的ではあるが、液化熱交換器システムは２つの、随意的に２つよりも多い熱交換器ユニットを有するマルチユニットの液化熱交換器を具えるようにし、且つＢＯＧストリーム及び第１冷媒は熱交換器ユニットの最も冷却した部分を通過するようにする。

当該技術分野では多くの液化熱交換器が既知であり、これらは代表的にプレートフィン型、シェル＆チューブ型、シェル＆プレート型、コイル巻装型、及びプリント回路型の熱交換器、又はこれらの任意の組合せを有する液化熱交換器を提供するか又はその一部とすることができるものである。

随意的ではあるが、本発明における熱交換器はプレートフィン型の熱交換器又はプリント回路型の熱交換器を有するようにする。

随意的ではあるが、本発明における熱交換器は垂直の又はほぼ垂直の又は傾斜した熱交換器とする。

熱交換器は一般に、１つ以上のストリームに対し１つ以上の入口点又は入口ポートと、１つ以上のストリームに対し１つ以上の出口点又は出口ポートとを有し、これらの間には温度勾配又は勾配経路があるものである。熱交換器を通過する殆どのストリームは、通常この熱交換器の“全て”を、すなわちこの熱交換器の一端又は一辺における入口点又は入口ポートから随意的であるが他端又は他辺における（これに限定されない）出口点又は出口ポートまでを通過して、入口及び出口間で最大の熱交換、すなわち温度勾配経路に沿う最大の温度変化又は相変化を可能とするものである。このようなストリームは熱交換器を“全体的に”又は“完全に”通過したものである。

あるストリームは、一般に可能な最大の温度勾配経路に沿う中間温度点又は個所に入口点又は入口ポートを設けるか、又は温度勾配経路に沿う中間温度点に出口点又は出口ポートを設けるか、或いはこれらの双方を達成することにより熱交換器の一部分又は一部の量のみを通過するようにしうる。このようなストリームは熱交換器の一部のみを通過し、通常“サイドストリーム”と称される。

液化熱交換器が１つよりも多い液化熱交換器ユニット及び液化熱交換器ステージの双方又は何れか一方により構成されている場合には、随意的ではあるが、第１冷媒ストリームが第１のユニット及びステージの双方又は何れか一方内に流れ、オイル含有冷媒ストリームが第２のユニット及びステージの双方又は何れか一方内に流れるようにする。

随意的ではあるが、本発明の方法が更に、更なる冷却責務のために熱交換器の後で合成冷媒ストリームを再循環するステップを具えるようにする。

随意的ではあるが、本発明の方法が更に、本発明の第１の態様のステップ(a) の前に第１冷媒を膨張させるステップを具えるようにする。

随意的ではあるが、本発明の第１の態様のステップ(c) の温度は熱交換器における第１の区域の温度よりも高くする。更に随意的ではあるが、第２の区域の温度はオイル含有冷媒のオイルのオイル凝縮温度よりも温かくする。

随意的ではあるが、中間の出口ポートは、第１の区域よりも温かい熱交換器の第２の区域内にあるようにする。

本発明の特定の一実施例では、１系列の混合冷媒（ＳＭＲ）を用いて液化ガスタンクからのボイルオフガス（ＢＯＧ）ストリームを冷却する方法であって、液化熱交換器システムにおいて前記ＢＯＧストリームを前記ＳＭＲと熱交換して冷却したＢＯＧストリームを発生させるようにするステップを少なくとも具える当該方法とともに用いるためのＳＭＲ再循環システムを提供するものであり、
この場合、少なくとも、
(a) 少なくとも１つのオイル注入式スクリュー圧縮器を用いて前記ＳＭＲを圧縮することにより圧縮後のＳＭＲストリームを生ぜしめるステップと、
(b) この圧縮後のＳＭＲストリームを分離させてオイルを主成分とするストリームと第１ＳＭＲ蒸気ストリームとを生ぜしめるステップと、
(c) 前記第１ＳＭＲ蒸気ストリームを分離させて、オイル含有液相ＳＭＲストリーム及びＳＭＲ蒸気ストリームを生ぜしめるステップと、
(d) 前記ＳＭＲ蒸気ストリームを前記液化熱交換器システムに通し、凝縮させたＳＭＲストリームを生ぜしめるステップと、
(e) この凝縮させたＳＭＲストリームを膨張させて膨張された最低温度のＳＭＲストリームを生ぜしめ、これを前記液化熱交換器システムの第１の区域内に通してより一層温かいＳＭＲストリームを生ぜしるステップと、
(f) このより一層温かいＳＭＲストリームを中間の出口ポートにおいて前記熱交換器から引出すステップと、
(g) 前記より一層温かいＳＭＲストリームをオイル含有冷媒ストリームと合成して合成冷媒ストリームを生ぜしめるステップと、
(h) この合成冷媒ストリームを、前記第１の区域よりも温かい前記熱交換器の第２の区域内に位置する入口ポートを介して前記熱交換器内に通すステップと、
(i) 前記合成冷媒ストリームを前記より一層温かい出口ポートを介して前記熱交換器から排出させるステップと
を具えるＳＭＲ再循環システムにおいて前記ＳＭＲを生ぜしめるようにする。

随意的ではあるが、（オイル含有液相ＳＭＲストリーム及びＳＭＲ蒸気ストリームを生ぜしめるために）第１ＳＭＲ蒸気ストリームを分離させるステップは、液化熱交換器において第１ＳＭＲ蒸気ストリームのある冷却後に生じるようにすることができる。

従って、本発明の特定の他の実施例によれば、１系列の混合冷媒（ＳＭＲ）を用いて液化ガスタンクからのボイルオフガス（ＢＯＧ）ストリームを冷却する方法であって、液化熱交換器システムにおいて前記ＢＯＧストリームを前記ＳＭＲと熱交換して冷却したＢＯＧストリームを生ぜしめるようにするステップを少なくとも具える当該方法を提供するものであり、
この場合、少なくとも、
(a) 少なくとも１つのオイル注入式スクリュー圧縮器を用いて前記ＳＭＲを圧縮することにより圧縮後のＳＭＲストリームを生ぜしめるステップと、
(b) この圧縮後のＳＭＲストリームを分離させてオイルを主成分とするストリームと第１ＳＭＲ蒸気ストリームとを生ぜしめるステップと、
(c) 前記第１ＳＭＲ蒸気ストリームを前記液化熱交換器システム内に通し、この第１ＳＭＲ蒸気ストリームを冷却させて、冷却した第１ＳＭＲ蒸気ストリームを生ぜしめるステップと、
(d) 前記冷却した第１ＳＭＲ蒸気ストリームを前記液化熱交換器システムから引出すステップと、
(e) 前記冷却した第１ＳＭＲ蒸気ストリームを分離させて、オイル含有液相ＳＭＲストリームとオイルフリーのＳＭＲ蒸気ストリームとを生ぜしめるステップと、
(f) 前記オイルフリーのＳＭＲ蒸気ストリームを前記液化熱交換器システムに通して凝縮されたＳＭＲストリームを生ぜしめるステップと、
(g) 前記凝縮されたＳＭＲストリームを膨張させて膨張された最低温度のＳＭＲストリームを生ぜしめ、これを前記液化熱交換器システムに通して前記ＢＯＧストリームと熱交換させ、且つより一層温かいＳＭＲストリームを生ぜしめるステップと、
(h) 前記より一層温かいＳＭＲストリームを中間の出口ポートにおいて前記液化熱交換器システムから引出すステップと、
(i) 前記ステップ(e) の前記オイル含有液相ＳＭＲストリームを膨張させて少なくとも部分的に膨張されたオイル含有冷媒ストリームを生ぜしめるステップと、
(j) 前記ステップ(h) の前記より一層温かいＳＭＲストリームを前記ステップ(i) の前記オイル含有冷媒ストリームと合成させて合成された冷媒ストリームを生ぜしめるステップと、
(k) 前記合成された冷媒ストリームを、前記第１の区域よりも温かい前記液化熱交換器システムの第２の区域内に位置する入口ポートを介して前記液化熱交換器システム内に入れるステップと、
(l) 前記合成された冷媒ストリームを、前記より一層温かい出口ポートを介して前記液化熱交換器システムから排出させるステップと
を具える再循環システムにおいて前記ＳＭＲを生ぜしめるようにする。

このような方法によれば、外部の冷媒カスケード無しに、ＢＯＧを冷却することができる。ＳＭＲ再循環システムを有するようにしたこの方法によれば、液化ガスタンクからのボイルオフガスストリームを冷却するための準周囲的な（sub-ambient ）冷媒による冷却責務を全て達成しうる。

随意的ではあるが、液化熱交換器システムが単一の液化熱交換器である場合には、ステップ(d) における液化熱交換器システムからの冷却した第１ＳＭＲ蒸気ストリームの引出しを、熱交換器において生ぜしめる熱交換に沿う中間温度で、随意的には液化熱交換器システム内へのオイルフリーのＳＭＲ蒸気ストリームに対する入口と同様な温度で達成して凝縮したＳＭＲストリームを生ぜしめるようにしうる。従って、随意的ではあるが、本発明のこの実施例のステップ(d) は、液化熱交換器システムの最も冷却した部分よりも前に冷却した第１ＳＭＲ蒸気ストリームを液化熱交換器システムから引出すこと、すなわち液化熱交換器システムを通る部分的な通路を達成することを含むものである。

オイルフリーのＳＭＲ蒸気ストリームは、本発明のこの実施例のステップ(d) の引出された冷却した第１ＳＭＲ蒸気ストリームの温度よりも高い、又は低い、又はこの温度と同じ、又は同様な温度で液化熱交換器システム内に通す（戻す）ことができる。随意的ではあるが、オイルフリーのＳＭＲ蒸気ストリームは、本発明のこの実施例のステップ(d) の引出された冷却した第１ＳＭＲ蒸気ストリームの温度と同様な温度で液化熱交換器システム内に通すようにする。

或いはまた、本発明のこの実施例の液化熱交換器システムは、２つの、随意的に２つよりも多いユニット、又はステージ、又はシステム、又はフレーム等を有するマルチユニットの液化熱交換又は熱交換器とすることができる。

本発明のこの実施例の液化熱交換が１つよりも多い液化熱交換ユニット等によりもたらされる場合には、随意的ではあるが、第１ＳＭＲ蒸気ストリームを第１のユニットに通し、オイルフリーのＳＭＲ蒸気ストリームを第２のユニットに通す。或いはまた、随意的に、第１ＳＭＲ蒸気ストリームを第１の熱交換器ユニット等に通し、オイルフリーのＳＭＲ蒸気ストリームを第１の熱交換器ユニットと第２の熱交換器ユニットとの双方に通す。或いはまた、随意的に、第１ＳＭＲ蒸気ストリームを２つ以上の別々の熱交換器ユニット等に分割し、且つ２つ以上の別々の熱交換器ユニット等を通るようにオイルフリーのＳＭＲ蒸気ストリームを分割する。当業者は理解しうるように、随意的ではあるが冷却されているＢＯＧストリームをも分割するようにしたマルチユニットの液化熱交換構成を用いる液化熱交換器システムに対し更なる変更を行うことができる。

本発明のこの実施例の液化熱交換が１つよりも多い液化熱交換ユニット及びステージの双方又は何れか一方によりもたらされる場合にも、随意的ではあるが、第１の又はより一層温かいステージが、プレートフィン型の熱交換器のようなマルチストリームの熱交換器か、又は随意的ではあるが、直列配置とするか、並列配置とするか、或いはその双方とした一連の個別の熱交換器を有し、これらのうちの少なくとも１つが第１ＳＭＲ蒸気ストリームを冷却し、且つこの冷却した第１ＳＭＲ蒸気ストリームを分離してオイル含有液相ＳＭＲストリームとオイルフリーのＳＭＲ蒸気ストリームとを得る前にこの冷却した第１ＳＭＲ蒸気ストリームが得られるようにしうる。

本発明の更なる態様によれば、液化ガスタンクからのボイルオフガス（ＢＯＧ）ストリームを冷却する装置を提供するものであり、この装置は本明細書で規定した冷媒システムと、ＢＯＧストリームと熱交換するための熱交換器とを有するものである。

本発明の更なる態様によれば、本明細書で規定した液化ガスタンクからのボイルオフガス（ＢＯＧ）ストリームを冷却する方法を有している、船舶を統合的に設計する方法を提供する。

本発明の更なる態様によれば、本明細書で規定したのと同じ又は類似するステップを有する液化ガスタンクからのボイルオフガス（ＢＯＧ）ストリームを冷却する方法とともに用いるシステムを統合的に設計する方法を提供する。

本発明の更なる態様によれば、本明細書で規定したのと同じ又は類似するステップを有している、冷媒を用いて液化ガスタンクからのボイルオフガス（ＢＯＧ）ストリームを冷却する処理を設計する方法を提供する。

本発明の更なる態様によれば、本明細書で規定したのと同じ又は類似するステップを有している、液化ガスタンクからのボイルオフガス（ＢＯＧ）ストリームを冷却する方法とともに用いるシステムを設計する方法を提供する。

本明細書に開示した設計方法には、関連の演算装置及び制御を組み入れるためのコンピュータ支援処理を船舶構造全体に導入したり、関連のコストや動作パラメータの容量を方法論及び設計に導入したりすることができる。本明細書に開示した方法は、コンピュータで読取り且つ処理するのに適した媒体に符号化することができる。例えば、本明細書に開示した方法を実行するための符号は、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ことができ且つこのコンピュータにコピーしうる磁気媒体又は光学媒体に符号化することができる。従って、本発明による方法は、設計技師により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て実行しうる。

本発明は、特定のサイドストリームを熱交換器の外側で上方に流れる内部ストリームと融合させるマルチストリームの熱交換器、特にプレートフィン型の熱交換器を有する低温分野における通常の構成を提供する。この場合、融合された又は合成されたストリームを融合前の元の内部ストリームの方向に沿って流れ続けるようにしうる。

随意的ではあるが、本発明は、熱交換器内の主たる流路方向が少なくとも上方、又は代表的に垂直方向又は傾斜した方向であり、熱交換器の高温端が物理的に低温端の上方に位置するようにしたマルチストリームの熱交換器に関するようにする。

引出されたより一層温かい第１冷媒ストリームとオイル含有ストリームとを合成又は融合させる処理又は位置決め又は構成配置には適切な如何なる装置又はデバイスを用いることができる。例えば、融合は簡単なＴピースの構成配置とすることができる。

より一層温かい第１冷媒ストリームとオイル含有ストリームとの合成は、熱交換器からのより一層温かい第１冷媒ストリームの引出し個所よりも（熱交換器の方位に関して）物理的に高い個所とすることができるが、本発明はこれに限定されない。

随意的ではあるが、合成されたストリームの熱交換器内への入口は、より一層温かい第１冷媒ストリームの引出し個所付近又はこれとは異なる個所、代表的に中間の出口ポート付近、又はこの出口ポートに隣接する個所、又はこの出口ポートの個所にし、合成されたストリームの戻り温度が中間の出口ポートにおけるより一層温かい第１冷媒ストリームの温度と同じ又は類似するようにすることができる。

本発明には、１つ以上の他のストリームを第１冷媒ストリーム及びオイル含有ストリームの何れか又は双方と組合せることを含める。

本発明には、２か所よりも多い温度区域を有する熱交換器を含めることができる。代表的には、ＢＯＧストリームを冷却する方法に含まれる熱交換器が、その“長さ”に沿うある温度範囲、通常“冷たい／最も冷たい／涼しい／より一層涼しい端部”から“熱い／最も熱い／温かい／より一層温かい／より一層熱い端部”まで至る範囲を有するようにする。又、代表的には、熱交換器がその長さに沿う１つ以上の温度勾配を有し、ある１つの温度区域と他の温度区域との間に明確な温度境界が存在しないようにする。圧縮器からの代表的なオイルを凍結しうる熱交換器内の領域と、温度がオイルの凍結点よりも高い領域との間の温度の点又はライン又は境界の着想を単に説明するために、用語“区域Ａ”及び“区域Ｂ”を用いる添付図面の図２及び図３を使用して本発明を説明している。本明細書では、領域又は区域内の“温度”に対する如何なる言及も、必要とする又は規定した温度を有する領域又は区域内のあらゆる個所における温度に関連させて用いて、領域又は区域にまたがる如何なる温度変化をも可能にするものである。

種々の冷媒圧縮器の潤滑オイルを含む種々のオイルは互いに異なる凍結点の温度を有し、オイル凍結点よりも低い或いは高い熱交換器の如何なる部分の個所も変化し得るようになることを当業者は知っている。しかし、何れかのＢＯＧ液化システムを１種類以上の既知の潤滑オイルを用いる１つ以上の既知の冷媒圧縮器を以って構成し、特定の冷凍又は液化システムの圧縮器に対するオイル凍結点を予め決定し、プラントの製造者が熱交換器において形成すべき中間ポート又は各中間ポートの位置を予め決定しうるようにする。

液化熱交換器が複数の熱交換器ユニットを有する場合、本発明は、隣接させるか又は個別的としうる第１及び第２のユニットの相対位置により制限されるものではない。

本発明において用いる何れかのＳＭＲストリームにおける組成及び成分比の双方又は何れか一方を変えて、本発明の各構成に対し最良の効果を達成しうるようにすることができる。

以下に本発明の実施例及び用例を例示のみで且つ添付図面を参照して説明する。

図１は、従来技術のＳＭＲシステムを用いてＢＯＧストリームを冷却する従来技術の方法を示す概略図である。 図２は、図１の領域２００を示す簡略図である。 図３は、本発明の一実施例を用いてＢＯＧストリームを冷却する方法の一部を示す簡略図である。 図４は、本発明の第１の実施例によるＢＯＧストリーム冷却方法を示す概略図である。 図５は、本発明の第２の実施例によるＢＯＧストリーム冷却方法を示す概略図である。 図６は、本発明の第３の実施例によるＢＯＧストリーム冷却方法を示す概略図である。 図７は、本発明の第４の実施例によるＢＯＧストリーム冷却方法を示す概略図である。

互いに異なる図において関連性がある場合、同じ参照符号を用いて同じ又は類似の特徴部を表わしている。

図１は、ＳＭＲ再循環システム及びオイル注入式スクリュー圧縮器２を用いて圧縮されたＢＯＧの再液化を達成するためにカスケード１３に基づいた外部の冷媒回路及び装置を必要とする上述した従来技術の構成である。

図２は、第１冷媒ストリーム３４がその最低温度で熱交換器７に入るとともに、説明の目的のために“区域Ａ”としてのみ示している領域内に入り、この領域内では熱交換器７内の温度は、ストリーム３４内に残存している如何なる圧縮器潤滑オイルも凍結する程度に低くなっている、図１の領域２００の簡略図を示している。しかし、ストリーム３４は、目詰まりにより熱交換器７の著しい閉塞又は誤操作を生ぜしめる程度の多量のオイル量を有するべきではない。

このストリーム３４は、熱交換器７内を通過する（図示していない、熱交換器１２からの図１におけるＢＯＧストリームのような）他のより一層熱いストリームにより加熱され、熱交換器７内を上方に通過するにつれそのエンタルピーが増大し、その結果、温度及び蒸気の割合の双方又は何れか一方を増大させるようになっている。

熱交換器７内のより一層温かい個所（すなわち、例示したより一層温かい“区域Ｂ”内）で、（通常、凍結した場合に熱交換器７を詰まらせる程度に多量のオイル量を有している）膨張されたオイル含有ストリーム４２が熱交換器７内に注入されるとともに、より一層温かいストリームと融合され、上述した元の冷却したストリームの経路に沿って流れ続ける合成ストリーム２８を生ぜしめる。

“区域Ｂ”は、注入されたストリーム４２内のオイルが凍結しない程度に充分温かい。又、図２に示す構成が適切に設計されている場合には、設計状態で熱交換器７内に充分な上昇速度があり、ストリーム４２内に含まれる如何なるオイルも合成ストリーム２８内に常に上方にのみ流れる。

しかし、処理が（例えば、部分負荷、又はプロセス外乱、又は中断の状態で動作している為に）設計状態で動作しない場合には、合成ストリーム２８の速度は、オイル含有ストリーム４２により導入されたオイル粒子の終速度よりも低くなる可能性がある。このような事象はオイル粒子を“区域Ａ”内で落下し、ここでオイル粒子が凍結し熱交換器７を詰まらせる。従って、このことは、熱交換器７をアクセスするとともに、詰まっているオイル及びその固体成分の双方又は何れか一方を物理的又は化学的に除去するために冷却処理の全体を停止させることを必要とするものであり、不所望な遅延及びコスト問題を生ぜしめる。

本発明は、オイルが熱交換器の最も低温の、主として極低温の区分に入りうることを物理的に防止することにより、上述した問題を回避する代替構成を提供するものである。

本発明の実例を図３に示す。この図３は、上方に流れる第１冷媒ストリーム３４が入口ポート４９を経て熱交換器５０における例示の温度“区域Ａ”内に最初に入り、次いで例示のより一層温かい温度“区域Ｂ”内に入り、出口ポート６０を経てストリーム５２として回収され、オイル含有冷媒ストリーム４２と外部で融合され、合成された冷媒ストリーム５４を形成することを示している。この合成された冷媒ストリーム５４を、区域Ｂにおける隣接の入口又は入口ポート６３を介して熱交換器５０内に再注入し、上方の流れを継続させ、より一層温かい出口ポート７２を介して合成された出口ストリーム２８として熱交換器５０を出るようにする。熱交換器５０は、この熱交換器５０が第１冷媒ストリーム３４を引出すための追加の引出しポート６０を有している点で、図２における熱交換器７と相違している。

このようにすることにより、熱交換器５０内の合成されたストリーム５４の流量が少なすぎ（ストリームの速度がオイル含有ストリーム４２内に導入されたオイル粒子の終速度よりも低くなる）場合に、オイルは、凍結される可能性のある熱交換器５０の“区域Ａ”内に降下できなくなる。

図３の構成は、図２の構成に比べて、オイルの可能な流路を物理的に、オイル凍結温度が存在する熱交換器の区分に入ることができないように隔離している。

図４は、本発明の一般的な第１の実施例により液化ガスタンクからのボイルオフガスのストリームを冷却する方法を示しており、この場合１系列の混合冷媒（ＳＭＲ）を用いるとともに、液化熱交換システム内でＢＯＧストリームをＳＭＲと熱交換させて冷却したＢＯＧストリームを形成するステップを少なくとも有しており、ＳＭＲはＳＭＲ再循環システム内に与えるようにしている。

更に詳細に説明するに、図４は、１つ以上のＬＮＧ貨物タンク(図示せず)から供給されるとともに圧縮器(図示せず)内で既に圧縮されているＢＯＧストリーム２０を示している。ＢＯＧストリーム２０は、随意的に、容易に入手可能な冷却媒体（例えば、海水、淡水、エンジンルーム冷却水、空気）を用いる第１の周囲の熱交換器１４と、冷媒カスケード１３からストリーム３０を介して供給される外部冷媒の部分ストリーム３２を用いる熱交換器１２との双方又は何れか一方において周囲的に冷却させる。随意的に冷却する（且つ圧縮させる）このＢＯＧストリームは、その後、液化熱交換器システム６２内に供給する。

液化熱交換器システム６２は、２つ以上のストリーム間で、随意的に複数のストリーム間で熱交換を達成しうるとともに、随意的に、このシステムの一部分において１つ以上の他のストリームに対し、特にＢＯＧストリームと冷媒の１つとの間で向流的に流れる少なくとも１つのストリームを有する１つ以上の熱交換器の任意の形態又は構成を具えるようにすることができる。任意の構成とする複数の熱交換器は、直列配置とするか、並列配置とするか、或いは直列及び並列配置の組合せとすることができ、これらの熱交換器は、随意的に単一の冷却ユニット又はボックス内で、且つ随意的にＢＯＧストリームと必要な熱交換を行ってＢＯＧストリームを液化する１つ以上のステージの形態で、個別的とするか、又は結合させるか、又は隣接させることができる。

複数の熱交換器を有する液化熱交換器システムは、一般的に、ここでの平均温度の意味で、他の区分、ユニット、又はステージよりも“温かい”区分、ユニット又はステージを有している。

適切な液化熱交換器システムの幾つかの変形例を以下で説明するとともに開示する。当業者はそれ以外の変形例を認識しうるものであり、本発明はこれらに限定されるものではない。

図４に示す一般的な液化熱交換器システム６２では、冷却した（且つ圧縮した）ＢＯＧストリームをより一層冷えたストリームにより凝縮させ、この凝縮させたＢＯＧストリームを、パイプライン２１を介して熱交換器システム６２から放出させるとともにＬＮＧ貨物タンクに戻すことができる。

ＳＭＲ再循環システムでは、冷媒レシーバ１からのＳＭＲ冷媒ガス２２の初期のストリームをオイル注入式スクリュー圧縮器２に送給する。オイル注入式スクリュー圧縮器は当該技術分野で周知であり、本明細書ではその更なる説明は行わない。オイル注入式スクリュー圧縮器は、産業界で充分に実証されており、特に小規模又は小容量の圧縮に対して費用効率が高いが、多少の、場合によっては微小でもあるオイルが、圧縮器を通過するガスに混入し、従って、圧縮器からのガス放出の一部となる欠点を有することが知られている。

図４では、１つのオイル注入式スクリュー圧縮器２を用いて初期のＳＭＲストリーム２２を圧縮することにより、圧縮後のＳＭＲストリーム２３を生ぜしめ、このＳＭＲストリーム２３を、随意的にフィルタを有するようにした第１のオイル分離器３に入れ、このオイル分離器３により圧縮後のＳＭＲストリーム２３を分離させてオイルを主成分とするストリーム２５と第１ＳＭＲ蒸気ストリーム２４とを生ぜしめる。オイルの殆どは、主として重力及びろ過の双方又は何れか一方によりオイル分離器３内で除去するようにする。回収されたオイルを主成分とするストリーム２５はパイプライン内に排出させ、ここで圧力差又は随意のオイルポンプ４によりオイルをオイル冷却器５に流してオイルを冷却させ、次いでこのオイルをストリームとして圧縮器２内に注入させる。

第１ＳＭＲ蒸気ストリーム２４は殆どオイルフリーであるが、ある程度のオイルの残存分（キャリーオーバー）を含んでいる。この第１ＳＭＲ蒸気ストリーム２４を、容易に入手しうる冷却媒体（例えば、海水、淡水、エンジンルーム冷却水、空気）を用いる第２の周囲の熱交換器６内で冷却させるとともに、個別の回路１３を用いる他の冷却器１１内で更に冷却させて、分離器８に送給する。この分離器８により蒸気ストリーム２６を生ぜしめ、この蒸気ストリーム２６を第１冷媒として液化熱交換器６２内に送給し、ここでこの冷媒を冷却させるとともに少なくとも部分的に凝縮させる。

一方、蒸気‐液体分離器８により、一般的に液体と残留オイル量とを有する底部の液相ＳＭＲストリーム２９を生ぜしめる。その後、オイル含有液相ＳＭＲストリーム２９の圧力をフラッシュバルブ９により低減させ、その結果がある程度の気化及びこれに関連する温度の低下につながるようにして、少なくとも部分的に気化させた液相のオイル含有ＳＭＲストリーム４２を生ぜしめるようにすることができる。

図４では、第１冷媒蒸気ストリーム２６を、部分的に又は完全に凝縮するまで冷却させて、凝縮したＳＭＲストリームとして熱交換器システム６２から放出させる。その後、圧力を、絞り弁（バルブ）１０を介して低減させて、部分的な気化及び温度の低下をもたらし、膨張された最低温度のＳＭＲストリーム３４を生ぜしめる。この膨張された最低温度のＳＭＲストリーム３４は、オイル注入式スクリュー圧縮器２におけるオイルのオイル凍結温度又はオイル固化温度よりも低い温度を有している、ＳＭＲシステム内の最も冷却されたＳＭＲ冷媒ストリームである。

膨張された最低温度のＳＭＲストリーム３４は入口ポート４９を経て熱交換器６２内に戻し、ここでこのストリームを加熱して気化させるとともに、その際に熱交換器システム６２内のより一層温かいストリームを冷却し、冷却責務の大部分を達成させる。次いで、より一層温かいＳＭＲ冷媒ストリームを、ポート６０を経て取出してストリーム５２を生ぜしめ、これを液相のオイル含有ＳＭＲストリーム４２と融合させて、熱交換器６２の外部で単一の、すなわち合成させたストリーム５４を形成するようにする。その後、この合成させたストリーム５４を、入口ポート６３を経て熱交換器６２に入れ、このストリームが熱交換器６２を通って流れ続けるとともに、より一層温かい出口ポート７２を経てこの熱交換器６２の外部に向かい、冷却後の蒸気ストリーム２８として生じ、冷媒レシーバ１に戻るようにする。

図５は、１系列の混合冷媒（ＳＭＲ）を用い、液化熱交換システム内でＢＯＧストリームをＳＭＲと熱交換させて冷却したＢＯＧストリームを形成するステップを少なくとも有しており、ＳＭＲはＳＭＲ再循環システム内に与えるようにした、本発明の一般的な第２の実施例により液化ガスタンクからのボイルオフガスのストリームを冷却する方法を示している。この５図に示す方法は、図４と比べて、外部のカスケード１３を必要としていない。図面を明瞭にするために、図４～７に示す熱交換器の入口ポート及び出口ポートの全てに具体的に符号を付していない。

図５は、１つ以上のＬＮＧ貨物タンク(図示せず)から供給され、圧縮器(同じく図示せず)で既に圧縮されているＢＯＧストリーム７０を示している。このＢＯＧストリーム７０を、随意的に、容易に入手可能な冷却媒体（例えば、海水、淡水、エンジンルーム冷却水、空気）を用いる第１の周囲の熱交換器６４において周囲的に冷却させる。次に、この随意的に冷却した（且つ圧縮した）ＢＯＧストリーム７１を液化熱交換器システム５７（主として、ろう付けアルミニウムプレートフィン型の熱交換器）内に供給し、ここで冷却した（且つ圧縮した）ＢＯＧストリーム７１を、前述したより一層冷却したストリームによりＳＭＲ再循環システム１０１内で凝縮させ、パイプライン７３を介して液化熱交換器システム５７から放出させ、随意的にＬＮＧ貨物タンクに戻す。

ＳＭＲシステム１０１では、冷媒レシーバ５１からのＳＭＲ冷媒ガス７４の初期ストリームをオイル注入式スクリュー圧縮器６５に送給する。オイルはこの圧縮器を通過するこのガス内に取り込まれ、従って、この圧縮器からの排出ガスの一部となるようにしうる。

図５では、オイル注入式スクリュー圧縮器６５を用いてＳＭＲ冷媒ガス７４の初期ストリームを圧縮することにより圧縮後のＳＭＲストリーム７５を生ぜしめ、このストリームを、随意的にフィルタを有するようにしたオイル分離器５３に送給し、これによりこの圧縮後のＳＭＲストリーム７５を分離させて、オイルを主成分とするストリーム７６と第１ＳＭＲ蒸気ストリーム７９とを生ぜしめる。オイルの殆どは、主として重力及びろ過の双方又は何れか一方によりオイル分離器５３において除去するようにする。回収されたオイルを主成分とするストリーム７６はパイプライン内に排出させ、ここで圧力差又は随意のオイルポンプ６６によりオイルをストリーム７７に流し、オイル冷却器５５によりオイルを冷却し、次いでこのオイルをストリーム７８として圧縮器６５内に注入させる。

第１ＳＭＲ蒸気ストリーム７９は殆どオイルフリーであるが、ある程度のオイルの残存分が含まれている。この第１ＳＭＲ蒸気ストリーム７９を、容易に入手可能な冷却媒体（例えば、海水、淡水、エンジンルーム冷却水、空気）を用いる第２の周囲の熱交換器５６において冷却させ、より一層冷えた第１蒸気ストリーム８０を生ぜしめる。冷媒の組成及び圧力、並びに第２の周囲の熱交換器５６において達成される温度に応じて、ある程度のＳＭＲの凝縮が発生し始めうるようにする。

より一層冷えた第１蒸気ストリーム８０を液化熱交換器システム５７内に流し、ここで冷媒が冷却されるとともに少なくとも部分的に凝縮されるようにする。この冷却した温度はオイルの固化温度よりも高くする。冷却した第１蒸気ストリーム８１は液化熱交換器システム５７に沿って中間温度で取出して蒸気‐液体分離器５８に入れる。この蒸気‐液体分離器５８では、一般的に液体及び残留オイル量を含むオイル含有液相ＳＭＲストリーム８２を排出させてストリーム８２のまま経由しうるようにする。

この蒸気‐液体分離器５８では、オイルフリー（又は実質的にオイルフリー）のＳＭＲ蒸気ストリーム８４を熱交換器システム５７内に送給するようにする。図５では、オイルフリーのＳＭＲ蒸気ストリーム８４を中間温度で、随意的には冷却した第１蒸気ストリーム８１における温度に類似する温度で液化熱交換器システム５７に入れる。熱交換器システム５７では、このオイルフリーのＳＭＲ蒸気ストリーム８４を部分的に又は完全に凝縮されるまで冷却させ、この液化熱交換器システム５７から凝縮されたＳＭＲストリーム８５として放出させる。その後、絞り弁６１を介して圧力を低減させて、部分的な気化及び温度の低下をもたらし、膨張された最低温度のＳＭＲストリーム８６を生ぜしめる。この膨張された最低温度のＳＭＲストリーム８６は、オイル注入式スクリュー圧縮器６５におけるオイルのオイル固化温度よりも低い温度を有するＳＭＲシステム１０１における最も冷却されたＳＭＲ冷媒ストリームである。

この膨張された最低温度のＳＭＲストリーム８６は、熱交換器システム５７内に戻し、ここでこのストリームを加熱した際により一層温かいＳＭＲ冷媒ストリーム６７となるようにし、このようにした場合にこのより一層温かいＳＭＲ冷媒ストリームをこの熱交換器システム５７内で冷却して冷却責務の大部分を達成させる。

その後、このより一層温かいＳＭＲ冷媒ストリーム６７を適切な中間出口ポートを介して取出して外部のＳＭＲストリーム６８が得られるようにすることができる。

一方、オイル含有液相ＳＭＲストリーム８２の圧力をフラッシュバルブ５９により低減させ、これによりある程度の気化及びこれに関連する温度の低下をもたらすようにしうる。ＳＭＲシステム１０１は、このより一層低くした温度が依然としてオイルの固化温度よりも高くなるように設計する。膨張させたストリーム８３を外部のＳＭＲストリーム６８と融合させて、熱交換器５７の外部で単一の、すなわち合成させたストリーム６９を形成するようにする。次いで、この合成させたストリーム６９を、適切な入口ポートを経て熱交換器５７に入れ、このストリームが熱交換器システム５７を通って流れ続けるとともに冷却後の蒸気ストリーム８９としてこの熱交換器システム５７から生じ、冷媒レシーバ５１に戻るようにする。

図５に示す液化熱交換器システムは、２つ以上のストリーム間で、随意的に複数のストリーム間で熱交換を達成しうるとともに、随意的に、このシステムの一部分において１つ以上の他のストリームに対し、特にＢＯＧストリームと冷媒の１つとの間で向流的に流れる少なくとも１つのストリームを有する１つ以上の熱交換器の任意の形態又は構成を具えるようにすることができる。１つよりも多い熱交換器の任意の構成は、直列配置とするか、並列配置とするか、或いは直列及び並列配置の組合せとすることができ、これらの熱交換器は、随意的に単一の冷却ユニット又はボックス内で、且つ随意的にＢＯＧストリームと必要な熱交換を行ってＢＯＧストリームを液化する１つ以上のステージの形態で、個別的とするか、又は結合させるか、又は隣接させることができる。

１つよりも多い熱交換器を有する液化熱交換器システムは一般に１つの区分、又はユニット、又はステージを有しており、これはその平均温度の意味で他の区分、又はユニット、又はステージよりも“温かく”なっている。

２つの熱交換器を有する液化熱交換器システムを具える適切な種々の液化熱交換器システムは知られている。当業者は、本発明の範囲内で他の変形例が可能であることを気付くものである。

変形の一例として、図６に本発明の第３の実施例による液化ガスタンクからのボイルオフガスのストリームを冷却する方法を示すものであり、この第３の実施例の多くは、図５に示すとともに上述したことと関連して説明した本発明の第２の実施例から導き出すことができる。

本例でも図５と同様に、ＢＯＧストリーム７０を１つ以上のＬＮＧ貨物タンク(図示せず)から得るとともに、圧縮器(図示せず)で予め圧縮しておく。同様に、冷媒レシーバ５１からのＳＭＲ冷媒ガス７４の初期ストリームを、オイル注入式スクリュー圧縮器６５を介して送給し、圧縮後のＳＭＲストリーム７５を形成し、このストリーム７５を分離させるとともに冷却してより一層冷えた第１蒸気ストリーム８０を生ぜしめうるようにしたＳＭＲシステム１０２を得る。

図６は、図５に示す単一の液化熱交換器システムの代わりに、第１の液化熱交換器システム５７Ａ及び第２の液化熱交換器システム５７Ｂを示している。随意的に、第１及び第２の液化熱交換器システム５７Ａ及び５７Ｂは同じ又は類似するものとしており、すなわち同じ又は同様な大きさ及び容量の双方又は何れか一方を有しているものとするが、本発明は、互いに異なる大きさ又は容量を有するように互いに異ならせた第１及び第２の液化熱交換器システム５７Ａ及び５７Ｂにまで及ぶものである。

図６は、随意的に冷却したＢＯＧストリーム７１を第１及び第２のＢＯＧストリーム７１Ａ及び７１Ｂに分割すること及びより一層冷却した第１蒸気ストリーム８０を第１及び第２のより一層冷却した第１蒸気ストリーム８０Ａ及び８０Ｂに分割することをも示している。これらの分割の各々は、当該技術分野で既知の適切な分割デバイス、又はバルブ、又はその他のユニットにより実行することができる。

随意的ではあるが、冷却したＢＯＧストリーム７１及びより一層冷えた第１蒸気ストリーム８０は、それぞれの予想される方法で第１及び第２の液化熱交換器システム５７Ａ及び５７Ｂの寸法及び容量の双方又は何れか一方の比に匹敵する比で分割する。例えば、この比を５０：５０として、それぞれ等しい２つのストリームを生ぜしめる。随意的ではあるが、これを他の比に基づいて変えることができる。

図６は、第１及び第２の冷却したＢＯＧストリーム７１Ａ及び７１Ｂの各々をそれぞれの液化熱交換器システム５７Ａ及び５７Ｂに通し、これにより、冷却されているＢＯＧストリーム７１Ａ及び７１ＢをＳＭＲ再循環システム１０２において前述したより一層冷却したストリームにより凝縮させて、液化熱交換器システム５７Ａ及び５７Ｂから出射ストリーム７３Ａ及び７３Ｂとして放出させ、次いで単一の戻りＢＯＧストリーム７３として合成させ、随意的にＬＮＧ貨物タンクに戻すことを示している。

図６は、一層冷却した第１蒸気ストリーム８０Ａ及び８０Ｂの各々をそれぞれの第１及び第２の液化熱交換器システム５７Ａ及び５７Ｂ内に通し、ここで各冷媒の部分流を冷却させるとともにオイルの固化又は凍結温度よりも高い温度まで少なくとも部分的に凝縮させることを示している。冷却した第１ＳＭＲ蒸気ストリーム８１Ａ及び８１Ｂをそれぞれ液化熱交換器システム５７Ａ及び５７Ｂに沿って中間温度で取出し、合成させて、単一の冷却された第１ＳＭＲ蒸気ストリーム８１を形成し、次いで図５において示し且つ説明した方法で蒸気‐液体分離器５８内に入れる。この分離器５８は、一般的に液体及び残留オイル量を有するオイル含有液相ＳＭＲストリーム８２と、オイルフリーのＳＭＲ蒸気ストリーム８４とを生ぜしめ、このオイルフリーのＳＭＲ蒸気ストリーム８４は次いでオイルフリーのＳＭＲ蒸気ストリーム８４Ａ及び８４Ｂに分割して中間温度で、随意的に冷却した第１ＳＭＲ蒸気ストリーム８１Ａ及び８１Ｂを取出す際の温度と同様な温度でそれぞれの第１及び第２の液化熱交換器システム５７Ａ及び５７Ｂ内に戻すように流す。

熱交換器システム５７Ａ及び５７Ｂ内では、オイルフリーのＳＭＲ蒸気ストリーム８４Ａ及び８４Ｂを、これらが部分的に又は完全に凝縮するまで冷却させてそれぞれ凝縮されたＳＭＲストリーム８５Ａ及び８５Ｂとして熱交換器システム５７Ａ及び５７Ｂから放出させる。その後、これらのストリームを合成させて単一の凝縮されたＳＭＲストリーム８５を形成することができ、このＳＭＲストリーム８５の圧力を、バルブ６１を絞ることにより低減させて最低温度のＳＭＲストリーム８６を形成する。次いで、この最低温度のＳＭＲストリーム８６を部分的なストリーム８６Ａ及び８６Ｂに分割してそれぞれ第１及び第２の熱交換器システム５７Ａ及び５７Ｂ内に戻し、ここでこれらがそれぞれより一層温かいＳＭＲ冷媒ストリーム６７Ａ及び６７Ｂとなり、これによりこれらのより一層温かいストリームを熱交換器システム５７Ａ及び５７Ｂ内で冷却し、これで冷却責務の大部分を達成させる。

より一層温かいＳＭＲ冷媒ストリーム６７Ａ及び６７Ｂは適切な中間の出口ポートを介して取出して第１及び第２の外部のＳＭＲストリーム６８Ａ及び６８Ｂを形成し、これらを単一の外部のＳＭＲストリーム６８に合成し、次いでオイル含有液相ＳＭＲ８２からの膨張されたストリーム８３と合成させ、熱交換器システム５７Ａ及び５７Ｂの外部に合成されたストリーム６９を生ぜしめるようにすることができる。次いで、この合成されたストリーム６９を第１及び第２のストリーム６９Ａ及び６９Ｂに分割し、それぞれ熱交換器システム５７Ａ及び５７Ｂ内に戻して、冷却後の蒸気ストリーム８９Ａ及び８９Ｂとして放出させ、これらを単一の戻りストリーム８９に合成して冷媒レシーバ５１に戻すようにすることができる。

上述した各分割比は、冷却したＢＯＧストリーム７１とより一層冷たい第１蒸気ストリーム８０との上述した初期の分割比と同じに又は相違するようにすることができる。

図６に関して説明した各ストリームの温度は、図５に関して説明した各ストリームの温度と完全に又は実質的に同じとすることができる。

図６の利点は、２つの熱交換器システム５７Ａ及び５７Ｂを設け、これらによりユーザが特に貨物船上の制限された又は狭いスペース内でこれらの熱交換器システムを良好に収容しうるようにするか、又は特に再液化すべきＢＯＧストリームの量又は特性が異なる為に変動するおそれがある場合に必要とする負荷、負荷の責務、冷却、冷却の責務を分担するか、或いはこれらの双方を達成しうるようにすることである。

図７は、本発明の第４の実施例により且つ１系列の混合冷媒（ＳＭＲ）を用いて液化ガスタンクからボイルオフガスストリームを冷却する方法を示す。この図７は、１つ以上のＬＮＧ貨物タンクから生じるとともに、上述した本発明の第１、第２及び第３の実施例に関して説明した方法で再液化するのに必要とするＢＯＧストリーム７０を示している。

図７は、２つの液化及び分離システム１１０Ａ及び１１０Ｂを示している。これらのシステムの各々は、１１０を付した図５の部分に基づかせており、この１１０の境界内の液化熱交換器システム５７と、蒸気‐液体分離器５８と、ストリーム及びこれと関連するパイプラインとを含むようにする。

従って、図７は２つの個別の液化及び分離システム１１０Ａ及び１１０Ｂを設けることを表しており、この図７は、依然として単一の蒸気‐液体分離器５８を用いて、冷却した第１ＳＭＲ蒸気ストリーム８１を単一のオイル含有液相ＳＭＲストリーム８２とオイルフリーのＳＭＲ蒸気ストリーム８４とに分離させるようにした図６に示す第３実施例と区別することができるものである。

図７は、図６に示すのと同じ方法でより一層冷却した第１蒸気ストリーム８０を分割することと、随意ではあるが冷却し且つ圧縮したＢＯＧストリーム７１をＢＯＧストリーム７１Ａ及び７１Ｂに分割し、これらの分割したストリームの各々をそれぞれの第１及び第２の液化及び分離システム１１０Ａ及び１１０Ｂに入れることとを示している。又、図７は、第１及び第２の液化及び分離システム１１０Ａ及び１１０Ｂにより最終的な液化ＢＯＧストリーム７３Ａ及び７３Ｂを生ぜしめ、次いでこれらのストリームを上述したように単一の戻りＢＯＧストリーム７３に合成することをも示している。

第１及び第２の液化及び分離システム１１０Ａ及び１１０Ｂの各々の温度及び動作の双方又は何れか一方は、図５におけるシステム１１０に対して示す場合と同じに又は異ならせることができる。図７に示す本発明の実施例は、図６に示す実施例に関して説明した利点、特に液化及び分離システム１１０Ａ及び１１０Ｂの位置決め及び位置の双方又は何れか一方におけるある変化と、液化及び分離システム１１０Ａ及び１１０Ｂの各々の容量における変化との双方又は何れか一方の許容を、主として再液化すべきＢＯＧの供給変化の要因を背景としてユーザに提供する。

当業者にとって理解しうるように、本発明は、２つよりも多い液化熱交換器、２つよりも多い蒸気‐液体分離器等のような２つよりも多いユニット、ステージ、フレーム等を用いることにより達成し、１つのＳＭＲ冷媒システムを設けるだけで生じるＢＯＧを冷却する最も有効な全体的な方法を提供するようにしうるものである。

本発明は、冷媒システムにおいて費用効率の高いオイル注入式スクリュー圧縮器を用いるようにした、ＢＯＧ冷却用冷媒サイクルを、特にＬＮＧ再液化を改善するものである。又、本発明は、第１冷媒ストリーム及びオイル含有冷媒ストリームの種々の流れ又は流量の可能性に対応し、オイル含有冷媒ストリームの流れ又は流量の変動により生ぜしめられる熱交換器の可能なオイル凍結及び目詰まりに対しユーザの処理が関連することが低減されるか又は無関係となるようにすることができる。更に、特に通常最も冷却されている又は少なくともオイル凝縮点よりも低い温度で動作している熱交換器の部分における凍結オイルを除去するための熱交換器の保守を定期的に行う必要性を低減させるか又は完全に排除する。

Claims (12)

1. １系列の混合冷媒（ＳＭＲ）を用いて液化ガスタンクからのボイルオフガス（ＢＯＧ）ストリーム(20)を冷却する冷却方法であって、液化熱交換器システムにおける垂直の又はほぼ垂直の単一の液化熱交換器(62)において前記ＢＯＧストリームを前記ＳＭＲと熱交換して冷却したＢＯＧストリーム(21)を生ぜしめるようにするステップを少なくとも具える当該冷却方法が、少なくとも、
   (a) 少なくとも１つのオイル注入式スクリュー圧縮器(2)を用いて前記ＳＭＲ(22)を圧縮することにより圧縮後のＳＭＲストリーム(23)を生ぜしめるステップと、
   (b) 前記圧縮後のＳＭＲストリームを分離させてオイルを主成分とするストリーム(25)と第１ＳＭＲ蒸気ストリーム(24)とを生ぜしめるステップと、
   (c) 前記第１ＳＭＲ蒸気ストリーム(24)を分離させて、オイル含有液相ＳＭＲストリーム(29)とＳＭＲ蒸気ストリーム(26)とを生ぜしめるステップであって、前記オイル含有液相ＳＭＲストリーム(29)におけるオイルが圧縮器潤滑オイルであるステップと、
   (d) 前記ＳＭＲ蒸気ストリーム(26)を前記液化熱交換器システムに通して凝縮されたＳＭＲストリーム(27)を生ぜしめるステップと、
   (e) 前記凝縮されたＳＭＲストリーム(27)を膨張させて膨張された最低温度のＳＭＲストリーム(34)を生ぜしめ、これを前記液化熱交換器システムの第１の区域内に通して前記ＢＯＧストリームと熱交換するとともに、より一層温かいＳＭＲストリーム(52)を生ぜしめるステップと、
   (f) 前記より一層温かいＳＭＲストリーム(52)を中間の出口ポートにおいて前記液化熱交換器から引出すステップと、
   (g) 前記オイルが凍結しない温度を有する前記より一層温かいＳＭＲストリーム(52)を前記オイル含有液相ＳＭＲストリーム(42)と合成させて合成された冷媒ストリーム(54)を生ぜしめるステップと、
   (h) 前記合成された冷媒ストリーム(54)を、前記第１の区域よりも温かく前記オイルが凍結しない温度を有する前記熱交換器の第２の区域内に位置する入口ポートを介して前記熱交換器内に入れるステップと、
   (i) 前記合成された冷媒ストリームを、より一層温かい出口ポートを介して前記オイルが凍結しない温度で前記液化熱交換器から排出させるステップと
   を具えるＳＭＲ再循環システムにおいて前記ＳＭＲを与えるようにする冷却方法。
2. 請求項１に記載の冷却方法において、前記ＢＯＧは浮遊している船舶における液化貨物タンクからのものとする冷却方法。
3. 請求項２に記載の冷却方法において、前記ＢＯＧは液化天然ガス（ＬＮＧ）の貨物タンクからのものとする冷却方法。
4. 請求項１～３の何れか一項に記載の冷却方法において、前記オイル含有冷媒(42)を１系列の混合冷媒（ＳＭＲ）とするか又は１系列の混合冷媒の一部とする冷却方法。
5. 請求項１～４の何れか一項に記載の冷却方法において、前記液化熱交換器システムを、２つの並列な熱交換器ユニットを有するマルチユニットの液化熱交換器とし、前記ＢＯＧストリーム及び前記ＳＭＲが前記熱交換器ユニットの少なくとも最冷却部を通過するようにする冷却方法。
6. 請求項１に記載の冷却方法において、前記液化熱交換器がプレートフィン型の熱交換器又はプリント回路型の熱交換器を有するようにする冷却方法。
7. 請求項１～６の何れか一項に記載の冷却方法において、この冷却方法が更に、前記ステップ(a) の前に前記ＳＭＲを膨張させるステップを具えるようにする冷却方法。
8. 請求項１～７の何れか一項に記載の冷却方法において、前記ステップ(c) の温度を前記液化熱交換器(62)内の前記第１の区域(A)の温度よりも高くする冷却方法。
9. 請求項１～８の何れか一項に記載の冷却方法において、前記中間の出口ポート(60)が第１の区域(A)よりも温かい前記液化熱交換器の前記第２の区域(B)内にあるようにする冷却方法。
10. 請求項１～９の何れか一項に記載の冷却方法において、前記合成された冷媒ストリーム(54)を前記液化熱交換器内に入れるための前記入口ポート(63)が、前記第１の区域(A)よりも温かい前記液化熱交換器の前記第２の区域(B)内にあるようにする冷却方法。
11. 請求項１～１０の何れか一項に記載の冷却方法において、前記第２の区域(B)の温度を前記オイル含有冷媒のオイルの凍結温度よりも温かくする冷却方法。
12. 請求項１～１１の何れか一項に記載の冷却方法であって、入口ポート(49)及びより一層温かい出口ポート(72)を有する前記垂直の又はほぼ垂直の液化熱交換器(57)を含む前記液化熱交換器システムにおいて前記ＢＯＧストリーム(70)を前記ＳＭＲと熱交換して冷却したＢＯＧストリームを生ぜしめるようにするステップを少なくとも具える冷却方法において、
    少なくとも、
    (a) 少なくとも１つのオイル注入式スクリュー圧縮器(65)を用いて前記ＳＭＲ(74)を圧縮することにより圧縮後のＳＭＲストリームを生ぜしめるステップと、
    (b) この圧縮後のＳＭＲストリーム(75)を分離させてオイルを主成分とするストリーム(76)と第１ＳＭＲ蒸気ストリーム(79)とを生ぜしめるステップと、
    (c) 前記第１ＳＭＲ蒸気ストリーム(79)を前記液化熱交換器システム(57)内に通し、この第１ＳＭＲ蒸気ストリームを冷却させて、冷却した第１ＳＭＲ蒸気ストリーム(81)を生ぜしめるステップと、
    (d) 前記冷却した第１ＳＭＲ蒸気ストリーム(81)を前記液化熱交換器システムから引出すステップと、
    (e) 前記冷却した第１ＳＭＲ蒸気ストリーム(81)を分離させて、オイル含有液相ＳＭＲストリーム(82)とオイルフリーのＳＭＲ蒸気ストリーム(84)とを生ぜしめるステップと、
    (f) 前記オイルフリーのＳＭＲ蒸気ストリーム(84)を前記液化熱交換器システム(57)に通して凝縮されたＳＭＲストリーム(85)を生ぜしめるステップと、
    (g) 前記凝縮されたＳＭＲストリーム(85)を膨張させて膨張された最低温度のＳＭＲストリーム(86)を生ぜしめ、これを前記入口ポート(49)を通して前記液化熱交換器システム内を通過させて前記ＢＯＧストリームと熱交換させるとともに、より一層温かいＳＭＲストリーム(67)を生ぜしめるステップと、
    (h) 前記より一層温かいＳＭＲストリーム(67)を中間の出口ポートにおいて前記液化熱交換器システムから引出すステップと、
    (i) 前記ステップ(e) の前記オイル含有液相ＳＭＲストリーム(82)を膨張させて少なくとも部分的に膨張されたオイル含有液相ＳＭＲストリーム(83)を生ぜしめるステップと、
    (j) 前記ステップ(h) の前記より一層温かいＳＭＲストリームを前記ステップ(i) の前記オイル含有液相ＳＭＲストリームと合成させて合成された冷媒ストリーム(69)を生ぜしめるステップと、
    (k) 前記合成された冷媒ストリーム(69)を、前記第１の区域よりも温かい前記液化熱交換器システムの第２の区域内に位置する入口ポートを介して前記液化熱交換器システム内に入れるステップと、
    (l) 前記合成された冷媒ストリームを、前記より一層温かい出口ポート(72)を介して前記液化熱交換器システムから排出させるステップと
    を具える再循環システムにおいて前記ＳＭＲを生ぜしめるようにする冷却方法。

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