KR20090020574A - Method and apparatus for the reliquefaction of a vapour - Google Patents

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Abstract

Boiled of liquefied natural gas flows from, say, storage tank 10 and is compressed in vapour compression stages 40 and 42. The resulting compressed vapour is condensed in a condenser 46 and the condensate returned to the tank 10. The condenser 46 is cooled by means of a working fluid, for example nitrogen, flowing in a Brayton cycle 60. The Brayton cycle includes a heat exchanger 86 which removes heat of compression from the compressed natural gas vapour upstream of its passage through the condenser 46. In addition a part of the working fluid is withdrawn from a region of the Brayton cycle 60 intermediate the working fluid outlet from the condenser 46 and the working fluid inlet to the heat exchanger 86 and the withdrawn working fluid flows through another heat exchanger 88 in which it removes heat of compression from the natural gas vapour intermediate the compression stage 40 and the compression stage 42. The withdrawn working fluid is returned to the Brayton cycle 60.

Description

증기의 재액화 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR THE RELIQUEFACTION OF A VAPOUR}METHOD AND APPARATUS FOR THE RELIQUEFACTION OF A VAPOUR}

본 발명은 증기의 재액화 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 천연 가스 증기를 재액화하기 위한 선상(board ship)에서 작동가능한 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for reliquefaction of steam, and more particularly to a method and apparatus operable on board ship for reliquefaction of natural gas vapor.

천연 가스는 통상적으로 액화 상태로 장거리 운송된다. 예를 들어, 원양 탱커(tanker)를 사용하여, 천연 가스가 액화되는 제 1 지점으로부터 천연 가스가 증기화되어 가스 분배 시스템으로 보내지는 제 2 지점까지 액화 천연 가스를 운반한다. 천연 가스는 극저온, 즉 -100℃ 미만의 온도에서 액화하기 때문에, 임의의 관용 저장 시스템에서는 액화 천연 가스의 연속적인 기화(boil-off)가 있을 수 있다. 따라서, 기화된 증기를 재액화하기 위한 장치가 제공될 필요가 있다. 이러한 장치에서는, 복수 개의 콤프레서에서 작동 유체를 압축시키는 단계; 상기 압축된 작동 유체를 간접 열교환에 의해 냉각시키는 단계; 상기 작동 유체를 팽창시키는 단계; 상기 팽창된 작동 유체를 상기 압축된 작동 유체와의 간접 열교환에 의해 가온시키 는 단계; 및 상기 가온된 작동 유체를 상기 콤프레서 중의 하나로 되돌리는 단계를 포함하는 냉동 사이클이 수행된다. 압축 스테이지의 하류의 천연 가스 증기는 가온된 작동 유체와의 간접 열교환에 의해 적어도 부분 응축된다. 이러한 냉각 방법을 수행하기 위한 장치의 일례가 미국 특허 제3,857,245호에 개시되어 있다.Natural gas is typically transported over long distances in a liquefied state. For example, a ocean tanker is used to convey liquefied natural gas from a first point where the natural gas is liquefied to a second point where the natural gas is vaporized and sent to a gas distribution system. Because natural gas liquefies at cryogenic temperatures, i. Thus, there is a need to provide an apparatus for reliquefying vaporized vapor. In such an apparatus, compressing the working fluid in a plurality of compressors; Cooling the compressed working fluid by indirect heat exchange; Expanding the working fluid; Warming the expanded working fluid by indirect heat exchange with the compressed working fluid; And returning the warmed working fluid to one of the compressors. The natural gas vapor downstream of the compression stage is at least partially condensed by indirect heat exchange with the warmed working fluid. An example of an apparatus for performing this cooling method is disclosed in US Pat. No. 3,857,245.

미국 특허 제3,857,245호에 따르면, 상기 작동 유체는 천연 가스 자체로부터 유도되므로, 개방형 냉동 사이클이 작동된다. 작동 유체의 팽창은 밸브에 의해 수행된다. 부분 응축된 천연 가스가 수득된다. 부분 응축된 천연 가스는 저장조로 회수되는 액상과 연소용 버너로 보내지는 천연 가스와 혼합되는 증기상으로 분리된다. 작동 유체는 같은 열 교환기에서 가온 및 냉각되므로 하나의 열 교환기만이 필요하다. 상기 열 교환기는 제 1 스키드-탑재형(skid-mounted) 플랫폼 상에 위치되고, 상기 작동 유체 콤프레서는 제 2 스키드-탑재형 플랫폼 상에 위치된다.According to US Pat. No. 3,857,245, since the working fluid is derived from the natural gas itself, an open refrigeration cycle is operated. Expansion of the working fluid is carried out by a valve. Partially condensed natural gas is obtained. The partially condensed natural gas is separated into a vapor phase that mixes with the liquid returned to the reservoir and the natural gas sent to the burner. The working fluid is warmed and cooled in the same heat exchanger so only one heat exchanger is needed. The heat exchanger is located on a first skid-mounted platform and the working fluid compressor is located on a second skid-mounted platform.

요즘에는, 상기 작동 유체로 비-가연성 가스를 사용하는 것이 선호된다. 또한, 외부적으로 공급될 필요가 있는 압축 작업을 줄이기 위해, 밸브보다 오히려 팽창 터빈을 사용하여 상기 작동 유체를 팽창시키는 것이 선호된다. Nowadays, it is preferred to use a non-combustible gas as the working fluid. It is also preferred to expand the working fluid using expansion turbines rather than valves in order to reduce the compression work that needs to be supplied externally.

이러한 개선사항들을 구현한 장치의 예는 WO-A-98/43029에 개시되어 있다. 최근에는, 두 개의 열 교환기가 사용되며, 하나는 열 교환기 내의 작동 유체를 부분 응축될 압축 천연 가스 증기로 가온하기 위한 것이고, 다른 하나는 압축된 작동 유체를 냉각시키기 위한 것이다.An example of a device implementing these improvements is disclosed in WO-A-98 / 43029. Recently, two heat exchangers are used, one for warming the working fluid in the heat exchanger with compressed natural gas vapor to be partially condensed, and the other for cooling the compressed working fluid.

WO-A-98/43029는 천연 가스 증기의 불완전 응축은 (완전 응축과 비교시) 냉각 사이클에서 소비되는 전력을 감소시킨다는 점을 지적하고 있으며, (상대적으로 질소가 풍부한) 잔류 증기는 대기로 배출되어야 한다는 점을 암시하고 있다. 실제로, WO-A-98/43029에 개시된 부분 응축은, 응축물 수율이 단순히 응축이 일어나는 압력 및 온도의 함수임을 나타내는 공지의 열역학 원리를 잘 따른다. WO-A-98 / 43029 points out that incomplete condensation of natural gas vapors reduces the power consumed in the cooling cycle (compared to complete condensation), and residual vapors (relatively nitrogen-rich) are discharged to the atmosphere. It implies that it should be. Indeed, the partial condensation disclosed in WO-A-98 / 43029 follows well known thermodynamic principles, which indicate that the condensate yield is simply a function of the pressure and temperature at which condensation takes place.

전형적으로, 액화 천연 가스는 대기압보다 약간 높은 압력에서 저장될 수 있으며, 기화 증기는 4바(bar)의 압력에서 부분 응축될 수 있다. 생성되는 부분 응축된 혼합물은 전형적으로 팽창 밸브를 통해 상 분리기 내로 플래싱되어 상기 증기가 대기압에서 배출될 수 있도록 한다. 상기 팽창 밸브로 유입되는 액상은 4바에서 질소를 10 몰%만큼이나 함유하지만, 1바에서 상기 생성되는 증기상은 대략 50 부피%의 메테인을 여전히 함유한다. 따라서, 전형적인 조작에서는, 대략 3000 내지 5000 kg의 메테인이 상 분리기로부터 매일 배출될 필요가 있다. 메테인은 온실 가스로 간주되기 때문에, 이러한 관행은 환경적으로 허용될 수 없을 것이다. Typically, liquefied natural gas can be stored at a pressure slightly above atmospheric pressure and vaporized vapor can be partially condensed at a pressure of 4 bar. The resulting partially condensed mixture is typically flashed through an expansion valve into the phase separator to allow the vapor to escape at atmospheric pressure. The liquid phase entering the expansion valve contains as much as 10 mol% nitrogen at 4 bar, but at 1 bar the resulting vapor phase still contains approximately 50 volume% methane. Thus, in typical operation, approximately 3000-5000 kg of methane need to be discharged daily from the phase separator. Since methane is considered a greenhouse gas, this practice would not be environmentally acceptable.

WO-A-98/43029에 따른 장치의 조작과 관련된 또 다른 문제는, 한편으로는 상기 압축된 천연 가스의 온도와 엔탈피 간, 다른 한편으로는 상기 작동 유체의 온도와 엔탈피 간의 부정합에 의해 야기되는 열역학적 비효율이 상당하다는 점이다.Another problem associated with the operation of the device according to WO-A-98 / 43029 is caused by a mismatch between the temperature and enthalpy of the compressed natural gas on the one hand and the temperature and enthalpy of the working fluid on the other hand. Thermodynamic inefficiency is significant.

EP-A-1 132 698은 증기가 응축된 천연 가스와 함께 액화 천연 가스(LNG) 저장 탱크로 회수되는 경우에 야기되는 문제들을 완화시키는 방법을 개시하고 있다.EP-A-1 132 698 discloses a method for mitigating problems caused by the return of steam to a liquefied natural gas (LNG) storage tank with condensed natural gas.

EP-A-1 132 698에 따른 방법에서는, 기화된 증기 및/또는 천연 가스 응축물이 저장조로부터 취한 액화 천연 가스와 혼합된다.In the process according to EP-A-1 132 698, vaporized vapor and / or natural gas condensate is mixed with liquefied natural gas taken from the reservoir.

액화 천연 가스 내 질소의 몰분율은 기화된 증기 내 질소의 몰분율보다 적고, 심지어는 응축된 기화 증기의 밸브를 통한 팽창에 의해 형성된 플래시 가스 내 질소의 몰분율보다 적기 때문에, 상기 응축기의 상류 및/또는 하류에서 상기 액화 천연 가스에 의한 상기 기화된 증기의 희석은, 달리 상기 기화된 증기 또는 천연 가스 응축물과 저장조로부터의 상기 액화 천연 가스와의 혼합 없이 발생할 수 있는, 상기 저장 탱크 내 증기상의 조성물 변화(swing)를 감쇄시키는 경향이 있다.Since the mole fraction of nitrogen in liquefied natural gas is less than the mole fraction of nitrogen in vaporized vapor and even less than the mole fraction of nitrogen in flash gas formed by expansion through the valve of condensed vaporized vapor, upstream and / or downstream of the condenser Dilution of the vaporized vapor by the liquefied natural gas at may occur without changing the composition of the vapor phase in the storage tank, which may otherwise occur without mixing the vaporized vapor or natural gas condensate with the liquefied natural gas from the reservoir. tends to attenuate swings.

그러나, EP-A-1 132 698에 따른 방법은 총괄 열역학적 효율을 크게 향상시키지는 못한다.However, the method according to EP-A-1 132 698 does not significantly improve the overall thermodynamic efficiency.

본 발명에 따르면, 하나 이상의 저장 탱크에 보존된 액화 천연 가스 일 부피 이상으로부터 기화된 증기를 재액화시키는 방법이 제공되며, 이는 상기 증기를 직렬의 제 1 및 제 2 증기 압축 스테이지에서 압축시키는 단계; 상기 압축된 증기를 주(main) 무한 작동 유체 사이클로 흐르는 작동 유체와의 열 교환에 의해 응축기에서 응축시키는 단계; 및 생성되는 응축물의 적어도 일부를 상기 저장 탱크로 회수하는 단계를 포함하며, 이때 상기 주 작동 유체 사이클에서, 상기 작동 유체는, 차례로, 하나 이상의 작동 유체 콤프레서에서 압축되고, 제 1 열 교환기에서 냉각되고, 팽창 터빈에서 팽창되고, 응축기에서 사용되어 상기 천연 가스 증기를 응축시키고, 상기 제 1 열 교환기에서 냉각될 상기 작동 유체와의 열 교환에 의해 가온되어, 다시 상기 작동 유체 콤프레서로 회수되며, 추가로, 상기 응축기를 통하는 상기 작동 유체의 통로와 상기 제 1 열 교환기를 통하는 통로를 매개하는 상기 주 작동 유체 사이클에서는, 상기 작동 유체가 상기 제 2 증기 압축 스테이지 하류이면서 상기 응축기의 상류에서 제 2 열 교환기에서 상기 압축된 천연 가스 증기를 예비-냉각시키는 데 사용되는 것을 특징으로 하며, 또한 상기 작동 유체의 흐름이, 상기 작동 유체가 상기 응축기로부터 상기 제 2 열 교환기로 흐르는 상기 주 작동 유체 사이클의 영역으로부터 우회하여, 하나 이상의 제 3 열 교환기를 통과하여 상기 제 1 및 제 2 증기 압축 스테이지를 매개하는 상기 천연 가스 증기를 냉각시키며, 상기 우회된 작동 유체는 상기 제 2 열 교환기로부터 상기 제 1 열 교환기로 흐르는 영역에서 상기 주 작동 유체 사이클로 회수됨을 특징으로 한다.According to the present invention, there is provided a method for reliquefying vaporized vapor from one or more volumes of liquefied natural gas stored in one or more storage tanks, which comprises compressing the vapor in a series of first and second vapor compression stages; Condensing the compressed vapor at a condenser by heat exchange with a working fluid flowing in a main infinite working fluid cycle; And recovering at least a portion of the resulting condensate into the storage tank, wherein in the main working fluid cycle, the working fluid is, in turn, compressed in one or more working fluid compressors, cooled in a first heat exchanger, and , Expanded in an expansion turbine, used in a condenser to condense the natural gas vapor, warmed by heat exchange with the working fluid to be cooled in the first heat exchanger, and returned to the working fluid compressor, further And in the main working fluid cycle mediating a passage of the working fluid through the condenser and a passage through the first heat exchanger, the working fluid is downstream of the second vapor compression stage and upstream of the condenser. Used to pre-cool the compressed natural gas vapor in And the flow of the working fluid is diverted from the region of the main working fluid cycle in which the working fluid flows from the condenser to the second heat exchanger, passing through at least one third heat exchanger to the first and second Cool the natural gas vapor that passes through a vapor compression stage, wherein the bypassed working fluid is withdrawn to the main working fluid cycle in the region flowing from the second heat exchanger to the first heat exchanger.

본 발명은 또한 천연 가스 증기를 재액화시키기 위한 장치를 제공하며, 이는 액화 천연 가스 일 부피 이상을 보존하기 위한 하나 이상의 저장 탱크; 상기 저장 탱크 내 하나 이상의 증기 공간과 연통되는 기화된 천연 가스 증기를 압축하기 위한 직렬의 제 1 및 제 2 증기 압축 스테이지; 상기 제 2 증기 압축 스테이지와 연통되는 천연 가스 입구를 갖는, 상기 압축된 증기를 응축시키기 위한 응축기; 및 상기 저장 탱크와 연통되는 출구를 포함하며, 이때 상기 응축기가, 사용 시 작동 유체에 의해 냉각되도록 배치되고, (a) 상기 작동 유체의 흐름을 압축하기 위한 하나 이상의 작동 유체 콤프레서; (b) 상기 작동 유체의 흐름을 냉각시키기 위한 제 1 열 교환기를 통하는 냉각 경로; (c) 상기 작동 유체의 흐름을 팽창시키기 위한 팽창 터빈; (d) 상기 응축기; (e) 상기 작동 유체를 가온시키기 위한 상기 제 1 열 교환기를 통하는 가온 경로; 및 (f) 상기 작동 유체 콤프레서로의 입구를 차례로 포함하는 주 무한 작동 유체 사이클의 일부를 형성하고, 추가로, 상기 주 작동 유체 사이클이, 상기 작동 유체와의 열 교환에 의해 상기 천연 가스를 냉각시키기 위한 상기 제 2 열 교환기를 포함하되, 상기 제 2 열 교환기는, 상기 제 2 증기 압축 스테이지와 상기 응축기를 매개하는 천연 가스 증기 경로 및 상기 응축기로부터의 상기 작동 유체 출구와 상기 제 1 열 교환기를 통하는 상기 가온 경로로의 입구를 매개하는 작동 유체 경로를 가지며, 또한 상기 주 작동 유체 사이클로부터 전환된 작동 유체와의 열 교환에 의해 상기 제 1 및 제 2 천연 가스 증기 압축 스테이지를 매개하는 상기 천연 가스 증기를 냉각시키기 위한 제 3 열 교환기가 제공되되, 상기 제 3 열 교환기는, 그 입구에서, 상기 응축기로부터의 상기 작동 유체 출구와 상기 제 2 열 교환기로의 상기 작동 유체 입구를 매개하는 상기 작동 유체 사이클의 영역과 연통되고, 그 출구에서, 상기 제 2 열 교환기로부터의 상기 작동 유체 출구와 상기 제 1 열 교환기를 통하는 상기 가온 경로로의 상기 입구를 매개하는 상기 작동 유체 사이클의 영역과 연통되는 작동 유체 경로를 가짐을 특징으로 한다.The invention also provides an apparatus for reliquefaction of natural gas vapors, comprising: one or more storage tanks for preserving at least one volume of liquefied natural gas; First and second vapor compression stages in series for compressing vaporized natural gas vapor in communication with one or more vapor spaces in the storage tank; A condenser for condensing the compressed vapor having a natural gas inlet in communication with the second vapor compression stage; And an outlet in communication with the storage tank, wherein the condenser is arranged to be cooled by the working fluid in use, and (a) one or more working fluid compressors for compressing the flow of the working fluid; (b) a cooling path through a first heat exchanger for cooling the flow of the working fluid; (c) an expansion turbine for expanding the flow of working fluid; (d) the condenser; (e) a warming path through said first heat exchanger for warming up said working fluid; And (f) forming a portion of a main infinite working fluid cycle which in turn comprises an inlet to the working fluid compressor, and further wherein the main working fluid cycle cools the natural gas by heat exchange with the working fluid. A second heat exchanger, wherein the second heat exchanger comprises: a natural gas vapor path that mediates the second vapor compression stage and the condenser; and the working fluid outlet from the condenser and the first heat exchanger. The natural gas having a working fluid path through the inlet to the heating path and through the first and second natural gas vapor compression stages by heat exchange with a working fluid diverted from the main working fluid cycle. A third heat exchanger is provided for cooling the steam, wherein the third heat exchanger, at its inlet, is connected to the condenser. In communication with an area of the working fluid cycle which mediates the working fluid outlet of the rotor and the working fluid inlet to the second heat exchanger, at the outlet the working fluid outlet from the second heat exchanger and the first And a working fluid path in communication with a region of the working fluid cycle that mediates the inlet to the heating path through a heat exchanger.

본 발명에 따른 방법 및 장치는, 앞서 언급된 종래 문헌들에 개시된 대응 방법 및 장치에 비해 개선된 열역학적 작동 효율을 달성할 수 있다. 이러한 개선된 열역학적 효율은 작동 유체의 통합 및 응축기뿐 아니라 제 2 및 제 3 열 교환기에서의 천연 가스 응축 때문인 것으로 본 발명자들은 생각한다. 열역학적 효율 개선은 전력 소비 감소의 수단으로 이용될 수 있다.The method and apparatus according to the invention can achieve an improved thermodynamic operating efficiency compared to the corresponding methods and apparatus disclosed in the above-mentioned prior documents. We believe that this improved thermodynamic efficiency is due to the integration of the working fluid and the condenser as well as natural gas condensation in the second and third heat exchangers. Improved thermodynamic efficiency can be used as a means of reducing power consumption.

바람직하게는, 주 작동 유체 사이클로부터 제 3 열 교환기로 전환되는 작동 유체의 비율은 제 2 증기 압축 스테이지로의 입구 온도에 따라 제어된다.Preferably, the proportion of working fluid diverted from the main working fluid cycle to the third heat exchanger is controlled in accordance with the inlet temperature to the second vapor compression stage.

바람직하게는, 상기 저장 탱크가 액화 천연 가스로 완전히 적재되는 경우, 응축기가 그로부터 과냉각된(sub-cooled) 액화 천연 가스가 유출되도록 한다. 그러나, 때때로 상기 저장 탱크가 비교적 소량의 액화 천연 가스만을 함유하는 경우, 상기 탱크로 회수되는 응축물이 기화된 기체 질소가 풍부해지는 효과를 갖는다. 따라서, 응축을 위해 응축기로 보내진 증기는 과량의 질소를 함유할 수 있으므로, 상기 응축물이 과냉각되지 않을 뿐 아니라 심지어 완전히 응축되지도 않는다. 이러한 상황에서, 또는 저장 탱크가 고함량 질소를 갖는 액화 천연 가스, 예를 들어 20 내지 40 부피%의 질소를 함유하는 기화 가스를 제공하는 액화 천연 가스를 함유하는 경우는, 비응축된 증기를 함유하는 응축물을 상 분리기 내로 플래싱하고, 생성된 액상은 저장 탱크로 회수하고, 생성된 증기상은 배의 엔진으로 보내지거나(천연 가스에 의해 엔진이 운전되는 선상 용도로 사용되는 경우) 연소시켜 대기로 배출한다.Preferably, when the storage tank is fully loaded with liquefied natural gas, the condenser causes the sub-cooled liquefied natural gas to flow therefrom. However, sometimes when the storage tank contains only a relatively small amount of liquefied natural gas, the condensate recovered to the tank has the effect of enriching the vaporized gas nitrogen. Thus, the vapor sent to the condenser for condensation may contain excess nitrogen, so that the condensate is not supercooled and even not fully condensed. In such a situation, or when the storage tank contains liquefied natural gas having a high content of nitrogen, for example liquefied natural gas that provides a vaporized gas containing 20 to 40% by volume of nitrogen, it contains non-condensed vapor. Flashes the condensate into a phase separator, the resulting liquid phase is recovered to a storage tank, and the resulting vapor phase is sent to the ship's engine (if it is used for on-board use where the engine is operated by natural gas) and burned to atmosphere. Discharge.

상기 제 1 및 제 2 증기 압축 스테이지는 바람직하게는 단일의 다단 속도 모터에 의해 구동된다. The first and second vapor compression stages are preferably driven by a single multistage speed motor.

바람직하게는, 상기 제 1 증기 압축 스테이지 상류의 증기는 상기 응축기로부터 취한 응축된 천연 가스의 스트림과 혼합됨으로써 예비냉각된다. 바람직하게는, 응축된 천연 가스 증기의 스트림의 유속은 상기 제 1 압축 스테이지로의 입구 온도에 따라 제어된다.Preferably, the steam upstream of the first vapor compression stage is precooled by mixing with a stream of condensed natural gas taken from the condenser. Preferably, the flow rate of the stream of condensed natural gas vapor is controlled according to the inlet temperature to the first compression stage.

이하에서는, 본 발명에 따른 방법 및 장치를 첨부 도면을 참조하여 실시예에 의해 설명한다. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a method and apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 액화 천연 가스(LNG)의 저장을 위한 선상 설치의 개략적인 흐름도이다. 도면은 실제 축척에 따르지 않았다.1 is a schematic flowchart of a shipboard installation for the storage of liquefied natural gas (LNG). The drawings are not to scale.

도면을 참조하면, 다섯 개의 단열식 저장 탱크(2, 4, 6, 8 및 10)가 배의 선체 또는 다른 원양 용기(도시되지 않음) 내에 제공된다. 저장 탱크(2, 4, 6, 8 및 10) 중 둘 이상에는, 그의 기저부 영역에 위치된, 이를 통해 LNG가 도입되는 잠수형 오리피스 파이프(12)가 제공된다. 도해의 간략화 때문에, 탱크(2, 4 및 6) 내 오리피스 파이프는 도면에서 생략하였다. 저장 탱크 중 일부에만 잠수형 오리피스 파이프가 제공되는 경우, 회수되는 LNG를 그렇게 제공되지 않은 탱크로 재분배하는 것은 액체 펌프(도시되지 않음)의 작동에 의한다. 오리피스 파이프(12)는 LNG의 부피(16)에 잠수되어 정상 작동된다. 탱크(2, 4, 6, 8 및 10) 각각에는, 탱크 내 부피(16) 위에 증기 공간(18)이 존재한다.Referring to the drawings, five insulated storage tanks 2, 4, 6, 8, and 10 are provided in a ship's hull or other off-sea vessel (not shown). At least two of the storage tanks 2, 4, 6, 8 and 10 are provided with a submersible orifice pipe 12, through which LNG is introduced, located at its base region. For the sake of simplicity of illustration, the orifice pipes in tanks 2, 4 and 6 have been omitted from the drawings. If only some of the storage tanks are provided with a submersible orifice pipe, redistributing the recovered LNG to a tank not so provided is by operation of a liquid pump (not shown). The orifice pipe 12 is submerged in the volume 16 of LNG to operate normally. In each of the tanks 2, 4, 6, 8 and 10, there is a vapor space 18 above the volume 16 in the tank.

저장 탱크(2, 4, 6, 8 및 10)는 단열식이지만, LNG는 정상 압력에서 실질적으로 주위 온도 미만의 끓는점을 가지기 때문에, 저장 탱크(2, 4, 6, 8 및 10) 각각에서는 상기 LNG의 연속적인 증발이 일어난다. 탱크 각각은 기화된 가스 헤더(header)(24)와 연통되는, 증기를 위한 상부 출구(22)를 갖는다. 상기 기화된 가스를 위한 주 파이프라인(26)은 상기 헤더(24)로부터 연장된다. 혼합기(28)가 파이프라인(26)에 위치되며, 이때, 작동 시, 상기 증기는 상기 장치의 하류 부분으 로부터의 응축(condensed) LNG와 혼합될 수 있다. 작동 시, 상기 응축 LNG는 상기 기화된 가스 내에서 증발함으로써 상기 가스의 온도를 낮춘다. 상기 혼합기의 하류에 센서(27)가 제공되어, 제 1 압축 스테이지(40)의 입구에서의 온도를 나타내는 신호를 발생시키는데, 이 신호는 밸브 제어기(30)로 중계되고, 차례로 상기 혼합기(28) 내의 스프레이 노즐(36)에서 종결되는 LNG 응축물 파이프라인(34)에서의 흐름-제어 밸브(32)의 설정을 제어한다. 따라서, 혼합기(28)는 선택된 본질적으로 일정한 극저온, 예를 들면 -100℃ 미만에서 천연 가스를 제 1 압축 스테이지(40)로 제공하도록 작동될 수 있다. The storage tanks 2, 4, 6, 8, and 10 are adiabatic, but because LNG has a boiling point substantially below ambient temperature at normal pressure, each of the storage tanks 2, 4, 6, 8, and 10 Continuous evaporation of LNG occurs. Each tank has an upper outlet 22 for steam, in communication with a vaporized gas header 24. The main pipeline 26 for the vaporized gas extends from the header 24. Mixer 28 is located in pipeline 26 where, in operation, the steam may be mixed with condensed LNG from the downstream portion of the apparatus. In operation, the condensed LNG lowers the temperature of the gas by evaporating in the vaporized gas. Downstream of the mixer, a sensor 27 is provided to generate a signal indicative of the temperature at the inlet of the first compression stage 40, which is relayed to the valve controller 30, which in turn is the mixer 28. It controls the setting of the flow-control valve 32 in the LNG condensate pipeline 34 terminating at the spray nozzle 36 in the vessel. Thus, the mixer 28 may be operated to provide natural gas to the first compression stage 40 at a selected essentially constant cryogenic temperature, for example, below -100 ° C.

상기 기화된 가스는 혼합기(28)로부터 상기 제 1 압축 스테이지 내로 흐른다. 제 1 압축 스테이지(40)의 출구는 제 2 압축 스테이지(42)의 입구와 간접적으로 연통된다. 압축 스테이지(40) 및 (42)는 전형적으로, 필요한 경우, 통합 기어박스(gearbox)(45)를 통해 단상 전기 모터(44)에 의해 구동된다.The vaporized gas flows from the mixer 28 into the first compression stage. The outlet of the first compression stage 40 is in indirect communication with the inlet of the second compression stage 42. Compression stages 40 and 42 are typically driven by a single phase electric motor 44 via an integrated gearbox 45, if necessary.

모터(44)는 전형적으로 상이한 두 속도로 작동될 수 있다.Motor 44 may typically be operated at two different speeds.

생성된 압축 가스는 제 2 압축 스테이지(42)로부터, 전형적으로는 플레이트 핀(plate fin) 또는 나선형으로 권취된 열 교환기 형태의 응축기(46)로 공급되며, 여기서 응축되고 일단 응축되면 과냉각된다. 생성된 과냉각된 응축물은 응축기(46)로부터 파이프라인(48)을 따라 탱크(8) 및 (10)의 저부 영역의 오리피스 파이프(12)로 공급되는 응축물 회수 헤더(50)로 흐르거나, 각각의 탱크가 오리피스 파이프(12)를 장착한 경우에는 탱크(2, 4, 6, 8 및 10)로 흐른다. The resulting compressed gas is fed from the second compression stage 42 to a condenser 46, typically in the form of a plate fin or helically wound heat exchanger, where it is condensed and once cooled down. The resulting supercooled condensate flows from condenser 46 along pipeline 48 to condensate return header 50 which is fed to orifice pipe 12 in the bottom region of tanks 8 and 10, or Each tank flows into tanks 2, 4, 6, 8, and 10 when the orifice pipe 12 is mounted.

응축기(46)에서의 냉각은 작동 또는 열 교환기 유체, 예를 들면 브레이 튼(Brayton) 사이클과 같은 본질적으로 밀폐형 냉각 사이클(60) 내 제 1 압력에서의 질소 흐름에 의해 제공된다.Cooling in the condenser 46 is provided by a flow of nitrogen at the first pressure in an essentially closed cooling cycle 60, such as an operating or heat exchanger fluid, for example a Brayton cycle.

브레이튼 사이클(60)에서는, 응축기(46)를 통과하는 질소가 가스식(gas-to-gas) 열 교환기(62)의 제 1 압력보다 더 높은 제 2 압력에서 회수되는 압축 질소에 의해 열 교환기 내에서 가온된다. 생성된 가온된 질소는, 통합 기어박스(도시되지 않음) 또는 기어박스(75)를 통해 모터(74)에 의해 구동될 수 있는 동일 샤프트(72) 상에 탑재되는 로터(도시되지 않음)를 갖는 세 압축 스테이지(66, 68 및 70)를 전형적으로 포함하는 콤프레서(64)로 흐른다. 제 1 인터쿨러(intercooler)(78)는 제 1 압축 스테이지(66)로부터의 출구의 하류 제 2 압축 스테이지(68)로의 입구의 상류에 위치된다. 제 2 인터쿨러(80)는 제 2 압축 스테이지(68)로부터의 출구의 하류 및 제 3 압축 스테이지(70)로의 입구의 상류에 위치된다. 애프터쿨러(aftercooler)(82)는 제 3 압축 스테이지(70)로부터의 출구의 하류에 위치된다. 인터쿨러(78) 및 (80) 및 애프터쿨러(82)는 모두 전형적으로 물에 의해 냉각되고, 브레이튼 사이클 작동 시의 순환 질소로부터 압축열을 제거하도록 작동된다. 생성된 애프터쿨링된 압축 질소 흐름은 앞서 언급된 회수되는 냉각된 질소 스트림으로서 열 교환기(63)를 통과한다. 이와 같이, 압축된 질소 스트림은 열 교환기(62)에서 보다 저온으로 냉각된다. 압축 냉각된 질소 흐름은 추가의 일(work) 수행으로 팽창되는 팽창 터빈(84)으로 통과한다. 팽창 터빈(84)은 전형적으로 압축 스테이지(66), (68) 및 (70)과 같은 통합 기어박스(도시되지 않음) 또는 같은 샤프트 상에 탑재된다. 이와 같이, 팽창 터빈(84)은 압축 스테이지(66), (68) 및 (70)를 구 동시키는 데 도움이 된다. 터빈(84) 내 질소의 팽창은 응축기(46) 내 천연 가스 증기의 응축에 필요한 냉각을 발생시킨다. 이와 같이, 질소는 무한 회로를 끊임없이 통과한다.In the Brayton cycle 60, the nitrogen passing through the condenser 46 is recovered in the heat exchanger by compressed nitrogen, which is recovered at a second pressure higher than the first pressure of the gas-to-gas heat exchanger 62. Is warmed from. The resulting warmed nitrogen has a rotor (not shown) mounted on the same shaft 72 which can be driven by the motor 74 via an integrated gearbox (not shown) or gearbox 75. It flows into a compressor 64 which typically includes three compression stages 66, 68 and 70. The first intercooler 78 is located upstream of the inlet to the second compression stage 68 downstream of the outlet from the first compression stage 66. The second intercooler 80 is located downstream of the outlet from the second compression stage 68 and upstream of the inlet to the third compression stage 70. An aftercooler 82 is located downstream of the outlet from the third compression stage 70. Intercoolers 78 and 80 and aftercooler 82 are all typically cooled by water and operated to remove compressed heat from circulating nitrogen during Brayton cycle operation. The resulting aftercooled compressed nitrogen stream is passed through heat exchanger 63 as the aforementioned recovered cooled nitrogen stream. As such, the compressed nitrogen stream is cooled to a lower temperature in heat exchanger 62. The compression cooled nitrogen stream passes to expansion turbine 84 which is expanded with further work performance. Expansion turbine 84 is typically mounted on an integrated gearbox (not shown) or on the same shaft as compression stages 66, 68 and 70. As such, expansion turbine 84 helps to drive compression stages 66, 68, and 70. The expansion of the nitrogen in the turbine 84 produces the cooling necessary for the condensation of the natural gas vapor in the condenser 46. As such, nitrogen constantly passes through the infinite circuit.

도면에 도시된 브레이튼 사이클(60)의 두드러진 특징은 질소가 응축기(46)으로부터 열 교환기(62)로 직접 통과하지 않는다는 점이다. 대신, 제 2 가스식 역류 열 교환기(86)를 통과한다. 이러한 열 교환기의 목적은 응축기(46)로의 유입부 상류에서 천연 가스를 그의 응축 온도에 가까운 온도로 예비-냉각시키는 것이다. 탱크(2), (4), (6), (8) 및 (10)가 LNG 천연 가스로 완전히 적재되는 전형적인 작동 조건 하에, 천연 가스는 결과적으로 응축기(46)에서 액화될 뿐만 아니라 과냉각된다. 액화 천연 가스의 과냉각은 LNG가 상기 탱크들로 회수되는 경우 플래시 가스의 형성을 억제한다.  A prominent feature of the Brayton cycle 60 shown in the figure is that nitrogen does not pass directly from the condenser 46 to the heat exchanger 62. Instead, it passes through a second gaseous backflow heat exchanger 86. The purpose of this heat exchanger is to pre-cool the natural gas to a temperature close to its condensation temperature upstream of the inlet to condenser 46. Under typical operating conditions in which the tanks 2, 4, 6, 8 and 10 are fully loaded with LNG natural gas, the natural gas is consequently liquefied in the condenser 46 as well as supercooled. Subcooling of liquefied natural gas inhibits the formation of flash gas when LNG is returned to the tanks.

도면에 도시된 브레이튼 사이클(60)의 두드러진 추가의 특징은 질소의 일부가 응축기(46)로부터의 출구의 하류 제 2 열 교환기(86)로의 입구의 상류에서 브레이튼 사이클로부터 회수되고, 제 1 천연 가스 압축 스테이지(40)의 하류 제 2 천연 가스 압축 스테이지(42)의 상류에 위치되는 제 3 열 교환기(88)를 통해 흐름으로써, 제 1 압축 스테이지(40)의 작동에 의해 천연 가스에서 발생되는 압축열을 제거하도록 제공된다는 점이다. 그 결과, 제 3 열 교환기(88)를 통과하는 질소가 가온된다. 상기 가온된 질소 흐름은 제 2 열 교환기(86)로부터의 출구의 하류 제 1 열 교환기(62)를 통과하는 가온 통로로의 입구의 상류 영역에 있는 브레이튼 사이클(60)로 회수된다. 전형적으로, 제어 밸브(90)는 제 3 열 교환기를 통과하는 질 소 작동 유체의 유속을 제 2 천연 가스 압축 스테이지(42)로의 입구에 있는 온도 센서(도시되지 않음)에 따라 제어한다. 전형적인 배치에서, 제어 밸브(90)는 제 2 천연 가스 압축 스테이지(42)로의 입구에서 일정한 온도가 유지되도록 작동한다. A further additional feature of the Brayton cycle 60 shown in the figure is that some of the nitrogen is withdrawn from the Brayton cycle upstream of the inlet to the second heat exchanger 86 downstream of the outlet from the condenser 46 and the first Generated in the natural gas by operation of the first compression stage 40 by flowing through a third heat exchanger 88 located upstream of the second natural gas compression stage 42 downstream of the natural gas compression stage 40. It is provided to remove the heat of compression. As a result, nitrogen passing through the third heat exchanger 88 is heated. The warmed nitrogen stream is recovered to the Brayton cycle 60 in the region upstream of the inlet to the warm passage through the first heat exchanger 62 downstream of the outlet from the second heat exchanger 86. Typically, the control valve 90 controls the flow rate of the nitrogen working fluid through the third heat exchanger in accordance with a temperature sensor (not shown) at the inlet to the second natural gas compression stage 42. In a typical arrangement, the control valve 90 operates to maintain a constant temperature at the inlet to the second natural gas compression stage 42.

응축기(46)에서 액화되는 모든 천연 가스는 전형적으로 파이프라인(50)을 경유하여 탱크(2), (4), (6), (8) 및 (10)로 회수되지 않는다. 응축물의 일부는 파이프라인(34)을 경유하여 혼합기(28)로 보내져 제 1 압축 스테이지(40)의 상류에서 천연 가스를 예비-냉각시킨다. All natural gas liquefied in the condenser 46 is typically not returned to the tanks 2, 4, 6, 8 and 10 via the pipeline 50. A portion of the condensate is sent to mixer 28 via pipeline 34 to pre-cool natural gas upstream of first compression stage 40.

작동 시, 탱크(2), (4), (6), (8) 및 (10)에 LNG가 얼마나 적재되어 있는 지에 따라 도면에 도시된 장치를 작동시키는 데는 여러 방식이 있다. 이들 탱크들이 완전히 적재되는 경우, 제 1 천연 가스 압축 스테이지(40)로의 입구에서의 온도는 전형적으로 -100℃ 정도이거나 더 낮다. 입구에서의 압력은 전형적으로 1바를 약간 초과한다. 천연 가스는 전형적으로 -65℃의 온도 및 2바 정도의 압력에서 제 1 압축 스테이지를 떠난다. 상기 가스는 전형적으로 상기 열 교환기에서 -130℃ 정도의 온도로 냉각되어 이 온도에서 제 2 천연 가스 압축 스테이지로 유입된다. 상기 천연 가스는 전형적으로 5바의 압력 및 약 -75℃의 온도에서 제 2 압축 스테이지(42)를 떠난다. 상기 천연 가스는 그의 응축하기 시작하는 온도로 제 2 열 교환기에서 냉각된다. 상기 온도의 정확한 값은 천연 가스의 조성에 따라 다를 것이다. 천연 가스 내 질소의 몰분율이 크면 클수록 천연 가스가 응축하기 시작하는 온도는 더 낮아질 것이다. 응축기(46)는 정상 작동 시 천연 가스의 과열을 저감시키는 데 필요하지 않기 때문에, 천연 가스의 과열을 저감하고 응축하는 데 상응하 는 응축기가 필요했던 이미 공지된 사이클보다 더 효율적인 열 교환이 가능하다. 인터쿨링, 과열-저감, 및 과냉하는 별도의 응축 결과로, 냉각 사이클의 전력 소비가 감소된다.In operation, there are many ways to operate the device shown in the figure, depending on how much LNG is loaded in the tanks 2, 4, 6, 8 and 10. When these tanks are fully loaded, the temperature at the inlet to the first natural gas compression stage 40 is typically on the order of -100 ° C or lower. The pressure at the inlet is typically slightly above 1 bar. Natural gas typically leaves the first compression stage at a temperature of −65 ° C. and a pressure of about 2 bar. The gas is typically cooled to about -130 ° C in the heat exchanger and at this temperature enters the second natural gas compression stage. The natural gas typically leaves the second compression stage 42 at a pressure of 5 bar and a temperature of about -75 ° C. The natural gas is cooled in a second heat exchanger to the temperature at which it begins to condense. The exact value of the temperature will depend on the composition of the natural gas. The larger the mole fraction of nitrogen in natural gas, the lower the temperature at which natural gas will begin to condense. Since the condenser 46 is not necessary to reduce the overheating of natural gas in normal operation, more efficient heat exchange is possible than previously known cycles where a corresponding condenser was required to reduce and condense the overheating of natural gas. . As a result of the separate condensation of intercooling, superheat-reducing, and supercooling, the power consumption of the cooling cycle is reduced.

앞서 언급된 바와 같이, 천연 가스는 과냉각된 유체로 응축기(46)를 떠난다. 전형적으로, 그의 출구 온도는 천연 가스의 조성에 따라 -165℃ 정도이다. 이러한 낮은 출구 온도의 이점 중 하나는, 오리피스 파이프(12)를 통해 탱크(2), (4), (6), (8) 및 (10) 내로 LNG를 재도입할 때 형성되는 플래시 가스가, 있는 경우, 상대적으로 소량이라는 점이다. 더욱이, 탱크가 완전히 적재되는 경우는, 형성되는 임의의 플래시 가스가 액체에 용해되거나 표면에 이르기 전에 응축될 수도 있다.As mentioned above, natural gas leaves condenser 46 with a supercooled fluid. Typically, the outlet temperature thereof is on the order of -165 ° C depending on the composition of the natural gas. One of the advantages of this low outlet temperature is that the flash gas formed when reintroducing LNG into the tanks 2, 4, 6, 8 and 10 through the orifice pipe 12, If so, it is relatively small. Moreover, when the tank is fully loaded, any flash gas formed may be dissolved in the liquid or condensed before reaching the surface.

탱크가 완전히 적재될 때의 정상 작동 중에, 팽창 터빈(84)은 전형적으로 -104℃ 정도의 입구 온도, -168℃ 정도의 출구 온도 및 10바 정도의 출구 압력을 갖는다. 천연 가스의 조성이, 예를 들어 8.5 부피%의 질소 및 91.5 부피%의 메테인인 경우, 상기 온도는 응축기(46)에서 생성되는 응축물이 바람직한 과냉각도를 가질 만큼 충분히 낮다. 그러나, 때때로 탱크(2), (4), (6), (8) 및 (10)가 위치된 배가, 탱크 내 액체 수준이 오리피스 파이프(12)를 통해 회수되는 응축물의 플래싱을 방지하거나 LNG의 부피(16)에 형성되는 플래시 가스의 미세 기포들을 완전 용해시키기에 충분하지 않은, 최대량보다 충분히 작은 양의 LNG를 운송할 필요가 있다. 그 결과, 탱크(2), (4), (6), (8) 및 (10)로부터 제 1 압축 스테이지(40)로 흐르는 증기는 질소가 많아진다. 따라서, 천연 가스 증기 압축 스테이지(42)의 출구 압력에서 응축 온도는 떨어진다. 실제로, 탱크가 비교적 가볍게 LNG로 적재되 는 경우, 질소 풍부도가 매우 커져서 응축기(46)는 더 이상 증기를 완전히 응축시키지 못한다. 이 경우, 응축물과 비응축된 증기의 혼합물은, 도관(50)을 통과하는 대신, 밸브(100)를 통해 상 분리기(102) 내로 선택적으로 유도될 수 있다. 상 분리기(102)의 저부로부터 액체가 회수되어 도관(50)으로 보내진다. 상 분리기(102)로부터의 증기는, 히터(106)를 통해 가스 연소 유닛(108)으로 유도하는 벤트 라인(vent line)(104)으로 통과함으로써, 증기의 천연 가스 성분을 연소시키고 그 생성되는 연소 가스를 대기로 배출시킬 수 있도록 한다. During normal operation when the tank is fully loaded, expansion turbine 84 typically has an inlet temperature on the order of -104 ° C, an outlet temperature on the order of -168 ° C and an outlet pressure on the order of 10 bar. If the composition of the natural gas is, for example, 8.5 vol% nitrogen and 91.5 vol% methane, the temperature is low enough that the condensate produced in condenser 46 will have the desired degree of supercooling. However, sometimes the doubling where tanks 2, 4, 6, 8 and 10 are located prevents flashing of condensate in which liquid levels in the tank are recovered through orifice pipe 12 There is a need to transport an amount of LNG that is sufficiently smaller than the maximum amount, which is not sufficient to completely dissolve the fine bubbles of flash gas formed in the volume 16. As a result, the nitrogen flowing from the tanks 2, 4, 6, 8, and 10 to the first compression stage 40 increases. Therefore, the condensation temperature drops at the outlet pressure of the natural gas vapor compression stage 42. In fact, when the tank is loaded with LNG relatively lightly, the nitrogen richness is so great that the condenser 46 no longer fully condenses the steam. In this case, the mixture of condensate and non-condensed vapor can be selectively directed through the valve 100 into the phase separator 102 instead of passing through the conduit 50. Liquid is withdrawn from the bottom of phase separator 102 and sent to conduit 50. The steam from the phase separator 102 passes through a heater 106 to a vent line 104 which leads to the gas combustion unit 108, thereby combusting the resulting natural gas component of the steam and resulting combustion. Allow gas to be released into the atmosphere.

도면에 도시된 장치의 작동 시, 천연 가스 증기의 최소 및 최대 흐름은 폭 넓게 변할 수 있다. 따라서, 제 1 및 제 2 천연 가스 압축 스테이지(40) 및 (42)의 두 세트를 사용하는 것이 전형적으로 선호되며, 이때 상기 두 세트는 서로 병렬식이다. 따라서, 전형적으로 서로 병렬식인 두 개의 제 3 열 교환기(88)가 존재한다. 하나 또는 두 개의 세트 중 어느 것을 사용할 지는 탱크(2), (4), (6), (8) 및 (10) 내 천연 가스의 증발 속도에 따른다. 유사하게, 두 세트 이상의 병렬식 질소 압축 스테이지(66), (68) 및 (70), 및 둘 이상의 병렬식 팽창 터빈(84)이 있을 수 있다.In operation of the device shown in the figures, the minimum and maximum flows of natural gas vapor can vary widely. Thus, it is typically preferred to use two sets of first and second natural gas compression stages 40 and 42, where the two sets are in parallel with each other. Thus, there are two third heat exchangers 88 which are typically parallel to one another. Which one or two sets to use depends on the rate of evaporation of the natural gas in the tanks (2), (4), (6), (8) and (10). Similarly, there may be two or more sets of parallel nitrogen compression stages 66, 68 and 70, and two or more parallel expansion turbines 84.

Claims (11)

하나 이상의 저장 탱크에 보존된 액화 천연 가스 일 부피 이상으로부터 기화된 증기를 재액화시키는 방법으로서, A method of reliquefying vaporized vapor from one or more volumes of liquefied natural gas stored in one or more storage tanks, 상기 증기를 직렬의 제 1 및 제 2 증기 압축 스테이지에서 압축시키는 단계; 상기 압축된 증기를 주(main) 무한 냉각 사이클로 흐르는 작동 유체와의 열 교환에 의해 응축기에서 응축시키는 단계; 및 생성되는 응축물의 적어도 일부를 상기 저장 탱크로 회수하는 단계를 포함하며, 이때Compressing the vapor in a first and second vapor compression stage in series; Condensing the compressed vapor at a condenser by heat exchange with a working fluid flowing in a main infinite cooling cycle; And recovering at least a portion of the resulting condensate into the storage tank, wherein 상기 주 작동 유체 사이클에서, 상기 작동 유체는, 차례로, 하나 이상의 작동 유체 콤프레서에서 압축되고, 제 1 열 교환기에서 냉각되고, 팽창 터빈에서 팽창되고, 응축기에서 사용되어 상기 천연 가스 증기를 응축시키고, 상기 제 1 열 교환기에서 냉각될 작동 유체와의 열 교환에 의해 가온되고, 다시 상기 작동 유체 콤프레서로 회수되며, 추가로, In the main working fluid cycle, the working fluid is, in turn, compressed in one or more working fluid compressors, cooled in a first heat exchanger, expanded in an expansion turbine, used in a condenser to condense the natural gas vapors, Warmed by heat exchange with the working fluid to be cooled in the first heat exchanger and returned to the working fluid compressor, further, 상기 응축기를 통하는 상기 작동 유체의 통로와 상기 제 1 열 교환기를 통하는 통로를 매개하는 상기 주 작동 유체 사이클에서는, 상기 작동 유체가, 상기 제 2 증기 압축 스테이지의 하류이면서 상기 응축기의 상류에서 제 2 열 교환기에서 상기 압축된 천연 가스 증기를 예비-냉각시키는 데 사용되고, 또한 In the main working fluid cycle which mediates the passage of the working fluid through the condenser and the passage through the first heat exchanger, the working fluid is in a second row upstream of the condenser while downstream of the second vapor compression stage. Used to pre-cool the compressed natural gas vapor in an exchanger, and 상기 작동 유체의 흐름이, 상기 작동 유체가 상기 응축기로부터 상기 제 2 열 교환기로 흐르는 상기 주 작동 유체 사이클의 영역으로부터 우회하여, 하나 이상의 제 3 열 교환기를 통과하여 상기 제 1 및 제 2 증기 압축 스테이지를 매개하는 상기 천연 가스 증기를 냉각시키며, 상기 우회된 작동 유체는 상기 제 2 열 교환기로부터 상기 제 1 열 교환기로 흐르는 영역에서 상기 주 작동 유체 사이클로 회수됨을 특징으로 하는, 방법.The flow of the working fluid bypasses the region of the main working fluid cycle in which the working fluid flows from the condenser to the second heat exchanger, passing through one or more third heat exchangers to the first and second vapor compression stages. Cooling said natural gas vapor, wherein said bypassed working fluid is withdrawn to said main working fluid cycle in the region flowing from said second heat exchanger to said first heat exchanger. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 주 작동 유체 사이클로부터 상기 제 3 열 교환기로 우회되는 상기 작동 유체의 비율이 상기 제 2 증기 압축 스테이지 입구에서의 온도에 따라 제어되는, 방법.The proportion of the working fluid diverted from the main working fluid cycle to the third heat exchanger is controlled in accordance with the temperature at the inlet of the second vapor compression stage. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 저장 탱크가 액화 천연 가스로 완전히 적재되고, 상기 응축기가 과냉각된 액화 천연 가스를 배출하도록 작동되는, 방법.And the storage tank is fully loaded with liquefied natural gas and the condenser is operated to discharge the supercooled liquefied natural gas. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 제 1 증기 압축 스테이지 상류에서 증기가 상기 응축기로부터 취한 응축된 천연 가스의 스트림과 혼합됨으로써 예비-냉각되는, 방법.Upstream of the first vapor compression stage is pre-cooled by mixing with a stream of condensed natural gas taken from the condenser. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 응축된 증기의 상기 스트림의 유속이 상기 제 1 압축 스테이지 입구에서의 온도에 따라 제어되는, 방법.And the flow rate of the stream of condensed vapor is controlled in accordance with the temperature at the inlet of the first compression stage. 천연 가스 증기를 재액화시키기 위한 장치로서,An apparatus for reliquefying natural gas vapors, 액화 천연 가스 일 부피 이상을 보존하기 위한 하나 이상의 저장 탱크; One or more storage tanks for storing at least one volume of liquefied natural gas; 상기 저장 탱크 내 하나 이상의 증기 공간과 연통되는 기화된 천연 가스 증기를 압축하기 위한 직렬의 제 1 및 제 2 증기 압축 스테이지; First and second vapor compression stages in series for compressing vaporized natural gas vapor in communication with one or more vapor spaces in the storage tank; 상기 제 2 증기 압축 스테이지와 연통되는 천연 가스 입구를 갖는, 상기 압축된 증기를 응축시키기 위한 응축기; 및 A condenser for condensing the compressed vapor having a natural gas inlet in communication with the second vapor compression stage; And 상기 저장 탱크와 연통되는 출구Outlet communicating with the storage tank 를 포함하며, 이때 Including, where 상기 응축기가, 사용 시 작동 유체에 의해 냉각되도록 배치되고, (a) 상기 작동 유체의 흐름을 압축하기 위한 하나 이상의 작동 유체 콤프레서; (b) 상기 작동 유체 흐름을 냉각시키기 위한 제 1 열 교환기를 통하는 냉각 경로; (c) 상기 작동 유체의 흐름을 팽창시키기 위한 팽창 터빈; (d) 상기 응축기; (e) 상기 작동 유체를 가온시키기 위한 상기 제 1 열 교환기를 통하는 가온 경로; 및 (f) 상기 작동 유체 콤프레서로의 입구를 차례로 포함하는 주 무한 작동 유체 사이클의 일부를 형성하고, 추가로,The condenser is arranged to be cooled by the working fluid in use, and (a) one or more working fluid compressors for compressing the flow of the working fluid; (b) a cooling path through a first heat exchanger for cooling the working fluid flow; (c) an expansion turbine for expanding the flow of working fluid; (d) the condenser; (e) a warming path through said first heat exchanger for warming up said working fluid; And (f) forms part of a main endless working fluid cycle which in turn comprises an inlet to the working fluid compressor, and further, 상기 주 작동 유체 사이클이, 상기 작동 유체와의 열 교환에 의해 상기 천연 가스를 냉각시키기 위한 상기 제 2 열 교환기를 포함하되, 상기 제 2 열 교환기는, 상기 제 2 증기 압축 스테이지와 상기 응축기를 매개하는 천연 가스 증기 경로 및 상기 응축기로부터의 상기 작동 유체 출구와 상기 제 1 열 교환기를 통하는 상기 가온 경로로의 입구를 매개하는 작동 유체 경로를 가지며, 또한Wherein the main working fluid cycle comprises the second heat exchanger for cooling the natural gas by heat exchange with the working fluid, the second heat exchanger comprising: mediating the second vapor compression stage and the condenser; A natural gas vapor path and a working fluid path that mediates the working fluid outlet from the condenser and an inlet to the warming path through the first heat exchanger; 상기 주 작동 유체 사이클로부터 전환된 작동 유체와의 열 교환에 의해 상기 제 1 및 제 2 천연 가스 증기 압축 스테이지를 매개하는 상기 천연 가스 증기를 냉각시키기 위한 제 3 열 교환기가 제공되되, 상기 제 3 열 교환기는, 그 입구에서, 상기 응축기로부터의 상기 작동 유체 출구와 상기 제 2 열 교환기로의 상기 작동 유체 입구를 매개하는 상기 작동 유체 사이클의 영역과 연통되고, 그 출구에서, 상기 제 2 열 교환기로부터의 상기 작동 유체 출구와 상기 제 1 열 교환기를 통하는 상기 가온 경로로의 상기 입구를 매개하는 상기 작동 유체 사이클의 영역과 연통되는 작동 유체 경로를 가짐을 특징으로 하는, 장치.A third heat exchanger is provided for cooling the natural gas vapor mediating the first and second natural gas vapor compression stages by heat exchange with a working fluid diverted from the main working fluid cycle, wherein the third heat. The exchanger is in communication with a region of the working fluid cycle which, at its inlet, mediates the working fluid outlet from the condenser and the working fluid inlet to the second heat exchanger, at the outlet from the second heat exchanger. And a working fluid path in communication with an area of said working fluid cycle which mediates said working fluid outlet of said inlet to said warming path through said first heat exchanger. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 주 작동 유체 사이클로부터 상기 제 3 열 교환기로 전환되는 상기 작동 유체의 비율을 상기 제 2 증기 압축 스테이지 입구에서의 온도에 따라 제어하기 위한 밸브가 제공되어 있는, 장치.And a valve is provided for controlling the proportion of the working fluid diverted from the main working fluid cycle to the third heat exchanger according to the temperature at the inlet of the second vapor compression stage. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, The method according to claim 6 or 7, 상기 제 1 및 제 2 증기 압축 스테이지가 단일의 다단 속도 모터(single plural speed motor)에 의해 구동되는, 장치.Wherein the first and second vapor compression stages are driven by a single single plural speed motor. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 6 to 8, 상기 제 1 증기 압축 스테이지의 상류에, 천연 가스 증기가 냉각될 수 있는, 상기 응축기와 연통되는 응축된 천연 가스를 위한 입구를 갖는 혼합기를 추가로 포함하는, 장치.Upstream of the first vapor compression stage, the apparatus further comprises a mixer having an inlet for condensed natural gas in communication with the condenser, in which natural gas vapor can be cooled. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 혼합기로의 응축물의 흐름을 제어하고, 상기 제 1 압축 스테이지 입구에서 일정한 온도를 유지하도록 작동될 수 있는 밸브를 포함하는, 장치.And a valve operable to control the flow of condensate into the mixer and maintain a constant temperature at the inlet of the first compression stage. 제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 6 to 10, 상기 응축기로부터의 응축물을 위한 출구가, 상기 저장 탱크로 액체를 회수하기 위한 출구 및 연소 유닛(unit)으로 증기를 보내기 위한 출구를 갖는 상 분리기와 연통되는 팽창 밸브를 통해 선택적으로 위치될 수 있는, 장치.An outlet for condensate from the condenser may be selectively located via an expansion valve in communication with a phase separator having an outlet for recovering liquid to the storage tank and an outlet for sending steam to a combustion unit. , Device.
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