KR20170043637A - 보일 오프 가스의 냉각 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 냉각시키는 방법에 있어서, 상기 방법은 적어도,
압축된 BOG 배출 스트림을 제공하기 위해 적어도 제 1 스테이지 및 최종 스테이지를 포함하는 2 개 또는 그 초과의 압축의 스테이지들에서 상기 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 압축하는 단계 - 상기 제 1 압축 스테이지는 제 1 스테이지 배출 압력을 가지며, 상기 최종 압축 스테이지는 최종 스테이지 흡입 압력을 가지며 그리고 하나 또는 그 초과의 중간의, 선택적으로 냉각된, 압축된 BOG 스트림들이 압축의 연속 스테이지들 사이에 제공됨 -;
냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림을 제공하기 위해서 하나 또는 그 초과의 제 1 냉각제 스트림들에 대해서 압축된 BOG 배출 스트림을 냉각시키는 단계;
냉각되고 압축된 제 2 BOG 스트림을 제공하기 위해서 적어도 하나의 제 2 냉각제 스트림에 대해서 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림을 냉각시키는 단계;
냉각되고 압축된 제 3 BOG 스트림을 제공하기 위해 제 3 냉각제 스트림에 대해서 냉각되고 압축된 제 2 BOG 스트림을 냉각시키는 단계;
팽창되고 냉각된 제 1 BOG 스트림을 제공하기 위해서 냉각되고 압축된 제 3 BOG 스트림의 일부를 제 1 스테이지 배출 압력과 최종 스테이지 흡입 압력 사이의 압력으로 팽창시키는 단계;
팽창되고 가열된 제 1 BOG 스트림을 제공하기 위해서 제 3 냉각제 스트림으로서 팽창되고 냉각된 제 1 BOG 스트림을 사용하는 단계; 및
팽창되고 가열된 제 1 BOG 스트림을 제 2 냉각제 스트림으로서 사용하는 단계를 포함한다.

Description

보일 오프 가스의 냉각 방법 및 이를 위한 장치 {METHOD OF COOLING BOIL OFF GAS AND AN APPARATUS THEREFOR}
본 발명은 부유 운송 선박(floating transportation vessel) 상의 액화된 에탄 카고(liquefied ethane cargo)로부터의 보일 오프 가스(boil off gas)(BOG)의 냉각, 특히 재액화 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
액화된 가스 운반선들(carriers) 및 바지선들(barges)과 부유 운송 선박들은 액화된 상태의 다양한 카고들을 운송할 수 있다. 현재 맥락에서, 액화된 카고는 전체적으로 또는 실질적으로 에탄이며, 일반적으로> 90 %의 에탄, 또는 > 95 %, 또는 > 96 %, 또는 > 97 % 또는 > 98 % 또는 > 99 %의 에탄이다. 에탄은 다양한 산업 프로세스들에 유용한 제품 소스이다.
에탄은 천연 가스 생산, 프래킹(fracking)으로부터 추출될 수 있거나 원유(crude oil) 정제에서 생산될 수 있다. 그 결과, 에탄은 복수 개의 다른 컴포넌트들, 특히 메탄과 연관될 수 있다. 액화 설비 내의 에탄을 에탄의 소스에서 또는 에탄의 소스 근처의 액화하는 것이 종종 바람직한데, 이는 에탄이 액체 보다 가스 형태로 보다 용이하게 장거리들(일반적으로, 정상적인 파이프라인 거리들을 초과하여)로 저장 및 운송될 수 있어 에탄이 더 적은 볼륨을 점유하고 고압으로 저장될 필요가 없기 때문에 높은 압력에서 저장할 필요가 없을 수도 있기 때문이다.
1 기압에서 측정하였을 때 약 -87 ℃의 비등점(boiling point)을 갖는 액화된 에탄 카고의 장거리 운송은, 액화된 에탄 카고를 보유하기 위한 하나 또는 그 초과의 저장 탱크들을 갖는 해양 탱커(ocean-going tanker)와 같은 적합한 액화된 가스 운반선에서 수행될 수 있다. 이들 저장 탱크들은 절연 및/또는 가압 탱크들일 수 있다. 탱크들의 적재 및 액화된 에탄 카고의 저장 중에는 카고의 증발로 인해 가스가 발생될 수 있다. 이 증발된 카고 가스는 보일 오프 가스(BOG)로서 공지되어 있다. 탱크에서 BOG가 축적되는 것(결과적으로 압력 상승 문제들을 야기 함)을 방지하기 위해, BOG를 재액화시켜 응축 상태로 저장 탱크로 복귀시킬 수 있는 시스템이 운반선 상에 제공될 수 있다. 이는 콜드 소스에 대해서 BOG의 압축 및 냉각에 의해 달성될 수 있다. 에탄은 47.7 barg의 압력에서 32.18 ℃의 임계 온도(critical temperature)를 가지므로, 비슷한 온도의 해수는 1 차 콜드 소스로 적합하지 않을 것이다. 많은 시스템들에서, 압축된 BOG는 냉각되고 2 차 냉매에 대해서 응축된다.
통상적인 액화된 카고들이 '순수한(pure)' 것으로 규정될 수 있는 경우, BOG를 재액화시키기 위한 방법들 및 장치가 공지되어 있다. 그러나, 부유 운송 선박에서 카고로서 운송되는 액화된 에탄은, 최소 레벨(de minimus level)을 넘어서는 다른 컴포넌트들의 농도들을 포함할 수 있고, 점차적으로 증가할 수 있다. 이는, 적어도 부분적으로, 새로운 소스들 또는 새로운 산업 프로세스들로부터 '순수하지 않은' 에탄의 증가하는 소싱 때문일 수 있다.
가능한 다른 컴포넌트들 중 하나는 프로판이다. 그러나, 프로판이 1 기압에서 측정하였을 때 약 -40 ℃의 비등점을 갖기 때문에, 에탄/프로판 BOG를 재액화하는데 필요한 방법 및 장치는 본질적으로 BOG의 임의의 프로판 부분의 재액화를 달성할 것이다.
하나의 다른 가능한 컴포넌트는 질소이다. 1 기압에서 측정하였을 때 그의 비등점이 약 -196 ℃이기 때문에, 일반적으로 부유 운송 선박에서 BOG의 임의의 질소를 재액화하려고 시도하는 것은 실용적이지 않다. 따라서, 질소는 일반적으로 "응축불가능한(in-condensable)" 것으로서 규정된 BOG의 이들 부분들 중 적어도 주요 컴포넌트로 고려되며, 즉, 이는 결코 (실질적으로) 부유 운송 선박 상에서 응축될 수 없다. 그러나, 질소는 상대적으로 '안전한' 가스이다.
액화된 에탄 카고들에서 주요한 가능한 다른 고려되는 컴포넌트는 메탄이다. 메탄은 1 기압에서 측정하였을 때 약 -162 ℃ ~ -163 ℃의 비등점을 갖는다. 이 비등점은 1 기압에서 측정하였을 때 에탄의 비등점보다 매우 현저히 낮다. 이와 같이, 메탄은, 지금까지는, 전형적으로 액화된 카고들의 "비응축성(non-condensable)" 컴포넌트로서 간주되어 왔으며, 즉 응축(즉, 재액화) 가능할 수 있지만, 부유 운송 선박에 정당한 CAPEX 및/또는 OPEX가 아닐 수 있는 특히 특별한 방법들이 요구된다. 따라서, 종래의 LPG BOG 재액화 방법들 및 장치는 메탄을 재액화할 수 없기 때문에, 전체적으로 또는 상당히 프로판(즉, LPG)인 또는 이와 유사한 것과 같은 액화된 카고들에서 비교적 소량의 메탄은 지금까지는, 대기로(atmosphere) 통기되었다.
그러나, 메탄은 '온실 가스들(greenhouse gasses)'중 하나로 간주되어, 이는 대기로 통기되지 않는 것이 점점 더 바람직하다.
또한, 액화된 에탄이 카고의 메탄 농도의 증가된 양을 갖는 것이 예상됨에 따라, 이제 에탄의 유형들이 액화된 에탄으로서 점점더 운송될 것으로 예상된다.
더욱이, 액화된 카고에서 메탄의 작은 농도조차도 BOG에서 메탄의 양을 불균등하게 되는 만드는 것이 메탄의 특별한 단점이다. 예컨대, 액상에서 0.5 몰 %의 농도만으로는 액화된 에탄 카고의 BOG가 25 몰 % 메탄을 유도할 수 있다.
따라서, 액화된 에탄 카고, 특히 0.1 몰 %를 초과하는 농도로 존재하는 메탄과 같은 더 가벼운 컴포넌트들을 포함하는 액화된 에탄 카고들로부터의 보일 오프 가스의 컴포넌트들 모두를 재액화하는 것이 불가능할 수 있다. 이러한 비응축성 컴포넌트들은 기상의 액화된 에탄 카고 저장 탱크들로 복귀될 수 있지만, 폐쇄 시스템에서 보일 오프 가스를 축적할 것이며 이에 의해 시간이 지남에 따라 농도가 증가할 것이다. 더욱이, 보일 오프 가스의 비응축성 컴포넌트들의 농도가 증가함에 따라, 재응축될 수 없는 보일 오프 가스의 볼륨이 증가하여, 재액화 시스템의 유효 용량이 감소될 것이다.
전술된 바와 같이, 온실 가스일 수 있는 메탄과 같은 비응축성 컴포넌트들의 통기의 다른 대안은 환경적으로 그리고 상업적으로도 바람직하지 않다.
WO2012/143699A는 부유 운송 선박의 액화된 카고로부터 BOG를 재액화시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 상기 액화된 카고는 1 기압에서 -110 ℃보다 큰 비등점을 가지며, 비응축성 BOG 컴포넌트들을 포함할 수 있는 냉각된 통기 스트림은 압축, 냉각 및 그 다음에 팽창된 BOG 스트림의 일부와 열 교환된다. 이는, 특히, 1 기압에서 측정하였을 때 -110 ℃보다 큰 비등점들을 가진 액화된 카고들에 적합하지만, 개선된 냉각 방법, 특히 합리적인 OPEX 및 CAPEX 하에서 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 - 특히 이러한 카고들은 메탄과 같은 더 가벼운 컴포넌트들의 증가 비율을 포함 - 를 가능한 한 최대로 재액화시키는 방법을 제공할 필요가 있다.
본 발명은 3 중 냉각 및 압축된 BOG 스트림의 사용에 의해 이러한 문제들을 해결한다. 이렇게 하여, 3 중 냉각 스트림은 이전에 응축되지 않은 컴포넌트들을 응축시킬 것이고, 재액화되며 그리고 후속하여 액상의 액화된 에탄 카고 탱크로 반환될 수 있다. 3 중 냉각되고 압축된 BOG 스트림은 해수와 같은 열 교환 매체에 비해 증가된 냉각 듀티(cooling duty)의 소스를 제공하여, BOG 스트림에서 더 가벼운 컴포넌트들의 재액화를 허용한다.
따라서, 주어진 수의 압축 스테이지들에 대해, 본원에 개시된 방법 및 장치는 추가의 압축 스테이지들을 추가하거나 이전에 고려된 비응축성 컴포넌트들의 통기를 증가시킬 필요없이, 메탄과 같은 더 가벼운 컴포넌트들의 증가된 함량을 갖는 액화된 에탄 카고들을 운송하는 것을 허용한다. 달리 말하면, 본원에 설명된 방법 및 장치는 주어진 수의 압축 스테이지들을 갖는 압축 시스템을 통상적으로 재액화 또는 응축될 수 없는 컴포넌트들을 갖는 카고들로 팽창시키는 것을 허용한다.
제 1 양태에서, 본 발명은 부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 냉각시키는 방법을 제공하며, 상기 방법은 적어도 다음 단계들을 포함한다 :
압축된 BOG 배출 스트림을 제공하기 위해 적어도 제 1 스테이지 및 최종 스테이지를 포함하는 2 개 또는 그 초과의 압축의 스테이지들에서 상기 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 압축하는 단계 - 상기 제 1 압축 스테이지는 제 1 스테이지 배출 압력을 가지며, 상기 최종 압축 스테이지는 최종 스테이지 흡입 압력을 가지며 그리고 하나 또는 그 초과의 중간의, 선택적으로 냉각된, 압축된 BOG 스트림들이 압축의 연속 스테이지들 사이에 제공됨 -;
냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림을 제공하기 위해서 하나 또는 그 초과의 제 1 냉각제 스트림들에 대해서 압축된 BOG 배출 스트림을 냉각시키는 단계;
냉각되고 압축된 제 2 BOG 스트림을 제공하기 위해서 적어도 하나의 제 2 냉각제 스트림에 대해서 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림을 냉각시키는 단계;
냉각되고 압축된 제 3 BOG 스트림을 제공하기 위해 제 3 냉각제 스트림에 대해서 냉각되고 압축된 제 2 BOG 스트림을 냉각시키는 단계;
팽창되고 냉각된 제 1 BOG 스트림을 제공하기 위해서 냉각되고 압축된 제 3 BOG 스트림의 일부를 제 1 스테이지 배출 압력과 최종 스테이지 흡입 압력 사이의 압력으로 팽창시키는 단계;
팽창되고 가열된 제 1 BOG 스트림을 제공하기 위해서 제 3 냉각제 스트림으로서 팽창되고 냉각된 제 1 BOG 스트림을 사용하는 단계; 및
팽창되고 가열된 제 1 BOG 스트림을 상기 제 2 냉각제 스트림 또는 제 2 냉각제 스트림으로서 사용하는 단계를 포함한다.
즉, 팽창되고 냉각된 제 1 BOG 스트림은 냉각되고 압축된 제 2 BOG 스트림에 대해서 열 교환/교환기에서 제 3 냉각제 스트림으로서 사용되며, 여기서, 열 교환/교환기는 간접적으로, 보다 바람직하게는, 직접적으로 1 차 또는 2 차 제 2 냉각제 스트림으로서 사용될 수 있는 가열된 제 3 냉각제 스트림으로서 냉각되고 압축된 제 3 BOG 스트림 및 팽창되고 가열된 제 1 BOG 스트림을 제공한다.
즉, 팽창되고 가열된 제 1 BOG 스트림은 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림에 대해서 열 교환/교환기에서 1차 또는 2차 제 2 냉각제 스트림으로서 사용되며, 여기서, 열 교환/교환기는 가열된 제 2 냉각제 스트림으로서 냉각되고 압축된 제 2 BOG 스트림 및 제 1 팽창된 추가의 가열된 BOG 스트림을 제공한다.
본원에서 사용된 바와 같이 "제 1", "제 2", "제 3", "제 4" 등의 용어는 명시적으로 언급된 경우를 제외하고는 직접 시퀀스일 수도 있고 그렇지 않을 수도 있는 연결 또는 관계를 나타내도록 의도된다. 즉, "제 2" 피처와 "제 3" 피처 사이에 하나 또는 그 초과의 다른 단계들 또는 프로세스들 또는 로케이션들이 있을 수 있다. 이들 용어들은 스트림 내 또는 스트림 중 연관된 피처의 상이한 성질 또는 존재를 명확히하기 위해 사용되며, 본 발명은 이들 용어들에 의해 제한되지 않는다.
의심의 여지를 회피하기 위해, 제 2 냉각제 스트림(즉, 팽창되고 가열된 제 1 BOG 스트림)은 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림보다 낮은 온도에 있으며; 제 3 냉각제 스트림(즉, 팽창되고 냉각된 제 1 BOG 스트림)은 냉각되고 압축된 제 2 BOG 스트림보다 낮은 온도에 있고; 그리고 제 3 냉각제 스트림은 제 2 냉각제 스트림보다 낮은 온도에 있다.
다른 실시예에 따르면, 이 방법은,
가열된 제 2 냉각제 스트림으로서의 팽창되고 가열된 제 1 BOG 스트림을 제 1 또는 제 2 중간 압축된 BOG 스트림, 바람직하게는 제 1 중간 압축된 BOG 스트림과 같은 중간 압축된 BOG 스트림과 조합하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림을 제공하기 위해 하나 또는 그 초과의 제 1 냉각제 스트림에 대해서 압축된 BOG 배출 스트림을 냉각시키는 단계는;
냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림을 제공하기 위해서 제 1 냉각제 스트림으로서 제 1 냉매 스트림에 대해서 압축된 BOG 배출 스트림을 냉각시키는 단계를 포함할 수 있다.
즉, 제 1 냉매 스트림은 압축된 BOG 배출 스트림에 대해서 열 교환/교환기에서 하나 또는 그 초과의 제 1 냉각제 스트림들 중 하나로서 사용되며, 여기서, 열 교환/교환기는 가열된 제 1 냉각제 스트림으로서 가열된 제 1 냉매 스트림 및 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림을 제공하기 위해 하나 또는 그 초과의 제 1 냉각제 스트림에 대해서 압축된 BOG 배출 스트림을 냉각시키는 단계는;
예비 냉각되고 압축된 BOG 스트림을 제공하기 위해 제 1 냉각제 스트림으로서 예비 냉각 냉각제 스트림에 대해서 압축된 BOG 배출 스트림을 예비 냉각시키는 단계;
냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림을 제공하기 위해서 제 1 냉각제 스트림으로서 제 1 냉매 스트림에 대해서 예비 냉각되고 압축된 BOG 스트림을 냉각시키는 단계를 포함할 수 있다.
즉, 예비 냉각 냉각제 스트림은 압축된 BOG 배출 스트림에 대해서 열 교환/교환기에서 하나 또는 그 초과의 제 1 냉각제 스트림들 중 하나로서 사용되며, 여기서, 열 교환/교환기는 가열된 제 1 냉각제 스트림으로서 가열된 예비 냉각 냉각제 스트림 및 예비 냉각되고 압축된 BOG 스트림을 제공한다.
즉, 제 1 냉매 스트림은 예비 냉각되고 압축된 BOG 스트림에 대해서 열 교환/교환기에서 하나 또는 그 초과의 제 1 냉각제 스트림들 중 하나로서 사용되며, 여기서, 열 교환/교환기는 가열된 제 1 냉각제 스트림으로서 가열된 제 1 냉매 스트림 및 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 예비 냉각 냉각제 흐름은 개방 예비 냉각 냉각제 시스템 또는 폐쇄 예비 냉각 냉각제 시스템의 일부일 수 있다. 예비 냉각 냉각제 스트림은 물 스트림, 공기 스트림 또는 예비 냉각 냉매 스트림으로부터 선택될 수 있고, 물 또는 공기 스트림이 바람직하다. 전형적으로, 개방 예비 냉각 냉각제 회로가 사용된다면, 예비 냉각 냉각제 스트림은 해수 스트림 및 주변 공기 스트림으로부터 선택될 수 있다. 전형적으로, 폐쇄 예비 냉각 냉각제 회로가 사용된다면, 예비 냉각 냉각제 스트림은 예비 냉각 냉매 스트림으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 예비 냉각 냉각제 스트림에 대해서 예비 냉각되고 압축된 배출 스트림의 냉각은 쉘 및 튜브 열 교환기 또는 플레이트 열 교환기와 같은 예비 냉각 열 교환기에서 수행된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 하나 또는 그 초과의 제 1 냉각제 스트림들은 단일 냉매 또는 냉매들의 혼합물을 포함하는 제 1 냉매와 같은 제 1 냉매 스트림을 포함한다. 제 1 냉매는 (i) 압축 시스템의 배출 압력 및 압축 시스템의 배출 온도에서 또는 (ii) 압축 시스템의 배출 압력 및 예비 냉각되고 압축된 BOG 스트림의 온도에서 에탄을 응축할 수 있어야 한다. 제 1 냉매는 플루오르화 탄화수소 혼합물 R-410A을 포함하는 하나 또는 그 초과의 유기 화합물들, 암모니아, 그리고 특히 탄화수소들 및 프로판, 프로필렌, 디플루오로메탄 및 펜타플루오로메탄과 같은 플루오르화 탄화수소들을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제 1 냉매 스트림에 대해서 압축된 BOG 배출 스트림 또는 예비 냉각되고 압축된 배출 스트림의 냉각은 쉘 및 튜브 열 교환기, 플레이트 열 교환기 또는 이코노마이저와 같은 배출 열 교환기에서 수행된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 모든 압축된 BOG 배출 스트림은 하나 또는 그 초과의 제 1 냉각제 스트림들에 대해서 냉각된다.
본 발명의 일 실시예에서, 액화된 에탄 카고는 > 0.1 몰 % 메탄을 포함한다. 실제로, 액화된 에탄 카고는 > 0.5 몰 %, 0.6 몰 %, > 0.7 몰 %, > 0.8 몰 %, > 0.9 몰 % 및 > 1.0 몰 %의 메탄을 포함하여 > 0.4 몰 %의 메탄을 포함할 수 있다. 본 발명은 1 내지 5 몰 %의 메탄, 선택적으로 > 5 몰 %의 메탄을 갖는 액화된 에탄 카고로 확장된다.
압축 스테이지들의 수는 본 발명의 제한 인자는 아니다. 선택적으로, 이 방법은 3 개 또는 4 개의 압축의 스테이지들을 포함한다.
선택적으로, 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림으로서 완전 응축된 보일 오프 가스를 제공하는 것이 바람직하지만, 본 발명은 보일 오프 가스가 하나 또는 그 초과의 제 1 냉각제 스트림들에 대해서 냉각된 이후에 완전히 응축되지 않는 방법으로 확장된다.
본 발명은 특정한 유형들의 열 교환, 특히 특정 유형들의 열 교환기, 그리고 보다 구체적으로는, 온도 접근이 쉘 내의 유체의 조성(composition)에 의해 제한되는 종래의 쉘 및 코일 이코노마이저들을 사용하는 어려움을 극복한다. 쉘 내의 유체의 조성이 단일 컴포넌트, 즉, 충분히 '순수한' 가스 일 수 있는 경우, 압축된 BOG의 팽창된 부분에 대해서 그의 냉각은 주지되어 있으며 광범위하다. 그러나, 이러한 냉각 듀티는 다중 컴포넌트 혼합물에서 감소되고, 그리고 특히 에탄 및 메탄과 같은 비등점들에서 현저한 차이를 갖는 다중 컴포넌트 혼합물에서 급격하게 감소된다. 따라서, 본 발명은 현저한 메탄량을 포함하는 액화된 에탄 카고의 냉각 주기(cooling cycle)의 성능 계수를 개선시키며, 즉, 본 발명은 현재 최소로(de minimus) 간주되는 카고(예컨대, 0.1몰 % 또는 미만의 메탄)의 성능 계수를 개선하고, 메탄 함량들이 훨씬 높은 카고들(예컨대, 약 0.4 또는 0.4 초과 또는 0.5 몰 % 메탄)을 포함하는 카고들에 의한 작동을 허용한다.
본 발명은, 또한, 새로운 작동 요건들을 갖는 새로운 장비를 사용하는 방법을 도입하고 연구하기보다는, 공지된 OPEX 및 CAPEX를 갖는 현재의 온보드 장비 및 장치의 사용을 유지하고자 한다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제 2 냉각제 스트림에 대해서 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림의 냉각은 이코노마이저 내에서 수행된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림 모두는 제 2 냉각제 스트림에 대해서 냉각된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 냉각되고 압축된 제 2 BOG 스트림 모두는 제 3 냉각제 스트림에 대해서 냉각된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 방법은,
상기 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림으로부터 기체 통기 스트림을 제공하는 단계;
제 4 냉각제 스트림을 형성하기 위해서 냉각되고 압축된 제 3 BOG 스트림의 일부를 팽창시키는 단계;
냉각된 통기 스트림 및 가열된 제 4 냉각제 스트림을 제공하기 위해 기체 통기 스트림을 제 4 냉각제 스트림에 대해서 냉각시키는 단계를 포함한다.
이렇게 하여, 본 발명은 압축된 BOG에서 이전에 고려된 '비응축 가능물들' 또는 '비응축' 컴포넌트들의 증가된 재액화를 더 제공할 수 있다.
바람직하게는, 가열된 제 4 냉각제 스트림은 BOG 재순환 스트림으로서 사용되거나 또는 BOG 재순환 스트림으로서 사용될 수 있다. 따라서, 상기 방법은,
가열된 제 4 냉각제 스트림을 제 1 또는 제 2의, 바람직하게는, 중간 압축된 제 1 BOG 스트림과 같은 중간 압축된 BOG 스트림과 조합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
선택적으로, 본 발명의 방법은 :
통기 배출 스트림 및 냉각된 통기 BOG 복귀 스트림을 제공하기 위해서 냉각된 통기 스트림을 분리하는 단계를 더 포함한다.
선택적으로, 본 발명의 방법은 :
팽창된 냉각된 통기 BOG 복귀 스트림을 제공하기 위해서 냉각된 통기 BOG 복귀 스트림을 팽창시키는 단계;
팽창된 냉각된 통기 BOG 복귀 스트림을 저장 탱크로 통과시키는 단계를 더 포함한다.
선택적으로, 본 발명의 방법은 :
팽창된 냉각된 통기 BOG 복귀 스트림을 제공하기 위해서 냉각된 통기 BOG 복귀 스트림을 팽창시키는 단계;
열 교환된 통기 BOG 복귀 스트림, 냉각된 통기 배출 스트림 및 추가의 통기 배출 스트림을 제공하기 위해서 통기 배출 스트림에 대해서 팽창된 냉각된 통기 BOG 복귀 스트림을 열 교환시키는 단계;
팽창된 냉각된 통기 배출 스트림을 제공하기 위해서 냉각된 통기 배출 스트림을 팽창시키는 단계;
열 교환된 통기 BOG 복귀 스트림 및 팽창된 냉각된 통기 배출 스트림을 저장 탱크로 통과시키는 단계를 더 포함한다.
선택적으로, 압축 스테이지들은 다중 스테이지 압축기의 압축 스테이지들이다.
냉각되고 압축된 제 2 BOG 스트림을 제공하기 위해서 적어도 하나의 제 2 냉각제 스트림에 대해서 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림을 냉각시키는 단계; 선택적으로, 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림은 팽창되고 가열된 제 1 BOG 스트림만을 포함하는 제 2 냉각제 스트림에 대해서 전체적으로 또는 실질적으로 냉각된다. 바람직하게는, 제 2 냉각제 스트림 모두는 팽창되고 가열된 제 1 BOG 스트림을 포함한다. 즉, 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림은 하나 또는 그 초과의 다른 제 2 냉각제 스트림들에 대해서 냉각될 수 있지만, 이들은 팽창되고 가열된 제 1 BOG 스트림의 사용에 의해 제공되는 냉각과 비교하여 2 차 또는 마이너(minor)이다.
선택적으로, 제 2 냉각제 스트림으로서 사용되는 팽창되고 가열된 제 1 BOG 스트림은 액상 및 기상 양자 모두를 포함한다. 즉, 제 2 냉각제 스트림으로서 사용하기 이전에 별도의 기상 및 액상으로 분리할 필요는 없다.
바람직하게는, 제 2 냉각제 스트림으로서 사용되는 팽창되고 가열된 제 1 BOG 스트림의 액상 및 기상은 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림의 냉각 중에 분리된다. 이는, 바람직하게는, 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림이 냉각되는 것을 허용하는 장치, 바람직하게는 이코노마이저이다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 복수 개의 컴포넌트들을 포함하는 부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 냉각시키는 장치가 제공되며, 상기 장치는 적어도 :
액화된 에탄 카고로부터 보일 오프 가스 스트림을 압축하기 위한 압축 시스템 - 상기 압축 시스템은 압축된 BOG 배출 스트림을 제공하기 위해 적어도 제 1 스테이지 및 최종 스테이지를 포함하는 2 개 또는 그 초과의 압축 스테이지들을 포함하고, 중간, 선택적으로 냉각되고, 압축된 BOG 스트림들은 연속적인 압축 스테이지들 사이에 제공됨 -;
압축된 BOG 배출 스트림을 냉각시켜 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림을 제공하는 하나 또는 그 초과의 제 1 열 교환기들;
하나 또는 그 초과의 제 2 열 교환기들에서 분리될 혼합상 냉각제 스트림에 대해서 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림을 추가로 냉각시켜 냉각되고 압축된 제 2 BOG 스트림을 제공하는 하나 또는 그 초과의 제 2 열 교환기들;
냉각되고 압축된 제 2 BOG 스트림을 추가로 냉각시켜 냉각되고 압축된 제 3 BOG 스트림을 제공하는 하나 또는 그 초과의 제 3 열 교환기들을 포함한다.
선택적으로, 본원에서 규정된 바와 같은 장치는 본원에서 규정된 바와 같은 방법을 사용하여 작동 가능하다.
바람직하게는, 제 2 열 교환기는 이코노마이저이다.
본 발명의 추가의 양태에 따르면, 본원에서 규정된 바와 같은 장치를 갖는 또는 본원에 규정된 방법을 작동시키는 액화된 에탄 카고용 부유 운송 선박이 제공된다.
본 발명은 액화된 에탄 카고용 임의의 부유 운송 선박에 적용 가능하다. 본 발명은 액화된 에탄 카고 저장 탱크들이 완전하게 냉장되어 온도를 낮춤으로써 대체로 대기압에서 액상을 카고에서 유지하는 부유 운송 선박들뿐만 아니라 저장 탱크들에서의 카고가 감소된 온도와 증가된 압력 대 대기의 조합에 의해 액상으로 유지되는 이들 선박들에 활용될 수 있다.
본원에서 개시된 방법 및 장치의 이점들을 얻기 위해서, 이코노마이저들의 사용은 요구되지 않는다. 그러나, 특정 실시예들에서, 이코노마이저들과 같은 열 교환기들은 중간 압축된 BOG 스트림들을 냉각시키기 위해 제 1 스테이지와 제 2 스테이지 사이와 같은 연속적인 압축 스테이지들 사이에서 배치될 수 있다. 3 개 또는 그 초과의 압축 스테이지들이 존재하는 경우, 중간 압축된 BOG 스트림들의 냉각을 허용하게 하는 이코노마이저들 또는 해수 인터쿨러들과 같은 인터쿨러들와 같은 열 교환기들이 압축의 제 2 스테이지와 최종 스테이지 사이에 제공될 수 있다.
예를 들어, 인터쿨러는 제 2 압축 스테이지와 제 3 압축 스테이지 사이에 위치될 수 있다. 대안으로, 이코노마이저는 제 2 압축 스테이지와 제 3 압축 스테이지 뿐만아니라 제 1 압축 스테이지와 제 2 스테이지 사이에 위치될 수 있다. 이코노마이저에서, 냉각되고 압축된 BOG 스트림의 팽창된, 선택적으로 더 냉각된 부분은 중간 압축된 BOG 스트림과 열 교환될 수 있다. 추가의 실시예에서, 냉각되고 압축된 BOG 스트림의 팽창되고 선택적으로 더 냉각된 부분은 냉각되고 압축된 배출 스트림의 선택적으로 추가로 냉각된 부분과 열 교환될 수 있다. 이는, 성능 계수의 추가 개선들 및 증가된 냉각, 특히 재액화 용량을 유도한다.
본원에 개시된 방법 및 장치가 현재의 압축 스테이지들의 수를 유지하고 필요한 배관, 밸브들 및 제어기들을 추가하여 냉각된 제 3 BOG 스트림의 팽창된 부분에 대해서 냉각되고 압축된 제 2 BOG 스트림의 냉각을 수행함으로써 레트로핏(retro-fit)으로 기준 부유 운송 선박에 적용될 수 있음이 자명할 것이다.
본원에 사용된 바와 같이, "다중의 압축의 스테이지들"이라는 용어는 압축 시스템에서 일련의(in series) 2 개 또는 그 초과의 압축 스테이지들을 규정한다. 각각의 압축 스테이지는 하나 또는 그 초과의 압축기들에 의해 달성될 수 있다. 각각의 압축 스테이지의 하나 또는 그 초과의 압축기들은 다른 압축 스테이지들의 압축기들과 독립적일 수 있어서, 이들은 별도로 구동된다. 대안으로, 압축 스테이지들의 2 개 또는 그 초과의 스테이지는 선택적 기어링(optional gearing)과 함께 단일 드라이버 및 구동 샤프트에 의해 링크되며(linked), 전형적으로 동력 공급되는(powered) 압축기들을 활용할 수 있다. 이와 같이 링크된 압축 스테이지들은 다중 스테이지 압축기의 일부일 수 있다.
본원에 개시된 방법 및 장치는 적어도 2 개의 압축 스테이지들을 필요로한다. 제 1 압축 스테이지 이후에, 각각의 연속 스테이지는 이전 스테이지의 배출시의 압력에 비해 증가된 압력을 제공한다. "연속 스테이지들"이라는 용어는, 인접한 압축 스테이지들의 쌍들, 즉 스테이지(n) 및 다음(n + 1) 스테이지를 지칭하며, 여기서, n은 0보다 큰 정수(whole number)이다. 결과적으로, 연속 스테이지들은, 예를 들어, 제 1 스테이지 및 제 2 스테이지 또는 제 2 스테이지 및 제 3 스테이지 또는 제 3 스테이지 및 제 4 스테이지이다. 중간 압축된 스트림들(및 냉각된 중간 압축된 스트림들)은 연속 압축 스테이지들을 연결하는 이러한 스트림들을 지칭한다. 냉각된 중간 압축된 스트림과 관련하여 사용된 "다음 압축 스테이지" 또는 "후속(subsequent) 압축 스테이지"라는 용어는, 중간 스트림을 규정하는 2 개의 연속 스테이지들중 수치가 더 높은 수(그리고 높은 압력 스테이지)를 의미한다.
열 교환 단계들은 간접적일 수 있으며, 여기서, 열 교환에 수반된 2 개 또는 그 초과의 스트림들이 분리되어 직접 접촉되지는 않는다. 대안으로, 열 교환은 직접적일 수 있으며, 이 경우에, 열 교환에 수반된 2 개 또는 그 초과의 스트림들이 혼합되어, 이에 의해 조합된 스트림을 생성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 복수 개의 컴포넌트들을 포함하는 부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 냉각시키는 장치를 통합적으로 설계하는 방법이 제공되며, 이 방법은,
액화된 에탄 카고로부터 보일 오프 가스 스트림을 압축하기 위한 압축 시스템을 선택하는 단계 - 상기 압축 시스템은 압축된 BOG 배출 스트림을 제공하기 위해 적어도 제 1 스테이지 및 최종 스테이지를 포함하는 2 개 또는 그 초과의 압축 스테이지들을 포함하고, 중간, 선택적으로 냉각되고, 압축된 BOG 스트림들은 연속적인 압축 스테이지들 사이에 제공됨 -;
압축된 BOG 배출 스트림을 냉각시켜 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림을 제공하는 하나 또는 그 초과의 제 1 열 교환기들을 선택하는 단계;
하나 또는 그 초과의 제 2 열 교환기들에서 분리될 혼합상 냉각제 스트림에 대해서 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림을 추가로 냉각시켜 냉각되고 압축된 제 2 BOG 스트림을 제공하는 하나 또는 그 초과의 제 2 열 교환기들을 선택하는 단계;
냉각되고 압축된 제 2 BOG 스트림을 추가로 냉각시켜 냉각되고 압축된 제 3 BOG 스트림을 제공하는 하나 또는 그 초과의 제 3 열 교환기들을 선택하는 단계를 포함한다.
선택적으로, 이 방법은,
상기 장치에 대한 프로세스 시뮬레이션을 실행하는 단계;
상기 방법의 유효성을 결정하는 단계;
상기 프로세스 시뮬레이션에서 프로세스 변수를 변경하는 단계; 및
프로세스 시뮬레이션을 반복하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 추가 양태에 따르면, 부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 냉각하기 위한 프로세스를 설계하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 적어도 다음 단계를 포함한다 :
액화된 에탄 카고로부터 보일 오프 가스 스트림을 압축하기 위한 압축 시스템 - 상기 압축 시스템은 압축된 BOG 배출 스트림을 제공하기 위해 적어도 제 1 스테이지 및 최종 스테이지를 포함하는 2 개 또는 그 초과의 압축 스테이지들을 포함하고, 중간, 선택적으로 냉각되고, 압축된 BOG 스트림들은 연속적인 압축 스테이지들 사이에 제공됨 -;
압축된 BOG 배출 스트림을 냉각시켜 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림을 제공하는 하나 또는 그 초과의 제 1 열 교환기들;
하나 또는 그 초과의 제 2 열 교환기들에서 분리될 혼합상 냉각제 스트림에 대해서 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림을 추가로 냉각시켜 냉각되고 압축된 제 2 BOG 스트림을 제공하는 하나 또는 그 초과의 제 2 열 교환기들;
냉각되고 압축된 제 2 BOG 스트림을 추가로 냉각시켜 냉각되고 압축된 제 3 BOG 스트림을 제공하는 하나 또는 그 초과의 제 3 열 교환기들을 포함한다.
선택적으로, 이 방법은,
상기 프로세스에 대한 프로세스 시뮬레이션을 실행하는 단계;
상기 방법의 유효성을 결정하는 단계;
상기 프로세스 시뮬레이션에서 프로세스 변수를 변경하는 단계; 및
프로세스 시뮬레이션을 반복하는 단계를 더 포함한다.
본원에서 논의된 바와 같은 설계 방법들은 관련 작동 장비를 포함하기 위한 컴퓨터 지원 프로세스들 및 전체 선박 구조 내로의 제어들에 통합될 수 있고, 작동 파라미터들의 관련 비용, 커패시티를 방법 및 설계로 통합할 수 있다. 본원에서 설명되는 방법들은 컴퓨터 상에서 판독 및 프로세싱되기에 적합한 매체 상으로 인코딩될 수 있다. 예컨대, 본원에 설명된 방법들을 실행하기 위한 코드는 개인용 또는 메인프레임 컴퓨터에 의해 판독될 수 있고 복사될 수 있는 자기 또는 광학 매체 상에 인코딩될 수 있다. 그 다음에, 방법들은 개인 또는 메인프레임 컴퓨터를 사용하는 설계 엔지니어에 의해 실행될 수 있다.
본 발명의 소정의 특징들 및 그 설계 방법은 수치 상한들의 세트 및 수치 하한들의 세트의 관점에서 설명될 수 있다. 이러한 한계들의 임의의 조합에 의해 형성되는 임의의 범위들이 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 심사숙고되는 것이 이해되어야 한다. 또한, 전체적인 설계는, 본원에서 구체적으로 규정되는 조합과 함께 사용하기 위한 추가의 구조들의 선택을 포함하는 것으로 고려된다. 다양한 구조물들 작동 파라미터들은 제한되거나 고정된 기준에 대해 선택되거나 선박 내에서 유연하거나 다중 작동 용도에 대해 선택될 수 있다. 따라서, 설계의 방법은 본 발명의 사상 및 범위 내에 포함되는 선박 및 임의의 오프 선박의 전체적인 설계에 대한 대안들, 수정들 및 균등물들을 포함하는 것으로 의도된다.
본 발명의 실시예들은, 오직 예로써, 비제한적인 첨부 도면들을 참조로 하여 이제 설명될 것이다.
도 1은 운반선 내의 카고 탱크로부터의 보일 오프 가스를 재액화하는 공지된 하나의 가능한 시스템의 개략도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터 보일 오프 가스를 냉각하는 시스템, 특히 재액화 시스템의 개략도를 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 순수 컴포넌트 BOG 냉각 시스템(3a) 및 광범위한 비등 멀티컴포넌트 혼합물 냉각 시스템(3b)에 대한 열 흐름에 대하여 온도의 이코노마이저 온도 프로파일들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터 보일 오프 가스를 냉각하는 시스템, 특히 재액화 시스템의 개략도를 도시한다.
부유 재액화 시스템들은 하나 또는 그 초과의 저장 탱크들로부터 증기 - 또한 보일 오프 가스로 공지됨 - 를 흡입하여 보일 오프 가스를 압축기로 통과시키며, 이 압축기에서 압축된 증기가 하나 또는 그 초과의 냉각제들에 대해 히트 싱크/냉매로서 냉각 및 응축될 수 있다. 예를 들어, 해수는 개방 사이클 예비 냉각 회로(pre-cooling circuit)에서 압축 증기를 미리냉각시키기 위해, 전형적으로 비과열(de-superheat)시키기 위해 사용될 수 있다. 미리 냉각된 압축 증기는 그 다음에 폐쇄 사이클 냉매 회로에서 냉매에 대해서 추가로 냉각될 수 있다.
냉매에 대해서 응축될 수 없는 압축된 증기의 이러한 더 가벼운 컴포넌트들은 대개 대기 중으로 통기되거나 증기 형태로 저장 탱크들로 재순환된다. 전형적으로, 액화된 카고는 감소된 온도(대기에 대해) 및 증가된 압력(대기압에 대기) 중 하나 또는 양자 모두 하에 저장 탱크에 보관된다.
도 1은 에탄 카고로부터 보일 오프 가스를 재액화시키는 공지된 시스템의 개략도를 도시한다. 현재, 에탄 카고는 용도가 변경된 에틸렌 운반선 선박(ethylene carrier vessel)에서 운송되는 경향이 있다. 액화된 에탄 카고는 에탄을 액화된 상태로 유지하기 위해 절연 및/또는 가압될 수 있는 탱크(50a)에 저장된다. 예를 들어, 불완전한 단열(thermal insulation)로 인한 탱크 내의 에탄의 증발은, 탱크(50a)의 오버헤드 공간에서 에탄 가스의 형성을 초래할 것이며, 이러한 가스는 보편적으로 보일 오프 가스(boil off gas : BOG)로 불린다. 이 가스의 축적을 방지하기 위해, 가스는 보일 오프 가스 스트림(01a)으로서 탱크(50a)로부터 제거된다. 모든 컴포넌트들은 압축되고, 그리고 제거된 보일 오프 가스의 가능한 한 많은 컴포넌트들이 정상적으로 냉각되어 탱크(50a)로 복귀되기 전에 응축된다.
보일 오프 가스 스트림(01a)은 제 1 압축 스테이지(65) 및 제 2 압축 스테이지(75)를 포함하는 도 1에 도시된 2 스테이지 압축기와 같은 압축 시스템(60)으로 통과될 수 있다. 2 스테이지 압축 시스템(60)은 압축 BOG 방출 스트림(06a)을 생성하며, 이 스트림은 예비 냉각 열 교환기(100)로 통과될 수 있고, 이 열 교환기에서, 압축 BOG 배출 스트림(06a)이 해수 스트림(102)에 대해서 냉각된다. 예비 냉각 열 교환기(100)는 예비 냉각된 압축 BOG 스트림(07a) 및 가온된(warmed) 해수 스트림(104)을 생성한다. 예비 냉각 열 교환기(100)는 압축된 BOG 배출 스트림(06a)을 비과열(de-superheat)시킬 수 있다.
예비 냉각되고 압축된 BOG 스트림(07a)은 냉매 열 교환기(250)로 통과될 수 있으며, 이 열 교환기에서, 예비 냉각되고 압축된 BOG 스트림(07a)은 냉매 스트림(252)에 대해서 냉각된다. 냉매는 압축 시스템(60)의 배출 압력에서 에탄을 응축시킬 수 있어야 한다. 냉매는 프로판 또는 프로필렌일 수 있다. 냉매 스트림(252)은 냉매 열 교환기(250), 냉매 압축기 및 냉매 냉각기를 포함하는 냉매 회로(도시생략)의 일부일 수 있다. 냉매 회로는 폐쇄된 냉매 시스템일 수 있다. 또한 냉매 팩들(refrigerant packs)로도 불리는 이러한 냉매 회로들은 주지되어 있다.
냉매 열 교환기(250)는 냉각되고 압축된 BOG 스트림(08a) 및 가열된 냉매 스트림(254)을 생성한다. 냉각되고 압축된 BOG 스트림(08a)은 냉매에 대해서 '재액화', 즉, 응축의 제 2 압축 스테이지(75)의 배출 압력에서 가능한 보일 오프 가스의 이들 컴포넌트들을 포함하는 적어도 부분적으로 응축된 스트림이다.
이 시스템에서 냉매에 대해서 재액화가 불가능하고 본원에서 논의된 바와 같이 비응축성 컴포넌트들 및 '응축불가능한(in-condensable)' 컴포넌트들 양자 모두를 포함할 수 있는, '응축되지 않은(non-condensed)' 컴포넌트들은 증기 스트림인 통기 스트림(49)으로서 냉매 열 교환기(250) 또는 냉매 열 교환기(250)의 하류에 로케이팅된 관련된 어큐뮬레이터(도시생략)로부터 제거될 수 있다. 통기 스트림(49)은 전형적으로 대기압으로 팽창된 후 대기로 통기된다.
냉각되고 압축된 BOG 스트림(08a)은 통상적으로 완전히 응축된 스트림인 냉각된 복귀 유체 스트림(18)을 제공하기 위해 추가 열 교환기(80)로 통과될 수 있다.
냉각된 복귀 유체 스트림(18)은 그 다음에 팽창기 또는 줄-톰슨 밸브(Joule-Thomson valve)와 같은 복귀 감압 디바이스(22)로 전달되어 팽창된 냉각된 복귀 유체 스트림(24)을 제공할 수 있다. 전형적으로, 복귀 감압 디바이스(22)는 냉각된 복귀 유체 스트림(18)의 압력을 압축된 BOG 배출 스트림(06a)의 압력 또는 그 근방으로부터 탱크(50a) 내의 액체 에탄 및 BOG의 압력에 가까운 압력으로, 이를테면 탱크(50a)로 팽창된 냉각된 복귀 유체 스트림(24)의 적절한 유동을 보장하기에 충분한 탱크 내의 BOG의 압력 바로 위의 압력으로 감소할 수 있다. 팽창된 냉각된 복귀 유체 스트림(24)의 압력은 제 1 압축 스테이지(65)의 배출 압력의 압력보다 낮다.
압축 시스템(60)으로 돌아가서, 제 1 압축 스테이지(65)는 제 1 중간 압축된 BOG 스트림(02a)을 제공하고, 이는 추가의 열 교환기(80)로 전달된다. 제 1 중간 압축된 BOG 스트림(02a)은 그 다음에 압축의 제 2 스테이지(75)의 흡입으로 전달될 수 있는 냉각된 제 1 중간 압축된 BOG 스트림(03a)을 제공하기 위해 추가의 열 교환기(80)에서 냉각되고 압축된 BOG 스트림(08a)의 팽창된 부분(8b)에 대해서 열 교환될 수 있다. 제 2 스테이지(75)는 냉각된 제 1 중간 압축된 BOG 스트림(03a)을 압축하여 압축된 BOG 배출 스트림(06a)을 제공한다.
도 3a를 참조하면, 그래프는 쉘 측을 나타내는 'xxxx'선과 관 또는 코일 온도를 나타내는 'oooo'선과 함께 종래의 쉘 및 코일 이코노마이저에서 '순수한' 물질의 냉각에 대한 전형적인 온도 프로파일을 도시한다. 쉘 측 온도가 '평탄(flat)'하므로, 열 흐름이 증가함에 따라 쉘 측 온도에 변화가 없음을 알 수 있다. 이는, 순수한 에탄과 같은 '순수한' 물질의 냉각을 나타낸다.
그러나, 도 3b는 에탄과 메탄의 비등점들의 차이와 같이 '넓은 비등점들'을 갖는 다중 컴포넌트 혼합물에 대해 동일한 이코노마이저(및 동일한 라인 포맷들을 사용함)의 온도 프로파일을 도시한다. 도 3b는 튜브 측면에 일정한 온도를 얻기가 어렵다는 것을 보여준다. 모든 열 흐름들에 걸쳐 클리어한 효율이 감소하므로, 다중 컴포넌트 혼합물들의 경우, 냉각 효율이 더 무거운 컴포넌트들에 의해 지시되어 이러한 유형의 장비에서 성취될 수 있는 잠재적인 냉각을 감소시킨다.
그럼에도 불구하고, 이러한 유형의 장비를 그의 공지된 CAPEX를 계속 사용하는 것이 더 바람직하다.
본원에 개시된 방법 및 장치는 BOG를 재액화하는 개선된 방법 및 장치를 제공하고자 한다. 본 발명에 따른 방법 및 장치의 실시예가 도 2에 개시된다. 적절한 경우, 도 1의 것과 동일한 스트림 및 컴포넌트 이름들 및 동일한 참조 번호가 나머지 도면들의 대응하는 스트림들 및 컴포넌트들에 대해 사용되고 있다.
도 2는 에탄 운반선과 같은 부유 운송 선박 내의 액화된 에탄 카고 저장 탱크(50)를 도시한다. 액화된 에탄 카고는 에탄 및 메탄을 포함할 수 있다. 저장 탱크(50)로부터 증발된 카고를 냉각시키거나, 특히 재액화시키기 위해, 증발된 카고를 포함하는 보일 오프 가스 스트림(01)은 2 개 또는 그 초과의 압축 스테이지들을 갖는 압축 시스템(60)으로 통과된다. 보일 오프 가스 스트림(01)은 0 내지 500 kPa 게이지 범위의 압력("BOG 압력")을 가질 수 있다. 압축 시스템(60)은 2 개 또는 그 초과의 스테이지들을 포함하는 멀티 스테이지 압축기(multi-stage compressor)일 수 있다. "멀티 스테이지 압축기"에 의해서, 이는 압축기의 각각의 압축 스테이지가 동일한 드라이브 샤프트에 의해 구동되는 것을 의미한다. 대안으로, 압축 시스템(60)은 각각의 압축 스테이지들에 대해 독립적으로 구동되는 압축기들을 포함할 수 있다. 압축 시스템(60)이 멀티 스테이지 압축기일 때, 이는 전형적으로, 왕복운동 압축기이다.
도 2의 실시예는, 제 1 스테이지(65) 및 제 2 스테이지(70) 및 제 3 및 최종 스테이지(75)를 갖는 압축 시스템(60)을 도시하지만, 본원에 설명된 방법 및 장치는 또한 2 스테이지들 또는 3 초과의 스테이지들을 갖는 압축기들에도 적용 가능하다. 압축의 제 1 스테이지(65) 및 최종 스테이지(75)는 이들의 배출시에 각각 저압 스트림 및 고압 스트림을 제공한다.
압축 시스템(60)은 압축된 BOG 배출 스트림(06)을 제공하기 위해 보일 오프 가스 스트림(01)을 압축한다. 압축된 BOG 배출 스트림(06)은 1.5 내지 3.2 MPa 또는 그 이상 범위의, 예컨대, 최대 6 MPa 압력("최종 스테이지 압력")을 가질 수 있다.
압축된 BOG 배출 스트림(06)은 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림(08)을 제공하기 위해서 하나 또는 그 초과의 제 1 냉각제 스트림들(202, 302)에 대해서 하나 또는 그 초과의 제 1 열 교환기들(200, 300)에서 냉각된다. 도 2의 실시예에서, 압축된 BOG 배출 스트림(06)은 하나 또는 그 초과의 제 1 열 교환기들 중 하나로서 예비 냉각 열 교환기(200)로 통과될 수 있다. 압축된 BOG 배출 스트림(06)은 하나 또는 그 초과의 제 1 냉각제 스트림들 중 하나로서 예비 냉각 냉각제 스트림에 대해서 예비 냉각된다. 예비 냉각 냉각제 스트림(202)은 대기 또는 해수 스트림과 같은 공기 또는 물 스트림일 수 있다. 예비 냉각 열 교환기(200)는 쉘 및 튜브 열 교환기 또는 플레이트 열 교환기일 수 있다. 예비 냉각 열 교환기는 압축된 BOG 배출 스트림(06)을 비과열시킬 수 있다. 예비 냉각 열 교환기(200)는 예비 냉각되고 압축된 BOG 스트림(07) 및 가열된(heated) 예비 냉각 냉각제 스트림(204)을 제공한다. 전형적으로, 예비 냉각 냉각제로서 사용되는 해수는 + 36 ℃ 이하, 보다 전형적으로 + 32 ℃ 이하의 온도를 가질 것이다.
예비 냉각 열 교환/교환기(200)는 본원에 개시된 방법 및 장치에서 선택적이다. 이는 후속 냉각 단계들의 냉각 듀티를 감소시키기 때문에 유리하다. 그러나, 본질적인 양태가 아니라, 대체 실시예에서, 압축된 BOG 배출 스트림(06)은 라인(06')을 통해 배출 열 교환기(300)로 직접 통과될 수 있으므로, 도면 부호 210으로 도시된 장비는 생략될 수 있다. 이러한 환경들에서, 예비 냉각의 부재를 보상하기 위해 배출 열 교환기(300)의 냉각 용량이 증가되어야할 것이다.
그 다음에, 예비 냉각되고 압축된 BOG 스트림(07)은 하나 또는 그 초과의 제 1 열 교환기들 중 다른 것으로서 배출 열 교환기(300)로 통과될 수 있다. 배출 열 교환기(300)는 하나 또는 그 초과의 제 1 냉각제 스트림들 중 다른 하나로서 제 1 냉매 스트림(302)에 대해서 예비 냉각되고 압축된 BOG 스트림(07)을 냉각시킨다. 배출 열 교환기(300)는 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림(08) 및 가열된 제 1 냉매 스트림(304)을 제공한다.
제 1 냉매 스트림(302), 배출 열 교환기(300) 및 가열된 제 1 냉매 스트림(304)은 제 1 냉매 시스템(도시생략)의 일부일 수 있다. 이러한 제 1 냉매 시스템은 압축된 제 1 냉매 스트림을 제공하기 위해서 가열된 제 1 냉매 스트림(304)을 압축하는 제 1 냉매 압축기, 냉각되고 압축된 제 1 냉매 스트림을 제공하기 위해 제 1 냉매를 냉각하기 위한 제 1 냉매 냉각기 및 제 1 냉매 스트림(302)을 제공하기 위해서 냉각되고 압축된 제 1 냉매 스트림을 팽창시키기 위한 제 1 냉매 팽창 디바이스를 더 포함할 수 있다. 제 1 냉매 시스템은 폐쇄 시스템일 수 있다. 제 1 냉매는 플루오르화 탄화수소 혼합물 R-410A 뿐만아니라 암모니아와 같은 하나 또는 그 초과의 무기 화합물들을 포함하는 하나 또는 그 초과의 유기 화합물들, 특히 탄화수소들 및 프로판, 프로필렌, 디플루오로메탄 및 펜타플루오로 메탄과 같은 플루오르화 탄화수소들을 포함할 수 있다.
냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림(08)은 최종 압축 스테이지의 배출 압력에서 제 1 냉매에 대해서 응축될 수 있는 보일 오프 가스의 이들 컴포넌트들을 포함하는, 부분적으로 응축된, 압축된 BOG 스트림일 수 있다. 임의의 비응축된 컴포넌트들은 배출 열 교환기(300)의 하류에 로케이팅되는 기체/액체 분리기로서 기능하는 배출 리시버(도시생략)로부터 또는 통기 스트림(도시생략)으로서 배출 열 교환기(300)로부터 제거될 수 있다. 기체 및 액체 컴포넌트들의 분리에 적합한 배출 열 교환기들은 냉각되고 압축된 BOG가 쉘 측에 로케이팅되는 쉘 및 튜브 열 교환기들이다.
임의의 배출 리시버는 어큐뮬레이터 일 수 있고, 배출 열 교환기(300)에서 액체 밀봉을 유지하고 및/또는 최종 압축 스테이지(75)에서 배출 압력을 유지하도록 작동할 수 있다.
배출 열 교환기(300)는 증기 및 응축된 상들을 플레이트 및 핀 타입 열 교환기와 같은 별도의 스트림들로 적절하게 분리할 수 없는 유형일 수 있다. 이러한 상황에서, 배출 리시버는 배출 열 교환기(300)의 하류에 로케이팅되어 응축되지 않은 컴포넌트들을 통기 스트림으로서 분리할 것이다.
그 다음에, 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림(08)이 두번째 냉각된다. 이는 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림(08)을 제 2 열 교환기(180)로 통과시킴으로써 달성될 수 있다. 제 2 열 교환기(180)는 임의의 유형일 수 있으며, 중간 BOG 스트림들(02 또는 04) 뿐만 아니라 냉각되고 압축된 제 1 스트림(08)을 냉각하기 위한 중간 스테이지, 특히 제 1 스테이지, 이코노마이저가 도 2에 도시되어 있다.
냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림(08)의 냉각은 냉각되고 압축된 제 2 BOG 스트림(34)을 제공하기 위해 제 2 냉각제 스트림에 대항한다. 선택적으로, 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림(08)의 일부는 제 2 열 교환기(180)로 통과하기 이전에 다른 곳에서 사용될 수 있지만, 본 발명에서, 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림(08)의 전부 또는 실질적으로 모두가 제 1 열 교환기(180)로 통과되는 것이 바람직하다.
이하에 설명되는 제 2 냉각제의 작용은, 냉각되고 압축된 제 2 BOG 스트림(34)을 제공하는 것이다. 다시, 이 스트림(34)의 일부는 다른 곳에서 사용될 수 있지만, 바람직하게는 전체적으로 또는 실질적으로 모든 냉각된 압축 제 2 BOG 스트림(34)은 냉각되고 압축된 제 2 BOG 스트림(34)을 추가로 냉각시켜 냉각되고 압축된 제 3 BOG 스트림(35)을 제공하기 위해서 제 3 열 교환기(195)를 통과한다.
제 3 열 교환기(195)는 이코노마이저와 같은 임의의 유형일 수 있지만, 바람직하게는, 당분야에 공지된 판 및 핀 열 교환기와 같은 역류 열 교환기이다.
본 발명에서, 냉각되고 압축된 제 3 BOG 스트림(35)의 일부는 팽창되고 냉각된 제 1 BOG 스트림(33a)을 제공하기 위해 제 1 스테이지 배출 압력과 최종 스테이지 흡입 압력 사이의 압력으로 팽창된다. 이러한 작용은 당 분야에 공지된 방식으로 줄-톰슨(Joule-Thomson) 밸브 또는 팽창기와 같은 감압 디바이스(80)를 통해 수행될 수 있다.
팽창되고 냉각된 제 1 BOG 스트림(33a)은 제 3 열 교환기(195)에서 제 3 냉각제로서 사용되며, 제 3 열 교환기에서 열 교환은 냉각되고 압축된 제 3 BOG 스트림(35)을 제공하고, 간접적으로 또는 보다 바람직하게는 직접적일 수 있는 가열된 제 3 냉각제 스트림(33b)으로서 팽창되고 가열된 제 1 BOG 스트림(33b)은 제 2 냉각제 스트림(33b)으로서 사용된다. 팽창되고 가열된 제 1 BOG 스트림/제 2 냉각제 스트림(33b)은 제 3 열 교환기(195)에서의 사용 이후에 팽창되고 가열된 제 1 BOG 스트림의 나머지 냉각 효과를 모두 완전히 활용하기 위해서 제 2 냉각제 스트림(33b)으로서 사용하기 이전에 (기상/액상으로 분리하도록)분리되지 않는다.
팽창되고 가열된 제 1 BOG 스트림/제 2 냉각제 스트림(33b)은 제 2 열 교환기(180)로 통과된다. 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림(08)과의 열 교환은 제 2 열 교환기(180)에서 냉각되고 압축된 제 2 BOG 스트림(34) 및 가열된 제 2 냉각제를 제공한다. 가열된 제 2 냉각제는 제 2 열 교환기(180)에서 편리하게 분리되고 이후에 논의되는 증기 및 액체 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 제 1 팽창된 추가의 가열된 BOG 스트림인 가열된 제 2 냉각제 스트림은 적절한 압력의 중간 압축된 BOG 스트림으로 통과될 수 있다. 도 2의 실시예에서, 가열된 제 2 냉각제 스트림은 제 1 중간 압축된 BOG 스트림(02)과 결합된다.
팽창되고 냉각된 제 1 BOG 스트림(33a)을 제공하는데 사용되지 않는 냉각되고 압축된 제 3 BOG 스트림(35)의 일부분은, 당 분야에 공지된 방식으로 팽창된 냉각된 BOG 복귀 스트림(36)으로서 감압 디바이스(82)를 통해 카고 탱크(50)로 복귀 스트림으로서 복귀될 수 있다.
본 발명의 특별한 특징은, 제 1 열 교환기들(200, 300) 및 제 2 열 교환기(180)의 성질에서 요구되는 CAPEX 변화가 필요하지 않으므로, 작업자가 '종래의' 쉘 및 튜브 이코노마이저를 제 2 열 교환기(180)로서 계속해서 사용할 수 있고, 본 발명은 제 3 열 교환기(195)의 추가에 의해 단순히 성취될 수 있다는 것이다. 이는 전체 BOG 재액화 시스템이 적어도 제 2 열 교환기(180) 내의 기존의 레벨 제어기들에 의해 제어되어, 상이한 BOG 조성들 및 상이한 중간 스테이지 압력들(inter stage pressures)의 사용으로 발생할 수 있는 온도 제어의 잠재적인 문제점을 피할 수 있게 한다.
실제로, 액화된 카고를 위한 BOG 재액화 방법 및 장치의 냉동 용량에서의 10 내지 15 %의 개선은, 메탄(액상 상태로)을 포함하는 에탄 카고에 대하여 최소 레벨을 초과하고 심지어 0.4 또는 0.5 몰 % 메탄을 가능하게 한다. 이러한 메탄 함유 액화된 에탄 카고들은 새로운 또는 다른 에탄 소스들이 제공되고 있는 곳에서는 점차 보편화될 수 있지만, 운송 이전에, 에탄을 정화(임의의 메탄 함량을 줄이거나 제거함으로써)하고자 하는 욕망은 비용면에서 효과적이지 않으며 또는 경우에 따라, 국부적으로(locally) 가능하지는 않다.
도 4는 본 발명의 방법 및 장치의 또 다른 실시예를 도시한다. 도 2와 공통적으로, 도 4는 액화된 에탄 카고 저장 탱크(50)를 도시하며, 이 탱크로부터 증발된 카고를 포함하는 보일 오프 가스 스트림(01)은 제 1 스테이지(65), 제 2 스테이지 및 중간 스테이지(70) 그리고 제 3 및 최종 스테이지(75)인 3 개의 압축 스테이지들을 갖는 압축 시스템(60)으로 통과된다. 제 1 스테이지(65)는 제 1 중간 압축된 BOG 스트림(02)을 제공하며, 이 스트림은 제 2 열 교환기(180) 내로 통과하여 중간 압축 스테이지(70) 내로 통과하는 냉각된 제 1 중간 BOG 스트림(03)을 제공하고, 최종 압축 스테이지(75)의 흡입 내로 통과하는 제 2 중간 압축된 BOG 스트림(04)을 제공한다.
압축 시스템(60)은 압축된 BOG 배출 스트림(06)을 제공하며, 이 스트림은 이전에 설명된 방식으로 해수 스트림(202)의 해수인 하나의 제 1 냉각제에 대해서 냉각될 하나 또는 그 초과의 제 1 열 교환기들 중 하나로서 예비 냉각 열 교환기(200) 내로 통과되어, 예비 냉각되고 압축된 BOG 스트림(07)을 제공할 수 있다.
그 다음에, 예비 냉각되고 압축된 BOG 스트림(07)은 이전에 설명된 방식으로 하나 또는 그 초과의 제 1 열 교환기 중 다른 것으로서 배출 열 교환기(300)로 통과될 수 있다. 배출 열 교환기(300)는 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림(08) 및 가열된 제 1 냉매 스트림(304)을 제공한다.
냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림(08)은 직접적으로 또는 선택적으로 도 4에 도시된 바와 같이 배출 리시버(305)를 통한 통과 이후에 제공될 수 있다.
냉각되고 압축된 BOG 스트림(08)이 완전히 응축되지 않은 경우, 스트림(51a)으로서 배출 열 교환기(300)로부터 및/또는 스트림(51b)으로서 배출 리시버(305)로부터 또한 제공되는 기체 통기 스트림(51)이 존재한다. 도 4는 2 개의 스트림들(51a, 51b)을 별개로 도시하고 있지만, 이러한 스트림들은 배출 열 교환기(300) 및 배출 리시버(305)의 성질 및 구조에 따라 개별적으로 또는 조합되거나 또는 임의의 구별 없이 제공될 수 있다. 이들 스트림 또는 스트림들의 제공은 당 분야에 공지되어 있다.
기체 통기 스트림(51)은 '비응축성(non-condensable)' 컴포넌트들 및 '응축되지 않을 수 있는(in-condensable)' 컴포넌트들 양자 모두를 포함할 수 있다. 응축되지 않을 수 있는 컴포넌트들은 일반적으로 특정 부유 운송 선박 BOG 냉각 시스템의 경계들 및 작동 매개 변수들 내에서 실질적으로 결코 압축되고 응축되지 않을 수 있는 컴포넌트들로 일반적으로 고려되며, 주로 질소와 관련한다.
통상적으로, 주요 비응축성 컴포넌트는 메탄인 것으로 고려되며, 그의 1 기압에서의 비등점은 에탄의 비등점보다 현저히 낮으며, 따라서 이들의 응축은 부유 운송 선박의 경계들 및 작동 파라미터들 내에서 일반적으로 다시 실용적이지 않은 것으로 간주되었다.
WO 2012/143699A에서, 기체 통기 스트림의 회수를 증가시키기 위해 기체 통기 스트림의 응축의 양 또는 비율을 증가시키기 위한 방법 및 장치가 도시되어 있다.
본 발명에서, 방법 및 장치는, 도 4에서 예로서 도시된 바와 같이, 냉각되고 압축된 제 3 BOG 스트림(35)의 일부를 일반적으로 감압 밸브(87)를 통해 냉각되고 압축된 제 3 BOG 스트림(35)의 일부의 통과 - 냉각되고 압축된 제 3 BOG 스트림(35)의 그 부분이 통기 열 교환기와 같은 제 4 열 교환기(197)에서 제 4 냉각제(33c)로서 작용하는 것을 허용하는 양-에 의해서 제 4 냉각제 스트림(33c)을 형성하도록 팽창시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
제 4 열 교환기(197)는 임의의 유형일 수 있지만, 바람직하게는, 플레이트 및 핀 어레인지먼트와 같은 역류 열 교환기(countercurrent heat exchanger)이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 기체 통기 스트림(51)은 냉각된 통기 스트림(53) 및 가열된 제 4 냉각제 스트림(38)을 제공하기 위해 제 4 냉각제 스트림(33c)에 대해서 냉각될 수 있다.
선택적으로, 가열된 제 4 냉각제 스트림(38)은 제 2 열 교환기(180)로 통과할 수 있는 BOG 재순환 스트림이므로, 이로부터 증기가 냉각된 제 1 중간 BOG 스트림(03)의 일부로서 사용될 수 있다.
통기 열 교환기(197)에서의 기체 통기 스트림(51)의 냉각은 프로판 또는 프로필렌과 같은 제 1 냉매에 대해서 배출 열 교환기(300)에서 응축될 수 없는 보일 오프 가스의 컴포넌트들의 일부를 응축시킬 수 있다. 냉각된 통기 스트림(53)은 전형적으로 적어도 부분적으로 응축된 스트림이다.
일 실시예에서, 냉각된 통기 스트림(53)은 통기 스트림 감압 디바이스(61)(점선), 이를테면, 줄-톰슨 밸브(Joule-Thomson valve) 또는 팽창기(expander)로 통과될 수 있고, 여기서, 팽창된 추가의 냉각된 통기 스트림(63)(점선)을 제공하도록 그의 압력이 감소된다. 팽창된 추가 냉각된 통기 스트림(63)은 액화된 에탄 카고 저장 탱크(50)의 압력 또는 그 압력보다 약간 높은 압력을 가질 수 있어,예를 들어, 팽창된 냉각된 BOG 복귀 스트림(36)에 첨가됨으로써 탱크로 복귀되어 결합된 팽창된 냉각된 BOG 복귀 스트림(11)을 제공할 수 있다.
도 4에 도시된 또 다른 실시예에서, 냉각된 통기 스트림(53)은 가스/액체 분리기와 같은 통기 스트림 분리기(150)로 통과될 수 있다. 통기 스트림 분리기(150)는 전형적으로 증기 스트림인 완전 또는 실질적으로 응축할 수 없는 컴포넌트들인 통기 배출 스트림(55) 및 제 4 열 교환기(197)에서 응축되었던 보일 오프 가스의 이러한 컴포넌트들을 포함하는, 전형적으로 응축된 스트림인, 냉각된 통기 BOG 복귀 스트림(57)을 제공한다. 통기 배출 스트림(55)의 압력은, 예를 들어, 저장 탱크(50)로의 복귀, 다른 곳에서의 저장 또는 통기를 위해 적절한 압력으로 감소될 수 있다.
냉각된 통기 BOG 복귀 스트림(57)은 주울-톰슨 밸브 또는 팽창기와 같은 통기 복귀 스트림 감압 디바이스(58)를 통해 통과되어 팽창된 냉각된 통기 BOG 복귀 스트림(59)을 제공할 수 있다. 팽창된 냉각된 통기 BOG 복귀 스트림(59)은, 예를 들어, 팽창된 냉각된 BOG 복귀 스트림(36)에 추가함으로써 저장 탱크(50)로 통과될 수 있다.
제 3 및 제 4 냉각제 스트림들(33a, 33c)을 제공하기 위해 감압 디바이스들(80 및 87)로 통과되지 않은 냉각되고 압축된 제 3 BOG 스트림(35)의 그 부분은 BOG 복귀 스트림(10)을 제공하며, 이 스트림은 감압 밸브(82)에 의해서 팽창된 냉각된 BOG 복귀 스트림(36)으로서 저장 탱크(50)의 압력 또는 그 근방까지 팽창될 수 있다. 그 다음에, 이는 저장 탱크(50)로 복귀될 수 있다.
당업자는 본 발명이 첨부된 청구 범위의 범주를 벗어나지 않고 많은 다양한 방식들로 수행될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명은 본원에 개시된 하나 또는 그 초과의 선택적인 또는 바람직한 특징들의 조합을 포함한다.

Claims (27)

  1. 부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림(01)을 냉각시키는 방법에 있어서, 상기 방법은,
    압축된 BOG 배출 스트림(06)을 제공하기 위해 적어도 제 1 스테이지(65) 및 최종 스테이지(75)를 포함하는 2 개 또는 그 초과의 압축 스테이지들에서 상기 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림(01)을 압축하는 단계 - 상기 제 1 압축 스테이지(65)는 제 1 스테이지 배출 압력을 가지며, 상기 최종 압축 스테이지(75)는 최종 스테이지 흡입 압력을 가지며 그리고 하나 또는 그 초과의 중간의, 선택적으로 냉각된, 압축된 BOG 스트림들(02, 03, 04)이 연속 압축 스테이지들 사이에 제공됨 -;
    냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림(08)을 제공하기 위해서 하나 또는 그 초과의 제 1 냉각제 스트림들(202, 302)에 대해서 압축된 BOG 배출 스트림(06)을 냉각시키는 단계;
    냉각되고 압축된 제 2 BOG 스트림(34)을 제공하기 위해서 적어도 하나의 제 2 냉각제 스트림에 대해서 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림(08)을 냉각시키는 단계;
    냉각되고 압축된 제 3 BOG 스트림(35)을 제공하기 위해 제 3 냉각제 스트림에 대해서 냉각되고 압축된 제 2 BOG 스트림(34)을 냉각시키는 단계;
    팽창되고 냉각된 제 1 BOG 스트림(33a)을 제공하기 위해서 냉각되고 압축된 제 3 BOG 스트림(35)의 일부를 제 1 스테이지 배출 압력과 최종 스테이지 흡입 압력 사이의 압력으로 팽창시키는 단계;
    팽창되고 가열된 제 1 BOG 스트림(33b)을 제공하기 위해서 제 3 냉각제 스트림으로서 팽창되고 냉각된 제 1 BOG 스트림(33a)을 사용하는 단계; 및
    팽창되고 가열된 제 1 BOG 스트림을 상기 제 2 냉각제 스트림 또는 제 2 냉각제 스트림으로서 사용하는 단계를 포함하는, 부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 냉각시키는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액화된 에탄 카고는 > 0.1 몰 % 메탄을 포함하는,
    부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 냉각시키는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 액화된 에탄 카고는 > 0.5 몰 % 메탄을 포함하는,
    부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 냉각시키는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    3 개 또는 4 개의 압축 스테이지들을 포함하는,
    부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 냉각시키는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 냉각제 스트림에 대해서 상기 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림(08)의 냉각은 이코노마이저(180) 내에서 수행되는,
    부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 냉각시키는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림(08) 모두는 상기 제 2 냉각제 스트림(33a)에 대해서 냉각되는,
    부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 냉각시키는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각되고 압축된 제 2 BOG 스트림(34) 모두는 상기 제 3 냉각제 스트림(33a)에 대해서 냉각되는,
    부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 냉각시키는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림(08)으로부터 기체 통기 스트림(51)을 제공하는 단계;
    제 4 냉각제 스트림(33c)을 형성하기 위해서 상기 냉각되고 압축된 제 3 BOG 스트림(35)의 일부를 팽창시키는 단계; 및
    냉각된 통기 스트림(53) 및 가열된 제 4 냉각제 스트림(38)을 제공하기 위해 상기 제 4 냉각제 스트림(33c)에 대해서 상기 기체 통기 스트림(51)을 냉각시키는 단계를 포함하는,
    부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 냉각시키는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    BOG 리사이클 스트림으로서 상기 가열된 제 4 냉각제 스트림(38)을 사용하는 단계를 포함하는,
    부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 냉각시키는 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    팽창된 추가 냉각된 통기 스트림(63)을 제공하기 위해서 냉각된 통기 스트림(53)을 팽창시키는 단계; 및
    상기 팽창된 추가 냉각된 통기 스트림(63)을 저장 탱크(50)로 통과시키는 단계를 더 포함하는,
    부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 냉각시키는 방법.
  11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    통기 배출 스트림(55) 및 냉각된 통기 BOG 복귀 스트림(57)을 제공하기 위해서 상기 추가 냉각된 통기 스트림(53)을 분리하는 단계를 더 포함하는,
    부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 냉각시키는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    팽창된 냉각된 통기 BOG 복귀 스트림(59)을 제공하기 위해서 상기 냉각된 통기 BOG 복귀 스트림(57)을 팽창시키는 단계;
    상기 팽창된 냉각된 통기 BOG 복귀 스트림(59)을 저장 탱크(50)로 통과시키는 단계를 더 포함하는,
    부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 냉각시키는 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림(08)을 제공하기 위해 하나 또는 그 초과의 제 1 냉각제 스트림(202, 302)에 대해서 상기 압축된 BOG 배출 스트림(06)을 냉각시키는 단계는;
    예비 냉각되고 압축된 BOG 스트림(07)을 제공하기 위해 제 1 냉각제 스트림으로서 예비 냉각 냉각제 스트림(202)에 대해서 상기 압축된 BOG 배출 스트림(06)을 예비 냉각시키는 단계; 및
    상기 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림(08)을 제공하기 위해서 제 1 냉각제 스트림으로서 제 1 냉매 스트림(302)에 대해서 예비 냉각되고 압축된 BOG 스트림(07)을 냉각시키는 단계를 포함하는,
    부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 냉각시키는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 예비 냉각 냉각제 스트림(202)은 해수 스트림, 공기 스트림, 보다 특히, 대기 스트림 및/또는 냉매 스트림으로부터 선택된 군 중 하나 또는 그 초과인,
    부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 냉각시키는 방법.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 냉매 스트림(302)은 프로판 및 프로필렌으로부터 선택된 군 중 하나 또는 그 초과인,
    부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 냉각시키는 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축 스테이지들(65, 75)은 다중 스테이지 압축기의 압축 스테이지들인,
    부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 냉각시키는 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 냉각제 스트림 모두는 상기 팽창되고 가열된 제 1 BOG 스트림(33b)을 포함하는, 부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 냉각시키는 방법.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 냉각제 스트림으로서 사용되는 상기 팽창되고 가열된 제 1 BOG 스트림(33b)은 액상 및 기상 양자 모두를 포함하는,
    부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 냉각시키는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 2 냉각제 스트림으로서 사용되는 상기 팽창되고 가열된 제 1 BOG 스트림(33b)의 액상 및 기상은 상기 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림(08)의 냉각시에 분리되는,
    부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 냉각시키는 방법.
  20. 복수 개의 컴포넌트들을 포함하는 부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림(01)을 냉각시키는 장치에 있어서,
    상기 장치는 적어도 :
    액화된 에탄 카고로부터 보일 오프 가스 스트림(01)을 압축하기 위한 압축 시스템(60) - 상기 압축 시스템은 압축된 BOG 배출 스트림(06)을 제공하기 위해 적어도 제 1 스테이지(65) 및 최종 스테이지(75)를 포함하는 2 개 또는 그 초과의 압축 스테이지들을 포함하고, 중간, 선택적으로 냉각되고, 압축된 BOG 스트림들(02, 03, 04)은 연속적인 압축 스테이지들 사이에 제공됨 -,
    상기 압축된 BOG 배출 스트림(06)을 냉각시켜 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림(08)을 제공하는 하나 또는 그 초과의 제 1 열 교환기들(200, 300);
    하나 또는 그 초과의 제 2 열 교환기들에서 분리될 혼합상 냉각제 스트림(33b)에 대해서 상기 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림(08)을 추가로 냉각시키고, 냉각되고 압축된 제 2 BOG 스트림(34)을 제공하는 하나 또는 그 초과의 제 2 열 교환기들(180); 및
    상기 냉각되고 압축된 제 2 BOG 스트림(34)을 추가로 냉각시켜 냉각되고 압축된 제 3 BOG 스트림(35)을 제공하는 하나 또는 그 초과의 제 3 열 교환기들(195)을 포함하는,
    복수 개의 컴포넌트들을 포함하는 부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 냉각시키는 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 사용하여 작동 가능한,
    복수 개의 컴포넌트들을 포함하는 부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 냉각시키는 장치.
  22. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,
    상기 제 2 열 교환기(180)는 이코노마이저(economiser)인,
    복수 개의 컴포넌트들을 포함하는 부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 냉각시키는 장치.
  23. 제 20 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에서 규정된 바와 같은 장치를 갖는 또는 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에서 규정된 바와 같은 방법을 사용하는,
    부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고용 부유 운송 선박.
  24. 복수 개의 컴포넌트들을 포함하는 부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림(01)을 냉각시키는 장치를 통합하여 설계하는 방법에 있어서,
    상기 방법은,
    액화된 에탄 카고로부터 보일 오프 가스 스트림(01)을 압축하기 위한 압축 시스템(60)을 선택하는 단계 - 상기 압축 시스템은 압축된 BOG 배출 스트림(06)을 제공하기 위해 적어도 제 1 스테이지(65) 및 최종 스테이지(75)를 포함하는 2 개 또는 그 초과의 압축 스테이지들을 포함하고, 중간, 선택적으로 냉각되고, 압축된 BOG 스트림들(02, 03, 04)은 연속적인 압축 스테이지들 사이에 제공됨 -,
    상기 압축된 BOG 배출 스트림(06)을 냉각시켜 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림(08)을 제공하는 하나 또는 그 초과의 제 1 열 교환기들(200, 300);
    하나 또는 그 초과의 제 2 열 교환기들에서 분리될 혼합상 냉각제 스트림(33b)에 대해서 상기 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림(08)을 추가로 냉각시키고, 냉각되고 압축된 제 2 BOG 스트림(34)을 제공하는 하나 또는 그 초과의 제 2 열 교환기들(180); 및
    상기 냉각되고 압축된 제 2 BOG 스트림(34)을 추가로 냉각시켜 냉각되고 압축된 제 3 BOG 스트림(35)을 제공하는 하나 또는 그 초과의 제 3 열 교환기들(195)을 포함하는,
    복수 개의 컴포넌트들을 포함하는 부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 냉각시키는 장치를 통합하여 설계하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 장치에 대한 프로세스 시뮬레이션을 실행하는 단계;
    상기 방법의 유효성을 결정하는 단계;
    상기 프로세스 시뮬레이션에서 프로세스 변수를 변경하는 단계; 및
    프로세스 시뮬레이션을 반복하는 단계를 더 포함하는,
    복수 개의 컴포넌트들을 포함하는 부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 냉각시키는 장치를 통합하여 설계하는 방법.
  26. 부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림(01)을 냉각시키기 위한 프로세스를 설계하는 방법에 있어서,
    상기 방법은 적어도,
    액화된 에탄 카고로부터 보일 오프 가스 스트림(01)을 압축하기 위한 압축 시스템(60)을 설계하는 단계 - 상기 압축 시스템은 압축된 BOG 배출 스트림(06)을 제공하기 위해 적어도 제 1 스테이지(65) 및 최종 스테이지(75)를 포함하는 2 개 또는 그 초과의 압축 스테이지들을 포함하고, 중간, 선택적으로 냉각되고, 압축된 BOG 스트림들(02, 03, 04)은 연속적인 압축 스테이지들 사이에 제공됨 -,
    상기 압축된 BOG 배출 스트림(06)을 냉각시켜 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림(08)을 제공하는 하나 또는 그 초과의 제 1 열 교환기들(200, 300)을 설계하는 단계;
    하나 또는 그 초과의 제 2 열 교환기들에서 분리될 혼합상 냉각제 스트림(33b)에 대해서 상기 냉각되고 압축된 제 1 BOG 스트림(08)을 추가로 냉각시키고, 냉각되고 압축된 제 2 BOG 스트림(34)을 제공하는 하나 또는 그 초과의 제 2 열 교환기들(180)을 설계하는 단계; 및
    상기 냉각되고 압축된 제 2 BOG 스트림(34)을 추가로 냉각시켜 냉각되고 압축된 제 3 BOG 스트림(35)을 제공하는 하나 또는 그 초과의 제 3 열 교환기들(195)을 설계하는 단계를 포함하는,
    부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 냉각시키기 위한 프로세스를 설계하는 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 프로세스에 대한 프로세스 시뮬레이션을 실행하는 단계;
    상기 방법의 유효성을 결정하는 단계;
    상기 프로세스 시뮬레이션에서 프로세스 변수를 변경하는 단계; 및
    프로세스 시뮬레이션을 반복하는 단계를 더 포함하는,
    부유 운송 선박의 액화된 에탄 카고로부터의 보일 오프 가스 스트림을 냉각시키기 위한 프로세스를 설계하는 방법.
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