KR20230154445A - Bog를 재액화하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20230154445A
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fluid stream
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KR1020237033349A
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한스-크리스티안 하만-퀸
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티지이 마린 개스 엔지니어링 게엠베하
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Abstract

본 발명은 휘발성 성분을 함유하는 보일 오프 가스(BOG)를 재액화하는 방법에 관한 것으로, a) 최종 압력을 갖는 최종적으로 압축된 BOG 스트림(9)으로서 최종 압축 스테이지(10)를 빠져나가는 BOG 스트림(9)을 압축하는 단계; b) 적어도 부분적으로 응축되고 최종적으로 압축된 유체 스트림(9a)을 얻기 위해 최종적으로 압축된 BOG 스트림(9)을 응축하는 단계; c) 유체 스트림 입구(15) 및 유체 스트림 출구(17)을 가지는 유체 리셉터클(4)로서, 상기 유체 스트림 출구(17)의 위치는 사전 한정된 유체 격납 체적(18) 위에 있도록 선택되는 상기 유체 리셉터클(4)을 제공하는 단계; d) 상기 유체 스트림 입구(15)를 통해 단계 b)로부터의 유체 스트림(9a)을 상기 유체 리셉터클(4) 내로 공급하는 단계; e) 액체 레벨 설정값(23)이 상기 유체 스트림 출구(17)의 상부 가장자리 또는 그 위의 사전 한정된 거리의 레벨에 있도록 상기 유체 리셉터클(4)에 대한 액체 레벨 설정값(23)을 설정하는 단계; f) 상기 최종 압축 스테이지(10)에 대한 상부 최종 압력 한계를 설정하는 단계; g) 상기 유체 리셉터클(4)에서의 액체 레벨을 측정하는 단계; h) 상기 최종 압력을 측정하는 단계; i) 상기 유체 리셉터클(4)로부터 유체 스트림 출구(17)를 통해 유체 스트림(9a)을 배출하는 단계; j) 상기 유체 스트림(9a)의 기체 성분을 응축하기 위해, 상기 최종 압력보다 낮은 압력에서 유체 스트림(9a)의 포화 온도와 같은 온도로 단계 i)로부터의 유체 스트림(9a)을 냉각하는 단계; k) 측정된 액체 레벨이 적어도 상기 액체 레벨 설정값(23)과 같을 때 및/또는 측정된 최종 압력이 상기 최종 압력 한계와 같을 때, 냉각된 유체 스트림(9b)을 전달하는 단계;를 포함한다.

Description

BOG를 재액화하기 위한 방법 및 장치
본 발명은 에탄과 같은 (특히) 휘발성 성분을 함유하는 BOG(보일 오프 가스(boil-off gas))를 재액화하기 위한 방법, 및 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.
BOG는 증발된 액화 가스이다. 액화 가스, 그러므로 BOG는 일반적으로 증발점이 서로 다른 성분을 가진 물질의 혼합물이다. BOG는 액화 가스가 메인랜드(mainland)에 저장되거나 선박 자체 소비를 위한 연료로서 운송 또는 운반되는 액화 가스 탱크(이하 간단히 탱크로서 지칭됨), 및/또는 액화 가스가 흐르는 파이프라인으로의 불가피한 열 침투에 의해 생성된다. 증가된 비율의 휘발성 성분이 최근에 액화 가스에서 점점 더 자주 검출되고 있다. 예를 들어, 탱크 액체에서 5 mol% 내지 8 mol% 범위의 증가된 에탄 함유량을 가진 LPG 화물(예를 들어, 상업용 프로판)은 이제 일반적이다. 그 결과, 오랫동안 알려진 운송 중 재액화 공정은 더 이상 증가된 비율의 휘발성 성분을 응축할 수 없다. 비응축성 분율(non-condensable fraction)이 뒤따른다.
BOG의 재액화는 환경 및 비용 효율성 이유 때문에, 특히 정상 작동 동안 탄화수소 가스의 배출과 화물 손실을 줄이기 위해 필요하다.
화물 가스에서의 비응축성 분율의 문제는 재액화 공정의 작동에서 오랫동안 알려져 왔다. 여러 해결책이 시장에 출시되었다.
- 한 가지 효과적인 처리 방안은 비응축성 물질(예를 들어, 탱크 퍼지로 인한 잔류 질소)의 양이 적으면 초기 작동 기간 동안 대기로 배출하는 것이다. 이러한 해결책은 비응축성 성분이 화물의 일반적인 성분이고 환기될 가스의 양이 너무 많아지면 사용될 수 없다.
- 잔류 가스 응축기는 응축기 상의 자동 또는 수동으로 작동되는 환기 밸브를 통해 응축기로부터 비응축성 가스 분획이 공급되는 열교환기이다. 이러한 열교환기는 가스 혼합물을 거의 압축기의 최종 압력보다 낮은 탱크의 포화 온도에 가까운 온도 레벨로 냉각한다. 대부분의 고비점 탄화수소는 이러한 방식으로 응축되며, 그 결과 소량의 나머지 BOG가 비응축성 가스로 농축된다. 이는 화물 손실을 감소시키기 위한 효율적인 수단이다. 이러한 공정은 이러한 공정에서 사용되는 냉각 매체가 통상적으로 저장 압력에서 액화로 인한 응축수임에 따라서 탱크를 냉각하기 위한 가용 냉각 용량을 크게 감소시킨다. 이는 저농도의 휘발성 화물 성분에 적용될 수 있으며, 제품 전환 동안 화물을 회수하도록 또한 사용될 수 있다.
- 캐스케이드 냉각이 또한 사용된다. 많은 선박, 특히 반냉장 선박은 에탄/에틸렌을 순수 화물로서 운송하도록 설계되었다. 이것은 -40℃에 이르기까지의 응축을 위한 온도 레벨을 제공하는 냉매 시스템을 사용하여 냉각 캐스케이드에서 수행된다. 이것은 또한 2-스테이지 압축에 의해 이용 가능한 압력 레벨에서 모든 유형의 상업용 LPG를 처리하는 데 적합하다. 이러한 방법의 단점은 추가 캐스케이드 시스템에 필요한 기계류 및 장비의 복잡성과 비용이다.
- 최근 몇 년 동안, 재액화가 해수를 냉매로서 사용하는 화물 응축기에서 2-스테이지 재액화 공정에 의해 수행되는 WO 2012/143699 A로부터 공지된 바와 같은 환기 냉각기가 개발되었다. WO 2012/143699 A1에서 설명된 개발은 기본적으로 잔류 가스 응축기와 유사하다. 기술적 이점은 온도 레벨이 탱크 압력이 아니라 두 압축 스테이지 사이의 중간 압력과 연결되어 있다는 것이다. 이러한 것은 정상적으로 화물을 압축하기에 충분하다. 동시에, 시스템의 냉각 용량은 잔류 가스 응축기에 비해 크게 감소되지 않는다.
- DE 10 2013 101 414 A1에서, 탱크 액체가 이코노마이저(economizer)에 공급되는 것이 제안되어 있다. 이러한 접근 방식은 탱크 액체가 증기(BOG)보다 훨씬 낮은 농도의 휘발성 성분을 가진다는 사실을 이용한다. 액화기로부터의 응축수 대신 탱크 액체로 이코노마이저를 적재하는 것은 이코노마이저로부터 제2 압축 스테이지로의 BOG 스트림에서의 휘발성 성분의 농도를 감소시키고, 그러므로 2-스테이지 압축기 시스템이 온수 조건 하에서도 작동되는 것을 가능하게 한다. 단점은 탱크 액체가 주입을 위해 가압되어야만 하며, 이는 추가 장비를 요구하고 공정이 더 복잡해진다는 것이다.
그러나, 종래 기술로부터 공지된 이러한 2-스테이지 재액화 공정조차도 예를 들어 에탄과 같은 휘발성 성분의 상승된 비율을 가진 화물을 취급하는 것이 어렵다. 에탄은 더 맣은 휘발성 성분을 가지며, BOG에서의 휘살성 성분의 농도는 액화 가스의 액체상에서의 그 농도보다 훨씬 높으며, 이는 또한 이후에 벌크 액체로서 지칭된다.
- 3-스테이지 압축기의 사용이 또한 종래 기술로부터 공지되어 있다: 3-스테이지 압축기를 사용하는 것에 의해, 배출 압력에서의 응축 온도는 세계 무역 조건 및 따뜻한 해수에서도 쉽게 도달할 수 있는 레벨로 상승될 수 있다. 이 명백한 접근 방식의 단점은 보다 정교한 장비에 대한 높은 투자 비용이다.
벌크 액체에서의 2.5%, 5% 및 8%의 에탄 함유량은 LPG 시스템이 설계된 표준 화물 사양이다. 대형 LPG 시스템에 대하여, 탱크 작동 압력이 0 내지 0.4 bar g(0 kPag 내지 40.53 kPag)인 IMO 유형 A 탱크가 전형적으로 적합하다. 위에 명시된 에탄 함유량으로부터 초래되는 BOG 조성은 주어진 온도 레벨에서 증가하는 응축 압력을 요구한다. 위에서 언급한 바와 같이, 2-스테이지 왕복 압축기와 해수의 사용은 LPG 재액화에서 최신 기술이다. 전 세계적인 사용을 위해, 32℃의 해수가 고려된다. 그러나, 많은 항구와 주요 무역 지역의 조건은 이보다 따뜻한 경향이 있다.
표준 압축기 구성을 위하여, 벌크 액체에서 약 3.5% 이상의 에탄 농도를 처리하는 것이 모든 주변 조건에서 항상 실현 가능한 것은 아니다. 이러한 경우에, 표준 접근 방식은 압력과 온도의 이용 가능한 조합에서 응축될 수 없는 가스의 부분을 배출하기 위해 LPG 응축기에 환기 밸브를 설치하는 것이다.
전형적인 상황은 다음 수치 예에서 표시되어 있다:
5% 에탄 화물에 대한 에탄의 BOG 농도는 완전히 냉각된 탱크(1 bar a(100 ㎪)에서)에 대해 약 26%이다. 36℃의 온도에서 이러한 혼합물은 21 bar a(2.1 ㎫)의 최대 배출 압력을 가진 2-스테이지 압축기에 의해 용이하게 관리될 수 있다.
40℃의 응축 온도(따뜻한 해수 또는 오염된 열교환기의 결과로서)에서, 약 3 mol%의 BOG가 증기상으로 남는다. 이러한 양은 탱크 액체의 조성에서의 약간의 변화에 매우 민감하게 반응한다. 예를 들어, 단지 5.5%만으로 에탄 함유량에서의 아주 작은 증가는 14%의 양으로 후자를 증가시킨다.
정상적인 작동에서, 이러한 가스는 대기로 환기되고, 이는 온실 가스의 바람직하지 않은 배출뿐만 아니라 화물의 손실을 의미하거나. 증기로서 탱크로 반환되어, 결과적으로 가용 냉각 용량을 크게 감소시킨다는 것을 의미한다.
이에 비해, 본 발명의 목적은 보다 높은 비율의 휘발성 성분을 가진 BOG가 또한 재액화할 수 있고 비용 효율적인 방법 및 장치를 제안하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은 청구항 제1항에 따른 방법, 및 청구항 제11항에 따른 장치에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 조치에 의해, 높은 함유량의 휘발성 성분을 가진 BOG는 상대적으로 적은 노력과 비용으로 재액화될 수 있다.
본 발명은, 액체 레벨 설정값이 부분적으로 응축된 유체를 수용하기 위한 유체 리셉터클에 대해 사전 한정되고, 최대 최종 압력, 즉, 최종 압력 한계가 최종 압력에 대해 사전 한정되면, 부분적으로 응축된 유체에서의 액체상 부분이 간단한 방식으로 증가될 수 있고, 최종 압력의 함수로서 사전 한정된 온도로 유체가 냉각되는 유체 리셉터클로부터 하류에 있는 냉각 디바이스로부터의 유체 배출은 액체 레벨 설정값이 도달되거나 초과되는 조건 또는 최종 압력 한계가 도달되는 조건에서만 배출된다는 실현에 기반한다.
최종 압축 스테이지에 대한 최대 최종 압력 한계를 사전 한정하는 것에 의해, BOG가 휘발성 성분(예를 들어, 높은 비율의 에탄)을 포함하거나 또는 응축 온도가 높고(예를 들어, 온수 또는 더러운 응축기로 인해), 그러므로 최종 압축 압력이 더 증가해야만 하면, 후속 응축기에서 모든 휘발성 성분의 완전한 응축을 위해 필요한 최종 압력으로 BOG가 압축되지 않을 수 있음이 인정된다. 이러한 것은 부분적으로 응축된 유체에서의 기체상 분율이 증가하고 유체 리셉터클에서의 액체 레벨이 강하하는 상황으로 이어진다. 액체 레벨 설정값이 설정되고 유체 리셉터클의 유체 스트림 출구의 상부 가장자리가 이러한 액체 레벨 설정값 또는 그 아래의 사전 한정된 양의 레벨에 있음에 따라서, 액체 레벨이 유체 스트림 출구의 상부 가장자리 아래로 강하될 때까지 액체 유체만이 냉각 디바이스로 흐른다. 또한 액체 레벨의 측정으로 인해, 액추에이터는 레벨이 액체 레벨 설정값 아래로 강하될 때까지 냉각된 유체 스트림만 전달하며, 그러므로 오직 액체만이 최종 압력 한계가 도달될 때까지 액추에이터에 의해 전달되는 것을 보장한다.
액추에이터가 폐쇄될 때, 유체 스트림이 역류하고 냉각 디바이스에서의 유체는 더욱 냉각된다. 이러한 역류로 인해, 유체 리셉터클에서의 액체 레벨이 다시 상승하기 시작한다. BOG 스트림에서의 기체상 분율이 계속 증가하면, 최종 압력이 또한 증가한다. 최종 압력이 증가함에 따라서, 응축 온도도 또한 증가하며, 즉, 음의 온도 범위에서의 응축은 덜 차가운 냉매로 달성된다. 그러므로, 적절하게 지정된 최종 압력 한계가 도달될 때, 냉각 디바이스에서 상대적으로 "따뜻한" 냉매를 사용하여 유체의 기체상을 완전히 응축하거나 또는 단연코 적어도 유체의 휘발성 성분 중 가장 큰 비율을 응축하는 것이 가능하다. 그러므로, 액추에이터는 최종 압력 한계가 도달될 때, 액체 레벨 설정값에 유체 리셉터클에서 아직 다시 도달되지 않았더라도 재개방되며, 완전히 또는 적어도 광범위한 응축으로 인해, 완전히 또는 대부분의 액체 유체 스트림이 냉각 디바이스로부터 배출된다.
BOG에서의 휘발성 분율이 다시 감소할 때, 부분적으로 응축된 유체에서의 기체상 분율도 또한 감소하고, 유체 리셉터클에서의 액체 레벨은 다시 상승하며, 최종 압축 압력이 다시 강하한다. 최종 압축 압력이 최종 압력 한계 아래로 강하하면, 액추에이터는 폐쇄되고, 액체 레벨이 다시 액체 레벨 설정값에 도달할 때까지 폐쇄 상태를 유지한다. 따라서, 상당한 기체상 분율을 가진 유체는 냉각 디바이스의 외부로 전달되는 것이 방지된다. 액추에이터는 액체 레벨이 액체 레벨 설정값에 도달하거나 초과할 때까지 다시 개방되지 않는다. 액추에이터는 연속 제어 루프 내에서 개방될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 조치는 휘발성 성분을 함유하는 BOG조차도 적은 비용과 노력으로 재액화되는 것을 가능하게 한다.
액추에이터는 바람직하게 밸브이다. 냉각 디바이스에서 냉각된 유체 스트림의 전달은 밸브를 통해 비용 효율적으로 제어될 수 있다. 밸브는 냉각 디바이스의 일부일 수 있으며, 유체 스트림 출구에 직접 배치될 수 있다. 그러나, 밸브는 열교환기의 유체 스트림 출구와 유체 연결로 있는 유체 스트림 배출 라인에 또한 배치될 수 있다. 밸브가 냉각된 유체 스트림이 공급되는 액화 가스 탱크 또는 장치의 일부라는 것도 생각할 수 있다.
액추에이터는 예를 들어 터빈과 같은 체적 운반 디바이스이며, 예를 들어 속도 제어되고 속도 0에서 냉각된 유체의 흐름을 일시 중지, 즉 정지시키는 것이 또한 고려될 수 있다.
단계 j)에서, 냉각은 바람직하게 냉매가 열교환기를 통해 흐르는 냉매 회로에 의해 수행되며, 단계 i)로부터의 유체 스트림은 열교환기로 공급되고, 냉각된 유체 스트림은 열교환기로부터 배출된다. 이러한 방식으로, 유체 스트림을 비용 효율적으로 냉각될 수 있다.
액체 냉매는 유리하게 열교환기를 통해 흐르고, 냉매는 냉매 저장 탱크에 저장되며, 냉매는 냉매 저장 탱크의 하부 영역에서 액화상(liquefied phase)이고, 상부 영역에서 기체상이다. 액체 냉매는 우수한 열 전달을 보장하고, 냉매 저장 탱크는 열교환기에 항상 충분한 냉매가 공급되는 것을 보장한다.
냉매 저장 탱크는 구조적으로 열교환기로부터 분리되고, 그러므로 공간 배열에 대해 높은 유연성을 제공하고 유지 보수 및 수리 작업을 보다 용이하게 수행하게 한다.
대안적으로, 냉매 저장 탱크는 열교환기에 통합될 수 있다. 이러한 것은 콤팩트한 공간 절약형 설계를 초래한다. 연결 파이프라인을 설치할 필요도 없으며, 이는 비용을 절감하고, 이러한 파이프라인을 통한 열 유입을 또한 방지한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 방법은 청구항 제6항의 특징부를 포함하고, 장치는 청구항 제17항의 특징부를 포함한다. 여기서, BOG는 2-스테이지 공정으로 압축되고, 재액화된 BOG는 냉매로서 사용된다. 한편, 냉각 디바이스가 제1 압축 스테이지와 최종 압축 스테이지 사이의 BOG 스트림 스트림에 연결되는 것과, 다른 한편으로 냉매 회로 내로 재액화된 BOG를 공급하기 위해서만 개방되는 공급 밸브가 공급 라인에 배치되는 것으로 인해, 냉매 회로에서의 압력 레벨은 제1 압축 스테이지와 최종 압축 스테이지 사이의 연결부에서 중간 압력 레벨과 동일하다. 따라서, 최종 압축 압력이 우세한 유체 리셉터클로부터 냉매 회로로 들어가는 재액화된 BOG는 유입되어 냉각됨에 따라서 팽창된다. 최종 압축 압력이 최종 압력 한계에 도달하면, 유체 리셉터클로부터 열교환기로 들어가는 기체 유체는 특히 높은 압력 하에 있고, 냉매 회로로 들어가는 재액화된 BOG의 압력에서 강하와 그에 따른 온도 강하는 특히 더 크며, 그 결과, 열교환기에서의 기체 BOG는 적어도 완전히 또는 거의 완전히 응축된다는 것이다.
냉매로서 냉매 회로에 공급될 액체 스트림이 그 바닥에 있는 유체 리셉터클로부터 제거될 때 특히 유리하다. 이러한 것은 기체 유체가 냉매 회로에 전혀 들어가지 않는 것을 간단하게 보장할 수 있다.
청구항 제8항 또는 제19항에 따른 조치의 유리한 전개에서, 냉매 저장 탱크로부터의 액체 냉매의 배출 지점은 열교환기 내로의 냉매의 입구 위에 배치된다. 이러한 것은 중력만으로 열교환기에 냉매를 충분히 공급하는 것을 보장한다.
유체 리셉터클로부터 배출되는 유체 스트림을 냉각하기 위한 냉각 디바이스는 바람직하게 비등식 냉각 시스템이다. 따라서, 냉각에 필요한 기술 자원은 상대적으로 적게 유지된다.
최종적으로 압축된 BOG 스트림은 바람직하게 해수에 의해 응축기에서 응축되는데, 이는 특히 비용 효율적이기 때문이다.
이하에서는 본 발명을 도면을 참조한 실시예를 통하여 더 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 제1 실시예의 흐름도를 도시하고,
도 2는 본 발명에 따른 장치의 제2 실시예의 흐름도를 도시한다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 장치(1)의 실시예는 압축기(2), 응축기(3), 유체 리셉터클(4), 냉각 디바이스(5), 및 밸브 형태로 제공되고 유체 스트림 배출 라인(7)에 배치된 액추에이터(6)를 가진다.
압축기(2)는 BOG 스트림(9)을 위한 입구(8)를 가진다. 이러한 입구(8)는 액화 가스 탱크의 기체상 영역과 유체 연결될 수 있다.
BOG 스트림(9)은 압축기(2)의 최종 압축 스테이지(10)에서 최종 압력으로 압축된다. 최종 압력은 BOG 스트림(9)을 이루는 물질 혼합물의 조성에 의존하고, 물질 혼합물 및 BOG 스트림(9)에서 휘발성 성분의 비율에 따라 증가한다.
2-스테이지 또는 멀티 스테이지 압축기(2)가 도 1에 도시된 실시예에 도시되어 있지만, 이 실시예에서, 압축기(2)는 또한 단일 스테이지 압축기일 수 있다. 이 경우에, 단일 압축 스테이지는 또한 최종 압축 스테이지(10)이다.
최종 압력 한계는 액추에이터(6), 즉 밸브를 작동시키기 위한 최대 최종 압력으로서 지정된다.
최종 압축 스테이지(10)는 최종적으로 압축된 BOG 스트림(9)을 위한 출구(11)를 갖고, 출구는 응축기(3)의 BOG 스트림 입구(12)와 유체 연결(13)로 있다. 응축기(3)에서, 최종적으로 압축된 BOG 스트림(9)은 최종 압력과 관계없이 사전 한정된 온도로 냉각된다. 따라서, 응축기(3)는 예를 들어 해수에 의해 냉각될 수 있다.
그러므로, 휘발성 성분을 함유하는 BOG 스트림(9)의 경우에, 설정된 최종 압력 한계가 BOG 스트림의 모든 휘발성 성분을 이용 가능한 응축기 온도를 사용하여 응축하는 데 충분하지 않은 것이 가능하고, 그 결과, BOG 스트림(9)은 부분적으로 응축된다.
다음에서, 응축기(3)로부터 배출되는 BOG 스트림은 액체 및/또는 기체 성분을 함유할 수 있음에 따라서 일반적으로 유체 스트림(9a)으로서 지칭된다. 따라서 관련된 출구는 유체 스트림 출구(14)로서 지칭된다.
응축기(3)의 유체 스트림 출구(14)는 유체 리셉터클(4)의 유체 스트림 입구(15)와 유체 연결(16)로 있다.
유체 리셉터클(4)은, 유체 리셉터클(4)의 사전 한정된 유체 격납 체적(18) 위에 있고 냉각 디바이스(5)의 유체 스트림 입구(19)와 유체 연결(20)로 있는 유체 스트림 출구(17)를 가진다.
유체 리셉터클(4)에서, 유체의 기체상 및 액화상은 하부 액체상 영역(21) 및 상부 기체상 영역(22)으로 분리된다. 유체 리셉터클(4)에 대한 액체 레벨 설정값(23)은 유체 스트림 출구(17) 또는 그 위의 사전 한정된 거리의 레벨에서 설정된다.
액체 레벨을 측정하기 위한 레벨 센서(24)가 또한 유체 리셉터클(4)에 배열된다. 측정 신호는 밸브 컨트롤러(6a)로 라우팅되며, 냉각 디바이스로부터 하류의 유체 스트림 배출 라인에 있는 밸브(6)는 밸브 컨트롤러를 사용하여 개방 위치 또는 폐쇄 위치로 전환될 수 있다.
냉각 디바이스(5)는 전술한 유체 스트림 입구(19) 및 유체 스트림 배출 라인(7)과 유체 연결(26)로 있는 유체 스트림 출구(25)를 가진다. 냉각 디바이스(5)에서의 유체 스트림(9a)은 최종 압력보다 낮은 온도에서 유체 스트림(9a)의 포화 온도와 동일한 온도로 냉각된다.
압축기(2)의 최종 압축 스테이지(10)로부터 배출된 후, BOG 스트림(9)(응축기(3)로부터 배출된 후의 유체 스트림(9a)로서 지칭됨)은 최종 압력 하에 있다. 이러한 최종 압력은 압축기(2)의 최종 압축 스테이지(10)로부터 BOG 스트림(9)의 배출로부터 냉각 디바이스(5)로부터 하류에 있고 최종 압력 하에 있는 유체 스트림 배출 라인(7)에 있는 밸브(6)까지 연장되는 영역 어디에나 배치된 압력 센서(27)에 의해 측정된다. 이러한 압력 센서(27)는 예를 들어 유체 리셉터클(4)에 배치될 수 있다. 측정 신호는 밸브 컨트롤러(6a)로 라우팅되고, 유체 스트림 배출 라인(7)의 밸브(6)는 밸브 컨트롤러를 사용하여 개방 위치 또는 폐쇄 위치로 전환될 수 있다. 개방 위치에서, 재액화된 BOG는 예를 들어 액화 가스 탱크에 공급되는 등 일부 추가 사용을 위해 전달된다.
따라서, 액추에이터 또는 밸브 위치는 다음과 같이 레벨 센서(24)뿐만 아니라 압력 센서(27)로부터의 측정 신호에 의해 제어된다.
A) 개방 위치
유체 스트림 배출 라인(7)에서의 액추에이터 또는 밸브(6)는 다음과 같을 때 개방 위치로 전환된다.
a) 액체 레벨이 적어도 액체 레벨 설정값(23)과 같을 때,
및/또는
b) 최종 압력이 최종 압력 한계에 도달할 때.
사례 a)
유체 리셉터클(4)의 유체 스트림 출구(17)의 상부 가장자리가 액체 레벨 설정값(23) 또는 그 아래의 사전 한정된 양의 레벨에 있기 때문에, 유체의 액화상(21)으로부터의 유체만이, 즉 재액화된 BOG만이 냉각 디바이스(5)로 흐르고, 액체 레벨 설정값(23)이 도달될 때 유체 스트림 방출 라인(7)으로 추가로 흐른다.
사례 b)
최종 압력 한계가 도달될 때, 유체는 상대적으로 높은 압력 하에 있어서, 예를 들어 1°K만큼 약간만 냉각되고 냉각 디바이스(5)로부터 배출된 유체 스트림(9a)이 거의 완전히 액체이거나 사실상 전적으로 액체일 때에도, 최종 압력 한계에서 유체 스트림의 포화 온도보다 낮은 온도에 이르기까지의 냉각은 유체 스트림(9a)의 기체 성분의 높은 레벨의 추가 응축을 생성한다.
B) 폐쇄 위치
유체 스트림 배출 라인(7)에 있는 밸브(6)의 액추에이터는,
액체 레벨이 액체 레벨 설정값(23) 아래로 강하할 때,
및
최종 압력이 최종 압력 한계 아래일 때 폐쇄 위치로 전환된다.
비응축 BOG의 비율이 증가하면(예를 들어, BOG에서의 휘발성 성분의 비율이 증가되거나 해수 냉각 응축기(3)에서의 해수(28)가 따뜻해지기 때문에), 유체에서의 기체상 분율(22)이 증가하고(그리고 액체상 부분(21)은 감소하고), 최종 압력은 증가한다.
액체 레벨이 액체 레벨 설정값(23) 아래로 강하하고, 그런 다음 유체 리셉터클(4)의 유체 스트림 배출 포트(17)의 상부 가장자리 아래로 더 강하하면, 유체의 기체상(22)과 액화상(21) 사이의 경계는 초기에 유체 리셉터클(4)의 유체 스트림 배출 포트(17)의 영역에 있다. 이러한 경우에, 기체와 액체의 혼합물은 유체 리셉터클(4)로부터 배출되어 냉각 디바이스(5)로 들어간다.
유체 스트림 출구(17)가 유체 리셉터클(4)의 기체상 영역(22) 내에 완전히 있는 정도까지 액체 레벨이 강하하면, 기체 BOG만이 배출된다.
냉각 디바이스(5)로부터 하류에 있는 유체 스트림 배출 라인(7)에서의 액추에이터 또는 밸브(6)가 폐쇄되기 때문에, 유체가 역류하고, 그 결과, 유체 리셉터클(4)에서의 액체 레벨이 다시 상승한다. 이는 응축기(3)를 빠져나가 유체 리셉터클(4)로 들어가는 부분적으로 응축된 BOG 스트림(9a)이 증가된 기체상 분율을 함유할지라도, 여전히 액체상 부분을 마찬가지로 함유하기 때문이다.
위에서 언급한 바와 같이, BOG에서 비응축 성분의 비율이 증가함에 따라 한편으로는 최종 압력이 증가하고 다른 한편으로는 유체 리셉터클(4)의 액체 레벨이 증가하여, 시간이 진행함에 따라, Aa)) 및 A)b) 하에서 위에서 설명한 두 가지 상태 중 적어도 하나에 도달하고, 액추에이터 또는 밸브(6)가 다시 개방된다.
도 1은 외부 냉각 디바이스(5)를 포함하는 본 발명에 따른 장치(1)의 실시예를 도시한다.
냉각 디바이스(5)는 냉매(32)를 위한 입구(30) 및 출구(31)뿐만 아니라 유체 스트림(9a 및 9b)을 위한 입구(33) 및 출구(34)를 각각 가진 열교환기(29)를 가진다.
열교환기(29)는 외부 냉매 회로의 일부이다.
열교환기(29)의 유체 스트림 입구(33)는 유체 리셉터클(4)의 유체 스트림 출구(17)와 유체 연결(20)로 있고, 열교환기(29)의 유체 스트림 출구(34)는 냉각 디바이스의 유체 스트림 배출 라인(7)에 연결된다.
도 2에 도시된 실시예에서, 재액화된 BOG는 냉매(32)로서 사용된다.
여기서도, 냉각 디바이스(5)는 냉매(32)를 위한 입구(30) 및 출구(31)뿐만 아니라 유체 스트림(9a 및 9b)을 위한 입구(33) 및 출구(34)를 각각 가진 열교환기(29)를 포함한다. 열교환기(29)는 냉매 회로(35)의 일부이다.
도 1에 도시된 실시예에서와 같이, 열교환기(29)의 유체 스트림 입구(33)는 유체 리셉터클(4)의 유체 스트림 출구(17)와 유체 연결(20)로 있고, 열교환기(29)의 유체 스트림 출구(34)는 냉각 디바이스의 유체 스트림 배출 라인(7)에 연결된다.
도 2에 도시된 실시예에서, 유체 리셉터클(4)은, 유체 리셉터클(4)의 제2 출구를 형성하고 재액화된 BOG 전용, 즉 액체 스트림 전용인 바닥 출구(36)를 추가로 포함한다.
바닥 출구(36)는 공급 라인(37)을 통해 냉매 저장 탱크(39)의 냉매 입구(38)에 연결된다. 도시된 실시예에서, 이 냉매 입구(38)는 냉매 저장 탱크(39)의 바닥에 배치된다.
냉매(32), 즉 이러한 목적을 위해 사용되는 재액화 BOG는 냉매 회로(35)(특히 열교환기(29))에서 부분적으로 다시 증발하여서, 냉매(32)는 냉매 저장 탱크(39)의 하부 영역(40)에서 액화 상태로 존재하고 상부 영역(41)에서 기체 상태로 존재한다.
액체상 영역(40)에서, 냉매 저장 탱크(39)는, 열교환기(29)의 냉매 입구(30) 위에 있고 열교환기와 흐름 연결(43)로 있는 냉매 출구(42)를 가진다.
냉매(32)의 액화상의 충전 레벨(45)을 측정하기 위한 냉매 레벨 센서(44)는 냉매 저장 탱크(39)에 배열된다.
공급 밸브(46)는 공급 라인(37)에 배치된다. 냉매 레벨 센서(44)로부터의 측정 신호는 밸브 컨트롤러(46a)로 라우팅되고, 공급 밸브(46)는 밸브 컨트롤러를 사용하여 개방 위치 또는 폐쇄 위치로 전환될 수 있다. 개방 위치에서, 재액화된 BOG는 냉매(32)로서 냉매 저장 탱크(39)로 공급된다. 냉매 저장 탱크(39)에 있는 냉매(32)의 액화상의 충전 레벨(45)은 공급 밸브(46)를 개폐하는 것에 의해, 냉매 저장 탱크(39)의 냉매 출구(42)가 항상 액체상 영역(40)에 있는 방식으로 제어된다. 이러한 것은 열교환기(29)에 항상 충분한 냉매(32)가 공급되는 것을 보장한다.
열교환기(29)의 냉매 출구(31)는 공급 밸브(46)로부터 하류의 공급 라인(37)과 유체 연결(47)로 있고, 따라서 액체 냉매(32)가 냉매 저장 탱크(39)와 열교환기(29)를 통해 연속적으로 흐르는 냉매 회로(35)를 형성한다. 냉매 회로(35) 비등식 냉각 시스템처럼 작동한다.
도 2에 도시된 실시예에서, 압축기(2)는 2-스테이지 압축기이다. 제1 압축 스테이지(48)는 압축될 BOG 스트림(9)을 위한 입구(8)를 포함하고, BOG 스트림(9)을 최종 압력보다 낮은 중간 압력으로 압축한다. 제2 압축 스테이지는 최종 압축 스테이지(10)이며, 중간으로 압축된 BOG 스트림을 최종 압력으로 압축하고, 최종적으로 압축된 BOG 스트림을 위한 출구(11)를 포함한다.
냉매 저장 탱크(39)의 기체상 영역(41)은 제1 압축 스테이지(48)와 최종 압축 스테이지(10) 사이의 BOG 스트림과 유체 연결(50)로 있는 출구(49)를 가진다. 따라서 증발된 냉매, 즉 기체 BOG는 냉매 저장 탱크(39)로부터 제1 압축 스테이지(48)와 최종 압축 스테이지(10) 사이의 BOG 스트림으로 공급될 수 있다. 제1 압축 스테이지(10)와 최종 압축 스테이지(10) 사이의 유입 지점(51)에서의 중간 압력은 또한 냉매 저장 탱크(39)에서, 따라서 전체 냉매 회로(35)에서 우세하다. 공급 밸브(46)는 공급 라인(37)에서 최종 압력과 중간 압력 사이의 경계를 형성한다.
공급 밸브(46)의 상류에서, 유체 스트림(9a) 및 최종적으로 압축된 BOG 스트림(9)은 최종 압력, 즉 사전 한정된 최종 압력 한계 아래의 최대값에 있다.
따라서, 최종 압력 또는 최종 압력 한계 하에서의 냉매(32)가 공급 밸브(46)를 통해 냉매 회로(35)로 공급될 때, 냉매(32)는 중간 압력으로 팽창하고 그에 따라 냉각된다.
유체 리셉터클(4)로부터 열교환기(29)로 흐르는 유체 스트림(9a)이 최종 압력 한계에 있는 높은 압력으로 인해, 그리고 냉매 회로(35)에서의 상대적으로 낮은 온도 레벨로 인해, 유체 스트림(9a)은 중간 압력에서 유체 스트림(9a)의 포화 온도에 가까운 온도로 냉각되며, 그 결과, 유체 스트림(9a)의 기체상 분율이 이 상태에서 응축되고, 재액화된 BOG는 개방 밸브(7)를 통해서만 또는 거의 전적으로 개방 밸브(7)를 통해 유체 스트림 배출 라인(7)으로 전달되고(최종 압력 한계에서), 예를 들어 탱크로 배출된다.
최종 압력이 최종 압력 한계 아래로 강하하자마자, 이러한 밸브(6)는 유체 리셉터클(4)에서 액체 레벨 설정값(23)에 다시 도달할 때까지 다시 폐쇄되고, 밸브(6)는 다시 개방된다.
BOG를 재액화하기 위한 본 발명에 따른 조치는 수치적 예와 도 2에 도시된 실시예를 참조하여 아래에 예시된다. 수치적 예에서, 재액화될 BOG는 프로판을 위한 액화 가스 탱크로부터 배출되고, 응축기(3)는 해수에 의해 냉각된다. 아래에 명시된 액체 및 기체 조성과, 개별 단계/장치 요소에서의 압력 및 온도는 NIST(National Institute of Standards and Technology) 데이터를 사용한 플래시 계산을 기반으로 한다:
a) 재액화를 위해 BOG가 제거된 액화가스 탱크에서
액체: 프로판
에탄 함유량 5 mol%
BOG: 에탄 함유량 약 26 mol%
압력: 1 bar(100 ㎪)
b) 2-스테이지 압축기(2)에서
BOG 스트림: 에탄 함유량 약 26 mol%
중간 압력: 5 bar a(500 ㎪)
최종 압력: 21 bar a(2.1 ㎫)
압축기(2)로부터 배출되는 최종적으로 압축된 BOG 스트림(9)에 대해, 완전 응축을 위한 온도는 약 26 mol%의 에탄 함유량 및 21 bar a(2.1 ㎫)의 압력에 대해 약 25℃이다.
c) 응축기(3)에서
냉매 측에서:
32℃의 수온을 가진 해수(28),
응축기(3)에서의 열 유입으로 인해 초래됨,
BOG 스트림(9)은 부분적으로만 응축되고,
따라서
가스/응축수측에서:
압력(최종 압력): 21 bar a(2.1 ㎫)
유입 BOG 스트림(9): 에탄 함유량 약 26 mol%
배출된 부분적으로 응축된 유체 스트림(9a):
(대량, 약 97 mol% BOG) 액체 함유량(응축수):
에탄 함유량 약 25 mol%
(소량, 약 3 mol% BOG) 비응축 가스 함유량:
에탄 함유량 약 45 mol%
d) 유체 리셉터클(4)에서
액체 함유량(응축수): 에탄 함유량 약 25 mol%
가스 함유량: 에탄 함유량 약 45 mol%
압력(최종 압력): 21 bar a(2.1 ㎫)
e) 냉각 디바이스(5)에서
냉매측에서:
공급 밸브(46)로부터 상류의 공급 라인(37)에서
응축수: 에탄 함유량 약 25 mol%
압력(최종 압력): 21 bar a(2.1㎫)
공급 밸브(46) 상류의 공급 라인(37)에서, 즉 냉매 회로(35)에서
압력(중간 압력): 5 bar a(500 ㎪)(최종 압력에서 중간 압력으로 팽창)
응축수: 온도 약 -6.5℃
약 8 mol%의 에탄 함유량
(온도 및 에탄 함유량에 대한 값은 압력 강하로 인해 에탄의 일부가 증발하여서 응축수에서의 프로판의 비율이 증가하기 때문에 설정된다)
유체측에서:
기체 조성에서: 약 45 mol%의 에탄 함유량
압력(최종 압력): 21 bar a(2.1 ㎫)(기체 성분이 완전히 액화됨)
유체측에서의 기체 성분에서 약 45 mol%의 에탄 함유량 및 냉매측에서의 약 -6.5℃의 온도와 함께, 유체측에서 기체 성분의 포화 압력은 약 10 bar a(1 ㎫)이다. 유체측에서의 압력이 21 bar a(2.1 ㎫)의 최종 압력이기 때문에, 유체의 기체 성분은 완전히 액화된다.

Claims (22)

  1. 휘발성 성분을 함유하는 보일 오프 가스(BOG)를 재액화하는 방법으로서:
    a) 최종 압력을 갖는 최종적으로 압축된 BOG 스트림(9)으로서 최종 압축 스테이지(10)를 빠져나가는 BOG 스트림(9)을 압축하는 단계;
    b) 적어도 부분적으로 응축되고 최종적으로 압축된 유체 스트림(9a)을 얻기 위해 최종적으로 압축된 BOG 스트림(9)을 응축하는 단계;
    c) 유체 스트림 입구(15) 및 유체 스트림 출구(17)을 가지는 유체 리셉터클(4)로서, 상기 유체 스트림 출구(17)의 위치는 사전 한정된 유체 격납 체적(18) 위에 있도록 선택되는 상기 유체 리셉터클(4)을 제공하는 단계;
    d) 상기 유체 스트림 입구(15)를 통해 단계 b)로부터의 유체 스트림(9a)을 상기 유체 리셉터클(4) 내로 공급하는 단계;
    e) 액체 레벨 설정값(23)이 상기 유체 스트림 출구(17)의 상부 가장자리 또는 그 위의 사전 한정된 거리의 레벨에 있도록 상기 유체 리셉터클(4)에 대한 액체 레벨 설정값(23)을 설정하는 단계;
    f) 상기 최종 압축 스테이지(10)에 대한 상부 최종 압력 한계를 설정하는 단계;
    g) 상기 유체 리셉터클(4)에서의 액체 레벨을 측정하는 단계;
    h) 상기 최종 압력을 측정하는 단계;
    i) 상기 유체 리셉터클(4)로부터 유체 스트림 출구(17)를 통해 유체 스트림(9a)을 배출하는 단계;
    j) 상기 유체 스트림(9a)의 기체 성분을 응축하기 위해, 상기 최종 압력보다 낮은 압력에서 유체 스트림(9a)의 포화 온도와 같은 온도로 단계 i)로부터의 유체 스트림(9a)을 냉각하는 단계;
    k) 측정된 액체 레벨이 적어도 상기 액체 레벨 설정값(23)과 같을 때 및/또는 측정된 최종 압력이 상기 최종 압력 한계와 같을 때, 냉각된 유체 스트림(9b)을 전달하는 단계;를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 단계 j)는:
    j1) 냉매(32)가 열교환기(29)를 통해 흐르는 냉매 회로(35)를 제공하는 단계;
    j2) 단계 i)로부터의 유체 스트림(9a)을 상기 열교환기(29) 내로 공급하는 단계를 포함하며;
    단계 k)는 냉각된 유체 스트림(9b)을 상기 열교환기(29)로부터 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    단계 j1)는 액체 냉매(32)가 상기 열교환기(29)를 통해 흐르는 냉매 회로(35)를 제공하는 단계를 포함하며;
    단계 j1)는 냉매 저장 탱크(39)에 냉매(32)를 저장하는 단계를 추가로 포함하며,
    상기 냉매(32)는 냉매 저장 탱크(39)의 하부 영역(40)에서 액화상이고, 상부 영역(41)에서 기체상인 것을 특징으로 하는, 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    단계 j1)는 상기 열교환기(29)로부터 구조적으로 분리된 냉매 저장 탱크(39)에 냉매(32)를 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    단계 j1)는 상기 열교환기(29)에 냉매 저장 탱크(39)를 통합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 a)에서, 상기 BOG 스트림(9)은 적어도 2개의 압축 스테이지(48, 10)에서 압축되고;
    단계 j1)는:
    j1.1) 공급 라인(37)에 의해 상기 유체 리셉터클(4)로부터 냉매 회로(35) 내로 액체 스트림을 냉매(32)로서 공급하는 단계;
    j1.2) 상기 공급 라인(37)에 공급 밸브(46)를 배열하고, 공급을 위해 공급 밸브(46)를 개방하고, 그렇지 않으면 상기 공급 밸브(46)를 폐쇄된 상태로 유지하는 단계;
    j1.3) 상기 BOG 스트림(9) 내로 증발된 냉매를 공급하고, 유입 지점(51)에서 상기 냉매 회로(35)에서의 압력을 중간 압력과 같게 그리고 최종 압력보다 낮게 설정하기 위해, 상기 냉매 저장 탱크(39)의 기체상 영역(41)과 상기 제1 압축 스테이지(48)와 최종 압축 스테이지(10) 사이의 BOG 스트림(9) 사이에 유체 연결(50)을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    단계 j1.1)에서, 상기 액체 스트림은 바닥에서 상기 유체 리셉터클(4)로부터 제거되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  8. 제4항, 또는 제4항과 제6항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉매 저장 탱크(39)로부터 액체 냉매(32)의 배출 지점(42)은 상기 열교환기(29) 내로의 냉매(32)의 입구(30) 위에 배치되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 j)에서 냉각을 위해 비등식 냉각 시스템이 사용되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 b)의 응축은 해수(28)에 의한 것을 특징으로 하는, 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 장치로서,
    - 압축기(2)로서,
    - BOG 스트림(9)을 위한 입구(8), 및
    - 상기 BOG 스트림(9)을 최종 압력으로 최종적으로 압축하고 최종적으로 압축된 BOG 스트림(9)을 위한 BOG 스트림 출구(11)를 가지는 최종 압축 스테이지(10)를 가지는, 상기 압축기(2);
    - 응축기(3)로서,
    - 상기 최종 압축 스테이지(10)의 BOG 스트림 출구(11)와 유체 연결(13)되는 BOG 스트림 입구(12)를 가지고,
    - 상기 최종적으로 압축된 BOG 스트림(9)을 유체 스트림(9a)으로 적어도 부분적으로 응축하도록 구성되며,
    - 유체 스트림 출구(14)를 가지는, 상기 응축기(3);
    - 유체 리셉터클(4)로서,
    - 상기 응축기(3)의 유체 스트림 출구(14)와 유체 연결(16)되는 유체 스트림 입구(15),
    - 사전 한정된 유체 격납 체적(18) 위에 있는 유체 스트림 출구(17),
    - 상기 유체 리셉터클(4)의 액체 레벨을 측정하기 위한 레벨 센서(24)를 가지는, 상기 유체 리셉터클(4);
    - 최종 압력을 측정하기 위한 압력 센서(27);
    - 냉각 디바이스(5)로서,
    - 상기 유체 리셉터클(4)의 유체 스트림 출구(17)와 유체 연결(20)되는 유체 스트림 입구(19), 및
    - 상기 냉각된 유체 스트림(9b)을 위한 유체 스트림 출구(25)를 가지며,
    - 상기 유체 스트림(9a)의 기체 성분을 응축하기 위해, 최종 압력보다 낮은 압력에서 상기 유체 스트림(9a)의 포화 온도와 같은 온도로 상기 유체 스트림(9a)을 냉각하도록 구성되는, 상기 냉각 디바이스(5);
    - 액추에이터(6)로서,
    - 상기 냉각 디바이스(5)의 유체 스트림 출구(25)와 유체 연결(26)되고,
    - 상기 냉각된 유체 스트림(9b)을 전달하기 위해, 상기 측정된 액체 레벨이 적어도 액체 레벨 설정값(23)과 같을 때 및/또는 상기 측정된 최종 압력이 최종 압력 한계와 같을 때 개방 위치로 전환될 수 있고,
    - 그렇지 않으면 상기 냉각된 유체 스트림(9b)을 일시 중지시키는 폐쇄 위치로 전환될 수 있는, 상기 액추에이터(6);를 포함하는, 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 액추에이터는 밸브(6)인 것을 특징으로 하는, 장치.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 냉각 디바이스(5)는 냉매(32)가 열교환기(29)를 통해 흐르는 냉매 회로(35)를 가지며, 상기 열교환기(29)는 상기 유체 리셉터클(4)의 유체 스트림 출구(17)와 유체 연결(20)되는 유체 스트림 입구(33), 및 상기 냉각 디바이스(5)의 유체 스트림 출구(25)를 형성하는 유체 스트림 출구(34)를 가지는 것을 특징으로 하는, 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 열교환기(29)를 통해 흐르는 냉매(32)는 액체이고, 상기 냉매 회로(35)는 냉매 저장 탱크(39)를 가지며, 상기 냉매(32)는 상기 냉매 저장 탱크(39)의 하부 영역(40)에서 액화상이고 상부 영역(41)에서 기체상인 것을 특징으로 하는, 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 냉매 저장 탱크(39) 및 상기 열교환기(29)는 서로로부터 구조적으로 분리되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 냉매 저장 탱크(39)는 상기 열교환기(29)에 통합되는것을 특징으로 하는, 장치.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축기(2)는 적어도 2-스테이지 압축기이고, 제1 압축 스테이지(48)는 BOG 스트림(9)을 위한 입구(8)를 가지며,
    상기 냉각 디바이스(5)는,
    - 상기 액체 냉매(32)를 위한 냉매 회로(35)의 입구를 액체 스트림을 위한 유체 리셉터클(4)의 출구(36)에 연결하는 공급 라인(37);
    - 상기 공급 라인(37)에 배치되고, 액체 스트림을 공급하기 위해 개방 위치로 전환되고 그렇지 않으면 폐쇄 위치로 전환되는 공급 밸브(46);
    - 상기 BOG 스트림(9) 내로 증발된 냉매를 공급하고, 유입 지점(51)에서 상기 냉매 회로(35)에서의 압력을 중간 압력과 같게 그리고 최종 압력보다 낮게 설정하기 위해, 상기 냉매 저장 탱크(39)의 기체상 영역(41)과 상기 제1 압축 스테이지(48)와 최종 압축 스테이지(10) 사이의 BOG 스트림(9) 사이에 유체 연결을 형성하는 도관(50);을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    액체 스트림(32)을 위한 상기 유체 리셉터클(4)의 출구(36)는 상기 유체 리셉터클(4)의 바닥에서 구현되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  19. 제15항, 또는 제15항과 제18항 또는 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉매 저장 탱크(39)로부터 액체 냉매(32)의 출구(42)는 상기 열교환기(29) 내로의 냉매(32)의 입구(30) 위에 배치되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  20. 제11항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 디바이스(5)는 비등식 냉각 시스템인 것을 특징으로 하는, 장치.
  21. 제11항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 응축기(3)의 냉매는 해수(28)인 것을 특징으로 하는, 장치.
  22. 제11항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따른 장치를 포함하는 선박.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2246875A (en) 1939-04-03 1941-06-24 Phillips Petroleum Co Method and apparatus for loading receptacles with volatile liquids
US4249387A (en) 1979-06-27 1981-02-10 Phillips Petroleum Company Refrigeration of liquefied petroleum gas storage with retention of light ends
WO2012143699A1 (en) 2011-04-19 2012-10-26 Liquid Gas Equipment Limited Method of cooling boil off gas and an apparatus therefor
DE102013101414A1 (de) 2013-02-13 2014-09-11 Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg Vorrichtung zur Herstellung von Agglomeraten
DE102013010414B4 (de) 2013-06-21 2016-05-12 Tge Marine Gas Engineering Gmbh Rückverflüssigung von Boil-Off-Gasen
GB201414893D0 (en) 2014-08-21 2014-10-08 Liquid Gas Equipment Ltd Method of cooling boil off gas and apparatus therefor
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KR101876974B1 (ko) * 2016-09-29 2018-07-10 대우조선해양 주식회사 선박용 증발가스 재액화 장치 및 방법
NO344169B1 (en) * 2018-06-04 2019-09-30 Waertsilae Gas Solutions Norway As Method and system for storage and transport of liquefied petroleum gases

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