(57)【要約】本発明は、海上の輸送船内で、液化カーゴからのボイルオフガス（ＢＯＧ）流を冷却し、好適には液化する方法及び装置に関するものであり、この液化カーゴは、１気圧で-110℃より高い沸点を有し、複数の成分を含み、この方法は、少なくとも次のステップを含む：この液化カーゴからのボイルオフガス流(01)を、少なくとも第１段階(65)及び最終段階(75)を含む２つ以上の圧縮段階で圧縮して、圧縮ＢＯＧ排出流(06)を提供するステップであって、第１圧縮段階(65)は第１段階排出圧力を有し、最終圧縮段階(75)は最終段階吸入圧力を有し、１つ以上の随意的に冷却された中間的圧縮ＢＯＧ流(02,03,04)が、連続する圧縮段階間で提供されるステップ；圧縮ＢＯＧ排出流(06)を冷却して、冷却された排気流(51)及び冷却された圧縮ＢＯＧ流(08)を提供するステップ；冷却された圧縮ＢＯＧ流(08)の一部分を、随意的にさらに冷却した後に、第１段階排出圧力と最終段階吸入圧力との間の圧力まで膨張させて、膨張した冷却ＢＯＧ流(33)を提供するステップ；膨張した冷却ＢＯＧ流(33)を、冷却された排気流(51)と熱交換して、さらに冷却された排気流(53)を提供するステップ。
2014511985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化カーゴからのボイルオフガス（ＢＯＧ）流(01)を海上の輸送船内で冷却する方法であって、前記液化カーゴが、１気圧で-110℃より高い沸点を有し、複数の成分を含む方法において：
前記液化カーゴからのボイルオフガス流(01)を、少なくとも第１圧縮段階(65)及び最終圧縮段階(75)を含む２つ以上の圧縮段階で圧縮して、圧縮ＢＯＧ排出流(06)を提供するステップであって、前記第１圧縮段階(65)は第１段階排出圧力を有し、前記最終圧縮段階(75)は最終段階吸入圧力(75)を有し、１つ以上の随意的に冷却された中間圧縮ＢＯＧ流(02,03,04)が、連続する前記圧縮段階間で提供されるステップと；
前記圧縮排出流(06)を冷却して、冷却された排気流(51)及び冷却された圧縮ＢＯＧ流(08)を提供するステップと；
前記冷却された圧縮ＢＯＧ流(08)の一部分を、随意的にさらに冷却した後に、前記第１段階排出圧力と前記最終段階吸入圧力との間の圧力まで膨張させて、膨張した冷却ＢＯＧ流(33)を提供するステップと；
前記膨張した冷却ＢＯＧ流(33)を、前記冷却された排気流(51)と熱交換して、さらに冷却された排気流(53)を提供するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記膨張した冷却ＢＯＧ流の、前記冷却された排気流(51)との熱交換がさらに、冷却された中間的圧縮ＢＯＧ流(03)またはＢＯＧ再循環流(35)を提供することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＢＯＧ再循環流(35)を、随意的に冷却された中間的圧縮ＢＯＧ流(02,03a)に加えるステップをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記冷却された圧縮ＢＯＧ流(08)の一部分を取り出して、冷却された圧縮ＢＯＧ分流(31)を提供するステップと；
前記冷却された圧縮ＢＯＧ分流(31)を膨張させて、膨張した冷却ＢＯＧ流(33)を提供するステップと；
前記膨張した冷却ＢＯＧ流(33)を、前記冷却された排気流(51)と熱交換して、さらに冷却された排気流(53)を提供するステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記膨張した冷却ＢＯＧ流(33)を、前記冷却された圧縮ＢＯＧ流(08)の一部分(08b)と熱交換して、さらに冷却された圧縮ＢＯＧ流(09)を提供するステップをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ボイルオフガス流(01)を前記第１圧縮段階(65)で圧縮して、第１の中間的圧縮ＢＯＧ流(02)を、中間的圧縮ＢＯＧ流として提供するステップと；
前記膨張した冷却ＢＯＧ流(33)を、前記第１の中間的圧縮ＢＯＧ流(02)と熱交換して、冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流(03)を、冷却された中間的圧縮ＢＯＧ流として提供するステップと；
前記冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流(03)を、第２圧縮段階の吸入側に渡すステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
前記膨張した冷却ＢＯＧ流(33)との熱交換がさらに、ＢＯＧ再循環流を提供し、前記方法が：
前記ボイルオフガス流(01)を、前記第１圧縮段階(65)で圧縮して、第１の中間的圧縮ＢＯＧ流(02)を、中間的圧縮ＢＯＧ流として提供するステップと；
前記ＢＯＧ再循環流を、前記第１の中間的圧縮ＢＯＧ流(02)に加えて、冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流(03)を、冷却された中間的圧縮ＢＯＧ流として提供するステップと；
前記冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流(03)を、第２圧縮段階の吸入側に渡すステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
【請求項８】
前記冷却された圧縮ＢＯＧ流(08)の一部分を取り出して、冷却された追加的圧縮ＢＯＧ分流(11)を提供するステップと；
前記冷却された追加的圧縮ＢＯＧ分流(11)を膨張させて、膨張した追加的冷却ＢＯＧ流(13)を提供するステップと；
前記膨張した追加的冷却ＢＯＧ流(13)を、前記冷却された圧縮ＢＯＧ流(08)の一部分(08b)と熱交換して、さらに冷却された圧縮ＢＯＧ流(09)を提供するステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項９】
前記膨張した冷却ＢＯＧ流(33)を前記冷却された排気流(51)と熱交換するステップがさらに、ＢＯＧ再循環流(35)を提供することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ボイルオフガス流(01)を、前記第１圧縮段階(65)で圧縮して、第１の中間的圧縮ＢＯＧ流(02)を、中間的圧縮ＢＯＧ流として提供するステップと；
前記膨張した追加的冷却ＢＯＧ流(13)を、前記第１の中間的圧縮ＢＯＧ流と熱交換して、冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流(03a)を提供するステップと；
前記冷却されたＢＯＧ再循環流(35)を、前記冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流(03a)に加えて生じる流れ(03b)を、第２圧縮段階の吸入側に渡すステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記膨張した追加的冷却ＢＯＧ流(13)を、前記冷却された圧縮ＢＯＧ流(08)の一部分(08b)と熱交換するステップがさらに、追加的ＢＯＧ再循環流を提供し、前記方法がさらに：
前記ボイルオフガス流(01)を前記第１圧縮段階(65)で圧縮して、第１の中間的圧縮ＢＯＧ流(02)を、中間的圧縮ＢＯＧ流として提供するステップと；
前記追加的ＢＯＧ再循環流を、前記ＢＯＧ再循環流(35)に加えて、組合せＢＯＧ再循環流を提供するステップと；
前記組合せＢＯＧ再循環流を、前記第１の中間的圧縮ＢＯＧ流(02)と熱交換して、冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流(03)を提供するステップと；
前記冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流(03)を、第２圧縮段階の吸入側に渡すステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記さらに冷却された排気流(53)を膨張させて、さらに冷却され膨張した排気流(61)を提供するステップと；
前記さらに冷却され膨張した排気流(61)を、貯蔵タンク(50)に渡すステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記さらに冷却された排気流(53)を分離して、排気排出流(55)及び冷却された排気ＢＯＧ戻り流(57)を提供するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記冷却された排気ＢＯＧ戻り流(57)を膨張させて、膨張した冷却排気ＢＯＧ戻り流(59)を提供するステップと；
前記膨張した冷却排気戻り流(59)を、貯蔵タンク(50)に渡すステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記冷却された排気ＢＯＧ戻り流(57)を膨張させて、膨張した冷却排気ＢＯＧ戻り流(59)を提供するステップと；
前記膨張した冷却排気戻り流(59)を、前記排気排出流(55)と熱交換して、熱交換された排気ＢＯＧ戻り流、冷却された排気排出流、及び他の排気排出流を提供するステップと；
前記冷却された排気排出流を膨張させて、膨張した冷却排気排出流を提供するステップと；
前記熱交換された排気ＢＯＧ戻り流及び前記膨張した冷却排気排出流を、貯蔵タンク(50)に渡すステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記さらに冷却された圧縮ＢＯＧ流(09)を膨張させて、膨張した冷却ＢＯＧ戻り流(10)を提供するステップと；
前記膨張した冷却ＢＯＧ戻り流(10)を、貯蔵タンク(50)に渡すステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項５または８に記載の方法。
【請求項１７】
前記液化カーゴがＬＰＧ、例えば3.5mol%以上のエタンを含むＬＰＧであることを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記圧縮ＢＯＧ排出流(06)を、１つ以上の熱交換流体で冷却して、前記冷却された圧縮ＢＯＧ流(08)を提供し、前記熱交換流体が、例えば、水流、特に海水流、空気流、特に外気流、及び／または冷媒流であることを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記圧縮段階(65,75)が、多段階圧縮機の圧縮段階であることを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
液化カーゴからのボイルオフガス（ＢＯＧ）流(01)を海上の輸送船内で冷却する装置であって、前記液化カーゴが、１気圧で-110℃より高い沸点を有し、複数の成分を含む装置において、
前記液化カーゴからのボイルオフガス流(01)を圧縮して圧縮ＢＯＧ排出流(06)を提供する圧縮システム(60)であって、第１圧縮段階(65)及び最終圧縮段階(75)を含む２つ以上の圧縮段階を具え、連続する前記圧縮段階間で、随意的に冷却された中間的圧縮ＢＯＧ流(02,03,04)が提供される圧縮システムと；
前記圧縮ＢＯＧ排出流(06)を冷却して、冷却された排気流(51)及び冷却された圧縮ＢＯＧ流(08)を提供する排出熱交換器(200)と；
前記冷却された圧縮ＢＯＧ流(08)の一部分を、随意的にさらに冷却し膨張させて、前記冷却された排気流(51)と熱交換して、さらに冷却された排気流(53)を提供する１つ以上の排気熱交換器(190,190’)と
を具えていることを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項１〜１９のいずれかに記載の方法を用いて動作可能であることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化カーゴからのボイルオフガス（ＢＯＧ：boil off gas）、例えば液化石油ガス（ＬＰＧ：liquefied petroleum gas）を、海上の輸送船上で冷却、特に再液化する方法、及びそのための装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
海上の輸送船、例えば液化ガスキャリヤ及び艀は、種々のカーゴ（積荷）を液化した状態で輸送することができる。本発明との関連では、これらの液化カーゴは、１気圧での測定時に-110℃より高い沸点を有し、液化石油ガス、プロピレン及びエチレンのような液化石油化学ガス、及び液化アンモニアを含む。液化石油ガスは、例えば暖房器具及び自動車用の有用な燃料源であると共に、炭化水素化合物の源となる。ＬＰＧは、プロパン、Ｎ−（ノルマル）ブタン、及びＩ−（イソ）ブタンのうち１つ以上を含み、随意的に、プロピレン、ブチレン、及びエタンのような他の炭化水素を１つ以上含む。
【０００３】
石油ガスは、天然ガスから抽出するか、原油の精製中に産出することができる。その結果、石油ガスは通常、複数の成分を含む。石油ガス源またはその付近にある液化設備内で、石油ガスを液化することが望ましいことが多い。例として、石油ガスは、ガス状よりも液状の方が、より小さい容積を占め、かつ高圧で貯蔵する必要をなくすことができるので、より容易に貯蔵して長距離輸送することができる。こうしたＬＰＧは、その沸騰温度以下、例えばプロパン成分の沸点である-42℃以下で保持すれば、大気圧で貯蔵することができる。その代わりに、ＬＰＧは、大気圧以上に加圧すれば、より高温で貯蔵することができる。
【０００４】
エチレン及びプロピレンのような石油化学ガスは、石油ガスまたは他の炭化水素中に存在し得るか、これらから合成することができる。石油ガスと同様の理由で、石油化学ガスを、分離または製造の場所、あるいはその付近にある液化設備内で液化することが望ましいことが多い。液化石油化学ガスは、その沸騰温度以下、例えばエチレンについては-104℃以下に維持することによって、大気圧で貯蔵することができる。その代わりに、液化石油化学ガスは、大気圧以上に加圧すれば、より高温で貯蔵することができる。
【０００５】
ＬＰＧ、または１気圧での測定時に-110℃より高い沸点を有する他の液化カーゴの長距離輸送は、適切な液化ガスキャリヤ、特に、液化カーゴを保持するための１つ以上の貯蔵タンクを有する外航タンカーのようなＬＰＧキャリヤ内で行うことができる。これらの貯蔵タンクは、断熱タンク及び／または加圧タンクとすることができる。タンクの積み込み中、及びＬＰＧのような液化カーゴのタンク内での貯蔵中には、カーゴの蒸発により石油ガスのようなガスが発生することがある。このような蒸発したカーゴガスは、ボイルオフガス（ＢＯＧ）として知られている。タンク内のＢＯＧガスの蓄積を防止するために、ＢＯＧを再液化して、凝縮状態で貯蔵タンクに戻すことのできるシステムを、キャリヤ上に設けることができる。このことは、ＢＯＧの圧縮及び冷却によって実現することができる。多くのシステムでは、圧縮したＢＯＧを海水で冷却して凝縮している。
【０００６】
こうした液化カーゴからのボイルオフガスを、海上の輸送船内で冷却するシステムを提供することに関連する、多数の考察が存在する。輸送船の規模が、液化システムにとって利用可能な空間に制限を与える。このことは、圧縮機列の数及び規模を制限し得る。さらに、規模の制限は、圧縮されたＢＯＧ流用の凝縮器を冷却するための閉じた冷却システムの使用も妨げ得る。海水を使用する際は、この冷却システムは一般に、32℃までの海水温度で動作するように設計されている。
【０００７】
プロパン、特に市販のプロパンを含むもののような液化ガスは、比較的高濃度の、エタンのような軽量成分をさらに含み得る。こうした液化カーゴ、特に、3.5mol%以上の濃度で存在するエタンのような軽量成分を含むものからのボイルオフガスのすべての成分を再液化することができないことがある。従って、こうした非凝縮成分は、気相で液化カーゴ貯蔵タンクに戻って、閉じたシステム内にボイルオフガス状態で蓄積し、これにより時間と共に濃度が増加するか、あるいは、ボイルオフガス状態での蓄積を防止するために、輸送船から排気されることがある。こうした非凝縮のカーゴ成分の蓄積または排気は、回避すべきである。例えば、ボイルオフガス中の非凝縮成分の濃度が増加すると共に、再凝縮することのできないボイルオフガスの体積が増加して、再液化システムの有効容量を低下させる。温室効果ガスとなり得る非凝縮成分の排気は、環境上及び商業上の両方で、望ましくない。
【０００８】
より低沸点の成分を含む液化カーゴ、例えば、１気圧での測定時に-110℃以上から-55℃までの範囲内の沸点を有するもの、例えば、液化天然ガス（ＮＧＬ：natural gas liquids）中に成分として存在し得る石油ガスエタン、及び石油化学ガスエタンは、特別な再液化問題を生じさせる。例えば、海水は、ＢＯＧのエタンまたはエチレン成分を再液化するのに十分な冷却作用をもたらすことができない。これに加えて、こうしたＢＯＧ成分の再液化は、（例えば、プロパンのようなより高沸点の成分の再液化に比べて）より高圧の圧縮を必要とし得る。
【０００９】
一般に、エチレンの再液化は、エチレンＢＯＧを約51barの圧力まで圧縮することのできる圧縮システム、例えば、３段階または４段階を具えた圧縮システム、及び圧縮ＢＯＧ流を凝縮させるための9.5℃以下の温度の冷却媒体を必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
１気圧での測定時に-110℃より高い沸点を有し、複数の成分を含む液化カーゴからのボイルオフガスを、海上の輸送船内で冷却、特に再液化する改良された方法を提供する必要性が存在する。特に、カーゴの軽量成分の冷却、特に再液化を行う改良された方法が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、非凝縮のボイルオフガス成分を含み得る冷却された排気流を、圧縮され、冷却され、そして膨張させたＢＯＧ流と熱交換する方法を利用する。このようにして、さらに冷却された排気流が提供され、この排気流では、以前は非凝縮であった成分が再液化され、その後に、液相で液化カーゴタンクに戻ることができる。圧縮され、冷却され、そして膨張したＢＯＧ流は、海水のような熱交換媒体に比べて冷却作用の増加した冷却源を提供して、冷却された排気流中の軽量成分の再液化を可能にする。
【００１２】
従って、所定数の圧縮段階に対して、本明細書に開示する方法及び装置は、エタンのような軽量成分の含有量が増加した液化カーゴを、追加的圧縮段階を加えるか非凝縮成分を排出する必要なしに輸送することを可能にする。他の見方をすれば、本明細書に開示する方法及び装置は、所定数の圧縮段階を有する圧縮システムを、通常は再液化することができなかった成分を有するカーゴに拡張することを可能にする。
【００１３】
さらに、圧縮され、冷却され、そして膨張したＢＯＧ流と冷却された排気流との間の熱交換後に生じるＢＯＧ流を、圧縮段階の吸入側に渡して、熱交換中に蒸発した可能性のあるＢＯＧを再液化することができる。
【００１４】
本明細書に開示する方法及び装置は、ボイルオフガス中に蓄積し得る窒素のような非凝縮性ガスと同様の分子量の成分を含むカーゴにとっても有利である。これらの方法及び装置は、動作中のカーゴ成分の損失を低減して、非凝縮性ガスを除去することができる。
【００１５】
第１の態様では、液化カーゴからのボイルオフガスを海上の輸送船内で冷却する方法が提供され、この液化カーゴは、１気圧で-110℃より高い沸点を有し、かつ複数の成分を含み、この方法は次のステップを含む：
液化カーゴからのボイルオフガス流を、少なくとも第１段階及び最終段階を含む２つ以上の圧縮段階で圧縮して、圧縮ＢＯＧ排出流を提供するステップであって、第１圧縮段階は第１段階排出圧力を有し、最終圧縮段階は最終段階吸入圧力を有し、連続する圧縮段階間で、１つ以上の随意的に冷却された中間的圧縮ＢＯＧ流が提供されるステップ；
圧縮ＢＯＧ排出流を冷却して、冷却された排気流及び冷却された圧縮ＢＯＧ流を提供するステップ；
冷却された圧縮ＢＯＧ流の一部分を、随意的にさらに冷却した後に、第１段階排出圧力と最終段階吸入圧力との間の圧力まで膨張させて、膨張した冷却ＢＯＧ流を提供するステップ；及び、
膨張した冷却ＢＯＧ流を、冷却された排気流と熱交換して、さらに冷却された排気流を提供するステップ。
【００１６】
１つの好適例では、膨張した冷却ＢＯＧ流の、冷却された排気流との熱交換が、冷却された中間的圧縮ＢＯＧ流またはＢＯＧ再循環流を提供する。
【００１７】
他の好適例では、上記方法が次のステップを含む：
ＢＯＧ再循環流を、随意的に冷却された中間的圧縮ＢＯＧ流に加えるステップ。
【００１８】
一般に、第１圧縮段階は第１の中間的圧縮ＢＯＧ流を、その排出側または出口に提供する。この流れは、随意的に冷却して、冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流を提供した後に、第２圧縮段階の吸入側または入口に渡すことができる。第２圧縮段階は、最終圧縮段階とすることもしないこともできる。
【００１９】
１つの好適例では、随意的にさらに冷却した後の、上記冷却された圧縮ＢＯＧ流の一部分を、第１段階排出圧力と第２段階吸入圧力との間の圧力まで膨張させて、膨張した冷却ＢＯＧ流の熱交換により生じる流れが、第２圧縮段階の吸入側に渡すのに適した圧力になる。この流れは、冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流として、第２圧縮段階の吸入側に直接渡すことができる。その代わりに、この流れを、ＢＯＧ再循環流として、第１の中間的圧縮ＢＯＧ流に加えて、冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流を提供して、第２圧縮段階の吸入側に渡すことができる。
【００２０】
少なくとも３つの圧縮段階が圧縮システム内に存在する場合、上記冷却された圧縮ＢＯＧ流の一部分を、随意的にさらに冷却した後に膨張させて、(i)第１段階排出圧力と第２段階吸入圧力との間、または(ii)第２段階排出圧力と第３段階吸入圧力との間の圧力まで膨張させることができる。従って、この膨張したＢＯＧ流の熱交換により生じる流れは、第１圧縮段階の吸入側または第２圧縮段階の吸入側のいずれにも渡すのに適した圧力にすることができる。冷却された圧縮ＢＯＧ流のより大きな減圧を行うためには、選択肢(i)が好ましく、これにより、冷却された排気流との熱交換中により大きな冷却作用を生みだす。
【００２１】
他の好適例では、上記方法が次のステップを含む：
冷却された圧縮ＢＯＧ流の一部分を取り出して、冷却された圧縮ＢＯＧ分流を提供するステップ；
冷却された圧縮ＢＯＧ分流を膨張させて、膨張した冷却ＢＯＧ流を提供するステップ；
膨張した冷却ＢＯＧ流を、上記冷却された排気流と熱交換して、さらに冷却された排気流を提供するステップ。
【００２２】
さらに他の好適例では、上記方法が次のステップをさらに含む：
膨張した冷却ＢＯＧ流を、上記冷却された圧縮ＢＯＧ流の一部分と熱交換して、さらに冷却された圧縮ＢＯＧ流を提供するステップ。
【００２３】
従って、膨張した冷却ＢＯＧ流は、上記冷却された排気流、及び上記冷却された圧縮ＢＯＧ流の両方と熱交換することができる。例えば、シェルアンドチューブ熱交換器またはシェルアンドコイル熱交換器を使用する場合、膨張した冷却ＢＯＧ流は熱交換器のシェル側に渡し、冷却された排気流と冷却された圧縮ＢＯＧ流の一部分とは、別個の冷却チューブまたは冷却コイル内に存在することができる。
【００２４】
代案の好適例では、上記冷却された圧縮ＢＯＧを、この流れの一部分を取り出して膨張させる前にさらに冷却し、これにより、上記冷却された圧縮ＢＯＧ分流を、さらに冷却された圧縮ＢＯＧ分流として提供することができる。このさらなる冷却は、例えば、冷却された圧縮ＢＯＧ流を、さらに冷却された圧縮ＢＯＧ流の膨張させた一部分と熱交換して、さらに冷却された圧縮ＢＯＧ流を提供することによって達成することができる。次に、さらに冷却された圧縮ＢＯＧ流の一部分を膨張させて、上記冷却された圧縮ＢＯＧ流の一部分と熱交換するための、さらに冷却されて膨張した圧縮ＢＯＧ分流を提供する。このようにさらに冷却されて膨張した圧縮ＢＯＧ分流は、上記冷却された排気流と熱交換するために用いることもできることは明らかである。
【００２５】
上記方法の他の好適例では、上記方法が次のステップをさらに含む：
上記ボイルオフガス流を第１段階で圧縮して、第１の中間的圧縮ＢＯＧ流を中間的圧縮ＢＯＧ流として提供するステップ；
上記膨張した圧縮ＢＯＧ流を第１の中間的圧縮ＢＯＧ流と熱交換して、冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流を、冷却された中間的圧縮ＢＯＧ流として提供するステップ；
冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流を、第２圧縮段階の吸入側に渡すステップ。
【００２６】
第１の中間的圧縮ＢＯＧ流は、第１圧縮段階で提供することができる。１つの好適例では、上記冷却された圧縮ＢＯＧ流の一部分を減圧して、上記膨張した冷却ＢＯＧ流を第１段階圧力で提供することが、上記熱交換のステップで、上記膨張した冷却ＢＯＧ流を、上記第１の中間的圧縮ＢＯＧ流に加えることを可能にする。従って、上記冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流は、上記膨張した冷却ＢＯＧ流と上記第１の中間的圧縮ＢＯＧ流との組合せにすることができる。このことは、液体半冷却プロセス中に生じ得る。
【００２７】
上記方法の他の好適例では、上記膨張した冷却ＢＯＧ流との熱交換がさらに、ＢＯＧ再循環流を提供し、上記方法が次のステップをさらに含む：
上記ボイルオフガス流を第１圧縮段階で圧縮して、第１の中間的圧縮ＢＯＧ流を中間的圧縮ＢＯＧ流として提供するステップ；
上記ＢＯＧ再循環流を、第１の中間的圧縮ＢＯＧ流に加えて、冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流を、冷却された中間的圧縮ＢＯＧ流として提供するステップ；
冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流を、第２圧縮段階の吸入側に渡すステップ。
【００２８】
この好適例は、フラッシュ（気泡流）液体半冷却プロセスの特色を表している。
【００２９】
他の好適例では、上記方法が次のステップをさらに含む：
上記冷却された圧縮ＢＯＧ流の一部分を取り出して、冷却された追加的圧縮ＢＯＧ分流を提供するステップ；
冷却された追加的圧縮ＢＯＧ分流を膨張させて、膨張した追加的冷却ＢＯＧ流を提供するステップ；
膨張した追加的冷却ＢＯＧ流を、上記冷却された圧縮ＢＯＧ流の一部分と熱交換して、さらに冷却された圧縮ＢＯＧ流を提供するステップ。
【００３０】
この好適例は、上記冷却された圧縮ＢＯＧ流の膨張させた部分または上記排気流と、上記冷却されたＢＯＧ流の一部分との熱交換を、別個の熱交換器内で実行する際に関係する。
【００３１】
上記方法のさらに他の好適例では、上記膨張した冷却ＢＯＧ流を上記冷却された排気流と熱交換するステップがさらに、ＢＯＧ再循環流を提供する。こうした好適例は、熱交換中に中間的圧縮流が存在しないフラッシュ液体半冷却プロセスにおいて生じ得る。
【００３２】
他の好適例では、上記方法が次のステップを含む：
上記ボイルオフガス流を第１圧縮段階で圧縮して、第１の中間的圧縮ＢＯＧ流を中間的圧縮ＢＯＧ流として提供するステップ；
上記膨張した追加的冷却ＢＯＧ流を、第１の中間的圧縮ＢＯＧ流と熱交換して、冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流を提供するステップ；
上記冷却されたＢＯＧ再循環流を、冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流に加えて生じる流れを、第２圧縮段階の吸入側に渡すステップ。
【００３３】
この好適例は、上記冷却された圧縮ＢＯＧ流の膨張させた部分または上記排気流と、上記冷却された圧縮ＢＯＧ流の一部分との熱交換を、別個の熱交換器内で実行する際に関係する。上記膨張した追加的冷却ＢＯＧ流との熱交換は、液体半冷却プロセスとすることができる。
【００３４】
上記方法の他の好適例では、上記膨張した追加的冷却ＢＯＧ流を、上記冷却された圧縮ＢＯＧ流と熱交換するステップがさらに、追加的ＢＯＧ再循環流を提供し、上記方法が次のステップをさらに含む：
上記ボイルオフガス流を第１圧縮段階で圧縮して、第１の中間的圧縮ＢＯＧ流を中間的圧縮ＢＯＧ流として提供するステップ；
追加的ＢＯＧ再循環流を上記ＢＯＧ再循環流に加えて、組合せＢＯＧ再循環流を提供するステップ；
組合せＢＯＧ再循環流を、第１の中間的圧縮ＢＯＧ流と熱交換して、冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流を提供するステップ；
冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流を、第２圧縮段階の吸入側に渡すステップ。
【００３５】
この好適例では、上記膨張した追加的冷却ＢＯＧ流の、上記冷却された圧縮ＢＯＧ流の一部分との熱交換を、追加的ＢＯＧ再循環流を提供するフラッシュ液体半冷却プロセスとすることができる。上記膨張した冷却ＢＯＧ流と上記冷却された排気流との熱交換を、フラッシュ液体半冷却プロセスとして別個の熱交換器内で実行して、ＢＯＧ再循環流を提供する際には、このＢＯＧ再循環流を上記追加的ＢＯＧ再循環流と組み合わせて、組合せＢＯＧ再循環流を提供することができる。次に、組合せＢＯＧ再循環流を、上記第１の中間的圧縮ＢＯＧ流と、例えば混合することによって熱交換して、冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流を提供することができる。
【００３６】
他の好適例では、上記方法が次のステップをさらに含むことができる：
上記さらに冷却された排気流を膨張させて、さらに冷却され膨張した排気流を提供するステップ；
さらに冷却され膨張した排気流を貯蔵タンクに渡すステップ。
【００３７】
上記さらに冷却された排気流は、部分的または完全に凝縮した流れとすることができる。上記膨張させるステップでは、上記さらに冷却された排気流の圧力を、貯蔵タンクの圧力、またはこの圧力の少し上まで低下させて、流体流をタンクに供給することができる。
【００３８】
他の好適例では、上記方法が次のステップをさらに含むことができる：
上記さらに冷却された排気流を分離して、排気排出流及び冷却された排気ＢＯＧ戻り流を提供するステップ。
【００３９】
この好適例は、上記さらに冷却された排気流が、例えば凝縮成分の液相及び非凝縮成分の蒸気相を含む多相流である際に適用することができる。上記分離するステップは、上記排気排出流が非凝縮成分を含み、上記冷却された排気ＢＯＧ戻り流が凝縮成分を含む気液分離ステップとすることができる。
【００４０】
追加的な好適例では、上記方法が次のステップを含むことができる：
上記冷却された排気ＢＯＧ流を膨張させて、膨張した冷却排気ＢＯＧ戻り流を提供するステップ；
膨張した冷却排気ＢＯＧ流を貯蔵タンクに渡すステップ。
【００４１】
こうした膨張させるステップでは、上記冷却された排気ＢＯＧ流の圧力を、貯蔵タンクの圧力、またはこの圧力の少し上まで低下させて、流体流をタンクに供給することができる。
【００４２】
他の好適例では、上記方法が次のステップをさらに含むことができる：
上記冷却された排気ＢＯＧ戻り流を膨張させて、膨張した冷却排気ＢＯＧ戻り流を提供するステップ；
膨張した冷却排気ＢＯＧ戻り流を、上記排気排出流と熱交換して、熱交換された排気ＢＯＧ戻り流、冷却された排気排出流、及び他の排気排出流を提供するステップ；
冷却された排気排出流を膨張させて、膨張した冷却排気排出流を提供するステップ；
熱交換された排気ＢＯＧ流及び膨張した冷却排気排出流を、貯蔵タンクに渡すステップ。
【００４３】
こうした膨張させるステップでは、冷却された排気ＢＯＧ戻り流の圧力及び膨張した冷却排気排出流の圧力を、貯蔵タンクの圧力、またはこの圧力の少し上まで低下させて、流体流をタンクに供給することができる。
【００４４】
他の好適例では、上記方法が次のステップをさらに含むことができる：
上記さらに冷却された圧縮ＢＯＧ流を膨張させて、膨張した冷却ＢＯＧ戻り流を提供するステップ；
膨張した冷却ＢＯＧ戻り流を貯蔵タンクに渡すステップ。
【００４５】
こうした膨張させるステップでは、上記さらに冷却された圧縮ＢＯＧ流の圧力を、貯蔵タンクの圧力、またはこの圧力の少し上まで低下させて、流体流を貯蔵タンクに供給することができる。
【００４６】
上記方法のさらに他の好適例では、上記液化カーゴがＬＰＧ、特に3.5mol%以上のエタンを含むＬＰＧ、さらには5.0mol%以上のエタンを含むＬＰＧである。
【００４７】
上記方法の他の好適例では、圧縮ＢＯＧ排出流を、１つ以上の熱交換流体流で冷却して、冷却された圧縮ＢＯＧ流を提供することができ、この流体流は、例えば水流、特に海水流、空気流、特に外気流、及び／または冷媒流、例えばプロパンまたはプロピレン流、あるいは冷媒混合流、例えば、1,1,1-トリフルオロエタン、ペンタフルオロエタン、及び1,1,1,2-テトラフルオロエタンを含むR404Aの流れである。一般に、この水流は、+36℃以下、より典型的には32℃以下の温度を有する。一般に、この冷媒流は-42℃以下の温度を有する。
【００４８】
上記方法の他の好適例では、上記圧縮段階が、多段階圧縮機の圧縮段階である。
【００４９】
第２の態様では、液化カーゴからのボイルオフガス流を海上の輸送船内で冷却する装置が提供され、この液化カーゴは、１気圧で-110℃より高い沸点を有し、複数の成分を含み、この装置は少なくとも次の構成要素を具えている：
液化カーゴからのボイルオフガスを圧縮する圧縮システム、この圧縮システムは、第１段階及び最終段階を含む２つ以上の圧縮段階を具えて、圧縮ＢＯＧ排出流を提供し、連続する圧縮段階間で、随意的に冷却された中間的ＢＯＧ流が提供される；
圧縮ＢＯＧ排出流を冷却して、冷却された排気流及び冷却された圧縮ＢＯＧ流を提供する排出熱交換器；
冷却された圧縮ＢＯＧ流の一部分を、随意的にさらに冷却し膨張させて、冷却された排気流と熱交換して、さらに冷却された排気流を提供する１つ以上の排気熱交換器。
【００５０】
他の好適例では、上記装置が海上の輸送船上に存在することができる。
【００５１】
他の好適例では、上記第２の態様の装置を、上記第１の態様の方法を用いて動作させることができる。
【００５２】
本明細書に開示する装置及び方法は、１気圧で-110℃より高い沸点を有し、かつ複数の成分を含む液化カーゴ用の、海上のあらゆる輸送船、例えばＬＰＧキャリヤに適用可能である。本明細書に開示する装置及び方法は、液化カーゴ貯蔵タンクが、温度を低下させることによって、適切な大気圧で液化カーゴを液相に維持するのに十分な程度に冷却されている海上の輸送船内、並びに、貯蔵タンク内のカーゴが、周囲に対して低下した温度と増加した圧力との組合せによって液相に維持されている船舶内で利用することができる。
【００５３】
上記液化カーゴは、液化石油ガス、液化石油化学ガス、及び液化アンモニアから成るグループから選択することができる。本明細書に開示する装置及び方法は、軽量成分、特に3.5mol%以上の濃度のエタンまたはエチレンを含むＬＰＧのような液化カーゴにとって、特に有利である。より高濃度の軽量成分を有する組成に対して、冷却のために、特に圧縮ＢＯＧ排出流の凝縮を海水で行う場合、追加的な圧縮段階を必要としないことが有利である。
【００５４】
本明細書に開示する方法及び装置は、２つ以上の圧縮段階を利用する。
【００５５】
本明細書に開示する方法及び装置の利点を獲得して、冷却された排気流を冷却するために、エコノマイザー（廃熱交換器）の使用を必要としない。しかし、特定の好適例では、エコノマイザーのような熱交換器を、連続する圧縮段階間、例えば第１段階と第２段階との間に配置して、中間的圧縮ＢＯＧ流を冷却することができる。３つ以上の圧縮段階が存在する場合、中間的圧縮ＢＯＧ流の冷却を可能にするための熱交換器を、第２圧縮段階と第３圧縮段階との間に設けることができる。例えば、エコノマイザーを、第２圧縮段階と第３圧縮段階との間、並びに第１圧縮段階と第２圧縮段階との間に配置することができる。エコノマイザー内では、冷却された圧縮ＢＯＧ流の一部分を、随意的にさらに冷却し、膨張させて、中間的圧縮ＢＯＧ流と熱交換することができる。他の好適例では、冷却された圧縮ＢＯＧ流の一部分を、随意的にさらに冷却し、膨張させて、冷却された圧縮排出流の一部分を随意的にさらに冷却したものと熱交換することができる。このことは、性能係数のさらなる向上、及び冷却能力、特に再液化能力の増加をもたらす。
【００５６】
本明細書に開示する方法及び装置は、存在する圧縮段階数を維持し、膨張した冷却ＢＯＧ流と、冷却された排気流との熱交換を行って、さらに冷却された排気流を提供し、冷却された中間的圧縮ＢＯＧ流またはＢＯＧ再循環流を随意的に提供するのに必要な配管、バルブ、及び制御装置を追加することによって、既存の、海上の輸送船に、組込み装置として適用することができる。
【００５７】
本明細書で用いる「多段階圧縮」とは、圧縮システムにおける連続した２つ以上の圧縮段階を規定する。各圧縮段階は、１つ以上の圧縮機によって実現される。各圧縮段階の１つ以上の圧縮機は、他の圧縮段階の圧縮機と独立して、これらは別個に駆動される。その代わりに、２つ以上の圧縮段階が、リンクされた圧縮機を利用することができ、これらの圧縮機は一般に、単一の駆動装置及び駆動軸によって、随意的な歯車装置を伴って動力供給される。
【００５８】
本明細書に開示する方法及び装置は、少なくとも３つの圧縮段階を必要とする。第１圧縮段階後に続く各段階は、前段階の排出の圧力に比べて増加した圧力を与える。「連続する段階」とは、隣接する段階、即ち段階[n]と次の段階[n+1]との対を称し、ここに「n」は０より大きい整数である。従って、連続する段階は、例えば第１及び第２段階、または第２及び第３段階、あるいは第３及び第４段階である。中間的圧縮流（及び冷却された中間的圧縮流）とは、連続する圧縮段階を接続する流れを称する。冷却された中間的圧縮流に関して用いる「次の圧縮段階」または「後続する圧縮段階」とは、中間的な流れを規定する２つの連続する段階のうち、より大きい数（かつ、より高圧）の段階を称する。
【００５９】
熱交換のステップは間接的にすることができ、ここでは、熱交換に関与する２つ以上の流れが直接接触しない。その代わりに、熱交換を直接的にすることができ、この場合、熱交換に関与する２つ以上の流れを混合し、これにより混合流を生成することができる。
【００６０】
他の態様、特徴、及び利点は、以下の詳細な説明を図面と共に解釈すると明らかになり、これらの図面は本発明の一部であり、開示するあらゆる発明の原理を例として図示する。  
【００６１】
次の図面は、種々の実施例の理解を容易にする。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】ＬＰＧキャリヤ内で、カーゴタンクからのボイルオフガスを再液化する１つの可能な既知のシステムの概略図である。
【図２】本発明による、海上の輸送船内で、液化カーゴからのボイルオフガスを冷却、特に再液化するシステムの概略図である。
【図３】本発明による、海上の輸送船内で、液化カーゴからのボイルオフガスを冷却、特に再液化するシステムの概略図である。
【図４】本発明による、海上の輸送船内で、液化カーゴからのボイルオフガスを冷却、特に再液化するシステムの概略図である。
【図５】液化カーゴのエタン濃度（mol%）に対する冷却能力の概略図であり、プロパンによって平衡が与えられ、２圧縮段階及び３圧縮段階を具えた液化システムについて、本発明による対応するシステムと比較して示す。
【図６】本発明による、海上の輸送船内で、液化カーゴからのボイルオフガスを冷却、特に再液化するシステムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００６３】
開放サイクル冷却原理に基づく船上のＬＰＧ再液化システムは、ボイルオフガスとしても知られているＬＰＧ蒸気を、１つ以上の貯蔵タンクから取り出し、このボイルオフガスを圧縮機に渡し、この圧縮機内でボイルオフガスが圧縮されて、海水をヒートシンク／冷媒として用いて、圧縮蒸気を冷却して凝縮させることができる。圧縮蒸気中の、海水で凝縮させることのできない軽量成分は通常、大気中に排気されるか、蒸気の形態で貯蔵タンクに再循環される。一般に、ＬＰＧは、（周囲に対して）低下した温度、及び（大気圧に対して）増加した圧力の一方または両方の下で、貯蔵タンク内に保持される。
【００６４】
図１に、ＬＰＧ輸送船内でボイルオフガスを再液化する既知のシステムの概略図を示す。液化石油ガス（ＬＰＧ）はタンク５０内に貯蔵され、タンク５０は断熱及び／または加圧して、石油ガスを液相に維持することができる。例えば不完全な断熱によるタンク内でのＬＰＧの蒸発は、タンク５０の頂部空間内に石油ガスの形成をもたらす。このガスの蓄積を防止するために、このガスをボイルオフガス流０１として除去する。除去したボイルオフガス中のできる限り多数の成分は通常、圧縮し冷却して、タンク５０に戻る前に凝縮させる。
【００６５】
ボイルオフガス流０１は、図１に示す２段階圧縮機のような圧縮システム６０に渡すことができ、圧縮システム６０は、第１圧縮段階６５及び第２圧縮段階７５を具えている。２段階圧縮機６０は圧縮排出流０６を生成し、圧縮排出流０６を凝縮器１００に渡して、凝縮器１００内で、圧縮排出流０６を海水で冷却する。凝縮器１００は、冷却された圧縮排出流０７、例えば、少なくとも部分的に、典型的には完全に凝縮した圧縮排出流、及び温められた海水流（図示せず）を生成する。冷却された圧縮排出流０７は、第２圧縮段階７５の出口圧力で、海水で再液化することのできるボイルオフガス成分を含む凝縮流である。
【００６６】
海水で再液化することのできない非凝縮成分は、凝縮器１００から排気流５１として除去され、排気流５１は蒸気流である。冷却された非凝縮成分の排気流は、大気圧まで膨張させた後に、大気排気流４９を経て大気中に排気することができる。
【００６７】
冷却された圧縮排出流０７を、エキスパンダまたはジュール・トムソンバルブのような第１排出流減圧装置１２０に渡して膨張させて、膨張した冷却排出流１７を提供することができる。次に、膨張した冷却排出流１７を第１段の熱交換器８０に渡して、冷却戻り流体流１８を提供することができ、冷却戻り流体流１８は一般に、完全に凝縮した流体流である。
【００６８】
次に、冷却戻り流体流１８を、エキスパンダまたはジュール・トムソンバルブのような戻り減圧装置２２に渡して、膨張した冷却戻り流２４を提供することができる。一般に、戻り減圧装置２２は、冷却された戻り流体流１８の圧力を、第１の中間的圧縮ＢＯＧ流０２の圧力またはそれに近い圧力から、タンク５０内のＬＰＧ及びＢＯＧの圧力に近い圧力、例えばタンク内のＢＯＧの圧力を少し上回る圧力まで低下させ、この圧力は、膨張した冷却戻り流体流２４がタンク５０に至る適切な流れを保証するのに十分な圧力である。膨張した冷却戻り流体流２４の圧力は、第１圧縮段６５の排出圧力を下回る。
【００６９】
タンク５０に戻る前に、膨張した冷却戻り流体流２４を、熱交換器２５内で、冷却された排気流５１と熱交換して、熱交換された戻り流体流２６を提供する。この熱交換は、冷却された排気流５１の成分を凝縮させて、凝縮した排気流２９及び非凝縮の排気流２７を提供するのに十分なものとすることができる。非凝縮の排気流２７は、周囲圧力まで膨張させて、大気中に排気することができる。凝縮した排気流２９は、熱交換された戻り流体流２６に加えて、熱交換された組合せの戻り流体流２６ａを提供して、貯蔵タンク５０に渡すことができる。
【００７０】
圧縮システム６０に戻れば、第１圧縮段６５は、第１の中間的圧縮ＢＯＧ流０２を提供し、第１の中間的圧縮ＢＯＧ流０２は第１段階熱交換器８０に渡される。第１の中間的圧縮ＢＯＧ流０２は、第１段階熱交換器８０内で、膨張した冷却排出流１７と熱交換して、冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流０３を提供することができ、冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流０３は蒸気流である。第１排出流減圧装置１２０が、冷却された圧縮排出流１７の圧力を、第１の中間的圧縮ＢＯＧ流０２の圧力またはその近くまで低下させるべきであることは明らかである。冷却された圧縮排出流１７と第１の中間的圧縮ＢＯＧ流０２とを、第１段の熱交換器８０のシェル側で混合する。
【００７１】
次に、冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流０３を、第２圧縮段７５の吸入側に渡す。第２圧縮段７５は、冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流０３を圧縮して、圧縮ＢＯＧ排出流０６を提供する。
【００７２】
本明細書に開示する方法及び装置は、改良された、ＢＯＧを再液化する方法及び装置を提供することを追求する。本発明による方法及び装置の実施形態を図２に示す。適切であれば、図１と同一の流れ及び構成要素名、及び参照番号を、残りの図中の対応する流れ及び構成要素に用いている。
【００７３】
図２に、ＬＰＧキャリヤのような海上の輸送船内の液化カーゴ貯蔵タンク５０を示す。液化カーゴはＬＰＧとすることができ、ボイルオフガスは石油ガスとすることができる。石油ガスは、プロパン及びエタンを含むことができる。貯蔵タンク５０から蒸発したカーゴを冷却、特に再液化するために、蒸発したカーゴを含むボイルオフガス流０１を、２つ以上の圧縮段階を有する圧縮システム６０に渡す。ボイルオフガス流０１は、0以上から500kPaゲージまでの範囲内の圧力（「ＢＯＧ圧力」）を有し得る。圧縮システム６０は、２つ以上の段階を具えた多段階圧縮機とすることができる。「多段階圧縮機」とは、圧縮機内の各圧縮段階が、同じ駆動軸によって駆動されることを意味する。その代わりに、圧縮システム６０は、圧縮段階毎に独立して駆動される圧縮機を備えることができる。圧縮システム６０が多段階圧縮機である場合、一般に往復（レシプロ）圧縮機である。
【００７４】
図２の実施形態は、第１段階６５、及び最終圧縮段階である第２段階７５を有する圧縮システム６０を示すが、本明細書に記載する方法及び装置は、３つ以上の段階を有する圧縮機にも適用可能である。第１圧縮段階６５及び第２圧縮段階７５は、それぞれ低圧流及び高圧流を、その排出側に提供する。
【００７５】
圧縮システム６０は、ボイルオフガス流０１を圧縮して、圧縮ＢＯＧ排出流０６を提供する。圧縮ＢＯＧ排出流０６は、1.5から2.5MPaまでの範囲内の圧力（「最終段階圧力」）を有することができる。圧縮ＢＯＧ排出流０６は、凝縮器（コンデンサ）のような排出流熱交換器２００に渡すことができる。圧縮ＢＯＧ排出流０６を、海水のような熱交換流体で冷却して、冷却された圧縮排出流０７、及び温められた海水流（図示せず）を提供する。一般に、熱交換流体として使用する海水は、+36℃以下、より典型的には+32℃以下の温度を有する。
【００７６】
冷却された圧縮排出流０７は、一般的には部分的に凝縮した排出流、より典型的には完全に凝縮した排出流である。冷却された圧縮排出流０７は、最終圧縮段階の排出圧力で、熱交換流体で凝縮させることのできる成分を含む。排出流熱交換器２００がシェルアンドチューブ熱交換器であれば、圧縮ＢＯＧ排出流０６の非凝縮成分は、冷却された排気流５１として熱交換器を出ることができる。冷却された排気流５１は一般に、最終圧縮段階の排出圧力で、熱交換流体で凝縮させることのできないボイルオフガスの成分を含む。
【００７７】
冷却された圧縮排出流０７は一般に、冷却された圧縮ＢＯＧ流０８として排出される前に、排出受入器２０５に渡される。排出受入器２０５は、蓄積器とすることができ、液体封止剤を排出流熱交換器２００内に維持し、及び／または、最終圧縮段階７５の排出圧力を維持するように動作することができる。
【００７８】
図２に示さない実施形態では、排出熱交換器２００ではなく、排出受入器２０５によって、上記冷却された排気流を生成することができる。このことは、例えば、排出熱交換器が、蒸気相と凝縮相とを別個の流れに適切に分離することのできない種類のもの、例えばプレート型熱交換器である場合に生じる。こうしたラインアップは、図６の実施形態中に示す。
【００７９】
冷却された圧縮ＢＯＧ流０８は一般に、さらに冷却する。このことは、冷却された圧縮ＢＯＧ流０８を、１つ以上の追加的熱交換器１８０に渡すことによって実現することができる。追加的熱交換器１８０はあらゆる種類のものとすることができ、図２には、中間的圧縮ＢＯＧ流並びに冷却された圧縮ＢＯＧ流０８を冷却するための中間段階、特に第１段階のエコノマイザーを示す。これについては、以下でより詳細に説明する。
【００８０】
冷却された排気流５１を排気熱交換器１９０に渡して、冷却された圧縮ＢＯＧ流０８の一部分と熱交換することができる。図２に示す実施形態では、第１排気流分割装置１１０が、冷却された圧縮ＢＯＧ流０８を、冷却された圧縮ＢＯＧ流の継続０８ａ及び冷却された圧縮ＢＯＧ分流３１に分割する。冷却された圧縮ＢＯＧ分流３１を、エキスパンダまたはジュール・トムソンバルブのような第１排出流減圧装置１２０に渡して膨張させて、膨張した冷却ＢＯＧ流３３を提供することができ、次に、膨張した冷却ＢＯＧ流３３を、冷却された排気流５１と熱交換して、さらに冷却された排気流５３及びＢＯＧ再循環流３５を提供することができる。一般に、この熱交換は、膨張した冷却ＢＯＧ流３３を排気熱交換器１９０のシェル側に注入することによって実行され、排気熱交換器１９０のシェル内にある１つ以上の排気熱交換コイル１９５内に、冷却された排気流５１が存在する。
【００８１】
図２に示さない実施形態では、排気熱交換器１９０に冷却作用をもたらす流れを、さらに冷却された圧縮ＢＯＧ流０９から分流として取り出して、第１段階圧力のような中間段階圧力まで膨張させることができる。さらに冷却された圧縮ＢＯＧ流の発生源については、以下で説明する。こうした実施形態では、第１排出流分割装置を、冷却された圧縮ＢＯＧ流０８中ではなく、さらに冷却された圧縮ＢＯＧ流０９中に設けることができる。従って、次に中間段階圧力まで膨張させる分流は、さらに冷却されたＢＯＧ分流となる。次に、この分流を膨張させて、さらに冷却され膨張した圧縮ＢＯＧ流を提供して、冷却された排気流５１と熱交換することができる。
【００８２】
排気熱交換器１９０内で生成されるＢＯＧ再循環流３５は一般に蒸気流である。冷却された圧縮ＢＯＧ分流３１を、第１圧縮段階６５の排出によって与えられる圧力、即ち第１段階圧力、またはその少し上の圧力まで膨張させれば、膨張した冷却ＢＯＧ流３３の熱交換により生成されるＢＯＧ再循環流３５を、第１の中間的圧縮ＢＯＧ流０３ａのような第１圧縮段階と第２圧縮段階とを結ぶ中間的圧縮ＢＯＧ流に渡すことができることは明らかである。本明細書に記載する方法の一部として、ＢＯＧ再循環流３５を圧縮システム６０に渡すことによって、このＢＯＧ再循環流を再圧縮し冷却することができ、典型的には凝縮させることができる。従って、冷却された排気流のさらなる冷却は、カーゴ貯蔵タンク５０に戻るボイルオフガス蒸気の増加なしに実現される。
【００８３】
冷却された排気流５１の、排気熱交換器１９０内でのさらなる冷却によって、排出熱交換器２００内で、海水のような熱交換流体で凝縮させることができなかったボイルオフガスの成分の一部を凝縮させることができる。さらに冷却された排気流５３は一般に、少なくとも部分的に凝縮した流れである。さらに冷却された排気流５３は、ジュール・トムソンバルブまたはエキスパンダのような排気流減圧装置６１（破線）に渡して、その圧力を低下させて、さらに冷却され膨張した排気流６３（破線）を提供することができる。さらに冷却され膨張した排気流６３は、液化カーゴ貯蔵タンク５０の圧力、またはその少し上の圧力を有し、このため、例えば、膨張した冷却ＢＯＧ戻り流１０に加えて組合せ冷却ＢＯＧ戻り流１０ａを提供することによって、タンクに戻すことができる。
【００８４】
図２に示す他の実施形態では、さらに冷却された排気流５３を、気液分離器のような排気流分離器１５０に渡すことができる。排気流分離器１５０は、排気排出流５５及び冷却された排気ＢＯＧ戻り流５７を提供し、排気排出流５５は一般に蒸気流であり、冷却された排気ＢＯＧ戻り流５７は一般に凝縮流であり、より典型的には半冷却流であり、排気熱交換器１９０内で凝縮したボイルオフガスの成分を含む。排気排出流５５の圧力は、例えば貯蔵タンク５０に戻るか、他所に貯蔵するか、排気するのに適した圧力まで低下させることができる。
【００８５】
冷却された排気ＢＯＧ流５７は、ジュール・トムソンバルブまたはエキスパンダのような排気戻り流減圧装置に通して、膨張した冷却排気ＢＯＧ戻り流５９を提供することができる。膨張した冷却排気ＢＯＧ流５９は一般に凝縮流である。膨張した冷却排気ＢＯＧ流５９は、例えば膨張した冷却ＢＯＧ戻り流１０に加えることによって、貯蔵タンク５０に渡すことができる。
【００８６】
図２に示さない他の実施形態では、追加的な熱交換ステップを実行して、排気排出流５５を冷却して、例えば、この排気排出流の１つ以上の成分を、冷却された排気ＢＯＧ戻り流５７の膨張させた一部分で凝縮させることができる。特に、冷却された排気ＢＯＧ戻り流５７は、排気戻り流減圧装置５８に渡して、膨張した冷却排気ＢＯＧ戻り流５９を、貯蔵タンク５０の圧力、またはその少し上の圧力で提供することができる。
【００８７】
次に、膨張した冷却排気ＢＯＧ戻り流５９を、追加的排気熱交換器に渡して、一般には間接的に、排気排出流５５と熱交換することができる。追加的排気熱交換器内では、膨張した冷却排気ＢＯＧ戻り流５９を温めて、熱交換した排気ＢＯＧ戻り流を提供することができる。排気排出流５５を冷却して、冷却された排気排出流及び追加的排気排出流を提供することができる。冷却された排気排出流は一般に凝縮流であり、１つ以上の凝縮成分を含む。追加的排気排出流は一般に蒸気流であり、１つ以上の非凝縮成分を含む。
【００８８】
追加的排気熱交換器がシェルアンドチューブ型であれば、冷却された排気排出流と追加的排気排出流とは、異なる流れとして出ることができる。追加的排気熱交換器が異なる相の流れを分離できない場合、排気排出流５５の冷却により生じる流れを、気液分離器のような追加的排気流分離器に渡して、追加的排気流分離器が、冷却された排気排出流及び追加的排気排出流を生成することができる。
【００８９】
追加的排気排出流の圧力は、例えば、貯蔵タンク５０に戻るか、他所で貯蔵するか、排気するのに適した圧力まで低下させることができる。冷却された排気排出流は、追加的排気流減圧装置に渡して膨張させて、膨張した冷却排気排出流を、一般に貯蔵タンク５０の圧力、またはその少し上の圧力で提供することができる。次に、熱交換した排気ＢＯＧ戻り流及び膨張した冷却排気排出流を、貯蔵タンク５０に渡すことができる。
【００９０】
冷却された圧縮ＢＯＧ流０８に戻れば、この圧縮ＢＯＧ流を、第１の追加的熱交換器１８０内で、冷却された圧縮ＢＯＧ流の膨張させた一部分で冷却することができる。図２に示す実施形態では、第２の排出流分離装置２１０が、冷却された圧縮ＢＯＧ流の継続０８ａを、冷却された圧縮ＢＯＧ流の他の継続０８ｂと、冷却された追加的圧縮ＢＯＧ分流１１とに分離する。冷却された追加的圧縮ＢＯＧ分流１１は、エキスパンダまたはジュール・トムソンバルブのような第２排出流減圧装置２２０に渡して膨張させて、膨張した追加的冷却ＢＯＧ流１３を提供することができ、次に、膨張した追加的冷却ＢＯＧ流１３を、冷却された圧縮ＢＯＧ流の他の継続０８ｂと熱交換して、さらに冷却された圧縮ＢＯＧ流０９を提供することができ、さらに冷却された圧縮ＢＯＧ流０９は、半冷却流とすることができる。
【００９１】
第１の追加的熱交換器１８０は、シェルアンドチューブ熱交換器またはシェルアンドコイル熱交換器とすることができ、この熱交換器内で、冷却された圧縮ＢＯＧ流の他の継続０８ｂを、１つ以上の追加的熱交換チューブまたはコイル１８５（図２にはコイルを示す）に通し、このチューブまたはコイル内で、冷却された圧縮ＢＯＧ流の他の継続０８ｂを、この第１熱交換器のシェル側に注入された膨張した追加的冷却ＢＯＧ流１３で冷却する。冷却された追加的圧縮ＢＯＧ分流１１は、多段階圧縮機の第１段階の排出側の圧力に近い圧力まで膨張させることができる。
【００９２】
図２に示さない他の実施形態では、第２排出流分離装置２１０を、第１の追加的熱交換器１８０の下流に設けて、第１の追加的熱交換器１８０内で冷却作用をもたらす流体が、冷却された圧縮ＢＯＧ流０８ａの継続の一部分ではなく、さらに冷却された圧縮ＢＯＧ流０９の一部分の膨張によって得られるようにすることができる。
【００９３】
次に、図１の方式と同様の様式で、さらに冷却された圧縮ＢＯＧ流０９を、エキスパンダまたはジュール・トムソンバルブのような戻りＢＯＧ減圧装置１３０に渡して、膨張した冷却ＢＯＧ戻り流１０を提供することができ、膨張した冷却ＢＯＧ戻り流１０は、半冷却された凝縮ＢＯＧ戻り流とすることができる。次に、この膨張した冷却ＢＯＧ戻り流１０を、貯蔵タンク５０に戻すことができる。
【００９４】
第１の追加的熱交換器１８０、並びに圧縮ＢＯＧ流の他の継続０８ｂに戻れば、第１の追加的熱交換器１８０は、第１圧縮段階６５からの中間的圧縮流も冷却することができる。こうした実施形態では、第１の追加的熱交換器１８０をエコノマイザーとすることができる。この熱交換は、性能係数の増加をもたらすことができる。
【００９５】
特に、ボイルオフガス流０１を第１段階６５によって圧縮して、第１段階圧力の第１の中間的圧縮ＢＯＧ流０２にすることができる。次に、第１の中間的圧縮ＢＯＧ流０２を、さらに冷却され膨張した追加的ＢＯＧ流１３と熱交換して、冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流０３ａを提供することができる。この熱交換は、第１の追加的熱交換器１８０内で実行することができ、第１の追加的熱交換器１８０は一般に、第１の中間段階エコノマイザーである。第１の中間段階エコノマイザーがシェルアンドチューブ型である場合、第１の中間的圧縮ＢＯＧ流０２及びさらに冷却され膨張した追加的ＢＯＧ分流１３を共に、この熱交換器のシェル側に注入することができる。このことは、液体半冷却として知られている。この熱交換プロセス中に、これらの流れが混合して、冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流０３ａが、これらの流れの組合せとなる。従って、さらに冷却された追加的圧縮ＢＯＧ分流１１を、第１段階６５の排出によって提供される圧力、即ち、第１段階圧力、またはその少し上の圧力まで膨張させるべきことは明らかである。このことは、第１の追加的熱交換器１８０内に許容可能な圧力平衡をもたらす。
【００９６】
排気熱交換器１９０からのＢＯＧ再循環流３５を、冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流０３ａに加えて、冷却された組合せ第１中間圧縮ＢＯＧ流０３ｂを提供することができる。次に、冷却された組合せ第１中間圧縮ＢＯＧ流０３ｂを、圧縮システム６０の第２段階兼最終段階７５の吸入側に渡し、この段階で圧縮して、圧縮ＢＯＧ排出流０６を、第２段階圧力、本実施形態では最終段階圧力で提供することができる。
【００９７】
図２に示さない他の実施形態では、第１の中間的圧縮ＢＯＧ流０２を、第１の追加的熱交換器１８０に渡さずに、排気熱交換器１９０に渡すことができる。このことは、第１の追加的熱交換器１８０と排気熱交換器１９０との間に、冷却作用の異なる分割をもたらすことができる。この場合、第１の中間的圧縮ＢＯＧ流は、膨張した冷却ＢＯＧ流３３と熱交換され、生成される組合せの流れが、冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流となって、第２圧縮段階７５の吸入側に渡すことができる。その結果、第１の追加的熱交換器は、冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流を生成するのではなく、頂部で膨張した冷却排出流を生成し、この冷却排出流も、例えば、冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流に加えることによって、第２圧縮段階７５の吸入側に渡すことができる。
【００９８】
本明細書に開示する方法及び装置の代案実施形態では、図２に示すように、第１圧縮段７５からの排出蒸気を第１の追加的熱交換器１８０内に渡して、この熱交換器内で、次の圧縮段階の吸入側に渡す前に蒸気と混合させる液体半冷却を用いるのではなく、フラッシュ液体半冷却プロセスを用いることができる。フラッシュ液体半冷却プロセスでは、第１圧縮段階からの排出蒸気を、第１の追加的熱交換器に通さずに、この熱交換器内で生成される蒸気と、圧縮サイクルの次段階の吸入側またはその手前で混合する。
【００９９】
従って、第１の中間的圧縮ＢＯＧ流０２は、図２の実施形態におけるように、第１の追加的熱交換器１８０に通さずに、頂部で膨張した冷却排出流のような流れと熱交換し、この流れは一般に、第１の追加的熱交換器１８０内で、膨張した追加的冷却ＢＯＧ流１３から生成される蒸気流である。この熱交換は、２つの流れを混合することによって実現することができ、圧縮サイクルの第２段階７５の吸入側またはその手前で発生すべきである。
【０１００】
図３に、本明細書に開示する方法及び装置の他の実施形態を示す。図３の実施形態と同様に、圧縮システム６０は、２つの圧縮段階、即ち第１段階６５、及び最終段階である第２段階７５を具えている。第１及び第２圧縮段階６５及び７５は、多段階圧縮機の２つの段階とすることができる。
【０１０１】
図３の実施形態は、２つの熱交換器１８０、１９０が組み合わさって単一の熱交換器１９０’になっている点で、図２の実施形態と異なる。冷却装置内の熱交換器の数を低減することは、船上で利用可能な空間が限られているので、有益であり得る。
【０１０２】
冷却されたＢＯＧ流０８は、図２の実施形態と同一の方法で提供される。冷却されたＢＯＧ流０８は、第１排出流分割装置１１０に渡されて、冷却された圧縮ＢＯＧ流の継続０８ａと、冷却された圧縮ＢＯＧ分流３１とに分割される。冷却された圧縮ＢＯＧ分流３１を、エキスパンダまたはジュール・トムソンバルブのような第１排出流減圧装置１２０に渡して膨張させて、膨張した冷却ＢＯＧ流３３を提供する。次に、膨張した冷却ＢＯＧ流３３を、排気流熱交換器１９０’内で、冷却された排気流５１、第１の中間的圧縮流０２、及び冷却された圧縮ＢＯＧ流の継続０８ａと熱交換することができる。
【０１０３】
図３の実施形態には、シェルアンドコイル熱交換器を示している。その代わりに、シェルアンドチューブ熱交換器を使用することができる。膨張した冷却ＢＯＧ流３３を、排気熱交換器１９０’のシェル側に注入して、(i)１つ以上の排気熱交換コイル１９５内に存在する冷却された排気流５１、及び(ii)この熱交換器のシェル内にある１つ以上の圧縮ＢＯＧ流コイル１８６内の冷却されたＢＯＧ流の継続０８ａと熱交換する。従って、冷却された排気流５１及び冷却された圧縮ＢＯＧ流の継続０８ａは、膨張した冷却ＢＯＧ流３３とは別個に維持される。
【０１０４】
第１の中間的圧縮流０２も、排気熱交換器１９０’のシェル側に注入して、一般に、２つの流体流を混合することによって、膨張した冷却ＢＯＧ流３３と熱交換することができる。
【０１０５】
冷却された排気流５１を、排気熱交換器１９０’内で冷却して、さらに冷却された排気流５３を提供する。このようにして、冷却された圧縮ＢＯＧ流の膨張させた一部分による、冷却された排気流５１のさらなる冷却が実現されて、その温度を、排出熱交換器２００内で海水のような熱交換流体によって実現することのできた温度以下に低下させる。図２の実施形態で説明したように、さらに冷却された排気流５３を膨張させて、貯蔵タンク５０に戻すか、排気流分離器１５０に送ることができる。
【０１０６】
排気熱交換器１９０’によって提供される、さらに冷却した圧縮ＢＯＧ流０９を、戻りＢＯＧ減圧装置１３０に通して、貯蔵タンク５０の貯蔵圧、またはこの圧力の少し上まで膨張させて、膨張した冷却戻り流１０がこのタンクへ流れるようにすることができる。
【０１０７】
排気熱交換器１９０’内での、膨張した冷却ＢＯＧ流３３と第１の中間的圧縮流０２との混合は、冷却された第１の中間的圧縮流０３を提供する。冷却された第１の中間的圧縮流０３を第２圧縮段階７５の吸入側に渡して、圧縮ＢＯＧ排出流０６を提供することができる。
【０１０８】
図３の実施形態では、排気熱交換器１９０’がエコノマイザーとして機能する。このことは、種々の熱交換プロセスを液体半冷却プロセス内に統合する効率的な方法を提供する。しかし、熱交換をエコノマイザー内で実行しなければならないことは、本明細書に開示する方法及び装置の要件ではない。少なくとも、冷却されたＢＯＧ流の膨張させた一部分の、冷却された排気流５１との熱交換を促進するあらゆる熱交換器を用いることができる。
【０１０９】
例えば、第１の中間的圧縮流０２を、排気熱交換器１９０’に渡す必要はない。その代わりに、膨張した冷却ＢＯＧ流３３を、冷却された排気流５１、及び冷却された圧縮ＢＯＧ流の継続０８ａと、フラッシュ液体半冷却プロセス中に熱交換することができる。膨張した冷却ＢＯＧ分流３３の熱交換により生じた流れは、排気熱交換器１９０’から、ＢＯＧ再循環流として取り出すことができる。次に、このＢＯＧ再循環流を、第１の中間的圧縮ＢＯＧ流０２と熱交換して、冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流０３を提供することができる。このことは、ＢＯＧ再循環流を第１の中間的圧縮ＢＯＧ流０２に加え、これにより、これら２つの流れを混合することによって実現することができる。
【０１１０】
図４に、本明細書に開示する方法及び装置を、３つの圧縮段階、即ち第１段階６５、第２段階７０、及び第３段階７５を具えた圧縮システム６０に適用した他の実施形態を示す。第１、第２及び第３段階６５、７０及び７５は、それぞれ低圧流、中圧流、及び高圧流を提供する。第１段階６５は、ボイルオフガス流０１を圧縮して、第１の中間的圧縮ＢＯＧ流０２を第１段階圧力で提供する。
【０１１１】
本実施形態では、第２圧縮段階７０が、圧縮ＢＯＧ排出流０６を提供するのではなく、第２の中間的圧縮流０４を第２段階圧力で提供する。第２の中間的圧縮流０４は、第３圧縮段階７５の吸入側に渡すことができる。第３段階７５は、圧縮ＢＯＧ排出流０６を生成して、排出流熱交換器２００に渡す。
【０１１２】
図４に示さない他の実施形態では、第２の中間的圧縮ＢＯＧ流０４を、第３圧縮段階７５の吸入側に渡す前に熱交換することもできる。例えば、冷却された圧縮流０８を第２段階圧力まで膨張させ、第２の中間的圧縮ＢＯＧ流０４と熱交換して、冷却された第２の中間的圧縮流及びさらに冷却された圧縮流を提供することができ、次に、冷却された第２の中間的圧縮流を、第３圧縮段階７５に渡すことができる。この熱交換は、冷却された圧縮流０８の膨張させた一部分を、第２の中間的圧縮流０４に加えることによって行うことができる。この熱交換は、第２の追加的熱交換器内で実行することができる。第２の追加的熱交換器を用いて、冷却された排気流５１、及び冷却された圧縮ＢＯＧ流０８の一部分の一方または両方を冷却して、液体半冷却プロセスを提供することもできる。
【０１１３】
その代わりに、冷却された圧縮流０８の一部分を、第２段階圧力まで膨張させ、次に、第２の追加的熱交換器内で、フラッシュ液体半冷却プロセス中に、冷却された排気流５１、及び冷却された圧縮ＢＯＧ流０８の一部分の一方または両方と熱交換することができる。次に、膨張した冷却ＢＯＧ流の熱交換により生じる流れを、例えば混合によって、第２の中間的圧縮ＢＯＧ流０４と熱交換することができ、組合せの流れは、冷却された第２の中間的圧縮ＢＯＧ流として、第３段階の吸入側に渡される。
【０１１４】
図６に、本明細書に開示する方法及び装置の他の実施形態を示し、これは、図２の実施形態の変形を開示する。図２の実施形態と同様の様式で、圧縮システム６０が、２つの圧縮段階、即ち第１段階６５、及び最終段階である第２段階７５を具えている。第１及び第２段階６５及び７５は、多段階圧縮機の２つの段階とすることができる。
【０１１５】
図６の実施形態は、エタンまたはエチレンを代表とする低沸点成分を含む液体カーゴにとって特に有利であり、これらの低沸点成分は、液体カーゴの主成分（例えば、液体カーゴ中にmol%で最大比率を占める成分）としても、微量成分（即ち、主成分より小さい比率の成分）としても存在し得る。
【０１１６】
例えば、エタンは、天然ガス液体カーゴの微量成分として存在し得るし、天然ガス液体カーゴはさらに、プロパンまたはブタンを主成分として含むことができる。エチレンは、エチレンカーゴ中に主成分として存在することができ、エチレンカーゴがポリマーグレードであれば、少なくとも99.9mol%、より典型的には、少なくとも99.95mol%のエチレンを、窒素のような不純物であるバランスと共に含むことができる。
【０１１７】
エチレンは、１気圧の圧力で-103℃以下の沸点を有し、プロパンのような石油ガスより大幅に低い。その結果、エチレンＢＯＧの再液化は、プロパンＢＯＧの再液化に比べて、最終圧縮段階におけるより高い排出圧力、及び／または、海水より低温を与えることのできる熱交換流体流を必要とする。
【０１１８】
最終圧縮段階におけるより高い排出圧力の提供は一般に、３つ以上の圧縮段階を必要とする。本実施形態は、２つの圧縮段階しか利用しない際にも再液化されずに排気排出流５５中に留まる有価カーゴの量の低減をもたらすことができるので、有益である。
【０１１９】
圧縮ＢＯＧ排出流０６は、図２の実施形態と同様の方法で提供される。特に、圧縮ＢＯＧ排出流０６は、圧縮システム６０の排出側に提供される。圧縮ＢＯＧ排出流０６は、排出流熱交換器２００に渡すことができる。圧縮ＢＯＧ排出流０６は、熱交換器２００内で、海水のような第１熱交換流体（図示せず）で冷却して、熱交換された圧縮排出流４１を提供することができる。一般に、海水を第１熱交換流体として用いる。海水は、+36℃以下、より典型的には+32℃以下の温度を有する。
【０１２０】
図２の実施形態とは対照的に、排出流熱交換器２００を出る流れは一般に、部分的または完全に凝縮した流れではなく、非凝縮エチレン流のような非凝縮流である。これは、第１熱交換流体が海水である場合、圧縮システム６０の第２段階７５の排出圧力の圧縮ＢＯＧ排出流０６を凝縮させるのに十分な冷却作用をもたらすことが困難であるからである。従って、追加的な熱交換ステップを実行して、冷却された圧縮排出流０７を、一般的には部分的に凝縮した排出流として、より典型的には完全に凝縮した排出流として提供することができる。
【０１２１】
特に、熱交換された圧縮排出流４１は、第２熱交換流体熱交換器２０３内で、第２熱交換流体で冷却して、冷却された圧縮排出流０７を提供することができる。第２熱交換流体は、プロピレンまたはプロパン、アンモニアのような冷媒、あるいはR-404Aのような冷媒混合物とすることができる。第２熱交換流体は、熱交換された圧縮排出流４１との熱交換の前に、-42℃以下の温度にすることができる。この冷媒は、冷媒パック（図示せず）、例えば、冷媒圧縮機、冷媒駆動装置、第２熱交換流体熱交換器２０３、及び冷媒凝縮器のような冷媒熱交換器を具えた冷媒システムによって提供することができる。この冷媒は、冷媒熱交換器内で、海水で冷却することができ、典型的には凝縮させることができる。この冷媒システムは一般に、閉じた冷媒システムである。一般に、カーゴは冷媒として使用されず、即ち、上記冷媒システムは、カーゴ再液化システムを含まない。
【０１２２】
図６に示さない実施形態では、圧縮ＢＯＧ排出流０６を、圧縮排出流熱交換器２００内で少なくとも部分的に、典型的には完全に凝縮させて、冷却された圧縮排出流０７を直接、提供することができる。このことは、第１熱交換流体が、プロパンまたはプロピレンのような冷媒である際に発生し得る。従って、海水による熱交換ステップ、及び第２熱交換流体による追加的な熱交換ステップの要件を必要としない。しかし、上記冷媒システムは、図６の実施形態の圧縮ＢＯＧ排出流０６に、海水での事前冷却、特に過熱低減（過熱戻し）なしに十分な冷却作用を与えるような規模にしなければならないことは明らかである。
【０１２３】
冷却された圧縮排出流０７は一般に、冷却された圧縮ＢＯＧ流０８として出る前に、排出受入器２０５に渡される。排出受入器２０５は、蓄積器とすることができ、液体封止剤を第２熱交換流体熱交換器２０３内に維持し、及び／または、最終段階７５の排出圧力を維持するように動作することができる。
【０１２４】
冷却された圧縮排出流０７の、熱交換ステップによって凝縮しない成分を凝縮成分から分離して、冷却された排気流５１として取り出すことができる。図２の実施形態とは対照的に、冷却された排気流５１ｂは、排出受入器２０５から取り出すことができる。このことは例えば、第２熱交換流体熱交換器２０３が、プレート型熱交換器のように、蒸気相と凝縮相とを別個の流れに適切に分離することのできない種類のものである場合に発生する。従って、冷却された排気流５１ｂは、図２の実施形態の冷却された排気流５１と同様の方法で処理することができる。
【０１２５】
代案実施形態（図示せず）では、第２熱交換流体熱交換器２０３がシェルアンドチューブ型である場合に、この熱交換器内で上記非凝縮成分を凝縮成分から分離して、冷却された排気流を、第２熱交換流体熱交換器から直接、提供することができる。
【０１２６】
図６にはさらに、第２熱交換器バイパス流４３を、一般に制御バルブである第２熱交換器バイパス減圧装置４５の下流に示す。第２熱交換器バイパス流４３は、第１の熱交換された排出流４１を、排出受入器２０５に直接渡す。このバイパス流は、上記冷却方法及び装置中の起動に用いることができる。
【０１２７】
図６にはさらに、熱交換器１９０を出たＢＯＧ再循環流３５中の、ＢＯＧ再循環流圧力調整装置１４０の存在を示す。ＢＯＧ再循環流圧力調整装置１４０は、排気熱交換器１９０内の圧力を調整することを可能にする。排気熱交換器１９０のシェル側圧力を制御することによって、膨張した冷却ＢＯＧ流３３の温度を制御し、これにより、膨張した冷却ＢＯＧ流３３を冷却された排気流５１ｂと熱交換することによって生成される、さらに冷却された排気流５３の温度を制御することができる。さらに冷却された排気流５３の温度は、さらに冷却された排気流５３を排気流分離器１５０に渡すことによって生成される、排気流５３を排気排出流５５と冷却された排気ＢＯＧ戻り流５７とに分離した相対成分比を決定することができる。
【０１２８】
ＢＯＧ再循環流圧力調整装置を用いて、特に、排気熱交換器１９０のシェル側圧力を例えば約3barだけ増加させることは、排気排出流５５の質量流量（即ち、再液化されないカーゴの質量流量）を低減するだけでなく、この排気排出流中の、エチレンのような炭化水素の、窒素のような存在し得る他の非凝縮性成分と比べた比率も低減することが、意外性をもって判明した。
【０１２９】
窒素は、液化カーゴ中に存在していたので、及び／または、荷積みの前に実行した不活性化プロセスによる残留物として、貯蔵タンクまたは配管系内に存在していたので、ＢＯＧ中に存在し得る。本実施形態の方法は、排気排出流５５中の、エタンまたはエチレンのような有用なカーゴ成分に比べて過度に大量の窒素を有利に排除することができる。
【０１３０】
例
本例は、本明細書に開示する方法の利点を、２段階及び３段階圧縮機について検証したものである。排出熱交換器からの非凝縮成分の冷却された排気流を、冷却された圧縮ＢＯＧ流を第１段階圧力まで膨張させたもので冷却し、これにより、非凝縮成分を再循環させてカーゴ貯蔵タンクに戻すか、非凝縮成分を大気中に排気する必要性を、軽減するか解消するシステムにおいて、液化プロパンカーゴのエタン含有物に対する冷却能力の仮説的計算を実行した。
【０１３１】
圧縮システムデータは、スイス国ウィンタートゥールにあるBurckhardt Compression AG社製が供給する２段階及び３段階圧縮機に基づく。本例に示す液相組成に相当する平衡蒸気組成は、Peng Robinson Stryjek-Vera状態方程式を用いて計算した。
【０１３２】
分析の結果を図５に示す。「２段階の限界」及び「３段階の限界」として示す縦線は、+40℃の凝縮温度における液相組成に相当する、平衡蒸気の冷却及び／または凝縮を行うのに必要な圧力に対する、最大の最終排出圧力の意味での、それぞれの圧縮機の機械的限界に関係する。この凝縮温度は、+32℃の海水を熱交換流体として用いて得られる。
【０１３３】
２段階圧縮機は、約3.5mol%のエタンの液相組成と同等の、20bar（絶対値）の排出圧力と等価な機械的限界を有する。この組成以下（の圧力）では、２段階圧縮機が平衡蒸気を圧縮して、完全に凝縮させることができる。3.5mol%を超えるエタンの組成では、「２段階」として示し、黒い三角印で表す曲線は、非凝縮蒸気の再循環または排気による再液化システムの能力の実質的な低下を表す。「２段階＋本発明」として示し、「×」を含む黒い四角印で表す曲線は、本明細書に開示する方法を取り入れた同じ再液化システムによって処理することのできる、増加した蒸気相組成を表す。これらの曲線間の領域が、本明細書に開示する方法の下で動作する２段階圧縮機で処理することのできる液相エタンの％比率について、増加した動作範囲を表し、３段階圧縮機を導入する必要性をなくしている。
【０１３４】
３段階圧縮機は、約10.0mol%のエタンの液相組成と同等の機械的限界を有する。この組成以下では、３段階圧縮機が平衡蒸気を圧縮して、完全に凝縮させることができる。
【０１３５】
図に示す３段階圧縮機のシミュレーションについては、排出圧力を24bar（絶対値）に制限した。「３段階」として示し、黒い四角印で表す曲線は、特に6.0mol%を超えるエタン濃度では、非凝縮蒸気の再循環または排気による再液化システムの能力の実質的な低下を表す。「３段階＋本発明」で示し、黒い菱形印で表す曲線は、本明細書に開示する方法を取り入れた同じ再液化システムによって処理することのできる、増加した蒸気相組成を表す。これらの曲線間の領域が、本明細書に開示する方法の下で動作する３段階圧縮機で処理することのできる液相エタンの％比率について、増加した動作範囲を表し、４段階圧縮機を導入する必要性をなくしている。
【０１３６】
本明細書に開示するあらゆる発明を、特許請求の範囲から逸脱することなしに、種々の方法で実施することができることは、当業者の理解する所である。例えば、ある１つの発明が、本明細書に開示する１つ以上の随意的または好適な特徴の組合せを包含することができる。
【０１３７】
また、上述した種々の実施形態は、他の実施形態と併せて実現することができ、例えば、１つの実施形態の態様を他の実施形態の態様と組み合わせて、さらに他の実施形態を実現することができる。さらに、任意のアセンブリの独立した特徴または構成要素の各々が、追加的な実施形態を構成する。
【０１３８】
以上の特定実施形態の説明では、明瞭にするために、特定の用語を用いている。しかし、本発明は選択した特定用語に限定されず、各特定用語が、同様の様式で動作して同様の技術目的を達成する他の技術的等価物を含むことは明らかである。「左」、「右」、「前」及び「後」等のような語は、基準点を与えるための便宜上の語として用いられ、限定的な用語として解釈すべきでない。
【０１３９】
本明細書では、「具えている」とは、その「広い」意味、即ち「含む」意味で理解すべきものであり、従って、その「狭い」意味に限定されない。対応する「具える」及び「具えた」が出現すれば、対応する意味付けが生じる。
【図１】
2014511985.tif 000003
【図２】
2014511985.tif 000004
【図３】
2014511985.tif 000005
【図４】
2014511985.tif 000006
【図５】
2014511985.tif 000007
【図６】
2014511985.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成25年12月20日(2013.12.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化カーゴからのボイルオフガス（ＢＯＧ）流(01)を海上の輸送船内で冷却する方法であって、前記液化カーゴが、１気圧で-110℃より高い沸点を有し、複数の成分を含む方法において：
前記液化カーゴからのボイルオフガス流(01)を、少なくとも第１圧縮段階(65)及び最終圧縮段階(75)を含む２つ以上の圧縮段階で圧縮して、圧縮ＢＯＧ排出流(06)を提供するステップであって、前記第１圧縮段階(65)は第１段階排出圧力を有し、前記最終圧縮段階(75)は最終段階吸入圧力(75)を有し、１つ以上の随意的に冷却された中間圧縮ＢＯＧ流(02,03,04)が、連続する前記圧縮段階間で提供されるステップと；
前記圧縮排出流(06)を冷却し分離して、冷却された排気流(51)を前記ボイルオフガスの非凝縮成分を含むガス流として提供し、前記ボイルオフガスの凝縮成分を含む冷却された圧縮ＢＯＧ流(08)を提供するステップと；
前記冷却された圧縮ＢＯＧ流(08)の一部分を、随意的にさらに冷却した後に、前記第１段階排出圧力と前記最終段階吸入圧力との間の圧力まで膨張させて、膨張した冷却ＢＯＧ流(33)を提供するステップと；
前記膨張した冷却ＢＯＧ流(33)を、前記冷却された排気流(51)と熱交換して、さらに冷却された排気流(53)を提供するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記膨張した冷却ＢＯＧ流の、前記冷却された排気流(51)との熱交換がさらに、冷却された中間的圧縮ＢＯＧ流(03)またはＢＯＧ再循環流(35)を提供することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＢＯＧ再循環流(35)を、随意的に冷却された中間的圧縮ＢＯＧ流(02,03a)に加えるステップをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記冷却された圧縮ＢＯＧ流(08)の一部分を取り出して、冷却された圧縮ＢＯＧ分流(31)を提供するステップと；
前記冷却された圧縮ＢＯＧ分流(31)を膨張させて、膨張した冷却ＢＯＧ流(33)を提供するステップと；
前記膨張した冷却ＢＯＧ流(33)を、前記冷却された排気流(51)と熱交換して、さらに冷却された排気流(53)を提供するステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記膨張した冷却ＢＯＧ流(33)を、前記冷却された圧縮ＢＯＧ流(08)の一部分(08b)と熱交換して、さらに冷却された圧縮ＢＯＧ流(09)を提供するステップをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ボイルオフガス流(01)を前記第１圧縮段階(65)で圧縮して、第１の中間的圧縮ＢＯＧ流(02)を、中間的圧縮ＢＯＧ流として提供するステップと；
前記膨張した冷却ＢＯＧ流(33)を、前記第１の中間的圧縮ＢＯＧ流(02)と熱交換して、冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流(03)を、冷却された中間的圧縮ＢＯＧ流として提供するステップと；
前記冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流(03)を、第２圧縮段階の吸入側に渡すステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
前記膨張した冷却ＢＯＧ流(33)との熱交換がさらに、ＢＯＧ再循環流を提供し、前記方法が：
前記ボイルオフガス流(01)を、前記第１圧縮段階(65)で圧縮して、第１の中間的圧縮ＢＯＧ流(02)を、中間的圧縮ＢＯＧ流として提供するステップと；
前記ＢＯＧ再循環流を、前記第１の中間的圧縮ＢＯＧ流(02)に加えて、冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流(03)を、冷却された中間的圧縮ＢＯＧ流として提供するステップと；
前記冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流(03)を、第２圧縮段階の吸入側に渡すステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
【請求項８】
前記冷却された圧縮ＢＯＧ流(08)の一部分を取り出して、冷却された追加的圧縮ＢＯＧ分流(11)を提供するステップと；
前記冷却された追加的圧縮ＢＯＧ分流(11)を膨張させて、膨張した追加的冷却ＢＯＧ流(13)を提供するステップと；
前記膨張した追加的冷却ＢＯＧ流(13)を、前記冷却された圧縮ＢＯＧ流(08)の一部分(08b)と熱交換して、さらに冷却された圧縮ＢＯＧ流(09)を提供するステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項９】
前記膨張した冷却ＢＯＧ流(33)を前記冷却された排気流(51)と熱交換するステップがさらに、ＢＯＧ再循環流(35)を提供することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ボイルオフガス流(01)を、前記第１圧縮段階(65)で圧縮して、第１の中間的圧縮ＢＯＧ流(02)を、中間的圧縮ＢＯＧ流として提供するステップと；
前記膨張した追加的冷却ＢＯＧ流(13)を、前記第１の中間的圧縮ＢＯＧ流と熱交換して、冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流(03a)を提供するステップと；
前記冷却されたＢＯＧ再循環流(35)を、前記冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流(03a)に加えて生じる流れ(03b)を、第２圧縮段階の吸入側に渡すステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記膨張した追加的冷却ＢＯＧ流(13)を、前記冷却された圧縮ＢＯＧ流(08)の一部分(08b)と熱交換するステップがさらに、追加的ＢＯＧ再循環流を提供し、前記方法がさらに：
前記ボイルオフガス流(01)を前記第１圧縮段階(65)で圧縮して、第１の中間的圧縮ＢＯＧ流(02)を、中間的圧縮ＢＯＧ流として提供するステップと；
前記追加的ＢＯＧ再循環流を、前記ＢＯＧ再循環流(35)に加えて、組合せＢＯＧ再循環流を提供するステップと；
前記組合せＢＯＧ再循環流を、前記第１の中間的圧縮ＢＯＧ流(02)と熱交換して、冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流(03)を提供するステップと；
前記冷却された第１の中間的圧縮ＢＯＧ流(03)を、第２圧縮段階の吸入側に渡すステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記さらに冷却された排気流(53)を膨張させて、さらに冷却され膨張した排気流(61)を提供するステップと；
前記さらに冷却され膨張した排気流(61)を、貯蔵タンク(50)に渡すステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記さらに冷却された排気流(53)を分離して、排気排出流(55)及び冷却された排気ＢＯＧ戻り流(57)を提供するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記冷却された排気ＢＯＧ戻り流(57)を膨張させて、膨張した冷却排気ＢＯＧ戻り流(59)を提供するステップと；
前記膨張した冷却排気戻り流(59)を、貯蔵タンク(50)に渡すステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記冷却された排気ＢＯＧ戻り流(57)を膨張させて、膨張した冷却排気ＢＯＧ戻り流(59)を提供するステップと；
前記膨張した冷却排気戻り流(59)を、前記排気排出流(55)と熱交換して、熱交換された排気ＢＯＧ戻り流、冷却された排気排出流、及び他の排気排出流を提供するステップと；
前記冷却された排気排出流を膨張させて、膨張した冷却排気排出流を提供するステップと；
前記熱交換された排気ＢＯＧ戻り流及び前記膨張した冷却排気排出流を、貯蔵タンク(50)に渡すステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記さらに冷却された圧縮ＢＯＧ流(09)を膨張させて、膨張した冷却ＢＯＧ戻り流(10)を提供するステップと；
前記膨張した冷却ＢＯＧ戻り流(10)を、貯蔵タンク(50)に渡すステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項５または８に記載の方法。
【請求項１７】
前記液化カーゴがＬＰＧ、例えば3.5mol%以上のエタンを含むＬＰＧであることを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記圧縮ＢＯＧ排出流(06)を、１つ以上の熱交換流体で冷却して、前記冷却された圧縮ＢＯＧ流(08)を提供し、前記熱交換流体が、例えば、水流、特に海水流、空気流、特に外気流、及び／または冷媒流であることを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記圧縮段階(65,75)が、多段階圧縮機の圧縮段階であることを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記圧縮ＢＯＧ排出流(06)を冷却し分離するステップが：
前記圧縮ＢＯＧ排出流(06)を、シェルアンドチューブ熱交換器内の熱交換流体で冷却して、温められた熱交換流体、前記冷却された排気流(51)、及び前記ボイルオフガスの凝縮成分を含む冷却された圧縮排出流(07)を提供し、前記冷却された圧縮排出流(07)を排出受入器(205)に渡し、この排出受入器が、前記冷却された圧縮ＢＯＧ流(08)を排出すること；または、
前記圧縮ＢＯＧ排出流(06)を、プレート型熱交換器(200)内で冷却して、冷却された圧縮排出流(07)を提供し、前記冷却された圧縮排出流(07)を、排出受入器(205)内で分離して、前記冷却された排気流(51)及び前記冷却された圧縮ＢＯＧ流(08)を提供すること
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
液化カーゴからのボイルオフガス（ＢＯＧ）流(01)を海上の輸送船内で冷却する装置であって、前記液化カーゴが、１気圧で-110℃より高い沸点を有し、複数の成分を含む装置において、
前記液化カーゴからのボイルオフガス流(01)を圧縮して圧縮ＢＯＧ排出流(06)を提供する圧縮システム(60)であって、第１圧縮段階(65)及び最終圧縮段階(75)を含む２つ以上の圧縮段階を具え、連続する前記圧縮段階間で、随意的に冷却された中間的圧縮ＢＯＧ流(02,03,04)が提供される圧縮システムと；
前記圧縮ＢＯＧ排出流(06)を熱交換流体で冷却して、温められた熱交換流体及び冷却された圧縮排出流(07)を提供する排出熱交換器(200)と；
前記冷却された圧縮排出流(07)を、前記ボイルオフガスの凝縮成分を含む冷却された圧縮ＢＯＧ流(08)として排出する排出受入器(205)とを具え、
前記排出熱交換器(200)または前記排出受入器(205)のいずれかが、冷却された排気流(51)を、前記ボイルオフガスの非凝縮成分を含むガス流として提供し、
前記装置がさらに：
前記冷却された圧縮ＢＯＧ流(08)の一部分を随意的にさらに冷却して膨張させて、膨張した冷却ＢＯＧ流(33)を提供する第１排出流減圧装置(120)と；
前記膨張した冷却ＢＯＧ流(33)を、前記冷却された排気流(51)と熱交換して、さらに冷却された排気流(53)を提供する１つ以上の排気熱交換器(190,190’)と
を具えていることを特徴とする装置。
【国際調査報告】
2014511985.tif 000009
2014511985.tif 000010