[发明专利]冷却蒸发气体的方法和用于其的设备

说明书

技术领域

本公开内容涉及用于冷却，特别是再液化浮动的运输船舶上的液化的货物例如液化石油气（LPG）产生的蒸发气体（BOG）的方法和用于其的设备。

本公开内容的背景

浮动的运输船舶，例如液化气运输船和驳船，能够运输多种呈液化状态的货物。在本发明的内容中，这些液化的货物具有当被在1个大气压测量时的大于-110℃的沸点并且包含液化石油气、液化石化气例如丙烯和乙烯、以及液化氨。液化石油气是有用的燃料源，例如用于加热仪器和交通工具，并且是碳氢化合物的源。LPG包含丙烷、正丁烷和异丁烷中的一个或多个，以及可选择地一个或多个其他的烃，例如丙烯、丁烯类和乙烷。

石油气可以从天然气提取或在原油的精炼中生产。作为结果，石油气正常地包含多种组分。经常是期望的是，在在它们的源处或附近的液化设施中液化石油气。作为实例，石油气可以作为液体比在气态形式中更容易地被储存和运输经过长的距离，因为它们占用更小的体积并且可以不需要被在高压力储存。这样的LPG可以被在大气压力储存，如果其被保持在或低于其的沸腾温度的话，例如在-42℃或更低，其是丙烷组分的沸点。可选择地，LPG可以被在较高的温度储存，如果其被加压至高于大气压力的话。

石化气例如乙烯和丙烯可以在石油气或其他的烃中存在或可以从石油气或其他的烃合成。由于与石油气相似的原因，经常是期望的是，在在它们的分离或制造的地点处或附近的液化设施中液化石化气。液化石化气可以被在大气压力储存，如果被保持在或低于它们的沸腾温度的话，例如在-104℃或更低，对于乙烯。可选择地，液化石化气可以被在更高的温度储存，如果它们被加压至高于大气压力的话。

LPG或其他的具有当被在1个大气压测量时的大于-110℃的沸点的液化的货物的长距离运输可以被在合适的液化气运输船中实施，特别是LPG运输船，例如具有一个或多个用于容纳液化的货物的储存罐的远洋油轮。这些储存罐可以是被绝热的和/或被加压的罐。在罐的装载和液化的货物例如罐中的LPG的储存期间，气体，例如石油气，可以由于货物的蒸发被产生。这种已蒸发的货物气体被称为蒸发气体（BOG）。为了防止BOG的在罐中的积聚，系统可以被设置在运输船上以再液化BOG，使得其可以被在已冷凝的状态中返回至储存罐。这可以通过BOG的压缩和冷却被实现。在许多系统中，压缩的BOG被紧靠海水冷却和冷凝。

具有许多与提供用于再液化来自浮动的运输船舶中的这样的液化的货物的蒸发气体的系统相关联的考虑。船舶的尺寸施加对为再液化系统可用的空间的限制。这可以约束压缩机队列的数量和尺寸。此外，尺寸约束可以还妨碍封闭的冷冻系统的用于冷却用于压缩的BOG流的冷凝器的用途，使得冷却负载（cooling duty）可以被海水提供。当海水被使用时，再液化系统通常被设计为使用在高至32℃的海水温度操作。

液化的货物，例如主要地包含丙烷特别是商品级丙烷的那些，可以还包含较轻的组分例如乙烷的相对高的浓度。不可能是可能的是再液化来自这样的液化的货物的蒸发气体的所有的组分，特别是包含以高于3.5mol%的浓度存在的较轻的组分例如乙烷的那些。这样的未冷凝的组分可以然后被以气态相返回至液化的货物储存罐，并且将在封闭系统中在蒸发气体中积聚，由此随时间推移增加浓度，或可以被从船舶通风（vent），以防止它们的在蒸发气体中的积聚。未冷凝的货物组分的积聚或通风应当被避免。例如，当蒸发气体中的未冷凝的组分的浓度增加时，不能够被再冷凝的蒸发气体的体积将增加，减少再液化系统的有效的容量。可以是温室气体的未冷凝的组分的通风是在环境上并且在商业上非期望的。

包含低沸点组分，例如具有在当在1个大气压测量时的大于-110℃至-55℃的范围内的沸点的那些，例如石油气乙烷（其可以在天然气液体（NGL）中作为组分存在）和石化气乙烯，的液化的货物提出了特别的再液化问题。例如，海水可能不能够提供足以再液化BOG的乙烷或乙烯组分的冷却负载。此外，这样的BOG组分的再液化可以需要更大的压缩（例如与较高的沸点的组分例如丙烷的再液化相比）。

通常，乙烯的再液化要求能够把乙烯BOG压缩至约51巴的压力的压缩系统，例如包括三个或更多个阶段的压缩系统，以及在9.5℃或更低的温度的冷却介质，以冷凝压缩的BOG流。

存在对于提供改进的冷却，特别是再液化，浮动的运输船舶中的具有在1个大气压下测量时的大于-110℃的沸点并且包含多种组分的液化的货物产生的蒸发气体的方法的需要。特别地，提供货物的较轻的组分的改进的冷却，特别是再液化，的方法是期望的。

概述