[发明专利]冷却蒸发气体的方法及其装置

说明书

本发明特别是对用于LNG再液化的典型单一混合制冷剂(SMR)循环的改进，其允许在混合制冷剂系统中使用成本有效的喷油螺杆压缩机。与典型布置相比，本发明允许复杂性降低、更少的装备件数且资本成本降低。示出了一种使用单一混合制冷剂(SMR)冷却来自液化气体罐的蒸发气体(BOG)流的方法，该方法至少包括在液化热交换器系统中使BOG流与SMR热交换以提供冷却的BOG流的步骤，其中在SMR再循环系统中提供SMR至少包括以下步骤：(a)使用至少一个喷油螺杆压缩机压缩SMR以提供压缩后的SMR流；(b)分离压缩后的SMR流以提供油基流和第一SMR蒸汽流；(c)使第一SMR蒸汽流进入液化热交换器系统中以冷却第一SMR蒸汽流并且提供冷却的第一SMR蒸汽流；(d)从液化热交换器系统中排出冷却的第一SMR蒸汽流；(e)分离冷却的第一SMR蒸汽流以提供液相SMR流和无油SMR蒸汽流；(f)使无油SMR蒸汽流经过液化热交换器系统以提供冷凝的SMR流；和(g)使冷凝的SMR流膨胀以提供膨胀的最低温度SMR流，以经过液化热交换器系统以用于与BOG流进行热交换。

本发明涉及一种使用单一混合制冷剂(single mixed refrigerant)(SMR)冷却来自诸如浮船上的液化气体罐(诸如，货物罐)的蒸发气体(boil-offgas)(BOG)流的方法及其装置。特别地，但不排它地，该方法是一种用于冷却来自漂浮LNG储存罐的BOG的方法。

传统上，来自装载作为货物的LNG的船舶(通常是LNG运载船)上的液化天然气(LNG)储存罐的蒸发气体已经被用于船舶发动机中，以为船舶提供动力。任何过量的BOG则被认为是“废气”，并且通常被送到气体燃烧单元(GCU)，在那里，过量的BOG通过燃烧被处理。

然而，船舶发动机已经变得越来越高效，因此发动机需要的BOG更少了。这意味着更大比例的BOG被作为废气送到GCU。通过重新液化气体并且将其返回货物罐来减少气体的这种损失变得在经济上有吸引力。

重新液化LNG BOG的标准方法使用单一混合制冷剂(SMR)循环以及混合制冷剂再循环系统中的喷油螺杆压缩机。喷油螺杆压缩机在工业上已经得到很好的证明，并且具有成本效益，因此其在可能的情况下优选使用。然而，喷油螺杆压缩机在压缩过程中也有一定程度的油“携带(carryover)”到SMR中，并且携带油暴露在LNG热交换器所需的最低温度下会固化油并堵塞LNG交换器，导致性能降低，并最终导致系统故障。

因此，压缩后的SMR必须经历至少一个油/气分离步骤和至少一个导致SMR部分冷凝的重要冷却步骤，以提供足够“无油”的流，该流在用作主冷却流之前可以膨胀到低于“油固化”温度的温度。

附图1示出了带有喷油螺杆压缩机的常规SMR循环。来自货物罐的蒸发气体在压缩机(未示出)中被压缩并且通过管道20被送去冷却。压缩的蒸发气体首先在后冷却器14中使用容易获得的环境冷却介质(例如海水、淡水、发动机室冷却水、空气)冷却，之后其在热交换器12中进一步冷却。该预冷却的BOG被送入多流(即，不只两股流)热交换器7(典型地钎焊铝板翅式热交换器(brazed aluminium plate-fin heat exchanger))，在此，其使用SMR再循环系统进行冷却和冷凝。

热交换器12使用经由管道32供应的外部制冷剂(通常为丙烷)，外部制冷剂由单独的制冷剂级联系统13提供。

在SMR再循环系统中，来自制冷剂接收器1的混合制冷剂气体通过管道22流到喷油螺杆压缩机2。SMR气体被压缩到管道23中，之后其进入油分离器3，在油分离器3中大部分油被去除(通过重力和/或过滤)并且被送到管道25中，以由油泵4泵送，由油冷却器5冷却，最后被重新注入到压缩机2中。

来自油分离器3的气体被送入管道24中。这条管道中的气体大部分是无油的，但确实含有一小部分(按重量计，低至百万分之几)的油。管道24中的气体被送入后冷却器6，后冷却器6使用容易获得的冷却介质(例如海水、淡水、发动机室冷却水、空气)。