冷却蒸发气体的方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术特别是对用于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，本发明专利技术允许复杂性降低、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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】冷却蒸发气体的方法及其装置本专利技术涉及一种使用单一混合制冷剂(singlemixedrefrigerant)(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LNGBOG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(brazedaluminiumplate-finheatexchanger))，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)。在后冷却器6的下游，利用与冷凝器11中的冷的外部制冷剂(通常是丙烷)的热交换来对制冷剂气体进行冷凝。该外部制冷剂的冷温度在外部制冷剂级联系统13中产生。管道24中的制冷剂在经过冷凝器11后至少部分冷凝，之后其进入汽-液分离器8以提供汽相和液相。冷凝器11中的冷凝和分离器8(可选地具有一体的或单独的过滤器)中的分离(通常通过重力和可选地过滤)的一个显著特征是，分离器3之后携带的油现在实际上全部处于液相，进入了管道29中，在管道26中留下基本上无油的蒸汽。管道29中含有油的制冷剂液体通过闪蒸阀(flashvalve)9使其压力减小，从而导致部分汽化和温度降低。这一温度不足以引起油的固化(成蜡状或冷冻)。部分汽化的制冷剂液体和油然后可以被送到多流交换器7中，在多流交换器7中，部分汽化的制冷剂液体和油被完全汽化，从而为交换器7中的热流提供部分冷却。同时，管道26中的无油制冷剂蒸汽被直接送入交换器7中，在交换器7中，无油制冷剂蒸汽被大体上冷却。无油制冷剂蒸汽离开交换器7，在管道27中完全或部分地冷凝，之后通过节流阀10将其压力降低，进入管道34中，达到SMR再循环系统中的最低温度，以在交换器7中实现所需的冷却。这为交换器7提供了主冷流。因为管道34中制冷剂的温度将低于油的凝固温度，所以有必要在管道27之前使用交换器11和分离器8将油去除。管道34中的冷制冷剂被送到交换器7中，在交换器7中冷制冷剂汽化，从而使热流冷却。其与从阀9送来的减压液体和油合并，且合并的制冷剂流作为蒸汽经由管道28离开交换器7，重新进入制冷剂接收器1。总之，对图1中所示的常规SMR循环中的再液化过程的冷却工作由SMR再循环系统和外部制冷剂级联系统13两者提供。本专利技术的一个目的是提供一种用于在没有外部制冷剂级联系统的情况下冷却BOG流的较简单的方法、过程和装置。因此，根据本专利技术的第一方面，提供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，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。SMR是本领域中用来指一系列制冷剂的术语，该一系列制冷剂通常包括一种或更多种烃的混合物，特别地通常包括甲烷、乙烷和丙烷，并且可能地还包括至少丁烷和氮气，可选地具有一种或更多种其它可能的制冷剂，诸如戊烷。用于形成特定SMR的各种成分及其比例是已知的，并且在此不再进一步描述。“油基流(oil-basedstream)”包括已经通过喷油螺杆压缩机的SMR流中的大部分油。第一SMR蒸汽流中的剩余油量可以很小，可选地非常小，但是如上所述仍然很明显。使如本文所定义的流中的一个或更多个分离可以在任何合适的分离器中进行，其中许多是本领域已知的，并且通常旨在提供至少一种气态流(典型地是在分离器上部处或上部附近可获得的较轻的流)，以及典型地在分离器下端可获得的典型地包括至少一种液相的较重的流。流的膨胀通过一个或更多个合适的膨胀设备是可能的，这些膨胀设备通常包括阀以及类似物。这里使用的术语“环境冷却”涉及通常在环境温度下提供的环境冷却介质的使用。这包括海水、淡水、发动机室冷却水和空气以及它们的任何组合，这些介质通常很容易获得以用于为流提供环境冷却。可选地，第一SMR蒸汽流和/或无油SMR蒸汽流相对于膨胀的最低温度SMR流冷却。由于已知原因，所有液化气体罐，包括在液化气体运载船、驳船和其他船(包括运输船)上的罐，都会产生或释放蒸发气体。液化气体可以包括那些正常沸点(在1atm下)低于0℃，典型地至少低于-40℃的气体，诸如各种石油或石化气体，并且包括具有低于-160℃的正常沸点的液化天然气(LNG本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一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，至少包括在液化热交换器系统中使所述BOG流与所述SMR热交换以提供冷却的BOG流的步骤，其中在SMR再循环系统中提供所述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所述SMR以提供压缩后的SMR流；(b)分离所述压缩后的SMR流以提供油基流和第一SMR蒸汽流；(c)使所述第一SMR蒸汽流进入所述液化热交换器系统中以冷却所述第一SMR蒸汽流并且提供冷却的第一SMR蒸汽流；(d)从所述液化热交换器系统中排出所述冷却的第一SMR蒸汽流；(e)分离所述冷却的第一SMR蒸汽流以提供液相SMR流和无油SMR蒸汽流；(f)使所述无油SMR蒸汽流经过所述液化热交换器系统以提供冷凝的SMR流；和(g)使所述冷凝的SMR流膨胀以提供膨胀的最低温度SMR流，以经过所述液化热交换器系统以用于与所述BOG流进行热交换。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.26 GB 1603403.5;2016.03.15 GB 1604392.9;201.一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，至少包括在液化热交换器系统中使所述BOG流与所述SMR热交换以提供冷却的BOG流的步骤，其中在SMR再循环系统中提供所述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所述SMR以提供压缩后的SMR流；(b)分离所述压缩后的SMR流以提供油基流和第一SMR蒸汽流；(c)使所述第一SMR蒸汽流进入所述液化热交换器系统中以冷却所述第一SMR蒸汽流并且提供冷却的第一SMR蒸汽流；(d)从所述液化热交换器系统中排出所述冷却的第一SMR蒸汽流；(e)分离所述冷却的第一SMR蒸汽流以提供液相SMR流和无油SMR蒸汽流；(f)使所述无油SMR蒸汽流经过所述液化热交换器系统以提供冷凝的SMR流；和(g)使所述冷凝的SMR流膨胀以提供膨胀的最低温度SMR流，以经过所述液化热交换器系统以用于与所述BOG流进行热交换。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述BOG来自浮船中的液化货物罐，可选地来自LNG货物罐。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述液化热交换器系统包括单个液化热交换器。4.根据权利要求3所述的方法，包括在步骤(f)中使所述无油SMR蒸汽流部分地经过所述单个液化热交换器。5.根据权利要求3所述的方法，包括在步骤(f)中使所述无油SMR蒸汽流完全地经过所述单个液化热交换器。6.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述液化热交换器系统包括多单元液化热交换，所述多单元液化热交换包括两个热交换单元，可选地包括多于两个的热交换单元，并且所述BOG流和所述膨胀的最低温度SMR流经过每个单元。7.根据权利要求6所述的方法，还包括以下步骤：使所述第一SMR蒸汽流进入第一热交换单元，并且使所述无油SMR蒸汽流进入第二热交换单元。8.根据权利要求6所述的方法，还包括以下步骤：使所述第一SMR蒸汽流进入第一热交换单元，并且使所述无油SMR蒸汽流进入第一热交换单元和第二热交换单元两者。9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其中所述液化热交换器系统包括多单元液化热交换，所述多单元液化热交换包括两个多流热交换器。10.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其中所述液化热交换器系统包括多单元液化热交换，所述多单元液化热交换包括一个多流热交换器和多个双流热交换器。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括在步骤(c)之前对所述第一SMR蒸汽流进行环境冷却的步骤。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下步骤：使步骤(e)的所述液相SMR流膨胀，并且使膨胀的液相SMR流进入所述液化热交换器系统中。13.根据权利要求12所述的方法，还包括在所述液化热交换器系统中使所述膨胀的液相SMR流与所述膨胀的最低温度SMR流组合的步骤。14.根据权利要求12所述的方法，其中所述液化热交换器系统包括多单元液化...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉·费尔巴布，
申请(专利权)人：巴布科克知识产权管理第一有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB