KR102514327B1 - Systems and methods for treating gases resulting from evaporation of cryogenic liquids - Google Patents

Systems and methods for treating gases resulting from evaporation of cryogenic liquids Download PDF

Info

Publication number
KR102514327B1
KR102514327B1 KR1020187009182A KR20187009182A KR102514327B1 KR 102514327 B1 KR102514327 B1 KR 102514327B1 KR 1020187009182 A KR1020187009182 A KR 1020187009182A KR 20187009182 A KR20187009182 A KR 20187009182A KR 102514327 B1 KR102514327 B1 KR 102514327B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
reliquefaction
supply
compression unit
gas stream
Prior art date
Application number
KR1020187009182A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20180050345A (en
Inventor
마티아스 라고트
Original Assignee
크라이오스타 에스아에스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 크라이오스타 에스아에스 filed Critical 크라이오스타 에스아에스
Publication of KR20180050345A publication Critical patent/KR20180050345A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102514327B1 publication Critical patent/KR102514327B1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. natural gas
    • F25J1/0025—Boil-off gases "BOG" from storages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0032—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/0035—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by gas expansion with extraction of work
    • F25J1/0037—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by gas expansion with extraction of work of a return stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0032—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/004—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by flash gas recovery
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0201—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using only internal refrigeration means, i.e. without external refrigeration
    • F25J1/0202—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using only internal refrigeration means, i.e. without external refrigeration in a quasi-closed internal refrigeration loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0228—Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes
    • F25J1/0229—Integration with a unit for using hydrocarbons, e.g. consuming hydrocarbons as feed stock
    • F25J1/023—Integration with a unit for using hydrocarbons, e.g. consuming hydrocarbons as feed stock for the combustion as fuels, i.e. integration with the fuel gas system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0244—Operation; Control and regulation; Instrumentation
    • F25J1/0245—Different modes, i.e. 'runs', of operation; Process control
    • F25J1/0247—Different modes, i.e. 'runs', of operation; Process control start-up of the process
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0275—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines adapted for special use of the liquefaction unit, e.g. portable or transportable devices
    • F25J1/0277—Offshore use, e.g. during shipping
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0285—Combination of different types of drivers mechanically coupled to the same refrigerant compressor, possibly split on multiple compressor casings
    • F25J1/0288—Combination of different types of drivers mechanically coupled to the same refrigerant compressor, possibly split on multiple compressor casings using work extraction by mechanical coupling of compression and expansion of the refrigerant, so-called companders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0292—Refrigerant compression by cold or cryogenic suction of the refrigerant gas
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Abstract

제안된 시스템은 적어도 하나의 엔진을 위한 것으로 가스용 제 1 압축 유닛(3)이 그 위에 위치된 공급 라인과, 리턴 라인으로의 바이패스를 포함하며, 상기 리턴 라인 상에는 냉각 수단(10) 및 제 1 팽창 수단(30)이 연속적으로 위치되어 있다.
냉각 수단은 제 2 압축 유닛(11, 12, 13) 및 열교환기(17)를 연속적으로 포함한다.
제 2 압축 유닛(11, 12, 13)의 하류에서 루프(18, 20, 21)로의 바이패스는 제 1 팽창 수단(14)을 포함하며, 상기 루프는 루프를 통해 바이패스되지 않는 가스 유분(gas fraction)에 대해서 반대 방향에서 열교한기(17)를 통해 통과시킨 후에 제 2 압축 유닛(11, 12, 13)의 상류의 리턴 라인을 재결합시킨다.The proposed system comprises a supply line for at least one engine, on which a first compression unit (3) for gas is located, and a bypass to a return line, on which the cooling means (10) and the second compression unit (3) are located. 1 expansion means 30 are positioned continuously.
The cooling means successively comprises the second compression unit (11, 12, 13) and the heat exchanger (17).
The bypass to the loop 18 , 20 , 21 downstream of the second compression unit 11 , 12 , 13 comprises a first expansion means 14 through which the gas stream not bypassed ( After passing the gas fraction through the heat exchanger 17 in the opposite direction, the return line upstream of the second compression unit 11, 12, 13 is recombined.

Figure R1020187009182
Figure R1020187009182

Description

극저온 액체의 증발로부터 야기되는 가스를 처리하기 위한 시스템 및 방법Systems and methods for treating gases resulting from evaporation of cryogenic liquids

본 발명은 극저온 액체의 증발로부터 야기되는 가스를 처리하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to systems and methods for treating gases resulting from the evaporation of cryogenic liquids.

보다 상세하게, 본 발명의 분야는 극저온 액체의 해상 운반에 관한 것이며, 보다 특히 상세하게 액화 천연 가스(Liquefied Natural Gas : LNG)의 해상 운반에 관한 것이다. 그러나, 이하에 제안되는 시스템 및 방법은 육상 설치에서도 응용을 찾아볼 수 있다.More specifically, the field of the present invention relates to the maritime transport of cryogenic liquids, and more particularly to the maritime transport of Liquefied Natural Gas (LNG). However, the systems and methods proposed below may also find applications in land-based installations.

주변 온도에서, 액화 천연 가스는 -163℃(또는 그 이하)의 정도의 온도이다. LNG의 해상 운반 동안에, LNG는 선박의 탱크 내에 위치된다. 이들 탱크는 단열되어 있지만, 열 누설이 존재하며, 외부 매체는 탱크에 수용된 액체에 열을 가한다. 따라서, 액체는 가열되어 증발된다. 단열 조건 및 외부 조건의 함수로서 메탄 운반선상의 탱크의 사이즈가 주어지면, 시간당 몇 톤의 가스가 증발할 수 있다.At ambient temperature, liquefied natural gas is at a temperature on the order of -163°C (or lower). During sea transport of LNG, the LNG is placed in the vessel's tank. Although these tanks are insulated, there is heat leakage and the external medium heats the liquid contained in the tanks. Thus, the liquid is heated and evaporated. Given the size of the tanks on a methane carrier as a function of adiabatic conditions and external conditions, several tons of gas can evaporate per hour.

안전의 이유로 증발된 가스를 선박의 탱크 내에 보관하는 것은 불가능하다. 탱크 내의 압력은 위험하게 증가된다. 따라서, 증발하는 가스를 탱크 밖으로 빠져나가는 것을 허용할 필요가 있다. 법규는 이러한 가스(천연 가스인 경우)가 그대로 대기로 방출하는 것을 금지한다. 이것은 태워져야 한다.For safety reasons, it is not possible to store evaporated gas in ships' tanks. The pressure in the tank is dangerously increased. Therefore, it is necessary to allow the evaporating gas to escape out of the tank. Legislation prohibits these gases (if natural gas) from being released into the atmosphere. This should be burned.

증발하는 이러한 가스의 손실을 피하기 위해서, 한편으로는 그것을 운반하는 선박의 엔진에 연료로 사용하고, 다른 한편으로는 이것을 재액화하여 이것이 유발되는 탱크로 다시 송급하는 것이다.In order to avoid the loss of these gases by evaporation, on the one hand they are used as fuel in the engines of the ships carrying them, and on the other hand they are re-liquefied and fed back into the tanks from which they originate.

본 발명의 요지는 증발하는 가스에 기초하여 선박에 탑재한 엔진의 공급에 관한 것이다. 엔진의 소비가 탱크의 가스의 "자연적인" 증발보다 더 중요한 경우, 일부 가스를 추출해서 이것을 증발시켜 그 후에 엔진에 공급하는 것이 공지되어 있다. 그러나, 보다 상세하게 본 발명은, 가스의 증발이 선박 엔진의 소비보다 상당히 중요한 경우, 극저온 액체 탱크 또는 컨테이너, 그리고 특히 메탄 운반선의 탱크 또는 컨테이너에서 증발된 가스의 재액화에 관한 것이다.The gist of the present invention relates to the supply of an engine mounted on a ship based on evaporative gas. If the consumption of the engine is more important than the "natural" evaporation of the gas in the tank, it is known to extract some gas, vaporize it and then feed it to the engine. More specifically, however, the present invention relates to the reliquefaction of evaporated gas in cryogenic liquid tanks or containers, and in particular in tanks or containers of methane carriers, where evaporation of the gas is significantly outweighed by the consumption of the ship's engine.

유럽 특허 제 EP 2 933 183 호는 액화 천연 가스를 저장하는 저장 컨테이너와, 저장 컨테이너에 저장된 액화 천연 가스를 연료로 사용하는 엔진을 포함하는 선박용으로 구성된 액화 가스 처리 시스템에 관한 것이다. 이 문헌에 제시된 액화 가스 처리 시스템은 액화 가스를 저장하는 저장 용기와, 저장 용기에 저장된 액화 가스를 연료로 사용하는 엔진과, 액화 가스를 증발시켜 생성된 가스를 엔진에 연료로서 제공할 수 있는 연료 공급 파이프를 포함한다. 엔진은 저압으로 가압된 가연성 가스의 공급물을 수용한다.European Patent EP 2 933 183 relates to a liquefied gas processing system configured for a ship comprising a storage container for storing liquefied natural gas and an engine using the liquefied natural gas stored in the storage container as fuel. The liquefied gas processing system presented in this document includes a storage container for storing the liquefied gas, an engine using the liquefied gas stored in the storage container as fuel, and a fuel capable of providing the gas generated by evaporating the liquefied gas to the engine as fuel. Include the supply pipe. The engine receives a feed of combustible gas pressurized to a low pressure.

이러한 문헌에 제안된 모든 실시예에서, 재액화될 가스는, 압축되고 엔진(들)으로 전달되기 전에 탱크를 빠져나가는 가스 스트림에 의해 재액화전에 냉각된다. 도 1 내지 도 17에서, 도면부호(21)로 표시된 열교환기가 매번 발견된다.In all embodiments proposed in these documents, the gas to be reliquefied is cooled prior to reliquefaction by the gas stream exiting the tank before being compressed and delivered to the engine(s). In Figures 1 to 17, a heat exchanger indicated by reference numeral 21 is found each time.

이러한 열교환기(21)는 탱크로부터 증발하는 가스 스트림에서 현저한 수두 손실을 생성한다. 따라서, 특정 작동 조건하에서, 증발된 가스는 대기압보다 낮은 압력에서 압축기에 도달할 수 있다. 다음에, 공기가 빨아 들여져서 가스와 혼합될 위험이 있다.This heat exchanger 21 creates significant head loss in the gas stream evaporating from the tank. Thus, under certain operating conditions, evaporated gas may reach the compressor at a pressure below atmospheric pressure. Next, there is a risk that the air will be sucked in and mixed with the gas.

이러한 종래 기술 문헌에 제시된 시스템의 다른 단점은 생성 및 냉기의 소비의 균형을 가능하게 하지 못한다는 것이다. 엔진(들)에 의해 소비되는 가스의 양은 증발하는 가스의 양과는 독립적으로 대부분 측정된다. 따라서, 열교환기(21)에서의 교환은 특히 재액화와 관련하여 냉기의 관점에서 요구 사항 중 기능으로서 조절될 수 없다.Another disadvantage of the systems presented in these prior art documents is that they do not allow balancing the production and consumption of cold air. The amount of gas consumed by the engine(s) is largely measured independently of the amount of gas evaporated. Therefore, the exchange in the heat exchanger 21 cannot be regulated as a function of requirements in terms of cold air, especially in relation to reliquefaction.

증발된 가스를 재액화시키기 위해, 이러한 가스를 냉각시켜 다시 온도 및 압력 조건으로 되돌려 액상으로 되돌릴 수 있는 것이 공지되어 있다. 냉기의 이러한 첨가는 통상적으로 예를 들어 질소와 같은 냉동 유체를 포함하는 냉매 회로, 루프와의 열교환에 의해 수행된다.In order to re-liquefy the evaporated gas, it is known that this gas can be cooled and brought back to the temperature and pressure conditions to return to the liquid phase. This addition of cold air is usually carried out by heat exchange with a refrigerant circuit, loop comprising a refrigerant fluid, for example nitrogen.

따라서, 유럽 특허 제 EP 1 120 615 호에는 가압 증기를 재압축하기 위해 선박에 사용되는 장치가 기재되어 있다. 재압축은, 작동 유체가 적어도 하나의 압축기에서 압축되고, 제 1 열교환기에서 냉각되고, 터빈에서 팽창되고, 제 2 열교환 기에서 재가열되는 폐쇄 사이클에서 수행되며, 여기서 압축된 증기는 적어도 부분적으로 응축된다. 상기 장치는 제 2 열교환기를 포함하는 제 1 서브 어셈블리와, 제 1 열교환기, 압축기 및 팽창 터빈을 포함하는 제 2 서브 어셈블리를 포함한다. 2개의 서브 어셈블리는 각각 2개의 플랫폼에 배치된다.Thus, EP 1 120 615 describes a device used on ships for recompressing pressurized steam. Recompression is carried out in a closed cycle in which the working fluid is compressed in at least one compressor, cooled in a first heat exchanger, expanded in a turbine and reheated in a second heat exchanger, wherein the compressed vapor is at least partially condensed. do. The apparatus includes a first sub-assembly comprising a second heat exchanger and a second sub-assembly comprising the first heat exchanger, a compressor and an expansion turbine. The two sub-assemblies are each placed on two platforms.

국제 공개 팜플렛 제 WO 2014/095877 호에서, 통상적으로 해상 선박에 탑재되어 위치되는 액화 천연 가스 저장 탱크로부터 증발하는 천연 가스는 압축 스테이지를 포함하는 몇개의 스테이지를 갖는 압축기에서 압축된다. 압축된 천연 가스 스트림의 적어도 하나의 부분은 액화기로 송급되며, 전형적으로 브라이톤(Brayton) 사이클에 따라 작동하여 재액화된다. 최종 스테이지에서 발생한 압축된 천연 가스의 온도는 열교환기를 통과하여 0℃ 미만의 값으로 감소한다. 제 1 압축 스테이지는 저온에서 작동하는 압축기로서 작동하고, 생성된 냉간 압축된 천연 가스는 압축 스테이지에서 유래하는 스트림의 필요한 냉각을 수행하기 위해 열교환기에서 사용된다. 열교환기를 통과하는 하류에서, 냉각 압축된 천연 가스는 압축기의 나머지 스테이지를 통해 유동한다. 그것이 바람직하다면, 압축된 천연 가스의 일부가 연료로 작용하여, 해상 선박의 엔진에 공급할 수 있다.In International Publication No. WO 2014/095877, natural gas evaporating from a liquefied natural gas storage tank, which is usually located aboard a marine vessel, is compressed in a compressor having several stages including a compression stage. At least a portion of the compressed natural gas stream is fed to a liquefier and reliquefied, typically operating according to a Brayton cycle. The temperature of the compressed natural gas generated in the final stage is reduced to a value below 0 °C by passing through a heat exchanger. The first compression stage operates as a compressor operating at low temperatures and the cold compressed natural gas produced is used in a heat exchanger to perform the necessary cooling of the stream coming from the compression stage. Downstream through the heat exchanger, the cooled compressed natural gas flows through the remaining stages of the compressor. If desired, some of the compressed natural gas can act as fuel and feed the engines of marine vessels.

질소, 또는 냉동될 유체와 별개의 임의의 다른 냉동 가스를 갖는 냉동 루프의 존재는 냉동 유체를 위한 특정 장비를 제공하는 것을 포함한다. 따라서, 예를 들어 질소 냉동 회로가 선박(또는 다른 곳에)에 탑재되어 제공되는 경우, 질소 처리(정제) 유닛이 극저온 섹터에서의 사용을 허용하기 위해 필요하다. 또한, 질소의 흐름을 조절하기 위해 특정 탱크, 밸브 및 기타 장치를 제공할 필요가 있다.The presence of a refrigeration loop with nitrogen, or any other refrigerating gas separate from the fluid to be refrigerated, involves providing specific equipment for the refrigerating fluid. Thus, for example, where a nitrogen refrigeration circuit is provided aboard a ship (or elsewhere), a nitrogen treatment (refining) unit is required to permit use in the cryogenic sector. It is also necessary to provide special tanks, valves and other devices to regulate the flow of nitrogen.

따라서, 본 발명의 목적은 선박의 저장 탱크로부터 증발하는 천연 가스에 기초하여 엔진에 가스를 공급하고, 그리고 증발되고 엔진에서 소비되지 않은 가스를 재액화시키기 위하여 액화 천연 가스를 운반하는 선박에 탑재시킬 수 있게 하는 최적화된 시스템을 제공하는 것이다. 이러한 시스템은 엔진의 공급을 위해 사용된 가스 이외의 천연의 임의의 냉동 액체를 제시하지 않으며, 엔진을 공급하기 위해 사용되는 압축기의 상류의 수두 손실을 제한한다. 바람직하게, 냉기의 생성은 재 액화될 가스의 양에 적용될 수 있다.Accordingly, an object of the present invention is to supply gas to an engine based on natural gas evaporating from a storage tank of the ship, and to mount it on a ship carrying liquefied natural gas in order to re-liquefy the gas evaporated and not consumed in the engine. It is to provide an optimized system that enables This system does not present any refrigerant liquid of natural origin other than the gas used to feed the engine and limits head loss upstream of the compressor used to feed the engine. Preferably, the generation of cold air can be applied to the amount of gas to be re-liquefied.

이러한 목적을 위해서, 본 발명은 극저온 액체의 증발로부터 야기되는 가스에 기초하여 엔진을 공급하기 위한 그리고 이러한 가스의 재액화를 위한 시스템을 제안하며, 상기 시스템은 적어도 하나의 엔진을 위한 것으로 상기 가스용 제 1 압축 유닛이 그 위에 위치된 공급 라인과, 리턴 라인으로의 바이패스를 포함하며, 상기 리턴 라인 상에는 냉각 수단 및 제 1 팽창 수단이 연속적으로 위치되어 있다.For this purpose, the present invention proposes a system for supplying an engine on the basis of a gas resulting from the evaporation of a cryogenic liquid and for reliquefaction of this gas, said system for at least one engine and for said gas The first compression unit comprises a supply line located thereon and a bypass to the return line, on which the cooling means and the first expansion means are successively located.

본 발명에 따르면, 냉각 수단은 제 2 압축 유닛 및 열교환기 뿐만 아니라 제 2 압축 유닛의 하류에 루프로의 제 2 팽창 수단을 포함하는 바이패스를 연속적으로 포함하며, 상기 루프는 루프를 통해 바이패스되지 않는 가스 유분(gas fraction)에 대해서 반대 방향에서 열교한기를 통해 통과시킨 후에 제 2 압축 유닛의 상류의 리턴 라인을 재결합시킨다.According to the invention, the cooling means continuously comprises a bypass comprising a second compression unit and a heat exchanger as well as a second expansion means downstream of the second compression unit into a loop, which loop is bypassed through the loop. The return line upstream of the second compression unit is rejoined after passing through the heat exchanger in the opposite direction for the gas fraction that is not being converted.

따라서, 액화 전에 가스의 일부를 냉각시키기 위한 냉기의 공급원으로서 탱크로부터 증발하는 가스의 사용을 회피하는 것이 가능하게 하는 기계적 냉각 루프가 제안되어 있다. 이러한 방식으로, 탱크로부터의 증발된 가스는 헤드 손실을 받지 않고(또는 이러한 헤드 손실의 최대치를 제한함으로써) 제 1 압축 유닛으로 직접 송급될 수 있다. 이러한 냉각 루프의 작동은 또한 근처의 다른 시스템과는 독립적이며, 따라서 거의 다른 냉동 유체의 폐쇄 루프처럼 작동할 수 있다. 팽창 수단은 고압으로부터 보다 낮은 압력으로 유체를 신속하게 전환할 수 있게 하며, 이것은 팽창 터빈, 팽창 밸브 또는 오리피스 또는 다른 동등한 시스템을 수반할 때마다 가능하게 한다.Accordingly, a mechanical cooling loop has been proposed which makes it possible to avoid using the gas evaporating from the tank as a source of cold air to cool a portion of the gas prior to liquefaction. In this way, evaporated gas from the tank can be fed directly to the first compression unit without subjecting it to head loss (or by limiting the maximum of this head loss). The operation of these cooling loops is also independent of other nearby systems, so they can operate almost like closed loops for other refrigerating fluids. Expansion means enable rapid conversion of fluid from high pressure to lower pressure, whenever this involves an expansion turbine, expansion valve or orifice or other equivalent system.

이러한 공급 및 재액화 시스템에서, 재순환 라인이 유리하게 제공되어, 제 1 팽창 수단을 빠져나가는 가스의 재액화되지 않은 유분을 제 1 압축 유닛의 상류의 엔진용 공급 라인으로 보낼 수 있다. 바람직하게는, 재순환 라인은 열교환기를 통과한다.In such a supply and reliquefaction system, a recirculation line is advantageously provided so that the non-reliquefied fraction of the gas exiting the first expansion means can be directed to a feed line for the engine upstream of the first compression unit. Preferably, the recirculation line passes through the heat exchanger.

냉각 유닛에서, 바람직하게 바이패스는, 바이패스 가스 스트림이 부분적으로 이미 냉각되어 제 2 팽창 수단에 연속적으로 들어가는 방식으로 열교환기 내에서 수행된다.In the cooling unit, the bypass is preferably carried out in the heat exchanger in such a way that the bypass gas stream is partially already cooled and continuously enters the second expansion means.

이러한 공급 및 재액화 시스템의 일 실시예에서, 제 1 팽창 수단은, 예를 들어 형성되는 액체와 액화되지 않은 가스 유분을 분리하도록 구성된 벌룬에서 나오는 팽창 밸브를 포함한다. 벌룬은 가스와 액체의 분리를 실행할 수 있으며, 상이한 하류에서 가스 및 액체를 처리할 수 있다. 이러한 일 실시예에서, 벌룬의 상부 부분은 벌룬으로부터 유래하는 가스가 바이패스와 동일한 측면에서 열교환기에 들어가는 방식으로 열교환기에 연결되며, 벌룬의 하부 부분은 극저온 액체 탱크에 연결되는 것이 제안되어 있다.In one embodiment of such a supply and reliquefaction system, the first expansion means comprises an expansion valve emanating from a balloon configured for example to separate the forming liquid and unliquefied gas streams. The balloon can perform separation of gas and liquid, and can treat gas and liquid at different downstream. In one such embodiment, it is proposed that the upper part of the balloon is connected to the heat exchanger in such a way that the gas from the balloon enters the heat exchanger from the same side as the bypass, and the lower part of the balloon is connected to the cryogenic liquid tank.

처리 시스템의 특히 바람직한 변형 실시예는, 제 2 압축 유닛이 압축 휠을 각각 구비하는 몇 개의 압축 스테이지를 포함하며, 제 2 압축 수단은 팽창 터빈을 포함하며, 각각의 압축 휠 및 팽창 터빈은 하나의 그리고 동일한 기계적 변속기와 관련이 있도록 제공된다. 이러한 실시예는 복잡한 구조를 갖게 할 수 있다. 또한, 팽창 터빈의 레벨에서 회수된 작업은 압축 휠에 즉시 전달될 수 있으므로, 시스템의 에너지 효율을 향상시킨다.A particularly preferred variant of the treatment system is that the second compression unit comprises several compression stages each comprising a compression wheel, the second compression means comprising an expansion turbine, each compression wheel and expansion turbine comprising a single compression wheel. And it is provided to relate to the same mechanical transmission. Such an embodiment may have a complex structure. In addition, the work recovered at the level of the expansion turbine can be immediately transferred to the compression wheel, thus improving the energy efficiency of the system.

냉각 유닛의 시동을 용이하게 하기 위해, 이러한 시스템은 냉각 유닛의 바이패스 루프에 가스를 주입하기 위한 수단을 더 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 냉각 유닛은 실제로 자율적으로 되며, 폐쇄형 루프처럼 조절될 수 있다. 바이패스 루프에 가스를 주입하기 위한 수단은 예를 들어 극저온 액체용 펌프, 증발기 및 제어 밸브를 포함한다.To facilitate start-up of the cooling unit, such systems may further include means for injecting gas into the bypass loop of the cooling unit. In this way, the cooling unit becomes virtually autonomous and can be regulated like a closed loop. Means for injecting gas into the bypass loop include, for example, a pump for cryogenic liquid, an evaporator and a control valve.

본 발명은 또한 하기와 관련이 있다:The invention also relates to:

- 상술한 공급 및 재액화 시스템은 한 세트의 극저온 액체 탱크의 증발된 가스의 회수를 위한 수집기를 더 포함하며, 상기 수집기는 직접, 즉 특히 다른 가스 파이프와 열교환을 위한 중간 장치가 없이 제 1 압축 유닛에 연결되어 있다.- the above-mentioned supply and reliquefaction system further comprises a collector for recovery of evaporated gas of a set of cryogenic liquid tanks, said collector directly, i.e. in particular without intermediate devices for heat exchange with other gas pipes, the first compression connected to the unit.

- 극저온 액체를 운반하기 위한 선박, 특히 메탄 운반선은 이러한 공급 및 재액화 시스템을 구비한다.- Ships for transporting cryogenic liquids, especially methane carriers, are equipped with such a supply and reliquefaction system.

마지막으로, 본 발명은 극저온 액체의 증발로부터 야기되는 가스 스트림을 관리하는 방법을 제안하며,Finally, the present invention proposes a method for managing the gas stream resulting from the evaporation of a cryogenic liquid,

상기 가스 스트림은 엔진 또는 재액화 수단으로 송급되기 전에 제 1 압축 유닛 내에서 압축되며,the gas stream is compressed in a first compression unit before being fed to an engine or reliquefaction means;

상기 재액화 수단으로 송급된 가스 유분은 냉각 수단을 통과하고, 다음에 팽창 수단을 거쳐 마지막으로 분리기를 통과하며, 액체 부분은 상기 분리기로부터 극저온 액체 탱크로 송급된다.The gas fraction fed to the reliquefaction means passes through a cooling means, then an expansion means, and finally passes through a separator, from which the liquid portion is fed to a cryogenic liquid tank.

본 발명에 따르면, 상기 냉각 수단은 기계적 냉동의 수단이며,According to the present invention, the cooling means is a means of mechanical refrigeration,

기계적 냉동의 수단 내에서,Within the means of mechanical refrigeration,

가스 스트림은 제 2 압축 유닛에서 압축되며, 다음에 가스 유분이 재액화되는 방식으로 팽창되기 전에 열교환기 내에서 냉각되며,The gas stream is compressed in a second compression unit and then cooled in a heat exchanger before being expanded in such a way that the gas stream is reliquefied;

가스 스트림의 압축 후에, 가스 스트림은 제 1 가스 스트림 부분 및 제 2 가스 스트림 부분으로 분리되며,After compression of the gas stream, the gas stream is separated into a first gas stream portion and a second gas stream portion;

가스 스트림의 제 1 부분은 냉각되며, 다음에 적어도 부분적으로 액화되도록 재액화 수단으로 송급되며,A first portion of the gas stream is cooled and then fed to reliquefaction means to be at least partially liquefied;

가스 스트림의 제 2 부분은 가스 스트림의 제 2 부분이 팽창되는 루프 내로 공급되며, 다음에 제 2 압축 유닛에서 다시 압축되도록 가스 스트림을 재결합시키기 전에 가스 스트림의 제 1 부분을 냉각시키는데 사용된다.A second portion of the gas stream is fed into a loop where the second portion of the gas stream is expanded and is then used to cool the first portion of the gas stream prior to recombination of the gas streams to be compressed again in a second compression unit.

극저온 액체의 증발로부터 발생하는 가스 스트림을 관리하는 이러한 방법에 있어서, 증발로부터 발생하는 가스는 다른 가스 파이프와의 이전의 열교환이 없이 압축되는 것이 바람직하다. 이것은 가스가 제 1 압축 유닛에 유입되기 전에 수두 손실을 제한할 수 있다.In this method of managing a gas stream resulting from evaporation of a cryogenic liquid, the gas resulting from evaporation is preferably compressed without prior heat exchange with other gas pipes. This may limit head loss before gas enters the first compression unit.

제 1 압축 수단을 빠져나가는 비액화된 가스는 제 1 압축 유닛의 상류의 재순환 라인에 의해 안내될 수 있다. 이러한 경우에, 보다 에너지 효율면에서, 제 1 팽창 수단을 빠져나가는 비액화된 가스는 제 1 압축 유닛에서 다시 압축되기 전에 열교환기를 통과하는 것이 바람직하다.Unliquefied gas exiting the first compression means can be conducted by a recirculation line upstream of the first compression unit. In this case, for more energy efficiency reasons, it is preferred that the deliquefied gas exiting the first expansion means passes through a heat exchanger before being compressed again in the first compression unit.

본 발명의 상세 및 장점은 첨부된 개략 도면을 참조하여 제공되는 하기의 성명으로부터 명료하게 보다 잘 이해될 것이다.The details and advantages of the present invention will become more clearly understood from the following statement given with reference to the accompanying schematic drawings.

도 1 내지 도 5는 각각, 한편으로는 적어도 하나의 엔진의 공급 및 다른 한편으로는 상기 엔진(들)에 의해 소비되지 않은 가스의 재액화를 위해 탱크로부터 증발하는 가스를 회수하기 위한 시스템에 관련된 극저온 액체 탱크의 개략도이다.1 to 5 respectively relate to a system for recovering evaporative gas from a tank for supply of at least one engine on the one hand and re-liquefaction of gas not consumed by said engine(s) on the other hand. It is a schematic diagram of a cryogenic liquid tank.

첨부된 도면 각각에 있어서 탱크(1)가 도시되어 있다. 이어지는 설명을 통해서, 이것은 메탄 운반선 유형의 해상 선박에 탑승된 몇몇 다른 유사한 탱크들 중에서 액화 천연 가스(Liquefied Natural Gas : LNG) 탱크이다.In each of the accompanying drawings, a tank 1 is shown. Through the description that follows, this is a Liquefied Natural Gas (LNG) tank among several other similar tanks aboard a marine vessel of the methane carrier type.

다음의 설명에서 수치는 단순히 예시적인 것이며, 비제한적인 수치 예로서 제공된다. 이것들은 선박에 탑재된 LNG의 처리에 적용되지만, 특히 가스의 성질이 바뀌면 변경될 수 있다.Numerical values in the following description are merely illustrative and are provided as non-limiting numerical examples. These apply to the treatment of LNG onboard ships, but can change, especially if the nature of the gas changes.

탱크(1)는 대기압에 가까운 압력에서 LNG의 통상적인 저장 온도에 대응하는 -163℃의 온도에서 LNG를 저장한다. 물론, 이 온도는 천연 가스의 조성과 저장 조건에 따라 좌우된다. 탱크(1) 주위의 분위기는 LNG의 분위기보다 훨씬 높은 온도이지만, 탱크(1)가 열적으로 매우 잘 단열되어 있더라도, 가열되고 증발되는 액체에 열이 추가된다. 증발 가스의 부피는 대응 액체의 부피보다 훨씬 크므로, 시간이 지나감에 따라 그리고 열이 액체에 가해질수록 탱크(1) 내의 압력이 증가되는 경향이 있다.Tank 1 stores LNG at a temperature of -163° C., which corresponds to the normal storage temperature of LNG at a pressure close to atmospheric pressure. Of course, this temperature depends on the composition of the natural gas and the storage conditions. Although the atmosphere around the tank 1 is at a much higher temperature than that of the LNG, heat is added to the liquid being heated and evaporated, even though the tank 1 is thermally very well insulated. Since the volume of the boil-off gas is much greater than that of the corresponding liquid, the pressure within the tank 1 tends to increase over time and as heat is applied to the liquid.

과도하게 중요한 압력에 도달하는 것을 피하기 위해, 증발하는 가스는 탱크(1)(그리고 다른 선박의 탱크)로부터 그리고 그때 회수되어, 여러 탱크로부터 메인 파이프(2)로 수집된다.In order to avoid reaching overly critical pressures, the evaporating gas is withdrawn from tank 1 (and other ships' tanks) and then collected from the various tanks into main pipes 2.

도면에 도시된 시스템에서, 선박에 탑재된 적어도 하나의 엔진(도시되지 않음)에 공급하고 잉여 가스를 재액화시키기 위해 증발된 가스를 사용하도록 설비가 제조된다. 여기서의 목적은 증발된 가스가 손실되는 것을 회피하고, 그에 따라 이것을 선박의 추진을 위해 사용하거나 이것을 회수하여, 이것을 액체 상태로 탱크(1)로 되돌려 보내는 것이다.In the system shown in the drawings, equipment is made to use the evaporated gas to re-liquefy the surplus gas and to supply at least one engine (not shown) on board the vessel. The purpose here is to avoid the loss of evaporated gas, so that it can either be used for propulsion of the vessel or recovered and returned to the tank 1 in liquid state.

선박의 엔진에서 사용하기 위해서는, 먼저 가스를 압축해야 한다. 다음에, 이러한 압축은, 도면에 도시된 바와 같이, 다단으로 될 수 있는 제 1 압축 유닛(3) 내에서 수행된다. 이 유닛은, 예시적이고 완전 비제한적인 수치 예로서, 메인 파이프(2)에 수집된 가스의 압력을 대기압과 실질적으로 동일한 압력으로부터 15 내지 20 바아(bar)(1 바아=105 Pa)의 정도의 압력까지 취한다.For use in a ship's engine, the gas must first be compressed. Next, this compression is performed in the first compression unit 3, which can be multi-staged, as shown in the figure. This unit is, by way of illustrative and completely non-limiting numerical example, the pressure of the gas collected in the main pipe 2 in the order of 15 to 20 bar (1 bar = 10 5 Pa) from a pressure substantially equal to atmospheric pressure. take up to the pressure of

이러한 제 1 압축 스테이지 후에, 가스는 중간 냉각기(4)를 통과하고, 중간 냉각기(4)에서 그 압력을 크게 변경시킴이 없이 냉각된다. 압축하는 동안에 재가열된 가스는 중간 냉각기를 빠져나올 때 40℃ 내지 45℃의 정도의 온도에 있다(이들 값은 순수하게 예시적으로 주어진 것이다).After this first compression stage, the gas passes through an intercooler 4 where it is cooled without significantly changing its pressure. The gas reheated during compression is at a temperature on the order of 40° C. to 45° C. upon exiting the intercooler (these values are given purely as an example).

따라서, 압축되고 냉각된 가스는 다음에 주입 파이프(5)를 통해서 선박에 탑재된 엔진으로 송급될 수 있다. 이것은 선박의 추진 또는 다른 용도(보조 발전기 등등)를 위한 엔진일 수 있다. 메인 파이프(2) 및 주입 파이프(5)는 탱크(1)로부터 증발된 가스를 엔진에 공급하기 위한 라인을 형성한다.Thus, the compressed and cooled gas can then be fed through the injection pipe 5 to the engine aboard the vessel. This may be an engine for propulsion of ships or other uses (auxiliary generators, etc.). The main pipe 2 and the injection pipe 5 form a line for supplying the gas evaporated from the tank 1 to the engine.

선박의 엔진(들)의 수준에서 가스 요구량은 종종 선박에 탑재된 모든 탱크에서의 증발에 의한 가스의 "생성(production)"보다 낮다. 다음에, 엔진(들)에서 사용되지 않는 가스는 특히 기계적인 냉각 유닛(10)을 포함하는 재순환 유닛으로 송급된다.Gas demand at the level of the ship's engine(s) is often lower than the "production" of gas by evaporation in all tanks aboard the ship. Next, the gas not used in the engine(s) is fed to a recirculation unit comprising in particular a mechanical cooling unit 10 .

냉각 유닛(10)은 특히 그 입구에 주입 파이프(5) 내의 가스의 압력을 제어하도록 구성된 밸브(6)를 포함하며, 다음에 메인 회로 및 루프(이들 양자는 이후에 설명됨)를 포함한다.The cooling unit 10 includes, inter alia, at its inlet a valve 6 configured to control the pressure of the gas in the inlet pipe 5, followed by a main circuit and a loop, both of which will be described later.

메인 회로는 가스(비제한 값인 수 바아 내지 약 50 바아의 정도의 압력에 있음)를 기초로 가스가 탱크(1)로 되돌아가기 전에 액상으로 통과할 수 있는 온도에서 가스를 얻을 수 있게 한다.The main circuit makes it possible to obtain the gas (at a pressure of the order of a non-limiting value of several bar to about 50 bar) at a temperature at which the gas can pass in the liquid phase before returning to the tank 1 .

냉각 유닛(10)의 메인 회로는 우선 여기에서 도면부호(11, 12, 13)를 갖는 3개의 연속 스테이지를 포함하는 다단 압축기를 포함한다. 각각의 스테이지는 압축 휠에 의해 형성되어 있고, 3개의 압축 휠은 샤프트 및 기어를 갖는 하나의 그리고 동일한 변속기(15)에 의해 구동된다. 도면에서 압축 스테이지 사이의 라인은 이들 사이에서의 기계적인 링크를 상징한다.The main circuit of the refrigeration unit 10 first comprises a multi-stage compressor comprising three successive stages with reference numerals 11 , 12 , 13 here. Each stage is formed by compression wheels, and the three compression wheels are driven by one and the same transmission 15 with shafts and gears. The lines between the compression stages in the figure represent the mechanical link between them.

이러한 제 2 압축(공급 라인을 우회하는 가스가 제 1 압축 유닛(3)에서 이미 압축되어 있음)후에, 가스가 중간 냉각기(16)로 통과한다. 다음에, 그 압력은 수십 바아, 예를 들어 약 50 바아이며, 그 온도는 다시 40℃ 내지 -45℃의 정도이다.After this second compression (the gas bypassing the supply line is already compressed in the first compression unit 3 ), the gas passes to the intercooler 16 . Next, the pressure is several tens of bar, for example about 50 bar, and the temperature is again on the order of 40°C to -45°C.

다음에, 압축된 가스는 다중-스트림 교환기(17) 내에서 냉각된다. 가스는 이 교환기(17)에서 제 1 방향으로 흐른다. 반대 방향(이러한 제 1 방향에 대하여)으로 유동하여 이를 냉각시키는 유체는 후술될 것이다.The compressed gas is then cooled in a multi-stream exchanger (17). Gas flows in the first direction in this exchanger (17). A fluid which flows in the opposite direction (with respect to this first direction) and cools it will be described below.

교환기 (17)를 빠져나갈 때, -110℃ 내지 -120℃의 정도의 온도로 냉각된 압축 가스는 액체가 되고, 여전히 수십 바아(예를 들어, 약 50 바아)의 정도의 압력에서 단열 파이프(22)를 통해 팽창 수단으로 송급된다. 바람직한 실시예에 대응하는 도시된 실시예에 있어서, 팽창 밸브(30)는 재액화 가스를 추가로 냉각시키고 그 압력을 낮추기 위해 사용된다.Upon exiting the exchanger 17, the compressed gas cooled to a temperature of the order of -110 ° C to -120 ° C becomes a liquid, and still at a pressure of the order of several tens of bar (e.g., about 50 bar) in the adiabatic pipe ( 22) is fed to the expansion means. In the illustrated embodiment corresponding to the preferred embodiment, an expansion valve 30 is used to further cool the reliquefied gas and lower its pressure.

팽창 밸브(30)를 통한 팽창 후에, 메탄 풍부 액체 및 질소 풍부 가스(천연 가스가 메탄 단독으로 구성되지 않기 때문에)가 동시에 얻어진다. 이 액상과 기상의 분리는, 압력이 수 바아의 정도, 예를 들어 3 바아 내지 5 바아 정도의 벌룬(40) 내에서 수행된다.After expansion through the expansion valve 30, a methane-rich liquid and a nitrogen-rich gas (since natural gas does not consist of methane alone) are simultaneously obtained. This separation of the liquid phase and the gas phase is carried out in the balloon 40 at a pressure of about several bar, for example, about 3 bar to about 5 bar.

벌룬(40)의 가스는 바람직하게는 메인 파이프(2)로 복귀된다. 이러한 방식으로, 가스는 주 스트림과 혼합되어, 엔진(들)에서 연료로서 부분적으로 사용되거나 또는 냉각 유닛(10)으로 다시 통과한다. 벌룬(40)에 유래하는 가스는 차가워서, 교환기(17)에서 압축된 가스를 냉각시키는데 사용될 수 있다. 따라서, 가스가 연결 파이프(35)를 통해 메인 파이프(2)로 복귀하기 전에, 이러한 교환기(17)에서 반대 방향으로 흐르게 하도록 설비가 제조된다.The gas in the balloon 40 is preferably returned to the main pipe 2 . In this way, the gas is mixed with the main stream and partially used as fuel in the engine(s) or passed back to the cooling unit 10. The gas exiting the balloon 40 is cold and can be used to cool the compressed gas in the exchanger 17. Thus, arrangements are made so that the gas flows in the opposite direction in this exchanger 17 before returning to the main pipe 2 via the connecting pipe 35 .

다양한 이유로, 특히 전이 위상 동안에, 벌룬(40)의 가스가 메인 파이프(2)로 재순환될 수 없다면, 가스를 플레어 스택(flare stack) 또는 연소 유닛으로 송급하도록 설비가 제조된다. 한 세트의 밸브(31, 32)는 벌룬(40)으로부터 연결 파이프(35)를 통해서 메인 파이프(2)로 또는 연소 유닛으로 가스의 송급을 제어한다.If for various reasons, particularly during the transition phase, the gas in the balloon 40 cannot be recirculated to the main pipe 2, arrangements are made to feed the gas to a flare stack or combustion unit. A set of valves 31, 32 controls the delivery of gas from the balloon 40 through the connecting pipe 35 to the main pipe 2 or to the combustion unit.

벌룬(40)의 바닥에서 회수된 액체는 그 일부가 탱크(1)로 복귀되게 된다. 작동 조건에 따라서, 액체는 탱크(1)(밸브(33)에 의해 제어되는 통로)로 직접 송급되거나 또는 펌프(41)(밸브(34)에 의해 제어되는 통로)의 도움을 받는다.A part of the liquid recovered from the bottom of the balloon 40 is returned to the tank 1. Depending on the operating conditions, the liquid is either fed directly into tank 1 (passage controlled by valve 33) or assisted by pump 41 (passage controlled by valve 34).

직접 또는 펌프(41)를 통해 벌룬(40)으로부터 유래된 액체의 탱크(1)로의 복귀는 단열 파이프(36)를 통해 이루어진다.The return of the liquid from the balloon 40 to the tank 1 , either directly or via the pump 41 , takes place via the insulated pipe 36 .

냉각 유닛(10)에, 전술한 바와 같이, 또한 루프가 위치된다. 이 루프는 다단 압축기(11, 12, 13)의 하류의 가스 스트림을 상술한 메인 회로에 대응하는 제 1 스트림 또는 메인 스트림과, 제 2 스트림 또는 바이패스 스트림으로 분리하는 바이패스 파이프(18)로 시작된다.In the cooling unit 10, as described above, also a roof is located. This loop leads to a bypass pipe 18 which separates the gas streams downstream of the multi-stage compressors 11, 12, 13 into a first stream or main stream corresponding to the main circuit described above and a second stream or bypass stream. It begins.

바이패스 파이프(18)는 바람직하게는 교환기(17)의 레벨에서 메인 회로에 연결된다. 따라서, 바이패스 파이프(18)에 들어가는 가스는 "높은 압력"(주어진 수치 실시예에서는 약 50 바아) 및 40℃와 -110℃ 사이의 중간 온도에 있다.The bypass pipe 18 is preferably connected to the main circuit at the level of the exchanger 17 . Thus, the gas entering the bypass pipe 18 is at "high pressure" (about 50 bar in the given numerical example) and at an intermediate temperature between 40°C and -110°C.

바이패스 파이프(18)에 의해 유출된 가스는 팽창 터빈(14)에 의해 도면에 도시된 바람직한 실시예에서 형성된 팽창 수단 내에서 팽창된다. 팽창 터빈(14)은 도면에 도시된 바람직한 실시예에서, 냉각 유닛(10)의 다단 압축기의 스테이지(11, 12, 13)에 대응하는 3개의 압축 휠(10)에 기계적으로 연결된다. 샤프트 및 기어에 의한 변속기(15)는 팽창 터빈(14)과 다단 압축기의 압축 휠을 연결시킨다. 이러한 변속기(15)는 도면에서 팽창 터빈(14)을 스테이지(11, 12, 13)에 연결하는 라인에 의해 표시된다.The gas discharged by the bypass pipe 18 is expanded by means of an expansion turbine 14 in expansion means formed in the preferred embodiment shown in the drawing. The expansion turbine 14 is mechanically connected to the three compression wheels 10 corresponding to the stages 11, 12 and 13 of the multi-stage compressor of the cooling unit 10, in the preferred embodiment shown in the drawings. A shaft and gear transmission 15 connects the expansion turbine 14 and the compression wheel of the multi-stage compressor. This transmission 15 is indicated in the drawing by lines connecting the expansion turbine 14 to the stages 11 , 12 , 13 .

가스는, 예를 들어, 냉각 유닛(10)에 들어갈 때의 압력 레벨, 즉 약 15 바아 내지 20 바아에 대응하는 압력 레벨로 팽창된다. 그것의 온도는 -120℃ 이하로 떨어진다. 다음에, 이러한 가스 스트림은 메인 회로, 우선 바이패스 파이프(18)의 하류에 위치된 부분(19) 및 이어서 이러한 바이패스 파이프(18)의 상류에 위치된 부분의 가스를 냉각시키기 위해 반대 방향으로 교환기(17)로 송급된다. 교환기(17)를 빠져나갈 때, 가스는 40℃의 정도의 온도를 회복하고, 리턴 파이프(21)를 통해 다단 압축기의 상류의 냉각 유닛의 메인 회로로 재주입될 수 있다.The gas is expanded to a pressure level corresponding to the pressure level as it enters the cooling unit 10, eg about 15 bar to 20 bar. Its temperature drops below -120 ° C. Next, this gas stream is directed in the opposite direction to cool the gas in the main circuit, first the part 19 located downstream of the bypass pipe 18 and then the part located upstream of this bypass pipe 18. It is supplied to exchanger 17. Upon exiting the exchanger 17, the gas recovers to a temperature of the order of 40° C. and can be reinjected through the return pipe 21 into the main circuit of the refrigeration unit upstream of the multi-stage compressor.

따라서, 액화되어야 하는 가스와 동일한 가스를 냉각시키기 위한 가스로서 사용되는 개방 냉각 루프가 제조된다.Thus, an open cooling loop is created which is used as the gas for cooling the same gas that is to be liquefied.

도 2의 변형 실시예에서, 도 1의 실시예와 관련하여, 가스를 수집기(2)로 송급하기 보다는 연결 파이프(35b)를 통해 리턴 파이프(21) 내로 가스를 주입함으로써 벌룬(40)을 빠져나가는 가스를 냉각 유닛(10)으로 보존하는 설비가 제조된다. 이러한 실시예는 특히 제 1 압축 유닛(3)이 벌룬(40)으로부터 유래하는 질소 풍부 기체를 처리하는 능력을 갖지 않는 경우에 고려되어야 한다.In the variant embodiment of FIG. 2 , with respect to the embodiment of FIG. 1 , the balloon 40 escapes by injecting the gas through the connecting pipe 35b into the return pipe 21 rather than sending the gas to the collector 2. A facility for conserving the outgoing gas into the cooling unit 10 is manufactured. This embodiment should be considered especially if the first compression unit 3 does not have the ability to treat the nitrogen-rich gas originating from the balloon 40 .

도 2의 변형 실시예는 도 3 내지 도 5를 참조하여 이하에서 설명될 변형예 중 하나 또는 몇몇과 결합될 수 있다.The modified embodiment of FIG. 2 can be combined with one or several of the modified examples described below with reference to FIGS. 3 to 5 .

도 3에서, 팽창 터빈(14) 및 교환기(17)의 하류의 시스템의 구성을 변경하는 설비가 제조된다. 교환기(17)를 나가는 팽창된 가스를 냉각 유닛(10)의 다단 압축기의 제 1 스테이지(11)의 입구로 송급하는 대신에, 이러한 가스 스트림을 메인 파이프(2) 내로 직접 재순환시키거나 중간 레벨에서 제 1 압축 유닛(3)에 유입시키는 것이 여기에 제안되어 있다. 밸브(23, 24)는, 교환기(17)를 빠져나갈시에 메인 파이프(2)로 또는 제 1 압축 유닛(3) 내로 송급되는 가스의 유량을 제어할 수 있게 한다.In FIG. 3 , equipment for changing the configuration of the system downstream of the expansion turbine 14 and the exchanger 17 is manufactured. Instead of feeding the expanded gas leaving the exchanger 17 to the inlet of the first stage 11 of the multi-stage compressor of the refrigeration unit 10, this gas stream is recirculated directly into the main pipe 2 or at an intermediate level. It is proposed here to introduce it into the first compression unit 3 . Valves 23 , 24 make it possible to control the flow rate of the gas delivered to the main pipe 2 or into the first compression unit 3 as it exits the exchanger 17 .

이러한 구성에 의해, 팽창 터빈(14)의 레벨에서 냉각 유닛(10)의 다단 압축기의 압력보다 더 큰 비율의 압력을 얻을 수 있다.With this configuration, it is possible to obtain a higher percentage pressure at the level of the expansion turbine 14 than that of the multi-stage compressor of the refrigeration unit 10 .

도 4는 제안된 시스템이 다양한 유형의 엔진을 제공할 수 있다는 사실을 보여주고 있다. 제 1 압축 유닛(3)은 다양한 유형의 엔진에 적합하도록 다양한 압력 레벨을 제공하는 것이 가능하다. 예를 들어, 주입 파이프(5) 내의 압력이 고압 가스 분사 엔진을 공급하기 위해 매우 높거나, 예를 들어 250 바아 이상인 경우, 다음에 냉각 유닛(10)을 주입 파이프(5)보다는 오히려 제 1 압축 유닛(3)의 중간 스테이지로부터 공급하는 것이 가능하다.Figure 4 shows that the proposed system can provide various types of engines. The first compression unit 3 is capable of providing different pressure levels to suit different types of engines. If, for example, the pressure in the inlet pipe 5 is very high, for example to feed a high-pressure gas injection engine, for example more than 250 bar, then the cooling unit 10 is first compressed rather than in the inlet pipe 5. It is possible to feed from an intermediate stage of unit 3 .

마지막으로, 도 5는 냉각 유닛(10)의 냉각 및 그 시동을 용이하게 하도록 구현될 수 있는 수단을 도시한다. 도 5에 도시된 실시예는 엔진 등을 공급하는 주입 파이프(5) 내의 가스의 유량에 영향을 미치지 않으면서 그러한 시동을 가능하게 한다. 예를 들어, 냉각 유닛(10)을 냉각시킬 때 밸브(6)가 폐쇄되도록 설비가 제조될 수 있다.Finally, FIG. 5 shows means that can be implemented to facilitate cooling of the cooling unit 10 and its start-up. The embodiment shown in FIG. 5 enables such starting without affecting the flow rate of gas in the injection pipe 5 supplying the engine or the like. For example, the installation can be made so that when cooling the cooling unit 10 the valve 6 is closed.

따라서, 도 5는 탱크(1)로부터 직접 가스를 공급하는 루프를 제공할 수 있다. 이 목적을 위해, 펌프(60)는 탱크(1)로부터 일부 액체를 추출해서 공급 도관(61)을 통해 주입 시스템(62)으로 공급할 수 있다. 주입 시스템(62) 내에서, 증발기(63)는 탱크(1)로부터 흘려진 액체가 기상으로 통과하게 한다. 그 후에, 밸브(64)가 제공되어, 증발기 출구에서 얻어진 가스의 주입을 조절하고, 루프 내로 주입되는 가스의 양을 제어하고, 이에 의해 냉각 유닛(10)의 냉각을 조절한다. 도 5는 리턴 파이프(21)의 레벨에서 주입이 이뤄지지만, 다른 주입 지점이 선택될 수 있다.Thus, FIG. 5 can provide a loop for supplying gas directly from the tank 1 . For this purpose, the pump 60 may extract some liquid from the tank 1 and feed it to the injection system 62 via the supply conduit 61 . Within the injection system 62, an evaporator 63 passes the liquid drawn from the tank 1 to the gas phase. Thereafter, a valve 64 is provided to regulate the injection of the gas obtained at the evaporator outlet and to control the amount of gas injected into the loop, thereby regulating the cooling of the cooling unit 10 . 5 shows that the injection takes place at the level of the return pipe 21, but other injection points can be chosen.

필요에 따라서 공급 파이프(61)에서 액화 천연 가스(화살표가 있음)를 추출하는 설비가 또한 제조될 수 있다.An installation for extracting liquefied natural gas (with an arrow) from the supply pipe 61 can also be made if necessary.

따라서, 여기에서 제안된 시스템은 2가지 상이한 온도, 즉 팽창 터빈을 빠져나갈 때 약 -120℃의 온도 및 팽창 밸브를 빠져나갈 때 약 -160℃의 온도에서 냉기를 생성하여 냉동 가스에 대응하는 냉매 가스의 개방 루프를 제공한다. 이 시스템은 증발 가스에 의해 공급되는 선박에 탑재되어 위치된 엔진과는 독립적입니다. 그것은 냉기의 다른 외부 공급원과 독립적으로 증발된 가스만에 근거하여 액화가 수행되도록 한다.Thus, the system proposed herein generates cold air at two different temperatures, namely a temperature of about -120°C when exiting the expansion turbine and a temperature of about -160°C when exiting the expansion valve, so that the refrigerant corresponding to the refrigerant gas Provides an open loop of gas. The system is independent of the engine located onboard the vessel, supplied by boil-off gas. It allows liquefaction to be carried out on the basis of evaporated gas alone, independently of any other external source of cold air.

루프에서, 냉기의 생성은 재액화 수단의 레벨에서 부하에 영구적으로 적용되고, 제 2 압축 유닛에 작용함으로써 넓은 범위에 걸쳐 조절될 수 있다. 따라서, 재액화에 필요한 냉기의 생성을 적응시키고, 시스템의 에너지 균형을 실행하는 것이 가능하다.In the loop, the generation of cold air is permanently applied to the load at the level of the reliquefaction means and can be regulated over a wide range by acting on the second compression unit. Thus, it is possible to adapt the generation of cold air required for reliquefaction and to effect the energy balance of the system.

정상 상태 조건 하에서, 가스 배출 또는 가스 연소는 고려하지 않아야 한다.Under steady state conditions, gas emissions or gas combustion should not be considered.

시동 동안에, 냉각 루프 내에서의 냉각은 폐쇄 루프와 같이 조종될 수 있다. 냉각 장치는 엔진(또는 다른 발전기)에 공급하는 데에도 사용되는 제 1 압축 유닛에 어떠한 영향을 미치지 않는다. 루프가 냉각될 때, 과도한 증발 가스가 액화되자 마자, 루프가 "정지"가 되어 개방 루프에서 사용될 수 있다.During start-up, the cooling within the cooling loop can be steered like a closed loop. The cooling device has no effect on the first compression unit, which is also used to feed the engine (or other generator). When the loop is cooled, as soon as the excess evaporation gas is liquefied, the loop is "stopped" and can be used in an open loop.

제안된 시스템은 탱크(들)에서 증발하는 가스의 수두 손실을 제한할 수 있다. 이러한 가스는 수집되어, 제 1 압축 유닛의 입구로 직접 송급된다. 수두 손실은 피할수 없는 것이며, 메인 파이프를 통한 가스 주입에 의해 생성된다. 이는 제한적이고, 시스템의 모든 작동 조건에서 감압되는 제 1 압축 유닛의 입구를 갖는 것을 피할 수 있게 한다.The proposed system can limit the head loss of gas evaporating in the tank(s). This gas is collected and fed directly to the inlet of the first compression unit. Head loss is unavoidable and is created by gas injection through the main pipe. This is restrictive and makes it possible to avoid having the inlet of the first compression unit depressurized in all operating conditions of the system.

또한, 제안된 시스템은 임의의 질소 처리 유닛 또는 이와 유사한 것을 필요로 하지 않는 것이 명백하다. 그 구조는 냉동될 및 액화될 가스와 동일한 성질의 냉동 가스의 사용을 통해 단순화된다.Also, it is clear that the proposed system does not require any nitrogen treatment unit or the like. The structure is simplified through the use of a refrigerant gas of the same nature as the gas to be frozen and to be liquefied.

물론, 본 발명은 비제한적인 실시예에 의해 상술한 시스템 및 방법의 실시형태로 제한되지 않지만, 본 발명은 이후의 청구범위의 범위 내에서 본 기술 분야에 숙련된 자들의 능력 내에서 모든 변형 실시예와 관련이 있다.Of course, the present invention is not limited to the embodiments of the system and method described above by way of non-limiting examples, but the present invention is within the scope of the following claims and may be practiced with all modifications within the ability of those skilled in the art. related to the example.

1: 극저온 액체 탱크
2: 공급 라인
3: 제 1 압축 유닛
10: 냉각 수단
11, 12, 13: 제 2 압축 유닛
14: 팽창 터빈
17: 열교환기
30: 팽창 밸브
35: 재순환 라인
40: 벌룬1: Cryogenic liquid tank
2: supply line
3: first compression unit
10: cooling means
11, 12, 13: second compression unit
14: expansion turbine
17: heat exchanger
30: expansion valve
35: recirculation line
40: balloon

Claims (16)

극저온 액체의 증발로부터 야기되는 가스에 기초하여 엔진을 공급하기 위한 그리고 이러한 가스의 재액화를 위한 공급 및 재액화 시스템으로서, 상기 시스템은 적어도 하나의 엔진을 위한 것으로 상기 가스를 위한 제 1 압축 유닛(3)이 그 위에 위치된 공급 라인과, 리턴 라인으로의 바이패스를 포함하며, 상기 리턴 라인 상에는 냉각 수단(10) 및 제 1 팽창 수단(30)이 연속적으로 위치되어 있는, 공급 및 재액화 시스템에 있어서,
냉각 수단은 제 2 압축 유닛(11, 12, 13) 및 열교환기(17) 뿐만 아니라 제 2 압축 유닛(11, 12, 13)의 하류에 제 2 팽창 수단(14)을 포함하는 루프(18, 20, 21)로의 바이패스를 연속적으로 포함하며, 상기 루프는 루프를 통해 바이패스되지 않는 가스 유분(gas fraction)에 대해서 반대 방향에서 열교환기(17)를 통해 통과시킨 후에 제 2 압축 유닛(11, 12, 13)의 상류의 리턴 라인을 재결합시키는 것을 특징으로 하는
공급 및 재액화 시스템.A supply and reliquefaction system for supplying an engine based on gas resulting from evaporation of a cryogenic liquid and for reliquefaction of such gas, the system for at least one engine comprising a first compression unit for said gas ( 3) a supply and reliquefaction system comprising a supply line located thereon and a bypass to the return line, on which the cooling means (10) and the first expansion means (30) are successively located in
The cooling means comprises a loop (18) comprising a second compression unit (11, 12, 13) and a heat exchanger (17) as well as a second expansion means (14) downstream of the second compression unit (11, 12, 13); 20, 21), wherein the loop passes through the heat exchanger 17 in the opposite direction for the gas fraction not bypassed through the loop and then to the second compression unit 11. , 12, 13) characterized by recombination of the upstream return line
Supply and reliquefaction systems. 제 1 항에 있어서,
제 1 팽창 수단(30)을 빠져나가는 가스의 비재액화 유분을 제 1 압축 유닛(3)의 상류의 엔진용 공급 라인(2)으로 송급할 수 있게 하는 재순환 라인(35)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
공급 및 재액화 시스템.According to claim 1,
characterized in that it further comprises a recirculation line (35) enabling the delivery of the non-reliquefied fraction of the gas exiting the first expansion means (30) to the supply line (2) for the engine upstream of the first compression unit (3). to be
Supply and reliquefaction systems. 제 2 항에 있어서,
상기 재순환 라인(35)은 열교환기(17)를 통해 통과되는 것을 특징으로 하는
공급 및 재액화 시스템.According to claim 2,
Characterized in that the recirculation line 35 passes through the heat exchanger 17
Supply and reliquefaction systems. 제 1 항에 있어서,
상기 바이패스는 상기 열교환기(17) 내에서 실행되는 것을 특징으로 하는
공급 및 재액화 시스템.According to claim 1,
Characterized in that the bypass is carried out in the heat exchanger (17)
Supply and reliquefaction systems. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 팽창 수단은 형성된 액체와 비액화 가스 유분을 분리하도록 구성된 벌룬(40)에서 나오는 팽창 밸브(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는
공급 및 재액화 시스템.According to claim 1,
characterized in that the first expansion means comprises an expansion valve (30) coming out of the balloon (40) configured to separate the formed liquid and non-liquefied gas fractions.
Supply and reliquefaction systems. 제 5 항에 있어서,
상기 벌룬(40)의 상부 부분은 상기 벌룬(40)으로부터 유래하는 가스가 바이패스와 동일 측면에서 열교환기(17)에 유입하는 방식으로 열교환기(17)에 연결되어 있으며, 상기 벌룬(40)의 하부 부분은 극저온 액체 탱크(1)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는
공급 및 재액화 시스템.According to claim 5,
The upper part of the balloon 40 is connected to the heat exchanger 17 in such a way that gas from the balloon 40 enters the heat exchanger 17 from the same side as the bypass, and the balloon 40 Characterized in that the lower part of is connected to the cryogenic liquid tank (1)
Supply and reliquefaction systems. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 압축 유닛은 각기 압축 휠을 구비하는 몇 개의 압축 스테이지(11, 12, 13)를 포함하며,
제 2 팽창 수단은 팽창 터빈(14)을 포함하며,
압축 휠 및 팽창 터빈(14) 각각은 하나의 그리고 동일한 기계적 변속기(15)와 관련되어 있는 것을 특징으로 하는
공급 및 재액화 시스템.According to any one of claims 1 to 6,
The second compression unit comprises several compression stages (11, 12, 13), each with a compression wheel;
The second expansion means comprises an expansion turbine (14);
Characterized in that each of the compression wheel and the expansion turbine (14) is associated with one and the same mechanical transmission (15).
Supply and reliquefaction systems. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
회로의 바이패스 루프 내로 가스를 주입하기 위한 수단(62)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
공급 및 재액화 시스템.According to any one of claims 1 to 6,
characterized in that it further comprises means (62) for injecting gas into the bypass loop of the circuit.
Supply and reliquefaction systems. 제 8 항에 있어서,
가스를 바이패스 루프 내로 주입하기 위한 수단(62)은 극저온 액체용 펌프(60), 증발기(63) 및 제어 밸브(64)를 포함하는 것을 특징으로 하는
공급 및 재액화 시스템.According to claim 8,
Characterized in that the means (62) for injecting gas into the bypass loop comprises a pump (60) for cryogenic liquid, an evaporator (63) and a control valve (64).
Supply and reliquefaction systems. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
한 세트의 극저온 액체 탱크(1)의 증발된 가스의 회수를 위한 수집기를 더 포함하며, 상기 수집기는 직접, 즉 특히 다른 가스 파이프와 열교환을 위한 중간 장치가 없이 제 1 압축 유닛(3)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는
공급 및 재액화 시스템.According to any one of claims 1 to 6,
further comprising a collector for recovery of evaporated gas of the set of cryogenic liquid tanks (1), which collector is directly connected to the first compression unit (3), i.e. without intermediate devices for heat exchange with other gas pipes; characterized by being
Supply and reliquefaction systems. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 공급 및 재액화 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 극저온 액체 운반용 선박.A ship for transporting cryogenic liquids comprising the supply and reliquefaction system according to any one of claims 1 to 6. 제 11 항에 있어서,
상기 선박이 메탄 운반선인 것을 특징으로 하는
극저온 액체 운반용 선박.According to claim 11,
Characterized in that the vessel is a methane carrier
Vessels for transporting cryogenic liquids. 극저온 액체의 증발로부터 발생하는 가스 스트림을 관리하는 방법으로서,
상기 가스 스트림은 엔진 또는 재액화 수단으로 송급되기 전에 제 1 압축 유닛 내에서 압축되며,
상기 재액화 수단으로 송급된 가스 유분은 냉각 수단(10)을 통과하고, 다음에 팽창 수단(30)을 거쳐 마지막으로 분리기(40)를 통과하며, 액체 부분은 상기 분리기(40)로부터 극저온 액체 탱크(1)로 송급되는, 극저온 액체의 증발로부터 발생하는 가스 스트림 관리 방법에 있어서,
상기 냉각 수단은 기계적 냉동의 수단이며,
기계적 냉동의 수단 내에서,
가스 스트림은 제 2 압축 유닛(11, 12, 13)에서 압축되며, 다음에 가스 유분이 재액화되는 방식으로 팽창되기 전에 열교환기(17) 내에서 냉각되며,
가스 스트림의 압축 후에, 가스 스트림은 제 1 가스 스트림 부분 및 제 2 가스 스트림 부분으로 분리되며,
가스 스트림의 제 1 부분은 냉각되며, 다음에 적어도 부분적으로 액화되도록 재액화 수단으로 송급되며,
가스 스트림의 제 2 부분은 가스 스트림의 제 2 부분이 팽창되는 루프(18, 20, 21) 내로 공급되며, 다음에 제 2 압축 유닛(11, 12, 13)에서 다시 압축되도록 가스 스트림을 재결합시키기 전에 가스 스트림의 제 1 부분을 냉각시키는데 사용되는 것을 특징으로 하는
극저온 액체의 증발로부터 발생하는 가스 스트림 관리 방법.A method of managing a gas stream resulting from the evaporation of a cryogenic liquid comprising:
the gas stream is compressed in a first compression unit before being fed to an engine or reliquefaction means;
The gas fraction fed to the reliquefaction means passes through a cooling means (10), then through an expansion means (30), and finally through a separator (40), the liquid part from the separator (40) to a cryogenic liquid tank. In the method for managing the gas stream resulting from the evaporation of the cryogenic liquid, fed to (1),
The cooling means is a means of mechanical refrigeration,
Within the means of mechanical refrigeration,
The gas stream is compressed in a second compression unit (11, 12, 13) and then cooled in a heat exchanger (17) before being expanded in such a way that the gas stream is reliquefied;
After compression of the gas stream, the gas stream is separated into a first gas stream portion and a second gas stream portion;
A first portion of the gas stream is cooled and then fed to reliquefaction means to be at least partially liquefied;
A second portion of the gas stream is fed into a loop (18, 20, 21) where the second portion of the gas stream is expanded and then compressed again in a second compression unit (11, 12, 13) to recombine the gas streams. characterized in that it is used to cool the first part of the gas stream before
A method for managing gas streams resulting from the evaporation of cryogenic liquids. 제 13 항에 있어서,
증발로부터 발생하는 가스는 다른 가스 파이프와의 이전의 열교환이 없이 압축되는 것을 특징으로 하는
극저온 액체의 증발로부터 발생하는 가스 스트림 관리 방법.According to claim 13,
Characterized in that the gas resulting from evaporation is compressed without prior heat exchange with other gas pipes.
A method for managing gas streams resulting from the evaporation of cryogenic liquids. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
상기 팽창 수단(30)을 빠져나가는 비액화된 가스는 상기 제 1 압축 유닛(3)의 상류의 재순환 라인(35)에 의해 안내되는 것을 특징으로 하는
극저온 액체의 증발로부터 발생하는 가스 스트림 관리 방법.According to claim 13 or 14,
Characterized in that the non-liquefied gas exiting the expansion means (30) is conducted by a recirculation line (35) upstream of the first compression unit (3).
A method for managing gas streams resulting from the evaporation of cryogenic liquids. 제 15 항에 있어서,
상기 팽창 수단(30)을 빠져나가는 비액화된 가스는 제 1 압축 유닛(3)에서 다시 압축되기 전에 열교환기(17)를 통해 통과되는 것을 특징으로 하는
극저온 액체의 증발로부터 발생하는 가스 스트림 관리 방법.According to claim 15,
Characterized in that the non-liquefied gas exiting the expansion means (30) is passed through a heat exchanger (17) before being compressed again in the first compression unit (3).
A method for managing gas streams resulting from the evaporation of cryogenic liquids.
KR1020187009182A 2015-09-03 2016-09-02 Systems and methods for treating gases resulting from evaporation of cryogenic liquids KR102514327B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1558168 2015-09-03
FR1558168A FR3040773B1 (en) 2015-09-03 2015-09-03 SYSTEM AND METHOD FOR TREATMENT OF GAS RESULTING FROM THE EVAPORATION OF A CRYOGENIC LIQUID
PCT/FR2016/052178 WO2017037400A1 (en) 2015-09-03 2016-09-02 System and method for treating gas resulting from the evaporation of a cryogenic liquid

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180050345A KR20180050345A (en) 2018-05-14
KR102514327B1 true KR102514327B1 (en) 2023-03-27

Family

ID=54291539

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187009182A KR102514327B1 (en) 2015-09-03 2016-09-02 Systems and methods for treating gases resulting from evaporation of cryogenic liquids

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20180245843A1 (en)
EP (1) EP3344936A1 (en)
JP (1) JP6766135B2 (en)
KR (1) KR102514327B1 (en)
CN (1) CN108369058B (en)
FR (1) FR3040773B1 (en)
RU (1) RU2719258C2 (en)
WO (1) WO2017037400A1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3049341B1 (en) * 2016-03-23 2019-06-14 Cryostar Sas SYSTEM FOR TREATING A GAS FROM THE EVAPORATION OF A CRYOGENIC LIQUID AND THE PRESSURIZED GAS SUPPLY OF A GAS ENGINE
JP7179650B2 (en) * 2019-02-27 2022-11-29 三菱重工マリンマシナリ株式会社 Boil-off gas treatment system and ship
FR3099818B1 (en) * 2019-08-05 2022-11-04 Air Liquide Refrigeration device and installation and method for cooling and/or liquefaction
FR3118103B1 (en) * 2020-12-18 2023-10-27 Gaztransport Et Technigaz Power and cooling system for floating structure
CN114087845B (en) * 2021-11-19 2022-07-15 北京大臻科技有限公司 Liquid hydrogen production device, system and method based on parahydrogen circulation

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001248977A (en) 2000-01-26 2001-09-14 Cryostar-France Sa Apparatus for reliquefying compressed vapor
WO2014095877A1 (en) 2012-12-20 2014-06-26 Cryostar Sas Method and apparatus for reliquefying natural gas
JP2015505941A (en) 2012-10-24 2015-02-26 デウ シップビルディング アンド マリーン エンジニアリング カンパニー リミテッド Ship liquefied gas treatment system

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL235432A (en) * 1958-01-29
US3735600A (en) * 1970-05-11 1973-05-29 Gulf Research Development Co Apparatus and process for liquefaction of natural gases
GB1464558A (en) * 1973-04-13 1977-02-16 Cryoplants Ltd Gas liquefaction process and apparatus
GB1471404A (en) * 1973-04-17 1977-04-27 Petrocarbon Dev Ltd Reliquefaction of boil-off gas
GB1472533A (en) * 1973-06-27 1977-05-04 Petrocarbon Dev Ltd Reliquefaction of boil-off gas from a ships cargo of liquefied natural gas
US4249387A (en) * 1979-06-27 1981-02-10 Phillips Petroleum Company Refrigeration of liquefied petroleum gas storage with retention of light ends
JP2688267B2 (en) * 1990-02-13 1997-12-08 大阪瓦斯株式会社 Method and device for liquefying and storing natural gas and supplying it after revaporization
RU2258186C1 (en) * 2004-01-08 2005-08-10 ЗАО "Криогаз" Natural gas liquefaction method
WO2007011155A1 (en) * 2005-07-19 2007-01-25 Shinyoung Heavy Industries Co., Ltd. Lng bog reliquefaction apparatus
US8020406B2 (en) * 2007-11-05 2011-09-20 David Vandor Method and system for the small-scale production of liquified natural gas (LNG) from low-pressure gas
JP2016507705A (en) * 2012-12-11 2016-03-10 デウ シップビルディング アンド マリーン エンジニアリング カンパニー リミテッド Ship liquefied gas treatment system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001248977A (en) 2000-01-26 2001-09-14 Cryostar-France Sa Apparatus for reliquefying compressed vapor
JP2015505941A (en) 2012-10-24 2015-02-26 デウ シップビルディング アンド マリーン エンジニアリング カンパニー リミテッド Ship liquefied gas treatment system
WO2014095877A1 (en) 2012-12-20 2014-06-26 Cryostar Sas Method and apparatus for reliquefying natural gas

Also Published As

Publication number Publication date
EP3344936A1 (en) 2018-07-11
KR20180050345A (en) 2018-05-14
WO2017037400A1 (en) 2017-03-09
FR3040773A1 (en) 2017-03-10
JP6766135B2 (en) 2020-10-07
JP2018526595A (en) 2018-09-13
US20180245843A1 (en) 2018-08-30
FR3040773B1 (en) 2021-02-12
RU2018110349A (en) 2019-10-03
RU2719258C2 (en) 2020-04-17
RU2018110349A3 (en) 2019-11-28
CN108369058B (en) 2021-02-09
CN108369058A (en) 2018-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6449304B2 (en) Equipment for recovering steam from cryogenic tanks
US10914516B2 (en) System for treating a gas deriving from the evaporation of a cryogenic liquid and supplying pressurized gas to a gas engine
KR102514327B1 (en) Systems and methods for treating gases resulting from evaporation of cryogenic liquids
CN105008834B (en) For the method and apparatus of re-liquefied natural gas
KR101356003B1 (en) System for treating boil-off gas for a ship
KR102082362B1 (en) Apparatus, system and method for the capture, utilization and sendout of latent heat in boil off gas onboard a cryogenic storage vessel
JP6498785B2 (en) Ship evaporative gas processing apparatus and processing method
JP2014522476A (en) Use of LNG as fuel to liquefy LPG boil-off gas
JP2019509937A (en) Evaporative gas reliquefaction apparatus and evaporative gas reliquefaction method
JP6732946B2 (en) Equipment for feeding a flammable gas to a gas consuming member and liquefying the flammable gas
CN108367800A (en) Steamer including engine
KR101732554B1 (en) Fuel gas supplying system in ships
KR101356004B1 (en) Method for treating boil-off gas for a ship
KR100747371B1 (en) Bog reliquefaction apparatus and constructing method thereof
KR20180041923A (en) Treatment system of gas and ship having the same
KR20160096564A (en) Apparatus for retreating boil off gas
KR20180051955A (en) Treatment system of gas and ship having the same
KR20160150346A (en) Vessel Including Storage Tanks
KR101617020B1 (en) Apparatus for retreating boil off gas
KR20180041920A (en) Treatment system of gas and ship having the same
KR20180041927A (en) Treatment system of gas and ship having the same
KR20180051946A (en) Treatment system of gas and ship having the same
KR101831178B1 (en) Vessel Operating System and Method
KR20210059829A (en) Boil-Off Gas Treatment System and Method for Ship
KR20180071574A (en) Treatment system of gas and ship having the same

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant