包括处理天然气的处理系统的浮式结构的制作方法

1.本发明涉及浮式结构的领域，在该浮式结构中，至少一个消耗单元被供以天然气，并且该浮式结构还使得能够容纳或运输液化天然气。更具体地，本发明涉及一种处理系统，用于处理由浮式结构的至少一个消耗单元用作燃料的天然气。


背景技术：

2.为了更容易地长距离运输和/或存储诸如天然气之类的气体，通常通过将气体冷却至低温(例如在大气压下为
‑
163℃)使其液化，以获得液化天然气，通常简称为“lng”。然后将这种液化天然气装载到浮式结构的专用储罐中。
3.但是，这种罐从未完美隔热，因此气体的自然蒸发是不可避免的，这种现象被称为bog，即boil
‑
off gas(蒸发气)的缩写。浮式结构的储罐因此既包含液态天然气又包含气态天然气，气态天然气形成罐的顶部。
4.众所周知，以气态形式存在于罐中的天然气的至少一部分可用于供应消耗单元，例如马达，其被设置以满足浮式结构的操作能量需求，特别是用于其推进和/或其用于车载设备的电力生产。为此，特别已知的作法是使气态天然气通过至少一个天然气处理系统流通，以使其被压缩并被加热到适合于用作消耗单元中的燃料的温度。这种处理系统尤其包括均位于消耗单元的上游的用作过热器的热交换器和压缩装置，以及至少一个制冷剂回路，其该至少一个制冷剂回路构造成与在处理系统中流通的天然气进行至少一种热交换。
5.已知的制冷剂回路实施了压缩装置。由于这种回路在低温时操作，因此必须借助气体(例如氮)来密封压缩装置的各个旋转轴承。实际上，在这样的温度下，在(多个)压缩装置中使用油会伴随着油的至少部分固化，这可能会影响处理系统的正确操作。使用包括气密轴承的压缩装置的一个缺点是，不可避免地伴随着氮泄漏到在回路中流通的制冷剂中，这导致所述制冷剂的初始成分改变并导致减少制冷剂回路的效率。


技术实现要素：

6.本发明落入该上下文中，并且旨在通过提出一种浮式结构来解决该缺陷，该浮式结构包括用于运输或存储液化天然气的至少一个罐，该浮式结构包括用于存储在所述浮式结构的所述至少一个罐中的天然气的至少一个处理系统和作为燃料消耗天然气的至少一个消耗单元，所述至少一个消耗单元被配置为由至少部分地在所述处理系统中流通的气态天然气供给燃料，所述处理系统包括至少一个闭合回路，所述至少一个闭合回路由至少包含氮和甲烷的制冷剂通过，所述处理系统包括至少一个供应管线，所述至少一个供应管线被配置为向浮式结构的所述至少一个消耗单元供应来自罐的气态天然气作为燃料，所述制冷剂回路包括至少一个主分支，在所述至少一个主分支上布置有：
7.‑
压缩装置，被配置为压缩制冷剂并且包括至少一个氮密封的旋转轴承；
8.‑
第一热交换器，其在制冷剂和来自罐的气态天然气之间进行至少一次热交换；
9.‑
制冷剂膨胀器件；
10.‑
第二热交换器，其在制冷剂和液态天然气之间进行热交换；
11.制冷剂回路至少包括：
12.‑
用于对在主分支中流通的一部分制冷剂进行采样的采样分支，所述采样分支与膨胀器件平行地布置并且包括至少一个制冷剂流率调节构件和相分离器，该一部分制冷剂的流通取决于制冷剂流率调节构件；
13.‑
用于注入主要包含甲烷的流体的至少一个注入分支，所述注入分支包括至少一个流率调节装置，用于调节在所述注入分支中流通的所述主要包含甲烷的流体的流率，所述注入分支在布置在第二热交换器的第一输出和压缩装置的输入之间的注入点处连接到所述制冷剂回路的主分支；
14.这种处理系统包括用于控制制冷剂的成分的至少一个控制系统，所述控制系统被配置为至少控制所述采样分支的制冷剂流率调节构件和所述注入分支中的用于调节所述主要包含甲烷的流体的流率调节装置。
15.应当理解，在本文中，限定词“第一”，“第二”或“主要”，“次要”用于区分处理系统的相似元件，但并不用于确定这些元件之间的优先顺序或等级。
16.在本发明中，处理系统被构造成在制冷剂回路中流通的制冷剂与来自罐的天然气之间在低温下进行热交换，天然气能够处于气态和/或液态。“低温”应理解为是指低于
‑
40℃，甚至低于
‑
90℃，并且优选低于
‑
160℃的温度。
17.可以理解的是，制冷剂以环路流通，因此将进入压缩装置，然后进入第一热交换器，然后进入膨胀器件，然后进入第二热交换器，再进入压缩装置。因此，压缩装置流体地连接到第一热交换器，第一热交换器本身流体地连接到膨胀器件，膨胀器件本身流体地连接到第二热交换器，第二热交换器本身流体地连接到压缩装置。因此，制冷剂回路自成环路。
18.因此，制冷剂的初始成分适于优化这种热交换的效率，该制冷剂除了包含氮和甲烷之外，还能够包含乙烷、乙烯、丙烷、丙烯和/或丁烷中的至少一种烃。因此，本发明的目的是校正已经改变的制冷剂的成分，特别是由于从压缩装置的旋转轴承泄漏到制冷剂之后的氮污染的后果，从而使制冷剂的成分成为限定的成分，例如其初始成分，被优化用于在低温下与处于气态和/或液态的天然气进行热交换。
19.特别地，本发明旨在减少改变的制冷剂中存在的氮的比例。另外，本发明的目的是调节制冷剂中甲烷的比例，以补偿可能伴随制冷剂中氮比例的降低而产生的任何甲烷损失，处理系统被配置为通过注入所述主要包含甲烷的流体，特别是经由所述至少一个注入分支，来确保对制冷剂的成分进行调节。
20.在制冷剂回路中，制冷剂被压缩装置压缩，该压缩装置包括至少一个主体，由至少一个氮密封的旋转轴承支承的轴在该至少一个主体中延伸。特别地，压缩装置包括至少一个第二气密旋转轴承。
21.在制冷剂回路中，主分支包括两个部分：第一部分，包含在压缩装置的输出与膨胀器件的输入之间，在其中使制冷剂承受高压；和第二部分，包含在膨胀器件的输出和压缩装置的输入之间，其中制冷剂承受比高压低的低压。
22.有利地，制冷剂回路可包括内部热交换器，该内部热交换器构造成在第一部分中流通的制冷剂与第二部分中流通的制冷剂之间进行热交换。值得注意的是，内部热交换器可以被包括在第一热交换器中。然后，这包括至少三个通道，以实现至少两次热交换：第一
热交换，如前所述，在第一制冷剂和来自罐的气态天然气之间进行，使用第一热交换器作为来自罐的气态天然气的过热器；以及内部换热器特有的第二热交换。
23.因此，当制冷剂流通通过制冷剂回路的各个部件时，通过交换热量，制冷剂经历一系列的状态和温度变化，这些热交换能够伴随着流通天然气的处理。
[0024]“处理”应理解为分别意在引起天然气的蒸发或冷凝的加热和/或冷却。因此，天然气处理系统至少包括制冷剂回路和至少多个管线和/或设置，这些管线和/或设施确保天然气的流通和/或处理，特别是在罐与浮式结构的消耗单元之间。
[0025]“消耗单元”应理解为是指配备有内燃发动机的单元，该单元构造成与处理系统协作并且可以使用气态天然气作为燃料。作为示例，消耗单元可以包括dfde(双燃料柴油电力)类型的发电机，也就是说，被配置为确保浮式结构的电力驱动的气体消耗单元，或船舶的推进发动机，例如me
‑
gi或xdf发动机。
[0026]
在处理系统中，通过包括供应管线的供应回路来确保消耗单元的供应。供应管线至少部分地在罐中延伸，以便通向罐的气态顶部，并因此吸取气态天然气，以便将其带到消耗单元。该天然气的温度则高于
‑
160℃，例如在
‑
130℃至
‑
110℃范围内。
[0027]
有利地，可以连续地或选择性地进行气态天然气的吸取，然后供应管线能够包括控制气态天然气的排放的至少一个阀。
[0028]
根据本发明的特征，处理系统包括与制冷剂回路的压缩装置(在下文中称为第一压缩装置)不同的称为第二压缩装置的至少一个压缩装置，第二压缩装置布置在第一热交换器的第一输出与所述至少一个消耗单元之间的供应管线上，第一压缩装置和第二压缩装置构造成压缩来自罐的天然气。
[0029]
换句话说，处理系统被配置为确保供应回路的第二压缩装置的冗余。因此，根据浮式结构的需要，第一压缩装置可以根据其是用于循环和压缩制冷剂还是用于供应浮式结构的消耗单元来相应地压缩制冷剂或将液化天然气压缩成气态。在第二压缩装置发生故障的情况下尤其如此，因为第一压缩装置可以在其供应消耗单元的功能上代替第二压缩装置。然后，第一压缩装置成为备用压缩装置。
[0030]
这种布置特别是出于安全目的并且为了确保向消耗单元连续供应气态天然气作为燃料而实施。因此，在第二压缩装置发生故障的情况下，可以使用第一压缩装置以确保压缩用于消耗单元的天然气。
[0031]
为此，处理系统的供应回路可以包括供应管线的至少一部分的替代回路，该替代回路被配置为绕过第二压缩装置并且包括至少一个替代管线，所述替代回路包括第一压缩装置。另外，第一压缩装置和/或第二压缩装置可以在至少一个隔离阀之前和/或之后，该至少一个隔离阀被构造成允许或阻止制冷剂和/或天然气的流动。
[0032]
根据本发明的处理系统包括控制系统，该控制系统被构造成实现包括在采样分支中的制冷剂流率调节构件以及包括在所述至少一个注入分支中的用于调节所述主要包括甲烷的流体的流率的流率调节装置的至少部分打开和关闭。
[0033]
根据本发明，控制系统包括布置在制冷剂回路的主分支上的至少一个制冷剂温度检测器和/或一个制冷剂成分检测器。
[0034]
温度检测器优选地布置在主分支的第二部分中，也就是说，布置在膨胀器件的下游。
[0035]
制冷剂成分检测器优选地布置在主分支的第一部分中。可替代地，制冷剂成分检测器位于作为制冷剂回路的部件的蓄积装置处。
[0036]
实际上，制冷剂成分的变化，尤其是其由于轴承的氮密封而造成的氮富集，伴随着制冷剂的状态变化温度的改变，制冷剂在与气态天然气和/或液态天然气进行热交换之后不再能够改变状态。
[0037]
由制冷剂温度检测器和/或制冷剂成分检测器执行的温度测量或确定被传输到控制系统中包括的分析单元，该分析单元将所述测量相应地与至少一个温度阈值和/或至少一种参考成分进行比较。例如，制冷剂成分检测器可以包括色谱仪。
[0038]
基于所测量的制冷剂的温度和/或基于所分析的成分，处理系统的控制系统一方面实施对一部分制冷剂(基本上是液体)的采样，该一部分制冷剂被引导至采样分支，以便减少制冷剂中氮的比例，另一方面实施所述主要包含甲烷的流体的注入。换句话说，通过控制系统进行的采样分支的制冷剂流率调节构件和用于调节所述至少一个注入分支的主要包含甲烷的流体的流率的流率调节装置的至少部分打开或关闭取决于制冷剂温度的测量和/或制冷剂成分的测量。
[0039]
因此，控制系统确保对制冷剂的温度和/或成分的测量，对记录的一个或多个测量的分析，以及通过对一部分制冷剂进行采样并注入所述主要包含甲烷的流体确保对制冷剂成分的调节的控制。
[0040]
根据本发明，采样分支在布置在第一热交换器的第二输出与膨胀器件的输入之间的分叉点处与制冷剂回路的主分支连接。
[0041]
根据本发明，处理系统包括初级分支，该初级分支连接到相分离器的下部，并且在包括在膨胀器件的输出和第二热交换器的第一输入之间的连接点处连接到主分支。
[0042]
当一部分基本为液体的制冷剂进入相分离器时，它被部分蒸发并分离为液体部分和气态部分。初级分支被构造成收集富含烃的所述液体部分，所述液体部分包括制冷剂的挥发性最小的组分，并且其蒸发温度高于氮或甚至甲烷的蒸发温度。
[0043]
根据本发明的特征，初级分支可以在相分离器和接合点之间包括由控制系统控制的初级流率调节器件，该初级流率调节器件用于调节在初级分支中流通的制冷剂的流率。
[0044]
换句话说，所述一部分制冷剂的液体部分到制冷剂回路的主分支的返回取决于初级制冷剂流率调节器件并因此取决于控制系统。
[0045]
根据本发明的特征，处理系统包括连接至相分离器的上部的次级分支。
[0046]
次级分支构造成收集所述一部分制冷剂的富含氮的气态部分。
[0047]
根据本发明，次级分支包括由控制系统控制的次级流率调节器件，次级流率调节器件用于调节在次级分支中流通的制冷剂的流率。
[0048]
根据本发明，在次级分支中流通的所述一部分制冷剂至少部分地从处理系统排放和/或燃烧，和/或注入到气态天然气的供应管线中。
[0049]
换句话说，所述一部分制冷剂的富含氮的气态部分可以在处理系统中的其他地方重复使用，所述气态部分的注入由控制系统调节。
[0050]
如先前所解释的，在次级分支中流通的所述一部分制冷剂的该气态部分可以由可变比例的甲烷组成。因此，通过注入分支注入所述主要包含甲烷的流体的目的在于补偿甲烷的损失，甲烷的损失可能伴随着从制冷剂中抽出氮。
[0051]
根据本发明，该处理系统包括在旁通点和连接点之间延伸的至少一个第三分支，该旁通点布置在次级分支上，并且该连接点布置在气态天然气的供应管线上，在罐的输出与第一压缩装置或第二压缩装置的输入之间。
[0052]
换句话说，富含氮的所述一部分制冷剂的气态部分可以与气态天然气混合，在燃料供应回路中流通，以至少部分地用作浮式结构的至少一个消耗单元的燃料。
[0053]
有利地，第三分支中的所述一部分制冷剂的气态部分的流通可以取决于布置在次级分支中的次级制冷剂流率调节器件。
[0054]
根据本发明，至少一个注入分支可以被至少一个存储缸供应，该至少一个存储缸存储主要包含甲烷的流体，有利地存储仅是甲烷的流体。
[0055]
根据本发明的第一替代方案，所述至少一个注入分支可以在分流点和注入点之间延伸，分流点在浮式结构的所述至少一个消耗单元和第二压缩装置之间布置在供应气态天然气的供应管线上。
[0056]
根据第二替代方案，处理系统可包括用于注入主要包含甲烷的流体的多个注入分支，至少一个注入分支(在下文中称为第一注入分支)在分流点和注入点之间延伸，分流点在浮式结构的所述至少一个消耗单元与第二压缩装置之间布置在供应气态天然气的供应管线上，第二注入分支被存储主要包含甲烷的流体的至少一个存储缸供应。
[0057]
特别地，第一注入分支包括用于调节主要包含甲烷的流体的流率的流率调节装置，以下称为第一流率调节装置，并且第二注入分支包括用于调节来自存储缸的主要包含甲烷的流体的流率的第二流率调节装置，第一调节装置和/或第二调节装置的至少部分打开和关闭由控制系统控制。
[0058]
根据另一替代方案，处理系统可包括单个注入分支，该单个注入分支被构造为将来自存储缸和/或来自浮式结构的消耗单元的供应管线(也就是说源自罐)的主要包含甲烷的流体注入到制冷剂回路的主分支中。
[0059]
特别地，与实施例或所实施的替代方案无关，注入点可以布置在主分支的第二部分中，该第二部分包括在膨胀器件的输出与压缩装置的输入之间，在其中使制冷剂经受低压。作为示例，注入点可以位于制冷剂回路的蓄积装置处，布置在第一热交换器的第三输出与第一压缩装置的输入之间，或者注入点可以布置在主分支上，在第一热交换器的第三输出和所述蓄积装置之间。
[0060]
有利地，处理系统可包括至少一个冷凝设备。处理系统的“冷凝设备”被理解为被构造为通过热交换确保最初为气态的天然气转变为液态的设备，例如由于罐中天然气的自然蒸发而产生的bog。特别地，冷凝设备可被构造成确保在供应管线中流通的气态的天然气的至少一部分的冷凝，该至少一部分天然气对于浮式结构的消耗单元(例如，推进发动机)的操作不是必需的。
[0061]
根据本发明，处理系统包括被压缩的过量天然气通过的至少一个天然气返回管线，该处理系统包括第三热交换器，该第三热交换器实施该压缩的过量天然气与液态天然气之间的热交换。
[0062]“压缩的过量天然气”被理解为是在燃料供应回路的供应管线中流通的气态天然气的被压缩的一部分，例如被第二压缩装置压缩而未被消耗单元使用。例如，压缩的过量天然气可以具有小于或等于13巴的压力。
[0063]
有利地，返回管线可以例如在用于注入主要包含甲烷的流体的所述至少一个注入分支的分流点处排出第二压缩装置与浮式结构的消耗单元之间的压缩的过量天然气。
[0064]
特别地，根据本发明，液态天然气可以直接源自罐，以便将液态天然气供应到第三热交换器，该第三热交换器实施来自回流管线的压缩的过量天然气与该液态天然气之间的热交换。
[0065]
另外，液态天然气可以来自第二热交换器，使得源自罐的液态天然气在第二热交换器中然后在第三热交换器中依次流通，在该第三热交换器中，液态天然气与压缩的过量天然气交换热量。
[0066]
本发明还提出了一种浮式结构，其包括用于运输或存储液化天然气的至少一个罐，该浮式结构包括消耗天然气作为燃料的至少一个消耗单元和至少一个如前所述的处理系统，所述至少一个消耗单元构造成由至少部分地在所述处理系统中流通的气态天然气供应燃料。
[0067]
本发明还涉及一种用于装载或卸载液化天然气的系统，该系统结合了至少一个陆上器件和用于运输液化天然气的至少一个浮式结构，如上所述。
[0068]
根据本发明，所述至少一个陆上器件包括管道和泵，管道布置成将安装在浮式结构的壳中的罐连接至浮式或陆上存储设备，泵用于驱动液化天然气流通过管道从浮式或陆上存储设备到浮式结构的罐或从浮式结构的罐到浮式或陆上存储设备。
[0069]
本发明还涉及一种用于将液化天然气装载到浮式结构的罐中或从浮式结构的罐中卸载的方法，其中，冷的液体产品、特别是天然气通过管道从浮式或陆上存储设备被输送到浮式结构的罐或从浮式结构的罐被输送到浮式或陆上存储设备。
[0070]
最后，本发明涉及一种用于调节如上所述在浮式结构的处理系统的制冷剂回路中流通的制冷剂的成分的方法，该方法至少包括：
[0071]
‑
在第一压缩装置中压缩制冷剂的步骤；
[0072]
‑
通过控制系统的温度检测器确定制冷剂的温度的步骤和/或通过控制系统的成分检测器测量制冷剂的成分的步骤；
[0073]
‑
相对于至少一个阈值比较确定的温度的步骤和/或比较制冷剂的成分与至少一种参考成分的步骤；
[0074]
‑
对在主分支中流通的一部分制冷剂进行采样的步骤，该一部分制冷剂通过制冷剂流率调节构件的至少部分打开而供应制冷剂回路的采样分支；
[0075]
‑
至少通过相分离器分离在采样分支中流通的所述一部分制冷剂的气态部分和液体部分的步骤；
[0076]
‑
从处理系统中排放和/或燃烧所述一部分制冷剂的至少一部分气态部分的步骤，和/或将至少一部分所述气态部分注入到供应管线中的步骤，
[0077]
‑
将所述一部分制冷剂的至少一部分返回主分支的步骤；
[0078]
‑
通过注入主要包含甲烷的流体来调节在制冷剂回路中流通的制冷剂的成分的步骤。
[0079]
有利地，对所述一部分制冷剂的进行采样的步骤可以包括计算和控制在采样分支中的制冷剂的质量流率的步骤。
[0080]
根据本发明，通过所述至少一个注入分支来进行主要包含甲烷的流体的注入。
[0081]
根据本发明，用于调节制冷剂成分的方法包括在对所述一部分制冷剂进行采样的步骤与调节制冷剂的成分的步骤之间的第一子步骤，该第一子步骤确定在采样分支中流通、有利地在根据本发明的处理系统的次级分支中流通的所述一部分制冷剂的气态甲烷的比例。
[0082]
根据本发明，调节方法包括在第一子步骤之后的第二子步骤，该第二子步骤根据在采样分支中测得的、例如在次级分支中测得的气态甲烷的比例确定将要注入到在制冷剂回路中流通的制冷剂中的主要包含甲烷的流体的量。
[0083]
特别地，当经由第一注入分支进行主要包含甲烷的流体的注入并且从供应管线获取主要包含甲烷的流体时，用于调节制冷剂成分的方法包括在第二子步骤之前的子步骤，该子步骤分析来自罐的气态天然气的成分，以确定其中主要包含甲烷的流体的比例。
[0084]
特别地，可以在第二压缩装置的输出与消耗单元之间测量气态天然气中包含的甲烷的比例。
[0085]
值得注意的是，通过注入主要包含甲烷的流体来调节制冷剂成分的步骤可以包括计算和控制在所述至少一个注入分支中的气态天然气的质量流率的步骤。
附图说明
[0086]
一方面通过阅读以下描述，另一方面通过参考附图以指示性和非限制性的方式给出的几个示例性实施例，本发明的其他特征、细节和优点将更加清楚地显现，在附图中:
[0087]
图1示意性地示出了用于存储在用于运输或存储所述天然气的浮式结构的罐中的液化天然气的处理系统，该系统被构造成向至少一个消耗单元供应来自罐的天然气作为燃料；
[0088]
图2示出处于第一操作模式的图1所示的天然气处理系统；
[0089]
图3示出当图1所示的天然气处理系统实施用于调节在处理系统中流通的制冷剂的成分的方法时的该天然气处理系统；
[0090]
图4是图3中实施的调节方法的流程图；
[0091]
图5示出实施图1所示的处理系统的备用操作模式的天然气处理系统；
[0092]
图6示出处于第二操作模式的图1所示的天然气处理系统；
[0093]
图7是浮式结构的罐和用于装载和/或卸载该罐的码头的示意性剖视图。
具体实施方式
[0094]
图1示出用于储存在浮式天然气运输和/或储存结构的至少一个罐3中的天然气的处理系统1，所述天然气被用作浮式结构的至少一个消耗单元2的燃料。处理系统1被构造为与所述至少一个消耗单元2和浮式结构的罐3协作，罐3旨在存储液化形式的天然气，并且处理系统1因此确保源自罐3的天然气向消耗单元2的供应。作为示例，所述至少一个消耗单元可以是dfde(双燃料柴油电力)类型的发电机，也就是说，被构造为确保浮式结构的电气供应的气体消耗单元，或船舶的推进发动机，例如me
‑
gi或xdf发动机。应当理解，这仅仅是本发明的示例性实施例，并且在不脱离本发明的范围的情况下，可以为设备提供不同的气体消耗单元。
[0095]
为此，处理系统1包括至少一个制冷剂回路4和至少用于消耗单元2的燃料供应回
路5。制冷剂回路4是闭合回路，至少包括氮和甲烷的制冷剂在其中流通。此外，制冷剂可以包括乙烷、乙烯、丙烷、丙烯和/或丁烷中的至少一种烃。制冷剂的初始成分特别适合于优化所述制冷剂和液态和/或气态天然气之间的至少一次低温热交换的效率，所述液态和/或气态天然气例如可以来自罐3。
[0096]
制冷剂回路4包括被称为第一压缩装置41的至少一个压缩装置、第一热交换器42、膨胀器件43(例如焦耳
‑
汤姆逊阀(joule
‑
thomson valve))和第二热交换器44。
[0097]
处理系统1，特别是燃料供应回路5，一方面用于加热来自罐3的气态天然气，另一方面用于升高其压力，以便将所述天然气设定在与消耗单元2的要求相兼容的压力和温度条件中。
[0098]
此外，处理系统1可以包括至少一个天然气冷凝设备6和/或过冷设备7，它们可以独立使用或者彼此结合使用。根据消耗单元2对气态天然气的要求，它们确保对从罐3中取出的至少一部分天然气进行处理，以便相应地确保气态天然气的冷凝或液态天然气的过冷。这些各个回路和设备5、6、7以及它们在处理系统1中的操作模式将在下文中更详细地描述。
[0099]
根据本发明的处理系统1包括用于控制在制冷剂回路4中流通的制冷剂的成分的控制系统9，该控制系统9被构造成根据需要控制和调节所述制冷剂的成分。因此，所述控制系统9旨在通过在制冷剂的成分相对于初始成分已经改变时校正制冷剂的成分从而例如使其回到所述初始成分来优化处理系统1的效率。
[0100]
此外，处理系统1可以包括至少一个备用系统，该至少一个备用系统被构造成确保通过至少部分地包括在供应回路5中的替代回路8向消耗单元2供应作为燃料的天然气。这些系统将在下文中进一步详述。
[0101]
在整个说明书中，术语“上游”、“下游”、“输入”和“输出”是指制冷剂回路4中制冷剂的流通s1方向。
[0102]
在处理系统1内，制冷剂回路4包括能够在接近天然气液化时的储存温度的低温下传递热能的单元。值得注意的是，在本发明中，所涉及的液化天然气主要包含甲烷，并且具有从气态到液态的大约
‑
163℃的状态变化温度。
[0103]
如图1和2所示，制冷剂回路4包括由第一部分411和第二部分412组成的至少一个主分支410。制冷剂回路4的第一部分411在制冷剂回路4中的制冷剂的流通方向s1上在第一压缩装置41的输出和膨胀器件43的输入之间延伸。在主分支410的第一部分411中，制冷剂承受高压，该高压例如可以在18巴至36巴的范围内。制冷剂回路4的第二部分412包括在膨胀器件43的输出和第一压缩装置41的输入之间。在第二部分412内，制冷剂经受低压，该低压低于在第一部分411中观察到的高压，该低压可以是1.2至2.5巴的量级。
[0104]
因此，在制冷剂回路4中，制冷剂首先被第一压缩装置41压缩，然后沿着主分支410的第一部分411流通到第一热交换器42的第一通道421。特别地，在本发明中，制冷剂回路4的第一压缩装置41包括至少一个主体，由至少一个氮密封旋转轴承承载的轴在该至少一个主体内延伸。这种旋转轴承的实施伴随着密封气体向制冷剂的泄漏，从而导致制冷剂的氮污染和其初始成分的改变。因此，本发明的主要目的是纠正这种改变。
[0105]
此外，第一压缩装置41包括至少一个第二气密旋转轴承，其可以例如使用氮或制冷剂作为密封气体。
[0106]
如图所示，第一热交换器42可以被构造成至少部分地作为内部热交换器操作，该内部热交换器在制冷剂回路4的所谓高压的第一部分411和制冷剂回路4的所谓低压的第二部分412之间实现热交换。其则包括至少三个通道:第一热交换器42的第一通道421、第一热交换器42的第二通道422和第一热交换器42的第三通道423。第一热交换器42的第一输入4225和第一输出4226界定了第一热交换器42的第三通道423。第一热交换器42的第二输入4221和第二输出4224界定了第一热交换器42的第一通道421。第一热交换器42的第三输入4223和第三输出4222界定了第一热交换器的第二通道422。
[0107]
因为第一部分411和第二部分412之间具有温差，所以该内部热交换器实施在制冷剂回路4的第一部分411中流通的制冷剂(更具体地在第一热交换器42的第一通道421中)和在所述回路的第二部分412中流通的较冷的制冷剂(更具体地在第一热交换器42的第二通道422中)之间的热量交换。在所示的示例中，内部热交换器允许：一方面，在第一热交换器42的第二通道422中流通的制冷剂在第一压缩装置41的上游被加热，使得该制冷剂在重新加入第一压缩装置41的输入时基本上是气态形式；另一方面，在第一通道421中流通的制冷剂在膨胀器件43的上游被冷却，以便于降低由该膨胀器件43施加的压力。制冷剂回路4的整体效率因此通过该内部热交换器的存在而得到提高。
[0108]
离开第一热交换器42的第一通道421的被冷却的制冷剂然后被带到膨胀器件43的输入，在该膨胀器件43中制冷剂被膨胀并降低到低压。膨胀的制冷剂具有
‑
168℃至
‑
180℃的量级的温度，然后沿着制冷剂回路4的第二部分412流通至第二热交换器44的第一通道441的第一输入4411。
[0109]
在所示的例子中，第二热交换器44实现了在第二热交换器44的第一通道441中流通的制冷剂和通过包括在天然气过冷设备7中的所述第二热交换器44的第二通道442流通的液态天然气之间的热量交换。由于液态天然气的温度比制冷剂高，例如在
‑
160℃左右，它会向制冷剂释放热量，因此会变冷。制冷剂在第二热交换器44的第一通道441的第一出口4412中上升到例如
‑
162℃的温度，同时液态天然气被冷却、甚至过冷到
‑
172℃的温度。
[0110]
然后，该制冷剂流通至第一热交换器42的第二通道422，如前所述，在此，制冷剂吸收在第一热交换器42的第一通道421中流通的制冷剂所释放的热量。
[0111]
此外，第一热交换器42被构造成实现制冷剂和来自罐3的气态天然气之间的热交换。因此，在第一热交换器42的第二通道422中流通的制冷剂向在包括在消耗单元2的燃料供应回路5中的第一热交换器42的第三通道423中流通的较冷气态天然气释放热量。
[0112]
离开第一热交换器42的制冷剂基本上是气态的，因此具有约
‑
30至45℃的温度，并被送到第一压缩装置41。有利地，制冷剂回路4可以包括至少一个蓄积装置46，其布置在第一热交换器42的第三输出4222和第一压缩装置41的输入之间，构造成构成液态和气态制冷剂的蓄积区，并且仅将气态制冷剂输送到第一压缩装置41。
[0113]
在天然气处理系统1中，燃料供应回路5、过冷设备7和冷凝装置6被构造成确保处理以液态和/或气态从罐3中取出的天然气的至少一部分，这些不同回路和设备的实施取决于浮式结构的消耗单元2对燃料的需求，也就是对气态天然气的需求。
[0114]
如前所述，处理系统1还被构造成检测制冷剂成分的变化，并通过实施用于调节所述制冷剂成分的方法来补救这种变化。
[0115]
为此，处理系统1的控制系统9可以至少包括一个温度检测器91和/或一个制冷剂
成分检测器92。
[0116]
温度检测器91可以布置在制冷剂回路4的主分支410上，特别是在主分支42的第二部分412中。在图中所示的情况下，温度检测器91位于膨胀器件43的输出和第二热交换器44的第一输入4411之间，但是这仅代表示例性实施例，因为温度检测器91设置在膨胀器件43的下游是重要的。
[0117]
成分检测器92例如位于主分支410的第一部分411中，以便在其压缩阶段之后对要分析的制冷剂进行采样。在图中所示的情况下，成分检测器92位于第一压缩装置41的输出和第一热交换器42的第二输入4221之间。例如，成分检测器82可以包括色谱仪。
[0118]
替代地，制冷剂成分检测器92’可以布置在制冷剂回路4的蓄积装置46中。有利的是，如图所示，处理系统1可以包括多个制冷剂成分检测器92、92’。
[0119]
控制系统还包括至少一个分析单元93，例如计算机，其被构造为接收制冷剂的温度和/或成分的测量，并将它们分别与至少一个温度阈值和/或至少一种参考成分进行比较。
[0120]
为了确保调节改变的制冷剂成分，处理系统1包括至少一个采样分支120，该采样分支对在主分支410中流通的一部分制冷剂进行采样。
[0121]
采样分支120更具体地在分叉点121处连接到主分支410的第一部分411，该分叉点121布置在第一热交换器42的第二输出4224和膨胀器件43的输入之间，以便提取离开第一热交换器42的制冷剂，该制冷剂基本上是液体，其在制冷剂回路4的第一部分411中以高压流通。
[0122]
采样分支120包括至少一个相分离器12，相分离器12因此与膨胀器件43并行布置，该膨胀器件43相对于制冷剂回路4的第二部分412界定第一部分411。这样，只有在回路4中流通的制冷剂的一部分通过采用分支120被送到相分离器12。相分离器12被构造成通过重力将由采样分支120提取的制冷剂部分分离成富烃液体部分和富氮气态部分。
[0123]
处理系统1至少包括一个初级分支130和一个次级分支140。初级分支130连接到相分离器12的竖直较低部分，并在接合点131处连接到主分支410，接合点131包括在膨胀器件43的输出和第二热交换器44的第一输入4411之间。这样，初级分支130收集所述制冷剂部分的液体部分，使其返回到主分支410，进入制冷剂回路4的低压的第二部分412。
[0124]
相反，次级分支140连接到相分离器12的竖直较高部分，以便收集所述制冷剂部分的气态部分。然后，该气态部分可以从处理系统1中排放和/或烧掉，和/或在处理系统1的另一点注入。
[0125]
采样分支120包括布置在分叉点121和相分离器12之间的至少一个制冷剂流率调节构件125，所述制冷剂部分的流通依赖于制冷剂流率调节构件125。
[0126]
类似地，初级分支130可以在相分离器12和接合点131之间包括初级制冷剂流率调节器件135。这同样适用于次级分支140，其可以包括至少一个次级制冷剂流率调节器件145。
[0127]
在根据本发明的处理系统1中，控制系统9被构造为控制采样分支120中包括的至少制冷剂流率调节构件125的至少部分打开，以便控制待分离的所述制冷剂部分的采样。该控制在这里由虚线901示意性示出，在图3中可见。有利的是，控制系统9还可以被构造成调节初级流率调节器件135和/或次级流率调节器件145的至少部分打开，这些控制分别由线
902和903示意性地示出，在图3中也可见。
[0128]
处理系统1还包括用于注入主要包含甲烷的流体的至少一个注入分支160，该至少一个注入分支160在注入点161处连接到制冷剂回路4的主分支410，该注入点161布置在第二热交换器44的第一输出4412和第一压缩装置41的输入之间。主要含甲烷的流体中所含甲烷的比例可以在70％摩尔和100％摩尔之间。
[0129]
值得注意的是，注入点161可以布置在蓄积装置46处，或者根据未示出的替代方案，布置在主分支410上，例如在第二热交换器44的第一输出4412和第一压缩装置41的输入之间。注入分支160包括至少一个流率调节装置165，用于调节主要包含甲烷的流体的流率，其由控制系统9控制，该控制在图3中由线904、905示出。
[0130]
图2至图5示出了处理系统1的不同操作模式，其可以根据浮式结构的要求来实施。将参照如图1所示的处理系统1描述这些不同的操作模式。
[0131]
在这些图中，实线代表制冷剂或天然气在其中流通的热处理系统1的线路或分支，而粗虚线代表制冷剂或天然气都不在其中流通的热处理系统1的线路或分支。如前所述，向控制系统9传输各种测量以及控制系统对处理系统1的各种部件的控制也由细虚线示意性地表示。用于调节至少一种流体的流率的构件、器件或装置，就其本身而言，当它们阻碍相关流体的流通时被示为实心的，当它们允许所述流体的流通时是空心的。
[0132]
图2示出了处理系统1的第一操作模式，其中处理系统1参与至少向消耗单元2供应来自罐3顶部的气态天然气。当浮式结构的消耗单元2的需求基本上等于罐3内自然产生的bog的量时，可以实施这种操作模式。值得注意的是，当实施第一操作模式时，制冷剂在回路4中的流通被限制到主分支410，制冷剂的路线与前面解释的路线相同。
[0133]
在处理系统1中，气态天然气由处理系统1的燃料供应回路5中所包括的供应管线51在
‑
140℃至
‑
90℃范围内的温度下获取，这种供应管线51通向罐3的顶部并将罐3连接到消耗单元2。供应管线51将气态天然气带到第一热交换器42的第一输入4225，然后进入第一热交换器42的第三通道423，如前所述，气态天然气从在第一热交换器42的第二通道422中流通的制冷剂中吸收热量。因此，第一热交换器42至少部分用作气态天然气的过热器。
[0134]
如此加热的气态天然气以
‑
30℃至45℃之间的温度离开第一热交换器42，并被带到处理系统1的第二压缩装置11，该第二压缩装置11不同于包括在制冷剂回路4中的第一压缩装置41，在该第二压缩装置11中天然气被压缩。适当压缩的天然气在大约43℃的温度下离开第二压缩装置11，并承受低于或等于13巴的压力。
[0135]
根据本发明提供的一种可能性，第二压缩装置11包括至少一个第一氮密封旋转轴承。此外，第二压缩装置11可以包括第二气密旋转轴承，例如对气态天然气或主要包括氮和甲烷的气体密封。第二压缩装置11也可以是油润滑的压缩机。
[0136]
作为示例，第二压缩装置11可以具有至少13
±
20％的压缩比和5000m3/h
±
10％的吞吐量。
[0137]
气态的压缩天然气与消耗单元2作为燃料的使用相容，然后可以至少通过供应回路5的供应管线51被发送到浮式结构的消耗单元2。
[0138]
同样，如图所示的处理系统1包括至少一个采样导管71，该至少一个采样导管71被构造为对液态天然气进行采样，该液态天然气根据其成分可以具有低于或等于
‑
159℃的温度，以便将其带到第二热交换器44，特别是第二热交换器44的第二输入4415。采样导管71至
少部分浸没，以便对液态天然气进行采样，并且可以包括泵711，例如浸没泵。液态天然气的采样可以通过至少一个采样阀712来控制，该至少一个采样阀712设置在采样导管71上并布置在第二热交换器44的上游。
[0139]
有利地，在第二热交换器44中实施的热交换可以确保从罐3中取出的液态天然气的至少一部分过冷。在本操作模式中，处理系统1因此同时实施所述至少一个消耗单元2的供应回路5、制冷剂回路4和包括第二热交换器44的过冷设备7，第二热交换器44被构造为将液态天然气冷却至低于
‑
168℃的温度。
[0140]
在第二热交换器44的第二出口4414处离开第二热交换器44的过冷液态天然气然后可以经由包括至少一个返回阀721的至少一个返回导管72直接被送到罐3的下部，以便形成冷液态天然气31的储存层，该储存层可以随后被再利用。
[0141]
替代地，如下面将参照图6进一步解释的那样，过冷的液态天然气可以被送到包括在处理系统1的冷凝设备6中的第三热交换器61。
[0142]
图3示出类似于前面参照图1和2描述的处理系统1。然而，与其不同的是，它还实施如图4所示的用于调节制冷剂回路4中流通的制冷剂的成分的方法。
[0143]
如前所述，当制冷剂在第一压缩装置41中被压缩时，来自第一旋转轴承的氮会污染制冷剂。向制冷剂的这种泄漏改变了制冷剂的成分，并导致制冷剂的状态变化温度的改变，随着时间的推移，这种改变不再适合与液态和/或气态的天然气进行热交换。
[0144]
因此，根据本发明的处理系统1被构造成检测制冷剂成分的这种变化，然后通过调节所述制冷剂的成分来补救。
[0145]
因此，如图3和图4所示，当实施用于调节在回路4中流通的制冷剂的成分的方法时，处理系统1执行测量制冷剂温度的测量步骤1000和/或测量所述制冷剂的成分的测量步骤2000。如前所述，制冷剂温度1000的测量由温度检测器91执行，该温度检测器91将所述测量或确定传送到分析单元93，该传送在此由虚线1001表示。
[0146]
分析单元93确保测量温度与至少一个阈值或参考值范围的比较步骤1100。如果测量温度与阈值或参考值范围没有不同，则停止调节制冷剂成分的方法，然后能够随后执行新的温度测量步骤1000。
[0147]
相反地，如果测量温度不同于阈值或不同于参考值范围，控制系统9执行对在第一热交换器42的第二输出4224和制冷剂回路4的膨胀器件43的输入之间流通的一部分制冷剂采样的采样步骤1200，该制冷剂基本上是液体且处于高压。控制系统9命令包括在采样分支120上的制冷剂流率调节构件125的至少部分打开，并且一部分制冷剂通过采样分支120被送到相分离器12，而剩余的制冷剂继续在主分支410上流通。
[0148]
类似地，成分检测器92执行成分测量步骤2000，并确保其传输到分析单元，这里由虚线2001表示该传输。替代地或附加地，该成分测量步骤2000可以由布置在蓄积装置46中的成分检测器92’来实现，其将所述测量向分析单元93的传送在这里由虚线2001’表示。
[0149]
如前所述，分析单元93确保将测量成分与至少一种参考成分或参考成分范围进行比较的步骤1100。如果测量成分与参考成分或参考成分范围没有不同，则停止调节方法，并且随后能够实施新的成分测量步骤2000。相反，如果测量成分不同于参考成分或不同于参考成分范围，控制系统9如前所述实施采样步骤1200。
[0150]
例如，当制冷剂的测量成分显示氮的比例相对于包括在制冷剂初始成分中的氮的
参考比例增加至少5％时，可以实施采样步骤1200。
[0151]
然后，用于调节制冷剂成分的方法包括在采样分支120上流通的制冷剂部分的分离步骤1300，其中制冷剂部分在进入相分离器12时被蒸发，以被分离成富氮气态部分和富烃液体部分。
[0152]
制冷剂部分的分离步骤1300之后是制冷剂部分的液体部分经由第三分支130返回到主分支410中的步骤1400。这种返回沿着回路4中制冷剂的流通方向s1在膨胀器件43的下游、在主分支410的所谓低压的第二部分412中进行。特别地，这种返回是在膨胀器件43的输出和第二热交换器44的第一输入4411之间进行的，在第二热交换器44中，来自相分离器12的液体部分与在主分支410中流通的膨胀制冷剂结合。
[0153]
如前所述，制冷剂的液体部分到主分支410的返回由控制系统9控制，控制系统9调节(这里由虚线903示出)初级流率调节器件135的至少部分打开。
[0154]
此外，如上所述，分离步骤1300之后还可以是从处理系统1排放1450和/或燃烧1450和/或将制冷剂部分的气态部分注入1450到供应回路5的供应管线51中的步骤。该步骤1450可以在制冷剂部分的液体部分返回到主分支410的步骤1400之前、之后或同时进行，如图所示。
[0155]
如前所述，气态部分向次级分支140的流通由控制系统9控制，如虚线902所示，控制系统9调节次级流率调节器件145的至少部分打开。
[0156]
在图示的示例中，次级分支140允许富氮气体部分的一部分从处理系统1中排放和/或燃烧，而处理系统1的连接到次级分支140的第三分支150允许所述气态部分的剩余部分在供应回路5的不同点注入。
[0157]
总之，在制冷剂部分的分离步骤1300之后，基于消除制冷剂中存在的氮的需要，次级流率调节器件145控制一部分富氮蒸汽返回到排放和/或供应回路5。液体部分、可能还有一部分蒸汽返回到接合点131。
[0158]
第三分支150在旁通点151和连接点152之间延伸，旁通点151布置在次级分支140上，连接点152布置在气态天然气的供应管线51上，在罐3的输出和第一热交换器42的第一输入4225之间，以便将富氮气态部分注入气态天然气中，然后将获得的气体混合物送至第一热交换器42，使其被加热并被消耗单元2消耗。有利地，次级制冷剂流率调节器件145可以布置在分叉点121和旁通点151之间。
[0159]
因此，步骤1450允许减少在回路4中流通的制冷剂中氮的比例。由于制冷剂部分的气态部分可包含高达20％的甲烷，因此该步骤1450还伴随着从处理系统中排放和/或燃烧和/或向供应管线51中注入最初包含在制冷剂中的不容忽视的量的甲烷。
[0160]
为了补偿这种损失，根据本发明的调节制冷剂成分的方法包括在注入点161注入主要包括甲烷的流体的步骤1500。注入的主要包含甲烷的流体可以明显地源自存储缸17和/或来自处理系统1的供应回路5，也就是说来自罐的气态天然气。
[0161]
为了确保注入适当量的主要包含甲烷的流体，用于调节制冷剂成分的方法在制冷剂部分的采样步骤1200和主要包含甲烷的流体的注入步骤1500之间包括确定在次级分支140中流通的制冷剂部分的气态甲烷比例的第一子步骤1410。
[0162]
作为示例，处理系统1可以包括至少一个传感器126，该至少一个传感器126布置在次级分支140上，并且被构造为测量所述比例并将所述比例传送给分析单元93。该传送在这
里由线906表示。
[0163]
具体地，如图所示，该第一子步骤1410可以在返回步骤1400和/或步骤1450之后执行。替代地，该第一子步骤1410可以在制冷剂部分的分离步骤1300之前、同时或之后进行。
[0164]
调节方法包括在第一子步骤1410之后的第二子步骤1420，该第二步骤根据在次级分支140中测得的气态甲烷的比例确定将要注入到在制冷剂回路中流通的制冷剂中的主要包含甲烷的流体的量。这样的子步骤1420特别地由分析单元93实现，该分析单元93计算要注入的主要包含甲烷的流体的比例。
[0165]
因此，注入主要包括甲烷的流体的步骤1500允许调节制冷剂的改变的成分，以便获得合适的成分，例如接近或类似于制冷剂的初始成分或者甚至至少一种参考成分的成分。
[0166]
为此，如图所示，处理系统1可以包括多个注入分支160。第一注入分支1601可以在分流点162和注入点161之间延伸。有利的是，分流点162布置在供应气态天然气的供应管线51上，位于第二压缩装置11和浮式结构的消耗单元2之间，以便获取处于高压且富含主要包含甲烷的流体的被压缩的气态天然气并将其注入制冷剂回路4中。例如，这种气态天然气可以包含大约89％的甲烷比例。
[0167]
所述压缩天然气在供应回路5中的分流及其向制冷剂回路4中的注入取决于流率调节装置165的至少部分打开，该流率调节装置165用于通过控制系统9调节主要包含甲烷的流体的流率，以下称为第一流率调节装置1651，该控制由虚线904示意性地表示。因此，在第二压缩装置11的输出处获得的气态天然气经受高压，有利地被输送到制冷剂回路4的主分支410的第二部分412，在该第二部分中制冷剂经受低压。
[0168]
第二注入分支1602至少由主要包含甲烷的流体的加压存储缸17供应主要包含甲烷的流体，主要包含甲烷的流体到制冷剂回路4中的注入则取决于第二流率调节装置1652的至少部分打开，该第二流率调节装置1652用于通过控制系统9调节主要含甲烷的流体的流率，该控制由虚线905示意性地表示。
[0169]
根据未示出的替代方案，处理系统1可以包括单个注入分支160，该单个注入分支160被构造成至少由存储缸17供应和/或在注入点161和分流点162之间延伸。
[0170]
此外，应当理解，虽然所示的处理系统1可以包括多个注入分支160，但是它也能够仅包括注入分支1651或1652中的一个。注入分支165则可以由存储缸17供应主要包含甲烷的流体，或者注入分支165可以在注入点161和分流点162之间延伸。
[0171]
因此，当处理系统仅包括注入分支1601时，通过从供应管线51获取气态天然气，有利地可以利用浮式结构上的主要包含甲烷的流体资源，并且不需要为处理系统1配备任何存储缸17。
[0172]
应注意到，当经由第一注入分支1601进行主要包含甲烷的流体的注入，即当当主要包含甲烷的流体来源于在供应管线51中流通的气态天然气时，用于调节制冷剂成分的方法包括在第二子步骤1420之前的附加子步骤1430，该附加子步骤1430分析来自罐3的气态天然气的成分，以确定其中甲烷的比例。特别地，该分析子步骤1430在制冷剂部分的采样步骤1200和主要包含甲烷的流体的注入步骤1500之间执行，并且可以在第一子步骤1410之后执行，或者如图所示，与第一子步骤1410同时执行。
[0173]
作为示例，处理系统1可以包括至少一个成分传感器94，其布置在供应管线51上，
并且被构造为测量所述比例并将所述比例传送给分析单元93。该传送在这里由虚线907表示。然后，在第二子步骤1420期间考虑该测量，该第二子步骤1420确定将要被注入的主要包含甲烷的流体的量，例如通过结合要在第一注入分支1601中实施的气态天然气的质量流率的计算步骤。在所示的例子中，成分传感器94被布置在第二压缩装置11的输出和消耗单元2之间，但是它将能够被布置在包括在罐3的输出和消耗单元2的输入之间的供应管线51的任何点。
[0174]
图5表示实施处理系统1的供应回路5的备用系统的替代操作模式。备用系统包括冗余的压缩装置11、41，压缩装置11、41经由替代回路8供应浮式结构的至少一个消耗单元2，以避免消耗单元2的供应中断，即使在第二压缩装置11发生故障的情况下。
[0175]
事实上，在根据本发明的处理系统1中，包括在制冷剂回路4中的第一压缩装置41被构造成还能够压缩在燃料供应回路5中流通的气态天然气，并且用于向消耗单元2供应气态天然气作为燃料。第一压缩装置41需要能够将天然气从大气压量级的压力压缩到大约13巴的压力。例如，为了能够压缩天然气或制冷剂，第一压缩装置41优选具有至少13
±
20％的压缩比和5000m3/h
±
10％的吞吐量。
[0176]
如前所述，这种结构的结果是，第一压缩装置41可以基本上类似于第二压缩装置11，也就是说，它们可以具有类似的压缩比和/或吞吐量和/或至少一个相同密封的旋转轴承。
[0177]
为了允许在制冷剂回路4或燃料供应回路5中使用第一压缩装置41，备用系统的替代回路8包括至少一个替代线路81，该至少一个替代线路81确保第二压缩装置11的旁通。替代线路81包括第一压缩装置41，并且在系统的、包括在供应回路5的供应线路51上的第一点811和第二点812之间延伸，第一点811布置在第一热交换器42的第一输出4226和第二压缩装置11之间，而第二点812布置在第二压缩装置11的输出和消耗单元2之间。
[0178]
为了实施备用模式，与第二压缩装置11一样，第一压缩装置41之前和/或之后是至少一个隔离阀82，用于定向气态天然气和/或制冷剂的流动。特别地，至少一个初级隔离阀821可以布置在第一压缩装置41的上游和/或下游的替代管线81上，而至少一个次级隔离阀822可以布置在第二压缩装置11的上游和/或下游的供应管线51上。
[0179]
此外，制冷剂回路4可以包括至少一个截止阀45，该至少一个截止阀45沿回路4中制冷剂的流通方向s1布置在第一压缩装置41的上游和/或下游的主分支410上。
[0180]
因此，默认情况下，也就是说，在如前面参考图2所解释的操作模式中，第二压缩装置11是可操作的，并且在燃料供应回路5中用于向消耗单元2供应气态天然气。初级隔离阀821关闭，截止阀45和次级隔离阀822打开，以便将第一压缩装置41与供应回路5中的天然气流通隔离，并在制冷剂回路4中使用它来压缩制冷剂。
[0181]
相反地，如图5所示，当第二压缩装置11发生故障并且实施备用系统时，至少第二隔离阀822和截止阀45关闭，而第一隔离阀821打开。离开第一热交换器42的第三通道423的天然气因此在替代回路8中流通，被第一压缩装置41吸入，然后返回到供应回路5的供应管线51上，以便供应给消耗单元2。
[0182]
图6示出如前面参照图1和2所解释的处理系统1的第二操作模式，其中实施了冷凝设备6。应当理解，当处理系统1根据本发明的第二操作模式操作时，如前面参照图3和图4所述的调节制冷剂成分的方法也能够被实施。
[0183]
当相对于消耗单元2的需求产生过量的bog时，可以特别使用第二种操作模式。在这种情况下，已经被送入燃料供应回路5且未被浮式结构的消耗单元2使用的气态天然气的一部分被取出并被送到冷凝设备6，以将其设为液态，然后将其返回到罐3中。处理系统1的返回管线62取出在第二压缩装置11的输出和消耗单元2之间的供应回路5的供应管线51上的天然气部分。
[0184]
如图所示，返回管线62可以在分流点162处连接到燃料供应回路5。可选地，回流管线可以在不同于包括在第二压缩装置11和消耗单元之间的分流点162的点处连接到供应回路。
[0185]
被提取、压缩并经受高压(例如低于或等于13巴)的天然气的部分的温度在20℃和45℃之间。在下文中，它将被称为压缩的过量天然气或过量天然气。有利的是，压缩的过量天然气的分流可以选择性地进行，并且可以例如由设置在返回管线62上的分流阀621控制。
[0186]
在冷凝设备6中，压缩的过量天然气被送到第三热交换器61，在那里它在第三热交换器61的第一通道611中流通，并向在所述第三热交换器61的第二通道612中流通的液态天然气释放热量。有利地，如图所示，这种液态天然气可以来自第二热交换器44，也就是说，在进入第三热交换器61的第二通道612之前，它可以在第二热交换器44中被过冷，以便优化压缩的过量天然气的冷凝。
[0187]
根据未示出的替代方案，液态天然气可以直接来自罐3。
[0188]
在第三热交换器61的输出处，冷却和冷凝的过量天然气的温度为
‑
152℃至
‑
160℃。在第三热交换器61的第二通道612中流通的液态天然气和来自同一第三热交换器61的第一通道611的冷凝天然气通过至少一个公共返回导管63被送到罐3。有利地，返回导管63可以包括至少一个阀631。
[0189]
最后，图7是浮式结构100的剖视图，示出了安装在浮式结构100的双壳中的天然气储罐3，该双壳由至少一个初级密封膜、布置在浮式结构100的初级密封膜和双壳之间的一个次级密封膜以及分别形成在初级密封膜和次级密封膜之间以及次级密封膜和双壳之间的两个隔热屏障形成。
[0190]
布置在浮式结构100的顶部甲板上的装载和/或卸载管道101可以通过适当的连接器连接到海上或港口码头102，以便将液态天然气货物从罐3转移或转移到罐3。
[0191]
通过阅读上述内容可以理解，本发明提出了一种用于天然气的处理系统1，用于向浮式结构的至少一个消耗单元供应天然气作为燃料。该处理系统包括至少一个制冷剂回路，该制冷剂回路的成分被特别优化以在低温下与存储在浮式结构的至少一个罐中并从该罐中取出的所述天然气进行热交换。该处理系统还包括用于控制所述制冷剂成分的至少一个系统，并且该至少一个系统被构造成允许调节所述成分，以便保持所述处理系统的最佳效率。
[0192]
然而，本发明不能局限于这里描述和图示的器件和构造，并且它还扩展到任何等同的器件或构造以及这些器件的任何可操作的技术组合。特别地，热交换器的数量能够被修改，特别是第一热交换器能够被分成多个热交换器，只要处理系统最终实现与本文件中描述的功能相同的功能。