KR101675879B1 - 증발가스 재액화 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
증발가스 재액화 장치 및 방법이 개시된다.
본 발명에 따르면 증발가스 재액화 장치에 있어서, 증발가스를 재액화하는 본래의 목적을 달성하면서도 증발가스 재액화에 필요한 에너지의 소모량을 감축할 수 있다.
또한, 본 발명을 액화가스를 연료로 하는 해상 부유물에 적용할 경우 별도의 기화기가 없이도 액화가스를 기화하여 엔진 등에 공급할 수 있어 해상 부유물의 설비가 간소화되는 효과도 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 액화가스를 수송하는 선박에 구비되는 증발가스 재액화 장치에 있어서, 액화가스가 저장되는 탱크; 상기 탱크 하류에 구비되는 열 교환 수단; 상기 열 교환 수단의 하류에 구비되며 상기 열 교환 수단에서 배출되는 증발가스의 일부를 압축하는 다단 압축기; 상기 열 교환 수단의 하류에 구비되며 상기 다단 압축기 및 상기 열 교환 수단을 통과한 증발가스 중 일부를 감압하여 냉각시켜 기액 혼합물을 생성하는 제1 팽창 수단; 및 상기 제1 팽창 수단의 하류에 구비되며 상기 제1 팽창 수단에서 배출되는 기액 혼합물을 기체가 액체로 분리하는 기액 분리기; 를 포함하며, 상기 다단 압축기는 직렬로 구비된 복수의 압축부를 포함하며, 상기 열 교환 수단에서는 상기 탱크 및 상기 기액 분리기로부터 공급되는 증발가스와 상기 다단 압축기로부터 공급되는 증발가스가 열교환하여 상기 다단 압축기로부터 공급되는 증발가스가 냉각되고, 상기 다단 압축기 및 상기 열 교환 수단을 통과하며 냉각된 증발가스 중 상기 제1 팽창 수단으로 공급되는 양을 제외한 나머지 증발가스는 상기 다단 압축기의 상기 복수의 압축부 중 어느 하나의 하류에 공급되는 것을 구성으로 한다.
본 발명에 따르면 증발가스 재액화 장치에 있어서, 증발가스를 재액화하는 본래의 목적을 달성하면서도 증발가스 재액화에 필요한 에너지의 소모량을 감축할 수 있다.
또한, 본 발명을 액화가스를 연료로 하는 해상 부유물에 적용할 경우 별도의 기화기가 없이도 액화가스를 기화하여 엔진 등에 공급할 수 있어 해상 부유물의 설비가 간소화되는 효과도 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 액화가스를 수송하는 선박에 구비되는 증발가스 재액화 장치에 있어서, 액화가스가 저장되는 탱크; 상기 탱크 하류에 구비되는 열 교환 수단; 상기 열 교환 수단의 하류에 구비되며 상기 열 교환 수단에서 배출되는 증발가스의 일부를 압축하는 다단 압축기; 상기 열 교환 수단의 하류에 구비되며 상기 다단 압축기 및 상기 열 교환 수단을 통과한 증발가스 중 일부를 감압하여 냉각시켜 기액 혼합물을 생성하는 제1 팽창 수단; 및 상기 제1 팽창 수단의 하류에 구비되며 상기 제1 팽창 수단에서 배출되는 기액 혼합물을 기체가 액체로 분리하는 기액 분리기; 를 포함하며, 상기 다단 압축기는 직렬로 구비된 복수의 압축부를 포함하며, 상기 열 교환 수단에서는 상기 탱크 및 상기 기액 분리기로부터 공급되는 증발가스와 상기 다단 압축기로부터 공급되는 증발가스가 열교환하여 상기 다단 압축기로부터 공급되는 증발가스가 냉각되고, 상기 다단 압축기 및 상기 열 교환 수단을 통과하며 냉각된 증발가스 중 상기 제1 팽창 수단으로 공급되는 양을 제외한 나머지 증발가스는 상기 다단 압축기의 상기 복수의 압축부 중 어느 하나의 하류에 공급되는 것을 구성으로 한다.
Description
본 발명은 증발가스 재액화 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 증발가스의 냉열을 회수하여 증발가스를 재액화하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
탄화수소를 주성분으로 하는 가스를 해상을 통해서 수송하는 경우에 있어, 기체 상태로 수송하는 경우 부피가 지나치게 커지므로 가스를 액화할 필요가 있다.
이러한 액화가스(Liquefied Gas)를 수송하는 액화가스 수송선에는 액화가스가 외부와의 열교환 등으로 인해 증발하는 것을 방지하기 위해 액화가스를 저장하는 탱크에는 각종 단열 구성들을 구비되어 있는 것이 일반적이다.
그러나, 외부와의 완벽한 단열은 불가능하므로 액화가스를 저장하는 탱크 내부에서는 액화가스의 증발이 끊임없이 발생하는데 이렇게 증발한 액화가스를 증발가스(Boil off Gas)라고 한다. 이러한 증발가스가 탱크 내부에 누적될 경우 탱크 내부의 압력이 증가하고 증발가스의 발생을 더욱 가속화 시키므로 증발가스를 외부로 배출하거나 재액화한 후 다시 탱크로 복귀시킬 필요가 있다.
이러한 증발가스 재액화 방법으로서 질소 등 별도의 냉매를 이용하여 증발가스로 냉열을 전달하여 증발가스를 액화하는 방법, 별도의 냉매 없이 증발가스가 가지고 있는 냉열을 회수하여 증발가스를 재액화 하는 방법 등이 이용되고 있다. 특히, 별도의 냉매 없이 증발가스가 가지고 있는 냉열을 회수하여 증발가스를 재액화 하는 방법은 증발가스 재액화를 위한 설비를 감축시킬 수 있고, 증발가스 재액화에 필요한 에너지 소모량을 감출시킬 수 있다는 장점이 있다.
그러나, 그럼에도 불구하고 증발가스의 냉열을 이용하여 증발가스를 재액화하는 방법에서도 증발가스 재액화를 위해서는 압축기를 가동해 증발가스를 압축시켜야 하는 등의 에너지가 여전히 요구된다. 따라서, 증발가스 재액화 설비에 있어서, 증발가스 압축을 위한 압축기 등에 공급되는 에너지를 감축할 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 증발가스를 재액화하는 본래의 목적을 달성하면서도 증발가스 재액화에 필요한 에너지의 소모량을 감축시키는 증발가스 재액화 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 액화가스를 수송하는 선박에 구비되는 증발가스 재액화 장치에 있어서, 액화가스가 저장되는 탱크; 상기 탱크 하류에 구비되는 열 교환 수단; 상기 열 교환 수단의 하류에 구비되며 상기 열 교환 수단에서 배출되는 증발가스를 압축하는 다단 압축기; 상기 열 교환 수단의 하류에 구비되며 상기 다단 압축기 및 상기 열 교환 수단을 통과한 증발가스 중 일부를 감압하여 냉각시켜 기액 혼합물을 생성하는 제1 팽창 수단; 및 상기 제1 팽창 수단의 하류에 구비되며 상기 제1 팽창 수단에서 배출되는 기액 혼합물을 기체가 액체로 분리하는 기액 분리기; 를 포함하며, 상기 다단 압축기는 직렬로 구비된 복수의 압축부를 포함하며, 상기 열 교환 수단에서는 상기 탱크 및 상기 기액 분리기로부터 공급되는 증발가스와 상기 다단 압축기로부터 공급되는 증발가스가 열교환하여 상기 다단 압축기로부터 공급되는 증발가스가 냉각되고, 상기 다단 압축기 및 상기 열 교환 수단을 통과하며 냉각된 증발가스 중 상기 제1 팽창 수단으로 공급되는 양을 제외한 나머지 증발가스는 상기 다단 압축기의 상기 복수의 압축부 중 어느 하나의 하류에 공급되는 증발가스 재액화 장치가 제공된다.
상기 열 교환 수단은, 상기 탱크로부터 배출되는 증발가스 및 상기 기액 분리기로부터 배출되는 증발가스를 상기 다단 압축기로부터 배출되는 증발가스와 열교환하여 상기 다단 압축기로부터 배출되는 증발가스를 냉각시키는 열 회수 유닛; 상기 다단 압축기와 열 회수 유닛을 거쳐 공급되는 증발가스를 추가적으로 냉각시키는 중간 냉각기; 및 상기 열 회수 유닛과 중간 냉각기 사이에 구비되어 상기 중간 냉각기로 공급되는 증발가스의 일부를 감압시켜 냉각시키는 제2 팽창 수단; 을 포함하며, 상기 중간 냉각기에 공급되는 증발가스 중 상기 제2 팽창 수단에서 냉각된 증발가스와 상기 중간 냉각기에 공급되는 증발가스 중 상기 제2 팽창 수단으로 공급되지 않고 바로 상기 중간 냉각기로 공급되는 증발가스가 상기 중간 냉각기에서 열교환할 수 있다.
상기 열 교환 유닛은, 멀티 스트림 열교환기; 및 상기 멀티 스트림 열교환기의 상류에 구비되는 제3 팽창 수단; 을 포함하며, 상기 멀티 스트림 열교환기에서, 상기 탱크에서 배출되는 증발가스 및 상기 기액 분리기에서 배출되는 증발가스를 상기 다단 압축기로부터 배출되는 증발가스와 열교환하여 상기 다단 압축기로부터 배출되는 증발가스를 냉각시키며, 상기 다단 압축기 및 멀티 스트림 열교환기를 통과한 증발가스 중 일부는 상기 제3 팽창 수단을 거쳐 냉각된 후 다시 상기 멀티 스트림 열교환기로 공급되어 상기 다단 압축기로부터 배출되는 증발가스를 열교환에 의해 냉각시킬 수 있다.
상기 다단 압축기는 4단 압축기일 수 있다.
상기 다단 압축기 및 상기 열 교환 수단을 통과한 증발가스 중 상기 제1 팽창 수단으로 공급되는 양을 제외한 나머지 증발가스는 상기 다단 압축기 중 1단 압축부의 하류에 공급될 수 있다.
상기 1단 압축부의 하류에 공급되는 증발가스의 압력은 2 내지 5 bar일 수 있다.
상기 열 교환 수단과 상기 제1 팽창 수단 사이에 구비되며 상기 열 교환 수단으로부터 상기 제1 팽창 수단으로 공급되는 증발가스와 다른 경로를 통해 공급되는 액화가스를 열교환시켜 상기 액화가스를 기화시키는 기화기; 및 상기 기화기에서 기화된 상기 액화가스를 공급받는 연료 수요처; 를 더 포함할 수 있다.
상기 다른 경로를 통해 공급되는 액화가스는 에탄, 에틸렌, 프로필렌, LPG 중 어느 하나일 수 있다.
상기 증발가스는 에탄, 에틸렌, 프로필렌, 및 LPG 중 어느 하나일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 액화가스를 수송하는 선박에 구비되는 증발가스 재액화 방법에 있어서, 액화가스를 저장하는 탱크에서 배출되는 증발가스를 압축하기 위한 4단 압축기가 구비되고, 상기 4단 압축기에 의해 압축된 후 배출되는 증발가스를 상기 탱크에서 배출되는 증발가스와 열교환을 하여 냉각시킨 후 상기 4단 압축기 중 1단 압축부 하류에 일부 또는 전부를 공급하는 것을 특징으로 하는 증발가스 재액화 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면 증발가스 재액화 장치에 있어서, 증발가스를 재액화하는 본래의 목적을 달성하면서도 증발가스 재액화에 필요한 에너지의 소모량을 감축할 수 있다.
또한, 본 발명을 액화가스를 연료로 하는 해상 부유물에 적용할 경우 별도의 기화기가 없이도 액화가스를 기화하여 엔진 등에 공급할 수 있어 해상 부유물의 설비가 간소화되는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 증발가스 재액화 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 증발가스 재액화 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 증발가스 재액화 장치의 구성도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명될 것이나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 증발가스 재액화 장치의 구성도이다.
본 명세서에서의 '증발가스'는 에탄, 에틸렌, 프로필렌, 및 LPG 중 어느 하나일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 증발가스 재액화 장치는 액화가스를 저장하며 액화가스로부터 생성된 증발가스를 배출하는 탱크(1), 탱크(1)로부터 배출되는 증발가스를 압축하는 압축기(10), 탱크(1)와 압축기(10) 사이에 구비되는 열 교환 수단(100)을 포함한다. 열 교환 수단(100)에서는 탱크(1)로부터 배출되는 증발가스와 압축기(10)로부터 배출되는 증발가스가 열교환하여 압축기(10)로부터 배출되는 증발가스가 냉각된다. 압축기(10)는 다단 압축기(Multi-stage Compressor)일 수 있으며, 4단 압축기일 수 있다. 압축기(10)가 4단 압축기일 경우 압축기(10)는 직렬로 구비되어 증발가스를 차례로 압축하는 제1 압축부(12), 제2 압축부(14), 제3 압축부(16), 및 제4 압축부(18)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 압축부(12, 14, 16, 18)의 하류에는 각각 증발가스를 중간 냉각하는 쿨러(20)가 구비될 수 있다.
제1 압축부(12) 하류의 증발가스의 압력은 2 내지 5 bar, 예를 들어 3.5 bar일 수 있고, 제2 압축부(14) 하류의 증발가스의 압력은 10 내지 15bar, 예를 들어 12 bar일 수 있다. 또한, 제3 압축부(16) 하류의 증발가스의 압력은 25 내지 35 bar, 예를 들어 30.5 bar일 수 있고, 제4 압축부(18) 하류의 증발가스의 압력은 75 내지 90 bar, 예를 들어 83.5 bar일 수 있다.
열 교환 수단(100) 하류에는 압축기(10) 및 열 교환 수단(100)을 통과한 증발가스 중 일부를 감압 및 냉각시켜 증발가스로부터 기액 혼합물을 생성하는 제1 팽창 수단(30), 및 제1 팽창 수단(30)의 하류에 구비되어 기액 혼합물을 기체와 액체로 분리하는 기액 분리기(40)가 구비된다. 기액 분리기(40)로부터 배출된 유체 중 액체는 다시 탱크(1)로 복귀하고 기체는 재공급 라인(L4)을 통해 탱크(1)로부터 배출된 증발가스에 합류하여 다시 열 교환 수단(100)에 공급된다.
탱크(1), 압축기(10), 열 교환 수단(100), 제1 팽창 수단(30), 및 기액 분리기(40)는 탱크(1)로부터 배출된 증발가스가 재액화 되어 액체 상태로 탱크(1)에 복귀하는 경로를 제공하는 재액화 라인(L1) 상에 구비된다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 증발가스 재액화 장치에 있어서, 열 교환 수단(100)은, 탱크(1)로부터 배출되는 증발가스와 압축기(10)로부터 배출되는 증발가스가 열교환하여 압축기(10)로부터 배출되는 증발가스를 냉각시키는 열 회수 유닛(110), 열 회수 유닛(110)의 하류에 구비되며 열 회수 유닛(110)에서 냉각된 증발가스가 공급되는 중간 냉각기(112), 열 회수 유닛(110)과 중간 냉각기(112) 사이에 구비되며 열 회수 유닛(110)으로부터 중간 냉각기(112)에 공급되는 증발가스 중 일부를 감압 및 냉각시켜 중간 냉각기(112)에 공급하는 제2 팽창 수단(114)을 포함한다. 즉, 열 회수 유닛(110)으로부터 중간 냉각기(112)로 공급되는 증발가스 중 일부는 바이패스 라인(L2) 상에 구비된 제2 팽창 수단(114)를 통과하고, 나머지는 재액화 라인(L1)을 통해 중간 냉각기(112)에 공급된다.
한편, 제2 팽창 수단(114) 및 중간 냉각기(112)를 통과한 증발가스는 압축기(10)로 유입된다. 이때, 압축기(10)가 다단 압축기인 경우 제2 팽창 수단(114) 및 중간 냉각기(112)를 통과한 증발가스는 압축기 공급 라인(L3)을 통해 압축기(10)에 구비된 복수의 압축부 중 어느 하나의 하류에 공급된다. 이때, 압축기(10)가 4단 압축기인 경우 증발가스는 제1 압축부(12), 또는 제2 압축부(14)의 하류에 공급될 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 증발가스 재액화 장치가 액화가스를 연료로 하는 해상 부유물에 설치될 경우 중간 냉각기(112)와 제1 팽창 수단(30) 사이에는 기화기(50)가 구비될 수 있다. 기화기(50)는 연료로서의 액화가스를 저장하는 연료 탱크(3)로부터 엔진 등의 연료 수요처(2)에 액화가스를 기화하여 공급하는 구성이다. 이때, 재액화 라인(L1)을 따라 중간 냉각기(112)로부터 제1 팽창 수단(30)에 공급되는 증발가스는 기화기(50)에서 연료 탱크(3)로부터 연료 수요처(2)에 공급되는 액화가스와 열교환하여 연료 탱크(3)로부터 연료 수요처(2)에 공급되는 액화가스를 기화한다.
한편, 연료 탱크(3)는 복수일 수 있으며, 연료 탱크(3)로부터 기화기(50)로 공급되는 연료는 에탄, 에틸렌, 프로필렌, 및 LPG(Liquefied Petroleum Gas)로 구성된 군에서 선택될 수 있다. 따라서 연료 탱크(3)가 복수인 경우 각각의 연료 탱크(3)에 저장된 연료의 종류는 모두 같을 수 있고, 모두 다를 수도 있다. 또한 연료 탱크(3) 중 일부의 탱크에 저장된 연료의 종류는 같을 수 있고 나머지 탱크에 저장된 연료는 다를 수 있다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 증발가스 재액화 장치의 작용을 설명한다.
탱크(1)로부터 배출된 증발가스는 열 회수 유닛(110)을 통과하여 압축기(10)로 공급되어 압축된다. 압축기(10)에서 압축되어 배출된 증발가스는 다시 열 회수 유닛(110)으로 공급된다. 열 회수 유닛(110)에서는 압축기(10)에서 배출된 증발가스와 탱크(1)로부터 배출되어 열 회수 유닛(110)에 공급되는 증발가스가 열교환하여 압축기(10)에서 배출된 증발가스가 냉각된다. 이때, 압축기(10)에서 배출된 증발가스의 압력은 40 내지 100 bar일 수 있고, 압축기(10)에서 배출된 증발가스로서 열 회수 유닛(110)에서 냉각된 증발가스의 온도는 섭씨 -10 내지 35도일 수 있다.
열 회수 유닛(110)에서 냉각되어 배출된 증발가스 중 일부는 바이패스 라인(L2)상에 구비된 제2 팽창 수단(114)에 공급되어 감압 및 냉각된 후 중간 냉각기(112)에 공급되고, 나머지는 재액화 라인(L1)을 통해 중간 냉각기(112)에 바로 공급된다. 이때, 중간 냉각기(112)에서는 열교환이 일어난다. 즉, 바이패스 라인(L2)상에 구비된 제2 팽창 수단(114)을 통해 중간 냉각기(112)에 공급된 증발가스는 저온 상태이므로 재액화 라인(L1)을 통해 중간 냉각기(112)에 공급된 증발가스를 냉각시킨다. 제2 팽창 수단(114) 및 중간 냉각기(112)를 거친 증발가스는 압축기 공급 라인(L3)을 통해 압축기(10)에 공급된다.
한편, 중간 냉각기(112)에서 냉각된 증발가스는 재액화 라인(L1)을 통해 기화기(50)에서 전술한 바와 같이 연료 탱크(3)로부터 연료 수요처(2)에 공급되는 액화가스와 열교환하여 연료 탱크(3)로부터 연료 수요처(2)에 공급되는 액화가스를 기화한다. 이후, 증발가스는 제1 팽창 수단(30)으로 공급되어 감압 및 냉각된다. 이 과정을 통해 증발가스는 기액 혼합물이 된다. 이렇게 생성된 기액 혼합물은 기액 분리기(40)에 공급되어 기체와 액체로 분리된다. 이 중 액체는 탱크(1)에 복귀하고 기체는 재공급 라인(L4)을 통해 탱크(1)로부터 열 회수 유닛(110)에 공급되는 증발가스에 합류한 후 전술한 과정을 반복하게 된다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 증발가스 재액화 장치의 구성도이다.
도 1에 도시된 도면 부호와 도 2에 도시된 도면 부호가 동일한 경우 동일한 구성이다. 따라서, 도 1과의 차이점을 위주로 설명하도록 한다.
도 1에서와 달리 도 2에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 증발가스 재액화 장치는 열 교환 수단(100)으로서 탱크(1)와 압축기(10) 사이에 구비된 멀티 스트림 열교환기(120), 및 멀티 스트림 열교환기(120)의 상류에 구비된 제3 팽창 수단(122)이 구비된다.
또한, 도 1과 마찬가지로 제1 압축부(12) 하류의 증발가스의 압력은 2 내지 5 bar, 예를 들어 3.5 bar일 수 있고, 제2 압축부(14) 하류의 증발가스의 압력은 10 내지 15bar, 예를 들어 12 bar일 수 있다. 또한, 제3 압축부(16) 하류의 증발가스의 압력은 25 내지 35 bar, 예를 들어 30.5 bar일 수 있고, 제4 압축부(18) 하류의 증발가스의 압력은 75 내지 90 bar, 예를 들어 83.5 bar일 수 있다.
마찬가지로, 연료 탱크(3)는 복수일 수 있으며, 연료 탱크(3)로부터 기화기(50)로 공급되는 연료는 에탄, 에틸렌, 프로필렌, 및 LPG(Liquefied Petroleum Gas)로 구성된 군에서 선택될 수 있다. 따라서 연료 탱크(3)가 복수인 경우 각각의 연료 탱크(3)에 저장된 연료의 종류는 모두 같을 수 있고, 모두 다를 수도 있다. 또한 연료 탱크(3) 중 일부의 탱크에 저장된 연료의 종류는 같을 수 있고 나머지 탱크에 저장된 연료는 다를 수 있다.
이하, 도 1에 도시된 본 발명의 제1 실시예와의 차이점을 중심으로 도 2를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 증발가스 재액화 장치의 작용을 설명한다.
탱크(1)로부터 멀티 스트림 열교환기(120)을 통해 압축기(10)에 공급되어 압축된 후 배출된 증발가스는 다시 멀티 스트림 열교환기(120)에 공급된다. 멀티 스트림 열교환기(120)에서 1차 열교환이 일어난다. 즉, 탱크(1)에서 배출되어 멀티 스트림 열교환기(120)에 공급된 증발가스와 압축기(10)로부터 공급된 증발가스가 열교환하여 압축기(10)로부터 공급된 증발가스가 냉각된다. 이는, 탱크(1)에서 배출된 증발가스는 끓는점에 가까운 극저온인 반면 압축기(10)로부터 공급된 증발가스는 압축기(10)에서의 압축에 의해 온도가 올라 상대적으로 고온이기 때문이다.
멀티 스트림 열교환기(120)에서 냉각된 증발가스의 일부는 기화기(50), 제1 팽창 수단(30), 및 기액 분리기(40)를 통과하며 전술한 본 발명의 제1 실시예와 동일한 과정을 거친다. 한편, 멀티 스트림 열교환기(120)에서 냉각된 증발가스 중 기화기(50)로 공급되는 양을 제외한 나머지 증발가스는 제3 팽창 수단(122)에 공급되어 감압 및 냉각된 후 다시 멀티 스트림 열교환기(120)에 공급된다. 이때, 멀티 스트림 열교환기(120)에서는 2차 열교환이 일어난다. 즉, 제3 팽창 수단(122)을 통과하여 멀티 스트림 열교환기(120)에 공급된 증발가스는 상대적으로 저온이므로 압축기(10)로부터 멀티 스트림 열교환기(120)에 공급된 증발가스와 열교환하여 압축기(10)로부터 멀티 스트림 열교환기(120)에 공급된 증발가스를 냉각시킨다.
즉, 압축기(10)에서 배출되어 멀티 스트림 열교환기(120)에 공급된 증발가스는 (a) 탱크(1)로부터 배출되어 멀티 스트림 열교환기(120)에 공급된 증발가스에 의해 냉각(1차 열교환)되고, (b) 제3 팽창 수단(122)에 의해 감압 및 냉각된 증발가스에 의해 냉각(2차 열교환)된다.
이때, 제3 팽창 수단(122)을 통과한 후 멀티 스트림 열교환기(120)에 공급되는 증발가스의 온도가 탱크(1)로부터 배출되어 멀티 스트림 열교환기(120)에 공급되는 증발가스의 온도보다 낮은 경우 멀티 스트림 열교환기(120)에서의 효율적인 냉각을 위해 압축기(10)로부터 배출되어 멀티 스트림 열교환기(120)에 공급되는 증발가스는 1차 열교환과 2차 열교환이 순차적으로 일어남으로써 냉각될 수 있다.
1 - 탱크
2 - 연료 수요처
3 - 연료 탱크
10 - 다단 압축기
12 - 제1 압축부
14 - 제2 압축부
16 - 제3 압축부
18 - 제4 압축부
20 - 쿨러
30 - 제1 팽창 수단
40 - 기액 분리기
50 - 기화기
100 - 열 교환 수단
110 - 열 회수 유닛
112 - 중간 냉각기
114 - 제2 팽창 수단
120 - 멀티 스트림 열교환기
122 - 제3 팽창 수단
L1 - 재액화 라인
L2 - 바이패스 라인
L3 - 압축기 공급 라인
L4 - 재공급 라인
2 - 연료 수요처
3 - 연료 탱크
10 - 다단 압축기
12 - 제1 압축부
14 - 제2 압축부
16 - 제3 압축부
18 - 제4 압축부
20 - 쿨러
30 - 제1 팽창 수단
40 - 기액 분리기
50 - 기화기
100 - 열 교환 수단
110 - 열 회수 유닛
112 - 중간 냉각기
114 - 제2 팽창 수단
120 - 멀티 스트림 열교환기
122 - 제3 팽창 수단
L1 - 재액화 라인
L2 - 바이패스 라인
L3 - 압축기 공급 라인
L4 - 재공급 라인
Claims (10)
- 액화가스를 수송하는 선박에 구비되는 증발가스 재액화 장치에 있어서,
액화가스가 저장되는 탱크;
상기 탱크 하류에 구비되는 열 교환 수단;
상기 열 교환 수단의 하류에 구비되며 상기 열 교환 수단에서 배출되는 증발가스를 압축하는 다단 압축기;
상기 열 교환 수단의 하류에 구비되며 상기 다단 압축기 및 상기 열 교환 수단을 통과한 증발가스 중 일부를 감압하여 냉각시켜 기액 혼합물을 생성하는 제1 팽창 수단; 및
상기 제1 팽창 수단의 하류에 구비되며 상기 제1 팽창 수단에서 배출되는 상기 기액 혼합물을 기체와 액체로 분리하는 기액 분리기; 를 포함하며,
상기 다단 압축기는 직렬로 구비된 복수의 압축부를 포함하며,
상기 열 교환 수단에서는 상기 탱크 및 상기 기액 분리기로부터 공급되는 증발가스와 상기 다단 압축기로부터 공급되는 증발가스가 열교환하여 상기 다단 압축기로부터 공급되는 증발가스가 냉각되고,
상기 다단 압축기 및 상기 열 교환 수단을 통과하며 냉각된 증발가스 중 상기 제1 팽창 수단으로 공급되는 양을 제외한 나머지 증발가스는 상기 다단 압축기의 상기 복수의 압축부 중 어느 하나의 하류에 공급되는,
증발가스 재액화 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 열 교환 수단은,
상기 탱크로부터 배출되는 증발가스 및 상기 기액 분리기로부터 배출되는 증발가스를 상기 다단 압축기로부터 배출되는 증발가스와 열교환하여 상기 다단 압축기로부터 배출되는 증발가스를 냉각시키는 열 회수 유닛;
상기 다단 압축기와 열 회수 유닛을 거쳐 공급되는 증발가스를 추가적으로 냉각시키는 중간 냉각기; 및
상기 열 회수 유닛과 중간 냉각기 사이에 구비되어 상기 중간 냉각기로 공급되는 증발가스의 일부를 감압시켜 냉각시키는 제2 팽창 수단; 을 포함하며,
상기 중간 냉각기에 공급되는 증발가스 중 상기 제2 팽창 수단에서 냉각된 증발가스와 상기 중간 냉각기에 공급되는 증발가스 중 상기 제2 팽창 수단으로 공급되지 않고 바로 상기 중간 냉각기로 공급되는 증발가스가 상기 중간 냉각기에서 열교환하는,
증발가스 재액화 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 열 교환 유닛은,
멀티 스트림 열교환기; 및
상기 멀티 스트림 열교환기의 상류에 구비되는 제3 팽창 수단; 을 포함하며,
상기 멀티 스트림 열교환기에서,
상기 탱크에서 배출되는 증발가스 및 상기 기액 분리기에서 배출되는 증발가스를 상기 다단 압축기로부터 배출되는 증발가스와 열교환하여 상기 다단 압축기로부터 배출되는 증발가스를 냉각시키며,
상기 다단 압축기 및 멀티 스트림 열교환기를 통과한 증발가스 중 일부는 상기 제3 팽창 수단을 거쳐 냉각된 후 다시 상기 멀티 스트림 열교환기로 공급되어 상기 다단 압축기로부터 배출되는 증발가스를 열교환에 의해 냉각시키는,
증발가스 재액화 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 다단 압축기는 4단 압축기인,
증발가스 재액화 장치. - 청구항 4에 있어서,
상기 다단 압축기 및 상기 열 교환 수단을 통과한 증발가스 중 상기 제1 팽창 수단으로 공급되는 양을 제외한 나머지 증발가스는 상기 다단 압축기 중 1단 압축부의 하류에 공급되는,
증발가스 재액화 장치. - 청구항 5에 있어서,
상기 1단 압축부의 하류에 공급되는 증발가스의 압력은 2 내지 5 bar인,
증발가스 재액화 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 열 교환 수단과 상기 제1 팽창 수단 사이에 구비되며 상기 열 교환 수단으로부터 상기 제1 팽창 수단으로 공급되는 증발가스와 다른 경로를 통해 공급되는 액화가스를 열교환시켜 상기 액화가스를 기화시키는 기화기; 및
상기 기화기에서 기화된 상기 액화가스를 공급받는 연료 수요처; 를 더 포함하는,
증발가스 재액화 장치. - 청구항 7에 있어서,
상기 다른 경로를 통해 공급되는 액화가스는 에탄, 에틸렌, 프로필렌, 및 LPG 중 어느 하나인,
증발가스 재액화 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 증발가스는 에탄, 에틸렌, 프로필렌, 및 LPG 중 어느 하나인,
증발가스 재액화 장치. - 액화가스를 수송하는 선박에 구비되는 증발가스 재액화 방법에 있어서,
액화가스를 저장하는 탱크에서 배출되는 증발가스를 다단 압축기로 공급하여 압축하고,
상기 압축한 증발가스를 상기 탱크에서 배출되는 증발가스로 냉각시키고,
상기 냉각시킨 증발가스의 적어도 일부를 분기시켜 감압시키고,
상기 감압시킨 증발가스로 상기 냉각시킨 증발가스를 더 냉각시키고,
상기 더 냉각시킨 증발가스를 감압 및 냉각시켜 기액 혼합물을 형성하고,
상기 기액 혼합물을 기액분리하여 분리된 기체의 냉열을 상기 압축한 증발가스에 공급해주고,
상기 증발가스를 더 냉각시킨 감압 증발가스는 상기 다단 압축기의 복수의 압축부 중 어느 하나의 하류에 공급하는 것을 특징으로 하는, 증발가스 재액화 방법.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190064784A (ko) * | 2017-12-01 | 2019-06-11 | 대우조선해양 주식회사 | 선박의 가스 연료 공급 시스템 및 방법 |
| KR20220043277A (ko) | 2020-09-29 | 2022-04-05 | (주)테크니컬코리아 | 보일오프 가스 재액화 장치 |
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| KR20150062841A (ko) * | 2013-11-29 | 2015-06-08 | 현대중공업 주식회사 | 액화가스 처리 시스템 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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