KR101714672B1 - Vessel Including Storage Tanks - Google Patents
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Abstract
저장탱크를 포함하는 선박이 개시된다.
상기 저장탱크를 포함하는 선박은, 천연가스를 압축시키는 제 1 압축기; 상기 제 1 압축기에 의해 압축된 천연가스의 일부 흐름(이하, ‘x 흐름’이라고 함.)을 냉매와 열교환시켜 냉각시키는 제 1 열교환기; 상기 제 1 압축기에 의해 압축된 천연가스 중 상기 ‘x 흐름’을 제외한 나머지 흐름(이하, ‘y 흐름’이라고 함.)을 팽창시키는 제1 팽창부; 상기 제1 열교환기 후단에 설치되는 제1 압축부; 상기 제1 팽창부에 의해 팽창되며 액화된 액화천연가스와 기체상태로 남아있는 천연가스를 분리하는 제2 기액분리기; 상기 제 1 열교환기에 의해 냉각된 유체를 팽창시키는 팽창수단; 및 상기 팽창수단을 통과하며 액화된 액화천연가스와 기체상태로 남아있는 천연가스를 분리하는 제1 기액분리기;를 포함하고, 상기 제1 팽창부 및 상기 제1 압축부는 제1 컴팬더를 구성하고, 상기 제 1 열교환기는, 상기 제2 기액분리기에 의해 분리된 액화천연가스; 상기 제1 기액분리기에 의해 분리된 기체상태의 천연가스와 상기 제2 기액분리기에 의해 분리된 기체상태의 천연가스가 합류된 흐름;을 냉매로 사용하여, 상기 ‘x 흐름’을 냉각시키고, 상기 제1 기액분리기에 의해 분리된 기체상태의 천연가스와 상기 제2 기액분리기에 의해 분리된 기체상태의 천연가스가 합류된 흐름은, 상기 제1 열교환기에서 냉매로 사용된 후 상기 제1 압축부에 의해 압축되고, 상기 제1 압축부에 의해 압축된 천연가스는 상기 제1 압축기 전단으로 보내진다.A ship comprising a storage tank is disclosed.
The ship including the storage tank includes: a first compressor for compressing natural gas; A first heat exchanger for cooling a part of the natural gas compressed by the first compressor (hereinafter referred to as "x-flow") by heat exchange with the refrigerant; A first expansion unit for expanding the remaining natural gas other than the 'x-flow' (hereinafter referred to as 'y-flow') from the natural gas compressed by the first compressor; A first compression unit disposed downstream of the first heat exchanger; A second gas-liquid separator which separates the liquefied natural gas expanded by the first expansion part and left liquefied natural gas and the natural gas left in a gaseous state; Expansion means for expanding the fluid cooled by said first heat exchanger; And a first gas-liquid separator for separating the liquefied natural gas passed through the expansion means and the natural gas remaining in a gaseous state, wherein the first expansion part and the first compression part constitute a first compander , The first heat exchanger further comprises: liquefied natural gas separated by the second gas-liquid separator; Liquid separator for separating the gaseous natural gas separated by the second gas-liquid separator and the gaseous natural gas separated by the second gas-liquid separator as a refrigerant, cooling the 'x-flow' The flow of the gaseous natural gas separated by the first gas-liquid separator and the gaseous natural gas separated by the second gas-liquid separator is used as a refrigerant in the first heat exchanger, And the natural gas compressed by the first compressor is sent to the front of the first compressor.
Description
본 발명은 저장탱크를 포함하는 선박에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 천연가스나 증발가스(BOG; Boil Off Gas)를 천연가스나 증발가스 자체를 냉매로 사용하여 액화시킨 후 액화된 액화천연가스를 저장탱크로 보내는, 저장탱크를 포함하는 선박에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a ship including a storage tank, and more particularly, to a ship including a storage tank, To a storage tank, comprising a storage tank.
근래 LNG(Liquefied Natural Gas)나 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다. 가스를 저온에서 액화시킨 액화가스는 가스에 비해 부피가 매우 작아지므로 저장 및 이송 효율을 높일 수 있는 장점이 있다. 또한 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)를 비롯한 액화가스는 액화공정 중에 대기오염 물질을 제거하거나 줄일 수 있어, 연소시 대기오염 물질 배출이 적은 친환경 연료로도 볼 수 있다. Recently, the consumption of liquefied gas such as Liquefied Natural Gas (LNG) and Liquefied Petroleum Gas (LPG) has been rapidly increasing worldwide. The liquefied gas obtained by liquefying the gas at a low temperature has an advantage of being able to increase the storage and transport efficiency because the volume becomes very small as compared with the gas. In addition, liquefied natural gas (LNG) and other liquefied gases can be used as eco-friendly fuels that can reduce or eliminate air pollutants during the liquefaction process.
액화천연가스는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -162℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색투명한 액체로서, 천연가스와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 갖는다. 따라서, 천연가스를 액화천연가스로 액화시켜 이송할 경우 매우 효율적이다.Liquefied natural gas is a colorless transparent liquid obtained by cooling methane-based natural gas to about -162 ° C and liquefying it, and has a volume of about 1/600 of that of natural gas. Therefore, it is very efficient when liquefied natural gas is transported to liquefied natural gas.
그러나 천연가스의 액화 온도는 상압에서 대략 -162 ℃의 극저온이므로, 액화천연가스는 온도 변화에 민감하여 쉽게 증발된다. 액화천연가스 운반선의 저장탱크에는 단열처리를 하지만, 외부의 열이 저장탱크에 지속적으로 전달되므로, 액화천연가스 수송과정에서 저장탱크 내에서는 지속적으로 액화천연가스가 자연 기화되면서 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)가 발생한다. 이는 에탄 등 다른 저온 액화가스의 경우에도 마찬가지이다.However, since the liquefaction temperature of natural gas is a cryogenic temperature of about -162 ° C at normal pressure, liquefied natural gas is easily vaporized due to temperature change sensitivity. However, since the external heat is continuously transferred to the storage tank, the liquefied natural gas is naturally vaporized continuously in the storage tank during the transportation of the liquefied natural gas, and the evaporation gas (BOG; Boil -Off Gas) occurs. This also applies to other low temperature liquefied gases such as ethane.
증발가스는 일종의 손실로서, 증발가스를 줄이는 것은 수송 효율에 있어서 중요한 문제이다. 또한, 저장탱크 내에 증발가스가 축적되면 탱크 내압이 과도하게 상승할 수 있어, 심하면 탱크가 파손될 위험도 있다. 따라서, 저장탱크 내에서 발생하는 증발가스를 처리하기 위한 다양한 방법이 연구되는데, 최근에는 증발가스를 재액화하여 저장탱크로 복귀시키는 방법, 증발가스를 선박의 엔진 등 연료 소비처의 에너지원으로 사용하는 방법 등이 이용되고 있다.Evaporation gas is a kind of loss, and reducing the evaporation gas is an important issue in transportation efficiency. Further, when the evaporation gas accumulates in the storage tank, the internal pressure of the tank may rise excessively, and there is a risk that the tank may be damaged. Accordingly, various methods for treating the evaporative gas generated in the storage tank have been studied. Recently, a method of re-liquefying the evaporative gas and returning it to a storage tank, a method of using evaporative gas as an energy source of a fuel consuming place, Method and the like are used.
본 발명은, 별도의 냉매 시스템을 사용하지 않고, 액화천연가스 자체를 냉매로 이용하여 천연가스를 액화시켜 저장탱크로 돌려보내는, 저장탱크를 포함하는 선박을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a vessel including a storage tank that liquefies natural gas using liquefied natural gas itself as a refrigerant and returns it to a storage tank without using a separate refrigerant system.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 천연가스를 압축시키는 제 1 압축기; 상기 제 1 압축기에 의해 압축된 천연가스의 일부 흐름(이하, ‘x 흐름’이라고 함.)을 냉매와 열교환시켜 냉각시키는 제 1 열교환기; 상기 제 1 압축기에 의해 압축된 천연가스 중 상기 ‘x 흐름’을 제외한 나머지 흐름(이하, ‘y 흐름’이라고 함.)을 팽창시키는 제1 팽창부; 상기 제1 열교환기 후단에 설치되는 제1 압축부; 상기 제1 팽창부에 의해 팽창되며 액화된 액화천연가스와 기체상태로 남아있는 천연가스를 분리하는 제2 기액분리기; 상기 제 1 열교환기에 의해 냉각된 유체를 팽창시키는 팽창수단; 및 상기 팽창수단을 통과하며 액화된 액화천연가스와 기체상태로 남아있는 천연가스를 분리하는 제1 기액분리기;를 포함하고, 상기 제1 팽창부 및 상기 제1 압축부는 제1 컴팬더를 구성하고, 상기 제 1 열교환기는, 상기 제2 기액분리기에 의해 분리된 액화천연가스; 상기 제1 기액분리기에 의해 분리된 기체상태의 천연가스와 상기 제2 기액분리기에 의해 분리된 기체상태의 천연가스가 합류된 흐름;을 냉매로 사용하여, 상기 ‘x 흐름’을 냉각시키고, 상기 제1 기액분리기에 의해 분리된 기체상태의 천연가스와 상기 제2 기액분리기에 의해 분리된 기체상태의 천연가스가 합류된 흐름은, 상기 제1 열교환기에서 냉매로 사용된 후 상기 제1 압축부에 의해 압축되고, 상기 제1 압축부에 의해 압축된 천연가스는 상기 제1 압축기 전단으로 보내지는, 저장탱크를 포함하는 선박이 제공된다.
상기 저장탱크를 포함하는 선박은, 상기 제2 기액분리기에 의해 분리된 기체상태의 천연가스를 팽창시키는 제2 팽창부; 및 상기 제1 열교환기로부터 배출된 유체가 상기 제1 압축부로 공급되는 라인 상에 설치되는 제2 압축부;를 더 포함할 수 있고, 상기 제2 팽창부 및 상기 제2 압축부는 제2 컴팬더를 구성할 수 있고, 상기 제 1 열교환기는, 상기 제2 기액분리기에 의해 분리된 액화천연가스; 및 상기 제1 기액분리기에 의해 분리된 기체상태의 천연가스와 상기 제2 팽창부에 의해 팽창된 유체가 합류된 흐름;을 냉매로 사용하여, 상기 ‘x 흐름’을 냉각시킬 수 있고, 상기 제1 기액분리기에 의해 분리된 기체상태의 천연가스와 상기 제2 팽창부에 의해 팽창된 유체가 합류된 흐름은, 상기 제1 열교환기에서 냉매로 사용된 후, 상기 제2 압축부 및 상기 제1 압축부에 의해 순차로 압축될 수 있다.
상기 제2 기액분리기에 의해 분리된 액화천연가스는, 상기 제1 열교환기에서 냉매로 사용된 후, ‘z 흐름’과 합류될 수 있고, 상기 ‘z 흐름’은, 상기 제1 기액분리기에 의해 분리된 기체상태의 천연가스와 상기 제2 팽창부에 의해 팽창된 유체가 합류된 후 상기 제1 열교환기에서 냉매로 사용된 유체일 수 있다.
상기 제1 열교환기에서 냉매로 사용된 후, 상기 제2 압축부 및 상기 제1 압축부에 의해 순차로 압축된 천연가스는 상기 제1 압축기 전단으로 보내질 수 있다.
상기 저장탱크를 포함하는 선박은, 상기 ‘x 흐름’을 추가로 압축시키는 제2 압축기를 포함할 수 있고, 상기 제1 열교환기는, 상기 제2 압축기에 의해 압축된 상기 ‘x 흐름’을 냉매와 열교환시켜 냉각시킬 수 있다.
상기 저장탱크를 포함하는 선박은, 상기 제1 팽창부에 의해 팽창된 유체를 냉매로 사용하는 제2 열교환기; 및 상기 제1 팽창부에 의해 팽창된 후 상기 제2 열교환기에서 냉매로 사용된 유체를 압축시키는 제3 압축기;를 더 포함할 수 있고, 상기 제3 압축기에 의해 압축된 유체는, 상기 제2 열교환기에 의해, 상기 제1 팽창부에 의해 팽창된 유체를 냉매로 열교환되어 냉각된 후, 상기 제2 기액분리기로 보내질 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 1) 천연가스를 두 흐름으로 분기시키고, 2) 상기 1)단계에서 분기된 천연가스 중 한 흐름(이하, ‘a 흐름’이라고 함.)을 팽창시키고, 3) 상기 2)단계에서 팽창되며 액화된 액화천연가스와 기체상태로 남아있는 천연가스를 분리하고, 4) 상기 3)단계에서 분리된 천연가스를 팽창시키고, 5) 상기 3)단계에서 분리된 액화천연가스; 및 상기 4)단계에서 팽창된 유체;를 냉매로, 상기 1)단계에서 분기된 천연가스 중 나머지 흐름(이하, ‘b 흐름’이라고 함.)을 열교환시켜 냉각시키고, 6) 상기 5)단계에서 냉각된 상기 ‘b 흐름’을 팽창시키고, 7) 상기 6)단계에서 팽창되며 액화된 액화천연가스와 기체상태로 남아있는 천연가스를 분리하고, 8) 상기 7)단계에서 분리된 기체상태의 천연가스를, 상기 4)단계에서 팽창된 유체와 합류시켜, 상기 5)단계에서 상기 ‘b 흐름’을 열교환시켜 냉각시키는 냉매로 사용하고, 9) 상기 4)단계에서 팽창된 유체와 상기 7)단계에서 분리된 기체상태의 천연가스가 합류된 흐름은, 상기 5)단계에서 상기 ‘b 흐름’을 냉각시키는 냉매로 사용된 후, 상기 4)단계에서 천연가스를 팽창시킬 때 방출된 에너지에 의해 압축되고, 10) 상기 7)단계에서 압축된 천연가스는, 상기 2)단계에서 천연가스를 팽창시킬 때 방출된 에너지에 의해 추가적으로 압축되는, 방법이 제공된다.
상기 3)단계에서 분리된 액화천연가스는, 상기 5)단계에서 상기 ‘b 흐름’을 열교환시켜 냉각시키는 냉매로 사용된 후 ‘c 흐름’과 합류될 수 있고, 상기 ‘c 흐름’은, 상기 7)단계에서 분리된 기체상태의 천연가스와 상기 4)단계에서 팽창된 유체와 합류된 후, 상기 5)단계에서 상기 ‘b 흐름’을 열교환시켜 냉각시키는 냉매로 사용된 유체일 수 있다.
2-1) 상기 2)단계에서 팽창된 상기 ‘a 흐름’은 제2 열교환기에서 냉매로 사용되고, 2-2) 상기 2-1)단계에서 냉매로 사용된 상기 ‘a 흐름’은 압축되고, 2-3) 상기 2-2)단계에서 압축된 상기 ‘a 흐름’은, 상기 2)단계에서 팽창된 상기 ‘a 흐름’을 냉매로, 상기 제2 열교환기에 의해 열교환되어 냉각되고, 2-4) 상기 2-3)단계에서 열교환되어 냉각된 상기 ‘a 흐름’은, 상기 3)단계에서 액화천연가스와 기체상태로 남아있는 천연가스로 분리될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a compressor for compressing natural gas, comprising: a first compressor for compressing natural gas; A first heat exchanger for cooling a part of the natural gas compressed by the first compressor (hereinafter referred to as "x-flow") by heat exchange with the refrigerant; A first expansion unit for expanding the remaining natural gas other than the 'x-flow' (hereinafter referred to as 'y-flow') from the natural gas compressed by the first compressor; A first compression unit disposed downstream of the first heat exchanger; A second gas-liquid separator which separates the liquefied natural gas expanded by the first expansion part and left liquefied natural gas and the natural gas left in a gaseous state; Expansion means for expanding the fluid cooled by said first heat exchanger; And a first gas-liquid separator for separating the liquefied natural gas passed through the expansion means and the natural gas remaining in a gaseous state, wherein the first expansion part and the first compression part constitute a first compander , The first heat exchanger further comprises: liquefied natural gas separated by the second gas-liquid separator; Liquid separator for separating the gaseous natural gas separated by the second gas-liquid separator and the gaseous natural gas separated by the second gas-liquid separator as a refrigerant, cooling the 'x-flow' The flow of the gaseous natural gas separated by the first gas-liquid separator and the gaseous natural gas separated by the second gas-liquid separator is used as a refrigerant in the first heat exchanger, And the natural gas compressed by the first compressing unit is sent to the front side of the first compressor.
The ship including the storage tank may include a second expander for expanding the natural gas in the gaseous state separated by the second gas-liquid separator; And a second compression unit installed on a line supplied with the fluid discharged from the first heat exchanger to the first compression unit, and the second expansion unit and the second compression unit may further include a second compressor And the first heat exchanger may comprise liquefied natural gas separated by the second gas-liquid separator; And a flow in which gaseous natural gas separated by the first gas-liquid separator and a fluid expanded by the second expansion unit are combined, can be used as a refrigerant to cool the 'x-flow' 1, the flow of the gaseous natural gas separated by the gas-liquid separator and the fluid expanded by the second expansion portion is used as a refrigerant in the first heat exchanger, and then the second compression portion and the first And can be sequentially compressed by the compression unit.
The liquefied natural gas separated by the second gas-liquid separator may be combined with a 'z-flow' after being used as a refrigerant in the first heat exchanger, and the 'z-flow' And may be a fluid used as a refrigerant in the first heat exchanger after the separated gaseous natural gas and the fluid expanded by the second expansion unit are combined.
After being used as a refrigerant in the first heat exchanger, the natural gas sequentially compressed by the second compression unit and the first compression unit can be sent to the front side of the first compressor.
The ship including the storage tank may include a second compressor for further compressing the 'x-flow', and the first heat exchanger may include a compressor for compressing the 'x-flow' And can be cooled by heat exchange.
The ship including the storage tank may include a second heat exchanger using the fluid expanded by the first expansion unit as a refrigerant; And a third compressor that compresses the fluid used as the refrigerant in the second heat exchanger after being expanded by the first expansion part, and the fluid compressed by the third compressor is compressed by the second compressor The fluid expanded by the first expansion portion can be cooled by heat exchange with the refrigerant and then sent to the second gas-liquid separator by the heat exchanger.
According to another aspect of the present invention, there is provided a process for producing natural gas, comprising the steps of: 1) branching natural gas into two streams, and 2) separating one stream of natural gas (hereinafter referred to as a stream) 3) separating the liquefied natural gas that has expanded and liquefied in the step 2) and the natural gas remaining in the gaseous state, 4) expanding the natural gas separated in the step 3), and 5) Liquefied natural gas separated in step; And the fluid expanded in the step 4) is used as a refrigerant, and the remaining flow of the natural gas branched in the step 1) (hereinafter referred to as "b flow") is cooled by heat exchange, and 6) B) expanding the cooled 'b-flow', 7) separating the liquefied natural gas expanded and liquefied in step 6) and the natural gas remaining in the gaseous state, 8) separating the gaseous natural Gas is mixed with the fluid expanded in the step 4), and the refrigerant is used as a refrigerant for cooling by heat-exchanging the 'b flow' in the step 5); 9) the fluid expanded in the step 4) Is used as a refrigerant for cooling the " b-flow " in the step 5), and is then compressed by the energy released when the natural gas is expanded in the step 4) And 10) the natural gas compressed in the step 7) Is further compressed by the energy released when the natural gas is expanded.
The liquefied natural gas separated in the step 3) may be combined with the 'c flow' after being used as a refrigerant to cool by cooling the 'b flow' in the step 5), and the 'c flow' B 'flow in the step 5) after joining the gaseous natural gas separated in the step 7) with the fluid expanded in the step 4).
2-1) The 'a flow' expanded in the step 2) is used as a refrigerant in the second heat exchanger, 2-2) the 'a flow' used as a refrigerant in the 2-1) 2-3) The 'a flow' compressed in the step 2-2) is a refrigerant which is cooled by the heat exchanged by the second heat exchanger and flows through the 'a flow' expanded in the step 2) ) The 'a flow' that has been heat-exchanged and cooled in the step 2-3) may be separated into the liquefied natural gas and the natural gas remaining in a gaseous state in the step 3).
본 발명에 의하면, 별도의 냉매 시스템을 사용하지 않으므로, 시스템이 간편하고 운용이 편리하다는 장점이 있다.According to the present invention, since a separate refrigerant system is not used, there is an advantage that the system is simple and convenient to operate.
또한, 액화천연가스 자체를 냉매로 이용하는 시스템은, 크게 폐쇄 루프(Closed Loop)를 사용하는 것과, 개방 루프(Opened Loop)를 사용하는 것으로 나누어 볼 수 있는데, 본 발명은 개방 루프를 사용하므로, 비교적 냉매 시스템의 컨트롤이 간단하고 시스템의 구성 요소가 간단하다.In addition, a system using the liquefied natural gas itself as a refrigerant can be roughly divided into a closed loop and an open loop. Since the present invention uses an open loop, The control of the refrigerant system is simple and the components of the system are simple.
본 발명은, 컴팬더(Compander)의 팽창부(Expander)에서 천연가스를 냉각시키면서 얻은 에너지를, 팽창부와 축으로 연결된 압축부(Compressor)에서 천연가스를 압축시키는데 사용할 수 있으므로, 낭비되는 에너지를 최소한으로 줄일 수 있다.Since the energy obtained by cooling the natural gas in the expander of the compander can be used to compress the natural gas in the compressor connected to the expansion part and the shaft, Can be reduced to a minimum.
도 1은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예의 저장탱크를 포함하는 선박을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예의 저장탱크를 포함하는 선박을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제 3 실시예의 저장탱크를 포함하는 선박을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제 4 실시예의 저장탱크를 포함하는 선박을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 5는 온도 및 압력에 따른 메탄의 상변화를 개략적으로 나타낸 그래프이다.1 is a schematic view showing a ship including a storage tank according to a first preferred embodiment of the present invention.
2 is a schematic view showing a ship including a storage tank according to a second preferred embodiment of the present invention.
3 is a schematic view showing a ship including a storage tank according to a third preferred embodiment of the present invention.
4 is a schematic view showing a ship including a storage tank according to a fourth preferred embodiment of the present invention.
5 is a graph schematically illustrating the phase change of methane with temperature and pressure.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 저장탱크를 포함하는 선박은 액화천연가스 저장탱크가 설치되는 선박 및 육상에서 다양하게 응용되어 적용될 수 있다. 또한, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The vessel including the storage tank of the present invention can be applied to various applications on ships equipped with liquefied natural gas storage tanks and onshore. In addition, the following examples can be modified in various forms, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.
도 1은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예의 저장탱크를 포함하는 선박을 개략적으로 나타낸 구성도이다.1 is a schematic view showing a ship including a storage tank according to a first preferred embodiment of the present invention.
본 실시예에서 "유체"라 함은, 천연가스, 액화천연가스, 또는 천연가스와 액화천연가스가 혼합되어 있는 것을 의미한다. 기체 상태였던 천연가스는, 각 장치를 통과하며 압력 및 온도에 따라 기체, 액체 또는 기액혼합상태가 될 수 있다. 이하, 동일하다.The term "fluid" in this embodiment means a natural gas, a liquefied natural gas, or a mixture of natural gas and liquefied natural gas. The gaseous natural gas passes through each device and can be in a gaseous, liquid or gas-liquid mixture depending on the pressure and temperature. Hereinafter, the same applies.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 저장탱크를 포함하는 선박은, 외부로부터 공급되는 천연가스를 압축시키는 제 1 압축기(110); 제 1 압축기(110)에 의해 압축된 천연가스를 냉각시키는 제 1 냉각기(210); 유체를 팽창시키거나 압축시키는 제 1 컴팬더(510)와 제 2 컴팬더(520); 팽창된 유체를 냉매로하여 천연가스를 냉각시키는 제 1 열교환기(310); 제 1 열교환기(310)를 통과한 유체를 팽창시키는 팽창수단(600); 제 1 컴팬더(510)를 통과한 유체를 냉각시키는 제 3 냉각기(230); 및 제 2 컴팬더(520)를 통과한 유체를 냉각시키는 제 2 냉각기(220);를 포함한다.Referring to FIG. 1, a ship including a storage tank of the present embodiment includes a
본 실시예의 제 1 압축기(110)는, 외부로부터 공급된 천연가스를 압축시킨다. 본 실시예의 저장탱크를 포함하는 선박은, 제 1 압축기(110)를 통과한 천연가스를 제 1 열교환기(310) 및 팽창수단(600)을 통해 액화시켜 저장탱크로 보내기 위한 것이며, 천연가스를 제 1 열교환기(310)로 보내기 전에 제 1 압축기(110)에 의해 압축시키는 것은, 제 1 열교환기(310)에서의 액화 효율을 높이기 위해서이다. 이에 대해 조금 더 자세히 설명하면 다음과 같다.The first compressor (110) of this embodiment compresses the natural gas supplied from the outside. The ship including the storage tank of the present embodiment is for delivering natural gas having passed through the
도 5는 온도 및 압력에 따른 메탄의 상변화를 개략적으로 나타낸 그래프이다. 도 5를 참조하면, 메탄은 대략 -80℃ 이상의 온도 및 대략 50bar 이상의 압력 조건이 되면 초임계유체 상태가 된다. 즉, 메탄의 경우, 대략 -80℃, 50bar 상태가 임계점이 된다. 초임계유체 상태는, 액체 상태나 기체상태와는 다른 제 3의 상태이다.5 is a graph schematically illustrating the phase change of methane with temperature and pressure. Referring to FIG. 5, methane enters a supercritical fluid state at a temperature of approximately -80 DEG C or higher and a pressure of approximately 50 bar or more. That is, in the case of methane, the critical point is about -80 ° C, 50 bar. The supercritical fluid state is a third state different from the liquid state or gas state.
단, 증발가스가 재액화되는 과정에서 천연가스는 질소 성분을 포함하게 될 수 있는데, 질소의 함량에 따라 임계점은 변화될 수 있다.However, in the course of re-liquefaction of the evaporated gas, the natural gas may contain a nitrogen component. Depending on the content of nitrogen, the critical point may be changed.
한편, 임계점 이상의 압력에서 임계점보다 낮은 온도를 갖게 되면 일반적인 액체 상태와는 다른, 밀도가 높은 초임계유체 상태와 유사한 상태가 될 수도 있는데, 임계점이상의 압력 및 임계점 이하의 온도를 가지는 증발가스의 상태를, 이하, "고압액체상태"라고 한다.On the other hand, if the temperature is lower than the critical point at a pressure higher than the critical point, the state of the supercritical fluid may be similar to that of the supercritical fluid, which is different from the general liquid state. , Hereinafter referred to as "high pressure liquid state ".
도 5를 참조하면, 비교적 저압인 기체 상태(도 5의 X)의 천연가스를, 제 1 열교환기(310) 및 팽창수단(600)을 통과시켜 온도 및 압력을 낮추어도 여전히 기체 상태(도 5의 X')일 수 있으나, 기체의 압력을 높인 후에는(도 5의 Y) 온도 및 압력을 동일하게 낮추어도 일부가 액화되어 기액혼합상태(도 5의 Y')가 될 수 있음을 알 수 있다. 즉, 천연가스가 제 1 열교환기(310)를 통과하기 전에 천연가스의 압력을 높일수록 액화 효율이 높아지고, 압력을 충분히 높일 수만 있다면(도 5의 Z), 이론적으로 100% 액화도 가능함을 알 수 있다(도 5의 Z').5, the natural gas in the relatively low pressure state (X in FIG. 5) is passed through the
따라서, 본 실시예의 저장탱크를 포함하는 선박은, 제 1 압축기(110)를 포함하여, 천연가스를 제 1 열교환기(310)로 보내기 전에 천연가스의 압력을 높여, 제 1 열교환기(310)에서의 액화 효율을 높인다. 본 실시예의 제 1 압축기(110)는, 천연가스가 초임계상태가 될 수 있도록 대략 50bar 이상의 압력으로 천연가스를 압축시키는 것이 바람직하다.Accordingly, the ship including the storage tank of the present embodiment includes the
본 실시예의 제 1 냉각기(210)는, 제 1 압축기(110)를 통과하며 압력뿐만 아니라 온도도 높아진 천연가스의 온도를 낮춘다. 제 1 냉각기(210)는, 일례로 대략 상온의 담수(fresh water)와 천연가스를 열교환시켜, 천연가스를 냉각시킬 수 있다.The
본 실시예의 제 1 컴팬더(510)는, 유체를 팽창시키는 제 1 팽창부(512)와 유체를 압축시키는 제 1 압축부(511)를 포함한다. 제 1 팽창부(512)와 제 1 압축부(511)는 축으로 연결되어, 제 1 팽창부(512)가 유체를 팽창시키면서 얻은 에너지에 의해, 제 1 압축부(511)가 유체를 압축시키게 된다. 본 실시예의 저장탱크를 포함하는 선박은, 컴팬더를 이용하여 유체를 압축 및 팽창시키므로, 유체가 팽창되면서 방출되는 에너지를 유체를 압축시키는데 사용할 수 있어, 에너지를 효율적으로 사용할 수 있다.The
제 1 컴팬더(510)의 제 1 팽창부(512)는, 제 1 압축기(110) 및 제 1 냉각기(210)를 통과한 천연가스의 일부를 팽창시킨 후 제 2 컴팬더(520)로 보내며, 제 1 압축부(511)는, 제 2 컴팬더(520)로부터 보내지는 유체를 압축시킨 후 다시 제 1 압축기(110)로 보낸다.The
본 실시예의 제 2 컴팬더(520)는, 제 1 컴팬더(510)와 마찬가지로, 유체를 팽창시키는 제 2 팽창부(522)와 유체를 압축시키는 제 2 압축부(521)를 포함한다. 또한, 제 2 팽창부(522)와 제 2 압축부(521)는, 제 1 팽창부(512)와 제 1 압축부(511)와 마찬가지로, 축으로 연결되어, 제 2 팽창부(522)가 유체를 팽창시키면서 얻은 에너지에 의해 제 2 압축부(521)가 유체를 압축시킨다.The
제 2 컴팬더(520)의 제 2 팽창부(522)는, 제 1 컴팬더(510)의 제 1 팽창부(512)에 의해 1차적으로 팽창된 유체를 다시 한번 팽창시킨 후 제 1 열교환기(310)로 보낸다. 제 1 팽창부(512) 및 제 2 팽창부(522)에 의해 팽창된 유체는, 제 1 열교환기(310)에서 천연가스를 냉각시키는 냉매로 사용된다. 또한, 제 2 컴팬더(520)의 제 2 압축부(521)는, 제 1 팽창부(512) 및 제 2 팽창부(522)를 통과한 후 제 1 열교환기(310)에서 냉매로 사용된 유체를 압축시킨 후 제 1 컴팬더(510)로 보낸다. The second expanding
본 실시예의 제 1 열교환기(310)는, 제 1 압축기(110) 및 제 1 냉각기(210)를 통과한 천연가스의 일부를, 제 1 팽창부(512) 및 제 2 팽창부(522)를 통과한 유체와 자가열교환시켜 냉각시킨다. 자가(self-)는, 별도의 냉매를 사용하지 않고, 천연가스의 일부를 냉각시켜 천연가스 자체를 천연가스를 냉각시키는 냉매로 사용함을 의미한다.The
본 실시예의 저장탱크를 포함하는 선박은, 제 1 압축기(110) 및 제 1 냉각기(210)를 통과한 천연가스의 일부를, 제 1 열교환기(310) 및 팽창수단(600)에 의해 액화시켜 저장탱크로 돌려보내기 위한 것이므로, 이를 위해, 제 1 열교환기(310)에서 냉매로 사용되는 유체를, 제 1 팽창부(512) 및 제 2 팽창부(522)에 의해 천연가스를 액화시키에 충분히 낮은 온도로 냉각시키는 것이다.The ship including the storage tank of the present embodiment liquefies part of the natural gas that has passed through the
본 실시예의 팽창수단(600)은, 제 1 열교환기(310)에서 열교환되어 온도가 낮아진 유체의 압력을 낮춘다. 천연가스는 제 1 열교환기(310) 및 팽창수단(600)을 통과하면서 일부 또는 전부가 액화되며, 액화된 액화천연가스는 기체 상태로 남아있는 천연가스와 함께 기액 혼합상태로(전부 액화된 경우에는 액화천연가스가) 저장탱크로 보내진다. 팽창수단(600)은 팽창밸브 또는 팽창기일 수 있다.The expansion means (600) of this embodiment lowers the pressure of the fluid whose temperature has been lowered by the heat exchange in the first heat exchanger (310). The natural gas is partly or entirely liquefied while passing through the
본 실시예의 제 2 냉각기(220)는, 제 2 컴팬더(520)의 제 2 압축부(521) 후단에 설치되어, 제 2 압축부(521)를 통과하며 압력뿐만 아니라 온도도 높아진 유체의 온도를 낮춘다. 제 2 압축부(521) 및 제 2 냉각기(220)를 통과한 유체는 제 1 컴팬더(510)로 보내진다.The
본 실시예의 제 3 냉각기(230)는, 제 1 컴팬더(510)의 제 1 압축부(511) 후단에 설치되어, 제 1 압축부(511)를 통과하며 압력뿐만 아니라 온도도 높아진 유체의 온도를 낮춘다. 제 1 압축부(511) 및 제 3 냉각기(230)를 통과한 유체는, 외부로부터 공급되는 천연가스와 함께 제 1 압축기(110)로 보내진다.The
본 실시예의 제 2 냉각기(220) 및 제 3 냉각기(230)는, 일례로 대략 상온의 담수(fresh water)와 유체를 열교환시켜, 유체를 냉각시킬 수 있다.The
본 실시예에서의 유체의 흐름을 설명하면 다음과 같다.The flow of the fluid in this embodiment will be described as follows.
외부로부터 공급되는 천연가스는 제 1 압축기(110)에 의해 압축되고 제 1 냉각기(210)에 의해 냉각된 후 두 흐름으로 분기된다. 그 중, 한 흐름은 제 1 열교환기(310)로 보내지고, 다른 흐름은 제 1 컴팬더(510)로 보내지는데, 제 1 열교환기(310)로 보내진 천연가스를 액화시키기 위해, 제 1 컴팬더(510)로 보내진 천연가스가 액화되어 냉매로 사용되는 것이다.The natural gas supplied from the outside is compressed by the
제 1 압축기(110) 및 제 1 냉각기(210)를 통과한 후 제 1 컴팬더(510)로 보내진 천연가스는, 제 1 팽창부(512)에 의해 팽창된 후 제 2 컴팬더(520)의 제 2 팽창부(522)로 보내진다. 제 2 팽창부(522)에 의해 다시 한 번 팽창된 유체는, 제 1 열교환기(310)로 보내진다.Natural gas that has passed through the
제 1 팽창부(512) 및 제 2 팽창부(522)를 통과하며 냉각된 유체는 제 1 열교환기(310)에서 천연가스와 열교환된 후, 냉열을 천연가스에 빼앗겨 일부 또는 전부가 기화되는데, 일부 또는 전부가 기화된 유체는 다시 제 2 컴팬더(520)로 보내져, 제 2 압축부(521)에 의해 압축된다.The cooled fluid passing through the
제 2 압축부(521)에 의해 압축된 유체는, 제 2 냉각기(220)에 의해 냉각된 후 다시 제 1 컴팬더(510)로 보내져, 제 1 압축부(511)에 의해 다시 한 번 압축된다. 제 1 압축부(511)에 의해 압축된 유체는 제 3 냉각기(230)에 의해 냉각된 후, 외부로부터 공급되는 천연가스와 함께 다시 제 1 압축기(110)로 보내져, 전술한 일련의 과정을 다시 거치게 된다.The fluid compressed by the
즉, 본 실시예에서 냉매로 사용되는 유체는, 제 1 팽창부(512) 및 제 2 팽창부(522)에 의해 압력이 낮아진 만큼 제 1 압축부(511) 및 제 2 압축부(521)에 의해 압축되어, 천연가스가 외부로부터 공급될 때의 압력을 회복한 후에 제 1 압축기(110)로 보내진다.That is, in the present embodiment, the fluid used as the refrigerant is supplied to the
제 1 압축기(110) 및 제 1 냉각기(210)를 통과한 후 제 1 열교환기(310)로 보내진 천연가스는, 제 1 팽창부(512) 및 제 2 팽창부(522)에 의해 팽창된 유체와 열교환된 후, 팽창수단(600)에 의해 팽창된다. 제 1 열교환기(310) 및 팽창수단(600)을 통과하며 일부 또는 전부가 액화된 유체는 저장탱크로 보내진다. The natural gas that has passed through the
도 2는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예의 저장탱크를 포함하는 선박을 개략적으로 나타낸 구성도이다.2 is a schematic view showing a ship including a storage tank according to a second preferred embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 제 2 실시예의 저장탱크를 포함하는 선박은, 도 1에 도시된 제 1 실시예의 저장탱크를 포함하는 선박에 비해, 제 2 압축기(120), 제 4 냉각기(240), 제 1 기액분리기(410) 및 제 1 밸브(710)를 더 포함한다는 점에서 차이점이 존재하며, 이하에서는 차이점을 위주로 설명한다. 전술한 제 1 실시예의 저장탱크를 포함하는 선박과 동일한 부재에 대하여는 자세한 설명은 생략한다.The ship including the storage tank of the second embodiment shown in Fig. 2 is different from the ship including the storage tank of the first embodiment shown in Fig. 1 in that the
도 2를 참조하면, 본 실시예의 저장탱크를 포함하는 선박은, 제 1 실시예와 마찬가지로, 제 1 압축기(110), 제 1 냉각기(210), 제 1 컴팬더(510), 제 2 컴팬더(520), 제 1 열교환기(310), 팽창수단(600), 제 2 냉각기(220) 및 제 3 냉각기(230)를 포함한다.Referring to FIG. 2, a ship including the storage tank of the present embodiment includes a
단, 본 실시예의 저장탱크를 포함하는 선박은, 제 1 실시예와는 달리, 제 1 압축기(110)에 의해 1차로 압축된 천연가스를 추가적으로 압축시키는 제 2 압축기(120); 제 2 압축기(120)를 통과한 천연가스의 온도를 낮추는 제 4 냉각기(240); 팽창수단(600) 후단에 설치되어 액화천연가스와 기체상태의 천연가스를 분리하는 제 1 기액분리기(410); 및 제 1 기액분리기(410)에 의해 분리된 기체상태의 천연가스의 유량 및 압력을 조절하는 제 1 밸브(710);를 더 포함한다.However, the ship including the storage tank of the present embodiment is different from the first embodiment in that the
본 실시예의 제 1 압축기(110)는, 제 1 실시예와 마찬가지로, 외부로부터 공급된 천연가스를 압축시키고, 본 실시예의 제 1 냉각기(210)는, 제 1 실시예와 마찬가지로, 제 1 압축기(110)를 통과하며 압력뿐만 아니라 온도도 높아진 천연가스의 온도를 낮춘다.The first compressor (110) of this embodiment compresses the natural gas supplied from the outside in the same manner as the first embodiment, and the first cooler (210) of this embodiment is similar to the first embodiment in that the first compressor 110) to lower the temperature of the natural gas as well as the pressure.
본 실시예의 제 2 압축기(120)는, 제 1 압축기(110) 및 제 1 냉각기(210)를 통과한 천연가스 중 일부를 추가적으로 압축시킨다. 전술한 바와 같이, 천연가스가 제 1 열교환기(310)를 통과하기 전에 천연가스의 압력을 높이는 것이 액화 효율 면에서 유리한데, 제 1 압축기(110)만으로 천연가스를 충분한 압력으로 압축시키기에 부족한 경우에, 본 실시예에서처럼 추가적으로 압축기를 더 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 천연가스를 두 단계로 압축시키는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 필요에 따라 압축 과정이 추가될 수 있다.The
또한, 본 실시예에서는, 첫 번째 압축 과정을 거친 후 두 번째 압축 과정을 거치기 전에, 즉 제 1 냉각기(210)와 제 2 압축기(120) 사이에서 천연가스를 분기시키는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 천연가스는, 첫 번째 압축 과정을 거치기 전, 즉 제 1 압축기(110) 전단에서 분기되거나, 두 번째 압축 과정을 거친 후, 즉 제 4 냉각기(240) 후단에서 분기될 수도 있다.In this embodiment, the natural gas is branched between the
단, 본 실시예에서 천연가스를 제 1 냉각기(210)와 제 2 압축기(120) 사이에서 분기시킨 이유는, 분기되어 제 1 컴팬더(510)로 보내져 냉매로 사용되는 천연가스는, 제 1 팽창부(512) 및 제 2 팽창부(522)에 의해 팽창된 후에 제 1 열교환기(310)로 보내지게 되는데, 팽창 과정을 거쳐야 할 천연가스를 두 단계의 압축 과정을 거쳐 압축시키는 것은 비효율적이기 때문이다. 따라서, 냉매로 사용할 천연가스와 액화시킬 천연가스의 필요 압력 등을 고려하여 분기점을 정할 수 있다.The reason why the natural gas is branched between the
본 실시예의 제 1 압축기(110) 및 제 2 압축기(120)에 의해 압축된 천연가스는, 초임계상태가 될 수 있도록 대략 50bar 이상의 압력을 가지는 것이 바람직하다.The natural gas compressed by the
본 실시예의 제 4 냉각기(240)는, 제 2 압축기(120)를 통과하며 압력뿐만 아니라 온도도 높아진 천연가스의 온도를 낮추며, 일례로 대략 상온의 담수(fresh water)와 천연가스를 열교환시켜, 천연가스를 냉각시킬 수 있다.The
본 실시예의 제 1 컴팬더(510)는, 제 1 실시예와 마찬가지로, 유체를 팽창시키는 제 1 팽창부(512)와 유체를 압축시키는 제 1 압축부(511)를 포함한다. 제 1 팽창부(512)와 제 1 압축부(511)는, 제 1 실시예와 마찬가지로, 축으로 연결되어, 제 1 팽창부(512)가 유체를 팽창시키면서 얻은 에너지에 의해, 제 1 압축부(511)가 유체를 압축시킨다.As in the first embodiment, the
제 1 컴팬더(510)의 제 1 팽창부(512)는, 제 1 실시예와 마찬가지로, 제 1 압축기(110) 및 제 1 냉각기(210)를 통과한 천연가스의 일부를 팽창시킨 후 제 2 컴팬더(520)로 보내며, 제 1 압축부(511)는, 제 1 실시예와 마찬가지로, 제 2 컴팬더(520)로부터 보내지는 유체를 압축시킨 후 다시 제 1 압축기(110)로 보낸다.The
본 실시예의 제 2 컴팬더(520)는, 제 1 실시예와 마찬가지로, 유체를 팽창시키는 제 2 팽창부(522)와 유체를 압축시키는 제 2 압축부(521)를 포함한다. 제 2 팽창부(522)와 제 2 압축부(521)는, 제 1 실시예와 마찬가지로, 축으로 연결되어, 제 2 팽창부(522)가 유체를 팽창시키면서 얻은 에너지에 의해 제 2 압축부(521)가 유체를 압축시킨다.As in the first embodiment, the
제 2 컴팬더(520)의 제 2 팽창부(522)는, 제 1 실시예와 마찬가지로, 제 1 컴팬더(510)의 제 1 팽창부(512)에 의해 1차적으로 팽창된 유체를 다시 한번 팽창시킨 후 제 1 열교환기(310)로 보낸다. 제 1 팽창부(512) 및 제 2 팽창부(522)에 의해 팽창된 유체는, 제 1 실시예와 마찬가지로, 제 1 열교환기(310)에서 천연가스를 냉각시키는 냉매로 사용된다.The second expanding
제 2 컴팬더(520)의 제 2 압축부(521)는, 제 1 실시예와 마찬가지로, 제 1 팽창부(512) 및 제 2 팽창부(522)를 통과한 후 제 1 열교환기(310)에서 냉매로 사용된 유체를 압축시킨 후 제 1 컴팬더(510)로 보낸다. The
본 실시예의 제 1 열교환기(310)는, 제 1 압축기(110), 제 1 냉각기(210), 제 2 압축기(210) 및 제 4 냉각기(240)을 통과한 천연가스를, 제 1 팽창부(512) 및 제 2 팽창부(522)를 통과한 유체와 자가열교환시켜 냉각시킨다.The
본 실시예의 팽창수단(600)은, 제 1 실시예와 마찬가지로, 제 1 열교환기(310)에서 열교환되어 온도가 낮아진 유체의 압력을 낮추며, 천연가스는 제 1 열교환기(310) 및 팽창수단(600)을 통과하면서 일부 또는 전부가 액화된다. 팽창수단(600)은 팽창밸브 또는 팽창기일 수 있다.As in the first embodiment, the expansion means 600 of the present embodiment lowers the pressure of the fluid whose temperature has been lowered by the heat exchange in the
본 실시예의 제 1 기액분리기(410)는, 팽창수단(600) 후단에 설치되어, 제 1 열교환기(310) 및 팽창수단(600)을 통과하며 일부 액화된 액화천연가스와 기체 상태로 남아있는 천연가스를 분리시켜, 액화천연가스는 저장탱크로 보내고, 천연가스는 제 2 팽창부(522)로부터 제 1 열교환기(310)로 유체가 보내지는 라인 상으로 보낸다.The first gas-
본 실시예의 제 1 밸브(710)는, 제 1 기액분리기(410)로부터 제 2 팽창부(522)와 제 1 열교환기(310) 사이로 천연가스를 보내는 라인 상에 설치되어, 천연가스의 유량 및 압력을 조절한다. 즉, 제 1 밸브(710)는, 제 2 팽창부(522)를 통과하여 제 1 열교환기(310)로 보내지는 유체의 유량 및 제 1 열교환기(310)의 용량을 고려하여, 제 1 기액분리기(410)로부터 제 2 팽창부(522)와 제 1 열교환기(310) 사이로 보내지는 천연가스의 양을 조절하며, 제 2 팽창부(522)를 통과하여 제 1 열교환기(310)로 보내지는 유체와 제 1 기액분리기(410)로부터 제 2 팽창부(522)와 제 1 열교환기(310) 사이로 보내지는 천연가스의 압력이 유사해지도록, 천연가스의 압력을 조절한다.The
본 실시예의 제 2 냉각기(220)는, 제 1 실시예와 마찬가지로, 제 2 컴팬더(520)의 제 2 압축부(521) 후단에 설치되어, 제 2 압축부(521)를 통과하며 압력뿐만 아니라 온도도 높아진 유체의 온도를 낮춘다. 제 2 압축부(521) 및 제 2 냉각기(220)를 통과한 유체는 제 1 컴팬더(510)로 보내진다.The
본 실시예의 제 3 냉각기(230)는, 제 1 실시예와 마찬가지로, 제 1 컴팬더(510)의 제 1 압축부(511) 후단에 설치되어, 제 1 압축부(511)를 통과하며 압력뿐만 아니라 온도도 높아진 유체의 온도를 낮춘다. 제 1 압축부(511) 및 제 3 냉각기(230)를 통과한 유체는, 외부로부터 공급되는 천연가스와 함께 제 1 압축기(110)로 보내진다.The
본 실시예에서의 유체의 흐름을 설명하면 다음과 같다.The flow of the fluid in this embodiment will be described as follows.
외부로부터 공급되는 천연가스는, 제 1 실시예와 마찬가지로, 제 1 압축기(110)에 의해 1차로 압축되고 제 1 냉각기(210)에 의해 냉각된 후 두 흐름으로 분기된다. 그 중, 한 흐름은, 제 1 실시예와는 달리, 제 2 압축기(120)에 의해 2차로 압축되고 제 4 냉각기(240)에 의해 냉각된 후 제 1 열교환기(310)로 보내지고, 다른 흐름은, 제 1 실시예와 마찬가지로, 제 1 컴팬더(510)로 보내진다.The natural gas supplied from the outside is firstly compressed by the
제 1 압축기(110) 및 제 1 냉각기(210)를 통과한 후 제 1 컴팬더(510)로 보내진 천연가스는, 제 1 실시예와 마찬가지로, 제 1 팽창부(512)에 의해 팽창된 후 제 2 컴팬더(520)의 제 2 팽창부(522)로 보내진다. 제 2 팽창부(522)에 의해 다시 한 번 팽창된 유체는, 제 1 실시예와 마찬가지로, 제 1 열교환기(310)로 보내진다.Natural gas that has passed through the
제 1 팽창부(512) 및 제 2 팽창부(522)를 통과하며 냉각된 유체는, 제 1 실시예와 마찬가지로, 제 1 열교환기(310)에서 천연가스와 열교환된 후 일부 또는 전부가 기화되는데, 일부 또는 전부가 기화된 유체는 다시 제 2 컴팬더(520)로 보내져, 제 2 압축부(521)에 의해 압축된다.As in the first embodiment, the cooled fluid passing through the
제 2 압축부(521)에 의해 압축된 유체는, 제 1 실시예와 마찬가지로, 제 2 냉각기(220)에 의해 냉각된 후 다시 제 1 컴팬더(510)로 보내져, 제 1 압축부(511)에 의해 다시 한 번 압축된다. 제 1 압축부(511)에 의해 압축된 유체는, 제 1 실시예와 마찬가지로, 제 3 냉각기(230)에 의해 냉각된 후, 외부로부터 공급되는 천연가스와 함께 다시 제 1 압축기(110)로 보내져, 전술한 일련의 과정을 다시 거치게 된다.The fluid compressed by the
제 1 압축기(110) 및 제 1 냉각기(210)를 통과한 후 분기되어, 제 2 압축기(120) 및 제 4 냉각기(240)를 통과한 천연가스는, 제 1 열교환기(310)로 보내져, 제 1 팽창부(512) 및 제 2 팽창부(522)에 의해 팽창된 유체와 열교환된 후, 팽창수단(600)에 의해 팽창된다.The natural gas that has passed through the
제 1 열교환기(310) 및 팽창수단(600)을 통과하며 일부 또는 전부가 액화된 유체는, 제 1 실시예와는 달리, 기액혼합상태로 바로 저장탱크로 보내지는 것이 아니라, 제 1 기액분리기(410)에 의해 액체상과 기체상이 분리된다. 제 1 기액분리기(410)에 의해 분리된 액화천연가스는 저장탱크로 보내지고, 제 1 기액분리기(410)에 의해 분리된 천연가스는 제 1 밸브(710)를 통과한 후, 제 2 팽창부(522)를 통과한 유체와 함께 제 1 열교환기(310)로 보내져 다시 냉매로 사용된다.Unlike the first embodiment, the fluid which has passed through the
도 3은 본 발명의 바람직한 제 3 실시예의 저장탱크를 포함하는 선박을 개략적으로 나타낸 구성도이다.3 is a schematic view showing a ship including a storage tank according to a third preferred embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 제 3 실시예의 저장탱크를 포함하는 선박은, 도 2에 도시된 제 2 실시예의 저장탱크를 포함하는 선박에 비해, 제 2 기액분리기(420) 및 제 2 밸브(720)를 더 포함한다는 점에서 차이점이 존재하며, 이하에서는 차이점을 위주로 설명한다. 전술한 제 2 실시예의 저장탱크를 포함하는 선박과 동일한 부재에 대하여는 자세한 설명은 생략한다.The vessel including the storage tank of the third embodiment shown in Fig. 3 is different from the vessel including the storage tank of the second embodiment shown in Fig. 2 in that the second gas-
도 3을 참조하면, 본 실시예의 저장탱크를 포함하는 선박은, 제 2 실시예와 마찬가지로, 제 1 압축기(110), 제 1 냉각기(210), 제 2 압축기(120), 제 4 냉각기(240), 제 1 컴팬더(510), 제 2 컴팬더(520), 제 1 열교환기(310), 팽창수단(600), 제 1 기액분리기(410), 제 1 밸브(710), 제 2 냉각기(220) 및 제 3 냉각기(230)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the ship including the storage tank of the present embodiment includes a
단, 본 실시예의 저장탱크를 포함하는 선박은, 제 2 실시예와는 달리, 제 1 팽창부(512)와 제 2 팽창부(522) 사이에 설치되어, 제 1 팽창부(512)를 통과하며 일부 액화된 액화천연가스와 기체상태로 남아있는 천연가스를 분리하는 제 2 기액분리기(420); 및 제 2 기액분리기(420)에 의해 분리되어 제 1 열교환기(310)로 보내지는 액화천연가스의 유량 및 압력을 조절하는 제 2 밸브(720);를 더 포함한다.However, unlike the second embodiment, the vessel including the storage tank of the present embodiment is installed between the
본 실시예의 제 1 압축기(110)는, 제 2 실시예와 마찬가지로, 외부로부터 공급된 천연가스를 압축시키고, 본 실시예의 제 1 냉각기(210)는, 제 2 실시예와 마찬가지로, 제 1 압축기(110)를 통과하며 압력뿐만 아니라 온도도 높아진 천연가스의 온도를 낮춘다.The first compressor (110) of this embodiment compresses the natural gas supplied from the outside in the same manner as the second embodiment, and the first cooler (210) of the present embodiment is similar to the second embodiment in that the first compressor 110) to lower the temperature of the natural gas as well as the pressure.
본 실시예의 제 2 압축기(120)는, 제 2 실시예와 마찬가지로, 제 1 압축기(110) 및 제 1 냉각기(210)를 통과한 천연가스 중 일부를 추가적으로 압축시킨다. 본 실시예의 제 1 압축기(110) 및 제 2 압축기(120)에 의해 압축된 천연가스는, 초임계상태가 될 수 있도록 대략 50bar 이상의 압력을 가지는 것이 바람직하다.The
본 실시예의 제 4 냉각기(240)는, 제 2 실시예와 마찬가지로, 제 2 압축기(120)를 통과하며 압력뿐만 아니라 온도도 높아진 천연가스의 온도를 낮춘다.As in the second embodiment, the
본 실시예의 제 1 컴팬더(510)는, 제 2 실시예와 마찬가지로, 유체를 팽창시키는 제 1 팽창부(512)와 유체를 압축시키는 제 1 압축부(511)를 포함한다. 제 1 팽창부(512)와 제 1 압축부(511)는, 제 2 실시예와 마찬가지로, 축으로 연결되어, 제 1 팽창부(512)가 유체를 팽창시키면서 얻은 에너지에 의해, 제 1 압축부(511)가 유체를 압축시킨다.As in the second embodiment, the
제 1 컴팬더(510)의 제 1 팽창부(512)는, 제 2 실시예와는 달리, 제 1 압축기(110) 및 제 1 냉각기(210)를 통과한 천연가스의 일부를 팽창시킨 후, 제 2 컴팬더(520)로 바로 보내는 것이 아니라, 먼저 제 2 기액분리기(420)로 보낸다.Unlike the second embodiment, the
제 1 컴팬더(510)의 제 1 압축부(511)는, 제 2 실시예와 마찬가지로, 제 2 컴팬더(520)로부터 보내지는 유체를 압축시킨 후 다시 제 1 압축기(110)로 보낸다.The
본 실시예의 제 2 기액분리기(420)는, 제 1 팽창부(512)를 통과하며 일부 액화된 액화천연가스와 기체상태로 남아있는 천연가스를 분리하여, 액화천연가스는 제 1 열교환기(310)로 보내 냉매로 사용할 수 있도록 하고, 천연가스는 제 2 컴팬더(520)로 보내 제 2 팽창부(522)에 의해 추가적으로 팽창될 수 있도록 한다.The second gas-liquid separator (420) of this embodiment separates the liquefied natural gas and the remaining natural gas from the liquefied natural gas passing through the first expansion portion (512), and the liquefied natural gas is introduced into the first heat exchanger To be used as a refrigerant, and the natural gas is sent to the
본 실시예의 저장탱크를 포함하는 선박은, 제 2 기액분리기(420)를 포함하여 제 2 기액분리기(420)에 의해 분리된 액화천연가스를 제 1 열교환기(310)에서 냉매로 사용할 수 있도록 하므로, 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 비하여 제 1 열교환기(310)에서의 액화 효율이 높아질 수 있다.The vessel including the storage tank of this embodiment allows the liquefied natural gas separated by the second gas-
본 실시예의 제 2 밸브(720)는, 제 2 기액분리기(420)에 의해 분리된 액화천연가스를 제 1 열교환기(310)로 보내는 라인 상에 설치되어, 액화천연가스의 유량 및 압력을 조절한다. 즉, 제 2 밸브(720)는, 제 2 팽창부(522)를 통과하여 제 1 열교환기(310)로 보내지는 유체의 유량 및 제 1 열교환기(310)의 용량을 고려하여, 제 2 기액분리기(420)로부터 제 1 열교환기(310)로 보내지는 액화천연가스의 양을 조절하며, 제 1 열교환기(310)에서 냉매로 사용되는 액화천연가스의 온도를 더 낮춰 제 1 열교환기(310)에서의 액화 효율을 높일 수 있도록, 제 2 기액분리기(420)에 의해 분리되어 제 1 열교환기(310)로 보내지는 액화천연가스를 추가적으로 팽창시킨다.The
본 실시예의 제 2 컴팬더(520)는, 제 2 실시예와 마찬가지로, 유체를 팽창시키는 제 2 팽창부(522)와 유체를 압축시키는 제 2 압축부(521)를 포함한다. 제 2 팽창부(522)와 제 2 압축부(521)는, 제 2 실시예와 마찬가지로, 축으로 연결되어, 제 2 팽창부(522)가 유체를 팽창시키면서 얻은 에너지에 의해 제 2 압축부(521)가 유체를 압축시킨다.As in the second embodiment, the
제 2 컴팬더(520)의 제 2 팽창부(522)는, 제 1 컴팬더(510)의 제 1 팽창부(512)에 의해 1차적으로 팽창되었으나 액화되지 못하고, 제 2 기액분리기(420)에 의해 분리된 천연가스를, 다시 한번 팽창시킨 후 제 1 열교환기(310)로 보낸다. 제 1 팽창부(512) 및 제 2 팽창부(522)에 의해 팽창된 유체는, 제 2 실시예와 마찬가지로, 제 1 열교환기(310)에서 천연가스를 냉각시키는 냉매로 사용된다.The
제 2 컴팬더(520)의 제 2 압축부(521)는, 제 2 실시예와 마찬가지로, 제 1 열교환기(310)에서 냉매로 사용된 유체를 압축시킨 후 제 1 컴팬더(510)로 보낸다.The
본 실시예의 제 1 열교환기(310)는, 제 2 실시예와 마찬가지로, 제 1 압축기(110), 제 1 냉각기(210), 제 2 압축기(210) 및 제 4 냉각기(240)을 통과한 천연가스를, 제 1 팽창부(512) 및 제 2 팽창부(522)를 통과한 유체와 자가열교환시켜 냉각시킨다.The
단, 본 실시예의 제 1 열교환기(310)는, 제 2 실시예와는 달리, 제 1 팽창부(512) 및 제 2 팽창부(522)를 모두 통과한 유체를 냉매로 사용할 뿐만 아니라, 제 1 팽창부(512)를 통과한 후에 액화되어 제 2 기액분리기(420)에 의해 분리된 액화천연가스도 냉매로 사용한다.However, unlike the second embodiment, the
본 실시예의 팽창수단(600)은, 제 2 실시예와 마찬가지로, 제 1 열교환기(310)에서 열교환되어 온도가 낮아진 유체의 압력을 낮추며, 천연가스는 제 1 열교환기(310) 및 팽창수단(600)을 통과하면서 일부 또는 전부가 액화된다. 팽창수단(600)은 팽창밸브 또는 팽창기일 수 있다.As in the second embodiment, the expansion means 600 of the present embodiment lowers the pressure of the fluid whose temperature has been lowered by the heat exchange in the
본 실시예의 제 1 기액분리기(410)는, 제 2 실시예와 마찬가지로, 팽창수단(600) 후단에 설치되어, 제 1 열교환기(310) 및 팽창수단(600)을 통과하며 일부 액화된 액화천연가스와 기체 상태로 남아있는 천연가스를 분리시켜, 액화천연가스는 저장탱크로 보내고, 천연가스는 제 2 팽창부(522)로부터 제 1 열교환기(310)로 유체가 보내지는 라인 상으로 보낸다.The first gas-
본 실시예의 제 1 밸브(710)는, 제 2 실시예와 마찬가지로, 제 1 기액분리기(410)로부터 제 2 팽창부(522)와 제 1 열교환기(310) 사이로 천연가스를 보내는 라인 상에 설치되어, 천연가스의 유량 및 압력을 조절한다.The
본 실시예의 제 2 냉각기(220)는, 제 2 실시예와 마찬가지로, 제 2 컴팬더(520)의 제 2 압축부(521) 후단에 설치되어, 제 2 압축부(521)를 통과하며 압력뿐만 아니라 온도도 높아진 유체의 온도를 낮춘다. 제 2 압축부(521) 및 제 2 냉각기(220)를 통과한 유체는 제 1 컴팬더(510)로 보내진다.The
본 실시예의 제 3 냉각기(230)는, 제 2 실시예와 마찬가지로, 제 1 컴팬더(510)의 제 1 압축부(511) 후단에 설치되어, 제 1 압축부(511)를 통과하며 압력뿐만 아니라 온도도 높아진 유체의 온도를 낮춘다. 제 1 압축부(511) 및 제 3 냉각기(230)를 통과한 유체는, 외부로부터 공급되는 천연가스와 함께 제 1 압축기(110)로 보내진다.The
본 실시예에서의 유체의 흐름을 설명하면 다음과 같다.The flow of the fluid in this embodiment will be described as follows.
외부로부터 공급되는 천연가스는, 제 2 실시예와 마찬가지로, 제 1 압축기(110)에 의해 1차로 압축되고 제 1 냉각기(210)에 의해 냉각된 후 두 흐름으로 분기된다. 그 중, 한 흐름은, 제 2 실시예와 마찬가지로, 제 2 압축기(120)에 의해 2차로 압축되고 제 4 냉각기(240)에 의해 냉각된 후 제 1 열교환기(310)로 보내지고, 다른 흐름은, 제 2 실시예와 마찬가지로, 제 1 컴팬더(510)로 보내진다.The natural gas supplied from the outside is firstly compressed by the
제 1 압축기(110) 및 제 1 냉각기(210)를 통과한 후 제 1 컴팬더(510)로 보내진 천연가스는, 제 2 실시예와는 달리, 제 1 팽창부(512)에 의해 팽창된 후 제 2 컴팬더(520)로 바로 보내지는 것이 아니라, 먼저 제 2 기액분리기(420)로 보내진다. 제 1 팽창부(512)를 통과한 후 제 2 기액분리기(420)로 보내진 유체는, 액화천연가스와 천연가스가 분리된다.Unlike the second embodiment, the natural gas, which has passed through the
제 2 기액분리기(420)에 의해 분리된 액화천연가스는, 제 2 밸브(720)를 통과한 후 제 1 열교환기(310)로 보내져 냉매로 사용된다. 제 2 밸브(720)를 통과한 후 제 1 열교환기(310)에서 냉매로 사용된 액화천연가스는, 일부 또는 전부가 기화되어, 제 2 팽창부(522)로부터 제 1 열교환기(310)로 보내진 유체가 제 1 열교환기(310)를 통과한 후 제 2 압축부(521)로 보내지는 라인 상으로 보내진다.The liquefied natural gas separated by the second gas-
제 2 기액분리기(420)에 의해 분리된 천연가스는 제 2 컴팬더(520)의 제 2 팽창부(522)로 보내진다. 제 2 기액분리기(420)에 의해 분리된 후 제 2 팽창부(522)에 의해 다시 한 번 팽창된 유체는 제 1 열교환기(310)로 보내져 냉매로 사용된다.The natural gas separated by the second gas-liquid separator (420) is sent to the second expansion portion (522) of the second compander (520). The fluid once expanded by the
제 2 기액분리기(420)에 의해 분리되어 제 2 팽창부(522)를 통과한 후 제 1 열교환기(310)로 보내진 유체는, 제 2 실시예와 마찬가지로, 제 1 열교환기(310)에서 천연가스와 열교환된 후 일부 또는 전부가 기화되고, 일부 또는 전부가 기화된 유체는, 제 2 기액분리기(420)로부터 제 1 열교환기(310)로 보내져 냉매로 사용된 유체와 통합되어, 제 2 컴팬더(520)의 제 2 압축부(521)로 보내진다.The fluid separated by the second gas-
제 2 압축부(521)에 의해 압축된 유체는, 제 2 실시예와 마찬가지로, 제 2 냉각기(220)에 의해 냉각된 후 다시 제 1 컴팬더(510)로 보내져, 제 1 압축부(511)에 의해 다시 한 번 압축된다. 제 1 압축부(511)에 의해 압축된 유체는, 제 2 실시예와 마찬가지로, 제 3 냉각기(230)에 의해 냉각된 후, 외부로부터 공급되는 천연가스와 함께 다시 제 1 압축기(110)로 보내져, 전술한 일련의 과정을 다시 거치게 된다.The fluid compressed by the
제 1 압축기(110) 및 제 1 냉각기(210)를 통과한 후 분기되어, 제 2 압축기(120) 및 제 4 냉각기(240)를 통과한 천연가스는, 제 1 열교환기(310)로 보내져, 제 1 팽창부(512)에 의해 팽창된 후 제 2 기액분리기(420)에 의해 분리된 액화천연가스; 및 제 1 팽창부(512)에 의해 팽창되고 제 2 기액분리기(420)에 의해 분리된 후 제 2 팽창부(522)에 의해 다시 한번 팽창된 유체;와 열교환된 후, 팽창수단(600)에 의해 팽창된다.The natural gas that has passed through the
제 1 열교환기(310) 및 팽창수단(600)을 통과하며 일부 또는 전부가 액화된 유체는, 제 2 실시예와 마찬가지로, 제 1 기액분리기(410)에 의해 액체상과 기체상이 분리된다. 제 1 기액분리기(410)에 의해 분리된 액화천연가스는, 제 2 실시예와 마찬가지로, 저장탱크로 보내지고, 제 1 기액분리기(410)에 의해 분리된 천연가스는, 제 2 실시예와 마찬가지로, 제 1 밸브(710)를 통과한 후, 제 2 팽창부(522)를 통과한 유체와 함께 제 1 열교환기(310)로 보내져 다시 냉매로 사용된다.The fluid having passed through the
도 4는 본 발명의 바람직한 제 4 실시예의 저장탱크를 포함하는 선박을 개략적으로 나타낸 구성도이다.4 is a schematic view showing a ship including a storage tank according to a fourth preferred embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 제 4 실시예의 저장탱크를 포함하는 선박은, 도 3에 도시된 제 3 실시예의 저장탱크를 포함하는 선박에 비해, 제 2 열교환기(320), 제 3 압축기(130) 및 제 5 냉각기(250)를 더 포함한다는 점에서 차이점이 존재하며, 이하에서는 차이점을 위주로 설명한다. 전술한 제 3 실시예의 저장탱크를 포함하는 선박과 동일한 부재에 대하여는 자세한 설명은 생략한다.The ship including the storage tank of the fourth embodiment shown in Fig. 4 is different from the ship including the storage tank of the third embodiment shown in Fig. 3 in that the
도 4를 참조하면, 본 실시예의 저장탱크를 포함하는 선박은, 제 3 실시예와 마찬가지로, 제 1 압축기(110), 제 1 냉각기(210), 제 2 압축기(120), 제 4 냉각기(240), 제 1 컴팬더(510), 제 2 기액분리기(420), 제 2 밸브(720), 제 2 컴팬더(520), 제 1 열교환기(310), 팽창수단(600), 제 1 기액분리기(410), 제 1 밸브(710), 제 2 냉각기(220) 및 제 3 냉각기(230)를 포함한다.4, the ship including the storage tank of the present embodiment includes a
단, 본 실시예의 저장탱크를 포함하는 선박은, 제 3 실시예와는 달리, 제 1 팽창부(512)와 제 2 기액분리기(420) 사이에 설치되어, 제 1 팽창부(512)를 통과한 천연가스를 자가열교환시켜 액화시키는 제 2 열교환기(320); 제 2 열교환기(320)를 1차로 통과한 유체를 압축시키는 제 3 압축기(130); 및 제 3 압축기(130)를 통과한 유체의 온도를 낮추는 제 5 냉각기(250);를 더 포함한다.However, unlike the third embodiment, the vessel including the storage tank of the present embodiment is installed between the
본 실시예의 제 1 압축기(110)는, 제 3 실시예와 마찬가지로, 외부로부터 공급된 천연가스를 압축시키고, 본 실시예의 제 1 냉각기(210)는, 제 3 실시예와 마찬가지로, 제 1 압축기(110)를 통과하며 압력뿐만 아니라 온도도 높아진 천연가스의 온도를 낮춘다. The
본 실시예의 제 2 압축기(120)는, 제 3 실시예와 마찬가지로, 제 1 압축기(110) 및 제 1 냉각기(210)를 통과한 천연가스 중 일부를 추가적으로 압축시킨다. 본 실시예의 제 1 압축기(110) 및 제 2 압축기(120)에 의해 압축된 천연가스는, 초임계상태가 될 수 있도록 대략 50bar 이상의 압력을 가지는 것이 바람직하다.The
본 실시예의 제 4 냉각기(240)는, 제 3 실시예와 마찬가지로, 제 2 압축기(120)를 통과하며 압력뿐만 아니라 온도도 높아진 천연가스의 온도를 낮춘다.As in the third embodiment, the
본 실시예의 제 1 컴팬더(510)는, 제 3 실시예와 마찬가지로, 유체를 팽창시키는 제 1 팽창부(512)와 유체를 압축시키는 제 1 압축부(511)를 포함한다. 제 1 팽창부(512)와 제 1 압축부(511)는, 제 3 실시예와 마찬가지로, 축으로 연결되어, 제 1 팽창부(512)가 유체를 팽창시키면서 얻은 에너지에 의해, 제 1 압축부(511)가 유체를 압축시킨다.As in the third embodiment, the
제 1 컴팬더(510)의 제 1 팽창부(512)는, 제 3 실시예와는 달리, 제 1 압축기(110) 및 제 1 냉각기(210)를 통과한 천연가스의 일부를 팽창시킨 후, 제 2 기액분리기(420)로 보내는 것이 아니라, 먼저 제 2 열교환기(320)로 보낸다.Unlike the third embodiment, the
제 1 컴팬더(510)의 제 1 압축부(511)는, 제 3 실시예와 마찬가지로, 제 2 컴팬더(520)로부터 보내지는 유체를 압축시킨 후 다시 제 1 압축기(110)로 보낸다.The
본 실시예의 제 2 열교환기(320)는, 제 1 팽창부(512)를 통과한 유체와, 제 2 열교환기(320)를 통과한 후 제 3 압축기(130) 및 제 5 냉각기(250)를 통과한 유체를 열교환시킨다. 즉, 제 2 열교환기(320)는, 제 2 팽창기를 통과한 유체를 냉매로 하여, 제 3 압축기(130) 및 제 5 냉각기(250)를 통과하며 압력이 높아진 유체를 액화시킨다.The
도 5에 도시된 바와 같이, 압력이 낮을 때에는 천연가스의 온도를 낮춰도 액화되지 않을 수 있지만(도 5의 X), 천연가스의 압력을 높인 후에는 같은 정도로 온도를 낮춰도 천연가스를 액화시킬 수 있다(도 5의 Y).As shown in FIG. 5, when the pressure is low, even if the temperature of the natural gas is lowered, it may not be liquefied (X in FIG. 5) (Y in Fig. 5).
따라서, 제 1 팽창부(512) 및 제 2 열교환기(320)를 통과한 유체를, 제 3 압축기(130)에 의해 압축시킨 후 다시 제 2 열교환기(320)로 보내, 제 1 팽창부(512) 및를 통과한 유체와 자가열교환시키면, 제 3 압축기(130)에 의해 압력이 높아진 유체는 냉각되며 일부가 액화될 수 있다.Accordingly, the fluid that has passed through the
제 1 컴팬더(510)의 제 1 팽창부(512)에 의해 팽창만으로, 제 1 열교환기(310)에서 냉매로 사용하기에 충분한 양의 액화천연가스가 생성되지 않는 경우, 본 실시예서와 같이 제 2 열교환기(320) 및 제 3 압축기(130)를 포함하여, 냉매로 사용되는 천연가스의 액화량을 증가시킬 수 있다.In the case where a sufficient amount of liquefied natural gas is not generated in the
본 실시예의 제 3 압축기(130)는, 제 1 팽창부(512)를 통과한 후 제 2 열교환기(320)에서 냉매로서 1차로 열교환된 유체의 압력을 높인다.The
본 실시예의 제 5 냉각기(250)는, 제 3 압축기(130)를 통과하며 압력뿐만 아니라 온도도 높아진 유체의 온도를 낮춘다. 제 5 냉각기(250)는, 일례로 대략 상온의 담수(fresh water)와 유체를 열교환시켜, 유체를 냉각시킬 수 있다.The
본 실시예의 제 2 기액분리기(420)는, 제 2 열교환기(320)를 통과하며 일부 액화된 액화천연가스와 기체상태로 남아있는 천연가스를 분리하여, 제 3 실시예와 마찬가지로, 액화천연가스는 제 1 열교환기(310)로 보내 냉매로 사용할 수 있도록 하고, 천연가스는 제 2 컴팬더(520)로 보내 제 2 팽창부(522)에 의해 추가적으로 팽창될 수 있도록 한다.The second gas-liquid separator (420) of this embodiment separates the partially liquefied natural gas and the natural gas remaining in the gaseous state through the second heat exchanger (320) and, as in the third embodiment, And the natural gas is sent to the
본 실시예의 제 2 밸브(720)는, 제 3 실시예와 마찬가지로, 제 2 기액분리기(420)에 의해 분리된 액화천연가스를 제 1 열교환기(310)로 보내는 라인 상에 설치되어, 액화천연가스의 유량 및 압력을 조절한다.The
본 실시예의 제 2 컴팬더(520)는, 제 3 실시예와 마찬가지로, 유체를 팽창시키는 제 2 팽창부(522)와 유체를 압축시키는 제 2 압축부(521)를 포함한다. 제 2 팽창부(522)와 제 2 압축부(521)는, 제 3 실시예와 마찬가지로, 축으로 연결되어, 제 2 팽창부(522)가 유체를 팽창시키면서 얻은 에너지에 의해 제 2 압축부(521)가 유체를 압축시킨다.As in the third embodiment, the
제 2 컴팬더(520)의 제 2 팽창부(522)는, 제 1 팽창부(512) 및 제 2 열교환기에 의해 액화되지 못하고, 제 2 기액분리기(420)에 의해 분리된 천연가스를, 다시 한번 팽창시킨 후 제 1 열교환기(310)로 보낸다. 제 2 팽창부(522)에 의해 팽창된 유체는, 제 3 실시예와 마찬가지로, 제 1 열교환기(310)에서 천연가스를 냉각시키는 냉매로 사용된다.The
제 2 컴팬더(520)의 제 2 압축부(521)는, 제 3 실시예와 마찬가지로, 제 1 열교환기(310)에서 냉매로 사용된 유체를 압축시킨 후 제 1 컴팬더(510)로 보낸다.The
본 실시예의 제 1 열교환기(310)는, 제 3 실시예와 마찬가지로, 제 1 압축기(110), 제 1 냉각기(210), 제 2 압축기(210) 및 제 4 냉각기(240)을 통과한 천연가스를 냉매와 자가열교환시켜 냉각시킨다.The
단, 본 실시예의 제 1 열교환기(310)는, 제 3 실시예와는 달리, 제 1 팽창부(512), 제 2 열교환기(320), 제 3 압축기(130) 및 제 5 냉각기(250)를 통과한 후에 제 2 열교환기(320)에서 액화되어 제 2 기액분리기(420)에 의해 분리된 액화천연가스; 및 제 1 팽창부(512), 제 2 열교환기(320), 제 3 압축기(130) 및 제 5 냉각기(250)를 통과한 후에 제 2 열교환기(320)에서 액화되지 못하고 제 2 기액분리기(420)에 의해 분리된 후 제 2 팽창부(522)를 통과한 유체;를 냉매로 사용한다.The
본 실시예의 팽창수단(600)은, 제 3 실시예와 마찬가지로, 제 1 열교환기(310)에서 열교환되어 온도가 낮아진 유체의 압력을 낮추며, 천연가스는 제 1 열교환기(310) 및 팽창수단(600)을 통과하면서 일부 또는 전부가 액화된다. 팽창수단(600)은 팽창밸브 또는 팽창기일 수 있다.As in the third embodiment, the expansion means 600 of the present embodiment lowers the pressure of the fluid whose temperature has been lowered by heat exchange in the
본 실시예의 제 1 기액분리기(410)는, 제 3 실시예와 마찬가지로, 팽창수단(600) 후단에 설치되어, 제 1 열교환기(310) 및 팽창수단(600)을 통과하며 일부 액화된 액화천연가스와 기체 상태로 남아있는 천연가스를 분리시켜, 액화천연가스는 저장탱크로 보내고, 천연가스는 제 2 팽창부(522)로부터 제 1 열교환기(310)로 유체가 보내지는 라인 상으로 보낸다.The first gas-
본 실시예의 제 1 밸브(710)는, 제 3 실시예와 마찬가지로, 제 1 기액분리기(410)로부터 제 2 팽창부(522)와 제 1 열교환기(310) 사이로 천연가스를 보내는 라인 상에 설치되어, 천연가스의 유량 및 압력을 조절한다.The
본 실시예의 제 2 냉각기(220)는, 제 3 실시예와 마찬가지로, 제 2 컴팬더(520)의 제 2 압축부(521) 후단에 설치되어, 제 2 압축부(521)를 통과하며 압력뿐만 아니라 온도도 높아진 유체의 온도를 낮춘다. 제 2 압축부(521) 및 제 2 냉각기(220)를 통과한 유체는 제 1 컴팬더(510)로 보내진다.The
본 실시예의 제 3 냉각기(230)는, 제 3 실시예와 마찬가지로, 제 1 컴팬더(510)의 제 1 압축부(511) 후단에 설치되어, 제 1 압축부(511)를 통과하며 압력뿐만 아니라 온도도 높아진 유체의 온도를 낮춘다. 제 1 압축부(511) 및 제 3 냉각기(230)를 통과한 유체는, 외부로부터 공급되는 천연가스와 함께 제 1 압축기(110)로 보내진다.The
본 실시예에서의 유체의 흐름을 설명하면 다음과 같다.The flow of the fluid in this embodiment will be described as follows.
외부로부터 공급되는 천연가스는, 제 3 실시예와 마찬가지로, 제 1 압축기(110)에 의해 1차로 압축되고 제 1 냉각기(210)에 의해 냉각된 후 두 흐름으로 분기된다. 그 중, 한 흐름은, 제 3 실시예와 마찬가지로, 제 2 압축기(120)에 의해 2차로 압축되고 제 4 냉각기(240)에 의해 냉각된 후 제 1 열교환기(310)로 보내지고, 다른 흐름은, 제 3 실시예와 마찬가지로, 제 1 컴팬더(510)로 보내진다.The natural gas supplied from the outside is firstly compressed by the
제 1 압축기(110) 및 제 1 냉각기(210)를 통과한 후 제 1 컴팬더(510)로 보내진 천연가스는, 제 3 실시예와는 달리, 제 1 팽창부(512)에 의해 팽창된 후 제 2 기액분리기(420)로 보내지는 것이 아니라, 먼저 제 2 열교환기(320)로 보내진다. 제 1 팽창부(512)를 통과한 후 제 2 열교환기(320)로 보내진 유체는, 1차로 냉매로서 제 2 열교환기(320)에서 열교환된 후, 제 3 압축기(130) 및 제 5 냉각기(250)를 통과한 후 다시, 제 1 팽창부(512)로부터 제 2 열교환기(320)로 보내진 유체와 열교환된다. 제 3 압축기(130) 및 제 5 냉각기(250)를 통과한 후 제 2 열교환기(320)에서 2차로 열교환된 유체는, 제 2 기액분리기(420)로 보내진다.Unlike the third embodiment, natural gas that has passed through the
제 2 기액분리기(420)로 보내진 유체는, 제 3 실시예와 마찬가지로, 액화천연가스와 천연가스가 분리되고, 제 2 기액분리기(420)에 의해 분리된 액화천연가스는, 제 3 실시예와 마찬가지로, 제 2 밸브(720)를 통과한 후 제 1 열교환기(310)로 보내져 냉매로 사용되며, 제 2 기액분리기(420)에 의해 분리된 천연가스는, 제 3 실시예와 마찬가지로, 제 2 컴팬더(520)의 제 2 팽창부(522)로 보내져 다시 한 번 팽창된 후, 제 1 열교환기(310)로 보내져 냉매로 사용된다.The liquid sent to the second gas-
제 2 기액분리기(420)에 의해 분리된 후 제 2 밸브(720) 및 제 1 열교환기(310)를 통과한 액화천연가스는, 제 3 실시예와 마찬가지로, 일부 또는 전부가 기화되어, 제 2 팽창부(522)로부터 제 1 열교환기(310)로 보내진 유체가 제 1 열교환기(310)를 통과한 후 제 2 압축부(521)로 보내지는 라인 상으로 보내진다.The liquefied natural gas that has been separated by the second gas-
제 2 기액분리기(420)에 의해 분리되어 제 2 팽창부(522)를 통과한 후 제 1 열교환기(310)로 보내진 유체는, 제 3 실시예와 마찬가지로, 제 1 열교환기(310)에서 천연가스와 열교환된 후 일부 또는 전부가 기화되고, 일부 또는 전부가 기화된 유체는, 제 3 실시예와 마찬가지로, 제 2 기액분리기(420)로부터 제 1 열교환기(310)로 보내져 냉매로 사용된 유체와 통합되어, 제 2 컴팬더(520)의 제 2 압축부(521)로 보내진다.The fluid separated by the second gas-
제 2 압축부(521)에 의해 압축된 유체는, 제 3 실시예와 마찬가지로, 제 2 냉각기(220)에 의해 냉각된 후 다시 제 1 컴팬더(510)로 보내져, 제 1 압축부(511)에 의해 다시 한 번 압축된다. 제 1 압축부(511)에 의해 압축된 유체는, 제 3 실시예와 마찬가지로, 제 3 냉각기(230)에 의해 냉각된 후, 외부로부터 공급되는 천연가스와 함께 다시 제 1 압축기(110)로 보내져, 전술한 일련의 과정을 다시 거치게 된다.The fluid compressed by the
제 1 압축기(110) 및 제 1 냉각기(210)를 통과한 후 분기되어, 제 2 압축기(120) 및 제 4 냉각기(240)를 통과한 천연가스는, 제 3 실시예와 마찬가지로, 제 1 열교환기(310)로 보내져, 제 2 기액분리기(420)에 의해 분리된 액화천연가스; 및 제 2 팽창부(522)에 의해 팽창된 유체;와 열교환된 후, 팽창수단(600)에 의해 팽창된다.The natural gas that has passed through the
제 1 열교환기(310) 및 팽창수단(600)을 통과하며 일부 또는 전부가 액화된 유체는, 제 3 실시예와 마찬가지로, 제 1 기액분리기(410)에 의해 액체상과 기체상이 분리된다. 제 1 기액분리기(410)에 의해 분리된 액화천연가스는, 제 3 실시예와 마찬가지로, 저장탱크로 보내지고, 제 1 기액분리기(410)에 의해 분리된 천연가스는, 제 3 실시예와 마찬가지로, 제 1 밸브(710)를 통과한 후, 제 2 팽창부(522)를 통과한 유체와 함께 제 1 열교환기(310)로 보내져 다시 냉매로 사용된다.The liquid, which has passed through the
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. It is.
110, 120, 130 : 압축기 210, 220, 230 ,240, 250 : 냉각기
310, 320 : 열교환기 410, 420 : 기액분리기
510, 520 : 컴팬더 511, 521 : 압축부
512, 522 : 팽창부 600 : 팽창수단
710, 720 : 밸브110, 120, 130:
310, 320:
510, 520:
512, 522: expanding part 600: expansion means
710, 720: valve
Claims (23)
상기 제 1 압축기에 의해 압축된 천연가스의 일부 흐름(이하, ‘x 흐름’이라고 함.)을 냉매와 열교환시켜 냉각시키는 제 1 열교환기;
상기 제 1 압축기에 의해 압축된 천연가스 중 상기 ‘x 흐름’을 제외한 나머지 흐름(이하, ‘y 흐름’이라고 함.)을 팽창시키는 제1 팽창부;
상기 제1 열교환기에서 냉매로 사용된 유체를 압축시키는 제1 압축부;
상기 제1 팽창부에 의해 팽창되며 액화된 액화천연가스와 기체상태로 남아있는 천연가스를 분리하는 제2 기액분리기;
상기 제 1 열교환기에 의해 냉각된 유체를 팽창시키는 팽창수단; 및
상기 팽창수단을 통과하며 액화된 액화천연가스와 기체상태로 남아있는 천연가스를 분리하는 제1 기액분리기;를 포함하고,
상기 제1 팽창부 및 상기 제1 압축부는 제1 컴팬더를 구성하고,
상기 제 1 열교환기는, 상기 제2 기액분리기에 의해 분리된 액화천연가스; 상기 제1 기액분리기에 의해 분리된 기체상태의 천연가스와 상기 제2 기액분리기에 의해 분리된 기체상태의 천연가스가 합류된 흐름;을 냉매로 사용하여, 상기 ‘x 흐름’을 냉각시키고,
상기 제1 기액분리기에 의해 분리된 기체상태의 천연가스와 상기 제2 기액분리기에 의해 분리된 기체상태의 천연가스가 합류된 흐름은, 상기 제1 열교환기에서 냉매로 사용된 후 상기 제1 압축부에 의해 압축되고,
상기 제1 압축부에 의해 압축된 천연가스는 상기 제1 압축기 전단으로 보내지는, 저장탱크를 포함하는 선박.A first compressor for compressing natural gas;
A first heat exchanger for cooling a part of the natural gas compressed by the first compressor (hereinafter referred to as "x-flow") by heat exchange with the refrigerant;
A first expansion unit for expanding the remaining natural gas other than the 'x-flow' (hereinafter referred to as 'y-flow') from the natural gas compressed by the first compressor;
A first compression unit for compressing a fluid used as a refrigerant in the first heat exchanger;
A second gas-liquid separator which separates the liquefied natural gas expanded by the first expansion part and left liquefied natural gas and the natural gas left in a gaseous state;
Expansion means for expanding the fluid cooled by said first heat exchanger; And
And a first gas-liquid separator for separating the liquefied natural gas passed through the expansion means and the natural gas remaining in a gaseous state,
Wherein the first expanding portion and the first compressing portion constitute a first compander,
Wherein the first heat exchanger comprises: liquefied natural gas separated by the second gas-liquid separator; Liquid separator for separating the gaseous natural gas separated by the first gas-liquid separator and the gaseous natural gas separated by the second gas-liquid separator as the refrigerant, the 'x-flow'
Wherein a flow of the gaseous natural gas separated by the first gas-liquid separator and the gaseous natural gas separated by the second gas-liquid separator is used as a refrigerant in the first heat exchanger, Lt; / RTI >
Wherein the natural gas compressed by the first compressing unit is sent to the front side of the first compressor.
상기 제2 기액분리기에 의해 분리된 기체상태의 천연가스를 팽창시키는 제2 팽창부; 및
상기 제2 팽창부에 의해 팽창된 유체가 상기 제1 열교환기에서 냉매로 사용된 후 상기 제1 압축부로 공급되는 라인 상에 설치되는 제2 압축부;를 더 포함하고,
상기 제2 팽창부 및 상기 제2 압축부는 제2 컴팬더를 구성하고,
상기 제 1 열교환기는, 상기 제2 기액분리기에 의해 분리된 액화천연가스; 및 상기 제1 기액분리기에 의해 분리된 기체상태의 천연가스와 상기 제2 팽창부에 의해 팽창된 유체가 합류된 흐름;을 냉매로 사용하여, 상기 ‘x 흐름’을 냉각시키고,
상기 제1 기액분리기에 의해 분리된 기체상태의 천연가스와 상기 제2 팽창부에 의해 팽창된 유체가 합류된 흐름은, 상기 제1 열교환기에서 냉매로 사용된 후, 상기 제2 압축부 및 상기 제1 압축부에 의해 순차로 압축되는, 저장탱크를 포함하는 선박.The method according to claim 1,
A second expansion unit for expanding the gaseous natural gas separated by the second gas-liquid separator; And
And a second compression unit installed on a line supplied to the first compression unit after the fluid expanded by the second expansion unit is used as refrigerant in the first heat exchanger,
The second expanding portion and the second compressing portion constitute a second compander,
Wherein the first heat exchanger comprises: liquefied natural gas separated by the second gas-liquid separator; And a flow in which a gaseous natural gas separated by the first gas-liquid separator and a fluid expanded by the second expansion unit are combined, as a refrigerant, to cool the 'x-flow'
Wherein a flow in which gaseous natural gas separated by the first gas-liquid separator and a fluid expanded by the second expansion unit are combined is used as a refrigerant in the first heat exchanger, And is compressed sequentially by the first compression unit.
상기 제2 기액분리기에 의해 분리된 액화천연가스는, 상기 제1 열교환기에서 냉매로 사용된 후, ‘z 흐름’과 합류되고,
상기 ‘z 흐름’은, 상기 제1 기액분리기에 의해 분리된 기체상태의 천연가스와 상기 제2 팽창부에 의해 팽창된 유체가 합류된 후 상기 제1 열교환기에서 냉매로 사용된 유체인, 저장탱크를 포함하는 선박.The method of claim 2,
The liquefied natural gas separated by the second gas-liquid separator is used as a refrigerant in the first heat exchanger, then merged with the 'z flow'
The 'z-flow' is a fluid used as a refrigerant in the first heat exchanger after the gaseous natural gas separated by the first gas-liquid separator and the fluid expanded by the second expansion unit are merged. Ships containing tanks.
상기 제1 열교환기에서 냉매로 사용된 후, 상기 제2 압축부 및 상기 제1 압축부에 의해 순차로 압축된 천연가스는 상기 제1 압축기 전단으로 보내지는, 저장탱크를 포함하는 선박.The method of claim 2,
Wherein natural gas sequentially compressed by the second compressing unit and the first compressing unit is sent to the front side of the first compressor after being used as a refrigerant in the first heat exchanger.
상기 ‘x 흐름’을 추가로 압축시키는 제2 압축기를 포함하고,
상기 제1 열교환기는, 상기 제2 압축기에 의해 압축된 상기 ‘x 흐름’을 냉매와 열교환시켜 냉각시키는, 저장탱크를 포함하는 선박.The method according to claim 1 or 2,
And a second compressor for further compressing said 'x-flow'
Wherein said first heat exchanger comprises a storage tank for cooling said " x-flow " compressed by said second compressor by heat exchange with a refrigerant.
상기 제1 팽창부에 의해 팽창된 유체를 냉매로 사용하는 제2 열교환기; 및
상기 제1 팽창부에 의해 팽창된 후 상기 제2 열교환기에서 냉매로 사용된 유체를 압축시키는 제3 압축기;를 더 포함하고,
상기 제3 압축기에 의해 압축된 유체는, 상기 제2 열교환기에 의해, 상기 제1 팽창부에 의해 팽창된 유체를 냉매로 열교환되어 냉각된 후, 상기 제2 기액분리기로 보내지는, 저장탱크를 포함하는 선박.The method according to claim 1 or 2,
A second heat exchanger using the fluid expanded by the first expansion portion as a refrigerant; And
And a third compressor for expanding the fluid used as the refrigerant in the second heat exchanger after being expanded by the first expansion part,
And the fluid compressed by the third compressor is cooled by the second heat exchanger, the fluid expanded by the first expansion part is heat-exchanged with the refrigerant, and is then sent to the second gas-liquid separator The ship.
2) 상기 1)단계에서 분기된 천연가스 중 한 흐름(이하, ‘a 흐름’이라고 함.)을 팽창시키고,
3) 상기 2)단계에서 팽창되며 액화된 액화천연가스와 기체상태로 남아있는 천연가스를 분리하고,
4) 상기 3)단계에서 분리된 천연가스를 팽창시키고,
5) 상기 3)단계에서 분리된 액화천연가스; 및 상기 4)단계에서 팽창된 유체;를 냉매로, 상기 1)단계에서 분기된 천연가스 중 나머지 흐름(이하, ‘b 흐름’이라고 함.)을 열교환시켜 냉각시키고,
6) 상기 5)단계에서 냉각된 상기 ‘b 흐름’을 팽창시키고
7) 상기 6)단계에서 팽창되며 액화된 액화천연가스와 기체상태로 남아있는 천연가스를 분리하고,
8) 상기 7)단계에서 분리된 기체상태의 천연가스를, 상기 4)단계에서 팽창된 유체와 합류시켜, 상기 5)단계에서 상기 ‘b 흐름’을 열교환시켜 냉각시키는 냉매로 사용하고,
9) 상기 4)단계에서 팽창된 유체와 상기 7)단계에서 분리된 기체상태의 천연가스가 합류된 흐름은, 상기 5)단계에서 상기 ‘b 흐름’을 냉각시키는 냉매로 사용된 후, 상기 4)단계에서 천연가스를 팽창시킬 때 방출된 에너지에 의해 압축되고,
10) 상기 9)단계에서 압축된 천연가스는, 상기 2)단계에서 천연가스를 팽창시킬 때 방출된 에너지에 의해 추가적으로 압축되는, 방법.1) diverts natural gas into two streams,
2) expanding one of the natural gas branched in the step 1) (hereinafter referred to as a flow)
3) separating the liquefied natural gas that has expanded and liquefied in the step 2) and the natural gas remaining in the gaseous state,
4) expanding the natural gas separated in the step 3)
5) the liquefied natural gas separated in the step 3); And a fluid expanded in the step 4) as a refrigerant, and cooling the other of the natural gas branched in the step 1) (hereinafter referred to as "b-flow"
6) The 'b-flow' cooled in step 5) is expanded
7) separating the liquefied natural gas expanded and liquefied in the step 6) and the natural gas remaining in the gaseous state,
8) The gaseous natural gas separated in the step 7) is merged with the fluid expanded in the step 4), and the 'b-flow' is used as a refrigerant to be cooled by heat-
9) The combined flow of the fluid expanded in the step 4) and the gaseous natural gas separated in the step 7) is used as a coolant for cooling the 'b-flow' in the step 5) ) Stage is compressed by the energy released when the natural gas is expanded,
10) The natural gas compressed in the step 9) is further compressed by the energy released when the natural gas is expanded in the step 2).
상기 3)단계에서 분리된 액화천연가스는, 상기 5)단계에서 상기 ‘b 흐름’을 열교환시켜 냉각시키는 냉매로 사용된 후 ‘c 흐름’과 합류되고,
상기 ‘c 흐름’은, 상기 7)단계에서 분리된 기체상태의 천연가스와 상기 4)단계에서 팽창된 유체가 합류된 후, 상기 5)단계에서 상기 ‘b 흐름’을 열교환시켜 냉각시키는 냉매로 사용된 유체인, 방법.The method of claim 7,
The liquefied natural gas separated in the step 3) is used as a refrigerant for cooling by heat-exchanging the 'b-flow' in the step 5), then merged with the 'c-flow'
The 'c-flow' is a refrigerant in which the natural gas separated in the step 7) and the fluid expanded in the step 4) are combined and the refrigerant is cooled by heat-exchanging the 'b- The fluid being used.
2-1) 상기 2)단계에서 팽창된 상기 ‘a 흐름’은 제2 열교환기에서 냉매로 사용되고,
2-2) 상기 2-1)단계에서 냉매로 사용된 상기 ‘a 흐름’은 압축되고,
2-3) 상기 2-2)단계에서 압축된 상기 ‘a 흐름’은, 상기 2)단계에서 팽창된 상기 ‘a 흐름’을 냉매로, 상기 제2 열교환기에 의해 열교환되어 냉각되고,
2-4) 상기 2-3)단계에서 열교환되어 냉각된 상기 ‘a 흐름’은, 상기 3)단계에서 액화천연가스와 기체상태로 남아있는 천연가스로 분리되는, 방법.The method according to claim 7 or 8,
2-1) The 'a flow' expanded in the step 2) is used as a refrigerant in the second heat exchanger,
2-2) The 'a flow' used as the refrigerant in the step 2-1) is compressed,
2-3) The 'a flow' compressed in the step 2-2) is a refrigerant which is cooled by the heat exchanged by the second heat exchanger, the 'a flow' expanded in the step 2)
2-4) The 'a flow', which is heat-exchanged and cooled in step 2-3), is separated into liquefied natural gas and natural gas remaining in the gaseous state in step 3).
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