KR101105859B1 - 액화 석유 가스를 저장하고 운송하는 시스템 및 그 방법 - Google Patents

액화 석유 가스를 저장하고 운송하는 시스템 및 그 방법 Download PDF

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칼 외겐 룸멜호프
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함보르티 오일 ＆ 가스 시스템즈 아에스
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Abstract

본 발명은 증발되는 가스들을 응축하여 2종의 상이한 유형의 LPG 화물을 저장하는 적어도 하나의 화물 탱크(100)로 복귀시키는 재액화 유닛(300, 400)을 구비하는 LPG 운반선으로 LPG를 저장 및 운송하는 방법, 특히 동일한 선박에서 2종의 상이한 유형의 LPG 화물을 저장 및 운송하는 방법을 개시한다. 상기 방법은, 제1종의 화물로부터 발생하는 증기를 응축하기 위해, 상기 재액화 유닛(300, 400)들 중 최소 하나의 재액화 유닛을 가동시켜, 재액화 유닛(300, 400)을 사용하는 단계와; 응축된 증기를 열교환기(500)에 통과시키는 단계와; 그와 동시에, 상기 응축된 증기와 열 교환하여 제2종의 화물로부터 발생하는 증기를 응축시키기 위해, 제2종의 화물로부터 발생하는 증기를 열교환기(500)에 통과시키는 단계와; 상기 열교환기를 빠져 나가는 응축된 증기를 각 유형의 화물로 복귀시키는 단계를 포함한다. 본 발명은 또한 LPG 운반선으로 LPG를 저장 및 운송하는 시스템을 개시한다.

Description

액화 석유 가스를 저장하고 운송하는 시스템 및 그 방법 {METHOD AND SYSTEM FOR STORAGE AND TRANSPORT OF LIQUEFIED PETROLEUM GASES}
본 발명은 보통 LPG로 알려져 있는 액화 석유 가스를 탱크선(이하에서는 LPG 운반선으로 지칭함)에서 저장하고 운송하는 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 동일 선박에서 2종의 화물을 운송하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 방법 및 시스템은 부유식 LPG 생산 저장 및 하역 선박(LPG FPSO: floating production storage and offloading vessels for LPG)과 부유식 LPG 저장 및 하역 선박(LPG FSO: floating storage and offloading vessels for LPG)에도 동일하게 적용될 수 있다.
이하에서, 전술한 LPG 운반선은 LPG FPSO 선박과 LPG FSO 선박 모두를 포함한다.
액상으로 저장되고 운송되는 LPG는 다양한 종류의 석유 가스 또는 다양한 등급이 있는 것으로 이해된다. 다양한 석유 가스들 중에서, 일반적으로 임의의 농도의 에탄을 0% 내지 5% 포함하는 프로판과, 노말-부탄과 이소-부탄의 임의의 혼합물인 부탄이 주된 예이다. 이 외에도, LPG는 암모니아, 부타디엔, 부탄-프로판 혼합물(임의의 혼합물), 부틸렌, 디에틸 에테르, 프로필렌, 비닐 클로라이드를 소량 포함할 수 있다.
LPG는 대기압보다 높은 압력 또는 대기 온도 미만의 온도에서, 또는 대기압보다 높은 압력 및 대기 온도 미만의 온도에서 액체 상태로 운송된다.
본 발명은,
(1) 대기 온도 미만의 온도에서 액화 화물인 LPG를 운송하는, 완전 냉동식(fully refrigerated)으로 알려져 있는 LPG 운반선과,
(2) 대기 온도 미만 및 대기압보다 높은 압력에서 액화 화물인 LPG를 운송하는, 반냉동식/반압력식(semi refrigerated/semi pressurized)으로 알려져 있는, LPG 운반선에 관한 것이다.
대기온도 미만의 온도로 저장되어 운송되는 LPG는 계속해서 일정량의 증기를 배출한다. 이렇게 배출되는 증기를 추출하여 액화한 후 다시 응축된 상태로 화물 탱크로 되돌려 보냄으로써 화물 탱크 내의 압력을 유지하는 것이 일반적인 방식이다.
이하에서, 응축물(condensate)은 액화된 증기를 의미하고, 증기(vapour)는 LPG에 열이 가해져서 발생하는 증기들과 응축물이 복귀할 때에 발생하는 증기로 이루어진 증기 생성물(product)을 의미한다.
화물 종류는 전술한 바 있는, 임의의 LPG 등급품과 생성물이다. 일례로, 제1종 화물과 제2종 화물은 각각 프로판과 부탄일 수 있다.
본 명세서에서, 재액화 유닛(reliquefaction unit)은 듀티(duty)가 증기를 액화시키는 냉동 유닛을 의미하고, 접두사인 "재"(re)는 액화된 가스로부터 발생하는 증기를 액화하는 것을 나타낸다. 화물 탱크는 LPG를 저장하는 하나 이상의 액밀 컨테이너(liquid tight container)이다. 대기(standby) 오퍼레이션에서는, 예컨대 필요한 경우에 사용되기 위해 대기하고 있는 유닛을 사용한다.
일반적으로, 하나의 선박으로 1종 내지 2종의 화물을 운반한다. 다양한 LPG 화물들 중에서, 생성물들은 일반적으로 프로판과 부탄이다. 부탄은 전용 화물 탱크로 분리되고, 모든 화물의 취급은 2종의 화물로부터 나오는 액체와 증기가 혼합되지 않는 방식으로 이루어진다. 이는 적어도 다음의 화물 취급 오퍼레이션과 같이 분리된 오퍼레이션을 포함한다.
- 2종의 분리된 화물에 대해 화물 탱크의 압력과 온도를 유지하는 단계.
- 항해 중에 화물들을 냉각하는 단계, 및
- 선적 중에 화물들을 냉각하는 단계.
일반적으로 2종의 화물을 취급할 수 있는 것으로 지금까지 알려져 있는 LPG 운반선은 2종의 화물에서 발생하는 증기를 동시에 취급하기 위해 3개 내지 4개의 재액화 유닛을 구비하고 있다.
LPG 운반선을 크기로 분류할 때, 초대형 가스 운반선(VLGC: very large gas carrier)에는 일반적으로 동일한 재액화 유닛이 4개 설치되어 있다. 반면, 두 번째로 큰 크기의 LPG 운반선인 중급 운반선(MSGC: medium size gas carrier)에는 일반적으로 동일한 재액화 유닛이 3개 설치되어 있다. 이들 양 경우에서, 재액화 유닛들은 서로에 대해 완전히 독립되어 있으며, 모두가 완전 냉동식이다.
예컨대 프로판과 부탄 같이 2종의 LPG 화물을 운반하는 VLGC의 대표적인 작동 방식은, 프로판 증기를 취급하는 2개의 재액화 유닛과, 부탄 증기를 취급하는 하나의 재액화 유닛, 그리고 대기 상태에 있는 하나의 재액화 유닛을 구비하는 것이다. 프로판과 부탄을 운반하는 MSGC의 경우, 일례로 프로판 증기를 취급하는 하나의 재액화 유닛과, 부탄 증기를 취급하는 하나의 재액화 유닛, 그리고 대기 상태에 있는 하나의 재액화 유닛을 구비한다.
참고 및 설명을 위해, 도 1 및 도 2는 일반적으로 제1종 화물은 프로판이고 제2종 화물은 부탄일 수 있는, 서로 상이한 2종의 화물을 운송하는 VLGC에 사용되는 전형적인 재액화 유닛과 전형적인 장치를 각각 도시하고 있다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 적어도 하나의 화물 탱크 안에서 제1종 화물로부터 발생하는 증기는 라인(1)을 따라 유동하여 별개의 라인(2)과 라인(3)으로 분기된 후 2개의 별개의 재액화 유닛으로 유입되며, 상기 재액화 유닛에 유입된 증기는 응축된 후 라인(6)을 통해 화물 탱크(100)로 되돌려 보내진다. 적어도 하나의 다른 화물 탱크 내에서 제2종 화물에서 발생하는 증기는 라인(7)을 통해 또 다른 재액화 유닛으로 유입되며, 그 재액화 유닛에 유입된 증기는 응축되어 라인(8)을 통해 화물 탱크로 되돌려 보내진다.
재액화 유닛 각각은 일반적으로 최소 하나의 압축기(1.100, 1.200)를 포함한다(도 1 참조). 상기 압축기는 화물 탱크에 접속되어 있는 증기 라인에서 증기를 뽑아낸 후, 그 증기를 압축하고, 부차적 시스템에 의해 제공되는 냉각제 또는 해수와 같은 냉각 매체(1.300)로 응축한다. 화물 탱크로부터 나오는 증기 유동은 압축기의 작동에 의해 조절된다. 일반적으로 하나의 재액화 유닛은 대기 상태에 있다.
예
4개의 액밀(liquid tight) 컨테이너(A 내지 D)를 구비하는 전형적인 VLGC는 복수의 상이한 화물들을 운송하기 위한 선박으로, 응축되는 상기 화물들 중 가장 찬 것은 프로판이다. 화물 장치 내로 누출되는 열을 계산해 보면 일례로 총 427 ㎾이며, 각 화물 탱크 장치로 누출되는 열은 다음과 같다.
액밀 컨테이너 A: 96 ㎾
액밀 컨테이너 B: 112 ㎾
액밀 컨테이너 C: 112 ㎾
액밀 컨테이너 D: 107 ㎾
화물 탱크 장치는 화물 탱크와 액밀 컨테이너 외부에 있는 모든 관련 배관시설과 부대장치로 이해하여야 한다.
따라서 설치되는 총 냉동 능력은 427 ㎾에, 국제 선급 협회 및 액화 가스 운송용 선박 건조 및 장치에 대한 국제 코드, IGC Code(International Code for the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk, IGC Code)에 규정되어 있는 요건을 충분히 만족시킬 수 있는 여분을 더한 양을 상회해야 한다. 운영상에서 발생할 수 있는 문제를 감안하면, 일반적으로 선주는 냉동 능력을 더 높일 필요가 있다.
그 결과, VLGC에는 통상적으로 각 재액화 유닛의 냉동 능력이 220 ㎾를 상회하는 재액화 유닛 4개가 장착된다. 일반적으로, 각 재액화 유닛은 시간당 2230 ㎏의 프로판 증기를 취급할 수 있는 능력이 있다. 프로판만을 운송하는 VLGC로부터 증발하는 총량은 시간당 3890 ㎏인 것이 일반적이다. 냉동 능력은 주위 온도와, 화물의 종류 및 그에 따른 변화의 함수이다.
이소-부탄을 운송하는 위와 동일한 VLGC에 있어서, 총 누설 열은 240 ㎾이며, 각 재액화 유닛의 재액화 능력은 340 ㎾인 것이 일반적이다. 이소-부탄만을 운송하는 VLGC로부터 증발하는 총량은 시간당 1350 ㎏인 것이 일반적이다.
VLGC 운반선이 상기의 2종의 화물을 운송할 때에는, 구분된 별도의 작동체제가 적용된다. 액밀 컨테이너(A, B)에는 이소-부탄이 적재되어 있고, 액밀 컨테이너(C, D)에는 프로판이 적재되어 있는 경우를 가정하면, 프로판과 이소-부탄 각각의 증기 유동은 시간당 대략 1895 ㎏과 690 ㎏이다. 이러한 시나리오에 있어서는, 프로판에 대해 하나의 재액화 유닛이 작동하고, 이소-부탄에 대해 하나의 재액화 유닛이 작동하여, 총 2개의 재액화 유닛이 작동한다. LPG 운반선의 3개의 화물 탱크 내에 프로판이 적재되어 있다면, 3개의 재액화 유닛이 작동하는데, 그 중 두개는 프로판에 대해, 하나는 이소-부탄에 대해 작동한다.
작동 시 재액화 유닛들 각각의 재액화 능력이 과도하기 때문에, 이들 재액화 유닛의 작동은 단속적으로, 예컨대 12시간 작동하고 12시간 대기하는 방식으로 이루어지는 것이 일반적이다.
본 발명의 목적은 상이한 유형의 화물에서 발생하는 모든 증기들을 적절하게 처리하는 데에 필요한 재액화 유닛의 수를 최소화하는 간략화된 솔루션을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 본 발명의 목적은, LPG 운반선에서 LPG를 저장하고 운송하는 방법, 특히 2종의 상이한 유형의 LPG 화물을 동일한 선박에서 LPG를 저장하고 운송하는 방법으로, 증발되는 가스들을 응축하여 2종의 상이한 유형의 LPG 화물을 저장하는 적어도 하나의 화물 탱크(100)로 복귀시키는 재액화 유닛들을 구비하는 LPG 저장 및 운송 방법으로,
제1종의 화물로부터 발생하는 증기를 응축하기 위해, 상기 재액화 유닛들 중 최소 하나의 재액화 유닛을 가동시켜, 재액화 유닛을 사용하는 단계와;
응축된 증기를 열교환기에 통과시키는 단계와;
그와 동시에, 상기 응축된 증기와 열 교환하여 제2종의 화물로부터 발생하는 증기를 응축시키기 위해, 제2종의 화물로부터 발생하는 증기를 열교환기에 통과시키는 단계와;
상기 열교환기를 빠져 나가는 응축된 증기를 각 유형의 화물로 복귀시키는 단계를 포함하는, LPG 저장 및 운송 방법에 의해 달성된다.
또한, 본 발명은, LPG 운반선에서 LPG를 저장하고 운송하는 시스템, 특히 2종의 상이한 유형의 LPG 화물을 동일한 선박에서 저장하고 운송하는 시스템으로, 증발되는 가스들을 응축하여 2종의 상이한 유형의 LPG 화물을 저장하는 적어도 하나의 화물 탱크로 복귀시키는 재액화 유닛들을 구비하는 LPG 저장 및 운송 시스템으로,
제1종의 화물로부터 발생하는 증기를 응축하기 위해, 상기 재액화 유닛들 중 최소 하나의 재액화 유닛을 가동시켜, 재액화 유닛을 사용하고;
응축된 증기를 열교환기에 통과시키고;
제2종의 화물로부터 발생하는 증기가 열교환기를 통과할 때에 상기 응축된 증기와 열 교환하여 제2종의 화물로부터 발생하는 증기를 응축시키며;
상기 열교환기를 빠져 나가는 응축된 증기를 각 유형의 화물로 복귀시키는, LPG 저장 및 운송 시스템에 관한 것이다.
제안된 방법과 시스템에 의해 얻어지는 이점들 중 하나는 가동하는 재액화 유닛의 수가 최소 하나로 줄어든다는 것이고, 또 하나는 가동 중인 재액화 유닛을 빠져나가는 응축된 증기가 열교환기에서 냉매로 사용될 수 있다는 것이다.
제1종의 화물에 대한 각 화물 탱크에서의 압력에 부합되도록, 재액화 유닛으로부터 발생하는 응축 증기는 열교환기의 상류 측 또는 하류 측에서 교축될 수 있다. 선택적으로 교축은 2단계로 수행될 수 있다.
응축 증기가 자유롭게 화물 탱크로 복귀할 수 있도록, 열교환기는 LPG 운반선 상에서 높은 지점에 설치될 수 있다. 그러나, 제2종의 화물에 대한 각 화물 탱크로의 자유류(free flow) 복귀가 방해받는 경우, 제2 유형의 화물로 복귀되는 응축 증기는 펌핑될 수 있다.
응축 압력을 높여서 열교환기의 설치 위치에 유연성을 부가하기 위해, 제2종의 화물의 증기는 열교환기의 상류 측에서 가압될 수 있다.
제1종 화물의 응축된 증기로부터 증기와 액상을 분리하고, 분리된 액상을 제1종의 화물로 복귀시키기 위해, 제1종의 화물의 응축 증기는 분리기를 통과해 열교환기로부터 복귀될 수 있다. 가동 중인 재액화 유닛에서 인입 압력을 높이기 위해, 분리된 증기는 이젝터(ejector)를 통과할 수 있다.
기기의 러닝 타임을 최소로 하기 위해, 재액화 유닛에서 전기 모터에 의해 왕복식 압축기가 작동될 수 있다. 모터의 최대 전력을 활용하기 위해, 허용된다면, 모터의 속도를 평상시 속도 이상으로 높일 수 있다.
본 발명에 의하면, 상이한 유형의 화물로부터 발생하는 모든 증기들을 적절하게 처리함에 있어 필요한 재액화 유닛의 수를 최소화하는 간략화된 솔루션을 제공할 수 있다.
도 1 및 도 2 각각은 2종의 화물을 운송하는 VLGC에 사용되는 전형적인 장치와 전형적인 종래 기술에 의한 재액화 유닛을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 하나의 재액화 유닛이 작동 중이고, 다른 하나의 재액화 유닛은 대기 상태에 있는, 2개의 재액화 유닛을 구비하는 일 실시형태를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 열교환기의 하류 측에 스로틀이 배치되어 있는 점을 제외하고는, 도 3에 도시되어 있는 실시형태에 대응하는, 다른 실시형태를 보여주는 개략도이다.
도 5는 도 3 및 도 4에 도시되어 있는 실시형태의 개략적인 절개도로, 열교환기의 하류 측에 펌프가 배치되어 있는 실시형태를 보여주는 개략도이다.
도 6은 도 3 및 도 4에 도시되어 있는 실시형태의 개략적인 절개도로, 열교환기의 상류 측에 압축기가 배치되어 있는, 실시형태를 보여주는 개략도이다.
도 7은 도 3에 도시되어 있는 실시형태와 유사한 실시형태를 개략적으로 도시하는 도면으로, 열교환기의 하류 측에 분리기가 설치되어 있는 도면이다.
도 8은 압력을 기초로 하여 재액화 유닛을 단속적으로 작동함으로써 화물 탱크 내의 러닝 타임이 증가하는, 실시형태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하에서 첨부된 도면들에 도시되어 있는 바람직한 실시형태들을 참조하여 본 발명을 설명한다.
전술하고 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명은 일례로 하나의 선박 상에서 로 액화 석유 가스, 특히 상이한 등급의 두 생성물(product)을 저장하고 운송하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 하나의 작동 유닛을 포함하여 최소 2개의 유닛을 포함함으로써, 종래 기술에 비해 설치되는 재액화 유닛의 수를 줄이면서도, 국제 선급 협회 및 IGC Code에 규정되어 있는 소정의 여분(required redundancy)의 재액화 능력을 제공한다. 선주들에 가해지는 냉동 듀티에 대한 추가의 요건도 커버한다. 평상시의 작동 상태에서, 2개의 유닛 중 하나가 작동하고, 다른 하나는 대기 상태에 있다.
사용되는 재액화 유닛의 수가 최소 2개로 감소하지만, 다른 옵션도 가능하다. 일례로, 여분의 회전기기(rotating machinery)를 구비하는 재액화 유닛 하나가 사용될 수 있다. 예컨대 3개의 재액화 유닛이 사용되는 다른 구성도 사용될 수 있다.
본 발명을 실시함에 있어, 재액화 유닛의 유형(type)은 중요하지 않다는 점에 주목해야 한다. 그러나, 편의를 위해 종래 기술에 따른 재액화 유닛에 대응하는 동일한 유형이지만 일반적으로 용량(capacity)이 2배인 재액화 유닛을 사용하는 것으로 가정한다.
하나 이상의 화물 탱크(100) 내에 저장되어 있는 제1종의 화물로부터 증발하는 증기는 라인(1)을 경유해 증기가 응축되는 재액화 유닛(300)으로 유입되며, 그런 다음 라인(5)을 경유해 화물 탱크(100)로 복귀한다. 재액화 유닛(300)에서 유출된 응축물은 스로틀밸브(600)에 의해 화물 탱크(들)(100) 내의 압력에 맞추어지도록 압력이 감소된다. 교축(throttling)된 후 응축물 또는 재액화 설비의 공정 조건에 따라서는 혼합상(mixed phase)의 유체는 열교환기(500)로 유입된다. 응축물은 열교환기(500) 내에서 열 싱크(heat sink)로 사용된다. 열교환기(500)의 출구에서, 응축물은 혼합상 유체 형태로 열교환기를 빠져 나가 화물 탱크(들)(100)로 복귀한다. 열교환기(500)는 자유류 응축기(free flow condenser)인 것이 바람직하다.
도면에는 단지 하나의 열교환기만이 도시되어 있지만. 여러 대의 열교환기(500)가 설치될 수 있다는 점을 이해해야 한다. 여러 대의 열교환기가 설치되는 경우, 재액화 유닛(300)에서 나오는 응축된 증기는 적절한 방식으로 배분되어 각 열교환기를 통과하게 된다.
적어도 하나의 화물 탱크(200) 내에 저장되어 있는 제2종의 화물로부터 증발하는 증기는 라인(6)을 경유해 열교환기(500)로 유입되고, 유입된 증기는 응축되어 라인(7)을 경유해 화물 탱크(들)(200)로 복귀한다. 증기 유동은 자연 순환에 의해 이루어진다. 화물 탱크(200)로부터 나오는 증기를 그 증기가 응축되고 복귀되는 열교환기(500)로 가속시키기 위해, 예컨대 이젝터와 같은 기계적 수단이나 압축기가 필요하지 않다.
제2종의 화물과 관련되는 모든 증기를 응축하는 데에 필요한 냉동 듀티는 상기 제1종의 화물과 관련된 모든 증기를 처리하는 재액화 유닛의 가용의 여분 냉동 능력에서 취출한다. 재액화 유닛(300)에서 나오는 응축물은 열교환기(500) 내에서 냉매로 사용되어, 상기 제2종의 화물로부터 나오는 증기를 응축한다.
열교환기(500)는 응축된 증기가 화물 탱크들(100, 200)로 자연스럽게 복귀할 수 있게 하는 LPG 운반선 상의 지점에 설치되는 것이 바람직하다. LPG 운반선 상의 높은 지점은 화물 압축기 실의 상단부 위, LPG 운반선을 따라 연장하는 파이프 랙 위, 임의의 데크 모듈 상의 높은 지점 위, 또는 전용 고위 구조물 위일 수 있다.
원리적으로 제1종의 화물로부터 나오는 모든 관련 증기의 취급은 종래 기술에 의한 것과 동일하지만, 화물 탱크(들)(100)로 복귀하는 응축물이 그 화물 탱크(들)(100)로 복귀하기 전에 먼저 제2종의 화물로부터 나오는 모든 관련 증기를 응축하는 데에 사용된다는 사실에 의해 증기 유속(flow rate)이 증가된다는 점이 상이하다. 화물 탱크(들)(100) 내에 제1종의 화물로 복귀하는 응축물의 총량은, 화물 탱크(들)(100)에 부가되는 열에 의해 증발되는 화물 증기의 총량과 일치한다.
본 발명에 따른 기능은 각 재액화 유닛이 최저온의 화물, 대표적으로 프로판으로만 완전하게 적재된 하나의 선박을 처리하도록 설계되었다는 사실과, 예컨대 상기 최저온 화물의 일부가 예컨대 부탄과 같이 그보다 고온의 화물로 대체되는 경우에는 여분의 냉동 능력이 고온의 화물을 응축하는 데에 사용될 수 있다는 사실에 기초한다.
분리되어 있는 2개의 장치가 작동하는 경우, 고온 화물(warmer cargo) 측에 부가되는 열을 저온 화물(colder cargo) 측에 전달함으로써, 더 차가운 증기가 순환하게 되어 과잉의 냉동 능력이 활용된다.
본 실시예는 VLGC 갑판에 2종의 상이한 등급의 화물이 적재되어 있는 LPG 운반선에 있어서의 작용을 설명한다. 2개의 탱크(A, B)에는 이소-부탄이 적재되어 있고, 다른 2개의 탱크(C, D)에는 프로판이 적재되어 있다.
대략 시간당 690 ㎏의 이소-부탄이 열교환기(500)로 자연스럽게 유동하며, 일반적으로 -3℃에서 열교환기로 들어간다. 상기 이소-부탄 유동을 냉각하고 응축시키는 데에 필요한 총 냉동 듀티는 약 71 ㎾이다. 프로판 유동을 냉각하고 응축시키는 데에 필요한 총 냉동 듀티는 약 219 ㎾이다. 하나의 재액화 유닛의 총 냉동 능력은 427 ㎾이다.
크기가 다른 LPG 운반선에 대해서는 용량이 다른 재액화 유닛이 사용된다.
도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 선택적으로 스로틀밸브(600)가 열교환기(500)의 하류 측에 위치할 수 있다.
필요하다면, 선택적으로 열교환기(500)가 화물 탱크(100, 200) 후방에 연장되어 있는 배관보다 낮은 높이에 위치할 수 있지만, 그런 경우에는 순환 펌프(700)가 설치되어야 한다(도 5 참조). 다만, 도 5에서는 열교환기와 배관 사이의 정확한 상대 위치에 대해서는 도시하고 있지 않다.
선택적으로, 응축 압력을 약간 상승시키고, 그에 따라 열교환기(500)의 위치 선정에 여유를 제공하기 위해, 소형 블로어 또는 압축기(800)가 열교환기(500)의 상류 측에 설치될 수 있다(도 6 참조).
도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 라인(5)을 경유해 열교환기(500)를 빠져 나가는 혼합상 유체는 증기와 액상이 분리되는 분리기(separator)(900)로 들어간다. 액체는 라인(8)을 경유해 빠져나가 화물 탱크(들)(100) 내의 제1종의 화물로 복귀한다. 라인(9)을 경유해 빠져나가는 증기는 라인(1)을 유동하는 증기와 혼합된다. 이 구성에 의해, 각 액밀 컨테이너에 필요로 하는 증기 처리 능력과 관련 배관이 감소된다.
장비의 러닝 타임을 최소로 하기 위해, 재액화 유닛은 단속적으로 작동한다. 이러한 재액화 유닛의 단속적 작동은, 화물 탱크 내의 압력을 고압으로 높인 후 재액화 유닛을 시동시키고 화물 탱크 내의 압력을 줄임으로써 이루어진다. 실제 러닝 타임은 예컨대 주위 온도, 화물 내에서 휘발성 성분의 양 그리고 해양 상태와 같이 여러 인자들에 의해 지배된다. LPG 내의 휘발성 성분은 일반적으로 에탄으로, 통상 0 내지 5 몰% 범위에서 변한다. 고농도의 에탄이 발생하는 경우도 종종 있을 수 있다.
도 1에 도시되어 있는 압축기(1.100, 1.200)는 통상 하나의 대형 왕복식 압축기(2.000)에서 2단의 압축 단계를 이룬다(도 8 참조). 도시하지는 않았지만 둘 이상의 압축 단계도 일반적으로 사용된다. 전기 모터(1.900)가 압축기를 구동한다.
왕복식 압축기(reciprocating compressor)는 압축기의 용적(volumetric capacity)이 압축기의 디자인에 의해 지정되어 항상 최대 용적으로 작동하는 양변위 압축기(positive displacement compressor)이다. 러닝 타임과 압축 작업은 주위 온도와 압축되는 가스 내의 휘발 성분의 양과 같은 조건에 의해 지배되기 때문에, 전기 모터(1.900)는 계속해서 모터의 최대 출력으로 작동할 필요는 없다.
전술한 조건에 있게 되는 경우, 전기 모터의 최대 전력을 활용하기 위해, 모터의 rpm을 통상적인 rpm 이상으로 높일 것을 제안하며, 이는 전원(1.950)의 주파수를 통상 주파수 이상으로 증가시킴으로써 이루어진다. 변위 압축기의 용적은 속도에 비례하여 증가하며, 이에 따라 냉각 능력도 증가하고 러닝 타임이 감소한다.

Claims (19)

  1. 증발되는 가스들을 응축하여 2종의 상이한 유형의 LPG 화물을 저장하는 적어도 하나의 화물 탱크(100)로 복귀시키는 재액화 유닛(300, 400)을 구비하는, 동일한 LPG 운반선에서 2종의 상이한 유형의 LPG 화물을 저장하고 운송하는 LPG 저장 및 운송 방법으로,
    상기 2종의 화물들 중 제1종의 화물로부터 발생하는 증기를 응축하여 제1종 응축 증기를 발생시키기 위해, 상기 재액화 유닛(300, 400)들 중 최소 하나의 재액화 유닛을 가동시켜, 재액화 유닛(300, 400)을 사용하는 단계와;
    제1종 응축 증기를 열교환기(500)에 통과시키는 단계와;
    그와 동시에, 상기 제1종 응축 증기와 열 교환하여 제2종의 화물로부터 발생하는 증기를 응축시켜 제2종 응축 증기를 발생시키기 위해, 상기 2종의 화물들 중 제2종의 화물로부터 발생하는 증기를 열교환기(500)에 통과시키는 단계와;
    상기 열교환기를 빠져 나가는 제1종 및 제2종 응축 증기를 각 유형의 화물로 복귀시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LPG 저장 및 운송 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    재액화 유닛(300, 400)에서 나오는 응축 증기가 압력 사양에 부합되도록 하기 위해, 열교환기(500)의 상류 측 또는 하류 측에서 상기 제1종 응축 증기를 교축하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 LPG 저장 및 운송 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    응축 증기가 압력 사양에 부합되도록 하기 위해 그 응축 증기를 2단계로 교축하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 LPG 저장 및 운송 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1종 및 제2종 응축 증기가 화물 탱크들(100, 200)로 자유롭게 복귀할 수 있게 하는 LPG 운반선 상의 지점에 열 교환기(500)를 설치하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 LPG 저장 및 운송 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2종의 화물이 적어도 하나의 화물 탱크(200)로 자유롭게 복귀되는 것이 방해받는 경우, 제2종의 화물로 복귀하는 제2종 응축 증기를 펌핑하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 LPG 저장 및 운송 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    열교환기(500)의 상류 측에 있는 제2종의 화물의 증기를 압축하여 응축 압력을 증가시킴으로써 열교환기(500) 위치 설정을 유연하게 하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 LPG 저장 및 운송 방법.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    열교환기(500)로부터 복귀하는 제1종 화물의 제1종 응축 증기를 증기와 액상으로 분리하는 분리기에 통과시키는 단계와, 분리된 액상을 제1종 화물로 복귀시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 LPG 저장 및 운송 방법.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    재액화 유닛(300, 400) 내의 왕복식 압축기(2.000)를 전기 모터(1.900)로 작동시키고, 허용되는 경우에는 모터의 최대 전력을 사용하기 위해 모터의 속도를 통상적인 속도 이상으로 증가시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 LPG 저장 및 운송 방법.
  9. 증발되는 가스들을 응축하여 2종의 상이한 유형의 LPG 화물을 저장하는 적어도 하나의 화물 탱크(100)로 복귀시키는 재액화 유닛(300, 400)을 구비하는, 동일한 LPG 운반선에서 2종의 상이한 유형의 LPG 화물을 저장하고 및 운송하는 LPG 저장 및 운송 시스템으로,
    상기 재액화 유닛(300, 400)들 중 최소 하나의 재액화 유닛을 가동시켜, 상기 2종의 화물들 중 제1종 화물로부터 발생하는 증기를 제1종 응축 증기로 응축하고;
    상기 제1종 응축 증기가 관통하도록 열교환기(500)가 배치되어 있으며, 상기 열교환기(500)는 상기 2종의 화물들 중 제2종 화물로부터 발생하는 증기가 관통하는 동시에 상기 제1종 응축 증기와 열교환하여 제2 응축 증기를 발생시키고;
    상기 열교환기는 그 열교환기를 빠져나가는 상기 제1종 및 제2종 응축 증기들이 각 유형의 화물로 복귀되도록 하는 유출구를 구비하는 것을 특징으로 하는 LPG 저장 및 운송 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    하나의 재액화 유닛(400)이 대기 상태로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 LPG 저장 및 운송 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    열교환기는 자유류 응축기(500)인 것을 특징으로 하는 LPG 저장 및 운송 시스템.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 유형의 화물들 각각이 적어도 하나의 별개의 화물 탱크(100, 200)에 저장되는 것을 특징으로 하는 LPG 저장 및 운송 시스템.
  13. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재액화 유닛(300, 400)에서 발생하는 제1종 응축 증기가 열교환기(500)의 유동 라인의 상류 측 또는 하류 측에 배치되어 있는 스로틀밸브(600)에 의해 각각 교축되는 것을 특징으로 하는 LPG 저장 및 운송 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 재액화 유닛(300, 400)에서 나오는 제1종 응축 증기가 2단계로 교축되는 것을 특징으로 하는 LPG 저장 및 운송 시스템.
  15. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    열 교환기(500)가 상기 제1종 및 제2종 응축 증기가 화물 탱크들(100, 200)로 자유롭게 복귀할 수 있게 하는 LPG 운반선 상의 지점에 설치되는 것을 특징으로 하는 LPG 저장 및 운송 시스템.
  16. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2종의 화물이 적재된 적어도 하나의 화물 탱크(200)로 자유류의 복귀가 방해되는 경우, 제2종 응축 증기가 배관(7) 내에 위치하는 펌프(700)로 가압되는 것을 특징으로 하는 LPG 저장 및 운송 시스템.
  17. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2종 화물의 증기가 열교환기(500)의 상류 측에 배치되어 있는 압축기(800)에 의해 압축되는 것을 특징으로 하는LPG 저장 및 운송 시스템.
  18. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    열교환기(500)로부터 복귀하는 제1종의 화물의 제1종 응축 증기가 분리기를 통과하고, 분리기에서 분리된 액상이 제1종의 화물용의 적어도 하나의 탱크(100)로 복귀되는 것을 특징으로 하는 LPG 저장 및 운송 시스템.
  19. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    재액화 유닛(300, 400) 내의 왕복식 압축기(2.000)가 전기 모터(1.900)에 의해 작동하고, 허용되는 경우에는 전기 모터의 속도를 통상적인 속도 이상으로 높이는 것을 특징으로 하는 LPG 저장 및 운송 시스템.
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