KR101283968B1 - Ｌｎｇ 주유를 위한 증발가스 임시저장장치 및 재액화 방법 - Google Patents

Ｌｎｇ 주유를 위한 증발가스 임시저장장치 및 재액화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 LNG 주유를 위한 증발가스 임시저장장치 및 재액화 방법은 선박의 LNG연료탱크와 연료공급선의 LNG연료탱크에 연결되어 연료공급선으로부터 선박의 LNG연료탱크로 LNG를 공급하는 LNG공급라인과 선박의 LNG연료탱크와 연료공급선의 LNG연료탱크에 연결되어 연료가 공급될 때 발생하는 증발가스를 회수하는 LNG회수라인을 포함하되, 증발가스를 재액화하는 재액화장치와 증발가스를 선택적으로 흡수하는 흡착장치 또는 증발가스를 압축저장할 수 있는 임시저장장치가 상기 LNG회수라인에 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

ＬＮＧ 주유를 위한 증발가스 임시저장장치 및 재액화 방법 {Intermediate Temporary Boil-Off Gas Storage Equipment for LNG Bunkering}
본 발명은 LNG 주유를 위한 증발가스 임시저장장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료공급선의 LNG연료탱크로부터 선박의 LNG연료탱크로 액화천연가스가 공급될 경우 선박의 LNG연료탱크로부터 발생하는 증발가스를 임시로 저장할 수 있는 저장장치에 관한 것이다.
공해 물질이 다량 배출되는 디젤 연료를 대신하여 선박의 추진연료를 액화천연가스를 이용하는 것이 최근 들어서 고려되고 있다.
이를 위해서는 액화천연가스는 액화천연가스연료공급선으로부터 선박의 연료탱크로 공급되어져야 한다.
연료공급선에서 선박으로 LNG를 공급하는 방법을 도1 내지 도2를 통해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 연료공급선에서 선박으로 LNG를 공급하는 예상되는 실시 예를 나타낸다.
연료공급선의 LNG연료탱크(10)와 선박의 LNG연료탱크(20)를 연결하여 선박의 LNG연료탱크(20)로 LNG를 공급하기 위한 LNG공급라인(30)으로 LNG가 공급된다.
이때, -160℃ 정도의 액화천연가스는 상대적으로 고온에 있는 선박의 LNG연료탱크(20)로 공급되면서 다량의 증발가스(Boil-Off Gas)가 발생하고, 연료탱크 뿐만 아니라 상대적으로 고온인 연결 배관에서도 증발가스가 발생하게 된다.
이에 따라, 연료공급선의 LNG연료탱크(10)로부터 선박의 LNG연료탱크(20)로 주입할 때 발생하는 증발가스를 선박의 LNG연료탱크로(20)부터 연료공급선의 LNG연료탱크(10)로 다시 회수하는 LNG회수라인(40)을 연결하였다.
하지만, 증발가스를 연료공급선의 LNG연료탱크(10)로 다시 회수함으로 공급선의 LNG연료탱크(20)의 압력이 점진적으로 상승하게 되어, 연료공급선의 LNG연료탱크(10)가 고압에서 견딜 수 있도록 설계하여야하는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 선박의 LNG연료탱크(20)로부터 연료공급선의 LNG연료탱크(10)로 증발가스를 회수하는 LNG회수라인(40)에 재액화장치(41)를 설치하여 재액화된 액화천연가스를 연료공급선의 LNG연료탱크(10)로 회수하는 방법이 있었다.(도2 참조)
하지만, 재액화장치(41)의 용량이 한계가 있어, 재액화하지 못한 증발가스를 대기 중으로 방출시켜야하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하려는 것으로서, 더욱 상세하게는 공급선의 연료탱크를 가압형으로 제작할 필요가 없고, 증발가스를 모두 액화시킬 필요가 없는 LNG 주유를 위한 증발가스 임시저장장치를 제공하려는데 목적이 있다.
본 발명의 LNG 주유를 위한 증발가스 임시저장장치는 선선박의 LNG연료탱크(200)와 연료공급선의 LNG연료탱크(100)에 연결되어 연료공급선으로부터 선박의 LNG연료탱크(200)로 LNG를 공급하는 LNG공급라인(300);과 선박의 LNG연료탱크(200)와 연료공급선의 LNG연료탱크(100)에 연결되어 연료가 공급될 때 발생하는 증발가스를 회수하는 LNG회수라인(400)을 포함하되, 증발가스를 재액화하는 재액화장치(440)와 증발가스를 선택적으로 흡수하는 흡착장치(410)가 상기 LNG회수라인(400)에 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 저장장치는 상기 선박의 LNG연료탱크(200)와 상기 흡착장치(410)의 사이에 상기 선박의 LNG연료탱크(200)에서 발생하는 증발가스의 압력을 높여주는 증발가스압축기(420)를 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 흡착장치(410)에 흡착된 가스를 탈착하기 위해 증발가스의 온도를 높여주는 증발가스가열장치(450)를 상기 LNG회수라인(400)에 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 흡착장치(410)에 흡착된 가스를 탈착하기 위해 증발가스의 압력을 낮추어 주는 증발가스회수진공펌프(430)가 상기 LNG회수라인(400)에 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, LNG 주유를 위한 증발가스 임시저장장치를 이용한 증발가스 재액화 방법에 있어서, 상기 연료공급선의 LNG연료탱크(100)로부터 상기 선박의 LNG연료탱크(200)로 연료가 공급할 때 발생하는 증발가스가 상기 흡착장치(410)에 쉽게 흡착되도록 압축하는 압축단계(S10), 상기 압축단계(S10)에서 압축된 증발가스가 상기 흡착장치(410)의 흡착제에 흡착되는 흡착단계(S20), 상기 선박의 LNG연료탱크(200)에 LNG를 충전시킨 후, 상기 연료공급선의 LNG연료탱크(100)와 상기 선박의 LNG연료탱크(200)를 분리하는 분리단계(S30), 상기 흡착장치(410)에 회수된 증발가스의 일부분을 상기 증발가스회수진공펌프(430)를 사용하여 압력은 낮추는 압력을 낮추는 단계(S40), 상기 압력을 낮추는 단계(S40)에서 나온 증발가스를 증발가스가열장치(450)를 사용하여 온도를 높이는 가열단계(S50), 상기 흡착장치(410)에 흡착된 증발가스가 상기 흡착장치(410)로부터 탈착되는 탈착단계(S60), 상기 탈착단계(S60)를 통해서 나온 증발가스를 연료공급선의 가스연료원으로 사용하는 가스연료원으로 사용하는 단계(S90), 상기 탈착단계(S60)를 통해서 나온 증발가스를 상기 재액화장치(440)를 사용하여 액상상태의 LNG로 만드는 재액화단계(S70) 및 상기 재액화단계(S70)에서 나온 LNG를 연료공급선의 LNG연료탱크(100)로 저장하는 회수단계(S80);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
선박의 LNG연료탱크(200)와 연료공급선의 LNG연료탱크(100)에 연결되어 연료공급선으로부터 선박의 LNG연료탱크(200)로 LNG를 공급하는 LNG공급라인(300)과 선박의 LNG연료탱크(200)와 연료공급선의 LNG연료탱크(100)에 연결되어 연료가 공급될 때 발생하는 증발가스를 회수하는 LNG회수라인(400)을 포함하되, 증발가스를 재액화하는 재액화장치(440)와 증발가스를 선택적으로 흡수하는 임시저장탱크(460)가 상기 LNG회수라인(400)에 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 저장장치는 상기 선박의 LNG연료탱크(200)와 상기 임시저장탱크(460)의 사이에 상기 선박의 LNG연료탱크(200)에서 발생하는 증발가스의 압력을 높여주는 증발가스압축기(420)를 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 LNG 주유를 위한 증발가스 임시저장장치는 증발가스가 회수되는 라인에 증발가스를 흡착하는 흡착장치 또는 증발가스를 저장할 수 있는 임시저장장치를 설치하여 공급선의 연료탱크를 가압형으로 제작할 필요가 없고, 증발가스를 모두 액화시킬 필요가 없어 대기 중으로 방출시키지 않아도 된다.
도 1은 종래의 액화천연가스를 주유할 경우 증발가스를 처리하는 방법을 나타내는 제1 실시예
도 2는 종래의 액화천연가스를 주유할 경우 증발가스를 처리하는 방법을 나타내는 제2 실시예
도 3은 본 발명의 LNG 주유를 위한 증발가스 임시저장장치 제1 실시예
도 4는 본 발명의 선박과 분리된 이후 흡착된 증발가스의 회수하는 방법을 나타내는 제1 실시예
도 5는 본 발명에 따른 LNG 증발가스 흐름도
도 6은 본 발명의 LNG 주유를 위한 증발가스 임시저장장치 제2 실시예
도 7은 본 발명의 선박과 분리된 이후 흡착된 증발가스의 회수하는 방법을 나타내는 제2 실시예
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 LNG 주유를 위한 증발가스 임시저장장치의 제1 실시예이다.
연료공급선의 LNG연료탱크(100)로부터 LNG공급라인(300)을 통하여 LNG를 선박의 LNG연료탱크(200)로 충전하게 된다.
이때, -160℃ 정도의 액화천연가스는 상대적으로 고온에 있는 선박의 LNG연료탱크(200)로 공급되면서 다량의 증발가스가 발생하고, 선박의 LNG연료탱크(200)뿐만 아니라 상대적으로 고온인 연결 배관에서도 증발가스가 발생하게 된다.
이에 따라, 연료공급선의 LNG연료탱크(100)로부터 선박의 LNG연료탱크(200)로 주입할 때, 발생하는 증발가스를 선박의 LNG연료탱크(200)로부터 연료공급선의 LNG연료탱크(100)로 다시 회수하는 LNG회수라인(400)이 연결된다.
이때, 발생하는 증발가스를 상기 LNG회수라인(400)에 흡착장치(410)를 설치하며, 상기 흡착장치(410)를 증발가스가 통과될 때 상기 흡착장치(410)의 흡착제에 증발가스가 흡착되게 된다.
또한, 상기 흡착제는 지올라이트나 활성탄 같은 증발가스를 선택적으로 잘 흡수하는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 선박의 LNG연료탱크(200)와 흡착장치(410)의 사이에 증발가스를 압축하여 흡착장치(410)에 증발가스가 흡착을 잘되도록 하는 증발가스압축기(420)가 설치된다.
상기 흡착장치(410)는 증발가스의 압력이 높을수록 흡착량이 높아지므로 상기 증발가스압축기(420)는 필요시에 설치 및 운전할 수 있다.
도 4는 선박의 LNG연료탱크(200)와 연료공급선의 LNG연료탱크(100)가 분리된 후 상기 흡착장치(410)에 흡착된 증발가스를 회수하는 방법을 설명하기 위한 구성도이다.
상기 선박의 LNG연료탱크(200)에 LNG를 충전시키면서 바로 이루어질 필요가 없고, 도 4에 나타난 바와 같이 선박의 LNG연료탱크(200)로 LNG를 충전시킨 후에 선박의 LNG연료탱크(200)와 연료공급선의 LNG연료탱크(100)를 분리하고 증발가스를 회수할 수 있다.
상기 흡착장치(410)에 흡착되어 있는 증발가스를 탈착을 쉽게하기 위해서 증발가스가열장치(450)를 더 구비할 수 있다.
상기 흡착장치(410)의 흡착량은 증발가스의 온도에 반비례하기 때문에 증발가스가열장치(450)를 더 구비함으로써 증발가스를 쉽게 회수할 수 있다.
다시 말해서, 회수된 증발가스의 일부분을 증발가스가열장치(450)를 사용하여 가열하고, 이를 흡착장치(410)에 주입하여 가열된 증발가스가 흡착된 증발가스를 쉽게 탈착시킬 수 있다.
또한, 상기 흡착장치(410)의 흡착량은 증발가스의 압력에도 반비례하기 때문에 증발가스회수진공펌프(430)를 더 구비함으로써 증발가스를 쉽게 회수할 수 있다.
즉, 상기 흡착장치(410)에 흡착되어 있는 증발가스를 증발가스회수진공펌프(430)를 통해서 압력을 낮추어 압력이 낮은 증발가스가 흡착된 증발가스를 탈착되고, 상기 LNG회수라인(400)에 설치되어 있는 재액화장치(440)를 통해서 증발가스가 재액화된 LNG로 되어 연료공급선의 LNG연료탱크(100)로 다시 회수하게 된다.
상기 흡착장치(410)로부터 탈착되어 나오는 증발가스는 가스연료원으로 사용되거나, 재액화장치(440)를 사용하여 액화시켜 연료공급선의 LNG연료탱크(100)로 회수 할 수 있다.
도 5를 이용하여 증발가스를 재액화시키는 과정을 설명한다.
본 발명의 LNG 주유를 위한 증발가스 임시저장장치를 사용하여 증발가스를 재액화시키는 과정은 압축단계(S10), 흡착단계(S20), 분리단계(S30), 압력을 낮추는 단계(S40), 가열단계(S50), 탈착단계(S60), 가스연료원으로 사용하는 단계(S90), 재액화단계(S70), 및 회수단계(S80)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 압축단계(S10)는 상기 연료공급선의 LNG연료탱크(100)로부터 상기 선박의 LNG연료탱크(200)로 연료가 공급할 때 발생하는 증발가스가 상기 흡착장치(410)에 쉽게 흡착되도록 압축하는 단계이다.
상기 흡착단계(S20)는 상기 압축단계(S10)에서 압축된 증발가스가 상기 흡착장치(410)의 흡착제에 흡착되는 단계이다.
상기 분리단계(S30)는 상기 선박의 LNG연료탱크(200)에 LNG를 충전시킨 후, 상기 연료공급선의 LNG연료탱크(100)와 상기 선박의 LNG연료탱크(200)를 분리하는 단계이다.
상기 압력을 낮추는 단계(S40)는 상기 흡착장치(410)에 회수된 증발가스의 일부분을 상기 증발가스회수진공펌프(430)를 사용하여 압력은 낮추어 상기 흡착장치(410)로부터 증발가스가 쉽게 탈착될 수 있게 하는 단계이다.
상기 가열단계(S50)는 상기 압력을 낮추는 단계(S40)에서 나온 증발가스를 증발가스가열장치(450)를 사용하여 온도를 높여, 상기 흡착장치(410)로부터 증발가스가 쉽게 탈착될 수 있게 하는 단계이다.
상기 탈착단계(S60)는 상기 흡착장치(410)에 흡착된 증발가스가 상기 압력을 낮추는 단계(S40)와 상기 가열단계(S50)를 통과한 증발가스로 인해서 탈착되는 단계이다.
이때, 상기 탈착단계(S60)를 통해 상기 흡착장치(410)로부터 나온 증발가스는 상기 가스연료원으로 사용하는 단계(S90) 또는 재액화단계(S70)로 나누어질 수 있다.
상기 가스연료원으로 사용하는 단계(S90)는 상기 탈착단계(S60)를 통해서 나온 증발가스를 연료공급선의 가스연료원으로 사용하는 단계이다.
상기 재액화단계(S70)는 상기 탈착단계(S60)를 통해서 나온 증발가스를 상기 재액화장치(440)를 사용하여 액상상태의 LNG로 만드는 단계이다.
상기 회수단계(S80)는 상기 재액화단계(S70)에서 나온 LNG를 연료공급선의 LNG연료탱크(100)로 저장하는 단계이다.
도 6은 본 발명의 LNG 주유를 위한 증발가스 임시저장장치의 제2 실시예이다.
연료공급선의 LNG연료탱크(100)로부터 선박의 LNG연료탱크(200)로 주입할 때, 발생하는 증발가스를 선박의 LNG연료탱크(200)로부터 연료공급선의 LNG연료탱크(100)로 다시 회수하는 LNG회수라인(400)이 연결될 경우, 상기 LNG회수라인(400)에 임시저장탱크(460)가 설치하여 증발가스를 임시적으로 저장할 수 있다.
상기 선박의 LNG연료탱크(200)와 상기 임시저장탱크(460)의 사이에 증발가스를 압축하여 증발가스의 부피를 줄여주는 증발가스압축기(420)가 설치된다.
도 7는 선박의 LNG연료탱크(200)와 연료공급선의 LNG연료탱크(100)가 분리된 후 상기 임시저장탱크(460)에 저장된 증발가스를 회수하는 방법을 설명하기 위한 구성도이다.
상기 선박의 LNG연료탱크(200)에 LNG를 충전시키면서 바로 이루어질 필요가 없고, 도 7에 나타난 바와 같이 선박의 LNG연료탱크(200)로 LNG를 충전시킨 후에 선박의 LNG연료탱크(200)와 연료공급선의 LNG연료탱크(100)를 분리하고 증발가스를 회수할 수 있다.
상기 임시저장장치(460)로부터 탈착되어 나오는 증발가스는 가스연료원으로 사용되거나, 재액화장치(440)를 사용하여 액화시켜 연료공급선의 LNG연료탱크(100)로 회수 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 LNG 주유를 위한 증발가스 임시저장장치는 증발가스가 회수되는 LNG회수라인(400)에 증발가스를 흡착하는 흡착장치(410) 또는 증발가스를 저장할 수 있는 임시저장탱크(460)를 설치하여 공급선의 연료탱크를 가압형으로 제작할 필요가 없고, 증발가스를 모두 액화시킬 필요가 없어 대기 중으로 방출시키지 않아도 된다.
100 : 연료공급선의 LNG연료탱크 200 : 선박의 LNG연료탱크
300 : LNG공급라인 400 : LNG회수라인
410 : 흡착장치 420 : 증발가스압축기
430 : 증발가스회수진공펌프 440 : 재액화장치
450 : 증발가스가열장치 460 : 임시저장탱크
S10 내지 S90 : 본 발명의 LNG 주유를 위한 증발가스 임시저장장치를 사용하여 증발가스를 회수하는 단계

Claims (7)

  1. 선박의 LNG연료탱크(200)와 연료공급선의 LNG연료탱크(100)에 연결되어 연료공급선으로부터 선박의 LNG연료탱크(200)로 LNG를 공급하는 LNG공급라인(300);과
    선박의 LNG연료탱크(200)와 연료공급선의 LNG연료탱크(100)에 연결되어 연료가 공급될 때 발생하는 증발가스를 회수하는 LNG회수라인(400)을 포함하되,
    증발가스를 재액화하는 재액화장치(440)와 증발가스를 선택적으로 흡수하는 흡착장치(410)가 상기 LNG회수라인(400)에 설치되는 것을 특징으로 하는 LNG 주유를 위한 증발가스 임시저장장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 선박의 LNG연료탱크(200)와 상기 흡착장치(410)의 사이에 상기 선박의 LNG연료탱크(200)에서 발생하는 증발가스의 압력을 높여주는 증발가스압축기(420)를 더 설치되는 것을 특징으로 하는 LNG 주유를 위한 증발가스 임시저장장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 흡착장치(410)에 흡착된 가스를 탈착하기 위해 증발가스의 온도를 높여주는 증발가스가열장치(450)를 상기 LNG회수라인(400)에 설치되는 것을 특징으로 하는 LNG 주유를 위한 증발가스 임시저장장치
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 흡착장치(410)에 흡착된 가스를 탈착하기 위해 증발가스의 압력을 낮추어 주는 증발가스회수진공펌프(430)가 상기 LNG회수라인(400)에 설치되는 것을 특징으로 하는 LNG 주유를 위한 증발가스 임시저장장치.
  5. LNG 주유를 위한 증발가스 임시저장장치를 이용한 증발가스 재액화 방법에 있어서,
    연료공급선의 LNG연료탱크(100)로부터 선박의 LNG연료탱크(200)로 연료가 공급할 때 발생하는 증발가스가 흡착장치(410)에 쉽게 흡착되도록 압축하는 압축단계(S10);
    상기 압축단계(S10)에서 압축된 증발가스가 상기 흡착장치(410)의 흡착제에 흡착되는 흡착단계(S20);
    상기 선박의 LNG연료탱크(200)에 LNG를 충전시킨 후, 상기 연료공급선의 LNG연료탱크(100)와 상기 선박의 LNG연료탱크(200)를 분리하는 분리단계(S30);
    상기 흡착장치(410)에 회수된 증발가스의 일부분을 증발가스회수진공펌프(430)를 사용하여 압력은 낮추는 압력을 낮추는 단계(S40);
    상기 압력을 낮추는 단계(S40)에서 나온 증발가스를 증발가스가열장치(450)를 사용하여 온도를 높이는 가열단계(S50);
    상기 흡착장치(410)에 흡착된 증발가스가 상기 흡착장치(410)로부터 탈착되는 탈착단계(S60);
    상기 탈착단계(S60)를 통해서 나온 증발가스를 연료공급선의 가스연료원으로 사용하는 가스연료원으로 사용하는 단계(S90);
    상기 탈착단계(S60)를 통해서 나온 증발가스를 재액화장치(440)를 사용하여 액상상태의 LNG로 만드는 재액화단계(S70); 및
    상기 재액화단계(S70)에서 나온 LNG를 연료공급선의 LNG연료탱크(100)로 저장하는 회수단계(S80);를 포함하는 것을 특징으로 하는 증발가스 재액화 방법.
  6. 선박의 LNG연료탱크(200)와 연료공급선의 LNG연료탱크(100)에 연결되어 연료공급선으로부터 선박의 LNG연료탱크(200)로 LNG를 공급하는 LNG공급라인(300);과
    선박의 LNG연료탱크(200)와 연료공급선의 LNG연료탱크(100)에 연결되어 연료가 공급될 때 발생하는 증발가스를 회수하는 LNG회수라인(400)을 포함하되,
    증발가스를 재액화하는 재액화장치(440)와 증발가스를 선택적으로 흡수하는 임시저장탱크(460)가 상기 LNG회수라인(400)에 설치되는 것을 특징으로 하는 LNG 주유를 위한 증발가스 임시저장장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 저장장치는 상기 선박의 LNG연료탱크(200)와 상기 임시저장탱크(460)의 사이에 상기 선박의 LNG연료탱크(200)에서 발생하는 증발가스의 압력을 높여주는 증발가스압축기(420)를 더 설치되는 것을 특징으로 하는 LNG 주유를 위한 증발가스 임시저장장치.
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