KR101606574B1

KR101606574B1 - Ｃｇｌ 운반선의 적하역 시스템

Info

Publication number: KR101606574B1
Application number: KR1020120084373A
Authority: KR
Inventors: 유병용; 문영식
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2012-08-01
Filing date: 2012-08-01
Publication date: 2016-03-25
Also published as: KR20140017799A

Abstract

CGL 운반선의 적하역 시스템이 개시된다. 본 발명의 CGL 운반선의 적하역 시스템은 천연가스를 액화 처리하여 운반하는 운반선의 적하역 시스템에 있어서, 선체의 카고 탱크에 마련되어 액화 처리된 천연가스가 저장되는 복수의 가압형 탱크; 복수의 가압형 탱크에 각각 마련되며 복수의 가압형 탱크의 하부로부터 상부를 거쳐 선체의 데크로 연결되는 액체화물 배관; 및 데크에 마련되며 상기 액체화물 배관에 연결되어 천연가스를 공급받아 펌핑하는 하역용 펌프를 포함한다.

Description

ＣＧＬ 운반선의 적하역 시스템{Loading And Unloading System For CGL Ship}

본 발명은 CGL 운반선의 적하역 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가압형 탱크의 하부로부터 상부를 거쳐 선체의 데크로 연결되는 액체화물 배관을 각각의 가압형 탱크 내부에 마련하고 액체화물 배관을 통해 로딩과 언로딩이 이루어지도록 하면서, 기체 헤더를 통해 가압형 탱크에 천연가스를 주입하여 탱크 내 압력을 제어할 수 있는 CGL 운반선의 적하역 시스템에 관한 것이다.

천연가스(NG)는 메테인(메탄)을 주성분으로 하는 화석연료로, 저장 방법에 따라 CNG(Compressed Natural Gas; 압축천연가스), LNG(Liquefied Natural Gas; 액화천연가스), ANG(Adsorbed Natural Gas; 흡착천연가스)로 나뉜다. CNG는 천연가스를 200~250kg/㎠의 고압으로 압축한 압축천연가스를 말한다. 한편 LNG는 천연가스를 -161.5℃ 이하로 냉각시켜 액체 상태로 만든 것이고, ANG는 활성탄 등의 흡착제에 천연가스를 30~60kg/㎠로 압축한 것이다.

LNG의 경우 고가의 냉각과정이나 초저온 탱크(단열 장치)가 필요하지만 CNG의 경우 그런 장치가 필요 없어 비용을 절감할 수 있다. 반면 CNG는 부피가 LNG의 3배 정도 높고, 고압 연료탱크를 사용해야 하기 때문에 저장용기(연료탱크)가 파열하면 폭발할 위험이 있다.

도 1에는 종래 기술의 일 예에 따른 LNG 운반선의 하역 시스템(엑손모빌, 등록번호 제10-0569621호)을 개략적으로 도시하였다.

도 1에 도시된 바와 같이, 액체 상태로 저장된 LNG는 수송선이 견고하게 정박하고 운송 라인(13)이 적합하게 연결되면, 수중 펌프(18)에 의해 탱크(16)로부터 라인(20)을 통해 펌핑되고, 부스터 펌프(21)로 전달된다. 부스터 펌프(21)가 LNG의 압력을 현저히 상승시킨 후, LNG는 라인(22)을 통해 기화기(25)로 전달된다. 기화기(25)는 LNG를 기화시켜 천연가스로 복귀시키고, 천연가스는 그 후 운송 라인(13)을 통해 이송된다.

이처럼 LNG 운반선(S)과 같은 액체화물 운반선에서는 탱크(16) 내부에 수중 펌프가 구비되며, 탱크(16)가 복수로 마련되는 경우에는 각각의 탱크(16)마다 내부에 수중 펌프(18)가 구비되는 것이 일반적이다.

한편, CGL(Compressed Gas Liquid)은 미국 특허 출원 공보 제 20060042273호에 개시된 것처럼 천연가스 혹은 메탄에 경질 탄화수소의 용매(solvent)를 섞어 약 1200 내지 2150 psig의 압력, -40℉ 내지 -80℉의 온도 조건에서 생성함으로써, 냉각이 아닌 용매에 의한 액화를 수행해서 액화비용을 줄이고 운송효율을 높인 생성물을 지칭한다.

도 2는 미국 특허 출원 공보 제 20060042273호에 개시된 종래의 일 실시예에 따른 CGL 로딩(loading) 공정을 개략적으로 도시한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 로딩 시에 가스 저장 조건 및 용매 액상 유지 조건에 맞는 찬 온도로 용매가 저장탱크(32)에 저장되어 있다. 천연가스 또는 메탄이 매니폴드(10)로 주입되면, 컴프레서(12)가 가압한다. 가스는 냉각 트레인(chiller train, 14)을 지나는 동안 용매의 온도와 같은 온도로 냉각된다. 가스는 압력 조절기(16)와 유속 엘리멘트(flow element, 18)를 거쳐 혼합기(20)로 도입된다.

혼합기(20)에는 펌프(30)로 주입된 용매도 공급된다. 용매의 유속은 조절기(34)와 조절 밸브(31)에 의해 제어된다.

가스는 용매에 흡수되어 액상 매질에 의해 수송된다. 이러한 액상 매질은 포화 용액으로써 용매와 혼합기(20)의 압력이 낮은 부분으로 모인다. 포화 용액과 약간의 초과 증기는 스태빌라이저(40)로 이동하고, 초과 증기는 압력 조절 밸브(44)를 거쳐 매니폴드(10)로 되돌아가, 공정을 재순환한다.

포화 용액은 패킹 펌프(packing pump, 41)와 로딩 헤더(43)를 거쳐 압력탱크(42)에 저장된다. 저장된 포화 용액, 즉 CGL은 언로딩(unloading) 시에는 압력탱크(42) 하부의 언로딩 헤더(42)를 통해 탱크에서 배출된다.

전술한 바와 같이, LNG 운반선과 같은 대형 액화가스 운반선에서는 탱크마다 개별적으로 펌프를 설치하여 액체화물을 하역한다. 펌프의 석션 라인이 액체 화물 안에 잠겨 있어, 펌프가 기동되면 액체화물이 선박의 데크 위로 전송되고, 데크 위에 설치된 배관을 통해서 액체화물을 운송한다. CGL 운반선의 경우 1m 내외의 지름이 작은 다수의 압력탱크(42)를 사용하기 때문에 압력탱크 안에 펌프를 설치하는 것이 어렵고 비용면에서도 비경제적이다. 그래서 다른 방법이 필요한데, 미국 특허 출원 공보 제 20060042692호에서는, 탱크 하부 배관을 통해 중력으로 액체화물을 펌프의 석션 라인에 전달하고, 펌프에서 가압시켜 외부로 액체화물을 전송한다. 이러한 방법에서는 데크 아래의 밀폐 공간에 배관이 설치되므로, 배관에서 누출이 있는 경우 인화성이 높고, 저온의 질식 위험이 있는 가스가 밀폐 공간에 적체되는 문제가 있을 수 있다.

또한 하역 초기에는 탱크에 고압으로 압축된 가스가 저장되어 있어 압력차에 의해 배출속도가 빠르지만, 탱크 내의 압력을 제어하지 않기 때문에 일정량의 액체화물이 배출된 이후에는 내부 압력이 떨어져 압력차가 줄어들어 배출속도가 느려지고 액체화물의 일부는 배출할 수 없다. 이는 선박의 운송효율과 관련되는 중요한 문제이다.

압력제어 없이 초기 압력차에 의해서 하역하는 종래의 CGL 운송선에서는 탱크 내의 압력이 하역의 진행에 따라 급격하게 떨어지게 되므로, 이로 인해 CGL의 용매와 천연가스가 탱크 내에서 분리되는 문제도 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 가압형 탱크의 하부로부터 상부를 거쳐 선체의 데크로 연결되는 액체화물 배관을 각각의 가압형 탱크에 마련하여 로딩과 언로딩이 이루어지도록 함으로써, 종래의 시스템에서 언로딩용 배관을 탱크의 하부로 배치하여 밀폐공간에 CGL이 유출되는 경우 발생할 수 있는 안전사고 위험을 줄이고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 천연가스를 액화 처리하여 운반하는 해상용 시스템에 있어서,

선체의 카고 탱크에 마련되어 액화 처리된 상기 천연가스가 저장되는 복수의 가압형 탱크;

상기 복수의 가압형 탱크에 각각 마련되며 상기 복수의 가압형 탱크의 하부로부터 상부를 거쳐 상기 선체의 데크로 연결되는 액체화물 배관; 및

상기 데크에 마련되며 상기 액체화물 배관에 연결되어 상기 천연가스를 공급받아 펌핑하는 하역용 펌프를 포함하는 CGL 운반선의 적하역 시스템이 제공된다.

CGL 운반선의 적하역 시스템은, 상기 데크 주위에서 상기 액체화물 배관에 연결되며 액화 처리된 상기 천연가스가 상기 가압형 탱크로 로딩(loading) 또는 언로딩(unloading)되는 액체 헤더를 더 포함하되, 상기 하역용 펌프는 상기 가압형 탱크와의 압력차에 의해 상기 천연가스를 공급받을 수 있다.

CGL 운반선의 적하역 시스템은 상기 액체 헤더에서 연장되는 배관에 마련된 토출 펌프와, 상기 토출 펌프를 통과한 액화 처리된 상기 천연가스가 가스화되는 열교환기와, 상기 열교환기에서 가스화된 상기 천연가스와 용매가 분리되는 분리 타워와, 상기 분리 타워에서 분리된 상기 천연가스의 적어도 일부가 상기 가압형 탱크로 유도되는 제1 리턴 배관을 더 포함할 수 있다.

CGL 운반선의 적하역 시스템은 상기 제1 리턴 배관에 연결되어 상기 천연가스를 상기 가압형 탱크에 주입시키는 기체 헤더와, 상기 제1 리턴 배관에 마련되어 상기 천연가스를 가압하는 압축기를 더 포함하되, 상기 천연가스를 상기 가압형 탱크로 주입시키면서 상기 가압형 탱크 내 압력을 제어할 수 있다.

CGL 운반선의 적하역 시스템은 상기 용매가 저장되는 용매 탱크와, 압축 및 냉각되어 공급되는 천연가스가 상기 용매 탱크에서 공급된 상기 용매와 혼합됨으로써 액화 처리되는 혼합기와, 상기 혼합기에서 액화 처리된 상기 천연가스가 안정화되는 스태빌라이저(stabilizer)를 더 포함하되, 안정화된 상기 천연가스와 상기 용매가 상기 액체 헤더 및 상기 액체화물 배관을 통해 상기 가압형 탱크로 로딩(loading)될 수 있다.

CGL 운반선의 적하역 시스템은 상기 스태빌라이저로부터 상기 천연가스의 초과 증기를, 압력을 조절하여 상기 혼합기에 앞서 압축 및 냉각되는 공정으로 유도하는 압력 조절 배관와, 상기 압력 조절 배관으로부터 상기 초과 증기가 분기되어 상기 기체 헤더로 유도되는 제2 리턴 배관을 더 포함할 수 있다.

CGL 운반선의 적하역 시스템은 상기 액체화물 배관에 마련되어 상기 액체화물 배관을 개폐하는 액체화물 배관 밸브를 더 포함하되, 상기 액체화물 배관 밸브는 상기 데크의 상단에 배치될 수 있다.

CGL 운반선의 적하역 시스템에서 액화 처리된 상기 천연가스는 온도는 -40 내지 -65 ℃, 압력은 80 내지 150 bar인 CGL인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 천연가스를 액화 처리하여 운반하는 운반선의 적하역 시스템에 있어서,

상기 적하역 시스템은 상기 운반선의 내부에 천연가스를 액화 처리한 CGL이 저장된 복수의 가압형 탱크를 구비하고, 상기 가압형 탱크의 내부에 일측부가 마련되고 타측부는 데크의 상단으로 연결되어 상기 가압형 탱크로부터 상기 CGL을 배출시켜 하역 공정으로 유도하는 액체화물 배관을 포함하며, 상기 액체화물 배관은 데크의 하단에서는 이음부를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 CGL 운반선의 적하역 시스템이 제공된다.

상기 액체화물 배관을 통해 상기 복수의 가압형 탱크에서 배출된 CGL에서 분리시킨 천연가스 중 일부를 분기하여 상기 복수의 가압형 탱크에 주입시킴으로써 상기 가압형 탱크 내의 압력을 제어할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 전술한 CGL 운반선의 적하역 시스템이 구비된 CGL 운반선이 제공된다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 천연가스를 액화 처리하여 운반하는 CGL 운반용 해상설비의 적하역 방법에 있어서,

1) 상기 천연가스를 압축 및 냉각하고 저온의 용매에 흡수시켜 CGL을 형성하여 복수의 가압형 탱크에 저장하는 단계;

2) 저장된 상기 CGL을 상기 복수의 가압형 탱크의 하부에서 상부를 지나 상기 해상설비의 데크로 연장되는 배관을 통해 언로딩(unloading)하는 단계; 및

3) 상기 CGL을 가열하여 상기 천연가스와 용매로 분리하고, 상기 천연가스를 하역하는 단계를 포함하되,

하역되는 상기 천연가스의 적어도 일부를 분기하여 상기 복수의 가압형 탱크로 유도함으로써 상기 복수의 가압형 탱크 내 압력을 제어하고, 상기 가압형 탱크 내외의 압력차이에 의해 상기 CGL을 언로딩할 수 있는 것을 특징으로 하는 CGL 운반선의 적하역 방법이 제공된다.

본 발명의 CGL 운반선의 적하역 시스템은, 가압형 탱크의 하부로부터 상부를 거쳐 선체의 데크로 연결되는 액체화물 배관을 각각의 가압형 탱크에 마련하여 로딩과 언로딩이 이루어지도록 함으로써, 종래의 시스템에서 언로딩용 배관을 탱크의 하부로 배치하여 밀폐공간에 CGL이 유출되는 경우 발생할 수 있는 안전사고 위험을 줄일 수 있다.

도 1은 종래의 액체화물 운반선의 하역 시스템의 일 예를 개략적으로 도시한다.
도 2는 종래의 CGL 운반선의 로딩(Loading) 시의 공정을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 CGL 운반선의 하역 시스템의 개념을 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 CGL 운반선의 적하역 시스템에서의 언로딩 과정을 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 CGL 운반선의 적하역 시스템에서의 로딩 과정을 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시예에서 액체화물 배관을 데크 상부까지 연장하고, 액체화물 배관 밸브를 데크의 상단에 마련되는 개념을 개략적으로 도시한다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 CGL 운반선의 적하역 시스템의 개념을 개략적으로 도시하고, 도 4는 본 실시예에서 언로딩(Unloading)이 이루어지는 상태를 개략적으로 도시한다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 CGL 운반선의 적하역 시스템은, 천연가스를 액화 처리하여 운반하는 운반선의 적하역 시스템에 있어서, 선체(S)의 카고 탱크에 마련되어 액화 처리된 천연가스가 저장되는 복수의 가압형 탱크(100)와, 복수의 가압형 탱크(100)에 각각 마련되며 복수의 가압형 탱크(100)의 하부로부터 상부를 거쳐 선체의 데크(D)로 연결되는 액체화물 배관(110)과, 데크(D)에 마련되며 액체화물 배관(110)에 연결되어 천연가스를 공급받아 펌핑하는 하역용 펌프(300)를 포함한다.

본 실시예의 CGL(Compressed Gas Liquid)은 천연가스 혹은 메탄에 경질 탄화수소의 용매(solvent)를 섞어 약 1200 내지 2150 psig의 압력, -40℉ 내지 -80℉의 온도 조건에서 생성함으로써, 냉각이 아닌 용매에 의한 액화를 수행하여 액화비용을 줄이고 운송효율을 높인 생성물을 지칭한다.

CGL 운반선이란 천연가스로부터 CGL을 생성하여 운송할 수 있는 선박 또는 해상설비를 말한다.

종래 CGL 운반선에서는 배관이 가압형 탱크 상부로 연결되는 격납용과 하부로 연결되는 하역용, 두 가지로 분리되어 있었다. 가압형 탱크의 하부로 연결되는 하역용 배관은, 선체 데크 아래의 밀폐공간에 배치됨으로써, 탱크와 배관의 연결부위에서 유출이 발생하는 경우 이를 발견하기가 어려워 밀폐공간에 다량의 유해가스가 찰 수 있고, 이로 인한 질식, 인화 가능성이 있었다. 그러나, 본 실시예는 이러한 두 가지 배관의 역할을 액체화물 배관(110) 하나에서 이루어지도록 한다.

본 실시예의 액체화물 배관(110)은 복수의 가압형 탱크(100)의 내부에 각각 마련되어, 가압형 탱크(100)의 바닥부분에서부터 탱크의 상부를 지나 데크(D)로 향하게 된다. 따라서 액체화물 배관(110)에서 유출이 발생하더라도 가압형 탱크(100) 내부에 머물거나, 데크 상부로 유출되므로 쉽게 발견할 수 있고, 밀폐된 공간이 아니므로 안전사고의 위험도 줄어든다.

본 실시예는 데크(D) 주위에서 액체화물 배관(110)에 연결되며 액화 처리된 천연가스가 가압형 탱크(100)로 로딩(loading) 또는 언로딩(unloading)되는 액체 헤더(120)를 더 포함하되. 하역용 펌프(300)는 가압형 탱크(100)와의 압력차에 의해 천연가스를 공급받을 수 있다.

액체 헤더(120)는 복수의 가압형 탱크(100) 각각에 마련된 복수의 액체화물 배관(110)과 연결됨으로써, 로딩시에는 각각의 액체화물 배관(110)으로 CGL을 분배해주고 언로딩시에는 각각의 액체화물 배관(110)으로부터의 CGL을 모아 이후의 하역 단계로 유도한다.

액체화물 배관(110)과 액체 헤더(120)는 플랜지로 연결될 수 있다.

가압형 탱크(100)와 하역용 펌프(300) 사이에는 버퍼 탱크(200)가 마련될 수 있다.

본 실시예는 액체 헤더(120)에서 연장되는 배관에 마련된 토출 펌프(130)와, 토출 펌프(130)를 통과한 액화 처리된 천연가스가 가스화되는 열교환기(140)와, 열교환기(140)에서 가스화된 천연가스와 용매가 분리되는 분리 타워(150)와, 분리 타워(150)에서 분리된 천연가스의 적어도 일부가 가압형 탱크(100)로 유도되는 제1 리턴 배관(160)을 더 포함할 수 있다.

언로딩시, 가압형 탱크(100)로부터 액체화물 배관(110)을 통해 액체 헤더(120)를 지난 CGL은 토출 펌프(130)에서 펌핑되어 열교환기(140)로 도입된다. 열교환기(140)에서 CGL 내의 액화 처리된 천연가스가 재 가스화하기 위한 에너지를 얻게 되고, 이후 분리 타워(150)로 유도되어 용매와 천연가스가 분리된다.

본 실시예는 제1 리턴 배관(160)에 연결되어 천연가스를 가압형 탱크(100)에 주입시키는 기체 헤더(170)와, 제1 리턴 배관(160)에 마련되어 천연가스를 가압하는 압축기를 더 포함하되, 천연가스를 가압형 탱크(100)로 주입시키면서 가압형 탱크(100) 내 압력을 제어할 수 있다.

언로딩이 진행되면, 가압형 탱크(100)에서 CGL이 배출됨에 따라 가압형 탱크(100) 내부의 압력은 점차 떨어지게 되고, 이로 인해 탱크 내외의 압력차가 줄어들면서 CGL 배출속도가 점차 느려진다. 결국, 가압형 탱크(100) 내부의 압력 감소로 탱크 내의 CGL을 완전히 배출할 수가 없고, 이는 운송선의 운송효율 문제로 직결된다.

본 실시예에서 CGL 운반선의 화물은 약 1200 내지 2150 psig의 고압이기 때문에 가압형 탱크(100) 내에 다른 하역 장치 없이도 데크 위의 하역 시스템까지 압력차에 의해 CGL을 전달함으로써 하역용 펌프(300)의 초기 가동이 가능하다. 또한, 기체 헤더(170)를 통해 천연가스를 주입하여 가압형 탱크(100)의 압력을 제어함에 따라, 가압형 탱크 내 화물의 압력변화를 보상해줌으로써 연속적인 하역이 가능하게 된다.

열교환기(140)에서 CGL로부터 가스화된 후 분리 타워(150)에서 용매와 분리되어 하역 단계로 진행하는 천연가스 중 일부를 제1 리턴 배관(160)과 기체 헤더(170)를 통해 가압형 탱크(100)로 유도함으로써 가압형 탱크(100) 내 압력을 제어한다. 기체 헤더(170)는 복수의 가압형 탱크(100) 각각의 상부에 천연가스를 주입시킬 수 있도록 복수의 가압형 탱크(100)에 연결된 복수의 배출구가 마련된 형태이다.

제1 리턴 배관(160)에 마련된 압축기를 통해 가압형 탱크(100)에 필요한 가압 효과를 감안하여 천연가스를 압축한 후 가압형 탱크(100)로 보낼 수도 있다. CGL 배출에 따른 가압형 탱크(100) 내 압력을 고려하여 제1 리턴 배관(160)을 통해 가압형 탱크(100)로 유도되는 천연가스의 양과 압축기에 의한 가압을 조절하는 제어부가 추가될 수 있다.

도 5의 실시예에서는, 용매가 저장되는 용매 탱크(400)와, 압축 및 냉각되어 공급되는 천연가스가 용매 탱크(400)에서 공급된 용매와 혼합됨으로써 액화 처리되는 혼합기(500)와, 혼합기(500)에서 액화 처리된 천연가스가 안정화되는 스태빌라이저(stabilizer, 600)를 더 포함하되, 안정화된 천연가스와 용매가 액체 헤더(120) 및 액체화물 배관을 통해 가압형 탱크(100)로 로딩(loading)될 수 있다.

상술한 언로딩 과정에서 분리 타워(150)에서 분리된 용매는 용매 탱크(400)로 보내진다.

혼합기(500)와 스태빌라이저(600)는 천연가스를 가압형 탱크(100)에 로딩하기 위한 장치이다.

이러한 로딩 공정을 도 5에 개략적으로 도시하였다.

본 시스템으로 도입되는 천연가스는 로딩 과정에 앞서 천연가스의 성분에 따라 전처리 과정을 거칠 수 있다. 가스전의 천연가스 성분에 따라 산성 가스, 과잉의 질소, 물 등이 포함되어 있을 수 있는데, 이를 파이프라인 사양에 맞추어 제거하기 위한 전처리 과정을 거친다.

본 실시예는 컴프레서(510)와 냉각 트레인(chiller train, 520), 압력 조절기, 유속 엘리멘트(flow element)를 더 포함할 수 있다.

파이프라인 사양에 맞추어 도입된 천연가스는 컴프레서(510)로 압축되고, 냉각 트레인(520)을 지나면서 용매의 온도와 같은 온도로 냉각된다. 이후 압력 조절기와 유속 엘리멘트를 거쳐 혼합기(500)로 도입되고, 용매 탱크(400)로부터 혼합기(500)로 도입된 액체 상태의 용매와 만나면서 CGL을 형성하게 된다.

혼합기(500)에서 형성된 CGL은 스태빌라이저(600)에서 안정화된 후 액체 헤더(120)와 액체화물 배관(110)을 흘러 가압형 탱크(100)로 저장된다.

본 실시예는 혼합기(500)로 도입되는 용매의 유속을 조절하기 위한 조절기와 조절 밸브를 더 포함할 수 있다.

본 실시예는 스태빌라이저(600)로부터 천연가스의 초과 증기를, 압력을 조절하여 혼합기(500)에 앞서 압축 및 냉각되는 공정으로 유도하는 압력 조절 배관(610)과, 압력 조절 배관(610)으로부터 초과 증기가 분기되어 기체 헤더(170)로 유도되는 제2 리턴 배관(620)을 더 포함할 수 있다.

스태빌라이저(600) 내의 천연가스의 초과 증기는 압력 조절 배관(610)을 따라 컴프레서(510) 입구로 도입되는 배관으로 유도할 수 있다. 그리고 압력 조절 배관(610)으로 유도된 천연가스의 초과 증기 중 일부를 분기하여 제2 리턴 배관(620)과 기체 헤더(170)를 통해 가압형 탱크(100)로 도입시킴으로써 가압형 탱크(100) 내의 압력을 조절할 수 있다.

다른 실시예는 액체화물 배관(110)에 마련되어 액체화물 배관(110)을 개폐하는 액체화물 배관 밸브(111)를 더 포함하되, 액체화물 배관 밸브(111)는 데크의 상단에 배치될 수 있다.

액체화물 배관(110)을 데크 상부까지 연장하고, 액체화물 배관 밸브(111)를 데크의 상단에 두어, 상대적으로 유출 가능성이 큰 부분들이 밀폐되지 않은 개방된 장소에 배치됨으로써 안전성을 확보할 수 있다. 액체화물 배관 밸브(111)는 액체화물 배관(110)과 액체 헤더(120)를 연결하는 부분에 마련될 수 있다.

이러한 실시예를 도 6에 도시하였다.

본 실시예들에서 액화 처리된 천연가스는 온도는 -40 내지 -65 ℃, 압력은 80 내지 150 bar인 CGL인 것을 특징으로 한다.

적하역 시스템은 운반선의 내부에 천연가스를 액화 처리한 CGL이 저장된 복수의 가압형 탱크(100)를 구비하고, 가압형 탱크(100)의 내부에 일측부가 마련되고 타측부는 데크(D)의 상단으로 연결되어 가압형 탱크로부터 CGL을 배출시켜 하역 공정으로 유도하는 액체화물 배관(110)을 포함하며, 액체화물 배관(110)은 데크(D)의 하단에서는 이음부를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 CGL 운반선의 적하역 시스템이 제공된다.

액체화물 배관(110)을 통해 복수의 가압형 탱크(100)에서 배출된 CGL에서 분리시킨 천연가스 중 일부를 분기하여 복수의 가압형 탱크(100)에 주입시킴으로써 가압형 탱크(100) 내의 압력을 제어할 수 있다.

1) 천연가스를 압축 및 냉각하고 저온의 용매에 흡수시켜 CGL을 형성하여 복수의 가압형 탱크(100)에 저장하는 단계;

2) 저장된 CGL을 복수의 가압형 탱크(100)의 하부에서 상부를 지나 해상설비의 데크로 연장되는 배관을 통해 언로딩(unloading)하는 단계; 및

3) CGL을 가열하여 천연가스와 용매로 분리하고, 천연가스를 하역하는 단계를 포함하되,

하역되는 천연가스의 적어도 일부를 분기하여 복수의 가압형 탱크(100)로 유도함으로써 복수의 가압형 탱크(100) 내 압력을 제어하고, 가압형 탱크(100) 내외의 압력차이에 의해 상기 CGL을 언로딩할 수 있는 것을 특징으로 하는 CGL 운반선의 적하역 방법이 제공된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 실시예의 CGL 운반선의 적하역 시스템은, 로딩과 언로딩용 배관을 일원화하여 가압형 탱크(100)의 하부로부터 상부를 거쳐 선체의 데크로 연결되는 액체화물 배관(110)을 각각의 가압형 탱크(100)에 마련하고 로딩과 언로딩이 이루어지도록 함으로써, 종래의 시스템에서 언로딩용 배관을 탱크의 하부로 배치하여 밀폐된 공간에 CGL이 유출되는 경우 발생할 수 있는 안전사고 위험을 줄일 수 있다. 일원화된 액체화물 배관(110)을 통해 종래의 시스템보다 설치 및 관리 비용을 줄일 수 있다. 액체화물 배관(110)을 가압형 탱크(100) 내부에 설치함으로써 배관 주위의 별도의 비용 없이 단열효과도 얻을 수 있다. 종래의 탱크 하부로 배치된 언로딩용 배관에 비해 배관 길이가 짧아질 수 있어 시스템의 설치 및 보수 비용을 절감하는 효과도 있다.

각종 배관과 펌프들을 데크 상부에 마련함으로써, 설비의 점검과 보수 작업등이 수월해진다.

또한, 본 실시예는 시스템 내의 천연가스 중 일부를 가압형 탱크(100)로 유도하는 배관과 기체 헤더(170)를 구비함으로써, 언로딩 진행 중 가압형 탱크(100)의 급격한 압력 저하에 따라 가압형 탱크(100) 내의 CGL로부터 용매와 천연가스가 분리되는 문제를 해결할 수 있으며, 가압형 탱크(100)의 압력을 유지함으로써 탱크 내의 CGL을 완전히 배출할 수 있어 CGL 운반선의 운송 효율을 높일 수 있다.

이와 같은 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

S: 선체
D: 데크
100: 가압형 탱크
110: 액체화물 배관
111: 액체화물 배관 밸브
120: 액체 헤더
130: 토출 펌프
140: 열교환기
150: 분리 타워
160: 제1 리턴 배관
170: 기체 헤더
200: 버퍼 탱크
300: 하역용 펌프
400: 용매 탱크
500: 혼합기
510: 컴프레서
520: 냉각 트레인
600: 스태빌라이저
610: 압력 조절 배관
620: 제2 리턴 배관

Claims

천연가스를 액화 처리하여 운반하는 운반선의 적하역 시스템에 있어서,
선체의 카고 탱크에 마련되어 액화 처리된 상기 천연가스가 저장되는 복수의 가압형 탱크;
상기 복수의 가압형 탱크에 각각 마련되며 상기 복수의 가압형 탱크의 하부로부터 상부를 거쳐 상기 선체의 데크로 연결되는 액체화물 배관; 및
상기 데크에 마련되며 상기 액체화물 배관에 연결되어 상기 천연가스를 공급받아 펌핑하는 하역용 펌프를 포함하고,
상기 데크 주위에서 상기 액체화물 배관에 연결되며 액화 처리된 상기 천연가스가 상기 가압형 탱크로 로딩(loading) 또는 언로딩(unloading)되는 액체 헤더를 더 포함하되,
상기 하역용 펌프는 상기 가압형 탱크와의 압력차에 의해 상기 천연가스를 공급받는 것을 특징으로 하고,
상기 액체 헤더에서 연장되는 배관에 마련된 토출 펌프;
상기 토출 펌프를 통과한 액화 처리된 상기 천연가스가 가스화되는 열교환기;
상기 열교환기에서 가스화된 상기 천연가스와 용매가 분리되는 분리 타워; 및
상기 분리 타워에서 분리된 상기 천연가스의 적어도 일부가 상기 가압형 탱크로 유도되는 제1 리턴 배관을 더 포함하는 CGL 운반선의 적하역 시스템.
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제 1항에 있어서,
상기 제1 리턴 배관에 연결되어 상기 천연가스를 상기 가압형 탱크에 주입시키는 기체 헤더; 및
상기 제1 리턴 배관에 마련되어 상기 천연가스를 가압하는 압축기를 더 포함하되,
상기 천연가스를 상기 가압형 탱크로 주입시키면서 상기 가압형 탱크 내 압력을 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 CGL 운반선의 적하역 시스템.
제 4항에 있어서,
상기 용매가 저장되는 용매 탱크;
압축 및 냉각되어 공급되는 천연가스가 상기 용매 탱크에서 공급된 상기 용매와 혼합됨으로써 액화 처리되는 혼합기; 및
상기 혼합기에서 액화 처리된 상기 천연가스가 안정화되는 스태빌라이저(stabilizer)를 더 포함하되,
안정화된 상기 천연가스와 상기 용매가 상기 액체 헤더와 상기 액체화물 배관을 통해 상기 가압형 탱크로 로딩(loading)되는 것을 특징으로 하는 CGL 운반선의 적하역 시스템.
제 5항에 있어서,
상기 스태빌라이저로부터 상기 천연가스의 초과 증기를, 압력을 조절하여 상기 혼합기에 앞서 압축 및 냉각되는 공정으로 유도하는 압력 조절 배관; 및
상기 압력 조절 배관으로부터 상기 초과 증기가 분기되어 상기 기체 헤더로 유도되는 제2 리턴 배관을 더 포함하는 CGL 운반선의 적하역 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 액체화물 배관에 마련되어 상기 액체화물 배관을 개폐하는 액체화물 배관 밸브를 더 포함하되,
상기 액체화물 배관 밸브는 상기 데크의 상단에 배치되는 것을 특징으로 하는 CGL 운반선의 적하역 시스템.
제 1항에 있어서,
액화 처리된 상기 천연가스는 온도는 -40 내지 -65 ℃, 압력은 80 내지 150 bar인 CGL인 것을 특징으로 하는 CGL 운반선의 적하역 시스템.
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제 1항 및 제 4항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 기재된 CGL 운반선의 적하역 시스템이 구비된 CGL 운반선.
천연가스를 액화 처리하여 운반하는 CGL 운반용 해상설비의 적하역 방법에 있어서,
1) 상기 천연가스를 압축 및 냉각하고 저온의 용매에 흡수시켜 CGL을 형성하여 복수의 가압형 탱크에 저장하는 단계;
2) 저장된 상기 CGL을 상기 복수의 가압형 탱크의 하부에서 상부를 지나 상기 해상설비의 데크로 연장되는 배관을 통해 언로딩(unloading)하는 단계; 및
3) 상기 CGL을 가열하여 상기 천연가스와 용매로 분리하고, 상기 천연가스를 하역하는 단계를 포함하되,
하역되는 상기 천연가스의 적어도 일부를 분기하여 상기 복수의 가압형 탱크로 유도함으로써 상기 복수의 가압형 탱크 내 압력을 제어하고, 상기 가압형 탱크 내외의 압력차이에 의해 상기 CGL을 언로딩할 수 있는 것을 특징으로 하는 CGL 운반선의 적하역 방법.