KR101941314B1 - 액화가스 처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템은, 벙커링 전, 액화가스 배출이 차단된 상태에서 탱크 내압이 일정이상 이루어지는 경우 개방되는 순환라인이 마련되는 액화가스 저장탱크; 상기 순환라인 상에 마련되어 상기 액화가스 저장탱크에서 발생되는 증발가스와 냉매를 열교환시키는 열교환기; 및 상기 열교환기의 하류에 마련되며, 열교환된 증발가스를 상기 액화가스 저장탱크로 순환시키는 리턴공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액화가스 처리 시스템은, 열교환기에서 증발가스가 액화질소로부터 냉열을 얻어 액화되고 증발가스탱크 또는 임시저장탱크에서 기액분리된 후 리턴공급부에 의해 액화가스 저장탱크로 복귀하여 액화가스 저장탱크의 내부 온도를 낮추게 되므로, 벙커링 동안 증발가스의 발생을 억제시킬 수 있게 된다.

Description

액화가스 처리 시스템{A Treatment System Liquefied Gas}
본 발명은 액화가스 처리 시스템에 관한 것이다.
최근 기술 개발에 따라 가솔린이나 디젤을 대체하여 액화천연가스(Liquefied Natural Gas), 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas) 등과 같은 액화가스를 널리 사용하고 있다.
액화천연가스는 가스전에서 채취한 천연가스를 정제하여 얻은 메탄을 냉각해 액화시킨 것이며, 무색ㆍ투명한 액체로 공해물질이 거의 없고 열량이 높아 대단히 우수한 연료이다. 반면 액화석유가스는 유전에서 석유와 함께 나오는 프로판(C3H8)과 부탄(C4H10)을 주성분으로 한 가스를 상온에서 압축하여 액체로 만든 연료이다. 액화석유가스는 액화천연가스와 마찬가지로 무색무취이고 가정용, 업무용, 공업용, 자동차용 등의 연료로 널리 사용되고 있다.
이와 같은 액화가스는 지상에 설치되어 있는 액화가스 저장탱크에 저장되거나 또는 대양을 항해하는 운송수단인 선박에 구비되는 액화가스 저장탱크에 저장되는데, 액화천연가스는 액화에 의해 1/600의 부피로 줄어들고, 액화석유가스는 액화에 의해 프로판은 1/260, 부탄은 1/230의 부피로 줄어들어 저장 효율이 높다는 장점이 있다.
그러나 액화가스는 압력을 높이거나 온도를 낮추어 강제로 액화시킨 상태로 보관하기 때문에, 외부 열침투에 의한 상변화가 우려되어 액화가스 저장탱크의 단열성 확보가 중요하다. 다만, 액화가스 저장탱크가 완벽한 단열을 구현할 수는 없기 때문에, 액화가스 저장탱크에 저장되어 있는 일부 액화가스는, 외부로부터 전달되는 열에 의하여 기체인 증발가스로 상변화 하게 된다.
이때 기체로 상변화한 증발가스는 부피가 대폭 증가하므로 액화가스 저장탱크의 내부 압력을 높이는 요인이 되며, 액화가스 저장탱크의 내압이 액화가스 저장탱크가 견딜 수 있는 압력을 초과하게 되면 액화가스 저장탱크가 파손될 우려가 있다.
따라서 종래에는, 액화가스 저장탱크의 내압을 일정하게 유지하기 위해서, 필요 시 증발가스를 외부로 방출하여 액화가스 저장탱크의 내압을 낮추는 방법을 사용하였다. 또는 증발가스를 액화가스 저장탱크의 외부로 배출한 뒤, 별도로 구비한 재액화장치를 사용하여 액화시킨 후 다시 액화가스 저장탱크로 회수하였다.
그러나 증발가스를 단순히 외부로 방출하는 경우에는 외부 환경의 오염 문제가 발생할 수 있으며, 재액화장치를 사용할 경우에는 재액화장치를 구비하고 운영하기 위해 필요한 비용, 인력 등의 문제가 발생하게 된다. 따라서 외부 열침투에 의해 발생되는 증발가스의 효과적인 처리방법의 개발이 요구되는 실정이다.
또한, 액화가스 저장탱크는 비어 있는 동안 외부로부터의 자연적인 열침투에 의해 내부 온도가 주유되는 액화가스의 온도보다 높은 상태를 유지하고 있어, 주유원으로부터 액화가스를 액화가스 저장탱크에 벙커링(Bunkering)할 때, 액화가스 저장탱크 내부로 공급된 액화가스가 기화되어 다량의 증발가스(BOG: Boil off Gas)를 발생시키게 되는데, 기존에는 발생된 증발가스로 인해 증폭된 액화가스 저장탱크의 내부 압력을 낮춰 탱크의 파손 위험을 제거하기 위하여, 증발가스를 단순히 외부로 방출 또는 연소 처리하였으나, 증발가스를 전혀 활용하지 못하여 에너지 낭비가 발생한다는 문제점이 있었다. 따라서 액화가스 벙커링 시에 액화가스 저장탱크 내부에서 발생되는 증발가스의 효과적인 처리방법의 개발 또한 요구되는 실정이다.
이러한 종래기술로는 국내 등록특허공보 제 10-1138401 호(등록일자: 2012. 04. 13)에 공개되어 있다.
본 발명은 종래기술을 개선하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 벙커링이 원활히 이루어지며, 증발가스의 낭비를 방지할 수 있도록 증발가스를 액화시킬 수 있는 액화가스 처리 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템은, 벙커링 전, 액화가스 배출이 차단된 상태에서 탱크 내압이 일정이상 이루어지는 경우 개방되는 순환라인이 마련되는 액화가스 저장탱크; 상기 순환라인 상에 마련되어 상기 액화가스 저장탱크에서 발생되는 증발가스와 냉매를 열교환시키는 열교환기; 및 상기 열교환기의 하류에 마련되며, 열교환된 증발가스를 상기 액화가스 저장탱크로 순환시키는 리턴공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 냉매 유출라인을 구비하여 상기 열교환기로 냉매를 공급하는 냉매 공급탱크를 더 포함하고, 상기 열교환기는, 상기 냉매 유출라인 상에 마련되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 리턴공급부는, 펌프로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 열교환기의 하류에 마련되어 열교환된 증발가스를 임시 저장하는 임시저장탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 임시저장탱크는, 기액 분리기인 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 임시저장탱크에는 플래시가스를 배출하는 제1 플래시가스 배출라인이 마련되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 열교환기는 냉매 저장탱크로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 열교환기는 증발가스탱크로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 증발가스탱크는 기액분리기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 냉매 유출라인을 구비하여 상기 열교환기로 냉매를 공급하는 냉매 공급탱크를 더 포함하고, 상기 증발가스탱크는, 상기 냉매 유출라인 상에 마련되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 리턴공급부는, PBU로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 탱크 내압은 탱크레벨에 대응하여 추정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액화가스 처리 시스템은, 열교환기에서 증발가스가 액화질소로부터 냉열을 얻어 액화되고 증발가스탱크 또는 임시저장탱크에서 기액분리된 후 리턴공급부에 의해 액화가스 저장탱크로 복귀하여 액화가스 저장탱크의 내부 온도를 낮추게 되므로, 벙커링 동안 증발가스의 발생을 억제시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 구성도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 열교환기(30), 냉매 공급탱크(40), 임시저장탱크(50) 및 리턴공급부(60)를 포함한다.
이하 본 명세서에서, 액화가스는 LNG 또는 LPG, 에틸렌, 암모니아 등과 같이 일반적으로 액체 상태로 보관되는 모든 가스 연료를 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, 가열이나 가압에 의해 액체 상태가 아닌 경우 등도 편의상 액화가스로 표현할 수 있다. 이는 증발가스도 마찬가지로 적용될 수 있다. 그리고 LNG는 편의상 액체 상태인 NG(Natural Gas) 뿐만 아니라 초임계 상태 등인 NG를 모두 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, 이러한 LNG로부터 발생되는 증발가스도 기체 상태의 증발가스뿐만 아니라 액화된 증발가스를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
액화가스 저장탱크(10)는 탱크 내압이 일정이상 이루어지는 경우 개방되는 순환라인(20)이 마련된다. 여기서, 순환라인(20) 상에는 제1 밸브(21)가 마련되고, 제1 밸브(21)는 액화가스 저장탱크(10)의 내압조절을 위해 증발가스를 배출하는 바와 같이, 증발가스의 유량을 조절할 수 있다.
본 실시예는 예를 들어, 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스 화물을 하역한 후 일부가 잔존하거나, 액화가스를 수요처(도시하지 않음, 엔진 등)로 공급하여 사용한 후 일부가 잔존한 상태일 수 있다. 액화가스 저장탱크(10)에 잔존하는 액화가스는 기화되어 증발가스를 이룰 수 있으며, 기화된 증발가스에 의해 탱크 내압은 상승될 수 있다.
액화가스 저장탱크(10)의 탱크 내압은 탱크레벨에 대응하여 추정될 수 있으며, 순환라인(20)이 개방되는 탱크레벨은 액화가스 저장탱크(10)의 10%로 이루어질 수 있다. 이때, 탱크레벨은 수위센서(도시하지 않음)로 감지될 수 있고, 탱크레벨 이외에도 탱크 내압은 압력센서(11)에 의해 감지될 수 있다.
액화가스가 일부 남아 있는 액화가스 저장탱크(10)는 액화가스를 공급받을 필요가 있으며, 액화가스를 주유원(도시하지 않음, 탱크로리 등)으로부터 액화가스 저장탱크(10)로 공급받기 위하여, 액화가스 주유라인(도시하지 않음)에 의해 주유원과 연결될 수 있고, 액화가스를 운반하거나 액화가스를 연료로 사용하는 모든 선박, 예를 들어, 액화가스 운반선 또는 액화가스 추진선에 구비될 수 있으며, 액화가스를 액체상태로 보관하여야 하는데, 이때, 압력 탱크 형태를 가질 수 있다. 액화가스 저장탱크(10)와 함께 수요처, 열교환기(30), 임시저장탱크(50) 및 리턴공급부(60)는, 액화가스를 운반하거나 액화가스를 연료로 사용하는 모든 선박에 구비될 수 있음은 물론이다.
이러한 액화가스 저장탱크(10)는, 액화가스 추진선에 구비될 경우 액화가스 공급라인(도시하지 않음)에 의해 수요처와 연결되어 수요처에 연료를 공급할 수 있게 한다.
그런데 다량으로 발생된 증발가스는 액화가스 저장탱크(10)의 내부 압력을 과다 상승시켜 탱크에 손상을 입힐 위험이 있고, 주유원보다 액화가스 저장탱크(10)의 내압이 높은 경우 역류의 우려가 있어 벙커링이 원활히 이루어지지 않을 우려가 있어 이를 방지하여야 한다. 따라서, 본 실시예에서는 다량으로 발생한 증발가스를 외부로 배출시키지 않아 연료를 낭비하지 않도록 하기 위해, 증발가스를 액화시켜 효과적으로 처리할 수 있게 하는데, 상세한 설명은 후술하기로 한다.
액화가스 저장탱크(10)에는 증발가스가 배출되어 액화된 후 복귀되도록 순환라인(20)이 마련된다. 순환라인(20)은 액화가스 저장탱크(10)에서 액화가스 저장탱크(10)까지 연결될 수 있으며, 순환라인(20) 상에는 열교환기(30), 임시저장탱크(50) 및 리턴공급부(60)가 마련되어, 증발가스가 순환라인(20)을 경유하며 열교환기(30) 등에 의해 액화된 후 복귀될 수 있다.
열교환기(30)는 후술되는 냉매 유출라인(41)과 순환라인(20) 상에 마련되어 냉매와 증발가스가 열교환될 수 있다.
열교환기(30)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스(예를 들어, LNG 증발가스일 경우, -160℃ 내지 -100℃)와 냉매 공급탱크(40)로부터 공급되는 냉매(예를 들어, -196℃인 액화질소)를 열교환시킨다.
증발가스에 비해 상대적으로 온도가 낮은 냉매와의 열교환을 통해, 증발가스는 액화질소로부터 냉열을 얻어 액화되고, 액화된 증발가스(기액 상태일 수 있음)가 열교환기(30)의 하류를 경유하여 액화가스 저장탱크(10)로 복귀하여 액화가스 저장탱크(10)의 내부 온도를 낮추게 되므로, 벙커링 동안 증발가스의 발생을 억제시킬 수 있게 된다.
냉매 공급탱크(40)는 냉매를 저장하고 냉매 유출라인(41)을 구비하여, 열교환기(30)로 냉매를 공급할 수 있다. 냉매는 액화질소로 이루어 질 수 있다. 여기서, 액화질소는 일반적으로 액체 상태로 보관되는 질소(LN2)를 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, 열교환에 의해 액체 상태가 아닌 경우 등도 편의상 액화질소로 표현할 수 있다. 액화질소는 비등점이 -196℃로서, 본 실시예에서 언급되고 있는 액화가스의 비등점보다 상대적으로 낮다.
냉매 유출라인(41) 상에는 냉매 공급탱크(40), 열교환기(30)가 일렬로 마련되고, 대기 방출되는 질소는 환경오염의 우려도 없으므로, 냉매 유출라인(41)의 단부는 개방되어 열교환 후 기화된 질소는 벤트되거나 탱크 형태의 포집부(도시하지 않음)에 저장될 수 있다. 이러한, 냉매 유출라인(41) 상에는 열교환기(30)의 상류에 냉매조절밸브(42)가 마련되어 열교환기(30)로 공급되는 냉매의 유량을 조절할 수 있다.
임시저장탱크(50)는 열교환기(30)의 하류에 마련되어, 열교환기(30)를 경유한 증발가스를 임시로 저장할 수 있다.
임시저장탱크(50)는 기액분리기(50A)일 수 있으며, 열교환기(30)에서 액화된 증발가스를 임시저장탱크(50)의 후단에 위치한 순환라인(20)을 통해 액화가스 저장탱크(10)로 복귀시킬 수 있다. 이로써, 액화가스 저장탱크(10)의 내부 온도를 낮추게 되므로, 벙커링 동안 증발가스의 발생을 억제시킬 수 있다.
또한, 임시저장탱크(50)인 기액분리기(50A)에서 기액분리된 증발가스 중 기체 상태의 증발가스인 플래시가스는 임시저장탱크(50)에 마련되는 제1 플래시가스 배출라인(52)을 통해 외부로 배출되거나 가스연소장치(도시하지 않음)를 통해 연소 처리될 수 있다.
이와 달리, 임시저장탱크(50)로부터 액화가스 저장탱크(10)와 열교환기(30) 사이의 순환라인(20)에 합류하는 기체라인(도시하지 않음)이 마련되어, 기체라인을 통해 열교환기(30)의 상류로 기체상태의 증발가스가 회수되어 열교환을 다시 이룰 수도 있다.
리턴공급부(60)는 열교환기(30)의 하류에 마련되며, 열교환된 증발가스를 액화가스 저장탱크(10)로 순환시킨다. 여기서, 리턴공급부(60)는 미리 선정된 임시저장탱크(50)의 레벨 이상으로 증발가스의 레벨이 감지되는 경우 작동될 수 있으며, 재액화된 증발가스를 액화가스 저장탱크(10)로 보낼 수 있다. 이에 따라, 적은 양의 액화된 증발가스를 매번 가압하여 여러번 이동시키는 것을 지양하고, 일정량 이상으로 액화된 증발가스가 모인 후 적은 횟수로 이동시켜 작동효율을 향상시킬 수 있다.
액화가스 저장탱크(10)는 증발가스의 발생으로 인하여 내압이 상승된 상태일 수 있고, 예를 들어 탱크레벨이 5bar로 이루어지고, 임시저장탱크(50)에 임시저장된 증발가스는 열교환과 기액분리로 인하여 5bar 이하일 수 있다.
이에 따라, 임시저장탱크(50)로부터 액화가스 저장탱크(10)로 증발가스를 강제 이송할 수 있도록, 리턴공급부(60)가 임시저장탱크(50)의 하류에 마련되어 임시저장탱크(50)에 임시저장된 증발가스를 강제 배출시켜 액화가스 저장탱크(10)로 공급시킨다.
본 실시예에서 리턴공급부(60)는 펌프(60A)로 이루어질 수 있고, 펌프(60A)는 임시저장탱크(50)로부터 유출되는 증발가스를 액화가스 저장탱크(10) 쪽으로 가압하여 원활한 흐름을 유지할 수 있게 한다.
이와 같이 본 실시예는, 냉매 공급탱크(40)로부터 냉매를 공급받는 열교환기(30)에서 증발가스가 액화질소로부터 냉열을 얻어 액화되고 기액분리기(50A)에서 기액분리된 후 펌프(60A)에 의해 액화가스 저장탱크(10)로 복귀하여 액화가스 저장탱크(10)의 내부 온도를 낮추게 되므로, 벙커링 동안 증발가스의 발생을 억제시킬 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 구성도이다. 앞서 설명한 제1 실시예와 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(2)은, 액화가스 저장탱크(10), 열교환기(30), 임시저장탱크(50) 및 리턴공급부(60)를 포함한다. 본 실시예는 제1 실시예와 열교환기(30) 및 냉매 공급탱크(40)에 차이가 있다.
본 실시예는 열교환기(30)가 냉매 저장탱크(30A)로 이루어지고, 냉매 공급탱크(40)가 생략될 수 있다.
본 실시예는 제1 실시예와 같이, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생되는 증발가스가 순환라인(20)을 통해 액화된 후 액화가스 저장탱크(10)로 복귀된다.
여기서, 순환라인(20) 상에는 열교환기(30)가 마련되는데, 열교환기(30)는 냉매 저장탱크(30A)로 이루어져, 냉매 저장탱크(30A)를 관통하는 순환라인(20) 내의 증발가스가 냉매 저장탱크(30A)에 저장된 냉매와 열교환될 수 있다. 본 실시예에서는 냉매 저장탱크(30A)로 순환라인(20)이 관통하고 별도의 냉매 유출라인이 필요없으므로, 냉매 유출라인을 제어할 필요가 없다.
냉매 저장탱크(30A)는 일반적인 탱크의 형태를 이루고, 내부에 냉매가 저장되며 순환라인(20)이 냉매에 접촉되게 냉매 저장탱크(30A)를 가로지르게 된다. 냉매 저장탱크(30A)의 내부를 가로지르는 순환라인(20)은 냉매와의 접촉면적이 증가되도록, 예를 들어, 코일 형태, 지그재그, 'S'자 형과 같이 굴곡진 형태로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 증발가스에 비해 상대적으로 온도가 낮은 냉매와의 열교환을 통해, 증발가스는 액화질소로부터 냉열을 얻어 액화되고, 액화된 증발가스(기액 상태일 수 있음)가 열교환기(30)의 하류를 경유하여 액화가스 저장탱크(10)로 복귀하여 액화가스 저장탱크(10)의 내부 온도를 낮추게 되므로, 벙커링 동안 증발가스의 발생을 억제시킬 수 있게 된다.
게다가, 순환라인(20) 상에서 냉매 저장탱크(30A)의 하류에는 제2 밸브(22)가 마련될 수 있다. 제2 밸브(22)는 증발가스의 재액화가 완료되지 않은 경우 냉매 저장탱크(30A) 하류의 순환라인(20)을 폐쇄하여 증발가스가 재액화되도록 유도할 수 있으며, 증발가스가 필요이상으로 과냉되는 경우 개도조절을 하여 증발가스의 유량을 증가시킬 수도 있다.
이와 같이 본 실시예는, 냉매 유출라인을 제어할 필요없이 냉매 저장탱크(30A)에서 증발가스가 액화질소로부터 냉열을 얻어 액화되고 기액분리기(50A)에서 기액분리된 후 펌프(60A)에 의해 액화가스 저장탱크(10)로 복귀하여 액화가스 저장탱크(10)의 내부 온도를 낮추게 되므로, 벙커링 동안 증발가스의 발생을 억제시킬 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 구성도이다. 앞서 설명한 제2 실시예와 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(3)은, 액화가스 저장탱크(10), 열교환기(30), 임시저장탱크(50) 및 리턴공급부(60)를 포함한다. 본 실시예는 제2 실시예와 리턴공급부(60)에 차이가 있다.
본 실시예는 리턴공급부(60)가 PBU(60B)로 이루어지고, 제1 실시예 및 제2 실시예에서 리턴공급부(60)가 펌프(60A)로 이루어져 증발가스의 이동을 원활히 한 반면, 본 실시예는 냉매 저장탱크(30A)에서 열교환 후 기액분리기(50A)에서 기액분리된 증발가스가 리턴공급부(60)인 PBU(60B)에 의해 액화가스 저장탱크(10)로 공급될 수 있다.
본 실시예의 PBU(60B)는 기액분리기의 압력을 높이기 위해 빌드업가스(build up gas)를 이용한다.
게다가, 본 실시예는 순환라인(20) 상에서 PBU(60B)의 하류에 제3 밸브(23)가 마련될 수 있다. 제3 밸브(23)는 액화된 후 기액분리된 액체상태의 증발가스의 유동을 위한 추가장치없이 압력차를 이용하여 증발가스를 리턴시킬 수 있다.
이를 위해, 액화가스 저장탱크(10)와 기액리기(50A) 각각에 구비되는 압력센서(11,51)가 액화가스 저장탱크(10)의 내압과 기액리기(50A)의 내압을 감지하고, 기액분리기(50A)의 내압이 액화가스 저장탱크(10)의 내압보다 낮은 경우 PBU(60B)를 작동하게 된다. PBU(60B)가 작동되는 경우 기액분리기(50A)는 폐쇄된 상태가 될 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 냉매 유출라인을 제어할 필요없이 냉매 저장탱크(30A)에서 증발가스가 액화질소로부터 냉열을 얻어 액화되고 기액분리기(50A)에서 기액분리된 후 PBU(60B)에 의해 액화가스 저장탱크(10)로 복귀하여 액화가스 저장탱크(10)의 내부 온도를 낮추게 되므로, 벙커링 동안 증발가스의 발생을 억제시킬 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 구성도이다. 앞서 설명한 제1 실시예와 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(4)은, 액화가스 저장탱크(10), 열교환기(30), 냉매 공급탱크(40) 및 리턴공급부(60)를 포함한다. 본 실시예는 제1 실시예와 열교환기(30)에 차이가 있다.
본 실시예의 열교환기(30)는 제1 실시예와 동일 또는 유사하게, 냉매 공급탱크(40)로부터 열교환기(30)가 냉매를 공급받을 수 있다. 다만, 본 실시예는 제1 실시예와 다르게, 열교환기(30)가 증발가스탱크(30B)로 이루어질 수 있다. 한편, 앞서 설명한 제1 실시예 내지 제3 실시예에서 별도로 기액분리기를 구비하는 것과 달리, 본 실시예에서는 열교환기(30)인 증발가스탱크(30B)가 기액분리기로 이루어질 수 있어 추가적인 기액분리기를 생략할 수 있다. 또한, 증발가스탱크(30B)에는 기액분리된 기체상태의 증발가스인 플래시가스를 배출하기 위한 제2 플래시가스 배출라인(31B)이 마련될 수 있다.
여기서, 증발가스탱크(30B)와 냉매 공급탱크(40) 사이에는 냉매 유출라인(41)이 마련되어, 증발가스탱크(30B)로 포집되는 증발가스가 냉매 유출라인(41)과 접촉하여 열교환될 수 있다. 여기서, 증발가스탱크(30B)에 마련되는 냉매 유출라인(41)은 증발가스와의 접촉면적을 증가시키도록, 코일 형태, 지그재그, 'S'자 형과 같이 굴곡진 형태로 이루어질 수 있다.
게다가, 냉매 유출라인(41)은 기화된 질소가 외부로 벤트될 수 있으며, 냉매 유출라인(41)의 출구상에는 질소온도센서(43)가 마련될 수 있다. 질소온도센서(43)는 냉매 유출라인(41)으로 배출되는 질소의 온도를 감지한다. 예를 들어, 질소의 유량이 필요이상으로 많은 경우 증발가스와 열교환되면서 질소가 모두 기화되지 않고 기화될 수 있는 질소까지 버려질 우려가 있다. 이에 따라, 배출되는 질소의 온도를 감지하여 일정온도(질소가 액화되는 상태의 온도) 이하로 감지되는 경우 질소의 유량을 조절할 수 있다.
본 실시예는 임시저장탱크(50)가 생략될 수 있고, 리턴공급부(60)가 펌프(60A)로 이루어질 수 있다. 본 실시예의 펌프(60A)는 제1 실시예 및 제2 실시예의 펌프(60A)와 동일 또는 유사하게 이루어져, 증발가스의 흐름을 원활하게 한다. 다만, 제1 실시예와 제2 실시예에서는 리턴공급부(60)가 임시저장탱크(50)의 하류에 마련되는 것과 달리, 본 실시예에서는 임시저장탱크(50)가 생략되므로, 순환라인(20)상에서 열교환기(30)의 하류에 마련될 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 증발가스탱크(30B)에서 증발가스가 액화질소로부터 냉열을 얻어 액화되고 기액분리된 후 펌프(60A)에 의해 액화가스 저장탱크(10)로 복귀하여 액화가스 저장탱크(10)의 내부 온도를 낮추게 되므로, 벙커링 동안 증발가스의 발생을 억제시킬 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 구성도이다. 앞서 설명한 제4 실시예와 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제5 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(5)은, 액화가스 저장탱크(10), 열교환기(30), 냉매 공급탱크(40) 및 리턴공급부(60)를 포함한다. 본 실시예는 제4 실시예와 리턴공급부(60)에 차이가 있다.
본 실시예의 리턴공급부(60)는 제3 실시예와 동일 또는 유사하게 PBU(60B)로 이루어지고, 제4 실시예에서와 같이 증발가스탱크(30B)에서 열교환되고 기액분리된 증발가스의 이동을 원활히 하여, 증발가스가 리턴공급부(60)인 PBU(60B)에 의해 액화가스 저장탱크(10)로 공급될 수 있다.
이러한 PBU(60B)는 순환라인(20) 상에서 PBU(60B)의 하류에 제3 밸브(23)가 마련되어, 액체상태의 증발가스의 유동을 위한 추가장치없이 압력차를 이용하여 증발가스를 리턴시키는 것이 제3 실시예와 동일하게 이루어질 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 증발가스탱크(30B)에서 증발가스가 액화질소로부터 냉열을 얻어 액화되고 기액분리된 후 PBU(60B)에 의해 액화가스 저장탱크(10)로 복귀하여 액화가스 저장탱크(10)의 내부 온도를 낮추게 되므로, 벙커링 동안 증발가스의 발생을 억제시킬 수 있게 된다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1,2,3,4,5: 액화가스 처리 시스템 10: 액화가스 저장탱크
11,51: 압력센서 20: 순환라인
21: 제1 밸브 22: 제2 밸브
23: 제3 밸브 30: 열교환기
30A: 냉매 저장탱크 30B: 증발가스탱크
31B: 제2 플래시가스 배출라인 40: 냉매 공급탱크
41: 냉매 유출라인 42: 냉매조절밸브
43: 질소온도센서 50: 임시저장탱크
50A: 기액분리기 52: 제1 플래시가스 배출라인
60: 리턴공급부 60A: 펌프
60B: PBU

Claims (12)

  1. 벙커링 전, 액화가스 배출이 차단된 상태에서 탱크 내압이 일정이상 이루어지는 경우 개방되는 순환라인이 마련되는 액화가스 저장탱크;
    상기 순환라인 상에 마련되어 상기 액화가스 저장탱크에서 발생되는 증발가스와 냉매를 열교환시키는 열교환기; 및
    상기 열교환기의 하류에 마련되며, 열교환된 증발가스를 상기 액화가스 저장탱크로 순환시키는 리턴공급부를 포함하며,
    상기 리턴공급부는,
    주유원으로부터 액화가스를 상기 액화가스 저장탱크에 벙커링하기 전에, 상기 액화가스 저장탱크에서 배출되고 상기 열교환기에서 액화되는 증발가스를 상기 순환라인을 통해 상기 액화가스 저장탱크로 복귀시켜서, 벙커링 동안 상기 액화가스 저장탱크에서 증발가스의 발생을 억제하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    냉매 유출라인을 구비하여 상기 열교환기로 냉매를 공급하는 냉매 공급탱크를 더 포함하고,
    상기 열교환기는, 상기 냉매 유출라인 상에 마련되는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 리턴공급부는,
    펌프로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기의 하류에 마련되어 열교환된 증발가스를 임시 저장하는 임시저장탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 임시저장탱크는,
    기액 분리기인 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 임시저장탱크에는 플래시가스를 배출하는 제1 플래시가스 배출라인이 마련되는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기는 냉매 저장탱크로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기는 증발가스탱크로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 증발가스탱크는 기액분리기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    냉매 유출라인을 구비하여 상기 열교환기로 냉매를 공급하는 냉매 공급탱크를 더 포함하고,
    상기 증발가스탱크는, 상기 냉매 유출라인 상에 마련되는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  11. 제7항 또는 제9항에 있어서, 상기 리턴공급부는,
    PBU로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 탱크 내압은 탱크레벨에 대응하여 추정되는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
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