KR102034476B1 - Apparatus and process for liquefying natural gas containing nitrogen, and natural gas station including the apparatus for liquefying natural gas - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a liquefaction apparatus and a liquefaction method for liquefaction of natural gas containing nitrogen. According to the present invention, the natural gas liquefaction apparatus containing nitrogen includes: a gas compressor which compresses natural gas containing nitrogen; a heat exchange unit which cools the compressed natural gas compressed by the gas compressor; a gas expansion valve which expands natural gas cooled in the heat exchange unit; and a hold-up drum which separates gas and liquid from a gas-liquid mixture generated when the natural gas passes through the gas expansion valve. The heat exchange unit includes a low temperature unit heat exchanger for cooling compressed natural gas by using recovery gas of a gas state, in which gas and liquid are separated in the hold-up drum, as a refrigerant. The present invention more includes: a recovery gas compressor which compresses recovery gas with increased temperature while cooling the compressed natural gas in the low temperature unit heat exchanger, and joins a nitrogen-containing natural gas stream supplied to the gas compressor; a gas engine which produces electric power by using the recovery gas with increased temperature as a fuel while cooling the compressed natural gas in the low temperature unit heat exchanger; and a gas purging valve which is controlled to supply at least one part of the recovery gas to the gas engine according to the nitrogen content of the recovery gas. The present invention is able to liquefy natural gas efficiently.

Description

질소를 함유하는 천연가스 액화장치 및 액화방법, 그리고 천연가스 액화장치를 포함하는 천연가스 충전소 {APPARATUS AND PROCESS FOR LIQUEFYING NATURAL GAS CONTAINING NITROGEN, AND NATURAL GAS STATION INCLUDING THE APPARATUS FOR LIQUEFYING NATURAL GAS}Natural gas liquefaction apparatus and liquefaction method containing nitrogen, and natural gas filling station including natural gas liquefaction system

본 발명은 질소를 함유하는 천연가스를 액화시키기 위한 천연가스 액화장치 및 액화방법, 그리고 그러한 천연가스 액화장치를 포함하는 천연가스 충전소에 관한 것이다. The present invention relates to a natural gas liquefaction apparatus and a liquefaction method for liquefying natural gas containing nitrogen, and a natural gas filling station comprising such a natural gas liquefaction apparatus.

천연가스의 풍부함은 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)가 지상 운송, 해상 운송, 철도 운송을 포함하는 많은 고마력 산업에서 디젤을 대체하는 것을 가능하게 한다. 이 새로운 패러다임은, 가스가 액화되고 다른 수요처로 운송되는 소규모 LNG 플랜트에 대한 전세계적 관심을 불러 일으켰다. The abundance of natural gas makes it possible for Liquefied Natural Gas (LNG) to replace diesel in many high horsepower industries, including ground transportation, sea transportation and rail transportation. This new paradigm has generated worldwide attention for small LNG plants where gas is liquefied and transported to other demand.

소규모 액화 시스템의 핵심 가치는, 수요가 발생하는 지점에 생산 설비를 배치함으로써, LNG 트럭 운송을 위한 장거리 도로 수송 비용을 절감할 수 있도록 하고, 생산 지점과 수요 지점을 보다 밀접하게 일치시킴으로써 저장 용량과 비용을 줄일 수 있게 한다는 점이다. 또한, 역사적으로 극저온 액화 설비를 제공할 수 없던 작은 시장 세그먼트(segment), 예를 들어, 소규모 수요처의 가스 유틸리티 피크 쉐이빙(peak shaving)을 해결하는 것을 가능하게 한다.The core value of a small liquefaction system is that by placing production facilities at the point where demand arises, it is possible to reduce the cost of long-distance road transport for LNG truck transportation, and by more closely matching production and demand points, It can reduce costs. It also makes it possible to address small market segments that have historically been unable to provide cryogenic liquefaction facilities, for example gas utility peak shaving in small demand.

한편, 파이프라인을 통해 이송되는 천연가스(이하, '파이프라인 천연가스'라 함.)에는 전형적으로 2 mole%의 질소가 함유되어 있고, 높게는 5.5 mole%까지 함유되어 있을 수 있다. 파이프라인 네트워크에 연결되어 있지 않은 한계 천연가스는 10 mole% 이하의 질소를 함유할 수도 있다. On the other hand, natural gas transported through the pipeline (hereinafter referred to as 'pipeline natural gas') typically contains 2 mole% of nitrogen, and may contain up to 5.5 mole%. Limit natural gas not connected to the pipeline network may contain up to 10 mole% nitrogen.

질소 외에 천연가스에 포함되어 있는, 이산화탄소(CO2) 및 물(H2O)과 같은 불순물은 전통적 기술로 쉽게 제거될 수 있다. 반면에 질소는 쉽게 제거되지 않기 때문에, 파이프라인 네트워크에서 질소 함유량이 특정 수준까지는 허용되는 것이다.In addition to nitrogen, impurities such as carbon dioxide (CO 2 ) and water (H 2 O), which are included in natural gas, can be easily removed by conventional techniques. On the other hand, since nitrogen is not easily removed, the nitrogen content in the pipeline network is allowed to a certain level.

한편, 공지된 실제 활용 가능한 천연가스 액화기술 중에서, 모듈화하여 적용할 수 있는 가장 간단한 두 가지 기술은 1) 예냉 줄-톰슨 사이클(pre-cooled Joule-Thomson cycle)과 2) 폐쇄 브레이튼/클라우드 사이클(closed Brayton/Claude cycle)이라고도 하는 질소 냉매 사이클이다. 이 두 가지 기술은 모두 비교적 간단하고, 견고한(robust) 사이클을 가지지만, 효율성은 높지 않다. On the other hand, of the known and practically available natural gas liquefaction technologies, the two simplest techniques that can be applied modularly are: 1) pre-cooled Joule-Thomson cycle and 2) closed Brayton / cloud cycle. Nitrogen refrigerant cycle, also called (closed Brayton / Claude cycle). Both techniques are relatively simple and have a robust cycle, but the efficiency is not high.

예냉 줄-톰슨 사이클은, 줄-톰슨 밸브를 통한 팽창을 이용하여 부분적으로 액화된 압축 천연가스를 예냉시키는 폐쇄 사이클을 포함하고, 폐쇄 사이클 냉매로서, 예를 들어, 플루오로카본(fluorocarbon)이나 프로판(propane)을 사용한다. The precooled Joule-Thompson cycle includes a closed cycle for pre-cooling the partially liquefied compressed natural gas using expansion through a Joule-Thompson valve, and as a closed cycle refrigerant, for example, fluorocarbon or propane Use propane

질소 냉매 사이클은 압축기, 터보 팽창기 및 열교환기를 사용하는 폐쇄 사이클을 포함하며, 폐쇄 사이클의 작동 유체로서 질소(N2)를 사용한다. 질소 가스는, 천연가스 공급물(natural gas feeds)을 예냉시키는데 사용하기 위해서, 열교환기에서 냉각되고 액화된다. Nitrogen refrigerant cycles include closed cycles using compressors, turboexpanders, and heat exchangers, and use nitrogen (N 2 ) as the working fluid of the closed cycle. Nitrogen gas is cooled and liquefied in a heat exchanger for use in precooling natural gas feeds.

이 두 가지 사이클 외에 이용 가능한 액화 기술들은, 주로 서로 다른 모드로 배치되는 혼합 냉매를 포함하는 등 더 복잡한 사이클을 사용한다. 혼합 냉매의 광범위한 사용에 있어 직면하는 주요 쟁점 중 하나는, 압축 시스템에서 약간의 작동 유체가 누출될 위험이 있다는 점이다. Liquefaction techniques available in addition to these two cycles use more complex cycles, including mixed refrigerants that are primarily arranged in different modes. One of the major issues facing the widespread use of mixed refrigerants is the risk of leaking some working fluid in the compression system.

혼합 냉매 시스템에서 작동 유체, 즉 혼합 냉매는 혼합 냉매를 구성하는 조성물들이 각각 상이한 속도로 누출되어, 혼합 냉매의 조성을 변화시킨다. 혼합 냉매를 유지하는 것은, 결과적으로 조성물이 지속적으로 모니터링되어야 하고, 최적의 조성을 유지하기 위해 특정 화합물을 첨가해야 하므로 중요한 문제가 된다. 또한, 혼합 냉매의 조성물 중에서 더 가벼운 성분은 전형적으로 더 빠른 속도로 누출될 것이며, 이러한 누출은 연속적으로 보상되어야만 한다. In the mixed refrigerant system, the working fluid, that is, the mixed refrigerant, leaks at different rates, respectively, so that the compositions constituting the mixed refrigerant change the composition of the mixed refrigerant. Maintaining the mixed refrigerant is an important issue, as a result of which the composition must be constantly monitored and certain compounds must be added to maintain the optimum composition. In addition, lighter components in the composition of the mixed refrigerant will typically leak at a faster rate, which must be compensated for continuously.

따라서 본 발명은, 질소, 중탄화수소 등 불순물의 존재하에, 효율적으로 천연가스를 액화시키는 자가냉매 액화장치 및 액화방법, 그리고 천연가스 액화장치를 포함하는 천연가스 충전소를 제공하고자 한다. Accordingly, the present invention is to provide a natural gas filling station including a self-cooling liquefaction apparatus and a liquefaction method for liquefying natural gas efficiently in the presence of impurities such as nitrogen and bicarbonate, and a natural gas liquefaction apparatus.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 질소를 함유하는 천연가스를 압축하는 가스 압축기; 상기 가스 압축기에서 압축된 압축 천연가스를 냉각시키는 열교환부; 상기 열교환부에서 냉각된 천연가스를 팽창시키는 가스 팽창 밸브; 및 상기 천연가스가 가스 팽창 밸브를 통과하면서 생성된 기액혼합물을 기액분리하는 홀드-업 드럼;을 포함하고, 상기 열교환부는, 상기 홀드-업 드럼에서 기액분리된 기체 상태의 회수가스를 냉매로 사용하여 압축 천연가스를 냉각시키는 저온부 열교환기;를 포함하며, 상기 저온부 열교환기에서 압축 천연가스를 냉각시키면서 온도가 상승한 회수가스를 압축하여, 상기 가스 압축기로 공급되는 질소 함유 천연가스 스트림에 합류시키는 회수가스 압축기; 상기 저온부 열교환기에서 압축 천연가스를 냉각시키면서 온도가 상승한 회수가스를 연료로 사용하여 전력을 생산하는 가스엔진; 및 상기 회수가스의 질소 함유량에 따라 회수가스 중 적어도 일부를 상기 가스엔진으로 공급되도록 제어되는 가스 퍼징 밸브;를 더 포함하는, 질소를 함유하는 천연가스 액화장치가 제공된다. According to an aspect of the present invention for achieving the above object, a gas compressor for compressing natural gas containing nitrogen; A heat exchanger for cooling the compressed natural gas compressed by the gas compressor; A gas expansion valve for expanding natural gas cooled in the heat exchanger; And a hold-up drum for gas-liquid separation of the gas-liquid mixture generated while the natural gas passes through the gas expansion valve, wherein the heat exchange unit uses the recovered gas in a gaseous state separated from the hold-up drum as a refrigerant. And a low temperature heat exchanger for cooling the compressed natural gas, wherein the low temperature heat exchanger compresses the recovery gas whose temperature rises while cooling the compressed natural gas and joins the nitrogen-containing natural gas stream supplied to the gas compressor. Gas compressors; A gas engine for producing electric power by using the recovered gas whose temperature rises as a fuel while cooling the compressed natural gas in the low temperature part heat exchanger; And a gas purging valve controlled to supply at least a portion of the recovery gas to the gas engine according to the nitrogen content of the recovery gas.

바람직하게는, 상기 홀드-업 드럼에서 기액분리된 액체 상태의 액화천연가스(LNG)를 저장하고 저장된 LNG를 LNG 수요처로 공급하는 LNG 저장탱크;를 더 포함할 수 있다. Preferably, the LNG storage tank for storing the liquefied natural gas (LNG) of the liquid state gas-separated from the hold-up drum and supplying the stored LNG to the LNG demand destination; may further include a.

바람직하게는, 상기 열교환부로 압축 천연가스를 냉각시키기 위한 냉매를 순환시키는 냉매 사이클;을 더 포함하고, 상기 열교환부는, 상기 냉매 사이클을 순환하는 냉매와 상기 압축 천연가스를 열교환시켜, 상기 압축 천연가스를 예냉시키는 냉매 열교환기;를 더 포함할 수 있다.Preferably, further comprising a refrigerant cycle for circulating a refrigerant for cooling the compressed natural gas to the heat exchange unit, wherein the heat exchange unit, the compressed natural gas by heat-exchanging the refrigerant circulating the refrigerant cycle and the compressed natural gas It may further include a refrigerant heat exchanger for precooling.

바람직하게는, 상기 열교환부는, 상기 저온부 열교환기에서 열교환 후 온도가 상승하여 배출되는 회수가스의 냉열을 더 회수하여 상기 압축 천연가스를 예냉시키는 고온부 열교환기;를 더 포함하고, 상기 열교환부는, 상기 고온부 열교환기, 냉매 열교환기 및 저온부 열교환기가 직렬로 순차적으로 배치될 수 있다.Preferably, the heat exchange unit further comprises a high temperature unit heat exchanger for pre-cooling the compressed natural gas by further recovering the cold heat of the recovered gas discharged after the heat exchange in the low temperature unit heat exchanger, wherein the heat exchange unit, The high temperature part heat exchanger, the refrigerant heat exchanger, and the low temperature part heat exchanger may be sequentially arranged in series.

바람직하게는, 상기 냉매 사이클은, 상기 냉매 열교환기로 공급할 냉매를 압축하는 냉매 압축기; 및 상기 냉매 압축기에서 압축된 압축 냉매를 단열팽창시키는 냉매 팽창 밸브;를 포함하며, 상기 냉매 팽창 밸브에 의해 단열팽창된 액체 상태의 냉매가 상기 냉매 열교환기로 공급되고, 상기 냉매 열교환기에서 열교환 후 기화된 냉매는 상기 냉매 압축기로 재순환되는 폐쇄 사이클을 형성할 수 있다.Preferably, the refrigerant cycle, the refrigerant compressor for compressing the refrigerant to be supplied to the refrigerant heat exchanger; And a refrigerant expansion valve for adiabatic expansion of the compressed refrigerant compressed by the refrigerant compressor, wherein the liquid refrigerant adiabatic expanded by the refrigerant expansion valve is supplied to the refrigerant heat exchanger, and vaporized after heat exchange in the refrigerant heat exchanger. The refrigerant may form a closed cycle that is recycled to the refrigerant compressor.

바람직하게는, 상기 가스 압축기, 회수가스 압축기 및 냉매 압축기는, 상기 가스엔진에서 생산된 전력을 사용하여 구동될 수 있다.Preferably, the gas compressor, the recovery gas compressor and the refrigerant compressor may be driven using the electric power produced by the gas engine.

바람직하게는, 상기 가스 압축기에서 압축된 압축 천연가스를 저장하는 CNG 저장탱크; 상기 가스 압축기에서 압축된 압축 천연가스가 상기 열교환부로 이송되는 제19 라인으로부터 분기되어 상기 CNG 저장탱크로 연결되는 CNG 공급라인; 및 상기 압축 천연가스 중 적어도 일부가 상기 CNG 공급라인으로 유입되도록 개폐가 조절되는 CNG 공급밸브;를 더 포함하여, LNG와 CNG를 각각 또는 동시에 생산할 수 있다.Preferably, the CNG storage tank for storing the compressed natural gas compressed in the gas compressor; A CNG supply line branched from a nineteenth line through which the compressed natural gas compressed in the gas compressor is transferred to the heat exchange unit, and connected to the CNG storage tank; And a CNG supply valve configured to control opening and closing so that at least some of the compressed natural gas flows into the CNG supply line.

바람직하게는, 상기 LNG 저장탱크로부터 배출된 증발가스가 상기 가스엔진으로 공급되도록 경로를 제공하는 제50 라인; 및 상기 제50 라인으로부터 분기되어 상기 증발가스가 회수가스 압축기로 공급되도록 경로를 제공하는 증발가스 회수라인;을 더 포함할 수 있다.Preferably, the fifty line for providing a path so that the boil-off gas discharged from the LNG storage tank is supplied to the gas engine; And an boil-off gas recovery line branched from the fifty-th line to provide a path for supplying the boil-off gas to a recovery gas compressor.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 천연가스 액화장치; 상기 천연가스 액화장치에서 CNG만 생산하거나, LNG만 생산하거나, CNG와 LNG를 동시에 생산하도록 제어하는 제어부; 상기 천연가스 액화장치에서 생산된 LNG를 천연가스 연료차량으로 공급하는 LNG 충전유닛; 및 상기 천연가스 액화장치에서 생산된 CNG를 천연가스 연료차량으로 공급하는 CNG 충전유닛;을 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention for achieving the above object, a natural gas liquefaction apparatus; A control unit which controls the CNG to produce only CNG, only LNG, or simultaneously produce CNG and LNG; An LNG charging unit for supplying the LNG produced by the natural gas liquefaction apparatus to a natural gas fuel vehicle; And a CNG filling unit for supplying the CNG produced by the natural gas liquefaction apparatus to a natural gas fuel vehicle.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 질소 함유 천연가스를 압축, 냉각 및 팽창시켜 액화천연가스를 생산하고, 상기 천연가스를 냉각시키는 냉각공정은 상기 천연가스를 팽창시키는 팽창공정에서 발생한 회수가스를 냉매로 사용하여 천연가스를 냉각시키며, 상기 냉매로 사용된 후 온도가 상승한 회수가스를 압축하여 상기 압축공정으로 유입되는 질소 함유 천연가스에 합류시키되, 상기 생산되는 액화천연가스의 질소 함량을 유지하기 위하여, 상기 냉매로 사용된 회수가스 중 일부를 퍼징시키고, 상기 퍼징가스를 연료로 사용하여 전력을 생산하는, 질소를 함유하는 천연가스의 액화방법이 제공된다. In addition, according to another aspect of the present invention for achieving the above object, by compressing, cooling and expanding the nitrogen-containing natural gas to produce liquefied natural gas, the cooling step of cooling the natural gas is the natural gas Natural gas is cooled by using the recovery gas generated in the expansion process to expand as a refrigerant, and the recovery gas whose temperature rises after being used as the refrigerant is compressed to join the nitrogen-containing natural gas introduced into the compression process. In order to maintain the nitrogen content of the liquefied natural gas, a method of liquefying natural gas containing nitrogen, which purges a part of the recovery gas used as the refrigerant and generates electric power using the purge gas as a fuel, is provided.

바람직하게는, 상기 냉각공정은, 냉매 사이클을 순환하는 냉매를 사용하여 천연가스를 예냉시키는 공정을 더 포함할 수 있다.Preferably, the cooling step may further include a step of precooling the natural gas using the refrigerant circulating the refrigerant cycle.

바람직하게는, 상기 냉각공정은, 상기 냉매로 사용된 회수가스의 냉열을 회수하여 상기 천연가스를 예냉시키는 공정을 더 포함할 수 있다.Preferably, the cooling step may further include a step of precooling the natural gas by recovering cold heat of the recovery gas used as the refrigerant.

바람직하게는, 상기 압축된 천연가스 중 적어도 일부를 분기시켜 압축천연가스 형태로 저장하여, 천연가스 수요처에서의 요구에 따라 생산된 액화천연가스 또는 압축천연가스를 각각 또는 동시에 공급할 수 있다.Preferably, at least a portion of the compressed natural gas is branched and stored in the form of compressed natural gas, so that liquefied natural gas or compressed natural gas produced according to the demand of the natural gas demander may be supplied individually or simultaneously.

바람직하게는, 상기 액화천연가스가 자연기화하여 생성된 증발가스를 전력을 생산하는 연료로 공급하거나, 압축 공정으로 재순환시킬 수 있다. Preferably, the liquefied natural gas may be supplied to the fuel for generating electric power by evaporation gas generated by natural vaporization, or may be recycled to the compression process.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 천연가스를 압축하는 가스 압축기; 상기 가스 압축기에서 압축된 압축 천연가스를 냉각시키는 열교환부; 상기 열교환부에서 냉각된 천연가스를 단열팽창시키는 가스 팽창 밸브; 상기 천연가스가 가스 팽창 밸브를 통과하면서 생성된 기액혼합물을 기액분리하는 홀드-업 드럼; 상기 홀드-업 드럼에서 기액분리된 액체 상태의 액화천연가스(LNG)를 저장하고 저장된 LNG를 LNG 수요처로 공급하는 LNG 저장탱크; 상기 LNG 중 일부를 슬립시켜 냉매로 사용하여, 상기 가스 압축기로 공급되는 천연가스에 포함된 중탄화수소를 액화시키는 전처리 냉각기; 및 상기 전처리 냉각기로부터 이송된 천연가스 스트림을 기액분리하여 액체 상태의 중탄화수소가 분리된 기체 상태의 천연가스를 상기 가스 압축기로 공급하는 중탄화수소 분리기;를 포함하는, 천연가스 액화장치가 제공된다. According to an aspect of the present invention for achieving the above object, a gas compressor for compressing natural gas; A heat exchanger for cooling the compressed natural gas compressed by the gas compressor; A gas expansion valve for adiabatic expansion of natural gas cooled in the heat exchange unit; A hold-up drum for gas-liquid separating the gas-liquid mixture produced while the natural gas passes through a gas expansion valve; LNG storage tank for storing the liquid liquefied natural gas (LNG) in the liquid state separated from the hold-up drum and supply the stored LNG to the LNG demand destination; A pre-treatment cooler that slips a portion of the LNG and uses it as a refrigerant to liquefy heavy hydrocarbons contained in natural gas supplied to the gas compressor; And a heavy hydrocarbon separator for gas-liquid separating the natural gas stream transferred from the pretreatment cooler to supply the gaseous natural gas from which the heavy hydrocarbons in the liquid state are separated to the gas compressor.

바람직하게는, 상기 열교환부는, 상기 홀드-업 드럼에서 기액분리된 기체 상태의 회수가스를 냉매로 사용하여 압축 천연가스를 냉각시키는 저온부 열교환기;를 포함하며, 상기 저온부 열교환기에서 압축 천연가스를 냉각시키면서 온도가 상승한 회수가스를 압축하여, 상기 중탄화수소 분리기로부터 가스 압축기로 공급되는 천연가스 스트림에 합류시키는 회수가스 압축기; 및 상기 저온부 열교환기에서 압축 천연가스를 냉각시키면서 온도가 상승한 회수가스를 연료로 사용하여 전력을 생산하는 가스엔진;을 더 포함할 수 있다.Preferably, the heat exchange unit, a low-temperature heat exchanger for cooling the compressed natural gas using the recovered gas in the gas state separated from the hold-up drum as a refrigerant; comprises a compressed natural gas in the low-temperature heat exchanger A recovery gas compressor for compressing the recovery gas whose temperature has risen while cooling, and joining the natural gas stream supplied from the bihydrocarbon separator to the gas compressor; And a gas engine for producing electric power by using the recovery gas whose temperature has risen while cooling the compressed natural gas in the low temperature part heat exchanger as a fuel.

바람직하게는, 상기 LNG의 질소 함량을 유지하기 위하여, 상기 저온부 열교환기에서 냉매로 사용된 회수가스를 상기 가스엔진으로 공급하도록 유로를 제어하는 가스 퍼징밸브;를 더 포함할 수 있다.Preferably, in order to maintain the nitrogen content of the LNG, the gas purging valve for controlling the flow path to supply the recovery gas used as the refrigerant in the low-temperature heat exchanger to the gas engine; may further include a.

바람직하게는, 상기 열교환부는, 상기 열교환부로 압축 천연가스를 냉각시키기 위한 냉매를 순환시키는 냉매 사이클;을 더 포함하고, 상기 열교환부는, 상기 냉매 사이클을 순환하는 냉매와 상기 압축 천연가스를 열교환시켜, 상기 압축 천연가스를 예냉시키는 냉매 열교환기; 및 상기 냉매 열교환기에서 열교환에 의해 기화된 냉매를 압축시켜 재순환시키는 냉매 압축기;를 더 포함할 수 있다.Preferably, the heat exchange unit further comprises a refrigerant cycle for circulating a refrigerant for cooling the compressed natural gas to the heat exchange unit, wherein the heat exchange unit heat exchanges the refrigerant circulating the refrigerant cycle with the compressed natural gas, A refrigerant heat exchanger for precooling the compressed natural gas; And a refrigerant compressor for compressing and recirculating the refrigerant vaporized by heat exchange in the refrigerant heat exchanger.

바람직학는, 상기 저온부 열교환기에서 열교환 후 온도가 상승하여 배출되는 회수가스의 냉열을 더 회수하여 상기 압축 천연가스를 예냉시키는 고온부 열교환기;를 더 포함하고, 상기 열교환부는, 상기 고온부 열교환기, 냉매 열교환기 및 저온부 열교환기가 직렬로 순차적으로 배치될 수 있다. Preferably, the low temperature heat exchanger further comprises a high temperature heat exchanger for pre-cooling the compressed natural gas by further recovering the cold heat of the recovered gas discharged after the heat exchange after the heat exchange, wherein the heat exchange unit, the high temperature heat exchanger, refrigerant The heat exchanger and the cold side heat exchanger may be arranged sequentially in series.

바람직하게는, 상기 전처리 냉각기에서 천연가스에 포함된 중탄화수소를 액화시키면서 온도가 상승한 LNG를 상기 가스엔진으로 공급되는 회수가스 스트림에 합류시킬 수 있다. Preferably, in the pre-treatment cooler, LNG having an elevated temperature may be joined to a recovery gas stream supplied to the gas engine while liquefying heavy hydrocarbons contained in natural gas.

바람직하게는, 상기 가스 압축기에서 압축된 압축 천연가스를 저장하는 CNG 저장탱크; 상기 가스 압축기에서 압축된 압축 천연가스가 상기 열교환부로 이송되는 제19 라인으로부터 분기되어 상기 CNG 저장탱크로 연결되는 CNG 공급라인; 및 상기 압축 천연가스 중 적어도 일부가 상기 CNG 공급라인으로 유입되도록 개폐가 조절되는 CNG 공급밸브;를 더 포함하여, LNG와 CNG를 각각 또는 동시에 생산할 수 있다.Preferably, the CNG storage tank for storing the compressed natural gas compressed in the gas compressor; A CNG supply line branched from a nineteenth line through which the compressed natural gas compressed in the gas compressor is transferred to the heat exchange unit, and connected to the CNG storage tank; And a CNG supply valve configured to control opening and closing so that at least some of the compressed natural gas flows into the CNG supply line.

바람직하게는, 상기 LNG 저장탱크로부터 배출된 증발가스가 상기 가스엔진으로 공급되도록 경로를 제공하는 제50 라인; 및 상기 제50 라인으로부터 분기되어 상기 증발가스가 회수가스 압축기로 공급되도록 경로를 제공하는 증발가스 회수라인;을 더 포함할 수 있다.Preferably, the fifty line for providing a path so that the boil-off gas discharged from the LNG storage tank is supplied to the gas engine; And an boil-off gas recovery line branched from the fifty-th line to provide a path for supplying the boil-off gas to a recovery gas compressor.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 천연가스 액화장치; 상기 천연가스 액화장치에서 CNG만 생산하거나, LNG만 생산하거나, CNG와 LNG를 동시에 생산하도록 제어하는 제어부; 상기 천연가스 액화장치에서 생산된 LNG를 천연가스 연료차량으로 공급하는 LNG 충전유닛; 및 상기 천연가스 액화장치에서 생산된 CNG를 천연가스 연료차량으로 공급하는 CNG 충전유닛;을 포함하는, 천연가스 충전소가 제공된다.According to another aspect of the present invention for achieving the above object, a natural gas liquefaction apparatus; A control unit which controls the CNG to produce only CNG, only LNG, or simultaneously produce CNG and LNG; An LNG charging unit for supplying the LNG produced by the natural gas liquefaction apparatus to a natural gas fuel vehicle; And a CNG filling unit for supplying the CNG produced by the natural gas liquefaction apparatus to a natural gas fuel vehicle.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 천연가스를 압축, 냉각 및 팽창시켜 액화천연가스를 생산하되, 상기 천연가스를 압축시키기 전에, 상기 생산된 액화천연가스의 일부를 슬립시킨 슬립스트림을 냉매로 사용하여 상기 압축공정으로 도입되는 천연가스에 포함된 중탄화수소 성분을 액화시키는, 천연가스 액화방법이 제공된다. In addition, according to another aspect of the present invention for achieving the above object, while producing a liquefied natural gas by compressing, cooling and expanding the natural gas, before compressing the natural gas, There is provided a natural gas liquefaction method in which a part of the slip stream which has been slipped is used as a refrigerant to liquefy heavy hydrocarbon components contained in the natural gas introduced into the compression process.

바람직하게는, 상기 냉각공정은 상기 팽창공정에서 발생한 회수가스를 냉매로 사용하여 천연가스를 냉각시키며, 상기 냉매로 사용된 회수가스를 압축하여, 상기 중탄화수소가 제거된 후 압축공정으로 유입되는 천연가스에 합류시키되, 상기 생산되는 액화천연가스의 질소 함량을 유지하기 위하여, 상기 냉매로 사용된 회수가스 중 일부를 퍼징시키고, 상기 퍼징가스를 연료로 사용하여 전력을 생산할 수 있다.Preferably, the cooling step is to cool the natural gas using the recovery gas generated in the expansion process as a refrigerant, compressing the recovery gas used as the refrigerant, the natural hydrocarbon which is introduced into the compression process after the heavy hydrocarbon is removed In order to join the gas, in order to maintain the nitrogen content of the liquefied natural gas produced, a part of the recovery gas used as the refrigerant may be purged, and the purge gas may be used as fuel to generate electric power.

바람직하게는, 상기 냉각공정은, 냉매 사이클을 순환하는 냉매를 사용하여 천연가스를 예냉시키는 공정과, 상기 냉매로 사용된 회수가스의 냉열을 회수하여 상기 천연가스를 예냉시키는 공정을 더 포함할 수 있다.Preferably, the cooling step may further include a step of precooling the natural gas using a refrigerant circulating a refrigerant cycle, and a step of precooling the natural gas by recovering cold heat of the recovery gas used as the refrigerant. have.

바람직하게는, 상기 압축된 천연가스 중 적어도 일부를 분기시켜 압축천연가스 형태로 저장하여, 천연가스 수요처에서의 요구에 따라 생산된 액화천연가스 또는 압축천연가스를 각각 또는 동시에 공급할 수 있다.Preferably, at least a portion of the compressed natural gas is branched and stored in the form of compressed natural gas, so that liquefied natural gas or compressed natural gas produced according to the demand of the natural gas demander may be supplied individually or simultaneously.

바람직하게는, 상기 액화천연가스가 자연기화하여 생성된 증발가스를 전력을 생산하는 연료로 공급하거나, 압축 공정으로 재순환시킬 수 있다. Preferably, the liquefied natural gas may be supplied to the fuel for generating electric power by evaporation gas generated by natural vaporization, or may be recycled to the compression process.

본 발명의 질소를 함유하는 천연가스 액화장치 및 액화방법에 따르면, 액화천연가스를 팽창시키는 과정에서 발생하는 회수가스 중 일부를 배출시켜 연료로 사용하므로, 회수가스에 누적되는 질소의 양을 조절할 수 있어, 질소가 누적됨에 따른 공정의 효율 저하 문제를 추가 장치 없이 해결할 수 있다. According to the natural gas liquefaction apparatus and liquefaction method containing nitrogen of the present invention, since some of the recovered gas generated in the process of expanding the liquefied natural gas is discharged and used as fuel, it is possible to control the amount of nitrogen accumulated in the recovered gas Therefore, the problem of efficiency reduction of the process due to the accumulation of nitrogen can be solved without additional equipment.

또한, 회수가스를, 천연가스를 액화시키는 냉매로 사용함으로써, 비용을 절감할 수 있으며, 운전이 용이하다.In addition, by using the recovery gas as a refrigerant for liquefying natural gas, the cost can be reduced and the operation is easy.

또한, 질소의 양을 조절하기 위하여 버려지는 회수가스를 연료로 사용하여 추가 전력을 생산하므로, 자체적으로 전력공급이 가능하다.In addition, since the recovered gas is used as a fuel to control the amount of nitrogen to produce additional power, it is possible to supply power by itself.

또한, 피드가스에 중탄화수소가 포함되어 있는 경우, 생산된 액화천연가스를 이용하여 중탄화수소를 응축시켜 처리함으로써, 액화천연가스의 생산 과정에서 중탄화수소가 결빙되는 문제를 방지할 수 있다.In addition, in the case where the feed gas contains heavy hydrocarbons, by condensing the heavy hydrocarbons using the produced liquefied natural gas, it is possible to prevent the problem of heavy hydrocarbons freezing during the production of liquefied natural gas.

또한, 중탄화수소를 제거하여 생산되는 액화천연가스의 발열량을 수요처의 요구 조건에 맞출 수 있으므로, 액화천연가스의 공급의 신뢰도를 확보할 수 있다.In addition, the calorific value of the liquefied natural gas produced by removing heavy hydrocarbons can be matched to the requirements of the demand destination, thereby ensuring the reliability of the supply of the liquefied natural gas.

또한, LNG와 CNG를 각각 또는 동시에 생산할 수 있어, LNG와 CNG를 각각 또는 동시에 천연가스 연료 수요처에 공급할 수 있다.In addition, LNG and CNG can be produced separately or simultaneously, so that LNG and CNG can be supplied to natural gas fuel sources, respectively or simultaneously.

본 발명의 다양한 다른 목적, 특징 및 효과는 첨부된 도면들을 참고할 때 더 잘 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 천연가스 액화장치를 간략하게 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 천연가스 액화장치를 간략하게 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 천연가스 액화장치를 간략하게 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 천연가스 액화장치를 간략하게 도시한 구성도이다.
도 5는 도 3 및 도 4에 도시된 천연가스 액화장치를 포함하는 천연가스 충전소를 간략하게 도시한 구성도이다.
Various other objects, features and effects of the present invention will be better understood with reference to the accompanying drawings.
1 is a configuration diagram schematically showing a natural gas liquefaction apparatus according to a first embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram showing a natural gas liquefaction apparatus according to a second embodiment of the present invention.
3 is a configuration diagram schematically showing a natural gas liquefaction apparatus according to a third embodiment of the present invention.
Figure 4 is a schematic diagram showing a natural gas liquefaction apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic view illustrating a natural gas filling station including the natural gas liquefaction apparatus illustrated in FIGS. 3 and 4.

본 발명의 실시예에 대해 후술하는 상세한 설명은, 본 발명의 일부를 형성하고 본 발명이 실시될 수 있는 예시적인 구현예를 예시적으로 도시한 첨부 도면을 참조한다. 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 이들 예시적인 구현예가 충분히 상세하게 설명되었지만, 다른 구현예가 실현될 수 있고 본 발명의 다양한 변경이 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. DETAILED DESCRIPTION The following detailed description of embodiments of the invention refers to the accompanying drawings that form a part hereof, and in which is shown by way of illustration an exemplary embodiment in which the invention may be practiced. While these exemplary embodiments have been described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention, it should be understood that other embodiments may be realized and that various changes in the invention may be made without departing from the spirit and scope of the invention. .

따라서, 본 발명의 구현예에 대한 후술하는 상세한 설명은 청구된 바와 같은 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 특징 및 특성을 설명하고, 본 발명의 최상의 작동 모드를 설명하며, 충분히 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 하기 위한 예시일뿐 한정하는 것은 아니다. Accordingly, the following detailed description of embodiments of the invention does not limit the scope of the invention as claimed, but rather describes the features and characteristics of the invention, describes the best mode of operation of the invention, and is fully skilled in the art. Is just an example for enabling the present invention, but not for limitation.

따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 규정된다.Accordingly, the scope of the invention is defined only by the appended claims.

또한, 하기 본 발명의 상세한 설명 및 예시적인 구현예는 첨부된 도면을 참조하면 가장 잘 이해될 것이며, 본 발명의 구성 요소 및 특징부는 전체적으로 숫자로 표시된다.In addition, the following detailed description and exemplary embodiments of the present invention will be best understood with reference to the accompanying drawings, wherein the components and features of the present invention are represented entirely by numbers.

단수 형태는 문맥이 분명히 다르게 지시하지 않는 한, 복수 인용을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "가스"에 대한 언급은 상기 물질 중 하나 이상에 대한 언급을 포함하며, "전환"에 대한 언급은 하나 이상의 상기 단계들을 지칭한다. 또한, 다르게 명시하지 않는 한, 단계들은 순차적으로 및/또는 병렬로 수행될 수 있으며, 공통의 용기 또는 별도의 용기에서 수행될 수 있다.Singular forms include plural references unless the context clearly dictates otherwise. Thus, for example, reference to "gas" includes reference to one or more of the above materials, and reference to "conversion" refers to one or more of the above steps. In addition, unless otherwise specified, the steps may be performed sequentially and / or in parallel, and may be performed in a common vessel or separate vessels.

확인된 특징 또는 환경과 관련하여 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "실질적으로"는 확인된 특징 또는 환경을 측정할 수 없을 정도로 격하시키지 않도록 충분히 작은 편차 정도를 지칭한다. 허용되는 편차의 정확한 정도는 특정 경우에 따라 다를 수 있다.As used herein in connection with a identified feature or environment, “substantially” refers to a degree of deviation that is small enough so as not to degrade the identified feature or environment unmeasurably. The exact amount of deviation allowed may vary depending on the particular case.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예들에 따른 천연가스 액화장치 및 액화방법, 그리고 천연가스 액화장치를 포함하는 천연가스 충전소를 설명하기로 한다. Hereinafter, a natural gas filling station including a natural gas liquefaction apparatus and a liquefaction method, and a natural gas liquefaction apparatus according to embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

후술하는 본 발명의 일 실시예들은, 질소 및/또는 중탄화수소를 포함하는 천연가스 공급물(공급가스(feed gas))로부터 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)를 생산하기 위한 통합 자율 모드 공정에 관한 것으로, 천연가스 공급물을 가압하고 냉각시킨 후 팽창시키고, 이때 발생하는 저온의 회수가스를 천연가스 공급물을 냉각시키기 위한 냉열 매체로 사용하는 폐루프로 구성되는 액화공정이다. One embodiment of the present invention described below is an integrated autonomous mode process for producing Liquefied Natural Gas (LNG) from a natural gas feed (feed gas) comprising nitrogen and / or heavy hydrocarbons. The present invention relates to a liquefaction process consisting of a closed loop in which a natural gas feed is pressurized, cooled, and then expanded, and the low temperature recovered gas generated as a cooling medium for cooling the natural gas feed is generated.

후술하는 본 발명의 일 실시예들에 따른 공정은, 통합된 과냉각 시스템과 함께 줄-톰슨 팽창 시스템을 포함하는 본 실시예의 액화장치 유닛에 의해 수행될 수 있다. 또한, 후술하는 본 발명의 일 실시예들에서, 회수가스가 일정 수준의 질소 함유량을 유지하도록 하기 위해서 배출되는 퍼지가스는, 압축 공정에 필요한 전력을 제공하는 발전기가 결합된 스파크 또는 압축 점화 엔진으로 공급될 수 있다. The process according to one embodiment of the invention described below can be carried out by the liquefier unit of this embodiment comprising a Joule-Thomson expansion system with an integrated subcooling system. In addition, in one embodiment of the present invention to be described later, the purge gas discharged in order to maintain the nitrogen content of the recovered gas is a spark or compression ignition engine combined with a generator that provides the power required for the compression process Can be supplied.

또한, 본 실시예들의 액화공정으로 유입되는, 천연가스 공급물은, 극저온에서 잠재적으로 동결될 수 있는 임의의 불순물을 제거하기 위하여 전처리된 것일 수 있다. 예를 들어, 전처리되는 불순물은 주로 이산화탄소와 물로 구성된다. In addition, the natural gas feed, introduced into the liquefaction process of the present embodiments, may be pretreated to remove any impurities that can potentially be frozen at cryogenic temperatures. For example, the impurities to be pretreated consist mainly of carbon dioxide and water.

또한, 도 1 내지 도 3을 참조하여 후술하는 본 발명의 일 실시예들을 설명하는데 있어서, 도 1 내지 도 3의 각 배관 라인 상에 부여된 스트림 넘버는, 그 라인 자체를 칭하기도 하고, 그 라인을 따라 유동하는 유체 스트림을 칭할 수도 있다. In addition, in describing the embodiments of the present invention described below with reference to FIGS. 1 to 3, the stream number given on each piping line of FIGS. 1 to 3 may refer to the line itself, and the line It may also refer to a fluid stream flowing along.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 질소를 함유하는 천연가스 액화장치는, 액화시킬 천연가스를 압축하는 가스 압축기(15, 17); 가스 압축기(15, 17)에 의해 압축된 압축 천연가스를 열교환에 의해 냉각 및 액화시키는 열교환부(20, 21, 23); 열교환부(20, 21, 23)를 통과하면서 액화된 액화천연가스를 팽창시켜 과냉각시키는 가스 팽창 밸브(25); 및 가스 팽창 밸브(25)에 의해 팽창되면서 생성된 기액 혼합물을 기액분리하는 홀드-업 드럼(27);을 포함한다. 홀드-업 드럼(27)로부터 배출되는 액체 상, 즉 액화천연가스(LNG)는 LNG 저장탱크(29)에 저장되고, LNG 저장탱크(29)로부터 LNG 수요처로 이송될 수 있다. First, referring to FIG. 1, a natural gas liquefaction apparatus containing nitrogen according to a first embodiment of the present invention includes: gas compressors 15 and 17 for compressing natural gas to be liquefied; Heat exchangers 20, 21, 23 for cooling and liquefying the compressed natural gas compressed by the gas compressors 15, 17 by heat exchange; A gas expansion valve 25 that expands and supercools the liquefied liquefied natural gas while passing through the heat exchange parts 20, 21, and 23; And a hold-up drum 27 for gas-liquid separating the generated gas-liquid mixture while inflated by the gas expansion valve 25. The liquid phase discharged from the hold-up drum 27, that is, liquefied natural gas (LNG), may be stored in the LNG storage tank 29 and transferred from the LNG storage tank 29 to the LNG demand destination.

또한, 가스 압축기(15, 17)의 전단에는, 가스 압축기(15, 17)로 공급되는 피드가스에 비말동반된 액적(liquid droplets)으로부터 가스 압축기(15, 17) 헤드를 보호하기 위하여, 임의의 응축을 포획하는 가스 압축기 석션드럼(13);이 설치될 수 있다. Also, at the front end of the gas compressors 15 and 17, in order to protect the head of the gas compressors 15 and 17 from liquid droplets entrained in the feed gas supplied to the gas compressors 15 and 17, an arbitrary Gas compressor suction drum 13 to capture the condensation; may be installed.

본 실시예의 가스 압축기(15, 17)는 제1 가스 압축단(15)와 제2 가스 압축단(17)을 포함하는 2단 압축기일 수 있다. The gas compressors 15 and 17 of the present embodiment may be a two stage compressor including a first gas compression stage 15 and a second gas compression stage 17.

제1 가스 압축단(15)의 배출부와 제2 가스 압축단(17)의 도입부를 연결하는 배관 라인 상에는, 제1 가스 압축단(15)에 의해 압축되면서 온도가 상승한 가스 스트림을 제2 가스 압축단(17)의 도입 온도까지 냉각시키는 가스 압축기 인터쿨러(16);가 설치될 수 있다. On the piping line connecting the outlet of the first gas compression stage 15 and the introduction of the second gas compression stage 17, the gas stream whose temperature has risen while being compressed by the first gas compression stage 15 is converted into a second gas. Gas compressor intercooler 16 for cooling to the introduction temperature of the compression stage 17; may be installed.

또한, 제2 가스 압축단(17)의 배출부와 열교환부(20, 21, 23)를 연결하는 제19 라인(19) 상에는, 제2 가스 압축단(17)에 의해 압축되면서 온도가 상승한 가스 스트림을 냉각시키는 가스 압축기 애프터쿨러(18);가 설치될 수 있다. In addition, on the 19th line 19 which connects the discharge part of the 2nd gas compression stage 17 and the heat exchange parts 20, 21, and 23, the gas which temperature rose while being compressed by the 2nd gas compression stage 17 was carried out. Gas compressor aftercooler 18 for cooling the stream; may be installed.

본 실시예의 열교환부(20, 21, 23)는, 후술하는 회수가스와, 제19 라인(19)을 통해 열교환부(20, 21, 23)로 유입되는 압축 천연가스를 열교환시켜 압축 천연가스를 냉각시키는 고온부 열교환기(20); 및 후술하는 냉매 사이클을 순환하는 냉매와 압축 천연가스를 열교환시켜 압축 천연가스를 냉각시키는 냉매 열교환기(21); 및 후술하는 회수가스와 압축 천연가스를 열교환시켜 압축 천연가스를 냉각시키는 저온부 열교환기(23);를 포함할 수 있다.The heat exchangers 20, 21, and 23 of the present embodiment heat-exchange the compressed natural gas introduced into the heat exchangers 20, 21, and 23 through the recovery gas, which will be described later, and the nineteenth line 19. A high temperature heat exchanger 20 for cooling; And a refrigerant heat exchanger 21 for cooling the compressed natural gas by heat-exchanging the refrigerant circulating through the refrigerant cycle described below and the compressed natural gas. And a low temperature part heat exchanger 23 for cooling the compressed natural gas by heat-exchanging the recovery gas and the compressed natural gas, which will be described later.

본 명세서에서 '냉각'이라는 용어는 열교환에 의해 유체의 온도가 낮아지는 것을 의미함은 물론이고, 유체의 온도가 낮아지면서 상변화가 동반되는, 즉, 기체가 액체로 상변화되는 것을 포함할 수 있다. As used herein, the term 'cooling' may mean that the temperature of the fluid is lowered by heat exchange, as well as may be accompanied by a phase change as the temperature of the fluid decreases, that is, the gas is changed into a liquid. have.

본 실시예의 열교환부는, 고온부 열교환기(20), 냉매 열교환기(21) 및 저온부 열교환기(23)가 순차적으로 직렬로 배치될 수 있다. 즉, 가스 압축기(15, 17)에 의해 압축되어 열교환부로 유입되는 압축 천연가스는 고온부 열교환기(20), 냉매 열교환기(21) 및 저온부 열교환기(23)를 순차적으로 통과하면서 열교환에 의해 액화될 수 있다. In the heat exchange part of the present embodiment, the high temperature part heat exchanger 20, the refrigerant heat exchanger 21, and the low temperature part heat exchanger 23 may be sequentially arranged in series. That is, the compressed natural gas compressed by the gas compressors 15 and 17 and introduced into the heat exchange part is liquefied by heat exchange while sequentially passing through the high temperature heat exchanger 20, the refrigerant heat exchanger 21, and the low temperature heat exchanger 23. Can be.

또한, 본 명세서에서 '액화'라는 용어는 기체 상태의 천연가스가 액체 상태의 액화천연가스로 상변화하는 것을 의미할 뿐 아니라, 가스 압축기(15, 17)에 의해 임계 압력 이상으로 압축된 초임계 상태의 천연가스가 냉열을 얻어 액체 상태의 액화천연가스가 되는 것을 포함하는 개념일 수 있다. In addition, the term 'liquefied' herein means not only the phase change of gaseous natural gas into liquid liquefied natural gas, but also the supercritical pressure compressed above the critical pressure by the gas compressors 15 and 17. It may be a concept including natural gas in a state to obtain cold heat to become a liquid liquefied natural gas.

고온부 열교환기(20), 냉매 열교환기(21) 및 저온부 열교환기(23)에서 열교환에 의해 액화된 천연가스는 가스 팽창 밸브(25)에 의해 감압된다. The natural gas liquefied by heat exchange in the hot part heat exchanger 20, the refrigerant heat exchanger 21, and the cold part heat exchanger 23 is decompressed by the gas expansion valve 25.

가스 팽창 밸브(25)는 줄-톰슨 밸브일 수 있으며, 액화천연가스는 줄-톰슨 밸브에 의해 단열팽창되면서 과냉각될 수 있다. 이 과정에서 액화천연가스 중 일부가 플래시되어 플래시 가스가 생성되는 등 기액혼합물이 생성될 수 있다.The gas expansion valve 25 may be a Joule-Thomson valve, and the liquefied natural gas may be supercooled by adiabatic expansion by the Joule-Thomson valve. In this process, some of the liquefied natural gas may be flashed to generate a flash gas such as a gas-liquid mixture.

홀드-업 드럼(27)에서는, 가스 팽창 밸브(25)로부터 배출되는 기액혼합물을 기액분리시키고, 분리된 액체 상태의 LNG는 제28 라인(28)을 통해 LNG 저장탱크(29)로 유입되어 저장되고, 분리된 기체 상태의 회수가스는, 열교환부(23, 20)로 유입되어 압축 천연가스를 냉각시키는 냉매로서 사용된다. In the hold-up drum 27, the gas-liquid mixture discharged from the gas expansion valve 25 is gas-liquid separated, and the separated liquid LNG is introduced into and stored in the LNG storage tank 29 through the 28th line 28. The recovered gas in the separated gaseous state is introduced into the heat exchange parts 23 and 20 and used as a refrigerant for cooling the compressed natural gas.

냉매로서 사용된 후 열교환부(23, 20)로부터 제42 라인(42)을 따라 배출되는 회수가스는, 제43 라인(43)을 따라 가스 압축기 석션드럼(13)으로 유입되는 천연가스 공급물, 즉 피드가스 스트림(10)에 합류될 수 있고, 일부는 제44 라인(44)을 따라 가스 엔진(52)의 연료로서 공급될 수 있다. The recovered gas, which is used as the refrigerant and is discharged along the 42nd line 42 from the heat exchangers 23 and 20, is a natural gas feed flowing into the gas compressor suction drum 13 along the 43rd line 43; That is, may be joined to the feed gas stream 10, and some may be supplied as fuel of the gas engine 52 along the forty-fourth line 44.

본 실시예에 따르면, 본 실시예에 따라 생산되는 LNG의 질소 함량을 조절하기 위하여, 회수가스가 피드가스 스트림(10)으로 합류되거나 가스 엔진(52)의 연료로서 공급되도록 유로를 변경하는 가스 퍼징 밸브(49); 및 발전기가 연결되고, 천연가스를 연료로 사용하는 가스 엔진(52);을 더 포함할 수 있다. According to this embodiment, in order to adjust the nitrogen content of the LNG produced according to this embodiment, gas purging to change the flow path such that the recovery gas is merged into the feed gas stream 10 or supplied as fuel of the gas engine 52. Valve 49; And a gas engine 52 connected to the generator and using natural gas as a fuel.

본 실시예의 가스 엔진(52)은, 스파크 또는 압축 점화 방식의 엔진일 수 있다. 또한, 회수가스와 LNG가 자연기화하여 발생한 증발가스 등을 연료로서 사용할 수 있다. The gas engine 52 of the present embodiment may be a spark or compression ignition engine. In addition, boil-off gas generated by natural vaporization of recovered gas and LNG can be used as fuel.

또한, LNG 저장탱크(29)는 단열처리되어 있을 수 있지만, 극저온의 LNG는 작은 외부 요인으로도 쉽게 증발될 수 있으므로, LNG가 자연기화하여 증발가스가 생성된다. 본 실시예의 LNG 저장탱크(29)에서 자연기화된 증발가스는 가스 엔진(52)의 연료로 공급될 수 있고, 가스 엔진(52)은 증발가스와 회수가스를 연료로 사용하여 전력을 생산할 수 있다. In addition, although the LNG storage tank 29 may be insulated, cryogenic LNG is easily evaporated even by a small external factor, so that LNG is naturally vaporized to generate boil-off gas. The boil-off gas naturalized in the LNG storage tank 29 of the present embodiment may be supplied as a fuel of the gas engine 52, and the gas engine 52 may generate power by using the boil-off gas and the recovered gas as fuel. .

또한, 도면에 도시되어 있지는 않지만, LNG 저장탱크(29)에서 생성된 증발가스는, 후술하는 회수가스 압축기(45, 47)로 유입되는 회수가스 흐름에 합류시켜 회수할 수도 있다. In addition, although not shown in the figure, the boil-off gas generated in the LNG storage tank 29 may be recovered by joining the recovery gas stream flowing into the recovery gas compressors 45 and 47 described later.

또한, 본 실시예에 따르면, 열교환부(23, 20)의 냉매로 사용된 후 회수되는 천연가스를 압축하는 회수가스 압축기(45, 47);를 더 포함할 수 있다. In addition, according to the present embodiment, the recovery gas compressor (45, 47) for compressing the natural gas recovered after being used as the refrigerant of the heat exchange unit (23, 20); may further include.

본 실시예의 회수가스 압축기(45, 47)는 제1 회수가스 압축단(45)과 제2 회수가스 압축단(47)을 포함하는 2단 압축기일 수 있다. The recovery gas compressors 45 and 47 of the present embodiment may be a two-stage compressor including a first recovery gas compression stage 45 and a second recovery gas compression stage 47.

제1 회수가스 압축단(45)의 배출부와 제2 회수가스 압축단(47)의 도입부를 연결하는 배관 라인 상에는, 제1 회수가스 압축단(45)에 의해 압축되면서 온도가 상승한 회수가스 스트림을 제2 회수가스 압축단(47)의 도입 온도까지 냉각시키는 회수가스 압축기 인터쿨러(46);가 설치될 수 있다. On the piping line connecting the discharge part of the first recovery gas compression stage 45 and the introduction part of the second recovery gas compression stage 47, the recovery gas stream which has risen in temperature while being compressed by the first recovery gas compression stage 45. The recovery gas compressor intercooler 46 for cooling to the introduction temperature of the second recovery gas compression stage 47; may be installed.

또한, 제2 회수가스 압축단(47)의 배출부로부터, 피드가스가 가스 압축기 석션드럼(13)으로 유입되는 유로인 제10 라인(10)으로 합류되는, 제11 라인(11) 상에는, 제2 회수가스 압축단(47)에 의해 압축되면서 온도가 상승한 회수가스 스트림을 냉각시키는 회수가스 압축기 애프터쿨러(48);가 설치될 수 있다.In addition, on the eleventh line 11, the feed gas is joined to the tenth line 10, which is a flow path into the gas compressor suction drum 13, from the discharge portion of the second recovered gas compression stage 47. 2, a recovery gas compressor aftercooler 48 for cooling the recovery gas stream whose temperature has risen while being compressed by the recovery gas compression stage 47 may be installed.

본 실시예의 냉매 사이클은, 상술한 냉매 열교환기(21)에서 압축 천연가스로 냉열을 공급하는 냉매가 순환 유동하는 배관라인으로 구성되며, 배관라인 상에는, 냉매를 압축하는 냉매 압축기(62, 64); 및 냉매 압축기(62, 64)로 유입되는 냉매에 포함된 액적 등 액체 성분을 제거하는 냉매 압축기 석션드럼(60); 냉매 압축기에서 압축된 냉매를 저장하는 써지드럼(67); 및 써지드럼(67)으로부터 냉매 열교환기(21)로 공급되는 저온의 냉매를 단열팽창에 의해 과냉각시키는 냉매 팽창 밸브(71);를 포함할 수 있다. The refrigerant cycle of the present embodiment includes a piping line through which a refrigerant for supplying cold heat to the compressed natural gas is circulated in the refrigerant heat exchanger 21 described above, and the refrigerant compressors 62 and 64 compress the refrigerant on the pipeline line. ; And a refrigerant compressor suction drum 60 for removing liquid components such as droplets included in the refrigerant flowing into the refrigerant compressors 62 and 64. A surge drum 67 for storing the refrigerant compressed by the refrigerant compressor; And a refrigerant expansion valve 71 for supercooling the low temperature refrigerant supplied from the surge drum 67 to the refrigerant heat exchanger 21 by adiabatic expansion.

냉매 압축기(62, 64)는, 제1 냉매 압축단(62)과 제2 냉매 압축단(64)을 포함하는 2단 압축기일 수 있다. The refrigerant compressors 62 and 64 may be two-stage compressors including a first refrigerant compression stage 62 and a second refrigerant compression stage 64.

제1 냉매 압축단(62)의 배출부와 제2 냉매 압축단(64)의 도입부를 연결하는 배관 라인 상에는, 제1 냉매 압축단(62)에 의해 압축되면서 온도가 상승한 냉매 스트림을 제2 냉매 압축단(64)의 도입 온도까지 냉각시키는 냉매 압축기 인터쿨러(63);가 설치될 수 있다. On the piping line connecting the discharge portion of the first refrigerant compression stage 62 and the introduction portion of the second refrigerant compression stage 64, the refrigerant stream, which has risen in temperature while being compressed by the first refrigerant compression stage 62, is connected to the second refrigerant. Refrigerant compressor intercooler 63 for cooling to the introduction temperature of the compression stage 64; may be installed.

또한, 제2 냉매 압축단(64)의 배출부와 써지드럼(67)을 연결하는 제66 라인(66) 상에는, 제2 냉매 압축단(64)에 의해 압축되면서 온도가 상승한 냉매 스트림을 냉각시키는 냉매 압축기 애프터쿨러(65);가 설치될 수 있다. In addition, on the 66th line 66 connecting the outlet of the second refrigerant compression stage 64 and the surge drum 67, the refrigerant stream compressed by the second refrigerant compression stage 64 to increase in temperature is cooled. Refrigerant compressor aftercooler 65; may be installed.

써지드럼(67)으로는 사이클을 순환하면서 손실된 냉매를 추가 공급(make-up)해주는 냉매 주입 라인(68)이 연결될 수 있다. The surge drum 67 may be connected with a refrigerant injection line 68 that makes up the refrigerant lost during the cycle.

또한, 본 실시예의 냉매 사이클을 구성하는 배관 라인 상에는, 냉매 사이클을 순환하는 냉매를 배출시키는 냉매 퍼징라인(72); 및 냉매 퍼징라인(72)에 설치되는 냉매 퍼징 밸브(73);를 더 포함할 수 있다. In addition, on the piping line constituting the refrigerant cycle of the present embodiment, the refrigerant purging line 72 for discharging the refrigerant circulating the refrigerant cycle; And a refrigerant purging valve 73 installed in the refrigerant purging line 72.

냉매 퍼징라인(72)은, 본 실시예에 따른 천연가스 액화장치 유닛 이외에 냉매를 필요로 하는 냉매 수요처, 예를 들어 본 실시예에 따른 천연가스 액화장치로 유입되는 피드가스 스트림(10)을 전처리하는 전처리 유닛 등으로 냉매를 순환시킬 수 있도록 냉매 수요처와 연결될 수 있다. The refrigerant purging line 72 pretreats the feed gas stream 10 flowing into the refrigerant demand destination, for example, the natural gas liquefaction apparatus according to the present embodiment, in addition to the natural gas liquefaction unit according to the present embodiment. The refrigerant may be connected to the refrigerant demand source to circulate the refrigerant to the pretreatment unit.

냉매 퍼징 밸브(73)는 도시하지 않은 제어부에 의해 또는 수동으로 냉매 수요처에서의 냉매 수요 발생 여부 또는 그 유량에 따라 개폐 및 개도량이 제어될 수 있다.The refrigerant purging valve 73 can be controlled by opening and closing and opening degree according to the flow rate or the flow rate of the coolant demand at the coolant demand destination by a control unit (not shown) or manually.

본 실시예에서 냉매 사이클을 순환하는 냉매는, 프로판(propane)일 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니다. In the present embodiment, the refrigerant circulating through the refrigerant cycle may be propane. However, it is not limited thereto.

다음으로, 상술한 본 실시예에 따른 질소를 함유하는 천연가스 액화장치의 작동 방법을 설명하기로 한다. Next, a method of operating the natural gas liquefaction apparatus containing nitrogen according to the present embodiment will be described.

먼저, 이산화탄소(CO2) 등 질소를 제외한 불순물 제거 공정 등을 통해 전처리된 질소 함유 천연가스가 제10 라인(10)을 따라 액화유닛으로 유입된다. First, the nitrogen-containing natural gas pretreated through an impurity removal process except for nitrogen such as carbon dioxide (CO 2 ) is introduced into the liquefaction unit along the tenth line 10.

액화유닛으로 유입된 천연가스(피드가스 스트림)는, 가스 압축기 석션드럼(13)으로 유입되는데, 가스 압축기 석션드럼(13)으로 유입되기 전에, 열교환부(20, 23)에서 냉매로 사용된 후 제11 라인(11)을 따라 회수되는 회수가스와 혼합될 수 있다. 피드가스와 회수가스의 혼합 스트림은 제12 라인(12)을 따라 가스 압축기 석션드럼(13)으로 유입된다. 가스 압축기 석션드럼(13)에서는 비말동반된 액적으로부터 압축기 헤드를 보호하기 위해 임의의 응축물이 포획된다.The natural gas (feed gas stream) introduced into the liquefaction unit is introduced into the gas compressor suction drum 13, and after being used as a refrigerant in the heat exchange parts 20 and 23 before entering the gas compressor suction drum 13. It may be mixed with the recovery gas recovered along the eleventh line (11). The mixed stream of feed gas and recovery gas enters the gas compressor suction drum 13 along a twelfth line 12. In the gas compressor suction drum 13 any condensate is trapped to protect the compressor head from entrained droplets.

가스 압축기 석션드럼(13)에서 응축물 등 액체 성분이 제거되고, 제14 라인(14)을 따라 가스 압축기 석션드럼(13)으로부터 배출되는 건조 천연가스는 천연가스 압축 시스템, 즉 가스 압축기(15, 17)로 유입된다. 가스 압축기(15, 17)에서 건조 천연가스는, 240 내지 260 barg, 또는 245 내지 255 barg, 또는 약 249 barg까지 압축될 수 있다. Liquid components such as condensate are removed from the gas compressor suction drum 13, and the dry natural gas discharged from the gas compressor suction drum 13 along the fourteenth line 14 is a natural gas compression system, that is, a gas compressor 15, 17) flows into. Dry gas in the gas compressors 15 and 17 may be compressed to 240 to 260 barg, or 245 to 255 barg, or about 249 barg.

먼저, 건조 천연가스는 가스 압축기의 제1 가스 압축단(15, first stage)으로 들어가고, 제1 가스 압축단(15)에서 약 96 barg로 압축될 수 있다. First, the dry natural gas may enter the first gas compression stage 15 of the gas compressor and may be compressed to about 96 barg in the first gas compression stage 15.

그런 다음 압축된 천연가스는, 원격 위치에서도 모듈의 작동이 가능한 공냉식 열교환기를 포함하는 가스 압축기 인터쿨러(16)에서 약 55℃로 냉각된다.The compressed natural gas is then cooled to about 55 ° C. in a gas compressor intercooler 16 that includes an air-cooled heat exchanger that can operate the module even at remote locations.

이어서, 냉각된 압축 천연가스는 가스 압축기의 제2 가스 압축단(17, second stage)으로 들어가고, 제2 가스 압축단(17)에서 약 250 barg로 압축된다. 이 시점에서, 천연가스는 초임계 또는 고밀도 상에 있을 수 있다.The cooled compressed natural gas then enters a second gas compression stage 17 of the gas compressor and is compressed to about 250 barg in the second gas compression stage 17. At this point, the natural gas may be in a supercritical or dense phase.

그 후, 압축 천연가스는 또한 공냉식 열교환기를 포함하는 가스 압축기 애프터쿨러(18)에서 약 55℃로 냉각된다.The compressed natural gas is then cooled to about 55 ° C. in a gas compressor aftercooler 18 that also includes an air cooled heat exchanger.

도면에 도시되어 있지는 않지만, 가스 압축기 애프터쿨러(18)에서 냉각된 고압 천연가스는 이어서 일련의 필터를 포함하는 윤활유 제거 시스템(미도시)에 의해, 가스 압축기(15, 17) 실린더로부터 유출된 임의의 윤활유가 제거될 수 있다.Although not shown in the figure, the high pressure natural gas cooled in the gas compressor aftercooler 18 is then discharged from the gas compressor 15, 17 cylinder by a lubricating oil removal system (not shown) comprising a series of filters. Lubricant of can be removed.

이와 같이 압축 천연가스를 냉각시키기 전에 윤활유를 제거함으로써, 천연가스의 액화과정에서 윤활유가 동결되는 것을 방지하고 극저온용 열교환기 및 기타 구성요소에 누적되는 등의 문제를 잠재적으로 차단할 수 있다. 윤활유 제거 시스템은 고압 천연가스에 혼입된 윤활유의 농도가 적어도 1ppm 이하가 되도록 구성될 수 있다.By removing the lubricating oil before cooling the compressed natural gas as described above, it is possible to prevent the lubricating oil from freezing during the liquefaction process of the natural gas and potentially prevent problems such as accumulation in the cryogenic heat exchanger and other components. The lubricating oil removal system can be configured such that the concentration of lubricating oil incorporated into the high pressure natural gas is at least 1 ppm or less.

대부분의 윤활유가 제거되면, 고압 천연가스는 제19 라인(19)을 따라 열교환부(20, 21, 23)로 유입되어 냉각 및 액화된다. 고압 천연가스는 열교환부에서 일련의 열교환기, 즉, 고온부 열교환기(20), 냉매 열교환기(21) 및 저온부 열교환기(23)에 의해 약 -50 내지 -75℃, 또는 약 -55 내지 -70℃, 또는 약 -65℃까지 냉각될 수 있다. When most of the lubricating oil is removed, the high pressure natural gas is introduced into the heat exchange parts 20, 21, 23 along the nineteenth line 19 to be cooled and liquefied. The high pressure natural gas is about -50 to -75 ° C, or about -55 to-by a series of heat exchangers in the heat exchanger, that is, the high temperature heat exchanger 20, the refrigerant heat exchanger 21, and the low temperature heat exchanger 23. Cooling to 70 ° C, or about -65 ° C.

가스 압축기(15, 17)에서 압축된 고압 천연가스는, 먼저, 고온부 열교환기(20)로 유입되고, 회수가스와의 열교환에 의해 약 22℃로 냉각된다. The high pressure natural gas compressed by the gas compressors 15 and 17 is first introduced into the hot part heat exchanger 20 and cooled to about 22 ° C by heat exchange with the recovered gas.

고온부 열교환기(20)로 공급되는 저온의 회수가스는, 도 1에 도시된 바와 같이, 저온부 열교환기(23)에서 열교환 후 온도가 상승하여 제41 라인(41)을 따라 배출되는 회수가스일 수 있다. As illustrated in FIG. 1, the low temperature recovery gas supplied to the high temperature part heat exchanger 20 may be a recovery gas discharged along the 41st line 41 due to an increase in temperature after heat exchange in the low temperature part heat exchanger 23. have.

즉, 본 실시예에서 홀드-업 드럼(27)으로부터 배출되는 회수가스는 저온부 열교환기(23)에서 열교환한 후 고온부 열교환기(21)로 공급될 수 있다. That is, in this embodiment, the recovery gas discharged from the hold-up drum 27 may be supplied to the high temperature part heat exchanger 21 after heat exchange in the low temperature part heat exchanger 23.

고온부 열교환기(20)에서 열교환에 의해 냉각된 고압 천연가스는 냉매 열교환기(21)로 유입된다. The high pressure natural gas cooled by the heat exchange in the high temperature part heat exchanger 20 flows into the refrigerant heat exchanger 21.

본 실시예의 가스 압축기(15, 17)의 캐퍼시티(capacity)는 다음과 같은 2가지 실시예를 통해 제어될 수 있다.The capacity of the gas compressors 15 and 17 of the present embodiment can be controlled through the following two embodiments.

예를 들어, 압축기 헤드는 개별 용량 제어(정상 유량의 0/50/100%)를 위한 실린더 언로딩 시스템(cylinder unloading system)을 갖추고, 제어부(미도시)에서 작업자에 의해 수동으로 수행될 수 있다.For example, the compressor head is equipped with a cylinder unloading system for individual volume control (0/50/100% of normal flow rate) and can be performed manually by an operator in a control unit (not shown). .

실린더 언로딩 시스템은 실린더에 밸브 등 언로더를 설치하여, 정상 유량의 0% 또는 50% 또는 100% 유량으로 동작이 가능하도록 가스 압축기(15, 17) 자체에 기기적 기능을 추가한 것을 의미할 수 있다. The cylinder unloading system means that an unloader, such as a valve, is installed in the cylinder to add mechanical functions to the gas compressors 15 and 17 itself to operate at 0%, 50%, or 100% of the normal flow rate. Can be.

또 다른 예로서, 바이패스 라인 및 바이패스 라인에 설치되는 바이패스 밸브(미도시)를 제어하여 전체 가스 흐름을 연속적으로 제어함으로써, 압축 천연가스를 직접 고온부 열교환기(20)로 공급하고, 압축 천연가스 흐름이 주어진 유동 파라미터에 대한 설정값에 일치하도록 제어될 수 있다. As another example, by controlling the bypass gas (not shown) installed in the bypass line and the bypass line to continuously control the entire gas flow, the compressed natural gas is directly supplied to the high temperature heat exchanger 20, and compressed The natural gas flow can be controlled to match the setpoint for a given flow parameter.

즉, 가스 압축기(15, 17)의 배출부 측인 제19 라인(19)으로부터 분기되어 가스 압축기(15, 17)의 도입부 측인 제14 라인(14)으로 합류되는 바이패스 라인(미도시)을 설치하고, 바이패스 라인에 바이패스 밸브를 구비하여 바이패스 밸브의 개폐 및 개도량을 제어함으로써, 원하는 유량만큼 압축 천연가스를 바이패스, 즉 압축기 후단에서 압축기 전단으로 재순환시켜 압축기의 용량을 제어할 수 있다. 압축기의 용량은 25 내지 100% 범위에서 제어될 수 있다.That is, a bypass line (not shown) branched from the nineteenth line 19 which is the discharge side of the gas compressors 15 and 17 and joined to the fourteenth line 14 which is the inlet side of the gas compressors 15 and 17 is installed. By controlling the opening and closing amount of the bypass valve by providing a bypass valve in the bypass line, the compressor capacity can be controlled by recycling compressed natural gas to the desired flow rate by bypassing, ie, from the rear of the compressor to the front of the compressor. have. The capacity of the compressor can be controlled in the range of 25 to 100%.

또한, 가스 압축기 헤드는, 가스가 대기로 누출되는 것을 방지하기 위하여 벤트를 포획하는 단일의 거리 피스(single distance piece)를 갖추고 있을 수 있다. The gas compressor head may also be equipped with a single distance piece that traps the vent to prevent gas from leaking into the atmosphere.

본 실시예에서, 고온부 열교환기(20)에서 냉각된 고압 천연가스는, 냉매 열교환기(21)로 유입된다. 냉매 열교환기(21)에서는 냉매 사이클을 순환하는 냉매, 즉 본 실시예에서 프로판 냉매와의 열교환에 의해 압축 천연가스가 약 -25℃까지 냉각될 수 있다. In this embodiment, the high pressure natural gas cooled in the high temperature part heat exchanger 20 flows into the refrigerant heat exchanger 21. In the refrigerant heat exchanger 21, compressed natural gas may be cooled to about −25 ° C. by heat exchange with a refrigerant circulating a refrigerant cycle, that is, a propane refrigerant in this embodiment.

냉매 열교환기(21)로부터 냉각된 후 배출되는 압축 천연가스의 온도는, 냉매 열교환기(21)로 유입되는 프로판 액체의 유량을 제어함으로써 설정값으로 유지될 수 있다. 냉매 열교환기(21)로 유입되는 프로판 액체의 유량은, 냉매 열교환기(21)에서 냉각되어 배출되는 천연가스 온도의 요구 조건을 충족시키도록 온도 제어 루프에 의해 연속적으로 재설정될 수 있다. 이는 캐스케이드 제어(cascade control)에 의해 수행될 수 있다. The temperature of the compressed natural gas discharged after cooling from the refrigerant heat exchanger 21 may be maintained at a set value by controlling the flow rate of propane liquid flowing into the refrigerant heat exchanger 21. The flow rate of the propane liquid flowing into the refrigerant heat exchanger 21 may be continuously reset by a temperature control loop to meet the requirements of the natural gas temperature cooled and discharged in the refrigerant heat exchanger 21. This can be done by cascade control.

냉매 열교환기(21)에서 냉각된 후 배출되는 압축 천연가스 스트림은, 제22 라인(22)을 따라 저온부 열교환기(23)로 유입된다. 저온부 열교환기(23)로 유입되는 압축 천연가스 스트림은, 홀드-업 드럼(27)으로부터 저온부 열교환기(23)로 유입되는 회수가스와의 열교환에 의해 약 -65℃까지 냉각될 수 있다. The compressed natural gas stream which is discharged after cooling in the refrigerant heat exchanger 21 enters the low temperature heat exchanger 23 along the twenty-second line 22. The compressed natural gas stream entering the cold heat exchanger (23) may be cooled to about −65 ° C. by heat exchange with the recovered gas entering the cold heat exchanger (23) from the hold-up drum (27).

저온부 열교환기(23)로부터 배출되는 액화천연가스 스트림은, 제24 라인(24)을 통해 가스 팽창 밸브(25)로 유입된다. 액화천연가스 스트림(24)은 가스 팽창 밸브(25)를 통과하면서 4 내지 8 barg 또는 5 내지 7 barg 또는 약 6 barg까지 등엔탈피 팽창될 수 있다. The liquefied natural gas stream exiting the cold heat exchanger (23) enters the gas expansion valve (25) via a twenty-fourth line (24). The liquefied natural gas stream 24 may be isenthalpy expanded to 4-8 barg or 5-7 barg or about 6 barg while passing through the gas expansion valve 25.

가스 팽창 밸브(25)를 통과하면서 액화된 액화천연가스는 제28 라인(28)을 따라 LNG 저장탱크(29)로 공급되고, 나머지 차가운 가스, 즉 회수가스는 홀드-업 드럼(27)에서 액화천연가스로부터 분리되어, 고압 천연가스를 냉각시키기 위한 히트 싱크로 활용될 수 있다. The liquefied natural gas passing through the gas expansion valve 25 is supplied to the LNG storage tank 29 along the 28th line 28, and the remaining cold gas, that is, the recovered gas, is liquefied in the hold-up drum 27. Separated from natural gas, it can be utilized as a heat sink to cool high pressure natural gas.

가스 팽창 밸브(25)에서 배출되는 팽창 가스 스트림의 압력은, 상류 압력을 제어함으로써 일정하게 유지될 수 있다. 줄-톰슨 팽창의 결과, 팽창 가스 스트림(제26 라인(26))의 온도는 약 -133℃ 내지 -135℃까지 낮아질 수 있고, 부분적으로 액화된다. 즉, 팽창 가스 스트림(26)은 2상(2-phase)의 기액혼합물일 수 있다. The pressure of the expansion gas stream exiting the gas expansion valve 25 can be kept constant by controlling the upstream pressure. As a result of the Joule-Thomson expansion, the temperature of the expansion gas stream (line 26) may be lowered to about −133 ° C. to −135 ° C. and partially liquefied. That is, the inflation gas stream 26 may be a two-phase gas-liquid mixture.

가스 팽창 밸브(25)를 통과한 이 2상의 팽창 가스 스트림(26)은, 홀드-업 드럼(27)으로 유입되고, 홀드-업 드럼(27)에서 LNG와 나머지 극저온의 가스가 기액분리된다. This two-phase expansion gas stream 26, which has passed through the gas expansion valve 25, enters the hold-up drum 27, where the LNG and the remaining cryogenic gas are gas-liquid separated in the hold-up drum 27.

홀드-업 드럼(27)에서 분리된 LNG는 홀드-업 드럼(27)의 바닥부로부터 배출되고, 제28 라인(28)을 따라 LNG 저장탱크(29)로 이송되어, LNG 저장탱크(29)에 저장될 수 있다. LNG 저장탱크(29)는 약 5 barg로 운영되도록 설계되어 있을 수 있다. The LNG separated from the hold-up drum 27 is discharged from the bottom of the hold-up drum 27, and transferred to the LNG storage tank 29 along the 28th line 28, and the LNG storage tank 29. Can be stored in. The LNG storage tank 29 may be designed to operate at about 5 barg.

홀드-업 드럼(27)에서 분리된 극저온의 가스 스트림은, 회수가스로서, 홀드-업 드럼(27)의 상단부로부터 배출되어, 저온부 열교환기(23)의 저온유체 유입부로 공급된다. 즉, 홀드-업 드럼(27)에서 분리된 회수가스는, 저온부 열교환기(23)에서 고압 천연가스를 액화시키는 냉매로서 활용된다. 회수가스는 저온부 열교환기(23)에서 고온유체 유입부를 통해 유입된, 냉매 열교환기(21)로부터 제22 라인(22)을 따라 유동하는 고온가스 스트림, 즉 고압 천연가스에 냉열을 제공한다. 고온가스 스트림을 냉각시키면서 온도가 높아진 회수가스의 출구 온도는 약 -28℃일 수 있다. The cryogenic gas stream separated from the hold-up drum 27 is discharged from the upper end of the hold-up drum 27 as a recovery gas and is supplied to the low temperature fluid inlet of the low temperature heat exchanger 23. That is, the recovery gas separated from the hold-up drum 27 is utilized as a refrigerant for liquefying high pressure natural gas in the low temperature part heat exchanger 23. The recovery gas provides cold heat to the hot gas stream, ie the high pressure natural gas, flowing along the twenty-second line 22 from the refrigerant heat exchanger 21, introduced through the hot fluid inlet in the cold heat exchanger 23. The outlet temperature of the recovered gas at elevated temperature while cooling the hot gas stream may be about -28 ° C.

고온부 열교환기(20), 냉매 열교환기(21) 및 저온부 열교환기(23)는 극저온용 열교환기일 수 있고, 인쇄 회로 기판형 열교환기(PCHE; Printed Circuit Heat Exchanger) 또는 전통적인 알루미늄 판형 열교환기(aluminum plate exchanger)일 수 있다. The high temperature part heat exchanger 20, the refrigerant heat exchanger 21, and the low temperature part heat exchanger 23 may be cryogenic heat exchangers, and may be a printed circuit heat exchanger (PCHE) or a conventional aluminum plate heat exchanger. plate exchanger).

고온부 열교환기(20), 냉매 열교환기(21) 및 저온부 열교환기(23)는 주위로부터의 열 유입을 최소화하기 위해 적절하게 단열처리되어 있을 수 있다.The high temperature part heat exchanger 20, the refrigerant heat exchanger 21, and the low temperature part heat exchanger 23 may be properly insulated to minimize heat inflow from the surroundings.

본 실시예와 같은 자가냉매 액화 사이클(self-refrigerated liquefaction cycle)에 있어서, 피드가스 스트림(10)에 함유되어 있는 질소는 재순환 가스 루프, 즉, 홀드-업 드럼(27)으로부터 열교환부(20, 21, 23)를 지나 가스 압축기 석션드럼(13)의 전단으로 연결되는 회수가스 유동 라인 상에 쉽게 축적될 수 있다.In the self-refrigerated liquefaction cycle as in the present embodiment, nitrogen contained in the feed gas stream 10 is transferred from the recycle gas loop, i.e., the hold-up drum 27, to the heat exchanger 20, It can easily accumulate on the recovery gas flow line leading to the front end of the gas compressor suction drum 13 via 21, 23.

질소는 액화점이 천연가스의 주성분인 메탄보다 낮기 때문에, 메탄의 액화온도에서도 주로 기체 상태로 남아 있다. 따라서, 홀드-업 드럼(27)으로부터 회수되는 회수가스에는 질소가 포함되며, 순환이 반복될수록 회수가스에는 질소 함유량이 점차 높아진다. Since nitrogen has a lower liquefaction point than methane, the main component of natural gas, nitrogen remains mainly gaseous at the liquefaction temperature of methane. Therefore, the recovery gas recovered from the hold-up drum 27 contains nitrogen, and the nitrogen content is gradually increased in the recovery gas as the circulation is repeated.

이와 같이, LNG를 생산하는데 있어서 질소 함유 사양(specification)을 충족시키고, 전력 소모량을 줄여 액화 효율을 높이기 위해서는, 회수가스의 퍼지가 필요하다. In this way, in order to meet the nitrogen-containing specification in producing LNG, and to reduce the power consumption to increase the liquefaction efficiency, it is necessary to purge the recovery gas.

따라서, 본 실시예에 따르면, 회수가스는 가스 퍼지(gas purge) 수단에 의해 제거할 수 있다. 본 실시예에서 회수가스의 퍼지는 회수가스 압축기(45, 47)의 상류로부터 가스 엔진(52)으로 이루어질 수 있다. Therefore, according to the present embodiment, the recovered gas can be removed by gas purge means. In this embodiment, the purge of the recovery gas may be performed by the gas engine 52 upstream of the recovery gas compressors 45 and 47.

본 실시예에 따르면, 가스 퍼지 수단으로서, 가스 퍼징 밸브(49) 및 가스 엔진(52)을 포함할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따르면, 회수가스의 질소 함유량을 일정 수준 이하로 유지하기 위하여, 실시간으로 회수가스의 일부 또는 특정시점에서 회수가스의 전부를 가스 퍼징 밸브(49)를 제어하여 가스 압축기 석션드럼(13) 측으로 회수하지 않고 퍼징시킬 수 있다. According to the present embodiment, the gas purging means may include a gas purging valve 49 and a gas engine 52. That is, according to the present embodiment, in order to maintain the nitrogen content of the recovered gas below a predetermined level, the gas compressor suction drum is controlled by controlling the gas purging valve 49 to partially or all of the recovered gas in real time. It can purge without collect | recovering to (13) side.

퍼징된 회수가스는 가스 엔진(52)의 연료로 공급하여 전력을 생산하도록 한다. The purged recovery gas is supplied to the fuel of the gas engine 52 to produce electric power.

저온부 열교환기(23) 및 고온부 열교환기(20)에서 압축 천연가스를 냉각시키면서 온도가 상승하여, 제42 라인(42)을 따라 배출되는 회수가스 스트림은, 2개의 흐름으로 분기된다. 회수가스 스트림(42)의 대부분은 제43 라인(43)을 따라 가스 압축기(15, 17)로 유입되는 피드가스 스트림(10)에 합류되고, 나머지는 제44 라인(44)을 따라 회수가스 사이클로부터 제거(퍼징)된다. The temperature rises while cooling the compressed natural gas in the cold heat exchanger (23) and the hot heat exchanger (20), and the recovered gas stream discharged along the 42nd line (42) is branched into two streams. Most of the recovered gas stream 42 joins the feed gas stream 10 which enters the gas compressors 15 and 17 along the 43rd line 43 and the remainder of the recovered gas cycle along the 44th line 44. It is removed (purged) from the.

회수가스 사이클로부터 제거되는 퍼징 스트림(44)은 LNG 저장탱크(29)로부터 제50 라인(50)을 따라 배출되는 증발가스 스트림에 합류될 수 있다. 퍼징 스트림(44)과 증발가스 스트림(50)은 합류되어 제51 라인(51)을 따라 가스엔진(52)으로 공급된다. 가스엔진(52)은 전력 생산 시스템으로서, 가스 압축기(15, 17), 회수가스 압축기(45, 47) 및 냉매 가스 압축기(62, 64) 등 본 시스템에 필요한 필수 동력(전력)을 공급해줄 수 있다.The purging stream 44 removed from the recovery gas cycle can be joined to the boil-off gas stream exiting the 50th line 50 from the LNG storage tank 29. The purging stream 44 and the boil-off gas stream 50 are combined and supplied to the gas engine 52 along the 51 st line 51. The gas engine 52 is a power generation system that can supply the necessary power (power) required for the system, such as the gas compressors 15 and 17, the recovery gas compressors 45 and 47, and the refrigerant gas compressors 62 and 64. have.

제43 라인(43)을 따라 피드가스(10)에 합류되는 회수가스 스트림(43)은, 약 5.6 barg일 수 있다. The recovery gas stream 43 joining the feed gas 10 along the 43rd line 43 may be about 5.6 barg.

회수가스 스트림(43)은 회수가스 압축기(45, 47)에서 압축된 후, 피드가스 스트림(10)과 합류됨으로써, 사이클이 폐쇄된다. The recovery gas stream 43 is compressed in the recovery gas compressors 45, 47 and then joined with the feed gas stream 10, thereby closing the cycle.

회수가스 압축기(45, 47)에서 회수가스는, 약 25 내지 36 barg, 또는 약 30 내지 35 barg, 또는 약 31 barg로 압축될 수 있다.In the recovery gas compressors 45 and 47, the recovery gas may be compressed to about 25 to 36 barg, or about 30 to 35 barg, or about 31 barg.

회수가스는, 회수가스 압축기(45, 47)의 제1 회수가스 압축단(45)으로 유입되어 약 13.5 barg까지 압축될 수 있다.The recovery gas may be introduced into the first recovery gas compression stage 45 of the recovery gas compressors 45 and 47 and compressed to about 13.5 barg.

제1 회수가스 압축단(45)에서 압축되면서 온도가 상승한 회수가스는 회수가스 압축기 인터쿨러(46)로 유입되어, 약 55℃까지 냉각된다. 회수가스 압축기 인터쿨러(46)는 공냉식 열교환기로 구성될 수 있다. The recovery gas whose temperature has risen while being compressed by the first recovery gas compression stage 45 flows into the recovery gas compressor intercooler 46 and is cooled to about 55 ° C. The recovery gas compressor intercooler 46 may be configured as an air-cooled heat exchanger.

그 후, 회수가스는 제2 회수가스 압축단(47)으로 유입되며, 약 31 barg까지 압축될 수 있다. 제2 회수가스 압축단(47)에서 압축에 의해 온도가 상승한 회수가스는, 회수가스 압축기 애프터쿨러(48)로 유입되고, 회수가스 압축기 애프터쿨러(48)에서 약 55℃까지 냉각될 수 있다. Thereafter, the recovery gas is introduced into the second recovery gas compression stage 47 and may be compressed up to about 31 barg. The recovery gas whose temperature has risen by compression in the second recovery gas compression stage 47 may be introduced into the recovery gas compressor aftercooler 48 and cooled to about 55 ° C. in the recovery gas compressor aftercooler 48.

본 실시예의 회수가스 압축기(45, 47)의 캐퍼시티(capacity)는 다음과 같은 2가지 실시예를 통해 제어될 수 있다.The capacity of the recovery gas compressors 45 and 47 of the present embodiment can be controlled through the following two embodiments.

예를 들어, 압축기 헤드는 개별 용량 제어(정상 유량의 0/50/100%)를 위한 실린더 언로딩 시스템(cylinder unloading system)를 갖추고, 제어부(미도시)에서 작업자에 의해 수동으로 수행될 수 있다.For example, the compressor head is equipped with a cylinder unloading system for individual volume control (0/50/100% of normal flow rate) and can be performed manually by an operator in a control unit (not shown). .

또 다른 예로서, 원하는 흡입 압력을 유지하기 위해서, 압축된 회수가스가 흡입구 측으로 복귀할 수 있도록 하는 바이패스 밸브(미도시)를 이용하여 간접적으로 제어될 수도 있다. As another example, in order to maintain a desired suction pressure, it may be indirectly controlled by using a bypass valve (not shown) which allows the compressed recovery gas to return to the suction port side.

이는 상술한 가스 압축기(15, 17)의 캐퍼시티 제어 방법과 동일하게 적용될 수 있다. This may be applied in the same manner as the capacity control method of the gas compressors 15 and 17 described above.

여기서, 회수가스 압축기(45, 47)에 의해 압축된 회수가스 스트림(11)은, 이후 질소를 함유하는 새로운 피드가스 스트림(10)에 합류되며, 제12 라인(12)을 통해 공정 시스템으로 다시 유입된다. Here, the recovered gas stream 11 compressed by the recovered gas compressors 45, 47 is then joined to a new feed gas stream 10 containing nitrogen and back to the process system via a twelfth line 12. Inflow.

또한, 본 실시예의 질소를 함유하는 천연가스 액화장치는, 상술한 냉매 사이클을 포함하며, 냉매 사이클의 작동유체로서, 프로판이 사용될 수 있다.In addition, the natural gas liquefaction apparatus containing nitrogen of this embodiment includes the above-mentioned refrigerant cycle, and propane may be used as a working fluid of the refrigerant cycle.

본 실시예에 따르면, 프로판 냉매 사이클을 사용함으로써, 천연가스 액화장치의 효율을 증대시킬 수 있다. 냉매 사이클을 순환하는 프로판은, 저온의 상태에서 냉매 열교환기(21)로 유입되어, 고온부 열교환기(20)에서 냉각된 후 냉매 열교환기(21)로 유입된 압축 천연가스와 열교환하고, 압축 천연가스를 약 -25℃까지 냉각시킬 수 있다.According to this embodiment, by using the propane refrigerant cycle, the efficiency of the natural gas liquefaction apparatus can be increased. Propane circulating the refrigerant cycle flows into the refrigerant heat exchanger 21 in a low temperature state, cools down in the high temperature portion heat exchanger 20, and then heat exchanges with compressed natural gas introduced into the refrigerant heat exchanger 21, and compresses natural gas. The gas can be cooled to about -25 ° C.

냉매 열교환기(21)에서 천연가스를 냉각시킨 후 제74 라인(74)을 따라 배출되는 저압 프로판은 냉매 압축기 석션드럼(60)으로 공급된다. 냉매 압축기 석션드럼(60)에서는 비말동반된 액적으로부터 냉매 압축기(62, 64)의 압축기 헤드를 보호하기 위하여, 냉매 압축기 석션드럼(60)으로 유입된 저압 프로판 중의 임의의 응축물을 포착(capture)한다.The low pressure propane discharged along the 74th line 74 after cooling the natural gas in the refrigerant heat exchanger 21 is supplied to the refrigerant compressor suction drum 60. The refrigerant compressor suction drum 60 captures any condensate in the low pressure propane introduced into the refrigerant compressor suction drum 60 to protect the compressor heads of the refrigerant compressors 62 and 64 from droplets entrained therein. do.

냉매 압축기 석션드럼(60)으로부터 배출되는 건조 프로판 냉매는, 제61 라인(61)을 따라 냉매 압축기(62, 64)로 이송되며, 냉매 압축기(62, 64)의 제1 냉매 압축단(62)으로 유입된다. 제1 냉매 압축단(62)에서 건조 프로판 냉매는 약 4.7 barg로 압축된다. The dry propane refrigerant discharged from the refrigerant compressor suction drum 60 is transferred to the refrigerant compressors 62 and 64 along the sixty-first line 61 and the first refrigerant compression stage 62 of the refrigerant compressors 62 and 64. Flows into. In the first refrigerant compression stage 62, the dry propane refrigerant is compressed to about 4.7 barg.

제1 냉매 압축단(62)에서 압축된 프로판 냉매는 냉매 압축기 인터쿨러(63)로 유입되어, 약 55℃로 냉각된다. 냉매 압축기 인터쿨러(63)는 자체 요건으로 인해 공냉식 열교환기를 사용할 수 있다.Propane refrigerant compressed in the first refrigerant compression stage 62 flows into the refrigerant compressor intercooler 63 and is cooled to about 55 ° C. The refrigerant compressor intercooler 63 may use an air cooled heat exchanger because of its own requirements.

냉매 압축기 인터쿨러(63)에서 냉각된 프로판 냉매는 제2 냉매 압축단(64)으로 유입된다. 제2 냉매 압축단(64)에서 프로판 냉매는 약 18.5 barg로 압축된다. Propane refrigerant cooled in the refrigerant compressor intercooler 63 flows into the second refrigerant compression stage 64. In the second refrigerant compression stage 64 propane refrigerant is compressed to about 18.5 barg.

제2 냉매 압축단(64)에서 압축된 프로판 냉매는 냉매 압축기 애프터쿨러(65)로 유입되어, 약 55℃로 냉각된다. 이때, 프로판 냉매는 완전히 액상으로 응축될 수 있다. Propane refrigerant compressed in the second refrigerant compression stage 64 flows into the refrigerant compressor aftercooler 65 and is cooled to about 55 ° C. At this time, the propane refrigerant may be completely condensed into the liquid phase.

응축된 액체 프로판 냉매는, 제66 라인(66)을 통해 배출되어, 대부분의 프로판 냉매가 저장되는 써지드럼(67)으로 유입된다. The condensed liquid propane refrigerant is discharged through the 66th line 66 and flows into the surge drum 67 in which most propane refrigerant is stored.

제68 라인(68)은 필요에 따라 프로판 냉매를 써지드럼(67)으로 보충(make-up) 공급해줄 수 있도록 써지드럼(67)에 연결될 수 있다. 보충 공급되는 프로판은 수분 함량이 1ppm 미만이 되도록 적절히 탈수되어야 한다.The sixty-eighth line 68 may be connected to the surge drum 67 to make-up the propane refrigerant to the surge drum 67 as needed. The propane to be replenished must be properly dehydrated to have a moisture content of less than 1 ppm.

액체 프로판 냉매는 써지드럼(67)으로부터 제69 라인(69)을 통해 배출된다. 제69 라인(69)은, 냉매 열교환기(21)로 연결되는 메인라인인 제70 라인(70)과 냉매 열교환기(21) 외의 냉매 수요처로 연결되는 제72 라인(72)으로 분기된다. 일례로 제72 라인(72)은 피드가스 스트림(10)에 포함된 이산화탄소나 물 등의 불순물을 제거하는 전처리 공정으로 연결될 수 있다. The liquid propane refrigerant is discharged from the surge drum 67 via the sixty-ninth line 69. The sixty-ninth line 69 is branched into a seventy-seventh line 70, which is a main line connected to the refrigerant heat exchanger 21, and a seventy-second line 72, connected to a refrigerant demand destination other than the refrigerant heat exchanger 21. For example, the 72nd line 72 may be connected to a pretreatment process of removing impurities such as carbon dioxide or water included in the feed gas stream 10.

제70 라인(70)에는 냉매 팽창 밸브(71)가 설치되며, 냉매 팽창 밸브(71)를 통해, 액체 프로판 냉매는 등엔탈피 팽창되고, 온도가 약 -28℃까지 낮아지며, 액체 프로판 냉매는 부분적으로 증발될 수 있다. 즉, 냉매 팽창 밸브(71)로부터 배출되는 프로판 냉매는 2상의 기액혼합물일 수 있다.A refrigerant expansion valve 71 is installed in the seventieth line 70, through which the liquid propane refrigerant is enthalpy expanded, the temperature is lowered to about −28 ° C., and the liquid propane refrigerant is partially Can be evaporated. That is, the propane refrigerant discharged from the refrigerant expansion valve 71 may be a two-phase gas-liquid mixture.

예를 들어, 줄-톰슨 팽창은, 냉매 팽창 밸브(71)가 유량 조절 밸브로서 기능하도록 캐스케이드 루프를 이용함으로써 제어할 수 있다. 냉매 팽창 밸브(71)는 냉매 열교환기(21) 하류에서의 온도를 모니터링하고 유지함으로써, 연속적으로 재설정되는 설정값에 따라 제어될 수 있다. For example, Joule-Thompson expansion can be controlled by using a cascade loop such that refrigerant expansion valve 71 functions as a flow control valve. The refrigerant expansion valve 71 can be controlled according to a set value continuously reset by monitoring and maintaining the temperature downstream of the refrigerant heat exchanger 21.

냉매 팽창 밸브(71)로부터 배출되는 2상의 프로판 냉매 스트림은 냉매 열교환기(21)의 하류에서 완전히 증발되고, 제74 라인(74)을 통해 냉매 압축기 석션드럼(60)으로 재순환된다. 이로서 프로판 냉매 사이클은 폐루프를 형성한다. The two-phase propane refrigerant stream exiting the refrigerant expansion valve 71 is completely evaporated downstream of the refrigerant heat exchanger 21 and recycled to the refrigerant compressor suction drum 60 via the 74th line 74. This causes the propane refrigerant cycle to form a closed loop.

액체 프로판 냉매는 또한, 냉매 퍼징라인(72)을 통해 전처리 장치로 공급되어, 이산화탄소 및 물과 같은 불순물이 제거된 후 유입되는 질소를 포함하는 천연가스(피드가스)를 예냉하기 위해 사용될 수 있다. 전처리 장치에서 사용된 후 온도가 상승한 프로판 냉매는 마찬가지로 냉매 압축기 석션드럼(60)으로 재순환될 수 있다. 이러한 구성은, 전처리를 위한 추가 설비를 필요로 하지 않으면서도 전체 시스템 효율을 최대화시킬 수 있다. The liquid propane refrigerant may also be supplied to the pretreatment device through the refrigerant purging line 72 to be used to precool natural gas (feed gas) containing nitrogen that is introduced after impurities such as carbon dioxide and water are removed. The propane refrigerant whose temperature has risen after being used in the pretreatment device may likewise be recycled to the refrigerant compressor suction drum 60. This configuration can maximize the overall system efficiency without requiring additional equipment for pretreatment.

제72 라인(72)을 따라 유동하는 스트림은, 제69 라인(69)을 따라 유동하는 스트림으로부터 분기되며, 제72 라인(72)에는 냉매 퍼징 밸브(73)가 설치된다. 냉매 퍼징 밸브(73)는 줄-톰슨 밸브일 수 있고, 제72 라인(72)을 따라 유동하는 프로판 냉매 스트림을 약 1 barg 까지 팽창시킬 수 있다. 냉매 퍼징 밸브(73)에 의해 프로판 냉매 스트림은 약 -25℃까지 낮아질 수 있다. 즉, 냉매 퍼징 밸브(73)에 의해 형성된 이 2상 흐름은 피드가스를 냉각시켜 이산화탄소 및 물 등의 불순물을 제거하기에 충분하다. 피드가스를 냉각시키면서 완전히 기화된 프로판 냉매는 다시 냉매 압축기 석션드럼(60)으로 회수된다.The stream flowing along the seventy-second line 72 diverges from the stream flowing along the sixty-ninth line 69, and a refrigerant purging valve 73 is installed in the seventy-second line 72. The refrigerant purging valve 73 may be a Joule-Thompson valve and may inflate the propane refrigerant stream flowing along the seventy-second line 72 to about 1 barg. The refrigerant purge valve 73 can lower the propane refrigerant stream to about -25 ° C. In other words, this two-phase flow formed by the refrigerant purging valve 73 is sufficient to cool the feed gas to remove impurities such as carbon dioxide and water. The propane refrigerant completely vaporized while cooling the feed gas is recovered to the refrigerant compressor suction drum 60 again.

본 실시예의 냉매 압축기(62, 64)의 캐퍼시티(capacity)는 다음과 같은 2가지 실시예를 통해 제어될 수 있다. The capacity of the refrigerant compressors 62 and 64 of the present embodiment can be controlled through the following two embodiments.

예를 들어, 압축기 헤드는 개별 용량 제어(정상 유량의 0/50/100%)를 위한 실린더 언로딩 시스템(cylinder unloading system)를 갖추고, 제어부(미도시)에서 작업자에 의해 수동으로 수행될 수 있다.For example, the compressor head is equipped with a cylinder unloading system for individual volume control (0/50/100% of normal flow rate) and can be performed manually by an operator in a control unit (not shown). .

또 다른 예로서, 냉매 팽창 밸브(71) 및/또는 냉매 퍼징 밸브(73)를 이용하여, 제70 라인(70) 및 제72 라인(72)으로 분기되는 프로판 냉매 흐름을 상호 연동하여 또는 각각, 연속적으로 제어할 수 있다. As another example, using a refrigerant expansion valve 71 and / or a refrigerant purging valve 73, the propane refrigerant flow branching to the seventy-ninth line 70 and the seventy-eighth line 72 in conjunction with each other or each, Can be controlled continuously.

이는 상술한 가스 압축기(15, 17)의 캐퍼시티 제어 방법과 동일하게 적용될 수 있다. This may be applied in the same manner as the capacity control method of the gas compressors 15 and 17 described above.

또한, 냉매 압축기 헤드는, 가스가 대기로 누출되는 것을 방지하기 위하여 벤트를 포획하는 단일의 거리 피스(single distance piece)를 갖추고 있을 수 있다. In addition, the refrigerant compressor head may be equipped with a single distance piece that traps the vent to prevent gas from leaking into the atmosphere.

일반적인 피드가스 조성에 대해, 다양한 시스템 파라미터에 따라 본 실시예에 포함되는 3세트의 압축기, 즉 가스 압축기(15, 17), 회수가스 압축기(45, 47) 및 냉매 압축기(62, 64)의 배출 압력을 변화시킴에 따른 효과를 아래 표 1에 나타내었다. 압력은 175 bara에서 300 bara까지, 25 bar 간격으로 변화시키고, 퍼지가스의 속도는 200kg/hr를 기준으로 하였다. With respect to the general feed gas composition, the discharge of three sets of compressors included in this embodiment, namely, gas compressors 15 and 17, recovery gas compressors 45 and 47 and refrigerant compressors 62 and 64, according to various system parameters. The effect of varying the pressure is shown in Table 1 below. The pressure was varied from 175 bara to 300 bara at 25 bar intervals and the rate of purge gas was based on 200 kg / hr.

배출 압력(bara) Discharge pressure (bara) 175175 200200 225225 250250 275275 300300 가스
압축기
(15,17)
gas
compressor
(15,17)
유량(kg/hr)Flow rate (kg / hr) 20372037 19121912 18361836 17901790 17601760 17421742
전력(kW)Power (kW) 192192 196196 201201 208208 216216 224224 회수가스 압축기
(45, 47)
Recovery gas compressor
(45, 47)
유량(kg/hr)Flow rate (kg / hr) 11961196 10711071 995995 948948 919919 901901
전력(kW)Power (kW) 132132 118118 110110 105105 101101 9999 냉매
압축기
(62, 64)
Refrigerant
compressor
(62, 64)
유량(kg/hr)Flow rate (kg / hr) 12261226 11821182 11391139 10991099 10631063 10321032
전력(kW)Power (kW) 6868 6666 6363 6161 5959 5858 총 전력(kW)
Total power (kW)
392392 379379 374374 374374 376376 380380
줄-톰슨 밸브 후단
증기 분율
After the Joule-Thompson Valve
Steam fraction
0.700.70 0.680.68 0.660.66 0.650.65 0.650.65 0.640.64

상술한 민감도 분석의 결과에도 나타나 있듯이, 가스 압축기(15, 17)로부터의 압축 천연가스 배출 압력이 225 내지 250 bara일 때 전력 소비는 최소화된다. 또한, 생산된 LNG의 질소 함유량을, 예를 들어, 1.5 mole%로 유지시키기 위해, 퍼지시켜야 하는 회수가스의 양을 결정하기 위해, 피드가스 조성에 따른 영향을 표 2 내지 표 4에 나타내었다. 표 2 내지 표 4에는 각각 서로 다른 퍼지가스 비율에 대한 결과가 나타나 있다.먼저, 표 2에는 피드가스에 약 5.12 mole%의 질소가 함유되어 있는 경우, 표 3에는 피드가스에 약 4.10 mole%의 질소가 함유되어 있는 경우, 표 4에는 피드가스에 약 3.3 mole%의 질소가 함유되어 있는 경우, 생산되는 LNG의 질소 함유량이 1.5 몰%를 만족시키기 위해 소모되는 전력량과, 필요한 회수가스 퍼지량을 나타낸다. As also shown in the above sensitivity analysis results, power consumption is minimized when the compressed natural gas discharge pressure from the gas compressors 15 and 17 is 225 to 250 bara. In addition, in order to determine the amount of recovered gas to be purged in order to maintain the nitrogen content of the produced LNG at, for example, 1.5 mole%, the influence according to the feed gas composition is shown in Tables 2 to 4. Tables 2 through 4 show the results for different purge gas ratios. First, when Table 2 contains about 5.12 mole% of nitrogen, the Table 3 shows about 4.10 mole% of feed gas. When nitrogen is contained, Table 4 shows the amount of power consumed so that the nitrogen content of the produced LNG satisfies 1.5 mol% when the feed gas contains about 3.3 mole% of nitrogen, and the required recovery gas purge amount. Indicates.

퍼지 유량
(kg/hr)
Purge flow rate
(kg / hr)
200200 180180 160160 150150 140140


전력
소모량
(kW)


power
Consumption
(kW)
가스 압축기
(15, 17)
Gas compressor
(15, 17)
208208 210210 213213 215215 216216
회수가스
압축기
(45, 47)
Recovery gas
compressor
(45, 47)
104104 108108 113113 115115 117117
냉매 압축기
(62, 64)
Refrigerant compressor
(62, 64)
6161 6161 6161 6262 6262
총 압축 전력 소모량
(kW)
Total compressed power consumption
(kW)
374374 380380 387387 392392 395395
생산 LNG의 질소 몰 분율 Nitrogen mole fraction of production LNG 0.01240.0124 0.01330.0133 0.01440.0144 0.01510.0151 0.01570.0157 퍼지가스 LHV
(kJ/kg)
Purge Gas LHV
(kJ / kg)
37,65937,659 37,02537,025 36,28036,280 35,86235,862 35,47335,473
가스엔진(52)
전력 생산량
(kWe)(@41% 효율)
Gas Engine (52)
Power output
(kWe) (@ 41% efficiency)

918

918

818

818

719

719

668

668

622

622
피드가스 유량
(kg/hr)
Feed gas flow rate
(kg / hr)
842842 822822 801801 792792 782782

표 2를 참조하면, 피드가스에 약 5.12 mole%의 질소가 함유되어 있는 경우, 생산되는 LNG의 질소 함유 사양을 충족시키기 위해서, 즉, 질소 함유량이 1.5 mole%이 되도록 하기 위해 필요한 퍼지의 양은 약 151kg/hr이다. Referring to Table 2, when the feed gas contains about 5.12 mole% of nitrogen, the amount of purge required to meet the nitrogen content specification of the LNG produced, i.e. the nitrogen content of 1.5 mole%, is about 151 kg / hr.

퍼지 유량
(kg/hr)
Purge flow rate
(kg / hr)
200200 180180 160160 140140 120120 110110 100100



전력
소모량
(kW)



power
Consumption
(kW)
가스
압축기
(15, 17)
gas
compressor
(15, 17)

212

212

214

214

216

216

218

218

221

221

223

223

224

224
회수가스
압축기
(45, 47)
Recovery gas
compressor
(45, 47)

104

104

108

108

111

111

115

115

120

120

122

122

125

125
냉매
압축기
(62, 64)
Refrigerant
compressor
(62, 64)

62

62

62

62

62

62

62

62

62

62

63

63

63

63
총 압축 전력
소모량
(kW)
Total compression power
Consumption
(kW)

378

378

384

384

390

390

396

396

403

403

407

407

411

411
생산 LNG의
질소 몰 분율
Production of LNG
Nitrogen mole fraction
0.01070.0107 0.01150.0115 0.01230.0123 0.01330.0133 0.01460.0146 0.01530.0153 0.01610.0161
퍼지가스 LHV
(kJ/kg)
Purge Gas LHV
(kJ / kg)
37,94137,941 39,42639,426 38,84338,843 38,15938,159 37,34537,345 36,89936,899 36,39036,390
가스엔진(52)
전력 생산량
(kWe)(@41% 효율)
Gas Engine (52)
Power output
(kWe) (@ 41% efficiency)

977

977

875

875

773

773

673

673

573

573

525

525

476

476
피드가스 유량
(kg/hr)
Feed gas flow rate
(kg / hr)
842842 823823 803803 783783 763763 753753 743743

표 3을 참조하면, 피드가스에 약 4.10 mole%의 질소가 함유되어 있는 경우, 생산되는 LNG의 질소 함유 사양을 충족시키기 위해서, 즉, 질소 함유량이 1.5 mole%이 되도록 하기 위해 필요한 퍼지의 양은 약 113kg/hr이다. Referring to Table 3, when the feed gas contains about 4.10 mole% of nitrogen, the amount of purge required to meet the nitrogen content specification of the LNG produced, i.e. the nitrogen content of 1.5 mole%, is about 113 kg / hr.

퍼지 유량
(kg/hr)
Purge flow rate
(kg / hr)
200200 180180 160160 140140 120120 100100 8080 7070


전력
소모량
(kW)


power
Consumption
(kW)
가스
압축기
(15, 17)
gas
compressor
(15, 17)

214

214

215

215

217

217

219

219

221

221

223

223

226

226

227

227
회수가스
압축기
(45, 47)
Recovery gas
compressor
(45, 47)

103

103

106

106

110

110

113

113

117

117

121

121

126

126

128

128
냉매
압축기
(62, 64)
Refrigerant
compressor
(62, 64)

63

63

63

63

63

63

63

63

63

63

63

63

63

63

63

63
총 압축 전력
소모량
(kW)
Total compression power
Consumption
(kW)

379

379

384

384

389

389

395

395

401

401

407

407

415

415

419

419
생산 LNG의
질소 몰 분율
Production of LNG
Nitrogen mole fraction
0.00900.0090 0.00950.0095 0.01020.0102 0.01100.0110 0.01200.0120 0.01310.0131 0.01460.0146 0.01550.0155
퍼지가스 LHV
(kJ/kg)
Purge Gas LHV
(kJ / kg)
41,84641,846 41,43941,439 40,96240,962 40,39840,398 39,73239,732 38,97338,973 38,02338,023 37,47737,477
가스엔진(52)
전력 생산량
(kWe)(@41% 효율)
Gas Engine (52)
Power output
(kWe) (@ 41% efficiency)

1025

1025

921

921

817

817

714

714

612

612

512

512

413

413

364

364
피드가스 유량
(kg/hr)
Feed gas flow rate
(kg / hr)
842842 823823 803803 783783 763763 743743 723723 713713

표 4를 참조하면, 피드가스에 약 3.30 mole%의 질소가 함유되어 있는 경우, 생산되는 LNG의 질소 함유 사양을 충족시키기 위해서, 즉, 질소 함유량이 1.5 몰%이 되도록 하기 위해 필요한 퍼지의 양은 약 75kg/hr이다. 본 실시예에 따른 천연가스 액화장치는, 질소를 함유하는 피드가스 스트림(10)의 2단(two-stages) 압축, 즉, 2단의 가스 압축기(15, 17)와, 회수가스 압축을 위한 2단 압축, 즉 2단의 회수가스 압축기(45, 47) 및 프로판 냉매를 위한 2단 압축, 즉 냉매 압축기(62, 64) 등 일반적인 전기 구동장치를 갖춘 6단 왕복식 압축기(six throw reciprocating compressor)를 포함할 수 있다. Referring to Table 4, when the feed gas contains about 3.30 mole% of nitrogen, the amount of purge required to meet the nitrogen content specification of the LNG produced, that is, to bring the nitrogen content to 1.5 mol%, is about 75 kg / hr. The natural gas liquefaction apparatus according to the present embodiment is a two-stages compression of the feed gas stream 10 containing nitrogen, that is, two stages of gas compressors 15 and 17 and a recovery gas compression. Six-stage reciprocating compressors with common electric drive such as two-stage compression, two-stage recovery gas compressors 45, 47 and propane refrigerants, two-stage compression, ie refrigerant compressors 62, 64. ) May be included.

가스 압축기(15, 17), 회수가스 압축기(45, 47) 및 냉매 압축기(62, 64)는 각각의 축으로 구동(drive)될 수도 있고, 하나의 축으로 연결되어 같이 동작될 수도 있다. The gas compressors 15 and 17, the recovery gas compressors 45 and 47, and the refrigerant compressors 62 and 64 may be driven in respective axes, or may be connected and operated in one axis.

또한, 본 실시예에 따른 액화방법에 있어서, 질소 함유 천연가스 공급물을 처리할 수 있는 기능적 자율성을 유지하는 것이 핵심 고려사항이다. 퍼지는 회수가스 재순환 스트림에서 일정한 질소 농도를 제공하는 수준에서 유지된다. 이 퍼지는 압축 시스템을 구동하는데 필요한 동력을 제공하는 발전기에 결합된 가스 엔진(52)을 대상으로 한다. 또한, 프로세스 자율성을 유지하기 위해 프로세스의 열 전달 장치는 모두 공냉식이다. 이로 인해 모든 현장 요구 사항과 프로세스가 완전히 분리되어 모든 현장과 장소에서 천연가스를 액화하기 위해 시스템을 활용할 수 있게 한다.In addition, in the liquefaction method according to the present embodiment, it is a key consideration to maintain a functional autonomy capable of treating nitrogen-containing natural gas feed. The purge is maintained at a level that provides a constant nitrogen concentration in the recovery gas recycle stream. This purge targets a gas engine 52 coupled to a generator that provides the power needed to drive a compression system. In addition, the process heat transfer devices are all air-cooled to maintain process autonomy. This completely separates all site requirements and processes, allowing the system to be utilized to liquefy natural gas at all sites and locations.

다음으로, 도 2를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 질소를 함유하는 천연가스 액화장치 및 액화방법을 설명하기로 한다. Next, a natural gas liquefaction apparatus and a liquefaction method containing nitrogen according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2.

본 발명의 제2 실시예는, 제1 실시예의 변형예로서, 제1 실시예와 달리 피드가스 스트림(100)이 가스 압축기 석션드럼(13)으로 유입되기 전에, 전처리 냉각기(101) 및 중탄화수소 분리기(103)를 통과한 후 재순환되는 회수가스(11)와 혼합되어 가스 압축기 석션드럼(13)으로 유입된다는 점에서 차이가 있다. The second embodiment of the present invention is a modification of the first embodiment and, unlike the first embodiment, before the feed gas stream 100 enters the gas compressor suction drum 13, the pretreatment cooler 101 and the heavy hydrocarbons. After passing through the separator 103, the gas is mixed with the recycled gas 11 to be recycled and introduced into the gas compressor suction drum 13.

이하, 후술하는 본 발명의 제2 실시예에 따른 질소를 함유하는 천연가스 액화장치 및 액화방법은 제1 실시예와의 차이점을 중점적으로 설명하기로 하며, 제1 실시예와 동일하게 적용되는 기술적 특징에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다. 동일한 도면부호를 참조하는 구성요소에 대해서는 언급이나 구체적인 설명이 없더라도 제1 실시예와 동일하게 적용될 수 있다. Hereinafter, a natural gas liquefaction apparatus and a liquefaction method containing nitrogen according to the second embodiment of the present invention to be described later will be described with emphasis on the differences from the first embodiment, the same technology applied to the first embodiment The description of the features will be omitted. Components that refer to the same reference numerals may be applied in the same manner as in the first embodiment even if there is no mention or detailed description.

파이프라인 네트워크를 통해서 천연가스 생산처로부터 본 실시예의 천연가스 액화장치로 이송되는 피드가스 스트림(100), 즉 천연가스는, 천연가스 생산처에 따라 그 사양이 각기 다르다. The feed gas stream 100, ie, natural gas, which is transferred from the natural gas producer to the natural gas liquefaction apparatus of this embodiment via a pipeline network, has different specifications depending on the natural gas producer.

특히, 이란 등 특정 몇몇 지역에서 생산되어 파이프라인을 통해 이송되는 피드가스 스트림은 C4 또는 C5 이상의 중탄화수소의 함유량이 높다. 중탄화수소를 적절히 처리하지 않은 상태로 중탄화수소를 포함하는 천연가스를 액화시킴으로써 생산되는 LNG는, LNG 수요처에서 요구하는 사양, 특히 LHV(저위발열량)을 맞출 수 없고, LNG를 생산하는 과정에서 액화점이 높은 중탄화수소 성분들이 결빙되는 문제가 발생한다. In particular, it is such as is produced in a certain area some feed gas stream is conveyed through a pipeline has a high content of C 4 or C 5 or more hydrocarbon. LNG produced by liquefying natural gas containing heavy hydrocarbons without proper treatment of heavy hydrocarbons cannot meet the specifications required by the LNG demand, especially LHV (low calorific value), and the liquefaction point in the process of producing LNG The problem arises in which the high hydrocarbon content freezes.

따라서, 본 실시예는, 질소와 중탄화수소를 포함하는 피드가스 스트림(100)을 액화시켜 LNG 수요처에서 요구하는 사양을 충족시키도록 하는 천연가스 액화장치 및 액화방법에 관한 것이다. Accordingly, the present embodiment relates to a natural gas liquefaction apparatus and a liquefaction method for liquefying a feed gas stream 100 containing nitrogen and heavy hydrocarbons to meet the specifications required by LNG demand.

본 실시예의 액화장치로 유입되는 피드가스 스트림(100), 즉 천연가스는 질소 및 중탄화수소를 함유하고 있다. 또한, 액화장치로 유입되는 피드가스 스트림(100)은 상술한 제1 실시예와 마찬가지로, 이산화탄소 및 물 등의 불순물을 제거하는 전처리 장치(미도시)에 의해 불순물이 제거된 천연가스일 수 있다. The feed gas stream 100 entering the liquefaction apparatus of this embodiment, ie natural gas, contains nitrogen and heavy hydrocarbons. In addition, the feed gas stream 100 flowing into the liquefaction apparatus may be natural gas in which impurities are removed by a pretreatment apparatus (not shown) that removes impurities such as carbon dioxide and water, as in the first embodiment.

본 실시예에 따른 천연가스 액화장치는, 가스 압축기 석션드럼(13)의 상류에 설치되며, 열교환에 의해 피드가스 스트림, 즉 천연가스를 냉각시키는 전처리 냉각기(101); 및 전처리 냉각기(101)를 통과하면서 생성된 기액혼합물을 기액분리하는 중탄화수소 분리기(103);를 포함한다. The natural gas liquefaction apparatus according to the present embodiment includes: a pretreatment cooler 101 installed upstream of the gas compressor suction drum 13 to cool the feed gas stream, that is, natural gas by heat exchange; And a heavy hydrocarbon separator (103) for gas-liquid separation of the generated gas-liquid mixture while passing through the pretreatment cooler (101).

전처리 냉각기(101)는, 질소 및 중탄화수소를 포함하는 피드가스 스트림에 포함된 중탄화수소 성분을 액화시킨다. The pretreatment cooler 101 liquefies the heavy hydrocarbon component contained in the feed gas stream comprising nitrogen and heavy hydrocarbons.

피드가스 스트림(100)은, 전처리 냉각기(101)로부터 배출되어 중탄화수소 분리기(103)로 이송된다. 중탄화수소 분리기(103)에서는, 피드가스 스트림(100)에 포함된 중탄화수소 성분을 응축시키고, 기액분리시킨다. 중탄화수소 분리기(103)에서 중탄화수소 성분이 분리된 질소를 포함하는 기체 상태의 피드가스 스트림은, 제104 라인(104)을 통해 가스 압축기 석션드럼(13)으로 공급되고, 중탄화수소 분리기(103)에서 액체 상태로 분리된 중탄화수소 성분은 중탄화수소 분리기(103)로부터 배출되어 중탄화수소 수요처(106)로 공급될 수 잇다. The feed gas stream 100 is discharged from the pretreatment cooler 101 and sent to the heavy hydrocarbon separator 103. In the heavy hydrocarbon separator 103, the heavy hydrocarbon component contained in the feed gas stream 100 is condensed and gas-liquid separated. A gaseous feed gas stream comprising nitrogen from which the heavy hydrocarbon component is separated in the heavy hydrocarbon separator 103 is supplied to the gas compressor suction drum 13 via line 104 and the heavy hydrocarbon separator 103 The heavy hydrocarbon component separated in the liquid state at may be discharged from the heavy hydrocarbon separator (103) and supplied to the heavy hydrocarbon demand (106).

또한, 본 실시예에 따르면, 중탄화수소 분리기(103)로부터 배출되는 액체 상태의 중탄화수소의 배출 여부 및 배출 유량을 제어하는 중탄화수소 배출밸브(105);를 더 포함할 수 있다. In addition, according to the present embodiment, the heavy hydrocarbon discharge valve 105 for controlling the discharge and the discharge flow rate of the heavy hydrocarbons in the liquid state discharged from the heavy hydrocarbon separator 103 may further include.

중탄화수소 분리기(103)에서 응축되어 천연가스로부터 분리 배출되는 중탄화수소는, 예를 들어, 에탄, 프로판, i-부탄, n-부탄, i-펜탄, n-펜탄 등 C2 이상 또는 C3 이상 또는 C4 이상의 탄화수소 성분일 수 있다. The heavy hydrocarbon condensed in the heavy hydrocarbon separator 103 and separated and discharged from natural gas is, for example, C 2 or more, or C 3 or more, such as ethane, propane, i-butane, n-butane, i-pentane, n-pentane, etc. Or a C 4 or higher hydrocarbon component.

부탄과 펜탄은 본 실시예의 액화장치를 구성하는 배관라인과 각 장치에 동결되는 등의 문제가 발생할 수 있으므로, 중탄화수소는 상당부분이 액화공정에 적용될 천연가스 공급물, 즉 피드가스 스트림으로부터 제거할 필요가 있다.Butane and pentane may cause problems such as freezing of the piping lines and the respective devices constituting the liquefaction apparatus of this embodiment, so that heavy hydrocarbons are removed from the natural gas feed, i.e., the feed gas stream, to be applied to the liquefaction process. There is a need.

중탄화수소 분리기(103)로부터 중탄화수소가 분리된 후 배출되는 질소를 포함하는 천연가스는, 제1 실시예와 같이, 회수가스(11)와 혼합된 후 가스 압축기 석션드럼(13)을 거쳐 가스 압축기(15, 17)로 유입되고, 가스 압축기(15, 17)에서 압축된다. 가스 압축기(15. 17)에서 압축된 압축 천연가스는 고온부 열교환기(20)에서 회수가스 스트림(41)에 의해, 냉매 열교환기(21)에서는 프로판 냉매에 의해, 저온부 열교환기(23)에서는 회수가스 스트림에 의해 냉각되고 액화된다. The natural gas containing nitrogen discharged after the heavy hydrocarbon is separated from the heavy hydrocarbon separator 103 is mixed with the recovery gas 11 and then passed through the gas compressor suction drum 13 as in the first embodiment. Flows into (15, 17) and is compressed by gas compressors (15, 17). The compressed natural gas compressed in the gas compressor (15.17) is recovered by the recovered gas stream 41 in the hot part heat exchanger 20, by propane refrigerant in the refrigerant heat exchanger 21, and by the propane refrigerant in the cold part heat exchanger 23. Cooled and liquefied by the gas stream.

고온부 열교환기(20), 냉매 열교환기(21) 및 저온부 열교환기(23)를 통과하면서 액화된 천연가스는 가스 팽창 밸브(25)에 의해 단열팽창되며, 가스 팽창 밸브(25)를 통과하면서 과냉각된 액화천연가스는 홀드-업 드럼(27)으로 유입된다. 가스 팽창 밸브(25)를 통과하면서 플래시 등에 의해 기액혼합물이 형성되고, 홀드-업 드럼(27)에서는 이 기액혼합물이 기액분리되며, 분리된 액체 상태의 LNG는 LNG 저장탱크(29)에 저장되고, 분리된 기체 상태는 회수가스로서, 저온부 열교환기(23) 및 고온부 열교환기(20)에서 천연가스를 냉각시키는 냉열원으로서 활용된다.The natural gas liquefied while passing through the hot part heat exchanger 20, the refrigerant heat exchanger 21, and the cold part heat exchanger 23 is adiabaticly expanded by the gas expansion valve 25, and is supercooled while passing through the gas expansion valve 25. The liquefied natural gas is introduced into the hold-up drum 27. A gas-liquid mixture is formed by flash or the like while passing through the gas expansion valve 25, and the gas-liquid mixture is gas-liquid separated in the hold-up drum 27, and the LNG in the liquid state is stored in the LNG storage tank 29. The separated gaseous state is a recovery gas, and is utilized as a cold heat source for cooling natural gas in the low temperature part heat exchanger 23 and the high temperature part heat exchanger 20.

저온부 열교환기(23) 및 고온부 열교환기(20)에서 천연가스를 액화시키면서 온도가 높아진 회수가스는, 회수가스 압축기(45, 47)에서 압축된 후 가스 압축기 석션드럼(13)으로 공급되는 피드가스 스트림(104)에 합류되는 사이클을 형성한다. The recovery gas whose temperature is increased while liquefying natural gas in the low temperature part heat exchanger 23 and the high temperature part heat exchanger 20 is compressed by the recovery gas compressors 45 and 47 and then supplied to the gas compressor suction drum 13. Form a cycle that joins stream 104.

홀드-업 드럼(27)에서 분리된 회수가스는 액화점이 가장 낮은 메탄과 질소가 주성분이므로, 공정이 반복되다 보면, 피드가스 스트림(104)에 계속해서 고농도의 질소를 포함하는 회수가스가 합류되며, 따라서, 생산되는 LNG의 질소 함유량이 높아질 뿐 아니라, 질소는 메탄을 주성분으로 하는 천연가스의 액화온도보다 훨씬 낮은 액화온도를 가지므로 천연가스의 액화 효율이 떨어지게 된다. Since the recovery gas separated from the hold-up drum 27 is mainly composed of methane and nitrogen having the lowest liquefaction point, when the process is repeated, the recovery gas containing high concentration of nitrogen is continuously added to the feed gas stream 104. Therefore, not only the nitrogen content of the LNG produced is increased, but also the nitrogen has a liquefaction temperature much lower than the liquefaction temperature of the natural gas mainly composed of methane, thereby degrading the liquefaction efficiency of natural gas.

따라서, 본 실시예에 따르면, 회수가스의 질소 함유량이 미리 설정된 특정값보다 높아질 때마다 또는 임의의 주기적으로 가스 퍼징 밸브(49)를 제어하여 고온부 열교환기(20)로부터 회수가스 압축기(45, 47)로 향하는 회수가스의 일부 또는 전부를 회수가스 사이클로부터 배출(퍼징)시킬 수 있다. Therefore, according to this embodiment, whenever the nitrogen content of the recovery gas is higher than a predetermined specific value, or periodically at any time, the gas purging valve 49 is controlled to recover the recovery gas compressors 45 and 47 from the high temperature portion heat exchanger 20. Some or all of the recovery gas directed to) may be discharged (purged) from the recovery gas cycle.

퍼징된 회수가스(퍼징가스)는 전력을 생산하는 가스엔진(52)의 연료로 공급되고, 가스엔진(52)에 의해 생산된 전력은 본 실시예에 따른 천연가스 액화장치의 전력 수요처, 예를 들어 가스 압축기(15, 17) 등에서 사용될 수 있다. The purged recovery gas (purged gas) is supplied to the fuel of the gas engine 52 for producing electric power, and the electric power produced by the gas engine 52 is used as a power source of the natural gas liquefaction apparatus according to the present embodiment. For example, gas compressors 15 and 17 may be used.

또한, 본 실시예에 따르면 생산된 LNG, 예를 들어, 제110 라인(110)을 따라 LNG 저장탱크(29)로부터 LNG 수요처로 이송되는 LNG 중 일부 또는 전부를 제112 라인(112)으로 분기시켜, 전처리 냉각기(101)에서 피드가스 스트림에 포함된 중탄화수소를 액화시키는 냉열원으로서 사용할 수 있다. In addition, according to the present exemplary embodiment, some or all of the LNG produced, for example, LNG transferred from the LNG storage tank 29 to the LNG demand destination along the 110th line 110 may be branched to the 112th line 112. The pretreatment cooler 101 can be used as a cold heat source to liquefy the heavy hydrocarbons contained in the feed gas stream.

전처리 냉각기(101)에서 피드가스 스트림과 열교환 후 배출되는 LNG는 가스엔진(52)의 연료로서 공급될 수 있다. 전처리 냉각기(101)로부터 가스엔진(52)으로 공급되는 LNG는 퍼징가스와 혼합된 후 공급될 수 있다. The LNG discharged after heat exchange with the feed gas stream in the pretreatment cooler 101 may be supplied as a fuel of the gas engine 52. LNG supplied from the pretreatment cooler 101 to the gas engine 52 may be supplied after being mixed with the purging gas.

표 5에는 본 발명의 일 실시예를 통해, 중탄화수소를 제거함에 따른 에너지 수지 및 물질 수지(heat&material balace)를 나타내었다. 스트림 번호는 도 2를 참조한다. Table 5 shows an energy resin and a material resin (heat & material balace) according to the removal of bicarbonate through one embodiment of the present invention. The stream number is referred to FIG. 2.

Figure 112018130434873-pat00001
Figure 112018130434873-pat00001

표 5에 나타낸 피드가스 스트림(100)의 조성은, 액화 공정에 적용되는 전형적인 가스 조성물의 대표예이다. 이 피드가스 스트림(100)은 전처리 냉각기(101)에서 생산 LNG 슬립 스트림(112)과 교류 방향으로 흐르게 된다. 전처리 냉각기(101)에서 피드가스 스트림(100)은 약 -39℃까지 냉각될 수 있다. 전처리 냉각기(101)에서 냉각된 피드가스 스트림(102)의 증기 분율은 0.97, 액체 분율은 0.03일 수 있다.The composition of the feed gas stream 100 shown in Table 5 is a representative example of a typical gas composition applied to a liquefaction process. This feed gas stream 100 flows in an alternating direction with the production LNG slip stream 112 in the pretreatment cooler 101. In the pretreatment cooler 101, the feed gas stream 100 may be cooled to about −39 ° C. The vapor fraction of the feed gas stream 102 cooled in the pretreatment cooler 101 may be 0.97 and the liquid fraction may be 0.03.

전처리 냉각기(101)에서 냉각된 후의 피드가스 스트림(102)은 중탄화수소 분리기(103)로 유입되며, 중탄화수소 분리기(103)에서 분리된 액체, 즉 중탄화수소 성분은 중탄화수소 배출밸브(105)의 제어에 의해 배출된다. The feed gas stream 102 after cooling in the pretreatment cooler 101 enters the heavy hydrocarbon separator 103, and the liquid separated in the heavy hydrocarbon separator 103, ie, the heavy hydrocarbon component, of the heavy hydrocarbon discharge valve 105 is removed. Discharged by control.

또한, 중탄화수소 분리기(103)에서 분리된 증기 분획물(104)은 재순환되는 회수가스 스트림(11)과 혼합되어 혼합 스트림(12)을 형성한다. 혼합 스트림(12)은 가스 압축기 석션드럼(13)으로 유입되고, 가스 압축기(15, 17)의 제1 가스 압축단(15)으로 공급된다.In addition, the vapor fraction 104 separated in the heavy hydrocarbon separator 103 is mixed with the recycle gas stream 11 to be recycled to form a mixed stream 12. Mixed stream 12 enters gas compressor suction drum 13 and is fed to first gas compression stage 15 of gas compressors 15 and 17.

중탄화수소 분리기(103)로부터 중탄화수소 배출밸브(105)에 의해 배출된 액체 분획물은, 대기압 조건에서 증기로 전환되며, 도면에 도시되어 있지는 않지만, 보조 연료원으로서 가스엔진(52)으로 공급될 수도 있다. The liquid fraction discharged by the heavy hydrocarbon discharge valve 105 from the heavy hydrocarbon separator 103 is converted to steam at atmospheric pressure and may be supplied to the gas engine 52 as an auxiliary fuel source although not shown in the drawing. have.

피드가스 스트림(100)을 냉각시키는 냉열매체는, 생산된 LNG 스트림(110)으로부터 슬립스트림(112)을 추출함으로써 제공될 수 있다. The cold heat medium for cooling the feed gas stream 100 may be provided by extracting the slipstream 112 from the produced LNG stream 110.

본 실시예에서, LNG 저장탱크(29)로부터 LNG 수요처로 이송되는 LNG(110)의 유량이 약 843.3kg/hr인 경우, 피드가스 스트림(100)에 포함된 중탄화수소를 액화시키기 위해 추출되는 슬립스트림(112)은 약 203.9kg/hr일 수 있다. In the present embodiment, when the flow rate of the LNG 110 transferred from the LNG storage tank 29 to the LNG demand destination is about 843.3 kg / hr, the slip extracted to liquefy the heavy hydrocarbons contained in the feed gas stream 100 Stream 112 may be about 203.9 kg / hr.

이는 에너지 효율적인 공정은 아닐지라도, 액화 공정에서 다량으로 동결될 수 있는 상당량의 중탄화수소를 제거하는 것이 필수적이므로 필요한 공정이다.This is a necessary process, although not an energy efficient process, because it is essential to remove significant amounts of heavy hydrocarbons that can be frozen in large quantities in the liquefaction process.

이와 같이 상술한 본 발명의 일 실시예들에 따르면, 액화 용도의 천연가스는 이산화탄소(CO2), 물(H2O), 경질 탄화수소 및 질소(N2)와 같은 불순물들을 함유할 수 있다. CO2 및 H2O는 분자체를 이용하여 쉽게 제거할 수 있는 반면에, 경질 탄화수소는 그들을 응축시킴으로써 처리될 수 있다. 질소 제거는 중요한 기술적 명제를 제시한다. 질소를 함유하는 천연가스를 액화시키기 위해 제안된 본 발명은, 공급물에 있어 재순환 팽창을 통한 줄-톰슨 사이클을 실행하고, 가스의 일정한 N2 조성을 유지하기 위하여 적절한 양을 배출(purge)시킨다. As described above, according to the exemplary embodiments of the present invention, the natural gas for liquefaction may contain impurities such as carbon dioxide (CO 2 ), water (H 2 O), light hydrocarbons, and nitrogen (N 2 ). CO 2 and H 2 O can be easily removed using molecular sieves, while light hydrocarbons can be treated by condensing them. Nitrogen removal presents an important technical proposition. The invention proposed for liquefying natural gas containing nitrogen carries out a Joule-Thompson cycle through recycle expansion in the feed and purges the appropriate amount to maintain a constant N 2 composition of the gas.

또한, 본 실시예들의 냉매 열교환기(21)를 순환하는 냉매 사이클의 작동유체, 즉, 프로판과 같은 냉매를 사용하는 폐루프-냉각이 압축된 천연가스를 예냉시키는데에도 사용될 수 있고, 이는 총체적인 시스템 효율을 향상시킨다. In addition, the working fluid of the refrigerant cycle circulating through the refrigerant heat exchanger 21 of the present embodiments, ie, closed loop-cooling using a refrigerant such as propane, can also be used to precool the compressed natural gas, which is an overall system. Improve the efficiency.

퍼징가스 스트림(44)은, 직접 전기 모터 구동 압축기를 구동하는 동력을 생산하는 스파크 또는 압축 점화 엔진인 가스엔진(52)의 연료로 공급된다. The purging gas stream 44 is supplied to the fuel of the gas engine 52, which is a spark or compression ignition engine that produces power directly driving the electric motor drive compressor.

또한, 상술한 본 발명의 일 실시예들에 따른 천연가스 액화장치는 원격위치에서도 자립적인 자가냉매 유닛을 제공한다. In addition, the natural gas liquefaction apparatus according to the embodiments of the present invention described above provides a self-contained refrigeration unit in a remote location.

다음으로, 도 3을 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 천연가스 액화장치(3) 및 액화방법을 설명하기로 한다. Next, a natural gas liquefaction apparatus 3 and a liquefaction method according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3.

본 발명의 제3 실시예는, 제1 실시예의 변형예로서, 제1 실시예에 따른 천연가스 액화장치에 비해 CNG 저장탱크(CT) 및 CNG 공급라인(CL1)을 더 포함하여, LNG와 압축천연가스(CNG; Compressed Natural Gas)를 각각 또는 동시에 생산할 수 있다는 점에서 차이가 있다. The third embodiment of the present invention is a modified example of the first embodiment, and further includes a CNG storage tank CT and a CNG supply line CL1 as compared to the natural gas liquefaction apparatus according to the first embodiment. The difference is that natural gas (CNG) can be produced separately or simultaneously.

이하, 후술하는 본 발명의 제3 실시예에 따른 천연가스 액화장치(3) 및 액화방법은 제1 실시예와의 차이점을 중점적으로 설명하기로 하며, 제1 실시예와 동일하게 적용되는 기술적 특징에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다. 동일한 도면부호를 참조하는 구성요소에 대해서는 언급이나 구체적인 설명이 없더라도 제1 실시예와 동일하게 적용될 수 있다. Hereinafter, the natural gas liquefaction apparatus 3 and the liquefaction method according to the third embodiment of the present invention to be described later will be described with emphasis on the differences from the first embodiment, the same technical features as the first embodiment The description thereof will be omitted. Components that refer to the same reference numerals may be applied in the same manner as in the first embodiment even if there is no mention or detailed description.

본 실시예에 따른 천연가스 액화장치(3)는, 가스 압축기(15, 17)에 의해 압축된 압축 천연가스를 저장하는 CNG 저장탱크(CT); 압축 천연가스가 가스 압축기(15, 17)로부터 열교환 유닛(20, 21, 23)으로 이송되는 제19 라인(19)으로부터 분기되어 CNG 저장탱크(CT)로 연결되는 CNG 공급라인(CL1); 및 LNG 저장탱크(29)에서 생성된 증발가스(BOG; Boil-Off gas) 또는 공정 중에 발생하는 증발가스나 플래쉬 가스(flash gas)를 회수가스 압축기(45, 47)로 유입되는 회수가스 스트림(43)에 합류시키는 증발가스 회수라인(52);을 더 포함한다.Natural gas liquefaction apparatus 3 according to the present embodiment, the CNG storage tank (CT) for storing the compressed natural gas compressed by the gas compressor (15, 17); A CNG supply line (CL1) branched from a nineteenth line (19) where compressed natural gas is transferred from a gas compressor (15, 17) to a heat exchange unit (20, 21, 23) and connected to a CNG storage tank (CT); And a recovery gas stream (BOG; boil-off gas) generated in the LNG storage tank 29 or a recovery gas stream flowing into the recovery gas compressors 45 and 47 from the boil-off gas or the flash gas generated during the process. And a boil-off gas recovery line 52 for joining 43).

본 실시예에 따르면, LNG 저장탱크(29)로부터 배출되는 BOG 또는 공정 중에 발생하는 증발가스나 플래쉬 가스를 대기 중으로 방출시키거나 태워버리지 않고, 가스엔진(52) 또는 회수가스 압축기(45, 47)로 회수하여 친환경적이고 경제적으로 처리할 수 있다.According to the present embodiment, the BOG discharged from the LNG storage tank 29 or the gas engine 52 or the recovery gas compressors 45 and 47 are not discharged or burned into the atmosphere. It can be recovered and treated environmentally and economically.

CNG 공급라인(CL1)을 따라 이송된 CNG는 CNG 저장탱크(CT)에 저장된다. CNG 저장탱크(CT)의 운전압력은 약 250 bar일 수 있고, 압력탱크일 수 있다. The CNG transferred along the CNG supply line CL1 is stored in the CNG storage tank CT. The operating pressure of the CNG storage tank CT may be about 250 bar and may be a pressure tank.

본 실시예에 따르면, 가스 압축기(15, 17)에서 약 250 bar로 압축된 압축 천연가스 중 일부 또는 전부를 열교환 유닛(20, 21, 23)으로 공급하지 않고, 압축 천연가스의 상태로 CNG 저장탱크(CT)에 저장할 수 있다. According to the present embodiment, CNG is stored in the state of compressed natural gas without supplying some or all of the compressed natural gas compressed to about 250 bar in the gas compressors 15 and 17 to the heat exchange unit 20, 21, 23. Can be stored in the tank CT.

즉, 본 실시예에 따른 천연가스 액화장치(3)는, LNG와 CNG를 각각 생산할 수도 있고, 동시에 생산할 수도 있으며, 가스 수요처로 LNG와 CNG를 각각 또는 동시에 공급할 수 있는 LCNG(Liquefied and/or Compressed Natural Gas) 생산장치이다. That is, the natural gas liquefaction apparatus 3 according to the present embodiment may produce LNG and CNG, respectively, and may simultaneously produce, and LCNG (Liquefied and / or Compressed) capable of supplying LNG and CNG separately or simultaneously to a gas demand destination. Natural Gas) production equipment.

LNG의 생산량과 CNG의 생산량은 가스 수요처의 요구량에 따라 CNG 공급라인(CL1)으로 분기시키는 압축 천연가스의 유량을 제어함으로써 조절할 수 있다. The output of LNG and the production of CNG can be adjusted by controlling the flow rate of the compressed natural gas branching to the CNG supply line CL1 according to the demand of the gas demand source.

또한, 본 실시예의 천연가스 액화장치(3), 즉, LCNG 생산장치(3)를 이용한 LCNG 생산방법은 1) CNG 생산모드, 2) LNG 생산모드 및 3) LCNG 동시 생산모드 등 3가지 모드로 작동될 수 있다. In addition, the LCNG production method using the natural gas liquefaction apparatus 3, that is, the LCNG production apparatus 3 of the present embodiment is divided into three modes: 1) CNG production mode, 2) LNG production mode, and 3) simultaneous LCNG production mode. Can work.

본 실시예에 따른 3가지 모드는 도시하지 않은 제어부에 의해 원격으로 또는 수동으로 가스 압축기(15, 17), 회수가스 압축기(45, 47) 및 냉매 압축기(62, 64)의 동작을 제어하고, CNG 공급라인(CL1)으로의 CNG 공급 유량을 조절함으로써 제어할 수 있다. The three modes according to the present embodiment control the operations of the gas compressors 15 and 17, the recovery gas compressors 45 and 47 and the refrigerant compressors 62 and 64 remotely or manually by a controller (not shown). It can control by adjusting the CNG supply flow volume to CNG supply line CL1.

제19 라인(19)으로부터 CNG 공급라인(CL1)으로 분기되는 CNG의 유량은 CNG 공급밸브(미도시)의 개폐 및 개도량 제어에 의해 조절될 수 있다. The flow rate of the CNG branched from the nineteenth line 19 to the CNG supply line CL1 may be adjusted by opening / closing and opening amount control of a CNG supply valve (not shown).

도시되지 않은 CNG 공급밸브는 제19 라인(19) 및 CNG 공급라인(CL1)의 분기점에 설치되는 3방밸브일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니고, CNG 공급밸브는, 제19 라인(19) 및 CNG 공급라인(CL1)에 각각 라인의 개폐를 제어하는 차단밸브와 유체의 유량을 조절하는 유량조절밸브가 설치됨으로써 구성될 수도 있을 것이다. 본 실시예에서는 CNG 공급밸브는 3방밸브로서 구비되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다. The CNG supply valve (not shown) may be a three-way valve installed at a branch point of the nineteenth line 19 and the CNG supply line CL1, but is not limited thereto. The CNG supply valve may include a nineteenth line 19 and CNG supply line (CL1) may be configured by installing a shutoff valve for controlling the opening and closing of the line and a flow control valve for regulating the flow rate of the fluid. In this embodiment, the CNG supply valve will be described with an example provided as a three-way valve.

먼저, LNG는 생산하지 않고 CNG만을 생산하는 CNG 생산모드에서는, CNG 공급밸브의 개폐 및 개도량을 제어하여, 가스 압축기(15, 17)에서 압축되고, 가스 압축기 애프터쿨러(18)에서 냉각된 압축 천연가스, 즉 CNG가 열교환 유닛(20, 21, 23)으로는 이송되지 않고 전량이 CNG 공급라인(CL1)으로 이송되도록 할 수 있다.First, in the CNG production mode in which only CNG is produced without producing LNG, the CNG supply valve is controlled to open and close, and the gas is compressed by the gas compressors 15 and 17 and cooled by the gas compressor aftercooler 18. Natural gas, that is, CNG may not be transferred to the heat exchange units 20, 21, 23, but the entire amount may be transferred to the CNG supply line CL1.

또한, CNG 생산모드에서는, 가스 압축기(15, 17)만이 전체 유량 즉, 100%의 캐퍼시티로 운전되도록 제어하고, 회수가스 압축기(45, 47) 및 냉매 압축기(62, 64)는 작동시키지 않는다. In addition, in the CNG production mode, only the gas compressors 15 and 17 are controlled to operate at the total flow rate, that is, the capacity of 100%, and the recovery gas compressors 45 and 47 and the refrigerant compressors 62 and 64 are not operated.

다음으로, CNG는 생산하지 않고, LNG만을 생산하는 LNG 생산모드에서는, CNG 공급밸브의 개폐 및 개도량을 제어하여, 가스 압축기(15, 17)에서 압축되고, 가스 압축기 애프터쿨러(18)에서 냉각된 압축 천연가스가 CNG 공급라인(CL1)으로는 유입되지 않고, 전량이 열교환 유닛(20, 21, 23)으로 이송되도록 할 수 있다. Next, in the LNG production mode in which only the LNG is produced without producing CNG, the opening and closing amounts of the CNG supply valves are controlled, compressed by the gas compressors 15 and 17, and cooled by the gas compressor aftercooler 18. Compressed natural gas may not be introduced into the CNG supply line CL1, and the entire compressed natural gas may be transferred to the heat exchange units 20, 21, and 23.

또한, LNG 생산모드에서는, 가스 압축기(15, 17), 회수가스 압축기(45, 47) 및 냉매 압축기(62, 64) 모두를 각 부하에 따라 운전시킨다. In the LNG production mode, all of the gas compressors 15 and 17, the recovery gas compressors 45 and 47, and the refrigerant compressors 62 and 64 are operated according to the respective loads.

마지막으로, LNG와 CNG를 동시에 생산하는 LCNG 동시 생산모드에서는, CNG 공급밸브의 개폐 및 개도량을 제어하여, 가스 압축기(15, 17)에서 압축되고, 가스 압축기 애프터쿨러(18)에서 냉각된 압축 천연가스 중 일부는 열교환 유닛(20, 21, 23)으로 공급되고, 나머지는 CNG 공급라인(CL1)으로 각각 분기되어 공급되도록 할 수 있다. Lastly, in the LCNG simultaneous production mode for producing LNG and CNG simultaneously, the opening and closing amount of the CNG supply valve is controlled to be compressed by the gas compressors 15 and 17 and cooled by the gas compressor aftercooler 18. Some of the natural gas may be supplied to the heat exchange units 20, 21, 23, and the others may be branched to the CNG supply line CL1, respectively.

또한, LCNG 동시 생산모드에서는, 가스 압축기(15, 17), 회수가스 압축기(45, 47) 및 냉매 압축기(62, 64) 모두를 각 부하에 따라 운전시킨다. In addition, in the LCNG simultaneous production mode, all of the gas compressors 15 and 17, the recovery gas compressors 45 and 47, and the refrigerant compressors 62 and 64 are operated in accordance with each load.

예를 들어, 가스 압축기(15, 17)에서 압축된 압축 천연가스의 50%는 LNG로 생산하고, 나머지 50%는 CNG로 생산하고자 할 때, 가스 압축기(15, 17)는 100% 부하(duty)로 작동시키고, 회수가스 압축기(45, 47) 및 냉매 압축기(62, 64)는 각각 50% 부하(duty)로 작동시킨다.For example, when 50% of the compressed natural gas compressed by the gas compressors 15 and 17 is to be produced by LNG and the remaining 50% by CNG, the gas compressors 15 and 17 are loaded at 100% duty. And the recovery gas compressors 45 and 47 and the refrigerant compressors 62 and 64 are operated at 50% duty, respectively.

가스 압축기(15, 17), 회수가스 압축기(45, 47) 및 냉매 압축기(62, 64)는 각각의 축으로 구동(drive)될 수도 있고, 하나의 축으로 연결되어 같이 동작될 수도 있다. 하나의 축으로 연결되어 같이 동작되는 경우, 상술한 제1 및 제2 실시예에서 설명한 바와 같이, 각 압축기별로 언로더나 바이패스 시스템을 이용하여 각 압축기의 유량을 조절할 수 있다. The gas compressors 15 and 17, the recovery gas compressors 45 and 47, and the refrigerant compressors 62 and 64 may be driven in respective axes, or may be connected and operated in one axis. In the case of being operated together by connecting to one axis, as described in the first and second embodiments described above, the flow rate of each compressor may be adjusted by using an unloader or a bypass system for each compressor.

다음으로, 도 4를 참조하여, 본 발명의 제4 실시예에 따른 천연가스 액화장치(4) 및 액화방법을 설명하기로 한다. Next, a natural gas liquefaction apparatus 4 and a liquefaction method according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4.

본 발명의 제4 실시예는, 제2 및 제3 실시예의 변형예로서, 제2 실시예에 따른 천연가스 액화장치에 비해 CNG 저장탱크(CT), CNG 공급라인(CL1) 및 증발가스 회수라인(52)을 더 포함하여, LNG와 압축천연가스(CNG; Compressed Natural Gas)를 각각 또는 동시에 생산할 수 있다는 점에서 차이가 있고, 제3 실시예에 따른 천연가스 액화장치에 비해 피드가스 스트림(100)이 가스 압축기 석션드럼(13)으로 유입되기 전에, 전처리 냉각기(101) 및 중탄화수소 분리기(103)를 통과한 후 재순환되는 회수가스(11)와 혼합되어 가스 압축기 석션드럼(13)으로 유입된다는 점에서 차이가 있다. The fourth embodiment of the present invention is a modified example of the second and third embodiments, and compared with the natural gas liquefaction apparatus according to the second embodiment, the CNG storage tank CT, the CNG supply line CL1 and the boil-off gas recovery line. In addition to the 52, there is a difference in that it can produce each of the LNG and Compressed Natural Gas (CNG) or simultaneously, the feed gas stream 100 compared to the natural gas liquefaction apparatus according to the third embodiment ) Is introduced into the gas compressor suction drum 13 after being passed through the pretreatment cooler 101 and the heavy hydrocarbon separator 103 and then recycled to the gas gas that is recycled. There is a difference in that.

이하, 후술하는 본 발명의 제4 실시예에 따른 질소를 함유하는 천연가스 액화장치(4) 및 액화방법은 상술한 제2 및 제3 실시예를 참조할 수 있으며, 제2 및 제3 실시예와 동일하게 적용되는 기술적 특징에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다. 동일한 도면부호를 참조하는 구성요소에 대해서는 언급이나 구체적인 설명이 없더라도 제2 및 제3 실시예와 동일하게 적용될 수 있다. Hereinafter, the nitrogen-containing natural gas liquefaction apparatus 4 and the liquefaction method according to the fourth embodiment of the present invention described below may refer to the second and third embodiments described above, and the second and third embodiments. For the technical features that are applied in the same manner as described above will be omitted. Components that refer to the same reference numerals may be applied in the same manner as in the second and third embodiments even if there is no mention or detailed description.

즉, 본 실시예에 따르면, 전처리 냉각기(101) 및 중탄화수소 분리기(103)를 이용하여 천연가스 스트림(100)에 포함된 중탄화수소 성분을 제어하고, CNG 공급밸브와 가스 압축기(15, 17), 회수가스 압축기(45, 47) 및 냉매 압축기(62, 64)의 작동 및 부하를 제어하여, LNG와 CNG를 각각 또는 동시에 생산할 수 있다. That is, according to the present embodiment, using the pretreatment cooler 101 and the heavy hydrocarbon separator 103 to control the heavy hydrocarbon components contained in the natural gas stream 100, the CNG feed valve and the gas compressor (15, 17) The operation and load of the recovery gas compressors 45 and 47 and the refrigerant compressors 62 and 64 can be controlled to produce LNG and CNG, respectively, or simultaneously.

다음으로, 도 5를 참조하여, 상술한 제3 실시예에 따른 천연가스 액화장치 또는 제4 실시예에 따른 천연가스 액화장치를 포함하는 천연가스 충전소 및 천연가스 충전 방법을 설명하기로 한다. Next, a natural gas filling station and a natural gas filling method including the natural gas liquefaction apparatus according to the third embodiment or the natural gas liquefaction apparatus according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. 5.

본 실시예에 따른 천연가스 충전소는, 도 3에 도시된 제3 실시예에 따른 천연가스 액화장치(3) 또는 도 4에 도시된 제4 실시예에 다른 천연가스 액화장치(4)를 포함한다. 즉, 본 실시예에 따른 천연가스 충전소는 제3 실시예에 따른 천연가스 액화장치(3) 또는 제4 실시예에 따른 천연가스 액화장치(4)를 이용하여 생산된 CNG 및/또는 LNG를 천연가스를 연료로 사용하는 천연가스 연료차량으로 충전(fueling)해 줄 수 있다.The natural gas filling station according to the present embodiment includes a natural gas liquefaction apparatus 3 according to the third embodiment shown in FIG. 3 or a natural gas liquefaction apparatus 4 according to the fourth embodiment shown in FIG. 4. . In other words, the natural gas filling station according to the present embodiment is a natural gas liquefaction apparatus 3 according to the third embodiment or the natural gas liquefaction apparatus 4 according to the fourth embodiment and the natural gas liquefied Natural gas fueled vehicles that use gas as fuel can be fueled.

본 실시예에서는 제3 실시예에 따른 천연가스 액화장치(3)를 포함하는 천연가스 충전소 및 충전방법을 예로 들어 설명하기로 하나. In this embodiment, a natural gas filling station and a charging method including the natural gas liquefaction apparatus 3 according to the third embodiment will be described as an example.

본 실시예에 따른 천연가스 충전소는, 천연가스 액화장치(3); 천연가스 액화장치(3)에서 생산된 LNG를 천연가스 연료 차량으로 충전해주는 LNG 충전 유닛(LF); 및 천연가스 액화장치(3)에서 생산된 CNG(Compressed Natural Gas)를 천연가스 연료 차량으로 충전해주는 CNG 충전 유닛(CF);을 포함한다. Natural gas filling station according to the present embodiment, the natural gas liquefaction apparatus (3); LNG filling unit (LF) for filling the LNG produced by the natural gas liquefaction device 3 with a natural gas fuel vehicle; And a CNG charging unit (CF) for charging CNG (Compressed Natural Gas) produced by the natural gas liquefaction apparatus 3 with a natural gas fuel vehicle.

본 실시예의 LNG 충전 유닛(LF)은, LNG 저장탱크(29)에 저장된 LNG를 천연가스 연료 차량에서 요구하는 충전 조건으로 온도를 조절하는 LNG 가열기(LH); 및 LNG 가열기(LH)에서 온도가 조절된 LNG를 LNG 연료 차량으로 충전하는 LNG 디스펜서(LD);를 포함할 수 있다.The LNG filling unit LF of the present embodiment includes: an LNG heater LH for adjusting a temperature of LNG stored in the LNG storage tank 29 to a filling condition required by a natural gas fuel vehicle; And an LNG dispenser (LD) for filling the LNG fuel vehicle with temperature controlled LNG from the LNG heater (LH).

본 실시예의 CNG 충전 유닛(CF)은, CNG 저장탱크(CT)에 저장된 CNG를 천연가스 연료 차량에서 요구하는 충전 조건으로 온도를 조절하는 CNG 가열기(CH); CNG에 부취제를 첨가하는 부취제 첨가장치(CO); 천연가스 연료 차량으로 충전되는 CNG의 유량 및 압력을 안정화시키고 CNG에 포함된 액적 등 액체 성분을 제거하는 버퍼 탱크(CB); 및 CNG를 천연가스 연료 차량으로 주입하는 CNG 디스펜서(CD);를 포함할 수 있다.The CNG filling unit CF of the present embodiment includes: a CNG heater CH for adjusting a temperature of CNG stored in the CNG storage tank CT to a charging condition required by a natural gas fuel vehicle; Deodorant adding device (CO) for adding a deodorant to the CNG; A buffer tank (CB) for stabilizing the flow rate and pressure of the CNG charged to the natural gas fuel vehicle and removing liquid components such as droplets contained in the CNG; And a CNG dispenser (CD) for injecting CNG into the natural gas fuel vehicle.

본 실시예에 따른 천연가스 충전소는, CNG를 요구하는 천연가스 연료 차량에는 CNG를 충전해주고, LNG를 요구하는 천연가스 연료 차량에는 LNG를 충전해줄 수 있으며, CNG를 요구하는 천연가스 연료 차량으로의 천연가스 충전 및 LNG를 요구하는 천연가스 연료 차량으로의 천연가스 충전을 각각 또는 동시에 실시할 수 있다. The natural gas filling station according to the present embodiment may charge CNG in a natural gas fuel vehicle requiring CNG, and LNG in a natural gas fuel vehicle requiring LNG. The natural gas filling and the natural gas filling to the natural gas fueled vehicle requiring LNG can be performed individually or simultaneously.

천연가스 액화장치(3)에서의 LNG와 CNG의 생산은, LNG 저장탱크(29)의 수위 및 CNG 저장탱크(CT)의 압력에 따라 각각 또는 동시에 실시될 수 있다.The production of LNG and CNG in the natural gas liquefaction apparatus 3 may be carried out individually or simultaneously depending on the water level of the LNG storage tank 29 and the pressure of the CNG storage tank CT.

상술한 바에 따라, 특정 구현예가 도시되고 기술되었지만, 다양한 변형이 이루어질 수 있고 본 명세서에서 고려될 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 본 발명이 본 명세서에 제공된 특정 실시예들에 의해 제한되는 것은 아니다. 본 발명은 전술한 명세서를 참조하여 설명되었지만, 본 명세서의 바람직한 구현예에 대한 설명 및 예시는 제한적인 의미로 해석되는 것이 아니다. 또한, 본 발명의 모든 양태가 다양한 조건 및 변수에 따른 본원에서 설명된 특정 서술, 구성 또는 상대적 비율로 제한되지 않는다는 것을 이해하여야한다. 본 발명의 구현예의 다양한 수정 정보 및 세부사항들은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 그러한 임의의 수정, 변형 및 등가물을 포함할 수도 있음을 고려한다.As described above, while specific embodiments have been shown and described, it should be understood that various modifications may be made and contemplated herein. In addition, the present invention is not limited by the specific embodiments provided herein. Although the present invention has been described with reference to the foregoing specification, descriptions and examples of preferred embodiments of the present specification are not to be interpreted in a limiting sense. In addition, it is to be understood that not all aspects of the invention are limited to the specific descriptions, configurations, or relative proportions described herein for the various conditions and variables. Various modifications and details of embodiments of the invention will be apparent to those skilled in the art. Accordingly, it is contemplated that the present invention may include any such modifications, variations and equivalents.

13 : 가스 압축기 석션드럼
15, 17 : 가스 압축기
20 : 고온부 열교환기
21 : 냉매 열교환기
23 : 저온부 열교환기
25 : 가스 팽창 밸브
27 : 홀드-업 드럼
20 : LNG 저장탱크
49 : 가스 퍼징밸브
52 : 가스엔진
45, 47 : 회수가스 압축기
60 : 냉매 압축기 석션드럼
62, 64 : 냉매 압축기
67 : 써지 드럼
71 : 냉매 팽창 밸브
73 : 냉매 퍼징밸브
CL : CNG 공급라인
CT : CNG 저장탱크
LF : LNG 충전 유닛
CF : CNG 충전 유닛
13: gas compressor suction drum
15, 17: gas compressor
20: high temperature part heat exchanger
21: refrigerant heat exchanger
23: low temperature heat exchanger
25: gas expansion valve
27: Hold-up Drum
20: LNG storage tank
49: gas purging valve
52: gas engine
45, 47: recovery gas compressor
60: refrigerant compressor suction drum
62, 64: refrigerant compressor
67: Surge Drum
71: refrigerant expansion valve
73: refrigerant purging valve
CL: CNG Supply Line
CT: CNG Storage Tank
LF: LNG Filling Unit
CF: CNG Filling Unit

Claims (14)

질소를 함유하는 천연가스를 압축하는 가스 압축기;
상기 가스 압축기에서 압축된 압축 천연가스를 냉각시키는 열교환부;
상기 열교환부에서 냉각된 천연가스를 팽창시키는 가스 팽창 밸브; 및
상기 천연가스가 가스 팽창 밸브를 통과하면서 생성된 기액혼합물을 기액분리하는 홀드-업 드럼;을 포함하고,
상기 열교환부는,
냉매 사이클을 순환하는 냉매와 상기 압축 천연가스를 열교환시켜, 상기 압축 천연가스를 예냉시키는 냉매 열교환기;
상기 홀드-업 드럼에서 기액분리된 기체 상태의 회수가스를 냉매로 사용하여, 상기 압축 천연가스를 냉각시키는 저온부 열교환기; 및
상기 저온부 열교환기에서 열교환 후 온도가 상승하여 배출되는 회수가스의 냉열을 더 회수하여 상기 압축 천연가스를 예냉시키는 고온부 열교환기;를 더 포함하며,
상기 열교환부는, 상기 고온부 열교환기, 냉매 열교환기 및 저온부 열교환기가 순차적으로 직렬 배치되고,
상기 저온부 열교환기에서 압축 천연가스를 냉각시키면서 온도가 상승한 회수가스를 압축하여, 상기 가스 압축기로 공급되는 질소 함유 천연가스 스트림에 합류시키는 회수가스 압축기;
상기 저온부 열교환기에서 압축 천연가스를 냉각시키면서 온도가 상승한 회수가스를 연료로 사용하여 전력을 생산하는 가스엔진; 및
상기 회수가스의 질소 함유량이 액화된 천연가스의 질소 함유 사양을 충족하도록 하기 위해 필요한 퍼지량만큼의 회수가스는 상기 가스엔진으로 공급되도록 제어되는 가스 퍼징 밸브;를 더 포함하는, 질소를 함유하는 천연가스 액화장치.
A gas compressor for compressing natural gas containing nitrogen;
A heat exchanger for cooling the compressed natural gas compressed by the gas compressor;
A gas expansion valve for expanding natural gas cooled in the heat exchanger; And
And a hold-up drum for gas-liquid separating the gas-liquid mixture produced while the natural gas passes through the gas expansion valve.
The heat exchange unit,
A refrigerant heat exchanger for heat-exchanging the refrigerant circulating a refrigerant cycle with the compressed natural gas to precool the compressed natural gas;
A low temperature heat exchanger for cooling the compressed natural gas by using a recovered gas in a gaseous state separated from the hold-up drum as a refrigerant; And
And a high temperature part heat exchanger for pre-cooling the compressed natural gas by further recovering cold heat of the recovered gas discharged after the heat exchange in the low temperature part heat exchanger.
The heat exchange unit, the high temperature portion heat exchanger, the refrigerant heat exchanger and the low temperature portion heat exchanger are sequentially arranged in series,
A recovery gas compressor for compressing the recovery gas whose temperature has risen while cooling the compressed natural gas in the low temperature part heat exchanger, and joining the nitrogen-containing natural gas stream supplied to the gas compressor;
A gas engine for producing electric power by using the recovered gas whose temperature rises as a fuel while cooling the compressed natural gas in the low temperature part heat exchanger; And
The purge gas as much as the purge amount necessary to ensure that the nitrogen content of the recovery gas meets the nitrogen-containing specification of the liquefied natural gas further comprises a gas purging valve controlled to be supplied to the gas engine. Gas liquefaction system.
청구항 1에 있어서,
상기 홀드-업 드럼에서 기액분리된 액체 상태의 액화천연가스(LNG)를 저장하고 저장된 LNG를 LNG 수요처로 공급하는 LNG 저장탱크;를 더 포함하는, 질소를 함유하는 천연가스 액화장치.
The method according to claim 1,
The natural gas liquefaction apparatus further comprises a; LNG storage tank for storing the liquid liquefied natural gas (LNG) in the liquid state separated from the hold-up drum and supply the stored LNG to the LNG demand destination.
삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 냉매 열교환기로 압축 천연가스를 냉각시키기 위한 냉매를 순환시키는 냉매 사이클;을 더 포함하며,
상기 냉매 사이클은,
상기 냉매 열교환기로 공급할 냉매를 압축하는 냉매 압축기; 및
상기 냉매 압축기에서 압축된 압축 냉매를 단열팽창시키는 냉매 팽창 밸브;를 포함하며,
상기 냉매 팽창 밸브에 의해 단열팽창된 액체 상태의 냉매가 상기 냉매 열교환기로 공급되고, 상기 냉매 열교환기에서 열교환 후 기화된 냉매는 상기 냉매 압축기로 재순환되는 폐쇄 사이클을 형성하는, 질소를 함유하는 천연가스 액화장치.
The method according to claim 1,
Refrigerant cycle for circulating a refrigerant for cooling the compressed natural gas to the refrigerant heat exchanger;
The refrigerant cycle,
A refrigerant compressor for compressing a refrigerant to be supplied to the refrigerant heat exchanger; And
And a refrigerant expansion valve for adiabatic expansion of the compressed refrigerant compressed by the refrigerant compressor.
The natural gas containing nitrogen which forms a closed cycle in which the liquid refrigerant thermally insulated by the refrigerant expansion valve is supplied to the refrigerant heat exchanger, and the refrigerant vaporized after heat exchange in the refrigerant heat exchanger is recycled to the refrigerant compressor. Liquefaction apparatus.
청구항 5에 있어서,
상기 가스 압축기, 회수가스 압축기 및 냉매 압축기는,
상기 가스엔진에서 생산된 전력을 사용하여 구동되는, 질소를 함유하는 천연가스 액화장치.
The method according to claim 5,
The gas compressor, recovery gas compressor and refrigerant compressor,
A nitrogen-containing natural gas liquefaction apparatus, which is driven by using the electric power produced by the gas engine.
청구항 2에 있어서,
상기 가스 압축기에서 압축된 압축 천연가스를 저장하는 CNG 저장탱크;
상기 가스 압축기에서 압축된 압축 천연가스가 상기 열교환부로 이송되는 제19 라인으로부터 분기되어 상기 CNG 저장탱크로 연결되는 CNG 공급라인; 및
상기 압축 천연가스 중 적어도 일부가 상기 CNG 공급라인으로 유입되도록 개폐가 조절되는 CNG 공급밸브;를 더 포함하여,
LNG와 CNG를 각각 또는 동시에 생산할 수 있는, 천연가스 액화장치.
The method according to claim 2,
A CNG storage tank storing compressed natural gas compressed by the gas compressor;
A CNG supply line branched from a nineteenth line through which the compressed natural gas compressed in the gas compressor is transferred to the heat exchange unit, and connected to the CNG storage tank; And
And a CNG supply valve configured to control opening and closing so that at least a portion of the compressed natural gas flows into the CNG supply line.
Natural gas liquefaction apparatus, capable of producing LNG and CNG either individually or simultaneously.
청구항 2에 있어서,
상기 LNG 저장탱크로부터 배출된 증발가스가 상기 가스엔진으로 공급되도록 경로를 제공하는 제50 라인; 및
상기 제50 라인으로부터 분기되어 상기 증발가스가 회수가스 압축기로 공급되도록 경로를 제공하는 증발가스 회수라인;을 더 포함하는, 천연가스 액화장치.
The method according to claim 2,
A fifty-th line providing a path for supplying the boil-off gas discharged from the LNG storage tank to the gas engine; And
And a boil-off gas recovery line branched from the fifty-th line to provide a path for supplying the boil-off gas to a recovery gas compressor.
청구항 1 내지 2 및 청구항 5 내지 8 중 어느 한 항에 따른 천연가스 액화장치;
상기 천연가스 액화장치에서 CNG만 생산하거나, LNG만 생산하거나, CNG와 LNG를 동시에 생산하도록 제어하는 제어부;
상기 천연가스 액화장치에서 생산된 LNG를 천연가스 연료차량으로 공급하는 LNG 충전유닛; 및
상기 천연가스 액화장치에서 생산된 CNG를 천연가스 연료차량으로 공급하는 CNG 충전유닛;을 포함하는, 천연가스 충전소.
Natural gas liquefaction apparatus according to any one of claims 1 to 2 and 5 to 8;
A control unit which controls the CNG to produce only CNG, only LNG, or simultaneously produce CNG and LNG;
An LNG charging unit for supplying the LNG produced by the natural gas liquefaction apparatus to a natural gas fuel vehicle; And
And a CNG filling unit for supplying the CNG produced by the natural gas liquefaction apparatus to a natural gas fuel vehicle.
질소 함유 천연가스를 압축, 냉각 및 팽창시켜 액화천연가스를 생산하고,
상기 천연가스를 팽창시키는 팽창공정에서 발생한 회수가스를 회수하여 압축하고, 압축한 회수가스는 상기 천연가스를 압축하는 압축공정으로 유입되는 천연가스 흐름에 합류시키며,
상기 천연가스를 냉각시키는 냉각공정은,
상기 압축공정에 의해 압축된 압축 천연가스를, 냉매 사이클을 순환하는 냉매와 열교환시켜 1차 냉각시키고,
상기 1차 냉각된 압축 천연가스를 상기 압축 전 회수가스와 열교환시켜 2차 냉각시키고,
상기 압축 천연가스를 2차 냉각시키며 온도가 상승한 회수가스는, 상기 1차 냉각시키기 전의 압축 천연가스와 열교환시켜 압축 천연가스를 예냉시킴으로써 냉열을 추가로 회수하며,
상기 냉매로 사용된 회수가스 중 상기 생산된 액화천연가스의 질소 함유량을 유지시키기 위해 필요한 양만큼은 퍼지시키고, 상기 퍼지시킨 회수가스를 연료로 사용하여 전력을 생산하는, 질소를 함유하는 천연가스의 액화방법.
Compresses, cools and expands nitrogen-containing natural gas to produce liquefied natural gas,
The recovery gas generated in the expansion process of expanding the natural gas is recovered and compressed, and the compressed recovery gas joins the natural gas flow introduced into the compression process of compressing the natural gas.
Cooling process for cooling the natural gas,
The compressed natural gas compressed by the compression process is first cooled by heat exchange with a refrigerant circulating in a refrigerant cycle,
The first cooled compressed natural gas is heat-exchanged with the recovered gas before compression for second cooling,
The recovered gas whose temperature is raised by secondary cooling the compressed natural gas is further recovered by cooling by heat-exchanging with the compressed natural gas before the primary cooling to precool the compressed natural gas.
Liquefaction of nitrogen-containing natural gas, which purges as much as necessary to maintain the nitrogen content of the produced liquefied natural gas among the recovered gas used as the refrigerant, and generates electric power using the purged recovery gas as a fuel. Way.
삭제delete 삭제delete 청구항 10에 있어서,
상기 압축된 천연가스 중 적어도 일부를 분기시켜 압축천연가스 형태로 저장하여, 천연가스 수요처에서의 요구에 따라 생산된 액화천연가스 또는 압축천연가스를 각각 또는 동시에 공급하는, 천연가스 액화방법.
The method according to claim 10,
At least a portion of the compressed natural gas is branched and stored in the form of compressed natural gas, the natural gas liquefaction method, respectively or simultaneously supplying liquefied natural gas or compressed natural gas produced according to the requirements of the natural gas demand.
청구항 10에 있어서,
상기 액화천연가스가 자연기화하여 생성된 증발가스를 전력을 생산하는 연료로 공급하거나, 압축 공정으로 재순환시키는, 천연가스 액화방법.
The method according to claim 10,
The natural gas liquefaction method of supplying the boil-off gas generated by the natural liquefied natural gas to the fuel for producing electric power, or recycle to the compression process.
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