KR102120061B1

KR102120061B1 - 제1 및 제2 개조한 lng 캐리어를 포함하는 부유식 lng 플랜트 및 상기 부유식 lng 플랜트를 획득하기 위한 방법

Info

Publication number: KR102120061B1
Application number: KR1020147031897A
Authority: KR
Inventors: 빌렘 코르넬리스 반 비즌가아르덴; 테오도루스 요한네스 베르나르두스 브린켈
Original assignee: 싱글 뷰이 무어링스 인크.
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2020-06-09
Also published as: US20150075216A1; BR112014026125B1; MY172125A; EP2838784A1; US20160214687A1; CN104302540A; CN104302540B; WO2013156623A1; AP2014008023A0; BR112014026125A2; KR20150011808A; SG11201406710YA; BR112014026125A8; AU2013251088B2; AU2013251088A1; EP2838784B1; US9422037B2

Abstract

본 발명은 선체 및 적어도 하나의 LNG 저장 탱크(14, 24)를 각각 구비하는 제1(10) 및 제2(20) 개조된 LNG 캐리어를 포함하는 부유식 LNG 플랜트(1)에 관한 것이며, 상기 부유식 LNG 플랜트는, 쌍-선체 선박을 획득하기 위해 제1(10) 및 제2(20) 개조된 LNG 캐리어의 선체를 연결하기 위한 연결 구조(30), 부유식 LNG 플랜트 상에서 LNG 처리를 위한 공정 설비, 및 해저에 부유식 LNG 플랜트를 계류시키기 위한 계류 시스템을 더 포함하고, 상기 적어도 제1(10) 및 제2(20) 개조된 LNG 캐리어는 원래 복수 개의 LNG 탱크들이 제공된, LNG 캐리어를 각각 포함하고, LNG 처리를 위한 공정 장비를 설치하기 위해 상기 부유식 LNG 플랜트 상에 공간을 생성하도록 적어도 하나의 LNG 탱크가 적어도 하나의 LNG 캐리어로부터 제거 및/또는 불활성화된다.

Description

제1 및 제2 개조한 LNG 캐리어를 포함하는 부유식 LNG 플랜트 및 상기 부유식 LNG 플랜트를 획득하기 위한 방법{FLOATING LNG PLANT COMPRISING A FIRST AND A SECOND CONVERTED LNG CARRIER AND A METHOD FOR OBTAINING THE FLOATING LNG PLANT}

본 발명은 각각 선체(hull) 및 적어도 하나의 LNG 저장 탱크가 제공되는 제1 및 제2 개조된 LNG 캐리어를 포함하는 부유식 LNG 플랜트에 관한 것이며, 이때 상기 부유식 LNG 플랜트는 쌍동선(catamaran) 유형 또는 소위 "쌍-선체(twin-hull)"을 획득하기 위해 제1 및 제2 개조된 LNG 캐리어의 선체를 연결하기 위한 연결 구조, 부유식 LNG 플랜트 상에 LNG 처리를 위한 공정 장비 및 해저에 부유식 LNG 플랜트를 계류시키기 위한 계류 시스템을 더 포함한다.

본 발명에 따른 부유식 LNG 플랜트는 구체적으로 LNG 부유식 생산, 저장 및 하역 유닛(LNG FPSO)으로 사용하기에 적절하다.

FPSO는 오일 및 가스 같은 탄화수소의 처리 및 저장을 위한 해양 산업에서 사용되는 부유식 선박이다. FPSO 선박은 근처 플랜트 또는 해저 템플레이트(subsea template)으로부터 생산된 탄화수소를 수용하도록 설계된다. 선박은 탄화수소가 배관에 의해 육상(on-shore) 설비를 향해 운송되거나 탱커(tanker) 상에 하역될 수 있을 때까지 탄화수소를 저장하기 위해, 탄화수소를 선상에서 처리하도록 구성된다.

FPSO는 구체적으로 그것의 최종 적용(새로 건조된 FPSO)을 위해 건조될 수 있다. 택일적으로, FPSO는 기존 선박의 개조에 의해 획득될 수 있다. 개조에 의해 획득된 FPSO의 이점은, 기존 구조를 이용하여 프로젝트의 위험을 감소시킨다는 것인데, 기존 선박은 쉽게 이용 가능하고 완전한 선박의 건조는 임계 경로(critical path) 상에 있기 않는다는 사실 때문이다. 게다가, 프로젝트 일정은 오직 상부 구조(topsides)의 인도 시간을 단축시킬 수 있다. 추가적으로, FPSO를 획득하기 위한 관련 비용 및 프로젝트의 총 규모는 새로 건조된 FPSO의 비용 및 규모에 비해 상당히 감소될 수 있다.

종래 기술에서 FPSO를 획득하기 위해 기존 선박들을 개조하기 위한 몇 가지 해결책들이 설명되어 있다.

국제 특허 출원 WO2010059059는 LNG의 부유식 생산을 위한 장치 및 LNG-캐리어를 LNG 생산을 위한 부유식 장치로 개조하기 위한 방법을 개시한다. WO2010059059에 따라서 기존 LNG-캐리어에는 선박 선체의 외부에 고정된 추가적인 돌출한 선체 구조(projecting hull structure)가 제공된다. 일단 돌출한 선체 구조가 제공되면, LNG 생산을 위한 장비가 상기 돌출한 선체 구조 내에 배치된다. 그것은 WO2010059059에 따라서 돌출한 선체 구조를 추가하는 것에 의해 생성된 추가적인 내부 공간이 가스 액화 공정 장비의 적어도 일부를 포함하기 위해 사용된다는 것을 의미한다.

WO2010059059에 따른 해결책의 중요한 단점은 가스 공정 장비가 폐쇄된 공간(enclosed space) 내에 포함되어, 가스 공정 장비로부터 가스의 누출에 의해 폐쇄된 공간 내 폭발의 위험에 의해 매우 위험한 상황들을 잠재적으로 이끌 수 있다는 것이다. WO2010059059에 따른 해결책은 공정 장비에 이용 가능한 공간의 부피를 증가시킬 것이다. 그러나, 제공된 추가적인 구조는 선박의 안정성 및 중량 적재량을 증가시키지 못한다.

다른 단점은 WO2010059059의 해결책에 따라 가스 액화 공정 장비가 선체의 측면에 생성된 공간 내에 설치되어, 예를 들어 왕복 탱커(shuttle tanker)과, 가능한 측면 충돌의 관점에서 위험한 구성을 이끈다는 것이다. 그러한 측면 충돌은 돌출한 선체 구조들 내 가스 공정 장비를 직접적으로 손상시킬 수 있다.

본 발명은 선체 및 적어도 하나의 LNG 저장 탱크가 각각 제공된 제1 및 제2 개조된 LNG 캐리어를 포함하는 부유식 LNG 플랜트에 관한 것으로서,

상기 부유식 LNG 플랜트는,

쌍-선체 선박을 획득하기 위해 상기 제1 및 제2 개조된 LNG 캐리어의 선체를 연결하기 위한 연결 구조;

상기 부유식 LNG 플랜트 상에서 LNG 처리를 위한 공정 장비; 및

해저에 상기 부유식 LNG 플랜트를 계류시키기 위한 계류 시스템;

을 포함하고,

적어도 하나의 제1 및 제2 개조된 LNG 캐리어는, 원래 복수 개의 LNG 탱크들이 제공된, LNG 캐리어를 각각 포함하고, LNG 처리를 위한 상기 공정 장비를 설치하기 위해 상기 부유식 LNG 플랜트 상에 공간을 생성하도록 적어도 하나의 LNG 탱크가 적어도 하나의 LNG 캐리어로부터 제거 및/또는 불활성화된다.

본 문서에서, "LNG 캐리어(LNG carrier)"가 사용된다. 이는 LNG를 운송하기 위해 원래 구조된 선박을 의미한다. 문서에서 "개조된 LNG 캐리어(converted LNG carrier)"라는 표현은 원래 LNG를 운송하기 위해 사용되도록 구조되었으나, 선박의 이용을 변경하기 위해 변형된 LNG 캐리어를 참조한다. 문서에서는 "원래의 LNG 캐리어(original LNG carrier)"에서 참조된다. LNG 캐리어의 개조에 앞서 LNG 캐리어에서 참조된다.

본 발명에 따른 부유식 LNG 플랜트는 연결 구조에 의해 적어도 제1 및 제2 개조된 LNG 캐리어를 연결하는 것에 의해 획득된다. 사용된 LNG 캐리어들은 구형인, 모스형, 멤브레인형(Membrane type), SPB 또는 다른 유형의 LNG 저장 탱크들을 구비하는 LNG 캐리어 같은, LNG 캐리어의 유형을 포함할 수 있다.

제1 및 제2 개조된 LNG 캐리어를 연결하는 결과는 결과적인 선박이 상대적으로 안정적이라는 것이다. 게다가, 개조된 LNG 캐리어들의 선체들 사이의 연결 구조는 LNG 공정 장비를 설치하기 위해 충분한 갑판 공간을 생성할 것이다.

본 발명에 따라, 개조된 LNG 캐리어들은 액화 천연 가스(LNG)를 위한 적어도 하나의 탱크를 원래 LNG 캐리어들로부터 불활성시키는 것에 의해 획득된다. (모스형 탱크들로 공지된) 구형의 LNG 저장 탱크에서 불활성(de-activation) 이후에 대상(subject) 탱크들은 편평한 갑판 레이-아웃(flat deck lay-out)에서 공정 장비를 위한 공간을 생성하기 위해 제거될 것이다. 예를 들어, 제1 및 제2 모스 캐리어는 5개의 LNG 탱크들을 각각 구비하여 사용될 수 있다. 만약 두 개의 가스 탱크들이 각각의 캐리어로부터 제거된다면, 결과적인 부유식 LNG 플랜트에서 네 개의 LNG 저장 탱크들의 갑판 공간과 동일한 갑판 공간이 LNG 공정 장비를 설치하기 위해 이용 가능하다.

선박의 메인 갑판 아래에 주로 위치되는, 멤브레인 유형, SPB 유형 또는 다른 유형의 LNG 저장 탱크들에서, 불활성은 탱크(들)의 물리적 제거로 반드시 이루어지는 것은 아니나, 이 탱크(이 탱크들)은 LNG의 저장을 위해 더 이상 사용되지 않으며, 불활성된 탱크들 위에 설치된 LNG 공정 장치의 추가적인 중량을 보정할 것이라는 것을 의미한다.

네 개의 LNG 저장 탱크들이 제거되었으나, 결과적인 부유식 LNG 플랜트는 여전히 액화 가스를 저장하기 위해 이용 가능한 여섯 개의 LNG 저장 탱크들을 구비할 것이다. 이는 결과적인 부유식 LNG 플랜트가 LNG를 위한 저장 공간 및 LNG 공정 장비를 설치하기 위한 공간 모두를 구비한다는 것을 의미한다.

오직 제1 또는 제2 원래 LNG 캐리어로부터 하나 또는 그 이상의 LNG 탱크들을 제거할 수 있다. 택일적으로, 하나 또는 그 이상의 LNG 탱크들은 모두 원래의 LNG 캐리어들로부터 제거될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라 계류 시스템에는 터릿이 제공되어 부유식 LNG 플랜트에 풍향계(weathervane)를 허용할 수 있다. 상기 터릿은 내부 또는 외부 터릿 중 하나일 수 있다. 터릿은 부유식 LNG 플랜트의 전방부(forward part)에 위치될 것이다. 이는 개조된 LNG 캐리어들의 선수 가까이를 의미한다. 택일적으로, 다른 실시예에서, 터릿은 또한 LNG 캐리어의 후부 가까이에 위치될 수 있다.

(또한 도시되지 않은) 추가적인 실시예에서 LNG 플랜트는 더 많은 또는 더 적은 고정된 방향으로 분산 계류될(spread moored) 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라 터릿은 제1 및 제2 개조된 LNG 캐리어의 선체들 각각의 외부에 위치된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라 연결 구조는 제1 및 제2 개조된 LNG 캐리어의 선체 사이에 추가적인 갑판 공간을 제공하고 공정 장비는 연결 구조에 의해 제공된 추가적인 갑판 공간 상에 적어도 부분적으로 설치된다.

바람직한 실시예에 따라, 부유식 LNG 플랜트는 플랜트와 해저 사이에 가스의 이송을 위해 해저에 플렉시블 라이저를 통해 연결된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 제1 및 제2 개조된 LNG 캐리어는 반드시 평행하게 연결된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, LNG 처리를 위한 공정 장비는 천연 가스의 액화를 위한 수단을 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 부유식 LNG 플랜트는 저장 수단, 예를 들어 LNG 처리 동안 분리된 유체들을 저장하기 위한 저장소를 포함하고, 상기 저장소는 제1 및 제2 개조된 LNG 캐리어 사이의 연결 구조 내에 적어도 부분적으로 위치된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 부유식 LNG 플랜트에는 적어도 하나의 돌출판(sponsoon), 즉 추가적인 갑판 공간을 제공할 뿐만 아니라 추가적인 선체 용적을 생성하는 연결 구조가 제공된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 부유식 LNG 플랜트에는 LNG를 선적 또는 하역하기 위한 LNG 이송 장치들이 제공된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 부유식 LNG 캐리어에는 LNG 공정의 부산물(by-product)로 생산되는 탄화수소 액체들을 선적 또는 하역하기 위한 이송 장치들이 제공된다. 상기 부산물들은 예를 들어, 응축물(condensate)을 포함한다.

본 발명은 또한 부유식 LNG 플랜트로 제1 및 제2 LNG 캐리어를 개조하기 위한 방법에 관한 것으로서, LNG 캐리어는 적어도 선체 및 복수 개의 LNG 저장 탱크들을 포함하고,

상기 방법은,

제1 및 제2 개조된 LNG 캐리어를 획득하기 위해, 상기 제1 및/또는 제2 LNG 캐리어로부터 적어도 하나의 LNG 탱크를 제거하는 단계;

쌍-선체 선박을 획득하기 위해 연결 구조에 의해 상기 제1 및 제2 개조된 LNG 캐리어를 연결하는 단계;

상기 쌍-선체 선박 상에 LNG 처리를 위한 공정 장비를 설치하는 단계; 및

해저에 상기 부유식 LNG 플랜트를 계류시키기 위해 상기 쌍-선체 선박 상에 계류 시스템을 설치하는 단계;

를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 방법은 상기 부유식 LNG 플랜트에 풍향계를 허용하기 위한 터릿을 상기 계류 시스템에 제공하는 단계를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 상기 방법은 추가적인 갑판 공간을 생성하기 위해 상기 제1 및 제2 개조된 LNG 캐리어의 선체 사이에 연결 구조를 연결하는 단계 및 적어도 부분적으로 상기 연결 구조에 의해 제공된 추가적인 갑판 공간 상에 상기 공정 장비를 설치하는 단계를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 상기 방법은 제1 및 제2 개조된 LNG 캐리어를 반드시 평행하게 연결하는 단계를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, LNG 처리를 위한 상기 공정 장비는 천연 가스의 액화를 위한 수단을 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 상기 방법은 LNG 처리 동안 분리된 유체들을 저장하기 위한 저장소를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 저장소는 상기 제1 및 제2 개조된 LNG 캐리어 사이의 연결 구조 내에 적어도 부분적으로 위치된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 상기 방법은 추가적인 선체 용적을 생성하기 위한 적어도 하나의 돌출판을 상기 부유식 LNG 플랜트에 제공하는 단계를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 상기 방법은 LNG를 선적 또는 하역하기 위한 LNG 이송 장치들을 부유식 LNG 플랜트에 제공하는 단계를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 상기 방법은 LNG 공정의 부산물로서 생산되는, 탄화수소 액체들을 선적 또는 하역하기 위한 이송 장치들을 상기 부유식 LNG 플랜트에 제작하는 단계를 포함한다.

본 명세서 내에 포함되어 있음.

도 1은 본 발명에 따른 부유식 LNG 플랜트의 가능한 실시예를 도시한다.
도 2는 도 1에 따른 부유식 LNG 플랜트의 평면도를 도시한다.
도 3은 도 2에 따른 부유식 LNG 플랜트의 측면도를 도시한다.
도 4 및 5는 각각 선미(aft) 및 선수(bow)로부터 보여지는, 도 1-3에 따른 부유식 LNG 플랜트의 단면도를 도시한다.

도 1은 본 발명에 따른 부유식 LNG 플랜트(1)의 가능한 실시예를 도시한다. 본 발명에 따른 부유식 LNG 플랜트(1)는 부유식 LNG 플랜트(1)의 우현 측(starboard side)에 제1 개조된 LNG 캐리어(first converted LNG carrier; 10) 및 제2 개조된 LNG 캐리어(20)를 포함한다.

제1 개조된 LNG 캐리어(10) 및 제2 개조된 LNG 캐리어(20)는 연결 구조(30)에 의해 평행하게 연결된다(도 2를 보기 바란다). 이 구조(30)는 부유식 LNG 플랜트(1)가 "쌍-선체(twin-hull)" 선박으로 여기에서 더 언급되는 선박의 쌍동선(catamaran) 유형의 형태를 구비하는 것을 확실하게 한다. 연결 구조(30)는 또한 두 개의 개조된 LNG 캐리어들(10, 20) 사이에 추가적인 갑판(deck) 공간을 제공한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 부유식 LNG 플랜트(1)는 외부 터릿(external turret; 40)을 더 포함한다. 상기 터릿(40)은 두 개의 선체들 사이에 위치된 개조된 LNG 캐리어들(10, 20)의 선미 가까이가 아닌 선체의 외부에 위치된다. 터릿(40)은 부유식 LNG 플랜트(1)의 연결 구조(30)에 고정된다. 택일적으로, 부유식 LNG 플랜트(1)는 도 2에 도시된 바와 같이, 내부 터릿(41)을 구비한다. 다른 가능한 실시예(미도시)에서 내부 터릿은 부유식 LNG 플랜트의 후부(stern)에 위치될 수 있다.

도 1은 각각의 개조된 LNG 캐리어(10, 20)에 원래 직원 구역들(11, 21)이 제공된다는 것을 도시한다. 만약 필수적인 숙식 시설(accommodation)을 허가한다면, 직원 구역들(personnel quarters; 11 또는 12) 중 하나는 제거될 수 있다. 게다가, 도 1의 예시에서, 양쪽의 개조된 LNG 캐리어들(10, 20)에는 세 개의 LNG 탱크들이 제공된다. 이 예시에서, LNG 탱크의 배치는 150,000m³의 LNG를 저장하도록 제공된다.

다른 실시예에서 부피는 선박에서 선박으로 변화할 수 있는 각각의 구형 탱크의 부피에 따를 것이다.

도 1의 예시에서, 개조된 LNG 캐리어들(10, 20)은 기존 모스형(Moss type) LNG 캐리어의 두 개의 LNG 탱크들을 제거하는 것에 의해 획득된다. 두 배인 두 개의 탱크들의 제거에 의해 비어있는 공간은 부유식 LNG 플랜트(1)의 선상에서 LNG 처리를 위한 공정 장비로 이용 가능하다. 대안적인 배치들이 가능하다. 부유식 LNG 플랜트는 예를 들어 두 개의 개조된 탱커들을 포함할 수 있고 세 개의 탱크들은 필수적인 갑판 공간을 생성하기 위해 제1 LNG 캐리어로부터 제거되고 제2 LNG 캐리어(미도시)로부터 제거되는 탱크들은 없다. 이는 부유식 LNG 플랫폼(platform)이 LNG를 위한 충분한 저장 공간을 구비하게 한다.

도 2는 도 1에 따른 부유식 LNG 플랜트의 평면도를 도시한다. 도 2에서 두 개의 개조된 LNG 캐리어들(10, 20) 사이의 연결 구조(30)가 명확하게 보여질 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 부유식 LNG 플랜트(1)에는 부유식 LNG 플랜트(1)의 선미 측에서 헬리콥터 데크(helicopter deck; 50)가 제공된다. 도 2의 예시에서, 부유식 LNG 플랜트(1)에는 부유식 LNG 플랜트(1)의 우현 측에서 하역 암들(off-loading arms; 60)이 제공된다. 도 2에 도시된 부유식 LNG 플랜트(1)는 LNG의 나란히 하역하기에 적합하다. 택일적으로, 부유식 LNG 플랜트는 탠덤-하역(tandem-offloading)을 위한 후부 하역 설비(stern offloading facility)가 제공될 수 있다.

부유식 LNG 플랜트(1)에는 LNG 처리 동안 부산물로서 생산되는 응축물(condensate)을 위한 저장 탱크들이 제공된다(도 4 및 5를 보기 바란다). 부유식 LNG 플랜트(1)에는 응축물의 탠덤 하역을 허용하는 수단이 제공된다. 이러한 하역 수단은 헬리콥터 플랫폼(50) 아래 또는 택일적으로 개조된 LNG 캐리어의 후부에 설치된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제1 및/또는 제2 LNG 캐리어로부터 제거를 위해 하나 또는 그 이상의 특정 LNG 저장 탱크들을 선택하는 것에 대한 자유는 가스 처리 및 액화, LNG 저장, 탄화수소 액체의 잠재적인 저장, 숙식 시설, LNG 및 탄화수소 액체들의 이송 및 계류(mooring)인 부유식 LNG 플랜트의 주된 기능들의 영역 분리(area separation)에 의한 최적의 안전성 달성을 허용한다.

그 대신에, 생산된 응축물은 (도시되지 않은) 나란한 이송 시스템(side-by-side transfer system)을 통해 잘 하역될 수 있다.

도 3은 도 1 및 2에 따른 부유식 LNG 플랜트(1)의 측면도를 도시한다.

도 4 및 5는 개별적으로 선미(aft) 및 선수(bow)로부터 보여지는, 도 1-5에 따른 부유식 LNG 플랜트(1)의 단면도를 도시한다. 도 4 및 5는 응축물 및/또는 LPG 같은, 탄화수소 액체들을 저장하기 위한 탱크들(80)의 위치를 도시한다. 응축물 및/또는 LPG는 부유식 LNG 플랜트(1)의 선상에서 LNG 처리 동안 부산물로서 생산된다. 탱크들(80)은 연결 구조(30) 내부에 위치된다. 개조된 LNG 캐리어들 내부 다른 구획들(compartments)은 또한 탄화수소 액체들의 저장을 위해 사용될 수 있다.

도 4 및 5의 예시에서, 저장 탱크들(80)은 일반적으로 200,000 bbl 응축물을 저장하도록 제공된다. 다른 배치들에서 저장 탱크들은 더 많은 응축물을 수용할 수 있다.

부유식 LNG 플랜트(1)의 선상에서 액화 처리를 위한 가능한 배치는, 다른 요소들 중에서도 다음을 포함한다:

- 증기 터빈 발전기(STG) 및 관련된 진공 응축기 교환기들, 해수 리프트 펌프들,

- 안정화된 응축물의 품질을 위한 저장 공간,

- 응축물 반출 펌프들(export pumps),

- 케이슨(caisson) 내 장착된 해수 리프트 심정 펌프(sea water lift deep-well electric pumps),

- 톱사이드 장비의 냉각을 위해 사용되는 해수,

- 해수 리프트 펌프들에 대한 전력 수요를 감소시키기 위해 수면 아래 위치된 주된 공정 냉각을 위한 냉각 매체/해수(CM/SW) 플레이트 교환기들,

- 추가적인 밸러스트(ballast) - 능동적인 SW 또는 수동적인 영구 억제수(passive permanent inhibited water),

- 전기/모터 개폐기(switchgear) 및 길고 얇게 구조되거나 두 개의 다른 공간(하나는 전기를 위한 것이고 하나는 기기들을 위한 것)으로 나뉠 수 있는 로컬 제어 장비를 포함하는 로컬 장비실(local Equipment Room; LER),

- 적용 가능한 경우, 잠재적인 단일 혼합된 냉매 제작 냉매들(potential single mixed refrigerant make up refrigerants)(일반적으로 에탄, 프로판 및 부탄)의 저장소,

- 공기 압축기들, 건조기들, 질소 발생기, 신선한 물 제조기들(이것들 중 일부 또는 모두는 LNG 캐리어 설계에 따라 엔진실 내에 장착될 수 있다),

- 선수에서 선미 탈출 터널(fore-to-aft escape tunnel)(이것은 갑판 위에 있거나, 전혀 설치되지 않을 수 있다)

- 선수에서 선미 케이블 웨이(fore to aft cable ways) 및 방화수 배관 헤더들(fire water piping headers)(이것들은 또한 갑판 상부에 있을 수 있다)

- LNG 냉각 시스템을 위한 가스 터빈으로 구동되는 압축기,

- (만약 요구된다면) 증발 가스 압축기들 및 엔드 플래시(end flash),

- 나란한 하역을 위한 LNG 반출 시스템 장비(호스 또는 강성 암 시스템 가능), 또는 택일적으로 탠덤 하역을 위한 LNG 반출 시스템,

- 입구 조절(분리, 가열 및/또는 냉각) 설비,

- 응축물 안정화 설비,

- 분자체 탈수 설비(mol sieve dehydration facility),

- 아민(amine) CO2 제거 설비,

- 수은 제거 설비,

- LPG 추출(증류) 설비,

- 연료 가스 시스템,

- 연료 가스 압축,

- 플레어 드럼들(flare drums) 및 스택(stack)/ 벤트 마스트들(vent masts),

- 레이-다운 모듈(lay-down module) 및 크레인들.

부유식 LNG 플랜트(1)는 또한 직접적인 기계 구동기 또는 다른 수단에 의해 전력이 공급될 수 있는, 주된 LNG 냉각 플랜트를 포함하는 냉각 설비를 포함할 것이다. 이상적으로 그러한 LNG 냉각 플랜트는 두 개의 50% 가스 터빈들을 이용한다. 택일적으로, 예를 들어 모두 전력에 의한(all electric), LNG 냉각 플랜트를 위한 구동기들 또한 가능하다.

이 개념에 가장 적합한 가장 단순한 냉각 시스템은 냉매들을 생산 또는 저장할 필요가 없는 이중 냉매 루프 중 하나인 질소 또는 메탄 기반 시스템들이다. (동일하게 설치된 구동기들을 가정했을 때) 대안적으로 약간 높은 생산 용량을 제공하는 것은 단일 혼합된 냉매(single mixed refrigerant)를 이용하는 것이다. 이 경우에 제작 냉매들은 냉각 장비에 매우 근접하게 장착된 네 개에 이르는 매우 얇은 C형 탱크들 내에 저장될 수 있다. 이 경우에 냉매들은, 선상에서 마련되지 않고, 이상적으로 반입되어, 중량, 혼합, 매닝 요구조건들을 최소화시키고, 결과적으로 CAPEX를 최소화시킬 수 있다.

자연적으로 발생하는 가스 및 오일 생산 지역에서 가스의 형태로 획득되는 천연 가스는 상업적으로 이용될 수 있기 전에 처리를 요구하는 천연 가스 원료(natural gas feed)를 형성하기 위해 육상 공급원(terrestrial source)으로부터 배출된다. 천연 가스 원료는 선상 처리 설비에 들어가고 공지된 수단으로 저장되고, 이송되고(transferred) 운송되기에(transported) 적합한 형태인 액체 천연 가스(LNG)로 최종적으로 나타나도록 다른 설치물들 내에서 다양한 작업들을 통해 처리된다. 생산된 액체 가스는 뒤이어 LNG 저장 탱크들 내에 저장되고 왕복 탱커에 이송될 수 있고 재증발(revaporisation) 및 뒤이은 이용을 위해 적절한 장소로 운송되고 추가적으로 운송될 수 있다. 천연 가스 원료의 처리에서 자연스럽게 발생하는 생산 지역으로부터 나오는 가스는, 처리에서 사용되는 장비가 막힐 가능성을 감소 또는 제거시키기 위해 또는 다른 처리 어려움들을 극복하기 위해 LNG를 형성하도록 냉각되기 전에, 예를 들어 이산화탄소 및 물 등과 같은 불순물들 또는 오염물질들의 농축물들을 제거 또는 감소시키기 위해 우선 미리-처리되어야 한다. 불순물들 및/또는 오염물질들의 일 예는 이산화탄소 및 황화수소 같은 산성 가스들이다. 산성 가스가 산성 가스 제거 설치물 내에서 제거된 후에, 원료 가스 흐름(feed gas stream)는 미량의 물을 제거하기 위해 건조된다. 수은은 또한 냉각 전에 천연 원료 가스(natural feed gas)로부터 제거된다. 일단 모든 오염물질 또는 원치 않거나 바람직하지 않은 물질이 원료 가스 흐름으로부터 제거되면 LNG를 생산하기 위해, 냉각 같은 뒤이은 처리를 진행한다. 일반적으로, 천연 가스 구성물들은 -165℃ 내지 -155℃의 온도 범위에서, 대기압에서 액화할 것이다. 천연 가스의 임계 온도는 약 -90℃ 내지 -80℃이고, 실체 천연 가스는 작용 압력(applying pressure)에 의해 순수하게 액화될 수 없을 뿐만 아니라 임계 온도보다 낮게 냉각되어야 한다는 것을 의미한다.

본 발명에 따른 부유식 LNG 플랜트에 적합한 액화 공정은 질소 압축기 유닛을 위한 적어도 하나의 질소 측면 흐름(nitrogen side stream)을 구비하고 다양한 질소 압력 레벨들(고압(HP: 따뜻한(warm)), 중간 압(IP), 저압(LP: 찬(cold))이 결합된 다양한 평행하게 위치된 팽창기들을 구비하는 LNG 생산을 위한 질소 기반 다양한(예를 들어, 삼중(triple) 팽창 공정을 포함한다.

질소 기반 팽창기 공정은 특히 시동 및 중단의 용이의 관점에서, 공정이 가연성 냉매들의 큰 재고들을 포함하지 않으므로 더 나은 고유의 안전성 및 더 높은 이용 가능성을 이끌 수 있는 많은 이점들을 구비한다. 그러나, 그것들의 효율은 보다 대중적인 이중 단계 냉매 사이클 공정들보다 낮다.

기존 이중 단계 팽창기 공정들은 약 420에서 약 500 kWh/t LNG 범위에서 일반적으로 특정 전력 수요를 구비하는 반면, 이 해결책의 목적은 400 kWh/t보다 낮게 특정 전력 수요를 감소시킬 수 있다는 것이다.

천연 가스 원료의 냉각은 많은 다른 냉각 공정 사이클들에 의해 달성될 수 있고, 그것들 중 하나는 질소 팽창기 사이클의 이용을 수반하고, 그것의 가장 단순한 형태로, 폐쇄된 루프가 활용되어 질소 가스는 우선 압축되고, 공냉 또는 수냉에 의해 대기 조건으로 냉각되고, 그런 다음 차가운 저압 질소 가스를 구비하는 역류(counter-current) 교환에 의해 추가적으로 냉각된다. 냉각된 질소 흐름은 그런 다음 차가운 저압 흐름을 생산하기 위해 터보-팽창기(turbo-expander)를 통해 팽창된다. 차가운 질소 가스는 열 교환 장치 내 고압 질소 흐름과 천연 가스 원료를 냉각시키기 위해 사용된다. 질소 팽창기에 의해 팽창기 내에서 생산되는 생산물(work)은 팽창기의 축에 연결된 질소 부스터 압축기(nitrogen booster compressor) 내에서 복구된다. 그러므로, 이 공정에서 차가운 질소는 냉각에 의해 천연 가스를 액화시키기는 데 사용될 뿐만 아니라 차가운 질소는 동일한 열 교환기 내 질소 가스를 냉각시키거나 미리 냉각시키기 위해(precool) 사용될 수 있다. 미리 냉각되거나 냉각된 질소는 그런 다음 차가운 질소 냉매를 형성하기 위해 팽창에 의해 추가적으로 냉각된다.

이 특별하게 선택된 실시예에서 공정은 질소 압축기 유닛을 위한 적어도 하나의 측면 흐름을 구비하고 다양한 질소 압력 레벨들(고압(HP: 따뜻한(warm)), 중간 압(IP) 및 저압(LP: 차가운(cold)))이 결합된 다양한 평행하게 위치된 팽창기들을 구비하는 LNG 생산을 위한 삼중 팽창 공정(triple expansion process)에 기반된다.

액화를 위한 방법 및 공정은 해양 이용(offshore use)에 구체적인 이점을 구비하는 최적화된 N2 팽창기 공정으로 매우 적합하다; N2 냉각 공정의 고유한 안전 이점을 이용하고, 약간의 복잡성을 추가하기는 하나, 비교적 작은 공정 공간(process footprint)과 결합되어 시스템 효율을 최대화시킨다.

공정은 제3 압력 레벨 및 제3 팽창 단계를 추가하는 것에 의해 추가적으로 개선될 수 있다. 이 구성에서 제4 압력 레벨-압축기 배출(compressor discharge)로부터의 고압, 두 개의 중간압들 및 저압-은 질소 흐름들의 순환을 위해 존재한다.

HP 질소는 콜드 박스 내에서 서브-냉각될(sub-cooled) 수 있고, 콜드 박스 안으로 다시 공급되는 차가운 N2 흐름을 발생시키며, 주된 질소 압축기의 제3 단계 흡입(third stage suction)으로 반환한다.

더 서브-냉각된 HP 질소는 IP 팽창기에 공급하기 위해 제2 추출 흐름 내에 취해지고, 콜드 박스 안으로 다시 공급되는 제2 차가운 N2 흐름을 발생시키며, 주된 질소 압축기의 제2 단계 흡입으로 반환한다.

남아 있는 서브-냉각된 HP 질소는 LP 팽창기에 공급하기 위해 제3 추출 흐름 내에 취해지고, 콜드 박스 안으로 다시 공급되는 제3 차가운 N2 흐름을 발생시키며, 주된 질소 압축기의 제1 단계 흡입에 반환한다.

제3 단계 압축기 배출로부터 압축된 질소는 세 개의 터보-팽창기들에 연결된 압축기들을 이용하여 압력 내에서 더 부스트된다(boosted). 각각의 압축기는 공통된 구동 축 상에서 개별적인 터보-팽창기에 연결된다.

주된 질소 압축기는 주된 질소 압축기에 구동 축에 의해 결합된, 일 실시예에서 가스-터빈인, 압축기 구동기 GT에 의해 구동된다.

이런 식으로, 세 단계의 냉각(chilling)이 산출되고, 동시에, 콜드 박스로부터 모든 반환류들(return flows)이 주된 질소 압축기에 연결되므로, 주된 질소 가스 압축기 파워는 최소화되고, LNG 생산 공정의 전체적인 효율성이 개선될 수 있다.

전체 공정 체계(entire process scheme)의 효율성은 콜드 박스에 들어가기 전에 공정 가스의 입구 온도(inlet temperature)를 낮추기 위해, 냉매 루프(refrigerant loop) 또는 다른 냉각 수단을 이용하는 예비-냉각 단계의 추가에 의해 추가적으로 개선될 수 있다.

부유식 LNG 플랜트에 적용될 가능한 LNG 공정 시스템들의 상세한 설명은 비-전면적(non-exhaustive)이다. 게다가 부유식 LNG 플랜트 상에서 하역 이용에 적합한 LNG 공정 시스템들은 기술적으로 및 경제적으로 실행 가능하다면 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 부유식 LNG 플랜트가 가스 액화 플랜트 대신에 재가스 유닛(regas unit)이 제공된 LNG 재기화 플랜트(LNG regasification plant)로 사용될 수 있다는 것은 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다. 이 경우에 탱크들에 저장된 LNG는 재기화 플랜트에 이송되어 다시 가스를 생성하고 해안으로 수중 가스 배관에 연결된 반출 라이저(export riser) 및 터릿(turret)을 통해 반출될 수 있다.

또한 본 발명의 범위 내에서 부유식 재기화 플랜트에 재가스화된(regassed) LNG인 가스에 의해 가동되는 가스로 구동되는 발전소가 제공된다면 해양 부유식 발전소가 제공될 수 있다. 생산된 전기는 수중 HV 케이블을 통해 및 터릿 상에 위치된 전기 스위블(electrical swivel)을 통해 해안에 반출될 수 있다.

1: 부유식 LNG 플랜트
10: 제1 개조된 LNG 캐리어
11, 12: 직원 구역
20: 제2 개조된 LNG 캐리어
14, 24: LNG 저장 탱크
30: 연결 구조
40: 외부 터릿
41: 내부 터릿
50: 헬리콥터 데크
60: 하역 암들
80: 탄화수소 액체들을 저장하기 위한 탱크

Claims

선체 및 적어도 하나의 LNG 저장 탱크가 각각 제공된 제1 및 제2 개조된 LNG 캐리어를 포함하는 부유식 LNG 플랜트에 있어서,
상기 부유식 LNG 플랜트는,
쌍-선체 선박(twin-hull vessel)을 획득하기 위해 상기 제1 및 제2 개조된 LNG 캐리어의 선체를 연결하기 위한 연결 구조;
상기 부유식 LNG 플랜트 상에서 LNG 처리를 위한 공정 장비(process equipment); 및
해저에 상기 부유식 LNG 플랜트를 계류시키기 위한 계류 시스템(mooring system);
을 포함하고,
적어도 하나의 제1 및 제2 개조된 LNG 캐리어(carrier)는, 원래(originally) 복수 개의 LNG 탱크들이 제공된, LNG 캐리어를 각각 포함하고, LNG 처리를 위한 상기 공정 장비를 설치하기 위해 상기 부유식 LNG 플랜트 상에 공간을 생성하도록 적어도 하나의 LNG 탱크가 적어도 하나의 LNG 캐리어로부터 제거 및/또는 불활성화되는 부유식 LNG 플랜트.
제1항에 있어서,
상기 계류 시스템에는 터릿(turret)이 제공되어 상기 부유식 LNG 플랜트에 풍향계(weathervane)를 허용하는 부유식 LNG 플랜트.
제2항에 있어서,
상기 터릿은 상기 제1 및 제2 LNG 캐리어의 각각의 선체들 외부에 위치되는 부유식 LNG 플랜트.
제1항에 있어서,
상기 연결 구조는 상기 제1 및 제2 개조된 LNG 캐리어의 선체 사이에 추가적인 갑판 공간(deck space)을 제공하고 상기 공정 장비는 상기 연결 구조에 의해 제공된 추가적인 갑판 공간 상에 적어도 부분적으로 설치되는 부유식 LNG 플랜트.
제1항에 있어서,
상기 부유식 LNG 플랜트는 상기 플랜트 및 상기 해저 사이에 가스의 이송을 위해 해저에 있는 플렉시블 라이저(flexible riser)를 통해 연결되는 부유식 LNG 플랜트.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 개조된 LNG 캐리어는 반드시 평행하게 연결되는 부유식 LNG 플랜트.
제1항에 있어서,
LNG 처리를 위한 상기 공정 장비는 천연 가스의 액화를 위한 수단을 포함하는 부유식 LNG 플랜트.
제1항에 있어서,
LNG 처리 동안 분리된 유체들을 저장하기 위한 저장소(reservoir)를 포함하고, 상기 저장소는 상기 제1 및 제2 개조된 LNG 캐리어 사이의 연결 구조 내에 위치되는 부유식 LNG 플랜트.
제1항에 있어서,
상기 부유식 LNG 플랜트에는 추가적인 선체 용적(hull volume)를 생성하기 위해 적어도 하나의 돌출판(sponsoon)이 제공되는 부유식 LNG 플랜트.
제1항에 있어서,
상기 LNG 처리의 부산물(by-product)로 생산되는 탄화수소 액체들을 선적 또는 하역하도록 구성된 이송 장치들을 더 포함하는 부유식 LNG 플랜트.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부유식 LNG 플랜트에는 LNG를 선적 또는 하역하기 위한 LNG 이송 장치들이 제공되는 부유식 LNG 플랜트.
부유식 LNG 플랜트로 제1 및 제2 LNG 캐리어를 개조하기 위한 방법에 있어서,
상기 LNG 캐리어는 적어도 선체 및 복수 개의 LNG 저장 탱크들을 포함하고,
상기 방법은,
제1 및 제2 개조된 LNG 캐리어를 획득하기 위해, 상기 제1 및/또는 제2 LNG 캐리어로부터 적어도 하나의 LNG 탱크를 제거하는 단계;
쌍-선체 선박을 획득하기 위해 연결 구조에 의해 상기 제1 및 제2 개조된 LNG 캐리어를 연결하는 단계;
상기 쌍-선체 선박 상에 LNG 처리를 위한 공정 장비를 설치하는 단계; 및
해저에 상기 부유식 LNG 플랜트를 계류시키기 위해 상기 쌍-선체 선박 상에 계류 시스템을 설치하는 단계;
를 포함하는 부유식 LNG 플랜트로 제1 및 제2 LNG 캐리어를 개조하기 위한 방법.
제12항에 있어서,
상기 방법은 상기 부유식 LNG 플랜트에 풍향계(weathervane)를 허용하기 위한 터릿을 상기 계류 시스템에 제공하는 단계를 포함하는 방법.
제12항에 있어서,
상기 방법은 추가적인 갑판 공간을 생성하기 위해 상기 제1 및 제2 개조된 LNG 캐리어의 선체 사이에 연결 구조를 연결하는 단계 및 적어도 부분적으로 상기 연결 구조에 의해 제공된 추가적인 갑판 공간 상에 상기 공정 장비를 설치하는 단계를 포함하는 방법.
제12항에 있어서,
상기 방법은 상기 제1 및 제2 개조된 LNG 캐리어를 반드시 평행하게 연결하는 단계를 포함하는 방법.
제12항에 있어서,
LNG 처리를 위한 상기 공정 장비는 천연 가스의 액화를 위한 수단을 포함하는 방법.
제12항에 있어서,
상기 방법은 LNG 처리 동안 분리된 유체들을 저장하기 위한 저장소를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 저장소는 상기 제1 및 제2 개조된 LNG 캐리어 사이의 연결 구조 내에 위치되는 방법.
제12항에 있어서,
상기 방법은 추가적인 선체 용적을 생성하기 위한 적어도 하나의 돌출판을 상기 부유식 LNG 플랜트에 제공하는 단계를 포함하는 방법.
제12항에 있어서,
상기 방법은 LNG를 선적 또는 하역하기 위한 LNG 이송 장치들을 상기 부유식 LNG 플랜트에 제공하는 단계를 포함하는 방법.
제12항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법은 상기 LNG 처리의 부산물로서 생산되는, 탄화수소 액체들을 선적 또는 하역하기 위한 이송 장치들을 상기 부유식 LNG 플랜트에 제작하는 단계를 포함하는 방법.