KR102172666B1 - 부유체 설비 - Google Patents

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닛키 글로벌 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 천연가스 액화장치를 구비하는 부유체 설비에 있어서의 가연성 물질의 누설 발생의 영향을 억제하는 기술을 제공한다. [해결 수단] 부유체 설비(1)는 천연가스 액화장치를 구비하고, 선체 폭방향보다 선체 길이방향으로 긴 평면 형상을 가지는 부유체부(11)에는, 거주부(13) 부근의 위치에 핫 엔드부(2)가 배치되고, 핫 엔드부(2)보다 터릿(12) 부근의 위치에 콜드 엔드부(3)가 배치된다. 상기 콜드 엔드부(3)는, 천연가스로부터 분리된 액체 탄화수소 성분을 증류하기 위한 증류탑(341, 342, 343)과, 상기 천연가스를 액화시키기 위한 주 극저온 열교환기(321)가 서로 다른 모듈(30)에 설치되고, 더욱이 이러한 모듈(30)은, 가연성 물질의 누설, 폭발이나 화재가 발생했을 때의 영향을 억제할 수 있는 배치 위치를 선택하고 있다.

Description

부유체 설비
본 발명은, 부유체 설비 상에 천연가스 액화장치를 배치하는 기술에 관한 것이다.
해저의 가스전으로부터 산출된 천연가스의 액화처리를 행하는 설비로서, 가스전 부근의 해상에 선체 등의 부유체부를 배치하고, 해당 부유체부 상에 천연가스 액화장치를 설치한 FLNG(Floating LNG)라고 하는 부유체 설비가 알려져 있다.
부유체부 상에 설치되는 천연가스 액화장치는, 액화되기 전의 천연가스로부터 각종 불순물을 제거하는 전처리를 행하기 위한 기기나, 전처리 후의 천연가스를 냉각 및 액화시켜 LNG(Liquidized Natural Gas)를 얻는 액화처리를 실시하기 위한 기기 등의 다수의 기기를 구비하고 있다.
여기서, FLNG는 주위로부터 멀리 떨어진 지역에서 LNG의 생산을 실시하는 경우가 많아, 천연가스나 LNG 등의 가연성 물질의 누설, 폭발이나 화재가 발생하였을 때, 외부로부터 도움을 받아 소화 활동을 실시하는 것이 곤란한 경우가 있다. 이 때문에, 부유체부 상에 설치되는 천연가스 액화장치는, 폭발의 영향이나 화재의 확대를 억제하기 쉬운 기기 배치를 행하는 것이 바람직하다.
예를 들어 비특허문헌 1에는, 전처리나 액화처리 등에 관련되는 기기군을 소정의 프로세스마다 복수의 모듈로 나누어 부유체부 상에 배치함에 있어, 서로 이웃이 되는 모듈 사이에 세이프티 갭이라고 하는 안전구역(빈 공간)을 설치하는 기술이 기재되어 있다. 안전구역은, 누설된 가연성 물질(가연성 기체나, 가연성 액체의 기화물)이 기기군 틈으로 비집고 들어가 고속으로 확산되는 것을 억제하고, 또한, 해당 안전구역에 부는 바람에 의해 가연성 물질의 외부로의 배기를 촉진한다. 이 결과, 효과적으로 폭발의 영향을 저감시키거나 화재의 확대를 막을 수 있다.
한편, 비특허문헌 1은, 복수의 모듈에 대해서, 천연가스 액화장치를 구성하는 다수의 기기를 어떻게 배분하고, 또한, 이러한 모듈을 서로 어떻게 배치하는 것이 가연성 물질의 누설에 수반하는 폭발이나 화재의 확대를 막는데 있어서 효과적일까에 관해서는 전혀 나타나 있지 않다.
Li et al. "Gas dispersion risk analysis of safety gap effect on the innovating FLNG vessel with a cylindrical platform", Journal of Loss Prevention in the Process Industries, Elsevier, 2016, 40, p. 304-316
본 발명은, 이러한 배경 하에 이루어진 것으로서, 천연가스 액화장치를 구비하는 부유체 설비에 있어서의 가연성 물질의 누설 발생의 영향을 억제하는 기술을 제공한다.
본 발명의 부유체 설비는, 천연가스 액화장치를 구비하는 부유체 설비로서,
해상에 배치되고, 선체 폭방향보다 선체 길이방향으로 긴 평면형상을 가지는 부유체부와,
상기 선체 길이방향을 따라서 볼 때 상기 부유체부의 일단측으로서, 상기 부유체부의 본체 외부에 설치되어, 상기 부유체부를 계류시킴과 함께, 천연가스의 수중 수송용 라이저에 접속되는 터릿과,
상기 일단측과는 반대의, 상기 부유체부의 타단측에 설치되는 거주부와,
상기 부유체부의 상기 선체 길이방향을 따라 설치되어, 액화천연가스의 운반선을 접현(接舷)시키는 접현 위치와,
상기 터릿과 상기 거주부 사이의 상기 부유체부 상에 설치되어, 상기 라이저를 통하여 공급받은 천연가스를 가스상태에서 처리하는 처리기기를 포함하는 핫 엔드부와, 상기 천연가스로부터 얻어진 탄화수소 액체를 취급하는 처리기기를 포함하는 콜드 엔드부를 포함하는 천연가스 액화장치
를 구비하며,
상기 선체 길이방향의 거주부 부근의 위치에 상기 핫 엔드부가 배치되고, 상기 핫 엔드부보다 터릿 부근의 위치에 상기 콜드 엔드부가 배치되는 것과,
상기 콜드 엔드부는, 상기 탄화수소의 액체를 처리하는 처리기기를 포함하는 기기군(機器群)이 설치된 복수 조(組)의 모듈로 구분되고, 이들 모듈이 나열되어 배치되는 것과,
상기 복수 조의 모듈에는, 상기 천연가스로부터 분리된 액체 탄화수소 성분을 증류시키기 위한 증류탑과, 상기 천연가스를 액화시키기 위한 주 극저온 열교환기가, 서로 다른 모듈에 설치되는 것과,
상기 주 극저온 열교환기를 포함하는 모듈은, 상기 접현 위치에서 볼 때 선체 폭방향의 중앙 위치보다 먼 쪽의 영역에 배치되는 것과,
상기 콜드 엔드부 중에서도 상기 터릿 부근의 위치에는, 상기 증류탑을 포함하는 모듈이 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 부유체 설비는 이하의 특징을 구비할 수 있다.
(a) 상기 증류탑을 포함하는 모듈은, 상기 접현 위치에서 볼 때 선체 폭방향의 중앙 위치보다 가까운 쪽의 영역에 배치되는 것.
(b) 상기 거주부와 상기 핫 엔드부 사이에는, 유틸리티를 공급하기 위한 기기군을 포함하는 유틸리티부가 배치되는 것.
(c) 상기 주 극저온 열교환기가 설치된 모듈과는 다른 모듈에 설치되는 증류탑에는, 탄소수 2 이상의 액체 탄화수소 성분으로부터 에탄을 증류 분리하는 디에타나이저, 상기 액체 탄화수소 성분으로부터 프로판을 증류 분리하는 디프로파나이저, 및 상기 액체 탄화수소 성분으로부터 부탄을 증류 분리하는 디부타나이저 중 하나 이상이 포함되는 것. 이 때, 상기 디에타나이저, 디프로파나이저, 디부타나이저인 3개의 증류탑을 포함하고, 이들 복수의 증류탑이 공통의 모듈에 설치되는 것. 또는, 상기 디에타나이저, 디프로파나이저, 디부타나이저인 3개의 증류탑을 포함하고, 이들 중 2개의 증류탑과 나머지 1개의 증류탑이 서로 다른 모듈에 설치되는 것. 이 때, 상기 1개의 증류탑이 설치된 모듈에는, 상기 천연가스를 메탄가스와 탄소수 2 이상의 액체 탄화수소 성분으로 증류 분리하는 디메타나이저가 설치되는 것.
본 발명은, 가연성 물질의 대규모 누설원이 되는 탄화수소 액체를 취급하는 콜드 엔드부 내의 처리기기 중, 해당 액체의 수용량이 많은 증류탑, 및 주 극저온 열교환기에 주목하여, 이것들을 다른 모듈에 배치하고 있다. 게다가, 증류탑을 포함하는 모듈이나 주 극저온 열교환기를 포함하는 모듈에 대해서도, 가연성 물질의 누설, 폭발이나 화재가 발생했을 때의 영향을 억제할 수 있는 배치 위치를 선택하고 있다.
도 1은 천연가스 처리장치에서 실시되는 각종 처리를 나타내는 블록도이다.
도 2는 실시형태에 따른 FLNG에 설치되는 각 부의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 3은 상기 FLNG 상의 각 부의 배치를 나타내는 제1 측면도이다.
도 4는 상기 FLNG 상의 각 부의 배치를 나타내는 제2 측면도이다.
도 5는 복수의 모듈을 포함하는 콜드 엔드부의 제1 배치예를 나타내는 평면도이다.
도 6은 상기 콜드 엔드부의 제2 배치예를 나타내는 평면도이다.
도 7은 상기 콜드 엔드부의 제3 배치예를 나타내는 평면도이다.
도 8은 상기 콜드 엔드부의 제4 배치예를 나타내는 평면도이다.
도 9는 파이프랙과 통합된 모듈을 구비하는 FLNG의 평면도이다.
도 10은 상기 통합형의 모듈의 측면도이다.
도 11은 통합형의 모듈을 포함하는 콜드 엔드부의 배치예를 나타내는 평면도이다.
도 1은 FLNG(1)의 부유체부인 선체(11) 상에 설치되는 천연가스(NG) 액화장치에서 실시되는 처리의 흐름을 나타내는 블록도이다.
본 예의 NG 액화장치는, NG에 포함되는 메탄을 분리하여 액화한다.
도 1에 도시된 바와 같이, NG는, 기액분리부(21)에서 NG 중에 포함되는 액체가 분리된 후, 각종 불순물을 제거하는 전처리를 한다. 액체가 분리된 NG는, 우선 산성가스 제거부(22)에서 산성가스가 제거된다. 산성가스 제거부(22)는, 예를 들어 산성가스를 흡수하는 흡수액과 천연가스를 향류 접촉시키는 접촉탑을 구비하는 흡수 설비에 의해 구성되고, 액화시 LNG 중에서 고화될 우려가 있는 산성가스인 이산화탄소나 황화수소가 천연가스로부터 흡수액으로 흡수되어 제거된다.
산성가스 제거부(22)에서 처리된 NG는, 나아가서, 수분 제거부(23)에서 수분이 제거된 후, 수은 제거부(24)에서 수은이 제거된다.
이들 수분 제거부(23), 수은 제거부(24)는, 예를 들어 각각 수분을 흡착하는 흡착제, 수은을 흡착하는 수은 흡착제가 충전된 흡착탑을 구비하고 있다.
이상에서 설명한 기액분리부(21), 산성가스 제거부(22), 수분 제거부(23) 및 수은 제거부(24)는, 냉각 전에 NG 중의 액체를 분리하고, 가스로부터 불순물을 제거하는 것이므로, 이러한 처리부 21, 22, 23, 24 전체를, 핫 엔드부(2)라고도 한다.
또한, 수은 제거부(24)는 산성가스 제거부(22)의 전단에 위치될 수도 있다.
그 다음, 불순물이 제거된 천연가스는 냉각되고, 탄화수소 분리부(31)에서, 메탄과 탄소수 2 이상의 액체 탄화수소 성분인 중질 탄화수소로 분리된다. 탄화수소 분리부(31)에는, 예를 들어 증류탑인 디메타나이저가 설치되어 있다.
탄화수소 분리부(31)에서 분리된 메탄은, 액화부(32)에서 냉각 및 액화되어 액화천연가스(LNG)가 된다. 액화부(32)에는, 주 냉매(메탄, 에탄, 프로판, 부탄 및 질소 등으로 이루어지는 혼합냉매 또는 질소냉매)를 이용하여 메탄을 액화시키기 위한 주 극저온 열교환기(MCHE: Main Cryogenic Heat Exchanger)가 설치되어 있다. 또한, 주 극저온 열교환기(MCHE)란, 스파이럴 와운드형 또는 콜드 박스형 등의 열교환기를 말한다.
또, 탄화수소 분리부(31)에서 메탄과 분리된 탄소수 2 이상의 중질 탄화수소는, 증류부(34)에서 에탄, 프로판, 부탄이 차례로 증류 분리된다. 에탄과 소량의 메탄을 포함하는 경질분은 액화부(32)에 되돌려지고, 프로판과 부탄은 LPG로서 FLNG(1) 내에서 이용되거나(일부의 에탄도 FLNG(1) 내에서 냉매로서 이용), 또는 출하된다. 또, 나머지의 중질분은 컨덴세이트로서 후술하는 컨덴세이트 탱크(43)에 보내진다. 증류부(34)에는, 에탄, 프로판, 부탄의 각 증류 분리를 실시하는 증류탑인 디에타나이저, 디프로파나이저, 디부타나이저가 설치되어 있다.
LNG는, 그 후, LNG의 일부를 기화(엔드 플래시)시키는 것에 의해, LNG의 온도 조정을 실시하는 엔드 플래시부(33)를 거쳐, 부유체부(11) 내에 설치되어 있는 LNG 탱크(44)로 이송된다. LNG 탱크(44)에 저장된 LNG는, 예를 들어 LNG 탱커(6)를 향해 출하된다.
여기서 탄화수소 분리부(31), 액화부(32), 엔드 플래시부(33), 증류부(34)는, 냉각된 탄화수소의 액체를 취급하는 것이므로, 이러한 처리부 31, 32, 33, 34 전체를 콜드 엔드부(3)라고도 한다.
또, 기액분리부(21)에서 천연가스로부터 기액분리된 액체성분(컨덴세이트)의 일부는, 증기압 조정부(42)에서 경질 탄화수소를 제거하는 처리가 실시된 후, 컨덴세이트 탱크(43)에 저장되어 출하된다.
게다가, 기액분리된 컨덴세이트로부터는, 수분을 포함하는 부동액이 상분리되고, 해당 부동액은 재생 처리부(41)에서 재생 처리된다. 부동액에는 모노에틸렌글리콜(MEG) 등이 이용되고, 재생된 부동액은 천연가스의 웰 사이트로 재공급된다.
또, 엔드 플래시 가스나 LNG 탱크(44)에서 LNG로부터 증발한 보일오프 가스(BOG)는, 압축기 등으로 이루어지는 승압부(45)에서 승압되어, 일부는 연소가스로서 사용되고 나머지는 액화부(32)의 입구 측으로 되돌아간다.
또, FLNG(1)의 선체(11)에는, 발전용 터빈이나 발전기, 상기 터빈의 동력원, 각 증류탑의 열원이 되는 증기를 발생시키는 보일러 또는 온수, 핫 오일 등의 열매를 가열하는 가열 시스템 등의 유틸리티 기기군(群)이 설치되어 있다. 본 예의 FLNG(1)에 있어서, 이들 유틸리티 기기군은 정해진 영역에 배치되어 있다. 이하, 해당 영역에 정해져 배치된 유틸리티 기기군을 유틸리티부(52)라고 한다.
게다가, 선체(11)에는, FLNG(1)의 오퍼레이션 등을 실시하는 작업원이 거주하는 거주부(13)이 설치되고 있다. 예를 들어 거주부(13)는, 복층 건물의 철근 콘크리트 건물이나 철골 콘크리트 건물에 의해 구성되어 있다.
전술한 구성을 구비하는 본 예의 FLNG(1)는, NG 액화장치에서 가연성 물질의 누설, 폭발이나 화재가 발생했을 경우에, 폭발의 영향이나 화재의 확대를 억제하기 용이한 기기 배치가 이루어져 있다. 우선, 도 2의 평면도, 및 도 3, 도 4의 측면도를 참조하면서, 선체(11) 상에 있어서의 NG 액화장치(핫 엔드부(2), 콜드 엔드부(3)), 유틸리티부(52), 거주부(13)의 개략 배치에 대해 설명한다. 도 3, 도 4는, 각각, 도 2에서 A-A', B-B'로 나타내는 위치에서 취해진 측면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 예의 FLNG(1)는, 선체 폭방향보다 선체 길이방향으로 긴 평면 형상을 가지는 선체(11) 상에, NG 전처리 및 액화장치의 각 부(2, 3), 유틸리티부(52), 및 거주부(13)가 배치되어 있다. FLNG(1)의 선체 폭방향의 길이는 50 ~ 60m, 선체 길이방향의 길이는 300 ~ 400m를 예시할 수 있다.
선체(11)의 선수에는, 해당 선수보다 전방에 향하여 횡방향으로 돌출하도록 터릿 지지부(123)가 설치되고, 해당 터릿 지지부(123)에는 선체(11)를 계류시키기 위한 터릿(12)이 설치되어 있다. 이와 같이, 선체(11)의 본체 외부에 설치된 터릿(12)을 익스터널형(익스터널 터릿)이라고 한다.
터릿(12)으로부터는, 선체(11)를 계류하기 위한 복수 개의 계류삭(122)이 해저를 향하여 뻗어 있도록 설치되어 있다.
게다가, 터릿(12)에는, 해저의 가스전에서 산출된 NG의 수중 수송을 행하는 라이저(121)가 접속되어 있다. 도 1을 이용하여 설명한 기액분리부(21)에는, 해당 라이저(121)를 통하여 받은 NG가 공급된다.
터릿(12)이 설치되어 있는 선수를 선체(11)의 일단측이라고 할 때, 선체(11) 상에는, 선체 길이방향의 일단측으로부터 타단측을 향하여 콜드 엔드부(3), 핫 엔드부(2), 유틸리티부(52), 및 거주부(13)가 이 순서대로 배치되어 있다. 즉, 선체(11)의 선체 길이방향의 거주부(13) 부근의 위치에 핫 엔드부(2)가 배치되고, 핫 엔드부(2)보다 터릿(12) 근처의 위치에 콜드 엔드부(3)가 배치되어 있다. 그리고, 거주부(13)와 핫 엔드부(2) 사이에는, 유틸리티부(52)가 배치되어 있다.
여기서 콜드 엔드부(3)는, 도 1을 이용하여 설명한 각종 처리부(31~34)에 포함되는 기기군이, 복수의 콜드 엔드 모듈(30)로 나눠진 상태로 선체(11) 상에 배치되어 있다. 또, 핫 엔드부(2)에 대해서도 마찬가지로, 각 처리부(21~24)에 포함되는 기기군이, 복수의 핫 엔드 모듈(20)로 나눠진 상태로 선체(11) 상에 배치되어 있다.
콜드 엔드 모듈(30)이나 핫 엔드 모듈(20)의 "모듈"은, 높이 30~40m 정도의 공통의 프레임 내에, 각각, 각 처리부(31~34, 21~24)에 포함되는 기기군 중 일부를 조립하여 구성되는 구분 단위이다(후술하는 도 10 참조). 각 모듈 내에도, 타워 탱크나 열교환기 등의 정(靜)기기, 펌프 등의 동(動)기기, 각 정기기와 동기기 사이나 후술하는 파이프랙부(51)의 배관과의 사이를 접속하는 접속배관 등의 다수의 기기군이 배치된다.
예를 들어 모듈(핫 엔드 모듈(20), 콜드 엔드 모듈(30))은, 외부의 공장 등에서 건조되고, 완성된 모듈이 선체(11) 상에 설치되어 서로 접속되는 것에 의해, 핫 엔드부(2), 콜드 엔드부(3)를 구성한다.
도 2에 예시하는 FLNG(1)에서는, 2조의 핫 엔드 모듈(20)에 의해 핫 엔드부(2)가 구성되고, 또한, 3조의 콜드 엔드 모듈(30)에 의해 콜드 엔드부(3)가 구성되어 있다.
이들 핫 엔드 모듈(20)이나 콜드 엔드 모듈(30)의 배치 위치를 결정함에 있어, 발명자들은, 핫 엔드부(2)에서 취급되고 있는 유체와 콜드 엔드부(3)에서 취급되고 있는 유체와의 성질 차이에 주목하였다.
즉, 핫 엔드부(2)에 있어서는, 가스 상태의 NG로부터 각종 불순물을 제거하는 전처리를 실시한다. 이 때문에, 핫 엔드부(2)에서 가연성 물질인 NG의 누설이 발생한다고 하더라도, 핫 엔드부(2) 내에 확산되는 가연성 물질의 체적기준 확산량은, 핫 엔드부(2)로부터의 NG의 누설량과 대략 동등하다.
이것에 비해서 콜드 엔드부(3)에 있어서는, LNG나 LPG라고 하는 액체의 가연성 물질을 취급한다. 이러한 액체가 외부에 누설되면, 액체가 기화하여, 체적이 몇 백 배로도 증가한다. 이 때문에, 콜드 엔드부(3) 측에서 누설이 발생하였을 때의 가연성 물질의 체적기준 확산량은, 핫 엔드부(2) 측에서의 누설 발생시보다 대폭 증가할 우려가 있다.
때문에 본 예의 FLNG(1)는, 콜드 엔드 모듈(30) 내에 설치되는 기기에 주목하여 그 배치 위치를 결정하고 있다. 이하, 도 2 ~ 도 4를 참조하면서 콜드 엔드 모듈(30)의 배치 위치의 결정 방법을 설명한다.
도 2 ~ 도 4에 나타내는 FLNG(1)에 있어서는, 선수 측에 부착된 터릿 지지부(123)와, 선미 측에 설치된 유틸리티부(52) 사이에 개재된 영역 내에 핫 엔드 모듈(20) 및 콜드 엔드 모듈(30)이 배치된다. 해당 영역에는, 선체 폭방향의 중앙 위치에, 선체 길이방향을 따라 연장되도록 파이프랙부(51)가 설치되어 있다. 파이프랙부(51)는 NG 액화장치 내에서 취급되는 각종의 유체가 흐르는 배관군을 유지하는 프레임 구조체이다.
핫 엔드부(2)를 구성하는 2조의 핫 엔드 모듈(20)은, 유틸리티부(52)의 배치 영역과 인접하는 영역에, 파이프랙부(51)의 선미측 단부를 좌우현 양측으로부터 사이에 두도록 나란히 배치되어 있다.
또, 콜드 엔드부(3)를 구성하는 3조의 콜드 엔드 모듈(30)은, 핫 엔드 모듈(20)의 배치 영역보다 선수측 영역에서, 파이프랙부(51)를 좌우현 양측으로부터 사이에 두도록 분산되어 배치되어 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 선수측을 향해서 파이프랙부(51)의 우현측에는, 핫 엔드 모듈(20)과 인접하는 선수측의 영역에, 선체(11) 내의 LNG 탱크(44)로부터 LNG 탱커(운반선)(6)를 향하여 LNG를 출하하기 위한 출하설비(15)가 설치되어 있다. 그리고, 해당 출하설비(15)에 대해서 선수측에 인접하는 위치에는 콜드 엔드 모듈(30c)이 배치되어 있다.
한편, 선수측을 향해서 파이프랙부(51)의 좌현측에는, 핫 엔드 모듈(20)과 인접하는 선수측의 영역에, 안전구역(53)이 설치되어 있다. 그리고, 해당 안전구역(53)에 대해서 선수측에 인접하는 위치에는, 콜드 엔드 모듈(30b, 30a)이 순서대로 배치되어 있다.
안전구역(53)은, 누설된 가연성 물질이 기기군 틈으로 비집고 들어가, 고속으로 이동하는 것을 억제하는 역할을 수행한다. 또, 해당 안전구역(53)에서 불어오는 바람에 의해 가연성 물질의 외부로의 배기를 촉진하는 기능도 갖고 있다.
각 부(52, 20, 30)에 있어서의 가연성 물질의 취급량은, 유틸리티부(52), 핫 엔드 모듈(20), 콜드 엔드 모듈(30)의 순으로 많아진다. 여기서 가연성 물질의 취급량이 적은 유틸리티부(52)를 거주부(13)의 가장 가까이에 배치하고, 가연성 물질의 취급량이 많아지는 순으로 핫 엔드 모듈(20), 콜드 엔드 모듈(30)을 보다 먼 위치에 배치하는 것에 의해, 가연성 물질의 누설 발생시의 거주부(13)에의 영향을 저감시킬 수 있다.
또, 거주부(13)로부터 가장 먼, 선체(11)의 선수에는, FLNG(1)로부터 배출되는 가스를 연소시키는 플레어 스택(141)이 배치되어 있다. 그리고, 플레어 스택(141)은, LNG 탱커(6)의 접현 위치에서 볼 때 파이프랙부(51)(선체 폭방향의 중앙 위치)보다 먼 쪽인 선체(11)의 좌현측 선수에 배치되어 있다. 플레어 스택(141)의 기단부에는, 플레어 스택(141)에서 연소시키는 가스에 동반한 액체를 분리하기 위한 녹아웃 드럼(142)이 설치되어 있다. 이와 같이, 상단부에서 가스가 연소하고 있는 플레어 스택(141)으로부터 가능한 한 멀어진 위치에, 거주부(13)나 LNG 탱커(6)의 접현 위치가 설정되어 있다.
단, LNG 탱커(6)의 접현 위치에서 볼 때 파이프랙부(51)(선체 폭방향의 중앙 위치)보다 먼 쪽에 플레어 스택(141)을 설치하는 것은 필수적인 요건은 아니다. 후술하는 도 5에는, 상기 접현 위치와 같은 우현측 선수에 플레어 스택(141)을 배치한 예를 나타내고 있다.
익스터널형의 터릿(12)을 구비하는 FLNG(1)는, 항상 바람이 불어오는 쪽에 터릿(12)이 위치하도록 선체(11)가 계류된다. 때문에 전술한 바와 같이, 콜드 엔드부(3)나 플레어 스택(141)은, 거주부(13)로부터 가능한 한 떨어진 위치에 배치하는 것이 바람직하다.
게다가, 본 예의 FLNG(1)는, 콜드 엔드부(3) 내에 설치되어 있는 기기에 주목하여 콜드 엔드 모듈(30)의 배치 위치를 결정하고 있다는 점에서 특징을 갖는다.
즉, 본 예의 콜드 엔드부(3)에 있어서는, NG로부터 분리된 에탄, 부탄, 프로판의 액체 탄화수소 성분을 증류하기 위한 증류탑(디에타나이저(341), 디프로파나이저(342), 디부타나이저(343) 중 적어도 하나 이상)과, NG를 액화시키기 위한 MCHE(321)는, 서로 다른 콜드 엔드 모듈(30)에 설치되어 있다. 게다가, (i) MCHE(321)를 포함하는 콜드 엔드 모듈(30)은, LNG 탱커(6)의 접현 위치에서 볼 때 파이프랙부(51)(선체 폭방향의 중앙 위치)보다 먼 쪽인 선체(11)의 좌현 측에 배치되고, (ii) 증류탑(341, 342, 343)을 포함하는 콜드 엔드 모듈(30)은, 콜드 엔드부(3) 중에서도 터릿(12) 부근의 위치에 배치되어 있다.
이미 설명한 바와 같이 콜드 엔드부(3)에 있어서는, 누설 발생시에 있어서의 가연성 물질의 확산량이 많아질 우려가 있다. 때문에 특히 액체 가연성 물질의 보유량이 많은 증류탑(디에타나이저(341), 디프로파나이저(342), 디부타나이저(343) 중 적어도 하나 이상), 및 MCHE(321)를 서로 다른 콜드 엔드 모듈(30)에 배치한다. 그리고, 이들 콜드 엔드 모듈(30)의 배치 위치를 특정한 위치로 한정하는 것에 의해, 누설 발생시에 있어서의 다른 기기에의 영향이나 폭발의 영향, 화재의 확대를 억제하고 있다.
도 5의 확대 평면도는, 도 2 ~ 도 4를 이용하여 설명한 콜드 엔드 모듈(30) 배치에 있어서의 MCHE(321), 증류탑(341, 342, 343)의 기기 배치예를 나타내고 있다. 단, 이미 설명한 플레어 스택(141)의 배치 위치의 변형예를 나타내기 위해, 도 2, 도 4와는 달리, 도 5에는 우현측 선수에 플레어 스택(141)을 배치한 예를 나타내고 있다.
예를 들어 선체(11)의 좌현측에 배치된 2개의 콜드 엔드 모듈(30a, 30b) 중에서, 선수측에 배치된 콜드 엔드 모듈(30a)에는 디에타나이저(341), 디프로파나이저(342), 디부타나이저(343)가 설치되어 있다. 즉, 해당 콜드 엔드 모듈(30a)은, 콜드 엔드부(3) 중에서도 가장 터릿(12) 부근의 위치에 설치되어 (ii)의 요건을 만족하고 있다.
이미 설명한 바와 같이, 익스터널형의 터릿(12)을 구비하는 FLNG(1)는, 항상 바람이 불어오는 쪽에 터릿(12)이 위치하도록 선체(11)가 계류된다. 이 때문에, 터릿(12)과 가장 가까운 위치에 설치된 콜드 엔드 모듈(30a)은, 다른 콜드 엔드 모듈(30b)로 막히지 않고, 항상, 직접 바람이 불어오는 위치가 된다. 이 때문에, 증류탑(341, 342, 343)이 설치된 콜드 엔드 모듈(30a)에서 가연성 물질의 누설이 발생했다고 하더라도, 터릿(12) 쪽으로부터 불어오는 바람에 의해 가연성 물질의 외부로의 배기를 촉진시킬 수 있다.
또, 콜드 엔드부(3) 중에서도, 터릿(12)에 가장 가까운 위치는, 선체(11)의 선체 길이방향을 따라 볼 때, LNG 탱커(6)의 접현 위치로부터 떨어진 위치이기도 하다. 이 관점으로도, 콜드 엔드 모듈(30a)에서 가연성 물질의 누설이 발생했을 때의 LNG 탱커(6)에의 영향을 억제할 수 있다.
다음에, 콜드 엔드 모듈(30a)로부터 볼 때 선미측에 서로 이웃하는 위치에 배치된 콜드 엔드 모듈(30b)에는, MCHE(321)가 설치되어 (i)의 요건을 만족하고 있다. 또, MCHE(321)가 설치된 콜드 엔드 모듈(30b)에는, 엔드 플래시 드럼(331)이 병설되어 있다.
LNG 탱커(6)의 접현 위치로부터 떨어진 위치에 MCHE(321)를 배치하는 것에 의해, 콜드 엔드 모듈(30b)에서 가연성 물질의 누설이 발생했을 때 LNG 탱커(6)에의 영향을 억제할 수 있다.
그 밖에, 콜드 엔드 모듈(30b)과 핫 엔드 모듈(20)과의 사이에 설치되어 있는 안전구역(53)은, 예를 들어 콜드 엔드 모듈(30b)의 선체 길이방향 길이(L)에 대해서, 콜드 엔드 모듈(30b)과 핫 엔드 모듈(20)과의 이격 거리가 "L/5 이상 2L 이하", 바람직하게는 "L/5 이상 L 이하"가 되도록 설정하는 경우를 예시할 수 있다.
또, 선체(11)의 우현측에 배치된 콜드 엔드 모듈(30c)에는, 디메타나이저(311)가 배치되어 있다. 천연가스의 조성으로서 디메타나이저(311) 내의 액체 가연성 물질의 보유량이, 디에타나이저(341), 디프로파나이저(342), 디부타나이저(343), 및 MCHE(321) 내의 액체 가연성 물질의 각 보유량과 비교해서 적은 경우가 있다. 이 경우, MCHE(321)로부터의 가연성 물질의 누설 발생시의 영향과, 콜드 엔드 모듈(30)의 배치 위치를 결정할 때의 제약 조건이 지나치게 많아지는 영향을 비교하여, 디메타나이저(311)가 배치된 콜드 엔드 모듈(30)에는, 전술한 (i), (ii)의 제약을 두지 않을 수도 있다.
또한, NG 액화장치에 설치되는 증류탑에는, 디메타나이저(311)의 기능에 더하여, 디에타나이저(341), 디프로파나이저(342), 디부타나이저(343)의 기능을, 공통의 증류탑에서 실현시키는 것도 있다. 이러한 증류탑을 포함하는 콜드 엔드 모듈(30)의 배치에 대해서는, (ii)의 제약이 적용된다.
그 다음에, 도 6 ~ 도 8을 참조하면서, 증류탑(341, 342, 343), MCHE(321)가 설치된 복수의 콜드 엔드 모듈(30) 배치의 변형예에 대해 설명한다.
또한, 도 6 ~ 도 8에 나타내는 각 배치예에 있어서는, 콜드 엔드 모듈(30)의 설치 개수나 설치 위치, 평면에서 볼 때의 각 콜드 엔드 모듈(30)의 면적이 도 2 ~ 도 4에 나타낸 것과 일치하지 않는 경우가 있다.
도 6에 나타내는 예는, 증류탑(341, 342, 343)을 구비하는 콜드 엔드 모듈(30c)이 선체(11)의 우현측에 배치되어 있다. 이 콜드 엔드 모듈(30c)에 대해서도, 콜드 엔드부(3) 중에서도 터릿(12)에 가장 가까운 위치에 설치되고 있으므로, (ii)의 요건을 만족하고 있다.
또, MCHE(321)가 설치된 콜드 엔드 모듈(30a)에는, 디메타나이저(311)가 더 설치되어 있다. MCHE(321)를 구비하는 콜드 엔드 모듈(30a)은, LNG 탱커(6)의 접현 위치에서 볼 때 파이프랙부(51)보다 먼 쪽인 선체(11)의 좌현측에 배치되어 있으므로, (i)의 요건을 만족하고 있다.
다음에 도 7에 나타내는 예는, MCHE(321)가 설치된 콜드 엔드 모듈(30a)이 선체(11)의 좌현측에 배치되어 있으므로, (i)의 요건을 만족하고 있다. 또, 이 콜드 엔드 모듈(30a)에는 디메타나이저(311)도 병설되어 있다.
한편, 증류탑(341, 342, 343)이 설치된 콜드 엔드 모듈(30c)은, 선체(11)의 우현측으로서, 콜드 엔드부(3) 중에서도, 터릿(12)에 가장 가까운 위치에 설치되어 있다. 따라서, 해당 콜드 엔드 모듈(30c)에 대해서도 (ii)의 요건을 만족하고 있다.
도 8은, 디에타나이저(341), 디프로파나이저(342), 디부타나이저(343) 중 2개와, 나머지 1개를, 서로 다른 모듈(30)에 설치한 예를 나타내고 있다. 본 예에서는 디프로파나이저(342), 디부타나이저(343)가 공통의 콜드 엔드 모듈(30b)에 설치되고, 디에타나이저(341)가 디메타나이저(311)와 공통의 콜드 엔드 모듈(30c)에 설치되어 있다.
MCHE(321)가 설치된 콜드 엔드 모듈(30a)은, 선체(11)의 좌현측에 배치되어 있으므로, (i)의 요건을 만족하고 있다. 또, MCHE(321)가 설치된 콜드 엔드 모듈(30a)과, 2개의 증류탑(342, 343)이 설치된 콜드 엔드 모듈(30b)과의 사이에는, 안전 영역(53)이 배치되어 있다. 이 때문에, 콜드 엔드 모듈(30b)에서 가연성 물질의 누설이 발생한 경우에도, 기기군 틈으로 비집고 들어가 고속으로 퍼지는 것을 억제함과 함께, 해당 안전구역에서 불어오는 바람에 의해 가연성 물질의 외부로의 배기를 촉진시킬 수 있다.
또, 1개의 증류탑(341)이 설치된 콜드 엔드 모듈(30c)은, 선체(11)의 우현측으로서, 콜드 엔드부(3) 중에서도, 터릿(12)에 가장 가까운 위치에 설치되어 있다. 따라서, 해당 FLNG(1)에 대해서도, (ii)의 요건을 만족한 콜드 엔드 모듈(30c)을 구비하고 있다.
또한, MCHE(321)와 엔드 플래시 드럼(331)을 공통의 콜드 엔드 모듈(30) 내에 설치하는 것은 필수 요건은 아니다. 도 8에 나타내는 예에서는, MCHE(321)가 설치된 콜드 엔드 모듈(30a)과는 다른 콜드 엔드 모듈(30c) 내에 엔드 플래시 드럼(331)을 설치한 예를 나타내고 있다.
도 1 ~ 도 8을 이용하여 설명한 실시형태에 따른 FLNG(1)에 따르면 이하의 효과가 있다. 가연성 물질의 대규모 누설원이 되는 탄화수소 액체를 취급하는 콜드 엔드부(3) 내의 처리기기 중에서, 해당 액체의 수용량이 많은 디에타나이저(341), 디프로파나이저(342), 디부타나이저(343), 및 MCHE(321)에 주목하여, 이것들을 다른 모듈(30)에 배치하고 있다. 게다가, MCHE(321)를 포함하는 콜드 엔드 모듈(30)은, LNG 탱커(6)의 접현 위치에서 볼 때 파이프랙부(51)(선체 폭방향의 중앙 위치)의 반대쪽 즉 파이프랙부보다 먼 쪽에 배치되어 있다. 또, 증류탑(341, 342, 343)을 포함하는 콜드 엔드 모듈(30)은, 콜드 엔드부(3) 중에서도, 터릿(12)에 가장 가까운 위치에 배치되어 있다. 이러한 배치 구성을 채용하는 것에 의해, 가연성 물질의 보유량이 많은 증류탑(341, 342, 343), MCHE(321)에서의 가연성 물질의 누설, 폭발이나 화재가 발생했을 때 다른 기기에의 영향, 폭발의 영향 및 화재의 확대를 억제할 수 있다.
다음에, 도 9 ~ 도 11을 참조하면서, 공통의 프레임에 파이프랙이 통합된 핫 엔드 모듈(20'), 콜드 엔드 모듈(30')을 구비하는 FLNG(1a)의 예에 대해 설명한다. 도 10은, 도 9의 C-C'의 위치에서 취해진 콜드 엔드 모듈(30', 30)의 측면도이다.
도 10의 우측에 도시된 바와 같이, 종래의 콜드 엔드 모듈(30)은, 프레임(301) 내에 각종 정(靜)기기(302)나 동(動)기기(303), 이들 정기기(302)나 동기기(303) 사이 등을 접속하는 접속배관 등을 수용하는 구성으로 이루어져 있다. 한편, 예를 들어 핫 엔드 모듈(20)이나 다른 콜드 엔드 모듈(30)과의 사이에서 주고받는 유체가 흐르는 배관이 설치된 파이프랙부(51)는, 서로 독립된 프레임 구조체로서 구성되어 있었다.
이것에 비해서 도 10의 좌측에 도시된 콜드 엔드 모듈(30')은, 정기기(302)나 동기기(303)에 더하여, 종래에는 독립된 파이프랙부(51)에 설치되어 있던 배관군(511)을 공통의 프레임(301) 내에 수용한 구성으로 이루어져 있다. 해당 구성은, 외부의 공장 등에서 건조된 콜드 엔드 모듈(30')의 수송, 조립을 용이하게 하는 효과가 있다.
또한, 핫 엔드부(2) 측의 핫 엔드 모듈(20')에 있어서도 각각의 정기기(302), 동기기(303)와 배관군(511)이 공통의 프레임(301)에 수용된 구성으로 이루어져 있다. 단, 도 10에 나타낸 콜드 엔드 모듈(30')과 공통의 구조이므로, 측면도의 도시는 생략한다.
도 11은, 상기 파이프랙 통합형의 콜드 엔드 모듈(30')과 종래의 콜드 엔드 모듈(30)이 배치되어 있는 FLNG(1a)에 있어서의 증류탑(341, 342, 343), MCHE(321)의 기기 배치예를 나타내고 있다.
도 11의 예에서는, 좌현측에 배치된 2개의 콜드 엔드 모듈(30a, 30b) 중에서, 선수측에 위치하는 콜드 엔드 모듈(30a)에는 MCHE(321)가 설치되어 있다. 즉, 콜드 엔드 모듈(30a)은 (i)의 요건을 만족하고 있다.
또, 우현측의 콜드 엔드 모듈(30c)에는 디에타나이저(341), 디프로파나이저(342), 디부타나이저(343)가 설치되어 있다. 해당 콜드 엔드 모듈(30c)은, 콜드 엔드부(3) 중에서도, 터릿(12)에 가장 가까운 위치에 설치되어 있으므로, 이미 설명한 (ii)를 만족하고 있다.
1, 1a: FLNG, 11: 선체, 12: 터릿, 121: 라이저, 122: 계류삭, 123: 터릿 지지부, 13: 거주부, 141: 플레어 스택, 142: 녹아웃 드럼, 15: 출하설비, 2: 핫 엔드부, 20, 20': 핫 엔드 모듈, 21: 기액분리부(처리부), 22: 산성가스 제거부(처리부), 23: 수분 제거부(처리부), 24: 수은 제거부(처리부), 3: 콜드 엔드부, 30, 30', 30a ~ 30d: 콜드 엔드 모듈, 301: 프레임, 302: 정(靜)기기, 303: 동(動)기기, 31: 탄화수소 분리부(처리부), 311: 디메타나이저, 32: 액화부(처리부), 321: MCHE, 33: 엔드 플래시부(처리부), 331: 엔드 플래시 드럼, 34: 증류부(처리부), 341: 디에타나이저, 342: 디프로파나이저, 343: 디부타나이저, 41: 재생 처리부, 42: 증기압 조정부, 43: 컨덴세이트 탱크, 44: LNG 탱크, 45: 승압부, 51: 파이프랙부, 52: 유틸리티부, 53: 안전구역, 6: LNG 탱커.

Claims (7)

  1. 천연가스 액화장치를 구비하는 부유체 설비로서,
    해상에 배치되고, 선체 폭방향보다 선체 길이방향으로 긴 평면형상을 가지는 부유체부와,
    상기 선체 길이방향을 따라서 볼 때 상기 부유체부의 일단측으로서, 상기 부유체부의 본체 외부에 설치되어, 상기 부유체부를 계류시킴과 함께, 천연가스의 수중 수송용 라이저에 접속되는 터릿과,
    상기 일단측과는 반대의, 상기 부유체부의 타단측에 설치되는 거주부와,
    상기 부유체부의 상기 선체 길이방향을 따라 설치되어, 액화천연가스의 운반선을 접현(接舷)시키는 접현 위치와,
    상기 터릿과 상기 거주부 사이의 상기 부유체부 상에 설치되어, 상기 라이저를 통하여 공급받은 천연가스를 가스상태에서 처리하는 처리기기를 포함하는 핫 엔드부와, 상기 천연가스로부터 얻어진 탄화수소 액체를 취급하는 처리기기를 포함하는 콜드 엔드부를 포함하는 천연가스 액화장치
    를 포함하며,
    상기 선체 길이방향의 거주부 부근의 위치에 상기 핫 엔드부가 배치되고, 상기 핫 엔드부보다 터릿 부근의 위치에 상기 콜드 엔드부가 배치되는 것과,
    상기 콜드 엔드부는, 상기 탄화수소의 액체를 처리하는 처리기기를 포함하는 기기군(機器群)이 설치된 복수 조(組)의 모듈로 구분되고, 이들 모듈이 나열되어 배치되는 것과,
    상기 복수 조의 모듈에는, 상기 천연가스로부터 분리된 액체 탄화수소 성분을 증류시키기 위한 증류탑과, 상기 천연가스를 액화시키기 위한 주 극저온 열교환기가, 서로 다른 모듈에 설치되는 것과,
    상기 주 극저온 열교환기를 포함하는 모듈은, 상기 접현 위치에서 볼 때 선체 폭방향의 중앙 위치보다 먼 쪽의 영역에 배치되는 것과,
    상기 콜드 엔드부 중에서도 상기 터릿 부근의 위치에는, 상기 증류탑을 포함하는 모듈이 배치되는 것, 을 특징으로 하는 부유체 설비.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 증류탑을 포함하는 모듈은, 상기 접현 위치에서 볼 때 선체 폭방향의 중앙 위치보다 가까운 쪽의 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 부유체 설비.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 거주부와 상기 핫 엔드부 사이에는, 유틸리티를 공급하기 위한 기기군을 포함하는 유틸리티부가 배치되는 것을 특징으로 하는 부유체 설비.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 주 극저온 열교환기가 설치된 모듈과는 다른 모듈에 설치되는 증류탑에는, 탄소수 2 이상의 액체 탄화수소 성분으로부터 에탄을 증류 분리하는 디에타나이저, 상기 액체 탄화수소 성분으로부터 프로판을 증류 분리하는 디프로파나이저, 및 상기 액체 탄화수소 성분으로부터 부탄을 증류 분리하는 디부타나이저 중 하나 이상이 포함되는 것을 특징으로 하는 부유체 설비.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 디에타나이저, 디프로파나이저, 디부타나이저인 3개의 증류탑을 포함하고, 이들 복수의 증류탑이 공통의 모듈에 설치되는 것을 특징으로 하는 부유체 설비.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 디에타나이저, 디프로파나이저, 디부타나이저인 3개의 증류탑을 포함하고, 이들 중 2개의 증류탑과 나머지 1개의 증류탑이 서로 다른 모듈에 설치되는 것을 특징으로 하는 부유체 설비.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 나머지 1개의 증류탑이 설치된 모듈에는, 상기 천연가스를 메탄가스와 탄소수 2 이상의 액체 탄화수소 성분으로 증류 분리하는 디메타나이저가 설치되는 것을 특징으로 하는 부유체 설비.
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