KR102287805B1 - 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물 - Google Patents

가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물 Download PDF

Info

Publication number
KR102287805B1
KR102287805B1 KR1020190115592A KR20190115592A KR102287805B1 KR 102287805 B1 KR102287805 B1 KR 102287805B1 KR 1020190115592 A KR1020190115592 A KR 1020190115592A KR 20190115592 A KR20190115592 A KR 20190115592A KR 102287805 B1 KR102287805 B1 KR 102287805B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
fuel
scrubber
heat exchanger
compressor
Prior art date
Application number
KR1020190115592A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210033816A (ko
Inventor
염승종
박상민
김영훈
황새봄
Original Assignee
한국조선해양 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국조선해양 주식회사 filed Critical 한국조선해양 주식회사
Priority to KR1020190115592A priority Critical patent/KR102287805B1/ko
Publication of KR20210033816A publication Critical patent/KR20210033816A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102287805B1 publication Critical patent/KR102287805B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B25/00—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby
    • B63B25/02—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods
    • B63B25/08—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid
    • B63B25/12—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed
    • B63B25/16—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed heat-insulated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C9/00—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/01—Propulsion of the fluid
    • F17C2227/0128—Propulsion of the fluid with pumps or compressors
    • F17C2227/0157—Compressors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0337—Heat exchange with the fluid by cooling
    • F17C2227/0341—Heat exchange with the fluid by cooling using another fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/01—Purifying the fluid
    • F17C2265/015—Purifying the fluid by separating
    • F17C2265/017—Purifying the fluid by separating different phases of a same fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/06—Fluid distribution
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0102—Applications for fluid transport or storage on or in the water

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

본 발명은 해양 구조물에 적용하기 위한 가스 처리 시스템에 있어서, 해양 구조물에서 생산되는 천연가스를 가압하는 가스 처리 시스템으로서, 상기 해양 구조물에서 생산되는 천연가스를 상분리시키는 스크러버; 상기 스크러버로부터 배출되는 가스를 압축하는 압축기; 상기 압축기로부터 배출되는 가스를 열매체로 냉각시키는 열교환기; 상기 열교환기로부터 배출되는 가스를 상분리시키는 배출 스크러버; 상기 배출 스크러버로부터 배출되는 가압된 가스를 수요처로 공급하는 가스 배출 라인; 및 상기 압축기에 연료 가스를 공급하는 연료 공급 시스템을 포함하고, 상기 열교환기의 하류에는 열매체의 적어도 일부를 분기하는 열매체 분기 라인이 구비되고, 상기 연료 공급 시스템은 상기 연료 가스를 예열하는 연료 열교환기를 포함하고, 상기 연료 열교환기는 상기 연료 가스를 상기 열매체 분기 라인을 이용하여 예열하는 것을 특징으로 한다.

Description

가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물{A gas treating system and marine structure including the same}
본 발명은 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물에 관한 것이다.
해양 플랜트는 가스전에서 생산되는 천연가스와 같은 해저 자원을 채취하는 시설을 의미한다.
가스전에서 천연가스를 생산하는 경우, 시간이 지남에 따라 저류층의 압력이 감소하기 때문에 해저로부터 해양 플랜트의 탑사이드에 도달하는 가스의 압력도 감소하는 문제가 발생한다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 천연가스 생산 초기에는 생산 분리 시스템(production separation system)을 고압으로 운전하다가, 가스의 압력이 낮아짐에 따라 저압으로 운전하고, 저압 운전 조건에서 분리되는 가스는 부스팅 압축 플랫폼(Boosting Compression Platform, BCP)과 같은 가스 처리 시스템에서 가스를 가압 처리함으로써 탑사이드 등의 수요처로 공급할 수 있게 된다.
일반적으로, 부스팅 압축 플랫폼은 스크러버, 압축기, 냉각기와, 상기 압축기를 구동하는 데에 필요한 연료 공급 시스템으로 구성된다. 종래 부스팅 압축 플랫폼은 전기 히터를 이용하여 연료 가스를 예열한 뒤 압축기의 터빈에 공급하여 압축기를 구동하였다. 이로 인해 상기 전기 히터 및 상기 냉각기를 구동하는 데에 필요한 에너지 소모가 크다는 문제가 있었다.
한편, 일반적으로 천연가스의 가압 과정에서 분리되는 액체는 플랜트로 다시 이송되어 폐기하게 되는데, 이러한 액체는 물, 헤비카본 등을 포함하며, 여전히 일정량의 메탄을 포함하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 가스 처리 시스템에서 발생하는 열을 이용하여 압축기 구동을 위한 연료 가스를 예열하는 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 가스 처리 시스템에서 가스 처리시 분리되는 액체를 응축시켜 압축기 구동을 위한 연료로 이용하는 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 가스 처리 시스템은, 해양 구조물에서 생산되는 천연가스를 가압하기 위한 것으로, 상기 해양 구조물에서 생산되는 천연가스를 상분리시키는 스크러버; 상기 스크러버로부터 배출되는 가스를 압축하는 압축기; 상기 압축기로부터 배출되는 가스를 열매체로 냉각시키는 열교환기; 상기 열교환기로부터 배출되는 가스를 상분리시키는 배출 스크러버; 상기 배출 스크러버로부터 배출되는 가압된 가스를 수요처로 공급하는 가스 배출 라인; 및 상기 압축기에 연료 가스를 공급하는 연료 공급 시스템을 포함하고, 상기 열교환기의 하류에는 열매체의 적어도 일부를 분기하는 열매체 분기 라인이 구비되고, 상기 연료 공급 시스템은 상기 연료 가스를 예열하는 연료 열교환기를 포함하고, 상기 연료 열교환기는 상기 연료 가스를 상기 열매체 분기 라인을 이용하여 예열하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 가스 처리 시스템에 있어서, 상기 스크러버는 제1 스크러버이고, 상기 압축기는 제1 압축기이고, 상기 열교환기는 제1 열교환기이고, 상기 시스템은 상기 제1 열교환기로부터 배출되는 가스를 상분리시키는 제2 스크러버; 상기 제2 스크러버로부터 배출되는 가스를 압축하는 제2 압축기; 및 상기 제2 압축기로부터 배출되는 가스를 열매체로 냉각시키는 제2 열교환기를 더 포함하고, 상기 배출 스크러버는 상기 제2 열교환기로부터 배출되는 가스를 상분리시키는 것이고, 상기 연료 공급 시스템은 상기 제1 및 제2 압축기에 연료 가스를 공급할 수 있다.
구체적으로, 상기 열매체 분기 라인은 상기 제2 압축기로부터 배출되는 가스를 냉각시키고, 이어서 상기 연료 열교환기에서 상기 연료 가스에 열을 공급할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 해양 구조물은, 상기 가스 처리 시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물은, 천연가스를 압축기로 가압할 때 발생하는 열을 상기 압축기 연료 가스의 예열에 이용함으로써, 가압된 가스의 냉각 및 연료 가스 예열에 필요한 에너지를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물은, 천연가스로부터 분리된 액체를 처리하여 압축기의 연료로 이용함으로써, 상기 압축기에 공급되는 연료의 양을 절감하고, 생산되는 전체 가스의 양을 증대시킬 수 있다.
도 1은 종래 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하에서, 고압, 저압, 고온 및 저온은 상대적인 것으로서, 절대적인 수치를 나타내는 것은 아님을 알려둔다.
이하에서, 각각의 라인에는 개도 조절이 가능한 밸브가 설치될 수 있으며, 각 밸브의 개도 조절에 따라 해수, 열매체 등의 유체 흐름이 조절될 수 있다.
이하에서는 본 발명은 상기 가스 처리 시스템과 이를 포함하는 해양 구조물을 포함하는 것이다. 이때 가스 처리 시스템은 천연가스 생산시 천연가스를 처리하여 가압하는 공정을 포함할 수 있으며, 가압된 천연가스는 수요처로 공급될 수 있다. 상기 해양 구조물은 해양에서 천연가스를 생산할 수 있는 선박, 가스 플랫폼과 해양 부유물을 모두 포괄하는 표현임을 알려둔다. 또한, 본 발명의 가스 처리 시스템은 천연가스의 처리가 필요한 육상 가스 플랜트에도 적용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
이하에서는 도 1을 참조하여 종래 가스 처리 시스템에 대해 설명한다.
도 1을 참조하면, 종래 가스 처리 시스템은 제1 스크러버(10), 제1 압축기(11), 제1 열교환기(12), 제2 스크러버(20), 제2 압축기(21), 제2 열교환기(22), 배출 스크러버(30) 및 연료 공급 시스템(40)을 포함한다.
해양 구조물에서 생산되는 천연가스는 제1 스크러버(10), 제1 압축기(11) 및 제1 열교환기(12), 제2 스크러버(20), 제2 압축기(21), 제2 열교환기(22) 및 배출 스크러버(30)를 거쳐 수요처(5)로 공급될 수 있다.
종래 시스템에서는 연료 공급 시스템(40)에 전기 히터(42)를 구비하고, 상기 전기 히터(42)를 이용하여 연료 가스를 예열한 뒤 상기 제1 및 제2 압축기(11, 21)에 공급하여 압축기를 구동시켰다. 이로 인해 상기 전기 히터(42)를 가동하고, 상기 제1 및 제2 열교환기(12, 22)에서 열매체를 이용하여 가스를 냉각하기 위해 필요한 에너지의 소모가 크다는 문제가 있었다.
종래 시스템에서는 제1 스크러버(10), 제2 스크러버(20), 배출 스크러버(30) 및 연료 공급 시스템(40)에 구비되는 연료 스크러버(41)로부터 분리되어 배출되는 액체를 해양구조물(6)로 이송하여 폐기하였다. 이로 인해 상기 액체에 포함되는 메탄 등을 회수하여 활용하지 못하는 문제가 있었다.
이하에서는, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템에 대해 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템은 스크러버(10), 압축기(11), 열교환기(12), 배출 스크러버(30) 및 연료 공급 시스템(40)을 포함한다.
해양 구조물(1)은 천연가스 공급 라인(L1)을 통해 스크러버(10), 압축기(11), 열교환기(12) 및 배출 스크러버(30)에 연결될 수 있다. 이때, 상기 배출 스크러버(30)는 가스 배출 라인(L2)을 통해 수요처(5)로 연결될 수 있으며, 상기 스크러버(10) 및 배출 스크러버(30)는 액체 배출 라인(L3)을 통해 상기 해양 구조물에 다시 연결될 수 있다.
연료 공급원(2)은 연료 공급 라인(L4)을 통해 연료 스크러버(41)에 연결될 수 있으며, 상기 연료 스크러버(41)는 연료 가스 공급 라인(L5)을 통해 연료 가스 공급부(3)에 연결될 수 있고, 액체 공급 라인(L6)을 통해 상기 액체 배출 라인(L3)으로 연결될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템을 유기적으로 구성하는 개별적인 구성에 대해서 설명하도록 한다.
해양 구조물(1)은 천연가스를 생산하여 가스 처리 시스템으로 공급할 수 있으며, 천연가스 생산 후 생산 분리 시스템을 거쳐 상기 가스 처리 시스템으로 공급하는 것일 수 있다.
해양 구조물(1)은 천연가스 공급 라인(L1)을 통해 천연가스를 가스 처리 시스템(1)으로 공급할 수 있다.
천연가스 공급 라인(L1)은 상기 해양 구조물(1)과 스크러버(10), 압축기(11), 열교환기(12) 및 배출 스크러버(30)를 연결하여, 상기 해양 구조물(1)로부터 공급되는 천연가스를 공급할 수 있다.
천연가스 공급 라인(L1) 상에는 상기 해양 구조물(1)로부터 공급되는 천연가스를 유동시키기 위한 펌프(미도시) 및 밸브(미도시)가 구비될 수 있다.
스크러버(10)는 상기 해양 구조물(1)로부터 공급되는 천연가스에 포함된 액체를 분리하여 배출할 수 있다. 즉, 상기 스크러버(10)는 천연가스를 기체와 액체로 상분리하여 배출할 수 있다. 상기 스크러버(10)는 석션 스크러버일 수 있다.
스크러버(10)로부터 배출되는 가스는 천연가스 공급 라인(L1)을 통해 압축기(11)로 공급될 수 있다. 스크러버(10)로부터 배출되는 상기 가스는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄 등의 탄화수소, 질소, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소 및 수증기로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 가스 혼합물일 수 있다.
스크러버(10)로부터 배출되는 액체는 액체 배출 라인(L3)을 통해 다시 해양 구조물(6)로 이송되어 폐기될 수 있다. 스크러버(10)로부터 배출되는 상기 액체는 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄 등의 탄화수소 및 물로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 액체 혼합물일 수 있다.
압축기(11)는 상기 스크러버(10)로부터 배출되는 가스를 가압할 수 있다. 압축기(11)는 가스를 수요처(5)에서 소비하거나, 추가 가공을 하기 위한 압력으로 가압하여 배출할 수 있다.
압축기(11)는 후술할 연료 공급 시스템(40)으로부터 공급되는 연료 가스를 이용하여 터빈(미도시)를 돌려 구동된다.
압축기(11)로부터 배출되는 가스는 가압으로 인해 압축 이전에 비해 고온일 수 있다.
압축기(11)로부터 배출되는 가스는 천연가스 공급 라인(L1)을 통해 열교환기(12)로 공급될 수 있다.
열교환기(12)는 상기 압축기(11)로부터 배출되는 가스를 열매체를 이용하여 냉각시킬 수 있다. 상기 열매체는 청수 또는 해수일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 상기 열매체는 열매체 저장부(4)에 저장된 것을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
열매체는 상기 압축기(11)로부터 배출되는 가스에 냉열을 공급하고 다시 상기 열매체 저장부(4)로 반환될 수 있다.
추가적으로, 상기 열교환기(12)의 하류에는 열매체의 적어도 일부를 분기하는 열매체 분기 라인(L7)이 구비될 수 있다. 열매체 분기 라인(L7)은 후술할 연료 열교환기(43)로 연결될 수 있다. 열매체는 상기 열교환기(12)에서 열을 공급받고 상기 열매체 분기 라인(L7)을 통해 이송되어 상기 연료 열교환기(43)에서 연료 가스에 열을 공급하여 상기 연료 가스를 예열시킬 수 있다.
열교환기(12)로부터 배출되는 가스는 천연가스 공급 라인(L1)을 통해 배출 스크러버(30)로 공급될 수 있다.
추가적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템에 있어서, 상기 스크러버(10)는 제1 스크러버(10)일 수 있고, 상기 압축기(11)는 제1 압축기(11)일 수 있고, 상기 열교환기(12)는 제1 열교환기(12)일 수 있으며, 상기 제1 열교환기(12)의 하류에 제2 스크러버(20), 제2 압축기(21) 및 제2 열교환기(22)를 더 포함할 수 있다.
제2 스크러버(20), 제2 압축기(21) 및 제2 열교환기(22)에 관해서는 각 구성이 앞선 개별 구성 대비 달라지는 점 위주로 설명하도록 하며, 설명을 생략한 부분은 앞선 내용으로 갈음한다.
제2 스크러버(20)는 상기 제1 열교환기(12)로부터 배출되는 가스를 상분리시킬 수 있다.
제2 스크러버(20)로부터 배출되는 가스는 천연가스 공급 라인(L1)을 통해 제2 압축기(21)로 공급될 수 있다. 제2 스크러버(20)로부터 배출되는 상기 가스는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄 등의 탄화수소, 질소, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소 및 수증기로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 가스 혼합물일 수 있다.
제2 스크러버(20)로부터 배출되는 액체는 액체 배출 라인(L3)을 통해 다시 해양 구조물(6)로 이송되어 폐기될 수 있다. 제2 스크러버(20)로부터 배출되는 상기 액체는 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄 등의 탄화수소 및 물로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 액체 혼합물일 수 있다.
제2 압축기(21)는 상기 제2 스크러버(20)로부터 배출되는 가스를 가압할 수 있다.
제2 압축기(21)는 후술할 연료 공급 시스템(40)으로부터 공급되는 연료 가스를 이용하여 터빈(미도시)를 돌려 구동된다.
제2 압축기(21)로부터 배출되는 가스는 천연가스 공급 라인(L1)을 통해 제2 열교환기(22)로 공급될 수 있다.
제2 열교환기(22)는 상기 제2 압축기(21)로부터 배출되는 가스를 열매체를 이용하여 냉각시킬 수 있다. 상기 열매체는 청수 또는 해수일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 상기 열매체는 열매체 저장부(4)에 저장된 것을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 열매체는 상기 제2 압축기(21)로부터 배출되는 가스에 냉열을 공급하고 다시 상기 열매체 저장부(4)로 반환될 수 있다.
추가적으로, 상기 열교환기(12)의 하류에는 열매체의 적어도 일부를 분기하는 열매체 분기 라인(L7)이 구비될 수 있다. 열매체 분기 라인(L7)은 상기 제2 압축기(21)로부터 배출되는 가스를 냉각시키고, 이어서 연료 열교환기(43)로 연결될 수 있다. 열매체는 제1 열교환기(12)에서 열을 공급받고 상기 열매체 분기 라인(L7)을 통해 이송되어 제2 압축기(21) 하류에서 추가로 열을 공급받은 뒤, 상기 연료 열교환기(43)에서 연료 가스에 열을 공급하여 상기 연료 가스를 예열시킬 수 있다. 제2 열교환기(22)의 하류에는 추가적인 열교환기(23)가 더 구비되어 상기 열매체 분기 라인(L7)을 통해 이송되는 열매체와 상기 제2 열교환기(22)로부터 배출되는 가스의 열교환이 일어날 수 있다. 본 실시예에서는 열매체를 제1 압축기(11)의 하류와 제2 압축기(21)의 하류를 거치도록 하여, 각 압축기로부터 배출되는 가스를 보다 효율적으로 냉각시킬 수 있게 한다.
제2 열교환기(22)로부터 배출되는 가스는 천연가스 공급 라인(L1)을 통해 배출 스크러버(30)로 공급될 수 있다.
배출 스크러버(30)는 제1 열교환기(12) 또는 제2 열교환기(22)로부터 가스를 공급받아 상분리하여 배출할 수 있다.
배출 스크러버(30)로부터 배출되는 가스는 최종적으로 가압된 상태로, 가스 배출 라인(L2)을 통해 수요처(5)로 공급되어 소비되거나 추가로 가공될 수 있다. 상기 가압된 가스는 천연가스일 수 있다.
배출 스크러버(30)로부터 배출되는 액체는 액체 배출 라인(L3)을 통해 다시 해양 구조물(6)로 이송되어 폐기될 수 있다. 배출 스크러버(30)로부터 배출되는 액체는 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄 등의 탄화수소 및 물로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 액체 혼합물일 수 있다.
연료 공급 시스템(40)은 상기 제1 및 제2 압축기(11, 21)에 연료 가스를 공급하기 위한 것이다. 연료 공급 시스템(40)은 연료 스크러버(41) 및 연료 열교환기(43)를 포함할 수 있다.
연료 공급 시스템(40)은 연료 공급원(2)으로부터 연료를 공급받을 수 있다. 연료는 연료 공급 라인(L4)을 통해 연료 스크러버(41)로 공급될 수 있다. 상기 압축기(11, 21) 구동을 위한 연료 가스는 탄소 수가 4개 이하인 탄화수소를 포함하는 가스 혼합물일 수 있다.
연료 스크러버(41)는 연료 공급원(2)으로부터 공급되는 연료를 상분리하여 연료 가스와 액체를 분리할 수 있다. 연료 스크러버(41)로부터 배출되는 연료 가스는 연료 가스 공급 라인(L5)을 통해 연료 열교환기(43)로 공급될 수 있으며, 연료 스크러버(41)로부터 배출되는 액체는 액체 공급 라인(L6)을 통해 상기 액체 배출 라인(L3)으로 공급될 수 있다.
연료 공급 라인(L4), 연료 가스 공급 라인(L5) 및 액체 공급 라인(L6)은 유동을 위한 펌프(미도시) 및 밸브를 더 포함할 수 있다.
연료 열교환기(43)는 연료 스크러버(41)로부터 배출되는 연료 가스를 공급받아 상기 열매체 분기 라인(L7)을 유동하는 열매체와 열교환시켜 예열할 수 있다. 연료 가스는 상기 압축기의 터빈을 구동시키기에 충분한 온도로 예열되는 것일 수 있다. 본 실시예에서는 상기 열매체 분기 라인(L7)을 유동하는 열매체의 열을 이용하여 연료 가스를 예열시켜 압축기로 공급할 수 있게 함으로써, 종래 시스템에서 연료 가스를 예열하기 위해 요구되는 전기 히터를 생략할 수 있게 한다.
연료 열교환기(43)로부터 배출되는 연료 가스는 연료 가스 공급부(3)에 저장되거나, 곧바로 상기 압축기(11, 21)로 공급될 수 있다.
연료 열교환기(43)로부터 배출되는 열매체는 다시 열매체 저장부(4)로 반환될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 일 실시예는 천연가스 가압을 위한 가스 처리 시스템에서, 압축기를 거친 가스의 냉각을 위한 열매체의 열을 상기 압축기 구동을 위한 연료 가스의 예열에 활용함으로써, 종래 연료 가스의 예열에 필요한 전기 히터를 생략할 수 있게 하여, 가압된 가스의 냉각 및 연료 가스 예열에 필요한 에너지를 절감할 수 있게 한다.
이하에서는, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템에 대해 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템은 스크러버(10), 압축기(11), 열교환기(12), 배출 스크러버(30), 연료 공급 시스템(40) 및 기액분리기(50)를 포함한다.
해양 구조물(1)은 천연가스 공급 라인(L1)을 통해 스크러버(10), 압축기(11), 열교환기(12) 및 배출 스크러버(30)에 연결될 수 있다. 이때, 상기 배출 스크러버(30)는 가스 배출 라인(L2)을 통해 수요처(5)로 연결될 수 있으며, 상기 스크러버(10) 및 배출 스크러버(30)는 액체 배출 라인(L3)을 통해 기액분리기(50) 및 상기 해양 구조물에 다시 연결될 수 있다.
연료 공급원(2)은 연료 공급 라인(L4)을 통해 연료 스크러버(41)에 연결될 수 있으며, 상기 연료 스크러버(41)는 연료 가스 공급 라인(L5)을 통해 연료 가스 공급부(3)에 연결될 수 있고, 액체 공급 라인(L6)을 통해 상기 액체 배출 라인(L3)으로 연결될 수 있다.
이하에서는 본 실시예가 앞선 실시예 대비 달라지는 점 위주로 설명하도록 하며, 설명을 생략한 부분은 앞선 내용으로 갈음한다.
본 실시예에 따른 가스 처리 시스템에서 천연가스 공급 라인(L1)은 해양 구조물(1)과 스크러버(10), 압축기(11), 열교환기(12) 및 배출 스크러버(30)를 연결하여, 상기 해양 구조물(1)로부터 공급되는 천연가스를 공급할 수 있다.
스크러버(10)는 상기 해양 구조물(1)로부터 공급되는 천연가스에 포함된 액체를 분리하여 배출할 수 있다. 즉, 상기 스크러버(10)는 천연가스를 기체와 액체로 상분리하여 배출할 수 있다. 상기 스크러버(10)는 석션 스크러버일 수 있다.
스크러버(10)로부터 배출되는 액체는 상기 스크러버(10)의 하류에 마련되는 감압 밸브(13)에서 기화되어 가스 공급 라인(L8)을 통해 기액분리기(50)로 공급될 수 있다.
열교환기(12)는 압축기(11)로부터 배출되는 가스를 열매체를 이용하여 냉각시킬 수 있다. 상기 열매체는 청수 또는 해수일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 상기 열매체는 열매체 저장부(4)에 저장된 것을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
열매체는 상기 압축기(11)로부터 배출되는 가스에 냉열을 공급하고 다시 상기 열매체 저장부(4)로 반환될 수 있다.
열교환기(12)로부터 배출되는 가스는 천연가스 공급 라인(L1)을 통해 배출 스크러버(30)로 공급될 수 있다.
추가적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템에 있어서, 상기 스크러버(10)는 제1 스크러버(10)일 수 있고, 상기 압축기(11)는 제1 압축기(11)일 수 있고, 상기 열교환기(12)는 제1 열교환기(12)일 수 있으며, 상기 제1 열교환기(12)의 하류에 제2 스크러버(20), 제2 압축기(21) 및 제2 열교환기(22)를 더 포함할 수 있다.
제2 스크러버(20), 제2 압축기(21) 및 제2 열교환기(22)에 관해서는 각 구성이 앞선 개별 구성 대비 달라지는 점 위주로 설명하도록 하며, 설명을 생략한 부분은 앞선 내용으로 갈음한다.
제2 스크러버(20)는 상기 제1 열교환기(12)로부터 배출되는 가스를 상분리시킬 수 있다.
제2 스크러버(20)로부터 배출되는 액체는 상기 제2 스크러버(20)의 하류에 마련되는 감압 밸브(24)에서 기화되어 가스 공급 라인(L8)을 통해 기액분리기(50)로 공급될 수 있다.
제2 열교환기(22)는 제2 압축기(21)로부터 배출되는 가스를 열매체를 이용하여 냉각시킬 수 있다. 상기 열매체는 청수 또는 해수일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 상기 열매체는 열매체 저장부(4)에 저장된 것을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 열매체는 상기 제2 압축기(21)로부터 배출되는 가스에 냉열을 공급하고 다시 상기 열매체 저장부(4)로 반환될 수 있다.
제2 열교환기(22)로부터 배출되는 가스는 천연가스 공급 라인(L1)을 통해 배출 스크러버(30)로 공급될 수 있다.
배출 스크러버(30)는 제1 열교환기(12) 또는 제2 열교환기(22)로부터 가스를 공급받아 상분리하여 배출할 수 있다.
배출 스크러버(30)로부터 배출되는 가스는 최종적으로 가압된 상태로, 가스 배출 라인(L2)을 통해 수요처(5)로 공급되어 소비되거나 추가로 가공될 수 있다.
배출 스크러버(30)로부터 배출되는 액체는 상기 배출 스크러버(30)의 하류에 마련되는 감압 밸브(31)에서 기화되어 가스 공급 라인(L8)을 통해 기액분리기(50)로 공급될 수 있다.
가스 공급 라인(L8)은 상기 제1 및 제2 스크러버(10, 20), 및 상기 배출 스크러버(30)로부터 배출되는 액체를 감압 밸브로 기화시킨 가스를 기액분리기(50)로 공급할 수 있다.
기액분리기(50)는 가스 공급 라인(L8)을 통해 공급받는 액체를 상분리하여 배출할 수 있다.
기액분리기(50)로부터 배출되는 가스는 가스 공급 라인(L9)을 통해 연료 공급 시스템(40)으로 공급될 수 있다. 구체적으로, 기액분리기(50)로부터 배출되는 가스는 가스 공급 라인(L9)을 통해 연료 스크러버(41)로 공급될 수 있다. 상기 기액분리기(50)로부터 배출되는 가스는 탄소 수가 4개 이하인 탄화수소를 포함하는 가스 혼합물일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
기액분리기(50)로부터 배출되는 액체는 액체 공급 라인(L10)을 통해 상기 해양 구조물(6)로 다시 반환되어 폐기될 수 있다. 상기 기액분리기(50)로부터 배출되는 액체는 탄소 수가 5개 이상인 탄화수소 및 물을 포함하는 액체 혼합물일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
연료 공급 시스템(40)은 상기 제1 및 제2 압축기(11, 21)에 연료 가스를 공급하기 위한 것이다. 연료 공급 시스템(40)은 연료 스크러버(41) 및 전기 히터(42)를 포함할 수 있다.
연료 공급 시스템(40)은 연료 공급원(2)으로부터 연료를 공급받을 수 있다. 연료는 연료 공급 라인(L4)을 통해 연료 스크러버(41)로 공급될 수 있다.
연료 스크러버(41)는 연료 공급원(2)으로부터 공급되는 연료와 상기 기액분리기(50)로부터 배출되어 가스 공급 라인(L9)을 통해 공급받는 가스를 혼합하고, 이를 상분리하여 연료 가스와 액체를 분리할 수 있다. 연료 스크러버(41)로부터 배출되는 연료 가스는 연료 가스 공급 라인(L5)을 통해 전기 히터(42)로 공급될 수 있으며, 연료 스크러버(41)로부터 배출되는 액체는 액체 공급 라인(L6)을 통해 상기 가스 공급 라인(L8)으로 공급될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 제1 및 제2 스크러버(10, 20), 및 상기 배출 스크러버(30)로부터 배출되는 액체로부터 연료 가스를 분리하여 연료 공급 시스템(40)으로 공급할 수 있게 한 것으로, 상기 스크러버로부터 버려지는 연료의 양을 줄이고, 연료 공급원(2)으로부터 공급받는 연료의 양을 절감할 수 있다.
연료 공급 라인(L4), 연료 가스 공급 라인(L5) 및 액체 공급 라인(L6)은 유동을 위한 펌프(미도시) 및 밸브를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 액체 공급 라인(L6)은 감압 밸브(미도시)를 더 구비하여, 상기 연료 스크러버(41)로부터 배출되는 액체를 기화시켜 상기 가스 공급 라인(L8)으로 공급할 수 있다.
전기 히터(42)는 전기 에너지를 이용하여 연료 스크러버(41)로부터 배출되는 연료 가스를 예열할 수 있다. 연료 가스는 상기 압축기의 터빈을 구동시키기에 충분한 온도로 예열되는 것일 수 있다.
전기 히터(42)로부터 배출되는 연료 가스는 연료 가스 공급부(3)에 저장되거나, 곧바로 상기 압축기(11, 21)로 공급될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 일 실시예는 천연가스 가압을 위한 가스 처리 시스템에서, 가스 압축시 발생하는 액체에서 연료 가스를 분리하여 압축기 구동에 활용함으로써, 종래 스크러버로부터 버려지는 연료 가스의 양을 줄이고, 연료 공급원으로부터 공급받는 연료의 양을 절감할 수 있게 한다.
본 발명은 상기에서 설명한 실시예로 한정되지 않으며, 상기 실시예들의 조합 또는 상기 실시예 중 적어도 어느 하나와 공지 기술의 조합을 또 다른 실시예로서 포함할 수 있음은 물론이다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들로부터 용이하게 도출가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 해양 구조물 2: 연료 공급원
3: 연료 가스 공급부 4: 열매체 저장부
5: 수요처 6: 해양 구조물
10: 제1 스크러버 11: 제1 압축기
12: 제1 열교환기 13: 감압 밸브
20: 제2 스크러버 21: 제2 압축기
22: 제2 열교환기 23: 열교환기
24: 감압 밸브 30: 배출 스크러버
31: 감압 밸브 40: 연료 공급 시스템
41: 연료 스크러버 42: 전기 히터
43: 연료 열교환기 50: 기액분리기
L1: 천연가스 공급 라인 L2: 가스 배출 라인
L3: 액체 배출 라인 L4: 연료 공급 라인
L5: 연료 가스 공급 라인 L6: 액체 공급 라인
L7: 열매체 분기 라인 L8: 가스 공급 라인
L9: 가스 공급 라인 L10: 액체 공급 라인

Claims (4)

  1. 해양 구조물에서 생산되는 천연가스를 가압하는 가스 처리 시스템으로서,
    상기 해양 구조물에서 생산되는 천연가스를 상분리시키는 제1 스크러버;
    상기 제1 스크러버로부터 배출되는 가스를 압축하는 제1 압축기;
    상기 제1 압축기로부터 배출되는 가스를 열매체로 냉각시키는 제1 열교환기;
    상기 제1 열교환기로부터 배출되는 가스를 상분리시키는 배출 스크러버;
    상기 배출 스크러버로부터 배출되는 가압된 가스를 수요처로 공급하는 가스 배출 라인; 및
    상기 제1 압축기에 연료 가스를 공급하는 연료 공급 시스템을 포함하고,
    상기 제1 열교환기의 하류에는 열매체의 적어도 일부를 분기하는 열매체 분기 라인이 구비되고,
    상기 연료 공급 시스템은 상기 연료 가스를 예열하는 연료 열교환기를 포함하고,
    상기 연료 열교환기는 상기 연료 가스를 상기 열매체 분기 라인을 이용하여 예열하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 열교환기로부터 배출되는 가스를 상분리시키는 제2 스크러버;
    상기 제2 스크러버로부터 배출되는 가스를 압축하는 제2 압축기; 및
    상기 제2 압축기로부터 배출되는 가스를 열매체로 냉각시키는 제2 열교환기를 더 포함하고,
    상기 배출 스크러버는 상기 제2 열교환기로부터 배출되는 가스를 상분리시키는 것이고,
    상기 연료 공급 시스템은 상기 제1 및 제2 압축기에 연료 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 열매체 분기 라인은 상기 제2 압축기로부터 배출되는 가스를 냉각시키고, 이어서 상기 연료 열교환기에서 상기 연료 가스에 열을 공급하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 상기 가스 처리 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 해양 구조물.
KR1020190115592A 2019-09-19 2019-09-19 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물 KR102287805B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190115592A KR102287805B1 (ko) 2019-09-19 2019-09-19 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190115592A KR102287805B1 (ko) 2019-09-19 2019-09-19 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210033816A KR20210033816A (ko) 2021-03-29
KR102287805B1 true KR102287805B1 (ko) 2021-08-10

Family

ID=75250003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190115592A KR102287805B1 (ko) 2019-09-19 2019-09-19 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102287805B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101824482B1 (ko) 2016-10-27 2018-02-01 삼성중공업 주식회사 선박의 연료회수공급시스템
KR101883466B1 (ko) 2016-10-07 2018-07-30 대우조선해양 주식회사 선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101883466B1 (ko) 2016-10-07 2018-07-30 대우조선해양 주식회사 선박의 증발가스 처리 시스템 및 방법
KR101824482B1 (ko) 2016-10-27 2018-02-01 삼성중공업 주식회사 선박의 연료회수공급시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210033816A (ko) 2021-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6800967B2 (ja) ガス処理システム及びこれを含む船舶
RU2573423C1 (ru) Устройство для изготовления жидкого водорода
JP5171255B2 (ja) Ｌｎｇからエタンおよび重い炭化水素を抽出するプロセス
US7574856B2 (en) Configurations and methods for power generation with integrated LNG regasification
JP6533311B2 (ja) 燃料ガス供給システム
CN104214507A (zh) 液化气处理系统
EA009649B1 (ru) Установка и способ обработки пара сжиженного природного газа
KR101814439B1 (ko) 연료가스 공급시스템
JP2006526724A (ja) 液化天然ガスの再ガス化によるパワーサイクル
JP4745456B1 (ja) Ｌｐｇ留分回収装置
KR101741790B1 (ko) 증발가스 처리 시스템
KR101707500B1 (ko) 증발가스 처리 시스템 및 방법
CN107407230A (zh) 用于船舶发动机的燃料供应系统及方法
EP1118827A1 (fr) Procédé de liquéfaction partielle d'un fluide contenant des hydrocarbures tel que du gaz naturel
KR101852682B1 (ko) 증발가스 재액화 시스템 및 선박
JP2019518909A (ja) ガス消費部材に可燃性ガスを給送し、該可燃性ガスを液化するための設備
RU2696145C1 (ru) Способ и устройство для обработки испаряемого газа для подачи по меньшей мере в двигатель
US9470452B2 (en) Imported LNG treatment
KR102287805B1 (ko) 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물
WO2022137296A1 (ja) 複合天然ガス処理システム
KR102287806B1 (ko) 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물
KR101984978B1 (ko) 액화가스 추진선박
US8499581B2 (en) Gas conditioning method and apparatus for the recovery of LPG/NGL(C2+) from LNG
JP2020190401A (ja) 液化天然ガス（ｌｎｇ）から天然ガス液（ｎｇｌ）を抽出する抽出システム
KR101924151B1 (ko) 선박용 엔진의 연료공급 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant