KR20010101206A - 컨테이너로부터 가압 액화 천연 가스의 출하방법 - Google Patents

컨테이너로부터 가압 액화 천연 가스의 출하방법 Download PDF

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릭비제임스알
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Abstract

본 발명은 가압 액화 가스가 내장되어 있는 다수의 컨테이너(1, 2)의 출하방법에 관한 것이다. 가압 대체 가스(10)를 제1 컨테이너 또는 컨테이너 그룹에 공급하여 당해 제1 컨테이너 또는 컨테이너 그룹으로부터 액화 가스를 방출시킨다. 이어서, 대체 가스를 제1 컨테이너 또는 컨테이너 그룹으로부터 빼내서 이를 제1 증기 스트림 및 제2 증기 스트림으로 분리한다. 제1 증기 스트림을 가열하고(52) 제1 컨테이너 또는 컨테이너 그룹으로 통과시킨다. 제2 증기 스트림을 제2 컨테이너 또는 컨테이너 그룹에 공급하여 당해 제2 컨테이너 또는 컨테이너 그룹으로부터 액화 가스를 방출시킨다. 제1 컨테이너 또는 컨테이너 그룹과 제2 컨테이너 또는 컨테이너 그룹 사이의 연계를 끊고, 일련의 모든 컨테이너에 대해 상기한 단계들을 반복하여 수행함으로써, 액체가 비어 있는 최종 컨테이너 또는 컨테이너 그룹만이 대체 가스의 압력을 유지하고, 최종 컨테이너 또는 컨테이너 그룹을 제외한 모든 컨테이너가 저압 증기로 충전된다.

Description

컨테이너로부터 가압 액화 천연 가스의 출하방법{Process for unloading pressurized liquefied natural gas from containers}
천연 가스는 청정 연소 특성과 편리함으로 인해 최근 수년간 널리 사용되어 왔다. 천연 가스 공급원 중의 다수가 가스가 시판되는 시장과 멀리 떨어져 있는 외진 곳에 위치한다. 때로는 파이프라인을 사용하여 생산된 천연 가스를 시판 시장으로 운송하기도 한다. 파이프라인 운송이 용이하지 않은 경우, 생산된 천연 가스는 종종 액화 천연 가스(liquefied natural gas; 일명, "LNG"라고 함)로 가공되어 시장에 운송된다.
최근에는, 천연 가스를 이의 기포 발생점 온도 이하에서 액상을 유지하기에 충분한 압력과 -112℃(-170℉)를 초과하는 온도에서 운송하는 것이 제안되어 있다. 대부분의 천연 가스 조성물에서, -112℃를 초과하는 온도에서 천연 가스의 압력은 약 1,380kPa(200psia) 내지 약 4,500kPa(650psi)의 범위일 것이다. 이와 같은 가압 천연 가스는 약 -162℃(-260℉)의 온도에서 거의 대기압하에서 운송되는 LNG와 구분해서 PLNG(pressurized liquid natural gas)로 지칭한다.
PLNG를 컨테이너로부터 출하시키는 데 있어서 PLNG를 펌핑에 의해 빼내어 컨테이너 압력이 강하되는 경우, PLNG의 압축 해제는 컨테이너 내부의 온도를 컨테이너에 대해 허용되는 설계 온도 미만으로 낮출 수 있다. 컨테이너 내부의 압력이 PLNG가 제거되어도 그대로 유지되어 이러한 온도 강하를 피할 수 있다면, 컨테이너 내부에 남아 있는 증기는 컨테이너의 원래 화물에서 상당한 질량 %를 차지해야 할 것이다. PLNG의 저장 압력 및 온도와 조성에 따라, 이러한 증기는 액체가 제거되기 전에 컨테이너에서 PLNG의 질량의 약 10 내지 20%를 구성할 수 있다. PLNG를 출하시키기 전에 PLNG와 거의 동일한 온도로 컨테이너를 유지시키면서 이러한 가스를 경제적으로 가능한 한 많이 제거하는 것이 바람직하다.
요약
본 발명은 액화 가스가 내장되어 있는 다수의 컨테이너를 출하시키는 방법에 관한 것이다. 가압 대체 가스를 제1 컨테이너 또는 상기한 다수의 컨테이너의 컨테이너 그룹에 공급하고 이로부터 액화 가스를 방출시킨다. 이어서, 방출되는 가스는 컨테이너 또는 컨테이너 그룹으로부터 바람직하게는 압축기를 사용하여 빼내고, 대체 가스는 제1 증기 스트림 또는 제2 증기 스트림으로 분리시킨다. 압축기로 뽑아 낸 제1 증기 스트림은 가열된 다음 제1 컨테이너 또는 제1 컨테이너 그룹을 통과하여, 제1 컨테이너 또는 그룹 내의 화물을 설계 온도 이상으로 유지시킨다. 압축기 출구에서 제2 증기 스트림을 빼내서 제2 컨테이너 또는 상기한 다수의 컨테이너의 제2 컨테이너 그룹에 공급하고 이로부터 액화 가스를 방출시킨다. 제1 컨테이너 또는 그룹과 제2 컨테이너 또는 그룹 사이의 연계를 끊고 이러한 단계들은 연결되어 있는 모든 컨테이너에 대해 반복되며, 액체가 비어있는 최종 컨테이너만이 대체 가스의 압력을 유지하며, 최종 컨테이너를 제외하고는 공정의 종결시 모든 컨테이너가 저압 증기로 충전되어 있다.
본 발명을 실시하는 데 있어서, 컨테이너 또는 컨테이너 그룹은 액체를 가스로 가압함으로써 비워서, 탱크에 액체는 비어 있지만 가압 증기는 충전되어 있는 상태로 둔다. 컨테이너 또는 컨테이너 그룹에 남아 있는 가스는 이후에 부분적으로 제거하고, 거의 동일한 용적의 다음 컨테이너 또는 컨테이너 그룹을 가압하는 데 사용한다. 이러한 단계 동안, 가스는 액체가 비어 있는 컨테이너로부터 제거되어, 액체가 충전된 다음 컨테이너 또는 컨테이너 그룹 속으로 "롤링(rolling)"되어, 액체가 비어 있는 컨테이너의 압력이 강하된다. 가스가 제거되는 컨테이너 내의 온도를 임계 온도를 초과하는 온도로 유지시키기 위해, 배기되는 가스의 일부는 가열되어 이들 탱크 내로 재순환된다. 공정의 종료시, 액체가 컨테이너로부터 제거되며, 최종 컨테이너 또는 컨테이너 그룹을 제외한 모두가 낮은 압력, 바람직하게는 약 690kPa(100psia) 내지 1,380kPa(200psia)의 압력하에 있으며, 최종 컨테이너 및 컨테이너 그룹은 기포 발생점 압력보다 약간 높은 압력하에 있다. 컨테이너에 액화 가스가 비어 있고 고압 가스로 충전되어 있다면, 컨테이너에 남아 있는 비교적 저압의 증기는 질량이 실질적으로 적을 것이다. 컨테이너가 액화 가스로 재장전될 때 컨테이너의 가스는 통상 액화되거나 연료 가스로서 사용된다. 액화 설비에서 재액화되는 가스의 양을 감소시키고 운송되는 화물의 비율 %를 증가시킨다면 액화 가스의 전체 운송 비용을 실질적으로 감소시킬 수 있다.
본 발명은 가압 액화 천연 가스의 취급방법, 보다 상세하게는 가압 액화 천연 가스가 내장되어 있는 컨테이너의 출하방법에 관한 것이다.
본 발명 및 이의 이점은 다음의 상세한 설명과 첨부된 도면을 참고로 하여 보다 잘 이해될 것이다. 첨부된 도면은 본 발명의 대표적인 양태를 도시한 순서도이다.
도 1A는 본 발명이 실시됨에 따라 출하될 수 있는, 가압 액화 가스가 선적되어 있는 선박의 측면도이다.
도 1B는 본 발명이 실시됨에 따라 출하될 수 있는 다수의 컨테이너를 도시하기 위해 갑판 부분이 제거되어 있는 도 1A의 선박의 평면도이다.
도 2는 본 발명이 실시됨에 따라 제1 컨테이너 또는 컨테이너 그룹으로부터 PLNG를 출하하기 위한 순서도이다.
도 3은 제1 컨테이너 또는 컨테이너 그룹을 배기시켜 압력을 낮춤으로써 제2 컨테이너 또는 컨테이너 그룹으로부터 PLNG를 대체하는 것을 도시한 순서도이다.
도 4는 제2 컨테이너 또는 컨테이너 그룹을 배기시켜 압력을 낮춤으로써 제3 컨테이너 또는 컨테이너 그룹으로부터 PLNG를 대체하는 것을 도시한 순서도이다.
도면에 도시되어 있는 순서도는 본 발명의 방법을 실시하는 다양한 양태를 나타낸다. 도면은 특정 양태의 정상 범위 내의 예측되는 변형의 결과인 기타 양태들을 본 발명의 범주로부터 배제하지 않는다. 펌프, 밸브, 유동 스트림 믹서, 제어 시스템 및 유체 조절 센서와 같은 요구되는 각종 서브시스템은 간략화하여 제시하는 바를 명백히 하고자 하는 의도에서 도면으로부터 삭제하였다.
본 발명은 액체의 출하 동안 각각의 컨테이너의 바닥에서 액체 압력을 사실상 일정하게 유지시키면서 컨테이너로부터 가압 액체를 방출하기 위해 가스를 사용하는 다수의 컨테이너의 출하방법을 제공한다. 컨테이너에 남아 있는 고압 가스는 하나 이상의 압축 단계를 사용하여 다음 컨테이너로부터 PLNG를 대체하는 데 사용된다. 압력이 제거되는 동안, 압축기로부터 분리되는 재순환 가온 가스를 사용하여 온도를 그대로 유지시킨다.
본 발명의 상세한 설명은 PLNG를 운송하기 위한 다수의 세로형 컨테이너를 갖는 적합한 선박의 측면도를 도시하는 도 1A에 일반적으로 도시되어 있는 PLNG 선박으로부터 PLNG를 방출시키는 방법이 기술되어 있다. 그러나, 본 발명의 실시가 출하되는 컨테이너의 특정 디자인에 제한받지 않는다는 점을 이해해야 한다. 본 발명의 실시는 선박 위의 컨테이너에도 제한받지 않는다. PLNG를 저장하기 위한 임의의 적합한 컨테이너는 육지쪽의 시설에 대해서인지 아니면 선박에 대해서인지의 여부에 따라 본 발명의 출하공정에 사용될 수 있다. 도 1A와 도 1B가 선박 상의 다수의 세로형 컨테이너를 도시함에도 불구하고, 컨테이너는 수평형이거나 수평형 및 수직형 둘 다 일 수 있다. 파이핑 및 소거 방법은 탱크의 위치 및 관리 조절 주체에 따라 본 발명의 교시에 따라 변형될 수 있다. 최근에는, 일부 관할구에서 규제 당국이 선박의 컨테이너가 오직 최상부 연결구를 가질 것을 요구하는데, 이러한 최상부 연결구는 출하공정 동안 압력이 유지되는 경우 펌핑 또는 가압에 의해 출하되지 않도록 제한한다. 저부 연결구를 허용하는 육지쪽 설비는 출하공정을 단순화시킬 것이다.
도 1B에 도시되어 있는 세로형 컨테이너들을 선박 짐칸 내에 탑재하고 PLNG를 선택적으로 충전, 배기 및 방출하기 위한 파이핑 시스템에 연결시킨다. 컨테이너는 PLNG가 극저온을 유지하도록 적합하게 절연된 냉각 박스 속에 내장된다. 또한, 개별적인 탱크의 절연이 가능하다. 각각의 컨테이너는 높이가 약 15 내지 60m이고 외부 직경이 약 3 내지 10m이다. 컨테이너는 PLNG를 이의 기포 발생점 온도 이하로 유지시키기 위해 요구되는 압력하의 극저온에서의 노출 및 응력을 견딜 수 있는 적합한 재료로 제조될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "기포 발생점"이라는 용어는 액체가 가스로 전환되기 시작하는 온도 및 압력을 의미한다. 예를 들면, 특정한 용적의 PLNG가 일정한 압력을 유지하되 온도는 상승한다면, PLNG 중에 기포가 형성되기 시작하는 온도를 기포 발생점으로 정의한다. 유사하게는, 특정한 용적의 PLNG가 일정한 온도를 유지하되 압력이 강하된다면, 가스가 형성되기 시작하는 압력을 기포 발생점으로 정의한다. 기포 발생점에서, 액화 가스는 포화 액체이다. 대부분의 천연 가스 조성물에서, -112℃를 초과하는 온도에서 천연 가스의 압력은 약 1,380kPa(200psia) 내지 약 4,500kPa(650psia)일 것이다.
본 명세서가 선박으로부터 PLNG를 출하하는 것에 대해 기술함에도 불구하고, 본 발명은 PLNG를 출하하는 데에 한정되지 않는다. 본 발명의 공정은 임의의 가압 액화 가스를 출하하는 데 사용될 수 있다.
본 발명을 실시하는 데 있어서 한가지 이점은, 액화 가스가 배출 단계 동안 PLNG의 압력을 유의적으로 감소시키지 않으면서 컨테이너로부터 배출된다는 점이다. 컨테이너 내부의 PLNG의 임의의 현저한 압축 해제는 기포 발생점 이하로 압력이 강하될 때 PLNG가 연소됨에 따라 PLNG의 온도를 컨테이너의 설계 온도 이하로 낮출 수 있다.
출하되는 선박 컨테이너 속의 PLNG의 최대 온도는 PLNG 조성에 따라 주로 좌우된다. 주로 메탄인 천연 가스는 보다 중질의 탄화수소가 에너지원으로 사용되는 경우에서와 같이 압력을 단순히 증가시킴으로써 주변 온도에서 액화시킬 수 없다. 메탄의 임계 온도는 -82.5℃(-116.5℉)이다. 이는, 메탄이 적용되는 압력과는 무관하게 전술한 온도 미만에서 액화될 뿐임을 의미한다. 천연 가스가 액체와 기체의 혼합물이므로, 이는 온도 범위에서 액화된다. 천연 가스의 임계 온도는 전형적으로 약 -85℃(-121℉) 내지 -62℃(-80℉)이다. 이러한 임계 온도는 선박 컨테이너 내의 PLNG의 이론적 최대 온도이지만, 바람직한 저장 온도는 임계 압력보다 낮은 압력에서 임계 온도보다 몇도 낮은 온도가 바람직하다.
이제, 본 발명은 선박 또는 화물선과 같은 부유 용기 상에 위치하거나 육지 쪽에 위치할 수 있는 컨테이너 1, 2 및 3으로부터 PLNG를 방출시키는 방법에 대해 도시하고 있는 도 2, 도3 및 도 4를 참고로 하여 기술하고자 한다. 본 발명의 설명을 단순화시키기 위해, 오직 3개의 컨테이어만을 도면에 도시하였다. 본 발명이 컨테이너 또는 컨테이너 그룹의 특정 개수에 제한받지 않는다는 점을 이해하여야 한다. 가압 액화 가스를 운송하도록 설계된 선박은 수백개의 가압 PLNG 컨테이너를 가질 수 있다. 다수의 탱크 사이의 파이핑은 컨테이너가 한번에 하나씩의 컨테이너가 연속적으로 출하되거나 그룹을 지어 출하될 수 있도록 배열할 수 있으며, 연속적으로 출하되는 임의의 컨테이너 또는 임의의 컨테이너 그룹은 임의 순서대로 출하 또는 방출될 수 있다. 부유 캐리어로부터의 출하 순서는 당 분야의 숙련가에게 친숙할 수 있는 컨테이너 캐리어의 균형 및 안정성을 고려해야 한다.
각각의 컨테이너 또는 컨테이너 그룹에는 압력 이완 밸브, 압력 센서, 유체 수위 지시계 및 압력 알람 시스템 및 적합한 극저온 작동용 절연물이 구비되어 있다. 이들 시스템은 당 분야의 숙련가에게 이러한 시스템의 구조 및 작동법이 익숙하여 본 발명의 실시를 이해하는 데 있어서 필수적인 요소가 아니라고 사료되어 도면에서 생략하였다.
도 2를 참고로 하여, 컨테이너(1) 또는 제1 컨테이너 그룹으로부터 PLNG를 방출시키기 위해, 가압 대체 가스를 라인(10)을 통해 유입시켜, PLNG를 컨테이너(1)로부터 라인(11)을 통해 방출시키는 데, 라인(11)은 컨테이너(1)의 바닥 근처로부터 컨테이너(1)의 최상부를 통해 연장되어 라인(16)에 연결된다. PLNG가 방출되는 파이핑 시스템은 출하공정 이전에 적합한 압력이 부여함으로써 연소를 최소화하고 과도한 온도 강하를 방지하기 위해 미리 냉각시키는 것이 바람직하다. 라인(11)을 컨테이너(1)의 바닥 근처까지 연장시킴으로써 대체 가스에 의한PLNG의 방출을 극대화시킨다. 컨테이너(1)에 사용되는 대체 가스는 임의의 적합한 공급원으로부터 도입될 수 있다. 예를 들면, 대체 가스는 하나 이상의 보조 저장 탱크 또는 컨테이너에 의해, PLNG가 미리 제거되는 선박 상의 컨테이너로부터 또는 증기화되는 PLNG로부터 공급될 수 있다. 증기화되는 PLNG로부터의 공급원은 도 2에 도시되어 있는 증기화 공정을 참고로 하여 보다 상세하게 기술될 것이다.
라인(11)을 통해 방출되는 PLNG는 라인(16)을 통해 펌프 서지 탱크(50)에 도입된다. 펌프 서지 탱크(50)로부터, PLNG는 라인(17)을 통해 펌프(51)로 전달되고, 펌프(51)은 PLNG를 판매용 가스의 바람직한 공급 압력이 되도록 펌핑한다. 고압 PLNG는 라인(18)에 의해 펌프(51)을 떠나 소량의 분획, 바람직하게는 라인(19)를 통해 배출되는 스트림(18)의 약 5 내지 10%만 제외하고 모두 증기화기(52)를 통과한 다음, 주울-톰슨 밸브(Joule-Thomson valve)와 같은 적합한 팽창 장치(55)를 통과해서 분리 수단(56)에 도달한다.
증기화기(52)는 당해 분야의 숙련가에게 널리 공지되어 있는, 액화 가스를 재증기화하기 위한 임의의 통상적인 시스템일 수 있다. 증기화기(52)는, 예를 들면, 공기, 해수 또는 담수와 같은 환경적인 공급원으로부터 열전달 매질을 사용할 수 있으며, 증기화기 중의 PLNG는 전기 에너지를 발생시키기 위한 전력 사이클 중에서 열 싱크로서 작용할 수 있다. 라인(20)을 통해 PLNG 증기화기(52)를 떠나는 판매용 가스의 일부분, 바람직하게는 5 내지 10%는 라인(21)을 통해 배출되어 주울-톰슨 밸브와 같은 팽창 장치(53)을 통과하여 가스 압력을 강하시킨다. 팽창 장치(53)로부터 팽창되는 가스를 라인(22)에 의해 분리 수단(56)에 도입시킨다.분리 수단(56)은 팽킹탑, 트레이탑, 분무탑 또는 분별탑과 같은 증기 스트림 및 액체 스트림을 생성시키기에 적합한 임의의 장치를 포함할 수 있다. 액체 스트림(23)은 분리 수단(56)의 바닥으로부터 팽창 장치(54)를 통과하여 압력이 강하된 다음, 라인(24)에 의해 PLNG 펌프 서지 탱크(50)에 도달한다. 분리 수단(56)으로부터의 오버헤드 증기는 라인(25)을 통과한 다음, 주울-톰슨 밸브와 같은 팽창 장치(57)를 통과해서 가스의 압력을 강하시킨다. 팽창 장치(57)를 출발한 후, 대체 가스는 라인(26)을 통해 라인(10)을 통과[라인(26)과 라인(10)은 서로 연결되어 있다]한 다음 컨테이너(1)의 최상부로 도입된다. 일단 컨테이너(1) 속의 PLNG가 실질적으로 컨테이너(1)로부터 방출되면, 대체 가스의 컨테이너(1)로의 유입이 중지된다. 이러한 공정 단계에서, 컨테이너(1)은 비교적 고압의 대체 가스로 충전된다. 컨테이너(1)로부터 고압 가스를 제거하여 컨테이너(1) 속의 탄화수소의 질량을 추가로 감소시키는 것이 바람직하다.
시간이 경과함에 따라, 과량의 증기가 서지 탱크(50)에 축적될 수 있다. 이러한 과량의 증기는 출하 시스템의 설계에 따라 임의의 적합한 장치에 연결될 수 있는 유동 라인(27)을 통해 제거될 수 있다. 도면에는 도시되지 않았지만, 과량의 증기가, 예를 들면, 압축되어 분리 수단(56)으로 유입될 수 있으며, 이는 터빈 또는 엔진에 전력을 공급하기 위한 연료 가스 시스템으로 도입되거나 도 3 및 도 4의 가스 스트림(31)과 혼합되어 재순환 가스의 일부가 될 수 있다.
도 3은 컨테이너(2)로부터 액체를 대체하기 위한 본 발명의 방법에 사용되는 주요 가스 및 액체 유동 라인을 도시한다. 도 3 및 다른 도면에서, 같은 숫자로 나타내어지는 유동 라인 및 기타 장치는 동일한 공정 기능을 수행한다. 그러나, 당해 분야의 숙련가들은 유동 라인 크기 및 유속이 크기 및 용량에 따라 변경될 수 있어서 컨테이너마다 상이한 유체 유속 및 온도로 처리할 수 있음을 인식할 것이다.
도 3을 참고로 하여, PLNG 대체 단계(도 2에 도시되어 있는 공정)의 종료시 컨테이너(1) 속의 고압 대체 가스는 라인(10)을 통해 제거되며 라인(30)[이는, 라인(10)을 통해 제거한다]을 통과하여 하나 이상의 압축기(58)에 도입된다. 압출된 대체 가스의 일부를 라인(31)을 통해 압축기로부터 빼내어 열 교환기(59)를 통과시킨다. 임의의 적합한 열교환 매질을 열 교환기(59) 속의 압축된 대체 가스를 사용하여 간접적으로 열교환시키는 데 사용할 수 있다. 적합한 열 공급원의 비제한적 예에는 선박 엔진으로부터의 배기 가스와 공기, 해수 및 담수와 같은 환경적인 공급원이 포함된다.
열 교환기(59)로부터, 가열된 가스는 라인(11)을 통해 컨테이너의 바닥에 도입되며, 라인(11)은 라인(32)를 통해 열 교환기와 연결된다. 압축기(58)에 의해 압축되는 대체 가스의 잔여 분획은 라인(33)과 라인(12)를 통과해서 컨테이너(2)에 도입되어 컨테이너(2)로부터 PLNG를 라인(13)을 통해 대체한다. 이어서, PLNG를 컨테이너(1)로부터 제거되는 PLNG에 대해 상술한 바와 동일한 방법으로 재증기화한다. 컨테이너(2)에 대한 대체 가스가 컨테이너(1) 속의 고압 가스로부터 수득되므로, 분리 수단(56) 및 이로부터의 증기는 컨테이너(2) 또는 출하되지 않은 연속적인 기타 컨테이너들에 대한 대체 가스를 제공할 필요가 없다.
도 4는 컨테이너(3)으로부터 액체를 대체하고 가스 압력을 낮춤으로써 컨테이너(2)로부터 고압 대체 가스의 적어도 일부를 제거하기 위한 본 발명의 방법에 사용되는 주요 가스 및 액체 유동 라인을 도시한 것이다. 컨테이너(2)로부터 PLNG를 대체하는 데 사용되는 고압 대체 가스는 컨테이너(2)로부터 압축기(58)를 흡입함으로써 컨테이너(2)로부터 배출된다. 고압 대체 가스는 컨테이너(2)로부터 라인(12) 및 라인(13)을 통해 하나 이상의 압축기(58)를 통과하여 가스 압력을 상승시킨다. 압축된 대체 가스의 분획을 압축기로부터 라인(31)을 통해 배출시켜 열 교환기(59)를 통과시키면, 가스가 가열된다. 열 교환기(59)로부터 가열된 대체 가스는 라인(13)을 통해 컨테이너(2)의 바닥에 도입되며, 이때 라인(13)은 라인(32)을 통해 열 교환기와 유체 전달을 한다. 압축기(58)에 의해 압축된 가스의 잔여 분획은 라인(33)과 라인(14)을 통해 컨테이너(3)에 도입시켜, 컨테이너(3)로부터 라인(15)을 통해 PLNG를 대체시킨다. 이어서, 컨테이너(3)로부터의 PLNG를 컨테이너(2)로부터 제거된 PLNG에 대해 위에서 기술한 바와 동일한 방법으로 재증기화시킨다. 화물선 또는 육지쪽의 시설 상의 모든 컨테이너의 출하는 최종 컨테이너(또는 컨테이너 그룹)가 출하될 때까지 상술한 바와 같이 계속된다. 당해 출하방법의 실시에 있어서, 모든 컨테이너는 최종 컨테이너 또는 컨테이너 그룹을 제외하고는 저압 가스로 충전된다. 일련의 컨테이너 중의 최종 컨테이너, 본원의 설명에서는 컨테이너(3)가 PLNG의 기포 발생점 압력 이상으로 남아서 PLNG의 재선적시 회귀 항해에서의 PLNG의 재선적을 용이하게 한다.
저압 대체 가스가 본 명세서에 기술된 바와 같이 PLNG로부터 유도된다면,PLNG의 출하 후 컨테이너에 남아 있는 저압 가스의 질량은 PLNG의 원래 선적 질량의 약 1 내지 3%이다. 가스의 온도 및 압력은 출하공정 동안 내내 컨테이너의 최소 설계 온도와 최대 설계 온도 사이의 범위일 것이다.
대체 가스가 컨테이너에 도입되어 PLNG가 방출됨에 따라, 대체 가스의 압력은 바람직하게는 컨테이너 바닥에서의 PLNG의 압력을 실질적으로 일정하게 유지시키도록 조절되는 것이 바람직하다. 이는 최대 설계 압력을 최소화시킴으로써 소정의 벽 두께에 대한 컨테이너 화물 용량을 증가시키기고 출하 동안 하강기의 상부에서의 PLNG의 연소를 방지하기에 바람직하다. 컨테이너의 제작시 설계 항목에 따라, 컨테이너 속의 PLNG의 온도 저하를 피하는 것이 온도가 컨테이너에 대한 설계 온도 미만으로 떨어지는 것을 피하는 데 있어서 바람직할 수 있다.
PLNG를 방출시키는 단계 동안 온도 저하를 추가로 방지하기 위해, 대체 가스를 컨테이너에 도입하기 전에 임의로 가열시킬 수 있다.
질량 이력 현상 및 에너지 수지는 도 2 내지 도 4에 도시한 양태를 설명하기 위해 수행하며, 그 결과는 다음의 표 1, 표 2, 표 3 및 표 4에 제시한 바와 같다.
표에 제시된 데이타는 도 2, 도 3 및 도 4에 제시한 유동 스트림의 압력 및 온도를 보다 잘 이해하기 위해 제공되었지만, 본 발명이 필요 이상으로 이에 제한되는 것으로 간주되어서는 안된다. 표 1은 각종 조건에서 컨테이너 화물에 대한 조성 데이터를 제공한다. 각각의 컨테이너는 용량이 828m3이고 컨테이너 최상부로부터 바닥까지의 높이 차이가 46m인 것으로 추정된다. 대체 가스의 적재율 및 공급원은 이러한 조성에 영향을 미침을 유의해야 한다. 표 2는 도 2와 관련하여 유동 라인에 대한 데이터를 제공하며, 표 3은 도 3과 관련하여 유동 라인에 대한 데이터를 제공하며, 표 4는 도 4와 관련하여 유동 라인에 대한 데이타를 제공한다. 온도, 압력 및 조성은 본원에서의 교시에 비추어서 화물 조성 및 유속에 여러 변형이 이루어질 있는 발명에 대한 제한으로서 간주되어서는 안된다. 이러한 실시예에서, 액체로 충전된 컨테이너는 액체가 98용적%이고 증기 공간이 2용적%이다.
각종 컨테이너 조건에서의 성분의 몰%
성분 액체 충전시 고압 가스(도 3에 도시된 공정의 개시시 컨테이너 1 속의 대체 가스) 저압 가스(도 3에 도시된 공정의 종료시 컨테이너 1 속의 가스
C1 93.82 98.63 98.60
C2 4.01 0.82 0.76
C3 0.28 0.03 0.03
C4i 0.43 0.03 0.07
C4n 0.13 0.008 0.02
C5i 0.18 0.01 0.04
C5n 0.05 0.003 0.01
C6+ 0.05 0.003 0.01
CO2 1.01 0.38 0.36
온도(℉, ℃) -139, -95 -135, -93 -139, -95
컨테이너의 최상부의 압력(psia, kPa) 412;2841 435; 2999 127; 876
당해 분야의 숙련가, 특히 본 특허의 교시의 이점을 아는 사람이라면 상술한 특정 공정에 대해 여러 변형 및 수정이 이루어질 수 있음을 인식할 것이다. 예를 들면, 다양한 온도 및 압력이 시스템의 전체 설계 및 PLNG의 조성에 따라 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 또한, PLNG 컨테이너 사이의 파이프 연결은 전체 설계 요건에 따라 보완되거나 재구성되어 최적의 효율적인 열 교환 요건을 충족시킬 수 있다. 위에서 논의한 바와 같이, 특정하게 기술된 양태 및 실시예는 본 발명의 범주를 제한하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 본 발명의 범주는 후술되는 청구의 범위 및 이에 상응하는 범위에 의해 결정될 것이다.

Claims (13)

  1. 제1 컨테이너 또는 이러한 컨테이너 다수로 이루어진 컨테이너 그룹에 가압 대체 가스를 공급하여 당해 제1 컨테이너 또는 컨테이너 그룹으로부터 액화 가스를 방출시키는 단계(a),
    제1 컨테이너 또는 컨테이너 그룹으로부터 대체 가스를 빼내서 대체 가스를 제1 증기 스트림 및 제2 증기 스트림으로 분리하는 단계(b),
    제1 증기 스트림을 가열하고 가열된 증기 스트림을 제1 컨테이너 또는 컨테이너 그룹으로 통과시켜, 제1 컨테이너 또는 컨테이너 그룹의 압력을 출하공정의 개시시의 액화 가스의 압력보다 실질적으로 낮은 압력으로 낮추는 단계(c),
    제2 증기 스트림을 인취한 다음, 이를 제2 컨테이너 또는 이러한 컨테이너 다수로 이루어진 컨테이너 그룹에 공급하여 당해 제2 컨테이너 또는 컨테이너 그룹으로부터 액화 가스를 방출시키는 단계(d) 및
    제1 컨테이너 또는 컨테이너 그룹과 제2 컨테이너 또는 컨테이너 그룹 사이의 연계를 끊고 일련의 모든 컨테이너에 대해 단계(b) 내지 단계(d)를 반복하여 수행함으로써, 비어 있는 최종 컨테이너 또는 컨테이너 그룹만이 출하공정의 종료시 대체 가스의 압력을 유지하고, 최종 컨테이너 또는 컨테이너 그룹을 제외한 모든 컨테이너가 저압 증기로 충전되는 단계(e)를 포함하는, 가압 액화 가스가 내장되어 있는 다수의 컨테이너로부터 가압 액화 가스의 출하방법.
  2. 제1항에 있어서, 대체 가스의 온도가 -112℃를 초과하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 대체 가스가 액화 가스로부터 유도되는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 단계(a)에서, 대체 가스가 제1 컨테이너의 상단부에서 도입되는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 단계(a)에서, 대체 가스의 압력이 액화 가스의 기포발생점 압력보다 높은, 약 20 내지 345kPa(3 내지 50psia)의 범위인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 제1 컨테이너 또는 컨테이너 그룹으로부터 액화 가스를 방출하는 동안 컨테이너 바닥에서의 액화 가스의 압력이 필수적으로 일정하게 유지되도록, 제1 컨테이너에 공급되는 대체 가스의 압력을 조절하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 가압 액화 가스가 -112℃를 초과하는 온도와 필수적으로 기포발생점 압력을 갖는 천연 가스인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 제1 컨테이너 또는 컨테이너 그룹으로 주입되는 가열된 증기 스트림이 당해 제1 컨테이너 또는 컨테이너 그룹에 내장된 유체를 소정의 최소온도 이상으로 유지시키는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 출하공정의 종료시의 제1 컨테이너 또는 컨테이너 그룹 속의 가스 압력이 출하공정의 개시시의 액화 가스의 기포발생점 압력보다 낮은 345kPa(50psia) 이상인 방법.
  10. 제1항에 있어서, 제1 컨테이너 또는 컨테이너 그룹으로부터 액화 가스를 출하하는 동안 당해 제1 컨테이너 또는 컨테이너 그룹의 바닥에서의 액화 가스의 압력이 필수적으로 일정하게 유지되도록, 제1 컨테이너 또는 컨테이너 그룹에 도입되는 대체 가스의 압력을 조절하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 제2 컨테이너 또는 컨테이너 그룹으로부터 액화 가스를 출하하는 동안 당해 제2 컨테이너 또는 컨테이너 그룹의 바닥에서의 액화 가스의 압력이 필수적으로 일정하게 유지되도록, 제2 컨테이너 또는 컨테이너 그룹에 도입되는 대체 가스의 압력을 조절하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 액화 가스가 출하되지 않은 다수의 컨테이너가 선박에 있고, 단계(b)에서 대체 가스를 빼내는 공정과 단계(c)에서 제1 증기 스트림을 가열하는 공정이 선박으로부터 떨어져 위치하는 적합한 공정 장치를 사용하여 수행되는 방법.
  13. 다수의 컨테이너로 이루어진 제1 컨테이너 그룹에 액화 가스의 압력보다 더 높은 압력을 갖는 가압 방출 가스를 공급하여 당해 제1 컨테이너 그룹으로부터 액화 가스를 방출시키는 단계(a),
    제1 컨테이너 그룹으로부터 방출 가스를 빼내서 방출 가스를 제1 증기 스트림 및 제2 증기 스트림으로 분리하는 단계(b),
    제1 증기 스트림을 가열하고 가열된 증기 스트림을 제1 컨테이너 그룹으로 통과시켜, 제1 컨테이너 그룹이 저압 증기로 충전되도록 하는 단계(c),
    제2 증기 스트림을 압축시키고, 이를 다수의 컨테이너로 이루어진 제2 컨테이너 그룹에 공급하여 당해 제2 컨테이너 그룹으로부터 액화 가스를 방출시키는 단계(d) 및
    제1 컨테이너 그룹과 제2 컨테이너 그룹 사이의 연계를 끊고 일련의 모든 컨테이너에 대해 단계(b) 내지 단계(d)를 반복하여 수행함으로써, 비어 있는 최종 컨테이너 그룹만이 방출 가스의 압력을 유지하고, 최종 컨테이너 그룹을 제외한 모든 컨테이너가 저압 증기로 충전되는 단계(e)를 포함하는, -112℃를 초과하는 온도와 필수적으로 기포발생점 압력을 갖는 액화 가스가 내장되어 있는 다수의 컨테이너의 출하방법.
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