KR20100124542A - 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크 온도 조절 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크 온도 조절 방법에 관한 것으로, 선박 내 운반탱크의 화물을 압축천연가스에서 이산화탄소로 바꾸어 저장할 때에는 운반탱크의 저장온도를 액체 이산화탄소의 저장온도로 상승시키고, 이산화탄소에서 압축천연가스로 바꾸어 저장할 때에는 운반탱크의 이산화탄소를 압축천연가스의 저장온도에 결빙되지 않는 가스로 치환시키는 것을 특징으로 하여 운반탱크의 화물을 압축천연가스에서 이산화탄소 또는 이산화탄소에서 압축천연가스로 바꾸어 저장할 때에 이산화탄소의 결빙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
압축천연가스, 이산화탄소, 선박, 운반탱크

Description

압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크 온도 조절 방법{ temperature control method for the tank of pressured NG or CO2 carrier ship}
본 발명은 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크 온도 조절 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 운반탱크의 화물을 압축천연가스에서 이산화탄소 또는 이산화탄소에서 압축천연가스로 바꾸어 저장할 때에 이산화탄소의 결빙이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 운반탱크의 온도를 조절하는 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크 온도 조절 방법에 관한 것이다.
화석 연료의 사용 증가에 따라 대량으로 배출되는 이산화탄소는 지구온난화 현상을 야기하는 온실가스(Greenhouse Gas, GHG)중 하나로 지정되어 있다. 이산화탄소의 지구온난화지수는 다른 온실가스에 비하여 낮지만, 전체 온실가스 배출의 대략 80%를 차지하는 점과 또한 배출량을 규제 가능한 점에서 매우 중요한 온실가스로 분류되고 있다.
따라서 다양한 국제 협약을 통하여 각국에서 온실가스의 배출을 저감하도록 규제하고 있으며, 이로부터 파생되는 기술 중 하나로 각종 산업현장에서 발생되는 이산화탄소를 회수하여 별도의 장소에 격리 저장함으로써 대기 중에 방출되는 이산 화탄소의 양을 저감시키는 이산화탄소 처리 기술이 등장하게 되었다.
이와 같이 이산화탄소를 격리 저장하기 위해서는 대량의 이산화탄소를 별도의 장소까지 운송하여야 하는데, 이러한 이산화탄소의 운송 기술 중의 하나는 액화된 이산화탄소를 선박을 이용하여 운송하는 방법이 있다.
액화된 이산화탄소를 운송하기 위한 선박은 고압, 저온으로 냉각된 이산화탄소의 액화상태를 유지할 수 있는 탱크 시설을 갖추어야 하는 것으로, 기존의 선박으로는 천연가스(NG) 운반용 선박이 있다. 이러한 천연가스 운반용 선박은 상압에서 -163℃의 극저온 상태로 운송하는 LNG(Liquefied NG) 운반선, 20MPa의 극고압, 상온에서 운송하는 CNG(Compressed NG)운반선, 그리고 1~8MPa의 고압, -130℃~-60℃에서 운송하는 PNG(Pressurized NG)운반선 등이 있다.
그 중에서도 압축천연가스(PNG) 운반선은 액화 장비 가격 등을 줄일 수 있는 장점 등을 갖고 있고, 압축천연가스(PLNG)운반용 선박(엑손모빌, US2005/037245)은 천연가스를 대략 1.7MPa, -115℃의 액화 상태에서 수송할 수 있는 운반탱크를 갖추고 있다는 것이 제시된 바 있으며, 이는 대략 이산화탄소의 삼중점인 0.6MPa, -50℃의 액화상태에서 수송되는 이산화탄소용 운반 탱크로 전용될 수 있다.
반면, 압축천연가스 운반선은 고가의 선박 가격으로 인해 산업화가 되지 못하고 있다. 따라서 압축천연가스를 운송함에 있어서, 압축천연가스를 싣지 않고 공선항해를 하는 경우에는 압축천연가스를 싣는 운반탱크에 이산화탄소를 운반하도록 하여 양방향으로의 이윤을 창출하는 방법이 제시되었다.
그러나 이 경우 액체 이산화탄소의 저장온도는 대략 -50℃이고, 압축천연가 스의 저장온도는 대략 -115℃로 그 저장온도의 차이가 크기 때문에 압축천연가스를 하역한 후 동일 운반탱크에 이산화탄소를 저장하게 되면 압축천연가스가 저장되었던 운반탱크의 낮은 온도로 인해 이산화탄소가 결빙되는 문제점이 발생될 수 있다.
또한, 이산화탄소를 하역한 후 압축천연가스를 동일 운반탱크에 저장하는 경우에도 운반탱크에 잔재해 있던 이산화탄소 기체가 압축천연가스의 낮은 저장온도로 인해 결빙될 수 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 압축천연가스와 이산화탄소를 동일한 운반탱크에 바꾸어 저장시 이산화탄소의 결빙없이 압축천연가스 또는 이산화탄소의 저장이 가능한 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크 온도 조절 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 운반탱크의 화물을 압축천연가스에서 이산화탄소로 바꾸어 저장할 때에 운반탱크의 온도를 조절하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 선박 내에 온도조절을 위한 별도의 장비를 설치하지 않고 운반탱크의 온도를 조절하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 운반탱크 내에 다른 기체의 혼입없이 온도를 조절하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 운반탱크의 화물을 이산화탄소에서 압축천연가스로 바꾸어 저장할 때에 운반탱크의 온도를 조절하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 운반탱크에 압축천연가스를 저장할 때 운반탱크의 온도를 서서히 하강시키는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
선박내 운반탱크의 화물을 압축천연가스에서 이산화탄소로 바꾸어 저장할 때 에는 운반탱크의 저장온도를 액체 이산화탄소의 저장온도로 상승시키고, 이산화탄소에서 압축천연가스로 바꾸어 저장할 때에는 운반탱크의 이산화탄소를 압축천연가스의 저장온도에 결빙되지 않는 가스로 치환시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압축천연가스에서 이산화탄소로 바꾸어 저장할 때에는 운반탱크 내에 액체 이산화탄소의 저장온도를 갖는 질소가스를 공급하여 천연가스를 질소가스로 치환하여 온도를 상승시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 질소가스는 질소 발생기로부터 생산된 질소가스를 냉각기로 냉각하여 액체 이산화탄소의 저장온도를 갖도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 냉각기에 의해 냉각된 질소가스가 드라이어를 통과한 뒤 운반탱크로 공급되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 질소가스는 터미널에서 운반탱크의 저장온도가 액체 이산화탄소의 저장온도가 될 때 까지 공급되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압축천연가스에서 이산화탄소로 바꾸어 저장할 때에는 액체 이산화탄소의 저장온도를 갖는 천연가스를 운반탱크에 공급하여 운반탱크의 온도를 상승시킨 뒤, 이산화탄소를 저장하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 액체 이산화탄소의 저장온도를 갖는 천연가스는 운반탱크에 저장된 천연가스를 끌어올려 기화부를 통해 기화시킨 뒤 액체 이산화탄소의 저장온도로 조절하여 운반탱크로 기화된 천연가스를 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 천연가스는 펌프를 이용하여 운반탱크에 저장된 천연가스를 끌어올린 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 액체 이산화탄소의 저장온도를 갖는 천연가스는 터미널에서 직접 공급받아 액체 이산화탄소의 저장온도가 되도록 조절한 뒤 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압축천연가스에서 이산화탄소로 바꾸어 저장할 때에는 운반탱크가 적재되는 적재함에서 비활성 기체를 폐회로(closed loop)로 순환시켜 액체 이산화탄소의 저장온도가 되도록 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압축천연가스에서 이산화탄소로 바꾸어 저장할 때에는 터미널로부터 액체 이산화탄소의 저장온도를 갖는 비활성기체를 운반탱크가 적재되는 적재함으로 공급하여 순환시킨 뒤 다시 터미널로 비활성기체가 배출되도록 하여 액체 이산화탄소의 저장온도가 되도록 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 순환은 비활성 기체로 질소를 사용하여 압축기 또는 팬을 통해 순환시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 운반탱크의 화물을 이산화탄소에서 압축천연가스로 바꾸어 저장할 때에는 운반탱크 내 이산화탄소를 하역한 뒤, 이산화탄소를 액체 이산화탄소의 저장온도를 갖는 천연가스 또는 질소가스로 치환하여 운반탱크 내 이산화탄소의 농도를 조절하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크 온도 조절 방법은 운반탱크의 온도를 조절하여 이산화탄소의 결빙을 방지 할 수 있고, 이에 따라 압축천연가스를 운송함에 있어서 압축천연가스를 싣지 않고 공선항해를 하는 경우에는 압축천연가스를 싣는 운반탱크에 이산화탄소를 운반하도록 하여 양방향으로의 이윤을 창출할 수 있다는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 운반탱크의 화물을 압축천연가스에서 이산화탄소로 바꾸어 저장할 때에 운반탱크의 온도를 액체 이산화탄소의 저장온도로 상승시켜 주어 결빙이 발생되는 것을 방지할 수 있다는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 터미널에서 질소가스 또는 천연가스를 공급받아 이들 가스를 공급하기 위한 별도의 수단을 설치하지 않아도 운반탱크 내의 온도조절이 이루어져 이산화탄소의 결빙을 방지할 수 있고, 선박 내에서의 활용면적이 증가될 수 있다는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 적재함 내의 비활성 기체인 질소를 순환시켜 운반탱크의 온도를 조절함으로써 이산화탄소의 저장시 결빙을 방지함은 물론, 운반탱크의 내부에 불필요한 기체를 공급하지 않아 불필요한 기체의 혼입을 방지할 수 있다는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 운반탱크의 화물을 이산화탄소에서 압축천연가스로 바꾸어 저장할 때에 운반탱크에 남아있는 이산화탄소를 결빙되지 않는 가스로 치환하여 압축천연가스를 저장할 때에 운반탱크 내에 남아있는 이산화탄소로 결빙이 발생하는 것을 방지한다.
또한, 운반탱크의 온도를 액체 이산화탄소의 저장온도에서 보다 낮은 온도를 갖는 천연가스 또는 질소가스로 운반탱크의 온도가 낮아지도록 하여 서서히 운반탱 크의 온도가 낮아지기 때문에 보다 안전하게 압축천연가스를 저장시킬 수 있다는 효과를 갖는다.
이하에서는 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 도시된 실시예에 따라 구체적으로 설명하기는 하나, 본 발명이 도면에 도시된 실시예만으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크의 온도 조절 방법은 압축천연가스(PNG)와 이산화탄소 겸용인 선박에 있어서, 선박 내 운반탱크의 화물을 압축천연가스에서 이산화탄소로 바꾸어 저장할 때에는 운반탱크의 저장온도를 액체 이산화탄소의 저장온도로 상승시키고, 이산화탄소에서 압축천연가스로 바꾸어 저장할 때에는 운반탱크의 이산화탄소를 압축천연가스의 저장온도에 결빙되지 않는 가스로 치환시키는 것이다.
이는 압축천연가스와 이산화탄소를 동일 운반탱크에 바꾸어 저장하는 경우 압축천연가스와 액체 이산화탄소의 저장온도 차이로 인하여 새로 저장되는 이산화탄소 또는 운반탱크 내에 잔재하고 있는 이산화탄소가 결빙되는 것을 방지하기 위한 것으로, 상기와 같이 압축천연가스에서 이산화탄소로 혹은 이산화탄소에서 압축천연가스로 바꾸어 저장하기 전에 운반탱크의 온도를 액체 이산화탄소의 저장온도로 상승시키거나 결빙되지 않을 수 있는 다른 기체로 치환하여 주는 것이다.
이때 상기 액체 이산화탄소의 저장온도는 이산화탄소의 삼중점 이상이 되도록 하는 것이 액화상태로 유지할 수 있기 때문에 바람직하다.
이와 같이 운반탱크의 온도를 액체 이산화탄소의 저장온도로 조절하여 이산화탄소의 결빙을 방지할 수 있고, 이에 따라 압축천연가스를 운송함에 있어서 압축천연가스를 싣지 않고 공선항해를 하는 경우에는 압축천연가스를 싣는 운반탱크에 이산화탄소를 운반하도록 하여 양방향으로의 이윤을 창출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크 온도 조절 방법을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
이에 도시된 바와 같이 본 발명은 상기 압축천연가스에서 이산화탄소로 바꾸어 저장할 때에는 운반탱크(b) 내에 액체 이산화탄소의 저장온도를 갖는 질소가스를 공급하여 천연가스를 질소가스로 치환하여 온도를 상승시키는 것이 바람직하다.
이와 같이 액체 이산화탄소의 저장온도, 즉 삼중점 이상의 온도를 갖는 질소가스를 운반탱크(b)에 공급하게 되면 압축천연가스로 인해 -100℃이하로 유지되었던 운반탱크(b)의 온도가 상승하게 되고, 최종적으로는 액체 이산화탄소의 저장온도를 갖게 되어 상기와 같은 온도의 조절 후 이산화탄소가 저장되면 이산화탄소의 결빙없이 운반탱크(b)내에 저장이 가능하게 되는 것이다.
이때 상기 액체 이산화탄소의 저장온도를 갖는 질소가스의 공급은 압축천연가스를 하역한 뒤에 이루어지고, 상기 질소가스로 운반탱크(b)의 저장온도가 액체 이산화탄소의 저장온도로 상승되면 이산화탄소를 공급하여 저장하며, 각 가스의 공급 및 공급량의 조절은 통상적으로 사용되는 가스이송에 사용되는 파이프 및 파이프에 설치되는 밸브에 의해 이루어진다.
한편, 상기 질소가스는 질소 발생기(10)로부터 생산된 질소가스를 냉각 기(20)로 냉각하여 액체 이산화탄소의 저장온도를 갖도록 하는 것이 바람직하다.
상기 질소 발생기(10)는 공기중에서 압력을 변화시켜 흡착과 탈착을 통해 질소와 산소를 분리하여 안정적이고 높은 순도의 질소 가스를 생산할 수 있는 산업현장에서 통상적으로 사용되고 있는 질소 생성장치이다.
이와 같은 질소 발생기(10)에서 생산된 질소가스는 통상 고온의 상태이기 때문에 액체 이산화탄소의 저장온도인 삼중점이상이 되도록 질소가스의 온도를 조절하기 위하여 냉각기(20)를 거치게 된다. 이때 상기 냉각기(20)는 상기 질소 발생기(10)의 후단에 설치되어 질소 발생기(10)로부터 생산된 질소가스가 파이프를 통해 운반탱크로 이송되는 과정 중에 냉각이 될 수 있도록 한다.
또한, 상기 냉각기(20)에 의해 냉각된 질소가스가 드라이어(Dryer)(30)를 통과한 뒤 운반탱크(b)로 공급되는 것이 더욱 바람직한데, 이는 운반탱크(b) 내에 습기를 없애기 위한 것으로, 상기 냉각된 질소가스가 드라이어(30)를 통과하여 공급됨에 따라 냉각으로 발생하는 습기 등을 제거한 뒤 운반탱크(b) 내로 질소가스가 공급되도록 하여 운반탱크(b)로 습기가 유입되는 것을 최소화할 수 있다. 이때 상기 드라이어는 질소 발생기(10)의 후단에 설치되되, 냉각기(20)의 후단에 설치되도록 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크 온도 조절 방법을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
한편, 상기 질소가스는 터미널(40)에서 운반탱크(b)의 저장온도가 액체 이산화탄소의 저장온도가 될 때 까지 공급되는 것이 바람직한데, 상기 터미널(40)은 운 반탱크의 압축천연가스 또는 이산화탄소 등의 가스를 적재될 수 있는 터미널로, 상기 터미널(40)에서 질소가스를 공급받아 운반탱크(b)의 온도를 조절하게 된다.
이때 터미널(40)에서 질소가스의 공급은 운반탱크(b)의 온도가 액체 이산화탄소의 저장온도인 삼중점이상이 될 때까지 지속적으로 공급되도록 하여 천연가스를 질소가스로 치환하며, 상기 온도에 도달하면 그 질소가스의 공급을 멈추고, 온도조절된 운반탱크(b)내에 액화시킨 이산화탄소를 공급하여 저장한다.
이와 같이 터미널에서 질소가스를 공급받는 경우 선박 내에 질소가스를 공급하기 위한 별도의 수단을 설치하지 않아도 운반탱크 내의 온도조절이 이루어져 이산화탄소의 결빙을 방지할 수 있고, 별도의 수단이 없어 선박 내에서의 활용면적이 증가될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크 온도 조절 방법을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
이에 도시된 바와 같이 본 발명은 상기 압축천연가스에서 이산화탄소로 바꾸어 저장할 때에는 액체 이산화탄소의 저장온도를 갖는 천연가스를 운반탱크(b)에 공급하여 운반탱크(b)의 온도를 상승시킨 뒤, 이산화탄소를 저장하는 것이 바람직하다.
이는 운반탱크(b)에 저장되어 있던 천연가스의 온도를 상승시켜 운반탱크(b)의 온도를 액체 이산화탄소의 저장온도가 되도록 조절하는 것으로, 보다 구체적으로 상기 액체 이산화탄소의 저장온도를 갖는 천연가스는 운반탱크(b)에 저장된 천 연가스를 끌어올려 기화부(50)를 통해 기화시킨 뒤 액체 이산화탄소의 저장온도로 조절하여 운반탱크(b)로 기화된 천연가스를 공급하는 것이 바람직하다.
상기 기화부(50)는 운반탱크(b)의 하부까지 연결된 파이프를 통해 끌어올려진 천연가스를 기화기(51)를 통해 기화시킨 뒤, 상기 기화기(51)로부터 기화된 기체와 액체를 분리하는 기액 분리기(52)를 통해 액체는 다시 액체 천연가스가 저장된 운반탱크(b)로 보내고, 기체 천연가스는 비어있는 운반탱크(b)로 보내지도록 하는 것으로, 상기 운반탱크(b)에 저장된 천연가스는 액화가스로 천연가스의 액화상태를 유지하기 위해 극고압이 유지되고 있기 때문에 파이프에 구비된 밸브가 개방되면 압력차이로 파이프를 따라 액체 천연가스가 끌어올려진다.
또한, 상기 기체 천연가스는 대략 -100℃ 정도를 갖고 있기 때문에 비어있는 운반탱크(b)로 보내지기 전에 히터(60)를 통해 그 온도가 액체 이산화탄소의 저장온도인 삼중점이상이 되도록 조절하여 각각의 운반탱크(b)로 보내는 것이 바람직하며, 이와 같은 온도조절된 천연가스가 운반탱크(b)로 보내어 온도를 상승시킴에 따라 추후 이산화탄소를 저장시키더라도 이산화탄소의 결빙이 발생하지 않을 수 있다.
한편, 상기 천연가스는 펌프(70)를 이용하여 운반탱크(b)에 저장된 천연가스를 끌어올린 것이 보다 바람직하다.
상기 천연가스는 액화상태로 운반탱크(b)에 저장되어 고압의 상태를 유지하기 때문에 파이프의 밸브를 개방시키는 것만으로도 기화기(51)로의 천연가스 공급이 가능하지만 보다 효율적으로 공급이 이루어지도록 하기 위하여 운반탱크(b)의 하부에 위치한 파이프 부분에 펌프(70) 등을 설치하여 천연가스의 공급이 보다 원활하게 이루어지도록 할 수도 있다.
이와 같이 천연가스를 이용하여 운반탱크(b)의 온도를 액체 이산화탄소의 저장온도로 조절하면 이산화탄소의 결빙을 방지할 수 있는 것은 물론, 선박(a) 내에 저장되어 있는 액체 천연가스를 활용하여 사용가능하기 때문에 운반탱크(b)의 온도를 높이기 위한 별도의 가스를 준비하지 않아도 된다.
도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크 온도 조절 방법을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
이에 도시된 바와 같이 상기 액체 이산화탄소의 저장온도를 갖는 천연가스는 터미널(40)에서 직접 공급받아 액체 이산화탄소의 저장온도가 되도록 조절한 뒤 공급하는 것이 바람직하다.
상기 터미널(40)은 운반탱크(b)의 압축천연가스 또는 이산화탄소 등의 가스를 적재될 수 있는 터미널로, 상기 터미널(40)에서 천연가스를 공급받아 운반탱크(b)의 온도를 조절하게 된다.
이때 터미널(40)에서 천연가스는 히터를 통해 천연가스의 온도가 액체 이산화탄소의 저장온도인 삼중점이상이 될 때까지 가열시킨 뒤 공급되도록 하며, 이와 같이 천연가스의 공급으로 운반탱크(b) 내의 온도가 액체 이산화탄소의 저장온도(삼중점 온도)이상이 되면 운반탱크(b) 내에 액화시킨 이산화탄소를 공급하여 저장한다.
이와 같이 터미널에서 천연가스를 공급받는 경우 선박내에 천연가스를 공급 하기 위한 별도의 수단을 설치하지 않아도 이산화탄소의 결빙을 방지할 수 있고, 별도의 수단을 설치하지 않아 선박내에서의 활용면적이 증가될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제5실시예에 따른 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크 온도 조절 방법을 개략적으로 나타낸 개념도이고, 도 6은 본 발명의 제6실시예에 따른 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크 온도 조절방법을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
이에 도시된 바와 같이 상기 압축천연가스에서 이산화탄소로 바꾸어 저장할 때에는 운반탱크(b)가 적재되는 적재함(c)에 비활성기체를 폐회로(closed loop)로 순환시켜 액체 이산화탄소의 저장온도가 되도록 조절하는 것이 바람직하다.
이는 적재함 내의 비활성 기체를 냉각기(20) 또는 히터(60)를 통해 온도를 조절한 비활성기체를 적재함 내에서 지속적으로 순환되도록 함으로써 운반탱크(b)의 저장온도를 조절하는 것으로, 상기 비활성기체로는 질소가 사용될 수 있다.
이때 상기 비활성 기체의 온도 조절은 병렬로 연결된 냉각기(20)와 히터(60)를 통해 이루어지는 것으로, 적재함(c)의 온도가 액체 이산화탄소의 저장온도보다 낮은 경우에는 히터(60) 측의 밸브를 개방하여 비활성기체가 데워질 수 있도록 하고, 적재함의 온도가 액체 이산화탄소의 저장온도보다 높은 경우에는 냉각기(20) 측의 밸브를 개방하여 비활성기체가 냉각되도록 할 수도 있다.
아울러 상기 비활성 기체의 순환은 도 5에 도시된 바와 같은 압축기(80)에 의해 비활성 기체로 질소를 사용하여 순환되도록 하거나, 도 6에 도시된 바와 같이 팬(90)을 통해 순환되도록 할 수 있다.
이와 같이 적재함 내에 비활성 기체인 질소를 순환시켜 운반탱크의 온도를 조절하는 방법은 이산화탄소의 저장시 결빙을 방지함은 물론, 운반탱크의 내부에 불필요한 기체를 공급하지 않고 외부에서 비활성기체를 순환시키는 것만으로 온도 조절이 가능하기 때문에 운반탱크 내의 불필요한 기체 혼입을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제7실시예에 따른 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크 온도 조절 방법을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
이에 도시된 바와 같이 본 발명은 상기 압축천연가스에서 이산화탄소로 바꾸어 저장할 때에는 터미널(40)로부터 액체 이산화탄소의 저장온도를 갖는 비활성 기체를 운반탱크(b)가 적재되는 적재함(c)으로 공급하여 순환시킨 뒤 다시 터미널(40)로 비활성기체가 배출되도록 하여 액체 이산화탄소의 저장온도가 되도록 조절하는 것이 바람직하다.
이는 선박(a) 내부가 아닌 터미널(40)로부터 운반탱크(b)의 온도를 액체 이산화탄소의 저장온도로 조절하기 위한 비활성 기체가 공급되도록 하여 선박(a) 내에 비활성 기체를 공급하고 순환시키기 위한 장비를 줄이도록 하기 위한 것이다. 이때 상기 비활성 기체로는 질소가 사용될 수 있으며, 상기 터미널(40)로부터 비활성 기체의 순환은 도 7에 도시된 바와 같이 적재함(c)에 팬(90)등을 구비하여 순환되도록 할 수도 있고, 터미널 (40)자체에 적재함(c) 내에서 비활성기체가 순환되도록 할 수 있는 순환시스템이 갖춰지도록 할 수도 있다.
한편, 본 발명은 상기 운반탱크(b)의 화물을 이산화탄소에서 압축천연가스로 바꾸어 저장할 때에는 운반탱크(b) 내 이산화탄소를 하역한 뒤, 이산화탄소를 액체 이산화탄소의 저장온도를 갖는 천연가스 또는 질소가스로 치환하여 운반탱크(b) 내 이산화탄소의 농도를 조절하는 것이 바람직하다.
여기서 이산화탄소를 천연가스로 치환하는 방식은 전술한 압축천연가스를 이산화탄소로 바꾸어 저장할 때에 천연가스로 운반탱크(b)의 온도를 상승시키는 방법과 동일한 방법을 사용하는 것으로, 운반탱크(b)에 저장된 액체 상태의 천연가스를 기화기를 통해 기화시킨 후 히터 등으로 이산화탄소가 결빙되지 않는 온도인 삼중점 이상으로 조절하여 운반탱크(b)에 공급함으로써 수행하거나, 터미널(40)에서 히터로 그 온도를 조절한 천연가스를 공급함으로써 수행될 수 있다.
또한, 상기 이산화탄소를 질소가스로 치환하는 방식은 전술한 압축천연가스를 이산화탄소로 바꾸어 저장할 때에 질소가스를 이용하여 운반탱크(b)의 온도를 상승시키는 방법과 동일한 방법을 사용하는 것으로, 질소발생기(10)로부터 생산된 질소가스를 냉각기(20)를 거쳐 그 온도가 삼중점이상이 되도록 한 뒤, 운반탱크(b)로 공급함으로써 질소가스로 치환이 이루어지도록 하거나, 터미널(40)로부터 질소가스를 직접 공급받아 수행될 수도 있다.
이때 상기 이산화탄소의 농도는 부피대비 1%이하가 되도록 조절하는 것이 운반탱크 내에 남아있는 이산화탄소가 추후 압축천연가스에 의한 결빙이 최소화될 수 있어 바람직하다.
한편, 상기 이산화탄소의 농도를 조절한 다음 극저온의 압축천연가스를 바로 저장시켜도 무방하나, 보다 바람직하게는 상기와 같이 운반탱크 내의 이산화탄소 농도를 조절한 뒤, 액체 이산화탄소의 저장온도보다 낮은 온도를 갖는 질소 또는 천연가스를 공급하되 점차적으로 낮은 온도를 갖는 질소 또는 천연가스를 반복적으로 공급하여 저장하고자 하는 압축천연가스와 운반탱크의 온도가 비슷해지도록 한 뒤, 압축천연가스를 공급하는 것이 압축천연가스로 인한 급격한 온도변화를 방지할 수 있어 보다 안전하게 압축천연가스를 저장시킬 수 있어 바람직하다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크의 온도 조절 방법을 개략적으로 나타낸 개념도.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크의 온도 조절 방법을 개략적으로 나타낸 개념도.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크의 온도 조절 방법을 개략적으로 나타낸 개념도.
도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크의 온도 조절 방법을 개략적으로 나타낸 개념도.
도 5는 본 발명의 제5실시예에 따른 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크의 온도 조절 방법을 개략적으로 나타낸 개념도.
도 6은 본 발명의 제6실시예에 따른 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크의 온도 조절 방법을 개략적으로 나타낸 개념도.
도 7은 본 발명의 제7실시예에 따른 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크의 온도 조절 방법을 개략적으로 나타낸 개념도.
<도면의 주요부호에 대한 상세한 설명>
a: 선박 b: 운반탱크 c: 적재함
10: 질소 발생기
20: 냉각기
30: 드라이어
40: 터미널
50: 기화부
51: 기화기 52: 기액분리기
60: 히터
70: 펌프
80: 압축기
90: 팬

Claims (13)

  1. 선박내 운반탱크의 화물을 압축천연가스에서 이산화탄소로 바꾸어 저장할 때에는 운반탱크(b)의 저장온도를 액체 이산화탄소의 저장온도로 상승시키고, 이산화탄소에서 압축천연가스로 바꾸어 저장할 때에는 운반탱크(b)의 이산화탄소를 압축천연가스의 저장온도에 결빙되지 않는 가스로 치환시키는 것을 특징으로 하는 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크 온도 조절 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 압축천연가스에서 이산화탄소로 바꾸어 저장할 때에는
    운반탱크(b) 내에 액체 이산화탄소의 저장온도를 갖는 질소가스를 공급하여 천연가스를 질소가스로 치환하여 온도를 상승시키는 것을 특징으로 하는 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크 온도 조절 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 질소가스는 질소 발생기(10)로부터 생산된 질소가스를 냉각기(20)로 냉각하여 액체 이산화탄소의 저장온도를 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크 온도 조절 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 냉각기(20)에 의해 냉각된 질소가스가 드라이어(30)를 통과한 뒤 운반탱크(b)로 공급되는 것을 특징으로 하는 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크 온도 조절 방법.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 질소가스는 터미널(40)에서 운반탱크(b)의 저장온도가 액체 이산화탄소의 저장온도가 될 때 까지 공급되는 것을 특징으로 하는 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크 온도 조절 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 압축천연가스에서 이산화탄소로 바꾸어 저장할 때에는
    액체 이산화탄소의 저장온도를 갖는 천연가스를 운반탱크(b)에 공급하여 운반탱크(b)의 온도를 상승시킨 뒤, 이산화탄소를 저장하는 것을 특징으로 하는 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크 온도 조절 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 액체 이산화탄소의 저장온도를 갖는 천연가스는 운반탱크(b)에 저장된 천연가스를 끌어올려 기화부(50)를 통해 기화시킨 뒤 액체 이산화탄소의 저장온도로 조절하여 운반탱크(b)로 기화된 천연가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크 온도 조절 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 천연가스는 펌프(70)를 이용하여 운반탱크(b)에 저장된 천연가스를 끌어올린 것을 특징으로 하는 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크 온도 조절 방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 액체 이산화탄소의 저장온도를 갖는 천연가스는 터미널(40)에서 직접 공급받아 액체 이산화탄소의 저장온도가 되도록 조절한 뒤 공급하는 것을 특징으로 하는 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크 온도 조절 방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 압축천연가스에서 이산화탄소로 바꾸어 저장할 때에는
    운반탱크(b)가 적재되는 적재함(c)에서 비활성 기체를 폐회로(closed loop)로 순환시켜 액체 이산화탄소의 저장온도가 되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크 온도 조절 방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 압축천연가스에서 이산화탄소로 바꾸어 저장할 때에는
    터미널(40)로부터 액체 이산화탄소의 저장온도를 갖는 비활성기체를 운반탱 크(b)가 적재되는 적재함(c)으로 공급하여 순환시킨 뒤 다시 터미널(40)로 비활성기체가 배출되도록 하여 액체 이산화탄소의 저장온도가 되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크 온도 조절 방법.
  12. 청구항 10 또는 11에 있어서,
    상기 순환은 비활성 기체로 질소를 사용하여 압축기(80) 또는 팬(90)을 통해 순환시키는 것을 특징으로 하는 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크 온도 조절 방법.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 운반탱크(b)의 화물을 이산화탄소에서 압축천연가스로 바꾸어 저장할 때에는 운반탱크(b) 내 이산화탄소를 하역한 뒤, 이산화탄소를 액체 이산화탄소의 저장온도를 갖는 천연가스 또는 질소가스로 치환하여 운반탱크(b) 내 이산화탄소의 농도를 조절하는 것을 특징으로 하는 압축천연가스와 이산화탄소 겸용 선박의 운반탱크 온도 조절 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20200056860A (ko) * 2018-11-15 2020-05-25 한국조선해양 주식회사 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물

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