KR20110123056A - Having underground storage apparatus liquid carbon dioxide transport vessel - Google Patents

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KR20110123056A
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유병용
나희승
오영태
이성근
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대우조선해양 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A liquefied carbon dioxide transport vessel having an underground storage device is provided to reduce management costs by directly storing carbon dioxide in the transport vessel without additional marine structures. CONSTITUTION: A liquefied carbon dioxide transport vessel having an underground storage device comprises a liquefied carbon dioxide storage tank(101) and an underground storage device(G). The liquefied carbon dioxide storage tank stores liquefied carbon dioxide. The underground storage device allows an underground storage place to store the liquefied carbon dioxide. The underground storage device comprises a pressing pump. The pressing pump presses the liquefied carbon dioxide unloaded from the liquefied carbon dioxide storage tank.

Description

지하저장장치를 갖는 액화이산화탄소 수송선 {Having underground storage apparatus liquid carbon dioxide transport vessel }Having underground storage apparatus liquid carbon dioxide transport vessel

본 발명은 지하저장장치를 갖는 액화이산화탄소 수송선에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저장탱크에 적재된 액화이산화탄소를 수송하는 수송선에서 액화이산화탄소를 하역하여 직접 지하저장소로 주입할 수 있도록 수송선에 지하저장장치를 구비하여 지하저장소로 주입하기 위한 별도의 해상구조물이 요구되지 않도록 이루어진 지하저장장치를 갖는 액화이산화탄소 수송선에 관한 것이다.
The present invention relates to a liquefied carbon dioxide transporter having an underground storage device, and more particularly, to an underground storage device in a transport ship so as to inject liquefied carbon dioxide from a transport ship transporting liquefied carbon dioxide loaded in a storage tank and directly inject it into the underground storage. It relates to a liquefied carbon dioxide transport ship having an underground storage device that is provided so that a separate offshore structure for injection into the underground storage is not required.

화석 연료의 사용이 증가됨에 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 그 배출량을 규제할 수 있다는 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 이산화탄소의 양을 저감시키는 이산화탄소 처리 기술이 등장하게 되었다.As the use of fossil fuels increases, carbon dioxide emitted in large quantities is designated as one of the Greenhouse Gases (GHGs) that causes global warming. Although the global warming index of carbon dioxide is lower than that of other greenhouse gases, it is classified as an important greenhouse gas because it accounts for approximately 80% of the total greenhouse gas emissions and can regulate the emissions. Therefore, various international agreements regulate countries to reduce greenhouse gas emissions. One of the technologies derived from this is the amount of carbon dioxide released into the atmosphere by recovering carbon dioxide from various industrial sites and storing it in a separate place. CO2 treatment technology has been introduced to reduce the pressure.

이러한 이산화탄소의 배출을 저감하기 위한 처리 단계는 크게 이산화탄소의 회수, 분리 농축, 수송, 저장의 네 단계를 거쳐 이루어진다. 산업현장에서 발생된 이산화탄소를 포함하는 배출가스는 회수되어, 이산화탄소만을 고농도로 분리 농축하고 수송하여 저장되는데, 이산화탄소의 분리 농축 기술은 흡수공정, 흡착공정 또는 막분리 공정을 통하여 이루어진다.The treatment step for reducing the carbon dioxide emissions is largely carried out through four steps of recovery, separation, concentration, transport, and storage of carbon dioxide. Exhaust gas containing carbon dioxide generated in the industrial field is recovered, and only carbon dioxide is separated and concentrated and transported at a high concentration and stored. The separation and concentration of carbon dioxide is performed through an absorption process, an adsorption process, or a membrane separation process.

이에, 근자에는 상기와 같이 배출가스에서 분리된 이산화탄소를 해양, 지중, 지표 등의 지하장소에 주입하여 저장하는 CCS(Carbon Capture and Storange)기술과 이를 운송하는 기술이 대두되고 있다.Thus, in recent years, carbon capture and storange (CCS) technology for injecting and storing carbon dioxide separated from the exhaust gas into underground places such as the ocean, the ground, and the surface and the transportation technology thereof are emerging.

도 5를 참조하여 상세하게 설명하면, 산업현장(1)에서 발생된 이산화탄소를 포함하는 배출가스는 회수되어 이산화탄소만이 고농도로 분리 농축되고, 분리된 이산화탄소는 컴프레셔(2)를 통해 고온 고압으로 압축되어 초임계 유치(Supercritical fluid) 상태로 상변화 된다. 대략 70bar를 초과하여 압축된 액체 이산화탄소는 초임계 유체 상태가 됨으로써, 밀도는 액체와 유사하며 점성은 기체 상태와 유사해지므로 파이프(3)를 통한 이송에 적합하게 된다.Referring to FIG. 5 in detail, the exhaust gas containing carbon dioxide generated in the industrial site 1 is recovered and separated and concentrated only in high concentration of carbon dioxide, and the separated carbon dioxide is compressed at a high temperature and high pressure through the compressor 2. The phase changes to supercritical fluid state. The liquid carbon dioxide compressed above approximately 70 bar is in a supercritical fluid state, whereby the density is similar to the liquid and the viscosity becomes similar to the gaseous state, making it suitable for transport through the pipe 3.

파이프(3)에는 이산화탄소를 이송시키기 위한 부스터 펌프(4)가 설치될 수 있으며, 이송된 이산화탄소는 임시저장탱크(5)에 저장되어 지하저장소(G)에 저장된다.The pipe 3 may be installed with a booster pump 4 for transporting carbon dioxide, and the transferred carbon dioxide is stored in the temporary storage tank 5 and stored in the underground storage G.

그러나, 이산화탄소의 수송은 수송 거리가 1000km 이상인 경우에는 파이프를 이용하는 것보다 선박을 이용하는 것이 경제적인 것으로 알려져 있다. 따라서 국가간 이산화탄소의 수송에 있어서 수송 수단으로는 선박이 타당하며, 이산화탄소 운반용 선박은 고압, 저온으로 냉각된 이산화탄소의 액화상태를 유지할 수 있는 탱크 시설을 갖추어야 한다. However, the transport of carbon dioxide is known to be more economical to use a ship than to use a pipe when the transport distance is more than 1000km. Therefore, ships are suitable as a means of transport for carbon dioxide between countries, and a ship for transporting carbon dioxide should have a tank facility capable of maintaining the liquefied state of carbon dioxide cooled at high pressure and low temperature.

이러한 선박을 이용하여 이산화탄소가 수송되는 경우, 본 출원인에 의해 기출원된 특허 출원번호 제2009-130902호(명칭:액화이산화탄소의 지하저장방법)와, 등록특허 제899509호(명칭:베셀)에 개시된 바에 따르면, 도 6과 도 7에 도시된 바와 같이, 산업현장(1)에서 포집된 이산화탄소를 액화시켜 선박(6)의 저장탱크(6a)에 선적하면, 선박(6)은 저장된 이산화탄소를 저장할 위치로 이동하여 임시저장소 대신 이산화탄소를 지하에 저장하기 위한 지하저장장치로서, 수면에 설치된 해상구조물(8)과 해상구조물(8)에 설치된 가압수단(7) 이를 테면, 펌프나 컴프레셔가 구비되고, 선박(6)과 해상구조물(8)을 연결하는 플렉서블 호스(9)가 포함됨에 따라, 액화이산화탄소를 가압하여 지하저장소(G)에 주입될 수 있다. When carbon dioxide is transported using such a vessel, the patent application No. 2009-130902 (name: underground storage method of liquefied carbon dioxide) filed by the present applicant, and the registered patent No. 899509 (name: Vessel) 6 and 7, when the carbon dioxide collected at the industrial site 1 is liquefied and shipped to the storage tank 6a of the vessel 6, the vessel 6 stores a position to store the stored carbon dioxide. As an underground storage device for storing carbon dioxide underground instead of the temporary storage, the marine structure 8 installed on the water surface and the pressurizing means 7 installed on the marine structure 8, for example, a pump or a compressor are provided. As the flexible hose 9 connecting 6 and the offshore structure 8 is included, the liquefied carbon dioxide may be pressurized and injected into the underground storage G.

즉, 선박에 의해 이송된 후 액화이산화탄소를 임시저장탱크로 하역하는 절차를 없애고 바로 지하저장소로 저장할 수 있도록 플랫폼에 액화이산화탄소를 가압시키기 위한 펌프나 압축기를 통하여 대략 100bar 정도의 고압으로 가압되어 지중에 주입된다.That is, it is pressurized to a high pressure of about 100 bar through a pump or a compressor for pressurizing the carbon dioxide to the platform so that the liquid carbon dioxide can be immediately stored in the underground storage after being removed by the vessel. Is injected.

그런데, 이러한 종래의 지하저장장치에서 해상구조물(8)은 액화이산화탄소를 지하저장소로 저장하기 위해 고압의 압력이 요구되므로 액화이산화탄소를 가압하는 가압수단(7)을 설치하고 관리하기 위해서는 튼튼한 해양구조물(8)이 필요하고, 액화이산화탄소를 깊은 바다에 저장할 경우 대형 해양부유식 구조물이 필요하게 된다.However, in such a conventional underground storage device, since the marine structure 8 requires high pressure to store the liquefied carbon dioxide in the underground storage, a strong offshore structure (for installing and managing the pressurizing means 7 for pressurizing the liquefied carbon dioxide) 8), and the storage of liquefied carbon dioxide in the deep sea requires a large offshore floating structure.

따라서, 종래의 이러한 이산화탄소의 지하저장장치는 임시저장소를 생략할 수 있는 장점이 있으나, 컴프레셔와 같은 대형 가압수단을 설치하기 위한 해상구조물이 필수적으로 요구됨에 따라 이를 설치하는 설치비용과 운영비용이 필요한 문제점이 있다.Therefore, the conventional underground storage device of the carbon dioxide has the advantage that it can omit the temporary storage, but it is necessary to install the installation cost and operating cost as a marine structure for installing a large pressurization means such as a compressor is essentially required There is a problem.

한편, 종래의 가압수단으로 사용되는 컴프레셔는 이산화탄소의 고압 압축에 대용량의 장비를 사용하게 되므로 전력소모가 크고 운영비용이 많이 들게 되며, 컴프레셔를 작동하기 위한 대량 전력의 공급은 또 다른 이산화탄소를 발생시키는 문제점이 있다.On the other hand, the conventional compressor used as a pressurizing means uses a large amount of equipment for high-pressure compression of carbon dioxide, so the power consumption is large and expensive to operate, the supply of a large amount of power to operate the compressor generates another carbon dioxide There is a problem.

또한, 이러한 장비들과 방법들은 액화이산화탄소의 하역과정을 더욱 복잡하게 만들고 그 비용을 증대시키는 문제점이 있다.
In addition, these equipment and methods have the problem of making the liquid carbon dioxide unloading process more complicated and increasing its cost.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소시키고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 액화이산화탄소를 이송하는 수송선에서 직접 액화이산화탄소를 지하저장소로 저장하도록 함에 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the conventional problems as described above, the object of the present invention is to store the liquefied carbon dioxide directly to the underground storage in the transport ship transporting liquefied carbon dioxide.

본 발명의 다른 목적은 액화이산화탄소를 고압으로 가압하여 높은 압력으로 지하저장소에 저장하도록 함에 있다.Another object of the present invention is to pressurize the liquefied carbon dioxide to a high pressure to be stored in the underground storage at a high pressure.

본 발명의 다른 목적은 액화이산화탄소를 다단으로 가압하여 저장하도록 지하저장소에 저장하도록 함에 있다.Another object of the present invention is to store the liquid carbon dioxide in the underground storage to store the pressurized in multiple stages.

본 발명의 다른 목적은 가압된 액화이산화탄소의 온도를 증가시키도록 함에 있다.Another object of the present invention is to increase the temperature of pressurized liquefied carbon dioxide.

본 발명의 다른 목적은 상온 상태의 해수와 저온의 액화이산화탄소를 열교환시켜 액화이산화탄소의 온도를 증대시키도록 함에 있다.
Another object of the present invention is to increase the temperature of liquefied carbon dioxide by heat-exchanging liquefied carbon dioxide at room temperature with seawater.

상술한 바와 같이 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 액화이산화탄소가 저장되는 저장탱크가 구비된 수송선에 액화이산화탄소가 지하저장소에 지중저장될 수 있도록 하는 지하저장장치가 설치되어 상기 저장탱크에 적재된 액화이산화탄소를 상기 수송선에서 지하로 직접 저장할 수 있는 것을 특징으로 한다.As described above, the present invention for achieving the object of the present invention is installed in the storage tank is installed underground storage device to be stored underground in the underground storage in a transport ship equipped with a storage tank for storing the carbon dioxide is stored in the storage tank The liquefied carbon dioxide can be directly stored underground in the transport.

상기 지하저장장치는 상기 저장탱크에서 하역되는 액화이산화탄소를 가압하는 가압펌프가 포함된 것을 특징으로 한다.The underground storage device is characterized in that it comprises a pressure pump for pressurizing the liquefied carbon dioxide to be unloaded from the storage tank.

상기 가압펌프는 고압펌프인 것을 특징으로 한다.The pressure pump is characterized in that the high pressure pump.

상기 고압펌프의 전단에는 저압펌프가 더 설치된 것을 특징으로 한다.The front of the high pressure pump is characterized in that the low pressure pump is further installed.

상기 가압펌프의 후단에는 가열기가 더 설치된 것을 특징으로 한다.The rear end of the pressure pump is characterized in that the heater is further installed.

상기 가열기는 해수공급펌프에 의해 공급된 해수공급라인과 열교환된 해수를배출시키는 해수배출라인으로 이루어진 해수 열교환기인 것을 특징으로 한다.
The heater is characterized in that the seawater heat exchanger consisting of a seawater discharge line for discharging the seawater heat exchanged with the seawater supply line supplied by the seawater supply pump.

이에, 본 발명은 액화이산화탄소를 이송하는 수송선에 지하저장장치가 구비됨에 따라, 수송선에서 직접 지하저장소에 이산화탄소를 저장할 수 있으므로 별도의 해상구조물 없어도 되므로 해상구조물 설치 비용이나 이를 운영하는 비용들이 절감될 수 있는 효과가 있다.Thus, according to the present invention, since the underground storage device is provided in the transport ship transporting liquefied carbon dioxide, carbon dioxide can be stored in the underground storage area directly from the transport ship, so there is no need for a separate offshore structure. It has an effect.

또한, 본 발명은 액화이산화탄소를 지중저장하기 위한 지하저장장치에 가압펌프가 이용됨에 따라 대형 컴프레셔에 비해 비교적 작고 가벼워 수송선에 설치가능한 효과가 있다. In addition, the present invention has a relatively small and light compared to large compressors because the pressurized pump is used in the underground storage device for underground storage of liquefied carbon dioxide has an effect that can be installed in the transport ship.

또한, 본 발명은 액화이산화탄소를 지중저장할 수 있는 압력으로 가압하는 가압펌프로서 고압펌프를 사용함에 따라, 저장탱크에서 인출된 액화이산화탄소를 지중저장 가능한 압력으로 가압할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention by using a high pressure pump as a pressure pump for pressurizing the liquid carbon dioxide to the ground pressure, there is an effect that can pressurize the liquefied carbon extracted from the storage tank to the ground storage pressure.

또한, 본 발명은 이산화탄소를 인출하는 저압펌프와 이산화탄소를 가압하여 지중저장하는 고압펌프를 동시에 사용함에 따라 액화이산화탄소를 다단으로 가압하여 단계적으로 액화이산화탄소를 지중저장 가능한 압력으로 가압할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of pressurizing liquefied carbon dioxide in multiple stages by pressurizing the liquefied carbon dioxide in multiple stages by simultaneously using a low pressure pump for extracting carbon dioxide and a high pressure pump for pressurizing carbon dioxide and storing it underground. .

또한, 본 발명은 저장탱크에서 인출되는 저온의 액화이산화탄소를 가압하여 가열함에 따라 급격하게 발생하는 온도 변화에 의해 액화이산화탄소가 지중저장되는 저장라인과 그 주변에 결빙이 발생하거나 액화이산화탄소가 냉각되어 고형화되는 것을 방지하는 효과가 있다.In addition, the present invention is the storage line where the liquefied carbon dioxide is stored in the ground due to the temperature change that occurs rapidly by pressing and heating the low temperature liquefied carbon dioxide drawn from the storage tank and freezing occurs or the liquid carbon dioxide is cooled and solidified There is an effect to prevent it.

또한, 본 발명은 액화이산화탄소를 가열함에 있어서 액화이산화탄소와 해수를 열교환시키는 해수 열교환기를 이용함에 따라 액화이산화탄소를 가열하기 위한 별도의 연료를 사용하기 위한 비용이 절감되고, 별도의 연료에 의해 이산화탄소를 지중저장하기 위해 이산화탄소를 추가적으로 발생시키는 것이 방지되는 효과가 있다.
In addition, the present invention is to reduce the cost of using a separate fuel for heating the liquefied carbon dioxide by using the seawater heat exchanger to heat the liquefied carbon dioxide and seawater in heating the liquefied carbon dioxide, and the carbon dioxide is ground by a separate fuel There is an effect that prevents the further generation of carbon dioxide for storage.

도 1은 본 발명에 따른 지하저장장치를 갖는 액화이산화탄소 수송선의 제1실시예를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 지하저장장치를 갖는 액화이산화탄소 수송선의 제2실시예를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 지하저장장치를 갖는 액화이산화탄소 수송선의 제1실시예를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 지하저장장치를 갖는 액화이산화탄소 수송선의 제1실시예를 도시한 도면.
도 5,6,7은 종래의 액화이산화탄소 지하저장방법을 도시한 도면.1 is a view showing a first embodiment of a liquefied carbon dioxide transport ship having an underground storage device according to the present invention.
Figure 2 shows a second embodiment of a liquefied carbon dioxide transport ship having an underground storage device according to the present invention.
Figure 3 shows a first embodiment of a liquefied carbon dioxide transport ship having an underground storage device according to the present invention.
Figure 4 shows a first embodiment of a liquefied carbon dioxide transport ship having an underground storage device according to the present invention.
5, 6, 7 is a view showing a conventional method of underground storage of liquid carbon dioxide.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment according to the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 지하저장장치를 갖는 액화이산화탄소 수송선의 제1실시예를 도시한 도면이다.1 is a view showing a first embodiment of a liquefied carbon dioxide transport ship having an underground storage device according to the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 액화이산화탄소 수송선(100)은 수송선(100)에 지하저장장치(110)가 구비됨에 따라, 액화이산화탄소를 가압하여 지하저장소(G)에 저장할 때 임시저장탱크나 대형 컴프레셔가 설치된 별도의 해상구조물 없이 액체이산화탄소가 직접 하역되면서 지하저장소(G)에 저장할 수 있도록 이루어진 것이다.As shown, the liquefied carbon dioxide transport ship 100 according to the first embodiment of the present invention, when the underground storage device 110 is provided in the transport ship 100, when pressurizing the liquefied carbon dioxide and stored in the underground storage (G) Liquid carbon dioxide can be directly unloaded and stored in underground storage (G) without a separate offshore structure equipped with a temporary storage tank or a large compressor.

액화이산화탄소 수송선(100)에는 내부에 액화이산화탄소가 적재된 저장탱크(101)가 구비되며, 저장탱크(101)에 저장된 액화이산화탄소를 가압하여 지하저장소(G)에 저장할 수 있도록 지하저장장치(110)가 포함되어 이루어진다.The liquefied carbon dioxide transport ship (100) is provided with a storage tank (101) loaded with liquefied carbon dioxide therein, the underground storage device (110) to pressurize the liquefied carbon dioxide stored in the storage tank 101 to store in the underground storage (G) It is made to contain.

저장탱크(101)는 고압, 저온으로 냉각된 이산화탄소의 액화상태를 유지할 수 있도록 압력탱크로 형성되며, 내부에 적재된 액화이산화탄소의 냉각된 온도를 유지하기 위한 냉동설비를 보유할 수 있다.The storage tank 101 is formed as a pressure tank so as to maintain a liquefied state of carbon dioxide cooled at high pressure and low temperature, and may have a refrigeration facility for maintaining a cooled temperature of the liquefied carbon dioxide loaded therein.

선박에 의한 이산화탄소의 운반에서 총 소요비용은 선박의 건조비용과 함께 액체 이산화탄소의 온도와 압력과 관계된 운영비용으로 볼 수 있으며 이미 건조된 선박을 이용한 이산화탄소의 운반시에 비용의 절감은 액체 이산화탄소의 온도와 압력 범위에 따라 결정되는 것으로 볼 수 있다. 즉, 액체 이산화탄소가 저온일수록 선박의 냉동설비의 운영비용이 증대되며, 압력이 높을수록 증발기체의 처리비용이 증대되는 것이다.The total cost of transporting carbon dioxide by ship can be seen as the operating cost related to the temperature and pressure of liquid carbon dioxide along with the cost of building the vessel. And pressure range. That is, the lower the liquid carbon dioxide, the higher the operating cost of the ship's refrigeration system, and the higher the pressure, the higher the cost of treating the evaporation gas.

이에, 저장탱크(101)에 저장되는 이산화탄소는 대량으로 장거리 수송되기 위하여 액체 상태의 이산화탄소이되 밀도가 높아야 하므로 삼중점과 근접한 압력과 온도로 액화시키게 된다. Thus, the carbon dioxide stored in the storage tank 101 is liquid carbon dioxide in order to be transported in a long distance in a large amount, so that the density must be high, so that the carbon dioxide is liquefied at a pressure and temperature close to the triple point.

이산화탄소의 삼중점이 대략 -56.3℃, 5.17bar에서 형성되고, 이산화탄소는 저장탱크(101)에 저장될 때, 이산화탄소의 삼중점 부근에 위치하는 액화이산화탄소이므로 삼중점보다 높은 온도와 압력으로써, 대략 -55~-20℃ 정도의 온도조건에서 저장된다.The triple point of carbon dioxide is formed at about -56.3 ° C. and 5.17 bar, and since carbon dioxide is liquefied carbon dioxide located near the triple point of carbon dioxide when stored in the storage tank 101, the temperature and pressure higher than the triple point are approximately -55 to- Stored at a temperature of about 20 ℃.

상세하게 설명하면, 이산화탄소의 삼중점이 대략 -56.3℃, 5.17bar에서 형성됨에 따라 액화이산화탄소가 안정되게 온도제어될 수 있는 하안을 -55℃로 설정할 수 있다. 이에, 액화 이산화탄소의 운반시에 저장탱크(101)에 저장된 이산화탄소의 온도제어범위에 대한 마진을 확보하면서 저장탱크(101)의 가용압력을 가능한 낮출 수 있게 된다.In detail, as the triple point of carbon dioxide is formed at approximately -56.3 ° C and 5.17 bar, the lower limit of which the liquid carbon dioxide can be stably temperature-controlled can be set to -55 ° C. Accordingly, the available pressure of the storage tank 101 can be lowered as much as possible while securing a margin for the temperature control range of the carbon dioxide stored in the storage tank 101 during transportation of the liquefied carbon dioxide.

또한, 저장탱크(101)에 저장되는 액화이산화탄소이 온도가 -20℃를 넘는 경우에는 액체 이산화탄소의 기화를 방지하기 위해서 대략 20bar 이상으로 가압하여야 한다. 이 경우, 경제성을 고려하여 현실적으로 제공할 수 있는 저장탱크(101)의 압력상한에 다다르게 되므로 액화이산화탄소의 온도가 -20℃를 넘는 경우에는 이산화탄소의 액상 운송이 비경제적이게 된다.In addition, when the temperature of the liquefied carbon dioxide stored in the storage tank 101 exceeds -20 ℃ should be pressed to approximately 20bar or more to prevent the vaporization of liquid carbon dioxide. In this case, the upper limit of the pressure of the storage tank 101 can be realistically provided in consideration of economical efficiency, so that the liquid transportation of carbon dioxide becomes uneconomical when the temperature of the liquefied carbon dioxide exceeds -20 ° C.

따라서, 본 발명에서, 선박을 통한 액체 이산화탄소의 운반시 온도범위는 -55℃ 내지 -20℃인 것이 바람직하다.Therefore, in the present invention, the temperature range of the transport of liquid carbon dioxide through the ship is preferably -55 ℃ to -20 ℃.

한편, 액화이산화탄소 수송선(100)에는 자기위치 제어장치(DSP : Dynamic Positioning System)이 구비되어 위성항법장치(GPS)를 이용하여 수송선의 정확한 위치를 파악한 뒤 전달되는 바람과 조수의 정보를 입력받아 선체 바닥에 설치된 역추진엔진을 이용해 선체의 움직임을 제어하여 강풍과 파도에서도 제자리를 유지할 수 있도록 한다. 이에, 액화이산화탄소 수송선은 기상조건이나 해상조건에 관계없이 액화이산화탄소를 지하저장소에 주입시킬 수 있다.
On the other hand, the liquefied carbon dioxide transport ship 100 is equipped with a dynamic positioning system (DSP) to determine the exact location of the transport ship using a GPS (GPS) to receive the information of the wind and tide delivered to the hull The reverse propulsion engine installed on the floor controls the movement of the hull to maintain its position in high winds and waves. Therefore, the liquefied carbon dioxide transport ship can inject liquefied carbon dioxide into the underground storage regardless of weather conditions or sea conditions.

지하저장장치는 수송선(100)에 설치되는 것으로서, 저장탱크(101)에 적재된 액화이산화탄소를 지하저장소(G)로 주입가능한 압력으로 가압하는 가압펌프가 포함되어 이루어진다.Underground storage device is installed in the transport ship 100, and comprises a pressurized pump for pressurizing the liquefied carbon dioxide loaded in the storage tank 101 to the pressure that can be injected into the underground storage (G).

가압펌프는 저장탱크(101)에 저장된 액화이산화탄소를 하역하는 하역라인(103) 상에 설치된다.The pressure pump is installed on the unloading line 103 for unloading the liquefied carbon dioxide stored in the storage tank 101.

여기서, 수송선(100)에서 액화이산화탄소를 하역할 때에는 해저의 가스배관을 이용하거나 해저가스배관 없이 직접 수송선과 육상의 가스주입배관과 연결하는 방식이 이용된다.Here, when unloading the liquefied carbon dioxide in the transport ship 100 is used a method of using a gas pipe of the seabed or directly connected to the transport line and the gas injection pipe of the land without a seabed gas pipe.

이때, 육상의 가스주입배관을 통해 액화이산화탄소를 하역할 경우, 수송선(100)에 설치된 하역라인(103)은 육상의 가스주입배관과 연결된다.At this time, when the liquefied carbon dioxide is unloaded through the gas injection pipe of the land, the unloading line 103 installed in the transport ship 100 is connected to the gas injection pipe of the land.

또한, 해저가스배관을 이용하여 액화이산화탄소를 하역할 경우, 하역라인(103)과 연결된 별도의 주입라인(133)이 해저에 설치된 부이(131)와 연결된다. 이때, 부이(131)는 수송선(100)의 터릿(105)에 접속된 상태이며, 수송선(100)의 하역라인(103)과 부이(131)와 연결된 주입라인(133)이 저장탱크(101)와 지하저장소(G)를 연결되도록 한다.In addition, when unloading the liquefied carbon dioxide using the sea gas pipe, a separate injection line 133 connected to the unloading line 103 is connected to the buoy 131 installed on the seabed. At this time, the buoy 131 is connected to the turret 105 of the transport ship 100, the unloading line 103 of the transport ship 100 and the injection line 133 connected to the buoy 131 is the storage tank 101 To connect underground storage (G).

가압펌프는 공지된 펌프로서 밀도 높은 유체, 이를 테면 액체이산화탄소를 가압하여 더욱 밀도가 높도록 압축하는 장비를 의미하는 것으로서 펌프의 구조에 대한 설명은 생략한다. 이러한 펌프는 대형 컴프레셔와 비교하였을 때 작은 크기가 가벼운 무게이므로 수송선(100)에 설치되어도 무방하다.
Pressurized pump is a well-known pump means a device that pressurizes a dense fluid, such as liquid carbon dioxide to be more dense, and description of the structure of the pump will be omitted. Such a pump may be installed in the transport ship 100 because the size is lighter in weight compared to the large compressor.

여기서, 가압펌프는 고압펌프(113)가 될 수 있다.Here, the pressure pump may be a high pressure pump 113.

상세하게 설명하면, 삼중점에 근접한 액체상태, 대략 -55~-20℃ 정도의 온도조건으로 저장탱크(101)에 저장된 액화이산화탄소는 지하저장소(G)에 저장되기 위하여 적어도 100bar이상의 고압 상태로 가압되어 지하저장소(G)로 최종 저장되는 것이다.In detail, the liquid carbon dioxide stored in the storage tank 101 in the liquid state near the triple point, and the temperature condition of about -55 ~ -20 ℃ is pressurized to a high pressure state of at least 100 bar or more to be stored in the underground storage (G) It is finally stored as underground storage (G).

이에 따라, 고압펌프(113)에 의해 가압된 액화이산화탄소는 저장탱크(101)에서 인출됨과 동시에 고압으로 가압되면서 하역라인(103)을 통해 지하저장소(G)로 저장된다.
Accordingly, the liquefied carbon dioxide pressurized by the high pressure pump 113 is withdrawn from the storage tank 101 and at the same time pressurized to a high pressure is stored in the underground storage (G) through the unloading line (103).

도 2는 본 발명에 따른 지하저장장치를 갖는 액화이산화탄소 수송선의 제2실시예를 도시한 도면이다.2 is a view showing a second embodiment of a liquefied carbon dioxide transport ship having an underground storage device according to the present invention.

도시된 바와 같이, 액화이산화탄소 수송선(100)에 설치된 지하저장장치에는 하역라인(103) 상에 고압펌프(113) 외에 저압펌프(115)가 더 포함될 수 있다.As shown, the underground storage device installed in the liquefied carbon dioxide transport ship 100 may further include a low pressure pump 115 in addition to the high pressure pump 113 on the unloading line 103.

저압펌프(115)는 저장탱크(101)에서 1차적으로 액체이산화탄소를 인출하고, 인출된 액화이산화탄소는 고압펌프(113)에 의해 제1실시예에서와 같이 2차적으로 가압되어 지하저장소(G)로 저장될 수 있다.The low pressure pump 115 primarily withdraws the liquid carbon dioxide from the storage tank 101, and the extracted liquid carbon dioxide is pressurized secondarily by the high pressure pump 113 as in the first embodiment to the underground storage (G). Can be stored as.

이에 따라, 액화이산화탄소는 다단으로 가압됨에 따라 저장탱크(101)에서 인출되면서 순차적으로 가압되어 지중저장에 적합한 압력으로 가압될 수 있다.
Accordingly, the liquefied carbon dioxide may be sequentially pressurized while being withdrawn from the storage tank 101 as it is pressurized in multiple stages and pressurized to a pressure suitable for underground storage.

도 3은 본 발명에 따른 지하저장장치를 갖는 액화이산화탄소 수송선의 제3실시예를 도시한 도면이다.3 is a view showing a third embodiment of a liquefied carbon dioxide transport ship having an underground storage device according to the present invention.

도시된 바와 같이, 지하저장장치에는 제1실시예에 따른 액화이산화탄소 수송선(100)에서와 같이, 고압펌프(113)에 의해 인출된 액화이산화탄소를 가열하는 가열기가 더 설치된다.As shown, the underground storage device is further provided with a heater for heating the liquefied carbon dioxide drawn by the high pressure pump 113, as in the liquefied carbon dioxide transport ship 100 according to the first embodiment.

가열기는 고압펌프(113)에 의해 인출된 액화이산화탄소와 대기가 접하면서 발생한 열손실만큼 가열하는 것으로서, 해수 열교환기(120)가 될 수 있다.The heater may be a seawater heat exchanger 120 by heating the liquid carbon dioxide drawn by the high pressure pump 113 and the heat loss generated while contacting the atmosphere.

해수 열교환기(120)는 해수를 끌어올리는 해수공급펌프(121)와 연결된 해수 인입라인(123)과 해수 열교환기(120)에서 해수인입라인(123)을 통해 공급된 해수와 액화이산화탄소를 열교환된 후 해수배출라인(125)을 통해 배출되면서 대기온도와 같은 해수를 통해 저온의 액화이산화탄소를 가열시킨다.The seawater heat exchanger 120 heat-exchanges seawater and liquefied carbon dioxide supplied through the seawater inlet line 123 from the seawater inlet line 123 and the seawater heat exchanger 120 connected to the seawater supply pump 121 for raising seawater. After being discharged through the seawater discharge line 125, the low temperature liquefied carbon dioxide is heated through the seawater such as the atmospheric temperature.

가열된 액화이산화탄소는 고압펌프(113)에 의해 가압되어 주입압력까지 상승되면서 밀도가 더욱 증대된 후에 지하저장소(G)로 주입되어 최종저장된다.The heated liquefied carbon dioxide is pressurized by the high-pressure pump 113 and increased to the injection pressure, and the density is further increased, and then injected into the underground storage (G) for final storage.

특히, 액화이산화탄소가 인출되면서 하역라인(103)에 인입되면, 대기와 접하면서 대기와의 급격한 온도차에 의해 하역라인(103) 주변에 온도가 급하강하여 그 주변을 결빙시킬 수 있다. 또한, 액화이산화탄소가 주입라인(133)으로 인입되면, 해수와의 급격한 온도차에 의해 주입라인(133) 주변의 온도가 하강하게 된다.In particular, when liquefied carbon dioxide is drawn in and pulled into the loading line 103, the temperature drops rapidly around the loading line 103 due to a sudden temperature difference with the atmosphere while contacting the atmosphere, thereby freezing the surroundings. In addition, when the liquefied carbon dioxide is introduced into the injection line 133, the temperature around the injection line 133 is lowered by a sudden temperature difference with the seawater.

그러나, 해수 열교환기(120)에 의해 하역라인(103)에 인입된 액화이산화탄소의 온도를 일정 정도 상승시키면 이를 방지할 수 있는 효과가 있다.However, if the temperature of the liquefied carbon dioxide introduced into the loading and unloading line 103 by the seawater heat exchanger 120 is increased to a certain degree, there is an effect that can be prevented.

여기서, 해수 열교환기(120)는 별도의 연료를 사용하는 가열기가 아니라 수송선(100)에서 손쉽게 얻을 수 있는 해수를 이용하여 액화이산화탄소의 온도를 상승시킴에 따라 운영비용이 절감될 뿐만 아니라, 별도의 연료를 사용하였을 때 발생하는 추가적인 이산화탄소의 발생을 억제할 수 있다.Here, the seawater heat exchanger 120 is not only a heater that uses a separate fuel, but also increases the temperature of the liquefied carbon dioxide using seawater that can be easily obtained from the transport vessel 100, thereby reducing operating costs, and It is possible to suppress the generation of additional carbon dioxide generated when using fuel.

이에 따라, 액화이산화탄소는 인출되면서 발생된 온도차에 따른 결빙 등을 방지하고, 고압의 상태를 유지하면서 지하저장소(G)에 저장될 수 있다.
Accordingly, the liquefied carbon dioxide may be stored in the underground storage G while preventing freezing due to a temperature difference generated while being drawn out, and maintaining a high pressure.

도 4는 본 발명에 따른 지하저장장치를 갖는 액화이산화탄소 수송선의 제4실시예를 도시한 도면이다.4 is a view showing a fourth embodiment of a liquefied carbon dioxide transport ship having an underground storage device according to the present invention.

도 4를 참조하면, 액화이산화탄소 수송선(100)에 설치된 지하저장장치는 저장탱크(101)로부터 액화이산화탄소를 1차적으로 인출하는 저압펌프(115)와 인출된 액화이산화탄소를 지중저장 가능한 압력으로 가압하는 고압펌프(115) 그리고, 해수 열교환기(120)가 포함되어 이루어진다.Referring to FIG. 4, the underground storage device installed in the liquefied carbon dioxide transport ship 100 pressurizes the low pressure pump 115 for drawing liquefied carbon dioxide primarily from the storage tank 101 and the extracted liquefied carbon dioxide to a pressure capable of underground storage. The high pressure pump 115 and the seawater heat exchanger 120 is included.

이에, 저압펌프(115)에 의해 인출된 액화이산화탄소는 고압펌프(113)에 의해 순차적으로 가압되면서 발생되는 열손실을 최소화한다. 또한, 고압펌프(113)에 의해 지중저장 가능한 압력으로 가압된 이산화탄소는 해수 열교환기(120)를 통해 가열되어 대기와의 온도차를 줄여 하역라인(103)이나 주입라인(133) 주변의 결빙을 방지하면서 지하저장소(G)로 저장된다.Accordingly, the liquefied carbon dioxide drawn out by the low pressure pump 115 minimizes heat loss generated while being sequentially pressurized by the high pressure pump 113. In addition, the carbon dioxide pressurized to the ground storage pressure by the high pressure pump 113 is heated through the sea water heat exchanger 120 to reduce the temperature difference with the atmosphere to prevent freezing around the unloading line 103 or injection line 133 While being stored as underground storage (G).

따라서, 지하저장장치를 갖는 액화이산화탄소 수송선(100)은 액화된 이산화탄소를 운반하여 적정 위치에서 별도의 해상구조물 없이 수송선(100)에서 액화이산화탄소를 하역함과 동시에 직접 지하저장소(G)로 주입할 수 있다.
Therefore, the liquefied carbon dioxide transport ship 100 having an underground storage device carries liquefied carbon dioxide and can directly inject the liquefied carbon dioxide from the transport ship 100 directly into the underground storage space (G) without a separate offshore structure at an appropriate position. have.

G : 지하저장소 100 : 수송선
101 : 저장탱크 103 : 하역라인
105 : 터릿 113 : 고압펌프
115 : 저압펌프 120 : 해수열교환기
121 : 해수공급펌프 123 : 해수공급라인
125 : 해수배출라인 131 : 부이
133 : 주입라인G: underground storage 100: transport
101: storage tank 103: unloading line
105: turret 113: high pressure pump
115: low pressure pump 120: seawater heat exchanger
121: seawater supply pump 123: seawater supply line
125: seawater discharge line 131: buoy
133: injection line

Claims (6)

액화이산화탄소가 저장되는 저장탱크가 구비된 수송선에 액화이산화탄소가 지하저장소에 지중저장될 수 있도록 하는 지하저장장치가 설치되어 상기 저장탱크에 적재된 액화이산화탄소를 상기 수송선에서 지하로 직접 저장할 수 있는 것을 특징으로 하는 액화이산화탄소 수송선.
A underground storage device is installed in a transport ship equipped with a storage tank for storing liquefied carbon dioxide, so that the liquefied carbon dioxide can be stored underground in the underground storage, and the liquid carbon dioxide loaded in the storage tank can be directly stored underground from the transport vessel. Liquefied carbon dioxide transport ship.
제 1항에 있어서,
상기 지하저장장치는 상기 저장탱크에서 하역되는 액화이산화탄소를 가압하는 가압펌프가 포함된 것을 특징으로 하는 액화이산화탄소 수송선.
The method of claim 1,
The underground storage device is a liquefied carbon dioxide transport ship, characterized in that the pressurized pump for pressurizing the liquefied carbon dioxide unloaded from the storage tank.
제 2항에 있어서,
상기 가압펌프는 고압펌프인 것을 특징으로 하는 지하저장장치를 갖는 액화이산화탄소 수송선.
The method of claim 2,
The pressurized pump is a liquefied carbon dioxide transport ship having an underground storage device, characterized in that the high pressure pump.
제 2항에 있어서,
상기 고압펌프의 전단에는 저압펌프가 더 설치된 것을 특징으로 하는 지하저장장치를 갖는 액화이산화탄소 수송선.
The method of claim 2,
Liquefied carbon dioxide transport ship having an underground storage device, characterized in that the low pressure pump is further installed in the front of the high pressure pump.
제 2항에 있어서,
상기 가압펌프의 후단에는 가열기가 더 설치된 것을 특징으로 하는 지하저장장치를 갖는 액화이산화탄소 수송선.
The method of claim 2,
Liquefied carbon dioxide transport ship having an underground storage device, characterized in that the heater is further installed at the rear end of the pressure pump.
제 5항에 있어서,
상기 가열기는 해수공급펌프에 의해 공급된 해수공급라인과 열교환된 해수를배출시키는 해수배출라인으로 이루어진 해수 열교환기인 것을 특징으로 하는 지하저장장치를 갖는 액화이산화탄소 수송선.6. The method of claim 5,
The heater is a liquefied carbon dioxide transport ship having an underground storage device, characterized in that the seawater heat exchanger consisting of a seawater supply line supplied by the seawater supply pump and a seawater discharge line for discharging the heat exchanged seawater.
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