KR20130065255A - Natural gas liquefaction system - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A natural gas liquefying system is provided to facilitate compressing a small amount of natural gas at high pressure, and control a liquefying process by enabling the control of the flowing amount of the refrigerant while using a rated capacity of a refrigerant compressor. CONSTITUTION: A natural gas liquefying system comprises: a first heat exchanger(110) installed on a feed line(10), refrigerating natural gas passing through the feed line by heat-exchanging with a first refrigerant; and a first refrigerant circulation-supplying unit(120) circulation-supplying the first refrigerant to the first heat exchanger after refrigerating the first refrigerant, a first compressor compressing the first refrigerant, and controlling the amount of bypass of the first refrigerant to the first compressor. The first compressor is a reciprocating type compressor.

Description

천연가스 액화 시스템{NATURAL GAS LIQUEFACTION SYSTEM}Natural gas liquefaction system {NATURAL GAS LIQUEFACTION SYSTEM}

본 발명은 천연가스 액화 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 적은 양의 천연가스를 고압으로 용이하게 압축할 수 있도록 하고, 이를 위해 정격 용량의 냉매압축기를 사용하면서도 냉매의 유량 조절을 통한 천연가스의 액화 공정을 제어할 수 있도록 구성된 천연가스 액화 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a natural gas liquefaction system, and more particularly, it is possible to easily compress a small amount of natural gas at a high pressure, and for this purpose, while using a refrigerant compressor of rated capacity, A natural gas liquefaction system configured to control a liquefaction process.

일반적으로, 천연가스 액화 공정은 가스전에서의 가스를 정제하여 냉매를 이용해서 상온으로부터 약 -160℃ 이하로 냉각시켜서 천연가스를 액화시키는 공정으로서, 천연가스를 액화시킴으로써 그 부피를 6백분의 1정도로 줄이게 됨으로써 기체상태보다 수송 및 저장 효율을 높이도록 하여 경제성을 증대시키도록 한다. In general, a natural gas liquefaction process is a process of liquefying natural gas by refining the gas in the gas field and cooling it to about -160 ° C or less from a normal temperature by using a refrigerant. Reduction can be made to increase transport and storage efficiency over the gas phase, thereby increasing the economics.

천연가스 액화 기술은 특성상 경제성이 우선시되기 때문에 단위 시간당 더 많은 액화천연가스(Liquified Natural Gas, 이하, 'LNG'라 함)를 생산하는 기술 또는 단위 생산량 대비 전력 소모를 줄이도록 하는 기술 위주로 발전되어 왔다.Natural gas liquefaction technology has been developed based on the technology that produces more liquefied natural gas (LNG) per unit time, or because it is economical in nature, or to reduce power consumption compared to unit output. .

이에 따라 종래의 천연가스 액화 기술은 대용량 LNG 액화 공정에 초점을 맞춘 제어 기술들이 주류를 이루게 되었으며, 이를 대표하는 종래 기술로서 미국등록특허 제05791160호는 플레이트-핀 타입의 열교환기를 이용한 천연가스 액화 플랜트에서의 LNG 유량 및 온도 제어방법에 대한 기술을 개시하고 있다.Accordingly, the conventional natural gas liquefaction technology has become a mainstream control technology focused on large-capacity LNG liquefaction process, US Patent No. 08791160 is a conventional gas liquefaction plant using a plate-fin type heat exchanger Discloses a technique for controlling the LNG flow rate and temperature in Korea.

종래의 천연가스 액화 공정에서 중요한 요소는 천연가스의 온도 제어인데, 이는 냉매 압축기의 회전수 조절을 통해서 천연가스의 온도를 제어하게 된다.An important factor in the conventional natural gas liquefaction process is the temperature control of the natural gas, which controls the temperature of the natural gas through the rotation speed control of the refrigerant compressor.

그러나, 종래의 천연가스 액화 기술은 연간 수백만톤 이상의 LNG를 생산하는 LNG 플랜트 공정의 제어에 초점을 맞추게 됨으로써, 소규모의 액화 플랜트 및 파이롯트(pilot) 액화 플랜트에는 적용하기가 어렵다는 문제점을 가지고 있었다.However, the conventional natural gas liquefaction technology has a problem that it is difficult to apply to small liquefaction plant and pilot liquefaction plant by focusing on the control of the LNG plant process to produce more than millions of tons of LNG per year.

이에 대한 중요한 원인은 소량의 천연가스 액화 공정에 사용이 불가능한 500HP 이상의 대용량에 적합한 터보 압축기의 사용에 있으며, 이를 해결하기 위해서는 공정의 설계 및 제어 방식의 변화가 불가피하였다.
An important reason for this is the use of a turbo compressor suitable for a large capacity of 500HP or more, which cannot be used in a small amount of natural gas liquefaction process, and in order to solve this, a change in the design and control method of the process was inevitable.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 적은 양의 천연가스를 고압으로 용이하게 압축할 수 있도록 하고, 이를 위해 정격 용량의 냉매압축기를 사용하면서도 냉매의 유량 조절을 가능하도록 하여 천연가스의 액화 공정을 제어할 수 있으며, 대규모의 천연가스 액화 플랜트의 공정 및 제어 설계를 적용할 수 없었던 소규모의 가스전을 위한 천연가스 액화 플랜트, 파이롯트(pilot) 천연가스 액화 플랜트, 또는 휴대 내지 이동형 천연가스 액화 플랜트에 적용할 수 있고, 제작 및 설치에 소요되는 비용을 줄일 수 있도록 하는데 목적이 있다.
The present invention is to solve the conventional problems as described above, it is possible to easily compress a small amount of natural gas at high pressure, for this purpose it is possible to adjust the flow rate of the refrigerant while using a refrigerant compressor of rated capacity Natural gas liquefaction plant, pilot natural gas liquefaction plant for small gas fields that can control the liquefaction process of natural gas and could not apply the process and control design of large natural gas liquefaction plant, or portable to mobile type It can be applied to the natural gas liquefaction plant, and the purpose is to reduce the cost of manufacturing and installation.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 천연가스 액화 시스템에 있어서, 천연가스의 피드라인에 설치되고, 상기 피드라인을 통과하는 천연가스를 제1 냉매와의 열교환에 의해 냉각시키는 제1 열교환기; 및 상기 제1 열교환기에 제1 냉매를 냉각하여 순환 공급하고, 제1 냉매의 압축을 위한 제1 압축기를 가지며, 상기 제1 압축기에 대한 제1 냉매의 바이패스량이 조절되는 제1 냉매순환공급부를 포함하는 천연가스 액화 시스템이 제공된다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, in the natural gas liquefaction system, is provided in the feed line of the natural gas, the agent for cooling the natural gas passing through the feed line by heat exchange with a first refrigerant 1 heat exchanger; And a first refrigerant circulation supply unit configured to circulate and supply a first refrigerant to the first heat exchanger, to have a first compressor for compressing the first refrigerant, and to control a bypass amount of the first refrigerant to the first compressor. A natural gas liquefaction system is provided that includes.

상기 제1 냉매순환공급부는, 상기 제1 압축기가 왕복동형 압축기일 수 있다.The first refrigerant circulation supply unit, the first compressor may be a reciprocating compressor.

상기 제1 냉매순환공급부는, 상기 제1 열교환기에 제1 냉매가 순환 공급되기 위한 경로를 제공하는 제1 냉매순환라인; 상기 제1 압축기를 바이패스하도록 상기 제1 냉매순환라인에 연결되는 제1 바이패스라인; 상기 제1 바이패스라인을 통한 제1 냉매의 바이패스량을 조절하는 제1 바이패스밸브; 상기 제1 압축기에 의해 압축된 제1 냉매를 응축시키는 제1 콘덴서; 상기 제1 콘덴서에 의해 응축된 제1 냉매를 축적하는 제1 리시버탱크; 상기 제1 리시버탱크로부터 공급되는 제1 냉매를 팽창시키는 제1 팽창밸브; 및 상기 제1 팽창밸브에 의해 팽창된 제1 냉매를 상기 제1 압축기에 흡입되도록 하는 제1 석션드럼을 포함할 수 있다.The first refrigerant circulation supply unit includes: a first refrigerant circulation line providing a path for circulating the first refrigerant to the first heat exchanger; A first bypass line connected to the first refrigerant circulation line to bypass the first compressor; A first bypass valve configured to adjust a bypass amount of the first refrigerant through the first bypass line; A first condenser for condensing the first refrigerant compressed by the first compressor; A first receiver tank for accumulating a first refrigerant condensed by the first condenser; A first expansion valve configured to expand a first refrigerant supplied from the first receiver tank; And a first suction drum configured to suck the first refrigerant expanded by the first expansion valve into the first compressor.

상기 피드라인에서 상기 제1 열교환기의 후단에 설치되고, 상기 제1 열교환기에 의해 예냉된 천연가스를 제2 냉매와의 열교환에 의해 냉각시키는 제2 열교환기; 및 상기 제1 및 제2 열교환기에 제2 냉매를 냉각하여 순환 공급하고, 제2 냉매의 압축을 위한 제2 압축기를 가지며, 상기 제2 압축기에 대한 제2 냉매의 바이패스량이 조절되는 제2 냉매순환공급부를 포함할 수 있다.A second heat exchanger installed at a rear end of the first heat exchanger in the feed line and cooling natural gas precooled by the first heat exchanger by heat exchange with a second refrigerant; And a second refrigerant cooling and circulating the second refrigerant to the first and second heat exchangers, and having a second compressor for compressing the second refrigerant, wherein a bypass amount of the second refrigerant with respect to the second compressor is controlled. It may include a circulation supply.

상기 제1 열교환기 및 상기 제1 냉매순환공급부는, 제1 냉매로서 프로판을 사용하고, 상기 제2 열교환기 및 상기 제2 냉매순환공급부는, 제2 냉매로서 혼합냉매를 사용할 수 있다.The first heat exchanger and the first refrigerant circulation supply unit may use propane as the first refrigerant, and the second heat exchanger and the second refrigerant circulation supply unit may use a mixed refrigerant as the second refrigerant.

상기 제2 냉매순환공급부는, 상기 제2 압축기가 왕복동형 압축기일 수 있다.The second refrigerant circulation supply unit, the second compressor may be a reciprocating compressor.

상기 제2 열교환기는, 상기 피드라인 상에서 전후로 각각 설치되는 전단 및 후단 열교환기를 포함하고, 상기 제2 냉매순환공급부는, 상기 제1 열교환기 및 상기 전단 및 후단 열교환기에 제2 냉매가 순환 공급되기 위한 경로를 제공하는 제2 냉매순환라인; 상기 제2 압축기를 바이패스하도록 상기 제2 냉매순환라인에 연결되는 제2 바이패스라인; 상기 제2 바이패스라인을 통한 제2 냉매의 바이패스량을 조절하는 제2 바이패스밸브; 상기 제2 압축기에 의해 압축된 제2 냉매를 응축시키는 제2 콘덴서; 상기 제2 콘덴서에 의해 응축된 제2 냉매를 축적하는 제2 리시버탱크; 상기 제2 리시버탱크로부터 공급되는 제2 냉매를 기상냉매와 액상냉매로 분리시키도록 상기 전단 열교환기의 전단에 설치되는 기액분리기; 상기 기액분리기에 의해 분리되는 기상냉매와 액상냉매를 각각 팽창시키기 위한 제2 및 제3 팽창밸브; 상기 전단 및 후단 열교환기를 통과한 기상냉매와 상기 전단 열교환기를 통과한 액상냉매를 혼합하는 믹서; 및 상기 믹서에 의해 혼합된 제2 냉매를 상기 제2 압축기에 흡입되도록 하는 석션드럼을 포함할 수 있다.The second heat exchanger includes a front end and a rear end heat exchanger respectively installed on the feed line back and forth, and the second refrigerant circulation supply unit is configured to circulate and supply the second refrigerant to the first heat exchanger and the front end and rear end heat exchangers. A second refrigerant circulation line providing a path; A second bypass line connected to the second refrigerant circulation line to bypass the second compressor; A second bypass valve configured to adjust a bypass amount of the second refrigerant through the second bypass line; A second condenser for condensing the second refrigerant compressed by the second compressor; A second receiver tank for accumulating a second refrigerant condensed by the second condenser; A gas-liquid separator installed at the front end of the shear heat exchanger to separate the second refrigerant supplied from the second receiver tank into a gas phase refrigerant and a liquid refrigerant; Second and third expansion valves for respectively expanding the gaseous refrigerant and the liquid refrigerant separated by the gas-liquid separator; A mixer for mixing the gaseous refrigerant passing through the front and rear heat exchangers and the liquid refrigerant passing through the front heat exchanger; And a suction drum configured to suck the second refrigerant mixed by the mixer into the second compressor.

상기 제1 냉매순환라인에서 증발된 제1 냉매의 온도를 측정하는 제1 온도센서의 감지신호를 수신받아 상기 증발된 제1 냉매의 온도가 설정된 온도가 되도록 상기 제1 팽창밸브를 제어하는 제1 제어부를 더 포함할 수 있다.First to control the first expansion valve to receive a detection signal of the first temperature sensor for measuring the temperature of the first refrigerant evaporated in the first refrigerant circulation line so that the temperature of the evaporated first refrigerant is a set temperature. The control unit may further include.

상기 제1 열교환기를 통과한 천연가스 또는 제2 냉매의 온도를 측정하는 제2 온도센서의 감지신호를 수신받아 상기 천연가스 또는 상기 제2 냉매의 온도가 설정된 온도가 되도록 상기 제1 압축기에 대한 제1 냉매의 바이패스량을 조절하는 제2 제어부를 더 포함할 수 있다.Receiving a detection signal of the second temperature sensor for measuring the temperature of the natural gas or the second refrigerant passing through the first heat exchanger, the first compressor for the first compressor so that the temperature of the natural gas or the second refrigerant is a set temperature The second control unit may further include adjusting a bypass amount of the first refrigerant.

기상냉매의 과열도를 측정하는 제3 온도센서의 감지신호를 수신받아 상기 기상냉매의 과열도가 설정된 과열도를 유지하도록 상기 제2 팽창밸브를 제어하는 제3 제어부를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a third controller configured to receive the detection signal of the third temperature sensor for measuring the superheat degree of the gas phase refrigerant and to control the second expansion valve to maintain the superheat degree at which the superheat degree of the gas phase refrigerant is set.

액상냉매의 과열도를 측정하는 제4 온도센서의 감지신호를 수신받아 상기 액상냉매의 과열도가 설정된 과열도를 유지하도록 상기 제3 팽창밸브를 제어하는 제4 제어부를 더 포함할 수 있다.The control unit may further include a fourth controller configured to receive the detection signal of the fourth temperature sensor for measuring the superheat degree of the liquid refrigerant to control the third expansion valve to maintain the superheat degree set in the superheat degree of the liquid refrigerant.

상기 제2 열교환기의 일부 또는 전부를 통과한 천연가스 또는 제2 냉매의 온도를 측정하는 제5 온도센서의 감지신호를 수신받아 상기 천연가스 또는 상기 제2 냉매의 온도가 설정된 온도가 되도록 상기 제2 압축기에 대한 제2 냉매의 바이패스량을 조절하는 제5 제어부를 더 포함할 수 있다.Receiving a detection signal of the fifth temperature sensor for measuring the temperature of the natural gas or the second refrigerant passing through part or all of the second heat exchanger to the temperature of the natural gas or the second refrigerant to the set temperature The apparatus may further include a fifth controller configured to adjust the bypass amount of the second refrigerant to the two compressors.

상기 제2 열교환기를 통과한 천연가스의 온도를 측정하는 제6 온도센서의 감지신호를 수신받아 상기 천연가스가 설정된 온도가 되도록 상기 피드라인에서 상기 제2 열교환기의 후단에 천연가스의 유량을 조절하도록 설치된 유량조절밸브를 제어하는 제6 제어부를 더 포함할 수 있다.Receiving a detection signal of the sixth temperature sensor for measuring the temperature of the natural gas passing through the second heat exchanger to adjust the flow rate of the natural gas at the rear end of the second heat exchanger in the feed line so that the natural gas is a set temperature The apparatus may further include a sixth control unit configured to control the flow regulating valve installed to be.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 천연가스 액화 시스템에 있어서, 프로판을 제1 냉매로 사용하여 천연가스를 1차로 냉각시키고, 혼합냉매를 제2 냉매로 사용하여 천연가스를 2차로 냉각시키며, 천연가스의 액화 정도를 조절하기 위하여, 상기 제1 냉매의 압축을 위한 왕복동형의 제1 압축기에 대한 제1 냉매의 바이패스량을 조절함과 아울러, 상기 제2 냉매의 압축을 위한 왕복동형의 제2 압축기에 대한 제2 냉매의 바이패스량을 조절할 수 있는 천연가스 액화 시스템이 제공된다.
According to another aspect of the present invention, in the natural gas liquefaction system, propane is used as the first refrigerant to cool the natural gas first, mixed refrigerant as the second refrigerant to cool the natural gas secondary, natural gas In order to control the degree of liquefaction of the refrigerant, the bypass amount of the first refrigerant to the reciprocating first compressor for the compression of the first refrigerant, and the reciprocating second for the compression of the second refrigerant A natural gas liquefaction system is provided that can adjust the bypass amount of the second refrigerant to the compressor.

본 발명에 따르면, 적은 양의 천연가스를 고압으로 용이하게 압축할 수 있도록 하고, 이를 위해 정격 용량의 냉매압축기를 사용하면서도 냉매의 유량 조절을 가능하게 하여 천연가스의 액화 공정을 제어하도록 하며, 대규모의 천연가스 액화 플랜트의 공정 및 제어 설계를 적용할 수 없었던 소규모의 가스전을 위한 천연가스 액화 플랜트, 파이롯트(pilot) 천연가스 액화 플랜트, 또는 휴대 내지 이동형 천연가스 액화 플랜트에 적용할 수 있고, 제작 및 설치에 소요되는 비용을 줄일 수 있다.
According to the present invention, it is possible to easily compress a small amount of natural gas at high pressure, and to control the liquefaction process of natural gas by controlling the flow rate of the refrigerant while using a refrigerant compressor of rated capacity for this purpose, It can be applied to natural gas liquefaction plant for small gas fields, pilot natural gas liquefaction plant, or portable to mobile natural gas liquefaction plant, where the process and control design of natural gas liquefaction plant is not applicable. The cost of installation can be reduced.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 천연가스 액화 시스템을 도시한 구성도1 is a block diagram showing a natural gas liquefaction system according to an embodiment of the present invention

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the following examples can be modified in various forms, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 천연가스 액화 시스템을 도시한 구성도이다. 1 is a block diagram showing a natural gas liquefaction system according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 천연가스 액화 시스템(100)은 제1 열교환기(110)와 제1 냉매순환공급부(120)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, the natural gas liquefaction system 100 according to an embodiment of the present invention may include a first heat exchanger 110 and a first refrigerant circulation supply unit 120.

제1 열교환기(110)는 천연가스의 피드라인(feed line; 10)에 설치되고, 피드라인(10)을 통과하는 천연가스를 제1 냉매와의 열교환에 의해 냉각시키도록 한다.The first heat exchanger 110 is installed in a feed line 10 of natural gas, and cools the natural gas passing through the feed line 10 by heat exchange with the first refrigerant.

제1 냉매순환공급부(120)는 제1 열교환기(110)에 제1 냉매를 냉각하여 순환 공급하고, 제1 냉매의 압축을 위한 제1 압축기(121)를 가지며, 제1 압축기(121)에 대한 제1 냉매의 바이패스량이 조절되도록 한다.The first refrigerant circulation supply unit 120 circulates and supplies the first refrigerant to the first heat exchanger 110, has a first compressor 121 for compressing the first refrigerant, and supplies the first compressor 121 to the first compressor 121. Bypass amount of the first refrigerant for the control to be adjusted.

또한, 제1 압축기(121)는 정격 용량을 가지는 왕복동형 압축기일 수 있다.In addition, the first compressor 121 may be a reciprocating compressor having a rated capacity.

제1 냉매순환공급부(120)는 제1 열교환기(110)에 제1 냉매가 순환 공급되기 위한 경로를 제공하는 제1 냉매순환라인(122)와, 제1 압축기(121)를 바이패스하도록 제1 냉매순환라인(122)에 연결되는 제1 바이패스라인(by-pass line; 123)과, 제1 바이패스라인(123)을 통한 제1 냉매의 바이패스량을 조절하는 제1 바이패스밸브(by-pass valve; 124)와, 제1 압축기(121)에 의해 압축된 제1 냉매를 응축시키는 제1 콘덴서(condenser; 125)와, 제1 콘덴서(125)에 의해 응축된 제1 냉매를 축적하는 제1 리시버탱크(receiver tank; 126)와, 제1 리시버탱크(126)로부터 공급되는 제1 냉매를 팽창시키는 제1 팽창밸브(127)와, 제1 팽창밸브(127)에 의해 팽창된 제1 냉매를 제1 압축기(121)에 흡입되도록 하는 제1 석션드럼(suction drum; 128)을 포함할 수 있다.The first refrigerant circulation supply unit 120 is configured to bypass the first refrigerant circulation line 122 and the first compressor 121 to provide a path for circulating the first refrigerant to the first heat exchanger 110. First bypass line (123) connected to the first refrigerant circulation line (122) and the first bypass valve for adjusting the bypass amount of the first refrigerant through the first bypass line (123) (by-pass valve; 124), a first condenser (125) condensing the first refrigerant compressed by the first compressor 121, and the first refrigerant condensed by the first condenser 125 The first receiver tank 126 that accumulates, the first expansion valve 127 for expanding the first refrigerant supplied from the first receiver tank 126, and the first expansion valve 127 are expanded by the first expansion tank 127. A first suction drum 128 may be provided to suck the first refrigerant into the first compressor 121.

본 발명의 일 실시예에 따른 천연가스 액화 시스템(100)은 제2 열교환기(130) 및 제2 냉매순환공급부(140)를 포함할 수 있다.The natural gas liquefaction system 100 according to an embodiment of the present invention may include a second heat exchanger 130 and a second refrigerant circulation supply unit 140.

여기서, 제2 열교환기(130)는 피드라인(10)에서 제1 열교환기(110)의 후단에 설치되고, 제1 열교환기(110)에 의해 예냉된 천연가스를 제2 냉매와의 열교환에 의해 냉각시킨다.Here, the second heat exchanger 130 is installed at the rear end of the first heat exchanger 110 in the feed line 10, and the natural gas pre-cooled by the first heat exchanger 110 to the heat exchange with the second refrigerant. By cooling.

또한, 제2 냉매순환공급부(140)는 제1 및 제2 열교환기(110,130)에 제2 냉매를 냉각하여 순환 공급하고, 제2 냉매의 압축을 위한 제2 압축기(141)를 가지며, 제2 압축기(141)에 대한 제2 냉매의 바이패스량이 조절되도록 한다.In addition, the second refrigerant circulation supply unit 140 cools and circulates and supplies the second refrigerant to the first and second heat exchangers 110 and 130, and has a second compressor 141 for compressing the second refrigerant. Bypass amount of the second refrigerant to the compressor 141 is adjusted.

또한, 제2 압축기(141)는 일례로 정격 용량인 왕복동형 압축기일 수 있다.In addition, the second compressor 141 may be, for example, a reciprocating compressor having a rated capacity.

제1 열교환기(110) 및 제1 냉매순환공급부(120)는 일례로 제1 냉매로서 프로판을 사용할 수 있고, 제2 열교환기(130) 및 제2 냉매순환공급부(140)는 일례로 제2 냉매로서 혼합냉매를 사용할 수 있다.For example, the first heat exchanger 110 and the first refrigerant circulation supply unit 120 may use propane as the first refrigerant, and the second heat exchanger 130 and the second refrigerant circulation supply unit 140 may include, for example, a second refrigerant. A mixed refrigerant can be used as the refrigerant.

본 발명에 따른 천연가스 액화 시스템(100)은 프로판 예냉 혼합냉매 사이클의 C3MR 공정을 수행할 수 있는데, 이를 위해 일례로, 프로판을 제1 냉매로 사용하여 천연가스를 1차로 냉각시키고, 혼합냉매를 제2 냉매로 사용하여 천연가스를 2차로 냉각시키며, 천연가스의 액화를 제어하기 위하여, 제1 냉매의 압축을 위한 왕복동형의 제1 압축기(121)에 대한 제1 냉매의 바이패스량을 조절함과 아울러, 제2 냉매의 압축을 위한 왕복동형의 제2 압축기(141)에 대한 제2 냉매의 바이패스량을 조절할 수 있다.The natural gas liquefaction system 100 according to the present invention may perform the C3MR process of the propane precooled mixed refrigerant cycle. For this purpose, for example, propane is used as the first refrigerant to cool the natural gas first, and the mixed refrigerant is By using the second refrigerant to cool the natural gas secondary, to control the liquefaction of the natural gas, the bypass amount of the first refrigerant to the reciprocating first compressor 121 for the compression of the first refrigerant is adjusted In addition, the bypass amount of the second refrigerant to the reciprocating second compressor 141 for compressing the second refrigerant may be adjusted.

제2 열교환기(130)는 다수의 열교환기로 이루어질 수 있고, 본 실시예에서처럼 피드라인(10) 상에서 전후로 각각 설치되는 전단 및 후단 열교환기(131,132)를 포함할 수 있다.The second heat exchanger 130 may be composed of a plurality of heat exchangers, and may include front and rear heat exchangers 131 and 132 respectively installed on the feedline 10 back and forth as in the present embodiment.

제2 냉매순환공급부(140)는 제1 열교환기(110) 및 전단 및 후단 열교환기(131,132)에 제2 냉매가 순환 공급되기 위한 경로를 제공하는 제2 냉매순환라인(142)과, 제2 압축기(141)를 바이패스하도록 제2 냉매순환라인(142)에 연결되는 제2 바이패스라인(143)과, 제2 바이패스라인(143)을 통한 제2 냉매의 바이패스량을 조절하는 제2 바이패스밸브(144)와, 제2 압축기(141)에 의해 압축된 제2 냉매를 응축시키는 제2 콘덴서(145)와, 제2 콘덴서(145)에 의해 응축된 제2 냉매를 축적하는 제2 리시버탱크(146)와, 제2 리시버탱크(146)로부터 공급되는 제2 냉매를 기상냉매와 액상냉매로 분리시키도록 전단 열교환기(131)의 전단에 설치되는 기액분리기(147)와, 기액분리기(147)에 의해 분리되는 기상냉매와 액상냉매를 각각 팽창시키기 위한 제2 및 제3 팽창밸브(148,149)와, 전단 및 후단 열교환기(131,132)를 통과한 기상냉매와 전단 열교환기(131)를 통과한 액상냉매를 혼합하는 믹서(151)와, 믹서(151)에 의해 혼합된 제2 냉매를 제2 압축기(141)에 흡입되도록 하는 석션드럼(152)을 포함할 수 있다.The second refrigerant circulation supply unit 140 may include a second refrigerant circulation line 142 which provides a path for circulating the second refrigerant to the first heat exchanger 110 and the front and rear heat exchangers 131 and 132, and the second refrigerant circulation line 142. A second bypass line 143 connected to the second refrigerant circulation line 142 and a bypass amount of the second refrigerant through the second bypass line 143 to bypass the compressor 141. A second capacitor 145 for condensing the second refrigerant compressed by the second compressor 141, a second bypass valve 144, and a second refrigerant condensed by the second condenser 145. A gas-liquid separator 147 provided at the front end of the shear heat exchanger 131 so as to separate the second receiver tank 146 and the second refrigerant supplied from the second receiver tank 146 into a gas phase refrigerant and a liquid refrigerant, and a gas liquid Second and third expansion valves 148 and 149 for expanding the gas phase liquid and the liquid refrigerant separated by the separator 147, and the front and rear thermal bridges. A mixer 151 for mixing the gaseous refrigerant passed through the apparatus 131, 132 and the liquid refrigerant passed through the shear heat exchanger 131, and the second refrigerant mixed by the mixer 151 are sucked into the second compressor 141. It may include a suction drum 152 to be.

본 발명의 일 실시예에 따른 천연가스 액화 시스템(100)에서 천연가스의 액화 공정을 제어하기 위하여 제1 내지 제6 제어부(160,170,180,190,210,220)의 일부 또는 모두를 포함할 수 있다.In order to control the liquefaction process of natural gas in the natural gas liquefaction system 100 according to an embodiment of the present invention may include some or all of the first to sixth control unit (160, 170, 180, 190, 210, 220).

한편, 제1 내지 제6 제어부(160,170,180,190,210,220)의 일부 또는 모두는 본 실시예에서처럼 개별적으로 이루어질 수 있고, 이에 한하지 않고, 단일의 제어부로 구성될 수 있으며, 케스케이드 제어를 구성할 수 있다.Meanwhile, some or all of the first to sixth controllers 160, 170, 180, 190, 210, and 220 may be individually formed as in the present exemplary embodiment. The present invention is not limited thereto, and may be configured as a single controller, and cascade control may be configured.

제1 제어부(160)는 제1 냉매순환라인(122)에서 증발된 제1 냉매의 온도를 측정하는 제1 온도센서(161)의 감지신호를 수신받아 증발된 제1 냉매의 온도가 설정된 온도가 되도록 제1 팽창밸브(127)를 제어하도록 한다.The first control unit 160 receives the detection signal of the first temperature sensor 161 for measuring the temperature of the first refrigerant evaporated in the first refrigerant circulation line 122 has a temperature set to the temperature of the first refrigerant evaporated To control the first expansion valve 127 to be.

제2 제어부(170)는 제1 열교환기(110)를 통과한 천연가스 또는 제2 냉매의 온도를 측정하는 제2 온도센서(171)의 감지신호를 수신받아 천연가스 또는 제2 냉매의 온도가 설정된 온도가 되도록 제1 압축기(121)에 대한 제1 냉매의 바이패스량을 조절하도록 한다.The second control unit 170 receives the detection signal of the second temperature sensor 171 for measuring the temperature of the natural gas or the second refrigerant passing through the first heat exchanger 110, the temperature of the natural gas or the second refrigerant is The bypass amount of the first refrigerant with respect to the first compressor 121 is adjusted to be a set temperature.

여기서, 제2 온도센서(171)는 본 실시예에서 제1 열교환기(110)를 통과한 제2 냉매의 온도를 측정하도록 설치되고, 이에 한하지 않고, 제1 열교환기(110)를 통과한 천연가스의 온도를 측정하도록 설치될 수도 있다.Here, the second temperature sensor 171 is installed in this embodiment to measure the temperature of the second refrigerant passing through the first heat exchanger 110, not limited to this, and passed through the first heat exchanger 110. It may be installed to measure the temperature of natural gas.

또한, 제2 제어부(170)는 제1 바이패스밸브(124)의 개폐정도를 제어함으로써 제1 바이패스라인(123)을 통한 제1 냉매의 바이패스량을 조절하도록 한다. In addition, the second controller 170 controls the bypass amount of the first refrigerant through the first bypass line 123 by controlling the opening and closing degree of the first bypass valve 124.

제3 제어부(180)는 기상냉매의 과열도를 측정하는 제3 온도센서(181)의 감지신호를 수신받아 기상냉매의 과열도가 설정된 과열도를 유지하도록 제2 팽창밸브(148)를 제어하도록 한다.The third control unit 180 receives the detection signal of the third temperature sensor 181 for measuring the superheat degree of the gas phase refrigerant to control the second expansion valve 148 to maintain the superheat degree set in the superheat degree of the gas phase refrigerant. do.

여기서, 제3 온도센서(181)는 후단 열교환기(132)를 통과한 기상냉매의 온도를 측정하도록 설치될 수 있고, 이로 인해 기상냉매의 과열도를 측정하도록 한다.Here, the third temperature sensor 181 may be installed to measure the temperature of the gas phase refrigerant passing through the rear end heat exchanger 132, thereby measuring the superheat degree of the gas phase refrigerant.

제4 제어부(190)는 액상냉매의 과열도를 측정하는 제4 온도센서(191)의 감지신호를 수신받아 액상냉매의 과열도가 설정된 과열도를 유지하도록 제3 팽창밸브(149)를 제어하도록 한다.The fourth control unit 190 receives the detection signal of the fourth temperature sensor 191 measuring the superheat degree of the liquid refrigerant to control the third expansion valve 149 to maintain the superheat degree set in the superheat degree of the liquid refrigerant. do.

여기서, 제4 온도센서(191)는 믹서(151)에 의해 기상냉매와 혼합되어 제2 열교환기(130)를 통과한 액상냉매의 온도를 측정하도록 설치될 수 있고, 이로 인해 액상냉매의 과열도를 측정하도록 한다.Here, the fourth temperature sensor 191 may be installed to measure the temperature of the liquid refrigerant mixed with the gaseous refrigerant by the mixer 151 and passed through the second heat exchanger 130, thereby overheating the liquid refrigerant To be measured.

제5 제어부(210)는 제2 열교환기(130)의 일부 또는 전부를 통과한 천연가스 또는 제2 냉매의 온도를 측정하는 제5 온도센서(211)의 감지신호를 수신받아 천연가스 또는 제2 냉매의 온도가 설정된 온도가 되도록 제2 압축기(141)에 대한 제2 냉매의 바이패스량을 조절하도록 한다.The fifth control unit 210 receives the detection signal of the fifth temperature sensor 211 for measuring the temperature of the natural gas or the second refrigerant passing through part or all of the second heat exchanger 130, or the natural gas or the second. The bypass amount of the second refrigerant to the second compressor 141 is adjusted so that the temperature of the refrigerant becomes a set temperature.

여기서, 제5 온도센서(211)는 일례로 제2 열교환기(130)의 일부, 예컨대 전단 열교환기(131)를 통과한 천연가스의 온도를 측정하도록 설치될 수 있으며, 이에 한하지 않고, 후단 열교환기(132)를 통과한 천연가스나 전단 또는 후단 열교환기(131,132)를 통과한 제2 냉매의 온도를 측정하도록 설치될 수 있다.Here, for example, the fifth temperature sensor 211 may be installed to measure a temperature of a part of the second heat exchanger 130, for example, the natural gas passing through the front end heat exchanger 131, but is not limited thereto. It may be installed to measure the temperature of the natural gas passed through the heat exchanger 132 or the second refrigerant passed through the front or rear heat exchangers (131, 132).

또한, 제5 제어부(210)는 제2 바이패스밸브(144)의 개폐정도를 제어함으로써 제2 바이패스라인(143)을 통한 제2 냉매의 바이패스량을 조절할 수 있다.In addition, the fifth controller 210 may adjust the bypass amount of the second refrigerant through the second bypass line 143 by controlling the opening and closing degree of the second bypass valve 144.

제6 제어부(220)는 제2 열교환기(130)를 통과한 천연가스의 온도를 측정하는 제6 온도센서(221)의 감지신호를 수신받아 천연가스가 설정된 온도가 되도록 피드라인(10)에서 제2 열교환기(130)의 후단에 천연가스의 유량을 조절하도록 설치된 유량조절밸브(222)를 제어하도록 한다.The sixth control unit 220 receives the detection signal of the sixth temperature sensor 221 for measuring the temperature of the natural gas passing through the second heat exchanger 130 in the feed line 10 so that the natural gas is a set temperature The rear end of the second heat exchanger 130 to control the flow control valve 222 is installed to adjust the flow rate of natural gas.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 천연가스 액화 시스템(100)의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the natural gas liquefaction system 100 according to an embodiment of the present invention having such a configuration as follows.

피드라인(10)을 따라 이동하는 천연가스는 제1 열교환기(110) 및 전단 및 후단 열교환기(131,132)를 통해서 순차적으로 냉각되어 LNG를 생성하도록 한다.The natural gas moving along the feedline 10 is sequentially cooled through the first heat exchanger 110 and the front and rear heat exchangers 131 and 132 to generate LNG.

제1 열교환기(110)는 제1 냉매로서 프로판을 이용함으로써 천연가스를 예냉함과 동시에 혼합냉매를 식히는 역할을 하게 된다.The first heat exchanger 110 serves to precool the natural gas and cool the mixed refrigerant by using propane as the first refrigerant.

또한, 프로판을 제1 냉매로서 이용하는 냉각 사이클에서 제1 압축기(121)는 왕복동형 압축기로서 정격 용량을 가진다.Further, in the cooling cycle in which propane is used as the first refrigerant, the first compressor 121 has a rated capacity as a reciprocating compressor.

따라서, 제1 압축기(121)를 이용해서 압축된 프로판 냉매가스는 제1 컨덴서(125)를 통해 액화되어 제1 리시버탱크(126)에 의해서 축적되고, 제1 팽창밸브(127)를 통해서 팽창되어 제1 석션드럼(128)을 통해서 다시 제1 압축기(121)로 흡입된다.Therefore, the propane refrigerant gas compressed by using the first compressor 121 is liquefied through the first condenser 125, accumulated by the first receiver tank 126, and expanded through the first expansion valve 127. It is sucked into the first compressor 121 again through the first suction drum 128.

제1 냉매인 프로판을 이용해서 냉각된 천연가스는 제2 냉매로서 혼합냉매를 통한 냉각과정을 거치게 되는데, 혼합냉매는 제2 압축기(141)를 통해서 압축되어 제1 열교환기(110)를 통해서 냉각되는데, 여기서 혼합냉매는 기액분리기(147)를 통해서 기상냉매와 액상냉매로 분리된다.The natural gas cooled using propane, which is the first refrigerant, undergoes a cooling process through a mixed refrigerant as a second refrigerant. The mixed refrigerant is compressed through the second compressor 141 and cooled through the first heat exchanger 110. Here, the mixed refrigerant is separated into a gas phase refrigerant and a liquid refrigerant through the gas-liquid separator (147).

그리고, 액상냉매는 전단 열교환기(131)를 통과해서 과냉 상태가 되고, 기상냉매는 후단 열교환기(132)를 통해서 과냉 상태가 된다.The liquid phase refrigerant passes through the front end heat exchanger 131 to be in a supercooled state, and the gaseous phase refrigerant enters a supercooled state through the rear end heat exchanger 132.

각각의 기상냉매 및 액상냉매는 믹서(151)에 의해서 다시 혼합되고, 제2 석션드럼(152)을 통해서 제2 압축기(141)로 다시 흡입된다.Each of the gaseous refrigerant and the liquid refrigerant is mixed again by the mixer 151 and sucked back to the second compressor 141 through the second suction drum 152.

이때, 제2 및 제3 팽창밸브(148,149)를 통해서 기상냉매 및 액상냉매는 압력 강하를 하게 되며, 이와 같은 과정을 통해서 혼합냉매 사이클을 이루게 된다.At this time, through the second and third expansion valves (148, 149), the gas phase refrigerant and the liquid refrigerant is a pressure drop, through this process to achieve a mixed refrigerant cycle.

또한, 제1 열교환기(110) 및 제1 냉매순환공급부(120)의 프로판 예냉 사이클에서 프로판의 과열도를 제어하기 위해서 유량을 제어하는데, 이를 위해 제1 제어부(160)를 이용한다.In addition, the flow rate is controlled to control the degree of superheat of propane in the propane precooling cycle of the first heat exchanger 110 and the first refrigerant circulation supply unit 120, and the first controller 160 is used for this purpose.

제1 제어부(160)는 제1 냉매가 증발되고 난 후의 온도를 사용자가 지정한 온도로 제어할 수 있도록 구성되고, 그 출력이 설정치가 되도록 하는 캐스케이드 제어를 구성한다.The first control unit 160 is configured to control the temperature after the first refrigerant is evaporated to a temperature specified by the user, and configures cascade control so that the output is a set value.

또한, 프로판이 냉각하는 유체인 천연가스 또는 혼합냉매의 온도를 측정해서 제2 제어부(170)에 의해 설정치가 되도록 하는 케스케이드 제어를 구성할 수 있고, 제2 제어부(170)의 출력에 따라 제1 바이패스밸브(124)를 제어하게 된다.In addition, cascade control may be configured to measure the temperature of the natural gas or the mixed refrigerant, which is the fluid that propane cools, to be set by the second control unit 170, and according to the output of the second control unit 170. The bypass valve 124 is controlled.

제1 바이패스밸브(124)는 정격의 왕복동형 압축기인 제1 압축기(121)의 유량 조절에 사용된다. 즉, 제2 온도센서(171)의 측정온도값이 사용자의 설정온도값보다 높으면 제2 바이패스밸브(124)의 오프닝이 점점 줄어들게 되고, 제2 온도센서(171)의 측정온도값이 사용자의 설정온도값에 다다르면 제2 바이패스밸브(124)의 오프닝이 점점 커지게 되어 제1 압축기(121)를 바이패스하는 제1 냉매, 즉 프로판의 바이패스량이 증가하게 된다.The first bypass valve 124 is used for adjusting the flow rate of the first compressor 121, which is a rated reciprocating compressor. That is, when the measured temperature value of the second temperature sensor 171 is higher than the user set temperature value, the opening of the second bypass valve 124 is gradually reduced, and the measured temperature value of the second temperature sensor 171 is determined by the user. When the set temperature value is reached, the opening of the second bypass valve 124 is gradually increased to increase the bypass amount of the first refrigerant, ie, propane, which bypasses the first compressor 121.

이와 유사한 원리로서 전단 및 후단 열교환기(131,132)의 제2 냉매로 사용되는 혼합냉매는 제2 압축기(141)를 통해 압축된 뒤에 제1 열교환기(110)를 통해서 식혀진 뒤, 기액분리기(147)를 통해서 기상냉매와 액상냉매로 분리되는데, 기상냉매와 액상냉매 각각의 과열도를 측정한 뒤, 지정된 과열도를 유지할 수 있도록 제3 및 제4 제어부(180,190)에 의해 제2 및 제3 팽창밸브(148,149)가 각각 제어된다.As a similar principle, the mixed refrigerant used as the second refrigerant of the front and rear heat exchangers 131 and 132 is compressed through the second compressor 141 and then cooled through the first heat exchanger 110, followed by the gas-liquid separator 147. The gas phase refrigerant and the liquid refrigerant are separated into each other. The superheat degree of each of the gas phase refrigerant and the liquid refrigerant is measured, and the second and third expansions are performed by the third and fourth controllers 180 and 190 to maintain the designated superheat degree. Valves 148 and 149 are controlled respectively.

여기서, 기상냉매와 액상냉매의 과열도는 제3 및 제4 온도센서(181,191)로 하여 제3 및 제4 제어부(180,190)의 설정치 입력이 된다.Here, the superheat degree of the gas phase refrigerant and the liquid refrigerant is input to the set values of the third and fourth controllers 180 and 190 by using the third and fourth temperature sensors 181 and 191.

또한, 혼합냉매의 사이클은 프로판 사이클과 마찬가지로, 전체 유량은 제2 바이패스밸브(144)가 조절하는데, 이러한 제2 바이패스밸브(144)는 제5 제어부(210)에 의해 제어됨으로써 제2 열교환기(130)의 일부 또는 전부를 통과하는 천연가스가 원하는 온도를 유지하도록 한다.In addition, the cycle of the mixed refrigerant is similar to the propane cycle, the total flow rate is adjusted by the second bypass valve 144, the second bypass valve 144 is controlled by the fifth control unit 210, the second heat exchange Natural gas passing through some or all of the unit 130 is maintained at a desired temperature.

또한, 제6 제어부(220)는 제6 온도센서(221)에 의해 후단 열교환기(132)를 통과한 천연가스의 온도를 측정하여, 유량조절밸브(222)의 개도율을 조절함으로써 천연가스의 액화온도를 유지하도록 제어할 수 있다. In addition, the sixth control unit 220 measures the temperature of the natural gas passing through the rear end heat exchanger 132 by the sixth temperature sensor 221, and adjusts the opening degree of the flow regulating valve 222, It can be controlled to maintain the liquefaction temperature.

이상과 같이 본 발명은 적은 양의 천연가스를 고압으로 용이하게 압축할 수 있도록 하고, 이를 위해 정격 용량의 냉매압축기를 사용하면서도 냉매의 유량 조절을 가능하게 하여 천연가스의 액화 공정을 제어하도록 하며, 대규모의 천연가스 액화 플랜트의 공정 및 제어 설계를 적용할 수 없었던 소규모의 가스전을 위한 천연가스 액화 플랜트, 파이롯트(pilot) 천연가스 액화 플랜트, 또는 휴대 내지 이동형 천연가스 액화 플랜트에 적용할 수 있고, 제작 및 설치에 소요되는 비용을 줄일 수 있도록 하는 천연가스 액화 시스템을 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.As described above, the present invention makes it possible to easily compress a small amount of natural gas at high pressure, and to control the liquefaction process of natural gas by enabling the flow rate control of the refrigerant while using a refrigerant compressor having a rated capacity for this purpose. It can be applied to natural gas liquefaction plant for small gas fields, pilot natural gas liquefaction plant, or portable to mobile natural gas liquefaction plant, where the process and control design of large natural gas liquefaction plant could not be applied. And it can be seen that the basic technical idea to provide a natural gas liquefaction system that can reduce the cost required for installation.

그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
In addition, the present invention is not limited to the above embodiments within the scope of the basic technical idea of the present invention and may be variously modified or modified within the scope not departing from the technical gist of the present invention. It is self-evident for those who have knowledge of.

10 ... 피드라인 110 ... 제1 열교환기
120 ... 제1 냉매순환공급부 121 ... 제1 압축기
122 ... 제1 냉매순환라인 123 ... 제1 바이패스라인
124 ... 제1 바이패스밸브 125 ... 제1 콘덴서
126 ... 제1 리시버탱크 127 ... 제1 팽창밸브
128 ... 제1 석션드럼 130 ... 제2 열교환기
131 ... 전단 열교환기 132 ... 후단 열교환기
140 ... 제2 냉매순환공급부 141 ... 제2 압축기
142 ... 제2 냉매순환라인 143 ... 제2 바이패스라인
144 ... 제2 바이패스밸브 145 ... 제2 콘덴서
146 ... 제2 리시버탱크 147 ... 기액분리기
148 ... 제2 팽창밸브 149 ... 제3 팽창밸브
151 ... 믹서 152 ... 석션드럼
160 ... 제1 제어부 161 ... 제1 온도센서
170 ... 제2 제어부 171 ... 제2 온도센서
180 ... 제3 제어부 181 ... 제3 온도센서
190 ... 제4 제어부 191 ... 제4 온도센서
210 ... 제5 제어부 211 ... 제5 온도센서
220 ... 제6 제어부 221 ... 제6 온도센서
222 ... 유량조절밸브10 ... feedline 110 ... first heat exchanger
120 ... first refrigerant circulation supply unit 121 ... first compressor
122 ... first refrigerant circulation line 123 ... first bypass line
124 ... first bypass valve 125 ... first condenser
126 ... first receiver tank 127 ... first expansion valve
128 ... first suction drum 130 ... second heat exchanger
131 ... front heat exchanger 132 ... rear heat exchanger
140 ... second refrigerant circulation supply unit 141 ... second compressor
142 ... second refrigerant circulation line 143 ... second bypass line
144 ... second bypass valve 145 ... second condenser
146 ... second receiver tank 147 ... gas-liquid separator
148 ... second expansion valve 149 ... third expansion valve
151 ... mixer 152 ... suction drum
160 ... first control unit 161 ... first temperature sensor
170 ... second control unit 171 ... second temperature sensor
180 ... third control unit 181 ... third temperature sensor
190 ... fourth control unit 191 ... fourth temperature sensor
210 ... fifth control unit 211 ... fifth temperature sensor
220 ... sixth control unit 221 ... sixth temperature sensor
222 ... flow control valve

Claims (14)

천연가스 액화 시스템에 있어서,
천연가스의 피드라인에 설치되고, 상기 피드라인을 통과하는 천연가스를 제1 냉매와의 열교환에 의해 냉각시키는 제1 열교환기; 및
상기 제1 열교환기에 제1 냉매를 냉각하여 순환 공급하고, 제1 냉매의 압축을 위한 제1 압축기를 가지며, 상기 제1 압축기에 대한 제1 냉매의 바이패스량이 조절되는 제1 냉매순환공급부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화 시스템.
In natural gas liquefaction system,
A first heat exchanger installed in a feed line of natural gas and cooling the natural gas passing through the feed line by heat exchange with a first refrigerant; And
A first refrigerant circulation supply unit configured to circulate and supply a first refrigerant to the first heat exchanger, to have a first compressor for compressing the first refrigerant, and to control a bypass amount of the first refrigerant to the first compressor; Natural gas liquefaction system comprising a.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 냉매순환공급부는,
상기 제1 압축기가 왕복동형 압축기인 것을 특징으로 하는 천연가스 액화 시스템.
The method according to claim 1,
The first refrigerant circulation supply unit,
Natural gas liquefaction system, characterized in that the first compressor is a reciprocating compressor.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 제1 냉매순환공급부는,
상기 제1 열교환기에 제1 냉매가 순환 공급되기 위한 경로를 제공하는 제1 냉매순환라인과,
상기 제1 압축기를 바이패스하도록 상기 제1 냉매순환라인에 연결되는 제1 바이패스라인과,
상기 제1 바이패스라인을 통한 제1 냉매의 바이패스량을 조절하는 제1 바이패스밸브와,
상기 제1 압축기에 의해 압축된 제1 냉매를 응축시키는 제1 콘덴서와,
상기 제1 콘덴서에 의해 응축된 제1 냉매를 축적하는 제1 리시버탱크와,
상기 제1 리시버탱크로부터 공급되는 제1 냉매를 팽창시키는 제1 팽창밸브와,
상기 제1 팽창밸브에 의해 팽창된 제1 냉매를 상기 제1 압축기에 흡입되도록 하는 제1 석션드럼을 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화 시스템.
The method according to claim 1 or 2,
The first refrigerant circulation supply unit,
A first refrigerant circulation line providing a path for circulating the first refrigerant to the first heat exchanger;
A first bypass line connected to the first refrigerant circulation line to bypass the first compressor;
A first bypass valve for adjusting a bypass amount of the first refrigerant through the first bypass line;
A first condenser for condensing the first refrigerant compressed by the first compressor,
A first receiver tank for accumulating a first refrigerant condensed by the first condenser;
A first expansion valve for expanding a first refrigerant supplied from the first receiver tank;
And a first suction drum configured to suck the first refrigerant expanded by the first expansion valve into the first compressor.
청구항 1에 있어서,
상기 피드라인에서 상기 제1 열교환기의 후단에 설치되고, 상기 제1 열교환기에 의해 예냉된 천연가스를 제2 냉매와의 열교환에 의해 냉각시키는 제2 열교환기와,
상기 제1 및 제2 열교환기에 제2 냉매를 냉각하여 순환 공급하고, 제2 냉매의 압축을 위한 제2 압축기를 가지며, 상기 제2 압축기에 대한 제2 냉매의 바이패스량이 조절되는 제2 냉매순환공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화 시스템.
The method according to claim 1,
A second heat exchanger installed at a rear end of the first heat exchanger in the feed line and cooling natural gas pre-cooled by the first heat exchanger by heat exchange with a second refrigerant;
A second refrigerant circulation in which the second refrigerant is cooled and circulated and supplied to the first and second heat exchangers, the second refrigerant has a second compressor for compressing the second refrigerant, and a bypass amount of the second refrigerant with respect to the second compressor is controlled. Natural gas liquefaction system comprising a supply.
청구항 4에 있어서,
상기 제1 열교환기 및 상기 제1 냉매순환공급부는,
제1 냉매로서 프로판을 사용하고,
상기 제2 열교환기 및 상기 제2 냉매순환공급부는,
제2 냉매로서 혼합냉매를 사용하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화 시스템.
The method of claim 4,
The first heat exchanger and the first refrigerant circulation supply unit,
Using propane as the first refrigerant,
The second heat exchanger and the second refrigerant circulation supply unit,
A natural gas liquefaction system using a mixed refrigerant as the second refrigerant.
청구항 4에 있어서,
상기 제2 냉매순환공급부는,
상기 제2 압축기가 왕복동형 압축기인 것을 특징으로 하는 천연가스 액화 시스템.
The method of claim 4,
The second refrigerant circulation supply unit,
Natural gas liquefaction system, characterized in that the second compressor is a reciprocating compressor.
청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 열교환기는,
상기 피드라인 상에서 전후로 각각 설치되는 전단 및 후단 열교환기를 포함하고,
상기 제2 냉매순환공급부는,
상기 제1 열교환기 및 상기 전단 및 후단 열교환기에 제2 냉매가 순환 공급되기 위한 경로를 제공하는 제2 냉매순환라인과,
상기 제2 압축기를 바이패스하도록 상기 제2 냉매순환라인에 연결되는 제2 바이패스라인과,
상기 제2 바이패스라인을 통한 제2 냉매의 바이패스량을 조절하는 제2 바이패스밸브와,
상기 제2 압축기에 의해 압축된 제2 냉매를 응축시키는 제2 콘덴서와,
상기 제2 콘덴서에 의해 응축된 제2 냉매를 축적하는 제2 리시버탱크와,
상기 제2 리시버탱크로부터 공급되는 제2 냉매를 기상냉매와 액상냉매로 분리시키도록 상기 전단 열교환기의 전단에 설치되는 기액분리기와,
상기 기액분리기에 의해 분리되는 기상냉매와 액상냉매를 각각 팽창시키기 위한 제2 및 제3 팽창밸브와,
상기 전단 및 후단 열교환기를 통과한 기상냉매와 상기 전단 열교환기를 통과한 액상냉매를 혼합하는 믹서와,
상기 믹서에 의해 혼합된 제2 냉매를 상기 제2 압축기에 흡입되도록 하는 석션드럼을 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화 시스템.
The method according to any one of claims 4 to 6,
The second heat exchanger,
It includes a front and rear heat exchanger respectively installed back and forth on the feed line,
The second refrigerant circulation supply unit,
A second refrigerant circulation line providing a path for circulating a second refrigerant to the first heat exchanger and the front and rear heat exchangers;
A second bypass line connected to the second refrigerant circulation line to bypass the second compressor;
A second bypass valve for adjusting a bypass amount of the second refrigerant through the second bypass line;
A second condenser for condensing the second refrigerant compressed by the second compressor;
A second receiver tank for accumulating a second refrigerant condensed by the second condenser;
A gas-liquid separator installed at the front end of the shear heat exchanger to separate the second refrigerant supplied from the second receiver tank into a gas phase refrigerant and a liquid refrigerant;
Second and third expansion valves for expanding the gas phase refrigerant and the liquid refrigerant separated by the gas-liquid separator, respectively;
A mixer for mixing the gas phase refrigerant passing through the front and rear heat exchangers and the liquid refrigerant passing through the shear heat exchanger;
And a suction drum for sucking the second refrigerant mixed by the mixer into the second compressor.
청구항 3에 있어서,
상기 제1 냉매순환라인에서 증발된 제1 냉매의 온도를 측정하는 제1 온도센서의 감지신호를 수신받아 상기 증발된 제1 냉매의 온도가 설정된 온도가 되도록 상기 제1 팽창밸브를 제어하는 제1 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화 시스템.
The method according to claim 3,
First to control the first expansion valve to receive a detection signal of the first temperature sensor for measuring the temperature of the first refrigerant evaporated in the first refrigerant circulation line so that the temperature of the evaporated first refrigerant is a set temperature. Natural gas liquefaction system further comprising a control unit.
청구항 4에 있어서,
상기 제1 열교환기를 통과한 천연가스 또는 제2 냉매의 온도를 측정하는 제2 온도센서의 감지신호를 수신받아 상기 천연가스 또는 상기 제2 냉매의 온도가 설정된 온도가 되도록 상기 제1 압축기에 대한 제1 냉매의 바이패스량을 조절하는 제2 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화 시스템.
The method of claim 4,
Receiving a detection signal of the second temperature sensor for measuring the temperature of the natural gas or the second refrigerant passing through the first heat exchanger, the first compressor for the first compressor so that the temperature of the natural gas or the second refrigerant is a set temperature 1. The natural gas liquefaction system of claim 1, further comprising a second controller configured to adjust a bypass amount of the refrigerant.
청구항 7에 있어서,
기상냉매의 과열도를 측정하는 제3 온도센서의 감지신호를 수신받아 상기 기상냉매의 과열도가 설정된 과열도를 유지하도록 상기 제2 팽창밸브를 제어하는 제3 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화 시스템.
The method of claim 7,
And a third controller configured to receive the detection signal of the third temperature sensor for measuring the superheat degree of the gas phase refrigerant and control the second expansion valve to maintain the superheat degree set in the superheat degree of the gas phase refrigerant. Natural gas liquefaction system.
청구항 7에 있어서,
액상냉매의 과열도를 측정하는 제4 온도센서의 감지신호를 수신받아 상기 액상냉매의 과열도가 설정된 과열도를 유지하도록 상기 제3 팽창밸브를 제어하는 제4 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화 시스템.
The method of claim 7,
And a fourth controller configured to receive the detection signal of the fourth temperature sensor for measuring the superheat degree of the liquid refrigerant and to control the third expansion valve to maintain the superheat degree set in the superheat degree of the liquid refrigerant. Natural gas liquefaction system.
청구항 4에 있어서,
상기 제2 열교환기의 일부 또는 전부를 통과한 천연가스 또는 제2 냉매의 온도를 측정하는 제5 온도센서의 감지신호를 수신받아 상기 천연가스 또는 상기 제2 냉매의 온도가 설정된 온도가 되도록 상기 제2 압축기에 대한 제2 냉매의 바이패스량을 조절하는 제5 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화 시스템.
The method of claim 4,
Receiving a detection signal of the fifth temperature sensor for measuring the temperature of the natural gas or the second refrigerant passing through part or all of the second heat exchanger to the temperature of the natural gas or the second refrigerant to the set temperature And a fifth control unit for adjusting the bypass amount of the second refrigerant to the two compressors.
청구항 4에 있어서,
상기 제2 열교환기를 통과한 천연가스의 온도를 측정하는 제6 온도센서의 감지신호를 수신받아 상기 천연가스가 설정된 온도가 되도록 상기 피드라인에서 상기 제2 열교환기의 후단에 천연가스의 유량을 조절하도록 설치된 유량조절밸브를 제어하는 제6 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화 시스템.
The method of claim 4,
Receiving a detection signal of the sixth temperature sensor for measuring the temperature of the natural gas passing through the second heat exchanger to adjust the flow rate of the natural gas at the rear end of the second heat exchanger in the feed line so that the natural gas is a set temperature The natural gas liquefaction system further comprises a sixth control unit for controlling the flow control valve installed to.
천연가스 액화 시스템에 있어서,
프로판을 제1 냉매로 사용하여 천연가스를 1차로 냉각시키고, 혼합냉매를 제2 냉매로 사용하여 천연가스를 2차로 냉각시키며, 천연가스의 액화 정도를 조절하기 위하여, 상기 제1 냉매의 압축을 위한 왕복동형의 제1 압축기에 대한 제1 냉매의 바이패스량을 조절함과 아울러, 상기 제2 냉매의 압축을 위한 왕복동형의 제2 압축기에 대한 제2 냉매의 바이패스량을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화 시스템.
In natural gas liquefaction system,
The first refrigerant is cooled by using propane as the first refrigerant, the second refrigerant is cooled by using the mixed refrigerant as the second refrigerant, and the first refrigerant is compressed to control the degree of liquefaction of the natural gas. It is possible to adjust the bypass amount of the first refrigerant to the reciprocating type first compressor, and to control the bypass amount of the second refrigerant to the reciprocating type second compressor for the compression of the second refrigerant. Characterized in natural gas liquefaction system.
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