KR20170077239A

KR20170077239A - 액화 천연 개스(lng) 전달을 위한 유연성 극저온 호스

Info

Publication number: KR20170077239A
Application number: KR1020177015403A
Authority: KR
Inventors: 마크 케이. 레인
Original assignee: 익셀러레이트 에너지 리미티드 파트너쉽
Priority date: 2014-11-05
Filing date: 2015-11-03
Publication date: 2017-07-05
Also published as: EP3215778B1; SG11201703613QA; AU2015343332B2; CN107076337A; SG10201908305UA; EP3215778A1; CN107076337B; EP3215778A4; WO2016073458A1; AU2015343332A1; BR112017009461A2; US20180119872A1

Abstract

액화 천연 개스(LNG) 전달을 위한 유연성 극저온 호스가 설명된다. 극저온 LNG 전달 호스는 전달 호스 몸통을 포함하며, 이것은 LNG 전달 호스 몸통의 내측 직경을 형성하는 내측 코일 및, 내측 코일의 외측 표면 둘레에 형태 맞춤된 적어도 하나의 신장된 외장으로서, 천연 개스에 불투과성인 적어도 하나의 신장된 외장 및, LNG 전달 호스 몸통의 외측 직경을 형성하는 외측 코일을 포함한다. 해양 LNG 전달 시스템은 연안에 위치된 전달 LNG 운반선과 LNG 수용 선박을 유체 결합하는 극저온 유연성 호스를 구비하고, 극저온 유연성 호스는 코일, 코일의 외측 표면 둘레에 형태 맞춤된 적어도 하나의 천연 개스 불투과성의 신장된 외장을 포함하고, LNG 는 LNG 운반선과 LNG 수용 선박 사이에서 LNG 의 전달중에 극저온 유연성 호스를 통하여 유동한다.

Description

액화 천연 개스(LNG) 전달을 위한 유연성 극저온 호스{FLEXIBLE CRYOGENIC HOSE FOR LIQUEFIED NATURAL GAS (LNG) TRANSFERS}

여기에 설명된 본 발명의 실시예들은 해양 극저온 전달 장비의 분야에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 제한적인 것은 아니지만, 본 발명의 하나 이상의 실시예들은 액화 천연 가스(LNG) 전달을 위한 유연성 극저온 호스를 가능하게 한다.

보통 주위 온도에서 기체 상태인 천연 개스는 액화 천연 개스(LNG)로 지칭되는 과냉각된 액체로서 수송되는 것이 종종 유리하다. 예를 들어, 비록 천연 개스는 통상적으로 제조 위치로부터 소비 위치로 파이프라인을 통해 기체로서 수송될지라도, 그렇게 하는 것이 타당하지 않을 수 있는 환경이 있다. 예를 들어, 제조 위치와 수요 위치가 분리됨으로써 시장으로의 장거리에 걸친 선박 해양 수송이 파이프라인을 통한 수송보다 경제적으로 더 타당성이 있게 된다. 상업적인 수요가 있는 위치로 개스를 수송하는 효과적인 방법 없이, 개스를 현금화하는 기회가 상실될 수 있다. 따라서 천연 개스는 종종 선박에 의하여 액화된 상태로 바다를 가로질러 수송된다.

천연 개스의 액화는 개스의 저장 및 수송을 용이하게 한다. 대부분 다른 탄화 수소 성분들과 혼합된 메탄으로 이루어진 LNG 는 천연 개스의 동일한 양이 기체 상태에서 차지하는 체적의 대략 1/600 을 차지한다. LNG 는 천연 개스를 그것의 비등점 (화물 등급(cargo grade)에 따라서, 대기압에서 대략 섭씨 -160 도) 아래로 냉각시킴으로써 만들어진다. LNG 는 대기압 보다 약간 높은 극저온 콘테이너(cryogenic pressure)에서 수송 및 저장될 수 있다. 의도된 사용 위치에 도달할 때, LNG 는 열을 가함으로써 온도를 비등점 보다 높게 상승시켜서 기체 상태로 전환될 수 있다.

LNG 는 통상적으로 LNG(대부분 메탄)를 운반하도록 설계된, LNG 운반선 또는 LNG 탱커로 불리우는 극저온 저장 선박에 적재되어 저장 및 운송되거나, 또는 LNG 도 운반할 수 있는 에탄 운반선에 때때로 저장된다. 각각의 경우에, 천연 개스는 절연된 저장 탱크들에서 선박에 적재되어 저장된다.

LNG 를 하나의 선박으로부터 다른 선박으로 전달하는 것이 종종 소망스러울 수 있는데, 이것은 "선박 대 선박 전달"(ship to ship transfer; STS transfer)로 지칭되는 과정이다. 예를 들어, 내륙의 수운 위치(water location)로의 접근을 얻기 위하여 대형 LNG 탱커로부터 소형 셔틀 선박으로 LNG를 전달하는 것이 소망스러울 수 있다. 다른 예에서, 장거리 수송을 위해 이용되는 LNG 운반선으로부터 발전소와 같은 전달 위치에 정박해 있거나 또는 그에 인접하게 위치된 재기체화 선박(re-gasification vessel)으로 LNG 를 전달하는 것이 소망스러울 수 있다. 또한, 만약 LNG 를 수송하는 LNG 운반선이 경로 중간에 충돌로 손상되거나, 또는 항해중에 운항 불능 상태가 된다면 STS 전달이 필요해질 수 있다. 그러한 경우에, 대체 선박이 화물을 수송할 수 있도록 LNG 화물을 대체 선박에 전달할 필요성이 있을 수 있다.

STS 전달 작동을 수행하기 위하여, 유연성 있는 복합 극저온 호스(a flexible, composite cryogenic hose)가 통상적으로 채용되어 하나의 선박의 화물 탱크로부터 제 2 선박의 화물 탱크로 LNG 를 이송시킨다. 비상 전달의 경우에, 통상적으로, 3 미터 또는 4 미터 길이의 호스들의 세트가 운반 선박에 탑재되어 저장될 수 있으며, 이러한 호스들은 일시적인 배관 구성이 필요할 경우인 계획되지 않은 이벤트를 위한 점퍼 호스(jumper hose)를 구성하도록 함께 플랜지 이음을 만들 수 있다. 계획된 전달을 위해서는, 대략 10 미터 또는 25 미터 길이의 호스들의 세트가 통상적으로 채용된다. 도 1 은 종래 기술의 유연성 호스를 채용하여 해양에서의 나란한 STS 전달 작업을 도시한다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 공급 선박(100)은 통상적인 호스(110)를 통하여 극저온 액체를 수용 선박(105)으로 전달한다.

STS 전달 호스들은 통상적으로 맨드렐 둘레에 코일을 감은 내측 와이어를 이용하여 구성된다. 와이어 위에는 라이닝의 시트들이 있는데, 이것은 통상적으로 LNG 호스를 위한 폴리에스터 직물 라이닝이다. 직물은 래핑 종이(wrapping paper)와 같은 스테인리스 스틸상으로 감긴 대략 18 인치 폭의 천(cloth)이다. 직물 층들 둘레에는 최종적인 외측 스테인리스 스틸 와이어가 있다. 스테인리스 스틸 단부 플랜지(flange)들은 제 위치에 나사 결합되고 형을 이루어서(swaged) 호스를 완성한다.

LNG 의 STS 전달에 특유한 곤란성은 (다른 유형의 탄화수소의 전달과는 반대로) 전달 작용의 완료시에 남아 있는 증기를 호스에서 세정시킬 필요성이며, 왜냐하면 천연 개스를 포함하는 개스 호스의 취급이 특정한 리스크 프로토콜(risk protocol)을 충족시키지 않기 때문이다. 일단 LNG 의 전달이 완료되었다면, 일부 천연 개스는 호스의 내부에 유지된다. 만약 천연 개스를 여전히 포함하면서 호스가 연결 해제되었다면, 증기는 대기로 배출될 수 있으며, 이는 화재의 위험성과 같은 안전 문제에 기인하여 소망스럽지 않다. 결과적으로, 일단 전달이 수행되었다면 LNG 호스는 통상적으로 배출 및 세정된다. 배출(draining)은 물의 스프레이 과정과 관련되며 이는 LNG 가 화물 시스템으로 증발하게 한다. 세정(purging)은 플러싱(flushing) 또는 변위(displacement)에 의해 남아 있는 메탄 및 다른 천연 개스 증기를 제거하도록 초건조 질소(ultra-dry nitrogen) 개스를 압력하에서 호스 안으로 도입하는 것을 포함하는 통상적인 과정이다. 이상적으로는, 일단 호스가 배출되고 세정되면, 이것은 연결 해제될 수 있다. 통상적으로, 호스 안에 남아있는 메탄의 수용 가능한 레벨은 체적으로 2 % 미만이다. 이러한 수용 가능한 레벨에서 호스는 연결 해제된다.

STS 전달 작용에서 발생되는 한가지 문제점은 호스에 있는 폴리에스터 직물의 내측 층들이 천연 개스를 포착한다는 점이다. 포착된 개스는 메탄을 호스 몸통의 밖으로 세정시키는 것을 곤란하게 한다. 일단 개스가 수용 가능한 레벨로 초기에 세정되었다면, 몸통(carcass)은 다음에 메탄을 "누출(bleed off)"시켜서, 몸통으로부터의 메탄이 호스를 다시 채우게 한다. 누출은 시간 소모적인 주기적 배출, 세정 및 대기 과정을 야기하며, 전달하는 선박도 수용하는 선박도 호스들이 연결 해제될 때까지 전달 장소를 떠날 수 없다. 호스들의 반복된 배출 및 세정에 의해 야기되는 지연은 6 내지 7 시간 만큼 전달 선박이 항구 또는 전달 위치를 떠나는 것을 늦게할 수 있어서, 체선료를 초래한다. 만약 진전되는 기상 시스템들이 STS 작동에 포함된 선박들의 안전에 부정적으로 영향을 미칠 수 있다면 이러한 지연은 추가적인 안전 문제를 야기할 수도 있다.

위에서 명백한 바로서, 현재의 유연한 STS 호스는 누출의 문제점을 가지며 전달 선박의 지연을 일으킬 수 있다. 따라서, LNG 전달을 위한 향상되고 유연성 있는 극저온 호스에 대한 필요성이 있다.

여기에 설명된 실시예들은 전체적으로 액화 천연 개스(LNG) 전달을 위한 유연성 극저온 호스에 관한 것이다. LNG 전달을 위한 유연성 극저온 호스가 설명된다.

극저온 액화 천연 개스(LNG) 전달 호스의 예시적인 실시예는 LNG 전달 호스 몸통을 포함하는데, 이것은 LNG 전달 호스 몸통의 내측 직경을 형성하는 내측 코일, 상기 내측 코일의 외측 표면 둘레에 형태 맞춤된 적어도 하나의 신장된 외장(elongate sheath)으로서 천연 개스에 불투과성인 외장 및, LNG 전달 호스 몸통의 외측 직경을 형성하는 외측 코일을 구비한다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 신장된 외장은 퍼플루오리네이티드 화합물로 만들어진다. 특정의 실시예들에서, 적어도 하나의 신장된 외장은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 신장된 외장은 고 모듈러스 폴리에틸렌(HMPE)으로 만들어진다. 일부 실시예들에서, LNG 전달 호스 몸통은 적어도 하나의 신장된 외장 둘레에서 외측 코일 아래에 둘러싸인 폴리에스터 직물 및 폴리에스터 필름의 일련의 층들을 구비한다. 특정의 실시예들에서, LNG 전달 호스 몸통은 폴리에스터 필름 및 폴리에스터 직물의 일련의 층들 둘레에 둘러싸인 폴리아미드 필름의 층을 포함하고, 외측 코일은 폴리아미드 필름의 층 둘레에 감긴다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 신장된 외장은 LNG 및 기체 천연 개스에 불투과성이다. 특정의 실시예들에서, 적어도 하나의 신장된 외장은 내측 코일의 외측 표면 둘레에서 열 수축된다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 신장된 외장은 내측 코일의 외측 표면 둘레에 펼쳐지게 형태 맞춤된다.

해양의 액화 천연 개스(LNG) 전달 시스템의 예시적인 실시예는 연안에 위치된 전달 LNG 운반선과 LNG 수용 선박을 유체 결합시키는 극저온 유연성 호스를 포함하고, 극저온 유연성 호스는 코일, 상기 코일의 외측 표면 둘레에 형태 맞춤된 적어도 하나의 천연 개스 불투과성의 신장된 외장을 포함하고, LNG 는 전달 LNG 운반선과 LNG 수용 선박 사이에서 LNG 의 전달 동안에 극저온 유연성 호스를 통해 유동한다. 일부 실시예들에서, 코일의 외측 표면 둘레에 형태 맞춤된 천연 개스 불투과성의 신장된 2 개의 외장이 있으며, 신장된 2 개의 외장은 직렬로(in series) 층을 이룬다. 일부 실시예들에서, 극저온 유연성 호스는 적어도 하나의 천연 개스 불투과성의 신장된 외장 둘레에 결합된 제 2 코일을 더 구비한다. 특정의 실시예들에서, 극저온 유연성 호스는 적어도 하나의 신장된 외장 둘레에서 제 2 코일 아래에 감싸인 폴리에스터 직물과 폴리에스터 필름의 일련의 층들을 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 신장된 외장은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 만들어진다. 특정의 실시예들에서, 적어도 하나의 신장된 외장은 열수축 형태 맞춤(heat-shrunk form-fit), 펼쳐지는 형태 맞춤(stretchedly form-fit) 또는 이것의 조합중 하나이다.

액화 천연 개스(LNG) 전달을 위한 유연성 극저온 호스의 구성 방법에 대한 예시적인 실시예는, 튜브형 골격을 형성하도록 회전 맨드렐 주위로 내측 스테인리스 스틸 코일을 감는 단계, 천연 개스 격벽을 형성하도록 내측 스테인리스 스틸 코일 둘레에서 길이 방향으로 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 튜브형 외장을 배치하는 단계, PTFE 튜브형 외장 둘레에 폴리에스터 직물 및 폴리에스터 필름의 일련의 층들을 감싸는 단계, 폴리에스터 직물 및 폴리에스터 필름의 일련의 층들 둘레에 폴리마이드 필름의 덮개를 에워싸는 단계, 튜브형 몸통을 형성하도록 덮개 폴리아미드 필름 둘레에 외측 스테인리스 스틸 코일을 감는 단계, 맨드렐로부터 튜브형 몸통을 제거하는 단계 및, LNG 전달 호스를 형성하도록 몸통의 각 단부에 스테인리스 스틸 피팅을 적용하는 단계를 포함한다.

극저온 액화 천연 개스(LNG) 전달 시스템의 예시적인 실시예는 복수개의 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 튜브형 외장을 구비하여 LNG 전달 호스를 형성한다.

유연성 극저온 이송물 전달 호스 시스템의 예시적인 실시예는 섭씨 -196 도 내지 섭씨 -120 도 사이의 전달 온도를 가지는 극저온 이송물, 적어도 하나의 신장된 외장의 외측으로의 몸통 재료와 유연성 극저온 이송물 전달 호스의 내측 직경 사이에 격벽을 형성하는 적어도 하나의 신장된 외장을 구비하는 유연성 극저온 이송물 전달 호스를 구비하고, 적어도 하나의 신장된 외장은 내측 직경을 통해 유동하는 극저온 이송물에 대하여 불투과성이다. 일부 실시예들에서, 극저온 이송물은 액화 천연 개스(LNG)이고 전달 온도는 섭씨 -125 도 내지 -160 도 사이이이다. 특정 실시예들에서, 적어도 하나의 신장된 외장은 퍼플루오리네이티드 폴리머를 포함한다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 신장된 외장은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 만들어진다. 특정의 실시예들에서, 적어도 하나의 신장된 외장은 고 모듈러스(high modulus) 폴리에틸렌(HMPE)으로 만들어진다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 신장된 외장은 유연성 극저온 이송물 전달 호스의 코일 둘레에서의 수축 맞춤, 펼쳐짐 또는 이들의 조합중 하나이다. 특정의 실시예들에서, 적어도 하나의 신장된 외장의 외측으로의 몸통 재료는 폴리에스터 직물 및 폴리에스터 필름을 구비한다.

다른 실시예에서, 특정 실시예들로부터의 특징은 다른 실시예들의 특징들과 조합될 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시예의 특징들은 다른 실시예들중 그 어떤 것의 특징들과도 조합될 수 있다. 다른 실시예에서, 추가적인 특징들은 여기에 설명된 특정의 실시예들에 추가될 수 있다.

본 발명의 장점들은 다음의 상세한 설명과 첨부된 도면으로부터 당업자에게 자명해질 수 있다.
도 1 은 종래 기술의 나란한 선박 대 선박 전달 시스템의 사시도이다.
도 2 는 유연성 극저온 호스의 예시적인 실시예의 부분적인 사시도이다.
도 3 은 예시적인 유연성 극저온 호스의 몸통의 예시적인 실시예에 대하여 도 2 의 선 3-3을 가로지른 단면도이다.
도 4 는 예시적인 실시예의 몸통의 층들에 대한 도 3 의 확대도이다.
도 5 는 예시적인 외장을 가진 둘러싸는 코일의 개략적인 도면이다.
도 6 은 코일상으로 수축 맞춤된 예시적인 실시예의 외장에 대한 개략적인 도면이다.
도 7 은 예시적인 호스를 통하여 유동하는 극저온 이송물을 가진 예시적인 실시예의 유연성 극저온 호스의 도 2 에 대한 선 7-7 을 가로지르는 단면도이다.
본 발명은 다양한 변형예 및 대안의 형태들을 받아들이지만, 특정의 실시예들은 하나의 예로서 도면에 도시되어 있으며 여기에서 상세하게 설명될 수 있다. 도면들은 축척대로 도시되지 않을 수 있다. 그러나, 여기에 설명되고 도면에 도시된 실시예들은 개시된 특정의 형태에 본 발명을 제한하도록 의도된 것이 아니며, 반대로, 본 발명은 첨부된 청구 범위에 기재된 본 발명의 범위에 속하는 모든 변형예, 등가예 및 대안을 포괄하도록 된다는 점이 이해되어야 한다.

액화 천연 개스(LNG) 전달을 위한 유연성 극저온 호스가 이제 설명될 것이다. 다음의 예시적인 설명에서, 여러가지 세부 사항들은 본 발명의 실시예의 보다 완전한 이해를 제공하기 위하여 기재된다. 그러나, 여기에 설명된 세부 사항들의 모든 국면들을 포함하지 않고도 본 발명이 실시될 수 있다는 점은 당업자에게 명백할 것이다. 다른 예에서, 당업자에게 공지된 특정한 특징, 양 또는 측정치들은 본 발명을 모호하게 하지 않도록 상세하게 설명되지 않을 것이다. 독자들이 주목해야 할 바로서, 비록 본 발명의 예가 여기에 기재될지라도, 본 발명의 범위 및 경계를 한정하는 것은 청구 범위 및 그것의 등가물의 전체 범위이다.

명세서 및 첨부된 청구 범위에서 사용되는 바로서, 단수형의 관사 및 정관사는 문맥이 명백하게 다르게 지시하지 않는 한 복수의 대상물을 포함한다. 따라서, 예를 들어, 호스에 대한 지시는 하나 이상의 호스들을 포함한다.

"결합된"은 하나 이상의 대상물 또는 구성 요소들 사이의 직접 연결 또는 간접 연결(예를 들어, 적어도 하나의 간섭되는 연결)을 지칭한다. "직접적으로 부착되는"은 대상물 또는 구성 요소들 사이의 직접 연결을 의미한다.

여기에서 사용되는 바로서, 극저온 이송물 전달 작동(cryogenic conveyant transfer operation)과 관련하여, "연안(offshore)"이라는 용어는 적어도 부분적으로 항해 가능한 물줄기상에 있음을 의미한다. 따라서 예를 들어, 개방된 바다, 도크(dock)에 정박되거나 또는 인접한 2 개 선박들 사이, 또는 하나의 선박과 도크 또는 바닷가 사이에서 발생되는 LNG 전달 작동은 연안의 선박-대-선박(ship-to-ship;STS) 전달 및/또는 연안 LNG 전달일 수 있다.

하나 이상의 실시예들은 LNG 전달을 위한 유연성 극저온 호스를 제공한다. 본 발명을 모호하게 하지 않도록, 예시적인 실시예들은 LNG 의 나란한(side-by-side) STS 전달 작동과 관련하여 설명되지만, 본 발명을 그러한 실시예에 제한하도록 아무것도 의도되지 않는다. 예시적인 실시예들은 직렬 전달(tandem transfers), 질소, 수소, 산소, 에탄, 프로판 또는 부탄과, 호스 몸통(hose carcasses)으로 흡수될 수 있고 누출될 수 있는 다른 극저온 유체들의 전달, 및/또는 육상 전달(onshore transfer)에 동등하게 적용될 수 있다.

LNG 전달에 대한 유연성 극저온 호스의 예시적인 실시예들이 설명된다. 유연성 극저온 LNG 전달 호스의 예시적인 실시예는 하나 이상의 천연 개스 불투과성 외장을 포함할 수 있으며, 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 외장을 포함할 수 있다. 외장은 스테인레스 스틸 316 코일의 전체 길이 둘레에서 원활하게 미끄러지고, 수축하고 그리고/또는 신장할 수 있으며, 코일 둘레에 꼭 맞게 맞춰질 수 있다. 일련의 폴리에스터 직물 및 폴리에스터 필름 층들이 외장(sheath) 둘레에 감싸일 수 있고, 다음에 로고 시트(logo sheet)로서의 역할을 할 수 있는 폴리아미드 외측 덮개가 이어진다. 최종의 외측 스테인레스 스틸 코일이 몸통 구조(carcass construction)를 완성할 수 있다. 예시적인 실시예들의 하나 이상의 외장은 호스 몸통 내부의 격벽을 형성할 수 있으며, 이것은 천연 개스 및/또는 LNG 에 불투과성이다. 격벽(barrier)은 천연 개스가 호스 몸통(hose carcass)으로 흡수되는 것을 방지할 수 있고 누출을 감소시키거나 제거할 수 있다. 누출의 감소 또는 제거는 STS 전달 작동의 완료시에 호스를 배출(drain)시키고 세정(purge)하는데 필요한 시간을 감소시킬 수 있으며, 이는 체선료(demurrage)를 절감할 수 있게 하고 진전된 기상 시스템에 기인하여 안전 문제를 경감시킬 수 있다.

도 2 는 예시적인 실시예의 극저온 호스를 도시한다. 호스(200)는 유연성이고, 튜브형이며 그리고/또는 신장된 형상일 수 있어서, LNG, 천연 개스 및/또는 다른 극저온 액체 및/또는 그것의 관련된 개스가 내측 직경(호스(200)의 내측)을 통하여 유동할 수 있다. 호스(200)는 1 내지 16 인치 사이의 직경을 포함할 수 있고, 최대 백 피트의 길이일 수 있다. 호스(200)가 점퍼 호스(jumper hose)인 실시예에서, 이것은 짧은 길이일 수 있으며, 예를 들어 9 피트 내지 15 피트 길이일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 호스(200)는 내압(proof pressure)에서 대략 10 % 의 최대 신장(elongation), 2 인치 및 그것을 초과한 보어 크기(bore size)에 대하여 1.0 ohm/m 보다 작은 전기 저항, 대략 10 degree p/m 의 최대 비틀림, 대략 150 psi(10.5bar)의 최대 작동 압력 및/또는 섭씨 -196 도 내지 최대 섭씨 +50 도의 온도 범위를 가질 수 있다.

도 2 및 도 7 에 도시된 바와 같이, 극저온 호스(200)는 극저온 호스(200)의 몸통(225)의 외측 표면 둘레에 둘러싸인 그리고/또는 스프링처럼 감긴 스테인레스 스틸 외측 코일(205)을 포함한다. 피팅(210)은 스테인레스 스틸일 수 있고 몸통(225)의 한쪽 또는 양쪽 단부들에 고정되어 꼭지(spout)를 형성하며, 이러한 피팅은 칼러(215) 및 플랜지(220)를 포함할 수 있다. 피팅(210)은 개스 밀폐를 위하여 팽팽하게 적용되어야 한다. 칼러(collar, 215)는 제 위치에 압착될 수 있고 그리고/또는 미끄러질 수 있다. 칼러(215)가 적용될 수 있는 몸통(225)의 단부는 테이프로 감길 수 있는데, 예를 들어 칼러를 적용하는 동안 몸통(225)의 층들을 제 위치에 유지하기 위하여 칼러(215)의 적용 이전에, 덕트 테이프(duct tape)를 이용하여 테이프를 감을 수 있다. 플랜지(220)는 칼러(215)상에 나사 결합될 수 있고 그리고/또는 고정될 수 있다.

도 3 은 예시적인 호스 몸통(225)을 도시한다. 몸통(225)은 회전 가능한 맨드렐상에서 구성됨으로써 몸통(225)의 층이 서로의 둘레에 용이하게 감길 수 있다. 도 3 및 도 7 에 도시된 바와 같이, 몸통(225)은 외측 코일(205) 및 내측 코일(300)을 구비할 수 있다. 내측 코일(300)은 호스(200) 및/또는 몸통(225)의 내측 직경(605)을 한정할 수 있고, 외측 코일(205)은 호스(200) 및/또는 몸통(225)의 외측 직경(600)을 한정할 수 있다. 내측 코일(300)과 외측 코일(205)의 권선들 사이의 간격에 따라서, 외장(500) 및 덮개 층(520)은 내측 직경(605)과 외측 직경(600)을 형성하는데 각각 기여할 수도 있다. 내측 코일(300) 및 외측 코일(205) 모두는 316 스테인레스 스틸, 아연 도금 강철 또는 유사한 특성을 가진 다른 재료일 수 있다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 외측 코일(205) 및 내측 코일(300)은 서로로부터 오프셋될 수 있거나 또는 편향됨으로써 2 개의 층들이 서로 잠긴다(interlock). 예를 들어, 외측 코일(205)은 내측 코일(300)에 있는 간극내에 끼워질 수 있다. 내측 몸통(225)의 라이닝(lining)은 내측 코일(300)과 외측 코일(205) 사이에 샌드위치될 수 있다.

도 4 는 예시적인 실시예의 호스(200)의 라이닝 및/또는 내측 몸통(225) 재료의 층들을 도시한다. 도 4 및 도 7 에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 외장(500)들은 내측 코일(300), 하부 필름 층(510), 직물 층(515), 덮개 층(520) 및/또는 다른 라이닝 재료들에 걸쳐 연장되어 몸통(225)을 구성한다. 도 5 및 도 6 에 도시된 바와 같이, 외장(500)은 내측 코일(300)의 외측 길이 방향 표면 둘레에 전체적으로 미끄러질 수 있고, 신장될 수 있고, 그리고/또는 꼭 맞게 맞춰질 수 있다. 외장(500)은 신장되고 그리고/또는 튜브형의 형상이며, 발없는 팬티 스타킹(footless pantyhose)과 유사한 방식으로 내측 코일(300)의 전체 길이 둘레에 미끄러질 수 있고, 형태 맞춤(form-fitting) 될 수 있고, 그리고/또는 신장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 외장(500)은 초기에 내측 코일(300)보다 클 수 있고, 내측 코일(300)과 외장(500)이 함께 단단하게 맞춰지도록 열감수성(heat sensitive)을 가지고 그리고/또는 내측 코일(300) 둘레에 형태-수축(shrink-form)될 수 있다. 열로 수축되는 실시예에서, 외장(500)은 예를 들어 도 6 에 도시된 바와 같이 내측 코일(300)의 둘레에 외장(500)을 수축시켜서 맞추기 위하여 가열기(700)로 가열될 수 있다. 도 6 에 도시된 바와 같이, 외장(550) 및 내측 코일(300)을 지지하는 맨드렐(미도시)은 원주상으로 회전되어 코일(300)의 원주 둘레에서 내측 코일(300)에 외장(300)을 형태 맞춤(form-fit)시킨다. 열 수축시키는 시간 및 열량(Btus)은 외장(500)의 재료 및/또는 외장(500)의 두께와 함께 변화될 수 있다.

하나 이상의 이송물 불투과 외장(conveyant-impermeable sheaths 500)은 내측 코일(300)의 전체 외측 길이 방향 표면 위에 놓여서 호스(200)의 몸통(225)의 내측 직경(605)을 통해 유동하는 이송물에 대한 격벽을 형성한다. 도 7 에 도시된 바와 같이, 액체 이송물(610) 및/또는 개스 이송물(615)이 몸통(225)의 내측 직경(605)을 통해 유동할 때, 그러한 유체는 내측 코일(300) 및/또는 외장(500)의 내측과 접촉할 수 있지만, 직물 층(515) 또는 필름 층(510)과 접촉하지 않는다. 개스 이송물(615)은 극저온 액체 이송물(610)로부터 끓어오른 것일 수 있다. 예를 들어, 액체 이송물(610)이 LNG 인 경우에, 개스 이송물(615)은 천연 개스일 수 있으며, 예시적인 실시예들의 장점이 없이는 직물 층(515) 및/또는 필름 층(510)에 의해 흡수될 수 있다.

외장(500)은 신장 가능하고, 수축 가능하며 그리고/또는 형태 맞춤되는 재료로 만들어질 수 있고, 천연 개스, LNG 및/또는 다른 극저온 이송물과, 호스(200)를 통해 전달되는 그것의 수반된 끓는 물질에 불투과성일 수 있다. 외장(500)은 대략 섭씨 -160 도 또는 그것을 초과하는 온도, 또는 대략 섭씨 -196 도 또는 그것을 초과하는 온도의 극저온 온도에서 실질적으로 유연성을 유지할 수 있고, 크랙(crack)이 생기지 않고 그리고/또는 경화되지 않을 수 있다. 예를 들어, Hostaflon 또는 Teflon (E. I. Du Pont De Nemours and Company 의 등록 상료)으로서 더욱 통상적으로 알려진, 폴리테트라프루오로에틸렌(PTFE)과 같은 합성 플루오로플라스틱(flouroplastic)이 외장(500)으로서 채용될 수 있다. 다른 유사한 퍼플루오리네이티드 화합물(perfluorinated compound) 및/또는 퍼플루오리네이티드 폴리머들이 외장(500)으로서 채용될 수 있다. 위에서 설명된 요건을 충족시키는 특성을 가진 폴리에틸렌 및/또는 폴리올레핀, 폴리프로필렌의 등급에 속하는 재료 및/또는 폴리비닐클로라이드, 고 모듈더스(high modulus) 폴리에틸렌(HMPE)과 같은 열가소성 폴리에틸렌도 외장(500)으로서 채용될 수도 있다.

외장(500)은 그 어떤 간극, 구멍, 융기 및/또는 불완전성 없이 매끄러울 수 있고, 최소한의 마찰을 가지고 내측 코일(300)의 둘레에 단단히 맞춰지고, 그것에 걸쳐 신장될 수 있고, 그리고/또는 미끄러질 수 있다. 하나, 둘 또는 3 개 이상의 외장(500)이 내측 코일(300)에 걸쳐 층을 이루어 천연 개스 및/또는 LNG 불투과 층을 형성하며, 이것은 외장(500)을 통하여 외장(500)의 외측으로 몸통(225)의 라이닝 안을 향하는 개스의 침투(seepage)를 감소시킬 수 있거나 제거할 수 있으며, 예를 들어 필름 층(510) 또는 직물 층(515)을 통한 개스의 침투를 감소시키거나 제거할 수 있다. 2 개 또는 그 이상의 외장(500)들이 채용되는 실시예들에서, 외장(500)은 서로의 위에 직렬로 층을 이룰 수 있고 그리고/또는 외장(500)은 외장(500)의 가장자리들이 겹쳐지게 서로의 다음에 있을 수 있어서 외장(500)에 의해 제공된 천연 개스 불투과 격벽에서의 그 어떤 파괴라도 회피한다. 외장(500)의 단부들은 호스 몸통(225)의 코일(300,205), 직물 층(515) 및 다른 필름 층(510)과 함께 접혀져서 단부 피팅(end fitting, 210) 안으로 형을 이룰 수 있다(swaged). 외장(500)은 외장(500)을 위하여 선택된 재료에 따라서 대략 300 내지 600 게이지(gauge)(단위의 인치 베이스 시스템에서 3 내지 6 mil)이다.

도 4 를 참조하면, 일련의 직물 층(515) 및 필름 층(510)은 호스(200)의 몸통(225)의 라이닝내에 포함될 수 있고 내측 코일(300)과 외측 코일(205) 사이에서 외장(500)의 둘레에 감싸일 수 있다. 직물 층(515)은 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같은 폴리에스터 직물일 수 있다. 래핑 종이(wrapping paper)와 유사한 방식으로 래핑 직물 층(515)에 의하여 직물 층(515)들이 외장(500)에 걸쳐 적용될 수 있다. 필름 층(510)들은 대략 0.2 미리 두께이고 대략 18 인치 폭의 폴리에스터 필름일 수 있고, 직물 층(515)의 감쌈과 유사한 방식으로 직물 층(515)에 걸쳐 감싸일 수 있다. Melinex (Imperial Chemical Industries PLC 의 등록 상표) 및 Mylar (Dupont Teijin Films US Limited Partnership 의 등록 상표)는 예시적인 적절한 폴리에스터 필름들이다. 필름 층(510) 및/또는 직물 층(515)의 가장자리들은 겹쳐짐으로써 아래에 놓인 외장(500)이 완전히 덮일 수 있다. 일부 실시예들에서, 직물 층(515) 및 필름 층(510)의 층 형성은 반대로 될 수 있어서, 필름 층(510)들이 외장(500)의 둘레를 감싸고 직물 층(515)들이 필름 층(510)들 둘레를 감싼다. 라이닝을 이루는 외측 덮개(520)는 폴리아미드 필름일 수 있고, 마지막의 직물 층(515) 및/또는 필름 층(510) 둘레에 배치될 수 있다. Ultramid (BASF Aktiengesellschaft 의 등록 상표)는 라이닝 외측 덮개(520)로서 채용될 수 있는 예시적인 폴리아미드 필름이다. 라이닝 외측 덮개(520)는 로고 시트(logo sheet)로서 이용될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 호스 몸통(225)은 다음과 같이 층을 이룰 수 있다: (1) 내측의 스테인레스 스틸 316 코일(300), (2) 내측 코일(300)의 둘레에 단단하게 맞춰진 하나, 둘 또는 그 이상의 외장(500), (3) 외장(500)의 둘레에 감싸인, 폴리에스터 직물일 수 있는, 2 개의 직물 층(515), (4) 2 개의 직물 층(515) 둘레에 감싸인, 폴리에스터 필름일 수 있는 2 개의 필름 층(510), (5) 4 개의 직물 층(515), (6) 2 개의 필름 층(510), (7) 4 개의 직물 층(515), (8) 2 개의 필름 층(510)에 의해 이어지는 4 개의 직물 층(515)들의 연속 시리즈, (9) 폴리아미드 필름의 라이닝 외측 덮개(520) 및, (10) 외측 스테인레스 스틸 코일(205). 일부 실시예들에서, 외장(500)과 외측 코일(205) 사이에서 필름 층(510) 및 직물 층(515)들의 40 내지 70 개의 층들이 있을 수 있다. 이송된 물질의 온도 및 이송된 물질에 따라서 다른 라이닝 층들이 채용될 수 있다. 예를 들어, 바이 오리엔티드 폴리프로필렌(Bi-Oriented Polypropylene (BOPP)) 필름이 몸통(225) 라이닝에 채용될 수 있는데, 이때 이송물은 섭씨 영하 200 도 보다 차갑다.

예시적인 실시예들은 극저온 호스 몸통의 내측에서, 호스 직물 및/또는 필름 라이닝의 내측으로 천연 개스 또는 다른 극저온 이송물 불투과 층을 부과할 수 있다. 외장 격벽(500)은 몸통(225) 안으로 천연 개스(또는 다른 이송물 개스)의 흡수를 방지할 수 있고, 예를 들어 직물 층(515), 필름 층(510) 및/또는 다른 호스 라이닝으로의 천연 개스 침투를 방지 및/또는 감소시킬 수 있다. 예시적인 실시예들은 연안 및/또는 STS 전달 작동과 같은 LNG 전달 작동에서 사용된 호스들을 비우고 세정시키는데 필요한 시간 및/또는 누설을 감시킬 수 있다. 호스를 비우고(drain) 세정시키는 시간을 감소시키는 것은 화물 전달 및 선박 스케쥴의 지연을 방지하는데 도움이 될 수 있으며, 체선료(demurrage)를 감소시키고 진전되는 기상 시스템으로부터 안전 문제를 경감시킬 수 있다.

액화 천연 개스(LNG) 전달을 위한 유연성 극저온 호스가 설명되었다. 본 발명의 다양한 양상들의 다른 변형 및 대안의 실시예들이 본 명세서에 비추어서 당업자에게 명백해질 수 있다. 따라서, 이러한 설명은 오직 예시적인 것으로서 해석되어야 하며 당업자에게 본 발명을 수행하기 위한 일반적인 방식을 교시하기 위한 것이다. 여기에 설명되고 도시된 본 발명의 형태들은 현재 바람직한 실시예들로서 취해진 것이 이해되어야 한다. 여기에 도시되고 설명된 요소들 및 재료들에 대하여 요소들 및 재료들이 대체될 수 있고, 부품들과 과정들이 역으로 이루어질 수 있고, 당업자들이 본 발명의 설명에 기재된 장점을 읽은 후에 이해하는 바와 같이, 본 발명의 특정의 특징들은 독립적으로 이용될 수 있다. 다음의 청구 범위에 설명된 등가물의 범위로부터 이탈하지 않으면서 여기에 설명된 요소들에서 변화가 이루어질 수 있다. 더욱이, 여기에 설명된 특징들은 특정의 실시예들에서 독립적으로 조합될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.

200. 호스 205. 외측 코일
225. 몸통 220. 플랜지
215. 칼러 210. 피팅

Claims

LNG 전달 호스 몸통(carcass)의 내측 직경을 형성하는 내측 코일;
내측 코일의 외측 표면 둘레에 형태 맞춤(form-fitted)된 적어도 하나의 신장(伸長)된 외장(sheath)으로서, 천연 개스에 불투과성인, 외장; 및,
LNG 전달 호스 몸통의 외측 직경을 형성하는 외측 코일;을 구비한, LNG 전달 호스 몸통을 포함하는, 극저온 액화 천연 개스(LNG) 전달 호스.
제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 신장된 외장은 퍼플루오리네이티드 화합물(perfluorinated compound)로 만들어진, 극저온 LNG 전달 호스.
제 2 항에 있어서,
퍼플루오리네이티드 화합물은 퍼플루오리네이티드 폴리머인, 극저온 LNG 전달 호스.
제 3 항에 있어서,
퍼플루오리네이티드 폴리머는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)인, 극저온 LNG 전달 호스.
제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 신장된 외장은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)인, 극저온 LNG 전달 호스.
제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 신장된 외장은 고 모듈러스 폴리에틸렌(high-modulus polyethylene; HMPE)로 만들어진, 극저온 LNG 전달 호스.
제 1 항에 있어서,
LNG 전달 호스 몸통(carcass)은 적어도 하나의 신장된 외장 둘레에서 외측 코일 아래에 감긴 폴리에스터 직물의 적어도 하나의 층을 더 포함하는, 극저온 LNG 전달 호스.
제 1 항에 있어서,
LNG 전달 호스 몸통은 적어도 하나의 신장된 외장 둘레에서 외측 코일 아래에 감싸인 폴리에스터 필름 및 폴리에스터 직물의 일련의 층들을 더 포함하는, 극저온 LNG 전달 호스.
제 8 항에 있어서,
일련의 폴리에스터 직물 및 폴리에스터 필름 층들에 적어도 50 층들이 있는, 극저온 LNG 전달 호스.
제 8 항에 있어서,
LNG 전달 호스 몸통은 폴리에스터 필름 및 폴리에스터 직물의 일련의 층들 둘레에 감싸인 폴리아미드 필름의 층을 더 포함하고, 외측 코일은 폴리아미드 필름의 층 둘레에 감기는, 극저온 LNG 전달 호스.
제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 신장된 외장은 LNG 및 기체의 천연 개스에 대하여 불투과성인, 극저온 LNG 전달 호스.
제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 신장된 외장은 내측 코일의 외측 표면 둘레에 열 수축(heat-shrunk)되는, 극저온 LNG 전달 호스.
제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 신장된 외장은 내측 코일의 외측 표면 둘레에 펼쳐져서 형태 맞춤(stretchedly form-fitted)되는, 극저온 LNG 전달 호스.
제 1 항에 있어서,
직렬로 층을 이루는 2 개의 신장된 외장들이 있는, 극저온 LNG 전달 호스.
연안에 위치된 전달용 LNG 운반선과 LNG 수용 선박을 유체 결합시키는 극저온 유연성 호스:를 포함하는 해양의 액화 천연 개스(LNG) 전달 시스템으로서, 극저온 유연성 호스는: 코일; 및,
코일의 외측 표면 둘레에 형태 맞춤된 적어도 하나의 천연 개스 불투과성의 신장된 외장;을 포함하고,
LNG 는 전달용 LNG 운반선과 LNG 수용 선박 사이에서 LNG 의 전달 동안에 극저온 유연성 호스를 통하여 유동하는, 해양의 액화 천연 개스 전달 시스템.
제 15 항에 있어서,
코일의 외측 표면 둘레에 형태 맞춤된 천연 개스 불투과성의 신장된 2 개의 외피들이 있고, 2 개의 신장된 외장들은 직렬로 층이 이루어지는, 해양의 액화 천연 개스 전달 시스템.
제 15 항에 있어서,
적어도 하나의 천연 개스 불투과성의 신장된 외장 둘레에 결합된 제 2 코일을 더 포함하는, 해양의 액화 천연 개스 전달 시스템.
제 17 항에 있어서,
적어도 하나의 신장된 외장 둘레에서 제 2 코일 아래에 감싸인 폴리에스터 필름 및 폴리에스터 직물의 일련의 층들을 더 포함하는, 해양의 액화 천연 개스 전달 시스템.
제 15 항에 있어서,
코일은 316 스테인리스 스틸인, 해양의 액화 천연 개스 전달 시스템.
제 15 항에 있어서,
적어도 하나의 신장된 외장은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 만들어지는, 해양의 액화 천연 개스 전달 시스템.
제 15 항에 있어서,
적어도 하나의 신장된 외장은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)을 포함하는, 해양의 LNG 전달 시스템.
제 15 항에 있어서,
적어도 하나의 신장된 외장은 고 모듈러스 폴리에틸렌(high-modulus polyethylene; HMPE)을 포함하는, 해양의 LNG 전달 시스템.
제 15 항에 있어서,
적어도 하나의 신장된 외장은 열 수축 형태 맞춤, 펼쳐진 형태 맞춤(stretchedly form-fit), 또는 이들의 조합중 하나인, 해양의 LNG 전달 시스템.
튜브형 골격을 형성하도록 회전 맨드렐 둘레에 내측 스테인리스 스틸 코일을 감는 단계;
천연 개스 격벽을 형성하도록 내측 스테인레스 스틸 코일 둘레에 길이 방향으로 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 튜브형 외장을 배치하는 단계;
PTFE 튜브형 외장 둘레에 폴리에스터 직물 및 폴리에스터 필름의 일련의 층들을 감싸는 단계;
폴리에스터 직물 및 폴리에스터 필름의 일련의 층들 둘레에 폴리아미드 필름의 덮개를 덮는 단계;
튜브형 몸통을 형성하도록 폴리아미드 필름 덮개 주위에 외측 스테인리스 스틸 코일을 감는 단계; 및,
맨드렐로부터 튜브형 몸통을 제거하는 단계; 및,
LNG 전달 호스를 형성하도록 몸통의 각각의 단부에 스테인리스 스틸 피팅(fitting)을 적용하는 단계;를 포함하는, 액화 천연 개스(LNG) 전달을 위한 유연성 극저온 호스의 구성 방법.
LNG 전달 호스를 형성하는 복수개의 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 튜브형 외장들을 포함하는, 극저온 액화 천연 개스(LNG) 전달 시스템.
-196℃ 도 내지 -120℃ 사이의 전달 온도를 가지는 극저온 이송물;
유연성 극저온 이송물 전달 호스의 내측 직경과 적어도 하나의 신장된 외장의 외측으로의 몸통 재료 사이에 격벽을 형성하는 적어도 하나의 신장된 외장을 포함하는, 유연성 극저온 이송물 전달 호스;를 포함하고,
적어도 하나의 신장된 외장은 내측 직경을 통해 유동하는 극저온 이송물에 대하여 불투과성인, 유연성 극저온 이송물 전달 호스 시스템.
제 26 항에 있어서,
극저온 이송물은 액화 천연 개스(LNG) 이고 전달 온도는 -126℃ 내지 -160℃ 사이인, 유연성 극저온 이송물 전달 호스 시스템.
제 26 항에 있어서,
적어도 하나의 신장된 외장은 퍼플루오리네이티드 폴리머를 포함하는, 유연성 극저온 이송 전달 호스 시스템.
제 26 항에 있어서,
적어도 하나의 신장된 외장은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 만들어지는, 유연성 극저온 이송 전달 호스 시스템.
제 26 항에 있어서,
적어도 하나의 신장된 외장은 고 모듈러스 폴리에틸렌(high-modulus polyethylene;HMPE)으로 만들어지는, 유연성 극저온 이송 전달 호스 시스템.
제 26 항에 있어서,
적어도 하나의 신장된 외장은 유연성 극저온 이송물 전달 호스의 코일 둘레에 수축 맞춤되거나, 펼쳐지거나, 또는 상기의 수축 맞춤과 펼치짐의 조합중 하나인, 유연성 극저온 이송물 전달 호스 시스템.
제 26 항에 있어서,
적어도 하나의 신장된 외장 외측으로의 몸통 재료는 폴리에스터 직물 및 폴리에스터 필름을 포함하는, 유연성 극저온 이송 전달 호스 시스템.
제 26 항에 있어서,
극저온 이송물은 산소인, 유연성 극저온 이송물 전달 호스 시스템.