KR20190123452A - 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 부유물 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템은, 냉매와 가스를 열교환시켜 상기 가스를 재액화하는 재액화장치; 및 상기 재액화장치 내부에서 발생되는 응고 현상을 방지하는 응고방지장치를 포함하고, 상기 응고방지장치는, 상기 재액화장치로 유입되는 상기 가스의 압력과 상기 재액화장치에서 토출되는 재액화된 가스의 압력의 차이값을 계산하여, 상기 차이값에 따라 상기 재액화장치의 구동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 부유물{gas treatment system and offshore plant having the same}

본 발명은 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 부유물에 관한 것이다.

최근 환경 규제 등이 강화됨에 따라, 각종 연료 중에서 친환경 연료에 가까운 천연가스(Natural Gas)의 사용이 증대되고 있다. 천연가스는 내륙 또는 해양의 지층에 위치한 가스정으로부터 기체 상태로 추출될 수 있으며, 추출된 천연가스는 수은 제거나 건조, NGL 제거 등과 같은 전처리를 거친 뒤, 보관 및 운송을 위하여 액화 공정을 통해 액화될 수 있다.

천연가스는 냉매와 열교환하면서 비등점(일례로 1기압 하에서 -162℃도) 이하로 냉각되어 액체 상태로 변화할 수 있으며, 액체 상태가 될 경우 기체 상태 대비 부피가 600분의 1로 축소되므로 저장 및 운반 효율이 증대될 수 있다.

위와 같은 액화 공정은 육상의 플랜트나 해상의 FLNG 등에서 이루어질 수 있으며, 액화된 천연가스는 LNG 저장탱크 내에 저장되었다가 소비처로 공급될 수 있다.

일례로 천연가스는 LNG 저장탱크에서 육상의 도시가스시설이나 발전시설 등으로 공급될 수 있고, 또는 LNG 운반선의 카고탱크로 전달되고 LNG 운반선에 의하여 원하는 지역으로 운송될 수 있다.

이때 천연가스는 LNG 저장탱크나 카고탱크에서 배출된 후 기화되어 소비될 수 있으며, 기화 설비는 육상플랜트나 FLNG 등에 구비되거나 또는 천연가스를 소비하는 시설에 구비되어 있을 수 있다.

이와 같이 천연가스는 가스정에서 추출된 후 전처리, 액화 공정, 저장, 운반, 기화 공정 등을 차례로 거치면서 소비되는데, 가스의 생산, 처리 및 공급 등의 안정성 보장과 효율 개선 등을 위하여 다양한 연구 및 개발이 지속적으로 이루어지고 있다.

본 발명은 종래의 기술을 개선하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 액화가스의 안정적인 생산성 확보와 운전 신뢰도를 상승시키고 시스템 운전비용을 절감하도록 하는 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 부유물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 가스 처리 시스템은, 냉매와 가스를 열교환시켜 상기 가스를 재액화하는 재액화장치; 및 상기 재액화장치 내부에서 발생되는 응고 현상을 방지하는 응고방지장치를 포함하고, 상기 응고방지장치는, 상기 재액화장치로 유입되는 상기 가스의 압력과 상기 재액화장치에서 토출되는 재액화된 가스의 압력의 차이값을 계산하여, 상기 차이값에 따라 상기 재액화장치의 구동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 재액화장치는, 상기 냉매를 공급하는 냉매공급장치; 상기 냉매공급장치로부터 공급되는 상기 냉매와 상기 가스를 열교환시켜 상기 가스를 적어도 일부 재액화시키는 열교환기; 및 상기 열교환기로부터 배출되는 중간 재액화 가스를 기상과 액상으로 분리하여, 상기 기상은 다시 상기 열교환기로 공급시키고, 상기 액상인 헤비카본은 헤비카본 수요처로 공급시키는 제1 헤비카본 분리기를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 헤비카본 분리기로부터 상기 열교환기로 공급되는 상기 기상의 압력과 상기 열교환기에서 토출되는 상기 재액화 가스의 압력의 차이값을 계산하여, 상기 차이값에 따라 상기 재액화장치의 구동을 제어할 수 있다.

구체적으로, 상기 제어부는, 상기 차이값이 제1 기설정 차이값보다 커지면, 상기 냉매공급장치에서 상기 열교환기로 공급되는 상기 냉매의 유량을 기설정유량보다 커지도록 증가시키고, 상기 차이값이 상기 제1 기설정 차이값보다 큰 제2 기설정 차이값보다 커지면, 상기 열교환기로 공급되는 상기 가스의 공급을 중단하도록 제어할 수 있다.

구체적으로, 상기 열교환기와 상기 제1 헤비카본 분리기를 연결하며, 상기 열교환기에서 배출되는 상기 중간 재액화 가스를 상기 제1 헤비카본 분리기로 공급하는 제1 라인; 상기 제1 헤비카본 분리기와 상기 열교환기를 연결하며, 상기 제1 헤비카본 분리기에서 분리된 상기 기상을 상기 열교환기로 공급하는 제2 라인; 상기 열교환기와 상기 열교환기에서 배출되는 상기 재액화 가스를 저장하는 액화가스 저장탱크를 연결하는 제3 라인; 상기 제2 라인 상에 형성되어 상기 열교환기로 공급되는 상기 기상의 압력을 측정하는 제1 압력센서; 상기 제3 라인 상에 형성되어 상기 열교환기에서 배출되는 상기 재액화 가스의 압력을 측정하는 제2 압력센서; 상기 냉매를 압축하여 상기 냉매공급장치에서 상기 열교환기로 공급하는 냉매 압축기를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 압력센서를 통해 측정되는 제1 압력값과 상기 제2 압력센서를 통해 측정되는 제2 압력값의 차이를 계산하여 상기 차이값을 산출하는 계산부를 더 포함하고, 상기 계산부에 의해 계산된 상기 차이값이 제1 기설정 차이값보다 커지면, 상기 냉매 압축기의 가동정도를 기설정 압축기 가동정도보다 높게 가동하도록 제어하여, 상기 냉매공급장치에서 상기 열교환기로 공급되는 상기 냉매의 유량을 상기 기설정유량보다 커지도록 증가시키고, 상기 차이값이 상기 제2 기설정 차이값보다 커지면, 상기 열교환기로 공급되는 상기 가스의 공급을 중단하도록 제어할 수 있다.

구체적으로, 상기 제1 헤비카본 분리기 하류에 형성되어 상기 헤비카본을 가열하는 히터를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 차이값이 상기 제1 기설정 차이값보다 작은 제3 기설정 차이값보다 작아지면, 상기 히터의 가열 정도를 기설정 가열 정도보다 증가시키도록 제어할 수 있다.

구체적으로, 상기 히터의 하류와 상기 헤비카본 수요처 사이에 형성되어, 상기 가열된 헤비카본을 공급받아 기체 헤비카본과 액체 헤비카본으로 분리하며, 상기 기체 헤비카본은 다시 상기 제1 헤비카본 분리기로 공급하고, 상기 액체 헤비카본은 상기 헤비카본 수요처로 공급하는 제2 헤비카본 분리기; 상기 제1 헤비카본 분리기와 상기 헤비카본 수요처를 연결하며, 상기 제1 헤비카본 분리기에서 배출되는 상기 액상을 상기 제2 헤비카본 분리기로 공급하고, 상기 제2 헤비카본 분리기와 상기 히터가 배치되는 제4 라인; 및 상기 제2 헤비카본 분리기와 상기 제1 헤비카본 분리기를 연결하며, 상기 제2 헤비카본 분리기에서 분리된 상기 기체 헤비카본을 상기 제1 헤비카본 분리기로 공급하는 제5 라인을 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 차이값이 상기 제3 기설정 차이값보다 작아지면, 상기 히터의 가열 정도를 기설정 가열 정도보다 증가시켜 상기 기체 헤비카본의 발생을 증가시키고, 상기 제5 라인을 통해 상기 기체 헤비카본을 다시 상기 제1 헤비카본 분리기로 회수시키도록 제어할 수 있다.

구체적으로, 상기 제3 라인 상에서 분기되어 상기 제1 헤비카본 분리기로 연결되는 제 6 라인; 및 상기 제6 라인 상에 구비되어 상기 재액화 가스를 상기 제1 헤비카본 분리기로 공급하는 회수 펌프를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 차이값이 상기 제2 기설정 차이값보다 커지면, 상기 회수 펌프를 가동하여 상기 재액화가스를 상기 제6 라인을 통해 상기 제1 헤비카본 분리기로 공급하도록 제어할 수 있다.

구체적으로, 상기 가스 처리 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 해양 부유물 일 수 있다.

본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 부유물은, 열교환기의 유입구와 유출구의 압력 차의 수치를 통해 열교환기 내에 유동하는 유체의 고착화 현상을 방지할 수 있어, 시스템 운전 비용을 절감할 수 있고 운전 신뢰도가 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 부유물은, 증발가스 압축기 상류에 전기 히터를 배치하여, 서지 위험 발생 시 증발가스 압축기로 유입되는 가스의 양을 증가시켜 서지의 발생을 방지할 수 있어 운전 신뢰도가 향상되고 안정적인 시스템 구현이 가능해지는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 부유물은, 증발가스 압축기 상류에 전기 히터를 배치하여, 가스 수요처의 연료 부족 시 증발가스 압축기로 유입되는 가스의 양을 증가시킬 수 있어 가스 수요처의 연료 공급을 충분히 확보할 수 있는 효과가 있고 시스템 구동의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 부유물은, 재액화된 가스를 기상과 액상으로 분리하는 기액분리기 상류에 전기히터를 배치하여 시스템 구동 초기 시 기액분리기의 극저온 응력 변화(Thermal shock)를 방지할 수 있어 시스템의 내구성을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하에서 가스는 LPG, LNG, 에탄 등으로서 비등점이 상온보다 낮은 물질을 의미할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 가스 처리 시스템에 대해 설명하며, 본 발명은 가스 처리 시스템과 이를 가지는 해양 부유물을 포함하는 것이다. 이때 해양 부유물은 FLNG, FSRU 등과 같은 해양플랜트 외에도 일반 상선과 같은 선박을 포괄하는 표현임을 알려둔다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이며 도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 열교환기(10), 제1 헤비카본 분리기(21), 제2 헤비카본 분리기(22), 히터(30), 회수 펌프(40), 냉매 공급장치(50) 및 응고방지장치(60)를 포함하며, 응고방지장치(60)를 제외한 구성은 재액화 장치(부호 도시하지 않음)로 총칭될 수 있다. 바람직하게는 재액화장치로 열교환기(10)를 대표하여 표기될 수 있다.

이하에서는, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)을 포함하는 해양 부유물에 대해서 설명하도록 한다.

본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)의 개별적인 구성을 기술하기에 앞서, 개별적인 구성들을 유기적으로 연결하는 기본적인 유로들에 대해서 설명하기로 한다. 여기서 유로는 유체가 흐르는 통로로 라인(Line)일 수 있으며 이에 한정되지 않고 유체가 유동하는 구성이면 모두 가능하다.

본 발명의 실시예에서는, 제1 내지 제6 라인(L1~L6)을 더 포함할 수 있다. 각각의 라인에는 개도 조절이 가능한 밸브(도시하지 않음)들이 설치될 수 있으며, 각 밸브의 개도 조절에 따라 증발가스 또는 액화가스의 공급량이 제어될 수 있다.

제1 라인(L1)은, 가스정과 제1 헤비카본 분리기(21)를 연결하며 열교환기(10)를 포함하고, 가스정에서 가스(일례로 천연가스; Natural Gas)가 열교환기(10)로 공급되도록 한 후 열교환기(10)에서 배출되는 재액화 가스를 제1 헤비카본 분리기(21)로 공급할 수 있다.

제2 라인(L2)은, 제1 헤비카본 분리기(21)와 열교환기(10)를 연결하며, 제1 헤비카본 분리기(21)에서 분리된 기상을 열교환기(10)로 공급할 수 있다. 여기서 제2 라인(L2)은, 제1 압력센서(631)가 형성될 수 있다.

제3 라인(L3)은, 열교환기(10)와 액화가스 저장탱크(T)를 연결하며 열교환기(10)에서 최종적으로 재액화되어 생산된 액화가스를 액화가스 저장탱크(T)로 공급할 수 있다. 여기서 제3 라인(L3)은, 제2 압력센서(632)가 형성될 수 있다.

제4 라인(L4)은, 제1 헤비카본 분리기(21)와 헤비카본 수요처(도시하지 않음)를 연결하며 제2 헤비카본 분리기(22)와 히터(30)가 배치되고, 제1 헤비카본 분리기(21)에서 배출되는 액상을 제2 헤비카본 분리기(22)로 공급할 수 있다.

제5 라인(L5)은, 제2 헤비카본 분리기(22)와 제1 헤비카본 분리기(21)를 연결하며, 제2 헤비카본 분리기(22)에서 분리된 기체 헤비카본을 제1 헤비카본 분리기(21)로 공급할 수 있다.

제6 라인(L6)은, 제3 라인(L3) 상에서 분기되어 제1 헤비카본 분리기(21)로 연결되며 회수 펌프(40)를 구비할 수 있다.

이하에서는 상기 설명한 각 라인들(L1~L6)에 의해 유기적으로 형성되어 가스 처리 시스템(1)을 구현하는 개별적인 구성들에 대해서 설명하도록 한다.

본 발명의 실시 예에서는 전처리기(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.

전처리기는, 내륙이나 해저 등에 위치한 가스정(도시하지 않음)으로부터 생산된 생산가스를 전처리한다. 이때 생산가스는 기체 상태의 천연가스일 수 있으며, 불순물이 다량 함유된 상태일 수 있다.

따라서 전처리기는 불순물을 제거하기 위해 마련될 수 있고, 일례로 수은 제거, 수분 제거(건조), NGL 제거 등을 수행할 수 있다. 물론 전처리기의 구성이나 역할 등은 특별히 한정되지 않을 수 있으며, 일례로 전처리기는 생략도 가능하다.

가스정으로부터 전처리기를 경유하여 후술할 열교환기(10)까지는 제1 라인(L1)이 연결될 수 있으며, 제1 라인(L1)을 따라 유동하는 생산가스는 액화 후 액화가스와 증발가스로 나뉘어 각각 처리/소비될 수 있다.

다만 본 명세서에서 생산가스는, 가스정(W)에서 직접 생산된 가스를 의미할 수 있지만 그 외에도 가스 수요처(G)에서 소비되기 전에 처리 및 액화 등을 거쳐야 하는 모든 가스 연료를 포괄하는 것일 수 있음을 알려둔다.

액화가스 저장탱크(T)는, 액화가스를 저장한다. 액화가스 저장탱크(T)는, 액화가스를 액체상태로 보관하여야 하는데, 이때, 액화가스 저장탱크(T)는 압력 탱크 형태를 가질 수 있다.

여기서 액화가스 저장탱크(T)는, 해양 부유물의 내부에 배치되며, 일례로 4개 형성될 수 있다. 또한, 액화가스 저장탱크(T)는 일례로 멤브레인 형 탱크이나, 이에 한정되지 않고 독립형 탱크 등, 다양한 형태로 그 종류를 특별히 한정하지는 않는다.

또한, 액화가스 저장탱크(T)는, 해양 부유물 자체에 탑재되는 것 외에도 외부의 인근에 마련되어 있을 수 있는 구성으로 생산가스를 액화하여 저장해둘 수 있는 공간일 수 있다.

액화가스 저장탱크(T)는, 가스정의 규모, 생산가스의 생산량 등에 따라 크기나 수가 달라질 수 있으며, 액화가스 저장탱크(T)의 제원은 특별히 한정되지 않을 수 있다.

액화가스 저장탱크(T)에 저장된 액화가스는 필요 시 외부로 배출되어 가스 운반선에 의하여 운송되거나 또는 외부의 가스 소비 시설로 공급될 수 있다.

액화가스 저장탱크(T)는, 제1 라인(L1)에 의해서 열교환기(10)와 연결될 수 있다.

열교환기(10)는, 냉매공급장치(50)로부터 공급되는 냉매와 가스정으로부터 공급되는 가스(일례로 NG; Natural Gas)를 열교환시켜 가스를 적어도 일부 재액화시킨다.

구체적으로 열교환기(10)는, 제1 라인(L1) 상에 구비되어 제1 라인(L1)으로부터 가스를 공급받고 냉매 공급장치(50)로부터 냉매 순환라인(부호 도시하지 않음)을 통해 냉매를 공급받아 가스와 냉매를 열교환시키고, 가스를 냉매에 의해 적어도 일부 재액화하여 중간 재액화 가스를 생성하도록 한다.

중간 재액화 가스는 제1 헤비카본 분리기(21)로 공급되어 헤비카본이 액상으로 분리되도록 하고, 분리된 기상은 다시 제2 라인(L2)을 통해서 열교환기(10)로 공급되며, 공급된 기상은 냉매와 다시 열교환하여 적어도 일부 재액화되어 재액화 가스를 생성하고, 재액화 가스는 제3 라인(L3)을 통해 액화가스 저장탱크(T)로 공급된다.

제1 헤비카본 분리기(21)는, 열교환기(10)로부터 배출되는 중간 재액화 가스를 기상과 액상으로 분리하고, 분리된 기상은 다시 열교환기(10)로 공급시키고 분리된 액상인 헤비카본은 헤비카본 수요처로 공급시킬 수 있다.

구체적으로 제1 헤비카본 분리기(21)는, 제1 라인(L1)과 제2 라인(L2)을 통해서 열교환기(10)와 연결되며, 제4 라인(L4)을 통해서 헤비카본 수요처와 연결된다. 이때 제1 헤비카본 분리기(21)는, 제1 라인(L1)이 대략 중앙부에서 연결되며 제2 라인(L2)이 대략 상부에서 연결되고 제4 라인(L4)이 대략 하부에서 연결될 수 있다.

제1 헤비카본 분리기(21)는, 열교환기(10)로부터 배출되는 중간 재액화 가스를 공급받아 기상과 액상으로 분리하여 헤비카본을 분리해낼 수 있다. 헤비카본은 액상의 형태로 분리되어 제4 라인(L4)을 통해서 헤비카본 수요처로 공급되거나 또는 제2 헤비카본 분리기(22)로 공급되어 다시 한번 걸러질 수 있다.

제2 헤비카본 분리기(22)는, 히터(30)의 하류와 헤비카본 수요처 사이에 형성되어 히터(30)로부터 가열된 액상 즉 헤비카본을 공급받아 기체 헤비카본과 액체 헤비카본으로 분리하며, 기체 헤비카본은 다시 제1 헤비카본 분리기(21)로 공급하고 액체 헤비카본은 헤비카본 수요처로 공급할 수 있다.

구체적으로 제2 헤비카본 분리기(22)는, 제4 라인(L4) 상의 히터(30) 하류와 헤비카본 수요처 상류 사이에 형성된다. 이때 제2 헤비카본 분리기(21)는, 제4 라인(L4)이 대략 중앙부에서 들어와서 대략 하부에서 빠져나가도록 연결되며 제5 라인(L5)이 대략 상부에서 연결될 수 있다.

제2 헤비카본 분리기(22)는, 제1 헤비카본 분리기(21)로부터 배출되는 액상인 헤비카본을 공급받아 기체 헤비카본과 액체 헤비카본으로 분리하여 헤비카본을 더욱 밀도있게 분리할 수 있다. 고밀도의 액체 헤비카본은 액상의 형태로 분리되어 제4 라인(L4)을 통해서 헤비카본 수요처로 공급되며, 기체 헤비카본은 C1 계열의 원소를 더욱 밀도있게 가지고 있는 상태로 제1 헤비카본 분리기(22)로 공급될 수 있다.

본 발명에서 헤비카본 분리기는 상기 기술한 제1 및 제2 헤비카본 분리기(22) 외에도 헤비카본 수요처의 헤비카본 성분의 요구에 따라 복수 개 더 설치될 수 있으며, 극저온 분리탑(Cryogenic Fraction Column)으로 형성될 수 있다.

히터(30)는, 제1 헤비카본 분리기(21) 하류에 형성되어 헤비카본을 가열할 수 있다.

히터(30)는, 제4 라인(L4) 상의 제2 헤비카본 분리기(22)와 제1 헤비카본 분리기(21) 사이에 형성되어, 제1 헤비카본 분리기(21)로부터 공급되는 헤비카본을 공급받아 가열시킨 후 제2 헤비카본 분리기(22)로 공급할 수 있다.

히터(30)는, 제어부(61)와 유선 또는 무선으로 연결되어, 제어부(61)의 가동지시를 받아 제1 헤비카본 분리기(21)로부터 공급되는 헤비카본의 가열 정도를 늘릴 수 있다. 이를 통해서 제2 헤비카본 분리기(22)에서 기체 헤비카본은 C1 계열의 원소를 더욱 많이 가질 수 있게 되고, 이 기체 헤비카본은 제1 헤비카본 분리기(21)에서 더욱 가열되어 열교환기(10)로 다시 공급되므로 액화가스(일례로 LNG)의 생산량을 더욱 증가시키고 고품질의 액화가스를 생산할 수 있는 효과가 있다.

회수 펌프(40)는, 제6 라인(L6) 상에 구비되어 재액화 가스를 제1 헤비카본 분리기(21)로 공급할 수 있다.

회수 펌프(40)는, 제어부(61)와 유선 또는 무선으로 연결되어 제어부(61)로부터 가동 지시를 받아 열교환기(10)에서 토출되는 재액화 가스를 다시 제1 헤비카본 분리기(21)로 공급시킬 수 있다.

이때, 회수 펌프(40)는 열교환기(10) 내부에서 고착화 현상이 발생하여 재액화 성능이 저하되거나 운전상 문제가 발생되어 가스의 공급이 중단되는 경우에만 가동될 수 있다. 이를 통해서 액화가스 저장탱크(T)로 저품질의 액화가스가 저장되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

냉매 공급장치(50)는, 냉매가 가스와 열교환되도록 냉매를 열교환기(10)로 공급할 수 있다.

냉매 공급장치(50)는, 일례로 생산가스가 천연가스일 경우 생산가스의 비등점(1bar에서 약 -163도씨) 이하로 생산가스를 냉각하기 위해, 글리콜워터, 액체질소, 프로판 등의 다양한 냉매를 활용할 수 있으며, 본 명세서에서 냉매의 종류는 특별히 한정하지 않는다.

냉매 공급장치(50)는, 냉매 기액분리기(B), 냉매 쿨러(H), 냉매 팽창기(E), 냉매 순환라인 및 냉매 압축기(501)를 포함할 수 있다.

냉매 공급장치(50)는, 냉매를 압축하는 냉매 압축기(501), 압축된 냉매를 냉각하는 냉매 쿨러(H), 감압에 의해 추가로 냉각을 구현(줄-톰슨 효과)하는 냉매 팽창기(E; 또는 냉매 감압기), 그리고 냉매를 임시로 저장해두거나 냉매의 보충이 가능하도록 하는 냉매 기액분리기(B) 등의 구성을 포함할 수 있다. 또한, 냉매 압축기(501) 등의 구성을 closed-loop 형태로 연결하여 냉매의 순환을 구현하는 냉매 순환라인이 마련될 수 있다.

다만 냉매 공급장치(50)에 저온 냉매를 공급할 수만 있다면, 냉매의 공급이나 유동을 위한 구성들은 얼마든지 위와 다르게 마련될 수 있다. 즉, 냉매 공급장치(50)는, 냉매 순환라인을 통해서 열교환기(10)와 연결되며, 냉매 순환라인 상에 배치되는 냉매 기액분리기(B), 냉매 쿨러(H), 냉매 팽창기(E) 및 냉매 압축기(501)의 배치는 도 1 외에도 도 2와 같이 다양하게 배치될 수 있으며, 압축 및 팽창의 상태를 거치면서 순환하여 열교환기(10)로 공급되어 가스와 냉열을 주고 받을 수 있다.

냉매 압축기(501)는, 냉매를 압축하여 냉매 공급장치(50)에서 냉매 순환라인을 통해 열교환기(10)로 공급할 수 있다.

냉매 압축기(501)는, 제어부(61)와 유선 또는 무선으로 연결되어, 제어부(61)의 가동 지시에 따라 냉매의 압축 정도를 늘림으로써 열교환기(10)로 공급되는 냉매의 유량을 증가시킬 수 있다.

본 발명의 가스 처리 시스템(1)은 일례로 LNG 액화공정 프로세스를 따를 수 있다. 이러한 본 발명의 가스 처리 시스템(1)은, 냉매 압축기(501)에 의해 공급되는 냉매로 가스를 재액화시키는 열교환기(10)가 고장이 나는 경우 LNG 액화공정이 중단되어 그 손실이 매우 큰 문제점이 있다.

구체적으로 보통 열교환기(10)는, 내부의 유로에 아로마틱 계열(Benzene)의 화학물질이 고체화되는 경우 열교환기(10)의 전열면적이 감소하여 LNG 액화 성능이 저하될 가능성이 존재하고 최악의 경우 열교환기(10) 내부의 유로가 막히는 현상이 발생할 수 있다.

이 경우 열교환기(10)의 유지보수가 진행하게 되는데, 이는 LNG 액화공정의 중단을 의미하므로 유지보수 기간동안 LNG의 생산이 불가능해지고 LNG 액화공정을 다시 구동하기 위해서 필요한 안정화기간도 상당기간 필요하기 때문에 그 손실이 매우 큰 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 가스 처리 시스템(1)은, 열교환기(10) 내에서의 아로마틱 계열(Benzene)의 화학물질 응고 현상을 방지하기 위해서 응고방지장치(60)를 구축하여 해결하고 있다.

응고방지장치(60)는, 열교환기(10)로 유입되는 가스의 압력과 열교환기(10)에서 유출되는 가스의 압력의 차이값을 계산하여, 히터(30) 및 냉매공급장치(50)등 재액화장치의 구동을 제어하여 열교환기(10) 내부에서 발생되는 응고 현상을 방지한다.

응고방지장치(60)는, 제어부(61), 계산부(62)와 제1 및 제2 압력센서(631,632)를 포함할 수 있다.

제어부(61)는, 계산부(62)에 의해서 계산된 차이값을 유선 또는 무선으로 전달받으며, 전달받은 차이값에 따라 재액화장치 즉, 히터(30) 및 냉매공급장치(50)의 구동 및 가스의 유입 여부 또는 유출 여부를 중단하도록 제어할 수 있다.

구체적으로 제어부(61)는, 차이값이 제1 기설정 차이값보다 커지면, 냉매공급장치(50)에서 열교환기(10)로 공급되는 냉매의 유량을 기설정 유량보다 커지도록 증가시키고, 차이값이 제1 기설정 차이값보다 큰 제2 기설정 차이값보다 커지면, 열교환기(10)로 공급되는 가스의 공급을 중단하고 회수 펌프(40)를 가동하도록 제어하고, 차이값이 제1 기설정 차이값보다 작은 제3 기설정 차이값보다 작아지면 히터(30)의 가열 정도를 기설정 가열정도보다 증가시키도록 제어할 수 있다.

더욱 구체적으로 제어부(61)는, 계산부(62)에 의해서 계산된 차이값이 제1 기설정 차이값보다 커지면 냉매 압축기(501)의 가동정도를 기설정 압축기 가동정도보다 높게 가동하도록 제어함으로써 냉매 공급장치(50)에서 열교환기(10)로 공급되는 냉매의 유량을 기설정 유량보다 커지도록 증가시키고, 차이값이 제2 기설정 차이값보다 커지면, 열교환기(10)로 공급되는 가스의 공급을 중단시키고 회수 펌프(40)를 가동하여 재액화 가스가 제6 라인(L6)을 통해 제1 헤비카본 분리기(21)로 공급하도록 제어하며, 차이값이 제3 기설정 차이값보다 작아지면 히터(30)의 가열정도를 기설정 가열정도보다 증가시켜 기체 헤비카본의 발생을 증가시키고 제5 라인(L5)을 통해서 기체 헤비카본을 다시 제1 헤비카본 분리기(21)로 회수시키도록 제어할 수 있다.

계산부(62)는, 열교환기(10)로 유입되는 가스의 압력과 열교환기(10)에서 재액화되어 토출되는 재액화 가스의 압력의 차이값을 계산하여 제어부(61)로 차이값을 유선 또는 무선으로 전달할 수 있다.

구체적으로, 계산부(62)는, 제1 헤비카본 분리기(21)로부터 열교환기(10)로 공급되는 기상의 압력인 제1 압력값을 제1 압력센서(631)를 통해 전달받고, 열교환기(10)에서 토출되는 재액화 가스의 압력인 제2 압력값을 제2 압력센서(632)를 통해 전달받아 제1 압력값과 제2 압력값의 압력의 차이를 계산한 후, 계산된 차이값을 유선 또는 무선으로 제어부(61)에 전달할 수 있다.

제1 압력센서(631)는, 제2 라인(L2) 상에 형성되어 열교환기(10)로 공급되는 기상의 압력인 제1 압력값을 측정하며, 측정된 제1 압력값을 계산부(62)로 유선 또는 무선을 통해 전달할 수 있다.

제2 압력센서(632)는, 제3 라인(L3) 상에 형성되어 열교환기(10)에서 배출되는 재액화 가스의 압력인 제2 압력값을 측정하며, 측정된 제2 압력값을 계산부(62)로 유선 또는 무선을 통해 전달할 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 응고방지장치(60)를 통해서 열교환기(10)의 유입부와 유출부 간의 압력 차이를 측정하여 열교환기(10) 내부의 응고발생여부를 손쉽게 알 수 있고, 응고발생검출뿐 아니라 응고발생을 예측할 수 있어 가스 처리 시스템(1)의 구동 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에서는 응고방지장치(60)는 제어부(61)를 통해서 열교환기(10) 내부의 응고발생이 예측되면 냉매 압축기(501)의 구동량을 늘려 열교환기(10)로의 냉매 유입량을 증가시켜 응고발생을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에서는 응고방지장치(60)를 통해 응고발생이 예측되는 순간만이 아니라 응고발생률이 감소하는 것을 예측할 수 있으므로, 응고발생률이 감소하는 경우 히터(30)를 가동시켜 C1 계열의 원소를 함유한 헤비카본을 다량 생산하도록 하여 액화가스의 생산량을 늘릴 수 있는 효과가 있다.

상기 기술한 바와 같이 본 발명에 따른 가스 처리 시스템(1) 및 이를 포함하는 해양 부유물은, 열교환기(10)의 유입구와 유출구의 압력 차의 수치를 통해 열교환기(10) 내에 유동하는 유체의 고착화 현상을 방지할 수 있어, 시스템 운전 비용을 절감할 수 있고 운전 신뢰도가 향상되는 효과가 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 열교환기(10), 기액분리기(20), 냉매 공급장치(50), 서지방지제어부(70), 증발가스 압축기(80), 온도조절장치(90) 및 수요처 공급유량 제어부(91)를 포함하며, 서지방지제어부(70), 증발가스 압축기(80), 온도조절장치(90) 및 수요처 공급유량 제어부(91)를 제외한 구성은 재액화 장치(부호 도시하지 않음)로 총칭될 수 있다. 바람직하게는 재액화장치로 열교환기(10)를 대표하여 표기될 수 있다.

본 실시 예에서 열교환기(10) 및 냉매 공급장치(50)는, 이전 실시예에서의 열교환기(10) 및 냉매 공급장치(50)와 동일 또는 유사하므로 이에 갈음하도록 하고, 각 구성과 편의상 동일한 도면부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다.

이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)을 설명하도록 한다.

본 발명의 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)의 개별적인 구성을 기술하기에 앞서, 개별적인 구성들을 유기적으로 연결하는 기본적인 유로들에 대해서 설명하기로 한다. 여기서 유로는 유체가 흐르는 통로로 라인(Line)일 수 있으며 이에 한정되지 않고 유체가 유동하는 구성이면 모두 가능하다.

본 발명의 실시예에서는, 재액화 공급라인(R1), 가스 공급라인(R2), 액화가스 회수라인(R3) 온도 조절라인(R4)을 더 포함할 수 있다. 각각의 라인에는 개도 조절이 가능한 밸브(도시하지 않음)들이 설치될 수 있으며, 각 밸브의 개도 조절에 따라 증발가스 또는 액화가스의 공급량이 제어될 수 있다.

재액화 공급라인(R1)은, 가스정과 기액분리기(20)를 연결하며 열교환기(10) 및 보조 서지방지장치(72)를 구비하며, 가스정에서 가스(일례로 천연가스; Natural Gas)가 열교환기(10)로 공급되도록 한 후 열교환기(10)에서 배출되는 재액화 가스를 기액분리기(20)로 공급할 수 있다.

가스 공급라인(R2)은, 기액분리기(20)와 가스 수요처(G)를 연결하며 증발가스 압축기(80), 스크러버(81) 및 유량 측정센서(713)를 포함하고, 기액분리기(20)에서 분리된 기상의 가스를 증발가스 압축기(80)를 통해 가압하여 가스 수요처(G)로 공급할 수 있다.

액화가스 회수라인(R3)은, 기액분리기(20)와 액화가스 저장탱크(T)를 연결하며, 기액분리기(20)에서 분리된 액상의 가스로 생산된 액화가스(일례로 LNG)를 액화가스 저장탱크(T)로 공급할 수 있다.

온도 조절라인(R4)은, 액화가스 회수라인(R3) 상에서 분기되어 증발가스 압축기(80)의 상류에 배치되는 스크러버(81)와 연결되며, 증발가스 압축기(80)로 공급되는 기상의 가스의 온도를 조절하기 위해서 액화가스 회수라인(R3) 상에 유동하는 액화가스를 스크러버(81)로 공급할 수 있다.

이하에서는 상기 설명한 각 라인들(R1~R4)에 의해 유기적으로 형성되어 가스 처리 시스템(1)을 구현하는 개별적인 구성들에 대해서 설명하도록 한다.

가스 수요처(G)는, 본 발명의 가스 처리 시스템(1)에서 액화가스를 생산 시 발생하는 기상의 가스를 소비하며, 일례로 발전엔진 또는 보일러 등의 소비처일 수 있다.

가스 수요처(G)는, 열교환기(10)에서 적어도 일부 재액화된 가스에서 분리된 기상의 가스를 증발가스 압축기(80)를 통해 가압하여 공급받아 소비할 수 있으며, 가스 공급라인(R2)을 통해서 기액분리기(20)와 연결될 수 있다.

기액분리기(20)는, 열교환기(10; 재액화장치로도 병기함)에서 적어도 일부 재액화된 가스를 공급받아 기상과 액상으로 분리하여 기상의 가스를 증발가스 압축기(80)로 공급하여 연료로 사용하도록 하고, 액상의 가스를 액화가스로 생산하여 액화가스 저장탱크(T)로 공급하거나 증발가스 압축기(80)의 상류에 배치되는 스크러버(81)로 공급할 수 있다.

구체적으로 기액분리기(20)는, 재액화 공급라인(R1)을 통해서 열교환기(10)와 연결되며 가스 공급라인(R2)을 통해서 가스 수요처(G)와 연결되고 액화가스 회수라인(R3)을 통해서 액화가스 저장탱크(T)와 연결될 수 있다.

서지방지제어부(70)는, 증발가스 압축기(80)의 서지(surge) 발생을 방지하며, 메인 서지방지장치(71)와 보조 서지방지장치(72)와 유선 또는 무선으로 연결되어 메인 서지방지장치(71)와 보조 서지방지장치(72)를 통해 증발가스 압축기(80)의 서지 현상을 방지할 수 있다.

서지방지제어부(70)는, 메인 서지방지장치(71)를 우선적으로 구동되도록 제어하고 메인 서지방지장치(71)의 반응이 느리거나 고장이 발생한 경우에 보조적으로 보조 서지방지장치(72)가 차선적으로 구동되도록 제어할 수 있다.

또는 서지방지제어부(70)는 보조 서지방지장치(72)를 우선 가동되도록 제어하여 항시 과량의 기상의 가스가 증발가스 압축기(80)로 공급되도록 함으로써 증발가스 압축기(80)에서 발생하는 서지 현상을 미연에 방지하도록 할 수 있다.

메인 서지방지장치(71)는, 증발가스 압축기(80)의 상류와 하류를 연결하도록 구성되며, 증발가스 압축기(80)의 서지 발생 시 증발가스 압축기 하류에 토출되는 증발가스를 다시 증발가스 압축기(80)의 상류로 공급하도록 하여 서지 발생을 방지시킬 수 있다.

메인 서지방지장치(71)는, 증발가스 압축기(80)의 상류와 하류를 연결하는 바이패스 라인(711), 바이패스 라인(711) 상에 형성되는 바이패스 밸브(712) 및 가스 공급라인(R2) 상의 증발가스 압축기(80) 하류에 배치되는 유량 측정센서(713)를 포함할 수 있다.

메인 서지방지장치(71)는, 유량 측정센서(713)에서 측정되는 유량 정보를 통해 증발가스 압축기(80)의 서지 현상 발생을 예측 또는 측정할 수 있으며, 증발가스 압축기(80)의 서지 발생 시, 바이패스 밸브(712)의 개도를 개방하여 증발가스 압축기 하류에 토출되는 증발가스를 다시 증발가스 압축기(80)의 상류로 공급할 수 있다. 이러한 메인 서지방지장치(71)의 제어는 상기 서지방지제어부(70)에 의해서 이루어질 수 있다.

보조 서지방지장치(72)는, 증발가스 압축기(80)의 서지(surge) 발생을 방지하며, 증발가스 압축기(80)에서 서지가 발생하는 경우, 열교환기(10)로부터 배출되는 적어도 일부 재액화된 가스를 적어도 일부 기화시켜 증발가스 압축기(80)로 공급되는 기상의 가스의 유량을 증가시킨다.

구체적으로 보조 서지방지장치(72)는, 전기 히터(Electric Heater)로 형성되며 재액화 공급라인(R1) 상의 열교환기(10)와 기액분리기(20) 사이에 배치되어, 열교환기(10)에서 배출되는 적어도 일부 재액화된 가스를 적어도 일부 기화시켜 기액분리기(20)로 공급함으로써 기액분리기(20) 내에서 분리되는 기상의 가스의 유량을 증가시키도록 할 수 있다.

더욱 구체적으로 보조 서지방지장치(72)는, 증발가스 압축기(80)에서 서지가 발생 시 메인 서지방지장치(71)의 구동이 늦거나 고장으로 구동이 중단되는 경우, 열교환기(10)로부터 배출되는 적어도 일부 재액화된 가스를 기화시키도록 작동하며, 이로 인해 기액분리기(20)에서 발생되는 기상의 가스 발생량이 증가하여 증발가스 압축기(80)로 공급되는 기상의 가스량을 증가시킬 수 있다.

서지방지제어부(70)는, 증발가스 압축기(80)의 서지(surge) 발생을 방지하는 기능 외에도 재액화장치의 시작 운전 시 기액분리기(20) 등의 기계 장비에 발생할 수 있는 극저온 응력변화(Thermal Shock)의 발생을 방지하는 기능을 가질 수 있다.

서지방지제어부(70)는, 보조 서지방지장치(72)와 유선 또는 무선으로 연결되어, 보조 서지방지장치(72)가 열교환기(10)에서 적어도 일부 재액화된 가스가 기액분리기(20)로 공급되기 시작하는 경우에 구동되도록 제어하여, 적어도 일부 재액화된 가스를 가열하여 기액분리기(20)로 공급되는 적어도 일부 재액화된 가스의 온도를 높일 수 있다.

이를 통해서 본 발명에서는, 보조 서지방지장치(72)의 가동을 통해서 재액화장치의 시작 운전 시 기액분리기(20) 등의 기계 장비에 발생할 수 있는 극저온 응력변화(Thermal Shock)에 유연하게 대처할 수 있는 효과가 있다.

서지방지제어부(70)는, 증발가스 압축기(80)의 서지(surge) 발생을 방지하는 기능 외에도 증발가스 압축기(80)로 공급되는 기상의 가스의 온도를 제어하는 기능을 가질 수 있다.

서지방지제어부(70)는, 온도조절장치(90)와 유선 또는 무선으로 연결되어, 증발가스 압축기(80)로 공급되는 기상의 가스의 온도를 낮추려는 경우 온도조절장치(90)에 형성된 밸브를 개방하여 기액분리기(20)에서 분리된 액상의 액화가스를 스크러버(81)로 공급하도록 제어할 수 있다.

이에 대해서는 온도조절장치(90)에서 상세히 기술하도록 한다.

증발가스 압축기(80)는, 기액분리기(20)에서 공급되는 기상의 가스를 압축하여 가스 수요처(G)로 공급하며 상류에 스크러버(81)를 구비할 수 있고 하류에 냉각기(부호 도시하지 않음)를 구비할 수 있다.

증발가스 압축기(80)는 가스 수요처(G)의 요구 압력에 따라 증발가스의 압축 정도를 조절할 수 있으며, 이는 증발가스 압축기(80)에 구비되는 모터(부호 도시하지 않음)의 가동 부하를 조절함으로써 이루어질 수 있다.

일례로 증발가스 압축기(80)는 가스 수요처(G)가 발전엔진일 경우 증발가스를 10bar 내외로 압축할 수 있고, 또는 가스 수요처(G)가 ME-GI, XDF 등일 경우 증발가스를 10bar 내지 400bar 등으로 압축할 수 있다. 즉 증발가스 압축기(80)의 토출 압력은 가스 수요처(G)에 따라 달라질 수 있으므로 특별히 한정되지 않는다.

증발가스 압축기(80)가 원활하게 가동하기 위해서는 일정한 최소 유량 이상의 증발가스가 유입되어야 한다. 증발가스 압축기(80)에 유입되는 유량이 과도하게 줄어들면, 증발가스 압축기(80) 가동이 불안정해지는 서지(surge)가 발생할 우려가 있다.

따라서 본 발명은 증발가스 압축기(80)의 하류에서 증발가스를 증발가스 압축기(80)의 상류(일례로 스크러버(81)의 상류 또는 스크러버(81)의 내부)로 되돌려주는 서지방지장치들(71,72)을 구비할 수 있으며, 이에 대해서는 상기에서 자세히 설명한 바 이에 갈음하도록 한다.

증발가스 압축기(80)에서 가스 수요처(G)로 연결되는 가스 공급라인(R2)에는, 셧다운 밸브(부호 도시하지 않음)가 마련된다. 셧다운 밸브는 가스 수요처(G) 또는 가스 수요처(G)의 전단 등에 문제가 발생하여 증발가스 압축기(80)에서 토출된 증발가스를 소비하지 못할 경우 차단되는 것으로서, 가스 수요처(G) 등으로 증발가스가 공급되지 않도록 한다.

셧다운 밸브가 닫히게 되면, 증발가스 압축기(80)에서 토출된 증발가스는 가스 공급라인(R2)에서 분기 연결되는 릴리프 라인(부호 도시하지 않음)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 릴리프 라인에는 릴리프 밸브(부호 도시하지 않음)가 마련될 수 있고, 릴리프 밸브는 일정 압력 이상이 감지되면 개방되는 구성일 수 있다.

셧다운 밸브가 밀폐되면 증발가스 압축기(80)에서 토출된 증발가스가 흐르지 못하게 되어 증발가스 압축기(80) 하류의 압력이 증가하는데, 압력이 일정 이상으로 상승하면 릴리프 밸브가 개방되면서 증발가스가 릴리프 라인을 통하여 외부로 배출될 수 있다. 이때 외부는 대기를 의미하거나, 벤트 마스트, 연소장치, 별도의 수요처 등일 수 있다.

스크러버(81)는, 가스 공급라인(R2) 상의 증발가스 압축기(80) 상류에 형성되며, 증발가스 압축기(80)로 공급되는 기상의 가스의 불순물 또는 액체를 제거할 수 있고, 증발가스 압축기(80)로 공급되는 기상의 가스의 온도를 조절할 수 있다.

스크러버(81)는, 기액분리기(20)와 동일/유사하게 기액 분리의 기능을 구비할 수 있으며, 따라서 스크러버(81)의 하류에 마련되는 증발가스 압축기(80)에는 기상의 증발가스만 유입될 수 있다.

스크러버(81)는, 기액분리기(20)에서 배출된 증발가스가 유입되는 것이지만 액적이 혼합 유입될 수 있는바, 스크러버(81) 내에서 분리될 수 있는 액적은 기액분리기(20)에서와 마찬가지로 액화가스 저장탱크(T)로 전달될 수 있다.

또는 스크러버(81)는, 액적이 혼합되더라도 스크러버(81) 내에서 기화되도록 하여, 증발가스가 온전한 기체 상태로 증발가스 압축기(80)에 공급되도록 할 수 있으며, 이 경우 스크러버(81)에서 액화가스 저장탱크(T)로 별도의 회수 라인이 마련되지 않을 수 있다.

다만 스크러버(81)에서 분리되는 액적은 가스 수요처(G)의 효율을 떨어뜨리는 콘덴세이트(condensate)일 수 있으므로, 스크러버(81)는 콘덴세이트 배출라인(도시하지 않음)을 구비하여, 콘덴세이트가 증발가스 압축기(80)로 유입되지 않고 콘덴세이트 배출라인을 따라 연결된 콘덴세이트 탱크(도시하지 않음)로 수집되도록 할 수 있다.

이때 콘덴세이트 탱크에 수집된 콘덴세이트는 열량을 갖는 물질일 수 있으므로 엔진이나 보일러 등의 별도의 수요처에서 소비되거나 연소장치로 연소될 수 있으며, 또는 저장되었다가 육상에 전달되어 처리될 수 있다.

스크러버(81)는, 증발가스 압축기(80)로 공급되는 증발가스를 임시로 저장해두면서 증발가스 압축기(80)의 유입량 변동을 억제할 수 있다. 즉 스크러버(81)는 드럼/댐퍼 역할을 수행할 수 있고, 따라서 증발가스 압축기(80)의 유입량이 비교적 일정하게 유지되도록 할 수 있다.

또한 스크러버(81)는 증발가스 압축기(80)로 유입되는 증발가스의 유입량이 증발가스 압축기(80)의 가동에 문제가 없을 정도의 최소 유량 이상이 되도록 하여, 증발가스 압축기(80)의 가동 효율을 보장할 수 있다.

냉각기는, 증발가스 압축기(80)의 하류에 마련되며 증발가스 압축기(80)에서 압축된 증발가스를 냉각한다. 증발가스는 증발가스 압축기(80)에서 압축되면서 압력 상승과 함께 온도도 상승할 수 있는데, 냉각기는 가열된 증발가스가 가스 수요처(G)의 요구 온도에 적합해질 수 있도록 냉매를 사용해 증발가스를 냉각할 수 있다.

또한 냉각기는, 서지 방지를 위하여 증발가스 압축기(80) 하류에서의 증발가스를 증발가스 압축기(80)에 다시 유입하는 과정에서 증발가스의 온도가 지속적인 압축에 의해 상승하는 것을 방지할 수 있다.

즉 냉각기는 증발가스 압축기(80)에서 토출된 고온/고압의 증발가스가 냉각된 후 스크러버(81)를 거쳐 증발가스 압축기(80)로 다시 유입되도록 하여, 서지 방지를 위해 증발가스를 순환할 때 순환하는 증발가스의 온도가 지나치게 상승하는 것을 억제할 수 있다.

냉각기는 앞서 냉매 공급장치(50)에서 설명한 냉매와 동일/유사한 냉매를 사용할 수 있다. 이때 냉각기는 열교환기 형태를 갖거나 또는 드럼 형태를 가질 수 있지만, 냉각기가 증발가스를 냉각하는 구조는 특별히 한정되지 않는다.

온도조절장치(90)는, 온도 조절라인(R4) 상에 구비되어 일례로 밸브의 형태를 가질 수 있으며, 증발가스 압축기(80)로 공급되는 기상의 가스의 온도를 제어하기 위해 기액분리기(20)에서 분리된 액상의 액화가스를 스크러버(81)로 공급할 수 있다.

온도조절장치(90)는, 서지방지제어부(70)와 유선 또는 무선으로 연결되어 밸브의 개폐지시를 전달받을 수 있으며, 증발가스 압축기(80)로 공급되는 기상의 가스의 온도를 낮추려는 경우 밸브를 개방하여 기액분리기(20)에서 분리된 액상의 액화가스를 스크러버(81)로 공급하도록 한다.

수요처 공급유량 제어부(91)는, 가스 수요처(G)에서 요구하는 가스량이 부족한 경우 열교환기(10)로부터 배출되는 적어도 일부 재액화된 가스를 적어도 일부 기화시켜 증발가스 압축기(80)로 공급되는 기상의 가스의 유량을 증가시키도록 할 수 있다.

수요처 공급유량 제어부(91)는 가스 수요처(G), 증발가스 압축기(80) 및 보조 서지방지장치(72)와 유선 또는 무선으로 연결되며, 가스 수요처(G)에서 요구하는 가스량이 부족한 경우 보조 서지방지장치(72)를 가동시켜 열교환기(10)로부터 배출되는 적어도 일부 재액화된 가스의 기화 발생량을 증가시키고 그에 따라 증발가스 압축기(80)로 공급되는 기상의 가스의 유량을 증가시키도록 하며, 이와 동시에 증발가스 압축기(80)의 구동정도를 증가시키도록 제어하여, 가스 수요처(G)로 공급되는 기상의 가스의 유량을 증가시킬 수 있다.

이를 통해서 본 발명은 가스 수요처(G)의 연료 공급을 충분히 확보할 수 있는 효과가 있고 시스템 구동의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

상기 기술한 바와 같이, 본 발명에 따른 가스 처리 시스템(1) 및 이를 포함하는 해양 부유물은, 증발가스 압축기(80) 상류에 전기 히터(72)를 배치하여, 서지 위험 발생 시 증발가스 압축기(80)로 유입되는 가스의 양을 증가시켜 서지의 발생을 방지할 수 있어 운전 신뢰도가 향상되고 안정적인 시스템 구현이 가능해지는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 가스 처리 시스템(1) 및 이를 포함하는 해양 부유물은, 증발가스 압축기(80) 상류에 전기 히터(72)를 배치하여, 가스 수요처(G)의 연료 부족 시 증발가스 압축기(80)로 유입되는 가스의 양을 증가시킬 수 있어 가스 수요처(G)의 연료 공급을 충분히 확보할 수 있는 효과가 있고 시스템 구동의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 가스 처리 시스템(1) 및 이를 포함하는 해양 부유물은, 재액화된 가스를 기상과 액상으로 분리하는 기액분리기(20) 상류에 전기히터(72)를 배치하여 시스템 구동 초기 시 기액분리기(20)의 극저온 응력 변화(Thermal shock)를 방지할 수 있어 시스템의 내구성을 향상시키는 효과가 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1: 가스 처리 시스템
10: 열교환기 20: 기액분리기
21: 제1 헤비카본 분리기 22: 제2 헤비카본 분리기
30: 히터 40: 회수 펌프
50: 냉매공급장치 501: 냉매 압축기
60: 응고방지장치 61: 제어부
62: 계산부 631: 제1 압력센서
632: 제2 압력센서 70: 서지방지제어부
71: 메인 서지방지장치 711: 바이패스 라인
712: 바이패스 밸브 713: 유량 측정센서
72: 보조 서지방지장치 80: 증발가스 압축기
81: 스크러버 90: 온도조절장치
91: 수요처 공급유량 제어부
L1~L6: 제1 라인 ~ 제6 라인 R1: 재액화 공급라인
R2: 가스 공급라인 R3: 액화가스 회수라인
R4: 온도 조절라인
T: 액화가스 저장탱크 B: 냉매 기액분리기
H: 냉매 쿨러 E: 냉매 팽창기
G: 가스 수요처

Claims (8)

1. 냉매와 가스를 열교환시켜 상기 가스를 재액화하는 재액화장치; 및
   상기 재액화장치 내부에서 발생되는 응고 현상을 방지하는 응고방지장치를 포함하고,
   상기 응고방지장치는,
   상기 재액화장치로 유입되는 상기 가스의 압력과 상기 재액화장치에서 재액화되어 토출되는 재액화 가스의 압력의 차이값을 계산하여, 상기 차이값에 따라 상기 재액화장치의 구동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 재액화장치는,
   상기 냉매를 공급하는 냉매공급장치;
   상기 냉매공급장치로부터 공급되는 상기 냉매와 상기 가스를 열교환시켜 상기 가스를 적어도 일부 재액화시키는 열교환기; 및
   상기 열교환기로부터 배출되는 중간 재액화 가스를 기상과 액상으로 분리하여, 상기 기상은 다시 상기 열교환기로 공급시키고, 상기 액상인 헤비카본은 헤비카본 수요처로 공급시키는 제1 헤비카본 분리기를 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 제1 헤비카본 분리기로부터 상기 열교환기로 공급되는 상기 기상의 압력과 상기 열교환기에서 토출되는 상기 재액화 가스의 압력의 차이값을 계산하여, 상기 차이값에 따라 상기 재액화장치의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제어부는,
   상기 차이값이 제1 기설정 차이값보다 커지면, 상기 냉매공급장치에서 상기 열교환기로 공급되는 상기 냉매의 유량을 기설정유량보다 커지도록 증가시키고,
   상기 차이값이 상기 제1 기설정 차이값보다 큰 제2 기설정 차이값보다 커지면, 상기 열교환기로 공급되는 상기 가스의 공급을 중단하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 열교환기와 상기 제1 헤비카본 분리기를 연결하며, 상기 열교환기에서 배출되는 상기 중간 재액화 가스를 상기 제1 헤비카본 분리기로 공급하는 제1 라인;
   상기 제1 헤비카본 분리기와 상기 열교환기를 연결하며, 상기 제1 헤비카본 분리기에서 분리된 상기 기상을 상기 열교환기로 공급하는 제2 라인;
   상기 열교환기와 상기 열교환기에서 배출되는 상기 재액화 가스를 저장하는 액화가스 저장탱크를 연결하는 제3 라인;
   상기 제2 라인 상에 형성되어 상기 열교환기로 공급되는 상기 기상의 압력을 측정하는 제1 압력센서;
   상기 제3 라인 상에 형성되어 상기 열교환기에서 배출되는 상기 재액화 가스의 압력을 측정하는 제2 압력센서;
   상기 냉매를 압축하여 상기 냉매공급장치에서 상기 열교환기로 공급하는 냉매 압축기를 더 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 제1 압력센서를 통해 측정되는 제1 압력값과 상기 제2 압력센서를 통해 측정되는 제2 압력값의 차이를 계산하여 상기 차이값을 산출하는 계산부를 더 포함하고,
   상기 계산부에 의해 계산된 상기 차이값이 제1 기설정 차이값보다 커지면, 상기 냉매 압축기의 가동정도를 기설정 압축기 가동정도보다 높게 가동하도록 제어하여, 상기 냉매공급장치에서 상기 열교환기로 공급되는 상기 냉매의 유량을 상기 기설정유량보다 커지도록 증가시키고,
   상기 차이값이 상기 제2 기설정 차이값보다 커지면, 상기 열교환기로 공급되는 상기 가스의 공급을 중단하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제1 헤비카본 분리기 하류에 형성되어 상기 헤비카본을 가열하는 히터를 더 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 차이값이 상기 제1 기설정 차이값보다 작은 제3 기설정 차이값보다 작아지면, 상기 히터의 가열 정도를 기설정 가열 정도보다 증가시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 히터의 하류와 상기 헤비카본 수요처 사이에 형성되어, 상기 가열된 헤비카본을 공급받아 기체 헤비카본과 액체 헤비카본으로 분리하며, 상기 기체 헤비카본은 다시 상기 제1 헤비카본 분리기로 공급하고, 상기 액체 헤비카본은 상기 헤비카본 수요처로 공급하는 제2 헤비카본 분리기;
   상기 제1 헤비카본 분리기와 상기 헤비카본 수요처를 연결하며, 상기 제1 헤비카본 분리기에서 배출되는 상기 액상을 상기 제2 헤비카본 분리기로 공급하고, 상기 제2 헤비카본 분리기와 상기 히터가 배치되는 제4 라인; 및
   상기 제2 헤비카본 분리기와 상기 제1 헤비카본 분리기를 연결하며, 상기 제2 헤비카본 분리기에서 분리된 상기 기체 헤비카본을 상기 제1 헤비카본 분리기로 공급하는 제5 라인을 더 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 차이값이 상기 제3 기설정 차이값보다 작아지면, 상기 히터의 가열 정도를 기설정 가열 정도보다 증가시켜 상기 기체 헤비카본의 발생을 증가시키고, 상기 제5 라인을 통해 상기 기체 헤비카본을 다시 상기 제1 헤비카본 분리기로 회수시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제3 라인 상에서 분기되어 상기 제1 헤비카본 분리기로 연결되는 제6 라인; 및
   상기 제6 라인 상에 구비되어 상기 재액화 가스를 상기 제1 헤비카본 분리기로 공급하는 회수 펌프를 더 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 차이값이 상기 제2 기설정 차이값보다 커지면, 상기 회수 펌프를 가동하여 상기 재액화 가스를 상기 제6 라인을 통해 상기 제1 헤비카본 분리기로 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 상기 가스 처리 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 해양 부유물.

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