KR20200015727A

KR20200015727A - 액화 가스의 배출 시스템 및 배출 방법

Info

Publication number: KR20200015727A
Application number: KR1020207000523A
Authority: KR
Inventors: 나오키 와타나베; 츠네노리 가자마; 가즈히로 호시노; 도시히로 에토; 료지 오기소; 모토키 이리쿠라; 다카히로 이시가미
Original assignee: 치요다가코겐세츠가부시키가이샤
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2018-06-27
Publication date: 2020-02-12
Also published as: KR102476384B1; CN110869663B; JP6709195B2; WO2019004280A1; JP2019011814A; CN110869663A

Abstract

[과제] 배출용 가스를 제조하는 가스 제조 장치의 성능에 관계없이, 해상의 플로팅 호스 내에 잔류하는 액화 가스를 안정적으로 배출 가능하게 한다. [해결수단] 액화 가스의 배출 시스템(5)이, 액화 가스보다 낮은 응축점을 갖는 배출용 가스를 제조하는 가스 제조 장치(15)와, 가스 제조 장치(15)에 의해 제조된 배출용 가스를 압축하는 컴프레서(22)와, 컴프레서(22)에 의해 압축된 배출용 가스가 충전되는 축압 용기(25)와, 축압 용기(25)에 충전된 배출용 가스를 플로팅 호스(3)에 공급하기 위한 배출용 가스 공급용 라인(31)을 구비한 구성으로 한다.

Description

액화 가스의 배출 시스템 및 배출 방법

본 발명은, 인출 설비로부터 인수 설비로의 액화 가스의 이송에 이용되는 플로팅 호스에 있어서, 액화 가스의 이송을 완료한 후에, 해상의 호스 내에 잔류하는 액화 가스를 배출하기 위한 배출 시스템 및 배출 방법에 관한 것이다.

천연가스는, 대부분이 메탄으로 이루어지고, 다른 주요 구성요소로서, 질소, 에탄, 프로판 및 부탄이 있다. 액화 가스로서는, 메탄이 주성분인 LNG, 에탄, 프로판, 부탄 각각의 단일 성분 또는 혼합 성분의 LPG가 있다.

종래, 육상 인출 설비로부터 선체, 선체로부터 육상 인수 설비 또는 선체로부터 선체로의 액화 가스의 이송에서는, 육상 인출/인수 설비에 부대되는 부두에 선체를 가로로 붙이거나, 또는 선체끼리의 액화 가스 이송의 경우에는 선체끼리 가로로 붙여 배치되고, 관절형 로딩 아암에 의해, 또는 길이가 짧은 플렉시블 호스에 의해 실시된다. 이송 완료 후의 분리 작업에서의 안전성의 확보 등을 목적으로서, 인출 설비 및 인수 설비의 사이를 연결하는 이송 라인에 잔류하는 액화 가스를 이송 라인으로부터 배출하는 공정이 실시되는 것이 일반적이다. 로딩 아암 등으로부터 액화 가스를 배출할 때에는, 배출용 가스로서 비활성 가스(질소 가스 등)가 이용된다.

그런데, 선체끼리의 액화 가스 이송에서 선체끼리를 가로로 붙여 배치하는 것은, 바다가 매우 평온하다는 조건하에서만 가능하다. 따라서, 거친 바다의 경우는, 플로팅 호스를 이용하여 선체 사이를 적어도 50m~300m 정도의 안전한 거리만큼 떼어놓고 이송하는 안이 제안되어 있다. 또한, 액화 가스 육상 인출/인수 설비에 부대되는 부두의 대체안으로서 선체 사이의 액화 가스 이송과 마찬가지의 플로팅 호스를 이용한 이송 설비의 제안이 되어 있다.

플로팅 호스를 이용하는 경우, 적출 호스가 길어지고, 또한 선체와 호스의 연결부에 상승 부분이 발생한다. 이러한 이송 라인으로부터 LNG(Liquefied Natural Gas) 등을 배출하기 위해서는 종래에 비해 대량의 배출용 가스가 필요하기 때문에, 예를 들어, LNG와 동등한 조성을 갖는 가스(디프로스트 가스(Defrost Gas)나, 보일 오프 가스(BOG) 등)를 이용하는 수법도 생각할 수 있다. 한편, 이와 같이 배출용 가스로서 LNG와 동등한 조성을 갖는 가스를 이용하는 경우, 배출용 가스를 이송 라인에 주입하였을 때에, 이송 라인 내에 잔류하는 극저온의 LNG와 접촉한 배출용 가스가 급격하게 응축됨으로써, 해머링 등의 트러블이 발생할 가능성이 있다.

이에 대해, 배출용 가스로서 비활성 가스(질소 가스 등)를 이용하는 기술이 알려져 있고, 예를 들어, 운반선의 탱크로부터 인수 기지로 액화 가스를 이송한 후에, 이송 라인을 구성하는 로딩 아암 내를 비활성 가스로 자동으로 치환하도록 한 기술이 존재한다(특허문헌 1 참조).

특허문헌 1: 일본공개실용신안 평5-34399호 공보

그런데, 상기 특허문헌 1에 기재된 종래 기술에서는, 배출용 가스로서 이용하는 비활성 가스를 준비할 필요가 있는데, 이송 라인의 로딩 아암에 잔류하는 액화 가스를 배출하는 것만을 목적으로 하는 한편, FLNG(Floating Liquefied Natural Gas)를 포함하는 생산 기지로부터 운반선, 운반선으로부터 인수 기지측으로의 이송 라인 전체에 잔류하는 액화 가스의 배출에 대해서는 목적으로 하지 않는다. 또한, 이러한 이송 라인 전체에 잔류하는 액화 가스를 배출하기 위해서는, 비활성 가스의 필요량이 커지는데, 생산 기지, 운반선이나 인수 기지에 필요량에 알맞은 비활성 가스의 제조 장치를 설치하는 것은, 비용에 맞지 않는다는 문제가 있다.

한편, 생산 설비, 운반선 또는 인수 기지에 있어서 다른 용도로 사용되는 비활성 가스의 제조 장치를 유용하는 것도 생각할 수 있지만, 이송 라인에 잔류하는 액화 가스의 배출에 필요한 유량이나 압력을 확보하는 것이 어렵다는 문제가 있다.

특히, 해면에 부유하는 플로팅 호스를 이송 라인에 이용하는 경우에는, 로딩 아암 등을 이용하는 경우에 비해, 액화 가스의 배출 경로에 따라 큰 고저차가 발생하기(예를 들어, 해상의 플로팅 호스 내의 액화 가스를 해면 위치로부터 운반선 상까지 밀어올릴 필요가 있기) 때문에, 배출용 가스에 대해 보다 큰 유량이나 압력을 확보할 필요가 생길 수 있다.

본 발명은, 이러한 종래 기술의 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 배출용 가스를 제조하는 가스 제조 장치의 성능에 관계없이, 해상의 플로팅 호스 내에 잔류하는 액화 가스를 안정적으로 배출 가능하게 하는 액화 가스의 배출 시스템 및 배출 방법을 제공하는 것을 주목적으로 한다.

본 발명의 제1 측면에서는, 적어도 일부가 해상에 있는 플로팅 호스를 이용하여 행하는 인출 설비(1)로부터 인수 설비(2)로의 액화 가스의 이송에 있어서, 그 이송에 이용된 상기 플로팅 호스(3) 내에 잔류하는 액화 가스의 배출 시스템(5)으로서, 상기 액화 가스보다 낮은 응축점을 갖는 배출용 가스를 제조하는 가스 제조 장치(15)와, 상기 가스 제조 장치에 의해 제조된 상기 배출용 가스를 압축하는 컴프레서(22)와, 상기 컴프레서에 의해 압축된 상기 배출용 가스가 충전되는 축압(蓄壓) 용기(25)와, 상기 축압 용기에 충전된 상기 배출용 가스를 상기 플로팅 호스에 공급하기 위한 배출용 가스 공급용 라인(31)을 구비한 것을 특징으로 한다.

이에 의하면, 컴프레서에 의해 압축된 배출용 가스가 충전된 축압 용기를 이용함으로써, 배출용 가스에 필요한 유량이나 압력을 용이하게 확보할 수 있다. 따라서, 배출용 가스를 제조하는 가스 제조 장치의 성능에 관계없이, 해상의 플로팅 호스 내에 잔류하는 액화 가스를 안정적으로 배출하는 것이 가능해진다.

본 발명의 제2 측면에서는, 상기 축압 용기에서의 상기 배출용 가스의 충전량은, 충전된 상기 배출용 가스의 전량(全量)을 이용하여 상기 플로팅 호스 내에 잔류하는 상기 액화 가스의 배출을 완료 가능하도록 설정되는 것을 특징으로 한다.

이에 의하면, 충전된 배출용 가스의 전량을 액화 가스의 배출에 이용하기 때문에, 축압 용기로부터의 배출용 가스의 송출을 적절한 타이밍에 정지하는 등의 제어나 조작 등이 불필요해진다. 또한, 배출용 가스의 사용량의 조정이 용이해지기 때문에, 과잉의 배출용 가스가 인수 설비에 송출됨으로써, 인수 설비에 악영향을 미치는(예를 들어, 액화 가스의 저장 탱크의 설계압을 초과하는) 것을 방지할 수 있다. 혹은, 과잉의 배출용 가스가 리턴 가스로서 인수 설비로부터 인출 설비로 되돌아가, 인출 설비로부터 발생하는 보일 오프 가스와 섞임으로써, 보일 오프 가스 중의 비활성 가스 농도를 증가시키는 등의 트러블을 방지할 수 있다.

본 발명의 제3 측면에서는, 상기 축압 용기의 용량은, 상기 플로팅 호스 내에 잔류하는 상기 액화 가스의 배출을 1회만 실시하는 데에 필요한 상기 배출용 가스의 양을 충전 가능하도록 설정되는 것을 특징으로 한다.

이에 의하면, 축압 용기의 크기가 불필요하게 커지는 것이 방지되고, 컴팩트한 설비를 실현할 수 있다.

본 발명의 제4 측면에서는, 상기 배출용 가스 공급용 라인에 설치되고, 상기 축압 용기로부터 상기 플로팅 호스에 공급되는 상기 배출용 가스의 유량을 조정하는 유량 조정 장치(37, 62, 162)를 더 구비한 것을 특징으로 한다.

이에 의하면, 배출용 가스에 필요한 유량을 용이하게 실현할 수 있고, 해상의 플로팅 호스 내에 잔류하는 액화 가스를 보다 안정적으로 배출하는 것이 가능해진다.

본 발명의 제5 측면에서는, 상기 액화 가스는, 액화 천연가스이며, 상기 배출용 가스는, 질소인 것을 특징으로 한다.

이에 의하면, 액화 천연가스의 인출 설비 또는 인수 설비에 있어서 다른 용도로 사용되는 질소 가스의 제조 장치를 유용하는 것이 용이해진다.

본 발명의 제6 측면에서는, 상기 축압 용기는, 상기 플로팅 호스의 권취 장치(4)와 함께 상기 인출 설비 또는 상기 인수 설비에 설치된 것을 특징으로 한다.

이에 의하면, 액화 가스의 이송에 사용되는 플로팅 호스가 한정되기 때문에, 축압 용기에 필요한 크기를 보다 확실히 설정 가능해진다.

본 발명의 제7 측면에서는, 상기 배출용 가스 공급용 라인은, 상기 인출 설비 또는 상기 인수 설비에 있어서 상기 플로팅 호스가 접속되는 액화 가스 이송용 라인(32)에 접속된 것을 특징으로 한다.

이에 의하면, 액화 가스의 이송 공정이 완료된 후에, 액화 가스의 배출 공정으로 용이하게 이행하는 것이 가능해진다.

본 발명의 제8 측면에서는, 상기 액화 가스 이송용 라인에서의 상기 배출용 가스 공급용 라인의 접속 부위(33)의 상류측에 설치되고, 상기 액화 가스의 상기 플로팅 호스에의 공급을 차단하기 위한 차단용 밸브(51)를 더 구비한 것을 특징으로 한다.

이에 의하면, 액화 가스 이송용 라인의 일부를 액화 가스의 배출을 위해 유용할 수 있고, 시스템 구성이 간이해진다.

본 발명의 제9 측면에서는, 적어도 일부가 해상에 있는 플로팅 호스를 이용하여 행하는 인출 설비(1)로부터 인수 설비(2)로의 액화 가스의 이송에 있어서, 그 이송에 이용된 상기 플로팅 호스(3) 내에 잔류하는 액화 가스의 배출 방법으로서, 상기 액화 가스보다 낮은 응축점을 갖는 배출용 가스를 제조하는 제조 공정과, 상기 제조 공정에서 제조된 상기 배출용 가스를 압축하는 압축 공정과, 상기 압축 공정에서 압축된 상기 배출용 가스를 축압 용기(25)에 충전하는 충전 공정과, 상기 축압 용기에 충전된 상기 배출용 가스를 상기 플로팅 호스에 공급함으로써, 상기 플로팅 호스 내에 잔류하는 액화 가스를 배출하는 배출 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 의하면, 컴프레서에 의해 압축된 배출용 가스를 축압 용기에 충전함으로써, 배출용 가스에 필요한 유량이나 압력을 용이하게 확보할 수 있다. 따라서, 배출용 가스를 제조하는 제조 공정을 실시하는 가스 제조 장치의 성능에 관계없이, 해상의 플로팅 호스 내에 잔류하는 액화 가스를 안정적으로 배출하는 것이 가능해진다.

본 발명의 제10 측면에서는, 상기 배출 공정은, 상기 충전 공정에서 상기 축압 용기에 충전된 상기 배출용 가스의 전량을 이용하여 행해지는 것을 특징으로 한다.

이에 의하면, 충전된 배출용 가스의 전량을 액화 가스의 배출에 이용하기 때문에, 축압 용기로부터의 배출용 가스의 송출을 적절한 타이밍에 정지하는 등의 제어나 조작 등이 불필요해진다. 또한, 배출용 가스의 사용량의 조정이 용이해지기 때문에, 과잉의 배출용 가스가 인수 설비에 송출됨으로써, 인수 설비에 악영향을 미치는 것을 방지할 수 있다. 혹은, 과잉의 배출용 가스가 리턴 가스로서 인수 설비로부터 인출 설비로 되돌아가, 인출 설비로부터 발생하는 보일 오프 가스와 섞임으로써, 보일 오프 가스 중의 비활성 가스 농도를 증가시키는 등의 트러블을 방지할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 간이한 구성에 의해, 해상의 플로팅 호스 내에 잔류하는 액화 가스를 배출하는 것이 가능해진다.

도 1은, 실시형태에 관한 액화 가스의 배출 시스템의 적용예를 나타내는 설명도
도 2는, 실시형태에 관한 액화 가스의 배출 시스템의 상세를 나타내는 구성도
도 3은, 플로팅 호스 내에 잔류하는 LNG의 배출 방법을 나타내는 설명도
도 4는, 도 2에 도시된 액화 가스의 배출 시스템의 변형예를 나타내는 구성도

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 액화 가스의 배출 시스템(5)의 적용예를 나타내는 설명도이고, 도 2는 액화 가스의 배출 시스템(5)의 상세를 나타내는 구성도이며, 도 3은 플로팅 호스(3) 내에 잔류하는 LNG의 배출 방법을 나타내는 설명도이다.

LNG의 해상 운송에서는, 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, LNG를 내보내는 인출 설비로서의 FLNG(1)로부터 LNG를 받아들이는 인수 설비로서의 LNG선(2)으로의 플로팅 호스(3)를 개재한 LNG의 이송이 행해진다.

FLNG(1)는, 부체식(浮體式)의 LNG 액화 설비로서, 해저의 가스전으로부터 산출된 천연가스(원료 가스)를 해상에서 정제 및 액화함으로써 LNG를 생성한다. FLNG(1)는, 생성한 LNG를 LNG선(2) 등으로 이송하기 위한 플로팅 호스(3) 및 이를 수용하기 위한 권취 장치(4)를 구비하고 있다. 또한, FLNG(1)는, LNG의 이송 완료 후에, 플로팅 호스(3) 내에 잔류하는 LNG를 배출하기 위한 배출 시스템(5)(도 2 참조)을 구비하고 있다.

플로팅 호스(3)는, LNG의 이송 라인을 구성하고, 적어도 그 일부를 해면(6)에 부유시킨 상태로 사용되는 공지의 플렉시블 호스로 이루어진다. FLNG(1)로부터 LNG선(2)으로 LNG가 이송될 때에는, 플로팅 호스(3)는, 권취 장치(4)로부터 정박한 LNG선(2)을 향하여 풀어지고, 도 1에 도시된 바와 같이, 호스 말단부(7)가 LNG선(2)(보다 상세하게는, 도시하지 않은 LNG 인수용의 배관)에 접속된 상태가 된다.

또한, 플로팅 호스(3)는, FLNG(1)로부터 LNG선(2)으로 LNG를 공급하기 위한 2개의 LNG 공급용 호스(3A)와, LNG선(2) 측으로부터의 리턴 가스를 FLNG(1)로 되돌리기 위한 1개의 리턴 가스용 호스(3B)로 구성된다. 단, 플로팅 호스(3)의 구성(호스의 개수, 지름, 길이 등)은 여러 가지 변경이 가능하다.

LNG선(2)은, LNG의 수송에 이용되는 공지의 LNG 탱커로서, FLNG(1)로부터 이송되는 LNG를 저장 가능한 LNG 탱크(11)를 구비한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 배출 시스템(5)은, LNG보다 낮은 응축점을 갖는 질소를 제조하는 질소 제조 장치(가스 제조 장치)(15)를 구비하고 있다. 이 질소 제조 장치(15)에서 제조되는 질소는, 통상은, 예를 들어, FLNG(1)에서의 컴프레서류의 윤활유의 시일용, 플레어-벤트 설비에서의 주배관의 에어의 역류 방지용, 및 유지보수시의 가연성 가스의 퍼지용 등에 이용할 수 있다. 여기서는, 플로팅 호스(3) 내에 잔류하는 액화 가스를 배출하기 위한 배출용 가스로서, 질소 제조 장치(15)에 의해 제조된 질소가 이용된다. 또, 배출용 가스로서 이용되는 질소는, 그 특성(특히, 액화 가스보다 낮은 응축점을 갖는 것)에 영향을 미치지 않는 정도의 질소를 포함하는 가스이면 된다.

이와 같이, 배출용 가스로서 질소를 이용함으로써, FLNG(1)에 있어서 다른 용도로 사용되는 이미 설치한 질소 제조 장치(15)를 유용하는 것이 가능해진다. 또한, 질소는, LNG보다 낮은 응축점을 가지기 때문에, 플로팅 호스(3) 내에 잔류하는 극저온의 LNG와 접촉한 경우에서도 급격하게 응축되어 해머링 등의 트러블을 발생시키는 일도 없다.

또한, 배출 시스템(5)에서는, 질소 제조 장치(15)에 의해 제조된 질소가, 질소 수송관(21)을 개재하여 컴프레서(22)에 도입됨으로써 압축(즉, 승압)된다. 나아가 컴프레서(22)에 의해 압축된 질소는, 밸브(23)가 설치된 질소 수송관(24)을 개재하여 축압 용기(25)에 도입된다. 이에 의해, 축압 용기(25)에는, 질소 제조 장치(15)에 의해 제조된 질소보다 높은 압력의 질소가 충전된다.

나아가 배출 시스템(5)에서는, 축압 용기(25)에 충전된 질소는, 질소 수송관(배출용 가스 공급용 라인)(31)을 개재하여 플로팅 호스(3)(LNG 공급용 호스(3A))에 공급된다. 보다 상세하게는, 질소 수송관(31)의 하류단은, LNG의 이송시에 이용되는 LNG 수송관(액화 가스 이송용 라인)(32)으로의 접속 부위(33)까지 연장되어 있고, 이에 의해, 축압 용기(25)로부터의 질소는, LNG 수송관(32)의 일부(LNG 수송관(32)에서의 접속 부위(33)의 하류측 부분)를 개재하여 플로팅 호스(3)에 공급된다. 이러한 구성에 의해, 후술하는 LNG의 이송 공정이 완료된 후에, LNG의 배출 공정으로 용이하게 이행하는 것이 가능해진다.

또한, 질소 수송관(31)에는, 플로팅 호스(3)에 공급되는 질소의 유량을 조정하기 위한 유량 조정부(유량 조정 장치)(35)를 구비하고 있다. 이 유량 조정부(35)에는, 플로팅 호스(3)에 공급되는 질소의 유량을 검출하는 유량계(36)와, 유량계(36)의 상류측에 배치되고, 유량계(36)의 검출값에 기초하여 질소의 유량을 제어하는 유량 제어 밸브(37)가 설치되어 있다. 나아가 유량 조정부(35)에서는, 밸브(38, 39)가 유량계(36) 및 유량 제어 밸브(37)를 끼워넣도록 배치되어 있다.

이러한 유량 조정부(35)에 의해, 플로팅 호스(3) 내에 잔류하는 LNG의 배출에 필요로 하는 질소의 유량을 용이하게 실현할 수 있고, LNG를 보다 안정적으로 배출하는 것이 가능해진다. 또, 축압 용기(25)의 압력은, 밸브(41)를 개재하여 질소 수송관(31)(혹은 축압 용기(25))에 접속된 압력계(42)에 의해 검출할 수 있다.

LNG 수송관(32)에서는, 접속 부위(33)의 상류측 및 하류측에 각각 밸브(51, 52)가 설치되어 있다. 또한, LNG 수송관(32)의 하류단(53)은, 플로팅 호스(3)(LNG 공급용 호스(3A))의 상류단(54)에 접속되어 있다. 또, 도 2에서는, 플로팅 호스(3)가 수용되는 권취 장치(4)는 생략되어 있다.

배출 시스템(5)에서는, FLNG(1)로부터 LNG선(2)으로의 LNG의 이송 공정이 실시되기 전에, 그 이송 공정에서 필요한 양의 질소가 미리 질소 제조 장치(15)에 의해 제조된다(제조 공정). 제조된 질소는, 컴프레서(22)에 의해 순차 압축되고(압축 공정), 축압 용기(25)에 순차 도입된다(충전 공정). 이 때, 질소 수송관(24)의 밸브(23)는 개방 상태에 있고, 또한, 질소 수송관(31)의 밸브(38, 39)는 폐쇄 상태에 있다.

그 후, 규정된 압력(또는 용량)으로 축압 용기(25)에의 질소의 충전이 완료되면, 밸브(23)가 폐쇄되고, LNG를 플로팅 호스(3)로부터 배출하는 공정의 준비가 완료된다.

다음에, LNG의 이송 공정에서는, 밸브(51, 52)를 개방한 상태로 LNG 수송관(32)으로부터 LNG 공급용 호스(3A)에 대해 LNG가 공급된다. 이 때, LNG의 공급과 병행하여, LNG선(2)에서 발생한 BOG 등이 리턴 가스용 호스(3B)를 개재하여 FLNG(1) 측으로 되돌려진다.

이송 공정이 완료되면, 밸브(52)를 개방 상태로 한 채로 밸브(차단용 밸브)(51)가 폐쇄된다. 이 때, 플로팅 호스(3) 내는, 잔류한 LNG로 거의 채워진 상태에 있기 때문에, 플로팅 호스(3)를 LNG선(2)으로부터 분리하기 전에, 그 잔류한 LNG를 플로팅 호스(3)로부터 배출시키는 공정(배출 공정)이 필요해진다.

LNG의 배출 공정에서는, 밸브(38, 39)가 개방되고, 밸브(37)의 개방에 의해, 축압 용기(25)로부터 플로팅 호스(3)(LNG 공급용 호스(3A))에 대해 질소가 공급된다. 이에 의해, 도 3에 도시된 바와 같이, 플로팅 호스(3) 내의 LNG는, FLNG(1) 측으로부터 공급된 질소에 의해 LNG선(2) 측으로 천천히 밀려나온다. 최종적으로, 플로팅 호스(3) 내의 LNG가 질소로 치환되면 축압 용기(25)의 압력이 플로팅 호스의 압력에 가까운 압력까지 감압되고, 밸브(38, 39)가 폐쇄되어 LNG의 배출 공정이 완료된다.

이와 같이, LNG의 배출 시스템(5)에서는, 배출용 가스(여기서는, 질소)가 충전된 축압 용기(25)를 이용함으로써, 플로팅 호스(3)로부터 LNG를 배출시키기 위해 필요한 유량이나 압력을 용이하게 확보할 수 있다. 따라서, 질소 제조 장치(15)의 성능에 관계없이(즉, 기존의 질소 제조 장치(15)로부터의 질소의 유량이나 압력으로는 플로팅 호스(3)로부터 LNG를 배출시키는 것이 어려운 경우에서도), 해상의 플로팅 호스(3) 내에 잔류하는 LNG를 안정적으로 배출하는 것이 가능해진다.

이 경우, 축압 용기(25)에서의 질소의 충전량은, 충전된 질소의 전량을 이용하여 플로팅 호스(3) 내에 잔류하는 LNG의 배출 공정을 완료 가능하도록 설정하면 된다. 이에 의해, 축압 용기(25)로부터의 질소의 송출을 적절한 타이밍에 정지하는 등의 제어나 조작 등이 불필요해진다. 또한, 배출용 가스로서의 질소의 사용량의 조정이 용이해지기 때문에, 과잉의 질소가 LNG선(2)에 송출됨으로써, LNG선(2)의 설비에 악영향을 미치는(예를 들어, LNG 탱크(11)의 설계압을 초과하는) 것을 방지할 수 있다. 나아가 과잉의 질소가 리턴 가스용 호스(3B)를 개재하여 리턴 가스로서 FLNG(1)로 되돌아감으로써, 인출 설비로부터 발생하는 보일 오프 가스와 섞임으로써 보일 오프 가스 중의 비활성 가스 농도를 증가시키는 등의 트러블을 방지할 수 있다. 또, 배출 공정에서는, 축압 용기(25)의 질소의 압력(예를 들어, 압력계(42)의 압력)이 소정의 압력 이하가 된 경우에, 충전된 질소의 전량이 사용되었다고 판단할 수 있다.

또한, 축압 용기(25)의 용량은, 플로팅 호스(3) 내에 잔류하는 LNG의 배출 공정을 1회만 실시하는 데에 필요한 질소의 양을 충전 가능하도록 설정하면 된다. 이에 의해, 축압 용기(25)의 크기(용량)가 불필요하게 커지는 것이 방지되고, 컴팩트한 설비를 실현할 수 있다.

또한, 축압 용기(25)는, 플로팅 호스(3)의 권취 장치(4)와 함께 FLNG(1)(또는 LNG선(2))에 설치하면 된다. 이에 의해, LNG의 이송에 사용되는 플로팅 호스(3)가 한정되기 때문에, 축압 용기(25)에 필요한 크기를 보다 확실히 설정 가능해진다. 따라서, 해상의 플로팅 호스(3) 내에 잔류하는 LNG를 보다 안정적으로 배출할 수 있다.

(실시예 1)

다음에, 상술한 LNG의 배출 시스템(5)에 의한 배출 공정에 관한 CFD 해석에 기초한 시뮬레이션 결과에 대해 설명한다. 여기서, 플로팅 호스(3)에 대해서는, 내경을 20인치로 하고, 길이를 280m로 하며, 해면과 LNG선(2) 측의 호스 말단부(7)의 고저차(도 3 중의 길이(H) 참조)를 25m로 하였다. 또한, 축압 용기(25)로부터 플로팅 호스(3)로의 질소의 공급 조건에 대해서는, 압력을 3.0bara(0.3MPa)로 하고, 유량을 3.0kg/s(약 8600N㎥/h)로 하였다.

이러한 조건에 의해, LNG의 배출 공정에서는, 플로팅 호스(3)에 질소를 약 3분간 계속 공급함으로써, 플로팅 호스(3) 내에 잔류하는 LNG가 약 10vol% 이하가 되었다.

LNG선(2) 측에 대량의 질소가 너무 흐르지 않도록 하기 위해서는, -163℃, 3.0bara의 질소의 조건으로 질소의 총공급량은 약 56㎥가 된다. 이 경우, 축압 용기(25)에 대해서는, 질소의 축압 조건은 30℃, 25bara(2.5MPa)로 하고, 또한, 배출 공정 실시 후의 축압 용기(25)에서의 질소의 압력은, 4.0bara로 하면, 축압 용기(25)의 크기에 대해서는, 예를 들어, 원통형의 단면의 내경을 2300mm로 하고, 탄젠트 라인 사이의 길이(도 2 중의 길이(L) 참조)를 5000mm로 할 수 있다. 또, 일반적인 질소 제조 장치(15)에서는, 예를 들어, 제조되는 질소의 압력은 6~8bara이고, 또한, 그 공급량은 1000~2000N㎥/h 정도이기 때문에, LNG를 배출에 그대로 이용하는 데는 불충분하다.

(실시예 2)

상술한 실시예 1과 마찬가지의 질소의 공급 조건으로, 플로팅 호스(3)의 형태를 변경한 경우의 시뮬레이션 결과에 대해 설명한다. 여기서, 플로팅 호스(3)에 대해서는, 내경을 6인치로 하고, 길이를 280m로 하며, 해면과 LNG선(2) 측의 호스 말단부(7)의 고저차를 15m로 하였다.

상기와 마찬가지로, LNG선(2) 측으로 대량의 질소가 누출되지 않도록 하기 위해서는, -163℃, 3.0bara의 질소의 조건으로 질소의 총공급량은 5.2㎥가 된다. 또한, 축압 용기(25)의 크기에 대해서는, 예를 들어, 원통형의 단면의 내경을 1000mm로 하고, 탄젠트 라인 사이의 길이를 2500mm로 할 수 있다.

또, 배출 시스템(5)은, 상술한 예에 한정하지 않고, 여러 가지 형태의 플로팅 호스(3) 및 인수 설비(2)에 대해 배출 공정을 실시하는 것이 가능하다.

도 4는 도 2에 도시된 액화 가스의 배출 시스템(5)의 변형예를 나타내는 구성도이다. 여기서, 도 2에 도시된 배출 시스템(5)과 마찬가지의 구성요소에 대해서는 동일한 부호가 부여되어 있다. 또한, 이하에서 특별히 언급하지 않는 사항에 대해서는, 도 2에 도시된 배출 시스템(5)과 마찬가지로 한다.

도 4에 도시된 변형예의 배출 시스템(5)에서는, 도 2에 도시된 배출 시스템(5)과 유량 조정부(35)의 구성에 있어서 다르다. 질소 수송관(31)의 유량 조정부(35)에는, 밸브(38)의 하류측에 제한 오리피스(62)가 설치되고, 또한, 밸브(38)의 상류측에서 질소 수송관(31)의 본체로부터 분기되어 병렬로 연장되는 분기 배관(131)에도 마찬가지의 구성(밸브(138) 및 제한 오리피스(162))이 마련되어 있다. 분기 배관(131)의 하류단은, 밸브(39)의 상류측에서 질소 수송관(31)의 본체에 접속된다.

LNG의 배출 공정에서는, 밸브(38, 39)가 우선 개방 상태가 되고, 축압 용기의 압력이 천천히 저하 후, 다음에 밸브(138)가 개방 상태가 되어, 플로팅 호스(3)에 공급되는 질소의 유량이 복수의 제한 오리피스(62, 162)에 의해 조정된다.

이상, 본 발명을 특정의 실시형태에 기초하여 설명하였지만, 이들 실시형태는 어디까지나 예시로서, 본 발명은 이들 실시형태에 의해 한정되는 것은 아니다. 상술한 실시형태에서는, FLNG를 인출 설비로 하고, LNG선을 인수 설비로 한 예를 나타내었지만, 이에 한정하지 않고, 적어도 플로팅 호스를 이용한 LNG의 이송이 가능한 한에서, 임의의 설비(예를 들어, FSO(Floating Storage & Offloading Unit): 부체식 저장 적출 설비, FSU(Floating Storage Unit): 부체식 LNG 인수 기지, FSRU(Floating Storage & Regasification Unit): 부체식 저장 재가스화 설비, FPSO(Floating Production, Storage & Offloading Unit): 부체식 생산 저장 적출 설비 등)가 각각 인출 설비 및 인수 설비가 될 수 있다. 또한, 인출 설비 및 인수 설비 중 한쪽이 육상에 설치된 구성도 가능하다.

또한, 상술한 실시형태에서는, 배출 대상의 액화 가스를 LNG로 하였지만, 이에 한정하지 않고, 적어도 플로팅 호스를 이용한 이송이 가능한 한에서, 다른 액화 가스(예를 들어, LPG(Liquefied Petroleum Gas))를 배출 대상으로 해도 된다.

또한, 상술한 실시형태에서는, 배출용 가스로서 질소를 이용한 예를 나타내었지만, 이에 한정하지 않고, 적어도 배출 대상의 액화 가스보다 낮은 응축점을 갖는 가스이면, 다른 가스(예를 들어, 질소 이외의 비활성 가스나, 이들의 혼합 가스)를 이용해도 된다.

또한, 상술한 실시형태에서는, LNG의 배출 시스템(5)을 인출 설비(FLNG(1)) 측에 설치한 예를 나타내었지만, 이에 한정하지 않고, 배출 시스템(5)의 구성요소의 적어도 일부를 인수 설비(LNG선(2)) 측에 설치한 구성도 가능하다. 그 경우, LNG의 배출은, LNG 공급용 호스(3A)에 잔류하는 LNG를 이송 방향에 대해 역류시키도록 실시할 수 있다.

또, 상술한 실시형태에 나타낸 본 발명에 관한 액화 가스의 배출 시스템 및 배출 방법의 각 구성요소는, 반드시 전부가 필수는 아니고, 적어도 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한에서 적절히 취사선택하는 것이 가능하다.

1: FLNG(인출 설비)
2: LNG선(인수 설비)
3: 플로팅 호스
3A: LNG 공급용 호스
3B: 리턴 가스용 호스
4: 권취 장치
5: 배출 시스템
7: 호스 말단부
11: LNG 탱크
15: 질소 제조 장치
21: 질소 수송관
22: 컴프레서
23: 밸브
24: 질소 수송관
25: 축압 용기
31: 질소 수송관(배출용 가스 공급용 라인)
32: LNG 수송관(액화 가스 이송용 라인)
33: 접속 부위
35: 유량 조정부
36: 유량계
37: 유량 제어 밸브(유량 조정 장치)
38: 밸브
39: 밸브
41: 밸브
42: 압력계
51: 밸브
52: 밸브
53: 하류단
54: 상류단
62: 제한 오리피스(유량 조정 장치)
131: 바이패스 라인
138: 밸브
162: 제한 오리피스(유량 조정 장치)

Claims

적어도 일부가 해상에 있는 플로팅 호스를 이용하여 행하는 인출 설비로부터 인수 설비로의 액화 가스의 이송에 있어서, 그 이송에 이용된 상기 플로팅 호스 내에 잔류하는 액화 가스의 배출 시스템으로서,
상기 액화 가스보다 낮은 응축점을 갖는 배출용 가스를 제조하는 가스 제조 장치와,
상기 가스 제조 장치에 의해 제조된 상기 배출용 가스를 압축하는 컴프레서와,
상기 컴프레서에 의해 압축된 상기 배출용 가스가 충전되는 축압(蓄壓) 용기와,
상기 축압 용기에 충전된 상기 배출용 가스를 상기 플로팅 호스에 공급하기 위한 배출용 가스 공급용 라인을 구비한 것을 특징으로 하는 액화 가스의 배출 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 축압 용기에서의 상기 배출용 가스의 충전량은, 충전된 상기 배출용 가스의 전량(全量)을 이용하여 상기 플로팅 호스 내에 잔류하는 상기 액화 가스의 배출을 완료 가능하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 액화 가스의 배출 시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 축압 용기의 용량은, 상기 플로팅 호스 내에 잔류하는 상기 액화 가스의 배출을 1회만 실시하는 데에 필요한 상기 배출용 가스의 양을 충전 가능하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 액화 가스의 배출 시스템.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배출용 가스 공급용 라인에 설치되고, 상기 축압 용기로부터 상기 플로팅 호스에 공급되는 상기 배출용 가스의 유량을 조정하는 유량 조정 장치를 더 구비한 것을 특징으로 하는 액화 가스의 배출 시스템.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액화 가스는, 액화 천연가스이며, 상기 배출용 가스는, 질소인 것을 특징으로 하는 액화 가스의 배출 시스템.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 축압 용기는, 상기 플로팅 호스의 권취 장치와 함께 상기 인출 설비 또는 상기 인수 설비에 설치된 것을 특징으로 하는 액화 가스의 배출 시스템.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배출용 가스 공급용 라인은, 상기 인출 설비 또는 상기 인수 설비에 있어서 상기 플로팅 호스가 접속되는 액화 가스 이송용 라인에 접속된 것을 특징으로 하는 액화 가스의 배출 시스템.
청구항 7에 있어서,
상기 액화 가스 이송용 라인에서의 상기 배출용 가스 공급용 라인의 접속 부위의 상류측에 설치되고, 상기 액화 가스의 상기 플로팅 호스에의 공급을 차단하기 위한 차단용 밸브를 더 구비한 것을 특징으로 하는 액화 가스의 배출 시스템.
적어도 일부가 해상에 있는 플로팅 호스를 이용하여 행하는 인출 설비로부터 인수 설비로의 액화 가스의 이송에 있어서, 그 이송에 이용된 상기 플로팅 호스 내에 잔류하는 액화 가스의 배출 방법으로서,
상기 액화 가스보다 낮은 응축점을 갖는 배출용 가스를 제조하는 제조 공정과,
상기 제조 공정에서 제조된 상기 배출용 가스를 압축하는 압축 공정과,
상기 압축 공정에서 압축된 상기 배출용 가스를 축압 용기에 충전하는 충전 공정과,
상기 축압 용기에 충전된 상기 배출용 가스를 상기 플로팅 호스에 공급함으로써, 상기 플로팅 호스 내에 잔류하는 액화 가스를 배출하는 배출 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액화 가스의 배출 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 배출 공정은, 상기 충전 공정에서 상기 축압 용기에 충전된 상기 배출용 가스의 전량을 이용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 액화 가스의 배출 방법.