KR20200090798A - Bog 재응축기 및 이를 구비한 lng 공급 시스템 - Google Patents

Bog 재응축기 및 이를 구비한 lng 공급 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20200090798A
KR20200090798A KR1020207016115A KR20207016115A KR20200090798A KR 20200090798 A KR20200090798 A KR 20200090798A KR 1020207016115 A KR1020207016115 A KR 1020207016115A KR 20207016115 A KR20207016115 A KR 20207016115A KR 20200090798 A KR20200090798 A KR 20200090798A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coolant
bog
condenser
lng
buffer tank
Prior art date
Application number
KR1020207016115A
Other languages
English (en)
Inventor
켄지 히로세
신지 토미따
다이스께 나가따
Original Assignee
레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레뜌드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레뜌드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드, 레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드 filed Critical 레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레뜌드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
Publication of KR20200090798A publication Critical patent/KR20200090798A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. natural gas
    • F25J1/0025—Boil-off gases "BOG" from storages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/004—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels for large storage vessels not under pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/02—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/04—Arrangement or mounting of valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C9/00—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
    • F17C9/02—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure with change of state, e.g. vaporisation
    • F17C9/04—Recovery of thermal energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0221—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using the cold stored in an external cryogenic component in an open refrigeration loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0244—Operation; Control and regulation; Instrumentation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0244—Operation; Control and regulation; Instrumentation
    • F25J1/0256—Safety aspects of operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0258—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines vertical layout of the equipments within in the cold box
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0262—Details of the cold heat exchange system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/01—Intermediate tanks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/03—Dealing with losses
    • F17C2260/031—Dealing with losses due to heat transfer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/03—Treating the boil-off
    • F17C2265/032—Treating the boil-off by recovery
    • F17C2265/033—Treating the boil-off by recovery with cooling
    • F17C2265/034—Treating the boil-off by recovery with cooling with condensing the gas phase
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0102—Applications for fluid transport or storage on or in the water
    • F17C2270/0105—Ships
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/04—Mixing or blending of fluids with the feed stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/40—Air or oxygen enriched air, i.e. generally less than 30mol% of O2
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/42—Nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/60—Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
    • F25J2220/62—Separating low boiling components, e.g. He, H2, N2, Air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/42—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/02—Bath type boiler-condenser using thermo-siphon effect, e.g. with natural or forced circulation or pool boiling, i.e. core-in-kettle heat exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/10—Boiler-condenser with superposed stages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/62—Details of storing a fluid in a tank

Abstract

해결하고자 하는 과제: 주 성분인 메탄 및 불순물에 의해서 유발되는 재응축기 내의 배관의 막힘을 감소시키는 BOG 재응축기 및 LNG 재응축 방법을 제공하고자 한다. 해결수단: BOG 재응축기(1)는 LNG 버퍼 탱크(12) 내의 LNG로부터 증기화된 비등 가스(BOG)를 재응축시키기 위한 BOG 재응축기이고, 그러한 BOG 재응축기는 LNG 버퍼 탱크로부터 BOG를 인출하기 위한 BOG 인출 파이프(11), BOG 인출 파이프에 의해서 공급된 BOG를 제1 온도까지 냉각하기 위한 제1 응축기(111), 제1 응축기(111) 내의 가스를 인출하기 위한 제1 가스 공급 섹션(114), 및 제1 가스 공급 섹션(114)에 의해서 공급된 BOG를 제1 온도보다 낮은 제2 온도까지 냉각하기 위한 제2 응축기(211)를 구비하고, BOG 재응축기(1)는 또한 제1 응축기(111)로 공급되는 제1 냉각제 및/또는 제2 응축기(211)로 공급되는 제2 냉각제의 공급 양 및/또는 온도를 제어하기 위한 냉각 제어 수단을 구비한다.

Description

BOG 재응축기 및 이를 구비한 LNG 공급 시스템
본 발명은 LNG의 BOG를 재응축하기 위한 BOG 재응축기 및 그러한 BOG 재응축기를 구비한 LNG 공급 시스템에 관한 것이다.
액화 천연 가스(LNG) 또는 액화 석유 가스(LPG)와 같은 저온 액체가 저장될 때, 일반적으로 재응축기를 이용하여, 예를 들어 자연적인 외부 열 입력에 의해서 증기화된 비등 가스(boil-off gas)(BOG)를 액화 및 응축시킨다.
LNG를 저장하기 위한 저장 탱크로부터 생성된 BOG를, 액체 질소 또는 액체 공기와 같은 매우 저온인 냉각제와의 열 교환에 의한 재응축 후에, LNG 버퍼 탱크로 돌려 보내기 위한 방법이 알려져 있다(예를 들어, 특허공보 제2002-295799호).
냉각제로서 액체 질소를 이용하는 BOG 재응축기에서, 액체 질소와 LNG 버퍼 탱크로부터 생성된 BOG 사이의 열 교환은 일반적으로 하나의 재응축기 내에서 이루어진다. 이는, 비교적 높은 온도의 BOG 및 매우 낮은 온도의 액체 질소가 매우 빨리 열을 교환하고, BOG의 주 성분인 메탄 및 불순물이 응고되어 배관을 막는다는 문제점을 갖는다.
재응축기 유닛에서 BOG를 과냉시키는 것은 재응축기 유닛 내에서 음압을 생성하고, 이는 재응축기 유닛을 변형 또는 손상시킬 위험이 있다. 재응축기 유닛이 변형 또는 손상을 줄이기 위해서 매우 강한 내압성 구조물을 가져야 하지만, 그러한 구조물을 설계하는 것은 재료의 선택 및 구조물의 복잡성과 관련하여 용이하지 않다.
이러한 상황을 고려할 때, 본 발명의 목적은, 주 성분인 메탄 및 불순물에 의해서 유발되는 재응축기 내의 배관의 막힘을 감소시키는 LNG 재응축기 및 LNG 재응축 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 양태에 따른 BOG 재응축기는 LNG 버퍼 탱크 내의 LNG로부터 증기화된 비등 가스(BOG)를 재응축시키기 위한 BOG 재응축기이고, 그러한 BOG 재응축기는:
- LNG 버퍼 탱크로부터 BOG를 인출하기 위한 BOG 인출 파이프,
- BOG 인출 파이프에 의해서 공급된 BOG를 제1 온도까지 냉각하기 위한 제1 응축기,
- 제1 응축기 내의 가스를 제1 응축기로부터 인출하기 위한 제1 가스 공급 섹션,
- 제1 응축기 내의 LNG를 제1 응축기로부터 LNG 버퍼 탱크로 복귀시키기 위한 제1 복귀 파이프,
- 제1 가스 공급 섹션에 의해서 공급된 BOG를 제1 온도보다 낮은 제2 온도까지 냉각하기 위한 제2 응축기, 및
- 제2 응축기 내의 LNG를 제2 응축기로부터 LNG 버퍼 탱크로 복귀시키기 위한 제2 복귀 파이프를 구비하고;
BOG 재응축기는 또한:
제1 응축기로 공급되는 제1 냉각제 및/또는 제2 응축기로 공급되는 제2 냉각제의 공급 양 및/또는 온도를 제어하기 위한 냉각 제어 수단을 구비한다.
LNG의 BOG는 성분으로서 주로 메탄 및 질소를 포함하고, 예를 들어 액체 질소 또는 액체 공기와 같은 저온 냉각제는 메탄을 응축시킬 필요가 있다. 그러나, 이러한 냉각제는 메탄의 응고점보다 낮은 온도를 가질 수 없기 때문에, 냉각제로서 액체 질소 또는 액체 공기를 이용하는 제2 응축기에 BOG를 직접적으로 도입하는 것은 메탄의 응고를 초래할 수 있다.
제2 응축기 내의 메탄의 응고를 줄이기 위해서, 제1 응축기 내의 BOG 내의 메탄의 일부를 응축시켜, 제2 응축기에 도입되는 BOG 내의 질소의 농도를 높인다. 이는 메탄의 빙점을 효과적으로 낮출 수 있고, 결과적으로, 제2 응축기 내의 메탄의 응고를 용이하게 방지할 수 있다. 구체적으로, BOG가 제2 온도까지 냉각되는 경우에도, 메탄은 제2 응축기 내에서 응고되지 않는다.
본 발명의 이러한 양태에 따라, BOG는 제1 응축기 내에서 제1 온도까지 냉각된다. 제1 온도는 제2 온도보다 높고, 그에 따라 제1 응축기 내에서 메탄을 응고시킬 위험이 없다.
따라서, 본 발명의 이러한 양태에 따라, 제1 응축기 또는 제2 응축기 내에서 메탄을 응고시키지 않으면서, BOG가 재응축될 수 있다.
본 발명의 양태에 따른 BOG 재응축기에서, 제1 응축기는 제1 열 교환기를 가질 수 있고, 제2 응축기는 제2 열 교환기를 가질 수 있으며, 제2 열 교환기로부터 인출되는 냉각제의 적어도 일부가 제1 열 교환기에 도입될 수 있다.
비록 상이한 냉각제들이 제1 열 교환기 및 제2 열 교환기 내에서 이용될 수 있지만, 제2 열 교환기 내의 열 교환을 위해서 사용되는 냉각제가 제1 열 교환기로 도입될 수 있고 열 교환을 위해서 재사용될 수 있다. 그러한 구성에 따라, 제2 열 교환기를 통과한 후에, 냉각제는 제2 응축기 내의 BOG와 열을 교환하고, 그에 따라 온도는 미리 결정된 온도까지 증가된다. 그러한 냉각제는 제1 열 교환기로 도입되고 제1 응축기 내의 BOG와 추가적으로 열을 교환하고, 그에 따라 온도가 더 증가된다.
따라서, 제1 열 교환기의 온도는 불가피하게 제2 열 교환기의 온도보다 높고, 이는 온도 제어를 용이하게 한다. 냉각제의 냉기(cold)가 또한 더 효과적으로 이용될 수 있다.
냉각 제어 수단은:
냉각제를 수집하기 위한 냉각제 버퍼 탱크,
냉각제 버퍼 탱크에 공급되는 냉각제의 도입량을 제어하기 위한 준위 표시 제어기 및 제2 냉각제 유량 제어 밸브,
냉각제를 냉각제 버퍼 탱크로부터 제2 응축기의 제2 열 교환기를 통해서 냉각제 버퍼 탱크로 복귀시키기 위한 순환 경로,
제2 열 교환기와 냉각제 버퍼 탱크 사이의 순환 경로에 배열된 제1 냉각제 유량 제어 밸브,
냉각제 버퍼 탱크로부터 제1 응축기의 제1 열 교환기까지 냉각제를 공급하기 위한 제1 냉각제 복귀 경로,
제2 응축기로부터 방출된 질소 가스를 포함하는 배출 가스의 압력을 측정하기 위한 제2 압력 표시기 제어기, 및
제2 압력 표시기 제어기의 측정을 기초로 냉각제 유량 제어 밸브를 제어하기 위한 제어기를 구비할 수 있다.
냉각제 제어 수단은 또한 제1 냉각제 복귀 채널에 배열된 제1 냉각제 압력 제어 밸브를 구비할 수 있다.
냉각제 압력 제어 밸브는, 냉각제가 특정 압력(또는 특정 범위 내의 압력 또는 미리 결정된 압력)으로 공급되도록, 밸브 개방 위치를 제어할 수 있다. 밸브 개방 위치는, 제1 냉각제 복귀 채널에 배열된 제1 압력 표시기 제어부에 의해서 측정된 압력 측정을 기초로 제어된다.
제2 응축기의 제2 열 교환기에 공급되는 냉각제는 냉각제 버퍼 탱크 내의 냉각제의 액체 상 부분으로부터 공급된다.
제1 응축기의 제1 열 교환기에 공급되는 냉각제는 냉각제 버퍼 탱크 내의 냉각제의 가스 상 부분의 적어도 일부로부터 공급된다.
제2 열 교환기 내의 BOG와 냉각제 사이의 열 교환 중에 제2 응축기에 도입되는 BOG의 양이 급속히 감소되거나 너무 많은 냉각제가 제2 열 교환기에 공급되는 경우에, 제2 응축기 내의 압력은 대기압보다 낮게 떨어질 수 있다(음압). 압력 강하는, 액체 질소 또는 액체 공기와 같이, BOG와 큰 온도차를 가지는 냉각제가 사용되는 경우에, 특히 현저하다. 제2 응축기 내의 압력이 대기압보다 낮을 때, 외부 공기가 혼입되고, BOG 및/또는 LNG와 폭발적으로 반응할 그리고 응축기 자체의 변형 및 재응축기의 손상을 유발할 위험이 있다.
본 발명의 이러한 양태에서, 제2 열 교환기에 도입되는 냉각제의 양을 제2 열 교환기 내의 압력에 따라 조정할 수 있고, 그에 따라 제2 응축기가 음압이 되는 현상을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제2 배출 파이프에 배열된 제2 압력 표시기 제어기에 의해서 측정된 압력이 미리 결정된 제1 압력 문턱값(P1)보다 낮은 경우에, 제2 냉각제 유량 제어 밸브의 개구부가 감소되어 압력을 조정할 수 있고, 측정된 압력이 제2 문턱값(P2; P2는 P1보다 높은 압력이다)보다 높은 경우에, 제2 냉각제 유량 제어 밸브의 개구부가 증가되어 압력을 조정할 수 있다.
제2 냉각제 유량 제어 밸브의 개구부를 폐쇄 또는 감소시키는 것은 제2 열 교환기 내의 냉각제의 압력을 증가시킨다. 결과적으로, 제2 열 교환기 내의 냉각제는 제2 열 교환기로부터 냉각제 버퍼 탱크로의 방향으로 제2 냉각제 전달 채널 내에서 역으로 유동한다. 이는 제2 열 교환기 내의 냉각제와 BOG 사이의 가열 표면적을 감소시켜 열 교환을 제한할 수 있다. 이러한 제한은 제2 응축기 내의 음압 생성을 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따라, 냉각제 유량 제어 밸브의 개구부를 조정하는 것은 제2 응축기가 음압이 되는 현상을 제어할 수 있고, 외부 공기의 혼합 또는 기타에 의해서 유발되는 응축기의 폭발 또는 변형을 제한할 수 있다. 외부 공기의 혼합을 방지하는 것은 또한 혼입된 외부 공기의 응축 및 LNG 내의 불순물의 증가를 제한할 수 있다.
본 발명의 양태에 따른 BOG 재응축기에서, 냉각제는 액체 질소 및/또는 액체 공기일 수 있다.
냉각제는 바람직하게 BOG의 응축 온도보다 낮은 액화 온도를 갖는다. BOG의 응축 온도보다 낮은 액화 온도를 가지는 유체의 예는 액체 질소 및 액체 공기이다. 불활성 및 인화성인, 액체 질소는 안전과 관련하여 그리고 가연성 LNG를 취급하는 장비에서의 사용과 관련하여 특히 유리하다. 액체 질소가 공기로부터의 질소 분리를 필요로 하는 반면, 액체 공기는 분리 작업을 필요로 하지 않고, 그에 따라 에너지와 관련하여 유용하다. 그에 따라, 액체 공기가 액체 질소 대신 이용될 수 있다.
액체 질소가 BOG와 열을 교환한 후에, 액체 질소는, 냉각 및 재액화를 위해서 액체 공기와 열을 교환하는 것에 의해서, 재사용될 수 있다.
냉각제는 액체 질소 및 액체 공기의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 양태에 따른 BOG 재응축기 내의 냉각제가 질소인 경우에, 제2 응축기의 압력이 미리 결정된 하한 값 미만으로 떨어진다면, BOG 재응축기는 제1 냉각제 전달 채널 내의 질소 가스를 제2 응축기에 도입하기 위한 압력 제어 질소 재도입 경로를 가질 수 있다.
본 발명의 이러한 양태에 따라, 제2 응축기 내의 압력이 미리 결정된 하한 값(PTH; 예를 들어 1.03 bar) 미만으로 떨어지는 경우에, 냉각제로서 사용되는 액체 질소가 제2 응축기 내로 도입되어 제2 응축기가 음압이 되는 것을 방지할 수 있다. 그러한 음압 방지 수단이 단독적으로 제공될 수 있거나, 발명 3에서 표시된 음압 방지 수단을 제공한 후에, 발명 3의 수단을 적용한 후에도 압력이 하한 압력보다 낮은 경우에, 그러한 수단이 보충적인 수단으로서 제공될 수 있다. 이러한 경우에, 하한 값(PTH)은 제1 압력 문턱값(P1)보다 낮은 압력 값이다.
본 발명의 양태에 따른 LNG 저장 시스템은 발명 1 내지 발명 6 중 임의의 하나에 따른 BOG 재응축기, LNG를 저장하기 위한 LNG 탱크, LNG 탱크 내의 BOG를 LNG 버퍼 탱크로 도입하기 위한 LNG 탱크 BOG 배출 파이프, 및 LNG 버퍼 탱크 내의 LNG의 액체 상의 적어도 일부를 LNG 탱크에 전달하기 위한 LNG 버퍼 탱크 LNG 배출 파이프를 구비한다.
응축기는, LNG를 LNG 선박 또는 기타로부터 수용하는 LNG 탱크 내에서 LNG를 직접적으로 재응축시키도록 부착되고, 재응축된 BOG를 LNG 탱크로 직접적으로 복귀시킬 수 있다. 대안적으로, 재응축된 BOG가 LNG 버퍼 탱크 내에 일시적으로 수용될 수 있고, 그 후에, 펌프 또는 다른 수단을 이용하여, LNG 버퍼 탱크로부터 LNG 탱크로 복귀될 수 있다. LNG 버퍼 탱크는 유효 흡입양정(net positive suction head)(NPSH)을 보장하기 위한 기능을 갖는다. 재응축된 BOG가 LNG 버퍼 탱크로부터 LNG 탱크로 복귀될 때, LNG 버퍼 탱크는, LNG 탱크 내의 압력 급증을 감소시키기 위해서, LNG 탱크 내에서 가스 상 부분을 수용하기 위한 기능을 갖는다.
도 1은 실시예 1의 BOG 재응축기의 구성예를 도시한 선도이다.
도 2는 실시예 2의 BOG 재응축기의 구성예를 도시한 선도이다.
도 3은 실시예 3의 BOG 재응축기의 구성예를 도시한 선도이다.
도 4는 실시예 4의 LNG 저장 시스템의 구성예를 도시한 선도이다.
도 5는 실시예 1의 BOG 재응축기의 데이터 측정 위치 및 구성을 도시하는 선도이다.
이제, 본 발명의 몇몇 실시예를 이하에서 설명할 것이다. 이하에서 설명된 실시예는 본 발명의 예를 설명한다. 본 발명은 어떠한 방식으로도 이하의 실시예로 제한되지 않고, 본 발명의 본질을 변경하지 않는 범위 내에서 실행되는 다양한 수정예를 포함한다. 이하에서 설명되는 구성이 반드시 본 발명의 본질적인 구성의 전부를 포함하는 것은 아니다.
실시예 1
도 1을 참조하여 실시예 1의 BOG 재응축기를 설명할 것이다.
BOG 재응축기(1)는 LNG 버퍼 탱크(12), 제1 응축기(111), 및 제2 응축기(211)를 갖는다. 제1 응축기(111)는 제1 열 교환기(112)를 갖는다. 제2 응축기(211)는 제2 열 교환기(212)를 갖는다.
LNG 버퍼 탱크(12)는 LNG를 저장할 수 있는 구조를 갖는 임의의 탱크일 수 있고, LNG를 LNG 선박 또는 기타로부터 직접 수용할 수 있으나, LNG 선박으로부터 LNG를 수용하였던 LNG 탱크(미도시)로부터 생성된 BOG로부터 재응축된 재응축 BOG를 일시적으로 보유하기 위한 버퍼 탱크일 수도 있다.
LNG 버퍼 탱크(12) 내에서 생성된 BOG는 BOG 인출 파이프(11)에 의해서 제1 응축기(111)로 도입된다. 제1 응축기(111)에 도입된 BOG의 적어도 일부가 제1 열 교환기(112) 내에서 냉각제와 열 교환을 하여, 제1 온도(예를 들어, -152℃)로 냉각되고 재응축된다. 제1 온도는 일부 BOG가 재응축되는 온도이고, 메탄의 급속 응고를 유발하지 않는 임의의 온도일 수 있고; 예를 들어 -162℃ 내지 -150℃의 범위일 수 있다.
제1 응축기(111) 및 제2 응축기(211)는 도 1에 도시된 바와 같이 LNG 버퍼 탱크(12)의 상부 부분에 병렬로 설치될 수 있다. 이러한 경우에, 제1 가스 공급 섹션(114)은 제1 응축기(111)로부터 인출된 가스를 제2 응축기(211)로 도입하기 위한 가스 공급 파이프일 수 있다.
본 발명의 제1 응축기(111) 및 제2 응축기(211)는 또한 LNG 버퍼 탱크(12)의 상부 부분 내에 직렬로 설치될 수 있다(미도시). 이러한 경우에, 제1 가스 공급 섹션(114)은 제1 응축기(111)와 제2 응축기(211) 사이의 중간 지역에 위치된다.
본 발명의 LNG 버퍼 탱크(12)는, LNG를 공급 및 저장하기 위한 저장 탱크이기만 하다면, 특별히 제한되지 않고, LNG를 저장하기 위한 주 저장 탱크, 또는 제1 응축기 및/또는 제2 응축기 내에서 응축된 BOG가 복귀될 때까지 LNG를 일시적으로 저장하기 위한 버퍼 탱크일 수 있다.
제1 응축기(111) 내에서 재응축된 BOG는 제1 복귀 파이프(113)를 통해서 LNG 버퍼 탱크(12)로 복귀된다. 제1 응축기(111) 내에서 재응축되지 않은, 제1 응축기(111)로 도입된 BOG는 제1 가스 공급 섹션(114)에 의해서 제2 응축기(211)에 도입된다. 제2 응축기(211)에 도입된 BOG는, 제1 응축기(111)를 통한 통과로 인해서, LNG 버퍼 탱크(12) 내의 BOG보다 더 많은 질소 성분을 포함한다.
제2 응축기(211)에 도입된 BOG의 적어도 일부가 제2 열 교환기(212) 내에서 냉각제와 열 교환을 하여, 제2 온도(예를 들어, -185℃)로 냉각되고 재응축된다. 제2 온도는 제1 온도보다 낮고, BOG를 충분히 재응축시킬 수 있는 임의의 온도일 수 있고; 예를 들어, -190℃ 내지 -182℃의 범위일 수 있다. 제2 열 교환기(212) 내의 BOG는 많은 질소 성분을 포함하고, 그에 따라, LNG의 빙점을 낮추는 효과로 인해서, 순수 LNG의 빙점인 -182℃보다 낮은 온도에서도 동결되지 않을 것이다. 재응축된 BOG는 제2 복귀 파이프(213)를 통해서 LNG 버퍼 탱크(12)로 복귀된다.
제2 열 교환기(212) 내에서 사용된 냉각제는 제2 냉각제 버퍼 탱크(501)로부터 제2 열 교환기(212)로 도입되고, 제2 응축기(211) 내의 BOG와의 열 교환 후에, 제2 냉각제 전달 채널(216)을 통해서 제1 열 교환기(112)로 도입된다. 제1 열 교환기(112)에 도입된 냉각제는 제1 응축기(111) 내에서 BOG와 더 많은 열을 교환한다. 제2 열 교환기(212) 내의 제2 온도의 BOG와의 열 교환 후에, 냉각제의 온도는 제2 온도보다 높은 제1 온도까지 상승된다. 제1 온도의 냉각제는 제1 응축기(111) 내의 제1 열 교환기(112) 내의 BOG와 열을 교환한다.
냉각제는 제1 온도 및 제2 온도에서 액체 또는 가스 상태인 임의의 냉각제일 수 있고; 예를 들어, 질소, 공기, 또는 질소 및 공기의 혼합물이 이용될 수 있다. 질소가 냉각제로서 사용되는 경우에, 질소 냉각제는 액체 상태에서 제2 열 교환기(212)로 도입된다. 제2 열 교환기(212) 내의 BOG와의 열 교환 후에, 액체 질소는 제2 냉각제 전달 채널(216)을 통해서 제1 열 교환기(112)에 도입된다. 비록 냉각제가 액체 상태로 제1 열 교환기(112)에 도입될 수 있지만, 냉각제의 일부 또는 전부가 증기화된 상태로 제1 열 교환기(112)에 도입될 수 있다. 제1 열 교환기(111) 내에서의 열 교환 후에, 냉각제의 일부 또는 전부는 증기화된 상태이다. 비록 이러한 냉각제가 폐기될 수 있지만, 냉각제를 다시 냉각시켜 액화하고 재사용할 수 있다.
실시예 2
도 2를 참조하여 실시예 2의 BOG 재응축기(2)를 설명할 것이다. 실시예 1의 BOG 재응축기(1)와 동일한 참조 번호로 표시한 요소는 동일한 기능을 가지며, 다시 설명하지는 않을 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 열 교환기(112)에서 이용되는 냉각제와 제2 열 교환기(212)에서 이용되는 냉각제가 상이할 수 있다. 이러한 경우에, 제1 열 교환기(112) 내로 유동하는 제1 냉각제의 온도가 제1 온도로 제어되고, 제2 열 교환기(212) 내로 유동하는 제2 냉각제의 온도가 제2 온도로 제어된다.
제1 냉각제는 제1 냉각제 채널(504)을 통해서 제1 냉각제 버퍼 탱크(503)로부터 제1 응축기(111) 내의 제1 열 교환기(112)로 공급된다. 제1 냉각제는 제1 냉각제 버퍼 탱크(503) 내에 배치된 온도 제어 메커니즘(미도시)에 의해서 미리 결정된 온도로 제어될 수 있다. 제1 열 교환기(112)가 제1 온도를 가지도록, 제1 냉각제의 유량이 제1 냉각제 채널(504)에 배치된 유량계(미도시)에 의해서 제어될 수 있다.
유사하게, 제2 냉각제는 제2 냉각제 채널(502)을 통해서 제2 냉각제 버퍼 탱크(501)로부터 제2 응축기(211) 내의 제2 열 교환기(212)로 공급된다. 제2 냉각제는 제2 냉각제 버퍼 탱크(501) 내에 배치된 온도 제어 메커니즘(미도시)에 의해서 미리 결정된 온도로 제어될 수 있다. 제2 열 교환기(212)가 제2 온도를 가지도록, 제2 냉각제의 유량이 제2 냉각제 채널(502)에 배치된 유량계(미도시)에 의해서 제어될 수 있다.
실시예 3
도 3을 참조하여 실시예 3의 BOG 재응축기(3)를 설명할 것이다. 실시예 1의 BOG 재응축기(1) 및 실시예 2의 BOG 재응축기(2)와 동일한 참조 번호로 표시한 요소는 동일한 기능을 가지며, 다시 설명하지는 않을 것이다.
냉각제가 제2 열 교환기(212)로부터 제1 열 교환기(112)로 직접적으로 도입될 수 있거나 도 3에 도시된 바와 같이 냉각제 버퍼 탱크(13)를 통해서 도입될 수 있다.
제2 열 교환기(212)로부터 인출된 냉각제는 제2 냉각제 전달 채널(216)에 의해서 냉각제 버퍼 탱크(13)로 도입된다. 냉각제 버퍼 탱크(13)로 도입된 냉각제의 액체 상 부분은 냉각제 버퍼 탱크(13)의 하부 부분 내에서 수집되고, 제2 냉각제 복귀 채널(215)에 의해서 제2 열 교환기(212)로 다시 전달된다. 냉각제 버퍼 탱크(13)로 도입된 냉각제의 가스 상 부분은 냉각제 버퍼 탱크(13)의 상부 부분 내에서 수집되고, 제1 냉각제 복귀 채널(115)에 의해서 제1 열 교환기(112)로 전달된다.
냉각제가 냉각제 버퍼 탱크(13) 내에서 냉각되어 부분적으로 액화될 수 있다. 예를 들어, 액체 공기 또는 액체 질소가 냉각제의 냉각을 위해서 이용될 수 있다. 액체 질소는 냉각제로서 사용될 수 있고, 비록 액체 질소가 액체 질소를 냉각하기 위해서 이용될 수 있으나, 액체 공기가 또한 사용될 수 있다.
냉각제는 냉각제 버퍼 탱크(13) 내로 일시적으로 도입되고 순환되는 냉각제와 혼합되어 제2 열 교환기(212)에 공급된다. 시스템 내의 냉각제의 양은 준위 표시기(301)에 의해서 표시되고, 냉각제 양이 감소되는 경우에, 제2 냉각제 유량 제어 밸브(22)가 개방되어 더 많은 냉각제를 부가한다.
냉각제의 일부가 제2 열 교환기(212) 내에서 BOG와 열 교환하는 것에 의해서 증기화되는 경우에, 냉각제 버퍼 탱크(13) 내의 가스 상 부분의 압력은 제2 냉각제 전달 채널(216)에 의해서 급증되고, 냉각제의 가스 상 부분은 냉각제의 액체 상 부분에 의해서 냉각제 버퍼 탱크(13)의 하부 부분으로부터 위쪽으로 밀린다. 위쪽으로 밀린 냉각제는 제2 냉각제 복귀 채널(215)에 의해서 제2 열 교환기(212)로 도입된다. 따라서, 냉각제는, 펌프와 같은 원동력을 이용하지 않고도, 냉각제 버퍼 탱크(13)와 제2 열 교환기(212) 사이에서 전달될 수 있다.
제1 냉각제 유량 제어 밸브(21)는 제2 냉각제 전달 채널(216) 내에 배열된다. 제1 냉각제 유량 제어 밸브(21)는 정상 동작 중에 완전 개방 상태이다.
너무 많은 BOG가 제2 열 교환기(212) 또는 기타에 의해서 응축되는 것으로 인해서 제2 열 교환기(212) 내의 BOG의 압력이 낮아지는 경우에, 제2 열 교환기(212) 내의 압력이 대기압에 비해서 음압이 된다. 결과적으로, 제2 열 교환기(212) 내의 BOG와 혼합되는 공기로 인해서, 제2 열 교환기(212)에 대한 오염 또는 손상이 발생될 수 있다.
이러한 문제를 교정하기 위해서, 제2 열 교환기(212) 내의 BOG의 압력은 제1 압력 표시기 제어기(304)에 의해서 검출되고, 산술 논리 연산 유닛(303)에 의해서 검출된 BOG 측의 압력이 문턱값보다 낮은 것으로 판단되는 경우에, 제1 냉각제 유량 제어 밸브(21)가 폐쇄되어 압력을 제어한다.
비록 제1 압력 표시기 제어기(304)가 제2 배출 파이프(214) 상에 배열되지만, 제1 압력 표시기 제어기(304)는 제2 열 교환기(212) 내의 압력을 검출할 수 있는데, 이는 제2 배출 파이프(214)의 압력이 제2 열 교환기(212) 내의 압력과 같기 때문이다.
제1 냉각제 유량 제어 밸브(21)를 폐쇄로 제어하는 것에 의해서, 제2 열 교환기(212) 내의 열 교환에 의해서 생성된 비등 가스가 제2 열 교환기(212)의 상부 부분 내에 축적되고, 그 압력은 액체 냉각제를 냉각제 버퍼 탱크(13)로 복귀시킨다. 이는 제2 열 교환기(212) 내의 열 교환을 중단시킬 수 있고, 그에 따라 BOG의 임의의 추가적인 응축을 중단시켜 제2 열 교환기(212) 내의 BOG의 압력이 음압이 되는 것을 방지할 수 있다. 제2 열 교환기(212) 내의 냉각제의 액체 상 부분이 제2 냉각제 복귀 채널(215)에 의해서 냉각제 버퍼 탱크(13)로 역류할 때, 제2 열 교환기(212) 내의 냉각제의 액체 준위가 낮아진다. 결과적으로, 제2 열 교환기(212) 내의 BOG와 액체-상 냉각제 사이의 가열 표면적이 감소되고, 이는 BOG의 과냉 현상을 제어할 수 있다. 제2 열 교환기(212) 내에서 온도가 상승될 때, 제1 냉각제 유량 제어 밸브(21)의 개구부가 증가되어 냉각제의 액체 준위를 높일 수 있고 제2 열 교환기(212) 내의 BOG 온도를 낮출 수 있다.
제2 열 교환기(212)의 온도는 제2 열 교환기(212)의 벽 온도 또는 그 내부의 냉각제의 온도를 검출하는 것에 의해서 측정될 수 있거나, 제2 열 교환기(212)로부터 방출되는 폐 질소 가스의 온도를 검출하는 것으로부터 알 수 있다.
냉각제는 제2 열 교환기(212) 내에서 BOG를 응고시키지 않는 온도에서 동작되어야 하고, 냉각제의 가스-액체 평형을 고려한 압력 제어는 냉각제의 온도를 제어하는데 있어서 유리하다. 이를 위해서, 제1 냉각 공급 채널(115)의 압력을 측정하고 조정하여 제2 열 교환기(212)의 동작 압력을 제어하기 위해서, 냉각제 압력 제어 밸브(25)가 제1 압력 표시기 제어기(302)에 의해서 개방되고 폐쇄된다.
냉각제 압력 제어 밸브(23)가 제3 압력 표시기 제어기(305)에 의해서 개방 및 폐쇄되어 제2 열 교환기(212) 내의 BOG의 압력을 제어한다.
따라서, BOG의 열량이 크게 요동하는 경우에, 제2 냉각제 유량 제어 밸브(21)를 제어하여 온도를 신속하게 조정할 수 있고 BOG를 효과적으로 재응축시킬 수 있다.
제2 냉각제 유량 제어 밸브(21)는 제2 냉각제 전달 채널(216) 내에 배열된다. 제2 열 교환기(212)의 온도가 미리 결정된 온도(T1)(본 실시예에서 -182℃) 미만으로 낮아지거나 제2 열 교환기(212) 내의 압력이 미리 결정된 압력(P1)(본 실시예에서 1.06 bar)보다 낮아지는 경우에, 제2 냉각제 유량 제어 밸브(21)를 폐쇄하거나 그 개구부를 감소시켜 제2 열 교환기(212) 내의 냉각제의 가스 상 부분의 압력을 증가시킬 수 있다. 이는 제2 열 교환기(212) 내의 냉각제의 가스 상 부분을 제2 냉각제 복귀 채널(215)로부터 냉각제 버퍼 탱크(13)로 역류시키고, 제2 열 교환기(212) 내의 냉각제의 액체 준위를 낮춘다. 결과적으로, 제2 열 교환기(212) 내의 BOG와 액체-상 냉각제 사이의 가열 표면적이 감소되고, 이는 BOG의 과냉 현상을 제어할 수 있다. 제2 열 교환기(212) 내에서 온도가 상승될 때, 제2 냉각제 유량 제어 밸브(21)의 개구부가 증가되어 냉각제의 액체 준위를 높일 수 있고 제2 열 교환기(212) 내의 BOG 온도를 낮출 수 있다.
미리 결정된 압력(P1)은 대기압 이상의 임의의 압력일 수 있고, 제2 응축기(211) 내의 압력이 대기압 미만으로 낮아지는 것 그리고 응축기의 변형 또는 손상을 유발하는 것을 제한할 수 있다.
제2 열 교환기(212)의 온도는 제2 열 교환기(212)의 벽 온도 또는 그 내부의 냉각제의 온도를 검출하는 것에 의해서 측정될 수 있거나, 제2 열 교환기(212)로부터 방출되는 폐 질소 가스의 온도를 검출하는 것으로부터 알 수 있다.
제2 응축기(211) 내의 압력이, 심지어 미리 결정된 압력(P1(하한 값(PTH); 하한 값(PTH)은 P1보다 낮은 압력이다)보다 낮은, 하한 값에 도달한 경우에, 제1 열 교환기(112)로부터 방출되는 냉각제(본 실시예에서 질소 가스)가 제2 응축기(212)에 도입된다. PTH는 P1보다 낮은 그리고 대기압보다 높은 임의의 압력일 수 있고, 본 실시예에서 1.03 bar이다. 제2 응축기(211) 내의 압력이 제2 배출 파이프(214)에 배열된 압력 게이지에 의해서 검출되고, 검출된 압력이 PTH보다 낮은 경우에, 제4 냉각제 유량 제어 밸브(24)가 개방되어 제1 냉각제 전달 채널(116) 내의 질소 가스를 제2 배출 파이프(214)를 통해서 제2 응축기(211)에 도입한다. 이는, 제2 응축기(211)가 보다 더 낮은 음압이 되는 것을 방지할 수 있다.
실시예 4
도 4를 참조하여 실시예 4의 LNG 저장 시스템(4)을 설명할 것이다. 실시예 1 내지 실시예 3의 BOG 재응축기(1 내지 3)와 동일한 참조 번호로 표시한 요소는 동일한 기능을 가지며, 다시 설명하지는 않을 것이다.
실시예 4의 LNG 저장 시스템(4)은 전달되는 LNG를 수용하기 위한 LNG 탱크(33), 및 LNG 탱크 내의 BOG를 수용하기 위한 LNG 버퍼 탱크(12)를 갖는다. LNG 탱크(33) 내의 BOG는 LNG 버퍼 탱크(12) 내에 일시적으로 수집되고, 후속하여 실시예 1의 BOG 재응축기(1)에 의해서 재응축된다. LNG 버퍼 탱크(12) 내에서 재응축되고 수집된 재응축 BOG는 펌프(401)를 이용하여 LNG 탱크(33)로 복귀된다. 재응축된 BOG가 LNG 버퍼 탱크(12)로부터 수용될 때, LNG 탱크(33) 내의 액체 상(LNG)의 부피가 증가되고, 가스-상(BOG) 부분의 압력을 증가시킨다. LNG 탱크 내의 압력을 측정하기 위한 압력 게이지(미도시)가 LNG 탱크(33) 내에 배치될 수 있고, LNG 탱크(33) 내의 압력이 미리 결정된 문턱값보다 높은 경우(예를 들어, 1.1 bar)에, LNG 탱크(33) 내의 BOG가 LNG 버퍼 탱크(12)에 의해서 수용되도록 제어를 실시할 수 있다.
예 1
각각의 섹션 내의 압력(barA), 온도(℃), 유량( kg/h), 메탄 농도(중량%), 및 질소 농도(중량%)를 시뮬레이트하여, 80 중량%의 메탄 및 20 중량%의 질소를 가지는 LNG가 실시예 3에 따른 BOG 재응축기(3)를 이용하여 원료로서 저장된 때를 확인하였다. 액체 질소가 냉각제로서 이용되었다.
결과
LNG의 BOG(-150℃ 및 1.2 barA)가 11,740 kg/h의 유량으로 LNG 탱크로부터 LNG 버퍼 탱크(12)로 공급되었을 때, 표 1에 기재된 결과가 도 5의 섹션(A 내지 F 및 a 내지 e)에서의 압력(barA), 온도(℃), 유량(kg/h), 메탄 농도(중량%), 및 질소 농도(중량%)에 대해서 얻어졌다.
도 5의 섹션(A 내지 F)는 BOG의 온도 및 기타를 측정하기 위해서 이용된 위치이고, 도 5의 섹션(a 내지 e)는 질소의 온도 및 기타를 측정하기 위해서 이용된 위치이다. 도 5의 섹션(A 내지 F 및 a 내지 e)의 위치는 다음과 같다.
A는 BOG가 LNG 탱크(미도시)로부터 LNG 버퍼 탱크(12)로 도입되는 곳의 바로 앞에 위치된다. 위치(A)에서의 측정 결과는 (도 5에서 (A)로서 도시된) BOG 인출 파이프(11) 내의 위치에서의 측정 결과와 같다.
B는 제1 응축기(111)와 제2 응축기(211) 사이에서 제1 가스 공급 섹션(114)에 위치된다.
C는 제1 응축기(111)와 LNG 버퍼 탱크(12) 사이에서 제1 복귀 파이프(113)에 위치된다.
D는 제2 응축기(211)의 상부 부분 출구에서 제2 배출 파이프(214)에 위치된다.
E는 제2 응축기(211)와 LNG 버퍼 탱크(12) 사이에서 제2 복귀 파이프(213)에 위치된다.
F는 LNG 버퍼 탱크(12)와 LNG 탱크(미도시) 사이에서 LNG 버퍼 탱크(12)의 하단 출구에 위치된다.
a는, 냉각제 버퍼 탱크(13)와 냉각제 버퍼 탱크(13)의 전방에 배열된 냉각제 유량 제어 밸브(22) 사이에서, 냉각제 액체 질소가 냉각제 버퍼 탱크(13) 내로 도입되는 곳의 바로 앞에 위치된다.
b는 냉각제 버퍼 탱크(13)와 제2 열 교환기(212) 사이에서 제2 냉각제 복귀 채널(215)에 위치된다.
c는 제2 열 교환기(212)와 제1 냉각제 유량 제어 밸브(21) 사이에서 제2 냉각제 전달 채널(216)에 위치된다.
d는 냉각제 버퍼 탱크(13)와 제1 열 교환기(112) 사이에서 제1 냉각제 복귀 채널(115)에 위치된다.
e는 제1 열 교환기(112)의 출구에 위치된다.
[표 1]
Figure pct00001
예 1의 결과를 기초로, LNG의 BOG는, 메탄을 응고시키지 않으면서, 제1 응축기(111) 및 제2 응축기(211) 모두에서 재응축될 수 있다. BOG가 LNG 탱크로부터 LNG 버퍼 탱크(12)로 도입되었을 때 LNG 내의 질소의 농도는 20.0 중량%이었으나, BOG가 제2 응축기(211)로부터 LNG 버퍼 탱크(12)로 복귀되었을 때(도 5의 E), 질소의 농도는 20.6 중량%이었다. 결과적으로, 메탄의 빙점은, 메탄이 질소를 포함하지 않을 때 -182℃였으나, 메탄이 20.6 중량%의 질소를 포함하였을 때 -186℃로 낮아졌다. 그에 따라, 메탄은 -182℃로 냉각된 후에도 얼지 않았고, 액체 상태로 LNG 버퍼 탱크(12)로 복귀될 수 있었다.
1 BOG 재응축기
11 BOG 인출 파이프
12 LNG 버퍼 탱크
13 냉각제 버퍼 탱크
21 제1 냉각제 유량 제어 밸브
22 제2 냉각제 유량 제어 밸브
23 배출 압력 제어 밸브
25 냉각제 압력 제어 밸브
33 LNG 탱크
111 제1 응축기
112 제1 열 교환기
113 제1 복귀 파이프
114 제1 가스 공급 섹션
115 제1 냉각제 복귀 채널
116 제1 냉각제 전달 채널
211 제2 응축기
212 제2 열 교환기
213 제2 복귀 파이프
214 제2 배출 파이프
215 제2 냉각제 복귀 채널
216 제2 냉각제 전달 채널
301 준위 표시기
302 제1 압력 표시기 제어기
303 산술 논리 연산 유닛
304 제2 압력 표시기 제어기
305 제3 압력 표시기 제어기
401 펌프

Claims (6)

  1. LNG 버퍼 탱크 내의 LNG로부터 증기화된 비등 가스(BOG)를 재응축시키기 위한 BOG 재응축기로서,
    상기 LNG 버퍼 탱크로부터 BOG를 인출하기 위한 BOG 인출 파이프,
    상기 BOG 인출 파이프에 의해서 공급된 BOG를 제1 온도까지 냉각하기 위한 제1 응축기,
    상기 제1 응축기 내의 가스를 제2 응축기에 공급하기 위한 제1 가스 공급 섹션,
    상기 제1 응축기 내의 LNG를 상기 제1 응축기로부터 상기 LNG 버퍼 탱크로 복귀시키기 위한 제1 복귀 파이프,
    상기 제1 가스 공급 섹션에 의해서 공급된 BOG를 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도까지 냉각하기 위한 제2 응축기, 및
    상기 제2 응축기 내의 LNG를 상기 제2 응축기로부터 상기 LNG 버퍼 탱크로 복귀시키기 위한 제2 복귀 파이프를 구비하고;
    상기 BOG 재응축기는 또한 상기 제1 응축기로 공급되는 제1 냉각제 및/또는 상기 제2 응축기로 공급되는 제2 냉각제의 공급 양 및/또는 온도를 제어하기 위한 냉각 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 BOG 재응축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 응축기가 제1 열 교환기를 가지며;
    상기 제2 응축기가 제2 열 교환기를 가지고; 그리고
    상기 제2 열 교환기로부터 인출된 냉각제의 적어도 일부가 상기 제1 열 교환기에 도입되는 것을 특징으로 하는 BOG 재응축기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 냉각 제어 수단이:
    냉각제를 수집하기 위한 냉각제 버퍼 탱크,
    상기 냉각제 버퍼 탱크에 공급되는 냉각제의 도입량을 제어하기 위한 준위 표시 제어기 및 제2 냉각제 유량 제어 밸브,
    냉각제를 상기 냉각제 버퍼 탱크로부터 상기 제2 응축기의 제2 열 교환기를 통해서 상기 냉각제 버퍼 탱크로 복귀시키기 위한 순환 경로,
    상기 제2 열 교환기와 상기 냉각제 버퍼 탱크 사이의 순환 경로에 배열된 제1 냉각제 유량 제어 밸브,
    상기 냉각제 버퍼 탱크로부터 상기 제1 응축기의 제1 열 교환기까지 냉각제를 공급하기 위한 제1 냉각제 복귀 경로,
    상기 제2 응축기로부터 방출된 질소 가스를 포함하는 배출 가스의 압력을 측정하기 위한 압력 표시기 제어기, 및
    상기 제2 압력 표시기 제어기의 측정을 기초로 상기 냉각제 유량 제어 밸브를 제어하기 위한 제어기를 구비하는 것을 특징으로 하는 BOG 재응축기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각제가 액체 질소 및/또는 액체 공기인 것을 특징으로 하는 BOG 재응축기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각제가 질소인 경우에, 상기 제2 응축기의 압력이 미리 결정된 하한값보다 낮아진다면, 상기 BOG 재응축기는 상기 제1 냉각제 전달 채널 내의 질소 가스를 상기 제2 응축기에 도입하기 위한 압력 제어 질소 도입 경로를 가지는 것을 특징으로 하는 BOG 재응축기.
  6. LNG 버퍼 탱크, 및 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 BOG 재응축기를 구비하는 LNG 공급 시스템.
KR1020207016115A 2017-11-21 2018-11-06 Bog 재응축기 및 이를 구비한 lng 공급 시스템 KR20200090798A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2017-223296 2017-11-21
JP2017223296 2017-11-21
PCT/EP2018/080252 WO2019101502A1 (en) 2017-11-21 2018-11-06 Bog recondenser and lng supply system provided with same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200090798A true KR20200090798A (ko) 2020-07-29

Family

ID=64172506

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207016115A KR20200090798A (ko) 2017-11-21 2018-11-06 Bog 재응축기 및 이를 구비한 lng 공급 시스템

Country Status (6)

Country Link
JP (1) JP7228983B2 (ko)
KR (1) KR20200090798A (ko)
CN (1) CN111344528B (ko)
SG (1) SG11202003922UA (ko)
TW (2) TWM572423U (ko)
WO (1) WO2019101502A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6595143B1 (ja) * 2019-07-03 2019-10-23 株式会社神戸製鋼所 圧縮機ユニット及び圧縮機ユニットの制御方法
CN114109657B (zh) * 2021-11-12 2023-07-04 中国船舶集团有限公司第七一一研究所 自增压供气系统和方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1004374B (zh) * 1985-04-01 1989-05-31 N·V·菲利浦斯光灯制造厂 气体液化方法及所用的液化器
JPH01320400A (ja) * 1988-06-23 1989-12-26 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 舶用再液化装置
MY115506A (en) * 1998-10-23 2003-06-30 Exxon Production Research Co Refrigeration process for liquefaction of natural gas.
TW573112B (en) * 2001-01-31 2004-01-21 Exxonmobil Upstream Res Co Process of manufacturing pressurized liquid natural gas containing heavy hydrocarbons
JP2002338977A (ja) 2001-05-16 2002-11-27 Kobe Steel Ltd 液化天然ガスのボイルオフガスの再液化方法及び装置
NZ582507A (en) * 2007-07-09 2012-08-31 Lng Technology Pty Ltd A method and system for production of liquid natural gas
US8601833B2 (en) * 2007-10-19 2013-12-10 Air Products And Chemicals, Inc. System to cold compress an air stream using natural gas refrigeration
US9829244B2 (en) * 2010-07-29 2017-11-28 Fluor Technologies Corporation Configurations and methods for small scale LNG production
DE102010044869A1 (de) * 2010-09-09 2012-03-15 Linde Aktiengesellschaft Erdgasverflüssigung
CN103075868B (zh) * 2011-10-25 2015-09-23 中国石油天然气股份有限公司 一种天然气的液化系统和液化方法
KR101344774B1 (ko) * 2012-01-04 2013-12-24 에스티엑스조선해양 주식회사 Ｌｎｇ/ｌｐｇ 겸용선의 재액화 시스템 및 연료 공급 방법
EP2893275A1 (en) * 2012-09-07 2015-07-15 Keppel Offshore&Marine Technology Centre Pte Ltd System and method for natural gas liquefaction
CN104913593B (zh) * 2015-05-15 2018-07-24 新地能源工程技术有限公司 一种bog液化的工艺和装置
CN204678802U (zh) * 2015-05-15 2015-09-30 新地能源工程技术有限公司 一种富氮bog液化的装置
CN104913594B (zh) * 2015-05-15 2017-09-22 新地能源工程技术有限公司 一种富氮bog液化的工艺及装置
CN205090722U (zh) * 2015-10-26 2016-03-16 成都华气厚普机电设备股份有限公司 一种lng船用bog再液化装置
CN105486031A (zh) * 2016-01-07 2016-04-13 惠生（南通）重工有限公司 一种用于flng天然气液化系统及液化方法
CN105758113A (zh) * 2016-03-04 2016-07-13 浙江大学常州工业技术研究院 一种波动入口换热系统及其方法
CN106122756A (zh) * 2016-08-16 2016-11-16 中科赛德（北京）科技有限公司 一种回收bog的液化天然气槽车
WO2018096187A2 (en) * 2017-02-14 2018-05-31 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Lng production system equipped with recondenser
CN210374297U (zh) * 2019-06-21 2020-04-21 武汉市燃气热力规划设计院有限公司 一种用于天然气液化储存基地的bog冷能利用系统

Also Published As

Publication number Publication date
SG11202003922UA (en) 2020-06-29
JP7228983B2 (ja) 2023-02-27
JP2019095055A (ja) 2019-06-20
CN111344528A (zh) 2020-06-26
TW201925707A (zh) 2019-07-01
TWM572423U (zh) 2019-01-01
TWI712769B (zh) 2020-12-11
WO2019101502A1 (en) 2019-05-31
CN111344528B (zh) 2022-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102627295B1 (ko) Bog 재응축기 및 이를 구비한 lng 저장 시스템
JP4996987B2 (ja) Ｌｎｇ貯蔵タンク内に発生するｂｏｇの再液化装置と再液化方法
JP2005517144A (ja) ４０バール以上の一定圧力で流体過冷却二酸化炭素の中断されない供給のための方法およびその方法の適用のためのシステム
JP5794509B2 (ja) ボイルオフガスの再液化装置および方法
AU2012364280B2 (en) Methods for storing cryogenic fluids in storage vessels
KR20200090798A (ko) Bog 재응축기 및 이를 구비한 lng 공급 시스템
CA2929039A1 (en) Method and device for regulating the pressure in a liquefied natural gas vessel
KR101544929B1 (ko) 증발가스 재액화 장치용 냉각 시스템의 성능 유지 장치 및 방법
EP1600713A1 (en) Circulation-type liquid helium reliquefaction apparatus with contaminant discharge function, method of discharging contaminant from the apparatus, and refiner and transfer tube both of which are used for the apparatus
EP2364413B1 (en) Method to increase gas mass flow injection rates to gas storage caverns using lng
KR100758395B1 (ko) 액화천연가스 운반선의 재액화 시스템용 예냉기장치
JP2009216333A (ja) 超電導部材の冷却方法
KR20190014790A (ko) 선박용 증발가스 재액화 시스템 및 방법
KR102286692B1 (ko) 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 부유물
KR102433265B1 (ko) 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 부유물
WO2023282280A1 (ja) ２次冷媒の冷却循環装置及び冷却循環方法
US20240093836A1 (en) Device for transferring liquid helium, with reduced transfer losses
KR20190123452A (ko) 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 부유물
KR101876970B1 (ko) 선박용 엔진의 연료 공급 시스템 및 방법
KR101938177B1 (ko) 증발가스 재액화 시스템 및 엔진의 연료 공급 방법
JP2691389B2 (ja) フッ素系ガスの回収方法及びその装置
JP2023057807A (ja) 二酸化炭素ガスおよび／または液化二酸化炭素の冷却システム、冷却方法、およびその冷却システムを備える液化二酸化炭素貯蔵タンク、その液化二酸化炭素貯蔵タンクを備える船舶
KR20240024823A (ko) 극저온 열교환기 내부의 극저온 유체의 적어도 하나의 성분의 결빙을 방지하기 위한 방법 및 시스템
JP5726019B2 (ja) 熱交換器試験装置、及び熱交換器試験方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application