KR20200121439A - 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물에 관한 것으로서, 해양 구조물에 마련되어 가스정으로부터 가스를 공급받아 처리하는 시스템으로서, 상기 가스정에서 생산되는 가스에 포함된 수분을 흡착하는 흡착칼럼을 갖는 수분 제거부; 및 수분이 제거된 가스를 액화하고 기액분리하는 액화부를 포함하며, 상기 액화부는, 수분이 제거된 가스를 냉매와 열교환하는 액화기; 및 열교환한 가스를 기액분리하는 기액분리기를 포함하고, 기액분리한 증발가스를 수요처로 공급하되, 적어도 일부의 증발가스를 냉매에 혼합하는 것을 특징으로 한다.

Description

가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물{gas treatment system and offshore plant having the same}
본 발명은 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물에 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 가스정(well)으로부터 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 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 해상에서 천연가스를 생산하는 과정에서 재생 시 사용된 재생가스의 열을 회수하거나, 액화된 천연가스에서 분리된 증발가스 또는 액화된 천연가스 일부로 재생가스를 냉각하여, 에너지 효율을 대폭 개선한 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 목적은, 증발가스를 천연가스의 액화용 냉매에 보충함으로써 냉매 조성을 최적으로 유지하여 운전비용 등을 절감할 수 있는 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 목적은, 고온 증발가스를 저장탱크의 서로 다른 높이에 적절히 주입하여 저장탱크에서의 롤-오버를 방지할 수 있는 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 목적은, 가스정에서 생산되는 가스로부터 분리되는 이산화탄소를 별도 포집하여 저장하거나 하이드레이트 발생 억제용 물질인 메탄올 생성에 소비함으로써 환경 규제를 충족시킬 수 있는 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 가스 처리 시스템은, 해양 구조물에 마련되어 가스정으로부터 가스를 공급받아 처리하는 시스템으로서, 상기 가스정에서 생산되는 가스에 포함된 수분을 흡착하는 흡착칼럼을 갖는 수분 제거부; 및 수분이 제거된 가스를 액화하고 기액분리하는 액화부를 포함하며, 상기 액화부는, 수분이 제거된 가스를 냉매와 열교환하는 액화기; 및 열교환한 가스를 기액분리하는 기액분리기를 포함하고, 기액분리한 증발가스를 수요처로 공급하되, 적어도 일부의 증발가스를 냉매에 혼합하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 액화부는, 상기 액화기로 유입되는 가스를 상기 기액분리기에서 기액분리한 증발가스와 열교환하는 예냉기를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 액화부는, 냉매를 압축하는 냉매 압축기; 압축된 냉매를 냉각하는 냉매 쿨러; 및 상기 냉매 압축기, 상기 냉매 쿨러, 상기 액화기를 연결하며 냉매가 순환하는 냉매 순환라인을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 액화부는, 분자당 탄소수가 1 내지 4인 탄화수소 물질이 혼합된 혼합냉매(MR: Mixed Refrigerant)를 사용할 수 있다.
구체적으로, 상기 액화부는, 상기 냉매 쿨러에서 냉각된 냉매를 기액분리하여 액상의 냉매를 상기 액화기에 전달하는 냉매 분리기; 및 상기 냉매 분리기에 냉매를 공급하는 냉매 보충부를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 기액분리기는, 분자당 탄소수가 1인 메탄을 갖는 증발가스를 상기 냉매에 전달하며, 상기 냉매 보충부는, 분자당 탄소수가 2 내지 4인 탄화수소 물질을 냉매로 보충할 수 있다.
구체적으로, 상기 액화부는, 상기 기액분리기에서 상기 수요처로 연결되는 증발가스 공급라인; 및 상기 증발가스 공급라인에서 분기되어 상기 냉매 순환라인에 연결되어 증발가스를 냉매에 혼합하는 증발가스 분기라인을 더 포함하고, 상기 증발가스 공급라인은, 상기 예냉기를 경유하여 상기 수요처로 연결될 수 있다.
구체적으로, 상기 증발가스 분기라인은, 상기 냉매 순환라인에서 상기 액화기와 상기 냉매 압축기 사이에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 해양 구조물은, 상기 가스 처리 시스템을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물은, 천연가스로부터 수분을 흡착하는 공정에서, 흡착부의 재생을 위한 재생가스를 효율적으로 냉각함으로써, 에너지 사용 효율을 혁신적으로 개선할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물은, 증발가스를 냉매에 보충하여 액화 공정의 생산 가용도를 매우 높일 수 있으며 액화 구성의 사이징 감소가 가능하다.
또한 본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물은, 고온의 증발가스를 저장탱크에 주입해 롤-오버를 억제하여 저장탱크의 압력 안정화 및 증발가스 처리용량 최소화를 구현할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물은, 가스 생산 시 가스로부터 이산화탄소를 분리하여 대기로 배출하는 대신, 이산화탄소를 포집해 저장하거나 하이드레이트 생성을 억제할 수 있는 메탄올로 변화시켜서, 환경 오염을 방지하고 설비 컴팩트화 및 운영 비용 절감을 가능케 할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 부분 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 부분 개념도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 부분 개념도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 부분 개념도이다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 부분 개념도이다.
도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 부분 개념도이다.
도 10은 본 발명의 제7 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 부분 개념도이다.
도 11은 본 발명의 제8 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 부분 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 등의 탄화수소로서 비등점이 상온보다 낮은 물질을 의미할 수 있으며, 다만 편의상 본 발명은 LNG(메탄)를 최종적으로 생산 및 저장하는 것으로 한정하여 설명한다. 또한 본 명세서에서 가스는, 용어 표현에도 불구하고 그 상태가 기상으로 한정되지 않는다.
이하에서 고압(HP: High pressure), 저압(LP: Low pressure), 고온, 저온은 상대적인 것으로서, 절대적인 수치를 나타내는 것은 아님을 알려둔다.
본 발명은 이하에서 설명하는 가스 처리 시스템과, 가스 처리 시스템이 탑재된 해양 구조물을 포함할 수 있다. 먼저 본 발명의 해양 구조물에 대해 간략히 설명한다.
해양 구조물은 심해 또는 연안 등에 계류/고정되며, 가스정에서 생산되는 가스를 전달받아 가공, 정제, 액화하여 저장하고 수요처로 공급하는 시설로서, FLNG, FSRU, Fixed Platform 등과 같은 해양플랜트를 의미할 수 있다. 물론 본 발명의 해양 구조물은, 가스의 처리 구성이 탑재될 수 있다면 일반 상선도 포괄하는 개념으로 사용될 수 있다.
해양 구조물은 선체인 헐사이드(Hull side)와 선체 위에 마련되는 탑사이드(Top side)를 포함한다. 해양 구조물의 헐사이드에는 저장부가 주로 마련될 수 있고, 일례로 액화가스 저장탱크 등이 마련된다. 액화가스 저장탱크는 생산 가스를 정제, 액화하여 저장해두는 구성이며, 가스를 극저온 액체 상태에서 안정적으로 저장하기 위하여 멤브레인 타입으로 마련될 수 있지만, 이로 한정하는 것은 아니다.
액화가스 저장탱크는 선체의 길이 방향으로 복수 개가 마련될 수 있고, 또한 선체의 좌우 방향으로 둘 이상이 마련될 수 있다. 액화가스 저장탱크의 수나 배치는, 해양 구조물이 처리해야 하는 생산 가스의 규모에 따라 다양하게 결정될 수 있다.
탑사이드는, 가스를 처리하는 구성을 포함한다. 탑사이드에는 후술할 가스 처리 시스템이 포함될 수 있으며, 가스 처리 시스템의 세부 구성에 대해서는 이하에서 자세히 설명하도록 한다.
헐사이드의 상부에는 탑사이드 외에도 거주구인 선실, 엔진의 배기를 배출하는 엔진 케이싱, 그리고 플레어 타워 등이 더 마련될 수 있지만, 헐사이드 상부면의 대부분은 탑사이드의 설치를 위해 활용될 수 있다.
이하에서는 도 1 내지 도 7을 참고하여 본 발명의 가스 처리 시스템에 대해 자세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 부분 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 해양 구조물에 마련되어 가스정(W)으로부터 가스를 공급받아 처리하는 시스템으로서, 수분 제거부(10), 액화부(20)를 포함한다. 물론 도면에 도시되진 않았으나, 가스정(W)에서 생산된 가스를 처리하기 위한 기타 시설들(수은 제거부, 저온 증류부 등)이 얼마든지 추가될 수 있음은 물론이다.
수분 제거부(10)는, 가스정(W)에서 생산되는 가스에 포함된 수분을 제거한다. 수분 제거부(10)는 가스로부터 수분을 제거하기 위해 인렛 필터(11) 및 흡착칼럼(12)을 사용할 수 있다.
가스정(W)으로부터 수분 제거부(10)로는 가스 공급라인(L10)이 연결될 수 있는데, 가스 공급라인(L10) 상에서 인렛 필터(11)와 흡착칼럼(12)은 직렬로 배치될 수 있다. 인렛 필터(11)는 가스로부터 수분을 1차로 제거하며, 인렛 필터(11)에서 제거된 수분은 수분 배출라인(L12)을 통해 외부로 배출된다.
흡착칼럼(12)은 인렛 필터(11)를 거친 가스로부터 수분을 2차로 제거하며, 흡착을 이용하여 수분을 분리해낼 수 있다. 이때 흡착칼럼(12)은 공지된 흡착제를 이용하며, 하나 이상으로 구비될 수 있다. 일례로 3개의 흡착칼럼(12)이 구비될 수 있으며, 가스 공급라인(L10)은 분기되어 복수 개의 흡착칼럼(12)에 각각 연결된다. 흡착칼럼(12)을 복수 개로 구비하는 것은 흡착칼럼(12)의 재생 시 다른 흡착칼럼(12)으로 수분 제거가 가능하도록 하기 위함이다.
흡착칼럼(12)은 흡착제를 통한 수분 흡착이 한정되어 있으므로, 흡착제에 충분한 수분이 흡착되면 더 이상의 수분 흡착이 어렵다. 따라서 흡착제로부터 수분을 제거하여 흡착칼럼(12)이 다시 수분 제거가 가능한 상태로 되돌리는 재생이 필요하다.
이를 위해 본 실시예는 고온의 재생가스를 흡착칼럼(12)에 공급하여, 흡착제에 흡착된 수분이 열에 의하여 가열되어 증발해 흡착제로부터 분리되도록 할 수 있으며, 증발한 스팀은 재생가스와 함께 흡착칼럼(12)으로부터 배출될 수 있다.
이러한 흡착칼럼(12)의 재생을 위하여 수분 제거부(10)는, 재생가스 공급부(13), 재생가스 냉각부(14), 수분 분리부(15)를 포함한다.
재생가스 공급부(13)는, 흡착칼럼(12)에 흡착된 수분을 기화시켜 분리하기 위한 고온의 재생가스를 흡착칼럼(12)에 공급할 수 있다. 이때 재생가스는 충분히 건조된 가스로서, 가스정(W)에서 생산된 후 수분 제거부(10)를 거친 가스를 활용하는 것도 가능하다.
재생가스는 250도씨 내지 280도씨의 온도로 가열되어 흡착칼럼(12)으로 공급될 수 있으며, 이를 위해 재생가스 공급부(13)는 재생가스를 가열하기 위한 재생가스 히터(131)를 구비한다.
재생가스 히터(131)는 연료를 소비하여 재생가스를 가열하는 것으로서, 이때 연료는 가스정(W)에서 생산된 가스 중 일부이거나, 별도로 마련되는 연료일 수 있다.
재생가스 히터(131)는 연료의 연소로 인해 발생하는 열을 활용하여 재생가스를 250도씨 이상으로 가열함으로써, 흡착칼럼(12)에 재생가스가 공급되었을 때 흡착제에 붙은 수분이 스팀으로 변화되도록 할 수 있다.
가스정(W)으로부터 전달되는 가스는 가스 공급라인(L10)을 따라 인렛 필터(11)를 경유한 뒤 분기되어 각각의 흡착칼럼(12)으로 전달되는데, 재생가스는 가스 공급라인(L10)과 반대로 마련되는 재생가스 공급라인(L11)을 통해 각각의 흡착칼럼(12)에 재생가스를 공급할 수 있다. 다만 흡착칼럼(12)의 흡착과 재생은 동시에 이루어지지 않으므로, 가스 공급라인(L10) 중 적어도 일부가 재생가스 공급라인(L11)으로 활용될 수 있다.
가스 공급라인(L10)은 인렛 필터(11) 하류에서 분기된 후 각 흡착칼럼(12)을 경유한 뒤 다시 합류되어 액화부(20)로 전달되는데, 재생가스 공급라인(L11) 역시 마찬가지로 마련된다. 즉 재생가스 공급라인(L11)은 재생가스 히터(131)의 하류에서 분기된 후 가스 공급라인(L10)을 통해 각 흡착칼럼(12)을 경유한 뒤, 다시 합류되어 재생가스 냉각부(14)를 거쳐 수분 제거부(10)로 전달된다.
재생가스 냉각부(14)는, 스팀과 함께 흡착칼럼(12)에서 배출된 재생가스를 냉각하여 스팀을 응축시켜 수분을 생성한다. 고온의 재생가스가 흡착칼럼(12)에 흡착된 수분을 스팀으로 변화시킨 뒤 스팀과 함께 흡착칼럼(12)으로부터 빠져나오면, 흡착칼럼(12)의 재생은 완료되며, 재생가스는 스팀이 가득한 상태가 된다.
이때 재생가스 냉각부(14)는 재생가스에 포함된 스팀을 분리해 재생가스를 건조시킬 수 있으며, 재생가스에서 스팀을 분리하는 것은 재생가스의 냉각을 통해 이루어진다.
재생가스의 냉각을 위해 재생가스 냉각부(14)는 공냉 쿨러(141)를 구비할 수 있다. 즉 재생가스는 재생가스 공급라인(L11)을 따라 흡착칼럼(12)에서 배출된 후 공냉 쿨러(141)에서 100도씨 이하로 냉각되어, 재생가스에 포함된 스팀이 수분으로 응축될 수 있다.
공냉 쿨러(141)를 이용함에 따라 재생가스의 냉각은 외기 온도에 영향을 받게 된다. 이 경우 공냉 쿨러(141)는, 외기 온도 및 재생가스의 유량 등을 고려해 부하가 달라질 수 있으며, 또는 공냉 쿨러(141)로 유입되는 재생가스의 유량이 밸브 등에 의해 조절되는 것도 가능하다.
수분 분리부(15)는, 재생가스 냉각부(14)에 의하여 응축된 수분을 재생가스에서 분리해낸다. 재생가스(기상)와 수분(액상)은 상이 다르므로, 수분 분리부(15)는 기액분리를 구현하는 수분 분리기(151)를 이용할 수 있다.
수분 분리기(151)에서 분리된 기상의 재생가스는 재생가스 공급라인(L11)을 따라 배출되며, 배출된 재생가스는 재생가스 히터(131)로 다시 유입되어 재활용될 수 있다.
또는 재생가스는 가스정(W)에서 생산된 가스를 활용한 것이어서 발열량을 가지므로, 발전기나 보일러 등의 수요처(D)에서 소비되는 것도 가능하다. 즉 흡착칼럼(12)의 재생에 사용된 후 수분이 분리된 재생가스는, 재활용 또는 소비될 수 있다.
액화부(20)는, 수분이 제거된 가스를 액화한다. 액화부(20)는 질소, 프로판, 혼합냉매 등 제한되지 않는 다양한 냉매를 이용하여 기상의 가스를 액상으로 액화시킬 수 있다. 이하에서 액화부(20)는 가스와 열교환하면서 상변화하는 물질을 냉매로 사용함을 가정하여 설명한다.
액화부(20)는 가스와 냉매를 열교환하는 액화기(21)를 구비하며, 액화기(21)는 수분이 제거된 가스를 냉매와 열교환하여 액화시킬 수 있다. 수분이 가스에 포함될 경우 가스가 액화되면 수분의 응결로 액화기(21)가 파손될 수 있는 바, 수분 제거부(10)는 액화부(20)의 상류에 마련된다.
액화기(21)에 냉매를 공급하기 위해, 냉매 순환라인(L21)이 마련된다. 즉 액화기(21)는 수분이 제거된 가스가 유입되는 가스 공급라인(L10)과 냉매 순환라인(L21)이 유동하는 2 stream 구조를 갖는다.
냉매 순환라인(L21)에는 냉매를 압축하는 냉매 압축기(211)와, 압축된 냉매를 냉각하는 냉매 쿨러(212), 냉각된 냉매를 기액 분리하는 냉매 분리기(213)를 포함하며, 냉매 분리기(213)에서 분리된 액상의 냉매가 액화기(21)로 전달된다.
액상의 냉매는 액화기(21)에서 가스를 액화시킴에 따라 기화될 수 있고, 액화기(21)에서 배출된 기상의 냉매는, 냉매 분리기(213)에서 분리된 기상의 냉매와 혼합되어 냉매 압축기(211)로 회수될 수 있다.
추가로 냉매 순환라인(L21)에는 압축된 냉매의 압력을 낮춰 냉매의 온도를 떨어뜨리는 냉매 팽창기(부호 도시하지 않음)가 마련될 수 있고, 냉매 팽창기는 감압밸브 등일 수 있다.
액화기(21)에서 냉매와 열교환하여 액화된 가스는 기액분리기(22)로 유입된다. 가스에는 질소 등과 같이 비등점이 매우 낮은 성분이 혼합되어 있기 때문에, 냉매에 의한 열교환으로 메탄 등의 주성분은 액화되더라도 기상으로 잔류한 성분이 존재할 수 있다.
따라서 기액분리기(22)는, 기상으로 잔류한 가스를 증발가스(플래시가스)로서 분리해낼 수 있으며, 액상의 액화가스를 액화가스 저장탱크 등의 저장부(S)로 전달할 수 있다.
다만 증발가스 역시 가스정(W)에서 생산된 가스로부터 파생된 것이어서 발열량을 가지므로, 기액분리기(22)에서 분리된 증발가스는 발전기, 엔진 등의 수요처(D)에서 소비될 수 있고, 이를 위해 기액분리기(22)에서 수요처(D)까지 증발가스 공급라인(L22)이 마련될 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 가스정(W)에서 생산되는 가스에 포함된 수분을 흡착 제거한 뒤 액화하며, 재생가스를 활용해 흡착 성능을 지속적으로 유지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 부분 개념도이다.
이하에서는 본 실시예가 앞선 실시예 대비 달라지는 점 위주로 설명하며, 설명을 생략한 부분은 앞선 내용으로 갈음한다. 이는 후술하는 다른 실시예에서도 마찬가지임을 알려둔다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 재생가스 냉각부(14)가 앞선 실시예에서의 공냉 쿨러(141)를 대신하여 수냉 쿨러(142)를 포함한다.
앞선 실시예의 경우 재생가스 냉각부(14)는, 수분을 머금은 재생가스에 대해 외기를 이용하여 냉각을 구현한다. 그런데 이 경우 외기의 온도에 따라 재생가스로부터의 수분 분리 효율이 달라질 수 있다.
또한 해양 구조물 내에는 스팀의 수요가 많은데, 재생가스에서 응축되는 수분을 스팀으로 변화시키려면 가열이 필요하다. 따라서 본 실시예는 이러한 에너지 사용을 고려하여, 수냉 쿨러(142)를 두어 재생가스에서 분리된 수분을 재생가스와 열교환하여, 재생가스에 포함된 스팀은 응축시키고, 재생가스와 열교환한 수분은 스팀으로 변화시켜 스팀 수요처(D)로 공급할 수 있다.
다만 재생가스에서 분리되는 수분만으로는, 흡착칼럼(12)을 거치면서 스팀을 함유하는 재생가스를 충분히 건조시킬 수 없으므로, 본 실시예의 수냉 쿨러(142)는, 재생가스에서 분리된 수분과 외부로부터 유입되는 수분을 재생가스와 열교환하여 재생가스에 포함된 스팀을 응축시킬 수 있다.
이때 외부에서 수냉 쿨러(142)까지는 수분 유입라인(L13)이 연결되고, 수분 분리기(151)에서 수분 유입라인(L13)으로는 수분 배출라인(L12)이 합류될 수 있다. 또한 외부는 별도의 수분 공급부(142a)로서, 스팀 소비처에서 배출된 응축수를 전달받는 구성이거나, 청수탱크 등일 수 있으며, 외부로부터의 수분 공급량은 재생가스의 유량, 가스정(W)의 상태, 가스정(W)에서 공급되는 가스의 수분함유량 등에 따라 밸브를 이용해 조절 가능하다.
수냉 쿨러(142)에서 생성된 스팀은 스팀 공급라인(L14)을 통해 보일러 등의 스팀 소비처로 공급될 수 있는데, 재생가스 공급부(13)도 스팀의 열을 활용할 수 있다. 이를 위해 재생가스 공급부(13)는, 재생가스를 스팀으로 가열하는 스팀 히터(132)를 구비하며, 수냉 쿨러(142)에서 스팀 히터(132)까지 스팀 공급라인(L14)이 연결된다.
스팀 히터(132)는, 재생가스 냉각부(14)에서 생성된 스팀을 저온의 재생가스와 열교환하여 고온의 재생가스를 생성할 수 있다. 다만 흡착칼럼(12)에 필요한 재생가스의 온도는 250도씨 이상이므로, 스팀 히터(132)의 하류에는 앞서 설명한 재생가스 히터(131)가 마련될 수 있다.
따라서 재생가스는, 스팀 히터(132)에서 가열, 수냉 쿨러(142)에서 냉각되며, 수냉 쿨러(142)는 고온 재생가스의 열을 이용해 수분을 스팀으로 만들고, 스팀 히터(132)는 수냉 쿨러(142)에서 생성된 스팀을 이용해 재생가스를 고온으로 만들 수 있다.
이때 스팀 히터(132)에 공급된 스팀은 재생가스와 열교환면서 응축될 수 있으며, 응축된 수분은 수냉 쿨러(142)로 리턴되어 순환될 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 재생가스의 수분 분리를 위한 냉각 시 재생가스에서 분리된 수분을 활용하고, 재생가스의 가열 시 재생가스의 냉각 과정에서 생성된 스팀을 활용하여, 외기 온도에 영향을 받지 않고 안정적인 수분 제거가 가능하며, 에너지 효율을 극대화할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 부분 개념도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 재생가스 냉각부(14)가 공냉 쿨러(141)를 사용하며, 가스 열교환기(143)를 더 포함할 수 있다.
재생가스 냉각부(14)는, 액화부(20)에서 기액분리된 증발가스 중 적어도 일부와 재생가스를 열교환할 수 있다. 액화부(20)의 기액분리기(22)에서는 액화가스와 증발가스가 분리되고 액화가스는 저장부(S)로, 증발가스는 수요처(D)로 공급될 수 있는데, 수요처(D)가 요구하는 가스의 온도는, 기액분리기(22)에서 분리되고 가스의 비등점에 근접한 증발가스의 온도보다 높을 수 있다.
따라서 기액분리기(22)에서 분리된 증발가스는 가열 후 수요처(D)로 공급되어야 하며, 본 실시예는 이러한 에너지 흐름을 고려해 증발가스를 재생가스의 냉각에 활용할 수 있다.
재생가스 냉각부(14)는, 재생가스를 냉각하여 스팀을 응축시키는 공냉 쿨러(141)와, 공냉 쿨러(141)의 하류에 마련되며 증발가스와 재생가스를 열교환하는 가스 열교환기(143)를 가질 수 있다.
또한 기액분리기(22)에서 수요처(D)로 연결되는 증발가스 공급라인(L22)에는 가스 열교환기(143)로 연결되는 증발가스 분기라인(L22a)이 분기되며, 증발가스 공급라인(L22) 및 증발가스 분기라인(L22a)에는 각각 증발가스 공급밸브(V22)와 증발가스 분기밸브(V22a)가 마련되어, 가스 열교환기(143)나 수요처(D)로 공급되는 증발가스의 유량이 조절될 수 있다.
증발가스 공급라인(L22)은 기액분리기(22)에서 액화기(21)를 경유해 수요처(D)로 공급될 수 있으며, 이를 통해 저온의 증발가스가 수분이 제거되고 액화기(21)로 유입된 가스의 냉각에 활용되도록 할 수 있으며, 가스 열교환기(143)를 경유하지 않고 수요처(D)로 공급되는 증발가스를 가열시킬 수 있다.
반면 증발가스 분기라인(L22a)은 기액분리기(22)에서 가스 열교환기(143)로 연결되어, 저온의 증발가스가 고온의 재생가스와 열교환됨에 따라 가열되도록 한다. 이후 가열된 증발가스는, 증발가스 공급라인(L22)과 합류되어 수요처(D)로 증발가스를 전달할 수 있다.
물론 증발가스 공급라인(L22)과 증발가스 분기라인(L22a)이 연결되는 수요처(D)는 서로 다를 수 있고, 이 경우 증발가스 공급라인(L22)과 증발가스 분기라인(L22a)은 합류되지 않고 각각의 수요처(D)로 연결될 수도 있다.
이러한 구성을 통해 액화부(20)는, 기액분리한 증발가스를 수요처(D)로 공급하되, 적어도 일부의 증발가스는 가스 열교환기(143)로 전달할 수 있으며, 다만 증발가스 공급라인(L22)이 액화기(21)를 경유함에 따라, 액화부(20)는 기액분리한 증발가스를 액화기(21)에서 가열한 후 수요처(D)로 공급하되, 적어도 일부의 증발가스는 가스 열교환기(143)로 전달하여 가스 열교환기(143)에서 가열되도록 할 수 있다.
즉 기액분리기(22)에서 분리된 증발가스 중 일부는 액화기(21)에서 가열된 후 수요처(D)로, 나머지는 가스 열교환기(143)에서 가열된 후 수요처(D)로 공급되며, 가스 열교환기(143)에서 가열된 증발가스의 온도는 수요처(D)의 요구온도보다 높을 수 있지만, 액화기(21)에서 가열된 증발가스와 혼합되면서 수요처(D)의 요구온도에 적합해질 수 있다. 물론 증발가스의 온도를 수요처(D)의 요구온도에 맞추기 위한 가열/냉각 수단이 증발가스 공급라인(L22)과 증발가스 분기라인(L22a)의 합류지점 하류에 추가될 수도 있다.
본 실시예에서 증발가스가 가스 열교환기(143)로 분기되어 재생가스의 냉각에 사용되는 것은, 외기 온도를 고려하고자 함이다. 외기 온도가 높은 경우, 공냉 쿨러(141)로는 재생가스의 냉각을 충분히 구현할 수 없기 때문에, 본 실시예는 가스 열교환기(143)를 두어 재생가스가 증발가스로 예냉된 후 공냉 쿨러(141)에 의해 충분히 냉각됨으로써, 재생가스로부터 수분 분리가 원활해지도록 할 수 있다.
이를 위해 가스 열교환기(143)로 유입되는 증발가스의 유량은 외기 온도에 따라 달라질 수 있으며, 구체적으로 증발가스 분기밸브(V22a)가 공냉 쿨러(141)로 유입되는 외기 온도에 따라 개도 조절되어, 가스 열교환기(143)로 전달되는 증발가스 유량을 조절할 수 있다. 이때 증발가스 분기밸브(V22a) 등의 개도 조절은 Ratio controller(부호 도시하지 않음)에 의해 이루어질 수 있다.
일례로 외기 온도가 기준값보다 높으면 증발가스 분기밸브(V22a)는 개도를 확장하여, 재생가스가 증발가스로 충분히 예냉된 후 공냉 쿨러(141)에서 냉각되어 재생가스 내 스팀이 응결되도록 할 수 있다. 반면 외기 온도가 기준값보다 낮으면 증발가스 분기밸브(V22a)는 개도를 닫아, 재생가스가 증발가스와의 열교환 없이 공냉 쿨러(141)에서만 냉각되어 수분이 분리되도록 할 수 있다.
증발가스 분기밸브(V22a)의 개도 조절은, 직접 측정한 외기 온도에 의해 이루어질 수 있고, 또는 외기 온도를 간접적으로 나타내는 해양 구조물의 위치에 의하여 이루어지는 것도 가능하다.
이와 같이 본 실시예는, 스팀을 머금은 재생가스를 공냉 쿨러(141)로 냉각해 스팀을 수분으로 응결시키되, 외기 온도가 높을 경우를 대비하여 액화 시 발생하는 증발가스로 재생가스를 예냉함으로써, 수분 분리 효율을 보장할 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 부분 개념도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 앞선 실시예와 달리 재생가스 냉각부(14)의 가스 열교환기(143)가 증발가스를 대신해 액화가스를 사용하여 재생가스를 예냉할 수 있다.
재생가스 냉각부(14)는, 액화부(20)에서 기액분리된 액화가스 중 적어도 일부와 재생가스를 열교환하여 재생가스를 냉각할 수 있고, 가스 열교환기(143)는 증발가스가 아닌 액화가스를 재생가스와 열교환해 재생가스를 예냉시킬 수 있다.
이를 위해 액화부(20)는, 기액분리기(22)에서 분리된 액화가스를 저장부(S)로 전달하는 가스 공급라인(L10)에서 분리되어 액화가스 중 적어도 일부를 가스 열교환기(143)로 전달하는 액화가스 분기라인(L10a)을 구비할 수 있고, 액화가스 분기라인(L10a)에는 가스 열교환기(143)로 전달되는 액화가스 유량을 조절하는 액화가스 분기밸브(V10a)가 마련된다.
액화가스 분기라인(L10a)은 가스 열교환기(143)에 액화가스를 전달해 재생가스를 냉각시킬 수 있는데, 재생가스에서 열교환된 액화가스는 기화할 수 있고, 수요처(D)로 공급될 수 있다.
즉 액화가스 분기라인(L10a)은 가스 열교환기(143)를 경유한 액화가스를 수요처(D)로 공급하기 위해, 가스 공급라인(L10)에서 분기되어 가스 열교환기(143)를 경유해 수요처(D)로 연결되며, 수요처(D)의 상류에서 증발가스 공급라인(L22)에 합류될 수 있다.
다만 증발가스 공급라인(L22)은 기액분리기(22)에서 액화기(21)를 거쳐 수요처(D)로 연결될 수 있는데, 액화가스 분기라인(L10a)은 도면에 나타난 것과 같이 증발가스 공급라인(L22)에서 액화기(21)의 상류에 합류되어, 재생가스와 열교환된 액화가스가 액화기(21)에서 추가 가열된 후 수요처(D)로 공급될 수도 있다.
수요처(D)는 앞서 설명한 바와 같이 기액분리기(22)에서 분리된 증발가스를 소비하여 가동한다. 그런데 수요처(D)의 부하나 증발가스의 유량은 일정하지 않을 수 있고, 수요처(D)의 가스 요구량 대비 증발가스의 유량이 부족한 경우가 발생할 수 있다.
이를 대비하기 위해 본 실시예는, 기액분리기(22)에서 분리된 액화가스 중 일부를 수요처(D)로 보충해 줌으로써, 증발가스 유량이 부족하더라도 수요처(D)의 정상 가동을 보장할 수 있다. 다만 기액분리기(22)에서 분리된 액화가스는 저온 액상이므로, 본 실시예는 저온 액상의 액화가스를 가스 열교환기(143)에 전달해 재생가스에 의하여 기화되도록 한 뒤 수요처(D)로 전달한다.
이때 가스 열교환기(143)를 거쳐 수요처(D)로 공급될 액화가스의 유량은 수요처(D)의 가스 요구량과 기액분리기(22)에서 기액분리된 증발가스량에 따라 달라질 수 있다. 구체적으로 액화가스 분기라인(L10a)에 마련되는 액화가스 분기밸브(V10a)는, 수요처(D)의 요구량과 기액분리기(22)에서 기액분리된 증발가스량을 대비하여 개도가 조절될 수 있다.
일례로 수요처(D)의 요구량 대비 기액분리된 증발가스량이 부족할 경우, 액화가스 분기밸브(V10a)는 개도를 열어 액화가스가 재생가스에 의해 기화된 후 증발가스와 함께 수요처(D)로 공급되도록 할 수 있다. 반면 수요처(D)의 요구량이 기액분리된 증발가스량 이하일 경우, 액화가스 분기밸브(V10a)는 개도를 닫아 기액분리된 액화가스가 저장부(S)로 모두 전달되도록 할 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 액화 시 발생하는 증발가스의 유량이 수요처(D)의 요구량에 못미칠 경우, 액화된 액화가스 중 일부를 수요처(D)로 보충해주되, 스팀을 머금은 재생가스의 냉각을 수요처(D)로 보충되는 액화가스의 가열에 활용함으로써, 에너지 사용 효율을 높여 전력 및 비용 절감을 구현할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 부분 개념도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 증발가스를 이용해 냉매 보충 및/또는 액화기(21)로 유입되는 가스의 예냉이 가능하다.
본 실시예는 수분이 제거된 가스를 액화하고 기액분리하기 위해 액화기(21)와 기액분리기(22)를 포함한 액화부(20)를 구비하며, 이때 액화기(21)는 혼합냉매를 이용하여 증발가스를 냉각할 수 있다.
혼합냉매(MR: Mixed Refrigerant)라 함은, 분자당 탄소수가 1 내지 4인 탄화수소 물질(메탄, 에탄, 프로판, 부탄)이 혼합된 것으로서, 이외에 질소 등이 더 함유되어 있을 수 있다.
다만 본 실시예에서의 혼합냉매는, 적어도 분자당 탄소수가 1인 탄화수소 물질과 분자당 탄소수가 2 이상인 탄화수소 물질의 혼합물인 것을 의미한다. 즉 본 실시예의 혼합냉매는 메탄을 포함한다.
액화부(20)는 냉매를 액화기(21)에 공급하기 위한 구성들로서, 냉매를 압축하는 냉매 압축기(211), 압축된 냉매를 냉각하는 냉매 쿨러(212), 냉매 쿨러(212)에서 냉각된 냉매를 기액분리하는 냉매 분리기(213), 그리고 냉매 압축기(211)와 냉매 쿨러(212), 냉매 분리기(213), 액화기(21)를 거쳐 냉매 압축기(211)로 순환 연결되어 냉매가 순환하도록 하는 냉매 순환라인(L21)을 구비할 수 있다.
이때 액화부(20)에는 냉매 순환라인(L21)을 따라 순환하는 냉매의 부분적 유출 등을 대비하기 위해, 냉매 보충부(24)가 구비될 수 있다. 냉매 보충부(24)는 냉매 분리기(213)에 냉매를 공급할 수 있으며, 냉매 분리기(213)에 공급된 냉매 중 냉매 분리기(213)에서 기액분리된 액상의 냉매는 액화기(21)에 전달되고, 기상의 냉매는 액화기(21)를 우회하여 냉매 압축기(211)로 전달될 수 있다.
본 실시예의 냉매가 혼합냉매이므로, 본 실시예는 액화효율을 충분히 확보하기 위해 혼합냉매의 조성을 유지하는 것이 중요하다. 따라서 냉매 보충부(24)는, 혼합냉매로 냉매를 보충하는 것이 아니라, 냉매에 포함되는 각 탄화수소 물질들을 개별적으로 보충해 줌으로써, 혼합냉매의 조성비를 유지하도록 할 수 있다.
이를 위하여 냉매 보충부(24)는 각 물질(메탄, 에탄 등)에 대해 별도의 냉매탱크(241)를 구비할 수 있고, 각 냉매탱크(241)에서 냉매 분리기(213)로 냉매 보충라인(L24a)이 연결되며, 또한 냉매 분리기(213)에서 각 냉매탱크(241)로 냉매 회수를 위한 냉매 회수라인(L24b)이 마련될 수 있다.
다만 본 실시예의 기액분리기(22)는, 기액분리한 증발가스를 수요처(D)로 공급하되, 수요처(D)로 공급되는 증발가스 중 적어도 일부를 냉매에 혼합할 수 있다. 즉 기액분리기(22)에서 수요처(D)로 연결되는 증발가스 공급라인(L22)에는 증발가스 분기라인(L22b)이 분기되며, 증발가스 분기라인(L22b)은 증발가스 공급라인(L22)에서 분기되어 냉매 순환라인(L21)에 연결되어, 증발가스를 냉매에 혼합할 수 있다.
증발가스 분기라인(L22b)은 냉매 순환라인(L21)에서 액화기(21)와 냉매 압축기(211) 사이에 연결될 수 있다. 물론 증발가스 분기라인(L22b) 역시 냉매 보충라인(L24a)과 마찬가지로 냉매 분리기(213)에 직접 연결되는 것도 가능하다.
본 실시예에서 가스정(W)으로부터 생산되고 수분 제거, 액화를 거친 뒤 액화되지 않고 잔류하여 기액분리기(22)에서 분리된 증발가스는, 탄화수소 물질 중 메탄을 주성분으로 포함하고 있다.
따라서 본 실시예는, 가스정(W)으로부터 생산되는 증발가스를 냉매에 직접 보충해 줌으로써, 냉매 보충부(24)에서 적어도 메탄을 보충/회수하기 위한 구성을 생략할 수 있다.
즉 기액분리기(22)는 분자당 탄소수가 1인 메탄을 갖는 증발가스를 냉매에 전달(보충)하며, 냉매 보충부(24)는 분자당 탄소수가 2 내지 4인 탄화수소 물질을 냉매로 보충할 수 있으므로, 혼합냉매의 조성을 유지하기 위한 냉매 보충부(24)의 일부 구성이 생략되어 설치 및 운영 비용이 절감될 수 있다.
물론 냉매의 조성을 유지하기 위해 냉매조성을 측정하고 증발가스의 혼입량을 제어하는 구성들(센서나 밸브(V22b) 등)이 자유롭게 구비될 수 있음은 당연하다.
이와 같이 냉매 조성을 최적화하게 되면, 액화 효율이 향상되므로 증발가스 압축기(25)의 부하가 줄어들게 된다. 또한 냉매 압축기(211)의 제어 범위(RPM)가 제한적이더라도, 냉매 조성을 변경해 액화공정의 성능을 유지할 수 있다.
또한 본 실시예는 가스정(W)에서 가스를 생산하면서 동시에 냉매 보충이 가능하므로, 실시간 냉매조성 배합을 구현함으로써, 기존 매뉴얼 충진 방식 대비 시작/정지 간의 소요시간이 줄어들게 되므로, 액화공정의 생산 가용도가 대폭 향상된다.
또한 본 실시예는, 기액분리기(22)에서 분리된 증발가스의 냉열을 회수하여 가스 액화에 활용할 수 있다. 이를 위해 액화부(20)는 예냉기(23)를 갖는다.
예냉기(23)는, 액화기(21)로 유입되는 가스를 기액분리기(22)에서 기액분리한 증발가스와 열교환한다. 예냉기(23)는 증발가스 공급라인(L22)에 마련되며, 증발가스 공급라인(L22)은 기액분리기(22)로부터 예냉기(23)를 경유하여 수요처(D)로 연결될 수 있다.
따라서 본 실시예는, 액화온도에 근접한 저온 상태이지만 기상이어서 기액분리기(22)로부터 분리된 증발가스가 갖는 냉열을, 액화기(21)로 유입되는 가스에 전달하여 액화 효율을 높일 수 있고, 동시에 수요처(D)로 공급되는 증발가스를 예열함으로써 증발가스를 수요처(D) 요구온도로 맞추기 위한 가열 부하를 줄일 수 있다.
이러한 구성을 통해 본 실시예는, 실시간 액화공정의 냉매조성제어를 기반으로 하여, 냉매를 압축하는 운전 비용을 최소화할 수 있으며, 냉매 충진시간을 최소화하여 가용도를 최대화할 수 있다. 또한 본 실시예는 증발가스의 냉열을 액화되어야 하는 가스로 회수해줌으로써 액화기(21)의 사이즈 감소를 통한 설치 비용 절감 효과를 거둘 수 있다.
도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 부분 개념도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 가스정(W)으로부터 생산하여 저장부(S)에 액화가스로 저장할 때, 저장부(S)인 저장탱크(S) 내에서 롤-오버가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 이하 자세히 설명한다.
본 실시예는 액화기(21), 기액분리기(22)를 포함한 액화부(20)를 구비하며, 기액분리기(22)는 액화기(21)에서 냉매와 열교환한 가스를 기액분리하여 증발가스는 수요처(D)로 공급하고 액화가스는 저장탱크(S)에 전달할 수 있다.
기액분리기(22)의 하측에서 저장탱크(S)로는 가스 공급라인(L10)이 연장되며, 기액분리기(22)에서 분리된 액화가스는 가스 공급라인(L10)을 통해 저장탱크(S)로 주입된다. 이때 가스 공급라인(L10)은 저장탱크(S) 내에서 분기되어 적어도 두 높이에서 액화가스를 주입할 수 있도록 마련되며, 따라서 저장탱크(S) 상단에서의 액화가스 주입(Top filling) 또는 저장탱크(S) 하단에서의 액화가스 주입(Bottom filling)이 가능하다.
그런데 액화가스를 Top/Bottom filling 하였을 시, 액화가스 내에서 자연대류가 충분히 일어나지 못해 액화가스가 높이에 따라 밀도가 달라지면서 롤-오버(Roll-over)가 발생할 수 있다. 구체적으로 저장탱크(S) 내의 액화가스 중에서 하층은 상부의 액화가스 무게로 인해 가압되고 측벽이나 하부 입열에 의해 온도가 상승하면서 밀도가 낮아진다.
그러다가 하층의 밀도가 상층 대비 저하되면, 상하층이 급반전 유동하면서 하층에 축적된 열량분 만큼의 증발가스가 급속 발생하게 되어, 저장탱크(S)의 내구성을 위협하는 문제가 야기된다.
따라서 본 실시예는, 저장탱크(S)에 서로 다른 높이에서의 밀도를 측정하는 밀도 센서(261)를 구비하여 두고, 밀도 센서(261)에 의해 측정된 저장탱크(S) 내 액화가스의 밀도에 기반하여, 기액분리기(22)에서 기액분리된 증발가스 중 적어도 일부를 저장탱크(S) 내에서 특정 높이에 주입하여, 액화가스의 상하 밀도 변위를 일정하게 유지시킬 수 있다.
기액분리기(22)에서 분리된 증발가스는 증발가스 공급라인(L22) 상에 마련되는 1단 혹은 다단의 증발가스 압축기(25)에 의하여 압축되어 수요처(D)로 공급될 수 있는데, 본 실시예는 증발가스 압축기(25)에서 압축된 고온의 증발가스(Hot gas)를 롤-오버 방지에 활용할 수 있다.
이를 위해 기액분리기(22)에서 증발가스 압축기(25)를 경유하여 수요처(D)로 연결되는 증발가스 공급라인(L22)에서 적어도 1단 압축된 증발가스가 증발가스 주입라인(L25)을 통해 저장탱크(S)로 리턴될 수 있으며, 증발가스 주입라인(L25)은 증발가스 압축기(25)의 중간단, 최종단, 또는 하류에서 분기되어 저장탱크(S)의 내부로 연장된다.
특히 증발가스 주입라인(L25)은, 저장탱크(S) 내에서 서로 다른 높이에 마련되는 복수 개의 주입구를 갖고, 증발가스 주입라인(L25)의 각 주입구마다 증발가스 주입밸브(251)가 대응되도록 마련된다.
복수 개의 증발가스 주입밸브(251)는, 밀도 센서(261)에서의 측정값에 기반하여 개도가 조절될 수 있다. 따라서 본 실시예는, 저장탱크(S) 내 액화가스의 밀도에 기반하여, 증발가스 압축기(25)에서 압축된 고온 증발가스 중 적어도 일부를 저장탱크(S) 내에서 서로 다른 높이에 주입하여, 롤-오버를 억제할 수 있다.
일례로 밀도 센서(261)에 의해 저장탱크(S) 내에서 특정 높이의 액화가스 밀도가 높게 나타나면, 해당 높이에서의 증발가스 주입밸브(251)가 개방되면서 증발가스 압축기(25)에서 압축된 고온 증발가스가 전달됨에 따라 밀도가 낮아지는 조정이 이루어짐에 따라, 액화가스 전체에 대한 롤-오버가 방지될 수 있다.
즉 본 실시예는, 액화가스 밀도를 실시간 모니터링하여 액화가스의 역전현상이 발생하지 않도록 Hot gas의 주입 지점을 결정할 수 있고, 또는 액화가스 수위에 따라 최적의 Hot gas 주입 지점을 미리 지정해둘 수도 있다.
Hot gas의 경우 온도가 높아 미량만 주입하더라도 롤-오버 방지 효과를 충분히 거둘 수 있으므로, 기액분리기(22)에서 수요처(D)로 공급되는 증발가스의 공급량에 따른 발전 로드에는 거의 영향을 미치지 않는다.
또한 본 실시예는, 역전현상을 최소화 함으로써 저장탱크(S)에서의 증발가스 발생을 줄일 수 있게 되어, 증발가스 압축기(25)의 용량을 줄이고 부하를 감소시킬 수 있다. 또한 본 실시예는 저장탱크(S)의 압력 안정화가 가능하므로 저장탱크(S)에 부가되는 압력제어밸브 또는 플레어설비 등의 축소 등이 가능하다.
또한 본 실시예는, 액화효율 향상을 위해 앞서 제5 실시예에서 설명한 예냉기(23)(본 실시예에서의 제1 예냉기(23a))를 구비할 수 있다. 제1 예냉기(23a)는 액화기(21)로 유입되는 가스를 기액분리기(22)에서 기액분리한 증발가스와 열교환한다.
더 나아가 본 실시예는, 저장탱크(S)에서 발생하는 증발가스의 냉열을 이용하는 제2 예냉기(23b)를 더 구비할 수 있다. 제2 예냉기(23b)는 저장탱크(S)의 증발가스를 증발가스 압축기(25)로 전달하는 증발가스 배출라인(L23) 상에 마련되며 액화기(21)로 유입되는 가스가 유동하는 구조를 가져서, 액화기(21)로 유입되는 가스가 저장탱크(S)에서 발생한 증발가스에 의해 예냉되도록 할 수 있다.
액화기(21)로 유입되는 가스의 흐름을 기준으로, 기액분리된 증발가스의 냉열을 회수하는 제1 예냉기(23a)는, 저장탱크(S)의 증발가스의 냉열을 회수하는 제2 예냉기(23b) 대비 하류에 마련될 수 있다. 이는 제1 예냉기(23a)와 제2 예냉기(23b)에 각각 전달되는 증발가스의 온도(-150도 내외, -100도 내외)를 고려한 것이다.
또한 제1 예냉기(23a)와 제2 예냉기(23b)는 각각 분리된 구성일 수 있고 또는 하나로 일체화된 열교환기(PCHE 등) 형태를 가질 수도 있다.
제1 예냉기(23a)와 제2 예냉기(23b)를 구비함에 따라, 본 실시예는 액화공정 및 저장탱크(S)에서 발생한 증발가스의 냉열을 전부 회수할 수 있어서 액화공정의 크기 및 냉매 운전비용 절감을 구현할 수 있다.
또한 제2 예냉기(23b)가 마련된 증발가스 배출라인(L23)은 제1 예냉기(23a)가 마련된 증발가스 공급라인(L22)에서 제1 예냉기(23a)의 하류에 합류되며, 제1 예냉기(23a)와 제2 예냉기(23b)에 의해 수요처(D)로 공급되는 증발가스는 예열되므로, 증발가스 압축기(25)가 견뎌야 하는 저온 한계를 높일 수 있고, 증발가스 압축기(25)를 상온 압축기로 구성할 수도 있을 것이다.
이와 같이 본 실시예는, 롤-오버 억제로 저장탱크(S)에서의 증발가스 발생량을 제어하여, 저장탱크(S) 압력 안정화, 증발가스 처리용량 최소화가 가능하여, 액화공정과 증발가스 압축기(25) 및 수요처(D)에 대한 CAPEX와 OPEX 절감 효과를 얻을 수 있다.
또한 본 실시예는 액화가스의 안정적인 저장을 구현하게 되며 액화공정에서 액화기(21)의 사이즈를 줄일 수 있고 냉매 순환 유량을 감소시킬 수 있다는 점에서도 강점을 갖는다.
도 10은 본 발명의 제7 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 부분 개념도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제7 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 수분 제거부(10), 액화부(20)에 더하여, 이산화탄소 제거부(30)를 더 포함한다. 이하에서는 본 실시예의 주요 특징인 이산화탄소 처리에 대하여 중점적으로 설명한다.
이산화탄소 제거부(30)는, 가스정(W)에서 생산되는 가스에서 이산화탄소를 제거한다. 앞서 실시예에서 설명한 것과 같이, 가스정(W)으로부터 생산된 가스는 액화 전에 다양한 처리를 거치게 되며, 일례로 수분 제거, 수은 제거, 이산화탄소 제거 등의 이물질 제거가 이루어진다.
앞선 실시예에서는 수분 제거부(10)에 대해 자세히 설명하였으며, 본 실시예는 이산화탄소 제거부(30)에 대해 자세히 설명한다. 물론 본 실시예의 이산화탄소 제거부(30)가 앞선 실시예에 접목될 수 있음은 자명하다.
이산화탄소 제거부(30)는 가스에서 제거되는 이산화탄소를 분리해서 외부로 배출하며, 이를 위해 이산화탄소 배출라인(L30)이 외부로 연결되고 이산화탄소 배출라인(L30)에는 이산화탄소 배출밸브(V30)가 마련된다.
이때 외부는 별도의 이산화탄소 소비처일 수 있지만 대기 중일 수 있다. 그런데 대기로 이산화탄소를 배출하게 되면 환경 오염을 유발하게 되므로, 이산화탄소의 대기 방출은 환경규제에 의하여 제한된다.
따라서 본 실시예는 가스정(W)에서 가스를 생산할 때 가스로부터 분리되는 이산화탄소를 그대로 대기로 방출하지 않고, 적어도 일부는 포집하여 저장해둘 수 있다.
이를 위해 이산화탄소 제거부(30)는, 이산화탄소 압축기(31), 이산화탄소 탱크(32), 이산화탄소 냉각기(33), 이산화탄소 열교환기(34)를 포함하며, 이산화탄소 배출라인(L30)으로부터 분리되어 이산화탄소 압축기(31), 이산화탄소 냉각기(33)를 차례로 경유해 이산화탄소 탱크(32)로 연결되는 이산화탄소 저장라인(L31)을 포함한다. 이때 이산화탄소 저장라인(L31)은 이산화탄소 배출라인(L30)에서 이산화탄소 배출밸브(V30)의 상류로부터 분기될 수 있다.
이산화탄소 압축기(31)는, 가스에서 제거되는 이산화탄소를 압축한다. 이산화탄소 압축기(31)는 1단 혹은 다단으로 마련될 수 있고, 직렬이나 병렬로 구비될 수 있으며, centrifugal type, screw type, reciprocating type 등의 다양한 타입으로 마련될 수 있다. 이는 본 실시예의 다른 압축기와 마찬가지이다.
이산화탄소 압축기(31)는 이산화탄소를 압축하여 이산화탄소의 비등점을 높일 수 있다. 이산화탄소 압축기(31)가 이산화탄소의 비등점을 높이게 되면 이산화탄소는 쉽게 액화 또는 승화될 수 있으므로 저장 효율성이 증대된다.
이산화탄소 압축기(31)의 압축 정도는 이산화탄소의 임계압력에 근접한 수준일 수 있지만, 이로 한정하는 것은 아니다.
이산화탄소 탱크(32)는, 이산화탄소를 저장한다. 이산화탄소 탱크(32)는 저장 용기 형태로 마련되며 이산화탄소를 기화/승화 없이 액체나 고체 상태로 안정적으로 저장하기 위해 단열 구조를 구비할 수 있다.
또한 이산화탄소 탱크(32)는, 이산화탄소만 단독 저장하는 탱크이거나, 또는 해수에 이산화탄소를 녹이기 위하여 해수를 저장하고 있는 탱크일 수 있다. 즉 이산화탄소 탱크(32)는 이산화탄소를 저장하기 위하여 다양한 구조로 마련될 수 있다.
이산화탄소 탱크(32)에는 후술할 이산화탄소 냉각기(33)에 의해 냉각된 이산화탄소가 전달될 수 있는데, 이산화탄소는 이산화탄소 냉각기(33)에서 냉각되면서 응축 또는 응고될 수 있지만, 그렇지 않더라도 이산화탄소는 압축 상태에서 부피가 큰 공간인 이산화탄소 탱크(32)로 유입됨에 따라, 자연스럽게 감압되어 온도가 떨어지면서 추가 응축 또는 응고될 수 있다.
이산화탄소 탱크(32)에 저장된 이산화탄소는, 가스정(W)에서 생산 및 처리된 가스를 액화하기 전에 예냉하는데 사용될 수 있고, 및/도는 가스정(W)에서 생산되고 액화된 가스 중 기체 상태로 남아 분리되어 수요처(D)(발전기 등)로 전달되는 증발가스를 예열하는데 사용될 수 있다. 이에 대해서는 이하에서 자세히 설명한다.
이산화탄소 냉각기(33)는, 액화된 가스에서 분리된 증발가스를 이용하여 이산화탄소를 냉각한다. 이산화탄소 냉각기(33)는, 이산화탄소 압축기(31)의 하류에 마련되어 압축에 의해 비등점이 상승한 이산화탄소를, 액화부(20)의 기액분리기(22)에서 분리된 증발가스(비등점에 가까운 극저온 상태)와 열교환시킨다. 이를 위해 기액분리기(22)에서 수요처(D)로 연결되는 증발가스 공급라인(L22)은 이산화탄소 냉각기(33)를 경유하여 수요처(D)로 연결될 수 있다.
이를 통해 이산화탄소는 냉각되면서 적어도 일부가 응축 또는 응고될 수 있으며, 반면 이산화탄소와 열교환한 증발가스는 이산화탄소를 냉각시키면서 가열되어, 수요처(D)의 요구온도에 근접한 상태가 될 수 있다.
따라서 본 실시예는, 가스정(W)에서 생산된 가스로부터 분리된 이산화탄소를 이용하여, 액화부(20)에서 분리되어 수요처(D)로 공급되는 증발가스를 가열해줌으로써, 증발가스의 가열 부하를 줄일 수 있게 되며, 또한 이산화탄소를 포집하여 안정적으로 저장해, 이산화탄소의 대기 배출을 줄여 친환경 가스 생산을 가능케 한다.
이산화탄소 열교환기(34)는, 증발가스로 냉각된 이산화탄소 중 적어도 일부를 액화기(21)로 유입되는 가스와 열교환한다. 이를 위해 이산화탄소 제거부(30)는, 이산화탄소 저장라인(L31)에서 이산화탄소 냉각기(33)의 하류로부터 분기되어 이산화탄소 열교환기(34)를 경유하는 이산화탄소 분기라인(L32)이 마련된다.
이산화탄소 열교환기(34)는, 이산화탄소 제거, 수분/수은 제거가 완료되어 액화 및 저장을 앞두고 있는 가스를, 이산화탄소로 냉각할 수 있다. 이를 통해 본 실시예는, 액화기(21)에서의 냉매 부하를 줄일 수 있게 되므로, 액화부(20)의 사이즈를 줄일 수 있고 운영 비용의 절감이 가능하다.
이산화탄소 열교환기(34)에서 열교환된 이산화탄소는, 가스에 의해 가열된 후 이산화탄소 배출라인(L30)으로 다시 합류한다. 이를 위해 이산화탄소 분기라인(L32)은 이산화탄소 열교환기(34)를 경유한 뒤 이산화탄소 압축기(31)로 이산화탄소를 전달하기 위하여, 이산화탄소 배출라인(L30)에서 이산화탄소 압축기(31)의 상류 지점 또는 이산화탄소 압축기(31)로 합류된다.
이산화탄소 저장라인(L31)에서 이산화탄소 열교환기(34)로 이산화탄소를 전달하는 이산화탄소 분기라인(L32)에는, 이산화탄소 분기밸브(V32)가 마련될 수 있다. 이산화탄소 분기밸브(V32)는, 액화부(20)로 유입되는 가스의 온도, 이산화탄소 발생량 등에 따라 개도가 조절될 수 있다.
이러한 이산화탄소 제거부(30)를 통해 본 실시예는, 기존 설비에서 과도한 이산화탄소의 방출을 미연에 방지하기 위해, 가스로부터 회수된 이산화탄소 중 일부를 극저온 가스와 열교환해 포집할 수 있으며, 특히 발생한 이산화탄소의 양이 작으면 전부 포집하여 저장할 수 있다. 이때 이산화탄소의 배출량은 이산화탄소 배출밸브(V30)를 통해 제어할 수 있으므로, 환경 오염을 최소화할 수 있게 된다.
또한 본 실시예는, 극저온 가스와의 열교환을 통해 냉각되어 극저온액체 혹은 고체 형태로 존재하는 이산화탄소를 이산화탄소 열교환기(34)로 일부 이송하여 냉열 회수가 가능하므로, 냉매 순환량을 줄여 냉매 압축기(211)에 필요한 발전 로드를 줄일 수 있다.
따라서 본 실시예는 이산화탄소 발생량 제어로 인해 환경규제에 유연한 대처가 가능하고, 이산화탄소 냉열 회수를 통해 냉매 유량 및 이산화탄소 발생량 최소화가 가능하다는 효과를 갖는다.
도 11은 본 발명의 제8 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 부분 개념도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제8 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 이산화탄소 제거부(30), 수분 제거부(10), 액화부(20)에 더하여, 메탄올 생성부(40), 메탄올 공급부(50)를 더 포함할 수 있다. 이하에서는 본 실시예가 갖는 메탄올 생성부(40)에 대해 중점적으로 설명한다.
메탄올 생성부(40)는, 가스에서 제거된 이산화탄소와 수분 및 액화된 가스 중 일부를 활용하여 메탄올을 생성한다. 가스정(W)으로부터 발생하는 가스는 생산라인(L15)을 거쳐 해양 구조물의 가스 공급라인(L10)을 통해 유입되는데, 해저에 설치되어 있는 생산라인(L15)에 대해서는 가스의 유동에 문제가 없도록 관리가 필요하다.
그런데 심해 가스정(W)으로부터 연결된 생산라인(L15)에는 메탄 하이드레이트가 생성될 수 있으며, 메탄 하이드레이트의 생성은 생산라인(L15)의 가스 유동을 방해한다. 따라서 메탄 하이드레이트 생성 억제를 위해서 생산라인(L15)에 메탄올 주입이 필요한데, 생산라인(L15)에 주입되는 메탄올은 회수되지 않는다.
그런데 별도의 메탄올을 외부로부터 주기적으로 공급받아 사용할 경우, 메탄올을 공급받는 대형 설비를 마련/운영/유지보수해야 하는 문제가 있다. 따라서 본 실시예는, 가스로부터 생성되는 부산물(이산화탄소와 물) 및 가스 중 일부를 이용하여 메탄올을 자체 생산함으로써, 외부로부터의 메탄을 공급을 최소화 또는 생략할 수 있다.
이를 위해 메탄올 생성부(40)는, 이산화탄소 제거부(30)로부터 이산화탄소 배출라인(L30)을 통해 전달되는 이산화탄소와, 수분 제거부(10)로부터 수분 배출라인(L12)을 통해 전달되는 수분, 그리고 액화부(20)의 기액분리기(22)에서 분리되어 증발가스 공급라인(L22)을 통해 전달되는 증발가스를 화학반응시켜서 메탄올을 생성할 수 있다.
이를 위해 기액분리기(22)는 액화기(21)에서 열교환한 가스를 기액분리하여 증발가스는 증발가스 공급라인(L22)을 통해 수요처(D) 또는 메탄올 생성부(40)에 전달하고 액화가스는 저장탱크(S)에 전달할 수 있다. 이때 기액분리기(22)에서 분리된 증발가스는 앞선 실시예에서 설명한 예냉기(23)를 경유 또는 우회하여 메탄올 생성부(40)로 유입될 수도 있다.
기액분리기(22)에서 증발가스 공급라인(L22)이 연장 및 분기되어 수요처(D)와 메탄올 생성부(40)로 각각 연결될 수 있는데, 이때 증발가스 공급라인(L22) 중 메탄올 생성부(40)로 연결되는 부분은 증발가스 분기라인(L22b)으로 지칭될 수 있다. 기액분리기(22)와 수요처(D) 사이의 증발가스 공급라인(L22) 및/또는 기액분리기(22)와 메탄올 생성부(40) 사이의 증발가스 분기라인(L22b)은 앞선 예냉기(23)를 경유하도록 마련될 수 있다.
다만 위와 같은 화학반응에는 열이 필요한데, 이때 열은 증발가스 등을 소비하는 수요처(D)의 가동 시 생성되는 폐열을 이용할 수 있다. 이‹š 폐열은 발전기의 배기열을 의미할 수 있지만, 이로 한정되는 것은 아니고 해양 구조물 내에서 발생할 수 있는 모든 페열을 포괄한다.
이러한 화학반응은 다음과 같다.
3CH4(증발가스) + CO2 + 2H2O + 177KJ(폐열) -> 4CH3OH(2MeOH)
즉 본 실시예는, 수요처(D)로 공급될 증발가스로 메탄올을 직접 생성할 수 있게 되므로, 외부로부터 메탄올을 주기적으로 공급받지 않더라도, 생산라인(L15)에 메탄 하이드레이트 생성을 억제하기 위한 화학물질인 메탄올을 직접 조달할 수 있다.
메탄올 공급부(50)는, 메탄올 생성부(40)에서 생성된 메탄올을 가스정(W)으로부터 연장되는 생산라인(L15)에 주입한다. 이를 위해 메탄올 공급부(50)는 메탄올 생성부(40)로부터 생산라인(L15)의 일 지점으로 연결되는 메탄올 공급라인(L50)을 포함할 수 있다.
다만 메탄올을 생산라인(L15)에 공급하는 것은 실시간으로 이루어지지 않을 수 있으므로, 메탄올 공급부(50)는 메탄올 생성부(40)에서 생성된 메탄올을 임시로 저장해두는 메탄올 탱크(51)를 구비할 수 있다.
또한 메탄올 공급부(50)는, 메탄올 펌프(52)를 이용하여 메탄올을 심해 생산라인(L15)으로 주입하여 메탄 하이드레이트 생성을 억제할 수 있다. 이때 메탄올 펌프(52)는 메탄올 생산라인(L15)에서 메탄올 탱크(51)의 하류에 마련될 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 발전기의 폐열을 활용해 메탄올을 생성하여, 해저 생산라인(L15)에서의 메탄 하이드레이트 생성을 억제할 수 있으므로, 주기적으로 다른 선박 등으로부터 메탄올을 공급받을 필요가 없어 운영비용의 대폭 절감이 가능한 동시에, 하이드레이트 플러깅(plugging) 리스크에 유연한 대처가 가능하다.
또한 본 실시예는 가스에서 분리된 이산화탄소를 포집하고 물과 함께 메탄올을 생성함으로써 이산화탄소 배출을 줄이고 물의 별도 처리 시설을 둘 필요가 없게 된다. 따라서 해양 구조물의 환경 규제에 대응할 수 있으며 설비 경량화가 가능하다.
또한 본 실시예는, 극저온가스의 냉열 회수 및 발전기의 폐열 회수로 인한 액화공정 효율 극대화 및 발전기의 운영 효율 극대화가 가능하다. 또한 자체적인 메탄올 수급으로 인해 운영 비용 감소가 가능하고, 안정적인 메탄올 생산과 주입을 통해 하이드레이트 생성 리스크를 방지할 수 있다. 또한 본 실시예는 이산화탄소 배출설비나 수처리 설비에 대한 비용을 크게 감축할 수 있다.
본 발명은 상기에서 설명한 실시예로 한정되지 않으며, 상기 실시예들의 조합 또는 상기 실시예 중 적어도 어느 하나와 공지 기술의 조합을 또 다른 실시예로서 포함할 수 있음은 물론이다. 일례로 본 발명은 수냉 쿨러(142)와 가스 열교환기(143)를 포함한 재생가스 냉각부(14)를 구비한 실시예 등을 포함할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들로부터 용이하게 도출가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 가스 처리 시스템 W: 가스정
S: 저장부, 저장탱크 D: 수요처
10: 수분 제거부 11: 인렛 필터
12: 흡착칼럼 13: 재생가스 공급부
131: 재생가스 히터 132: 스팀 히터
14: 재생가스 냉각부 141: 공냉 쿨러
142: 수냉 쿨러 142a: 수분 공급부
143: 가스 열교환기 15: 수분 분리부
151: 수분 분리기 L10: 가스 공급라인
L10a: 액화가스 분기라인 V10a: 액화가스 분기밸브
L11: 재생가스 공급라인 L12: 수분 배출라인
L13: 수분 유입라인 L14: 스팀 공급라인
L15: 생산라인 20: 액화부
21: 액화기 211: 냉매 압축기
212: 냉매 쿨러 213: 냉매 분리기
L21: 냉매 순환라인 22: 기액분리기
L22: 증발가스 공급라인 V22: 증발가스 공급밸브
L22a, L22b: 증발가스 분기라인 V22a, V22b: 증발가스 분기밸브
23, 23a, 23b: 예냉기 L23: 증발가스 배출라인
24: 냉매 보충부 L24a: 냉매 보충라인
L24b: 냉매 회수라인 241: 냉매탱크
25: 증발가스 압축기 L25: 증발가스 주입라인
251: 증발가스 주입밸브 26: 밀도 제어부
261: 밀도 센서 30: 이산화탄소 제거부
L30: 이산화탄소 배출라인 V30: 이산화탄소 배출밸브
31: 이산화탄소 압축기 L31: 이산화탄소 저장라인
32: 이산화탄소 탱크 33: 이산화탄소 냉각기
34: 이산화탄소 열교환기 L32: 이산화탄소 분기라인
V32: 이산화탄소 분기밸브 40: 메탄올 생성부
50: 메탄올 공급부 L50: 메탄올 공급라인
51: 메탄올 탱크 52: 메탄올 펌프

Claims (9)

  1. 해양 구조물에 마련되어 가스정으로부터 가스를 공급받아 처리하는 시스템으로서,
    상기 가스정에서 생산되는 가스에 포함된 수분을 흡착하는 흡착칼럼을 갖는 수분 제거부; 및
    수분이 제거된 가스를 액화하고 기액분리하는 액화부를 포함하며,
    상기 액화부는,
    수분이 제거된 가스를 냉매와 열교환하는 액화기; 및
    열교환한 가스를 기액분리하는 기액분리기를 포함하고,
    기액분리한 증발가스를 수요처로 공급하되, 적어도 일부의 증발가스를 냉매에 혼합하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 액화부는,
    상기 액화기로 유입되는 가스를 상기 기액분리기에서 기액분리한 증발가스와 열교환하는 예냉기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 액화부는,
    냉매를 압축하는 냉매 압축기;
    압축된 냉매를 냉각하는 냉매 쿨러; 및
    상기 냉매 압축기, 상기 냉매 쿨러, 상기 액화기를 연결하며 냉매가 순환하는 냉매 순환라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 액화부는,
    분자당 탄소수가 1 내지 4인 탄화수소 물질이 혼합된 혼합냉매(MR: Mixed Refrigerant)를 사용하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 액화부는,
    상기 냉매 쿨러에서 냉각된 냉매를 기액분리하여 액상의 냉매를 상기 액화기에 전달하는 냉매 분리기; 및
    상기 냉매 분리기에 냉매를 공급하는 냉매 보충부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기액분리기는, 분자당 탄소수가 1인 메탄을 갖는 증발가스를 상기 냉매에 전달하며,
    상기 냉매 보충부는, 분자당 탄소수가 2 내지 4인 탄화수소 물질을 냉매로 보충하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 액화부는,
    상기 기액분리기에서 상기 수요처로 연결되는 증발가스 공급라인; 및
    상기 증발가스 공급라인에서 분기되어 상기 냉매 순환라인에 연결되어 증발가스를 냉매에 혼합하는 증발가스 분기라인을 더 포함하고,
    상기 증발가스 공급라인은, 상기 예냉기를 경유하여 상기 수요처로 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 증발가스 분기라인은,
    상기 냉매 순환라인에서 상기 액화기와 상기 냉매 압축기 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 상기 가스 처리 시스템을 갖는 것을 특징으로 하는 해양 구조물.
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