KR20220033604A - Hydrogen production system for ship - Google Patents

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류시진
박아민
정승재
최병윤
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

A hydrogen production system for a ship is disclosed. The hydrogen production system for a ship according to an embodiment of the present invention comprises: a storage tank for accommodating liquefied natural gas and natural gas including natural boil-off gas generated therefrom; a reaction unit receiving the natural gas of the storage tank and reforming the supplied natural gas into a synthesis gas containing hydrogen; a hydrogen storage unit for storing hydrogen in the synthesis gas produced in the reaction unit; a freshwater unit that receives seawater from the outside of the ship and purifies the same with cooling water; and a cooling water line receiving purified cooling water from the freshwater unit and cooling the synthesis gas produced in the reaction unit through the supplied cooling water. An embodiment of the present invention is intended to provide the hydrogen production system for a ship capable of producing hydrogen using natural gas stored in a storage tank.

Description

선박용 수소생산시스템{HYDROGEN PRODUCTION SYSTEM FOR SHIP}Hydrogen production system for ships {HYDROGEN PRODUCTION SYSTEM FOR SHIP}

본 발명은 선박용 수소생산시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선박에서 저장탱크에 저장된 천연가스를 이용하여 수소를 생산할 수 있는 선박용 수소생산시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a hydrogen production system for ships, and more particularly, to a hydrogen production system for ships capable of producing hydrogen using natural gas stored in a storage tank in a ship.

수소 에너지는 공해가 없는 청정에너지로서 그 실용화 범위가 확대되고 있다. 이러한 수소 생산을 위해 사용되는 종래의 스팀 개질법은 천연가스와 같은 탄화수소 물질을 스팀(수증기)과 개질반응시켜 수소를 추출하는 방법이다.Hydrogen energy is a clean energy without pollution, and its practical use is expanding. The conventional steam reforming method used for such hydrogen production is a method of extracting hydrogen by reforming a hydrocarbon material such as natural gas with steam (steam).

천연가스는 수소 비율이 높은 메탄(Methane)을 다량 함유하고 있으므로 스팀 개질을 이용한 수소 생산에 많이 사용되고 있다. 종래에는 천연가스 개질 방식의 수소 생산 설비를 육상에 마련하고 있으며, 육상의 파이프라인을 통해 천연가스를 공급받아 수소 생산을 수행하고 있다.Since natural gas contains a large amount of methane with a high hydrogen ratio, it is widely used for hydrogen production using steam reforming. Conventionally, hydrogen production facilities of a natural gas reforming method are provided on land, and hydrogen production is performed by supplying natural gas through an onshore pipeline.

이에, 가스정 또는 유정으로부터 채굴된 천연가스를 공급받아 선박에서 수소 생산 설비를 통해 바로 수소를 생산함으로써, 육상의 수소 생산 설비를 줄이고, 이동성을 확보하여 다양한 수요처로 생산된 수소를 공급할 수 있는 방안이 제기된다.Accordingly, there is a method that can supply hydrogen produced to various consumers by reducing onshore hydrogen production facilities and securing mobility by supplying natural gas mined from a gas well or oil well and producing hydrogen directly from a ship through a hydrogen production facility. is raised

대한민국 공개특허공보 10-2018-0051910호(2018년 05월 17일, 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2018-0051910 (May 17, 2018, published)

본 실시 예는 저장탱크에 저장된 천연가스를 이용하여 수소를 생산할 수 있는 선박용 수소생산시스템을 제공하고자 함이다.This embodiment is intended to provide a hydrogen production system for ships capable of producing hydrogen using natural gas stored in a storage tank.

본 발명의 일 측면에 의하면, 액화천연가스 및 이로부터 발생하는 천연 증발가스를 포함하는 천연가스를 수용하는 저장탱크; 상기 저장탱크의 천연가스를 공급받으며, 공급된 천연가스를 수소를 포함하는 합성가스로 개질시키는 반응부; 상기 반응부에서 생산된 합성가스 중 수소를 저장하는 수소저장부; 선박의 외부로부터 해수를 공급받아 냉각수로 정화하는 담수부; 및 상기 담수부로부터 정화된 냉각수를 공급받으며, 공급된 냉각수를 통해 상기 반응부에서 생산된 합성가스를 냉각시키는 냉각수라인;을 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, a storage tank for accommodating natural gas including liquefied natural gas and natural boil-off gas generated therefrom; a reaction unit receiving the natural gas of the storage tank and reforming the supplied natural gas into a synthesis gas containing hydrogen; a hydrogen storage unit for storing hydrogen in the synthesis gas produced in the reaction unit; a freshwater unit for receiving seawater from the outside of the ship and purifying it with cooling water; and a cooling water line receiving the purified cooling water from the freshwater unit and cooling the synthesis gas produced in the reaction unit through the supplied cooling water.

상기 담수부로 해수를 공급하는 취수라인; 상기 취수라인에서 분기되며, 상기 취수라인을 통해 공급된 해수 중 일부를 외부로 배출하는 폐수라인; 및 상기 냉각수라인 중 상기 반응부의 합성가스와 열교환된 지점의 하류 지점에서 분기되며, 상기 냉각수라인의 냉각수 중 일부를 상기 담수부로 회수시키는 회수라인;을 더 포함할 수 있다.an intake line for supplying seawater to the freshwater unit; a wastewater line branching from the water intake line and discharging some of the seawater supplied through the water intake line to the outside; and a recovery line branched at a point downstream of a point where heat exchange with the synthesis gas of the reaction unit is exchanged with the synthesis gas of the reaction unit in the cooling water line, and recovering a portion of the cooling water of the cooling water line to the fresh water unit.

상기 폐수라인과 상기 회수라인을 연결하며, 상기 폐수라인의 해수를 통해 상기 회수라인의 냉각수를 냉각시키는 냉각수열교환부;를 더 포함할 수 있다.It may further include a; cooling water heat exchanger connecting the wastewater line and the recovery line, and cooling the cooling water of the recovery line through the seawater of the wastewater line.

상기 반응부는 가스공급라인을 통해 가열된 천연가스를 공급받으며, 공급된 천연가스를 수소 및 일산화탄소를 포함하는 제1 합성가스로 개질시키는 개질반응기; 제1 반응라인을 통해 상기 개질반응기로부터 제1 합성가스를 공급받으며, 공급된 제1 합성가스를 수소 및 이산화탄소를 포함하는 제2 합성가스로 전환시키는 전환반응기; 및 제2 반응라인을 통해 상기 전환반응기로부터 제2 합성가스를 공급받으며, 공급된 제2 합성가스 중 수소를 분리하는 수소분리기;를 포함할 수 있다.The reaction unit receives the heated natural gas through a gas supply line, a reforming reactor for reforming the supplied natural gas into a first synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide; a conversion reactor receiving a first synthesis gas from the reforming reactor through a first reaction line and converting the supplied first synthesis gas into a second synthesis gas containing hydrogen and carbon dioxide; and a hydrogen separator that receives the second synthesis gas from the conversion reactor through a second reaction line and separates hydrogen from the supplied second synthesis gas.

상기 냉각수라인과 연결되며, 상기 제1 반응라인의 제1 합성가스 또는 상기 제2 반응라인의 제2 합성가스 중 적어도 어느 하나를 냉각시키는 냉각부;를 더 포함할 수 있다.A cooling unit connected to the cooling water line and cooling at least one of the first synthesis gas of the first reaction line and the second synthesis gas of the second reaction line; may further include.

상기 냉각수라인은 상기 제1 반응라인의 제1 합성가스를 냉각시킨 후 스팀으로 전환된 냉각수를 상기 가스공급라인으로 공급하는 제1 냉각수라인과, 상기 제2 반응라인의 제2 합성가스를 냉각시킨 후 가열된 냉각수를 상기 가스공급라인을 통과하는 천연가스와 열교환되도록 하는 제2 냉각수라인을 포함하며, 상기 회수라인은 상기 제2 냉각수라인 중 상기 가스공급라인을 통과하는 천연가스와 열교환되는 지점의 하류 지점에서 분기될 수 있다.The cooling water line includes a first cooling water line for cooling the first synthesis gas of the first reaction line and then supplying cooling water converted into steam to the gas supply line, and a second synthesis gas for cooling the second reaction line. and a second cooling water line for exchanging the heated cooling water with natural gas passing through the gas supply line; It can branch off at a downstream point.

상기 회수라인에 구비되며, 상기 회수라인 상에서 냉각수 유통을 조절하는 제1 밸브; 및 상기 폐수라인에 구비되며, 상기 폐수라인 상에서 해수 유통을 조절하는 제2 밸브;를 더 포함할 수 있다.a first valve provided in the recovery line and configured to control the circulation of cooling water on the recovery line; and a second valve that is provided in the wastewater line and controls the distribution of seawater on the wastewater line.

본 실시 예에 의한 선박용 수소생산시스템은 저장탱크에 저장된 천연가스를 이용하여 수소를 생산할 수 있다.The hydrogen production system for ships according to this embodiment can produce hydrogen using natural gas stored in a storage tank.

본 실시 예에 의한 선박용 수소생산시스템은 FSRU(Floating, Storage, Re-gasification Unit) 등과 같은 선박에 적용되어 해상에서 이동하며 수소를 생산할 수 있다.The hydrogen production system for ships according to this embodiment is applied to ships such as FSRU (Floating, Storage, Re-gasification Unit), etc., and can produce hydrogen while moving in the sea.

본 실시 예에 의한 선박용 수소생산시스템은 반응부에서 합성가스를 생산하며 발생된 폐열을 회수하여 천연가스를 가열시킬 수 있다.The hydrogen production system for ships according to this embodiment can heat natural gas by recovering waste heat generated while producing syngas in the reaction unit.

본 실시 예에 의한 선박용 수소생산시스템은 제3 열교환부를 통과한 제1 냉각수라인의 냉각수가 스팀으로 전환된 후 가스공급라인으로 공급되어 천연가스와 합류되므로, 별도의 스팀 발생기가 구비되지 않더라도 수증기 개질 반응에 필요한 스팀(수증기)를 공급할 수 있다.In the hydrogen production system for ships according to this embodiment, since the cooling water of the first cooling water line that has passed through the third heat exchange unit is converted into steam and then supplied to the gas supply line and merged with natural gas, steam reforming is performed even if a separate steam generator is not provided. Steam (water vapor) required for the reaction can be supplied.

본 실시 예에 의한 선박용 수소생산시스템은 개질반응기에서 발생한 폐가스의 폐열을 이용하여 천연가스를 가열하므로, 개질반응기로 도입되는 메탄 함유량이 높은 천연가스의 온도가 높으며, 이로 인해 개질반응기의 버너에서 사용되는 연료로서의 천연가스 양을 줄일 수 있다.Since the hydrogen production system for ships according to this embodiment heats natural gas by using the waste heat of the waste gas generated in the reforming reactor, the temperature of the natural gas with a high methane content introduced into the reforming reactor is high, so it is used in the burner of the reforming reactor The amount of natural gas as a fuel used can be reduced.

본 실시 예에 의한 선박용 수소생산시스템은 회수라인을 통해 담수부로 회수되는 냉각수를 폐수라인의 해수를 통해 냉각시킬 수 있다.The hydrogen production system for ships according to this embodiment may cool the cooling water recovered to the freshwater unit through the recovery line through seawater in the wastewater line.

본 발명의 선박용 수소생산시스템은 기존의 선박 중 천연가스용 저장탱크가 있는 선박에 대해 과도한 개조 없이 수소생산시스템을 곧바로 적용할 수 있으므로 새로운 선박 제조에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.Since the hydrogen production system for ships of the present invention can directly apply the hydrogen production system to ships having a natural gas storage tank among existing ships without excessive modification, it is possible to reduce the cost of manufacturing a new ship.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 선박용 수소생산시스템을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 선박용 수소생산시스템을 나타내는 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing a hydrogen production system for ships according to a first embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram illustrating a hydrogen production system for ships according to a second embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following examples are presented to sufficiently convey the spirit of the present invention to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. The present invention is not limited to the embodiments presented herein, and may be embodied in other forms. The drawings may omit the illustration of parts not related to the description in order to clarify the present invention, and slightly exaggerate the size of the components to help understanding.

본 발명의 실시 예에 따른 선박용 수소생산시스템은 FSRU(Floating, Storage, Re-gasification Unit) 등과 같은 선박에 적용되어 선박의 운용시에도 반응부가 저장탱크로부터 천연가스를 공급받아 수소를 생산할 수 있다. 한편, 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 수소생산시스템은 FSRU 등과 같은 선박에 적용되는 것에 한정하는 것은 아니며, 이외에도 천연가스를 수용할 수 있는 저장탱크가 구비된 다양한 선박에 적용될 수 있다.The hydrogen production system for a ship according to an embodiment of the present invention is applied to a ship such as a Floating, Storage, Re-gasification Unit (FSRU), etc. On the other hand, the hydrogen production system for ships according to an embodiment of the present invention is not limited to being applied to ships such as FSRU, and in addition, it can be applied to various ships equipped with a storage tank capable of accommodating natural gas.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 선박용 수소생산시스템(100)을 나타내는 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a marine hydrogen production system 100 according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 선박용 수소생산시스템(100)은 액화천연가스 및 이로부터 발생하는 천연 증발가스를 포함하는 천연가스를 수용하는 저장탱크(110), 저장탱크(110)의 천연가스를 공급받아 수소를 포함하는 합성가스로 개질시키는 반응부(140), 반응부(140)에서 생산된 합성가스 중 수소를 저장하는 수소저장부(150), 선박의 외부로부터 해수를 공급받아 냉각수로 정화하는 담수부(161), 담수부(161)로부터 정화된 냉각수를 공급받으며, 공급된 냉각수를 통해 반응부(140)에서 생산된 합성가스를 냉각시키는 냉각수라인(160), 저장탱크(110)의 천연가스를 반응부(140)로 공급하는 가스공급라인(120), 가스공급라인(120)에 구비되어 가스공급라인(120)을 통과하는 천연가스를 재기화시키는 재기화부(130), 가스공급라인(120)에 구비되어 가스공급라인(120)을 통과하는 천연가스의 메탄 함유량을 높이는 메탄 분리부(170)를 포함하여 마련될 수 있다.Referring to FIG. 1 , the hydrogen production system 100 for ships according to the first embodiment of the present invention includes a storage tank 110 and a storage tank for accommodating natural gas including liquefied natural gas and natural boil-off gas generated therefrom. The reaction unit 140 for receiving the natural gas of 110 and reforming it into synthesis gas containing hydrogen, the hydrogen storage unit 150 for storing hydrogen among the synthesis gas produced in the reaction unit 140, from the outside of the ship A cooling water line 160 for receiving seawater and purifying cooling water, and receiving purified cooling water from the freshwater unit 161, and cooling the synthesis gas produced in the reaction unit 140 through the supplied cooling water. , a gas supply line 120 for supplying the natural gas of the storage tank 110 to the reaction unit 140 , a regasification unit provided in the gas supply line 120 to regasify the natural gas passing through the gas supply line 120 . 130 , may be provided including a methane separation unit 170 provided in the gas supply line 120 to increase the methane content of the natural gas passing through the gas supply line 120 .

저장탱크(110)는 액화천연가스 및 이로부터 발생하는 천연 증발가스를 포함하는 천연가스를 수용 및 저장하도록 마련된다. 저장탱크(110)는 외부의 열 침입에 의한 액화천연가스의 기화를 최소화할 수 있도록 단열 처리된 멤브레인 타입의 화물창으로 마련될 수 있다. 저장탱크(110)는 천연가스의 생산지 또는 공급처 등으로부터 액화된 천연가스를 공급받아 수용 및 저장할 수 있다. 한편, 도시되지는 않았지만 저장탱크(110)의 액화천연가스 및 천연 증발가스는 엔진용 라인(미도시)을 통해 선박의 추진용 엔진(미도시) 또는 선박의 발전용 엔진(미도시) 등의 연료가스로 공급될 수도 있다.The storage tank 110 is provided to accommodate and store liquefied natural gas and natural gas including natural boil-off gas generated therefrom. The storage tank 110 may be provided as a membrane-type cargo hold insulated to minimize vaporization of liquefied natural gas due to external heat intrusion. The storage tank 110 may receive and store liquefied natural gas supplied from a natural gas production site or supplier. On the other hand, although not shown, the liquefied natural gas and natural boil-off gas of the storage tank 110 are transmitted through an engine line (not shown) to a ship's propulsion engine (not shown) or a ship's power generation engine (not shown). It may be supplied as fuel gas.

저장탱크(110)는 일반적으로 단열 처리되어 설치되나, 외부의 열 침입을 완전히 차단하는 것은 실질적으로 어려우므로, 저장탱크(110) 내부에는 액화천연가스가 자연적으로 기화하여 발생하는 천연 증발가스가 존재하게 된다.The storage tank 110 is generally installed with heat insulation, but it is practically difficult to completely block the intrusion of external heat, so there is a natural boil-off gas generated by the natural vaporization of the liquefied natural gas inside the storage tank 110 . will do

본 발명의 제1 실시 예에 따른 선박용 수소생산시스템(100)은 이와 같은 저장탱크(110) 내부에 액화천연가스 및 이로부터 발생하는 천연 증발가스를 포함하는 천연가스를 후술하는 반응부(140)로 공급하여 수소를 생산할 수 있다. 한편, 저장탱크(110)는 도시된 바와 같이 4개가 마련될 수 있으며, 이에 한정하지 않고 필요에 따라 1개 또는 4개 이외에 복수개로 마련될 수 있다.The hydrogen production system 100 for ships according to the first embodiment of the present invention is a reaction unit 140 which will be described later for natural gas including liquefied natural gas and natural boil-off gas generated therefrom in such a storage tank 110 . can be supplied to produce hydrogen. On the other hand, four storage tanks 110 may be provided as shown, and not limited thereto, and may be provided in plurality in addition to one or four as needed.

반응부(140)는 저장탱크(110)의 천연가스를 공급받을 수 있다. 반응부(140)는 저장탱크(110)로부터 가스공급라인(120)을 통해 공급된 천연가스를 수소를 포함하는 합성가스로 개질시킬 수 있다.The reaction unit 140 may receive the natural gas of the storage tank 110 . The reaction unit 140 may reform natural gas supplied from the storage tank 110 through the gas supply line 120 into syngas containing hydrogen.

구체적으로 살펴보면, 반응부(140)는 가스공급라인(120) 중 후술하는 기화가스라인(123)을 통해 수소를 포함하는 합성가스로 개질되는 천연가스를 공급받을 수 있다. 아울러, 반응부(140)는 가스공급라인(120)의 기화가스라인(123)에서 분기되는 분기라인(124)을 통해 반응부(140) 중 개질반응기(141)에서 버너의 연료로 사용되는 천연가스를 공급받을 수 있다.Specifically, the reaction unit 140 may receive the natural gas reformed into the syngas containing hydrogen through a vaporization gas line 123 to be described later among the gas supply lines 120 . In addition, the reaction unit 140 is a natural fuel used as a fuel for a burner in the reforming reactor 141 of the reaction unit 140 through a branch line 124 branching from the vaporization gas line 123 of the gas supply line 120 . gas can be supplied.

좀 더 구체적으로 살펴보면, 반응부(140)는 가스공급라인(120)을 통해 가열된 천연가스를 공급받으며, 공급된 천연가스를 수소 및 일산화탄소를 포함하는 제1 합성가스로 개질시키는 개질반응기(141)와, 제1 반응라인(145)을 통해 개질반응기(141)로부터 제1 합성가스를 공급받으며, 공급된 제1 합성가스를 수소 및 이산화탄소를 포함하는 제2 합성가스로 전환시키는 전환반응기(142) 및 제2 반응라인(146)을 통해 전환반응기(142)로부터 제2 합성가스를 공급받으며, 공급된 제2 합성가스 중 수소를 분리하는 수소분리기(143)를 포함할 수 있다.More specifically, the reaction unit 140 receives the heated natural gas through the gas supply line 120, and the reforming reactor 141 for reforming the supplied natural gas into a first synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide. ) and a conversion reactor 142 that receives the first synthesis gas from the reforming reactor 141 through the first reaction line 145 and converts the supplied first synthesis gas into a second synthesis gas containing hydrogen and carbon dioxide. ) and the second reaction line 146 to receive the second synthesis gas from the conversion reactor 142, and may include a hydrogen separator 143 for separating hydrogen from the supplied second synthesis gas.

도 1을 참조하면, 반응부(140)의 개질반응기(141)는 가스공급라인(120) 중 기화가스라인(123)을 통해 천연가스를 공급받을 수 있다. 한편, 반응부(140)의 개질반응기(141)는 가스공급라인(120) 중 기화가스라인(123)으로부터 분기된 분기라인(124)을 통해 공급받은 천연가스를 연소시킬 수 있는 버너(도면부호 미도시)가 구비될 수 있다. 반응부(140)의 개질반응기(141)는 버너로부터 발생한 연소열을 이용하여, 가스공급라인(120) 중 기화가스라인(123)을 통해 공급된 천연가스를 스팀과 개질반응시켜 수소와 일산화탄소를 포함하는 제1 합성가스로 개질될 수 있다.Referring to FIG. 1 , the reforming reactor 141 of the reaction unit 140 may receive natural gas through a vaporization gas line 123 among the gas supply lines 120 . On the other hand, the reforming reactor 141 of the reaction unit 140 is a burner (reference numeral) capable of burning the natural gas supplied through the branch line 124 branched from the vaporization gas line 123 of the gas supply line 120 . not shown) may be provided. The reforming reactor 141 of the reaction unit 140 uses the combustion heat generated from the burner to reform the natural gas supplied through the vaporization gas line 123 of the gas supply line 120 with steam to include hydrogen and carbon monoxide. It can be reformed with a first syngas.

반응부(140)의 개질반응기(141)에서는 천연가스와 수증기가 촉매 작용 하에 수증기 개질 반응을 일으키고, 이에 따라 수소 및 일산화탄소를 포함하는 제1 합성가스가 생성될 수 있다. 한편, 천연가스(메탄 함유 가스)의 수증기 개질 반응은 흡열 반응이며, 반응식은 "CH4 + H20 + Q(버너에 의해 발생한 연소열) -> 3H2 + CO"와 같다.In the reforming reactor 141 of the reaction unit 140, natural gas and water vapor may undergo a steam reforming reaction under a catalytic action, thereby generating a first synthesis gas including hydrogen and carbon monoxide. On the other hand, the steam reforming reaction of natural gas (methane-containing gas) is an endothermic reaction, and the reaction formula is "CH4 + H20 + Q (heat of combustion generated by the burner) -> 3H2 + CO".

수소 및 일산화탄소를 포함하는 제1 합성가스는 제1 반응라인(145)을 통해 제3 열교환부(T3)를 통과한 뒤 전환반응기(142)로 공급될 수 있다. 한편, 개질반응기(141)에서 발생한 가스 중에서 제1 합성가스를 제외한 나머지 폐가스는 제1 폐가스라인(147)을 통해 제1 열교환부(T1)로 도입된 후 외부로 배출될 수 있다. 개질반응기(141)에서 발생한 폐가스는 매우 고온 상태에 해당되며, 이를 제1 열교환부(T1)를 통과하는 기화가스라인(123)의 천연가스와 열교환시켜 기화가스라인(123)을 통과하는 천연가스를 가열시킬 수 있다.The first synthesis gas including hydrogen and carbon monoxide may be supplied to the conversion reactor 142 after passing through the third heat exchange unit T3 through the first reaction line 145 . Meanwhile, the remaining waste gas excluding the first synthesis gas among the gases generated in the reforming reactor 141 may be introduced into the first heat exchange unit T1 through the first waste gas line 147 and then discharged to the outside. The waste gas generated in the reforming reactor 141 corresponds to a very high temperature state, and heat-exchanges it with the natural gas of the vaporized gas line 123 passing through the first heat exchange unit T1 to pass through the vaporized gas line 123 . can be heated.

전환반응기(142)는 제1 반응라인(145)을 통해 개질반응기(141)로부터 제1 합성가스를 공급받을 수 있다. 전환반응기(142)는 개질반응기(141)로부터 공급된 제1 합성가스를 수소 및 이산화탄소를 포함하는 제2 합성가스로 전환시킬 수 있다. 전환반응기(142)에서는 수성가스 전환 반응을 통해 제1 합성가스로부터 일산화탄소가 전환되고 수소가 생성되어 제1 합성가스에 비해 수소 함량이 더욱 높은 2차 합성가스가 생성될 수 있다. 전환반응기(142)의 수성가스 전환반응은 발열 반응이며, 반응식은 "CO + H20 -> CO2 + H2 + Q(Heat)"와 같다.The conversion reactor 142 may receive the first synthesis gas from the reforming reactor 141 through the first reaction line 145 . The conversion reactor 142 may convert the first synthesis gas supplied from the reforming reactor 141 into a second synthesis gas containing hydrogen and carbon dioxide. In the conversion reactor 142, carbon monoxide is converted from the first synthesis gas through a water gas conversion reaction and hydrogen is generated, so that secondary synthesis gas having a higher hydrogen content than the first synthesis gas can be generated. The water gas conversion reaction of the conversion reactor 142 is an exothermic reaction, and the reaction formula is "CO + H20 -> CO2 + H2 + Q(Heat)".

한편, 전환반응기(142)는 일 례로서, 수성가스 전환반응을 일으키는 Syngas Shifter로 마련될 수 있다. 다만, 전환반응기(142)는 이에 한정하는 것은 아니며, 개질가스에 함유된 일산화탄소를 이산화탄소로 전환하여 일산화탄소의 농도를 낮추는 전환반응기(142)로서, 공지된 고온전환반응기(142)(HTS, High Temperature Shift) 및 저온전환반응기(142)(LTS, Low Temperature Shift)로 마련될 수도 있다.On the other hand, the shift reactor 142 may be provided as an example, as a Syngas Shifter that causes a water gas shift reaction. However, the conversion reactor 142 is not limited thereto, and as a conversion reactor 142 that converts carbon monoxide contained in the reformed gas into carbon dioxide to lower the concentration of carbon monoxide, a known high-temperature conversion reactor 142 (HTS, High Temperature) Shift) and a low temperature conversion reactor 142 (LTS, Low Temperature Shift) may be provided.

수소 및 이산화탄소를 포함하는 제2 합성가스는 제2 반응라인(146)을 통해 제4 열교환부(T4)를 통과한 뒤 수소분리기(143)로 공급될 수 있다.The second synthesis gas including hydrogen and carbon dioxide may be supplied to the hydrogen separator 143 after passing through the fourth heat exchange unit T4 through the second reaction line 146 .

수소분리기(143)는 제2 반응라인(146)을 통해 공급된 제2 합성가스로부터 수소를 분리 및 정제할 수 있다. 한편, 전환반응기(142)를 통과한 제2 합성가스는 수소 및 이산화탄소 이외에도 스팀, 일산화탄소 등의 성분이 포함될 수 있다. 이 중에서 수소분리기(143)에 의해 분리 및 정제된 수소는 수소분리기(143)에 연결되는 수소공급라인(148)을 통해 수소저장부(150)로 공급될 수 있다.The hydrogen separator 143 may separate and purify hydrogen from the second synthesis gas supplied through the second reaction line 146 . On the other hand, the second synthesis gas that has passed through the conversion reactor 142 may contain components such as steam and carbon monoxide in addition to hydrogen and carbon dioxide. Among them, hydrogen separated and purified by the hydrogen separator 143 may be supplied to the hydrogen storage unit 150 through a hydrogen supply line 148 connected to the hydrogen separator 143 .

수소분리기(143)의 일 례로서, 공지된 4~12개의 흡착탑으로 구성된 PSA(Pressure Swing Adsorption) 공정을 수행할 수 있으며, 예컨대 흡착제로 molecular sieve를 사용하여 400~500 psig의 혼합유체 흐름에서 80~92%의 수소(H2)를 분리할 수 있다. 한편, 수소분리기(143)는 이에 한정하는 것은 아니며, 수소분리기(143)에서 수소를 분리 및 정제하여 수소저장부(150)로 공급하며, 수소 이외의 기체를 제2 폐가스라인(149)을 통해 배출할 수 있는 다양한 수단으로 마련될 수 있다.As an example of the hydrogen separator 143, it is possible to perform a PSA (Pressure Swing Adsorption) process consisting of 4 to 12 known adsorption towers, for example, 80 in a mixed fluid flow of 400 to 500 psig using a molecular sieve as an adsorbent. -92% of hydrogen (H2) can be separated. On the other hand, the hydrogen separator 143 is not limited thereto, and separates and purifies hydrogen in the hydrogen separator 143 and supplies it to the hydrogen storage unit 150 , and supplies gases other than hydrogen through the second waste gas line 149 . It may be provided by various means for discharging.

수소분리기(143)에서 제2 합성가스 중에서 수소를 제외한 나머지 기체는 수소 분리기에 연결되는 제2 폐가스라인(149)을 통해 배출될 수 있다. 수소분리기(143)에 연결된 제2 폐가스라인(149)은 제2 합성가스 중에서 수소를 제외한 나머지 기체를 개질반응기(141)에 연결된 제1 폐가스라인(147)으로 합류시킬 수 있다.In the hydrogen separator 143 , gases other than hydrogen in the second synthesis gas may be discharged through a second waste gas line 149 connected to the hydrogen separator. The second waste gas line 149 connected to the hydrogen separator 143 may join the remaining gases except for hydrogen in the second synthesis gas into the first waste gas line 147 connected to the reforming reactor 141 .

좀 더 구체적으로 살펴보면, 제2 폐가스라인(149)은 일단이 수소분리기(143)에 연결되며, 타단이 제1 폐가스라인(147) 중 제1 열교환부(T1) 상류 지점에 연결될 수 있다. 이에 따라 수소분리기(143)에서 분리된 수소를 제외한 나머지 폐가스 기체는 제2 폐가스라인(149)을 통해 개질반응기(141)에서 배출되는 폐가스와 제1 폐가스라인(147)에서 합류될 수 있다.More specifically, the second waste gas line 149 may have one end connected to the hydrogen separator 143 and the other end connected to an upstream point of the first heat exchange unit T1 of the first waste gas line 147 . Accordingly, the remaining waste gas gas except for the hydrogen separated in the hydrogen separator 143 may be combined with the waste gas discharged from the reforming reactor 141 through the second waste gas line 149 in the first waste gas line 147 .

합류된 폐가스 기체들은 제1 폐가스라인(147)을 통해 가열부(T1, T2) 중 제1 열교환부(T1)를 통과하며, 기화가스라인(123)을 통과하는 천연가스를 가열시킬 수 있다. 한편, 제1 폐가스라인(147)의 폐가스는 제1 열교환부(T1)를 통과한 뒤 외부로 배출될 수 있다.The combined waste gas gases may pass through the first heat exchange unit T1 of the heating units T1 and T2 through the first waste gas line 147 , and may heat the natural gas passing through the vaporized gas line 123 . Meanwhile, the waste gas of the first waste gas line 147 may be discharged to the outside after passing through the first heat exchange unit T1.

가열부(T1, T2)는 가스공급라인(120)에 구비되며, 냉각수라인(160)과 연결되어 가스공급라인(120)을 통과하는 천연가스를 가열시킬 수 있다. 가열부(T1, T2)는 가스공급라인(120)에 마련되는 제1 열교환부(T1)와, 가스공급라인(120)에 마련되며 제1 열교환부(T1) 상류 지점에 마련되는 제2 열교환부(T2)를 포함할 수 있다. 좀 더 구체적으로 살펴보면, 제1 열교환부(T1) 및 제2 열교환부(T2)는 각각 가스공급라인(120) 중 기화가스라인(123)에 구비될 수 있다.The heating units T1 and T2 are provided in the gas supply line 120 , and are connected to the cooling water line 160 to heat the natural gas passing through the gas supply line 120 . The heating units T1 and T2 include a first heat exchange unit T1 provided in the gas supply line 120 , and a second heat exchange unit provided in the gas supply line 120 and provided at an upstream point of the first heat exchange unit T1 . It may include a part T2. In more detail, the first heat exchange unit T1 and the second heat exchange unit T2 may be provided in the vaporized gas line 123 of the gas supply line 120 , respectively.

제1 열교환부(T1)는 제1 폐가스라인(147)의 폐가스를 통해 가스공급라인(120) 중 기화가스라인(123)을 통과하는 천연가스를 가열시킬 수 있다. 제2 열교환부(T2)는 제2 냉각수라인(160b)의 냉각수를 통해 가스공급라인(120) 중 기화가스라인(123)을 통과하는 천연가스를 가열시킬 수 있다.The first heat exchange unit T1 may heat the natural gas passing through the vaporized gas line 123 of the gas supply line 120 through the waste gas of the first waste gas line 147 . The second heat exchange unit T2 may heat the natural gas passing through the vaporized gas line 123 of the gas supply line 120 through the cooling water of the second cooling water line 160b.

즉 저장탱크(110)로부터 공급된 천연가스는 기화가스라인(123)을 통과하며, 1차적으로 제2 열교환부(T2)에서 제2 냉각수라인(160b)의 냉각수를 통해 가열될 수 있으며, 2차적으로 제1 열교환부(T1)에서 제1 폐가스라인(147)의 폐가스를 통해 가열될 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 수소생산시스템(100)은 반응부(140)에서 생상된 폐열을 회수하여 가열부(T1, T2)에 활용함으로써 별도의 히터 등이 마련되지 않고도 가열에 필요한 충분한 열을 공급할 수 있다.That is, the natural gas supplied from the storage tank 110 passes through the vaporized gas line 123 and may be primarily heated through the cooling water of the second cooling water line 160b in the second heat exchange unit T2, 2 In turn, it may be heated through the waste gas of the first waste gas line 147 in the first heat exchange unit T1. The hydrogen production system 100 for ships according to an embodiment of the present invention recovers waste heat generated in the reaction unit 140 and utilizes it in the heating units T1 and T2, so that sufficient heat required for heating without a separate heater is provided. can supply

냉각수라인(160)은 담수부(161)를 통해 반응부(140)에서 생산된 합성가스를 냉각시키는 냉각수를 공급받을 수 있다.The cooling water line 160 may receive cooling water for cooling the synthesis gas produced in the reaction unit 140 through the fresh water unit 161 .

담수부(161)는 선박의 외부로부터 해수를 공급받을 수 있다. 이를 위해 담수부(161)는 선박의 외부로부터 담수부(161)로 해수를 공급하는 취수라인(162)에 연결될 수 있다. 취수라인(162)은 취수부(미도시)에 연결될 수 있다. 취수부(미도시)는 선체 내부에 위치될 수 있으며, 선체 외부에서 취수부(미도시)로 해수를 취수할 수 있다. 취수부(미도시)는 선체 외측에 형성된 해수유입구로 펌프, 실린더 등에 의해 해수를 유입할 수 있다. 취수부에서 취수된 해수는 펌프 등에 의해 담수부(161)로 공급될 수 있다. 담수부(161)는 해수에 용존되어 있거나 부유하는 성분들을 정화함으로써 담수를 생성할 수 있다. 담수부(161)에서 해수를 정화하여 생성된 담수는 냉각수라인(160)에 냉각수로 공급될 수 있다.The freshwater unit 161 may receive seawater from the outside of the ship. To this end, the freshwater unit 161 may be connected to a water intake line 162 that supplies seawater from the outside of the ship to the freshwater unit 161 . The water intake line 162 may be connected to a water intake unit (not shown). The water intake unit (not shown) may be located inside the hull, and may take in seawater from the outside of the hull to the water intake unit (not shown). The water intake unit (not shown) is a seawater inlet formed on the outside of the hull, and may introduce seawater by means of a pump, a cylinder, or the like. The seawater taken in by the water intake unit may be supplied to the fresh water unit 161 by a pump or the like. The freshwater unit 161 may generate fresh water by purifying components dissolved or floating in seawater. The fresh water generated by purifying seawater in the fresh water unit 161 may be supplied to the cooling water line 160 as cooling water.

폐수라인(164)은 취수라인(162)에서 분기될 수 있다. 폐수라인(164)은 취수라인(162)을 통해 공급된 해수 중 일부를 선박의 외부로 배출할 수 있다. 폐수라인(164)에는 폐수라인(164) 상에서 해수의 유통 여부를 조절할 수 있는 제2 밸브(164a)가 마련될 수 있다.The wastewater line 164 may be branched from the water intake line 162 . The wastewater line 164 may discharge some of the seawater supplied through the intake line 162 to the outside of the vessel. The wastewater line 164 may be provided with a second valve 164a capable of regulating whether seawater is distributed on the wastewater line 164 .

냉각수라인(160)은 냉각부(T3, T4)와 연결될 수 있다. 냉각부(T3, T4)는 제1 반응라인(145)을 통과하는 제1 합성가스 또는 제2 반응라인(146)을 통과하는 제2 합성가스 중 적어도 어느 하나를 냉각시킬 수 있다.The cooling water line 160 may be connected to the cooling units T3 and T4. The cooling units T3 and T4 may cool at least one of the first synthesis gas passing through the first reaction line 145 or the second synthesis gas passing through the second reaction line 146 .

냉각부(T3, T4)는 제1 반응라인(145)에 마련되어 제1 반응라인(145)을 통과하는 제1 합성가스를 냉각수라인(160)의 냉각수를 통해 냉각시키는 제3 열교환부(T3)와, 제2 반응라인(146)에 마련되어 제2 반응라인(146)을 통과하는 제2 합성가스를 냉각수라인(160)의 냉각수를 통해 냉각시키는 제4 열교환부(T4)를 포함할 수 있다.The cooling units T3 and T4 are provided in the first reaction line 145 and a third heat exchange unit T3 for cooling the first synthesis gas passing through the first reaction line 145 through the cooling water of the cooling water line 160 . and a fourth heat exchange unit T4 provided in the second reaction line 146 to cool the second synthesis gas passing through the second reaction line 146 through the cooling water of the cooling water line 160 .

좀 더 구체적으로 살펴보면, 제3 열교환부(T3)는 냉각수라인(160) 중 냉각수를 제3 열교환부(T3)로 공급하는 제1 냉각수라인(160a)과 연결될 수 있으며, 제4 열교환부(T4)는 냉각수라인(160) 중 냉각수를 제4 열교환부(T4)로 공급하는 제2 냉각수라인(160b)과 연결될 수 있다.More specifically, the third heat exchange unit T3 may be connected to the first cooling water line 160a that supplies the cooling water from the cooling water line 160 to the third heat exchange unit T3, and the fourth heat exchange unit T4. ) may be connected to the second cooling water line 160b that supplies the cooling water to the fourth heat exchange unit T4 among the cooling water lines 160 .

냉각수공급부(161)를 통해 냉각수라인(160)으로 공급된 냉각수는 각각 제1 냉각수라인(160a) 및 제2 냉각수라인(160b)으로 분기되어 공급될 수 있다. 제1 냉각수라인(160a)을 통해 공급되는 냉각수는 제3 열교환부(T3)를 통해 제1 반응라인(145)의 제1 합성가스와 열교환될 수 있다.The cooling water supplied to the cooling water line 160 through the cooling water supply unit 161 may be branched and supplied to the first cooling water line 160a and the second cooling water line 160b, respectively. The cooling water supplied through the first cooling water line 160a may exchange heat with the first synthesis gas of the first reaction line 145 through the third heat exchange unit T3.

개질반응기(141)에서 제1 반응라인(145)을 통해 배출되는 제1 합성가스는 매우 고온 상태일 수 있다. 이에 따라 제1 반응라인(145)의 제1 합성가스는 제1 냉각수라인(160a)의 냉각수에 의해 냉각될 수 있다. 한편, 제1 냉각수라인(160a)의 냉각수는 제1 반응라인(145)의 제1 합성가스와 열교환되며, 이에 따라 제1 냉각수라인(160a)의 냉각수는 제3 열교환부(T3)를 통과하며 스팀으로 전환될 수 있다. 제3 열교환부(T3)를 통과하며 전환된 제1 냉각수라인(160a)의 스팀은 가스공급라인(120)으로 공급될 수 있다.The first synthesis gas discharged from the reforming reactor 141 through the first reaction line 145 may be in a very high temperature state. Accordingly, the first synthesis gas of the first reaction line 145 may be cooled by the cooling water of the first cooling water line 160a. On the other hand, the cooling water of the first cooling water line 160a exchanges heat with the first synthesis gas of the first reaction line 145, and accordingly, the cooling water of the first cooling water line 160a passes through the third heat exchange part T3, Can be converted to steam. The steam of the first cooling water line 160a that has passed through the third heat exchange unit T3 and has been converted may be supplied to the gas supply line 120 .

좀 더 구체적으로 살펴보면, 제1 냉각수라인(160a)은 제3 열교환부(T3)를 통과한 스팀이 가스공급라인(120) 중 기화가스라인(123)의 제1 열교환부(T1)와 제2 열교환부(T2) 사이 지점에 공급되도록 기화가스라인(123)에 연결될 수 있다. 이에 따라 제1 냉각수라인(160a)의 냉각수는 제3 열교환부(T3)를 통과하며 스팀으로 전환된 후, 전환된 스팀은 기화가스라인(123) 중 제1 열교환부(T1)와 제2 열교환부(T2) 사이 지점에 공급되어 기화가스라인(123)을 통과하는 천연가스와 합류될 수 있다.More specifically, in the first cooling water line 160a, the steam passing through the third heat exchange part T3 is transferred between the first heat exchange part T1 and the second heat exchange part T1 of the vaporized gas line 123 of the gas supply line 120 . It may be connected to the vaporization gas line 123 so as to be supplied to a point between the heat exchange units T2. Accordingly, the cooling water of the first cooling water line 160a passes through the third heat exchange unit T3 and is converted into steam, and then the converted steam exchanges the second heat with the first heat exchange unit T1 of the vaporized gas line 123 . It may be supplied to a point between the parts T2 and merge with natural gas passing through the vaporized gas line 123 .

기화가스라인(123)에서 합류된 스팀과 천연가스는 기화가스라인(123)을 통해 개질반응기(141)로 공급될 수 있다. 이에 따라 개질반응기(141)에서 스팀과 천연가스가 개질 반응하여 제1 합성가스가 생산될 수 있다.Steam and natural gas joined in the vaporization gas line 123 may be supplied to the reforming reactor 141 through the vaporization gas line 123 . Accordingly, steam and natural gas may be reformed and reacted in the reforming reactor 141 to produce the first synthesis gas.

한편, 제1 냉각수라인(160a)은 전술한 바와 같이 기화가스라인(123) 중 제1 열교환부(T1)와 제2 열교환부(T2) 사이에 연결될 수 있지만, 이에 한정하는 것은 아니며 기화가스라인(123)의 다양한 위치에 연결될 수 있다.Meanwhile, the first cooling water line 160a may be connected between the first heat exchange part T1 and the second heat exchange part T2 of the vaporized gas line 123 as described above, but is not limited thereto. (123) may be connected to various locations.

제2 냉각수라인(160b)을 통해 공급되는 냉각수는 제4 열교환부(T4)를 통해 제2 반응라인(146)의 제2 합성가스와 열교환될 수 있다. 한편, 전환반응기(142)에서 제2 반응라인(146)을 통해 배출되는 제2 합성가스는 개질반응기(141)에서 배출되는 제1 합성가스보다는 상대적으로 저온 상태에 해당될 수 있다. 이는 제1 합성가스는 제3 열교환부(T3)에서 제1 냉각수라인(160a)의 냉각수에 의해 냉각된 상태로 전환반응기(142)로 도입되기 때문이다.The cooling water supplied through the second cooling water line 160b may exchange heat with the second synthesis gas of the second reaction line 146 through the fourth heat exchange unit T4. On the other hand, the second synthesis gas discharged from the conversion reactor 142 through the second reaction line 146 may correspond to a relatively low temperature state than the first synthesis gas discharged from the reforming reactor 141 . This is because the first synthesis gas is introduced into the conversion reactor 142 in a state cooled by the cooling water of the first cooling water line 160a in the third heat exchange unit T3.

제2 반응라인(146)의 제2 합성가스는 제4 열교환부(T4)에서 제2 냉각수라인(160b)의 냉각수에 의해 냉각될 수 있다. 한편, 제2 냉각수라인(160b)의 냉각수는 제4 열교환부(T4)에서 제2 반응라인(146)의 제2 합성가스와 열교환되며 가열될 수 있다. 제2 냉각수라인(160b)의 냉각수는 제4 열교환부(T4)에서 가열된 후, 가열된 냉각수는 가스공급라인(120) 중 기화가스라인(123)에 구비되는 제2 열교환부(T2)로 공급될 수 있다.The second synthesis gas of the second reaction line 146 may be cooled by the cooling water of the second cooling water line 160b in the fourth heat exchange unit T4. Meanwhile, the cooling water of the second cooling water line 160b may be heated by heat exchange with the second synthesis gas of the second reaction line 146 in the fourth heat exchange unit T4. After the cooling water of the second cooling water line 160b is heated in the fourth heat exchange unit T4, the heated cooling water is transferred to the second heat exchange unit T2 provided in the vaporized gas line 123 of the gas supply line 120. can be supplied.

한편, 가스공급라인(120) 중 기화가스라인(123)의 천연가스는 전술한 바와 같이 제2 열교환부(T2)에서 제2 열교환부(T2)를 통과하는 제2 냉각수라인(160b)의 냉각수에 의해 가열될 수 있다. 아울러, 제2 냉각수라인(160b)의 냉각수는 제2 열교환부(T2)를 통과하며 기화가스라인(123)의 천연가스와 열교환되어 냉각될 수 있다.On the other hand, the natural gas of the vaporized gas line 123 of the gas supply line 120 is the cooling water of the second cooling water line 160b passing through the second heat exchange unit T2 in the second heat exchange unit T2 as described above. can be heated by In addition, the cooling water of the second cooling water line 160b may pass through the second heat exchange unit T2 and be cooled by heat exchange with the natural gas of the vaporized gas line 123 .

도 1을 참조하면, 제2 열교환부(T2)를 통과한 제2 냉각수라인(160b)의 냉각수는 제2 냉각수라인(160b) 중 제4 열교환부(T4) 상류 지점에 합류될 수 있다. 즉 본 발명의 제2 냉각수라인(160b)의 냉각수는 제4 열교환부(T4)를 통과하며 가열되며, 이후 제2 열교환부(T2)를 통과하며 냉각된 후 다시 제2 냉각수라인(160b) 중 제4 열교환부(T4) 상류 지점으로 도입된 후 제2 냉각수라인(160b)을 다시 순환할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the cooling water of the second cooling water line 160b that has passed through the second heat exchange unit T2 may join an upstream point of the fourth heat exchange unit T4 among the second cooling water lines 160b. That is, the cooling water of the second cooling water line 160b of the present invention passes through the fourth heat exchange unit T4 and is heated, then passes through the second heat exchange unit T2 and is cooled, and then again in the second cooling water line 160b. After being introduced to the upstream point of the fourth heat exchange unit T4, the second cooling water line 160b may be circulated again.

한편, 도 1을 참조하면 냉각수라인(160)은 도시된 바와 같이 냉각수공급부(161)에서 하나의 라인으로 냉각수가 공급되며, 이후 하나의 라인에서 각각 제1 냉각수라인(160a) 및 제2 냉각수라인(160b)으로 분기될 수 있다. 이 경우, 제2 냉각수라인(160b)의 냉각수가 냉각수라인(160)이 분기되는 지점보다 상류 지점에 합류되는 경우, 합류되는 제2 냉각수라인(160b)의 냉각수는 제1 냉각수라인(160a) 및 제2 냉각수라인(160b)으로 나누어져 공급될 수도 있다.Meanwhile, referring to FIG. 1 , in the cooling water line 160 , cooling water is supplied from the cooling water supply unit 161 to one line as shown, and thereafter, the first cooling water line 160a and the second cooling water line in one line, respectively. It can branch to (160b). In this case, when the cooling water of the second cooling water line 160b joins at a point upstream from the branching point of the cooling water line 160, the cooling water of the joining second cooling water line 160b is the first cooling water line 160a and The second cooling water line 160b may be divided and supplied.

이와 달리 도시되지는 않았지만, 제2 냉각수라인(160b)의 냉각수는 제2 열교환부(T2)를 통과한 후, 제1 냉각수라인(160a) 중 제3 열교환부(T3) 상류 지점에 합류될 수 있다. 이 경우, 본 발명의 제2 냉각수라인(160b)의 냉각수는 제4 열교환부(T4)를 통과하며 가열되며, 이후 제2 열교환부(T2)를 통과하며 냉각된 후 제1 냉각수라인(160a) 중 제3 열교환부(T3) 상류 지점으로 도입되며, 이후 제1 냉각수라인(160a)을 순환할 수 있다. 이 때, 제1 냉각수라인(160a)으로 도입된 합류된 냉각수는 냉각수공급부(161)로터 공급된 제1 냉각수라인(160a)의 냉각수와 합류되며, 합류된 냉각수가 함께 제3 열교환부(T3)와 제1 열교환부(T1)를 순차적으로 통과한 뒤 기화가스라인(123)에 스팀으로 공급될 수 있다.Although not shown otherwise, the cooling water of the second cooling water line 160b passes through the second heat exchange unit T2, and then joins the upstream point of the third heat exchange unit T3 of the first cooling water line 160a. there is. In this case, the cooling water of the second cooling water line 160b of the present invention passes through the fourth heat exchange unit T4 and is heated, and then passes through the second heat exchange unit T2 and is cooled, followed by the first cooling water line 160a. It is introduced to an upstream point of the third heat exchange unit T3, and thereafter, the first cooling water line 160a may be circulated. At this time, the merged cooling water introduced into the first cooling water line 160a is merged with the cooling water of the first cooling water line 160a supplied from the cooling water supply unit 161, and the combined cooling water is combined with the third heat exchange unit T3. After passing through the and the first heat exchange unit T1 sequentially, it may be supplied as steam to the vaporization gas line 123 .

한편, 제2 냉각수라인(160b)의 냉각수가 지속적으로 제2 냉각수라인(160b)으로 합류되는 경우, 제2 냉각수라인(160b)을 순환하는 냉각수의 전반적인 온도가 지나치게 높아질 우려가 있을 수 있다. 이에 따라 본 발명의 선박용 수소생산시스템(100)은 회수라인(163)을 더 포함할 수 있다.On the other hand, when the cooling water of the second cooling water line 160b continuously joins into the second cooling water line 160b, there may be a risk that the overall temperature of the cooling water circulating in the second cooling water line 160b becomes excessively high. Accordingly, the hydrogen production system 100 for ships of the present invention may further include a recovery line 163 .

회수라인(163)은 냉각수라인(160) 중 반응부(140)의 합성가스와 열교환된 하류 지점에서 분기될 수 있다. 회수라인(163)은 냉각수라인(160)의 냉각수 중 일부를 담수부(161)로 회수시킬 수 있다. 구체적으로 살펴보면, 회수라인(163)은 제2 냉각수라인(160b) 중 가스공급라인(120)을 통과하는 천연가스와 열교환되는 지점 하류 지점에서 분기될 수 있다.The recovery line 163 may be branched at a downstream point of heat exchange with the synthesis gas of the reaction unit 140 in the cooling water line 160 . The recovery line 163 may recover a portion of the cooling water of the cooling water line 160 to the fresh water unit 161 . Specifically, the recovery line 163 may be branched off at a point downstream of a point where heat exchange with natural gas passing through the gas supply line 120 among the second cooling water lines 160b is performed.

좀 더 구체적으로 살펴보면, 회수라인(163)은 제2 냉각수라인(160b) 중 제2 열교환부(T2) 하류 지점에서 분기되며, 제2 열교환부(T2)를 통과한 제2 냉각수라인(160b)의 냉각수 중 적어도 일부를 담수부(161)로 배출할 수 있다. 즉 회수라인(163)을 통해 제2 열교환부(T2)를 통과하며 가열된 냉각수 중 일부를 담수부(161)로 배출하며, 나머지 냉각수는 제2 냉각수라인(160b)을 계속적으로 순환되도록 할 수 있다. 이에 따라 가열된 냉각수 중 일부가 담수부(161)로 배출됨으로써 제2 냉각수라인(160b)을 순환하는 냉각수의 전반적인 온도를 조절할 수 있다. 한편, 회수라인(163)에는 회수라인(163) 상에서 유통되는 냉각수의 양을 조절할 수 있는 제1 밸브(163a)가 마련될 수 있다.More specifically, the recovery line 163 is branched at a point downstream of the second heat exchange unit T2 among the second cooling water lines 160b, and a second cooling water line 160b that has passed through the second heat exchange unit T2. At least a portion of the cooling water may be discharged to the fresh water unit 161 . That is, some of the cooling water heated by passing through the second heat exchange unit T2 through the recovery line 163 is discharged to the fresh water unit 161, and the remaining cooling water can be continuously circulated through the second cooling water line 160b. there is. Accordingly, part of the heated cooling water is discharged to the fresh water unit 161 , so that the overall temperature of the cooling water circulating in the second cooling water line 160b can be adjusted. On the other hand, the recovery line 163 may be provided with a first valve 163a capable of adjusting the amount of the coolant flowing on the recovery line 163 .

한편, 회수라인(163)을 통해 담수부(161)로 도입된 냉각수는 다시 냉각수라인(160)을 순환하도록 냉각수라인(160)으로 공급될 수 있다. 이 경우, 회수라인(163)을 통해 제2 열교환부(T2)를 통과한 냉각수가 지속적으로 담수부(161) 및 냉각수라인(160)으로 공급되는 경우, 냉각수라인(160)을 순환하는 냉각수의 전반적인 온도가 높아질 우려가 있다. 이에 따라 본 발명의 선박용 수소생산시스템(100)은 냉각수열교환부(T7)을 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the cooling water introduced into the fresh water unit 161 through the recovery line 163 may be supplied to the cooling water line 160 to circulate the cooling water line 160 again. In this case, when the cooling water that has passed through the second heat exchange unit T2 through the recovery line 163 is continuously supplied to the fresh water unit 161 and the cooling water line 160 , the cooling water circulating in the cooling water line 160 is There is a risk that the overall temperature will rise. Accordingly, the hydrogen production system 100 for ships of the present invention may further include a cooling water heat exchange unit T7.

냉각수열교환부(T7)은 폐수라인(164)와 회수라인(163)을 연결하며, 폐수라인(164)의 해수를 통해 회수라인(163)의 냉각수를 냉각시킬 수 있다. 즉 회수라인(163)을 통해 담수부(161)로 회수되는 냉각수는 제2 냉각수라인(160b)이 제2 열교환부(T2)를 거치면서 가열된 상태이므로 해수에 비해 온도가 높은 상태일 수 있다.The cooling water heat exchanger T7 connects the wastewater line 164 and the recovery line 163 , and can cool the cooling water of the recovery line 163 through the seawater of the wastewater line 164 . That is, the cooling water recovered to the fresh water unit 161 through the recovery line 163 is heated while the second cooling water line 160b passes through the second heat exchange unit T2, so the temperature may be higher than that of seawater. .

따라서 회수라인(163)을 통해 담수부(161)로 회수되는 냉각수는 상대적으로 저온 상태인 폐수라인(164)의 해수를 통해 냉각될 수 있다. 한편, 폐수라인(164)의 해수는 냉각수열교환부(T7)에서 회수라인(163)의 냉각수를 열교환되어 가열된 후 선박의 외부로 배출될 수 있다.Accordingly, the cooling water recovered to the freshwater unit 161 through the recovery line 163 may be cooled through the seawater of the wastewater line 164 in a relatively low temperature state. Meanwhile, the seawater of the wastewater line 164 may be heated by heat exchange with the cooling water of the recovery line 163 in the cooling water heat exchange unit T7 and then discharged to the outside of the ship.

한편, 회수라인(163)에 구비된 제1 밸브(163a)의 개방 정도를 조절함으로써 회수라인(163)으로 도입되는 냉각수의 양을 조절할 수 있으며, 폐수라인(164)에 구비된 제2 밸브(164a)의 개방 정도를 조절함으로써 폐수라인(164)으로 버려지는 해수의 양과 취수라인(162)을 통해 담수부(161)로 도입되는 해수의 양을 조절할 수 있다.On the other hand, the amount of coolant introduced into the recovery line 163 can be adjusted by adjusting the degree of opening of the first valve 163a provided in the recovery line 163 , and the second valve ( By adjusting the degree of opening 164a), the amount of seawater thrown into the wastewater line 164 and the amount of seawater introduced into the freshwater unit 161 through the intake line 162 can be adjusted.

수소저장부(150)는 반응부(140)에서 생산된 합성가스 중 수소를 저장할 수 있다. 수소저장부(150)는 반응부(140)를 통과하며 생산된 합성가스 중 반응부(140)의 수소분리기(143)에서 분리된 수소를 수소공급라인(148)을 통해 공급받을 수 있다. 수소저장부(150)는 수소저장탱크 등으로 마련될 수 있으며, 이에 한정하지 않고 생산된 수소를 저장할 수 있는 다양한 저장수단으로 마련될 수 있다.The hydrogen storage unit 150 may store hydrogen in the synthesis gas produced in the reaction unit 140 . The hydrogen storage unit 150 may receive hydrogen separated by the hydrogen separator 143 of the reaction unit 140 among the synthesis gas produced while passing through the reaction unit 140 through the hydrogen supply line 148 . The hydrogen storage unit 150 may be provided as a hydrogen storage tank, etc., but is not limited thereto, and may be provided as various storage means capable of storing the produced hydrogen.

가스공급라인(120)은 저장탱크(110)의 천연가스를 반응부(140)로 공급할 수 있다. 좀 더 구체적으로 살펴보면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스공급라인(120)은 액화가스라인(121)과, 증발가스라인(122)과, 기화가스라인(123)으로 마련될 수 있다.The gas supply line 120 may supply the natural gas of the storage tank 110 to the reaction unit 140 . More specifically, the gas supply line 120 according to an embodiment of the present invention may be provided with a liquefied gas line 121 , a boil-off gas line 122 , and a vaporized gas line 123 .

도 1을 참조하면, 가스공급라인(120) 중 액화가스라인(121)은 저장탱크(110)의 액화천연가스를 재기화부(130)로 공급할 수 있다. 가스공급라인(120) 중 증발가스라인(122)은 저장탱크(110)의 천연 증발가스를 재기화부(130)로 공급할 수 있다. 가스공급라인(120) 중 기화가스라인(123)은 재기화부(130)에서 재기화된 천연가스를 반응부(140) 중 개질반응기(141)로 공급할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the liquefied gas line 121 of the gas supply line 120 may supply the liquefied natural gas of the storage tank 110 to the regasification unit 130 . The boil-off gas line 122 of the gas supply line 120 may supply the natural boil-off gas of the storage tank 110 to the regasification unit 130 . The gasification gas line 123 of the gas supply line 120 may supply the natural gas regasified in the regasification unit 130 to the reforming reactor 141 of the reaction unit 140 .

액화가스라인(121)은 저장탱크(110)의 액화천연가스를 재기화부(130)로 공급하도록 마련될 수 있다. 이를 위해 액화가스라인(121)의 입구 측 단부는 저장탱크(110)의 내부 하측에 배치되되 이송펌프(111)가 마련될 수 있으며, 출구 측 단부는 재기화부(130)에 연결될 수 있다.The liquefied gas line 121 may be provided to supply the liquefied natural gas of the storage tank 110 to the regasification unit 130 . To this end, the inlet side end of the liquefied gas line 121 may be disposed below the inner side of the storage tank 110 , and a transfer pump 111 may be provided, and the outlet side end may be connected to the regasification unit 130 .

증발가스라인(122)은 저장탱크(110)의 증발가스를 재기화부(130)로 공급하도록 마련될 수 있다. 이를 위해 증발가스라인(122)은 입구 측 단부가 저장탱크(110)의 내부에 연결되어 마련되고, 출구 측 단부는 재기화부(130)에 연결될 수 있다. 한편, 증발가스라인(122)에는 개폐밸브(122a)가 마련될 수 있다. 개폐밸브(122a)는 증발가스라인(122)에 구비되며, 증발가스라인(122)의 개방 및 폐쇄를 조절할 수 있다. 개폐밸브(122a)는 일 례로, 전자적으로 제어되는 솔레노이드 밸브로 마련되어 제어부의 작동에 따라 자동으로 개폐가 조절될 수 있으며, 다른 례로 개폐밸브(122a)는 저장탱크(110) 내부의 증발가스 압력이 기 설정된 값 이상이 되면 개방되는 밸브로 마련될 수도 있다. 한편, 개폐밸브(122a)를 이에 한정하는 것은 아니며 증발가스라인(122)의 개방 및 폐쇄를 조절하는 다양한 방식으로 마련될 수 있다.The boil-off gas line 122 may be provided to supply boil-off gas from the storage tank 110 to the regasification unit 130 . To this end, the boil-off gas line 122 may have an inlet end connected to the inside of the storage tank 110 , and an outlet end connected to the regasification unit 130 . On the other hand, the boil-off gas line 122 may be provided with an on/off valve 122a. The opening/closing valve 122a is provided in the boil-off gas line 122 and can control opening and closing of the boil-off gas line 122 . The opening/closing valve (122a) is, for example, provided as an electronically controlled solenoid valve and can be automatically opened and closed according to the operation of the control unit. It may be provided as a valve that opens when it exceeds a preset value. On the other hand, the on-off valve 122a is not limited thereto, and may be provided in various ways to control the opening and closing of the boil-off gas line 122 .

기화가스라인(123)은 재기화부(130)에서 재기화된 천연가스를 반응부(140) 중 개질반응기(141)로 공급할 수 있다. 이를 위해 기화가스라인(123)은 입구 측 단부가 재기화부(130)에 연결되며, 출구 측 단부가 개질반응기(141)에 연결될 수 있다.The gasification gas line 123 may supply the natural gas regasified in the regasification unit 130 to the reforming reactor 141 of the reaction unit 140 . To this end, the vaporization gas line 123 may have an inlet end connected to the regasification unit 130 , and an outlet end connected to the reforming reactor 141 .

재기화부(130)는 가스공급라인(120)에 구비되며, 가스공급라인(120)을 통과하는 천연가스를 재기화시킬 수 있다. 재기화부(130)는 액화가스라인(121)과 연결되어 액화가스라인(121)으로부터 저장탱크(110)의 액화천연가스를 공급받을 수 있으며, 재기화부(130)는 증발가스라인(122)과 연결되어 증발가스라인(122)으로부터 저장탱크(110)의 천연 증발가스를 공급받을 수 있다.The regasification unit 130 is provided in the gas supply line 120 , and may regasify the natural gas passing through the gas supply line 120 . The regasification unit 130 is connected to the liquefied gas line 121 to receive the liquefied natural gas of the storage tank 110 from the liquefied gas line 121 , and the regasification unit 130 is connected to the boil-off gas line 122 and It may be connected to receive the natural boil-off gas of the storage tank 110 from the boil-off gas line 122.

재기화부(130)는 저장탱크(110)로부터 액체상태 또는 기체상태로 공급되는 천연가스를 고압으로 만들어주는 고압펌프를 포함하고, 약 -163 ℃의 천연가스를 기화시켜 상온(약 5 ℃)의 천연가스로 변환할 수 있다.The regasification unit 130 includes a high-pressure pump that makes the natural gas supplied from the storage tank 110 in a liquid or gaseous state to a high pressure, and vaporizes the natural gas at about -163 ℃ at room temperature (about 5 ℃). can be converted to natural gas.

재기화부(130)는 액체상태 또는 기체상태로 공급되는 천연가스를 열전달 매체와의 열교환을 통해 고압 천연가스로 재기화할 수 있으며, 열전달 매체를 가열하기 위한 히터 및 해수를 끌어올리기 위한 해수펌프를 포함할 수 있다. 예컨대, 재기화부(130)는 해수를 열전달 매체로 사용하는 오픈 루프 방식의 기화기이거나 청수, 스팀, 프로판을 열전달 매체로 사용하는 클로즈 루프 방식의 기화기로 구성될 수 있다. 한편, 재기화부(130)의 방식은 이에 한정하는 것은 아니며, 재기화부(130)를 통과한 천연가스가 고온 고압의 상태를 갖는 다양한 수단으로 마련될 수 있다.The regasification unit 130 may regasify natural gas supplied in liquid or gaseous state into high-pressure natural gas through heat exchange with a heat transfer medium, and includes a heater for heating the heat transfer medium and a seawater pump for raising seawater can do. For example, the regasification unit 130 may be configured as an open-loop vaporizer using seawater as a heat transfer medium or a closed-loop vaporizer using fresh water, steam, or propane as a heat transfer medium. Meanwhile, the method of the regasification unit 130 is not limited thereto, and the natural gas passing through the regasification unit 130 may be provided by various means having a high temperature and high pressure state.

또한 재기화부(130)에서 열교환을 위한 열전달 매체로 천연가스의 온도인 약 -163℃에서도 상변화가 일어나지 않도록 부동액이 첨가된 글리콜 워터(Glycol warter)를 사용할 수도 있다.Also, as a heat transfer medium for heat exchange in the regasification unit 130 , glycol water to which antifreeze is added may be used so that a phase change does not occur even at about -163° C., which is the temperature of natural gas.

이에 따라 재기화부(130)를 통과하기 전 천연 증발가스와 액화천연가스는 재기화부(130)를 통과한 뒤 고온 고압의 천연가스로 상태가 변화될 수 있다. 한편, 재기화부(130)에서는 후술하는 메탄 분리부(170)에서 분리 및 정제되기에 적절한 온도 및 압력을 가지도록 천연가스의 온도 및 압력을 조절할 수 있다.Accordingly, the natural boil-off gas and liquefied natural gas before passing through the regasification unit 130 may be changed into high temperature and high pressure natural gas after passing through the regasification unit 130 . Meanwhile, the regasification unit 130 may adjust the temperature and pressure of natural gas to have a temperature and pressure suitable for separation and purification in the methane separation unit 170 to be described later.

재기화부(130)를 통과한 천연가스는 가스공급라인(120) 중 기화가스라인(123)을 통해 메탄 분리부(170)와, 가열부(T1, T2)를 통과한 뒤 개질반응기(141)로 도입될 수 있다.The natural gas passing through the regasification unit 130 passes through the methane separation unit 170 and the heating units T1 and T2 through the gasification gas line 123 of the gas supply line 120 and then the reforming reactor 141 . can be introduced into

메탄 분리부(170)는 기화가스라인(123) 중 가열부(T1, T2)와 재기화부(130) 사이에 구비될 수 있다. 구체적으로 살펴보면, 메탄 분리부(170)는 기화가스라인(123) 중 제2 열교환부(T2) 상류 지점에 배치될 수 있다. 메탄 분리부(170)는 기화가스라인(123)을 통과하는 천연가스의 메탄(CH4) 함유량을 높일 수 있다. 이를 위해 메탄 분리부(170)는 일 례로서, Adsorption, Membrane, Hydrocyclone, 기액분리기 형태의 분리기가 사용될 수 있으며, 이에 한정하지 않고 기화가스라인(123)을 통과하는 천연가스의 메탄(CH4)의 함유량을 높일 수 있는 다양한 방식으로 마련될 수 있다.The methane separation unit 170 may be provided between the heating units T1 and T2 and the regasification unit 130 of the vaporization gas line 123 . Specifically, the methane separation unit 170 may be disposed at an upstream point of the second heat exchange unit T2 in the gasification gas line 123 . The methane separator 170 may increase the methane (CH4) content of the natural gas passing through the gasification gas line 123 . For this purpose, the methane separation unit 170 is an example, Adsorption, Membrane, Hydrocyclone, a gas-liquid separator type separator may be used, but is not limited thereto. It can be prepared in various ways to increase the content.

분기라인(124)은 기화가스라인(123) 중 메탄 분리부(170) 상류 지점에서 분기되며, 기화가스라인(123) 중 천연가스의 일부를 반응부(140)의 연료로 공급할 수 있다. 좀 더 구체적으로 살펴보면, 재기화부(130)를 통과한 기화가스라인(123)의 천연가스 중 일부는 분기라인(124)을 통해 반응부(140) 중 개질반응기(141)의 버너로 도입될 수 있다. 따라서 분기라인(124)을 통해 개질반응기(141)의 버너로 도입된 천연가스는 버너에서 연소되며, 이 연소로 발생한 열이 수증기 개질 반응에 활용될 수 있다.The branch line 124 is branched at an upstream point of the methane separation unit 170 of the vaporized gas line 123 , and a portion of natural gas in the vaporized gas line 123 may be supplied as a fuel of the reaction unit 140 . Looking more specifically, some of the natural gas of the gasification gas line 123 that has passed through the regasification unit 130 may be introduced into the burner of the reforming reactor 141 of the reaction unit 140 through the branch line 124 . there is. Accordingly, the natural gas introduced into the burner of the reforming reactor 141 through the branch line 124 is burned in the burner, and the heat generated by this combustion can be utilized for the steam reforming reaction.

기화가스라인(123)에는 조절밸브(123a)가 마련될 수 있다. 조절밸브(123a)는 기화가스라인(123) 중 메탄 분리부(170)와 기화가스라인(123) 중 분기라인(124)이 분기되는 지점 사이에 마련될 수 있다. 조절밸브(123a)는 기화가스라인(123)을 통과하는 천연가스의 유통량을 조절할 수 있다. 즉 조절밸브(123a)의 개방 정도에 따라서 기화가스라인(123)을 통해 개질반응기(141)로 도입되는 천연가스의 양과, 분기라인(124)을 통해 개질반응기(141)의 버너로 도입되는 연료의 양을 조절할 수 있다.A control valve 123a may be provided in the vaporization gas line 123 . The control valve 123a may be provided between the branching point of the methane separation unit 170 of the vaporized gas line 123 and the branching line 124 of the vaporized gas line 123 . The control valve 123a may control the flow rate of natural gas passing through the vaporized gas line 123 . That is, the amount of natural gas introduced into the reforming reactor 141 through the vaporization gas line 123 according to the opening degree of the control valve 123a, and the fuel introduced into the burner of the reforming reactor 141 through the branch line 124 amount can be adjusted.

한편, 별도의 연료 공급처(125)는 개질반응기(141)에서 버너에 사용되는 천연가스의 연료를 추가적으로 공급하기 위해 연료라인(125a)을 통해 천연가스를 분기라인(124)으로 공급할 수 있다. 연료라인(125a)에는 연료라인조절밸브(125a)가 마련되어 연료라인(125a)의 개방 및 폐쇄를 조절할 수 있다.Meanwhile, the separate fuel supply source 125 may supply natural gas to the branch line 124 through the fuel line 125a in order to additionally supply the fuel of the natural gas used for the burner in the reforming reactor 141 . A fuel line control valve 125a is provided in the fuel line 125a to control the opening and closing of the fuel line 125a.

메탄 분리부(170)는 기화가스라인(123)에 구비될 수 있다. 도시된 바와 같이 메탄 분리부(170)는 기화가스라인(123) 중 제2 열교환부(T2) 상류 지점에 배치될 수 있다. 메탄 분리부(170)는 제1 분리기(171)와, 제2 분리기(172)를 포함할 수 있다.The methane separator 170 may be provided in the vaporization gas line 123 . As shown, the methane separation unit 170 may be disposed at an upstream point of the second heat exchange unit T2 in the gasification gas line 123 . The methane separator 170 may include a first separator 171 and a second separator 172 .

제1 분리기(171)는 기화가스라인(123)의 천연가스 중 중탄화수소를 분리할 수 있다. 제1 분리기(171)에서 분리된 중탄화수소는 제1 토출라인(173)을 통해 분기라인(124)으로 공급될 수 있다. 이에 따라 제1 분리기(171)에서 분리된 중탄화수소는 제1 토출라인(173) 및 분기라인(124)을 통해 개질반응기(141)의 버너로 공급될 수 있다. 한편, 기화가스라인(123)의 천연가스 중 제1 분리기(171)에서 분리된 중탄화수소를 제외한 나머지는 기화가스라인(123)을 따라 제2 분리기(172)로 공급될 수 있다.The first separator 171 may separate heavy hydrocarbons from the natural gas of the gasification gas line 123 . The heavy hydrocarbons separated in the first separator 171 may be supplied to the branch line 124 through the first discharge line 173 . Accordingly, the heavy hydrocarbons separated in the first separator 171 may be supplied to the burner of the reforming reactor 141 through the first discharge line 173 and the branch line 124 . On the other hand, the rest of the natural gas of the gasification gas line 123 except for the heavy hydrocarbons separated in the first separator 171 may be supplied to the second separator 172 along the gasification gas line 123 .

제2 분리기(172)는 기화가스라인(123)의 천연가스 중 질소 등을 분리할 수 있다. 제2 분리기(172)에서 분리된 질소 등은 제2 토출라인(174)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 한편, 기화가스라인(123)의 천연가스 중 제2 분리기(172)에서 분리된 질소를 제외한 나머지는 기화가스라인(123)을 통해 제2 열교환부(T2)로 도입될 수 있다.The second separator 172 may separate nitrogen, etc. from the natural gas of the vaporized gas line 123 . The nitrogen and the like separated by the second separator 172 may be discharged to the outside through the second discharge line 174 . Meanwhile, the rest of the natural gas in the gasification gas line 123 , except for the nitrogen separated by the second separator 172 , may be introduced into the second heat exchange unit T2 through the gasification gas line 123 .

한편, 기화가스라인(123)의 천연가스는 1차적으로 제1 분리기(171)를 통과하며 중탄화수소가 분리되며, 2차적으로 제2 분리기(172)를 통과하며 질소 등의 기체가 분리될 수 있다. 이에 따라 제1 분리기(171) 및 제2 분리기(172)를 포함하는 메탄 분리부(170)를 통과한 기화가스라인(123)의 천연가스는 메탄 함유량이 메탄 분리부(170)를 통과하기 전보다 상대적으로 높은 상태에 해당될 수 있다. 이에 따라 개질반응기(141)에서 스팀과 함께 개질되는 천연가스는 메탄 함유량이 높으므로 수소의 생산량이 향상될 수 있는 장점이 있다.On the other hand, natural gas of the gasification gas line 123 passes through the first separator 171 firstly and heavy hydrocarbons are separated, and secondly passes through the second separator 172, and gases such as nitrogen can be separated. there is. Accordingly, the natural gas of the vaporized gas line 123 passing through the methane separation unit 170 including the first separator 171 and the second separator 172 has a methane content before passing through the methane separation unit 170 . It may correspond to a relatively high state. Accordingly, since the natural gas reformed together with steam in the reforming reactor 141 has a high methane content, there is an advantage that hydrogen production can be improved.

이하에서는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 선박용 수소생산시스템(200)에 대해 설명한다.Hereinafter, the hydrogen production system 200 for a ship according to a second embodiment of the present invention will be described.

이하에서 설명하는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 선박용 수소생산시스템(200)의 관한 설명 중 별도의 도면부호를 들어 추가적으로 설명하는 경우 외에는 앞서 설명한 본 발명의 제1 실시 예에 의한 선박용 수소생산시스템(100)에 관한 설명과 동일한 것으로서 내용의 중복을 방지하기 위해 설명을 생략한다.Hydrogen production system for ships according to the first embodiment of the present invention described above, except for cases where separate reference numerals are used in the description of the marine hydrogen production system 200 according to the second embodiment of the present invention to be described below. It is the same as the description for (100), and the description is omitted to prevent duplication of content.

도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 선박용 수소생산시스템(200)을 나타내는 개념도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 의한 선박용 수소생산시스템(200)은 냉매순환라인(281)을 더 포함할 수 있다.2 is a conceptual diagram illustrating a hydrogen production system 200 for a ship according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2 , the hydrogen production system 200 for ships according to the second embodiment of the present invention may further include a refrigerant circulation line 281 .

냉매순환라인(281)은 도시된 바와 같이 수소공급라인(148)을 통과하는 수소에 대해 극저온의 냉열을 공급할 수 있다. 이를 위해 냉매순환라인(281)과 수소공급라인(148)은 제6 열교환부(T6)를 통해 연결될 수 있다. 이에 따라 수소분리기(143)로부터 분리된 수소는 수소공급라인(148)을 통과하며, 냉매순환라인(281)의 냉매와 제6 열교환부(T6)에서 열교환됨으로써 냉각될 수 있다.The refrigerant circulation line 281 may supply cryogenic cooling heat to hydrogen passing through the hydrogen supply line 148 as shown. To this end, the refrigerant circulation line 281 and the hydrogen supply line 148 may be connected through the sixth heat exchange unit T6. Accordingly, the hydrogen separated from the hydrogen separator 143 passes through the hydrogen supply line 148 , and may be cooled by exchanging heat with the refrigerant of the refrigerant circulation line 281 in the sixth heat exchange unit T6 .

한편, 냉매순환라인(281)의 냉매는 제6 열교환부(T6)에서 수소공급라인(148)의 수소와 열교환됨으로써 가열될 수 있다. 냉매순환라인(281)에는 냉매순환라인(281)의 냉매를 가압하는 압축기(281)와, 압축기(281)를 거쳐 가압된 냉매를 냉각시키는 냉각기(283)와, 냉각기(283)에 의해 냉각된 냉매를 감압하는 팽창기(284)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the refrigerant in the refrigerant circulation line 281 may be heated by heat exchange with hydrogen in the hydrogen supply line 148 in the sixth heat exchange unit T6. The refrigerant circulation line 281 includes a compressor 281 that pressurizes the refrigerant in the refrigerant circulation line 281 , a cooler 283 that cools the refrigerant pressurized through the compressor 281 , and the cooler 283 . It may include an expander 284 for depressurizing the refrigerant.

압축기(281)와 냉각기(283) 및 팽창기(284)를 순차적으로 통과한 냉매는 극저온 상태이므로 제6 열교환부(T6)에서는 극저온의 냉매로부터 수소로 냉열을 전달하여 수소를 액화점까지 냉각시킬 수도 있다. 한편, 냉매는 헬륨, 질소 등을 포함할 수 있다.Since the refrigerant that has sequentially passed through the compressor 281, the cooler 283, and the expander 284 is in a cryogenic state, the sixth heat exchange unit T6 transfers cooling heat from the cryogenic refrigerant to hydrogen to cool the hydrogen to its liquefaction point. there is. Meanwhile, the refrigerant may include helium, nitrogen, or the like.

본 발명의 제2 실시 예에 따른 선박용 수소생산시스템(200)은 가스공급라인(220)이 구비될 수 있다. 가스공급라인(220)은 액화가스라인(221)과, 기화가스라인(223)과, 증발가스라인(222)을 포함할 수 있다.The hydrogen production system 200 for ships according to the second embodiment of the present invention may be provided with a gas supply line 220 . The gas supply line 220 may include a liquefied gas line 221 , a vaporized gas line 223 , and a boil-off gas line 222 .

가스공급라인(220) 중 액화가스라인(221)은 저장탱크(110)의 액화천연가스를 재기화부(130)로 공급할 수 있다. 가스공급라인(220) 중 기화가스라인(223)은 재기화부(130)에서 재기화된 천연가스를 반응부(140)로 공급할 수 있다. 아울러, 기화가스라인(223)에는 메탄 분리부(170) 및 가열부(T1, T2)가 구비될 수 있다.The liquefied gas line 221 of the gas supply line 220 may supply the liquefied natural gas of the storage tank 110 to the regasification unit 130 . Among the gas supply lines 220 , the vaporized gas line 223 may supply the natural gas regasified in the regasification unit 130 to the reaction unit 140 . In addition, the vaporization gas line 223 may be provided with a methane separation unit 170 and heating units (T1, T2).

도 2와 같이 가스공급라인(220) 중 증발가스라인(222)은 저장탱크(110)의 증발가스를 기화가스라인(223) 중 메탄 분리부(170) 상류 지점으로 합류시킬 수 있다. 즉 본 발명의 제2 실시 예에 따른 증발가스라인(222)을 통과하는 천연 증발가스는 재기화부(130)를 거치지 않으며, 기화가스라인(223)으로 저장탱크(110)의 증발가스를 곧바로 공급할 수 있다. 한편, 증발가스라인(222)에는 개폐밸브(222a)가 마련될 수 있다. 개폐밸브(222a)는 증발가스라인(222)에 구비되며, 증발가스라인(222)의 개방 및 폐쇄를 조절할 수 있다. 개폐밸브(222a)는 일 례로, 제어부에 의해 제어되는 솔레노이드 밸브로 마련되어 제어부의 작동에 따라 자동으로 개폐가 조절될 수 있으며, 다른 례로 개폐밸브(222a)는 저장탱크(110) 내부의 압력이 기 설정된 값 이상이 되면 개폐밸브(222a)가 개방되는 밸브로 마련될 수도 있다. 한편, 개폐밸브(222a)를 이에 한정하는 것은 아니며 증발가스라인(222)의 개방 및 폐쇄를 조절하는 다양한 방식으로 마련될 수 있다.As shown in FIG. 2 , the boil-off gas line 222 of the gas supply line 220 may join the boil-off gas of the storage tank 110 to an upstream point of the methane separation unit 170 of the vaporization gas line 223 . That is, the natural BOG passing through the BOG line 222 according to the second embodiment of the present invention does not go through the regasification unit 130, and the BOG from the storage tank 110 is directly supplied to the regasification gas line 223. can On the other hand, the boil-off gas line 222 may be provided with an on/off valve 222a. The opening/closing valve 222a is provided in the boil-off gas line 222 and can control opening and closing of the boil-off gas line 222 . The opening/closing valve (222a) is, for example, provided as a solenoid valve controlled by the control unit and can be automatically opened and closed according to the operation of the control unit. When the set value or more, the on-off valve 222a may be provided as a valve that is opened. On the other hand, the on-off valve 222a is not limited thereto, and may be provided in various ways to control the opening and closing of the boil-off gas line 222 .

기화가스라인(223)에는 조절밸브(223a)가 마련될 수 있다. 조절밸브(223a)는 기화가스라인(223) 중 메탄 분리부(170)와 기화가스라인(223) 중 제2 분기라인(124)이 분기되는 지점 사이에 마련될 수 있다. 조절밸브(223a)는 기화가스라인(123)을 통과하는 천연가스의 유통량을 조절할 수 있다. 즉 조절밸브(223a)의 개방 정도에 따라서 기화가스라인(223)을 통해 개질반응기(141)로 도입되는 천연가스의 양과, 제2 분기라인(124)을 통해 개질반응기(141)의 버너로 도입되는 연료의 양을 조절할 수 있다.A control valve 223a may be provided in the vaporization gas line 223 . The control valve 223a may be provided between the branching point of the methane separation unit 170 of the vaporization gas line 223 and the second branch line 124 of the vaporization gas line 223 . The control valve 223a may control the flow rate of natural gas passing through the vaporized gas line 123 . That is, the amount of natural gas introduced into the reforming reactor 141 through the vaporization gas line 223 according to the degree of opening of the control valve 223a and the amount of natural gas introduced into the burner of the reforming reactor 141 through the second branch line 124 . You can control the amount of fuel used.

한편, 증발가스라인(222)은 가압부(C)와, 예열부(T5, H)를 포함할 수 있다. 가압부(C)는 컴프레서 등과 같은 압축기로 마련될 수 있으며, 증발가스라인(222)을 통과하는 천연 증발가스를 가압할 수 있다. 가압부(C)는 도시된 바와 같이 1개로 마련될 수도 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며 다단 압축기로 마련될 수도 있다.Meanwhile, the boil-off gas line 222 may include a pressurizing part C and preheating parts T5 and H. The pressurizing unit C may be provided with a compressor such as a compressor, and may pressurize the natural boil-off gas passing through the boil-off gas line 222 . The pressurizing unit C may be provided as one as shown, but is not limited thereto, and may be provided as a multi-stage compressor.

예열부(T5, H)는 증발가스라인(122) 중 가압부(C)의 하류 지점에 마련될 수 있다. 예열부(T5, H)는 증발가스라인(222)을 통과하는 증발가스를 예열시킬 수 있다. 좀 더 구체적으로 살펴보면, 예열부는 제5 열교환부(T5) 또는 히터부(H)로 마련될 수 있다.The preheating units T5 and H may be provided at a point downstream of the pressurizing unit C of the boil-off gas line 122 . The preheating units T5 and H may preheat the BOG passing through the BOG line 222 . More specifically, the preheating unit may be provided as the fifth heat exchange unit T5 or the heater unit H.

수소분리기(143)에서 분리된 수소는 수소공급라인(148)으로 도입되며, 수소공급라인(148)에 공급된 수소 중 일부는 수소공급라인(148)에서 분기된 수소분기라인(285)을 통해 제5 열교환부(T5)로 공급될 수 있다. 한편, 수소분기라인(285)에는 수소분기라인(285) 내부에 수소의 유통 여부를 제어하는 제어밸브(285a)가 마련될 수 있다.The hydrogen separated in the hydrogen separator 143 is introduced into the hydrogen supply line 148 , and some of the hydrogen supplied to the hydrogen supply line 148 is through the hydrogen branch line 285 branched from the hydrogen supply line 148 . It may be supplied to the fifth heat exchange unit T5. On the other hand, the hydrogen branch line 285 may be provided with a control valve 285a for controlling whether hydrogen is distributed in the hydrogen branch line 285 .

수소분기라인(285)을 통해 제5 열교환부(T5)로 공급된 수소는 증발가스라인(222)의 천연 증발가스와 열교환될 수 있다. 이에 따라 제5 열교환부(T5)를 통과한 수소분기라인(285)의 수소는 냉각된 후 수소저장부(150)로 도입될 수 있다. 또한 제5 열교환부(T5)를 통과한 증발가스라인(222)의 천연 증발가스는 예열된 후 기화가스라인(223)으로 도입될 수 있다.Hydrogen supplied to the fifth heat exchange unit T5 through the hydrogen branch line 285 may exchange heat with the natural BOG of the BOG line 222 . Accordingly, the hydrogen in the hydrogen branch line 285 that has passed through the fifth heat exchange unit T5 may be cooled and then introduced into the hydrogen storage unit 150 . In addition, the natural BOG of the BOG line 222 passing through the fifth heat exchange unit T5 may be preheated and then introduced into the BOG line 223 .

증발가스라인(222)을 통과하는 천연 증발가스는 가압부(C)와, 제5 열교환부(T5)를 통과하며, 저장탱크(110) 내부에 있는 천연 가스보다 상대적으로 고온 고압의 상태를 갖는다. 한편, 증발가스라인(222)을 통과하는 증발가스가 메탄 분리부(170)에서 사용하기 적절한 온도가 아닐 경우를 대비하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 예열부(T5, H)는 히터부(H)를 더 포함할 수 있다. 히터부(H)는 증발가스라인(222) 중 제5 열교환부(T5) 상류 지점 또는 하류 지점에 마련될 수 있으며, 증발가스라인(222)을 통과하는 천연 증발가스를 예열시킬 수 있다.Natural BOG passing through the BOG line 222 passes through the pressurizing part C and the fifth heat exchange part T5, and has a relatively high temperature and high pressure state than the natural gas in the storage tank 110. . On the other hand, in case the boil-off gas passing through the boil-off gas line 222 is not at an appropriate temperature for use in the methane separation unit 170, the preheating units T5 and H according to the second embodiment of the present invention are the heater units. (H) may be further included. The heater unit H may be provided at an upstream point or a downstream point of the fifth heat exchange unit T5 among the BOG line 222 , and may preheat the natural BOG passing through the BOG line 222 .

본 발명의 제1 내지 2 실시 예에 따른 선박용 수소생산시스템은 선박을 운용하면서도, 선박에서 수소를 생산할 수 있는 장점이 있다. 아울러, 본 실시 예에 따른 선박용 수소생산시스템은 반응부에서 발생한 폐열을 회수하여 가스공급라인 상에 천연가스를 가열하므로 열 효율이 증대되는 장점이 있다.The hydrogen production system for ships according to the first and second embodiments of the present invention has the advantage of being able to produce hydrogen in the ship while operating the ship. In addition, the hydrogen production system for ships according to the present embodiment has an advantage in that thermal efficiency is increased because the natural gas is heated on the gas supply line by recovering the waste heat generated in the reaction unit.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described with reference to limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the following by those skilled in the art to which the present invention pertains Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.

100, 200 : 선박용 수소생산시스템
110 : 저장탱크 120, 220 : 가스공급라인
130 : 재기화부 140 : 반응부
150 : 수소저장부 160 : 냉각수라인
161 : 담수부 280 : 냉매순환라인100, 200: Hydrogen production system for ships
110: storage tank 120, 220: gas supply line
130: regasification unit 140: reaction unit
150: hydrogen storage unit 160: cooling water line
161: fresh water unit 280: refrigerant circulation line

Claims (7)

액화천연가스 및 이로부터 발생하는 천연 증발가스를 포함하는 천연가스를 수용하는 저장탱크;
상기 저장탱크의 천연가스를 공급받으며, 공급된 천연가스를 수소를 포함하는 합성가스로 개질시키는 반응부;
상기 반응부에서 생산된 합성가스 중 수소를 저장하는 수소저장부;
선박의 외부로부터 해수를 공급받아 냉각수로 정화하는 담수부; 및
상기 담수부로부터 정화된 냉각수를 공급받으며, 공급된 냉각수를 통해 상기 반응부에서 생산된 합성가스를 냉각시키는 냉각수라인;을 포함하는 선박용 수소생산시스템.a storage tank for accommodating liquefied natural gas and natural gas including natural boil-off gas generated therefrom;
a reaction unit receiving the natural gas of the storage tank and reforming the supplied natural gas into a synthesis gas containing hydrogen;
a hydrogen storage unit for storing hydrogen in the synthesis gas produced in the reaction unit;
a freshwater unit for receiving seawater from the outside of the ship and purifying it with cooling water; and
A hydrogen production system for ships including a; a cooling water line receiving the purified cooling water from the freshwater unit and cooling the synthesis gas produced in the reaction unit through the supplied cooling water. 제1항에 있어서,
상기 담수부로 해수를 공급하는 취수라인;
상기 취수라인에서 분기되며, 상기 취수라인을 통해 공급된 해수 중 일부를 외부로 배출하는 폐수라인; 및
상기 냉각수라인 중 상기 반응부의 합성가스와 열교환된 지점의 하류 지점에서 분기되며, 상기 냉각수라인의 냉각수 중 일부를 상기 담수부로 회수시키는 회수라인;을 더 포함하는 선박용 수소생산시스템.According to claim 1,
an intake line for supplying seawater to the freshwater unit;
a wastewater line branching from the water intake line and discharging some of the seawater supplied through the water intake line to the outside; and
and a recovery line branched at a point downstream of a point where heat exchange with the syngas of the reaction part of the cooling water line is exchanged, and recovering some of the cooling water of the cooling water line to the fresh water part. 제2항에 있어서,
상기 폐수라인과 상기 회수라인이 연결되며, 상기 폐수라인의 해수를 통해 상기 회수라인의 냉각수를 냉각시키는 냉각수열교환부를 더 포함하는 선박용 수소생산시스템.3. The method of claim 2,
The wastewater line and the recovery line are connected, the marine hydrogen production system further comprising a cooling water heat exchanger for cooling the cooling water of the recovery line through the seawater of the wastewater line. 제2항에 있어서,
상기 반응부는
가스공급라인을 통해 가열된 천연가스를 공급받으며, 공급된 천연가스를 수소 및 일산화탄소를 포함하는 제1 합성가스로 개질시키는 개질반응기;
제1 반응라인을 통해 상기 개질반응기로부터 제1 합성가스를 공급받으며, 공급된 제1 합성가스를 수소 및 이산화탄소를 포함하는 제2 합성가스로 전환시키는 전환반응기; 및
제2 반응라인을 통해 상기 전환반응기로부터 제2 합성가스를 공급받으며, 공급된 제2 합성가스 중 수소를 분리하는 수소분리기;를 포함하는 선박용 수소생산시스템.3. The method of claim 2,
the reaction part
a reforming reactor receiving heated natural gas through a gas supply line and reforming the supplied natural gas into a first synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide;
a conversion reactor that receives a first synthesis gas from the reforming reactor through a first reaction line and converts the supplied first synthesis gas into a second synthesis gas containing hydrogen and carbon dioxide; and
Hydrogen separator for receiving a second synthesis gas from the conversion reactor through a second reaction line, and separating hydrogen from the supplied second synthesis gas; Hydrogen production system for ships comprising a. 제4항에 있어서,
상기 냉각수라인과 연결되며, 상기 제1 반응라인의 제1 합성가스 또는 상기 제2 반응라인의 제2 합성가스 중 적어도 어느 하나를 냉각시키는 냉각부;를 더 포함하는 선박용 수소생산시스템.5. The method of claim 4,
A cooling unit connected to the cooling water line and cooling at least one of the first synthesis gas of the first reaction line and the second synthesis gas of the second reaction line; Hydrogen production system for ships further comprising a. 제5항에 있어서,
상기 냉각수라인은
상기 제1 반응라인의 제1 합성가스를 냉각시킨 후 스팀으로 전환된 냉각수를 상기 가스공급라인으로 공급하는 제1 냉각수라인과, 상기 제2 반응라인의 제2 합성가스를 냉각시킨 후 가열된 냉각수를 상기 가스공급라인을 통과하는 천연가스와 열교환되도록 하는 제2 냉각수라인을 포함하며,
상기 회수라인은
상기 제2 냉각수라인 중 상기 가스공급라인을 통과하는 천연가스와 열교환되는 지점의 하류 지점에서 분기되는 선박용 수소생산시스템.6. The method of claim 5,
The cooling water line
A first cooling water line for supplying cooling water converted into steam to the gas supply line after cooling the first synthesis gas of the first reaction line, and cooling water heated after cooling the second synthesis gas of the second reaction line and a second cooling water line for exchanging heat with natural gas passing through the gas supply line,
The return line is
A hydrogen production system for ships branched from a point downstream of a point where heat exchange with natural gas passing through the gas supply line among the second cooling water lines is performed. 제2항에 있어서,
상기 회수라인에 구비되며, 상기 회수라인 상에서 냉각수 유통을 조절하는 제1 밸브; 및
상기 폐수라인에 구비되며, 상기 폐수라인 상에서 해수 유통을 조절하는 제2 밸브;를 더 포함하는 선박용 수소생산시스템.3. The method of claim 2,
a first valve provided in the recovery line and configured to control the circulation of cooling water on the recovery line; and
A hydrogen production system for ships comprising a; is provided in the wastewater line, the second valve for controlling the distribution of seawater on the wastewater line.
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