KR20220153448A - Boil-off gas re-liquefaction system and ship having the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a boil-off gas reliquefaction system and a vessel including the same. Provided is a system which treats a liquefied gas of heavy hydrocarbon. The system comprises: a compressor which compresses a boil-off gas generated in a liquefied gas storage tank in multiple stages; a condenser which condenses the boil-off gas which has been compressed by the compressor; a receiver provided downstream of the compressor to separate a non-condensable gas; and an intercooler which exchanges heat between some and the rest of the liquefied boil-off gas which has been transferred from the receiver, transfers a gaseous boil-off gas generated by means of the heat exchange to the compressor, and transfers the liquefied boil-off gas to the liquefied gas storage tank. The non-condensable gas separated by the receiver is cooled by the boil-off gas discharged from the liquefied gas storage tank and then transferred to the liquefied gas storage tank. According to the present invention, the boil-off gas reliquefaction system can increase the reliquefaction efficiency by effectively treating a non-condensable gas.

Description

증발가스 재액화 시스템 및 이를 포함하는 선박{Boil-off gas re-liquefaction system and ship having the same}Boil-off gas re-liquefaction system and ship having the same}

본 발명은 증발가스 재액화 시스템 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.The present invention relates to a boil-off gas re-liquefaction system and a ship including the same.

다양한 종류의 화물을 적재한 상태로 바다를 항해하는 선박 중에서 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)나 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas) 등과 같은 액화가스를 운반하는 액화가스 운반선은, 비등점이 상온보다 낮은 가스를 강제로 액화시켜서 액체 상태로 저장하는 저장탱크를 구비하고 있다.Among ships sailing the sea with various types of cargo loaded, liquefied gas carriers that transport liquefied gases such as liquefied natural gas or liquefied petroleum gas are those whose boiling point is lower than room temperature. It is provided with a storage tank for forcibly liquefying and storing it in a liquid state.

액화천연가스는 가스전에서 채취한 천연가스를 정제하여 얻은 메탄(CH4)을 냉각해 액화시킨 것이며, 무색ㆍ투명한 액체로 공해물질이 거의 없고 열량이 높아 대단히 우수한 연료이다. 반면 액화석유가스는 유전에서 석유와 함께 나오는 프로판(C3H8)과 부탄(C4H10)을 주성분으로 한 가스를 액체로 만든 것으로, 가정용, 업무용, 공업용, 자동차용 등의 연료로 널리 사용되고 있다. 액화천연가스는 액화에 의해 1/600의 부피로 줄어들고, 액화석유가스는 액화에 의해 프로판은 1/260, 부탄은 1/230의 부피로 줄어들어 저장 효율이 높다는 장점이 있다.Liquefied natural gas is liquefied by cooling methane (CH4) obtained by refining natural gas collected from gas fields. It is a colorless and transparent liquid with almost no pollutants and high calorific value, making it a very excellent fuel. On the other hand, liquefied petroleum gas is a liquid made of gas mainly composed of propane (C3H8) and butane (C4H10), which comes out with oil from oil fields, and is widely used as a fuel for household, business, industrial, and automobile purposes. Liquefied natural gas is reduced to 1/600 of the volume by liquefaction, and liquefied petroleum gas is reduced to 1/260 of the volume of propane and 1/230 of butane by liquefaction, which has the advantage of high storage efficiency.

그런데 이러한 액화가스를 저장하는 저장탱크에는 단열 기능이 구현되어 있지만 액화가스의 기화를 완전히 차단할 수는 없다. 따라서 저장탱크 내에서는 액화가스가 증발한 기체 상태의 증발가스가 발생하게 되며, 증발가스는 저장탱크의 내압을 상승시키게 되므로 안전을 위해 저장탱크로부터 배출되어야 한다.However, the storage tank for storing the liquefied gas has an insulation function, but it is not possible to completely block the vaporization of the liquefied gas. Therefore, in the storage tank, liquefied gas is evaporated gaseous evaporation gas is generated, and evaporation gas increases the internal pressure of the storage tank, so it must be discharged from the storage tank for safety.

저장탱크의 내압을 낮추기 위해 저장탱크로부터 배출된 증발가스는 가스연소장치(Gas Combustion Unit)를 통해 연소하여 버려지게 된다. 그런데 증발가스 또한 선박이 운반하는 화물 중 일부에 해당하는 것이어서, 증발가스의 배출은 화물 운반의 신뢰성을 떨어뜨리는 것이어서 문제된다.Boiled gas discharged from the storage tank to lower the internal pressure of the storage tank is burned through a gas combustion unit and discarded. However, since boil-off gas also corresponds to some of the cargo transported by the ship, emission of boil-off gas is a problem because it lowers the reliability of cargo transportation.

따라서 최근에는, 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 버리지 않고 효과적으로 처리할 수 있도록 하는 방안에 대하여, 지속적인 연구 및 개발이 이루어지고 있다.Therefore, in recent years, continuous research and development have been conducted on a method for effectively treating boil-off gas generated in a storage tank without discarding it.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 액화석유가스의 재액화 시 응축되지 못한 불응축가스를 효과적으로 처리함으로써 재액화 효율을 높일 수 있는 증발가스 재액화 시스템 및 이를 포함하는 선박을 제공하기 위한 것이다.The present invention was created to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to effectively treat non-condensable gas that is not condensed during re-liquefaction of liquefied petroleum gas, thereby increasing the re-liquefaction efficiency. It is to provide a liquefaction system and a vessel including the same.

본 발명의 일 측면에 따른 증발가스 재액화 시스템은, 중탄화수소인 액화가스를 처리하는 시스템으로서, 액화가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 다단으로 압축하는 압축기; 상기 압축기에서 압축된 증발가스를 응축시키는 응축기; 상기 응축기의 하류에 마련되며 불응축가스를 분리하는 리시버; 및 상기 리시버로부터 전달되는 액상 증발가스 중 일부와 나머지를 상호 열교환시키며, 열교환에 의해 발생한 기상 증발가스를 상기 압축기에 전달하고 액상 증발가스는 상기 액화가스 저장탱크로 전달하는 인터쿨러를 포함하며, 상기 리시버에서 분리된 불응축가스는, 상기 액화가스 저장탱크에서 배출된 증발가스에 의해 냉각된 후 상기 액화가스 저장탱크로 전달된다.A boil-off gas re-liquefaction system according to an aspect of the present invention is a system for processing liquefied gas, which is a heavy hydrocarbon, comprising: a compressor for compressing boil-off gas generated in a liquefied gas storage tank in multiple stages; a condenser condensing the boil-off gas compressed by the compressor; a receiver provided downstream of the condenser and separating non-condensable gas; and an intercooler for exchanging heat between a part and the rest of the liquid boil-off gas delivered from the receiver, transferring the vapor-phase boil-off gas generated by the heat exchange to the compressor, and transferring the liquid boil-off gas to the liquefied gas storage tank, wherein the receiver The non-condensable gas separated from is transferred to the liquefied gas storage tank after being cooled by boil-off gas discharged from the liquefied gas storage tank.

구체적으로, 냉각된 불응축가스를 전달받아 기액분리하여, 액상을 상기 액화가스 저장탱크로 전달하는 기액분리기를 더 포함할 수 있다.Specifically, it may further include a gas-liquid separator that receives the cooled non-condensable gas, performs gas-liquid separation, and transfers the liquid phase to the liquefied gas storage tank.

구체적으로, 상기 액화가스 저장탱크에서 배출된 증발가스를 임시 저장하고 상기 압축기로 전달하는 버퍼를 더 포함하고, 상기 리시버에서 분리된 불응축가스는, 상기 버퍼에 저장된 증발가스에 의해 냉각된 후 상기 기액분리기로 전달될 수 있다.Specifically, further comprising a buffer for temporarily storing boil-off gas discharged from the liquefied gas storage tank and transferring it to the compressor, and the non-condensable gas separated from the receiver is cooled by the boil-off gas stored in the buffer and then the It can be passed to the gas-liquid separator.

구체적으로, 상기 리시버에서 분리된 불응축가스가 유동하는 불응축가스 처리라인을 더 포함하며, 상기 불응축가스 처리라인은, 상기 리시버로부터 연장되어 상기 버퍼를 경유한 후 상기 기액분리기로 연결될 수 있다.Specifically, it further includes a non-condensable gas treatment line through which the non-condensable gas separated from the receiver flows, and the non-condensable gas treatment line extends from the receiver, passes through the buffer, and then is connected to the gas-liquid separator. .

본 발명의 일 측면에 따른 선박은, 상기 증발가스 재액화 시스템을 갖는다.A vessel according to an aspect of the present invention has the boil-off gas re-liquefaction system.

본 발명에 따른 증발가스 재액화 시스템 및 이를 포함하는 선박은, 액화석유가스의 재액화 과정에서 불응축가스를 분리해 냉각하여 액화시킴으로써, 재액화 성능을 개선할 수 있다.The boil-off gas re-liquefaction system according to the present invention and a ship including the same can improve re-liquefaction performance by separating, cooling, and liquefying the non-condensable gas in the re-liquefaction process of liquefied petroleum gas.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화 시스템의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a boil-off gas re-liquefaction system according to an embodiment of the present invention.

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.Objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. In adding reference numerals to components of each drawing in this specification, it should be noted that the same components have the same numbers as much as possible, even if they are displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.

본 명세서에서 액화가스는 중탄화수소로서 LPG(프로판, 부탄 등)일 수 있지만 이로 한정하는 것은 아니며, 비등점이 상온보다 낮아 저장을 위해 강제로 액화되며 발열량을 갖는 모든 물질(프로필렌, 암모니아, 수소 등)을 포괄할 수 있다.In this specification, the liquefied gas may be LPG (propane, butane, etc.) as heavy hydrocarbons, but is not limited thereto, and all substances (propylene, ammonia, hydrogen, etc.) can cover

또한 본 명세서에서 액화가스/증발가스는 탱크 내부에서의 상태를 기준으로 구분되는 것이고, 명칭으로 인하여 액상 또는 기상으로 반드시 한정되는 것은 아님을 알려둔다.In addition, in this specification, it is noted that liquefied gas / evaporation gas is classified based on the state inside the tank, and is not necessarily limited to liquid or gaseous phase due to the name.

본 발명은 이하에서 설명하는 증발가스 재액화 시스템이 구비되는 선박을 포함한다. 이때 선박은 가스 운반선, 가스가 아닌 화물이나 사람을 운반하는 상선, FSRU, FPSO, Bunkering vessel, 해양플랜트 등을 모두 포함하는 개념이며, 다만 예시로서 액화석유가스 운반선일 수 있음을 알려둔다. The present invention includes a vessel equipped with a boil-off gas re-liquefaction system described below. At this time, the ship is a concept that includes all gas carriers, merchant ships carrying non-gas cargo or people, FSRU, FPSO, bunkering vessels, offshore plants, etc., but it is noted that it may be a liquefied petroleum gas carrier as an example.

본 발명의 도면에 도시하지 않았으나, 압력센서(PT), 온도센서(TT) 등이 제한 없이 적절한 위치에 구비될 수 있음은 물론이며, 각 센서에 의한 측정값은 이하에서 설명하는 구성들의 운영에 제한 없이 다양하게 사용될 수 있다Although not shown in the drawing of the present invention, the pressure sensor (PT), the temperature sensor (TT), etc. may be provided at an appropriate location without limitation, of course, and the measured value by each sensor is related to the operation of the components described below. Can be used in a variety of ways without restrictions

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화 시스템의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a boil-off gas re-liquefaction system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 버퍼(20), 압축기(30), 응축기(40), 리시버(50), 인터쿨러(60), 압력조절밸브(70), 기액분리기(80)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the boil-off gas re-liquefaction system 1 according to an embodiment of the present invention includes a liquefied gas storage tank 10, a buffer 20, a compressor 30, a condenser 40, and a receiver 50. ), an intercooler 60, a pressure control valve 70, and a gas-liquid separator 80.

액화가스 저장탱크(10)는, 액화석유가스 또는 암모니아 등의 액화가스를 저장한다. 액화가스 저장탱크(10)는 선박의 선내 또는 선외에 하나 이상 마련될 수 있으며, 비등점이 상온보다 낮은 가스를 액화시켜서 극저온 상태로 저장할 수 있다.The liquefied gas storage tank 10 stores liquefied gas such as liquefied petroleum gas or ammonia. One or more liquefied gas storage tanks 10 may be provided inboard or outboard of a ship, and may liquefy a gas having a boiling point lower than room temperature and store it in a cryogenic state.

액화가스 저장탱크(10)는 멤브레인형, 독립형, 압력용기형 등의 타입으로 이루어질 수 있지만 특별히 한정되지 않는다. 다만 타입과 무관하게 액화가스 저장탱크(10)의 내부에서는 액화가스 중 일부가 자연기화하여 증발가스를 발생시키게 되는데, 증발가스는 액화가스 저장탱크(10)의 내압 상승을 야기하므로 문제될 수 있다. 따라서 본 실시예는 증발가스를 액화가스 저장탱크(10)의 외부로 배출시키게 되며, 배출된 증발가스는 재액화되어 액화가스 저장탱크(10)로 리턴될 수 있다.The liquefied gas storage tank 10 may be formed of a membrane type, an independent type, a pressure vessel type, etc., but is not particularly limited. However, regardless of the type, some of the liquefied gas is spontaneously vaporized inside the liquefied gas storage tank 10 to generate boil-off gas, which may cause a problem because the boil-off gas causes an increase in internal pressure of the liquefied gas storage tank 10 . Therefore, in this embodiment, boil-off gas is discharged to the outside of the liquefied gas storage tank 10, and the discharged boil-off gas can be re-liquefied and returned to the liquefied gas storage tank 10.

또는 본 발명은 증발가스를 수요처(부호 도시하지 않음)의 연료로 사용할 수도 있는데, 이때 수요처는 선박에 마련되는 엔진, 터빈, 보일러, 연료전지, 버너 등일 수 있으며, 선박을 추진시키는 추진기관이거나 선박 내부 전력 부하를 커버하기 위한 발전기관 등일 수 있다.Alternatively, the present invention may use boil-off gas as a fuel for a consumer (not shown), where the consumer may be an engine, turbine, boiler, fuel cell, burner, etc. It may be a generator or the like to cover an internal power load.

액화가스 저장탱크(10)에는 증발가스를 배출하기 위한 증발가스 배출라인(L10)이 마련될 수 있으며, 증발가스 배출라인(L10)은 액화가스 저장탱크(10)로부터 연장되어 증발가스 재액화 시스템(1)으로 연결될 수 있다. A boil-off gas discharge line (L10) for discharging boil-off gas may be provided in the liquefied gas storage tank 10, and the boil-off gas discharge line (L10) extends from the liquefied gas storage tank 10 to a boil-off gas re-liquefaction system. (1) can be linked.

버퍼(20)는, 증발가스 배출라인(L10)이 연결되며, 액화가스 저장탱크(10)에서 배출된 증발가스를 임시 저장한다. 버퍼(20)는 기상과 액상을 분리하는 세퍼레이터로서, 액화가스 저장탱크(10)에서 배출된 증발가스를 기액분리하여 기체 상태의 증발가스만 압축기(30)로 공급함으로써 압축기(30)의 damage를 방지할 수 있다.The buffer 20 is connected to the boil-off gas discharge line L10 and temporarily stores the boil-off gas discharged from the liquefied gas storage tank 10. The buffer 20 is a separator that separates the vapor phase and the liquid phase, and prevents damage to the compressor 30 by supplying only gaseous boil-off gas to the compressor 30 by gas-liquid separation of the boil-off gas discharged from the liquefied gas storage tank 10. It can be prevented.

버퍼(20)에서 분리된 기상의 증발가스는, 증발가스 액화라인(L20)을 통해 압축기(30)로 전달될 수 있다. 증발가스 액화라인(L20)은 버퍼(20)로부터 연장되어 응축기(40)를 경유해 액화가스 저장탱크(10)로 증발가스를 전달하는 구성으로서, 증발가스 액화라인(L20)에는 압축기(30), 응축기(40), 리시버(50), 압력조절밸브(70) 등이 마련될 수 있다. 또한 증발가스 액화라인(L20)은 인터쿨러(60)를 경유하도록 마련될 수 있다.The gaseous boil-off gas separated from the buffer 20 may be delivered to the compressor 30 through the boil-off gas liquefaction line L20. The boil-off gas liquefaction line (L20) extends from the buffer 20 and passes the boil-off gas to the liquefied gas storage tank 10 via the condenser 40, and the boil-off gas liquefaction line (L20) has a compressor 30 , a condenser 40, a receiver 50, a pressure control valve 70, and the like may be provided. In addition, the boil-off gas liquefaction line (L20) may be provided to pass through the intercooler (60).

압축기(30)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 발생한 증발가스를 압축한다. 압축기(30)는 원심형 또는 왕복동형 등일 수 있으며, 복수의 압축단을 포함하는 다단으로 마련될 수 있다. 또한 압축기(30)는 백업이나 부하 분담을 위해 병렬로 마련될 수도 있다.The compressor 30 compresses the boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank 10 . The compressor 30 may be of a centrifugal or reciprocating type, and may be provided in multiple stages including a plurality of compression stages. Compressors 30 may also be arranged in parallel for backup or load sharing.

압축기(30)는 1bar 내외로 유입되는 증발가스를 10 내지 100bar로 압축할 수 있으며, 압축기(30)에 의해 증발가스가 압축되면 증발가스의 비등점이 상승하게 된다. 따라서 압축된 증발가스는 대기압에서의 비등점(일례로 LPG의 경우 -55도)까지 냉각하지 않더라도 액화가 가능한 상태가 될 수 있다.The compressor 30 may compress the boil-off gas introduced at around 1 bar to 10 to 100 bar, and when the boil-off gas is compressed by the compressor 30, the boiling point of the boil-off gas rises. Therefore, the compressed boil-off gas can be liquefied without cooling to the boiling point at atmospheric pressure (for example, -55 degrees in the case of LPG).

압축기(30)는 3단으로 구성될 수 있고, 1단(30a)에서 4bar 내외, 2단(30b)에서 10bar 내외, 3단(30c)에서 20~30bar 내외로 증발가스를 압축할 수 있다. 물론 압축기(30) 및 압축단이 압축하는 증발가스의 압력은 특별히 한정되지 않는다.Compressor 30 may be composed of three stages, compressing the boil-off gas to about 4 bar in the first stage (30a), about 10 bar in the second stage (30b), and about 20 to 30 bar in the third stage (30c). Of course, the pressure of the boil-off gas compressed by the compressor 30 and the compression stage is not particularly limited.

버퍼(20)로부터 응축기(40)로 연결되는 증발가스 액화라인(L20)에는 복수 개의 압축단이 직렬로 마련되어 다단 압축기(30)를 구성할 수 있는데, 증발가스 액화라인(L20) 상에서 압축단 사이인 중간단에는 인터쿨러(60)로서 제1 인터쿨러(60a)와 제2 인터쿨러(60b)가 연결될 수 있다. A plurality of compression stages are provided in series in the boil-off gas liquefaction line (L20) connected from the buffer 20 to the condenser 40 to form a multi-stage compressor 30, between compression stages on the boil-off gas liquefaction line (L20). The first intercooler 60a and the second intercooler 60b may be connected as the intercooler 60 at the middle end of the phosphorus.

압축기 1단(30a)을 빠져나온 저압의 증발가스는 제2 인터쿨러(60b)를 거친 뒤 압축기 2단(30b)으로 전달되며, 압축기 2단(30b)을 빠져나온 중압의 증발가스는 제1 인터쿨러(60a)를 거친 뒤 압축기 3단(30c)으로 전달되고, 압축기 3단(30c)에서 고압의 증발가스로 빠져나와 응축기(40)로 전달된다.The low-pressure evaporation gas exiting the first stage of the compressor (30a) passes through the second intercooler (60b) and is transferred to the second stage of the compressor (30b), and the medium-pressure boil-off gas exiting the second stage (30b) of the compressor is transferred to the first intercooler (60b). After passing through (60a), it is delivered to the compressor 3rd stage (30c), escapes from the compressor 3rd stage (30c) as high-pressure evaporation gas, and is delivered to the condenser (40).

이때 인터쿨러(60)는 후술하겠지만 별도의 냉매 없이 감압된 증발가스를 냉매로 이용하는 냉각 설비로서, 압축기(30)로부터 유입된 저압 증발가스 또는 중압 증발가스를 냉각시킬 수 있다. 따라서 인터쿨러(60)는 압축기(30)의 중간단에서 냉각을 구현할 수 있다.At this time, as will be described later, the intercooler 60 is a cooling facility using decompressed boil-off gas as a refrigerant without a separate refrigerant, and can cool the low-pressure boil-off gas or medium-pressure boil-off gas introduced from the compressor 30. Accordingly, the intercooler 60 may implement cooling at the middle stage of the compressor 30 .

물론 압축기(30)는 1단(30a)에서 2단(30b) 사이 및 2단(30b)에서 3단(30c) 사이로 증발가스가 인터쿨러(60)를 우회하여 전달되도록 할 수도 있고, 인터쿨러(60)의 우회는 인터쿨러(60)의 내압, 증발가스의 온도 등의 변수에 따라 다양하게 제어될 수 있다.Of course, the compressor 30 may bypass the intercooler 60 and transfer the boil-off gas between the first stage 30a to the second stage 30b and between the second stage 30b and the third stage 30c. ) may be controlled in various ways according to variables such as the internal pressure of the intercooler 60 and the temperature of the boil-off gas.

액화가스 저장탱크(10)에서 증발가스는 -50도 내외로 배출되는데, 배출된 증발가스는 버퍼(20)를 거친 뒤 1bar 내외, -20도 내외로 압축기 1단(30a)에 유입될 수 있다.In the liquefied gas storage tank 10, the boil-off gas is discharged at around -50 degrees, and the discharged boil-off gas can flow into the first stage 30a of the compressor at around 1 bar and around -20 degrees after passing through the buffer 20. .

이후 증발가스는 압축기 1단(30a)에서 4bar 내외, 40도 내외의 상태로 배출되어 제2 인터쿨러(60b)로 유입되며, 제2 인터쿨러(60b) 내에서 30도 내외로 냉각된 후 압축기 2단(30b)으로 전달된다.Thereafter, the boil-off gas is discharged from the first stage of the compressor (30a) at around 4 bar and around 40 degrees and introduced into the second intercooler (60b), cooled to around 30 degrees in the second intercooler (60b), and then the second stage of the compressor It is passed to (30b).

이후 증발가스는 압축기 2단(30b)에서 10bar 내외, 70도 내외의 상태로 배출되어 제1 인터쿨러(60a)로 유입되며, 제1 인터쿨러(60a)에서 60도 내외로 냉각된 후 압축기 3단(30c)으로 전달된다. 마지막으로 압축기 3단(30c)에서 20~30bar 내외, 100도 내외의 상태로 배출되며, 이후 응축기(40)에서 40도 내외로 냉각될 수 있다.Thereafter, the boil-off gas is discharged from the second stage of the compressor (30b) at around 10 bar and around 70 degrees and introduced into the first intercooler (60a), cooled to around 60 degrees in the first intercooler (60a), and then the third stage of the compressor ( 30c). Finally, it is discharged in a state of about 20 to 30 bar and about 100 degrees in the compressor 3 stage (30c), and can then be cooled to about 40 degrees in the condenser 40.

다만 각 압축기(30)에서 토출되는 증발가스의 온도가 비교적 높지 않은 경우이거나, 높은 온도의 증발가스 토출이 필요한 경우 등의 상황에서, 증발가스가 인터쿨러(60)를 우회할 수 있도록 증발가스 액화라인(L20)에는 우회라인(부호 도시하지 않음)이 마련될 수 있다. However, in the case where the temperature of the boil-off gas discharged from each compressor 30 is not relatively high, or when discharge of high-temperature boil-off gas is required, the boil-off gas liquefaction line allows the boil-off gas to bypass the intercooler 60. A bypass line (not shown) may be provided in (L20).

우회라인은 압축된 증발가스가 인터쿨러(60)를 우회하도록 증발가스 액화라인(L20)에 마련되며, 일례로 우회라인은 2단(30b) 압축된 증발가스가 제1 인터쿨러(60a)를 우회하여 압축기 3단(30c)으로 유입되도록 마련될 수 있다. The bypass line is provided in the boil-off gas liquefaction line (L20) so that the compressed boil-off gas bypasses the intercooler 60. For example, the bypass line bypasses the first intercooler 60a so that the second-stage (30b) compressed boil-off gas bypasses the bypass line. It may be provided to flow into the compressor third stage (30c).

우회라인에는 밸브(부호 도시하지 않음)가 마련될 수 있으며, 밸브는 압축기 2단(30b) 등의 부하나 증발가스의 온도 조건 등에 따라 개도가 조절될 수 있다. 다만 압축기(30)에서 압축된 증발가스가 우회라인을 따라 인터쿨러(60)를 우회하는 경우에도, 인터쿨러(60) 내에서 발생한 기상 증발가스가 압축기(30)를 향해 전달될 수 있음은 물론이다.A valve (not shown) may be provided in the bypass line, and the opening of the valve may be adjusted according to the load of the second stage 30b of the compressor or the temperature condition of the boil-off gas. However, even when the evaporation gas compressed in the compressor 30 bypasses the intercooler 60 along the bypass line, the vapor evaporation gas generated in the intercooler 60 may be transmitted toward the compressor 30 as a matter of course.

본 실시예는 압축기(30)를 3단(30c)으로 한정하는 것은 아니며, 2단이거나 또는 4단 이상의 다단 구조일 수 있다. 다만 본 실시예는 증발가스가 압축되는 과정에서 인터쿨러(60)를 경유하도록 할 수 있다.In this embodiment, the compressor 30 is not limited to the 3-stage 30c, and may have a 2-stage or a multi-stage structure of 4 or more stages. However, in this embodiment, the evaporation gas may pass through the intercooler 60 in the process of being compressed.

응축기(40)는, 압축된 증발가스를 냉각하여 적어도 일부를 재액화시킨다. 이때 응축기(40)는 증발가스를 재액화시킬 수 있지만, 실제 가동 시 다양한 요인에 의하여 증발가스의 재액화가 전혀 이루어지지 않거나 증발가스중 일부만 재액화되는 상황을 배제하는 것은 아님을 알려둔다. The condenser 40 cools the compressed boil-off gas to re-liquefy at least a portion thereof. At this time, the condenser 40 may re-liquefy the boil-off gas, but it should be noted that the situation in which the boil-off gas is not re-liquefied at all or only part of the boil-off gas is re-liquefied due to various factors during actual operation is not excluded.

이는 증발가스 내에 비등점이 상이한 물질들이 혼합되어 있기 때문이다. 일례로 프로판과 부탄을 주성분으로 하나 에탄 등을 포함하는 LPG의 경우, 에탄의 비등점이 프로판/부탄보다 낮아 에탄 등의 일부 성분이 재액화되지 못할 수 있다.This is because substances with different boiling points are mixed in the evaporation gas. For example, in the case of LPG containing propane and butane as main components but containing ethane, some components such as ethane may not be re-liquefied because the boiling point of ethane is lower than that of propane/butane.

응축기(40)는 다단으로 마련되는 압축기(30)의 하류에 마련되며, 제한되지 않는 다양한 냉매(일례로 해수, 청수, 글리콜 워터, 질소, LNG, LPG, 프로판, R134a, CO2 등)를 이용하여 증발가스를 냉각시킬 수 있다.The condenser 40 is provided downstream of the multi-stage compressor 30, and uses various refrigerants (eg seawater, fresh water, glycol water, nitrogen, LNG, LPG, propane, R134a, CO2, etc.) that are not limited to Boiled gas can be cooled.

응축기(40)는 압축기(30)에서 압축된 증발가스의 온도를 낮추면서도, 대기압에서의 증발가스의 비등점까지 낮추진 않을 수 있다. 이는 압축기(30)에 의해 증발가스가 압축되면서 비등점이 상승하기 때문이다.The condenser 40 may not lower the temperature of the boil-off gas compressed by the compressor 30 to the boiling point of the boil-off gas at atmospheric pressure. This is because the boiling point increases as the boil-off gas is compressed by the compressor 30 .

다만 응축기(40)는 최종단(일례로 3단(30c))의 압축기(30)에서 토출되는 증발가스의 압력을 고려하여 증발가스의 냉각 온도를 조절할 수 있다.However, the condenser 40 may adjust the cooling temperature of the boil-off gas in consideration of the pressure of the boil-off gas discharged from the compressor 30 of the final stage (for example, the third stage (30c)).

리시버(50)는, 응축기(40)에서 액화된 증발가스를 임시로 저장한다. 응축기(40)에서 액화가스 저장탱크(10) 사이에는 냉각된 증발가스를 액화가스 저장탱크(10)로 전달하기 위해 증발가스 액화라인(L20)이 마련되는데, 리시버(50)는 증발가스 액화라인(L20) 상에서 응축기(40)의 하류 및 인터쿨러(60)의 상류에 배치될 수 있다.The receiver 50 temporarily stores the boil-off gas liquefied in the condenser 40. Between the condenser 40 and the liquefied gas storage tank 10, a boil-off gas liquefaction line (L20) is provided to transfer the cooled boil-off gas to the liquefied gas storage tank 10, and the receiver 50 is a boil-off gas liquefaction line. (L20) may be disposed downstream of the condenser 40 and upstream of the intercooler 60.

리시버(50)는 버퍼(20)와 유사하게 기액분리 기능을 가질 수 있으며, 냉각된 증발가스 중 액화된 증발가스를 인터쿨러(60)로 전달할 수 있다. 다만 리시버(50)는 냉각된 증발가스 중 액화되지 않은 증발가스(불응축가스)를 외부로 배출하지 않고 저장해둘 수 있으며, 이 경우 리시버(50) 내압이 상승하게 됨에 따라 후술할 감압밸브(61)에 의해 감압 시 증발가스의 냉각 효과가 향상될 수 있다. The receiver 50 may have a gas-liquid separation function similar to the buffer 20 and may transfer liquefied boil-off gas among the cooled boil-off gas to the intercooler 60 . However, the receiver 50 may store the non-liquefied boil-off gas (non-condensable gas) of the cooled boil-off gas without discharging it to the outside, and in this case, as the internal pressure of the receiver 50 rises, a pressure reducing valve 61 ), the cooling effect of boil-off gas can be improved during decompression.

또는 본 실시예는, 리시버(50)에서 응축되지 않은 기상 증발가스인 불응축가스를 분리하고, 불응축가스를 별도로 처리함으로써 불응축가스로 인해 재액화 효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.Alternatively, in the present embodiment, it is possible to prevent the re-liquefaction efficiency from being lowered due to the non-condensable gas by separating the non-condensable gas, which is the non-condensed gaseous boil-off gas, in the receiver 50 and separately treating the non-condensable gas.

앞서 언급한 바와 같이 증발가스는 LPG일 수 있는데, 이 경우 증발가스는 비등점이 서로 다른 제1 물질과 제2 물질 등의 혼합물일 수 있다. 일례로 증발가스는 비등점이 낮은 순으로 에탄, 프로판, 부탄 등이 혼합된 물질일 수 있다.As mentioned above, the boil-off gas may be LPG. In this case, the boil-off gas may be a mixture of a first material and a second material having different boiling points. For example, the evaporation gas may be a mixture of ethane, propane, butane, and the like in order of low boiling point.

이하에서 서술하겠지만 증발가스는 압축기(30)에서 압축되고 응축기(40)에서 응축된 뒤, 리시버(50)를 거쳐 인터쿨러(60)로 분할 유입되는데, 인터쿨러(60) 내에서 발생하는 기상 증발가스는 다시 압축기(30)로 순환된다. 즉 인터쿨러(60)에서 액화되지 못한 물질(특히 비등점이 상대적으로 낮은 제1 물질로서 에탄 등)은 지속적으로 순환하게 된다.As will be described below, the evaporation gas is compressed in the compressor 30 and condensed in the condenser 40, and then dividedly introduced into the intercooler 60 through the receiver 50. The gaseous evaporation gas generated in the intercooler 60 is It is circulated back to the compressor 30. That is, materials that have not been liquefied in the intercooler 60 (particularly, ethane as a first material having a relatively low boiling point) are continuously circulated.

시스템 가동 시간 경과에 따라, 제1 물질이 압축기(30)-응축기(40)-리시버(50)-인터쿨러(60)를 반복적으로 순환하면, 응축기(40) 등에 유동하는 증발가스에 대해 제1 물질의 비율이 높아지게 될 수 있고, 이로 인해 응축기(40)에서의 액화 효율이 크게 떨어질 수 있다.When the first material is repeatedly circulated through the compressor 30-condenser 40-receiver 50-intercooler 60 as the system operation time elapses, the first material reacts to the boil-off gas flowing in the condenser 40 and the like. The ratio of may be increased, and as a result, the liquefaction efficiency in the condenser 40 may be greatly reduced.

이를 대비하기 위해서는, 증발가스 내 제1 물질의 비율에 따라 일정 시점에서 리시버(50)의 배출을 차단하고 압축기(30)의 토출 압력을 강제로 끌어올려서, 응축기(40)에서 제1 물질이 충분히 액화되도록 한 후 증발가스의 흐름을 허용함으로써, 인터쿨러(60)로부터 압축기(30)로 전달되는 기상 증발가스 내 제1 물질의 비율이 다시 낮아지도록 할 필요가 있다. 이러한 동작을 불응축가스 처리모드로 지칭할 수 있다.In order to prepare for this, the discharge of the receiver 50 is blocked at a certain point in time according to the ratio of the first material in the boil-off gas and the discharge pressure of the compressor 30 is forcibly raised, so that the first material in the condenser 40 is sufficiently By allowing the flow of boil-off gas after being liquefied, it is necessary to reduce the ratio of the first material in the gaseous boil-off gas delivered from the intercooler 60 to the compressor 30 again. This operation may be referred to as a non-condensable gas processing mode.

불응축가스 처리모드는 재액화 효율을 급격히 떨어뜨리는 요인이 될 수 있는 바, 본 실시예는 이를 개선하고자 불응축가스에 대해 별도의 처리를 구현한다. 즉 본 실시예는 리시버(50)에서 분리되는 불응축가스를 별도로 처리함으로써 인터쿨러(60)에서 압축기(30)로 전달되는 제1 물질의 비율을 낮출 수 있게 된다.The non-condensable gas processing mode can be a factor that rapidly reduces the re-liquefaction efficiency. In order to improve this, the present embodiment implements a separate process for the non-condensable gas. That is, in the present embodiment, the ratio of the first material transferred from the intercooler 60 to the compressor 30 can be reduced by separately processing the non-condensable gas separated from the receiver 50 .

구체적으로, 리시버(50)에서 분리되는 불응축가스는 액화가스 저장탱크(10)에서 배출된 증발가스에 의해 냉각된 후 액화가스 저장탱크(10)로 전달될 수 있다. 특히 불응축가스는 압축기(30)에 의해 압축됨에 따라 비등점이 상승한 상태이므로, 대기압 상태에서 비등점 이상의 온도를 갖는 증발가스로 냉각하더라도 액화가 일어날 수 있게 된다.Specifically, the non-condensable gas separated from the receiver 50 may be cooled by boil-off gas discharged from the liquefied gas storage tank 10 and then transferred to the liquefied gas storage tank 10 . In particular, since the boiling point of the non-condensable gas is increased as it is compressed by the compressor 30, liquefaction can occur even when cooled with boil-off gas having a temperature higher than the boiling point at atmospheric pressure.

일례로 리시버(50)로부터 연장되는 불응축가스 처리라인(L22)은 버퍼(20)를 경유하도록 마련될 수 있고, 불응축가스는 리시버(50)로부터 분리된 후 버퍼(20)를 경유하면서 버퍼(20) 내에 저장된 저온의 증발가스에 의해 냉각될 수 있다.For example, the non-condensable gas processing line L22 extending from the receiver 50 may be provided to pass through the buffer 20, and the non-condensable gas passes through the buffer 20 after being separated from the receiver 50. It can be cooled by low-temperature boil-off gas stored in (20).

즉 본 실시예는, 리시버(50)에서 불응축가스를 선제적으로 분리하고 이를 별도의 냉매가 아닌 액화가스 저장탱크(10)에서 배출되는 증발가스로 냉각하여 액화가스 저장탱크(10) 등으로 전달함으로써, 리시버(50) 하류의 인터쿨러(60) 내에서 제1 물질의 비율이 높아지지 않게 하여 응축기(40)의 액화 효율을 보장할 수 있게 된다.That is, in the present embodiment, the non-condensable gas is preemptively separated from the receiver 50 and cooled with the boil-off gas discharged from the liquefied gas storage tank 10 instead of a separate refrigerant to be transferred to the liquefied gas storage tank 10. By transferring, it is possible to ensure the liquefaction efficiency of the condenser 40 by not increasing the ratio of the first material in the intercooler 60 downstream of the receiver 50.

다만 불응축가스가 증발가스에 의해 냉각되더라도 완전 재액화되지 못할 수 있으므로, 이를 대비하기 위해 기액분리기(80)가 마련될 수 있고, 불응축가스 처리라인(L22)은 리시버(50)로부터 연장되어 버퍼(20)를 경유한 뒤 기액분리기(80)로 연결될 수 있다. 기액분리기(80)에 대해서는 이하에서 후술한다.However, since the non-condensable gas may not be completely re-liquefied even if it is cooled by the boil-off gas, a gas-liquid separator 80 may be provided to prepare for this, and the non-condensable gas processing line L22 extends from the receiver 50 After passing through the buffer 20, it may be connected to the gas-liquid separator 80. The gas-liquid separator 80 will be described below.

인터쿨러(60)는, 응축기(40)에서 액화된 증발가스 중 일부와 나머지를 상호 열교환시킨다. 인터쿨러(60)는, 인터쿨러(60)의 상류에서 증발가스 액화라인(L20)으로부터 분기되며 감압밸브(61)가 마련되는 제1 증발가스 분기라인(L21a)이 연결되고, 또한 응축기(40)에서 냉각된 증발가스가 통과하도록 하는 냉각 유로(62)가 마련된다. The intercooler 60 mutually exchanges heat with a part of the boil-off gas liquefied in the condenser 40 and the rest. The intercooler 60 is branched from the boil-off gas liquefaction line L20 upstream of the intercooler 60 and is connected to a first boil-off gas branch line L21a provided with a pressure reducing valve 61, and also in the condenser 40. A cooling passage 62 is provided to allow the cooled evaporation gas to pass.

인터쿨러(60)는 감압밸브(61)에 의해 감압된 증발가스를 수용하는 공간을 갖고, 제1 증발가스 분기라인(L21a)은 인터쿨러(60) 내에서 개방된 형태를 가져서 인터쿨러(60) 내부에 증발가스를 채우도록 마련되며, 냉각 유로(62)는 증발가스가 인터쿨러(60) 내부를 경유하도록 마련된다.The intercooler 60 has a space for accommodating the evaporation gas reduced by the pressure reducing valve 61, and the first evaporation gas branch line L21a has an open form within the intercooler 60, so that the inside of the intercooler 60 It is provided to fill the boil-off gas, and the cooling passage 62 is provided so that the boil-off gas passes through the inside of the intercooler 60.

제1 증발가스 분기라인(L21a)에 마련되는 감압밸브(61)는, 응축기(40)에 의해 냉각된 후 인터쿨러(60) 상류에서 분기된 증발가스를 감압한다. 감압밸브(61)는 줄-톰슨 밸브 또는 팽창기 등으로서 증발가스를 감압시켜 냉각하므로(줄-톰슨 효과), 응축기(40)에 의해 냉각되는 증발가스에 대해 감압밸브(61)는 더욱 높은 비율로 증발가스를 액화시킬 수 있다(또는 과냉). The pressure reducing valve 61 provided in the first boil-off gas branch line L21a reduces the boil-off gas branched upstream of the intercooler 60 after being cooled by the condenser 40 . Since the pressure reducing valve 61 is a Joule-Thomson valve or an expander, etc., the boil-off gas is reduced and cooled (Joule-Thomson effect). Boiled gas can be liquefied (or subcooled).

따라서 인터쿨러(60)는 감압에 의해 액화된 증발가스의 내부에 증발가스 액화라인(L20)의 냉각 유로(62)가 경유하도록 함으로써, 별도의 냉매 없이 증발가스 간의 비접촉식 열교환으로 안정적 액화가 가능할 수 있다. 이러한 측면에서 인터쿨러(60)는 열교환기로 지칭될 수 있고, 일례로 bath type 열교환기로 볼 수 있다. 이때 냉각 유로(62)는 액화효율 향상을 위해 액화된 증발가스의 내부에 코일 형태로 마련될 수 있다.Therefore, the intercooler 60 allows the cooling passage 62 of the evaporation gas liquefaction line L20 to pass through the evaporation gas liquefied by the reduced pressure, thereby enabling stable liquefaction through non-contact heat exchange between the evaporation gases without a separate refrigerant. . In this aspect, the intercooler 60 may be referred to as a heat exchanger, and may be regarded as a bath type heat exchanger as an example. At this time, the cooling passage 62 may be provided in the form of a coil inside the liquefied boil-off gas to improve liquefaction efficiency.

인터쿨러(60)가 2대 이상으로 마련될 경우 감압밸브(61)는 증발가스 액화라인(L20)에서 각 인터쿨러(60)의 상류로부터 분기되어 인터쿨러(60)로 연결되는 제1 증발가스 분기라인(L21a)마다 마련될 수 있다.When two or more intercoolers 60 are provided, the pressure reducing valve 61 is branched from the upstream of each intercooler 60 in the boil-off gas liquefaction line L20 and connected to the intercooler 60. L21a) may be provided.

또한 인터쿨러(60)는, 응축기(40) 상류에서 압축기(30)의 중간단 냉각기 역할을 구현할 수 있다. 인터쿨러(60)는 증발가스 액화라인(L20)에서 압축기(30)의 중간단에 연결되어, 감압된 증발가스를 이용하여 압축기(30)의 복수 압축단 중 일부에 의해 압축된 증발가스를 냉각시키게 될 수 있고, 열교환에 의해 발생한 증발가스를 압축기(30)에 전달할 수 있다.Also, the intercooler 60 may serve as a cooler in the middle of the compressor 30 upstream of the condenser 40 . The intercooler 60 is connected to the middle stage of the compressor 30 in the boil-off gas liquefaction line L20 to cool the boil-off gas compressed by some of the plurality of compression stages of the compressor 30 using the reduced boil-off gas. It can be, it can deliver the boil-off gas generated by the heat exchange to the compressor (30).

인터쿨러(60)에는 응축기(40) 상류의 증발가스 액화라인(L20)이 연결되어 압축기(30)의 적어도 1단(30a)에 의해 압축된 증발가스를 내부로 유입시키는 압축가스 유입구(부호 도시하지 않음)가 마련될 수 있다. 압축가스 유입구는 인터쿨러(60) 내부에 저장된 액상 증발가스의 레벨보다 높은 위치에 마련될 수 있는데, 이는 액화된 증발가스가 불필요하게 기화되는 것을 억제하기 위함이다.The intercooler 60 is connected to a boil-off gas liquefaction line L20 upstream of the condenser 40, and a compressed gas inlet through which boil-off gas compressed by at least one stage 30a of the compressor 30 is introduced into the inside (signs not shown). not) may be provided. The compressed gas inlet may be provided at a position higher than the level of the liquid boil-off gas stored in the intercooler 60, which is to suppress unnecessary vaporization of the liquefied boil-off gas.

또한 인터쿨러(60)에는 제1 증발가스 분기라인(L21a)과 연결되어 액화된 증발가스를 내부로 유입시키는 감압가스 유입구(부호 도시하지 않음)가 마련되는데, 감압가스 유입구는 인터쿨러(60) 내 액상 증발가스의 레벨보다 높은 위치에 마련될 수 있다.In addition, the intercooler 60 is provided with a reduced pressure gas inlet (not shown) connected to the first boil-off gas branch line L21a and introducing the liquefied boil-off gas into the inside. It may be provided at a position higher than the level of boil-off gas.

따라서 압축가스 유입구에 의해 유입된 증발가스는 감압에 의해 액화된 증발가스와 접촉하면서 냉각/액화될 수 있다. 이러한 접촉식 열교환을 통해 압축기(30) 중간단에서의 냉각이 인터쿨러(60)에 의해 구현될 수 있다.Therefore, the boil-off gas introduced through the compressed gas inlet can be cooled/liquefied while contacting the boil-off gas liquefied by the reduced pressure. Cooling at the middle stage of the compressor 30 may be implemented by the intercooler 60 through such contact heat exchange.

인터쿨러(60) 내부에는 압축가스 유입구와 마주하는 격벽(부호 도시하지 않음)이 마련될 수 있고, 격벽은 압축된 증발가스가 인터쿨러(60) 내에서 냉각되지 않고 바로 다음 압축기(30)로 빠져나가는 것을 방지할 수 있다.A partition wall (not shown) facing the compressed gas inlet may be provided inside the intercooler 60, and the partition wall allows the compressed boil-off gas to escape to the next compressor 30 without being cooled in the intercooler 60. that can be prevented

본 실시예에서 인터쿨러(60)는 총 2대가 마련될 수 있는데, 제1 인터쿨러(60a)는 응축기(40) 하류의 증발가스 흐름을 기준으로 2대의 인터쿨러(60) 중 상류에 마련되며, 압축기 2단(30b)과 압축기 3단(30c) 사이의 증발가스가 유입되도록 마련될 수 있다.In this embodiment, a total of two intercoolers 60 may be provided. The first intercooler 60a is provided upstream of the two intercoolers 60 based on the evaporation gas flow downstream of the condenser 40, and the compressor 2 Boiled gas between the stage 30b and the third stage 30c of the compressor may be introduced.

또한 제2 인터쿨러(60b)는 응축기(40) 하류의 증발가스 흐름을 기준으로 2대의 인터쿨러(60) 중 하류에 마련되며, 압축기 1단(30a)과 압축기 2단(30b) 사이의 증발가스가 유입되도록 마련될 수 있다.In addition, the second intercooler 60b is provided downstream of the two intercoolers 60 based on the flow of boil-off gas downstream of the condenser 40, and the boil-off gas between the first stage 30a of the compressor and the second stage 30b of the compressor It can be arranged to be introduced.

따라서 증발가스는, 증발가스 액화라인(L20)을 따라 압축기 1단(30a)-제2 인터쿨러(60b)-압축기 2단(30b)-제1 인터쿨러(60a)-압축기 3단(30c)-응축기(40)로 유입될 수 있으며(또는 인터쿨러(60)를 우회함), 응축기(40)에서 냉각된 증발가스는 증발가스 액화라인(L20)을 따라 제1 인터쿨러(60a)-제2 인터쿨러(60b)-압력조절밸브(70)를 거쳐 액화가스 저장탱크(10)로 리턴될 수 있다.Therefore, the boil-off gas, along the boil-off gas liquefaction line (L20), the first stage of the compressor (30a) - the second intercooler (60b) - the second stage of the compressor (30b) - the first intercooler (60a) - the third stage of the compressor (30c) - the condenser 40 (or bypassing the intercooler 60), the evaporation gas cooled in the condenser 40 is the first intercooler 60a - the second intercooler 60b along the evaporation gas liquefaction line L20. ) -can be returned to the liquefied gas storage tank 10 via the pressure control valve 70.

이 경우 응축기(40)에서 냉각된 20~30bar, 40도 내외의 증발가스는, 제1 인터쿨러(60a)를 거치면서 압력은 거의 변화하지 않고 온도는 30도 이하로 떨어질 수 있으며, 제2 인터쿨러(60b)를 추가로 거치면서 압력은 거의 변화하지 않고 온도는 영하로 떨어질 수 있다.In this case, the evaporation gas cooled in the condenser 40 at 20 to 30 bar and around 40 degrees may have a pressure almost unchanged and the temperature may drop below 30 degrees while passing through the first intercooler 60a, and the second intercooler ( 60b), the pressure may hardly change and the temperature may drop below zero.

이후 압력조절밸브(70)에 의해 압력이 액화가스 저장탱크(10)의 내압과 유사한 수준으로 떨어지면, 증발가스는 대기압에서의 비등점보다 낮은 온도 내외로 냉각될 수 있으므로, 최종적으로 재액화되어 액화가스 저장탱크(10)로 리턴될 수 있는 것이다.After that, when the pressure by the pressure control valve 70 drops to a level similar to the internal pressure of the liquefied gas storage tank 10, the boil-off gas can be cooled to a temperature lower than the boiling point at atmospheric pressure, so it is finally re-liquefied and liquefied gas It can be returned to the storage tank (10).

본 실시예는 제1 증발가스 분기라인(L21a)을 대체하거나 또는 제1 증발가스 분기라인(L21a)과 함께, 제2 증발가스 분기라인(L21b)을 사용할 수 있다. 제2 증발가스 분기라인(L21b)은 제1 증발가스 분기라인(L21a) 대비 증발가스 액화라인(L20)에서의 분기 지점에서 차이가 있다.This embodiment may replace the first boil-off gas branch line (L21a) or use the second boil-off gas branch line (L21b) together with the first boil-off gas branch line (L21a). The second boil-off gas branch line (L21b) is different from the first boil-off gas branch line (L21a) compared to the branch point at the boil-off gas liquefaction line (L20).

즉 제2 증발가스 분기라인(L21b)의 경우 제2 인터쿨러(60b)의 하류의 일 지점에서 분기되어, 제1 인터쿨러(60a) 및 제2 인터쿨러(60b)를 향해 각각 분지 연결되도록 마련될 수 있다.That is, in the case of the second evaporative gas branch line L21b, it may be branched at a point downstream of the second intercooler 60b and branched and connected toward the first intercooler 60a and the second intercooler 60b, respectively. .

다만 제2 증발가스 분기라인(L21b)의 경우에도 제1 증발가스 분기라인(L21a)과 동일하게 감압밸브(61)가 마련됨으로써, 두 인터쿨러(60)를 경유하면서 냉각된 증발가스를 감압으로 추가 냉각한 뒤 각 인터쿨러(60)에 전달할 수 있다.However, even in the case of the second boil-off gas branch line (L21b), the pressure reducing valve 61 is provided in the same way as the first boil-off gas branch line (L21a), so that the cooled boil-off gas is added to the reduced pressure while passing through the two intercoolers (60). After cooling, it can be delivered to each intercooler (60).

본 실시예는 2가지의 증발가스 분기라인(L21)을 모두 포함할 수 있고, 적어도 어느 하나의 증발가스 분기라인(L21)을 포함할 수 있다. 2가지의 증발가스 분기라인(L21)을 모두 포함하는 경우, 증발가스의 온도나 유량 등의 다양한 변수에 따라 각 증발가스 분기라인(L21)에서의 흐름이 제어될 수 있을 것이다.This embodiment may include both of the two boil-off gas branch lines (L21), and may include at least one boil-off gas branch line (L21). In the case of including both of the two boil-off gas branch lines (L21), the flow in each boil-off gas branch line (L21) may be controlled according to various variables such as temperature or flow rate of the boil-off gas.

압력조절밸브(70)는, 증발가스 액화라인(L20)에서 제2 인터쿨러(60b)의 하류 및 액화가스 저장탱크(10)의 상류에 마련되고, 액화가스 저장탱크(10)의 내압에 따라 증발가스의 압력을 조절하며, 일례로 증발가스를 감압시킨다.The pressure control valve 70 is provided downstream of the second intercooler 60b and upstream of the liquefied gas storage tank 10 in the liquefied gas liquefaction line L20, and evaporates according to the internal pressure of the liquefied gas storage tank 10. Adjust the pressure of the gas, for example reducing the boil-off gas.

압력조절밸브(70)는 20~30bar의 증발가스를 액화가스 저장탱크(10)의 내압에 대응되도록 1bar 내외로 감압시킬 수 있으며, 감압밸브(61)와 동일/유사하게 줄-톰슨 밸브 등일 수 있다.The pressure control valve 70 can reduce the boil-off gas of 20 to 30 bar to around 1 bar to correspond to the internal pressure of the liquefied gas storage tank 10, and may be a Joule-Thompson valve or the like similarly to the pressure reducing valve 61. have.

압력조절밸브(70)가 증발가스를 감압하게 되면, 감압에 의해 증발가스의 온도가 낮아진다. 일례로 증발가스 액화라인(L20)을 따라 인터쿨러(60)를 두 번 경유한 증발가스는 영하(일례로 -4도 내외)의 온도를 갖는데, 압력조절밸브(70)를 거치면서 증발가스의 온도는 -40도 내외로 낮아질 수 있다.When the pressure control valve 70 reduces the boil-off gas, the temperature of the boil-off gas is lowered by the reduced pressure. For example, the boil-off gas passing through the intercooler 60 twice along the boil-off gas liquefaction line (L20) has a temperature below zero (for example, around -4 degrees), and the temperature of the boil-off gas passes through the pressure control valve 70 can be lowered to around -40 degrees.

압력조절밸브(70)는 단독으로 마련되거나 또는 복수 개가 직렬로 마련될 수 있고, 이는 다단 압축기(30)의 최종 압축 압력에 따라 다양하게 달라질 수 있다.The pressure regulating valve 70 may be provided singly or a plurality may be provided in series, which may vary depending on the final compression pressure of the multi-stage compressor 30 .

기액분리기(80)는, 냉각된 불응축가스를 전달받아 기액분리한다. 기액분리기(80)는 불응축가스 처리라인(L22) 상에 마련되며, 불응축가스의 흐름을 기준으로 버퍼(20)와 액화가스 저장탱크(10) 사이에 구비될 수 있다.The gas-liquid separator 80 receives the cooled non-condensable gas and performs gas-liquid separation. The gas-liquid separator 80 is provided on the non-condensable gas processing line L22 and may be provided between the buffer 20 and the liquefied gas storage tank 10 based on the flow of the non-condensable gas.

앞서 언급한 바와 같이 리시버(50)에서 분리된 불응축가스는 버퍼(20) 내 증발가스에 의해 적어도 일부 액화되지만, 일부 기상이 존재할 수 있고, 기상을 액화가스 저장탱크(10)로 주입할 경우 응축기(40)에서의 제1 물질 비율 저감 효과가 낮아질 수 있다. As mentioned above, the non-condensable gas separated from the receiver 50 is at least partially liquefied by the evaporation gas in the buffer 20, but some gas phase may exist, and when the gas phase is injected into the liquefied gas storage tank 10 An effect of reducing the ratio of the first material in the condenser 40 may be lowered.

따라서 기액분리기(80)는 냉각된 불응축가스 중 액상만 액화가스 저장탱크(10)로 전달할 수 있으며, 기상은 벤트라인(L23)을 통해 외부(vent header 등)로 배출하거나 별도의 수요처로 공급할 수 있다.Therefore, the gas-liquid separator 80 can deliver only the liquid phase of the cooled non-condensable gas to the liquefied gas storage tank 10, and the gas phase can be discharged to the outside (vent header, etc.) through the vent line (L23) or supplied to a separate demand place. can

참고로 본 발명은 연료 공급부 (도시하지 않음)를 더 포함할 수 있는데, 연료 공급부는 액화가스 저장탱크(10)의 내부 또는 외부에 마련되는 액화가스 펌프(도시하지 않음)로부터 수요처로 공급되는 액화가스를 수요처의 요구 조건에 맞게 처리한다. For reference, the present invention may further include a fuel supply unit (not shown), the fuel supply unit liquefied gas supplied from a liquefied gas pump (not shown) provided inside or outside the liquefied gas storage tank 10 to a customer. Gas is processed according to the requirements of the customer.

연료 공급부는 고압펌프(도시하지 않음), 열교환기(도시하지 않음) 등을 포함할 수 있으며, 이외에도 액화가스의 온도나 압력, 유량 등을 수요처의 요구 조건에 맞추기 위한 다양한 구성이 구비될 수 있다.The fuel supply unit may include a high-pressure pump (not shown), a heat exchanger (not shown), and the like, and in addition, various configurations may be provided to match the temperature, pressure, flow rate, etc. of liquefied gas to the requirements of the customer. .

연료 공급부는 액화가스 공급라인(도시하지 않음)을 통해 액화가스를 수요처로 전달할 수 있으며, 또는 재액화된 증발가스를 수요처로 전달하는 것도 가능하다. 이를 위해 증발가스 액화라인(L20)이 적절한 지점에서 분기되어 액화가스 공급라인으로 연결될 수 있으며, 증발가스는 액화가스와 함께 또는 증발가스 단독으로 수요처로 공급될 수 있다.The fuel supply unit may deliver liquefied gas to a customer through a liquefied gas supply line (not shown), or it is also possible to deliver re-liquefied boil-off gas to a customer. To this end, the boil-off gas liquefaction line (L20) may be branched at an appropriate point and connected to the liquefied gas supply line, and the boil-off gas may be supplied to the demand place together with the boil-off gas or boil-off gas alone.

또한 수요처는 공급받은 액화가스 중 소비하지 않은 잉여 액화가스를 배출할 수 있으며, 수요처에서 배출되는 잉여 액화가스는 연료 공급부(특히 고압펌프의 상류)로 회수될 수 있다. 이를 위해 수요처에서 액화가스 공급라인으로는 액화가스 회수라인(도시하지 않음)이 마련될 수 있다.In addition, the customer can discharge surplus liquefied gas that is not consumed among the supplied liquefied gas, and the surplus liquefied gas discharged from the customer can be recovered to the fuel supply unit (especially upstream of the high-pressure pump). To this end, a liquefied gas recovery line (not shown) may be provided as a liquefied gas supply line from the demand side.

이와 같이 본 실시예는 액화가스를 재액화하는 과정에서 제1 물질의 지속 순환이 발생함에 따라 응축기(40) 액화 효율이 저하되는 문제를, 리시버(50)에서 분리될 수 있는 불응축가스를 증발가스로 냉각 처리함으로써 해결할 수 있다. 따라서 본 실시예는 불응축가스 처리모드를 별도로 가동할 필요성을 생략하거나 낮출 수 있고, 안정적인 액화 성능을 유지할 수 있다.In this way, the present embodiment solves the problem that the liquefaction efficiency of the condenser 40 is lowered as the first material is continuously circulated in the process of re-liquefying the liquefied gas, and the non-condensable gas that can be separated in the receiver 50 is evaporated. It can be solved by cooling with gas. Therefore, the present embodiment can omit or reduce the need to separately operate the non-condensable gas treatment mode, and can maintain stable liquefaction performance.

본 발명은 앞서 설명된 실시예 외에도, 상기 실시예와 공지기술의 조합에 의해 발생하는 실시예들을 모두 포괄한다. In addition to the above-described embodiments, the present invention encompasses all embodiments resulting from a combination of the above embodiments and the known technology.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.Although the present invention has been described in detail through specific examples, this is for explaining the present invention in detail, the present invention is not limited thereto, and within the technical spirit of the present invention, by those skilled in the art It will be clear that the modification or improvement is possible.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.All simple modifications or changes of the present invention fall within the scope of the present invention, and the specific protection scope of the present invention will be clarified by the appended claims.

1: 증발가스 재액화 시스템 10: 액화가스 저장탱크
20: 버퍼 30: 압축기
30a: 압축기 1단 30b: 압축기 2단
30c: 압축기 3단 40: 응축기
50: 리시버 60: 인터쿨러
60a: 제1 인터쿨러 60b: 제2 인터쿨러
61: 감압밸브 62: 냉각 유로
70: 압력조절밸브 80: 기액분리기
L10: 증발가스 배출라인 L20: 증발가스 액화라인
L21: 증발가스 분기라인 L21a: 제1 증발가스 분기라인
L21b: 제2 증발가스 분기라인 L22: 불응축가스 처리라인
L23: 벤트라인1: boil-off gas re-liquefaction system 10: liquefied gas storage tank
20: buffer 30: compressor
30a: compressor 1st stage 30b: compressor 2nd stage
30c: Compressor 3 stage 40: Condenser
50: receiver 60: intercooler
60a: first intercooler 60b: second intercooler
61: pressure reducing valve 62: cooling passage
70: pressure control valve 80: gas-liquid separator
L10: boil-off gas discharge line L20: boil-off gas liquefaction line
L21: boil-off gas branch line L21a: first boil-off gas branch line
L21b: second boil-off gas branch line L22: non-condensed gas treatment line
L23: vent line

Claims (5)

중탄화수소인 액화가스를 처리하는 시스템으로서,
액화가스 저장탱크에서 발생하는 증발가스를 다단으로 압축하는 압축기;
상기 압축기에서 압축된 증발가스를 응축시키는 응축기;
상기 응축기의 하류에 마련되며 불응축가스를 분리하는 리시버; 및
상기 리시버로부터 전달되는 액상 증발가스 중 일부와 나머지를 상호 열교환시키며, 열교환에 의해 발생한 기상 증발가스를 상기 압축기에 전달하고 액상 증발가스는 상기 액화가스 저장탱크로 전달하는 인터쿨러를 포함하며,
상기 리시버에서 분리된 불응축가스는,
상기 액화가스 저장탱크에서 배출된 증발가스에 의해 냉각된 후 상기 액화가스 저장탱크로 전달되는, 증발가스 재액화 시스템.As a system for processing liquefied gas, which is a heavy hydrocarbon,
A compressor for compressing boil-off gas generated in the liquefied gas storage tank in multiple stages;
a condenser condensing the boil-off gas compressed by the compressor;
a receiver provided downstream of the condenser and separating non-condensable gas; and
An intercooler for mutually exchanging heat with a part of the liquid boil-off gas delivered from the receiver and the rest, delivering the gaseous boil-off gas generated by the heat exchange to the compressor and transferring the liquid boil-off gas to the liquefied gas storage tank,
The non-condensable gas separated from the receiver,
After being cooled by the boil-off gas discharged from the liquefied gas storage tank, the boil-off gas re-liquefaction system is transferred to the liquefied gas storage tank. 제 1 항에 있어서,
냉각된 불응축가스를 전달받아 기액분리하여, 액상을 상기 액화가스 저장탱크로 전달하는 기액분리기를 더 포함하는, 증발가스 재액화 시스템.According to claim 1,
Boiled gas re-liquefaction system further comprising a gas-liquid separator for receiving the cooled non-condensable gas for gas-liquid separation and transferring the liquid phase to the liquefied gas storage tank. 제 1 항에 있어서,
상기 액화가스 저장탱크에서 배출된 증발가스를 임시 저장하고 상기 압축기로 전달하는 버퍼를 더 포함하고,
상기 리시버에서 분리된 불응축가스는, 상기 버퍼에 저장된 증발가스에 의해 냉각된 후 상기 기액분리기로 전달되는, 증발가스 재액화 시스템.According to claim 1,
Further comprising a buffer for temporarily storing the boil-off gas discharged from the liquefied gas storage tank and transferring it to the compressor,
The non-condensable gas separated from the receiver is cooled by the boil-off gas stored in the buffer and then transferred to the gas-liquid separator. 제 1 항에 있어서,
상기 리시버에서 분리된 불응축가스가 유동하는 불응축가스 처리라인을 더 포함하며,
상기 불응축가스 처리라인은,
상기 리시버로부터 연장되어 상기 버퍼를 경유한 후 상기 기액분리기로 연결되는, 증발가스 재액화 시스템.According to claim 1,
Further comprising a non-condensable gas processing line through which the non-condensable gas separated from the receiver flows,
The non-condensing gas treatment line,
Extending from the receiver and passing through the buffer and then connected to the gas-liquid separator, the boil-off gas re-liquefaction system. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 상기 증발가스 재액화 시스템을 갖는, 선박.
A vessel having the boil-off gas re-liquefaction system according to any one of claims 1 to 4.
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