KR102025787B1

KR102025787B1 - 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 부유물

Info

Publication number: KR102025787B1
Application number: KR1020180044629A
Authority: KR
Inventors: 김영훈; 남기일; 박상민; 황희원
Original assignee: 한국조선해양 주식회사
Priority date: 2018-04-17
Filing date: 2018-04-17
Publication date: 2019-09-26
Anticipated expiration: 2038-04-17

Abstract

본 발명은 가스 처리 시스템에 관한 것으로서, 생산가스를 액화하는 액화기; 액화된 생산가스를 기액분리하여 증발가스를 배출하는 기액분리기; 상기 기액분리기에서 배출된 증발가스를 압축하여 수요처로 공급하는 압축기; 상기 압축기의 서지 방지를 위해 상기 압축기의 전후에 연결되는 리턴라인을 갖는 안티서지부; 및 상기 압축기의 하류에 마련되는 냉각기를 포함하며, 상기 냉각기는, 상기 기액분리기에서 분리된 액화가스를 이용하여 증발가스를 냉각하며, 상기 안티서지부는, 상기 냉각기를 경유한 액화가스를 상기 압축기로 유입하는 보조라인을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 부유물{gas treatment system and offshore plant having the same}

본 발명은 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 부유물에 관한 것이다.

최근 환경 규제 등이 강화됨에 따라, 각종 연료 중에서 친환경 연료에 가까운 천연가스(Natural Gas)의 사용이 증대되고 있다. 천연가스는 내륙 또는 해양의 지층에 위치한 가스정으로부터 기체 상태로 추출될 수 있으며, 추출된 천연가스는 수은 제거나 건조, NGL 제거 등과 같은 전처리를 거친 뒤, 보관 및 운송을 위하여 액화 공정을 통해 액화될 수 있다.

천연가스는 냉매와 열교환하면서 비등점(일례로 1기압 하에서 -162℃도) 이하로 냉각되어 액체 상태로 변화할 수 있으며, 액체 상태가 될 경우 기체 상태 대비 부피가 600분의 1로 축소되므로 저장 및 운반 효율이 증대될 수 있다.

위와 같은 액화 공정은 육상의 플랜트나 해상의 FLNG 등에서 이루어질 수 있으며, 액화된 천연가스는 LNG 저장탱크 내에 저장되었다가 소비처로 공급될 수 있다.

일례로 천연가스는 LNG 저장탱크에서 육상의 도시가스시설이나 발전시설 등으로 공급될 수 있고, 또는 LNG 운반선의 카고탱크로 전달되고 LNG 운반선에 의하여 원하는 지역으로 운송될 수 있다.

이때 천연가스는 LNG 저장탱크나 카고탱크에서 배출된 후 기화되어 소비될 수 있으며, 기화 설비는 육상플랜트나 FLNG 등에 구비되거나 또는 천연가스를 소비하는 시설에 구비되어 있을 수 있다.

이와 같이 천연가스는 가스정에서 추출된 후 전처리, 액화 공정, 저장, 운반, 기화 공정 등을 차례로 거치면서 소비되는데, 가스의 생산, 처리 및 공급 등의 안정성 보장과 효율 개선 등을 위하여 다양한 연구 및 개발이 지속적으로 이루어지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 증발가스를 압축하는 압축기의 서지(surge)가 효과적으로 방지될 수 있도록 하는 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 부유물을 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 목적은, 액화가스 저장탱크로부터의 액화가스 공급 없이도 압축기 전후의 순환 시 급격한 온도 변화(Thermal shock)를 방지할 수 있는 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 부유물을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 가스 처리 시스템은, 생산가스를 액화하는 액화기; 액화된 생산가스를 기액분리하여 증발가스를 배출하는 기액분리기; 상기 기액분리기에서 배출된 증발가스를 압축하여 수요처로 공급하는 압축기; 상기 압축기의 서지 방지를 위해 상기 압축기의 전후에 연결되는 리턴라인을 갖는 안티서지부; 및 상기 압축기의 하류에 마련되는 냉각기를 포함하며, 상기 냉각기는, 상기 기액분리기에서 분리된 액화가스를 이용하여 증발가스를 냉각하며, 상기 안티서지부는, 상기 냉각기를 경유한 액화가스를 상기 압축기로 유입하는 보조라인을 갖는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 안티서지부는, 상기 리턴라인의 유량을 조절하는 안티서지밸브; 및 상기 보조라인의 유량을 조절하는 보조 안티서지밸브를 가질 수 있다.

구체적으로, 상기 기액분리기는, 액화된 생산가스에서 분리된 액화가스를 저장탱크로 전달하며, 상기 기액분리기에서 상기 저장탱크로 액화가스 전달라인이 마련될 수 있다.

구체적으로, 상기 액화가스 전달라인에서 분기되어 상기 냉각기를 경유하도록 마련되는 액화가스 분기라인; 상기 액화가스 분기라인에서 상기 냉각기를 우회하도록 마련되는 바이패스 라인; 및 상기 바이패스 라인의 유량을 조절하는 바이패스 밸브를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 압축기로부터 상기 수요처로 연결되며 유량계 및 온도계가 마련되는 증발가스 공급라인을 더 포함하고, 상기 바이패스 밸브는, 상기 온도계의 측정값을 토대로 개도가 조절되며, 상기 안티서지밸브 및 상기 보조 안티서지밸브는, 상기 유량계의 측정값을 토대로 개도가 조절될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 해양 부유물은, 상기 가스 처리 시스템을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 부유물은, 생산가스 처리 시 발생하는 증발가스를 압축하여 수요처로 공급하는 과정에서, 압축기의 서지 발생 방지를 위한 증발가스의 순환 시 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스를 사용하지 않더라도 온도 변화로 인한 충격을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 부분 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 부분 개념도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 부분 개념도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 부분 개념도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하에서 가스는 LPG, LNG, 에탄 등으로서 비등점이 상온보다 낮은 물질을 의미할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 가스 처리 시스템에 대해 설명하며, 본 발명은 가스 처리 시스템과 이를 가지는 해양 부유물을 포함하는 것이다. 이때 해양 부유물은 FLNG, FSRU 등과 같은 해양플랜트 외에도 일반 상선과 같은 선박을 포괄하는 표현임을 알려둔다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 부분 개념도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 전처리기(10), 액화기(20), 기액분리기(30), 저장탱크(40), 스크러버(50), 압축기(60), 냉각기(70), 안티서지부(80)를 포함한다.

전처리기(10)는, 내륙이나 해저 등에 위치한 가스정(W)으로부터 생산된 생산가스를 전처리한다. 이때 생산가스는 기체 상태의 천연가스일 수 있으며, 불순물이 다량 함유된 상태일 수 있다.

따라서 전처리기(10)는 불순물을 제거하기 위해 마련될 수 있고, 일례로 수은 제거, 수분 제거(건조), NGL 제거 등을 수행할 수 있다. 물론 전처리기(10)의 구성이나 역할 등은 특별히 한정되지 않을 수 있으며, 일례로 전처리기(10)는 생략도 가능하다.

가스정(W)으로부터 전처리기(10)를 경유하여 후술할 액화기(20)까지는 생산가스 공급라인(11)이 연결될 수 있으며, 생산가스 공급라인(11)을 따라 유동하는 생산가스는 액화 후 액화가스와 증발가스로 나뉘어 각각 처리/소비될 수 있다.

다만 본 명세서에서 생산가스는, 가스정(W)에서 직접 생산된 가스를 의미할 수 있지만 그 외에도 수요처(E)에서 소비되기 전에 처리 및 액화 등을 거쳐야 하는 모든 가스 연료를 포괄하는 것일 수 있음을 알려둔다.

액화기(20)는, 생산가스를 액화한다. 액화기(20)는 냉매를 이용하여 생산가스를 냉각하여 액화시킬 수 있고, 생산가스를 액화하는 것은 생산가스의 저장 및 운반 효율을 높이기 위해서이다.

일례로 생산가스가 천연가스일 경우 액화기(20)는 생산가스의 비등점(1bar에서 약 -163도씨) 이하로 생산가스를 냉각하기 위해, 글리콜워터, 액체질소, 프로판 등의 다양한 냉매를 활용할 수 있으며, 본 명세서에서 냉매의 종류는 특별히 한정하지 않는다.

액화기(20)는 냉매를 압축하는 냉매 압축기(21), 압축된 냉매를 냉각하는 냉매 쿨러(22), 감압에 의해 추가로 냉각을 구현(줄-톰슨 효과)하는 냉매 감압기(23)(또는 팽창기), 그리고 냉매를 임시로 저장해두거나 냉매의 보충이 가능하도록 하는 냉매 드럼(24) 등의 구성을 포함할 수 있다.

또한 냉매 압축기(21) 등의 구성들을 closed-loop 형태로 연결하여 냉매의 순환을 구현하는 냉매 순환라인(25)이 마련될 수 있다. 다만 액화기(20)에 저온 냉매를 공급할 수만 있다면, 냉매의 공급이나 유동을 위한 구성들은 얼마든지 위와 다르게 마련될 수 있다.

기액분리기(30)는, 액화된 생산가스를 기액분리한다. 기액분리기(30)는 생산가스를 액상의 액화가스와 기상의 증발가스로 분리해낼 수 있으며, 증발가스는 증발가스 배출라인(32)을 따라 스크러버(50)로 배출될 수 있다.

반면 기액분리기(30)에서 분리되는 액화가스는, 기액분리기(30)에서 저장탱크(40)로 연결되는 액화가스 전달라인(31)을 따라 저장탱크(40)로 전달된다. 저장탱크(40)는 해양 부유물 자체에 탑재되어 있거나 또는 외부의 인근에 마련되어 있을 수 있는 구성으로, 생산가스를 액화하여 저장해둘 수 있는 공간일 수 있다.

저장탱크(40)는 가스정(W)의 규모, 생산가스의 생산량 등에 따라 크기나 수가 달라질 수 있으며, 물론 저장탱크(40)의 제원은 특별히 한정되지 않을 수 있다.

저장탱크(40)는, 기액분리기(30)에서 분리된 액화가스를 저장한다. 저장탱크(40)는 멤브레인형 타입, 독립형 타입, 압력용기 타입 등일 수 있지만 어느 하나로 한정되는 것은 아니며, 생산가스의 압력이나 해양 부유물의 제원 등에 따라 타입이 다양하게 결정될 수 있다.

저장탱크(40)는 해양 부유물 내에 복수로 설치될 수 있으며, 액화에 의하여 부피가 대폭 축소된 생산가스를 저장해둘 수 있다. 저장탱크(40)에 저장된 액화가스는 필요 시 외부로 배출되어 가스 운반선에 의하여 운송되거나 또는 외부의 가스 소비 시설로 공급될 수 있다.

스크러버(50)는, 기액분리기(30)에서 배출된 증발가스를 임시로 저장한다. 기액분리기(30)에서 스크러버(50)까지는 증발가스 배출라인(32)이 연결될 수 있으며, 스크러버(50)에서 후술할 압축기(60)를 경유하여 수요처(E)까지는 증발가스 공급라인(51)이 연결될 수 있다.

스크러버(50)는 기액분리기(30)와 동일/유사하게 기액 분리의 기능을 구비할 수 있으며, 따라서 스크러버(50)의 하류에 마련되는 압축기(60)에는 기상의 증발가스만 유입될 수 있다.

스크러버(50)는 기액분리기(30)에서 배출된 증발가스가 유입되는 것이지만 액적이 혼합 유입될 수 있는바, 스크러버(50) 내에서 분리될 수 있는 액적은 기액분리기(30)에서와 마찬가지로 저장탱크(40)로 전달될 수 있다.

또는 스크러버(50)는, 액적이 혼합되더라도 스크러버(50) 내에서 기화되도록 하여, 증발가스가 온전한 기체 상태로 압축기(60)에 공급되도록 할 수 있으며, 이 경우 스크러버(50)에서 저장탱크(40)로 별도의 회수 라인이 마련되지 않을 수 있다.

다만 스크러버(50)에서 분리되는 액적은 수요처(E)의 효율을 떨어뜨리는 콘덴세이트(condensate)일 수 있으므로, 스크러버(50)는 콘덴세이트 배출라인(52)을 구비하여, 콘덴세이트가 압축기(60)로 유입되지 않고 콘덴세이트 배출라인(52)을 따라 연결된 콘덴세이트 탱크(53)로 수집되도록 할 수 있다.

이때 콘덴세이트 탱크(53)에 수집된 콘덴세이트는 열량을 갖는 물질일 수 있으므로 엔진이나 보일러 등의 별도의 수요처(E)에서 소비되거나 연소장치로 연소될 수 있으며, 또는 저장되었다가 육상에 전달되어 처리될 수 있다.

스크러버(50)는, 압축기(60)로 공급되는 증발가스를 임시로 저장해두면서 압축기(60)의 유입량 변동을 억제할 수 있다. 즉 스크러버(50)는 드럼/댐퍼 역할을 수행할 수 있고, 따라서 압축기(60)의 유입량이 비교적 일정하게 유지되도록 할 수 있다.

또한 스크러버(50)는 압축기(60)로 유입되는 증발가스의 유입량이 압축기(60)의 가동에 문제가 없을 정도의 최소 유량 이상이 되도록 하여, 압축기(60)의 가동 효율을 보장할 수 있다.

압축기(60)는, 기액분리기(30)에서 배출되고 스크러버(50)를 경유한 증발가스를 압축하여 수요처(E)로 공급한다. 이때 수요처(E)는 증발가스를 소비하여 에너지를 발생시키는 구성으로서, 추진엔진, 발전엔진, 보일러 등일 수 있다. 또는 증발가스를 단순히 소비하기만 하는 연소장치 등도 수요처(E)에 포함될 수 있음은 물론이다.

압축기(60)는 수요처(E)의 요구 압력에 따라 증발가스의 압축 정도를 조절할 수 있으며, 이는 압축기(60)에 구비되는 모터(부호 도시하지 않음)의 가동 부하를 조절함으로써 이루어질 수 있다.

일례로 압축기(60)는 수요처(E)가 발전엔진일 경우 증발가스를 10bar 내외로 압축할 수 있고, 또는 수요처(E)가 ME-GI, XDF 등일 경우 증발가스를 10bar 내지 400bar 등으로 압축할 수 있다. 즉 압축기(60)의 토출 압력은 수요처(E)에 따라 달라질 수 있으므로 특별히 한정되지 않는다.

압축기(60)가 원활하게 가동하기 위해서는 일정한 최소 유량 이상의 증발가스가 유입되어야 한다. 압축기(60)에 유입되는 유량이 과도하게 줄어들면, 압축기(60) 가동이 불안정해지는 서지(surge)가 발생할 우려가 있다.

따라서 본 발명은 압축기(60)의 하류에서 증발가스를 압축기(60)의 상류(일례로 스크러버(50)의 상류 또는 스크러버(50)의 내부)로 되돌려주는 서지방지부를 구비할 수 있으며, 이에 대해서는 이하에서 자세히 설명한다.

압축기(60)에서 수요처(E)로 연결되는 증발가스 공급라인(51)에는, 셧다운 밸브(513)가 마련된다. 셧다운 밸브(513)는 수요처(E) 또는 수요처(E)의 전단 등에 문제가 발생하여 압축기(60)에서 토출된 증발가스를 소비하지 못할 경우 차단되는 것으로서, 수요처(E) 등으로 증발가스가 공급되지 않도록 한다.

셧다운 밸브(513)가 닫히게 되면, 압축기(60)에서 토출된 증발가스는 증발가스 공급라인(51)에서 분기 연결되는 릴리프 라인(514)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 릴리프 라인(514)에는 릴리프 밸브(부호 도시하지 않음)가 마련될 수 있고, 릴리프 밸브는 일정 압력 이상이 감지되면 개방되는 구성일 수 있다.

셧다운 밸브(513)가 밀폐되면 압축기(60)에서 토출된 증발가스가 흐르지 못하게 되어 압축기(60) 하류의 압력이 증가하는데, 압력이 일정 이상으로 상승하면 릴리프 밸브가 개방되면서 증발가스가 릴리프 라인(514)을 통하여 외부로 배출될 수 있다. 이때 외부는 대기를 의미하거나, 벤트 마스트, 연소장치, 별도의 수요처(E) 등일 수 있다.

그런데 이 경우 릴리프 라인(514)을 통해 증발가스가 계속 빠져나가면 압축기(60)의 서지 위험이 발생할 수 있으므로, 이를 해결하기 위해 본 발명은 압축기(60) 하류의 증발가스 중 적어도 일부가 후술할 안티서지부(80)를 통하여 스크러버(50)로 리턴되어 압축기(60)로 재유입되도록 할 수 있다.

냉각기(70)는, 압축기(60)의 하류에 마련되며 압축기(60)에서 압축된 증발가스를 냉각한다. 증발가스는 압축기(60)에서 압축되면서 압력 상승과 함께 온도도 상승할 수 있는데, 냉각기(70)는 가열된 증발가스가 수요처(E)의 요구 온도에 적합해질 수 있도록 냉매를 사용해 증발가스를 냉각할 수 있다.

및/또는 냉각기(70)는, 서지 방지를 위하여 압축기(60) 하류에서의 증발가스를 압축기(60)에 다시 유입하는 과정에서 증발가스의 온도가 지속적인 압축에 의해 상승하는 것을 방지할 수 있다.

즉 냉각기(70)는 압축기(60)에서 토출된 고온/고압의 증발가스가 냉각된 후 스크러버(50)를 거쳐 압축기(60)로 다시 유입되도록 하여, 서지 방지를 위해 증발가스를 순환할 때 순환하는 증발가스의 온도가 지나치게 상승하는 것을 억제할 수 있다.

냉각기(70)는 앞서 액화기(20)에서 설명한 냉매와 동일/유사한 냉매를 사용할 수 있다. 이때 냉각기(70)는 열교환기 형태를 갖거나 또는 드럼 형태를 가질 수 있지만, 냉각기(70)가 증발가스를 냉각하는 구조는 특별히 한정되지 않는다.

안티서지부(80)는, 압축기(60)의 서지 방지를 위해 압축기(60)에서 토출된 증발가스를 압축기(60)로 재유입시킨다. 극저온의 증발가스를 압축하는 압축기(60)의 경우 증발가스의 유량이 적어지면 서지 위험이 발생하며, 서지 방지를 위해서는 저온의 가스를 압축기(60)에 공급해줄 필요가 있다.

따라서 안티서지부(80)는 증발가스의 유량을 토대로 하여 압축기(60)의 서지를 방지할 수 있으며, 안티서지부(80)는 리턴라인(81)과 리턴라인(81)에 마련된 안티서지밸브(811)를 포함할 수 있다.

리턴라인(81)은 압축기(60)의 전후에 연결되어 증발가스를 순환할 수 있으며, 일례로 리턴라인(81)은 압축기(60)의 하류에서 증발가스 공급라인(51)으로부터 분기되어 스크러버(50)에 연결될 수 있다.

이때 증발가스 공급라인(51)에 리턴라인(81)이 연결되는 지점은 도면에 나타난 것과 같이 릴리프 라인(514)이 분기되는 지점의 상류일 수 있고, 냉각기(70)의 하류일 수 있다.

리턴라인(81)에 마련되는 안티서지밸브(811)는, 압축기(60)의 서지 위험이 감지되는 경우 개방되어 증발가스를 리턴시킬 수 있다. 서지 위험의 감지는 셧다운 밸브(513) 및/또는 릴리프 밸브의 개방, 증발가스 공급라인(51)에 마련되는 유량계(511)의 측정값, 압축기(60)(모터)의 부하 등에 따라 이루어질 수 있다.

일례로 안티서지밸브(811)는, 압축기(60) 하류에 마련되는 유량계(511)의 측정값을 토대로 하여 측정값이 기준값 이하로 감지되면 서지 위험이 존재하는 것으로 보고 개방될 수 있다.

다만 서지 위험을 억제하기 위하여 안티서지밸브(811)의 개방을 통해 리턴라인(81)을 따라 증발가스가 순환하게 되면, 증발가스의 지속적인 압축으로 인해 증발가스의 온도가 상승하여 극저온 장비의 손상이 야기될 우려가 있다.

따라서 본 실시예는, 저장탱크(40)에서 저장되어 있던 액화가스를 압축기(60)의 상류(스크러버(50)의 전/후 또는 스크러버(50)의 내부)에 공급하여, 순환하는 증발가스의 온도를 떨어뜨릴 수 있다. 이를 위해 저장탱크(40)에서 압축기(60)의 상류로 액화가스 주입라인(54)이 연결될 수 있다.

이때 액화가스 주입라인(54)에 의하여 액화가스가 공급되는 지점은, 리턴라인(81)이 압축기(60)의 상류에서 연결되는 지점보다 하류일 수 있다. 일례로 리턴라인(81)은 스크러버(50)의 상류에 연결되고 액화가스 주입라인(54)은 스크러버(50)에 연결될 수 있다.

이상과 같이 본 실시예는, 생산가스에서 분리되는 증발가스를 수요처(E)로 공급하는 과정에서 압축기(60)를 사용하는데, 압축기(60)의 서지가 발생할 것을 대비하여 증발가스를 순환할 때 스크러버(50)로 액화가스를 공급해줌으로써, 압축기(60) 전후로 순환하는 증발가스의 온도가 과열되는 것을 방지하여, 압축기(60) 등의 극저온 장비가 손상되는 것을 억제할 수 있다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 처리 시스템의 부분 개념도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)은, 냉각기(70)가 액화가스를 이용하여 증발가스의 냉각을 구현한다는 점에서 앞선 실시예 대비 차이가 있다.

이하에서는 본 실시예가 일 실시예 대비 달라지는 점 위주로 설명하도록 하며, 설명을 생략한 부분은 앞선 내용으로 갈음한다.

본 실시예의 냉각기(70)는, 기액분리기(30)에서 분리된 액화가스(B)를 이용하여 증발가스를 냉각한다. 이를 위하여 기액분리기(30)로부터 저장탱크(40)로 연결되는 액화가스 전달라인(31)에는, 냉각기(70)를 경유하도록 마련되는 액화가스 분기라인(71)이 분기될 수 있다.

즉 냉각기(70)는, 생산가스를 액화하고 기액분리하는 과정에서 발생하는 액화가스를 이용해 증발가스를 냉각하게 되므로, 별도의 냉매를 사용할 필요가 없고 시스템 구성이 간소화되도록 할 수 있다.

액화가스 분기라인(71)에는 냉각기(70)를 우회하도록 냉각기(70)의 전후로 분지/합류되는 바이패스 라인(711)이 마련될 수 있으며, 바이패스 라인(711)의 유량은 바이패스 라인(711) 상에 마련되거나 바이패스 라인(711)이 분지되는 지점 또는 해당 지점의 전후에 마련되는 바이패스 밸브(712)에 의하여 조절될 수 있다.

바이패스 밸브(712)는, 증발가스 공급라인(51)에 마련되는 온도계(512)의 측정값을 토대로 개도가 조절될 수 있으며, 이때 온도계(512)는 증발가스 공급라인(51)에서 리턴라인(81)이 분기되는 지점의 상류에 마련된다.

일례로 온도계(512)의 측정값이 기준값 이상일 경우, 서지 방지를 위해 순환하는 증발가스에 대해 충분한 냉각이 필요한 것으로 판단되어 바이패스 밸브(712)의 개도가 확장될 수 있으며, 반대로 온도계(512)의 측정값이 기준값 미만일 경우, 순환하는 증발가스의 온도가 충분히 저온 상태로 유지된 것으로 판단되어 바이패스 밸브(712)의 개도가 축소될 수 있다.

또한 액화가스 분기라인(71)에 마련될 수 있는 분기밸브(부호 도시하지 않음) 역시, 앞서 설명한 바와 같이 온도계(512)의 측정값에 따라 개도가 조절될 수 있다.

액화가스 분기라인(71)은, 냉각기(70)를 경유하면서 액화가스가 증발가스를 냉각시키도록 한 후, 냉각기(70)에서 배출된 액화가스를 저장탱크(40)로 전달할 수 있다. 물론 냉각기(70)를 경유한 액화가스는 기화될 수 있으므로, 액화가스 분기라인(71)은 저장탱크(40)로 직접 연결되거나, 또는 증발가스가 분리될 수 있도록 기액분리기(30)로 연결될 수 있다.

액화가스 분기라인(71)에서 냉각기(70)의 하류에는 보조라인(82)이 마련될 수 있다. 보조라인(82)은 냉각기(70)를 경유한 액화가스를 압축기(60)로 유입하는 구성으로서, 압축기(60)의 상류(일례로 스크러버(50)의 내부)로 연결될 수 있다.

앞선 실시예의 경우, 저장탱크(40)에 저장된 액화가스를 스크러버(50)로 주입하여 증발가스의 온도가 높아지지 않도록 하였는데, 본 실시예의 경우에는 저장탱크(40)에 저장된 액화가스를 대신하여, 액화기(20)를 거쳐 기액분리된 후 저장탱크(40)에 유입되기 전의 액화가스를 사용할 수 있다.

따라서 본 실시예는, 앞선 실시예 대비 액화가스를 압축기(60)로 전달하는 과정에서 시간지연이 발생하지 않도록 할 수 있는바, 보다 안정적으로 극저온 증발가스의 순환모드(full recycle)를 유지할 수 있다.

이때 보조라인(82) 상에 또는 액화가스 분기라인(71)에서 보조라인(82)이 분기되는 지점의 전/후에는 보조 안티서지밸브(821)가 마련될 수 있다. 보조 안티서지밸브(821)는 보조라인(82)의 유량을 조절하여, 냉각기(70)를 경유한 액화가스가 스크러버(50)로 유입되는 유량을 제어할 수 있다.

이와 같이 본 실시예는 서지 방지를 위한 제어 시, 리턴라인(81)에 마련되는 안티서지밸브(811)를 이용하여 증발가스를 순환시키며, 또한 보조 안티서지밸브(821)를 이용하여 보조라인(82)을 통해 스크러버(50)로 액화가스를 순환시킬 수 있다.

이때 안티서지밸브(811)와 보조 안티서지밸브(821)는, 증발가스 공급라인(51)에 마련되는 유량계(511)의 측정값을 토대로 개도가 조절되도록 한다. 즉 본 실시예는 안티서지 기능의 두 밸브를 동시에 사용할 수 있으므로, 시스템 보호에 해당하는 응답속도가 기존 대비 상당히 빠르게 개선될 수 있다.

또한 본 실시예는 안티서지밸브(811)의 고장에 대비하여 보조 안티서지밸브(821)를 백업으로 사용할 수 있으므로 시스템의 가용성 및 신뢰도를 보장할 수 있으며, 저장탱크(40)로부터 액화가스를 전달받지 않아도 되므로 신속한 온도 제어가 가능하여 극저온 장비의 급격한 온도변화(Thermal Shock)를 방지할 수 있다.

또한 본 실시예는 압축기(60) 하류에 마련된 냉각기(70)가 별도의 냉매 대신 액화가스를 사용할 수 있으므로, 별도의 냉매 유틸리티를 마련할 필요가 없어 OPEX 및 CAPEX 절약이 가능하다.

본 발명은 상기에서 설명한 실시예로 한정되지 않으며, 상기 실시예들의 조합 또는 상기 실시예 중 적어도 어느 하나와 공지 기술의 조합을 또 다른 실시예로서 포함할 수 있음은 물론이다.

이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들로부터 용이하게 도출가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 가스 처리 시스템 W: 가스정
E: 수요처 10: 전처리기
11: 생산가스 공급라인 20: 액화기
21: 냉매 압축기 22: 냉매 쿨러
23: 냉매 감압기 24: 냉매 드럼
25: 냉매 순환라인 30: 기액분리기
31: 액화가스 전달라인 32: 증발가스 배출라인
40: 저장탱크 50: 스크러버
51: 증발가스 공급라인 511: 유량계
512: 온도계 513: 셧다운 밸브
514: 릴리프 라인 52: 콘덴세이트 배출라인
53: 콘덴세이트 탱크 54: 액화가스 주입라인
60: 압축기 70: 냉각기
71: 액화가스 분기라인 711: 바이패스 라인
712: 바이패스 밸브 80: 안티서지부
81: 리턴라인 811: 안티서지밸브
82: 보조라인 821: 보조 안티서지밸브

Claims

생산가스를 액화하는 액화기;
액화된 생산가스를 기액분리하여 증발가스를 배출하는 기액분리기;
상기 기액분리기에서 배출된 증발가스를 압축하여 수요처로 공급하는 압축기;
상기 압축기의 서지 방지를 위해 상기 압축기의 전후에 연결되는 리턴라인을 갖는 안티서지부; 및
상기 압축기의 하류에 마련되는 냉각기를 포함하며,
상기 냉각기는,
상기 기액분리기에서 분리된 액화가스를 이용하여 증발가스를 냉각하며,
상기 안티서지부는,
상기 냉각기를 경유한 액화가스를 상기 압축기로 유입하는 보조라인을 갖는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 안티서지부는,
상기 리턴라인의 유량을 조절하는 안티서지밸브; 및
상기 보조라인의 유량을 조절하는 보조 안티서지밸브를 갖는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 기액분리기는,
액화된 생산가스에서 분리된 액화가스를 저장탱크로 전달하며,
상기 기액분리기에서 상기 저장탱크로 액화가스 전달라인이 마련되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 액화가스 전달라인에서 분기되어 상기 냉각기를 경유하도록 마련되는 액화가스 분기라인;
상기 액화가스 분기라인에서 상기 냉각기를 우회하도록 마련되는 바이패스 라인; 및
상기 바이패스 라인의 유량을 조절하는 바이패스 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 압축기로부터 상기 수요처로 연결되며 유량계 및 온도계가 마련되는 증발가스 공급라인을 더 포함하고,
상기 바이패스 밸브는, 상기 온도계의 측정값을 토대로 개도가 조절되며,
상기 안티서지밸브 및 상기 보조 안티서지밸브는, 상기 유량계의 측정값을 토대로 개도가 조절되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
제 1 항 내지 제 5 항의 어느 한 항에 기재된 가스 처리 시스템을 갖는 것을 특징으로 하는 해양 부유물.