KR20090057298A - Ｌｎｇ의 선박 대 선박 이송과정 중의 액체기화가스 처리 - Google Patents

Ｌｎｇ의 선박 대 선박 이송과정 중의 액체기화가스 처리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리공정 및 시스템에 관한 것이다. 상기 LNG는 배달선박 선상의 저장탱크로부터 수취선박의 선상의 저장탱크로 이송된다. 상기 처리공정은 a) 상기 배달선박 저장탱크의 작동압력보다 큰 압력에서 상기 수취선박 저장탱크를 작동하는 단계와; 및 상기 수취선박 저장탱크로부터 상기 배달선박 선상의 저장탱크로 액체기화가스의 일부를 이송하는 단계를 포함한다.

Description

ＬＮＧ의 선박 대 선박 이송과정 중의 액체기화가스 처리 {BOIL OFF GAS MANAGEMENT DURING SHIP-TO-SHIP TRANSFER OF LNG}
본 발명은 LNG가 배달선박 선상의 저장탱크로부터 수취선박의 선상의 저장탱크로 이송되며, 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리공정 및 시스템에 관한 것이다.
천연가스는 석탄 또는 석유보다 적은 배출물 및 오염물을 생성하므로 가장 청정하게 연소하는 화석연료이다. 천연가스(NG)는 일상적으로 액화천연가스(LNG)로서 액체상태로 일 지점에서 다른 지점으로 수송된다. LNG가 차지하는 부피는 동일한 양의 천연가스가 기체상태에서 차지하는 부피의 약 1/600 만을 차지하므로 천연가스를 액화하면 보다 경제적으로 수송할 수 있게 된다. 일 지점에서 다른 지점으로의 LNG의 수송은 "LNG 운반선들"로 불리며 극저온 저장능력을 가지는 이중선체 원양 선박들을 이용하여 이루어지는 것이 가장 일반적이다.
LNG는 대체로 상기 LNGC 선상의 극저온 저장탱크들에 저장되며, 상기 저장탱크들은 대기압하 또는 대기압보다 약간 높은 압력에서 작동한다. 현존하는 대다수 의 LNGC들은 120,000㎥ 내지 150,000㎥의 크기 범위의 LNG 화물저장능력을, 일부 LNGC들은 264,000㎥에 이르는 저장능력을 가진다. 압력이 일정하게 유지된다면 LNG 저장탱크 내의 온도는 일정하게 유지될 것이며, 그 반대도 마찬가지이다. 이 현상은 본 기술분야에서 "자동-냉각"으로 불린다. 따라서 비등하거나 증발하는 LGN의 양을 제한하기 위하여 LNG 저장탱크들이 심하게 단열되는 동안, 액체기화가스의 일부를 방출하는 것이 표준절차로서, 상기 탱크로부터 방출되며, 그렇지 않으면 상기 탱크 내의 압력 및 온도가 상승을 계속할 것이다.
상기 액체기화가스의 제거 및 회복을 위한 다양한 공정들이 존재한다. 상기 액체기화가스는 압축되고, 재액화되어 상기 저장탱크들에 재저장하거나, 전통적인 선행기술의 LNG 운반선을 추진하는데 사용되는 주증기터빈엔진들의 보일러들을 위한 연료로서 사용될 수 있다. 관련된 국제규약에 의하여 요구되듯이, 연료공급시스템 또는 재액화시스템들이 고장난 경우 모든 LNG 선박들은 잉여 액체기화가스를 처리하기 위한 대체수단을 갖추고 있다. 일부의 경우들에는, 상기 대체수단이 연소될 수 있는 고체적의 연소되지 않은 가스가 대기로 배출되지 않도록 잉여 액체기화가스를 연소시키는 가스연소유닛일 수 있다.
LNG가 수출터미널의 저장탱크로부터 LNG 운반선의 저장탱크들로 적재될 때 또는 LNG 운반선으로부터 육상 수입터미널의 거대저장탱크들로 하역될 때 액체기화가스가 생성되는 것은 잘 알려져 있다. 국제특허공개번호 WO 0061989는 제1저장컨 테이너로부터 제2저장컨테이너로의 LNG를 포함하는 저비등 액체들의 이송과정에서 액체기화가스 생성을 최소화하는 방법을 개시하고 있다. 상기 방법은 이송과정에서 상기 제1저장컨테이너 및 제2컨테이너 사이의 약 10mbar 내지 약 100mbar, 바람직하게는 20mbar 내지 50mbar의 차별압력을 유지하는 것에 의존하며, 상기 LNG가 공급되는 상기 저장컨테이너에서 더 높은 압력이 설정된다. 그 직후 가능한한 빨리, 상기 제2저장컨테이너 내의 압력을 대기압으로 회복하기 위하여 이 압력은 액체기화가스를 제거함으로써 감소된다. 상기 액체기화가스는 배출되거나, 폭발되거나, 증기터빈들에 연료가스로 사용되거나, 압축 및 재액화에 의하여 제거된다. 이 방법은 LNG 산업에서 표준 습관이 되고 있다.
최종사용자들의 배달조건들에 맞는 온도 및 압력으로 파이프라인 또는 다른 분배네트워크를 통하여 최종사용자들에게 분배되기 전에 LNG는 일반적으로 재기화된다. 상기 LNG의 재기화는 주어진 압력에서 LNG의 끓는점 이상으로 LNG의 온도를 상승시킴으로써 달성되는 것이 가장 일반적이다. LNGC는 일반적으로 어느 국가에 위치된 수출터미널에서 LNG 화물을 수취하고, 다른 국가에 위치된 수입터미널에서 화물을 전달하기 위하여 대양을 항해한다. 수입터미널에 도착하면, 상기 LNGC는 부두 또는 방파제(jetty)에 정박하고, 상기 LNG를 액체로 수입터미널에 위치된 해안 저장 및 재기화시설로 하역한다. 상기 재기화시설은 일반적으로 다수개의 열교환기들 또는 기화기들, 펌프들, 및 압축기들을 포함한다. 이와 같은 해안 저장 및 재기화시설들은 일반적으로 크고 건조 및 작동에 수반되는 비용들은 상당히 많다.
최근에는 해안 재기화시설들의 안전에 관한 공통의 관심사가 거주지역 및 해안활동에서 제거된 해상 재기화 터미널들의 건설에 이르게 되었다. 다른 특징 및 조합들을 가지는 다양한 해상 터미널들이 제안되고 있다. 예를 들면, 미국특허 US6,089,022는 재기화된 천연가스가 해안으로 전달되기 전에 운반선 상에서 LNG를 재기화하는 시스템 및 방법을 개시하고 있다. 운반선을 둘러싸는 물속에서 얻은 해수는 천연가스가 해안 시설들에 하역되기 전에 상기 LNG를 다시 천연가스로 가열하여 기화하는 기화기를 통하여 흐른다. 재기화는 상기 재기화시설이 LNG 운반선과 함께 수출터미널에서 수입터미널로 함께 이동하도록 변경된 LNGC 선상에서 이루어진다. 상기 변경된 LNGC 선상의 LNG는 재기화되고 수직도관에 의하여 상기 계류부표에 연결된 해저파이프라인을 통하여 해안으로 전달된다.
다른 예에서는, 추진력 없으면서 극저온 저장탱크들이 구비된 바지(barge)를 포함하는 해상 재기화터미널이 사용된다. 상기 바지는 계류부표에 영구적으로 계류되거나, 계류부표 주위를 풍향계와 같은 모양으로 배회할 수 있으나, 시스로 운항할 수 없다. LNGC로부터 상기 영구적으로 계류된 바지 선상의 저장탱크들로 상기 LNG가 하역될 수 있도록 상기 LNGC가 상기 바지를 따라서 나란히 정박하는 것을 보조하기 위하여 상기 바지는 전형적으로 상기 LNGC보다 길다. 상기 바지는 전형적으로 상기 저장탱크들 주변 및 전방에 건조되는 적어도 하나의 재기화유닛을 포함한다. 재기화된 천연가스는 상기 바지와 해양 수직도관을 통하여 상기 터렛계류 부표에 연결된 해저파이프라인을 통하여 상기 바지로부터 해안으로 흐른다.
본 발명의 목적은 전통적인 LNG 작동들에 대한 대체를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1측면에 따르면, LNG가 배달선박 선상의 저장탱크로부터 수취선박의 선상의 저장탱크로 이송되며, 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리공정으로서, 상기 처리공정은
상기 배달선박 저장탱크의 작동압력보다 큰 압력에서 상기 수취선박 저장탱크를 작동하는 단계; 및
상기 수취선박 저장탱크로부터 상기 배달선박 선상의 저장탱크로 액체기화가스의 일부를 이송하는 단계;를 포함하는 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리공정을 제공한다.
하나의 형태로서, 상기 수취선박 저장탱크는 압력모니터링장치 및 안전밸브를 포함하는 탱크보호시스템이 구비된다. 상기 배달선박 저장탱크가 0 내지 0.15bar 범위로 대기압보다 큰 표준작동압력을 가질 때, 상기 수취선박 저장탱크에 구비된 안전밸브는 상기 배달선박 저장탱크의 표준작동압력보다 0.2bar 또는 0.35bar 또는 0.5bar 또는 0.7bar 크게 설정될 수 있다.
상기 수취선박 저장탱크는 자기지지탱크, 또는 멤브레인(membrane) 탱크 또는 삼각기둥(prismatic) 탱크일 수 있다.
하나의 형태로서, 상기 수취선박은 파워생성시스템을 가지며, 상기 수취선박 저장탱크로부터의 액체기화가스의 일부는 상기 선박 대 선박 이송이 완료된 후에 상기 수취선박의 상기 파워생성시스템의 연료원으로 사용된다. 다른 형태로서, 상기 배달선박은 파워생성시스템을 가지며, 상기 수취선박 저장탱크로부터 상기 배달선박 저장탱크로 이송된 액체기화가스의 일부는 선박 대 선박 이송과정에서 상기 배달선박의 파워생성시스템의 연료원으로 사용된다.
본 발명의 제2측면에 따르면, LNG가 배달선박 선상의 저장탱크로부터 수취선박의 선상의 저장탱크로 이송되며, 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리시스템으로서, 상기 처리시스템은
상기 배달선박 저장탱크의 작동압력보다 큰 압력에서 작동하도록 된 수취선박 저장탱크; 및
상기 수취선박 저장탱크로부터 상기 배달선박 선상의 저장탱크로 액체기화가스의 일부를 이송하는 순환선; 를 포함하는 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리시스템을 제공한다.
하나의 형태로서, 상기 수취선박 저장탱크는 압력모니터링장치 및 안전밸브를 포함하는 탱크보호시스템이 구비된다. 상기 배달선박 저장탱크는 0 내지 0.15bar 범위로 대기압보다 큰 표준작동압력을 가지며, 상기 수취선박 저장탱크에 구비된 안전밸브는 상기 배달선박 저장탱크의 표준작동압력보다 0.2bar 또는 0.35 또는 0.5 또는 0.7bar 크게 설정될 수 있다.
하나의 형태로서, 상기 시스템은 LNG 이송시설을 추가로 포함하며, 상기 순환선은 상기 LNG 이송시설과 통합된다.
하나의 형태로서, 상기 수취선박은 파워생성시스템을 가지며, 상기 수취선박 저장탱크로부터의 액체기화가스의 일부는 상기 선박 대 선박 이송이 완료된 후에 상기 수취선박의 상기 파워생성시스템의 연료원으로 사용된다. 다른 형태로서, 상기 배달선박은 파워생성시스템을 가지며, 상기 수취선박 저장탱크로부터의 액체기화가스의 스트림은 선박 대 선박 이송과정에서 상기 배달선박의 파워생성시스템의 연료원으로 사용된다.
매개유체 수준들(levels)에 수반되는 응력들에 대처하기 위하여 상기 수취선박 저장탱크는 상기 저장탱크에 일부가 채워져 있을 때 출렁거림(sloshing)을 제거하거나, 출렁거림에 강건한 것이 바람직하다. 상기 수취선박 저장탱크는 자기지지탱크, 또는 멤브레인(membrane) 탱크 또는 삼각기둥(prismatic) 탱크일 수 있다.
하나의 형태로서, 상기 수취선박은 선상재기화시설을 포함한다. 상기 수취선박은 물속에 잠길 수 있으며 분리가능하며 상기 수취선박을 계류하기 위한 계류부표를 수용하기 위한 상기 수취선박의 선체 내에 또는 상기 수취선박의 선수를 향하여 위치된 요홈을 추가로 포함할 수 있다. 환경적 충격을 감소시키기 위하여, 상기 선상재기화시설은 바람직하게는 대기를 열원으로 사용한다. 하나의 형태로서, 상기 LNG는 매개유체와의 열교환을 통하여 재기화되고, 상기 매개유체는 상기 선상재기화시설에서 대기를 열원으로 사용하여 가열된다. 상기 대기 및 상기 LNG 사이 또는 대기 및 매개유체 사이의 열교환은 강제통풍팬들의 사용을 통하여 촉진될 수 있다.
하나의 형태로서, 상기 수취선박은 LNG의 선박 대 선박 이송 후 상기 수취선박 저장탱크 내의 압력을 감소시키기 위하여 액체기화가스로부터 LNG를 형성하기 위한 선상재액화플랜트를 추가로 포함한다.
본 발명에 대한 보다 자세히 이해를 도모하기 위하여 본 발명의 여러 실시예들을 예로서만 다음과 같은 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
도 1은 수취선박이 접근할 때 배달선박이 항진 중인 것을 보여주는 개념적 평면도이다;
도 2는 상기 수취선박이 상기 배달선박으로 보다 가까이 가도록 조종할 때의 도 1의 상기 배달선박 및 수취선박을 보여주는 개념적 평면도이다;
도 3은 배달선박으로부터 선상 재기화시설이 장착된 수취선박으로의 LNG의 이송 동안 선박 대 선박 이송 위치에 위치된 배달선박 및 수취선박을 보여주는 본 발명의 제1실시예의 개념적 평면도이다;
도 4는 재기화 위치 및 해안분배시설로 가스를 전달하기 위한 해저파이프라인을 보여주는 개념적 평면도이다; 및
도 5는 상기 LNG가 수취선박의 선상에서 재기화되어 하나 이상의 해양 수직도관(들)을 통하고 해저파이프라인(들)에 보조되어 해안으로 전달될 때의 터렛계류부표에 계류된 수취선박의 개념적 측면도이다.
이하 해상에서 액화천연가스(LNG)의 배달선박으로부터 수취선박으로의 이송을 위한 공정 및 시스템의 본 발명의 구체적인 실시예들을 설명한다. 여기서 사용된 용어는 특정 실시예들만을 설명하기 위한 목적이며 본 발명의 범위의 한정을 의도한 것은 아니다. 다르게 정의되지 않는다면, 여기서 사용되는 모든 기술적 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상식적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.
이하 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 실시예에서, 배달선박(12)은 수출터미널(미도시)에서 LNG 화물이 적재된다. 본 예에서, 상기 배달선박(12)은 Moss스타일 극저온 저장탱크들이 장착된 전통적인 LNG 운반선들이다. 그리고 나서 상기 적재된 배달선박(12)은 수입터미널을 향하여 운항하고, 상기 수입터미널은 일반적으로 수출터미널이 위치된 원래국가와 다른 국가에 위치한다. 도착하면, 해상에서 선박 대 선박 전달위치(일반적으로 도면번호 16으로 지정됨)에 있는 배달선박(12)과 도킹하기 위하여 수취선박(14)이 파견된다. 상기 LNG가 상기 배달선박(12)로부터 상기 수취선박(14)으로 이송된 후, 상기 배달선박(12)은 상기 수출터미널 또는 다른 재적재위치로 항해할 수 있다.
본 발명에 따른 공정 및 시스템을 사용함으로써, 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송 과정 중에 생성된 상기 액체기화가스는 상기 LNG가 배달선박(12) 선상의 저장탱크(이하 배달선박 저장탱크(18)라 한다)로부터 수취선박(14) 선상의 저장탱크(이하 배달선박 저장탱크(20)라 한다)로 이송되면서 처리된다. 아래에 아주 자세하게 개시된 바와 같이, 상기 공정은 상기 수취선박 저장탱크(20)로부터 상기 배달선박 저장탱크(18)로 액체기화가스의 일부를 이송하는 단계는 물론, 상기 배달선박 저장탱크(18)의 작동압력보다 큰 압력에서 상기 수취선박 저장탱크(20)를 작동하는 단계를 포함한다.
상기 선박 대 선박 전달위치(16)는 상기 배달선박(12)으로부터 상기 수취선박(14)으로의 LNG의 전달을 용이하게 하기 위하여, 배달 및 수취선박(12, 14)들 각각이 함께 계류될 수 있는 위치면 해상에서 어느 위치도 될 수 있다. 상기 선박 대 선박 전달위치(16)의 선택은 수심, 바다조건, 주바람, 규제조건들 및 교통을 포함하는 다수의 요소들에 의하여 결정된다. 상기 선박 대 선박 전달위치(16)의 해안으로부터의 거리는 널리 변할 수 있으나, 해안으로부터 12 내지 200 해리 범위의 거리에서, 배달국가의 영해 밖이 바람직하다.
상기 수취선박(14)은 변형된 원양LNG선박 또는 재기화시설(30)이 포함되도록 맞춤 건조된 선박이 될 수 있다. 경제적이기 위하여, 상기 수취선박(14)이 상기 선박 대 선박 전달 위치(16)와 재기화위치(22) 사이에서 가능한 짧은 거리를 운항할 수 있도록, 배달선박(12)은 수출터미널과 수입터미널 사이의 거리에서 보다 큰 부분을 운항하여야 한다. 그러나 상기 수취선박(14)은 대양 또는 바다를 가로질러 수입터미널 및 수출터미널 사이에서 필요한 경우 자체파워로 운항할 수 있도록 추진플랜트(26)을 포함하는 파워생성 시스템(24)이 장착될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 영구 계류 해상 저장구조 상에서 자기추진 수취선박(14)을 사용하는 핵심적인 이점은 해상에서, 상기 수취선박(14)이 극단적 날씨조건을 피하기 위하거나, 테러의 위협을 피하기 위하거나, 조선소로 이동하기 위하거나, 다른 LNG 수입 또는 수출터미널로 이동하기 위하여 자체 파워로 해상에서 항해하거나, 또는 해안선을 따라 상하로 이동할 수 있다는 것이다. 이 경우, 선상에 저장된 LNG의 유무에 관계없이 이동하는 동안 상기 수취선박(14)은 그렇게 할 수 있다. 유사하게는, 특정 재기화 지점에서 가스에 대한 요구가 없는 경우, 상기 수취선박(14)은 자체 파워로 요구가 더 높은 다른 재기화 지점으로 항해할 수 있다.
상기 배달선박(12)로부터 상기 수취선박(14)로의 상기 LNG의 하역이 완료된 후, 상기 수취선박(14)이 상기 선박 대 선박 이송위치(16)으로부터 해안(60)보다 더 가까운 재기화위치(22)로 자력으로 운항하기 전에 상기 수취선박(14)은 닻을 올려 상기 배달선박(12)로부터 정박을 해제한다. 상기 배달선박(12)은 다음 LNG 화물을 픽업하기 위하여 상기 배달선박 파워생성시스템(48)로부터 파워를 끌어 자력으로 운항하여 수출터미널로 돌아간다.
도 1 내지 도 3에 도시된 실시예에서, 상기 배달선박(12)은 설정 코스를 유지하고, 미리 약속된 속도로 주바람방향으로 직접 향하여 항진한다. 상기 수취선박(14)은 상기 수취선박(14)의 코스 및 속도가 상기 배달선박(12)의 코스 및 속도와 맞춰질 때까지 상기 배달선박(12)에 보다 가까워지도록 조종함으로써 상기 배달선박(12)과 나란해진다. 상대 진로방향각이 일반적으로 2 내지 5도에서 상기 두 선박들 간의 평행거리가 감소하면서 상기 두 선박의 접근각은 일반적으로 감소한다. 그리고나서 상기 선박 중 하나는 상기 두 선박들이 평행하도록 진로변경을 수행할 수 있다. 상기 수취선박(14)의 상기 추진플랜트(26)는 트윈스크류, 상기 수취선박(14)에 계류 및 위치 능력을 제공하는 전후에 위치되거나 전방에 위치되는 횡방향 스러스터들(28)을 가지는 고정피치프로펠러들(27)을 포함한다. 접근, 계류 및 계류해제 작동시 또는 상기 수취선박(14)이 드라이독(dry dock; 미도시)으로 이동한다면 이러한 고도의 조종성은 유용하다.
상기 두 선박들이 접근을 마친 후, 상기 수취선박(14)에 계류라인(31)들의 적당한 배치를 사용하여 상기 배달선박(12)은 계류된다. 상기 배치는 스프링라인(32)들, 선미라인(34)들 및 선수라인(36)들을 포함한다. 날씨, 바다 조류, 선박들의 상대크기, 계류라인들 및 방현시설들의 배치, LNG 전달시스템(40)의 연결을 허용하는 매너폴드(manifold) 구성의 타입, 특정 바다 상태의 운동특성 및 조종특성 등과 같은 관련요소들에 따라서 상기 선박들이 항진중, 표류중, 또는 정박 중에, 상기 배달선박(12)으로부터 상기 수취선박(12)으로의 LNG의 이송이 수행될 수 있다. 필요한 LNG 이송 작동동안 수취선박(14)의 건현(freeboard)이 배달선박(12)의 건현과 실질적으로 같게 유지되는 것이 확보되도록 밸러스팅 장치(미도시)들이 사용된다.
계류작동들이 완료된 후에, 상기 배달선박 저장탱크(들)(18)로부터 LNG는 상기 쉬취선박 저장탱크(들)(20)들로 이송된다. LNG 선박에서 사용될 수 있도록 고안된 네가지 주요한 형태의 LNG 저장탱크들이 있으며, 각형자기지지형태들 및 멤브레인형태들로 대충 분류된다. 자기지지탱크들의 가장 일반적인 형태는 기술분야에서 "모스탱크(Moss tank)"로 불리는 구형알루미늄탱크들 및 이시가와지마-하리마 중공업("IHI")에 의하여 개발된 각형 자기지지 탱크들(prismatic self-supporting tanks)이다. 멤브레인탱크의 가장 유명한 형태들은 탱크가 냉각될 때의 열수축을 흡수하기 위하여 와플(waffles)들을 가지는 스테인레스 스틸 멤브레인을 포함하는 테크니가즈에 의하여 개발된 티지제트 마크 Ⅲ(TGZ Mark Ⅲ)와, 열수축이 거의 없는 철-니켈합금 FeNi36으로 이루어진 주 및 2차의 얇은 멤브레인으로 구성되는 가즈트랜스포트에 의하여 개발된 지티 엔오96(GT NO96)이다. 상기 단열은 펄라이트(perlite)와 같은 경량단열물질로 채워진 합판박스들로 구성된다.
바람직한 일 실시예에서, 상기 수취선박(14)은 상기 수취선박(14)이 거친, 다방향의 환경조건들에 처했을 때 중간충전 수준으로부터 가해지는 부하들을 견딜 수 있는 지지선체구조(44)를 가진다. 상기 저장탱크들(20)가 일부 채워져 있을 때 또는 상기 해안분배시설(46)로 천연가스를 전달하고 상기 수취선박(14)가 재기화위치(20)에 위치되면서 폭풍을 견딜 때 상기 수취선박 저장탱크(20)(들)은 LNG의 출렁거림(sloshing)에 강건하거나 슬로싱을 감소시키도록 설계된다. 출렁거림의 영향을 감소시키기 위해서는, 상기 수취선박 저장탱크(들)(20)은 다수의 내부배플(baffle)들 및/또는, 예를 들면, SPB 타입 B 멤브레인탱크들이 구비된 강화된 멤브레인(membrane)이 구비될 수 있다. 상기 수취선박(14)이 선상 재기화시설(30)을 구비한 경우 모스탱크들은 재기화시설(30)을 상기 수취선박(14)의 갑판(56)에 위치시킬 수 있는 갑판면적을 감소시키기 때문에, 자기지지 구형 극저온저장탱크들, 예를 들면 모스형(Moss type) 탱크들은 적합하지 않은 것으로 고려된다.
단일의 선박 대 선박 이송 작동에서 상기 배달선박(12)을 비우는 것이 바람직하다. 상기 배달선박(12)의 LNG의 전체탑재중량이 상기 수취선박(14)으로 이송 될 수 있도록 상기 수취선박 저장탱크(들)(20)의 수용능력이 상기 배달선박 저장탱크(들)(18)의 수용능력과 같거나, 유사하거나, 또는 더 클 수 있다. 상기 수취선박 저장탱크(들)(20)의 수용능력은 상기 배달선박 저장탱크(들)(18)의 수용능력보다 큰 것도 똑같이 가능하다. 이 시나리오에서, 상기 수취선박(14)은 하나 이상의 배달선박(12)으로부터 LNG를 수취할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 수취선박(14)은 4 또는 7개의 저장탱크들을 구비하며, 각각의 수취선박 저장탱크(20)는 30,000㎥ 내지 50,000㎥ 범위의 전체저장능력을 각각 가진다. 이리하여 이송체적들은 상기 두 선박들 선상의 저장탱크들의 상대 크기에 따라서 125,000 - 220,000㎥ 범위이다. 상기 배달선박 저장탱크(18)들이 출렁거림에 강건하게 설계될 필요가 없으나, 상기 배달선박 저장탱크(20)들 내의 LNG 높이가 선박 대 선박 전달 동안 감소되면서 생성되는 힘들을 더 견디는 것이 유익한 것으로 고려된다.
상기 배달선박(12)으로부터 상기 수취선박(14)으로의 LNG의 선박 대 선박 전달은 임의의 적절한 LNG 이송시스템(40)을 사용하여 수행된다. 상기 배달선박 저장탱크(18)로부터 상기 수취선박 저장탱크(20)로의 LNG의 이송과정에서 진공을 끌어당기는 것을 피하기 위하여, 본 발명의 시스템은 상기 수취선박 저장탱크(20)로부터 상기 배달선박 저장탱크(18)로 액체기화가스를 이송하기 위한 순환선(42)을 포함한다. 상기 순환선(42)은 상기 LNG 이송시스템(40)과 분리되거나 통합될 수 있다. 예로서, LNG의 근해 이송에 적합한 하나의 시스템이 미국특허 US6,637,479에 개시되어 있으며, 상기 시스템은, 휠 수 있는 파이프수단의 일단에 장착되고 사용되지 않는 경우 선박의 일단의 플랫폼에의 결합을 위하여 배치되는 커플링헤드와, 다른 선박의 일단에 장착되며 상기 파이프수단이 상기 커플링헤드에 배치된 밸브수단을 경유하여 상기 다른 선박 상의 전달파이프들과 연결될 수 있는 로킹 위치로의 가이드된 끌어당김(풀인; pull-in)을 위한 형상을 가지는 끌어당김 깔때기를 포함하는 연결유닛을 포함한다. 상기 커플링헤드는 가이드수단이 구비되며, 상기 다른 선박 상의 윈치(winch)수단에 의하여 연결유닛으로의 상기 커플링헤드의 가이드된 풀인을 위한 적어도 하나의 풀인 와이어에 연결된다. 상기 미국특허 US6,637,479의 LNG 이송 시스템은 휠 수 있는 파이프 또는 상기 LNG 선박의 선미갑판에 장착된 다른 LNG 전달수단을 경유하여 시간당 10,000㎥ LNG의 정규전달속도를 위하여 구성되고 치수를 가진다. 주커플러들이 극저온 이송 하에서 극히 낮은 온도(-163℃)의 강한 결빙을 거치기 때문에, 비상상황에서의 빠른 연결해제를 확보하는 비상연결해제시스템을 가지는 것이 바람직하다.
상기 LNG 전달시스템(40) 및 순환선(42)은 상기 배달선박(12) 또는 수취선박(14) 중 어느 하나에 구비된다. 상기 배달선박(12)으로부터 상기 수취선박(14)으로의 LNG의 이송과정에서, 상기 이송속도는 누설없이 유동이 확립된 것이 확인될 때까지 초기에는 낮은 속도로 설정되고 나서 더 높은 속도로 증가된다.
본 발명의 공정 및 시스템을 이용함으로써, 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송 과정 중에 생성된 상기 액체기화가스는 상기 LNG가 배달선박 저장탱크(18)로부터 수취선박 저장탱크(20)으로 이송되면서 처리된다. 액체기화가스는 다음의 하나 또는 그 이상의 원인으로 생성된다: a) 상기 수취선박의 상기 저장탱크의 내부 표면들이 냉각됨; b) 주변으로부터 상기 수취선박의 상기 저장탱크의 외부 표면들을 통하여 열이 누설되어 들어옴; c) 상기 배달선박으로부터 상기 수취선박으로의 상기 LNG의 이송에 사용되는 상기 극저온 펌프들로부터의 열; 및 d) 상기 배달선박으로부터 상기 수취선박으로의 상기 LNG의 이송에 사용되는 상기 이송관들 또는 적재암들로부터의 열의 유입; 및 e) 이송 작동 중에 온도상승으로 인한 폭발.
"본 발명에 관한 배경기술"의 서두에서 상술한 바와 같이, 전통적인 선행기술의 LNG 운반선 상에서 상기 극저온저장탱크들 내에서 생성된 액체기화가스들이 ("자동냉각"으로 알려진 현상에 기인한 온도의 동시상승을 초래할) 극저온저장탱크 내의 압력의 임의의 상승을 피하기 위하여 연속적 견지에서 제거되야 하는 것은 본 기술분야에서 표준 습관이 되고 있다. 종래기술에 의한 방법들을 사용하여, 상기 액체기화가스는 제거되며, 그리고 상기 극저온저장탱크들 내의 정상상태 압력 및 온도가 항상 유지되는 것을 확보하기 위하여 상기 액체기화가스는 재액화되거나 배출되거나 연소된다.
대조적으로, 본 발명의 상기 수취선박 저장탱크들(20)은 특정적으로 상기 배 달선박 저장탱크(18)의 작동압력보다 큰 압력에서 작동하도록 설계된다. 상기 수취선박 저장탱크들(20) 내에서 생성된 액체기화가스가 제거되지 않은 결과로서, 상기 수취선박 저장탱크들(20) 내에 저장된 상기 LNG의 압력 및 온도는 상기 표준 LNG 운반선 상에서 저장된 LNG의 압력 및 온도보다 높다. 상기 수취선박 저장탱크들(20)은 모든 관련된 국제규약들(예를 들면, 파손기준 전의 누설)을 따르면서 더 높은 압력 및 온도를 견딜 수 있도록 특정적으로 설계된다. 잉여 액체기화가스의 처리를 목적으로 상기 배달선박 저장탱크(들)(18)이 변경될 필요가 없다.
도 5를 참조하면, 상기 수취선박 저장탱크들(20)은 압력게이지의 형태의, 압력모니터링장치(52) 및 안전밸브(54)를 포함하는 탱크보호시스템(50)이 구비된다. 본 발명의 액체기화가스 처리공정을 이용하여, 상기 수취선박 저장탱크들의 상기 안전밸브는 상기 배달선박 저장탱크(18)의 표준작동압력, 예를 들면 대기압보다 0.2 내지 0.65 bar 큰 표준작동압력보다 적어도 0.2bar 또는 적어도 0.35bar 또는 적어도 0.5bar 큰 압력으로 설정될 수 있다. 상기 안전밸브 압력의 상한은 대기압보다 0.7bar 크게 설정될 수 있다. 상기 수취선박 저장탱크(들)(20) 및 상기 배달선박(들)(18) 모두 대기압보다 0.15bar 범위로 큰 표준작동압력을 가진다. 이리하여, 예로서, 상기 배달선박 저장탱크(18)가 대기압의 표준작동압력에서 작동하면, 상기 수취선박 저장탱크(20)의 상기 안전밸브는 대기압보다 적어도 0.2bar 또는 적어도 0.35bar 또는 적어도 0.5bar 크게 설정될 수 있다. 그러나 만일 상기 배달선박 저장탱크(18)가 대기압보다 0.15bar 큰 표준작동압력에서 작동한다면, 상기 수 취선박 저장탱크(20)의 상기 안전밸브는 대기압보다 적어도 적어도 0.35bar 또는 적어도 0.5bar 또는 적어도 0.65크게 설정될 수 있다.
상기 배달선박 저장탱크(18)로부터 상기 수취선박 저장탱크(20)로의 LNG의 이송과정에서 진공을 끌어당기는 것을 피하기 위하여, 상기 수취선박 저장탱크들(20) 내에서 생성된 상기 액체기화가스의 일부는 순환선(42)을 이용하여 상기 배달선박 저장탱크(20)로 이송된다.
필요하다면, 상기 수취선박 저장탱크들(20) 내에 저장된 상기 잉여 액체기화가스의 일부는 상기 선박 대 선박 이송이 완료된 후에, 예를 들면, 상기 수취선박(14)이 상기 선박 대 선박 이송위치(16)으로부터 상기 해안가스분배시설(46)로 운항할 때, 상기 수취선박 파워생성시스템(24)의 연료원으로 사용된다. 유사하게, 필요하다면, 상기 배달선박은 파워생성시스템을 가지며, 상기 순환선(42)을 통하여 상기 배달선박(12)으로 되돌려진 액체기화가스의 일부는 선박 대 선박 이송과정에서 상기 두 선박들이 함께 계류 중일 때 상기 배달선박 파워생성시스템(48)의 연료원으로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 수취선박(14)은 선상 재기화시설(30)을 구비하며, 상기 수취선박(14) 선상에 저장된 LNG는 해안분배시설(46)로 전달되는 천연가스(NG)를 형성하기 위하여 상기 수취선박(14)의 선상에서 재기화된다. 도 5에 도시된 실시예를 참조하면, 상기 수취선박(14) 선상에 구비된 상기 재기화시설(30)에서 생산된 상기 천연가스는 가스배달라인(72)를 경유하여 재기화위치(20)에 위치된 터렛계류부표(64)로 전달된다. 휠 수 있는 해양수직도관(들)(66)(도 5에 자세히 도시됨)은 상기 재기화시설(30)로부터 상기 해안가스분배시설(22)로 천연가스를 전달하는데 사용된다. 상기 해양수직도관(들)(66)은 상기 터렛계류부표(64)에 그 상단에서 유동가능하게 연결되고, 해안교차(beach crossing; 70)를 가로질러 해안가스분배시설(62)에 이르는 해저파이프라인(들)(68)에 그 하단에서 유동가능하게 연결된다.
상기 수취선박 저장탱크(들)(20) 내에서 축적되도록 혀용된 상기 잉여 액체기화가스 압력은 재기화작동 과정에서 정규의 작동수준들로 감소된다. 대체로서, 선박 대 선박 이송 과정 중에 상기 수취선박 저장탱크(20) 내에서 저장된 상기 잉여 액체기화가스는 재압축되고 해저파이프라인68)을 통하여 상기 해안가스분배시설(46)로 보내지는 가스와 함께 배출될 수 있다. 본 발명의 일실시예로서, 상기 수취선박(14)은 LNG의 선박 대 선박 이송 후 상기 수취선박 저장탱크(20) 내의 압력을 감소시키기 위하여 액체기화가스로부터 LNG를 형성하기 위한 선상재액화플랜트(78)이 구비된다. 비상안전장치로서, 상기 수취선박(14)은 상기 파워생성시설(24)가 고장나는 경우 액체기화가스를 연소시키는 가스연소유닛(미도시)이 구비된다.
이상 본 발명의 여러가지 실시예들을 자세히 설명하였으며, 주요한 발명개념으로부터 벗어나지 않고 여러가지 변화 및 변경이 이루어질 수 있음은 관련기술에 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 모든 변경 및 변화는 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되며, 그 범위는 상기 설명 및 첨부된 청구범위에 따라서 결정되어야 한다.
본 명세서에 인용된 모든 특허들은 참조에 의하여 통합된다. 비록 많은 종래기술문헌들이 참조되었지만 이러한 참조가 이러한 문서들 어떠한 것도 호주 또는 다른 어떠한 국가에서 기술분야에서 공유의 일반지식의 일부를 형성하는 것으로 인정하는 것은 아님이 명백히 이해되어야 할 것이다. "발명의 상세한 설명", "실시예" 및 다음의 "특허청구범위"에서, 속성언어(express language) 또는 필요한 암시(necessary implication)로 인하여 문맥이 다르게 되는 경우를 제외하고는, 단어, "들이 포함하다" 또는 "포함하다" 또는 "포함하는"와 같은 변형들은 내포되는 의미, 즉 본 발명의 여러가지 실시예들에서의 추가적 특징들의 존재 또는 추가를 제외하지 않고 기술된 특징들의 존재를 특정하는 것으로 사용된다.

Claims (27)

  1. LNG가 배달선박 선상의 저장탱크로부터 수취선박의 선상의 저장탱크로 이송되며, 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리공정으로서, 상기 처리공정은
    상기 배달선박 저장탱크의 작동압력보다 큰 압력에서 상기 수취선박 저장탱크를 작동하는 단계; 및
    상기 수취선박 저장탱크로부터 상기 배달선박 선상의 저장탱크로 액체기화가스의 일부를 이송하는 단계;
    를 포함하는 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리공정.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 수취선박 저장탱크는 압력모니터링장치 및 안전밸브를 포함하는 탱크보호시스템이 구비된 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리공정.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 배달선박 저장탱크는 0 내지 0.15bar 범위로 대기압보다 큰 표준작동압력을 가지며, 상기 수취선박 저장탱크에 구비된 안전밸브는 상기 배달선박 저장탱크의 표준작동압력보다 0.2bar 크게 설정된 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리공정.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 배달선박 저장탱크는 0 내지 0.15bar 범위로 대기압보다 큰 표준작동압력을 가지며, 상기 수취선박 저장탱크에 구비된 안전밸브는 상기 배달선박 저장탱크의 표준작동압력보다 0.35bar 크게 설정된 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리공정.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 배달선박 저장탱크는 0 내지 0.15bar 범위로 대기압보다 큰 표준작동압력을 가지며, 상기 수취선박 저장탱크에 구비된 안전밸브는 상기 배달선박 저장탱크의 표준작동압력보다 0.5bar 크게 설정된 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리공정.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 수취선박 저장탱크에 구비된 안전밸브는 대기압보다 0.7bar 크게 설정된 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리공정.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 수취선박 저장탱크는 자기지지탱크, 또는 멤브레인(membrane) 탱크 또는 삼각기둥(prismatic) 탱크인 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리공정.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 수취선박은 파워생성시스템을 가지며, 상기 수취선박 저장탱크로부터의 액체기화가스의 일부는 상기 선박 대 선박 이송이 완료된 후에 상기 수취선박의 상기 파워생성시스템의 연료원으로 사용되는 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리공정.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 배달선박은 파워생성시스템을 가지며, 상기 수취선박 저장탱크로부터 상기 배달선박 저장탱크로 이송된 액체기화가스의 일부는 선박 대 선박 이송과정에서 상기 배달선박의 파워생성시스템의 연료원으로 사용되는 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리공정.
  10. LNG가 배달선박 선상의 저장탱크로부터 수취선박의 선상의 저장탱크로 이송되며, 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리시스템으로서, 상기 처리시스템은
    상기 배달선박 저장탱크의 작동압력보다 큰 압력에서 작동하도록 된 수취선박 저장탱크와; 및
    상기 수취선박 저장탱크로부터 상기 배달선박 저장탱크로 액체기화가스의 일부를 이송하는 순환선;
    을 포함하는 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 수취선박 저장탱크는 압력모니터링장치 및 안전밸브를 포함하는 탱크보호시스템이 구비된 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 배달선박 저장탱크는 0 내지 0.15bar 범위로 대기압보다 큰 표준작동압력을 가지며, 상기 수취선박 저장탱크에 구비된 안전밸브는 상기 배달선박 저장탱크의 표준작동압력보다 0.2bar 크게 설정된 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리시스템.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 배달선박 저장탱크는 0 내지 0.15bar 범위로 대기압보다 큰 표준작동압력을 가지며, 상기 수취선박 저장탱크에 구비된 안전밸브는 상기 배달선박 저장탱크의 표준작동압력보다 0.35bar 크게 설정된 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리시스템.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 배달선박 저장탱크는 0 내지 0.15bar 범위로 대기압보다 큰 표준작동압력을 가지며, 상기 수취선박 저장탱크에 구비된 안전밸브는 상기 배달선박 저장탱크의 표준작동압력보다 0.5bar 크게 설정된 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정 에서 생성된 액체기화가스의 처리시스템.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 수취선박 저장탱크에 구비된 안전밸브는 대기압보다 0.7bar 크게 설정된 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리시스템.
  16. 청구항 10 내지 청구항 15 중 어느 하나의 항에 있어서,
    LNG 이송시설을 추가로 포함하며, 상기 순환선은 상기 LNG 이송시설과 통합된 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리시스템.
  17. 청구항 10 내지 청구항 16 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 수취선박은 파워생성시스템을 가지며, 상기 수취선박 저장탱크로부터의 액체기화가스의 일부는 상기 선박 대 선박 이송이 완료된 후에 상기 수취선박의 상기 파워생성시스템의 연료원으로 사용되는 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리시스템.
  18. 청구항 10 내지 청구항 17 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 배달선박은 파워생성시스템을 가지며, 상기 수취선박 저장탱크로부터의 액체기화가스의 스트림은 선박 대 선박 이송과정에서 상기 배달선박의 파워생성시스템의 연료원으로 사용되는 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리시스템.
  19. 청구항 10 내지 청구항 18 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 수취선박 저장탱크는 상기 저장탱크에 일부가 채워져 있을 때 출렁거림(sloshing)을 제거하거나, 출렁거림에 강건한 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리시스템.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 수취선박 저장탱크는 자기지지탱크, 또는 멤브레인(membrane) 탱크 또는 삼각기둥(prismatic) 탱크인 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리시스템.
  21. 청구항 10 내지 청구항 20 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 수취선박은 선상재기화시설을 포함하는 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리시스템.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 선상재기화시설은 대기를 열원으로 사용하는 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리시스템.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 LNG는 매개유체와의 열교환을 통하여 재기화되고, 상기 매개유체는 상기 선상재기화시설에서 대기를 열원으로 사용하여 가열되는 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리시스템.
  24. 청구항 22에 있어서,
    상기 대기 및 상기 LNG 사이 또는 대기 및 매개유체 사이의 열교환은 강제통풍팬들의 사용을 통하여 촉진되는 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리시스템.
  25. 선행청구항들 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 수취선박은 LNG의 선박 대 선박 이송 후 상기 수취선박 저장탱크 내의 압력을 감소시키기 위하여 액체기화가스로부터 LNG를 형성하기 위한 선상재액화플랜트를 추가로 포함하는 해상에서 LNG의 선박 대 선박 이송과정에서 생성된 액체기화가스의 처리시스템.
  26. 실질적으로 참조하여 개시되고 첨부된 도면들에 도시된 처리공정.
  27. 실질적으로 참조하여 개시되고 첨부된 도면들에 도시된 처리시스템.
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