KR20090107902A - Method and system for reducing heating value of natural gas - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for reducing calorific value of natural gas and an apparatus thereof are provided to reduce initial investment cost and operation cost by simplifying the whole size of the apparatus. CONSTITUTION: An apparatus for reducing calorific value of natural gas includes a heating unit, a gas-liquid separation unit, a heat exchanger(22), a heating source, and a small distillation tower(25). The heating unit heats the natural gas of a liquid state. The gas-liquid separation unit separates the liquefied natural gas into a gas component and a liquid component. The heat exchanger is arranged on the top of the heating unit. The heat exchanger preheats the liquid natural gas. The small distillation tower separates the liquid components into a high caloric component and a low caloric component.

Description

천연가스 발열량 저감방법 및 장치{METHOD AND SYSTEM FOR REDUCING HEATING VALUE OF NATURAL GAS}METHOD AND SYSTEM FOR REDUCING HEATING VALUE OF NATURAL GAS}

본 발명은 천연가스를 수요처에 공급하기 전에 천연가스의 발열량을 낮추는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다양한 탄화수소 성분으로 이루어진 천연가스로부터 발열량이 높은 성분을 분리함으로써 수요처에 공급되는 천연가스의 발열량을 저감시키는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for lowering the calorific value of natural gas before supplying natural gas to a consumer. More particularly, the present invention relates to a natural gas supplied to a consumer by separating a high calorific value component from a natural gas composed of various hydrocarbon components. A method and apparatus for reducing the amount of heat generated.

근래, 천연가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다. 천연가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는, 액화된 액화천연가스의 상태로 LNG 캐리어(특히, LNG 수송선)에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. 액화천연가스는 천연가스를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.In recent years, the consumption of natural gas is rapidly increasing worldwide. Natural gas is transported in a gaseous state through onshore or offshore gas piping, or to a remote consumer while stored in an LNG carrier (especially an LNG carrier) in the form of liquefied natural gas. Liquefied natural gas is obtained by cooling natural gas to cryogenic temperature (approximately -163 ℃), and its volume is reduced to about 1/600 than natural gas in gas state, so it is very suitable for long distance transportation through sea.

LNG 수송선은, 액화천연가스를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 액화천연가스를 하역하기 위한 것이며, 이를 위해, 액화천연가스의 극저온에 견딜 수 있는 LNG 저장탱크(흔히, '화물창'이라 함)를 포함한다. 통상, 이러한 LNG 수송선은 LNG 저장탱크 내의 액화천연가스를 액화된 상태 그대로 육상에 하역하며, 하역된 LNG는 육상에 설치된 LNG 재기화 설비에 의해 재기화된 후 천연가스의 소비처로 가스배관을 통해 운반된다.The LNG Carrier is designed to unload liquefied natural gas to the land requirements by loading the liquefied natural gas into the sea, and for this purpose, an LNG storage tank (commonly referred to as a 'cargo') that can withstand the cryogenic temperature of the liquefied natural gas. It includes. Normally, such LNG transport ships unload liquefied natural gas in LNG storage tanks as they are liquefied, and the unloaded LNG is regasified by LNG regasification facilities installed on land and then transported through gas piping to consumers of natural gas. do.

이러한 육상의 LNG 재기화 설비는 천연가스 시장이 잘 형성되어 있어 안정적으로 천연가스의 수요가 있는 곳에 설치하는 경우에는 경제적으로 유리한 것으로 알려져 있다. 그러나, 천연가스의 수요가 계절적, 단기적 또는 주기적으로 있는 천연가스 소요처의 경우에는, 높은 설치비와 관리비로 인해, 육상에 LNG 재기화 설비를 설치하는 것이 경제적으로 매우 불리하다.Such onshore LNG regasification facility is known to be economically advantageous when installed in a place where there is a demand for natural gas because the natural gas market is well formed. However, in the case of natural gas demand where the demand for natural gas is seasonal, short-term or periodic, it is economically disadvantageous to install LNG regasification facilities on land due to the high installation cost and management cost.

특히 자연재해 등에 의해 육상의 LNG 재기화 설비가 파괴될 경우, LNG 수송선이 소요처에 LNG를 싣고 도달한다 하더라도, 그 LNG를 재기화할 수 없다는 점에서 기존 LNG 수송선을 이용한 천연가스 운반은 한계성을 안고 있다.In particular, if a land LNG regasification facility is destroyed due to a natural disaster, even if an LNG carrier arrives at a required destination, the LNG cannot be regasified. Therefore, natural gas transportation using an existing LNG carrier has limitations. have.

이에 따라, LNG 수송선이나 해상 부유물에 LNG 재기화 설비를 마련하여 해상에서 액화천연가스를 재기화하고, 그 재기화를 통해 얻어진 천연가스를 육상으로 공급하는 해상 LNG 재기화 시스템이 개발되었다. 이와 같이 LNG 재기화 설비가 마련된 해상 구조물의 예로서는 LNG RV(Regasification Vessel)나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit) 등을 들 수 있다.As a result, an offshore LNG regasification system has been developed in which LNG regasification facilities are provided on LNG carriers or offshore floats to regasify liquefied natural gas at sea, and supply natural gas obtained through the regasification to land. As such an example of an offshore structure provided with an LNG regasification facility, there may be mentioned an LNG RV (Regasification Vessel) or an LNG Floating Storage and Regasification Unit (FSRU).

한편, 재기화되어 소비자에게 공급되는 천연가스는, 사용지역에 따라 천연가스의 발열량을 조절하여 공급해야 할 필요가 있다. 수송해 온 LNG의 발열량이 수요처의 기준보다 높다면, 적절한 양의 질소 가스를 혼합하거나 발열량이 높은 성분을 추가로 제거해야 한다. 또한 수송해 온 LNG의 발열량이 수요처의 기준보다 낮 다면, 수송해 오기 전에 분리해 낸 LPG 성분(발열량이 높은 탄화수소 성분)을 다시 혼합해 주어야 하는 문제가 있었다.On the other hand, natural gas that is regasified and supplied to the consumer needs to be supplied by adjusting the calorific value of the natural gas according to the use region. If the calorific value of LNG transported is higher than the customer's criteria, an appropriate amount of nitrogen gas should be mixed or additional components with high calorific value should be removed. In addition, if the calorific value of LNG transported is lower than the standard of demand, there was a problem that the separated LPG component (hydrocarbon component with high calorific value) had to be mixed again before transporting.

이와 같이, 천연가스의 발열량을 저감시키는 방법으로서는, 질소 등의 불활성 가스를 첨가하는 방법과, 발열량이 높은 성분을 분리해 내는 방법 등이 사용되고 있으며, 천연가스의 발열량을 증가시키는 방법으로서는 발열량이 높은 성분을 첨가하는 방법 등이 사용되고 있다.As a method of reducing the calorific value of natural gas, a method of adding an inert gas such as nitrogen and a method of separating a component having a high calorific value are used. As a method of increasing the calorific value of natural gas, a calorific value is high. The method of adding a component is used.

생산된 직후의 천연가스의 발열량은 수요처에서 요구하는 발열량보다 높은 경우가 일반적이므로, 천연가스의 발열량을 조절할 때 주로 발열량을 저감시키는 방법이 활용된다. 발열량 저감을 위해 천연가스로부터 발열량이 높은 성분을 분리해 내는 방법은, 천연가스에 포함되어 있는 다양한 탄화수소 성분들, 즉 메탄(C1)을 비롯하여 에탄, 프로판 및 부탄(C2 ~ C4) 중에서 발열량이 높은 탄화수소 성분(에탄, 프로판 및 부탄 등)을 분리하는 것으로서, 미국특허 제 2,952,984 호, 제 3,282,060 호 및 제 3,407,052 호 등에 개시되어 있다. 또한, 발열량 저감을 위해 천연가스에 질소 가스를 첨가하는 방법은 미국특허 제 3,837,821 호 등에 개시되어 있다.Since the calorific value of the natural gas immediately after the production is generally higher than the calorific value required by the customer, a method of reducing the calorific value is mainly used when adjusting the calorific value of the natural gas. In order to reduce the calorific value, the method of separating high calorific value from natural gas is carried out among various hydrocarbon components included in natural gas, namely methane (C 1 ), ethane, propane and butane (C 2 ~ C 4 ). The separation of hydrocarbon components (ethane, propane, butane, etc.) with high calorific value is disclosed in US Pat. Nos. 2,952,984, 3,282,060 and 3,407,052. In addition, a method of adding nitrogen gas to natural gas to reduce the calorific value is disclosed in US Pat. No. 3,837,821.

그런데, 천연가스의 발열량 저감을 위해 질소를 주입하는 방법만 사용하게 되면, 수요처에 공급되는 공급가스 성분 중의 질소 비율이 과도하게 증가하는 문제가 발생할 수 있다. 통상 천연가스 중의 질소 비율은 3% 이내로 유지되는 것이 바람직하다. 또한, 질소 소모량이 많아 LNG FSRU와 같은 해상구조물 상에서 작업이 이루어지는 경우에는 질소의 수급이 원활하지 않게 되거나 해상에서 직접 질소를 생산하여 사용해야 하므로 장치의 운전비용이 증가하게 되는 문제가 있다.However, if only a method of injecting nitrogen to reduce the calorific value of natural gas is used, the problem of excessively increasing the proportion of nitrogen in the supply gas component supplied to the demand may occur. Usually, the nitrogen ratio in natural gas is preferably maintained within 3%. In addition, there is a problem in that the operating cost of the device increases because the nitrogen consumption is large, when the operation is carried out on the offshore structure, such as LNG FSRU, so that the supply and demand of nitrogen is not smooth or to produce nitrogen directly from the sea.

또한, 천연가스의 발열량 저감을 위해 천연가스로부터 발열량이 높은 성분(예컨대, 에탄, 프로판 및 부탄 등)을 분리하는 방법을 사용하게 되면, 발열량이 높은 성분을 분리하기 위한 대형의 증류탑, 분리해낸 성분을 액체상태로 저장할 수 있는 별도의 저장탱크, 그리고 그와 관련된 각종 장비들이 추가로 설치되어야 하므로, 장치 전체의 규모가 커지고 운용이 복잡해지는 문제가 있다.In addition, in order to reduce the calorific value of natural gas, a method of separating high calorific value components (for example, ethane, propane and butane) from natural gas is used. Since a separate storage tank for storing the liquid in a liquid state, and various equipment associated with it must be additionally installed, there is a problem that the overall size of the device is increased and operation is complicated.

이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 다양한 탄화수소 성분으로 이루어진 천연가스의 발열량을 수요처에서의 필요에 따라 저감시키기 위해 세퍼레어터를 이용하여 발열량이 높은 성분을 일부 분리해서 수요처에서의 발열량 기준을 충족시킴으로써, 장치 전체의 규모를 간소화하고 운전 비용을 절감할 수 있는 천연가스 발열량 저감방법 및 장치를 제공하고자 하는 것이다.The present invention for solving the conventional problems, by using a separator to reduce the heat generation of natural gas consisting of a variety of hydrocarbon components according to the needs of the demand part by separating the high heat generation component of the high heat generation standards on demand By satisfying the above, it is to provide a method and apparatus for reducing natural gas calorific value that can simplify the overall size of the apparatus and reduce operating costs.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 천연가스의 발열량을 저감시키는 장치로서, 액화된 상태의 천연가스를 가열하기 위한 가열 수단과; 상기 가열 수단에 의해 가열되어 일부가 기화된 액화천연가스를 저열량의 기체 성분과 고열량의 액체 성분으로 분리하기 위한 기액 분리 수단; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 발열량 저감장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, an apparatus for reducing the calorific value of natural gas, heating means for heating the natural gas in a liquefied state; Gas-liquid separation means for separating the liquefied natural gas heated by the heating means and partially vaporized into a low calorific gas component and a high calorific liquid component; Provided is a natural gas calorific value reducing apparatus comprising a.

본 발명에 따른 천연가스 발열량 저감장치는, 상기 가열 수단의 상류측에 배치되어 상기 가열 수단에 공급되는 액화천연가스를 예열하기 위한 열교환기를 포함하는 것이 바람직하다.The natural gas calorific value reducing device according to the present invention preferably includes a heat exchanger for preheating the liquefied natural gas which is disposed upstream of the heating means and supplied to the heating means.

상기 열교환기에서 액화천연가스를 예열하기 위한 열원은, 상기 기액 분리 수단에서 분리된 기체 성분으로부터 공급되는 것이 바람직하다.The heat source for preheating the liquefied natural gas in the heat exchanger is preferably supplied from the gas component separated by the gas-liquid separation means.

본 발명에 따른 천연가스 발열량 저감장치는, 상기 기액 분리 수단에서 1차적으로 분리된 액체 성분을 전달받아 저열량 성분과 고열량 성분을 2차적으로 분리 하기 위한 소형 증류탑을 포함하는 것이 바람직하다.The natural gas calorific value reducing device according to the present invention preferably includes a small distillation column for secondarily separating the low calorie component and the high caloric component by receiving the liquid component separated primarily from the gas-liquid separation means.

상기 소형 증류탑에서 2차적으로 분리된 저열량 성분은 상기 기액 분리 수단에서 1차적으로 분리된 저열량 성분과 혼합되는 것이 바람직하다.It is preferable that the low calorie component separated secondarily in the small distillation column is mixed with the low calorific component separated firstly by the gas-liquid separation means.

상기 소형 증류탑에서 2차적으로 분리된 고열량 성분은 별도의 저장탱크에 저장되거나 연료로서 사용되는 것이 바람직하다.The high-calorie component separated secondarily in the small distillation column is preferably stored in a separate storage tank or used as fuel.

상기 기액 분리 수단에서 분리된 저열량의 기체 성분은, 상기 열교환기에서 액화천연가스와의 열교환을 통하여 냉각 및 액화되는 것이 바람직하다.The low heat gas component separated by the gas-liquid separation means is preferably cooled and liquefied through heat exchange with liquefied natural gas in the heat exchanger.

본 발명에 따른 천연가스 발열량 저감장치는, 고압 펌프에 의해 상기 열교환기에서 액화된 저열량 성분을 공급받아 기화시킨 후 수요처로 공급하기 위한 기화기를 더 포함하는 것이 바람직하다.The natural gas calorific value reducing device according to the present invention preferably further includes a vaporizer for supplying to the customer after vaporizing the low calorific value component liquefied in the heat exchanger by a high pressure pump.

본 발명에 따른 천연가스 발열량 저감장치는, 상기 기액 분리 수단에 공급되는 액화천연가스 중 일부를 우회시켜 상기 기액 분리 수단에서 분리되어 나온 저열량 성분과 혼합하기 위한 우회 라인을 더 포함하는 것이 바람직하다.The natural gas calorific value reducing device according to the present invention preferably further includes a bypass line for bypassing a part of the liquefied natural gas supplied to the gas-liquid separation means and mixing the low-caloric component separated from the gas-liquid separation means.

상기 우회 라인은, 상기 가열 수단에 공급되는 액화천연가스와 상기 기액 분리 수단에서 분리된 저열량 성분 사이에서의 열교환이 수행되는 열교환기를 통과하도록 배열되는 것이 바람직하다.The bypass line is preferably arranged to pass through a heat exchanger in which heat exchange is performed between the liquefied natural gas supplied to the heating means and the low calorific value component separated from the gas-liquid separation means.

본 발명에 따른 천연가스 발열량 저감장치는, 상기 소형 증류탑에서 분리된 고열량 성분을 추가적으로 분리하기 위해 연달아 설치된 또 다른 소형 증류탑을 포함하는 것이 바람직하다.Natural gas calorific value reducing device according to the present invention, it is preferable to include another small distillation column installed in succession to further separate the high calorific component separated in the small distillation column.

본 발명에 따른 천연가스 발열량 저감장치는, 상기 기액 분리 수단에서 분리 된 고열량의 액체 성분을 저장하기 위한 별도의 저장탱크를 포함하는 것이 바람직하다.The natural gas calorific value reducing device according to the present invention preferably includes a separate storage tank for storing the high calorific value liquid component separated by the gas-liquid separation means.

본 발명에 따른 천연가스 발열량 저감장치는, 액화된 천연가스를 저장하기 위한 액화천연가스 저장탱크와, 상기 액화천연가스 저장탱크 및 상기 별도의 저장탱크에서 발생한 증발가스를 함께 압축하기 위한 증발가스 압축기와, 상기 증발가스 압축기에서 압축된 증발가스를 재액화하여 상기 기액 분리 수단에서 분리된 저열량 성분과 혼합하기 위한 재응축기를 더 포함할 수 있다.The natural gas calorific value reducing device according to the present invention, the liquefied natural gas storage tank for storing the liquefied natural gas, the liquefied natural gas storage tank and the boil-off gas compressor for compressing the boil-off gas generated in the separate storage tank together And a recondenser for re-liquefying the boil-off gas compressed by the boil-off gas compressor and mixing the low-calorie component separated by the gas-liquid separation means.

본 발명에 따른 천연가스 발열량 저감장치는, 상기 기액 분리 수단에서 분리된 저열량 성분을 상기 가열 수단에 공급되는 액화천연가스와 열교환시켜 냉각 및 응축시키기 위한 열교환기와, 상기 열교환기에서 응축된 저열량 성분과의 열교환을 통하여 상기 증발가스 압축기에서 압축된 증발가스를 액화시키기 위한 상기 재응축기를 더 포함하는 것이 바람직하다.The natural gas calorific value reducing device according to the present invention comprises a heat exchanger for cooling and condensing the low calorific value component separated by the gas-liquid separating means with the liquefied natural gas supplied to the heating means, and the low calorific value component condensed in the heat exchanger; It is preferable to further include the recondenser for liquefying the boil-off gas compressed in the boil-off gas compressor through heat exchange.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 액화천연가스 저장탱크와 액화천연가스 재기화 장치를 가지며 해상에서 부유된 상태로 사용되는 부유식 해상 구조물로서, 청구항 1 내지 청구항 16 중에서 선택된 어느 한 항에 따른 천연가스 발열량 저감장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 구조물이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a floating offshore structure having a liquefied natural gas storage tank and a liquefied natural gas regasification apparatus used in a floating state at sea, the natural according to any one selected from claims 1 to 16 A floating offshore structure is provided, comprising a gas calorific value reduction device.

상기 부유식 해상 구조물은, LNG RV 및 LNG FSRU 중에서 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.The floating offshore structure is preferably any one selected from LNG RV and LNG FSRU.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 천연가스의 발열량을 저감시키는 방법으로서, 액화된 상태의 천연가스를 가열하는 단계와; 상기 가열 단계를 거쳐 일부가 기화된 액화천연가스를 기액 분리 수단을 통하여 저열량의 기체 성분과 고열량의 액체 성분으로 분리하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 발열량 저감방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a method for reducing the calorific value of natural gas, comprising the steps of: heating natural gas in a liquefied state; Separating the liquefied natural gas partially vaporized through the heating step into a low calorific gas component and a high calorific liquid component through gas-liquid separation means; There is provided a natural gas calorific value reduction method comprising a.

상기 천연가스 발열량 저감방법은, 상기 기액 분리 수단을 통하여 분리된 고열량의 액체 성분을 더욱 정밀하게 증류하여 분리하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.The method for reducing the calorific value of natural gas preferably includes distilling and separating the high calorific value liquid component separated through the gas-liquid separation means more precisely.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 다양한 탄화수소 성분으로 이루어진 천연가스의 발열량을 수요처에서의 필요에 따라 저감시키기 위해, 설치비 및 운영비가 저렴하고 부피가 작은 세퍼레이터를 활용하여 발열량이 높은 성분을 일부 분리할 수 있는 천연가스 발열량 저감방법 및 장치가 제공될 수 있다.According to the present invention as described above, in order to reduce the calorific value of the natural gas composed of various hydrocarbon components as required by the demand source, a component having a low installation cost and an operating cost and a small volume separator may be used to separate some of the high calorific value components. It is possible to provide a natural gas calorific value reducing method and apparatus.

그에 따라 본 발명에 의하면, 고가이며 대형인 증류탑이나 질소 생산설비 등을 생략할 수 있어 초기 투자비 및 운영비의 절감이 가능하다.Accordingly, according to the present invention, it is possible to omit expensive and large distillation towers and nitrogen production facilities, thereby reducing initial investment and operating costs.

또한 본 발명에 의하면, 수요처에 공급되는 공급가스 성분 중의 질소 비율이 과도하게 증가되지 않고, 질소의 사용량이 적어 질소의 수급이 원활하지 않은 해상에서도 장치의 운전비용을 절감할 수 있게 된다.Further, according to the present invention, the ratio of nitrogen in the supply gas component supplied to the demand destination is not excessively increased, and the operating cost of the apparatus can be reduced even in the sea where the amount of nitrogen is low and supply of nitrogen is not smooth.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 천연가스 발열량 저감방법 및 장치를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1 내지 도 5에는 본 발명의 제1 내지 제5 실시형태에 따른 천연가스 발열량 저감방법 및 장치를 설명하기 위한 개략 적인 저감장치의 개념도가 도시되어 있다.Hereinafter, a method and apparatus for reducing natural gas calorific value according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 to 5 show a schematic diagram of a schematic reduction apparatus for explaining a method and apparatus for reducing natural gas calorific value according to the first to fifth embodiments of the present invention.

본 발명의 제1 실시형태에 따른 천연가스 발열량 저감방법은, 가스정에서 생산되어 액화된 상태로 수송되어 온 액화천연가스(LNG)를 재기화시켜 각 수요처로 공급하는 과정 중에, 발열량이 높은 성분들을 일부 분리해 내는 단계와, 질소를 첨가하여 수요처에서 요구하는 발열량을 맞추는 단계를 포함한다.The natural gas calorific value reduction method according to the first embodiment of the present invention, during the process of regasifying the liquefied natural gas (LNG) produced in the gas well and transported in a liquefied state to supply to each demand destination, Some separation and adding nitrogen to meet the calorific value required by the customer.

도 1에 도시된 바와 같이, 저장탱크(도시생략)로부터 이송되어 온 LNG는 LNG 저압 펌프(1)에 의해 대략 20bar 정도의 저압으로 가압된다. 저압으로 가압된 LNG는 계속해서 제1 및 제2 열교환기(11, 13)를 통과하면서 가열되어 부분적으로 기화된다. 부분적으로 기화된 LNG는 저압 LNG 기화기(3)에서 모두 기화된 후, 제2 열교환기(13)로 공급된다.As shown in FIG. 1, LNG transferred from a storage tank (not shown) is pressurized to a low pressure of approximately 20 bar by the LNG low pressure pump 1. The LNG pressurized to low pressure is subsequently heated and partially vaporized while passing through the first and second heat exchangers 11 and 13. The partially vaporized LNG is all vaporized in the low pressure LNG vaporizer 3 and then supplied to the second heat exchanger 13.

기화된 LNG는 제2 열교환기(13)에서 냉각되어 부분적으로 응축되는데, 이때 응축되는 성분은 발열량이 높은 성분이다. 일반적으로 발열량이 높을수록, 즉 탄화수소 분자 내의 탄소 원자의 개수가 많을수록 액화온도가 높아 응축이 먼저 일어나게 된다.The vaporized LNG is cooled in the second heat exchanger 13 and partially condensed, wherein the condensed component is a component having a high calorific value. In general, the higher the calorific value, that is, the larger the number of carbon atoms in the hydrocarbon molecule, the higher the liquefaction temperature and condensation occurs first.

발열량이 높은 성분이 부분적으로 응축된 상태의 LNG는 세퍼레이터(15)로 공급되고, 이 세퍼레이터(15)에서 액체 성분은 분리되어 발전기 등의 연료로서 사용된다. 이때, 본 발명의 제1 실시형태에 따르면, 세퍼레이터(15)에 분리되는 액체 성분은 모두 발전기 등의 연료로서 사용되며, 이를 위해 연료 필요량만큼 제2 열교환기(13)에서 응축되도록 응축량을 조절하는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명의 제1 실시형태에서는 수요처에서 요구하는 발열량이 맞춰질 때까지 LNG로부터 발열량이 높은 성분을 모두 분리해 내는 것이 아니라, 연료로서 사용할 수 있는 양만을 분리한다.LNG in a state in which a component having a high calorific value is partially condensed is supplied to the separator 15, and the liquid component is separated from the separator 15 to be used as fuel such as a generator. At this time, according to the first embodiment of the present invention, all of the liquid components separated from the separator 15 are used as a fuel such as a generator, and for this purpose, the amount of condensation is adjusted to condense in the second heat exchanger 13 by the required amount of fuel. It is desirable to. That is, in the first embodiment of the present invention, not all components having a high calorific value are separated from LNG until the calorific value required by the customer is matched, but only the amount that can be used as fuel is separated.

이와 같이 본 발명의 제1 실시형태에 따르면 발열량이 높은 성분 일부를 천연가스로부터 분리해 낸 다음, 발전기 등의 연료로서 활용하여 분리된 성분을 전량 소모하기 때문에, 천연가스로부터 분리해 낸 액체 성분을 저장하기 위한 별도의 저장탱크나 관련 장비가 일절 필요하지 않게 된다.As described above, according to the first embodiment of the present invention, a part of the component having a high calorific value is separated from the natural gas and then used as a fuel, such as a generator, to consume all the separated component. There is no need for a separate storage tank or associated equipment for storage.

또한, 종래에는 발열량이 높은 성분, 즉 부탄, 프로판과 같은 성분을 분리하여 LPG라는 이름으로 판매하였기 때문에, 이러한 LPG 성분을 정밀하게 분리할 필요가 있었으며, 이를 위해 컬럼(column)과 같은 설비를 사용하였다. 그러나, 본 발명의 제1 실시형태에 따르면 발열량이 높은 성분을 분리하여 발전기 등의 연료로 연소시킴으로써 내부적으로 사용하기 때문에, 부탄과 프로판 등의 성분만을 정밀하게 분리할 필요가 없으며, 그에 따라 상대적으로 간단한 장비인 세퍼레이터(15)를 활용하여 발열량이 높은 성분을 분리해 낼 수 있다는 이점이 있다.In addition, since the components having high calorific value, that is, butane and propane, were separated and sold under the name of LPG, it was necessary to precisely separate such LPG components, and for this purpose, a facility such as a column was used. It was. However, according to the first embodiment of the present invention, since components having a high calorific value are separated and combusted by fuel such as a generator, they are not used to precisely separate components such as butane and propane. By using the separator 15 as a simple equipment, there is an advantage in that a high heat generation component can be separated.

한편, 세퍼레이터(15)에서 액체 성분이 분리된 후, 나머지 기체 성분은 제1 열교환기(11)로 공급되어 모두 응축된다. 응축된 LNG는 발열량이 높은 성분들이 일부 분리되었기 때문에 총 발열량이 다소 낮아진 상태이지만, 아직 소요처에서 요구하는 발열량 기준보다는 높은 상태일 수 있다. 따라서, 소요처에서 요구하는 발열량을 정확히 맞추기 위해 질소가 첨가된다.On the other hand, after the liquid component is separated from the separator 15, the remaining gas component is supplied to the first heat exchanger 11 and all are condensed. The condensed LNG has a slightly lower total calorific value because some of the high calorific value components are separated, but may still be higher than the calorific value required by the source. Therefore, nitrogen is added to exactly match the calorific value required by the required place.

첨가되는 질소는 기체 상태의 질소 혹은 액체 상태의 질소를 모두 사용할 수 있다. 기체 상태의 질소를 첨가할 경우에, 질소의 첨가를 위한 질소 첨가 수단은, 기체 상태의 질소를 액체 상태의 LNG 내로 흡수시키기 위한 질소 흡수기(도시생략)와, 첨가되는 질소의 양을 조절하기 위한 질소 밸브(도시생략) 등을 포함할 수 있다. 또한, 액체 상태의 질소를 첨가할 경우에, 질소의 첨가를 위한 질소 첨가 수단은, 액체 상태의 질소를 액체 상태의 LNG 내로 혼합시키기 위한 질소 혼합기(도시생략)와, 첨가되는 질소의 양을 조절하기 위한 질소 밸브(도시생략) 등을 포함할 수 있다. 첨가되는 질소의 양은, 도시하지 않은 컨트롤러 등에 의해 질소 밸브의 개폐가 조절됨으로써 정확히 조절될 수 있다.Nitrogen to be added may be either a gaseous nitrogen or a liquid nitrogen. When adding nitrogen in the gaseous state, the nitrogen adding means for adding nitrogen includes a nitrogen absorber (not shown) for absorbing the gaseous nitrogen into the liquid LNG and an amount for adjusting the amount of nitrogen added. Nitrogen valves (not shown) and the like. In addition, in the case of adding liquid nitrogen, the nitrogen adding means for adding nitrogen controls a nitrogen mixer (not shown) for mixing the liquid nitrogen into the liquid LNG and the amount of nitrogen added. It may include a nitrogen valve (not shown) for the purpose. The amount of nitrogen added can be precisely controlled by controlling the opening and closing of the nitrogen valve by a controller (not shown) or the like.

상술한 질소 흡수기, 질소 혼합기, 질소 밸브 등은 질소를 LNG에 첨가할 수 있다면 어떠한 구성을 가지는 것이라도 사용될 수 있다.The nitrogen absorber, nitrogen mixer, nitrogen valve and the like described above may be used as long as nitrogen can be added to LNG.

본 발명의 제1 실시형태에 따르면, 이때 첨가되는 질소의 양은, 질소의 첨가만으로 발열량을 조절하던 종래 기술에 비해 상당히 적은 양이므로, 질소의 소모량이 현저히 절감될 수 있다. 이는 질소의 공급이 원활하지 못한 해상에서, 질소를 별도로 생산하는 질소 생산장치를 설치할 필요성이 없게 하거나 적은 용량의 질소 생산장치만으로도 발열량 조절 작업을 충분히 가능하게 할 수 있다는 더욱 현격한 효과를 거둘 수 있게 한다. 이와 같이 값비싼 질소의 소모량을 절감함으로써 장치의 운전비용을 절감할 수 있게 된다.According to the first embodiment of the present invention, since the amount of nitrogen added at this time is considerably less than that in the prior art in which the calorific value is controlled only by the addition of nitrogen, the consumption of nitrogen can be significantly reduced. This makes it possible to eliminate the need for installing a separate nitrogen producing device in the sea where the supply of nitrogen is not smooth, or to achieve a more dramatic effect of controlling the calorific value by using a small capacity nitrogen producing device. do. In this way, by reducing the consumption of expensive nitrogen it is possible to reduce the operating cost of the device.

상기된 제1 및 제2 열교환기(11, 13)와 세퍼레이터(15)는 하나의 모듈로서 콜드박스(cold box)(10)를 구성할 수 있다. 이들 제1 및 제2 열교환기(11, 13)와 세퍼레이터(15)는 극저온 상태가 유지될 필요가 있기 때문에 모듈화하여 제작할 경우 장치들 사이의 배관 길이가 짧아지는 등 열효율 면에서 유리하다.The first and second heat exchangers 11 and 13 and the separator 15 described above may configure a cold box 10 as one module. These first and second heat exchangers (11, 13) and the separator (15) need to be maintained in a cryogenic state is advantageous in terms of thermal efficiency, such as shortening the length of the pipe between the devices when manufacturing a modular.

계속해서, 질소의 첨가에 의해 발열량이 맞춰진 LNG는 LNG 고압 펌프(5)에 의해 대략 70 ~ 130bar 정도의 고압으로 가압된 후, 고압 LNG 기화기(7)에서 기화되어 최종 수요처로 공급된다.Subsequently, the LNG with the calorific value adjusted by the addition of nitrogen is pressurized to a high pressure of approximately 70 to 130 bar by the LNG high pressure pump 5, and then vaporized in the high pressure LNG vaporizer 7 to be supplied to the final demand destination.

이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 제2 내지 제5 실시형태에 따른 천연가스 발열량 저감방법 및 장치를 설명한다.Hereinafter, a method and apparatus for reducing natural gas calorific value according to preferred second to fifth embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 5.

본 발명의 바람직한 제2 내지 제5 실시형태에 따른 천연가스 발열량 저감방법은, 가스정에서 생산되어 액화된 상태로 수송되어 온 액화천연가스를 재기화시켜 각 수요처로 공급하는 과정 중에, 액화천연가스를 일부 기화시켜 발열량이 높은 성분들을 일부 분리해 내는 단계를 포함한다.The natural gas calorific value reduction method according to the second to fifth embodiments of the present invention is characterized in that the liquefied natural gas is supplied during the process of regasifying the liquefied natural gas produced in the gas well and transported to the liquefied state and supplying it to each demand destination. Vaporizing some to remove some of the high calorific value components.

상술한 제1 실시형태에 따른 천연가스 발열량 저감방법 및 장치가 발열량이 높은 성분을 분리해 낸 후 질소를 첨가하여 발열량을 수요처의 요구에 일치시키는 반면, 제2 내지 제5 실시형태에 따른 천연가스 발열량 저감방법 및 장치는 질소를 첨가하지 않는다.The natural gas calorific value reducing method and apparatus according to the first embodiment described above separates a component having a high calorific value and adds nitrogen to match the calorific value to the demand of the customer, while the natural gas according to the second to fifth embodiments The calorific value reduction method and apparatus do not add nitrogen.

도 2에는 본 발명의 바람직한 제2 실시형태에 따른 천연가스 발열량 저감장치가 개략적으로 도시되어 있다.2 schematically shows a natural gas calorific value reducing device according to a second preferred embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 배출 펌프(21)를 통하여 LNG 저장탱크(20)로부터 배출된 LNG는 히터(23)에서 가열되어 부분적으로 기화된 후 세퍼레이터(24)에 공급된다. 배출 펌프(21)와 히터(23) 사이에는 열교환기(22)가 설치될 수 있다. 도 1을 참조하여 설명한 제1 실시형태에서는 LNG를 기화시킨 후 일부 응축하여 세퍼레 이터에 공급하였지만, 본 제2 실시형태에서는 LNG를 일부 기화시켜 세퍼레이터에 공급한다는 점에서 차이가 있다.As shown in FIG. 2, the LNG discharged from the LNG storage tank 20 through the discharge pump 21 is heated in the heater 23, partially vaporized, and then supplied to the separator 24. The heat exchanger 22 may be installed between the discharge pump 21 and the heater 23. In the first embodiment described with reference to FIG. 1, the LNG is vaporized and then partially condensed and supplied to the separator. However, in the second embodiment, the LNG is partially vaporized and supplied to the separator.

히터(23)에서 열을 공급받아 기화된 성분은 발열량이 낮은 성분(주로 메탄)이다. 일반적으로 발열량이 낮을수록, 즉 탄화수소 분자 내의 탄소 원자의 개수가 적을수록 액화온도가 낮아 기화가 먼저 일어나게 된다.The component vaporized by receiving heat from the heater 23 is a component (mainly methane) having a low calorific value. In general, the lower the calorific value, that is, the smaller the number of carbon atoms in the hydrocarbon molecule, the lower the liquefaction temperature, so that vaporization occurs first.

히터(23)에서 발열량이 낮은 성분이 기화되어 기체와 액체가 혼합된 상태의 LNG는 세퍼레이터(24)에서 기체상태의 성분과 액체상태의 성분으로 분리된다. 계속해서 액체 성분, 즉 발열량이 높은 성분은 도시하지 않은 저장탱크로 공급되어 저장되거나 연료로 사용된다.The low-heating component vaporizes in the heater 23, and the LNG in a state where gas and liquid are mixed is separated into a gaseous component and a liquid component in the separator 24. Subsequently, the liquid component, that is, the component having a high calorific value, is supplied to a storage tank (not shown) and stored or used as fuel.

본 제2 실시형태에 따르면, 액체 성분을 더욱 정밀하게 분리하기 위해서 소형 증류탑(25)이 사용될 수 있다. 이때 사용되는 소형 증류탑(25)은 세퍼레이터(24)에서 1차적으로 분리된 성분을 2차적으로 분리하는 것이므로, 종래와 같이 증류탑만을 사용하여 탄화수소 성분을 분리해 내던 경우에 사용해야 하던 고가의 대형 증류탑을 사용할 필요 없이, 저가이고 소형인 것을 사용할 수 있다.According to the second embodiment, a small distillation column 25 can be used to more accurately separate the liquid component. At this time, since the small distillation column 25 used is to separate the components separated primarily from the separator 24, the expensive large distillation column that had to be used when separating the hydrocarbon components using only the distillation column as in the prior art. It is possible to use a low cost and small size without using.

다시 말해서, LNG에 포함된 발열량이 낮은 성분 중 대부분(대략 90% 이상)은 이미 세퍼레이터(24)에서 1차적으로 분리된 상태이므로, 소형 증류탑(25)에서의 처리량은 대략 10% 이내로 줄어들게 된다. 따라서, 소형 증류탑(25)의 장비 크기나 처리 용량 등을 획기적으로 감소시킬 수 있어 초기 투자비 및 운영비의 절감이 가능하다. 한편, 소형 증류탑(25)에서의 분리 공정에 있어서 LNG의 냉기를 이용하면 운영비를 절감할 수 있다.In other words, since most of the low calorific value components (about 90% or more) contained in the LNG are already separated primarily from the separator 24, the throughput in the small distillation column 25 is reduced to about 10% or less. Therefore, the size and processing capacity of the small distillation column 25 can be drastically reduced, thereby reducing initial investment and operating costs. On the other hand, using the cold air of LNG in the separation process in the small distillation column 25 can reduce the operating cost.

소형 증류탑(25)에서 2차적으로 분리된 발열량이 낮은 성분은, 세퍼레이터(24)에서 이미 분리된 기체 성분과 합쳐져서 다음 공정으로 이송될 수 있다. 세퍼레이터(24)와 소형 증류탑(25)에서 LNG로부터 분리된 발열량이 낮은 성분은, 열교환기(22)로 공급되며, LNG 저장탱크(20)로부터 히터(23)로 공급되는 LNG와 열교환이 이루어져 LNG를 가열하는 동시에 자신은 냉각되어 액화된다.The low calorific value secondary component separated in the small distillation column 25 may be combined with the gas component already separated in the separator 24 and transferred to the next process. The low heat generation component separated from the LNG in the separator 24 and the small distillation column 25 is supplied to the heat exchanger 22, and heat exchanged with the LNG supplied from the LNG storage tank 20 to the heater 23. At the same time it heats itself, it cools and liquefies.

이와 같이 히터(23)로 공급되기 전에 열교환기(22)에서 LNG가 가열됨으로써 히터(23)에서의 에너지 소비를 절감(즉, 히터의 용량을 절감)할 수 있다. 또한, 발열량이 낮은 성분은 열교환기(22)에서 냉각되어 액화됨으로써 고압 펌프(26)의 사용에 따른 동력을 절감할 수 있게 된다.As described above, since LNG is heated in the heat exchanger 22 before being supplied to the heater 23, the energy consumption of the heater 23 may be reduced (that is, the capacity of the heater). In addition, the low heat generation component is cooled in the heat exchanger 22 to be liquefied it is possible to reduce the power of the use of the high-pressure pump (26).

열교환기(22)를 거치면서 냉각되어 액화된 발열량이 낮은 성분은, 고압 펌프(26)에 의해 기화기(27)로 공급되고, 이 기화기(27)에서 기화되어 천연가스 상태로 수요처에 공급될 수 있다.The low calorific value of the heat generated by cooling through the heat exchanger 22 is supplied to the vaporizer 27 by the high-pressure pump 26, and vaporized in the vaporizer 27 to be supplied to the consumer in the form of natural gas. have.

한편, LNG 저장탱크(20)에서 자연적으로 증발한 BOG(boil off gas)는 LNG와는 별도의 라인을 통해 BOG 압축기(28)로 공급된다. 상술한 바와 같이 LNG의 기화시 발열량이 낮은 성분이 먼저 기화되므로, BOG는 대부분 발열량이 낮은 성분으로 이루어진다.On the other hand, BOG (boil off gas) naturally evaporated in the LNG storage tank 20 is supplied to the BOG compressor 28 through a separate line from the LNG. As described above, since the low calorific value of the LNG is evaporated first, the BOG is mostly composed of low calorific value.

BOG 압축기(28)에서 일정압력 이상으로 압축된 BOG는 재응축기(29)로 이송되며, 고압 펌프(26)로 이송되고 있던 액화된 발열량이 낮은 성분 중 일부도 분기되어 재응축기(29)로 이송된다. 재응축기(29)에서 BOG는 저온의 액화된 발열량이 낮은 성분에 의해 냉각되어 재응축된 후 함께 고압 펌프(26) 및 기화기(27)로 공급된 다.The BOG compressed by the BOG compressor 28 to a predetermined pressure or more is transferred to the recondenser 29, and a part of the low liquefied calorific value being transferred to the high pressure pump 26 is also branched and transferred to the recondenser 29. do. In the recondenser 29, BOG is cooled and recondensed by the low-temperature liquefied calorific value is supplied to the high pressure pump 26 and the vaporizer 27 together.

이와 같이 본 발명의 제2 실시형태에 따르면, 세퍼레이터(24)에 의해 발열량이 낮은 성분과 발열량이 높은 성분을 분리할 수 있으며, 필요시 소형의 증류탑(25)을 추가하여 LNG로부터 발열량이 높은 성분을 더욱 정밀하게 분리해 냄으로써, 질소를 추가하지 않고도 수요처에서 요구하는 LNG의 발열량 조건을 만족시킬 수 있다.As described above, according to the second embodiment of the present invention, the separator 24 can separate components having low calorific value and components having high calorific value, and if necessary, a small distillation column 25 is added to the component having high calorific value from LNG. By more precise separation, it is possible to meet the calorific value of LNG required by the customer without adding nitrogen.

또한, 세퍼레이터(24) 및 소형 증류탑(25)으로부터 분리된 발열량이 높은 성분은, 상술한 제1 실시형태에서와 마찬가지로, 발전기 등의 연료로서 소모할 수 있다. 이 경우 분리된 액체 성분, 즉 발열량이 높은 성분을 저장하기 위한 별도의 저장탱크나 관련 장비가 일절 필요하지 않을 수 있다. 물론, 연료로서 소모하는 대신 별도의 저장탱크에 저장해 두고 후처리를 통해 판매할 수도 있다.In addition, the high heat generation component separated from the separator 24 and the small distillation column 25 can be consumed as fuel, such as a generator, similarly to 1st Embodiment mentioned above. In this case, no separate storage tank or related equipment for storing separated liquid components, i.e., high calorific value, may be required. Of course, instead of consuming it as fuel, it can be stored in a separate storage tank and sold through post-treatment.

도 3에는 본 발명의 바람직한 제3 실시형태에 따른 천연가스 발열량 저감장치가 개략적으로 도시되어 있다.3 schematically shows a natural gas calorific value reducing device according to a third preferred embodiment of the present invention.

제3 실시형태에 따른 천연가스 발열량 저감장치는 상술한 제2 실시형태에 따른 천연가스 발열량 저감장치와 대체로 유사하며, LNG 저장탱크(20)로부터 세퍼레이터(24)에 공급되는 LNG 중 일부를 세퍼레이터(24)의 하류측으로 우회시키기 위한 우회 라인(L3)을 갖는다는 점에서만 서로 상이하다. 설명의 편의상, 도 3에 있어서 제2 실시형태의 천연가스 발열량 저감장치와 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일한 부재번호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.The natural gas calorific value reducing device according to the third embodiment is generally similar to the natural gas calorific value reducing device according to the second embodiment described above, and a part of the LNG supplied from the LNG storage tank 20 to the separator 24 is separated from the separator ( They differ from each other only in that they have a bypass line L3 for bypassing downstream of 24). For convenience of description, the same reference numerals are assigned to the same or similar components as those of the natural gas calorific value reducing device of the second embodiment in FIG. 3, and detailed description thereof will be omitted.

우회 라인(L3)은 LNG 저장탱크(20)로부터 세퍼레이터(24)에 LNG를 공급하는 공급 라인으로부터 분기되며, 더욱 상세하게는 우회 라인(L3)은 이 공급 라인 중에서 열교환기(22)의 상류측에서 분기된다. 분기된 우회 라인(L3)은 열교환기를 통과한 후 고압 펌프(26)의 상류측에서, 세퍼레이터(24)에서 분리된 기체성분이 열교환기(22)를 통과하면서 액화된 후 이송되는 배출 라인에 연결된다. 그에 따라 LNG 저장탱크(20)로부터의 LNG는 우회 라인(L3)을 통하여 발열량이 높은 성분이 분리되지 않은 채 고압 펌프(26) 쪽으로 우회된다.The bypass line L3 is branched from a supply line for supplying LNG from the LNG storage tank 20 to the separator 24, and more specifically, the bypass line L3 is an upstream side of the heat exchanger 22 in this supply line. Diverged from The branched bypass line L3 passes through the heat exchanger and is connected upstream of the high pressure pump 26 to a discharge line through which the gaseous components separated from the separator 24 are liquefied while passing through the heat exchanger 22 and then transported. do. As a result, the LNG from the LNG storage tank 20 is diverted toward the high pressure pump 26 through the bypass line L3 without the high heat generation component being separated.

제3 실시형태에 따르면, 우회 라인(L3)으로 인하여 세퍼레이터(24)에서 처리해야 하는 LNG의 양이 감소될 수 있다. 그에 따라 세퍼레이터(24)에서 분리된 기체 성분, 즉 발열량이 낮은 성분과, LNG 저장탱크(20)로부터 세퍼레이터(24)에 공급되는 LNG를 열교환기(22)에서 열교환시킴으로써 기체 성분을 액화시킬 때, 액화시킬 기체 성분의 양을 감소시킬 수 있다. 액화시킬 기체 성분의 양이 감소됨에 따라 열교환기(22)에서 기체 성분을 더욱 용이하게 액화시킬 수 있다.According to the third embodiment, the amount of LNG to be processed in the separator 24 can be reduced due to the bypass line L3. Therefore, when liquefying the gas component by heat-exchanging in the heat exchanger 22 the gas component separated from the separator 24, ie, a component with a low heat generation amount, and LNG supplied from the LNG storage tank 20 to the separator 24, The amount of gaseous components to liquefy can be reduced. As the amount of gas component to be liquefied is reduced, the gas component can be more easily liquefied in the heat exchanger 22.

본 발명의 제3 실시형태에 따르면, 열교환기(22)에서 기체 성분의 액화가 만족스럽게 이루어지지 못할 경우에, 상술한 우회 라인(L3)을 통해 LNG의 일부를 우회시킴으로써 세퍼레이터(24)(그리고 소형 증류탑(25))에서 분리된 기체 성분을 열교환기(22)에서 만족스럽게 액화시킬 수 있게 된다.According to the third embodiment of the present invention, when the liquefaction of gaseous components is not satisfactorily achieved in the heat exchanger 22, the separator 24 (and by bypassing a part of LNG through the above-described bypass line L3). Gas components separated in the small distillation column 25 can be satisfactorily liquefied in the heat exchanger 22.

도 4에는 본 발명의 바람직한 제4 실시형태에 따른 천연가스 발열량 저감장치가 개략적으로 도시되어 있다.4 schematically shows a natural gas calorific value reducing device according to a fourth preferred embodiment of the present invention.

제4 실시형태에 따른 천연가스 발열량 저감장치는 상술한 제2 실시형태에 따른 천연가스 발열량 저감장치와 대체로 유사하며, 소형 증류탑(25)과 또 다른 소형 증류탑(40)이 연달아 설치되어 있다는 점에서만 서로 상이하다. 설명의 편의상, 도 4에 있어서 제2 실시형태의 천연가스 발열량 저감장치와 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일한 부재번호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.The natural gas calorific value reducing device according to the fourth embodiment is generally similar to the natural gas calorific value reducing device according to the second embodiment described above, only in that the small distillation column 25 and another small distillation column 40 are installed in succession. Different from each other. For convenience of description, in Fig. 4, the same or similar components as those of the natural gas calorific value reducing device of the second embodiment are assigned the same member numbers, and detailed description thereof is omitted.

판매 등을 위해 탄화수소 성분의 정밀 분리가 필요한 경우에, 도 4에 도시된 바와 같이 소형 증류탑들(25, 40)을 연달아 설치하여 LNG를 정밀하게 분리할 수 있다. 도 4에는 2개의 소형 증류탑(25, 40)을 사용하는 것으로 예시되어 있지만, 필요하다면 2개 이상의 소형 증류탑을 사용할 수 있다. 또한, 각각의 소형 증류탑들(25, 40)은 동일한 사양의 것을 사용할 수 있다.When precise separation of hydrocarbon components is required for sale, etc., small distillation columns 25 and 40 may be installed in succession, as shown in FIG. 4, to precisely separate LNG. Although illustrated in FIG. 4 as using two small distillation towers 25 and 40, two or more small distillation columns can be used if necessary. Further, each of the small distillation columns 25 and 40 may use the same specification.

도 4에 도시된 바와 같이 2번째의 소형 증류탑(40)에서 분리된 성분 중 소형 증류탑(40)의 하단에서 분리된 성분은 별도의 저장탱크(도시생략)에 저장하거나, 저장탱크 없이 그대로 발전기 등의 연료로 사용할 수도 있다. 또한, 소형 증류탑(40)의 상단에서 분리된 성분, 즉 기체 성분은 LNG 저장탱크(20)에 저장된 LNG와의 열교환을 통해 냉각 및 액화시킨 후 저장탱크(도시생략)에 저장하거나 연료로 사용할 수 있다. 정밀 분리된 후 저장탱크에 저장된 각 탄화수소 성분들은 후공정을 거쳐 판매하거나 연료로 사용할 수 있다.As shown in FIG. 4, the components separated from the lower portion of the small distillation column 40 among the components separated from the second small distillation column 40 may be stored in a separate storage tank (not shown), or may be stored as it is without a generator. It can also be used as fuel. In addition, components separated from the upper end of the small distillation column 40, that is, gas components may be cooled and liquefied through heat exchange with LNG stored in the LNG storage tank 20, and then stored in a storage tank (not shown) or used as fuel. . After precise separation, each hydrocarbon component stored in the storage tank can be sold post-process or used as fuel.

도 5에는 본 발명의 바람직한 제5 실시형태에 따른 천연가스 발열량 저감장치가 개략적으로 도시되어 있다.5 schematically shows a natural gas calorific value reducing device according to a fifth preferred embodiment of the present invention.

제5 실시형태에 따른 천연가스 발열량 저감장치는 상술한 제2 실시형태에 따른 천연가스 발열량 저감장치와 대체로 유사하며, 세퍼레이터(24)에서 분리된 액체 성분, 즉 발열량이 높은 성분을 소형 증류탑에서 추가적으로 분리하지 않고 그대로 별도의 저장탱크(50)에 저장한다는 점에서만 서로 상이하다. 설명의 편의상, 도 5에 있어서 제2 실시형태의 천연가스 발열량 저감장치와 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일한 부재번호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.The natural gas calorific value reducing device according to the fifth embodiment is generally similar to the natural gas calorific value reducing device according to the second embodiment described above, and a liquid component separated from the separator 24, that is, a component having a high calorific value is added in a small distillation column. They are different from each other only in that they are stored in a separate storage tank 50 without being separated. For convenience of description, in Fig. 5, the same or similar components as those of the natural gas calorific value reducing device of the second embodiment are assigned the same member numbers, and detailed description thereof is omitted.

제5 실시형태에 따르면, 세퍼레이터(24)에서 분리된 액체 성분은 상압으로 팽창된 후 별도의 저장탱크(50)에 저장된다. 별도의 저장탱크(50)에서 발생하는 BOG는 외부로 배출되어 LNG 저장탱크(20)로부터 배출된 BOG와 함께 BOG 압축기(28) 쪽으로 전달된다.According to the fifth embodiment, the liquid component separated from the separator 24 is stored in a separate storage tank 50 after it is expanded to atmospheric pressure. BOG generated in a separate storage tank 50 is discharged to the outside is delivered to the BOG compressor 28 together with the BOG discharged from the LNG storage tank 20.

상술한 바와 같이, 발열량이 낮은 성분은 발열량이 높은 성분에 비해 낮은 온도에서 기화되므로, 별도의 저장탱크(50)에서 발생하는 BOG는 발열량이 낮은 성분으로 간주할 수 있다. LNG 저장탱크(20) 및 별도의 저장탱크(50)에서 발생한 BOG는 상술한 바와 같이 BOG 압축기(28)와 재응축기(29)를 통하여 고압 펌프(26)로 공급된다.As described above, since the low calorific value is evaporated at a lower temperature than the high calorific value, the BOG generated in the separate storage tank 50 may be regarded as a low calorific value. BOG generated in the LNG storage tank 20 and the separate storage tank 50 is supplied to the high pressure pump 26 through the BOG compressor 28 and the recondenser 29 as described above.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제2 내지 제5 실시형태에 따르면, LNG 재기화 설비에서 발열량의 저감을 위해 LNG에 질소를 첨가하거나 고가의 대형 증류탑을 사용할 필요 없이 세퍼레이터를 사용하여 간단하게 대부분의 저열량 성분을 분리하여 추가 처리할 고열량 성분을 초기 공급량의 10% 이하로 대폭 줄일 수 있게 된다. 그에 따라 추가의 증류 공정 장비들의 크기를 대폭 감소시킴으로써 투자비 및 운영비의 절감이 가능하다. 추가 증류 공정이 필요 없을 경우에는 1차적으로 세퍼레이터에서 분리된 고열량 성분을 별도의 저장탱크에 상압으로 팽창시켜 저장할 수 있다.As described above, according to the second to fifth embodiments of the present invention, most of the separators are simply used without the need to add nitrogen to the LNG or use expensive large distillation columns in order to reduce the calorific value in the LNG regasification plant. By separating the low calorie components of the high calorie components to be further processed can be significantly reduced to less than 10% of the initial supply. This significantly reduces the size of additional distillation process equipment, thereby reducing investment and operating costs. If no additional distillation process is required, the high calorie component separated from the separator can be expanded and stored at atmospheric pressure in a separate storage tank.

이와 같이 본 발명의 제2 내지 제5 실시형태에 따르면, 세퍼레이터를 이용하여 발열량 조건을 만족시킴으로써 대부분의 LNG 처리(즉, 기화하여 소비지로 공급)할 수 있다.As described above, according to the second to fifth embodiments of the present invention, most of the LNG treatment (that is, vaporization and supply to the consumer) can be performed by satisfying the calorific value condition using the separator.

또한, 세퍼레이터에서 분리된 기체 성분을 LNG와 열교환함으로써 히터의 용량을 저감할 수 있고, 세퍼레이터에서 분리된 기체 성분을 LNG와 열교환하여 액화함으로써 고압으로 압축 시 펌프 사용에 따른 동력을 절감할 수 있다.In addition, the capacity of the heater may be reduced by heat-exchanging the gas component separated from the separator with LNG, and the power of the pump may be reduced when compressed to high pressure by liquefying the gas component separated from the separator with LNG.

또한, LNG 저장탱크에서 분리된 저열량의 가스인 BOG는 재응축기에서 LNG에 의해 액화되고 혼합된 후 기화기에서 기화되어 소비지로 공급될 수 있으며, 소형 증류탑에서 분리된 기체 성분을 LNG와의 열교환에 의해 액화하여 고효율 공정을 구현할 수 있다.In addition, BOG, a low-heat gas separated from the LNG storage tank, can be liquefied and mixed by LNG in a recondenser, and then vaporized in a vaporizer and supplied to a consumer. The gas component separated in a small distillation column is liquefied by heat exchange with LNG. The high efficiency process can be realized.

상술한 바와 같은, 본 발명에 따른 천연가스의 발열량 저감장치는, 질소의 공급이 원활하지 못한 해상 구조물, 즉 LNG RV 및 LNG FSRU 등에서 사용될 수 있다. LNG RV는 자력 항해 및 부유가 가능한 LNG 수송선에 LNG 재기화 설비를 설치한 것이고, LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 액화 천연가스를 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 액화 천연가스를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 부유식 해상 구조물이다.As described above, the calorific value reduction device for natural gas according to the present invention can be used in offshore structures, that is, the supply of nitrogen is not smooth, that is, LNG RV and LNG FSRU. LNG RV is a LNG regasification facility installed on an LNG carrier that can be self-driving and floating. LNG FSRU stores liquefied natural gas, which is unloaded from an LNG carrier, in a storage tank after being stored away from the land. A floating offshore structure that vaporizes gas and supplies it to onshore demand.

본 발명에 따른 천연가스의 발열량 저감장치는, 상술한 LNG RV 및 LNG FSRU와 같은 해상 구조물을 비롯하여, LNG의 재기화 설비가 갖추어진 곳이라면 해상 또는 육상의 재기화 설비에 구비될 수 있음은 물론이다. 나아가서, 본 발명에 따른 천연가스의 발열량 저감장치는, 상술한 LNG RV 및 LNG FSRU와 같은 해상 구조물 이외에도 해상의 또 다른 구조물에 구비될 수도 있다.The calorific value reduction device for natural gas according to the present invention may be provided in a marine or onshore regasification facility as long as it is equipped with a LNG regasification facility, including the above-described offshore structures such as LNG RV and LNG FSRU. to be. Furthermore, the calorific value reduction device for natural gas according to the present invention may be provided in another structure on the sea in addition to the above-described offshore structures such as LNG RV and LNG FSRU.

이상과 같이 본 발명에 따른 천연가스 발열량 저감방법 및 장치를, 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.As described above, the method and apparatus for reducing natural gas calorific value according to the present invention have been described with reference to the illustrated drawings, but the present invention is not limited to the embodiments and drawings described above, and the present invention is within the scope of the claims. Of course, various modifications and variations can be made by those skilled in the art.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 천연가스 발열량 저감장치의 개념도, 1 is a conceptual diagram of a natural gas calorific value reducing device according to a first embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 천연가스 발열량 저감장치의 개념도, 2 is a conceptual diagram of a natural gas calorific value reducing device according to a second embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 천연가스 발열량 저감장치의 개념도, 3 is a conceptual diagram of a natural gas calorific value reducing device according to a third embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 제4 실시형태에 따른 천연가스 발열량 저감장치의 개념도, 그리고 4 is a conceptual diagram of a natural gas calorific value reducing device according to a fourth embodiment of the present invention, and

도 5는 본 발명의 제5 실시형태에 따른 천연가스 발열량 저감장치의 개념도이다.5 is a conceptual diagram of a natural gas calorific value reducing device according to a fifth embodiment of the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the reference numerals for the main parts of the drawings>

1 : LNG 저압 펌프 3 : 저압 LNG 기화기1: LNG low pressure pump 3: low pressure LNG vaporizer

5 : LNG 고압 펌프 7 : 고압 LNG 기화기5: LNG high pressure pump 7: high pressure LNG vaporizer

10 : 콜드박스(cold box) 11 : 제1 열교환기10 cold box 11 first heat exchanger

13 : 제2 열교환기 15 : 세퍼레이터13: second heat exchanger 15: separator

20 : LNG 저장탱크 22 : 열교환기20: LNG storage tank 22: heat exchanger

23 : 히터 24 : 세퍼레이터23: heater 24: separator

25, 40 : 소형 증류탑 26 : 고압 펌프25, 40: small distillation column 26: high pressure pump

27 : 기화기 28 : 압축기27: carburetor 28: compressor

29 : 재응축기 50 : 별도의 저장탱크29: recondenser 50: separate storage tank

L3 : 우회 라인L3: bypass line

Claims (20)

천연가스의 발열량을 저감시키는 장치로서, As a device for reducing the calorific value of natural gas, 액화된 상태의 천연가스를 가열하기 위한 가열 수단과; Heating means for heating natural gas in a liquefied state; 상기 가열 수단에 의해 가열되어 일부가 기화된 액화천연가스를 저열량의 기체 성분과 고열량의 액체 성분으로 분리하기 위한 기액 분리 수단; Gas-liquid separation means for separating the liquefied natural gas heated by the heating means and partially vaporized into a low calorific gas component and a high calorific liquid component; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 발열량 저감장치.Natural gas calorific value reduction device comprising a. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 가열 수단의 상류측에 배치되어 상기 가열 수단에 공급되는 액화천연가스를 예열하기 위한 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 발열량 저감장치.And a heat exchanger disposed at an upstream side of said heating means for preheating the liquefied natural gas supplied to said heating means. 청구항 2에 있어서, The method according to claim 2, 상기 열교환기에서 액화천연가스를 예열하기 위한 열원은, 상기 기액 분리 수단에서 분리된 기체 성분으로부터 공급되는 것을 특징으로 하는 천연가스 발열량 저감장치.A heat source for preheating liquefied natural gas in the heat exchanger is supplied from a gas component separated by the gas-liquid separation means. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 기액 분리 수단에서 1차적으로 분리된 액체 성분을 전달받아 저열량 성 분과 고열량 성분을 2차적으로 분리하기 위한 소형 증류탑을 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 발열량 저감장치.And a small distillation column for secondarily separating the low calorie component and the high caloric component by receiving the liquid component separated first from the gas-liquid separation means. 청구항 4에 있어서, The method according to claim 4, 상기 소형 증류탑에서 2차적으로 분리된 저열량 성분은 상기 기액 분리 수단에서 1차적으로 분리된 저열량 성분과 혼합되는 것을 특징으로 하는 천연가스 발열량 저감장치.The low calorific value component separated secondarily in the small distillation column is mixed with the low calorific value component firstly separated by the gas-liquid separation means. 청구항 4에 있어서, The method according to claim 4, 상기 소형 증류탑에서 2차적으로 분리된 고열량 성분은 별도의 저장탱크에 저장되거나 연료로서 사용되는 것을 특징으로 하는 천연가스 발열량 저감장치.The high calorific value component separated secondarily in the small distillation column is stored in a separate storage tank or used as fuel, natural gas calorific value reduction device. 청구항 2에 있어서, The method according to claim 2, 상기 기액 분리 수단에서 분리된 저열량의 기체 성분은, 상기 열교환기에서 액화천연가스와의 열교환을 통하여 냉각 및 액화되는 것을 특징으로 하는 천연가스 발열량 저감장치.The low heat gas component separated by the gas-liquid separation means is cooled and liquefied through heat exchange with liquefied natural gas in the heat exchanger, characterized in that the natural gas calorific value reduction device. 청구항 7에 있어서, The method according to claim 7, 고압 펌프에 의해 상기 열교환기에서 액화된 저열량 성분을 공급받아 기화시킨 후 수요처로 공급하기 위한 기화기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 발열량 저감장치.And a vaporizer for supplying low-calorie components liquefied in the heat exchanger by a high-pressure pump to vaporize and supply the same to a demand destination. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 액화된 천연가스를 저장하기 위한 액화천연가스 저장탱크와, 상기 액화천연가스 저장탱크에서 발생한 증발가스를 압축하기 위한 증발가스 압축기와, 상기 증발가스 압축기에서 압축된 증발가스를 재액화하여 상기 기액 분리 수단에서 분리된 저열량 성분과 혼합하기 위한 재응축기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 발열량 저감장치.Liquefied natural gas storage tank for storing liquefied natural gas, an evaporative gas compressor for compressing the evaporated gas generated in the liquefied natural gas storage tank, and the vaporized liquid by re-liquefying the boiled gas compressed in the evaporative gas compressor The natural gas calorific value reduction device further comprises a recondenser for mixing with the low calorie component separated by the means. 청구항 9에 있어서, The method according to claim 9, 상기 기액 분리 수단에서 분리된 저열량 성분을 상기 가열 수단에 공급되는 액화천연가스와 열교환시켜 냉각 및 응축시키기 위한 열교환기와, 상기 열교환기에서 응축된 저열량 성분과의 열교환을 통하여 상기 증발가스 압축기에서 압축된 증발가스를 액화시키기 위한 상기 재응축기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 발열량 저감장치.A heat exchanger for cooling and condensing the low calorific value component separated by the gas-liquid separation means by heat exchange with the liquefied natural gas supplied to the heating means, and compressed by the boil-off gas compressor through heat exchange with the low calorific value component condensed in the heat exchanger. The natural gas calorific value reduction device further comprises the recondenser for liquefying boil off gas. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 기액 분리 수단에 공급되는 액화천연가스 중 일부를 우회시켜 상기 기액 분리 수단에서 분리되어 나온 저열량 성분과 혼합하기 위한 우회 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 발열량 저감장치.And a bypass line for bypassing some of the liquefied natural gas supplied to the gas-liquid separating means and mixing the low-caloric components separated from the gas-liquid separating means. 청구항 11에 있어서, The method according to claim 11, 상기 우회 라인은, 상기 가열 수단에 공급되는 액화천연가스와 상기 기액 분리 수단에서 분리된 저열량 성분 사이에서의 열교환이 수행되는 열교환기를 통과하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 천연가스 발열량 저감장치.And the bypass line is arranged to pass through a heat exchanger in which heat exchange is performed between the liquefied natural gas supplied to the heating means and the low calorific value component separated from the gas-liquid separation means. 청구항 4에 있어서, The method according to claim 4, 상기 소형 증류탑에서 분리된 고열량 성분을 추가적으로 분리하기 위해 연달아 설치된 또 다른 소형 증류탑을 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 발열량 저감장치.Natural gas calorific value reduction device characterized in that it comprises another small distillation column successively installed to further separate the high calorie components separated from the small distillation column. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 기액 분리 수단에서 분리된 고열량의 액체 성분을 저장하기 위한 별도의 저장탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 발열량 저감장치.And a separate storage tank for storing the high calorific value liquid component separated by the gas-liquid separating means. 청구항 14에 있어서, The method according to claim 14, 액화된 천연가스를 저장하기 위한 액화천연가스 저장탱크와, 상기 액화천연가스 저장탱크 및 상기 별도의 저장탱크에서 발생한 증발가스를 함께 압축하기 위한 증발가스 압축기와, 상기 증발가스 압축기에서 압축된 증발가스를 재액화하여 상기 기액 분리 수단에서 분리된 저열량 성분과 혼합하기 위한 재응축기를 더 포함 하는 것을 특징으로 하는 천연가스 발열량 저감장치.A liquefied natural gas storage tank for storing liquefied natural gas, an evaporative gas compressor for compressing evaporated gas generated in the liquefied natural gas storage tank and the separate storage tank together, and an evaporated gas compressed by the evaporative gas compressor. Re-condensing the natural gas calorific value reduction device further comprises a recondenser for mixing with the low calorie components separated by the gas-liquid separation means. 청구항 15에 있어서, The method according to claim 15, 상기 기액 분리 수단에서 분리된 저열량 성분을 상기 가열 수단에 공급되는 액화천연가스와 열교환시켜 냉각 및 응축시키기 위한 열교환기와, 상기 열교환기에서 응축된 저열량 성분과의 열교환을 통하여 상기 증발가스 압축기에서 압축된 증발가스를 액화시키기 위한 상기 재응축기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 발열량 저감장치.A heat exchanger for cooling and condensing the low calorific value component separated by the gas-liquid separation means by heat exchange with the liquefied natural gas supplied to the heating means, and compressed by the boil-off gas compressor through heat exchange with the low calorific value component condensed in the heat exchanger. The natural gas calorific value reduction device further comprises the recondenser for liquefying boil off gas. 액화천연가스 저장탱크와 액화천연가스 재기화 장치를 가지며 해상에서 부유된 상태로 사용되는 부유식 해상 구조물로서, 청구항 1 내지 청구항 16 중에서 선택된 어느 한 항에 따른 천연가스 발열량 저감장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 구조물.A floating offshore structure having a liquefied natural gas storage tank and a liquefied natural gas regasification apparatus and used in a suspended state at sea, comprising a natural gas calorific value reducing device according to any one of claims 1 to 16. Floating offshore structures. 청구항 17에 있어서, The method according to claim 17, 상기 부유식 해상 구조물은, LNG RV 및 LNG FSRU 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 부유식 해상 구조물.The floating offshore structure is a floating offshore structure, characterized in that any one selected from LNG RV and LNG FSRU. 천연가스의 발열량을 저감시키는 방법으로서, As a method of reducing the calorific value of natural gas, 액화된 상태의 천연가스를 가열하는 단계와; Heating the natural gas in a liquefied state; 상기 가열 단계를 거쳐 일부가 기화된 액화천연가스를 기액 분리 수단을 통하여 저열량의 기체 성분과 고열량의 액체 성분으로 분리하는 단계; Separating the liquefied natural gas partially vaporized through the heating step into a low calorific gas component and a high calorific liquid component through gas-liquid separation means; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 발열량 저감방법.Natural gas calorific value reduction method comprising a. 청구항 19에 있어서, The method according to claim 19, 상기 기액 분리 수단을 통하여 분리된 고열량의 액체 성분을 더욱 정밀하게 증류하여 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 발열량 저감방법.And distilling and separating the high calorific value liquid component separated by the gas-liquid separation means more precisely.
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