KR100821463B1 - Device and method to separate odorants from natural gas - Google Patents

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장대준
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이동훈
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현대중공업 주식회사
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Abstract

A device and a method to separate odorant from natural gas are provided to save an operation cost by shortening an LNG(Liquefied Natural Gas) carrier trial run period and an anchoring period in an LNG terminal. A device to separate odorant from natural gas includes a nitrogen tank lorry(100), a low temperature nitrogen-LNG heat exchanger(300), an LNG pipe(200), an LNG-LNG heat exchanger, a separator(500), an absorber(700), and an LNG carrier(800). The nitrogen tank lorry contains low temperature nitrogen. The low temperature nitrogen-LNG heat exchanger exchanges heat between the low temperature nitrogen and LNG. The LNG pipe supplies LNG for industry and home. The LNG-LNG heat exchanger exchanges heat of the LNG supplied from the LNG pipe. The separator removes the liquefied or solidified odorant from the cooled LNG. The absorber completely removes the odorant by using absorption material. The normal temperature nitrogen and the odorant-removed LNG are supplied to the LNG carrier.

Description

천연가스 부취제 분리 장치 및 방법{Device and method to separate odorants from natural gas}Device and method to separate odorants from natural gas

도 1은 본 발명의 천연가스 부취제 분리 장치를 도시한 도면.1 is a view showing a natural gas odorant separation device of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100 : 질소 탱크로리 200 : 천연가스 배관100: nitrogen tank lorry 200: natural gas pipe

300 : 저온 질소, 천연가스 열교환기 400 : 천연가스, 천연가스 열교환기300: low temperature nitrogen, natural gas heat exchanger 400: natural gas, natural gas heat exchanger

500 : 분리기 600 : 액적, 고형입자 분리기500: separator 600: droplet, solid particle separator

700 : 흡착기 800 : LNG 운반선700: adsorber 800: LNG carrier

본 발명은 액화천연가스(이하 LNG: Liquefied Natural Gas) 운반선 화물창 내부를 천연가스 분위기로 조성하기 위한 공정을 LNG 터미널에 정박하기 전에 미리 수행하기 위하여 산업 및 가정 연료용 천연가스를 LNG 운반선으로 공급하는 설비에 있어서 천연가스 내 부취제를 제거하기 위해 저온 질소를 냉매로 사용하여 부취제를 냉각 액화 또는 고체화시켜 분리기를 이용하여 제거하는 공정과 부가적으로 천연가스 내 부취제를 완전히 제거하기 위하여 흡착제를 이용하는 흡착공정을 수행하 는 천연가스 부취제 분리 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention is to supply a natural gas for industrial and domestic fuel to the LNG carrier in order to perform the process for liquefied natural gas (LNG) carrier cargo tank inside the cargo hold before anchoring to the LNG terminal in advance In order to remove odorant in natural gas, cold liquefaction or solidification of odorant is carried out using low temperature nitrogen as a refrigerant to remove odorant in natural gas, and adsorbent is removed to completely remove odorant in natural gas. It relates to a natural gas odorant separation device and method for performing the adsorption process.

종래 천연가스 부취제 분리 장치는 LNG 운반선의 불활성화 공정과 천연가스 분위기 조성 공정을 별도로 각각 수행해야하므로 LNG 운반선 시운전 기간과 LNG 터미널 정박 기간이 길어질 수밖에 없는 문제점이 있었다. 이는 곧 LNG 운반선의 운반 원가 상승을 초래하는 원인이 되며, 또한, 부취제를 냉각 액화 또는 고체화하는 냉매로써 LNG 운반선 화물창 내부를 불활성화하기 위해 저온 질소를 사용함으로써 저온 질소를 기화시키기 위하여 스팀을 열원으로 하는 열교환기를 별도로 설치해야 하는 비용상의 문제점이 있었다.Conventional natural gas odorant separation device has a problem in that the LNG carrier ship commissioning period and LNG terminal anchoring period will be long because the inertization process and the natural gas atmosphere composition process of the LNG carrier must be performed separately. This causes a rise in the transportation cost of the LNG carrier, and also uses a low-temperature nitrogen to vaporize the low-temperature nitrogen to inactivate the inside of the LNG carrier cargo hold as a refrigerant to liquefy or solidify the odorant. There was a problem in cost to separately install a heat exchanger.

상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 LNG 운반선 시운전을 위하여 LNG 터미널로 출항하기 전에 미리 화물창 내부를 천연가스 분위기로 조성하기 위하여 천연가스를 LNG 운반선에 공급하는 설비에 있어서 LNG 운반선으로 유입되는 가정 또는 산업용 연료 천연가스에 함유되어 있는 부취제를 냉각하여 액화 또는 고체화시켜 제거함으로써 LNG 운반선 시운전 기간과 LNG 터미널 정박 기간을 단축하여 운전비용을 절감할 수 있는 천연가스 부취제 분리 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention devised to solve the above problems is assumed to be introduced into the LNG carrier in the facility for supplying natural gas to the LNG carrier in order to create the interior of the cargo tank in a natural gas atmosphere before departure to the LNG terminal for commissioning the LNG carrier Or by providing a natural gas odorant separation device and method that can reduce the operating cost by reducing the LNG carrier commissioning period and LNG terminal anchoring period by cooling the odorant contained in the industrial fuel natural gas by liquefying or solidified and removed For the purpose of

또한, LNG 운반선의 불활성화 공정과 천연가스 분위기 조성 공정을 각각의 화물창에 동시에 실시함으로써 LNG 운반선 시운전 기간과 LNG 터미널 정박 기간을 단축하여 운전비용을 절감할 수 있는 천연가스 부취제 분리 장치 및 방법을 제공하 는 것을 목적으로 한다.In addition, the LNG carrier deactivation process and the natural gas atmosphere creation process to each cargo hold at the same time by reducing the LNG carrier commissioning period and LNG terminal anchoring period to reduce the operating cost natural gas odorant separation device and method It is intended to provide.

또한, 부취제를 냉각 액화 또는 고체화하는 냉매로써 LNG 운반선 화물창 내부를 불활성화하기 위한 저온 질소를 사용함으로써 저온 질소를 기화시키기 위하여 스팀을 열원으로 하는 열교환기를 설치하는 비용과 운전비용을 절감할 수 있는 천연가스 부취제 분리 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, by using the low temperature nitrogen to inactivate the inside of the LNG carrier cargo hold as a refrigerant to liquefy or solidify the odorant, it is possible to reduce the cost and operating cost of installing a heat exchanger using steam as a heat source to vaporize the low temperature nitrogen. It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for separating natural gas odorants.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 LNG 운반선 화물창 내부를 천연가스 분위기로 조성하기 위하여 천연가스를 LNG 운반선에 공급하는 설비에 있어서, 천연가스에 함유되어 있는 부취제를 분리하기 위해 저온의 질소를 이용하여 부취제가 함유되어 있는 천연가스를 냉각하여 부취제를 액화 또는 고체화시키는 저온 질소, 천연 가스 열교환기; 및 상기 액화 또는 고체화된 부취제를 분리 제거하기 위한 분리기를 포함하는 천연가스 부취제 분리 장치를 제공한다.The present invention for achieving the above object is to use the low temperature nitrogen to separate the odorant contained in the natural gas in the facility for supplying natural gas to the LNG carrier in order to create the interior of the LNG carrier cargo tank in a natural gas atmosphere A low temperature nitrogen and natural gas heat exchanger for cooling the natural gas containing the odorant to liquefy or solidify the odorant; And a separator for separating and removing the liquefied or solidified odorant.

바람직하게는, 상기 천연가스 부취제 분리 장치는 상기 분리기를 보조하여 완전히 제거되지 않은 부취제를 흡착물질로 제거하는 흡착기를 더 포함한다.Preferably, the natural gas odorant separation device further includes an adsorber for assisting the separator to remove odorants that are not completely removed with an adsorbent material.

또한, 상기 분리기는 내부에 액적, 고형 입자 분리기가 형성되어 액화 또는 고체화된 부취제를 제거한다.In addition, the separator is formed therein droplets, solid particle separator to remove the liquefied or solidified odorant.

한편, 본 발명은 천연가스 배관을 통하여 천연가스가 저온 질소, 천연가스 열교환기로 인입되고, 질소 탱크로리로부터 공급된 저온 질소와 열교환을 수행하는 단계; 열교환을 통하여 인입된 천연가스가 냉각되어 천연가스 내에 포함된 부취제 가 액화 또는 고체화되는 단계; 상기 천연가스에 포함된 상기 액화 또는 고체화된 부취제를 분리기로 제거하는 단계; 및 흡착기에 포함된 흡착물질을 이용하여 잔여 부취제를 제거하는 단계를 포함하는 천연가스 부취제 분리 방법을 제공한다.On the other hand, the present invention is a natural gas is introduced into the low-temperature nitrogen, natural gas heat exchanger through the natural gas pipe, and performing the heat exchange with the low-temperature nitrogen supplied from the nitrogen tank lorry; Cooling the natural gas introduced through heat exchange to liquefy or solidify the odorant contained in the natural gas; Removing the liquefied or solidified odorant contained in the natural gas with a separator; And it provides a natural gas odorant separation method comprising the step of removing the residual odorant using the adsorbent material contained in the adsorber.

본 발명과 본 발명의 동작성의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, the advantages of the operability of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명의 천연가스 부취제 분리 장치를 도시한 도면이다.1 is a view showing a natural gas odorant separation device of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명은 LNG 운반선 시운전을 위하여 LNG 터미널로 출항하기 전에 미리 화물창 내부를 천연가스 분위기로 조성하기 위하여 천연가스를 LNG 운반선에 공급하는 설비에 있어서, 산업 및 가정용 천연가스에 함유되어 있는 부취제를 분리하기 위해 저온의 질소를 이용하여 부취제가 함유되어 있는 천연가스를 냉각하여 부취제를 액화 또는 고체화시키는 저온 질소, 천연 가스 열교환기(300)와 액화 또는 고체화된 부취제를 분리 제거하기 위한 분리기(500)와 부가적으로 부취제를 완전히 제거하기 위하여 흡착물질을 포함하는 흡착기(700)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the present invention is a facility for supplying natural gas to an LNG carrier in order to create a natural gas atmosphere in a cargo container in advance before sailing to an LNG terminal for commissioning an LNG carrier. In order to separate the odorant, the low temperature nitrogen is used to cool the natural gas containing the odorant by using low temperature nitrogen to separate the low temperature nitrogen, natural gas heat exchanger 300 and the liquefied or solidified odorant. A separator 500 for removal and additionally an adsorber 700 comprising adsorbent material to completely remove the odorant.

보다 상세히, 본 발명의 천연가스 부취제 분리 시스템은 저온의 질소를 수용 하는 질소 탱크로리(100)와, 상기 질소 탱크로리로부터 공급되는 저온의 질소를 천연가스와 열교환시키는 저온 질소, 천연가스 열교환기(300)와, 산업 또는 가정용 연료 천연가스를 공급하는 천연가스 배관(200)과, 상기 천연가스 배관(200)을 통하여 공급되는 천연가스의 열교환을 수행하는 천연가스, 천연가스 열교환기(400)와, 상기 저온 질소, 천연가스 열교환기(300)를 통하여 냉각된 천연가스로부터 액화 또는 고체화된 부취제를 분리 제거하기 위한 분리기(500)와, 흡착물질을 포함하여 부가적으로 부취제를 완전히 제거하기 위한 흡착기(700)와, 상기 상온화된 질소와 부취제가 제거된 천연가스가 공급되는 LNG 운반선(800)을 포함한다. 보다 상세히, 상기 분리기(500)는 액화된 부취제의 제거를 위한 액적, 고형입자 분리기(600)를 포함할 수 있다.More specifically, the natural gas odorant separation system of the present invention is a nitrogen tank lorry (100) for accommodating low temperature nitrogen, and low temperature nitrogen, natural gas heat exchanger (300) for exchanging low temperature nitrogen supplied from the nitrogen tank lorry with natural gas (300). ), Natural gas pipe 200 for supplying industrial or domestic fuel natural gas, natural gas, natural gas heat exchanger 400 for performing heat exchange of the natural gas supplied through the natural gas pipe 200, Separator 500 for separating and removing the liquefied or solidified odorant from the natural gas cooled through the low temperature nitrogen, natural gas heat exchanger 300, and additionally including the adsorbent material to completely remove the odorant The adsorber 700 and the LNG carrier 800 to which the natural gas from which the normalized nitrogen and odorant are removed are supplied. In more detail, the separator 500 may include a droplet and a solid particle separator 600 for the removal of the liquefied odorant.

본 발명의 천연가스 부취제 분리 방법은 다음과 같다. 먼저 질소 탱크로리(100)로부터 저온의 질소를 저온 질소, 천연가스 열교환기(300)로 공급한다. 한편, 상기 천연가스 배관(200)을 통하여 산업 또는 가정용 연료 천연가스를 천연가스, 천연가스 열교환기(400)로 공급한다. 상기 천연가스, 천연가스 열교환기(400)를 통하여 열교환된 천연가스는 저온 질소, 천연가스 열교환기(300)로 인입되고, 상기 공급된 저온 질소와 열교환을 수행하게 된다. 열교환을 통하여 인입된 천연가스는 냉각되고, 저온의 질소는 흡열되어 온도가 상승한다. 상기 천연가스의 냉각을 통하여 천연가스 내에 포함된 부취제는 액화 또는 고체화되고 분리기(500)로 입력된다. 액화 또는 고체화된 부취제를 포함하는 천연가스는 상기 분리기(500) 내부에 형성되는 액적, 고형입자 분리기(600)를 통과되고 이 과정에서 상기 부취제가 제거 된다. 상기 분리기(500)를 통과시킨 후, 흡착물질이 포함된 흡착기(700)를 통하여 상기 천연가스 중 남은 부취제를 완전히 제거한다. 상기 흡착기(700)는 분리기(500)를 보조하는 부가장치로 생략될 수 있다. 상기 흡착기(700)를 거친 천연가스는 상기 천연가스, 천연가스 열교환기(400)로 입력되어 천연가스 배관(200)으로부터 공급되는 천연가스와 열교환을 한 뒤 LNG 운반선(800)으로 공급된다. Natural gas odorant separation method of the present invention is as follows. First, low temperature nitrogen is supplied from the nitrogen tank lorry 100 to the low temperature nitrogen and natural gas heat exchanger 300. Meanwhile, industrial or household fuel natural gas is supplied to natural gas and natural gas heat exchanger 400 through the natural gas pipe 200. The natural gas heat exchanged through the natural gas and the natural gas heat exchanger 400 is introduced into the low temperature nitrogen and the natural gas heat exchanger 300 to perform heat exchange with the supplied low temperature nitrogen. Natural gas introduced through the heat exchange is cooled, and low temperature nitrogen is absorbed to increase the temperature. The odorant contained in the natural gas through the cooling of the natural gas is liquefied or solidified and is input to the separator 500. Natural gas containing a liquefied or solidified odorant is passed through the droplet, solid particle separator 600 formed in the separator 500, and the odorant is removed in this process. After passing through the separator 500, the odorant in the natural gas is completely removed through the adsorber 700 containing the adsorbent material. The adsorber 700 may be omitted as an additional device for assisting the separator 500. The natural gas that has passed through the adsorber 700 is input to the natural gas and natural gas heat exchanger 400, and then heat exchanged with the natural gas supplied from the natural gas pipe 200, and then supplied to the LNG carrier 800.

이에 따라 본 발명은 LNG 운반선의 시운전 기간을 단축하고, LNG 터미널에서의 정박 기간을 단축함으로써 운전비용을 절감할 수 있어 경제성을 높일 수 있다. 특히 냉매로 사용되는 저온 질소의 경우, 부취제를 함유한 천연가스와 열교환하여 부취제를 액화시키고, 자신은 상온의 질소가 됨으로써 LNG 운반선 화물창 내부의 불활성화를 위해 사용되는 저온 질소를 가열하기 위하여 스팀을 열원으로 하는 열교환기 설치비용과 운전비용을 절감할 수 있는 장점이 있으며 LNG 운반선의 불활성화 공정과 천연가스 분위기 조성 공정을 각각의 화물창에 동시에 실시할 수 있는 장점이 있다. 액화된 부취제는 분리기로 이송되며, 더욱 상세하게는 분리기 내부에 액적 분리기(Mist Eliminator) 또는 고형 입자 분리기(Particle Separator)를 설치하여 액화 또는 고체화된 부취제를 제거하고, 부가적으로 흡착 물질을 포함하는 흡착기를 설치하여 부취제를 완전히 제거함으로써 순수한 천연가스만이 LNG 운반선 화물창으로 이송될 수 있다. Accordingly, the present invention can shorten the commissioning period of the LNG carrier and reduce the berth period in the LNG terminal, thereby reducing the operating cost and improving economics. In particular, in the case of low temperature nitrogen used as a refrigerant, the odorant is liquefied by heat-exchanging with natural gas containing odorant, and in order to heat the low temperature nitrogen used for inactivation of the LNG carrier cargo hold by becoming nitrogen at room temperature. It has the advantage of reducing the installation cost and operating cost of the heat exchanger using steam as a heat source, and has the advantage that the deactivation process of LNG carriers and the natural gas atmosphere creation process can be simultaneously performed on each cargo hold. The liquefied odorant is transferred to the separator, and more specifically, a droplet eliminator or a solid particle separator is installed inside the separator to remove the liquefied or solidified odorant and additionally adsorbent material. By installing the adsorber included to completely remove the odor, only pure natural gas can be transferred to the LNG carrier cargo hold.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. . Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

본 발명의 천연가스 부취제 분리 장치 및 방법은 LNG 운반선 시운전을 위하여 LNG 터미널로 출항하기 전에 미리 화물창 내부를 천연가스 분위기로 조성하기 위하여 천연가스를 LNG 운반선에 공급하는 설비에 있어서 LNG 운반선으로 유입되는 가정 또는 산업용 연료 천연가스에 함유되어 있는 부취제를 냉각하여 액화 또는 고체화시켜 제거함으로써 LNG 운반선 시운전 기간과 LNG 터미널 정박 기간을 단축하여 운전비용을 절감할 수 있다.The natural gas deodorant separation apparatus and method of the present invention is introduced into the LNG carrier in the facility for supplying natural gas to the LNG carrier in order to create a natural gas atmosphere in the cargo hold in advance before sailing to the LNG terminal for commissioning the LNG carrier By cooling and liquefying or solidifying and removing odorants contained in domestic or industrial fuel natural gas, it is possible to reduce the operating cost by shortening the LNG carrier commissioning period and the LNG terminal anchoring period.

또한, LNG 운반선의 불활성화 공정과 천연가스 분위기 조성 공정을 각각의 화물창에 동시에 실시함으로써 LNG 운반선 시운전 기간과 LNG 터미널 정박 기간을 단축하여 운전비용을 절감할 수 있다.In addition, by carrying out the deactivation process of the LNG carrier and the natural gas atmosphere creation process in each cargo hold at the same time, it is possible to reduce the operating cost by reducing the LNG carrier commissioning period and LNG terminal anchoring period.

또한, 부취제를 냉각 액화 또는 고체화하는 냉매로써 LNG 운반선 화물창 내부를 불활성화하기 위한 저온 질소를 사용함으로써 저온 질소를 기화시키기 위하여 스팀을 열원으로 하는 열교환기를 설치하는 비용과 운전비용을 절감할 수 있다.In addition, by using low-temperature nitrogen for inactivating the inside of the LNG carrier cargo hold as a refrigerant to liquefy or solidify the odorant, it is possible to reduce the cost and operating cost of installing a heat exchanger using steam as a heat source to vaporize the low-temperature nitrogen. .

Claims (4)

LNG 운반선 화물창 내부를 천연가스 분위기로 조성하기 위하여 천연가스를 LNG 운반선에 공급하는 설비에 있어서,In the facility to supply the natural gas to the LNG carrier in order to create a natural gas atmosphere inside the cargo carrier, 천연가스에 함유되어 있는 부취제를 분리하기 위해 저온의 질소를 이용하여 부취제가 함유되어 있는 천연가스를 냉각하여 부취제를 액화 또는 고체화시키는 저온 질소, 천연 가스 열교환기; 및A low temperature nitrogen and natural gas heat exchanger for liquefying or solidifying the odorant by cooling the natural gas containing the odorant using low temperature nitrogen to separate the odorant contained in the natural gas; And 상기 액화 또는 고체화된 부취제를 분리 제거하기 위한 분리기를 포함하는 천연가스 부취제 분리 장치.Natural gas odorant separation device comprising a separator for separating and removing the liquefied or solidified odorant. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 천연가스 부취제 분리 장치는 상기 분리기를 보조하여 완전히 제거되지 않은 부취제를 흡착물질로 제거하는 흡착기를 더 포함하는 천연가스 부취제 분리 장치.The natural gas odorant separation device further comprises an adsorber for assisting the separator to remove the odorant that is not completely removed as an adsorbent. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 분리기는 내부에 액적, 고형 입자 분리기가 형성되어 액화 또는 고체화된 부취제를 제거하는 천연가스 부취제 분리 장치.The separator is a natural gas odorant separation device for removing the liquefied or solidified odorant is formed inside the droplets, solid particle separator. 천연가스 배관을 통하여 천연가스가 저온 질소, 천연가스 열교환기로 인입되고, 질소 탱크로리로부터 공급된 저온 질소와 열교환을 수행하는 단계;Natural gas is introduced into the low temperature nitrogen and natural gas heat exchanger through the natural gas pipe, and performing heat exchange with the low temperature nitrogen supplied from the nitrogen tank lorry; 열교환을 통하여 인입된 천연가스가 냉각되어 천연가스 내에 포함된 부취제가 액화 또는 고체화되는 단계;Cooling the natural gas introduced through heat exchange to liquefy or solidify the odorant contained in the natural gas; 상기 천연가스에 포함된 상기 액화 또는 고체화된 부취제를 분리기로 제거하는 단계; 및Removing the liquefied or solidified odorant contained in the natural gas with a separator; And 흡착기에 포함된 흡착물질을 이용하여 잔여 부취제를 제거하는 단계를 포함하는 천연가스 부취제 분리 방법.A natural gas odorant separation method comprising the step of removing the residual odorant using the adsorbent material contained in the adsorber.
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