천연가스의 액화공정The Liquefied Process of Natural Gas

Department of Energy & Resources Engineering

KOREA MARITIME UNIVERSITY

AAA – Triple A안석환 / 한기용 / 김상우 / 홍보람

CONTENST

주제선정동기

서론 : 액화공정의 정의와 필요성

본론 : 액화공정의 종류 및 내용

참고문헌

결론 : 시장 현황과 느낀 점

내용의 방향 변경

내용의 방향 변경

천연가스의 액화공정

기존의 선정방향

변경된 방향

천연가스의 수송을 위한 처리공정 및 수송방법

- 기존에서는 액화공정, 고체화 공정 외 선박수송, 파이프라인 수송 등수송방법과 관련된 내용들의 추가로 주제가 모호해짐.

+ 지나치게 다양한 내용들로 내용간의 상호 연결성 저하+ 주제가 내용을 포괄하지 못함.

→ ‘천연가스의 액화공정’에 대한 내용만을 선정.

우리나라의 경우 천연가스 수송을 전적으로선박에 의존하므로 천연가스의 액화공정이 필수.

주제선정동기

한국가스공사 통영기지 견학 및 관련 VTR 시청동해-1 가스전과 같은 국내 개발 사례

천연가스에 대한 수요 및 공급의 증가 추세

천연가스의 액화공정에 대한 궁금증

액화공정의 정의와 필요성

부피가 큰 기체 상태의 천연가스를액화시키는 과정

액화공정이란?

액화공정의 필요성

162℃ 초저온 상태로 액화시켜 부피를 1/600로 줄임으로써 저장이 용이하도록 함.

→ 천연가스 저장의 효율성 증대

산지에서 추출하여 정제한 천연가스를 멀리 떨어져있는 수요지까지 수송할 때,

많은 양을 적은 면적의 저장지를 이용할 수 있도록 함.

→ 천연가스운반에 따른 원거리 수송문제 해결

<APCI사의 Cold Box>

전처리공정

천연가스는 탄화수소 뿐만 아니라 인체에 유해하거나 환경을 오염시키고 사용장비 등을 손상시키는 불순물을 포함하는데, 이러한 일련의 불순물의 분리/처리 과정을 전처리 공정이라 함.

전처리공정이란?

1. 수분제거 : 가스수화물이 형성되어 파이프를 막거나 액화설비 파괴.2. 탄화수소 혼합물 제거공정 : 가스의 발열량을 일정하게 하기 위함.3. 탈황공정 : 황 화합물이 대기로 방출되면 심각한 공해 문제 유발.4. 탄산가스의 제거 : 발열량에 영향을 미치며, 육상 및 선박의 설비에 손상.5. 먼지와 유분의 제거 : 액화설비를 손상시킴.6. 헬륨의 분리(이용) : 고가로 판매되는 기체로서 부가가치 효과.

< 액화천연가스운반선 개관(LNG Carriers) / 배병덕 외 2인 공저 /2008>

액화공정의 기본원리(줄-톰슨 효과)

Joule-Thomson effect

기체의 주변 온도가 ‘역점온도’이하일 경우 기체가 좁은 통로를 빠져나가면서압축된 후 분출 시 내부의 온도가 내려간다.이들 기체를 강하게 압축하여 분출시키면 온도가 극적으로 내려가서 액화할수 있다. 헬륨 등 기체 냉각이나 액화, 에어컨이나 냉장고 등 냉매의 냉각에 널리 적용.

< cryo.kaist.ac.kr >

액화공정의 종류

1 cycle

2 cycles

3 cycles

DMRShell

Sakhalin 2007C3/MRAPCI, ShellBrunei 1972 C3/MR

APCI, ShellNumerous

OCPCoP/BechtelAtlantic 1999

MF CascadeStatoil/LindeSnøhvit 2007

SCMRAPCI

Libya 1970

1983 ~ 20072~5 mtpa

CascadePRICO

Arzew 1964

DMR-EShell

GamechangerTM

PMRShell

AP-XAPCIQatar

2007 ~ > 7 mtpa

1964 ~ 1983< 2 mtpa

< 천연가스의 저온 액화 공정 / 이상규 / 2009 >

Single Cycle Processes

SCMR(Single Cycle Mixed Refrigerant)질소를 이용한 혼합냉매 사이클로 과거(1964~1983)에 중소형 액화플랜트에

사용되던 방법. Air product와 APCI에 의해 C3MR이 개발되면서 거의 쓰지않음.

<The World of Energy – Chapter 30 / LNG Technology-Processes>

Two-Cycles Processes

C3MR(Propane Mixed Refrigerant)순수냉매인 프로판을 통해 -30℃까지 예냉하고, 혼합냉매를 통해 -160℃까지

온도를 낮추어 액화.

<The World of Energy – Chapter 30 / LNG Technology-Processes>

Two-Cycles Processes

DMR(Dual Mixed Refrigerant)혼합냉매로 -50℃까지 낮추고(예냉), 조성성분이 다른 또 다른 혼합냉매를

통해 -160℃까지 온도를 낮추어 액화.

<The World of Energy – Chapter 30 / LNG Technology-Processes>

Three-Cycles Processes

PMR(Parallel Mixed Refrigerant)프로판을 이용한 순수냉매로 온도를 낮추고, 병렬로 연결된 혼합냉매를 통해

액화시키는 공정.

PMR<ENHANCED SINGLE MIXED REFRIGERANT PROCESS FOR STRANDED GAS LIQUEFACTION/2007>

Three-Cycles Processes

AP-X™(Air Products and Chemical Inc.)C3MR로 -110℃까지 낮추고, 질소를 이용한 순수냉매 사이클로 액화.

<The World of Energy – Chapter 30 / LNG Technology-Processes>

액화공정 라이센서 시장현황

< 라이센서 시장 현황 (천연가스의 저온액화공정/2009) >

3대 메이저시장지배 95% 이상

KBR/JGCBechtelChiyoda

라이센서와 플랜트설계사 간의 전략적 제휴로 소수 선도업체에서 독점- APCI C3MR : KBR/JGC, Chiyoda- Phillips Cascade : Bechtel(독점)

느낀 점

외국에비해시작은늦었지만, 더큰관심과기대를갖고,장기적이고집약적인물적, 인적투자를통해기술개발연구를장려한다면,소수업체가독점중인액화공정사이클산업내에서도경쟁력확보기대.

주제와관련된자료들의접근성이생각보다떨어져조사에있어아쉬움多

참고문헌 및 도움주신 분

도움주신 분- 한국가스공사 경인지사 연구개발원 이상규 책임연구원- 한국가스공사 경인지사 차상규 연구원- 부경대학교 대학원 냉동공조공학과 오승택 교수님- 가스플랜트 사업단 정민영 연구관리담당

참고문헌- 디지털 가스신문 / http://www.gasnews.com/- LNG액화 사이클 개발현황 / 부경대학교 / 2009- 천연가스의 저온 액화 공정 / 이상규 / 2009- 액화천연가스운반선 개관(LNG Carriers) / 배병덕 외 2인 공저 /2008- The World of Energy – Chapter 30 / LNG Technology-Processes>- ENHANCED SINGLE MIXED REFRIGERANT PROCESS FOR STRANDED GAS LIQUEFACTION / 한국가스연맹 /2007

- 세계플랜트·엔지니어링 시장동향과 선진기업의 기술개발 실태 및 수주전략/ 건설교통부 / 2006