• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2008년도 동계학술발표대회 논문집
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• pp.181-185
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• 2008

The new concept for liquefaction of natural gas has been designed and simulated in this paper. Conventional liquefaction cycles are usually composed with Joule-Thomson valves at lower temperature refrigerant cycle. The new concept of natural gas liquefaction is discussed. The main difference with conventional liquefaction process is the presence of the turbine at low temperature of MR (mixed refrigerant) cycle. The turbine acts as expander but also as an energy generator. This generated energy is provided to the compressor which consumes energy to pressurize refrigerants. The composition of the mixed refrigerant is investigated in this study. Components of the refrigerant are methane, propane and nitrogen. Composition for new process is traced with Aspen HYSYS software. LNG heat exchangers are analyzed for the new process. Heating and cooling curves in heat exchangers were also analyzed.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제10권5호
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• pp.609-616
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• 2018

The cargo handling system, which is composed of a fuel gas supply unit and cargo tank pressure control unit, is the second largest power consumer in a Liquefied Natural Gas (LNG) carrier. Because of recent enhancements in ship efficiency, the surplus boil-off gas that remains after supplying fuel gas for ship propulsion must be reliquefied or burned to regulate the cargo tank pressure. A full or partial liquefaction process can be applied to return the surplus gas to the cargo tank. The purpose of this study is to review the current partial liquefaction process for LNG carriers and develop new processes for reducing power consumption using exergy analysis. The developed partial liquefaction process was also compared with the full liquefaction process applicable to a LNG carrier with a varying boil-off gas composition and varying liquefaction amounts. An exergy analysis showed that the Joule-Thomson valve is the key component needed for improvements to the system, and that the proposed system showed an 8% enhancement relative to the current prevailing system. A comparison of the study results with a partial/full liquefaction process showed that power consumption is strongly affected by the returned liquefied amount.

• 설비공학논문집
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• 제22권7호
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• pp.442-447
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• 2010

FPSO (Floating Production Strorage and Offloading) method for LNG industry is efficient and facile compared to onshore NG (Natural Gas) treatment facility. Five simple natural gas liquefaction cycles for FPSO are presented and simulated in this paper. SMR (Single Mixed Refrigerant) cycle, SNE (Single Nitrogen Expander) cycle, DNE (Double Nitrogen Expander) cycle, PNE (Precooled Nitrogen Expander) cycle, and PDNE (Precooled Double Nitrogen Expander) cycle are compared. Simple analysis results in this paper show that precooling process and adding an expander in the liquefaction cycle is an effective way to increase liquefaction efficiency.

• 한국가스학회지
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• 제17권1호
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• pp.67-72
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• 2013

LNG Value Chain에서 액화플랜트는 고부가가치를 지니며 전체 Cost의 약 35%를 차지한다. 액화플랜트의 핵심기술은 액화공정이며, 여기서 발생하는 대부분의 Cost는 액화공정의 운전에 필요한 에너지 생성과정에서 소비된다. 액화공정의 에너지소비를 줄이기 위한 방법은 액화공정의 핵심공정인 액화사이클의 효율을 높이는 것이다. 세계적으로 널리 이용되고 액화 효율이 높은 LNG 플랜트의 액화공정은 C3MR(프로판과 혼합냉매) 공정이다. C3MR 공정은 프로판 사이클과 혼합냉매 사이클을 이용하여 천연가스를 액화시키는 공정이다. 본 연구에서는 C3MR을 대상공정으로 하여 공정분석과 공정모사를 수행하였다. 이를 통해 C3MR의 공정변수를 알아내었으며 이후 공정최적화를 수행하였다. 본 연구에서 수행한 C3MR의 공정분석, 공정변수, 최적화 결과는 새로운 액화 공정개발에 활용 될 것으로 생각된다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제35권1호
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• pp.105-113
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• 2024

The natural gas dehydration process plays a central role in liquefying LNG. This study proposes two natural gas dehydration process systems applicable to liquefied natural gas (LNG) liquefaction plants, and compares and analyzes energy optimization measures through simulation. The fuel gas from feed stream (FFF) case, which requires additional equipment for gas circulation, disadvantages are design capacity and increased energy. On the other hand, the end flash gas (EFG) case has advantages such as low initial investment costs and no need for compressors, but has downsides such as increased power energy and the use of gas with different components. According to the process simulation results, the required energy is 33.22 MW for the FFF case and 32.86 MW for the EFG case, confirming 1.1% energy savings per unit time in the EFG case. Therefore, in terms of design pressure, capacity, device configuration, and required energy, the EFG case is relatively advantageous. However, further research is needed on the impact of changes in the composition of regenerated gas on the liquefaction process and the fuel gas system.

• 대한조선학회논문집
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• 제47권5호
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• pp.733-742
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• 2010

In this study, optimization was performed to improve the conventional liquefaction process of offshore plants, such as a LNG-FPSO(Liquefied Natural Gas-Floating, Production, Storage, and Offloading unit) by maximizing the energy efficiency of the process. The major equipments of the liquefaction process are compressors, expanders, and heat exchangers. These are connected by stream which has some thermodynamic properties, such as the temperature, pressure, enthalpy or specific volume, and entropy. For this, a process design problem for the liquefaction process of offshore plants was mathematically formulated as an optimization problem. The minimization of the total energy requirement of the liquefaction process was used as an objective function. Governing equations and other equations derived from thermodynamic laws acted as constraints. To solve this problem, the sequential quadratic programming(SQP) method was used. To evaluate the proposed method in this study, it was applied to the natural gas liquefaction process of the LNG-FPSO. The result showed that the proposed method could present the improved liquefaction process minimizing the total energy requirement as compared to conventional process.

• 한국가스학회지
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• 제13권6호
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• pp.44-48
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• 2009

본 연구에서는 천연가스 액화 플랜트 산업에서의 핵심 기술인 액화공정 개발을 위해 두 가지 2단 압축 방식의 액화 사이클의 성능을 시뮬레이션 하였다. Process1은 케스케이드 액화공정을 기초로 하여 프로판, 에틸렌, 메탄 사이클 모두 인터쿨러가 적용된 것이다. Process 2는 위의 공정에 메탄과 에틸렌 사이클 사이에 액-가스 열교환기를 적용하였고, Process 3은 위의 공정에 에틸렌과 프로판 사이클 사이에 액-가스 열교환기를 추가로 적용하였으며, 인터쿨러를 적용한 케스케이드 공정과 성능을 비교하였다. Process 2의 COP는 Process 1보다 14.0%정도 높게 나타났고, LNG 단위 생산량 당 소비 동력은 11.5% 정도 낮게 나타났다.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2009년도 하계학술발표대회 논문집
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• pp.556-560
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• 2009

In this paper, two different types of natural gas liquefaction process are simulated and designed for secure a competitiveness in the industry of natural gas liquefaction plant. These processes are based on basic cascade process, and one of these is improved with two staged intercooler and the other is modified two staged intercooler. These processes are compared characteristics of performance with basic process. COP of cascade process with two staged intercooler and modified two staged intercooler showed about 13.74% and 21.64% higher than basic process, and yield efficiency of modified process improved comparing with the basic process by 25.93% lower specific power, respectively.

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제1권1호
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• pp.99-105
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• 2013

LNG 극저온기계기술 시험인증센터에 구축되는 LNG 선박용 펌프 및 압축기 성능시험에서 발생하는 증발가스는 안전을 위하여 전량 회수가 요구된다. 본 논문에서는 36 MTD 용량의 천연가스 재액화 시스템에 대한 기본 설계 연구를 수행하였다. 대기압, $-60^{\circ}C$, 일반적인 도시가스 조성비, 1,500 kg/hr 유량의 공급 가스를 기본 설계 조건으로 하여 공정 설계가 이루어졌고, 입구 온도 조건 및 가스 조성비에 따른 LNG 생산량 또한 계산하여 다양한 입구 설계 조건에 따른 시스템의 성능 변화를 비교, 분석하였다. 공정 설계 외에도 재액화 시스템의 핵심 기기인 송풍기, 압축기, 극저온 열교환기, 컴팬더의 제작 사양이 도출되었으며, 전력 및 냉각수의 유틸리티 요구조건 또한 기본 설계를 통해 도출되었다.

• 한국가스학회지
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• 제15권6호
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• pp.38-43
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• 2011

천연가스 액화공정은 극저온에서 운전되며 에너지 소비가 매우 크기 때문에 압축기의 에너지 소모를 최소화하는 것이 공정의 효율 측면에서 중요하다. 여러 가지 천연가스 액화공정 중 C3-MR(Propane Pre-cooled Mixed Refrigerant) 공정의 경우 순수냉매인 프로판과 혼합냉매를 사용하는 두 개의 냉각 사이클로 구성되어있다. 본 연구에서는 C3-MR 공정에서 최적의 프로판 압력 레벨을 찾기 위해 프로판 사이클을 별개로 구성하여 모사하였다. 또한, 압력 레벨에 따른 조건을 변화시켜가며 사례 연구를 수행하고 이를 통해 압축기에서 소모되는 에너지양을 비교하였다. 그 결과 압력 레벨이 높을수록 총 에너지 소모량이 감소하는 것을 확인 할 수 있었다. 압력 레벨이 3일때 보다 압력 레벨이 5일 때 에너지 소모는 약 23.7% 감소하는 값을 얻을 수 있었다.