표제지
목차
영문초록 9
국문초록 10
제1장 서론 11
1.1. 연구배경 11
1.2. 연구 목적 12
제2장 LNG-FPSO 이해 13
2.1. LNG 산업이해 13
2.2. LNG 생산 및 수송 15
2.3. LNG-FPSO공정 18
2.4. LNG-FPSO 액화공정 22
2.5. LNG-FPSO 프로젝트 소개 27
2.5.1. FLEX LNG 28
2.5.2. SBM FLNG 29
2.5.3. Höegh LNG 30
2.5.4. Shell FLNG 31
제3장 LNG 액화 이론 및 공정 분류 33
3.1. LNG 액화의 기본 원리 33
3.2. 냉동 사이클(Cycle)의 이해 39
3.2.1. Ideal vapor compression refrigeration cycle 40
3.2.2. Cascade Cycle 43
3.2.3. Reverse Brayton Cycle (Gas Refrigeration Cycle) 44
3.3. LNG 액화 공정 분류 45
3.3.1. 순수 냉매(Pure Refrigerant)와 혼합냉매(Mixed Refrigerant) 46
3.3.2. Cooling/Heating Curve 47
3.3.3. Cooling/Heating Curve를 Matching해야 하는 이유 49
3.3.4. Number of Cycle 50
3.4. 냉동사이클의 열통합 50
3.5. 천연가스 액화공정 사이클 54
3.5.1. SMR(Single Mixed Refrigerant) 사이클 54
3.5.2. C₃MR(Propane-Precooled Mixed Refrigerant) 사이클 55
3.3.3. DMR (Dual Mixed Refrigerant) 사이클 56
3.3.4. CCP(Classical Cascade Process) 58
3.3.5. MFC (Mixed Fluid Cascade Cycle) 59
3.3.6. 질소 팽창기 사이클(Nitrogen Expander Cycle) 60
제4장 LNG 공정의 크기와 특징 64
4.1. Small / Mid scale 64
4.1.1. Single Mixed Refrigerant Process 65
4.1.2. N₂ Dual Expander Process 67
4.1.3. Open Expander Process 68
4.1.4. Mid Scale 액화 Process Summary 68
4.2. Large Scale 69
4.2.1. C₃MR 70
4.2.2. Liquefin TM Process 71
4.2.3. MFCP(Mixed Fluid Cascade Process) 72
4.2.4. AP-X 73
4.3. LNG 액화 공정 비교 Summary 74
제5장 미니 LNG용 액화 싸이클 특성 분석 77
5.1. 천연가스(Natural Gas, NG)의 정의 77
5.2. LNG(Liquid Natural Gas)의 정의 79
5.3. 미니 LNG의 정의 80
5.3.1. 소형 부유식 LNG생산설비 80
5.3.2. Mini급 LNG운반선 81
5.3.3. Mini LNG FSRPU 81
5.4. 미니 LNG 액화 방식 82
5.5. 미니 LNG 액화 사이클 최적화 방안 83
5.6. SMR Cycle과 C₁-N₂ Expander Cycle의 비교 분석 86
5.6.1. SMR 사이클(Cycle) 특성 분석 87
5.6.2. N₂ Expander Cycle 특성 분석 88
5.6.3. SMR Cycle과 N₂ Expander Cycle 특성 분석 90
5.6.4. SMR Cycle과 N₂ Expander Cycle 장단점 92
제6장 결론 93
6.1. 요약 93
6.2. 향후 과제 93
참고문헌 95
〈Table 1〉 Comparison of LNG-FPSO vs Onshore LNG Plant 17
〈Table 2〉 Component Condition of Common LNG 21
〈Table 3〉 Liquefaction Process of Onshore LNG Plant for Duty Base 23
〈Table 4〉 Liquefaction Process for LNG-FPSO Project 24
〈Table 5〉 Comparison of Natural Gas Liquefaction Cycle 25
〈Table 6〉 Comparison of KSMR Process for 2MTPA Production Capacity 26
〈Table 7〉 Ongoing LNG-FPSO Project 27
〈Table 8〉 Range of Cooling Temperature for Refrigerants 36
〈Table 9〉 Classification of the Liquefaction Process 46
〈Table 10〉 Liquefaction Process Technology for Onshore Plant 64
〈Table 11〉 Mid Scale Liquefaction Process Summary 69
〈Table 12〉 Comparison of Liquefaction Process(1) 75
〈Table 13〉 Comparison of Liquefaction Process(2) 76
〈Table 14〉 Physical and Chemical Properties of Natural Gas(1) 78
〈Table 15〉 Physical and Chemical Properties of Natural Gas(2) 79
〈Table 16〉 Characteristic of everse Brayton Process 84
〈Table 17〉 Comparison of SMR Cycle vs C₁N₂ Expander Cycle 92
[Fig. 2.1] Conventional LNG Value Chain 15
[Fig. 2.2] Onshore LNG Plant & Offshore LNG-FPSO 16
[Fig. 2.3] Schematic Diagram of LNG-FPSO Subsea Gas Equipment 18
[Fig. 2.4] Main Equipment of LNG-FPSO(Flex LNG-FPSO: SHI) 19
[Fig. 2.5] Process Flow Chart of LNG-FPSO 20
[Fig. 2.6] Natural Gas Liquefaction Process for LNG-FPSO 25
[Fig. 2.7] Airscape of FLEX LNG Procedure 28
[Fig. 2.8] Airscape of SBM의 FLNG 29
[Fig. 2.9] Airscape of Höegh LNG 31
[Fig. 2.10] Airscape of Shell의 Prelude FLNG 32
[Fig. 3.1] A Simple Refrigeration Cycle 34
[Fig. 3.2] Structural Evolution of a Simple Refrigeration Cycle 37
[Fig. 3.3] MR (Mixed Refrigerants) Cycle 38
[Fig. 3.4] Refrigeration Cycle 40
[Fig. 3.5] Ideal Vapor Compression Refrigeration Cycle 41
[Fig. 3.6] Joule Thompson Effect 42
[Fig. 3.7] Joule-Thomson Coefficient Alteration of Various Gases 43
[Fig. 3.8] Cascade Refrigeration Cycle 44
[Fig. 3.9] Reverse Brayton Cycle 45
[Fig. 3.10] Natural Gas Refrigerant Cooling Curve 48
[Fig. 3.11] Using Grand Composite Curve for the Design of Refrigeration Cycles 51
[Fig. 3.12] Combining Various Design Options of Refrigeration Cycles 54
[Fig. 3.13] SMR (Single Mixed Refrigerant) Cycle 55
[Fig. 3.14] C₃MR (Propane-Precooled Mixed Refrigerant) Cycle 56
[Fig. 3.15] DMR(Dual Mixed Refrigerant) Cycle 57
[Fig. 3.16] CCP(Classical Cascade Process) 58
[Fig. 3.17] MFC(Mixed Fluid Cascade) Cycle 60
[Fig. 3.18] Nitrogen Expander Cycle 61
[Fig. 4.1] SMR(B&V) 65
[Fig. 4.2] LiMuM(Linde) 66
[Fig. 4.3] N2 Dual Expander Process 67
[Fig. 4.4] OCX(Open Cycle Expander) Process 68
[Fig. 4.5] C₃MR(APCI) 71
[Fig. 4.6] Axens Liquefaction Process 72
[Fig. 4.7] Statoil Linde Mixed Fluid Cascade Process(MFCP) 73
[Fig. 4.8] AP-X Liquefaction Process 74
[Fig. 5.1] Mini LNG Tanker 81
[Fig. 5.2] Mini Scale Liquefaction Plants 81
[Fig. 5.3] LNG Cost Challenge 82
[Fig. 5.4] LNG Efficiency Challenge 83
[Fig. 5.5] Diagram of Reverse Brayton Process 84
[Fig. 5.6] Single Expander Process 85
[Fig. 5.7] Dual N₂ Expander Process 86
[Fig. 5.8] SMR(B&V) Cycle 86
[Fig. 5.9] C₁-N₂ Dual Expander(CB&I) Cycle 86
[Fig. 5.10] Mollier Diagram(P-H Diagram) of SMR Cycle 87
[Fig. 5.11] Temperature Alteration of SMR Cycle 88
[Fig. 5.12] Mollier Diagram(P-H Diagram) of N₂ Expander Cycle 89
[Fig. 5.13] Temperature Alteration of N₂ Expander Cycle 90
[Fig. 5.14] Efficiency Comparison of SMR Cycle vs N₂ Expander Cycle 91
[Fig. 5.15] Production Comparison of SMR Cycle vs N₂ Expander Cycle 91