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C3H8, N2O, N2 냉매를 적용한 천연가스 액화사이클의 다단 압축 성능 특성
최원재(Won-Jae Choi),손창효(Chang-Hyo Son),윤정인(Jung-In Yoon),이상규(Sang-Gyu Lee),최건형(Keun-Hyung Choi),유선일(Sun-Il Yoo) 한국마린엔지니어링학회 2010 한국마린엔지니어링학회 학술대회 논문집 Vol.2010 No.10
This paper presents a new natural gas liquefaction cycle which utilizes propane (C3H8), nitrogen monoxide (N2O), and nitrogen gas(N2)cycles. A liquefaction cycle with staged compression was designed and simulated using HYSYS software for improving cycle efficiency. This included a cascade cycle with a three-stage compression consisting of a C3H8, a N2O and a N2 cycle. These cycles were compared with an optimized staged compression process. The Compressor work and specific energy of the cascade cycles were compared and analyzed. The new C3H8, N2O and N2 liquefaction cycle is also compared to other natural gas liquefaction cycles including the Phillips optimized cascade cycle. The new liquefaction cycle requires less power for the same liquefied natural gas (LNG) quantity produced by other methods. For example, up to 14.3% less power is consumed using the new method as opposed to the Phillips optimized cascade cycle under the same conditions of feed gas composition and liquefaction rate.
천연가스 액화공정의 C3MR 냉동사이클의 공정모사와 최적화에 관한 연구
박창원(Chang Won Park),차규상(Kyu Sang Cha),이상규(Sang Gyu Lee),이철구(Chel Gu Lee),최건형(Keun Hyung Choi) 한국가스학회 2013 한국가스학회지 Vol.17 No.1
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. The LNG liquefaction plant which have a higher value-added business in the LNG value chain takes about 35% of total cost. Liquefaction process is core technology of liquefaction plant. Almost all of cost which was consumed from the liquefaction plant, using for operation energy of liquefaction process. The cost can be reduced by increasing efficiency of liquefaction cycle. C3MR(propane pre-cooled, mixed refrigerant cycle) which liquefies NG using propane and MR cycle has the high efficiency, so C3MR is mostly used liquefaction process in LNG industry. In this study, process simulation and analysis were performed for C3MR process. C3MR process variables were found through this simulation and analysis, and then the process optimization was performed. It is considered that the results of process analysis, process variables and process optimization study can be utilized to develope new liquefaction process.
액-가스 열교환기를 적용한 천연가스 액화공정 성능 특성
유선일(Sun Il Yoo),오승택(Seung Taek Oh),이호생(Ho Saeng Lee),이상규(Sang Gyu Lee),최건형(Keun Hyung Choi),윤정인(Jung In Yoon) 한국가스학회 2009 한국가스학회지 Vol.13 No.6
본 연구에서는 천연가스 액화 플랜트 산업에서의 핵심 기술인 액화공정 개발을 위해 두 가지 2단 압축방식의 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. In this paper, two different types of natural gas liquefaction cycle with 2 staged compression were designed and simulated to develop liquefaction process which is the core technology in the Industry of natural gas liquefaction plant. These include the cascade cycle with inter-cooler which is consisted of propane, ethylene and methane cycle. One of these is that liquid-gas heat exchanger is applied to between methane and ethylene cycles, and another is that liquid-gas heat exchanger is added to between ethylene and propane on the above process. Also, these cycles are compared with two staged cascade process using an inter-cooler. The COP of process2 is shown about 14.0% higher than that of process1, respectively. Also, the yield efficiency of LNG improved comparing with process1 with 11.5% lower specific power.