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LNG 냉열을 활용한 저압 액화 공기 생산 공정 설계 및 경제성 평가
Design and Economic Analysis of Low Pressure Liquid Air Production Process using LNG cold energy 원문보기

Korean chemical engineering research = 화학공학, v.59 no.3, 2021년, pp.345 - 358  

문하늘 (부산대학교 화공생명공학부) ,  정근호 (부산대학교 화공생명공학부) ,  이인규 (부산대학교 화공생명공학부)

초록
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본 연구에서는 액화천연가스(LNG; liquefied natural gas) 재기화 과정에서 버려지는 냉열을 회수하는 방법으로 액화 공기를 생산하는 공정을 개발하였다. 액화 공기는 LNG 수출국으로 운송하여 천연가스 액화를 위한 냉매를 부분적으로 대체하는 용도로 활용될 수 있다. 이를 위하여, 액화 공기는 LNG 운반선에 저장 가능한 압력을 만족하여야 한다. 따라서, 가장 널리 사용되는 멤브레인 탱크로 액화 공기를 운송하기 위해 약 1.3 bar에서 공기가 액체 상태로 존재할 수 있도록 설계하였다. 제안한 공정에서, 공기는 LNG와의 열교환 이후 추가적인 질소 냉매 사이클과의 열교환을 통해 과냉된다. LNG 운반선의 최대 용량만큼 액화 공기를 생산할 때 운송비용 측면에서 가장 경제적일 수 있으며, 천연가스 액화공정에서 활용할 수 있는 냉열이 많아지게 된다. 이를 비교하기 위하여, 동일한 1 kg/s의 LNG 공급 조건 하에서 기존 공정을 이용한 Base case와 제안공정 내 유입 공기 유량을 각각 0.50 kg/s, 0.75 kg/s, 1.00 kg/s으로 하는 Case1, Case2, Case3를 구성하고 열역학적 및 경제적 측면에서 분석하였다. 액화 공기 생산량이 많을수록 1kg의 생산량 당 더 많은 에너지가 요구되는 경향을 보였으며 Case3는 Base case 대비 0.18 kWh 높게 나타났다. 그 결과 Case3의 액화 공기 1 kg 당 생산 비용이 $0.0172 더 높게 나타났다. 그러나 액화 공기의 생산량이 증가함에 따라 1 kg 당 운송 비용이 $0.0395 감소하여 전체 비용 측면에서 Case3는 Base case에 비해 1 kg 당 $0.0223 적은 비용으로 액화 공기를 생산 및 운송할 수 있음을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study focuses on the development of the liquid air production process that uses LNG (liquefied natural gas) cold energy which usually wasted during the regasification stage. The liquid air can be transported to the LNG exporter, and it can be utilized as the cold source to replace certain amoun...

주제어

표/그림 (24)

참고문헌 (27)

  1. Climate Action Tracker. "Foot off the gas: increased reliance on natural gas in the power sector risks an emission lock-in," CAT decarbonisation series (2017). 

  2. ExxonMobil, "2019 Outlook for Energy: A perspective to 2040" (2019). 

  3. Mokhatab, S., Mak, J. Y., Valappil, J. V. and Wood, D. A., "Handbook of Liquefied Natural Gas," Gulf Professional Publishing(2013). 

  4. International Gas Union (IGU), "World LNG report," (2020). 

  5. KOREA ENERGY AGENCY, "Energy Statistics Handbook," (2020). 

  6. GIIGNL, "The LNG Industry: GIIGNL Annual Report 2019," (2019). 

  7. Szargut, J. and Szczygiel, I., "Utilization of the Cryogenic Exergy of Liquid Natural Gas (LNG) for the Production of Electricity," Energy, 34(7), 827-837(2009). 

  8. Messineo, A. and Panno, G., "LNG Cold Energy Use in Agrofood Industry: a Case Study in Sicily," Journal of Natural Gas Science and Engineering, 3(1), 356-363(2011). 

  9. Xu, J. and Lin, W., "A CO 2 Cryogenic Capture System for Flue Gas of An LNG-fired Power Plant," International Journal of Hydrogen Energy, 42(29), 18674-18680(2017). 

  10. Yun, S. and Yoon N., "Performance Improvement of Precooling Process and Cold Box in Hydrogen Liquefaction Process Using LNG Cold Energy," Journal of the Korean Institute of Gas, 24(4), 56-61(2020). 

  11. Han, D. and Baek Y., "Process Analysis and Simulation for System of Air Liquefaction Separation Using LNG Cold Energy," Korean Hydrogen and New Energy Society, 30(3), 276-281(2019). 

  12. Li, Y. and Luo, H., "Integration of Light Hydrocarbons Cryogenic Separation Process in Refinery Based on LNG Cold Energy Utilization," Chemical Engineering Research and Design, 93, 632-639(2015). 

  13. Peng, X., She, X., Li, C., Luo, Y., Zhang, T., Li, Y. and Ding, Y., "Liquid Air Energy Storage Flexibly Coupled with LNG Regasification for Improving Air Liquefaction," Applied Energy, 250, 1190-1201(2019). 

  14. Zhang, T., Chen, L., Zhang, X., Mei, S., Xue, X. and Zhou, Y., "Thermodynamic Analysis of a Novel Hybrid Liquid Air Energy Storage System Based on the Utilization of LNG Cold Energy," Energy, 155, 641-650(2018). 

  15. Park, J., You, F., Mun, H. and Lee, I., "Liquefied Natural Gas Supply Chain Using Liquid Air as a Cold Carrier: Novel Method for Energy Recovery," Energy Conversion and Management, 227, 113611(2021). 

  16. Lee, I., Park, J., You, F. and Moon, I., "A Novel Cryogenic Energy Storage System with LNG Direct Expansion Regasification: Design, Energy Optimization, and Exergy Analysis," Energy, 173, 691-705(2019). 

  17. International Maritime Organization, "International Code for the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk: IGC Code," (1993). 

  18. Korea Evaluation Institute of Industrial Technology, "LNG Fueledship and Bunkering Technical Roadmap," (2015). 

  19. Mordor Intelligence. "LNG Carriers Market - Growth, Trends, and Forecast (2020 - 2025)," (2019). 

  20. Bala Parandhama Raju M., T. Mastaniah., "Design of Liquid Oxygen Storage Tank with Welded Joints & Its Safety," International Journal of Modern Engineering Research, 5, 5-10(2015). 

  21. Lee, I., Park, J. and Moon, I., "Conceptual Design and Exergy Analysis of Combined Cryogenic Energy Storage and LNG Regasification Processes: Cold and Power Integration," Energy, 140, 106-115(2017). 

  22. Gomez, M. R., Garcia, R. F., Gomez, J. R. and Carril, J. C., "Thermodynamic Analysis of a Brayton Cycle and Rankine Cycle Arranged in Series Exploiting the Cold Exergy of LNG (liquefied natural gas)," Energy, 66, 927-937(2014). 

  23. Shallcross, D., "Handbook of Psychrometric Charts: Humidity Diagrams for Engineers," Springer Science & Business Media, (2012). 

  24. Zhan, Y., Wang, J., Wang, W. and Wang, R., "Dynamic Simulation of a Single Nitrogen Expansion Cycle for Natural Gas Liquefaction Under Refrigerant Inventory Operation," Applied Thermal Engineering, 128, 747-761(2018). 

  25. Kotas, T. J., "The Exergy Method of Thermal Plant Analysis," 2013. 

  26. Electric Power Statistics Information System, "Power Market Performance analysis," (2020). 

  27. Kamalinejad, M., Sheykhbahaee, A. and Mazaheri, S., "Financial Feasibility Study between Purchasing and Hiring LNG Carrier In Iranian LNG Industry," International Journal of Coastal and Offshore Engineering, 1, 25-31(2016). 

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