다목적 데이터 및 공학 시스템 205 용 방법 및 장치

다목적 데이터 및 공학 시스템 205 용 방법 및 장치{Method and apparatus for a multi purpose data and engineering system 205}

본 발명은 해양 선박 상에 장착 및 구비되며, 먼저 선박의 시 체스트(sea chest)를 이용하여 선박이 바닷물을 끌어 선박 밸러스트 탱크를 채우는 설비를 제조하는 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 제조 설비의 연속적이고 안전한 운전을 허락하는 합리적인 안정성 요인을 확보한다.

본 발명은 해양 선박, 배, 바지선, 또는 해양 플랫폼 비히클(모두 해양 선박으로 알려짐)을 이용하여, 생산물들을 제조하고, 그 후 유통 시스템, 주로 육상, 지역 기초 항만, 터미널 및 항구에 배달한다.

유통 시스템은 또한 지상 항만 터미널에 인접하도록 특별히 구조화된 부유 구조물에 관한 것일 수 있다.

여기서, 제조된 생산물들은 처리된 물, 병에 담긴 물, 포장된 물, 알코올 음료, 공업 화학 제품, 공업 가스, 소금, 메탄을 포함하는 탄화수소, 디젤, 및 기타 탄화수소 석유 제품이다.

또한, 제조된 생산물들은 금속, 철, 강철, 알루미늄, 및 전자 부품, 장비 및 조립품과 같은 공산품이며, 제조 설비는 또한 반도체, 의약품, 및 지상 공장에서 생산되는 기타 전형적인 공산품을 생산한다.

본 발명자들의 아이디어는 해양 선박을 채취 시스템(capture system)으로 이용하여, 해양 선박이 제1 원격 지점인 기 정해진 출발 지점으로부터 제2 원격 지점인 기 정해진 도착 지점까지 운항하는 동안에, 기타 바다 또는 복수의 지역 터미널로부터 원재료를 수집하고, 선박 상, 또는 "그 자리(in-situ; 인시츄)"에서 제조를 수행하는 것이다. 해양 선박을 사용하여 특정 제조 활동 전체의 일부를 수행하도록 변경될 수 있다.

선박의 밸러스트 시스템은 또한 상기 해양 선박 상에서 수행되는 상기 제조 활동을 촉진하는 수단 중 하나로 개시된다.

이에 대한 구체적인 내용은 싱가폴 특허출원 제200506252-6에 또한 개시되어 있다.

본 발명의 목적은 해양 선박 상에 장착 및 구비되며, 먼저 선박의 시 체스트(sea chest)를 이용하여 선박이 바닷물을 끌어 선박 밸러스트 탱크를 채우는 설비를 제조하는 방법을 제공하는 것으로서, 상기 방법은 제조 설비의 연속적이고 안전한 운전을 허락하는 합리적인 안정성 요인을 확보한다.

본 발명은 "최적 모드" 공정 및 방법이 개시되는 몇 가지 구현 예를 가지고 있다.

물 및 물 관련 제품

처리된 물을 생산하기 위해, 상기 해양 선박은 바다 위 공장 중 시 체스트(sea chest)라고 지칭되는 바닷물 수집 밸브를 이용하여 바닷물을 채취하여, 선박의 밸러스트 탱크를 채운다. 상기 선박은 선상에 바닷물 처리 공장을 구비하여, 상기 밸러스트 탱크로부터 바닷물을 끌어올려 처리된 물을 생산한다. 이는 바닷물의 조성이 상기 선박이 동시에 상기 처리된 물을 생산하고 이를 목적하는 유통 시스템에 배달하는 처리 동안 특히 상당히 일정하기 때문에 유리하다. 상기 밸러스트 탱크를 채우는 것은 또한 처리 작업의 초기 단계 및 선박 항해 중, 제조된 처리된 물이 충분한 중량이 아닐 수 있기 때문에, 상기 선박이 정확한 용적 톤수를 확보하게 한다.

처리된 물은 또한 탄산 포화, 병 포장, 및 패키징과 같은 다른 타입의 제조 공정으로 진행될 수 있다. 또한 맥주와 같은 알코올 음료의 발효를 위한 원재료로서 이용될 수 있다.

처리된 물이 생산되고, 발효가 선박 상에서 수행되는 동안, 상기 선박에 홉, 보리, 및 기타 맥주 제조용 성분들을 다른 지역 지점으로부터 적재하는 방법 또한 개시된다. 또한, PET 병 또는 펠릿, 패키징 재료 등과 같은 다양한 원재료를 적재하고, 선박 기초 공장에서 최종 생산품을 제조함으로써, 음료들이 상기 선박에서 생산되는 방법이 개시된다.

물 처리 수단

또한, 먼저 바닷물 또는 미가공 처리 수를 가장 적합한 전기 분해 장치를 이용하여 수소와 산소로 분리하고, 그 후 상기 수소와 산소를 연료 전지 내에서 결합하여 순수를 생산하는 처리된 물 생산 방법이 또한 개시된다. 상기 연료 전지는 또한 전기를 생산하기 때문에, 전체 공정은 효율성을 달성한다. 상기 순수는 그 후 재-미네랄화 시스템으로 도입되어, 마실 수 있는 물이 된다. 본 방법은 지상 공장 또는 해양 선박에서 수행될 수 있다. 상기 전기 분해 장치는 선박 동력 장치 또는 태양 또는 바람 에너지 장치와 같은 다른 장치에 의해 에너지 공급되어, 전체 공정 중에서 직접적인 연료 및 에너지 소비를 감소시킨다.

물 수입( revenue ) 증가 수단

또한, 물의 처리와 동시에 화물 유통을 수행하는 해양 선박이 개시된다. 상기 화물은 표준 선적 컨테이너, 또는 상품과 같은 벌크 화물일 수 있으며, 상기 선박의 복합 활동을 허가하여, 수입을 최대화한다. 많은 화물 선박이 화물 적재 공간이 빈 상태로 회항할 수 있음을 고려해야 한다.

소금

본 발명은 해양 선박을 바닷물 또는 소금물을 채취하여 소금을 생산하는 수단으로 이용한다. 소금 생산품은 유통 시스템으로 배달 전에 포장될 수 있다. 두 가지 모드가 있는데, 그 중 하나는 상기 선박이 바닷물을 채취하고 상기 바닷물을 선상 공장에 도입하여 소금을 생산하는 것이다. 상기 공장은 진공 증발 장치 또는 열 증발 시스템일 수 있다. 두번째 모드는 지상의 바닷물 탈염 공장으로부터 방출되는 소금물을 적재하고, 상기 선박의 선상에서 소금 회수를 수행한다. 소금은 또한 공산품으로 인정될 수 있다.

화학 제품 및 공업 가스

본 발명은 또한 해양 선박을 바닷물 및/또는 기타 원재료를 채취하여 목적하는 화학제품 및 공업 생산품을 생산하는 수단으로 이용한다. 바닷물 전기 분해 시스템은 다른 공업 가스들을 생산하고, 이들 가스들을 조합하여 목적하는 화학 제품을 수득하는데 이용될 수 있다. 또한, 싱가폴 특허 출원 제200506252-6에 상기 선박이 선상에서 화학 제품 생산을 위해 필요한 다른 원재료들을 다른 유통 시스템들로부터 수집하는 수단들이 개시되어 있다.

철 및 강철, 금속 및 광물

본 발명은 또한 선박이 다양한 유통 시스템들로 최종적으로 완성된 금속 제품을 유통하는 동안, 해양 선박을 부스러기 금속 또는 금속 광물, 또는 양자를 수집하여, 선상에서 광물 공정 및 부스러기 금속 용융을 수행하는 수단으로 이용한다.

탄화수소(바닷물로부터의 과량 H ₂ )

본 발명은 또한 해양 선박을 목재, 쓰레기, 풀, 부스러기 고무, 석탄과 같은 일정 범위의 탄소 질의 공급 원료를 수집하고, 상기 공급 원료를 가열(싱가폴 특허 출원 제200506252-6호에 개시된 기화, 열분해 등을 포함하는 가열)하여, 이산화탄소, 일산화탄소, 및 수소를 포함하는 합성 가스로 호칭되는 가스를 수득하는 수단으로 이용한다.

상기 합성 가스는 그 후 촉매 재료와 반응하여 메탄 가스로부터 중유 석유 제품(heavy fuel distillates)까지의 합성 탄화수소를 생산하게 된다. 폴리머 합성 수단은 피셔-트로스프(Fischer-Trosph) 또는 사바티어(Sabatier) 방법으로 이루어진다. 상기 방법들은 일산화탄소(합성 가스) 또는 이산화탄소가 도입 공급 원료 유도 구성으로 선호되는지 여부에 의존한다.

본 발명은 또한 과량의 수소를 상기 합성 가스에 도입하고, 상기 과량 수소는 선박 장착 전기 분해 장치에 의해 바닷물로부터 생산된다. 여기서 선박 장착 전기 분해 장치는 선박의 동력 장치, 또는 태양 및/또는 바람 에너지 장치에 의해 동력이 공급된다.

선박 상 오수로부터 탄화수소

본 발명은 또한 해양 선박을 이용하여, 오수 재료를 선박에 장착되어 있으며, 혐기 촉매의 도입을 촉진하고, 선박 동력 장치 및 동력 장치 냉방 시스템으로부터의 잉여 열을 이용하여, 메탄 및 이산화탄소의 가스 방출 생산을 촉진하는 바이오 반응기로 적재한다. 상기 메탄 가스는 분리, 저장되어 복수 개의 지상 유통 시스템으로 배달된다.

선상에서 제조된 합성 가스로부터 탄화수소

본 발명은 또한 해양 선박을 이용하여 합성 가스를 생산하고, 합성 가스를 상기 선박의 선상 제조 공장에 보내어 탄화수소를 제조하고, 그 후 탄화수소 제품을 복수 개의 지상 유통 시스템에 배달한다.

상기 해양 선박은 또한 지상에서 생산된 합성 가스를 적재하여, 탄화수소 제품을 목적지(지상 유통 시스템)로 유통하는 동안, 선상에서 탄화수소를 제조할 수 있다.

플렉스 연료 동력 장치 설계의 해양 선박

본 발명은 또한 동력 장치를 위해 플렉스 연료 도입구가 구비된 해양 선박이탄소질 재료를 해양 선박의 운행을 위해 연료로 이용되도록 하고, 공급 재료로부터 합성 가스를 생산하고 상기 합성 가스를 연소를 위한 연료로 사용하는 방법을 포함한다.

특수 피셔- 트로스프 ( Fischer - Trosph )( FT )/ 사바티어 ( Sabatier ) 랙 장착 설계

본 발명은 또한 합성을 위해 반응기에 반응 가스를 공급하는 가스 라인에 각각 연결된 복수의 마이크로 반응기를 포함하는 FT/사바티어 반응기 설계을 포함한다. 본 설계는 용이한 선박 및 모듈 구조를 위해 스키드 마운팅(또는 레일 마운팅)을 허가한다.

본 발명의 설명 구현예들은 첨부된 도면들을 참조하여 실시예로서 설명된다.

도 1은 해양 선박 선상의 제조 시스템에 의해 수행되는, 해양 선박이 바닷물을 그 밸러스트 탱크로 채취하고, 상기 밸러스트 탱크로부터 상기 바닷물을 물 처리 시스템으로 전달하고, 바닷물을 처리된 물로 처리하는 공정 순서를 보여준다.

도 2는 해양 선박과 같은 운송 시스템에 장착되기 위한 사바티어 반응 챔버의 구조 및 레이아웃을 보여준다.

도 3은 선박 시 체스트에 연결된 채취 시스템 및 탄화수소 제품으로의 다음 합성을 위해 수소와 탄소를 추출하는 밸러스트 시스템을 보여준다. 여기서, 메탄의 경우 선상에서 LNG로 액화될 수 있다.

도 4는 바닷물로부터 수소를 추출하기 위한 선박 밸러스트 시스템에 연결된 채취 시스템을 보여준다. 사바티어 반응 시스템은 피셔-트로스트 반응 시스템일 수 있으며, 합성 가스 생산원에 연결될 수 있으며, 또한 수소는 중 탄화수소 제품의 합성을 위해 공급된다.

도 5는 복수 개의 탄소 및 수소 채취 시스템들이 선박 탄화수소 합성에 연결되어, 탄화수소 제품을 생산하고, 메탄이 제품 합성 및 배달 중에 선상에서 액화될 수 있는 본 발명을 도시한다. 메탄을 생산하는 오수 및 혐기 반응기들은 가공 및 저장을 위해 직접적으로 전달될 수 있다.

도 6은 석탄이 선박에 적재되고, 기화되고, 탄화수소 합성 반응기로 도입되고, 스팀 원이 바닷물 전기 분해 수소 채취 수단 대신에 수소를 도입하는 옵션으로 이용될 수 있는 본 발명을 도시한다.

도 7은 선박의 절단면 레이아웃을 보여준다.

도 8은 선박 및 선박의 모드(탄화수소, 물 또는 최종 생산품 또는 화학 제품을 생산하기 위한)에 따른 선상 제조 시스템을 포함하는 다른 구성 성분들을 보유할 수 있는 다양한 화물칸을 보여준다.

이하, 도 1을 참조하여, 본 발명의 공정 순서를 설명한다. 선박 밸러스트 시스템이 구비된 해양 선박이 선상에서 처리된 물의 처리 및 생산을 위한 원재료원으로 이용된다. 다음으로 처리된 물은 복수 개의 유통 시스템들로 배달된다.

바닷물은 시 체스트 또는 바닷물 취수구 밸브에 의해 해양 선박에 채취되며, 기 정해진 수준까지 밸러스트 시스템을 채우게 된다. 본 발명의 선상 처리 공 장은 그 후 밸러스트 시스템으로부터 바닷물을 끌어내어 처리된 물을 생산한다.

바닷물이 기 정해진 수준까지 채워지면, 밸러스트 시스템은 상기 선박이 그 설계된 선박 설계 수준까지 이르도록 하며, 동시에 선상 처리를 위해 바닷물을 공급한다.

물 처리 공장은 역 삼투압 필터를 배치하거나 가용한 다양한 바닷물 처리 기술을 이용한 바닷물 탈염 공장일 수 있다. 현존하는 선박의 경우, 상기 밸러스트 배출 파이프들이 바닷물 처리 공장으로의 부가적인 강철 배관으로 재연결될 수 있기 때문에, 진실한 의미의 "플러그 앤 플레이"가 이루어질 수 있다. 다수의 이와 같은 공장들은 스키드 장착 상용 장치로서 제공된다. 몇몇은 심지어 완전히 표준화된 선적 컨테이너들로 채워질 수 있다. 이러한 공장들은 HACCP와 같은 처리 제조 기준에 적합할 수 있다. 상기 "플러그 앤 플레이" 구조 및 조작 모드에서, 상기 해양 선박은 상기 물 처리 공장 및 그 관련 배관 연결들이 설치되는 동안 다른 활동을 수행할 수 있다. 이는 제조 및 위생 기준에 대한 어떤 타협도 없이, 음료 생산 및 병 포장과 같은, 보다 높은 가치 부여 활동들을 촉진한다.

맥주와 같은 알코올 음료의 생산의 경우, 발효 및 양조를 위해 표준화되거나 모듈이 포함된 장치의 사용은 한 원격 지역에서 다른 원격 지역으로의 선박의 운송 도중의 재료의 오염을 방지한다. 해양 선박 상에서 음료의 제조 및 병 포장 작업의 경우, 밸러스트 시스템은 또한 선박이 한 원격 지역에서 다른 원격 지역으로 운송 도중에 파도의 활동에 의한 배 진동을 감소시키는 수단을 제공할 수 있다.

소금의 제조 및 회수의 경우, 열 증발 시스템은 선박의 적당한 부위에 장착 되고, 바닷물은 시 체스트 또는 밸러스트 시스템 또는 양자로부터 상기 시스템으로 도입된다.

도 2를 참조하여, 모듈의 피셔-트로스프/사바티어 반응기 설계를 개시한다. 작은 선박 반응기들은 스키드 또는 랙 장착 패키지 형태로 결합되어 있으며, 각 선박에는 (i) 합성 가스원 또는 (ii) CO 가스원, 또는 (iii) CO ₂ 가스원, 또는 (iv) H ₂ 가스원, 또는 이들의 조합에 연결되는 가스 파이프들이 구비된다.

선박 반응기들 RR1은 적당한 위치에 배치되고, 그 후 선박 지지 플레이트 RR3에 의해 선박 상부 구조물 RR4에 고정된다. 각 선박 반응기는 특정되고, 기 정해진 촉매 물질 RR2를 포함한다. 본 발명의 실시예에서는, 각 선박 반응기는 또한 하나의 모듈에서 (다른 폴리머 길이의) 다수의 탄화수소 제품들을 합성하도록 다른 반응기 촉매를 더 포함할 수 있다.

도 3을 참조하여, 본 발명은 해양 선박을 이용하여 목재, 바이오매스, 석탄, 배치된 쓰레기 물질 등을 포함하는 탄소질의 공급 원료와 같은 원재료 물질들을 채취하고, 기 정해진 열 처리 수단을 이용하여, 합성 가스 또는 수소(H ₂ ) 및 일산화탄소(CO), 또는 이산화탄소(CO ₂ )를 포함하는 가스 혼합물을 수득한다. 이러한 가스 혼합물은 그 후 메탄화 반응 시스템으로 도입되어, 합성 천연 가스를 생산한다. 그러나, 상기 가스 혼합물(합성 가스)은 또한 피셔-트로스프(FT) 반응 시스템으로 도입되어 메탄 내지 더 긴 폴리머 탄화수소의 범위의 합성 탄화수소를 생산한다. 과량의 수소는 상기 메탄화 및/또는 FT 반응 공정을 중 탄화수소 제품의 합성 에 대한 더 우수한 반응 효율 또는 더 높은 합성률로 촉진할 수 있다. 상기 밸러스트 시스템(3)은 과량의 수소를 추출하기 위한 바닷물원으로 다시 이용될 수 있다. 또는, 바닷물 전기 분해 장치(5)(6)는 상기 선박 시 체스트 또는 밸러스트 시스템, 또는 양자로부터의 바닷물 취수구로부터 수소를 추출할 수 있다. 상기 CO ₂ 공급 재료 기화 장치(8)는 단일 기화 장치 또는 어레이일 수 있으며, 합성 가스 생산 장치일 수 있다. 이러한 기화 장치(8)는 합성 가스 또는 CO, CO ₂ , 및 H ₂ 가스 혼합물을 수득한다. 바닷물 전기 분해 시스템(5)(6)은 그 후 본 발명의 공정 중 요구될 때, 과량의 수소를 공급한다. 공정 설계에 따라, 사바티어 반응기 시스템(9)은 메탄화 반응기 시스템 대신에 사용되거나 그에 결합되어 사용될 수 있다. 몇몇의 경우, 본 발명에서 생산된 메탄 가스는 해양 선박 선상 액화 장치(11)에 의해 액화되어, 선박 내 LNG(액화 천연 가스) 보관 시스템에 저장될 수 있다.

도 4에서는, 상기 해양 선박은 상기 선박 시 체스트에 의존하는 대신에, 상기 선박 밸러스트 시스템으로부터 직접적으로 채취된 바닷물로부터 과량의 수소를 생산한다. 그 밖의 도 4에서의 구성은 도 3의 구성과 유사하다.

도 5에서, 상기 선박는 MB2 탄화수소 합성 선박 시스템 및 공급 재료 채취 및 가공을 수행하는 복수개의 공급 재료 채취 장치를 특징으로 할 수 있는 공정 순서가 개시된다. CT1은 후속 사바티어 제조 전환을 위해 CO ₂ 가스 스팀을 생산하는 재료 소각 시스템이다. CA1은 CA2로부터 스팀의 입력을 허가하는 석탄 기화 시스템이다. 오수는 EL1 및 EL 2 수단으로 채취될 수 있다. 여기서, 메탄 및 이산화 탄소를 포함하는 가스 유출물은 분리되어 메탄은 그 후 액회되어, 선박에 저장된다. 액화는 선박의 크기, 생산품 흐름 속도, 및 생산품 배달 요구 속도에 따라 수행되지 않을 수 있다.

도 6에서, 탄소질 공급 재료들로서 석탄을 사용하는 선박이 제공된다. 석탄은 육지 원으로부터 공급 재료 시스템 CG1으로 채취되고, CG3로부터의 스팀의 부가와 함께 기화 시스템 CG2에서 기화된다. 스팀 동력 장치를 사용하는 현존하는 LNG 선박에서, 상기 동력 장치는 또한 선박 동력 장치 및 합성 공정의 두 용도를 위해 스팀을 생산하기 때문에 이는 실행 사이클을 감소시킨다.

도 7에서, 상기 해양 선박의 절단면도가 개시되며, 여기서 (1)은 생산품 저장 및 보관 시스템이고, (2)는 상기 선박의 밸러스트 시스템의 밸러스트 탱크이고, (8)은 탄소질 공급 재료 저장 장치이고, (3), (5), 및 (6)은 공급 재료 가공을 포함하는 공정 장치, 및 반응기 장치의 구성 요소 및 서브 시스템들이다. (7)은 최종적으로 제품(액화된 천연 가스일 수 있음)을 분배 시스템에 분배하는 제품 분배 다기관이다. (4)는 적당한 구조 내의 바닷물 전기 분해 장치이다.

도 8에서, 상기 해양 선박의 다양한 면이 개략적으로 도시된다. (1)은 본 발명의 임의의 실시예에 따라 구조화된 상부 구조(도시 하지 않음)를 포함할 수 있는 해양 선박의 개방 데크이다. (2)는 상기 해양 선박 상까지 상기 상부 구조(도시 하지 않음)를 장착하기 위해 이용될 수 있는 공간의 평면 레이아웃을 보여준다. (3)은 본 발명의 각 실시예들에 따라, 다른 구성 요소들 및 서브 시스템들을 수용할 수 있는 화물칸의 일반화된 도면이다.

본 발명의 사상 및 범위 내 변형은 본 발명의 기술 분야의 평균적인 기술자에 의해 용이하게 이루어질 수 있다. 그러므로, 본 발명은 상기 실시예에 개시된 특정 실시예로 한정되는 것은 아니다.