KR100941485B1 - 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치 - Google Patents

가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화가 단일용기에서 이루어지는 장치로서,
상기 단일용기의 내부에는 냉온 유체 이동관 및 상기 유체 이동관 주변에 부설되는 전열핀이 구비되며,
상기 단일용기의 표면에는 가스 주입구와 배출구, 물 주입구와 배출구 및 상기 냉온 유체 이동관과 연통되는 냉온 유체 주입구와 배출구가 구비되는 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 관한 것이다.
본 발명의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화를 효율적으로 연계시킴으로써, 인공 가스하이드레이트 제조법에 의한 천연가스 저장과 수송의 경제성을 한 단계 더 업그레이드 시키는 효과를 제공한다.
가스, 하이드레이트, 수송장치, 내열핀

Description

가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치{United gashydrate formation, transportation and decomposition apparatus}
본 발명은 가스하이드레이트 생성, 저장, 수송 및 재가스화(해리) 통합처리 장치에 관한 것으로, 저온·고압하에서 가스하이드레이트를 생성하고, 수요지로 수송하고, 재가스화는 일련의 과정이 하나의 장치에서 수행되도록 하는 기술에 관한 것이다.
가스하이드레이트(Gashydrate)란 메탄(CH4) 등의 천연가스가 저온·고압(0℃ 26기압 또는 10℃ 76기압 등) 하에서 물분자(H2O)와 결합하여 형성되는 고체물질을 말하는 것으로, 동토지역의 석유 또는 천연가스 저류층 및 석탄층과 인접된 지역이나, 저온·고압의 심해 퇴적층 특히, 대륙사면에서 많이 발견된다. 최근 이러한 가스하이드레이트의 물리적 결합특성을 이용하여, 천연가스 등의 저장과 수송에 활용하는 기술에 대한 관심이 고조되고 있다.
종래에 가스전으로부터 채취된 천연가스를 수송하는 방법으로는, 천연가스 상태로 수송하면 부피가 막대하고 폭발 가능성이 크므로, 천연가스를 액화온도까지 냉각하여 액화천연가스(LNG)를 생성하고, 이를 수송선 등에 설치한 전용의 탱크에 저장하여 수송하는 방법이 사용되었다. 그러나, 천연가스(Natural Gas)의 주성분인 메탄 가스의 경우 이를 액화시키는데 약 -162℃의 극저온이 필요하고, 이러한 조건을 유지하면서 수송하기 위해 소요되는 비용이 막대하다. 메탄의 경우, 가스하이드레이트(Gashydrate) 생성시 약 180배의 부피축소를 달성할 수 있어, 천연가스의 저장과 수송에 이러한 가스하이드레이트화 특성을 이용하여 천연가스를 저장, 수송하는 방법이 제안되었다.
상기의 특성에 따라 다양한 종류의 가스하이드레이트의 생성 및 재가스화 장치가 개발되고 있다. 예컨대, 대한민국 특허 제10-0786812호는 도 1에 도시된 바와 같이, 반응챔버(110), 항온유지수조(120), 가스공급부(130), 물공급부(140)를 포함하는 가스하이드레이트 생성 및 재가스화 장치(100)를 개시하고 있다. 상기 반응챔버(110)에서 적정한 온도와 압력의 조건에 의해 반응용 물(200)과 가스(300)가 반응하여 가스하이드레이트(Gashydrate)의 생성 또는 재가스화가 이루어진다.
또한, 가스하이드레이트(Gashydrate)의 생성 장소와 그를 재가스화하여 사용하는 장소가 다르기 때문에 상기와 같은 방법에 의하여 제조된 가스하이드레이트는 별도의 수송수단을 사용하여 수요지에 공급된다. 이러한 수송수단으로서, 일본 특개 제2005-195083호는 고무 또는 합성수지 등으로 제조된 가볍고 튼튼하며 기밀한 봉투(30)를 사용하는 수송 시스템을 개시하고 있다. 상세히 설명하면, 상기 문헌은 도 2에 도시된 바와 같이, 가스하이드레이트 생성 플랜트(A)에서 가스하이드레이트(GH)를 생성한 후, 고무 또는 합성수지 등으로 제조된 가볍고 튼튼하며 기밀한 봉투(30)에 가스하이드레이트를 적재하여 수송하고, 상기 가스하이드레이트가 적재된 봉투(30)를 재가스화 플랜트(B)에 옮겨 분해하는 시스템을 개시하고 있다.
그러나, 이 경우 제조된 가스하이드레이트는 이미 고체상태로 이를 봉투에 적재하기가 매우 까다롭고, 적절한 유동성의 보존을 위해서는 슬러리 상태 또는 별도의 분말화 작업을 거치는 등 복잡한 적재공정이 요구된다. 또한, 가스하이드레이트의 생성 플랜트, 수송수단 및 재가스화 플랜트의 기능이 분리되어 있는 경우, 수요지에는 반드시 재가스화 플랜트가 설치되어야 하기 때문에 초기 비용이 많이 들고 이러한 재가스화 플랜트가 설치되지 않은 오지 등에는 가스하이드레이트를 공급할 수 없는 단점이 있다. 또한, 가스하이드레이트를 생성하고, 생성된 가스하이드레이트를 수송수단에 적재하고, 다시 수요지에 도착하여 가스 하이들레이트를 재가스화 플랜트에 옮겨 재가스화해야 하므로, 많은 시간과 노동력이 요구되는 단점도 있다.
또한, 별도의 수송수단을 준비하여 생성된 가스하이드레이트를 운송하는 경우에는, 생성 플랜트에서 슬러리 상의 가스하이드레이트를 생성하고, 탈수, 냉각, 감압 등의 공정을 수행하여 부피를 줄이고, 성형 및 고화 장치를 사용하여 수송에 적당한 형상으로 가스하이드레이트를 제조해야 하므로, 수송수단에 가스하이드레이트를 적재하기까지 매우 복잡한 공정과 장기의 제조시간이 요구되어 경제성이 저하되는 단점도 지적될 수 있다.
상기의 두 경우와 같이 수송수단에 적재와 공급을 위해 복잡한 공정에 의하여 슬러리 상의 가스하이드레이트를 생성하고, 탈수, 냉각, 감압 등의 공정을 수행 하여 부피를 줄이고, 성형 및 고화하여 고밀도의 가스하이드레이트를 제조하는 경우, 복잡한 공정에 소요되는 시간, 에너지 및 비용을 고려하면, 이들 방법에 의한 수송효율과 경제성은 만족되기 어렵다. 따라서, 상기와 같은 가스 수송 시스템의 개선이 요구되고 있다.
본 발명은, 종래기술의 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서,
첫째, 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화가 단일용기 내에서 이루어지도록 하여 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화를 효율적으로 연계시킴으로써, 가스하이드레이트의 인공제조와 재가스화 공정의 단순화, 설비투자비 절감, 운전시간 단축 등을 통하여 천연가스의 경제성을 한 단계 더 업그레이드 시키는 것을 목적으로 한다.
둘째, 상기와 같은 장치에 의해, 수요지에서 요구되는 재가스화 설비를 대폭 간소화하여, 초기 설비투자 비용을 절감시킴으로써 천연가스의 공급 범위와 방법을 확대시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명은,
가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화가 단일용기에서 이루어지는 장치로서,
상기 단일용기의 내부에는 냉온 유체 이동관 및 상기 유체 이동관 주변에 부설되는 전열핀이 구비되며,
상기 단일용기의 표면에는 가스 주입구와 배출구, 물 주입구와 배출구 및 상기 냉온 유체 이동관과 연통되는 냉온 유체 주입구와 배출구가 구비되는 것을 특징 으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은
양단면이 막힌 관형상의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치로서,
내부 공간이 길이 방향으로, 수직 교차하는 다수개의 세로 격벽과 가로 격벽에 의하여 기밀하게 분할되고,
상기 분할된 각각의 공간 내부에는 냉온 유체 이동관 및 상기 유체 이동관 주변에 부설되는 전열핀이 구비되고,
상기 분할된 각각의 공간의 외부 단면에는 가스 주입구와 배출구, 물 주입구와 배출구 및 상기 냉온 유체 이동관과 연통되는 냉온 유체 주입구와 배출구가 구비되는 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은
상기에서 처음에 기술된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치 다수개를 상하, 좌우, 또는 상하 및 좌우로 평행하게 배열하여 하나의 틀에 결합시킨 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치를 제공한다.
본 발명의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화가 단일용기 내에서 이루어지도록 하여 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화를 효율적으로 연계시킴으로써, 가스하이드레이트의 인공제조와 재가스화 공정의 단순화, 설비투자비 절감, 운전시간 단축 등을 통하여 천연가스의 경제성을 한 단계 더 업그레이드 시키는 효과를 제공한다.
또한, 상기와 같은 장치에 의해, 수요지에서 요구되는 재가스화 설비를 대폭 간소화하여, 초기 설비투자 비용을 절감시킴으로써 천연가스의 공급 범위와 방법을 확대시키는 효과를 제공한다.
본 발명은
가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화가 단일용기에서 이루어지는 장치로서,
상기 단일용기의 내부에는 냉온 유체 이동관 및 상기 유체 이동관 주변에 부설되는 전열핀이 구비되며,
상기 단일용기의 표면에는 가스 주입구와 배출구, 물 주입구와 배출구 및 상기 냉온 유체 이동관과 연통되는 냉온 유체 주입구와 배출구가 구비되는 것을 특징 으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 관한 것이다.
상기 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치는 직선 형태나 U자 형태인 냉온 유체 이동관을 포함할 수 있다.
상기 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치는 상기 단일용기의 내부에 상기 냉온 유체 이동관이 2개 이상 구비될 수 있으며, 이경우에, 각각의 냉온 유체 이동관과 연통되는 냉온 유체 주입구 및 배출구는 다른 냉온 유체 이동관과 연통되는 주입구 또는 배출구와 연속적으로 연결되어 냉온 유체가 전체 냉온 유체 이동관을 통하여 순환하는 구조를 갖도록 구성될 수 있다. 이 경우에 냉온 유체 주입구 및 배출구는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 1개씩만 형성된다.
상기 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 있어서, 가스 및 물의 주입구와 배출구는 각각 따로 형성되거나 하나로 형성될 수 있다. 또한, 가스 및 물의 주입 및 배출은 하나의 통로를 이용하여 수행될 수도 있다.
상기 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에서 상기 단일용기는 구형, 원통형 또는 판형의 형태를 가질 수 있으며, 상기에서 판형이란, 단면의 세로변 길이가 가로변의 길이 보다 작은 납작한 형태의 사각기둥 형태로서 여러 개를 적층하는 것이 용이한 형태를 의미한다.
또한, 상기 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장 치는 회전축을 더 구비하여, 가스하이드레이트 생성시 상기 장치를 회전하면서 반응을 진행시킬 수 있도록 구성할 수 있다. 이 경우에 물과 가스의 접촉면적이 확대되므로 가스하이드레이트의 생성효율을 더 높아지는 효과가 있다(도 7, 참조).
또한, 본 발명은
양단면이 막힌 관형상의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치로서,
내부 공간이 길이 방향으로, 수직 교차하는 다수개의 세로 격벽과 가로 격벽에 의하여 기밀하게 분할되고,
상기 분할된 각각의 공간 내부에는 냉온 유체 이동관 및 상기 유체 이동관 주변에 부설되는 전열핀이 구비되고,
상기 분할된 각각의 공간의 외부 단면에는 가스 주입구와 배출구, 물 주입구와 배출구 및 상기 냉온 유체 이동관과 연통되는 냉온 유체 주입구와 배출구가 구비되는 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 관한 것이다.
상기 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치는 직선 형태나 U자 형태인 냉온 유체 이동관을 포함할 수 있다.
상기 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치는
상기 분할된 각각의 공간에 형성된 냉온 유체 이동관과 연통되는 냉온 유체 주입구 및 배출구는 다른 냉온 유체 이동관과 연통되는 주입구 또는 배출구와 연속 적으로 연결되어 냉온 유체가 상기 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 설치된 전체 냉온 유체 이동관들을 통하여 순환하도록 구성될 수 있다. 이 경우에 냉온 유체 주입구 및 배출구는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치의 전체 단면에 1개씩만 형성된다.
상기 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 있어서, 각각의 공간의 외부단면에 구비되는 가스 및 물의 주입구와 배출구는 각각 따로 형성되거나 하나로 형성될 수 있다. 또한, 가스 및 물의 주입 및 배출은 하나의 통로를 이용하여 수행될 수도 있다.
상기 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 있어서, 상기 양단면이 막힌 관형상은 원형, 타원형 또는 사각의 관형상으로서 내압용기로 구성될 수 있다.
또한, 상기 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치는 길이 방향으로 부설된 회전축을 더 구비하며, 그 축을 중심으로 회전이 가능한 형태로 구성될 수 있다. 이경우에, 가스하이드레이트 생성시 상기 장치를 회전하면서 반응을 진행시켜 가스하이드레이트의 생성효율을 더 높일 수 있다(도 11, 참조).
또한, 본 발명은,
상기에서 처음에 기술된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치, 즉
가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화가 원통형 또는 판형의 단일용기에서 이루어지는 장치로서,
상기 단일용기의 내부에는 냉온 유체 이동관 및 상기 유체 이동관 주변에 부설되는 전열핀이 구비되며,
상기 단일용기의 표면에는 가스 주입구와 배출구, 물 주입구와 배출구 및 상기 냉온 유체 이동관과 연통되는 냉온 유체 주입구와 배출구가 구비되는 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치 다수개를 상하, 좌우, 또는 상하 및 좌우로 평행하게 배열하여 하나의 틀에 결합시킨 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 관한 것이다.
상기 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치는 그에 포함된 개개의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치뿐만 아니라, 그들이 결합된 틀도 내압 용기로 제조될 수 있다.
상기 개개의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 포함되는 냉온 유체 이동관은 직선 또는 U자 형태로 구성될 수 있다.
또한, 상기 개개의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 포함되는 각각의 냉온 유체 이동관과 연통되는 냉온 유체 주입구 및 배출구는 다른 개개의 하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 포함되는 냉온 유체 이동관과 연통되는 냉온 유체 주입구 또는 배출구와 연속적으로 연결되어, 냉온 유체가 전체 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가 스화 통합처리 장치에 포함된 냉온 유체 이동관들을 통하여 순환하는 구조를 형성하도록 구성될 수 있다. 이 경우에 냉온 유체 주입구 및 배출구는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치의 전체 단면에 1개씩만 형성된다.
또한, 상기 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치는 길이 방향으로 부설된 회전축을 더 구비하며, 그 축을 중심으로 회전이 가능하도록 구성함으로써, 상기 장치를 회전하면서 반응을 진행시켜 가스하이드레이트의 생성효율을 더 높이는 것도 가능하다(도 14, 참조).
더 나아가서, 상기 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치는, 상기 개개의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치가 회전 축에 의하여 상기 틀에 결합되고, 개개의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치 둘레에 형성된 원형 기어에 의해서 전체 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치가 연결되어, 하나의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 동력이 전달되면 전체가 연동되어 회전되도록 구성할 수 있다. 상기와 같이 회전 가능하게 장치를 구성하는 경우에, 상기 장치를 회전시키면서 가스하이드레이트를 생성시킬 수 있어 가스하이드레이트의 생성효율을 높일 수 있다(도 15, 참조).
상기에서 기술된 본 발명의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치를 사용하면 일반적으로 행해지는 방식으로 슬러리 상의 가스하이 드레이트를 생성하고, 탈수, 냉각, 감압 등의 공정을 수행하여 부피를 줄이는(약 1/180) 방식으로 수송할 가스하이드레이트를 생성하는 것도 가능하지만(성형 및 고화는 불필요), 공정의 단순화를 통한 수송효율을 고려하여 상기에서 탈수, 냉각, 감압 등의 공정을 생략하는 방식으로 운용하는 것도 가능하다. 이러한 경우에 가스의 부피는 약 1/150 정도로 줄어들어 상기 복잡한 방식보다 낮은 밀도를 나타내지만, 전체적으로 더 우수한 경제성을 얻을 수 있다. 또한, 그러한 경우에 수요지에서 재가스화를 하고 나면 잔존하는 부산물인 순수한 물은 필요한 용도에 사용될 수 있다.
이하에서 본 발명을 도면을 이용하여 상세히 설명한다.
도 3에 예시된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)는
원통형의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)로서, 상기 장치는 내부에 직선형의 냉온 유체 이동관(120) 및 상기 유체 이동관 주변에 부설되는 전열핀(140)을 구비하며, 상기 원형 관형상의 일측 단면에는 가스의 주입 및 배출구(110), 물의 주입 및 배출구(130) 및 상기 직선형의 냉온 유체 이동관(120)과 연통되는 냉온 유체 주입구(120a)가 구비되며, 타측 단면에는 상기 직선형의 냉온 유체 이동관(120)과 연통되는 냉온 유체 배출구(120b)가 구비되어 있다. 상기에서 가스 및 물의 주입구와 배출구는 하나의 관으로 형성되어 있다.
도 4는 상기 도 3에 예시된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)의 A-A 단면의 형태를 나타낸다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)의 내부에는 냉온 유체 이동관(120) 및 상기 유체 이동관 주변에 부설되는 전열핀(140)이 구비되어 있다.
상기 도 3에 예시된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)는 가스하이드레이트의 공급처에서 상기 장치의 가스 주입 및 배출구(110)에 가스의 종류에 따른 적당한 압력의 가스를 공급하고, 물의 주입 및 배출구(130)에 적당한 온도의 물을 공급하면서, 상기 장치의 냉온 유체 주입구(120a)에 냉매나 냉가스 같은 냉각 유체를 주입하고, 상기 냉각 유체를 냉온 유체 이동관(120)을 통하여 냉온 유체 배출구(120b)로 이동시킴으로써 가스하이드레이트를 생성한다.
가스하이드레이트의 생성이 완료되면 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)를 차량 등의 이동수단에 싣고, 수요지로 이동한다. 수요지에서 재가스화는 수요지 또는 차량 등의 이동수단에 구비된 히터 등의 고온의 유체 공급 장치를 이용하여 냉온 유체 주입구(120a)에 고온의 유체를 주입하고, 상기 고온의 유체를 냉온 유체 이동관(120)을 통하여 냉온 유체 배출구(120b)로 이동시킴으로써 수행된다.
또한, 이동 시에 상기 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)를 주어진 대기 환경에 그대로 노출하거나 차량 등의 이동 수단에 구비된 히터 등의 고온의 유체 공급 장치를 이용하여 가스하이드레이트의 재가스화를 진행하여 수요지에 가스하이드레이트가 아닌 가스를 직접 공급하는 것도 가능하다.
만일, 수요지까지 장시간이 소요된다면 이동 중 차량 등의 이동수단에 구비된 냉각기 등의 냉각 유체 공급 장치를 이용하여 냉온 유체 이동관(120)에 냉각 유체를 공급함으로써 가스하이드라이트의 재가스화를 방지할 수 있다.
도 5에는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100) 내부에 직선형의 냉온 유체 이동관(120) 대신 U자형의 냉온 유체 이동관(120)이 구비된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)가 예시되어 있다.
즉, 원통형의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)로서, 상기 장치 내부에 U자형의 냉온 유체 이동관(120) 및 상기 유체 이동관 주변에 부설되는 전열핀(140)이 구비되며, 상기 원형 관형상의 일측 단면에는 가스의 주입 및 배출구(110), 물의 주입 및 배출구(130) 및 상기 U자형의 냉온 유체 이동관(120)과 연통되는 냉온 유체 주입구(120a) 및 배출구(120b)가 구비되어 있다. 상기에서 가스 및 물의 주입구와 배출구는 각각 따로 형성될 수도 있다.
도 6은 상기 도 5에 예시된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)의 A-A 단면의 형태를 나타낸다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)의 내부에는 U자형의 냉온 유체 이동관(120) 및 상기 유체 이동관 주변에 부설되는 전열핀(140)이 구비되어 있다.
도 7은 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)의 회전을 위한 구성으로서 모터(180) 및 회전용 밸트(190)를 도시하고 있다.
도 8 및 도 9에는 원통형상의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(200)로서, 내부 공간이 수직 교차하는 2개의 세로 격벽(150)과 가로 격벽(160)에 의하여 기밀하게 분할되고, 상기 분할된 각각의 공간 내부에는 직선 형태의 냉온 유체 이동관(120) 및 상기 유체 이동관 주변에 부설되는 전열핀(140)이 설치되고, 상기 분할된 각각의 공간의 일단면에는 가스 주입 및 배출구(110), 물 주입 및 배출구(130) 및 상기 직선 형태의 냉온 유체 이동관(120)과 연통되는 냉온 유체 주입구(120a)가 구비되며, 타단면에는 상기 직선 형태의 냉온 유체 이동관(120)과 연통되는 냉온 유체 배출구(120b)가 구비되어 있는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(200)가 도시되어 있다. 상기에서 가스 및 물의 주입구와 배출구는 따로 형성될 수도 있다.
도 8 및 도 9에 도시된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(200)는 가스하이드레이트의 공급처에서 상기 장치의 가스 주입 및 배출구(110)에 가스의 종류에 따른 적당한 압력의 가스를 공급하고, 물의 주입 및 배출구(130)에 적당한 온도의 물을 공급하면서, 상기 장치의 냉온 유체 주입구(120a)에 냉매나 냉가스 같은 냉각 유체를 주입하고, 상기 냉각 유체를 냉온 유 체 이동관(120)을 통하여 냉온 유체 배출구(120b)로 이동시킴으로써 가스하이드레이트를 생성한다. 이때, 필요한 용량에 해당하는 개수의 개개의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치를 선택하여 가스하이드레이트를 생성할 수도 있다.
상기 가스하이드레이트의 생성이 완료되면 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(200)를 차량 등의 이동수단에 싣고, 수요지로 이동한다. 수요지에서 재가스화는 수요지 또는 차량 등의 이동수단에 구비된 히터 등의 고온의 유체 공급 장치를 이용하여 냉온 유체 주입구(120a)에 고온의 유체를 주입하고 냉온 유체 이동관(120)을 통하여 냉온 유체 배출구(120b)로 이동시킴으로써 수행된다.
이 때, 재가스화도 공급량에 따라 필요한 개수의 개개의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치만을 선택하여 수행하는 것도 가능하다.
또한, 이동 시에 상기 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(200)를 주어진 대기 환경에 그대로 노출하거나 차량 등의 이동 수단에 구비된 히터 등의 고온의 유체 공급 장치를 이용하여 가스하이드레이트의 재가스화를 진행하여 수요지에 가스하이드레이트가 아닌 가스를 직접 공급하는 것도 가능하다.
만일, 수요지까지 장시간이 소요된다면 이동 중 차량 등의 이동수단에 구비된 냉각기 등의 냉각 유체 공급 장치를 이용하여 냉온 유체 이동관(120)에 냉각 유 체를 공급함으로써 가스하이드라이트의 재가스화를 방지할 수 있다.
또한, 도 10에 나타낸 바와 같이, 상기 분할된 각각의 공간에 형성된 냉온 유체 이동관(120)과 연통된 냉온 유체 주입구(120a) 및 배출구(120b)를 다른 유체 이동관과 연통된 냉온 유체 주입구(120a) 또는 배출구(120b)와 연결관(170)을 통하여 연속적로 연결하여, 냉온 유체가 원통형상의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 설치된 전체 냉온 유체 이동관들을 통하여 순환하는 구조를 형성하는 것도 가능하다.
도 11은 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(200)의 회전을 위한 구성으로서 모터(180) 및 회전용 밸트(190)를 도시하고 있다.
도 12 및 도 13에는 상기 도 3에 도시된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100) 다수개를 상하, 좌우, 또는 상하 및 좌우로 평행하게 배열하여 하나의 틀에 결합시킨 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(300)가 도시되어 있다.
상기 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(300)는 그에 포함된 개개의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)뿐만 아니라, 그들이 결합된 틀도 원형의 내압 용기 형태로 제조되는 것이 바람직하다.
상기 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(300)의 운용 방식은 상기 도 8 내지 11에 도시된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(200)와 동일하다.
도 1 은 종래 기술로서 가스하이드레이트 생성 및 분해장치를 도시한 것이다.
도 2 는 종래 기술로서 가스하이드레이트 생성, 수송 및 분해 시스템을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치의 일형태를 도시한 사시도이다.
도 4는 상기 도 3에 도시된A-A 단면의 형태를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치의 일형태를 도시한 사시도이다.
도 6은 상기 도 5에 도시된A-A 단면의 형태를 나타낸 사시도이다.
도 7은 상기 도5에 도시된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 회전을 위한 구성을 추가하여 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치의 일형태를 도시한 사시도이다.
도 9은 상기 도 8에 도시된A-A 단면의 형태를 나타낸 사시도이다.
도 10는 상기 도 8에 도시된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치의 운용형태를 도시한 사시도이다.
도 11은 상기 도8에 도시된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 회전을 위한 구성을 추가하여 도시한 사시도이다.
도12는 본 발명의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치의 일형태를 도시한 사시도이다.
도 13은 상기 도 12에 도시된A-A 단면의 형태를 나타낸 사시도이다.
도14는 상기 도12에 도시된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 회전을 위한 구성을 추가하여 도시한 사시도이다.
도15는 본 발명의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치의 일형태로서, 회전을 위한 구성을 갖는 재가스화 통합처리 장치를 도시한 사시도이다.
*도면 부호의 설명*
110: 가스 주입구 및 배출구 120: 냉온 유체 이동관
120a: 냉온 유체 주입구 120b: 냉온 유체 배출구
130: 물 주입구 및 배출구 140: 전열핀
150: 세로격벽 160: 가로격벽
170: 연결관 180: 모터
190: 회전용 밸트 200: 회전용 기어

Claims (20)

  1. 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화가 단일용기에서 이루어지는 장치로서,
    상기 단일용기의 내부에는 냉온 유체 이동관 및 상기 유체 이동관 주변에 부설되는 전열핀이 구비되며,
    상기 단일용기의 표면에는 가스 주입구와 배출구, 물 주입구와 배출구 및 상기 냉온 유체 이동관과 연통되는 냉온 유체 주입구와 배출구가 구비되며,
    상기 단일용기는 회전축을 더 구비하며, 그 축을 중심으로 회전이 가능한 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 냉온 유체 이동관은 직선 형태인 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 냉온 유체 이동관은 U자 형태인 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 단일용기의 내부에 상기 냉온 유체 이동관이 2개 이상 형성되며, 각각의 냉온 유체 이동관과 연통되는 냉온 유체 주입구 및 배출구는 다른 냉온 유체 이동관과 연통되는 주입구 또는 배출구와 연속적으로 연결되어 냉온 유체가 전체 냉온 유체 이동관을 통하여 순환하는 구조를 형성하 는 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 단일용기는 구형, 원통형 또는 판형인 것을 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 가스 및 물의 주입구와 배출구는 각각 따로 형성되거나 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
  7. 삭제
  8. 양단면이 막힌 관형상의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치로서,
    내부 공간이 길이 방향으로, 수직 교차하는 다수개의 세로 격벽과 가로 격벽에 의하여 기밀하게 분할되고,
    상기 분할된 각각의 공간 내부에는 냉온 유체 이동관 및 상기 유체 이동관 주변에 부설되는 전열핀이 구비되고,
    상기 분할된 각각의 공간의 외부 단면에는 가스 주입구와 배출구, 물 주입구와 배출구 및 상기 냉온 유체 이동관과 연통되는 냉온 유체 주입구와 배출구가 구비되며,
    길이 방향으로 부설된 회전축을 더 구비하여 그 축을 중심으로 회전이 가능한 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 냉온 유체 이동관은 직선 형태인 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 냉온 유체 이동관은 U자 형태인 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
  11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서, 상기 분할된 각각의 공간에 형성된 냉온 유체 이동관과 연통되는 냉온 유체 주입구 및 배출구는 다른 냉온 유체 이동관과 연통되는 주입구 또는 배출구와 연속적으로 연결되어 냉온 유체가 상기 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 설치된 전체 냉온 유체 이동관들을 통하여 순환하는 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
  12. 청구항 8에 있어서, 상기 가스 및 물의 주입구와 배출구는 각각 따로 형성되거나 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
  13. 삭제
  14. 청구항 8에 있어서, 상기 양단면이 막힌 관형상은 원형, 타원형 또는 사각의 관형상으로서 내압용기로 형성되는 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
  15. 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화가 단일용기에서 이루어지는 장치로서,
    상기 단일용기의 내부에는 냉온 유체 이동관 및 상기 유체 이동관 주변에 부설되는 전열핀이 구비되며,
    상기 단일용기의 표면에는 가스 주입구와 배출구, 물 주입구와 배출구 및 상기 냉온 유체 이동관과 연통되는 냉온 유체 주입구와 배출구가 구비되는 원통형 또는 판형의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치 다수개를 상하, 좌우, 또는 상하 및 좌우로 평행하게 배열하여 하나의 틀에 결합시킨 것으로서,
    상기 개개의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치는 회전 축에 의하여 상기 틀에 결합되고, 개개의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치 둘레에 형성된 원형 기어에 의해서 전체 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치가 연결되어 하나의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 동력이 전달되면 전체가 연동되어 회전하는 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치는 그에 포함된 개개의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치뿐만 아니라, 그들이 결합된 틀도 내압 용기 형태로 제조되는 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처 리 장치.
  17. 청구항 15에 있어서, 상기 개개의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 포함되는 냉온 유체 이동관은 직선 형태인 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
  18. 청구항 15에 있어서, 상기 개개의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 포함되는 냉온 유체 이동관은 U자 형태인 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
  19. 청구항 17 또는 청구항 18에 있어서, 상기 개개의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 포함되는 각각의 냉온 유체 이동관과 연통되는 냉온 유체 주입구 및 배출구는 다른 개개의 하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 포함되는 냉온 유체 이동관과 연통되는 냉온 유체 주입구 또는 배출구와 연속적으로 연결되어, 냉온 유체가 전체 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 포함된 냉온 유체 이동관들을 통하여 순환하는 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
  20. 삭제
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