KR100981295B1 - Apparatus for producing boiler feed water in oil sand recovery - Google Patents

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Abstract

본 발명은 오일샌드 회수용 보일러 공급수를 생산장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 오일샌드 회수용 보일러 공급수 생산장치는 오일샌드층(1)으로부터 오일처리공정을 거쳐 회수되는 생산수로부터 유수분리하는 유수분리기(10); 지표수 또는 지하수로부터 공급되는 보충수로부터 탈염시키는 탈염기(20); 상기 유수분리기(10)에 의해 유수분리된 생산수와 상기 탈염기(20)로부터 탈염된 탈염수가 공급되어 증발시키는 증발기(30); 상기 증발기(30)로부터 증발된 생산수와 탈염수에 열을 가하여 증기를 발생시켜 시추정을 통해 발생된 증기를 공급하는 스팀발생기(40); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to an oil sand recovery boiler feed water production apparatus, oil sand recovery boiler feed water production apparatus according to the present invention is separated from the oil water from the production water recovered through the oil treatment process from the oil sand layer (1). Oil and water separator 10; Demineralizer 20 for desalting from replenishment water supplied from surface or ground water; An evaporator (30) for supplying and evaporating the production water separated by the oil / water separator (10) and the demineralized water desalted from the desalter (20); A steam generator 40 generating steam by applying heat to the produced water and the demineralized water evaporated from the evaporator 30 to supply steam generated through a drilling well; Characterized in that comprises a.

이에 따라 본 발명은 폐슬러지 발생을 없애고, 고품질의 보일러 공급수를 사용하여 98%이상의 높은 스팀회수율을 갖으며, 전기정수방식과 증발방식을 혼용하여 사용함에 따라 고순도 보일러 공급수를 저렴하게 생산할 수 있어 투자비가 저렴한 드럼형 보일러를 사용할 수 있게 됨으로써 오일샌드 지상설비의 전체 운영비의 절감을 기대할 수 있으며, 환경친화적이고, 에너지가 절감되는 효과가 있다. Accordingly, the present invention eliminates waste sludge, has a high steam recovery rate of 98% or more by using high-quality boiler feed water, and can produce a high-purity boiler feed water at low cost by using an electric water purification method and an evaporation method. Therefore, it is possible to use drum type boilers with low investment cost, which can be expected to reduce the overall operating cost of oil sand ground equipment, and it is environmentally friendly and saves energy.

오일샌드, 회수, 보일러, 공급수, 탈염, 스팀발생기, 이온교환 Oil sand, recovery, boiler, feed water, desalination, steam generator, ion exchange

Description

오일샌드 회수용 보일러 공급수 생산장치{Apparatus for producing boiler feed water in oil sand recovery}Apparatus for producing boiler feed water in oil sand recovery

본 발명은 오일샌드 지상생산설비에서 오일샌드를 회수하기 위한 보일러 공급수를 생산하는 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for producing boiler feed water for recovering oil sands in an oil sands production facility.

오일샌드는 비튜멘(bitumen)·모래·물·점토의 혼합물이다. 오일샌드가 석유로서의 의미를 갖는 것은 비튜멘을 함유하고 있기 때문인데, 비튜멘은 검은색의 무겁고 끈적끈적한 형태의 점성질 원유로 초중질원유로 생각할 수 있다. 통상적인 원유는 물보다 가볍지만, 비튜멘은 물과 비슷한 비중을 가진다. 이러한 비튜멘은 자연 상태에서는 시추공이나 송유관 내에서 흐르지 않기 때문에 열을 가하거나 희석제(초경질원유 혹은 경질석유제품)와 혼합해 비중과 점성도를 낮춘 후 송유관으로 수송이 가능하다는 점에서 통상적인 원유와는 다른 특징을 보인다. Oil sands are a mixture of bitumen, sand, water and clay. Oil sands have a meaning of petroleum because they contain bitumen, which is a black, heavy and sticky form of viscous crude oil that can be thought of as a super heavy crude oil. Conventional crude oil is lighter than water, but bitumen has a similar specific gravity as water. Since bitumen does not flow in boreholes or pipelines in nature, it can be transported to pipelines by heating or mixing with diluents (ultra-light crude or light petroleum products) to lower specific gravity and viscosity. Shows other features.

오일샌드 채굴방식은 노천채굴과 지하회수법으로 나뉘는데, 노천채굴은 지표면(75m이내에 적용)에 묻혀있는 오일샌드를 석탄 캐듯이 파내어 지상설비에서 비튜멘을 분리한 후 개질과정을 거친다. 이에 반해 지하회수법은 깊은 땅속에 있는 것을 채굴하는 방식으로 땅속에 파이프를 삽입하고 증기를 집어넣은 후 열을 통해 오일샌드 덩어리에서 비튜멘을 분리한 후 지상으로 끌어 올린다. The oil sand mining method is divided into open-pit mining and underground recovery. The open-pit mining is divided into bitumen from the ground equipment by digging oil sand buried in the ground (applied to within 75m) and then reforming. Underground recovery, on the other hand, extracts deep ground, inserts pipes into the ground, injects steam, and heats to separate the bitumen from the oil sand mass and pull it up to the ground.

지하회수법은 오일샌드가 지하깊이(75m 이하)로 매장되어 있는 경우, 시추정을 통해 열을 가해 비튜멘을 분리한 후 뽑아 올리는 방식으로 CSS(Cyclic Steam Stimulation) 공법과 SAGD(Steam Assisted Gravity Drainage) 공법이 있다. CSS방식은 수직관을 통해 오일샌드에 증기열을 가해 액화된 비튜멘을 추출하는 공법이고 SAGD는 수평관을 통해 오일샌드에 증기열을 가해 액화된 비튜멘을 바로 아래에 위치한 다른 수평관을 통해 추출하는 공법이다. 이들 방식은 고압, 고온의 스팀을 사용하여야한다. Underground recovery method uses the Cyclic Steam Stimulation (CSS) method and SAGD (Steam Assisted Gravity Drainage) method in which oil sands are buried at depths of 75m or less, by heating them through a drilling well to separate and remove the bitumen. ) There is a construction method. The CSS method is a method of extracting liquefied bitumen by applying steam heat to the oil sand through a vertical tube, and SAGD applies steam heat to the oil sand through a horizontal tube through another horizontal tube located directly below. It is a extraction method. These methods should use high pressure, high temperature steam.

고압, 고온의 스팀을 발생시키는 스팀 보일러는 크게 OTSG(Once through steam generation)와 드럼 타입(Drum type)이 있다. OTSG 보일러에 비하여 드럼타입의 보일러는 초기 투자비가 낮고 스팀 회수율을 98%이상까지 올릴 수 있는 장점이 있는 반면에 보일러 공급수의 순도가 TDS(Total Dissolved Solid, 총용존 고형물질)를 기준으로 100ppm이하의 고순도를 요구한다. 반면 OTSG 보일러의 공급수의 순도는 TDS를 기준으로 1000ppm 정도여도 허용되나 스팀 회수율이 80% 정도로 낮다. 일반적으로 오일샌드 지상설비에서 스팀보일러로 OTSG 타입을 선호 하고 있다. 그러나 점차 고순도의 보일러 공급수를 생산하는 기술이 개발되어 접목됨에 따라 드럼타입의 보일러의 사용빈도가 늘어나고 있다. Steam boilers that generate high pressure and high temperature steam are largely classified into OTSG (Once through steam generation) and drum type (Drum type). Compared to OTSG boilers, drum-type boilers have a low initial investment cost and a steam recovery rate of more than 98%, while the purity of boiler feed water is less than 100 ppm based on TDS (Total Dissolved Solid). Requires high purity. On the other hand, the purity of OTSG boiler feed water is acceptable at around 1000 ppm based on TDS, but the steam recovery is as low as 80%. In general, OTSG type is preferred as a steam boiler in oil sand ground equipment. However, as the technology for producing high purity boiler feed water is developed and applied, the frequency of use of drum type boilers is increasing.

기존의 보일러 공급수를 위한 수처리 공정(도 1 참조)은 라임연수공정과 이온교환연수공정으로 구성된다. 라임연수공정은 라임, 고분자 응집제, 소다애쉬 같 은 화학약품을 필요로 하고 폐슬러지가 발생하여 후처리 공정이 수반되어야 하며 이온교환 공정은 재생폐수가 발생하는 문제가 있다. 또한 기존의 수처리 방식은 설치공간이 많은 단점이 있다.The existing water treatment process (see FIG. 1) for boiler feed water is composed of a lime softening process and an ion exchange softening process. The lime softening process requires chemicals such as lime, polymer flocculant, and soda ash, and waste sludge is generated, which must be accompanied by a post-treatment process, and the ion exchange process has a problem of generating recycled waste water. In addition, the conventional water treatment method has a disadvantage of a lot of installation space.

고순도 보일러 공급수를 제조하는 기존의 정수방식으로는 라임연수공정, 필터, 역삼투압 공정, 이온교환 공정으로 구성되는 방법이 있다. 그러나 이는 도 1에 도시된 수처리 공정과 마찬가지로 화학약품이 투입되어야하고 슬러지 처리 비용이 필요하다. 게다가 필터, 역삼투압과 같은 막공정을 사용하였기 때문에 주기적인 막교체 비용이 필요하다. 이러한 단점으로 인해 최근 고순도의 공급수를 제조하기 위한 또 다른 방식으로 증발방식(도 2 참조)이 소개되었다. 그러나 증발방식은 에너지 비용이 과다하게 드는 단점이 있다.Conventional water purification methods for producing high purity boiler feed water include lime softening process, filter, reverse osmosis process and ion exchange process. However, as in the water treatment process shown in FIG. 1, chemicals need to be added and sludge treatment costs are required. In addition, since membrane processes such as filters and reverse osmosis are used, periodic membrane replacement costs are required. Due to these drawbacks, the evaporation method (see FIG. 2) has recently been introduced as another method for producing high purity feed water. However, the evaporation method has a disadvantage of excessive energy costs.

본 발명의 목적은 전기정수방식과 증발방식을 혼용하여 사용함에 따라 고순도 보일러 공급수를 저렴하게 생산할 수 있도록 하여 드럼형 보일러를 사용할 수 있도록 하는 오일샌드 회수용 보일러 공급수 생산장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an oil sand recovery boiler feed water production apparatus that can use a drum-type boiler by inexpensively producing a high-purity boiler feed water by using a mixture of electric water purification method and evaporation method.

본 발명은 오일샌드층(1)으로부터 오일처리공정을 거쳐 회수되는 생산수로부터 유수분리하는 유수분리기(10); 지표수 또는 지하수로부터 공급되는 보충수로부터 탈염시키는 탈염기(20); 상기 유수분리기(10)에 의해 유수분리된 생산수와 상기 탈염기(20)로부터 탈염된 탈염수가 공급되어 증발시키는 증발기(30); 상기 증발기(30)로부터 증발된 생산수와 탈염수에 열을 가하여 증기를 발생시켜 시추정을 통해 발생된 증기를 공급하는 스팀발생기(40); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. The present invention provides an oil / water separator (10) for separating oil from water produced through an oil treatment process from an oil sand layer (1); Demineralizer 20 for desalting from replenishment water supplied from surface or ground water; An evaporator (30) for supplying and evaporating the production water separated by the oil / water separator (10) and the demineralized water desalted from the demineralizer (20); A steam generator 40 generating steam by applying heat to the produced water and the demineralized water evaporated from the evaporator 30 to supply steam generated through a drilling well; Characterized in that comprises a.

또한, 상기 탈염기(20)로부터 탈염수의 일부를 상기 스팀발생기(40)로 직접 공급하는 탈염수 분기라인(4)이 더 구비된 것을 특징으로 한다. In addition, the desalination branch line 4 for supplying a portion of the demineralized water from the demineralizer 20 directly to the steam generator 40 is characterized in that it is further provided.

또, 유수분리된 생산수의 일부를 지표수 또는 지하수로부터 공급되는 보충수 공급라인(2)에 공급시킴으로써 유수분리된 생산수의 일부를 상기 탈염기(20)로 탈염시키는 생산수 분기라인(3)이 더 구비된 것을 특징으로 한다. In addition, the production water branching line (3) for desalting part of the oil-separated production water to the demineralizer 20 by supplying a portion of the oil-water separated production water to the supplemental water supply line (2) supplied from surface water or groundwater. It is characterized by further provided.

아울러, 지표수 또는 지하수로부터 공급되는 보충수를 필터링하여 상기 탈염기(20)로 공급하는 멤브레인필터(50)가 더 구비된 것을 특징으로 한다. In addition, the membrane filter 50 for filtering the supplemental water supplied from the surface water or ground water to the demineralizer 20 is characterized in that it is further provided.

또한, 상기 탈염기(20)는 전기탈이온화(CDI; Capacitive Deionization) 공정에 의한 탈염방식을 이용하는 것을 특징으로 한다. In addition, the demineralizer 20 is characterized in that it uses a desalination method by a capacitive deionization (CDI) process.

또, 상기 탈염기(20)는 양전극(21) 및 음전극(22)과, 상기 양전극(21) 및 음전극(22)을 상호 연결하는 집전체(23)와, 상기 음전극(22)에 부착되는 양이온 교환막(24)과, 상기 양전극(21)에 부착되는 음이온 교환막(25)을 포함하는 적어도 하나 이상의 복극 전해셀(26)로 이루어지는 것을 특징으로 한다. In addition, the demineralizer 20 includes a positive electrode 21 and a negative electrode 22, a current collector 23 interconnecting the positive electrode 21 and a negative electrode 22, and a cation attached to the negative electrode 22. At least one bipolar electrolytic cell 26 comprising an exchange membrane 24 and an anion exchange membrane 25 attached to the positive electrode 21.

아울러, 상기 양전극(21) 및 음전극(22)은 상기 집전체(23)의 양측면에 각각 부착되고, 상기 음이온 교환막(25)은 상기 양전극(21)의 외측면에 부착되고, 상기 양이온 교환막(24)은 상기 음전극(22)의 외측면에 부착되는 것을 특징으로 한다. In addition, the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are respectively attached to both sides of the current collector 23, the anion exchange membrane 25 is attached to the outer surface of the positive electrode 21, the cation exchange membrane 24 ) Is attached to the outer surface of the negative electrode (22).

또한, 상기 음이온 교환막(25)과 양이온 교환막(24)은 서로 부착되어 양전극(21)과 음전극(22) 및 집전체(23)의 외측을 밀봉하는 것을 특징으로 한다. In addition, the anion exchange membrane 25 and the cation exchange membrane 24 are attached to each other to seal the outside of the positive electrode 21, the negative electrode 22 and the current collector 23.

본 발명은 폐슬러지 발생을 없애고, 고품질의 보일러 공급수를 사용하여 98%이상의 높은 스팀회수율을 갖으며, 전기정수방식과 증발방식을 혼용하여 사용함에 따라 고순도 보일러 공급수를 저렴하게 생산할 수 있어 투자비가 저렴한 드럼형 보일러를 사용할 수 있게 됨으로써 오일샌드 지상설비의 전체 운영비의 절감을 기대할 수 있으며, 환경친화적이고, 에너지가 절감되는 효과가 있다. The present invention eliminates waste sludge, has a high steam recovery rate of more than 98% by using a high-quality boiler feed water, and can produce a high-purity boiler feed water at a low cost by using a combination of electric water purification method and evaporation method investment cost The use of inexpensive drum-type boilers can be expected to reduce the overall operating cost of oil sand ground equipment, which is environmentally friendly and saves energy.

또한, 이온 교환막으로 전극부분을 밀봉함으로써 이온들만 전극과 반응하는 동시에 전극활물질인 탄소재의 탈리를 방지되는 효과가 있다.In addition, by sealing the electrode portion with an ion exchange membrane, only the ions react with the electrode, and at the same time, there is an effect of preventing the detachment of the carbon material as the electrode active material.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 오일샌드 회수용 보일러 공급수 생산장치를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described in detail the oil sand recovery boiler feed water production apparatus of the present invention.

도 3과 도 4는 본 발명에 의한 오일샌드 회수용 보일러 공급수 생산장치의 개략적인 구조를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 의한 탈염기의 복극 전해셀을 나타낸 도면이다. Figure 3 and Figure 4 is a view showing a schematic structure of the oil sand recovery boiler feed water production apparatus according to the present invention, Figure 5 is a view showing a bipolar electrolytic cell of the demineralizer according to the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 오일샌드 회수용 보일러 공급수 생산장치는 오일샌드층(1)으로부터 오일처리공정을 거쳐 회수되는 생산수로부터 유수분리하는 유수분리기(10); 지표수 또는 지하수로부터 공급되는 보충수로부터 탈염시키는 탈염기(20); 유수분리된 생산수와 탈염된 탈염수가 공급되어 증발시키는 증발기(30); 증발된 생산수와 탈염수에 열을 가하여 증기를 발생시켜 시추정을 통해 발생된 증기를 공급하는 스팀발생기(40); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. As shown, the oil sand recovery boiler feed water production apparatus according to the present invention comprises an oil and water separator (10) for separating the oil and water from the production water recovered through the oil treatment process from the oil sand layer (1); Demineralizer 20 for desalting from replenishment water supplied from surface or ground water; An evaporator 30 for supplying oil-separated production water and demineralized demineralized water to evaporate it; A steam generator 40 generating steam by applying heat to the evaporated production water and the demineralized water and supplying steam generated through a drilling well; Characterized in that comprises a.

상기 유수분리기(10)는 오일샌드층(1)으로부터 오일처리공정을 거쳐 회수되는 생산수로부터 유수분리하는 역할을 하는 것으로 공지된 것을 사용한다. The oil / water separator (10) uses a known one that serves to separate oil and water from the production water recovered through the oil treatment process from the oil sand layer (1).

상기 탈염기(20)는 지표수 또는 지하수로부터 공급되는 보충수로부터 탈염시키는 역할을 한다. The demineralizer 20 serves to demineralize from replenishment water supplied from surface water or groundwater.

이때, 유수분리된 생산수의 일부를 지표수 또는 지하수로부터 공급되는 보충수 공급라인(2)에 공급시킴으로써 유수분리된 생산수의 일부를 상기 탈염기(20)로 탈염시키는 생산수 분기라인(3)이 더 구비된 것이 바람직하다. 이에 따라, 생산수의 일부가 탈염기(20)에 의해 정수되도록 함으로써 고순도의 보일러 공급수를 생산 할 수 있게 된다. At this time, the production water branch line (3) for desalting a part of the oil-separated production water to the desalter 20 by supplying a portion of the oil-water separated production water to the replenishment water supply line (2) supplied from the surface water or ground water It is preferable that this is further provided. Accordingly, it is possible to produce a high-purity boiler feed water by allowing a part of the production water to be purified by the desalination unit 20.

또한, 탈염기(20)로 공급되는 지표수 또는 지하수로부터 공급되는 보충수를 필터링하는 멤브레인필터(50)가 더 구비된 것이 바람직하다. In addition, the membrane filter 50 for filtering the replenishment water supplied from the surface water or groundwater supplied to the desalter 20 is preferably further provided.

본 발명에 의한 상기 탈염기(20)는 전기탈이온화(CDI; Capacitive Deionization) 공정에 의한 탈염방식을 이용하는 것이 바람직하다. 이를 위하여 상기 탈염기(20)는 양전극(21) 및 음전극(22)과, 상기 양전극(21) 및 음전극(22)을 상호 연결하는 집전체(23)와, 상기 음전극(22)에 부착되는 양이온 교환막(24)과, 상기 양전극(21)에 부착되는 음이온 교환막(25)을 포함하는 적어도 하나 이상의 복극 전해셀(26)이 구비된다. The demineralizer 20 according to the present invention preferably uses a desalination method by a capacitive deionization (CDI) process. To this end, the demineralizer 20 includes a positive electrode 21 and a negative electrode 22, a current collector 23 interconnecting the positive electrode 21 and a negative electrode 22, and a cation attached to the negative electrode 22. At least one bipolar electrolytic cell 26 including an exchange membrane 24 and an anion exchange membrane 25 attached to the positive electrode 21 is provided.

양전극(21) 및 음전극(22)은 많은 양의 이온들을 흡착할 수 있도록 활성탄소, 탄소나노튜브, 탄소에어로젤과 같은 다공성 탄소 재를 사용하는데, 그 외에 도전체인 카본블랙 및 결착제인 테프론 또는 SBR과 같은 물질을 첨가한 0.5 mm 이내의 얇은 박막일 수 있다.The positive electrode 21 and the negative electrode 22 use porous carbon materials such as activated carbon, carbon nanotubes, and carbon aerogels to adsorb a large amount of ions. In addition, carbon black and binders Teflon or SBR and It may be a thin film within 0.5 mm added with the same material.

상기 집전체(23)는 상기 양전극(21) 및 음전극(22)은 상기 집전체(23)의 양측면에 각각 부착되어 양전극(21) 및 음전극(22)을 상호 연결한다. The current collector 23 is connected to the positive electrode 21 and the negative electrode 22 on both sides of the current collector 23, respectively, to interconnect the positive electrode 21 and the negative electrode 22.

상기 집전체(23)는 전도성이 우수한 재질로 이루어지는데, 흑연, 탄소종이 섬유, 티타늄 메쉬 중 어느 하나로 구성되거나 이들의 혼합물로 구성될 수 있다. 이 집전체는 낮은 전압을 인가하기 때문에 전기가 잘 통하고 부식성이 없어야 한다. 알루미늄 호일보다는 그라화이트(흑연) 호일이 부식성이 적어 더 안정적이다. The current collector 23 is made of a material having excellent conductivity, and may be composed of any one of graphite, carbon paper fiber, titanium mesh, or a mixture thereof. Since the current collector applies a low voltage, it must be well-electric and noncorrosive. Grae white (graphite) foil is more stable than aluminum foil because it is less corrosive.

이온교환막(24,25)은 각각 양이온 및 음이온이 선택적으로 투과될 수 있는 일반 이온교환막이나 테프론과 같은 유기불화탄화수소물질을 사용하는 것이 바람직하다.The ion exchange membranes 24 and 25 preferably use organic fluorinated hydrocarbon materials such as general ion exchange membranes or Teflon through which cations and anions can selectively permeate.

상기 음이온 교환막(25)은 상기 양전극(21)의 외측면에 부착되고, 상기 양이온 교환막(24)은 상기 음전극(22)의 외측면에 부착된다. The anion exchange membrane 25 is attached to the outer surface of the positive electrode 21, the cation exchange membrane 24 is attached to the outer surface of the negative electrode 22.

복극 전해셀(26)의 음전극(22)에 음(-) 전압이 인가되면 양전극(21)에 흡착된 음이온은 탈착되어 음이온 교환막(25)을 통과하여 외부에 유출되게 된다. 마찬가지로 복극 전해셀(26)의 양전극(21)에 양 전압이 인가되면 음전극(22)에 흡착된 양이온은 탈착되어 양이온 교환막(24)을 통과하여 외부에 유출되게 된다. 따라서, 복극 전해셀(26)을 통과하는 물은 이온들이 남아 있지 않은 순수에 가까운 총 용해고형물(TDS)이 0 에 가까운 물이 되는 것이다.When a negative voltage (−) is applied to the negative electrode 22 of the bipolar electrolytic cell 26, the negative ions adsorbed on the positive electrode 21 are desorbed to pass through the anion exchange membrane 25 and flow out to the outside. Similarly, when a positive voltage is applied to the positive electrode 21 of the bipolar electrolytic cell 26, the cations adsorbed on the negative electrode 22 are desorbed and flow out through the cation exchange membrane 24. Therefore, the water passing through the bipolar electrolytic cell 26 is such that the total dissolved solids (TDS) close to pure water in which no ions remain are close to zero.

음이온 교환막(25)과 양이온 교환막(24)이 집전체(23)와 양전극(21) 및 음전극(22) 부분을 밀봉하고 있으므로, 전극활물질인 탄소재의 탈리가 방지되게 된다.Since the anion exchange membrane 25 and the cation exchange membrane 24 seal portions of the current collector 23, the positive electrode 21, and the negative electrode 22, desorption of the carbon material as the electrode active material is prevented.

음이온 교환막(25)과 양이온 교환막(24)이 집전체(23)와 전극(21,22) 부분을 밀봉하고 있으므로, 양전극(21) 및 음전극(22)에 전압이 인가될 때 전극(21,22)에서 전극(21,22)의 용해 또는 전기분해에 의한 손상을 최소화할 수 있고, 다수개의 복극 전해셀(26)이 설치되는 경우에는 이온 교환막(24,25)이 전극(21,22)과 전극(21,22) 사이에 절연 역할을 하므로 복극 전해셀(26)에서 전류누전에 의한 전류의 손실을 최소화 할 수 있게 된다.Since the anion exchange membrane 25 and the cation exchange membrane 24 seal the current collector 23 and the electrodes 21, 22, the electrodes 21, 22 when a voltage is applied to the positive electrode 21 and the negative electrode 22. ) Can minimize damage due to dissolution or electrolysis of the electrodes 21 and 22, and when a plurality of bipolar electrolytic cells 26 are installed, the ion exchange membranes 24 and 25 are connected to the electrodes 21 and 22. Since it serves as an insulation between the electrodes (21, 22) it is possible to minimize the loss of current due to current leakage in the bipolar electrolytic cell 26.

또한, 다수개의 복극 전해셀(26)을 병렬로 배치함으로써 물의 정화처리 용량을 증가시킬 수 있다. 또한, 양전극(21)과 음전극(22)을 서로 직렬로 연결함으로써 높은 전압 낮은 전류를 사용하기 때문에 일반적인 전원공급장치를 사용할 수 있게 된다.이에 따라 역삼투 정수 방법보다 훨씬 낮은 전기에너지를 이용하여 물을 정수할 수 있게 된다.Further, by arranging a plurality of bipolar electrolytic cells 26 in parallel, it is possible to increase the purification capacity of the water. In addition, since the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are connected in series with each other, a high voltage and a low current are used, so that a general power supply device can be used. Accordingly, water using much lower electric energy than the reverse osmosis purification method can be used. Can be integer.

상기 탈염기(20)에 의해 탈염된 탈염수는 증발기(30)로 공급된다. 이때, 상기 탈염기(20)로부터 탈염수의 일부를 분기시켜 탈염수 분기라인(4)을 통해 상기 스팀발생기(40)로 직접 공급할 수 있다. The demineralized water desalted by the demineralizer 20 is supplied to the evaporator 30. At this time, a part of the demineralized water from the demineralizer 20 may be directly supplied to the steam generator 40 through the demineralized water branch line 4.

상기 증발기(30)는 상기 유수분리기(10)에 의해 유수분리된 생산수와 상기 탈염기(20)로부터 탈염된 탈염수가 공급되어 증발시키는 역할을 한다. 증발된 생산수와 탈염수는 스팀발생기(40)로 공급된다. The evaporator 30 serves to evaporate the production water separated by the oil / water separator 10 and the demineralized water desalted from the demineralizer 20. Evaporated production water and demineralized water are supplied to the steam generator (40).

상기 스팀발생기(40)는 상기 증발기(30)로부터 증발된 생산수와 탈염수에 열을 가하여 증기를 발생시켜 시추정을 통해 발생된 증기를 공급하는 역할을 한다. 상기 스팀발생기(40)는 드럼형 보일러를 채택한다. The steam generator 40 generates steam by applying heat to the production water and demineralized water evaporated from the evaporator 30 to supply steam generated through the drilling rig. The steam generator 40 adopts a drum type boiler.

이와 같이 본 발명은 전기정수방식과 증발방식을 혼용하여 사용함에 따라 고순도 보일러 공급수를 저렴하게 생산할 수 있어 투자비가 저렴한 드럼형 보일러를 사용할 수 있게 된다. As described above, the present invention can produce a high-purity boiler feed water at a low cost by using an electric water purification method and an evaporation method, so that a drum-type boiler having a low investment cost can be used.

지표수 또는 지하수로부터 공급되는 보충수를 필터링하여 상기 탈염기(20)로 공급하는 멤브레인필터(50)가 더 구비된 것이 바람직하다. It is preferable that the membrane filter 50 is further provided to filter the supplemental water supplied from the surface water or the ground water to the desalter 20.

도 1과 도 2는 기존 오일샌드 회수용 보일러 공급수 생산장치의 구성도.1 and 2 is a block diagram of the existing oil sand recovery boiler feed water production apparatus.

도 3과 도 4는 본 발명에 의한 오일샌드 회수용 보일러 공급수 생산장치의 개략적인 구조를 나타낸 도면.3 and 4 is a view showing a schematic structure of the oil sand recovery boiler feed water production apparatus according to the present invention.

도 5는 본 발명에 의한 탈염기의 복극 전해셀을 나타낸 도면.5 is a view showing a bipolar electrolytic cell of the demineralizer according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1: 오일샌드층 2: 보충수 공급라인1: oil sand layer 2: make-up water supply line

3: 생산수 분기라인 4: 탈염수 분기라인3: branching line of production water 4: branching line of demineralized water

10: 유수분리기 20: 탈염기10: oil / water separator 20: demineralizer

21: 양전극 22: 음전극21: positive electrode 22: negative electrode

23: 집전체 24: 양이온 교환막23: current collector 24: cation exchange membrane

25: 음이온 교환막 26: 복극 전해셀25: anion exchange membrane 26: bipolar electrolytic cell

30: 증발기 40: 스팀발생기30: evaporator 40: steam generator

50: 멤브레인필터50: membrane filter

Claims (8)

오일샌드층(1)으로부터 오일처리공정을 거쳐 회수되는 생산수로부터 유수분리하는 유수분리기(10);An oil / water separator (10) for separating oil from water produced through an oil treatment process from the oil sand layer (1); 지표수 또는 지하수로부터 공급되는 보충수로부터 탈염시키는 탈염기(20);Demineralizer 20 for desalting from replenishment water supplied from surface or ground water; 상기 유수분리기(10)에 의해 유수분리된 생산수와 상기 탈염기(20)로부터 탈염된 탈염수가 공급되어 증발시키는 증발기(30);An evaporator (30) for supplying and evaporating the production water separated by the oil / water separator (10) and the demineralized water desalted from the demineralizer (20); 상기 증발기(30)로부터 증발된 생산수와 탈염수에 열을 가하여 증기를 발생시켜 시추정을 통해 발생된 증기를 공급하는 스팀발생기(40);A steam generator 40 generating steam by applying heat to the produced water and the demineralized water evaporated from the evaporator 30 to supply steam generated through a drilling well; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 오일샌드 회수용 보일러 공급수 생산장치.Boiler feed water production apparatus for oil sand recovery, characterized in that comprises a. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 탈염기(20)로부터 탈염수의 일부를 상기 스팀발생기(40)로 직접 공급하는 탈염수 분기라인(4)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 오일샌드 회수용 보일러 공급수 생산장치.Boiler feed water production apparatus for oil sand recovery, characterized in that the desalination branch line (4) for supplying a portion of the demineralized water from the demineralizer 20 directly to the steam generator (40). 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 유수분리된 생산수의 일부를 지표수 또는 지하수로부터 공급되는 보충수 공급라인(2)에 공급시킴으로써 유수분리된 생산수의 일부를 상기 탈염기(20)로 탈염 시키는 생산수 분기라인(3)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 오일샌드 회수용 보일러 공급수 생산장치.A production water branching line (3) for desalting a portion of the oil-separated production water to the desalting machine (20) by supplying a portion of the oil-separated production water to the replenishment water supply line (2) supplied from surface water or ground water is more. Boiler feed water production apparatus for oil sand recovery, characterized in that provided. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 지표수 또는 지하수로부터 공급되는 보충수를 필터링하여 상기 탈염기(20)로 공급하는 멤브레인필터(50)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 오일샌드 회수용 보일러 공급수 생산장치.Oil sand recovery boiler feed water production apparatus characterized in that it further comprises a membrane filter (50) for filtering the replenishment water supplied from surface water or ground water to the desalter (20). 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 탈염기(20)는 전기탈이온화(CDI; Capacitive Deionization) 공정에 의한 탈염방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 오일샌드 회수용 보일러 공급수 생산장치.The demineralizer 20 is an oil sand recovery boiler feed water production apparatus, characterized in that using a desalination method by an electric deionization (CDI; Capacitive Deionization) process. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, 상기 탈염기(20)는 양전극(21) 및 음전극(22)과, 상기 양전극(21) 및 음전극(22)을 상호 연결하는 집전체(23)와, 상기 음전극(22)에 부착되는 양이온 교환막(24)과, 상기 양전극(21)에 부착되는 음이온 교환막(25)을 포함하는 적어도 하나 이상의 복극 전해셀(26)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오일샌드 회수용 보일러 공급수 생산장치.The demineralizer 20 may include a positive electrode 21 and a negative electrode 22, a current collector 23 interconnecting the positive electrode 21 and a negative electrode 22, and a cation exchange membrane attached to the negative electrode 22. 24) and at least one bipolar electrolytic cell (26) comprising an anion exchange membrane (25) attached to the positive electrode (21). 제 6 항에 있어서, The method of claim 6, 상기 양전극(21) 및 음전극(22)은 상기 집전체(23)의 양측면에 각각 부착되고,The positive electrode 21 and the negative electrode 22 are attached to both side surfaces of the current collector 23, respectively. 상기 음이온 교환막(25)은 상기 양전극(21)의 외측면에 부착되고, 상기 양이온 교환막(24)은 상기 음전극(22)의 외측면에 부착되는 것을 특징으로 하는 오일샌드 회수용 보일러 공급수 생산장치.The anion exchange membrane 25 is attached to the outer surface of the positive electrode 21, the cation exchange membrane 24 is attached to the outer surface of the negative electrode 22, oil sand recovery boiler feed water production apparatus . 제 7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein 상기 음이온 교환막(25)과 양이온 교환막(24)은 서로 부착되어 양전극(21)과 음전극(22) 및 집전체(23)의 외측을 밀봉하는 것을 특징으로 하는 오일샌드 회수용 보일러 공급수 생산장치.The anion exchange membrane (25) and the cation exchange membrane (24) are attached to each other to seal the outside of the positive electrode (21), the negative electrode (22) and the current collector (23), the boiler feed water production apparatus.
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