KR101103655B1 - 전열확대형 가스하이드레이트 제조성능 개선 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화가 단일용기에서 이루어지는 장치로서,

상기 단일용기는 용기의 내표면에 고정된 하나 이상의 내부 전열핀과 용기의 외표면에 고정된 하나 이상의 외부 전열핀을 포함하며,

상기 단일용기의 외표면에는 가스와 물의 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, 전열핀,

Description

전열확대형 가스하이드레이트 제조성능 개선 장치{United gas hydrate 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(Gas Hydrate)란 메탄(CH4) 수소 등의 가스가 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(Gas Hydrate) 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(Hydrate)의 생성 또는 재가스화가 이루어진다.

또한, 가스하이드레이트(Hydrate)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(G')를 생성한 후, 고무 또는 합성수지 등으로 제조된 가볍고 튼튼하며 기밀한 봉투(30)에 가스하이드레이트를 적재하여 수송하고, 상기 가스하이 드레이트가 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.

셋째, 상기 단일용기의 용기의 내부뿐만 아니라, 외표면에도 전열핀 형성시킴으로써 외부에서 형성해 주는 온도조건에 빨리 반응하여 가스하이드레이트를 신속하게 생성하거나 재가스화 하는 것이 가능하며, 단일용기에 다양한 열원 또는 냉각원을 적용시키는 것이 가능한 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은,

가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화가 단일용기에서 이루어지 는 장치로서,

상기 단일용기는 용기의 내표면에 고정된 하나 이상의 내부 전열핀과 용기의 외표면에 고정된 하나 이상의 외부 전열핀을 포함하며,

상기 단일용기의 외표면에는 가스와 물의 주입구와 배출구가 구비되는 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은

상기 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치와 그를 수용하는 외부챔버를 포함하며, 상기 외부챔버는 챔버 내부에 대한 냉온유체의 주입 및 배출이 가능하며, 내부에 수용된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치로의 가스 및 물의 공급 및 배출이 가능한 형태인 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 절 감, 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.

또한, 상기 단일용기는 용기의 내부뿐만 아니라, 외표면에도 하나 이상의 외부 전열핀을 포함하기 때문에, 외부에서 형성해 주는 온도조건에 빨리 반응하여 가스하이드레이트를 신속하게 생성하거나 재가스화 할 수 있으며, 단일용기에 다양한 열원 또는 냉각원을 적용시키는 것이 가능하다.

본 발명은

가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화가 단일용기에서 이루어지는 장치로서,

상기 단일용기는 용기의 내표면에 고정된 하나 이상의 내부 전열핀과 용기의 외표면에 고정된 하나 이상의 외부 전열핀을 포함하며,

상기 단일용기의 외표면에는 가스와 물의 주입구와 배출구가 구비되는 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 관한 것이다.

상기 단일용기는 용기의 내부뿐만 아니라, 외표면에도 하나 이상의 외 부 전열핀을 포함하기 때문에, 외부에서 형성해 주는 온도조건에 빨리 반응하여 가스하이드레이트를 신속하게 생성 또는 재가스화 할 수 있으며, 단일용기에 다양한 열원 또는 냉각원을 적용시키는 것이 가능하다.

본 발명의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리는 단일용기의 내표면에 고정되는 내부 전열핀에 의해 단일용기의 내부 공간이 다수개의 공간으로 기밀하게 구획되거나 단일용기 내부의 전체 공간이 연통되게 구획되는 구성을 가질 수 있다.

상기 내부 전열핀에 의하여 단일용기의 내부 공간이 서로 연통되게 구획되는 경우에, 상기 내부 전열핀은 다수개의 연통홀(hole)이 형성된 것으로 구성될 수도 있다. 상기에서 연통홀은 전열핀에 원, 사각형 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 단일용기의 내표면에 고정된 내부 전열핀 이 2개 이상인 경우, 상기 전열핀들은 방사형을 이루며 교차되는 구성을 가질 수 있으며, 또한, 상기 전열핀들은 격자형을 이루며 교차되는 구성을 가질 수도 있다.

본 발명의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치는 상기 단일용기의 내표면에 고정된 내부 전열핀에는 냉온 유체 이동관이 결합되고, 상기 단일용기의 외표면에는 상기 냉온 유체 이동관과 연통되는 냉온 유체 주입구 및 배출구가 구비되는 구성을 가질 수 있다.

상기와 같이 내부 전열핀에 냉온 유체 이동관이 결합되고, 단일용기의 내부에 포함된 냉온 유체 이동관의 수가 2개 이상인 경우에, 상기 단일용기의 외표면에 어느 하나의 냉온 유체 이동관과 연통되도록 설치된 냉온 유체 주입구 또는 배출구는 다른 냉온 유체 이동관과 연통되는 주입구 또는 배출구와 연속적으로 연결되어 냉온 유체가 상기 단일용기에 설치된 전체 냉온 유체 이동관들을 통하여 순환하는 구조를 갖도록 설치될 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 2개 이상의 내부 전열핀이 방사형, 격자형 등의 형태로 교차하는 경우에, 냉온 유체 이동관은 상기 전열핀이 교차되는 지점을 따라 설치되어 단일용기의 외표면에 형성된 냉온 유체 주입구 및 배출구와 연통되도록 구비될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 단일용기는 구형, 원통형, 또는 사각기둥형 등의 다양한 형태로 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 단일용기의 외표면에 고정된 하나 이상의 외부 전열핀은 장소에 관계 없이 자유롭게 설치될 수 있으며, 내표면에 고정된 하나 이상의 내부 전열핀의 연장선상에 고정될 수도 있다.

본 발명에 있어서, 상기 냉온 유체 이동관은 직선 또는 U자 형태를 가질 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 단일용기는 회전축을 더 구비하며, 그 축을 중심으로 회전이 가능하도록 구성될 수 있다. 상기 회전축은 특별한 제한 없이 통상의 기 술에 의해 다양한 형태로 형성할 수 있으며, 회전을 위한 동력원도 통상의 기술을 적용하여 다양한 형태로 준비할 수 있다.

상기와 같은 구조에 의해 회전이 가능한 경우, 회전하면서 반응을 진행시킴으로써 가스와 물의 접촉면적을 증가시킬 수 있으며, 그에 따라 가스하이드레이트의 생성효율을 더 높이는 것도 가능하다.

또한, 본 발명은

상기서 상술한 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치와 그를 수용하는 외부챔버를 포함하며, 상기 외부챔버는 챔버 내부에 대한 냉온유체의 주입 및 배출이 가능하며, 내부에 수용된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치로의 가스 및 물의 공급 및 배출이 가능한 형태인 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 관한 것이다.

상기 외부챔버는 챔버 내부에 수용된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 냉온 유체 주입구 및 배출구가 구비된 경우에는 냉온유체 주입구에 냉온 유체의 공급이 가능한 구성을 갖는다.

상기 외부챔버는 오픈형, 개폐가능형, 또는 폐쇄형 등 다양한 형태를 가질 수 있다.

상기 오픈형이란 외부챔버의 일부분이 외부를 향해 열려 있어서 내부에 수용 된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치가 외기와 접촉할 수 있도록 구성된 외부챔버를 의미한다.

상기 개폐가능형이란 외부챔버의 일부분이 필요에 따라 개폐가능하게 구성되어 오픈형과 폐쇄형의 기능을 모두 가질 수 있도록 구성된 외부챔버를 의미한다.

상기 폐쇄형이란 외부챔버가 냉온 유체 주입구 배출구, 가스 및 물의 주입구, 배출구 등 기능상 필요한 부분을 제외하고는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치가 수용된 내부공간을 폐쇄한 상태로 구성된 것을 의미한다.

본 발명에 있어서, 상기 외부챔버가 개폐가능형 또는 폐쇄형인 경우, 상기 외부챔버는 내부공간에 대한 냉온유체 공급 및 배출구; 내부에 수용된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치로의 가스 및 물의 공급 및 배출구를 구비한 구성을 갖는다.

본 발명에 있어서, 상기 외부챔버의 내부공간은 내부에 수용된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치와 상기 외부챔버를 기밀하게 연결하는 하나 이상의 격막에 의해 2이상의 공간으로 구획되도록 구성하는 것도 가능하다.

상기와 같은 구성을 갖는 경우에 상기 2이상의 공간으로 구획된 각각의 공간은 독립적으로 냉온유체의 주입 및 배출이 가능하도록 구성될 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 경우에는 외부챔버에 포함되는 각각의 내부공간에 독립적인 온도조건을 제공하는 것이 가능하기 때문에, 내부에 수용된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치의 일부에 대한 가스하이드레이트의 생성 또는 재가스화가 가능하게 되므로 경제적으로 장치를 운용할 수 있게 된다.

특히, 외부챔버에 격막에 의해 형성된 개개의 내부공간과 그 개개의 공간에 수용되어 있는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치의 부분도 독립적인 운용이 가능하도록 독립적인 공간을 형성하고 있는 경우에는 더욱 바람직한 효과를 얻을 수 있다. 예컨대, 외부챔버에 수용되는 상기 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치의 내부가 냉열핀에 의하여, 상기 외부챔버에 형성된 개개의 공간에 수용되는 단위로, 기밀하게 구획되는 경우에는 상기와 같은 구성을 가질 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 외부챔버는 회전축을 더 구비하며, 그 축을 중심으로 회전이 가능한 구조로 형성될 수 있다. 이러한 구조에 의해 회전이 가능한 경우, 회전하면서 반응을 진행시킴으로써 가스와 물의 접촉면적을 증가시킬 수 있으며, 그에 따라 가스하이드레이트의 생성효율을 더 높이는 것도 가능하다.

본 발명에 있어서, 상기 외부챔버는 반원통형, 원통형, 반사각기둥형, 사각기둥형, 반구형, 또는 구형 등의 다양한 형태로 구성될 수 있다. 이 때, 외부챔버의 형태는 그 내부에 수용되는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치와 조화로운 형태로 구성하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 기재하고 있는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치의 모든 형태는 가스하이드레이트 생성한 후 차량 등의 이동 수단에 실어 수용지를 향하여 이동 하는 경우에 상기 가스 하드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치를 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 가스 하드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 저온의 유체를 공급함으로써 가스하이드라이트의 재가스화가 방지되도록 운용하는 것도 가능하다.

상기에서 기술된 본 발명의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치를 사용하면 일반적으로 행해지는 방식으로 슬러리 상의 가스하이드레이트를 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 나타내지 만, 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.

도3 및 도4(도3의 A-A단면도)에 예시된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)는

사각기둥형의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)로서, 상기 장치는 단일용기(130)의 내표면에 고정된 하나 이상의 내부 전열핀(110)과 용기의 외표면에 고정된 하나 이상의 외부 전열핀(120)을 포함하며, 상기 단일용기(130)의 외표면에는 가스와 물의 주입구(150)와 배출구(160)가 구비된 구성을 갖는다.

상기 장치는 내부 전열핀(110)들이 격자형을 이루며 교차되고, 그에 의하여 단일용기(130)의 내부 공간이 다수개의 공간으로 기밀하게 구획되는 경우(도4)의 실시형태이다.

도3에서 가스와 물의 주입구(150)와 배출구(160)는 별도로 형성된 것을 도시하고 있지만, 본 발명에 있어서 하나의 통로를 통하여 가스와 물을 주입하고 배출하도록 장치를 구성하는 것도 가능하다. 또한, 물은 가스하이드레이트 상태와 순수한 물의 형태를 반복하므로 따로 배출할 필요가 크지는 않다. 따라서, 물만을 배출하기 위한 배출구는 필요하지 않을 수도 있다. 따라서, 가스와 물의 주입구와 배출 구는 필요에 따라 적절하게 설치될 수 있다.

상기 도 3에 예시된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)는 가스하이드레이트의 공급처에서 상기 장치의 가스와 물의 주입구(150)에 가스의 종류에 따른 적당한 압력의 가스와 물을 공급하고, 외부에서 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)의 표면에 저온 유체를 접촉시킴으로써 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 등을 사용하여 외부에서 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)의 표면에 고온의 유체 접촉시킴으로써 수행된다.

또한, 이동 시에 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 외부에서 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)의 표면에 저온의 유체를 접촉시킴으로써 가스하이드라이트의 재가스화를 방지할 수 있다.

도5에는 상기 도3에 도시된 사각기둥형의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)에 있어서, 전열핀이 교차되는 지점에 냉온유체 이동관(140)이 더 부설된 실시형태가 도시되어 있다. 이러한 실시형태에 의하면 상기 냉온유체 이동관(140) 냉온유체를 주입 및 배출시킴으로써 가스하이드레이트의 생성 및 재가스화 시간을 단축시키는 효과를 거둘 수 있다.

도6 및 도7(도6의 A-A단면도)에 도시된 실시형태는 도7에 도시된 바와 같이, 단일용기(130)의 내표면에 고정된 내부 전열핀(110)이 단일용기(130)의 내부를 가로지르거나, 서로 교차하지 않고 서로 일정 간격을 두고 이격되어 있어 전체 공간이 서로 연통되게 구획되는 구성을 갖는 사각기둥형의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)이다. 따라서, 가스와 물의 주입구(150)와 배출구(160)도 단일용기 전체에 하나씩만을 구비하고 있다. 물론 가스와 물의 주입구(150)와 배출구(160)도 하나로 통합하여 설치될 수 도 있다.

도8은 도3에 도시된 사각기둥형의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)에 회전축(170)과 회전축 지지대(200), 동력전달 밸트(190), 및 동력원으로서 모터(180)를 부설하여 단일용기의 회전이 가능하도록 설계된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)를 도시하고 있다. 상기 도면에서는 냉온 유체 공급원(210)에서 낙하되는 냉온 유체를 사용하여 회전하면서 가스하이드레이트를 생성 및 해리하는 구조를 예시하고 있다. 본 발명의 이러한 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)는 천연가스 또는 가스하이드레이트의 취급시에 발생하는 다량의 냉온 유체를 재활용하여 다시 가스하이드레이트의 생성/및 또는 재가스화(해리)에 사용할 수 있는 구조를 갖기 때문에 매우 경제적이고, 활용도가 높다.

도9 및 도12에는 원기둥형의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)를 도시하고 있다.

도9 및 도10(도9의 B-B단면도)에 도시된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)는 단일용기가 원기둥 형상을 갖는 것을 제외하고는 상기 도6 및 도7에 도시된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)와 동일한 구성을 갖는다.

또한, 도11 및 도12(도11의 B-B단면도)에 도시된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)는 단일용기(130)가 원기둥 형상을 갖고, 전열핀(110, 120)이 방사형으로 교차하며, 냉온유체 이동관(140)이 상기 전열핀의 방사형 교차지점에 형성된 것을 제외하고는 도3 및 도4에 도시된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)와 동일한 구성을 갖는다.

도13 내지 도17에는 상기 도3에 도시된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수 송 및 재가스화 통합처리 장치(100)가 외부챔버(310)에 수용된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(300)를 예시하고 있다.

도13 내지 도17에 예시된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)는 가스하이드레이트의 공급처에서, 외부챔버에 수용된 장치(100)의 가스와 물 주입구(150)에 가스의 종류에 따른 적당한 압력의 가스와 물을 공급하고, 외부챔버와 그에 수용된 장치(100)의 사이 공간에 저온 유체를 공급함으로써 가스하이드레이트를 생성한다.

가스하이드레이트의 생성이 완료되면 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치를 차량 등의 이동수단에 싣고, 수요지로 이동한다. 수요지에서 재가스화는 수요지 또는 차량 등의 이동수단에 구비된 히터 등을 사용하여 외부챔버와 그에 수용된 장치(100)의 사이 공간에 저온 유체를 공급함으로써 수행된다.

또한, 이동 시에 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리장치를 주어진 대기 환경에 그대로 노출하거나 차량 등의 이동 수단에 구비된 히터 등의 고온의 유체 공급 장치를 이용하여 외부챔버와 그에 수용된 장치(100)의 사이 공간에 고온 유체를 공급함으로써 가스하이드레이트를 재가스화 하여 수요지에 가스를 직접 공급하는 것도 가능하다.

만일, 수요지까지 장시간이 소요된다면 이동 중 차량 등의 이동수단에 구비된 냉각기 등의 냉각 유체 공급 장치를 이용하여 외부챔버와 그에 수용된 장치(100)의 사이 공간에 저온 유체를 공급함으로써 가스하이드라이트의 재가스화 를 방지할 수 있다.

도13은 상기 도3에 도시된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)가 오픈형의 외부챔버(310)에 수용된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(300)을 예시하고 있다.

상기 외부챔버(310)는 오픈형으로 설계되어 위쪽에서 냉온유체를 외부챔버 내부로 공급할 수 있으며, 상기 외부챔버(310)의 하부에 부설된 냉온 유체 배출구(360)을 통하여 사용된 냉온유체를 배출할 수 있는 구조를 갖는다.

도14는 상기 도3에 도시된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)가 폐쇄형의 외부챔버(410)에 수용된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(400)을 예시하고 있다.

상기 외부챔버(410)는 폐쇄형으로 설계되어 상기 외부챔버(410)의 윗부분에 부설된 냉온유체 주입구(450)을 통하여 냉온유체를 외부챔버 내부로 공급할 수 있으며, 상기 외부챔버(410)의 아래 부분에 부설된 냉온 유체 배출구(460)을 통하여 사용된 냉온유체를 배출할 수 있는 구조를 갖는다.

도15는 상기 도3에 도시된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)가 개폐쇄형의 외부챔버(510)에 수용된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(500)을 예시하고 있다.

상기 외부챔버(510)는 개폐형으로 설계되어 필요에 따라, 챔버뚜껑(530)을 개폐할 수 있는 것을 특징으로 하며, 상기 외부챔버(510)의 윗부분에 부설된 냉온유체 주입구(550)을 통하여 냉온유체를 외부챔버 내부로 공급할 수 있으며, 상기 외부챔버(510)의 아래 부분에 부설된 냉온 유체 배출구(560)을 통하여 사용된 냉온유체를 배출할 수 있는 구조를 갖는다.

상기와 같이 외부챔버(510)가 개폐형으로 구성되는 경우에는, 가스하이드레이트를 재가스화 할 때, 챔버뚜껑(520)을 열어 외기와 내부에 수용된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)를 접촉시킴으로써, 별도의 에너지를 사용하지 않고 가스하이드레이트를 재가스화 하는 것이 가능하여 경제적이다. 예컨대, 상기 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(500)를 차량에 싣고 수요지로 이동하면서 챔버뚜껑(520)을 열어 외기와 내부에 수용된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(100)를 접촉시키면 수요지에 도착하여 별도의 재가스화 절차 없이 가스를 공급할 수 있다.

도16은 도14에 도시된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(400)에 회전축(470)과 회전축 지지대(200), 동력전달 밸트(190), 및 동력원으로서 모터(180)를 부설하여 회전이 가능하도록 설계된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(500)를 도시하고 있다.

도17은 본 발명의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 있어서, 외부챔버(610)의 내부공간이 내부에 수용된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치와 상기 외부챔버(610)를 기밀하게 연결하는 하나 이상의 격막(620)에 의해 2이상의 공간으로 구획되도록 설계된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(600)을 예시하고 있다.

상기 외부챔버(610)는 오픈형으로 설계되어 외부챔버에 형성된 각각의 내부공간으로 위쪽에서 냉온유체를 공급할 수 있으며, 상기 외부챔버(610)에 형성된 각각의 내부공간의 아래 부분에 부설된 냉온 유체 배출구(660)을 통하여 사용된 냉온유체를 배출할 수 있는 구조를 갖는다.

상기 도17에 도시된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(600)는 특히, 외부챔버(610)와 상기 외부챔버 내부에 수용된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치를 기밀하게 연결하는 격막(620)이 외부챔버 내부에 수용된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치의 내부에까지 연장되어 그 내부 공간도 외부챔버(610)에 형성된 공간 단위로 기밀하게 나누어 줌으로써, 외부챔버(610)에 포함되는 각각의 내부공간에 독립적인 온도조건을 제공하는 경우, 가스하이드레이트의 생성 및 재가스화 용량을 조절하는 것이 자유로운 이점을 갖도록 설계되어 있다.

더욱 구체적으로 설명하면, 상기 도17에 도시된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치(600)는 가스하이드레이트의 공급처에서 외 부챔버(610)에 수용된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 포함된 독립 공간 중 필요한 개수의 공간에 적당한 압력의 가스 및 물을 공급하고, 상기 가스 및 물을 공급한 독립공간에 대응하는 외부챔버(610)의 공간에 냉온 유체를 주입하여 필요한 용량의 가스하이드레이트를 생성할 수 있다.

또한, 재가스화도 공급량에 따라 필요한 개수의 개개의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치만을 선택하여 수행할 있어 가스의 용량 제어가 매우 경제적이고 용이하게 이루어질 수 있다.

도 1 은 종래 기술의 가스하이드레이트 생성 및 분해장치를 도시한 것이다.

도 2 는 종래 기술의 가스하이드레이트 생성, 수송 및 분해 시스템을 도시한 것이다.

도 3은 본 발명의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치의 일형태(단일용기의 내부에 여러 개의 기밀한 공간이 형성된 형태)의 사시도이다.

도 4는 상기 도 3에 도시된A-A 단면의 형태를 나타낸 사시도이다.

도 5는 본 발명의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치의 일형태(냉온 유체 이동관이 포함된 형태)의 사시도이다.

도6은 본 발명의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치의 일형태(단일용기의 내부 전체가 연통된 형태)의 사시도이다.

도 7은 상기 도 5에 도시된A-A 단면의 형태를 나타낸 사시도이다.

도 8은 상기 도3에 도시된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 회전을 위한 구성을 추가한 장치의 사시도이다.

도9는 본 발명의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치의 일형태(단일용기의 내부에 여러 개의 기밀한 공간이 형성된 형태)의 사시도이다.

도10은 상기 도 9에 도시된B-B 단면의 형태를 나타낸 사시도이다.

도11은 본 발명의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처 리 장치의 일형태(단일용기의 내부 전체가 연통된 형태)의 사시도이다.

도 12는 상기 도 11에 도시된 B-B 단면의 형태를 나타낸 사시도이다.

도13은 본 발명의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치의 일형태(오픈형 외부챔버 포함)의 사시도이다.

도14는 본 발명의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치의 일형태(폐쇄형 외부챔버 포함)의 사시도이다.

도15는 본 발명의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치의 일형태(개폐형 외부챔버 포함)의 사시도이다.

도 16은 상기 도14에 도시된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 회전을 위한 구성을 추가한 장치의 사시도이다.

도 17은 외부챔버와 그에 수용된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치를 기밀하게 연결하는 격막에 의해 외부챔버의 공간이 여러 개로 구획된 장치를 나타내는 사시도이다.

*도면 부호의 설명*

100: 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치

110: 내부 전열핀

120: 외부 전열핀 130: 단일용기

140: 냉온 유체 이동관 140a: 냉온 유체 주입 및 배출구

150: 가스 및 물의 주입구 160: 가스 및 물의 배출구

170, 470: 회전축 180: 모터

190: 회전밸트 200: 회전축 지지대

210: 외부 냉온 유체 공급부

300, 400, 500, 600: 외부챔버를 포함하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치

310, 410, 510, 610: 외부챔버

360, 460, 560, 660: 냉온 유체 배출구

450, 550: 냉온 유체 주입구

530: 외부챔버 뚜껑 620: 격벽

Claims (22)

1. 삭제
2. 삭제
3. 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화가 단일용기에서 이루어지는 장치로서,

   상기 단일용기는 용기의 내표면에 고정된 하나 이상의 내부 전열핀과 용기의 외표면에 고정된 하나 이상의 외부 전열핀을 포함하며,

   단일용기의 내표면에 고정된 내부 전열핀에 의해서 단일용기의 내부 공간이 다수개의 공간으로 기밀하게 구획되며,

   상기 기밀하게 구획된 각각의 공간을 형성하는 단일용기의 외표면에는 각각의 공간에 대한 가스와 물의 주입구와 배출구가 구비되는 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
4. 삭제
5. 청구항 3에 있어서, 상기 단일용기의 내표면에 고정된 내부 전열핀 이 2개 이상인 경우, 상기 전열핀들이 방사형을 이루며 교차되는 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
6. 청구항 3에 있어서, 상기 단일용기의 내표면에 고정된 내부 전열핀 이 2개 이상인 경우, 상기 전열핀들은 격자형을 이루며 교차되는 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
7. 청구항 3에 있어서, 상기 단일용기의 내표면에 고정된 내부 전열핀에는 냉온 유체 이동관이 결합되고, 상기 단일용기의 외표면에는 상기 냉온 유체 이동관과 연통되는 냉온 유체 주입구 및 배출구가 구비되는 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 단일용기의 내부에 포함된 냉온 유체 이동관의 수가 2개 이상인 경우에, 상기 단일용기의 외표면에 어느 하나의 냉온 유체 이동관과 연통되도록 설치된 냉온 유체 주입구 또는 배출구는 다른 냉온 유체 이동관과 연통되는 주입구 또는 배출구와 연속적으로 연결되어 냉온 유체가 상기 단일용기에 설 치된 전체 냉온 유체 이동관들을 통하여 순환하는 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
9. 청구항 5에 있어서, 상기 전열핀이 교차되는 지점을 따라 냉온 유체 이동관이 설치되고, 상기 냉온 유체 이동관은 단일용기의 외표면에 형성된 냉온 유체 주입구 및 배출구와 연통되는 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
10. 청구항 6에 있어서, 상기 전열핀이 교차되는 지점을 따라 냉온 유체 이동관이 설치되고, 상기 냉온 유체 이동관은 단일용기의 외표면에 형성된 냉온 유체 주입구 및 배출구와 연통되는 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
11. 청구항 3에 있어서, 상기 단일용기는 구형, 원통형, 또는 사각기둥형인 것을 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
12. 청구항 3에 있어서, 상기 단일용기의 외표면에 고정된 하나 이상의 외부 전열핀은 내표면에 고정된 하나 이상의 내부 전열핀의 연장선상에 고정되는 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
13. 청구항 7에 있어서, 상기 냉온 유체 이동관은 직선 또는 U자 형태인 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
14. 청구항 3에 있어서, 상기 단일용기는 회전축을 더 구비하며, 그 축을 중심으로 회전이 가능한 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
15. 청구항 3 및 청구항 5 내지 청구항 14 중의 어느 한 항의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치와 그를 수용하는 외부챔버를 포함하며, 상기 외부챔버는 챔버 내부에 대한 냉온유체의 주입 및 배출이 가능하며, 내부에 수용된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치로의 가스 및 물의 공급 및 배출이 가능한 형태인 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
16. 청구항 15에 있어서, 상기 외부챔버는 오픈형, 개폐가능형, 또는 폐쇄형인 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
17. 청구항 16에 있어서, 상기 외부챔버가 개폐가능형 또는 폐쇄형인 경우, 상기 외부챔버는 내부공간에 대한 냉온유체 공급 및 배출구; 내부에 수용된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치로의 가스 및 물의 공급 및 배출구를 구비한 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
18. 청구항 15에 있어서, 상기 외부챔버의 내부공간은 내부에 수용된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치와 상기 외부챔버를 기밀하게 연결하는 하나 이상의 격막에 의해 2이상의 공간으로 구획되는 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
19. 청구항 18에 있어서, 상기 2이상의 공간으로 구획된 각각의 공간은 독립적으로 냉온유체의 주입 및 배출이 가능한 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
20. 청구항 19에 있어서, 상기 2이상의 공간으로 구획된 각각의 공간에 수용된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치의 부분도 내부 공간이 독립적인 공간으로 구획되고, 상기 각각의 독립적인 공간에는 가스 및 물의 주입구 및 배출구가 형성된 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
21. 청구항 15에 있어서, 상기 외부챔버는 회전축을 더 구비하며, 그 축을 중심으로 회전이 가능한 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
22. 청구항 15에 있어서, 상기 외부챔버는 반원통형, 원통형, 반사각기둥형, 사각기둥형, 반구형, 또는 구형인 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.

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