KR101103657B1 - 다중 용기 장착형 가스하이드레이트 저장 및 해리 장치 - Google Patents

다중 용기 장착형 가스하이드레이트 저장 및 해리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 냉온유체의 주입과 배출이 가능한 외부챔버, 및 상기 외부챔버에 수용되며, 가스하이드레이트의 제조시 물과 가스의 접촉면적을 확대시키기 위해, 용기에 있어서 가장 넓은 횡단면과 가장 넓은 종단면의 면적비가 2.5:1 이상이 되도록 제조된, 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화가 하나의 용기에서 모두 이루어지는 하나 이상의 단일용기를 포함하며; 상기 단일용기는 가스와 물의 주입 및 배출 통로를 구비하며, 외부챔버 및 다른 단일용기 중 하나 이상과 연결된 지지부에 의하여 지지되며, 상기 지지부를 제외하고는 외부챔버 및 다른 단일용기와 유체의 출입이 가능하도록 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 관한 것이다.
상기 통합처리 장치는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화를 효율적으로 연계시키며, 특히, 가스하이드레이트의 제조시 물과 가스의 접촉면적을 확대시킴으로써 가스하이드레이트의 제조 효율을 배가시킨다. 따라서, 인공 가스하이드레이트 제조법에 의한 천연가스 저장과 수송의 경제성을 한 단계 더 업그레이드 시키는 효과를 제공한다.
가스, 하이드레이트, 접촉면적, 단일용기

Description

다중 용기 장착형 가스하이드레이트 저장 및 해리 장치{United gas hydrate formation, transportation and decomposition apparatus}
본 발명은 가스하이드레이트 생성, 저장, 수송 및 재가스화(해리) 통합처리 장치에 관한 것으로서, 저온·고압하에서 가스하이드레이트를 생성하고, 수요지로 수송하고, 재가스화하는 일련의 과정이 하나의 장치에서 수행되도록 하는 기술에 관한 것이다.
가스하이드레이트(Gas Hydrate)란 메탄(CH4) 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 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 수 행하여 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, 가스하이드레이트 제조시 물과 가스의 접촉면적을 최대화함으로써 가스하이드레이트 생성효율을 개선시킨 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은,
냉온유체의 주입과 배출이 가능한 외부챔버, 및
상기 외부챔버에 수용되며, 가스하이드레이트의 제조시 물과 가스의 접촉면적을 확대시키기 위해, 용기에 있어서 가장 넓은 횡단면과 가장 넓은 종단면의 면 적비가 2.5:1 이상이 되도록 제조된, 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화가 하나의 용기에서 모두 이루어지는 하나 이상의 단일용기를 포함하며;
상기 단일용기는 가스와 물의 주입 및 배출 통로를 구비하며, 외부챔버 및 다른 단일용기 중 하나 이상과 연결된 지지부에 의하여 지지되며, 상기 지지부를 제외하고는 외부챔버 및 다른 단일용기와 유체의 출입이 가능하도록 이격되어 설치되는 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.
또한, 본 발명의 통합처리 장치에 의하여 가스하이드레이트 제조시 물과 가스의 접촉면적이 최대화됨으로써 현저히 향상된 가스하이드레이트의 생성효율을 제 공한다.
본 발명은
냉온유체의 주입과 배출이 가능한 외부챔버, 및
상기 외부챔버에 수용되며, 가스하이드레이트의 제조시 물과 가스의 접촉면적을 확대시키기 위해, 용기에 있어서 가장 넓은 횡단면과 가장 넓은 종단면의 면적비가 2.5:1 이상이 되도록 제조된, 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화가 하나의 용기에서 모두 이루어지는 하나 이상의 단일용기를 포함하며;
상기 단일용기는 가스와 물의 주입 및 배출 통로를 구비하며, 외부챔버 및 다른 단일용기 중 하나 이상과 연결된 지지부에 의하여 지지되며, 상기 지지부를 제외하고는 외부챔버 및 다른 단일용기와 유체의 출입이 가능하도록 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치에 관한 것이다.
상기 장치는 단일용기에 물과 가스를, 외부챔버에 냉각 유체를 각각 공급함으로써 가스하이드레이트를 생성하고, 외부챔버에 가스하이드레이트를 분해시킬 수 있는 온도의 유체를 공급함으로써 가스하이드레이트를 재가스화(해리)할 수 있다.
종래의 가스하이드레이트의 생성 장치로서, 그에 포함된 가스하이드레이트의 생성 용기의 가장 넓은 횡단면과 가장 넓은 종단면의 면적비가 2:1 이상이 되는 것은 알려져 있지 않다. 본 발명자들은 가스하이드레이트 제조시 물과 가스의 접촉면 적의 크기가 가스하이드레이트의 생성효율에 상당히 중요한 영향을 미치는 것을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 통합처리 장치에 포함되는 단일용기는 용기 중 가장 넓은 횡단면과 가장 넓은 종단면의 면적비가 2.5:1 이상인 것을 특징으로 한다. 상기에서 2.5:1의 면적비는 물과 가스의 접촉면적 및 그에 따른 가스하이드레이트의 생성 효율에 있어서 종래에 사용되던 가스하이드레이트 생성 용기와 현격한 차이를 나타내는 비율로 설정된 수치이다. 더욱 바람직한 면적비는 3:1~20:1이다. 상기 면적비가 3:1 이상이면 물과 가스의 접촉면적이 충분히 넓어져서 더 우수한 가스하이드레이트 생성효율이 얻어지며, 20:1을 초과하면 용기의 두께에 비하여 넓이가 너무 넓어져서 단일용기의 제조, 설치 및 유지에 추가비용이 소요되는 단점이 있다.
상기 단일용기의 형태는 특별히 한정되지 않으며, 물과 가스의 접촉면적을 크게 할 수 있는 형태라면 어떠한 형태라도 채용될 수 있다. 구체적인 예로는 사각기둥 형태, 타원기둥 형태 등을 들 수 있다.
상기 단일용기는 용기의 내표면에 고정되는 하나 이상의 내부 전열핀과 용기의 외표면에 고정되는 하나 이상의 외부 전열핀을 더 구비할 수 있다. 상기와 같은 전열핀은 단일용기 외부에서 가해주는 온도조건을 더 신속하게 단일용기 내부에 전파하므로 가스하이드레이트를 신속하게 생성 또는 재가스화 할 수 있게 하여 가스하이드레이트의 생성 및 재가스화 효율을 향상시키며, 단일용기에 다양한 열원 또는 냉각원을 적용시키는 것을 가능하게 한다.
상기 단일용기는 내부에 용기 외부와 연통되는 하나 이상의 냉온 유체 이동관 및 상기 유체 이동관 주변에 부설되는 전열핀을 더 구비할 수 있다. 상기와 같은 냉온유체 이동과 및 전열핀을 구비함으로써 단일용기 외부에서 가해주는 온도조건이 더 신속하게 단일용기 내부에 전파되므로 가스하이드레이트의 생성 및 재가스화 효율이 향상된다.
상기 단일용기에는 용기의 내표면에 고정되는 전열핀 및 용기의 외표면에 고정되는 하나 이상의 외부 전열핀과 함께 용기 내부에 용기 외부와 연통되는 하나 이상의 냉온 유체 이동관 및 상기 유체 이동관 주변에 부설되는 전열핀을 더 구비할 수도 있다.
상기 외부챔버의 형태는 특별히 한정되지 않으며, 내부에 수용된 단일용기의 형태와 조화를 이루는 형태라면 어떠한 형태도 채용될 수 있다. 구체적인 예로는 사각기둥 형태, 원기둥 형태, 타원기둥 형태 등을 들 수 있다.
상기 외부챔버는 오픈형, 개폐형, 또는 폐쇄형 등 다양한 형태를 가질 수 있다.
상기 오픈형이란 외부챔버의 일부분이 외부를 향해 열려 있어서 내부에 수용된 단일용기가 외기와 접촉할 수 있도록 구성된 챔버를 의미한다.
상기 개폐형이란 외부챔버의 일부분이 필요에 따라 개폐가능하게 구성되어 오픈형과 폐쇄형의 기능을 모두 가질 수 있도록 구성된 챔버를 의미한다.
상기 폐쇄형이란 외부챔버가 냉온 유체의 주입 및 배출 통로 및 가스와 물의 주입 및 배출 통로 등 기능상 필요한 부분을 제외하고는 단일용기가 수용된 내부공간이 폐쇄된 상태로 구성된 것을 의미한다.
상기 외부챔버가 폐쇄형인 경우, 상기 외부챔버는 내부공간에 냉온유체를 공급 및 배출할 수 있는 통로 및 내부에 수용된 단일용기로 가스와 물을 공급 및 배출할 수 있는 통로를 구비한 구성을 갖는다.
상기 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치는, 가스하이드레이트의 제조시 물과 가스의 접촉면적을 확대시키기 위해 상기 통합처리 장치를 진동시키기 위한 진동발생장치를 더 구비할 수 있다. 상기에서 진동의 종류는 한정되지 않으나, 좌우 진동을 발생시키는 장치가 일반적으로 사용될 수 있다.
또한, 상기 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치는, 외부챔버에 회전축을 더 구비함으로써 그 축을 중심으로 회전이 가능하도록 구성될 수 있다. 이러한 구조에 의해 회전이 가능한 경우, 회전하면서 반응을 진행시키면 가스와 물의 접촉면적이 증가되며, 그에 따라 가스하이드레이트의 생성효율도 더 높아질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 외부챔버에는 단일용기가 2개 이상 포함되는 것이 효율적인 운용을 위하여 바람직하다. 즉, 단일용기가 2개 이상 포함되는 경우에는 외부챔버 내에 공급되는 냉온 유체의 양 및 가스와 물이 공급되는 단일용기의 개수를 조절함으로써 가스하이드레이트의 생성량뿐만 아니라 재가스화량도 자유롭게 조절할 수 있는 장점을 갖는다.
본 발명의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치는 가스하이드레이트를 생성한 후, 그대로 차량 등의 이동 수단에 실어 수요지를 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 가스 의 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.
도3 및 도4(도3의 A-A단면도)에 예시된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치는, 외부챔버(10) 및 단일용기(20)가 사각기둥 형태이며 외부챔버(10)가 폐쇄형으로 구성된 통합처리 장치로서,
냉온유체의 주입과 배출이 가능한 외부챔버(10) 및 상기 외부챔버(10)에 수용되며, 가스하이드레이트의 제조시 물과 가스의 접촉면적을 확대시키기 위해, 용기에 있어서 가장 넓은 횡단면과 가장 넓은 종단면의 면적비가 2.5:1 이상이 되도록 제조된(약5.3:1), 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화가 모두 이루어지는 하나 이상의 단일용기(20)를 포함하며;
상기 단일용기(20)는 가스와 물의 주입 및 배출 통로(21)를 구비하며, 외부챔버(10)와 연결된 지지부(22)에 의하여 지지되며, 상기 지지부(22)를 제외하고는 외부챔버 및 다른 단일용기와 유체의 출입이 가능하도록 이격되어 설치되는 구성을 갖는다.
또한, 상기 외부챔버(10)는 윗부분에 부설된 냉온유체 주입 통로(11)를 통하여 냉온유체를 내부로 공급할 수 있으며, 상기 외부챔버(10)의 아래 부분에 부설된 냉온 유체 배출 통로(12)를 통하여 사용된 냉온유체를 배출할 수 있다.
도3에서 단일용기에 설치된 가스와 물의 주입 및 배출 통로(21)는 하나의 관형태로 구성된 것을 도시하고 있지만, 가스의 주입 및 배출 통로와 물의 주입 및 배출 통로는 따로 설치될 수도 있으며, 물의 주입 통로와 배출 통로도 따로 설치될 수 있다. 따라서, 가스와 물의 주입구와 배출구는 필요에 따라 적절하게 설치될 수 있다.
또한, 도3 및 도4에서 지지부(22)는 외부챔버(10)에 횡으로 연결된 것만을 도시하고 있으나, 지지부(22)의 형태는 단일용기(20)를 외부챔버(10) 및 다른 단일용기(20)와 이격시켜 지지할 수 있다면 어떠한 형태라도 상관 없다. 예컨대, 제일 하단의 단일용기(20)를 외부챔버(10)의 바닥면에 의해 지지되도록 지지부(22)를 수직으로 설치하고, 상기 제일 하단의 단일용기(20)에 상단에 의해서 그 위에 적층된 다른 단일용기(20)가 지지되도록 지지부(22)를 수직으로 설치할 수도 있다.
상기 도 3에 예시된 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치는 가스하이드레이트의 공급처에서 단일용기에 구비된 가스와 물의 주입 및 배출 통로(21)에 종류에 따른 적당한 압력의 가스와 물을 공급하고, 외부챔버(10)에 구비된 냉온유체 주입 통로(11)를 통하여 냉각 유체를 공급함으로써 가스하이드레이트를 생성한다.
이때, 가스하이드레이트의 필요량에 따라, 하부로부터 필요한 개수의 단일용기(20)에만 가스와 물을 공급하고, 상기 단일용기의 개수에 따라 요구되는 냉각 유 체를 제한적으로 공급함으로써 필요한량의 가스하이드레이트만을 제조하는 것도 가능하다.
가스하이드레이트의 생성이 완료되면 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치를 그대로 차량 등의 이동수단에 싣고, 수요지로 이동한다. 수요지에서 재가스화는 수요지 또는 차량 등의 이동수단에 구비된 히터 등을 사용하여 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치의 외부챔버(10)에 냉온유체 주입 통로(11)를 통하여 가스하이드레이트의 재가스화를 위하여 필요한 온도의 유체를 공급함으로써 수행할 수 있다.
이때, 필요한 가스량에 따라 재가스화시킬 단일용기(10)의 개수를 결정하고, 하부로부터 가스하이드레이트의 재가스화를 위하여 필요한 온도의 유체를 제한적으로 공급함으로써 필요한 양의 가스만 재가스화되도록 운용하는 것도 가능하다.
또한, 이동 시에 가스하이드레이트의 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 수요지에서 별도의 작업 없이 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 장치의 외부챔버(10)에 냉각 유체를 공급함으로써 가스하이드라이트의 재가스화를 방지할 수도 있다.
도5에는 외부챔버(10) 및 단일용기(20)가 사각기둥 형태이며 외부챔버(10)가 오픈형으로 구성된 통합처리 장치가 개시되어 있다. 상기 형태를 제외한 나머지 구성 및 운용 방법은 상기에 기술한 내용과 동일하다.
도6에는 외부챔버(10) 및 단일용기(20)가 사각기둥 형태이며 외부챔버(10)가 개폐형으로 구성된 통합처리 장치가 개시되어 있다. 상기 외부챔버(10)는 개폐형으로 설계되어 필요에 따라, 외부챔버 개폐 뚜껑(13)을 개폐할 수 있는 것을 특징으로 하며, 상기 외부챔버(10)의 윗부분에 부설된 냉온유체 주입 통로(11)를 통하여 냉온유체를 외부챔버 내부로 공급할 수 있으며, 상기 외부챔버(10)의 아래 부분에 부설된 냉온 유체 배출 통로(12)를 통하여 사용된 냉온유체를 배출할 수 있는 구조를 갖는다.
상기와 같이 외부챔버(10)가 개폐형으로 구성되는 경우에는, 가스하이드레이트를 재가스화 할 때, 외부챔버 개폐 뚜껑(13)을 열어 내부에 수용된 단일용기(20)를 외기와 접촉시킴으로써, 별도의 에너지를 사용하지 않고 가스하이드레이트를 재가스화 하는 것이 용이하여 경제적이다. 예컨대, 상기 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치를 차량에 싣고 수요지로 이동하면서 외부챔버 개폐 뚜껑(13)을 열어 내부에 수용된 단일용기(20)를 외기와 접촉시키면 수요지에 도착하여 별도의 재가스화 절차 없이 가스를 공급할 수 있다.
도7에는 외부챔버(10)가 타원기둥 형태의 폐쇄형으로 구성되고, 단일용 기(20)가 사각기둥 형태인 통합처리 장치가 개시되어 있다. 상기 형태를 제외한 나머지 구성 및 운용 방법은 상기에 기술한 내용과 동일하다.
도8에는 외부챔버(10) 및 단일용기(20)가 사각기둥 형태이며 외부챔버(10)가 폐쇄형으로 구성된 통합처리 장치로서, 상기 단일용기(20)의 내표면에 내부 전열핀(23)이 고정되고 용기의 외표면에 외부 전열핀(24)이 고정된 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치의 단면을 도시하고 있다.
상기와 같이 단일용기(20)의 내표면 및 외표면에 전열핀(23, 24)들이 구비되는 경우에, 상기 전열핀들은 단일용기 외부에서 가해주는 온도조건을 더 신속하게 단일용기 내부에 전파하므로 가스하이드레이트를 신속하게 생성 또는 재가스화 할 수 있게 하여 가스하이드레이트의 생성 및 재가스화 효율을 향상시킨다.
도9에는 외부챔버(10) 및 단일용기(20)가 사각기둥 형태이며 외부챔버(10)가 폐쇄형으로 구성된 통합처리 장치로서, 상기 단일용기(20)의 내부에 용기 외부와 연통되는 하나 이상의 냉온 유체 이동관(25) 및 상기 유체 이동관 주변에 부설되는 전열핀(26)이 구비된 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치의 단면을 도시하고 있다.
상기와 같은 냉온유체 이동(25)과 및 전열핀(26)을 구비되면 단일용기(10) 외부에서 가해주는 온도조건이 더 신속하게 단일용기 내부에 전파되므로 가스하이 드레이트의 생성 및 재가스화 효율이 향상된다.
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(외부챔버(10) 및 단일용기(20)가 사각기둥 형태이며, 외부챔버(10)가 폐쇄형으로 구성된 형태)의 사시도이다.
도 4는 상기 도 3에 도시된A-A 단면의 형태를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치의 일형태(외부챔버(10) 및 단일용기(20)가 사각기둥 형태이며, 외부챔버(10)가 오픈형으로 구성된 형태)의 사시도이다.
도6은 본 발명의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치의 일형태(외부챔버(10) 및 단일용기(20)가 사각기둥 형태이며, 외부챔버(10)가 개폐형으로 구성된 형태)의 사시도이다.
도7은 본 발명의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치의 일형태(외부챔버(10)가 타원기둥 형태의 폐쇄형이고, 단일용기(20)가 사각기둥 형태로 구성된 형태)의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치의 일형태(외부챔버(10) 및 단일용기(20)가 사각기둥 형태이며, 외부챔버(10)가 폐쇄형으로 구성되며, 단일용기(20)의 내표면에 내부 전열핀(23)이 고정 되고 용기의 외표면에 외부 전열핀(24)이 고정된 형태)의 단면도이다.
도9는 본 발명의 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치의 일형태(외부챔버(10) 및 단일용기(20)가 사각기둥 형태이며, 외부챔버(10)가 폐쇄형으로 구성되며, 단일용기(20)의 내부에 용기 외부와 연통되는 하나 이상의 냉온 유체 이동관(25) 및 상기 유체 이동관 주변에 부설되는 전열핀(26)이 구비된 형태)의 단면도이다.
*도면 부호의 설명*
10: 외부챔버 11: 냉온유체 주입 통로
12: 냉온유체 배출 통로 13: 외부챔버 개폐 뚜껑
20: 단일용기 21: 가스와 물의 주입 및 배출 통로
22: 지지부 23: 내부 전열핀
24: 외부 전열핀 25: 냉온유체 이동관
26: 냉온유체 이동관 전열핀

Claims (10)

  1. 냉온유체의 주입과 배출이 가능한 외부챔버, 및
    상기 외부챔버에 수용되며, 가스하이드레이트의 제조시 물과 가스의 접촉면적을 확대시키기 위해, 용기에 있어서 가장 넓은 횡단면과 가장 넓은 종단면의 면적비가 3:1~20:1이 되도록 제조된, 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화가 하나의 용기에서 모두 이루어지는 2개 이상의 단일용기를 포함하며;
    상기 단일용기는 가스와 물의 주입 및 배출 통로를 구비하며, 외부챔버 및 다른 단일용기 중 하나 이상과 연결된 지지부에 의하여 지지되며, 상기 지지부를 제외하고는 외부챔버 및 다른 단일용기와 이격되어 설치되며, 상기 이격된 공간으로 유체가 출입하는 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 단일용기는 사각기둥 또는 타원기둥 형태인 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 단일용기는 용기의 내표면에 고정된 하나 이상의 내부 전열핀과 용기의 외표면에 고정된 하나 이상의 외부 전열핀을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 단일용기는 내부에 용기 외부와 연통되는 하나 이상의 냉온 유체 이동관 및 상기 유체 이동관 주변에 부설되는 전열핀을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 외부챔버는 사각기둥, 원기둥 또는 타원기둥 형태인 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 외부챔버는 오픈형, 개폐형, 또는 폐쇄형인 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 외부챔버가 폐쇄형인 경우, 상기 외부챔버는 내부공간에 냉온유체를 공급 및 배출할 수 있는 통로, 및 내부에 수용된 단일용기로 가스와 물을 공급 및 배출할 수 있는 통로를 구비하는 것을 특징으로 하는 가스하이 드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치는, 가스하이드레이트의 제조시 물과 가스의 접촉면적을 확대시키기 위해 상기 통합처리 장치를 진동시키기 위한 진동발생장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 가스하이드레이트의 생성, 저장, 수송 및 재가스화 통합처리 장치.
  10. 삭제
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