KR101105004B1

KR101105004B1 - 저장소 혹은 운송탱크로부터 휘발성 유기 화합물을 오일로농축하는 장치

Info

Publication number: KR101105004B1
Application number: KR1020057011301A
Authority: KR
Inventors: 페르 로테
Original assignee: 크누트센 오아스 쉬핑 아스
Priority date: 2002-12-23
Filing date: 2003-12-22
Publication date: 2012-01-16
Also published as: EP1576313A1; NO20026183L; WO2004057231A1; US7526923B2; NO20026183D0; ES2320756T3; US20060150638A1; ATE420317T1; NO321880B1; DE60325771D1; CN1726369A; AU2003288803A1; KR20050088393A; CY1108951T1; CN1328538C; EP1576313B1

Abstract

저장소 혹은 운송탱크로부터 휘발성 유기화합물(VOC)을 오일로 농축시키는 장치로서, 다운커머(6)를 통해 상기와 동일한 또는 다른 저장소 혹은 운송탱크(4)로부터 VOC를 농축시키는 장치이며, 다운커머(6)의 상부(8)의 단면적은 필수적으로 축소되지 않고, 다운커머(6)의 상부(8)는 기체 파이프(14)에 연결되고, 기체 파이프(14)는 저장소 혹은 운송탱크(4)의 상부(16)과 연통되고, 오일이 다운커머(6)을 통과하여 아래로 흐를 때, 다운커머(6)의 상부(8)의 저압에 의하여, 저장소 혹은 운송탱크(4)의 상부(16)로부터 기체를 유입시키기 위해, 다운커머(6)의 상부(8)는 저장소 혹은 운송탱크(4)의 상부(16)의 위로 충분한 높이에 배치된다.

Description

저장소 혹은 운송탱크로부터 휘발성 유기 화합물을 오일로 농축하는 장치 {A DEVICE FOR CONDENSING VOLATILE ORGANIC COMPOUNDS FROM A STORAGE OR TRANSPORT TANK INTO OIL}

본 발명은 일반적인 예로 해상 운송 중, 특히 대규모의 탱크로 운반할 때, 오일로부터 분리되는 휘발성 유기 화합물(volatile organic compounds; VOC)의 비율을 감소시키는 장치에 관한 것이다.

원유는 그들의 휘발성 때문에 원유의 액체 비율을 유지하면서 운송될 수 없는 가벼운 기체와 무거운 기체의 부분을 통상 포함한다. 운송의 기술적인 측면과 관련하여, 원유가 기체 부분, 액체 기체 부분(liquid gas fraction) 및 액체 부분으로 분리된다면 바람직할 것이다. 그러나 세 개 부분의 생산 영역으로부터 석유 생산물을 분리하고 운송하는 것은 상당한 추가적인 비용을 수반하고, 사정이 이러하므로 원유는 보통 기체 부분과 액체 부분으로 분리된다. 따라서 액체 기체 상(phase)은 기체 부분과 함께 운반되는 가벼운 부분과, 액체 부분과 함께 운송되는 무거운 부분으로 분리된다.

1.05 내지 1.07바(bar) 단위의 보통의 규격 압력에서 프로판 및 부탄과 같은 무거운 기체를 포함하는 액체 석유 부분을 운송할 때, 기체는 액체 부분으로부터 끊임없이 증발할 것이다. 운송 탱크에서의 압력 상승을 방지하기 위해, 증발하는 기체, 즉 휘발성 유기 화합물은 탱크로부터 빠져나가야 하고 연소 또는 재주입 장치로 보내져야 한다.

NO 19996471은 벤츄리가 제공된 다운커머(downcomer)에 관한 것이며, 벤츄리는 화물칸으로부터 이미 분리된 기체를 농축시키기 위해 제작된 것이다. 유동 속도 및 이에 따른 저압(underpressure)를 증가시키기 위해 벤츄리를 사용함으로써, 상대적으로 낮은 압력에 의해 불필요한 VOC의 증발이 예상된다.

본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 개선하는 것이다.

상기 목적은 이하에 기재된 내용 및 청구범위에 나타난 특징에 따라 본 발명에 의하여 달성될 것이다.

다운커머는 배의 갑판 위 높이로부터 배의 화물탱크 아래 높이까지 제공되고, 바람직하게는 화물탱크의 바닥 부분 근처에서 끝난다. 유체는 화물 탱크로부터 다운커머의 상부까지 퍼올려진다. 오일이 다운커머의 상부 단부 부분으로 흘러들어가고 중력에 의해 가속될 때, 낮은 전체 압력이 다운커머의 상부에서 발생한다. 이 저압은 기체를 다운커머의 상부로 끌어들임으로써 감소될 수 있다. 본 발명에 따르면, 이 기체는 화물탱크에서 유체 화물 위의 빈 공간으로부터 이미 증발한 기체로 구성된다.

다운커머의 상부는, 심지어 화물탱크가 가득찰 때에도, 다운커머에서 충분한 강하(drop)를 확보하는 높이에 배치된다.

프로우드(Froude) 넘버란, 개방 파이프의 유체역학에서 알려져 있다. 프로우드 넘버(Fr)는 단위가 없고, 관성의 힘과 유체에 작용하는 중력 사이의 비율로 정의된다.

여기서, V = 유체 속도(m/s), g = 지구의 중력(m/s²), h_m = 유체의 평균 깊이이다.

상기 식에서 유체 깊이 h_m를 다운커머의 직경 D로 치환하면, 적절한 다운커머의 선택을 위해 알맞다고 증명된 표현이 된다.

종래에 수행된 개발 연구는 다음 식의 값이 1 내지 2 사이일 때 VOC 기체의 오일로의 농축이 충분하다고 보여주었다.

이와 같이 다운커머의 직경은 주로 유입 유체의 속도에 비례한다.

도 1은 오일이 탱커의 화물 탱크로부터 다운커머의 상부까지 퍼 올려지는 배치를 개략적으로 나타내는 도면;

도 2는 확대 비율에서 다운커머의 상부를 나타내는 도면이다.

다음에는, 첨부된 도면에 도시된 바람직한 장치로 본 발명의 범위를 제한하지 않는 예가 기재된다.

도 1은 오일이 탱커의 화물 탱크로부터 다운커머의 상부까지 퍼 올려지는 배치를 개략적으로 나타낸다.

도 2는 확대 비율에서 다운커머의 상부를 나타낸다.

도면에서, 참고번호 1은 탱커(tanker)를 표시한다. 펌프(2)는 한 개 또는 수개의 배의 화물탱크(4)에 연결되고, 화물탱크(4)로부터 파이프(10)를 통해 다운커머(6)의 상부(8)까지 오일을 퍼올리기 위해 배치된다. 희망한다면 파이프(10)는 다운커머(6)의 농축과정을 향상시키기 위해 냉각 유닛(12)에 연결될 수 있다.

기체 파이프(14)는 화물탱크(4)의 상부(16)에서 다운커머(6)의 상부(8)까지 이어진다.

다운커머(6)의 상부 단부(8)는, 화물탱크(4)가 가득찰 때에도, 단부(8)에 충분한 저압을 생성하기 위해 화물탱크(4)의 상부(16) 위로 충분히 멀리 돌출된다.

펌프(2)가 작동하고, 오일은 화물탱크(4)의 바닥으로부터 파이프(10)를 거쳐, 그리고 가능하다면 냉각 유닛(12)을 거쳐, 다운커머(6)의 상부(8)까지 흐른다. 오일이 다운커머(6)를 통해 흘러내릴 때, 다운커머(6)에서 떨어지는 속도를 증가시키려고 하는 중력은 다운커머(6)의 상부(8) 근처의 전체압력의 감소를 발생시킬 것이다.

화물탱크(4)의 상부(16)에 위치한 기체는 적당한 치수로 제작된 기체 파이프 (14)를 통해 다운커머(6)의 상부(8)로 끌어올려질 것이고, 기체의 유입이 상부(8)에서 상대적으로 큰 저압의 생성을 방지한다. 유입되는 기체는 다운커머를 통해 흘러내릴 때, 오일과 혼합되고 오일로 농축된다.

본 발명에 따르면, 다운커머(6)의 상부(8)에서 기체 파이프(14)로부터 기체를 흡입하는 것은 다운커머(6)을 통해 떨어지는 유입 오일의 결과로 발생하는 저압에 기한 것이다. 중요한 것은 다운커머(6)의 단면적의 감소를 방지하는 것에 있으며, 그러한 감소는 VOC를 오일로부터 분리할 것이기 때문이다.

이동중인 운송탱크는 VOC의 증발 여지가 더 많지만, 본 발명에 따르는 장치는 고정된 저장 탱크에 사용하는 것에 동일하게 적합하다.

본 발명은 오일로부터 분리되는 휘발성 유기 화합물의 비율을 감소시키는 장치로서 불필요한 VOC의 증발을 방지하는 장치이다.

Claims

저장소 혹은 운송탱크로부터 휘발성 유기화합물(VOC)을 오일로 농축시키는 장치로서, 유동을 유도하는 다운커머(6)를 통해 상기와 동일한 혹은 다른 저장소 혹은 운송탱크로부터 VOC를 농축시키는 장치이며,

상기 다운커머(6)의 상부(8)에는 유동 방향에 수직이고 축소되지 않는 단면적을 가지는 유동 경로가 형성되고, 상기 다운커머(6)의 상부(8)는 기체 파이프(14)에 연결되며, 상기 기체 파이프(14)는 상기 유동 경로와 연통되고,

오일이 상기 다운커머(6)를 통과하여 아래로 흐를 때, 상기 다운커머(6)의 상부(8)에서 형성된 저압에 의하여, 상기 저장소 혹은 운송탱크의 상부(16)로부터 상기 유동 경로로 기체를 유입시키기 위해, 상기 다운커머(6)의 상부(8)는 상기 저장소 혹은 운송탱크의 상부(16)의 상부보다 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 저장소 혹은 운송탱크로부터 휘발성 유기화합물을 오일로 농축시키는 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 다운커머(6)의 상부(8)의 상류에 배치되는 냉각 유닛(12)을 더 포함하여, 상기 오일은 상기 다운커머(6)의 상부(8) 내로 흘러들어가기 전에 상기 냉각 유닛(12)을 통과하여 흐르는 것을 특징으로 하는 저장소 혹은 운송탱크로부터 휘발성 유기화합물을 오일로 농축시키는 장치.
저장소 혹은 운송탱크의 휘발성 유기화합물을 상기와 동일한 혹은 다른 저장소 혹은 운송탱크에서 오일로 농축시키는 장치로서,

상기 오일을 유지하기 위한 하부 및 상기 오일과 관련된 휘발성 유기화합물을 유지하기 위한 상부(16)를 구비하는 화물탱크(4);

상기 화물탱크(4) 내로 유동을 유도하고, 상부(8) 및 상기 화물탱크(4)의 하부와 연통하는 하단부를 가지는 다운커머(6); 및

상기 유동 경로에 연결된 기체 파이프(14)를 포함하고,

상기 다운커머(6)의 상부(8)는 상기 화물탱크(4)의 상부(16) 위로 사전에 정해진 높이로 배치되고, 유동 방향에 수직인 일정한 단면적을 가지는 유동 경로가 형성되고,

중력에 의해 상기 다운커머(6)의 상부(8)로부터 상기 다운커머(6)의 하단부로 오일이 흐를 때, 상기 다운커머(6)의 상부(8)가 사전에 정해진 높이로 배치되는 것에 의해 상기 화물탱크(4)의 상부(16)로부터 상기 유동 경로로 기체의 유입이 가능하게 되는 것을 특징으로 하는 저장소 혹은 운송탱크로부터 휘발성 유기화합물을 오일로 농축시키는 장치.
청구항 3에 있어서,

상기 다운커머(6)는, 상기 다운커머(6)의 상부(8)로부터 상기 다운커머(6)의 하단부로 유동 방향에 수직인 일정한 단면을 가지는 유동 경로가 형성되는 것을 특징으로 하는 저장소 혹은 운송탱크로부터 휘발성 유기화합물을 오일로 농축시키는 장치.
청구항 3에 있어서,

상기 다운커머(6)의 상부(8)를 상기 화물탱크(4)의 하부와 연결하는 파이프(10)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저장소 혹은 운송탱크로부터 휘발성 유기화합물을 오일로 농축시키는 장치.
청구항 5에 있어서,

상기 화물탱크(4)의 하부로부터 상기 다운커머(6)의 상부(8)로 오일을 펌프하도록 형성된 펌프(2)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저장소 혹은 운송탱크로부터 휘발성 유기화합물을 오일로 농축시키는 장치.
청구항 5에 있어서,

상기 다운커머(6)의 상단부 내로 흐르는 오일을 냉각시키도록 형성된 냉각 유닛(12)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저장소 혹은 운송탱크로부터 휘발성 유기화합물을 오일로 농축시키는 장치.
청구항 7에 있어서,

상기 냉각 유닛(12)은 상기 파이프(10)에 연결되는 것을 특징으로 하는 저장소 혹은 운송탱크로부터 휘발성 유기화합물을 오일로 농축시키는 장치.
청구항 3에 있어서,

상기 다운커머(6)의 상부(8)는 곡선으로 되어 있고, 상기 기체 파이프(14)는 상기 다운커머(6)의 상부(8)에 접선으로 연결되는 것을 특징으로 하는 저장소 혹은 운송탱크로부터 휘발성 유기화합물을 오일로 농축시키는 장치.
저장소 혹은 운송탱크의 휘발성 유기화합물을 상기와 동일한 혹은 다른 저장소 혹은 운송탱크에서 오일로 농축시키는 방법으로서,

상기 저장소 혹은 운송탱크의 상부에 사전에 정해진 높이로 위치되는 다운커머(6)의 상부(8) 내로 오일을 흐르게 하는 단계로서, 상기 다운커머(6)에는 유동 방향에 수직인 일정한 단면적을 가지는 유동 경로가 형성되어 있고,

다운커머(6)의 상부(8)로부터 상기 저장소 혹은 운송탱크와 연통하는 다운커머(6)의 하단부로 상기 다운커머(6)의 상기 유동 경로 아래로 중력에 의해 상기 오일이 가속되는 단계; 및

상기 저장소 혹은 운송탱크와 상기 다운커머(6)의 상부(8)를 연결하는 기체 파이프(14)를 제공하는 단계를 포함하고,

상기 저장소 혹은 운송탱크로부터 상기 다운커머(6)의 상부(8) 내로 기체를 끌어들이기 위해, 상기 사전에 정해진 높이에 의해 중력이 상기 다운커머(6)의 상부(8)에 저압을 생성시키는 것을 특징으로 하는 저장소 혹은 운송탱크로부터 휘발성 유기화합물을 오일로 농축시키는 방법.