KR101324588B1 - 가스처리시스템 및 가스처리방법 - Google Patents

가스처리시스템 및 가스처리방법 Download PDF

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삼성중공업 주식회사
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Abstract

가스처리시스템 및 가스처리방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 가스처리시스템은 제1 압력에서 오일 혼합물로부터 오일 성분, 가스 성분 및 수분 성분을 분리하는 제1 분리기, 제1 분리기에 의하여 분리된 오일 성분으로부터 가스 성분을 제2 압력에서 분리하는 제2 분리기, 제2 압력보다 낮은 제3 압력에서 제2 분리기로부터 공급된 오일 성분으로부터 가스 성분을 분리하는 제3 분리기, 제1 분리기 및 제2 분리기에 의하여 분리된 가스 성분들 사이의 압력차이를 줄이도록 제2 분리기에 의하여 분리된 가스 성분을 압축하는 제1 가압부 및 제2 분리기 및 제3 분리기에 의하여 분리된 가스 성분들 사이의 압력차이를 줄이도록 제3 분리기에 의하여 분리된 가스 성분을 압축하는 제2 가압부를 포함한다.

Description

가스처리시스템 및 가스처리방법{GAS PROCESSING SYSTEM AND METHOD FOR PROCESSING THE GAS}
본 발명은 가스처리시스템 및 가스처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액상화물을 생산하는 과정에서 발생하는 가스를 처리하는 가스처리시스템 및 가스처리방법에 관한 것이다.
원유 운반선의 경우 원유를 선적 혹은 운항 기간에 중에 액상 화물에서 상당량의 휘발성 유기 화합물(이하, VOC : Volatile Organic Compound)이 발생한다. 이러한 유기 화합물이 대기 중으로 방출될 경우 유기 화합물이 스모그 등의 원인이 되어 대기 오염을 유발한다. 또한 VOC가 대기로 방출되면 원유의 유용한 성분 역시 배출되어 손실이 발생한다. 따라서 VOC의 대기 방출을 억제하기 위한 여러 가지 연구가 이루어지고 있다.
VOC의 대기 방출을 억제하기 위하여 액상화물을 운송하는 선박 또는 육상 저장탱크에 VOC 저감 장치가 설치된다. 하지만 VOC 저감 장치는 액상화물 운송용 선박 또는 육상 저장탱크의 설치 비용을 증가시킬 뿐만 아니라 선박이나 육상 저장탱크의 운전/유지관리 비용을 증가시킨다.
한편, 액상화물을 생산하는 기존의 FPSO([Floating Production Storage and Offloading), 육상 플랜트(plant) 또는 해상 플랫폼(platform)의 경우 액상화물을 생산하는 중에 발생된 VOC는 플레어(flare)를 통해 연소되거나 벤트 시스템(vent system)을 통해 외부로 배출된다. 최근에는 고가의 장비를 설치하거나 별도의 해상 플랜트를 통하여 VOC를 회수하는 경우가 종종 있다.
한국공개특허 2010-0065817(공개일 : 2010. 06. 17.)
본 발명의 실시예에 따른 가스처리시스템 및 가스처리방법은 액상 화물에 포함된 VOC와 같은 가스 성분을 원천적으로 저감시키기 위한 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 제1 압력에서 오일 혼합물로부터 오일 성분, 가스 성분 및 수분 성분을 분리하는 제1 분리기, 상기 제1 분리기에 의하여 분리된 오일 성분으로부터 가스 성분을 제2 압력에서 분리하는 제2 분리기, 상기 제2 압력보다 낮은 제3 압력에서 상기 제2 분리기로부터 공급된 오일 성분으로부터 가스 성분을 분리하는 제3 분리기, 상기 제1 분리기 및 상기 제2 분리기에 의하여 분리된 가스 성분들 사이의 압력차이를 줄이도록 상기 제2 분리기에 의하여 분리된 가스 성분을 압축하는 제1 가압부 및 상기 제2 분리기 및 상기 제3 분리기에 의하여 분리된 가스 성분들 사이의 압력차이를 줄이도록 상기 제3 분리기에 의하여 분리된 가스 성분을 압축하는 제2 가압부를 포함하는 가스처리시스템이 제공될 수 있다.
상기 제3 압력은 상압일 수 있다.
상기 제3 분리기의 오일 성분의 온도는 상기 제2 분리기의 오일 성분의 온도와 같을 수 있다.
상기 제2 가압부는 상기 제3 분리기의 가스 성분의 온도를 낮추는 냉각기, 상기 제3 분리기에 의하여 분리된 가스 성분에 포함된 액체 성분을 제거하는 액체분리드럼 및 상기 액체분리드럼으로부터 공급된 가스 성분을 압축하여 상기 제1 가압부로 공급하는 압축기를 포함할 수 있다.
상기 제2 분리기에서 상기 제3 분리기로 유입되는 오일 성분을 가열하는 제3 분리기용 히터를 더 포함할 수 있다.
상기 제3 분리기의 압력을 부의 압력으로 감소시키는 감압기를 더 포함할 수 있다.
상기 가스처리시스템은 상기 제3 분리기로부터 유입된 오일 성분으로부터 수분 성분을 제거하는 정전기 유수분리기를 더 포함할 수 있다.
상기 가스처리시스템은 상기 정전기 유수분리기에 의하여 분리된 오일 성분과 수분 성분의 열을 상기 제1 분리기로부터 공급된 오일 성분으로 전달하는 열교환부를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 분리기와 상기 정전기 유수분리기를 연결하는 바이패스 라인과 상기 바이패스 라인을 흐르는 상기 제2 분리기의 오일 성분 흐름을 제어하는 밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 가스처리시스템은 상기 제2 분리기로부터 유출된 오일 성분으로부터 수분 성분을 제거하는 정전기 유수분리기를 더 포함하며, 상기 정전기 유수분리기로부터 유출된 오일 성분이 상기 제3 분리기로 유입될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 오일 혼합물로부터 오일 성분, 수분 성분 및 가스 성분을 제1 압력에서 분리하는 단계, 상기 제1 압력에서 분리된 오일 성분으로부터 가스 성분을 제2 압력에서 분리하는 단계, 상기 오일 성분으로부터 가스 성분을 상기 제2 압력보다 낮은 제3 압력에서 분리하는 단계 및 상기 제3 압력에서 분리된 가스 성분을 압축하여 상기 제2 압력에서 분리된 가스 성분과 혼합하는 단계를 포함하는 가스처리방법이 제공될 수 있다.
상기 제3 압력은 상압일 수 있다.
상기 제2 압력에서 가스 성분을 분리할 때 오일 성분의 온도는 상기 제3 압력에서 가스 성분을 분리할 때 오일 성분의 온도와 같을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가스처리시스템 및 가스처리방법은 제2 분리기의 제2 압력보다 낮은 제3 압력에서 제3 분리기가 오일 성분으로부터 가스 성분을 분리함으로써 VOC와 같은 액상 화물의 가스 성분을 원천적으로 저감시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가스처리시스템 및 가스처리방법은 액상 화물의 가스 성분을 원천적으로 저감시킴으로써 액상화물 운송용 선박 또는 육상 저장탱크에 VOC 저감 장치를 설치하는데 따른 비용과 시간을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스처리시스템을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스처리시스템을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스처리시스템을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스처리시스템을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 가스처리시스템을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가스처리방법을 나타내는 순서도이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
<제1 실시예>
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스처리시스템을 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스처리시스템은 제1 분리기(110), 제2 분리기(130), 제3 분리기(150), 제1 가압부(170) 및 제2 가압부(190)를 포함한다.
제1 분리기(110)는 제1 압력에서 오일 혼합물로부터 오일 성분, 가스 성분 및 수분 성분을 분리한다. 유정으로부터 채취되는 오일 혼합물에는 가스 성분, 수분 성분, 오일 성분과 그 밖의 이물질이 혼합되어 있다. 제1 분리기(110)는 제1 압력에서 오일 성분, 가스 성분 및 수분 성분을 분리한다. 이 때 가스 성분은 VOC를 포함할 수 있다.
제1 분리기(110)의 특정 압력 환경에서 오일 성분이나 수분 성분보다 가벼운 가스 성분이 증발함으로써 가스 성분이 오일 혼합물로부터 분리될 수 있다. 또한 오일 성분 및 수분 성분은 극성 차이 및 비중 차이로 인하여 서로 분리될 수 있다. 이 때 본 발명의 제1 실시예에서 제1 분리기(110)의 제1 압력은 9 barG(bar gauge)일 수 있으며, 오일 혼합물의 온도는 25 ℃ 내지 55 ℃일 수 있다.
제2 분리기(130)는 제2 압력에서 제1 분리기(110)에 의하여 분리된 오일 성분으로부터 가스 성분을 분리한다. 오일 혼합물이나 오일 성분에 섞여 있는 가스 성분은 압력이 낮을수록 그리고 온도가 높을수록 증발이 원활하게 이루어진다. 따라서 제2 분리기(130)가 오일 성분에 남아 있는 가스 성분을 분리하기 위하여 제2 분리기(130)의 제2 압력은 제1 분리기(110)의 제1 압력보다 낮을 수 있으며, 오일 성분의 온도는 오일 혼합물의 온도보다 높을 수 있다.
이 때 제1 분리기(110)와 제2 분리기(130) 각각은 압력 콘트롤러(미도시)를 포함하여 제1 분리기(110)의 제1 압력과 제2 분리기(130)의 제2 압력을 유지할 수 있다.
오일 성분의 온도를 높이기 위하여 히터(200)는 제1 분리기(110)로부터 공급된 오일 성분을 가열할 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에서 제2 압력은 1 barG이고 제2 온도는 90 ℃일 수 있다.
제3 분리기(150)는 제2 압력보다 낮은 제3 압력에서 제2 분리기(130)로부터 공급된 오일 성분으로부터 가스 성분을 분리한다. 제3 분리기(150)의 제3 압력이 제2 분리기(130)의 제2 압력보다 낮으므로 제2 분리기(130)로부터 공급된 오일 성분에 잔존해 있던 가스 성분이 증발할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에서 제3 압력은 상압일 수 있으며, 따라서 제3 압력은 0 barG일 수 있다. 제3 분리기(150)의 제3 압력이 상압이 되도록 형성하는 방법은 다양할 수 있다. 예를 들어, 제1 분리기(110) 및 제2 분리기(130)의 경우 압력 컨트롤러를 통하여 상압보다 높은 제1 압력과 제2 압력이 유지된다. 반면에 제3 분리기(150)에서 별다른 압력 조절 과정이 없으면 제3 분리기(150)의 제3 압력은 시간이 흐름에 따라 제3 분리기(150) 주변의 대기압과 같게 되며, 이에 따라 제3 분리기(150)의 제3 압력은 상압에 도달할 수 있다.
제1 분리기(110) 및 제2 분리기(130)는 상압보다 높은 압력에서 가스 성분을 분리하는 반면에 제3 분리기(150)는 상압에서 가스를 분리할 수 있으므로 제3 분리기(150)의 가격, 설치비용 및 유지보수비용이 제1 분리기(110) 및 제2 분리기(130)에 비하여 낮을 수 있다.
또한 제3 분리기(150)가 제2 압력보다 낮은 제3 압력에서 가스 성분을 분리하므로 제3 분리기(150) 이전에 오일 성분을 가열하지 않더라도 제3 분리기(150)가 오일 성분을 충분히 분리할 수 있다. 이에 따라 제3 분리기(150)의 오일 성분의 온도는 제2 분리기(130)의 오일 성분의 온도와 같을 수 있다.
제1 가압부(170)는 제1 분리기(110) 및 제2 분리기(130)에 의하여 분리된 가스 성분들 사이의 압력차이를 줄이도록 제2 분리기(130)에 의하여 분리된 가스 성분을 압축한다.
예를 들어, 제1 분리기(110)는 9 barG에서 가스 성분을 분리하고 제2 분리기(130)는 1 barG에서 가스 성분을 분리한다. 따라서 제1 분리기(110)의 가스 성분의 압력과 제2 분리기(130)의 가스 성분의 압력 사이에는 압력차가 존재하게 된다. 제1 가압부(170)는 제1 분리기(110) 및 제2 분리기(130)의 가스 성분들 사이의 압력차이(8 barG)를 줄이기 위하여 제2 분리기(130)에 의하여 분리된 가스 성분에 압력을 가한다.
본 발명의 제1 실시예에서 제1 가압부(170)는 냉각기(171), 액체분리드럼(173) 및 압축기(175)를 포함할 수 있다.
냉각기(171)는 제2 분리기(130)의 가스 성분의 온도를 낮춘다. 제1 분리기(110)에서 분리되는 가스 성분의 온도는 25 ℃ 내지 55 ℃이고, 제2 분리기(130)에서 분리되는 가스 성분의 온도는 90 ℃ 일 수 있다. 따라서 제1 분리기(110) 및 제2 분리기(130)에 의하여 분리되는 가스 성분들 사이의 온도차를 줄이기 위하여 제1 가압부(170)의 냉각기(171)는 제2 분리기(130)의 가스 성분의 온도를 낮출 수 있다.
액체분리드럼(173)은 냉각기(171)로부터 공급된 가스 성분에 포함된 액체 성분을 제거한다. 액체 성분이 제거되지 않은 상태로 가스 성분이 압축기(175)에 공급될 경우 액체 성분으로 인하여 압축기(175)의 고장이나 파손이 발생할 수 있다. 따라서 액체분리드럼(173)이 가스 성분의 액체를 제거함으로써 압축기(175)의 고장이나 파손을 방지할 수 있다.
압축기(175)는 액체분리드럼(173)으로부터 공급된 가스 성분을 압축한다. 이에 따라 제1 분리기(110) 및 제2 분리기(130)에 의하여 분리된 가스 성분들의 압력 차이가 감소할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스처리시스템은 복수의 제1 가압부들(170)을 포함할 수 있다. 제1 분리기(110) 및 제2 분리기(130)에 의하여 분리된 가스 성분들의 온도 및 압력 차이가 클 경우 하나의 제1 가압부(170)만으로 온도 및 압력 차이를 만족할 만큼 줄이기 어려울 수 있다. 이를 해결하기 위하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스처리시스템은 복수의 제1 가압부들(170)을 포함하여 가스 성분들의 온도 및 압력 차이를 충분히 줄일 수 있다.
제2 가압부(190)는 제2 분리기(130) 및 제3 분리기(150)에 의하여 분리된 가스 성분들 사이의 압력차이를 줄이도록 제3 분리기(150)에 의하여 분리된 가스 성분을 압축한다.
예를 들어, 제2 분리기(130)는 1 barG에서 가스 성분을 분리하고 제3 분리기(150)는 0 barG에서 가스 성분을 분리한다. 따라서 제2 분리기(130)의 가스 성분의 압력과 제3 분리기(150)의 가스 성분의 압력 사이에는 압력차가 존재하므로 제2 가압부(190)는 제3 분리기(150)에 의하여 분리된 가스 성분을 압축하여 압력차를 줄인다.
본 발명의 제1 실시예에서 제2 가압부(190)는 냉각기(191), 액체분리드럼(193) 및 압축기(195)를 포함할 수 있다.
냉각기(191)는 제3 분리기(150)의 가스 성분의 온도를 낮춘다. 제2 가압부(190)를 통과한 가스 성분은 제1 가압부(170)를 통과하여 제1 분리기(110)에 의하여 분리된 가스 성분과 섞이게 된다. 따라서 가스 성분들 사이의 온도 차이를 상쇄하기 위하여 제2 가압부(190)의 냉각기(191)는 제3 분리기(150)에 의하여 분리된 가스 성분의 온도를 낮춘다.
액체분리드럼(193)은 제3 분리기(150)에 의하여 분리된 가스 성분에 포함된 액체 성분을 제거한다.
압축기(195)는 제2 가압부(190)의 액체분리드럼(193)으로부터 공급된 가스 성분을 압축하여 제1 가압부(170)로 공급한다. 앞서 설명된 바와 같이, 제2 분리기(130)의 제2 압력은 제3 분리기(150)의 제3 압력에 비하여 높으므로 제2 압력과 제3 압력 사이에 차이가 발생한다. 제2 가압부(190)의 압축기(195)는 제3 분리기(150)로부터 분리된 가스 성분을 압축함으로써 제2 압력과 제3 압력의 차이를 감소시킬 수 있다. 이 때 제2 가압부(190)의 압축기(195)는 제3 분리기(150)로부터 분리된 가스 성분을 제2 압력까지 압축하여 제2 압력과 제3 압력의 차이가 일어나지 않게 할 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스처리시스템은 제2 분리기(130)에 비하여 낮은 압력에서 가스 성분을 분리하므로 오일 성분에 포함된 가스 성분을 원천적으로 줄일 수 있다.
즉, 오일 혼합물이나 오일 성분에는 증기압이 낮은 가벼운 가스 성분이 존재한다. 제3 분리기(150)가 제2 압력보다 낮은 압력에서 분리 동작을 수행하면 증기압이 낮은 가스 성분을 원활하게 분리할 수 있다. 이에 따라 액상화물의 선적 또는 운송 시에 발생하는 VOC를 최소화할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스처리시스템이 가스 성분을 원천적으로 줄일 수 있기 때문에 액상화물을 운송하는 선박 또는 육상 저장탱크에 VOC 저감 장치를 설치하지 않아도 된다. 뿐만 아니라 제3 분리기(150)는 상압에서 가스 성분을 분리할 수 있으므로 적은 비용으로 VOC를 저감시킬 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 가스처리시스템은 정전기 유수분리기(electrostatic coalescer)(210) 및 열교환부(230)를 더 포함할 수 있다. 정전기 유수분리기(210)는 오일 성분과 수분 성분의 극성 차이를 이용하여 제3 분리기(150)로부터 공급된 오일 성분에 섞여 있는 수분 성분을 분리한다. 즉, 오일 성분은 무극성 물질이고 수분 성분은 극성 물질이므로 정전기에 의하여 오일 성분과 수분 성분을 분리할 수 있다.
열교환부(230)는 정전기 유수분리기(210)에 의하여 분리된 오일 성분과 수분 성분의 열을 제1 분리기(110)로부터 공급된 오일 성분으로 전달한다. 정전기 유수 분리기(210)에 의하여 분리된 오일 성분과 수분 성분의 온도는 제1 분리기(110)로부터 공급된 오일 성분의 온도보다 높다.
예를 들어, 제1 분리기(110)에서 오일 혼합물의 온도는 25 ℃ 내지 55 ℃이고, 제3 분리기(150) 및 정전기 유수분리기(210)에서 공급된 오일 성분 및 수분 성분의 온도는 90 ℃이다. 따라서 열교환부(230)가 90 ℃의 오일 성분 및 수분 성분의 열을 오일 혼합물로 전달하면 오일 혼합물의 온도는 상승한다.
제2 분리기(130)가 정상적으로 동작하기 위해서는 오일 성분의 온도가 상승되어야 한다. 열교환부(230)는 오일 성분이 제2 분리기(130)에 도달하기 전에 오일 성분의 온도를 증가시키므로 오일 성분의 가열을 위한 별도의 에너지를 소비할 필요가 없다.
이 때 열교환부(230)는 제1 열교환기(231)와 제2 열교환기(233)를 포함할 수 있다. 제1 열교환기(231) 및 제2 열교환기(233)는 각각 정전기 유수분리기(210)에 의하여 분리된 오일 성분 및 수분 성분의 열을 제1 분리기(110)로부터 공급된 오일 성분에 전달한다.
도 1의 오일 성분 펌프(250)는 정전기 유수분리기(210)로부터 분리된 오일 성분을 제1 열교환기(231)로 펌핑(pumping)하고, 수분 성분 펌프(270)는 정전기 유수분리기(210)로부터 분리된 오일 성분을 제2 열교환기(233)로 펌핑한다.
열교환부(230)에 의하여 열을 빼앗긴 오일 성분은 원유 저장 탱크(290)에 최종적으로 저장된다.
한편, 제1 분리기(110) 및 제1 가압부(170)를 통하여 공급된 가스 성분은 제3 가압부(310)로 공급된다. 제3 가압부(310)는 가스 성분을 압축하여 연료가스 시스템, 플레어 팁(flare tip) 시스템 또는 가스 압입(gas injection) 시스템으로 보낼 수 있다. 또한 제3 가압부(310)는 압축된 가스 성분을 LNG로 변환할 수 있는 별도의 LNG FPSO로 보내거나 압축가스 저장탱크로 보낼 수 있다.
제3 가압부(310)는 냉각기(311), 액체분리드럼(313) 및 압축기(315)를 포함할 수 있다. 제3 가압부(310)의 냉각기(311)는 제1 분리기(110) 및 제1 가압부(170)를 통하여 공급된 가스 성분을 냉각시킨다. 액체분리드럼(313)은 제3 가압부(310)의 냉각기(311)로부터 공급된 가스 성분에서 수분 성분을 제거한다. 압축기(315)는 제3 가압부(310)의 액체분리드럼(313)에 의하여 수분 성분이 제거된 가스 성분을 압축한다.
<제2 실시예>
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스처리시스템을 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스처리시스템은 제2 분리기(130)에서 제3 분리기(150)로 유입되는 오일 성분을 가열하는 제3 분리기용 히터(400)를 포함할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 압력이 낮을수록 그리고 온도가 높을수록 가스 성분의 증발이 원활하게 이루어질 수 있다. 제2 분리기(130)에서 유출된 오일 성분의 온도보다 제3 분리기(150)로 유입되는 오일 성분의 온도가 높을 경우 제3 분리기(150)는 보다 원활하게 가스 성분을 분리할 수 있다.
<제3 실시예>
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스처리시스템을 나타낸다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스처리시스템은 제3 분리기(150)의 제3 압력을 상압보다 낮은 부의 압력으로 감소시키는 감압기(500)를 포함할 수 있다. 제1 실시예의 경우 제3 분리기(150)는 상압 즉, 0 barG에서 가스를 분리한다. 제3 실시예의 경우 제3 분리기(150) 내부의 압력을 상압보다 더 낮춤으로써 오일 성분에 함유된 가스 성분을 보다 원활하게 분리할 수 있다.
<제4 실시예>
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스처리시스템을 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스처리시스템은 제2 분리기(150)와 정전기 유수분리기(210)를 연결하는 바이패스 라인(by-pass line)(610)과 바이패스 라인(610)을 흐르는 오일 성분의 흐름을 제어하는 밸브(630)를 포함한다.
본 발명의 제4 실시예에 포함된 바이패스 라인(610)과 밸브(630)는 유정으로부터 채취되는 오일 혼합물에 혼합된 가스 성분의 양에 따라 이용될 수 있다.
시추 시스템을 통하여 유정으로부터 오일 혼합물이 채취될 때 오일 혼합물의 성분이나 압력에 대한 테스트(test)가 이루어진다. 테스트 결과 오일 혼합물에 섞여 있는 가스 성분이 설정된 기준치보다 낮을 경우, 즉 오일 혼합물에 가스 성분이 적게 포함되어 있는 경우, 밸브(630)가 열려 제2 분리기(130)로부터 유출된 오일 성분이 제3 분리기(150)를 거치지 않고 바이패스 라인(610)을 통하여 유수분리기(210)로 유입될 수 있다.
반대로 오일 혼합물에 섞여 있는 가스 성분이 설정된 기준치보다 높을 경우, 즉 오일 혼합물에 가스 성분이 많이 포함되어 있는 경우, 제2 분리기(130)로부터 유출된 오일 성분은 제3 분리기(150)를 거침으로써 많은 양의 가스 성분이 분리될 수 있다. 오일 성분은 제3 분리기(150)를 거쳐야 하므로 밸브(630)는 닫히게 되어 오일 성분은 바이패스 라인(610)을 흐르지 않게 된다.
<제5 실시예>
앞서 설명된 제1 내지 제4 실시예의 경우 제1 분리기(110), 제2 분리기(130) 및 제3 분리기(150)에 의하여 가스 성분이 분리된 오일 성분이 유수분리기(210)로 유입된다. 이와 다르게 다음에 설명되는 제5 실시예의 경우 유수분리기(210)에 의하여 오일 성분으로부터 수분 성분이 분리된 후 오일 성분이 제3 분리기(150)로 유입되어 가스 성분이 분리될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 가스처리시스템을 나타낸다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 분리기(130)로부터 유출된 오일 성분이 정전기 유수분리기(210)로 유입되어 오일 성분으로부터 수분 성분이 제거된다. 이후 정전기 유수분리기(210)로부터 유출된 오일 성분이 제3 분리기(150)로 유입되어 오일 성분으로부터 가스 성분이 분리될 수 있다.
오일 생산 과정에서 발생하는 가스 성분의 양이 증가하면 생산되는 오일 제품의 양이 줄어들고 가스 성분의 분리를 위한 별도의 장치가 오일 생산 시설에 추가되어야 한다. 이에 따라 오일 생산 회사는 오일 생산 과정에서 발생하는 가스를 처리하는데 있어서 많은 애로점을 갖고 있다.
하지만 본 발명의 제1 실시예 내지 제5 실시예에 따른 가스처리시스템에 의하여 분리된 가스 성분을 LNG 생산 선박(예를 들어, LNG-FPSO(Liquefied Natural Gas-Floating Production Storage Offloading))이나 LNG 생산 해양구조물에 보냄으로써 가스 성분을 LNG로 제품화하는 것이 가능하다. 따라서 가스 성분의 분리를 위하여 설비가 추가되거나 오일 제품의 양이 줄어들더라도 분리되는 가스 성분을 이용하여 제품을 생산할 수 있으므로 경제성이 보장될 수 있다.
이에 따라 본 발명의 제1 내지 제5 실시예들에 따른 가스처리시스템이 오일 생산 과정에 적용될 경우, 분리되는 가스 성분의 양을 증가시켜 품질이 향상된 오일의 생산을 가능하게 할 뿐만 아니라 분리된 가스 성분을 이용한 제품의 생산량 역시 증대될 수 있다.
한편, 오일 제품에 포함된 가스 성분의 양이 클 경우 오일 제품의 운송이나 저장 시 발생하는 가스 성분의 양이 증가하게 된다. 이에 따라 오일 제품의 운송 선박이나 저장 설비에는 오일 제품으로부터 발생하는 가스 성분을 처리할 수 있는 별도의 설비가 설치되어야 한다.
본 발명의 제1 내지 제5 실시예들에 따른 가스처리시스템은 오일 성분으로부터 분리되는 가스 성분의 양을 증가시키므로 오일 성분에 포함된 가스 성분이 줄어들어 최종 오일 제품에 포함된 가스 성분 역시 줄어든다.
이와 같이 최종 오일 제품에 포함된 가스 성분이 줄어들 경우 오일 제품의 운송 선박 또는 저장 설비에 가스 처리를 위한 별도의 설비를 설치하지 않아도 된다. 이와 같이 본 발명의 제1 내지 제5 실시예들에 따른 가스처리시스템을 이용하여 생산된 오일 제품으로 인하여 운송 및 저장에 소요되는 비용을 줄일 수 있으므로 본 발명의 실시예들에 따른 가스처리시스템을 이용하여 생산된 오일 제품은 상대적으로 고가에 판매가능한다. 이에 따라 제3 분리기(150) 및 제2 가압부(190)가 오일 생산 설비에 추가되더라도 오일 생산 설비의 경제성을 확보할 수 있다.이상에서 설명된 제1 내지 제5 실시예들에 따른 가스처리시스템의 다양한 장점들로 인하여 제1 내지 제5 실시예들에 따른 가스처리시스템이 FPSO에 설치될 경우, FPSO가 생산하는 최종 오일 제품의 품질과 판매가격을 증가시킬 수 있다. 이에 따라 제1 내지 제5 실시예들에 따른 가스처리시스템이 설치됨에 따라 상승되는 FPSO의 제작비용을 상쇄시킬 수 있다.
다음으로 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 가스처리방법에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가스처리방법을 나타내는 순서도이다.
제1 분리기(110)에 의하여 오일 혼합물로부터 오일 성분, 수분 성분 및 가스 성분이 제1 압력에서 분리된다(S610).
제1 압력에서 분리된 오일 성분으로부터 가스 성분이 제2 압력에서 분리된다(S620).
오일 성분으로부터 가스 성분이 제2 압력보다 낮은 제3 압력에서 분리된다(S630).
제3 압력에서 분리된 가스 성분은 압축되어 제2 압력에서 분리된 가스 성분과 혼합된다(S640).
이 때 제3 압력은 상압일 수 있다. 또한 제2 압력에서 가스 성분을 분리할 때 오일 성분의 온도는 제3 압력에서 가스 성분을 분리할 때 오일 성분의 온도와 같을 수 있다.
이와 같은 가스처리방법에 대한 설명은 앞서 상세하게 이루어졌으므로 생략된다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

Claims (13)

  1. 제1 압력에서 오일 혼합물로부터 오일 성분, 가스 성분 및 수분 성분을 분리하는 제1 분리기;
    상기 제1 분리기에 의하여 분리된 오일 성분으로부터 가스 성분을 제2 압력에서 분리하는 제2 분리기;
    상기 제2 압력보다 낮은 제3 압력에서 상기 제2 분리기로부터 공급된 오일 성분으로부터 가스 성분을 분리하는 제3 분리기;
    상기 제1 분리기 및 상기 제2 분리기에 의하여 분리된 가스 성분들 사이의 압력차이를 줄이도록 상기 제2 분리기에 의하여 분리된 가스 성분을 압축하는 제1 가압부; 및
    상기 제2 분리기 및 상기 제3 분리기에 의하여 분리된 가스 성분들 사이의 압력차이를 줄이도록 상기 제3 분리기에 의하여 분리된 가스 성분을 압축하는 제2 가압부를 포함하며,
    상기 제2 가압부는
    상기 제3 분리기의 가스 성분의 온도를 낮추는 냉각기, 상기 제3 분리기에 의하여 분리된 가스 성분에 포함된 액체 성분을 제거하는 액체분리드럼 및 상기 액체분리드럼으로부터 공급된 가스 성분을 압축하여 상기 제1 가압부로 공급하는 압축기를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스처리시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3 압력은 상압인 것을 특징으로 하는 가스처리시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제3 분리기의 오일 성분의 온도는 상기 제2 분리기의 오일 성분의 온도와 같은 것을 특징으로 하는 가스처리시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 분리기에서 상기 제3 분리기로 유입되는 오일 성분을 가열하는 제3 분리기용 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스처리시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제3 분리기의 압력을 부의 압력으로 감소시키는 감압기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스처리시스템.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가스처리시스템은 상기 제3 분리기로부터 유입된 오일 성분으로부터 수분 성분을 제거하는 정전기 유수분리기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스처리시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 정전기 유수분리기에 의하여 분리된 오일 성분과 수분 성분의 열을 상기 제1 분리기로부터 공급된 오일 성분으로 전달하는 열교환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스처리시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제2 분리기와 상기 정전기 유수분리기를 연결하는 바이패스 라인과 상기 바이패스 라인을 흐르는 상기 제2 분리기의 오일 성분 흐름을 제어하는 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스처리시스템.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가스처리시스템은 상기 제2 분리기로부터 유출된 오일 성분으로부터 수분 성분을 제거하는 정전기 유수분리기를 더 포함하며,
    상기 정전기 유수분리기로부터 유출된 오일 성분이 상기 제3 분리기로 유입되는 것을 특징으로 하는 가스처리시스템.
  11. 오일 혼합물로부터 오일 성분, 수분 성분 및 가스 성분을 제1 압력에서 분리하는 단계;
    상기 제1 압력에서 분리된 오일 성분으로부터 가스 성분을 제2 압력에서 분리하는 단계;
    상기 오일 성분으로부터 가스 성분을 상기 제2 압력보다 낮은 제3 압력에서 분리하는 단계; 및
    상기 제3 압력에서 분리된 가스 성분을 압축하여 상기 제2 압력에서 분리된 가스 성분과 혼합하는 단계를 포함하며,
    상기 제3 압력에서 분리된 가스 성분의 압축은 상기 제3 압력에서 분리된 가스 성분의 온도를 낮추는 단계, 상기 제3 압력에서 분리된 가스 성분에 포함된 액체 성분을 제거하는 단계 및 상기 액체 성분의 제거 이후의 가스 성분을 압축하는 단계를 포함하는 가스처리방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제3 압력은 상압인 것을 특징으로 하는 가스처리방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 제2 압력에서 가스 성분을 분리할 때 오일 성분의 온도는 상기 제3 압력에서 가스 성분을 분리할 때 오일 성분의 온도와 같은 것을 특징으로 하는 가스처리방법.
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