KR101444295B1 - 휘발성 유기화합물 저감 장치 - Google Patents

휘발성 유기화합물 저감 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101444295B1
KR101444295B1 KR1020120049163A KR20120049163A KR101444295B1 KR 101444295 B1 KR101444295 B1 KR 101444295B1 KR 1020120049163 A KR1020120049163 A KR 1020120049163A KR 20120049163 A KR20120049163 A KR 20120049163A KR 101444295 B1 KR101444295 B1 KR 101444295B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pressure drop
pipe
volatile organic
organic compound
vertical
Prior art date
Application number
KR1020120049163A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130125551A (ko
Inventor
최재웅
김승혁
최성윤
송용석
Original Assignee
삼성중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성중공업 주식회사 filed Critical 삼성중공업 주식회사
Priority to KR1020120049163A priority Critical patent/KR101444295B1/ko
Publication of KR20130125551A publication Critical patent/KR20130125551A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101444295B1 publication Critical patent/KR101444295B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B25/00—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby
    • B63B25/02—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods
    • B63B25/08—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B17/00—Vessels parts, details, or accessories, not otherwise provided for
    • B63B17/0027—Tanks for fuel or the like ; Accessories therefor, e.g. tank filler caps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B25/00—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby
    • B63B25/02—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods
    • B63B25/08—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid
    • B63B25/12—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed
    • B63B25/14—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed pressurised
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • F17C1/002—Storage in barges or on ships
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/01—Improving mechanical properties or manufacturing
    • F17C2260/016—Preventing slosh
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

휘발성 유기화합물 저감 장치가 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 저감 장치는, 선박의 탱크 본체의 외부에 수평으로 배치된 상부 수평 배관; 상기 상부 수평 배관과 연결되며, 탱크 본체의 내부에 수직으로 배치된 수직 배관; 상기 수직 배관의 단부에 설치된 출구 배관; 및 상기 수직 배관과 상기 출구 배관 사이에 연결되며, 다중의 다공 오리피스(multi-stage multi-hole orifice)를 포함하여 압력강하를 유발하는 압력강하모듈을 포함할 수 있다.

Description

휘발성 유기화합물 저감 장치{APPARATUS FOR REDUCING VOLATILE ORGANIC COMPOUND}
본 발명은 휘발성 유기화합물 저감 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원유 운반선의 운용에 있어서 액상화물을 액상화물 저장 탱크 내에 선적하는 과정에서 휘발성 유기화합물(VOC, Volatile Organic Compound) 발생을 억제하는 휘발성 유기화합물 저감 장치에 관한 것이다.
육상 또는 해상의 원유 생산 시설이나 원유 저장 시설과 원유 운반선 등에는 원유나 석유, 액화 가스 또는 기타 광물성 액상화물 등의 비교적 증기압이 높은 액상화물이 저장되며, 액상화물의 이송 혹은 저장 과정에서 발생할 수 있는 VOC 저감 장치가 마련될 수 있다. 예컨대, 액상화물 저장소에 액상화물을 적재(loading)할 때, 액상화물로부터 상당량의 휘발성 유기 화합물(Volatile Organic Compound; 이하, VOC라 칭한다)이 발생하게 된다.
특히, VOC는 액상화물의 적재 시 수직 배관 내에서 많이 발생하게 된다. 예컨대, 원유 운반선에는, 생산지의 원유 저장 탱크로부터 원유가 공급되는 수평 배관과, 수평 배관으로부터 수직으로 이어져 원유 저장 탱크 내의 하단부까지 연장된 수직 배관이 마련되어 있다.
또한, 원유 저장 탱크의 내부 또는 외부에는 미 도시된 원유 분배 배관이 더 마련되어 있을 수 있고, 그 원유 분배 배관에 상기 수직 배관이 연결되어 다른 원유 저장 탱크로 원유가 분배 될 수 있다. 또한, 수평 배관 및 수직 배관은 다수로 이루어져 있을 수 있다.
상기 수평 배관을 통해 공급된 원유는 이후 연결된 수직 배관으로 유입되며, 수직 배관의 상단부에서 원유의 정압(Static Pressure)이 상당히 감소하는 현상이 발생할 수 있다. 이에 따라 수직 배관 내의 상단부 압력이 액상 원유의 포화증기압보다 낮아지게 되고, 이러한 압력 강하는 액상 원유 내에 포함된 포화수증기압이 높은 물질(성분)들의 기화를 유발하여 VOC가 발생할 수 있다.
이와 같이 발생된 VOC는 예컨대, 메탄, 프로탄, 부탄 및 에탄과 같은 다양한 유기 화합물을 포함하고 있으며, 이들은 인체에 유해하고, 대기 중으로 배출될 경우 스모그 등의 원인이 되어 대기오염을 유발하게 된다. 구체적으로, VOC는 대기 중에서 이동성이 강하고, 냄새를 유발할 뿐만 아니라, 잠재적인 독성 및 발암성을 가지고 있으며, 산화질소 및 다른 화합물질과 광화학적으로 반응하여 오존을 형성하기 때문에 이들에 의한 환경오염은 특별히 관심을 집중시키고 있는 실정이다. 또한, 이와 같이 발생된 VOC를 대기 중으로 배출할 경우, 그만큼 원유 등 액상화물의 손실이 일어나는 것이다. 따라서, 액상화물을 적재할 때 VOC가 발생되는 것을 저감하여, VOC의 배출을 억제할 필요가 있다.
발명의 배경이 되는 기술로서, 특허문헌에 기재한 바와 같은 로딩 칼럼에서의 방법과 설비는 공급 파이프의 횡단면보다 명백히 넓은 로딩 칼럼의 횡단면을 갖고, 나선형의 하방 유동 패턴을 가지면서 원유가 이동하도록 되어 있다.
특허문헌의 종래 기술은 공급 파이프보다 상대적으로 넓은 횡단면을 갖는 로딩 칼럼이 필요하므로, 로딩 칼럼을 설치하기 위해 많은 설치 공간을 요구하는 단점이 있다.
공개특허공보 제10-2005-0044687호
본 발명의 실시예는, 압력강하를 유발하도록 다중의 다공 오리피스(multi-stage multi-hole orifice)를 갖는 압력강하모듈을 제공하여, 액상화물 저장 탱크 내에 액상화물을 적재할 때 수직 배관 내에서 발생하는 휘발성 유기 화합물을 저감시킬 수 있는 휘발성 유기화합물 저감 장치를 제공한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, 선박의 탱크 본체의 외부에 수평으로 배치된 상부 수평 배관; 상기 상부 수평 배관과 연결되며, 탱크 본체의 내부에 수직으로 배치된 수직 배관; 상기 수직 배관의 단부에 설치된 출구 배관; 및 상기 수직 배관과 상기 출구 배관 사이에 연결되며, 다중의 다공 오리피스(multi-stage multi-hole orifice)를 포함하여 압력강하를 유발하는 압력강하모듈을 포함하는 휘발성 유기화합물 저감 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 압력강하모듈은, 상기 수직 배관과 상기 다중의 다공 오리피스 사이에 배치된 메쉬부를 더 포함하며, 상기 메쉬부는, 상기 메쉬부의 파이프의 내부에 다단으로 적층 설치된 하나 이상의 메쉬를 포함할 수 있다.
또한, 상기 압력강하모듈은, 상기 수직 배관에 연결된 다중의 다공 오리피스; 상기 다중의 다공 오리피스의 하부에 연결되며 상기 수직 배관보다 큰 크기를 가지는 압력용기; 및 상기 다중의 다공 오리피스 후단에서 회전 유동을 형성해주도록 상기 압력용기의 내부에 설치된 유동 가이드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 압력강하모듈은, 상기 압력용기의 내측 하부에 마련되며, 상기 압력용기의 내측 하부에 차오르는 액상화물을 혼합시키는 스테틱 믹서(static mixer)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 압력용기는, 상기 다중의 다공 오리피스에 연결되기 위한 상부 결합공을 갖는 상판; 상기 상판의 상부 테두리에 대응한 크기를 갖고, 상기 상판의 상부 테두리에 연결되며, 상기 다중의 다공 오리피스의 파이프보다 큰 크기를 갖는 중공 몸체부; 및 상기 중공 몸체부의 하부 테두리에 대응한 크기를 갖고, 상기 중공 몸체부의 하부 테두리에 연결되며, 액상화물이 빠져나가는 하부 결합공을 갖는 하판을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유동 가이드는, 상기 중공 몸체부의 상부 내주면으로부터 곡면 형상을 갖도록 상기 상판의 저면에 연결된 가이드 단면을 갖되, 상기 가이드 단면이 상기 중공 몸체부 내부의 시작 지점으로부터 원주 방향으로 상기 시작 지점에 이격되어 있는 끝 지점까지 연장되어 가이드 통로를 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 유동 가이드는, 상기 유동 가이드의 시작 지점에서 상기 가이드 단면의 곡변과, 상기 압력용기의 내주면의 수직변 및, 상기 압력용기의 상판의 저면의 수평변에 연결되어 상기 가이드 통로의 단부를 밀폐시키는 마감판을 포함할 수 있다.
또한, 상기 압력강하모듈은, 상기 수직 배관을 따라 간격을 두고 다수로 설치될 수 있다.
또한, 상기 수직 배관은, 상기 압력강하모듈을 바이패스하는 우회라인; 및 상기 우회라인에 설치된 밸브를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 휘발성 유기화합물 저감 장치에 의하면, 수직 배관과 출구 배관 사이에 압력강하모듈이 설치되며, 그 압력강하모듈에 다중의 다공 오리피스 또는 메쉬를 마련하여 압력강하모듈 이전의 압력을 증기압 이상으로 유지할 수 있게 되는바, 이에 따라 수직 배관 내에서 VOC의 발생이 감소될 수 있다.
삭제
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 저감 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 표시된 선 A-A의 단면도이다.
도 3은 도 1에 표시된 선 B-B의 단면도이다.
도 4는 도 1에 표시된 선 C-C의 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 압력강하모듈의 분해 사시도이다.
도 6은 도 1에 도시된 압력강하모듈의 수치해석을 통하여 확인한 압력 분포도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 저감 장치를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 저감 장치를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예들에 따른 휘발성 유기화합물 저감 장치에 대해 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.
제 1 실시예
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 저감 장치를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예는 육상 또는 해상의 원유 생산 시설이나 원유 저장 시설과 원유 운반선 등의 선박(1)에는 원유나 석유, 액화 가스 또는 기타 광물성 오일 등의 비교적 증기압이 높은 액상화물을 저장하기 위한 탱크 본체(10)와, 액상화물의 유동(예: 적하 또는 적재) 중에 발생되는 휘발성 유기 화합물(VOC)의 발생을 억제할 수 있는 VOC 저감 장치(100)가 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 VOC 저감 장치(100)는, 선박의 탱크 본체의 외부에 수평으로 배치된 상부 수평 배관(110)과, 상부 수평 배관(110)과 연결되며, 탱크 본체(10)의 내부에 수직으로 배치된 수직 배관(120)과, 수직 배관(120)의 단부에 설치된 출구 배관(130); 및 수직 배관(120)과 출구 배관(130) 사이에 연결되며, 다중의 다공 오리피스(220)(multi-stage multi-hole orifice)를 포함하여 압력강하를 유발하는 압력강하모듈(200)을 포함할 수 있다.
여기서, 출구 배관(130)은 다수로서, 또한, 원유 저장 탱크의 내부 또는 외부에는 미 도시된 원유 분배 배관과 연결되어 다른 탱크 본체에 원유를 공급하는 역할도 담당할 수 있다.
상부 수평 배관(110)은 탱크 본체(10)의 상부에 수평으로 배치되며, 이를 통해 외부로부터 액상화물이 유입된다. 예컨대, 탱크 본체(10)가 원유 운반선 등의 선박(1)에 마련된 것인 경우에는, 상부 수평 배관(110)은 원유 생산지의 원유 저장 탱크와 연결될 수 있으며, 이를 통해 원유가 공급될 수 있다.
수직 배관(120)은 탱크 본체(10)의 내부에 수직으로 배치되며, 그 상단부는 상부 수평 배관(110)과 연결되어 원유를 공급 받을 수 있다.
압력강하모듈(200)은 압력강하를 유발하는 역할을 담당하도록 후술되는 세부 구성을 포함할 수 있다.
출구 배관(130)은 수직 배관(120)의 하단부에 위치되어 탱크 본체(10)의 바닥면 가까이에 배치되거나, 앞서 언급한 원유 분배 배관과 연결될 수 있다.
상부 수평 배관(110), 수직 배관(120), 압력강하모듈(200), 출구 배관(130)을 차례로 통과한 액상화물인 원유는 출구 배관(130)의 끝에 마련된 액상화물 출구를 통해 탱크 본체(10) 내부로 유입될 수 있다.
여기서, 압력강하(pressure drop)는, 액상화물 등의 유체가 유동하는 배관의 한 지점과 다른 하류의 지점간 압력 차이를 의미할 수 있다.
압력강하모듈(200)은 수직 배관(120)에 연결된 다중의 다공 오리피스(220)와, 다중의 다공 오리피스(220)의 하부에 연결되며 수직 배관(120)보다 큰 크기(예: 직경)를 가지는 압력용기(230)와, 다중의 다공 오리피스(220) 후단에서 회전 유동을 형성해주도록 압력용기(230)의 내부에 설치된 유동 가이드(240)를 포함할 수 있다.
또한, 수직 배관(120)과 다중의 다공 오리피스(220)가 연결되는 지점에는 메쉬부(210)가 상호 연결되거나 서로 관통하게 더 배치되어 있을 수 있다.
예컨대, 메쉬부(210)는 수직 배관(120)과 다중의 다공 오리피스(220) 사이에 배치될 수 있다.
도 2는 도 1에 표시된 선 A-A의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 메쉬부(210)는 수직 배관(120)과 다중의 다공 오리피스(220)를 연결해주는 파이프의 내부에 다단으로 적층 설치된 메쉬(211, 212)를 포함할 수 있다. 즉, 메쉬(211, 212)는 제 1 파이프(210)의 길이 방향을 따라 이격되어 다단으로 적층될 수 있다.
메쉬(211, 212)도 압력강하 유발량에 대응하게 일단으로도 구성될 수 있다. 여기서, 일단 또는 다단, 또는 단일 또는 다중과 같은 적층된 숫자 또는 메쉬(211, 212)의 규격은 정격 운전 조건에서의 유량 및 탱크 본체의 수위 변화에 따른 영향을 고려하여 정해질 수 있으므로 이에 한정되지 않을 수 있다.
메쉬(211, 212)의 외곽 테두리는 메쉬부(210)의 파이프의 내주면에 대응하게 형성되어 고정되어 있다.
메쉬부(210)의 내부에는 하나 이상의 메쉬(211, 212)에 의해 수직 배관(120)의 길이 방향을 따라 다수의 내부 통로가 형성될 수 있다.
원유 등의 액상화물은 수직 배관(120)을 통해 하향으로 유동할 때 메쉬부(210)의 메쉬(211, 212)에 의해 압력강하가 유발되면서 메쉬부(210) 후단의 일정 구간 내에서 유속이 증가될 수 있다.
따라서, 메쉬(211, 212)로 인하여 메쉬부(210)는 수직 배관(120)의 유로 단면적에 비해 상대적으로 작은 유로 단면적을 가지는 다수의 다공을 갖고 있으므로, 액상화물이 메쉬(211, 212)들을 통과할 때 유속이 증가될 수 있는데, 이러한 유속의 증가는 메쉬부(210)에서 압력의 감소를 유발하므로 수직 배관(120)의 상단부의 압력을 증기압 이상으로 유지할 수 있다.
압력강하모듈(200)은 메쉬부(210) 또는 다중의 다공 오리피스(220), 압력용기(230), 유동 가이드(240)를 구비한다.
압력강하모듈(200)은 압력강하모듈(200)의 이전 지점 또는 구간, 예컨대 상부 수평 배관(110)에서 수직 배관(120)으로 연결된 지점으로부터 압력강하모듈(200) 이전 위치의 압력, 즉 수직 배관(120)의 상단부의 압력을 증기압 이상으로 유지하는 역할을 담당할 수 있다.
다중의 다공 오리피스(220)는 메쉬부(210) 또는 수직 배관(120)에 연결되는 파이프의 내부에 파이프의 길이 방향을 따라 이격되어 다중으로 배치된 하나 이상의 오리피스 플레이트(221, 223)를 포함할 수 있다.
도 3은 도 1에 표시된 선 B-B의 단면도이고, 도 4는 도 1에 표시된 선 C-C의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 다중의 다공 오리피스(220)의 내부 일측에 마련된 제 1 오리피스 플레이트(221)는 파이프 직경 방향으로 배치되며, 제 1 오리피스 플레이트(221)의 테두리를 다중의 다공 오리피스(220)의 파이프의 내주면에 고정하고, 다공, 즉 복수의 제 1 오리피스 구멍(222)을 가질 수 있다.
도 4를 참조하면, 다중의 다공 오리피스(220)의 내부 타측에 마련된 제 2 오리피스 플레이트(223)는 제 1 오리피스 플레이트(221)와 평행한 방향 또는 파이프 직경 방향으로 배치되며, 제 2 오리피스 플레이트(223)의 테두리를 다중의 다공 오리피스(220)의 파이프의 내주면에 고정하고, 제 1 오리피스 구멍(222)에 대등하거나 상이한 크기의 다공, 즉 복수의 제 2 오리피스 구멍(224)을 가질 수 있다.
아울러, 제 1 오리피스 플레이트(221)와 제 2 오리피스 플레이트(223)의 사이에는 파이프의 직경 방향에 경사진 방향으로 형성된 제 3 오리피스 플레이트(227)이 더 개재되어 있을 수 있다.
제 3 오리피스 플레이트(227)도 다수의 오리피스 구멍을 형성하고 있을 수 있고, 제 3 오리피스 플레이트(227)가 경사지게 형성되어 액상화물과의 접촉면적을 증대시킴에 따라 압력강하 효율을 증가시킬 수 있다.
액상화물은 도 3 또는 도 4의 오리피스 구멍(222)들을 통과하거나 다중의 다공 오리피스(220)의 파이프 내주면 내지 오리피스 플레이트(221, 223)의 표면에 접촉함으로써 도 2의 메쉬부(210)에 비해 더욱 큰 압력강하를 유발시킬 수 있는 것이다.
오리피스 플레이트(221, 223)들의 개수와, 오리피스 플레이트(221, 223) 사이의 이격 거리, 오리피스 구멍(222, 224)들의 숫자 및 구멍 크기 등의 설계치는 정격 운전 조건에서의 유량 및 탱크 본체의 수위 변화에 따른 영향을 고려하여 정해질 수 있으므로 이에 한정되지 않을 수 있다.
특히, 선박(1)의 종류 또는 크기가 결정되면, 액상화물의 양역 또는 하역에 필요한 시간 및 양이 결정될 수 있고, 그에 대응하게 다중의 다공 오리피스(220)의 설계치가 VOC의 저감을 기대할 수 있는 범위 내에서 정해질 수 있다.
즉, 선박(1) 또는 호선의 변경에 따라 액상화물의 양역 또는 하역에 필요한 시간 및 양이 변경될 경우, 기존 설계치를 변경하여, 변경된 설계치를 갖는 다중의 다공 오리피스 및 압력용기로 기존 것을 교체하는 것에 따라 VOC의 저감 성능을 용이하게 조절할 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 압력강하모듈의 분해 사시도이다.
도 5를 참조하면, 압력강하모듈(200)의 압력용기(230)는 다중의 다공 오리피스(220)에 연결되기 위한 상부 결합공(231)을 갖는 상판(232)과, 상기 상판(232)의 상부 테두리에 대응한 크기(예: 직경)를 갖고, 상기 상판(232)의 상부 테두리에 연결되며, 다중의 다공 오리피스(220)의 파이프보다 큰 크기를 갖는 중공 몸체부(233)와, 상기 중공 몸체부(233)의 하부 테두리에 대응한 크기를 갖고, 상기 중공 몸체부(233)의 하부 테두리에 연결되며, 출구 배관, 다른 수직 배관 등에 연결되어 액상화물이 빠져나가기 위한 하부 결합공(234)을 갖는 하판(235)을 포함할 수 있다.
압력용기(230)는 압력용기(230)의 내부에서 발생되는 VOC의 증기압을 견딜 수 있는 재질, 치수를 가질 수 있고, 결합공(231, 234)들을 제외한 모든 부위가 밀폐되어 있으며, 안전 규정이 적용되는 세이프티 밸브 및 증기 처리 라인(239)이 더 마련되어 있을 수 있다. 증기 처리 라인(239)의 설치 위치는 선박에 따라 달라질 수 있으므로, 도 5와 같이 한정되지는 않는다.
유동 가이드(240)는 압력용기(230)의 중공 몸체부(233)의 상부 내주면으로부터 곡면 형상을 갖도록 압력용기(230)의 상판(232)의 저면에 연결된 가이드 단면(F)을 갖되, 상기 가이드 단면(F)이 중공 몸체부(233) 내부의 시작 지점으로부터 원주 방향으로 상기 시작 지점에 대해 이격되어 있는 끝 지점까지 연장되어 가이드 통로(242)를 형성할 수 있다.
여기서, 유동 가이드(240)는 상기 유동 가이드(240)의 시작 지점에서 상기 가이드 단면의 곡변과, 압력용기(230)의 내주면의 수직변 및, 압력용기(230)의 상판(232)의 저면의 수평변에 연결되어 가이드 통로(242)의 단부를 밀폐시키는 마감판(241)을 포함할 수 있다.
또한, 유동 가이드(240)의 끝 지점은 개구되어 있어서, 액상화물이 가이드 통로(242)을 따라 유동하여 자연스럽게 중공 몸체부(233)의 내주면 쪽으로 이동하고, 이때, 관성력 및 중력의 영향을 받아 하향 회전 유동이 시작될 수 있다.
유동 가이드(240)을 빠져나온 VOC가 저감된 액상화물은 관성력 및 중력에 의해 중공 몸체부(233)의 내주면을 따라 하향의 나선 유동을 하게 되며, 이때 발생되는 VOC의 증기도 압력용기(230)의 중심 부위 또는 중앙에 포집될 수 있다.
또한, 압력강하모듈(200)은 압력용기(230)의 내측 하부에 마련되며, 상기 압력용기의 내측 하부에 차오르는 액상화물을 혼합시키는 스테틱 믹서(238)(static mixer)를 더 포함할 수 있다.
스테틱 믹서(238)는 격자 구조로 마련되나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지 않으며, 압력용기(230)의 내주면을 따라 내려오는 액상화물과 압력용기(230)의 하부에서 차오르는 액상화물을 혼합시켜 액상화물을 원활하게 압력용기(230)의 밖으로 공급시킬 수 있는 구조라면 어떠한 것이 될 수 있을 것이다.
도 6은 도 1에 도시된 압력강하모듈의 수치해석을 통하여 확인한 압력 분포도이다.
도 6의 수치해석을 통하여 확인한 압력 분포를 살펴보면, 다중의 다공 오리피스 전단의 압력(예: static pressure)은 다중의 다공 오리피스의 설계치에 따라 원하는 압력으로 조절될 수 있다.
즉, 다중의 다공 오리피스를 통과하는 동안에 발생하는 압력 강하량이 높아지면 상단부의 압력이 증가하고, 다중의 다공 오리피스를 통과하는 동안에 발생하는 압력 강하량이 낮아지면 상단부의 압력이 감소할 수 있다.
만일, 일반적인 단일 오리피스를 통과하는 경우 압력이 급격이 감소하는 영역이 발생하여 해당 영역에서 플래싱(flashing) 현상이 많이 나타나 후류에서 캐비테이션(cavitation) 등의 현상이 발생할 수 있지만, 본 실시예의 다중의 다공 오리피스를 사용할 경우 압력강하가 여러 단에 나누어져 발생하므로 플래싱에 의한 기상 성분의 발생이 크게 또는 많이 이루어지지 않게 될 수 있다.
또한, 플래싱에 의해 VOC의 증기가 발생하더라도, 압력용기의 중앙 또는 중심부에 증기가 포집됨으로써, 캐비테이션 등의 부정적인 효과가 상당 부분 감소될 수 있다.
예컨대, 압력용기 내부의 압력이 원유의 증기압 이상으로 유지될 수 있음으로써, 추가적인 VOC의 증기의 발생이 억제될 수 있다.
또한, 압력용기에 포집되는 VOC의 기상 성분 또는 증기의 양이 증가할 경우 기 포집된 증기에 의해 압력용기의 압력이 더욱 증가하게 되어, 증기의 발생이 더욱 억제되거나, 유동하는 액상화물에 녹아 들어갈 수 있게 된다.
이하, 본 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 저감 장치의 작동 방법에 대하여 설명하고자 한다.
도 1을 참조하면, 상부 수평 배관(110)과 수직 배관(120)망을 통하여 이송된 유체인 액상화물은 메쉬부(210) 및 다중의 다공 오리피스(220)를 통과하게 된다.
이때, 메쉬부(210) 또는 다중의 다공 오리피스(220)를 통과하는 동안 압력강하가 발생될 수 있고, 압력용기(230)의 초입 위치에 유입될 수 있다.
이렇게 유입된 압력강하된 액상화물은 유동 가이드(240)를 통하여 수직방향의 유동이 압력용기(230)의 원주 방향의 속도성분을 가지게 되어서 회전유동을 시작할 수 있다.
한편, 다중의 다공 오리피스(220)를 통과하는 과정에서 발생할 수 있는 VOC의 증기는 압력용기(230)의 중앙에 포집될 수 있다.
이렇게 압력용기(230)의 중앙에 포집된 VOC의 증기는 압력용기(230)의 내압을 상승시킬 수 있다.
압력용기(230)의 내압이 상승할 경우 수직 배관(120)의 배압이 증가된다.
이렇게 수직 배관(120)의 배압이 상승할 경우, 수직 배관(120)의 전체 압력이 상승하므로 액상화물에서 VOC의 발생이 더욱 감소할 수 있다.
제 2 실시예
이 실시예에서 설명하는 본 발명의 휘발성 유기화합물 저감 장치는 복수의 압력강하모듈을 수직 배관에 배치하고 있는 것을 제외하고 제 1 실시예와 동일할 수 있다.　　 그러므로, 도 1 내지 도 7에서 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일하거나 유사한 도면부호가 부여될 것이며, 이것들에 대한 설명은 여기에서 생략될 것이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 저감 장치를 도시한 도면이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 VOC 저감 장치(100a)는 도 1 내지 도 6을 통해 상세히 설명한 바 있는 VOC 저감 장치 구성(100)의 압력강하모듈(200)과 동일한 구성 및 작용 효과를 가질 수 있는 다수의 압력강하모듈(200a, 200b)을 제공할 수 있다. 따라서, 이에 대한 상세한 설명은 반복을 피하기 위해 생략하기로 한다.
압력강하모듈(200a, 200b)은 수직 배관(120)을 따라 간격(G)을 두고 다수로 설치될 수 있다.
이러한 설치에 따라서, 제 1 실시예의 하나의 압력강하모듈(200)에서 압력강하를 급격히 감소시킬 때 발생할 수 있는 부정적인 영향과, 탱크 본체(10)에서의 액상화물 높이의 증가에 비례하여 육상 펌프의 수두가 증가될 수 있는 부정적인 영향을 감소시킬 수 있게 된다.
제 3 실시예
이 실시예에서 설명하는 본 발명의 휘발성 유기화합물 저감 장치는 압력강하모듈 주변에 설치된 우회라인 및 밸브를 제외하고 제 1 또는 제 2 실시예와 동일할 수 있다.　　 그러므로, 도 1 내지 도 8에서 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일하거나 유사한 도면부호가 부여될 것이며, 이것들에 대한 설명은 여기에서 생략될 것이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 저감 장치를 도시한 도면이다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 VOC 저감 장치(100b)는 도 1 내지 도 7을 통해 상세히 설명한 바 있는 VOC 저감 장치 구성(100, 100a)의 압력강하모듈(200, 200a, 200b)과 동일한 구성 및 작용 효과를 가질 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 반복을 피하기 위해 생략하기로 한다.
제 3 실시예의 특징을 살펴보면, 수직 배관(120)은 압력강하모듈(200)을 바이패스하는 우회라인(300)과, 그 우회라인(300)에 설치된 밸브(310)를 더 포함할 수 있다.
우회라인(300) 및 밸브(310)가 제 2 실시예에 적용될 경우, 각각의 도 7의 압력강하모듈(200a, 200b)을 바이패스하도록 각각 설치될 수 있다.
일반적으로 원유 운반선과 같은 선박(1)의 경우 동일한 배관망을 이용하여 양역 또는 하역을 수행할 수 있다.
만일, VOC의 발생을 감소하기 위하여 제 1 또는 제 2 실시예에서 제시한 압력강하모듈(200, 200a, 200b)으로 인해 과도한 육상 펌프의 수두 증가가 유발 될 경우, 우회라인(300) 및 밸브(310)는 액상화물 일부 또는 전부가 압력강하모듈(200, 200a, 200b)을 우회하여 유동할 수 있게 함으로써, 육상 펌프의 과도한 수두 증가를 방지할 수도 있다.
아울러, 본 실시예들은 앞서 설명한 바와 같이, 적어도 탱크 본체(10)의 외부로부터 액상화물이 유입되는 상부 수평 배관(110)과, 탱크 본체(10)의 내부 또는 외부에 수직으로 배치된 수직 배관(120)과, 수직 배관(120)의 하부에 연결되어 압력강하를 유발시키는 적어도 하나의 압력강하모듈(200, 200a, 200b)을 갖는 VOC 저감 장치(100, 100a, 100b)가 설치되는 액상화물 저장 탱크도 제공할 수 있다.
이때, 액상화물 저장 탱크의 압력강하모듈(200, 200a, 200b)은 액상화물을 공급받는 수직 배관(120)과 연결되며, 액상화물의 압력강하를 유발시키는 메쉬부(210); 메쉬부(210)에 관통하게 연결되는 다중의 다공 오리피스(220); 다중의 다공 오리피스(220)로부터 압력강하된 액상화물을 공급받고, 액상화물의 수직방향의 유동이 원주 방향의 속도성분을 가지도록 유동시키는 유동 가이드(240)를 내장하고 있고, 액상화물이 다중의 다공 오리피스(220)를 통과할 때 발생되는 VOC의 증기를 포집하도록, 상기 수직 배관(120)보다 큰 직경을 갖는 압력용기(230)를 가질 수 있다.
이렇게 상술된 VOC 저감 장치 또는 VOC 저감 장치를 갖는 액상화물 저장 탱크는 실시예 상호간에 기술적 상호관련성이 있으며, 또한 동일하거나 상응하는 기술적 특징을 가지고 있으며, 종래 기술의 문제를 동일 기술적 사상으로 해결하고 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
1 : 선박 10 : 탱크 본체
100, 100a, 100b : VOC 저감 장치 110 : 상부 수평 배관
120 : 수직 배관 130 : 출구 배관
200, 200a, 200b : 압력강하모듈 210 : 메쉬부
220 : 다중의 다공 오리피스 230 : 압력용기
240 : 유동 가이드

Claims (9)

  1. 선박의 탱크 본체의 외부에 수평으로 배치된 상부 수평 배관;
    상기 상부 수평 배관과 연결되며, 탱크 본체의 내부에 수직으로 배치된 수직 배관;
    상기 수직 배관의 단부에 설치된 출구 배관; 및
    상기 수직 배관과 상기 출구 배관 사이에 연결되며, 다중의 다공 오리피스(multi-stage multi-hole orifice)를 포함하여 압력강하를 유발하는 압력강하모듈을 포함하며,
    상기 압력강하모듈은,
    상기 수직 배관에 연결된 다중의 다공 오리피스;
    상기 다중의 다공 오리피스의 하부에 연결되며 상기 수직 배관보다 큰 크기를 가지는 압력용기; 및
    상기 다중의 다공 오리피스 후단에서 회전 유동을 형성해주도록 상기 압력용기의 내부에 설치된 유동 가이드;
    를 포함하는 휘발성 유기화합물 저감 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력강하모듈은,
    상기 수직 배관과 상기 다중의 다공 오리피스 사이에 배치된 메쉬부를 더 포함하며,
    상기 메쉬부는,
    상기 메쉬부의 파이프의 내부에 다단으로 적층 설치된 하나 이상의 메쉬를 포함하는
    휘발성 유기화합물 저감 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력강하모듈은,
    상기 압력용기의 내측 하부에 마련되며, 상기 압력용기의 내측 하부에 차오르는 액상화물을 혼합시키는 스테틱 믹서(static mixer)를 더 포함하는
    휘발성 유기화합물 저감 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력용기는,
    상기 다중의 다공 오리피스에 연결되기 위한 상부 결합공을 갖는 상판;
    상기 상판의 상부 테두리에 대응한 크기를 갖고, 상기 상판의 상부 테두리에 연결되며, 상기 다중의 다공 오리피스의 파이프보다 큰 크기를 갖는 중공 몸체부; 및
    상기 중공 몸체부의 하부 테두리에 대응한 크기를 갖고, 상기 중공 몸체부의 하부 테두리에 연결되며, 액상화물이 빠져나가는 하부 결합공을 갖는 하판을 포함하는
    휘발성 유기화합물 저감 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 유동 가이드는,
    상기 중공 몸체부의 상부 내주면으로부터 곡면 형상을 갖도록 상기 상판의 저면에 연결된 가이드 단면을 갖되, 상기 가이드 단면이 상기 중공 몸체부 내부의 시작 지점으로부터 원주 방향으로 상기 시작 지점에 이격되어 있는 끝 지점까지 연장되어 가이드 통로를 형성하는 것을 특징으로 하는
    휘발성 유기화합물 저감 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유동 가이드는,
    상기 유동 가이드의 시작 지점에서 상기 가이드 단면의 곡변과, 상기 압력용기의 내주면의 수직변 및, 상기 압력용기의 상판의 저면의 수평변에 연결되어 상기 가이드 통로의 단부를 밀폐시키는 마감판을 포함하는
    휘발성 유기화합물 저감 장치.
  8. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 내지 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력강하모듈은,
    상기 수직 배관을 따라 간격을 두고 다수로 설치되는
    휘발성 유기화합물 저감 장치.
  9. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 내지 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 수직 배관은,
    상기 압력강하모듈을 바이패스하는 우회라인; 및
    상기 우회라인에 설치된 밸브를 포함하는
    휘발성 유기화합물 저감 장치.
KR1020120049163A 2012-05-09 2012-05-09 휘발성 유기화합물 저감 장치 KR101444295B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120049163A KR101444295B1 (ko) 2012-05-09 2012-05-09 휘발성 유기화합물 저감 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120049163A KR101444295B1 (ko) 2012-05-09 2012-05-09 휘발성 유기화합물 저감 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130125551A KR20130125551A (ko) 2013-11-19
KR101444295B1 true KR101444295B1 (ko) 2014-09-30

Family

ID=49853926

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120049163A KR101444295B1 (ko) 2012-05-09 2012-05-09 휘발성 유기화합물 저감 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101444295B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102601309B1 (ko) * 2016-11-30 2023-11-13 한화오션 주식회사 액체화물창의 펌프타워용 배출관 연결장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0741197U (ja) * 1993-12-24 1995-07-21 川崎重工業株式会社 液体貯蔵タンクの受入装置
JPH09119600A (ja) * 1995-10-26 1997-05-06 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 低温液化ガスタンクのボイルオフガス巻込防止装置
JPH09210298A (ja) * 1996-02-02 1997-08-12 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 低温液化ガスタンクのボイルオフガス巻込防止装置
JPH1061894A (ja) * 1996-08-14 1998-03-06 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 低温液化ガスタンクの液受入れ構造

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0741197U (ja) * 1993-12-24 1995-07-21 川崎重工業株式会社 液体貯蔵タンクの受入装置
JPH09119600A (ja) * 1995-10-26 1997-05-06 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 低温液化ガスタンクのボイルオフガス巻込防止装置
JPH09210298A (ja) * 1996-02-02 1997-08-12 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 低温液化ガスタンクのボイルオフガス巻込防止装置
JPH1061894A (ja) * 1996-08-14 1998-03-06 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 低温液化ガスタンクの液受入れ構造

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130125551A (ko) 2013-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2469765C2 (ru) Контактор с разделенным потоком
CA2886398C (en) Decreasing maldistribution in separation towers
US20130343961A1 (en) Apparatus for Retaining Solid Material in a Radial Flow Reactor and Method of Making
JP2005511425A (ja) 荷積柱を用いる方法および装置
KR20140108688A (ko) 접촉 및 분리 칼럼과 트레이
KR101444295B1 (ko) 휘발성 유기화합물 저감 장치
JP4678602B2 (ja) 液相および気相の混合分配方法
US9266079B2 (en) Apparatus for retaining solid material in a radial flow reactor and method of making
US10434438B2 (en) Fluid contact tray particularly for the use in an offshore fractionation column
KR101291357B1 (ko) 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치
KR101444380B1 (ko) 오일 적하 장치 및 이를 구비한 오일 운반선
KR101465685B1 (ko) 오일 적하 장치 및 이를 구비한 오일 운반선
KR101444296B1 (ko) Ｖｏｃ 저감 장치
EP2902310B1 (en) Oil loading device and oil carrier provided with same
KR101655442B1 (ko) 흐름을 분배하기 위한 장치
KR102171080B1 (ko) 휘발성유기화합물 응축 및 회수 시스템
KR101278912B1 (ko) 유류운반선내 ｖｏｃ 저감장치용 압력조절밸브
KR101342468B1 (ko) 휘발성유기화합물 저감장치
US11298669B2 (en) Scale collection device for downflow reactors
AU2018217264A1 (en) Split flow contactor
CA3085932A1 (en) Scale collection device for downflow reactors

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180903

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190829

Year of fee payment: 6