KR101567865B1 - Ｖｏｃ 회수를 위한 이젝터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 VOC 회수를 위한 이젝터에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 VOC와 원유의 혼합으로 인해 발생되는 버블을 버블브레이커에 의해 작은 크기의 버블로 분쇄함으로써 VOC와 원유의 혼합 특성을 개선할 수 있고, 이로 인해 VOC의 액화 및 회수를 촉진시킬 수 있으며, 버블브레이커 끝단의 교란유도부에 의해 VOC와 원유의 혼합물 유동을 교란시킴으로써 VOC의 회수율을 높일 수 있는 VOC 회수를 위한 이젝터에 관한 것이다.
본 발명에 따른 VOC 회수를 위한 이젝터는 원유와 VOC 중 어느 하나의 유체가 유입되는 유입구가 마련되고, 유체의 혼합물이 배출되는 배출구가 마련되는 이젝터본체; 상기 이젝터본체의 내부공간으로 상기 원유와 상기 VOC 중 다른 하나의 유체가 분사되도록 설치되는 이젝터노즐; 및 상기 이젝터본체의 배출구 측에 마련되고, 배출되는 유체의 혼합물에 존재하는 버블이 분쇄되도록 스트레이너 구조로 이루어지는 버블브레이커를 포함한다.

Description

ＶＯＣ 회수를 위한 이젝터{Ejector for VOC recovery}
본 발명은 VOC 회수를 위한 이젝터에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 VOC와 원유의 혼합 특성을 개선하여, VOC의 액화 및 회수를 촉진시킬 수 있도록 구성된 VOC 회수를 위한 이젝터에 관한 것이다.
일반적으로 원유 운반선(oil tanker)은 해상을 통해서 생산지에서 채굴된 원유를 원유 저장탱크에 선적하여 소비처까지 운송하는 선박을 말한다. 원유 운반선의 원유 저장탱크에는 원유로부터 휘발성 유기 화합물(Volatile Organic Compound; 이하, 'VOC'라 함)이 발생하게 되는데, 이러한 VOC에는 인체에 유해할 뿐만 아니라 환경 오염을 유발하는 물질 등의 다양한 유기 화합물을 포함함으로써 대기 중으로 배출시 대기 오염을 유발하게 된다. 또한 원유 저장탱크로부터 VOC를 대기 중으로 배출할 경우, 이에 해당하는 양만큼의 원유 손실이 발생된다.
이러한 단점을 해결하기 위하여, 원유 저장탱크로부터 발생되는 VOC를 액상으로 응축시켜서 원유 저장탱크에 회수할 필요가 있는데, 이를 위해 VOC를 흡입하기 위한 장치로서 벤츄리관을 이용한 애뉼러 타입(annular type) 이젝터 또는 노즐을 이용한 센터 드라이브(center drive) 이젝터가 주로 이용되고 있다.
종래의 VOC 회수 시스템에 대한 기술로는 한국공개특허 제10-2013-0117359호의 휘발성 유기화합물 응축 시스템이 있다. 이는 원유 저장소의 하부로부터 인출되어 상기 원유 저장소의 하부로 다시 연결되는 원유 이송라인; 상기 원유 이송라인에 설치된 제 1 유량제어 밸브; 상기 제 1 유량제어 밸브 후단의 상기 원유 이송라인에 설치된 혼합기; 이젝터가 설치되고, 상기 원유 이송라인의 제 1 유량제어 밸브 전단에서 분기되어 상기 혼합기에 연결된 혼합라인; 상기 원유 저장소의 상부로부터 인출되어 상기 이젝터에 연결되는 제 1 휘발성 유기화합물 이송라인; 및 상기 제 1 휘발성 유기화합물 이송라인에 순차적으로 설치된 가압기, 냉각기 및 압력용기를 포함한다. 여기서 이젝터는 제 1 휘발성 유기화합물 이송라인을 통하여 가압된 휘발성 유기화합물을 구동력으로 하여 상기 원유를 상기 원유 저장소에서 상기 이젝터로 흡입하는 역할을 수행하며 동시에 상기 원유와 휘발성 유기화합물을 혼합하는 역할을 수행한다.
그러나 종래 기술은 이젝터에 의해 VOC와 원유가 혼합시, 이들의 혼합물 내에 버블이 발생하여 기액 혼합을 어렵게 하고, 이로 인해 VOC의 회수 효율을 저하시키는 문제점을 가지고 있었다. 이와 같은 문제점은 상기한 종래 기술 뿐만 아니라 VOC 회수 시스템에 VOC의 펌핑 내지 액화를 위해 사용되는 모든 이젝터에도 마찬가지로 적용된다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, VOC와 원유의 혼합으로 인해 발생되는 버블을 작은 크기의 버블로 분쇄함으로써 VOC와 원유의 혼합 특성을 개선하여, VOC의 액화 및 회수를 촉진시키도록 하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 원유와 VOC 중 어느 하나의 유체가 유입되는 유입구가 마련되고, 유체의 혼합물이 배출되는 배출구가 마련되는 이젝터본체; 상기 이젝터본체의 내부공간으로 상기 원유와 상기 VOC 중 다른 하나의 유체가 분사되도록 설치되는 이젝터노즐; 및 상기 이젝터본체의 배출구 측에 마련되고, 배출되는 유체의 혼합물에 존재하는 버블이 분쇄되도록 스트레이너 구조로 이루어지는 버블브레이커를 포함하는 VOC 회수를 위한 이젝터가 제공된다.
상기 버블브레이커는 다수의 통과홀이 배열되는 다공 구조로 이루어질 수 있다.
상기 버블브레이커의 끝단에 상기 유체의 혼합물 유동을 교란시키도록 경사지게 다수로 돌출 형성되는 교란유도돌기를 더 포함할 수 있다.
상기 버블브레이커는 상기 통과홀이 사각형 단면을 가지고서 격자형태로 배열되도록 형성되고, 상기 교란유도돌기는 상기 통과홀 사이에 위치하도록 돌출 형성됨으로써 다수의 열을 이루되, 인접하는 열이 오무려지거나 벌려지도록 서로 반대되는 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.
상기 교란유도돌기는 상기 다수의 열이 배열되는 방향을 따라서 지그재그로 배치되도록 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 원유와 VOC가 둘 중 어느 하나의 분사압력에 의해 서로 혼합되어 배출되는 이젝터본체의 배출구 측에 버블브레이커가 마련되고, 상기 버블브레이커는 상기 배출구로부터 배출되는 유체의 혼합물에 존재하는 버블이 충돌하여 분쇄되도록 하는 VOC 회수를 위한 이젝터가 제공된다.
상기 배출구로부터 배출되는 유체 혼합물의 유동을 교란시키도록 상기 버블브레이커의 끝단에 마련되는 교란유도부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, VOC와 원유의 혼합으로 인해 발생되는 버블을 버블브레이커에 의해 작은 크기의 버블로 분쇄함으로써 VOC와 원유의 혼합 특성을 개선할 수 있고, 이로 인해 VOC의 액화 및 회수를 촉진시킬 수 있으며, 버블브레이커 끝단의 교란유도부에 의해 VOC와 원유의 혼합물 유동을 교란시킴으로써 VOC의 회수율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 VOC 회수를 위한 이젝터를 도시한 측단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 VOC 회수를 위한 이젝터의 버블브레이커를 도시한 사시도.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시례에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 하기 실시례는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 VOC 회수를 위한 이젝터를 도시한 측단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시례에 따른 VOC 회수를 위한 이젝터(100)는 원유와 VOC가 둘 중 어느 하나의 분사압력에 의해 서로 혼합되어 배출되는 이젝터본체(110)의 배출구(112) 측에 버블브레이커(bubble breaker; 130)가 마련되는데, 버블브레이커(130)는 배출구(112)로부터 배출되는 유체의 혼합물에 존재하는 버블이 충돌하여 분쇄되도록 하며, 이를 위해 일례로 이젝터본체(110), 이젝터노즐(120) 그리고 버블브레이커(130)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시례에 따른 VOC 회수를 위한 이젝터(100)는 예컨대 원유 운반선의 원유 저장탱크로부터 발생되는 VOC(Volatile Organic Compound)를 원유와의 혼합에 의해 응축시켜서 회수하는 시스템에 설치될 수 있고, 원유 운반선 뿐만 아니라, 원유로부터 발생되는 VOC를 회수하기 위한 모든 시스템에 사용될 수 있으며, 응축 및 회수 효율을 고려하여, 일례로 VOC와 원유의 혼합에 의한 기액 혼합물이 원유 저장탱크의 기저부로 유입되기 직전 배관에 설치될 수 있다.
이젝터본체(110)는 원유와 VOC 중 어느 하나의 유체가 유입되는 유입구(111)가 마련되고, 유체의 혼합물, 즉 원유와 VOC의 혼합물이 배출되는 배출구(112)가 마련되는데, 일례로 유입구(111)와 배출구(112)가 양단에 각각 형성되는 중공부재로 이루어질 수 있고, 내부공간(113)에 이젝터노즐(120)이 연결되기 위한 목부(114)가 형성될 수 있다. 여기서 목부(114)는 이젝터본체(110)의 내부공간에서 직경이 감소되는 부분으로서, 통과하는 유체의 유속을 증가시키도록 한다.
이젝터노즐(120)은 이젝터본체(110)의 내부공간(113)으로 원유와 VOC 중 다른 하나의 유체가 분사되도록 설치되며, 이젝터본체(110)의 목부(114)에 유체를 분사하도록 연결될 수 있다. 따라서 펌프나 압축기에 의해 이젝터노즐(120)을 통해서 이젝터본체(110) 내에 VOC를 고속으로 분사함으로써 유입구(111)를 통해서 유입되는 원유와 혼합되어 배출구(112)를 통해서 배출되도록 하거나, 이젝터노즐(120)을 통해서 이젝터본체(110) 내에 원유를 고속으로 분사하여 유입구(111)를 통해서 유입되는 VOC와 혼합하여 배출구(112)를 통해서 배출되도록 할 수 있으며, 이러한 고압의 분사력에 의해 VOC와 원유의 혼합물이 배출되기 위한 펌핑력을 제공할 수도 있다.
버블브레이커(130)는 이젝터본체(110)의 배출구(112) 측에 마련되고, 배출되는 유체의 혼합물에 존재하는 버블이 분쇄되도록 스트레이너(strainer) 구조로 이루어질 수 있으며, 예컨대 본 실시례에서처럼 다수의 통과홀이 배열되는 다공 구조로 이루어질 수 있으며, 이젝터본체(110)의 배출구(111) 내측에 마련될 수 있다. 여기서 다공 구조는 이젝터본체(110)와는 별개로 제작되어 이젝터본체(110) 내에 장착되는 부재에 의해 제공되는 구조일 수 있고, 이 경우 홀이 정형 또는 비정형적으로 형성되는 다공성 재질의 부재나 다공을 의도대로 형성시킨 부재를 비롯하여, 메쉬부재, 천공패널 등이 포함될 수 있으며, 이와 달리 이젝터본체(110)와 일체를 이루도록 다공을 가진 구조로 제작될 수도 있다.
버블레이커(130)는 본 실시례에서처럼 통과홀(131)이 사각형 단면을 가지고서 격자형태로 배열되도록 형성될 수 있으며, 이 밖에도 삼각형 배열 구조, 허니컴 구조를 비롯하여 다양한 형태의 배열 구조로 이루어질 수 있고, 교란유도부(140)가 마련될 수 있다.
교란유도부(140)는 이젝터본체(110)의 배출구(112)로부터 배출되는 유체 혼합물의 유동을 교란시키도록 버블브레이커(130)의 끝단에 마련될 수 있는데, 일례로 본 실시례에서처럼 버블브레이커(130)의 끝단에 유체의 혼합물 유동을 교란시키도록 경사지게 다수로 돌출 형성되는 교란유도돌기(141,142)를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 교란유도돌기(141,142)는 이젝터본체(110)의 배출구(112) 끝단에 유체의 혼합물이 배출되는 방향을 기준으로 경사지도록 형성될 수 있고, 본 실시례에서처럼 통과홀(131) 사이에 위치하도록 돌출 형성됨으로써 다수의 열을 이루되, 인접하는 열이 오무려지거나 벌려지도록 서로 반대되는 방향으로 경사지게 형성될 수 있다. 따라서 교란유도돌기(141,142)는 통과홀(131) 사이에 위치하도록 형성되어 열을 이루되, 통과홀(131)의 열과 열 사이에 위치함으로써 다수의 열을 이루게 되는데, 인접하는 열을 각각 이루는 교란유도돌기(141,142)가 서로 반대되는 방향으로 경사지게 형성됨으로써 "
Figure 112013104961289-pat00001
"자 또는 "
Figure 112013104961289-pat00002
"자 형태로 형성될 수 있다. 또한 교란유도돌기(141,142)는 본 실시례에서처럼 다수의 열이 배열되는 방향을 따라서 지그재그로 배치되도록 형성될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 VOC 회수를 위한 이젝터의 작용을 설명하기로 한다.
헨리의 법칙(Henry's law)에 따르면 버블의 크기가 작을수록 접촉면적이 넓어져 물질전달률이 개선된다. 이러한 법칙에 착안하여 이젝터(100) 후단부에 장애물로서의 역할을 하는 버블브레이커(130)를 마련함으로써 원유의 저장탱크로부터 회수되는 VOC와 원유의 혼합물이 이젝터(100)를 통과시, 이에 존재하는 버블을 작은 버블로 분쇄함으로써 VOC와 원유의 혼합물이 원유 저장탱크의 기저부로 유입시 물질전달률을 높여서 VOC의 액화를 촉진시키도록 한다.
또한 버블브레이커(130) 끝단의 교란유도부(140)에 의해 VOC와 원유의 혼합물 유동을 교란시킴으로써 VOC의 회수율을 높일 수 있다.
본 발명은 상기 실시례에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
110 : 이젝터본체 111 : 유입구
112 : 배출구 113 : 내부공간
114 : 목부 120 : 이젝터노즐
130 : 버블브레이커 131 : 통과홀
140 : 교란유도부 141,142 : 교란유도부

Claims (7)

  1. 원유와 VOC 중 어느 하나의 유체가 유입되는 유입구가 마련되고, 유체의 혼합물이 배출되는 배출구가 마련되는 이젝터본체;
    상기 이젝터본체의 내부공간으로 상기 원유와 상기 VOC 중 다른 하나의 유체가 분사되도록 설치되는 이젝터노즐; 및
    상기 이젝터본체의 배출구 측에 마련되고, 배출되는 유체의 혼합물에 존재하는 버블이 분쇄되도록 스트레이너 구조로 이루어지는 버블브레이커를 포함하며,
    상기 버블브레이커의 끝단에 상기 유체의 혼합물 유동을 교란시키도록 경사지게 다수로 돌출 형성되는 교란유도돌기를 더 포함하는,
    VOC 회수를 위한 이젝터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 버블브레이커는,
    다수의 통과홀이 배열되는 다공 구조로 이루어지는, VOC 회수를 위한 이젝터.
  3. 삭제
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 버블브레이커는,
    상기 다수의 통과홀이 사각형 단면을 가지고서 격자형태로 배열되도록 형성되고,
    상기 교란유도돌기는,
    상기 다수의 통과홀 사이에 위치하도록 돌출 형성됨으로써 다수의 열을 이루되, 인접하는 열이 오무려지거나 벌려지도록 서로 반대되는 방향으로 경사지게 형성되는, VOC 회수를 위한 이젝터.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 교란유도돌기는,
    상기 다수의 열이 배열되는 방향을 따라서 지그재그로 배치되도록 형성되는, VOC 회수를 위한 이젝터.
  6. 원유와 VOC가 둘 중 어느 하나의 분사압력에 의해 서로 혼합되어 배출되는 이젝터본체의 배출구 측에 버블브레이커가 마련되고,
    상기 버블브레이커는,
    상기 배출구로부터 배출되는 유체의 혼합물에 존재하는 버블이 충돌하여 분쇄되도록 하며,
    상기 배출구로부터 배출되는 유체 혼합물의 유동을 교란시키도록 상기 버블브레이커의 끝단에 마련되는 교란유도부를 더 포함하는,
    VOC 회수를 위한 이젝터.
  7. 삭제
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