KR101635076B1 - 탈포 장치 및 이를 포함하는 기액 분리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 탈포 장치는, 기포가 포함된 액체를 저장하는 저장 용기, 상기 저장 용기의 내측벽을 따라 형성되는 그물망 구조를 구비하는 메쉬부, 상기 액체를 유동시켜 유동된 상기 액체가 상기 그물망 구조를 통과할 수 있도록 상기 메쉬부의 하부에 구비되어 상기 그물망 구조를 따라 회전 가능하게 구비되는 회전 블레이드, 상기 회전 블레이드를 지지하며 상기 저장 용기의 외부로 연장 형성되는 회전축 및 상기 회전축을 회전시켜 상기 회전 블레이드를 회전시키는 구동부를 포함한다.

Description

탈포 장치 및 이를 포함하는 기액 분리 장치{DEFORAMING DEVICE AND LIQUID-GAS SEPERATOR USING THE SAME}

본 발명은 탈포 장치 및 이를 포함하는 기액 분리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액체와 가스가 혼합된 혼합 유체에서 액체와 가스를 분리하는 과정에서 액체 내에 포함된 기포를 추출하는 탈포 장치 및 이를 포함하는 기액 분리 장치에 관한 것이다.

저류층에서 생산된 유체 내에는 오일, 물, 가스 등이 다양한 비율로 구성되어 있다. 저류층에서 생산된 혼합 유체로부터 가스 및 오일을 분리하기 위해 1차적인 분리 공정이 이루어진다.

도 1은 종래의 기액 분리 장치를 간략히 도시한 도면으로서, 도 1을 참고하여 1차 분리 공정에 대해 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 기액 분리 장치(1)는 상부에 가스 추출구가 형성되고 하부에 액체 추출구가 형성된 저장 용기(10)를 구비한다. 저장 용기(10) 내로 저류층에서 생산된 혼합 유체가 유입되고, 유입된 혼합 유체는 비중 차이에 의해 가스와 액체(21)로 분류된다.

분류된 가스는 저장 용기(10) 상부의 가스 추출구를 통해 수집되고, 분류된 액체(21)는 하부의 액체 추출구를 통해 수집된다.

액체 추출구에는 액체 추출구의 개방을 조절하는 밸브가 구비되어 혼합 유체를 가스와 액체로 분리하는 과정 중에는 액체 추출구를 폐쇄하고, 분리가 완료된 액체를 수집하는 경우에는 액체 추출구를 개방한다.

그러나, 혼합 유체를 가스와 액체의 비중 차이를 이용해 분리하는 과정은 상당한 시간이 소요된다. 이는 어느 정도 가스와 액체(21)가 분류된 이후에도 액체(21) 내에 가스 기포(22)가 존재하고 있고, 가스 기포(22)들이 액체 표면까지 상승하여 가스로 분류되는데 상당한 시간이 필요하기 때문이다.

이렇게 액체(21) 내의 가스 기포(22)가 액체 표면까지 상승하는데 소요되는 시간은 천차 만별이며, 가스 기포(22)가 제거된 액체(21)를 분류하기 위해서 통상 유지 시간이라고 알려진 시간 동안 액체(21)를 저장 용기(10) 내에 정체시켜야 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 액체 내의 가스 기포를 단시간 내에 추출할 수 있는 탈포 장치 및 이를 포함하는 기액 분리 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 탈포 장치는, 기포가 포함된 액체를 저장하는 저장 용기, 상기 저장 용기의 내측벽을 따라 형성되는 그물망 구조를 구비하는 메쉬부, 상기 액체를 유동시켜 유동된 상기 액체가 상기 그물망 구조를 통과할 수 있도록 상기 메쉬부의 하부에 구비되어 상기 그물망 구조를 따라 회전 가능하게 구비되는 회전 블레이드, 상기 회전 블레이드를 지지하며 상기 저장 용기의 외부로 연장 형성되는 회전축 및 상기 회전축을 회전시켜 상기 회전 블레이드를 회전시키는 구동부를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 메쉬부는 복수 개의 상기 그물망 구조가 적층될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 회전 블레이드는 상기 회전축을 따라 복수 개가 구비되고, 상기 복수 개의 회전 블레이드는 상기 적층된 복수 개의 상기 그물망 구조 사이마다 개재될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 적층된 복수 개의 그물망 구조 중, 최상층의 그물망 구조의 하부에 위치하는 그물망 구조는 상기 회전축이 통과하는 관통홀이 형성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 회전 블레이드는 상기 액체를 상기 메쉬부로 안내하도록 회전 방향에 대해 경사지도록 형성된 경사면을 포함할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 기액 분리 장치는, 액체와 가스가 혼합된 혼합 유체에서 액체와 가스를 분리하는 기액 분리 장치에 있어서, 상기 혼합 유체를 저장하며, 상기 혼합 유체로부터 분리된 가스가 추출되는 제1 추출구와 상기 혼합 유체로부터 분리된 액체가 추출되는 제2 추출구를 포함하는 저장 용기 및 상기 저장 용기 내의 상기 액체 중에 포함된 기포의 추출을 촉진하는 탈포 장치를 포함하며, 상기 탈포 장치는, 상기 저장 용기의 내측벽을 따라 형성되는 그물망 구조를 구비하는 메쉬부, 상기 저장 용기 내의 상기 액체를 유동시켜 유동된 상기 액체가 상기 그물망 구조를 통과할 수 있도록 상기 메쉬부의 하부에 구비되어 상기 그물망 구조를 따라 회전 가능하게 구비되는 회전 블레이드, 상기 회전 블레이드를 지지하며 상기 저장 용기의 외부로 연장 형성되는 회전축 및 상기 회전축을 회전시켜 상기 회전 블레이드를 회전시키는 구동부를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 메쉬부는 복수 개의 상기 그물망 구조가 적층될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 회전 블레이드는 상기 회전축을 따라 복수 개가 구비되고, 상기 복수 개의 회전 블레이드는 상기 적층된 복수 개의 상기 그물망 구조 사이마다 개재될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 적층된 복수 개의 그물망 구조 중, 최상층의 그물망 구조의 하부에 위치하는 그물망 구조는 상기 회전축이 통과하는 관통홀이 형성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 회전 블레이드는 상기 액체를 상기 메쉬부로 안내하도록 회전 방향에 대해 경사지도록 형성된 경사면을 포함할 수 있다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.

액체 내에 포함된 가스 기포를 단시간 내에 추출할 수 있어, 액체를 기액 분리 장치 내의 저장 용기에 정체시켜야 하는 유지 시간을 최소화할 수 있고, 그 결과 저류층에서 생산된 혼합 유체로부터 가스 및 오일을 분리하는 공정에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 종래의 기액 분리 장치를 간략히 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기액 분리 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기액 분리 장치의 메쉬부를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기액 분리 장치의 회전 블레이드를 도시한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 또한 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 기액 분리 장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대하여 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기액 분리 장치를 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 기액 분리 장치(100)는 저장 용기(110)와 탈포 장치(120, 130, 135, 136, 137)를 포함한다.

저장 용기(110)는 저류층에서 생산된 혼합 유체가 유입된 후 일정 시간 동안 체류하는 용기로서, 내부에는 혼합 유체가 저장되는 공간이 형성되고, 상부에는 혼합 유체로부터 분리된 가스가 추출되는 제1 추출구(111)가 형성되며, 하부에는 혼합 유체로부터 분리된 액체가 추출되는 제2 추출구(112)와 후술하는 회전축(135)이 통과하는 홀이 형성된다. 제2 추출구(112)에는 제2 추출구(112)를 개폐하는 밸브(113)가 구비된다.

한편, 탈포 장치는 메쉬부(120), 회전 블레이드(130), 회전축(135), 실링부(136) 및 구동부(137)을 포함한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기액 분리 장치의 메쉬부를 도시한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 메쉬부(120)는 저장 용기(110)의 내측에 대략 수평하게 설치되며, 제1 지지링(121), 제2 지지링(123) 및 그물망 구조(122)를 포함할 수 있다.

제1 지지링(121)은 저장 용기(110)의 내측벽에 고정되는 링으로서, 메쉬부(120)가 저장 용기(110)의 내측벽 상에 설치되도록 메쉬부(120)를 지지한다.

제2 지지링(123)은 제1 지지링(121)보다 작은 직경으로 형성되어 제1 지지링(121)과 동심을 이루도록 제1 지지링(121)과 동일 평면 상에 구비된다. 제2 지지링(123)의 내측으로 형성되는 관통홀(124)은 후술하는 회전축(135)이 위치하기 위한 공간이다.

그물망 구조(122)는 제1 지지링(121)과 제2 지지링(123) 사이에 구비되며, 일단과 타단이 모두 제1 지지링(121)에 고정되는 와이어와 일단은 제1 지지링(121)에 고정되고 타단은 제2 지지링(123)에 고정되는 와이어가 격자 형상으로 배치된다.

메쉬부(120)는 저장 용기(110) 내에 저장된 액체(21)가 그물망 구조(122)를 상하로 통과할 때 액체 내에 포함된 가스 기포의 발생을 촉진한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 메쉬부(120)는 복수 개의 그물망 구조(122)가 일정 간격으로 적층되도록 형성될 수 있다. 적층된 그물망 구조(122)는 저장 용기(110) 내에 저장된 액체의 하부에서부터 상부까지 액체(21) 내에 포함된 가스 기포의 발생을 동시에 촉진할 수 있다.

복수 개의 그물망 구조(122)가 일정 간격으로 적층되는 경우, 회전축(135)이 복수 개의 그물망 구조(122)를 통과할 수 있도록 제2 지지링(123)의 내측으로 형성되는 관통홀(124)이 일직선 상에 위치하도록 적층됨이 바람직하다.

한편, 회전축(135)은 복수 개의 그물망 구조(122) 중 최상층에 위치하는 그물망 구조를 통과하지 않도록 구비될 수 있으며, 이 경우에는 복수 개의 그물망 구조(122) 중 최상층에 위치하는 그물망 구조에는 제2 지지링(123)이 구비되지 않을 수 있다. 따라서, 최상층의 그물망 구조는 일단과 타단이 모두 제1 지지링(121)에 고정되는 와이어만으로 격자 형상을 이룰 수 있다.

한편, 그물망 구조(122)의 하부에는 회전 블레이드(130)가 구비될 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기액 분리 장치의 회전 블레이드를 도시한 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 회전 블레이드(130)는 회전축(135)으로부터 수평 방향으로 연장 형성되며, 복수 개의 회전 블레이드(130)는 회전축(135)을 중심으로 방사형으로 구비될 수 있다.

회전 블레이드(130)는 일방향으로 회전하며 저장 용기(110) 내에 체류하는 액체(21)가 그물망 구조(122)를 상하로 통과할 수 있도록 액체(21)를 유동시킨다.

회전 블레이드(130)가 그물망 구조(122)의 하부에서 회전하며 액체(21)를 그물망 구조(122)로 상승시킬 수 있도록, 회전 블레이드(130)는 회전 방향에 대해 상향 경사지도록 형성된 경사면(131)을 포함할 수 있다.

도 4에는 회전 블레이드(130)의 한 실시예로서, 회전축(135)을 중심으로 방사형으로 구비된 복수 개의 블레이드를 예시하였으나, 다른 실시예로서, 일면에 복수 개의 돌출된 경사면이 형성된 원판형의 플레이트가 사용될 수도 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 메쉬부(120)가 일정 간격으로 적층되는 복수 개의 그물망 구조(122)를 포함하는 경우에는, 회전 블레이드(130) 역시 각 그물망 구조(122)의 하부마다 구비되어 적층된 복수 개의 그물망 구조(122) 사이마다 개재될 수 있다.

한편, 회전축(135)은 회전 블레이드(130)를 지지하며 저장 용기(110)의 외부로 연장 형성된다. 전술한 바와 같이, 메쉬부(120)가 일정 간격으로 적층되는 복수 개의 그물망 구조(122)를 포함하는 경우에, 회전축(135)은 적층된 각 그물망 구조(122)의 제2 지지링(123)의 내측으로 형성되는 관통홀(124)을 통해 복수 개의 그물망 구조(122)를 통과할 수 있다.

저장 용기(110)의 외부로 연장되는 회전축(135)의 일측은 저장 용기(110)의 하부에 형성된 홀을 통해 저장 용기(110)의 외부로 연장된다. 그리고, 저장 용기(110)의 하부에 형성된 홀에는 저장 용기(110)의 내부와 외부를 실링하는 실링부(136)가 구비될 수 있다.

회전축(135)의 일단은 저장 용기(110)의 외부에 구비된 구동부(137)와 연결된다. 구동부(137)는 회전 블레이드(130)를 회전시키는 동력을 제공하는 동력원으로서, 회전축(135)을 회전시켜 회전 블레이드(130)가 회전하도록 한다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 기액 분리 장치의 작동예에 대해 설명한다.

최초 저장 용기(110)내로 저류층에서 생산된 혼합 유체가 유입된다. 혼합 유체는 오일, 물, 가스 등이 혼합되어 있는 상태이다. 저장 용기(110)내로 유입된 혼합 유체가 제2 추출구(112)를 통해 유출되지 않도록 밸브(113)는 제2 추출구(112)를 폐쇄한 상태에 위치한다.

혼합 유체가 저장 용기(110)내로 유입된 이후 시간이 지날수록 가스와 액체가 분리된다. 그리고 액체(21) 내에 존재하는 가스 기포가 액체 내에서 발생하여 액체의 표면으로 상승하게 된다.

가스 기포의 발생을 촉진하고 발생된 가스 기포가 액체(21)의 표면으로 빠르게 상승하여 액체(21)의 상부에 존재하는 가스층에 합류할 수 있도록 본 발명의 실시예에 따른 기액 분리 장치(1)가 작동된다.

구동부(137)가 회전축(135)을 회전시키면 회전축(135)은 회전하며 회전 블레이드(130)를 일방향으로 회전시킨다.

회전 블레이드(130)가 회전하며 액체(21)를 유동시키고, 액체(21)가 회전 블레이드(130)의 상부에 위치하는 그물망 구조(122)를 통과하게 한다.

그물망 구조(122)에 의해 액체(21) 내에 존재하는 가스 기포의 발생이 촉진되고, 회전 블레이드(130)가 액체(21)를 밀어 올리는 힘에 의해 발생된 가스 기포는 액체(21)의 표면을 향해 빠르게 상승할 수 있다.

액체(21) 내의 가스 기포가 제거된 이후에는 밸브(113)가 제2 추출구(112)를 개방하여 혼합 유체로부터 분리된 액체(21)를 저장 용기(110)의 하부로 추출하고, 가스는 제1 추출구(111)를 통해 저장 용기(110)의 상부로 추출한다.

전술한 바와 같이, 종래의 기액 분리 장치가 일정 시간 이상 혼합 유체를 저장 용기내에 체류시키며 액체 내에서 가스 기포를 자연 발생시키고, 발생된 가스 기포가 액체와의 비중 차이에 의해 액체 표면까지 상승하도록 함에 비해, 본 발명의 실시예에 따른 기액 분리 장치의 훨씬 단축된 시간 내에 액체 내의 가스 기포를 제거할 수 있다.

그 결과 저류층에서 생산된 혼합 유체로부터 가스 및 오일을 분리하는 공정에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1, 100: 기액 분리 장치 10, 110: 저장 용기
21: 액체 22: 가스 기포
111: 제1 추출구 112: 제2 추출구
113: 밸브 120: 메쉬부
121: 제1 지지링 122: 그물망 구조
123: 제2 지지링 130: 회전 블레이드
131: 경사면 135: 회전축
136: 실링부 137: 구동부

Claims (10)

1. 기포가 포함된 액체를 저장하는 저장 용기;
   상기 저장 용기의 내측벽을 따라 형성되는 그물망 구조를 구비하는 메쉬부;
   상기 액체를 유동시켜 유동된 상기 액체가 상기 그물망 구조를 통과할 수 있도록 상기 메쉬부의 하부에 구비되어 상기 그물망 구조를 따라 회전 가능하게 구비되는 회전 블레이드;
   상기 회전 블레이드를 지지하며 상기 저장 용기의 외부로 연장 형성되는 회전축 및
   상기 회전축을 회전시켜 상기 회전 블레이드를 회전시키는 구동부를 포함하고,
   상기 메쉬부는 복수 개의 상기 그물망 구조가 적층되고,
   상기 회전 블레이드는 상기 회전축을 따라 복수 개가 구비되고, 상기 복수 개의 회전 블레이드는 상기 적층된 복수 개의 상기 그물망 구조 사이마다 개재되는 탈포 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 적층된 복수 개의 그물망 구조 중, 최상층의 그물망 구조의 하부에 위치하는 그물망 구조는 상기 회전축이 통과하는 관통홀이 형성되는, 탈포 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 회전 블레이드는 상기 액체를 상기 메쉬부로 안내하도록 회전 방향에 대해 경사지도록 형성된 경사면을 포함하는, 탈포 장치.
6. 액체와 가스가 혼합된 혼합 유체에서 액체와 가스를 분리하는 기액 분리 장치에 있어서,
   상기 혼합 유체를 저장하며, 상기 혼합 유체로부터 분리된 가스가 추출되는 제1 추출구와 상기 혼합 유체로부터 분리된 액체가 추출되는 제2 추출구를 포함하는 저장 용기 및
   상기 저장 용기 내의 상기 액체 중에 포함된 기포의 추출을 촉진하는 탈포 장치를 포함하며,
   상기 탈포 장치는,
   상기 저장 용기의 내측벽을 따라 형성되는 그물망 구조를 구비하는 메쉬부;
   상기 저장 용기 내의 상기 액체를 유동시켜 유동된 상기 액체가 상기 그물망 구조를 통과할 수 있도록 상기 메쉬부의 하부에 구비되어 상기 그물망 구조를 따라 회전 가능하게 구비되는 회전 블레이드;
   상기 회전 블레이드를 지지하며 상기 저장 용기의 외부로 연장 형성되는 회전축 및
   상기 회전축을 회전시켜 상기 회전 블레이드를 회전시키는 구동부를 포함하고,
   상기 메쉬부는 복수 개의 상기 그물망 구조가 적층되고,
   상기 회전 블레이드는 상기 회전축을 따라 복수 개가 구비되고, 상기 복수 개의 회전 블레이드는 상기 적층된 복수 개의 상기 그물망 구조 사이마다 개재되는 기액 분리 장치.
7. 삭제
8. 삭제
9. 제6항에 있어서,
   상기 적층된 복수 개의 그물망 구조 중, 최상층의 그물망 구조의 하부에 위치하는 그물망 구조는 상기 회전축이 통과하는 관통홀이 형성되는, 기액 분리 장치.
10. 제6항에 있어서,
    상기 회전 블레이드는 상기 액체를 상기 메쉬부로 안내하도록 회전 방향에 대해 경사지도록 형성된 경사면을 포함하는, 기액 분리 장치.

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