KR101665320B1 - 휘발성 유기화합물 저감 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휘발성 유기화합물 저감 장치에 관한 것이다.
상기 휘발성 유기화합물 저감 장치는 오일이 저장되는 카고 탱크로부터 발생되는 휘발성 유기화합물을 저감시키는 장치로서, 상기 카고 탱크에 카고를 로딩시키기 위한 드롭라인에 설치되는 U자형 씰을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 따르면, 드롭라인의 개선을 통해서 드롭라인의 내부 압력이 오일 증기압 이하로 내려가는 것을 방지하여 휘발성 유기화합물의 발생을 감소시키고, 설치에 소요되는 비용과 시간을 최소화하며, 선박의 운항시간에 관계없이 동일한 성능을 유지하도록 함과 아울러 유지 비용이 적게 들고, 기존 선박에 설치하는 것이 용이할 뿐만 아니라 설치 공간에 대한 제약이 없도록 한다.

Description

휘발성 유기화합물 저감 장치{Apparatus for decreasing volatile organic components}

본 발명은 드롭라인의 개선을 통해서 드롭라인의 내부 압력이 오일 증기압 이하로 내려가는 것을 방지하여 휘발성 유기화합물의 발생을 감소시키도록 구성된 휘발성 유기화합물 저감 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 원유 운반선(oil tanker)은 카고 탱크(cargo tank)에 원유(crude oil)를 적재하여 목적지까지 원거리에 결쳐서 수송하게 된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 카고 탱크(1)에는 원유를 내측으로 투입시키기 위한 드롭라인(drop line; 2)이 수직되게 설치되고, 드롭라인(2)에 오일의 흐름을 개폐시키기 위한 로딩밸브(loading valve; 3)가 설치된다.

이와 같은 종래 원유 운반선에서 카고인 오일을 드롭라인(2)을 통해서 로딩하는 과정 중에 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Components, VOC)이 발생하는데, 이러한 휘발성 유기화합물은 회수 시설이 없는 터미널(terminal)의 경우 대기 중으로 배출됨으로써 환경오염을 유발하고 에너지 낭비의 요인이 되었다.

휘발성 유기화합물은, 드롭라인(2)의 높이에 의해 오일이 갑자기 수직낙하하여 원유의 유속이 증가되면서 유발되는 과도한 압력강하로 인해 드롭라인(2) 내부 압력이 오일 증기압 이하 또는 진공 상태가 됨으로써 급격히 발생하게 된다. 따라서, 카고 탱크로부터 발생되는 휘발성 유기화합물을 줄임으로써 환경오염과 에너지 낭비를 방지하도록 하는 장치의 개발이 필요하게 되었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 드롭라인의 내부 압력이 오일의 증기압 이하로 내려가는 것을 방지하여 휘발성 유기화합물의 발생을 감소시키도록 하고, 이로 인해 환경오염과 에너지 낭비를 줄이도록 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 원유 운반선의 카고 탱크 내부에서 하부까지 이어지는 드롭라인과 상기 드롭라인을 통해 낙하하는 원유의 유속을 감속시키기 위해 상기 드롭라인의 하단에 설치되는 유속감속라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 저감 장치가 제공된다.

상기 유속감속라인은 U자형 배관인 것이 바람직하다.

여기서 상기 U자형 배관은 직렬로 2개 이상 연결되는 것이 바람직하다.

상기 연결은 가로방향 또는 세로방향으로 이루어지는 것이 바람직하다.

여기서 상기 U자형 배관의 높이는 상기 드롭 라인의 높이에 따라 결정되는 것이 바람직하다.

상기 U자형 배관의 높이는 상기 드롭라인 높이의 3분의 1 내지 3분의 2가 되는 범위에 있는 것이 바람직하다.

상기 U자형 배관은 상기 카고 탱크에 오일을 공급할 수 있는 공급라인에 연결되며, 상기 U자형 배관에 남아있는 오일을 완전히 배출하기 위해 상기 U자형 배관과 상기 공급라인은 드레인라인으로 연결되는 것이 바람직하다.

상기 드레인 라인은 버터플라이 밸브(butterfly valve)에 의해서 개폐되는 것이 바람직하다.

상기 카고 탱크에 존재하는 카고 베이퍼(cargo vapor)를 상기 드롭라인에 공급하기 위하여 상기 카고 탱크와 상기 드롭라인의 상부는 압력조절라인으로 연결되는 것이 바람직하다.

여기서 상기 압력조절라인에는 상기 카고 탱크로부터 상기 드롭라인으로만 유체의 흐름을 허용하는 압력조절밸브가 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 또다른 측면에 따르면 원유 운반선의 카고 탱크에 원유를 공급할 때 원유가 급속히 낙하하여 원유로부터 휘발성 유기화합물(VOC)이 발생하지 않도록, 원유의 급속한 낙하를 방지할 수 있는 유속감속수단을 구비한 것을 특징으로 휘발성 유기화합물 저감 장치가 제공된다.

여기서 상기 유속감속수단은 U자형 배관으로서 직렬로 2개 이상 연결되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 드롭라인의 개선을 통해서 드롭라인의 내부 압력이 오일 증기압 이하로 내려가는 것을 방지하여 휘발성 유기화합물의 발생을 감소시키고, 설치에 소요되는 비용과 시간을 최소화하며, 선박의 운항시간에 관계없이 동일한 성능을 유지하도록 함과 아울러 유지 비용이 적게 들고, 기존 선박에 설치하는 것이 용이할 뿐만 아니라 설치 공간에 대한 제약이 없도록 한다.

도 1은 종래의 기술에 따른 원유 운반선의 원유 로딩 장치를 도시한 개념도이고,
도 2는 본 발명에 따른 휘발성 유기화합물 저감 장치를 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 변형예를 도시한 개념도이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명에 따른 휘발성 유기화합물 저감 장치를 도시한 개념도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 휘발성 유기화합물 저감 장치(100)는 카고 탱크(cargo tank; 210)의 드롭라인(drop line; 211)에 설치되는 U자형 씰(seal)(110)을 포함한다.

U자형 씰(110)은 일례로 원유 운반선(oil tanker)의 카고 탱크(210)에 카고, 즉 오일을 로딩(loading)시키기 위한 드롭라인(211)의 하단에 설치되는 U자형 관으로 이루어진다. 여기서, U자형 씰(110)의 높이(h)는 드롭라인(211)의 높이에 따라서 정해질 수 있다. 즉, 드롭라인(211)의 높이가 클 경우에는 유체의 유속을 보다 효과적으로 감소시킬 필요가 있으므로 U자형 씰(110)의 높이(h)를 크게 할 수 있다. 반대로 드롭라인(211)의 높이가 작을 경우에는 U자형 씰(110)의 높이(h)를 작게 설계할 수 있다.

일반적으로 U자형 씰(110)의 높이(h)를 드롭라인(211) 높이의 3분의1 내지 3분의 2가 되는 범위에서 사용할 수 있으나 이에 한정되지는 않으며 상술한 바와 같이 드롭라인(211)의 높이나 오일의 로딩(loading)조건 등에 따라서 적합한 U자형 씰(110)의 높이(h)를 정할 수 있다.

도면에는 U자형 씰(110)을 직렬로 2개를 연결하고 있는 것을 예시하고 있지만 이에 한정되지는 않는다. U자형 씰(110)을 직렬로 다수 연결할 경우 그 개수는 카고 탱크(210)의 깊이와 카고의 로딩 상태에 따라 결정될 수 있다.

또한 도 2에는 U자형 씰(110)을 가로방향으로 연결한 것이 도시되어 있지만 도 3의 변형예와 같이 U자형 씰(110)을 세로방향으로 연결할 수도 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 세로방향으로 연결할 경우에는 잔류오일이 생기지 않으므로 추후 서술할 드레인라인(120)과 드레인밸브(130)의 연결이 필요 없다. 또한 U자형 씰(110)의 높이(h)도 도 2의 경우와 같이 드롭라인(211)의 높이에 따라 조절할 수 있다. 결국 드롭라인(211)의 높이나 오일의 로딩(loading)조건에 따라서 U자형 씰(110)을 가로방향이나 세로방향으로 적절히 선택하여 연결할 수 있을 것이다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 드롭라인(211)을 통해 낙하하는 원유의 유속을 감속시키기 위하여 U자형 관을 예시하고 있지만 이에 한정되지는 않으며 원유의 급속한 낙하를 방지할 수 있는 구조라면 어떠한 형태의 배관이라도 가능할 것이다.

또한, 본 발명에 따른 휘발성 유기화합물 저감 장치(100)는 U자형 씰(110)로부터 오일을 배출시킬 수 있도록 드레인라인(120)과 드레인밸브(130)를 더 포함할 수 있다.

드레인라인(120)은 U자형 씰(110)로부터 오일을 배출시키기 위하여 U자형 씰(110)의 하단과 공급라인(213)을 서로 연결시키며, U자형 씰(110) 내부의 잔류오일을 공급라인(213)측으로 배출시키기 위하여 적정한 기울기를 가질 수 있다. 공급라인(213)으로 배출된 오일은 화살표 방향과 같이 카고 탱크(210)에 공급될 수 있으므로 U자형 씰(110)에는 오일이 남지않아 오일의 효율적인 공급이 가능하다.

드레인밸브(130)는 드레인라인(120)에 설치됨으로써 드레인라인(120)을 통한 오일의 흐름을 개폐시킨다. 또한 드레인밸브(130)는, 어퍼데크(upper deck; 220)에 설치되는 콘트롤유닛(control unit; 131)에 의해 개폐되는 버터플라이 밸브(butterfly valve)일 수 있다. 버터플라이 밸브는 원판형 디스크를 회전시킴으로써 개폐작용을 하는 것으로서 밸브 관련 기술분야에서 공지의 기술이므로 본 명세서에서는 이에 대해 더 이상 상세하게 설명하지 않기로 한다.

또한, 본 발명에 따른 휘발성 유기화합물 저감 장치(100)는 드롭라인(211)의 압력을 조절하도록 압력조절라인(140)과 압력조절밸브(150)를 더 포함할 수 있다.

압력조절라인(140)은 카고 탱크(210)의 상단과 드롭라인(211)을 서로 연결시키도록 설치되는데, 카고 탱크(210)로부터 카고 베이퍼(cargo vapor)가 화살표 방향과 같이 압력조절라인(140)을 통하여 드롭라인(211)으로 공급되도록 하여 드롭라인(211)의 압력이 오일의 증기압 이상이 되도록 하여 휘발성 유기화합물(VOC)의 발생을 방지한다.

또한, 이러한 휘발성 유기화합물의 발생을 보다 효과적으로 억제하기 위하여, 압력조절라인(140)에 설치된 압력조절밸브(150)는, 카고 탱크(210)로부터 드롭라인(211)으로만 유체의 흐름을 허용하는 일방향 밸브로 이루어질 수 있다. 따라서 카고 베이퍼는 압력조절라인(140)을 통하여 카고 탱크(210)로부터 드롭라인(211)으로만 공급될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 휘발성 유기화합물 저감 장치의 작용을 설명하기로 한다.

오일을 카고 탱크(210)에 로딩시키기 위하여 로딩밸브(212)를 개방한다. 카고 탱크(210)에 수직으로 배치되는 드롭라인(211)으로 인해 오일을 로딩중에 어퍼데크(220)에서 카고 탱크(210)의 바닥으로 오일이 급격하게 수직 이동하게 됨으로써 순간적으로 드롭라인(211)의 내부 압력이 오일의 증기압 이하 또는 진공 상태가 됨에 따라 다량의 휘발성 유기화합물이 발생할 우려가 있는데, 이때 드롭라인(211)에 설치된 U자형 씰(110)에 의해 오일의 급격한 수직 이동이 방지됨과 아울러 드롭라인(211)의 내부 압력을 증기압 이상으로 유지함으로써 휘발성 유기화합물의 발생을 감소시킨다.

또한 U자형 씰(110)의 내부에 남아 있는 오일을 배출하고자 할 경우 드레인밸브(130)를 개방시킴으로써 U자형 씰(110) 내부의 오일을 드레인라인(120)과 공급라인(213)을 통해서 카고 탱크(210)로 배출되도록 한다.

한편, 드롭라인(211) 내부의 압력이 U자형 씰(110)의 기능에도 불구하고 오일의 증기압 이하 또는 진공 상태로 내려갈 경우, 카고 탱크(210) 내부의 카고 베이퍼(cargo vapor)가 압력조절라인(140)을 통해서 일방향 밸브인 압력조절밸브(150)를 통과하여 드롭라인(211) 내부로 공급됨으로써 드롭라인(211) 내부의 압력이 오일의 증기압을 초과하도록 하여 휘발성 유기화합물의 발생을 방지할 수 있다. 이러한 카고 탱크(210)의 카고 베이퍼가 드롭라인(211) 중에서 로딩밸브(212)에 의해 차단되는 부분과 U자형 씰(110) 사이의 내부 공간으로 공급됨으로써 휘발성 유기화합물의 발생을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 드롭라인(211)의 개선을 통해서 드롭라인(211)의 내부 압력이 오일 증기압 이하로 내려가는 것을 방지하여 휘발성 유기화합물의 발생을 감소시키고, 설치에 소요되는 비용과 시간을 최소화하며, 선박의 운항시간에 관계없이 동일한 성능을 유지하도록 함과 아울러 유지비용이 적게 들도록 할 수 있다. 또한, 휘발성 유기화합물 저감 장치(100)를 기존 선박에 설치하는 것이 용이할 뿐만 아니라 설치 공간에 대한 제약이 없으며, 기존의 카고 운영에 영향을 미치지 않으며, 동일한 과정 내지 절차로 카고를 운영할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 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 : U자형 씰 120 : 드레인라인
130 : 드레인밸브 131 : 콘트롤유닛
140 : 압력조절라인 150 : 압력조절밸브
210 : 카고 탱크 211 : 드롭라인
212 : 로딩밸브 213 : 공급라인
220 : 어퍼데크

Claims (12)

1. 원유 운반선의 카고 탱크 내부에서 하부까지 이어지는 드롭라인;
   상기 드롭라인을 통해 낙하하는 원유의 유속을 감속시키기 위해 상기 드롭라인의 하단에 설치되는 유속감속라인;
   을 포함하며,
   상기 카고 탱크에 존재하는 카고 베이퍼(cargo vapor)를 상기 드롭라인에 공급하기 위하여 상기 카고 탱크와 상기 드롭라인의 상부는 압력조절라인으로 연결되는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 저감 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 유속감속라인은 U자형 배관인 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 저감 장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 U자형 배관은 직렬로 2개 이상 연결되는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 저감 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 연결은 가로방향 또는 세로방향으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 저감 장치.
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 U자형 배관의 높이는 상기 드롭라인의 높이에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 저감 장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 U자형 배관의 높이는 상기 드롭라인 높이의 3분의 1 내지 3분의 2가 되는 범위에 있는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 저감 장치.
7. 청구항 2 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 U자형 배관은 상기 카고 탱크에 오일을 공급할 수 있는 공급라인에 연결되며, 상기 U자형 배관에 남아있는 오일을 완전히 배출하기 위해 상기 U자형 배관과 상기 공급라인은 드레인라인으로 연결되는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 저감 장치.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 드레인라인은 버터플라이 밸브(butterfly valve)에 의해서 개폐되는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 저감 장치.
9. 삭제
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 압력조절라인에는 상기 카고 탱크로부터 상기 드롭라인으로만 유체의 흐름을 허용하는 압력조절밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 저감 장치.
11. 삭제
12. 삭제

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