KR101665336B1 - System And Method For Treatment Of Carbon-dioxide - Google Patents

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Abstract

이산화탄소 처리 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 이산화탄소 처리 시스템은, 유정 또는 가스정에서 시추된 피드 가스를 가스, 액화 탄화수소 및 물로 3상 분리하는 분리부; 상기 분리부로부터 가스를 공급받아 이산화탄소를 액화시켜 제거하고 메탄 풍부 가스를 생산하는 이산화탄소 제거부; 및 액화된 상기 이산화탄소를 공급받아 가열 및 가압하여 고압 이산화탄소 기체를 생성하는 승압부를 포함하여, 상기 고압 이산화탄소 기체는 대수층(帶水層, aquifer)으로 재주입(reinjection)되는 것을 특징으로 한다.A carbon dioxide treatment system and method are disclosed. The carbon dioxide treatment system of the present invention comprises: a separation unit for three-phase separation of a feed gas drilled in a well or a gas well into gas, liquefied hydrocarbon and water; A carbon dioxide removing unit which is supplied with a gas from the separating unit to liquefy and remove carbon dioxide to produce methane-rich gas; And a booster for receiving the liquefied carbon dioxide and heating and pressurizing the liquefied carbon dioxide to produce high pressure carbon dioxide gas, wherein the high pressure carbon dioxide gas is reinjected into an aquifer.

Description

이산화탄소 처리 시스템 및 방법{System And Method For Treatment Of Carbon-dioxide}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a carbon dioxide treatment system,

본 발명은 이산화탄소 처리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유정 또는 가스정에서 시추된 피드 가스를 가스, 액화 탄화수소 및 물로 3상 분리하고, 분리된 가스로부터 이산화탄소를 액화시켜 제거하고 메탄 풍부 가스를 생산하면서, 액화된 이산화탄소는 가열 및 가압하여 대수층(帶水層, aquifer)으로 재주입(reinjection)하는 이산화탄소 처리 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a system and method for treating carbon dioxide, and more particularly, to a system and method for treating carbon dioxide, and more particularly, to a method and apparatus for separating a feed gas drilled in a well or a gas well into three phases with gas, liquefied hydrocarbons and water, liquefying the carbon dioxide from the separated gas, The present invention relates to a carbon dioxide treatment system and method for producing liquefied carbon dioxide while heating and pressurizing and reinjecting the liquefied carbon dioxide into an aquifer.

근래 LNG(Liquefied Natural Gas)나 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다.Recently, the consumption of liquefied gas such as Liquefied Natural Gas (LNG) and Liquefied Petroleum Gas (LPG) has been rapidly increasing worldwide.

특히 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 "LNG"라 함)는 연소 시 대기오염 물질 배출이 적은 친환경 연료로서 여러 분야에서 사용이 늘어나고 있다. In particular, Liquefied Natural Gas (hereinafter referred to as "LNG") is an eco-friendly fuel with little emission of air pollutants during combustion, and is increasingly used in various fields.

액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 "LNG"라 함)는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -162℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색투명한 액체로서, 천연가스와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 갖는다.Liquefied natural gas (hereinafter referred to as "LNG") is a colorless transparent liquid obtained by cooling methane-based natural gas to about -162 ° C. and liquefying it. / 600. ≪ / RTI >

최근에는 육상 자원의 개발에 이어 해상에서의 해저 자원에 대한 개발이 활발히 이루어지고 있는데, 이에 따라 시추된 해저 자원을 해상에서 처리할 수 있으며, 육상 플랜트 건설시의 건설 부지 확보나 건설 시간 소요의 문제를 해결할 수 있는 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)와 같은 해상 플랜트에 대한 수요도 증가하고 있다.In recent years, development of underwater resources in the sea has been actively developed following the development of land resources. Accordingly, the drilled underwater resources can be processed at sea, Demand for offshore plants such as LNG FPSO (Floating, Production, Storage and Offloading) is increasing.

LNG FPSO에서의 LNG의 액화 공정은 산성 가스(Acid gas)의 제거, 탈수(Dehydration), NGL(Natural Gas Liquid)의 분별(Fractionation) 등의 전처리 과정을 거친 후 이루어진다. Liquefaction process of LNG in LNG FPSO is performed after pretreatment such as acid gas removal, dehydration and fractionation of NGL (Natural Gas Liquid).

한편 해상 광구에서 채굴된 천연가스에는 통상 3 내지 10 mol %의 CO2가 함유되어 있으나, 수십 mol % 의 CO2가 함유되어 있는 경우에는 추가적인 이산화탄소 제거 공정이 이루어져야 하므로, 매장량이 상당한 경우에도 광구 개발의 경제성이 떨어질 수 있다. 그러나 최근에는 육상에서의 자원 고갈과 지속적인 유가 등 에너지 가격 상승에 따라, 경제성이 낮다고 평가되던 한계 유정의 개발도 이루어지고 있으며, 지구온난화의 대표적인 요인으로 꼽히는 CO2와 관련한 환경규제도 점점 강화되는 추세이다. 따라서 다량의 산성가스를 포함하는 해상유전 또는 육상 유전의 개발 시 포집된 CO2의 효과적인 처리방안이 요구된다.On the other hand, the natural gas mined from the offshore minerals usually contains 3 to 10 mol% of CO 2 , but if it contains several tens of mol% of CO 2 , the additional carbon dioxide removal process must be carried out. Therefore, The economical efficiency of the system can be reduced. Recently, however, marginal oil wells, which were evaluated as low economic efficiency due to resource depletion on the land and constant oil prices, are being developed. Environmental regulations related to CO 2 , which is one of the representative factors of global warming, to be. Therefore, there is a need for an effective treatment of CO 2 captured in the development of offshore oil fields or offshore oil fields containing large amounts of acid gases.

본 발명은 유정 또는 가스정의 개발 과정에서 분리되는 이산화탄소를, 온실 효과에 대한 우려 없이 효과적으로 처리할 수 있는 처리 시스템 및 방법을 제안하고자 한다. The present invention proposes a treatment system and method capable of effectively treating carbon dioxide separated during the oil well or gas definition development process without fear of greenhouse effect.

본 발명의 일 측면에 따르면 이산화탄소 처리 시스템에 있어서, According to an aspect of the present invention, in a carbon dioxide processing system,

유정 또는 가스정에서 시추된 피드 가스를 가스, 액화 탄화수소 및 물로 3상 분리하는 분리부;A separator for separating the feed gas drilled in the well or the gas well into three phases by gas, liquefied hydrocarbon and water;

상기 분리부로부터 가스를 공급받아 이산화탄소를 액화시켜 제거하고 메탄 풍부 가스를 생산하는 이산화탄소 제거부; 및A carbon dioxide removing unit which is supplied with a gas from the separating unit to liquefy and remove carbon dioxide to produce methane-rich gas; And

액화된 상기 이산화탄소를 공급받아 가열 및 가압하여 고압 이산화탄소 기체를 생성하는 승압부를 포함하여, And a boosting unit for supplying the liquefied carbon dioxide and heating and pressurizing the liquefied carbon dioxide to produce high pressure carbon dioxide gas,

상기 고압 이산화탄소 기체는 대수층(帶水層, aquifer)으로 재주입(reinjection)되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 처리 시스템이 제공된다. And the high-pressure carbon dioxide gas is reinjected into an aquifer.

바람직하게는 상기 승압부는, 상기 이산화탄소 제거부로부터 액화된 상기 이산화탄소를 공급받는 가압 용기와, 상기 가압 용기에 마련되며 액화된 상기 이산화탄소를 가열하여 승압하기 위한 열매체가 순환되는 히팅 코일과, 상기 가압 용기의 하류에 마련되어 상기 가압 용기로부터 배출되는 상기 고압 이산화탄소 기체를 조절하여 상기 가압 용기의 압력을 제어하는 압력 조절 밸브를 포함할 수 있다. The pressurizing unit may include a pressurizing vessel to which the carbon dioxide liquefied from the carbon dioxide removing unit is supplied, a heating coil provided in the pressurizing vessel to circulate the heating medium for heating the liquefied carbon dioxide to increase pressure, And a pressure regulating valve provided downstream of the pressure regulating valve to regulate the pressure of the pressure vessel by regulating the high pressure carbon dioxide gas discharged from the pressure vessel.

바람직하게는 상기 가압 용기는 복수로 마련되며, 적어도 하나의 상기 가압 용기는 상기 이산화탄소 제거부로부터 액화된 상기 이산화탄소를 공급받아 회수하고, 적어도 하나의 상기 가압 용기는 액화된 상기 이산화탄소를 가열하여 승압하도록 운용되어, 상기 승압부는 연속운전될 수 있다.Preferably, the plurality of pressure vessels are provided, and at least one of the pressure vessels receives and recovers the liquefied carbon dioxide from the carbon dioxide removing unit, and at least one of the pressure vessels heats the liquefied carbon dioxide So that the voltage booster can be continuously operated.

바람직하게는, 상기 승압부는 복수의 상기 가압 용기의 상류에 각각 마련되는 차단 밸브를 더 포함하며, 상기 차단 밸브를 개폐하여 상기 가압 용기의 운전 모드를 전환할 수 있다. Preferably, the booster further includes a shut-off valve provided upstream of each of the plurality of pressure vessels, and the operation mode of the pressure vessel can be switched by opening / closing the shutoff valve.

바람직하게는 상기 이산화탄소 제거부는, 상기 분리부로부터 공급된 가스로부터 수분을 제거하는 디하이드레이션 유닛과, 상기 디하이드레이션 유닛으로부터 공급되는 가스로부터 응축 온도의 차이를 이용하여 이산화탄소를 액화시켜 분리하는 세퍼레이션 유닛을 포함할 수 있다. Preferably, the carbon dioxide removing unit includes a dehydration unit for removing moisture from the gas supplied from the separating unit, a separator for separating and separating carbon dioxide from the gas supplied from the dehydration unit, And may include a < / RTI >

바람직하게는 시스템은, 상기 분리부로부터 상기 액화 탄화수소를 공급받아 안정화시켜 오일을 생산하는 안정화 유닛을 더 포함할 수 있다. Preferably, the system may further include a stabilization unit for supplying and stabilizing the liquefied hydrocarbons from the separator to produce oil.

바람직하게는, 상기 처리 시스템은 해저의 유정 또는 가스정으로부터 오일 또는 가스를 시추하는 선박 또는 해상 구조물에 마련되고, 상기 메탄 풍부 가스는 액화천연가스를 생산하기 위해 액화 공정으로 공급되거나 연료로 소비될 수 있다.
Preferably, the treatment system is provided in a vessel or an offshore structure that sails oil or gas from a well or a gas well of a submarine, and the methane rich gas may be supplied to the liquefaction process or consumed as fuel to produce liquefied natural gas have.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 이산화탄소 처리 방법에 있어서, According to another aspect of the present invention, there is provided a method for treating carbon dioxide,

1) 유정 또는 가스정에서 시추된 피드 가스를 가스, 액화 탄화수소 및 물로 3상 분리하는 단계; 1) separating the feed gas drilled in a well or a gas well into three phases by gas, liquefied hydrocarbon and water;

2) 상기 3상 분리된 가스를 공급받아 이산화탄소를 액화시켜 제거하고 메탄 풍부 가스를 생산하는 단계; 및2) liquefying the carbon dioxide by removing the three-phase separated gas to produce methane-rich gas; And

3) 액화된 상기 이산화탄소를 가열 및 가압하여 고압 이산화탄소 기체를 생성하고 대수층(帶水層, aquifer)으로 재주입(reinjection)하는 단계를 포함하는 이산화탄소 처리 방법이 제공된다.3) heating and pressurizing the liquefied carbon dioxide to produce a high pressure carbon dioxide gas and reinjecting it into an aquifer.

본 발명의 이산화탄소 처리 시스템에서는 유정 또는 가스정에서 시추된 피드 가스를 가스, 액화 탄화수소 및 물로 3상 분리하고, 분리된 가스로부터 이산화탄소를 액화시켜 제거하고 메탄 풍부 가스를 생산하면서, 액화된 이산화탄소는 가열 및 가압하여 고압 이산화탄소 기체 상태에서 대수층(帶水層, aquifer)으로 재주입(reinjection)함으로써 처리한다. In the carbon dioxide treatment system of the present invention, the feed gas that is drilled in a well or a gas well is separated into three phases by gas, liquefied hydrocarbon and water, liquefied carbon dioxide is removed from the separated gas and the methane- And pressurized and reinjected into an aquifer in a high-pressure carbon dioxide gas state.

가스 내 이산화탄소 함량을 낮춤으로써 가스 이송 라인의 크기를 줄일 수 있으며, 액화된 이산화탄소의 가열 및 가압을 위해서는 플랜트 내에서 발생하는 폐열을 활용할 수 있다. 따라서 본 발명의 적용으로 플랜트의 설치 및 운영 비용을 절감하여 경제성을 높이고 플랜트의 에너지 효율을 높일 수 있다. By reducing the carbon dioxide content in the gas, it is possible to reduce the size of the gas transfer line, and the waste heat generated in the plant can be utilized for heating and pressurizing liquefied carbon dioxide. Therefore, the present invention can reduce the installation and operation cost of the plant, thereby improving the economical efficiency and the energy efficiency of the plant.

또한 가스로부터 분리된 이산화탄소는 대수층에 재주입하여 처리하므로 플랜트의 대기 중 이산화탄소 가스 배출을 저감하며, 친환경 플랜트를 구현할 수 있다. In addition, the carbon dioxide separated from the gas is re-injected into the aquifer so that the CO2 emissions from the plant can be reduced and an eco-friendly plant can be realized.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 처리 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 도 1의 실시예에서 승압부의 구성을 보다 구체적으로 도시한다. 1 schematically illustrates a carbon dioxide treatment system according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 shows the configuration of the boosting unit in more detail in the embodiment of Fig.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 처리 시스템을 개략적으로 도시하였다. FIG. 1 schematically illustrates a carbon dioxide processing system according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예의 이산화탄소 처리 시스템은, 유정 또는 가스정(W)에서 시추된 피드 가스를 가스, 액화 탄화수소 및 물로 3상 분리하는 분리부(100)와, 분리부(100)로부터 가스를 공급받아 이산화탄소를 액화시켜 제거하고 메탄 풍부 가스를 생산하는 이산화탄소 제거부(200)와, 액화된 이산화탄소를 공급받아 가열 및 가압하여 고압 이산화탄소 기체를 생성하는 승압부(300)를 포함한다. 승압부(300)에서 생성된 고압 이산화탄소 기체는 대수층(帶水層, aquifer)으로 재주입(reinjection)되어 처리된다. As shown in FIG. 1, the carbon dioxide treatment system of the present embodiment includes a separation unit 100 for separating the feed gas drilled in a well or a gas well W into three phases of gas, liquefied hydrocarbons and water, A carbon dioxide removing unit 200 for removing carbon dioxide from the liquefied gas to produce a methane-rich gas, and a booster unit 300 for heating and pressurizing the liquefied carbon dioxide to generate high-pressure carbon dioxide gas. The high-pressure carbon dioxide gas generated in the booster 300 is reinjected into an aquifer and processed.

우선 본 실시예의 처리 시스템은 해저의 유정 또는 가스정(W)으로부터 오일 또는 가스를 시추하는 선박 또는 해상 구조물에 마련될 수 있으며, 예를 들어 LNG-FPSO(Floating Production Storage and Offloading)에 적용되어 천연가스 액화공정의 전처리 공정으로 이루어질 수 있다.First, the treatment system of this embodiment can be provided in a vessel or a marine structure for drilling oil or gas from a submarine oil well or a gas well W, and is applied to, for example, LNG-FPSO (Floating Production Storage and Offloading) And a pretreatment step of the liquefaction process.

유정 또는 가스정(W)으로부터 시추된 피드 가스는 분리부(100)로 공급되어 가스, 액화 탄화수소 및 물로 3상 분리되어, 가스만이 이산화탄소 제거부(200)로 공급된다. 분리부(100)에서 분리된 물에는 MEG가 포함될 수 있으며 별도로 처리되고, 분리부(100)로부터 분리된 액화 탄화수소(Hydrocarbon liquid), 예를 들어 컨덴세이트(condensate)는 안정화 유닛(stabilization unit, 400)으로 공급되며, 안정화 유닛(400)에서 액화 탄화수소를 안정화시켜 오일 또는 C3+ 이상의 탄화수소를 생산하여 저장할 수 있다. The feed gas drilled from the oil well or the gas well W is supplied to the separator 100 and separated into three phases by gas, liquefied hydrocarbon and water, and only gas is supplied to the carbon dioxide remover 200. The water separated in the separation unit 100 may contain MEG and may be treated separately and a hydrocarbon liquid such as a condensate separated from the separation unit 100 may be supplied to a stabilization unit 400 And the stabilizing unit 400 can stabilize the liquefied hydrocarbons to produce and store oil or C3 + or higher hydrocarbons.

한편 이산화탄소 제거부(200)는, 분리부(100)로부터 공급된 가스로부터 수분을 제거하는 디하이드레이션 유닛(dehydration unit, 210)과, 디하이드레이션 유닛(210)으로부터 공급되는 가스로부터 응축 온도의 차이를 이용하여 이산화탄소를 액화시켜 분리하는 세퍼레이션 유닛(separation unit, 220)을 포함할 수 있다. On the other hand, the carbon dioxide removing unit 200 includes a dehydration unit 210 for removing water from the gas supplied from the separating unit 100 and a dehydration unit 210 for removing moisture from the gas supplied from the dehydration unit 210. [ And a separation unit 220 for liquefying and separating the carbon dioxide using the difference.

가스에 수분이 포함되어 있으면 냉각이나 압력 변화에 의해 하이드레이트(hydrate)가 형성되어 장치 이상이나 배관 막힘의 원인이 될 수 있다. 이를 방지하기 위해 디하이드레이션 유닛(210)에서는 가스로부터 수분을 제거한다. If moisture is contained in the gas, hydrate may form due to cooling or pressure changes, which may cause device malfunction or pipe clogging. To prevent this, the dehydration unit 210 removes moisture from the gas.

수분이 제거된 가스는 세퍼레이션 유닛(220)으로 도입되어, 이산화탄소를 액화시켜 가스로부터 이산화탄소를 분리 제거한다. 이산화탄소의 액화 분리를 위해서는 저온식 이산화탄소 증류 공정(cryogenic CO2 fractionation process)이 적용될 수 있다. The moisture-removed gas is introduced into the separation unit 220 to liquefy carbon dioxide to separate and remove carbon dioxide from the gas. A cryogenic CO 2 fractionation process can be applied for the liquefaction separation of carbon dioxide.

상압에서 액화점이 -163℃ 인 메탄과 같은 탄화수소 성분에 비해 이산화탄소는 약 -56℃로 액화점이 높은 점을 이용하여, 냉각, 부분 응축 및 증류의 과정을 거쳐 이산화탄소를 액화시켜 분리할 수 있다. Compared to hydrocarbons such as methane, which has a liquefaction point of -163 ° C at normal pressure, carbon dioxide can be separated by liquefaction of carbon dioxide through cooling, partial condensation and distillation by taking advantage of the high liquefaction point at about -56 ° C.

본 실시예가 LNG-FPSO(Floating Production Storage and Offloading)에 적용된 경우 이와 같이 전처리 공정을 통해 이산화탄소가 제거된 메탄 풍부 가스는 액화천연가스를 생산하기 위해 액화 공정으로 공급되거나, 본 실시예가 적용된 플랜트 내의 연료로 공급되어 소비될 수 있다. When the present embodiment is applied to LNG-FPSO (Floating Production Storage and Offloading), the methane-rich gas from which carbon dioxide has been removed through the pretreatment process is supplied to the liquefaction process to produce liquefied natural gas, To be consumed.

액체 상태로 분리된 이산화탄소의 대수층으로 재주입하기 위한 승압부(300)의 개략적인 구성을 도 2에 도시하였다. A schematic configuration of the pressure-up unit 300 for re-injecting into the aquifer of carbon dioxide separated in a liquid state is shown in Fig.

도 2에 도시된 바와 같이 본 실시예의 승압부(300)는, 이산화탄소 제거부(200)로부터 액화된 이산화탄소를 공급받는 가압 용기(310a, 310b)와, 가압 용기에 마련되며 액화된 이산화탄소를 가열하여 승압하기 위한 열매체가 순환되는 히팅 코일(340a, 340b)과, 가압 용기의 하류에 마련되어 가압 용기로부터 배출되는 고압 이산화탄소 기체를 조절하여 가압 용기의 압력을 제어하는 압력 조절 밸브(330a, 330b)를 포함할 수 있다. 2, the booster 300 of the present embodiment includes pressure vessels 310a and 310b which are supplied with liquefied carbon dioxide from the carbon dioxide removal unit 200, and liquefied carbon dioxide, which is provided in the pressure vessel, (330a, 330b) for controlling the pressure of the pressure vessel by controlling the high-pressure carbon dioxide gas provided downstream of the pressure vessel and discharged from the pressure vessel, and heating coils can do.

히팅 코일(340a, 340b)에서 순환되는 열매체는 본 실시예가 적용되는 선박 또는 해양 구조물에서 발생하는 폐열을 이용하여 가열될 수 있고, 예를 들어 가스 터빈의 배기가스 폐열, 추진 또는 발전용 엔진의 냉각수 폐열 등이 이용될 수 있다. The heating medium circulated in the heating coils 340a and 340b may be heated using waste heat generated in a ship or an offshore structure to which the present embodiment is applied. For example, waste heat of the exhaust gas of a gas turbine, Waste heat and the like can be used.

대수층은 고압이므로, 대수층에 주입을 위해서는 승압부(300)에서의 이산화탄소 압력이 대수층보다 높아야 한다. 따라서 대수층의 압력을 모니터링하여 대수층으로의 주입을 위해 필요한 압력을 고려하여 승압부(300)에서의 이산화탄소의 가압을 제어할 수 있다. Since the aquifer is at a high pressure, the carbon dioxide pressure in the booster 300 must be higher than that of the aquifer in order to be injected into the aquifer. Therefore, it is possible to control the pressurization of the carbon dioxide in the pressure-up unit 300 by considering the pressure required for injection into the aquifer by monitoring the pressure of the aquifer.

본 실시예의 시스템으로 도입되는 피드 가스는 공정 조건에 따라 일정한 압력, 예를 들어 30 내지 50 bar의 압력으로 압축된 상태로 공급될 수 있고, 이산화탄소 제거부(200)로부터 분리된 이산화탄소를 승압부(300)에서 추가로 가압하여 100 bar 이상의 고압으로 대수층에 주입할 수 있다. The feed gas introduced into the system of this embodiment can be supplied in a compressed state at a certain pressure, for example, 30 to 50 bar depending on the process conditions, and the carbon dioxide separated from the carbon dioxide removal unit 200 can be supplied to the pressure- 300) to be injected into the aquifer with high pressure of 100 bar or more.

승압부(300)의 가압 용기(310a, 310b)는 복수로 마련되며, 적어도 하나의 가압 용기(310a)는 이산화탄소 제거부(200)로부터 액화된 이산화탄소를 공급받아 회수하고, 적어도 하나의 가압 용기(310b)는 액화된 이산화탄소를 가열하여 승압하도록 운용된다. 이를 위해 이산화탄소 제거부(200)로부터 승압부(300)로의 공급 라인은 분기되어 각각의 가압 용기(310a, 310b)로 액화 이산화탄소를 공급할 수 있도록 구성된다(L1, L2). The pressurizing vessel 310a and 310b of the pressurizing unit 300 are provided in plurality and at least one pressurizing vessel 310a receives and collects liquefied carbon dioxide from the carbon dioxide removing unit 200, 310b are operated to heat and boost the liquefied carbon dioxide. To this end, the supply line from the carbon dioxide removing unit 200 to the pressure increasing unit 300 is branched so as to supply liquefied carbon dioxide to the pressure vessels 310a and 310b (L1 and L2).

이와 같은 가압 용기(310a, 310b)의 운용을 통해 승압부(300)는 연속운전될 수 있으며, 이를 위해 승압부(300)에서 복수의 가압 용기(310a, 310b)의 상류에는 각각 차단 밸브(320a, 320b)가 마련되는데, 가압 용기(310a, 310b) 상류의 차단 밸브(320a, 320b)를 개폐하여 가압 용기(310a, 310b)의 운전 모드(mode)를 전환하면서, 승압부(300)를 연속 운전할 수 있다. The booster 300 can be continuously operated through the operation of the pressure vessels 310a and 310b and the booster 300 is provided with a shutoff valve 320a at the upstream of the plurality of pressure vessels 310a and 310b, The switching valve 320a and 320b upstream of the pressure vessels 310a and 310b may be opened and closed to switch the operation mode of the pressure vessels 310a and 310b so that the pressure- I can drive.

승압부(300)를 거쳐 승압된 고압 이산화탄소 기체가 관(P)을 통해 지하의 대수층으로 재주입된다.
The high-pressure carbon dioxide gas that has been increased through the pressure-boosting unit 300 is re-injected into the aquifer underground through the pipe P.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 실시예에서는, 1) 유정 또는 가스정에서 시추된 피드 가스를 가스, 액화 탄화수소 및 물로 3상 분리하고; 2) 3상 분리된 가스를 공급받아 이산화탄소를 액화시켜 제거하고 메탄 풍부 가스를 생산하면서; 3) 액화된 이산화탄소는 가열 및 가압하여 고압 이산화탄소 기체를 생성하고 대수층(帶水層, aquifer)으로 재주입(reinjection)함으로써 이산화탄소를 처리하게 된다.As described above, in this embodiment, 1) separating the feed gas drilled in a well or a gas well into three phases by gas, liquefied hydrocarbon and water; 2) liquefy and remove carbon dioxide by supplying three-phase separated gas to produce methane-rich gas; 3) Liquefied carbon dioxide is heated and pressurized to produce high-pressure carbon dioxide gas and reinjection into an aquifer to treat carbon dioxide.

이와 같이 본 실시예를 통해 후단 공정으로 공급되는 가스 내 이산화탄소 함량을 낮추어 메탄 풍부 가스를 이송함으로써 가스 이송 라인의 크기를 줄여, 라인 설치 비용을 줄이면서 플랜트 내 동선 확보에 유리하다. As described above, the present embodiment reduces the amount of carbon dioxide in the gas supplied to the downstream process, thereby reducing the size of the gas transfer line by transferring the methane-rich gas, which is advantageous for securing the copper line in the plant while reducing the line installation cost.

또한 액화된 이산화탄소를 가열하여 가압하기 위해서 플랜트 내 엔진, 터빈 등의 폐열을 활용함으로써, 에너지 효율을 높일 수 있다. 따라서 본 발명의 적용으로 플랜트의 설치 및 운영 비용을 절감하여 경제성을 높이게 된다. In addition, energy efficiency can be increased by utilizing waste heat such as engine, turbine and the like in the plant to pressurize liquefied carbon dioxide. Therefore, the installation cost of the plant is reduced by the application of the present invention, thereby improving the economical efficiency.

또한 가스로부터 분리된 이산화탄소는 대수층에 재주입하여 처리하므로 대기 중에 이산화탄소와 같은 온실가스 배출을 저감할 수 있어, 친환경 플랜트를 구현할 수 있다.
In addition, since the carbon dioxide separated from the gas is treated by re-injection into the aquifer, it is possible to reduce greenhouse gas emissions such as carbon dioxide in the atmosphere, thereby realizing an environmentally friendly plant.

이와 같은 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.

100: 분리부
200: 이산화탄소 제거부
210: 디하이드레이션 유닛
220: 세퍼레이션 유닛
300: 승압부
310a, 310b: 가압 용기
320a, 320b: 차단 밸브
330a, 330b: 압력 조절 밸브
340a, 340b: 히팅 코일
400: 안정화 유닛100:
200: Carbon dioxide removal
210: Dehydration unit
220: Separation Unit
300:
310a, 310b: pressure vessel
320a, 320b:
330a, 330b: pressure regulating valve
340a, 340b: Heating coil
400: Stabilization unit

Claims (8)

이산화탄소 처리 시스템에 있어서,
유정 또는 가스정에서 시추된 피드 가스를 가스, 액화 탄화수소 및 물로 3상 분리하는 분리부;
상기 분리부로부터 가스를 공급받아 이산화탄소를 액화시켜 제거하고 메탄 풍부 가스를 생산하는 이산화탄소 제거부; 및
액화된 상기 이산화탄소를 공급받아 가열 및 가압하여 고압 이산화탄소 기체를 생성하는 승압부;를 포함하여,
상기 고압 이산화탄소 기체는 대수층(帶水層, aquifer)으로 재주입(reinjection)되는 것을 특징으로 하고,
상기 승압부는
상기 이산화탄소 제거부로부터 액화된 상기 이산화탄소를 공급받는 가압 용기; 및
상기 가압 용기의 하류에 마련되어 상기 가압 용기로부터 배출되는 상기 고압 이산화탄소 기체를 조절하여 상기 가압 용기의 압력을 제어하는 압력 조절 밸브;를 포함하여,
상기 가압 용기 및 압력 조절 밸브에 의해 상기 이산화탄소가 상기 대수층의 압력보다 높은 압력으로 재주입되도록 상기 이산화탄소를 가압시키고,
상기 승압부에서 상기 액체 이산화탄소를 기화시키는 열원은, 가스 터빈의 배기가스 및 엔진으로부터 배출되는 냉각수 중 어느 하나를 포함하는 폐열인 것을 특징으로 하는, 이산화탄소 처리 시스템. In a carbon dioxide processing system,
A separator for separating the feed gas drilled in the well or the gas well into three phases by gas, liquefied hydrocarbon and water;
A carbon dioxide removing unit which is supplied with a gas from the separating unit to liquefy and remove carbon dioxide to produce methane-rich gas; And
And a booster unit that receives the liquefied carbon dioxide and heats and pressurizes the liquefied carbon dioxide to produce high pressure carbon dioxide gas,
The high-pressure carbon dioxide gas is reinjected into an aquifer,
The step-
A pressurizing vessel receiving the liquefied carbon dioxide from the carbon dioxide removing unit; And
And a pressure control valve provided downstream of the pressure vessel to control the pressure of the pressure vessel by regulating the high pressure carbon dioxide gas discharged from the pressure vessel,
The carbon dioxide is pressurized by the pressure vessel and the pressure regulating valve so that the carbon dioxide is re-injected at a pressure higher than the pressure of the aquifer,
Wherein the heat source for vaporizing the liquid carbon dioxide in the booster portion is a waste heat including any one of exhaust gas of the gas turbine and cooling water discharged from the engine. 제 1항에 있어서,
상기 가압 용기에 마련되며 액화된 상기 이산화탄소를 가열하여 승압하기 위한 열매체가 순환되는 히팅 코일;을 더 포함하는 이산화탄소 처리 시스템. The method according to claim 1,
And a heating coil provided in the pressure vessel and circulating the heating medium for heating the liquefied carbon dioxide to raise the pressure of the carbon dioxide. 제 2항에 있어서,
상기 가압 용기는 복수로 마련되며, 적어도 하나의 상기 가압 용기는 상기 이산화탄소 제거부로부터 액화된 상기 이산화탄소를 공급받아 회수하고, 적어도 하나의 상기 가압 용기는 액화된 상기 이산화탄소를 가열하여 승압하도록 운용되어,
상기 승압부는 연속운전되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 처리 시스템. 3. The method of claim 2,
Wherein at least one of the pressure vessels is operated to recover and supply the liquefied carbon dioxide from the carbon dioxide removing unit and at least one of the pressurizing vessels is operated to heat up the liquefied carbon dioxide,
Wherein the boosting unit is operated continuously. 제 3항에 있어서,
상기 승압부는 복수의 상기 가압 용기의 상류에 각각 마련되는 차단 밸브를 더 포함하며,
상기 차단 밸브를 개폐하여 상기 가압 용기의 운전 모드를 전환하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 처리 시스템. The method of claim 3,
Wherein the pressure increasing portion further comprises a shutoff valve provided upstream of the plurality of pressure vessels,
And the operation mode of the pressure vessel is switched by opening / closing the shutoff valve. 제 1항에 있어서, 상기 이산화탄소 제거부는
상기 분리부로부터 공급된 가스로부터 수분을 제거하는 디하이드레이션 유닛; 및
상기 디하이드레이션 유닛으로부터 공급되는 가스로부터 응축 온도의 차이를 이용하여 이산화탄소를 액화시켜 분리하는 세퍼레이션 유닛을 포함하는 이산화탄소 처리 시스템. The apparatus of claim 1, wherein the carbon dioxide removing unit
A dehydration unit for removing water from the gas supplied from the separator; And
And a separation unit for liquefying and separating the carbon dioxide using the difference of the condensation temperature from the gas supplied from the dehydration unit. 제 1항에 있어서,
상기 분리부로부터 상기 액화 탄화수소를 공급받아 안정화시켜 오일을 생산하는 안정화 유닛을 더 포함하는 이산화탄소 처리 시스템. The method according to claim 1,
And a stabilization unit for supplying the stabilized liquefied hydrocarbon from the separator to produce oil. 제 1항에 있어서,
상기 처리 시스템은 해저의 유정 또는 가스정으로부터 오일 또는 가스를 시추하는 선박 또는 해상 구조물에 마련되고, 상기 메탄 풍부 가스는 액화천연가스를 생산하기 위해 액화 공정으로 공급되거나 연료로 소비되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 처리 시스템. The method according to claim 1,
Characterized in that the treatment system is provided in a vessel or a marine structure for drilling oil or gas from a well of a submarine or a gas well and wherein the methane rich gas is supplied to a liquefaction process or consumed as a fuel to produce liquefied natural gas Processing system. 이산화탄소 처리 방법에 있어서,
1) 유정 또는 가스정에서 시추된 피드 가스를 가스, 액화 탄화수소 및 물로 3상 분리하는 단계;
2) 상기 3상 분리된 가스를 공급받아 이산화탄소를 액화시켜 제거하고 메탄 풍부 가스를 생산하는 단계;
3) 액화된 상기 이산화탄소를 가열 및 가압하여 고압 이산화탄소 기체를 생성하는 단계; 및
4) 상기 고압 이산화탄소 기체를 대수층(帶水層, aquifer)으로 재주입(reinjection)하는 단계;를 포함하고,
상기 고압 이산화탄소 기체를 생성하는 단계는,
상기 액화된 이산화탄소를 가압 용기로 공급하는 단계;
상기 가압 용기로 동력 장치로부터 회수한 폐열을 공급하여 상기 액화 이산화탄소를 기화시키는 단계; 및
상기 가압 용기의 하류로 배출되는 기체 이산화탄소를 조절하여 상기 가압 용기의 압력을 제어함으로써 상기 대수층으로 재주입되는 이산화탄소의 압력이 상기 대수층의 압력보다 높은 압력을 가지도록 압력 조절 밸브를 조절하는 단계;를 더 포함하는, 이산화탄소 처리 방법.In the carbon dioxide treatment method,
1) separating the feed gas drilled in a well or a gas well into three phases by gas, liquefied hydrocarbon and water;
2) liquefying the carbon dioxide by removing the three-phase separated gas to produce methane-rich gas;
3) heating and pressurizing the liquefied carbon dioxide to produce high pressure carbon dioxide gas; And
4) reinjecting the high pressure carbon dioxide gas into an aquifer,
Wherein the step of generating the high pressure carbon dioxide gas comprises:
Supplying the liquefied carbon dioxide to a pressure vessel;
Supplying waste heat recovered from the power plant to the pressurized vessel to vaporize the liquefied carbon dioxide; And
Adjusting the pressure control valve such that the pressure of the carbon dioxide injected into the aquifer is controlled to be higher than the pressure of the aquifer by controlling the pressure of the pressurized vessel by controlling the gaseous carbon dioxide discharged to the downstream of the pressure vessel; ≪ / RTI >
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