KR101671477B1 - Ｇｔｌ 생산 모듈이 탑재된 해상구조물의 오일 생산 시스템 및 방법 - Google Patents

Ｇｔｌ 생산 모듈이 탑재된 해상구조물의 오일 생산 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 해상에 부유하여 해저 웰로부터 오일을 생산하는 해상구조물에 GTL 생산 모듈을 함께 탑재하고, GTL 생산 모듈을 탑재한 오일 생산 해상구조물의 오일 생산 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 GTL 생산 모듈이 탑재된 해상구조물의 오일 생산 시스템은, 해저 웰(Well)로부터 유체(Fluid)를 공급받아 오일(Oil)을 생산하는 오일 처리 시스템(Oil Processing System); 및 상기 오일 처리 시스템이 마련되는 해상구조물에 탑재(Add-on)되며, 상기 해저 웰로부터 유체를 공급받아 액상 탄화수소(Liquid Hydrocarbon)를 생산하는 GTL(Gas-to-Liquid) 생산 모듈(Module);을 포함하며, 상기 GTL 생산 모듈에서 배출되는 폐열(Waste Heat)을 회수하여 상기 오일 처리 시스템의 열원으로 공급하고,
본 발명에 따른 GTL 생산 모듈이 탑재된 해상구조물의 오일 생산 방법은 해상구조물에 탑재되는 GTL 생산 모듈에서 배출되는 폐열을 회수하여 상기 해상구조물에 마련되는 오일 처리 시스템의 열원으로 공급하는 것을 특징으로 한다.

Description

ＧＴＬ 생산 모듈이 탑재된 해상구조물의 오일 생산 시스템 및 방법 {Oil Producing System and Method of Offshore Floating Structure having GTL Producing Module}
본 발명은 해상에 부유하여 해저 웰로부터 오일을 생산하는 해상구조물에 GTL 생산 모듈을 함께 탑재하고, GTL 생산 모듈을 탑재한 오일 생산 해상구조물의 오일 생산 시스템 및 방법에 관한 것이다.
해상에 부유하여 원유를 생산하는 FPSO(Floating Production Storage Offloading) 선박은 해상의 일정지역에 머물면서 해저에서 원유를 뽑아 올려서 정유 제품을 생산하여 보관하고 타 선박에 이송하는 해상 복합 구조물이며, 저장기능을 포함하는 하부 선체구조(Hull)와 원유를 생산하고 처리기능을 하는 상부설비(Topside)로 구성되어 있다.
FPSO의 상부설비는 원유를 처리하여 생산하는 각종 공정 시스템으로 구성되어 있는데, 이러한 공정 중에는 원유(Crude Oil)에 포함된 경질의 가스(Light Gas)를 분리하여 운송 및 저장에 용이한 상태로 만드는 오일 안정화(Oil Stabilization) 단계를 포함한다.
오일 안정화 단계는 보통 다단의 플래시(Flash) 공정을 통하여 원유로부터 경질의 가스를 분리하는데, 가스/오일 비율(GOR: Gas-Oil Ratio)이 높은 웰(Well)의 경우에는 오일 안정화 컬럼(Column)을 사용하기도 한다. 오일 안정화 컬럼을 사용할 경우, 장치비(CAPEX)가 증가하고 컬럼 후단의 리보일러(Reboiler)에 열원을 공급해줘야 하므로 운전비(OPEX)가 증가하는 반면, 경질의 가스와 오일 성분을 보다 명확히 분리할 수 있어, 오일 생산량을 증대시킬 수 있다.
오일 안정화 컬럼은 운전 압력이 높을수록 오일 생산량이 높아지므로, 높은 압력에서 운전할수록 유리하다. 그러나 운전 압력이 높아지려면 운전 온도 또한 높아져야 한다.
한편, 천연가스를 개질(Reforming) 및 합성(Synthesis) 반응을 통해 합성원유(Syncrude) 즉, 오일과 비슷한 성분으로 촉매 합성시키는 GTL(Gas-to-Liquid) 공정을 컴팩트(Compact)하게 구성하여 모듈화(Modular)한 GTL 플랜트 모듈을 FPSO의 상부 설비와 같은 오일 처리 플랜트와 결합하여 오일 생산 시 수반되는 가스(Associated Gas)를 합성원유로 변환시켜 오일 생산량을 높이는 기술이 최근 제안되고 있다.
따라서, 본 발명은 GTL 플랜트 모듈을 오일 처리 시스템이 마련된 해상구조물에 함께 탑재하여, 오일 생산량은 증대시키면서, GTL 플랜트 모듈로부터 버려지는 폐열을 활용하여 오일 처리 플랜트의 고온의 열원으로 공급하고자 하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 해저 웰(Well)로부터 유체(Fluid)를 공급받아 오일(Oil)을 생산하는 오일 처리 시스템(Oil Processing System); 및 상기 오일 처리 시스템이 마련되는 해상구조물에 탑재(Add-on)되며, 상기 해저 웰로부터 유체를 공급받아 액상 탄화수소(Liquid Hydrocarbon)를 생산하는 GTL(Gas-to-Liquid) 생산 모듈(Module);을 포함하며, 상기 GTL 생산 모듈에서 배출되는 폐열(Waste Heat)을 회수하여 상기 오일 처리 시스템의 열원으로 공급하는, GTL 생산 모듈이 탑재된 해상구조물의 오일 생산 시스템이 제공된다.
바람직하게는, 상기 GTL 생산 모듈은, 합성가스(Syngas)를 생산하기 위하여 해저 웰로부터 공급받은 가스(Gas)를 개질(Reforming)하는 개질 유닛(Reforming Unit); 및 상기 개질 유닛으로부터 배출되는 폐열을 회수하는 고압 스팀 생성기(High Pressure Steam Generator);를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 오일 처리 시스템은, 해저 웰로부터 공급받은 오일로부터 경질의 가스(Light Gas)를 분리하는 안정화 컬럼 유닛(Oil Stabilization Column Unit); 및 상기 고압 스팀 생성기에서 생성된 스팀을 상기 안정화 컬럼 유닛으로 공급하는 스팀 공급 라인;을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 안정화 컬럼 유닛은, 상기 해저 웰에서 공급받은 오일로부터 경질의 가스를 증류 분리하는 안정화 컬럼; 및 상기 안정화 컬럼의 탑저 배출물(Bottom Liquid)의 적어도 일부를 기화시켜 상기 안정화 컬럼으로 재공급하는 리보일러(Reboiler);를 포함하고, 상기 스팀 공급 라인은 상기 고압 스팀 생성기 및 상기 리보일러를 연결하여 상기 고압 스팀 생성기에서 생성된 스팀으로 상기 탑저 배출물의 적어도 일부를 기화시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 안정화 컬럼 유닛에서 분리된 경질의 가스를 상기 개질 유닛의 원료로써 공급하는 제1 가스 공급 라인;을 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 안정화 컬럼 유닛 전단에 마련되며, 상기 해저 웰로부터 공급받은 유체를 기액분리하는 기액분리기(Separator);를 더 포함하고, 상기 기액분리기에서 분리된 오일 상의 유체를 상기 안정화 컬럼 유닛으로 공급하는 오일 공급 라인; 및 상기 기액분리기에서 분리된 가스 상의 유체를 상기 개질 유닛으로 공급하는 제2 가스 공급 라인;을 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 GTL 생산 모듈은, 상기 개질 유닛에서 생성된 합성가스(Syngas)를 합성원유(Syncrude)로 합성하는 합성 유닛(Synthesis Unit); 및 상기 합성 유닛에서 생산된 합성원유를 배출하는 합성원유 배출 라인;을 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 안정화 컬럼 유닛으로부터 오일을 배출시키는 오일 배출 라인;을 더 포함하되, 상기 합성원유 배출 라인은 상기 오일 배출 라인으로부터 분기될 수 있다.
바람직하게는, 상기 개질 유닛에서의 개질 반응은 흡열 반응이고, 천연가스를 연소시켜 상기 개질 유닛으로 800 내지 900℃의 반응열을 공급할 수 있다.
바람직하게는, 상기 개질 유닛으로부터 배출되어 상기 고압 스팀 생성기로 공급되는 폐열은 600 내지 800℃일 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 의하면, 해상구조물에 탑재되는 GTL 생산 모듈에서 배출되는 폐열을 회수하여 상기 해상구조물에 마련되는 오일 처리 시스템의 열원으로 공급하는, GTL 생산 모듈이 탑재된 해상구조물의 오일 생산 방법이 제공된다.
바람직하게는, 해저 웰로부터 공급받은 유체를 컬럼으로 공급하여 오일과 경질의 가스로 분리하는 단계; 천연가스를 개질 반응시켜 합성가스를 생성시키는 단계; 상기 개질 반응에 의해 배출되는 폐열을 회수하여 고압 스팀을 생산하는 단계; 및 상기 고압 스팀을 열원으로하여 상기 컬럼에서 배출되는 탑저 배출물의 적어도 일부를 재가열하는 단계;를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 개질 반응하는 천연가스는 상기 분리된 경질의 가스일 수 있다.
바람직하게는, 상기 생성된 합성가스를 합성원유로 합성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 컬럼에서 경질의 가스와 분리되어 배출되는 오일 및 상기 합성원유를 상기 해상구조물의 오일 저장 탱크로 공급하거나, 상기 해상구조물 외부로 이송하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 천연가스를 연소시켜 그 연소열을 상기 개질 반응의 반응열로 제공하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 해상구조물에서 해저 웰로부터 공급받아 오일을 생산하고, 상기 오일로부터 분리된 가스를 전환하여 합성원유를 함께 생산할 수 있으며, 또한, GTL 생산 모듈로부터 버려지는 고온의 폐열을 오일 생산 시스템에서 활용할 수 있어 경제적이고 친환경적이며, 오일 생산량을 증대시킬 수 있다.
또한, 해저 웰로부터 발생하는 수반 가스를 GTL 공정의 원료로 활용할 수 있어 환경 오염을 감소시킬 수 있고, 장치비 절감 및 에너지 절감의 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상구조물의 상부 설비 배치를 간략하게 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 생산 시스템을 간략하게 도시한 블록도이다.
도 3은 도 2의 오일 안정화 유닛과 개질 유닛을 보다 상세하게 도시한 블록도이다.
본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다. 또한, 하기 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상구조물의 상부 설비 배치를 간략하게 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 생산 시스템을 간략하게 도시한 블록도이며, 도 3은 도 2의 오일 안정화 유닛과 개질 유닛을 보다 상세하게 도시한 블록도이다. 이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 GTL 생산 모듈이 탑재된 해상구조물의 오일 생산 시스템 및 방법을 설명하기로 한다.
본 명세서에서 해상구조물이란, FPSO와 같이 기관을 장착하여 자체의 항해능력을 갖춘 것일 수도 있고, 고정식 플랫폼(Oil Fixed Platform)과 같이 자항 능력이 없이 예인선에 의해 이동되는 것일 수도 있으나, 본 명세서에서는 FPSO에 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 GTL 생산 모듈이 탑재된 해상구조물의 오일 생산 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 해저 웰(Well)로부터 유체(Fluid)를 공급받아 오일(Oil)을 생산하는 오일 처리 시스템(Oil Processing System)(200)과, 오일 처리 시스템(200)이 마련되는 해상구조물(100)에 탑재(Add-on)되며, 해저 웰로부터 유체를 공급받아 액상 탄화수소(Liquid Hydrocarbon)를 생산하는 GTL(Gas-to-Liquid) 생산 모듈(Module)(300)을 포함하며, GTL 생산 모듈(300)에서 배출되는 폐열(Waste Heat)을 회수(Recovery)하여 오일 처리 시스템(200)의 열원(Heating Medium)으로 공급하는 것을 특징으로 한다.
해저 웰로부터 공급받는 유체는, 적어도 오일 상(Oil Phase), 가스 상(Gas Phase) 및 물(Water) 등을 포함하여, 해저 웰로부터 해상구조물(100)과 연결된 라이저(Riser) 등의 해저 배관(FL)을 통해 해상구조물(100)로 이송된다.
해상구조물(100), 즉, 본 실시예에서 FPSO(100)의 오일 처리 시스템(200)은 도 2에 도시된 바와 같이, 해저 웰로부터 공급받은 유체를 기액분리하는 기액분리기(Separator)(210)와 기액분리기(210)에서 가스 및 물이 분리된 원유(Crude Oil)로부터 경질의 가스(Light Gas)를 분리하는 안정화 컬럼 유닛(Oil Stabilization Column Unit)(220) 등을 포함한다.
기액분리기(210)에서 분리된 오일(원유)은 오일 공급 라인(OL1)을 통해 안정화 컬럼 유닛(220)으로 공급되고, 기액분리기(210)에서 분리된 가스는 제2 가스 공급 라인(GL1)을 통해 배출된다.
제2 가스 공급 라인(GL1)은 기액분리기(210)와 후술할 GTL 생산 모듈(300)의 개질 유닛(310)을 연결할 수 있으며, 따라서 기액분리기(210)에서 분리배출되는 가스는 개질 유닛(310)의 원료로써 공급될 수 있다.
안정화 컬럼 유닛(220)은 도 3에 도시된 바와 같이, 기액분리기(210)로부터 분리된 원유를 증류시켜 경질의 가스를 분리하는 안정화 컬럼(Column)(221), 안정화 컬럼(221)의 탑저로 배출되는 탑저 배출물(Bottom Liquid)의 적어도 일부를 기화시키고, 기화된 가스를 안정화 컬럼(221)으로 재공급하는 리보일러(Reboiler)(222)를 포함한다.
리보일러(222)에서 탑저 배출물의 적어도 일부를 기화시켜 안정화 컬럼(221)으로 재공급함으로써 액상(바람직하게는 오일상)의 탑저 배출물과 함께 배출될 수 있는 가스 성분을 보다 정교하게 분리해낼 수 있다.
본 실시예에서, FPSO(100)의 탑사이드에는 도 1에 도시된 바와 같이, 상술한 오일 처리 시스템(200)과 함께 GTL 생산 모듈(300)이 탑재되는데, GTL 생산 모듈(300)은 도 2에 도시된 바와 같이, 해저 웰로부터 공급받은 천연가스(Natural Gas)를 개질 반응(Reforming Reaction)시켜 합성가스(Syngas)로 개질하는 개질 유닛(Reforming Unit)(310)과, 개질 유닛(310)에서 생성된 합성가스를 합성 반응(Synthesis Reaction)시켜 액화 탄소화합물(Liquid Hydrocarbon), 보다 구체적으로는 합성원유(Syncrude)로 합성하는 합성 유닛(Synthesis Unit)(320)을 포함하고, 합성 유닛(320)에서 생성된 합성원유를 나프타(Naphtha), 디젤유(Diesel)와 같은 중질유(MDs: Middle Distillate), 왁스(Wax) 등으로 업그레이딩(Upgrading)하는 업그레이드 유닛(미도시)를 더 포함할 수 있다.
또는, 업그레이드 유닛으로 공급되는 합성원유의 적어도 일부를 분기시키거나, 업그레이딩 유닛을 포함하지 않고 합성 유닛(320)에서 생성된 합성원유를 합성원유 배출 라인(OL3)을 통해 상술한 오일 처리 시스템(200)에서 생산된 오일과 함께 오일 저장 탱크(400)에 저장하여 수요처로 이송하거나, 파이프라인을 통해 해상구조물(100) 외부로 이송할 수도 있다.
개질 유닛(310)은 천연가스를 개질하는 리포머(Reformer)(311)와, 리포머(311)로 열에너지를 공급하는 고온로(Furnace)(313)를 포함할 수 있다.
리포머(311)에서의 천연가스의 개질 반응에 의해 일산화탄소(CO)와 수소(H2)를 포함하는 합성가스가 생성되는데, 천연가스의 개질 반응은, 천연가스의 주성분인 메탄(CH4)의 개질 반응을 통하여 이루어지고, 메탄의 개질 반응으로는 수증기 개질법, 부분 산화법, 자열 산화법 및 수증기 이산화탄소 개질법 등이 있다. 예를 들어, 수증기 개질법은 니켈계(Ni-Based) 촉매하에, 천연가스에 수증기(H2O)를 불어넣어 고온에서 반응시킴으로써 합성가스를 생산할 수 있다.
리포머(311)에서의 개질 반응은 흡열반응이며, 약 10~25bar, 약 800~900℃ 정도의 고온에서 운전되고, 반응열의 공급은 리포머(311)의 고온로에서 천연가스를 직접 연소시켜 공급할 수 있다.
이 때, 리포머(311)로 개질반응의 반응열로써 연소열을 공급하고 배출되는 연소 배기가스는 약 600~800℃이다.
본 발명에 따르면, 고온로에서 배출되는 배기가스는 회수되어 고압 스팀 생성기(312)로 공급되고, 고압 스팀 생성기(312)로 공급된 고온의 연소 배기가스는 물을 기화시켜 고압 스팀(High Pressure Steam)을 생성시킨다.
고압 스팀 생성기(312)에서 생성된 스팀은 스팀 공급 라인(SL)을 통해 안정화 컬럼 유닛(220)으로 공급되는데, 보다 바람직하게는, 안정화 컬럼 유닛(220)의 리보일러(222)로 공급될 수 있다.
안정화 컬럼(221)의 운전 압력이 높으면 높을수록 안정화 컬럼(221)에서의 오일 생산량은 증가하는데, 안정화 컬럼(221)의 운전 압력은 운전 온도에 비례한다. 따라서, 운전 압력을 높이기 위해서는 리보일러(222)에서 기화되어 안정화 컬럼(221)으로 재공급되는 유체의 온도가 높아야하고, 즉 리보일러(222)로 공급하는 열원의 온도가 높아야 한다.
즉, 본 발명에 따르면, 리포머(311)에서 배출되는 고온의 배기가스의 폐열을 회수하여, 고압 스팀을 생성하고, 생성된 고압 스팀을 안정화 컬럼 유닛(220)으로 공급함으로써, 종래의 오일 처리 시스템(200)에서 제공 가능한 열원이 저압 스팀 등 한정적이었던 것에 비해 고온의 열원을 공급할 수 있으므로, 안정화 컬럼(221)의 운전 온도, 즉 운전 압력을 높일 수 있어 오일 생산량을 증대시킬 수 있다.
고압 스팀 생성기(312)에서 생성된 고압 스팀을 리보일러(222)로 공급하는 스팀 공급 라인(SL)에는 고압 스팀을 리보일러(222)로 공급하는 공급 수단, 예를 들어 스팀 공급 펌프(미도시), 고압 스팀을 하나 이상의 리보일러(222)로 분배하는 스팀분배장치(미도시) 등이 더 마련될 수 있다.
안정화 컬럼 유닛(220)에서 오일과 분리된 경질의 가스는 안정화 컬럼 유닛(220)과 개질 유닛(310)을 연결하는 제1 가스 공급 라인(GL2)을 통해 개질 유닛(310)에서 합성가스를 생산하는 원료로 공급될 수 있고, 제1 가스 공급 라인(GL2)에는 안정화 컬럼 유닛(220)에서 배출되는 가스를 압축하는 가스압축기(compressor)(미도시)를 더 포함할 수 있다.
안정화 컬럼(221)이 GTL 생산 모듈(300)의 폐열로부터 생산된 고압 스팀에 의해 높은 압력에서 운전되므로, 안정화 컬럼(221)에서 분리배출되는 가스를 압축하는 가스압축기는 보다 적은 에너지를 필요로 한다.
또한, 안정화 컬럼 유닛(220)에서 분리된 오일은 오일 배출 라인(OL2)을 통해 오일 저장 탱크(400)에 저장한 후 수요처로 이송하거나, 파이프라인을 통해 해상구조물(100) 외부로 이송할 수도 있다.
오일 배출 라인(OL2)은 상술한 합성원유 배출 라인(OL3)과 병합될 수 있고, 따라서 안정화 컬럼 유닛(220)으로부터 배출된 오일과 개질 유닛(320)으로부터 배출된 합성원유는 동일한 오일 저장 탱크(400) 또는 동일한 파이프라인을 따라 해상구조물(100)의 외부 수요처로 이송될 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면, 하나의 해상 구조물에서 오일 처리 시스템(200) 및 GTL 생산 모듈(300)로부터 모두 오일을 생산할 수 있을 뿐만 아니라, 오일 처리 시스템(200)에서 발생하는 부산물을 GTL 생산 모듈(300)의 원료로 활용할 수 있고, GTL 생산 모듈(300)에서 발생하는 폐열을 오일 처리 시스템(200)에서 활용하여 오일 처리 시스템(200)의 오일 생산량을 증대시킬 수 있어, 기존의 각각의 GTL 생산 모듈 및 FPSO의 오일 처리 시스템보다 오일 생산에 있어 효과적이고 경제적으로 운영할 수 있다.
또한, 기존에는 태워서 처리하거나(Flaring) 해저 웰로 재주입(Reinjection)하던 해저 웰의 수반가스(Associated Gas) 내지는 기액분리기에서 오일과 분리된 가스 및 안정화 컬럼 모듈에서 오일과 분리된 경질의 가스를 GTL 생산 모듈에서 재활용할 수 있고, GTL 생산 모듈의 개질 유닛에서 발생하는 버려지는 고온의 폐열을 회수하여 재활용할 수 있으므로 친환경적이고, 고온의 폐열을 재활용함으로써 안정화 컬럼에서 필요로하는 열원을 생산하기 위한 추가 장비를 삭제할 수 있어 설치비를 절감하고 공간효율을 높일 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 실시 예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시 예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시 예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고, 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
100 : 해상구조물
200 : 오일 처리 시스템(Oil Processing System)
300 : GTL 생산 모듈(Gas-to-Liquid Producing Module)
210 : 기액분리기
220 : 안정화 컬럼 유닛
310 : 개질 유닛
320 : 합성 유닛
400 : 오일 저장 탱크
221 : 안정화 컬럼(Stabilization Column)
222 : 리보일러(Reboiler)
311 : 리포머(Reformer)
312 : 고압 스팀 생성기(HP Steam Generator)
FL : 유체 이송 라인(Well Fluid Supply Line)
OL1 : 오일 공급 라인
OL2 : 오일 배출 라인
OL3 : 합성원유 배출 라인
GL1 : 제2 가스 공급 라인
GL2 : 제1 가스 공급 라인
SL : 스팀 공급 라인

Claims (16)

  1. 해저 웰(Well)로부터 유체(Fluid)를 공급받아 오일(Oil)을 생산하는 오일 처리 시스템(Oil Processing System); 및
    상기 오일 처리 시스템이 마련되는 해상구조물에 탑재(Add-on)되며, 상기 해저 웰로부터 유체를 공급받아 액상 탄화수소(Liquid Hydrocarbon)를 생산하는 GTL(Gas-to-Liquid) 생산 모듈(Module);을 포함하며,
    상기 GTL 생산 모듈은 합성가스(Syngas)를 생산하기 위하여 해저 웰로부터 공급받은 가스(Gas)를 개질(Reforming)하는 개질 유닛(Reforming Unit);을 포함하고,
    상기 오일 처리 시스템은 상기 해저 웰로부터 공급받은 오일로부터 경질의 가스(Light Gas)를 분리하는 안정화 컬럼 유닛(Oil Stabilization Column Unit); 을 포함하며,
    상기 개질 유닛과 안정화 컬럼 유닛을 연결하는 열원 공급 라인;을 포함하여,
    상기 GTL 생산 모듈에서 배출되는 폐열(Waste Heat)를 회수하여 상기 오일 처리 시스템의 열원으로 공급하는, GTL 생산 모듈이 탑재된 해상구조물의 오일 생산 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 GTL 생산 모듈은,
    상기 개질 유닛으로부터 배출되는 폐열을 회수하는 고압 스팀 생성기(High Pressure Steam Generator);를 더 포함하는, GTL 생산 모듈이 탑재된 해상구조물의 오일 생산 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 열원 공급 라인은,
    상기 고압 스팀 생성기에서 생성된 스팀을 상기 안정화 컬럼 유닛으로 공급하는 스팀 공급 라인인 것을 특징으로 하는, GTL 생산 모듈이 탑재된 해상구조물의 오일 생산 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 안정화 컬럼 유닛은,
    상기 해저 웰로에서 공급받은 오일로부터 경질의 가스를 증류 분리하는 안정화 컬럼; 및
    상기 안정화 컬럼의 탑저 배출물(Bottom Liquid)의 적어도 일부를 기화시켜 상기 안정화 컬럼으로 재공급하는 리보일러(Reboiler);를 포함하고,
    상기 스팀 공급 라인은 상기 고압 스팀 생성기 및 상기 리보일러를 연결하여 상기 고압 스팀 생성기에서 생성된 스팀으로 상기 탑저 배출물의 적어도 일부를 기화시키는, GTL 생산 모듈이 탑재된 해상구조물의 오일 생산 시스템.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 안정화 컬럼 유닛에서 분리된 경질의 가스를 상기 개질 유닛의 원료로써 공급하는 제1 가스 공급 라인;을 더 포함하는, GTL 생산 모듈이 탑재된 해상구조물의 오일 생산 시스템.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 안정화 컬럼 유닛 전단에 마련되며, 상기 해저 웰로부터 공급받은 유체를 기액분리하는 기액분리기(Separator);를 더 포함하고,
    상기 기액분리기에서 분리된 오일 상의 유체를 상기 안정화 컬럼 유닛으로 공급하는 오일 공급 라인; 및
    상기 기액분리기에서 분리된 가스 상의 유체를 상기 개질 유닛으로 공급하는 제2 가스 공급 라인;을 더 포함하는, GTL 생산 모듈이 탑재된 해상구조물의 오일 생산 시스템.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 GTL 생산 모듈은,
    상기 개질 유닛에서 생성된 합성가스(Syngas)를 합성원유(Syncrude)로 합성하는 합성 유닛(Synthesis Unit); 및
    상기 합성 유닛에서 생산된 합성원유를 배출하는 합성원유 배출 라인;을 더 포함하는, GTL 생산 모듈이 탑재된 해상구조물의 오일 생산 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 안정화 컬럼 유닛으로부터 오일을 배출시키는 오일 배출 라인;을 더 포함하되,
    상기 합성원유 배출 라인은 상기 오일 배출 라인으로부터 분기되는, GTL 생산 모듈이 탑재된 해상구조물의 오일 생산 시스템.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 개질 유닛에서의 개질 반응은 흡열 반응이고,
    천연가스를 연소시켜 상기 개질 유닛으로 800 내지 900℃의 반응열을 공급하는, GTL 생산 모듈이 탑재된 해상구조물의 오일 생산 시스템.
  10. 청구항 2에 있어서,
    상기 개질 유닛으로부터 배출되어 상기 고압 스팀 생성기로 공급되는 폐열은 600 내지 800℃인, GTL 생산 모듈이 탑재된 해상구조물의 오일 생산 시스템.
  11. 해저 웰로부터 유체를 공급받아 오일을 생산하는 오일 처리 시스템 및 상기 유체로부터 액상 탄화수소를 생산하는 GTL 생산 모듈이 탑재된 해상구조물에서 상기 유체를 개질 반응시켜 합성가스를 생성하는 단계;
    상기 개질 반응에서 배출되는 폐열을 회수하는 단계; 및
    상기 회수된 폐열을 열원으로써 상기 오일 처리 시스템으로 공급하여 상기 해저 웰로부터 공급받은 유체로부터 오일 및 경질의 가스를 분리하는 단계;를 포함하여,
    상기 GTL 생산 모듈에서 배출되는 폐열을 회수하여 상기 오일 처리 시스템의 열원으로 공급하는, GTL 생산 모듈이 탑재된 해상구조물의 오일 생산 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 폐열을 회수하는 단계는,
    상기 개질 반응에 의해 배출되는 폐열을 회수하여 고압 스팀을 생산하는 단계; 및
    상기 고압 스팀을 열원으로하여 상기 오일 처리 시스템의 컬럼에서 배출되는 탑저 배출물의 적어도 일부를 재가열하는 단계;를 포함하는, GTL 생산 모듈이 탑재된 해상구조물의 오일 생산 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 개질 반응하는 유체는 상기 분리된 경질의 가스를 포함하는, GTL 생산 모듈이 탑재된 해상구조물의 오일 생산 방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 생성된 합성가스를 합성원유로 합성하는 단계;를 더 포함하는, GTL 생산 모듈이 탑재된 해상구조물의 오일 생산 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 컬럼에서 경질의 가스와 분리되어 배출되는 오일 및 상기 합성원유를 상기 해상구조물의 오일 저장 탱크로 공급하거나, 상기 해상구조물 외부로 이송하는 단계;를 더 포함하는, GTL 생산 모듈이 탑재된 해상구조물의 오일 생산 방법.
  16. 청구항 12에 있어서,
    천연가스를 연소시켜 그 연소열을 상기 개질 반응의 반응열로 제공하는 단계;를 더 포함하는, GTL 생산 모듈이 탑재된 해상구조물의 오일 생산 방법.
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KR20110059306A (ko) * 2009-11-27 2011-06-02 한국과학기술연구원 해상 유전 및 한계 가스전의 가스를 액상연료로 전환하는 ｆｐｓｏ-ｇｔｌ 공정 및 이를 이용한 합성연료 제조방법
KR20150028303A (ko) * 2012-06-19 2015-03-13 할도르 토프쉐 에이/에스 탄화수소의 개질 방법 및 가스 액화 공정의 시동방법

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