KR101701911B1

KR101701911B1 - 분리기

Info

Publication number: KR101701911B1
Application number: KR1020150144075A
Authority: KR
Inventors: 김성우; 이희웅; 임효남
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2015-10-15
Filing date: 2015-10-15
Publication date: 2017-02-02

Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 분리기는, 유입부와 유출부가 구비된 하우징; 상기 하우징의 내측 벽면을 향해 유체가 분사되도록 배치되는 분사노즐; 및 상기 하우징의 내측 하단에 설치되며 일측에 유동 가이드부가 형성된 샌드팬을 포함함으로써 유동화된 모래의 유동영역을 제한하여 효과적으로 모래를 분리기에서 배출할 수 있도록 한다.

Description

분리기{Separator having sand pan}

본 발명은 분리기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분리기의 바닥에 퇴적된 모래를 유동화(fludidization)하고 유동영역을 제한함으로써 모래가 효과적으로 배출되도록 한 분리기에 관한 것이다.

일반적으로 유정으로부터 추출된 유정 유체는 오일, 가스, 물로 분리되는 과정을 거친다. 이러한 분리를 위하여 유정 유체는 분리기(separator)로 이송된다.

유정에서 유정 유체를 추출할 때 1차적으로 스크린(screen)을 설치하여 모래를 걸러내지만, 스크린 사이즈보다 작은 모래는 유정 유체에 포함되어 분리기로 유입된다.

분리기로 유입된 모래는 분리기 하부에 퇴적되어 분리기의 효율을 저하시키고 고장의 원인이 되기 때문에 퇴적된 모래를 지속적으로 또는 주기적으로 제거할 필요가 있다.

종래에는 모래 제거를 위해 분리기 하단에 분사 노즐을 설치하여 물을 분사함으로써 모래와 물의 혼합물이 슬러리(slurry) 상태로 배출부를 통해 배출되도록 하였다.

그러나, 노즐에서 분사된 물에 의해 모래가 유동화(fluidization)될 때 유동 영역이 분리기 내의 물 구역(water phase) 전체를 순환하게 되면 모래와 물의 혼합물이 배출되는 시간이 길어지는 문제점이 있다. 따라서, 분리기 내에서 효율적으로 모래를 제거하기 위해서는 슬러리 상태의 모래와 물이 유동되는 영역을 제한할 필요가 있다.

일본공개특허 제2009-195770호(2009.09.03. 공개)

본 발명의 실시예들은 분리기의 하부에 퇴적된 모래를 제거하기 위해 유체를 분사 노즐에서 분사하여 유동시킬 때, 유동화된 모래의 유동영역이 제한되도록 함으로써 보다 효과적으로 퇴적 모래를 제거하도록 한 분리기를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따른 분리기는, 유입부와 유출부가 구비된 하우징; 상기 하우징의 내측 벽면을 향해 유체가 분사되도록 배치되는 분사노즐; 및 상기 하우징의 내측 하단에 설치되며 일측에 유동 가이드부가 형성된 샌드팬을 포함한다.

상기 샌드팬은, 상부에는 머리부가 형성되고, 상기 유동 가이드부가 측면부에 형성될 수 있다.

여기서, 상기 머리부는 상측으로 볼록하게 형성될 수 있으며, 상기 유동 가이드부는 양측면이 내측으로 오목하게 형성될 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 일실시예에 따르면, 분사 노즐에 의해 발생된 모래와 물의 혼합물이 유동될 때 샌드팬의 유동 가이드부에 의해 유동이 안내되면서 유동영역이 제함됨으로써 유동화된 모래를 효과적으로 분리기 외부로 배출시키게 되는 효과가 있다.

또한, 샌드팬의 형상을 변형하여 유동 가이드부를 포함시킴으로써 추가적인 구성이 없이 간단한 구조로 유동영역을 제한시키는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 분리기의 내부 구성도이고,
도 2는 일반적인 분리기의 분사장치에 공급되는 물의 경로를 도시한 것이고,
도 3은 일반적인 분리기의 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 분리기의 사시도이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분리기에 구비된 샌드팬을 도시한 것이고,
도 6은 일반적인 샌드팬과 본 발명의 일실시예에 따른 분리기에 구비된 샌드팬의 유동 해석을 각각 도시한 것이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.

또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.

한편, 제 1 또는 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들이 상기 용어들에 의해 한정되지 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별시키는 목적으로만 사용된다.

도 1은 일반적인 분리기의 내부 구성도이다.

분리기(10)는 유입부(13)를 통해 유정에서 생산되는 유정 유체(가스, 물, 오일이 혼합된 3상의 물질)가 유입되고, 유입된 유정 유체가 가스, 물, 오일로 각각 분리되어 배출되도록 하우징(11)에 가스 배출부(15), 물 배출부(17), 오일 배출부(18)가 각각 형성된다.

이와 같은 분리기(10)는, 먼저 유입된 3상의 유정 유체가 인렛 장치(23)을 통해 액체(a)와 가스-미스트(mist) 혼합물로 분리된 다음, 가스-미스트 혼합물은 미스트 제거기(25)를 거쳐 가스(c)가 분리되어 가스 배출부(125)로 배출되고, 액체(a)와 미스트 제거기(25)에서 수집된 미스트(b)는 유수분리장치(24) 및 위어(Weir, 22)를 통과하면서 물과 오일로 분리되어 각각 물 배출부(17)와 오일 배출부(18)로 배출된다.

분리기(10)에는 3상의 유정 유체와 함께 모래도 같이 유입되어 분리기(10) 하단에 퇴적되는 바, 이를 제거하기 위해서 분리기(10)의 하단에 샌드젯(sand jet)을 설치한다.

도 2는 일반적인 분리기의 분사장치에 공급되는 물의 경로를 도시한 것으로, 이를 참조하면, 물 공급부(30)를 통해 공급되는 물이 유량조절 밸브(31)를 통과하여 유입 배관(33)으로 유입된 다음, 분사장치(34)로 물을 분배하도록 구성된다. 분사장치(34)를 통과한 물은 배출 배관(35)를 통해 배출 밸브(36)를 지나 배출되도록 구성된다.

도 3은 일반적인 분리기의 사시도로서, 이를 참조하면, 샌드팬을 구비한 분리기는 하우징(111)과, 상기 하우징(111)의 내측 하부에 설치된 샌드젯을 포함한다.

여기서, 샌드젯은 물을 분사하는 분사 노즐(135)과, 분사 노즐(135)로 물을 공급하는 유입 배관(131), 바닥에 구비된 배출부(drain)의 막힘을 방지하는 샌드팬(sand pan, 120)을 포함한다.

샌드팬(120)은 단면이 '∧'형을 이루도록 중앙 부분이 상방으로 뽀족하게 절곡되는 판형부(121a)로 구성되며, 판형부(121a)의 하측단에는 모래 배출홈(121b)이 절개 형성된다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 분리기의 사시도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 분리기는, 하우징(111)의 내측 하부에 퇴적된 모래를 유동화시키도록 물을 분사하는 분사 노즐(135)과, 분사 노즐(135)로 물을 공급하는 유입 배관(131)과, 하우징(111)의 내측 바닥에 설치되는 샌드팬(123)을 포함한다.

분사 노즐(135)은 복수개가 유입 배관(131)을 따라 배열되어 하우징(111)의 바닥에 넓게 퇴적된 모래를 골고루 유동화시킬 수 있도록 구성된다.

여기서, 상기 분사 노즐(135)은 하우징(111) 내벽면에 소정 각도를 이루며 물이 분사되도록 절곡 형성된다. 분사 노즐(135)에서 분사된 물은 하우징(111) 벽면을 따라 유동되면서 하측에 퇴적된 모래를 유동화시키고, 유동화된 모래는 하우징(111) 바닥 중앙에 위치한 샌드팬(123)으로 유동하게 된다.

샌드팬(123)은 하우징(111)의 내측 하단에 위치한 배출부(미도시)를 감싸도록 설치되어 배출부의 막힘을 방지하게 된다. 샌드팬(123)의 상부에는 머리부(123a)가 형성되고, 머리부(123a)의 하부에는 유동을 안내하는 유동 가이드부(123c)가 형성된다. 또한, 유동 가이드부(123c)의 하단에는 모래 배출홈(121b)이 형성된다.

상기 머리부(123a)는 상측으로 볼록하게 형성될 수 있다. 발명의 일실시예에서는 머리부(123a)의 단면 형상이 '∧'형으로 형성되어 있으나, 이에 한정되지 아니하고 다양한 형상으로 변형이 가능하다. 예를 들면, '∩'형으로 형성될 수도 있다. 이와 같이 머리부(123a)가 볼록하게 형성되어 머리부(123a) 위에 퇴적되는 모래가 중력에 의해 낙하하게 됨으로써 모래의 퇴적을 방지하게 된다.

본 발명의 일실시예에 따른 유동 가이드부(123c)는 샌드팬(123)의 측면부에 마련되는 데, 양측면이 내측으로 오목하여 단면이 '〕〔'형으로 형성된다.

전술한 바와 같이, 분사 노즐(135)에서 분사된 물이 하우징(111) 벽면을 따라 유동되면서 유동화된 모래가 샌드팬(123)과 맞닿게 되는데, 이때 유동 가이드부(123c)에 의해 유동화된 모래가 안내되면서 그 유동방향(a)은 상측으로 향하게 된다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분리기에 구비된 샌드팬을 도시한 것이다.

실시예(a)에 따르면, 샌드팬(125)은 머리부(125a)의 단면이 '∧'형이며, 유동 가이드부(125c)는 단면이 '〉〈'형으로 형성된다.

실시예(b)에 따르면, 샌드팬(127)은 머리부(127a)의 단면이 '∩'형이며, 유동 가이드부(127c)는 단면이 '〕〔'형으로 형성된다.

실시예(c)에 따르면, 샌드팬(129)은 머리부(129a)의 단면이 '∧'형이며, 유동 가이드부(129c)는 단면이 ']['형으로 2개의 절곡부를 구비하도록 형성된다.

한편, 실시예(a),(b),(c)는 모두 모래 배출홈(125b, 127b, 129b)이 형성된다.

이와 같은 실시예들의 유동 가이드부는 모두 유동화된 모래의 유동을 상방으로 안내하는 동일한 기능을 수행하는데, 유동 가이드부의 단면이 곡면인 형태가 유동 안내 효과는 뛰어나지만, 단면이 직선형태인 경우는 제작이 보다 용이한 장점이 있다.

본 발명에 분리기에 구비된 샌드팬은 이와 같은 실시예들에 한정되지 아니하고, 보다 다양한 형태로 변형이 가능하다. 예를 들면, 도 5에 개시되지는 않았지만, 실시예(b)의 머리부(127a)와 실시예(a) 또는 실시예(c)의 유동 가이드부(125c, 129c)를 각각 결합하여 구성할 수도 있고, 샌드팬의 머리부는 도 5에서는 단면이 삼각형인 형태가 개시되었지만 상방으로 볼록하고 단면이 대칭되는 다양한 다각형으로 형성할 수도 있다.

한편, 샌드팬의 머리부는 평평하게 형성될 수도 있다. 이 경우에는 제작이 용이한 이점이 있으나, 모래가 퇴적될 수 있기 때문에 머리부의 평평한 면에 다수의 관통홀을 형성함으로써 모래가 관통홀로 빠지도록 구성함으로써 모래의 퇴적을 방지할 수 있게 된다.

이하, 본 실시예에 따른 분리기의 동작을 도 4를 참조하여 설명한다.

분사 노즐(135)을 통하여 분사된 강한 물은 분리기 하우징(111) 바닥에 퇴적된 모래를 유동(Fluidization)시킴으로써 모래와 물이 혼합된 슬러리(slurry) 상태로 유동하게 된다.

이때, 분사 노즐(135)은 하우징(111) 내벽면에 비스듬하게 물을 분사하기 때문에 유동화된 모래는 하우징(111) 내벽면을 따라 바닥에 위치한 샌드팬(123)에 도달하게 된다.

샌드팬(123)과 맞닿게 된 유동화된 모래는 샌드팬(123) 하부의 유동 가이드부(123c)에 의해 유동이 상방으로 안내되어 선회함으로써 모래의 유동영역이 제한되게 된다.

이후, 유동화된 모래는 물과 함께 샌드팬(123) 하단의 모래 배출홈(123b)를 통해 샌드팬(123) 내측에 위치한 배출부(미도시)로 배출되면서 분리기 바닥에 퇴적된 모래가 제거된다. 본 발명의 일실시예에 따른 샌드팬에 형성된 유동 가이드부에 의해 유동화된 모래가 넓게 퍼지지 않고 좁게 제한된 영역에서 유동되기 때문에 보다 효과적이며 신속하게 모래를 배출할 수 있게 된다.

본 발명의 일실시예에 따른 유동 가이드부를 구비한 샌드팬의 효과는 도 6의 유동해석을 통해서 확인될 수 있다.

도 6는 일반적인 샌드팬과 본 발명의 일실시예에 따른 분리기에 구비된 샌드팬의 유동 해석을 각각 도시한 것으로 이를 참조하면, (a)에 도시된 일반적인 샌드팬을 사용할 경우에는, 분사 노즐에서 발생한 유동이 분리기 전체로 이동되는 것에 반해, 본 발명의 일실시예에 따른 분리기에 구비된 샌드팬을 사용할 경우, 유동이 상대적으로 분리기의 아래 부분에 제한됨을 확인할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 샌드팬은 유동이 분리기 아래 영역으로 제한됨으로써 유동화된 모래가 보다 효과적이고 신속하게 배출될 수 있게 된다.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

111: 하우징 120,123,125,127,129: 샌드팬
123a,125a,127a,129a : 머리부 123b,125b,127b,129b: 모래 배출홈
123c,125c,127c,129c: 유동 가이드부 131: 유입 배관
135 : 분사 노즐

Claims

유입부와 유출부가 구비된 하우징;
상기 하우징의 내측 벽면을 향해 유체가 분사되도록 배치되는 분사노즐; 및
상기 하우징의 내측 하단에 설치되며 일측에 유동 가이드부가 형성된 샌드팬을 포함하되,
상기 유동 가이드부는 양측면이 내측으로 오목하게 형성되는, 분리기.
청구항 1에 있어서,
상기 샌드팬은, 상부에는 머리부가 형성되고, 상기 유동 가이드부가 측면부에 형성되는, 분리기.
청구항 2에 있어서,
상기 머리부는 상측으로 볼록하게 형성되는, 분리기.
청구항 3에 있어서,
상기 머리부는 '∧'형 또는 '∩'형으로 형성되는, 분리기.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 유동 가이드부는 '〕〔'형 또는 '〉〈'형으로 형성되는, 분리기.