KR101704621B1 - 오일셰일로부터 오일을 회수하는 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따르면, 오일셰일로부터 오일을 회수하는 시스템에 있어서, 오일셰일을 직접 또는 간접 가열하여 오일, 열분해가스, 및 잔류물을 생성하는 반응로; 상기 오일을 회수하여 저장하는 저장부; 및 상기 잔류물을 공급받아 연소하는 연소실;을 포함하고, 상기 연소실에서 생성된 제1 연소가스를 히팅가스로서 상기 반응로에 공급하여 오일셰일의 가열원으로 사용하는 오일셰일로부터의 오일 회수 시스템을 제공한다.

Description

오일셰일로부터 오일을 회수하는 시스템 {System for recovery of oil from oil shale}
본 발명은 오일셰일로부터 오일(셰일유)을 회수하기 위한 오일 회수 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 오일을 추출하고 남은 잔류물의 연소열을 이용하여 오일셰일을 간접 또는 직접 가열하여 오일을 회수하는 시스템에 관한 것이다.
오일 셰일(oil shale)은 고체 유기화합물인 케로젠(kerogen)을 함유하고 있는 세립질의 다공성 퇴적암이다. 케로젠은 석유의 생성 온도 및 압력을 통과하지 못한 유기물질로서 탄소, 수소, 산소, 질소 황 등으로 이루어져 있으며 열을 가하면 탄화수소로 변환한다. 오일 셰일은 전세계적으로 대량의 매장량이 확인되어 미래의 주요 에너지원 역할을 할 것으로 기대되고 있다.
일반적으로 오일 셰일로부터 오일(셰일유)을 얻는 방법으로, 오일 셰일에 열을 가하여 오일과 열분해가스를 분리시키고 이를 냉각시킴으로써 고밀도 에너지 형태의 연료유로 회수할 수 있다. 그러나 종래의 공정들은 원유생산 단위당 투입되는 에너지가 높을 뿐만 아니라 잔류물 중의 유기물 성분을 연소하는 과정에서 발생하는 공해물질 및 이산화탄소의 배출로 인한 환경문제를 유발하는 문제점이 있다. 따라서 환경친화적이면서 원유생산량을 증대시킬 수 있는 오일 회수 시스템의 개발이 요구된다.
특허문헌1: 한국 공개특허공보 제 2014-0111383호 (2014년 09월 19일 공개)
본 발명의 일 실시예에 따르면, 외부 에너지원을 사용하지 않고 오일셰일로부터 오일을 회수할 수 있는 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 오일셰일로부터 오일 추출 후 남은 잔류물을 연소하여 오일셰일을 가열하는 가열원으로 사용함으로써 잔류물에 의한 2차적 오염을 차단할 수 있는 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 오일셰일로부터 오일을 회수하는 시스템에 있어서, 오일셰일을 직접 또는 간접 가열하여 오일, 열분해가스, 및 잔류물을 생성하는 반응로; 상기 오일을 회수하여 저장하는 저장부; 및 상기 잔류물을 공급받아 연소하는 연소실;을 포함하고, 상기 연소실에서 생성된 제1 연소가스를 히팅가스로서 상기 반응로에 공급하여 오일셰일의 가열원으로 사용하는 오일셰일로부터의 오일 회수 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 가스의 이송이나 설비의 구동 등에 소요되는 전력 이외에 오일 추출에 다른 에너지원을 사용할 필요가 없으므로 원유생산 단위당 투입되는 에너지를 낮출 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 오일셰일로부터 오일 추출 후 발생하는 가스와 잔류물을 연소하여 오일셰일을 가열하는 가열원으로 사용함으로써 오일 회수 과정에서 잔류물이나 유해성 물질의 대기 배출을 저감할 수 있으므로 환경오염을 방지할 수 있는 이점이 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 회수 시스템을 설명하는 블록도,
도2는 제1 실시예에 따른 간접가열방식 오일 회수 시스템을 설명하는 블록도,
도3은 제1 실시예에서 사용가능한 반응로의 예시적 구성을 설명하는 도면,
도4는 제1 실시예에서 사용가능한 반응로의 대안적 구성을 설명하는 도면,
도5는 제2 실시예에 따른 직접가열방식 오일 회수 시스템을 설명하는 블록도,
도6은 제2 실시예에서 사용가능한 반응로의 예시적 구성을 설명하는 도면,
도7은 제2 실시예에서 사용가능한 반응로의 대안적 구성을 설명하는 도면이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오일셰일로부터의 오일 회수 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도면을 참고하면, 일 실시예에 따른 오일 회수 시스템은 오일셰일을 가열하는 반응로(10), 오일을 저장하는 저장부(20), 및 잔류물을 연소하는 연소실(30)을 포함한다.
반응로(10)는 오일셰일을 직접 또는 간접 가열하여 오일셰일에서 오일(셰일유)을 추출한다. 구체적인 예로서, 오일셰일에 직접 또는 간접적으로 열을 가하면 오일셰일이 열분해하여 액상 물질(오일)과 가스상 물질(열분해가스)이 배출되고 나머지 고체 물질(미량의 오일과 고정탄소도 포함할 수 있음)이 잔류물로 남는다. 이러한 오일셰일의 열분해를 위해 반응로(10)는 대략 섭씨 500도 내외로 가열되어 유지될 수 있다. 반응로(10)의 온도는 구체적 실시 형태에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.
반응로(10)에서 배출된 오일은 저장부(20)에 공급되어 저장된다. 대안적 실시예에서, 반응로(10)에서 배출된 오일이 추가 공정에서 후처리되고 그 후 저장부(20)에 저장될 수도 있다.
반응로(10)에서 배출되는 잔류물은 연소실(30)에 공급된다. 연소실(30)은 잔류물을 공급받아 연소시킨다. 잔류물은 미량의 오일과 고정탄소를 포함하고 있으므로 공기(산소) 및/또는 수증기가 적절히 공급된 분위기 하에서 연소될 수 있다. 잔류물의 연소에 의해 연소가스가 생성되고, 이 연소가스의 적어도 일부는 반응로(10)에 공급되어 오일셰일의 열분해를 위한 가열원으로 사용된다.
한편 일 실시예에 따른 오일 회수 시스템은 응축기(40)를 더 포함할 수 있다. 응축기(40)는 반응로(10)에서 배출되는 열분해가스를 공급받아 응축하여 오일을 추가로 추출하고 나머지 가스상 물질을 배출한다. 본 발명의 일 실시예에서 따르면 반응로(10)의 종류에 따라 가스상 물질의 처리과정을 다르게 할 수 있다.
일반적으로 오일셰일의 열분해를 위한 가열방식에는 크게 2가지 방식, 즉 간접가열방식 및 직접가열방식이 있다.
간접가열방식은 반응로를 둘러싸는 히팅 챔버를 가열하여 반응로 내의 오일셰일을 간접적으로 가열한다. 히팅 챔버는 예컨대 고온 가스가 통과하는 파이프로 구성되고, 이 파이프가 반응로의 내부 벽면 또는 외부 벽면을 둘러싸고 있는 구조를 가질 수 있다. 이 방식에서, 예컨대 도1에 ①번 화살표로 표시한 것처럼, 응축기(40)에서 배출되는 가스상 물질을 연소실(30)에 공급하고, 연소실(30)은 반응로(10)에서 받은 잔류물과 응축기(40)에서 배출되는 가스상 물질을 함께 연소시킬 수 있다. 이러한 실시예에 대해서는 도2 내지 도4를 참조하여 후술하기로 한다.
직접가열방식은 고온의 히팅 가스(heating gas)를 반응로 내로 주입하여 오일셰일을 직접 가열하는 방식이다. 이 방식에서는 예컨대 도면에 ②번 화살표로 표시한 것처럼, 응축기(40)에서 배출되는 가스상 물질을 반응로(10)에 히팅 가스로서 공급할 수 있다. 구체적으로, 응축기(40)에서 배출되는 가스상 물질을 가스 연소기(도시 생략)에서 연소하여 가연성분을 제거하고 여기서 나오는 연소가스를 폐열 회수부(도시 생략)에서 열교환하여 온도를 낮춘 후, 적어도 일부를 연소실(30)에서 생성된 연소가스와 혼합하여 반응로(10)에 공급할 수 있다. 이에 따라, 폐열이 회수된 저온의 연소가스와 (연소실(30)에서 생성된) 고온의 연소가스의 혼합량을 조절하여 반응기(10)에 공급함으로써 반응기(10) 내의 온도를 일정 수준으로 제어할 수 있다. 이러한 실시예에 대해서는 도5 내지 도7을 참조하여 후술하기로 한다.
도2는 제1 실시예에 따른 간접가열방식 오일 회수 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도2를 참조하면, 일 실시예에 따른 간접가열방식 오일 회수 시스템은 반응로(10), 저장부(20), 연소실(30), 응축기(40), 및 폐열회수부(50)를 포함할 수 있다. 도2의 반응로(10), 저장부(20), 연소실(30), 및 응축기(40)는 도1에 도시한 각 대응 구성요소와 각각 동일 또는 유사한 구조와 기능을 가진다.
반응로(10)는 오일셰일을 공급받고 간접 가열하여 오일셰일을 열분해한다. 오일셰일의 간접 가열을 위해 반응로(10)는 반응로의 내부면 또는 외부면의 적어도 일부를 둘러싸고 반응로를 가열하는 히팅 챔버(15)를 포함할 수 있다. 일 예에서 히팅 챔버(15)는 반응로(10)의 내부 벽면의 적어도 일부분을 둘러싸는 파이프(배관)으로 구성될 수 있고, 다른 실시예에서, 히팅 챔버(15)는 반응로(10)의 외부 벽면의 적어도 일부분을 둘러싸는 파이프(배관)로 구성될 수도 있다. 그 외에 히팅 챔버의 구조는 실시 형태에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.
오일셰일은 반응로(10)에서 열분해되어 오일, 열분해가스, 및 잔류물을 생성한다. 도1을 참조하여 설명한 것처럼, 반응로(10)에서 배출되는 오일은 저장부(20)에 공급되어 저장될 수 있다. 반응로(10)에서 배출되는 잔류물은 연소실(30)에 공급된다. 그리고 반응로(10)에서 배출되는 열분해가스는 응축기(40)에 공급되어 응축되고, 응축기(40)에서 배출되는 오일은 저장부(20)로 회수되고 나머지 가스상 물질은 연소실(30)에 공급된다.
연소실(30)은 반응로(10)로부터 공급받은 잔류물 및 응축기(40)로부터 공급받은 가스상 물질을 연소시킨다. 잔류물과 가스상 물질은 연소실(30) 내의 공기(산소) 및/또는 수증기가 주입된 분위기하에서 연소된다. 연소실(30)의 연소에 의해 연소가스 및 애쉬가 생성된다. 이 때 반응로(10)에서 공급된 잔류물은 연소실(30)에서 연소되어 완전한 무기물질 형태의 애쉬(ash)가 되어 배출되므로 오일셰일 추출시 2차 오염을 방지할 수 있다.
연소실(30)에서 생성된 연소가스의 적어도 일부는 오일셰일을 간접 가열하기 위한 히팅 가스로서 히팅 챔버(15)로 공급된다. 연소가스가 히팅 챔버(15)의 파이프를 통과하면서 고온의 에너지를 반응기(10)에 전달함으로써 반응기(10) 내부의 오일셰일이 가열되고 열분해될 수 있다.
이 때 일 실시예에서 연소실(30)의 연소 온도가 예컨대 1000도 가량 될 수 있고, 반면 오일셰일의 열분해를 위한 반응로(10)의 온도는 대략 500도 내외로 유지되는 것이 바람직할 수 있으므로, 연소실(30)에서 생성된 연소가스를 그대로 히팅 챔버(15)에 공급하지 않고 온도가 낮은 외부 공기 등과 혼합하여 공급하는 것이 바람직하다.
이를 위해, 도시한 일 실시예에서는 히팅 챔버(15)에서 배출되는 배출가스의 일부를 순환시켜 재사용할 수 있다. 도면을 참조하면, 히팅 챔버(15)를 가열한 연소가스가 히팅 챔버(15)의 배출구를 통해 배출가스로서 외부로 배출되고, 이 배출가스의 경로상에 폐열회수부(50)가 배치된다. 배출가스는 폐열회수부(50)에서 열교환되어 추가로 냉각되고, 필요에 따라 클리닝부(도시 생략)를 거쳐 클리닝된다. 그 후 일부는 예컨대 연돌을 통해 외부로 배출될 수 있고, 나머지는 다시 회수되어 선택적으로 공기와 혼합된 후 히팅 챔버(15)로 공급될 수 있다. 이와 같이 연소실(30)로부터 공급되는 고온의 연소가스와 낮은 온도의 배출가스 및 공기를 혼합한 혼합가스를 히팅 가스로서 히팅 챔버(15)를 공급함으로써 히팅 챔버(15)의 온도를 오일셰일의 열분해에 적절한 온도로 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 히팅 챔버(15)의 온도 제어를 위해 온도센서(17)를 더 포함할 수 있다. 온도센서(17)는 히팅 챔버(15) 또는 반응로(10)의 온도를 측정하고, 이 온도 센서(17)가 측정한 온도에 기초하여, 히팅 챔버(15)로 공급할 (연소실(30)에서 생성된) 연소가스 및 (폐열회수부(50)에서 배출되는) 배출가스 중 적어도 하나의 공급량을 제어한다. 도시한 실시예에서는 온도센서(17)의 측정에 기초하여 히팅 챔버(15)에 공급하는 배출가스 및 공기 공급량을 제어하는 것으로 도시하였지만, 대안적 실시예에서, 연소실(30)에서 생성되어 히팅 챔버(15)에 공급되는 연소가스의 공급량도 제어할 수 있음은 물론이다.
도3은 제1 실시예에서 사용가능한 간접가열방식 반응로의 예시적 구성을 나타낸다.
도3에 도시한 반응로(110)는 반응로의 내부 벽면의 적어도 일부를 둘러싸는 파이프로 구성된 히팅 챔버(151)를 포함한다. 히팅 챔버(151)는 히팅가스를 공급받는 입구부(153) 및 히팅가스가 배출되는 출구부(155)를 포함한다. 이러한 구성에 따라, 히팅가스가 히팅 챔버(151)의 파이프를 통과하면서 반응로(110) 내의 오일셰일을 간접 가열하여 열분해할 수 있다. 이 때 히팅가스는 예컨대 연소실(30)에서 생성된 연소가스 및 폐열회수부(50)에서 배출되는 배출가스가 혼합된 가스일 수 있다.
반응로(110)는 오일셰일이 주입되는 입구부(111), 오일셰일의 열분해에 의해 생성된 오일, 열분해가스, 및 잔류물을 각각 배출하는 출구부(112,113,114)를 포함한다. 오일셰일의 열분해에 의해 생성된 오일은 반응로(110)의 하부에서 필터를 거쳐서 출구부(112) 외부로 배출될 수 있다. 열분해가스는 반응로(110)의 상부에 배치된 출구부(113)를 통해 외부로 배출되어 예컨대 응축기(도2의 40)로 공급될 수 있다.
오일과 열분해 가스를 빼내고 남은 잔류물은 반응로(110)의 하부에서 배출기를 통해 외부로 배출될 수 있고, 이 때 잔류물 배출 속도는 오일셰일의 반응로 체류시간 등을 고려해서 결정될 수 있다.
도4는 제1 실시예에서 사용가능한 간접가열방식 반응로의 대안적 구성을 나타낸다.
도4에 도시한 반응로(120)는 반응로의 외부 벽면의 적어도 일부를 둘러싸는 파이프로 구성된 히팅 챔버(161)를 포함한다. 히팅 챔버(161)는 히팅가스를 공급받는 입구부(163) 및 히팅가스가 배출되는 출구부(165)를 포함한다. 이러한 구성에 따라 히팅가스가 히팅 챔버(161)의 파이프를 통과하면서 반응로(120) 내의 오일셰일을 간접 가열하여 열분해할 수 있다. 히팅가스는 예컨대 연소실(30)에서 생성된 연소가스 및 폐열회수부(50)에서 배출되는 배출가스가 혼합된 가스일 수 있다.
반응로(120)는 오일셰일이 주입되는 입구부(121), 오일셰일의 열분해에 의해 생성된 오일, 열분해가스, 및 잔류물을 각각 배출하는 출구부(122,123,124)를 포함하며, 각 입구부와 출구부는 도3의 실시예의 입구부 및 출부구와 동일 또는 유사한 구성 및 기능을 가지므로 설명을 생략한다.
도5는 제2 실시예에 따른 직접가열방식 오일 회수 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도5를 참조하면, 일 실시예에 따른 직접가열방식 오일 회수 시스템은 반응로(10), 저장부(20), 연소실(30), 응축기(40), 가스연소기(60), 및 폐열회수부(70)를 포함할 수 있다. 도5의 반응로(10), 저장부(20), 연소실(30), 및 응축기(40)는 도1 또는 도2에 도시한 각 대응 구성요소와 각각 동일 또는 유사한 구조와 기능을 가질 수 있다.
반응로(10)는 오일셰일을 공급받고 간접 가열하여 오일셰일을 열분해한다. 오일셰일의 직접 가열을 위해, 연소실(30)에서 생성된 연소가스가 반응기(10) 내로 직접 주입되어 오일셰일을 가열할 수 있다.
오일셰일은 반응로(10)에서 열분해되어 오일, 열분해가스, 및 잔류물을 생성한다. 반응로(10)에서 배출되는 오일은 저장부(20)에 공급되어 저장되고, 반응로(10)에서 배출되는 잔류물은 연소실(30)에 공급된다. 연소실(30)은 필요에 따라 공기(산소) 및/또는 수증기를 공급받고 잔류물을 연소하여 연소가스("제1 연소가스"라 함)를 생성한다.
반응로(10)에서 배출되는 열분해가스는 응축기(40)를 통과하며 응축되고, 응축기(40)에서 배출되는 오일은 저장부(20)로 회수되고 나머지 가스상 물질은 가스연소기(60)에 공급된다.
가스연소기(60)는 응축기(40)로부터 받은 가스상 물질을 연소하여 연소가스("제2 연소가스"라 함)를 생성한다. 제2 연소가스는 예를 들어 이산화탄소와 질소가 주성분일 수 있다. 제2 연소가스는 폐열회수부(70)에 제공되고, 폐열회수부(70)는 열교환에 의해 제2 연소가스를 냉각한다. 이에 따라 예컨대 고온의 제2 연소가스가 50도 내지 100도 내외로 냉각될 수 있다. 폐열회수부(70)에서 배출된 제2 연소가스는 필요에 따라 클리닝부(도시 생략)에서 클리닝 처리를 받을 수도 있다.
폐열회수부(70)에서 냉각된 제2 연소가스의 일부는 연돌을 통해 외부로 배출되고, 나머지는 반응로(10)에 주입되는 히팅가스의 온도 조절을 위해, 제1 연소가스와 혼합되어 반응로(10)에 공급될 수 있다.
일 실시예에서, 반응로(10)의 온도 제어를 위한 온도센서(17)를 더 포함할 수 있다. 온도센서(17)는 반응로(10)의 온도를 측정하고, 이 측정 온도에 기초하여 반응로(10)로 공급할 히팅가스(즉, 연소실(30)에서 생성된 제1 연소가스 및 폐열회수부(70)에서 배출되는 제2 연소가스가 혼합된 혼합가스)의 공급량을 제어한다. 일 예로서, 상기 측정 온도에 기초하여 제1 연소가스 및 제2 연소가스 중 적어도 하나의 공급량을 제어할 수 있다. 도5에 도시한 실시예에서는 온도센서(17)의 측정에 기초하여 제2 연소가스 공급량만을 제어하는 것으로 도시하였지만, 대안적 실시예에서, 연소실(30)에서 생성되어 반응로(10)로 공급되는 제1 연소가스의 공급량도 제어할 수 있음은 물론이다.
도6은 제2 실시예에서 사용가능한 직접가열방식 반응로의 예시적 구성을 나타낸다.
도6에 도시한 반응로(130)는 오일셰일이 주입되는 제1 입구부(131), 히팅가스가 주입되는 제2 입구부(173), 그리고 오일셰일의 열분해에 의해 생성된 오일, 열분해가스, 및 잔류물을 외부로 각각 배출하는 제1, 제2, 및 제3 출구부(132,133,134)를 포함한다.
도시한 실시예에서, 반응로(130)는 반응로의 대략 하부의 외측을 둘러싸는 가스 챔버(171)를 포함할 수 있다. 가스 챔버(171)에 의해 둘러싸인 반응로(130)의 벽면에는 다수의 구멍이 형성되어 있어서 가스 챔버(171)와 반응로(130) 사이에 기체가 자유롭게 통과할 수 있도록 연통되어 있다. 히팅가스가 주입되는 제2 입구부(173)는 가스 챔버(171)에 배치될 수 있다.
이러한 구성에 따라, 제2 입구부(173)를 통해 공급된 히팅가스는 가스 챔버(171) 공간을 채운 뒤 다수의 구멍을 통해 넓은 면적에 걸쳐 반응로(10) 내부로 주입될 수 있다. 오일셰일이 주입되는 제1 입구부(131)가 반응로(130)의 상부에 배치되어 있으므로, 제1 입구부(131)에서 반응로 내부로 공급된 오일셰일이 상방에서 하방으로 이동하고, 가스 챔버(171)의 다수의 구멍을 통해 반응로(130)의 하부에서 넓은 면적에 걸쳐 반응로(130)로 내부로 공급된 히팅가스는 하방에서 상방으로 이동하면서 오일셰일과 접촉하여 오일셰일을 가열하여 열분해 할 수 있다.
오일셰일의 열분해에 의해 생성된 오일은 반응로(130)의 하부에서 필터를 거쳐 제1 출구부(132)를 통해 외부로 배출되어 예컨대 저장부(20)로 공급될 수 있다. 열분해가스는 반응로(130)의 상부에 배치된 제2 출구부(133)를 통해 외부로 배출되어 예컨대 응축기(도5의 40)로 공급될 수 있다. 이 때 제2 출구부(133)로는 오일셰일의 열분해에 의해 생성된 열분해가스 뿐만 아니라 제2 입구부(173)를 통해 공급된 히팅가스도 함께 배출할 수 있다.
오일과 가스를 빼내고 남은 잔류물은 반응로(130)의 하부에서 제3 출구부(134)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
도7은 제2 실시예에서 사용가능한 직접가열방식 반응로의 대안적 구성을 나타낸다.
도7에 도시한 반응로(140)는 로터리 킬른형 반응로이다. 반응로(140)는 오일셰일을 반응로 내부로 공급하는 제1 입구부(142), 히팅가스를 반응로 내부로 공급하는 제2 입구부(143), 오일셰일의 가열에 의해 생성된 오일, 열분해가스, 및 잔류물을 반응로의 외부로 각각 배출하는 제1, 제2, 및 제3 출구부(147,148,149)를 포함할 수 있다.
제1 입구부(142) 및 제2 입구부(143)는 반응로(140)의 일 단부에 배치되고, 오일, 열분해가스, 및 잔류물을 각각 배출하는 제1, 제2, 및 제3 출구부(147,148,149)는 반응로의 타 단부에 배치되고, 상기 일 단부와 타 단부 사이에는 구동수단(145)에 의해 회전가능한 드럼(141)이 배치된다. 드럼(141) 내부에는 회전날개 또는 스크류가 드럼(141)의 내부 표면에 형성되어 있을 수 있고, 이에 따라 드럼(141)의 회전에 의해 오일셰일이 일 단부에서 타 단부 측으로 이동하는 동안 히팅가스가 오일셰일을 가열하면서 열분해할 수 있다.
이상과 같이 도면을 참고하여 실시예를 설명하였으나, 상술한 실시예 외에도 다양한 변형례가 있을 수 있다. 예컨대 본 명세서에서는 간접가열방식의 반응로로서 도3과 도4의 실시예를 설명하였고 직접가열방식의 반응로로서 도6과 도7의 실시예를 설명하였지만, 이러한 실시예는 단지 예시적인 것이며, 도시한 실시예 외에도 다양한 구조와 형상을 갖는 간접방식 또는 직접방식의 반응로를 구현할 수 있음은 물론이다.
이와 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자라면 상술한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 반응로
20: 저장부
30: 연소실
40: 응축기
50, 70: 폐열회수부
60: 가스연소기

Claims (12)

  1. 오일셰일로부터 오일을 회수하는 시스템에 있어서,
    오일셰일을 직접 또는 간접 가열하여 오일, 열분해가스, 및 잔류물을 생성하는 반응로;
    상기 오일을 회수하여 저장하는 저장부;
    상기 잔류물을 공급받아 연소하는 연소실; 및
    상기 반응로에서 배출되는 상기 열분해가스를 응축하여 오일을 추출하는 응축기;를 포함하고,
    상기 연소실에서 생성된 제1 연소가스를 히팅가스로서 상기 반응로에 공급하여 오일셰일의 가열원으로 사용하고,
    상기 응축기에서 배출되는 가스상 물질을, (i) 상기 연소실에 공급하여 상기 잔류물과 함께 연소시키거나, 또는 (ii) 연소하여 폐열을 회수한 후 적어도 일부를 상기 제1 연소가스와 혼합하여 히팅가스로서 상기 반응로에 공급하는 것을 특징으로 하는 오일셰일로부터의 오일 회수 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 응축기에서 배출되는 오일을 회수하여 상기 저장부에 저장하는 것을 특징으로 하는 오일셰일로부터의 오일 회수 시스템.
  3. 오일셰일로부터 오일을 회수하는 시스템에 있어서,
    오일셰일을 직접 또는 간접 가열하여 오일, 열분해가스, 및 잔류물을 생성하는 반응로;
    상기 오일을 회수하여 저장하는 저장부;
    상기 잔류물을 공급받아 연소하는 연소실; 및
    상기 반응로에서 배출되는 상기 열분해가스를 응축하여 오일을 추출하는 응축기;를 포함하고,
    상기 연소실에서 생성된 제1 연소가스를 히팅가스로서 상기 반응로에 공급하여 오일셰일의 가열원으로 사용하고,
    상기 반응로는, 상기 반응로의 내부면 또는 외부면의 적어도 일부를 둘러싸고 상기 반응로를 가열하는 히팅 챔버를 포함하고,
    상기 제1 연소가스가 상기 히팅 챔버로 공급되어, 상기 히팅 챔버에서 배출되는 배출가스 중 적어도 일부가 히팅가스로서 상기 히팅 챔버로 다시 공급되어 순환하고,
    상기 응축기에서 배출되는 가스상 물질을 상기 연소실에 공급하여 상기 잔류물과 함께 연소시키는 것을 특징으로 하는 오일셰일로부터의 오일 회수 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 응축기에서 배출되는 오일을 회수하여 상기 저장부에 저장하는 것을 특징으로 하는 오일셰일로부터의 오일 회수 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 히팅 챔버 또는 상기 반응로의 온도를 측정하는 온도센서;를 더 포함하고,
    상기 온도 센서가 측정한 온도에 기초하여, 상기 히팅 챔버로 공급되는 상기 제1 연소가스 및 상기 배출가스 중 적어도 하나의 공급량을 제어하는 것을 특징으로 하는 오일셰일로부터의 오일 회수 시스템.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 히팅 챔버는 상기 반응로의 내부면의 적어도 일부를 둘러싸는 파이프를 포함하고,
    상기 제1 연소가스와 상기 배출가스가 혼합된 상기 히팅가스가 상기 파이프를 통과하면서 상기 반응로 내의 오일셰일을 가열하는 것을 특징으로 하는 오일셰일로부터의 오일 회수 시스템.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 히팅 챔버는 상기 반응로의 외부면의 적어도 일부를 둘러싸는 파이프를 포함하고,
    상기 제1 연소가스와 상기 배출가스가 혼합된 상기 히팅가스가 상기 파이프를 통과하면서 상기 반응로를 가열하여 상기 반응로 내의 오일셰일이 가열되는 것을 특징으로 하는 오일셰일로부터의 오일 회수 시스템.
  8. 오일셰일로부터 오일을 회수하는 시스템에 있어서,
    오일셰일을 직접 또는 간접 가열하여 오일, 열분해가스, 및 잔류물을 생성하는 반응로;
    상기 오일을 회수하여 저장하는 저장부;
    상기 잔류물을 공급받아 연소하는 연소실;
    상기 반응로에서 배출되는 상기 열분해가스를 응축하여 오일을 추출하는 응축기;
    상기 응축기에서 배출되는 가스상 물질을 연소하여 제2 연소가스를 생성하는 가스연소기; 및
    상기 제2 연소가스의 열에너지를 회수하는 폐열회수부;를 포함하고,
    상기 연소실에서 생성된 제1 연소가스와 상기 폐열회수부를 통과한 상기 제2 연소가스의 적어도 일부를 혼합한 혼합가스를 히팅가스로서 상기 반응로에 공급하는 것을 특징으로 하는 오일셰일로부터의 오일 회수 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 반응로의 온도를 측정하는 온도센서;를 더 포함하고,
    상기 온도 센서가 측정한 온도에 기초하여, 상기 반응로에 공급되는 상기 제1 연소가스 및 상기 제2 연소가스 중 적어도 하나의 공급량을 제어하는 것을 특징으로 하는 오일셰일로부터의 오일 회수 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 반응로가,
    오일셰일을 상기 반응로 내부로 공급하는 제1 입구부;
    상기 히팅가스를 상기 반응로 내부로 공급하는 제2 입구부;
    상기 오일셰일의 가열에 의해 생성된 오일, 열분해가스, 및 잔류물을 상기 반응로의 외부로 각각 배출하는 제1, 제2, 및 제3 출구부;을 포함하는 것을 특징으로 하는 오일셰일로부터의 오일 회수 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 입구부가 상기 반응로의 상부에 배치되어, 상기 제1 입구부에서 반응로 내부로 공급된 오일셰일이 상방에서 하방으로 이동하고,
    상기 제2 입구부는 상기 반응로의 하부에 배치되어, 상기 제2 입구부에서 반응로 내부로 공급된 상기 히팅가스가 하방에서 상방으로 이동하면서 상기 오일셰일을 가열하는 것을 특징으로 하는 오일셰일로부터의 오일 회수 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 반응로가 로터리 킬른형 반응로이고,
    상기 제1 입구부가 상기 반응로의 일 단부에 배치되고, 상기 오일과 열분해가스를 각각 배출하는 상기 제1 및 제2 출구부는 상기 반응로의 타 단부에 배치되며,
    오일셰일이 상기 일 단부에서 타 단부측으로 이동하는 동안 상기 히팅가스가 오일셰일을 가열하는 것을 특징으로 하는 오일셰일로부터의 오일 회수 시스템.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101917576B1 (ko) * 2018-05-30 2019-01-29 남영유화공업(주) 물성이 향상된 수용성 윤활유의 제조장치
KR20230049799A (ko) * 2021-10-06 2023-04-14 두산에너빌리티 주식회사 열분해가스 개질시스템

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4260192A (en) * 1979-02-21 1981-04-07 Occidental Research Corporation Recovery of magnesia from oil shale
US4319982A (en) * 1980-05-28 1982-03-16 Ewald Meisenburg Method of processing oil-shale or tar sand
US4347119A (en) * 1980-11-21 1982-08-31 Thomas Delbert D Horizontal oil shale and tar sands retort
KR20140111383A (ko) 2013-03-11 2014-09-19 주식회사 시알아이 오일셰일로부터 중질유를 회수하는 장치 및 이를 이용한 회수방법
KR101553374B1 (ko) * 2014-04-15 2015-09-16 한남대학교 산학협력단 비전통 유전자원의 저비용 고효율 증류 시스템 및 처리방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4260192A (en) * 1979-02-21 1981-04-07 Occidental Research Corporation Recovery of magnesia from oil shale
US4319982A (en) * 1980-05-28 1982-03-16 Ewald Meisenburg Method of processing oil-shale or tar sand
US4347119A (en) * 1980-11-21 1982-08-31 Thomas Delbert D Horizontal oil shale and tar sands retort
KR20140111383A (ko) 2013-03-11 2014-09-19 주식회사 시알아이 오일셰일로부터 중질유를 회수하는 장치 및 이를 이용한 회수방법
KR101553374B1 (ko) * 2014-04-15 2015-09-16 한남대학교 산학협력단 비전통 유전자원의 저비용 고효율 증류 시스템 및 처리방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101917576B1 (ko) * 2018-05-30 2019-01-29 남영유화공업(주) 물성이 향상된 수용성 윤활유의 제조장치
KR20230049799A (ko) * 2021-10-06 2023-04-14 두산에너빌리티 주식회사 열분해가스 개질시스템
KR102608852B1 (ko) 2021-10-06 2023-12-05 두산에너빌리티 주식회사 열분해가스 개질시스템

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