KR101815107B1 - Fpso용 오염물질 저감장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의해 FPSO용 오염물질 저감장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 FPSO용 오염물질 저감장치는, 가스공급관을 통하여, 가스정 또는 유정에서 추출된 피드가스로부터 분리된 산성가스를 공급받아, 산성가스에 포함된 이산화탄소에 산화제를 반응시키는 산화유닛과, 산화유닛에 의해 산화된 이산화탄소를 포함한 산성가스에, 세정수 공급관을 통하여 가스정 또는 유정에서 추출한 물을 분무하는 스크러버와, 세정수공급관을 통하여 가스정 또는 유정에서 추출된 물을 전기분해하여 산화제를 생성해 산화유닛에 공급하거나, 중화제를 생성해 스크러버에 공급하는 정화유닛, 및 스크러버 내부의 세정수를 배출하는 배출관을 포함할 수 있다.

Description

FPSO용 오염물질 저감장치{Pollution reduction equipment for FPSO}
본 발명은 FPSO용 오염물질 저감장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가스정에서 추출된 피드가스에 포함된 산성가스(이산화탄소와 황화수소) 또는 연소기관에서 배출된 배기가스에 포함된 오염물질을 정화하여 배출할 수 있는 FPSO용 오염물질 저감장치에 관한 것이다.
일반적으로, FPSO(부유식 생산 저장 하역 설비; Floating Production storage offloading)는 해상에서 원유 또는 천연가스의 채굴부터 저장, 하역 등이 가능하고 이동이 자유로워 심해유전개발에 적합한 해상 복합 구조물을 의미하며, 크게 액화천연가스를 생산 및 저장하는 LNG FPSO와, 원유를 생산 및 저장하는 OIL FPSO로 구분될 수 있다.
LNG FPSO는 가스정으로부터 피드가스를 포함하는 유수혼합물을 추출 및 분리하여 액화천연가스를 생산하는데, 종래의 LNG FPSO에는 피드가스로부터 분리된 산성가스(이산화탄소와 황화수소)를 정화하는 별도의 장치가 마련되어 있지 않다. 따라서, 탄소배출권과 관련하여 이산화탄소의 배출을 제한할 경우, 피드가스로부터 분리된 이산화탄소를 100기압으로 압축하여 지중에 저장하거나 이산화탄소를 해상에 흡수시켜 처리하기 위한 별도의 장치가 필요하며, 이로 인해, 장치 구성을 위한 설치 및 유지 비용이 증가하고 공간 활용도가 저하되는 문제가 있다.
OIL FPSO 또한, 엔진 등 각종 발전장치에서 발생하는 이산화탄소를 정화하는 별도의 장치가 마련되어 있지 않아, 이산화탄소의 배출을 제한할 경우, 분리된 이산화탄소를 압축하여 지중에 저장하거나 해상에 흡수시키기 위한 장치가 필요하며, 이로 인해, 장치 구성을 위한 설치 및 유지 비용이 증가하고 공간 활용도가 저하되는 문제가 있다.
이에, 최소한의 구성으로 FPSO에서 발생하는 이산화탄소를 정화하여 배출할 수 있는 장치가 필요하게 되었다.
대한민국 공개특허 제10-2014-0123665호 2014. 10. 23
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 가스정에서 추출된 피드가스로부터 분리된 산성가스(이산화탄소와 황화수소) 또는 연소기관에서 배출된 배기가스에 포함된 오염물질을 정화하여 배출할 수 있는 FPSO용 오염물질 저감장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 FPSO용 오염물질 저감장치는, 가스공급관을 통하여, 가스정 또는 유정에서 추출된 피드가스로부터 분리된 산성가스를 공급받아, 상기 산성가스에 포함된 이산화탄소에 산화제를 반응시키는 산화유닛과, 상기 산화유닛에 의해 산화된 이산화탄소를 포함한 산성가스에, 세정수 공급관을 통하여 가스정 또는 유정에서 추출한 물을 분무하는 스크러버와, 상기 세정수공급관을 통하여 가스정 또는 유정에서 추출된 물을 전기분해하여 상기 산화제를 생성해 상기 산화유닛에 공급하거나, 중화제를 생성해 상기 스크러버에 공급하는 정화유닛, 및 상기 스크러버 내부의 세정수를 배출하는 배출관을 포함한다.
상기 FPSO용 오염물질 저감장치는, 가스정 또는 유정에서 추출된 유수혼합물에서 물과 탄화수소계 액체, 및 피드가스를 분리하는 분리기를 더 포함하되, 상기 세정수공급관은 상기 분리기에 연결될 수 있다.
상기 FPSO용 오염물질 저감장치는, 상기 분리기로부터 분리된 피드가스에 포함된 이산화탄소와 황화수소가스를 흡수하여 산성가스로 분리하는 산제거유닛(AGRU; Acid Gas Removal Unit)을 더 포함하되, 상기 가스공급관은 상기 산제거유닛에 연결될 수 있다.
상기 FPSO용 오염물질 저감장치는, 상기 분리기로부터 분리된 피드가스를 탈수 및 필터링하여 LNG를 생성하는 LNG 생성유닛을 더 포함하되, 상기 LNG생성유닛에서 생성된 LNG는 화물창에 공급될 수 있다.
상기 FPSO용 오염물질 저감장치는, 상기 분리기와 상기 스크러버 사이의 상기 세정수공급관에 연결되어 분리된 물을 정화하는 워터처리유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 산화제는 세정수를 전기분해하여 생성한 차아염소산나트륨 또는 차아염소산일 수 있다.
상기 산화유닛은 오존을 생성하거나 플라즈마 방전을 하거나 과산화수소를 주입하여 이산화탄소와 질소산화물에 산화제를 반응시킬 수 있다.
상기 FPSO용 오염물질 저감장치는, 상기 정화유닛으로부터 수소를 공급받아 전기를 생성하는 연료전지모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 FPSO용 오염물질 저감장치는, 상기 스크러버의 일 측에 연결되어 이산화탄소가 제거된 산성가스 또는 이산화탄소와 질소산화물, 및 황산화물이 제거된 배기가스를 배출하는 배기관을 더 포함하되, 상기 배기관은, 산성가스 또는 배기가스를 외부로 배출하는 제1 배기관과, 상기 제1 배기관으로부터 분지되며, 플라즈마 방전을 하여 산성가스에 포함된 황화수소가스를 수소가스로 전환하여 상기 연료전지모듈로 공급하는 제2 배기관, 및 상기 제1 배기관으로부터 분지되며, 산성가스에 포함된 황화수소가스와 상기 정화유닛으로부터 공급된 차아염소산나트륨을 반응시켜 차아염소산을 생성하여 상기 산화유닛으로 공급하는 제3 배기관을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 가스정에서 추출된 피드가스로부터 분리된 산성가스(이산화탄소와 황화수소) 또는 연소기관에서 배출된 배기가스를 스크러버로 공급하고, 동시에 가스정 또는 유정에서 추출된 유수혼합물을 분리하는 분리기로부터 분리된 물을 스크러버에 공급하여 산성가스와 배기가스에 포함된 이산화탄소와 질소산화물, 및 황산화물을 정화시킬 수 있다. 따라서, 탄소배출권과 관련한 이산화탄소의 배출기준을 만족시키거나 해양 배기가스에 포함된 질소산화물과 황산화물의 배출기준을 만족시킬 수 있다.
또한, 종래의 스크러버 장치에 배관만 추가하여 간단하게 구현이 가능하므로, 기존 FPSO에 용이하게 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 FPSO용 오염물질 저감장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 FPSO용 오염물질 저감장치의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 FPSO용 오염물질 저감장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 4의 FPSO용 오염물질 저감장치의 동작을 설명하기 위한 작동도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 FPSO용 오염물질 저감장치에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 FPSO용 오염물질 저감장치는 가스정에서 추출된 피드가스로부터 분리된 이산화탄소를 정화하기 위한 장치로서, 예를 들어, LNG FPSO에 적용될 수 있다.
FPSO용 오염물질 저감장치는 가스정에서 추출된 피드가스로부터 분리된 산성가스(이산화탄소와 황화수소)를 스크러버로 공급하고, 동시에 가스정에서 추출된 유수혼합물을 분리하는 분리기로부터 분리된 물을 스크러버에 공급하여 피드가스에 포함된 이산화탄소를 정화시킬 수 있다. 따라서, 탄소배출권과 관련한 이산화탄소의 배출기준을 만족시킬 수 있으며, 스크러버의 동작에 필요한 세정수를 분리기로부터 공급받음으로써 공정비를 절감할 수 있다. 이러한 장치는 종래의 스크러버 장치에 배관만 추가하여 구현이 가능하므로, 기존의 LNG FPSO에 용이하게 적용될 수 있는 특징이 있다.
이하, 도 1을 참조하여, FPSO용 오염물질 저감장치에 관하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 FPSO용 오염물질 저감장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 FPSO용 오염물질 저감장치(1)는 가스공급관(10)과, 산화유닛(20)과, 세정수공급관(30)과, 스크러버(40)와, 정화유닛(50), 및 배출관(41)을 포함한다.
가스공급관(10)은 가스정(G) 또는 유정(W)에서 추출된 피드가스로부터 분리된 산성가스가 이동하는 관으로, 후술할 스크러버(40)에 연결되어 스크러버(40) 내부로 산성가스를 공급한다. 여기서, 산성가스라 함은, 이산화탄소와 황화수소를 포함하는 가스를 의미한다. 가스공급관(10)은 일 측이 산제거유닛(11)에 연결될 수 있으며, 산제거유닛(11)은 관을 통해 분리기(100)에 연결될 수 있다.
분리기(100)는 가스정(G)에서 추출된 유수혼합물에서 물과 탄화수소계 액체, 및 피드가스를 분리하는 것으로, 예를 들어, 고압에서 동작하는 3상분리기일 수 있다. 분리기(100)에서 분리된 피드가스는 산제거유닛(11)으로 공급되며, 산제거유닛(11)은 아민(amine) 등의 흡수제 또는 흡습제를 이용하여 피드가스에 포함된 산성가스, 구체적으로, 이산화탄소와 황화수소가스를 흡수하여 산성가스로 분리할 수 있다. 즉, 피드가스에 포함된 이산화탄소와 황화수소가스는 산제거유닛(11)에서 분리되어 가스공급관(10)을 통해 스크러버(40)로 공급되며, 이산화탄소와 황화수소가스가 일부 또는 전부 제거된 피드가스는 LNG 생성유닛(140)을 통과하며 수분제거공정, 수은제거공정, 액화공정, 질소제거공정 등을 차례로 거쳐 LNG가 된다. 이렇게 정제된 LNG는 화물창(C1)에 저장되거나 연소기관(도 4의 E 참조)의 연료로 공급될 수 있다. 가스공급관(10) 상에는 산화유닛(20)이 연결된다.
산화유닛(20)은 산성가스에 포함된 이산화탄소에 산화제를 반응시키는 것으로, 산제거유닛(11)과 스크러버(40) 사이에 위치한다. 산화유닛(20)은 오존을 생성하거나 플라즈마 방전을 하거나 과산화수소를 주입하여 이산화탄소를 탄산이온(
Figure 112016046716409-pat00001
)이나 중탄산이온(
Figure 112016046716409-pat00002
)으로 바꿀 수 있다. 예를 들어, 이산화탄소는 오존, 과산화수소 등의 산화제와 반응하여 탄산이온이나 중탄산이온으로 바뀔 수 있다. 산화유닛(20)이 이산화탄소를 탄산이온이나 중탄산이온으로 변형시킴으로써, 후술할 스크러버(40)에서 탄산이온 또는 중탄산이온이 중화제와 반응하여 탄산나트륨(
Figure 112016046716409-pat00003
)을 생성할 수 있다. 탄산나트륨은 물에 희석하여 해양에 방류 가능하므로, LNG FPSO는 탄소배출권과 관련한 이산화탄소의 배출기준을 만족시킬 수 있다.
세정수공급관(30)은 가스정(G)에서 추출된 물을 스크러버(40)에 세정수로 공급하는 관으로, 일단부가 전술한 분리기(100)에 연결되고 타단부가 스크러버(40)에 연결될 수 있다. 전술한 바와 같이, 분리기(100)는 가스정(G)에서 추출된 유수혼합물에서 물과 탄화수소계 액체, 및 피드가스를 분리하는데, 이 때, 분리된 물은 세정수공급관(30)을 통하여 스크러버(40)로 공급될 수 있다. 분리기(100)로부터 분리된 물을 스크러버(40)에 공급하여 세정수로 활용함으로써, 스크러버(40)에 해수, 청수 등의 세정수를 공급하기 위한 별도의 배관이 생략되어 장치 구성이 보다 간략해질 수 있으며, 이로 인해, 공정비가 절감되고 공간 활용도가 증대될 수 있다. 세정수공급관(30) 상에는 적어도 하나의 이송펌프(P1)와 워터처리유닛(110)이 설치될 수 있다.
워터처리유닛(110)은 분리기(100)로부터 분리된 물을 정화하는 것으로, 분리기(100)와 스크러버(40) 사이의 세정수공급관(30) 상에 연결되어 물에 포함된 탄화수소계 액체, 및 이물질 등을 제거할 수 있다. 도면 상에는 워터처리유닛(110)의 후단에 이송펌프(P1)가 설치된 것으로 도시하였으나, 이에 한정될 것은 아니며, 이송펌프(P1)의 위치 및 개수는 다양하게 변형될 수 있다.
세정수공급관(30)의 일 측에는 세정수를 해상에 방류하는 방류관(43)이 연결될 수 있으며, 세정수공급관(30)과 방류관(43)의 연결 부분에는 제어밸브(32)가 설치될 수 있다. 제어밸브(32)는 삼방밸브(3-way valve) 형태로 형성되어, 세정수공급관(30)으로 공급되는 세정수의 양을 조절하거나 세정수공급관(30)으로 분지되어 공급되는 세정수와 방류관(43)으로 유동하는 세정수의 비율을 적절하게 조절할 수 있다.
스크러버(40)는 가스공급관(10)을 통해 공급되는 산성가스에 세정수공급관(30)을 통해 공급되는 세정수를 분무하여 산성가스와 세정수를 기액 접촉시키는 장치로, 통상의 습식 스크러버(wet scrubber)일 수 있다. 다시 말해, 스크러버(40)는 산화유닛(20)에 의해 산화된 이산화탄소를 포함한 산성가스에, 세정수공급관(30)을 통하여 가스정(G)에서 추출한 물을 분무한다. 이 때, 세정수공급관(30)은 스크러버(40) 내부에 위치한 단부가 스크러버(40)의 상부에 배치되며, 복수 개로 분지되어 세정수를 미립자 형태로 분무할 수 있다. 즉, 스크러버(40)의 상부에 배치된 세정수공급관(30)은 가스공급관(10)이 위치한 스크러버(40)의 하부를 향하여 세정수를 분무하며, 이로 인해, 산성가스와 세정수를 효과적으로 접촉시킬 수 있다.
스크러버(40) 내부에서 산성가스와 세정수가 접촉함에 따라 산성가스에 포함된 분진 등의 오염물질이 세정수에 용해되어 제거될 수 있으며, 분진 등의 오염물질이 제거된 산성가스는 스크러버(40)의 일 측에 연결된 별도의 배기관(42)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 전술한 바와 같이, 산성가스에 포함된 이산화탄소는 산화유닛(20)에서 탄산이온 또는 중탄산이온으로 변형된 상태이므로, 배기관(42)을 통해 배출되는 산성가스는 이산화탄소, 분진 등의 오염물질이 제거되어 배출기준에 적합하게 되며, 이로 인해, 대기 중에 그대로 배출할 수 있다. 배기관(42)에 대해서는 후술하여 보다 구체적으로 설명한다.
한편, 정화유닛(50)은 세정수, 즉, 가스정(G)에서 추출된 물을 전기분해하여 수소와, 이산화탄소를 산화시키는 산화제 또는 산성화된 세정수 및 이산화탄소를 중화시키는 중화제를 생성하는 것으로, 가스공급관(10) 또는 스크러버(40) 또는 방류관(43)에 연결될 수 있다. 다시 말해, 정화유닛(50)은 가스공급관(10)에 산화제를 공급하거나 스크러버(40) 또는 방류관(43)에 중화제를 공급할 수 있다. 또한, 정화유닛(50)은 세정수를 전기분해하여 살균제를 만들 수도 있다. 이렇게 생성된 살균제는 제1 주입관(51)과 제2 주입관(52)을 통해 방류관(43)과 스크러버(40)에 공급되어 세정수 중의 미생물을 살균할 수 있다. 이후, 살균 처리된 세정수는 방류관(43)을 통해 방류되기 전, 센서부(44)에서 과잉 산화제양을 확인하게 되며, 과잉의 산화제가 포함되었을 경우, 별도로 티오황산나트륨을 첨가하여 산화제양을 낮춘 후 해상으로 방류할 수도 있다. 센서부(44)는 TRO(Total Residual Oxidant) 센서로 형성되어 세정수에 포함된 총잔류산화제양, pH값, 미생물 농도 중 적어도 하나를 측정할 수 있으며, 정화유닛(50)은 센서부(44)의 결과값에 따라 산화제, 중화제, 살균제의 주입량을 조절할 수 있다.
정화유닛(50)은 세정수공급관(30)으로부터 분지된 유입관(31)으로부터 세정수를 공급받으며, 유입관(31) 상에는 적어도 하나의 이송펌프(P2)가 설치되어 세정수를 정화유닛(50)으로 원활하게 공급할 수 있다. 또한, 유입관(31) 상에는 세정수에 전해질을 공급하는 전해질탱크(90)가 마련될 수 있으며, 이 때, 전해질은 염화나트륨일 수 있다. LNG FPSO가 위치하는 해역에 따라 세정수에 포함된 염분의 농도가 다를 수 있으며, 세정수에 포함된 염분의 농도가 너무 낮을 경우, 정화유닛(50)에서 전기분해가 원활하게 이루어지지 않아 적합한 농도를 갖는 산화제 또는 중화제가 생성되지 않을 수 있다. 산화제 또는 중화제의 농도가 기준치에 적합하지 않으면, 이산화탄소가 탄산이온 또는 중탄산이온으로 용이하게 변형되지 않아 배출기준을 만족시키지 못할 수도 있다. 유입관(31) 상에 전해질을 공급하는 전해질탱크(90)가 마련됨으로써, 염화나트륨이 적게 포함된 세정수가 유입된 경우에도 정화유닛(50)에서 전기분해가 원활하게 이루어질 수 있으며, 이로 인해, 산화제 또는 중화제의 생성이 용이하게 이루어질 수 있다.
정화유닛(50)에서 세정수를 전기분해하여 생성한 산화제는 차아염소산나트륨 또는 차아염소산일 수 있으며, 정화유닛(50)은 제3 주입관(53)을 통해 가스공급관(10), 특히, 산화유닛(20)에 연결되어 산화제를 액상으로 미립자화하여 분사할 수 있다. 산화유닛(20)은 노즐, 초음파진동자, 스프레이, 가열판 등을 사용하여 액체산화제를 미립자화하거나 액적화 또는 증기화할 수 있으며, 이로 인해, 피드가스에 포함된 이산화탄소가 탄산이온 또는 중탄산이온으로 변형될 수 있다.
또한, 정화유닛(50)에서 세정수를 전기분해하여 생성한 산화제는 차아염소산나트륨 또는 차아염소산의 희석액일 수 있으며, 정화유닛(50)은 제2 주입관(52)을 통해 스크러버(40)에 연결되어 중화제를 주입할 수 있다. 구체적으로, 스크러버(40)에 주입된 중화제는 탄산이온 또는 중탄산이온과 반응하여 해양에 방류 가능한 탄산나트륨을 생성시키고, 분진 등이 용해되어 산성화된 세정수를 중화시킬 수 있다. 스크러버(40) 내부의 세정수와 탄산나트륨은 배출관(41)을 통해 배출될 수 있으며, 이 때, 세정수는 제1 배출관(41a)을 통해 배출되고, 탄산나트륨은 제2 배출관(41b)을 통해 배출될 수 있다. 피드가스에 포함된 이산화탄소가 탄산나트륨 형태로 바뀌어 배출됨으로써, 이산화탄소의 배출기준을 만족시킬 수 있다.
한편, 세정수의 전기분해에 의해 생성된 수소는 물에 대한 용해도가 매우 낮으므로(수소 용해도: 0.0016g/kg), 별도의 기액분리기(도시되지 않음)를 통해 세정수로부터 분리된 후 연료전지모듈(120)로 공급될 수 있으며, 연료전지모듈(120)은 산소와, 정화유닛(50)으로부터 공급된 수소를 공급받아 전기를 생성할 수 있다. 여기서, 공기라 함은 일반적으로 자연 상태에서 얻을 수 있는 약 80%의 질소와 약 20%의 산소로 구성된 일반적인 공기에 한정될 것은 아니며, 산소의 농도가 일반적인 공기보다 높거나 낮을 수 있다. 또한, 일반적인 공기의 조성물질 이외에 다른 물질이 일부 포함될 수도 있다. 즉, 공기라 함은 연료전지모듈(120)에서 필요한 산소를 포함하고 있는 기체를 통칭할 수 있다.
연료전지모듈(120)에서 생성된 전기는 정화유닛(50), 세정수공급관(30)과 유입관(31) 상에 설치된 이송펌프(P1, P2) 등으로 공급되어 각각의 동력원으로 사용되거나 다른 설비의 동력원으로 사용될 수 있다. 연료전지모듈(120)로부터 생성된 전기가 정화유닛(50)에 공급되는 경우, 전기는 세정수를 전기분해하는 데 필요한 동력원 중 일부로 사용될 수 있다.
전술한 제1 배출관(41a)은 필터유닛(70)을 통하여 세정수공급관(30)과 다시 연결될 수 있다. 즉, 제1 배출관(41a)은 필터유닛(70)을 통하여 세정수에 포함된 고체상 입자를 분리한 후 방류관(43)을 통해 세정수를 외부로 배출할 수 있다. 그러나, 제1 배출관(41a)이 반드시 세정수공급관(30)에 연결될 필요는 없으며, 독립적으로 선박의 외부와 연결될 수도 있다. 필터유닛(70)에 대해서는 후술하여 보다 상세히 설명한다.
제1 배출관(41a)에는 순환관(61)이 연결될 수 있다. 순환관(61)은 제1 배출관(41a)을 통하여 배출되는 세정수를 세정수공급관(30)으로 재순환시키는 것으로, 세정수를 외부로 배출할 수 없거나 배출할 필요가 없는 경우 개방되어 세정수를 스크러버(40)로 순환시킬 수 있다. 제1 배출관(41a)과 순환관(61) 사이에는 순환탱크(60)가 설치될 수 있다.
순환탱크(60)는 스크러버(40)를 통하여 배출된 세정수 중 일부를 저장할 수 있으며, 순환관(61)을 통하여 일정한 양의 세정수가 순환할 수 있도록 일종의 버퍼탱크(buffer tank) 역할을 할 수 있다. 이러한 순환탱크(60)는 원심분리기, 중력분리기, 필터 중 어느 하나를 포함하여 세정수에 포함된 고체상 입자를 분리한 후 세정수를 순환시킬 수 있다.
필터유닛(70)은 스크러버(40)의 후단에 설치되어 스크러버(40)로부터 배출되는 세정수에 포함된 고체상 입자 등을 분리하는 것으로, 재순환탱크(60)와 같이 원심분리기, 중력분리기, 필터 중 적어도 하나를 이용하여 고체상 입자를 분리한 후 슬러지탱크(80)로 배출할 수 있다. 필터유닛(70)은 이송펌프(P1)와 제어밸브(32) 사이의 세정수공급관(30)에 연결될 수 있다. 즉, 워터처리유닛(110)에서 정화된 물은 필터유닛(70)을 통과한 후 스크러버(40)로 공급되며, 스크러버(40)를 통과한 세정수는 다시 필터유닛(70)을 통과할 수 있다. 즉, 하나의 필터유닛(70)으로 스크러버(40)에 공급되는 세정수와 스크러버(40)에서 배출된 세정수를 모두 필터링할 수 있다. 또한, 필터유닛(70)은 단일 또는 복수 개를 사용하되, 제1 배출관(41a)을 통과한 세정수 또는 워터처리유닛(110)을 통과한 세정수 속의 포함된 입자가 큰 물질 제거에 공통으로 또는 독립적으로 사용할 수 있다.
제2 배출관(41b)은 일 측이 방류관(43)에 연결될 수 있다. 따라서, 제2 배출관(41b)으로 배출된 탄산나트륨은 제어밸브(32)를 통과하여 방류관(43)을 유동하는 세정수에 희석되어 해양에 방류될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 스크러버(40) 내부의 산성가스는 배기관(42)을 통해 배출되며, 배기관(42)은 제1 배기관(42a)과 제2 배기관(42b), 및 제3 배기관(42c)을 포함한다.
제1 배기관(42a)은 산성가스를 외부로 배출하는 관으로, 스크러버(40)의 상측에 연결될 수 있다. 제1 배기관(42a)이 스크러버(40)의 상측에 연결됨으로써, 별도의 배출장치가 없더라도 이산화탄소와 분진 등의 오염물질이 제거된 산성가스가 용이하게 배출될 수 있다. 제1 배기관(42a)의 일 측에는 제2 배기관(42b)과 제3 배기관(42c)이 각각 분지된다.
제2 배기관(42b)은 플라즈마 방전을 하여 산성가스에 포함된 황화수소가스를 수소가스로 전환하는 관으로, 일 측이 연료전지모듈(120)에 연결되어 전환된 수소가스를 연료전지모듈(120)로 공급할 수 있다. 제2 배기관(42b) 상에는 플라즈마장치(P)가 설치될 수 있으며, 피드가스에 포함된 황화수소는 플라즈마장치(P)를 통과하며 수소가스와 황가스로 분리될 수 있다. 분리된 수소가스는 연료전지모듈(120)로 공급된 후 산소와 반응하여 전기를 생성할 수 있다.
제3 배기관(42c)은 산성가스에 포함된 황화수소가스와 정화유닛(50)으로부터 공급된 차아염소산나트륨을 반응시켜 차아염소산을 생성하는 관으로, 일 측이 산화유닛(20)에 연결되어 차아염소산을 산화유닛(20)으로 공급할 수 있다. 산성가스에 포함된 황화수소가스는 차아염소산나트륨과 반응하여 차아염소산과 황가스로 전환되는데, 차아염소산은 강력한 산화제이므로, 이산화탄소를 산화시키는데 사용될 수 있다. 제3 배기관(42c)에서 생성된 차아염소산을 산화유닛(20)으로 공급하여 사용함으로써, 이산화탄소를 산화시키는데 필요한 산화제의 양을 일부 또는 전부 줄일 수 있으며, 동시에, 이산화탄소를 더욱 효과적으로 산화시킬 수 있다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 FPSO용 오염물질 저감장치(1)의 동작에 관해 좀 더 상세히 설명한다.
도 2는 세정수공급관으로 공급된 세정수가 스크러버를 통과한 후 외부로 직접 배출되는 개루프(open loop) 방식을 도시한 것이고, 도 3은 세정수공급관으로 공급된 세정수가 스크러버를 통과한 후 순환관을 통하여 재순환되는 폐루프(close loop) 방식을 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 FPSO용 오염물질 저감장치(1)는 가스정(G)에서 추출된 피드가스로부터 분리된 산성가스를 스크러버(40)로 공급하고, 동시에 가스정(G)에서 추출된 유수혼합물을 분리하는 분리기(100)로부터 분리된 물을 스크러버(40)에 공급하여 산성가스에 포함된 이산화탄소를 정화시킬 수 있다. 따라서, 탄소배출권과 관련한 이산화탄소의 배출기준을 만족시킬 수 있으며, 스크러버(40)의 동작에 필요한 세정수를 분리기로부터 공급받음으로써 공정비를 절감할 수 있다. 이러한 장치는 종래의 스크러버 장치에 배관만 추가하여 구현이 가능하므로, 기존의 LNG FPSO에 용이하게 적용될 수 있다.
먼저, 도 2를 참조하면, 가스정(G)에서 추출된 유수혼합물은 분리기(100)에서 물과 탄화수소계 액체, 및 피드가스로 분리되며, 이 때, 분리된 피드가스는 산제거유닛(11)으로 공급되고, 분리된 물은 워터처리유닛(110)으로 공급된다. 산제거유닛(11)은 피드가스에 포함된 산성가스, 즉, 이산화탄소와 황화수소가스를 분리하여 가스공급관(10)을 통해 스크러버(40)로 공급하는데, 가스공급관(10)을 유동하는 산성가스에 포함된 이산화탄소는 산화유닛(20)에서 탄산이온 또는 중탄산이온으로 변형된 상태로 스크러버(40)에 공급된다. 워터처리유닛(110)은 물에 포함된 잔류 불순물 등을 제거하여 정화한 후 세정수공급관(30)을 통하여 스크러버(40)로 공급하는데, 세정수공급관(30)을 유동하는 세정수는 필터유닛(70)을 통과한 후 스크러버(40) 상부에서 분사된다. 이 때, 스크러버(40)의 하부에는 세정수가 일정 수위로 채워질 수도 있다.
가스공급관(10)을 통해 공급된 산성가스는 스크러버(40)의 하부에서 분사되며, 스크러버(40) 내부에는 산성가스와 세정수가 기액 접촉한다. 따라서, 산성가스에 포함된 분진 등의 오염물질이 세정수에 용해되어 제거될 수 있다.
정화유닛(50)은 유입관(31)을 통해 공급된 세정수를 전기분해하여 산화제를 생성하고, 이를 스크러버(40)로 공급되기 전의 산성가스에 분사하여 이산화탄소를 탄산이온 또는 중탄산이온으로 변형시킬 수 있다. 또한, 정화유닛(50)은 세정수의 pH값을 고려하여 방류관(43) 또는 스크러버(40)에 중화제 또는 살균제를 분사할 수 있으며, 세정수의 전기분해에 의해 생성된 수소가스를 연료전지모듈(120)로 공급할 수 있다.
전술한 바와 같이, 산성가스는 스크러버(40) 하부에서 분사되므로, 스크러버(40) 하부에 채워진 세정수에 의해 1차로 오염물질이 제거되고, 스크러버(40) 상부에 분사되는 세정수에 의해 2차로 오염물질이 제거된다. 이러한 과정을 통하여 산성가스에 포함된 오염물질이 제거되며, 오염물질이 제거된 산성가스는 제1 배기관(42a)을 통하여 외부로 배출된다.
제1 배기관(42a)을 통해 유동하는 산성가스는 일부가 제2 배기관(42b)으로 유동하고 일부는 제3 배기관(42c)으로 유동한다. 제2 배기관(42b)을 유동하는 산성가스는 플라즈마 방전을 하여 황화수소가스가 수소가스로 전환되며, 전환된 수소가스는 연료전지모듈(120)로 공급될 수 있다. 제3 배기관(42c)을 유동하는 산성가스는 황화수소가스가 정화유닛(50)에서 공급되는 차아염소산나트륨과 반응하여 차아염소산을 생성하며, 생성된 차아염소산은 산화유닛(20)으로 공급될 수 있다.
스크러버(40)을 통과한 세정수는 제1 배출관(41a)을 통하여 필터유닛(70)으로 이동하며, 필터유닛(70)은 세정수 내부의 고체상 입자 등의 오염물질을 분리하여 슬러지탱크(80)로 저장한다. 오염물질이 분리된 세정수는 방류관(43)을 통하여 외부로 배출된다. 이 때, 센서부(44)에서 측정한 세정수의 총잔류산화제양과 pH값이 기준치를 벗어나는 경우, 티오황산나트륨을 방류관(43)에 주입하거나(그림 미도시), 제1 주입관(51)을 통해 정화유닛(50)에서 생산된 중화제를 방류관(43)에 주입하여 총잔류산화제양과 pH값을 기준치 이내로 맞춘 후 외부로 배출한다.
스크러버(40) 내부의 탄산이온 또는 중탄산이온은 제2 주입관(52)을 통해 공급된 중화제와 반응하여 탄산나트륨을 생성하며, 생성된 탄산나트륨은 제2 배출관(41b)을 통해 배출된다. 제2 배출관(41b)은 방류관(43)에 연결되므로, 탄산나트륨은 방류관(43)을 유동하는 세정수에 희석된 후 외부로 배출된다.
한편, 유입관(31)을 통해 염화나트륨이 적게 포함된 세정수가 유입되는 경우, 전해질탱크(90)는 유입관(31)을 유동하는 세정수에 전해질을 공급할 수 있다.
이어서, 도 3을 참조하여 설명하면, 분리기(100)는 가스정(G)에서 추출된 유수혼합물을 물과 탄화수소계 액체, 및 피드가스로 분리하며, 이 때, 피드가스는 산제거유닛(11)으로 공급하고, 물은 워터처리유닛(110)으로 공급한다. 산제거유닛(11)은 피드가스에 포함된 이산화탄소와 황화수소가스를 분리하여 가스공급관(10)을 통해 스크러버(40)로 공급하며, 워터처리유닛(110)은 물을 정화한 후 세정수공급관(30)을 통해 스크러버(40)로 공급한다. 가스공급관(10)을 유동하는 산성가스는 산화유닛(20)에서 이산화탄소가 탄산이온 또는 중탄산이온으로 바뀐 후 스크러버(40)로 하부로 공급되며, 세정수공급관(30)을 유동하는 세정수는 필터유닛(70)을 통과한 후 스크러버(40)로 상부로 공급된다.
스크러버(40)를 통과한 후 제1 배출관(41a)으로 배출된 세정수는 순환탱크(60)에 일시 저장되었다가 다시 순환관(61)을 통하여 세정수공급관(30)으로 공급된다. 이 때, 제2 배출관(41b)은 폐쇄되어 탄산나트륨의 배출을 제한할 수 있다. 즉, 도 3의 과정은 제1 배출관(41a)으로 배출된 세정수가 순환관(61)을 통하여 재순환하고, 제2 배출관(41b)으로 탄산나트륨의 배출이 제한되는 점을 제외하면, 나머지 과정은 도 2의 과정과 실질적으로 동일하다.
세정수공급관(30)을 통하여 공급되는 세정수는 스크러버(40), 제1 배출관(41a), 순환탱크(60), 순환관(61)을 순차적으로 순환하며, 세정수의 오염도, pH값 등을 고려하여 도 2의 과정과 도 3의 과정을 병행할 수 있다. 도 3의 과정은 세정수의 배출이 제한되는 지역을 통과할 경우와 같이, 외부로 세정수를 배출할 수 없는 경우에 사용될 수 있다. 세정수를 재순환하여 사용함으로써 세정수의 오염이 심할 경우, 필터유닛(70)을 통하여 고체상 입자를 제거한 후 외부로 배출하고, 다시 새로운 세정수를 스크러버(40)로 공급할 수 있다.
도 2와 도 3의 과정은 필요에 따라 선택적으로 또는 순차적으로 사용될 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 FPSO용 오염물질 저감장치(1a)에 관하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 FPSO용 오염물질 저감장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 FPSO용 오염물질 저감장치(1a)는 OIL FPSO에 적용되며, 가스공급관(10)이 연소기관(E)의 배기가스를 공급하고 세정수공급관(30)이 유정(W)에서 추출된 물을 공급할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 FPSO용 오염물질 저감장치(1a)는 OIL FPSO에 적용되며, 가스공급관(10)이 연소기관(E)의 배기가스를 공급하고 세정수공급관(30)이 유정(W)에서 추출된 물을 공급하는 것을 제외하면, 전술한 실시예와 실질적으로 동일하다. 따라서, 이를 중점적으로 설명하되, 별도의 언급이 없는 한 나머지 구성부에 대한 설명은 전술한 사항으로 대신한다.
가스공급관(10)은 연소기관(E)에서 배출된 배기가스가 이동하는 관으로, 스크러버(40)에 연결되어 스크러버(40) 내부로 배기가스를 공급한다. 가스공급관(10)은 연소기관(E)의 배기관에 직접 연결되어, 고온의 배기가스가 직접 이동하거나 각종 열교환기를 통과하여 배기열의 대부분을 활용하고 남은 폐가스가 이동하는 통로가 될 수 있다. 여기서, 연소기관(E)은 연료를 연소하여 FPSO에 필요한 각종 동력을 발생시키는 장치로서, 예를 들어, 메인 엔진, 발전기 엔진 등으로 형성될 수 있다. 가스공급관(10)은 복수 개의 연소기관(E)에 연결될 수 있으며, 복수 개의 연소기관(E)은 필요에 따라 선택적으로 동작할 수 있다. 이러한 연소기관(E)은 통상 화석 또는 액상 연료를 연소하여 동력을 발생시키므로, 연소에 따른 배기가스를 발생시킨다. 발생된 배기가스는 다량의 질소산화물, 황산화물, 이산화탄소, 및 분진 등을 포함하고 있으며, 연소기관(E)의 일 측에 연결된 가스공급관(10)을 통해 스크러버(40)로 공급된다. 가스공급관(10) 상에는 전처리유닛(130)과 산화유닛(20)이 차례로 연결될 수 있다.
전처리유닛(130)은 배기가스에 포함된 미세분진을 제거하는 것으로, 연소기관(E)과 산화유닛(20) 사이의 가스공급관(10)에 연결될 수 있다. 전처리유닛(130)은 미세분진에 물분자를 분사하여 배기가스의 미세분진 농도를 감소시키거나, 미세분진의 투과율이 낮은 분리막을 이용하여 미세분진 농도를 감소시키거나, 사이클론(cyclone) 방식의 원심분리기를 이용하여 미세분진 농도를 감소시킬 수 있다. 전처리유닛(130)이 배기가스에 포함된 미세분진을 제거함으로써, 산화유닛(20)으로 공급되는 배기가스의 미세분진 농도가 감소하게 된다. 따라서, 산화유닛(20)이 자외선을 조사하는 경우, 미세분진이 자외선의 조사 경로를 차단하는 것을 방지할 수 있으며, 이로 인해, 산화유닛(20)에서의 산화효율이 향상될 수 있다. 이 밖에, 산화유닛(20)이 플라즈마 방전을 하는 경우, 방전을 유도하는 전극에 미세분진이 흡착되는 것을 방지할 수 있어 배기가스의 산화효율이 향상될 수 있다.
산화유닛(20)은 배기가스에 포함된 이산화탄소와 질소산화물에 산화제를 반응시키며, 전처리유닛(130)과 스크러버(40) 사이에 위치한다. 산화유닛(20)은 오존을 생성하거나 플라즈마 방전을 하거나 과산화탄소를 주입하여 배기가스 내 이산화탄소를 탄산이온 또는 중탄산이온으로 변형시키고, 배기가스 내 질소산화물과 황산화물을 산화시킬 수 있다.
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산화유닛(20)이 배기가스 내 이산화탄소를 탄산이온 또는 중탄산이온으로 변형시킴으로써, 스크러버(40)에서 탄산이온 또는 중탄산이온이 중화제와 반응하여 탄산나트륨을 생성할 수 있다. 탄산나트륨은 물에 희석하여 해양에 방류 가능하므로, OIL FPSO는 탄소배출권과 관련한 이산화탄소의 배출기준을 만족시킬 수 있다. 또한, 산화유닛(20)이 배기가스 내 일산화질소를 이산화질소로 산화시킴으로써, 물에 쉽게 용해되는 이산화질소 상태로 스크러버(40)에 공급되어 세정수에 쉽게 녹아 제거될 수 있다.
산화유닛(20)이 배기가스 내 이산화탄소를 탄산이온 또는 중탄산이온으로 변형시킴으로써, 스크러버(40)에서 탄산이온 또는 중탄산이온이 중화제와 반응하여 탄산나트륨을 생성할 수 있다. 탄산나트륨은 물에 희석하여 해양에 방류 가능하므로, OIL FPSO는 탄소배출권과 관련한 이산화탄소의 배출기준을 만족시킬 수 있다. 또한, 산화유닛(20)이 배기가스 내 일산화질소를 이산화질소로 산화시킴으로써, 물에 쉽게 용해되는 이산화질소 상태로 스크러버(40)에 공급되어 세정수에 쉽게 녹아 제거될 수 있다.
세정수공급관(30)은 유정(W)에서 추출된 물을 스크러버(40)에 세정수로 공급하며, 일단부가 분리기(100)에 연결될 수 있다. 분리기(100)는 유정(W)에서 추출된 유수혼합물에서 물과 탄화수소계 액체와 피드가스를 분리하는데, 이 때, 분리된 물은 워터처리유닛(110)에서 정화된 후 세정수공급관(30)을 통하여 스크러버(40)로 공급될 수 있다.
한편, 분리기(100)로부터 분리된 피드가스는 LNG 생성유닛(140)으로 공급되며, LNG 생성유닛(140)은 공급된 피드가스를 탈수 및 필터링하는 일련의 과정을 거쳐 LNG를 생성할 수 있다. LNG 생성유닛(140)에서 생성된 LNG는 화물창(C1)에 저장되거나 연소기관(E)으로 공급되어 연료로 사용될 수 있다. 또한, 분리기(100)로부터 분리된 탄화수소계 액체는 일련의 정제과정을 거친 후, 화물창(C)에 저장되거나 연소기관(E)의 연료로 공급될 수 있다.
스크러버(40)는 가스공급관(10)을 통해 공급된 배기가스에 세정수공급관(30)을 통해 공급되는 세정수를 분무하여 배기가스와 세정수를 기액 접촉시킨다. 스크러버(40) 내부에서 배기가스와 세정수가 접촉함에 따라 배기가스에 포함된 질소산화물, 황산화물, 및 분진 등의 오염물질이 제거될 수 있으며, 이산화탄소와 질소산화물이 제거된 배기가스는 배기관(42)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기관(42), 특히, 제1 배기관(42a)을 통해 배출되는 배기가스는 질소산화물, 황산화물, 분진, 및 이산화탄소가 제거된 상태이므로, 질소산화물과 황산화물의 배출기준, 및 이산화탄소의 배출기준에 모두 적합하게 되어 대기 중에 그대로 배출할 수 있다. 스크러버(40) 내부의 산성화된 세정수는 제1 배출관(41a)을 통해 배출되고, 탄산나트륨은 제2 배출관(41b)을 통해 배출된다.
한편, 정화유닛(50)은 세정수, 유정(W)에서 추출된 물을 전기분해하여 수소와, 이산화탄소 및 질소산화물을 산화시키는 산화제 또는 산성화된 세정수 및 이산화탄소를 중화시키는 중화제를 생성하며, 가스공급관(10) 또는 스크러버(40) 또는 방류관(43)에 연결될 수 있다. 다시 말해, 정화유닛(50)은 제3 주입관(53)을 통해 가스공급관(10), 특히, 산화유닛(20)에 산화제를 공급하거나, 제2 주입관(52)을 통해 스크러버(40)에 중화제 또는 살균제를 공급하거나, 제1 주입관(51)을 통해 방류관(43)에 중화제 또는 살균제를 공급할 수 있다.
이하, 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 FPSO용 오염물질 저감장치(1a)의 동작에 관해 좀 더 상세히 설명한다.
도 5는 세정수공급관으로 공급된 세정수가 스크러버를 통과한 후 외부로 직접 배출되는 개루프(open loop) 방식을 도시한 것이고, 도 6은 세정수공급관으로 공급된 세정수가 스크러버를 통과한 후 순환관을 통하여 재순환되는 폐루프(close loop) 방식을 도시한 것이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 FPSO용 오염물질 저감장치(1a)는 연소기관(E)에서 배출된 배기가스를 스크러버(40)로 공급하고, 동시에 유정(W)에서 추출된 유수혼합물을 분리하는 분리기(100)로부터 분리된 물을 스크러버(40)에 공급하여 배기가스에 포함된 이산화탄소와 질소산화물, 및 황산화물을 정화시킬 수 있다. 따라서, 해양 배기가스에 포함된 질소산화물과 황산화물의 배출기준을 만족시킬 수 있으며, 스크러버(40)의 동작에 필요한 세정수를 분리기로부터 공급받음으로써 공정비를 절감할 수 있다. 이러한 장치는 종래의 스크러버 장치에 배관만 추가하여 구현이 가능하므로, 기존의 OIL FPSO에 용이하게 적용될 수 있다.
먼저, 도 5를 참조하여 설명하면, 유정(W)에서 추출된 유수혼합물은 분리기(100)에서 물과 탄화수소계 액체, 및 피드가스로 분리된다. 이 때, 분리된 물은 워터처리유닛(110)으로 공급되고, 분리된 탄화수소계 액체는 일련의 처리 과정을 거친 후 화물창(C)에 저장되거나 일부는 연소기관(E)의 연료로 사용되며, 분리된 피드가스는 LNG 생성유닛(140)으로 공급된다. LNG 생성유닛(140)은 피드가스로부터 LNG를 생성하며, 생성된 LNG는 화물창(C1)에 저장되거나 연소기관(E)의 연료로 사용될 수 있다.
연소기관(E)은 연료를 연소하여 배기가스를 생성하며, 배기가스와 산성가스는 가스공급관(10)을 통해 유동하며 전처리유닛(130)과 산화유닛(20)을 차례로 통과한 후 스크러버(40) 하부에서 분사된다. 전처리유닛(130)은 배기가스와 산성가스에 포함된 미세분진을 제거하며, 산화유닛(20)은 배기가스와 산성가스에 포함된 이산화탄소와 질소산화물, 황산화물에 산화제를 반응시킨다. 물은 워터처리유닛(110)에서 정화된 후 스크러버(40) 상부에서 분사되는데, 스크러버(40) 하부에는 세정수가 일정 수위로 채워질 수 있다.
가스공급관(10)을 통해 공급된 배기가스와 산성가스는 세정수공급관(30)을 통해 공급된 세정수와 기액 접촉하며, 이로 인해, 배기가스에 포함된 질소산화물, 황산화물, 및 분진 등의 오염물질, 및 산성가스에 포함된 오염물질이 제거될 수 있다.
정화유닛(50)은 유입관(31)을 통해 공급된 세정수를 전기분해하여 산화제를 생성하고, 이를 스크러버(40)로 공급되기 전의 배기가스와 산성가스에 분사하여 이산화탄소를 탄산이온 또는 중탄산이온으로 산화시키고, 일산화질소를 이산화질소로 산화시킬 수 있다. 또한, 정화유닛(50)은 세정수의 pH값을 고려하여 방류관(43) 또는 스크러버(40)에 중화제 또는 살균제를 분사할 수 있으며, 세정수의 전기분해에 의해 생성된 수소가스를 연료전지모듈(120)로 공급할 수 있다.
전술한 바와 같이, 배기가스와 산성가스는 스크러버(40) 하부에서 분사되므로, 스크러버(40) 하부에 채워진 세정수에 의해 1차로 오염물질이 제거되고, 스크러버(40) 상부에서 분사되는 세정수에 의해 2차로 오염물질이 제거된다. 이러한 과정을 통하여 배기가스와 산성가스에 포함된 오염물질이 제거되며, 오염물질이 제거된 배기가스와 산성가스는 제1 배기관(42a)을 통하여 외부로 배출된다.
스크러버(40)를 통과한 세정수는 질소산화물, 황산화물, 분진 등의 오염물질을 포함하고 있으며, 제1 배출관(41a)을 통하여 필터유닛(70)으로 이동한다. 필터유닛(70)은 세정수 내부의 고체상 입자 등의 오염물질을 분리하여 슬러지탱크(80)로 저장하며, 오염물질이 분리된 세정수는 방류관(43)을 통하여 외부로 배출된다. 이 때, 센서부(44)에서 측정한 세정수의 총잔류산화제양과 pH값이 기준치를 벗어나는 경우, 티오황산나트륨을 방류관(43)에 주입하거나(그림 미도시), 제1 주입관(51)을 통해 정화유닛(50)에서 생산된 중화제를 방류관(43)에 주입하여 총잔류산화제양과 pH값을 기준치 이내로 맞춘 후 외부로 배출한다.
스크러버(40) 내부의 탄산이온 또는 중탄산이온은 제2 주입관(52)을 통해 공급된 중화제와 반응하여 탄산나트륨을 생성하며, 생성된 탄산나트륨은 방류관(43)에 연결된 제2 배출관(41b)을 통해 배출되어 세정수에 희석된 후 외부로 배출된다.
한편, 유입관(31)을 통해 염화나트륨이 적게 포함된 세정수가 유입되는 경우, 전해질탱크(90)는 유입관(31)을 유동하는 세정수에 전해질을 공급할 수 있다.
이어서, 도 6을 참조하여 설명하면, 분리기(100)는 유정(W)에서 추출된 유수혼합물을 물과, 탄화수소계 액체, 및 피드가스로 분리하며, 이 때, 피드가스는 LNG 생성유닛(140)으로 공급하고, 물은 워터처리유닛(110)으로 공급한다. LNG 생성유닛(140)은 피드가스로부터 LNG를 생성하여 연소기관(E)에 공급한다. 또한, 분리기(100)로부터 분리된 탄화수소계 액체는 일련의 정제과정을 거친 후 일부가 연소기관(E)에 공급될 수 있다. 연소기관(E)은 LNG 또는 탄화수소계 액체를 연료로 연소하여 배기가스를 생성한다. 배기가스는 가스공급관(10)을 통해 유동하며 전처리유닛(130)과 산화유닛(20)을 차례로 통과한 후, 스크러버(40) 하부에서 분사된다. 물은 워터처리유닛(110)에서 정화된 후, 세정수공급관(30)을 통해 유동하여 스크러버(40) 상부에서 분사된다.
스크러버(40)를 통과한 후 제1 배출관(41a)으로 배출된 세정수는 순환탱크(60)에 일시 저장되었다가 다시 순환관(61)을 통하여 세정수공급관(30)으로 공급된다. 이 때, 제2 배출관(41b)은 폐쇄되어 탄산나트륨의 배출을 제한할 수 있다. 즉, 도 6의 과정은 제1 배출관(41a)으로 배출된 세정수가 순환관(61)을 통하여 재순환하고, 제2 배출관(41b)으로 탄산나트륨의 배출이 제한되는 점을 제외하면, 나머지 과정은 도 5의 과정과 실질적으로 동일하다.
세정수공급관(30)을 통하여 공급되는 세정수는 스크러버(40), 제1 배출관(41a), 순환탱크(60), 순환관(61)을 순차적으로 순환하며, 세정수의 오염도, pH값 등을 고려하여 도 5의 과정과 도 6의 과정을 병행할 수 있다. 도 6의 과정은 세정수의 배출이 제한되는 지역을 통과할 경우와 같이, 외부로 세정수를 배출할 수 없는 경우에 사용될 수 있다.
도 5와 도 6의 과정은 필요에 따라 선택적으로 또는 순차적으로 사용될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1, 1a: FPSO용 오염물질 저감장치
10: 가스공급관 11: 산제거유닛
20: 산화유닛 30: 세정수공급관
31: 유입관 32: 제어밸브
40: 스크러버 41: 배출관
41a: 제1 배출관 41b: 제2 배출관
42: 배기관 42a: 제1 배기관
42b: 제2 배기관 42c: 제3 배기관
43: 방류관 44: 센서부
50: 정화유닛 51: 제1 주입관
52: 제2 주입관 53: 제3 주입관
60: 순환탱크 61: 순환관
70: 필터유닛 80: 슬러지탱크
90: 전해질탱크 100: 분리기
110: 워터처리유닛 120: 연료전지모듈
130: 전처리유닛 140: LNG 생성유닛
E: 연소기관 G: 가스정
W: 유정 P: 플라즈마장치

Claims (9)

  1. 가스정 또는 유정에서 추출된 유수혼합물에서 물과 탄화수소계 액체, 및 피드가스를 분리하는 분리기;
    가스공급관을 통하여, 상기 피드가스로부터 분리된 산성가스를 공급받아, 상기 산성가스에 포함된 이산화탄소에 산화제를 반응시키는 산화유닛;
    상기 분리기에 연결되어 가스정 또는 유정에서 추출된 물을 세정수로 공급하는 세정수공급관;
    상기 산화유닛에 의해 산화된 이산화탄소를 포함한 산성가스에, 상기 세정수 공급관을 통하여 공급되는 가스정 또는 유정에서 추출한 물을 분무하는 스크러버;
    상기 세정수공급관을 통하여 공급되는 가스정 또는 유정에서 추출된 물을 전기분해하여 상기 산화제를 생성해 상기 산화유닛에 공급하거나, 상기 세정수공급관을 통하여 공급되는 가스정 또는 유정에서 추출된 물을 전기분해하여 중화제를 생성해 상기 스크러버에 공급하는 정화유닛; 및
    상기 스크러버 내부의 세정수를 배출하는 배출관을 포함하는 FPSO용 오염물질 저감장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서, 상기 분리기로부터 분리된 피드가스에 포함된 이산화탄소와 황화수소가스를 흡수하여 산성가스로 분리하는 산제거유닛(AGRU; Acid Gas Removal Unit)을 더 포함하되,
    상기 가스공급관은 상기 산제거유닛에 연결되는 FPSO용 오염물질 저감장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 분리기로부터 분리된 피드가스를 탈수 및 필터링하여 LNG를 생성하는 LNG 생성유닛을 더 포함하되,
    상기 LNG생성유닛에서 생성된 LNG는 화물창에 공급되는 FPSO용 오염물질 저감장치.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 분리기와 상기 스크러버 사이의 상기 세정수공급관에 연결되어 분리된 물을 정화하는 워터처리유닛을 더 포함하는 FPSO용 오염물질 저감장치.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 산화제는 세정수를 전기분해하여 생성한 차아염소산나트륨 또는 차아염소산인 FPSO용 오염물질 저감장치.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 산화유닛은 오존을 생성하거나 플라즈마 방전을 하거나 과산화수소를 주입하여 이산화탄소와 질소산화물에 산화제를 반응시키는 FPSO용 오염물질 저감장치.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 정화유닛으로부터 수소를 공급받아 전기를 생성하는 연료전지모듈을 더 포함하는 FPSO용 오염물질 저감장치.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 스크러버의 일 측에 연결되어 이산화탄소가 제거된 산성가스 또는 이산화탄소와 질소산화물, 및 황산화물이 제거된 배기가스를 배출하는 배기관을 더 포함하되,
    상기 배기관은,
    산성가스 또는 배기가스를 외부로 배출하는 제1 배기관과,
    상기 제1 배기관으로부터 분지되며, 플라즈마 방전을 하여 산성가스에 포함된 황화수소가스를 수소가스로 전환하여 상기 연료전지모듈로 공급하는 제2 배기관, 및
    상기 제1 배기관으로부터 분지되며, 산성가스에 포함된 황화수소가스와 상기 정화유닛으로부터 공급된 차아염소산나트륨을 반응시켜 차아염소산을 생성하여 상기 산화유닛으로 공급하는 제3 배기관을 포함하는 FPSO용 오염물질 저감장치.
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