KR102008834B1

KR102008834B1 - Meg 재생장치

Info

Publication number: KR102008834B1
Application number: KR1020180049685A
Authority: KR
Inventors: 류시진; 한준희; 윤호병
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2018-04-30
Filing date: 2018-04-30
Publication date: 2019-08-08

Abstract

MEG 재생장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 MEG 재생장치는 리치 MEG에 함유된 저용해도염을 석출하는 전처리베슬과, 전처리베슬로부터 공급된 리치 MEG로부터 석출된 저용해도염을 제거하는 원심분리기를 포함하는 전처리부; 전처리부로부터 저용해도염이 석출된 리치 MEG를 공급받아 물과 MEG 간의 끊는점 차이를 이용하여 리치 MEG로부터 물을 증발시켜 린 MEG를 생성하는 증류탑과, 증류탑 하부의 생성물을 공급받아 가열시켜 증류탑으로 돌려보내는 리보일러를 포함하는 재농축부; 및 전처리베슬 내의 pH를 증가시켜 원심분리기를 통해 제거되는 염의 양이 최대화되도록, 전처리베슬로 암모니아를 공급하는 암모니아공급부;를 포함한다.

Description

MEG 재생장치{MEG REGENERATION APPARATUS}

본 발명은 MEG 재생장치에 관한 것이다.

심해에서 천연가스의 생산 시, 저온 고압의 조건으로 인해 파이프 라인 내에 하이드레이트가 생성될 수 있다. 파이프라인을 통하여 천연가스를 공급하는 경우, 하이드레이트가 파이프라인의 내측을 타격하여 손상을 주거나 부식시킬 수 있으며, 심한 경우 파이프라인이나 가스전이 막히는 사고가 발생할 수 있다. 따라서, 하이드레이트의 생성을 억제하기 위하여 MEG(Mono Ethylene Glycol)를 주입한다.

MEG는 습기를 흡수하는 강력한 친수성을 갖고 있으며, 하이드레이트의 생성 억제를 위해 주입된 후 MEG는 가스 내 수분을 흡수하며, 해양플랜트 상부에서 회수된다. 회수된 MEG 용액(이하, “리치(rich) MEG”라고도 함)에는 물, 고용해도염(high soluble salts), 저용해도염(low soluble salts) 등의 불순물이 포함되어 있다. 이러한 리치 MEG는 MEG 재생공정을 통해 물과 염(salts)이 제거되어 고농도의 MEG로 추출될 수 있다.

MEG 재생공정은 MEG 용액을 한 번에 기화시켜 염을 제거하는 전체 처리방식(full stream concept)과, 전처리 과정을 통해 저용해도염을 먼저 제거한 후 물을 제거하고, 이후 고용해도염을 제거하는 일부 처리방식(slip stream concept)이 있다.

구체적으로 전체 처리방식은 리치 MEG에서 탄화수소(hydrocarbon)를 제거하고, 기화(flash)를 이용하여 고용해도염과 저용해도염을 제거한 후, 끊는점 차이를 이용하여 물을 제거하는 과정으로 이루어진다.

이러한 전체 처리방식은 모든 염을 기화를 이용하여 모두 제거하기 때문에 염에 의한 문제는 발생하지 않지만, 염을 제거하기 위하여 MEG 용액 전체를 기화시켜야 하기 때문에 많은 양의 에너지가 소모된다.

이러한 단점을 보완하기 위한 일부 처리방식은 리치 MEG에서 저용해도염과 탄화수소를 제거하고, 다음으로 증류탑에서 물을 증발시켜 린(lean) MEG를 생성한 후, 린 MEG에서 고용해도염을 제거하는 과정으로 이루어진다. 여기서, 증류탑 하부의 생성물을 공급받아 리보일러에서 가열하여 증류탑으로 돌려보내어 리치 MEG로부터 물을 증발시켜 린 MEG를 생성한다.

이러한 일부 처리방식은 제거해야 하는 염을 고용해도염과 저용해도염으로 분류한다. 저용해도염은 예컨대 Ca2+, Mg2+, Ba2+ 등의 주로 2가염으로 물에 잘 녹지 않으며, 온도가 높아짐에 따라 용해도가 감소하여 석출이 발생한다. 반면, 고용해도염은 예컨대 Na+, K+ 등의 주로 1가염으로 물에 잘 녹으며, 온도가 높아짐에 따라 용해도가 증가한다.

한편, 상술한 일부 처리방식은 전체 처리방식에 비해 에너지 효율은 높지만, 장치에 염의 스케일(scale) 침적이 발생할 수 있다. 예컨대, 전처리 과정을 통해 저용해도염을 충분히 제거하지 못한 경우 리치 MEG로부터 물을 증발시켜 린 MEG를 생성하는 과정에서 염 침적으로 인한 효율 저하가 발생할 수 있다. 즉, 증류탑 하부의 온도는 저용해도염 제거 공정 시의 온도에 비해 높고, 증류탑에서 꾸준히 물이 제거되고 있는 상태이므로 물에 포함된 염의 농도가 높아지게 된다. 이에 증류탑 하단 및 리보일러에 염 침적이 발생할 수 있고, 염 침적이 심해지는 경우 운전을 중단시키는 등 심각한 문제를 발생시킬 수 있다.

상술한 내용과 관련된 기술로서 한국공개특허 제10-2017-0059675호(2017.05.31. 공개)를 참조하기 바란다.

한국공개특허 제10-2017-0059675호(2017.05.31. 공개)

본 발명의 실시 예는 염의 스케일 침적을 효과적으로 방지하여 운용의 효율성을 향상시키는 MEG 재생장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 리치 MEG에 함유된 저용해도염을 석출하는 전처리베슬과, 상기 전처리베슬로부터 공급된 리치 MEG로부터 상기 석출된 저용해도염을 제거하는 원심분리기를 포함하는 전처리부; 상기 전처리부로부터 저용해도염이 석출된 리치 MEG를 공급받아 물과 MEG 간의 끊는점 차이를 이용하여 상기 리치 MEG로부터 물을 증발시켜 린 MEG를 생성하는 증류탑과, 상기 증류탑 하부의 생성물을 공급받아 가열시켜 상기 증류탑으로 돌려보내는 리보일러를 포함하는 재농축부; 및 상기 전처리베슬 내의 pH를 증가시켜 상기 원심분리기를 통해 제거되는 염의 양이 최대화되도록, 상기 전처리베슬로 암모니아를 공급하는 암모니아공급부;를 포함하는 MEG 재생장치가 제공될 수 있다.

상기 재농축부는 상기 증류탑의 탑정에 마련되며, 상기 증류탑에서 증발된 물 및 상기 암모니아를 포함하는 기체성분을 응축시키는 환류응축기와, 상기 응축된 기체성분을 기액 분리하고 액상의 유체 중 일부를 상기 증류탑으로 돌려보내고, 상기 암모니아를 포함하는 기상의 유체를 상기 암모니아공급부로 재공급하는 환류드럼을 포함할 수 있다.

상기 환류응축기의 전단에 마련되며, 제1입구 쪽으로 유입된 구동유체를 출구 쪽으로 고속으로 분출시켜 제2입구를 통해 상기 증류탑 상부의 기체성분을 흡입하여, 전단의 상기 증류탑과 상기 리보일러가 진공상태에서 감압 운전되도록 하는 이젝터를 포함할 수 있다.

상기 환류드럼의 후단에 마련되며, 상기 환류드럼의 기체성분을 배출시키는 기상배출라인과 연결된 이젝터를 포함하고, 상기 이젝터는 제1입구 쪽으로 유입된 구동유체를 출구 쪽으로 고속으로 분출시켜 제2입구를 통해 상기 환류드럼의 기체성분을 흡입하여, 전단의 상기 환류드럼, 상기 환류응축기, 상기 증류탑 및 상기 리보일러가 진공상태에서 감압 운전되도록 할 수 있다.

상기 환류드럼의 후단에 마련되며, 상기 환류드럼의 기체성분을 배출시키는 기상배출라인과 연결된 제1진공펌프를 포함하고, 상기 제1진공펌프는 상기 기상배출라인을 통해 상기 환류드럼의 기체성분을 흡입하여, 전단의 상기 환류드럼, 상기 환류응축기, 상기 증류탑 및 상기 리보일러가 진공상태에서 감압 운전되도록 할 수 있다.

상기 재농축부로부터 상기 린 MEG를 공급받아 상기 린 MEG로부터 고용해도염을 제거하는 재생부를 더 포함하되, 상기 재생부는 상기 린 MEG로부터 고용해도염을 제거하는 플래시 세퍼레이터와, 상기 플래시 세퍼레이터 상부의 기체성분을 응축시키는 재생응축기와, 상기 재생응축기에 의해 응축된 기체성분을 기액 분리하는 재생드럼을 포함하되, 상기 재생드럼은 제2진공펌프와 흡입라인으로 연결되어, 상기 재생부가 감압 운전되도록 할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 MEG 재생장치는 전체 운용의 효율성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 MEG 재생장치를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 MEG 재생장치를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 MEG 재생장치를 나타낸 것이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 MEG 재생장치(1000)는 심해에서 천연가스 생산 시 하이드레이트(hydrate)의 생성을 억제하기 위해 주입된 후 회수된 MEG 용액으로부터 불순물을 제거하여, 고농도의 MEG를 추출할 수 있다. 이러한 MEG 재생장치(1000)는 해양에서 운용되며 MEG를 해저 파이프에 주입한 후 천연가스 등과 함께 회수된 리치(rich) MEG로부터 MEG를 재생하고자 하는 모든 선박 및 해양구조물 등에 적용될 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니며 MEG 재생공정을 필요로 하는 육상플랜트에서도 적용될 수 있다.

MEG 재생장치(1000)는 전처리부(100), 재농축부(200) 및 재생부(300)를 포함한다. 이하에서는 설명의 편의상 전처리부(100), 재농축부(200) 및 재생부(300)로 각각의 구성요소들을 묶어서 분류하였지만, 이에 따라 반드시 명확하게 각각의 구성들이 나누어질 수 있는 것은 아니며, 다른 예에서는 설명의 편의상 또는 구성요소의 속성 등으로 인해 분류되는 방식이 다를 수 있다.

전처리부(100)는 리치 MEG에 함유된 탄화수소를 제거하는 탄화수소제거부(110)와, 탄화수소가 제거된 리치 MEG로부터 가스를 제거하는 가스제거부(120)와, 가스제거부(120)를 거친 리치 MEG로부터 저용해도염을 석출하는 전처리베슬(130)과, 전처리베슬(130)과 연결된 제1순환라인(L1)을 통해 전처리베슬(130)에 저장된 리치 MEG를 공급받아 가열시켜, 전처리베슬(130)로 돌려보내는 전처리히터(140)와, 전처리베슬(130)에서 석출된 저용해도염을 리치 MEG로부터 제거하는 원심분리기(150)를 포함한다.

여기서, 탄화수소제거부(110)로 유입되는 리치 MEG는 대략 50wt％ 미만의 MEG를 포함할 수 있다. 탄화수소제거부(110)는 리치 MEG에 혼합된 탄화수소를 제거하며, 가스제거부(120)는 리치 MEG에 혼합된 가스를 제거한다. 가스제거부(120)에 의해 제거된 가스는 가스제거라인(121)을 통해 배출되어 처리될 수 있으며, 탄화수소제거부(110)와 가스제거부(120)를 거친 리치 MEG는 전처리베슬(130)로 공급된다.

전처리베슬(130)은 대략 1.5bar 정도로 대기압보다 높은 압력으로 유지될 수 있으며, 저용해도염, 물 및 고용해도염이 함유된 리치 MEG에서 저용해도염을 석출한다. 저용해도염은 주로 2가염으로 물에 잘 녹지 않으며, 온도가 높아짐에 따라 용해도가 감소하여 석출이 발생한다. 고용해도염은 주로 1가염으로 물에 잘 녹으며, 온도가 높아짐에 따라 용해도가 증가한다.

전처리히터(140)는 전처리베슬(130)과 연결된 제1순환라인(L1)을 통해 전처리베슬(130)에 저장된 리치 MEG를 공급받아 가열시켜 전처리베슬(130)로 순환 공급하며, 이를 통해 전처리베슬(130) 내부에서 저용해도염이 점차 석출되도록 한다. 즉, 전처리히터(140)에 의해 가열된 리치 MEG는 반복적으로 순환하면서 전처리베슬(130)에 저장된 리치 MEG의 온도를 높이게 되고, 이로 인해 전처리베슬(130) 내부에 저장된 리치 MEG로부터 저용해도염이 석출된다.

원심분리기(150)는 전처리베슬(130)을 거쳐 석출된 저용해도염 결정을 리치 MEG로부터 제거하며, 저용해도염 결정이 제거된 리치 MEG는 제1연결라인(101)을 통해 재농축부(200)로 유입된다.

여기서, 제1연결라인(101)은 전처리부(100)의 탄화수소제거부(110), 가스제거부(120), 전처리베슬(130), 전처리펌프(135) 및 원심분리기(150)와 재농축부(200)의 증류탑(210)을 연결한다.

그리고, 상술한 제1순환라인(L1)은 제1연결라인(101)의 전처리펌프(135) 후단으로부터 분기되어, 제1연결라인(101)의 전처리펌프(135) 전단과 연결된다.

재농축부(200)는 전처리부(100)로부터 저용해도염이 제거된 리치 MEG를 공급받아 가열하여 이로부터 물을 제거하는 증류탑(210)과, 증류탑(210)과 연결된 제2순환라인(L2)을 통해 증류탑(210) 하부의 생성물을 공급받아 가열시켜 증류탑(210)으로 돌려보내는 리보일러(215)와, 증류탑(210)의 탑정에 마련되며, 증류탑(210)에서 증발된 물을 포함하는 기체성분을 증류탑(210) 상부와 연결된 제3순환라인(L3)을 통해 공급받아 응축시켜 그 중 일부를 증류탑(210)으로 돌려보내기 위한 환류응축기(220), 환류드럼(230) 및 환류펌프(240)를 포함한다.

재농축부(200)는 증류탑(210)을 통해 물과 MEG 간의 끊는점 차이를 이용하여 리치 MEG로부터 물을 증발시켜 린(lean) MEG를 생성하며, 이를 제2연결라인(102)을 통해 재생부(300)로 공급할 수 있다. 이때, 재농축부(200)는 증류탑(210)을 통해 리치 MEG로부터 대략 80％~90％의 물을 제거할 수 있다. 제2연결라인(102)은 재농축부(200)의 증류탑(210)과 재생부(300)의 플래시 세퍼레이터(310)를 연결한다.

구체적으로, 리치 MEG에 포함된 물의 끊는점은 대기압에서 100℃이고, MEG의 끊는점은 198℃ 정도이며, 고용해도염의 끊는점은 MEG보다 훨씬 높다.

증류탑(210)은 상술한 전처리베슬(130)에 비해 높은 온도를 갖는 대략 128℃ 내지 140℃ 사이로 운전될 수 있다. 증류탑(210)은 리치 MEG를 가열하여 끊는점이 가장 낮은 물을 증발시킬 수 있으며, 다단 증류를 통해 반복적으로 물을 증발시킬 수 있다.

이때, 리보일러(215)는 증류탑(210) 하부의 생성물을 공급받아 대략 137℃로 가열시켜 증류탑(210)으로 반복적으로 순환시키며, 이를 통해 증류탑(210)에 저장된 리치 MEG로부터 물이 증발되어 점차 린 MEG가 생성된다.

이러한 린 MEG 중 일부는 제2연결라인(102)을 통해 재생부(300)로 보내지고, 나머지 일부는 혼합라인(104)을 통해 후술할 제3연결라인(103)의 재생드럼(340) 후단으로 유입된 후, MEG저장탱크(500)에 저장된다.

환류응축기(220)는 증류탑(210)에서 증발된 물을 포함하는 기체성분을 응축시킨다.

환류드럼(230)은 환류응축기(220)에 의해 응축된 기체성분을 기액 분리한다. 환류드럼(230)에는 기상의 유체를 배출시키기 위한 기상배출라인(201)이 연결될 수 있다.

환류펌프(240)는 환류드럼(230)에서 배출된 액상의 유체 중 일부를 제3순환라인(L3)을 통해 증류탑(210) 상부로 재공급한다. 이때, 환류드럼(230)에서 배출된 액상의 유체 중 나머지 일부는 제3순환라인(L3)의 환류펌프(240) 후단과 연결된 응축수배출라인(202)을 통해 배출될 수 있다.

한편, 종래에는 증류탑 하부의 온도가 저용해도염 제거 공정 시의 온도에 비해 높고, 증류탑에서 꾸준히 물이 제거되고 있는 상태이므로 물에 포함된 염의 농도가 높아져 증류탑 하단 및 리보일러에 염 침적이 발생할 수 있었다.

이를 방지하기 위해, 본 발명의 실시 예에서는 제1연결라인(101)의 전처리베슬(130) 전단으로 염기성 가스로서 암모니아를 공급하는 암모니아공급부(450)를 구비할 수 있다.

암모니아공급부(450)에 의해 전처리베슬(130)로 암모니아가 공급됨으로써, 저용해도염에서 가장 많은 양을 차지하는 CaCO3(탄산칼슘) 제거를 위해 pH를 높일 수 있다. 즉, 암모니아 공급을 통해 전처리베슬(130) 내의 pH가 증가되고, 탄산칼슘의 용해도를 낮추어 석출량을 증가시키고, 원심분리기(150)를 통해 제거되는 염의 양을 극대화할 수 있다.

종래에는 전처리베슬의 pH 조절용 염기성 물질로서, 고체상태의 KOH, NaOH와 같은 물질이 사용되었다.

그러나, 이 경우 자연적으로 산도 조절이 불가능하기 때문에 전처리베슬에 비해 고온으로 운전되는 증류탑 하부 등에서의 염의 스케일 침적 생성을 방지하기 위해 HCl 등의 산성 물질을 인위적으로 추가 주입하여 산도를 조절해야 한다.

즉, 전처리베슬에서는 pH가 높아야 하지만, 전처리베슬에 비해 고온으로 운전되는 증류탑에서는 pH가 다시 낮아져야 한다. 종래에는 고체상태의 KOH, NaOH와 같은 물질을 전처리베슬의 pH 조절용 염기성 물질로 사용하였고, 그에 따라 증류탑 하부 등에서의 염의 스케일 침적 생성을 방지하기 위해 HCl 등의 산성 물질을 인위적으로 추가 주입해야 했다.

그러나, 본 발명에서는 기체상태의 암모니아를 전처리베슬(130)로 공급하여 pH를 증가시키는 데에 사용한다.

그리고, 증류탑(210)을 감압시킨 상태에서 리보일러(215)에 의해 증류탑(210) 내 유체를 가열하면, 증류탑(210) 내에서 상술한 암모니아의 증발량을 증가시킬 수 있다. 또, pH를 감소시켜 탄산칼슘이 석출되지 않는 조건으로 증류탑(210)이 운전될 수 있다. 이 경우, 상술한 고체상태의 pH 조절용 염기성 물질을 사용할 때와 달리 별도의 산성 물질을 인위적으로 추가 주입하여 산도를 조절할 필요가 없다.

이는 도 4에 도시한 바와 같이, 상술한 고체상태의 pH 조절용 염기성 물질과 달리 기체상태의 암모니아의 경우 온도가 높을수록 용해도가 낮아져 용액의 pH가 낮아지기 때문이다.

상술한 증류탑(210)을 감압시키기 위해, 도 1에 도시한 바와 같이 제3순환라인(L3)의 환류응축기(220)의 전단에 진공수단으로서 이젝터(410)가 마련될 수 있다. 이젝터(410)는 제1입구 쪽으로 유입된 구동유체를 출구 쪽으로 고속으로 분출시켜 제2입구를 통해 증류탑(210) 상부의 기체성분을 흡입하고, 이젝터(410) 전단의 증류탑(210)과 리보일러(215)가 진공상태에서 감압 운전되도록 한다. 구동유체는 이젝터(410)와 연결된 구동유체공급라인(L5)을 통해 이젝터(410)의 제1입구 쪽으로 공급된다. 이젝터(410)를 통과한 중압 또는 고압의 구동유체는 저압의 고온 구동유체로 변화될 수 있다. 이러한 이젝터(410)에 사용되는 구동유체는 예컨대 스팀 또는 압축공기 등을 포함할 수 있다.

이젝터(410)의 제2입구 쪽과 연결된 제3순환라인(L3)을 통해서는 암모니아 및 물을 포함한 증류탑(210) 상부의 기체성분이 흡입된다. 이젝터(410)로 흡입된 증류탑(210) 상부의 기체성분은 환류응축기(220)에 의해 응축되며, 응축된 기체성분은 환류드럼(230)을 거쳐 기액 분리된다. 이때, 암모니아를 포함한 환류드럼(230) 내의 기상의 유체는 기상배출라인(201)을 통해 배출되어 상술한 암모니아공급부(450)로 재공급될 수 있다.

상술한 구성을 통해 재농축부(200)가 대기압 이하로 감압 운전되어 증류탑(210)의 온도가 낮아지고, 증류탑(210) 및 리보일러(215)에서 염이 침적되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

다른 예로서, 도 2를 참조하면, 제3순환라인(L3)의 환류드럼(230)의 후단에 이젝터(410)가 마련될 수 있다.

이때, 이젝터(410)는 제1입구 쪽으로 유입된 구동유체를 출구 쪽으로 고속으로 분출시켜 제2입구를 통해 상술한 암모니아를 포함하는 환류드럼(230)의 기상의 유체를 흡입하고, 이젝터(410) 전단의 환류드럼(230), 환류응축기(220), 증류탑(210) 및 리보일러(215)가 진공상태에서 감압 운전되도록 한다.

이젝터(410)의 제2입구를 통해 흡입된 암모니아를 포함하는 환류드럼(230)의 기상의 유체는 이젝터(410)를 거쳐 배출된 후 상술한 암모니아공급부(450)로 재공급될 수 있다.

또 다른 예로서, 도 3을 참조하면, 환류드럼(230)의 후단에 진공수단으로서 제1진공펌프(420)가 마련될 수 있다.

이때 제1진공펌프(420)는 환류드럼(230)의 기상의 유체를 배출시키는 기상배출라인(201)과 연결되도록 마련되어, 기상배출라인(201)을 통해 상술한 암모니아를 포함하는 환류드럼(230)의 기상의 유체를 흡입하고, 전단의 환류드럼(230), 환류응축기(220), 증류탑(210) 및 리보일러(215)가 진공상태에서 감압 운전되도록 한다. 제1진공펌프(420)는 예컨대 수봉식 진공펌프(Liquid Ring Vacuum Pump)를 포함할 수 있다.

제1진공펌프(420)를 거쳐 배출된 암모니아를 포함하는 환류드럼(230)의 기상의 유체는 상술한 암모니아공급부(450)로 재공급될 수 있다.

제1진공펌프(420) 구성을 통해 상술한 이젝터(410)와 마찬가지로 재농축부(200)가 대기압 이하로 감압 운전되어 증류탑(210) 및 리보일러(215)에서 염이 침적되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 재생부(300)는 증류탑(210)에 의해 물이 제거된 린 MEG를 제2연결라인(102)을 통해 공급받아 린 MEG로부터 고용해도염을 제거하는 플래시 세퍼레이터(310)와, 플래시 세퍼레이터(310)와 연결된 제4순환라인(L4)을 통해 플래시 세퍼레이터(310) 하부의 생성물을 공급받아 가열시켜 플래시 세퍼레이터(310)로 돌려보내는 재순환히터(320)와, 플래시 세퍼레이터(310)의 탑정에 마련되며, 플래시 세퍼레이터(310) 상부의 기체성분을 응축시키는 재생응축기(330)와, 재생응축기(330)에 의해 응축된 MEG를 기액 분리하는 재생드럼(340)을 포함한다.

플래시 세퍼레이터(310)는 감압 운전될 수 있으며, 진공상태에서 쉽게 증발되는 원리를 이용한 진공증류법으로 그 상부에 진공을 형성하고, 이를 통해 재농축부(200)로부터 공급받은 린 MEG를 증발시킬 수 있다. 이때, 플래시 세퍼레이터(310)에 유입된 린 MEG로부터 MEG와 함께 물이 증발되어 기체 상태로 변환된다. 즉, 재농축부(200)로부터 공급받은 린 MEG에는 대략 10％~20％ 정도의 물이 함유될 수 있으므로, 플래시 세퍼레이터(310)에 의해 증발된 기체성분에는 MEG와 함께 물이 포함될 수 있다. 이때, 증발되지 않고 남은 고용해도염은 슬러리(slurry) 상태로 염분리기(325)를 거쳐 제거될 수 있다.

염분리기(325)는 제4순환라인(L4)의 플래시 펌프(315) 후단으로부터 분기되어, 제4순환라인(L4)의 플래시 펌프(315) 후단과 연결된 염제거순환라인(301)에 마련될 수 있다.

염분리기(325)는 슬러리 상태의 고용해도염을 고체상의 고용해도염 성분과 액체상의 고용해도염 성분을 분리시켜, 고체상의 고용해도염 성분은 제거하고, 액체상의 고용해도염 성분은 염제거순환라인(301)을 통해 제4순환라인(L4)의 플래시 펌프(315) 전단으로 돌려보낸다.

플래시 펌프(315)는 재생부(300) 하부의 생성물 중 일부를 제4순환라인(L4)을 통해 재순환히터(320)로 공급한다.

재순환히터(320)는 플래시 펌프(315)를 통해 플래시 세퍼레이터(310) 하부의 생성물을 공급받아 가열시켜 플래시 세퍼레이터(310) 상부로 돌려보낸다.

플래시 세퍼레이터(310) 상부의 기체성분(MEG와 물)은 재생응축기(330)에 의해 응축된 후 재생드럼(340)으로 공급된다.

재생드럼(340)은 재생응축기(330)에 의해 응축된 생성물을 기액 분리시킨다. 재생드럼(340)은 제2진공펌프(430) 측과 흡입라인(302)으로 연결될 수 있으며, 이를 통해 재생부(300)가 감압 운전되도록 한다. 즉, 재생드럼(340) 전단의 재생드럼(340), 재생응축기(330), 플래시 세퍼레이터(310) 및 재순환히터(320)가 진공상태에서 감압 운전될 수 있다.

이때 도시하지는 않았으나 다른 예로서 상술한 제2진공펌프(430)를 생략하고, 재생드럼(340)과 도 2에 도시된 기상배출라인(201)의 이젝터(410) 전단을 흡입라인(302)을 통해 연결하여 재생부(300)가 감압 운전되도록 할 수 있다. 이 경우 재생드럼(340)의 기상의 유체가 이젝터(410)의 제2입구를 통해 흡입된 후 배출될 수 있다.

또 다른 예로서 도시하지는 않았으나 상술한 제2진공펌프(430)를 생략하고, 재생드럼(340)과 도 3에 도시된 기상배출라인(201)의 제1진공펌프(420) 전단을 흡입라인(302)을 통해 연결하여 재생부(300)가 감압 운전되도록 할 수도 있다.

상술한 재생드럼(340) 내부에 저장된 액상의 생성물(MEG와 물)은 제3연결라인(103)을 통해 MEG저장탱크(500)로 공급된다.

제3연결라인(103)은 플래시 세퍼레이터(310), 재생응축기(330), 재생드럼(340) 및 MEG저장탱크(500)를 연결한다.

MEG저장탱크(500)에는 제3연결라인(103)을 통해 유입된 상술한 재생드럼(340)의 액상의 생성물뿐 아니라, 재농축부(200)를 거쳐 물이 제거된 린 MEG 중 일부도 혼합라인(104)을 통해 유입되어 함께 저장될 수 있다. 이를 통해 린 MEG에 함유된 고용해도염의 농도를 감소시킬 수 있으며, 고용해도염으로 인한 스케일의 발생을 방지할 수 있다.

이러한 MEG저장탱크(500)에는 대략 80wt％ 이상의 MEG와, 소량의 물과, 대략 3wt％ 미만의 염이 함유된 MEG 용액이 최종적으로 저장될 수 있으며, 필요 시 MEG가 추가로 첨가될 수 있다.

MEG저장탱크(500)에 저장된 MEG 용액은 해저로 보내져 파이프라인의 하이드레이트 생성을 억제시킬 수 있다.

이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

100: 전처리부 101: 제1연결라인
102: 제2연결라인 103: 제3연결라인
104: 혼합라인 110: 탄화수소제거부
120: 가스제거부 130: 전처리베슬
140: 전처리히터 150: 원심분리기
200: 재농축부 210: 증류탑
215: 리보일러 220: 환류응축기
230: 환류드럼 240: 환류펌프
300: 재생부 310: 플래시 세퍼레이터
320: 재순환히터 325: 염분리기
330: 재생응축기 340: 재생드럼
410: 이젝터 420: 제1진공펌프
430: 제2진공펌프 450: 암모니아공급부
500: MEG저장탱크 L1: 제1순환라인
L2: 제2순환라인 L3: 제3순환라인
L4: 제4순환라인 L5: 구동유체공급라인

Claims

리치 MEG에 함유된 저용해도염을 석출하는 전처리베슬과, 상기 전처리베슬로부터 공급된 리치 MEG로부터 상기 석출된 저용해도염을 제거하는 원심분리기를 포함하는 전처리부;
상기 전처리부로부터 저용해도염이 석출된 리치 MEG를 공급받아 물과 MEG 간의 끊는점 차이를 이용하여 상기 리치 MEG로부터 물을 증발시켜 린 MEG를 생성하는 증류탑과, 상기 증류탑 하부의 생성물을 공급받아 가열시켜 상기 증류탑으로 돌려보내는 리보일러를 포함하는 재농축부; 및
상기 전처리베슬 내의 pH를 증가시켜 상기 원심분리기를 통해 제거되는 염의 양이 최대화되도록, 상기 전처리베슬로 암모니아를 공급하는 암모니아공급부;를 포함하는 MEG 재생장치.
제1항에 있어서,
상기 재농축부는
상기 증류탑의 탑정에 마련되며, 상기 증류탑에서 증발된 물 및 상기 암모니아를 포함하는 기체성분을 응축시키는 환류응축기와,
상기 응축된 기체성분을 기액 분리하고 액상의 유체 중 일부를 상기 증류탑으로 돌려보내고, 상기 암모니아를 포함하는 기상의 유체를 상기 암모니아공급부로 재공급하는 환류드럼을 포함하는 MEG 재생장치.
제2항에 있어서,
상기 환류응축기의 전단에 마련되며, 제1입구 쪽으로 유입된 구동유체를 출구 쪽으로 고속으로 분출시켜 제2입구를 통해 상기 증류탑 상부의 기체성분을 흡입하여, 전단의 상기 증류탑과 상기 리보일러가 진공상태에서 감압 운전되도록 하는 이젝터를 포함하는 MEG 재생장치.
제2항에 있어서,
상기 환류드럼의 후단에 마련되며, 상기 환류드럼의 기체성분을 배출시키는 기상배출라인과 연결된 이젝터를 포함하고,
상기 이젝터는 제1입구 쪽으로 유입된 구동유체를 출구 쪽으로 고속으로 분출시켜 제2입구를 통해 상기 환류드럼의 기체성분을 흡입하여, 전단의 상기 환류드럼, 상기 환류응축기, 상기 증류탑 및 상기 리보일러가 진공상태에서 감압 운전되도록 하는 MEG 재생장치.
제2항에 있어서,
상기 환류드럼의 후단에 마련되며, 상기 환류드럼의 기체성분을 배출시키는 기상배출라인과 연결된 제1진공펌프를 포함하고,
상기 제1진공펌프는 상기 기상배출라인을 통해 상기 환류드럼의 기체성분을 흡입하여, 전단의 상기 환류드럼, 상기 환류응축기, 상기 증류탑 및 상기 리보일러가 진공상태에서 감압 운전되도록 하는 MEG 재생장치.
제1항에 있어서,
상기 재농축부로부터 상기 린 MEG를 공급받아 상기 린 MEG로부터 고용해도염을 제거하는 재생부를 더 포함하되,
상기 재생부는
상기 린 MEG로부터 고용해도염을 제거하는 플래시 세퍼레이터와,
상기 플래시 세퍼레이터 상부의 기체성분을 응축시키는 재생응축기와,
상기 재생응축기에 의해 응축된 기체성분을 기액 분리하는 재생드럼을 포함하되, 상기 재생드럼은 제2진공펌프와 흡입라인으로 연결되어, 상기 재생부가 감압 운전되도록 하는 MEG 재생장치.