KR102239296B1 - 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물 - Google Patents

가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물 Download PDF

Info

Publication number
KR102239296B1
KR102239296B1 KR1020190071826A KR20190071826A KR102239296B1 KR 102239296 B1 KR102239296 B1 KR 102239296B1 KR 1020190071826 A KR1020190071826 A KR 1020190071826A KR 20190071826 A KR20190071826 A KR 20190071826A KR 102239296 B1 KR102239296 B1 KR 102239296B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
meg
rich meg
rich
discharged
salt
Prior art date
Application number
KR1020190071826A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200144012A (ko
Inventor
김유리
Original Assignee
한국조선해양 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국조선해양 주식회사 filed Critical 한국조선해양 주식회사
Priority to KR1020190071826A priority Critical patent/KR102239296B1/ko
Publication of KR20200144012A publication Critical patent/KR20200144012A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102239296B1 publication Critical patent/KR102239296B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D53/228—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion characterised by specific membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/32—Other features of fractionating columns ; Constructional details of fractionating columns not provided for in groups B01D3/16 - B01D3/30
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/58—Multistep processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B25/00—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby
    • B63B25/02—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods
    • B63B25/08—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid
    • B63B25/12—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed
    • B63B25/16—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed heat-insulated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

본 발명은 해양 구조물에 적용하기 위한 가스 처리 시스템에 있어서, 리치 MEG를 공급받아 상기 리치 MEG로부터 탄화수소를 제거하는 전처리부; 상기 전처리부로부터 배출되는 리치 MEG를 저장하는 리치 MEG 탱크; 상기 리치 MEG 탱크로부터 배출되는 리치 MEG로부터 염을 석출하는 염제거 멤브레인; 상기 염제거 멤브레인으로부터 배출되는 리치 MEG를 증류하여 탑정으로 물을 배출하고 탑저로 린 MEG를 배출하는 증류탑; 상기 리치 MEG 탱크의 전단에 설치되고, 상기 전처리부로부터 배출되는 리치 MEG를 상기 증류탑의 탑정으로 배출되는 물을 이용하여 가열하는 제1 열교환기; 및 상기 리치 MEG 탱크의 전단에 설치되고, 상기 제1 열교환기에서 열교환된 리치 MEG를 상기 증류탑의 탑저로 배출되는 린 MEG를 이용하여 가열하는 제2 열교환기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물{Gas treating system and marine structure including the same}
본 발명은 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물에 관한 것이다.
천연 가스 생산을 위한 해양 구조물에서, 천연 가스 생산시 해저 생산 배관 내부가 하이드레이트 생성 온도, 압력 조건에 도달하면 하이드레이트가 생성될 수 있고, 이는 상기 배관 내부의 막힘을 초래할 수 있다.
하이드레이트의 생성을 근본적으로 억제하기 위한 수단으로 열역학적 억제제가 사용될 수 있으며, 일반적으로 MEG(Mono Ethylene Glycol)가 널리 이용되고 있다. 따라서, 대부분의 해양 구조물에서는 해저 생산 배관 막힘을 방지하기 위해 웰(well)이나 매니폴드(manifold), 또는 탑사이드 시스템 중 하이드레이트 형성 가능성이 높은 부분에 MEG를 주입하고 있다.
해저 생산 배관에 MEG를 주입하는 경우, MEG는 물을 머금게 되면서 리치 MEG를 형성하게 되는데, 리치 MEG는 물 속에 녹아있던 염 성분도 함유하게 된다. 사용된 MEG는 재사용을 위해 소정의 가스 처리 공정을 거칠 수 있다. 상기 가스 처리 공정은 예를 들어, 리치 MEG를 탑사이드에 설치된 재생 시스템에 공급하여 MEG를 재생하는 단계를 포함할 수 있으며, 이는 염 성분의 제거 공정(reclamation) 및 물 제거 공정(regeneration)을 포함할 수 있다.
종래 염 성분의 제거 공정은 플래시 세퍼레이터를 사용하여 MEG와 물을 기상으로, 염 성분을 슬러리 형태로 분리하였다. 이때 상기 세퍼레이터로 유입되는 리치 MEG의 온도는 약 20 내지 50℃이며, 염 성분 제거에 요구되는 온도는 약 100 내지 120℃이다. 따라서, 염 성분 제거를 위해 상기 세퍼레이터 하단에 히터를 연결하여 리치 MEG를 순환시키는 방식을 사용하는데, 이러한 경우에도 50℃ 이상의 온도 상승을 위해 순환에 요구되는 유량이 증가하게 되고, 이는 상기 세퍼레이터의 높이를 증가시키는 원인이 되었다.
염 성분의 제거를 위해 플래시 세퍼레이터를 사용하는 경우, 이는 가스 처리 시스템에서 가장 큰 부피를 차지하게 되며, 상기 세퍼레이터로부터 배출되는 염 성분의 슬러리를 처리하기 위한 원심분리기도 큰 부피를 차지하게 되는 문제가 있다. 해양 구조물의 경우, 공간이 협소하여 각 공정 시스템별 부피와 무게가 증가함에 따라 플랫폼 내 배치 및 설치가 어려워지는데, 이는 플랫폼의 원가와 직결되는 문제에 해당한다. 따라서, 해양 구조물에 적용하기 위한 MEG 처리 시스템의 경우, 시스템의 효율 개선 방안뿐만 아니라 시스템의 부피와 무게 절감 방안도 주목 받고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 염제거 멤브레인을 이용하는 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 가스 처리 시스템은, 리치 MEG를 공급받아 상기 리치 MEG로부터 탄화수소를 제거하는 전처리부; 상기 전처리부로부터 배출되는 리치 MEG를 저장하는 리치 MEG 탱크; 상기 리치 MEG 탱크로부터 배출되는 리치 MEG로부터 염을 석출하는 염제거 멤브레인; 상기 염제거 멤브레인으로부터 배출되는 리치 MEG를 증류하여 탑정으로 물을 배출하고 탑저로 린 MEG를 배출하는 증류탑; 상기 리치 MEG 탱크의 전단에 설치되고, 상기 전처리부로부터 배출되는 리치 MEG를 상기 증류탑의 탑정으로 배출되는 물을 이용하여 가열하는 제1 열교환기; 및 상기 리치 MEG 탱크의 전단에 설치되고, 상기 제1 열교환기에서 열교환된 리치 MEG를 상기 증류탑의 탑저로 배출되는 린 MEG를 이용하여 가열하는 제2 열교환기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 염제거 멤브레인은 다단 구조일 수 있다.
구체적으로, 상기 증류탑의 탑저로 배출되는 린 MEG는 80 내지 99.99 중량%의 MEG를 함유할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 측면에 따른 가스 처리 시스템은, 리치 MEG를 공급받아 상기 리치 MEG로부터 탄화수소를 제거하는 전처리부; 상기 전처리부로부터 배출되는 리치 MEG를 저장하는 리치 MEG 탱크; 상기 리치 MEG 탱크로부터 배출되는 리치 MEG로부터 염을 석출하는 염제거 멤브레인; 상기 염제거 멤브레인으로부터 배출되는 리치 MEG를 증류하여 탑정으로 물을 배출하고 탑저로 린 MEG를 배출하는 증류탑; 및 상기 리치 MEG 탱크의 전단에 설치되고, 상기 전처리부로부터 배출되는 리치 MEG를 상기 증류탑의 탑정으로 배출되는 물을 이용하여 가열하는 제1 열교환기;를 포함하고, 상기 증류탑의 탑저로 배출되는 린 MEG는 상기 리치 MEG 탱크로 공급되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 염제거 멤브레인은 다단 구조일 수 있다.
구체적으로, 상기 증류탑의 탑저로 배출되는 린 MEG는 80 내지 99.99 중량%의 MEG를 함유할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 해양 구조물은, 상기 가스 처리 시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물은, 리치 MEG의 염 성분 제거를 위해 하나 이상의 염제거 멤브레인을 사용함으로써, 전체 시스템의 염제거 효율을 조절할 수 있어 원하는 효율을 달성할 수 있다.
본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물은, 리치 MEG의 염 성분 제거를 위해 염제거 멤브레인을 사용함으로써, 플래시 세퍼레이터에 비해 부피가 작고, 원심분리기를 사용하지 않아 공간 배치상의 이점을 제공한다.
본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물은, 증류탑에서 배출되는 물과 린 MEG의 열을 리치 MEG에 공급하여 가열함으로써, 리치 MEG의 염 성분 제거에 필요한 에너지를 절감할 수 있다.
본 발명에 따른 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물은, 리치 MEG를 저장하는 리치 MEG 탱크에 린 MEG를 주입함으로써, 린 MEG의 열 에너지를 활용함과 동시에 탱크 내 MEG 농도 상승으로 인한 염 성분의 용해도를 낮추어 염제거 멤브레인에서의 염제거 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 가스 처리 시스템의 개념도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하에서, 고압(HP: High pressure), 저압(LP: Low pressure), 고온 및 저온은 상대적인 것으로서, 절대적인 수치를 나타내는 것은 아님을 알려둔다.
이하에서는 본 발명의 가스 처리 시스템에 대해 설명하며, 본 발명은 상기 가스 처리 시스템과 이를 포함하는 해양 구조물을 포함하는 것이다. 이때 가스 처리 시스템은 천연 가스 생산시 가스 하이드레이트의 생성 억제 및 저감을 위해 MEG를 주입한 후 회수한 리치 MEG로부터 물 및 염 성분을 제거하기 위한 MEG 재생 공정을 포함할 수 있으며, 상기 재생된 MEG는 다시 상기 천연 가스 생산에 이용될 수 있다. 상기 해양 구조물은 해양에서 천연 가스를 생산할 수 있는 선박, 가스 플랫폼과 해양 부유물을 모두 포괄하는 표현임을 알려둔다. 또한, 본 발명의 가스 처리 시스템은 하이드레이트 생성 억제가 필요한 육상 가스 플랜트에도 적용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
이하에서는 도 1을 참조하여 본 발명의 가스 처리 시스템에 관한 실시예 1에 대해 자세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 가스 처리 시스템(1)은 전처리부(100), 제1 열교환기(102), 제2 열교환기(103), 리치 MEG 탱크(110), 염 성분 제거부(120) 및 증류탑(130)을 포함한다.
본 실시예의 각각의 라인에는 개도 조절이 가능한 밸브(도시하지 않음)들이 설치될 수 있으며, 각 밸브의 개도 조절에 따라 리치 MEG, 염 슬러리, 물, 린 MEG 등의 유체 흐름이 조절될 수 있다.
상기 전처리부(100)는 리치 MEG 공급 라인(L100)에 연결될 수 있다. 상기 전처리부(100), 제1 열교환기(102), 제2 열교환기(103) 및 리치 MEG 탱크(110)는 제1 이송 라인(L101)을 통해 연결될 수 있다. 상기 리치 MEG 탱크(110)는 제2 이송 라인(L110)과 순환 라인(L121)을 통해 염 성분 제거부(120)와 연결될 수 있다. 상기 염 성분 제거부(120)는 제3 이송 라인(L120)을 통해 증류탑(130)과 연결될 수 있다.
이하에서는 가스 처리 시스템(1)에 유기적으로 형성되어 구현되는 개별적인 구성들에 대해서 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예 1에 따른 가스 처리 시스템(1)은 리치 MEG 공급 라인(L100)으로부터 리치 MEG를 공급받을 수 있다. 상기 리치 MEG는 웰, 매니폴드 등 하이드레이트 생성 가능성이 높은 부분에 MEG를 주입함에 따라 생산된 것일 수 있으며, MEG, 물, 탄화수소를 포함하는 가스 및 고형분을 포함할 수 있다. 가스 처리 시스템(1)에 공급되는 리치 MEG의 온도는 5 내지 30℃일 수 있으며, 압력은 3 내지 7bar일 수 있다.
전처리부(100)는 상기 리치 MEG 공급 라인(L100)으로부터 리치 MEG를 공급받고, 리치 MEG의 염 성분의 제거 공정 및 물 제거 공정을 거치기 전에 상기 리치 MEG 내에 포함된 탄화수소를 제거하기 위한 수단을 구비할 수 있다. 바람직하게는, 상기 전처리부(100)는 리치 MEG로부터 MEG 및 염 성분을 제외한 나머지 성분과 리치 MEG에 포함된 물의 일부를 분리하여 제거할 수 있다. 예를 들어, 상기 전처리부(100)는 분리막(도시하지 않음)을 포함하여 상기 리치 MEG에 포함된 물의 일부와 탄화수소 등의 가스를 제거할 수 있으며, 필터(도시하지 않음)를 포함하여 고형분의 일부 또는 전부를 제거할 수 있다. 이하에서, 고형분은 리치 MEG, 물 또는 린 MEG에 용해되지 않은 상태로 가스 처리 시스템(1)을 유동할 수 있는 고체 상태의 모든 물질을 포괄하는 개념이다. 전처리부(100) 내부의 온도는 20 내지 50℃로 유지될 수 있으며, 압력은 1 내지 2bar일 수 있다.
전처리부(100)에서 탄화수소, 물, 고형분 등이 제거된 리치 MEG는 제1 이송 라인(L101)을 통해 리치 MEG 탱크(110)에 공급될 수 있다. 이때, 상기 전처리부(100)로부터 배출되는 리치 MEG는 상기 리치 MEG 탱크(110)의 전단에 구비된 제1 열교환기(102)와 제2 열교환기(103)를 거치면서 가열될 수 있고, 원활한 이송을 위해 하나 이상의 펌프(101)를 거칠 수 있다.
추가적으로, 전처리부(100)는 리치 MEG에서 분리한 탄화수소 등의 가스, 물, 고형분 또는 이들의 조합을 상기 가스 처리 시스템(1) 외부로 배출하기 위한 배출부(도시하지 않음)를 하나 이상 구비할 수 있다. 상기 전처리부(100)에 마련된 일 배출부(도시하지 않음)를 통해 가스를 배출하고, 또 다른 일 배출부(도시하지 않음)를 통해 물과 고형분을 배출할 수 있다. 상기 전처리부(100)로부터 배출되는 탄화수소 등의 가스는 따로 저장되었다가 수요처에 공급되거나 외부로 배출될 수 있다.
제1 열교환기(102)는 상기 전처리부(100)로부터 배출되는 리치 MEG를 후술할 증류탑(130)의 탑정으로 배출되는 물을 이용하여 가열하는 것일 수 있다. 즉, 상기 제1 열교환기(102)에서 상기 제1 이송 라인(L101)과 상기 증류탑(130)에 연결된 물 배출 라인(L131)의 열교환이 일어날 수 있으며, 상기 물 배출 라인(L131)을 유동하는 물은 상기 리치 MEG에 비해 고온일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 이송 라인(L101)을 유동하는 리치 MEG의 온도는 20 내지 50℃일 수 있고, 상기 물 배출 라인(L131)을 유동하는 물의 온도는 80 내지 90℃일 수 있다.
리치 MEG가 상기 제1 열교환기(102)를 통한 열교환에 의해 가열되는 것은 상기 리치 MEG의 온도가 30 내지 70℃로 상승하는 것일 수 있으며, 후술할 염 성분 제거 공정에 대한 예비로 예열되는 것일 수 있다. 이러한 상기 제1 열교환기(102)를 통한 열교환에 의해 리치 MEG의 예열에 필요한 에너지를 절감할 수 있다.
제1 열교환기(102)로부터 배출되는 리치 MEG는 제1 이송 라인(L1O1)을 통해 제2 열교환기(103)로 유입될 수 있으며, 상기 제1 열교환기(102)로부터 배출되는 물은 물 배출 라인(L131)을 통해 가스 처리 시스템(1) 외부로 배출될 수 있다.
제2 열교환기(103)는 상기 제1 열교환기(102)에서 열교환된 리치 MEG를 후술할 증류탑(130)의 탑저로 배출되는 린 MEG를 이용하여 가열하는 것일 수 있다. 즉, 상기 제2 열교환기(103)에서 상기 제1 이송 라인(L101)과 상기 증류탑(130)에 연결된 린 MEG 이송 라인(L132)의 열교환이 일어날 수 있으며, 상기 린 MEG 이송 라인(L132)을 유동하는 린 MEG는 상기 리치 MEG에 비해 고온일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 이송 라인(L101)을 유동하는 리치 MEG의 온도는 20 내지 50℃일 수 있고, 상기 린 MEG 이송 라인(L132)을 유동하는 린 MEG의 온도는 70 내지 90℃일 수 있다.
리치 MEG가 상기 제2 열교환기(103)를 통한 열교환에 의해 가열되는 것은 상기 리치 MEG의 온도가 30 내지 80℃로 상승하는 것일 수 있으며, 후술할 염 성분 제거 공정에 대한 예비로 예열되는 것일 수 있다. 이러한 상기 제2 열교환기(103)를 통한 열교환에 의해 리치 MEG의 예열에 필요한 에너지를 절감할 수 있다.
제2 열교환기(103)로부터 배출되는 리치 MEG는 제1 이송 라인(L1O1)을 통해 리치 MEG 탱크(110)로 유입되어 저장될 수 있으며, 상기 제2 열교환기(103)로부터 배출되는 린 MEG는 린 MEG 이송 라인(L132)을 통해 회수할 수 있다. 회수되는 린 MEG는 별도 저장부(도시하지 않음)에 저장하였다가 재사용을 위해 수요처로 공급할 수 있다.
리치 MEG 탱크(110)는 상기 제1 이송 라인(L101)을 통해 공급되는 리치 MEG와 후술할 염 성분 제거부(120)에 연결된 순환 라인(L121)을 통해 공급되는 염 농축물을 저장하기 위한 장소를 제공할 수 있다. 상기 염 농축물은 염, 물 및 MEG를 포함함으로써 액상과 고상이 혼합된 슬러지 형태일 수 있다. 상기 염 농축물의 온도는 100 내지 120℃일 수 있고, 상기 리치 MEG 탱크(110) 내로 유입됨에 따라 상기 리치 MEG와 혼합되어 상기 리치 MEG 탱크(110) 내부의 온도는 50 내지 90℃가 될 수 있다. 바람직하게는, 상기 리치 MEG 탱크(110)는 가열 부재(도시하지 않음)를 더 포함하여 내부의 온도를 100 내지 120℃로 유지할 수 있다. 상기 리치 MEG와 염 농축물은 상기 리치 MEG 탱크(110) 내부로 유입됨과 동시에 그 일부가 기화될 수 있고, 상기 리치 MEG 탱크(110) 내부의 압력은 0.1 내지 0.5bar가 될 수 있다.
리치 MEG 탱크(110)로부터 배출되는 리치 MEG는 제2 이송 라인(L110)을 통해 염 성분 제거부(120)에 공급될 수 있으며, 바람직하게는 열증기 압축기(111)를 거쳐 공급될 수 있다.
염 성분 제거부(120)는 하나 이상의 염제거 멤브레인(121, 123, 125)을 포함하여 공급되는 리치 MEG로부터 염 성분을 석출하여 염 슬러리 형태로 분리, 배출할 수 있다.
이하에서, 상기 염 성분은 염화나트륨, 염화칼륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨 등의 1가염과, 탄산칼슘, 황산칼슘, 탄산바륨, 황산바륨, 황산마그네슘 등의 2가염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 상기 염 성분의 리치 MEG에 대한 용해도는 리치 MEG의 온도에 반비례할 수 있으며, 리치 MEG의 온도가 높아질 때 2가염 성분이 1가염 성분보다 석출이 용이할 수 있다.
염 성분 제거부(120)는 100 내지 120℃ 및 0.1 내지 0.5bar 조건에서 작동할 수 있다. 추가적으로, 상기 리치 MEG를 염 성분 제거부(120)에 공급할 때 열증기를 주입하는 열증기 압축기(111)를 거침으로써 상기 염 성분 제거부(120)의 염제거 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 염제거 멤브레인(121, 123, 125)은 폴리설폰, 폴리에스터설폰, 폴리프로필렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌옥사이드 등 다양한 고분자 또는 이들의 조합으로 구성되어 리치 MEG를 통과시키는 경우 상기 리치 MEG에 포함된 염 성분을 석출할 수 있다. 염제거 멤브레인을 통과한 리치 MEG는 제3 이송 라인(L120)을 통해 증류탑(130)에 공급될 수 있다.
염 성분 제거부(120)가 하나 이상의 염제거 멤브레인(121, 123, 125)을 포함하는 경우, 상기 멤브레인들은 다단 구조로 배치될 수 있다. 상기 멤브레인의 수를 조절하고 다단 구조로 배치함으로써 염제거 효율을 조절할 수 있으며, 이를 통해 원심분리기를 사용하지 않을 수 있게 되어 플래시 세퍼레이터 및 원심분리기를 채용하는 경우에 비해 시스템에서 차지하는 부피를 현저히 감소시킬 수 있게 된다.
구체적으로, 리치 MEG는 염 성분 제거부(120)에 공급되어 염제거 멤브레인(121)을 통과하여 염이 석출될 수 있다. 석출되는 염은 여전히 물과 소량의 MEG와 함께 혼합된 상태일 수 있으며, 펌프(122)를 통해 가압된 후 다른 염제거 멤브레인(123)을 통과하여 염이 석출될 수 있다. 석출되는 염은 여전히 물과 미량의 MEG와 함께 혼합된 상태일 수 있으며, 펌프(124)를 통해 가압된 후 또 다른 염제거 멤브레인(125)을 통과하여 염이 석출될 수 있다. 석출되는 염은 물과 미량의 MEG와 함께 혼합된 상태일 수 있으며, 염 슬러리의 형태로 염 성분 제거부(120) 외부로 배출될 수 있다. 상기 염제거 멤브레인(121, 123, 125)을 통과한 리치 MEG는 상기 제3 이송 라인(L120)을 통해 증류탑(130)으로 공급될 수 있다.
염 성분 제거부(120)로부터 배출되는 염 슬러리의 일부는 순환 라인(L121)을 통해 염 농축물의 형태로 상기 리치 MEG 탱크(110)로 재공급될 수 있으며, 나머지 일부는 배출 라인(L122) 및 배출부를 통해 가스 처리 시스템(1)의 외부로 배출될 수 있다. 이때, 염 슬러리의 원활한 순환 및 배출을 위해 펌프(126)를 이용하여 슬러리를 이송할 수 있다.
증류탑(130)은 상기 제3 이송 라인(L120)을 통해 공급되는 리치 MEG를 증류하여 탑정으로 물을 배출하고 탑저로 린 MEG를 배출할 수 있다. 상기 증류탑(130)은 상압 조건에서 물의 끓는점이 약 100℃이고, MEG의 끓는점이 약 200℃인 점을 이용하여 리치 MEG로부터 물을 증류시킬 수 있다. 상기 증류탑(130)의 탑저로 배출되는 린 MEG는 80 중량% 이상의 MEG를 함유할 수 있다. 바람직하게는 상기 린 MEG는 80 내지 99.99 중량%의 MEG를 함유할 수 있다.
물 배출 라인(L131)은 상기 증류탑(130)의 탑정에 연결되어, 상기 증류탑(130)에서 배출되는 물의 일부 또는 전부를 전술한 제1 열교환기(102)에 공급하여 리치 MEG 가열을 위한 열매로 제공할 수 있고, 열교환에 사용된 물은 상기 물 배출 라인(L131)을 통해 가스 처리 시스템(1) 외부로 배출될 수 있다.
물 배출 라인(L131, 131')은 상기 증류탑(130)의 탑정에서 고온의 수증기 상태로 배출되는 물을 응축시키기 위한 응축기(131)를 더 포함할 수 있고, 상기 응축기(131)에서 응축된 응축수의 일부 또는 전부를 전술한 제1 열교환기(102)에 공급할 수도 있다. 상기 증류탑(130)의 탑정에서 배출되는 물의 일부 또는 전부를 상기와 같이 제1 열교환기(102)에 대한 열매로 제공함으로써, 상기 응축기(131)의 용량을 절감시킬 수 있다.
증류탑(130)의 탑정으로 배출되는 물 중에서 상기 제1 열교환기(102)로 공급되지 않는 나머지는 물 배출 라인(L131')을 통해 가스 처리 시스템(1) 외부로 배출될 수 있다.
린 MEG 이송 라인(L132)은 상기 증류탑(130)의 탑저에 연결되어, 상기 증류탑(130)에서 린 MEG를 전술한 제2 열교환기(103)에 공급하여 상기 제1 열교환기(102)에서 열교환된 리치 MEG의 추가적인 가열을 위한 열매로 제공할 수 있고, 열교환에 사용된 린 MEG는 상기 린 MEG 이송 라인(L132)을 통해 회수할 수 있다.
린 MEG 이송 라인(L132)은 진공 펌프(132)를 더 포함하여 증류탑(130)의 탑저로부터 린 MEG의 배출 및 상기 이송 라인을 통한 린 MEG의 이송을 원활하게 할 수 있다.
이상과 같이 본 실시예 1은, 해양 구조물에 적용하기 위한 가스 처리 시스템(1)으로서, 리치 MEG의 물 제거 공정에서 배출되는 물과 린 MEG의 폐열을 이용하여 리치 MEG를 가열함으로써, 염 성분 제거시 요구되는 열 에너지를 절감하고 염제거 효율을 향상시킬 수 있으며, 염 성분 제거부(120)에 염제거 멤브레인(121, 123, 125)을 채용함으로써 염제거 효율의 조절이 가능하고, 플래시 세퍼레이터 및 원심분리기 대비 체적의 감소를 통한 공간 배치상의 이점을 제공할 수 있다.
이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 가스 처리 시스템에 관한 실시예 2에 대해 자세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예 2에 따른 가스 처리 시스템(1)은 전처리부(100), 제1 열교환기(102), 리치 MEG 탱크(110), 염 성분 제거부(120) 및 증류탑(130)을 포함한다.
본 실시예의 각각의 라인에는 개도 조절이 가능한 밸브(도시하지 않음)들이 설치될 수 있으며, 각 밸브의 개도 조절에 따라 리치 MEG, 염 슬러리, 물, 린 MEG 등의 유체 흐름이 조절될 수 있다.
상기 전처리부(100)는 리치 MEG 공급 라인(L100)에 연결될 수 있다. 상기 전처리부(100), 제1 열교환기(102) 및 리치 MEG 탱크(110)는 제1 이송 라인(L101)을 통해 연결될 수 있다. 상기 리치 MEG 탱크(110)는 제2 이송 라인(L110)과 순환 라인(L121)을 통해 염 성분 제거부(120)와 연결될 수 있다. 상기 염 성분 제거부(120)는 제3 이송 라인(L120)을 통해 증류탑(130)과 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예 2에 따른 가스 처리 시스템(1)에서 전처리부(100), 제1 열교환기(102) 및 염 성분 제거부(120)는 앞선 실시예에 따른 가스 처리 시스템(1)에서와 각각 동일할 수 있다.
이하에서는 본 실시예가 앞선 실시예 대비 달라지는 점 위주로 설명하도록 하며, 설명을 생략한 부분은 앞선 내용으로 갈음한다.
본 발명의 실시예 2에 따른 가스 처리 시스템(1)은 리치 MEG 공급 라인(L100)으로부터 리치 MEG를 공급받을 수 있으며, 전처리부(100)는 상기 리치 MEG 공급 라인(L100)으로부터 리치 MEG를 공급받아 재처리한 후, 제1 이송 라인(L101)을 통해 리치 MEG 탱크(110)에 공급할 수 있다. 이때, 상기 전처리부(100)로부터 배출되는 리치 MEG는 상기 MEG 탱크(110)의 전단에 구비된 제1 열교환기(102)를 거쳐 가열될 수 있고, 원활한 이송을 위해 하나 이상의 펌프(101)를 거칠 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1 열교환기(102)는 상기 전처리부(100)로부터 배출되는 리치 MEG를 증류탑(130)의 탑정으로 배출되는 물을 이용하여 가열하는 것일 수 있으며, 이는 염 성분 제거 공정에 대한 예비로 예열되는 것일 수 있다. 이러한 상기 제1 열교환기(102)를 통한 열교환에 의해 리치 MEG의 예열에 필요한 에너지를 절감할 수 있다.
제1 열교환기(102)로부터 배출되는 리치 MEG는 제1 이송 라인(L1O1)을 통해 리치 MEG 탱크(110)로 유입될 수 있으며, 상기 제1 열교환기(102)로부터 배출되는 물은 물 배출 라인(L131)을 통해 가스 처리 시스템(1) 외부로 배출될 수 있다.
리치 MEG 탱크(110)는 상기 제1 이송 라인(L101)을 통해 공급되는 리치 MEG와 염 성분 제거부(120)에 연결된 순환 라인(L121)을 통해 공급되는 염 농축물을 저장하기 위한 장소를 제공할 수 있다.
추가적으로, 상기 증류탑(130)의 탑저에서 배출되는 린 MEG가 린 MEG 이송 라인(L132)을 통해 상기 리치 MEG 탱크(110)에 공급될 수 있다. 이를 통해, 상기 린 MEG 자체의 열 에너지를 상기 탱크 내의 리치 MEG에 공급함과 동시에 탱크 내 MEG의 농도를 상승시킴으로써, 리치 MEG에 대한 염 성분의 용해도를 낮추어 염 성분 제거부(120)에서의 염제거 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
리치 MEG 탱크(110)로부터 배출되는 리치 MEG는 제2 이송 라인(L110)을 통해 염성분 제거부(120)에 공급될 수 있으며, 바람직하게는 열증기 압축기(111)를 거쳐 공급될 수 있다.
증류탑(130)은 상기 제3 이송 라인(L120)을 통해 공급되는 리치 MEG를 증류하여 탑정으로 물을 배출하고 탑저로 린 MEG를 배출할 수 있다.
린 MEG 이송 라인(L132)은 상기 증류탑(130)의 탑저에 연결되어, 상기 증류탑(130)에서 배출되는 린 MEG의 일부 또는 전부를 전술한 리치 MEG 탱크(110)에 공급할 수 있다. 린 MEG를 상기 리치 MEG 탱크(110)로 공급함에 따라, 상기 탱크 내 MEG 농도 상승으로 인해, 리치 MEG 내의 염 성분의 용해도를 감소시킬 수 있으며, 이는 염 성분 제거부(120)에서의 염제거 효율 상승에 기여할 수 있다.
증류탑(130)의 탑저로 배출되는 린 MEG 중에서 상기 리치 MEG 탱크(110)로 공급되지 않는 나머지 린 MEG는 린 MEG 이송 라인(L132')을 통해 회수할 수 있다.
린 MEG 이송 라인(L132, 132')은 진공 펌프(132)를 더 포함하여 증류탑(130)의 탑저로부터 린 MEG의 배출 및 상기 이송 라인을 통한 린 MEG의 이송을 원활하게 할 수 있다.
이상과 같이 본 실시예 2는, 해양 구조물에 적용하기 위한 가스 처리 시스템(1)으로서, 리치 MEG의 물 제거 공정에서 배출되는 물의 폐열을 이용하여 리치 MEG를 가열함으로써 염 성분 제거시 요구되는 열 에너지를 절감하고, 린 MEG를 리치 MEG 탱크(110)에 공급함으로써 염제거 효율을 향상시켜 염 성분 제거부(120)의 부하를 감소시킬 수 있으며, 염 성분 제거부(120)에 염제거 멤브레인(121, 123, 125)을 채용함으로써 염제거 효율의 조절이 가능하고, 플래시 세퍼레이터 및 원심분리기 대비 체적의 감소를 통한 공간 배치상의 이점을 제공할 수 있다.
본 발명은 상기에서 설명한 실시예로 한정되지 않으며, 상기 실시예들의 조합 또는 상기 실시예 중 적어도 어느 하나와 공지 기술의 조합을 또 다른 실시예로서 포함할 수 있음은 물론이다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들로부터 용이하게 도출가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 가스 처리 시스템 100: 전처리부
101: 펌프 102: 제1 열교환기
103: 제2 열교환기 110: 리치 MEG 탱크
111: 열증기 압축기 120: 염 성분 제거부
121, 123, 125: 염제거 멤브레인
122, 124, 126: 펌프
130: 증류탑 131: 응축기
132: 진공 펌프 L100: 리치 MEG 공급 라인
L101: 제1 이송 라인 L110: 제2 이송 라인
L120: 제3 이송 라인 L121: 순환 라인
L122: 배출 라인 L131, 131': 물 배출 라인
L132, 132': 린 MEG 이송 라인

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 가스 처리 시스템에 있어서,
    리치 MEG를 공급받아 상기 리치 MEG로부터 탄화수소를 제거하는 전처리부;
    상기 전처리부로부터 배출되는 리치 MEG를 저장하는 리치 MEG 탱크;
    상기 리치 MEG 탱크로부터 배출되는 리치 MEG로부터 염을 석출하는 염제거 멤브레인;
    상기 염제거 멤브레인으로부터 배출되는 리치 MEG를 증류하여 탑정으로 물을 배출하고 탑저로 린 MEG를 배출하는 증류탑; 및
    상기 리치 MEG 탱크의 전단에 설치되고, 상기 전처리부로부터 배출되는 리치 MEG를 상기 증류탑의 탑정으로 배출되는 물을 이용하여 가열하는 제1 열교환기;를 포함하고,
    상기 증류탑의 탑저로 배출되는 린 MEG는 80 내지 99.99 중량%의 MEG를 함유하며, 상기 리치 MEG 탱크로 공급되는 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 염제거 멤브레인은 다단 구조인 것을 특징으로 하는 가스 처리 시스템.
  6. 삭제
  7. 제4항 또는 제5항에 따른 가스 처리 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 해양 구조물.
KR1020190071826A 2019-06-17 2019-06-17 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물 KR102239296B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190071826A KR102239296B1 (ko) 2019-06-17 2019-06-17 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190071826A KR102239296B1 (ko) 2019-06-17 2019-06-17 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200144012A KR20200144012A (ko) 2020-12-28
KR102239296B1 true KR102239296B1 (ko) 2021-04-09

Family

ID=74087206

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190071826A KR102239296B1 (ko) 2019-06-17 2019-06-17 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102239296B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101662174B1 (ko) * 2014-06-27 2016-10-05 삼성중공업 주식회사 Meg 회수 장치
US20170129835A1 (en) * 2014-06-27 2017-05-11 Reliance Industries Limited A system for regenerating mono ethylene glycol and a method thereof

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101665452B1 (ko) * 2014-11-21 2016-10-12 대우조선해양 주식회사 Ｍｅｇ 재생 시스템
KR20160088678A (ko) * 2015-01-16 2016-07-26 대우조선해양 주식회사 Ｍｅｇ 재생 시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101662174B1 (ko) * 2014-06-27 2016-10-05 삼성중공업 주식회사 Meg 회수 장치
US20170129835A1 (en) * 2014-06-27 2017-05-11 Reliance Industries Limited A system for regenerating mono ethylene glycol and a method thereof
US9926250B2 (en) * 2014-06-27 2018-03-27 Reliance Industries Limited System for regenerating mono ethylene glycol and a method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200144012A (ko) 2020-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10357726B2 (en) Water treatment and steam generation system for enhanced oil recovery and a method using same
DK178720B1 (en) Method and apparatus for circulating a glycol stream, and method of producing a natural gas product stream
US20110089013A1 (en) Apparatus of produced water treatment, system and method of using the apparatus, and method of water reuse by using the same
RU2508308C2 (ru) Способ регенерации ингибитора образования гидратов
CN112274958A (zh) 深海天然气开发过程中的乙二醇再生与回收系统及乙二醇回收方法
CA2956159A1 (en) A water treatment and steam generation system for enhanced oil recovery and a method using same
CN213885035U (zh) 深海天然气开发过程中的乙二醇再生与回收系统
CN104496753A (zh) 适用于海上气田开发的乙二醇脱盐脱水再生工艺
RU2553664C2 (ru) Обработка потока жидких углеводородов, содержащего воду
KR102239296B1 (ko) 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물
KR101665452B1 (ko) Ｍｅｇ 재생 시스템
KR102373290B1 (ko) Meg 재생 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물
US20190291020A1 (en) Water treatment and steam generation system for enhanced oil recovery and a method using same
KR102008834B1 (ko) Meg 재생장치
RU2215871C2 (ru) Способ удаления загрязняющих примесей из поступающего потока
NO346840B1 (no) Fremgangsmåte og system for prosessering av en strøm omfattende glykolbaserte og kinetiske hydratinhibitorer
KR102097609B1 (ko) Meg 재생장치
KR101767553B1 (ko) Ｍｅｇ 재생 시스템
Featherstone et al. Stabilization of highly saline geothermal brines
KR102073129B1 (ko) Meg 재생장치
KR20140041764A (ko) 2가 양이온의 농도를 갖는 글리콜 스트림을 순환시키는 방법 및 장치, 및 천연 가스 생성물 스트림의 제조 방법
KR102664721B1 (ko) 통합 리보일러를 사용한 글리콜 재생장치
KR20210047654A (ko) Meg 재생 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물
KR102073130B1 (ko) Meg 재생장치
US20220356136A1 (en) Process for recovery of hydrate inhibitors

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant