KR102272114B1 - 가스 송출 배관에 응축된 수분을 제거하기 위해 하이드로젤 입자를 이용하는 방법 - Google Patents

가스 송출 배관에 응축된 수분을 제거하기 위해 하이드로젤 입자를 이용하는 방법 Download PDF

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Abstract

본원발명은 하이드로젤 입자를 이용하여 가스 송출 배관에 응결된 수분을 제거하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 수분 흡수 기능을 가지고 있는 건조 상태의 하이드로젤 입자를 가스 송출 배관의 인입구 측에 주입하고 가스배관 내에서 하이드로젤 입자는 천연가스의 압력과 유속에 의해 배관 내를 이동하면서 응결되어 있는 수분을 제거하게 되며 수분을 흡수한 하이드로젤은 가스 송출 배관 토출구 측에서 배출되도록 구성됨으로써 가스전 생산을 중단하지 않고 가스배관 내의 수분을 제거할 수 있는, 하이드로젤 입자를 이용하여 가스 송출 배관에 응결된 수분을 제거하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

가스 송출 배관에 응축된 수분을 제거하기 위해 하이드로젤 입자를 이용하는 방법{Method to remove condensed water in gas export pipeline using hydrogel particles}
본원발명은 가스 송출 배관에 응축된 수분을 제거하기 위해 하이드로젤 입자를 이용하는 방법으로서, 구체적으로 수분을 제거한 천연가스를 송출하는 배관에 있어서 일부 제거되지 못한 소량의 물로 인해서 생성될 수 있는 하이드레이트의 생성을 방지하기 위하여 응축된 수분을 제거하기 위해 하이드로젤 입자를 이용하는 방법에 관한 것이다.
가스 하이드레이트는 그 공동 내에서 작은 크기의 분자를 포집할 수 있는 수소 결합한 물 분자 격자로 구성되어 있는 비화학량론적 결정성 화합물이다. 상기 작은 크기의 분자들은 메탄, 에탄, 프로판 및 H2S, CO2 또는 N2 등을 포함한 경질 탄화수소 분자 등의 가스일 수 있다.
유정 또는 가스정에서 생산된 탄화수소는 다량의 수분을 함유하고 있다. 이러한 다량의 수분, 작은 크기의 탄화수소, 고압의 조건은 하이드레이트 생성에 유리한 조건으로서, 이러한 하이드레이트는 상기 탄화수소를 이송하는 배관의 막힘을 유발한다.
유정 또는 가스정에서 채굴된 천연가스는 주성분인 메탄 외에 에탄, 프로판, 부탄 외에 수분, 고분자, 탄화수소, 질소, 헬륨, 이산화탄소, 황화수소 등의 다양한 성분이 함유되어 있다. 이러한 물질들을 바로 이용하게 되면 열용량 및 연소 조건이 일정하지 않고, 황화수소 등에 의해서 공해물질이 발생한다.
천연가스 내의 에탄, 프로판, 부탄 등의 기체를 따로 분리할 뿐만 아니라 수분 또한 냉동, 흡착, 흡수 등을 이용하여 제거하고 있다.
특허문헌 1은 생산의 첫번째 단계, 즉 유정에서 천연가스를 채취하여 지상으로 이송하는 과정 등에서 발생할 수 있는 하이드레이트의 생성을 억제하기 위해서 열역학적 하이드레이트 생성 억제제(THI), 속도론적 하이드레이트 생성 억제제, 항응집제, 하이드로젤을 물과 함께 혼합한 하이드레이트 억제제를 제공하고 있다.
특허문헌 1은 과량의 물을 포함하고 있기 때문에 1) 하이드로젤만을 사용하여 모든 물을 제거하지 못하며, 오히려 과량의 하이드로젤을 투입할 경우 하이드로젤 자체로 인한 배관의 막힘 문제가 생길 수 있다. 2) 수분의 함량이 많아서 하이드로젤만으로는 하이드레이트 생성을 억제할 수 없기 때문에 하이드레이트 생성 억제제가 반드시 부가되어야 한다. 3) 한편 하이드로젤을 생성 억제제와 같이 투입하기 위해서 하이드로젤은 건식 입자 상태가 아닌 물과 혼합상 하이드로젤 상태로 투입 해야 한다.
이와 같이 유정 또는 가스정에서 바로 생산된 천연가스는 많은 수분을 포함하고 있기 때문에 하이드레이트 생성을 억제하기 위해서 생성억제제가 필수적으로 사용된다. 가스정에서 생성된 천연가스는 별도의 가스 수분 제거 공정(Gas Dehydration Unit)을 거쳐 천연가스 내 수분 함량을 4 내지 7lb/mmscf(pounds per million standard cubic feet)로 낮춘 후 가스 송출 배관(Gas Export Pipeline)을 통해서 송출한다. 유정에서 바로 생산된 천연가스에 대비하여 수분 함량이 많이 낮아졌지만, 여전히 수분 함량이 높을 경우가 있고 또한 상기 가스 수분 제거 공정의 이상으로 수분 함량이 높은 천연가스가 가스 송출 배관으로 송출되는 경우가 있다. 이 경우 가스 송출 배관이 수분에 의해서 막힐 가능성이 높다.
상기와 같은 사고가 국내 동해 가스전을 포함하여 국외의 많은 가스전에서 보고되고 있다. 국내 동해 가스전에서는 가스 수분 제거 공정이 중단되면서 울산으로 연결되어 있는 가스 송출 배관에 하이드레이트가 발생하여 막힌 사례가 있다. 이로 인해 생산 중단이 3일 이상 발생하였으며, 메탄올 주입과 비상 감압 운전을 통해 하이드레이트를 제거하면서 많은 손실이 발생하였다. 말레이시아 가스전의 경우에도 가스 수분 제거 공정에 문제가 발생하면서 가스 송출 배관에 수분이 유입되었고, 결국 응결된 물로부터 하이드레이트가 성장하여 가스 송출이 중단된 사례가 있다. 많은 해양 가스전에서 수분 유입으로 인한 가스 송출 배관의 운영 중단이 보고 되고 있으며, 수분 유입 및 응결에 대한 신속한 대처가 가스 송출 배관의 안전 운전을 위한 필수 기술로 인식되고 있다.
수분을 기준 이상 포함하는 가스가 유입되어 물이 응축되는 경우에는 생산을 중단하고 피깅(pigging) 작업을 통해 배관 내에 축적되어 있는 물을 제거하는 것이 일반적이다. 피깅 작업은 천연가스의 생산을 중단하고 배관의 감압을 실시한 이후에 수행 가능하므로, 많은 시간과 비용이 소모된다. 특히 배관에 채워져 있는 천연가스를 모두 제거해야 하므로 손실 금액이 더욱 증가한다.
특허문헌 3 또는 4는 피깅 장치로서 배관 자체에 이미 막혀 있는 슬러리 또는 스케일을 물리적인 플러그 형태의 피그를 사용하여 제거하는 것으로서, 본원발명은 이러한 문제점이 발생하지 않도록 하기 위한 것으로서, 화학적 물질을 투입하여 특허문헌 3 또는 4의 문제점을 사전에 예방하는 것을 목적으로 하고 있는바, 특허문헌 3 또는 특허문헌 4와는 해결하려는 목적 및 구성이 상이하다.
도 1은 종래 기술의 피그 런처(pig launcher)와 피그 리시버(pig receiver)를 이용하여 가스 송출 배관에 응축된 수분(응축수)을 제거하는 장치를 도시한 도면이다. 가스 인입구 측의 메인 밸브를 폐쇄한 상태에서 피그 런처 전, 후의 밸브를 개방하여 피그 런처에 미리 주입된 피그를 가스배관 내를 이동시키면서 배관 내의 응축수를 제거하고, 가스 토출구 측의 메인 밸브를 폐쇄시킨 상태에서 피그 리시버를 통해 피그를 배출시키는 방식이다.
이와 같은 피그 런처 및 피그 리시버를 사용하는 방식은 가스 송출을 중지한 상태에서 배관의 감압을 수행한 후 이루어지는 방식이므로 많은 시간과 비용이 소모되며, 특히 배관에 채워져 있는 천연가스를 모두 제거해야 하므로 손실되는 금액은 더욱 증가한다는 문제점이 있었다.
특허문헌 2는 유체 내에서 고분자를 사용하여 수분을 제거하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 유체를 흡수 고분자를 포함하는 원형의 배관을 통과시켜 상기 배관 내의 흡수 고분자를 사용하여 유체 내의 수분을 제거하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
특허문헌 2는 유체 내에 수분을 제거하는 점에서 본원발명과 기술분야가 일부는 동일하나, 1) 흡수 고분자의 종류를 구체적으로 기재하고 있지 않아 본원발명과 같은 하이드로젤인지 고분자 흡착제(고체상태)인지 명확하게 알 수 없으며, 2) 유체에 있는 수분을 일정한 영역에서만 제거를 하고 있으며, 여기서 유체가 충분히 제거되지 못할 경우 실제 이송 중인 배관에서의 수분 응축에 따른 막힘 문제를 해결하는 것과는 거리가 멀다. 본원발명 또한 천연가스를 특허문헌 2와 유사한 장치를 사용하여 수분을 사전에 제거한 후 이를 가스 송출 배관을 통해서 육상으로 송출하고 있다. 본원발명은 특허문헌 2와 같이 고정된 형태의 장치를 통해서 사전에 수분을 제거하더라도 수분이 충분히 제거되지 않거나, 흡수 고분자의 포화로 인해서 수분이 제거되지 않을 경우, 이후에 발생할 수 있는 실제 이송 중인 배관에서의 막힘을 방지하기 위한 기술이라는 점에서 세부적으로 적용되는 대상이 상이하다. 3) 한편 특허문헌 2는 원형의 제거 장치 내에 항상 위치하고 있는 흡수 고분자를 별도의 건조 기체를 사용하여 재생해야 하는 공정이 반드시 필요하다. 이러한 점을 볼 때, 특허문헌 2는 통상의 TSA(Temperature Swing Adsorption) 또는 PSA(Pressure Swing Adsorption) 장치와 유사한 것이며, 이를 단순히 원형의 배관으로 변경한 것이라는 것을 알 수 있다. 즉 특허문헌 2는 본원발명의 전처리 과정에 해당하는 것과 유사하다.
이상과 같이 유정 또는 가스정에서 생산되어 수분을 어느 정도 제거한 천연가스를 가스 송출 배관을 통해서 송출하는 방법에 있어서, 일부 제거되지 못한 수분이나 가스 수분 제거 공정의 이상으로 제거되지 못한 수분을 천연가스의 이송 중에 별도의 제거 장치없이 제거할 수 있고, 천연가스의 이송을 중단하지 않으며, 생성 억제제와 같은 추가의 별도 화합물이 필요치 않는 방법의 개발이 필요하다.
일본 공개특허공보 2018-525452 (2018.09.06.) 대한민국 공개특허공보 2015-0020790 (2015.02.27) 일본 공개특허공보 1990-52004 (1990.02.21) 대한민국 실용신안공보 1997-0002277 (1994.11.17)
본원발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유정 또는 가스정에서 생산되어 수분을 어느 정도 제거한 천연가스를 가스 송출 배관을 통해서 송출하는 방법에 있어서, 일부 제거되지 못한 수분이나 가스 수분 제거 공정의 이상으로 제거되지 못한 수분을 천연가스의 이송 중에 별도의 제거 장치없이 제거할 수 있고, 천연가스의 이송을 중단하지 않으며, 생성 억제제와 같은 추가의 별도 화합물이 필요치 않는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 본원발명은 유정 또는 가스정에서 생산되어 1차 처리를 거친 천연가스의 송출방법에 있어서, 건조 상태의 하이드로젤을 상기 1차 처리를 거친 천연가스에 투입하는 송출방법을 제공한다.
상기 1차 처리는 유정 또는 가스정에서 바로 생산된 천연가스로부터 수분을 제거하는 공정을 포함하며, 상기 수분을 제거하는 공정은 냉동, 흡착, 흡수 중 하나 이상이다.
천연가스의 송출을 완료한 이후에 같이 이송된 하이드로젤을 제거하는 단계가 부가될 수 있다. 이때 상기 이송된 하이드로젤은 수분을 흡수한 하이드로젤 또는 건조 상태의 하이드로젤이며, 상기 이송된 하이드로젤을 제거하는 단계는 필터 또는 사이클론을 사용하여 제거하는 것을 포함한다.
본원발명은 또한 가스 송출 배관의 가스 인입구 측에 설치되어 가스 배관(P1)내로 건조 상태의 하이드로젤을 주입시키고 유동되는 가스에 의해 상기 건조 상태의 하이드로젤을 이동시키는 하이드로젤 런처(10); 및 상기 하이드로젤 런처에 의해 상기 가스 배관내에 건조 상태의 하이드로젤이 주입되어 이동하면서 응축수를 흡수한 후 이 하이드로젤을 가스 배관 밖으로 토출시키기 위해 상기 송출 배관의 가스 토출구 측에 설치된 하이드로젤 분리기(20)를 포함하는, 하이드로젤 입자를 이용하여 가스 송출 배관에 응축된 수분을 제거하는 장치를 제공한다.
상기 하이드로젤 런처(10)는, 상기 가스 인입구로부터 상기 가스 배관(P1)으로 유체가 유동되는 것을 단속하도록 구성된 제1밸브(11); 건조 상태의 하이드로젤을 공급하도록 구성된 하이드로젤 공급부(14); 상기 가스 인입구에서 상기 하이드로젤 공급부로 유체가 유동되는 것을 단속하도록 구성된 제2밸브(12); 및 상기 하이드로젤 공급부에서 상기 가스 배관으로 유체가 유동되는 것을 단속하도록 구성된 제3밸브(13)를 포함한다.
상기 하이드로젤 분리기(20)는, 상기 가스 배관(P1)으로부터 가스 토출구로 유체가 유동되는 것을 단속하도록 구성된 제4밸브(21); 하이드로젤을 상기 가스 배관으로부터 배출시키도록 구성된 하이드로젤 배출부(24); 상기 가스 배관으로부터 상기 하이드로젤 배출부로 유체가 유동되는 것을 단속하도록 구성된 제 5 밸브(22); 상기 하이드로젤 배출부로부터 상기 가스 토출구로 유체가 유동되는 것을 단속하도록 구성된 제 6 밸브(23); 및 상기 하이드로젤 배출부로부터 외부로 하이드로젤이 배출되는 것을 단속하도록 구성된 제 7 밸브(25)를 포함한다.
본원발명은 유정 또는 가스정에서 생산되어 수분을 어느 정도 제거한 천연가스를 가스 송출 배관을 통해서 송출하는 방법에 있어서, 1) 일부 제거되지 못한 수분이나 가스 수분 제거 공정의 이상으로 제거되지 못한 수분을 천연가스의 이송 중에 별도의 제거 장치없이 제거할 수 있고, 2) 천연가스의 이송을 중단하지 않으며, 3) 생성 억제제와 같은 추가의 별도 화합물이 필요치 않는다. 4) 본원발명에서 사용되는 하이드로젤은 콘텍트렌즈에 사용될 정도로 부드러운 표면 처리가 가능하므로 배관 표면에 침식을 일으키지 않으며, 가스로부터 분리가 용이하다는 장점이 있다.
도 1은 종래기술에 의한 피그 런처와 피그 리시버를 이용한 가스 송출 배관 수분 제거 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본원발명의 실시예에 의한, 가스 송출 배관에 응축된 수분을 제거하는 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에서 하이드로젤 입자의 가스 송출 배관내 움직임을 모사한 도면으로서, (a)는 배관내 수직 위치에 따른 하이드로젤 입자의 부피비를 나타낸 그래프이며, (b)는 하이드로젤 입자의 부피비를 배관의 단면에 대해서 색상별로 표시한 도면이며, (c)는 하이드로젤 입자의 속도를 배관의 단면에 대해서 색상별로 표시한 도면이다.
도 4는 도 2에서 하이드로젤 입자의 가스 송출 배관내 부피비를 입자 크기에 따라 분석한 그래프이다.
본 출원에서 "포함한다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우 뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본원발명에 따른 가스 송출 배관에 응축된 수분을 제거하기 위해 하이드로젤 입자를 이용하는 방법에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
수분이 일부 응결되었을 때 하이드레이트로 전환되는 과정이 빠르지 않고, 가스 송출 배관이 막힐 정도로 많은 양의 하이드레이트가 생성 되기까지는 상당한 시간이 소요되는 것이 실험적으로 밝혀졌다. 이러한 결과를 근거로 일부 에너지 기업들은 일정량의 수분이 가스 송출 배관으로 유입된다고 하더라도 운전을 계속하면서 하이드레이트 생성으로 인한 막힘 여부를 판단하는 위험 기반 운전(risk based operation) 전략을 고려하고 있다. 이 경우 하이드레이트를 생성 할 수 있는 수분의 양이 중요한 판단 근거가 되며 이를 근거로 운전 전략이 수립된다. 많은 양의 수분이 가스 송출 배관으로 유입되는 경우 운전 중단과 피깅(pigging)에 의한 수분 제거를 수행해야 한다.
본원발명의 제1양태는 유정 또는 가스정에서 생산되어 1차 처리를 거친 천연가스의 송출방법에 있어서, 건조 상태의 하이드로젤을 상기 1차 처리를 거친 천연가스에 투입하는 송출방법이다.
더욱 상세하게는 수분 흡수 기능을 가지고 있는 polyacrylamine-co-acrylic acid (PAM-co-AA) 등의 고분자 하이드로젤 입자를 가스 송출 배관의 인입부에 주입하고, 가스 배관 내에서 하이드로젤 입자는 천연가스의 압력과 유속에 의해 배관내를 이동하면서 응결되어 있는 수분을 제거한다. 이때 하이드로젤의 물성을 조절하여 배관내에 침적되지 않고, 자유롭게 이동할 수 있도록 한다. 하이드로젤을 합성하는 과정에 있어서, 가교 정도를 조절하여 고분자 물질이 수분을 흡수하는 비율을 조절할 수 있다.
수분을 흡수한 하이드로젤은 가스 송출 배관 토출부에서 분리될 수 있으므로, 본원발명을 적용하면 가스전 생산을 중단하지 않고 배관내의 수분을 제거하는 것이 가능하다.
본원발명에 따른 가스 송출 배관의 수분 제거 기술에 있어서, 고분자 하이드로젤 입자 주입부; 수분을 흡수한 고분자 하이드로젤 입자의 회수부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
천연가스의 송출을 완료한 이후에 같이 이송된 하이드로젤을 제거하는 단계가 부가될 수 있다. 이때 상기 이송된 하이드로젤은 수분을 흡수한 하이드로젤 또는 건조 상태의 하이드로젤이며, 상기 이송된 하이드로젤을 제거하는 단계는 필터 또는 사이클론을 사용하여 제거하는 것을 포함한다.
본원발명의 제2양태는 따른 수분 흡수 기능을 가지고 있는 고분자 하이드로젤 입자를 가스 송출 배관 인입부에 주입하여, 운전을 중단하지 않고 가스 이송과 함께 유입된 수분을 하이드로젤 입자로 제거하고, 수분을 흡수한 하이드로젤 입자는 가스 송출 배관 토출부에서 회수하는 방법 및 장치를 제공한다.
도 2는 본원발명의 실시예에 의한, 가스 송출 배관에 응결된 수분을 제거하는 장치를 도시한 도면이다.
본원발명의 실시예에 의한, 가스 송출 배관에 응결된 수분을 제거하는 장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 하이드로젤 런처(10) 및 하이드로젤 분리기(20)를 포함한다.
하이드로젤 런처(10)는 가스 송출 배관의 가스 인입구 측에 설치되어 가스 배관(P1)내로 하이드로젤을 주입시키고 유동되는 가스에 의해 하이드로젤을 이동시키는 역할을 한다.
하이드로젤 런처(10)는 가스 송출 배관의 가스 인입구로부터 가스 배관(P1)으로 유체가 유동되는 것을 단속하는 제 1 밸브(11), 하이드로젤을 공급하는 하이드로젤 공급부(14), 가스 인입구에서 하이드로젤 공급부(14)로 유체가 유동되는 것을 단속하는 제 2 밸브(12), 및 하이드로젤 공급부(14)에서 가스 배관(P1)으로 유체가 유동되는 것을 단속하는 제 3 밸브(13)를 포함한다.
하이드로젤 분리기(20)는 하이드로젤 런처(10)에 의해 가스 배관(P1)내에 하이드로젤이 주입되어 이동하면서 응축수(가스 배관내에 응결되어 있는 수분)를 흡수한 후 이 응축수를 흡수한 하이드로젤을 가스 배관(P1) 밖으로 토출시키기 위해 송출 배관의 가스 토출구 측에 설치되어 있다.
하이드로젤 분리기(20)는 가스 배관(P1)으로부터 가스 토출구로 유체가 유동되는 것을 단속하는 제 4 밸브(21), 하이드로젤을 가스 배관(P1)으로부터 외부로 배출시키는 하이드로젤 배출부(24), 가스 배관(P1)으로부터 하이드로젤 배출부(24)로 유체가 유동되는 것을 단속하는 제 5 밸브(22), 하이드로젤 배출부(24)로부터 가스 토출구로 유체가 유동되는 것을 단속하는 제 6 밸브(23), 및 하이드로젤 배출부(24)로부터 외부로 하이드로젤이 배출되는 것을 단속하는 제 7 밸브(25)를 포함한다.
하이드로젤 배출부(24)는 가스와 하이드로젤을 분리하여 가스는 가스 토출구측으로 유동시키고, 하이드로젤은 저장하여두고 제 7 밸브(25)를 통해 외부로 배출하도록 구성되어 있으며, 필터 또는 하이드로사이클론(hydrocyclone) 기술을 적용하였다.
도 3 및 도 4는 도 2에서 하이드로젤 입자의 가스 송출 배관내 움직임을 CFD를 사용하여 모사한 결과로서, (a)는 배관내 수직 위치에 따른 하이드로젤 입자의 부피비를 나타낸 그래프이며, (b)는 배관내 수직 위치에 따른 하이드로젤 입자의 부피비를 배관 단면을 기준으로 색상별로 표시한 도면이며, (c)는 배관내 수직 위치에 따른 하이드로젤 입자의 속도를 배관 단면을 기준으로 색상별로 표시한 도면이다.
도 3의 (a) 및 (b)로부터 알 수 있듯이, 대부분의 하이드로젤이 가스 배관(P1) 하부를 따라 이동하기 때문에 하부에 주로 위치하게 되는 응결된 수분을 효과적으로 제거할 수 있다. 도 3의 (c)로부터 알 수 있듯이, 가스 배관(P1) 내의 위치 전반에 걸쳐 하이드로젤 입자의 이동 속도는 균일하며, 가스의 이동 속도에 맞추어 균일하게 움직이고 있다.
도 4는 도 2에서 하이드로젤 입자의 가스 송출 배관내 부피비를 입자 크기 및 배관내 수직 위치에 따라 분석한 결과다.
도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 하이드로젤의 입자 크기를 100 마이크론과 200 마이크론으로 다르게 주입했을 때 가스 배관(P1)을 이동하는 하이드로젤의 부피비를 비교하면, 200 마이크론으로 크기를 증가시킨 하이드로젤은 배관 하부에서 더 많은 비율로 이동하는 것을 알 수 있다. 가스 송출 배관에 유입된 물의 양에 따라 하이드로젤 입자의 크기를 달리함으로써 배관의 특정 부분을 집중적으로 처리해줄 수 있을 것으로 기대된다.
이하, 상기한 바와 같이 구성된 본원발명의 실시예에 의한, 하이드로젤 입자를 이용하여 가스 송출 배관에 응결된 수분을 제거하는 장치를 이용하여 가스 송출 배관에 응결된 수분을 제거하는 방법을 설명하기로 한다.
먼저, 하이드로젤 런처(10)가 가스 배관(P1)내로 하이드로젤을 주입시킨다(S1, S2).
구체적으로는, 제 1 밸브(11)를 폐쇄하여 가스 인입구로부터 가스 배관(P1)으로 가스가 직접 유동되는 것을 차단한다(S1).
이어서, 제 2, 3 밸브(12, 13)를 개방하여 하이드로젤 공급부(14)에 존재하는 하이드로젤을 가스의 압력에 의해 유동시켜 가스 배관(P1)으로 주입시킨다(S2). 이때, 하이드로젤과 함께 가스도 가스 배관(P1)으로 주입된다.
이후, 하이드로젤 런처(10)에 의해 가스 배관(P1)내에 하이드로젤이 주입되어 이동하면서 응축수를 흡수한 후, 하이드로젤 분리기(20)에 의해 응축수를 흡수한 하이드로젤을 가스 배관(P1) 밖으로 토출시킨다(S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9).
구체적으로는, 제 4 밸브(21)를 폐쇄하여 가스 배관(P1)으로부터 가스 토출구로 하이드로젤 및 가스가 직접 유동되는 것을 차단한다(S3).
이어서, 제 5, 6 밸브(22, 23)를 개방하여 가스 배관(P1)내를 이동하면서 응축수를 흡수한 하이드로젤을 하이드로젤 배출부(24)로 유도하여 가스는 가스 토출구를 통해 토출시킴과 아울러, 하이드로젤은 하이드로젤 배출부(24)에 잔류하도록 한다(S4).
이와 같이, 가스 배관(P1) 내에 응결된 응축수는 하이드로젤에 의해 제거된 후에는 제 1 밸브(11)를 개방하여 가스 인입구로부터 가스 배관(P1)으로 가스가 직접 유동되도록 한다(S5).
이후, 제 2, 3 밸브(12, 13)를 폐쇄하여 하이드로젤 공급부(14)로부터 가스 배관(P1)으로 하이드로젤이 주입되지 못하도록 한다(S6).
그리고 제 4 밸브(21)를 개방하여 가스 배관(P1)으로부터 가스 토출구로 가스가 직접 유동되도록 한다(S7).
이어서, 제 5, 6 밸브(22, 23)를 폐쇄하여 가스 배관(P1)으로부터 하이드로젤 배출부(24)로 가스가 유동되지 못하도록 하고(S8), 제 7 밸브(24)를 개방하여 하이드로젤 배출부(24)에 저장된 하이드로젤을 외부로 배출한다(S9).
본원발명의 실시예에 의한, 가스 송출 배관에 응결된 수분을 제거하는 장치 및 방법에 의하면, 하이드로젤 런처가 가스 배관내로 하이드로젤을 주입시키고, 상기 하이드로젤 런처에 의해 상기 가스 배관내에 하이드로젤이 주입되어 이동하면서 응축수를 흡수한 후, 하이드로젤 분리기에 의해 이 하이드로젤을 가스 배관 밖으로 토출시키도록 구성됨으로써, 가스 송출 작업을 수행하면서(결과적으로, 가스전 생산을 중단하지 않은 상태에서) 가스 배관내의 수분을 제거할 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.
좀 더 상세하게는, 가스 송출 배관의 운전 중단 없이 수분을 제거하므로, 손실을 최소화하면서 수분 제거 공정을 수행할 수 있다는 장점이 있다.
추가적으로 하이드레이트 생선 요인인 관내의 응결된 수분을 제거하므로, 배관 막힘 현상을 유발할 수 있는 위험 요인을 신속히 제거할 수 있다. 하이드로젤 입자는 콘텍트렌즈에 사용될 정도로 부드러운 표면 처리가 가능하므로 배관 표면에 침식을 일으키지 않을 것이며, 가스로부터 분리가 용이하다는 장점이 있다.
10: 하이드로젤 런처
11: 제 1 밸브
12: 제 2 밸브
13: 제 3 밸브
14: 하이드로젤 공급부
P1: 가스 배관
20: 하이드로젤 분리기
21: 제 4 밸브
22: 제 5 밸브
23: 제 6 밸브
24: 하이드로젤 배출부

Claims (9)

  1. 가스 송출 배관의 가스 인입구 측에 설치되어 가스 배관(P1)내로 건조 상태의 하이드로젤을 주입시키고 유동되는 가스에 의해 상기 건조 상태의 하이드로젤을 이동시키는 하이드로젤 런처(10); 및
    상기 하이드로젤 런처에 의해 상기 가스 배관내에 건조 상태의 하이드로젤이 주입되어 이동하면서 응축수를 흡수한 후 이 하이드로젤을 가스 배관 밖으로 토출시키기 위해 상기 송출 배관의 가스 토출구 측에 설치된 하이드로젤 분리기(20)를 포함하는, 하이드로젤 입자를 이용하여 가스 송출 배관에 응축된 수분을 제거하는 장치를 사용한 유정 또는 가스정에서 생산되어 1차 처리를 거친 천연가스의 송출방법에 있어서,
    건조 상태의 하이드로젤을 상기 1차 처리를 거친 천연가스에 투입하는 송출방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 1차 처리는 유정 또는 가스정에서 바로 생산된 천연가스로부터 수분을 제거하는 공정을 포함하는 송출방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수분을 제거하는 공정은 냉동, 흡착, 흡수 중 하나 이상인 송출방법.
  4. 제1항에 있어서,
    천연가스의 송출을 완료한 이후에 같이 이송된 하이드로젤을 제거하는 단계가 부가된 송출방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이송된 하이드로젤은 수분을 흡수한 하이드로젤 또는 건조 상태의 하이드로젤인 송출방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 이송된 하이드로젤을 제거하는 단계는 필터 또는 사이클론을 사용하여 제거하는 것을 포함하는 송출방법.
  7. 가스 송출 배관의 가스 인입구 측에 설치되어 가스 배관(P1)내로 건조 상태의 하이드로젤을 주입시키고 유동되는 가스에 의해 상기 건조 상태의 하이드로젤을 이동시키는 하이드로젤 런처(10); 및
    상기 하이드로젤 런처에 의해 상기 가스 배관내에 건조 상태의 하이드로젤이 주입되어 이동하면서 응축수를 흡수한 후 이 하이드로젤을 가스 배관 밖으로 토출시키기 위해 상기 송출 배관의 가스 토출구 측에 설치된 하이드로젤 분리기(20)를 포함하는, 하이드로젤 입자를 이용하여 가스 송출 배관에 응축된 수분을 제거하는 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 하이드로젤 런처(10)는,
    상기 가스 인입구로부터 상기 가스 배관(P1)으로 유체가 유동되는 것을 단속하도록 구성된 제1밸브(11);
    건조 상태의 하이드로젤을 공급하도록 구성된 하이드로젤 공급부(14);
    상기 가스 인입구에서 상기 하이드로젤 공급부로 유체가 유동되는 것을 단속하도록 구성된 제2밸브(12); 및
    상기 하이드로젤 공급부에서 상기 가스 배관으로 유체가 유동되는 것을 단속하도록 구성된 제3밸브(13)를 포함하는, 하이드로젤 입자를 이용하여 가스 송출 배관에 응축된 수분을 제거하는 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 하이드로젤 분리기(20)는,
    상기 가스 배관(P1)으로부터 가스 토출구로 유체가 유동되는 것을 단속하도록 구성된 제4밸브(21);
    하이드로젤을 상기 가스 배관으로부터 배출시키도록 구성된 하이드로젤 배출부(24);
    상기 가스 배관으로부터 상기 하이드로젤 배출부로 유체가 유동되는 것을 단속하도록 구성된 제 5 밸브(22);
    상기 하이드로젤 배출부로부터 상기 가스 토출구로 유체가 유동되는 것을 단속하도록 구성된 제 6 밸브(23); 및
    상기 하이드로젤 배출부로부터 외부로 하이드로젤이 배출되는 것을 단속하도록 구성된 제 7 밸브(25)를 포함하는, 하이드로젤 입자를 이용하여 가스 송출 배관에 응축된 수분을 제거하는 장치.
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