KR102373290B1 - Meg 재생 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 해양 구조물에 적용하기 위한 MEG 재생 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 염 성분을 석출하여 배출하는 염제거 멤브레인; 상기 염제거 멤브레인으로부터 염 성분이 석출된 리치 MEG를 증류하여 탑정으로 물을 배출하고 탑저로 린 MEG를 배출하는 증류탑; 및 상기 염제거 멤브레인에서 석출되어 배출된 염 성분이 염 슬러리 형태로 주입되는 염분차 발전부를 포함하는, MEG 재생 시스템 및 상기 MEG 재생 시스템을 포함하는 해양 구조물을 제공한다.
Description
본 발명은 MEG 재생 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물에 관한 것이다.
천연 가스 생산을 위한 해양 구조물에서, 천연 가스 생산 시 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(Rich) MEG를 형성하게 되는데, 리치 MEG는 물 속에 녹아있던 염 성분도 함유하게 된다. 사용된 MEG는 재사용을 위해 소정의 MEG 재생 공정을 거칠 수 있다. 상기 MEG 재생 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 염 성분 제거 시 발생하는 염 슬러리를 이용하여 에너지를 생산하는 MEG 재생 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 견지는 MEG 재생 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 염 성분을 석출하여 배출하는 염제거 멤브레인; 상기 염제거 멤브레인으로부터 염 성분이 석출된 리치 MEG를 증류하여 탑정으로 물을 배출하고 탑저로 린 MEG를 배출하는 증류탑; 및 상기 염제거 멤브레인에서 석출되어 배출된 염 성분이 염 슬러리 형태로 주입되는 염분차 발전부를 포함하는, MEG 재생 시스템을 제공한다.
본 발명의 다른 견지는 상기 MEG 재생 시스템을 포함하는 해양 구조물을 제공한다.
본 발명은 리치 MEG의 염 성분 제거를 위해 하나 이상의 염 제거 멤브레인을 사용함으로써, 리치 MEG로부터 염 제거 효율을 조절할 수 있어 원하는 염 제거 효율을 달성할 수 있다.
본 발명은 종래 플래시 세퍼레이터에 비해 부피가 작고, 염 성분 슬러리를 제거하기 위한 원심분리기를 사용하지 않아 공간 배치상의 이점을 제공할 수 있다.
본 발명은 제거된 염 성분을 포함하는 슬러리를 이용하여 전기를 생산하고, 상기 생산된 전기를 이용하여 MEG 재생 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물에 필요한 에너지를 제공할 수 있다. 나아가, 종래 염 슬러리 생성 저감을 위해 사용되는 원심분리기를 사용할 필요가 없어, 상기 원심분리기에 필요한 에너지를 절약할 수 있다.
본 발명은 증류탑에서 배출되는 물과 린 MEG의 열을 리치 MEG에 공급하여 가열함으로써, 리치 MEG의 염 성분 제거에 필요한 에너지를 절감할 수 있다.
본 발명은 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 염 제거 멤브레인에서의 염 제거 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 MEG 재생 시스템의 개략도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 MEG 재생 시스템의 개략도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 MEG 재생 시스템의 개략도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 MEG 재생 시스템의 개략도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 MEG 재생 시스템의 개략도를 나타낸다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 효율적으로 MEG를 재생할 수 있는 MEG 재생 시스템을 제공한다.
상세하게, 본 발명은 MEG 재생 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 염 성분을 석출하여 배출하는 염제거 멤브레인; 상기 염제거 멤브레인으로부터 염 성분이 석출된 리치 MEG를 증류하여 탑정으로 물을 배출하고 탑저로 린 MEG를 배출하는 증류탑; 및 상기 염제거 멤브레인에서 석출되어 배출된 염 성분이 염 슬러리 형태로 주입되는 염분차 발전부를 포함하는, MEG 재생 시스템을 제공한다.
이 때, 상기 리치 MEG는 천연 가스 생산 시 가스 하이드레이트의 생성 억제 및 저감을 위해 MEG를 주입한 후 회수한 MEG일 수 있으며, 상기 MEG 재생 시스템은 상기 리치 MEG로부터 물 및 염 성분을 제거하여 MEG를 재생시킬 수 있으며, 재생된 MEG는 다시 상기 천연 가스 생산에 이용될 수 있다.
나아가, 제거된 물 및 염 성분을 재활용하여 MEG 재생 공정의 효율을 높일 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 MEG 재생 시스템을 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 MEG 재생 시스템은 전처리부(100), 리치 MEG 탱크(110), 염 성분 제거부(120), 증류탑(130) 및 염분차 발전부(140)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)에 리치 MEG가 공급되고, 전처리부에서 처리된 리치 MEG는 상기 리치 MEG 탱크(110)에 저장된 후, 상기 염 성분 제거부(120)에 공급되어, 염 성분이 제거된 다음, 상기 증류탑(130)으로 이동된다.
이하, 상기 개별적인 구성들에 대해 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
전처리부
상기 전처리부(100)에는 리치 MEG가 공급될 수 있으며, 예를 들어, 리치 MEG 공급 라인으로부터 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. MEG 재생 시스템에 공급되는 리치 MEG의 온도는 5 내지 30℃일 수 있으며, 압력은 3 내지 7bar일 수 있다.
상기 전처리부(100)는 리치 MEG를 공급받고, 리치 MEG의 염 성분 제거 및 물 제거 공정을 거치기 전에 상기 리치 MEG 내에 포함된 탄화수소를 제거하기 위한 수단을 구비할 수 있다.
바람직하게, 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. 상기 고형분은 리치 MEG, 물 또는 린 MEG에 용해되지 않은 상태로 가스 처리 시스템을 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.
상기 전처리부(100)에서 탄화수소, 물, 고형분 등이 제거된 리치 MEG는 리치 MEG 탱크(110)에 공급될 수 있다. 이때, 상기 전처리부(100)로부터 배출되는 리치 MEG는 상기 리치 MEG 탱크(110)로 바로 주입될 수 있으며, 또는 상기 리치 MEG 탱크(110)의 전단에 구비된 제1 열교환기(102) 및 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 MEG 재생 시스템 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 및 제2 열교환기
도 2에 보이는 바와 같이 본 발명은 제1 열교환기(102) 및 제2 열교환기(103)을 포함할 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 증류탑(130)에서 배출된 물과 리치 MEG와의 열교환이 일어날 수 있으며, 상기 배출된 물은 상기 리치 MEG에 비해 고온일 수 있다. 예를 들어, 상기 리치 MEG의 온도는 20 내지 50℃일 수 있고, 상기 증류탑(130)에서 배출된 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 교환기(102)를 통한 열교환에 의해 리치 MEG의 예열에 필요한 에너지를 절감할 수 있다.
제1 열교환기(102)로부터 배출되는 리치 MEG는 제2 열교환기(103)로 유입될 수 있으며, 상기 제1 열교환기(102)로부터 배출되는 물은 MEG 재생 시스템의 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 리치 MEG와 린 MEG의 열교환이 일어날 수 있으며, 상기 린 MEG는 상기 리치 MEG에 비해 고온일 수 있다. 예를 들어, 상기 리치 MEG의 온도는 20 내지 50℃일 수 있고, 상기 린 MEG의 온도는 70 내지 90℃일 수 있다.
상기 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 리치 MEG 탱크(110)로 유입되어 저장될 수 있으며, 상기 제2 열교환기(103)로부터 배출되는 린 MEG는 재사용을 위해 별도 저장부(도시하지 않음)에 저장하였다가 수요처로 공급할 수 있다.
따라서, 본 발명의 MEG 재생 시스템은 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 열교환기를 추가로 포함할 수 있다.
한편, 도 3에 보이는 바와 같이, 상기 증류탑(130)의 탑저에서 배출되는 린 MEG가 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.
따라서, 본 발명의 MEG 재생 시스템은 상기 리치 MEG 탱크의 전단에 설치되고, 상기 전처리부로부터 배출되는 리치 MEG를 상기 증류탑의 탑정으로 배출되는 물을 이용하여 가열하는 제1 열교환기를 추가로 포함하고, 상기 증류탑의 탑저로 배출되는 린 MEG는 상기 리치 MEG 탱크로 공급될 수 있다.
리치 MEG 탱크
상기 리치 MEG 탱크(110)는 리치 MEG와 후술할 염 성분 제거부(120)로부터 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.
상기 리치 MEG 탱크(110)로부터 배출되는 리치 MEG는 염 성분 제거부(120)에 공급될 수 있으며, 바람직하게는 열증기 압축기(111)를 거쳐 공급될 수 있다.
염 성분 제거부
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.
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 통과하면서 염 성분이 제거된 리치 MEG는 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 통과하여 염 성분이 제거된 리치 MEG는 증류탑(130)으로 공급될 수 있다.
염 성분 제거부(120)로부터 배출되는 염 슬러리의 일부는 염 농축물의 형태로 상기 리치 MEG 탱크(110)로 재공급될 수 있으며, 나머지 일부는 MEG 재생 시스템의 외부로 배출될 수 있다. 이때, 염 슬러리의 원활한 순환 및 배출을 위해 펌프(126)를 이용하여 슬러리를 이송할 수 있다.
염분차 발전부
상기 염분차 발전부(140)는 상기 염 성분 제거부(120)에서 배출된 염 성분을 포함하는 염 슬러리를 이용하여 MEG 재생 시스템에 필요한 에너지를 공급할 수 있다.
상기 염분차 발전부(140)는 상기 염 성분 제거부(120)에서 배출된 염 슬러리 및 담수를 이용하여 에너지를 생성할 수 있으며, 상기 담수는 상기 염 슬러리 보다 염 농도가 낮을 수 있다. 따라서, 상기 염분차 발전부(140)는 상기 염 슬러리 및 상기 염 슬러리 보다 염 농도가 낮은 담수의 농도차에 의해 발전될 수 있다.
이 때, 염분차 발전부(140)는 반투과성 분리막(141)을 포함하며, 상기 염분차 발전부(140)로 공급된 염 슬러리와 담수는 상기 반투과성 분리막(141)을 사이에 두고 유동하는데, 삼투압에 의해 담수 유동부(142)의 물이 반투과성 분리막(141)을 통과하여 염 농도가 높은 염 슬러리 유동부(143)로 이동하게 된다. 투과된 물에 의해 염 슬러리 유동부(143)의 유량 및 압력이 높아지며, 유량 및 압력이 높아진 염 슬러리가 터빈(144)에 공급되면서 전기를 생산하게 된다. 한편, 상기 염 슬러리 중 일부는 압력 교환부(145)로 이동하여 염 슬러리 유동부(143)에 공급되는 염 슬러리의 압력을 증가시킨다.
따라서, 상기 염분차 발전부(140)은 상기와 같이 염 슬러리와 담수의 농도차로 인한 삼투압이 기계에너지로 전환되는 압력지연삼투 방식(PRO: pressure retarded osmosis)이 적용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 염 슬러리와 담수의 농도차로 인한 전기화학적 포텐셜을 이용하는 역전기투석 방식(RED: reverse electrodialysis)을 적용할 수 있다.
상기와 같이 염분차 발전부(140)에서 발생된 에너지는 MEG 재생 시스템의 리치 MEG 탱크 또는 염 성분 제거부와 같이 가열장치가 필요할 수 있는 구성에서 사용될 수 있으며, 또는 MEG 재생 시스템에 있는 펌프에 사용될 수 있어, MEG 재생 시스템에서 사용되는 에너지의 소비를 현저하게 감소시킬 수 있다.
증류탑
증류탑(130)은 상기 염 성분 제거부로부터 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.
상기 증류탑(130)의 탑정으로부터 배출되는 물의 일부 또는 전부를 전술한 제1 열교환기(102)로 공급하여 리치 MEG 가열을 위한 열매로 제공할 수 있고, 열교환에 사용된 물은 MEG 재생 시스템 외부로 배출될 수 있다.
상기 증류탑(130)의 탑정에서 고온의 수증기 상태로 배출되는 물을 응축기(131)를 통해 응축시킬 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 MEG 재생 시스템 외부로 배출될 수 있다.
상기 증류탑(130)의 탑저에서 배출된 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 별도의 회수라인을 통해 회수할 수 있다.
또는, 상기 증류탑(130)의 탑저에서 배출된 린 MEG를 전술한 리치 MEG 탱크(110)에 공급하여, 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.
상기 린 MEG는 진공 펌프(132)를 통해 증류탑(130)의 탑저로부터 린 MEG의 배출 및 린 MEG의 이송을 원활하게 할 수 있다.
본 발명의 MEG 재생 시스템은 리치 MEG의 물 제거 공정에서 배출되는 물과 린 MEG의 폐열을 이용하여 리치 MEG를 가열함으로써, 염 성분 제거 시 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.
한편, 본 발명은 본 발명의 MEG 재생 시스템을 포함하는 해양 구조물을 제공한다.
상기 해양 구조물은 해양에서 천연 가스를 생산할 수 있는 선박, 가스 플랫폼과 해양 부유물을 모두 포괄하는 것이며, 또한, 본 발명의 MEG 재생 시스템은 하이드레이트 생성 억제가 필요한 육상 가스 플랜트에도 적용될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
100: 전처리부 101, 122, 124, 126: 펌프
102: 제1 열교환기 103: 제2 열교환기
110: 리치 MEG 탱크 111: 열증기 압축기
120: 염 성분 제거부 121, 123, 125: 염제거 멤브레인
130: 증류탑 131: 응축기
132: 진공 펌프 140: 염분차 발전부
141: 반투과성 분리막 142: 담수 유동부
143: 염 슬러리 유동부 144: 터빈
145: 압력 교환부
102: 제1 열교환기 103: 제2 열교환기
110: 리치 MEG 탱크 111: 열증기 압축기
120: 염 성분 제거부 121, 123, 125: 염제거 멤브레인
130: 증류탑 131: 응축기
132: 진공 펌프 140: 염분차 발전부
141: 반투과성 분리막 142: 담수 유동부
143: 염 슬러리 유동부 144: 터빈
145: 압력 교환부
Claims (8)
- MEG 재생 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 염 성분을 석출하여 배출하는, 다단 구조로 배치된 염제거 멤브레인;
상기 염제거 멤브레인으로부터 염 성분이 석출된 리치 MEG를 증류하여 탑정으로 물을 배출하고 탑저로 린 MEG를 배출하는 증류탑;
상기 염제거 멤브레인에서 석출되어 배출된 염 성분이 염 슬러리 형태로 주입되는 염분차 발전부;
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, MEG 재생 시스템.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 리치 MEG 탱크의 전단에 설치되고, 상기 전처리부로부터 배출되는 리치 MEG를 상기 증류탑의 탑정으로 배출되는 물을 이용하여 가열하는 제1 열교환기를 추가로 포함하고,
상기 증류탑의 탑저로 배출되는 린 MEG는 상기 리치 MEG 탱크로 공급되는, MEG 재생 시스템.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 증류탑의 탑저로 배출되는 린 MEG는 80 내지 99.99 중량%의 MEG를 함유하는, MEG 재생 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 염분차 발전부는 상기 염 슬러리 및 상기 염 슬러리보다 염 농도가 낮은 담수의 농도차에 의해 발전되는, MEG 재생 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 염분차 발전부는 압력지연삼투 방식이 적용된, MEG 재생 시스템.
- 제1항, 제3항 및 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항의 MEG 재생 시스템을 포함하는, 해양 구조물.
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| KR1020190131515A KR102373290B1 (ko) | 2019-10-22 | 2019-10-22 | Meg 재생 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물 |
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| KR1020190131515A KR102373290B1 (ko) | 2019-10-22 | 2019-10-22 | Meg 재생 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물 |
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| KR20210047653A KR20210047653A (ko) | 2021-04-30 |
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| KR1020190131515A KR102373290B1 (ko) | 2019-10-22 | 2019-10-22 | Meg 재생 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물 |
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| KR102008834B1 (ko) * | 2018-04-30 | 2019-08-08 | 삼성중공업 주식회사 | Meg 재생장치 |
Family Cites Families (1)
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2019
- 2019-10-22 KR KR1020190131515A patent/KR102373290B1/ko active IP Right Grant
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