KR102450533B1 - 휘발성 유기화합물 처리 시스템 및 선박 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템은, 선박에 마련된 원유 저장탱크로부터 발생하는 휘발성 유기화합물을 압축하는 유기화합물 압축기; 및 상기 유기화합물 압축기에서 압축된 상기 휘발성 유기화합물을 냉각시키는 제1 및 제2 유기화합물 열교환기를 포함하고, 상기 제1 유기화합물 열교환기는, 해수를 통하여 상기 휘발성 유기화합물을 냉각시키고, 상기 제2 유기화합물 열교환기는, 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스 또는 증발가스를 통하여 상기 휘발성 유기화합물을 냉각시키는 것을 특징으로 한다.

Description

휘발성 유기화합물 처리 시스템 및 선박{Volatile organic compounds treatment system and ship having the same}
본 발명은 휘발성 유기화합물 처리 시스템 및 선박에 관한 것이다.
일반적으로, 원유 운반선은, 생산지에서 채굴된 원유를 다수의 원유 저장용 카고 탱크 내에 선적하여 소비처까지 해상을 통해 수송하는 선박으로서, 유조선, 유송선, 오일 탱커 등으로 지칭되며, 원유를 저장하는 카고 탱크의 크기에 따라 VLCC, ULCC 등으로도 불린다.
이러한 원유 운반선은, 선체의 전후 방향으로 나란히 배열된 3~5개의 카고 탱크 내에 충분한 양의 원유를 적재한 상태에서 항해를 하게 되는데, 이때 카고 탱크 내에 저장된 원유는 지하에서 천연적으로 생산되는 액체 탄화수소 또는 이를 정제한 것을 통칭한다.
그런데 이러한 원유는 원유 운반선에 적재되는 과정에서 및/또는 원유 운반선의 카고 탱크에 적재된 상태에서, 다량의 휘발성 유기화합물(VOC: Volatile Organic Compounds)을 발생시키게 된다.
이와 같이 발생한 휘발성 유기화합물은 인체에 매우 유해하고, 대기 중으로 방출되는 경우 스모그 등의 원인이 되어 대기오염 및 환경오염을 유발하게 될 뿐 아니라, 발생되는 휘발성 유기화합물의 양만큼 운송하는 원유에 대해 손실이 야기되는 문제가 있다.
따라서 최근에는, 원유 운반선 내에서 발생하는 휘발성 유기화합물을 대기 중으로 방출하지 않고 재활용할 수 있는 방법에 대해 다양한 연구 및 개발이 지속적으로 이루어지고 있으나, 아직 효과적인 방안이 도출되지 못한 실정이다.
본 발명은 종래의 기술을 개선하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 원유에서 발생하는 휘발성 유기화합물의 발생량에 따른 처리 효율을 증대시킬 수 있는 휘발성 유기화합물 처리 시스템 및 선박을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템은, 선박에 마련된 원유 저장탱크로부터 발생하는 휘발성 유기화합물을 압축하는 유기화합물 압축기; 및 상기 유기화합물 압축기에서 압축된 상기 휘발성 유기화합물을 냉각시키는 제1 및 제2 유기화합물 열교환기를 포함하고, 상기 제1 유기화합물 열교환기는, 해수를 통하여 상기 휘발성 유기화합물을 냉각시키고, 상기 제2 유기화합물 열교환기는, 액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스 또는 증발가스를 통하여 상기 휘발성 유기화합물을 냉각시키는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 유기화합물 압축기는, 제1 유기화합물 압축기; 및 상기 제1 유기화합물 압축기보다 처리 용량이 작은 제2 유기화합물 압축기로 구성되고, 상기 원유 저장탱크에 원유를 선적하는지 여부 또는 선적 후 이송하는지 여부에 따라 상기 제1 및 제2 유기화합물 압축기와 상기 제1 및 제2 유기화합물 열교환기를 가동하거나 또는 가동 중단시키도록 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부는, 상기 원유 저장탱크에 원유를 선적 시, 상기 제1 유기화합물 압축기를 통해서 상기 휘발성 유기화합물을 압축한 후 상기 제1 유기화합물 열교환기로 상기 해수와 열교환시켜 냉각시킴으로써 적어도 일부 재액화시키도록 제어하고, 상기 원유 저장탱크에 원유를 선적 후 이송 시, 상기 제2 유기화합물 압축기를 통해서 상기 휘발성 유기화합물을 압축한 후 상기 제2 유기화합물 열교환기로 상기 액화가스 또는 상기 증발가스와 열교환시켜 냉각시킴으로써 적어도 일부 재액화시키도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 및 제2 유기화합물 열교환기로부터 냉각되어 적어도 일부 재액화된 휘발성 유기화합물을 공급받아 기상과 액상으로 분리하는 기액분리기; 상기 기액분리기로부터 분리된 액상을 공급받아 저장하는 유기화합물 저장탱크; 상기 제1 유기화합물 압축기 및 상기 제1 유기화합물 열교환기를 구비하며 상기 기액분리기와 연결되는 제1 유기화합물 공급라인; 및 상기 제2 유기화합물 압축기 및 상기 제2 유기화합물 열교환기를 구비하며 상기 기액분리기와 연결되는 제2 유기화합물 공급라인을 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 원유 저장탱크에 원유를 선적 시, 상기 원유 저장탱크에서 발생된 휘발성 유기화합물을 상기 제1 유기화합물 공급라인을 통해 공급하도록 제어하여, 상기 제1 유기화합물 압축기 및 상기 제1 유기화합물 열교환기를 통해 상기 휘발성 유기화합물이 적어도 일부 재액화된 후 상기 기액분리기로 공급되도록 제어하고, 상기 원유 저장탱크에 원유를 선적 후 이송 시, 상기 원유 저장탱크에서 발생된 휘발성 유기화합물을 상기 제2 유기화합물 공급라인을 통해 공급하도록 제어하여, 상기 제2 유기화합물 압축기 및 상기 제2 유기화합물 열교환기를 통해 상기 휘발성 유기화합물이 적어도 일부 재액화된 후 상기 기액분리기로 공급되도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 기액분리기에서 분리된 기상을 소비하는 기상 유기화합물 소비처; 상기 선박에 필요한 추진동력을 발생시키는 추진엔진; 상기 선박에 필요한 전력을 발생시키는 발전엔진; 상기 유기화합물 저장탱크에 저장된 휘발성 유기화합물, 상기 액화가스 또는 상기 증발가스를 상기 발전엔진 또는 상기 추진엔진이 사용할 수 있는 연료로 처리하는 연료 처리 장치; 및 상기 액화가스 또는 상기 증발가스를 재액화하는 재액화장치를 더 포함하고, 상기 기액분리기에서 분리된 기상은, 상기 기상 유기화합물 소비처로 공급되어 소비되고, 상기 유기화합물 저장탱크에 저장된 휘발성 유기화합물은, 상기 연료 처리 장치로 공급되어 처리된 후 상기 추진엔진 또는 상기 발전엔진에서 소비되고, 상기 제2 유기화합물 열교환기에서 열교환된 액화가스 또는 증발가스는, 상기 연료 처리 장치로 공급되어 처리된 후 상기 추진엔진 또는 상기 발전엔진에서 소비되거나, 상기 재액화장치로 공급되어 재액화될 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부는, 상기 원유 저장탱크에 원유를 선적 시, 상기 제1 유기화합물 압축기를 통해서 상기 휘발성 유기화합물을 압축한 후 상기 제1 유기화합물 열교환기로 상기 해수와 열교환시켜 냉각시키고 추가로 상기 제2 유기화합물 열교환기로 상기 액화가스 또는 상기 증발가스와 열교환시켜 냉각시킴으로써 적어도 일부 재액화시키도록 제어하고, 상기 원유 저장탱크에 원유를 선적 후 이송 시, 상기 제2 유기화합물 압축기를 통해서 상기 휘발성 유기화합물을 압축한 후 상기 제2 유기화합물 열교환기로 상기 액화가스 또는 상기 증발가스와 열교환시켜 냉각시킴으로써 적어도 일부 재액화시키도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 및 제2 유기화합물 열교환기로부터 냉각되어 적어도 일부 재액화된 휘발성 유기화합물을 공급받아 기상과 액상으로 분리하는 기액분리기; 상기 기액분리기로부터 분리된 액상을 공급받아 저장하는 유기화합물 저장탱크; 상기 제1 유기화합물 압축기 및 상기 제1 유기화합물 열교환기를 구비하며 상기 제2 유기화합물 열교환기와 연결되는 제1 유기화합물 공급라인; 상기 제2 유기화합물 압축기를 구비하며 상기 제2 유기화합물 열교환기와 연결되는 제2 유기화합물 공급라인; 및 상기 제2 유기화합물 열교환기와 상기 기액분리기를 연결하는 제3 유기화합물 공급라인을 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 원유 저장탱크에 원유를 선적 시, 상기 원유 저장탱크에서 발생된 휘발성 유기화합물을 상기 제1 유기화합물 공급라인 및 제3 유기화합물 공급라인을 통해 공급하도록 제어하여, 상기 제1 유기화합물 압축기, 상기 제1 유기화합물 열교환기 및 상기 제2 유기화합물 열교환기를 통해 상기 휘발성 유기화합물이 적어도 일부 재액화된 후 상기 기액분리기로 공급되도록 제어하고, 상기 원유 저장탱크에 원유를 선적 후 이송 시, 상기 원유 저장탱크에서 발생된 휘발성 유기화합물을 상기 제2 유기화합물 공급라인 및 상기 제3 유기화합물 공급라인을 통해 공급하도록 제어하여, 상기 제2 유기화합물 압축기 및 상기 제2 유기화합물 열교환기를 통해 상기 휘발성 유기화합물이 적어도 일부 재액화된 후 상기 기액분리기로 공급되도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 기액분리기에서 분리된 기상을 소비하는 기상 유기화합물 소비처; 상기 선박에 필요한 추진동력을 발생시키는 추진엔진; 상기 선박에 필요한 전력을 발생시키는 발전엔진; 상기 유기화합물 저장탱크에 저장된 휘발성 유기화합물, 상기 액화가스 또는 상기 증발가스를 상기 발전엔진 또는 상기 추진엔진이 사용할 수 있는 연료로 처리하는 연료 처리 장치; 및 상기 액화가스 또는 상기 증발가스를 재액화하는 재액화장치를 더 포함하고, 상기 기액분리기에서 분리된 기상은, 상기 기상 유기화합물 소비처로 공급되어 소비되고, 상기 유기화합물 저장탱크에 저장된 휘발성 유기화합물은, 상기 연료 처리 장치로 공급되어 처리된 후 상기 추진엔진 또는 상기 발전엔진에서 소비되고, 상기 제2 유기화합물 열교환기에서 열교환된 액화가스 또는 증발가스는, 상기 연료 처리 장치로 공급되어 처리된 후 상기 추진엔진 또는 상기 발전엔진에서 소비되거나, 상기 재액화장치로 공급되어 재액화될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 유기화합물 열교환기와 열교환하여 적어도 일부 재액화된 휘발성 유기화합물을 기상과 액상으로 분리하는 제1 기액분리기를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 원유 저장탱크에 원유를 선적 시, 상기 제1 유기화합물 압축기를 통해서 상기 휘발성 유기화합물을 압축한 후 상기 제1 유기화합물 열교환기로 상기 해수와 열교환시켜 냉각시키고 상기 제1 기액분리기에서 분리된 기상을 추가로 상기 제2 유기화합물 열교환기로 상기 액화가스 또는 상기 증발가스와 열교환시켜 냉각시킴으로써 적어도 일부 재액화시키도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 유기화합물 열교환기로부터 냉각되어 적어도 일부 재액화된 휘발성 유기화합물을 공급받아 기상과 액상으로 분리하는 제2 기액분리기; 상기 제1 및 제2 기액분리기로부터 분리된 액상을 공급받아 저장하는 유기화합물 저장탱크; 상기 제1 유기화합물 압축기, 상기 제1 유기화합물 열교환기 및 상기 제1 기액분리기를 구비하며 상기 제2 유기화합물 열교환기와 연결되는 제1 유기화합물 공급라인; 상기 제2 유기화합물 압축기를 구비하며 상기 제2 유기화합물 열교환기와 연결되는 제2 유기화합물 공급라인; 및 상기 제2 유기화합물 열교환기와 상기 제2 기액분리기를 연결하는 제3 유기화합물 공급라인을 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 원유 저장탱크에 원유를 선적 시, 상기 원유 저장탱크에서 발생된 휘발성 유기화합물을 상기 제1 유기화합물 공급라인 및 제3 유기화합물 공급라인을 통해 공급하도록 제어하여, 상기 제1 유기화합물 압축기, 상기 제1 유기화합물 열교환기, 제1 기액분리기 및 상기 제2 유기화합물 열교환기를 통해 상기 휘발성 유기화합물이 적어도 일부 재액화된 후 상기 제2 기액분리기로 공급되도록 제어하고, 상기 원유 저장탱크에 원유를 선적 후 이송 시, 상기 원유 저장탱크에서 발생된 휘발성 유기화합물을 상기 제2 유기화합물 공급라인 및 상기 제3 유기화합물 공급라인을 통해 공급하도록 제어하여, 상기 제2 유기화합물 압축기 및 상기 제2 유기화합물 열교환기를 통해 상기 휘발성 유기화합물이 적어도 일부 재액화된 후 상기 제2 기액분리기로 공급되도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 휘발성 유기화합물 처리 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박일 수 있다.
본 발명에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템 및 선박은, 휘발성 유기화합물의 발생 시기에 따라 처리하는 구성을 변경하도록 수행함으로써 휘발성 유기화합물의 처리 효율 및 에너지 소비효율이 극대화되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템을 포함하는 선박의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템의 개념도이다.
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 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 액화가스는 비등점이 상온보다 낮아 상온에서 기체상태가 되는 물질로서 LPG, LNG, 에탄 등일 수 있으며, 예시적으로 LNG(Liquefied Natural Gas)를 의미할 수 있으며, 증발가스는 자연 기화된 LNG 등인 BOG(Boil-Off Gas)를 의미할 수 있다.
액화가스는 액체 상태, 기체 상태, 액체와 기체 혼합 상태, 과냉 상태, 초임계 상태 등과 같이 상태 변화와 무관하게 지칭될 수 있으며, 증발가스 역시 마찬가지임을 알려 둔다.
또한, 선박(1)은 휘발성 유기화합물(VOC)이 발생할 수 있는 원유를 적재하는 원유 운반선 외에도 FSRU, FLNG 등의 해양 플랜트를 모두 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, 선박(1)은, 원유를 적재하거나 소비하기 위하여 공급받는 선박 외에도 원유를 다른 선박이나 육상 등으로 공급하기 위한 벙커링 선박(bunkering vessel)도 포괄할 수 있다.
이하에서 휘발성 유기화합물과 유기화합물은 동일한 표현으로 해석되며, 유기화합물은 기체상태 또는 액체상태일 수 있지만 상태를 특별히 제한하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템을 포함하는 선박의 개념도, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템의 개념도, 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템의 개념도, 도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템의 개념도, 도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템의 개념도이고, 도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템의 개념도이다.
본 발명의 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템(2)에 대해서 상세히 설명하기에 앞서 먼저 도 1을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템(2)을 구비하는 선박(1)에 대해서 설명하도록 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템(2)을 갖는 선박(1)은, 원유 저장탱크(10), 유기화합물 저장탱크(20), 액화가스 저장탱크(30), 유기화합물 처리장치(40), 수요처(50) 및 해수 펌프(60)를 포함한다.
원유 저장탱크(10)는, 선박(1)에서 선내에 마련되며 선체의 길이 방향으로 복수 개가 배치될 수 있다. 원유 저장탱크(10)에 저장되는 원유는 액상일 수 있고, 상온 상태로 저장될 수 있다.
다만, 원유 저장탱크(10)에 저장된 원유에는 비등점이 상온보다 높은 휘발성 유기화합물(프로판, 부탄)이 혼합되어 있는데, 이러한 휘발성 유기화합물은 원유 저장탱크(10) 내에서 증발하게 된다. 이때, 증발한 휘발성 유기화합물은 유기화합물 처리 장치(40)에 의해 처리되어 유기화합물 저장탱크(20)로 전달될 수 있다.
유기화합물 저장탱크(20)는, 선박(1)에 마련된 원유 저장탱크(10)로부터 발생하는 휘발성 유기화합물을 저장한다. 유기화합물 저장탱크(20)는 원유 저장탱크(10)에서 기체상태로 배출된 후 유기화합물 처리장치(40)에서 액화된 액체상태의 휘발성 유기화합물을 저장할 수 있으며, 휘발성 유기화합물의 재증발을 억제하기 위해 단열처리가 되어 있거나 또는 비등점을 높이기 위해 고압용기의 형태를 가질 수 있다.
유기화합물 저장탱크(20)는, 선박(1)에서 선외에 마련될 수 있으며, 일례로 상갑판의 상부에 마련될 수 있다. 또는 유기화합물 저장탱크(20)는 선내 공간 중 원유 저장탱크(10)가 배치되는 곳 이외에도 마련될 수 있고, 일례로 엔진룸 내부나 엔진룸과 선측 외판 사이 등에 마련될 수 있다.
원유 저장탱크(10)에서 배출되어 유기화합물 저장탱크(20)에 저장된 휘발성 유기화합물은, 선박(1)에 마련된 추진엔진(51) 또는 발전엔진(52)의 연료로 사용될 수 있다. 다만 휘발성 유기화합물 단독으로는 메탄가(Methane Number)가 낮아 효율이 떨어질 수 있으므로, 본 발명은 추진엔진(51) 또는 발전엔진(52)의 가동 효율을 높이기 위해, 별도의 개질기(리포머)를 구비하여 메탄가를 맞춘 후 추진엔진(51) 또는 발전엔진(52)에 공급하거나 휘발성 유기화합물에 액화가스를 혼합하여 추진엔진(51) 또는 발전엔진(52)에 공급할 수 있다.
액화가스 저장탱크(30)는, 액화가스를 저장한다. 선박(1)이 원유 저장탱크(10)를 카고 탱크로 구비한 원유 운반선일 경우, 액화가스 저장탱크(30)는 Type C 등의 독립형 탱크 형태로 상갑판 상에 탑재되어 있을 수 있다.
즉, 액화가스 저장탱크(30)는 상갑판에 탑재되는 고압 저장용기일 수 있고, 상갑판에서 선실의 전방에 높이며, 좌현 및/또는 우현에 마련될 수 있다.
액화가스 저장탱크(30)에 저장된 액화가스는, 유기화합물 처리장치(40)로 공급되어 휘발성 유기화합물을 냉각시키는데 사용될 수 있으며, 또한, 유기화합물 저장탱크(20)의 휘발성 유기화합물과 혼합되어 추진엔진(51) 또는 발전엔진(52)으로 공급될 수 있다.
유기화합물 처리장치(40)는, 원유 저장탱크(10)로부터 발생하는 휘발성 유기화합물을 액화하여 유기화합물 저장탱크(20)에 전달하거나 수요처(50)로 전달한다. 원유 저장탱크(10)의 원유로부터 휘발성 유기화합물이 증발하게 되면, 휘발성 유기화합물은 원유 저장탱크(10)의 압력을 상승시켜 문제될 수 있으므로 원유 저장탱크(10)의 보호 및 내구성 등을 위해 외부로 배출될 수 있다.
이를 위해 원유 저장탱크(10)에는 유기화합물 배출라인(부호 도시하지 않음)이 마련되며, 유기화합물 배출라인은 유기화합물 처리장치(40)에 연결된다. 유기화합물 처리장치(40)는 기체 상태의 휘발성 유기화합물을 전달받아 냉각시킬 수 있고, 냉각된 휘발성 유기화합물은 액화되어 부피가 대폭 줄어들 수 있다.
유기화합물 처리장치(40)에 대해서는 도 2 내지 도 6을 참고로 하여 각 실시예별 구성을 상세히 후술하도록 한다.
수요처(50)는, 액화가스, 증발가스 또는 휘발성 유기화합물을 소비할 수 있으며, 추진엔진(51), 발전엔진(52) 및 기상 유기화합물 소비처(53)를 포함할 수 있다.
추진엔진(51)은, 선박(1)을 추진시키데 필요한 동력을 발생시키며 일례로 10 내지 50bar(일례로 16bar 내외)의 요구압력을 가지는 저속 2행정 저압가스 분사엔진(X-DF)일 수 있다.
또한, 추진엔진(51)은, 일례로 고압가스분사엔진(일례로 MEGI 엔진)일 수 있다. 이때 추진엔진(51)은, 약 300bar의 고압가스를 사용할 수 있으며, 터빈일 경우, 가스 터빈, 스팀 터빈 및 폐열을 이용한 스팀터빈(HRSG)일 수 있고, 상기 종류에 한정되지 않는다. 터빈은 전력을 생산하는데 이용될 수 있으며, 직접 프로펠러를 돌리는 구동축에 연결되어 선체의 동력을 발생시키는데 이용될 수 있다.
발전엔진(52)은, 선박(1)에 필요한 전력을 발생시키며, 일례로 1 내지 10bar(일례로 6bar 내외)의 요구압력을 가지는 이종연료엔진(DFDE) 엔진일 수 있다.
기상 유기화합물 소비처(53)는, 휘발성 유기화합물의 기체 성분을 소비하며, 일례로 보일러(Boiler), 가스 연소 장치(Gas Combustion Unit)일 수 있다. 이때, 휘발성 유기화합물의 기체 성분은 대기로 방출될 수 있으며 또는 압축된 상태로 임의의 저장매체에 저장될 수도 있다.
해수 펌프(60)는, 선박(1)의 선미 내부의 데크에 배치되어 유기화합물 처리장치(40) 해수 공급라인(부호 도시하지 않음)을 통해 연결될 수 있으며, 해수 공급라인을 통해 씨체스트(Sea Chest)로부터 해수를 펌핑하여 유기화합물 처리장치(40)로 공급할 수 있다.
해수 펌프(60)는, 해수를 유기화합물 처리장치(40)로 공급하여 해수가 휘발성 유기화합물을 냉각시키는데 사용될 수 있도록 할 수 있으며, 유기화합물 처리장치(40)가 상갑판 상에 배치됨에 따라 해수 펌프(60)와의 높이 차로 인해 발생할 수 있는 높이 수두를 보상하기 위해 해수에 일정 압력을 가할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템의 개념도이다.
도 2를 참고하면 본 발명의 제1 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템(2)은, 제1 유기화합물 압축기(41a), 제2 유기화합물 압축기(41b), 제1 유기화합물 열교환기(42a), 제2 유기화합물 열교환기(42b), 기액분리기(43), 연료 처리 장치(44) 및 제어부(도시하지 않음)를 포함한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템(2)의 개별적인 구성을 기술하기에 앞서, 개별적인 구성들을 유기적으로 연결하는 기본적인 유로들에 대해서 설명하기로 한다. 여기서 유로는 유체가 흐르는 통로로 라인(Line)일 수 있으며 이에 한정되지 않고 유체가 유동하는 구성이면 모두 가능하다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템(2)은, 제1 유기화합물 공급라인(L1) 및 제2 유기화합물 공급라인(L2)을 더 포함할 수 있다.
각각의 라인에는 개도 조절이 가능한 밸브(도시하지 않음)들이 설치될 수 있으며, 각 밸브의 개도 조절에 따라 증발가스 또는 액화가스의 공급량이 제어될 수 있다.
제1 유기화합물 공급라인(L1)은, 원유 저장탱크(10)로부터 연결되는 유기화합물 배출라인과 연결되어 기액분리기(43)를 연결하며, 제2 유기화합물 공급라인(L2)과 병렬로 형성될 수 있고, 제1 유기화합물 압축기(41a) 및 제1 유기화합물 열교환기(42a)를 구비할 수 있다.
제2 유기화합물 공급라인(L2)은, 원유 저장탱크(10)로부터 연결되는 유기화합물 배출라인과 연결되어 기액분리기(43)를 연결하며, 제1 유기화합물 공급라인(L1)과 병렬로 형성될 수 있고, 제2 유기화합물 압축기(41b) 및 제2 유기화합물 열교환기(42b)를 구비할 수 있다.
이때, 유기화합물 배출라인으로부터 제1 및 제2 유기화합물 공급라인(L1,L2)이 분기되는 위치에 삼방밸브(도시하지 않음)가 배치될 수 있으며, 삼방밸브의 개도조절에 따라 제1 유기화합물 공급라인(L1) 또는 제2 유기화합물 공급라인(L2)으로의 휘발성 유기화합물 공급 여부가 제어될 수 있다.
이하에서는 상기 설명한 각 라인들(L1~L2)에 의해 유기적으로 형성되어 휘발성 유기화합물 처리 시스템(2)을 구현하는 개별적인 구성들에 대해서 설명하도록 한다.
제1 유기화합물 압축기(41a)는, 선박(1)에 마련된 원유 저장탱크(10)로부터 발생하는 휘발성 유기화합물을 압축하며, 제2 유기화합물 압축기(41b)와 병렬로 배치될 수 있다. 여기서 제1 유기화합물 압축기(41a)는, 제2 유기화합물 압축기(41b)보다 처리 용량이 더 클 수 있으며, 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적하는 시기에 가동될 수 있다.
구체적으로, 제1 유기화합물 압축기(41a)는, 제1 유기화합물 공급라인(L1) 상에 제1 유기화합물 열교환기(42a)의 상류에 마련되어, 원유 저장탱크(10)로부터 발생되는 휘발성 유기화합물을 공급받아 압축한 후 제1 유기화합물 열교환기(42a)로 공급할 수 있다.
제2 유기화합물 압축기(41b)는, 선박(1)에 마련된 원유 저장탱크(10)로부터 발생하는 휘발성 유기화합물을 압축하며, 제1 유기화합물 압축기(41a)와 병렬로 배치될 수 있다. 여기서 제2 유기화합물 압축기(41b)는, 제1 유기화합물 압축기(41a)보다 처리 용량이 더 작을 수 있으며, 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적 완료한 후 이송하는 시기에 가동될 수 있다.
구체적으로, 제2 유기화합물 압축기(41b)는, 제2 유기화합물 공급라인(L2) 상에 제2 유기화합물 열교환기(42b)의 상류에 마련되어, 원유 저장탱크(10)로부터 발생되는 휘발성 유기화합물을 공급받아 압축한 후 제2 유기화합물 열교환기(42b)로 공급할 수 있다.
제1 유기화합물 열교환기(42a)는, 해수 펌프(60)로부터 공급받은 해수를 통해서 제1 유기화합물 압축기(41a)에서 압축된 휘발성 유기화합물을 냉각시킨다. 여기서 제1 유기화합물 열교환기(42a)는, 제2 유기화합물 열교환기(42b)보다 냉열을 더욱 많이 공급할 수 있으며, 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적하는 시기에 가동될 수 있다.
제1 유기화합물 열교환기(42a)는, 제1 유기화합물 압축기(41a)로부터 압축된 휘발성 유기화합물과 해수를 열교환시키고, 열교환된 휘발성 유기화합물을 기액분리기(43)로 공급하며 열교환된 해수는 바다(Sea)로 배출시킬 수 있다.
제2 유기화합물 열교환기(42b)는, 액화가스 저장탱크(30)로부터 공급받은 액화가스 또는 증발가스를 통해서 제2 유기화합물 압축기(41b)에서 압축된 휘발성 유기화합물을 냉각시킨다. 여기서 제2 유기화합물 열교환기(42b)는 제1 유기화합물 열교환기(42a)보다 냉열을 적게 공급할 수 있으며, 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적 완료한 후 이송하는 시기에 가동될 수 있다.
제2 유기화합물 열교환기(42b)는, 제2 유기화합물 압축기(41b)로부터 압축된 휘발성 유기화합물과 액화가스 또는 증발가스를 열교환시키고, 열교환된 휘발성 유기화합물을 기액분리기(43)로 공급하며 열교환된 액화가스 또는 증발가스는 연료 처리 장치(44)로 공급하여 추진엔진(51) 또는 발전엔진(52)의 연료로 사용될 수 있도록 할 수 있다.
기액분리기(43)는, 제1 및 제2 유기화합물 열교환기(42a,42b)로부터 냉각되어 적어도 일부 재액화된 휘발성 유기화합물을 공급받아 기상과 액상으로 분리할 수 있다.
기액분리기(43)는, 분리된 기상의 휘발성 유기화합물을 기상 유기화합물 소비처(53)로 공급할 수 있고, 분리된 액상의 휘발성 유기화합물을 유기화합물 저장탱크(20)로 공급할 수 있다.
연료 처리 장치(44)는, 유기화합물 저장탱크(20)에 저장된 휘발성 유기화합물 및 제2 유기화합물 열교환기(42b)에서 휘발성 유기화합물과 열교환된 액화가스 또는 증발가스를 공급받아, 추진엔진(51) 또는 발전엔진(52)이 사용할 수 있는 연료로 처리할 수 있다.
연료 처리 장치(44)는, 휘발성 유기화합물을 처리하는 압축기(도시하지 않음) 및 리포머(Reformer; 도시하지 않음)를 포함할 수 있고, 액화가스 또는 증발가스를 처리하는 펌프(도시하지 않음), 기화기(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
압축기는 유기화합물 저장탱크(20)로부터 휘발성 유기화합물을 공급받아 추진엔진(51) 또는 발전엔진(52)의 요구압력으로 압축할 수 있으며, 일례로 10 내지 50bar 내외로 압축할 수 있다.
압축기는 다단으로 마련될 수 있고, 다단으로 마련되는 압축기들 사이에는 중간 냉각기가 마련될 수 있으며 병렬로 구성되어 서로 백업이 가능하게 설계될 수 있다.
리포머는 압축된 휘발성 유기화합물을 개질하여 추진엔진(51) 또는 발전엔진(52)에 공급할 수 있다.
리포머는 프로판, 부탄 등을 포함하는 휘발성 유기화합물을 화학적으로 처리하여 메탄화시킬 수 있다. 리포머에 의한 화학적 작용은 이미 널리 알려진 바와 같으므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.
펌프는 제2 유기화합물 열교환기(42b)로부터 열교환된 액화가스를 공급받아 추진엔진(51) 또는 발전엔진(52)이 요구하는 압력에 맞게 가압할 수 있다. 이때, 제2 유기화합물 열교환기(42b)로부터 열교환된 가스가 증발가스인 경우 별도로 구비되는 증발가스 압축기(도시하지 않음)에 의해 추진엔진(51) 또는 발전엔진(52)이 요구하는 압력에 맞게 압축할 수 있다.
기화기는 펌프로부터 공급되는 액화가스를 기화시킬 수 있으며 추진엔진(51) 또는 발전엔진(52)이 요구하는 온도에 맞게 가열할 수 있다.
또한 연료 처리 장치(44)는, 추가로 혼합기(도시하지 않음)가 설치될 수 있다.
혼합기는 리포머의 하류에 분기되고 기화기의 하류에 분기되어 마련되며, 리포머에 의해 개질된 휘발성 유기화합물을 기화기에 의해 기화된 액화가스 또는 증발가스 압축기에 의해 압축된 증발가스와 혼합한 후 추진엔진(51) 또는 발전엔진(52)에 공급시킬 수 있다.
제어부는, 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적하는지 여부 또는 원유를 선적 후 이송하는지 여부에 따라 제1 및 제2 유기화합물 압축기(41a,41b)와 제1 및 제2 유기화합물 열교환기(42a,42b)를 가동하거나 또는 가동 중단시키도록 제어할 수 있다.
이때, 제어부는 제1 및 제2 유기화합물 압축기(41a,41b) 및 제1 및 제2 유기화합물 열교환기(42a,42b)과 유선 또는 무선으로 연결되어 제어할 수 있으며, 유기화합물 배출라인으로부터 제1 및 제2 유기화합물 공급라인(L1,L2)이 분기되는 위치에 형성되는 삼방밸브와 유선 또는 무선으로 연결되어 제어할 수 있다.
구체적으로 제어부는, 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적 시, 삼방밸브를 제어하여 원유 저장탱크(10)에서 발생된 대량의 휘발성 유기화합물을 유기화합물 배출라인으로부터 제1 유기화합물 공급라인(L1)으로 공급되도록 제어한 후, 제1 유기화합물 압축기(41a)를 통해서 대량의 휘발성 유기화합물을 압축한 후 제1 유기화합물 열교환기(42a)를 통해 해수와 열교환시켜 냉각시킴으로써 적어도 일부 재액화되도록 제어할 수 있다.
또한 제어부는, 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적 후 이송 시, 삼방밸브를 제어하여 원유 저장탱크(10)에서 발생된 소량의 휘발성 유기화합물을 유기화합물 배출라인으로부터 제2 유기화합물 공급라인(L2)으로 공급되도록 제어한 후 제2 유기화합물 압축기(41b)를 통해서 소량의 휘발성 유기화합물을 압축한 후 제2 유기화합물 열교환기(42b)를 통해 액화가스 또는 증발가스와 열교환시켜 냉각시킴으로써 적어도 일부 재액화되도록 제어할 수 있다. 적어도 일부 재액화된 휘발성 유기화합물은 기액분리기(43)로 공급될 수 있다.
상기 기술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템(2)의 각 구성의 유기적 결합에 따른 구동에 대해서 도 2의 (a) 및 (b)를 통해 하기 설명하도록 한다.
도 2의 (a)는 원유 저장탱크에 원유를 선적 시 본 발명의 제1 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템에서 휘발성 유기화합물의 흐름도이고, 도 2의 (b)는, 원유 저장탱크에 원유를 선적 후 이송 시 본 발명의 제1 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템에서 휘발성 유기화합물의 흐름도이다.
원유 저장탱크(10)에 원유를 선적하는 시기에는, 원유 저장탱크(10)에 원유 선적을 완료한 후 이송하는 과정에서 발생하는 휘발성 유기화합물의 발생량보다 더 많은 양의 휘발성 유기화합물이 발생하게 되므로, 대량의 휘발성 유기화합물을 처리할 수 있는 압축기 및 열교환기(냉각장치)가 필요로해진다.
또한, 반대로 원유 저장탱크(10)에 원유 선적을 완료한 후 이송하는 시기에는, 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적하는 과정에서 발생하는 휘발성 유기화합물의 발생량보다 굉장히 적은 양의 휘발성 유기화합물이 발생하게 되므로 소량의 휘발성 유기화합물을 처리할 수 있는 압축기 및 열교환기(냉각장치)가 필요로해진다.
다만, 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적하는 시기보다 원유 저장탱크(10)에 원유 선적을 완료한 후 이송하는 시기가 더 길게 유지되므로 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적하는 시기에 발생되는 휘발성 유기화합물을 처리할 수 있는 압축기 및 열교환기만을 구비하는 경우 에너지의 낭비가 굉장히 심해지고 압축기의 구동이 비효율적으로 수행되며 열교환기 구동 에너지가 낭비될 우려가 존재한다.
이에 본 발명에서는 휘발성 유기화합물을 압축하는 유기화합물 압축기와 휘발성 유기화합물을 냉각하는 열교환기를 처리용량 별로 구분하여 휘발성 유기화합물의 발생량에 따라 구동하는 압축기 및 열교환기의 종류를 달리하도록 함으로써 소모되는 동력의 손실을 방지하고 최적화된 에너지를 소비할 수 있는 효과가 있다.
즉, 본 발명의 실시예에서는 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적하는 시기에 제1 유기화합물 압축기(41a)와 대량의 냉열을 가지고 있는 해수를 사용하는 제1 유기화합물 열교환기(42a)를 구동시키고, 원유 저장탱크(10)에 원유 선적이 완료된 후 이송하는 시기에 제2 유기화합물 압축기(41b)와 소량의 냉열을 가지고 있는 액화가스 또는 증발가스를 사용하는 제2 유기화합물 열교환기(42b)를 구동시켜 소모되는 동력의 손실을 방지하고 최적화된 에너지를 소비할 수 있는 효과가 있다.
구체적으로 도 2의 (a)에서 실선의 흐름을 살펴보면, 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적 시 원유 저장탱크(10)에서는 다량의 휘발성 유기화합물이 발생한다. 이때, 원유 저장탱크(10)는 유기화합물 배출라인을 통해 휘발성 유기화합물을 제1 유기화합물 공급라인(L1)으로 공급한다.
제1 유기화합물 공급라인(L1)으로 공급된 휘발성 유기화합물은, 제1 유기화합물 압축기(41a)로 공급되어 압축된 후, 제1 유기화합물 열교환기(42a)로 공급되어 해수로부터 냉열을 공급받아 적어도 일부 재액화된다.
적어도 일부 재액화된 휘발성 유기화합물은 기액분리기(43)로 공급되어 기상과 액상으로 분리되고 기상의 휘발성 유기화합물은 기상 유기화합물 소비처(53)로 공급되어 소비되고 액상의 휘발성 유기화합물은 유기화합물 저장탱크(20)로 공급되어 저장된다.
여기서 휘발성 유기화합물과 열교환된 해수는 다시 바다(Sea)로 배출될 수 있다.
이와 같이 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적 시 발생되는 다량의 휘발성 유기화합물은, 제1 유기화합물 압축기(41a) 및 제1 유기화합물 열교환기(42a)를 통해 대량 처리할 수 있어, 시스템의 안정성이 향상되는 효과가 있다.
도 2의 (b)에서 실선의 흐름을 살펴보면, 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적 후 이송 시 원유 저장탱크(10)에서는 소량의 휘발성 유기화합물이 발생한다. 이때, 원유 저장탱크(10)는 유기화합물 배출라인을 통해 휘발성 유기화합물을 제2 유기화합물 공급라인(L2)으로 공급한다.
제2 유기화합물 공급라인(L2)으로 공급된 휘발성 유기화합물은, 제2 유기화합물 압축기(41b)로 공급되어 압축된 후, 제2 유기화합물 열교환기(42b)로 공급되어 해수로부터 냉열을 공급받아 적어도 일부 재액화된다.
적어도 일부 재액화된 휘발성 유기화합물은 기액분리기(43)로 공급되어 기상과 액상으로 분리되고 기상의 휘발성 유기화합물은 기상 유기화합물 소비처(53)로 공급되어 소비되고 액상의 휘발성 유기화합물은 유기화합물 저장탱크(20)로 공급되어 저장된다.
이와 같이 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적 후 이송 시 발생되는 소량의 휘발성 유기화합물은, 대량의 처리능력을 가지는 제1 유기화합물 압축기(41a) 및 제1 유기화합물 열교환기(42a)가 아닌 소량의 처리능력을 가지는 제2 유기화합물 압축기(41b) 및 제2 유기화합물 열교환기(42b)를 통해 처리할 수 있어, 시스템의 소비 동력을 최적화할 수 있고 에너지 낭비를 줄일 수 있는 효과가 있다.
여기서 휘발성 유기화합물과 열교환된 액화가스 또는 증발가스는 연료 처리 장치(44)로 공급되어 처리된 후 추진엔진(51) 또는 발전엔진(52)의 연료로 사용되거나 유기화합물 저장탱크(20)로부터 공급되는 휘발성 유기화합물과 혼합되어 추진엔진(51) 또는 발전엔진(52)의 연료로 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템의 개념도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템(2)은, 앞선 제1 실시예와 대비할 때 연료 처리 장치(44)를 대신하여 재액화장치(45)가 구비될 수 있다.
이하에서는 본 실시예가 앞선 실시예 대비 달라지는 점 위주로 설명하도록 하며 설명을 생략한 부분은 앞선 내용으로 갈음한다. 이는 이하 다른 실시예에서도 마찬가지임을 알려둔다.
재액화장치(45)는, 질소, 액화가스, R134a, 프로판 등의 냉매를 통해 액화가스 또는 증발가스를 재액화할 수 있다. 여기서 액화가스는 가열되어 기화된 액화가스를 말한다.
재액화장치(45)는, 제2 유기화합물 열교환기(42b)를 통해 압축된 휘발성 유기화합물과 열교환하여 가열된 증발가스 또는 기화된 액화가스를 공급받아, 질소, 액화가스, R134a, 프로판 등의 냉매를 통해 재액화할 수 있다.
재액화장치(45)의 재액화 구성 및 작동은 이미 널리 알려진 바 상세한 설명은 생략하도록 한다.
상기 기술한 재액화장치(45)를 통해 본 발명의 제2 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템(2)의 각 구성의 유기적 결합에 따른 구동에 대해서 도 3의 (a) 및 (b)를 통해 하기 설명하도록 한다.
도 3의 (a)는 원유 저장탱크에 원유를 선적 시 본 발명의 제2 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템에서 휘발성 유기화합물의 흐름도이고, 도 3의 (b)는, 원유 저장탱크에 원유를 선적 후 이송 시 본 발명의 제2 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템에서 휘발성 유기화합물의 흐름도이다.
본 발명의 제2 실시예에서는, 도 3의 (a) 및 (b) 각각의 휘발성 유기화합물 흐름 즉, 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적 시 또는 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적 완료 후 이송 시의 휘발성 유기화합물의 흐름이 모두 앞선 제1 실시예와 동일하므로 이에 갈음하도록 한다.
다만 제2 유기화합물 열교환기(42b)를 통해 압축된 휘발성 유기화합물과 열교환하여 가열된 증발가스 또는 기화된 액화가스의 흐름은, 재액화장치(45)로 공급되어 소비됨에 그 차이가 있다.
이러한 차이로 인해 본 발명의 실시예에서는, 제2 유기화합물 열교환기(42b)를 통해 열교환된 액화가스 또는 증발가스를 재액화장치(45)를 통해 재액화할 수 있어 증발가스 또는 액화가스의 낭비를 방지하여 시스템 이용 효율을 최적화할 수 있는 효과가 있다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템의 개념도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템(2)은, 앞선 제1 실시예와 대비할 때 제1 및 제2 유기화합물 공급라인(L1,L2)의 배치가 상이하고 제2 유기화합물 열교환기(42b)의 구동 시기가 상이함에 따라 휘발성 유기화합물의 흐름이 상이하게 변경되므로 이를 위주로 설명하도록 한다.
여기서 새롭게 명명되는 제3 유기화합물 공급라인(L3)은, 앞선 실시예에서 제1 및 제2 유기화합물 공급라인(L1,L2)에 포함되었던 라인이나, 앞선 실시예에서와 제1 및 제2 유기화합물 공급라인(L1,L2)의 차별점을 쉽게 설명하기 위해 새롭게 명명된 것일 뿐임을 알려둔다.
제1 유기화합물 공급라인(L1)은, 제1 유기화합물 압축기(41a) 및 제1 유기화합물 열교환기(42a)를 구비하며 제2 유기화합물 열교환기(42b)와 연결될 수 있다.
제1 유기화합물 공급라인(L1)은, 원유 저장탱크(10)로부터 연결되는 유기화합물 배출라인과 연결될 수 있으며, 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적 시 유기화합물 배출라인을 통해 휘발성 유기화합물을 공급받아 대량의 휘발성 유기화합물이 유동할 수 있다.
제2 유기화합물 공급라인(L2)은, 제2 유기화합물 압축기(41b)를 구비하며 제2 유기화합물 열교환기(42b)와 연결된다.
제2 유기화합물 공급라인(L2)은, 원유 저장탱크(10)로부터 연결되는 유기화합물 배출라인과 연결될 수 있으며, 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적 완료 후 이송 시 유기화합물 배출라인을 통해 휘발성 유기화합물을 공급받아 소량의 휘발성 유기화합물이 유동할 수 있다.
제3 유기화합물 공급라인(L3)은, 제2 유기화합물 열교환기(42b)와 기액분리기(43)를 연결하며 제2 유기화합물 열교환기(42b)에서 열교환되어 적어도 일부 재액화된 휘발성 유기화합물을 기액분리기(43)로 공급할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에서 제2 유기화합물 열교환기(42b)는, 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적 시 또는 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적 완료 후 이송 시 모두 가동될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 제3 실시예에서는 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적 시 다량의 휘발성 유기화합물을 냉각하는데 추가로 제2 유기화합물 열교환기(42b)를 사용할 수 있게 되므로 냉각 매체의 충분한 공급이 가능해져 재액화의 신뢰성이 향상되고 제1 유기화합물 열교환기(42a)를 백업할 수 있는 장점이 있다.
물론, 처리 용량의 한계로 인해 제1 유기화합물 열교환기(42a)의 완전한 백업이 어려우나 제1 유기화합물 열교환기(42a)의 유지보수 또는 수리 기간 동안 백업은 충분히 가능하다.
상기 기술한 제1 내지 제3 유기화합물 공급라인(L1~L3)을 통해 본 발명의 제3 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템(2)의 각 구성의 유기적 결합에 따른 구동에 대해서 도 4의 (a) 및 (b)를 통해 하기 설명하도록 한다.
도 4의 (a)는 원유 저장탱크에 원유를 선적 시 본 발명의 제3 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템에서 휘발성 유기화합물의 흐름도이고, 도 4의 (b)는, 원유 저장탱크에 원유를 선적 후 이송 시 본 발명의 제3 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템에서 휘발성 유기화합물의 흐름도이다.
도 4의 (a)에서 실선의 흐름을 살펴보면, 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적 시 원유 저장탱크(10)에서는 다량의 휘발성 유기화합물이 발생한다. 이때, 원유 저장탱크(10)는 유기화합물 배출라인을 통해 휘발성 유기화합물을 제1 유기화합물 공급라인(L1)으로 공급한다.
제1 유기화합물 공급라인(L1)으로 공급된 휘발성 유기화합물은, 제1 유기화합물 압축기(41a)로 공급되어 압축된 후, 제1 유기화합물 열교환기(42a)로 공급되어 해수로부터 냉열을 공급받아 적어도 일부 재액화된다.
적어도 일부 재액화된 휘발성 유기화합물은 추가로 제2 유기화합물 열교환기(42b)로 공급되어 추가 냉각될 수 있고 이를 통해 완전한 재액화가 이루어질 수 있다.
제2 유기화합물 열교환기(42b)에서 재액화된 휘발성 유기화합물은 제3 유기화합물 공급라인(L3)을 통해 기액분리기(43)로 공급되어 기상과 액상으로 분리되고 기상의 휘발성 유기화합물은 기상 유기화합물 소비처(53)로 공급되어 소비되고 액상의 휘발성 유기화합물은 유기화합물 저장탱크(20)로 공급되어 저장된다.
여기서 휘발성 유기화합물과 열교환된 해수는 다시 바다(Sea)로 배출될 수 있다.
이와 같이 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적 시 발생되는 다량의 휘발성 유기화합물은, 제1 유기화합물 압축기(41a) 및 제1 유기화합물 열교환기(42a)를 통해 대량 처리할 수 있어, 시스템의 안정성이 향상되는 효과가 있으며, 추가로 제2 유기화합물 열교환기(42b)를 통해 냉각시킬 수 있어 휘발성 유기화합물의 재액화 성능을 극대화할 수 있는 효과 및 재액화 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 4의 (b)에서 실선의 흐름을 살펴보면, 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적 후 이송 시 원유 저장탱크(10)에서는 소량의 휘발성 유기화합물이 발생한다. 이때, 원유 저장탱크(10)는 유기화합물 배출라인을 통해 휘발성 유기화합물을 제2 유기화합물 공급라인(L2)으로 공급한다.
제2 유기화합물 공급라인(L2)으로 공급된 휘발성 유기화합물은, 제2 유기화합물 압축기(41b)로 공급되어 압축된 후, 제2 유기화합물 열교환기(42b)로 공급되어 해수로부터 냉열을 공급받아 적어도 일부 재액화된다.
적어도 일부 재액화된 휘발성 유기화합물은 제3 유기화합물 공급라인(L3)을 통해 기액분리기(43)로 공급되어 기상과 액상으로 분리되고 기상의 휘발성 유기화합물은 기상 유기화합물 소비처(53)로 공급되어 소비되고 액상의 휘발성 유기화합물은 유기화합물 저장탱크(20)로 공급되어 저장된다.
이와 같이 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적 후 이송 시 발생되는 소량의 휘발성 유기화합물은, 소량의 처리능력을 가지는 제2 유기화합물 압축기(41b) 및 제2 유기화합물 열교환기(42b)를 통해 처리할 수 있어, 시스템의 소비 동력을 최적화할 수 있고 에너지 낭비를 줄일 수 있는 효과가 있다.
여기서 휘발성 유기화합물과 열교환된 액화가스 또는 증발가스는 연료 처리 장치(44)로 공급되어 처리된 후 추진엔진(51) 또는 발전엔진(52)의 연료로 사용되거나 유기화합물 저장탱크(20)로부터 공급되는 휘발성 유기화합물과 혼합되어 추진엔진(51) 또는 발전엔진(52)의 연료로 사용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템의 개념도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템(2)은, 앞선 제3 실시예와 대비할 때 연료 처리 장치(44)를 대신하여 재액화장치(45)가 구비될 수 있다.
다만, 이러한 차이는 앞선 제2 실시예에서 제1 실시예와의 차이점과 동일하므로 본 실시예의 구성 및 그에 의한 효과는 제2 실시예를 통해 충분히 이해 가능하므로 본 실시예에 대한 기술을 생략하도록 한다.
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템의 개념도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템(2)은, 앞선 제3 및 제4 실시예와 대비할 때 기액분리기(제1 기액분리기(43a))가 추가 구축되는 것이 상이하므로 이를 위주로 설명하도록 한다.
제1 유기화합물 공급라인(L1)은, 제1 유기화합물 압축기(41a), 제1 유기화합물 열교환기(42a) 및 제1 기액분리기(43a)를 구비하며 제2 유기화합물 열교환기(42b)와 연결될 수 있다.
제1 유기화합물 공급라인(L1)은, 원유 저장탱크(10)로부터 연결되는 유기화합물 배출라인과 연결될 수 있으며, 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적 시 유기화합물 배출라인을 통해 휘발성 유기화합물을 공급받아 대량의 휘발성 유기화합물이 유동할 수 있다.
제1 기액분리기(43a)는, 제1 유기화합물 공급라인(L1) 상에 구축되어 적어도 일부 재액화된 휘발성 유기화합물을 임시 저장할 수 있으며, 또한 적어도 일부 재액화된 휘발성 유기화합물을 기상과 액상으로 분리할 수 있고, 기상의 휘발성 유기화합물은 다시 제2 유기화합물 열교환기(42b)로 공급할 수 있으며, 액상의 휘발성 유기화합물은 유기화합물 저장탱크(20)로 공급할 수 있다.
제1 기액분리기(43a)는, 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적 시 사용되며, 상기 기술한 바와 같이 대량의 휘발성 유기화합물을 임시 저장할 수 있어, 유량 버퍼의 역할을 수행할 수 있다.
제2 기액분리기(43b)는 앞선 실시예에서 기술한 기액분리기(43)와 동일하므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
이와 같이 본 발명의 제5 실시예에서는 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적 시 다량의 휘발성 유기화합물을 재액화 처리하는데 추가로 제1 기액분리기(43a)를 구축함으로써, 대량의 휘발성 유기화합물을 처리하는데 필요한 유량 버퍼의 역할을 수행할 수 있어 휘발성 유기화합물의 처리의 신뢰성이 향상되는 장점이 있다.
상기 기술한 구성을 통해 본 발명의 제5 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템(2)의 각 구성의 유기적 결합에 따른 구동에 대해서 도 6의 (a) 및 (b)를 통해 하기 설명하도록 한다.
도 6의 (a)는 원유 저장탱크에 원유를 선적 시 본 발명의 제5 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템에서 휘발성 유기화합물의 흐름도이고, 도 6의 (b)는, 원유 저장탱크에 원유를 선적 후 이송 시 본 발명의 제5 실시예에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템에서 휘발성 유기화합물의 흐름도이다.
도 6의 (a)에서 실선의 흐름을 살펴보면, 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적 시 원유 저장탱크(10)에서는 다량의 휘발성 유기화합물이 발생한다. 이때, 원유 저장탱크(10)는 유기화합물 배출라인을 통해 휘발성 유기화합물을 제1 유기화합물 공급라인(L1)으로 공급한다.
제1 유기화합물 공급라인(L1)으로 공급된 휘발성 유기화합물은, 제1 유기화합물 압축기(41a)로 공급되어 압축된 후, 제1 유기화합물 열교환기(42a)로 공급되어 해수로부터 냉열을 공급받아 적어도 일부 재액화된다.
적어도 일부 재액화된 휘발성 유기화합물은 제1 기액분리기(43a)에 공급되어 임시저장될 수 있으며, 이때 기상과 액상으로 분리될 수 있다.
제1 기액분리기(43a)에서 분리된 액상은 유기화합물 저장탱크(20)로 공급되고 분리된 기상은 제2 유기화합물 열교환기(42b)로 공급되어 추가 냉각되어 재액화될 수 있다.
제2 유기화합물 열교환기(42b)에서 재액화된 휘발성 유기화합물은 제3 유기화합물 공급라인(L3)을 통해 제2 기액분리기(43b)로 공급되어 기상과 액상으로 재차 분리되고 기상의 휘발성 유기화합물은 기상 유기화합물 소비처(53)로 공급되어 소비되고 액상의 휘발성 유기화합물은 유기화합물 저장탱크(20)로 공급되어 저장된다.
여기서 휘발성 유기화합물과 열교환된 해수는 다시 바다(Sea)로 배출될 수 있으며, 휘발성 유기화합물과 열교환된 액화가스 또는 증발가스는 연료 처리 장치(44)로 공급되어 추진엔진(51) 또는 발전엔진(52)의 연료로 사용될 수 있다.
이와 같이 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적 시 발생되는 다량의 휘발성 유기화합물은, 제1 유기화합물 압축기(41a) 및 제1 유기화합물 열교환기(42a)를 통해 대량 처리할 수 있고 그와 동시에 제1 기액분리기(43a)를 통해 일정 유량을 임시 저장할 수 있어 각 구동 장치들의 과부하를 방지할 수 있는 효과가 있으며, 시스템의 안정성이 향상되는 효과 또한 발생하고, 추가로 제2 유기화합물 열교환기(42b)를 통해 냉각시킬 수 있어 휘발성 유기화합물의 재액화 성능을 극대화할 수 있는 효과 및 재액화 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 4의 (b)에서 실선의 흐름을 살펴보면, 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적 후 이송 시 원유 저장탱크(10)에서는 소량의 휘발성 유기화합물이 발생한다. 이때, 원유 저장탱크(10)는 유기화합물 배출라인을 통해 휘발성 유기화합물을 제2 유기화합물 공급라인(L2)으로 공급한다.
제2 유기화합물 공급라인(L2)으로 공급된 휘발성 유기화합물은, 제2 유기화합물 압축기(41b)로 공급되어 압축된 후, 제2 유기화합물 열교환기(42b)로 공급되어 해수로부터 냉열을 공급받아 적어도 일부 재액화된다.
적어도 일부 재액화된 휘발성 유기화합물은 제3 유기화합물 공급라인(L3)을 통해 제2 기액분리기(43b)로 공급되어 기상과 액상으로 분리되고 기상의 휘발성 유기화합물은 기상 유기화합물 소비처(53)로 공급되어 소비되고 액상의 휘발성 유기화합물은 유기화합물 저장탱크(20)로 공급되어 저장된다.
이와 같이 원유 저장탱크(10)에 원유를 선적 후 이송 시 발생되는 소량의 휘발성 유기화합물은, 소량의 처리능력을 가지는 제2 유기화합물 압축기(41b) 및 제2 유기화합물 열교환기(42b)만을 통해 처리할 수 있어, 시스템의 소비 동력을 최적화할 수 있고 에너지 낭비를 줄일 수 있는 효과가 있다.
여기서 휘발성 유기화합물과 열교환된 액화가스 또는 증발가스는 연료 처리 장치(44)로 공급되어 처리된 후 추진엔진(51) 또는 발전엔진(52)의 연료로 사용되거나 유기화합물 저장탱크(20)로부터 공급되는 휘발성 유기화합물과 혼합되어 추진엔진(51) 또는 발전엔진(52)의 연료로 사용될 수 있다.
상기 기술한 바와 같이 본 발명에 따른 휘발성 유기화합물 처리 시스템(2) 및 선박(1)은, 휘발성 유기화합물의 발생 시기에 따라 처리하는 구성을 변경하도록 수행함으로써 휘발성 유기화합물의 처리 효율 및 에너지 소비효율이 극대화되는 효과가 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1: 선박 2: 휘발성 유기화합물 처리 시스템
10: 원유 저장탱크 20: 유기화합물 저장탱크
30: 액화가스 저장탱크 40: 유기화합물 처리 장치
41a: 제1 유기화합물 압축기 41b: 제2 유기화합물 압축기
42a: 제1 유기화합물 열교환기 42b: 제2 유기화합물 열교환기
43: 기액분리기 43a: 제1 기액분리기
43b: 제2 기액분리기 44: 연료 처리 장치
45: 재액화 장치 50: 수요처
51: 추진 엔진 52: 발전 엔진
53: 기상 유기화합물 소비처 60: 해수 펌프
L1: 제1 유기화합물 공급라인 L2: 제2 유기화합물 공급라인
L3: 제3 유기화합물 공급라인

Claims (11)

  1. 선박에 마련된 원유 저장탱크로부터 발생하는 휘발성 유기화합물을 압축하고, 제1 유기화합물 압축기 및 제2 유기화합물 압축기를 포함하는 유기화합물 압축기;
    상기 유기화합물 압축기에서 압축된 상기 휘발성 유기화합물을 냉각시키며, 상기 제1 유기화합물 압축기의 하류에 마련되는 제1 유기화합물 열교환기와, 상기 제2 유기화합물 압축기의 하류에 마련되는 제2 유기화합물 열교환기; 및
    상기 원유 저장탱크에 원유를 선적하는지 여부 또는 선적 후 이송하는지 여부에 따라 상기 제1 유기화합물 압축기 및 제2 유기화합물 압축기와 상기 제1 유기화합물 열교환기 및 제2 유기화합물 열교환기를 가동하거나 또는 가동중단시키는 제어부를 포함하고,
    상기 제1 유기화합물 열교환기는,
    해수를 통하여 상기 휘발성 유기화합물을 냉각시키고,
    상기 제2 유기화합물 열교환기는,
    액화가스 저장탱크에 저장된 액화가스 또는 증발가스를 통하여 상기 휘발성 유기화합물을 냉각시키며,
    상기 제2 유기화합물 압축기는 상기 제1 유기화합물 압축기보다 처리 용량이 작으며,
    상기 제어부는,
    상기 원유 저장탱크에 원유를 선적시, 상기 제1 유기화합물 압축기를 통해서 상기 휘발성 유기화합물을 압축한 후 상기 제1 유기화합물 열교환기로 상기 해수와 열교환시켜 냉각시키고, 추가로 상기 제2 유기화합물 열교환기로 상기 액화가스 또는 상기 증발가스와 열교환시켜 냉각시킴으로써 적어도 일부 재액화시키도록 제어하고,
    상기 원유 저장탱크에 원유를 선적 후 이송시, 상기 제2 유기화합물 압축기를 통해서 상기 휘발성 유기화합물을 압축한 후 상기 제2 유기화합물 열교환기로 상기 액화가스 또는 상기 증발가스와 열교환시켜 냉각함으로써, 적어도 일부 재액화시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 처리 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 유기화합물 열교환기로부터 냉각되어 적어도 일부 재액화된 휘발성 유기화합물을 공급받아 기상과 액상으로 분리하는 기액분리기;
    상기 기액분리기로부터 분리된 액상을 공급받아 저장하는 유기화합물 저장탱크;
    상기 제1 유기화합물 압축기 및 상기 제1 유기화합물 열교환기를 구비하며 상기 제2 유기화합물 열교환기와 연결되는 제1 유기화합물 공급라인;
    상기 제2 유기화합물 압축기를 구비하며 상기 제2 유기화합물 열교환기와 연결되는 제2 유기화합물 공급라인; 및
    상기 제2 유기화합물 열교환기와 상기 기액분리기를 연결하는 제3 유기화합물 공급라인을 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 원유 저장탱크에 원유를 선적 시, 상기 원유 저장탱크에서 발생된 휘발성 유기화합물을 상기 제1 유기화합물 공급라인 및 제3 유기화합물 공급라인을 통해 공급하도록 제어하여, 상기 제1 유기화합물 압축기, 상기 제1 유기화합물 열교환기 및 상기 제2 유기화합물 열교환기를 통해 상기 휘발성 유기화합물이 적어도 일부 재액화된 후 상기 기액분리기로 공급되도록 제어하고,
    상기 원유 저장탱크에 원유를 선적 후 이송 시, 상기 원유 저장탱크에서 발생된 휘발성 유기화합물을 상기 제2 유기화합물 공급라인 및 상기 제3 유기화합물 공급라인을 통해 공급하도록 제어하여, 상기 제2 유기화합물 압축기 및 상기 제2 유기화합물 열교환기를 통해 상기 휘발성 유기화합물이 적어도 일부 재액화된 후 상기 기액분리기로 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 처리 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기액분리기에서 분리된 기상을 소비하는 기상 유기화합물 소비처;
    상기 선박에 필요한 추진동력을 발생시키는 추진엔진;
    상기 선박에 필요한 전력을 발생시키는 발전엔진;
    상기 유기화합물 저장탱크에 저장된 휘발성 유기화합물, 상기 액화가스 또는 상기 증발가스를 상기 발전엔진 또는 상기 추진엔진이 사용할 수 있는 연료로 처리하는 연료 처리 장치; 및
    상기 액화가스 또는 상기 증발가스를 재액화하는 재액화장치를 더 포함하고,
    상기 기액분리기에서 분리된 기상은,
    상기 기상 유기화합물 소비처로 공급되어 소비되고,
    상기 유기화합물 저장탱크에 저장된 휘발성 유기화합물은,
    상기 연료 처리 장치로 공급되어 처리된 후 상기 추진엔진 또는 상기 발전엔진에서 소비되고,
    상기 제2 유기화합물 열교환기에서 열교환된 액화가스 또는 증발가스는,
    상기 연료 처리 장치로 공급되어 처리된 후 상기 추진엔진 또는 상기 발전엔진에서 소비되거나, 상기 재액화장치로 공급되어 재액화되는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 처리 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 유기화합물 열교환기와 열교환하여 적어도 일부 재액화된 휘발성 유기화합물을 기상과 액상으로 분리하는 제1 기액분리기를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 원유 저장탱크에 원유를 선적 시, 상기 제1 유기화합물 압축기를 통해서 상기 휘발성 유기화합물을 압축한 후 상기 제1 유기화합물 열교환기로 상기 해수와 열교환시켜 냉각시키고 상기 제1 기액분리기에서 분리된 기상을 추가로 상기 제2 유기화합물 열교환기로 상기 액화가스 또는 상기 증발가스와 열교환시켜 냉각시킴으로써 적어도 일부 재액화시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 처리 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2 유기화합물 열교환기로부터 냉각되어 적어도 일부 재액화된 휘발성 유기화합물을 공급받아 기상과 액상으로 분리하는 제2 기액분리기;
    상기 제1 및 제2 기액분리기로부터 분리된 액상을 공급받아 저장하는 유기화합물 저장탱크;
    상기 제1 유기화합물 압축기, 상기 제1 유기화합물 열교환기 및 상기 제1 기액분리기를 구비하며 상기 제2 유기화합물 열교환기와 연결되는 제1 유기화합물 공급라인;
    상기 제2 유기화합물 압축기를 구비하며 상기 제2 유기화합물 열교환기와 연결되는 제2 유기화합물 공급라인; 및
    상기 제2 유기화합물 열교환기와 상기 제2 기액분리기를 연결하는 제3 유기화합물 공급라인을 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 원유 저장탱크에 원유를 선적 시, 상기 원유 저장탱크에서 발생된 휘발성 유기화합물을 상기 제1 유기화합물 공급라인 및 제3 유기화합물 공급라인을 통해 공급하도록 제어하여, 상기 제1 유기화합물 압축기, 상기 제1 유기화합물 열교환기, 제1 기액분리기 및 상기 제2 유기화합물 열교환기를 통해 상기 휘발성 유기화합물이 적어도 일부 재액화된 후 상기 제2 기액분리기로 공급되도록 제어하고,
    상기 원유 저장탱크에 원유를 선적 후 이송 시, 상기 원유 저장탱크에서 발생된 휘발성 유기화합물을 상기 제2 유기화합물 공급라인 및 상기 제3 유기화합물 공급라인을 통해 공급하도록 제어하여, 상기 제2 유기화합물 압축기 및 상기 제2 유기화합물 열교환기를 통해 상기 휘발성 유기화합물이 적어도 일부 재액화된 후 상기 제2 기액분리기로 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물 처리 시스템.
  11. 제 1 항 및 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 상기 휘발성 유기화합물 처리 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박.
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