KR102528531B1 - 휘발성유기화합물 회수장치 - Google Patents

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Abstract

휘발성유기화합물 회수장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 휘발성유기화합물 회수장치는 원유 및 원유에 의해 발생하는 휘발성유기화합물을 저장하는 제1저장탱크; 제1저장탱크로부터 배출된 휘발성유기화합물로부터 불순물을 제거하는 불순물제거부; 불순물이 제거된 휘발성유기화합물을 압축 및 응축시키는 압축 및 응축 유닛; 압축 및 응축 유닛을 거친 유체를 기액 분리시키는 제1기액분리기; 제1기액분리기에 의해 분리된 기체성분으로부터 수분을 제거하는 수분제거기; 수분이 제거된 기체성분을 압축시키는 제2압축기; 제2압축기에 의해 압축된 기체성분을 열매체와 열교환하여 냉각시키는 열교환기; 열교환기를 거친 유체를 기액 분리시키는 제2기액분리기; 제2기액분리기에 의해 분리된 기체성분을 감압시키는 후단팽창기; 감압된 기체성분을 열매체로 열교환기에 공급하는 기체성분공급라인; 및 제1기액분리기에 의해 분리된 액체성분 및 제2기액분리기에 의해 분리된 액체성분을 공급받아 저장하는 제2저장탱크;를 포함한다.

Description

휘발성유기화합물 회수장치{APPARATUS FOR REDUCING VOLATILE ORGANIC COMPOUND}
본 발명은 휘발성유기화합물 회수장치에 관한 것이다.
원유(Oil) 운반선은 생산지에서 채굴한 원유를 저장탱크에 저장하여 소비처로 수송한다. 이때 원유를 저장탱크 내에 선적하거나, 운항하는 도중에 원유로부터 상당량의 휘발성유기화합물(VOC, Volatile Organic Compound)이 발생하며, 이는 저장탱크의 압력 상승 및 이로 인한 사고위험을 초래할 수 있다.
휘발성유기화합물은 인체에 유해한 다양한 유기화합물을 포함하고 있으며, 대기 중으로 배출될 경우 대기오염의 원인이 될 수 있다.
이에 휘발성유기화합물의 대기 배출을 감소시키기 위한 다양한 기술이 개발 중에 있다. 예컨대, 개질반응기를 이용하여 수증기(Stream)와 휘발성유기화합물을 반응시켜 메탄을 생성하고 이를 선박의 연료로 사용하였다.
그러나, 개질반응기는 환경에 민감하여 유지보수를 자주 수행해 주어야 한다. 관련 기술로서 한국공개특허 제10-2015-0045133호(2015.04.28. 공개)를 참조하기 바란다.
한국공개특허 제10-2015-0045133호(2015.04.28. 공개)
본 발명의 실시 예는 휘발성유기화합물을 효과적으로 회수할 수 있는 휘발성유기화합물 회수장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 원유 및 상기 원유에 의해 발생하는 휘발성유기화합물을 저장하는 제1저장탱크; 상기 제1저장탱크로부터 배출된 상기 휘발성유기화합물로부터 불순물을 제거하는 불순물제거부; 상기 불순물이 제거된 휘발성유기화합물을 압축 및 응축시키는 압축 및 응축 유닛; 상기 압축 및 응축 유닛을 거친 유체를 기액 분리시키는 제1기액분리기; 상기 제1기액분리기에 의해 분리된 기체성분으로부터 수분을 제거하는 수분제거기; 상기 수분이 제거된 기체성분을 압축시키는 제2압축기; 상기 제2압축기에 의해 압축된 기체성분을 열매체와 열교환하여 냉각시키는 열교환기; 상기 열교환기를 거친 유체를 기액 분리시키는 제2기액분리기; 상기 제2기액분리기에 의해 분리된 기체성분을 감압시키는 후단팽창기; 상기 감압된 기체성분을 상기 열매체로 상기 열교환기에 공급하는 기체성분공급라인; 및 상기 제1기액분리기에 의해 분리된 액체성분 및 상기 제2기액분리기에 의해 분리된 액체성분을 공급받아 저장하는 제2저장탱크;를 포함하는 휘발성유기화합물 회수장치가 제공될 수 있다.
상기 열교환기와 상기 제2기액분리기 사이에 배치되며, 상기 냉각된 기체성분을 팽창시켜 상기 제2기액분리기로 보내는 전단팽창기를 더 포함할 수 있다.
상기 제2기액분리기, 상기 열교환기 및 상기 제2저장탱크를 연결하고, 상기 제2기액분리기에 의해 분리된 액체성분이 상기 열매체로 상기 열교환기에 공급된 후 상기 제2저장탱크에 저장되도록 하는 액체성분공급라인을 더 포함할 수 있다.
상기 기체성분공급라인의 상기 열교환기 후단에 마련되어 상기 열교환기를 거친 유체의 유량 및 온도를 측정하는 제1센서와, 상기 액체성분공급라인의 상기 열교환기 후단에 마련되어 상기 열교환기를 거친 유체의 유량 및 온도를 측정하는 제2센서와, 상기 제1센서 및 상기 제2센서의 측정된 값을 기초로 상기 제2압축기를 제어하여 최적의 조건으로 유입된 유체에 대한 압축이 이루어져 상기 액체성분공급라인를 통해 상기 제2저장탱크에 저장되는 상기 제2기액분리기에 의해 분리된 액체성분의 양이 최대화 되도록 하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 열교환기는 상기 제2압축기에 의해 압축된 기체성분과 상기 후단팽창기에 의해 감압된 기체성분 간 열교환을 수행하는 제1열교환기와, 상기 제2압축기에 의해 압축된 기체성분과 상기 제2기액분리기에 의해 분리된 액체성분 간 열교환을 수행하는 제2열교환기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 휘발성유기화합물 회수장치는 휘발성유기화합물을 효과적으로 회수할 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 휘발성유기화합물 회수장치를 도시한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 휘발성유기화합물 회수장치를 도시한다.
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 휘발성유기화합물 회수장치(100)는 휘발성유기화합물 회수장치(100)는 원유 및 원유에 의해 발생하는 휘발성유기화합물을 저장하는 제1저장탱크(110)와, 제1저장탱크(110)로부터 배출된 휘발성유기화합물로부터 불순물을 제거하는 불순물제거부(120)와, 불순물제거부(120)에 의해 불순물이 제거된 휘발성유기화합물을 압축 및 응축시키는 압축 및 응축 유닛(130)과, 압축 및 응축 유닛(130)을 거친 유체를 기액 분리시키는 제1기액분리기(140)와, 제1기액분리기(140)에 의해 분리된 기체성분으로부터 수분을 제거하는 수분제거기(150)와, 수분제거기(150)에 의해 수분이 제거된 기체성분을 압축시키는 제2압축기(160)와, 제2압축기(160)에 의해 압축된 기체성분을 열매체와 열교환하여 냉각시키는 열교환기(170)와, 열교환기(170)를 거친 유체를 기액 분리시키는 제2기액분리기(180)와, 제2기액분리기(180)에 의해 분리된 기체성분을 감압시키는 후단팽창기(185)와, 후단팽창기(185)에 의해 감압된 기체성분을 열매체로 열교환기(170)에 공급하는 기체성분공급라인(L11)과, 제1기액분리기(140)에 의해 분리된 액체성분 및 제2기액분리기(180)에 의해 분리된 액체성분을 공급받아 저장하는 제2저장탱크(190)를 포함한다.
또, 휘발성유기화합물 회수장치(100)는 열교환기(170)와 제2기액분리기(180) 사이에 배치되며, 상술한 냉각된 기체성분을 팽창시켜 제2기액분리기(180)로 보내는 전단팽창기(183)를 포함할 수 있다.
또, 휘발성유기화합물 회수장치(100)는 제2기액분리기(180)에 의해 분리된 액체성분을 열매체로 열교환기(170)에 공급하는 액체성분공급라인(L12)을 포함할 수 있다.
이하, 각 구성요소에 대해서 구체적으로 설명한다.
제1저장탱크(110)는 원유 및 원유에 의해 발생하는 휘발성유기화합물(VOC)을 저장하며, 휘발성유기화합물은 메인공급라인(L1)을 통해 불순물제거부(120)로 공급된다.
메인공급라인(L1)은 제1저장탱크(110), 불순물제거부(120), 압축 및 응축 유닛(130), 제1기액분리기(140), 수분제거기(150), 제2압축기(160), 열교환기(170), 전단팽창기(183) 및 제2기액분리기(180)를 연결할 수 있다.
불순물제거부(120)는 제1저장탱크(110)로부터 배출된 휘발성유기화합물로부터 불순물을 제거하며, Fresh water injection, Vane pack, Demister pad 등을 통해서 액적, 수트(soot) 등의 불순물을 제거할 수 있다.
불순물제거부(120)에 의해 불순물이 제거된 휘발성유기화합물은 압축 및 응축 유닛(130)을 거쳐 압축 및 응축되고, 제1기액분리기(140)로 유입된다.
제1기액분리기(140)는 압축 및 응축 유닛(130)을 거친 유체를 기액 분리시키고, 이 중 기체성분은 수분제거기(150)에 의해 수분이 제거되고, 액체성분은 분기라인(L2)을 통해 제2저장탱크(190)에 저장된다.
제2압축기(160)는 수분제거기(150)에 의해 수분이 제거된 기체성분을 압축시켜 열교환기(170)로 공급한다.
열교환기(170)는 제2압축기(160)에 의해 압축된 기체성분을 열매체와 열교환하여 냉각시키고, 전단팽창기(183)를 거쳐 제2기액분리기(180)로 공급한다.
이때, 전단팽창기(183)는 다른 실시 예에서는 생략 가능하다.
열교환기(170)를 거친 유체는 제2기액분리기(180)에 의해 기액 분리되고, 제2기액분리기(180)에 의해 분리된 기체성분은 기체성분공급라인(L11)을 통해 후단팽창기(185)로 공급되어 감압된다. 이후, 상술한 열교환기(170)의 열매체로 공급된 후, 수요처(12)로 공급된다.
이때, 기체성분공급라인(L11)의 열교환기(170) 후단에는 열교환기(170)를 거친 상술한 제2기액분리기(180)에 의해 분리된 기체성분의 유량 및 온도를 측정하는 제1센서(S1)가 마련될 수 있다.
또, 제2기액분리기(180)에 의해 분리된 액체성분은 액체성분공급라인(L12)을 통해 열교환기(170)에 공급되어 마찬가지로 상술한 제2압축기(160)에 의해 압축된 기체성분과 열교환하는 열매체로 사용될 수 있다. 그러나, 다른 예에서는 열교환기(170)를 거치지 않고 액체성분공급라인(L12)을 통해 제2저장탱크(190)에 바로 저장될 수도 있다.
액체성분공급라인(L12)의 열교환기(170) 후단에는 열교환기(170)를 거친 상술한 제2기액분리기(180)에 의해 분리된 액체성분의 유량 및 온도를 측정하는 제2센서(S2)가 마련될 수 있다.
제1센서(S1) 및 제2센서(S2)에 의해 측정된 값은 제어부(165)로 전달되고, 제어부(165)는 최적의 압력 조건에 의해 상술한 제2압축기(160)를 통한 유체의 압축이 이루어져, 휘발성유기화합물에 대한 회수가 효과적으로 수행되도록 할 수 있다.
즉, 제2기액분리기(180)를 통해 기액 분리가 이루어지기 이전에 제2압축기(160)를 통해 최적의 압력 조건에서 압축이 수행되도록 하고, 열교환기(170)를 통해 상술한 열매체와 열교환에 의해 최적의 냉각이 이루어지도록 함으로써, 제2기액분리기(180)를 통해 분리된 액체성분(휘발성유기화합물)의 양을 최대화시켜 제2저장탱크(190)에 저장할 수 있다.
제2저장탱크(190)에 저장된 휘발성유기화합물은 엔진연료로 사용되거나 하역 후 다양한 수요처에서 사용 가능하다.
도 2를 참조하면, 상술한 열교환기(170)는 제2압축기(160)에 의해 압축된 기체성분과 후단팽창기(185)에 의해 감압된 기체성분 간 열교환을 수행하는 제1열교환기(170)와, 제2압축기(160)에 의해 압축된 기체성분과 제2기액분리기(180)에 의해 분리된 액체성분 간 열교환을 수행하는 제2열교환기(170)를 포함한다.
이와 같이, 열교환기를 제1열교환기(170)와 제2열교환기(170)로 나누어 각각의 제1열교환기(170)와 제2열교환기(170)로 공급되는 유량, 온도 조건 등을 최적으로 조절하면서 열교환 효율을 향상시킬 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.
110: 제1저장탱크 120: 불순물제거부
130: 압축 및 응축 유닛 140: 제1기액분리기
150: 수분제거기 160: 제2압축기
165: 제어부 170: 열교환기
180: 제2기액분리기 183: 전단팽창기
185: 후단팽창기 190: 제2저장탱크
L11: 기체성분공급라인 L12: 액체성분공급라인
S1: 제1센서 S2: 제2센서

Claims (5)

  1. 원유 및 상기 원유에 의해 발생하는 휘발성유기화합물을 저장하는 제1저장탱크;
    상기 제1저장탱크로부터 배출된 상기 휘발성유기화합물로부터 불순물을 제거하는 불순물제거부;
    상기 불순물이 제거된 휘발성유기화합물을 압축 및 응축시키는 압축 및 응축 유닛;
    상기 압축 및 응축 유닛을 거친 유체를 기액 분리시키는 제1기액분리기;
    상기 제1기액분리기에 의해 분리된 기체성분으로부터 수분을 제거하는 수분제거기;
    상기 수분이 제거된 기체성분을 압축시키는 제2압축기;
    상기 제2압축기에 의해 압축된 기체성분을 열매체와 열교환하여 냉각시키는 열교환기;
    상기 열교환기를 거친 유체를 기액 분리시키는 제2기액분리기;
    상기 제2기액분리기에 의해 분리된 기체성분을 감압시키는 후단팽창기;
    상기 감압된 기체성분을 상기 열매체로 상기 열교환기에 공급하는 기체성분공급라인;
    상기 제1기액분리기에 의해 분리된 액체성분 및 상기 제2기액분리기에 의해 분리된 액체성분을 공급받아 저장하는 제2저장탱크;
    상기 제2기액분리기, 상기 열교환기 및 상기 제2저장탱크를 연결하고, 상기 제2기액분리기에 의해 분리된 액체성분이 상기 열매체로 상기 열교환기에 공급된 후 상기 제2저장탱크에 저장되도록 하는 액체성분공급라인;
    상기 기체성분공급라인의 상기 열교환기 후단에 마련되어 상기 열교환기를 거친 유체의 유량 및 온도를 측정하는 제1센서;
    상기 액체성분공급라인의 상기 열교환기 후단에 마련되어 상기 열교환기를 거친 유체의 유량 및 온도를 측정하는 제2센서; 및
    상기 제1센서 및 상기 제2센서의 측정된 값을 기초로 유입된 유체에 대한 압축이 이루어지도록 상기 제2압축기를 제어하여, 상기 액체성분공급라인를 통해 상기 제2저장탱크에 저장되는 상기 제2기액분리기에 의해 분리된 액체성분의 양이 최대가 되도록 하는 압력 조건에서 압축이 수행되도록 하는 제어부;를 포함하는 휘발성유기화합물 회수장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기와 상기 제2기액분리기 사이에 배치되며, 상기 냉각된 기체성분을 팽창시켜 상기 제2기액분리기로 보내는 전단팽창기를 더 포함하는 휘발성유기화합물 회수장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기는
    상기 제2압축기에 의해 압축된 기체성분과 상기 후단팽창기에 의해 감압된 기체성분 간 열교환을 수행하는 제1열교환기와,
    상기 제2압축기에 의해 압축된 기체성분과 상기 제2기액분리기에 의해 분리된 액체성분 간 열교환을 수행하는 제2열교환기를 포함하는 휘발성유기화합물 회수장치.
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