KR20110111530A - 가스 혼합물로부터 오일을 분리시키기 위한 플랜트 및 방법 - Google Patents

가스 혼합물로부터 오일을 분리시키기 위한 플랜트 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분리된 가스를 얻기 위해 화석 가스 혼합물로부터 입자 및/또는 미스트 형태의 오일을 분리시키기 위한 플랜트 및 방법에 관한 것이다. 플랜트는 분리 공간이 형성되어 있는 고정식 케이싱을 가진 원심 분리기를 포함한다. 케이싱은 분리 공간 내에서 적어도 10bar의 압력을 허용한다. 원심 분리기는 가스 혼합물을 위한 입구(14)와, 분리된 가스를 위한 가스 출구(18)와, 분리된 오일을 방출하기 위한 오일 출구(38)를 포함하고 있다. 가스 혼합물을 분리하기 위한 분리 부재(32)는 복수 개의 분리 디스크를 포함하고, 분리 공간 내에 제공된다. 구동 모터(30)가 스핀들(31)을 거쳐 분리 부재에 연결되고, 분리 부재를 회전축(x)을 중심으로 회전시킨다.

Description

가스 혼합물로부터 오일을 분리시키기 위한 플랜트 및 방법{A PLANT FOR SEPARATING OIL FROM A GAS MIXTURE, AND A METHOD FOR SEPARATING OIL FROM A GAS MIXTURE}
본 발명은 천연 가스의 정제에 관한 것으로, 특히 천연 가스로부터 오일을 분리시키는 것에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 가스 흐름이 관통할 수 있는 분리 공간을 형성하는 고정식 케이싱을 포함하는 원심 분리기에 의해 화석 가스 혼합물로부터 입자 형태, 바람직하게는 액체 입자 형태 및/또는 미스트(mist) 형태로 오일을 분리시키는 것에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 플랜트에 관한 것이다(US-A-4,687,585 참조). 또한 본 발명은 화석 가스 혼합물로부터 입자 및/또는 미스트 가스 형태로 오일을 분리시키기 위한 방법에 관한 것이다.
예를 들어, 가스 도관을 통해 전달하기 위한 천연 가스를 생산할 때에, 천연 가스는 공급원으로부터 매우 고압으로 수용된다. 천연 가스는 오일, 물, 중탄화수소(heavier hydrocarbon) 등과 같은 더 많은 또는 더 적은 양의 바람직하지 않은 물질을 액체 입자 형태로 포함하고 있다. 예를 들어 파이프 라인을 통해 천연 가스를 전달하기 이전에, 가스를 처리하여 오일과 같은 바람직하지 않은 물질을 제거하여야만 한다. 그 후, 압력은 관리가능한 수준으로 낮아져야 한다. 오늘날, 천연 가스로부터 오일을 분리시키기 위한 소위 스크러버(scrubber) 형태로 분리 부재가 사용되고 있다. 화석 가스 혼합물이라는 표현은 본 출원에서 천연 가스를 의미할 수 있다. 또한, 이 표현은 원유 공급원으로부터 오일의 제조 동안에 얻어지는 가스 또는 가스 혼합물을 의미할 수도 있다. 이러한 가스 또는 가스 혼합물은 다량의 액체 입자를 함유하고 있을 수 있다.
국제 특허출원 공개공보 WO 2008/111909호에는 가스 혼합물로부터 입자를 분리시키기 위한 입자 분리기가 개시되어 있다. 분리기는 가스 흐름이 관통할 수 있는 분리 공간을 형성하는 고정식 케이싱과, 이 케이싱을 통한 분리 공간 내로의 가스 혼합물을 위한 입구를 포함하고 있다. 회전 부재가 가스 흐름에 대해 입구 하류에 분리 공간 내에 제공되어, 가스 혼합물을 회전시키도록 배열되어 있다. 가스 혼합물을 분리시키기 위한 분리 부재가 복수 개의 분리 디스크를 구비하는 스핀들을 포함하고, 가스 흐름에 대해 회전 부재 하류에 분리 공간 내에 제공되어 있다. 구동 모터가 스핀들에 연결되고, 분리 중에 분리 부재를 스핀들을 거쳐서 회전축을 중심으로 회전방향으로 회전수의 범위 내에 있는 복수의 회전수로 회전되도록 배열되어 있다. 분리 부재는 원심력에 의해 가스 혼합물로부터 입자를 분리시키도록 구성되어 있다. 또한, 분리된 가스의 방출을 위해 가스 흐름에 대해 분리 부재 하류에 가스 출구가 제공된다. 오일의 방출을 위한 오일 출구가 케이싱을 통해 연장되어 있다. 개시되어 있는 분리기는 화석 가스 혼합물을 처리하기에 적합하지 않고, 특히 화석 가스 혼합물로부터 오일을 분리시키기에 적합하지 않다.
미국 특허 US-A-4,687,585에는 원심형 로터를 포함하는 장치를 사용하는 동안에 원유 또는 천연 가스와 같은 화석 유체로부터 적어도 하나의 구성성분을 분리시키기 위한 플랜트 및 방법이 개시되어 있다. 공지된 장치의 원심형 로터는 중앙 중공형 입구 챔버와 복수의 원추형 분리 디스크를 포함하고 있다. 화석 유체는 중앙 챔버 내로 중심으로 이송된 후, 분리 디스크 사이의 사이공간에서 반경방향 외측으로 유동한다.
미국 특허 US-A-5,755,096호에는 천연 가스 공급원에 연결되도록 구성된 동적 필터가 개시되어 있다. 동적 필터는 주로 축방향으로 연장되는 분리 디스크를 포함하는 회전 분리식 로터를 구비하는 고정식 케이싱을 포함하고 있다. 분리 부재는 천연 가스의 흐름에 의해 구동되는 것으로 보인다.
프랑스 특허 FR-A-2 476 505호에는 가스로부터 입자를 분리시키기 위한 사이클론이 개시되어 있다. 이 사이클론은 로터 부재를 포함하고, 로터 부재는 복수의 디스크를 포함하고, 정제된 가스를 위한 사이클론의 출구 바로 내측에 사이클론 내에 제공된다.
스웨덴 특허 SE-525 432호에는 압축기로부터 자동차의 제동 시스템까지 가압 공기를 정제하기 위한 원심 분리기가 개시되어 있다. 원심 분리기는 압축기로부터의 불순물을 제거하도록 배열되어 있다.
본 발명의 목적은 예를 들어 천연 가스와 같은 화석 가스 혼합물로부터 오일의 효율적인 분리를 제공하는 것이다. 또한, 화석 가스 혼합물이 공급원으로부터 추출된 후에 즉시 또는 실질적으로 즉시 효율적인 분리, 즉 고압 하에서의 효율적인 분리를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
이 목적은 청구항 1의 특징을 포함하는 처음으로 규정된 플랜트에 의해 달성된다.
고정식 케이싱은 분리 중에 분리 공간 내에서 적어도 10bar, 바람직하게는 적어도 20bar의 압력을 허용하도록 구성되기 때문에, 원심 분리기는, 가스 혼합물의 추출 직후에 화석 가스 혼합물 또는 천연 가스로부터의 오일의 효율적인 분리를 위해 사용될 수 있다. 원심 분리기는, 가스 혼합물이 추출된 직후에, 또는 하나 또는 소수의 선행 처리 단계 후에, 예를 들어 스크러버에서의 오일의 선행하는 분리 후에, 분리를 가능하게 한다.
본 발명에 따르면, 플랜트는 대향류 분리(counter flow separation)를 위해 구성되어 있는데, 이것은 회전하는 가스 혼합물이 분리 부재의 외주부 외부로부터 분리 부재 내로 반경방향으로 그리고 중심 및 중앙 출구 챔버를 향해 분리 디스크 사이에 존재하는 갭 내로 안내되는 것을 의미한다. 가스 혼합물 내에 존재하는 오일 및 가능한 다른 물질은 정제된 가스가 중앙 출구 챔버를 향해 내측으로 이송되어 거기로부터 출구를 통해 배출될 때, 분리 디스크에 부착하게 되고 외측으로 이송되어, 고정식 케이싱의 내벽을 향해 돌진한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 가스 출구는 원심 분리기로부터 분리된 가스를 수용하기 위한 가스 도관으로의 연결을 허용하도록 배열된 가스 출구 파이프를 포함하고, 여기서 이 연결은 상기 압력을 견디도록 구성되어 있다. 가스 도관과 분리 공간 내의 압력은 동일하고, 따라서 고정식 케이싱은 가스를 운송하는 가스 도관과 동일한 압력 강도를 갖는다. 또한, 입구는 원심 분리기에 가스 혼합물을 공급하기 위한 가스 도관에의 연결을 허용하도록 배열된 입구 파이프를 포함할 수 있고, 여기서 이 연결은 또한 상기 압력을 견디도록 구성되어 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 원심 분리기는 회전 부재를 포함하고, 이 회전 부재는 가스 흐름에 대해 회전 부재 상류에서 그리고 입구 하류에서 분리 공간 내에 제공되고, 가스 혼합물을 회전시키도록 배열되어 있다. 이러한 회전 부재 때문에, 유입 가스 혼합물은 가스로부터의 오일 및 가능한 다른 액체 또는 미립자 물질의 소정의 분리에 기여하는 초기 회전 운동을 얻는다. 그 결과, 분리 부재에서 더 높은 정제도가 달성된다. 유입 가스 혼합물의 운동 에너지는 이러한 방식으로 분리 부재를 구동시키기 위한 더 낮은 에너지 소비에 기여할 수 있다. 유리하게도, 회전 부재는 입구로부터 분리 공간 내로 접선방향으로 가스 혼합물을 안내하도록 구성된 접선방향 개구를 구비하여, 가스 혼합물에 회전이 유발된다. 이러한 회전에 의해, 오일의 적어도 일부가 가스 혼합물로부터 분리되고, 원심력에 의해 분리 공간의 내벽을 향해 외측으로 이동된다. 또한, 회전 부재는 대안으로서 또는 보완으로서 스핀들 상에 제공된 터빈 휠을 포함할 수도 있다. 이러한 터빈 휠은 사이클론형 구성과 동일한 방식으로 가스 혼합물을 회전시킬 수 있고, 가스 혼합물로부터 오일의 초기 분리를 제공할 수 있다. 유리하게는, 구동 모터가 터빈 휠과 협동하여 분리 중에 분리 부재를 구동하도록 제공될 수 있다. 터빈 휠은 가스 혼합물의 유동 속도로 인하여 유동 가스 혼합물에 의해 회전하게 된다. 이 회전은 분리 부재의 구동을 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 회전수 범위는 1000 내지 3000 회전/분이다. 따라서, 분리 부재는 비교적 낮은 회전 속도로 회전한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 구동 모터는 유압식 모터를 포함하고 있다. 또한, 다른 종류의 모터, 예를 들어 전기식 모터 또는 공압식 모터가 사용될 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 또한, 터빈에 의해 스핀들 및 분리 부재를 구동할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 구동 모터는 고정식 케이싱 내부에 제공된다. 이러한 방식으로, 스핀들은 고정식 케이싱 내에 완전히 밀봉된다. 따라서, 고정식 케이싱을 관통하는 이동 부분의 어떠한 통로도 필요하지 않다. 이것은 분리 공간 내에서 우세하고 주변 압력보다 실질적으로 더 높은 고압으로 인하여 유리하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 원심 분리기는 회전축이 실질적으로 수직으로 연장되도록 제공되게 구성된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 원심 분리기는 회전축이 실질적으로 수평으로 연장되도록 제공되게 구성된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 플랜트는 원심 분리기 상류에 가스 도관 상에 제공된 분리 장치를 포함하고 있다. 분리 장치는 스크러버를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은 청구항 14에서 처음으로 규정된 방법에 의해서 달성된다.
이제, 다양한 실시예의 설명을 통해 그리고 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더 구체적으로 설명하겠다.
도 1에는 화석 가스 혼합물의 추출을 위한 플랜트에 대한 개략도가 도시되어 있다.
도 2에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플랜트의 원심 분리기에 대한 단면도가 도시되어 있다.
도 3에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플랜트의 원심 분리기에 대한 단면도가 도시되어 있다.
도 4에는 본 발명의 제3 실시예에 따른 플랜트의 원심 분리기에 대한 단면도가 도시되어 있다.
도 1에는 화석 가스 혼합물을 추출하기 위한, 특히 천연 가스를 추출하기 위한 플랜트가 개략적으로 도시되어 있다. 천연 가스 공급원(1)으로부터, 화석 가스 혼합물이 가스 도관(2)에서 제1 분리 장치(3)로 이송된다. 분리 장치(3)는 플랜트 내에서 화석 가스 혼합물로부터 오일 및 다른 물질의 바람직하게는 액체 형태로의 제1 분리 또는 예비 분리를 제공하도록 구성되어 있다.
제1 분리 장치(3)는 자체로 공지되어 있는 소정 종류의 하나 또는 가능하다면 몇 개의 스크러버를 포함하고 있을 수 있다.
공급원(1)으로부터 도달한 화석 가스 혼합물은 약 10-70bar의 고압을 갖고 있다. 제1 분리 장치(3)에서 초기에 정제된 화석 가스 혼합물은 여전히 고압 상태로 가스 도관(2)을 통해 원심 분리기(4) 형태의 다른 분리 장치로 이송된다. 원심 분리기(4)는 화석 가스 혼합물을 추가로 정제하고, 가스 혼합물로부터 오일과, 가능하다면 다른 액체 및/또는 미립자 물질을 분리시키도록 구성되어 있다.
원심 분리기(4)로부터 방출된 정제된 가스는 분배 또는 추가의 가능한 처리를 위해 추가로 가스 도관(2)에 이송된다. 분리 장치(3)로부터의 분리된 생산물은 방출 도관(5)을 거쳐서 적절한 수집부로 이송된다. 분리된 생산물, 주로 오일은 원심 분리기로부터 방출 도관(6)을 거쳐서 적절한 수집부로 이송된다.
도 1에 개시되어 있는 플랜트가 다수의 추가의 구성부품, 예를 들어 가스 혼합물의 압력을 조정하기 위한 장치 및 압축기를 포함할 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 천연 가스와 같은 화석 가스 혼합물로부터 분리된 또는 정제된 가스를 생산하기 위한 플랜트 및 원심 분리기(4)가 설명된다.
또한, 플랜트 및 원심 분리기(4)는 원유로부터 분리된 또는 정제된 가스의 생산을 위해 사용될 수 있고, 여기서 정제되는 화석 가스 혼합물은 압력 경감을 통해 얻어진다.
이제, 도 2 내지 도 4를 참조하여 원심 분리기(4)의 다양한 실시예를 더 구체적으로 설명하겠다. 동일한 또는 유사한 기능을 갖는 구성요소를 지시하기 위해 동일한 도면 부호가 사용되는 점에 유의하여야 한다.
도 2에는 특히, 가스와, 입자 및/또는 미스트 형태의 오일 및 가능한 다른 액체 또는 미립자 물질을 함유하고 있는 화석 가스 혼합물로부터 가스를 분리하도록 구성되어 있는 원심 분리기(4)가 도시되어 있다. 원심 분리기(4)는 가스 혼합물이 관통하여 유동할 수 있는 분리 공간(12)을 형성하는 고정식 케이싱(11)을 포함하고 있다. 고정식 케이싱(11)은 분리 공간(12)을 향하는 내벽(13)을 구비하고 있다.
고정식 케이싱(11)은 통형이거나 또는 실질적으로 통형일 수 있고, 특히 원통형이거나 또는 실질적으로 원통형일 수 있다.
원심 분리기(4)는 가스 혼합물을 위한 입구(14)를 포함하고 있다. 입구(14)는 케이싱(11)을 통해 연장되고, 이에 따라 분리 공간(12) 내로의 가스 혼합물을 공급을 가능하게 한다. 입구(14)는 도 1과 비교하여 가스 도관(2)으로의 연결을 가능하게 하도록 배열된 입구 파이프(15)를 포함하고 있다. 입구 파이프(15)는 가스 도관(2)의 대응하는 플랜지에 연결되도록 배열된 플랜지(16)를 포함하고 있다. 입구 파이프(15)의 플랜지(16)와 가스 도관(2)의 대응하는 플랜지 사이에, 개스킷(17)이 제공될 수 있다. 또한, 원심 분리기는 분리된 가스를 위한 가스 출구(18)를 포함하고 있다. 가스 출구(18)는 케이싱(11)을 통해 연장되고, 도 1과 비교하여 가스 도관(2)에의 연결을 가능하게 하도록 배열된 가스 출구 파이프(19)를 포함하고 있다. 가스 도관(19)은 또한 가스 도관(2)의 대응하는 플랜지에 연결되도록 구성된 플랜지(20)를 포함하고 있다. 출구 파이프(19)의 플랜지(20)와 가스 도관(2)의 플랜지 사이에는, 개스킷(21)이 제공될 수 있다.
또한, 원심 분리기(4)는 원심 분리기를 관통하여 유동하는 가스에 대해 입구(14) 하류에 또는 입구 바로 하류에 분리 공간(12)에 제공된 회전 부재(25)를 포함하고 있다. 회전 부재(25)는 유입 가스 혼합물을 회전시키도록 배열되어 있다. 이에 따라, 가스 혼합물은 회전 운동을 얻어서, 가스 혼합물 내에 존재하는 액체 및/또는 오일의 적어도 일부가 원심력으로 인해 케이싱(11)의 내벽(13)을 향해 외측으로 돌진하게 될 것이다.
제1 실시예에 있어서, 회전 부재(25)는 개략적으로 도시된 터빈 블레이드(27)를 구비하는 터빈 휠(26)을 포함하고 있다.
또한, 원심 분리기(4)는 구동 모터(30)와, 이 구동 모터(30)에 연결되어 있는 스핀들(31)과, 이 스핀들(31)에 연결되어 있는 분리 부재(32)를 포함하고 있다. 구동 모터는 부착 부재(33)에 의해 케이싱(11)에 부착되어 있다. 구동 모터(30)는 스핀들(31)과, 이에 따라 분리 부재(32)를 회전축(x)을 중심으로 회전방향(r)으로 회전수 범위 내에 있는 복수의 회전수로 회전시키도록 구성되어 있다. 회전수 범위는 문맥상 비교적 낮고, 더 구체적으로는 분당 1000 내지 3000 회전수이다. 제1 실시예에 있어서, 회전축(x)은 수직으로 또는 실질적으로 수직으로 연장되어 있다.
분리 부재(32)는 중앙 출구 챔버(35)와, 중앙 출구 챔버(35) 외부에 제공된 복수의 분리 디스크(36)를 포함하고 있다. 분리 디스크(36)는 회전축(x)에 대해 회전 대칭이다. 회전 디스크(36)는 테이퍼 형상을 가질 수 있다. 개시된 실시예에 있어서, 분리 디스크(36)는 입구(14)를 향하는 방향으로 테이퍼져 있다. 특히, 분리 디스크(36)는 원추형 형상을 가질 수 있다. 그러나, 형상은 완전한 원추형 형상으로부터 다소 벗어날 수 있는데, 즉 분리 디스크(36)는 다소 만곡된 모체를 가질 있다는 점을 유의하여야 한다. 각각의 분리 디스크(36)는 유리하게도 압력 강하를 감소시키고 및/또는 분리를 향상시키기는 데에 기여하는 복수의 간격 부재(도시되어 있지 않음)를 포함할 수 있다. 또한, 간격 부재는 분리 부재(32)의 인접한 분리 디스크(36)들 사이에 형성된 갭의 크기를 한정한다. 간격 부재는 점 성형(spot-shaped)되거나 직선 또는 만곡된 연장부로 연장될 수 있다.
따라서, 분리 부재(32)는 화석 가스 혼합물로부터 오일과, 가능한 다른 액체 및 미립자 물질을 분리시키도록 구성되어 있다. 원심 분리기(4)는 대향류 분리(counter flow separation)를 위해 구성되는데, 즉 분리된 오일 및 가능한 다른 물질은 회전하면서 분리 부재(32) 내로 이송되는 가스 혼합물의 유동에 거슬러 분리 부재(32)로부터 외부로 이송된다. 따라서, 분리 공간(12) 내에 존재하는 가스 혼합물이 회전한다. 회전하는 가스 혼합물은 외부로부터 반경방향으로 분리 부재(32) 내로, 즉 분리 부재(32)의 외주부 외부의 반경방향 외측 위치로부터 분리 디스크(36) 사이의 갭 내로 이송된다. 이어서, 가스 혼합물은 중앙 출구 챔버(35)의 중심을 향해 갭 내로 이송된다. 분리 부재(32)의 회전으로 인해, 오일 및 가능한 다른 잔여 입자가 분리 디스크(36)에 부착되게 되고, 분리 부재(32)의 외주부를 향해 외측방향으로 이송되며, 원심력에 의해 케이싱(11)의 내벽(13)을 향해 반경방향 외측으로 돌진하게 된다. 이어서, 오일 및 가능한 다른 액체는 도 1과 비교하여 분리 공간(12)으로부터 도관(6)으로 오일 및 가능한 다른 액체 물질을 방출하도록 구성된 오일 출구(38)를 향해 하측방향으로 내벽(13)을 따라 유동할 수 있다. 오일 출구(38)는 도관(6)의 대응하는 플랜지에의 연결을 위한 플랜지(40)를 가진 출구 파이프(39)를 포함하고 있다. 플랜지(41)와 도관(6)의 대응하는 플랜지 사이에는 연결부의 밀봉을 위해 개스킷(41)이 제공되어 있을 수 있다.
전술한 바와 같이, 화석 가스 혼합물은 고압을 갖고 있다. 원심 분리기(4)는 적어도 10bar인 고압에서 분리를 제공하도록 구성되어 있다. 이에 따라, 고정식 케이싱(11)은 적어도 10bar, 바람직하게는 적어도 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70bar 또는 그 이상의 압력을 허용하도록 구성되어 있다. 또한, 입구(14)와, 가스 출구(18)와 오일 출구(38)는 또한 전술한 고압을 견뎌내고, 또한 이 압력에 견뎌내는 가스 도관(2) 및 도관(6)에의 연결을 가능하게 하는 방식으로 구성될 수 있다.
터빈 휠(26)은 스핀들(31) 상에 제공되어 있다. 터빈 휠(26)은 스핀들(31)과 관련하여 회전될 수 있고, 여기서 유입 가스 혼합물의 유동이 터빈 휠(26)의 회전을 제공할 것이다. 또한, 터빈 휠(26)은 스핀들(31)에 고정식으로 연결될 수 있다. 이 경우에, 가스 혼합물의 유입 유동이 터빈 휠(6)의 구동과, 스핀들(31)을 거쳐 분리 부재(32)에 기여하게 된다. 만약, 가스 흐름이 강력하다면, 구동 모터(30)는 덜 중요할 수 있고, 단순히 보조 모터, 제어 모터 등으로서 기능을 할 수도 있다. 만약, 가스 흐름이 약하다면, 구동 모터(30)는 분리 부재(32)와 또한 가능하다면 터빈 휠(26)의 주요 구동을 형성할 수 있다.
스핀들(31)은 도시되어 있지 않은 베어링에 의해 구동 모터(30)에 저널링되어 있다. 스핀들(31)은 또한 고정식 케이싱(11)에 연결되어 있는 개시되지 않은 베어링을 거쳐서 하단부에 저널링되어 있을 수 있다. 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 원심 분리기(4)는 또한 출구(38)로 하측방향으로 비스듬히 연장되는 시트(43)를 포함하고 있다. 시트(43)는 회전축(x)과 동축 관계에 있고 분리 부재(32)로 또는 그 내부로 연장되는 파이프(44)를 포함하고 있다. 파이프(44)는 상기 하부 베어링을 지지하고 있을 수 있다. 따라서, 중앙 출구 챔버(35)는 파이프(44) 내로의 개구를 구비하고 있는데, 즉 정제된 가스 도관이 중앙 출구 챔버(35)로부터 파이프(44) 내로 이송된다.
파이프(44)로부터, 정제된 가스 혼합물이 시트(43) 하류의 공간과, 가스 출구(18)로 이송된다.
정제되지 않은 가스 또는 오일이 중앙 출구 챔버(35) 및/또는 파이프(44) 내로 관통하는 것을 방지하기 위해, 파이프(44)와 분리 부재(32) 사이에 밀봉부(도시되어 있지 않음)가 제공되는 것이 바람직하다. 이 밀봉부는 원심 밀봉부, 기계적 밀봉부 또는 갭 밀봉부 중 임의의 형태를 포함하거나 구성될 수 있다.
개시된 실시예에 있어서, 구동 모터(30)는 고정식 케이싱(11) 내부에 제공된다. 이러한 방식으로, 케이싱(11)을 관통하여 연장되는 어떠한 이동 부분도 필요하지 않다. 그러나, 본 발명의 범위 내에서 케이싱(11) 외부에 구동 모터(30)를 제공하는 것도 가능함에 유의하여야 한다. 기재된 실시예에 있어서, 구동 모터(30)는 부착 부재(33)에 의해 고정식 케이싱(11)의 커버(11')에 고정식으로 연결되어 있다. 원심 분리기(4)의 유지 보수 동안에, 커버(11')는 용이하게 들어올려질 수 있고, 여기서 구동 모터(30), 스핀들(31), 터빈 휠(26) 및 분리 부재(32)는 분리 공간(12) 외부로 들어올려진다. 구동 모터(30)는 유리하게도 유압식 모터를 포함하고 있다. 또한, 구동 모터(30)가 다른 종류의 모터 예를 들어, 전기식 모터 또는 공압식 모터를 포함하는 것도 가능할 수 있다.
도 3에는 원심 분리기(4)의 제2 실시예가 도시되어 있다. 제2 실시예는, 회전 부재(25)가 내벽(13)에 접선방향 개구(46)를 포함하고 있다는 점에서 제1 실시예와 상이하다. 개구(46)는 가스를 입구(14)로부터 접선방향으로 분리 공간(12) 내로 안내하도록 구성되어, 가스 혼합물이 회전하여 가스로부터의 오일 및 다른 액체 또는 미립자 물질의 제1 분리에 기여하는 전술한 초기 회전 운동을 달성하게 된다. 이러한 방식으로, 가스 혼합물의 운동 에너지가 분리를 제공하기 위해 사용되고, 또한 이것은 분리 부재(32)의 구동을 위한 감소된 에너지 소비에 기여한다.
도 4에는 원심 분리기(4)의 제3 실시예가 도시되어 있다. 제3 실시예는 회전축(x)이 수직방향이 아니라 수평방향으로, 또는 실질적으로 수평방향으로 연장되는 점에서 제1 실시예와 상이하다.
제3 실시예에 있어서, 입구(14)와 가스 출구(18)는 모두 축방향으로 연장되고, 서로 정렬되어 있다. 회전 부재(25)는, 스핀들(31) 상에 제공되어 있고 가스 혼합물에 초기 회전 운동을 부여하는 데에 기여하는 반경방향 운동 성분을 축방향으로 흐르는 유입 가스 혼합물에 제공하도록 구성되어 있는 터빈 휠(26)을 포함하고 있다. 이러한 방식으로, 제3 실시예의 회전 부재(25)는 또한 오일 및 가능한 다른 액체 또는 미립자 물질의 소정의 분리에 기여하게 된다. 이 실시예에서, 또한 터빈 휠(26)은 스핀들(31)에 대해 회전하거나, 또는 스핀들(31) 상에 고정식으로 제공될 수 있다. 제3 실시예에서 시트(43)는 회전축(x)에 대해 반경방향으로 연장되어 있다.
본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위의 범위내에서 변경 및 수정될 수 있다.
소위 대향류 분리를 위한 원심 분리기(4)를 전술하였는데, 즉 가스 혼합물이 분리 부재(32)를 통해 반경방향으로 또는 실질적으로 반경방향 내측으로 이송되는 반면, 분리된 오일은 분리 부재(32)의 분리 디스크(35) 상에서 외측방향으로 이송된다.

Claims (14)

  1. 분리된 가스를 얻기 위해 화석 가스 혼합물로부터 입자 및/또는 미스트 형태로 오일을 분리하기 위한 플랜트로서, 장치는 가스 도관(2)과, 가스 도관(2) 상에 제공된 원심 분리기(4)를 포함하는, 플랜트이며,
    상기 원심 분리기는,
    가스 흐름이 관통할 수 있는 분리 공간(12)을 형성하는 고정식 케이싱(11)과,
    케이싱(11)을 통한 분리 공간(12) 내로의 가스 혼합물을 위한 입구(14)와,
    가스 혼합물을 분리시키기 위한 분리 부재(32)로서, 복수 개의 분리 디스크(36)와, 분리 디스크 내부에 제공된 중앙 출구 챔버(35)를 포함하며, 분리 공간(12) 내에 제공된, 분리 부재(32)와,
    스핀들(31)을 통해 분리 부재(32)에 연결되며, 분리 중에 분리 부재(32)를 스핀들(31)을 통해 회전축(x)을 중심으로 회전방향(r)으로 회전수의 범위 내에 있는 복수의 회전수로 회전시키도록 구성된 구동 모터(30)로서, 분리 부재는 원심력에 의해 가스 혼합물로부터 오일을 분리시키도록 구성된, 구동 모터(30)와,
    가스 흐름에 대해 분리 부재 하류에 제공되고, 분리된 가스의 방출을 위해 중앙 출구 챔버(35)에 직접 연결되는 가스 출구(18)와,
    케이싱(11)을 통해 연장되는 오일 방출용 오일 출구(38)를 포함하는 플랜트에 있어서,
    고정식 케이싱(11)은 분리 중에 분리 공간(12) 내에서 적어도 10bar의 압력을 허용하도록 구성되며,
    플랜트는 가스 혼합물이 회전하게 되어 외부로부터 분리 부재(32) 내로 반경방향으로 그리고 중심 및 중앙 출구 챔버(35)를 향해 내부로 안내되도록 대향류 분리되게 구성되는 것을 특징으로 하는
    플랜트.
  2. 제1항에 있어서,
    가스 출구(18)는 원심 분리기(4)로부터 분리된 가스를 수용하기 위한 가스 도관(2)에의 연결을 허용하도록 배열된 가스 출구 파이프(19)를 포함하고, 이 연결은 상기 압력을 견뎌내도록 구성되는
    플랜트.
  3. 제2항에 있어서,
    입구(14)는 원심 분리기(4)에 가스 혼합물을 공급하기 위한 가스 도관(2)에의 연결을 허용하도록 배열되는 입구 파이프(15)를 포함하고, 이 연결은 상기 압력을 견뎌내도록 구성되는
    플랜트.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    원심 분리기는 회전 부재(25)를 포함하고, 상기 회전 부재는 가스 흐름에 대해 분리 부재(2) 상류에서 그리고 입구(14) 하류에서 분리 공간(12) 내에 제공되고, 가스 혼합물을 회전시키도록 배열되는
    플랜트.
  5. 제4항에 있어서,
    회전 부재는 고정식 케이싱(11)을 관통하는 접선방향 개구(46)를 포함하고, 가스 혼합물이 회전하게 되도록 가스 혼합물을 입구(14)로부터 접선방향으로 분리 공간(12) 내로 이송하도록 구성되는
    플랜트.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    회전 부재(25)는 스핀들(31) 상에 제공된 터빈 휠(26)을 포함하는
    플랜트.
  7. 제6항에 있어서,
    구동 모터(30)는 분리 중에 터빈 휠과 협동하여 분리 부재를 구동하도록 제공되는
    플랜트.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    회전수의 범위는 분당 1000 내지 3000 회인
    플랜트.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    구동 모터(30)는 유압식 모터를 포함하는
    플랜트.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    구동 모터(30)는 고정식 케이싱(11) 내부에 제공되는
    플랜트.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    원심 분리기(4)는 회전축(x)이 실질적으로 수직으로 연장되도록 제공되게 구성되는
    플랜트.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    원심 분리기(4)는 회전축(x)이 실질적으로 수평으로 연장되도록 제공되게 구성되는
    플랜트.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    플랜트는 원심 분리기(4) 상류에 가스 도관 상에 제공되는 분리 장치(30)를 포함하는
    플랜트.
  14. 가스 흐름이 관통할 수 있는 분리 공간을 형성하는 고정식 케이싱을 포함하는 원심 분리기에 의해 분리된 가스를 얻기 위해 화석 가스 혼합물로부터 입자 및/또는 미스트 형태로 오일을 분리하기 위한 방법이며, 상기 방법은,
    입구를 통해 분리 공간 내로 가스 혼합물을 공급하는 단계로서, 분리 공간 내에 적어도 10bar의 압력이 조성되는, 단계와,
    가스 혼합물을 회전시키고, 가스 혼합물을 외부로부터 반경방향으로, 복수 개의 분리 디스크를 구비하는 스핀들을 포함하고 가스 흐름에 대해 입구 하류에 분리 공간 내에 제공되는 분리 부재를 통해, 분리 디스크 내부에 제공된 중앙 출구 챔버로 이송하는 단계로서, 분리 부재가 회전축(x)을 중심으로 회전방향(r)으로 회전수의 범위 내에 있는 복수의 회전수로 회전되어, 오일이 원심력에 의해 가스 혼합물로부터 분리되는, 단계와,
    분리된 가스를 중앙 출구 챔버로부터 가스 출구를 통해 방출하는 단계로서, 상기 가스 출구는 중앙 출구 챔버와 직접 연결되며, 가스 흐름에 대해 분리 부재 하류에 제공되는, 단계와,
    케이싱을 통해 연장되는 오일 출구를 통해 오일을 방출하는 단계를 포함하는
    오일 분리 방법.
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