KR20140096446A - 유증기 회수 장치 및 이를 포함하는 선박 - Google Patents

Abstract

유증기 회수 장치 및 이를 포함하는 선박이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 유증기 회수 장치는, 유증기를 발생시키는 원유가 저장되는 원유 저장탱크와, 유증기를 압축하는 압축기와, 압축기에서 승압된 유증기를 냉각시키는 응축기와, 응축기에서 냉각된 유증기를 액상의 응축물과 기상의 미응축물로 분리하는 기액 분리기를 포함하며, 기액 분리기에서 분리된 기상의 미응축물의 전부 또는 일부는 원유 저장탱크에 공급되어 원유 저장탱크를 채우는 비활성 가스로 제공될 수 있다.

Description

유증기 회수 장치 및 이를 포함하는 선박{VOC RECOVERY DEVICE AND SHIP INCLUDING THE SAME}

본 발명은 유증기 회수 장치 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.

오늘날 산업현장에서 다양하게 사용되고 있는 석유 제품은 원유(crude oil)로부터 추출되는 것으로서, 이러한 유용한 자원인 원유는 해저 유정과 같은 생산지에서 생산된 후 원유 운반선과 같은 선박 등을 통해 소비지 등으로 장거리 수송된다. 이렇게 원유 운반선을 이용하여 소비지로 수송된 원유는 다양한 원유저장설비에 저장되어 보관된다. 이외에도, 생산된 원유를 해상에서 저장할 수 있도록 예를 들어 FSU(Floating Storage Unit)와 같은 해상 원유저장설비 등에 원유를 저장할 수도 있다.

이러한 다양한 원유저장설비가 구비한 원유 저장탱크에서는 실온에서 지속적으로 유증기(휘발성 유기화합물, VOC; Volatile Organic Compound)가 발생하게 되는데, 이렇게 원유에서 증발하여 발생한 유증기를 대기 중으로 방출할 경우 스모그 등의 대기 오염을 유발하는 원인이 된다.

또한, 이렇게 대기 중으로 방출되는 유증기에는 원유의 유용한 성분이 다량 포함되어 배출됨에 따라 자원 손실의 문제가 있다.

따라서, 원유를 수송하거나 저장하는 과정에서 지속적으로 발생하는 유증기를 효율적으로 활용하여 유용한 자원의 손실을 최소화할 필요가 있다.

일본공개특허공보 제2000-214053호

본 발명의 실시예들은 원유를 수송하거나 저장하는 과정에서 지속적으로 발생하는 유증기를 효율적으로 활용하여 유용한 자원의 손실을 최소화할 수 있는 유증기 회수 장치 및 이를 포함하는 선박을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 유증기를 발생시키는 원유가 저장되는 원유 저장탱크와; 상기 유증기를 압축하는 압축기와; 상기 압축기에서 승압된 유증기를 냉각시키는 응축기와; 상기 응축기에서 냉각된 유증기를 액상의 응축물과 기상의 미응축물로 분리하는 기액 분리기를 포함하며, 상기 기액 분리기에서 분리된 기상의 미응축물의 전부 또는 일부는 상기 원유 저장탱크에 공급되어 상기 원유 저장탱크를 채우는 비활성 가스로 제공되는, 유증기 회수 장치가 제공된다.

상기 기상의 미응축물은 상기 기액 분리기와 상기 원유 저장탱크 간을 상호 연결하는 미응축물 회수라인을 통해 상기 원유 저장탱크로 공급될 수 있다.

상기 유증기 회수 장치는, 상기 미응축물 회수라인 상에 설치되어 상기 기상의 미응축물을 저장하는 버퍼 탱크를 더 포함할 수 있다.

상기 기액 분리기에서 분리된 기상의 미응축물의 전부 또는 일부는 보일러의 연료로 공급될 수 있다.

상기 액상의 응축물은 상기 기액 분리기와 상기 원유 저장탱크 간을 상호 연결하는 응축액 회수라인을 통해 상기 원유 저장탱크로 회수될 수 있다.

상기 유증기 회수 장치는, 상기 응축액 회수라인 상에 설치되어 상기 액상의 응축물을 저장하는 응축액 저장탱크를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 선체와; 상기 선체에 설치되는 유증기 회수 장치를 포함하는 선박이 제공된다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 회수된 유증기의 기상 성분을 원유 저장탱크 내 액상 원유를 보호하는 비활성 가스(inert gas)로 활용함으로써 원유 저장탱크 내 빈 공간을 채우는데 필요한 비활성 가스를 별도로 제공할 필요가 없으며, 이를 통해 원유를 수송하거나 저장하는 과정에서 지속적으로 발생하는 유증기를 효율적으로 활용하여 유용한 자원의 손실을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유증기 회수 장치를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유증기 회수 장치를 개략적으로 나타낸 도면.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명에 따른 유증기 회수 장치 및 이를 포함하는 선박의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유증기 회수 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하, 본 실시예에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 유증기 회수 장치가 선박의 원유 저장탱크에 적용된 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.

본 발명에서의 선박은, 부유식 원유생산저장하역 설비(floating production storage & offloading unit, or FPSO)나 부유식 가스저장재기화 설비(floating storage and regasification unit, or FSRU)와 같은 부유식 해양 구조물을 포함하며, 이외에도 예를 들어 상선이나 여객선 또는 드릴쉽(drill ship)과 같이 자항능력을 가지고 추진 가능한 선박을 모두 포함할 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 선박은, 선체(미도시)와 이러한 선체에 설치되어 선박용 원유 저장탱크에서 발생한 유증기를 회수할 수 있는 유증기 회수 장치(100)를 포함할 수 있다.

유증기 회수 장치(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 유증기를 발생시키는 원유가 저장되는 원유 저장탱크(110)와, 원유 저장탱크(110)에서 발생한 유증기를 압축하는 압축기(120)와, 압축기(120)에서 승압된 유증기를 냉각시키는 응축기(130)와, 응축기(130)에서 냉각된 유증기를 액상의 응축물과 기상의 미응축물로 분리하는 기액 분리기(140)를 포함할 수 있다.

이 경우, 기액 분리기(140)에서 분리된 기체상의 미응축물의 전부 또는 일부는 도 1에 도시된 바와 같이 원유 저장탱크(110)로 공급됨으로써 액상의 원유를 보호하기 위해 원유 저장탱크(110) 내부를 채우는 비활성 가스로 제공될 수 있다.

이와 같이 본 실시예에 따른 유증기 회수 장치(100)는, 액상의 응축물과 기상의 미응축물로 분리된 유증기 성분들 중 앞서 설명한 바와 같이 기상 성분(즉, 더 이상 응축되지 않는 기체상의 미응축물)을 원유 저장탱크(110) 내 액상 원유를 보호하는 비활성 가스로 활용함으로써 원유 저장탱크(110) 내 빈 공간을 채우는데 필요한 비활성 가스를 별도로 제공할 필요가 없으며, 이를 통해 원유를 수송하거나 저장하는 과정에서 지속적으로 발생하는 유증기를 효율적으로 활용하여 유용한 자원의 손실을 최소화할 수 있다.

이하, 도 1을 참조하여, 본 실시예에 따른 유증기 회수 장치(100)의 각 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

원유 저장탱크(110)는 원유를 저장하는 용기이다. 본 실시예에서는 이러한 원유 저장탱크(110)로서 원유운반선과 같은 선박에 구비된 원유 저장탱크를 예로 들어 설명하기로 한다. 그러나, 본 실시예에 따른 원유 저장탱크(110)는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 FSU(Floating Storage Unit)와 같은 해상 원유저장설비에 구비된 원유 저장탱크이거나, 육상 원유저장설비에 구비된 원유 저장탱크일 수도 있으며, 이외에도 다양한 형태의 원유 저장탱크를 포함할 수 있다.

압축기(120)는 이러한 원유 저장탱크(110)와 유증기 배출라인(10)을 통해 상호 연결될 수 있다. 압축기(120)는 원유 저장탱크(110)에서 발생한 유증기를 압축하여 응축압까지 압력을 높이는 장치로서, 도 1에 도시된 바와 같이 유증기 배출라인(10)을 통해 원유 저장탱크(110)로부터 유증기를 공급받을 수 있다.

이러한 압축기(120)는 예를 들어 실린더 내의 피스톤의 직선 왕복 운동을 통해 원유 저장탱크(110)로부터 공급된 유증기를 소정의 응축압으로 압축시킬 수 있다.

이러한 압축기(120)의 구동 방식에 대해서는, 공지의 다양한 기술이 적용될 수 있으며 본 명세서에서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.

응축기(130)는 압축기(120)에서 소정 압력으로 승압된 유증기를 냉각시키는 장치이다. 응축기(130)는 도 1에 도시된 바와 같이 유증기 배출라인(10)을 통해 압축기(120)와 연결될 수 있다.

응축기(130)는 일종의 열교환기로서, 외부로부터 제공되는 냉매를 이용하여 소정 압력으로 승압된 유증기를 소정 온도로 냉각시킬 수 있다. 이를 위해, 응축기(130)는 냉매 순환 시스템(미도시)과 연결될 수 있다. 본 실시예의 경우, 이러한 냉매 순환 시스템의 냉매로는 예를 들어 선박 내의 밸러스트수 또는 선박 외의 해수 등 다양한 냉매가 활용될 수 있다.

이러한 응축기(130)에 의해 냉각된 유증기는 유증기 배출라인(10)을 통해 기액 분리기(140)로 공급된다.

기액 분리기(140)는 도 1에 도시된 바와 같이 응축기(130)에서 냉각되어 공급된 유증기를 액상의 응축물과 기상의 미응축물로 분리하는 장치이다. 즉, 기액 분리기(140)는 유증기 배출라인(10)을 따라 이동하는 유증기가 상술한 압축기(120)와 응축기(130)를 통해 승압되고 냉각되는 과정에서 미처 응축되지 못한 기체상의 미응축물과 이미 응축된 상태의 액체상의 응축물을 서로 분리하여 따로 배출할 수 있다.

이러한 기액 분리기(140)로는 공지의 다양한 기술이 적용될 수 있으며, 본 명세서에서는 이에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.

한편 본 실시예에서는, 이렇게 기액 분리기(140)에서 분리된 기상의 미응축물는 도 1에 도시된 바와 같이 원유 저장탱크(110)로 공급됨으로써 원유 저장탱크(110) 내부를 채우는 비활성 가스로 활용될 수 있다. 이 경우, 기상의 미응축물은 기액 분리기(140)와 원유 저장탱크(110) 간을 상호 연결하는 미응축물 회수라인(152)을 통해 원유 저장탱크로 회수될 수 있다.

즉, 액상의 응축물과 기상의 미응축물로 분리된 유증기 성분들 중 더 이상 응축되지 않고 기체상으로 남는 미응축물(이하, 기상의 미응축물이라 칭함)을 원유 저장탱크(110) 내 액상 원유를 보호하는 비활성 가스로 활용함으로써 원유 저장탱크(110) 내 빈 공간을 채우는데 필요한 비활성 가스를 별도로 제공할 필요가 없으며, 이를 통해 원유를 수송하거나 저장하는 과정에서 지속적으로 발생하는 유증기를 효율적으로 활용하여 유용한 자원의 손실을 최소화할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 유증기 회수 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 미응축물 회수라인(150) 상에 설치되어 기액 분리기(140)로부터 분리된 기상의 미응축물을 임시로 저장하였다가 필요할 때 공급할 수 있는 버퍼 탱크(160)를 더 포함할 수 있다.

버퍼 탱크(160) 내에 임시로 저장된 기상의 미응축물은 도 1에 도시된 바와 같이 미응축물 회수라인(150)을 통해 원유 저장탱크(110)로 회수될 수도 있으며, 별도의 응축액 공급라인(미도시)을 통해 선박 내 구동장치의 에너지원으로 활용될 수도 있다.

본 실시예에서는, 도 1에 도시된 바와 같이 미응축물 회수라인(150)에서 분기되어 보일러(170)로 연결되는 미응축물 분기라인(152)이 더 구비될 수 있으며, 기액 분리기(140)에서 분리된 기상의 미응축물의 전부 또는 일부는 이러한 미응축물 분기라인(152)을 통해 보일러(170)로 공급됨으로써 보일러(170)의 연료로 활용될 수 있다.

이와 같이, 기액 분리기(140)에서 분리된 기상의 미응축물을 원유 저장탱크(110) 내 액상 원유를 보호하는 비활성 가스로 활용할 뿐만 아니라, 기상의 미응축물의 일부를 예를 들어 선박에 구비된 보일러(170)로 공급하여 연료로 활용함으로써, 원유를 수송하거나 저장하는 과정에서 지속적으로 발생하는 유증기를 효율적으로 활용하여 유용한 자원의 손실을 최소화할 수 있다.

한편, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유증기 회수 장치(200)를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유증기 회수 장치(200)는, 유증기를 발생시키는 원유 저장탱크(110)와, 원유 저장탱크(110)에서 발생한 유증기를 압축하는 압축기(120)와, 압축기(120)에서 승압된 유증기를 냉각시키는 응축기(130)와, 응축기(130)에서 냉각된 유증기를 액상의 응축물과 기상의 미응축물로 분리하는 기액 분리기(140)를 포함할 수 있다.

이 경우, 기액 분리기(140)에서 분리된 액상의 응축물의 전부 또는 그 일부는 원유 저장탱크(110)로 다시 회수될 수 있다. 즉, 액상의 응축물은 기액 분리기(140)와 원유 저장탱크(110) 간을 상호 연결하는 응축액 회수라인(180)을 통해 원유 저장탱크(110)로 회수될 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 유증기 회수 장치(200)는, 이러한 응축액 회수라인(180) 상에 설치되어 기액 분리기(140)에서 분리된 액상의 응축물을 임시로 저장하였다가 필요할 때마다 공급할 수 있는 응축액 저장탱크(190)를 더 포함할 수 있다.

응축액 저장탱크(190) 내에 임시로 저장된 액상의 응축물은 도 2에 도시된 바와 같이 응축액 회수라인(180)을 통해 원유 저장탱크(110)로 회수될 수 있으며, 별도의 응축액 공급라인(미도시)을 통해 선박 내 구동장치의 에너지원으로 활용될 수도 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 유증기 회수 장치(200)는 상술한 응축액 회수라인(180) 및 응축액 저장탱크(190)의 세부 구성을 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 유증기 회수 장치(100)와 구성이 동일하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

10: 유증기 배출라인 100, 200: 유증기 회수 장치
110: 원유 저장탱크 120: 압축기
130: 응축기 140: 기액 분리기
150: 미응축물 회수라인 152: 미응축물 분기라인
160: 버퍼 탱크 170: 보일러
180: 응축액 회수라인 190: 응축액 저장탱크

Claims (7)

1. 유증기를 발생시키는 원유가 저장되는 원유 저장탱크와;
   상기 유증기를 압축하는 압축기와;
   상기 압축기에서 승압된 유증기를 냉각시키는 응축기와;
   상기 응축기에서 냉각된 유증기를 액상의 응축물과 기상의 미응축물로 분리하는 기액 분리기를 포함하며,
   상기 기액 분리기에서 분리된 기상의 미응축물의 전부 또는 일부는 상기 원유 저장탱크에 공급되어 상기 원유 저장탱크를 채우는 비활성 가스로 제공되는, 유증기 회수 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 기상의 미응축물은 상기 기액 분리기와 상기 원유 저장탱크 간을 상호 연결하는 미응축물 회수라인을 통해 상기 원유 저장탱크로 공급되는, 유증기 회수 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 미응축물 회수라인 상에 설치되어 상기 기상의 미응축물을 저장하는 버퍼 탱크를 더 포함하는, 유증기 회수 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 기액 분리기에서 분리된 기상의 미응축물의 전부 또는 일부는 보일러의 연료로 공급되는, 유증기 회수 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 액상의 응축물은 상기 기액 분리기와 상기 원유 저장탱크 간을 상호 연결하는 응축액 회수라인을 통해 상기 원유 저장탱크로 회수되는, 유증기 회수 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 응축액 회수라인 상에 설치되어 상기 액상의 응축물을 저장하는 응축액 저장탱크를 더 포함하는, 유증기 회수 장치.
7. 선체와;
   상기 선체에 설치되는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 유증기 회수 장치를 포함하는 선박.

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