KR20150122309A - 모래 배출 기능을 구비한 분리기 - Google Patents

Abstract

모래 배출 기능을 구비한 분리기가 개시된다. 분리기는, 드럼; 및 상기 드럼의 일측을 관통하여 상기 드럼의 내측으로 도입되는 수직형 유체 이송관과, 상기 수직형 유체 이송관의 일측에서 분기되어 상기 수직형 유체 이송관을 통해 이송된 유체를 상기 드럼의 내부 공간으로 유입시키는 수평형 유체 이송관을 포함하는 유체 이송관을 포함한다.

Description

모래 배출 기능을 구비한 분리기{Separator having sand outlet function}

본 발명은 모래 배출 기능을 구비한 분리기에 관한 것이다.

원유 생산, 저장 및 하역의 과정을 선체에서 처리할 수 있도록 개발된 FPSO(Floating Production Storage and Offloading) 등과 같은 해상 부유체에는 레저부아(reservoir)에서 채취한 원유를 비중차 또는 사이클론(cyclone)을 이용하여 가스, 오일과 물로 각각 분리하기 위한 분리기가 구비되어 있다. 이때, 레저부아에서 채취한 원유 내에는 일반적으로 모래가 더 포함되고 있다.

도 1에는 비중차를 이용한 분리 기법이 적용된 분리기의 구성이 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 분리기는 드럼(100), 유체 유입관(105), 위어(weir) 패널(110), 물 배출관(115), 오일 배출관(125), 및 가스 배출관(135)을 포함한다.

드럼(100)의 상부 영역을 관통하도록 평행하게 설치된 유체 유입관(105)을 통해 드럼(100) 내부로 유입되는 유체는 유체 유입관(105)의 단부에 이격적으로 설치된 충격판(107)을 충격하고 하부로 떨어지면서 발생하는 모멘텀 변화(momentum change)에 의해 기상 성분(가스)과 기타 성분(즉, 물과 오일인 액상 성분과, 모래인 고체 성분)으로 분리된다.

분리된 기상 성분은 드럼(100)의 내측 상부 공간에 모여 가스 배출관(135)을 통해 외부로 배출된다. 또한, 분리된 기타 성분은 드럼(100)의 내부 공간에 축적되고, 시간이 경과함에 따라 각 성분의 밀도 차이에 의해 모래층, 물층, 오일층으로 각각 분리되어 축적된다. 물층을 구성하는 물은 물 배출관(115)을 통해 외부로 배출되고, 위어 패널(110)을 넘쳐 구획된 별도 공간에 축적된 오일은 오일 배출관(125)을 통해 외부로 배출된다.

일반적으로 분리기가 오랜 시간동안 지속적으로 작동되면, 드럼(100)의 내측 하부 공간에 모래가 계속적으로 쌓이게 되어 물과 오일을 축적하기 위한 공간이 부족해질 뿐 아니라 물과 오일의 분리 기능을 저해하게 된다. 따라서, 분리기가 일정 시간 구동된 시점마다 샌드-제트(sand-jet) 등과 같은 장치를 이용하여 드럼(100)의 내측 하부 공간에 축적된 모래가 제거되고 있다.

그러나 드럼(100)의 내측 하부 공간에 축적된 모래를 제거하기 위해서는 분리기의 구동 정지를 요구하기 때문에 분리기의 생산성이 나빠지는 문제점이 있으며, 또한 샌드-제트 등과 같은 별도 장치가 구비되어야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 유체가 분리기의 내측 공간으로 유입되기 이전에 이미 유체에 함유된 전부 또는 대부분의 모래가 제거됨으로써 분리기 내측 공간에 축적되는 모래의 제거를 위한 청소 주기를 연장시킬 수 있는 모래 배출 기능을 구비한 분리기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 축적된 모래 제거를 위해 분리기의 구동을 중지시킬 필요가 없이, 수직형 유체 유입관의 하측에 설치된 밸브의 개방 조작만으로 수직형 유체 유입관 내측에 축적된 모래가 제거될 수 있는 분리기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 펌프 등의 별도 구성 없이 분리기의 유체 유입 압력을 이용하여 수직형 유체 유입관의 내측에 축적된 모래가 제거될 수 있는 분리기를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 유입된 유체에 포함된 모래, 물, 오일 및 가스를 각각 분리하기 위한 분리기로서, 드럼(drum); 및 상기 드럼의 일측을 관통하여 상기 드럼의 내측으로 도입되는 수직형 유체 이송관과, 상기 수직형 유체 이송관의 일측에서 분기되어 상기 수직형 유체 이송관을 통해 이송된 유체를 상기 드럼의 내부 공간으로 유입시키는 수평형 유체 이송관을 포함하는 유체 이송관을 포함하는 분리기가 제공된다.

상기 수평형 유체 이송관은 상기 수직형 유체 이송관을 통해 유입되는 유체에 포함된 모래가 상기 수직형 유체 이송관의 하부 영역에 쌓이도록 하기 위해 소정의 높이에서 분기될 수 있다.

상기 드럼의 하부 표면을 관통하여 외부로 노출되도록 설치되는 상기 수직형 유체 이송관의 하측 단부 영역에는 모래의 배출을 단속하기 위한 밸브가 개재(介在)될 수 있다.

상기 모래는 상기 유체의 유입 압력을 이용하여 외부로 배출될 수 있다.

복수의 수직형 유체 이송관이 상기 드럼의 일측을 관통하여 상기 드럼의 내측으로 도입되도록 설치되되, 상기 복수의 수직형 유체 이송관은 하나의 유체 이송관으로부터 각각 분기되어 형성될 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 유체가 분리기의 내측 공간으로 유입되기 이전에 이미 유체에 함유된 전부 또는 대부분의 모래가 제거됨으로써 분리기 내측 공간에 축적되는 모래의 제거를 위한 청소 주기를 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 축적된 모래 제거를 위해 분리기의 구동을 중지시킬 필요가 없이, 수직형 유체 유입관의 하측에 설치된 밸브의 개방 조작만으로 수직형 유체 유입관 내측에 축적된 모래가 제거될 수 있는 효과도 있다.

또한 펌프 등의 별도 구성 없이 분리기의 유체 유입 압력을 이용하여 수직형 유체 유입관의 내측에 축적된 모래가 제거될 수 있는 효과도 있다.

도 1은 비중차를 이용한 분리 기법이 적용된 분리기의 구성을 나타낸 도면.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리기의 단면도.

본 발명은 다양한 변경을 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 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈", "…기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리기의 단면도이다. 참고로 도 2는 본 실시예에 따른 분리기를 측면에서 관찰한 단면도이고, 도 3은 본 실시예에 따른 분리기를 정면에서 관찰한 단면도이다.

도 2를 참조하면, 분리기는 드럼(100), 유체 유입관, 위어 패널(110), 물 배출관(115), 오일 배출관(125) 및 가스 배출관(135)을 포함한다.

유체 유입관은 수직형 유체 유입관(210)과 수직형 유체 유입관(210)의 일측에서 분기되어 드럼(100)의 내부 공간에 유체를 유입시키는 수평형 유체 유입관(220)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서 수직형 유체 유입관(210)과 수평형 유체 유입관(220)은 수직 또는 수평 각도를 가지도록 설치될 수도 있으나, 수직 또는 수평으로부터 소정의 오차각(또는 경사각)을 가지도록 설치될 수도 있음은 당연하다.

또한 유체 유입관은 도 3에 도시된 바와 같이 분기되어 형성된 복수의 수직형 유체 유입관(210a, 210b, 210c)을 가지도록 형성될 수도 있으며, 하나 이상의 수직형 유체 유입관(210b, 210c)이 드럼(100)의 일측을 관통하도록 설치되고 해당 수직형 유체 유입관(210b, 210c)으로부터 각각 분기된 수평형 유체 유입관(220a, 220b)을 통해 드럼(100)의 내측에 유체가 유입될 수 있다.

또한 하나 이상의 분기된 수직형 유체 유입관(210a)은 유체 이송 경로는 구성하되 드럼(100)의 내측으로 도입시키지 않음으로써 모래의 축적 및 배출을 위한 용도로만 이용할 수도 있다.

각각의 수직형 유체 유입관(210a, 210b, 210c)의 하측에는 밸브가 설치되고, 밸브가 클로즈(close)되면 각 수직형 유체 유입관(210a, 210b, 210c)을 통해 유입되는 유체(즉, 물, 오일, 모래 및 가스가 혼합된 유체)에서 가장 밀도가 큰 성분인 모래가 밸브의 상측 영역(즉, 수직형 유체 유입관(210a, 210b, 210c)의 하측 영역)에 쌓이게 된다. 이후, 밸브가 오픈(open)되면 밸브의 상측 영역에 쌓여있던 모래가 상응하는 모래 배출관(230a, 230b, 230c)을 통해 외부로 배출된다.

다시 도 2를 참조하여 본 실시예에 따른 분리기의 동작을 설명한다.

우선, 수직형 유체 유입관(210)을 통해 유체가 수직 방향으로 유입된다. 수직 방향으로 유입되는 유체는 우선 수직형 유체 유입관(210)의 하부 공간부터 채워지게 되고, 수직형 유체 유입관(210)의 내부 공간이 소정 높이까지 채워지게 되면 유입되는 유체는 수직형 유체 유입관(210)의 일측에 분기되어 형성된 수평형 유체 유입관(220)을 통해 드럼(100)의 내부 공간으로 유입된다.

수직형 유체 유입관(210)으로 유체가 유입될 때 밀도가 가장 큰 성분인 모래는 수직 방향의 유동 관성으로 인해 수평형 유체 유입관(220)으로의 유동 흐름을 이겨내고 수직형 유체 유입관(210)의 하부에 쌓이게 되므로, 유입되는 유체에 포함된 모래 중 전부 또는 대부분이 수직형 유체 유입관(210) 자체에서 걸러질 수 있다.

물론 일부의 모래가 수평형 유체 유입관(220)을 통해 드럼(100)의 내측 공간으로 유입될지라도 종래기술에 따른 분리기에 비해 현저히 적은 양의 모래가 드럼(100)의 내측 공간에 쌓이게 되므로 모래 제거를 위한 청소 주기가 현저히 길어질 수 있는 장점이 있다.

수평형 유체 유입관(220)을 통해 드럼(100) 내부로 유입되는 유체는 수평형 유체 유입관(220)의 단부에 이격적으로 설치된 충격판(107)을 충격하고 하부로 떨어지면서 발생하는 모멘텀 변화(momentum change)에 의해 기상 성분(가스)과 액상 성분(즉, 물과 오일)으로 분리된다. 물론 액상 성분에는 모래가 일부 포함될 수도 있을 것이다.

분리된 기상 성분은 드럼(100)의 내측 상부 공간에 모여 가스 배출관(135)을 통해 외부로 배출된다. 또한, 분리된 액상 성분은 드럼(100)의 내부 공간에 축적되고, 시간이 경과함에 따라 각 성분의 밀도 차이에 의해 물층, 오일층으로 각각 분리되어 축적된다. 물층을 형성하는 물은 물 배출관(115)을 통해 외부로 배출되고, 위어 패널(110)을 넘쳐 구획된 별도 공간에 축적된 오일은 오일 배출관(125)을 통해 외부로 배출된다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 드럼 105 : 유체 유입관
107 : 충격판 110 : 위어 패널
115 : 물 배출관 125 : 오일 배출관
135 : 가스 배출관
210, 210a, 210b, 210c : 수직형 유체 유입관
220, 220a, 220b : 수평형 유체 유입관
230, 230a, 230b : 모래 배출관

Claims (5)

1. 유입된 유체에 포함된 모래, 물, 오일 및 가스를 각각 분리하기 위한 분리기로서,
   드럼(drum); 및
   상기 드럼의 일측을 관통하여 상기 드럼의 내측으로 도입되는 수직형 유체 이송관과,
   상기 수직형 유체 이송관의 일측에서 분기되어 상기 수직형 유체 이송관을 통해 이송되는 유체를 상기 드럼의 내부 공간으로 유입시키는 수평형 유체 이송관을 포함하는 유체 이송관을 포함하는 분리기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 수평형 유체 이송관은 상기 수직형 유체 이송관을 통해 유입되는 유체에 포함된 모래가 상기 수직형 유체 이송관의 하부 영역에 쌓이도록 하기 위해 소정의 높이에서 분기되는, 분리기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 드럼의 하부 표면을 관통하여 외부로 노출되도록 설치되는 상기 수직형 유체 이송관의 하측 단부 영역에는 모래의 배출을 단속하기 위한 밸브가 개재(介在)되는, 분리기.
4. 제2항에 있어서,
   상기 모래는 상기 유체의 유입 압력을 이용하여 외부로 배출되는, 분리기.
5. 제1항에 있어서,
   복수의 수직형 유체 이송관이 상기 드럼의 일측을 관통하여 상기 드럼의 내측으로 도입되도록 설치되되,
   상기 복수의 수직형 유체 이송관은 하나의 유체 이송관으로부터 각각 분기되어 형성되는, 분리기.

Images