KR20160060958A - Ｍｅｇ 프리트리트먼트 베슬 - Google Patents

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김윤기
장현민
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Abstract

본 발명은 MEG 프리트리트먼트 베슬에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 베슬 내에서 제트류의 분사가 균일하게 이루어지도록 하여, 베슬 내의 데드 존(Dead zone) 발생을 최소화하고, 베슬 내의 염이 적층되는 것을 줄임으로써 유지 및 보수에 소요되는 시간과 비용을 줄이며, 경제적인 제트류 분사 구조를 제공하는 MEG 프리트리트먼트 베슬에 관한 것이다.
본 발명에 따른 MEG 프리트리트먼트 베슬은 MEG가 내측으로 공급되고, 석출되는 염을 배출시키는 배출구가 마련되는 베슬; 상기 베슬의 내측에 설치되고, 제트류의 형성을 위한 유체가 공급되는 분사관; 및 상기 분사관에 다수로 형성되고, 상기 유체를 분사시킴으로써 상기 베슬 내의 염 침전을 방지하는 분사홀;을 포함한다.

Description

ＭＥＧ 프리트리트먼트 베슬{MEG pretreatment vessel}
본 발명은 MEG 프리트리트먼트 베슬에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 베슬로 유입된 염이 바닥에 쌓이는 것을 방지하도록 난류를 일으킴으로써 염을 효과적으로 분산 및 배출시킬 수 있도록 구성된 MEG 프리트리트먼트 베슬에 관한 것이다.
일반적으로, MEG(Mono Ethylene Glycol)는 부동액으로 많이 사용되는데, 해저(Subsea) 시추작업에서 해저 파이프라인에서 발생되는 하이드레이트(Hydrate)의 생성을 근본적으로 차단하는 열역학적 억제제(Thermodynamic Hydrate Inhibitor, THI)로 사용된다.
도 1은 종래의 기술에 따른 MEG 순환 시스템을 도시한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 MEG 순환 공급 시스템(10)은 해상에 위치하는 탑사이드(Topside)에서 생성된 MEG를 해저에 위치하는 웰헤드(Wellhead; 1)로 주입하여 배관에서 하이드레이트의 생성을 방지하는 기능을 수행한다. MEG는 웰헤드(1)로부터 생성되는 물과 함께 세퍼레이터(Separator; 11)로 이동하여 물과 가스 등이 1차적으로 분리되도록 한 다음, MEG 재생 패키지(MEG regeneration package; 12)로 공급된다. 세퍼레이터(11)는 웰헤드(1)로부터 이동한 리치 MEG로부터 가스와 컨덴세이트를 분리하여, 가스 트리트먼트(Gas treatment) 및 컨덴세이트 트리트먼트(Condensate treatment)를 위해 보내게 된다. MEG 재생 패키지(12)는 세퍼레이터(11)로부터 다량의 물, 염 성분을 포함한 리치(Rich) MEG를 공급받아 물과 염성분을 제거하여 최종 생성되는 린(Lean) MEG를 웰헤드(1)로 주입하게 된다.
종래의 MEG 순환 공급 시스템에서 MEG 재생 패키지에는 리치 MEG 내에 용해된 염을 석출시키기 위하여 MEG 트리트먼트 베슬(MEG Pretreatment Vessel)이 마련되는데, MEG 트리트먼트 베슬의 내부에는 생성된 염이 바닥에 가라앉지 않으면서 분산된 형태로 다음 공정으로 넘어갈 수 있도록 해주는 염분산 장치가 설치된다.
도 2는 종래의 기술에 따른 MEG 트리트먼트 베슬의 내부를 도시한 사시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 MEG 트리트먼트 베슬(20)은 MEG가 공급구(미도시)를 통해 내측으로 공급되며, 석출된 2가염을 배출시키는 배출구(21a)가 마련되는 베슬(21)과, 베슬(21)의 내측에 설치되고, 제트류가 공급되는 공급라인(22)과, 공급라인(22)에 다수로 마련되고, 제트류를 베슬(21) 내측으로 분사키는 다수의 분사노즐(23)을 포함하며, 분사노즐(23)로부터 분사되는 제트류를 이용하여 베슬(21) 내의 염을 분산시킴으로써 염이 MEG와 함께 배출구(21a)을 통해 배출되도록 한다.
이와 같은 종래의 MEG 트리트먼트 베슬(20)은 분산효과를 높이기 위해 분사노즐(23)을 베슬(21) 내의 양측면에 배치되도록 하여, 분사노즐(23)로부터 분사된 제트류가 베슬(21) 내의 정중앙에서 충돌한 후 상향 흐름을 형성하도록 한다. 이때 베슬(21) 내의 정중앙 바닥에는 상향 흐름이 원활하도록 쐐기모양의 가이드(24)가 설치된다.
그러나, 이와 같은 종래의 MEG 트리트먼트 베슬(20)은 분사노즐(23)과 분사노즐(23) 사이의 공간, 분사노즐(23) 바깥쪽 공간 등과 같이, 제트류의 영향이 미치지 못하는 부분에서 염이 쌓이게 되는 일종의 데드 존(Dead zone)이 발생하게 된다. 이러한 데드 존의 영향으로 인해 베슬(21) 내에 염이 지속적으로 쌓이게 됨으로써 일정 기간이 지나면, 유지 및 보수 작업을 해야 하는 문제점을 가지고 있었다. 또한 베슬(21)에 분사노즐(23)을 다수로 설치함으로써 비용의 증가를 초래하여 비경제적인 문제점을 가지고 있었다.
1. 국제공개번호 WO2014/036253, "PROCESS, METHOD, AND SYSTEM FOR REMOVING HEAVY METALS FROM FLUIDS" 2. 미국공개번호 2008/0023071, "HYDRATE INHIBITED LATEX FLOW IMPROVER"
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 베슬 내에서 제트류의 분사가 균일하게 이루어지도록 하여, 베슬 내의 데드 존(Dead zone) 발생을 최소화하고, 베슬 내의 염이 적층되는 것을 줄임으로써 유지 및 보수에 소요되는 시간과 비용을 줄이며, 경제적인 제트류 분사 구조를 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, MEG가 내측으로 공급되고, 석출되는 염을 배출시키는 배출구가 마련되는 베슬; 상기 베슬의 내측에 설치되고, 제트류의 형성을 위한 유체가 공급되는 분사관; 및 상기 분사관에 다수로 형성되고, 상기 유체를 분사시킴으로써 상기 베슬 내의 염 침전을 방지하는 분사홀;을 포함하는 MEG 프리트리트먼트 베슬이 제공된다.
상기 분사관은, 상기 베슬의 내측에 설치되고, 상기 베슬로부터 외측으로 노출 내지 돌출되는 끝단에 상기 유체가 공급되는 공급구가 형성되는 메인관; 및 상기 메인관으로부터 다수로 분기되고, 각각에 상기 분사홀이 다수로 형성되는 분기관;을 포함할 수 있다.
상기 분사관은, 상기 메인관이 상기 베슬 내의 하부에 폭방향으로 배치되고, 상기 분기관이 상기 베슬 내의 하부에 길이방향으로 배치되어 간격을 두고서 나란하게 다수로 배열될 수 있다.
상기 분기관은, 상기 분사홀이 원주방향을 따라 간격을 두고서 적어도 3개 이상이 형성되고, 길이방향을 따라 간격을 두고서 다수로 형성될 수 있다.
상기 분사홀은, 상기 베슬로부터 배출되는 MEG의 흐름 중 일부를 상기 분사관을 통해 공급받아 상기 유체로서 분사할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 베슬의 내측에 분사관이 설치되고, 상기 분사관에 제트류의 형성을 위해 공급되는 유체를 분사시키도록 분사홀이 다수로 형성되는 MEG 프리트리트먼트 베슬이 제공된다. 또한 상기 분사홀은, 상기 베슬로부터 배출되는 MEG의 흐름 중 일부를 상기 분사관을 통해 공급받아 상기 유체로서 분사할 수 있다.
본 발명에 따르면, 제트류를 발생시키기 위해 분사관에 노즐 대신 분사홀을 형성하여 제트류의 분사가 균일하게 이루어질 수 있도록 함으로써 베슬 내의 데드 존(Dead zone) 발생을 최소화할 수 있고, 이로 인해 베슬 내에 염이 적층되는 것을 줄임으로써 유지 및 보수에 소요되는 시간과 비용을 줄일 수 있으며, 분사홀의 형성에 의해 분사노즐을 생략하도록 함으로써 제작이 용이하면서도 경제적인 제트류 분사 구조를 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 MEG 순환 시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 MEG 트리트먼트 베슬의 내부를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 MEG 프리트리트먼트 베슬의 내부를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시례에 따른 MEG 프리트리트먼트 베슬의 분기관을 도시한 횡단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 MEG 프리트리트먼트 베슬이 구비된 MEG 재생 시스템을 도시한 구성도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시례에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 하기 실시례는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 MEG 프리트리트먼트 베슬의 내부를 도시한 사시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시례에 따른 MEG 프리트리트먼트 베슬(110)은 베슬(Vessel; 111), 분사관(112) 및 분사홀(113)을 포함할 수 있는데, 베슬(111)의 내측에 분사관(112)이 설치될 수 있고, 분사관(112)에 제트류의 형성을 위해 공급되는 유체를 분사시키도록 분사홀(113)이 다수로 형성될 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시례에 따른 MEG 프리트리트먼트 베슬(110)은 시추선이나 시추용 해양구조물에 해저(Subsea)의 시추작업시, 해저 파이프라인에서 발생되는 하이드레이트(Hydrate)의 생성을 근본적으로 차단하기 위한 MEG(Mono Ethylene Glycol)의 재생 시스템에 사용될 수 있다.
베슬(111)은 MEG, 예컨대 리치(Rich) MEG를 수용하기 위한 용기 형태를 가지고, 리치 MEG가 내측으로 공급되는데, 이를 위해 일측에 MEG 공급구(미도시)가 형성된다. 베슬(111)은 리치 MEG 내에 용해된 염을 석출시키고, 석출되는 염을 배출시키는 배출구(111a)가 바닥면에 마련되며, 내부에 생성된 염이 바닥에 가라앉지 않으면서 분산된 형태로 배출구(111a)를 통해 배출됨으로써 다음 공정으로 넘어갈 수 있도록 하기 위하여, 내측에 분사홀(113)이 형성된 분사관(112)이 염분산 장치로서 설치된다.
분사관(112)은 베슬(111)의 내측에 설치되고, 제트류의 형성을 위한 유체가 공급되도록 한다. 분사관(112)은 예컨대 베슬(111)의 내측에 설치되고, 베슬(111)로부터 외측으로 노출 내지 돌출되는 끝단에 유체가 공급되는 공급구(112b)가 형성되는 메인관(112a)과, 메인관(112a)으로부터 다수로 분기되고, 각각에 분사홀(113)이 다수로 형성되는 분기관(112c)을 포함할 수 있다. 여기서 메인관(112a)은 베슬(111) 내의 하부에 폭방향으로 배치될 수 있다. 또한 분기관(112c)은 베슬(111) 내의 하부에 길이방향으로 배치되어 간격을 두고서 나란하게 다수로 배열될 수 있다. 메인관(112a)과 분기관(112c) 중 일부 또는 전부는 용접이나 볼팅 등의 방법에 의해 고정되도록 고정부(112d)가 마련될 수 있으며, 고정부(112d)에 의해 베슬(111)의 바닥면으로부터 이격되도록 설치될 수 있다.
분사홀(113)은 분사관(112)에 다수로 형성되고, 제트류의 형성을 위한 유체를 분사시킴으로써 베슬(111) 내의 염 침전을 방지하도록 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 분기관(112c)은 분사홀(113)이 원주방향을 따라 간격을 두고서 적어도 3개 이상, 예컨대 4개가 형성될 수 있고, 직경 및 제트류의 분사압을 고려하여 원주방향을 따라 형성되는 분사홀(113)이 적절한 개수, 예컨대 3~8개로 형성될 수 있고, 분사홀(113)이 길이방향을 따라 간격을 두고서 다수로 형성될 수 있다. 이때 분사홀(113)은 분기관(112c)의 길이방향을 따라 동일한 간격으로 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 MEG 프리트리트먼트 베슬이 구비된 MEG 재생 시스템을 도시한 구성도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시례에 따른 MEG 프리트리트먼트 베슬이 구비된 MEG 재생 시스템(1000)은 MEG로부터 2가염이온을 석출시키기 위한 전처리부(Pretreatment section; 100), MEG로부터 물을 분리하기 위한 재농축부(Reconcentration section; 200), 그리고 배출되는 MEG의 염 농도를 낮추도록 하는 재생부(Reclamation section; 300)를 포함할 수 있다.
전처리부(100)는 웰헤드(Wellhead)로부터 세퍼레이터(Separator)를 통과한 리치 MEG가 공급라인(150)을 통해서 MEG 프리트리트먼트 베슬(110)로 공급되고, MEG 프리트리트먼트 베슬(110)에서 2가염을 석출시킨 리치 MEG가 제 1 이송라인(120)을 통해서 재농축부(200)로 공급된다. MEG 프리트리트먼트 베슬(110)은 배기를 위한 배기라인(114)이 설치된다. 제 1 이송라인(120)으로부터 분기되어 공급라인(150)에 연결되는 재공급라인(121)에는 리치 MEG의 가열을 위한 리사이클 히터(Recycle heater; 140)가 설치된다.
MEG 프리트리트먼트 베슬(110)에서, 분사홀(113)은 베슬(111)로부터 배출되는 MEG의 흐름 중 일부를 분사관(112)을 통해 공급받아 제트류의 형성을 위한 유체로서 분사할 수 있다. 이를 위해 분사관(112)은 예컨대 재공급라인(121)으로부터 분기되어 분사관(112; 도 3에 도시)의 공급구(112b; 도 3에 도시)에 연결되는 분기라인(122)을 통해서 MEG의 흐름 중 일부를 공급받을 수 있다.
전처리부(100)는 Fe2+, Mg2+, CO3 2-와 같은 2가염 성분이 온도가 높아질수록 잘 석출되는 특성을 이용하여, MEG 프리트리트먼트 베슬(110)에서 2가염을 제거해 준다. MEG 프리트리트먼트 베슬(110)로 들어오는 리치 MEG는 온도가 낮기 때문에 리사이클 히터(140)를 이용하여 온도를 증가시켜서 염이 석출되기 쉬운 분위기를 조성한다. 석출된 2가염은 전처리부(100)와 재농축부(200) 사이에 설치된 원심분리기(Centrifuge)에서 제거될 수 있다.
재농축부(200)는 제 1 이송라인(120)을 통해서 리치 MEG가 공급되는 증류탑(210)이 마련되고, 증류탑(210)으로부터 물이 분리된 린(Lean) MEG가 제 2 이송라인(260)을 통해서 재생부(300)로 공급된다. 증류탑(210)의 탑정에는 리플럭스(Reflux)가 순환되기 위한 리플럭스라인(220)이 연결되고, 리플럭스라인(220)에는 리플럭스의 응축 및 이송 등을 위한 리플럭스 콘덴서(Reflux condenser; 230), 리플렉스 드럼(Reflux drum; 240) 및 리플럭스 펌프(Reflux pump; 250)가 각각 설치된다. 리플럭스라인(220)에는 응축수의 배출을 위한 배출라인(221)이 연결된다. 리플렉스 드럼(240)에는 배기를 위한 배기라인(241)이 연결된다. 제 2 이송라인(260)에는 MEG의 가열을 위한 MEG 리보일러(MEG reboiler; 270)가 설치되고, MEG 리보일러(270)에는 MEG가 증류탑(210)으로 회수되어 순환되기 위한 회수라인(271)이 연결된다.
재농축부(200)는 상압에서 물의 끓는점이 약 100℃이고, MEG의 끓는점이 약 200℃인 두 물질간의 끓는 점 차이를 이용하여, 증류탑(210)과 MEG 리보일러(270)를 이용한 상압증류법을 통해 물과 MEG를 쉽게 분리시킨다. 즉, 재농축을 통해서 리치 MEG에서 물을 제거해 주고, 물이 제거된 린 MEG를 재생부(300)로 이송되도록 한다.
재생부(300)는 제 2 이송라인(260)을 통해서 린 MEG가 공급되는 플래쉬 세퍼레이터(Flash separator; 310)가 마련되고, 제 2 이송라인(260)에서 플레쉬 세퍼레이터(310)의 후단에 콘덴서(320)와 드럼(330)이 각각 설치된다. 드럼(330)에는 베큠 펌프(Vacuum pump) 측으로의 연결을 위한 흡입라인(331)이 연결된다. 플래쉬 세퍼레이터(310)의 하부에는 슬러리 형태의 유체를 원심분리기(Centrifuge) 측으로 배출시키도록 배출라인(340)이 연결되고, 배출라인(340)에는 순환라인(341)이 분기되어 세퍼레이터(310)에 연결된다. 배출라인(340)에는 플래쉬 펌프(350)가 설치되고, 순환라인(341)에는 리사이클 히터(360)가 설치된다.
재생부(300)는 재농축부(200)를 통과한 린 MEG가 여전히 다량의 염 성분을 포함하고 있으므로, 린 MEG를 해저의 웰헤드로 주입하기 전에 MEG로부터 염을 제거해 주는 공정을 수행하게 된다. 이러한 염 제거 공정의 핵심은 진공상태에서 쉽게 증발되는 원리를 이용한 진공증류기법인데, 이는 플래쉬 세퍼레이터(310)의 상부에 진공을 형성시킴으로써 증발이 이루어지도록 하고, 증발되지 못한 염을 슬러리 형태로 플래쉬 세퍼레이터(310)의 하부로 보내어 원심분리기를 통해 제거되도록 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 MEG 프리트리트먼트 베슬에 따르면, 분사관(112)에 노즐을 설치하는 대신, 다수의 분사홀(113)을 천공에 의해 형성하게 되는데, 이때 분사관(112), 예컨대 분기관(112c)의 원주방향으로 최소 3개 이상의 분사홀(113)을 천공하고, 이러한 분사홀(113)의 배열을 분기관(112c)의 길이방향으로 일정한 간격을 유지하도록 하여, 베슬(111) 내의 데드존(Dead zone) 형성을 억제함으로써 염에 대한 균일한 분산효과를 얻을 수 있다.
또한 기존의 노즐을 이용한 분사 구조보다 분사홀(113)을 이용함으로써 유지 및 보수 작업을 줄이고, 베슬(111)의 사이즈가 커지게 되더라도 분기관(112c)에 대한 단순 천공 작업으로 인해 제작이 용이하면서도 경제적인 제트류 분사 구조를 제공할 수 있다.
본 발명은 상기 실시례에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
100 : 전처리부 110 : MEG 프리트리트먼트 베슬
111 : 베슬 111a : 배출구
112 : 분사관 112a : 메인관
112b : 공급구 112c : 분기관
112d : 고정부 113 : 분사홀
114 : 배기라인 120 : 제 1 이송라인
121 : 재공급라인 122 : 분기라인
130 : 리사이클 펌프 140 : 리사이클 히터
150 : 공급라인 200 : 재농축부
210 : 증류탑 220 : 리플럭스라인
221 : 배출라인 230 : 리플럭스콘덴서
240 : 리플럭스 드럼 241 : 배기라인
250 : 리플럭스 펌프 260 : 제 2 이송라인
270 : MEG 리보일러 271 : 회수라인
300 : 재생부 310 : 플래쉬 세퍼레이터
320 : 콘덴서 330 : 드럼
331 : 흡입라인 340 : 배출라인
341 : 순환라인 350 : 플래쉬 펌프
360 : MEG 리사이클 히터

Claims (7)

  1. MEG가 내측으로 공급되고, 석출되는 염을 배출시키는 배출구가 마련되는 베슬;
    상기 베슬의 내측에 설치되고, 제트류의 형성을 위한 유체가 공급되는 분사관; 및
    상기 분사관에 다수로 형성되고, 상기 유체를 분사시킴으로써 상기 베슬 내의 염 침전을 방지하는 분사홀;
    을 포함하는 MEG 프리트리트먼트 베슬.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 분사관은,
    상기 베슬의 내측에 설치되고, 상기 베슬로부터 외측으로 노출 내지 돌출되는 끝단에 상기 유체가 공급되는 공급구가 형성되는 메인관; 및
    상기 메인관으로부터 다수로 분기되고, 각각에 상기 분사홀이 다수로 형성되는 분기관;
    을 포함하는 MEG 프리트리트먼트 베슬.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 분사관은,
    상기 메인관이 상기 베슬 내의 하부에 폭방향으로 배치되고, 상기 분기관이 상기 베슬 내의 하부에 길이방향으로 배치되어 간격을 두고서 나란하게 다수로 배열되는 MEG 프리트리트먼트 베슬.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 분기관은,
    상기 분사홀이 원주방향을 따라 간격을 두고서 적어도 3개 이상이 형성되고, 길이방향을 따라 간격을 두고서 다수로 형성되는 MEG 프리트리트먼트 베슬.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 분사홀은,
    상기 베슬로부터 배출되는 MEG의 흐름 중 일부를 상기 분사관을 통해 공급받아 상기 유체로서 분사하는 MEG 프리트리트먼트 베슬.
  6. 베슬의 내측에 분사관이 설치되고, 상기 분사관에 제트류의 형성을 위해 공급되는 유체를 분사시키도록 분사홀이 다수로 형성되는 MEG 프리트리트먼트 베슬.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 분사홀은,
    상기 베슬로부터 배출되는 MEG의 흐름 중 일부를 상기 분사관을 통해 공급받아 상기 유체로서 분사하는 MEG 프리트리트먼트 베슬.
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KR20200056358A (ko) 2020-04-27 2020-05-22 김형태 수세식 공기청정기

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