KR20160103427A - 배출연소가스를 이용한 해저 및 해상 설비의 하이드레이트 방지장치 - Google Patents
배출연소가스를 이용한 해저 및 해상 설비의 하이드레이트 방지장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 육상 또는 해상의 유정에 설치되고, 배출연소가스를 수반하는 오일생산시스템에 있어서: 생산분리기(12)를 거쳐 생성되는 오일을 오일저장탱크(15)에 저장하는 오일생산모듈; 및 상기 오일생산모듈의 배출연소가스에 대한 개질과 합성을 처리하고, 생성된 메탄올을 오일생산모듈의 생산분리기(12)로 공급하는 메탄올모듈(30);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 육상과 해상에 설치된 유정의 오일생산시스템에서 버려지는 배출연소가스로 메탄올을 생성하고 이를 해저설비 및 해상 프로세스 설비의 하이드레이트 방지제로 활용하여 친환경성과 더불어 경제성을 제고하는 효과가 있다.
이에 따라, 육상과 해상에 설치된 유정의 오일생산시스템에서 버려지는 배출연소가스로 메탄올을 생성하고 이를 해저설비 및 해상 프로세스 설비의 하이드레이트 방지제로 활용하여 친환경성과 더불어 경제성을 제고하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 해저 및 해상 설비의 수화를 방지하는 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 유정 및 가스정의 생산설비와 연계되는 배출연소가스를 이용한 해저 및 해상 설비의 하이드레이트 방지장치에 관한 것이다.
통상 유정(Oil Well) 및 가스정(Gas Well)의 생산설비 중에 고압/저온/물이 존재하는 부분에는 하이드레이트(Hydrate) 생성방지를 위하여 에틸렌글리콜(MEG) 또는 메탄올(MeOH)을 해저설비 및 해상 프로세스 설비에 다량 주입하는 것이 필요하다. MEG를 물로부터 분리 및 회수하기 위해서는 많은 열 및 추가적인 장비들이 필요하고, 메탄올의 경우 경우에 따라 지속적으로 사용될 수 있어 운송 및 큰 저장 공간이 필요하다.
한편, 전세계 가스 생산량(육상 및 해상 포함) 중 대략 5% 정도가 배출연소가스(플레어링 가스 또는 플레어 가스 등) 형태로 손실되고 있다. 이는 지구 온난화를 비롯한 환경 파괴의 요인으로 인식되고 있으나 채굴의 경제성이 낮은 점을 고려하여 다른 방식으로 재활용하는 연구가 필요하다.
이러한 상황에 착안하는 기술동향의 하나로 참조할 수 있는 선행기술문헌(선행문헌 1)의 일예로서, 한국 등록특허공보 제1152666호는 한계 가스전에서 추출된 가스 또는 유전에서 추출된 수반가스(Associated gas)를 선상에 구비된 개질 반응기(Reforming Reactor)와 액상 탄소화합물 제조 장치를 포함한 FPSO-GTL 장치를 통하여 액상의 합성 연료를 수득할 수 있는 장치 및 제조 방법을 제공한다.
선행기술문헌의 다른 예로서, 한국 등록특허공보 제1068995호(선행문헌 2)는 메탄, 수증기 및 이산화탄소를 혼합 개질반응하여 생성된 합성가스를 촉매로 반응시켜 메탄올을 합성하고, 메탄올 합성반응 후에는 미반응물의 합성가스를 효율적으로 재순환하여 재사용함으로써 전체 통합반응공정의 카본 이용 효율(메탄 및 CO2 이용 효율) 및 에너지 효율의 향상을 도모한다.
그러나, 선행문헌 1은 유정 및 가스정의 배출연소가스에 적용하여 생성된 화합물을 보일러의 연료나 합성연료로 사용하기에 경제성이 낮은 편이며, 선행문헌 2는 이산화탄소 배출량 저감을 위한 메탄올 생성을 요지로 하고 메탄올을 공정에 재사용하는 구체적 구성의 제시가 미흡하다.
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 육상과 해상에 설치된 유정의 오일생산시스템에서 버려지는 배출연소가스로 메탄올을 생성하고 이를 오일생산시스템으로 투입하여 하이드레이트 방지제로 활용하는 배출연소가스를 이용한 해저 및 해상 설비의 하이드레이트 방지장치를 제공하는 데 있다.
육상 또는 해상의 유정에 설치되고, 배출연소가스를 수반하는 오일생산시스템에 있어서: 생산분리기를 거쳐 생성되는 오일을 오일저장탱크에 저장하는 오일생산모듈; 및 상기 오일생산모듈의 배출연소가스에 대한 개질과 합성을 처리하고, 생성된 메탄올을 오일생산모듈의 생산분리기로 공급하는 메탄올모듈;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 메탄올모듈은 3상분리기, 황제거기, 예비개질기, 개질기, 합성가스조절기를 거쳐 생성되는 가스를 메탄올생성부에 투입하여 메탄올을 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 메탄올생성부는 반응기를 거쳐 생성된 메탄올을 저순도메탄올관을 통하여 생산분리기에 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 메탄올생성부는 반응기를 거쳐 생성된 메탄올을 분리기와 고순도메탄올관을 통하여 메탄올저장탱크에 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 메탄올모듈은 F-T합성기를 더 구비하여 생성되는 합성원유를 오일생산모듈의 원유저장탱크에 공급하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 육상과 해상에 설치된 유정의 오일생산시스템에서 버려지는 배출연소가스로 메탄올을 생성하고 이를 해저 및 해상에 설치된 오일생산시스템의 하이드레이트 방지제로 활용하여 친환경성과 더불어 경제성을 제고하는 효과가 있다.
또한, FPSO, 고정식 플랫폼(Fixed Platform) 등을 포함하는 해양플랜트에 소용량이나 대용량으로 적용이 가능할 뿐만 아니라, 육상의 기존 오일/가스생산설비에도 적용이 가능하다.
또한, 해상플랜트 또는 기존 육상플랜트에 적용함에 있어서 각종 유틸리티(Utility) 및 전기 등의 OSBL(Outside Battery Limit)을 공용화함으로써 전체 CAPEX 및 OPEX를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 제1실시예를 나타내는 블록 구성도
도 2는 본 발명에 따른 장치의 제2실시예를 나타내는 블록 구성도
도 3은 도 1 및 도 2의 주요부를 확대하여 나타내는 블록 구성도
도 4는 본 발명에 따른 장치의 변형예를 나타내는 블록 구성도
도 5는 도 4의 주요부를 확대하여 나타내는 블록 구성도
도 2는 본 발명에 따른 장치의 제2실시예를 나타내는 블록 구성도
도 3은 도 1 및 도 2의 주요부를 확대하여 나타내는 블록 구성도
도 4는 본 발명에 따른 장치의 변형예를 나타내는 블록 구성도
도 5는 도 4의 주요부를 확대하여 나타내는 블록 구성도
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 육상 또는 해상의 유정에 설치되고, 배출연소가스를 수반하는 오일생산시스템에 관하여 제안한다. 유정에 설치된 오일생산시스템을 대상으로 설명하지만 반드시 이에 국한되지 않는다. 배출연소가스는 오일(가스)의 정제 과정에서 생산된 고압의 가스, 비상상황 시 플랫폼 내에 감압으로 방출되는 가스, 해저 파이프 라인의 계획된 감압으로 방출되는 가스 등을 포함한다. 배출연소가스는 HP(고압) 시스템은 물론 MP(중압) 및 LP(저압) 시스템으로부터 제공되며, 배출연소가스 시스템의 소각 기능은 최소한으로 축소하거나 배제할 수도 있다.
본 발명에 따르면 오일생산모듈이 생산분리기(12)를 거쳐 생성되는 오일을 오일저장탱크(15)에 저장하는 구조를 지닌다. 도 1 및 도 2에 도시하는 것처럼 오일생산모듈은 오일 분리&처리 시스템과, 오일 저장&운송 시스템으로 이루어진다. 오일 분리&처리 시스템은 생산분리기(12), 2차분리기(13), 탈수기, 탈염기 등으로 구성된다. 오일 저장&운송 시스템은 원유저장탱크(15), 펌프(18) 등으로 구성된다. 하류측의 생산분리기(12)는 공히 배출연소가스 시스템(도시 생략)의 가스관(21)을 개재하여 후술하는 메탄올모듈(30)과 연결된다.
한편, 오일생산모듈은 해저 및 해상 중 적어도 하나에 설치된 모든 방식을 포함한다.
또, 본 발명에 따르면 메탄올모듈(30)이 상기 오일생산모듈의 배출연소가스에 대한 개질과 합성을 처리하고, 생성된 메탄올을 오일생산모듈의 생산분리기(12)로 공급하는 구조를 특징으로 한다. 메탄올모듈(30)은 오일생산모듈에서 가스관(21)으로 유입된 배출연소가스를 일련의 공정으로 처리하여 메탄올을 생성하고 이를 다시 오일생산모듈의 생산분리기(12)의 상류측으로 공급하여 하이드레이트(Hydrate)의 생성을 방지한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 메탄올모듈(30)은 3상분리기(31), 황제거기(32), 예비개질기(33), 개질기(34)를 거쳐 생성되는 가스를 메탄올생성부(40)에 투입하여 메탄올을 생성하는 것을 특징으로 한다. 3상분리기(31)는 수소를 사용하여 불순물을 제거하는 수소처리(Hydro Treating) 공정을 포함할 수 있다.
메탄올생성부(40)는 메탄올모듈(30)의 개질기(34)를 거친 가스로 메탄올을 생성하는 반응기(42), 반응기(42)에서 생성된 메탄올의 수분을 제거하는 분리기(44), 분리기(44)에서 생성된 원료 메탄올을 저장하는 원료탱크(46) 등으로 구성된다. 이와 같이 GTL 공정을 부분적으로 활용하고 반응기(42)와 분리기(44)만 추가하면 FPSO 또는 고정식 플랫폼과 같은 해양플랜트에서 적은 CAPEX와 OPEX로 메탄올을 합성할 수 있다. 필요에 따라 메탄올생성부(40)에 가스컴프레서 등을 부가할 수도 있다.
본 발명의 제1실시예에 의하면, 상기 메탄올생성부(40)는 반응기(42)를 거쳐 생성된 메탄올을 저순도메탄올관(23)을 통하여 생산분리기(12)에 공급하는 것을 특징으로 한다. 도 3을 참조하면 원료탱크(46)에서 분리기(44)를 거치지 않은 순도가 낮은 메탄올은 저순도메탄올관(23)을 통하여 오일생산모듈로 보낸다. 이는 도 1과 같이 유정의 배출연소가스량이 적은 경우에 적합한 방식이다.
본 발명의 제2실시예에 의하면, 상기 메탄올생성부(40)는 반응기(42)를 거쳐 생성된 메탄올을 분리기(44)와 고순도메탄올관(25)을 통하여 메탄올저장탱크(48)에 공급하는 것을 특징으로 한다. 도 3을 참조하면 원료탱크(46)에서 분리기(44)를 거친 순도가 높은 메탄올은 고순도메탄올관(25)을 통하여 별도의 메탄올저장탱크(48)에 보낸다. 메탄올저장탱크(48)의 메탄올은 오일생산모듈로 보내지 않고 별도로 저장 및 운송하여 판매 가능하다. 이는 도 2와 같이 유정의 배출연소가스량이 많은 경우에 적합한 방식이다. 물론 이 경우 저순도메탄올관(23)을 병용하여 오일생산모듈의 생산분리기(12) 측으로 보낼 수 있다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 메탄올모듈(30)은 F-T합성기(36)를 더 구비하여 생성되는 합성원유를 오일생산모듈의 원유저장탱크(15)에 공급하는 것을 특징으로 한다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 메탄올모듈(30)의 개질기(34)의 하류측에 합성가스조절기(35), F-T합성기(36), 미반응가스분리기(37) 등을 더 연결한 GTL 공정을 적용하여 합성원유를 생산한다. 이 경우 메탄올모듈(30)은 오일생산모듈의 생산분리기(12)에 받은 배출연소가스로부터 메탄올과 합성원유를 생산한다. 생성된 메탄올은 생산분리기(12)의 상류측으로 보내지고, 생성된 합성원유는 합성원유관(27)을 개재하여 오일생산모듈의 원유저장탱크(15)로 보내진다. GTL에 의한 합성원유는 원유와 물성이 동일하므로 같이 저장하여 운송할 수 있다.
한편, 전술한 공정을 통해 유정 및 생산설비에 필요한 만큼의 메탄올을 생산하면, 그 이후에는 미반응가스분리기(37)에서 분리된 합성가스 중 일부는 순환시키고, 일부는 연료가스(Fuel Gas)로 선택적으로 사용 가능하다.
본 발명은 해상의 FPSO, 고정 플랫폼 등을 포함하는 해양플랜트에 모듈 개념 또는 대용량으로 적용이 가능할 뿐만 아니라, 육상에 기 설치된 유정 및 가스정 설비에도 적용이 가능하다. 특히, 해상플랜트 또는 육상플랜트에 모듈 방식으로 적용할 때, 각종 유틸리티, 전기 등의 OSBL(Outside Battery Limit)을 공용으로 사용함으로써 전체 CAPEX 및 OPEX를 줄일 수 있다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
12: 생산분리기(Production Separator)
13: 2차분리기 15: 원유저장탱크
21: 가스관 23: 저순도메탄올관
25: 고순도메탄올관 27: 합성원유관
30: 메탄올모듈 31: 3상분리기
32: 황제거기 33: 예비개질기
34: 개질기 35: 합성가스조절기
36: F-T합성기 37: 미반응가스분리기
40: 메탄올생성부 42: 반응기
44: 분리기 46: 원료탱크
48: 메탄올저장탱크
13: 2차분리기 15: 원유저장탱크
21: 가스관 23: 저순도메탄올관
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30: 메탄올모듈 31: 3상분리기
32: 황제거기 33: 예비개질기
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40: 메탄올생성부 42: 반응기
44: 분리기 46: 원료탱크
48: 메탄올저장탱크
Claims (5)
- 육상 또는 해상의 유정에 설치되고, 배출연소가스를 수반하는 오일생산시스템에 있어서:
생산분리기(12)를 거쳐 생성되는 오일을 오일저장탱크(15)에 저장하는 오일생산모듈; 및
상기 오일생산모듈의 배출연소가스에 대한 개질과 합성을 처리하고, 생성된 메탄올을 오일생산모듈의 생산분리기(12)로 공급하는 메탄올모듈(30);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배출연소가스를 이용한 해저 및 해상 설비의 하이드레이트 방지장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 메탄올모듈(30)은 3상분리기(31), 황제거기(32), 예비개질기(33), 개질기(34), 합성가스조절기(35)를 거쳐 생성되는 가스를 메탄올생성부(40)에 투입하여 메탄올을 생성하는 것을 특징으로 하는 배출연소가스를 이용한 해저 및 해상 설비의 하이드레이트 방지장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 메탄올생성부(40)는 반응기(42)를 거쳐 생성된 메탄올을 저순도메탄올관(23)을 통하여 생산분리기(12)에 공급하는 것을 특징으로 하는 배출연소가스를 이용한 해저 및 해상 설비의 하이드레이트 방지장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 메탄올생성부(40)는 반응기(42)를 거쳐 생성된 메탄올을 분리기(44)와 고순도메탄올관(25)을 통하여 메탄올저장탱크(48)에 공급하는 것을 특징으로 하는 배출연소가스를 이용한 해저 및 해상 설비의 하이드레이트 방지장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 메탄올모듈(30)은 F-T합성기(36)를 더 구비하여 생성되는 합성원유를 오일생산모듈의 원유저장탱크(15)에 공급하는 것을 특징으로 하는 배출연소가스를 이용한 해저 및 해상 설비의 하이드레이트 방지장치.
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|---|---|---|---|
| KR1020150025926A KR20160103427A (ko) | 2015-02-24 | 2015-02-24 | 배출연소가스를 이용한 해저 및 해상 설비의 하이드레이트 방지장치 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160107957A (ko) * | 2015-03-06 | 2016-09-19 | 대우조선해양 주식회사 | 고정식 플랫폼의 웰플로우백 시스템 |
| KR20210133376A (ko) * | 2020-04-28 | 2021-11-08 | 한국조선해양 주식회사 | 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물 |
| KR20220157032A (ko) | 2021-05-20 | 2022-11-29 | 전남대학교산학협력단 | 해양 가스전 하이드레이트 통합 관리 시스템(IMS-Hydrate) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101068995B1 (ko) | 2008-12-08 | 2011-09-30 | 현대중공업 주식회사 | 메탄, 수증기 및 이산화탄소를 혼합 개질반응하여 생성된 합성가스를 이용한 메탄올의 합성방법 |
| KR101152666B1 (ko) | 2009-11-27 | 2012-06-15 | 한국과학기술연구원 | 해상 유전 및 한계 가스전의 가스를 액상연료로 전환하는 ｆｐｓｏ-ｇｔｌ 공정 및 이를 이용한 합성연료 제조방법 |
-
2015
- 2015-02-24 KR KR1020150025926A patent/KR20160103427A/ko not_active Application Discontinuation
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