KR20170130867A - Liquied natural gas cryogenic gas-liquid separator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액화천연가스 극저온 기액분리기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG) 선박의 연료공급시스템 또는 재액화 시스템의 공정 내 액상과 기상의 분리에 사용되는 액화천연가스 극저온 기액분리기에 관한 것이다.The present invention relates to a liquefied natural gas cryogenic gas-liquid separator, and more particularly, to a liquefied natural gas (LNG) separator for use in a fuel supply system of a liquefied natural gas (LNG) vessel or a liquid- To a cryogenic gas-liquid separator.
최근 선박의 경우 기존의 디젤 연료 대신 친환경적인 고압의 액화천연가스를 연료로 사용하는 LNG 선박이 보급되는 등 LNG 연료의 사용처는 점점 더 확대되고 있다. LNG 선박의 연료공급시스템 또는 재액화 시스템 등에서 공정 내 액상과 기상의 분리가 공정 전체 효율에 큰 영향을 미친다. 이러한 시스템에 필수적으로 공정에 사용되는 장치가 기액분리기(Gas-Liquid Separator)로써, 이러한 기액분리기는 초저온의 조건에서 액상과 기상의 효율적인 분리를 위한 여러 기술이 집약되어야 한다. In recent years, the use of LNG fuels is expanding, as LNG vessels using environmentally friendly high-pressure liquefied natural gas as fuel instead of conventional diesel fuel are being deployed. The separation of the liquid phase and the vapor phase in the process in the fuel supply system or the re-liquefaction system of the LNG carrier greatly affects the overall process efficiency. As a gas-liquid separator, a gas-liquid separator, which is essentially used in such a system, is required to be integrated with various technologies for efficient separation of liquid and vapor at a cryogenic temperature.
이러한 기액분리기에 관한 종래 기술로는 Wire-mesh 또는 Vane 타입의 기액분리기가 주로 사용되어 왔다. 그런데 Wire-mesh 타입의 기액분리기는 단가가 저렴한 장점이 있으나 이물질 막힘 현상 및 차압 형상에 따른 문제점이 발생될 우려가 있으며 Vane Type의 경우 기액 분리 효율은 뛰어나나 단가가 비싸며, 필요 공간이 크고 교체가 어려워 유지 보수 비용이 높다는 문제점이 있다. 또한, 상기 기존 2가지 방식 모두 소모품으로 교체주기가 존재하므로 지속적으로 유지 보 수비용이 발생된다는 문제점이 있다.A wire-mesh or vane-type gas-liquid separator has been mainly used as a conventional gas-liquid separator. However, the wire-mesh type gas-liquid separator has advantages of low cost, but it may cause problems due to foreign matter clogging and differential pressure shape. In the case of the vane type, the gas-liquid separating efficiency is excellent but the unit cost is high. There is a problem that the maintenance cost is high. In addition, there is a problem in that maintenance costs are incurred continuously because there is a replacement cycle with consumables in both of the existing two methods.
이러한 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위해 최근 특허문헌1에 개시된 Hydro-Cyclone 타입의 기액분리기가 개발되었다. 이러한 Hydro-Cyclone 타입의 기액분리기는 기체와 액체가 공존하는 유체가 유입관(23)을 통해 용기 본체(21) 내부로 유입되어 본체 내부의 내벽을 타고 흐르게 되는 과정에서 원심력이 발생되어 기체와 액체의 비중 차이로 인해 비중이 가벼운 기체는 용기 본체(21) 내부를 중심으로 Cylinder의 중심으로 소용돌이(vortex)를 형성하면서 상부의 배출관(30)을 통해 배출되며, 상대적으로 무거운 액체는 용기 본체의 하부 오일관(26)을 따라 배출되는 원리를 이용하여 유입 유체의 유량에 상관없이 일정한 효율로 기체 및 액체가 분리하게 된다. In order to solve the problems of the prior art, the Hydro-Cyclone type gas-liquid separator disclosed in Patent Document 1 has been developed. In the hydro-cyclone type gas-liquid separator, a fluid in which gas and liquid coexist flows into the interior of the container body 21 through the inflow pipe 23 and flows through the inner wall of the main body, centrifugal force is generated, The gas having a specific gravity is discharged through the upper discharge pipe 30 while forming a vortex around the center of the cylinder around the inside of the container body 21. The relatively heavy liquid is discharged to the lower portion of the container body The gas and the liquid are separated at a constant efficiency regardless of the flow rate of the inflow fluid by using the principle that the fluid is discharged along the oil pipe 26.
그런데 상기 Hydro-Cyclone 타입의 기액분리기의 경우 비록 기체가 가볍다고는 하나 용기 본체(21)의 중앙 하부에 위치하는 기체의 일부가 액체와 함께 하부 오일관(26)을 따라 동반 배출되어 기체 및 액체의 분리 효율이 상대적으로 떨어지는 문제점이 있었다. However, in the case of the above-mentioned Hydro-Cyclone type gas-liquid separator, although a gas is light, a part of the gas located at the center of the lower part of the container body 21 is discharged together with the liquid along the lower oil pipe 26, The separation efficiency is relatively low.
따라서, 본 발명이 해결하려는 과제는 상기의 문제점을 해결하여 기체와 액체가 공존하는 액화천연가스 등의 유체가 유입된 후 기액 분리 과정을 거쳐 Hydro-Cyclone 타입의 기액분리기 본체 내부의 중앙 하부에 위치하는 기체의 일부가 분리된 액체와 함께 액체 배출관을 통해 동반 배출되는 것을 최대한 억제하여 기체 및 액체의 분리 효율을 증대시킬 수 있는 액화천연가스 극저온 기액분리기를 제공하는 것이다.Accordingly, a problem to be solved by the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a liquid-liquid separator in which a fluid such as liquefied natural gas, in which gas and liquid coexist, Liquid separator that can maximally suppress the accompanying discharge of a part of the gas through the liquid discharge pipe together with the separated liquid, thereby increasing the gas and liquid separation efficiency.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 액화천연가스 극저온 기액분리기는 유입 실린더 및 상기 유입 실린더의 측면에 결합되어 분리가 요구되는 기체 및 액체가 혼합된 유체의 상기 유입 실린더 내부로의 유입을 안내하는 유체 유입관을 갖는 유체 유입부, 상기 유입 실린더와 상호 연통되도록 상기 유입 실린더의 상부에 결합된 기체 배출관을 갖는 기체 배출부, 그리고, 상기 유입 실린더와 상호 연통되도록 상기 유입 실린더의 하부에 결합되어 있는 제1 배출 실린더, 액체 통과공이 적어도 일부에 형성되어 있는 기체 차단판을 사이에 두고 상기 제1 배출 실린더의 하부에 결합되어 있는 제2 배출 실린더 및 상기 제2 배출 실린더의 하부에 결합되어 있는 액체 배출관을 갖는 액체 배출부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a liquefied natural gas cryogenic gas-liquid separator, comprising: an inlet cylinder and a side wall of the inlet cylinder, A gas outlet having a gas outlet tube coupled to an upper portion of the inlet cylinder to be in communication with the inlet cylinder, and a gas outlet coupled to a lower portion of the inlet cylinder to be in communication with the inlet cylinder A second discharge cylinder coupled to a lower portion of the first discharge cylinder with a gas shutoff plate formed at least at a portion thereof being interposed therebetween, and a second discharge cylinder coupled to a lower portion of the second discharge cylinder, And a liquid discharge portion having a discharge pipe.
상기 기체 차단판은 상기 제1 배출 실린더의 하부 및 상기 제2 배출 실린더의 상부와 각각 결합되도록 외주에 마련된 실린더 결합부를 포함하며, 상기 액체 통과공은 상기 실린더 결합부의 내경 일부에 형성되어 있을 수 있다.The gas shut-off plate may include a cylinder coupling portion provided on an outer circumference to be coupled to a lower portion of the first discharge cylinder and an upper portion of the second discharge cylinder, respectively, and the liquid passage hole may be formed in a part of the inner diameter of the cylinder coupling portion .
상기 액체 통과공은 상기 실린더 결합부의 내경 일부를 따라 대응되는 한 쌍의 띠 형상으로 마련되어 있을 수 있다.The liquid passage holes may be provided in a pair of corresponding strips along a part of the inner diameter of the cylinder connecting portion.
이상과 같이 본 발명에 따른 액화천연가스 극저온 기액분리기에 의하면, 기액 분리 과정에서 Hydro-Cyclone 타입의 기액분리기 배출 실린더의 중앙 하부에 위치하는 기체의 일부가 제1 배출 실린더 및 제2 배출 실린더의 사이에 마련된 기체 차단판에 의해 액체 배출관으로 분리된 액체와 함께 배출되는 것을 최소화 할 수 있어 유입 유체의 유량에 상관없이 기체 및 액체의 분리 효율을 최대한 증대시킬 수 있는 유리한 효과가 있다.As described above, according to the liquefied natural gas cryogenic gas-liquid separator according to the present invention, in the gas-liquid separation process, a part of the gas located at the lower center of the discharge cylinder of the Hydro-Cyclone type gas-liquid separator flows into the first discharge cylinder and the second discharge cylinder It is possible to minimize the discharge of the gas with the liquid separated by the liquid discharge pipe by the gas shut-off plate provided at the outlet of the gas-liquid separator, thereby maximizing the efficiency of gas and liquid separation irrespective of the flow rate of the inflow fluid.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액화천연가스 극저온 기액분리기의 정면도,
도 2는 도 1의 A-A' 선을 따라 잘라 도시한 본 발명의 한 실시예에 따른 액화천연가스 극저온 기액분리기의 단면도,
도 3은 도 2의 B-B'선을 따라 잘라 도시한 본 발명의 한 실시예에 따른 액화천연가스 극저온 기액분리기의 단면도, 그리고,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액화천연가스 극저온 기액분리기의 일요부인 기체 차단판의 평면도이다.1 is a front view of a liquefied natural gas cryogenic gas-liquid separator according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a cross-sectional view of a liquefied natural gas cryogenic gas-liquid separator according to one embodiment of the present invention cut along line AA 'of FIG. 1;
FIG. 3 is a cross-sectional view of a liquefied natural gas cryogenic gas-liquid separator according to an embodiment of the present invention, taken along line B-B 'of FIG. 2,
4 is a plan view of a gas barrier plate as a part of a liquefied natural gas cryogenic gas-liquid separator according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various other forms, and it should be understood that the present embodiment is intended to be illustrative only and is not intended to be exhaustive or to limit the invention to the precise form disclosed, To fully disclose the scope of the invention to a person skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 기술하는 실시예는 본 발명의 이상적인 단면도, 확대도 및 부분 절개 사시도 등을 참고하여 설명될 것이다. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification. The embodiments described herein will be described with reference to an ideal cross-sectional view, an enlarged view, and a partially cutaway perspective view of the present invention.
이하에서 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 액화천연가스 극저온 기액분리기의 구성 및 작동 방법에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described more fully hereinafter with reference to the accompanying drawings, in which exemplary embodiments of the invention are shown. do.
이하에서는 먼저 본 발명의 한 실시예에 따른 액화천연가스 극저온 기액분리기를 도 1 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, a liquefied natural gas cryogenic gas-liquid separator according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4. FIG.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액화천연가스 극저온 기액분리기의 정면도, 도 2는 도 1의 A-A' 선을 따라 잘라 도시한 본 발명의 한 실시예에 따른 액화천연가스 극저온 기액분리기의 단면도, 도 3은 도 2의 B-B'선을 따라 잘라 도시한 본 발명의 한 실시예에 따른 액화천연가스 극저온 기액분리기의 단면도, 그리고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 액화천연가스 극저온 기액분리기의 일요부인 기체 차단판의 평면도이다.FIG. 1 is a front view of a liquefied natural gas cryogenic gas-liquid separator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a liquefied natural gas cryogenic gas-liquid separator according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a cross-sectional view of a liquefied natural gas cryogenic gas-liquid separator according to an embodiment of the present invention, taken along line B-B 'of FIG. 2, and FIG. 4 is a cross- FIG. 7 is a plan view of a gas barrier plate as a part of a gas cryogenic gas-liquid separator; FIG.
본 발명의 한 실시예에 따른 액화천연가스 극저온 기액분리기는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 Hydro-Cyclone 타입으로, 유체 유입부(100), 기체 배출부(200) 및 액체 배출부(300)를 포함한다. The liquefied natural gas cryogenic gas-liquid separator according to an embodiment of the present invention is a Hydro-Cyclone type as shown in Figs. 1 to 4, and includes a
유체 유입부(100)는 후술할 제1 배출 실린더(310)와 함께 밀폐된 기액분리 공간을 형성하는 유입 실린더(110) 및 유입 실린더(110)의 측면에 결합되어 분리가 요구되는 기체 및 액체가 혼합된 유체의 유입 실린더(110) 내부로의 유입을 안내하는 유체 유입관(130)을 포함한다.
The
유체 유입관(130)은 유입 실린더(110)의 일측을 관통하여 유입 실린더(110) 내부로 진입되어 있으며, 유입되는 유체를 유입 실린더(110) 내에서 선회시킬 수 있도록 도 3에 도시된 바와 같이 출구가 유입 실린더(110)의 원주 방향 내면을 향하도록 배치되어 있다.
The
기체 배출부(200)는 유입 실린더(110)와 상호 연통되도록 유입 실린더(100)의 상부와 공지의 볼트 너트 등의 결합 부재(220)에 의해 결합된 유입부 결합 플랜지(210) 및 상기 유입부 결합 플랜지(210)에 결합된 기체 배출관(230)을 포함한다.
The
액체 배출부(300)는 유입 실린더(110)와 상호 연통되도록 유입 실린더(110)를 사이에 두고 기체 배출부(200)의 반대편인 유입 실린더(100)의 하부에 결합되어 있다. 액체 배출부(300)는 유입 실린더(110)의 하부에 결합된 제1 배출 실린더(310) 및 기체 차단판(350)을 사이에 두고 제1 배출 실린더(310)의 하부에 결합되어 있는 제2 배출 실린더(320) 및 제2 배출 실린더(320)의 하부에 연통되도록 결합된 액체 배출관(330)을 포함한다.
The
기체 차단판(350)은 용접 등의 방법에 의해 제1 배출 실린더(310)의 하부 및 제2 배출 실린더(320)의 상부에 각각 외주인 실린더 결합부(351)가 결합되어 있으며, 실린더 결합부(351)의 내경 일부에는 대응되는 한 쌍의 액체 통과공(352)이 가는 띠 형상으로 형성되어 있다.
The
본 발명의 한 실시예에 따른 액화천연가스 극저온 기액분리기에 의하면, 유입 실린더(110)의 내부로 유입되는 기체 및 액체의 혼합 유체는 소용돌이 현상에 의해 유입 실린더(110) 및 1 배출 실린더(310)의 내부를 선회하면서 유입 실린더(110) 및 1 배출 실린더(310) 내면과 부딪히면서 원심력이 발생하여 기체와 액체가 분리가 되게 된다. 분리된 유체 중 기체는 비중이 상대적으로 가벼워 대부분은 유입 실린더(110)의 중앙부에서 수직 상승력이 생겨 기체 배출관(230)을 통해 배출되게 된다. 한편, 비중이 무거운 분리된 액체는 기체보다 원심력이 더 크므로 유입 실린더(110) 및 제1 배출 실린더(310)의 내면에 부착된 후 중력에 의해 흘러내리면서 기체 차단판(350)의 액체 통과공(352)을 따라 흘러내린 후 제2 배출 실린더(320) 및 액체 배출관(330)을 통해 배출되게 된다. 이때 기체 배출관(230)을 통해 배출되지 않고 수직 상승력 및 원심력을 잃어버려 제2 배출 실린더(320)의 내부 중앙에 잔존하는 일부의 기체는 기체 차단판(350)의 액체 통과공(352)을 제외한 나머지 부분이 제2 배출 실린더(320)와 차단 상태를 이루므로 제2 배출 실린더(320)를 통해 액체 배출관(330)을 통해 빠져 나가는 것이 차단되므로 기액 분리 효율의 저하가 방지되게 된다.
The gas and liquid mixed fluid flowing into the
한편, 액체 통과공(310)은 본 발명의 한 실시예에서 결합부(351)의 내경 일부에 대응되는 한 쌍의 액체 통과공(352)이 가는 띠 형상으로 형성되어 있는 구성이나 제1 배출 실린더(310)의 내면에 부착된 후 중력에 의해 흘러내리는 액체만을 통과시킬 수 있는 구성이면 그 형상이나 생성 개수는 변경 가능함은 물론이다.
In the meantime, the
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of the right.
100 : 유체 유입부
110 : 유입 실린더
130 : 유체 유입관
200 : 기체 배출부
210 : 유입부 결합 플랜지
220 : 결합 부재
230 : 기체 배출관
300 : 액체 배출부
310 : 제1 배출 실린더
320 : 제2 배출 실린더
330 : 액체 배출관
350 : 기체 차단판
351 : 실린더 결합부
352 : 액체 통과공100: fluid inlet 110: inlet cylinder
130: fluid inlet pipe 200: gas outlet part
210: inlet portion coupling flange 220: coupling member
230: gas exhaust pipe 300: liquid discharge portion
310: first exhaust cylinder 320: second exhaust cylinder
330: liquid discharge pipe 350: gas barrier plate
351: cylinder coupling portion 352: liquid passage hole
Claims (3)
상기 유입 실린더와 상호 연통되도록 상기 유입 실린더의 상부에 결합된 기체 배출관을 갖는 기체 배출부, 그리고,
상기 유입 실린더와 상호 연통되도록 상기 유입 실린더의 하부에 결합되어 있는 제1 배출 실린더, 액체 통과공이 적어도 일부에 형성되어 있는 기체 차단판을 사이에 두고 상기 제1 배출 실린더의 하부에 결합되어 있는 제2 배출 실린더 및 상기 제2 배출 실린더의 하부에 결합되어 있는 액체 배출관을 갖는 액체 배출부
를 포함하는
액화천연가스 극저온 기액분리기.A fluid inflow portion having an inflow cylinder and a fluid inflow pipe coupled to a side surface of the inflow cylinder, the fluid inflow pipe guiding inflow of a gas and liquid mixed with the fluid required to be separated into the inflow cylinder,
A gas discharge portion having a gas discharge pipe coupled to an upper portion of the inflow cylinder so as to be in communication with the inflow cylinder,
A first discharge cylinder coupled to a lower portion of the inflow cylinder so as to be in communication with the inflow cylinder, a second discharge cylinder coupled to a lower portion of the first discharge cylinder via a gas shutoff plate formed at least in part thereof, A liquid discharge unit having a discharge cylinder and a liquid discharge pipe coupled to a lower portion of the second discharge cylinder,
Containing
Liquefied natural gas cryogenic gas-liquid separator.
상기 기체 차단판은
상기 제1 배출 실린더의 하부 및 상기 제2 배출 실린더의 상부와 각각 결합되도록 외주에 마련된 실린더 결합부
를 포함하며,
상기 액체 통과공은
상기 실린더 결합부의 내경 일부에 형성되어 있는
액화천연가스 극저온 기액분리기.The method of claim 1,
The gas-
A cylinder-engaging portion provided on an outer circumference of the cylinder to engage with a lower portion of the first discharge cylinder and an upper portion of the second discharge cylinder,
/ RTI >
The liquid-
And a cylindrical coupling portion
Liquefied natural gas cryogenic gas-liquid separator.
상기 액체 통과공은
상기 실린더 결합부의 내경 일부를 따라 대응되는 한 쌍의 띠 형상으로 마련되어 있는
액화천연가스 극저온 기액분리기.
3. The method of claim 2,
The liquid-
And is provided in a pair of corresponding strips along a part of the inner diameter of the cylinder coupling portion
Liquefied natural gas cryogenic gas-liquid separator.
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Non-Patent Citations (1)
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일본 공개특허공보 특개2010-185644호(2010.08.26.) 1부. * |
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