KR20180040315A - 상분리 장치 - Google Patents

Abstract

상분리 장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 상분리 장치는 유체 혼합물이 유입되어 서로 다른 비중을 가지는 유체별로 분리 배출되는 탱크, 유체 혼합물을 탱크의 내부로 유입시키도록 탱크의 상부에 형성되는 유입구, 탱크의 내부에 수용된 유체 혼합물 중 하부에 배치되는 제1 액상 유체를 배출시키도록 탱크의 하부에 형성되는 제1 배출구, 탱크의 내부에 수용된 유체 혼합물 중 기상 유체를 배출시키도록 탱크의 상면에 형성되는 제2 배출구 및 탱크의 내부에 수용된 유체 혼합물 중 상부에 배치되는 제2 액상 유체의 수위에 따라 제2 배출구를 개폐하도록 제2 배출구에 설치되는 개폐부를 포함한다.

Description

상분리 장치{PHASE-SEPARATOR}

본 발명은 상분리 장치에 관한 것이다.

산업 발달에 따라 석유의 수요가 급격히 증가하면서 해저에서 원유와 같은 다양한 자원을 채취하는 기술이 각광받고 있다. 특히, 지하에 매몰되어 있는 석유, 가스, 온천수 등을 땅에 구멍을 뚫어 끌어 올리는 시추 기술이 주목 받고 있으며, 다양한 시추 설비가 연구 및 개발되고 있다. 이러한 시추 작업을 통하여 회수되는 가스, 물, 원유 등을 포함하는 혼합물은 별도의 분리 작업이 필요하다. 혼합물의 분리 작업은 시추 처리의 초기 공정으로, 분리기를 통하여 이루어진다.

분리기는 혼합물을 구성하는 구성성분들 사이의 비중 차이를 이용하여 분리할 수 있다.

한편, 분리기가 공정 환경에 최적화되어 설계되지 않는 경우, 후처리 공정에 막대한 영향을 미치므로 매우 중요한 설비라고 할 수 있다. 이에 따라, 분리기의 효율을 높여 원유의 생산량을 높일 수 있는 설계와 개선 방안들이 제시되고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0545828호(2006. 01. 17, 원유저장 공간을 확장한 스파형 구조물)

본 발명의 실시예는, 유체 혼합물을 서로 다른 비중을 가지는 유체별로 보다 안정적으로 분리할 수 있는 상분리 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 유체 혼합물이 유입되어 서로 다른 비중을 가지는 유체별로 분리 배출되는 탱크, 유체 혼합물을 탱크의 내부로 유입시키도록 탱크의 상부에 형성되는 유입구, 탱크의 내부에 수용된 유체 혼합물 중 하부에 배치되는 제1 액상 유체를 배출시키도록 탱크의 하부에 형성되는 제1 배출구, 탱크의 내부에 수용된 유체 혼합물 중 기상 유체를 배출시키도록 탱크의 상면에 형성되는 제2 배출구 및 탱크의 내부에 수용된 유체 혼합물 중 상부에 배치되는 제2 액상 유체의 수위에 따라 제2 배출구를 개폐하도록 제2 배출구에 설치되는 개폐부를 포함하는 상분리 장치가 제공된다.

여기서, 개폐부는 제2 액상 유체에 부유되는 재질로 이루어져 제2 액상 유체의 수위가 상승 시 제2 배출구를 폐쇄 가능한 개폐판을 포함할 수 있다.

개폐부는 제2 액상 유체의 수위가 상승하며 탱크 내부의 압력이 상승 시 제2 배출구를 폐쇄 가능한 개폐판을 포함할 수 있다.

개폐판은 일단이 제2 배출구에 힌지 결합되고, 타단에 제2 배출구와의 접촉 시 신호를 생성하는 스위치가 설치될 수 있다.

그리고, 상분리 장치는 스위치에 의해 신호가 생성되는 경우 탱크 내부로의 유체 혼합물의 유입을 중지하도록 유입구를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 유체 혼합물 중 상부에 배치되는 제2 액상 유체의 수위에 따라 개폐부가 제2 배출구를 개폐함으로써, 유체 혼합물의 유입량 및 배출량이 변동되더라도 의도치 않게 유체가 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있으므로, 유체 혼합물을 서로 다른 비중을 가지는 유체별로 보다 안정적으로 분리할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상분리 장치를 나타내는 도면.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상분리 장치에서 개폐부의 작동 상태를 예시적으로 나타내는 도면.

본 출원에서 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 출원에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.

또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.

또한, 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.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 상분리 장치의 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 상분리 장치를 나타내는 도면이다. 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상분리 장치에서 개폐부의 작동 상태를 예시적으로 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 상분리 장치(1000)는 탱크(100), 유입구(200), 제1 배출구(300), 제2 배출구(400) 및 개폐부(500)를 포함한다.

탱크(100)는 유체 혼합물이 서로 다른 비중을 가지는 유체별로 분리될 수 있는 내부 공간을 제공할 수 있다.

유체 혼합물은 탱크(100)의 내부 공간으로 유입되고, 탱크(100)의 내부 공간에서 서로 다른 비중을 가지는 유체별로 분리될 수 있고, 서로 다른 비중을 가지는 유체는 탱크(100)의 외부로 분리 배출될 수 있다.

탱크(100)로 유입되는 유체 혼합물은 해저에서 채굴된 원유 또는 기름에 해수 또는 기름이 혼합된 유체 혼합물일 수 있다. 이 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 상분리 장치(1000)는 원유를 생산하는 드릴십(drillship), 부유식 생산저장하역설비(FPSO, Floating Production, Storage and Offloading), 고정식 플랫폼 등의 탑 사이드에 설치될 수 있다.

이 경우, 유체는 도 1에 도시된 바와 같이, 물 등과 같이 상대적으로 비중이 큰 제1 액상 유체(L1), 오일 등과 같이 상대적으로 비중이 작은 제2 액상 유체(L2), 가스 등과 같은 기상 유체(G)로 분리될 수 있다.

유입구(200)는 유체 혼합물을 탱크(100)의 내부로 유입시키도록 탱크(100)의 상부에 형성되는 부분으로, 탱크(100)에는 유체 혼합물이 내부로 유입되기 위한 통로를 제공하는 유입구(200)가 형성될 수 있다. 이 경우, 유입구(200)는 탱크(100)의 내부에 수용 가능한 유체 혼합물의 최대 수위보다 높은 위치에 배치될 수 있다.

유체 혼합물은 탱크(100)의 내부에 수용된 상태에서 비중 차이에 의해 제1 액상 유체(L1)와 제2 액상 유체(L2)로 분리될 수 있다. 제1 액상 유체(L1)는 유체 혼합물의 하부에 배치될 수 있고, 제2 액상 유체(L2)는 유체 혼합물의 상부에 배치될 수 있다.

제1 배출구(300)는 탱크(100)의 내부에 수용된 유체 혼합물 중 하부에 배치되는 제1 액상 유체(L1)를 배출시키도록 탱크(100)의 하부에 형성되는 부분으로, 탱크(100)에는 탱크(100)의 내부에 수용된 제1 액상 유체(L1)가 탱크(100) 외부로 배출되는 통로를 제공하는 제1 배출구(300)가 형성될 수 있다.

제2 배출구(400)는 탱크(100)의 내부에 수용된 유체 혼합물 중 기상 유체(G)를 배출시키도록 탱크(100)의 상면에 형성되는 부분으로, 탱크(100)에는 기상 유체(G)가 탱크(100) 외부로 배출되는 통로를 제공하는 제2 배출구(400)가 형성될 수 있다.

탱크(100) 내로 유입된 유체 혼합물에 기체가 혼합되어 있는 경우, 유체 혼합물은 제1 액상 유체(L1), 제2 액상 유체(L2) 및 기상 유체(G)로 분리될 수 있다. 예를 들어, 유체 혼합물은 물, 기름 및 공기 등을 포함하는 물질일 수 있으며, 제1 액상 유체(L1)은 물일 수 있고, 제2 액상 유체(L2)는 기름일 수 있고, 기상 유체(G)는 공기일 수 있다.

한편, 기상 유체(G)를 제외한 제1 액상 유체(L1) 및 제2 액상 유체(L2)는 제2 배출구(400)로 배출되지 않도록 하기 위해, 제2 배출구(400)는 탱크(100)의 상면에 형성되는 것이 바람직하다. 그러나, 각 유로가 막히거나 기기의 이상동작 및 오버플로우(over flow) 등의 원인에 의해 제1 액상 유체(L1) 및 제2 액상 유체(L2)(특히, 상부에 배치된 제2 액상 유체(L2))가 제2 배출구(400)로 누출되는 경우가 발생할 수 있다.

이로 인해, 오일 등으로 이루어진 제2 액상 유체(L2)는 외부 공간 및 장비를 오염시키는 등의 문제를 야기할 수 있다.

따라서, 본 실시예에 따른 상분리 장치(1000)는 개폐부(500)를 제2 배출구(400)에 설치하여 상기와 같은 문제점을 방지할 수 있다.

구체적으로, 개폐부(500)는 탱크(100)의 내부에 수용된 유체 혼합물 중 상부에 배치되는 제2 액상 유체(L2)의 수위에 따라 제2 배출구(400)를 개폐하도록 제2 배출구(400)에 설치되는 부분으로, 제2 액상 유체(L2)의 수위가 일정 기준 이상으로 높아지는 경우 제2 배출구(400)를 폐쇄할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 상분리 장치(1000)는 유체 혼합물의 유입량 및 배출량이 변동되더라도 의도치 않게 유체가 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있으므로, 유체 혼합물을 서로 다른 비중을 가지는 유체별로 보다 안정적으로 분리할 수 있다.

본 실시예에 따른 상분리 장치(1000)에서 개폐부(500)는 제2 액상 유체(L2)에 부유되는 재질로 이루어져 제2 액상 유체(L2)의 수위가 상승 시 제2 배출구(400)를 폐쇄 가능한 개폐판(510)을 포함할 수 있다.

즉, 제2 액상 유체(L2)의 수위가 상승하여 개폐판(510)이 제2 액상 유체(L2)에 접촉되는 경우, 개폐판(510)은 제2 액상 유체(L2)에 부유되면서 밀려 올라가게 되고, 이를 통해 자동적으로 제2 배출구(400)를 폐쇄할 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 상분리 장치(1000)에서 개폐부(500)는 제2 액상 유체(L2)의 수위가 상승하며 탱크(100) 내부의 압력이 상승 시 제2 배출구(400)를 폐쇄 가능한 개폐판(510)을 포함할 수도 있다.

즉, 제2 액상 유체(L2)의 수위가 상승하는 경우에 개폐판(510)이 제2 액상 유체(L2)에 접촉되기 전에도, 탱크(100) 내부의 압력 상승에 따라 개폐판(510)이 자동적으로 제2 배출구(400)를 폐쇄할 수 있다. 이 경우, 탱크(100)에는 내부의 압력을 측정하기 위한 별도의 센서가 설치될 수도 있다.

본 실시예에 따른 상분리 장치(1000)에서, 개폐판(510)은 일단이 제2 배출구(400)에 힌지 결합되고, 타단에 제2 배출구(400)와의 접촉 시 신호를 생성하는 스위치(511)가 설치될 수 있다.

구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 개폐판(510)이 제2 배출구(400)를 폐쇄하지 않은 상태에서는 스위치(511)가 연결되지 않아 별도의 신호가 생성되지 않을 수 있다.

반면, 도 3에 도시된 바와 같이, 개폐판(510)이 힌지축을 중심으로 회전하여 개폐판(510)이 제2 배출구(400)를 폐쇄함으로써, 개폐판(510)의 타단이 제2 배출구(400)에 접촉되는 상태에서는 스위치(511)가 연결되어 신호가 생성될 수 있다.

이와 같은, 신호는 시각적, 청각적 등의 경보와 연결되어 작업자가 이상 상태임을 모니터링 할 수 있는 등, 상분리 장치(1000)의 상태를 용이하게 파악할 수 있다.

여기서, 본 실시예에 따른 상분리 장치(1000)는 스위치(511)에 의해 신호가 생성되는 경우 탱크(100) 내부로의 유체 혼합물의 유입을 중지하도록 유입구(200)를 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

즉, 상술한 바와 같이, 상분리 장치(1000)가 이상 상태에 있어 스위치(511)에 의해 신호가 발생되는 경우에는, 별도로 작업자가 모니터링 하지 않더라도 제어부(미도시)에 의해 자동적으로 탱크(100) 내부로의 유체 혼합물의 유입을 중지할 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

L1: 제1 액상 유체 L2: 제2 액상 유체
G: 기상 유체 S: 모래
100: 탱크 200: 유입구
300: 제1 배출구 400: 제2 배출구
500: 개폐부 510: 개폐판
511: 스위치 1000: 상분리 장치

Claims (5)

1. 유체 혼합물이 유입되어 서로 다른 비중을 가지는 유체별로 분리 배출되는 탱크;
   상기 유체 혼합물을 상기 탱크의 내부로 유입시키도록 상기 탱크의 상부에 형성되는 유입구;
   상기 탱크의 내부에 수용된 상기 유체 혼합물 중 하부에 배치되는 제1 액상 유체를 배출시키도록 상기 탱크의 하부에 형성되는 제1 배출구;
   상기 탱크의 내부에 수용된 상기 유체 혼합물 중 기상 유체를 배출시키도록 상기 탱크의 상면에 형성되는 제2 배출구; 및
   상기 탱크의 내부에 수용된 상기 유체 혼합물 중 상부에 배치되는 제2 액상 유체의 수위에 따라 상기 제2 배출구를 개폐하도록 상기 제2 배출구에 설치되는 개폐부;를 포함하는 상분리 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 개폐부는
   상기 제2 액상 유체에 부유되는 재질로 이루어져 상기 제2 액상 유체의 수위가 상승 시 상기 제2 배출구를 폐쇄 가능한 개폐판을 포함하는, 상분리 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 개폐부는
   상기 제2 액상 유체의 수위가 상승하며 상기 탱크 내부의 압력이 상승 시 상기 제2 배출구를 폐쇄 가능한 개폐판을 포함하는, 상분리 장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 개폐판은 일단이 상기 제2 배출구에 힌지 결합되고, 타단에 상기 제2 배출구와의 접촉 시 신호를 생성하는 스위치가 설치되는, 상분리 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 스위치에 의해 신호가 생성되는 경우 상기 탱크 내부로의 상기 유체 혼합물의 유입을 중지하도록 상기 유입구를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 상분리 장치.

Images