KR20180085518A - VOC Recovery System and Method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 원유 등의 액체 화물로부터 발생하는 휘발성 유기 화합물(VOC)을 대기중으로 방출하지 않고 회수할 수 있는 휘발성 유기 화합물 회수 시스템 및 회수 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a volatile organic compound recovery system and a recovery method capable of recovering volatile organic compounds (VOC) generated from a liquid such as crude oil without releasing the volatile organic compounds (VOC) into the atmosphere.
육상 또는 해상의 원유 생산 시설이나 원유 저장 시설과 원유 운반선 등에는 원유나 석유, 액화가스 등 비교적 증기압이 높은 액체 화물이 저장되는 저장탱크가 마련되고, 이 저장탱크에서는 액체 화물의 적재(Loading) 또는 저장 과정에서 상당량의 휘발성 유기 화합물(VOC; Volatile Organic Compound)이 발생하게 된다. A storage tank is provided for storing crude oil, petroleum, liquefied gas, and other relatively high vapor pressure liquids in a crude oil production facility, a crude oil storage facility, and a crude oil carrier in the land or sea, and in this storage tank, A considerable amount of volatile organic compounds (VOCs) are generated during the storage process.
휘발성 유기 화합물은 잠재적인 독성 및 발암성이 있어 인체에 유해하고, 산화질소 및 다른 화합물질과 광화학적으로 반응하여 오존을 형성하는 등 대기 오염을 유발하게 되므로, 발생한 휘발성 유기 화합물을 대기 중으로 방출(Venting)시키는 것은 환경오염의 문제가 있다.Since volatile organic compounds have potential toxicity and carcinogenicity, they are harmful to the human body, and photochemically react with nitrogen oxide and other chemical substances to form ozone, thereby causing air pollution. Therefore, the volatile organic compounds are released into the atmosphere Venting) is a problem of environmental pollution.
따라서, 휘발성 유기 화합물의 대기 방출을 지양하고 휘발성 유기 화합물의 배출 농도를 저감시키려는 노력이 지속적으로 행해지고 있다.Therefore, efforts are being made to reduce the emission concentration of volatile organic compounds and to reduce the emission concentration of volatile organic compounds.
그 일례로, 국내 특허문헌 10-1444296호에는 액체 화물을 로딩하는 수직 배관에 수직 배관보다 직경이 작은 내부관다발 등 압력을 강하시키는 수단을 마련하여 압력 강하 수단 전단 위치에서의 압력이 액체 화물의 증기압 이상으로 유지될 수 있도록 하는 휘발성 유기 화합물의 발생을 줄이고자 하는 장치에 대하여 개시하고 있다. For example, Japanese Patent Publication No. 10-1444296 discloses a means for lowering the pressure of a vertical pipe for loading a liquid cargo, such as an inner pipe with a diameter smaller than that of a vertical pipe, so that the pressure at the front end position of the pressure- Of the total amount of volatile organic compounds contained in the volatile organic compound.
또한, 휘발성 유기 화합물은 메탄(CH4), 에탄(C2H6), 프로판(C3H8) 및 부탄(C4H10) 등 유용한 성분을 다량 포함하고 있으므로, 휘발성 유기 화합물을 배출시키는 것은 그만큼 액체 화물의 손실이며 따라서 이를 회수하려는 노력이 요구된다.Since the volatile organic compound contains a large amount of useful components such as methane (CH 4 ), ethane (C 2 H 6 ), propane (C 3 H 8 ) and butane (C 4 H 10 ) This is the loss of liquid cargo and therefore efforts to recover it are required.
따라서, 본 발명은, 발생한 휘발성 유기 화합물(VOC)을 대기로 방출시키지 않고 액화시켜 회수하며, 액화 공정을 간단하게 구성할 수 있는 휘발성 유기 화합물 회수 시스템 및 회수 방법을 제공하고자 하는 것을 그 목적으로 한다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a volatile organic compound recovery system and a recovery method capable of easily forming a liquefaction process by recovering liquefied volatile organic compounds (VOCs) without releasing them to the atmosphere .
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 저장탱크로부터 발생한 VOC(휘발성 유기 화합물)를 압축하는 제1 압축기; 상기 제1 압축기와 연결되어 압축된 VOC를 냉각시키는 제1 응축기; 상기 제1 응축기와 연결되어 상기 제1 응축기에서 응축된 VOC와 응축되지 않은 VOC를 기액분리하는 제1 기액분리기; 상기 제1 기액분리기와 연결되며 상기 분리된 미응축 VOC를 압축하는 제2 압축기; 상기 제2 압축기와 연결되어 상기 압축 VOC를 냉각시키는 제2 응축기; 상기 제2 응축기에서 냉각된 VOC를 추가 냉각시키는 이코노마이저; 및 상기 이코노마이저와 연결되며 상기 추가 냉각된 VOC로부터 응축된 VOC를 분리하는 VOC 회수장치;를 포함하고, 상기 VOC 회수장치로 공급되는 VOC는 과냉각 상태인 것을 특징으로 하며, 상기 VOC 회수장치에서 분리된 기체 상태의 미응축 VOC를 단열팽창시키는 제1 팽창밸브;를 더 포함하여, 상기 제1 팽창밸브를 통과한 미응축 VOC는 상기 이코노마이저의 냉매로 공급하고, 상기 VOC 회수장치에서 분리된 응축 VOC는 액체 상태로 LVOC 수요처에 회수되는, 휘발성 유기 화합물 회수 시스템이 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a refrigerator comprising: a first compressor for compressing a volatile organic compound (VOC) generated from a storage tank; A first condenser connected to the first compressor to cool the compressed VOC; A first gas-liquid separator connected to the first condenser for separating the VOC condensed in the first condenser and the non-condensed VOC; A second compressor connected to the first gas-liquid separator and compressing the separated uncondensed VOC; A second condenser connected to the second compressor to cool the compressed VOC; An economizer for further cooling the cooled VOC in the second condenser; And a VOC recovery device connected to the economizer and separating the condensed VOC from the further cooled VOC, wherein the VOC supplied to the VOC recovery device is in a supercooled state, Further comprising a first expansion valve for monotonically expanding the gaseous unconcentrated VOC so that the uncondensed VOC passing through the first expansion valve is supplied to the refrigerant of the economizer and the condensed VOC separated from the VOC recovery device A volatile organic compound recovery system is provided that is recovered to a LVOC consumer in a liquid state.
바람직하게는, 상기 이코노마이저를 통과한 미응축 VOC는 기체 상태로 SVOC 수요처로 회수할 수 있다.Preferably, the uncondensed VOC that has passed through the economizer can be recovered to the SVOC consumer in a gaseous state.
바람직하게는, 상기 VOC 회수장치에서 분리된 응축 VOC를 단열팽창시키는 제2 팽창밸브;를 더 포함하여, 상기 제2 팽창밸브를 통과한 응축 VOC가 액체 상태로 회수될 수 있다. Preferably, the apparatus further includes a second expansion valve for monotonically expanding the condensed VOC separated from the VOC recovery device, so that the condensed VOC having passed through the second expansion valve can be recovered in a liquid state.
바람직하게는, 상기 제2 응축기와 연결되며 상기 제2 응축기에서 응축된 VOC와 응축되지 않은 VOC를 기액분리하는 제2 기액분리기; 상기 제2 기액분리기와 연결되며 상기 분리된 미응축 VOC를 압축하는 제3 압축기; 및 상기 제3 압축기와 연결되어 상기 압축 VOC를 냉각시키는 제3 응축기;를 더 포함하여, 상기 제3 응축기에서 냉각된 VOC가 상기 이코노마이저로 공급될 수 있다.Preferably, the second gas-liquid separator is connected to the second condenser and separates the condensed VOC from the non-condensed VOC in the second condenser. A third compressor connected to the second gas-liquid separator and compressing the separated uncondensed VOC; And a third condenser connected to the third compressor to cool the compressed VOC, so that the VOC cooled in the third condenser can be supplied to the economizer.
바람직하게는, 상기 이코노마이저는, 상기 제1 팽창밸브를 통과한 미응축 VOC를 냉매로하여 상기 제3 응축기로부터 공급되는 VOC를 추가 냉각시키는 제1 이코노마이저; 및 상기 제2 팽창밸브를 통과한 응축 VOC를 냉매로하여 상기 제3 응축기로부터 공급되는 VOC를 추가 냉각시키는 제2 이코노마이저;를 포함하여, 상기 제3 응축기에서 냉각된 VOC는 상기 제1 이코노마이저 및 제2 이코노마이저로 분기되어 공급될 수 있다.Preferably, the economizer further comprises: a first economizer for further cooling the VOC supplied from the third condenser, using the uncondensed VOC having passed through the first expansion valve as a refrigerant; And a second economizer for further cooling the VOC supplied from the third condenser by using the condensed VOC passed through the second expansion valve as a refrigerant, wherein the VOC cooled in the third condenser is supplied to the first economizer and the second economizer, 2 economizer.
바람직하게는, 상기 LVOC 수요처는, 상기 응축 VOC를 저장하는 데크 탱크;를 포함하고, 상기 제1 기액분리기, 제2 기액분리기 및 VOC 회수장치로부터 배출되는 응축 VOC는 상기 데크 탱크로 회수될 수 있다.Preferably, the LVOC consumer includes a deck tank for storing the condensed VOC, and the condensed VOC discharged from the first gas-liquid separator, the second gas-liquid separator, and the VOC recovery device may be recovered to the deck tank .
바람직하게는, 상기 제1 응축기, 제2 응축기 및 제3 응축기의 냉매는 해수 또는 청수일 수 있다. Preferably, the refrigerant in the first condenser, the second condenser and the third condenser may be seawater or fresh water.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 의하면, 저장탱크에서 발생하는 VOC를 1차 압축하는 단계; 상기 1차 압축 VOC를 냉각시키는 단계; 상기 1차 압축 및 냉각에 의해 응축된 제1 응축 VOC와 응축되지 않은 제1 미응축 VOC를 기액분리하는 단계; 상기 제1 미응축 VOC를 2차 압축하는 단계; 상기 2차 압축 VOC를 냉각시키는 단계; 및 상기 2차 압축 및 냉각에 의해 응축된 응축 VOC와 응축되지 않은 미응축 VOC를 VOC 회수장치에서 기체 상태의 SVOC와 액체 상태의 LVOC로 분리 회수하는 단계;를 포함하되, 상기 VOC 회수장치에서 분리된 미응축 VOC를 팽창 냉각시키는 단계; 및 상기 팽창 냉각된 미응축 VOC를 냉매로 하여 상기 VOC 회수장치로 공급되는 압축 및 냉각된 VOC를 추가 냉각시키는 단계;를 더 포함하는, 휘발성 유기 화합물 회수 방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of compressing a VOC generated in a storage tank, Cooling the primary compressed VOC; Separating a first condensed VOC condensed by the first compression and cooling and a first uncondensed VOC that is not condensed by gas-liquid separation; Second compressing the first uncondensed VOC; Cooling the secondary compressed VOC; And separating and collecting the condensed VOC condensed by the secondary compression and cooling and the uncondensed VOC in the VOC recovery device into the gas-phase SVOC and the liquid-state LVOC, wherein the VOC recovery device Expanding the uncondensed VOC; And further cooling the compressed and cooled VOC supplied to the VOC recovery device using the expanded and uncondensed VOC as a refrigerant.
바람직하게는, 상기 VOC를 추가 냉각시킨 팽창 냉각된 미응축 VOC를 기체 상태로 회수하여 SVOC 수요처로 공급하는 단계;를 더 포함할 수 있다. Preferably, the method further includes the step of recovering the expanded and unconditioned VOC in which the VOC is further cooled, in the gaseous state, and supplying it to the SVOC customer.
바람직하게는, 상기 VOC 회수장치로는 상기 VOC를 과냉각시켜 공급하는 것을 특징으로 하고, 상기 VOC 회수장치에서 분리된 응축 VOC를 팽창 냉각시키는 단계; 및 상기 팽창 냉각된 응축 VOC를 액체 상태로 회수하여 LVOC 수요처로 공급하는 단계;를 더 포함할 수 있다.Preferably, the VOC recovery device is provided by supercooling the VOC, wherein the VOC recovery device comprises: expansion cooling the condensed VOC separated from the VOC recovery device; And recovering the expanded and cooled condensed VOC in a liquid state and supplying it to an LVOC consumer.
바람직하게는, 상기 2차 압축 및 냉각에 의해 응축된 제2 응축 VOC와 응축되지 않은 제2 미응축 VOC를 기액분리하는 단계; 상기 제2 미응축 VOC를 3차 압축하는 단계; 및 상기 3차 압축 VOC를 냉각시키는 단계;를 더 포함하여, 상기 3차 압축 및 냉각된 VOC를 상기 VOC 회수장치로 공급할 수 있다.Separating the second condensed VOC condensed by the secondary compression and cooling and the second uncondensed VOC that is not condensed by gas-liquid separation; Thirdly compressing the second uncondensed VOC; And cooling the tertiary-compressed VOC, so that the tertiary-compressed and cooled VOC can be supplied to the VOC recovery device.
바람직하게는, 상기 3차 압축 및 냉각된 VOC의 적어도 일부는 상기 팽창 냉각된 미응축 VOC를 냉매로 하여 추가 냉각시키고, 상기 3차 압축 냉각된 VOC의 나머지 일부는 상기 팽창 냉각된 응축 VOC를 냉매로 하여 추가 냉각시키는 단계;를 더 포함하여, 상기 팽창 냉각된 미응축 VOC 및 상기 팽창 냉각된 응축 VOC에 의해 추가 냉각된 VOC를 상기 VOC 회수장치로 공급할 수 있다.Preferably, at least a portion of the tertiary-compressed and cooled VOC further cools the expanded-cooled uncondensed VOC as a refrigerant, and the remainder of the tertiary-compressed cooled VOC is used to cool the expanded- To further cool the VOC to the VOC recovery unit, wherein the VOC is further cooled by the expanded cooled uncondensed VOC and the expanded cooled condensed VOC.
바람직하게는, 상기 제1 응축 VOC, 상기 제2 응축 VOC 및 상기 팽창 냉각된 응축 VOC는 액체 상태로 데크 탱크에 저장될 수 있다.Advantageously, said first condensing VOC, said second condensing VOC and said expanded cooled condensing VOC may be stored in a deck tank in a liquid state.
본 발명에 따른 휘발성 유기 화합물 회수 시스템 및 회수 방법은, 액체 화물로부터 발생하는 휘발성 유기 화합물을 대기로 방출시키지 않아 환경오염 문제를 저감시킬 수 있으며, 발생한 휘발성 유기 화합물을 액화시켜 회수할 수 있다. INDUSTRIAL APPLICABILITY The volatile organic compound recovery system and recovery method according to the present invention does not release volatile organic compounds generated from liquid cargo into the atmosphere, thereby reducing the environmental pollution problem and recovering the volatile organic compounds that have been generated by liquefaction.
또한, 본 발명에 따른 휘발성 유기 화합물 회수 시스템 및 회수 방법은, 액체 화물로부터 발생하는 휘발성 유기 화합물을 별도의 냉매 사이클을 사용하지 않고 액화시켜 회수할 수 있으며, 따라서 시스템 모듈의 크기를 줄일 수 있어 간단(Compact)한 시스템을 구성할 수 있다. In addition, the volatile organic compound recovery system and the recovery method according to the present invention can recover the volatile organic compounds generated from the liquid cargo without using a separate refrigerant cycle, thereby reducing the size of the system module. A compact system can be constructed.
또한, 본 발명에 따른 휘발성 유기 화합물 회수 시스템 및 회수 방법은 휘발성 유기 화합물을 팽창에 의해 냉각시킴으로써 액화 효율을 향상시킬 수 있다. In addition, the volatile organic compound recovery system and the recovery method according to the present invention can improve the liquefaction efficiency by cooling the volatile organic compound by expansion.
또한, 본 발명에 따른 휘발성 유기 화합물 회수 시스템 및 회수 방법은 액화시킨 휘발성 유기 화합물(LVOC; Liquefied VOC)을 압축 저장함으로써 LVOC로부터 발생되는 VOC의 양을 저감할 수 있다. In addition, the volatile organic compound recovery system and the recovery method according to the present invention can reduce the amount of VOC generated from the LVOC by compressing and storing the liquefied volatile organic compound (LVOC).
도 1은 냉매 사이클을 이용한 휘발성 유기 화합물 회수 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휘발성 유기 화합물 회수 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 휘발성 유기 화합물 회수 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다. 1 is a schematic view showing a volatile organic compound recovery system using a refrigerant cycle.
2 is a schematic view illustrating a system for recovering a volatile organic compound according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic view illustrating a system for recovering a volatile organic compound according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the operational advantages of the present invention and the objects attained by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings, which illustrate preferred embodiments of the present invention, and to the contents of the accompanying drawings.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, like reference numerals refer to like elements throughout. The same elements are denoted by the same reference numerals even though they are shown in different drawings.
하기 실시예에서는 원유(Crude Oil)의 경우를 예로 들어 설명하지만, 본 발명은 다양한 액화가스, 액체 화물에 적용될 수 있으며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있고, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.In the following examples, crude oil (Crude Oil) is taken as an example. However, the present invention can be applied to various liquefied gases, liquid cargoes, and the following embodiments can be modified into various other forms, The present invention is not limited to the following examples.
하기 실시예에서 각 유로를 흐르는 유체는, 시스템의 운용 조건에 따라, 기체상태, 기액혼합상태, 액체상태, 또는 초임계 유체 상태일 수 있다.In the following embodiments, the fluid flowing through each channel may be in a gas state, a gas-liquid mixed state, a liquid state, or a supercritical fluid state, depending on the operating conditions of the system.
또한, 하기 실시예에서 선박은 원유를 화물로써 운반하는 원유 운반선(Crude Oil Tanker)일 수 있고, 또는 원유를 저장하는 저장탱크를 갖춘 FSU(Floating Stroage Unit), Shuttle Tanker 등의 일반 상선 또는 해양 구조물일 수도 있으며, 따라서 본 실시예는 원유를 화물로써 공급받는 저장탱크가 마련되는 모든 선박 또는 해양 구조물은 물론 육상 설비에도 적용할 수 있다. In the following examples, the vessel may be a crude oil tanker for transporting crude oil as a cargo, or a floating tank unit (FSU) having a storage tank for storing crude oil, a general tanker or an offshore structure such as a shuttle tanker So that the present embodiment can be applied not only to all ships or offshore structures, but also to onshore facilities, in which a storage tank for receiving crude oil as a cargo is provided.
도 1은 냉매 사이클을 이용한 휘발성 유기 화합물 회수 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다. 도 1을 참조하면, 원유 저장탱크(10)에서 발생하는 휘발성 유기 화합물(이하, 'VOC'라 함.)을 녹아웃 드럼(Knock Out Drum)(15)으로 공급하여 Soot이나 수분 등 이물질을 제거한 후, 압축기(20)에서 압축하고, 압축기(20)에서 압축된 압축 VOC는 응축기(30)에서 해수 또는 청수(Fresh Water)를 이용하여 냉각시킨다. 응축기(30)에서 냉각된 VOC는 기액분리기(40)로 공급하여 응축기(30)에서 응축된 VOC(이하, 'LVOC(Liquefied VOC)'라 함.)는 분리하여 회수하고, 응축되지 않은 기체 상태의 VOC는 건조기(45)로 공급하여 미응축 VOC에 포함되어 있는 수분을 제거한다. 1 is a schematic view showing a volatile organic compound recovery system using a refrigerant cycle. 1, a volatile organic compound (hereinafter referred to as VOC) generated in the crude
수분이 제거된 미응축 VOC는 2차 응축기(50)로 공급하여 VOC를 2차 응축시킬 수 있는데, 2차 응축기(50)에서 VOC는 프로필렌 냉각 사이클(55)을 이용하여 냉각시킨다. 즉, 2차 응축기(50)에서 VOC를 냉각시키는 냉매는 프로필렌 냉각 사이클(55)을 순환하는 프로필렌(Propylene)이며, 프로필렌 냉각 사이클(55)은 냉각 사이클(55)을 순환하는 프로필렌이 2차 응축기(50)에서 VOC로 냉열을 공급해줄 수 있도록 열교환기(미도시), 압축기(미도시), 팽창수단(미도시) 등을 포함할 수 있다. The de-condensed VOC can be fed to the
2차 응축기(50)에서 프로필렌 냉매에 의해 적어도 일부의 VOC가 응축되며, 2차 응축기(50)에서 냉각된 VOC는 2차 기액분리기(60)로 공급되어, 2차 기액분리기(60)에서 응축된 VOC는 분리하여 회수하고, 응축되지 않은 기체 상태의 VOC는 선박 내 연료, 예를 들어 전력 생산 장치(Power Generator) 또는 연료를 연소시켜 스팀(Steam)을 생산하는 폐열 회수 장치(Heat Recovery Solution)를 동반하는 전력 생산 장치 등의 연료로써 공급할 수 있다. At least a part of the VOC is condensed by the propylene refrigerant in the
도 1에 도시한 VOC 회수 시스템은, 원유 저장탱크(10)로부터 발생한 VOC가 약 30℃, 약 1.5bar로 도입된다고 할 때, 압축기(20)에서 약 14bar로 압축하고, 압축에 의해 온도가 상승한 압축 VOC는 응축기(30)에서 해수 또는 청수에 의해 약 32℃로 냉각시키며, 제2 응축기(50)에서 약 1.1bar, 약 -45.49℃의 프로필렌 냉매에 의해 냉각시켜 약 13bar, 약 15℃ 상태로 회수할 수 있다. 1, when the VOC generated from the crude
이때, 실질적으로 응축기(30)에서 응축되는 양은 거의 없고, 대부분이 제2 응축기(50)에서 응축된 LVOC가 회수되는데, 그 양은 시스템으로 도입되는 VOC의 약 30~40%이고 나머지는 기체 상태의 잔여 가스(SVOC; Surplus VOC)로 배출되어 연료로 공급될 수 있다. At this time, there is substantially no condensation in the
즉, 도 1에 도시한 바와 같이, VOC를 응축 또는 액화시켜 회수하기 위해 VOC에 냉열을 공급하는 프로필렌 냉매 사이클을 별도로 마련하게 되면, 시스템 구성이 복잡하고, VOC를 압축, 냉각시키기 위한 제어와 더불어 냉매 순환을 위한 제어가 병행되어야 하므로 운전 제어가 상대적으로 어려울 수 있으며, 냉매 사이클에 포함되는 냉매 저장탱크 등 각종 장비의 설치 공간이 추가로 필요하므로 VOC 회수 시스템 모듈의 크기가 커질 뿐만 아니라, 설치 및 운영 비용이 높다는 단점이 있다.That is, as shown in FIG. 1, if a propylene refrigerant cycle for supplying cold heat to the VOC for separately collecting or condensing the VOC is separately provided, the system configuration is complicated, and the control for compressing and cooling the VOC Since the control for the refrigerant circulation must be performed in parallel, the operation control may be relatively difficult. Further, since the installation space of various equipment such as the refrigerant storage tank included in the refrigerant cycle is further required, not only the size of the VOC recovery system module is increased, There is a drawback that the operating cost is high.
따라서, 이하 후술할 실시예에서 이러한 단점을 보완하기 위해 냉매 사이클을 추가하지 않으면서도 VOC를 회수하기 위한 액화 효율이 향상된 휘발성 유기 화합물 회수 시스템 및 방법을 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명하기로 한다. Accordingly, in order to compensate for these drawbacks, a system and a method for recovering volatile organic compounds with improved liquefaction efficiency for recovering VOC without adding a refrigerant cycle will be described with reference to FIGS. 2 to 3 .
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매 사이클을 이용하지 않고 VOC를 액화시켜 회수할 수 있는 액화 효율이 향상된 휘발성 유기 화합물 회수 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다.FIG. 2 and FIG. 3 are schematic views illustrating a system for recovering a volatile organic compound having improved liquefaction efficiency, which can be recovered by liquefying a VOC without using a refrigerant cycle according to an embodiment of the present invention.
먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 VOC 회수 시스템은, 액체 화물, 본 실시예에서 원유를 화물로써 저장하는 원유 저장탱크(10), 원유 저장탱크(10)에서 발생한 VOC를 압축하는 제1 압축기(1st Stage Compressor)(21), 제1 압축기(21)와 연결되며 제1 압축기(21)에서 압축된 압축 VOC를 냉각시키는 제1 응축기(1st Stage Condenser)(31), 제1 응축기(31)와 연결되며 제1 응축기(31)에서 응축된 VOC와 응축되지 않은 미응축 VOC를 기액분리하는 제1 기액분리기(1st Stage Separator)(41) 및 응축 VOC(이하, 'LVOC'라 함.)를 저장하는 데크 탱크(Deck Tank)(80)를 포함한다. Referring to FIG. 2, the VOC recovery system according to an embodiment of the present invention includes a crude
본 실시예의 VOC 회수 시스템은 원유 운반선에 적용될 수 있고, 원유 저장탱크(10)에 저장되는 원유는, 또 다른 선박 또는 해양 구조물로부터 공급(Offshore Loading)받을 수 있고, 또는 육상의 원유 공급 터미널로부터 공급(Oil Terminal Loading)받을 수도 있으며, 본 실시예의 VOC 회수 시스템으로 도입되는 VOC는 상기와 같은 원유의 공급(Loading) 과정에서 원유 저장탱크(10) 또는 원유 공급 배관 내에서 발생한 것일 수 있고, 원유 저장탱크(10)에 저장되어 있는 원유로부터 발생한 것일 수도 있다.The VOC recovery system of the present embodiment can be applied to a crude oil carrier and the crude oil stored in the crude
또한, 본 실시예에 따르면, 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 압축기(21)로 공급되는 VOC 중에 포함된 수분이나 Soot 등의 이물질을 분리제거하는 녹아웃 드럼(15)을 더 포함할 수 있다. 즉, 녹아웃 드럼(15)에서 이물질이 분리된 VOC가 제1 압축기(21)로 공급될 수 있으며, 제1 압축기(21)로 수분 등 이물질이 함께 공급될 경우 압축기의 날개나 케이싱(Casing) 등이 훼손되는 것을 방지할 수 있다. As shown in FIG. 2, the present embodiment may further include a knock-out
도 2에는 제1 압축기(21)가 하나만 마련되고 하나의 제1 압축기(21)에서 VOC를 압축하도록 도시하고 있지만, 제1 압축기(21)는 하나 이상이 병렬로 마련될 수 있고, 즉 VOC는 원유 저장탱크(10)로부터 다수개의 제1 압축기(21)로 각각 분기되어 공급될 수 있다. 단, 다수개의 제1 압축기(21)에서 압축된 후 배출되는 압축 VOC의 압력은 모두 동일하며, 압축 후에는 하나의 흐름으로써 제1 응축기(31)로 도입될 수 있다.Although FIG. 2 shows only one
본 실시예에서, 제1 압축기(21)에서 압축된 압축 VOC는 제1 응축기(31)로 공급되어 제1 응축기(31)에서 냉각되는데, 제1 응축기(31)로 공급되는 압축 VOC는 제1 압축기(21)에서 압축되면서 압축에 의해 온도가 상승한 상태로 공급될 수 있으며, 제1 응축기(31)에서 압축 VOC를 냉각시키는 냉열원은 해수 또는 청수일 수 있다. In this embodiment, the compressed VOC compressed in the
제1 응축기(31)에서 냉각된 압축 VOC는 제1 기액분리기(41)로 공급되며, 제1 기액분리기(41)로부터 제1 응축기(31)에서 냉각되면서 응축된 VOC와 응축되지 않은 VOC가 기액분리되어 각각 배출된다.The compressed VOC cooled in the
제1 기액분리기(41)에서 분리된 응축 VOC(이하, '제1 LVOC'라 함.)는 제1 기액분리기(41)의 하부로부터 연장된 제1 응축라인을 따라 배출될 수 있으며, 제1 응축라인의 일단은 제1 기액분리기(41) 하단과 연결되고, 타단은 데크 탱크(80)로 연결될 수 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 제1 응축라인은 상술한 원유 저장탱크(10) 또는 후술할 LVOC 수요처로 직접 연결될 수도 있다. The condensed VOC (hereinafter, referred to as "first LVOC") separated in the first gas-
즉, 본 실시예에서 제1 기액분리기(41)에서 제1 응축라인을 따라 분리배출된 제1 LVOC는 데크 탱크(80) 또는 원유 저장탱크(10)를 포함하여 LVOC 수요처로 직접 공급될 수도 있다. That is, in the present embodiment, the first LVOC separately discharged along the first condensation line in the first gas-
본 실시예에 따른 VOC 회수 시스템은, 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 기액분리기(41)에서 분리 배출된 미응축 VOC를 압축하는 제2 압축기(2nd Stage Compressor)(22), 제2 압축기(22)와 연결되며 제2 압축기(22)에서 압축된 압축 VOC를 냉각시키는 제2 응축기(2nd Stage Condenser)(32) 및 제2 응축기(32)와 연결되며 제2 응축기(32)에서 냉각된 냉각 VOC를 추가 냉각시키는 제1 이코노마이저(SVOC Economizer)(51)를 더 포함한다. 2, the VOC recovery system according to the present embodiment includes a second compressor (second stage compressor) 22 for compressing the uncondensed VOC separated and discharged by the first gas-
또한, 본 실시예에 따른 VOC 회수 시스템은, 상술한 압축기(21, 22), 응축기(31, 32)를 통과하면서 압축 및 냉각에 의해 응축된 VOC와 응축되지 않은 미응축 VOC를 기액분리하여 응축된 VOC와 미응축 VOC를 분리하여 배출하는 VOC 회수장치(Final Separator)(61)를 더 포함한다. The VOC recovery system according to the present embodiment separates the VOC condensed by compression and cooling while passing through the
본 실시예의 제2 압축기(22)는 제1 기액분리기(41)에서 배출된 기체 상태의 미응축 VOC를 고압으로 압축시킨다. 여기서 '고압'이라는 용어는 제1 압축기(21)에서 압축되는 VOC의 압력보다 더 높은 압력으로 압축된다는 것을 의미하는 상대적인 개념이고, 고압으로 압축된 VOC는 후단에서 연속되는 응축기 등 냉각 공정에 의해 과냉각될 수 있어야 한다. The
본 실시예에서, 제2 압축기(22)에서 압축된 압축 VOC는 제2 응축기(32)로 공급되어 제2 응축기(32)에서 냉각되는데, 제2 응축기(32)로 공급되는 압축 VOC는 제2 압축기(22)에서 압축되면서 압축에 의해 온도가 상승한 상태로 공급될 수 있으며, 제2 응축기(32)에서 압축 VOC를 냉각시키는 냉열원은 해수 또는 청수일 수 있다.In this embodiment, the compressed VOC compressed in the
제2 압축기(22)에서 고압으로 압축된 VOC는 제2 응축기(32)를 통과하면서 과냉각되고, 제2 응축기(32)로부터 냉각되어 배출되는 VOC의 적어도 일부는 과냉각된 포화 액체 상태일 수 있다. The VOC compressed at the high pressure in the
본 실시예에서, 제2 응축기(32)에서 냉각된 VOC는 제1 이코노마이저(51)에서 추가로 냉각시킬 수 있다. 제1 이코노마이저(51)를 통과한 과냉각 VOC는 VOC 회수장치(61)로 공급되며 VOC 회수장치(61)는 액체 상태의 VOC 즉, LVOC와 미응축된 VOC를 기액분리하여 분리배출시킨다.In this embodiment, the VOC cooled in the
VOC 회수장치(61)에는 VOC 회수장치(61)의 하부로부터 데크 탱크(80)와 연결되며 VOC 회수장치(61)에서 분리된 LVOC가 데크 탱크(80)로 공급되도록 경로를 제공하는 LVOC 회수라인과 VOC 회수장치(61)의 상부로부터 제1 이코노마이저(51)와 연결되며 VOC 회수장치(61)에서 분리된 미응축 VOC가 제1 이코노마이저(51)로 공급되도록 경로를 제공하는 SVOC 회수라인이 연결된다. The
즉, VOC 회수장치(61)에서 분리된 응축 VOC는 데크 탱크(80)로 회수되어 저장되고, VOC 회수장치(61)에서 분리된 미응축 VOC는 제1 이코노마이저(51)로 공급되어 열교환된다. That is, the condensed VOC separated by the
또한, 본 실시예에 따르면, VOC 회수장치(61)에서 분리된 미응축 VOC가 제1 이코노마이저(51)로 공급되도록 경로를 제공하는 SVOC 회수라인에는, 제1 이코노마이저(51)로 공급되는 미응축 VOC를 단열팽창시키는 제1 팽창밸브(71)가 마련되고, VOC 회수장치(61)에서 분리된 응축 VOC가 데크 탱크(80) 또는 후술할 LVOC 수요처 등으로 회수될 수 있도록 경로를 제공하는 LVOC 회수라인에는, 회수되는 응축 VOC를 단열팽창시키는 제2 팽창밸브(72)가 마련된다.According to the present embodiment, the SVOC recovery line, which provides a path for the uncondensed VOC separated by the
즉, VOC 회수장치(61)로부터 데크 탱크(80)로 공급되는 응축 VOC는 제2 팽창밸브(72)에 의해 팽창되고 팽창에 의해 냉각된 채로, 바람직하게는 전량이 액체상태로 데크 탱크(80)로 공급되며, VOC 회수장치(61)로부터 제1 이코노마이저(51)로 공급되는 미응축 VOC는 제1 팽창밸브(71)에 의해 팽창되고 팽창에 의해 온도가 냉각된 채로 제1 이코노마이저(51)로 공급되어 제1 이코노마이저(51)에서 열교환한다. That is, the condensed VOC supplied from the
본 실시예에서, 제1 이코노마이저(51)에서는 제2 응축기(32)에서 냉각된 후 VOC 회수장치(61)로 공급되는 VOC와, VOC 회수장치(61)에서 SVOC 회수라인을 따라 분리 배출되고 제1 팽창밸브(71)에 의해 냉각된 미응축 VOC가 열교환되며, 제2 응축기(32)에서 냉각된 후 VOC 회수장치(61)로 공급되는 VOC가 제1 팽창밸브(71)를 통과하면서 냉각된 미응축 VOC에 의해 냉각된다. In the present embodiment, in the
제2 응축기(32)로부터 제1 이코노마이저(51)로 공급된 과냉각 VOC는 제1 이코노마이저(51)에서 추가로 냉각된 후 VOC 회수장치(61)로 공급된다. 상술한 바와 같이 VOC 회수장치(61)로 공급되는 VOC는 과냉각된 상태일 수 있으며, VOC 회수장치(61)에서 기액분리된다. The supercooled VOC supplied from the
제1 이코노마이저(51)에서 냉매로 사용된 후 온도가 상승한 VOC는 기체 상태의 잔여 가스(이하 'SVOC(Surplus VOC)'라 함.)로 회수되고, 도면에는 도시하지 않았지만, SVOC는 선박 내 연료로써 공급할 수 있으며, 예를 들어, 연료를 연소시켜 전력을 생산하는 발전 시스템, 연료를 연소시켜 연소열에 의해 스팀을 생산하는 폐열 회수 시스템 또는 연료를 연소시켜 연소열에 의해 스팀을 생산하고 생산된 스팀을 이용하여 터빈을 구동시킴으로써 전력을 생산하는 폐열 발전 시스템, 연료를 연소시켜 불활성 가스를 생산하는 불활성 가스 생산 시스템 등 SVOC 수요처의 연료로 공급할 수 있다.The VOC having a temperature increased after being used as a refrigerant in the
VOC 회수장치(61)에서 분리 배출되는 응축 VOC는 상술한 바와 같이 과냉각 포화 상태일 수 있으며, 즉, 과냉각 포화 상태로 제2 팽창밸브(72)로 공급되고, 제2 팽창밸브(72)에서 팽창되면서 더 많은 양의 VOC가 액화된다. 제2 팽창밸브(72)를 통과하면서 액화된 VOC, 즉 LVOC는 액체 상태로 회수되며 데크 탱크(80)에 저장된다. The condensed VOC separated and discharged from the
데크 탱크(80)에 저장된 LVOC는 선박 내 연료로써 공급할 수 있으며, 예를 들어, 연료를 연소시켜 전력을 생산하는 발전 시스템, 연료를 연소시켜 연소열에 의해 스팀을 생산하는 폐열 회수 시스템 또는 연료를 연소시켜 연소열에 의해 스팀을 생산하고 생산된 스팀을 이용하여 터빈을 구동시킴으로써 전력을 생산하는 폐열 발전 시스템, 연료를 연소시켜 불활성 가스를 생산하는 불활성 가스 생산 시스템 등 LVOC 수요처의 연료로 공급할 수 있다.The LVOC stored in the
또는, 회수된 LVOC를 데크 탱크(80) 또는 원유 저장탱크(10)에 저장하지 않고 상술한 LVOC 수요처와 배관 라인을 연결하여 직접 공급할 수도 있을 것이다. Alternatively, the recovered LVOC may be directly supplied to the LVOC customer and the piping line without connecting to the
도 2 및 도 3에는 LVOC가 데크 탱크(80)로 회수되는 라인만을 도시하였으나 이에 한정하지는 않고, 본 명세서에 서술되는 실시예에서는 회수된 LVOC가 데크 탱크(80)로 저장되는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다. 2 and 3 show only the line in which the LVOC is recovered to the
데크 탱크(80)에는 데크 탱크(80)에 저장된 LVOC를 LVOC 수요처로 이송하는 이송 라인(미도시)이 연결될 수 있고, 이송 라인에는 LVOC를 LVOC 수요처로 공급하는 LVOC 펌프(미도시)가 마련될 수 있다.The
이하, 도 2를 참조하여 본 실시예의 VOC 회수 시스템에 의한 VOC의 흐름을 간략하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the flow of the VOC by the VOC recovery system of the present embodiment will be briefly described with reference to FIG.
원유 저장탱크(10)에서 발생한 VOC는 녹아웃 드럼(15)을 거쳐 제1 압축기(21)로 약 1.5bar, 약 30℃의 기체 상태로 공급되고, 제1 압축기(21)에서 약 14bar로 압축될 수 있으며, 압축에 의해 온도가 상승한다. The VOC generated in the crude
제1 압축기(21)에서 압축된 압축 VOC는 제1 응축기(31)로 공급되어 해수 또는 청수에 의해 약 30℃로 냉각된 후 약 13.6bar의 압력으로 제1 기액분리기(41)에 공급될 수 있고, 제1 기액분리기(41)에서는 제1 압축기(21) 및 제1 응축기(31)를 통과하면서 응축된 LVOC와 미응축된 VOC가 각각 분리배출된다.The compressed VOC compressed in the
응축된 LVOC는 데크 탱크(80)로 공급될 수 있는데, 실질적으로 제1 압축기(21)와 제1 응축기(31)를 통과하면서 응축되는 양은 거의 없을 수 있다.The condensed LVOC can be supplied to the
제1 기액분리기(41)로부터 분리배출된 기체 상태의 미응축 VOC는 약 13.6bar의 상태로 제2 압축기(22)로 공급될 수 있으며, 제2 압축기(22)는 VOC를 약 30bar로 압축시킬 수 있다. 제2 압축기(22)에서 VOC는 압축에 의해 온도 역시 상승한다. The gaseous uncondensed VOC separated and discharged from the first gas-
제2 압축기(22)에서 약 30bar의 고압으로 압축된 VOC는 제2 응축기(32) 및 제1 이코노마이저(51)를 통과하면서 과냉각되고, VOC 회수장치(61)로 공급되어 기액분리된다. The VOC compressed at a high pressure of about 30 bar in the
VOC 회수장치(61)에서 분리 배출되는 미응축 VOC는 제1 팽창밸브(71)에 의해 약 9 내지 10bar로 팽창될 수 있고, 팽창에 의해 냉각되어 제1 이코노마이저(51)의 냉매로써 공급되며, 제1 이코노마이저(51)에서 열교환 후, 약 10bar, 28℃, 기체 상태의 SVOC가 회수될 수 있다.The uncondensed VOC separated and discharged from the
VOC 회수장치(61)에서 분리 배출되는 과냉각 포화 액체는 제2 팽창밸브(72)에 의해 약 13 내지 14bar로 팽창될 수 있고, 팽창에 의해 냉각되어, 약 13.5bar, 22℃, 액체 상태의 LVOC가 데크 탱크(80)로 회수될 수 있다. The supercooled saturated liquid separated and discharged from the
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 VOC 회수 시스템 및 방법을 설명하기로 한다. Hereinafter, a VOC recovery system and method according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
상술한 실시예와 비교하여 본 실시예에 따른 VOC 회수 시스템은 상술한 실시예의 변형예로써 제3 압축기(3rd Stage Compressor)(23) 및 제3 응축기(3rd Stage Condenser)(33), 제2 이코노마이저(LVOC Economizer)(52)가 더 마련되고 데크 탱크(80)로 회수되는 LVOC가 제2 이코노마이저(52)를 더 통과한다는 점에서 차이가 있으며, 도 2에 도시된 부재번호와 동일한 부재번호에 해당하는 구성은 서로 동일하거나 또는 유사하게 작동되고 동일하게 또는 유사하게 작용하므로 동일 부재에 대해서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.Compared with the above-described embodiment, the VOC recovery system according to the present embodiment is a modification of the above-described embodiment, and includes a third compressor (third stage compressor) 23, a third condenser (third stage condenser) 33, a second economizer (LVOC Economizer) 52 and the LVOC that is recovered to the
본 실시예에 따르면, 도 3에 도시한 바와 같이, 원유를 저장하는 원유 저장탱크(10), 원유 저장탱크(10)에서 발생한 VOC를 압축하는 제1 압축기(21), 제1 압축기(21)와 연결되며 제1 압축기(21)에서 압축된 압축 VOC를 냉각시키는 제1 응축기(31), 제1 응축기(31)와 연결되며 제1 응축기(31)에서 응축된 VOC와 응축되지 않은 미응축 VOC를 기액분리하는 제1 기액분리기(41) 및 분리된 응축 VOC를 저장하는 데크 탱크(80)를 포함한다. 3, a crude
또한, 제1 압축기(21)로 공급되는 VOC 중에 포함된 수분이나 Soot 등의 이물질을 제거하는 녹아웃 드럼(Knock Out Drum)(15)을 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include a knock-
본 실시예에서, 제1 기액분리기(41)에서 분리된 응축 VOC는, 즉 제1 LVOC는 액체 상태로 데크 탱크(80)에 저장되거나 LVOC 수요처로 공급되고, 제1 기액분리기(41)에서 분리된 미응축 VOC는 제2 압축기(22)로 공급된다. In this embodiment, the condensed VOC separated in the first gas-
또한, 본 실시예에 따르면, 제1 기액분리기(41)와 연결되며, 제1 기액분리기(41)에서 분리된 미응축 VOC를 압축하는 제2 압축기(22), 제2 압축기(22)와 연결되며 제2 압축기(22)에서 압축된 압축 VOC를 냉각시키는 제2 응축기(32) 및 제2 응축기(32)와 연결되며 제2 응축기(32)를 통과하면서 응축된 VOC와 응축되지 않은 미응축 VOC를 기액분리하는 제2 기액분리기(42)를 더 포함한다. According to the present embodiment, the
본 실시예에서는, 도 2를 참조하는 상술한 실시예와는 달리, 제2 응축기(32)에서 냉각된 압축 VOC는 제2 기액분리기(42)로 공급되고, 제2 기액분리기(42)에서는 제2 압축기(22) 및 제2 응축기(32)를 통과하면서 응축된 VOC와 응축되지 않은 미응축 VOC가 각각 분리 배출된다. 2, the compressed VOC cooled in the
제2 기액분리기(42)에서 분리된 응축 VOC(이하, '제2 LVOC'라 함.)는 제2 기액분리기(42)의 하부로부터 데크 탱크(80)로 연결된 제2 응축라인을 따라 배출될 수 있으며, 도면에는 도시하지 않았지만 제2 응축라인은 상술한 원유 저장탱크(10)로 연결될 수도 있다. 즉, 본 실시예에서 제2 기액분리기(42)에서 분리 배출된 제2 LVOC는 데크 탱크(80) 또는 원유 저장탱크(10)로 공급되어 저장될 수 있고, 또는 상술한 바와 같이 LVOC 수요처로 직접 공급될 수도 있다. The condensed VOC (hereinafter referred to as "second LVOC") separated in the second gas-
제2 기액분리기(42)에서 분리된 미응축 VOC는 제2 기액분리기(42)의 상부로 배출되어 제2 기액분리기(42)의 상부로부터 후술할 제3 압축기(23)를 연결하는 라인을 통해 제3 압축기(23)로 공급될 수 있다.The uncondensed VOC separated by the second gas-
또한, 본 실시예에 따르면, 도 3에 도시한 바와 같이, 제2 기액분리기(42)와 연결되며 제2 기액분리기(42)에서 분리 배출된 미응축 VOC를 압축하는 제3 압축기(23), 제3 압축기(23)와 연결되며 제3 압축기(23)에서 압축된 압축 VOC를 냉각시키는 제3 응축기(33), 제3 응축기(33)를 통과하면서 냉각된 VOC를 추가 냉각시키는 제1 이코노마이저(51) 및 제2 이코노마이저(52)를 더 포함하고, 제1 및 제2 이코노마이저(51, 52)와 연결되며 제3 압축기(23), 제3 응축기(33), 제1 이코노마이저(51) 및 제2 이코노마이저(52)를 통과하면서 응축된 VOC와 응축되지 않은 미응축 VOC를 분리 배출하는 VOC 회수장치(61)를 포함한다.3, the
본 실시예에서, 제3 압축기(23)에서 압축된 압축 VOC는 제3 응축기(33)로 공급되어 냉각되는데, 제3 응축기(33)로 공급되는 압축 VOC는 제3 압축기(23)에서 압축되면서 압축에 의해 온도가 상승한 상태로 공급될 수 있으며, 제3 응축기(33)에서 압축 VOC를 냉각시키는 냉열원은 해수 또는 청수일 수 있다.In the present embodiment, the compressed VOC compressed in the
본 실시예의 제3 압축기(23)는 제2 기액분리기(42)에서 배출된 기체 상태의 미응축 VOC를 고압으로 압축시킨다. 고압이라는 의미는 제1 및 제2 압축기(21, 22)에서 압축되는 VOC의 압력보다 더 높은 압력으로 압축된다는 것을 의미하는 상대적인 개념이고, 제3 압축기(23)를 통과하면서 고압으로 압축된 압축 VOC는 후단에서 연속되는 응축기 등 냉각 공정에 의해 과냉각될 수 있어야 한다. The
즉, 제3 압축기(23)에서 압축된 압축 VOC는 제3 응축기(33)를 통과하면서 과냉각되고, 제3 응축기(33)로부터 냉각되어 배출되는 VOC의 적어도 일부는 과냉각된 포화 액체 상태일 수 있다. That is, the compressed VOC compressed in the
또한, 본 실시예에서, 제3 응축기(33)를 통과하면서 과냉각된 VOC는 제1 이코노마이저(51) 및 제2 이코노마이저(52)에서 추가로 냉각될 수 있다. 제1 및 제2 이코노마이저(51, 52)를 통과하면서 추가 냉각된 과냉각 VOC는 VOC 회수장치(61)로 공급되며, VOC 회수장치(61)는 응축된 액체 상태의 VOC와 미응축된 기체 상태의 VOC를 기액분리하여 분리 배출시킨다. Further, in this embodiment, the subcooled VOC passing through the
바람직하게는, 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 이코노마이저(51) 및 제2 이코노마이저(52)는 병렬 연결되어 각각 제3 응축기(33) 및 VOC 회수장치(61)와 연결될 수 있고, 제3 응축기(33)를 통과한 과냉각 VOC가 제1 이코노마이저(51) 및 제2 이코노마이저(52)로 각각 분기되어 공급될 수 있으며, 제3 응축기(33)를 통과한 과냉각 VOC는 제1 이코노마이저(51) 및 제2 이코노마이저(52)로 분기 공급되어 냉각된 후 VOC 회수장치(61)로 공급될 수 있다. 3, the
제1 이코노마이저(51) 및 제2 이코노마이저(52)로 분기 공급되는 과냉각 VOC의 양은 각각 50%씩 동일한 유량이 공급될 수도 있고, 제1 이코노마이저(51)에서 냉각된 후 배출되는 과냉각 VOC의 온도와 제2 이코노마이저(52)에서 냉각된 후 배출되는 과냉각 VOC의 온도를 고려하여 그 분기되는 유량 비율이 각각 정해질 수도 있다. The amount of the supercooled VOC supplied to the
단, 제1 이코노마이저(51)에서 냉각된 과냉각 VOC와 제2 이코노마이저(52)에서 냉각된 과냉각 VOC는 모두 VOC 회수장치(61)로 공급되어 기액분리될 수 있다. However, both the supercooled VOC cooled in the
본 실시예에서 VOC 회수장치(61)에는, VOC 회수장치(61)의 상부로부터 제1 이코노마이저(51)와 연결되며 VOC 회수장치(61)에서 분리된 기체 상태의 미응축 VOC가 제1 이코노마이저(51)로 공급되도록 경로를 제공하는 SVOC 회수라인과 VOC 회수장치(61)의 하부로부터 제2 이코노마이저(52)와 연결되며 VOC 회수장치(61)에서 분리된 액체 상태의 응축 VOC가 제2 이코노마이저(52)로 공급되도록 경로를 제공하는 LVOC 회수라인이 연결된다. In this embodiment, the
즉, VOC 회수장치(61)에서 분리된 미응축 VOC는 제1 이코노마이저(51)로 공급되어 열교환되고, VOC 회수장치(61)에서 분리된 응축 VOC는 제2 이코노마이저(52)로 공급되어 열교환된다. That is, the uncondensed VOC separated from the
또한, 본 실시예에 따르면, SVOC 회수라인에는 제1 이코노마이저(51)로 공급되는 미응축 VOC를 단열팽창시키는 제1 팽창밸브(71)가 마련되고, LVOC 회수라인에는 제2 이코노마이저(52)로 공급되는 응축 VOC를 단열팽창시키는 제2 팽창밸브(72)가 마련된다. According to the present embodiment, the SVOC recovery line is provided with a
즉, VOC 회수장치(61)로부터 제1 이코노마이저(51)로 공급되는 미응축 VOC는 제1 팽창밸브(71)에 의해 팽창되며, 팽창에 의해 냉각된 채로 제1 이코노마이저(51)의 냉매로써 공급되어, 제3 응축기(33)로부터 제1 이코노마이저(51)로 공급되는 과냉각 VOC를 냉각시키고, VOC 회수장치(61)로부터 제2 이코노마이저(52)로 공급되는 응축 VOC는 제2 팽창밸브(72)에 의해 팽창되며, 팽창에 의해 냉각된 채로 제2 이코노마이저(52)의 냉매로써 공급되어, 제3 응축기(33)로부터 제2 이코노마이저(52)로 공급되는 과냉각 VOC를 냉각시킨다. That is, the uncondensed VOC supplied from the
VOC 회수장치(61)에서 분리 배출된 응축 VOC는 상술한 바와 같이 과냉각 포화 상태일 수 있으며, 즉, 과냉각 포화 상태로 제2 팽창밸브(72)에서 팽창에 의해 냉각되면서 더 많은 양의 VOC가 액화될 수 있다. The condensed VOC separated and discharged from the
제1 이코노마이저(51)에서 냉매로써 열교환한 후 배출되는 팽창된 미응축 VOC는 기체 상태의 잔여 가스(SVOC)로 회수되고, 도면에는 도시하지 않았지만, SVOC는 선박 내 연료로써 공급할 수 있으며, 예를 들어, 연료를 연소시켜 전력을 생산하는 발전 시스템, 연료를 연소시켜 연소열에 의해 스팀을 생산하는 폐열 회수 시스템 또는 연료를 연소시켜 연소열에 의해 스팀을 생산하고 생산된 스팀을 이용하여 터빈을 구동시킴으로써 전력을 생산하는 폐열 발전 시스템, 연료를 연소시켜 불활성 가스를 생산하는 불활성 가스 생산 시스템 등 SVOC 수요처의 연료로 공급할 수 있다.The expanded uncondensed VOC discharged after heat exchange with the refrigerant in the
제2 이코노마이저(52)에서 냉매로써 열교환한 후 배출되는 팽창된 응축 VOC는, 바람직하게는 제2 팽창밸브(52)를 통과하면서 전량이 액체 상태로 LVOC로 데크 탱크(80)로 회수되며, 데크 탱크(80)에 저장된 LVOC는 선박 내 연료로써 공급할 수 있으며, 예를 들어, 연료를 연소시켜 전력을 생산하는 발전 시스템, 연료를 연소시켜 연소열에 의해 스팀을 생산하는 폐열 회수 시스템 또는 연료를 연소시켜 연소열에 의해 스팀을 생산하고 생산된 스팀을 이용하여 터빈을 구동시킴으로써 전력을 생산하는 폐열 발전 시스템, 연료를 연소시켜 불활성 가스를 생산하는 불활성 가스 생산 시스템 등 LVOC 수요처의 연료로 공급할 수 있다. 또는, 제2 이코노마이저(52)로부터 배출되는 LVOC는 상술한 LVOC 수요처로 직접 공급될 수도 있다. The expanded condensed VOC discharged from the
이하, 도 3을 참조하여 본 실시예의 VOC 회수 시스템에 의한 VOC의 흐름을 간략하게 설명하기로 한다. Hereinafter, the flow of the VOC by the VOC recovery system of the present embodiment will be briefly described with reference to FIG.
원유 저장탱크(10)에서 발생한 VOC는 녹아웃 드럼(15)을 거쳐 제1 압축기(21)로 약 1.5bar, 약 30℃의 기체 상태로 공급되고, 제1 압축기(21)에서 압축되고, 제1 압축기(21)에서 압축된 압축 VOC는 제1 응축기(31)로 공급되어 해수 또는 청수에 의해 냉각된 후 제1 기액분리기(41)로 공급된다.The VOC generated in the crude
제1 기액분리기(41)에서는 제1 압축기(21) 및 제1 응축기(31)를 통과하면서 응축된 VOC와 미응축 VOC가 각각 분리배출되며, 제1 기액분리기(41)에서 분리 배출된 응축 VOC는 제1 LVOC로 데크 탱크(80)로 회수된다. In the first gas-
제1 기액분리기(41)에서 분리 배출된 미응축 VOC는 제2 압축기(22)로 공급되고, 제2 압축기(22)에서 압축된 후 제2 응축기(32)에서 해수 또는 청수에 의해 냉각된 후 제2 기액분리기(42)로 공급되며, 제2 기액분리기(42)에서는 제2 압축기(22) 및 제2 응축기(32)를 통과하면서 응축된 응축 VOC와 응축되지 않은 미응축 VOC를 분리 배출한다. 제2 기액분리기(42)에서 분리 배출된 응축 VOC는 제2 LVOC로 데크 탱크(80)로 회수된다. The uncondensed VOC separated and discharged by the first gas-
제2 기액분리기(42)에서 분리 배출된 미응축 VOC는 제3 압축기(23)로 공급되고, 제3 압축기(23)에서 압축된 후 제3 응축기(33)에서 해수 또는 청수에 의해 냉각된 후, 제1 이코노마이저(51) 및 제2 이코노마이저(52)로 분기되어 공급되어 추가 냉각된다. The uncondensed VOC separated and discharged by the second gas-
제1 이코노마이저(51) 및 제2 이코노마이저(52)에서 냉각된 VOC는 과냉각 상태로 VOC 회수장치(61)로 공급되며 VOC 회수장치(61)에서 기액분리되는데, 분리된 기체 상태의 미응축 VOC는 제1 팽창밸브(71)에 의해 단열팽창되어 제1 이코노마이저(51)의 냉매로 공급된 후 SVOC로 회수되고, 분리된 액체 상태의 응축 VOC는 제2 팽창밸브(72)에 의해 단열팽창되어 제2 이코노마이저(52)의 냉매로 공급된 후 LVOC로 회수된다. The VOC cooled in the
회수되는 SVOC는 약 12 내지 13bar, 약 30 내지 32℃의 기체 상태일 수 있고, 회수되는 LVOC는 약 12 내지 13bar, 약 19 내지 20℃의 액체 상태일 수 있다. The recovered SVOC may be in the gaseous state at about 12 to 13 bar, about 30 to 32 DEG C, and the recovered LVOC may be in the liquid state at about 12 to 13 bar, about 19 to 20 DEG C.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 액체 화물로부터 발생하는 휘발성 유기 화합물(VOC)을 회수하고, 특히, 프로필렌 냉매 사이클 등 설치 면적을 많이 차지하며 많은 전력이 소요되는 별도의 냉각 사이클을 사용하지 않고도, 해수 또는 청수를 냉열원으로 활용하거나, 회수할 VOC를 과냉각시키고 단열 팽창에 의한 자체 냉각 등으로 액화 회수함으로써 더 효율적으로 VOC, 더 구체적으로는 VOC에 포함된 유용한 탄화수소 성분을 액화시켜 회수할 수 있다. As described above, according to the present invention, it is possible to recover the volatile organic compounds (VOC) generated from the liquid material, and particularly, to use a propylene refrigerant cycle without using a separate cooling cycle , Seawater or fresh water as a heat source for cooling, or subcooling the VOC to be recovered and liquefying it by self-cooling by adiabatic expansion, thereby more efficiently recovering the VOC, more specifically, the useful hydrocarbon component contained in the VOC have.
130,000TDW 규모의 원유 운반선을 기준으로, VOC를 회수하지 않고 방출시키는 경우, 약 100~200ton의 VOC, 즉 약 5~20ton의 메탄(CH4)가 대기로 방출되는데, 이를 다시 회수할 수 있는 것이다. 130,000TDW based on the scale of the crude oil tanker, in the case of release, without recovery of VOC, is that there is the release to the atmosphere of methane (CH 4) of about 100 ~ 200ton of VOC, i.e., about 5 ~ 20ton, to collect it again .
특히, 회수한 VOC는 액체 화물 탱크로 다시 회수하거나 스팀, 전력, 불활성 가스 등의 생산을 위한 연료로 활용할 수 있으므로 친환경적이고 경제적이다.In particular, the recovered VOC can be recovered back to the liquid cargo tank or used as fuel for the production of steam, electric power, and inert gas, thereby being environmentally friendly and economical.
예를 들어, 회수한 VOC는 불활성 가스 생성의 연료로 사용할 수 있고, 회수한 VOC를 불활성 가스 생성 연료로 활용하면, 불활성 가스를 생성하기 위한 연료로써 기존에 사용되었던 HFO(Heavy Fuel Oil) 등의 오일 연료의 사용을 줄일 수 있다. 또한, 오일 연료를 사용하지 않으므로 연료 연소에 의한 SOx 등의 환경오염 물질이 대기 중으로 방출되는 것을 방지할 수 있으며, 불활성 가스 생성을 위한 스크러빙(Scrubbing)시 황(Sulfur) 성분이 해상으로 배출되는 것 역시 방지할 수 있다. For example, the recovered VOC can be used as a fuel for generating an inert gas, and if the recovered VOC is used as an inert gas generating fuel, it can be used as a fuel for generating an inert gas, such as HFO (Heavy Fuel Oil) The use of oil fuel can be reduced. In addition, since no oil fuel is used, SO x Can be prevented from being discharged into the atmosphere. Also, it is possible to prevent sulfur from being discharged to the sea during scrubbing for generating an inert gas.
본 발명은 상기 실시예에 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.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. It is.
10 : 원유 저장탱크
15 : 녹아웃 드럼
21, 22, 23 : 압축기
31, 32, 33 : 응축기
41, 42 : 기액분리기
51, 52 : 이코노마이저
71, 72 : 팽창밸브
61 : VOC 회수장치
80 : 데크 탱크10: Crude oil storage tank
15: Knockout drum
21, 22, 23: compressor
31, 32, 33: condenser
41, 42: gas-liquid separator
51, 52: economizer
71, 72: expansion valve
61: VOC recovery device
80: Deck tank
Claims (13)
상기 제1 압축기와 연결되어 압축된 VOC를 냉각시키는 제1 응축기;
상기 제1 응축기와 연결되어 상기 제1 응축기에서 응축된 VOC와 응축되지 않은 VOC를 기액분리하는 제1 기액분리기;
상기 제1 기액분리기와 연결되며 상기 분리된 미응축 VOC를 압축하는 제2 압축기;
상기 제2 압축기와 연결되어 상기 압축 VOC를 냉각시키는 제2 응축기;
상기 제2 응축기에서 냉각된 VOC를 추가 냉각시키는 이코노마이저; 및
상기 이코노마이저와 연결되며 상기 추가 냉각된 VOC로부터 응축된 VOC를 분리하는 VOC 회수장치;를 포함하고,
상기 VOC 회수장치로 공급되는 VOC는 과냉각 상태인 것을 특징으로 하며,
상기 VOC 회수장치에서 분리된 기체 상태의 미응축 VOC를 단열팽창시키는 제1 팽창밸브;를 더 포함하여,
상기 제1 팽창밸브를 통과한 미응축 VOC는 상기 이코노마이저의 냉매로 공급하고,
상기 VOC 회수장치에서 분리된 응축 VOC는 액체 상태로 LVOC 수요처로 회수하는, 휘발성 유기 화합물 회수 시스템. A first compressor for compressing VOC (Volatile Organic Compound) generated from the storage tank;
A first condenser connected to the first compressor to cool the compressed VOC;
A first gas-liquid separator connected to the first condenser for separating the VOC condensed in the first condenser and the non-condensed VOC;
A second compressor connected to the first gas-liquid separator and compressing the separated uncondensed VOC;
A second condenser connected to the second compressor to cool the compressed VOC;
An economizer for further cooling the cooled VOC in the second condenser; And
A VOC recovery device coupled to the economizer and separating the condensed VOC from the further cooled VOC,
Wherein the VOC supplied to the VOC recovery device is in a supercooled state,
Further comprising a first expansion valve for thermally expanding the gaseous uncondensed VOC separated from the VOC recovery device,
The unconverted VOC having passed through the first expansion valve is supplied to the refrigerant of the economizer,
Wherein the condensed VOC separated from the VOC recovery device is returned to the LVOC consumer in a liquid state.
상기 이코노마이저를 통과한 미응축 VOC는 기체 상태로 SVOC 수요처로 회수하는, 휘발성 유기 화합물 회수 시스템. The method according to claim 1,
Wherein the uncondensed VOC passed through the economizer is recovered to the SVOC customer in a gaseous state.
상기 VOC 회수장치에서 분리된 응축 VOC를 단열팽창시키는 제2 팽창밸브;를 더 포함하여,
상기 제2 팽창밸브를 통과한 응축 VOC가 액체 상태로 회수되는, 휘발성 유기 화합물 회수 시스템. The method according to claim 1 or 2,
Further comprising a second expansion valve for thermally expanding the condensed VOC separated from the VOC recovery device,
And the condensed VOC passing through the second expansion valve is recovered in a liquid state.
상기 제2 응축기와 연결되며 상기 제2 응축기에서 응축된 VOC와 응축되지 않은 VOC를 기액분리하는 제2 기액분리기;
상기 제2 기액분리기와 연결되며 상기 분리된 미응축 VOC를 압축하는 제3 압축기; 및
상기 제3 압축기와 연결되어 상기 압축 VOC를 냉각시키는 제3 응축기;를 더 포함하여,
상기 제3 응축기에서 냉각된 VOC가 상기 이코노마이저로 공급되는, 휘발성 유기 화합물 회수 시스템. The method of claim 3,
A second gas-liquid separator connected to the second condenser and separating the condensed VOC from the non-condensed VOC in the second condenser;
A third compressor connected to the second gas-liquid separator and compressing the separated uncondensed VOC; And
And a third condenser connected to the third compressor to cool the compressed VOC,
And the VOC cooled in the third condenser is supplied to the economizer.
상기 이코노마이저는,
상기 제1 팽창밸브를 통과한 미응축 VOC를 냉매로하여 상기 제3 응축기로부터 공급되는 VOC를 추가 냉각시키는 제1 이코노마이저; 및
상기 제2 팽창밸브를 통과한 응축 VOC를 냉매로하여 상기 제3 응축기로부터 공급되는 VOC를 추가 냉각시키는 제2 이코노마이저;를 포함하여,
상기 제3 응축기에서 냉각된 VOC는 상기 제1 이코노마이저 및 제2 이코노마이저로 분기되어 공급되는, 휘발성 유기 화합물 회수 시스템. The method of claim 4,
In the economizer,
A first economizer for further cooling the VOC supplied from the third condenser by using the uncondensed VOC that has passed through the first expansion valve as a refrigerant; And
And a second economizer for further cooling the VOC supplied from the third condenser by using the condensed VOC that has passed through the second expansion valve as a refrigerant,
Wherein the VOC cooled in the third condenser is branched and supplied to the first economizer and the second economizer.
상기 LVOC 수요처는,
상기 응축 VOC를 저장하는 데크 탱크;를 포함하고,
상기 제1 기액분리기, 제2 기액분리기 및 VOC 회수장치로부터 배출되는 응축 VOC는 상기 데크 탱크로 회수되는, 휘발성 유기 화합물 회수 시스템. The method of claim 5,
The LVOC consumer may,
And a deck tank for storing the condensed VOC,
Wherein the condensed VOC discharged from the first gas-liquid separator, the second gas-liquid separator, and the VOC recovery device is recovered to the deck tank.
상기 제1 응축기, 제2 응축기 및 제3 응축기의 냉매는 해수 또는 청수인, 휘발성 유기 화합물 회수 시스템. The method of claim 5,
Wherein the refrigerant in the first condenser, the second condenser, and the third condenser is seawater or fresh water.
상기 1차 압축 VOC를 냉각시키는 단계;
상기 1차 압축 및 냉각에 의해 응축된 제1 응축 VOC와 응축되지 않은 제1 미응축 VOC를 기액분리하는 단계;
상기 제1 미응축 VOC를 2차 압축하는 단계;
상기 2차 압축 VOC를 냉각시키는 단계; 및
상기 2차 압축 및 냉각에 의해 응축된 응축 VOC와 응축되지 않은 미응축 VOC를 VOC 회수장치에서 기체 상태의 SVOC와 액체 상태의 LVOC로 분리 회수하는 단계;를 포함하되,
상기 VOC 회수장치에서 분리된 미응축 VOC를 팽창 냉각시키는 단계; 및
상기 팽창 냉각된 미응축 VOC를 냉매로 하여 상기 VOC 회수장치로 공급되는 압축 및 냉각된 VOC를 추가 냉각시키는 단계;를 더 포함하는, 휘발성 유기 화합물 회수 방법. First compressing the VOC generated in the storage tank;
Cooling the primary compressed VOC;
Separating a first condensed VOC condensed by the first compression and cooling and a first uncondensed VOC that is not condensed by gas-liquid separation;
Second compressing the first uncondensed VOC;
Cooling the secondary compressed VOC; And
Separating the condensed VOC condensed by the secondary compression and cooling and the uncondensed VOC into the SVOC in the gaseous state and the LVOC in the liquid state in the VOC recovery device,
Expanding and cooling the uncondensed VOC separated in the VOC recovery device; And
And further cooling the compressed and cooled VOC supplied to the VOC recovery device using the expanded and uncondensed VOC as a refrigerant.
상기 VOC를 추가 냉각시킨 팽창 냉각된 미응축 VOC를 기체 상태로 회수하여 SVOC 수요처로 공급하는 단계;를 더 포함하는, 휘발성 유기 화합물 회수 방법. The method of claim 8,
Further comprising the step of recovering the expanded and uncondensed VOC in which the VOC is further cooled, in a gaseous state, and supplying it to the SVOC customer site.
상기 VOC 회수장치로는 상기 VOC를 과냉각시켜 공급하는 것을 특징으로 하고,
상기 VOC 회수장치에서 분리된 응축 VOC를 팽창 냉각시키는 단계; 및
상기 팽창 냉각된 응축 VOC를 액체 상태로 회수하여 LVOC 수요처로 공급하는 단계;를 더 포함하는, 휘발성 유기 화합물 회수 방법. The method according to claim 8 or 9,
The VOC recovery device is characterized in that the VOC is supplied by being supercooled,
Expanding and cooling the condensed VOC separated in the VOC recovery device; And
And recovering the expanded and cooled condensed VOC in a liquid state and supplying the condensed VOC to the LVOC consumer.
상기 2차 압축 및 냉각에 의해 응축된 제2 응축 VOC와 응축되지 않은 제2 미응축 VOC를 기액분리하는 단계;
상기 제2 미응축 VOC를 3차 압축하는 단계; 및
상기 3차 압축 VOC를 냉각시키는 단계;를 더 포함하여,
상기 3차 압축 및 냉각된 VOC를 상기 VOC 회수장치로 공급하는, 휘발성 유기 화합물 회수 방법. The method of claim 10,
Separating a second condensed VOC condensed by the second compression and cooling and a second uncondensed VOC that is not condensed by gas-liquid separation;
Thirdly compressing the second uncondensed VOC; And
Further comprising cooling the tertiary compressed VOC,
And supplying the tertiary-compressed and cooled VOC to the VOC recovery device.
상기 3차 압축 및 냉각된 VOC의 적어도 일부는 상기 팽창 냉각된 미응축 VOC를 냉매로 하여 추가 냉각시키고, 상기 3차 압축 냉각된 VOC의 나머지 일부는 상기 팽창 냉각된 응축 VOC를 냉매로 하여 추가 냉각시키는 단계;를 더 포함하여,
상기 팽창 냉각된 미응축 VOC 및 상기 팽창 냉각된 응축 VOC에 의해 추가 냉각된 VOC를 상기 VOC 회수장치로 공급하는, 휘발성 유기 화합물 회수 방법. The method of claim 11,
Wherein at least a portion of the tertiary compressed and cooled VOC further cools the expanded cooled uncondensed VOC as a refrigerant and the remaining portion of the tertiary compressed cooled VOC is further cooled Further comprising:
And supplying the VOC further cooled by the expanded cooled uncondensed VOC and the expanded cooled condensed VOC to the VOC recovery apparatus.
상기 제1 응축 VOC, 상기 제2 응축 VOC 및 상기 팽창 냉각된 응축 VOC는 액체 상태로 데크 탱크에 저장되는, 휘발성 유기 화합물 회수 방법. The method of claim 12,
Wherein the first condensed VOC, the second condensed VOC, and the expanded cooled condensed VOC are stored in a liquid state in a deck tank.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination |