KR20180088631A - 샘플 컨디셔닝에서 ngl 상 변화 완료를 보장하기 위한 포스트―프로브 상류 계량 펌프 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유체 추출을 위해 파이프라인 샘플 테이크-오프 프로브를 구비한 샘플 컨디셔닝 시스템에서 천연 가스 액체(NGL)와 같은 다상 유체의 상 변화 완료를 보장하기 위한 포스트-프로브 상류 계량 펌프, 이슬점 드롭아웃 또는 상 분리 없이 관련 분석기에 의해 유체 샘플의 분석을 위한 선택 범위의 온도와 압력으로 추출된 유체를 컨디셔닝하기 위한 샘플 컨디셔닝 유닛, 및 실질적으로 완전한 액체 상으로 응축시키고 추출 및 유체 샘플 컨디셔닝 사이의 지연 시간을 줄이도록 유체 샘플을 가압하기 위해서 샘플 테이크-오프 프로브 및 샘플 컨디셔닝 유닛 사이에 인-라인으로 배치된 계량 펌프를 포함한다.
Description
본 발명은 샘플 컨디셔닝 장비의 계량 펌프 상류를 이용하는 샘플 분석 프로세싱 동안 샘플 프로브에 의해 파이프 라인으로부터 추출된 천연 가스 액체(NGL) 성분 제품과 같은 다상 유체의 측정의 정확성 및 반복성을 향상시키기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 샘플 컨디셔닝 장비에 도입되기 전에 가압 유체의 지연 시간을 감소시킨다. 본 발명의 또 다른 양태는 파이프 라인으로의 유체 재주입을 위한 여과되지 않은 우회 흐름을 촉진시키기 위해 테이크오프 진공(흡입 압력)을 오프셋시키고 극복하기에 충분한 잔류 압력을 생성하는 것에 관한 것이다.
본 PCT 국제 출원은 2016년 8월 31일자로 출원된 미국 출원 번호 15/252,628호와, 2015년 9월 18일자로 출원된 미국 가출원 번호 62/220,550호의 우선권을 주장하는 바이다.
일반적으로 가스 처리 산업에서 2상 또는 이중상 NGL 유체 생성물의 크로마토그래피 및/또는 분광 분석을 정확하게 수행할 수 없다는 것이 알려져 있다. 종래의 분별화 또는 극저온 분리 프로세싱 동안, 종래의 장비들은 액체 생성물 내에 혼입 가스를 유지하거나 생성한다. 이 경우, NGL 프로세싱의 첫번째 단계에서, 그러한 기체 혼입 액체는 전형적으로 극저온 또는 탈메탄화기 타워로부터의 아웃풋에서 생성되는데, 특히, "에탄 회수" 단계 동안에 생성된다. 따라서, 샘플 유체 구성성분/분석물의 결과 분석은 부정확성을 겪게 된다.
설명을 위해, 그러나 특정 이론에 구속되려는 의도는 아니지만, 극저온 공정은 완전 액체 상태에서 상 변화(phase change)가 완료되는 "고밀도(dense)" 상에서 에탄을 남기는 것으로 여겨진다. 액체(액적) 형태와 기화된 상태 사이에서 NGL 유체의 체적 차이의 상당한 규모때문에, 예컨대, 가스 크로마토 그래피에 의한 정확하고 재현가능한 분석은 거의 불가능해진다.
따라서, NGL 제품 품질 보증 및 에너지 감사를 위해 공정 제어에 사용할 수 있는 정확하고 반복가능한 측정을 달성하기 위한 시스템, 특히 보관 또는 전송 베슬과 관련된 관리 이전 작업(custody transfer operations)의 경우에, NGL의 프로세서가 필요하다라는 인식이 있다.
본 발명의 목적은 기존 기술의 결점을 극복하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 특정 실시예에서 이중 또는 다상 NGL 유체의 분석에 대한 해결책을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 특정 실시예에서 다상 액체 교환 완료를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 특정 실시예에서 NGL 구성요소 제품과 같은 다상 유체에 대한 향상된 정확도 및 반복가능한 측정을 제공하는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 특정 실시예에서 테이크-오프 및 샘플 분석 사이의 샘플 지연 시간을 감소시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 특정 실시예에서 여과되지 않은 바이패스 유동의 유체 재 주입을 위해 파이프 라인 내의 흡입 압력을 오프셋시키고 극복하기에 충분한 잔류 압력을 생성하는 것이다.
이들 및 다른 목적은, 다상 유체 샘플 추출을 위한 시스템에 의해서 충족되는바, 본 발명에 따른 시스템은, a) 파이프라인으로부터 다상 유체를 추출하기 위한 샘플 테이크-오프 프로브; b) 추출된 유체 샘플을 기화시키고, 이슬점 드롭아웃을 방지하기 위해서 기화된 샘플을 선택 온도 및 압력 범위로 유지하며, 조절된 기화 샘플을 하류 분석기(downstream analyzer)로 통과시키기 위한 샘플 컨디셔닝 유닛; 및 c) 단일 완전 액체상으로의 다상 유체 샘플의 전이(transition)를 최대화하기 위해서 추출된 유체 샘플에 대한 압력을 증가시키고 이를 응축하도록, 샘플 테이크-오프 프로브 및 샘플 컨디셔닝 유닛 사이에 인-라인으로 배치되는 계량 펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 실시예에 대한 추가 실시예로 제공되는바, 샘플 테이크-오프 프로브와 계량 펌프 사이에 인-라인으로 배치된 미립자 흡착 필터(coalescing filter)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 실시예에들 중 임의의 것에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 계량 펌프는 공압 펌프인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 실시예에들 중 임의의 것에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 공압 펌프는 공압 컨트롤러 및 공기 격리 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 실시예에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 공압 컨트롤러는 적어도 하나의 피드백 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 실시예들 중 임의의 것에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 다상 유체는 천연 가스 액체이며, 파이프라인으로의 속도 루프 리턴을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 실시예들에 대한 임의의 것에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 계량 폄프는 적어도 400 PSIG의 압력을 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 실시예들에 대한 임의의 것에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 계량 펌프는 속도 루프를 통해 파이프라인 안으로 가압된, 액화 천연 가스 액체를 재주입하기 위해 적어도 600 PSIG의 압력을 생성하여 흡입 압력을 극복하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 실시예들에 대한 임의의 것에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 계량 펌프는 샘플 추출로부터 샘플 컨디셔닝까지의 지연 시간을 최소화하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 실시예들에 대한 임의의 것에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 계량 펌프 및 샘플 컨디셔닝 유닛 사이에 인-라인으로 배치되는 필터부재를 더 포함하고, 여기서 필터부재는 파이프라인 샘플 재주입 리턴 속도 루프에 연결된 액체 바이패스 통로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 실시예에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 필터부재 및 샘플 컨디셔닝 유닛 사이에 인-라인으로 배치되는 유체 흐름 조절 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 실시예들에 대한 임의의 것에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 파이프라인 재주입 포트를 더 포함하며, 계량 펌프는 가압된 액화 천연 가스 액체를 재주입 포트를 통해 리턴 속도 루프를 거쳐 파이프라인으로 재주입하도록 적어도 600 PSIG의 압력을 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 실시예에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 샘플 액체가 통과되어 샘플 액체의 유량을 측정하도록 액체 바이패스 및 재주입 포트 사이에 인-라인으로 배치되는 유량계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명으 전술한 두 실시예 중 임의의 것에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 필터부재 안으로 액체 역류를 방지하기 위해 액체 바이패스 및 재주입 포트 사이에 인-라인으로 배치되는 배압 조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전술한 목적 및 또 다른 목적은, 계량 펌프를 사용하여 분석을 위한 기화 전에 파이프라인 샘플 테이크-오프 프로브의 방식으로 추출된 천연 가스 액체의 단일 상태 액체 샘플을 최대화하기 위한 방법에 의해 충족되는바, 상기 방법은, a) 천연 가스 액체 유체 샘플을 파이프 라인 공정 스트림으로부터 샘플 테이크-오프 프로브를 통해 추출하는 단계; b) 액상으로의 완전한 응축을 최대화하기 위해 추출된 샘플 유체를 가압하는 단계; 및 c) 상 변화를 최소화하기 위하여 선택된 압력 및 온도로 샘플 컨디셔너에서 다운 스트림 분석기로의 통과를 위한 액체 샘플을 기화시키도록, 가압된 액체 샘플을 샘플 컨디셔너와 연통하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 실시예애 대한 추가 실시예로 제공되는바, 시스템은 샘플 테이크-오프 프로브 및 계량 펌프 사이에 배치되는 흡착 필터 요소를 포함하고, 상기 방법은 다상 천연 가스 액체에 함유된 혼입 가스 및 증기의 통로를 최소화하기 위해서 흡착 필터 요소를 통해 샘플을 계량 펌프에 통과시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 두 실시예 중 임의의 것에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 시스템은 액체 바이패스, 파이프라인 샘플 리턴 속도 루프, 및 파이프라인 재주입 포트를 포함하고, 여기서 계량 펌프는 가압된 액화 천연 가스 액체 샘플을 파이프라인 재주입 포트를 통해 재주입하기 위해서 적어도 600PSIG로 추출된 샘플을 가압하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 실시예에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 액체 바이패스는 여과되고, 리턴 속도 루프는 인-라인 배압 조절 밸브를 포함하며, 상기 방법은, 여과된 바이패스를 거쳐 재주입 포트로 통과하는 가압된 액화 천연 가스 액체 샘플의 액체 상태로부터의 상 변화를 최소화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 네 실시예들 중 임의의 것에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 샘플 추출 및 추출된 샘플 기화 사이의 지연 시간을 최소화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
요약하면, 본 발명은 다상 유체를 가압하고 단일 완전 액체 상태를 최대화하기 위해 계량 펌프를 사용하는 샘플 컨디셔닝 시스템에서 다상 액상 변화 완료를 보장하기위한 포스트-프로브 상류 계량 펌프를 고려한다.
본 발명은 샘플 컨디셔닝 시스템에서 다상 액체 상 변화 완료를 보장하기위한 포스트-프로브 상류 계량 펌프, 및 미사용의 가압된 다상 샘플 액체를 원래의 파이프라인 공정 스트림으로 재주입하기 위한 속도 루프 리턴 라인으로 특징되는 요소들의 조합을 또한 고려한다.
본 발명의 시스템은 기본적으로 파이프라인과 같은 다상 액체 소스의 샘플 테이크-오프 소스, 및 하류 분석기용 가압 액체 샘플을 기화시키기 위한 컨디셔닝 어레이 사이에 위치된, 흡착 필터를 지닌 계량 펌프의 배치로 특징되어진다. 본 발명은 또한 샘플 테이크-오프 소스에 대해 임의의 초과 미여과된 샘플을 위한 속도 루프 리턴을 지닌 하류 분석기로 여과된 필터를 용리시키는 필터 바이패스를 통합할 수도 있다. 본 발명은 가압 하에서 완전 액체 샘플을 샘플 컨디셔너에 공급하기 위해 제공되며, 따라서 다상 성분을 함유하는 액체 공급원의 존재에 의해 생성된 측정 편차를 최소화한다.
NGL 처리 분야에서, 본 발명은 샘플 컨디셔닝 장비의 상류에 위치한 계량 펌프를 이용하여 거의 실시간 분석을 위한 단상 유체 NGL 생성물의 생성을 용이하게한다. 본 발명의 실시는 하류 샘플 컨디셔닝 전에 유체 테이크-오프 샘플을 보다 높은 압력으로 펌핑하는 것을 제공하고, 컨디셔닝 이전에 NGL "고밀도" 상 생성물로부터 실질적으로 완전히 액체 인 생성물로의 완전한 전이를 최대화하기 위해 추가 인-라인 필터링 요소를 포함하는 것을 제공한다. 이러한 전환은 신속하고 정확한 데이터를 통해 프로세스를 최적화 할뿐만 아니라 프로세스의 이전 단계에서 원하지 않는 구성 요소의 캐리오버(carry-over)를 줄임으로써 후속 처리 단계를 최적화한다.
실질적으로 균일한 액체 샘플을 샘플 컨디셔너에 제공하는 것 외에도, 증가된 압력에 영향을 받는 액체는 시스템을 통해 보다 신속하게 이동하여 테이크-오프와 샘플 분석 사이의 샘플 지연 시간을 줄임으로써, 측정 속도와 정확성을 모두 향상시킨다. 결과적으로, 본 발명은 프로세스를 제어하는데 사용되는 유용한 데이터의보다 빠른 가용성의 결과로서 NGL 프로세스 성능을 향상시키고, 부적당한 제품을 저장 또는 전송 용기로 유도 할 수있는 시스템 부정확성을 피한다. 마찬가지로, 본 발명은 가능한한 공정에 가까운 샘플 테이크-오프를 허용하며, 종래에는 완전 액체 상태로 거의 완벽하게 가능한 상 변화를 보장하기 위해 더 긴 샘플 통로에 대한 필요성으로 인해 어려움을 겪었다.
본 발명은 또한 대상 유체의 특정 조성에 기초한 압력 변동성으로부터 발생하는 문제점을 고려하고 해결한다. 당업자는 임의의 주어진 소스에 대해, 샘플된 유체의 특정 구성이 다양하다는 것을 인식해야 한다. 관례상 개별적 상 분석을 통해 용이하게 결정될 수 있고, 유체 균질성을 증가시켜 샘플 상분리를 최소화하며, 이미 단상 액체의 경우에도 시스템 지연 시간을 제한하고, 분석의 정확도를 극대화하는, 소스의 조성 및 상 특성을 기반으로 특정 유체에 대한 요구 사항을 조정한다.
본 발명에 의해 제공되는 샘플 운송을 위한 감소된 지연 시간을 참조하면, 유체의 속도가 증가하여 차례로 단상 유체가 이중 또는 다중 상 상태로 복귀할 기회를 감소시킨다. 바람직하게, 프로세스 압력은 펌프를 통해 "속도 루프" 또는 "프로세스 리턴 액체"의 발생을 피할만큼 충분히 높은 선택 값으로 상승된다.
증가된 단상 액체 샘플 압력의 활용은, 또한 예컨대, 셀프-클리닝 여과 기능을 제공하고, 다중 상 유체의 도입을 최소화함에 따른 다운 스트림 분석기에 대한 보호를 제공함으로써, 증가된 작업 유연성과 같은 이점을 제공한다. 본 발명에 의해 제공되는 또 다른 이점은 불필요한 샘플을 파이프라인 또는 프로세스 스트림으로 재주입할 수 있도록 함으로써 낭비를 회피하는 것이다.
이와 같은 상세한 설명에서, "일 실시예", "실시예"또는 "실시예들"에 대한 언급은 참조되는 특징이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함됨을 의미한다. 또한, "일 실시예", "실시예"또는 "실시예들"에 대한 별도의 참조는 반드시 동일한 실시예를 지칭하지 않는다. 그러나, 그렇게 기술되지 않는한, 그리고 당업자에게 쉽게 명백한 것을 제외하고는, 그러한 실시 양태는 상호 배타적이지 않다. 따라서, 본 발명은 여기에 설명 된 실시 예들의 임의의 다양한 조합 및/또는 통합을 포함 할 수 있다.
본 명세서에 사용 된 용어는 특정 실시 양태를 설명하기위한 것이며, 본 발명을 제한하고자하는 것은 아니다. 본원에서 사용 된 단수 형태 "a", "an"및 "the"는 문맥 상 다르게 지시하지 않는 한 복수 형태를 포함하고자한다. 용어 "포함하다" 및/또는 "구비하다(갖다)"는 용어는 본 명세서에서 사용되는 경우 명시된 특징, 단계, 동작, 요소 및 구성 요소의 존재를 기술하는 것으로 이해되지만, 적어도 하나의 다른 특징, 단계, 동작, 요소, 구성 요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "분석물"은 가스 크로마토그래프, 질량 분광계, 라만 분광 광도계, 조정가능 다이오드 레이저 분광계 등과 같은 종래의 분석 장비에 의해 기화 및 샘플 내용물 특성화가 가능한, 천연 가스 액체처럼, 다상 유체와 같은 소스로부터의 구성 성분을 고려한다.
본 명세서에 사용 된 바와 같이, 용어 "구성하다(comprises)", "구성하는(comprising)", "포함하다(includes)", "포함하는(including)", "가지다(has)", "갖는(having)", "특징 지워지다(characterized)"또는 임의의 다른 변형은 비 독점적인 포함(inclusion)을 포함시키는 것으로 의도된다. 예를 들어, 특징들의 리스트에 특징되는 프로세스, 방법, 물품 또는 장치는 반드시 그러한 특징들에만 한정되는 것은 아니지만 명시적으로 나열되지 않거나 그러한 프로세스, 방법, 물품 또는 장치에 고유한 다른 특징들을 포함할 수 있다.
정의의 목적을 위해 그리고 본원에서 사용되는 "연결되는"은 직접 또는 간접적으로 부착되거나 조정 가능하게 장착 된 물리적 인 것을 포함하며, 예를 들어 샘플 프로브는 샘플 테이크-오프 라인에 연결된 테이크-오프 포트를 포함한다. 따라서 명시되지 않는한, "연결됨"은 작동 상 기능적으로 연결된 모든 연결을 의미한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "다상 유체"는 천연 가스를 포함한 스트림, 스트림 형태의 탄화수소 액체 및/또는 작은 분리된 방울(drops) 또는 액적(droplets), 기화된 탄화수소 액체(vaporized hydrocarbon liquids), 스트림 형태의 물 및/또는 물방울 및 수증기를 포함한다.
본 명세서에서 사용 된 바와 같이, 달리 명시되지 않는 한, "또는"은 배타적 인 또는 포괄적인 것이 아니고 배타적인 또는 배타적인 것을 말하지 않는다. 예를 들어 조건 A 또는 B는 다음 중 하나에 의해 충족된다. A는 참(또는 존재)이고 B는 거짓이거나 존재하지 않으며 A는 거짓이거나 존재하지 않으며 B는 참이다, 그리고 A와 B는 모두 참(또는 존재)이다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "단일 상(단상) 액체"는 상태를 변화시키지 않는, 예컨대 기화하는 것과 같이, 실질적으로 균일한 단일 상을 갖는 안정한 액체를 함축한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "속도 루프"라는 용어는 샘플 테이크-오프에서 시작하여 공정 스트림으로의 유체 복귀 지점에서 종결되는 유체 전달 경로를 지칭한다.
본 명세서에서 "실질적으로", "일반적으로" 및 기타 용어의 단어는 이와 같이 수정 된 특성으로부터의 허용 가능한 변동을 나타 내기위한 상대적 수식어이다. 절대 값 또는 특성을 수정하는 것이 아니라 오히려 그 반대의 것보다 더 많은 물리적 또는 기능적 특성을 갖는 것으로 제한되도록 의도되지는 않으며 그러한 물리적 또는 기능적 특성에 접근하거나 근사하는 것이 바람직하다.
본 명세서에서 사용되는 "흡입 압력"은 연관된 파이프 라인에서의 유체의 압력을 의미하며, 예를 들어 주변 대기압만큼 낮을 수있다.
이하의 설명에서, 본 발명이 실시 될 수있는 특정 실시 예를 설명하기 위해 도시 된 첨부 도면을 참조한다. 다음의 예시 된 실시 예들은 당업자가 본 발명을 실시 할 수 있도록 충분히 상세하게 설명된다. 다른 실시예가 이용 될 수 있고, 현재 공지 된 구조적 및/또는 기능적 등가물에 기초한 구조적 변경이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있음을 이해해야한다.
본 발명에 따르면 전술한 목적을 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예의 개략도이다.
도 1은 웨스트버지니아주(WV), 라벤스우드(Ravenswood)의 무스탕 샘플링(Mustang sampling)사로부터 입수 가능한 Certiprobe®와 같은 프로브(10)를 통해 파이프라인(P)으로부터 NGL 샘플을 추출하는 시스템을 도시한다.
유체 샘플은, 샘플 프로브 테이크-오프에서 흡착 필터(12, coalescing filter)를 거쳐 통과한다. 텍사스(TX), 리빙스턴(Livingston)의 Collins Products Company의 Collins Swirlklean Filter는 상업적으로 이용 가능한 제품으로, 본 발명의 작동 요건을 만족시키는 고압 정격의 흡착 필터(12)를 제공한다. 필터(12)는 단지 하류 측의 계량 펌프(14)를 보호하기 위해 미립자를 제거하는데 사용된다.
계량 펌프(14)는 바람직하게는 공압식이며, 피드백 센서 및 공기 격리 밸브 (18)를 포함하는 공압 컨트롤러일 수 있는 종래의 컨트롤러(16)와 연관되어있다. 컨트롤러(16)는 하나의 단일 조립체로서 계량 펌프(14)와 일체화되는 것이 바람직하다. 이 기준을 충족하는 상업적으로 이용 가능한 공압식 계량 펌프(14)는 펜실베니아(PA), 아이비랜드(Ivyland)의 Williams, Milton Roy로부터 입수 가능한 V Dual Seal Plunger 시리즈이다. 예시적인 계량 펌프(14)의 작동 사이클은, 파워 스트로크가 플런저의 스트로크에 상응하는 정확한 양의 유체를 변위(displaces)시키고, 후속 파워 스트로크를 위해 유체 챔버를 다시 채우는 흡입 스트로크로부터의 압력 강하가 발생하도록 작동한다. 계량 펌프(14)의 흐름은 , 예컨대 펌프 세팅 게이지에 의해 조절된다. 마찬가지로, 평행으로 연결된 입구 및 출구를 구비한 둘 또는 그 이상의 계량 펌프(14)를 다중화하는 것은, 공정 유체 유량을 추가로 증가시킨다. 공정 유체가 계량 펌프(14)에 도달하는 것을 방지하기 위해 샘플이 공정 라인에 들어가는 지점에서 펌프 방출 라인에 체크 밸브를 설치하는 것이 좋은 설계 방법이다.
계량 펌프(14)는 추출된 샘플을 가압하여 단상(single phase) 액체를 충분히 생성 및 유지할 수 있는 수동 작동 펌프일 수도 있다.
계량 펌프(14)의 방출 압력은 적어도 두 가지 목적을 달성하도록 선택된다. 첫째, 압력은 여과된 바이패스(20)에 최소한의 지연 시간으로 액체를 단일 상태(상 곡선 분석에 의해 정의됨)로 전달 및 유지하기에 충분해야 한다. 바이패스 필터(20)는, 조절된 방식으로, 바람직하게는, 예컨대 WV, Ravenswood의 Mustang Sampling으로부터 입수 가능한 Mustang Intelligent Vaporizing Sample Conditionin System(MIV-2)와 같은, 샘플 컨디셔닝의 방식으로 하류 분석 장비로의 가압되고 여과된 완전 액체 샘플의 이송을 위해서, 액체 샘플을 조절 밸브(22)를 통해 안내한다.
둘째, 잔류 압력 임계치(residual pressure threshold)는 원래 플러딩(flooded)된 흡입 압력을 극복할 만큼 충분히 높아야 하는데, 이로서 바이패스 필터(20)를 거쳐 여과된 바이패스 흐름이 샘플이 추출된 동일한 파이프라인(P)으로 재주입될 수 있게 된다. 미사용의 여과되지 않은 액체 스트림은, 미사용된 샘플 액체의 유량을 측정하기 위해 유량계(24)를 통해 유도되고, 또한 파이프라인으로 상류 재주입 압력을 조절하기 위해 배압 조절기(26)를 통해 유도된다. 미사용된 샘플은 그후 연관된 흐름 제어 계량 밸브(28, associated flow control metering valve)를 통해 유도되고, 파이프라인 압력을 극복하기 위해 더 높은 압력을 이용함으로써 파이프라인(P)에 재주입된다.
상대 파라미터에 관해 제한하려는 것은 아니지만, 본 발명의 일 실시예에서, 파이프라인(P) 내의 NGL은 80℉(~26℃)의 온도 및 250 PSIG(~17 bar)의 흡입 압력으로 있는다. NGL 샘플 혼합물은 안정한 액체 상태에서 평형을 이루기 위해 400 PSIG(~27.5 bar)의 압력을 유지해야 한다. 배출 압력은 펌프에 의해 600 PSIG(~41 bar)까지 상승한다. 바이패스 필터(20)를 통과한 여과된 샘플은 하류 분석기(들)에 공급하기 위해 요구되는 400 PSIG로 조절된다. 미사용의 여과되지 않은 제품은 파이프라인(P)의 압력을 극복하기 위해 보다 높은 압력을 이용함으로써 파이프라인(P)으로 재주입된다.
본 발명의 설명된 실시예 및 그 변형예가 전술한 명세서에 예시되었지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 개시된 특정 실시 예에 한정되지 않고, 본 발명의 많은 수정 및 다른 실시 예가 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다. 또한, 본 명세서에서 특정 용어가 사용되었지만, 이들은 본 발명의 설명을 제한하기위한 목적이 아니라 일반적이고 기술적인 의미로만 사용된다.
[산업상 이용 가능성]
본 발명은 다상 유체 샘플의 전이를 최대화하고 프로세싱 중에 추출된 액체 샘플의 지연 시간을 감소시키기 위해, 추출된 액체 샘플에 대한 압력을 높이고 이를 응축시키기는 샘플 컨디셔닝 장비의 상류에 배치된 인-라인 계량 펌프를 사용하여, 샘플 컨디셔닝 및 분석을 위한 파이프 라인으로부터 추출된 다상 유체의 정확성 및 반복성을 향상시키는데 유용하다.
Claims (19)
- 다상 유체 샘플 추출을 위한 시스템에 있어서,
a) 파이프라인으로부터 다상 유체를 추출하기 위한 샘플 테이크-오프 프로브;
b) 추출된 유체 샘플을 기화시키고, 이슬점 드롭아웃을 방지하기 위해서 기화된 샘플을 선택 온도 및 압력 범위로 유지하며, 조절된 기화 샘플을 하류 분석기로 통과시키기 위한 샘플 컨디셔닝 유닛; 및
c) 단일 완전 액체상으로의 다상 유체 샘플의 전이를 최대화하기 위해서 추출된 유체 샘플에 대한 압력을 증가시키고 이를 응축하도록, 샘플 테이크-오프 프로브 및 샘플 컨디셔닝 유닛 사이에 인-라인으로 배치되는 계량 펌프를 포함하는 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
샘플 테이크-오프 프로브와 계량 펌프 사이에 인-라인으로 배치된 미립자 흡착 필터를 더 포함하는 시스템.
- 청구항 1 또는 2에 있어서,
계량 펌프는 공압 펌프인 것을 특징으로 하는 시스템.
- 청구항 3에 있어서,
공압 펌프는 공압 컨트롤러 및 공기 격리 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 청구항 4에 있어서,
공압 컨트롤러는 적어도 하나의 피드백 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
다상 유체는 천연 가스 액체이며, 파이프라인으로의 속도 루프 리턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
계량 폄프는 적어도 400 PSIG의 압력을 생성하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 청구항 6에 있어서,
계량 펌프는 속도 루프를 통해 파이프라인 안으로 가압된, 액화 천연 가스 액체를 재주입하기 위해 적어도 600 PSIG의 압력을 생성하여 흡입 압력을 극복하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
계량 펌프는 샘플 추출로부터 샘플 컨디셔닝까지의 지연 시간을 최소화하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
계량 펌프 및 샘플 컨디셔닝 유닛 사이에 인-라인으로 배치되는 필터부재를 더 포함하고, 필터부재는 파이프라인 샘플 재주입 리턴 속도 루프에 연결된 액체 바이패스 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 청구항 10에 있어서,
필터부재 및 샘플 컨디셔닝 유닛 사이에 인-라인으로 배치되는 유체 흐름 조절 밸브를 더 포함하는 시스템.
- 청구항 10에 있어서,
파이프라인 재주입 포트를 더 포함하며, 계량 펌프는 가압된 액화 천연 가스 액체를 재주입 포트를 통해 리턴 속도 루프를 거쳐 파이프라인으로 재주입하도록 적어도 600 PSIG의 압력을 생성하는 것을 특징으로 하는 시스템.
- 청구항 12에 있어서,
샘플 액체가 통과되어 샘플 액체의 유량을 측정하도록 액체 바이패스 및 재주입 포트 사이에 인-라인으로 배치되는 유량계를 더 포함하는 시스템.
- 청구항 12 또는 13에 있어서,
필터부재 안으로 액체 역류를 방지하기 위해 액체 바이패스 및 재주입 포트 사이에 인-라인으로 배치되는 배압 조절기를 더 포함하는 시스템.
- 계량 펌프를 사용하여 분석을 위한 기화 전에 파이프라인 샘플 테이크-오프 프로브의 방식으로 추출된 천연 가스 액체의 단일 상태 액체 샘플을 최대화하기 위한 방법에 있어서,
a) 천연 가스 액체 유체 샘플을 파이프 라인 공정 스트림으로부터 샘플 테이크-오프 프로브를 통해 추출하는 단계;
b) 액상으로의 완전한 응축을 최대화하기 위해 추출된 샘플 유체를 가압하는 단계; 및
c) 상 변화를 최소화하기 위하여 선택된 압력 및 온도로 샘플 컨디셔너에서 다운 스트림 분석기로의 통과를 위한 액체 샘플을 기화시키도록, 가압된 액체 샘플을 샘플 컨디셔너와 연통하는 단계를 포함하는 방법.
- 청구항 15에 있어서,
상기 시스템은 샘플 테이크-오프 프로브 및 계량 펌프 사이에 배치되는 흡착 필터 요소를 포함하고, 상기 방법은 다상 천연 가스 액체에 함유된 혼입 가스 및 증기의 통로를 최소화하기 위해서 흡착 필터 요소를 통해 샘플을 계량 펌프에 통과시키는 단계를 더 포함하는 방법.
- 청구항 15 또는 16에 있어서,
상기 시스템은 액체 바이패스, 파이프라인 샘플 리턴 속도 루프, 및 파이프라인 재주입 포트를 포함하고, 여기서 계량 펌프는 가압된 액화 천연 가스 액체 샘플을 파이프라인 재주입 포트를 통해 재주입하기 위해서 적어도 600PSIG로 추출된 샘플을 가압하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 청구항 17에 있어서,
액체 바이패스는 여과되고, 리턴 속도 루프는 인-라인 배압 조절 밸브를 포함하며, 상기 방법은, 여과된 바이패스를 거쳐 재주입 포트로 통과하는 가압된 액화 천연 가스 액체 샘플의 액체 상태로부터의 상 변화를 최소화하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 청구항 15 내지 18 중 어느 한 항에 있어서,
샘플 추출 및 추출된 샘플 기화 사이의 지연 시간을 최소화하는 단계를 더 포함하는 방법.
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