KR20180089762A - MEG Recovery Apparatus using Pre-flash Drum - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 MEG(Mono-Ethylene Glycol)의 재생에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 해양의 석유/가스 생산용 플랫폼에 설치되는 프리플래시 드럼을 이용한 MEG 재생장치에 관한 것이다.The present invention relates to regeneration of MEG (Mono-Ethylene Glycol), and more particularly, to a MEG regenerating apparatus using a pre-flash drum installed in a marine petroleum / gas production platform.
통상적으로 석유/가스 생산용 플랫폼에서 수화물이 형성되기 쉬운 위치에 주입되는 MEG는 물과 만나 수용액 상태로 변하여 물이 메탄이나 에탄 등의 저분자 탄화수소와 결합하여 수화물을 형성하는 것을 억제한다. 이후 회수된 MEG는 경제적인 이유로 해상에 구비된 설비에서 일련의 재생 공정을 거쳐 재사용된다. 물론 보편적인 육상의 설비와 달리 해상 플랫폼에 설치되는 경우 공간효율성과 더불어 CAPEX, OPEX 등 주요 설계 요소로 고려된다.Generally, in a platform for oil / gas production, MEG injected at a position where hydrate is likely to form is converted into an aqueous solution by contacting with water, thereby inhibiting formation of hydrate by binding water with low molecular hydrocarbons such as methane or ethane. The recovered MEG is then reused through a series of regeneration processes at the facility at sea for economic reasons. Of course, when installed on a marine platform, unlike common land equipment, space efficiency is considered as a major design factor such as CAPEX and OPEX.
해양에서 수행되는 MEG 재생과 관련하여 참조할 수 있는 선행기술문헌으로서 하기의 한국 공개특허공보 제2016-0095443호, 한국 등록특허공보 제1670878호 등이 알려져 있다.As prior art documents which can be referred to in relation to MEG regeneration performed in the ocean, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2016-0095443 and Korean Patent Registration No. 1670878 are known.
전자는 제1드럼으로 물을 공급하여 필터에 걸러진 고체상의 염 성분을 염이송라인을 통해 내부에 필터가 마련된 제2드럼으로 이송하는 방식으로 리치 MEG로부터 염 성분을 분리하여 제거하는 공정에 MEG 손실이 많은 회전 장치 즉, 원심분리기를 사용하지 않고 워터 플러싱을 적용함으로써 MEG의 손실을 최소화하여 공정의 신뢰도를 높이는 효과를 기대한다.In the former, water is supplied to the first drum to transfer the salt component of the solid phase filtered by the filter to the second drum provided inside the filter through the salt transfer line. In the step of separating and removing the salt component from the rich MEG, By applying water flushing without using many rotary devices, that is, a centrifuge, the loss of the MEG is minimized and the reliability of the process is expected to be enhanced.
후자는 리치 MEG를 공급받아 물을 제거하는 증류탑; 및 상기 증류탑에 순환 공급되는 리플럭스를 응축시키도록 설치되고, 상기 증류탑의 전단에 설치되는 프리트리먼트 베슬 전단의 리치 MEG를 고온상태의 리플럭스의 열교환에 의해 응축시키는 리플럭스 콘덴서;를 포함한다. 이에, 저온인 리치 MEG를 사용하여 에너지 효율을 높이고 OPEX를 줄이는 효과를 기대한다.The latter is a distillation tower that receives water from a rich MEG; And a reflux condenser installed to condense the reflux circulating through the distillation tower and condensing the rich MEG at the front end of the pretreatment vessel provided at the front end of the distillation tower by heat exchange of reflux in a high temperature state . Therefore, it is expected that the use of low-temperature rich MEG will increase energy efficiency and reduce OPEX.
다만, 상기한 선행문헌 1에 의한 원심분리기 배제 및 선행문헌 2에 의한 공정 변경에 의하더라도 여전히 공간효율성을 높이기 위한 개선의 여지가 있다.However, even if the centrifugal separator according to the prior art 1 is excluded and the process changes according to the prior art document 2, there is still room for improvement in space efficiency.
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 증류탑(Distillation column)의 상류측에 프리플래시 드럼을 설치하여 입력 스트림(inlet stream)의 양을 축소하면서 증류탑 외에 리보일러, 컨덴서 등의 외형 크기를 줄이기 위한 프리플래시 드럼을 이용한 MEG 재생장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to overcome the above-mentioned problems of the prior art by providing a pre-flash drum on the upstream side of a distillation column to reduce the amount of an inlet stream and to provide a reboiler, a condenser, And to provide a MEG playback apparatus using a pre-flash drum for reducing the size of the MEG.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 해양의 석유/가스 생산용 플랫폼에서 MEG를 재생하는 장치에 있어서: 리보일러 및 컨덴서와 연결되고, 리치 MEG로부터 물을 제거하는 증류탑; 상기 증류탑의 상류측에 설치되고, 증류탑의 부하를 분담하는 프리플래시 드럼; 및 상기 프리플래시 드럼의 상류측에 설치되고, 설정된 조건으로 가동을 단속하는 프리히터;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an apparatus for regenerating MEG in an offshore oil / gas production platform, comprising: a distillation tower connected to a reboiler and a condenser and removing water from the rich MEG; A pre-flash drum provided upstream of the distillation column and sharing a load of the distillation column; And a preheater provided on an upstream side of the pre-flash drum, for controlling the movement of the pre-flash drum under a predetermined condition.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 프리플래시 드럼의 상류측에서 증류탑의 입구측으로 바이패스관을 구비하고, 바이패스관은 상류단에 설치되는 3방밸브에 의하여 유로가 개폐되는 것을 특징으로 한다.As a detailed construction of the present invention, a bypass pipe is provided on the upstream side of the pre-flash drum to the inlet side of the distillation tower, and the bypass pipe is opened and closed by a three-way valve provided at the upstream end.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 바이패스관의 유로 개폐는 제어수단의 제어기에 의하여 수행되며, 제어기는 유량검출기의 신호에 대응하여 3방밸브를 단속하는 것을 특징으로 한다.In the detailed construction of the present invention, the flow path opening / closing of the bypass pipe is performed by a controller of the control means, and the controller controls the three-way valve in response to the signal of the flow rate detector.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 프리플래시 드럼은 증류탑의 입구측으로 연결되는 제1배출관, 컨덴서의 출구측으로 연결되는 제2배출관을 구비하는 것을 특징으로 한다.In the detailed construction of the present invention, the pre-flash drum has a first discharge pipe connected to the inlet side of the distillation column, and a second discharge pipe connected to the outlet side of the condenser.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제2배출관은 MEG를 포집하기 위한 여과체를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.As a detailed configuration of the present invention, the second discharge pipe may further include a filter body for collecting the MEG.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 증류탑의 상류측에 프리플래시 드럼을 설치하여 입력 스트림의 양을 축소하면서 증류탑 외에 리보일러, 컨덴서 등의 외형 크기를 축소하므로 증류탑 직경 감소에 의한 성능 개선과 더불어 OPEX 절감의 효과를 나타낸다.As described above, according to the present invention, the preflash drum is provided on the upstream side of the distillation column to reduce the amount of the input stream, thereby reducing the external size of the reboiler and the condenser in addition to the distillation column, thereby improving the performance by reducing the diameter of the distillation column, .
도 1은 본 발명에 따른 MEG 재생장치의 주요부를 나타내는 배관도BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a piping diagram showing a main part of an MEG reproducing apparatus according to the present invention; Fig.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 해양의 석유/가스 생산용 플랫폼에서 MEG를 재생하는 장치에 관하여 제안한다. 해양의 플랫폼에서 MEG를 재생하는 장치에 유용하게 적용하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다.The present invention proposes a device for regenerating MEG in an offshore oil / gas production platform. But is not necessarily limited to, devices that reproduce MEGs on marine platforms.
본 발명에 따르면 증류탑(10)이 리보일러(14) 및 컨덴서(16)와 연결되고, 리치 MEG로부터 물을 제거하는 구조이다. MEG 재생유니트(Regeneration Unit)에는 순수한 MEG를 분리하기 위한 증류탑(10)이 설치된다. 이때 해상에 설치되는 증류탑(10)은 슬로싱(sloshing)에 의해 성능이 떨어지며, 내부에 설치되는 패킹(packing) 등의 성능은 직경에 반비례한다. 증류탑(10)의 상류측에는 리치 MEG로부터 2가 염을 제거하는 프리트리트먼트 베슬이 설치되고, 증류탑(10)의 하류측으로 리보일러(14), 컨덴서(16) 등이 설치된다. 고온상태의 린 MEG를 생성하는 리보일러(14)의 폐열은 증류탑(10)의 상류측에 설치된 열교환기(12)에서 활용된다.According to the present invention, the
또한, 본 발명에 따르면 증류탑(10)의 부하를 분담하는 프리플래시 드럼(20)이 상기 증류탑(10)의 상류측에 설치되는 구조를 지닌다. 증류탑(10)의 입구측에 프리플래시 드럼(20)을 설치하여 미리 적당량의 물을 증기화(vaporization)시킨 후 증류탑(10)에서 분리를 진행할 경우 기존의 크기에 비하여 축소된 증류탑(10)을 사용하여 MEG-물의 분리 공정을 진행할 수 있다. 즉, 프리플래시 드럼(20)을 설치하여 증류탑(10) 내의 기체양(Vapor Load)과 액체양(Liquid Load)을 분산시킴으로 증류탑 크기를 줄임을 요체로 한다.In addition, according to the present invention, the
부연하자면, 분리하려는 스트림(stream)의 양과 분리선예도(separation sharpness)에 따라 증류탑(10)의 크기가 결정되는데, 해양의 석유/가스 생산용 플랫폼의 경우 보편적으로 매우 큰 증류탑(10)이 필요하다. 이 경우 직경이 큰 증류탑(10)은 해상에서의 슬로싱 효과 때문에 성능 측면에서 취약하다. 이에 프리플래시 드럼(20)의 설치는 중요한 설계 요소이며, 기존의 해상에 설치되는 증류탑(10)에 프리플래시 드럼(20)이 설치되는 선례가 전무하다.In other words, the size of the
또한, 본 발명에 따르면 설정된 조건으로 가동을 단속하는 프리히터(30)가 상기 프리플래시 드럼(20)의 상류측에 설치되는 구조를 지닌다. 프리플래시 드럼(20)의 입구측에 공정 온도를 맞춰주기 위한 프리히터(30)를 설치하는 것이 유리하다. 다만, 이 경우 프리히터(30)는 공정 조건에 따라서 선택적으로 가동되는 것이 바람직하다.In addition, according to the present invention, the
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 프리플래시 드럼(20)의 상류측에서 증류탑(10)의 입구측으로 바이패스관(35)을 구비하고, 바이패스관(35)은 상류단에 설치되는 3방밸브(46)에 의하여 유로가 개폐되는 것을 특징으로 한다. 도 1에서 바이패스관(35)이 프리히터(30)의 입구측에서 프리플래시 드럼(20)의 출구측으로 연결된 상태를 예시한다. 바이패스관(35)의 상류단에 설치되는 3방밸브(46)는 전기 액츄에이터를 탑재한 구조로서 후술하는 제어기(42)의 출력에 의하여 바이패스관(35)의 유로를 개폐한다.The
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 바이패스관(35)의 유로 개폐는 제어수단(40)의 제어기(42)에 의하여 수행되며, 제어기(42)는 유량검출기(44)의 신호에 대응하여 3방밸브(46)를 단속하는 것을 특징으로 한다. 제어수단(40)은 마이크로프로세서, 메모리, 입출력인터페이스를 지닌 제어기(42)를 기반으로 한다. 유량검출기(44)는 3방밸브(46)의 상류측에 설치되고 공정 스트림(stream)의 양에 대응한 전기적 신호를 생성한다. 이에, 제어기(42)는 공정 유량이 설정치 이상일 경우에만 프리플래시 드럼(20)을 가동하고, 공정 유량이 설정치 이하이면 프리플래시 드럼(20)과 프리히터(30)의 사용을 축소 내지 배제한다.The flow path opening and closing of the
한편, 플랫폼의 생산 초기에는 증류탑(10)의 필요 용량이 정상상태에 비해 크게 축소되기 때문에 경우에 따라서 2개의 증류탑(10)을 설치하여 선택적으로 가동하기도 한다. 본 발명에 의하면 이러한 설계가 프리플래시 드럼(20)으로 커버되므로 CAPEX를 줄이는데 많은 기여를 한다.On the other hand, since the required capacity of the
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 프리플래시 드럼(20)은 증류탑(10)의 입구측으로 연결되는 제1배출관(21), 컨덴서(16)의 출구측으로 연결되는 제2배출관(22)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 제1배출관(21)은 프리플래시 드럼(20)의 하측에서 리치 MEG를 증류탑(10)으로 보내는 메인 관로이고, 제2배출관(22)은 프리플래시 드럼(20)의 상측에서 공정의 수증기를 컨덴서(16)의 하류측으로 보내는 보조 관로이다. The
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제2배출관(22)은 MEG를 포집하기 위한 여과체(25)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 프리플래시 드럼(20)의 상측으로 나오는 수증기 스트림은 증류탑(10)에서 발생하는 물과 섞여 수처리 시스템(water treatment system)으로 보내진다. 이때 제2배출관(22)의 수증기 스트림은 MEG 함량이 높은 오프스펙(off-spec.) 상태이므로 여과체(25)를 이용하여 포집하는 것이 좋다. 여과체(25)로 MEG 필터 또는 여타 방식의 분리기(separation equipment)를 사용하여 제거할 수 있다. 물론, 도시에는 생략되나 이 경우에도 바이패스관을 부가하여 여과체(25)를 선택적으로 가동할 수 있다.As a detailed configuration of the present invention, the second discharge pipe (22) is further provided with a filter body (25) for collecting the MEG. The steam stream coming out of the upper side of the
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 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 therefore intended that such variations and modifications fall within the scope of the appended claims.
10: 증류탑
12: 열교환기
14: 리보일러
16: 컨덴서
20: 프리플래시 드럼
21, 22: 배출관
25: 여과체
30: 프리히터
35: 바이패스관
40: 제어수단
42: 제어기
44: 유량검출기
46: 3방밸브10: distillation tower 12: heat exchanger
14: reboiler 16: condenser
20: pre-flash
25: Filter body 30: Preheater
35: bypass pipe 40: control means
42: Controller 44: Flow rate detector
46: Three-way valve
Claims (5)
리보일러(14) 및 컨덴서(16)와 연결되고, 리치 MEG로부터 물을 제거하는 증류탑(10);
상기 증류탑(10)의 상류측에 설치되고, 증류탑(10)의 부하를 분담하는 프리플래시 드럼(20); 및
상기 프리플래시 드럼(20)의 상류측에 설치되고, 설정된 조건으로 가동을 단속하는 프리히터(30);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프리플래시 드럼을 이용한 MEG 재생장치.An apparatus for regenerating MEG in an offshore oil / gas production platform comprising:
A distillation column 10 connected to the reboiler 14 and the condenser 16 and removing water from the rich MEG;
A pre-flash drum 20 installed on the upstream side of the distillation column 10 and sharing a load of the distillation column 10; And
And a preheater (30) provided on an upstream side of the pre-flash drum (20) for controlling the movement of the MEG in a predetermined condition.
상기 프리플래시 드럼(20)의 상류측에서 증류탑(10)의 입구측으로 바이패스관(35)을 구비하고, 바이패스관(35)은 상류단에 설치되는 3방밸브(46)에 의하여 유로가 개폐되는 것을 특징으로 하는 프리플래시 드럼을 이용한 MEG 재생장치.The method according to claim 1,
The bypass pipe 35 is provided on the upstream side of the pre-flash drum 20 to the inlet side of the distillation tower 10 and the bypass pipe 35 is provided with a three-way valve 46, Wherein the pre-flash drum is opened and closed.
상기 바이패스관(35)의 유로 개폐는 제어수단(40)의 제어기(42)에 의하여 수행되며, 제어기(42)는 유량검출기(44)의 신호에 대응하여 3방밸브(46)를 단속하는 것을 특징으로 하는 프리플래시 드럼을 이용한 MEG 재생장치.The method of claim 2,
The flow path opening and closing of the bypass pipe 35 is performed by the controller 42 of the control means 40 and the controller 42 controls the three-way valve 46 in accordance with the signal of the flow rate detector 44 Wherein the pre-flash drum is used as a pre-flash drum.
상기 프리플래시 드럼(20)은 증류탑(10)의 입구측으로 연결되는 제1배출관(21), 컨덴서(16)의 출구측으로 연결되는 제2배출관(22)을 구비하는 것을 특징으로 하는 프리플래시 드럼을 이용한 MEG 재생장치.The method according to claim 1,
Characterized in that the pre-flash drum (20) comprises a first discharge pipe (21) connected to the inlet side of the distillation column (10) and a second discharge pipe (22) connected to the outlet side of the condenser (16) MEG playback apparatus using the same.
상기 제2배출관(22)은 MEG를 포집하기 위한 여과체(25)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 프리플래시 드럼을 이용한 MEG 재생장치.The method of claim 4,
Wherein the second discharge pipe (22) further comprises a filter body (25) for collecting the MEG.
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