KR20240059031A - 이산화탄소 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 부유식 구조물 - Google Patents

이산화탄소 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 부유식 구조물 Download PDF

Info

Publication number
KR20240059031A
KR20240059031A KR1020220139739A KR20220139739A KR20240059031A KR 20240059031 A KR20240059031 A KR 20240059031A KR 1020220139739 A KR1020220139739 A KR 1020220139739A KR 20220139739 A KR20220139739 A KR 20220139739A KR 20240059031 A KR20240059031 A KR 20240059031A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
carbon dioxide
dry ice
buffer tank
demister
prevention unit
Prior art date
Application number
KR1020220139739A
Other languages
English (en)
Inventor
이준섭
김민성
김성은
임성선
Original Assignee
에이치디한국조선해양 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에이치디한국조선해양 주식회사 filed Critical 에이치디한국조선해양 주식회사
Priority to KR1020220139739A priority Critical patent/KR20240059031A/ko
Publication of KR20240059031A publication Critical patent/KR20240059031A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B25/00—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby
    • B63B25/02—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods
    • B63B25/08—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid
    • B63B25/12—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed
    • B63B25/14—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed pressurised
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B25/00—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby
    • B63B25/02—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods
    • B63B25/08—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid
    • B63B25/12—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed
    • B63B25/16—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed heat-insulated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J2/00—Arrangements of ventilation, heating, cooling, or air-conditioning
    • B63J2/02—Ventilation; Air-conditioning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J2/00—Arrangements of ventilation, heating, cooling, or air-conditioning
    • B63J2/12—Heating; Cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/02—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C9/00—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
    • F17C9/02—Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure with change of state, e.g. vaporisation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • B63B2035/4473—Floating structures supporting industrial plants, such as factories, refineries, or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0341—Filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/013—Carbone dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0146—Two-phase
    • F17C2223/0153—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
    • F17C2223/0161—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL cryogenic, e.g. LNG, GNL, PLNG
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2225/00—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
    • F17C2225/01—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2225/0146—Two-phase
    • F17C2225/0153—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
    • F17C2225/0161—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL cryogenic, e.g. LNG, GNL, PLNG
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0302—Heat exchange with the fluid by heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/04—Methods for emptying or filling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0102—Applications for fluid transport or storage on or in the water
    • F17C2270/0118—Offshore

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 이산화탄소 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 부유식 구조물에 관한 것으로서, 본 발명의 이산화탄소 처리 시스템은, 이산화탄소를 저장하는 버퍼 탱크; 상기 버퍼 탱크에서 배출되는 이산화탄소를 대기중으로 방출하는 벤트 마스트; 상기 버퍼 탱크에서 배출되는 이산화탄소의 압력을 조절하여 상기 벤트 마스트로 전달하는 블로우다운 밸브; 및 상기 블로우다운 밸브의 상류에 마련되며, 상기 버퍼 탱크에서 배출되는 이산화탄소에 포함된 액상 이산화탄소를 분리 및 기화시키고, 기화된 기상 이산화탄소를 상기 블로우다운 밸브로 전달하는 드라이아이스 방지부를 포함하고, 상기 드라이아이스 방지부는, 상기 버퍼 탱크에서 배출되는 이산화탄소에 포함된 액상 이산화탄소를 분리하는 데미스터; 및 상기 데미스터에서 분리되지 않은 잔여 액상 이산화탄소를 기화시키는 히터를 포함할 수 있다.

Description

이산화탄소 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 부유식 구조물{Carbon dioxide treatment system and offshore floating vessel including the same}
본 발명은 이산화탄소 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 부유식 구조물에 관한 것이다.
본 발명은 산업통상자원부 및 한국에너지기술평가원의 다부처 대규모 CCS 통합실증 및 CCU 상용화기반 구축 사업(동해가스전을 활용한 중규모 CCS 통합실증 모델 개발)의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제고유번호: 20214710100060, 주관기관: 한국조선해양(2세부주관 한국석유공사), 연구기간: 2021.04.01 ~ 2023.12.31].
최근 국제 협약을 통한 온실가스 배출에 대한 규제가 강화되고 있다. 이에 따라 온실가스 감축을 위한 방안으로 이산화탄소를 영구 또는 반영구적으로 해양, 지중, 지표 등에 저장하는 이산화탄소 포집 및 지중 저장(Carbon Capture Storage; CCS)하고, 포집한 이산화탄소를 활용하여 연료, 화학물질, 건축자재 등 새로운 부가가치를 창출하는데 활용하는 이산화탄소 포집 및 활용(Carbon Capture Utilization; CCU)하는 CCUS(Carbon Capture Utilization & Storage) 기술의 필요성이 대두되고 있다.
CCU 기술들만으로 배출되는 모든 이산화탄소를 처리할 수 없기 때문에 다량의 이산화탄소를 처리할 수 있는 CCS의 기술이 특히 주목받고 있다.
현재 CCS 기술은 지중저장원으로 해저 오일 및 가스 고갈전이나 대수층을 이용하는 안이 적극적으로 검토되고 있다.
이산화탄소를 지중저장원에 저장하기 위해서는 일반적으로 고압의 조건에서 운영되어야 하기 때문에, 화재와 같은 긴급 상황 시 내부 압력의 안전한 배출이 필수적이다.
이에, CCS와 같은 이산화탄소 처리 시스템에는 이산화탄소를 지중저장원에 주입하여 저장하는 이산화탄소 주입(Injection) 시스템과 긴급 상황 시 이산화탄소를 안전하게 배출하기 위한 이산화탄소 블로우다운(Blowdown) 시스템이 마련된다.
일반적으로 이산화탄소 블로우다운 시스템은 저온 및 고압의 영역에서 운전되는 경우가 많고, 액상 이산화탄소의 팽창 시 줄 톰슨(Joule Thomson) 효과에 의한 온도 감하로 드라이아이스가 생성될 수 있다.
이에 기존의 이산화탄소 블로우다운 시스템은 기상 이산화탄소와 액상 이산화탄소를 분리하여 기상 이산화탄소만 대기중으로 방출하도록 녹아웃 드럼(Knock Out Drum), 압력이 4.17 barg 이상인 배압 조절기(Back Pressure Regulator) 및 벤트 마스트(Vent Mast)를 설치하여, 긴급 상황 시 드라이아이스의 생성을 방지하고 있다.
즉, 이산화탄소 블로우다운 시스템은 이산화탄소를 대기중으로 배출하는 과정에서 드라이아이스가 생성될 경우 관내 폐색을 일으킬 수 있기 때문에 드라이아이스를 원천적으로 방지하는 것이 중요하다.
그런데 상기와 같이 구성되는 기존의 블로우다운 시스템은 일반적인 과압 시에는 액상의 이산화탄소를 분리하여 기상의 이산화탄소만 대기중으로 방출시키는데 문제가 발생하지 않았지만, 긴급 상황 시 다량의 이산화탄소가 배출되는 경우에는 드라이아이스가 생성되는 문제가 있었다.
이에 따라 이산화탄소 처리 시스템에서 드라이아이스의 생성을 효율적으로 방지하면서 CAPEX및 OPEX를 줄일 수 있는 시스템의 개발에 대한 연구가 진행되고 있다.
또한, 이산화탄소 처리 시스템은 해양에 고정 또는 부유하도록 마련되는 해양 부유식 구조물에 설치되어 운용되고 있으며, 해양 부유식 구조물의 한정된 공간에서 녹아웃 드럼 및 배압 조절기의 크기로 인한 배치 설계의 한계를 해소하여 설치 공간 효율을 증대시킬 수 있는 방안도 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 드라이아이스의 생성을 효율적으로 방지하면서 CAPEX및 OPEX를 줄일 수 있도록 하는 이산화탄소 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 부유식 구조물을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 한정된 공간에서 배치 설계의 한계를 해소하여 설치 공간 효율을 증대시킬 수 있도록 하는 해양 부유식 구조물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 이산화탄소 처리 시스템은, 이산화탄소를 저장하는 버퍼 탱크; 상기 버퍼 탱크에서 배출되는 이산화탄소를 대기중으로 방출하는 벤트 마스트; 상기 버퍼 탱크에서 배출되는 이산화탄소의 압력을 조절하여 상기 벤트 마스트로 전달하는 블로우다운 밸브; 및 상기 블로우다운 밸브의 상류에 마련되며, 상기 버퍼 탱크에서 배출되는 이산화탄소에 포함된 액상 이산화탄소를 분리 및 기화시키고, 기화된 기상 이산화탄소를 상기 블로우다운 밸브로 전달하는 드라이아이스 방지부를 포함하고, 상기 드라이아이스 방지부는, 상기 버퍼 탱크에서 배출되는 이산화탄소에 포함된 액상 이산화탄소를 분리하는 데미스터; 및 상기 데미스터에서 분리되지 않은 잔여 액상 이산화탄소를 기화시키는 히터를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 버퍼 탱크에서 배출되는 이산화탄소는, 초기 배출 시 또는 긴급 상황 시 상기 블로우다운 밸브에 의해 감압 되더라도 상기 드라이아이스 방지부에 의해 액상 이산화탄소가 제거된 상태에서 감압이 이루어지므로, 상기 블로우다운 밸브의 감압 시 드라이아이스의 생성이 방지될 수 있다.
구체적으로, 상기 드라이아이스 방지부 후단의 배출라인에 마련되고, 상기 드라이아이스 방지부를 통과한 이산화탄소에서 액상 이산화탄소를 감지하는 감지센서를 더 포함하고, 상기 히터는, 상기 감지센서에서 액상 이산화탄소가 감지되면 작동할 수 있다.
구체적으로, 상기 드라이아이스 방지부는, 상기 데미스터와 상기 히터가 독립되어 마련되는 분리형일 수 있다.
구체적으로, 상기 데미스터는, 상기 버퍼 탱크의 배출구 내측 또는 외측에 마련되고, 상기 히터는, 상기 버퍼 탱크의 배출구 외측에 연결되는 배출라인에 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 드라이아이스 방지부는, 상기 데미스터와 상기 히터가 복합되어 마련되는 일체형이고, 상기 버퍼 탱크의 배출구 내측 또는 외측에 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 데미스터는, 이산화탄소의 흐름을 기준으로 다단 적층 구조를 이루고, 상기 히터는, 다단 적층 구조를 이루는 상기 데미스터의 상단과 하단 사이에 마련될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 이산화탄소 처리 시스템은, 이산화탄소를 저장하는 버퍼 탱크; 상기 버퍼 탱크에서 배출되는 이산화탄소를 대기중으로 방출하는 벤트 마스트; 상기 버퍼 탱크에서 배출되는 이산화탄소의 압력을 조절하는 블로우다운 밸브; 상기 블로우다운 밸브로부터 전달되는 이산화탄소에 포함된 액상 이산화탄소 또는 결빙 이산화탄소로부터 기액 분리하여 상기 벤트 마스트로 기상 이산화탄소를 전달하는 녹아웃 드럼; 및 상기 녹아웃 드럼과 상기 벤트 마스트 사이의 배출라인에 연결되며, 상기 배출라인 전체의 배압을 유지시키는 배압 조절기를 포함하고, 상기 블로우다운 밸브의 상류에 마련되며, 상기 버퍼 탱크에서 배출되는 이산화탄소에 포함된 액상 이산화탄소를 분리 및 기화시키고, 기화된 기상 이산화탄소를 상기 블로우다운 밸브로 전달하는 드라이아이스 방지부를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 드라이아이스 방지부는, 상기 버퍼 탱크에서 배출되는 이산화탄소에 포함된 액상 이산화탄소를 분리하는 데미스터; 및 상기 데미스터에서 분리되지 않은 잔여 액상 이산화탄소를 기화시키는 히터를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 드라이아이스 방지부 후단의 배출라인에 마련되고, 상기 드라이아이스 방지부를 통과한 이산화탄소에서 액상 이산화탄소를 감지하는 제1 감지센서를 더 포함하고, 상기 히터는, 상기 제1 감지센서에서 액상 이산화탄소가 감지되면 작동할 수 있다.
구체적으로, 상기 드라이아이스 방지부는, 상기 데미스터 및 히터 중 어느 하나가 생략되고, 생략되지 않은 다른 어느 하나가 상기 버퍼 탱크의 배출구 외측과 배출라인이 연결되는 부분에 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 드라이아이스 방지부는, 상기 데미스터와 상기 히터가 복합되어 마련되는 일체형이고, 상기 버퍼 탱크의 배출구 외측과 배출라인이 연결되는 부분에 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 데미스터는, 이산화탄소의 흐름을 기준으로 다단 적층 구조를 이루고, 상기 히터는, 다단 적층 구조를 이루는 상기 데미스터의 상단과 하단 사이에 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 블로우다운 밸브 후단의 배출라인에 마련되고, 상기 블로우다운 밸브를 통과한 이산화탄소에서 액상 이산화탄소 또는 결빙 이산화탄소를 감지하는 제2 감지센서를 더 포함하고, 상기 녹아웃 드럼 및 상기 배압 조절기는, 상기 제2 감지센서에서 액상 이산화탄소 또는 결빙 이산화탄소가 감지되면 작동할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 해양 부유식 구조물은, 상기에 기재된 이산화탄소 처리 시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 이산화탄소 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 부유식 구조물은 드라이아이스의 생성을 효율적으로 방지하면서 CAPEX 및 OPEX를 줄일 수 있도록 하는 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 이산화탄소 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 부유식 구조물은 한정된 공간에서 배치 설계의 한계를 해소하여 설치 공간 효율을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 처리 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1에서 드라이아이스 방지부의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 드라이아이스 방지부에서 데미스터를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1에서 드라이아이스 방지부의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 드라이아이스 방지부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이산화탄소 처리 시스템의 구성도이다.
도 7은 도 6의 드라이아이스 방지부를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 드라이아이스 방지부에서 데미스터가 생략되고 히터가 블로우다운 밸브의 상류에 배치되는 경우에 이산화탄소의 PH(Pressure-Enthalpy) 상평형도를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 드라이아이스 방지부에서 데미스터가 생략되고 히터가 블로우다운 밸브의 하류에 배치되는 경우에 이산화탄소의 PH(Pressure-Enthalpy) 상평형도를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 드라이아이스 방지부가 도 2에 도시된 바와 같이 배치되는 경우에 이산화탄소의 PH(Pressure-Enthalpy) 상평형도를 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 드라이아이스 방지부가 도 4에 도시된 바와 같이 배치되는 경우에 이산화탄소의 PH(Pressure-Enthalpy) 상평형도를 도시한 것이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 이하에서 설명하는 이산화탄소 처리 시스템과, 가스 처리 시스템이 탑재된 해양 부유식 구조물을 포함할 수 있다.
먼저 본 발명의 해양 부유식 구조물에 대해 간략히 설명한다.
해양 부유식 구조물은 심해 또는 연안 등에 계류/고정되며, 이산화탄소를 지중저장원에 주입하는 시설로서, 이산화탄소 주입 플랫폼을 의미할 수 있다. 물론 본 발명의 해양 부유식 구조물은, 이산화탄소의 처리 구성이 탑재될 수 있다면 일반 상선도 포괄하는 개념으로 사용될 수 있다.
해양 부유식 구조물은 선체인 헐사이드(Hull side)와 선체 위에 마련되는 탑사이드(Top side)를 포함한다. 해양 부유식 구조물의 헐사이드에는 저장 공간이 주로 마련될 수 있고, 일례로 이산화탄소를 저장하는 버퍼 탱크 등이 마련된다.
탑사이드는 이산화탄소를 처리하는 구성을 포함한다. 탑사이드에는 후술할 이산화탄소 처리 시스템이 포함될 수 있으며, 이산화탄소 처리 시스템의 세부 구성에 대해서는 이하에서 자세히 설명하도록 한다.
이하에서는 도 1 내지 도 5를 참고하여 본 발명의 이산화탄소 처리 시스템에 대해 자세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 처리 시스템의 구성도이고, 도 2는 도 1에서 드라이아이스 방지부의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 2의 드라이아이스 방지부에서 데미스터를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 1에서 드라이아이스 방지부의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 4의 드라이아이스 방지부를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 처리 시스템(1)은, 해양 부유식 구조물에 마련되며, 이산화탄소를 지중저장원(W)에 주입하여 저장하는 이산화탄소 주입(Injection) 시스템(3)과, 긴급 상황 시 이산화탄소를 안전하게 배출하기 위한 이산화탄소 블로우다운(Blowdown) 시스템(4)을 포함할 수 있다.
이산화탄소 주입 시스템(3)은 이산화탄소를 저장하는 버퍼 탱크(2)에 주입라인(JL)으로 연결될 수 있으며, 이산화탄소를 지중저장원(W)에 저장시킬 수 있도록 구성될 수 있다.
본 실시예의 이산화탄소 주입 시스템(3)은, 구체적으로 도시하지 않았지만, 지중저장원(W)에 연결되는 이산화탄소 주입부와 동일한 압력을 가지도록 가압하는 가압부와, 가압부로부터 전달되는 이산화탄소를 가열하여 이산화탄소 주입부로 전달하는 가열부를 기본으로 포함할 수 있으며, 일반적인 이산화탄소 주입 시스템의 구성을 포함하는 의미로 사용될 수 있다. 이에 본 실시예에서는 이산화탄소 주입 시스템(3)에 대한 구체적인 구성에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
이산화탄소 블로우다운 시스템(4)은 이산화탄소 주입 시스템(3)으로 이산화탄소를 지중저장원(W)에 주입하는 과정에서 버퍼 탱크(2) 내부의 일반적인 과압 또는 화재 등의 긴급 상황 시 버퍼 탱크(2)의 내부 압력을 안정화 시키기 위해 이산화탄소를 대기 중으로 안전하게 배출하기 위한 시스템으로, 버퍼 탱크(2)에 배출라인(BL)으로 연결될 수 있다.
이산화탄소 블로우다운 시스템(4)은 벤트 마스트(41), 블로우다운 밸브(42), 드라이아이스 방지부(43), 감지센서(44)를 포함할 수 있다.
벤트 마스트(41)는 버퍼 탱크(2)와 배출라인(BL)으로 연결될 수 있으며, 버퍼 탱크(2)에서 배출되는 이산화탄소를 대기중으로 방출할 수 있도록 구성될 수 있다.
블로우다운 밸브(42)는 배출라인(BL)에 마련될 수 있으며, 버퍼 탱크(2)에서 배출되는 이산화탄소의 압력을 조절하여 벤트 마스트(41)로 전달할 수 있다.
드라이아이스 방지부(43)는 블로우다운 밸브(42)의 상류에 마련될 수 있다.
드라이아이스 방지부(43)는 버퍼 탱크(2)에서 배출되는 이산화탄소에 포함된 액상 이산화탄소를 분리 및 기화시키고, 기상 이산화탄소를 블로우다운 밸브(42)로 전달할 수 있다.
이러한 드라이아이스 방지부(43)는 데미스터(431)와 히터(432)의 조합으로 이루어질 수 있다.
드라이아이스 방지부(43)는 데미스터(431) 및 히터(432) 중 어느 하나만으로 구성할 수 있으나, 어느 하나만으로 구성할 경우 드라이아이스 생성을 원천적으로 방지할 수 없는 문제가 있는데, 그 이유는 후술함에 의해 밝혀질 것이다.
데미스터(431)는 버퍼 탱크(2)에서 배출되는 이산화탄소에 포함된 액상 이산화탄소를 분리할 수 있다. 본 실시예에서는 데미스터(431)로 액상 이산화탄소를 분리하는 것을 설명하지만, 이에 한정되지 않는다.
데미스터(431)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 버퍼 탱크(2)에서 배출되는 이산화탄소(액상 이산화탄소와 기상 이산화탄소가 혼합된 이산화탄소)가 다공성을 통과하면서 액상 이산화탄소가 뭉쳐지고 기상 이산화탄소만 통과하게 됨으로써 액상 이산화탄소와 기상 이산화탄소를 분리할 수 있도록 구성될 수 있다.
데미스터(431)는 스테인리스(Stainless)를 사용할 수 있어 액상 이산화탄소의 저온에 견디면서 사용 가능하다.
데미스터(431)는 1~8 m/s의 유속에서 99% 이상의 액상/기상 분리 효과를 발생할 수 있으며, 모든 사용 조건에 98% 이상의 공간율이 보장되기 때문에 압력 손실을 무시할 수 있다.
다만 블로우다운 시 1~8 m/s 이상의 유속이 발생할 수 있는 상황(긴급 상황 등)에서는 데미스터(431) 만으로 액상/기상 분리가 충분하게 이루어지지 않으므로, 본 실시예에서는 드라이아이스 방지부(43)를 데미스터(431) 만으로 구성하지 않고 히터(432)와 조합하여 구성한다.
히터(432)는 데미스터(431)에서 분리되지 않은 잔여 액상 이산화탄소를 기화시킬 수 있다.
히터(432)는 히트 코일(Heat Coil)로 구성될 수 있으며, 스테인리스(Stainless)를 외피로 사용할 수 있어 데미스터(431)와 마찬가지로 액상 이산화탄소의 저온에 견디면서 사용 가능하다. 본 실시예에서는 히터(432)로서 히트 코일인 것을 설명하지만, 이에 한정되지 않는다.
상기한 드라이아이스 방지부(43)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 데미스터(431)와 히터(432)가 독립되어 마련되는 분리형일 수 있다.
드라이아이스 방지부(43)가 분리형일 경우, 데미스터(431)는 버퍼 탱크(2)의 배출구 내측에 마련될 수 있고, 히터(432)는 버퍼 탱크(2)의 배출구 외측에 연결되는 배출라인(BL)에 마련될 수 있다.
본 실시예의 도 2에서는 데미스터(431)가 버퍼 탱크(2)의 배출구 내측에 마련되는 것으로 도시하고 있지만, 데미스터(431)는 이산화탄소의 흐름 기준으로 히터(432)보다 하류의 버퍼 탱크(2)의 배출구 외측에 마련될 수 있음은 물론이다.
이와 같이 드라이아이스 방지부(43)의 데미스터(431)와 히터(432)가 분리형일 경우, 버퍼 탱크(2)에서 배출되는 이산화탄소(액상 이산화탄소 + 기상 이산화탄소)에서 액상 이산화탄소는 도 3에 도시된 바와 같이, 데미스터(431)에 의해 분리되어 버퍼 탱크(2)로 회수되고, 기상 이산화탄소만 통과하게 된다.
그런데 긴급 상황 등과 같이 버퍼 탱크(2)에서 다량의 이산화탄소(액상 이산화탄소도 다량 함유됨)가 배출될 경우에 데미스터(431)에서 액상 이산화탄소를 모두 분리할 수 없게 되어 잔여 액상 이산화탄소가 기상 이산화탄소와 함께 블로우다운 밸브(42)로 전달될 수 밖에 없다. 이러한 잔여 액상 이산화탄소는 블로우다운 밸브(42)의 감압 시 드라이아이스를 생성하게 배출라인(BL) 관내 폐색을 일으키는 문제를 야기시키는데, 본 실시예에서는 히터(432)를 두어 잔여 액상 이산화탄소를 기화시킴에 따라 이러한 문제를 해결할 수 있게 한다.
또한, 드라이아이스 방지부(43)는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 데미스터(431)와 히터(432)가 복합되어 마련되는 일체형일 수 있다.
일체형의 드라이아이스 방지부(43)는 버퍼 탱크(2)의 배출구 내측에 마련될 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이 데미스터(431)가 이산화탄소의 흐름을 기준으로 다단 적층 구조를 이루고, 히터(432)가 다단 적층 구조를 이루는 데미스터(431)의 상단과 하단 사이에 마련될 수 있다.
본 실시예의 도 4에서는 일체형의 드라이아이스 방지부(43)가 버퍼 탱크(2)의 배출구 내측에 마련되는 것으로 도시하고 있지만, 버퍼 탱크(2)의 배출구 외측에 마련될 수 있음은 물론이다.
이와 같이 드라이아이스 방지부(43)의 데미스터(431)와 히터(432)가 일체형일 경우, 버퍼 탱크(2)에서 배출되는 이산화탄소(액상 이산화탄소 + 기상 이산화탄소)에서 액상 이산화탄소는 도 5에 도시된 바와 같이, 이산화탄소의 흐름 기준으로 하단의 데미스터(431)에 의해 분리되어 버퍼 탱크(2)로 회수되고, 긴급 상황 등과 같이 버퍼 탱크(2)에서 다량의 이산화탄소(액상 이산화탄소도 다량 함유됨)가 배출될 경우에 하단의 데미스터(431)에서 액상 이산화탄소를 모두 분리할 수 없게 되면 히터(432)에 의해 기화시키고, 히터(432)에 의해서도 액상 이산화탄소가 모두 기화되지 않더라도 상단 데미스터(431)에 의해 분리시킬 수 있게 된다.
감지센서(44)는 드라이아이스 방지부(43) 후단의 배출라인(BL)에 마련될 수 있다.
감지센서(44)는 드라이아이스 방지부(43)를 통과한 이산화탄소에서 액상 이산화탄소를 감지할 수 있으며, 감지센서(44)에서 액상 이산화탄소가 감지될 경우 제어부(도시하지 않음)를 통해 히터(432)가 작동되도록 하여 잔여 이산화탄소를 기화시킬 수 있도록 한다.
이를 통해 본 실시예는 상기와 같이 이산화탄소 블로우다운 시스템(4)을 구성함으로써, 버퍼 탱크(2)에서 배출되는 이산화탄소는 초기 배출 시 또는 긴급 상황 시 블로우다운 밸브(42)에 의해 감압 되더라도 드라이아이스 방지부(43)에 의해 액상 이산화탄소가 제거된 상태에서 블로우다운 밸브(42)에서 감압이 이루어지므로, 블로우다운 밸브(42)의 감압 시 드라이아이스의 생성을 원천적으로 방지할 수 있어, 기존의 드라이아이스 생성 방지를 위한 녹아웃 드럼 및 배압 조절기를 생략하더라도 드라이아이스의 생성을 효율적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예는 일반적인 과압 상태를 해소하기 위해 버퍼 탱크(2)로부터 이산화탄소를 배출할 때 에너지 공급 없이 작동 가능한 데미스터(431) 만으로도 운용할 수 있고, 긴급 상황 등과 같이 버퍼 탱크(2)로부터 이산화탄소를 다량 배출할 때 데미스터(431) 만으로 액상 이산화탄소를 모두 분리할 수 없는 경우에 에너지 공급으로 작동하는 히터(432)를 간헐적으로 사용하여 잔여 액상 이산화탄소를 기화시킴에 따라 히터(432)의 에너지 소모를 절감할 수 있다.
또한, 본 실시예는 기존의 이산화탄소 블로우다운 시스템에 적용되는 녹아웃 드럼과 배압 조절기와 같은 상대적으로 크기가 큰 장비를 생략하고 상대적으로 단순 장비이면서 크기가 작은 장비인 데미스터(431)와 히터(432)를 적용함에 따라 CAPEX를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 해양 부유식 구조물의 한정된 공간에서 배치 설계의 한계를 해소하여 설치 공간 효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 실시예는 기존의 배압 조절기의 경우 배출 라인의 압력 유지를 위해 지속적인 기체 공급이 필요하므로 에너지가 과다 소비되는 반면에 본 실시예의 히터(432)는 간헐적으로 에너지를 소모하므로 OPEX를 줄일 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 실시예의 이산화탄소 처리 시스템(1)은 드라이아이스 방지부(43)로 데미스터(431) 및 히터(432) 중 어느 하나로 구성하지 않고 데미스터(431)와 히터(432)의 조합으로 구성하여 드라이아이스의 생성을 원천적으로 방지할 수 있도록 하였는데, 드라이아이스 방지부(43)를 데미스터(431) 만으로 구성할 경우 전술한 바와 같이 긴급 상황 등에서는 드라이아이스의 생성을 원천적으로 방지할 수 없었다.
또한, 드라이아이스 방지부(43)는 데미스터(431) 없이 히터(432) 만으로 구성하여 드라이아이스의 생성을 방지할 수 있으나, 다음과 같은 문제가 있었으며, 도 8 및 도 9를 참고하여 설명한다.
본 발명의 드라이아이스 방지부(43)에서 데미스터(431)가 생략되고 히터(432)가 블로우다운 밸브(42)의 상류에 배치되는 경우에 대한 이산화탄소의 PH(Pressure-Enthalpy) 상평형도를 도시한 도 8을 참고하여 설명한다.
드라이아이스 방지부(43)로 블로우다운 밸브(42)의 상류에 히터(432)만을 배치하여 최소한의 열을 고려한 드라이아이스의 생성 방지 시, 도 8에 도시된 바와 같은 상 움직임을 확인할 수 있다. 즉, 블로우다운에 따른 버퍼 탱크(2) 내부의 등엔트로피 팽창(isentropic expansion)으로 인한 히터(432)의 열 요구량이 많아짐을 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 충분한 열이 공급되지 않으면 드라이아이스 형성 위험성 또한 존재함을 알 수 있다.
본 발명의 드라이아이스 방지부(43)에서 데미스터(431)가 생략되고 히터(432)가 블로우다운 밸브(42)의 하류에 배치되는 경우에 대한 이산화탄소의 PH(Pressure-Enthalpy) 상평형도를 도시한 도 9를 참고하여 설명한다.
드라이아이스 방지부(43)로 블로우다운 밸브(42)의 하류에 히터(432)만을 배치하여 최소한의 열을 고려한 드라이아이스의 생성 방지 시, 도 9에 도시된 바와 같은 상 움직임을 확인 할 수 있다. 즉, 히터(432)가 블로우다운 밸브(42)의 상류에 배치될 경우와 마찬가지로 블로우다운에 따른 버퍼 탱크(2) 내부의 등엔트로피 팽창(isentropic expansion)으로 인한 히터(432)의 열 요구량이 많아짐을 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 충분한 열이 공급되지 않으면 드라이아이스 형성 위험성 또한 존재함을 알 수 있다.
상기한 바와 같이, 히터(432)가 블로우다운 밸브(42)의 상류 또는 하류에 배치했을 때 발생되는 문제를 해결하기 위해서는 히터(432)가 드라이아이스의 생성을 방지할 수 있는 정도의 대용량으로 제작되어야 하고, 대용량의 히터(432)를 작동시키기 위해서는 과도한 에너지 소모가 예상되므로, 드라이아이스 방지부(43)로 블로우다운 밸브(42)의 상류 또는 하류에 히터(432) 만을 적용하는 것은 현실적으로 적합하지 않다.
상기한 본 발명의 드라이아이스 방지부(43)에서 데미스터(431)가 생략되고 히터(432)가 블로우다운 밸브(42)의 상류 또는 하류에 배치되는 경우와 달리, 데미스터(431)와 히터(432)가 조합으로 배치되는 경우에 대한 이산화탄소의 PH(Pressure-Enthalpy) 상평형도를 도시한 도 10 및 도 11을 참고하여 설명한다.
본 발명의 드라이아이스 방지부(43)가 데미스터(431)와 히터(432)의 분리형일 경우에 대한 이산화탄소의 PH(Pressure-Enthalpy) 상평형도를 도시한 도 10을 참고하여 설명한다.
드라이아이스 방지부(43)로 블로우다운 밸브(42)의 상류에 데미스터(431)와 히터(432)의 분리형을 배치하는 경우, 도 10에 도시된 바와 같이 에너지 공급 없이 작동 가능한 데미스터(431)로 액상 이산화탄소의 대부분을 분리하고, 이후 잔여 액상 이산화탄소를 히터(432)로 제거하므로 히터(432)의 열 요구량이 높지 않게 된다. 또한, 블로우다운에 따른 버퍼 탱크(2) 내부의 등엔트로피 팽창(isentropic expansion)으로 인한 온도 감하에 따른 필요 열 상승량도 미비하여 블로우다운이 진행됨에 따라 추가적인 열 요구량이 거의 발생되지 않는다.
본 발명의 드라이아이스 방지부(43)가 데미스터(431)와 히터(432)의 일체형일 경우에 대한 이산화탄소의 PH(Pressure-Enthalpy) 상평형도를 도시한 도 11을 참고하여 설명한다.
드라이아이스 방지부(43)로 블로우다운 밸브(42)의 상류에 데미스터(431)와 히터(432)의 일체형을 배치하는 경우, 도 11에 도시된 바와 같이 일측의 데미스터(431)로 액상 이산화탄소의 대부분을 1차 분리하고, 타측의 데미스터(431)로 액상 이산화탄소를 2차 분리하고, 일측 및 타측의 데미스터(431) 사이에서 히터(432)로 잔여 액상 이산화탄소를 기화시키므로, 히터(432)의 열 요구량이 높지 않게 된다. 또한, 블로우다운에 따른 버퍼 탱크(2) 내부의 등엔트로피 팽창(isentropic expansion)으로 인한 온도 감하에 따른 필요 열 상승량도 미비하여 블로우다운이 진행됨에 따라 추가적인 열 요구량이 거의 발생되지 않는다.
상기한 바와 같이, 본 실시예에 따른 분리형 또는 일체형 드라이아이스 방지부(43)는 전술한 블로우다운 밸브(42)의 상류 또는 하류에 히터(432)만을 배치하는 경우와 대비하여, 열역학적 과정을 고려했을 때 최소한의 열을 사용하는 방식으로 효율성을 증대시킨 방식이라 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이산화탄소 처리 시스템의 구성도이고, 도 7은 도 6의 드라이아이스 방지부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 7을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이산화탄소 처리 시스템(1a)은, 해양 부유식 구조물에 마련되며, 이산화탄소를 지중저장원(W)에 주입하여 저장하는 이산화탄소 주입(Injection) 시스템(3)과, 긴급 상황 시 이산화탄소를 안전하게 배출하기 위한 이산화탄소 블로우다운(Blowdown) 시스템(4a)을 포함할 수 있다.
이산화탄소 주입 시스템(3)은 이산화탄소를 저장하는 버퍼 탱크(2)에 주입라인(JL)으로 연결될 수 있으며, 이산화탄소를 지중저장원(W)에 저장시킬 수 있도록 구성될 수 있다.
본 실시예의 이산화탄소 주입 시스템(3)은, 구체적으로 도시하지 않았지만, 지중저장원(W)에 연결되는 이산화탄소 주입부와 동일한 압력을 가지도록 가압하는 가압부와, 가압부로부터 전달되는 이산화탄소를 가열하여 이산화탄소 주입부로 전달하는 가열부를 기본으로 포함할 수 있으며, 일반적인 이산화탄소 주입 시스템의 구성을 포함하는 의미로 사용될 수 있다. 이에 본 실시예에서는 이산화탄소 주입 시스템(3)에 대한 구체적인 구성에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
이산화탄소 블로우다운 시스템(4a)은 이산화탄소 주입 시스템(3)으로 이산화탄소를 지중저장원(W)에 주입하는 과정에서 버퍼 탱크(2) 내부의 일반적인 과압 또는 화재 등의 긴급 상황 시 버퍼 탱크(2)의 내부 압력을 안정화 시키기 위해 이산화탄소를 대기 중으로 안전하게 배출하기 위한 시스템으로, 버퍼 탱크(2)에 배출라인(BL)으로 연결될 수 있다.
이산화탄소 블로우다운 시스템(4a)은 벤트 마스트(41), 블로우다운 밸브(42), 드라이아이스 방지부(43), 제1 감지센서(44a), 제2 감지센서(44b), 녹아웃 드럼(45), 배압 조절기(46)를 포함할 수 있다.
본 실시예의 이산화탄소 블로우다운 시스템(4a)은 전술한 일 실시예에 따른 이산화탄소 블로우다운 시스템(4)과 대비하여, 벤트 마스트(41), 블로우다운 밸브(42), 드라이아이스 방지부(43)의 구성이 동일 또는 유사할 수 있다.
또한, 본 실시예의 이산화탄소 블로우다운 시스템(4a)에서 제1 감지센서(44a)는 전술한 일 실시예에 따른 이산화탄소 블로우다운 시스템(4)의 감지센서(44)와 동일 또는 유사할 수 있다.
즉, 본 실시예의 제1 감지센서(44a)는 드라이아이스 방지부(43) 후단의 배출라인(BL)에 마련되고, 드라이아이스 방지부(43)를 통과한 이산화탄소에서 액상 이산화탄소를 감지하여 히터(432)가 작동되도록 할 수 있다.
이에 따라 본 실시예에서는 중복 설명을 회피하기 위하여, 이산화탄소 블로우다운 시스템(4a)의 구성 중에서 벤트 마스트(41), 블로우다운 밸브(42), 드라이아이스 방지부(43) 및 제1 감지센서(44a)에 대한 구체적인 설명을 생략하기로 하며, 일 실시예와 다른 구성 요소인 제2 감지센서(44b), 녹아웃 드럼(45), 배압 조절기(46)와 이로 인해 달라지는 부분에 대해서만 구체적으로 설명하기로 한다.
블로우다운 밸브(42)는 배출라인(BL)에 마련될 수 있으며, 전술한 일 실시예와 달리 버퍼 탱크(2)에서 배출되는 이산화탄소의 압력을 조절하여 녹아웃 드럼(45)으로 전달할 수 있다.
본 실시예의 드라이아이스 방지부(43)는 블로우다운 밸브(42)의 상류에 마련될 수 있으며, 전술한 일 실시예와 같이 데미스터(431)와 히터(432)의 조합으로 이루어질 수 있다.
본 실시예의 데미스터(431)와 히터(432)는 분리형 또는 일체형의 조합 구성 및 기능이 전술한 일 실시예와 동일 또는 유사하여 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
다만, 본 실시예의 드라이아이스 방지부(43)는 후술할 녹아웃 드럼(45) 및 배압 조절기(46)가 기존의 이산화탄소 처리 시스템에 적용되고 있을 경우에도 쉽게 추가 설치할 수 있도록 분리형 보다는 일체형이 바람직하다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이 본 실시예의 드라이아이스 방지부(43)는 버퍼 탱크(2)의 배출구 외측과 배출라인(BL)을 연결하는 플랜지(도시하지 않음) 사이에 쉽게 설치할 수 있는 일체형이 바람직하다. 본 실시예의 드라이아이스 방지부(43)가 분리형일 경우에도 기존의 이산화탄소 처리 시스템에 적용할 수 있음은 물론이다.
또한, 본 실시예의 드라이아이스 방지부(43)는 전술한 일 실시예와 다르게 후술할 녹아웃 드럼(45) 및 배압 조절기(46)로 인해 데미스터(431) 및 히터(432) 중 어느 하나를 생략할 수 있다. 이는 후술할 녹아웃 드럼(45) 및 배압 조절기(46) 역시 액상 이산화탄소로 인한 드라이아이스 생성을 방지하기 때문이다.
상기에서, 데미스터(431) 및 히터(432) 중 어느 하나가 생략될 경우, 생략되지 않은 다른 어느 하나가 버퍼 탱크(2)의 배출구 외측과 배출라인(BL)이 연결되는 부분에 마련될 수 있다.
녹아웃 드럼(45)은 블로우다운 밸브(42)와 벤트 마스트(41) 사이의 배출라인(BL)에 마련될 수 있으며, 블로우다운 밸브(42)로부터 전달되는 이산화탄소에 포함된 액상 이산화탄소 또는 결빙 이산화탄소로부터 기액 분리하여 벤트 마스트(41)로 기상 이산화탄소를 전달할 수 있도록 구성될 수 있다.
배압 조절기(46)는 녹아웃 드럼(45)과 벤트 마스트(41) 사이의 배출라인(BL)에 연결될 수 있으며, 드라이아이스의 생성을 방지하기 위해 배출라인(BL) 전체의 배압을 유지시킬 수 있다.
제2 감지센서(44b)는 블로우다운 밸브(42) 후단의 배출라인(BL)에 마련될 수 있다.
제2 감지센서(44b)는 블로우다운 밸브(42)를 통과한 이산화탄소에서 액상 이산화탄소 또는 결빙 이산화탄소를 감지할 수 있으며, 제2 감지센서(44b)에서 액상 이산화탄소 또는 결빙 이산화탄소가 감지될 경우 제어부(도시하지 않음)를 통해 녹아웃 드럼(45) 및 배압 조절기(46)가 작동되도록 한다.
이를 통해 본 실시예는 드라이아이스 방지부(43)에 의해 1차로 액상 이산화탄소가 제거되고, 녹아웃 드럼(45) 및 배압 조절기(46)에 의해 2차로 액상 이산화탄소가 제거되도록 구성함으로써, 전술한 일 실시예의 드라이아이스 방지부(43) 대비 작은 용량의 드라이아이스 방지부(43)를 적용할 수 있고, 녹아웃 드럼(45) 및 배압 조절기(46) 역시 기존의 이산화탄소 처리 시스템에 적용되는 것보다 작은 용량을 적용할 수 있어, 녹아웃 드럼(45) 및 배압 조절기(46)가 포함되는 기존의 이산화탄소 처리 시스템 대비 CAPEX를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 해양 부유식 구조물의 한정된 공간에서 배치 설계의 한계를 해소하여 설치 공간 효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 실시예는 녹아웃 드럼(45) 및 배압 조절기(46)가 기존의 이산화탄소 처리 시스템에 적용되고 있을 경우에도 쉽게 드라이아이스 방지부(43)를 추가 설치할 수 있어, 기존의 이산화탄소 처리 시스템에서 드라이아이스의 생성을 더욱 효율적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예는 일반적인 과압 상태를 해소하기 위해 버퍼 탱크(2)로부터 이산화탄소를 배출할 때 에너지 공급 없이 작동 가능한 데미스터(431) 만으로도 운용할 수 있고, 긴급 상황 등과 같이 버퍼 탱크(2)로부터 이산화탄소를 다량 배출할 때 데미스터(431) 만으로 액상 이산화탄소를 모두 분리할 수 없는 경우에 에너지 공급으로 작동하는 히터(432), 녹아웃 드럼(45), 배압 조절기(46)를 선택적으로 사용하여 잔여 액상 이산화탄소를 기화시킴에 따라 전체적인 에너지 소모를 절감할 수 있어, 소모하므로 OPEX를 줄일 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들로부터 용이하게 도출 가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1, 1a: 이산화탄소 처리 시스템 2: 버퍼 탱크
3: 이산화탄소 주입 시스템 4, 4a: 이산화탄소 블로우다운 시스템
41: 벤트 마스트 42: 블로우다운 밸브
43: 드라이아이스 방지부 431: 데미스터
432: 히터 44: 감지센서
44a: 제1 감지센서 44b: 제2 감지센서
45: 녹아웃 드럼 46: 배압 조절기
BL: 배출라인 JL: 주입라인
W: 지중저장원

Claims (15)

  1. 이산화탄소를 저장하는 버퍼 탱크;
    상기 버퍼 탱크에서 배출되는 이산화탄소를 대기중으로 방출하는 벤트 마스트;
    상기 버퍼 탱크에서 배출되는 이산화탄소의 압력을 조절하여 상기 벤트 마스트로 전달하는 블로우다운 밸브; 및
    상기 블로우다운 밸브의 상류에 마련되며, 상기 버퍼 탱크에서 배출되는 이산화탄소에 포함된 액상 이산화탄소를 분리 및 기화시키고, 기화된 기상 이산화탄소를 상기 블로우다운 밸브로 전달하는 드라이아이스 방지부를 포함하고,
    상기 드라이아이스 방지부는,
    상기 버퍼 탱크에서 배출되는 이산화탄소에 포함된 액상 이산화탄소를 분리하는 데미스터; 및
    상기 데미스터에서 분리되지 않은 잔여 액상 이산화탄소를 기화시키는 히터를 포함하는, 이산화탄소 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼 탱크에서 배출되는 이산화탄소는,
    초기 배출 시 또는 긴급 상황 시 상기 블로우다운 밸브에 의해 감압 되더라도 상기 드라이아이스 방지부에 의해 액상 이산화탄소가 제거된 상태에서 감압이 이루어지므로, 상기 블로우다운 밸브의 감압 시 드라이아이스의 생성이 방지되는, 이산화탄소 처리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 드라이아이스 방지부 후단의 배출라인에 마련되고, 상기 드라이아이스 방지부를 통과한 이산화탄소에서 액상 이산화탄소를 감지하는 감지센서를 더 포함하고,
    상기 히터는,
    상기 감지센서에서 액상 이산화탄소가 감지되면 작동하는, 이산화탄소 처리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 드라이아이스 방지부는,
    상기 데미스터와 상기 히터가 독립되어 마련되는 분리형인, 이산화탄소 처리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 데미스터는,
    상기 버퍼 탱크의 배출구 내측 또는 외측에 마련되고,
    상기 히터는,
    상기 버퍼 탱크의 배출구 외측에 연결되는 배출라인에 마련되는, 이산화탄소 처리 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 드라이아이스 방지부는,
    상기 데미스터와 상기 히터가 복합되어 마련되는 일체형이고,
    상기 버퍼 탱크의 배출구 내측 또는 외측에 마련되는, 이산화탄소 처리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 데미스터는,
    이산화탄소의 흐름을 기준으로 다단 적층 구조를 이루고,
    상기 히터는,
    다단 적층 구조를 이루는 상기 데미스터의 상단과 하단 사이에 마련되는, 이산화탄소 처리 시스템.
  8. 이산화탄소를 저장하는 버퍼 탱크;
    상기 버퍼 탱크에서 배출되는 이산화탄소를 대기중으로 방출하는 벤트 마스트;
    상기 버퍼 탱크에서 배출되는 이산화탄소의 압력을 조절하는 블로우다운 밸브;
    상기 블로우다운 밸브로부터 전달되는 이산화탄소에 포함된 액상 이산화탄소 또는 결빙 이산화탄소로부터 기액 분리하여 상기 벤트 마스트로 기상 이산화탄소를 전달하는 녹아웃 드럼; 및
    상기 녹아웃 드럼과 상기 벤트 마스트 사이의 배출라인에 연결되며, 상기 배출라인 전체의 배압을 유지시키는 배압 조절기를 포함하고,
    상기 블로우다운 밸브의 상류에 마련되며, 상기 버퍼 탱크에서 배출되는 이산화탄소에 포함된 액상 이산화탄소를 분리 및 기화시키고, 기화된 기상 이산화탄소를 상기 블로우다운 밸브로 전달하는 드라이아이스 방지부를 더 포함하는, 이산화탄소 처리 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 드라이아이스 방지부는,
    상기 버퍼 탱크에서 배출되는 이산화탄소에 포함된 액상 이산화탄소를 분리하는 데미스터; 및
    상기 데미스터에서 분리되지 않은 잔여 액상 이산화탄소를 기화시키는 히터를 포함하는, 이산화탄소 처리 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 드라이아이스 방지부 후단의 배출라인에 마련되고, 상기 드라이아이스 방지부를 통과한 이산화탄소에서 액상 이산화탄소를 감지하는 제1 감지센서를 더 포함하고,
    상기 히터는,
    상기 제1 감지센서에서 액상 이산화탄소가 감지되면 작동하는, 이산화탄소 처리 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 드라이아이스 방지부는,
    상기 데미스터 및 히터 중 어느 하나가 생략되고,
    생략되지 않은 다른 어느 하나가 상기 버퍼 탱크의 배출구 외측과 배출라인이 연결되는 부분에 마련되는, 이산화탄소 처리 시스템.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 드라이아이스 방지부는,
    상기 데미스터와 상기 히터가 복합되어 마련되는 일체형이고,
    상기 버퍼 탱크의 배출구 외측과 배출라인이 연결되는 부분에 마련되는, 이산화탄소 처리 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 데미스터는,
    이산화탄소의 흐름을 기준으로 다단 적층 구조를 이루고,
    상기 히터는,
    다단 적층 구조를 이루는 상기 데미스터의 상단과 하단 사이에 마련되는, 이산화탄소 처리 시스템.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 블로우다운 밸브 후단의 배출라인에 마련되고, 상기 블로우다운 밸브를 통과한 이산화탄소에서 액상 이산화탄소 또는 결빙 이산화탄소를 감지하는 제2 감지센서를 더 포함하고,
    상기 녹아웃 드럼 및 상기 배압 조절기는,
    상기 제2 감지센서에서 액상 이산화탄소 또는 결빙 이산화탄소가 감지되면 작동하는, 이산화탄소 처리 시스템.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 상기 이산화탄소 처리 시스템을 갖고,
    해양에 고정 또는 부유하도록 마련되는, 해양 부유식 구조물.
KR1020220139739A 2022-10-26 2022-10-26 이산화탄소 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 부유식 구조물 KR20240059031A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220139739A KR20240059031A (ko) 2022-10-26 2022-10-26 이산화탄소 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 부유식 구조물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220139739A KR20240059031A (ko) 2022-10-26 2022-10-26 이산화탄소 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 부유식 구조물

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240059031A true KR20240059031A (ko) 2024-05-07

Family

ID=91078428

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220139739A KR20240059031A (ko) 2022-10-26 2022-10-26 이산화탄소 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 부유식 구조물

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20240059031A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2659120B1 (en) A fuel feeding system and method of operating a fuel feeding system
JP5879360B2 (ja) 浮体式ｌｎｇプラント
KR101487415B1 (ko) 벙커링 선박
Chorowski et al. LNG systems for natural gas propelled ships
CN108473180A (zh) 浮动液化烃气处理装置的制造方法
KR20160058882A (ko) 확장 가능한 lng 처리 시설
KR102160476B1 (ko) 부유 저장식 가스 발전플랜트의 배치구조
KR101707512B1 (ko) 이중연료로 추진되는 시추선
KR101525679B1 (ko) 액화가스 처리 시스템
KR20140066348A (ko) 액화천연가스 재기화 장치
KR20240059031A (ko) 이산화탄소 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 부유식 구조물
JP5597773B2 (ja) 海上ジェッティ構造物を利用したｌｎｇ再気化設備
KR20110123056A (ko) 지하저장장치를 갖는 액화이산화탄소 수송선
US20080011219A1 (en) Enhanced cargo venting system
KR20140015231A (ko) 복합형 해상 부유식 구조물
KR20170112445A (ko) 액화가스 재기화 시스템
KR20160090076A (ko) 시추선의 배치구조 및 그 배치구조를 구비하는 시추선
KR101707513B1 (ko) 이중연료로 추진되는 시추선
KR102581642B1 (ko) 선박의 암모니아 배출 시스템 및 방법
KR20160031662A (ko) Ｂｏｇ를 연료로 사용하는 부유식 발전선
KR101818028B1 (ko) 탱커선의 불활성 가스 시스템
KR20230083994A (ko) 이산화탄소 처리를 위한 부유식 설비 및 이를 포함하는 이산화탄소 처리 시스템
KR101788754B1 (ko) 부유 저장식 가스 발전플랜트의 배치구조
WO2020021634A1 (ja) 浮体設備
KR101599382B1 (ko) 부유 저장식 가스 발전플랜트의 배치구조

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal