KR101711491B1 - 샌드팬 일체형 슬러싱 저감판 - Google Patents

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Abstract

샌드팬 일체형 슬러싱 저감판이 개시된다. 샌드팬 일체형 슬러싱 저감판은, 분리기의 길이 방향으로 수직하게 설치되는 슬러싱 저감판; 상기 슬러싱 저감판의 하부 양 측면에 각각 부착되는 2개의 샌드팬; 및 상기 2개의 샌드팬의 이격된 상부 위치에서 상기 슬러싱 저감판이 양 측면에 각각 경사지게 부착되는 2개의 유동 억제판을 포함한다.

Description

샌드팬 일체형 슬러싱 저감판{Slushing reducing wall with sand pan}
본 발명은 샌드팬 일체형 슬러싱 저감판에 관한 것이다.
원유 생산, 저장 및 하역의 과정을 선체에서 처리할 수 있도록 개발된 FPSO(Floating Production Storage and Offloading) 등과 같은 해상 부유체에는 레저부아(reservoir)에서 채취한 원유를 가스, 오일, 물, 모래와 실트 등을 분리하기 위한 분리기(separator)를 구비하고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 분리기(100)에 유입된 원유는 시간 경과에 따라 중력에 의해 모래와 실트(silt) 등의 무거운 성분은 최하부에 가라앉고, 물이 탱크 하부에 축적되며, 그 상부에 액체 상태의 탄화수소 성분인 오일이, 최상부에는 기체상태의 탄화수소 성분이 위치하게 된다. 참고로, 도 1의 도면부호 105는 원유 유입관을, 110은 위어(wier) 패널을, 115는 모래 및 실트 등을 분리기(100) 외부로 배출시키는 드레인(drain) 관을, 120은 디포머 팩(deformer pack)을, 125는 오일 배출관을, 130은 미스트 익스트랙터(mist extracter)를, 135는 가스 배출관을 각각 나타낸다.
분리기(100)에 원유가 유입되어 오일, 물 등의 각 성분들로 분리되는 과정에서 탱크 하부에 모래와 실트가 점차 침전되는데, 원통 형상의 탱크에서는 하부의 경사가 완만하여 탱크 하부의 상당한 면적에 걸쳐 모래와 실트가 침전될 수 있다.
탱크 하부에 모래와 실트가 많은 양으로 침전되어 다량의 공간을 차지하게 되면, 분리기(100)의 분리 효율이 감소되기 때문에, 침전된 모래와 실트를 외부로 배출하기 위해 분리기(100)의 하부에는 도 2에 도시된 바와 같이 'ㅅ'자 형상으로 형성되어 모래와 실트가 그 상부에 모이도록 유도하는 샌드팬(sand pan)(210)과 모래와 실트를 드레인 관(115)을 통해 분리기(100) 외부로 배출하기 위해 물을 분사하는 워터 제트 노즐(220)이 구비된다.
워터 제트 노즐(220)에서 분사하는 물의 압력에 의해 모래와 실트 등 무거운 성분은 샌드팬(210)에 형성된 홀(hole)을 통과하여 드레인 관(115)을 통해 분리기(100)의 외부로 배출된다.
그러나 워터 제트 노즐(220)에서 분사하는 물의 압력에 의해 일부의 모래와 실트가 샌드팬(210)의 몸체가 형성하는 경로를 따라 분리기(100) 내부에 비산하여 부유하게 되고, 이는 워터 제트 노즐(220)의 동작에 의한 모래와 실트 배출 효율의 감소를 야기하는 문제점이 있다.
한국공개특허 제2014-0023279호(개량된 분리기 및 분리방법)
본 발명은 워터 제트 노즐의 물 분사 압력에 의해 분리기 내에서 비산하여 부유하는 모래와 실트의 양을 최소화하여 모래와 실트 배출 효율을 극대화할 수 있는 샌드팬 일체형 슬러싱 저감판을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 해상 부유체에 외력이 가해져 분리기 내에 횡동요(Roll)가 발생되는 경우에도 슬러싱(slushing) 발생을 최소화하고, 최소화된 슬러싱에 의한 유체 요동을 물 성분과 오일 성분의 분리를 위한 에너지로 활용할 수 있는 샌드팬 일체형 슬러싱 저감판을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 유입된 원유에 포함된 성분들을 밀도차에 의해 분리하기 위한 분리기의 길이 방향으로 일 단부가 위어(wier) 패널에 접촉되도록 수직하게 설치되는 슬러싱 저감판; 상기 슬러싱 저감판의 길이에 부합되는 길이로, 상기 슬러싱 저감판의 하부 양 측면에 각각 부착되는 2개의 샌드팬(sand pan); 및 상기 슬러싱 저감판의 길이에 부합되는 길이로, 상기 2개의 샌드팬의 이격된 상부 위치에서 상기 슬러싱 저감판의 양 측면에 각각 경사지게 부착되는 2개의 유동 억제판을 포함하는 샌드팬 일체형 슬러싱 저감판이 제공된다.
상기 슬러싱 저감판과 상기 샌드팬의 몸체에는 복수의 홀(hole)이 형성될 수 있다.
상기 분리기의 길이 방향으로 연장되는 상기 슬러싱 저감판의 일 단부는 위어(wier) 패널에 접촉될 수 있다.
상기 샌드팬은 상기 슬러싱 저감판의 하부 측면에 경사진 판형 또는 U자 형상으로 부착될 수 있다.
상기 유동 억제판은 물 축적층에 해당하는 높이에 부착될 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 워터 제트 노즐의 물 분사 압력에 의해 분리기 내에서 비산하여 부유하는 모래와 실트의 양을 최소화하여 모래와 실트 배출 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 해상 부유체에 외력이 가해져 분리기 내에 횡동요(Roll)가 발생되는 경우에도 슬러싱(slushing) 발생을 최소화하고, 최소화된 슬러싱에 의한 유체 요동을 물 성분과 오일 성분의 분리를 위한 에너지로 활용할 수 있는 효과도 있다.
도 1은 밀도차를 이용한 분리 기법이 적용된 분리기의 구성을 나타낸 도면.
도 2는 분리기의 하부에 설치되는 샌드 제거 시스템(sand removal system)의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 샌드팬 일체형 슬러싱 저감판을 나타낸 도면.
도 4는 도 3의 샌드팬 일체형 슬러싱 저감판의 유수(oil-water) 분리 기능을 설명하기 위한 도면.
도 5는 도 3의 샌드팬 일체형 슬러싱 저감판의 모래/실트의 부유 방지 기능을 설명하기 위한 도면.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈", "…기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 샌드팬 일체형 슬러싱 저감판을 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3의 샌드팬 일체형 슬러싱 저감판의 유수(oil-water) 분리 기능을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 도 3의 샌드팬 일체형 슬러싱 저감판의 모래/실트의 부유 방지 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 샌드팬 일체형 슬러싱 저감판은 분리기(100)의 길이 방향으로 설치되는 슬러싱 저감판(310), 슬러싱 저감판(310)의 하부 양측면에 각각 경사지게 결합되는 2개의 샌드팬(210), 및 각 샌드팬(210)의 이격된 상부 위치에서 슬러싱 저감판(310)의 양 측면에 각각 경사지게 결합되는 2개의 유동 억제판(320)을 포함할 수 있다.
슬러싱 저감판(310)은 일 단부가 위어 패널(110, 도 1 참조)에 접촉되도록 분리기(100)의 길이 방향으로 수직하게 배치된 판형(板形) 부재일 수 있다. 슬러싱 저감판(310)의 몸체에는 복수의 홀(hole)이 형성되어 분리기(100)에 횡동요(Roll) 등이 발생된 경우, 슬러싱 저감판(310)에 의해 구획된 양측 영역에 위치하는 유체(예를 들어, 오일, 물 등)는 홀을 통해 다른 영역으로 이동될 수 있을 것이다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 해상 부유체에 횡동요가 발생되면 분리기(100)에 저장된 유체가 상응하는 방향으로 쏠리게 되는 슬러싱 현상이 발생된다.
이때, 슬러싱 저감판(310)에 의해 유체의 이동이 저지되어 슬러싱 현상이 저감될 수 있으며, 일부의 유체만이 슬러싱 저감판(310)에 형성된 홀을 통해 구획된 타 영역으로 이동하게 된다(도 4의 (a) 참조)
이때, 유체가 홀을 통과하는 과정에서 충돌이 발생되어 오일 축적층에 존재하는 작은 물 성분과 물 축적층에 존재하는 작은 오일 성분은 서로 뭉치게 되어 각각 물 방울과 오일 방울을 형성하게 된다. 이와 같이 물 방울과 오일 방울로 형성되면, 각각 비중차에 의해 물 방울은 물 축적층으로 하강하게 되고, 오일 방울은 오일 축적층으로 상승하게 된다(도 4의 (b) 참조).
즉, 본 실시예에 따른 슬러싱 저감판(310)은 횡동요에 의해 발생되는 슬러싱 현상을 저감할 뿐 아니라 횡동요에 의해 이동되는 물과 오일이 홀을 통과하도록 하여 물과 오일의 효과적 분리를 촉진시킬 수 있는 장점이 있다.
다시 도 3을 참조하면, 슬러싱 저감판(310)의 하부 양측면에는 2개의 샌드팬(210)이 각각 경사지게 결합되어 전체적으로 'ㅅ'자 형상을 형성할 수 있고, 각 샌드팬(210)의 이격된 상부 위치에서 ㅅ'자 형상을 형성하도록 슬러싱 저감판(310)의 양 측면에 2개의 유동 억제판(320)이 각각 경사지게 결합될 수 있다.
샌드팬(210)은 그 상부에 모래와 실트 등의 무거운 성분들이 축적되도록 유도하고, 샌드팬(210)의 몸체에는 홀(hole)이 형성되어 워터 제트 노즐(220)이 분사하는 물의 압력에 의해 모래와 실트가 홀을 통과한 후 분리기(100)의 하부에 형성된 드레인 관(115)을 통해 배출되도록 한다.
도 3에는 샌드팬(210)이 슬러싱 저감판(310)의 하부에 경사지게 연결된 판형 부재인 경우가 도시되었으나, 각각의 샌드팬(210)은 슬러싱 저감판(310)의 하부에 일 단부가 연결되되 분리기(100)의 내측면을 따라 U자형으로 형성될 수도 있음은 당연하다.
이하, 도 5를 참조하여 샌드팬(210)과 유동 억제판(320)의 기능에 대해 설명하기로 한다.
도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 분리기(100)에 원유가 유입되면 오일, 물 등의 각 성분들로 분리되는 과정에서 분리기(100)의 하부에 모래와 실트가 침전되며, 침전된 모래와 실트는 분리기(100)의 분리 효율 유지를 위해 드레인 관(115)을 통해 외부로 배출되어야 한다.
이를 위해, 분리기(100)의 하부에 설치된 워터 제트 노즐(220)은 하방향을 향해 물을 소정의 압력으로 분사한다.
워터 제트 노즐(220)이 가하는 압력에 의해 샌드팬(210) 상부에 축적된 모래와 실트 중 일부는 샌드팬(210)에 형성된 홀을 통과하여 드레인 관(115)을 통해 배출된다. 이때, 모래와 실트 뿐 아니라 분리기(100)에 축적된 물 또는/및 워터 제트 노즐(220)에 의해 분사된 물의 일부가 함께 배출될 수 있음은 당연하다.
그러나 샌드팬(210) 상부에 축적된 모래와 실트 중 일부는 워터 제트 노즐(220)이 가하는 압력에 의해 샌드팬(210)이 형성하는 경로를 따라 이동하게 되며, 또한 가해진 수압이 강한 경우에는 슬러싱 저감판(310)이 형성하는 수직 경로를 따라 상승하게 된다.
이와 같이 상승된 모래와 실트는 슬러싱 저감판(310)의 측벽에 경사지게 부착된 유동 억제판(320)의 하부면을 따라 이동함으로써 다시 샌드팬(210) 상부에 축적되어진다(도 5의 (b) 참조).
이때, 유동 억제판(320)은 예를 들어 부상하는 모래와 실트의 이동 경로를 감소시켜 분리기 내에 발생되는 유동을 최소화하기 위해 물 축적층에 해당되는 높이에 부착될 수 있을 것이다. 물론, 유동 억제판(320)의 부착 위치가 이에 제한되지 않음은 당연하다.
전술한 바와 같이, 워터 제트 노즐(220)이 가하는 압력에 의해 상부로 부상하던 모래와 실트가 샌드팬(210)에 형성된 홀을 통과하여 외부로 배출될 수 있는 위치로 복귀됨으로써 워터 제트 노즐(220)에 의한 모래 및 실트 배출 효율을 극대화할 수 있는 특징이 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 분리기 105 : 원유 유입관
110 : 위어 패널 115 : 드레인 관
120 : 디포머 팩 125 : 오일 배출관
130 : 미스트 익스트랙터 135 : 가스 배출관
210 : 샌드팬 220 : 워터 제트 노즐
310 : 슬러싱 저감판 320 : 유동 억제판

Claims (5)

  1. 유입된 원유에 포함된 성분들을 밀도차에 의해 분리하기 위한 분리기의 길이 방향으로 일 단부가 위어(wier) 패널에 접촉되도록 수직하게 설치되는 슬러싱 저감판;
    상기 슬러싱 저감판의 길이에 부합되는 길이로, 상기 슬러싱 저감판의 하부 양 측면에 각각 부착되는 2개의 샌드팬(sand pan); 및
    상기 슬러싱 저감판의 길이에 부합되는 길이로, 상기 2개의 샌드팬의 이격된 상부 위치에서 상기 슬러싱 저감판의 양 측면에 각각 경사지게 부착되는 2개의 유동 억제판을 포함하는 샌드팬 일체형 슬러싱 저감판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬러싱 저감판과 상기 샌드팬의 몸체 각각에는 복수의 홀(hole)이 형성되는, 샌드팬 일체형 슬러싱 저감판.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 샌드팬은 상기 슬러싱 저감판의 하부 측면에 경사진 판형 또는 U자 형상으로 부착되는, 샌드팬 일체형 슬러싱 저감판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유동 억제판은 물 축적층에 해당하는 높이에 부착되는, 샌드팬 일체형 슬러싱 저감판.
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