KR101938174B1 - Three Phase Separator and Boil-Off Gas Re-liquefaction System - Google Patents

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Abstract

본 발명은 혼합물로부터 기체, 액체 및 고체 입자를 하나의 장치에서 분리할 수 있는 3상 분리기에 관한 것으로, 특히 증발가스 재액화 시스템에 적용할 경우, 기체 상태의 증발가스와 액체 상태의 재액화 가스 및 고체 상태의 오일 입자를 하나의 장치에서 분리할 수 있는 3상 분리기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 3상 분리기는, 기체, 액체 및 고체를 포함하는 혼합물로부터 상기 기체, 액체 및 고체를 3상 분리하는 분리기로서, 내부 공간에서 상기 혼합물이 3상 분리되는 본체; 상기 본체의 상부에 형성되며 분리된 기체를 배출시키는 기체 배출구; 상기 본체 측면 중간부에 형성되며 분리된 액체를 배출시키는 액체 배출구; 및 상기 본체의 하부에 형성되며 분리된 고체 입자를 배출시키는 고체 배출구;를 포함하고, 상기 본체는, 하부를 향해 직경이 점차 좁아지는 고체 분리부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-phase separator capable of separating gas, liquid and solid particles from a mixture in a single device. Especially when applied to an evaporation gas re-liquefaction system, And a three-phase separator capable of separating solid-state oil particles from one apparatus.
A three-phase separator according to the present invention is a separator for three-phase separation of a gas, a liquid and a solid from a mixture containing gas, liquid and solid, comprising: a main body in which the mixture is separated into three phases in an inner space; A gas outlet formed at an upper portion of the main body and discharging the separated gas; A liquid outlet formed in the middle of the main body and discharging the separated liquid; And a solid discharge port formed at a lower portion of the main body and discharging the separated solid particles, wherein the main body includes a solid separating portion having a diameter gradually reduced toward the lower portion.

Description

3상 분리기 및 3상 분리기를 포함하는 해상 구조물의 증발가스 재액화 시스템 {Three Phase Separator and Boil-Off Gas Re-liquefaction System}[0001] The present invention relates to a three-phase separator and a three-phase separator, and more particularly, to a three-phase separator and a boil-off gas re-

본 발명은 혼합물로부터 기체, 액체 및 고체 입자를 하나의 장치에서 분리할 수 있는 3상 분리기에 관한 것으로, 특히 해상 구조물의 증발가스 재액화 시스템에 적용할 경우, 기체 상태의 증발가스와 액체 상태의 재액화 가스 및 고체 상태의 오일 성분 등을 하나의 장치에서 분리할 수 있는 3상 분리기에 관한 것이다.The present invention relates to a three-phase separator capable of separating gaseous, liquid and solid particles from a mixture in a single device. Especially when applied to an evaporative gas re-liquefaction system of a marine structure, Phase separator capable of separating a liquefied gas and an oil component in a solid state from a single device.

일반적으로 천연가스(NG; Natural Gas)는 액화되어 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas) 상태로 원거리에 걸쳐 수송된다. LNG는 천연가스를 상압 하에서 약 -163℃의 극저온으로 냉각시켜 얻어지는 것으로, 가스 상태일 때보다 그 부피가 대폭 감소되므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다. In general, natural gas (NG) is liquefied and transported over a long distance in the form of Liquefied Natural Gas (LNG). LNG is obtained by cooling natural gas to a cryogenic temperature of about -163 ° C under atmospheric pressure. It is very suitable for long distance transportation through the sea because its volume is greatly reduced compared to when it is in a gaseous state.

LNG 저장탱크는 단열하여도 외부의 열을 완벽하게 차단하는 데에는 한계가 있고, 저장탱크 내부로 전달되는 열에 의해 저장탱크 내부에서 LNG가 지속적으로 자연기화하여 증발가스(BOG; Boil-Off Gas)가 생성된다.LNG storage tanks are limited in their ability to completely block external heat even if they are insulated, and LNG is constantly spontaneously vaporized in the storage tank due to the heat transferred to the inside of the storage tank, and the boil-off gas (BOG) .

저장탱크 내에서 증발가스가 생성됨으로 인하여 저장탱크의 내압이 설정된 안전압력 이상이 되면, 안전밸브를 이용하여 증발가스를 저장탱크 외부로 배출시킨다. 저장탱크 외부로 배출시킨 증발가스는 선박의 엔진 등의 연료로 사용하거나 재액화시켜 다시 저장탱크로 회수할 수 있다.When the internal pressure of the storage tank becomes higher than the set safety pressure due to the generation of evaporative gas in the storage tank, the evaporative gas is discharged to the outside of the storage tank using the safety valve. The evaporated gas discharged to the outside of the storage tank can be used as the fuel of the engine of the ship or can be re-liquefied and recovered to the storage tank again.

이와 같이, 증발가스는 선박의 엔진 등의 연료로 사용될 수 있는데, 천연가스를 연료로 사용할 수 있는 선박에 사용되는 엔진으로는 대표적으로 ME-GI 엔진과 같은 고압가스 분사엔진과 DFDE(Dual Fuel Diesel Electric) 엔진과 같은 저압가스 분사엔진이 있다. As such, the evaporative gas can be used as a fuel for a ship's engine. As an engine used for a ship capable of using natural gas as fuel, a high pressure gas injection engine such as an ME-GI engine and a dual fuel diesel (DFDE) Pressure gas injection engine, such as an electric engine.

ME-GI 엔진은, 2행정으로 구성되며, 약 300 bar 정도의 고압 천연가스를 피스톤의 상사점 부근에서 연소실에 직접 분사하는 디젤 사이클(Diesel Cycle)을 채택하고 있다. DFDE는, 2행정 또는 4행정으로 구성되며, 약 6.5 bar 내지 18 bar 정도의 저압 천연가스를 연소공기 입구에 주입하고, 피스톤이 올라가면서 압축시키는 오토 사이클(Otto Cycle)을 채택하고 있다. The ME-GI engine consists of two strokes and employs a diesel cycle in which high-pressure natural gas of about 300 bar is directly injected into the combustion chamber near the piston's top dead center. The DFDE adopts an Otto Cycle which consists of two strokes or four strokes and injects low pressure natural gas of about 6.5 bar to 18 bar into the combustion air inlet and compresses the piston up.

즉, LNG를 저장하는 저장탱크로부터 배출된 증발가스는 엔진의 종류에 따라 요구되는 조건에 맞도록 압력을 조절하여 공급해주어야 하는데, 압축기(Compressor)를 이용하여 엔진에서 요구하는 연료 조건 압력으로 압축하여 엔진의 연료로 공급할 수 있다. That is, the evaporated gas discharged from the storage tank for storing the LNG should be supplied with a pressure adjusted according to the required conditions according to the type of the engine. Compressor is used to compress the compressed gas to the fuel pressure required by the engine It can be supplied as fuel of the engine.

종래에는 여러 이유로 효율이 낮은 저압의 압축기를 사용하였지만, 근래에는 효율을 향상시키기 위해, 또 2행정 디젤 사이클 엔진, 즉 고압가스 분사엔진을 적용함에 따라 고압의 압축기를 사용한다. ME-GI 엔진의 연료로써 증발가스를 공급하기 위해서는 증발가스를 약 300 bar 정도의 고압으로 압축시켜야 하므로, 압축기는 증발가스를 다단(Multistage)으로 압축시켜 고압이 되도록 다수개의 압축부를 포함하는 다단압축기로 마련될 수 있다.Conventionally, low-pressure compressors with low efficiency have been used for various reasons. However, in order to improve efficiency, a high-pressure compressor is used in addition to the application of a two-stroke diesel cycle engine, that is, a high-pressure gas injection engine. In order to supply the evaporation gas as the fuel of the ME-GI engine, the evaporation gas must be compressed to a high pressure of about 300 bar, so that the compressor compresses the evaporation gas in a multistage manner, .

한편, 다수개의 압축부를 통과하면서 엔진의 연료 조건으로 압축된 압축 증발가스 중 엔진의 연료로 공급하고 남은 잉여의 압축 증발가스는 재액화시켜 저장탱크로 회수할 수 있는 부분 재액화 시스템(PRS; Partial Re-liquefaction System)이 적용되고 있는데, 다단압축기에서 압축된 잉여의 압축 증발가스는 열교환기, 팽창수단 등을 거쳐 적어도 일부가 액화되며 액화된 증발가스는 저장탱크로 회수한다. On the other hand, a partly re-liquefaction system (PRS) capable of re-liquefying the surplus compressed evaporation gas remaining as the fuel of the engine among the compressed evaporation gas compressed by the fuel condition of the engine while passing through the plurality of compression sections, Re-liquefaction system) is applied. At least a part of the compressed evaporation gas compressed in the multi-stage compressor is liquefied through a heat exchanger, expansion means, etc., and the liquefied evaporation gas is recovered to the storage tank.

그런데 이와 같은 증발가스의 재액화 과정, 특히 다단압축 과정에서 다단압축기에서 배기구를 통해 배출되는 압축 증발가스에는 다단압축기에서 사용된 윤활유가 혼입되어 함께 배출될 수 있다. 윤활유가 혼입된 상태로 증발가스가 회수되면, 장비 손상이나 배관 폐색, 오염 등의 문제가 발생하기 때문에, 증발가스로부터 오일 성분을 분리해내는 오일 분리기를 기액분리기와는 별도로 마련하여 추가적인 오일 분리 공정을 통해 오일 성분을 분리하였다. However, in the re-liquefaction process of the evaporated gas, particularly, in the multi-stage compression process, the lubricant used in the multi-stage compressor may be discharged together with the compressed evaporative gas discharged through the exhaust port in the multi-stage compressor. When the evaporation gas is recovered in the state where the lubricating oil is mixed, the oil separator for separating the oil component from the evaporation gas is provided separately from the gas-liquid separator, because of the problems of equipment damage, pipe clogging, To separate the oil component.

일례로, 다단압축기는 다수개의 실린더와 피스톤으로 이루어질 수 있는데, 실린더에는 증발가스가 압축되는 내부 공간이 형성되고, 증발가스는 실린더의 내부 공간에서 왕복 운동하는 피스톤에 의해 압축될 수 있다. 실린더의 내부 공간으로는 이러한 이러한 왕복 운동에 의해 발생하는 피스톤과 실린더 측벽 사이의 마찰력을 감소시키기 위하여 윤활유를 공급해준다. For example, a multi-stage compressor can be composed of a plurality of cylinders and pistons, in which an internal space is formed in which the evaporation gas is compressed, and the evaporation gas can be compressed by a reciprocating piston in the internal space of the cylinder. The inner space of the cylinder is supplied with lubricant to reduce the friction between the piston and the cylinder side wall caused by this reciprocating motion.

이와 같이, 다단압축기에서 증발가스를 약 100 bar 이상의 고압으로 압축시키기 위해서는 왕복동식 압축기의 피스톤 기관부의 윤활뿐만 아니라 냉각효과를 낼 수 있는 윤활유를 공급해주어야 하는데, 특히, 다단압축기가 4개 이상의 압축부를 포함하는 4단 이상으로 마련될 경우, 4번째 압축부, 즉 제4 압축부부터는 증발가스를 고압으로 압축시키기 때문에 제4 압축부부터 제4 압축부 후단에 연속되는 압축부에는 윤활유를 반드시 공급해줄 필요가 있다. 예를 들어, 다단압축기가 5단압축기로 마련되는 경우, 제4 압축부 및 제5 압축부의 실린더에는 윤활유를 반드시 공급해주어야 한다. As described above, in order to compress the evaporation gas to a high pressure of about 100 bar or more in the multi-stage compressor, it is necessary to supply not only the lubricating oil of the piston engine part of the reciprocating compressor but also the lubricating oil for cooling effect. The fourth compression section, that is, the fourth compression section, compresses the evaporation gas to a high pressure, so that the lubricating oil is surely supplied to the compression section continuous from the fourth compression section to the subsequent stage of the fourth compression section There is a need. For example, when a multistage compressor is provided with a five-stage compressor, lubricating oil must be supplied to the cylinders of the fourth compression section and the fifth compression section.

증발가스의 액화과정에서 윤활유가 증발가스에 혼입되어 저장탱크로 회수될 경우, 액화천연가스를 오염시켜 품질 저하를 유발할 뿐 아니라, 압축 증발가스를 재액화시키기 위한 열교환기, 팽창밸브 및 각 장치를 연결하고 증발가스가 유동하는 배관 등에 누적되어 각종 장치들이나 배관 내부를 폐색시킬 수 있으며, 이는 재액화 효율의 저하를 초래한다.When the lubricating oil is mixed into the evaporating gas and recovered to the storage tank during the liquefaction process of the evaporating gas, the heat exchanger, the expansion valve and the respective devices for liquefying the compressed evaporation gas as well as causing deterioration of the quality by polluting the liquefied natural gas It is possible to accumulate in the piping or the like where the evaporation gas flows and obstruct the various devices or the inside of the piping, which causes a decrease in the re-liquefaction efficiency.

또한, 혼입된 윤활유가 증발가스의 재액화 과정에서 배관이나 재액화 장치에 누적되면 각종 장비 성능에도 심각한 영향을 초래하며 누적된 다량의 윤활유 성분이 유입되면 재액화 시스템을 운전할 수 없고 세척을 위해 증발가스 처리 시스템의 운전을 중단해야 하거나, 선박의 운항을 중지하여야 하는 문제가 발생할 수 있으며, 저장탱크로 공급되면 극저온의 액화천연가스로 인해 응고하여 저장탱크에 손상을 야기할 수 있다.In addition, accumulation of the lubricating oil in the piping or liquefaction device during the re-liquefaction process of the evaporation gas seriously affects the performance of various equipments. If a large amount of accumulated lubricant is introduced, the liquefaction system can not be operated, There is a problem that the operation of the gas treatment system must be stopped or the operation of the ship must be stopped. If supplied to the storage tank, it may solidify due to cryogenic liquefied natural gas and cause damage to the storage tank.

즉, 이를 방지하기 위해서는 재액화되어 저장탱크로 회수되는 증발가스로부터 윤활유를 분리해주어야 하는 것이 필수적이다. That is, in order to prevent this, it is essential to separate the lubricating oil from the evaporated gas which is re-liquefied and recovered into the storage tank.

따라서, 본 발명의 목적은, 상술한 문제점을 해결하기 위하여 재액화된 액체 상태의 증발가스로부터 윤활유 성분과 재액화되지 않은 기체 상태의 증발가스를 하나의 장치로부터 분리할 수 있는 3상 분리기 및 3상 분리기를 포함하는 증발가스 재액화 시스템을 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a three-phase separator and a three-phase separator capable of separating a liquefied oil component and a non-re-liquefied gaseous evaporation gas from a re-liquefied liquid- It is an object of the present invention to provide an evaporative gas re-liquefaction system including a phase separator.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 기체, 액체 및 고체를 포함하는 혼합물로부터 기체, 액체 및 고체를 3상 분리하기 위하여 하나 이상의 공정 및 장치를 별도로 각각 마련하지 않고도 하나의 장치에서 하나의 공정단계로 혼합물을 3상 분리할 수 있는 3상 분리기를 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다. It is also a further object of the present invention to provide a process for the separation of gases, liquids and solids from mixtures comprising gases, liquids and solids by one process step and one process step in one device, Phase separator capable of separating the mixture into three phases.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 액화된 증발가스와 고체 상태의 오일 성분을 포함하는 혼합 증발가스로부터 기체, 액체 및 고체를 3상 분리하는 분리기로서, 내부 공간에서 상기 혼합 증발가스가 3상 분리되는 본체; 상기 본체의 상부에 형성되며 분리된 기체 상태의 증발가스를 배출시키는 기체 배출구; 상기 본체 측면 중간부에 형성되며 분리된 액체 상태의 증발가스를 배출시키는 액체 배출구; 및 상기 본체의 하부에 형성되며 분리된 오일 성분을 배출시키는 고체 배출구;를 포함하고, 상기 본체는, 하부를 향해 직경이 점차 작아지는 고체 분리부;를 포함하는, 해상 구조물의 증발가스 재액화용 3상 분리기가 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a separator for three-phase separation of gas, liquid, and solid from a mixed vaporized gas containing a liquefied evaporated gas and a solid-state oil component, A main body in which evaporation gas is separated into three phases; A gas outlet formed in the upper portion of the main body and discharging the separated gaseous evaporative gas; A liquid discharge port formed in the middle of the main body and discharging evaporative gas in a separated liquid state; And a solid outlet formed at a lower portion of the main body and discharging separated oil components, wherein the main body includes a solid separating portion whose diameter gradually decreases toward the lower portion. A phase separator is provided.

바람직하게는, 상기 본체는, 상기 고체 분리부의 상부에 형성되며 상부를 향해 직경이 점차 작아지는 기체 분리부;를 더 포함할 수 있다.Preferably, the main body further includes a gas separation part formed on the solid separation part and having a diameter gradually reduced toward the upper part.

바람직하게는, 상기 기체 분리부를 오버플로우한 액체가 상기 액체 배출구로 배출될 수 있다. Preferably, the liquid that overflows the gas separation portion may be discharged to the liquid discharge port.

바람직하게는, 상기 본체에는, 상기 기체 분리부와 기체 배출구 사이에 마련되며 상기 기체 배출구로 배출되는 기체 중에 포함된 액체 성분을 걸러내는 미스트 분리부;가 더 마련될 수 있다.Preferably, the main body further includes a mist separating portion provided between the gas separating portion and the gas discharging port to filter liquid components contained in the gas discharged to the gas discharging port.

바람직하게는, 상기 본체 내부 공간으로 혼합물을 유입시키는 유체 유입구;를 포함하고, 상기 유체 유입구는 유입되는 유체의 원심력을 증폭시키는 형상으로 마련될 수 있다.Preferably, the fluid inlet includes a fluid inlet for introducing the mixture into the space inside the body, and the fluid inlet may be provided in a shape that amplifies the centrifugal force of the fluid to be introduced.

바람직하게는, 상기 유체 유입구는 상기 액체 배출구보다 하부에 위치할 수 있다.Preferably, the fluid inlet may be located below the liquid outlet.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 액화가스 저장탱크; 상기 액화가스 저장탱크로부터 발생한 증발가스를 다단으로 압축시키는 다단압축기; 상기 다단압축기에서 압축된 증발가스를 냉각시키는 열교환기; 상기 열교환기에서 냉각된 증발가스를 단열팽창시키는 팽창수단; 및 3상 분리기;를 포함하고, 상기 3상 분리기에서는, 상기 팽창수단을 통과한 증발가스로부터, 액체 상태의 재액화 증발가스와 기체 상태의 미응축 증발가스 및 고체 상태의 오일 입자가 3상 분리되는, 증발가스 재액화 시스템이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a liquefied gas storage tank comprising: a liquefied gas storage tank; A multi-stage compressor for compressing the evaporated gas generated from the liquefied gas storage tank in multiple stages; A heat exchanger for cooling the evaporated gas compressed by the multi-stage compressor; Expansion means for swelling the evaporated gas cooled in the heat exchanger; Phase separator, wherein the liquid phase re-liquefied vaporization gas, the gaseous uncompacted vaporization gas and the solid phase oil phase are separated from the evaporation gas passing through the expansion means by three-phase separation The evaporative gas re-liquefaction system is provided.

바람직하게는, 상기 3상 분리기의 액체 배출구와 상기 액화가스 저장탱크를 연결하는 재액화 증발가스 회수라인;을 더 포함할 수 있다.Preferably, the apparatus further includes a re-liquefied evaporative gas recovery line connecting the liquid outlet of the three-phase separator and the liquefied gas storage tank.

바람직하게는, 상기 3상 분리기의 기체 배출구로부터 상기 다단압축기 전단으로 연결되는 미응축 증발가스 회수라인;을 더 포함할 수 있다.Preferably, the apparatus may further include a non-condensing evaporative gas recovery line connected from the gas outlet of the three-phase separator to a front end of the multi-stage compressor.

바람직하게는, 상기 열교환기는, 상기 다단압축기로 공급되는 증발가스와 상기 다단압축기에서 압축된 증발가스를 열교환시켜, 상기 다단압축기로 공급되는 증발가스의 냉열로 상기 압축된 증발가스를 냉각시키는 자가 열교환기일 수 있다.Preferably, the heat exchanger further includes a heat exchanger for exchanging heat between the evaporation gas supplied to the multi-stage compressor and the evaporation gas compressed by the multi-stage compressor, and a self-heat exchanging device for cooling the compressed evaporation gas to the cold heat of the evaporation gas supplied to the multi- .

바람직하게는, 상기 다단압축기와 고압가스 분사엔진을 연결하는 연료 공급라인;을 더 포함하여, 상기 다단압축기에서 압축된 증발가스는 상기 고압가스 분사엔진의 연료로 공급되고, 상기 연료로 공급되고 남은 압축 증발가스가 상기 열교환기로 공급될 수 있다.Preferably, the fuel cell system further includes a fuel supply line connecting the multi-stage compressor and the high-pressure gas injection engine, wherein evaporated gas compressed in the multi-stage compressor is supplied to the fuel of the high-pressure gas injection engine, A compressed vaporized gas may be supplied to the heat exchanger.

본 발명에 따른 3상 분리기는, 별도의 장치나 공정을 추가하지 않고도 하나의 장치에서 고체, 액체 및 기체 등 혼합물을 3상으로 분리할 수 있어 경제적이다.The three-phase separator according to the present invention is economical because it is possible to separate a mixture of solid, liquid, and gas into three phases in one apparatus without adding any additional apparatus or process.

특히, 증발가스 재액화 시스템에서 저장탱크로 회수되는 재액화 증발가스로부터 윤활유 성분을 분리해냄으로써 저장탱크의 오염 및 각종 재액화 장치의 성능 저하를 방지할 수 있으며, 재액화 효율을 향상시킬 수 있다.In particular, by separating the lubricating oil component from the re-liquefied vaporized gas recovered from the evaporation gas re-liquefaction system to the storage tank, it is possible to prevent the contamination of the storage tank and deterioration of performance of various liquefaction devices, .

또한, 증발가스의 재액화 시스템에 있어서, 새로운 공정의 추가 없이 3상 혼합물로부터 액체, 기체, 고체 등 각 상(Phase)으로 분리하고, 윤활유를 분리제거함으로써 시스템을 관리할 수 있다.Further, in the evaporative gas re-liquefaction system, the system can be managed by separating the three-phase mixture into phases such as liquid, gas, and solid without adding a new process and separating and removing the lubricating oil.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 분리기를 간략하게 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 분리기를 간략하게 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화 시스템의 구성을 간략하게 도시한 도면이다.1 is a side view schematically illustrating a three-phase separator according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view schematically illustrating a three-phase separator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view schematically showing a configuration of a vaporization gas re-liquefaction system according to an 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 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas)의 경우를 예로 들어 설명하지만, 본 발명은 다양한 액화가스(Liquefied Gas)에 적용될 수 있으며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있고, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.In the following examples, Liquefied Natural Gas (LNG) is taken as an example, but the present invention can be applied to various liquefied gases, and the following embodiments can be modified into various other forms , The scope of 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 실시예는 해상 구조물에 적용될 수 있으며, 해상 구조물은, 액화천연가스를 화물로써 운반하는 액화천연가스 운반선(LNG Carrier), 액화천연가스를 저장하는 저장탱크를 갖춘 LNG FSRU(Floating Storage Regasification Unit), LNG FPSO(Floating Production Storage Offloading), LNG RV(Regasification Vessel) 등 액화가스 저장탱크가 마련되고 액화가스를 연료로써 공급받는 엔진, 특히 고압가스 분사엔진, 바람직하게는 ME-GI 엔진(MAN Electronic Gas-Injection Engine)이 적용된 모든 선박에 적용할 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니고 육상에도 적용할 수 있음은 물론이다. Further, the following embodiments can be applied to a marine structure. The marine structure includes a liquefied natural gas carrier (LNG Carrier) for transporting liquefied natural gas as a cargo, a floating storage regasification (LNG FSRU) having a storage tank for storing liquefied natural gas A high pressure gas injection engine, preferably an ME-GI engine (MAN), which is provided with a liquefied gas storage tank such as an LNG FPSO (Floating Production Storage Offloading), an LNG RV (Regasification Vessel) Electronic Gas-Injection Engine) can be applied to all ships. However, the present invention is not limited to this and can be applied to the land.

따라서, 본 발명은 액화천연가스를 연료로써 공급받는 엔진이 마련되고 엔진에 의해 추진력을 갖거나 엔진을 구동하여 전력을 생산하여 사용할 수 있는 모든 선박에 적용할 수 있다. Accordingly, the present invention can be applied to all ships that are provided with an engine that is supplied with liquefied natural gas as a fuel, have propulsive power by an engine, or can drive an engine to produce electric power.

또한, 본 발명에 따른 3상 분리기는 후술할 실시예에서 증발가스 재액화 시스템에 적용되는 것을 예로 들어 설명하기로 하나, 본 발명에 따른 3상 분리기는 반드시 증발가스 재액화 시스템에만 적용되는 것으로 한정하는 것은 아니며, 유입되는 혼합물을 고체, 액체 및 기체로 3상 분리할 필요가 있는 모든 혼합 유체 및 혼합 유체를 분리할 필요가 있는 공정 시스템에 적용될 수 있다. Further, the three-phase separator according to the present invention will be described by taking an example applied to the evaporation gas remelting system in the following embodiments, but the three-phase separator according to the present invention is limited to only the evaporation gas re- But it can be applied to a process system in which it is necessary to separate all the mixed fluids and mixed fluids that need to separate the incoming mixture into solid, liquid and gas in three phases.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 분리기를 간략하게 도시한 측면도와 평면도이다. 이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 분리기를 설명하기로 한다. 1 and 2 are a side view and a plan view of a three-phase separator according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a three-phase separator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.

본 발명에 따른 3상 분리기는(700), 3상 분리기(700)로 공급된 혼합물로부터 기체, 액체 및 고체를 3상(3-phase)으로 분리할 수 있는 것을 특징으로 한다.The three-phase separator according to the present invention is characterized in that the gas, the liquid and the solid can be separated into three phases from the mixture supplied to the three-phase separator 700.

본 실시예에서 3상 분리기는, 내부 공간에서 혼합물이 3상으로 분리되는 본체(710)와, 본체(710)의 내부 공간으로 혼합물을 유입시키는 유체 유입구(711), 본체(710)의 상단부에 형성되며 내부 공간에서 분리된 기체를 배출시키는 기체 배출구(712), 본체(710)의 하단부에 형성되며 내부 공간에서 분리된 고체 입자를 배출시키는 고체 배출구(714)를 포함하고, 본체(710)의 측면에는 중간부에 내부 공간에서 분리된 액체를 배출시키는 액체 배출구(713)가 더 마련된다. In this embodiment, the three-phase separator comprises a main body 710 in which the mixture is divided into three phases in the inner space, a fluid inlet 711 for introducing the mixture into the inner space of the main body 710, And a solid discharge port 714 formed at a lower end of the main body 710 and discharging solid particles separated from the inner space. The main body 710 has a body discharge port 712 for discharging gas separated from the inner space, And a liquid outlet 713 for discharging the liquid separated from the inner space in the middle portion is further provided on the side surface.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 본체(710)는 수직형(vertical)이며 내부 공간을 갖는 원통 형상(cylindrical)으로 마련되는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 1, in this embodiment, the main body 710 is preferably vertical and cylindrical in shape with an internal space.

단, 본체(710)의 하부는, 하방을 향해 점차 직경이 좁아지는 깔때기 형상(funnel)의 고체 분리부(720)를 갖는 것을 특징으로 한다.However, the lower portion of the main body 710 is characterized by having a funnel-shaped solid separating portion 720 whose diameter gradually decreases downward.

바람직하게는, 고체 분리부(720)는 사이클론(Cyclone)일 수 있다. Preferably, the solid separation portion 720 may be a Cyclone.

또한, 도 2를 참조하면, 본 실시예의 유체 유입구(711)는 유체 유입구(711)를 통해 혼합물이 본체(710) 내벽을 따라 회전하면서 유입되도록, 즉 유체가 소용돌이를 일으키며 원심력을 증폭시키도록 하는 형상으로 마련될 수 있는데, 예를 들어, 유체 유입구(711)는 본체(710)의 측면벽의 접선 방향으로 접하도록 마련될 수 있다. 2, the fluid inlet 711 of the present embodiment is configured to allow the mixture to flow through the fluid inlet 711 and rotate along the inner wall of the body 710, i.e., cause the fluid to swirl and amplify the centrifugal force For example, the fluid inlet 711 may be provided so as to be tangential to the side wall of the main body 710.

유체 유입구(711)를 통해 유입되는 혼합물은 내부 벽면을 따라 회전하면서 유입되고, 하방을 향해 직경이 좁아지는 깔때기 형상의 고체 분리부(720)에 의해 회전력이 증폭되어, 원심력에 의해 혼합물에 포함된 고체 입자가 분리된다. The mixture flowing through the fluid inlet 711 flows through the inner wall surface while being rotated, and the rotating force is amplified by the funnel-shaped solid separating portion 720 whose diameter is reduced toward the downward direction. The solid particles are separated.

도 1에 도시된 바와 같이, 원심력에 의해 고체 분리부(720)의 중심축으로부터 바깥쪽으로 분리된 고체 입자는 중력에 의해 하부에 모이게 되고, 고체 배출구(714)를 통해 배출(drain)될 수 있다. 1, the solid particles separated by the centrifugal force from the central axis of the solid separation portion 720 outwardly are collected at the bottom by gravity and can be drained through the solid discharge port 714 .

고체 배출구(714)를 통한 고체 입자의 분리배출은 작업자에 의해 주기적으로, 또는 비정기적으로 실시될 수 있다. The separation and discharge of the solid particles through the solid outlet 714 can be carried out periodically by the operator or irregularly.

본 실시예에 따른 3상 분리기의 본체(710) 내부에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상술한 고체 분리부(720)의 상부에 형성되며, 상방을 향해 점차 직경이 좁아지는 원뿔 형상(circular cone)의 기체 분리부(730)가 더 마련될 수 있다.As shown in FIG. 1, in the main body 710 of the three-phase separator according to the present embodiment, a plurality of circular separators 720 are formed on the above-described solid separator 720 and have a circular shape gradually decreasing in diameter toward the upper side. cone gas separation unit 730 may be further provided.

기체 분리부(730)에 의해 본체(710) 내부 공간으로 유입된 혼합물 중 기체 성분은 내부 공간 상부에 모여 고체 입자 및 액체로부터 분리되고, 분리된 기체는 본체(710) 상단부에 마련된 기체 배출구(712)를 통해 분리 배출된다. The gas component in the mixture flowing into the inner space of the main body 710 by the gas separating unit 730 is collected at the upper part of the inner space to be separated from the solid particles and the liquid and the separated gas is discharged through the gas outlet 712 ).

기체 분리부(730)와 기체 배출구(712) 사이에는 기체 배출구(712)로 배출되는 기체 중에 포함된 미스트(mist) 등 액체 성분을 분리하는 미스트 분리부(740)가 더 마련될 수 있으며, 미스트 분리부(740)는 필터 또는 메쉬 패드(Mesh Pad)일 수 있다. A mist separator 740 may be further provided between the gas separator 730 and the gas outlet 712 to separate liquid components such as mist contained in the gas discharged into the gas outlet 712, The separator 740 may be a filter or a mesh pad.

도 1에 도시된 바와 같이, 고체 분리부(720)와 기체 분리부(730)는 유체 유입구(711)를 기준으로 각각 하방 및 상방을 향해 직경이 점차 좁아지는 형태로 마련될 수 있다. As shown in FIG. 1, the solid separating unit 720 and the gas separating unit 730 may be formed in such a manner that their diameters gradually decrease downward and upward with respect to the fluid inlet 711, respectively.

따라서, 기체, 액체 및 고체 혼합물은 유체 유입구(711)로 유입되어 본체(710) 내부 공간으로 공급되고, 상술한 바와 같이 고체, 기체가 각각 분리 배출된다.Therefore, the gas, liquid, and solid mixture flows into the fluid inlet 711 and is supplied to the inner space of the main body 710, and the solid and the gas are separately separated and discharged as described above.

또한, 액체 배출구(713)는, 본체(710) 측면의 중간부에 마련될 수 있는데, 보다 구체적으로는, 기체 분리부(730) 보다는 상부이고 미스트 분리부(740)보다는 하부 위치에 마련될 수 있다. The liquid outlet 713 may be provided at a middle portion of the side surface of the main body 710 and more specifically may be provided at a position lower than the gas separating portion 730 and lower than the mist separating portion 740 have.

더욱 구체적으로, 액체 배출구(713)는 기체 분리부(730)가 기체 배출구(712) 측으로 개방되어 있으며 기체 분리부(730)의 가장 좁은 직경부와 같은 높이 또는 그보다 낮은 위치에 마련될 수 있으며, 유체 유입구(711) 보다는 높은 위치에 마련되는 것이 바람직하다.More specifically, the liquid discharge port 713 is opened to the gas discharge port 712 side and may be provided at the same height or lower than the narrowest diameter portion of the gas separation portion 730, It is preferable that the fluid inlet 711 is provided at a higher position than the fluid inlet 711.

이와 같이, 혼합물 중의 액체는 일정 수위(level) 이상이 되면 액체 배출구(713)를 통해 배출될 수 있고, 고체 입자와 기체가 분리된 순수 액체 성분만이 액체 배출구(713)를 통해 배출될 수 있다. Thus, when the liquid in the mixture reaches a certain level or more, it can be discharged through the liquid outlet 713, and only the pure liquid component in which the solid particles and the gas are separated can be discharged through the liquid outlet 713 .

여기서, 일정 수위는 3상 분리기 본체(710)의 높이, 용량 등에 따라 설계 단계에서 액체 배출구(713)의 위치를 결정함으로써 설정될 수 있다. 유체 유입구(711)로 유입된 기체, 액체 및 고체 혼합물 중 고체는 하부로, 기체는 상부로 분리되어 배출되고 액체는 본체(710) 내부 공간에 수용되어 시간이 지나면 기체 분리부(712)의 상방 개방부를 통해 오버플로우(overflow)될 수 있으며, 액체 배출구(713)는 적어도 액체가 기체 분리부(712)로부터 오버플로우될 수 있는 수위 이상에서 액체를 배출시킬 수 있도록 마련되는 것이 바람직하다.Here, the predetermined water level can be set by determining the position of the liquid discharge port 713 in the designing step according to the height, capacity, etc. of the three-phase separator main body 710. In the gas, liquid, and solid mixture flowing into the fluid inlet 711, the solid is discharged to the lower portion and the gas is discharged to the upper portion. The liquid is received in the inner space of the main body 710, And the liquid discharge port 713 may be provided to discharge the liquid at a level higher than a level at which the liquid can overflow from the gas separation portion 712. [

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발가스 재액화 시스템의 구성을 간략하게 도시한 도면이며, 이하, 도 3을 참조하여, 상술한 실시예에 따른 3상 분리기가 적용된 증발가스 재액화 시스템을 설명하기로 한다. FIG. 3 is a schematic view of the evaporative gas remelting system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the evaporative gas remelting system to which the three-phase separator according to the above- Will be described.

본 실시예는 3상 분리기가 공정 시스템상에 적용되는 것을 예로 들어 설명하기 위한 것이고, 본 발명에 따른 3상 분리기는 증발가스 재액화 시스템에 적용될 수 있으나. 반드시 증발가스 재액화 시스템용으로 한정되는 것은 아니다.The present embodiment is intended to illustrate that a three-phase separator is applied on a process system, and the three-phase separator according to the present invention can be applied to an evaporation gas remelting system. It is not necessarily limited to the evaporation gas remelting system.

본 실시예에 따른 3상 분리기가 적용된 증발가스 재액화 시스템은, 액화가스를 저장하는 액화가스 저장탱크(10), 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스가 자연기화하여 발생한 증발가스를 다단으로 압축시키는 다단압축기(30)와 다단압축기(30)에서 압축된 증발가스를 연료로 공급받는 엔진(미도시)을 포함한다. The evaporation gas re-liquefaction system to which the three-phase separator according to the present embodiment is applied includes a liquefied gas storage tank 10 for storing a liquefied gas, an evaporation gas generated by natural vaporization of the liquefied gas stored in the liquefied gas storage tank 10, And an engine (not shown) supplied with the evaporated gas compressed by the multistage compressor 30 as fuel.

본 실시예에서 액화가스는 LNG인 것을, 증발가스를 연료로 공급받는 엔진은 고압가스 분사엔진(ME-GI 엔진)인 것을 예로 들어 설명하기로 한다. In the present embodiment, the liquefied gas is LNG, and the engine supplied with the evaporative gas as fuel is a high-pressure gas injection engine (ME-GI engine).

다단압축기(30)는 증발가스를 고압가스 분사엔진에서 필요로 하는 압력, 예를 들어 약 100 bar 내지 400 bar의 고압으로, 바람직하게는 약 150 bar 내지 300 bar의 고압으로 증발가스를 압축시킬 수 있으며, 다수개의 압축부를 포함하여 증발가스를 다단계에 걸쳐 고압으로 압축시킬 수 있다. The multi-stage compressor 30 is capable of compressing the evaporation gas to a pressure required by the high pressure gas injection engine, for example, a high pressure of about 100 bar to 400 bar, preferably a high pressure of about 150 bar to 300 bar And it is possible to compress the evaporation gas to a high pressure over a plurality of stages by including a plurality of compressed portions.

본 실시예의 다단압축기(30)는 피스톤의 원활한 운동과 피스톤의 마모방지 및 과열 방지를 위해 윤활유를 공급받는 급유 윤활로 작동하며, 다단압축기(30)에서 압축되어 배출되는 압축 증발가스에는 윤활유 성분이 혼입되어 배출될 수 있다.The multi-stage compressor (30) of the present embodiment operates by lubricating oil supplied with lubricating oil to smoothly move the pistons, prevent wear of the pistons, and prevent overheating, and lubricating oil components are supplied to the compressed- Can be mixed and discharged.

다단압축기(30)는 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 5개의 압축부를 포함하는 왕복동식 5단 압축기로 마련되는 경우, 전단 3개의 실린더는 무급유 윤활(oil-free) 방식으로 동작하고, 후단 2개의 실린더는 급유 윤활(oil-lubricated) 방식으로 동작된다. 이는, 후단으로 갈수록 증발가스를 고압으로 압축시키기 때문에 실린더의 피스톤 링이 마모될 위험이 크고, 따라서, 4번째 압축부 및 5번째 압축부에는 원활한 피스톤 운동과 마모 방지 및 과열을 방지하기 위하여 실린더에 윤활유(lubrication oil)를 공급해준다. When the multi-stage compressor 30 is provided with a reciprocating five-stage compressor including five compressors, for example, as shown in Fig. 3, the three front-stage cylinders operate in an oil-free manner , And the two downstream cylinders operate in an oil-lubricated manner. This is because there is a great risk that the piston ring of the cylinder will be worn out because the evaporation gas is compressed to a higher pressure toward the rear end. Therefore, in order to prevent piston movement, wear prevention and overheating in the fourth compression section and the fifth compression section, It supplies lubrication oil.

고압가스 분사엔진으로 공급하고 남은 잉여의 압축 증발가스는 LNG 저장탱크(10)로부터 고압가스 분사엔진으로 연결되는 연료 공급라인(FL)으로부터 분기되는 재액화 라인(RL)을 따라 유동하고, 재액화되어 저장탱크(10)로 회수될 수 있다. The surplus compressed evaporation gas left to be supplied to the high-pressure gas injection engine flows along the re-liquefaction line RL branched from the fuel supply line FL connected from the LNG storage tank 10 to the high-pressure gas injection engine, And can be recovered to the storage tank 10.

재액화 라인(RL)으로 분기된 압축 증발가스는, 저장탱크(10)로부터 다단압축기(30)로 공급되는 증발가스(이하, '저압 증발가스'라 함.)의 냉열을 회수하는 열교환기(20)로 공급된다. The compressed evaporative gas branched to the re-liquefying line RL is supplied to a heat exchanger (not shown) for recovering the cold heat of the evaporative gas (hereinafter, referred to as 'low-pressure evaporative gas') supplied from the storage tank 10 to the multi- 20).

열교환기(20)에서는 저압 증발가스와 압축 증발가스가 열교환하고, 저압 증발가스의 냉열에 의해 압축 증발가스는 냉각되며, 저압 증발가스는 가열된다.In the heat exchanger (20), the low-pressure evaporation gas and the compressed evaporation gas exchange heat, and the compressed evaporation gas is cooled by the cold heat of the low-pressure evaporation gas, and the low-pressure evaporation gas is heated.

열교환기(20)에서 가열된 저압 증발가스는 다단압축기(30)로 공급되어 압축되고, 열교환기(20)에서 냉각된 압축 증발가스는 압축 증발가스를 단열팽창시키는 팽창수단(60)으로 공급된다. 팽창수단(60)은 팽창기(Expander) 또는 줄-톰슨 밸브(Joule-Thomson Valve)일 수 있다.The low-pressure evaporated gas heated in the heat exchanger 20 is supplied to the multi-stage compressor 30 and compressed, and the compressed evaporative gas cooled in the heat exchanger 20 is supplied to the expansion means 60 for thermally expanding the compressed evaporative gas . The expansion means 60 may be an expander or a Joule-Thomson valve.

팽창수단(60)에서 팽창에 의해 냉각된 증발가스는 적어도 일부가 액화된 기액 혼합물일 수 있으며, 기액 혼합물에는 다단압축기(30)에서 혼입되고 이와 같은 증발가스의 액화 과정에서 증발가스 또는 재액화 증발가스의 초저온에 의해 얼어버려 고체 입자로 된 윤활유 성분이 혼합되어 있을 수 있다. The evaporation gas cooled by the expansion in the expansion means (60) may be at least a part of the liquefied gas mixture, and the gas mixture is mixed in the multistage compressor (30), and in the process of liquefaction of such evaporation gas, And may be mixed with lubricating oil components as solid particles by freezing by the cryogenic temperature of the gas.

팽창수단(60)을 통과한 후의 고체 입자를 포함하는 기액 혼합 증발가스(이하, '혼합 증발가스'라 함.)는, 3상 분리기(700)의 유체 유입구(711, 도 1 참고)로 유입된다. Phase mixed gas containing solid particles after passing through the expansion means 60 flows into the fluid inlet 711 of the three-phase separator 700 (see FIG. 1) do.

상술한 바와 같이, 재액화시킬 증발가스에 윤활유 성분 등 이물질이 유입되면 재액화 라인(LL)을 따라 흐르는 증발가스는 열교환기(20), 팽창수단(60) 등에서 냉각되므로, 증발가스에 포함된 윤활유 성분도 냉각에 의해 점도가 높아져 관로 막힘의 위험이 커지거나 또는 증발가스의 냉열에 의해 얼어버려 고체 입자를 형성할 수 있다. 이러한 윤활유 성분은, 열교환기(20)나 팽창수단(60) 및 배관 상에 관로 막힘을 초래할 수 있고, 이로 인해 재액화 시스템의 가동이 중단될 수 있으며, 또한, 재액화 증발가스와 함께 저장탱크로 유입되는 경우 저장탱크(10)의 손상 및 액화가스의 오염 등을 유발하여 치명적이다. As described above, when a foreign matter such as a lubricating oil component flows into the evaporative gas to be re-liquefied, the evaporated gas flowing along the re-liquefaction line LL is cooled in the heat exchanger 20, the expansion means 60, The viscosity of the lubricating oil is also increased by the cooling, which increases the risk of clogging of the pipe or freezing by the cold heat of the evaporation gas to form solid particles. Such a lubricating oil component can lead to pipe clogging on the heat exchanger 20, the expansion means 60 and the piping, which can interrupt the operation of the re-liquefaction system and, in addition, It causes damage to the storage tank 10 and contamination of the liquefied gas, which is fatal.

따라서, 본 실시예는 이러한 문제를 해결하기 위하여, 저장탱크(10) 전단에 3상 분리기(700)를 마련함으로써, 다단압축기(30)에서 압축되고 재액화 라인(LL)을 따라 재액화되어 저장탱크(10)로 회수되는 증발가스를 기액분리하여 재액화된 액체 상태의 증발가스는 저장탱크(10)로 회수하고, 재액화되지 않은 기체 상태의 미응축 증발가스는 다단압축기(30) 전단으로 합류시킴과 동시에, 증발가스에 포함된 윤활유 등 오일을 제거할 수 있다. Therefore, in order to solve such a problem, the present embodiment is characterized in that, by providing the three-phase separator 700 at the front end of the storage tank 10, it is compressed in the multistage compressor 30 and re-liquefied along the liquefaction line LL The evaporated gas recovered in the tank 10 is subjected to gas-liquid separation to recover the re-liquefied evaporated gas in the liquid state to the storage tank 10, and the non-condensed evaporated gas in the gaseous state that has not been re-liquefied flows into the front stage of the multi- At the same time as joining, oil such as lubricating oil contained in the evaporation gas can be removed.

도 1 및 도 3을 참조하면, 유체 유입구(711)로 유입된 혼합 증발가스는, 고체 분리부(720)에 의해 원심력이 증폭되어 고체 입자가 하부로 분리되고, 재액화되지 않은 기체 상태의 증발가스(이하, '미응축 증발가스'라 함.)는 기체 분리부(730)를 통해 상부로 집결된다. Referring to FIGS. 1 and 3, the mixed vaporized gas introduced into the fluid inlet 711 is subjected to centrifugal force amplification by the solid separating unit 720 to separate the solid particles downward, (Hereinafter, referred to as 'non-condensing and evaporating gas') is gathered upward through the gas separating unit 730.

3상 분리기(700)에서 분리된 고체 상태의 윤활유는 고체 배출구(714)를 통해 드레인되고, 분리된 미응축 증발가스는 기체 배출구(712)를 통해 배출되며, 고체와 기체가 모두 분리된 순수한 액체 상태의 재액화 증발가스는 액체 배출구(713)를 통해 분리 배출된다. The solid-state lubricant separated in the three-phase separator 700 is drained through the solid outlet 714, and the separated uncondensed evaporated gas is exhausted through the gas outlet 712, and the solid and gas are separated into pure liquid Liquid reflux evaporation gas is separated and discharged through the liquid outlet 713.

여기서, 증발가스로부터 윤활유 등 오일 성분이 '고체 입자'로서 분리되는 것으로 표현하였지만, 분리된 오일 성분은 슬러리 형태일 수 있으며, 슬러리 형태로 고체 배출구(714)를 통해 배출될 수도 있다. Here, although the oil component such as lubricating oil is expressed as 'solid particles' from the evaporation gas, the separated oil component may be in the form of a slurry and may be discharged in the form of a slurry through the solid outlet 714.

기체 배출구(712, 도 1 참고)와 연료 공급라인(FL)을 연결하는 미응축 증발가스 회수라인(GL)에 의해 3상 분리기(700)에서 분리된 기체 상태의 미응축 증발가스는 연료 공급라인(FL), 바람직하게는 연료 공급라인(FL)의 열교환기(20) 전단으로 합류될 수 있다. The noncondensing evaporative gas in the gaseous state separated by the three-phase separator 700 by the uncondensed evaporative gas recovery line GL connecting the gas discharge port 712 (see FIG. 1) and the fuel supply line FL flows through the fuel supply line (FL), preferably the front end of the heat exchanger (20) of the fuel supply line (FL).

또한, 액체 배출구(714)로 배출된 액체 상태의 재액화 증발가스는 액체 배출구(714)와 저장탱크(10)를 연결하는 재액화 증발가스 회수라인(LL)을 따라 저장탱크(10)로 회수될 수 있다.The re-liquefied evaporative gas in the liquid state discharged to the liquid discharge port 714 is recovered to the storage tank 10 along the re-liquefied evaporative gas recovery line LL connecting the liquid discharge port 714 and the storage tank 10 .

이와 같이 본 발명에 따르면, 별도의 장치를 추가로 마련하지 않고도 기체, 액체 및 고체를 포함하는 혼합물로부터 하나의 장치에서 하나의 공정으로 기체, 액체 및 고체를 3상 분리할 수 있고, 특히, 증발가스 재액화 공정에서 재액화 증발가스 중에 윤활유 고체 입자가 혼입되어 저장탱크에 회수되지 않도록 할 수 있으며, 윤활유가 혼입됨에 따른 장치 손상 및 오염 등을 방지할 수 있다. As described above, according to the present invention, it is possible to three-phase separate gas, liquid and solid from one apparatus to one process from a mixture containing gas, liquid and solid without additionally providing a separate apparatus, In the gas re-liquefaction process, the lubricant solid particles may be mixed into the re-liquefied vapor gas so as not to be collected in the storage tank, and damage or contamination of the apparatus due to mixing of the lubricant may be prevented.

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.

700 : 3상 분리기
710 : 본체
720 : 고체 분리부
730 : 기체 분리부
711 : 유체 유입구
712 : 기체 배출구
713 : 액체 배출구
714 : 고체 배출구
740 : 미스트 분리부
10 : 액화가스 저장탱크
20 : 열교환기
30 : 다단압축기
FL : 연료 공급라인
RL : 재액화 라인
LL : 재액화 증발가스 회수라인
GL : 미응축 증발가스 회수라인700: Three phase separator
710:
720:
730:
711: Fluid inlet
712:
713: liquid outlet
714: Solid outlet
740: mist separator
10: Liquefied gas storage tank
20: Heat exchanger
30: Multistage compressor
FL: fuel supply line
RL: Re-liquefaction line
LL: Re-liquefied vaporized gas recovery line
GL: Non condensing evaporative gas recovery line

Claims (13)

재액화 증발가스 혼합물을 기체, 액체 및 고체로 3상 분리하는 3상 분리기로서,
내부 공간에서 상기 혼합물이 3상 분리되는 본체;
상기 본체의 상부에 형성되며 분리된 기체 상태의 미응축 증발가스를 배출시키는 기체 배출구;
상기 본체 측면 중간부에 형성되며 분리된 액체 상태의 재액화 증발가스를 배출시키는 액체 배출구; 및
상기 본체의 하부에 형성되며 분리된 고체 상태의 오일 성분을 배출시키는 고체 배출구;를 포함하고,
상기 본체는,
하부를 향해 직경이 점차 작아지는 깔때기 형상의 고체 분리부;를 포함하여,
상기 재액화 증발가스 혼합물에 포함된 오일 성분을 고체 상태로 분리하고, 액체 상태의 재액화 증발가스만을 회수할 수 있는, 해상 구조물의 증발가스 재액화용 3상 분리기. A three phase separator for three-phase separation of a liquefied vapor gas mixture into gases, liquids and solids,
A body in which the mixture is separated into three phases in an inner space;
A gas discharge port formed in the upper portion of the main body and discharging the separated gaseous non-condensed vaporized gas;
A liquid discharge port formed in the middle of the main body and discharging the separated liquid re-liquefied evaporative gas; And
And a solid discharge port formed at a lower portion of the main body and discharging a separated solid state oil component,
The main body includes:
And a funnel-shaped solid separating portion whose diameter gradually decreases toward the bottom,
And separating the oil component contained in the re-liquefied evaporative gas mixture into a solid state and recovering only the re-liquefied evaporated gas in the liquid state. 청구항 1에 있어서,
상기 본체는,
상기 고체 분리부의 상부에 형성되며 상부를 향해 직경이 점차 작아지는 기체 분리부;를 더 포함하는, 해상 구조물의 증발가스 재액화용 3상 분리기.The method according to claim 1,
The main body includes:
Further comprising: a gas separation unit formed on the solid separation unit and having a diameter gradually reduced toward the upper part of the three-phase separator. 청구항 2에 있어서,
상기 기체 분리부를 오버플로우한 액체 상태의 증발가스가 상기 액체 배출구로 배출되는, 해상 구조물의 증발가스 재액화용 3상 분리기. The method of claim 2,
And a liquid state evaporating gas overflowing the gas separating portion is discharged to the liquid discharge port. 청구항 2에 있어서,
상기 본체에는,
상기 기체 분리부와 기체 배출구 사이에 마련되며 상기 기체 배출구로 배출되는 기체 중에 포함된 액체 성분을 걸러내는 미스트 분리부;가 더 마련되는, 해상 구조물의 증발가스 재액화용 3상 분리기. The method of claim 2,
In the main body,
And a mist separating portion provided between the gas separating portion and the gas discharging port to filter liquid components contained in the gas discharged to the gas discharging port. 청구항 1에 있어서,
상기 본체 내부 공간으로 혼합물을 유입시키는 유체 유입구;를 포함하고,
상기 유체 유입구는 유입되는 유체의 원심력을 증폭시키는 형상으로 마련되는, 해상 구조물의 증발가스 재액화용 3상 분리기. The method according to claim 1,
And a fluid inlet for introducing the mixture into the space inside the body,
Wherein the fluid inlet is provided in a shape that amplifies the centrifugal force of the inflow fluid. 청구항 5에 있어서,
상기 유체 유입구는 상기 액체 배출구보다 하부에 위치하는, 해상 구조물의 증발가스 재액화용 3상 분리기. The method of claim 5,
Wherein the fluid inlet is located below the liquid outlet. 액화가스 저장탱크;
상기 액화가스 저장탱크로부터 발생한 증발가스를 다단으로 압축시키는 다단압축기;
상기 다단압축기에서 압축된 증발가스를 냉각시키는 열교환기;
상기 열교환기에서 냉각된 증발가스를 단열팽창시키는 팽창수단; 및
청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 따른 3상 분리기;를 포함하고,
상기 3상 분리기에서는,
상기 팽창수단을 통과한 증발가스로부터,
액체 상태의 재액화 증발가스와 기체 상태의 미응축 증발가스 및 고체 상태의 오일 입자가 3상 분리되는, 해상 구조물의 증발가스 재액화 시스템.Liquefied gas storage tanks;
A multi-stage compressor for compressing the evaporated gas generated from the liquefied gas storage tank in multiple stages;
A heat exchanger for cooling the evaporated gas compressed by the multi-stage compressor;
Expansion means for swelling the evaporated gas cooled in the heat exchanger; And
A three-phase separator according to any one of claims 1 to 6,
In the three-phase separator,
From the evaporated gas that has passed through the expansion means,
The evaporation gas re-liquefaction system of a marine structure in which liquid-state re-liquefied evaporation gas and gaseous uncompacted evaporation gas and solid-state oil particles are separated in three phases. 청구항 7에 있어서,
상기 3상 분리기의 액체 배출구와 상기 액화가스 저장탱크를 연결하는 재액화 증발가스 회수라인;을 더 포함하는, 해상 구조물의 증발가스 재액화 시스템. The method of claim 7,
And a re-liquefied evaporative gas recovery line connecting the liquid outlet of the three-phase separator and the liquefied gas storage tank. 청구항 7에 있어서,
상기 3상 분리기의 기체 배출구로부터 상기 다단압축기 전단으로 연결되는 미응축 증발가스 회수라인;을 더 포함하는, 해상 구조물의 증발가스 재액화 시스템.The method of claim 7,
And a non-condensing evaporative gas recovery line connected to the upstream end of the multi-stage compressor from the gas outlet of the three-phase separator. 청구항 7에 있어서,
상기 열교환기는,
상기 다단압축기로 공급되는 증발가스와 상기 다단압축기에서 압축된 증발가스를 열교환시켜, 상기 다단압축기로 공급되는 증발가스의 냉열로 상기 압축된 증발가스를 냉각시키는 자가 열교환기인, 해상 구조물의 증발가스 재액화 시스템. The method of claim 7,
The heat exchanger
The multi-stage compressor according to any one of claims 1 to 3, wherein the multi-stage compressor is a self-heat exchanger for exchanging heat between the evaporation gas supplied to the multi-stage compressor and the evaporation gas compressed by the multi-stage compressor to cool the compressed evaporation gas to the cold heat of the evaporation gas supplied to the multi- Liquefaction system. 청구항 10에 있어서,
상기 다단압축기와 고압가스 분사엔진을 연결하는 연료 공급라인;을 더 포함하여,
상기 다단압축기에서 압축된 증발가스는 상기 고압가스 분사엔진의 연료로 공급되고, 상기 연료로 공급되고 남은 압축 증발가스가 상기 열교환기로 공급되는, 해상 구조물의 증발가스 재액화 시스템.The method of claim 10,
Further comprising a fuel supply line connecting the multi-stage compressor and the high-pressure gas injection engine,
Wherein the evaporated gas compressed in the multi-stage compressor is supplied to the fuel of the high-pressure gas injection engine, and the compressed evaporated gas remaining as supplied to the fuel is supplied to the heat exchanger. 삭제delete 삭제delete
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