KR20130000223A - 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치 - Google Patents

액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치 Download PDF

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Abstract

액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치가 개시된다. 본 발명의 실시예들에 따른 휘발성 유기 화합물 저감 장치는, 하부 수평 배관의 선단부로부터 연장된 주배관과, 하부 수평 배관 또는 수직 배관으로부터 분기된 보조배관과, 주배관과 보조배관에 각각 설치된 제1밸브와 제2밸브를 구비한다. 주배관에 비해 보조배관의 액상화물의 흐름에 대한 저항이 크고, 제1밸브와 제2밸브는 액상화물 저장 탱크 내의 액상화물의 높이에 따라 선택적으로 작동된다. 액상화물 저장 탱크 내의 액상화물의 높이가 임계 높이보다 낮을 때에는, 제1밸브는 닫히고 제2밸브가 열려 보조배관을 통해 액상화물이 흐르게 되고, 액상화물 저장 탱크 내의 액상화물의 높이가 임계 높이 이상일 때에는, 제1밸브가 열리고 제2밸브는 닫혀 주배관을 통해 액상화물이 흐르게 된다.

Description

액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치{VOC reducing apparatus for liquid cargo storage tank}
본 발명은 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액상화물 저장 탱크 내에 액상화물을 적재할 때 휘발성 유기 화합물의 발생을 저감하는 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치에 관한 것이다.
육상 또는 해상의 원유 생산 시설이나 원유 저장 시설과 원유 운반선 등에는 원유나 석유, 액화 가스 또는 기타 광물성 액상화물 등의 비교적 증기압이 높은 액상화물을 저장하는 액상화물 저장 탱크가 마련되어 있다. 이러한 액상화물 저장 탱크 내에 액상화물을 적재(loading)할 때, 액상화물로부터 상당량의 휘발성 유기 화합물(Volatile Organic Compound; 이하, VOC라 칭한다)이 발생하게 된다.
특히, VOC는 액상화물의 적재 시 수직 배관 내에서 많이 발생하게 된다. 예컨대, 원유 운반선에는, 원유를 저장하기 위한 원유 저장 탱크가 마련되고, 원유 저장 탱크 내에 원유를 적재하기 위한 배관들로서, 수평으로 배치된 수평 배관과, 수평 배관으로부터 수직으로 하향 연장된 수직 배관이 마련되어 있다. 상기 수평 배관을 통해 공급된 원유는 수직 배관에서 중력에 의해 급격히 낙하하게 되는데, 이때 수직 배관 내의 상단부에서 과도한 압력 강하가 일어나게 된다. 이때, 수직 배관 내의 상단부 압력이 증기압보다 낮아지게 되고, 이에 따라 수직 배관 내의 상단부에서 원유로부터 VOC가 발생하게 된다.
이와 같이 발생된 VOC는 다양한 유기 화합물을 포함하고 있으며, 이들은 인체에 유해하고, 대기 중으로 배출될 경우 스모그 등의 원인이 되어 대기오염을 유발하게 된다. 구체적으로, VOC는 대기 중에서 이동성이 강하고, 냄새를 유발할 뿐만 아니라, 잠재적인 독성 및 발암성을 가지고 있으며, 산화질소 및 다른 화합물질과 광화학적으로 반응하여 오존을 형성하기 때문에 이들에 의한 환경오염은 특별히 관심을 집중시키고 있는 실정이다. 또한, 이와 같이 발생된 VOC를 대기 중으로 배출할 경우, 그만큼 원유 등 액상화물의 손실이 일어나는 것이다. 따라서, 액상화물 저장 탱크 내에 액상화물을 적재할 때 VOC가 발생되는 것을 저감하여, VOC의 배출을 억제할 필요가 있다.
본 발명의 실시예들은, 액상화물 저장 탱크 내에 액상화물을 적재할 때 수직 배관 내에서 발생하는 휘발성 유기 화합물을 저감하는 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치를 제공한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, 액상화물 저장 탱크의 상부에 수평으로 배치된 상부 수평 배관과, 상기 상부 수평 배관으로부터 수직으로 하향 연장된 수직 배관과, 상기 수직 배관의 하단부로부터 상기 액상화물 저장 탱크의 내부까지 수평으로 연장된 하부 수평 배관을 포함하는 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치에 있어서,
상기 하부 수평 배관의 선단부로부터 연장된 주배관; 상기 하부 수평 배관 또는 상기 수직배관으로부터 분기된 보조배관; 및 상기 주배관과 보조배관에 각각 설치된 제1밸브와 제2밸브;를 구비하며,
상기 주배관에 비해 상기 보조배관의 액상화물의 흐름에 대한 저항이 크고, 상기 제1밸브와 제2밸브는 상기 액상화물 저장 탱크 내의 액상화물의 높이에 따라 선택적으로 작동되는 것을 특징으로 하는 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치가 제공된다.
그리고, 상기 액상화물 저장 탱크 내의 액상화물의 높이가 상기 수직 배관 내의 상단부 압력이 액상화물의 증기압 이상이 되도록 하는 임계 높이보다 낮을 때에는, 상기 제1밸브는 닫히고 상기 제2밸브가 열려 상기 보조배관을 통해 액상화물이 흐르게 되고, 상기 액상화물 저장 탱크 내의 액상화물의 높이가 상기 임계 높이 이상일 때에는, 상기 제1밸브가 열리고 상기 제2밸브는 닫혀 상기 주배관을 통해 액상화물이 흐르게 될 수 있다.
또한, 상기 액상화물 저장 탱크에는 액상화물의 높이를 측정하기 위한 액상화물 높이 측정 수단이 마련되고, 상기 액상화물 측정 수단으로부터의 신호에 의해 상기 제1밸브와 제2밸브가 제어될 수 있다.
또한, 상기 액상화물 높이 측정 수단은, 상기 액상화물 저장 탱크의 상부로부터 상기 액상화물 저장 탱크 내의 하단부까지 수직으로 연장된 사운딩 파이프와, 상기 사운딩 파이프의 상단부에 배치되어 상기 사운딩 파이프 내의 액상화물의 높이를 검출하는 센서부를 포함하는 사운딩 게이지일 수 있다.
또한, 상기 주배관의 선단부에는 액상화물을 배출하기 위한 주배출구가 마련되며, 상기 보조배관의 일단은 상기 하부 수평 배관에 연결되고 타단은 상기 제1밸브를 우회한 뒤 상기 주배관에 연결될 수 있다.
또한, 상기 주배관의 선단부에는 액상화물을 배출하기 위한 주배출구가 마련되며, 상기 보조배관의 일단은 상기 하부 수평 배관에 연결되고 타단에는 액상화물을 배출하기 위한 보조배출구가 마련될 수 있다.
또한, 상기 주배관의 선단부에는 액상화물을 배출하기 위한 주배출구가 마련되며, 상기 보조배관의 일단은 상기 수직 배관에 연결되고 타단은 상기 액상화물 저장 탱크의 내부까지 연장되어 상기 제1밸브를 우회한 뒤 상기 주배관에 연결될 수 있다.
또한, 상기 주배관의 선단부에는 액상화물을 배출하기 위한 주배출구가 마련되며, 상기 보조배관의 일단은 상기 수직 배관에 연결되고 타단은 상기 액상화물 저장 탱크의 내부까지 연장되며, 상기 보조배관의 타단에는 액상화물을 배출하기 위한 보조배출구가 마련될 수 있다.
또한, 상기 주배관은 상기 하부 수평 배관의 선단부로부터 수직으로 하향 연장될 수 있다.
또한, 상기 주배관은 상기 하부 수평 배관의 직경과 동일한 직경을 가질 수 있다.
또한, 상기 보조배관은 상기 주배관의 직경보다 작은 직경을 가질 수 있다.
또한, 상기 보조배관에는 액상화물의 흐름에 대한 저항을 크게 하는 저항 증가 수단이 마련될 수 있다.
또한, 상기 저항 증가 수단은, 상기 보조배관 내부에 설치되어 액상화물의 흐름에 의해 회전하는 회전저항체일 수 있다.
또한, 상기 회전저항체는, 상기 보조배관 내부를 반경 방향으로 가로질러 설치된 회전축과, 상기 회전축 둘레에 설치된 다수의 회전날개를 포함할 수 있다.
또한, 상기 저항 증가 수단으로서, 상기 보조배관 내부에 상기 보조배관의 길이 방향으로 연장된 다수의 격벽이 격자 형태로 설치될 수 있다.
또한, 상기 저항 증가 수단으로서, 상기 보조배관 내부에 상기 보조배관의 길이 방향으로 연장된 다수의 내부관이 다발의 형태로 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치에 의하면, 액상화물 저장 탱크 내에 채워지는 액상화물의 높이가 임계 높이에 도달하기 전에는, 액상화물의 흐름에 대한 저항이 상대적으로 큰 보조배관을 통해 액상화물이 액상화물 저장 탱크 내로 유입되므로, 수직 배관 내의 상단부 압력이 높아져 짧은 시간 내에 액상화물의 증기압에 도달할 수 있게 된다. 따라서, 액상화물의 적재 시 수직 배관 내의 상단부에서 급격한 압력 강하에 따른 VOC의 발생이 감소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 휘발성 유기 화합물 저감 장치에서, 액상화물 저장 탱크 내부에 액상화물이 임계 높이까지 채워진 다음의 액상화물의 적재 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 휘발성 유기 화합물 저감 장치에서, 보조배관의 변형 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 휘발성 유기 화합물 저감 장치에서, 보조배관에 마련된 저항 증가 수단의 일 예로서 회전저항체를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 4에 도시된 휘발성 유기 화합물 저감 장치에서, 보조배관의 변형 예를 도시한 도면이다.
도 7은 도 4에 도시된 휘발성 유기 화합물 저감 장치에서, 보조배관에 마련된 저항 증가 수단의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 8은 도 7에 표시된 A-A'선을 따른 보조배관의 단면도이다.
도 9는 도 4에 도시된 휘발성 유기 화합물 저감 장치에서, 보조배관에 마련된 저항 증가 수단의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치의 구성을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 실시예들에 따른 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치에 대해 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 휘발성 유기 화합물 저감 장치에서, 액상화물 저장 탱크 내부에 액상화물이 임계 높이까지 채워진 다음의 액상화물의 적재 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 육상 또는 해상의 원유 생산 시설이나 원유 저장 시설과 원유 운반선 등에는 원유나 석유, 액화 가스 또는 기타 광물성 오일 등의 비교적 증기압이 높은 액상화물을 저장하는 액상화물 저장 탱크(10)가 마련된다.
그리고, 상기 액상화물 저장 탱크(10)는 액상화물 저장 탱크(10) 내에 액상화물을 적재(loading)하기 위한 배관들(20, 30, 40)을 구비하고 있다. 상기 배관들(20, 30, 40)은, 상기 액상화물 저장 탱크(10)의 상부에 수평으로 배치된 상부 수평 배관(20)과, 상기 상부 수평 배관(20)으로부터 수직으로 하향 연장된 수직 배관(30)과, 상기 수직 배관(30)의 하단부로부터 액상화물 저장 탱크(10)의 내부까지 수평으로 연장된 하부 수평 배관(40)을 포함한다. 예컨대, 상기 액상화물 저장 탱크(10)가 원유 운반선에 마련된 것인 경우에는, 상기 상부 수평 배관(20)은 원유 생산지의 원유 저장 탱크와 연결되며, 이를 통해 원유가 공급된다. 상기 상부 수평 배관(20)을 통해 공급되는 액상화물은 상기 수직 배관(30)과 하부 수평 배관(40)을 거쳐 액상화물 저장 탱크(10) 내로 유입된다.
전술한 바와 같이, 상기 액상화물 저장 탱크(10) 내에 액상화물을 적재할 때, 상기 수직 배관(30) 내의 상단부(A로 표시된 부분)에서 중력에 의한 가속에 의해 압력이 증기압 아래로 떨어지는 현상이 발생하고, 이로 인해 VOC가 비교적 많이 발생된다.
일반적으로, 액상화물 저장 탱크(10) 내에 액상화물이 채워지면서 액상화물 저장 탱크(10) 내의 액상화물의 높이가 높아지게 되면, 액상화물의 높이에 상응하는 유체 정압이 상기 수직 배관(30) 내에도 미치게 되므로, 상기 수직 배관(30) 내의 상단부 압력도 높아지게 된다. 이때, 상기 수직 배관(30) 내의 상단부 압력이 액상화물의 증기압 이상이 되면 VOC의 발생이 급격히 감소하게 된다. 이와 같이, 상기 수직 배관(30) 내의 상단부 압력이 액상화물의 증기압 이상이 되도록 하는 액상화물 저장 탱크(10) 내의 액상화물의 높이를 임계 높이(critical level)라고 한다. 그런데, 상기한 바와 같이 액상화물 저장 탱크(10) 내에서 액상화물의 높이가 임계 높이에 도달하는데 상당한 시간이 소요되며, 이 시간 동안 상당량의 VOC가 발생하게 되는 것이다. 따라서, 액상화물 저장 탱크(10) 내에서 액상화물의 높이가 임계 높이에 도달하는데 소요되는 시간 동안, 상기 수직 배관(30) 내의 상단부 내에서 액상화물로부터 VOC가 발생되는 것을 저감할 필요가 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치는, 상기 하부 수평 배관(40)의 선단부로부터 연장된 주배관(110)과, 상기 하부 수평 배관(40)으로부터 분기된 보조배관(120)과, 상기 주배관(110)과 보조배관(120)에 각각 설치된 제1밸브(114) 및 제2밸브(124)를 포함한다.
구체적으로, 상기 주배관(110)은 상기 하부 수평 배관(40)의 직경과 동일한 직경을 가질 수 있다. 그리고, 상기 주배관(110)은 상기 하부 수평 배관(40)의 선단부로부터 수직으로 하향 연장될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 상기 주배관(110)은 상기 하부 수평 배관(40)의 선단부로부터 수평 또는 소정의 각도로 경사지게 하향 연장될 수도 있다. 상기 주배관(110)의 대략 중간부에는 액상화물의 흐름을 단속하기 위한 상기 제1밸브(114)가 설치되고, 그 단부에는 액상화물을 배출하기 위한 주배출구(112)가 형성된다.
상기 보조배관(120)은 상기 하부 수평 배관(40)으로부터 수직 상방, 수직 하방 또는 수평 방향으로 분기될 수 있다. 상기 보조배관(120)의 일단은 상기 하부 수평 배관(40)에 연결되고, 타단은 상기 제1밸브(114)를 우회한 뒤 상기 주배관(110)에 연결될 수 있다. 따라서, 상기 하부 수평 배관(40)을 통해 공급되는 액상화물은 상기 보조배관(120)을 거쳐 상기 주배관(110)의 주배출구(112)를 통해 액상화물 저장 탱크(10) 내부로 배출될 수 있다. 상기 보조배관(120)에는 액상화물의 흐름을 단속하기 위한 제2밸브(124)가 설치된다.
상기 보조배관(120)은 상기 주배관(110)의 직경보다 작은 직경을 가질 수 있다. 따라서, 상기 보조배관(120)은 상기 주배관(110)에 비해 액상화물의 흐름에 대한 저항이 커지게 된다. 즉, 상기 하부 수평 배관(40)을 통해 공급되는 액상화물이 상기 보조배관(120)을 통해 흐르게 되면, 상기 주배관(110)을 통해 흐를 때 보다 저항이 커지게 된다.
상기 제1밸브(114)와 제2밸브(124)는 상기 주배관(110)과 보조배관(120)에 각각 설치되며, 액상화물 저장 탱크(10) 내의 액상화물의 높이에 따라 선택적으로 작동된다. 구체적으로, 액상화물 저장 탱크(10) 내의 액상화물의 높이가 상기한 임계 높이(H)보다 낮을 때에는, 상기 제1밸브(114)는 닫히고 상기 제2밸브(124)가 열리게 되고, 액상화물의 높이가 임계 높이(H) 이상이면, 상기 제1밸브(114)가 열리고 상기 제2밸브(124)는 닫히게 된다.
상기한 바와 같은 제1밸브(114)와 제2밸브(124)의 제어를 위해 액상화물 저장 탱크(10)에는 액상화물의 높이를 측정하는 수단이 마련될 수 있다. 상기 액상화물 높이 측정 수단으로서, 예컨대 액상화물 저장 탱크(10)에 일반적으로 설치되는 사운딩 게이지(Sounding gauge, 130)가 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 즉, 상기 액상화물 높이 측정 수단으로서, 상기한 사운딩 게이지(130) 외에도 다양한 종류의 레벨 센서가 사용될 수 있다.
상기 사운딩 게이지(130)는, 액상화물 저장 탱크(10)의 상부로부터 액상화물 저장 탱크(10) 내의 하단부까지 수직으로 연장된 사운딩 파이프(132)와, 상기 사운딩 파이프(132)의 상단부에 배치되어 상기 사운딩 파이프(132) 내의 액상화물의 높이를 검출하는 센서부(134)를 포함한다. 상기 센서부(134)로부터의 신호에 의해 상기 제1밸브(114)와 제2밸브(124)가 제어될 수 있다. 구체적으로, 상기 센서부(134)에서 검출된 액상화물의 높이가 임계 높이(H)보다 낮으면, 상기 제1밸브(114)는 닫히고 상기 제2밸브(124)가 열린다. 이에 따라, 하부 수평 배관(40)을 통해 공급되는 액상화물은 상기 보조배관(120)을 통해 액상화물 저장 탱크(10) 내로 유입된다. 반대로, 상기 센서부(134)에서 검출된 액상화물의 높이가 임계 높이(H) 이상이면, 상기 제1밸브(114)가 열리고 상기 제2밸브(124)는 닫힌다. 이에 따라, 하부 수평 배관(40)을 통해 공급되는 액상화물은 상기 주배관(110)을 통해 액상화물 저장 탱크(10) 내로 유입된다.
이하에서는, 상기한 바와 같은 구성을 가진 본 발명의 일 실시예에 따른 휘발성 유기 화합물 저감 장치의 작동을 설명하기로 한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 상기 액상화물 저장 탱크(10) 내에 액상화물을 적재할 때, 초기에는 액상화물 저장 탱크(10)가 비워진 상태이므로, 상기 사운딩 게이지(130)에 의해 상기 보조배관(120)에 설치된 제2밸브(124)가 열리고, 상기 주배관(110)에 설치된 제1밸브(114)는 닫힌 상태가 유지된다. 그러면, 상기 하부 수평 배관(40)을 통해 공급되는 액상화물은 상기 보조배관(120)과 주배출구(112)를 통해 액상화물 저장 탱크(10) 내부로 유입된다. 상기 제2밸브(124)는 액상화물 저장 탱크(10) 내의 액상화물의 높이가 상기한 임계 높이(H)에 도달할 때까지 열린 상태를 유지한다.
상기한 바와 같이, 상기 보조배관(120)은 상기 주배관(110)에 비해 액상화물의 흐름에 대한 저항이 크므로, 보조배관(120) 내의 압력이 증가하게 되고, 이에 따라 하부 수평 배관(40)과 수직 배관(30) 내의 압력도 높아지게 된다. 따라서, 액상화물 저장 탱크(10) 내부에 채워진 액상화물의 높이가 임계 높이(H)에 도달하기 전에도, 상기 수직 배관(30) 내의 상단부(A로 표시된 부분) 압력이 빠르게 높아져 짧은 시간 내에 액상화물의 증기압에 도달할 수 있게 되므로, 전술한 바와 같이 VOC의 발생이 현저하게 감소하게 된다.
다음으로, 도 2를 참조하면, 상기 액상화물 저장 탱크(10) 내부에 채워진 액상화물의 높이가 임계 높이(H)에 도달하게 되면, 상기 사운딩 게이지(130)에 의해 상기 보조배관(120)에 설치된 제2밸브(124)가 닫히고, 상기 주배관(110)에 설치된 제1밸브(114)가 열리게 된다. 이에 따라, 하부 수평 배관(40)을 통해 공급되는 액상화물은 상기 주배관(110)을 통해 액상화물 저장 탱크(10) 내로 유입된다. 이때에는, 액상화물 저장 탱크(10) 내의 액상화물의 높이가 이미 임계 높이(H)에 도달한 상태이므로, 전술한 바와 같이, 액상화물의 임계 높이(H)에 상응하는 유체 정압이 상기 수직 배관(30)에도 미치게 되어, 수직 배관(30) 내의 상단부(A) 압력이 액상화물의 증기압 이상으로 유지된다. 따라서, 수직 배관(30) 내의 상단부(A)에서 압력의 저하가 일어나지 않으므로, 압력의 저하로 인한 VOC의 발생도 일어나지 않는다.
도 3은 도 1에 도시된 휘발성 유기 화합물 저감 장치에서, 보조배관의 변형 예를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기한 일 실시예에 따른 휘발성 유기 화합물 저감 장치에 있어서, 상기 하부 수평 배관(40)으로부터 분기된 보조배관(120)은 상기 주배관(110)에 연결되는 것이 아니라 액상화물을 배출하기 위한 별도의 보조배출구(122)를 가질 수 있다. 즉, 상기 보조배관(120)의 일단은 상기 하부 수평 배관(40)에 연결되고, 타단에는 상기 주배관(110)의 주배출구(112)와는 별도의 보조배출구(122)가 마련될 수 있다. 따라서, 상기 하부 수평 배관(40)을 통해 공급되는 액상화물은 상기 보조배관(120)을 거쳐 상기 보조배출구(122)를 통해 액상화물 저장 탱크(10) 내부로 배출될 수 있다.
상기 보조배관(120)은 상기 주배관(110)의 직경보다 작은 직경을 가지고, 여기에 제2밸브(124)가 설치됨은 전술한 바와 같다. 그리고, 도 3에 도시된 보조배관(120)을 구비한 휘발성 유기 화합물 저감 장치도, 전술한 바와 같이 작동될 수 있으며, 또한 전술한 바와 같은 장점을 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 휘발성 유기 화합물 저감 장치에서, 보조배관에 마련된 저항 증가 수단의 일 예로서 회전저항체를 도시한 사시도이다.
먼저, 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치는, 상기 하부 수평 배관(40)의 선단부로부터 연장된 주배관(110)과, 상기 하부 수평 배관(40)으로부터 분기된 보조배관(220)과, 상기 주배관(110)과 보조배관(220)에 각각 설치된 제1밸브(114) 및 제2밸브(224)를 포함한다.
그리고, 상기 주배관(110)은 하부 수평 배관(40)의 직경과 동일한 직경을 가질 수 있으며, 하부 수평 배관(40)의 선단부로부터 수직으로 하향 연장될 수 있다. 상기 주배관(110)의 대략 중간부에 상기 제1밸브(114)가 설치되고, 그 단부에 액상화물을 배출하기 위한 주배출구(112)가 형성된다. 상기 제1밸브(114)와 제2밸브(224)는 액상화물 저장 탱크(10) 내의 액상화물의 높이에 따라 선택적으로 작동된다. 상기 제1밸브(114)와 제2밸브(224)의 제어를 위해 액상화물 저장 탱크(10)에는 액상화물의 높이를 측정하는 수단으로서, 예컨대 사운딩 게이지(Sounding gauge, 130)가 사용될 수 있으며, 상기 사운딩 게이지(130)는, 사운딩 파이프(132)와, 상기 사운딩 파이프(132) 내의 액상화물의 높이를 검출하는 센서부(134)를 포함할 수 있다.
상기한 구성 요소들은 도 1에 도시된 실시예의 구성 요소들과 동일하고, 그 작용 및 효과도 동일하다. 따라서, 상기한 구성 요소들에 대한 상세한 설명은 반복을 피하기 위해 생략하기로 한다.
다만, 도 4에 도시된 실시예에서는, 상기 보조배관(220)에 액상화물의 흐름에 대한 저항을 크게 하는 저항 증가 수단이 마련된다는 점에서 도 1에 도시된 실시예와 차이가 있다.
구체적으로, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 보조배관(220)은 상기 주배관(110)의 직경과 동일하거나 유사한 직경을 가지되, 상기 보조배관(220) 내부에는 액상화물의 흐름에 대한 저항을 크게 하는 저항 증가 수단으로서, 예컨대 회전저항체(230)가 설치될 수 있다.
상기 회전저항체(230)는, 상기 보조배관(220) 내부를 반경 방향으로 가로질러 설치된 회전축(232)과, 상기 회전축(232) 둘레에 설치된 다수의 회전날개(234)를 포함할 수 있다. 상기 보조배관(220) 내부를 통해 흐르는 액상화물에 의해 상기 회전저항체(230)의 회전날개(234)가 회전하게 되고, 이에 따라 회전축(232)도 회전하게 된다. 상기 회전축(232)의 회전에 대한 저항력, 예컨대 마찰력을 기계적, 물리적으로 높일 수 있으며, 이에 따라 액상화물의 흐름에 대한 회전날개(234)의 저항이 높아질 수 있다. 따라서, 상기 회전저항체(230)는 회전하면서 액상화물의 흐름에 대한 저항을 발생시킬 수 있다.
상기한 바와 같이, 상기 보조배관(220) 내에 상기 회전저항체(230)가 설치됨으로써, 상기 보조배관(220)의 직경을 줄이지 않고서도 상기 주배관(110)에 비해 액상화물의 흐름에 대한 저항을 크게 할 수 있다.
따라서, 액상화물 저장 탱크(10) 내부에 채워진 액상화물의 높이가 임계 높이(H)에 도달하기 전에는, 상기 제2밸브(224)를 열어서 상기 회전저항체(230)가 설치된 보조배관(220)을 통해 액상화물이 흐르도록 함으로써, 하부 수평 배관(40)과 수직 배관(30) 내의 압력을 높일 수 있다. 이에 따라, 상기 수직 배관(30) 내의 상단부(A로 표시된 부분) 압력이 짧은 시간 내에 액상화물의 증기압에 도달할 수 있게 되므로, 전술한 바와 같이 VOC의 발생이 현저하게 감소하게 된다.
한편, 상기 보조배관(220)에는 액상화물의 흐름에 대한 저항을 크게 하는 저항 증가 수단으로서 상기한 회전저항체(230) 외에도 다양한 구성이 채용될 수 있으며, 이에 대한 몇 가지 예들이 도 7 내지 도 9에서 예시된다.
도 6은 도 4에 도시된 휘발성 유기 화합물 저감 장치에서, 보조배관의 변형 예를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 상기한 다른 실시예에 따른 휘발성 유기 화합물 저감 장치에 있어서, 상기 하부 수평 배관(40)으로부터 분기된 보조배관(220)은 상기 주배관(110)에 연결되는 것이 아니라 액상화물을 배출하기 위한 별도의 보조배출구(222)를 가질 수 있다. 즉, 상기 보조배관(220)의 일단은 상기 하부 수평 배관(40)에 연결되고, 타단에는 상기 주배관(110)의 주배출구(112)와는 별도의 보조배출구(222)가 마련된다. 따라서, 상기 하부 수평 배관(40)을 통해 공급되는 액상화물은 상기 보조배관(220)을 거쳐 상기 보조배출구(222)를 통해 액상화물 저장 탱크(10) 내부로 배출될 수 있다.
상기 보조배관(220)은 상기 주배관(110)의 직경과 동일하거나 유사한 직경을 가지되, 상기 보조배관(220)의 내부에는 액상화물의 흐름에 대한 저항을 크게 하는 저항 증가 수단으로서, 예컨대 회전저항체(230)가 설치된다는 점은 전술한 바와 같다. 그리고, 도 6에 도시된 보조배관(220)을 구비한 휘발성 유기 화합물 저감 장치도, 전술한 바와 같이 작동될 수 있으며, 또한 전술한 바와 같은 장점을 가질 수 있다.
도 7은 도 4에 도시된 휘발성 유기 화합물 저감 장치에서, 보조배관에 마련된 저항 증가 수단의 다른 예를 도시한 도면이고, 도 8은 도 7에 표시된 A-A'선을 따른 보조배관의 단면도이다.
도 7과 도 8을 함께 참조하면, 하부 수평 배관(40)으로부터 분기된 보조배관(220)의 내부에는 액상화물의 흐름에 대한 저항을 크게 하는 저항 증가 수단으로서 다수의 격벽(236)이 설치될 수 있다. 구체적으로, 상기 보조배관(220)의 내부에는 보조배관(220)의 길이 방향으로 연장된 다수의 격벽(236)이 설치될 수 있으며, 상기 격벽들(236)에 의해 상기 보조배관(220) 내부에는 단면적이 작은 다수의 내부통로가 형성된다. 상기 다수의 격벽(236)은 격자 형태로 배치될 수 있다. 한편, 상기 다수의 격벽(236)은 격자 형태가 아니라 다른 형태로 배치될 수도 있다.
상기한 바와 같이, 상기 보조배관(220) 내부에 다수의 격벽(236)을 설치하면, 액상화물과 격벽들(236) 사이의 접촉 면적이 증가로 인해 마찰력이 증가하게 되고, 이에 따라 액상화물의 흐름에 대한 저항이 커지게 된다. 이에 따른 작용효과는 전술한 바와 같다.
도 9는 도 4에 도시된 휘발성 유기 화합물 저감 장치에서, 보조배관에 마련된 저항 증가 수단의 또 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 9를 참조하면, 하부 수평 배관(40)으로부터 분기된 보조배관(220)의 내부에는 액상화물의 흐름에 대한 저항을 크게 하는 저항 증가 수단으로서 다수의 내부관(238)이 설치될 수 있다. 구체적으로, 상기 보조배관(220)의 내부에는 보조배관(220)의 길이 방향으로 연장된 다수의 내부관(238)이 다발의 형태로 배치될 수 있으며, 상기 다수의 내부관(238)에 의해 상기 보조배관(220) 내부에는 단면적이 작은 다수의 내부통로가 형성된다.
상기한 바와 같이, 상기 보조배관(220) 내부에 다수의 내부관(238)이 설치되면, 액상화물과 내부관들(238) 사이의 접촉 면적의 증가로 인해 마찰력이 증가하게 되고, 이에 따라 액상화물의 흐름에 대한 저항이 커지게 된다. 이에 따른 작용효과는 전술한 바와 같다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치는, 상기 하부 수평 배관(40)의 선단부로부터 연장된 주배관(110)과, 상기 수직 배관(30)으로부터 분기된 보조배관(320)과, 상기 주배관(110)과 보조배관(320)에 각각 설치된 제1밸브(114) 및 제2밸브(324)를 포함한다.
그리고, 상기 주배관(110)은 하부 수평 배관(40)의 직경과 동일한 직경을 가질 수 있으며, 하부 수평 배관(40)의 선단부로부터 수직으로 하향 연장될 수 있다. 상기 주배관(110)의 대략 중간부에 상기 제1밸브(114)가 설치되고, 그 단부에 액상화물을 배출하기 위한 주배출구(112)가 형성된다. 상기 제1밸브(114)와 제2밸브(324)는 액상화물 저장 탱크(10) 내의 액상화물의 높이에 따라 선택적으로 작동된다. 상기 제1밸브(114)와 제2밸브(324)의 제어를 위해 액상화물 저장 탱크(10)에는 액상화물의 높이를 측정하는 수단으로서, 예컨대 사운딩 게이지(Sounding gauge, 130)가 사용될 수 있으며, 상기 사운딩 게이지(130)는, 사운딩 파이프(132)와, 상기 사운딩 파이프(132) 내의 액상화물의 높이를 검출하는 센서부(134)를 포함할 수 있다.
상기한 구성 요소들은 도 1에 도시된 실시예의 구성 요소들과 동일하고, 그 작용 및 효과도 동일하다. 따라서, 이하에서는 전술한 실시예들과 본 실시예의 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.
도 10에 도시된 실시예에서는, 상기 보조배관(320)이 하부 수평 배관(40)이 아니라 수직 배관(30)으로부터 분기된다는 점에서 도 1에 도시된 실시예와 차이가 있다. 상기 보조배관(320)은 상기 수직 배관(30)으로부터 분기되어 상기 액상화물 저장 탱크(10)의 내부까지 연장된다. 상기 보조배관(320)은 상기 하부 수평 배관(40)과 나란하게 연장될 수 있다. 구체적으로, 상기 보조배관(320)의 일단은 상기 수직 배관(30)에 연결되고 타단은 액상화물 저장 탱크(10)의 내부까지 연장된다.
그리고, 상기 보조배관(320)의 타단에는 액상화물을 배출하기 위한 보조배출구(322)가 마련된다는 점에서 도 1에 도시된 실시예와 차이가 있다. 그러나, 본 실시예는 이에 한정되지는 않는다. 즉, 본 실시예의 보조배관(320)의 타단은, 도 1에 도시된 실시예와 마찬가지로, 주배관(110)에 설치된 제1밸브(114)를 우회한 뒤 주배관(110)에 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 보조배관(320)을 통해 흐르는 액상화물은 주배관(110)의 주배출구(112)를 통해 액상화물 저장 탱크(10) 내부로 배출될 수 있다.
상기 보조배관(320)은 상기 주배관(110)의 직경보다 작은 직경을 가질 수 있다. 따라서, 상기 보조배관(320)은 상기 주배관(110)에 비해 액상화물의 흐름에 대한 저항이 커지게 된다. 이에 따른 작용효과는 전술한 바와 같다.
한편, 상기 보조배관(320)은, 도 4에 도시된 실시예와 마찬가지로, 상기 주배관(110)의 직경과 동일하거나 유사한 직경을 가지되, 상기 보조배관(320) 내부에 액상화물의 흐름에 대한 저항을 크게 하는 저항 증가 수단이 마련될 수 있다. 상기 저항 증가 수단은, 도 5에 도시된 바와 같은 회전저항체(230)이거나, 도 7과 도 8에 도시된 다수의 격벽(236) 또는 도 9에 도시된 다수의 내부관(238)일 수 있다.
상기한 바와 같이, 상기 보조배관(320) 내에 저항 증가 수단이 마련됨으로써, 상기 보조배관(320)의 직경을 줄이지 않고서도 상기 주배관(110)에 비해 액상화물의 흐름에 대한 저항을 크게 할 수 있다. 이에 따른 작용효과는 전술한 바와 같다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10...액상화물 저장 탱크 20...상부 수평 배관
30...수직 배관 40...하부 수평 배관
110...주배관 112...주배출구
114...제1밸브 120,220,320...보조배관
122,222,322...보조배출구 124,224,324...제2밸브
130...사운딩 게이지 132...사운딩 파이프
134...센서부 230...회전저항체
232...회전축 234...회전날개
236...격벽 238...내부관

Claims (16)

  1. 액상화물 저장 탱크의 상부에 수평으로 배치된 상부 수평 배관과, 상기 상부 수평 배관으로부터 수직으로 하향 연장된 수직 배관과, 상기 수직 배관의 하단부로부터 상기 액상화물 저장 탱크의 내부까지 수평으로 연장된 하부 수평 배관을 포함하는 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치에 있어서,
    상기 하부 수평 배관의 선단부로부터 연장된 주배관;
    상기 하부 수평 배관 또는 상기 수직 배관으로부터 분기된 보조배관; 및
    상기 주배관과 보조배관에 각각 설치된 제1밸브와 제2밸브;를 구비하며,
    상기 주배관에 비해 상기 보조배관의 액상화물의 흐름에 대한 저항이 크고, 상기 제1밸브와 제2밸브는 상기 액상화물 저장 탱크 내의 액상화물의 높이에 따라 선택적으로 작동되는 것을 특징으로 하는 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 액상화물 저장 탱크 내의 액상화물의 높이가 상기 수직 배관 내의 상단부 압력이 액상화물의 증기압 이상이 되도록 하는 임계 높이보다 낮을 때에는, 상기 제1밸브는 닫히고 상기 제2밸브가 열려 상기 보조배관을 통해 액상화물이 흐르게 되고, 상기 액상화물 저장 탱크 내의 액상화물의 높이가 상기 임계 높이 이상일 때에는, 상기 제1밸브가 열리고 상기 제2밸브는 닫혀 상기 주배관을 통해 액상화물이 흐르게 되는 것을 특징으로 하는 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 액상화물 저장 탱크에는 액상화물의 높이를 측정하기 위한 액상화물 높이 측정 수단이 마련되고, 상기 액상화물 측정 수단으로부터의 신호에 의해 상기 제1밸브와 제2밸브가 제어되는 것을 특징으로 하는 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 액상화물 높이 측정 수단은, 상기 액상화물 저장 탱크의 상부로부터 상기 액상화물 저장 탱크 내의 하단부까지 수직으로 연장된 사운딩 파이프와, 상기 사운딩 파이프의 상단부에 배치되어 상기 사운딩 파이프 내의 액상화물의 높이를 검출하는 센서부를 포함하는 사운딩 게이지인 것을 특징으로 하는 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주배관의 선단부에는 액상화물을 배출하기 위한 주배출구가 마련되며, 상기 보조배관의 일단은 상기 하부 수평 배관에 연결되고 타단은 상기 제1밸브를 우회한 뒤 상기 주배관에 연결된 것을 특징으로 하는 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주배관의 선단부에는 액상화물을 배출하기 위한 주배출구가 마련되며, 상기 보조배관의 일단은 상기 하부 수평 배관에 연결되고 타단에는 액상화물을 배출하기 위한 보조배출구가 마련된 것을 특징으로 하는 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주배관의 선단부에는 액상화물을 배출하기 위한 주배출구가 마련되며, 상기 보조배관의 일단은 상기 수직 배관에 연결되고 타단은 상기 액상화물 저장 탱크의 내부까지 연장되어 상기 제1밸브를 우회한 뒤 상기 주배관에 연결된 것을 특징으로 하는 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  8. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주배관의 선단부에는 액상화물을 배출하기 위한 주배출구가 마련되며, 상기 보조배관의 일단은 상기 수직 배관에 연결되고 타단은 상기 액상화물 저장 탱크의 내부까지 연장되며, 상기 보조배관의 타단에는 액상화물을 배출하기 위한 보조배출구가 마련된 것을 특징으로 하는 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  9. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주배관은 상기 하부 수평 배관의 선단부로부터 수직으로 하향 연장된 것을 특징으로 하는 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  10. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주배관은 상기 하부 수평 배관의 직경과 동일한 직경을 가진 것을 특징으로 하는 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  11. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보조배관은 상기 주배관의 직경보다 작은 직경을 가진 것을 특징으로 하는 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  12. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보조배관에는 액상화물의 흐름에 대한 저항을 크게 하는 저항 증가 수단이 마련된 것을 특징으로 하는 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 저항 증가 수단은, 상기 보조배관 내부에 설치되어 액상화물의 흐름에 의해 회전하는 회전저항체인 것을 특징으로 하는 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 회전저항체는, 상기 보조배관 내부를 반경 방향으로 가로질러 설치된 회전축과, 상기 회전축 둘레에 설치된 다수의 회전날개를 포함하는 것을 특징으로 하는 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 저항 증가 수단으로서, 상기 보조배관 내부에 상기 보조배관의 길이 방향으로 연장된 다수의 격벽이 격자 형태로 설치된 것을 특징으로 하는 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 저항 증가 수단으로서, 상기 보조배관 내부에 상기 보조배관의 길이 방향으로 연장된 다수의 내부관이 다발의 형태로 배치된 것을 특징으로 하는 액상화물 저장 탱크의 휘발성 유기 화합물 저감 장치.
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