Desalter 이야기

엔지니어링 관련 블로그를 쓰면서 머리속을 정리하기 위해서 최대한 간단히 쉽게 기술하고자 한다.

이번에는 Desalter 의 원리 및 구성품에 대하여 간단히 정리하고 자세한 내용은 시간이 나면 나중에 기술해야지..

 

 

1. Desalter 원리

 

Desalter 는 원유 중의 염분을 제거하기 위한 장치이며 보통 정제시설 도입부에 주로 설치되는 탈염설비이다.

 

원유 속에는 염분 즉 Chloride 가 상당량 포함되어 있고 chloride 는 금속의 부식이나 촉매의 독으로 작용하기 때문에 후속 Process 전에 제거하는 것을 목적으로 한다. 제거하지 않으면 Carbon steel 의 경우 Chloride 성분 때문에 pitting corrosion 이나 Stainless 는 Chloride stress corrosion cracking 같은 corrosion 이 발생한다.

 

탈염의 원리는 원유에 물 및 demusifier 나 wetting agent 를 첨가하여 mixing valve 을 통해 충분히 잘게 분산시켜 수분 입자의 상호 인력을 강화시켜 desalter drum 에 유입시키고 고압의 전기장을 가하면 소금을 흡수한 effluent water 를 바닥에 모아 이를 배출하게 된다. Demusifier 란 emulsion 상태로 desalting 이 되면 잘 분리가 되지 않기 때문에 넣어주는 일종의 첨가제이다.

 

간단히 말하면 기름에 포함되어 소금을 더 친한 물을 집을 넣어 녹여 소금물을 만들고 극성을 가진 소금물에 전기장을 띄워 서로 뭉쳐 충분히 커지면 중력에 의해 바닥으로 떨어져 모여 배출하는 원리이다.

 

2. Desalter 의 구성

 

 

 

Desalter 의 내/외부를 좀더 자세히 보면 다음과 같은 구성으로 되어 있다.

 

1) Insulator hanger : electrode grid 를 지지하고 전기를 전달하지만 vessel 과 절연시켜주는 역할

2) Entrance bushing : 일반적으로 2개의 bushing 으로 구성되고 high voltage 를 transformer 에서 vessel 로 energizing 시켜주며 tefron 으로 구성

3) Electro grid : 가장 핵심파트로 전기장을 만들고 극성을 띈 소금물은 서로 붙어 더 큰 물방울을 만들어 coalescing 됨.

 

4) Distributor : mixing valve 를 통과한 혼합물을 grid 사이로 잘 분배시키기 위한 internal pipe

5) Mud wash system : 운전하다 보면 이물질들이 바닥에 쌓이기 때문에 주기적으로 물청소가 필요하기에 vessel bottom 에 설치

6) Desalter drum : 요구 사항에 따라 1st stage or two stage 로 구성하며 일반적으로 CS + 6mm CA 적용한다.

7) Mixing valve : 원유와 물을 잘 혼합시키기 위해 vessel 전단에 설치한다. Pressure drop 은 효율과 연관되어 있으며 Pressure drop 을 증가시키면  water / crude mixing 을 개선하고 salt content 를 감소 시키지만 DP 가 일정 range 을 넘어가면  효율이 더 떨어지므로 적절한 값을 선정해야 한다.

아래 그림은 일반적인 two stage desalting system 의 flow diagram 이다.

 

Crude 와 water 를 mixing valve 로 잘 혼합시킨 1st desalter 에서 desalting 시키고 다시 2nd desalter 에서 효율을 더 높이기 위해 다시 한번 desalting 시킴. 2nd desalter 에서 나오는 effluent water 는 recycle pump 를 이용하여 다시 1st mixing valve 로 공급한다. 추가적으로 brine water 를 cooling 하기 위한 열교환기를 설치하기도 한다. 

Desalter 성능 검토에 대하여는 다음 시간에…….