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경질유와 중질유의 유수분리 공정

원유의 유수분리공정에 따른 레벨 측정 기술 (1)

인터페이스 측정이 가장 널리 적용되는 대표적인 공정은 정유플랜트의 유수분리공정입니다. 원유정제 과정에는 원유에 포함된 수분과 염분을 제거하기 위한 유수분리공정이 반드시 포함되어 있습니다. 이 공정에서 밀도가 낮아 상부에 위치하는 석유 부분과 상대적으로 밀도가 높아 하부에 위치하는 물의 경계면, 즉 인터페이스의 측정이 요구됩니다. 정유플랜트의 유수분리공정에서 정확한 인터페이스 측정은 매우 중요한데, 이는 생산될 석유의 높은 품질과 정제플랜트 설비의 보호, 그리고 분리되어 버려질 폐수로 인한 환경오염을 방지하기 위해 필수적입니다.

다양한 원유의 종류에 따른 다각적인 접근

석유 채굴 역사가 길어져 기존의 육상 유정들이 고갈되어 가면서, 원유 채굴 방식이 다양화되고 있습니다. 이에 따라서 생산된 원유 내 모래, 물 및 불순물이 더 많이 포함되고 있는 추세이기 때문에 정확한 인터페이스 측정의 중요성은 증가하고 있습니다. 원유로부터 탈염 및 탈수를 위한 유수분리 공정용 탱크들에는 육상 및 해상 정유 플랜트에서의 일반 세퍼레이터(Separator), FWKO, BOT, Desalter 등이 있습니다. 하지만 같은 유수분리 공정일지라도 산지에 따라 원유의 성분이 다르고 심지어 동일 유정 내에서도 시추 깊이 등에 따라 성분이 다양한 만큼, 투입되는 원유 종류에 따른 다각적인 접근이 필요합니다.

경질유와 중질유의 유수분리 공정

API 비중 31.1 이상, 밀도 870kg/m3 (7.3lb/gal) 이하의 경질유와 중질유(中質油, medium crude)의 유수분리 공정은 상대적으로 중질(重質)인 다른 원유들에 비해 뚜렷한 인터페이스를 가지고 있기 때문에 빠르게 진행됩니다. 하지만 현재 운용되고 있는 대다수의 경질유 유수분리장치에 장착된 기계식 레벨 장비와 밀도 제어 장비는 다양한 제약 조건들을 가지고 있습니다. 측정 원리상 기계식 장비들은 측정 유체의 밀도를 바탕으로 인터페이스를 측정하기 때문에, 각 정유플랜트에 공급 및 사용되고 있는 원유에 맞춰 교정되어 있습니다. 그렇기 때문에 만약 공급되는 원유의 성분이 달라지게 되면 재교정을 필요로 합니다. 또한, 구동파트를 지니고 있는 기계식 측정 장비들은 마모와 고장 가능성이 높기 때문에 많은 유지보수를 필요로 합니다.

엔드레스하우저의 유도식 레이다 레벨계

하지만, 엔드레스하우저의 동축 프로브(Coaxial probe)를 적용한 유도식 레이다(Guided wave radar)는 기존의 기계식 레벨 측정 장비들의 단점을 보완하여 정확한 인터페이스 측정을 제공합니다. 유도식 레이다 방식은 측정 매질의 종류에 영향받지 않기 때문에 측정하고자 하는 원유 및 원유 내 수분의 밀도 변화에 관계없이 지속적으로 측정이 가능하며, 기계식 구동 파트가 없기 때문에 유지보수의 필요성이 매우 낮아집니다.

또한, 경질 원유 공정이므로 점착에 대한 우려가 적어 동축 프로브를 적용할 수 있어 안정적이고 정확한 측정이 가능합니다. 센서 또한 생산됨과 동시에 공장에서 교정되므로 현장교정 필요 없이 기존의 세퍼레이터에 간단하게 장착하여 사용할 수 있는 장점이 있습니다. 설치 시에는 세퍼레이터 상부에서 직접 설치하거나 사이드 파이프(바이패스 챔버)에 설치할 수 있고, 동일한 센서가 분류 구간과 오일 구간에 동일하게 적용될 수 있어 부품 관리를 단순화할 수 있습니다.

  • 유도식 레이다 레벨계의 측정 원리

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