원유 스트리핑을 통한 황화수소(H2S) 제거

중동에서 석유 생산은 대규모 사업에 속합니다. 작년에 중동은 1일 평균 약 3,160만 배럴의 석유를 생산했습니다! 그럼에도 불구하고 석유 산업은 석유 생산 공정의 여러 단계에 걸쳐 수많은 과제에 직면해 있습니다.

2018년 12월 10일 (월)

질소 생성 시 여과막 기술

시추 단계에서 유정으로부터 추출한 원유에는 부식성이 강한 인화성 기체인 황화수소(H2S)가 함유되어 있습니다. 따라서 시추한 원유를 정유소로 이송하거나 저유소에 저장하기 전에 H2S를 먼저 제거해야 합니다. 이 공정에서 석유 업체들은 질소 스트리핑 시스템을 사용합니다.

대개의 경우 이러한 공정에서는 주로 액체 질소를 사용하지만 근해 시추 플랫폼은 이 작업에 오히려 지장을 줍니다. 액체 질소와 해상 운송은 완벽한 한 쌍의 조합이 아닌 셈이죠.

이 문제의 해결책은 여과막 기술에 있습니다.

석유 생산 공정은 어떤 식으로 이루어질까요?

  • 원유 추출은 유정을 천공하여 시추를 진행하는 방법으로 이루어집니다.

이 단계에서 원유는 수분, 염분, 각종 기체, 황화수소와 혼합된 상태이기 때문에 국제 표준(또는 리드 증기압[Reid Vapor Pressure] 규격)에 아직 부합하지 않습니다.

  • 원유 스트리핑

H2S는 리드 증기압(Reid Vapor Pressure) 규격에 대해 지정된 제반 조건에 부합하도록 원유에서 제거해야 합니다. H2S는 저유조 및 파이프라인에서 부식성이 강하기 때문에 정유 공장으로 원유를 이송하기 전에 이러한 스트리핑 공정을 완료해야 합니다. 또한 황화수소는 인화성이 크고 폭발성이 있는 기체에 속합니다.

석유 산업은 질소 스트리핑 시스템을 사용하여 H2S를 제거합니다. 왜 질소일까요? 질소는 인화성 기체가 점화되는 것을 방지하여 폭발 위험을 제거하는 불활성 기체이기 때문입니다.

H2S를 원유에서 분리한 후 안전하게 폐기하거나 황 제조에 사용할 수 있는 폐기물로 변환할 수 있습니다.

  • 운송

스트리핑 공정을 거친 원유는 안전하게 수송하여 파이프라인 또는 정유소로 내보낼 수 있습니다.

액체 질소와 여과막 기술의 비교

일반적으로 액체 질소(LIN)는 스트리핑 시스템에 연료를 공급하기 위해 자주 활용됩니다. 하지만 근해 유전에서 LIN은 여러 가지 문제를 야기합니다.가장 큰 문제는 액체 질소의 이송입니다. 액체 질소가 근해 공정 플랜트에 도달하려면 ISO 탱크를 통해 액체 질소를 해안(육지)에서 근해 플랜트로 이송해야 합니다. 예측할 수 없는 기후 조건으로 인해 해상 운송을 활용하기가 어렵습니다. 이러한 상황으로 인해 질소가 해양 플랜트에 도달할지 여부와 언제 도달할지를 충분히 확신할 수 없습니다.또한 액체 질소는 증발 손실이 발생합니다. 질소는 극저온에서만 액체 형태로 보관할 수 있습니다. 그러나 액체 질소를 해안에서 근해 플랜트로 이송할 경우, 온도가 상승하기 때문에 질소가 증발하기 시작합니다.여과막 기술은 이러한 이송의 번거로운 문제점을 해결할 수 있습니다. 그렇다면 이 기술은 어떻게 작용할까요? 압축 공기는 일련의 폴리머 섬유 또는 여과막을 통과해 전달됩니다. 압축 공기가 여과막을 통과하면 질소 분자가 다른 분자와 분리됩니다. 물을 걸러내는 체(소쿠리)와 비유하자면 질소 분자는 여과막의 작은 구멍을 통과할 수 없을 정도로 크기가 큽니다.

새로운 질소 이송용 솔루션을 설계하는 아트라스콥코 렌탈

탁월한 서비스 지원은 석유 생산업계에서 절대적으로 필요한 것입니다. 유정 천공부터 원유 스트리핑(황화수소 가스 제거) 및 수출에 이르는 석유 생산 공정은 매일 24시간 내내 진행됩니다. 따라서 질소를 계속 안정적으로 공급하는 것이 매우 중요합니다. 아트라스콥코 렌탈은 여과막 기술을 이용한 질소 생성 패키지를 설계했으며 실제 적용 가능한 예비 계획을 항상 준비하고 있습니다.

하나의 특정 고객 사례에서 이 패키지는 주간 및 야간에 가동하는 질소 분배 장치 2대, 고압 에어 컴프레서 9대, 2교대로 근무하는 현장 작업자 4명, 선임 정비 엔지니어 1명, 매니폴드 및 호스와 같은 부속품 등으로 구성되었습니다. 1차 질소 분배 장치는 야간에 작동하는 2차 질소 분배 장치를 대신하는 100% 예비용 장치입니다. 다시 말하면 1차 질소 분배 장치는 주간에 작동하며 2차 질소 분배 장치는 야간에 1차 장치를 대신하는 보조 역할을 담당합니다. 따라서 해안 측에서 근해 플랜트로 액체 질소를 해상을 통해 운송하는 데 따른 위험 부담을 감수할 필요가 전혀 없습니다.

아트라스콥코 서비스 중동 지역의 렌탈 사업 담당 책임자인 Rudolf Menezes는 이렇게 말합니다. "이 연속 분배 장치는 지속적인 질소 공급을 보장하며, 고장 위험을 0%로 낮춥니다. 또한 아트라스콥코 렌탈의 주요 목표와도 완벽하게 부합하여 고객사의 가동 시간을 최대한 늘려주죠."

1 출처: https://www.statista.com/statistics/265200/middle-eastern-oil-production-in-barrels-per-day/

Rudolf Menezes

아트라스콥코 렌탈 중동 지역 렌탈 사업 담당 책임자

원유 스트리핑을 통한 황화수소(H2S) 제거

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