JP6231975B2 - 天然ガス精製システム - Google Patents
天然ガス精製システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP6231975B2 JP6231975B2 JP2014245975A JP2014245975A JP6231975B2 JP 6231975 B2 JP6231975 B2 JP 6231975B2 JP 2014245975 A JP2014245975 A JP 2014245975A JP 2014245975 A JP2014245975 A JP 2014245975A JP 6231975 B2 JP6231975 B2 JP 6231975B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- separation membrane
- natural gas
- membrane unit
- gas purification
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
- C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
- C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
- C10L3/101—Removal of contaminants
- C10L3/102—Removal of contaminants of acid contaminants
- C10L3/104—Carbon dioxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/1456—Removing acid components
- B01D53/1475—Removing carbon dioxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/18—Absorbing units; Liquid distributors therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
- B01D53/229—Integrated processes (Diffusion and at least one other process, e.g. adsorption, absorption)
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/02—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/02—Inorganic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C7/00—Purification; Separation; Use of additives
- C07C7/005—Processes comprising at least two steps in series
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C7/00—Purification; Separation; Use of additives
- C07C7/11—Purification; Separation; Use of additives by absorption, i.e. purification or separation of gaseous hydrocarbons with the aid of liquids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C7/00—Purification; Separation; Use of additives
- C07C7/144—Purification; Separation; Use of additives using membranes, e.g. selective permeation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
- C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
- C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
- C10L3/101—Removal of contaminants
- C10L3/102—Removal of contaminants of acid contaminants
- C10L3/103—Sulfur containing contaminants
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
- B01D2252/20—Organic absorbents
- B01D2252/204—Amines
- B01D2252/20478—Alkanolamines
- B01D2252/20484—Alkanolamines with one hydroxyl group
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
- B01D2256/24—Hydrocarbons
- B01D2256/245—Methane
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/50—Carbon oxides
- B01D2257/504—Carbon dioxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/20—Specific permeability or cut-off range
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/002—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by condensation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
- B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
- B01D53/047—Pressure swing adsorption
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
- B01D53/225—Multiple stage diffusion
- B01D53/226—Multiple stage diffusion in serial connexion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
- B01D53/225—Multiple stage diffusion
- B01D53/227—Multiple stage diffusion in parallel connexion
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/50—Carbon dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C9/00—Aliphatic saturated hydrocarbons
- C07C9/02—Aliphatic saturated hydrocarbons with one to four carbon atoms
- C07C9/04—Methane
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/10—Recycling of a stream within the process or apparatus to reuse elsewhere therein
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/12—Regeneration of a solvent, catalyst, adsorbent or any other component used to treat or prepare a fuel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/54—Specific separation steps for separating fractions, components or impurities during preparation or upgrading of a fuel
- C10L2290/542—Adsorption of impurities during preparation or upgrading of a fuel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/54—Specific separation steps for separating fractions, components or impurities during preparation or upgrading of a fuel
- C10L2290/548—Membrane- or permeation-treatment for separating fractions, components or impurities during preparation or upgrading of a fuel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2
Description
図1に、本発明に係る天然ガス精製装置の一実施の形態を概念的に示す。図示の天然ガス精製装置10は、第1の分離膜ユニット11と、第2の分離膜ユニット12とを少なくとも備える。第1及び第2の分離膜ユニット11、12間は、気密性を有し、少なくともCH4等の炭化水素及びCO2を含む天然ガスを流通可能な部材、例えば配管等により連結されている。
第1の分離膜ユニット11を通過したガスを、更に、その後段に設けた第2の分離膜ユニット12の分離膜に供給する。ここで、第2の分離膜ユニット12の内部には、分離膜の二次側にスイープ液としてアミン液が流通している。これによって、前記分離膜を透過したCO2を吸収するとともに、第2の分離膜ユニット12の分離膜の二次側のCO2分圧を低下させて、分離膜表裏のCO2分圧差を確保する。その結果、製品品質まで未精製天然ガスを精製するために必要な膜面積を、小さくすることができる。
図1に示すように、例えば、CO2濃度が45.5vol%の未精製天然ガスであれば、第1の分離膜ユニット11を透過するとCO2濃度が10vol%以下となり、続く第2の分離膜ユニット12を透過すると2vol%以下とすることができる。
このような分離膜としては、一例として、IZA(International Zeolite Association)が定める規定コードにて表される、DDR型、CHA型等のゼオライトからなる無機分離膜が挙げられる。この場合、実用的な観点より、高分子分離膜よりも天然ガス精製装置10の膜面積を削減することができる。
また、第2の分離膜ユニット12を流通するアミン液は、少なくともCO2を吸収可能なスイープ液であればよく、特に限定されない。
このようなアミン液としては、一例として、モノエタノールアミン(MEA)、立体障害アミンであるKS−1(登録商標)、KS−2(登録商標)、KS−3(登録商標)等が挙げられる。
なお、各分離膜ユニットに対するガス処理量、圧力、CO2:CH4比等の受入条件は同一とし、高分子と無機分離膜のCO2/CH4選択性は、高分子分離膜を30とし、無機分離膜を100としている。また、高分子分離膜の透過係数を0.10×10−3Ncc/(cm2・s・cmHg)とし、無機分離膜の透過係数を1.0×10−3Ncc/(cm2・s・cmHg)としている。
これに対して、代表的無機分離膜を採用した分離膜ユニット11の場合、CO2濃度を8vol%以下とするための膜面積は12000m2程度であり、CO2濃度を2vol%以下とするための膜面積は80000m2程度である。
このように、代表的無機分離膜を採用した第1の分離膜ユニット11のほうが、要求される製品品質の精製天然ガスを得るための膜面積を著しく削減できることがわかる。
図2(b)に示すように、分離膜ユニット11のみを備えた天然ガス精製装置の場合、CO2濃度を2vol%以下とするための膜面積は80000m2程度である。
これに対して、分離膜ユニット11、12を備えた天然ガス精製装置10の場合、CO2濃度を2vol%以下とするための膜面積は18000m2程度である。
このように、第2の分離膜ユニット12を更に備えた天然ガス精製装置10のほうが、要求される製品品質の精製天然ガスを得るための膜面積を削減できることがわかる。
また、本実施の形態によれば、第1及び/又は第2の分離膜ユニット11、12に要する負荷又は膜面積を、適宜変更することによって、設備費又はランニングコストを低減することも可能とする。前記負荷としては、例えば、第1の分離膜ユニット11又は第2の分離膜ユニット12のCO2の透過量である。
例えば、第1の分離膜ユニット11のCO2の透過量を上げれば、ランニングコストを抑制することができ、他方で、第2の分離膜ユニット12のCO2の透過量を下げれば、設備費を抑制することができる。また、例えば、第1の分離膜ユニット11の膜面積を増やせば、エネルギコスト等のランニングコストを削減でき、第2の分離膜ユニット12の膜面積を増やせば、第1の分離膜ユニット11等の設備費を削減できる。
以上の構成の天然ガス精製装置10を備えた天然ガス精製システムの第一実施の形態について、図3を参照して説明する。図示の天然ガス精製システム100は、天然ガス精製装置10の他に、再生塔113と、圧縮機114、115と、気液分離器116とを少なくとも備える。
一方、第1の分離膜ユニット11を透過したCO2リッチガスは、ラインL6を通じて、回収する。ここで、再生塔113にて分離・回収したCO2リッチガスも、ラインL10から圧縮機114を経て、ラインL6のガスに合流する。なお、ラインL6のCO2リッチガスは、用途に応じて、図示しない圧縮機により更に圧縮してもよい。
このようにして、天然ガス精製装置10の前段にてLNG成分を回収し、後段にて液相のCO2を回収する。なお、未精製天然ガス中の水分量が多く、例えば水分量が50ppm以上である場合、任意選択的に、ラインL2に図示しない脱水装置を設け、天然ガスの精製に適した水分量まで脱水してもよい。
分離膜ユニットを直列に複数配置することにより、通過するガスの流速を所定の程度維持できるため、装置の性能を向上させ、要求される製品品質を満たすことができる。
なお、直列に複数配置する分離膜ユニットの数は、流速と要求される製品品質とにより決定できる。前記流速としては0.1m/s以上であり、1m/s以上が好ましい。
分離膜ユニットを並列に複数配置することにより、分離膜ユニットと同一構成の予備ユニットを設けることができる。これにより、装置及び/又はシステムを停止せずに、予備ユニットを使用することにより、性能が低下した分離膜ユニットを交換することができる。例えば、図中では、ラインL2から分岐した複数のラインL21のうちの一つの開閉弁11aを閉じ、直列方向に連結した一つの分離膜ユニット11、12に対する未精製天然ガスの流通を停止している。なお、開閉弁11aは、手動弁でも自動開閉弁でもよい。
開閉弁11aを閉じていない分離膜ユニットを稼働する間、性能が低下した分離膜ユニットの分離膜交換を実施することができる。予備ユニットは、予め配置して待機しておき、性能が低下した分離膜ユニットと切替えてもよく、処理量の増加又は減少に伴い稼働又は停止してもよい。停止した分離膜ユニットには、適宜、部品交換等の再利用の処置を実施できる。
稼働中の各分離膜ユニット11、12にて分離したCO2リッチガスは、透過ガスヘッダーとなる各ラインL61、L71からL6、L7を通じて排出する。また、各分離膜ユニット11、12の分離膜を通過したCH4リッチガスは、ラインL51、L81及びL8を通じて排出する。
なお、並列に複数配置する分離膜ユニットの数は、処理するガス量に応じて決定できる。
未精製天然ガスは、図示しない流入口からベッセル1の外壁との管板4aにて仕切られた上部チャンネル2aに流入し、分離膜3の一次側、すなわち分離膜3の管内に入る。
そして、未精製天然ガスは分離膜3の一次側を通過しながら、この未精製天然ガスに含まれるCO2は分離膜3の一次側から二次側へ透過する。これにより、未精製天然ガスを、主にCH4を含むCH4リッチガスとCO2リッチガスとに分離する。
CH4リッチガスは、ベッセル1の外壁と管板4bにて仕切られた下部チャンネル2bを通って図示しない流出口からラインに排出する。他方で、未精製天然ガスから分離したCO2は、分離膜3の外側と外壁1と管板4a、4bとの間に形成された少なくとも気密性を有する内室5、更に図示しない流出用の流路を経てラインに排出する。
なお、分離膜ユニット12を図示の分離膜ユニットに適用する場合、内室5は、気密且つ水密性を有しており、図示しない流出入用の流路を経てアミン液が流通する。
本実施の形態では、H2S吸着用の吸着塔117と、H2S脱着・回収用の2つの吸着塔117を設けることにより、稼働中のシステムにて未精製天然ガスからH2Sの吸着と、H2S吸着剤の再生とを同時に実施する。
一方の吸着塔117では、開閉弁117a、117bを開き、開閉弁117cを閉じながら、未精製天然ガスをそれぞれラインL11〜L12を通じて通過させることによって、H2SをH2S吸着剤に吸着し、未精製天然ガス中のH2S濃度を低下する。
それと同時に、他方の吸着塔117では、開閉弁117a、117bを閉じ、開閉弁117cを開くことによって、H2SをH2S吸着剤にから脱着して、脱着H2SガスとしてラインL13を通じて回収し、H2S吸着剤を再生する。H2S吸着剤を再生した吸着塔117は、H2S吸着用の吸着塔117として用いることができる。
吸着塔117は、少なくとも1つ以上あればよく、特に限定されない。2つ以上であれば、H2S脱着・回収用の吸着塔を少なくとも1つ設けることができるため、システムを停止することなく、未精製天然ガス中のH2Sを継続的に吸着することができる。
続いて、本発明に係る天然ガス精製システムの第二実施の形態について、図7を参照して説明する。図示の天然ガス精製システム200は、図3の形態のシステム100と比較して、圧縮機219と、冷却器220と、気液分離器221とを更に備えている。
このため、気液分離装置221は、第1の分離膜ユニット11にて分離し、ラインL14の圧縮機219及び冷却器220にて二相流体としたCO2リッチガスから気相のCH4リッチガスを分離し、ラインL15及びL5を通じて第2の分離膜ユニット12の一次側に送る。また、液相のCO2をラインL16及びポンプP2通じて回収する。
また、第1の分離膜ユニット11を透過したラインL14のCO2リッチガスには、圧縮機114からのCO2リッチガスをラインL10から合流させる。
なお、第二実施の形態の他の構成要素は、図3について説明した第一実施の形態と実質的に同様であり、同一番号を付した構成要素は、実質的に同様の作用効果を持つ。また、本実施の形態に係る天然ガス精製システム200(図7)にも、第一実施の形態と同様に、図4に示す分離膜ユニット11、12の構成、図5(a)〜(b)に示す分離膜ユニット11、12の構成や図6に示すH2S吸着塔117を含む構成を採用することができる。
なお、前述の天然ガス精製装置及びシステムの実施の形態では、第1の分離膜ユニット11と第2の分離膜ユニット12とを備える構成の天然ガス精製装置10を例示した。本発明はこれに限定されない。
図2(a)にて説明したように、本発明によれば、第1の分離膜ユニット11のみで必要な製品品質の精製天然ガスを得ることができる。したがって、要求される目的又は用途に応じて、第1の分離膜ユニット11のみを天然ガス精製装置としてシステムに組み込んでもよい。
図8のようなシステムであれば、吸収液を用いた吸収法を用いずに、製品品質の精製天然ガスを得ることができるため、吸収液の使用が困難な海上プラントにて利点がある。更に、例えば、Selexol法(冷エチレングリコール吸収)による天然ガス精製装置又はシステムと比較すると、吸収液を再生する際の脱圧操作を必須とすることもなく、エネルギ消費を抑制でき、且つ、製品品質の精製天然ガスを得ることができる。
図2(a)にて説明したように、本発明に係る天然ガス精製装置によれば、第1の分離膜ユニット11のみで、膜面積を低下させるとともに、製品品質の精製天然ガスを得ることができる。したがって、第1の分離膜ユニット11のみを直列及び/又は並列に複数配置して、本発明に係る天然ガス精製システムに適用できることはもちろんである。
2a 上部チャンネル
2b 下部チャンネル
3 分離膜
4a、4b 管板
5 内室
10、310 天然ガス精製装置
11 第1の分離膜ユニット
11a、117a、117b、117c 開閉弁
12 第2の分離膜ユニット
100、200、300 天然ガス精製システム
113 再生塔
114、115、219 圧縮機
116、221 気液分離器
117 H2S吸着塔
220 冷却器
Claims (4)
- 分離膜を有する第1の分離膜ユニットと、該分離膜ユニット後段に設けられ、分離膜を有してアミン液が流通する第2の分離膜ユニットとを備える天然ガス精製装置と、
前記第1の分離膜ユニットを透過したCO2リッチガスを液化炭酸ガスとして回収するとともに、CH4リッチガスを分離して前記第2の分離膜ユニットの前段に再送する気液分離装置と
を備え、
前記第1及び第2の分離膜ユニットにCO 2 を含有する未精製天然ガスを通して、前記分離膜によりCO 2 リッチガスを分離するとともに、前記第2の分離膜ユニットを流通するアミン液によりCO 2 を吸収して、前記未精製天然ガスを精製することを特徴とする天然ガス精製システム。 - 前記第1及び第2の分離膜ユニットのCO2/CH4選択性が100以上であり、透過係数値が1.0×10−3Ncc/(cm2・s・cmHg)以上である請求項1に記載の天然ガス精製システム。
- 前記第2の分離膜ユニットを流通したアミン液からCO2を分離・回収して再生するとともに、回収したCO2を前記分離膜により分離したCO2リッチガスに送る再生塔を更に備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の天然ガス精製システム。
- 前記天然ガス精製装置の前段に設けられ、前記未精製天然ガス中のH2Sを吸着し、吸着したH2Sを脱着・回収するH2S吸着塔を更に備える請求項3に記載の天然ガス精製システム。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014245975A JP6231975B2 (ja) | 2014-12-04 | 2014-12-04 | 天然ガス精製システム |
PCT/JP2015/082072 WO2016088538A1 (ja) | 2014-12-04 | 2015-11-16 | 天然ガス精製装置及びシステム |
CA2969634A CA2969634C (en) | 2014-12-04 | 2015-11-16 | Natural gas refining apparatus and system |
US15/533,260 US10400187B2 (en) | 2014-12-04 | 2015-11-16 | Natural gas refining apparatus and system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014245975A JP6231975B2 (ja) | 2014-12-04 | 2014-12-04 | 天然ガス精製システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016108418A JP2016108418A (ja) | 2016-06-20 |
JP6231975B2 true JP6231975B2 (ja) | 2017-11-15 |
Family
ID=56091488
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014245975A Expired - Fee Related JP6231975B2 (ja) | 2014-12-04 | 2014-12-04 | 天然ガス精製システム |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10400187B2 (ja) |
JP (1) | JP6231975B2 (ja) |
CA (1) | CA2969634C (ja) |
WO (1) | WO2016088538A1 (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU2015410455B2 (en) * | 2015-10-01 | 2022-03-03 | Jgc Corporation | Nonhydrocarbon gas separation device and nonhydrocarbon gas separation method |
JPWO2017150737A1 (ja) * | 2016-03-04 | 2019-01-10 | 三菱ケミカル株式会社 | 二酸化炭素の分離方法、及び二酸化炭素の分離装置 |
US20190054415A1 (en) * | 2017-08-21 | 2019-02-21 | David W. Maher | Integration of Cold Solvent and Acid Gas Removal |
WO2019141909A1 (fr) * | 2018-01-17 | 2019-07-25 | Total Sa | Procede de traitement d'un gaz naturel contenant du dioxyde de carbone |
CN111699032B (zh) * | 2018-02-15 | 2022-07-08 | 日本碍子株式会社 | 气体分离装置、气体分离方法及气体分离膜 |
US11511225B2 (en) | 2019-09-11 | 2022-11-29 | Honeywell International Inc. | Contaminant concentration and removal system using liquid sorbent |
FR3110092B1 (fr) * | 2020-05-13 | 2022-08-05 | Air Liquide | Installation et procédé de production de biométhane avec perte de méthane limitée et émission de CO2 limitée |
KR102385721B1 (ko) | 2021-08-19 | 2022-04-12 | 주식회사 에이치디에너지 | 가스의 불순물 제거장치 |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NO302454B1 (no) * | 1996-07-31 | 1998-03-09 | Kvaerner Asa | Fremgangsmåte til fjerning av karbondioksid fra gasser |
JPH10272333A (ja) * | 1997-01-31 | 1998-10-13 | Japan Organo Co Ltd | ガス精製方法、空気浄化方法、及びそれらの装置 |
JP4690659B2 (ja) * | 2004-03-15 | 2011-06-01 | 三菱重工業株式会社 | Co2回収装置 |
JP2007254572A (ja) * | 2006-03-23 | 2007-10-04 | Ngk Insulators Ltd | メタン濃縮システム及びその運用方法 |
US20080011161A1 (en) * | 2006-07-17 | 2008-01-17 | General Electric Company | Carbon dioxide capture systems and methods |
WO2008112520A1 (en) * | 2007-03-09 | 2008-09-18 | The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate | Synthesis of zeolites and zeolite membranes using multiple structure directing agents |
AU2009246195B2 (en) * | 2008-05-15 | 2014-05-29 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Method of making a high-performance supported gas separation molecular sieve membrane using a shortened crystallization time |
DE102009016015A1 (de) * | 2009-04-02 | 2010-10-07 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Vorrichtung und Verfahren zur Entfernung von Kohlendioxid (CO2) aus dem Rauchgas einer Feuerungsanlage nach der Energieumwandlung |
WO2012048078A1 (en) | 2010-10-06 | 2012-04-12 | L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Carbon dioxide removal process |
JP2012236134A (ja) * | 2011-05-11 | 2012-12-06 | Hitachi Zosen Corp | 二酸化炭素分離システム |
US20130213086A1 (en) | 2012-02-17 | 2013-08-22 | Uop Llc | Methods and apparatuses for processing natural gas |
CN108031300B (zh) * | 2012-02-24 | 2022-02-08 | 三菱化学株式会社 | 沸石膜复合体 |
JP6107000B2 (ja) * | 2012-03-30 | 2017-04-05 | 三菱化学株式会社 | ゼオライト膜複合体 |
MY175798A (en) * | 2012-05-08 | 2020-07-09 | Petroliam Nasional Berhad Petronas | Method and system for removing carbon dioxide from hydrocarbons |
WO2013181295A1 (en) * | 2012-05-29 | 2013-12-05 | Advanced Technology Materials, Inc. | Carbon adsorbent for hydrogen sulfide removal from gases containing same, and regeneration of adsorbent |
US20140134695A1 (en) * | 2012-11-15 | 2014-05-15 | Gas Technology Institute | Integrated hybrid membrane/absorption process for co2 capture and utilization |
-
2014
- 2014-12-04 JP JP2014245975A patent/JP6231975B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2015
- 2015-11-16 WO PCT/JP2015/082072 patent/WO2016088538A1/ja active Application Filing
- 2015-11-16 US US15/533,260 patent/US10400187B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2015-11-16 CA CA2969634A patent/CA2969634C/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2969634C (en) | 2020-04-14 |
US20170327758A1 (en) | 2017-11-16 |
WO2016088538A1 (ja) | 2016-06-09 |
JP2016108418A (ja) | 2016-06-20 |
US10400187B2 (en) | 2019-09-03 |
CA2969634A1 (en) | 2016-06-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6231975B2 (ja) | 天然ガス精製システム | |
US10150926B2 (en) | Configurations and methods of flexible CO2 removal | |
US8876951B2 (en) | Gas purification configurations and methods | |
US8858683B2 (en) | Swing adsorption processes utilizing controlled adsorption fronts | |
US8454727B2 (en) | Treatment of natural gas feeds | |
US9205382B2 (en) | Carbon dioxide separation system | |
US20170283292A1 (en) | Multistage Membrane Separation and Purification Process and Apparatus for Separating High Purity Methane Gas | |
AU2013224145B2 (en) | Gas treatment system using supersonic separators | |
CN107774095B (zh) | 一种天然气同时脱水脱烃的全温程变压吸附净化方法 | |
KR101529130B1 (ko) | 저온 저압의 운전조건을 특징으로 하는 고순도 메탄가스의 분리를 위한 다단계 막분리 정제공정 및 장치 | |
CN111849578A (zh) | 含高浓度co2气体脱碳和胺液再生的装置及工艺 | |
CN113184850B (zh) | 一种高纯度二氧化碳气体提纯方法及其装置 | |
KR101658448B1 (ko) | 천연가스에 포함된 산성가스 및 수분 제거를 위한 다단계 혼성 장치 및 방법 | |
CA2867332C (en) | Process and apparatus for removing contaminants from a gas stream | |
US10047310B2 (en) | Multistage membrane separation and purification process and apparatus for separating high purity methane gas | |
CN212560132U (zh) | 含高浓度co2气体脱碳和胺液再生的装置 | |
US11571652B2 (en) | Method of purifying hydrogen supplied from a storage cavern | |
AU2014377721A1 (en) | A system and a process for enhancing efficiency of CO2 removal from natural gas stream | |
AU2012202100A1 (en) | Gas purification configurations and methods |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20161005 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170728 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170915 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170929 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171020 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6231975 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |