KR100447462B1 - 액화될 천연 가스 공급 스트림으로부터 메르캅탄을 분리하는 방법 - Google Patents

액화될 천연 가스 공급 스트림으로부터 메르캅탄을 분리하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100447462B1
KR100447462B1 KR1019970018007A KR19970018007A KR100447462B1 KR 100447462 B1 KR100447462 B1 KR 100447462B1 KR 1019970018007 A KR1019970018007 A KR 1019970018007A KR 19970018007 A KR19970018007 A KR 19970018007A KR 100447462 B1 KR100447462 B1 KR 100447462B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
stream
mercaptan
overhead
natural gas
feed
Prior art date
Application number
KR1019970018007A
Other languages
English (en)
Other versions
KR980000525A (ko
Inventor
드 라 베가 펠릭스 제이 페르난데즈
챨스 에이 두어
Original Assignee
더 엠. 더블유. 켈로그 컴파니
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 더 엠. 더블유. 켈로그 컴파니 filed Critical 더 엠. 더블유. 켈로그 컴파니
Publication of KR980000525A publication Critical patent/KR980000525A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100447462B1 publication Critical patent/KR100447462B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
    • F25J3/0209—Natural gas or substitute natural gas
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0228—Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes
    • F25J1/0229—Integration with a unit for using hydrocarbons, e.g. consuming hydrocarbons as feed stock
    • F25J1/0231—Integration with a unit for using hydrocarbons, e.g. consuming hydrocarbons as feed stock for the working-up of the hydrocarbon feed, e.g. reinjection of heavier hydrocarbons into the liquefied gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0228—Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes
    • F25J1/0235—Heat exchange integration
    • F25J1/0237—Heat exchange integration integrating refrigeration provided for liquefaction and purification/treatment of the gas to be liquefied, e.g. heavy hydrocarbon removal from natural gas
    • F25J1/0239—Purification or treatment step being integrated between two refrigeration cycles of a refrigeration cascade, i.e. first cycle providing feed gas cooling and second cycle providing overhead gas cooling
    • F25J1/0241—Purification or treatment step being integrated between two refrigeration cycles of a refrigeration cascade, i.e. first cycle providing feed gas cooling and second cycle providing overhead gas cooling wherein the overhead cooling comprises providing reflux for a fractionation step
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0244—Operation; Control and regulation; Instrumentation
    • F25J1/0245—Different modes, i.e. 'runs', of operation; Process control
    • F25J1/0249—Controlling refrigerant inventory, i.e. composition or quantity
    • F25J1/025—Details related to the refrigerant production or treatment, e.g. make-up supply from feed gas itself
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0233—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 1 carbon atom or more
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0238—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 2 carbon atoms or more
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0242—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 3 carbon atoms or more
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0247—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 4 carbon atoms or more
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/02—Processes or apparatus using separation by rectification in a single pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/74—Refluxing the column with at least a part of the partially condensed overhead gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/30—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using a washing, e.g. "scrubbing" or bubble column for purification purposes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/60—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using adsorption on solid adsorbents, e.g. by temperature-swing adsorption [TSA] at the hot or cold end
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/62—Ethane or ethylene
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/64—Propane or propylene
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/66—Butane or mixed butanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/60—Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/60—Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
    • F25J2220/62—Separating low boiling components, e.g. He, H2, N2, Air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/60—Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
    • F25J2220/66—Separating acid gases, e.g. CO2, SO2, H2S or RSH
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/12—Particular process parameters like pressure, temperature, ratios
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S62/00—Refrigeration
    • Y10S62/922—Sulfur

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Abstract

메르캅탄을 함유하는 천연 가스의 액화공정이 개시된다. 이 메르캅탄은, 메르캅탄을 제거하기 위한 특별한 사전처리없이, 공급 가스 스트림을 증류함으로써 증류 스트림으로 농축된다. 그래서, 메르캅탄 제거 설비가 훨씬 작게 되는데, 그 이유는 공정중 흐름량이 훨씬 낮은 지점에서 메르캅탄 처리를 실시할 수 있기 때문이다. 메르캅탄의 흡수를 촉진시키기 위해, 처리된 증류 스트림의 일부를 상류의 증류 단계에 재도입할 수 있다.

Description

액화될 천연 가스 공급 스트림으로 부터 메르캅탄을 분리하는 방법{A METHOD FOR SEPARATING MERCAPTANS FROM A NATURAL GAS FEED STREAM TO BE LIQUEFIED}
본 발명은 천연 가스의 액화방법에 관한 것으로서, 더 상세히는 메르캅탄을 함유하는 천연 가스 공급 스트림으로 부터의 천연 가스의 액화에 관한 것이다.
액화용의 생 천연 가스는 일반적으로 비교적 깨끗하다. 생 가스가 물, 이산화탄소, 및 황화수소 등의 불순물을 함유하는 경우, 이 가스는 액화이전에 상기 불순물을 제거하기 위한 처리과정을 거친다. 전 세계에 미치는 생성 가스의 대부분은 취급과 수송의 용이함을 위해 액화처리되기 때문에, 생 천연 가스 스트림은 종종 과도한 레벨의 메르캅탄을 함유하게 된다.
종래, 이러한 메르캅탄은 천연 가스 공급 스트림을 물리적 또는 화학적 용제로 사전처리하거나, 또는 분자 체로 사전처리함으로써 제거되었다. 메르캅탄의 함유 레벨이 높은 경우에는, 이산화탄소와 황화수소 처리공정에 추가하여 메르캅탄에 특유한 제거기술을 사용해야만 한다.
물리적 또는 화학적 용제 장치를 사용하는 것은 비용이 많이 들며, 작동의 견지에서 볼때도 복잡하다. 다른 한편으로, 분자 체를 사용하는 데에는 아주 큰베드가 필요케 되는데, 이러한 베드 재생에는 가스 공급 스트림의 80% 정도의 재생 가스 부피가 요구된다· 또한, 재생에 의해 생성된 오프 가스(off gas)는 메르캅탄 농도가 매우 높다. 이러한 재생 오프 가스에서의 메르캅탄의 고농도는 전형적으로 너무 심해서 연료 가스 장치에 의해서는 극복할 수가 없다. 또한, 대형 분자 체의 재생은 연료 가스 장치에 도입된 중 탄화수소, 프로판, 및 부탄의 실질적인 변동을 초래하게 된다.
이러한 점을 감안하여, 본 발명은, 전술한 종래기술의 천연 가스 사전처리 방법과 관련한 문제점 및 단점을 극복할 수 있는 함-메르캅탄 생 천연 가스를 액화시키는 방법 및 액화될 천연 가스 공급 스트림으로 부터 메르캅탄을 분리하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1 은 메르캅탄의 제거를 위해 처리되어 그 일부가 제거관에 재순환된 탈프로판기 및 탈부탄기 오버헤드 스트림들을 나타내는 본 발명의 일 실시예에 따른 천연 가스 액화 방법의 공정 흐름도.
도 2 는 메르캅탄의 제거를 위해 처리되어 그 일부가 제거관에 재순환된 각 분별단계의 오버헤드 스트림들을 나타내는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 천연 가스 액화 방법의 공정 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10,10' : 천연 가스 액화 공정
12 : 메르캅탄 제거단계 14 : 제거관
18 : 사전처리 단계 20 : 공급 스트림
26 : 저온냉각 단계 32 : 탈에탄기
34 : 탈프로판기 36 : 탈부탄기
본 발명은, 메르캅탄을, 함-메르캅탄 생 천연 가스 공급 스트림을 증류함으로써 얻어지는 하나 또는 그 이상의 증류 스트림으로 농축시킬 수 있다는 발견에 기초한 것으로서, 이러한 본 발명에 의하면, 메르캅탄을 제거하기 위한 천연 가스 공급 스트림의 특별한 사전처리가 필요없다. 이에 필요한 메르캅탄 제거 설비는, 메르캅탄이 증류 스트림으로 농축되기 때문에, 훨씬 더 작다. 그 결과, 종래기술의 사전처리 방법에서 소요되는 설비 비용에 비하여 메르캅탄 제거설비에 드는 비용이 실질적으로 줄어 들며, 또한 설비의 설치비용도 실질적으로 줄어 든다.
본 발명은 액화될 천연 가스 공급 스트림으로 부터 메르캅탄을 분리하는 방법을 제공한다. 이 방법은, (a) 공급 스트림을 환류 제거관에 도입하여, 중 탄화수소와 에탄이 많은 액체 바닥 스트림과 오버헤드 메탄 스트림을 형성하는 단계와, (b) 상기 (a) 단계로 부터의 바닥 스트림을 분별하여, 중 탄화수소와 펜탄을 함유하는 천연 가스 액체 스트림, 및 주로 에탄, 프로판, 및 부탄을 함유하는 하나 또는 그 이상의 오버헤드 스트림을 형성하는 단계와, (c) 상기 (b) 단계로 부터의 오버헤드 스트림중의 하나 이상으로 부터 메르캅탄을 제거하여, 메르캅탄이 적은 스트림을 형성하는 단계와, (d) 상기 (a) 단계로 부터의 오버헤드 스트림을 부분적으로 응축시키고 분리하여, 증기 및 액체 스트림을 형성하는 단계와, (e) 적어도 상기 (d) 단계로 부터의 액체 스트림의 일부를 적어도 환류의 일부로서 상기 (a) 단계의 제거관에 재순환시키는 단계와, (f) 상기 (d) 단계로 부터의 증기 스트림을 냉각하여 액화 천연 가스 스트림을 형성하는 단계들을 포함한다. 필요하다면, 상기 (a) 단계의 도입 이전에 종래와 같이 공급 스트림을 사전처리하여 산성 가스 및 물을 제거할 수 있다. 이 사전처리 단계는, 예컨대 황화수소 제거단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 방법은, 상기 (d) 단계에서의 부분적인 응축 및 분리를 위해 상기 (a) 단계로 부터의 오버헤드 메탄 스트림에 적어도 상기 (c) 단계로 부터의 상기 메르캅탄이 적은 스트림의 일부를 첨가하는 단계를 추가로 포함한다. 본 발명의 방법은, 약 4 ppm 이상의 메르캅탄 농도를 갖는 공급 스트림의 처리에 적용이 가능하며, 특히 약 50 ppm 이상의 메르캅탄 농도를 갖는 공급 스트림의 처리에 유리하다. 상기 (d) 단계로 부터의 증기 스트림은 바람직하게는 상기 천연 가스 공급 스트림에서 본래의 메르캅탄 농도의 약 20 중량% 미만의 메르캅탄 농도를 포함하며, 더 바람직하게는 상기 (d) 단계로 부터의 증기 스트림의 10 ppm 미만의 메르캅탄 농도를 포함한다.
일련의 증류단계와 관련한 상기 분별단계(b)는 먼저 탈에탄기 단계, 즉 상기 (a) 단계로 부터의 바닥 스트림을 탈에탄기(deethanizer)에 공급하여 이 바닥 스트림을 증류시킴으로써 에탄이 거의 없는 바닥 스트림과 에탄 오버헤드 스트림을 형성하는 단계를 포함한다. 그 다음, 상기 탈에탄기로 부터의 바닥 스트림을 탈프로판기(depropanizer)에 공급하여 증류시킴으로써 프로판이 거의 없는 바닥 스트림과 프로판 오버헤드 스트림을 형성한다. 유사하게, 상기 탈프로판기로 부터의 바닥 스트림을 탈부탄기(debutanizer)에 공급하여 증류시킴으로써 부탄이 거의 없는 바닥 천연 가스 액체 스트림과 부탄 오버헤드 스트림을 형성한다.
바람직하게는, 프로판 및 부탄 오버헤드 스트림들을 메르캅탄의 제거를 위해 상기 (c) 단계에서 복합시켜, 주로 프로판 및 부탄을 함유하는, 메르캅탄이 적은 스트림을 형성한다. 바람직하게는, 상기 (b) 단계로 부터의 에탄 오버헤드 스트림과 상기 (f) 단계에서의 냉각용인 상기 (d) 단계로 부터의 증기 스트림을 복합시켜 액화 천연 가스 스트림을 형성한다. 필요하다면, 상기 액화 천연 가스 스트림으로 부터 질소를 제거하여, LNG 생성 스트림을 형성하는 단계(g)를 포함할 수가 있다.
상기 제거관은 비교적 높은 공급/환류비에서의 작동이 가능하며, 종래의 제거관에 비하여 더 많은 평형단계를 갖는다. 즉, 바람직하게는 공급/환류 중량비가 0.5 이상이며, 더 바람직하게는 1.0 이상이다. 일반적으로, 평형단계는 5 이면 층분하지만, 제거관으로 부터 오버헤드 스트림의 메르캅탄 함량을 줄이기 위해 8 또는 그 이상의 평형단계가 바람직하다.
상기 메르캅탄 제거 단계는 분자 체 유닛을 이용하여 실시할 수가 있다. 바람직하게는, 상기 분자 체 유닛은 두개의 베드가 제 3 베드와 동시적인 재생을 하도록 되어 있으며 메르캅탄 제거처리의 대체용으로 배열된 세개의 베드를 포함한다. 또다르게는, 상기 메르캅탄 제거 단계는 부식제 씻기를 이용하여 실시할 수가 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 더 상세히 설명한다.
유사한 부분들에 대해서 동일 도면부호를 사용한 도 1 내지 2 를 참조하면, 본 발명의 천연 가스 액화 공정(10,10')은 제거관(14)의 하류부에 메르캅탄 제거단계(12)를 기용하고 있다. 생 천연 가스 스트림은 상승된 메르캅탄 농도를 포함할 뿐만 아니라 물, CO2, 수은, 황화수소 등의 공지의 불순물도 포함하고 있다. 생 가스 스트림은 선(16)을 통해 비-메르캅탄 불순물의 제거를 위한 사전처리 단계(18)에 보내진다. 기상의 벌크 페이즈로 부터 불순물을 분리하는 임의의 방법을 사용할 수 있다. 공지된 방법들중에는 분자 체, 이온 교환 등의 흡착법 ; 및 적당한 액상의 화학적 또는 물리적 용제를 이용한 흡착법이 있다.
처리된 함-메르캅탄 스트림은 사전처리 단계(18)다음에 선(20)을 통해 제거관(14)에 도입된다. 이 제거관(14)에 도입되는 공급 스트림(20)은 일반적으로 약 4 몰 ppm 이상, 바람직하게는 약 50 몰 ppm 이상의 메르캅탄 농도를 갖는다. 상기 제거관(14)에서는 C2및 고 분자량의 탄화수소가 실질적으로 메탄 및 경 성분(즉, 질소)으로 부터 분리되고, 공급 스트림(20)에서의 메르캅탄 레벨이 액화 천연가스(LNG)생성물용에 근접한 농도로 줄어 든다. 상기 제거관(14)으로 부터는, 주로 메탄을 함유하는, 메르캅탄이 적은 오버헤드 스트림이 저온 냉각단계(26)에서의 액화를 위한 선(24)을 통해 제거된다. C2및 중 성분을 많이 함유하는, 메르캅탄이 많은 바닥 스트림은 선(28)을 통해 제거관(14)으로 부터 제거되고 난 다음, 응결 조성용의 에탄과 프로판, 및 천연 가스 액체(NGL)의 회수를 위해분별단계(30)에 보내진다.
제거관(14)의 작동 및 구성은 종래기술에서 잘 알려져 있다. 제거관 구성을 지배하는 표준은 LNG 생성물의 메르캅탄 레벨 및 요망 열함량을 포함하고, 또한본래의 천연 가스 액화 공급 스트림에 함유된 응결성분의 제거 진척도를 포함한다. 제거관은 전형적으로 5 내지 8 또는 그 이상의 트레이를 가지며, 공급 대 환류 중량비는 약 0.5 이상, 바람직하게는 1.0 이상이다.
공급 스트림(20)에서의 메르캅탄의 80 몰% 또는 그 이상이 추가의 환류없이 바닥 스트림(28)에서 제거관(14)을 빠져나와 분별단계(30)의 탈프로판기 및 탈부탄기 오버헤드 스트림들로 농축되므로, 메르캅탄 제거를 공정중에 흐름량, 즉 처리되는 물질의 양이 크게 줄어 든 지점에서 가장 유리하게 실시할 수 있다.
분별단계(30)는, 바람직하게는, 각각 에탄, 프로판, 부탄 및 NGL 생성물의 회수를 위해, 종래의 방식으로 작동되는 탈에탄기 관(32), 탈프로판기 관(34), 및 탈부탄기 관(36)을 포함한다. 탈에탄기(32)는 메르캅탄을 합유하는 중 성분과 프로판으로 부터 경 성분과 에탄을 실질적으로 분리한다. 적은 양의 메탄과 주로 에탄을 함유하는, 메르캅탄이 적은 오버헤드 증기 스트림은 LNG 생성물에의 추가를 위해 선(38)을 통해 탈에탄기(32)로 부터 제거된다. 에탄을 함유하는 측의 스트림은 에탄-기재 응결제용의 조성(make-up)으로서 선(40)을 통해 탈에탄기(32)로 부터 제거된다.
중 성분과 프로판을 함유하는, 메르캅탄이 많은 바닥 스트림은 탈에탄기(32)로 부터 선(42)을 통해 탈프로판기(34)에 보내진다· 탈프로판기(34)는 중 탄화수소 성분과 부탄으로 부터 실질적으로 프로판을 분리한다. 본래 공급 스트림(20)에 현재하지만 이제는 탈프로판기 공급 스트림(42)에 함유된 메르캅탄은, 대부분의 메르캅탄이 바닥 스트림에 농축되어 있는 바닥 스트림과 오버헤드 스트림 사이에서 분해된다. 대부분의 메르캅탄과 프로판을 함유하는 액체 오버헤드 스트림은 탈프로판기(34)로 부터 제거되어 선(44)을 통해 메르캅탄 제거 장치(12)에 보내진다. 측방의 스트림은 프로판 응결제 조성으로서 선(45)을 통해 제거할 수가 있다.
본래 공급 스트림(20)에 현재한 대부분의 메르캅탄과 중 탄화수소와 부탄을주로 함유하는 탈프로판기(34)로 부터의 바닥 스트림은 선(46)을 통해 탈부탄기(36)에 보내진다. 탈부탄기(36)는 NGL 생성물을 포함한 바닥 스트림으로서의 중 탄화수소 및 펜탄으로 부터 부탄을 액체 오버헤드 스트림으로서 실질적으로 분리한다. 또한, 탈부탄기 공급 스트림(46)에 현재한 메르캅탄은 오버헤드 및 바닥 스트림 사이에서 분해되어, 상기 공급 스트림(46)에 현재한 대부분의 메르캅탄은 약간이 바닥 스트림에 남아 있는 오버헤드 스트림으로 농축된다. 공급 스트림(46)에 현재한 대부분의 메르캅탄과 부탄을 함유하는 액체 오버헤드 스트림은 선(48)을 통해 상기 탈부탄기(36)로 부터 제거되어 메르캅탄 제거 장치(12)에 보내진다. 탈부탄기 공급 스트림에 현재한 약간의 메르캅탄을 함유하는 NGL 생성물은 선(50)을 통해 탈부탄기(36)로 부터 다른 곳으로 보내진다.
탈프로판기(34) 및 탈부탄기(36)로 부터 제거된 함-메르캅탄 오버헤드 스트림(44,48)은 바람직하게는 복합되어 선(52)을 통해 메르캅탄 제거 장치(12)에 도입된다. 이 메르캅탄 제거 장치(12)는, 공급 스트림(52)의 물리적 상태에 따라, 분자 체 흡착, 탄소 흡착, 부식 흡착, 물리적 용제 흡착, 화학적 용제 흡착 등을 포함하는 기술에서 공지된 적정 정제수단을 포함할 수 있다. 분자 체를 사용하는 경우에는, 병렬 또는 직렬로 가동되는 두개의 베드와 재생 모드의 일 베드를 갖는 세개의 베드 형상(도시되지 않음)이 바람직하다. 액체 프로판 및 부탄(즉,액화 프로판 가스(LPG))를 함유하는, 실질적으로 메르캅탄이 없는 스트림은 메르캅탄 제거 장치(12)로 부터 선(54)을 통해 다른 곳으로 보내진다. 분자 체 베드의 재생은 연료 가스 장치(도시되지 않음)에서의 처분을 위해 선(56)을 통해 다른 곳으로 향한, 메르캅탄이 많은 스트림을 형성한다.
메르캅탄이 적은 LPG 스트림(54)의 제 1 부분은 선(58)을 통해 저품질의 오일 환류로서 제거관(14)에 재주입된다. LPG 스트림(54)의 제 2 부분은 후술하는메르캅탄이 적은 액체 스트림에의 추가를 위해 선(60)을 통해 냉각단계(26)로 보내져 LNG 생성물을 형성한다. 재주입 스트림(58)은 바람직하게는 재주입 냉각기(도시되지 않음)에 의해 냉각되어 제거관(14)으로 부터의 메탄이 많은 오버헤드 스트림(24)과 복합된다. 복합된 재주입 스트림은 저온 냉각단계(26)에 배치된 워엄 응축기 번들(66)을 선(64)을 통해 통과한다. 이 응축기 번들(66)은 복합된 스트림(64)의 일부를 응축시키기 위한 온도로 작동한다. 워엄 응축기 번들(66)로 부터 제거된 스트림이 선(68)을 통해 증기-액체 분리 드럼(70)으로 보내져, 함-메탄 증기로 부터 환류 스트림이 분리된다. 이 환류 스트림은 바닥 스트림(28)에의 메르캅탄 분포를 용이하게 하기 위한 흡수제로서 선(72)을 통해 제거관(14)에 도입된다.
주로 메탄을 함유하는, 메르캅탄이 적은 증기 스트림은 상기 드럼(70)으로 부터 제거되어 선(74)을 통해 상기 저온 냉각단계(26)에 배치된 콜드 응축기 번들(76)에 보내진다. 번들(76)은 메탄이 많은 스트림(74)을 응축시키는데 적합한 응결제를 이용한 온도로 작동한다. 메르캅탄이 적은, LNG 생성물의 벌크를 포함하는 액체 메탄 스트림은 번들(76)로 부터 선(78)을 통해 제거된다. 바람직하게는, 메탄 증기 측방 스트림은 메탄 응결장치(도시되지 않음)에서 응결제 조성으로서 드럼(70)으로 부터 선(80)을 통해 제거된다.
제거관(14)에 재주입되지 않은 LPG 스트림(54)의 나머지 부분은 바람직하게는 선(60)을 통해 탈에탄기(32)의 오버헤드 스트림(38)과 복합되어, 선(82)을 통해 냉각단계(26)에 도입되며, 액체 메탄 스트림(78)과 복합되어 선(84)에서 메르캅탄이 적은 LNG 스트림을 형성한다. 이 스트림(84)은 공급 스트림(20)에서의 약 20 중량% 메르캅탄 농도 이하의 메르캅탄 농도를 포함한다. 결과적으로, 이 스트림(84)은 50 몰 ppm 이하, 바람직하게는 10 몰 ppm 이하의 메르캅탄 농도를 갖는다.
질소는 바람직하게는 LNG 스트림(84)으로 부터 질소 제거장치(86)에서 일반적으로 분별 또는 또다른 종래의 질소 제거 절차에 의해 제거된다. 요망 내역보다도 더 적은 메르캅탄 농도를 갖는 마무리된 LNG 생성물 스트림은 상기 질소 제거장치(86)로 부터 선(88)을 통해 제거된다.
도 2 에 나타낸 바와 같은 분별단계(30')를 갖는 또다른 실시예(10')에서는, 탈에탄기 관(32)이 바람직하게는 총부피인 환류에서 작동한다. 액체상태를갖는 오버헤드 스트림(101)은 탈에탄기(32)로 부터 빠져나와, 탈프로판기와 탈부탄기(34,36)로 부터의 액체 함-메르캅탄 오버헤드 스트림(44,48)과 복합되어, 선(102)에서 액체 C1-4응집 스트림을 형성한다. 메르캅탄은 상기 응집 스트림(102)으로부터 메르캅탄 제거장치(12)에서 제거되어 메르캅탄이 적은 응집 스트림을 생성한다.
상기 메르캅탄이 적은 응집 스트림의 제 1 부분은 저품질의 오일 환류로서 선(104)을 통해 제거관에 재주입되며, 제 2 부분 또는 나머지 부분은 선(106)을 통해 액체 메탄 스트림(78)에 도입되어 저-메르캅탄 LNG 생성물을 형성한다.
실시예
본 발명의 천연 가스 액화 공정은 메르캅탄의 물질균형(materia1 balance)을 결정하고 구성의 표준을 최적하게 하며 최적한 균형치를 평가하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 분석된다. 계산의 기본은 제거관(14)에 대한 천연 가스 공급 흐름량이 22,100 kmol/hr 이다. 천연 가스 공급은 약 80 몰%의 메탄, 7 몰%의 에탄, 2 몰%의 프로판, 2 몰%의 부탄, 1 몰%의 C5+, 8 몰%의 질소 및 320 ppm 의 메르캅탄의 조성을 갖는다. 표준작동하는 제거관(14)은 0.94 C1/C2비와 -51℃의 오버헤드 온도를 갖는다. 물질균형에서의 메르캅탄 조성은 20%의 메틸메르캅탄, 60%의 에틸메르캅탄, 16%의 프로필메르캅탄, 3%의 부틸메르캅탄 및 1%의 카르보닐 설파이드이다.
물질균형에서 만들어진 단순화 가정은 제거관 바닥의 모든 C1-2가 탈에탄기오버헤드를 빠져나가, 탈프로판기 오버헤드가 모든 C3를 포함하고 탈부탄기 오버헤드가 C4's 를 포함한다는 것이다. 재생력 평가는 워엄 번들(66) 응결률의 각각의 추가 kW에 대해 응결력이 1 kW 증가하고 재주입 냉각기(도시되지 않음)의 프로판 응결률의 각각의 추가 kW 에 대해 응결력이 0.5 kW 증가하는 것을 예상한 공지의 파워에 대비한 온도곡선에 기초한 것이다. 펌프력과 물냉각률에 대한 효과는 무시된다.
제거관(14)의 작동은 재순환 주입점, 단계의 수, 재순환 형상, 즉 분별단계(3O')의 모든 C1-4오버헤드의 재순환 또는 탈프로판기(34) 및 탈부탄기(36)의 C3-4오버헤드에 한정된 재순환을 포함하는 파라미터에 대해서 최적이다. 조사된 다른 파라미터는 재순환 조성과 흐름량이다.
시뮬레이션 결과는 요망 재주입점이 제거관(14)의 오버헤드내에 있음을 지적한다. 세개의 추가 단계는 공급점 아래에 추가되고, 시뮬레이션은 5 및 8 단계에 대해 수행된다. 추가단계는 요망 추가 재생력을 약 10% 정도 감소시킨다.
C1-4오버헤드의 재순환은 분별단계 관에 있어서의 요망되는 직경증가 및 C3-4오버헤드의 재순환에 비한 응결력의 견지에서 큰 차이가 없다. C3-4오버헤드에 대한 재순환 제한은 메르캅탄 제거장치(12)의 크기를 줄게 하고 상기 메르캅탄 제거장치(12)의 상류부에 있는 탈에탄기 오버헤드 증기(38)를 응축시켜야 하는 필요를 없앤다.
재순환 스트림(58)의 C3에 대한 C4의 비는 최적이다. 응집 C3-4오버헤드에 현재하는 정상비로의 개시, C3비율의 증가는 높은 회수율을 초래하기도 하지만또한 제거관 오버헤드 스트림(24)에서 잃은 프로판의 양을 증가시킨다. 하지만, 재순환율을 증가시키지 않고서(한도를 초과하지 않고서) C3/C4비를 정상치에 유지함으로써 LNG 내역은 부합하며 응결제 조성을 위한 충분한 프로판이 발생한다. 물질균형에 의해 지적되는 바와 같이 정상 C3/C4비를 0.82 로 하면, 제어하에 있는 제거관 오버헤드 스트림(24)에서의 프로판 손실을 갖는 8 (몰) ppm 의 메르캅탄 농도의 LNG 내역에 부합하기 위해 534 kmol/hr 의 재순환율이 요구된다. 재순환율에 대한 메르캅탄 농도의 관계는 재순환율의 증가가 비교적 적은 향상 결과를 주고 있음을 지적한다.
시뮬레이션 결과의 비교는 표에 나타낸 바와 같다. 도 1 에 나타낸 바와 같은 C3-4탈프로판기/탈부탄기 오버헤드 재순환 형상은 메르캅탄에 대해 755 kmol/hr LPG 액체 스트림의 처리와 처리된 액체의 70% 를 제거관(12) 및 분별단계(30)에 재순환하는 것만을 요한다. 전방 끝의 메르캅탄 제거를 갖는 종래기술에 비하여, 분자 체 흡착기의 부피 및 재생 가스 흐름량이 80% 정도 감소될 수 있어서, 종래 기술의 액체 추출장치를 제거할 수 있다. 제거관 오버헤드에 재순환된 534 kmol/hr 의 LPG 액체를 갖는 트레이드오프(tradeoff)로서, 분별단계(30)의 관직경은 60 - 80% 증가하고 액화 응결력은 약 3.7 MW 증가하는데,이중 1.7 MW 는 워엄 응축기 번들(66)용이고 0.9 MW 는 LPG 재주입 냉각기(도시되지 않음)용이며 1.1 MW 는 탈에탄기 오버헤드 응축기(도시되지 않음)용이다. 응결력의 증가는 LNG 용량이 3% 증가하고 자본 및 작동비용이 절감함을 암시한다.
Figure pat00001
앞서 서술한 설명과 실시예에 의해 본 발명의 천연 가스 액화 공정을 설명하였다. 전술한 설명은 비제한적이며, 많은 변화가 가능함은 당업자들에게 자명하다. 그러므로, 부속 청구항의 정신 및 범위내에서 변형이 가능하다.
천연 가스 액화 공급 스트림을, 메르캅탄의 제거를 위한 특별한 초기의 사전처리없이 증류처리에 의해 분별함으로써, 메르캅탄 불순물이 증류 스트림으로 농축된다. 이에 의해 형성된, 메르캅탄이 많은 증류 스트림은 메르캅탄 제거 처리를 거치고, 바람직하게는 이의 일부는 메르캅탄 흡수제로서 분별단계에 재순환된다. 액화 공급 스트림에서의 메르캅탄의 특별 사전처리를 피하고 메르캅탄 처리를 하류부에 위치시킴으로써, 메르캅탄 제거 설비의 크기와 설치비용을 크게 줄일 수가 있다. 또한 분자 체 베드를 사용하므로, 작은 부피의 재생 오프 가스가 생성되어 상기 오프 가스를 받는 연료 가스 장치에 대한 부담을 피할 수 있다.

Claims (11)

  1. 액화될 천연 가스 공급 스트림으로 부터 메르캅탄을 분리하는 방법으로서,
    (a) 공급 스트림을 환류 제거관에 도입하여, 중 탄화수소와 에탄이 많은 액체 바닥 스트림과, 오버헤드 메탄 스트림을 형성하는 단계와,
    (b) 상기 (a) 단계로 부터의 바닥 스트림을 분별하여, 중 탄화수소와 펜탄을 함유하는 천연 가스 액체 스트림, 및 주로 에탄, 프로판, 및 부탄을 함유하는 하나 또는 그 이상의 오버헤드 스트림을 형성하는 단계와,
    (c) 상기 (b) 단계로 부터의 오버헤드 스트림중의 하나 이상으로 부터 메르캅탄을 제거하여, 메르캅탄이 적은 스트림을 형성하는 단계와,
    (d) 상기 (a) 단계로 부터의 오버헤드 스트림을 부분적으로 응축시키고 분리하여, 증기 스트림 및 액체 스트림을 형성하는 단계와,
    (e) 상기 (d) 단계로 부터의 액체 스트림의 적어도 일부를 상기 (a) 단계의 제거관에 환류액의 적어도 일부로서 재순환시키는 단계와,
    (f) 상기 (d) 단계로 부터의 증기 스트림을 냉각하여, 액화 천연 가스 스트림을 형성하는 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 (a) 단계의 도입 이전에 공급 스트림을 사전처리하여 산성 가스 및 물을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 공급 스트림은 약 4 ppm 이상의 메르캅탄 농도를 갖고, 상기 (d) 단계로 부터의 증기 스트림은 상기 공급 스트림에서 약 20 중량% 미만의 메르캅탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 (d) 단계로 부터의 증기 스트림은 약 10 ppm 미만의 메르캅탄 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 (d) 단계에서의 부분적인 응축 및 분리를 위해 상기 (a) 단계로 부터의 오버헤드 메탄 스트림에 상기 (c) 단계로 부터의 상기 메르캅탄이 적은 스트림의 적어도 일부를 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 (b) 단계의 분별단계는
    (1) 상기 (a) 단계로 부터의 바닥 스트림을 탈에탄기에 공급하여, 에탄이 거의 없는 바닥 스트림과, 에탄 오버헤드 스트림을 형성하는 단계와,
    (2) 상기 (1) 단계로 부터의 바닥 스트림을 탈프로판기에 공급하여, 프로판이 거의 없는 바닥 스트림과, 프로판 오버헤드 스트림을 형성하는 단계와,
    (3) 상기 (2) 단계로 부터의 바닥 스트림을 탈부탄기에 공급하여, 천연 가스 액체 스트림과 부탄 오버헤드 스트림을 형성하는 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 (b) 단계로 부터의 프로판 및 부탄 오버헤드 스트림들을 복합시켜 상기 (c) 단계에서 메르캅탄의 제거를 행하고, 에탄이 거의 없는, 주로 프로판과 부탄을 함유하는, 메르캅탄이 적은 스트림을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 (b) 단계로 부터의 에탄 오버헤드 스트림과 상기 (d) 단계로 부터의 증기 스트림을 복합시켜 상기 (f) 단계에서 냉각을 행하여, 액화 천연 가스 스트림을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 (f) 단계로 부터의 액화 천연 가스 스트림으로 부터 질소를 제거하여, LNG 제품 스트림을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제거관은 0.5 이상의 공급/환류 중량비로써 작동되고, 5 이상의 평형단을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 제거관은 1.0 이상의 공급/환류 중량비로써 작동되고, 8 이상의 평형단을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1019970018007A 1996-06-04 1997-05-09 액화될 천연 가스 공급 스트림으로부터 메르캅탄을 분리하는 방법 KR100447462B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/657,508 US5659109A (en) 1996-06-04 1996-06-04 Method for removing mercaptans from LNG
US08/657,508 1996-06-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR980000525A KR980000525A (ko) 1998-03-30
KR100447462B1 true KR100447462B1 (ko) 2004-10-14

Family

ID=24637471

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970018007A KR100447462B1 (ko) 1996-06-04 1997-05-09 액화될 천연 가스 공급 스트림으로부터 메르캅탄을 분리하는 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US5659109A (ko)
EP (1) EP0811673B1 (ko)
JP (1) JP4243361B2 (ko)
KR (1) KR100447462B1 (ko)
CN (1) CN1065517C (ko)
DE (1) DE69714911T2 (ko)
TR (1) TR199700451A2 (ko)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6168768B1 (en) * 1998-01-23 2001-01-02 Exxon Research And Engineering Company Production of low sulfer syngas from natural gas with C4+/C5+ hydrocarbon recovery
JP3149846B2 (ja) 1998-04-17 2001-03-26 日本電気株式会社 半導体装置及びその製造方法
CN1091461C (zh) * 1999-06-28 2002-09-25 何方文 油田干气的制备方法
FR2796858B1 (fr) * 1999-07-28 2002-05-31 Technip Cie Procede et installation de purification d'un gaz et produits ainsi obtenus
UA76750C2 (uk) * 2001-06-08 2006-09-15 Елккорп Спосіб зрідження природного газу (варіанти)
US6793712B2 (en) * 2002-11-01 2004-09-21 Conocophillips Company Heat integration system for natural gas liquefaction
US7588627B2 (en) * 2003-04-17 2009-09-15 Shell Oil Company Process for the removal of H2S and mercaptans from a gas stream
US6907752B2 (en) * 2003-07-07 2005-06-21 Howe-Baker Engineers, Ltd. Cryogenic liquid natural gas recovery process
FR2861403B1 (fr) * 2003-10-27 2006-02-17 Inst Francais Du Petrole Procede de purification d'un gaz naturel par adsorption des mercaptans
FR2868962B1 (fr) * 2004-04-15 2006-06-16 Inst Francais Du Petrole Procede de purification d'un gaz naturel par adsorption des mercaptans.
FR2875236B1 (fr) * 2004-09-10 2006-11-10 Total Sa Procede et installation pour le traitement de dso
FR2882941B1 (fr) * 2005-03-08 2007-12-21 Inst Francais Du Petrole Procede de purification d'un gaz naturel par adsorption des mercaptans
FR2896509B1 (fr) * 2006-01-24 2008-04-04 Inst Francais Du Petrole Procede de capture des mercaptans contenus dans un gaz naturel par concentration.
EA014132B1 (ru) * 2006-10-24 2010-10-29 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Способ получения очищенного природного газа
FR2923001B1 (fr) * 2007-10-26 2015-12-11 Inst Francais Du Petrole Procede de liquefaction d'un gaz naturel avec fractionnement a haute pression.
FR2923000B1 (fr) * 2007-10-26 2015-12-11 Inst Francais Du Petrole Procede de liquefaction d'un gaz naturel avec recuperation amelioree de propane.
WO2009101127A2 (en) * 2008-02-14 2009-08-20 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method and apparatus for cooling a hydrocarbon stream
US9151537B2 (en) * 2008-12-19 2015-10-06 Kanfa Aragon As Method and system for producing liquefied natural gas (LNG)
RU2469774C1 (ru) * 2011-04-13 2012-12-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектный институт по переработке газа" ОАО "НИПИгазпереработка" Установка очистки сжиженных углеводородных газов от кислых компонентов
CA2906366A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-25 Conocophillips Company Mixed-reflux for heavies removal in lng processing
WO2015104304A1 (de) * 2014-01-10 2015-07-16 Basf Se Verfahren zur entfernung von schwefelverbindungen aus kohlenwasserstoffströmen
US20160216030A1 (en) * 2015-01-23 2016-07-28 Air Products And Chemicals, Inc. Separation of Heavy Hydrocarbons and NGLs from Natural Gas in Integration with Liquefaction of Natural Gas
FR3039080B1 (fr) * 2015-07-23 2019-05-17 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Methode de purification d'un gaz riche en hydrocarbures
US11668522B2 (en) 2016-07-21 2023-06-06 Air Products And Chemicals, Inc. Heavy hydrocarbon removal system for lean natural gas liquefaction
RU2676055C1 (ru) * 2018-03-06 2018-12-25 Акционерное общество "НИПИгазпереработка" (АО "НИПИГАЗ") Установка комплексной очистки легких углеводородных фракций

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3407613A (en) * 1966-09-13 1968-10-29 Nat Distillers Chem Corp Enrichment of natural gas in c2+ hydrocarbons
US3622504A (en) * 1969-01-10 1971-11-23 Hydrocarbon Research Inc Separation of heavier hydrocarbons from natural gas
US3899312A (en) * 1969-08-21 1975-08-12 Linde Ag Extraction of odorizing sulfur compounds from natural gas and reodorization therewith
US4383842A (en) * 1981-10-01 1983-05-17 Koch Process Systems, Inc. Distillative separation of methane and carbon dioxide
US4421535A (en) * 1982-05-03 1983-12-20 El Paso Hydrocarbons Company Process for recovery of natural gas liquids from a sweetened natural gas stream
JPS59216831A (ja) * 1983-05-25 1984-12-06 ノ−トン・カンパニ− 軽炭化水素を有する混合物からの富メタンガス，二酸化炭素および硫化水素の分離方法
FR2600554B1 (fr) * 1986-06-30 1988-09-02 Elf Aquitaine Procede et dispositif pour la desacidification d'un gaz renfermant h2s ou/et co2 ainsi que des mercaptans
US4830733A (en) * 1987-10-05 1989-05-16 Uop Integrated process for the removal of sulfur compounds from fluid streams
DE3829878A1 (de) * 1988-09-02 1990-03-08 Metallgesellschaft Ag Verfahren zum behandeln eines kohlenwasserstoffe und h(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)s enthaltenden erdgases
US4934145A (en) * 1988-10-12 1990-06-19 United Technologies Corporation Combustor bulkhead heat shield assembly
DE69434570T2 (de) * 1993-02-16 2006-09-14 Nec Corp. Optischer Abtastkopf und doppelbrechendes polarisiendes Beugungsgitter und polarizierendes Hologramm
US5325673A (en) * 1993-02-23 1994-07-05 The M. W. Kellogg Company Natural gas liquefaction pretreatment process

Also Published As

Publication number Publication date
KR980000525A (ko) 1998-03-30
CN1168914A (zh) 1997-12-31
DE69714911D1 (de) 2002-10-02
TR199700451A3 (tr) 1997-12-21
JPH1053779A (ja) 1998-02-24
CN1065517C (zh) 2001-05-09
EP0811673A3 (en) 1998-04-01
EP0811673B1 (en) 2002-08-28
EP0811673A2 (en) 1997-12-10
TR199700451A2 (xx) 1997-12-21
DE69714911T2 (de) 2002-12-19
JP4243361B2 (ja) 2009-03-25
US5659109A (en) 1997-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100447462B1 (ko) 액화될 천연 가스 공급 스트림으로부터 메르캅탄을 분리하는 방법
CA2312713C (en) Enhanced ngl recovery processes
US7051553B2 (en) Twin reflux process and configurations for improved natural gas liquids recovery
CA2271359C (en) Acid gas fractionation
SU1745119A3 (ru) Способ селективного удалени серы и бензина из газовой смеси
JPS63112692A (ja) 天然ガスからの水銀の除去方法
US7568363B2 (en) Treating of a crude containing natural gas
US7041156B2 (en) Removing natural gas liquids from a gaseous natural gas stream
EP0512165A1 (en) Method of operating an unsaturated gas plant
AU2002338705A1 (en) Treating of a crude containing natural gas
US9192876B2 (en) Separation of light hydrocarbons and sour species from a sour gas
EP1508010B1 (en) Twin reflux process and configurations for improved natural gas liquids recovery
CN112138421B (zh) 一种油气处理装置及方法
CN111393248B (zh) 一种油气脱硫及轻烃回收的装置和方法
CN112138420B (zh) 一种油气低压脱硫分离轻烃的装置及方法
CN111394121B (zh) 一种油气高压脱硫和分离的装置及方法
CN111394120B (zh) 一种轻烃回收方法及装置
RU2795927C2 (ru) Способ обработки питающего газового потока и установка для его осуществления
AU2004210442B2 (en) Removing natural gas liquids from a gaseous natural gas stream
US7132044B2 (en) Device that comprises recycling to a separator a liquid effluent that is obtained from an absorber and is mixed with a feedstock
WO2023137492A1 (en) System and method for recovering hydrocarbon liquids from eor gaseous production streams

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120727

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130729

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140730

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150807

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160811

Year of fee payment: 13

EXPY Expiration of term