KR100609186B1 - Method for removing aromatic compounds and medium molecular compounds from methane base feed by condensation and stripping and related apparatus - Google Patents

Method for removing aromatic compounds and medium molecular compounds from methane base feed by condensation and stripping and related apparatus Download PDF

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    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2280/00Control of the process or apparatus
    • F25J2280/10Control for or during start-up and cooling down of the installation
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    • F25J2290/00Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/34Details about subcooling of liquids

Abstract

본원은 응축 및 스트립핑(stripping)으로 메탄 기본 가스 스트림으로부터 벤젠, 다른 방향족 화합물 및/또는 중 탄화수소 화합물을 제거하는 방법 및 그와 관련된 장치에 관한 것이다. 본원은 양호하게 공정 장비의 파울링(fouling) 및 플러깅(plugging)을 방지하도록 벤젠 및 다른 방향족 화합물을 제거하는 것이고 그리고 양호하게 필요에 의해 다른 탄화수소 성분을 회복시키는 것이다. 냉각된 공급 스트림(118)은 칼럼(60)에 공급되고 그리고 메탄 리치 증기 스트림(120)과 벤젠/방향족 화합물/중 분자 화합물(heavies) 액체(114)로 분리된다. 액체(114)는 열 교환기(62)로 보내져 냉동이 회복된다. 온난한(warm) 건조 가스(108)는 열 교환기(62)에서 냉각되고 그리고 칼럼(60)에 스트립핑 가스(109)로서 배급된다.DETAILED DESCRIPTION The present disclosure relates to a method and apparatus associated therewith for removing benzene, other aromatics and / or heavy hydrocarbon compounds from a methane base gas stream by condensation and stripping. The present application is preferably to remove benzene and other aromatics to prevent fouling and plugging of process equipment and preferably to recover other hydrocarbon components as needed. Cooled feed stream 118 is fed to column 60 and separated into methane rich vapor stream 120 and benzene / aromatic / heavys liquid 114. The liquid 114 is sent to a heat exchanger 62 where the freezing is restored. Warm dry gas 108 is cooled in heat exchanger 62 and distributed to strip 60 as stripping gas 109.

Description

응축 및 스트립핑에 의해 메탄 기본 공급물에서 방향족 화합물 및 중 분자 화합물을 제거하는 방법 및 그 관련 장치Method for removing aromatic and heavy molecular compounds from methane base feed by condensation and stripping and related apparatus

본 발명은 독특한 응축 및 스트립핑 공정에 의해 메탄 기본 가스 스트림으로부터 벤젠, 다른 방향족 화합물 및/또는 중 탄화수소 화합물을 제거하는 방법 및 그 관련 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a process for removing benzene, other aromatics and / or heavy hydrocarbon compounds from a methane base gas stream by means of unique condensation and stripping processes and related apparatus.

정상적인 기체 가스의 저온 액화는 보다 경제적이고 안정된 형태로 상기 화합물을 분리, 정제, 저장 및 이송을 목적으로 이용되는 것이다. 대부분의 액화 시스템은 함유된 가스를 고려하지 않은 공통적인 많은 작업을 가지며, 그리고 결과적으로 많은 동일한 문제를 안고 있다. 액화 공정에서 공통적으로 겪게 되는, 특히 방향족 성분이 있을 때에, 문제의 하나는 처리 장비에 상기 물질의 침강 및 이어지는 고형화로 공정 효율과 신뢰성의 저하를 초래하는 것이다. 다른 공통의 문제는 메이저 부분에 가스 스트림의 액화에 바로 앞서 가스 스트림으로부터 소량의 고가, 고분자 중량 화학 물질을 제거하는 하는 것이다. 따라서, 본 발명은 특정하게 천연 가스 공정에 기준하여 기술하면서 유사한 문제에 부딪치는 다른 시스템에서의 가스 공정에 적용 가능한 것이다.Low temperature liquefaction of normal gaseous gases is used for the purpose of separating, purifying, storing and transporting the compounds in a more economical and stable form. Most liquefaction systems have many tasks in common that do not take into account the gases they contain, and as a result have many of the same problems. One problem that is commonly encountered in the liquefaction process, especially when there is an aromatic component, is that the settling of the material in the processing equipment and subsequent solidification leads to a decrease in process efficiency and reliability. Another common problem is the removal of small amounts of expensive, high molecular weight chemicals from the gas stream immediately prior to liquefaction of the gas stream in the major part. Thus, the present invention is applicable to gas processes in other systems that encounter similar problems, while being specifically described based on natural gas processes.

천연 가스로부터의 메탄(C2+)보다 높은 분자 중량을 가지는 탄화수소를 분리를 위하여 가스가 저온 처리를 받게 되는 천연 가스 처리기술에서 공통적으로 실행되어, 다른 목적용으로 유용한 C2+스트림과 메탄에 우세한 파이프라인 가스를 제조하는 것이다. 빈번하게, C2+스트림은 예를 들어 C2, C3, C4, C5+와 같이 개별적인 화합물 스트림으로 분리될 수 있는 것이다.To methane (C 2 +) than is commonly run on natural gas processing technique which the gas is subjected to a low temperature process for a hydrocarbon separation having a high molecular weight, useful C 2 + stream with methane to a different purpose from natural gas It is to produce predominant pipeline gas. Frequently, C + 2 stream, for example, C 2, C 3, C 4 , which will be separated into the individual compounds as shown in stream C 5 +.

또한, 이송 및 저장을 위하여 천연가스를 저온으로 처리하여 액화하는 공정은 일반적으로 실시되는 것이다. 천연 가스를 액화하는 주 이유는 액화가 그 체적을 약1/600으로 감소시키어 보다 경제적이고 실용적으로 설계된 용기에 액화 가스를 저장하고 이송시킬 수 있다는 것이다. 예를 들면, 가스는 공급지로부터 원거리 시장에 파이프라인으로 공급될 때에는, 대체로 일정하고 고 부하 요소 하에서 파이프라인이 동작하는 것이 바람직하다. 자주, 파이프라인의 배급성 또는 능력이 공급을 능가하면 서도 반면에 어떠한 순간에서는 공급이 파이프 라인의 배급성을 초과하는 경우 도 있다. 수요가 공급을 초과하는 장소에 피크(peak)를 해소하기 위해서, 공급이 수요를 초과할 때 배급되어서 저장부로부터 물질이 수요에 미래의 피크와 만날 수 있게 하는 방식으로 초과 가스를 저장하는 것이 바람직하다. 이러한 행위를 하는 실제적인 수단의 하나는 가스를 저장용 액화 상태로 전환하고 다음, 수요가 요구 될 때에 액체를 기화시키는 것이다.In addition, a process of liquefying natural gas at low temperature for transport and storage is generally carried out. The main reason for liquefying natural gas is that liquefaction can reduce its volume to about 1/600, allowing liquefied gas to be stored and transported in more economically and practically designed containers. For example, when gas is supplied from a source to a remote market by pipeline, it is desirable for the pipeline to operate under generally constant and high load elements. Frequently, the pipeline's distribution or capability exceeds the supply, while at some point the supply exceeds the pipeline's. To resolve peaks in places where demand exceeds supply, it is desirable to store excess gas in such a way that it is distributed when supply exceeds demand so that material from storage can meet future peaks in demand. Do. One practical means of doing this is to convert the gas into a storage liquefied state and then vaporize the liquid when demand is required.

천연 가스의 액화는 생산지와 시장이 원거리로 분리되어 있고 파이프라인이 활용적이 못하거나 또는 실용적이지 못할 때 생산지로부터 시장으로 가스를 이송할 수 있게 하는데 매우 중요한 역할을 한다. 이것은 특히 이동이 바다를 횡단하는 선박에 의해서 실행되는 곳에서 진실로 중요한 것이다. 기화 상태에 선박 이동은 일반적으로 고가의 저장 용기의 사용을 필요로 하는 가스의 특정 체적을 현저하게 감소시키는 적절한 가스 압입을 필요로 하기 때문에 실용적이지 않다.Liquefaction of natural gas plays an important role in enabling gas to be transferred from the production site to the market when the production site and the market are remotely separated and pipelines are not available or practical. This is especially important where the movement is carried out by ships crossing the sea. Ship movement in an evaporated state is generally not practical because it requires adequate gas indentation that significantly reduces the specific volume of gas that requires the use of expensive storage vessels.

액화 상태에 천연 가스를 저장 및 이동시키기 위해서, 천연 가스는 양호하게 -240℉ 내지 -260℉에서 냉각되고, 여기서 근처 대기 증기압(near-atmospheric vapor pressure)을 가진다. 가스가 액화 온도에 이를 때까지 연속적으로 온도가 낮아져 냉각되는 상태에서 다수의 냉각 스테이지를 통해서 상승되는 압력에서 가스가 순차적으로 지나가 액화되는 천연 가스 또는 그와 같은 류의 액화를 위한 종래 기술의 수많은 시스템이 있다. 냉각 작업은 일반적으로 프로판, 프로필렌, 에탄, 에틸렌, 및 메탄 또는 상기 물질의 한 개 이상의 화합물과 같은 한 개 이상의 냉동제로 열 교환을 시키어 달성되는 것이다. 당 기술 분야에서, 냉동제는 캐스케이드 방식으로 정렬되고 각각의 냉동제는 폐쇄 냉동 사이클에 이용되는 것이다. 또한, 액체의 냉각작업은 한 개 이상의 팽창 스테이지에서 대기압으로 액화 천연가스의 팽창에 의해 가능한 것이다. 각각의 스테이지에서, 액화 가스는 저압부로 후래시 되어 현저하게 낮은 온도에서 2상 가스 액체 혼합물을 생산한다. 액체는 회복되고 다시 후래시 되어진다. 이러한 방식에서, 액화 가스는 대기압에 가까운 압력에서 액화 가스용으로 적절한 저장 또는 이송 온도로 더욱 냉각되게 된다. 근처 대기압으로의 이러한 팽창에서, 일부 액화 가스의 추가 체적이 후래시 되게 된다. 팽창 스테이지로부터 후래시 증기(flashed vapors)는 일반적으로 수집되고 동력 발전용 연료 가스로서 활용되거나 또는 액화를 위해 재순환 된다.In order to store and transport the natural gas in the liquefied state, the natural gas is preferably cooled at -240 ° F to -260 ° F, where it has near-atmospheric vapor pressure. Numerous systems of the prior art for liquefaction of natural gas or the like, in which gas is sequentially liquefied at a pressure rising through a number of cooling stages while the temperature is continuously lowered and cooled until the gas reaches the liquefaction temperature. There is this. Cooling operations are generally accomplished by heat exchange with one or more refrigerants such as propane, propylene, ethane, ethylene, and methane or one or more compounds of the foregoing. In the art, refrigerants are arranged in a cascade fashion and each refrigerant is used in a closed refrigeration cycle. Cooling of the liquid is also possible by expansion of the liquefied natural gas to atmospheric pressure in one or more expansion stages. In each stage, the liquefied gas is flashed to the low pressure section to produce a two-phase gas liquid mixture at significantly lower temperatures. The liquid is recovered and reflashed. In this way, the liquefied gas is further cooled to a storage or transport temperature suitable for the liquefied gas at a pressure close to atmospheric pressure. At this expansion to near atmospheric pressure, an additional volume of some liquefied gas will flash. Flashed vapors from the expansion stage are generally collected and utilized as fuel gas for power generation or recycled for liquefaction.

상술된 바로서, 천연 가스의 액화에 있어서 주요한 작동 문제는 상기 스트림의 주요 부분의 액화에 바로 앞서 천연 가스 스트림으로부터의 잔량의 벤젠 및 다른 방향족 화합물의 제거 그리고 상기 화합물의 침전 및 고형화로 파이프 및 키이 처리 설비의 파울링 및 포텐셜 플러깅을 일으키는 성질이다. 예를 들면, 상기 파울링(fouling)은 열 교환기, 특히 플레이트-핀 열 교환기의 열 전달 효율 및 처리량을 현저하게 감소시킨다.As mentioned above, a major operational problem in the liquefaction of natural gas is the removal of residual benzene and other aromatic compounds from the natural gas stream immediately prior to the liquefaction of the main part of the stream and the precipitation and solidification of the pipes and keys. It causes fouling and potential plugging of processing equipment. For example, the fouling significantly reduces the heat transfer efficiency and throughput of heat exchangers, especially plate-fin heat exchangers.

기술적 경제적 이유로, 완전하게 벤젠과 같은 불순물을 제거할 필요성은 없다. 그러나, 그 농도를 저하시킬 필요성은 있다. 천연 가스로부터의 이물질 제거는 그들 각각의 응축 온도에 따라서 이물질이 응축되는 액화 공정에 사용되는 동일한 타입의 냉각 작업으로 달성될 수 있는 것이다. 가스에서 벤젠 이물질을 분리하는 작업과 반대로 저온으로 액화되게 냉각시켜야 한다는 사실을 제외하고는, 기본적인 냉각 기술은 액화 및 분리용과 동일한 것이다. 따라서, 잔류 벤젠의 면에서, 공급 가스의 일부분이 응축되는 온도로 천연 가스를 냉각할 필요만이 있는 것이다. 이것은 메인 가스 스트림으로부터 응축 벤젠을 분리하는 LNG 회복 공정에서의 적절한 포인트에서 구비되는 저온 분리 칼럼에서 달성될 수 있는 것이다.For technical and economic reasons, there is no need to completely remove impurities such as benzene. However, there is a need to lower the concentration. Removal of debris from natural gas can be achieved with the same type of cooling operation used in the liquefaction process in which debris condenses, depending on their respective condensation temperatures. The basic cooling technique is the same as for liquefaction and separation, except that it must be cooled to liquefy to low temperatures as opposed to the separation of benzene foreign matter from the gas. Thus, in terms of residual benzene, it is only necessary to cool the natural gas to the temperature at which a portion of the feed gas condenses. This can be achieved in a low temperature separation column equipped at a suitable point in the LNG recovery process for separating condensed benzene from the main gas stream.

저온 분리 칼럼의 유효한 운영은, 저온 분리 칼럼에 제공되는 온난한(warm) 건조 가스 스트림과 교환되는 열(heat)용으로, 칼럼으로부터 철수되어야 하는 저온에서 응축된 액체를 활용하는 것이 바람직하다. 그런데, 이러한 열 교환 계획(案)은 열 교환기에 공급되는 2개 스트림 간의 과도한 온도차로부터 발생되는 문제가 있다. 실질 온도 차가 100℉를 초과하기 때문에, 열 교환기에 대한 열 쇼크가 종래 재료로 구조된 열 교환기 장치의 유용한 수명을 단축시키거나 또는 손상을 주게된다.The effective operation of the low temperature separation column is to utilize the condensed liquid at low temperatures that must be withdrawn from the column for heat exchanged with the warm dry gas stream provided in the low temperature separation column. This heat exchange scheme, however, has a problem resulting from excessive temperature differences between the two streams supplied to the heat exchanger. Since the actual temperature difference exceeds 100 ° F., heat shock to the heat exchanger will shorten or damage the useful life of the heat exchanger device constructed of conventional materials.

저온 분리 칼럼의 작업을 유효하게 하는 것과 관련된 다른 고려할 사항은 칼럼의 자동 스타트-업을 허용하는 열 교환기 제어부를 제공하는 것이다.Another consideration associated with validating the operation of the cold separation column is to provide a heat exchanger control that allows for automatic start-up of the column.

메탄 리치 가스 스트림의 처리공정에서의 다른 문제는 파이프라인 또는 다른 처리 단계로 잔여 스트림이 복귀하거나 또는 메이저 부분에 스트림의 액화에 앞서 가스 스트림으로부터의 고 분자 중량 탄화수소를 회복시키기데 경제적인 수단이 결여되어 있다는 것이다. 일반적으로 회복된 고 분자 중량 탄화수소는 가스 스트림에 잔여 성분보다 단위 질량 당 더 큰 값을 갖는 다는 것이다.Another problem with the treatment of methane rich gas streams is the lack of economic means to recover high molecular weight hydrocarbons from the gas stream prior to returning the residual stream to a pipeline or other processing stage or liquefaction of the stream to the major part. Is that it is. In general, recovered high molecular weight hydrocarbons have a higher value per unit mass than residual components in the gas stream.

도 1 은 메탄 기본 가스 스트림으로부터 벤젠, 다른 방향족 화합물 및/또는 고 분자 중량 탄화수소 물질을 제거하기 위한 본 발명의 방법과 장치를 설명하는 저온 LNG생성 공정을 간단하게 나타낸 흐름도.1 is a simplified flow diagram illustrating a low temperature LNG production process illustrating the method and apparatus of the present invention for removing benzene, other aromatics and / or high molecular weight hydrocarbon materials from a methane base gas stream.

도 2 는 도 1 에 설명된 방법과 장치를 보다 상세하게 간략히 설명하는 흐름도.FIG. 2 is a flow diagram briefly describing the method and apparatus described in FIG. 1 in more detail.

도 3 은 열 교환 유체용으로 필요한 온도 비를 유지하는 본 발명의 관련 컨트롤 시스템과 저온 분리 칼럼을 설명하는 다이어그램.3 is a diagram illustrating the associated control system and cryogenic separation column of the present invention to maintain the required temperature ratio for the heat exchange fluid.

도 4 는 저온 분리 칼럼의 자동 스타트-업을 허용하는 온도를 일시적으로 선택하는 도 3 과 유사한 다이어그램FIG. 4 is a diagram similar to FIG. 3 for temporarily selecting a temperature to allow automatic start-up of the cold separation column.

본 발명의 목적은 메이저 부분에서 액화되는 메탄 기본 가스 스트림으로부터의 벤젠 및 다른 방향족 화합물의 잔량을 제거하는 것이다.It is an object of the present invention to remove the residual amounts of benzene and other aromatics from the methane base gas stream which is liquefied in the major part.

본 발명의 다른 목적은 메탄 기본 가스 스트림으로부터 고 분자 중량 탄화수소를 제거하는 것이다.Another object of the present invention is to remove high molecular weight hydrocarbons from the methane base gas stream.

본 발명의 다른 목적은, 메이저 부분에서 액화되는 메탄 기본 가스 스트림으로부터 고 분자 중량 탄화수소를 제거하는 것이다.Another object of the present invention is to remove high molecular weight hydrocarbons from the methane base gas stream which is liquefied in the major part.

본 발명의 다른 목적은 에너지 효율방식으로 메탄 기본 가스 스트림으로부터 벤젠, 다른 방향족 화합물 및/또는 고 분자 중량 탄화수소를 제거하는 것이다.Another object of the present invention is to remove benzene, other aromatics and / or high molecular weight hydrocarbons from the methane base gas stream in an energy efficient manner.

본 발명의 다른 목적은 가스 플랜트에 루틴하게 이용되는 기술에 합체되고 혼용할 수 있는 벤젠, 다른 방향족 화합물 및/또는 고 분자 중량 탄화수소를 제거하는데 이용되는 공정을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a process used to remove benzene, other aromatic compounds and / or high molecular weight hydrocarbons that can be incorporated and mixed in the techniques routinely used in gas plants.

본 발명의 다른 목적은 메탄 기본 가스 스트림으로부터 벤젠, 다른 방향족 화합물 및/또는 고 분자 중량 탄화수소 제거용으로 이용되는 공정 및 장치를 상당히 간단하고 콤팩트하며 저렴한 가격으로 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a fairly simple, compact and inexpensive process and apparatus used for the removal of benzene, other aromatics and / or high molecular weight hydrocarbons from a methane base gas stream.

본 발명의 다른 목적은 메탄 기본 가스 스트림으로부터 벤젠, 다른 방향족 화합물 및/또는 고 분자 중량 탄화수소를 제거하여 메이저 부분을 액화하는데 이용되는 공정이 액화된 천연가스를 제조하는 플랜트에 루틴하게 이용되는 기술과 합치되고 혼용할 수 있게 하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a technique in which the process used to remove benzene, other aromatics and / or high molecular weight hydrocarbons from the methane base gas stream to liquefy major fractions routinely used in plants producing liquefied natural gas. It is to be able to match and mix.

본 발명의 다른 목적은 저온 유체를 처리하는데 관련되는 문제와 상술된 문제를 극복하는 열 교환기 제어기를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a heat exchanger controller which overcomes the problems associated with the treatment of cold fluids and the above mentioned problems.

본 발명의 다른 목적은 초기 장치 온도 요구를 저하하고 열 교환기 장치 가격이 감소된 개량된 제어 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an improved control method which lowers the initial device temperature requirements and reduces the cost of the heat exchanger device.

본 발명의 다른 특정한 목적은 열 쇼크를 열 교환기 장치에 유입하지 않고 저온 유체 스트림에 대한 온난한 유체 스트림의 냉각을 허용하도록 열 교환기 온도를 제어하는 것이다.Another particular object of the present invention is to control the heat exchanger temperature to allow cooling of the warm fluid stream to the cold fluid stream without introducing heat shock into the heat exchanger device.

본 발명의 다른 목적은 저온 분리 칼럼의 자동 스타트-업이 용이하도록 열 교환기를 제어하는 것이다.Another object of the present invention is to control the heat exchanger to facilitate automatic start-up of the low temperature separation column.

본 발명의 일 실시예에서, 다음을 포함하는 공정으로 메탄 기본 가스 스트림으로부터 벤젠 및/또는 다른 방향족 화합물이 제거된다: (1)가스 스트림의 메이저 부분이 액화되어서 2상 스트림을 생산하는 단계에 바로 앞서 메탄 기본 가스 스트림의 마이너 부분을 응축하는 단계, (2)스트립핑 칼럼의 상부 섹션 내로 상기 2상 스트림을 공급하는 단계, (3)방향족 화합물이 고갈된 가스 스트림을 스트립핑 칼럼의 상부 섹션으로부터 제거하는 단계, (4)방향족 화합물 리치 액체 스트림을 상기 스트립핑 칼럼의 하부 섹션으로부터 제거하는 단계, (5)메탄 리치 스트립핑 가스 스트림이 있는 방향족 화합물 리치 액체 스트림이 간접 열 교환부를 경유하여 접촉하여, 온난한 방향족 화합물 함유 스트림과 냉각된 메탄 리치 스트립핑 가스 스트림을 생산하는 단계와, (6)냉각된 메탄 리치 스트립핑 가스 스트림을 스트립핑 칼럼의 하부 섹션에 공급하는 단계 및, 선택적으로 (7)상기 방향족 화합물 고갈 가스 스트림을, 가스 스트림이 메이저 부분에서 액화되어 액화된 천연 가스를 생산하는 액화 단계로 공급하는 단계.In one embodiment of the present invention, benzene and / or other aromatics are removed from the methane base gas stream in a process comprising: (1) the major portion of the gas stream is liquefied to produce a two-phase stream. Prior to condensing the minor portion of the methane base gas stream, (2) feeding the biphasic stream into the upper section of the stripping column, (3) degassing the gas stream depleted of aromatic compounds from the upper section of the stripping column. Removing (4) removing the aromatic compound rich liquid stream from the lower section of the stripping column, and (5) the aromatic compound rich liquid stream with the methane rich stripping gas stream is contacted via an indirect heat exchanger. Producing a warm aromatics containing stream and a cooled methane rich stripping gas stream, (6) Supplying a cooled methane rich stripping gas stream to the lower section of the stripping column and optionally (7) liquefying the aromatic compound depleted gas stream to produce liquefied natural gas where the gas stream is liquefied in the major portion. Feeding step by step.

본 발명의 다른 실시예에서, 다음을 포함하는 공정으로 메탄 기본 가스 스트림에 고 분자 중량 탄화수소가 제거되고 응축된다: (1)2상 스트림을 생산하도록 메탄 기본 가스 스트림의 마이너 부분을 응축하는 단계, (2)스트립핑 칼럼의 상부 섹션 내로 상기 2상 스트림을 공급하는 단계, (3)중 분자 화합물(heavies)이 고갈된 가스 스트림을 스트립핑 칼럼의 상부 섹션으로부터 제거하는 단계, (4)중 분자 화합물 리치 액체 스트림을 상기 스트립핑 칼럼의 하부 섹션으로부터 제거하는 단계, (5)메탄 리치 스트립핑 가스 스트림이 있는 중 분자 화합물 리치 액체 스트림이 간접적 열 교환부를 경유하여 접촉하여, 온난하 중 분자 화합물 리치 스트림과 냉각된 메탄 리치 스트립핑 가스 스트림을 생산하는 단계와, (6)상기 메탄 리치 스트립핑 가스 스트림을 스트립핑 칼럼의 하부 섹션에 공급하는 단계.In another embodiment of the present invention, the high molecular weight hydrocarbon is removed and condensed in the methane base gas stream in a process comprising: (1) condensing the minor portion of the methane base gas stream to produce a two-phase stream, (2) feeding the biphasic stream into the upper section of the stripping column, removing the gas stream depleted of the heavy compounds of (3) from the upper section of the stripping column, and the molecules of (4) Removing the compound rich liquid stream from the lower section of the stripping column, (5) the heavy molecular compound rich liquid stream with the methane rich stripping gas stream is contacted via an indirect heat exchanger, so that the molecular compound rich in warm Producing a stream and a cooled methane rich stripping gas stream, and (6) stripping the methane rich stripping gas stream. Supplying the lower section of the column.

본 발명의 다른 실시예에서, 본 발명은 다음을 포함하는 장치이다: (1)메탄 기본 가스 스트림의 마이너 부분을 응축하여 2상 스트림을 생산하는 콘덴서, (2)2상 스트림을 공급하고 그로부터 증기 스트림과 액체 스트림을 생산하는 스트립핑 칼럼, (3)가스 스트림과 액체 스트림 간에 간접적 열 교환기를 제공하여 온난 액체 스트림과 냉각된 가스 스트림을 생산하는 간접식 열 교환 수단을 내재하는 열 교환기, (4)2상 스트림을 흐르게 하는 스트립핑 칼럼의 상부 섹션과 상기 콘덴서 사이에 도관, (5)상기 증기 스트림을 제거하기 위해서 스트립핑 칼럼의 상부 섹션에 접속된 도관, (6)상기 스트립핑 칼럼과 액체 스트림을 흐르게 하는 열 교환기와의 사이에 도관, (7)상기 냉각된 가스 스트림을 흐르게 하는 스트립핑 칼럼과 열 교환기와의 사이에 도관, (8)열 교환기로부터 상기 온난한 액체 스트림의 흐름을 위해 열 교환기에 접속된 도관, (9)상기 가스 스트림이 열 교환기로 흐르도록 열 교환기에 접속된 도관.In another embodiment of the invention, the invention is a device comprising: (1) a condenser that condenses the minor portion of the methane base gas stream to produce a two-phase stream, (2) feeds a two-phase stream and vapors therefrom. Stripping columns for producing streams and liquid streams, (3) heat exchangers incorporating indirect heat exchange means for providing a warm liquid stream and a cooled gas stream by providing an indirect heat exchanger between the gas stream and the liquid stream, (4) A conduit between the upper section of the stripping column and the condenser for flowing a two-phase stream, (5) a conduit connected to the upper section of the stripping column to remove the vapor stream, (6) the stripping column and the liquid A conduit between the heat exchanger and the heat exchanger for flowing the stream, (7) a conduit between the heat exchanger and the stripping column and the heat exchanger for flowing the cooled gas stream, A conduit connected to a heat exchanger to warm the flow of the liquid stream from the group, (9) a conduit connected to the heat exchanger so that the gas stream to flow to the heat exchanger.

본 발명의 다른 실시예에서, 상술된 목적 및 그 외 다른 목적 그리고 잇점이 온난 유체용 바이패스 도관을 제공하여 온난 유체와 저온 유체를 처리하는 열 교환기를 제어하여 이루어지며, 여기서 바이패스 도관에 컨트롤 밸브는 열 교환 유체의 온도 비율에 반응하여 조작된다. 본 발명의 다른 면에 따라서, 자동식 스타트-업 컨트롤은 칼럼의 스타트-업을 용이하게 하는 온난 유체의 흐름을 조종하고 다음 필요한 온도에 대한 온난 가스 흐름 조종으로 절환되는 온도를 일시적으로 선택하는 하이 셀렉터를 구비하는 것이다.In another embodiment of the present invention, the above and other objects and advantages are achieved by providing a bypass conduit for warming fluid to control a heat exchanger for treating warm and cold fluids, wherein the control in the bypass conduit The valve is operated in response to the temperature ratio of the heat exchange fluid. According to another aspect of the present invention, an automatic start-up control is a high selector that directs the flow of warm fluid to facilitate the start-up of the column and temporarily selects the temperature to be switched to the warm gas flow control for the next required temperature. It is to be provided.

양호한 실시예로 이행되는 본 발명이, (1)메이저 부분에 응축되는 메탄 기본 가스 스트림으로부터 벤젠 및/또는 다른 방향족 중 분자 화합물을 제거하고 그리고, (2)메이저 부분에서 응축되는 메탄 기본 가스 스트림으로부터의 보다 유용한 고 분자 중량 탄화수소 물질을 제거하는데 적용 가능하면서, 또한 그 기술이 메탄 기본 스트림으로부터 상기 물질을 회복(예를 들면, 천연 가스로부터 천연 가스 액체를 제거)하는데 적용 가능한 것이다. 벤젠 및 다른 방향족 화합물은 그들의 높은 고 용융점 온도 때문에 특별한 문제를 제기한다. 예를 들면, 6탄소 원자를 함유한 벤젠은 용융점 5.5℃ 그리고 비등점 80.1℃ 이다. 또한 6탄소 원자를 함유한 헥산은 용융점 -95℃ 그리고 비등점 68.95℃이다. 따라서 유사한 분자 중량의 다른 탄화수소와 비교하면, 벤젠 그리고 다른 방향족 조성물은 공정 설비 및 도관의 파울링 및/또는 플러깅(fouling and/or plugging)에 관한 매우 커다란 문제를 가지고 있다. 본원에 사용된 방향족 조성물은 적어도 한 벤젠 링의 존재로 특징되는 조성물이다. 본원에 사용되는 것으로서 고 분자 탄화수소 물질은 에탄 보다 큰 분자 중량을 소유하는 탄화수소 물질이며, 이러한 면에서 중(重) 탄화수소와 상호 교체적으로 사용될 수 있는 것이다.The invention, which implements a preferred embodiment, comprises (1) removing molecular compounds in benzene and / or other aromatics from the methane base gas stream condensed in the major portion, and (2) from the methane base gas stream condensed in the major portion. While applicable to the removal of more useful high molecular weight hydrocarbon materials, the technique is also applicable to recovering the materials from the methane elementary stream (eg, removing natural gas liquids from natural gas). Benzene and other aromatic compounds pose special problems because of their high high melting point temperature. For example, benzene containing 6 carbon atoms has a melting point of 5.5 ° C. and a boiling point of 80.1 ° C. Hexane containing 6 carbon atoms also has a melting point of -95 ° C and a boiling point of 68.95 ° C. Thus, compared to other hydrocarbons of similar molecular weight, benzene and other aromatic compositions have a very large problem with fouling and / or plugging of process equipment and conduits. As used herein, an aromatic composition is a composition characterized by the presence of at least one benzene ring. As used herein, high molecular hydrocarbon materials are hydrocarbon materials that possess a molecular weight greater than ethane, and in this respect can be used interchangeably with heavy hydrocarbons.

설명을 명료하고 간략하게 할 목적으로, 다음의 설명은 액화 천연 가스를 생산을 위해 천연 가스 스트림을 저온 냉각하는 장치와 관련되고 발명적 공정을 이용하는 것으로 한정한다. 특히, 다음의 설명은 캐스캐이드식 냉동 사이클이 이용되는 액화 설계에 벤젠 및/또는 다른 방향족 물질 및/또는 고 분자 중량 탄화수소(중 탄화수소)를 제거하는 것에 주로 한다. 그러나, 본원에 기술된 발명적 공정 및 그 상관 장치는 독점적으로 천연 가스 스트림를 처리하는 또는 캐스캐이드식 냉매 사이클을 이용하는 액화 시스템만으로 제한되는 것은 아니다. 상기 공정 및 관련 장치는, (a)벤젠 및/또는 중 방향족 물질이 상기 스트림을 응축하기 위해 이용되는 열 교환기와 같은 공정장비를 파울 또는 플러깅 할 수 있는 농축으로 메탄 기본 가스 스트림에 존재하는 또는, (b)메탄 기본 가스 스트림으로부터의 고분자 중량 탄화수소를 제거 및 회복을 이유로 필요한, 임의적인 냉동 시스템에 적용될 수 있는 것이다.For the purpose of clarity and simplicity of explanation, the following description is limited to using an inventive process and associated with an apparatus for cryogenically cooling a natural gas stream for producing liquefied natural gas. In particular, the following description is directed mainly to the removal of benzene and / or other aromatics and / or high molecular weight hydrocarbons (heavy hydrocarbons) in liquefaction designs in which cascaded refrigeration cycles are used. However, the inventive process described herein and its correlators are not limited to liquefied systems that exclusively process natural gas streams or utilize cascaded refrigerant cycles. The process and associated apparatus may comprise (a) benzene and / or heavy aromatics present in the methane base gas stream in concentrations which may foul or plug process equipment such as heat exchangers used to condense the stream, or (b) may be applied to any refrigeration system, which is necessary for reasons of removal and recovery of high molecular weight hydrocarbons from the methane base gas stream.

천연 가스 스트림 액화Natural Gas Stream Liquefaction

저온 플랜트는 다양한 형태를 가지며; 가장 효율적이고 유효한 것은 캐스캐이드 타입 동작 및 이러한 타입이 팽창 타입 냉각 작동과 조합된 것이다. 또한, LNG(liquefied natural gas)를 생성하는 방법이 그 제 1 파트로서 메탄 보다 큰 분자 중량의 탄화수소 분리부를 구비함으로, LNG를 저온 생산하는 플랜트의 설명은 양호하게 천연 가스 스트림으로부터 C2+탄화수소를 제거하는 유사한 플랜트를 기술한다.Low temperature plants have various forms; The most efficient and effective is the cascade type operation and this type combined with expansion type cooling operation. In addition, a method for generating a LNG (liquefied natural gas) by its claim having one hydrocarbon separation of larger molecular weight than the methane portion as a part, to the plant to a low temperature to produce LNG explanation is good for C 2 + hydrocarbons from the natural gas stream Describe a similar plant for removal.

캐스캐이드식 냉동 시스템을 이용하는 양호한 실시예에서, 본 발명은 멀티스테이지 프로판 사이클, 멀티스테이지 에탄 또는 에틸렌 사이클 및 (a)동일물을 더욱 냉각하여 근처 대기압으로 저하하는 싱글 또는 멀티 스테이지 팽창 사이클에 따르는 폐쇄된 메탄 사이클, 또는 (b)메탄의 소스와 같은 공급 가스의 일부분을 활용하고 그리고 동일물이 더욱 냉각되어 근처 대기압까지 압력이 저하되는 멀티스테이지 팽창 사이클을 그 안에 구비하는 개방 메탄 사이클의 어느 하나의 사이클을 통하는 통로에 의해 가스 스트림을 순차적으로 냉각시키어, 예를 들면 약 650psia의 상승 압력으로 천연 가스 스트림을 순차적으로 냉각시키는 것에 관한 것이다. 냉각 사이클의 순서에서, 최고 비등점을 가지는 냉동제는 중간 비등점을 가진 냉동제로 먼저 따르고 그리고 최종적으로 최저 비등점을 가진 냉동제에 따라서 활용되는 것이다.In a preferred embodiment using a cascaded refrigeration system, the present invention is directed to a multistage propane cycle, a multistage ethane or ethylene cycle, and (a) a single or multistage expansion cycle in which the same is further cooled to lower to near atmospheric pressure. Either a closed methane cycle, or an open methane cycle utilizing a portion of the feed gas, such as (b) a source of methane, and having a multistage expansion cycle therein in which the same is further cooled to lower the pressure to near atmospheric pressure. Cooling the gas stream sequentially by a passage through a cycle of sequential cooling, for example, sequentially cooling the natural gas stream at an elevated pressure of about 650 psia. In the sequence of cooling cycles, the refrigerant with the highest boiling point is first followed by the refrigerant with the intermediate boiling point and finally utilized according to the refrigerant with the lowest boiling point.

예비 처리 단계는 설비에 배급되는 천연 가스 공급 스트림으로부터의 산(acid) 가스, 메르캅탄, 수은 및 습기와 같은 불필요한 성분을 제거하는 수단을 제공한다. 이러한 가스 스트림의 화합물은 매우 중요할 수 있는 것이다. 본원에 사용되는 바로서, 천연 가스 스트림은 기본적으로 천연 가스 공급 스트림으로부터의 메이저 부분에서 시작하는 메탄이 포함된 임의적인 스트림이고, 상기 공급 스트림은 예를 들어 적어도 85중량% 메탄이 함유된 것이고, 에탄, 고 탄화수소, 질소, 이산화탄소, 그리고 소량의 수은, 황화 수소, 메르캅탄이 밸런스로 있는 것이다. 예비 처리 단계는 초기 사이클에서 냉각동작의 조기(early) 스테이지의 다운 스트림에 배치되거나 또는 냉각 사이클의 업 스트림에 배치되는 분리 단계이다. 다음은 당 분야의 기술인이 용이하게 활용 가능한 이용되는 일부 수단의 리스트를 포함시키지 않은 것이다. 산 가스 및 메프캅탄은 수 아민(aqueous-amine) 함유 용액을 이용하는 흡착 공정에 의하여 루틴하게 제거된다. 이러한 처리 단계는 일반적으로 초기 사이클에서 이용되는 냉각 스테이지의 업 스트림에서 수행된다. 물의 메이저 부분은 가스 압축에 따르고 그리고 초기 냉각 사이클에 제 1 냉각 스테이지의 다운 스트림과 초기 냉각 사이클의 업 스트림을 냉각하는 2상 가스 액체 분리에 의하여 액체로서 루틴하게 제거된다. 수은은 수은 솔벤트 베드에 의해 루틴하게 제거된다. 물 및 산 가스의 잔량은 재생 가능한 분자 시브(sieves)와 같은 적절하게 선택된 솔벤트 베드를 사용하여 루틴하게 제거된다. 솔벤트 베드를 이용하는 공정은 초기 냉각 사이클에 제 1 냉각 스테이지의 다운 스트림에 일반적으로 배치된다.The pretreatment step provides a means for removing unwanted components such as acid gas, mercaptans, mercury and moisture from the natural gas feed stream distributed to the plant. The compounds of this gas stream can be very important. As used herein, a natural gas stream is basically an optional stream comprising methane starting in the major portion from the natural gas feed stream, the feed stream containing, for example, at least 85% by weight methane, Ethane, high hydrocarbons, nitrogen, carbon dioxide, and small amounts of mercury, hydrogen sulfide, and mercaptans are in balance. The pretreatment step is a separation step that is placed downstream of the early stage of the cooling operation in the initial cycle or upstream of the cooling cycle. The following does not include a list of some of the tools that are readily available to those skilled in the art. Acid gas and mecapcaptan are routinely removed by an adsorption process using an aqueous amine containing solution. This processing step is generally performed upstream of the cooling stage used in the initial cycle. The major part of the water is routinely removed as a liquid by gas compression and by two phase gas liquid separation which cools the downstream of the first cooling stage and the upstream of the initial cooling cycle in the initial cooling cycle. Mercury is routinely removed by mercury solvent beds. Residual amounts of water and acid gas are routinely removed using appropriately selected solvent beds, such as renewable molecular sieves. Processes using solvent beds are generally placed downstream of the first cooling stage in the initial cooling cycle.

생성된 천연 가스 스트림은 일반적으로 높은 압력에서 액화 공정에 전달되거나 또는 높은 압력으로 압축을 받으며, 높은 압력은 500psia보다 큰 압력이고, 양호하게는 약 575 내지 약 650psia 이며, 가장 양호하게는 약 600psia의 압력이다. 스트림 온도는 일반적으로 대기 보다 약간 위에 대한 근처 분위기의 온도이다. 대표적인 온도 범위는 60℉ 내지 120℉ 이다.The resulting natural gas stream is generally delivered to the liquefaction process at high pressure or compressed at high pressure, the high pressure being greater than 500 psia, preferably from about 575 to about 650 psia, most preferably at about 600 psia. Pressure. The stream temperature is generally the temperature of the surrounding atmosphere to slightly above the atmosphere. Representative temperature ranges are from 60 ° F to 120 ° F.

주지된 바로서, 이러한 점에서의 천연 가스 스트림은 다수개의 냉동제, 양호하게는 세 개를 갖는 간접 열 교환기에 의해 다수개의 멀티 스테이지(예를 들면 세 개) 사이클 또는 단계에서 냉각된다. 주어진 사이클에 효율적인 전체 냉각동작이 스테이지의 수가 증가함에 따라 향상되지만, 이러한 효율의 증가는 대응적으로 자산가를 증가시키고 공정을 복잡하게 한다. 공급 가스는, 상당한 고 비등 냉동제를 활용하는 제 1 폐쇄 냉동 사이클에서, 양호하게 유효한 수의 냉동 스테이지, 정상적으로는 2개, 양호하게는 2개 내지 4개, 그리고 가장 바람직하게는 3개 스테이지를 통해 지나간다. 상기 냉동제에는 프로판, 프로필렌 또는 그 혼합물이 메이저 부분에 포함된 것이고, 보다 양호하게는 프로판이 포함된 것이고, 그리고 가장 양호한 냉동제는 프로판이 기본적으로 구성된 것이다. 다음, 처리된 공급 가스는 저 비등점을 가진 냉동제를 가진 열 교환기에 제 2 폐쇄 냉동 사이클에서, 유효한 수의 스테이지, 정상적으로는 2개, 양호하게는 2개 내지 4개, 그리고 보다 양호하게는 2개 또는 3개의 스테이지를 통하여 흐른다. 상기 냉동제는 에탄, 에틸렌 또는 그 혼합물이 메이저 부분에 포함되고, 양호하게는 에틸렌이 포함되고, 가장 양호하게는 냉동제는 기본적으로 에틸렌으로 구성된 것이다. 각각의 냉동을 위한 상술된 냉각 스테이지의 각각은 분할 냉각 지대를 포함한다.As is well known, the natural gas stream in this respect is cooled in a number of multi-stage (eg three) cycles or stages by means of a plurality of refrigerants, preferably three indirect heat exchangers. Although the overall effective cooling for a given cycle improves as the number of stages increases, this increase in efficiency correspondingly increases asset value and complicates the process. The feed gas comprises a well effective number of refrigeration stages, normally two, preferably two to four, and most preferably three stages in a first closed refrigeration cycle utilizing significant high boiling refrigerants. Passing through The refrigeration agent comprises propane, propylene or mixtures thereof in the major part, more preferably propane, and the best refrigerant is basically composed of propane. The treated feed gas is then subjected to a valid number of stages, normally two, preferably two to four, and more preferably two in a second closed refrigeration cycle in a heat exchanger with a low boiling point refrigerant. Flow through three or three stages. The refrigerant comprises ethane, ethylene or mixtures thereof in the major portion, preferably ethylene, and most preferably the refrigerant consists essentially of ethylene. Each of the aforementioned cooling stages for each refrigeration comprises a split cooling zone.

일반적으로, 천연 가스 공급 스트림은 한 개 이상의 냉각 스테이지에서 C2+리치 액체의 형성을 초래하도록 다량의 C2+성분을 함유한다. 이러한 액체는 가스-액체 분리 수단, 양호하게는 한 개 이상의 종래 가스-액체 분리기에 의해 제거된다. 일반적으로, 각각의 스테이지에서의 천연 가스의 순차적 냉각동작은 가스로부터 가능한 많은 량의 C2 및 고 분자 중량 탄화수소를 제거하도록 제어되어 현저한 량의 에탄 및 중 분자 화합물(heavier components)을 함유하는 제 2 액체 스트림과 메탄이 지배적인 제 1 가스 스트림을 생산한다. 유효한 수의 가스/액체 분리 수단은 C2+성분이 풍부한 액체 스트림의 제거를 위해 냉각 지대의 다운 스트림이 전략적인 구역에 배치된다. 정확한 구역 및 가스/액체 분리기의 수는 운영 매개변수의 수에 따른다. 운영 매개변수에는 천연 가스 공급 스트림의 C2+화합물, 최종 제품에서 필요한 BTU성분, 다른 적용용의 C2+성분의 값, 그리고 LNG플랜트 및 가스 플랜트 운영 기술분야의 기술인에 의해 루틴하게 고려되는 다른 요소들이 있다. C2+탄화수소 스트림 또는 스트림들은 싱글 스테이지 후래시 또는 분류 칼럼에 의해 디메탄(demethane)으로 될 수 있다. 앞의 경우에는, 메탄 리치 스트림이 재압축되고 재순환되거나 또는 연료 가스로서 사용될 수 있다. 뒤의 경우에는, 메탄 리치 스트림이 압력으로 액화공정으로 직접 돌아온다. C2+탄화수소 스트림 또는 스트림들 또는 디멘탄 C2+탄화수소 스트림이 연료로서 사용될 수 있거나 또는 특정한 화학 구성물(예를 들면, C2, C3, C4 및 C5+)에 개별적인 스트림 리치를 생산하도록 한 개 이상의 분류 지대에서 분류에 의해 부가적으로 처리될 수 있는 것이다. 제 2 냉각 사이클의 최종 스테이지에서, 메탄이 지배적인 가스 스트림은 메이저 부분에서, 양호하게는 그 전체에서, 응축된다. 후에 상세히 논의되는 양호한 한 실시예에서 이러한 공정 및 구역은, 벤젠, 다른 방향족 화합물 및/또는 중 탄화수소를 제거하는 발명적 공정 및 상관 장치를 이용하는 것이다. 이러한 구역에서의 공정 압력은 제 1 사이클의 제 1 스테이지에 대한 공급 가스의 압력보다 약간 낮게 된다.Generally, the natural gas feed stream containing C 2 + C 2 + a large amount of a rich component to result in the formation of liquid in the at least one cooling stage. This liquid is removed by gas-liquid separation means, preferably one or more conventional gas-liquid separators. In general, the sequential cooling of the natural gas at each stage is controlled to remove as much of the C 2 and high molecular weight hydrocarbons as possible from the gas so as to contain a significant amount of ethane and heavier components. The liquid stream and the methane produce a dominant first gas stream. Gas / liquid separating means of the number of valid is downstream of the cooling zones for the removal of a liquid stream rich in C 2 + components are placed in strategic areas. The exact number of zones and gas / liquid separators depends on the number of operating parameters. The operating parameters include the C 2 + compounds in the natural gas feed stream, the BTU components required for the final product, the values of the C 2 + components for other applications, and other considerations routinely considered by those skilled in the LNG plant and gas plant operating arts. There are elements. The C 2 + hydrocarbon stream or streams can be demethane by a single stage flash or fractionation column. In the former case, the methane rich stream can be recompressed and recycled or used as fuel gas. In the latter case, the methane rich stream returns directly to the liquefaction process at pressure. C 2 + hydrocarbon streams or streams or dimtan C 2 + hydrocarbon streams can be used as fuel or produce individual stream riches in specific chemical compositions (eg C 2 , C 3 , C 4 and C 5 +) May be additionally handled by classification in one or more classification zones. In the final stage of the second cooling cycle, the gas stream dominated by methane condenses in the major part, preferably in its entirety. In one preferred embodiment, discussed in detail later, this process and zone is to use the inventive process and correlator to remove benzene, other aromatics and / or heavy hydrocarbons. The process pressure in this zone will be slightly lower than the pressure of the feed gas to the first stage of the first cycle.

다음, 액화 천연 가스 스트림이 2개 실시예의 하나로 제 3 단계 또는 사이클에서 부가로 냉각된다. 일 실시예에서, 액화 천연 가스 스트림은 제 3 폐쇄 냉동 사이클을 가진 간접 열 교환기에 의해 부가적으로 냉각되고, 여기서 농축된 가스 스트림은 유효수의 스테이지, 정상적으로는 2개, 양호하게는 2 내지 4개 그리고 가장 양호하게는 3 개의 스테이지를 통하는 경로를 경유하여 서브 냉각(subcool)되며, 냉각 동작은 제 2 사이클에 이용되는 냉동제 보다 낮은 비등점을 가지는 제 3 냉동제에 의해 제공된다. 이러한 냉동제는 양호하게 메탄의 메이저 부분에 포함되고, 보다 양호하게는 메탄이 지배적인 부분에 포함되는 것이다. 개방 메탄 냉동 사이클을 이용하는 제 2 실시예에서, 액화 천연 가스 스트림이 후술되는 방식으로 경제적인 메인 메탄에 후래시 가스와의 접촉에 의해 서브 냉각된다.The liquefied natural gas stream is then additionally cooled in a third stage or cycle in one of two embodiments. In one embodiment, the liquefied natural gas stream is additionally cooled by an indirect heat exchanger with a third closed refrigeration cycle, where the concentrated gas stream is a stage of effective water, normally two, preferably two to four And most preferably subcooled via a path through the three stages, the cooling operation being provided by a third refrigerant having a lower boiling point than the refrigerant used in the second cycle. Such refrigerants are preferably included in the major portion of methane, more preferably in the dominant portion of methane. In a second embodiment utilizing an open methane refrigeration cycle, the liquefied natural gas stream is subcooled by contact with the flash gas in economical main methane in the manner described below.

제 4 사이클 또는 단계에서, 액화 가스는 냉각 액체로부터 후래시 가스의 팽창 및 분리로 더욱 냉각된다. 기술된 방식에서, 응축된 제품과 시스템으로부터의 질소 제거는 이러한 단계의 파트 또는 분리 연속 단계의 어느 한 단계에서 달성된다. 개방 사이클로부터 폐쇄된 사이클을 구별하는 키이 요소는 근처 대기압으로 후래싱되기 이전에 액화 스트림의 초기 온도, 상기 후래싱 시에 발생되는 후래시 증기의 상대적인 량, 그리고 후래시 증기의 증착이다. 후래시 증기 대분분은 개방 사이클 시스템에서 메탄 콤프레샤로 재순환되고 폐쇄 사이클 시스템에 후래시 증기는 일반적으로 연료로서 활용된다.In the fourth cycle or step, the liquefied gas is further cooled by expansion and separation of the flash gas from the cooling liquid. In the manner described, the removal of nitrogen from the condensed product and the system is achieved at either part of this stage or at one stage of the separation continuous stage. The key elements that distinguish closed cycles from open cycles are the initial temperature of the liquefied stream before flashing to near atmospheric pressure, the relative amount of flash steam generated during the flashing, and the deposition of the flash steam. The majority of the fresh steam is recycled from the open cycle system to the methane compressor and the fresh steam in the closed cycle system is generally utilized as fuel.

개방 또는 폐쇄 사이클 메탄 시스템의 어느 하나에서의 제 4 사이클 또는 단계에서, 액화 제품은 적어도 한 개, 양호하게는 2개 내지 4개, 그리고 보다 양호하게는 3개 팽창에 의해 냉각되고, 여기서 각각의 팽창은 분리기로 가스 액체 제품의 분리에 의해 동반되는 줄-톰슨 팽창 밸브 또는 유압식 팽창기의 어느 하나를 이용한다. 유압식 팽창기를 운영에 이용하여서 적절히 동작할 시에, 후래시 단계 동안에 약간의 증기 생성물, 스트림 온도의 큰 감소, 및 파워 회복과 관계된 큰 효율이 팽창기와 상관된 운영비와 증가된 중요성의 면에서 유효한 가격의 것으로 한다. 개방 사이클 시스템에 이용되는 일 실시예에서, 후래싱에 앞서 고압 액화 제품의 추가적인 냉각동작은, 후래싱에 앞서 고압 액화 스트림을 냉각하는데 한 개 이상의 유압식 팽창기를 경유하고 다음, 상기 후래시 스트림을 이용하는 간접 열 교환수단을 경유하는 스트림의 일부분을 먼저 후래싱하여 가능하게 만들어진다. 다음, 후래시 제품은 개방 메탄 사이클에서, 온도 및 압력을 고려하여 기본한 적절한 구역으로의 복귀에 의해 재순환 된다.In a fourth cycle or stage in either of the open or closed cycle methane systems, the liquefied product is cooled by at least one, preferably two to four, and more preferably three expansions, where each Expansion uses either a Joule-Thompson expansion valve or a hydraulic expander accompanied by the separation of the gas liquid product into the separator. When operating properly using a hydraulic expander in operation, some steam products during the flash stage, large reductions in stream temperature, and large efficiencies associated with power recovery are effective in terms of operating costs and increased importance associated with the expander. It is said to be. In one embodiment for use in an open cycle system, further cooling of the high pressure liquefied product prior to flashing may be performed via one or more hydraulic expanders to cool the high pressure liquefied stream prior to flashing and then using the flash stream. It is made possible by first flashing a portion of the stream via indirect heat exchange means. The flash product is then recycled in an open methane cycle by return to the appropriate zone based on temperature and pressure.

제 4 사이클로 유입되는 액체 생성물이 약 600psia의 양호한 압력에 있으면, 3개 스테이지 후래시 공정용의 대표적인 후래시 압력은 약190,61 및 14.7psia이다. 개방 사이클 시스템에서, 상술된 질소 분리 단계에서 후래시된 또는 분류되는 증기와 팽창 후래시 단계에서 후래시 되는 증기는 선술된 제 3 단계 또는 사이클에 냉각 작용제로 이용되는 것이다. 폐쇄 사이클 시스템에서, 후래시 스테이지로부터의 증기도 또한 재생 또는 연료로서 사용하기에 앞서 냉각 작용제로서 이용될 수 있다. 양쪽 개방 또는 페쇄 사이클 시스템에서, 근처 대기압 액화 스트림의 후래싱은 -240℉ 내지 -260℉의 온도로 처리되는 LNG 제품을 생산한다. 상당한 질소가 공급 스트림에 있을 때 수요 가능한 한도에서 액화 제품의 BTU내용물이 유지되도록, 질소가 농축되어야 하고 그리고 공정에 일부 구역에서는 제거되어야 한다. 이러한 목적에 적합한 다양한 기술은 당 분야의 기술인에게 이용 가능한 것이다. 다음은 그 예이다. 개방 메탄 사이클이 이용되고, 연료의 질소 농도가 낮으면, 일반적으로 약 1.0vol%보다 작은, 질소 제거는 일반적으로 메탄 콤프레샤에 고압 유입구 포트 또는 유출구 포트에서 작은 사이드 스트림을 제거하여 달성되는 것이다. 공급 가스에 1.5vol.%에 이르는 질소 농도에서의 폐쇄 사이클용으로, 액화 스트림이 일반적으로 후래시 드럼을 경유하여 단일 스텝에 근처 대기압으로 처리 상태로부터 후래시된다. 질소 함유 후래시 증기는 일반적으로 콤프레샤를 구동하는 가스 터어빈용 연료 가스로서 이용된다. 거의 근처 대기압에 가까운 LNG 제품은 루트가 정해져 저장된다. 개방 사이클이 이용되고 약 1.0 내지 약 1.5vol.%의 유입구 공급 가스에 질소 농도에서, 질소는 제 4 냉각 단계에 앞서 후래시 단계로 제 3 냉각 사이클로부터 액화 가스 스트림을 받게 되어 제거되게 된다. 후래시 증기는 적절한 농도의 질소를 함유하고 이어서 연료 가스로서 이용될 수 있는 것이다. 상기 농도에서 제거되는 질소용의 일반적인 후래시 압력은 약 400psia 이다. 공급 스트림이 약 1.5vol% 보다 큰 질소 농도를 함유하고 그리고 개방 또는 폐쇄 사이클이 이용되면, 후래시 단계는 충분한 질소 제거를 제공할 수 없을 것이다. 이러한 경우에는, 액체 스트림과 질소 리치 증기 스트림를 생산하는 질소 리젝션 칼럼으로부터 이용될 수 있다. 질소 리젝션 칼럼을 이용하는 양호한 실시예에서, 메탄 절약장치로의 고압 액화 메탄 스트림이 제 1 및 제 2 부분으로 분할된다. 제 1 부분은 거의 400psia로 후래시되고 그리고 2상 혼합물이 질소 리젝션 칼럼에 공급 스트림으로 공급된다. 고압 액화 메탄 스트림의 제 2 부분은 후술되는 메탄 절약장치를 통해서 흐르므로 더욱 냉각되고, 이것은 다음 400psia로 후래시 되고, 그리고 그 액체 부분 또는 생성되는 2상 혼합물이 리플럭스 스트림이 리플럭스로서 기능을 하는 칼럼의 상부 섹션에 공급된다. 질소 리젝션 칼럼의 정상부로부터 생산되는 질소 리치 증기 스트림은 일반적으로 연료로서 사용된다. 다음, 칼럼의 저부로부터 생산되는 액체 스트림은 메탄 팽창 제 1 스테이지로 공급된다.If the liquid product entering the fourth cycle is at a good pressure of about 600 psia, representative flash pressures for the three stage flash process are about 190,61 and 14.7 psia. In an open cycle system, the vapor flashed or fractionated in the above-described nitrogen separation step and the vapor flashed in the expansion flash step are used as cooling agents in the third step or cycle described. In a closed cycle system, vapor from the flash stage may also be used as a cooling agent prior to regeneration or use as fuel. In both open or closed cycle systems, the flashing of the nearby atmospheric liquefied stream produces an LNG product that is treated at temperatures between -240 ° F and -260 ° F. Nitrogen should be concentrated and removed in some areas of the process so that when the significant nitrogen is in the feed stream, the BTU content of the liquefied product is maintained to the extent possible. Various techniques suitable for this purpose are available to those skilled in the art. Here is an example: If an open methane cycle is used and the nitrogen concentration of the fuel is low, nitrogen removal, typically less than about 1.0 vol%, is typically achieved by removing small side streams at a high pressure inlet port or outlet port in the methane compressor. For a closed cycle at a nitrogen concentration of up to 1.5 vol.% In the feed gas, the liquefied stream is generally flashed from the processing state at near atmospheric pressure in a single step via a flash drum. Nitrogen-containing flash steam is generally used as fuel gas for gas turbines driving compressors. Nearly atmospheric atmospheric LNG products are routed and stored. An open cycle is used and at a nitrogen concentration in the inlet feed gas of about 1.0 to about 1.5 vol.%, The nitrogen is subjected to a liquefied gas stream from the third cooling cycle to the flash stage prior to the fourth cooling stage to be removed. The flash steam is one that contains an appropriate concentration of nitrogen and can then be used as fuel gas. Typical flash pressure for nitrogen removed at this concentration is about 400 psia. If the feed stream contains nitrogen concentrations greater than about 1.5 vol% and an open or closed cycle is used, the flash step will not be able to provide sufficient nitrogen removal. In this case, it can be used from a nitrogen rejection column producing a liquid stream and a nitrogen rich vapor stream. In a preferred embodiment using a nitrogen rejection column, the high pressure liquefied methane stream to the methane saver is split into first and second portions. The first portion is flashed to nearly 400 psia and the biphasic mixture is fed to the nitrogen rejection column as a feed stream. The second portion of the high pressure liquefied methane stream flows through the methane saver described below and is further cooled, which is then flashed to the next 400 psia, and the liquid portion or the resulting two-phase mixture functions as the flux stream as the flux. Is fed to the upper section of the column. The nitrogen rich vapor stream produced from the top of the nitrogen rejection column is generally used as fuel. The liquid stream produced from the bottom of the column is then fed to the methane expansion first stage.

천연 가스 액화용 냉동성 냉각작업Refrigeration cooling work for natural gas liquefaction

캐스캐이드 공정에 천연 가스의 액화 한계부에서는 천연 가스 스트림으로부터 냉동제로 열 에너지를 전달하여 열 에너지를 그 주변으로 전달하는 한 개 이상의 냉동제를 사용하는 것이다. 기본적으로, 냉동 시스템은 스트림이 점진적으로 냉각되어 점점 낮은 온도가 되어 천연 가스 스트림으로부터의 열 에너지의 제거에 의해 열 펌프로서의 기능을 하는 것이다.The liquefaction limit of natural gas in the cascade process is the use of one or more refrigerants that transfer heat energy from the natural gas stream to the refrigerant and transfer heat energy to the surroundings. Basically, a refrigeration system is one in which the stream is gradually cooled down to an increasingly low temperature to function as a heat pump by the removal of thermal energy from the natural gas stream.

액화 공정은 구비하지만 이에 한정되는 것은 아닌 (a)간접 열 교환기, (b)증발기, 및 (c)팽창 또는 압축 감소기를 구비하는 다양한 타입의 냉각동작이 이용된다. 본원에서 사용되는 간접 열 교환기는 냉동 또는 냉각 작용제가 냉동 작용제와 냉각 당하는 물질과의 사이에 실질적인 물리적 접촉이 없이 냉각되어지는 물질을 냉각하는 공정을 참고한다. 특정한 예에서는 튜브-및-셀 열 교환기, 코어-인-케틀(core-in-kettle) 열 교환기, 및 브레즈드(brazed) 알루미늄 판-핀(plate-fin) 열 교환기 하에 열 교환기를 구비한다. 냉각되는 물질과 냉동제의 물리적 상태는 선택된 열 교환기의 타입과 시스템의 요구에 따라서 변경될 수 있는 것이다. 따라서, 발명적 공정에서, 셀-및-튜브 열 교환기는 일반적으로 액체 또는 기체 상태에 냉각되는 물질이 있고 액체 상태에 냉동 작용제가 있는 곳에서 활용되는 것이고, 판-핀 열 교환기는 일반적으로 냉동제가 기체상태에 있고 그리고 냉각되는 물질이 액체 상태에 있을 때 활용되는 것이다. 끝으로, 코어-인-케틀 열 교환기는 냉각되는 물질이 액체 또는 기체이고 그리고 냉동제는 열 교환 동안에 액체 상태에서 기체 상태로 위상이 변화되는 장소에서 활용될 수 있는 것이다.Various types of cooling operations are employed, including but not limited to (a) indirect heat exchangers, (b) evaporators, and (c) expansion or compression reducers. As used herein, an indirect heat exchanger refers to a process in which a refrigeration or cooling agent cools the material to be cooled without substantial physical contact between the freezing agent and the material being cooled. Specific examples include a heat exchanger under a tube-and-cell heat exchanger, a core-in-kettle heat exchanger, and a brazed aluminum plate-fin heat exchanger. The physical state of the material and the refrigerant to be cooled can be changed depending on the type of heat exchanger selected and the requirements of the system. Thus, in the inventive process, cell-and-tube heat exchangers are generally utilized where there is a material that is cooled in the liquid or gaseous state and there is a refrigeration agent in the liquid state, and plate-pin heat exchangers are generally It is utilized when it is in the gaseous state and the material to be cooled is in the liquid state. Finally, a core-in-kettle heat exchanger is one in which the material to be cooled is a liquid or gas and the refrigerant can be utilized where the phase changes from liquid to gaseous phase during heat exchange.

증발 냉각은 일정한 압력에서 유지되는 시스템으로 물질의 일부분의 증발 또는 기화에 의한 물질의 냉각을 참고로 한다. 따라서, 기화 중에, 증발되는 물질의 부분은 액체 상태로 있는 물질의 부분으로부터 열을 흡수하고 따라서 액체 부분은 냉각된다.Evaporative cooling refers to the cooling of a material by evaporation or vaporization of a portion of the material as a system maintained at a constant pressure. Thus, during vaporization, the portion of the material to be evaporated absorbs heat from the portion of the material that is in the liquid state and thus the liquid portion is cooled.

끝으로, 팽창 또는 압력 감소 냉각동작은 기상, 액상, 또는 그 2상 시스템의 압력이 압력 감소 수단을 통해 지나가 감소할 때 발생하는 냉각동작을 참고로 한다. 일 실시예에서, 이러한 팽창 수단은 줄-톰슨 팽창 밸브이다. 다른 실시예에서, 팽창 수단은 유압식 또는 가스 팽창기이다. 팽창기가 팽창 공정으로부터 작업 에너지를 회복시키기 때문에, 보다 낮은 공정 스트림 온도가 팽창 시에 가능한 것이다.Finally, the expansion or pressure reduction cooling operation refers to the cooling operation that occurs when the pressure in the gas phase, liquid phase, or two-phase system passes through the pressure reduction means. In one embodiment, such expansion means is a Joule-Thompson expansion valve. In another embodiment, the expansion means is a hydraulic or gas expander. Since the expander recovers working energy from the expansion process, lower process stream temperatures are possible upon expansion.

다음의 도면 및 설명에서, 설명 또는 도면은 간접 열 교환이 발생하는 냉동 칠러(chillers) 또는 콘덴서에 가스 및 액체 부분의 순차적인 분리에 의해 동반되는 트로틀 밸브를 통해 흐르는 냉동제의 팽창을 나타낸다. 이러한 간단한 설계가 작업성이 있고 때때로 간략하고 저렴하기 때문에 양호하면서, 칠러 또는 콘덴서에 간접 열 교환에 앞서 후래시 드럼과 트로틀 밸브의 조합물과 같은 분리 단계로 팽창 및 분리 그리고 부분 증발을 수행하는데 보다 효과적인 것이다. 다른 작업 가능한 실시예에서, 트로틀 또는 팽창 밸브는 분리 아이템이 아니며 냉동 칠러 또는 콘덴서(예를 들면, 후래시가 칠러 내로 액화냉동제의 유입 시에 발생)의 일체성 파트이다. 유사한 방식에서, 주어진 냉동 스테이지용 멀티플 스트림의 냉각 동작은 싱글 용기(예를 들면 칠러) 또는 멀티플 용기 내에서 발생할 수 있는 것이다. 전자는 일반적으로 주요한 장비 가격 면에서 양호한 것이다.In the following figures and descriptions, the descriptions or figures show the expansion of the refrigerant flowing through the throttle valve accompanied by the sequential separation of the gas and liquid portions in the refrigeration chillers or condensers where indirect heat exchange takes place. This simple design is good because it is workable and sometimes simple and inexpensive, and is more suitable for performing expansion and separation and partial evaporation in a separation step, such as a combination of flash drum and throttle valve, prior to indirect heat exchange to the chiller or condenser. It is effective. In another workable embodiment, the throttle or expansion valve is not a separate item and is an integral part of a refrigeration chiller or condenser (eg, a flash occurs upon entry of liquefied refrigerant into the chiller). In a similar manner, the cooling operation of the multiple streams for a given refrigeration stage can occur in a single vessel (eg chiller) or multiple vessels. The former is generally good in terms of major equipment costs.

제 1 냉각 사이클에서, 냉각 작업은 고 비등점 기체 냉동제, 양호하게는 프로판의 압축으로, 열 싱크와 같은 분위기를 궁극적으로 이용하는 열 전달 매체로 간접 열 전달에 의해 액화되는 장소에서 압력을 전달하고, 상기 열 싱크는 일반적으로 대기, 후레시 워터 소스, 솔트 워터 소스, 어쓰 또는 상기 것의 두 개이상의 것이다. 다음, 응축 냉동제가 적절한 팽창 수단에 의해 한 개 이상의 팽창 냉각 단계를 받아서 현저한 저온을 가지는 2상 혼합물을 생성한다. 일 실시예에서, 메인 스트림은 적어도 2개 분할 스트림으로, 양호하게는 2개 내지 4개 스트림, 그리고 가장 양호하게는 3개 스트림으로 분할되며, 여기서 각각의 스트림은 설계된 압력으로 분리 팽창된다. 다음, 각각의 스트림이 한 개 이상의 선택된 스트림으로 간접 열 전달에 의해 증발성 냉각을 제공하고, 그 한 스트림은 액화되는 천연 가스 스트림이다. 분리냉동 스트림의 수는 냉동 콤프레샤 스테이지의 수에 대응한다. 다음, 각각의 개별적 스트림으로부터의 기화된 냉동제는 냉동 콤프레샤(예를 들면, 2개 분리 스트림이 2스테이지 콤프레샤에 대응)에 적절한 스테이지로 돌아온다. 보다 양호한 실시예에서, 모든 액화 냉동제는 예비 지정된 압력으로 팽창되고 다음, 이러한 스트림은 한 개 이상의 선택된 스트림으로 간접 열 전달에 의한 기화성 냉각을 제공하는데 이용되고, 그 한 스트림은 액화되는 천연가스 스트림이다. 액화 냉매의 일 부분은 간접 열 전달 수단으로부터 제거되고, 저압력과 대응하는 저온도로 팽창에 의해 냉각되는 팽창은 한 개 이상의 지정된 스트림으로 간접 열 전달 수단에 의해 기화성 냉각을 제공하며, 그 한 스트림은 액화되는 천연 가스 스트림이다. 정상적으로, 이러한 실시예는 2개, 양호하게는 2개 내지 4개, 가장 양호하게는 3개의 팽창 냉각/기화성 냉각 단계를 이용한다. 제 1 실시예와 유사하게, 각각의 단계로부터의 냉동 증기는 단계적으로 생기는 콤프레셔에 적절한 유입구 포트로 복귀된다.In the first cooling cycle, the cooling operation delivers pressure at the place where it is liquefied by indirect heat transfer into a heat transfer medium which ultimately utilizes an atmosphere such as a heat sink, with the compression of a high boiling point gas refrigerant, preferably propane, The heat sink is generally at least two of the atmosphere, fresh water source, salt water source, earth or the like. The condensation refrigerant is then subjected to one or more expansion cooling steps by appropriate expansion means to produce a biphasic mixture having significant low temperatures. In one embodiment, the main stream is divided into at least two split streams, preferably two to four streams, and most preferably three streams, where each stream is separated and expanded to the designed pressure. Each stream then provides evaporative cooling by indirect heat transfer to one or more selected streams, one stream being the natural gas stream to be liquefied. The number of separate refrigeration streams corresponds to the number of refrigeration compressor stages. The vaporized refrigerant from each individual stream is then returned to the stage appropriate for the refrigeration compressor (eg, two separate streams correspond to two stage compressors). In a better embodiment, all the liquefied refrigerant is expanded to a pre-specified pressure and this stream is then used to provide vaporizable cooling by indirect heat transfer to one or more selected streams, the one stream being a liquefied natural gas stream. to be. A portion of the liquefied refrigerant is removed from the indirect heat transfer means and the expansion cooled by expansion to low temperatures and corresponding low temperatures provides vaporizable cooling by the indirect heat transfer means to one or more designated streams, the one stream being Natural gas stream to be liquefied. Normally, this embodiment uses two, preferably two to four, most preferably three expansion cooling / vaporizable cooling steps. Similar to the first embodiment, the frozen steam from each stage is returned to the inlet port suitable for the staged compressor.

양호한 캐스캐이드식 실시예에서, 하부 비등점 냉동의 냉동용 냉각의 대부분(예를 들면 제 2 및 제 3 사이클에 이용되는 냉동제)은 선택된 고 비등 냉동 스트림을 가진 간접 열 교환부를 경유하여 상기 스트림을 냉각하여 가능하게 만들어진다. 이러한 냉각 방식은 "캐스캐이드 냉각"으로 참고된다. 저 비등 냉동제용 열 싱크 또는 다른 상태로된 열 싱크로서 기능을 하는 고 비등 냉동제 효과에서, 열 에너지는 액화되는 천연 가스 스트림으로부터 저 비등 냉동제로 펌프되고, 다음 주변 열 싱크(예를 들면, 후레시 워터, 솔트 워터, 대기)를 경유하여 주변 분위기로 전달되기에 앞서 한 개 이상의 고 비등 냉동제로 펌프(예를 들면 전달)된다. 제 1 사이클에서, 제 2 및 제 3 사이클에 이용되는 냉동제는 예비 선택된 압력으로 다 단계로 된 콤프레샤에 의해 압축된다. 가능한 경제적인 실행 시에, 압축된 냉동 증기가 주변 열 싱크와 직접 결합되는 한 개 이상의 냉각 작용제(예를 들면, 공기, 솔트 워터, 후레시 워터)로 간접 열 교환부를 경유하여 먼저 냉각된다. 이러한 냉각은 압축된 제품의 냉각 및/또는 압축 스테이지와의 사이에 상호 스테이지 냉각을 경유하는 것이다. 다음, 압축 스트림은 고 비등점 냉동제용으로 상술된 한 개 이상의 냉각 스테이지로 간접 열 교환부를 경유하여 더욱 냉각된다.In a preferred cascaded embodiment, most of the refrigeration cooling of the lower boiling point refrigeration (e.g., the refrigerant used in the second and third cycles) is passed through the indirect heat exchanger with the selected high boiling refrigeration stream. Cooling is made possible. This cooling scheme is referred to as "cascade cooling". In the high boiling refrigerant effect, which functions as a heat sink for low boiling refrigerants or other conditioned heat sinks, thermal energy is pumped from the liquefied natural gas stream to the low boiling refrigerant and then to an ambient heat sink (e.g. fresh flash). Water, salt water, atmosphere) is pumped (eg delivered) to one or more high boiling refrigerants prior to delivery to the surrounding atmosphere. In the first cycle, the refrigerant used in the second and third cycles is compressed by a multistage compressor at a preselected pressure. In a possible economical implementation, the compressed refrigeration vapor is first cooled via indirect heat exchange with one or more cooling agents (eg, air, salt water, fresh water) that are directly coupled with the surrounding heat sink. Such cooling is via mutual stage cooling between the cooling of the compressed product and / or with the compression stage. The compressed stream is then further cooled via indirect heat exchange with one or more cooling stages described above for the high boiling point refrigerant.

제 2 사이클 냉동제는, 양호하게는 에틸렌, 주변 열 싱크(예를 들면, 압축에 따르는 중간-스테이지 및/또는 포스트-쿨링)에 직접 결합되는 한 개 이상의 냉각 작용제로 간접 열 교환부를 경유하여 양호하게 먼저 냉각되고 다음, 제 1 사이클에 이용되는 최고 비등점 냉동제용의 제 1 및 제 2 또는 제 1, 제 2 및 제 3 쿨링 스테이지와 순차적으로 접촉하여 더욱 냉각되어 최종적으로 액화된다. 양호한 제 2 및 제 1 사이클 냉동제는 각각 에틸렌 및 프로판이다.The second cycle refrigeration agent is preferably via indirect heat exchange with one or more cooling agents which are preferably bonded directly to ethylene, an ambient heat sink (eg, an intermediate-stage and / or post-cooling following compression). Firstly cooled and then sequentially contacted with the first and second or first, second and third cooling stages for the highest boiling point refrigerant used in the first cycle to further cool and finally liquefy. Preferred second and first cycle refrigerants are ethylene and propane, respectively.

3개 냉동제가 캐스캐이드 폐쇄 사이클 시스템을 이용하면, 제 3 사이클레 냉동제는 주변에 열 싱크(예를 들면, 압축에 따르는 중간-스테이지 및/또는 포스트 쿨링)로 간접 열 전달에 의해 선택적으로 양호하게 냉각되는 스테이지 방식으로 압축되고, 그리고 다음 각각의 냉동제로서 프로판 및 에틸렌을 양호하게 이용하는 제 1 및 제 2 냉각 사이클에서 모두 또는 선택된 냉각 스테이지의 어느 하나로 간접 열 교환에 의해 냉각된다. 양호하게, 이러한 스트림은 제 1 및 제 2 냉각 사이클에서 각각의 점진적인 냉각 스테이지가 순차적인 방식으로 접촉하게 되는 것이다.If the three refrigerants use a cascade closed cycle system, the third cycle refrigerant is optionally by indirect heat transfer to a heat sink (eg, intermediate-stage and / or post cooling following compression) around it. It is compressed in a well-cooled stage manner and then cooled by indirect heat exchange in either the first and second cooling cycles or in one of the selected cooling stages, which makes good use of propane and ethylene as their respective refrigerants. Preferably, this stream is such that each progressive cooling stage is contacted in a sequential manner in the first and second cooling cycles.

도 1 에 설명된 바와 같은 개방 사이클 캐스캐이드 냉동 시스템에서, 제 1 및 제 2 사이클은 폐쇄 사이클용으로 설명된 것과 유사한 방식으로 동작하는 것이다. 그러나 개방 메탄 사이클 시스템은 종래의 폐쇄 냉동 사이클과 용이하게 구별되는 것이다. 상술된 바로서, 높은 압력에서 원래부터 주어지는 액화 천연가스 스트림의 상당한 부분은 근처 대기압으로 계단식 방식에 팽창 냉각에 의해 대략 -260℉까지 냉각된다. 각각의 단계에서, 주어진 압력에서의 현저한 량의 메탄 리치 증기가 생산된다. 각각의 증기 스트림은 양호하게 메탄 이코노마이저에서 상당한 열 전달을 양호하게 받고 그리고 대기 온도에 가까운 온도에서 압축 스테이지의 유입구 포트로 양호하게 복귀된다. 메탄 이코노마이저를 통해 흐르는 과정에서, 후레시한 증기는 역흐름 방식으로 그리고 온난한 스트림(warmer streams)의 냉각을 최대로 하도록 설계된 순서로 온난 스트림과 접촉한다. 각각의 팽창 냉각 스테이지용으로 선택된 압력은 각 스테이지용으로, 인접한 하부 스테이지로부터 압축 증기의 용량이 더해져 발생되는 가스 용량은 다단계 콤프레셔의 유효한 전체 동작을 초래한다. 중간단계 냉각 및 최종 압축 가스의 냉각은 주변 열 싱크에 직접적으로 결합되는 한 개 이상의 냉각 작용제로 간접 열 교환에 의해 양호하게 달성된다. 다음, 압축된 메탄 리치 스트림은 제 1 및 제 2 사이클에서, 양호하게는 제 1 사이클에 이용되는 냉동제와 관련된 모든 스테이지에서, 보다 양호하게는 제 1 두 개 스테이지에서 그리고 가장 양호하게는 제 1 스테이지에서만, 냉동제로 간접 열 교환에 의해 더욱 냉각된다. 냉각된 메탄 리치 스트림은 메인 메탄 이코노마이저에 후레시 증기로 간접 열 교환에 의해 더욱 냉각되고, 그리고 다음, 천연 가스 공급 스트림 및 냉각된 메탄 리치 스트림이 에틸렌 냉각 스테이지 내로의 유입에 앞서, 양호하게는 대부분의 메탄이 액화되는(예를 들면, 에틸렌 콘덴서) 에틸렌 냉각 스테이지에 바로 앞서, 온도와 압력이 유사한 상태로 있는, 액화 공정에서 임의 구역에 천연 가스 공급 스트림과 결합된다.In an open cycle cascade refrigeration system as described in FIG. 1, the first and second cycles are to operate in a manner similar to that described for the closed cycle. However, open methane cycle systems are easily distinguished from conventional closed refrigeration cycles. As noted above, a substantial portion of the liquefied natural gas stream originally given at high pressures is cooled to approximately -260 ° F by expansion cooling in a stepwise manner at near atmospheric pressure. In each step, a significant amount of methane rich vapor is produced at a given pressure. Each vapor stream preferably receives significant heat transfer in the methane economizer and returns well to the inlet port of the compression stage at a temperature close to ambient temperature. In the course of flowing through the methane economizer, the fresh steam is contacted with the warm stream in a reverse flow fashion and in an order designed to maximize cooling of the warm streams. The pressure selected for each expansion cooling stage is for each stage, the volume of gas produced by the addition of the volume of compressed steam from the adjacent lower stage results in the effective overall operation of the multistage compressor. Intermediate cooling and cooling of the final compressed gas are preferably achieved by indirect heat exchange with one or more cooling agents that are directly coupled to the ambient heat sink. The compressed methane rich stream is then in the first and second cycles, preferably in all stages associated with the refrigerant used in the first cycle, more preferably in the first two stages and most preferably in the first stage. Only at the stage, it is further cooled by indirect heat exchange with the refrigerant. The cooled methane rich stream is further cooled by indirect heat exchange with fresh steam to the main methane economizer, and then preferably the natural gas feed stream and the cooled methane rich stream enter the ethylene cooling stage, preferably most of the time. Immediately before the ethylene cooling stage where methane is liquefied (eg, ethylene condenser), it is combined with the natural gas feed stream in any zone in the liquefaction process, in a state of similar temperature and pressure.

중간 스테이지 및 중간 사이클 열 전달에 의한 최적한 활용Optimal utilization by intermediate stage and intermediate cycle heat transfer

양호한 실시예에서, 단계는 대기 온도에서 또는 그 근처에 그들 각각의 콤프레샤의 유입구 포트로 냉동 가스 스트림을 복귀시키어 보다 최적한 공정 효율을 취할 수 있다. 이러한 단계는 전체적인 효율을 향상 시킬 뿐만 아니라 저온 상태로의 콤프레샤 성분의 노출과 관련된 어려움이 현저하게 감소시킨다. 이것은 이코노마이저의 사용에 의해 달성되고, 여기서 후레싱에 앞서고 그리고 대부분의 액체에 포함되는 스트림이 다운 스트림 사이클 또는 그와 동일물에서의 다운 스트림 팽창 단계(예를 들면, 스테이지)에서 발생되는 한 개 이상의 증기 스트림으로 간접 열 교환에 의해 먼저 냉각된다. 폐쇄 시스템에서, 이코노마이저는 양호하게 제 2 및 제 3 사이클에서 후레시 증기로부터 추가적인 냉각을 얻기 위해 이용된다. 개방 메탄 사이클 시스템이 이용되면, 제 4 스테이지로부터의 후레시 증기는 양호하게 한 개 이상의 이코노마이저로 복귀되며, 여기서 (1)각각의 압력 감소 스테이지에 앞서 액화 생성물 스트림과 간접 열 교환에 의해 상기 증기는 냉각되고 그리고, (2)메인 천연 가스 공급 스트림과 상기 스트림이 결합하기에 앞서 개방 메탄 사이클로부터 압축 증기를 간접 열 교환으로 증기가 냉각된다. 상기 냉각 단계는 전술된 제 3 스테이지의 냉각 단계를 포함하며, 도 1 을 통해서 보다 상세히 설명된다. 에틸렌과 메탄이 제 2 및 제 3 사이클에 이용되는 일 실시예에서, 접촉동작은 일련의 에틸렌 및 메탄 이코노마이저에 의해 수행된다. 도 1에서 설명되고 보다 상세하게는 후술되는 양호한 실시예에서, 공정은 메인 에틸렌 이코노마이저, 메인 메탄 이코노마이저 및 한 개 이상의 추가적 메탄 이코노마이저를 이용한다. 상기 추가적 이코노마이저는 제 2 메탄 이코노마이저, 제 3 메탄 이코노마이저 및 그와 같은 류의 것으로서 본원에서는 참고되고 그리고 각각의 상기 추가적 메탄 이코노마이저는 분리 다운 스트림 후레시 단계에 대응한다.In a preferred embodiment, the step may return the refrigeration gas stream to the inlet port of their respective compressor at or near ambient temperature to achieve more optimal process efficiency. This step not only improves the overall efficiency but also significantly reduces the difficulties associated with exposure of the compressor components to low temperatures. This is achieved by the use of an economizer, wherein one or more vapors prior to flashing and in which the stream comprised in most of the liquid is generated in a downstream expansion stage (eg stage) in a downstream cycle or the same. First cooled by indirect heat exchange into the stream. In closed systems, economizers are preferably used to obtain additional cooling from fresh steam in the second and third cycles. If an open methane cycle system is used, the fresh steam from the fourth stage is preferably returned to one or more economizers, where (1) the steam is cooled by indirect heat exchange with the liquefied product stream prior to each pressure reduction stage. And (2) the steam is cooled by indirect heat exchange of compressed steam from an open methane cycle prior to combining the main natural gas feed stream with the stream. The cooling step includes the cooling step of the third stage described above, which will be described in more detail with reference to FIG. 1. In one embodiment where ethylene and methane are used in the second and third cycles, the contacting operation is performed by a series of ethylene and methane economizers. In the preferred embodiment described in FIG. 1 and described in more detail below, the process utilizes a main ethylene economizer, a main methane economizer and one or more additional methane economizers. Said further economizer is referred to herein as the second methane economizer, the third methane economizer and the like and each of said additional methane economizers corresponds to a separate downstream fresh step.

벤젠, 다른 방향족 화합물 및/또는 중 탄화수소의 제거Removal of benzene, other aromatics and / or heavy hydrocarbons

메탄 기본 가스 스트림으로부터 벤젠, 다른 방향족 화합물 및/또는 고 분자 중량 탄화수소 물질을 제거하는 발명적 공정은 상당한 에너지 효율이 있고 운영 면에서 간단한 공정의 것이다. 운영 방식 때문에, 스트립핑 칼럼으로 본원에 참고된 칼럼이 스트립핑 및 분류 기능 모두를 수행하는 것이다. 상기 공정은 전체 가스 스트림의 0.1 내지 20mol% 양호하게는 0.5 내지 약 10mol% 그리고 보다 양호하게는 약 1.75 내지 약 6.0mol%가 응축되어 2상 스트림을 형성하는 메탄 기본 가스 스트림을 냉각하는 것을 포함하는 것이다. 최적의 몰 퍼센테이지는 액화를 받는 가스의 화합물과 당분야의 기술인에게 일반적으로 알려진 공정에 의해 용이하게 확인되는 공정과 관련된 다른 매개변수에 종속된다.The inventive process of removing benzene, other aromatics and / or high molecular weight hydrocarbon materials from a methane base gas stream is of considerable energy efficiency and is simple in operation. Because of the way of operation, the column referred to herein as the stripping column is to perform both stripping and sorting functions. The process comprises cooling a methane base gas stream in which from 0.1 to 20 mol%, preferably from 0.5 to about 10 mol% and more preferably from about 1.75 to about 6.0 mol% of the total gas stream is condensed to form a two-phase stream. will be. The optimal mole percentage depends on the compound of the gas being liquefied and other parameters related to the process which are readily identified by processes generally known to those skilled in the art.

일 실시예에서, 필요한 2상 스트림은 필요한 액체 퍼센테이지가 얻어지는 범위로 전체 공급 스트림을 냉각하여서 구해진다. 양호한 실시예에서, 가스 스트림은 액화 온도에 인접하게 먼저 냉각되고 그리고 다음, 제 1 스트림과 제 2 스트림으로 분할된다. 제 1 스트림은 추가적인 냉각과 부분적인 응축을 받게되고 그리고 다음, 제 2 스트림에 결합되어 필요한 퍼센테이지의 액체를 함유한 2상 스트림을 생산한다. 이러한 후자의 접근은 관련된 동작 및 처리 컨트롤을 용이하게 하기 때문에 양호한 것이다.In one embodiment, the required two-phase stream is obtained by cooling the entire feed stream to the extent that the required liquid percentage is obtained. In a preferred embodiment, the gas stream is first cooled adjacent to the liquefaction temperature and then divided into a first stream and a second stream. The first stream is subjected to additional cooling and partial condensation and then combined with the second stream to produce a two-phase stream containing the required percentage of liquid. This latter approach is good because it facilitates associated motion and process control.

다음, 2상 스트림이 칼럼의 상부 섹션에 공급되고, 여기서 스트림은 칼럼의 하부 부분으로부터 상승 증기 스트림과 접촉하여서, 칼럼으로부터 생산되는 중 분자 화합물 고갈(heavies-deplete) 증기 스트림과 리플럭스 스트림(reflux stream)으로 기능을 하는 중 분자 화합물 리치 액체 스트림을 생산한다. 본원에 사용되는 "중 분자 화합물(heavies)"은 에탄 보다 큰 분자 중량을 갖는 어느 정도 지배적인 유기 화합물로 참고한다. 칼럼은 상술된 바와 같이 리플럭스 발생용 콘덴서를 이용하지 않는 그리고 부가로 증기 발생용 리보일러(reboiler)를 이용하지 않는 독특한 것이다.A two-phase stream is then fed to the upper section of the column, where the stream contacts the rising vapor stream from the lower part of the column, whereby heavy molecular compound-heavys-deplete vapor streams and reflux streams are produced from the column. It functions as a stream to produce a heavy molecular compound rich liquid stream. As used herein, “heavies” refers to organic compounds that are somewhat dominant with molecular weights greater than ethane. The column is unique, as described above, without the use of a flux generating condenser and additionally without the use of a steam generating reboiler.

상술된 바로서, 메탄 리치 스트립핑 가스 스트림은 칼럼에 공급된다. 이러한 스트림은 양호하게 업 스트림으로부터 시작하고 여기서, 냉각을 받는 메탄 기본 가스 스트림은 어느 정도의 냉각 및 액체 제거를 받게 된다. 칼럼의 베이스 내로의 유입에 앞서, 이러한 가스 스트림은 칼럼의 저부로부터 생성되는 액체 생성물로 양호하게 역흐름 방식으로 간접 접촉에 의해 냉각되어서, 온난한 중 분자 화합물 리치 스트림과 냉각 메탄 리치 스트립핑 가스 스트림을 생성한다. 메탄 리치 스트립핑 가스는 냉각 시에 부분적으로 응축을 받게 되고 그리고 2상을 함유하는 생성되는 냉각 메탄 리치 스트립핑 가스는 칼럼에 직접 공급된다.As mentioned above, the methane rich stripping gas stream is fed to the column. This stream preferably starts from the upstream where the cooled methane base gas stream is subjected to some cooling and liquid removal. Prior to the inflow into the base of the column, this gas stream is cooled by indirect contact in a favorable reverse flow manner with the liquid product produced from the bottom of the column, such that a warm heavy molecular compound rich stream and a cold methane rich stripping gas stream Create The methane rich stripping gas is partially condensed upon cooling and the resulting cold methane rich stripping gas containing two phases is fed directly to the column.

대체로 다량의 C3+ 성분을 함유하는 리보일러로부터 발생되는 증기 대신에 소량의 C3+ 성분을 함유하는 냉각된 메탄 리치 스트립핑 가스의 이용은 임계 상태에 접근하는 칼럼에 유체와 상관된 문제를 현저하게 감소시키고, 이때 빈약한 성분 분리가 초래된다. 이러한 요소는 보다 양호한 약 550 내지 약 675psia 압력범위에서 동작할 때에 특히 현저하게 된다. 메탄의 임계 온도 및 압력은 -116.4℉ 와 673.3psia 이다. 프로판의 임계 온도 및 압력은 206.2℉ 와 617.4psia 이고 그리고 n-부탄의 임계 온도 및 압력은 305.7℉ 와 551.25psia이다. 적절한 량의 C3+성분의 존재는 (1)임계 압력을 낮게 하여 공정의 양호한 동작 압력에 접근 하게하고, (2)임계 온도를 상승시킨다. 그 결과는 증기/액체 접촉동작에 의해 성분의 분리가 보다 어렵게 만드는 효과가 있다. 리보일러로부터의 증기에 걸쳐 냉각된 메탄 리치 스트립핑 가스의 사용을 구별하는 제 2 요소는 최종 스테이지로부터의 액체 유출물과 각각의 스트림과의 사이에 온도 차가 있다. 냉각된 메탄 리치 스트립핑 가스가 리보일러로부터의 유사 증기 보다 더 따뜻한 것이 양호하기 때문에, 이러한 양호한 스트림은 경(lighter) 성분의 액체 위상을 스트립하는 상당한 능력을 보유한다. 칼럼으로부터의 유출 액체와 칼럼으로의 유출 스트립핑 가스와의 사이에 온도 차는 양호하게는 20℉ 내지 110℉ 이고, 보다 양호하게는 40℉ 내지 90℉ 이고, 가장 양호하게는 60℉ 내지 80℉ 이다.Generally used in the methane-rich stripping gas cooling and containing a small amount of the C 3 + components in place of the steam which is generated from a reboiler which contains a large amount of the C 3 + components are the problems to do with the fluid in the column approaching critical conditions Significantly reduced, resulting in poor component separation. This factor is particularly pronounced when operating in the better pressure range of about 550 to about 675 psia. The critical temperatures and pressures of methane are -116.4 F and 673.3 psia. The critical temperatures and pressures of propane are 206.2 ° F. and 617.4 psia, and the critical temperatures and pressures of n-butane are 305.7 ° F. and 551.25 psia. Appropriate amount of presence of the C 3 + components will (1) and the low approach to the preferred operating pressure of the process the critical pressure, (2) to raise the critical temperature. The result is an effect that makes the separation of components more difficult by the vapor / liquid contact action. A second element that distinguishes the use of cooled methane rich stripping gas over steam from the reboiler is the temperature difference between the liquid effluent from the final stage and each stream. Since it is preferred that the cooled methane rich stripping gas is warmer than similar vapors from the reboiler, this good stream retains a significant ability to strip the liquid phase of the lighter component. The temperature difference between the effluent liquid from the column and the effluent stripping gas to the column is preferably between 20 ° F. and 110 ° F., more preferably between 40 ° F. and 90 ° F., and most preferably between 60 ° F. and 80 ° F. .

칼럼에 이론적 트레이의 수는 화합물, 온도, 칼럼으로의 유입 증기 스트림의 유량 그리고, 화합물, 온도, 유량, 칼럼의 상부 섹션으로 공급되는 2상 스트림의 증기에 대한 액체 비율에 따른다. 이러한 판정은 당 분야의 기술인이 습득하고 있는 능력 내에서 용이하게 이루어지는 것이다. 이론적 개수의 트레이는 칼럼 또는 그 조합물에 있는 다양한 타입의 칼럼 팩킹(폴 링(pall rings), 안장 등) 또는 별개의 접촉 스테이지(예, 트레이)에 의해 제공될 수 있는 것이다. 일반적으로, 2개 내지 15개의 이론적 스테이지가 요구되며, 양호하게는 3개 내지 10개 이고, 보다 양호하게는 4개 내지 8개 이며, 가장 양호하게는 5개 이론적 스테이지 이다. 트레이는 칼럼 직경이 6ft 보다 크면 일반적으로 양호하다.The number of theoretical trays in a column depends on the compound, the temperature, the flow rate of the incoming vapor stream into the column, and the ratio of the compound, temperature, flow rate, and liquid to the vapor of the two-phase stream fed to the upper section of the column. Such a determination is easily made within the skills acquired by those skilled in the art. The theoretical number of trays may be provided by various types of column packings (pall rings, saddles, etc.) or separate contact stages (eg trays) in the column or combinations thereof. In general, two to fifteen theoretical stages are required, preferably three to ten, more preferably four to eight, and most preferably five theoretical stages. Trays are generally good if the column diameter is larger than 6 ft.

캐스캐이드식 액화공정의 양호한 개방 사이클 실시예Good Open Cycle Example of Cascade Liquefaction Process

도 1 및 도 2 에 나타낸 장치의 흐름도는 개방 사이클 캐스캐이드식 액화 공정의 양호한 실시예이며 설명으로 목적으로 나타낸 것이다. 시스템이 공급가스의 질소 성분에 따르기 때문에, 고의로 양호한 실시예로부터 누락시킨 질소 제거 시스템이다. 그러나, 상술된 질소 제거 기술을 주의를 기울인다면 당 분야의 기술인은 양호한 실시예에 적용 가능한 계통적 분류법을 용이하게 활용 가능할 것이다. 설명을 목적으로 보다 상세하게 나타낸 도 3 및 도 4 는 발명적 저온 칼럼을 나타낸 도면이고, 특히 저온 칼럼에 공급되는 온도 및 스트립핑 가스를 냉각 및 제어하는 계통적 분류 방법을 나타낸 도면이다. 당 분야의 기술인은 도 1 내지 도 4 가 개략적으로만 도시되어 있어서 성공적인 상업성이 있는 플랜트에 필요한 다양한 아이템의 장비가 명료한 이해를 위해서 생략되어져 있는 것임을 이해할 수 있을 것이다. 그러한 아이템의 예로는 콤프레샤 컨트롤, 흐름 및 레벨 측정 및 대응 컨트롤러, 추가 온도 및 압력 컨트롤, 펌프, 모터, 필터, 추가적 열 교환기, 밸브 등, 등이 포함된다. 이들 아이템은 일반적인 기술 실시에 의거 설치되는 것이다.The flowchart of the apparatus shown in FIGS. 1 and 2 is a preferred embodiment of an open cycle cascade liquefaction process and is shown for illustrative purposes. Since the system depends on the nitrogen component of the feed gas, it is a nitrogen removal system that was deliberately omitted from the preferred embodiment. However, if one pays attention to the nitrogen removal technique described above, one skilled in the art will readily be able to utilize the systematic classification applicable to the preferred embodiment. 3 and 4, which are shown in more detail for the purpose of illustration, illustrate the inventive low temperature column, and in particular, illustrate a systematic classification method for cooling and controlling the temperature and stripping gas supplied to the low temperature column. One skilled in the art will appreciate that only Figures 1 through 4 are shown schematically so that the equipment of the various items required for a successful commercial plant is omitted for clarity of understanding. Examples of such items include compressor controls, flow and level measurement and response controllers, additional temperature and pressure controls, pumps, motors, filters, additional heat exchangers, valves, and the like. These items are installed according to general technical practice.

도 1 내지 도 4 의 이해를 용이하게 하고자, 1 내지 99로 번호가 부여된 아이템은 일반적으로 액화 공정과 직접적으로 관련된 용기 및 장비를 처리하는 공정에 대응하여 부여하였다. 100 내지 199로 번호가 부여된 아이템은 대부분 메탄을 함유한 흐름로 또는 도관에 대응하여 부여하였다. 200 내지 299로 번호가 부여된 아이템은 냉동 에틸렌 또는 선택적으론 에탄을 함유한 흐름로 또는 도관에 대응하여 부여하였다. 300 내지 399로 번호가 부여된 아이템은 냉동 프로판을 함유한 흐름로 또는 도관에 대응하여 부여하였다. 가능한 그 이해가 연장되도록, 도 1 에 이용된 넘버링 시스템은 도 2 내지 도 4 에도 이용되었다. 또한, 동반되는 넘버링 시스템은 도 1 에 설명되지 않은 추가 요소가 더해진 것이다. 400 내지 499로 번호가 부여된 아이템은 추가된 흐름로 또는 도관에 대응하여 부여하였다. 500 내지 599로 번호가 부여된 아이템은 공정 제어 밸브를 구비하는 용기, 칼럼, 열 교환 수단 및 밸브와 같은 추가적 공정 설비에 대응하여 부여하였다. 600 내지 799로 번호가 부여된 아이템은 컨트롤 밸브가 제외되고 특정하게 센서, 변환기, 컨트롤러 및 설정점 입력기를 구비하는 공정 컨트롤 시스템에 관한 것이다.For ease of understanding of FIGS. 1 to 4, items numbered 1 to 99 have been generally assigned correspondingly to processes for processing vessels and equipment directly related to the liquefaction process. Items numbered from 100 to 199 were given mostly corresponding to methane-containing flow furnaces or conduits. Items numbered 200 to 299 were assigned correspondingly to flow conduits or conduits containing frozen ethylene or optionally ethane. Items numbered 300 to 399 were assigned corresponding to flow paths or conduits containing frozen propane. In order to extend the understanding as far as possible, the numbering system used in FIG. 1 was also used in FIGS. In addition, the accompanying numbering system has the addition of additional elements not described in FIG. Items numbered 400 to 499 were assigned corresponding flow lines or conduits. Items numbered 500 to 599 were assigned correspondingly to further process equipment such as vessels, columns, heat exchange means and valves having process control valves. Items numbered 600 to 799 relate to process control systems with the exception of control valves and in particular with sensors, transducers, controllers and setpoint inputs.

거의 모든 컨트롤 시스템에는 전기, 공압 또는 유압 신호의 일부 조합물이 사용된다. 그러나, 본 발명의 범위 내에서의 사용 공정과 장비와 혼용되는 임의적인 다른 타입의 신호 전달체를 사용할 수 있다. 도 1 내지 도 4 에 나타낸 본 발명에서 신호라인으로 나타낸 선은 도면에서 실선으로 나타내었다. 상기 선은 전기 또는 공압 신호 라인이다. 일반적으로, 임의 변환기로부터 제공된 신호는 전기선 형태인 것이다. 그리고 흐름센서로부터 제공된 신호는 공압선 형태의 것이다. 이러한 신호 변환은 당 분야의 기술인이 알고 있는 바와 같이 만일 흐름이 공압 형태에서 측정되어도 이것이 흐름 변환기에 의해 전기적으로 전송된다면 전기 형태로 변환되어야 함으로 간단하게 일률적으로 설명될 수 없는 것이다.Nearly all control systems use some combination of electrical, pneumatic or hydraulic signals. However, any other type of signal carrier may be used that is compatible with the process and equipment used within the scope of the present invention. In the present invention illustrated in FIGS. 1 to 4, the line represented by the signal line is represented by a solid line in the drawing. The line is an electrical or pneumatic signal line. In general, the signal provided from any transducer is in the form of an electric wire. And the signal provided from the flow sensor is in the form of a pneumatic line. This signal conversion is simply not uniformly explained as it is known to those skilled in the art because if the flow is measured in pneumatic form it must be converted to electrical form if it is electrically transmitted by the flow transducer.

도 1을 참고로, 기체 프로판은 설명되지 않은 가스 터어빈 드라이버에 의해 구동되는 멀티스테이지 콤프레샤(18)에서 압축된다. 콤프레샤의 3개 스테이지는 단일 유니트에 존재하지만, 콤프레샤의 각 스테이지는 분할 유니트와 단일 드라이버에 의해 구동되도록 기계적으로 결합된 유니트에 있을 수 있는 것이다. 압축 시에, 압축 프로판은 도관(300)을 통해 지나가 프로판이 액화되는 쿨러(20)로 간다. 후레싱에 앞서 액화된 프로판 냉동제의 압력 및 온도는 약 190psig 및 100℉를 나타낸다. 도 1에서 설명되지 않은 것이지만, 분할 용기는 액화 프로판으로부터 잔류 경 성분(light components)의 제거를 위해 팽창 밸브(12)로서 설명되는 압력 저하 수단의 업 스트림과 쿨러(20)의 다운 스트림에 배치된다. 상기 용기에는 싱글 스테이지 가스-액체 분리기가 포함될 수 있거나 또는 보다 복잡하게 될 수 있으며 그리고 어큐뮬레이터 섹션, 콘덴서 섹션 그리고 압소버 섹션이 포함되며, 뒤에 2개 섹션은 프로판으로부터 잔류 경 성분을 제거하기 위하여 연속적으로 동작되는 또는 주기적으로 전해지는 온-라인이다. 이러한 경우에서 쿨러(20)로부터의 스트림 또는 이러한 용기로부터의 스트림은 팽창 밸브(12)로서 설명되는 압력 저하 수단으로 도관(302)을 통해 지나가고, 여기서 액화 프로판의 압력은 감소되어 그 일 부분을 증발 또는 후레싱 시킨다. 다음, 초래되는 2상 생성물은 하이 스테이지 프로판 칠러(2) 내로 도관(304)을 통해 흘러가고, 여기서 도관(152)을경유하여 유입되는 가스성 메탄 냉동제, 도관(100)을 경유하여 유입 공급되는 천연 가스 및, 도관(202)을 경유하여 유입되는 가스성 에틸렌 냉동제가 각각 간접 열 교환 수단(4, 6, 8)에 의해 냉각되어서 도관(154, 102, 204)을 경유하여 개별적으로 생산되는 냉각된 가스 스트림을 생산한다. 도관(154) 내에 가스는 서브 시켄트 섹션에서 상세하게 설명되는 메인 메탄 이코노마이저(74)에 공급되고, 그리고 스트림은 간접 열 교환 수단(98)에 의해 냉각된다. 도관(158)을 경유하여 생산되는 생성되는 냉각 압축된 메탄 리사이클 스트림이 중 분자 화합물 제거(heavies removal) 칼럼(60)으로부터 도관(120) 내에 중 분자 화합물 고갈 증기 스트림(heavies depleted vapor stream)과 결합되어 메탄 콘덴서(68)로 공급된다.Referring to FIG. 1, the gas propane is compressed in a multistage compressor 18 driven by an undescribed gas turbine driver. The three stages of the compressor are in a single unit, but each stage of the compressor may be in a unit mechanically coupled to be driven by a split unit and a single driver. Upon compression, compressed propane passes through conduit 300 to cooler 20 where propane is liquefied. The pressure and temperature of the liquefied propane refrigerant prior to flashing represent about 190 psig and 100 ° F. Although not illustrated in FIG. 1, the dividing vessel is disposed upstream of the pressure reducing means described as expansion valve 12 and downstream of cooler 20 for removal of residual light components from liquefied propane. . The vessel may include a single stage gas-liquid separator or may be more complicated and includes an accumulator section, a condenser section and an absorber section, followed by two sections in succession to remove residual light components from propane. It is on-line that is operated or communicated periodically. In this case the stream from the cooler 20 or the stream from such a vessel passes through the conduit 302 by means of pressure reducing means described as expansion valve 12, where the pressure of the liquefied propane is reduced to evaporate a portion of it. Or flashing. The resulting biphasic product then flows into the high stage propane chiller 2 through conduit 304, where the gaseous methane refrigerant, introduced via conduit 152, feeds via conduit 100. Natural gas and gaseous ethylene refrigerant flowing through conduit 202 are cooled by indirect heat exchange means 4, 6, 8, respectively, and are produced separately via conduits 154, 102, 204. Produce a cooled gas stream. The gas in conduit 154 is fed to the main methane economizer 74 described in detail in the subsecret section, and the stream is cooled by indirect heat exchange means 98. The resulting cold compressed methane recycle stream produced via conduit 158 is combined with a heavy molecular compound depleted vapor stream from conduit 120 from heavy molecular removal column 60. And the methane condenser 68 is supplied.

칠러(2)로부터의 프로판 가스는 도관(306)을 통해서 콤프레샤(18)로 복귀된다. 이러한 가스는 콤프레샤(18)의 하이 스테이지 유입구 포트로 공급된다. 잔여 액체 프로판은 도관(308)을 통해 지나가고, 압력은 팽창 밸브(14)로서 설명되는 압력 저하 수단을 통과하는 통로에 의해 더욱 저하되며, 이러한 상태에서 액화 프로판의 추가적인 부분이 후레시 된다. 생성되는 2상 스트림은 도관(310)을 통해서 칠러(22)에 공급되어서 칠러(22)용 냉각제를 제공한다. 칠러(22)로부터의 냉각된 공급 가스 스트림은 넉크-아웃(knock-out) 용기(10)로 도관(102)을 경유하여 흐르며, 여기서 가스 및 액체 위상이 분리된다. C3+성분에 풍부한 액상은 도관(103)을 경유하여 제거된다. 기상은 도관(104)를 경유하여 제거되며, 다음 도관(106, 108)을 경유하여 전달되는 2개 분리 스트림으로 분할된다. 도관(106)에 스트림은 프로판 칠러(22)에 공급된다. 도관(108)에 스트림은 열 교환기(62)에 공급되는 스트림이며 결국적으로 중 분자 화합물 제거 칼럼(60)으로의 스트립핑 가스가 된다. 칠러(22)로부터의 에틸렌 냉동제는 도관(204)을 경유하여 칠러(22)로 유입된다. 칠러(22)에서, 본원에서 메탄 리치 스트림으로도 참고되는 공급 가스 스트림과 에틸렌 냉동 스트림은 개별적으로 간접 열 전달 수단(24, 26)에 의해 냉각되어 도관(110, 206)을 경유하여 냉각된 메탄 리치 및 에틸렌 냉동 스트림을 생산한다. 따라서 프로판 냉동제의 증발 부분이 분할되어 콤프레셔(18)의 중간 스테이지 유입구로 도관(311)을 통해 지나간다. 칠러(22)로부터의 액체 프로판 냉동제는 도관(314)을 경유하여 제거되고, 팽창 밸브(16)로서 설명되는 압력 저하 수단을 횡단하여 후레시되며, 다음 도관(316)을 경유하여 제 3 스테이지 칠러(28)로 공급된다.Propane gas from chiller 2 is returned to compressor 18 through conduit 306. This gas is supplied to the high stage inlet port of the compressor 18. Residual liquid propane passes through conduit 308 and the pressure is further lowered by passages through the pressure reducing means described as expansion valve 14, in which state additional portions of liquefied propane are flashed. The resulting two-phase stream is fed to chiller 22 through conduit 310 to provide coolant for chiller 22. The cooled feed gas stream from chiller 22 flows through conduit 102 to knock-out vessel 10 where gas and liquid phases are separated. Liquid phase enriched in the C 3+ component is removed via conduit 103. The gaseous phase is removed via conduit 104 and then divided into two separate streams delivered via conduits 106 and 108. The stream in conduit 106 is fed to propane chiller 22. The stream in conduit 108 is the stream supplied to the heat exchanger 62 and eventually becomes a stripping gas to the heavy molecular compound removal column 60. The ethylene refrigerant from chiller 22 enters chiller 22 via conduit 204. In chiller 22, the feed gas stream and the ethylene refrigeration stream, also referred to herein as the methane rich stream, are individually cooled by indirect heat transfer means 24, 26 and cooled via conduits 110, 206. Produce rich and ethylene refrigeration streams. The evaporated portion of the propane refrigerant is thus split and passed through conduit 311 to the intermediate stage inlet of compressor 18. The liquid propane refrigerant from chiller 22 is removed via conduit 314 and flashed across the pressure reducing means described as expansion valve 16 and via the next conduit 316 to the third stage chiller. Supplied to (28).

도 1에서 설명되는 바로서, 메탄-리치 스트림은 도관(110)을 경유하여 중간 스테이지 프로판 칠러(22)로부터 로우 스테이지 프로판 칠러/콘덴서(28)로 흐른다. 이러한 칠러에서, 스트림은 간접 열 교환 수단(30)에 의해 냉각된다. 유사한 방식으로, 에틸렌 냉동 스트림은 중간 스테이지 프로판 칠러(22)로부터 도관(206)을 경유하여 로우 스테이지 프로판 칠러/콘덴서(28)로 흐른다. 여기서, 에틸렌 냉동제는 간접 열 교환 수단(32)에 의해 전체적으로 거의 응축되게 된다. 증발된 프로판은 로우 스테이지 프로판 칠러/콘덴서(28)로부터 제거되고 그리고 도관(320)을 경유하여 콤프레샤(18)에 로우 스테이지 유입구로 복귀된다. 도 1 이 동일 용기에서 발생하는 도관(110, 206)에 의해 제공되는 스트림의 냉각을 설명하는 것이지만, 스트림(110)의 칠링 및 스트림(206)의 냉각 과 응축은 분할 공정 용기에서 각각 발생할 수 있을 것이다.(예를 들면, 분할 칠러 및 분할 콘덴서 각각에서) 유사한 방식으로, 멀티플 스트림이 공통 용기(예, 칠러)에서 냉각되는 냉각 단계가 분할 용기에 도입된다. 상기 설비는 플랜트 공간을 거의 요구하지 않고 멀티플 용기의 가격이 낮기 때문에 양호한 실시예가 된다.As described in FIG. 1, the methane-rich stream flows from the intermediate stage propane chiller 22 to the low stage propane chiller / condenser 28 via conduit 110. In this chiller, the stream is cooled by indirect heat exchange means 30. In a similar manner, the ethylene refrigeration stream flows from the intermediate stage propane chiller 22 to the low stage propane chiller / condenser 28 via conduit 206. Here, the ethylene refrigerant is almost condensed as a whole by the indirect heat exchange means 32. The evaporated propane is removed from the low stage propane chiller / condenser 28 and returned to the low stage inlet to compressor 18 via conduit 320. Although FIG. 1 illustrates cooling of the stream provided by conduits 110, 206 occurring in the same vessel, chilling of stream 110 and cooling and condensation of stream 206 may occur in a split process vessel, respectively. In a similar manner (eg, in the split chiller and split condenser, respectively), a cooling step is introduced into the splitting vessel in which the multiple streams are cooled in a common vessel (eg chiller). The installation is a preferred embodiment because it requires little plant space and the cost of multiple vessels is low.

도 1 에 나타낸 바와 같이, 로우 스테이지 프로판 칠러를 나오는 메탄 리치 스트림은 도관(112)을 경유하여 하이 스테이지 에틸렌 칠러(42)에 유입된다. 에틸렌 냉동제는 로우 스테이지 프로판 칠러(2)를 도관(208)을 경유하여 나오고, 라이트 성분이 도관(209)을 경유하여 제거되는 분할 용기(37)로 양호하게 공급되며, 그리고 응축된 에틸렌은 도관(210)을 경유하여 제거된다. 분할 용기는 액화 프로판 냉동제로부터 라이트 성분을 제거하는 상술된 용기와 유사한 용기로서, 시스템으로부터의 경 성분 제거에 상당한 선택성을 제공하는 멀티플 스테이지 동작부 또는 단일 스테이지 가스 액체 분리기 일 수 있는 것이다. 공정에서의 이러한 구역에 에틸렌 냉동제는 일반적으로 약 -24℉ 온도와 약 285psia의 압력을 받는다. 다음, 도관(210)에 의한 에틸렌 냉동제는 에틸렌 이코노마이저(34)로 흐르고, 여기서 간접 열 교환 수단(38)에 의해 냉각되고 그리고 도관(211)을 경유하여 제거되고 그리고 팽창 밸브(40)로서 설명되는 압력 저하 수단을 지나가며, 이때 냉동제는 예비 설정된 온도 및 압력으로 후레시되어 도관(212)을 경유하여 하이 스테이지 에틸렌 칠러(42)에 공급된다. 증기는 도관(214)을 경유하여 칠러로부터 제거되며 그리고 에틸렌 이코노마이저(34)로 전해지며, 여기서 증기는 간접 열 교환 수단(46)을 경유하여 냉각제로서 기능을 한다. 다음, 에틸렌 증기가 도관(216)을 경유하여 에틸렌 이코노마이저로부터 제거되어 에틸렌 콤프레샤(48)에 하이 스테이지 유입부로 공급된다. 하이 스테이지 에틸렌 칠러(42)에서 증발되지 않는 에틸렌 냉동제는 도관(218)을 경유하여 제거되고, 도관(220)을 경유하여 에틸렌 이코노마이저로부터 제거되고 그리고 팽창 밸브(52)로서 설명되는 압력 저하 수단에서 후레시되며, 이러한 상태에서 생성되는 2상 생산물은 도관(222)을 경유하여 로우 스테이지 에틸렌 칠러(54) 내로 유입된다.As shown in FIG. 1, the methane rich stream exiting the low stage propane chiller enters the high stage ethylene chiller 42 via conduit 112. Ethylene refrigerant exits low stage propane chiller (2) via conduit (208) and is well fed into a split vessel (37) where the light component is removed via conduit (209), and the condensed ethylene is It is removed via 210. The split container is a container similar to the one described above that removes the light component from the liquefied propane refrigerant, which may be a multiple stage operating unit or a single stage gas liquid separator that provides significant selectivity for removing light components from the system. In this zone of the process the ethylene refrigerant is generally subjected to a temperature of about -24 ° F. and a pressure of about 285 psia. The ethylene refrigerant by conduit 210 then flows to ethylene economizer 34 where it is cooled by indirect heat exchange means 38 and removed via conduit 211 and described as expansion valve 40. Passing through the pressure reducing means, wherein the refrigerant is flashed to a predetermined temperature and pressure and supplied to the high stage ethylene chiller 42 via the conduit 212. The vapor is removed from the chiller via conduit 214 and passed to ethylene economizer 34, where the steam functions as a coolant via indirect heat exchange means 46. Ethylene vapor is then removed from the ethylene economizer via conduit 216 and fed to the high stage inlet to ethylene compressor 48. Ethylene refrigerant, which does not evaporate in the high stage ethylene chiller 42, is removed via conduit 218, removed from the ethylene economizer via conduit 220, and in pressure reducing means described as expansion valve 52. Flashed, the biphasic product produced in this state is introduced into the low stage ethylene chiller 54 via conduit 222.

메탄 리치 스트림은 도관(116)을 경유하여 하이 스테이지 에틸렌 칠러(42)로부터 제거된다. 다음, 이러한 스트림은 로우 스테이지 에틸렌 칠러(54)에 간접 열 교환 수단(56)에 의해 제공되는 냉각동작에 의해 부분적으로 응축되어서 도관(118)을 경유하여 벤젠/방향족 화합물/중 분자 화합물 제거 칼럼(60)으로 흐르는 2상 스트림을 생산한다. 주지되는 바로서, 도관(104)에 메탄 리치 스트림은 도관(106, 108)을 경유하여 흐르도록 분할된다. 메탄 리치 스트립핑 가스로서 참고되는 도관(108)의 내용물은 열 교환기(62)로 먼저 공급되며, 여기서 이러한 스트림은 간접 열 교환 수단(66)에 의해 냉각되어 벤젠/중 분자 화합물 제거 칼럼(60)으로 도관(109)에 의해 흐르는 냉각된 메탄 리치 스트립핑 가스 스트림이 된다. 현저하게 농축된 벤젠, 다른 방향족 화합물 및/또는 중 탄화수소 성분을 함유하는 액체는 도관(114)을 경유하여 벤젠/중 분자 화합물 제어부로부터 제거되고 양호하게는 압력 저하 수단(97)으로서의 기능도 하는 흐름 제어 수단에 의해, 양호하게는 컨트롤 밸브에 의해 후레시되며, 도관(117)에 의해 열 교환기(62)로 전달된다. 양호하게, 흐름 제어 수단(97)에 의해 후레시되는 스트림은 메탄 콤프레샤로 하이 스테이지 유입구 포트에 압력 정도 또는 그 보다 큰 압력으로 후레시 된다. 또한 후레싱은 상기 스트림 보다 더 큰 냉각용량을 부여한다. 열 교환기(62)에서, 도관(117)에 의해 배급되는 스트림은 간접 열 교환 수단(64)을 경유하는 냉각 능력을 제공하고 그리고 도관(119)을 경유하여 상기 열 교환기에서 유출된다. 벤젠/방향족 화합물/중 분자 화합물 제거 칼럼(60)에서, 도관(118)을 경유하여 유입되는 2상 스트림은 역류방식으로 도관(109)을 경유하여 유입되는 냉각된 메탄 리치 스트립핑 가스 스트림과 접촉하여, 도관(120)을 경유하는 벤젠/중 분자 화합물-고갈 메탄 리치 증기 스트림과 도관(117)을 경유하는 벤젠/중 분자 화합물-농축 스트림을 생산한다.The methane rich stream is removed from the high stage ethylene chiller 42 via conduit 116. This stream is then partially condensed in the low stage ethylene chiller 54 by the cooling action provided by the indirect heat exchange means 56 and via the conduit 118 a benzene / aromatic / heavy molecular compound removal column ( 60) to a two-phase stream. As is well known, the methane rich stream in conduit 104 is split to flow through conduits 106 and 108. The contents of conduit 108, referred to as methane rich stripping gas, are first fed to heat exchanger 62, where this stream is cooled by indirect heat exchange means 66 to remove the benzene / heavy molecular compound removal column 60. This results in a cooled methane rich stripping gas stream flowing by conduit 109. Liquids containing significantly concentrated benzene, other aromatics and / or heavy hydrocarbon components are removed from the benzene / heavy molecular compound control via conduit 114 and preferably also function as pressure reducing means 97. By the control means, it is preferably flashed by a control valve and is transmitted to the heat exchanger 62 by conduit 117. Preferably, the stream flashed by the flow control means 97 is flashed to a pressure level of or greater than the pressure at the high stage inlet port with a methane compressor. Flashing also gives greater cooling capacity than the stream. In the heat exchanger 62, the stream distributed by the conduit 117 provides cooling capability via the indirect heat exchange means 64 and exits the heat exchanger via the conduit 119. In the benzene / aromatic compound / heavy molecular compound removal column 60, the two-phase stream entering via conduit 118 is contacted with the cooled methane rich stripping gas stream entering via conduit 109 in a countercurrent fashion. To produce a benzene / heavy molecular compound-depleted methane rich vapor stream via conduit 120 and a benzene / heavy molecular compound-condensed stream via conduit 117.

도관(119)에 스트림에는 벤젠, 다른 방향족 화합물 및/또는 다른 중 탄화수소 성분이 풍부하게 있다. 이러한 스트림은 액체와 증기 부분으로 순차적으로 분할되거나 또는 용기(67)에서 후레시 되거나 또는 분류된다. 각각의 경우에서, 액체 스트림에는 벤젠, 다른 방향족 화합물 및/또는 중 탄화수소 성분이 풍부하고, 도관(123)을 경유하여 생산되며, 제 2 메탄 리치 증기 스트림이 도관(121)을 경유하여 생산된다. 도 1에서 설명되는 양호한 실시예에서, 도관(121)에 스트림은 순차적으로 도관(128)을 경유하여 배급되는 제 2 스트림과 결합하고, 결합된 스트림은 메탄 콤프레샤(83)에 고압력 유입구 포트에 도관(140)을 경유하여 공급된다.The stream in conduit 119 is rich in benzene, other aromatics, and / or other heavy hydrocarbon components. This stream is sequentially divided into liquid and vapor portions or flashed or fractionated in vessel 67. In each case, the liquid stream is rich in benzene, other aromatics and / or heavy hydrocarbon components, and is produced via conduit 123 and a second methane rich vapor stream is produced via conduit 121. In the preferred embodiment described in FIG. 1, the stream to conduit 121 is sequentially combined with a second stream distributed via conduit 128, the combined stream being conduit to the high pressure inlet port to methane compressor 83. It is supplied via 140.

도관(154) 내에 가스는 메인 메탄 이코노마이저(74)에 공급되며, 여기서 스트림은 간접 열 교환 수단(98)을 경유하여 냉각된다. 도관(158) 내에 생성된 냉각 압축 메탄 리사이클 또는 냉동 스트림은 도관(120)을 경유하여 배급되는 중 분자 화합물 제거 칼럼(60)으로부터의 중 분자 화합물 고갈 증기 스트림과 양호한 실시예에서 결합되고 그리고 로우 스테이지 에틸렌 콘덴서(68)에 공급된다. 로우 스테이지 에틸렌 콘덴서에서, 이러한 스트림은 도관(226)을 경유하여 로우 스테이지 에틸렌 콘덴서(68)로 통해지는 로우 스테이지 에틸렌 칠러(54)로부터의 액체 유출물이 간접 열 교환 수단(70)을 경유하여 냉각되어 응축된다. 로우 스테이지 콘덴서로부터 응축된 메탄 리치 생산물은 도관(122)을 경유하여 생성된다. 도관(228)을 경유하여 철수되는 로우 스테이지 에틸렌 콘덴서(68)와 도관(224)을 경유하여 철수되는 로우 스테이지 에틸렌 칠러(54)로부터의 증기는 에틸렌 이코노마이저(34)와 결합되어 도관(230)을 경유하여 통과되며, 여기서 증기는 간접 열 교환 수단(58)을 경유하는 냉각제로서 기능을 한다. 다음, 스트림은 에틸렌 이코노마이저(34)로부터 에틸렌 콤프레샤(48)의 로우 스테이지 측으로 도관(232)을 경유하는 루트로 지나간다.Gas in conduit 154 is supplied to main methane economizer 74, where the stream is cooled via indirect heat exchange means 98. The cold compressed methane recycle or refrigeration stream produced in conduit 158 is in a preferred embodiment combined with a heavy molecular compound depleted vapor stream from heavy molecular compound removal column 60 distributed via conduit 120 and in a low stage. The ethylene condenser 68 is supplied. In the low stage ethylene condenser, this stream is cooled via the indirect heat exchange means 70 in which liquid effluent from the low stage ethylene chiller 54 which is passed through the conduit 226 to the low stage ethylene condenser 68 is cooled. To condense. Methane rich product condensed from the low stage condenser is produced via conduit 122. Vapor from the low stage ethylene condenser 68 withdrawn via conduit 228 and the low stage ethylene chiller 54 withdrawn via conduit 224 is combined with ethylene economizer 34 to conduit 230. Passed through, where the steam functions as a coolant via indirect heat exchange means (58). The stream then passes from the ethylene economizer 34 via the conduit 232 to the low stage side of the ethylene compressor 48.

도 1 에 나타낸 바와 같이, 로우 스테이지 측을 경유하여 유입되는 증기로부터의 콤프레샤 유출물이 도관(234)을 경유하여 제거되고, 중간 스테이지 쿨러(71)를 경유하여 냉각되어, 도관(216)에 주어지는 하이 스테이지 스트림에 주입을 위해 도관(236)을 경유하여 콤프레샤(48)로 복귀된다. 양호하게, 2개 스테이지는 이들이 각각의 분할 모듈과 공통 드라이버에 기계적으로 결합되는 모듈일수 있는 단일 모듈이다. 콤프레샤로부터의 압축된 에틸렌 생산물은 도관(200)을 경유하여 다운 스트림 쿨러(72)로 루트가 정해진다. 쿨러로부터의 생산물은 도관(202)을 경유하여 흐르고 그리고 상술된 바와 같이 하이 스테이지 프로판 칠러(22)로 유입된다.As shown in FIG. 1, the compressor effluent from the steam flowing through the low stage side is removed via conduit 234, cooled via intermediate stage cooler 71, and given to conduit 216. Return to compressor 48 via conduit 236 for injection into the high stage stream. Preferably, the two stages are a single module where they can be modules that are mechanically coupled to each split module and a common driver. Compressed ethylene product from the compressor is routed to downstream cooler 72 via conduit 200. The product from the cooler flows through conduit 202 and enters the high stage propane chiller 22 as described above.

도관(122) 내에 액화 스트림은 일반적으로 약 -125℉의 온도와 약 600psi의 압력을 받는다. 이러한 스트림은 메인 메탄 이코노마이저(74)를 통해서 도관(122)을 경유하여 지나가고, 여기서 스트림은 이후 설명되는 바와 같이 간접 열 교환 수단(76)으로 냉각된다. 메인 메탄 이코노마이저(74)로부터, 액화 가스는 도관(124)을 통해 지나가고 그리고 그 압력은 가스 스트림의 일부분을 증발 또는 후레시하는 팽창 밸브(78)로서 설명되는 압력 저하 수단에 의해 감소된다. 다음, 후레시 스트림은 도관(126)을 통해 방출되는 기상과 도관(130)을 통해 방출되는 액상으로 분리되는 메탄 하이 스테이지 드럼(80)으로 지나가게 된다. 다음, 기상(gas phase)은 도관(126)을 경유하여 메인 메탄 이코노마이저에 전달되며, 여기서 증기는 간접 열 전달 수단(82)에 의해 냉각제로서 기능을 한다. 증기는, 도관(121)에 의해 배급되는 가스 스트림과 결합되는 도관(128)을 경유하여 메인 메탄 이코노마이저에서 유출된다. 상기 스트림은 콤프레샤(83)의 고 압력 유입구 포트로 공급된다.The liquefaction stream in conduit 122 is generally subjected to a temperature of about -125 ° F. and a pressure of about 600 psi. This stream passes through conduit 122 through main methane economizer 74, where the stream is cooled by indirect heat exchange means 76 as described below. From the main methane economizer 74, liquefied gas passes through the conduit 124 and the pressure is reduced by means of pressure reducing means described as expansion valve 78 which evaporates or flashes a portion of the gas stream. The fresh stream then passes to a methane high stage drum 80 which is separated into a gaseous phase released through conduit 126 and a liquid phase released through conduit 130. The gas phase is then delivered to the main methane economizer via conduit 126 where the steam functions as a coolant by indirect heat transfer means 82. The vapor exits the main methane economizer via conduit 128, which is coupled with a gas stream distributed by conduit 121. The stream is fed to the high pressure inlet port of the compressor (83).

도관(130)에 액상은 제 2 메탄 이코노마이저(87)를 통해 지나가고, 여기서 액체는 간접 열 교환 수단(88)을 경유하여 다운 스트림 후레시 증기에 의해 더욱 냉각되게 된다. 냉각된 액체는 도관(132)을 경유하여 제 2 메탄 이코노마이저(87)에서 유출되며, 그리고 팽창 밸브(91)로서 설명된 압력 저하 수단을 경유하여 팽창 또는 후레시 되어 압력을 더욱 감소하며 동시에 그 제 2 부분을 증발시킨다. 이러한 후레시 스트림은, 스트림이 도관(136)을 통해 지나가는 기상과 도관(134)을 통해 지나가는 액상으로 분리되는 중간 스테이지 메탄 후레시 드럼(92)을 지나간다. 기상은 제 2 메탄 이코노마이저(87)로 도관(136)을 통해 흘러가며, 증기는 간접 열 교환 수단(89)을 경유하여 도관(130)을 경유하여 (87)로 유입되는 액체를 냉각시킨다. 도관(138)은 메 2 메탄 이코노마이저(87)에 간접 열 교환 수단(89)과 메인 메탄 이코노마이저(74)에 간접 열 교환 수단(95)과의 사이에 흐름 도관으로서의 역할을 한다. 이러한 증기는 메탄 콤프레샤(83)에 중간 스테이지 유입구에 접속된 도관(140)을 경유하여 메인 메탄 이코노마이저(74)를 이탈한다.The liquid phase in conduit 130 passes through a second methane economizer 87, where the liquid is further cooled by downstream fresh steam via indirect heat exchange means 88. The cooled liquid flows out of the second methane economizer 87 via conduit 132 and expands or flashes via the pressure reducing means described as expansion valve 91 to further reduce the pressure and at the same time the second liquid. Evaporate the part. This fresh stream passes through an intermediate stage methane fresh drum 92 where the stream separates into a gaseous phase passing through conduit 136 and a liquid phase passing through conduit 134. The gaseous phase flows through conduit 136 to a second methane economizer 87 and the vapor cools the liquid entering in 87 via conduit 130 via indirect heat exchange means 89. The conduit 138 serves as a flow conduit between the indirect heat exchange means 89 in the methethane methane economizer 87 and the indirect heat exchange means 95 in the main methane economizer 74. This vapor leaves the main methane economizer 74 via conduit 140 connected to the intermediate stage inlet to the methane compressor 83.

도관(134)을 경유하여 중간 스테이지 후레시 드럼(92)에서 유출되는 액상은 팽창 밸브(93)로서 설명되는 압력 저하 수단을 통해 지나가는 통로에 의해 압력이 더욱 저하된다. 다시, 액화 가스의 제 3 부분은 증발되거나 또는 후레시된다. 팽창 밸브(93)로부터의 유체는 마지막 또는 로우 스테이지 후레시 드럼(94)을 지나간다. 후레시 드럼(94)에서, 증기 상(vapor phase)은 분할되어 제 2 메탄 이코노마이저(87)로 도관(144)을 통해 지나가며, 여기서 간접 열 교환 수단(90)을 경유하는 냉각제로서 기능을 하는 증기는 제 1 메탄 이코노마이저(74)에 접속된 도관(146)을 경유하여 제 2 메탄 이코노마이저를 빠져 나오며, 여기서 증기는 간접 열 교환 수단(96)을 경유하는 냉각제로서 기능을하여 궁극적으로는 콤프레샤(83)에 저압력 포트에 접속된 도관(148)을 경유하여 제 1 메탄 이코노마이저를 이탈한다.The liquid phase flowing out of the intermediate stage fresh drum 92 via the conduit 134 is further reduced in pressure by passages passing through the pressure reducing means described as the expansion valve 93. Again, the third portion of liquefied gas is evaporated or flashed. Fluid from expansion valve 93 passes through last or low stage fresh drum 94. In the fresh drum 94, the vapor phase is split and passed through the conduit 144 to the second methane economizer 87, where the steam functions as a coolant via the indirect heat exchange means 90. Exits the second methane economizer via conduit 146 connected to the first methane economizer 74, where the steam functions as a coolant via indirect heat exchange means 96 and ultimately the compressor 83 The first methane economizer leaves the conduit 148 via a conduit 148 connected to the low pressure port.

근처 대기압에 있는 후레시 드럼(94)으로부터의 액화 천연 가스 생성물은 저장 유니트로 도관(142)을 통해 지나간다. 저장 유니트로부터의 저압, 저온 LNG보일-오프 증기 스트림과 선택적인 LNG로딩 시스템과 상관된 런다운 라인의 냉각부로부터 복귀되는 증기는 양호하게, 도관(144, 146, 또는 148)의 어느 하나에 주어지는 저압 후레시 증기와 상기 스트림이 결합하여 양호하게 회복되며; 선택된 도관은 가능한 근접되게 증기 스트림 온도와 대응하는 도관에 기본한다.Liquefied natural gas product from fresh drum 94 at near atmospheric pressure passes through conduit 142 to a storage unit. The low pressure, low temperature LNG boil-off vapor stream from the storage unit and the vapor returning from the cool down of the rundown line correlated with the optional LNG loading system are preferably given in either of the conduits 144, 146, or 148. Low pressure fresh steam and the stream combine to recover well; The conduit selected is based on the conduit corresponding to the vapor stream temperature as closely as possible.

도 1 에 나타낸 바와 같이, 콤프레샤(83)의 하이, 중간 및 로우 스테이지는 양호하게 단일 유니트로 결합된다. 그런데, 각각의 스테이지는 유니트가 단일 드라이버로 구동되게 함께 기계적으로 결합되는 분리 유니트로서 있는 것이다. 로우 스테이지 섹션으로부터의 압축 가스는 중간 스테이지 쿨러(85)를 통해서 지나가고 그리고 압축 제 2 스테이지에 앞서 도관(140)에 중간 압력 가스와 결합된다. 콤프레샤(83)의 중간 스테이지로부터의 압축 가스는 중간 스테이지 쿨러(84)를 통해 지나가고 그리고 압축 제 3 스테이지에 앞서 도관(140)에 고압 가스와 결합된다. 압축 가스는 도관(150)을 통해 하이 스테이지 메탄 콤프레샤로부터 방출되며, 쿨러(86)에서 냉각되고 그리고 상술된 바와 같이 도관(152)을 경유하여 고압 프로판 칠러에 보내진다.As shown in FIG. 1, the high, middle and low stages of the compressor 83 are preferably combined into a single unit. However, each stage is as a separate unit in which the units are mechanically coupled together to be driven by a single driver. Compressed gas from the low stage section passes through the intermediate stage cooler 85 and is coupled with the intermediate pressure gas to the conduit 140 prior to the compressed second stage. Compressed gas from the intermediate stage of the compressor 83 passes through the intermediate stage cooler 84 and is coupled with high pressure gas to the conduit 140 prior to the compressed third stage. Compressed gas is discharged from the high stage methane compressor through conduit 150, cooled in cooler 86 and sent to high pressure propane chiller via conduit 152 as described above.

도 1 은 칠러 또는 콘데서에 가스와 액체부분이 순차적으로 분리되고 팽창 밸브를 사용하는 액상의 팽창을 나타내고 있다. 상기 도면은 일부 경우에서 작업 가능하게 활용되도록 간략히 도시하였지만, 예를 들면 팽창 밸브 및 분할 후레시 드럼이 프로판 칠러에 분할 증기 또는 액체의 어느 하나의 흐름에 앞서 이용되는 분할 장비에서의 분할 단계와 부분 증발을 수행하는데 보다 유효하고 효과적인 것이다. 유사한 방식에서, 팽창을 받는 임의 공정 스트림은 압력 저하 수단의 파트로서 유압 팽창기를 이용하는 대안이 유리하여 일 에너지 및 낮은 2상 온도를 추출할 수 있다.FIG. 1 shows the expansion of a liquid phase in which a gas and a liquid portion are separated in sequence in a chiller or condenser and using an expansion valve. Although the figures are briefly shown to be operable in some cases, for example, the dividing step and the partial evaporation in the splitting equipment in which the expansion valve and the split flash drum are used prior to any flow of split steam or liquid to the propane chiller. It is more effective and effective in carrying out this. In a similar manner, any process stream subjected to expansion may advantageously use an hydraulic expander as part of the pressure reducing means to extract work energy and low two phase temperatures.

공정에서 이용되는 콤프레샤/드라이버 유니트에 대하여, 도 1 은 프로판, 에틸렌 및 개방 사이클 메탄 압축 스테이지용의 개별적인 콤프레샤/드라이버 유니트 (예를 들면 단일 압축 트레인)를 나타낸다. 그러나 일부 캐스캐이드 공정용의 양호한 실시예에서, 공정 신뢰성은 도시된 단일 콤프레샤/드라이버 유니트 대신에 평행한 2개 이상의 콤프레샤/드라이버 조합물을 포함하는 멀티플 압축 트레인을 이용하여 현저하게 개량되는 것이다. 콤프레샤/드라이버 유니트가 활용적이지 않게 되는 경우에도, 공정은 저하된 능력으로 동작이 이루어진다.For the compressor / driver unit used in the process, FIG. 1 shows a separate compressor / driver unit (for example a single compression train) for propane, ethylene and open cycle methane compression stages. However, in a preferred embodiment for some cascade processes, process reliability is significantly improved by using multiple compression trains that include two or more compressor / driver combinations in parallel instead of the single compressor / driver unit shown. Even when the compressor / driver unit becomes ineffective, the process operates with reduced capacity.

발명적으로 제거된 공정 및 장치의 양호한 실시예Preferred Examples of Inventively Removed Processes and Equipment

도 2 는 벤젠, 다른 방향족 화합물 및/또는 중 탄화수소 성분 제거 공정 및 관련 장치의 양호한 실시예이다. 상술된 바로서, 도관(118)을 경유하여 벤젠/방향족 화합물/중 분자 화합물 제거 칼럼(60)에 공급되는 2상 스트림이 에틸렌 칠러(54)에 열 교환 수단(56)에 의해 제공되는 냉각부를 경유하여 도관(116)에 스트림의 냉각 및 부분 응축으로부터 초래된다. 일 실시예에서, 도관(116)에 전체 스트림이 냉각된다. 도 2 에 설명된 양호한 실시예에서, 2상 스트림은 도관(116)에 스트림의 일 부분을 냉각하고 부분적으로 응축하여 구해지고, 그리고 이러한 부분은 도관(116)을 경유하여 시작되는 스트림의 잔류 부분과 결합된다.2 is a preferred embodiment of a benzene, other aromatics, and / or heavy hydrocarbon component removal process and associated apparatus. As described above, the cooling section in which the two-phase stream supplied to the benzene / aromatic / heavy molecular compound removal column 60 via the conduit 118 is provided to the ethylene chiller 54 by the heat exchange means 56. Via conduits 116 result from cooling of the stream and partial condensation. In one embodiment, the entire stream is cooled in conduit 116. In the preferred embodiment described in FIG. 2, the two-phase stream is obtained by cooling and partially condensing a portion of the stream in conduit 116, and this portion is the remaining portion of the stream starting via conduit 116. Combined with

도 2를 참고로, 도관(116)을 경유하여 배급되는 스트림은 도관(450) 내에 흐르는 제 1 스트림과 도관(452) 내에 흐르는 제 2 스트림으로 분할된다. 도관(532) 내에 스트림은 옵션 밸브(532) 양호하게는 핸드 컨트롤 밸브를 통해서 에틸렌 칠러(54)로 제 1 스트림을 배급하는 도관(454)으로 흐르고, 여기서 스트림은 간접 열 교환 수단(56)에 의거 적어도 부분적으로 응축을 받게되고 도관(458)을 경유하여 상기 수단을 빠져 나간다. 도관(452) 내에 제 2 스트림은 밸브(530), 양호하게는 컨트롤 밸브를 통해서 도관(458)을 경유하여 배급되는제 1 스트림과 결합되는 도관(456) 내로 흐른다. 이제는 2상 스트림인 결합된 스트림은 도관(118)을 경유하여 칼럼(60)으로 배급된다. 원격 동작으로, 도관(118)의 길이는 평형 상태에 접근하도록 2개 스트림의 적절한 혼합을 보장하기에 충분하여야 한다. 도관(118)에 2상 스트림에 액체 량은 양호하게 필요한 온도로 스트림을 유지하여 제어된다. 이것은 다음의 방식으로 이루어진다. 도관(118)에 배치된 써멀 커플과 같은 감지 디바이스와 조합된 온도전달 디바이스(688)는 온도 컨트롤러(682)에 입력 신호(686)를 제공한다. 또한 설정점 온도 신호(684)는 오퍼레이터 또는 컴퓨터 알고리즘에 제공된다. 컨트롤러(682)는 2개 입력 간에 차이에 반응하여, 칠러(54)에 열 교환 수단(56)에 의해 냉각을 받지 않는 도관(116)을 경유하여 배급되는 스트림의 부분을 흐르는 도관에 배치된 흐름 제어 밸브(530)에 신호를 전달한다. 전달되는 신호(680)는 도관(118)에서 필요한 온도를 얻는데 필요한 유량을 유지하기를 요구하는 컨트롤 밸브(530)의 위치를 나타내는 스케일이다.Referring to FIG. 2, the stream distributed via conduit 116 is divided into a first stream flowing in conduit 450 and a second stream flowing in conduit 452. The stream in conduit 532 flows to conduit 454 which distributes the first stream to ethylene chiller 54 via option valve 532 preferably hand control valve, where the stream is passed to indirect heat exchange means 56. There is at least partially condensation and exits the means via conduit 458. A second stream in conduit 452 flows through a valve 530, preferably through a control valve, into conduit 456, which is coupled with a first stream that is distributed via conduit 458. The combined stream, now a two-phase stream, is distributed to column 60 via conduit 118. In remote operation, the length of conduit 118 should be sufficient to ensure proper mixing of the two streams to approach equilibrium. The amount of liquid in the two-phase stream in conduit 118 is controlled by keeping the stream at the required temperature well. This is done in the following way. The temperature transfer device 688 in combination with a sensing device such as a thermal couple disposed in the conduit 118 provides an input signal 686 to the temperature controller 682. The set point temperature signal 684 is also provided to an operator or computer algorithm. The controller 682 responds to the difference between the two inputs, and the flow disposed in the conduit flowing through the portion of the stream distributed to the chiller 54 via the conduit 116 not cooled by the heat exchange means 56. The control valve 530 transmits a signal. The signal 680 transmitted is a scale indicating the position of the control valve 530 which requires maintaining the flow rate required to obtain the required temperature in the conduit 118.

벤젠, 다른 방향족 화합물 및/또는 중 탄화수소 성분이 제거되는 공정 단계로의 공급 스트림에는 칼럼(60)의 상부 섹션으로 도관(118)을 경유하여 배급되는 에틸렌 칠러(54)와 도관(108)을 경유하여 배급되는 메탄 리치 스트립퍼 가스로부터의 2상 공정 스트림이 있다. 프로판 냉각의 제 1 스테이지로부터의 공급 가스 스트림으로부터 시작하는 것으로 도 1 은 나타내었지만, 이러한 스트림은 공정 내에 임의 구역으로부터 시작될 수 있거나 또는 외측 메탄 리치 스트림일 수 있다. 도 2에서 설명되는 바와 같이, 메탄 리치 스트립퍼 가스의 적어도 일 부분은 칼럼(60)의 베이스로 유입하기에 앞서 간접 열 교환 수단(62)에 의한 열 교환기(62)에서 냉각을 받게 된다. 발명적 공정 단계로부터 유출되는 스트림은 도관(120)을 경유하여 생성되는 칼럼(60)으로부터의 중 분자 화합물 고갈 가스 스트림과 도관(119)을 경유하여 생성되는 따뜻한 중 분자 화합물 리치 스트림이다. 도 2에서 설명되는 바와 같이, 중 분자 화합물 리치 스트림은 칼럼(60)으로부터 생성되고 그리고 간접 열 교환 수단(66)을 경유하여 열 교환기(62)에서 온난한 열(warming)을 받게된다. 이것은 도관(114)을 경유하여 생성되는 칼럼 유출물이 도관(109)을 경유하여 칼럼에 공급되는 스트립핑 가스를 냉각하는 방식인 것이다.The feed stream to the process step where benzene, other aromatics and / or heavy hydrocarbon components are removed is passed through ethylene chiller 54 and conduit 108 which is distributed via conduit 118 to the upper section of column 60. There is a two-phase process stream from the methane rich stripper gas being distributed. Although shown in FIG. 1 as starting from the feed gas stream from the first stage of propane cooling, this stream may be started from any zone in the process or may be an outer methane rich stream. As illustrated in FIG. 2, at least a portion of the methane rich stripper gas is subjected to cooling in the heat exchanger 62 by indirect heat exchange means 62 prior to entering the base of the column 60. The stream exiting the inventive process step is a heavy molecular compound depleted gas stream from column 60 produced via conduit 120 and a warm heavy molecular compound rich stream generated via conduit 119. As illustrated in FIG. 2, the heavy molecular compound rich stream is produced from column 60 and subjected to warm warming in heat exchanger 62 via indirect heat exchange means 66. This is the manner in which the column effluent generated via conduit 114 cools the stripping gas supplied to the column via conduit 109.

칼럼(60)에 이론적 스테이지의 수는 칼럼으로의 공급 스트림의 합성물에 따른다. 일반적으로 2개 내지 15개의 이론적 스테이지가 요구된다. 양호한 수의 스테이지는 3개 내지 10개이며, 보다 양호하게는 4개 내지 8개이며, 그리고 운영 가격 면에서 가장 양호한 수는 약 5개 가 된다. 이론적 스테이지는 팩킹, 플레이트/트레이 또는 그 조합물에 의해 이용 가능하게 만들 수 있다. 일반적으로, 팩킹은 약 6ft. 직경 미만의 칼럼 그리고 약 6ft. 직경 보다 큰 칼럼에 플레이트/트레이가 양호한 것이다. 도 2에서 설명된 바와 같이, 도관(118)에 2상 스트림이 공급되는 칼럼의 상부 섹션은 가스/액체 분리가 용이하게 설계된다. 양호하게 칼럼의 정상부는 증기 스트림으로부터 사이클이 변경되는 제거용 수단을 함유한다. 이러한 수단은 도관(120)의 유출 포인트와 도관(118)의 유입 포인트와의 사이에 배치되게 된다.The number of theoretical stages in column 60 depends on the composition of the feed stream to the column. Generally two to fifteen theoretical stages are required. The good number of stages is 3 to 10, more preferably 4 to 8, and the best number is about 5 in terms of operating price. Theoretical stages can be made available by packing, plate / tray or combinations thereof. Generally, packing is about 6 feet. Columns less than diameter and about 6 feet. Plate / tray is good for columns larger than diameter. As illustrated in FIG. 2, the upper section of the column to which the two-phase stream is fed to conduit 118 is designed for easy gas / liquid separation. Preferably the top of the column contains means for removal from which the cycle is altered. This means is arranged between the outlet point of conduit 120 and the inlet point of conduit 118.

도 2에서 설명되는 바와 같이, 도관(114)을 경유하여 생성되는 중 분자 화합물 리치 액체 스트림은 컨트롤 밸브(97)와 도관(117)을 통해서 열 교환기(62)로 흐르며, 상기 스트림은 간접 열 전달 수단(64)에 의한 냉각을 제공하고 그리고 온난한 중 분자 화합물 리치 스트림의 도관(119)을 경유하여 열 교환기(62)로부터 생성된다. 다운 스트림 공정의 운영 압력에 따라서, 이러한 스트림의 냉각능력은 컨트롤 밸브(97)를 통한 흐름에서 저압으로 후레싱에 의해 향상될 수 있다. 도관(119)에 의해 생성되는 이러한 공정 스트림은 경 성분의 제거를 위해 순차적으로 처리를 받거나 또는 직접적으로 활용될 수 있을 것이다. 도 2에서 설명된 양호한 실시예에서, 스트림은 디메탄아이저(67)에 공급된다.As illustrated in FIG. 2, the heavy molecular compound rich liquid stream generated via conduit 114 flows to heat exchanger 62 through control valve 97 and conduit 117, which stream is indirect heat transfer. It provides cooling by means 64 and is produced from heat exchanger 62 via conduit 119 of a warm heavy molecular compound rich stream. Depending on the operating pressure of the downstream process, the cooling capacity of this stream can be improved by flashing at low pressure in the flow through the control valve 97. This process stream produced by conduit 119 may be processed sequentially or directly utilized for removal of light components. In the preferred embodiment described in FIG. 2, the stream is fed to dimethanizer 67.

칼럼(60)으로부터의 중 분자 화합물 리치 액체의 유량은 당 분야의 기술인이 용이하게 활용할 수 있는 다양한 분류법으로 제어될 수 있는 것이다. 도 2에서 설명된 컨트롤 장치는 양호한 장치이며, 레벨 컨트롤러 디바이스(600), 감지 디바이스, 및 칼럼(60)의 하부 섹션에 작동식으로 배치된 상기 레벨 컨트롤러 디바이스에 접속된 신호 변환기가 포함되는 것이다. 컨트롤러(600)는 칼럼(60)에서 필요한 레벨을 유지하는데 필요한 도관(114)에 유량을 나타내거나 또는 실제 레벨이 예비 결정된 레벨을 초과하는 것을 나타내는 출력 신호(602)를 안정시킨다. 도관(114)에 작동식으로 배치된 변환기(604) 및 흐름 측정 디바이스는 도관(114)에 유체의 실제 유량을 나타내는 출력 신호(606)를 안정시킨다. 흐름 측정 디바이스는 양호하게 2상 스트림을 감지하는 것이 피해지도록 컨트롤 밸브의 업 스트림에 배치된다. 신호(602)는 흐름 컨트롤러(608)에 설정 포인트 신호로서 제공된다. 신호(602, 608)는 개별적으로 흐름 컨트롤러(608)에서 비교되고 그리고 컨트롤러(608)는 신호(602, 606) 간에 차에 반응하는 출력 신호(614)를 안정되게 한다. 신호(614)는 컨트롤 밸브(97)에 제공되고 그리고 밸브(97)는 신호(614)에 반응하여 조종된다. 칼럼(60)에서 필요한 레벨을 나타내는 설정 신호(설명 않음)는 오퍼레이터에 의해 레벨 컨트롤러(600)에 수동식으로 입력될 수 있거나 또는 선택적으로 컨트롤 알고리즘에 의해 컴퓨터 제어를 받게 할 수 있다. 오퍼레이팅 상태에 따라서, 오퍼레이터 또는 컴퓨터 머신 로직이 컨트롤이 액체 레벨 또는 유량율에 기본되는지를 판단하는데 이용된다. 선택된 설정점 신호와 신호(606)의 가변식 유량율 입력에 반응하여서, 컨트롤러(608)는 개별적인 입력과 설정점 신호와의 차에 반응하는 출력 신호(614)를 제공한다. 이러한 신호는 있을 수 있는 필요한 액체 레벨과 대체로 동일한 액체 레벨 또는 필요한 유량율과 대체로 동일한 유체의 유량율을 유지하는데 요구되는 컨트롤 밸브(97)의 위치를 나타내는 크기의 것이다.The flow rate of the heavy molecular compound rich liquid from the column 60 can be controlled by various classification methods that can be readily utilized by those skilled in the art. The control device described in FIG. 2 is a preferred device and includes a level controller device 600, a sensing device and a signal converter connected to the level controller device operatively arranged in the lower section of the column 60. Controller 600 stabilizes output signal 602 indicating a flow rate in conduit 114 required to maintain the required level in column 60 or indicating that the actual level exceeds a predetermined level. The transducer 604 and flow measurement device operatively disposed in the conduit 114 stabilize the output signal 606 representing the actual flow rate of the fluid in the conduit 114. The flow measurement device is preferably located upstream of the control valve so as to avoid sensing the two-phase stream. Signal 602 is provided to flow controller 608 as a set point signal. Signals 602 and 608 are compared separately at flow controller 608 and controller 608 stabilizes output signal 614 in response to the difference between signals 602 and 606. Signal 614 is provided to control valve 97 and valve 97 is manipulated in response to signal 614. A setting signal (not described) indicative of the required level in column 60 may be manually input to the level controller 600 by an operator or may optionally be subjected to computer control by a control algorithm. Depending on the operating state, operator or computer machine logic is used to determine if control is based on liquid level or flow rate. In response to the variable flow rate input of the selected setpoint signal and signal 606, the controller 608 provides an output signal 614 in response to the difference between the individual input and the setpoint signal. This signal is of a magnitude that indicates the position of the control valve 97 required to maintain a flow rate of fluid that is approximately the same liquid level or a flow rate that is generally the same as the required liquid level.

열 교환기(62)에서, 메탄 리치 스트립핑 가스 스트림을 냉각하는 중 분자 화합물 리치 스트림은 도관(117)을 경유하여 열 교환기로 루트가 정해진다. 중 분자 화합물 리치 스트림은 간접 열 교환 수단(66)을 통해 흐르고 그리고 도관(119)을 경유하여 열 교환기로부터 생성된다. 메탄 리치 스트립핑 가스가 칼럼 내로 유입하기에 앞서 중 분자 화합물 함유 스트림에 의해 냉각되는 정도는 당 분야의 기술인이 용이하게 활용할 수 있는 다양한 분류법으로 제어될 수 있는 것이다. 일 실시예에서, 전체 메탄 리치 스트립핑 가스 스트림은 열 교환기에 공급되고, 냉각도는 열 전달용으로 활용 가능하게 만들어진 중 분자 화합물 리치 액체 스트림의 양, 열 전달용으로 활용 가능한 열 전달 면 구역, 및/또는 있을 수 있는 가열 또는 냉각을 받는 유체의 유지 시간과 같은 매개변수에 의해 제어된다. 양호한 실시예에서, 도관(108)을 경유하여 배급되는 메탄 리치 스트립핑 가스 스트림은 도관(400)내로 컨트롤 밸브(500)를 통해 흐르고, 이러한 상태에서 스트림은 분할되고 도관(402, 403)을 경유하여 전달된다. 도관(403)을 통해 흐르는 스트림은 궁극적으로 열 교환기(62) 내에 간접 열 전달 수단(64)을 통해 흐른다. 도관(402, 403) 내에 유체의 상대적인 유량율을 조종하는 수단은 도관(402 또는 403) 또는 도관 모두에 제공된다. 도 2에서 설명된 수단은 도관(404, 407)에 개별적으로 부착된 단순한 핸드 컨트롤 밸브(502, 504) 이다. 그러나, 컨트롤러에 입력되고 컨트롤러에 의해 조종되는 위치를 가진 컨트롤 밸브에는 설정점이 포함되고 그리고, 중 분자 화합물 함유 스트림용으로 상술된 바와 같은 도관에 흐름을 나타내는 신호는 한 개 또는 두 개의 핸드 컨트롤 밸브로 대체될 수 있는 것이다. 임의적인 경우에서, 밸브는 열 교환기(62)에 대한 도관(117, 404)에 스트림의 온도 접근 차가 열 교환기에 대한 손상을 초래하는 50℉을 초과하지 않도록 동작된다. 냉각 유체는 도관(405)을 경유하여 간접 열 전달 수단(64)을 이탈하며 그리고 도관(407)을 경유하여 배급되는 비냉각된 메탄 리치 스트립핑 가스와 접합점에서 결합되어서 도관(109)을 경유하여 칼럼에 배급되는 냉각된 메탄 리치 스트립핑 가스 스트림을 형성한다.In heat exchanger 62, the molecular compound rich stream is routed to heat exchanger via conduit 117 while cooling the methane rich stripping gas stream. The heavy molecular compound rich stream flows through indirect heat exchange means 66 and is produced from the heat exchanger via conduit 119. The extent to which the methane rich stripping gas is cooled by the heavy molecular compound containing stream prior to entering the column can be controlled by various classification schemes that can be readily utilized by those skilled in the art. In one embodiment, the entire methane rich stripping gas stream is fed to a heat exchanger, the degree of cooling being a quantity of heavy molecular compound rich liquid stream made available for heat transfer, a heat transfer cotton zone available for heat transfer, And / or parameters such as the retention time of the fluid under heating or cooling which may be present. In a preferred embodiment, the methane rich stripping gas stream distributed via conduit 108 flows through control valve 500 into conduit 400, where the stream is split and via conduits 402, 403. Is delivered. The stream flowing through conduit 403 ultimately flows through indirect heat transfer means 64 in heat exchanger 62. Means for manipulating the relative flow rates of the fluid in the conduits 402 and 403 are provided in the conduits 402 or 403 or both. The means described in FIG. 2 is a simple hand control valve 502, 504 separately attached to conduits 404, 407. However, a control valve having a position input to the controller and controlled by the controller includes a set point and the signal indicative of flow in the conduit as described above for the heavy molecular compound containing stream is directed to one or two hand control valves. It can be replaced. In any case, the valve is operated so that the difference in temperature access of the stream to conduits 117 and 404 for heat exchanger 62 does not exceed 50 ° F., resulting in damage to the heat exchanger. The cooling fluid leaves the indirect heat transfer means 64 via the conduit 405 and is coupled at the junction with the uncooled methane rich stripping gas distributed via the conduit 407 via the conduit 109. A cooled methane rich stripping gas stream is formed which is distributed to the column.

오리피스 플레이트(설명 않음)이 도관 내에 유체의 실제 유량율을 나타내는 출력 신호(618)를 안정시키도록 흐름 감지 디바이스와 조합되는 흐름 변환 디바이스(616)는 도관(109)에 작동식으로 배치된다. 신호(618)는 흐름 컨트롤러(620)에 입력을 가변적으로 처리하도록 제공된다. 또한 신호(622)에 의해 나타나는 유량율용 설정점이 컴퓨터적인 또는 수동적인 출력으로 제공된다. 다음, 흐름 컨트롤러는 각각의 입력 및 설정점 신호와의 차에 반응하며 도관(109)에서 필요한 유량율을 유지하는데 필요한 컨트롤 밸브의 위치를 나타내는 크기로 이루어진 출력 신호(624)를 제공한다.A flow conversion device 616 in combination with the flow sensing device is operatively disposed in the conduit 109 such that the orifice plate (not described) stabilizes the output signal 618 representing the actual flow rate of the fluid in the conduit. Signal 618 is provided to flow controller 620 to variably process the input. In addition, a set point for the flow rate represented by signal 622 is provided to the computer or passive output. The flow controller then provides an output signal 624 that is responsive to the difference between each input and set point signal and is sized to indicate the position of the control valve needed to maintain the required flow rate in the conduit 109.

다른 실시예에서, 도관(402, 403)을 통하는 유체의 상대저인 유량율은, 도관(109) 내에 필요한 유량율을 유지하는데 요구되는 컨트롤 밸브 위치를 나타내는 크기이며, 2개 신호 간의 차에 응답하는 출력 신호를 발생하는 흐름 컨트롤러에 입력으로 설정점 온도와 생성 출력을 사용하며 필요시 도관(109) 내에 상기 디바이스에 접속된 변환기와 온도 감지 디바이스를 배치하여 제어되는 것이다. 상기 컨트롤 밸브는 핸드 밸브(502 및/또는 504)로 대체되는 것이다.In another embodiment, the relative flow rate of the fluid through the conduits 402, 403 is a magnitude representative of the control valve position required to maintain the required flow rate in the conduit 109 and responds to the difference between the two signals. It uses the set point temperature and the output as inputs to the flow controller generating the output signal, and is controlled by placing a transducer and a temperature sensing device connected to the device in conduit 109 as needed. The control valve is to be replaced by hand valve 502 and / or 504.

도 3 에 나타낸 다른 실시예에서, 칼럼(60)에 대한 스트립핑 가스의 온도는 다음의 방식으로 제어된다. 도관(117)에 작동식으로 배치된 써머커플과 같은 측정 디바이스와 조합된 온도 변환기(704)는 도관(117) 내에 흐르는 액체의 실제 온도를 나타내는 출력 신호(708)를 제공한다. 신호(708)는 비율 연산기(700)에 제 1 입력치로서 제공된다. 비율 연산기(700)에는 또한 도관(109) 내로 흐르는 유체의 온도를 나타내는 제 2 온도 신호(706)가 제공된다. 신호(706)는 도관(109) 내에 작동식으로 배치된 써머커플과 같은 감지 요소에 반응하는 출력 신호(706)를 가진 온도 변환기에서 시작된다. 신호(706, 708)에 반응하여, 비율 연산기(700)는 신호(706, 708)의 비율을 나타내는 출력 신호(710)를 제공한다. 신호(710)는 비율 컨트롤러(712)에 입력치로 제공된다. 또한, 비율 컨트롤러(712)에도 도관(109, 114)에 흐르는 유체용의 필요한 온도 비율을 나타내는 설정 점 신호(714)가 제공된다. 신호(710, 714)에 반응하여, 비율 컨트롤러(712)는 신호(710, 714) 간에 차에 반응하는 출력 신호(716)를 제공한다. 신호(716)는, 설정 점 신호(714)에 의해 나타나는 필요한 비율을 유지하는데 필요한 바이패스 도관(714)에 작동적으로 배치된 컨트롤 밸브(534)의 위치를 나타내는 크기의 것이다. 컨트롤 밸브(534)는 신호(716)에 반응하여 조종되는 것이다.In another embodiment shown in FIG. 3, the temperature of the stripping gas for the column 60 is controlled in the following manner. The temperature converter 704 in combination with a measuring device such as a thermocouple operatively disposed in the conduit 117 provides an output signal 708 representing the actual temperature of the liquid flowing in the conduit 117. Signal 708 is provided to ratio calculator 700 as a first input value. The ratio calculator 700 is also provided with a second temperature signal 706 that indicates the temperature of the fluid flowing into the conduit 109. Signal 706 begins at a temperature converter with an output signal 706 responsive to a sensing element such as a thermocouple operatively disposed within conduit 109. In response to signals 706 and 708, ratio calculator 700 provides an output signal 710 representing the ratio of signals 706 and 708. Signal 710 is provided as input to ratio controller 712. The ratio controller 712 is also provided with a set point signal 714 that indicates the required temperature ratio for the fluid flowing in the conduits 109, 114. In response to signals 710 and 714, ratio controller 712 provides an output signal 716 that responds to the difference between signals 710 and 714. Signal 716 is of a magnitude indicative of the position of control valve 534 operatively disposed in bypass conduit 714 necessary to maintain the required ratio represented by set point signal 714. The control valve 534 is manipulated in response to the signal 716.

이전 도면에 나타낸 요소에 사용된 도면번호가 사용되는 도 4 에 나타낸 가장 양호한 컨트롤 분류법에 따르면, 칼럼(60)의 자동 스타트-업이 하이 셀렉터(728)에 의해 용이하게 된다. 온도 컨트롤러(722)의 설정 점은 칼럼(60)에 액체와 혼용될 수 있는 온도로 설정된다. 그러나 스타트-업 시에, 도관(109) 내에 온도는 근처 대기 온도가 된다. 따라서 조종 밸브(536)에 직접 접속된 신호(726)는 밸브(536)를 폐쇄하고 스타트 업 동안에 저온 분리 칼럼(60)으로 따뜻한 건조 가스의 흐름을 허용한다. 이러한 문제는 이하에 기술되는 바와 같이 조종 밸브(536)로의 일시적 선택 신호(742)에 의해 극복 된다.According to the best control classification shown in FIG. 4 where the reference numerals used for the elements shown in the previous figures are used, automatic start-up of the column 60 is facilitated by the high selector 728. The set point of the temperature controller 722 is set to a temperature in the column 60 that can be mixed with the liquid. However, at start-up, the temperature in conduit 109 becomes the near ambient temperature. Thus, a signal 726 connected directly to the steering valve 536 closes the valve 536 and allows the flow of warm dry gas to the cold separation column 60 during startup. This problem is overcome by a temporary select signal 742 to the control valve 536 as described below.

신호(706, 724)에 반응하여, 온도 컨트롤러(722)는 신호(706, 724) 간에 차에 반응하는 출력 신호(726)를 제공한다. 신호(726)는 신호(724)에 의해 나타나는 필요한 온도와 대체로 동일한 도관(109) 내에 유체의 실제 온도를 유지하는데 요구되는 도관(108)에 작동식으로 배치된 컨트롤 밸브(536)의 위치를 나타내는 크기의 것이다. 상기 상태에서, 설정 점 신호(724)용으로 필요한 값은 칼럼의 스타트-업을 허용하지 않을 것이다. 따라서, 신호(726)는 신호 셀렉터(728)에 제공된다. 신호 셀렉터(728)에도, 신호(736, 740) 간에 차에 반응하고 신호(740)에 의해 나타나는 필요한 온도와 대체로 동일한 도관(119) 내에 유체의 온도를 유지하는데 요구되는 컨트롤 밸브(536)의 위치를 나타내는 크기로 된 컨트롤 신호(742)가 제공된다. 칼럼의 스타트-업 시에, 도관(119) 내에 유체의 실제 온도는 신호(740)에 의해 나타나는 필요한 온도 보다 낮을 것이다. 따라서, 밸브(536)에 대한 접속 신호(742)는 밸브(536)가 신호(706)에 의해 나타나는 온도가 낮아지도록 개방되게 한다. 하이 셀렉터(728)는 밸브(536)를 조종하는 컨트롤 신호(726, 742)의 것을 판단하게 된다.In response to signals 706 and 724, temperature controller 722 provides an output signal 726 that responds to the difference between signals 706 and 724. Signal 726 indicates the location of control valve 536 operatively disposed in conduit 108 required to maintain the actual temperature of the fluid in conduit 109 generally at the same temperature required by signal 724. It is of size. In this state, the value needed for the set point signal 724 will not allow start-up of the column. Thus, signal 726 is provided to signal selector 728. In the signal selector 728 also, the position of the control valve 536 required to react to the difference between the signals 736 and 740 and to maintain the temperature of the fluid in the conduit 119 that is approximately equal to the required temperature indicated by the signal 740. A control signal 742 is provided that is sized to indicate. Upon start-up of the column, the actual temperature of the fluid in the conduit 119 will be lower than the required temperature indicated by the signal 740. Thus, the connection signal 742 to the valve 536 causes the valve 536 to open to lower the temperature represented by the signal 706. The high selector 728 determines the control signal 726, 742 that controls the valve 536.

스타트-업 진행도 이와 유사하다. 공급 가스는 상부 섹션에 저온 분할 칼럼(60)의 정상부 내로 유입된다. 공급 가스의 온도가 제거되는 순 농축 온도로 냉각되면, 액체는 칼럼(60)에 레벨을 보강하기 시작한다. 레벨 컨트롤러(600)는 레벨을 감지하고 그 출력이 신호(614)에 반응하는 밸브(97)를 개방한다. 다음, 저온 액체는 열 교환기(62)를 지나가고 그리고 밸브(536)와 도관(108)을 통하는 온난 건조 가스 스트림과 열을 교환한다. 밸브(536)는 설정 점 온도에서 신호(742)에 의해 개시적으로 개방된다. 건조 가스 흐름이 개시된 후에, 온도 변환기(702)는 하이 셀렉터(728)에 의해 선택된 신호(726)를 초래하는 급하게 냉각된 온도를 감지한다. 스타트-업 컨트롤은 오퍼레이터에게 완만한 안전 스타트-업을 제공하는 것을 도와주어서 주의를 요구하는 레벨을 저하시킨다.Start-up progression is similar. The feed gas enters the top of the cold splitting column 60 in the upper section. When the temperature of the feed gas is cooled to the net concentrated temperature at which it is removed, the liquid begins to enrich the column 60. Level controller 600 senses a level and opens valve 97 whose output responds to signal 614. The cold liquid then passes through heat exchanger 62 and exchanges heat with a warm dry gas stream through valve 536 and conduit 108. Valve 536 is initiated to open by signal 742 at a set point temperature. After the dry gas flow is initiated, the temperature converter 702 senses the rapidly cooled temperature resulting in the signal 726 selected by the high selector 728. Start-up control helps to provide the operator with a gentle safety start-up, reducing the level of attention required.

열 교환기(62)로부터의 온난한 중 분자 화합물 리치 액체 스트림은 정류 및 스트립핑 섹션 모두를 함유하는 디메탄아이저 칼럼(67)에 도관(119)을 경유하여 공급된다. 정류 및 스트립핑 섹션은 칼럼 팩킹(예, 새들, 랙킹 링, 우븐 와이어) 또는 그 조합물에 의한 연속적인 매스 전달을 제공할 수 있거나 또는 별개의 스테이지(예, 트레이, 플레이트)를 함유할 수 있는 것이다. 일반적으로, 팩킹은 약 6ft 보다 작은 직경을 갖는 칼럼용이 양호하고, 그리고 별개의 스테이지는 6ft 보다 큰 직경을 갖는 칼럼이 양호하다. 정류 및 스트립핑 섹션 모두에 이론적 스테이지의 수는 공급 스트림의 화합물과 최종 생성물의 필요한 화합물에 따른다. 양호하게, 스트립핑 또는 하부 섹션은 4 내지 20 이론적 스테이지를 함유하고 보다 양호하게는 8 내지 12 이론적 스테이지 그리고 가장 양호하게는 약 10 이론적 스테이지를 함유한다. 유사한 방식으로, 칼럼의 상부 또는 정류 섹션은 4 내지 20 이론적 스테이지를 함유하고, 양호하게는 8 내지 13 이론적 스테이지, 그리고 가장 양호하게는 약 10 이론적 스테이지를 함유한다.The warm heavy molecular compound rich liquid stream from heat exchanger 62 is fed via conduit 119 to a dimethanizer column 67 containing both rectification and stripping sections. The commutation and stripping sections may provide continuous mass transfer by column packing (eg saddles, racking rings, woven wires) or combinations thereof or may contain separate stages (eg trays, plates). will be. In general, packing is preferred for columns with diameters less than about 6 feet, and discrete stages are preferred for columns with diameters greater than 6 feet. The number of theoretical stages in both the rectifying and stripping sections depends on the compound of the feed stream and the required compound of the final product. Preferably, the stripping or lower section contains 4 to 20 theoretical stages, more preferably 8 to 12 theoretical stages and most preferably about 10 theoretical stages. In a similar manner, the top or rectifying section of the column contains 4 to 20 theoretical stages, preferably 8 to 13 theoretical stages, and most preferably about 10 theoretical stages.

종래의 리보일러(524)는 그 저부에서 스트립핑 증기를 제공하도록 설치된다. 도 2 에 나타낸 양호한 실시예에서, 디메탄아이저에 최저 스테이지로부터의 액체는 도관(428)을 경유하여 리보일러에 제공되고, 여기서 유체는 도관(440)을 경유하여 배급되는 가열 매체를 가진 간접 열 전달 수단(525)에 의해 가열되어 도관(444)에 차례로 접속된 흐름 제어 밸브(526)에 접속된 도관(442)을 경유하여 복귀된다. 리보일러로부터의 증기는 도관(430)을 경유하여 디메탄아이저 칼럼으로 복귀되고 그리고 액체는 도관(432)을 경유하여 리보일러로부터 제거된다. 상기 도관(432) 내에 스트림은 옵션 도관(434)을 경유하여 디메탄아이저의 저부로부터 생성되는 제 2 액체 스트림과 도관(436)에서 선택적으로 결합된다. 있을 수 있는 도관(436 및/또는 432)을 경유하여 디메탄아이저로부터 생성되는 전체 액체 스트림은 쿨러(520)를 통해 선택적으로 흘러서 도관(438)을 경유하여 생성된다. 액체 흐름을 제어하는 수단은 상기 도관의 하나 또는 두게 내에 삽입설치된다. 도 2에서 설명된 일 실시예에서, 흐름 제어 수단에는 도관(438, 123) 사이에 삽입설치되는 컨트롤 밸브(522)가 포함된다. 컨트롤 밸브(522)의 위치는 신호(631)에 반응하는 도관(438) 내에 유체의 실제 유량율과 레벨 컨트롤 디바이스(626)로부터의 설정점 입력 신호(628)와의 사이에 차에 반응하는 흐름 컨트롤러(632)에 의해 조정된다. 레벨 컨트롤러(626)용 설정 점 유량율(630)은 오퍼레이터 또는 컴퓨터 알고리즘 입력으로 제공될 수 있는 것이다. 컨트롤러(632)로부터의 출력은 필요한 레벨을 유지하도록 도관(438) 내에 필요한 유량율을 유지하는데 필요한 컨트롤 밸브(522)의 위치를 나타내는 크기로 된 신호(634)이다.Conventional reboiler 524 is installed at its bottom to provide stripping steam. In the preferred embodiment shown in FIG. 2, liquid from the lowest stage to the dimethanizer is provided to the reboiler via conduit 428, where the fluid is indirect with a heating medium distributed via conduit 440. It is returned via a conduit 442 that is heated by heat transfer means 525 and connected to a flow control valve 526 that is in turn connected to a conduit 444. Vapor from the reboiler is returned to the dimethanizer column via conduit 430 and liquid is removed from the reboiler via conduit 432. The stream in conduit 432 is optionally combined in conduit 436 with a second liquid stream generated from the bottom of the dimethanizer via option conduit 434. The entire liquid stream generated from the dimethanizer via conduits 436 and / or 432 which may be selectively flows through cooler 520 and is produced via conduit 438. Means for controlling liquid flow are inserted into one or two of the conduits. In one embodiment described in FIG. 2, the flow control means includes a control valve 522 inserted between conduits 438 and 123. The position of the control valve 522 is a flow controller responsive to the difference between the actual flow rate of the fluid in the conduit 438 in response to the signal 631 and the set point input signal 628 from the level control device 626. 632. The set point flow rate 630 for the level controller 626 may be provided as an operator or computer algorithm input. The output from the controller 632 is a signal 634 sized to indicate the position of the control valve 522 required to maintain the required flow rate in the conduit 438 to maintain the required level.

다양한 제어 기술이 도관(430)을 경유하는 칼럼(67)에 대한 스트립핑 증기의 유량율을 조종하는데 용이하게 사용될 수 있지만, 양호한 기술은 복귀 증기의 온도에 기초하는 것이다. 도관(430)에 배치된 써머커플과 같은 감지 디바이스와 조합된 온도 변환 디바이스(636)는 온도 컨트롤러(642)에 입력 신호(638)를 제공한다. 또한, 설정 점 온도 신호(640)가 오퍼레이터 또는 컴퓨터 알고리즘에 의해 컨트롤러에 제공된다. 컨트롤러(642)는 2개 입력치 간에 차에 반응하여, 가열 매체 함유 도관, 양호하게는 도관(440 또는 444), 가장 양호하게는 도관(444)에 배치되는 흐름 컨트롤 밸브(526)에 신호(644)를 전달한다. 전달된 신호(644)는 도관(440) 내에서 필요한 온도를 구하는데 필요한 유량율을 유지하는데 소요되는 컨트롤 밸브(526)의 위치를 나타내는 크기의 것이다.Various control techniques can be readily used to control the flow rate of the stripping vapor for the column 67 via the conduit 430, although a good technique is based on the temperature of the return steam. Temperature conversion device 636 in combination with a sensing device such as a thermocouple disposed in conduit 430 provides an input signal 638 to temperature controller 642. In addition, a set point temperature signal 640 is provided to the controller by an operator or a computer algorithm. The controller 642 responds to the difference between the two inputs and signals to the flow control valve 526 disposed in the heating medium containing conduit, preferably conduit 440 or 444, most preferably conduit 444. 644). The transmitted signal 644 is of a magnitude that indicates the position of the control valve 526 required to maintain the flow rate needed to obtain the required temperature within the conduit 440.

디메탄아이저 칼럼의 신규한 면은 리플럭스 액체를 발생하는 방식이다. 도 2에서 설명된 바로서, 오버헤드 생성물은 도관(410)을 경유하여 디메탄아이저 칼럼(67)을 빠져 나가며, 이때 상기 스트림의 적어도 일 부분은 중 분자 화합물 제거 칼럼(60)으로부터의 중 분자 화합물 리치 액체 생성물에 의해 냉각되는 열 교환기(62) 내에 간접 열 교환 수단(510)을 통해 흐를 때에 부분적으로 응축된다. 양호한 실시예에서, 중 분자 화합물 리치 액체 생성물은 오버헤드 증기 시스템의 적어도 일 부분을 냉각하는데 먼저 이용되고 다음, 메탄 리치 스트립핑 가스 스트림의 냉각을 위해 이용된다. 중 분자 화합물 리치 액체 스트림에 의한 냉각으로 초래되는 응축 액체는 디메탄아이저 칼럼(67)용 리플럭스의 소오스가 된다. 양호하게, 2개 지정된 스트림 사이에 열 교환은 역류 방식에서 발생된다. 일 실시예에서, 전체 스트림은 전체 메탄 스트립핑 가스의 냉각과 같은 방식으로 열 교환기(62)로 흐를 수 있는 것이다. 도 2에서 설명된 양호한 실시예에서, 도관(410) 내에 오버헤드 증기 생성물은 도관(412, 414) 내에서 흐르는 스트림으로 분할된다. 도관(414) 내에 스트림은 열 교환기(62) 내에 간접 열 교환 수단(510)을 통하는 상기 스트림의 흐름으로 열 교환기(62)에서 냉각되며 그리고 생성되는 냉각 스트림은 도관(418)을 경유하여 생성된다. 도관(412 및 414 또는 418) 내에 증기 스트림의 상대적인 유량율은, 열 교환기를 통해 흐르지 않아서 2상 유체의 제어를 피할 수 있는 오버헤드 증기를 통하는 흐름 제어 수단, 양호하게는 흐름 컨트롤 밸브에 의해 제어된다. 도관(412) 내에서 흐르는 증기는 흐름 제어 수단(512)을 통해 흐르고 도관(416)을 경유하여 그로부터 생성된다. 다음, 도관(416, 418)은 연결되어 도관(420)을 통해 흐르는 결합된 냉각 2상 스트림을 발생시킨다. 도관(420) 내에 배치된 온도 감지 디바이스 양호하게는 써머커플과 조합된 온도 변환 디바이스(646)는, 온도 컨트롤러(652)에 도관(420) 내에서 흐르는 유체의 실제 온도를 나타내는 신호(648)를 제공한다. 필요한 온도(650)도 또한 수동식 또는 컴퓨터식 알고리즘의 어느 한 방식으로 컨트롤러(652)에 입력된다. 변환 디바이스(646)와 설정점(650)에 의한 입력 비교에 기본하여, 컨트롤러(652)는 설정 온도에 접근하거나 또는 유지하는 적절한 방식으로 밸브(512)를 조정하는 크기로 된 밸브(512)에 출력 신호(654)를 제공한다. 도관(420) 내에 생성된 2상 유체는 분할기(514)에 공급되고, 그로부터 도관(422)을 경유하는 메탄 리치 증기 스트림과 도관(424)을 경유하는 리플럭스 액체 스트림을 생성한다. 다른 양호한 실시예에서, 상기 분류법이 이용되면서, 도관(117) 내에 중 분자 화합물 리치 스트림이 도관(414)을 경유하여 배급되는 스트림을 냉각하기에 앞서 도관(414)을 경유하여 배급되는 스트림의 냉각용으로 먼저 이용되는 것이다. 도 1에서 설명된 바로서, 도관(121) 내에 메탄 리치 증기 스트림은 순차적으로 진행되는 액화용 개방 메탄 사이클로 복귀되게 된다. 디메탄아이저와 상관 장비의 압력은 도관(422) 내에 작동식으로 배치된 압력 변환 디바이스(656)에 반응하는 자동적 조종 컨트롤 밸브(518)에 의해 제어된다. 컨트롤 밸브는 메탄 콤프레샤에 저압 유입 포트에 양호하게 직접적 또는 간접적으로 접속된 도관(121)에 유출구 측에서 그리고 도관(422)에 유입구 측에서 접속되고, 감지 디바이스와 조합된 압력 변환 디바이스(656)는 도관(422)에 실제 압력을 나타내는 압력 컨트롤러(660)에 대한 신호(658)를 제공한다. 또한 설정 점 압력 신호(662)도 압력 컨트롤러(660)에 입력된다. 다음, 컨트롤러는 압력 감지 디바이스 신호(658)와 설정 점 신호(662) 간에 차에 반응하는 반응 신호(664)를 발생한다. 신호(664)는 설정 점 압력에 접근 및 유지에 따라서 밸브(518)를 활성화시키는 방식으로 측정된다. 일 실시예에서, 컨트롤러 및 컨트롤 밸브 그리고 선택적인 압력 감지 변환기(656)는 배압 조절기로서 일반적으로 불리우는 싱글 디바이스에 설치된다.A novel aspect of the dimethanizer column is the way to generate the reflux liquid. As described in FIG. 2, the overhead product exits the dimethanizer column 67 via conduit 410, wherein at least a portion of the stream is removed from the heavy molecular compound removal column 60. Partially condensed when flowing through indirect heat exchange means 510 in heat exchanger 62 which is cooled by molecular compound rich liquid product. In a preferred embodiment, the heavy molecular compound rich liquid product is first used to cool at least a portion of the overhead vapor system and then for cooling the methane rich stripping gas stream. The condensed liquid resulting from cooling by the heavy molecular compound rich liquid stream becomes the source of the reflux for the dimethanizer column 67. Preferably, heat exchange between the two designated streams takes place in a countercurrent manner. In one embodiment, the entire stream can flow to the heat exchanger 62 in the same way as cooling the entire methane stripping gas. In the preferred embodiment described in FIG. 2, the overhead vapor product in conduit 410 is split into a stream flowing in conduits 412 and 414. The stream in conduit 414 is cooled in heat exchanger 62 with the flow of said stream through indirect heat exchange means 510 in heat exchanger 62 and the resulting cooling stream is produced via conduit 418. . The relative flow rate of the steam stream in conduits 412 and 414 or 418 is controlled by flow control means, preferably flow control valves, via overhead steam that do not flow through the heat exchanger, thereby avoiding control of the two-phase fluid. do. Vapor flowing in conduit 412 flows through and is generated from flow control means 512 via conduit 416. Conduits 416 and 418 are then connected to generate a combined chilled two-phase stream flowing through conduit 420. Temperature Sensing Device disposed in Conduit 420 The temperature conversion device 646, preferably in combination with a thermocouple, sends a signal 648 to the temperature controller 652 indicating the actual temperature of the fluid flowing in the conduit 420. to provide. The required temperature 650 is also input to the controller 652 in either a manual or computer algorithm. Based on the input comparison by the conversion device 646 and the set point 650, the controller 652 is provided with a valve 512 that is sized to adjust the valve 512 in an appropriate manner to approach or maintain the set temperature. Provide an output signal 654. The two-phase fluid generated in conduit 420 is supplied to divider 514 to produce a methane rich vapor stream via conduit 422 and a reflux liquid stream via conduit 424. In another preferred embodiment, with the above classification, cooling of the stream distributed via conduit 414 prior to cooling the stream of heavy molecular compound rich stream in conduit 117 via conduit 414. It is used first. As described in FIG. 1, the methane rich vapor stream in conduit 121 is returned to a sequential open methane cycle for liquefaction. The pressure of the dimethanizer and the correlated equipment is controlled by an automatic steering control valve 518 responsive to the pressure conversion device 656 operatively disposed within the conduit 422. The control valve is connected at the inlet side to the conduit 121 and at the inlet side to the conduit 422 which is preferably directly or indirectly connected to the low pressure inlet port to the methane compressor, and the pressure converting device 656 in combination with the sensing device The conduit 422 provides a signal 658 to the pressure controller 660 that represents the actual pressure. A set point pressure signal 662 is also input to the pressure controller 660. The controller then generates a response signal 664 that responds to the difference between the pressure sensing device signal 658 and the set point signal 662. Signal 664 is measured in such a way as to activate valve 518 as it approaches and maintains the set point pressure. In one embodiment, the controller and control valve and optional pressure sensitive transducer 656 are installed in a single device, commonly referred to as back pressure regulator.

분리기로부터의 리플럭스는 궁극적으로 디메탄아이저로 흐른다. 도 2에서 설명된 양호한 실시예에서, 리플럭스는 도관9424)를 경유하여 분리기(514)를 이탈하여, 펌프(516)를 통해 흘러서, 도관(425), 컨트롤 밸브(519) 및 도관(426)을 흘러가며, 이때 스트림은 디메탄아이저 칼럼의 상부 섹션 내로 도입된다. 이러한 실시예에서, 리플럭스의 유량율은 분리기(514)의 하부 섹션에 배치된 감지 디바이스에 반응하는 레벨 컨트롤 디바이스(666)로부터의 입력에 의해 제어된다. 컨트롤러(666)는 분리기(514)에서 필요한 레벨을 유지하는데 요구되는 도관(426) 내에 유량율을 나타내는 신호(668)를 발생하고, 신호(668)는 도관(425) 내에 실제 유량율을 나타내는 신호(671)가 공급되는 흐름 컨트롤러(670)에 설정 점 입력치로서 제공된다. 다음, 컨트롤러(670)는 신호 차를 나타내는 컨트롤 밸브(519)에 대한 신호(674)를 발생하고 그리고 분리기(514)에 액체 레벨이 제어되는 방식으로 흐름 컨트롤 밸브(519)를 통해 적절한 액체가 흐르도록 제공하도록 측정된다.Reflux from the separator ultimately flows to the dimethanizer. In the preferred embodiment described in FIG. 2, the reflux exits separator 514 via conduit 9424 and flows through pump 516 to allow conduit 425, control valve 519 and conduit 426. Stream is introduced into the upper section of the dimethanizer column. In this embodiment, the flow rate of the reflux is controlled by the input from the level control device 666 responsive to the sensing device disposed in the lower section of the separator 514. The controller 666 generates a signal 668 representing the flow rate in the conduit 426 required to maintain the required level in the separator 514, and the signal 668 is a signal representing the actual flow rate in the conduit 425. 671 is provided as a set point input to the flow controller 670 to which it is supplied. The controller 670 then generates a signal 674 to the control valve 519 indicating the signal difference and the appropriate liquid flows through the flow control valve 519 in such a way that the liquid level is controlled in the separator 514. To be provided.

상술된 컨트롤러는 비례식, 비례 일체식, 또는 비례 일체 유도식(proportional-integral-derivative: PID)과 같은 다양한 공지된 제어 모드를 사용할 수 있는 것이다. 백업 조절기 있는 디지털 컴퓨터는 컴퓨터에 공급되는 설정 점과 같은 측정된 공정 변수에 기본된 소요되는 컨트롤 신호 연산용으로 도 4 에 도시된 양호한 실시예에서 양호한 것이다. 외부 디바이스로 신호를 전송하고 외부 변수 값을 판독하는 실 시간 환경에서의 작동을 허용하는 소프트웨어를 구비한 임의적인 디지털 컴퓨터가 사용에 적절한 것이다. 도 2 내지 도 4 에 도시된 PID컨트롤러는 비례식, 비례 일체식 또는 비례 일체 유도식과 같은 다양한 제어 모드를 활용할 수 있는 것이다. 양호한 실시예에서는 비례 일체식 모드가 활용된다. 그러나, 본 발명의 범위는 2개 입력 신호와의 대비를 나타내는 출력 신호를 생성하고 2개 이상의 입력 신호를 수용하는 능력을 소유한 임의적인 컨트롤러를 포함하는 것이다.The controller described above is capable of using various known control modes such as proportional, proportional, or proportional-integral-derivative (PID). A digital computer with a backup regulator is good in the preferred embodiment shown in FIG. 4 for computation of required control signals based on measured process variables such as set points supplied to the computer. Any digital computer with software that allows operation in a real-time environment that sends signals to external devices and reads external variable values is suitable for use. 2 to 4 may utilize various control modes such as proportional, proportional integral, or proportional integral induction. In the preferred embodiment a proportional integral mode is utilized. However, the scope of the present invention includes any controller that possesses the ability to generate an output signal representing the contrast with two input signals and to accept two or more input signals.

컨트롤러에 의한 출력 신호의 스케일링은 제어 시스템 분야의 기술에서는 공지된 것이다. 기본적으로, 컨트롤러의 출력은 임의적인 필요한 요소 또는 변수를 나타내도록 스케일이다. 이러한 예로는 필요한 온도와 실제 온도가 컨트롤러에 의해 대비되는 장소가 있다. 컨트롤러 출력은 필요한 온도와 실제 온도를 동일하게 만드는 필요한 "컨트롤" 가스의 유량율을 나타내는 신호이어야 한다. 다르게는, 동일한 출력 신호가 필요한 온도와 실제 온도를 동일하게 만드는데 소요되는 압력을 나타내는 스케일이어야 한다. 만일 컨트롤러 출력이 0 - 10 유니트 범위에 있으면, 컨트롤러 출력 신호는 5 유니트의 레벨을 가진 출력이 50% 또는특정 온도 또는 특정 유량에 대응하도록 스케일 된다. 상기 변환 수단은 발생되는 다양한 신호로 처리되어 다양한 형태를 취하게 하는 특징이 있는 매개변수를 측정하는데 사용된다. 예를 들면, 이러한 시스템의 컨트롤 요소는 전기적 아날로그, 디지털 전자, 유압, 공압, 기계성 또는 기구에서의 다른 유사한 타입 또는 상기 타입 기구의 조합체 사용에 필요한 수단을 제공한다.Scaling of the output signal by the controller is well known in the art of control systems. Basically, the output of the controller is scaled to represent any necessary elements or variables. An example of this is where the required and actual temperatures are compared by the controller. The controller output should be a signal that indicates the rate of flow of the required "control" gas to make the required and actual temperatures the same. Alternatively, the same output signal should be a scale that represents the pressure required to make the required and actual temperatures the same. If the controller output is in the range of 0 to 10 units, the controller output signal is scaled such that an output with a level of 5 units corresponds to 50% or a specific temperature or a specific flow rate. The converting means are used to measure characteristic parameters which are processed into various signals to be generated and take various forms. For example, the control elements of such a system provide the means necessary for the use of electrical analog, digital electronic, hydraulic, pneumatic, mechanical or other similar types of instruments or combinations of such type instruments.

선택성 컨트롤 루프는 적절한 컨트롤 동작을 선택하기 위한 다양한 공정 상황에서 사용된다. 일반적으로, 정상적인 컨트롤 신호는 임의적인 공정 상황에서 최우선권을 가지는 제 2 컨트롤 신호로 덮여진다. 예를 들면, 위험한 상태는 피해지거나 또는 자동 스타트-업과 같은 필요한 잇점이 제 2 컨트롤 신호를 일시적으로 선택하여 이행될 수 있게 한다.Selective control loops are used in various process situations to select the appropriate control action. In general, a normal control signal is covered with a second control signal having the highest priority in any process situation. For example, a dangerous condition may be avoided or a necessary advantage such as automatic start-up may be implemented by temporarily selecting the second control signal.

상기 피드백 제어 시스템에서 활용되는 특정한 하드웨어 및/또는 소프트웨어는 공정 플랜트 컨트롤 분야에서 공지된 기술이다. 그 예로는 맥그로우-힐의 화공 규범 5판, 22쪽(Chemical Engineering's Handbook, 5th ED., McGraw-Hill, pgs 22-1 to 22-147)을 참고한다.The particular hardware and / or software utilized in the feedback control system is a technique known in the field of process plant control. See, for example, Chemical Engineering's Handbook, 5th ED., McGraw-Hill, pgs 22-1 to 22-147.

특정 저온 방법, 물질, 재료, 장비 아이템 및 제어도구가 본원에 기술되었지만, 상기 특정 인용물은 본 발명에 따르는 설명을 위한 목적으로 포함된 것으로서 이것에 한정 받지 않는 것이다.Although certain low temperature methods, materials, materials, equipment items and controls have been described herein, these specific references are included without limitation for the purposes of explanation in accordance with the present invention.

예 1Example 1

예는, 메이저 부분에 메탄 기본 스트림의 액화에 바로 앞서 메탄 기본 스트림으로부터 벤젠 및 중 분자 화합물 제거를 기술하는 공정 효율을 컴퓨터 시뮤레이션에 의해 나타내는 것이다. 유량율은 도 1 및 도 2 에 기술된 액화 기술을 이용하는 2.5million metric tonne/year LNG플랜트에 있는 것들을 나타낸다. 예에서 이용되는 메탄-기본 가스 스트림에 벤젠 응축은 공정에서 상기 위치에 있는 많은 선택된 천연 가스 스트림에 의해 소유되는 것을 나타내는 것으로 고려되는 것이다. 그러나, 메탄 기본 가스 스트림은 중 탄화수소 성분(예, C3+)에서 상대적으로 희박한 것으로 고려된다. 시뮤레이션 결과물은 하이프로테크의 공정 시뮤레이션HYSIM(버젼386/C2.10, Prop. Pkg PR/LK)을 사용하여 구해진다.An example is computer simulation of the process efficiency describing removal of benzene and heavy molecular compounds from the methane base stream immediately prior to liquefaction of the methane base stream in the major portion. Flow rates represent those in a 2.5 million metric tonne / year LNG plant using the liquefaction technique described in FIGS. 1 and 2. Benzene condensation in the methane-base gas stream used in the examples is considered to indicate that it is owned by many selected natural gas streams at these locations in the process. However, the methane gas stream is considered to be relatively lean in the heavier hydrocarbon components (for example, C + 3) of the. Simulation results are obtained using HiProtech's process simulation HYSIM (version 386 / C2.10, Prop. Pkg PR / LK).

중 분자 화합물 제거 칼럼으로의 유입물 및 유출물 스트림의 화합물, 온도, 압력 및 상 상태는 표 1 에 나타내었다. 상기 시뮤레이션은 5 이론적 스테이지 함유 칼럼에 기본 하는 것이다. 메이저 부분에서 액화를 받는 2상 스트림으로도 참고되는 부분적 응축된 스트림은 칼럼에 최상부 스테이지(스테이지 1)에 먼저 공급된다. 이러한 스트림의 온도는 -112.5℉이고 압력은 587.0psia 이다. 주지된 바와 같이, 이러한 스트림은 스트림이 98.24mol%증기 이도록 부분적으로 응축되어져 있다.Compounds, temperatures, pressures and phase states of the inlet and effluent streams to the heavy molecular compound removal column are shown in Table 1. The simulation is based on 5 theoretical stage containing columns. The partially condensed stream, also referred to as the two phase stream undergoing liquefaction in the major part, is first fed to the top stage (stage 1) in the column. The temperature of this stream is −112.5 ° F. and the pressure is 587.0 psia. As noted, this stream is partially condensed such that the stream is 98.24 mol% steam.

최하부 스테이지(스테이지 5) 내로 공급되는 냉각된 메탄 리치 스트립핑 가스는 도 1 에 나타낸 바와 같이 업 스트림 구역으로부터 취해진다. 이러한 스트림은 스테이지 5에서 생성된 중 분자 화합물 리치 액체 스트림과의 역류 열 교환에 의해 대략 63℉ 내지 -10℉로 냉각된다. 도 2 에 도시된 바와 같은 열 교환 동안에, 이러한 스트림은 대략 -78℉ 내지 대략 62℉로 가열된다. 이러한 스트림은 또한 디메탄아이저 칼럼으로부터의 오버헤드 증기를 냉각하는데 이용된다. 칼럼 내에 스테이지 베직에 각각의 상의 상대적 유량율, 모의 온도 및 압력은 표 2 에 나타내었다. 각각의 액체 및 증기 등가 화합물은 각 스테이지용으로 표 3 에 나타내었다.The cooled methane rich stripping gas fed into the bottom stage (stage 5) is taken from the upstream zone as shown in FIG. This stream is cooled to approximately 63 ° F. to −10 ° F. by countercurrent heat exchange with the heavy molecular compound rich liquid stream produced in stage 5. During the heat exchange as shown in FIG. 2, this stream is heated to approximately −78 ° F. to approximately 62 ° F. This stream is also used to cool the overhead vapor from the dimethanizer column. The relative flow rates, simulated temperatures, and pressures of each phase in the stage fabric in the column are shown in Table 2. Each liquid and vapor equivalent compound is shown in Table 3 for each stage.

온난한 중 분자 화합물 리치 스트림이 천연 가스 액체가 풍부한 스트림과 메탄 콤프레샤에 하이 스테이지 유입구 포트로의 공급으로 다시 재순환되는 메탄/에탄 리치 스트림이 생성되는 정류 및 스트립핑을 함유하는 디메탄아이저 칼럼으로 공급된다.The warm, heavy molecular compound rich stream is a ethanol column containing rectification and stripping that produces a stream rich in natural gas liquid and a methane / ethane rich stream that is recycled back to the methane compressor as a feed to the high stage inlet port. Supplied.

방향족/중 분자 화합물 제거를 위한 공정의 효율은 스테이지 1 로부터의 생성물과 스테이지 1 및 5에 대한 공급 스트림에 결합된 질소, 메탄, 에탄 몰%의 대비로 설명된다. 각각의 스트림용의 상기 퍼센테이지는 각각, 99.88, 99.89, 99.94몰% 이다. 따라서 공정은 2가스 공급 스트림의 어느 하나 보다 경 성분에서 보다 풍부한 생성물 스트림을 생성한다.The efficiency of the process for the removal of aromatic / heavy molecular compounds is described by the contrast of the product from stage 1 with the mole percent nitrogen, methane, ethane bonded to the feed streams for stages 1 and 5. The percentages for each stream are 99.88, 99.89 and 99.94 mol%, respectively. The process thus produces a product stream richer in light components than either of the two gas feed streams.

벤젠과 중 방향족 화합물 제거용 공정의 효율은 스테이지 1로부터의 증기 생성물에 상기 성분의 몰%로 분할되는 스테이지 5로부터의 액체 생성물에 상기 성분의 몰%로 한정되는 농축 비율(enrichment ratio)을 대비하여 설명된다. 예를 들어 벤젠을 사용하는 경우, 각각의 몰 분수는 0.1616E-04 및 0.00352 이다. 이것은 대략 220농축비를 초래한다.The efficiency of the benzene and heavy aromatics removal process is in contrast to the enrichment ratio defined by the mole percent of the components in the liquid product from stage 5, which is divided by the mole percent of the components in the vapor product from stage 1. It is explained. For example, when using benzene, the molar fractions of each are 0.1616E-04 and 0.00352. This results in approximately 220 concentration costs.

공정의 효율을 설명하는데 부가적인 기본치로는 스테이지 1로부터 생성되는 액체 생성물 스트림과 스테이지 1 및 5 에 대한 공급 스트림에 C3+용 농축 비율이 있다. 이러한 비는 프로판용 약 45로부터 n-옥탄용 약 200까지에서 변경된다. 생성물 스트림 사이에 각각의 비는 프로판용 약 50으로부터 n-옥탄용 약 20,000까지에서 변경된다.Additional primary values to describe the efficiency of the process is the C 3 + concentration ratio for the feedstream of the liquid product stream and a stage 1 and 5 produced from the first stage. This ratio varies from about 45 for propane to about 200 for n-octane. Each ratio between the product streams varies from about 50 for propane to about 20,000 for n-octane.

예 2 Example 2

예는 이전 것과 유사하게, 메이저 부분에 스트림의 액화에 바로 앞서 메탄 기본 가스 스트림으로부터 벤젠 및 중 분자 화합물 제거를 기술하는 공정 효율을 컴퓨터 시뮤레이션를 거쳐서 나타내는 것이다. 유량율은 도 1 및 도 2 에 기술된 액화 기술을 이용하는 2.5million metric tonne/year LNG플랜트에 있는 것들을 나타낸다. 예에서 이용되는 메탄-리치 공급 스트림에 벤젠 응축은 공정에서 상기 위치에 있는 많은 선택된 천연 가스 스트림용으로 존재하는 농축물로 고려되는 것이다. 그러나, 가스 스트림에 에탄 및 중 분자 화합물의 응축은 현저하게 증가되어져 있어서 상기 성분 및 벤젠 모두를 제거하는 공정에 상당한 부담을 주고 보다 풍부한 가스 스트림을 나타내게 된다. 이러한 예는 벤젠 과 중 탄화수소 성분을 동시에 제거하는 공정의 능력을 보다 상세히 설명한 것이다. 또한, 상기 예는 벤젠 제거 공정의 효율과 작업에 현저한 영향을 미치지 아니 하고 에탄 및 중 탄화수소에서 현저하게 증가되는 형태로 상당한 공정 오류를 수용하는 벤젠 제거 공정성을 설명하는 것이다. 부가하여, 상기 예는 분리 액화 스트림으로 중 탄화수소를 회복시키는 공정성을 설명하는 것이다. 시뮤레이션 결과물은 하이프로테크의 공정 시뮤레이션 HYSIM(버젼386/C2.10, Prop. Pkg PR/LK)을 사용하여 구해진다.The example is similar to the previous one, which shows, via computer simulation, the process efficiency describing removal of benzene and heavy molecular compounds from the methane base gas stream immediately prior to liquefaction of the stream in the major part. Flow rates represent those in a 2.5 million metric tonne / year LNG plant using the liquefaction technique described in FIGS. 1 and 2. Benzene condensation in the methane-rich feed stream used in the examples is considered to be a concentrate that exists for many selected natural gas streams at these locations in the process. However, the condensation of ethane and heavy molecular compounds in the gas stream has been significantly increased resulting in a significant burden on the process of removing both the component and benzene, resulting in a richer gas stream. This example illustrates in more detail the ability of the process to remove benzene and heavy hydrocarbon components simultaneously. This example also illustrates the benzene removal processability, which accepts significant process errors in a form that is significantly increased in ethane and heavy hydrocarbons without significantly affecting the efficiency and operation of the benzene removal process. In addition, the above example illustrates the processability of recovering heavy hydrocarbons in a separate liquefaction stream. Simulation results are obtained using HiProtech's process simulation HYSIM (version 386 / C2.10, Prop. Pkg PR / LK).

중 분자 화합물 제거 칼럼으로의 유입물 및 유출물 스트림의 화합물, 온도, 압력 및 상 상태는 표 4 에 나타내었다. 상기 시뮤레이션은 5 이론적 스테이지 함유 칼럼에 기본 하는 것이다. 메이저 부분에서 액화를 받는 2상 스트림으로도 참고되기도 하는 부분적 응축 스트림은 칼럼에 최상부 스테이지(스테이지 1)에 먼저 공급된다. 이러한 스트림의 온도는 -91.2℉이고 압력은 596.0psia 이다. 주지된 바와 같이, 이러한 스트림은 스트림이 94.04mol%증기 이도록 부분적으로 응축되어져 있다.Compounds, temperatures, pressures and phase states of the inlet and effluent streams to the heavy molecular compound removal column are shown in Table 4. The simulation is based on 5 theoretical stage containing columns. The partial condensate stream, which is also referred to as the two-phase stream undergoing liquefaction in the major part, is first fed to the top stage (stage 1) in the column. The temperature of this stream is −91.2 ° F. and the pressure is 596.0 psia. As noted, this stream is partially condensed such that the stream is 94.04 mol% steam.

최하부 스테이지(스테이지 5) 내로 공급되는 냉각된 메탄 리치 스트립핑 가스는 도 1 에 나타낸 바와 같이 업 스트림 구역으로부터 취해진다. 이러한 스트림은 스테이지 5에서 생성된 액체 생성물 스트림과의 역류 열 교환에 의해 대략 -10℉로 냉각된다. 표 4 에 나타낸 바와 같이 냉각 과정에서 부분적인 응축을 스트림은 받는다.The cooled methane rich stripping gas fed into the bottom stage (stage 5) is taken from the upstream zone as shown in FIG. This stream is cooled to approximately −10 ° F. by countercurrent heat exchange with the liquid product stream produced in stage 5. As shown in Table 4, the stream receives partial condensation during the cooling process.

칼럼 내에 스테이지 기본부에 각각의 상의 상대적 유량율, 모의 온도 및 압력은 표 5 에 나타내었다. 각각의 액체 및 증기 등가 화합물은 각 스테이지용으로 표 6 에 나타내었다.The relative flow rates, simulated temperatures and pressures of each phase in the stage base in the column are shown in Table 5. Each liquid and vapor equivalent compound is shown in Table 6 for each stage.

중 분자 화합물 제거를 위한 공정의 효율은 스테이지 1 로부터의 생성물 스테이지와 스테이지 1 및 5에 대한 공급 스트림에서 결합된 질소, 메탄, 에탄 몰%의 대비로 설명된다. 상기 퍼센테이지는 각각, 97.85, 97.30, 99.37몰% 이다. 따라서 공정은 2가스 공급 스트림의 어느 하나 보다 이들 성분에서 보다 풍부한 생성물 스트림을 생성한다.The efficiency of the process for heavy molecular compound removal is illustrated by the ratio of molar% of nitrogen, methane, ethane combined in the product stage from stage 1 and the feed streams for stages 1 and 5. The percentages are 97.85, 97.30 and 99.37 mol%, respectively. The process thus produces a product stream richer in these components than either of the two gas feed streams.

벤젠과 중 방향족 화합물 제거용 공정의 효율은 예 1에서 한정된 바와 같이 벤젠용의 농축 비율(enrichment ratio)을 대비하여 설명된다. 각각의 몰 분수는 0.003E-04 및 0.00923 이다. 이것은 대략 30 농축 비율을 초래한다.The efficiency of the process for removing benzene and heavy aromatics is described in contrast to the enrichment ratio for benzene as defined in Example 1. Each mole fraction is 0.003E-04 and 0.00923. This results in approximately 30 enrichment ratios.

공정의 효율을 설명하는데 부가적인 기본치로는 스테이지 1로부터 생성되는 액체 생성물 스트림과 스테이지 1 및 5 에 대한 공급 스트림에 C3+용 농축 비율이 있다. 이러한 비는 프로판용 약 19로부터 n-옥탄용 약 30까지에서 변경된다. 생성물 스트림 사이에 각각의 비는 프로판용 약 67로부터 n-옥탄용 약 19,000 까지에서 변경된다.Additional primary values to describe the efficiency of the process is the C 3 + concentration ratio for the feedstream of the liquid product stream and a stage 1 and 5 produced from the first stage. This ratio varies from about 19 for propane to about 30 for n-octane. Each ratio between the product streams varies from about 67 for propane to about 19,000 for n-octane.

Claims (8)

(a) 메탄 기본 가스 스트림의 마이너 부분을 응축하여 2상 스트림을 생성하는 단계;(a) condensing the minor portion of the methane base gas stream to produce a two-phase stream; (b) 상기 2상 스트림을 칼럼의 상부 섹션으로 공급하는 단계;(b) feeding said two-phase stream to the upper section of the column; (c) 중 분자 화합물 고갈 가스 스트림을 상기 칼럼의 상부 섹션으로부터 제거하는 단계;(c) removing the molecular compound depleted gas stream from the upper section of the column; (d) 중 분자 화합물 풍부 액체 스트림을 상기 칼럼의 하부 섹션으로부터 제거하는 단계;(d) removing the molecular compound rich liquid stream in (d) from the lower section of the column; (e) 메탄 풍부 스트립핑 가스 스트림과 중 분자 화합물 풍부 액체 스트림을 간접 열 교환에 의해 접촉시켜, 온난한 중 분자 화합물 풍부 스트림과 냉각된 메탄 풍부 스트립핑 가스 스트림을 생성하는 단계;(e) contacting the methane rich stripping gas stream with the heavy molecular compound rich liquid stream by indirect heat exchange to produce a warm heavy molecular compound rich stream and a cooled methane rich stripping gas stream; (f) 냉각된 메탄 풍부 스트립핑 가스 스트림을 칼럼의 하부 섹션에 공급하는 단계;(f) feeding the cooled methane rich stripping gas stream to the lower section of the column; (g) 칼럼 내에서 냉각된 메탄 풍부 스트립핑 가스 스트림과 2상 스트림을 접촉시켜, 중 분자 화합물 고갈 가스 스트림과 중 분자 화합물 풍부 액체 스트림을 생성하는 단계;(g) contacting the cooled, methane rich stripping gas stream with the two phase stream to produce a heavy molecular compound depleted gas stream and a heavy molecular compound rich liquid stream; (h) 중 분자 화합물 고갈 가스 스트림을 응축하여 액화 천연가스 스트림을 생성하는 단계;(h) condensing the molecular compound depleted gas stream in to produce a liquefied natural gas stream; (i) 대기압에 가깝게 (h)단계의 액화 생성물을 한 개 이상의 단계에서 후레싱(freshing)하여 LNG생성물 스트림과 한 개 이상의 메탄 증기 스트림을 생성하는 단계(i) freshening the liquefied product of step (h) close to atmospheric pressure in one or more stages to produce an LNG product stream and one or more methane vapor streams. 를 포함하는 메탄-기본 가스 스트림으로부터 고 분자량 탄화수소 물질의 제거 및 농축 방법.A method of removing and concentrating high molecular weight hydrocarbon material from a methane-base gas stream comprising. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, (j) 제 1 냉동 스트림과 접촉하는 적어도 한 개의 간접 열 교환 수단을 통해 스트림을 유동시킴으로써 (a)단계 전에 메탄 기본 가스 스트림을 순차적으로 냉각하여 냉각된 메탄 기본 가스 스트림을 생성하고, 제 2 냉동 스트림과 접촉하는 적어도 한 개의 간접 열 교환 수단을 통해 냉각된 메탄기본 가스 스트림을 유동시키어 (a)단계로의 공급 스트림을 생성하는 단계(제 2 냉동 스트림의 비등 점은 제 1 냉동 스트림의 비등 점보다 낮음);(j) flowing the stream through at least one indirect heat exchange means in contact with the first refrigeration stream, thereby sequentially cooling the methane base gas stream prior to step (a) to produce a cooled methane base gas stream, and a second refrigeration stream. Flowing the cooled methane-base gas stream through at least one indirect heat exchange means in contact with the stream to produce a feed stream to step (a), the boiling point of the second refrigeration stream being the boiling point of the first refrigeration stream. Lower); (k) 간접 열 교환 수단 중 하나의 다운 스트림 구역에서 메탄-기본 가스 스트림에서부터 사이드 스트림을 회수하고 상기 사이드 스트림을 (e)단계에서 메탄 풍부 스트립핑 가스로서 사용하는 단계;(k) recovering the side stream from the methane-base gas stream in a downstream zone of one of the indirect heat exchange means and using the side stream as methane rich stripping gas in step (e); (l) 분류 칼럼, 리보일러 및 콘덴서를 포함하는 디메탄이이저(demethanizer)에 (e)단계의 온난한 중 분자 화합물 풍부 스트림을 공급하여, 중 분자 화합물 풍부 액체 스트림과 메탄 풍부 증기 스트림을 생성하는 단계;(l) feeding a warm heavy molecular compound rich stream of step (e) to a demethanizer comprising a fractionation column, a reboiler and a condenser to produce a heavy molecular compound rich liquid stream and a methane rich vapor stream Doing; (m) 3450 내지 6210 kPa (500 내지 9OOpsia)의 압력으로 (1)단계의 메이져 스트림을 압축하는 단계;(m) compressing the major stream of step (1) at a pressure of 3450-6210 kPa (500-9OOpsia); (n) (m)단계의 압축 증기 스트림을 냉각하는 단계;(n) cooling the compressed vapor stream of step (m); (o) 생성된 냉각 스트림을 (j)단계의 간접 열 교환 수단 중 하나로부터의 생성물 또는 (a)단계로 공급되는 메탄 기본 가스 스트림과 결합하는 단계를 부가로 포함하고,(o) combining the resulting cooling stream with a product from one of the indirect heat exchange means of step (j) or a methane base gas stream fed to step (a), (P) 저압으로 중 분자 화합물 풍부 액체 스트림을 후레싱(freshing)하여 상기 스트림의 온도를 더욱 감소시키는 단계를, (d)단계와 (e)단계 사이에서 부가적으로 포함하는 방법.(P) further comprising the step of freshening the heavy molecular compound rich liquid stream at low pressure to further reduce the temperature of the stream, between steps (d) and (e). 제 2 항에 있어서, 메탄 기본 공급 가스와 (m)단계로부터의 가스 스트림의 압력은 575 내지 9650psia이고, 칼럼은 2 내지 15 이론적 스테이지의 가스 액체 접촉 작업을 제공하는 공정.The process of claim 2 wherein the pressure of the methane base feed gas and the gas stream from step (m) is 575 to 9650 psia and the column provides a gas liquid contacting operation of 2 to 15 theoretical stages. 제 1 항, 제 2 항 및 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 제거 및 농축된 고 분자량 탄화수소 물질이 벤젠 및 다른 방향족 화합물을 포함하고, 벤젠/방향족 화합물 고갈 가스 스트림 및 벤젠/방향족 풍부 액체 스트림이 생성되는 공정.The benzene / aromatic depleted gas stream and the benzene / aromatic rich liquid stream according to claim 1, wherein the removed and concentrated high molecular weight hydrocarbon material comprises benzene and other aromatic compounds. This is the process by which it is generated. (a) 콘덴서 ;(a) a capacitor; (b) 칼럼;(b) a column; (c) 2개 유체 사이에 간접 열 교환을 제공하는 열 교환기;(c) a heat exchanger providing indirect heat exchange between the two fluids; (d) 2상 스트림의 칼럼으로의 흐름을 위한, 상기 콘덴서와 칼럼의 상부 섹션 사이의 도관;(d) a conduit between the condenser and the upper section of the column for flow into the column of a two-phase stream; (e) 칼럼으로부터의 증기 스트림의 제거를 위해 칼럼의 상부 섹션에 접속되는 제 2 도관;(e) a second conduit connected to the upper section of the column for removal of the vapor stream from the column; (f) 열 교환기로부터의 냉각된 가스 스트림의 흐름을 위한, 상기 칼럼과 상기 열 교환기 사이의 도관;(f) a conduit between said column and said heat exchanger for the flow of a cooled gas stream from a heat exchanger; (g) 칼럼으로부터 액체 스트림의 흐름을 위한, 상기 칼럼과 상기 열 교환기 사이의 도관;(g) a conduit between said column and said heat exchanger for the flow of liquid stream from said column; (h) 열 교환기로부터 온난한 액체 스트립의 흐름을 위한, 열 교환기에 접속된 도관; 및(h) conduits connected to the heat exchanger for the flow of warm liquid strips from the heat exchanger; And (i) 열 교환기로의 가스 스트림의 흐름을 위한, 열 교환기에 접속된 도관(i) conduits connected to the heat exchanger for the flow of the gas stream to the heat exchanger; 을 포함하는, 메탄 기본 가스 스트림으로부터 고 분자량 탄화수소 물질의 제거 및 농축 장치.A device for removing and concentrating high molecular weight hydrocarbon material from a methane elementary gas stream comprising a. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, (j) (g)도관에 위치한 감압수단;(j) (g) pressure reduction means located in the conduit; (k) 분류 칼럼;(k) classification column; (1) 리보일러 (reboiler);(1) reboiler; (m) 콘덴서 ;(m) capacitors; (n) 오버헤드 증기의 제거를 위해 칼럼의 상부 섹션을 (m)요소의 콘덴서에 접속시키는 오버헤드 도관, 리플럭스 유체의 복귀를 위해 (m)요소의 콘덴서를 칼럼에 접속시키는 리플럭스 도관, 및 비응축된 증기를 제거하기 위해 (m)요소의 콘덴서에 접속된 증기 생성물 도관;(n) an overhead conduit connecting the upper section of the column to the condenser of the element for removal of overhead vapor, a reflux conduit connecting the condenser of the element to the column for the return of the reflux fluid, And (m) a vapor product conduit connected to the condenser of the element to remove uncondensed vapor; (p) 칼럼의 하부 섹션을 리보일러에 접속시키는 저부 도관(bottoms conduit), 칼럼으로 스트립핑 증기가 복귀되게 하는 증기 도관, 및 리보일러로부터 비증기 생성물을 제거하기 위해 리보일러에 접속된 저부 생성물라인(p) bottoms conduit connecting the lower section of the column to the reboiler, steam conduit causing the stripping vapor to return to the column, and bottom product connected to the reboiler to remove non-vapor products from the reboiler. line 을 부가로 포함하고,Additionally includes, (h)요소의 도관은 상부와 저부 이론적 스테이지와의 사이의 지점에서 분류 칼럼에 접속되는 장치.(h) The conduit of the element is connected to the fractionation column at a point between the upper and lower theoretical stages. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, (q) (a)요소의 콘덴서에 접속된 도관;(q) (a) a conduit connected to the capacitor of the element; (r) 유입구 포트에서 (n)요소의 증기 생성물 도관에 접속된 압축기;(r) a compressor connected to the vapor product conduit of (n) element at the inlet port; (s) (r)요소의 압축기의 유출구 포트를 (q)요소의 도관에 접속시키는 도관을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.and (s) a conduit connecting the outlet port of the compressor of element (r) to the conduit of element (q). 제 1 항, 제 2 항, 및 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 LNG 생성물을 가스화하는 단계를 추가로 포함하는 방법.4. The method of any one of claims 1, 2, and 3, further comprising gasifying the LNG product.
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