KR100963491B1 - 천연가스 분리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

응축된 천연가스 스트림을 증기 스트림과 제 1 액체 스트림으로 분리하는 분리수단; 상기 증기 스트림을 미리 결정된 비율에 따라 제 1 가스 스트림과 제 2 가스 스트림으로 분할하는 분할수단; 상기 분할된 제 1 가스 스트림을 압축시키는 압축수단; 상기 압축된 제 1 가스 스트림을 냉각시키는 냉각수단; 상기 냉각된 제 1 가스 스트림을 응축시키는 제 1 열교환수단; 상기 응축된 제 1 가스 스트림을 팽창시키는 제 1 팽창수단; 및 상기 팽창된 제 1 가스 스트림, 상기 제 2 가스 스트림 및 상기 분리수단에 의해 분리된 제 1 액체 스트림을, 메탄(C1)을 포함하는 오버헤드 스트림과 에탄(C2) 내지 C7+ 탄화수소를 포함하는 제 2 액체 스트림으로 분리하는 증류탑;을 포함하는 천연가스 분리장치를 이용하여 에탄 및 프로판 탄화수소의 회수율을 높일 수 있으며, 소비되는 전력을 줄일 수 있다.
Figure R1020080121476
천연가스, 분리, 에탄

Description

천연가스 분리 장치 및 방법{Apparatus for SEPERATING natural gas and method thereby}
본 발명은 천연가스 분리장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에탄 및 프로판 탄화수소의 회수율을 높이기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
천연 가스는 일반적으로 지하 저류층(reservoir) 내로 시추된 가스정(well)으로부터 회수된다. 천연 가스는 통상 메탄이 대부분을 차지하며, 즉 메탄이 적어도 천연 가스의 50 몰 퍼센트(mol %)를 포함한다. 특정한 지하 저류층에 따라, 천연 가스는 또한 에탄, 프로판, 부탄, 펜탄 등과 같은 비교적 적은 양의 중질 탄화수소(heavier hydrocarbon) 뿐만 아니라 물, 수소, 질소, 이산화탄소 및 다른 가스 등을 함유한다.
대부분의 천연 가스는 기체 형태로 취급된다. 가스정두(wellhead)로부터 가스 처리 플랜트를 거쳐 천연가스 소비자에게 천연가스를 수송하기 위한 가장 보편적인 수단은 고압 가스 전송 파이프라인이다. 그러나, 여러 가지 상황하에, 수송 또는 사용을 위해 천연 가스를 액화시키는 것이 바람직한 것으로 알려져 있다. 예컨대, 원거리에서는, 종종 천연 가스 매매시장으로 편리하게 수송될 수 있게 하는 파이프라인 기반시설이 존재하지 않는다. 이러한 경우에, 기체 상태의 천연 가스에 관련된 매우 낮은 비용적의 LNG가 해상 선적 및 운송 트럭을 사용하여 LNG를 배급할 수 있으므로 수송 비용을 크게 감소시킬 수 있다.
천연 가스의 액화가 바람직한 다른 상황은 차량용 연료로서 천연 가스가 사용되는 경우이다. 대도시 지역에서는, LNG의 실용적인 원천이 사용 가능하다면 매우 많은 버스, 택시, 트럭 등이 LNG에 의해 동력을 공급받을 수 있다. 이러한 LNG 를 연료로 사용하는 차량은 고분자량의 탄화수소를 연소하는 가솔린 및 디젤 엔진에 의해 동력을 공급받는 유사한 차량에 비해 천연 가스의 청정한 연소 특성에 기인하여 공기의 오염이 상당히 작게 발생된다. LNG가 고순도라면(즉, 메탄의 순도가 95 몰% 이상이라면), 다른 모든 탄화수소 연료에 비해 메탄에 대한 탄소와 수소의 비율이 낮기 때문에, 이산화탄소(온실가스)량이 매우 적게 발생된다.
이에 대해 LNG의 메탄의 순도를 높이기 위해, 에탄, 프로판, 부탄, 펜탄 등과 같은 비교적 적은 양의 중질 탄화수소의 분리 및 회수가 중요하다. 또한 회수된 에탄 등의 탄소수소 자체 역시 상품으로서의 가치가 충분하기 때문에 에탄의 회수율은 더욱 중요하다고 볼 수 있다.
이러한 소재를 분리하기 위한 과정에서 중요한 점은 스트림의 흡유량 및 냉각과 냉각에 필요한 제반 과정들이다. 또한, 상기 과정들을 통한 분리 공정시 소모되는 전력의 양도 중요한 요소가 될 수 있다.
따라서 천연가스 중 메탄과 에탄, 프로판 등의 중질 탄화수소를 분리하여 회수하는 방법에 있어서, 에탄 등의 탄화수소의 회수율이 높은 방법이 현재 요구되고 있다. 또한, 단순히 회수율이 높은 방법뿐만 아니라, 사용되는 전력이 낮은 방법이 필요한 실정이다.
본 발명에 따른 천연가스 분리장치 및 방법에 의해 기존 장치에서 얻을 수 없었던 높은 에탄 및 프로판의 회수율을 얻을 수 있게 함과 동시에, 경제 및 환경적으로 보다 효과적인 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에서는, 응축된 천연가스 스트림을 증기 스트림과 제 1 액체 스트림으로 분리하는 분리수단; 상기 분리수단에서 분리된 상기 증기 스트림을 미리 결정된 비율에 따라 제 1 가스 스트림과 제 2 가스 스트림으로 분할하는 분할수단; 상기 분할수단에서 분할된 상기 제 1 가스 스트림을 압축시키는 압축수단; 상기 압축수단에서 압축된 상기 제 1 가스 스트림을 냉각시키는 냉각수단; 상기 냉각수단에서 냉각된 상기 제 1 가스 스트림을 응축시키는 제 1 열교환수단; 상기 제 1 열교환수단에서 응축된 제 1 가스 스트림을 팽창시키는 제 1 팽창수단; 및 상기 제 1 팽창수단에서 팽창된 제 1 가스 스트림, 상기 분할수단에서 분할된 제 2 가스 스트림 및 상기 분리수단에서 분리된 제 1 액체 스트림을, 메탄(C1)을 포함하는 오버헤드 스트림과 에탄(C2) 내지 C7+ 탄화수소를 포함하는 제 2 액체 스트림으로 분리하는 증류탑;을 포함하는 천연가스 분리장치를 제공한다.
일 실시예에 따르면, 천연가스 스트림을 응축시켜 상기 응축된 천연가스 스 트림을 형성시키는 제 2 열교환수단을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 분할수단에 분할된 상기 제 2 가스 스트림을 팽창시키는 제 2 팽창수단을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서는, 응축된 천연가스 스트림을 증기 스트림과 제 1 액체 스트림으로 분리하는 분리수단; 상기 분리수단에서 분리된 상기 증기 스트림을 미리 결정된 비율에 따라 제 1 가스 스트림과 제 2 가스 스트림으로 분할하는 제 1 분할수단; 상기 제 1 분할수단에서 분할된 상기 제 1 가스 스트림을 응축시키는 제 1 열교환수단; 상기 제 1 열교환수단에서 응축된 상기 제 1 가스 스트림을 팽창시키는 제 1 팽창수단; 상기 제 1 팽창수단에서 팽창된 상기 제 1 가스 스트림, 상기 제 1 분할수단에서 분할된 상기 제 2 가스 스트림 및 상기 분리수단에서 분리된 상기 제 1 액체 스트림을, 메탄(C1)을 포함하는 오버헤드 스트림과 에탄 내지 C7+ 탄화수소를 포함하는 제 2 액체 스트림으로 분리하는 증류탑; 상기 증류탑에서 분리된 상기 오버헤드 스트림을 미리 결정된 비율에 따라 제 3 스트림 및 재순환 스트림으로 분할하는 제 2 분할수단; 상기 제 2 분할수단에서 분할된 상기 재순환 스트림을 압축시키는 제 1 압축수단; 상기 제 1 압축수단에서 압축된 상기 재순환 스트림을 냉각시키는 제 1 냉각수단; 및 상기 제 1 냉각수단에서 냉각된 상기 재순환 스트림을 팽창시키는 제 2 팽창수단;을 포함하되, 상기 제 2 팽창수단에서 팽창된 상기 재순환 스트림을 메탄(C1)을 포함하는 오버헤드 스트림과 에탄(C2) 내지 C7+ 탄화수소를 포함하는 제 2 액체 스트림으로 재분리하는 것을 특징으로 하는 천연가스 분리장치를 제공한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 분할수단에서 분할된 상기 제 1 가스 스트림을 압축시키는 제 2 압축수단; 및 상기 제 2 압축수단에서 압축된 제 1 가스 스트림을 냉각시키는 제 2 냉각수단;을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 냉각수단에서 냉각된 상기 재순환 스트림은 상기 제 1 열교환수단을 경유하여 응축되어, 상기 제 2 팽창수단에서 팽창될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 증류탑에서 분리된 상기 오버헤드 스트림은 상기 제 1 열교환수단을 경유하여 응축되어, 상기 제 2 분할수단에서 분할될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 분할수단에서 분할된 제 2 가스 스트림을 팽창시키는 제 3 팽창수단;을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 천연가스 스트림을 응축시켜 상기 응축된 천연가스 스트림을 형성시키는 제 2 열교환수단을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에서는. 응축된 천연가스 스트림을 증기 스트림과 제 1 액체 스트림으로 분리하는 분리수단; 상기 분리수단에서 분리된 상기 증기 스트림을 미리 결정된 비율에 따라 제 1 가스 스트림과 제 2 가스 스트림으로 분할하는 제 1 분할수단; 상기 제 1 분할수단에서 분할된 상기 제 1 가스 스트림을 압축시키는 제 1 압축수단; 상기 제 1 분할수단에서 분할된 상기 제 2 가스 스트림을 팽창시키는 제 1 팽창수단; 상기 제 1 팽창수단에서 팽창된 상기 제 2 가스 스트림 및 상기 분리수단에서 분리된 상기 제 1 액체 스트림을, 메탄(C1)을 포함하는 오버헤드 스트림과 에탄(C2) 내지 C7+ 탄화수소를 포함하는 제 2 액체 스트림으로 분리하 는 증류탑; 상기 증류탑에서 분리된 상기 오버헤드 스트림을 미리 결정된 비율에 따라 제 3 스트림 및 재순환 스트림으로 분할하는 제 2 분할수단; 상기 제 2 분할수단에서 분할된 상기 재순환 스트림을 압축시키는 제 2 압축수단; 상기 제 2 압축수단에서 압축된 상기 재순환 스트림 및 상기 제 1 압축수단에서 압축된 상기 제 1 가스 스트림을 혼합하여 혼합 스트림을 형성하는 혼합수단; 상기 혼합수단에서 혼합된 상기 혼합 스트림을 냉각시키는 냉각수단; 상기 냉각수단에서 냉각된 상기 혼합 스트림을 응축시키는 제 1 열교환수단; 및 상기 제 1 열교환수단에서 응축된 상기 혼합 스트림을 팽창시키는 제 2 팽창수단;을 포함하되, 상기 제 2 팽창수단에서 팽창된 상기 혼합 스트림을 메탄(C1)을 포함하는 오버헤드 스트림과 에탄(C2) 내지 C7+ 탄화수소를 포함하는 제 2 액체 스트림으로 재분리하는 것을 특징으로 하는 천연가스 분리장치를 제공한다.
일 실시예에 따르면, 상기 증류탑에서 분리된 상기 오버헤드 스트림은 상기 제 1 열교환수단을 경유하여 응축되어, 상기 제 2 분할수단에서 분할될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 천연가스 스트림을 응축시켜 상기 응축된 천연가스 스트림을 형성시키는 제 2 열교환수단을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에서는, (a) 응축된 천연가스 스트림을 증기 스트림과 제 1 액체 스트림으로 분리하는 단계; (b) 상기 증기 스트림을 미리 결정된 비율에 따라 제 1 가스 스트림과 제 2 가스 스트림으로 분할하는 단계; (c) 상기 분할된 제 1 가스 스트림을 압축시키는 단계; (d) 상기 압축된 제 1 가스 스트림을 냉각시키는 단계; (e) 상기 냉각된 제 1 가스 스트림을 응축시키는 단계; (f) 상기 응축된 제 1 가스 스트림을 팽창시키는 단계; 및 (g) 상기 팽창된 제 1 가스 스트림, 상기 제 2 가스 스트림 및 상기 분리된 제 1 액체 스트림을, 메탄(C1)을 포함하는 오버헤드 스트림과 에탄(C2) 내지 C7+ 탄화수소를 포함하는 제 2 액체 스트림으로 분리하는 단계;를 포함하는 천연가스 분리방법을 제공한다.
일 실시예에 따르면, 상기 (g) 단계 이전에, 상기 제 2 가스 스트림을 팽창시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에서는, (a) 응축된 천연가스 스트림을 증기 스트림과 제 1 액체 스트림으로 분리하는 단계; (b) 상기 증기 스트림을 미리 결정된 비율에 따라 제 1 가스 스트림과 제 2 가스 스트림으로 분할하는 단계; (c) 상기 분할된 제 1 가스 스트림을 응축시키는 단계; (d) 상기 응축된 제 1 가스 스트림을 팽창시키는 단계; (e) 상기 팽창된 제 1 가스 스트림, 상기 제 2 가스 스트림 및 상기 분리된 제 1 액체 스트림을, 메탄(C1)을 포함하는 오버헤드 스트림과 에탄(C2) 내지 C7+ 탄화수소를 포함하는 제 2 액체 스트림으로 분리하는 단계; (f) 상기 오버헤드 스트림을 미리 결정된 비율에 따라 제 3 스트림 및 재순환 스트림으로 분할하는 단계; (g) 상기 재순환 스트림을 압축시키는 단계; (h) 상기 압축된 재순환 스트림을 냉각시키는 단계; (i) 상기 냉각된 재순환 스트림을 팽창시키는 단계; 및 (j) 상기 냉각된 재순환 스트림을 메탄(C1)을 포함하는 오버헤드 스트림과 에탄(C2) 내지 C7+ 탄화수소를 포함하는 제 2 액체 스트림으로 재분리하는 단계;;를 포함하는 천연가스 분리방법을 제공한다.
일 실시예에 따르면, 상기 (c) 단계 이전에, 상기 분할된 제 1 가스 스트림 을 압축시키는 단계; 및 상기 압축된 제 1 가스 스트림을 냉각시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 (i) 단계 이전에, 상기 냉각된 재순환 스트림을 응축시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 (f) 단계 이전에, 상기 오버헤드 스트림을 응축시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 (e) 단계 이전에, 상기 제 2 가스 스트림을 팽창시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 분리된 제 2 액체 스트림의 에탄(C2)의 양이 상기 응축된 천연가스 스트림의 에탄(C2)의 양의 90% 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 천연가스 분리장치 및 방법에 의해, 에탄(C2) 및 프로판(C3) 탄화수소의 회수율을 높일 수 있으며, 소비되는 전력을 줄일 수 있기 때문에 경제적인 측면 및 환경적인 측면에서 유리하다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 천연가스 분리장치 및 방법의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1에서 알 수 있듯이, 일 실시예에 따른 천연가스 분리장치는 제 2 열교환수단(101)에 의해 응축된 천연가스 스트림을 증기 스트림과 제 1 액체 스트림으로 분리하는 분리수단(102)을 포함할 수 있다.
천연가스는 제 2 열교환수단(101)에 의해 응축될 수 있다. 응축된 천연가스스트림은 분리수단(102)에 의해 증기 및 액체 두 개의 상으로 분리된다.
분리된 스트림 중 증기 스트림은 분할수단(103)에 의해 미리 결정된 비율에 따라 제 1 가스 스트림과 제 2 가스 스트림으로 분할될 수 있다. 증기 스트림을 분할시키는 이유는 하나의 스트림으로 처리하는 경우보다 스트림을 처리하는 효율이 우수하기 때문이다. 제 1 가스 스트림과 제 2 가스 스트림으로 분할하는 비율은 3:7 내지 4:6 이 좋다.
분할된 제 1 가스 스트림은 압축수단(105)에 의해 압축될 수 있다. 압축과정에 의해 제 1 가스 스트림의 압력이 증가함과 동시에 온도도 증가하게 된다.
따라서, 압축된 제 1 가스 스트림을 냉각수단(106)에 의해 냉각시키는 과정이 필요하다. 냉각과정을 거쳐 온도는 압력 전과 유사하면서 압력만 증가된 스트림을 형성할 수 있다.
냉각된 제 1 가스 스트림을 제 1 열교환수단(107)에 의해 응축시킬 수 있다. 응축과정을 통해 냉각된 제 1 가스 스트림의 온도를 더욱 더 낮출 수 있다.
응축된 제 1 가스 스트림을 제 1 팽창수단(108)에 의해 팽창시킬 수 있다. 팽창과정은 압력을 떨어뜨려 스트림의 온도를 급격히 낮추는 과정이다. 이에 증기 상인 스트림이 액체 상으로 변화될 수 있다.
팽창된 제 1 가스 스트림, 제 2 가스 스트림 및 분리수단에 의해 분리된 제 1액체 스트림을 증류탑(109)에 의해, 메탄(C1)을 포함하는 오버헤드 스트림과 에탄(C2) 내지 C7+ 탄화수소를 포함하는 제 2 액체 스트림으로 분리할 수 있다.
C7+ 탄화수소는 C7 이상의 탄소수를 가지는 탄화수소를 통칭한다. 상기 분리과정을 통해 분리되는 C7 이상의 탄소수를 가지는 탄화수소는 미량이기 때문에 C7+로 통칭하여 구분한다.
또한, 전술한 제 2 가스 스트림은 제 2 팽창수단(104)에 의해 팽창되어 증류탑(109)에 수용될 수 있다. 제 2 가스 스트림이 팽창되어 증류탑에 수용되는 경우, 스트림의 온도가 낮아져서 분리가 용이하게 된다.
전술한 증류탑(109)는 제 1 팽창 수단(108)에 의해 팽창된 스트림을 상단부에 수용하고, 제 2 팽창 수단(104)에 의해 팽창된 스트림을 중단부에 수용하며, 분리 수단(102)에 의해 분리된 제 1 액체 스트림을 하단부에 수용할 수 있다.
또한, 오버헤드 스트림은 상기 제 1 열교환수단(107) 및 제 2 열교환수단(101)을 순차적으로 경유하여, 천연가스 스트림 및 냉각수단(106)에 의해 냉각된 제 1 가스 스트림을 응축시키는데 사용될 수 있다.
제 2 열교환수단(101)을 경유한 오버헤드 스트림은 제 2 압축수단(110) 및 제 3 압축수단(111)에 의해 초기압력으로 압축될 수 있다.
전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 장치를 이용하면, 우수한 회수율로 에탄(C2), 프로판(C3), 부탄(C4) 등의 탄화수소를 회수할 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 다른 일 실시예이다. 일 실시예에 따른 천연가스 분리장치는 제 2 열교환수단(201, 301)에 의해 응축된 천연가스 스트림을 증기 스트림과 제 1 액체 스트림으로 분리하는 분리수단(202, 302)을 포함할 수 있다.
제 1 분할수단(203, 303)에 의해 증기 스트림은 미리 결정된 비율에 따라 제 1 가스 스트림과 제 2 가스 스트림으로 분할될 수 있다. 증기 스트림을 분할시키는 이유는 하나의 스트림으로 처리하는 경우보다 스트림을 처리하는 효율이 우수하기 때문이다. 제 1 가스 스트림과 제 2 가스 스트림으로 분할하는 비율은 3:7 내지 4:6 이 좋다.
분할된 제 1 가스 스트림은 제 1 열교환수단(205, 307)에 의해 응축될 수 있으며, 응축된 제 1 가스 스트림은 제 1 팽창수단(206, 308)에 의해 팽창될 수 있다.
팽창된 제 1 가스 스트림, 제 2 가스 스트림 및 상기 분리수단(202, 302)에 의해 분리된 제 1 액체 스트림을 증류탑(207, 309)에 의해, 메탄(C1)을 포함하는 오버헤드 스트림과 에탄(C2) 내지 C7+ 탄화수소를 포함하는 제 2 액체 스트림으로 분리할 수 있다.
제 2 분할수단(209, 311)에 의해, 오버헤드 스트림은 미리 결정된 비율에 따라 제 3 스트림 및 재순환 스트림으로 분할될 수 있다. 오버헤드 스트림 중 재순환 스트림과 제 3 스트림으로 분할되는 비율은 1:9 내지 1:10 이 좋다.
상기 범위를 벗어나는 범위로 재순환 스크림이 분할되는 경우, 사용되는 장치 수 증가로 인한 소모되는 전력 측면에서, 비효율적이다.
재순환 스트림은 제 1 압축수단(210, 312)에 의해 압축될 수 있으며, 압축된 재순환 스트림은 제 1 냉각수단(211, 313)에 의해 냉각될 수 있다.
냉각된 재순환 스트림은 제 2 팽창수단(208, 310)에 의해 팽창되어, 메탄(C1)을 포함하는 오버헤드 스트림과 에탄 내지 C7+ 탄화수소를 포함하는 제 2 액체 스트림으로 재분리될 수 있다. 재분리과정은 증류탑(207, 309)에서 수행될 수 있다.
재순환 스트림이 전술한 과정에 의해 증류탑(207, 309)에 재수용될 수 있기 때문에 천연가스의 분리 효율이 높아질 수 있다. 또한 단순히 재순환 스트림이 재수용되는 것 뿐만 아니라, 재순환 스트림을 압축 및 냉각시키는 과정을 통해 압력을 높인 후 제 2 팽창수단(208, 310)으로 팽창시켜 분리 효율을 더욱 더 높일 수 있다.
전술한 재준환 스트림을 형성할 수 있는 일 실시예는 제 1 가스 스트림을 압축시키는 제 2 압축수단(305) 및 압축된 제 1 가스 스트림을 냉각시키는 제 2 냉각수단(306)을 더 포함할 수 있다. 이에 의해 제 1 가스 스트림을 온도는 유지한 상태로 압력을 높일 수 있어 이후 팽창과정에서 스트림의 온도를 더욱 더 낮출 수 있어, 증류탑(207, 309)의 천연가스 분리 효율을 높일 수 있다.
냉각된 재순환스트림은 제 1 열교환수단(205, 307)을 경유하여 응축될 수 있다. 응축되는 경우 온도가 더 낮아져 효율면에서 유리하다.
제 2 분할수단(209, 311)에 의해 제 3 스트림 및 재순환 스트림으로 분할되는 오버헤드 스트림은 제 1 열교환수단(205, 307)을 경유하여 응축될 수 있으며, 응축되는 장점은 전술한 바와 같다.
전술한 본 발명의 다른 일 실시예는 제 2 가스 스트림을 팽창시키는 제 3 팽창수단(204, 304)을 더 포함할 수도 있다.
또한, 증류탑(207, 309)는 제 1 팽창 수단(206, 308)에 의해 팽창된 제 1 가스 스트림을 상단부에 수용하고, 제 3 팽창 수단(204, 304)에 의해 팽창된 제 2 가 스 스트림을 중단부에 수용하며, 분리수단(202, 302)에 의해 분리된 제 1 액체 스트림을 하단부에 수용할 수 있다.
오버헤드 스트림은 제 1 열교환수단(205, 307)을 경유하여, 제 1 가스 스트림 또는 재순환 스트림을 응축시키는데 사용되고, 제 2 분할수단(209, 311)에 의해 분할된 제 3 스트림은 천연가스 스트림을 응축시키는데 사용될 수 있다.
또한, 제 3 스트림은 제 3 압축수단(212, 314) 및 제 4 압축수단(213, 315)에 의해 초기압력으로 압축될 수 있다.
또한, 제 2 팽창 수단(208, 310)에 의해 팽창된 재순환 스트림은 증류탑(207, 309)의 상단부에 수용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예이다. 일 실시예에 따른 천연가스 분리장치는 제 2 열교환수단(401)에 의해 응축된 천연가스 스트림을 증기 스트림과 제 1 액체 스트림으로 분리하는 분리수단(402)을 포함할 수 있다.
증기 스트림은 제 1 분할수단(403)에 의해 미리 결정된 비율에 따라 제 1 가스 스트림과 제 2 가스 스트림으로 분할될 수 있다. 증기 스트림을 분할시키는 이유는 하나의 스트림으로 처리하는 경우보다 스트림을 처리하는 효율이 우수하기 때문이다. 제 1 가스 스트림과 제 2 가스 스트림으로 분할하는 비율은 3:7 내지 4:6 이 좋다.
제 1 압축수단(405)에 의해, 분할된 제 1 가스 스트림은 압축될 수 있다.
제 1 팽창수단(404)에 의해 분할된 제 2 가스 스트림은 팽창될 수 있다.
팽창된 제 2 가스 스트림 및 분리수단(402)에 의해 분리된 제 1 액체 스트림은 증류탑(407)에 의해, 메탄(C1)을 포함하는 오버헤드 스트림과 에탄(C2) 내지 C7+ 탄화수소를 포함하는 제 2 액체 스트림으로 분리될 수 있다.
제 2 분할수단(409)에 의해 상기 오버헤드 스트림은 미리 결정된 비율에 따라 재순환 스트림 및 제 3 스트림으로 분할될 수 있다. 오버헤드 스트림 중 재순환 스트림과 제 3 스트림으로 분할되는 비율은 1:9 내지 1:10 이 좋다.
제 2 압축수단(410)에 의해 재순환 스트림은 압축될 수 있다.
혼합수단(411)에 의해 압축된 재순환 스트림 및 압축된 제 1 가스 스트림을 혼합하여 혼합 스트림을 형성할 수 있다.
냉각수단(412)에 의해 상기 혼합 스트림은 냉각될 수 있다. 제 1 열교환수단(406)에 의해, 냉각된 혼합 스트림은 응축될 수 있다.
제 2 팽창수단(408)에 의해, 응축된 혼합 스트림은 팽창될 수 있다.
또한, 증류탑(407)는 제 2 팽창 수단(408)에 의해 팽창된 스트림을 상단부에 수용하고, 제 1 팽창 수단(404)에 의해 팽창된 제 2 가스 스트림을 중단부에 수용하며, 분리수단(402)에 의해 분리된 제 1 액체 스트림을 하단부에 수용할 수 있다.
오버헤드 스트림은 제 1 열교환수단(406)을 경유하여, 제 1 가스 스트림 또는 재순환 스트림을 응축시키는데 사용되고, 제 2 분할수단(409)에 의해 분할된 제 3 스트림은 천연가스 스트림을 응축시키는데 사용될 수 있다.
전술한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 의하면, 혼합수단(411)을 부가하는 것에 의해 냉각수단(412)의 수를 줄일 수 있게 되어 전력 소모를 줄일 수 있는 장 점이 있다.
전술한 실시예들에 사용될 수 있는 팽창수단은 팽창터빈, JT 밸브 일 수 있고, 냉각수단은 프로판 냉동기일 수 있으며, 압축수단은 왕복동 압축기, 팽창터빈에 의해 구동되는 원심형 압축기 일 수 있다.
본 발명에 따른 일 실시예에 따라 천연가스를 처리하면, 증류탑에 의해 분리되는 제 2 액체 스트림의 에탄(C2)의 양이 최초에 투입된 천연가스 스트림의 에탄(C2)의 양의 80% 이상이 될 수 있다. 보다 바람직하게는 90% 이상이 될 수 있다. 즉 에탄(C2), 프로판(C3), 부탄(C4) 등 탄화수소의 회수율이 매우 우수하다.
이하 본 발명에 따른 실시예 및 비교예를 설명하도록 한다. 이는 본 발명의 예시일 뿐, 본 발명의 권리 범위를 제한하기 위한 설명이 아님은 당연하다.
실시예 1. 에탄 및 프로판 탄화 수소 회수율 및 전력 측정
본 발명의 일 실시예인 도 5와 같이 천연가스 처리 장치를 구성하였다.
도 5에서 사용된 장치인 E2, E1, Chiller, C1, C2, E3, T1, V1, X1, V2, E4, E8, C3, SP1, D1의 정보는 아래와 같다.
E2 열교환기 V1 JT 밸브
E1 열교환기 X1 팽창터빈
Chiller 프로판 냉매사용 냉각기 V2 JT 밸브
C1 팽창터빈과 연결된 압축기 E4 열교환기
C2 왕복동 압축기 E8 프로판 냉매 열교환기
E3 열교환기 C3 왕복동 압축기
T1 C2+분리 증류탑 SP1 분할기
D1 기액 분리드럼 Chiller2 프로판 냉매사용 냉각기
투입하는 천연가스의 초기 압력은 45Kg/cm2g 였다. 이후 최종적인 압축 수단인 C2를 거친 스트림의 압력을 초기 압력 45Kg/cm2g과 동일하도록 하였다.
팽창터빈과 연결되어 모터로 구동되지 않는 C1을 제외한 압축 수단인 C2 및 C3의 조건은 다음과 같았다.
C2 C3
Pressure(Kg/cm2g) 45.00 90
Temperature(℃) 135.03 18.12
Head(M) 15832 8082.6
Actual Work(KW) 810.1 128.63
Isentropic coef., k 1.29 1.34
액체 스트림으로 회수된 에탄(C2) 및 프로판(C3) 탄화수소의 회수율은 아래와 같았다.
에탄(C2) 73.17%
프로판(C3) 99.04%
아래 비교예 1. 에 비하여 우수한 탄화수소 회수율을 보인다는 점을 알 수 있다. 또한, 최종적인 압축 수단의 소비 전력이 실시예 1의 경우가 현저히 낮은 것으로 보아 경제적인 면에서도 우수함을 알 수 있다.
도 5에서 각각의 스트림의 상태는 아래 표에서 알 수 있다.
Stream Name 9 C11 H13 C13 C14 S15 S7 C17
Phase Liquid Vapor Mixed Vapor Vapor Vapor Mixed Vapor
온도(℃) 30.946 -91.662 -30.000 -33.000 47.000 -30.000 -11.000 50.000
압력
(Kg/CM 2 g) 		20.060 20.060 43.700 19.060 18.560 89.800 44.200 45.000
Flow rate
(Kg-Mol/HR) 		226.613 1057.843 1284.457 1057.836 1057.786 308.009 1284.457 1057.786
조성 CO 2 0.033 0.017 0.020 0.017 0.017 0.019 0.020 0.017
Nitrogen 0.000 0.072 0.059 0.072 0.072 0.072 0.059 0.072
Methane 0.008 0.885 0.731 0.885 0.885 0.829 0.731 0.885
Ethane 0.319 0.025 0.077 0.025 0.025 0.056 0.077 0.025
Propane 0.319 0.001 0.057 0.001 0.001 0.019 0.057 0.001
i-Butane 0.056 0.000 0.010 0.000 0.000 0.001 0.010 0.000
Butane 0.138 0.000 0.024 0.000 0.000 0.003 0.024 0.000
i-Pentane 0.039 0.000 0.007 0.000 0.000 0.000 0.007 0.000
Pentane 0.046 0.000 0.008 0.000 0.000 0.000 0.008 0.000
Hexane 0.024 0.000 0.004 0.000 0.000 0.000 0.004 0.000
Heptane+ 0.018 0.000 0.003 0.000 0.000 0.000 0.003 0.000
Stream Name H140 H21 H31 H51 H41 H42 H11
Phase Mixed Vapor Liquid Vapor Vapor Liquid Vapor
온도(℃) -37.000 -37.000 -37.000 -37.000 -37.000 -88.667 50.000
압력
(Kg/CM 2 g) 		43.200 43.200 43.200 43.200 43.200 89.300 45.000
Flow rate
(Kg-Mol/HR) 		1284.457 1026.696 257.760 718.687 308.009 308.009 1284.457
조성 CO 2 0.020 0.019 0.023 0.019 0.019 0.019 0.020
Nitrogen 0.059 0.072 0.008 0.072 0.072 0.072 0.059
Methane 0.731 0.829 0.337 0.829 0.829 0.829 0.731
Ethane 0.077 0.056 0.159 0.056 0.056 0.056 0.077
Propane 0.057 0.019 0.208 0.019 0.019 0.019 0.057
i-Butane 0.010 0.001 0.044 0.001 0.001 0.001 0.010
Butane 0.024 0.003 0.111 0.003 0.003 0.003 0.024
i-Pentane 0.007 0.000 0.033 0.000 0.000 0.000 0.007
Pentane 0.008 0.000 0.040 0.000 0.000 0.000 0.008
Hexane 0.004 0.000 0.021 0.000 0.000 0.000 0.004
Heptane+ 0.003 0.000 0.015 0.000 0.000 0.000 0.003
비교예 1. 에탄 및 프로판 탄화 수소 회수율 및 전력 측정
본 발명의 일 실시예인 도 5의 비교예를 도 6와 같이 구성하였다.
도 6에서 사용된 장치인 D1, V1, SP1, X1, E4, V2, T1, E2, Chiller, E1, C1, C2, E3의 정보는 아래와 같다.
E2 열교환기 V1 JT 밸브
E1 열교환기 X1 팽창터빈
Chiller 프로판 냉매사용 냉각기 V2 JT 밸브
C1 팽창터빈과 연결된 압축기 E4 열교환기
C2 왕복동 압축기 D1 기액 분리드럼
E3 열교환기 SP1 분할기
T1 C2+분리 증류탑
투입하는 천연가스의 초기 압력은 45Kg/cm2g 였다. 이후 최종적인 압축 수단인 C2를 거친 스트림의 압력을 초기 압력 45Kg/cm2g과 동일하도록 하였다.
팽창터빈과 연결되어 모터로 구동되지 않는 C1을 제외한 압축 수단인 C2의 조건은 다음과 같았다.
Pressure(Kg/cm2g) 45.00
Temperature(℃) 155.46
Head(M) 19956.8
Actual Work(KW) 1037.94
Isentropic coef., k 1.28
액체 스트림으로 회수된 에탄(C2) 및 프로판(C3) 탄화수소의 회수율은 아래와 같았다.
에탄(C2) 65.40%
프로판(C3) 98.59%
도 6에서 각각의 스트림의 상태는 아래 표에서 알 수 있다.
Stream Name 10 100 S6 S8 3 S2 4
Phase Vapor Vapor Vapor Mixed Mixed Vapor Vapor
온도(℃) 47.000 50.000 -37.400 -82.817 -37.400 -33.000 -37.400
압력
(Kg/CM 2 g) 		15.111 45.000 43.500 43.000 43.500 15.611 43.500
Flow rate
(Kg-Mol/HR) 		1067.380 1284.455 306.940 306.940 1284.455 1067.380 1023.134
조성 CO 2 0.018 0.020 0.019 0.019 0.020 0.018 0.019
Nitrogen 0.071 0.059 0.072 0.072 0.059 0.071 0.072
Methane 0.878 0.731 0.830 0.830 0.731 0.878 0.830
Ethane 0.032 0.077 0.056 0.056 0.077 0.032 0.056
Propane 0.001 0.057 0.019 0.019 0.057 0.001 0.019
i-Butane 0.000 0.010 0.001 0.001 0.010 0.000 0.001
Butane 0.000 0.024 0.003 0.003 0.024 0.000 0.003
i-Pentane 0.000 0.007 0.000 0.000 0.007 0.000 0.000
Pentane 0.000 0.008 0.000 0.000 0.008 0.000 0.000
Hexane 0.000 0.004 0.000 0.000 0.004 0.000 0.000
Heptane+ 0.000 0.003 0.000 0.000 0.003 0.000 0.000
Stream Name 8 9 S3 S4 5 S5
Phase Vapor Liquid Mixed Vapor Liquid Vapor
온도(℃) -91.118 24.347 -30.000 50.000 -37.400 -37.400
압력
(Kg/CM 2 g) 		16.611 16.611 44.000 45.000 43.500 43.500
Flow rate
(Kg-Mol/HR) 		1067.301 217.154 1284.455 1067.380 261.321 716.194
조성 CO 2 0.018 0.029 0.020 0.018 0.023 0.019
Nitrogen 0.071 0.000 0.059 0.071 0.009 0.072
Methane 0.878 0.007 0.731 0.878 0.341 0.830
Ethane 0.032 0.297 0.077 0.032 0.159 0.056
Propane 0.001 0.332 0.057 0.001 0.207 0.019
i-Butane 0.000 0.058 0.010 0.000 0.043 0.001
Butane 0.000 0.144 0.024 0.000 0.110 0.003
i-Pentane 0.000 0.041 0.007 0.000 0.033 0.000
Pentane 0.000 0.049 0.008 0.000 0.039 0.000
Hexane 0.000 0.025 0.004 0.000 0.021 0.000
Heptane+ 0.000 0.018 0.003 0.000 0.015 0.000
실시예 2. 에탄 및 프로판 탄화 수소 회수율 및 전력 측정
상기 설명한 도 5와 같은 본 발명의 일 실시예에서 초기 압력을 변화시킨 천연가스 처리 장치를 구성하였다.
사용된 장치인 E3, C2, C1, Chiller, E1, E2, D1, SP1, C3, E8, E4, V1, X1, V2, T1의 정보는 아래와 같다.
E2 열교환기 V1 JT 밸브
E1 열교환기 X1 팽창터빈
Chiller 프로판 냉매사용 냉각기 V2 JT 밸브
C1 팽창터빈과 연결된 압축기 E4 열교환기
C2 왕복동 압축기 E8 프로판 냉매 열교환기
E3 열교환기 C3 왕복동 압축기
T1 C2+분리 증류탑 SP1 분할기
D1 기액 분리드럼 Chiller2 프로판 냉매사용 냉각기
투입하는 천연가스의 초기 압력은 60Kg/cm2g 였다. 이후 최종적인 압축 수단인 C2를 거친 스트림의 압력을 초기 압력 60Kg/cm2g과 동일하도록 하였다.
팽창터빈과 연결되어 모터로 구동되지 않는 C1을 제외한 압축 수단인 C2 및 C3의 조건은 다음과 같았다.
C2 C3
Pressure(Kg/cm2g) 60.00 90
Temperature(℃) 159.89 -7.91
Head(M) 21390.3 4144.89
Actual Work(KW) 1065.78 60.24
Isentropic coef., k 1.29 1.34
액체 스트림으로 회수된 에탄(C2) 및 프로판(C3) 탄화수소의 회수율은 아래와 같았다.
에탄(C2) 83.98%
프로판(C3) 99.40%
아래 비교예 2. 에 비하여 우수한 탄화수소 회수율을 보인다는 점을 알 수 있다.
각각의 스트림의 상태는 아래 표에서 알 수 있다.
Stream Name 9 C11 H31 C13 C14 H42 H13 C17
Phase Liquid Vapor Liquid Vapor Vapor Liquid Mixed Vapor
온도(℃) 28.62 -95.70 -38.50 -33.00 47.00 -92.70 -30.00 50.00
압력
(Kg/CM 2 g) 		21.29 21.29 58.20 20.29 19.79 89.30 58.70 60.00
Flow rate
(Kg-Mol/HR) 		241.39 1043.07 343.01 1043.06 1043.06 282.43 1284.46 1043.06
조성 CO 2 0.0461 0.0140 0.0253 0.0140 0.0140 0.0181 0.020 0.0140
Nitrogen 0.0000 0.0728 0.0139 0.0728 0.0728 0.0756 0.059 0.0728
Methane 0.0081 0.8977 0.4495 0.8977 0.8977 0.8329 0.731 0.8977
Ethane 0.3432 0.0151 0.1479 0.0151 0.0151 0.0509 0.077 0.0151
Propane 0.3010 0.0004 0.1648 0.0004 0.0004 0.0176 0.057 0.0004
i-Butane 0.0526 0.0000 0.0330 0.0000 0.0000 0.0015 0.010 0.0000
Butane 0.1298 0.0000 0.0838 0.0000 0.0000 0.0028 0.024 0.0000
i-Pentane 0.0367 0.0000 0.0249 0.0000 0.0000 0.0003 0.007 0.0000
Pentane 0.0436 0.0000 0.0297 0.0000 0.0000 0.0004 0.008 0.0000
Hexane 0.0223 0.0000 0.0156 0.0000 0.0000 0.0001 0.004 0.0000
Heptane+ 0.0165 0.0000 0.0116 0.0000 0.0000 0.0000 0.003 0.0000
Stream Name H140 H21 H51 S15 H41 H11 S7
Phase Mixed Vapor Vapor Vapor Vapor Vapor Mixed
온도(℃) -38.50 -38.50 -38.50 -30.00 -38.50 50.00 -11.00
압력
(Kg/CM 2 g) 		58.20 58.20 58.20 89.80 58.20 60.00 59.20
Flow rate
(Kg-Mol/HR) 		1284.46 941.44 659.01 282.43 282.43 1284.46 1284.46
조성 CO 2 0.0200 0.0181 0.0181 0.0181 0.0181 0.0200 0.0200
Nitrogen 0.0591 0.0756 0.0756 0.0756 0.0756 0.0591 0.0591
Methane 0.7305 0.8329 0.8329 0.8329 0.8329 0.7305 0.7305
Ethane 0.0768 0.0509 0.0509 0.0509 0.0509 0.0768 0.0768
Propane 0.0569 0.0176 0.0176 0.0176 0.0176 0.0569 0.0569
i-Butane 0.0099 0.0015 0.0015 0.0015 0.0015 0.0099 0.0099
Butane 0.0244 0.0028 0.0028 0.0028 0.0028 0.0244 0.0244
i-Pentane 0.0069 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0069 0.0069
Pentane 0.0082 0.0004 0.0004 0.0004 0.0004 0.0082 0.0082
Hexane 0.0042 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0042 0.0042
Heptane+ 0.0031 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0031 0.0031
비교예 2. 에탄 및 프로판 탄화 수소 회수율 및 전력 측정
상기 설명한 도 5와 같은 본 발명의 일 실시예의 비교예를 전술한 도 6와 같이 구성하고 초기 압력을 실시예 2와 같이 변화시켰다.
사용된 장치인 D1, V1, SP1, X1, E4, V2, T1, E2, Chiller, E1, C1, C2, E3 의 정보는 아래와 같다.
E2 열교환기 V1 JT 밸브
E1 열교환기 X1 팽창터빈
Chiller 프로판 냉매사용 냉각기 V2 JT 밸브
C1 팽창터빈과 연결된 압축기 E4 열교환기
C2 왕복동 압축기 D1 기액 분리드럼
E3 열교환기 SP1 분할기
T1 C2+분리 증류탑
투입하는 천연가스의 초기 압력은 60Kg/cm2g 였다. 이후 최종적인 압축 수단인 C2를 거친 스트림의 압력을 초기 압력 60Kg/cm2g과 동일하도록 하였다.
팽창터빈과 연결되어 모터로 구동되지 않는 C1을 제외한 압축 수단인 C2의 조건은 다음과 같았다.
Pressure(Kg/cm2g) 45.00
Temperature(℃) 162.91
Head(M) 21864.17
Actual Work(KW) 1094.68
Isentropic coef., k 1.29
액체 스트림으로 회수된 에탄(C2) 및 프로판(C3) 탄화수소의 회수율은 아래와 같았다.
에탄(C2) 82.20%
프로판(C3) 99.32%
각각의 스트림의 상태는 아래 표에서 알 수 있다.
Stream Name 10 100 8 9 3 4 5
Phase Vapor Vapor Vapor Liquid Mixed Vapor Liquid
온도(℃) 47.00 50.00 -95.14 28.11 -36.00 -36.00 -36.00
압력
(Kg/CM 2 g) 		19.22 60.00 20.72 20.72 58.50 58.50 58.50
Flow rate
(Kg-Mol/HR) 		1045.64 1284.46 1045.73 238.73 1284.46 960.29 324.17
조성 CO 2 0.0147 0.0200 0.0147 0.0432 0.0200 0.0184 0.0248
Nitrogen 0.0726 0.0591 0.0726 0.0000 0.0591 0.0745 0.0134
Methane 0.8955 0.7305 0.8954 0.0080 0.7305 0.8297 0.4367
Ethane 0.0167 0.0768 0.0168 0.3397 0.0768 0.0529 0.1477
Propane 0.0005 0.0569 0.0005 0.3041 0.0569 0.0190 0.1692
i-Butane 0.0000 0.0099 0.0000 0.0532 0.0099 0.0016 0.0344
Butane 0.0000 0.0244 0.0000 0.1312 0.0244 0.0031 0.0876
i-Pentane 0.0000 0.0069 0.0000 0.0371 0.0069 0.0004 0.0262
Pentane 0.0000 0.0082 0.0000 0.0441 0.0082 0.0004 0.0313
Hexane 0.0000 0.0042 0.0000 0.0226 0.0042 0.0001 0.0165
Heptane+ 0.0000 0.0031 0.0000 0.0167 0.0031 0.0000 0.0122
Stream Name S8 S2 S3 S4 S5 S6
Phase Liquid Vapor Mixed Vapor Vapor Vapor
온도(℃) -92.15 -33.00 -30.00 50.00 -36.00 -36.00
압력
(Kg/CM 2 g) 		58.00 19.72 59.00 60.00 58.50 58.50
Flow rate
(Kg-Mol/HR) 		288.09 1045.70 1284.46 1045.64 672.20 288.09
조성 CO 2 0.0184 0.0147 0.0200 0.0147 0.0184 0.0184
Nitrogen 0.0745 0.0726 0.0591 0.0726 0.0745 0.0745
Methane 0.8297 0.8955 0.7305 0.8955 0.8297 0.8297
Ethane 0.0529 0.0168 0.0768 0.0167 0.0529 0.0529
Propane 0.0190 0.0005 0.0569 0.0005 0.0190 0.0190
i-Butane 0.0016 0.0000 0.0099 0.0000 0.0016 0.0016
Butane 0.0031 0.0000 0.0244 0.0000 0.0031 0.0031
i-Pentane 0.0004 0.0000 0.0069 0.0000 0.0004 0.0004
Pentane 0.0004 0.0000 0.0082 0.0000 0.0004 0.0004
Hexane 0.0001 0.0000 0.0042 0.0000 0.0001 0.0001
Heptane+ 0.0000 0.0000 0.0031 0.0000 0.0000 0.0000
실시예 3. 에탄 및 프로판 탄화 수소 회수율 및 전력 측정
본 발명의 일 실시예인 도 7와 같이 천연가스 처리 장치를 구성하였다.
도 7에서 사용된 장치인 E3, C2, C1, Chiller, E1, E2, D1, SP1, C3, M1, E8, C4, SP2, V1, X1, V2, E4, T1의 정보는 아래와 같다.
E2 열교환기 V1 JT 밸브
E1 열교환기 X1 팽창터빈
Chiller 프로판 냉매사용 냉각기 V2 JT 밸브
C1 팽창터빈과 연결된 압축기 E4 열교환기
C2 왕복동 압축기 E8 프로판 냉매 열교환기
E3 열교환기 C3 왕복동 압축기
T1 C2+분리 증류탑 SP1 분할기
D1 기액 분리드럼 M1 혼합기
C4 왕복동 압축기 SP2 분할기
Chiller2 프로판 냉매사용 냉각기
투입하는 천연가스의 초기 압력은 45Kg/cm2g 였다. 이후 최종적인 압축 수단인 C2를 거친 스트림의 압력을 초기 압력 45Kg/cm2g과 동일하도록 하였다.
팽창터빈과 연결되어 모터로 구동되지 않는 C1을 제외한 압축 수단인 C2 내지C4의 조건은 다음과 같았다.
C2 C3 C4
Pressure(Kg/cm2g) 45.00 90.00 90.00
Temperature(℃) 150.93 26.02 107.87
Head(M) 19518.5 8335.26 27162.36
Actual Work(KW) 946.76 185.75 163.21
Isentropic coef., k 1.29 1.33 1.34
액체 스트림으로 회수된 에탄(C2) 및 프로판(C3) 탄화수소의 회수율은 아래와 같았다.
에탄(C2) 92.34%
프로판(C3) 99.71%
아래 비교예 3. 에 비하여 우수한 탄화수소 회수율을 보인다는 점을 알 수 있다.
도 7에서 각각의 스트림의 상태는 아래 표에서 알 수 있다.
Stream Name 9 C11 S17 C13 C14 H21 H31 C17 H11
Phase Liquid Vapor Vapor Vapor Vapor Vapor Liquid Vapor Vapor
온도(℃) 13.5 -104.5 -33 -34.1 47.0 -30.0 -30.0 50.0 50.0
압력
(Kg/CM 2 g) 		17.6 17.6 17.06 16.6 16.1 43.2 43.2 45.0 45.0
Flow rate
(Kg-Mol/HR) 		255.0 1156.9 127.51 1029.3 1029.3 1062.5 221.9 1029.3 1284.5
조성 CO 2 0.063 0.009 0.0093 0.009 0.009 0.020 0.021 0.009 0.020
Nitrogen 0.000 0.074 0.074 0.074 0.074 0.070 0.008 0.074 0.059
Methane 0.008 0.909 0.91 0.909 0.909 0.819 0.307 0.909 0.731
Ethane 0.357 0.007 0.0073 0.007 0.007 0.061 0.151 0.007 0.077
Propane 0.286 0.000 0.0002 0.000 0.000 0.024 0.216 0.000 0.057
i-Butane 0.050 0.000 3.44E-06 0.000 0.000 0.002 0.048 0.000 0.010
Butane 0.123 0.000 3.10E-06 0.000 0.000 0.004 0.124 0.000 0.024
i-Pentane 0.035 0.000 4.91E-08 0.000 0.000 0.000 0.038 0.000 0.007
Pentane 0.041 0.000 4.55E-08 0.000 0.000 0.000 0.045 0.000 0.008
Hexane 0.021 0.000 7.78E-10 0.000 0.000 0.000 0.024 0.000 0.004
Heptane+ 0.016 0.000 2.04E-11 0.000 0.000 0.000 0.018 0.000 0.003
Stream Name H41 H42 H140 H51 S7 S1 S15 S16 H13
Phase Vapor Liquid Mixed Vapor Mixed Vapor Vapor Vapor Mixed
온도(℃) -30.0 -92.7 -30.0 -30.0 -11 30.9 -30.0 -33 -30.0
압력
(Kg/CM 2 g) 		43.2 89.3 43.2 43.2 44.20 90.0 89.8 17.06 43.7
Flow rate
(Kg-Mol/HR) 		425.0 552.5 1284.5 637.5 1284.46 552.5 552.5 1156.82 1284.5
조성 CO 2 0.020 0.017 0.020 0.020 0.02 0.017 0.017 0.009 0.020
Nitrogen 0.070 0.071 0.059 0.070 0.0591 0.071 0.071 0.074 0.059
Methane 0.819 0.840 0.731 0.819 0.731 0.840 0.840 0.91 0.731
Ethane 0.061 0.049 0.077 0.061 0.077 0.049 0.049 0.0073 0.077
Propane 0.024 0.018 0.057 0.024 0.0569 0.018 0.018 0.0002 0.057
i-Butane 0.002 0.002 0.010 0.002 0.0099 0.002 0.002 3.44E-06 0.010
Butane 0.004 0.003 0.024 0.004 0.0244 0.003 0.003 3.10E-06 0.024
i-Pentane 0.000 0.000 0.007 0.000 0.0069 0.000 0.000 4.91E-08 0.007
Pentane 0.000 0.000 0.008 0.000 0.0082 0.000 0.000 4.55E-08 0.008
Hexane 0.000 0.000 0.004 0.000 0.0042 0.000 0.000 7.78E-10 0.004
Heptane+ 0.000 0.000 0.003 0.000 0.0031 0.000 0.000 2.04E-11 0.003
비교예 3. 에탄 및 프로판 탄화 수소 회수율 및 전력 측정
본 발명의 일 실시예인 도 7의 비교예를 도 8와 같이 구성하였다.
도 8에서 사용된 장치인 D1, V1, SP1, X1, E4, V3, V2, T1, Chiller, E2, E1, C1, C2, E3, SP2의 정보는 아래와 같다.
E2 열교환기 V1 JT 밸브
E1 열교환기 X1 팽창터빈
Chiller 프로판 냉매사용 냉각기 V2 JT 밸브
C1 팽창터빈과 연결된 압축기 E4 열교환기
C2 왕복동 압축기 V3 JT 밸브
E3 열교환기 SP2 분할기
T1 C2+분리 증류탑 SP1 분할기
D1 기액 분리드럼 Chiller2 프로판 냉매사용 냉각기
Chiller3 프로판 냉매사용 냉각기
투입하는 천연가스의 초기 압력은 45Kg/cm2g 였다. 이후 최종적인 압축 수단인 C2를 거친 스트림의 압력을 초기 압력 45Kg/cm2g과 동일하도록 하였다.
팽창터빈과 연결되어 모터로 구동되지 않는 C1을 제외한 압축 수단인 C2의 조건은 다음과 같았다.
Pressure(Kg/cm2g) 45.00
Temperature(℃) 157.76
Head(M) 20778.6
Actual Work(KW) 1218.57
Isentropic coef., k 1.28
액체 스트림으로 회수된 에탄(C2) 및 프로판(C3) 탄화수소의 회수율은 아래와 같았다.
에탄(C2) 73.49%
프로판(C3) 99.19%
도 8에서 각각의 스트림의 상태는 아래 표에서 알 수 있다.
Stream Name 10 100 S3 S4 3 S2 4 5 S5
Phase Vapor Vapor Mixed Vapor Mixed Vapor Vapor Liquid Vapor
온도(℃) 47.0 50.0 -30.0 50.0 -36.0 -33.0 -36.0 -36.0 -36.0
압력
(Kg/CM 2 g) 		14.8 45.0 44.0 45.0 43.5 15.3 43.5 43.5 43.5
Flow rate
(Kg-Mol/HR) 		1212.3 1284.5 1284.5 1212.3 1284.5 1212.3 1030.8 253.6 721.6
조성 CO 2 0.017 0.020 0.020 0.017 0.020 0.017 0.019 0.023 0.019
Nitrogen 0.072 0.059 0.059 0.072 0.059 0.072 0.072 0.008 0.072
Methane 0.885 0.731 0.731 0.885 0.731 0.886 0.828 0.334 0.828
Ethane 0.025 0.077 0.077 0.025 0.077 0.025 0.057 0.158 0.057
Propane 0.001 0.057 0.057 0.001 0.057 0.001 0.019 0.209 0.019
i-Butane 0.000 0.010 0.010 0.000 0.010 0.000 0.002 0.044 0.002
Butane 0.000 0.024 0.024 0.000 0.024 0.000 0.003 0.113 0.003
i-Pentane 0.000 0.007 0.007 0.000 0.007 0.000 0.000 0.034 0.000
Pentane 0.000 0.008 0.008 0.000 0.008 0.000 0.000 0.040 0.000
Hexane 0.000 0.004 0.004 0.000 0.004 0.000 0.000 0.021 0.000
Heptane+ 0.000 0.003 0.003 0.000 0.003 0.000 0.000 0.016 0.000
Stream Name S10 S11 S12 S13 9 S8 S6 8
Phase Vapor Vapor Mixed Vapor Liquid Mixed Vapor Vapor
온도(℃) 50.0 -30.0 -81.2 50.0 17.4 -85.0 -36.0 -95.7
압력
(Kg/CM 2 g) 		45.0 44.0 43.5 45.0 15.4 44.0 43.5 15.8
Flow rate
(Kg-Mol/HR) 		154.6 154.6 309.2 1057.7 226.8 154.6 309.2 1212.3
조성 CO 2 0.017 0.017 0.019 0.017 0.032 0.017 0.019 0.017
Nitrogen 0.072 0.072 0.072 0.072 0.000 0.072 0.072 0.072
Methane 0.885 0.885 0.828 0.885 0.008 0.885 0.828 0.886
Ethane 0.025 0.025 0.057 0.025 0.320 0.025 0.057 0.025
Propane 0.001 0.001 0.019 0.001 0.320 0.001 0.019 0.001
i-Butane 0.000 0.000 0.002 0.000 0.056 0.000 0.002 0.000
Butane 0.000 0.000 0.003 0.000 0.138 0.000 0.003 0.000
i-Pentane 0.000 0.000 0.000 0.000 0.039 0.000 0.000 0.000
Pentane 0.000 0.000 0.000 0.000 0.046 0.000 0.000 0.000
Hexane 0.000 0.000 0.000 0.000 0.024 0.000 0.000 0.000
Heptane+ 0.000 0.000 0.000 0.000 0.018 0.000 0.000 0.000
실시예 4. 에탄 및 프로판 탄화 수소 회수율 및 전력 측정
상기 설명한 도 7와 같은 본 발명의 일 실시예에서 초기 압력을 변화시킨 천연가스 처리 장치를 구성하였다.
사용된 장치인 E3, C2, C1, Chiller, E1, E2, D1, SP1, C3, M1, E8, C4, SP2, V1, X1, V2, E4, T1의 정보는 아래와 같다.
E2 열교환기 V1 JT 밸브
E1 열교환기 X1 팽창터빈
Chiller 프로판 냉매사용 냉각기 V2 JT 밸브
C1 팽창터빈과 연결된 압축기 E4 열교환기
C2 왕복동 압축기 E8 프로판 냉매 열교환기
E3 열교환기 C3 왕복동 압축기
T1 C2+분리 증류탑 SP1 분할기
D1 기액 분리드럼 M1 혼합기
C4 왕복동 압축기 SP2 분할기
Chiller2 프로판 냉매사용 냉각기
투입하는 천연가스의 초기 압력은 60Kg/cm2g 였다. 이후 최종적인 압축 수단인 C2를 거친 스트림의 압력을 초기 압력 60Kg/cm2g과 동일하도록 하였다.
팽창터빈과 연결되어 모터로 구동되지 않는 C1을 제외한 압축 수단인 C2 내지C4의 조건은 다음과 같았다.
C2 C3 C4
Pressure(Kg/cm2g) 60.00 90.00 90.00
Temperature(℃) 174.62 1.62 101.47
Head(M) 24946 4378.02 25843.52
Actual Work(KW) 1195.97 92.04 145.93
Isentropic coef., k 1.29 1.34 1.35
액체 스트림으로 회수된 에탄(C2) 및 프로판(C3) 탄화수소의 회수율은 아래와 같았다.
에탄(C2) 94.89%
프로판(C3) 99.75%
아래 비교예 4. 에 비하여 우수한 탄화수소 회수율을 보인다는 점을 알 수 있다.
각각의 스트림의 상태는 아래 표에서 알 수 있다.
Stream Name 9 C11 C13 C14 S17 S15 C17 H11 S16
Phase Liquid Vapor Vapor Vapor Vapor Vapor Vapor Vapor Vapor
온도(℃) 14.9 -105.2 -34.0 47.0 -33 -30.0 50.0 50.0 -33
압력
(Kg/CM 2 g) 		18.8 18.8 17.8 17.3 18.3 89.8 60.0 60.0 18.34
Flow rate
(Kg-Mol/HR) 		260.6 1144.5 1023.8 1023.8 120.6 522.5 1023.8 1284.5 1144.4
조성 CO 2 0.073 0.006 0.006 0.006 0.006 0.016 0.006 0.020 0.006
Nitrogen 0.000 0.074 0.074 0.074 0.074 0.073 0.074 0.059 0.074
Methane 0.009 0.914 0.914 0.914 0.91 0.843 0.914 0.731 0.91
Ethane 0.359 0.005 0.005 0.005 0.005 0.045 0.005 0.077 0.0049
Propane 0.280 0.000 0.000 0.000 0.0002 0.017 0.000 0.057 0.0002
i-Butane 0.049 0.000 0.000 0.000 3.53E-06 0.002 0.000 0.010 3.53E-06
Butane 0.120 0.000 0.000 0.000 3.28E-06 0.003 0.000 0.024 3.28E-06
i-Pentane 0.034 0.000 0.000 0.000 6.10E-08 0.000 0.000 0.007 6.10E-08
Pentane 0.040 0.000 0.000 0.000 6.06E-08 0.000 0.000 0.008 6.06E-08
Hexane 0.021 0.000 0.000 0.000 1.46E-09 0.000 0.000 0.004 1.46E-09
Heptane+ 0.015 0.000 0.000 0.000 4.63E-11 0.000 0.000 0.003 4.63E-11
Stream Name H41 H42 H51 S7 S1 H140 H21 H13 H31
Phase Vapor Liquid Vapor Mixed Vapor Mixed Vapor Mixed Liquid
온도(℃) -30.0 -99.1 -30.0 -11 11.0 -30.0 -30.0 -30.0 -30.0
압력
(Kg/CM 2 g) 		58.2 89.3 58.2 59.2 90.0 58.2 58.2 58.7 58.2
Flow rate
(Kg-Mol/HR) 		401.9 522.5 602.9 1284.5 522.5 1284.5 1004.9 1284.5 279.6
조성 CO 2 0.019 0.016 0.019 0.02 0.016 0.020 0.019 0.020 0.023
Nitrogen 0.072 0.073 0.072 0.0591 0.073 0.059 0.072 0.059 0.012
Methane 0.822 0.843 0.822 0.73 0.843 0.731 0.822 0.731 0.403
Ethane 0.057 0.045 0.057 0.077 0.045 0.077 0.057 0.077 0.146
Propane 0.023 0.017 0.023 0.0569 0.017 0.057 0.023 0.057 0.180
i-Butane 0.002 0.002 0.002 0.0099 0.002 0.010 0.002 0.010 0.038
Butane 0.004 0.003 0.004 0.0244 0.003 0.024 0.004 0.024 0.098
i-Pentane 0.001 0.000 0.001 0.0069 0.000 0.007 0.001 0.007 0.030
Pentane 0.001 0.000 0.001 0.0082 0.000 0.008 0.001 0.008 0.036
Hexane 0.000 0.000 0.000 0.0042 0.000 0.004 0.000 0.004 0.019
Heptane+ 0.000 0.000 0.000 0.0031 0.000 0.003 0.000 0.003 0.014
비교예 4. 에탄 및 프로판 탄화 수소 회수율 및 전력 측정
상기 설명한 도 7와 같은 본 발명의 일 실시예의 비교예를 전술한 도 8와 같이 구성하고 초기 압력을 실시예 4와 같이 변화시켰다.
사용된 장치인 D1, V1, SP1, X1, T1, E4, V2, V3, Chiller, E1, E2, C1, C2, E3, SP2의 정보는 아래와 같다.
E2 열교환기 V1 JT 밸브
E1 열교환기 X1 팽창터빈
Chiller 프로판 냉매사용 냉각기 V2 JT 밸브
C1 팽창터빈과 연결된 압축기 E4 열교환기
C2 왕복동 압축기 V3 JT 밸브
E3 열교환기 SP2 분할기
T1 C2+분리 증류탑 SP1 분할기
D1 기액 분리드럼 Chiller2 프로판 냉매사용 냉각기
Chiller3 프로판 냉매사용 냉각기
투입하는 천연가스의 초기 압력은 60Kg/cm2g 였다. 이후 최종적인 압축 수단인 C2를 거친 스트림의 압력을 초기 압력 60Kg/cm2g과 동일하도록 하였다.
압축 수단인 C2의 조건은 다음과 같았다.
Pressure(Kg/cm2g) 45.00
Temperature(℃) 164.71
Head(M) 22549.3
Actual Work(KW) 1267.3
Isentropic coef., k 1.29
액체 스트림으로 회수된 에탄(C2) 및 프로판(C3) 탄화수소의 회수율은 아래와 같았다.
에탄(C2) 88.61%
프로판(C3) 99.59%
각각의 스트림의 상태는 아래 표에서 알 수 있다.
Stream Name 10 100 S8 S4 3 4 5 S5 S6
Phase Vapor Vapor Liquid Vapor Mixed Vapor Liquid Vapor Vapor
온도(℃) 47.0 50.0 -85.0 50.0 -33.0 -33.0 -33.0 -33.0 -33.0
압력
(Kg/CM 2 g) 		19.0 60.0 59.0 60.0 58.5 58.5 58.5 58.5 58.5
Flow rate
(Kg-Mol/HR) 		1183.8 1284.5 147.4 1183.8 1284.5 982.9 301.6 688.0 294.9
조성 CO 2 0.012 0.020 0.012 0.012 0.020 0.019 0.024 0.019 0.019
Nitrogen 0.073 0.059 0.073 0.073 0.059 0.073 0.013 0.073 0.073
Methane 0.903 0.731 0.903 0.903 0.731 0.826 0.420 0.826 0.826
Ethane 0.011 0.077 0.011 0.011 0.077 0.055 0.147 0.055 0.055
Propane 0.000 0.057 0.000 0.000 0.057 0.021 0.175 0.021 0.021
i-Butane 0.000 0.010 0.000 0.000 0.010 0.002 0.036 0.002 0.002
Butane 0.000 0.024 0.000 0.000 0.024 0.003 0.093 0.003 0.003
i-Pentane 0.000 0.007 0.000 0.000 0.007 0.000 0.028 0.000 0.000
Pentane 0.000 0.008 0.000 0.000 0.008 0.000 0.033 0.000 0.000
Hexane 0.000 0.004 0.000 0.000 0.004 0.000 0.018 0.000 0.000
Heptane+ 0.000 0.003 0.000 0.000 0.003 0.000 0.013 0.000 0.000
Stream Name S10 S11 S12 S13 S2 S3 8 9
Phase Vapor Vapor Liquid Vapor Vapor Mixed Vapor Liquid
온도(℃) 50.0 -30.0 -89.7 50.0 -33.0 -30.0 -99.5 20.8
압력
(Kg/CM 2 g) 		60.0 59.0 58.5 60.0 19.5 59.0 20.0 19.2
Flow rate
(Kg-Mol/HR) 		147.4 147.4 294.9 1036.3 1183.8 1284.5 1183.8 248.1
조성 CO 2 0.012 0.012 0.019 0.012 0.012 0.020 0.012 0.053
Nitrogen 0.073 0.073 0.073 0.073 0.073 0.059 0.073 0.000
Methane 0.903 0.903 0.826 0.903 0.903 0.731 0.903 0.008
Ethane 0.011 0.011 0.055 0.011 0.011 0.077 0.011 0.352
Propane 0.000 0.000 0.021 0.000 0.000 0.057 0.000 0.293
i-Butane 0.000 0.000 0.002 0.000 0.000 0.010 0.000 0.051
Butane 0.000 0.000 0.003 0.000 0.000 0.024 0.000 0.126
i-Pentane 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.007 0.000 0.036
Pentane 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.008 0.000 0.042
Hexane 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.004 0.000 0.022
Heptane+ 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.003 0.000 0.016
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기 술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 흐름도.
도 5, 도7, 도9 및 도 11은 본 발명의 실시예의 흐름도.
도 6, 도 8, 도 10 및 도 12는 본 발명의 실시예에 대한 비교예의 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
101 : 제 2 열교환수단 102 : 분리수단 103 : 분할수단
104 : 제 2 팽창수단 105 : 압축수단 106 : 냉각수단
107 : 제 1 열교환수단 108 : 제 1 팽창수단
109 : 증류탑 110 : 제 2 압축수단 111 : 제 3 압축수단
201 : 제 2 열교환수단 202 : 분리수단 203 : 제 1 분할수단
204 : 제 3 팽창수단 205 : 제 1 열교환수단
206 : 제 1 팽창수단 207 : 증류탑 208: 제 2 팽창수단
209 : 제 2 분할수단 210 : 제 1 압축수단 211 : 제 1 냉각수단
212 : 제 3 압축수단 213 : 제 4 압축수단
301 : 제 2 열교환수단 302 : 분리수단 303 : 제 1 분할수단
304 : 제 3 팽창수단 305 : 제 2 압축수단 306 : 제 2 냉각수단
307 : 제 1 열교환수단 308 : 제 1 팽창수단
309 : 증류탑 310 : 제 2 팽창수단
311 : 제 2 분할수단 312 : 제 1 압축수단 313 : 제 1 냉각수단
314 : 제 3 압축수단 315 : 제 4 압축수단
401 : 제 2 열교환수단 402 : 분리수단 403 : 제 1 분할수단
404 : 제 1 팽창수단 405 : 제 1 압축수단 406 : 제 1 열교환수단
407 : 증류탑 408 : 제 2 팽창수단 409 : 제 2 분할수단
410 : 제 2 압축수단 411 : 혼합수단 412 : 냉각수단
413 : 제 3 압축수단 414 : 제 4 압축수단

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  10. 응축된 천연가스 스트림을 증기 스트림과 제 1 액체 스트림으로 분리하는 분리수단;
    상기 분리수단에서 분리된 상기 증기 스트림을 미리 결정된 비율에 따라 제 1 가스 스트림과 제 2 가스 스트림으로 분할하는 제 1 분할수단;
    상기 제 1 분할수단에서 분할된 상기 제 1 가스 스트림을 압축시키는 제 1 압축수단;
    상기 제 1 분할수단에서 분할된 상기 제 2 가스 스트림을 팽창시키는 제 1 팽창수단;
    상기 제 1 팽창수단에서 팽창된 상기 제 2 가스 스트림 및 상기 분리수단에서 분리된 상기 제 1 액체 스트림을, 메탄(C1)을 포함하는 오버헤드 스트림과 에탄(C2) 내지 C7+ 탄화수소를 포함하는 제 2 액체 스트림으로 분리하는 증류탑;
    상기 증류탑에서 분리된 상기 오버헤드 스트림을 미리 결정된 비율에 따라 제 3 스트림 및 재순환 스트림으로 분할하는 제 2 분할수단;
    상기 제 2 분할수단에서 분할된 상기 재순환 스트림을 압축시키는 제 2 압축수단;
    상기 제 2 압축수단에서 압축된 상기 재순환 스트림 및 상기 제 1 압축수단에서 압축된 상기 제 1 가스 스트림을 혼합하여 혼합 스트림을 형성하는 혼합수단;
    상기 혼합수단에서 혼합된 상기 혼합 스트림을 냉각시키는 냉각수단;
    상기 냉각수단에서 냉각된 상기 혼합 스트림을 응축시키는 제 1 열교환수단; 및
    상기 제 1 열교환수단에서 응축된 상기 혼합 스트림을 팽창시키는 제 2 팽창수단;을 포함하되,
    상기 제 2 팽창수단에서 팽창된 상기 혼합 스트림을 메탄(C1)을 포함하는 오버헤드 스트림과 에탄(C2) 내지 C7+ 탄화수소를 포함하는 제 2 액체 스트림으로 재분리하는 것을 특징으로 하는 천연가스 분리장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 증류탑에서 분리된 상기 오버헤드 스트림은 상기 제 1 열교환수단을 경유하여 응축되어, 상기 제 2 분할수단에서 분할되는 것을 특징으로하는 천연가스 분리장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    천연가스 스트림을 응축시켜 상기 응축된 천연가스 스트림을 형성시키는 제 2 열교환수단을 더 포함하는 천연가스 분리장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. (a) 응축된 천연가스 스트림을 증기 스트림과 제 1 액체 스트림으로 분리하는 단계;
    (b) 상기 증기 스트림을 미리 결정된 비율에 따라 제 1 가스 스트림과 제 2 가스 스트림으로 분할하는 단계;
    (c) 상기 분할된 제 1 가스 스트림을 압축시키는 단계;
    (d) 상기 응축된 제 2 가스 스트림을 팽창시키는 단계;
    (e) 상기 팽창된 제 2 가스 스트림 및 상기 제 1 액체 스트림을, 메탄(C1)을
    포함하는 오버헤드 스트림과 에탄(C2) 내지 C7+ 탄화수소를 포함하는 제 2 액체
    스트림으로 분리하는 단계;
    (f) 상기 메탄(C1)을 포함하는 오버헤드 스트림을 미리 결정된 비율에 따라 제 3 스트림 및 재순환 스트림으로 분할하는 단계;
    (g) 상기 재순환 스트림을 압축시키는 단계;
    (h) 상기 압축된 재순환 스트림 및 상기 압축된 제 1 가스 스트림을 혼합하여 혼합 스트림을 형성하는 단계;
    (i) 상기 혼합 스트림을 냉각시키는 단계;
    (j) 상기 냉각된 혼합 스트림을 응축시키는 단계;
    (k) 상기 응축된 혼합 스트림을 팽창시키는 단계; 및
    (l) 상기 팽창된 혼합 스트림을 메탄(C1)을 포함하는 오버헤드 스트림과 에탄(C2) 내지 C7+ 탄화수소를 포함하는 제 2 액체 스트림으로 재분리하는 단계; 를 포함하는 천연가스 분리방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 (f)단계의 오버헤드 스트림은 상기 제 1 열교환 수단을 경유하여 응축되어, 상기 제 2 분할수단에서 분할되는 것을 특징으로 하는 천연가스 분리방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 응축된 천연가스 스트림은 제 2 열교환수단에 의해 천연가스 스트림이 응축되어 형성되는 것을 특징으로 하는 천연가스 분리방법.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 제 15항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분리된 제 2 액체 스트림의 에탄(C2)의 양이 상기 응축된 천연가스 스트림의 에탄(C2)의 양의 90% 이상인 것을 특징으로 하는 천연가스 분리방법.
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