KR101269914B1 - Method and apparatus for liquefying a natural gas stream - Google Patents
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Abstract
본 발명은 천연 가스 스트림의 액화 방법에 관한 것으로, 천연 가스 스트림 (10) 이 30 ~ 80 bar 의 압력에서 제공되고, 35 bar 미만으로 팽창되며, 가스/액체 분리기 (31) 로 공급되고, 이 가스/액체 분리기에서 기상 스트림 (40) 및 액상 스트림 (30) 으로 분리된다. 기상 스트림의 압력은 70 bar 이상의 압력으로 증가되고, 가압된 기상 스트림 (90) 은 액화되어 액화 천연 가스 스트림을 얻게 된다.
천연 가스 스트림, 액화 방법, 액화 장치
The present invention relates to a process for liquefaction of a natural gas stream, wherein the natural gas stream (10) is provided at a pressure of 30 to 80 bar, expanded to less than 35 bar, and is fed to a gas / liquid separator (31), the gas / Liquid separator is separated into a gaseous stream 40 and a liquid stream 30. The pressure of the gaseous stream is increased to a pressure above 70 bar and the pressurized gaseous stream 90 is liquefied to obtain a liquefied natural gas stream.
Natural gas streams, liquefaction methods, liquefaction devices
Description
본 발명은 천연 가스 스트림의 액화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of liquefying a natural gas stream.
천연 가스 스트림을 액화하여 액화 천연 가스 (LNG) 를 얻는 여러 가지 방법이 알려져 있다. 많은 이유로 천연 가스 스트림을 액화시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, 천연 가스는 가스 상태보다 액화된 상태에서 보다 용이하게 저장되고 또한 장거리로 이송될 수 있는데, 그 이유는 액화된 상태에서는 용량이 더 작게 되고 또한 고압 상태로 저장될 필요가 없기 때문이다.Various methods of liquefying natural gas streams to obtain liquefied natural gas (LNG) are known. For many reasons it is desirable to liquefy a natural gas stream. For example, natural gas can be more easily stored and transported over longer distances in a liquefied state than in a gaseous state, because in the liquefied state the capacity is smaller and does not need to be stored at high pressure. .
공지된 액화 방법의 예는 US 6 272 882 호 및 DE 102 26 597 A1 호에 기재되어 있다.Examples of known liquefaction methods are described in US Pat. No. 6,272,882 and DE 102 26 597 A1.
DE 102 26 597 A1 호의 도 1 에 따르면, 70 ~ 100 bar 의 압력을 가진 천연 가스 스트림은 40 ~ 70 bar 의 압력 범위로 팽창되고 (팽창기 (X)), 냉각되어 (열교환기 (E1)), 중질 탄화수소 (HHC) 칼럼 (T1) 으로 유입된다. HHC 칼럼의 상부로부터 얻어진 C2 농축 분획물이 더 냉각되어 (E2), 다른 칼럼 (D) 으로 유입된다. 다른 칼럼 (D) 의 상부 스트림은, 50 ~ 100 bar 범위로 가압되고 (V), 그 후 액화된다.According to FIG. 1 of DE 102 26 597 A1 a natural gas stream having a pressure of 70 to 100 bar is expanded to a pressure range of 40 to 70 bar (expander (X)) and cooled (heat exchanger (E1)), Heavy hydrocarbon (HHC) column (T1) is introduced. The C 2 concentrated fraction obtained from the top of the HHC column is further cooled (E2) and introduced into another column (D). The top stream of the other column (D) is pressurized in the range from 50 to 100 bar (V) and then liquefied.
DE 102 26 597 호에 따른 방법의 문제점은 불필요하게 복잡하다는 것이다. 상기 방법의 다른 문제점은 메탄보다 중질의 화합물 (특히 프로판 및 부탄) 의 회수가 불충분하다는 것이다.The problem with the method according to DE 102 26 597 is that it is unnecessarily complex. Another problem with this process is that the recovery of heavier compounds (especially propane and butane) is less than methane.
본 발명의 목적은 상기 문제점을 최소화하는 것이다.It is an object of the present invention to minimize this problem.
본 발명의 다른 목적은 메탄보다 중질의 화합물, 특히 프로판의 회수를 증가시키는 것이다.Another object of the present invention is to increase the recovery of compounds heavier than methane, especially propane.
본 발명의 또 다른 목적은 천연 가스 스트림의 다른 액화 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide another method of liquefaction of a natural gas stream.
상기 목적 또는 다른 목적 중 하나 이상은 본 발명에 따라서 천연 가스 스트림의 액화 방법을 제공함으로써 달성되는데, 이 천연 가스 스트림의 액화 방법은,One or more of the above or other objects are achieved in accordance with the present invention by providing a process for liquefying a natural gas stream, the process for liquefying a natural gas stream,
(a) 30 ~ 80 bar 의 압력에서 천연 가스를 포함하는 공급물 스트림을 제공하는 단계,(a) providing a feed stream comprising natural gas at a pressure of 30 to 80 bar,
(b) 상기 단계 (a) 의 공급물 스트림을 팽창시켜, 35 bar 미만의 압력을 가진 팽창된 공급물 스트림을 얻는 단계,(b) expanding the feed stream of step (a) to obtain an expanded feed stream having a pressure of less than 35 bar,
(c) 팽창된 공급물 스트림을 가스/액체 분리기에 공급하는 단계,(c) feeding the expanded feed stream to a gas / liquid separator,
(d) 팽창된 공급물 스트림을 가스/액체 분리기에서 기상 스트림과 액상 스트림으로 분리하는 단계로서, 기상 스트림은 공급물 스트림에 비하여 메탄이 농축되어 있고, 액상 스트림은 공급물 스트림에 비하여 메탄이 감소되어 있는 단계,(d) separating the expanded feed stream into a gaseous stream and a liquid stream in a gas / liquid separator, where the gas stream is concentrated in methane compared to the feed stream and the liquid stream is reduced in methane compared to the feed stream. Steps,
(e) 단계 (d) 에서 얻어진 기상 스트림의 압력을 70 bar 이상, 바람직하게는 84 bar 이상의 압력으로 증가시키는 단계, 및(e) increasing the pressure of the gaseous stream obtained in step (d) to a pressure of at least 70 bar, preferably at least 84 bar, and
(f) 단계 (e) 에서 얻어진 가압된 기상 스트림을 액화시켜 액화 천연 가스 스트림을 얻는 단계를 포함하고,(f) liquefying the pressurized gaseous stream obtained in step (e) to obtain a liquefied natural gas stream,
단계 (e) 에서 압력이 증가할 때까지 단계 (a) 에 제공된 공급물 스트림의 압력을 증가시키지 않는다.The pressure in the feed stream provided in step (a) is not increased until the pressure in step (e) increases.
놀랍게도, 본 발명에 따른 방법을 사용하여, 메탄보다 중질의 화합물의 회수를 상당시 증가시킬 수 있음을 알았다. 본 발명의 중요한 장점은 이러한 회수의 증가를 놀랍게 간단한 방법으로 달성할 수 있다는 것이다.Surprisingly, it has been found that the process according to the invention can be used to significantly increase the recovery of compounds heavier than methane. An important advantage of the present invention is that this increase in recovery can be achieved in a surprisingly simple manner.
본 발명의 다른 장점은 주어진 냉동 동력 (refrigeration power) 을 사용하여 액화 천연 가스의 생산을 증가시킬 수 있다는 것이다. 따라서, 주어진 냉동 동력 (예를 들어, 1 이상의 극저온 열교환기, 압축기 등을 포함하는 주어진 라인업 (line-up) 을 사용) 으로, 본 발명에 따른 방법은 공지된 공정보다 더 많은 LNG 를 제공한다. 본 발명에 따라서, 냉동 동력을 일정하게 유지하면서, LNG 생산을 20% 높게 증가시킬 수 있음을 알았다.Another advantage of the present invention is that a given refrigeration power can be used to increase the production of liquefied natural gas. Thus, with a given refrigeration power (eg using a given line-up comprising one or more cryogenic heat exchangers, compressors, etc.), the process according to the invention provides more LNG than known processes. In accordance with the present invention, it has been found that it is possible to increase LNG production by 20% while keeping the refrigeration power constant.
천연 가스 스트림은 액화될 어떠한 적절한 가스 스트림일 수 있지만, 통상적으로 천연 가스 또는 석유 저장기로부터 얻어진다. 다른 방법으로, 천연 가스는 또한 피셔-트롭쉬 (Fischer-Tropsch) 공정 등의 합성 공급원 (source) 을 포함하는 다른 공급원으로부터 얻어질 수 있다.The natural gas stream can be any suitable gas stream to be liquefied, but is typically obtained from natural gas or oil reservoirs. Alternatively, natural gas can also be obtained from other sources, including synthetic sources such as the Fischer-Tropsch process.
통상적으로, 천연 가스 스트림은 실질적으로 메탄으로 구성된다. 바람직하게는, 공급물 스트림은 60 몰% 이상의 메탄, 보다 바람직하게는 80 몰% 이상의 메탄, 가장 바람직하게는 90 몰% 이상의 메탄을 포함한다.Typically, the natural gas stream consists essentially of methane. Preferably, the feed stream comprises at least 60 mol% methane, more preferably at least 80 mol% methane, most preferably at least 90 mol% methane.
공급원에 따라서, 천연 가스는 메탄보다 중질의 다양한 양의 탄화수소 (에탄, 프로판, 부탄 및 펜탄) 뿐만 아니라 일부 방향족 탄화수소를 포함할 수 있다. 천연 가스 스트림은 또한 H2O, N2, CO2, H2S 및 다른 황 화합물 등의 비탄화수소를 포함할 수 있다.Depending on the source, natural gas may contain various aromatic hydrocarbons as well as heavier amounts of hydrocarbons (ethane, propane, butane and pentane) than methane. The natural gas stream may also include non-hydrocarbons such as H 2 O, N 2 , CO 2 , H 2 S and other sulfur compounds.
원한다면, 천연 가스를 포함하는 공급물 스트림은 팽창되기 전에 예비 처리되어서 가스/액체 분리기에 공급될 수 있다. 이러한 예비 처리로는 CO2 및 H2S 등의 바람직하지 않은 성분의 제거 단계 또는 예비 냉각이나 예비 가압 등의 다른 단계를 포함할 수 있다. 이러한 단계는 당업자에게 잘 알려져 있고, 본원에서는 더 이상 설명하지 않는다.If desired, the feed stream comprising natural gas may be pretreated before being expanded and fed to the gas / liquid separator. Such pretreatment may include the removal of undesirable components such as CO 2 and H 2 S or other steps such as precooling or prepressurization. Such steps are well known to those skilled in the art and are not described further herein.
가스/액체 분리기는 기상 스트림과 액상 스트림을 얻을 수 있는 어떠한 적절한 수단, 예를 들어 스크러버 (scrubber), 증류탑 등일 수 있다. 원한다면, 2 이상의 가스/액체 분리기가 있을 수 있다.The gas / liquid separator may be any suitable means for obtaining a gaseous stream and a liquid stream, for example a scrubber, a distillation column, and the like. If desired, there may be two or more gas / liquid separators.
기상 스트림의 압력 증가는 다양한 방법 (70 bar 이상, 바람직하게는 84 bar 이상의 압력이 얻어질 수 있다고 가정) 으로 실시될 수 있음을 당업자는 용이하게 이해할 것이다.Those skilled in the art will readily appreciate that the pressure increase of the gaseous stream can be carried out in various ways (assuming a pressure of at least 70 bar, preferably at least 84 bar can be obtained).
또한, 가압된 기상 스트림의 액화는 예를 들어 1 이상의 극저온 열교환기를 사용하여 다양한 방법으로 실시될 수 있음을 당업자는 용이하게 이해할 것이다.It will also be readily understood by those skilled in the art that liquefaction of the pressurized gaseous stream can be carried out in a variety of ways, for example using one or more cryogenic heat exchangers.
또한, 액화 후에, 액화 천연 가스는 바람직하다면 더 처리될 수 있음을 당업자는 용이하게 이해할 것이다. 예를 들어, 얻어진 LNG 는 줄-톰슨 (Joule-Thomson) 밸브 또는 극저온 터보팽창기에 의해 감압될 수 있다. 또한, 가스/액체 분리 단계 및 액화 단계 사이에 다른 중간 처리 단계가 실시될 수 있다.Furthermore, those skilled in the art will readily understand that after liquefaction, liquefied natural gas can be further processed if desired. For example, the obtained LNG can be depressurized by a Joule-Thomson valve or cryogenic turboexpander. In addition, another intermediate processing step can be carried out between the gas / liquid separation step and the liquefaction step.
바람직하게는, 단계 (e) 에서의 압력은 86 bar 이상, 바람직하게는 90 bar 이상으로 증가된다. 이렇게 해서, 얻어진 LNG 생성량은 증가될 수 있다. 비교적 높은 압력이 사용됨으로써, 기상 스트림은 각각의 기상 스트림의 우세한 압력 및 조성에 따라서 초임계상태일 수 있다. 기상 스트림은 초임계상태인 것이 바람직한데, 이러한 상태이면 액화 공정에서의 상변화를 방지할 수 있기 때문이다.Preferably, the pressure in step (e) is increased to at least 86 bar, preferably at least 90 bar. In this way, the amount of LNG produced can be increased. By using a relatively high pressure, the gaseous stream can be supercritical depending on the prevailing pressure and composition of each gaseous stream. The gaseous stream is preferably in a supercritical state because it can prevent phase changes in the liquefaction process.
또한, 단계 (d) 에서 얻어진 기상 스트림은 C5 + 함량이 0.5 몰% 이하, 바람직하게는 0.1 몰% 이하인 것이 바람직하다. 그럼으로써 하류측 액화 유닛에서의 작동 문제를 최소화시킨다. "C5 + 함량" 은 5 개 이상의 탄소 원자를 가진 탄화수소 성분의 함량을 의미한다.It is also preferred that the gaseous stream obtained in step (d) has a C 5 + content of 0.5 mol% or less, preferably 0.1 mol% or less. This minimizes operational problems in the downstream liquefaction unit. "C 5 + content" means the content of a hydrocarbon component having at least 5 carbon atoms.
바람직한 실시형태에 따라서, 단계 (e) 에서의 압력은 압축기에서 기상 스트림을 압축시킴으로써 증가되어, 압축된 스트림을 얻게 된다. 이를 위해, 1 이상의 압축기가 사용될 수 있다.According to a preferred embodiment, the pressure in step (e) is increased by compressing the gaseous stream in a compressor to obtain a compressed stream. For this purpose, more than one compressor can be used.
또한, 단계 (e) 에서 얻어진 기상 스트림은, 예를 들어 주변 열교환기에서 냉각되는 것이 바람직하다. 또한, 압축된 스트림은 단계 (d) 에서 얻어진 기상 스트림에 대하여 열교환되는 것이 바람직하다.In addition, the gaseous stream obtained in step (e) is preferably cooled, for example in an ambient heat exchanger. In addition, the compressed stream is preferably heat exchanged with respect to the gaseous stream obtained in step (d).
본 발명에 따른 방법의 특히 바람직한 실시형태에 따라서, 단계 (b) 에서 공급물 스트림을 팽창시키는 팽창기는 기상 스트림을 압축시키는 압축기에 기능적으로 연결된다. 그 결과, 팽창기에 의해 발생되는 동력은 이 팽창기에 기능적으로 연결된 압축기를 구동시키기 위해 적어도 부분적으로 사용된다. 그리하여, 팽창기 및 압축기는 소위 "압축기-팽창기 구성" 을 형성하고, 그 결과 전체 공정의 에너지 소비가 최소화된다. "압축기-팽창기 구성" 을 본원에서 설명하지 않더라도, 당업자는 용이하게 이해할 것이다.According to a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the expander for expanding the feed stream in step (b) is functionally connected to a compressor for compressing the gaseous stream. As a result, the power generated by the expander is at least partly used to drive the compressor functionally connected to the expander. Thus, the expander and the compressor form a so-called "compressor-expander configuration", as a result of which the energy consumption of the whole process is minimized. Although the "compressor-expander configuration" is not described herein, those skilled in the art will readily understand.
다른 양태에 있어서, 본 발명은 본 발명에 따른 방법에 의해 얻어지는 LNG 생성물, 특히 액화 메탄에 관한 것이다.In another aspect, the invention relates to LNG products, in particular liquefied methane, obtained by the process according to the invention.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 본 발명에 따른 방법을 실시하기에 적합한 장치에 관한 것으로, 이 장치는,In another aspect, the invention relates to a device suitable for carrying out the method according to the invention, the device comprising:
- 30 ~ 80 bar 의 압력에서 천연 가스를 포함하는 공급물 스트림을 제공하는 수단,Means for providing a feed stream comprising natural gas at a pressure between 30 and 80 bar,
- 공급물 스트림을 팽창시켜 35 bar 미만의 압력을 가진 팽창된 공급물 스트림을 얻는 팽창기,An expander which expands the feed stream to obtain an expanded feed stream having a pressure of less than 35 bar,
- 팽창된 공급물 스트림을 기상 스트림과 액상 스트림으로 분리하는 가스/액체 분리기로서, 기상 스트림은 공급물 스트림에 비하여 메탄이 농축되어 있고, 액상 스트림은 공급물 스트림에 비하여 메탄이 감소되어 있는 가스/액체 분리기,A gas / liquid separator that separates the expanded feed stream into a gaseous stream and a liquid stream, the gaseous stream having a higher concentration of methane than the feed stream and the liquid stream having a reduced methane relative to the feed stream; Liquid separator,
- 가스/액체 분리기에서 얻어진 기상 스트림의 압력을 70 bar 이상, 바람직하게는 84 bar 이상의 압력으로 증가시키는 가압 유닛, 및A pressurizing unit for increasing the pressure of the gaseous stream obtained in the gas / liquid separator to a pressure of at least 70 bar, preferably at least 84 bar, and
- 70 bar 이상, 바람직하게는 84 bar 이상의 압력을 가진 기상 스트림을 액화시키고, 또한 적어도 1 이상의 극저온 열교환기를 포함하는 액화 유닛을 포함한다.A liquefaction unit that liquefies a gaseous stream having a pressure of at least 70 bar, preferably at least 84 bar, and also comprises at least one cryogenic heat exchanger.
바람직하게는, 가압 유닛은 압축기를 포함한다.Preferably, the pressurizing unit comprises a compressor.
또한, 상기 장치는 가스/액체 분리기에서 얻어진 기상 스트림에 대하여 압축기로부터의 방출물을 열교환시키기 위한 열교환기를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the apparatus preferably further comprises a heat exchanger for heat-exchanging the emissions from the compressor for the gaseous stream obtained in the gas / liquid separator.
또한, 상기 장치는 공급물 스트림을 팽창시키는 팽창기를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the apparatus preferably further comprises an expander for expanding the feed stream.
특히 바람직한 실시형태에 따라서, 압축기와 팽창기는 기능적으로 연결되어 있어서, 소위 "압축기-팽창기 구성" 을 형성한다.According to a particularly preferred embodiment, the compressor and the expander are functionally connected, forming a so-called "compressor-expander configuration".
이하, 본 발명은 다음의 비한정적인 도면을 참조하여 추가로 설명된다.The invention is further described below with reference to the following non-limiting drawings.
도 1 은 본 발명의 일실시형태에 따른 공정 방법의 개략도, 및1 is a schematic diagram of a processing method according to one embodiment of the present invention, and
도 2 는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 공정 방법의 개략도.2 is a schematic view of a process method in accordance with another embodiment of the present invention.
설명을 위해서, 라인 뿐만 아니라 이 라인에 운반되는 스트림에 단일의 도면 부호가 부여된다. 동일한 도면 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.For illustration purposes, a single reference numeral is given to the line as well as the stream carried on this line. Like reference numerals denote like elements.
도 1 은 베이스 로드 액화 천연 가스 (LNG) 보내기 공정 및 이를 실시하기 위한 장치 (1) 를 개략적으로 도시하였다. 천연 가스를 포함하는 공급물 스트 림 (10) 이 팽창기 (12) 에서 팽창된 후 어떤 유입 압력과 유입 온도에서 가스/액체 분리기 (31) 로 공급된다. 통상적으로, 스트림 (10) 의 압력은 30 ~ 80 bar (바람직하게는 60 bar 초과 70 bar 미만) 이고, 스트림의 온도는 주변 온도 부근이고, 통상적으로 5 ~ 50℃ 이다.1 schematically shows a base rod liquefied natural gas (LNG) sending process and apparatus 1 for carrying out the same. The
원한다면 공급물 스트림 (10) 은 팽창기 (12) 에 유입되기 전에 예비처리될 수 있다. 예를 들어, 공급물 스트림 (10) 은 열교환기 (도시하지 않음) 또는 일련의 열교환기 (예를 들어 상이한 냉매 압력 레벨에서 작동하는 2 개 이상의 열교환기 포함) 내에서 냉매에 대하여 미리 냉각될 수 있다.If desired, the
팽창기 (12) 에서의 팽창은 부분적으로 응축 팽창된 공급물 스트림 (25) 을 형성하도록 선택된다. 또한, 팽창기 (12) 에서의 팽창은 분리기 (31) 에서 후속의 분리 단계를 최적화하도록 선택된다.Expansion in the
팽창된 스트림 (25) 은 가스/액체 분리기 (31) 에 유입된다. 거기에서, 라인 (25) 의 공급물 스트림은 기상 상부 스트림 (40) 및 액상 하부 스트림 (30) 으로 분리된다. 상부 스트림 (40) 은 팽창된 공급물 스트림 (25) 에 비하여 메탄 (및 통상적으로 에탄) 이 농축되어 있다.The expanded
하부 스트림 (30) 은 통상적으로 액체이고 또한 메탄이 액화되는 온도가 되었을 때 냉동가능한 일부 성분을 통상적으로 포함하고 있다. 분리기 (31) 는 공급물 스트림으로부터 냉동가능한 성분을 제거하는데 필요한 분리에 따라서 스크럽 칼럼 등의 증류탑 또는 분리 용기일 수 있다. 통상적으로 냉동가능한 성분 으로서는 CO2, H2S 및 펜탄 이상의 분자량을 가진 탄화수소 성분이다. 이들 냉동가능한 성분은 또한 분리기 (31) 에 유입되기 전에 공급물 스트림으로부터 적어도 부분적으로 제거될 수 있다.
하부 스트림 (30) 은 또한 액화 석유 가스 (LPG) 제품을 형성하도록 별도로 처리될 수 있는 탄화수소를 포함할 수 있다.
통상적으로, 하부 스트림 (30) 은 다양한 천연 가스 액체 생성물을 모으기 위한 1 이상의 분류 단계를 거치게 된다. 상부 스트림 (40) 은 압축기 (52) 를 통하여 압축되어 압축된 스트림을 얻게 된다.Typically, the
압축된 스트림은 70 bar 이상, 바람직하게는 84 bar 이상의 압력에서 라인 (65) 으로 배출된다. 이러한 압축 단계에서의 압력 증가는 각각의 분리 압력 및 액화 압력을 선택함에 따라 30 bar 내지 150 bar 로 선택된다.The compressed stream exits
압축 단계에서 추가되는 열의 일부는, 예를 들어 공냉기 (61) 또는 수냉기를 사용하여, 주변에 대하여 스트림 (65) 으로부터 제거된다. 그 후, 결과적으로 얻어진 주변-냉각된 스트림 (75) 은 1 이상의 외부 냉각단에서 더 냉각된다. 이 외부 냉각단은 예비 냉각단 (열교환기 (81) 로 도시됨) 을 포함할 수 있다. 대신에, 일련의 연속적인 열교환기가 사용될 수 있다.Some of the heat added in the compression step is removed from the
그 후, 예비 냉각된 스트림 (90) 은 주 극저온 열교환기 (91) 를 적어도 포함하는 액화 유닛 (5) 에서 더 냉각되어 액화된다. 어떠한 적절한 유형의 열교환기라도 사용될 수 있다. 혼합 냉매에 의해 작동되는 극저온 열교환기 (91) 가 도시되어 있고, 경질의 분획물과 중질의 분획물은 예비 냉각된 스트림에 평행하게 형성되어 있는 관 (도시하지 않음) 내에서 우선 자동냉각된 후 유입 수단 (95, 96) 각각을 통하여 쉘측으로 팽창된다. 소모된 중질의 분획물과 경질의 분획물은 출구 (97) 를 통하여 주 극저온 열교환기 (91) 의 쉘측으로부터 배출된다. 라인 (97) 내의 소모된 냉매는 재압축 및 냉각되어 액체를 형성하거나 또는 혼합 냉매의 경우에는 혼합 기상 경질의 분획물과 액상 중질의 분획물을 형성할 수 있다.Thereafter, the precooled
다시 스트림 (65) 을 참고하면, 액화 압력은 84 bar 이상, 보다 바람직하게는 86 bar 이상의 압력을 초과하도록 선택된다. 그 결과, 스트림 (65) 의 증기는 초임계상태일 수 있다.Referring again to stream 65, the liquefaction pressure is selected to exceed a pressure of at least 84 bar, more preferably at least 86 bar. As a result, the vapor in
다음 단계에서, 라인 (100) 을 통하여 주 극저온 열교환기 (91) 를 나온 액화된 스트림은 플래시 단계에서 더 냉각되고, 여기서 압력은 밸브 또는 액체 팽창기 (101) 를 통하여 감압된다. 적절하게는, 팽창 후의 압력은 대략 대기압이다. 액화된 스트림으로부터 팽창 열이 제거되어, 온도는 액화된 생성물이 대기압에서 액체로 남아 있는 온도로 더 하강하게 된다. 통상적으로 질소 및 일부 메탄을 포함하는 플래시 가스 (130) 가 플래시 탱크 (111) 에서 스트림 (110) 으로부터 분리된다. 플래시 가스 (130) 의 일부는 액화 공정에 에너지를 제공하기 위한 연료 가스로서 사용될 수 있다. 스트림 (110) 의 액체 부분은 라인 (120) 에서 플래시 탱크 (111) 의 하부로부터 배출된다. 이 배출된 액체 부분은 LNG 로서 저장 및 이송될 수 있다.In the next step, the liquefied stream exiting the main
바람직하게는, 압축기 트레인 (52) 은 적어도 팽창기 (12) 로부터의 팽창 에너지를 사용한다. 이를 위해, 압축기 트레인 (52) 의 1 이상의 압축기가 팽창기 (12) 에 기능적으로 연결되어 소위 "압축기-팽창기 구성" 을 형성하게 된다. 하지만, 84 bar 이상의 압력을 얻기 위해 추가의 압축 동력이 제공될 수 있다. 바람직하게는 압축기 (52) 에 의해 소모되는 추가의 압축기 모터 동력은, 냉매 압축기 (도시하지 않음) 에 필요한 동력과 동일하게 또는 그에 근접하게 선택되어, 이들 두 압축기 둘 다를 위해 동일한 구동기가 사용될 수 있어서, 비용 및 유지보수 이점을 제공할 수 있다.Preferably, the
도 2 에 도시된 실시형태와는 다르게, 도 1 의 실시형태에서는 상부 스트림 (40) 에 부여된 냉각물에 (도 2 의 열교환기 (41) 에서와 같이) 통합 열이 가해지지 않기 때문에, 라인 (65) 내의 압축된 상부 스트림은 (냉각기 (61) 에서) 대략 주변에 대하여 냉각된 후에, 이 스트림은 라인 (75) 을 통하여 열교환기 (81) 의 외부 냉각 단계에 직접 보내진다.Unlike the embodiment shown in FIG. 2, in the embodiment of FIG. 1, since no integrated heat is applied to the coolant imparted to the upper stream 40 (as in the
표 1 에서는 도 1 의 일예의 공정에서 다양한 부분에서의 스트림의 압력과 온도를 나타내었다. 또한, 메탄은 몰% 로 나타내었다. 도 1 의 라인 (10) 에서 공급물 스트림은 다음의 조성을 대략 포함하였다.Table 1 shows the pressure and temperature of the stream at various parts in the example process of FIG. In addition, methane is represented by mol%. The feed stream in
- 80% 메탄,80% methane,
- 8% 에탄,8% ethane,
- 5% 프로판,5% propane,
- 4% 부탄,-4% butane,
- 1% C5 +,-1% C 5 + ,
- 2% N2.-2% N 2 .
H2S, CO2 및 H2O 등의 냉동가능한 성분은 미리 제거되었다.Frozen components such as H 2 S, CO 2 and H 2 O were removed in advance.
도 2 에서는 본 발명에 따른 공정의 다른 실시형태를 개략적으로 도시하였다.2 schematically depicts another embodiment of the process according to the invention.
이 실시형태에 있어서, 상부 스트림 (40) 은 방출 스트림 열교환기 (41) 를 통과하고, 여기서 이 스트림은 대략 주변 온도의 스트림 (스트림 (70)) 에 대하여 간접적으로 가열된다. 그 후, 방출 스트림 열교환기 (41) 로부터 배출된 스트림 (50) 은 압축기 (52) 또는 일련의 2 개 이상의 압축기를 통하여 압축된다. 압축된 스트림은 84 bar 이상의 압력에서 라인 (60) 으로 배출되고, 예를 들어 공냉기 (61) 에서 냉각되어, 스트림 (70) 을 얻게 된다. 그 후, 결과적으로 얻어진 주변-냉각된 스트림 (70) 은 방출 스트림 열교환기 (41) 로 유입되고, 여기서 이 스트림은 저온의 상부 스트림 (40) 과의 간접적인 열교환으로 냉각되어 스트림 (80) 을 얻게 되고, 이 스트림은 열교환기 (81) 에서 더 냉각된다.In this embodiment, the
표 2 에서는 본 발명에 따른 도 1 에서 도시된 바와 같은 공정을 사용하여 프로판 및 부탄 회수시 증가량을 도시하였다. 도 1 에서와 같이 동일한 라인업이 사용되어 비교되었지만, (본 발명과는 대조적으로) 팽창기 (12) 에서 약 45 bar 로 팽창되었다. 표 2 에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 스트림 (30) 에서 프로판 및 부탄의 회수가 증가되었다 (각각 16% 와 9%, 36% 와 20%).Table 2 shows the increase in propane and butane recovery using the process as shown in FIG. 1 in accordance with the present invention. The same lineup was used and compared as in FIG. 1, but expanded to about 45 bar in the inflator 12 (in contrast to the present invention). As shown in Table 2, the present invention increased the recovery of propane and butane in stream 30 (16% and 9%, 36% and 20%, respectively).
표 3 에서는 본 발명에 따른 도 1 에 도시된 바와 같은 공정을 사용하여 LNG 생성물의 증가량을 도시하였다. 비교를 위해, 도 1 에서와 동일한 냉동 동력 및 라인업이 사용되었지만, (본 발명과는 대조적으로) 압축기 트레인 (52) 에서는 압축되지 않았고, 그 결과 라인 (65) 에서의 압축 압력이 라인 (40) 에서의 압축 압력, 즉 약 30.4 bar 로 동일하였다. 표 3 에 도시된 바와 같이, LNG 생성물의 증가량은 약 19% 이었다.Table 3 shows the increase in LNG product using the process as shown in FIG. 1 according to the present invention. For comparison, the same refrigeration power and lineup as in FIG. 1 was used, but not in the compressor train 52 (in contrast to the present invention), so that the compression pressure in
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