KR101318136B1 - 천연가스로부터 천연가스액을 회수하는 방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 증류탑에서 배출되는 오버헤드 스트림에 의해 기액분리기에서 분리 배출되는 가스스트림 및 원료로 피딩(feeding)되는 천연가스 스트림의 냉각이 이루어지며, 가스스트림 및 천연가스 스트림의 냉각에 사용된 오버헤드 스트림이 적어도 제1오버헤드 스트림과 제2오버헤드 스트림으로 분배된 후, 분배된 오버헤드 스트림 각각이 압축기에 의해 압축됨에 따라, 천연가스액 스트림의 회수에 소요되는 에너지 절감이 가능하며, 오버헤드 스트림의 압축에 필요한 압축기의 용량 및 크기의 감소가 가능하고 이에 따라 공정 설비에 투자되는 자본의 절감이 가능하며, 오버헤드 스트림의 분배가 이루어진 후, 각각의 오버헤드 스트림이 압축됨에 따라, 동일한 설비 내 유연한 처리 조건의 설계가 가능한 천연가스액 회수 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

천연가스로부터 천연가스액을 회수하는 방법 및 그 장치{Method for Recovering a Natural Gas Liquids Using a Natural Gas and the Associated Facility Thereof}
본 발명은 천연가스로부터 에탄 이상(C2+) 탄화수소 성분의 천연가스액 및 에탄 이상 탄화수소 성분이 제거된 잔류천연가스를 분리 회수하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
천연가스 중의 에탄 이상(C2+) 탄화수소(NGL; Natural Gas Liquids)을 회수하기 위해 적용이 가능한 기술로는 흡수법, 터보 팽창기(turbo-expander)를 사용한 한 심냉분리기술등이 있다. 그 중 터보 팽창기를 적용한 기술은 간단한 운전, 고효율이라는 측면에서 많이 적용되고 있는 기술이다.
터보 팽창기를 활용하여 저온에서 에탄 이상(C2+) 탄화수소를 분리하기 위한 장치는 저온 증류공정에서 얻어지는 다양한 냉열을 회수하여 활용하고, 단열팽창시 얻어지는 에너지를 NGL이 제거된 천연가스를 압축하는데 사용함으로써 에탄 이상(C2+) 탄화수소 성분을 회수하기 위한 공정의 에너지 소비를 저감하고 있다.
터보 팽창기를 사용하여 에탄 이상(C2+) 탄화수소 성분을 높은 회수율로 회수하기 위한 기존의 특허기술로는 다음과 같은 것이 있다.
US7,793,517은 천연가스를 분배하여 일부는 탈메탄탑의 사이드 스트림과 열교환하여 냉각하고 다른 스트림은 탈메탄탑의 상부 스트림과 열교환하여 냉각한 후 탈메탄탑으로 도입하고, 탈메탄탑의 탑정에서 얻어지는 스트림중의 일부를 재순환하여 환류함으로써 높은 회수율로 에탄 이상(C2+) 탄화수소 성분을 회수할 수 있다고 하였다. 상기 특허에서, 탈메탄탑의 하부 스트리퍼 섹션 에서 열을 회수하기 위하여 사이드스트림을 유도하고 외부에 따로이 설치된 열교환기를 사용하고 있다.
US7,316,127은 원료인 천연가스를 두 개의 스트림으로 분배하고 각각 탈메탄탑의 하부 사이드 스트림과 열교환된 천연가스와 탈메탄탑의 상부 스트림과 열교환하여 냉각된 천연가스를 탈메탄탑의 전단에 위치한 흡수탑에 도입하여 C2+ 분리효율과 에너지 효율을 높이는 기술은 소개하고 있다.
US5,881,569은 천연가스를 분해하지 아니하고 일정온도까지 냉각하게 되는데, 이 과정에 필요한 냉열은 각각 증류탑의 사이드 스트림으로부터 얻고, 더 필요한 냉열은 C3 냉동기를 이용하여 보충하는 구조를 가지고 있다.
US5,568,737은 원료인 천연가스를 두 개의 스트림으로 나누고 하나의 스트림은 탈메탄탑의 하부에서 얻어지는 사이드 스트림으로 냉각하고, 다른 하나의 스트림은 탈메탄탑의 상부에서 얻어지는 스트림을 이용하여 냉각한 다음 기-액 분리탑에서 두 개의 스트림을 혼합하여 기액분리 후 탈메탄탑으로 도입하는 공정 구성을 소개하고 있다.
그러나, 상기 종래의 터보 팽창기를 사용하여 에탄 이상(C2+) 탄화수소를 분리하는 기술은 두 기의 큰 용량의 압축기가 필요하여 매우 큰 장치투자비를 요구하며, 에너지 효율이 높은 문제가 있다.
본 발명의 목적은 우수한 에너지 효율을 가지며, 공정을 구성하기 위한 자본 투자의 절감이 가능하고, 높은 공정 설계 유연성을 갖는 천연가스액의 회수 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 천연가스로부터 에탄 이상(C2+) 탄화수소 성분의 천연가스액을 회수하는 방법 및 장치를 제공하며, 본 발명은 천연가스액의 회수와 함께, 에탄 이상 탄화수소 성분이 제거된 잔류천연가스 또한 분리 회수되는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 천연가스액 회수 장치는 천연가스 피드 스트림(F10)을 냉각하는 피드 스트림용 열교환기(10), 상기 피드 스트림용 열교환기(10)에 의해 냉각된 천연가스 피드 스트림(F10)을 공급받아 기체와 액체를 분리시키는 기액분리기(20), 상기 기액분리기(20)에서 배출된 가스스트림(F30)을 제1가스스트림(F32)과 제2가스스트림(F31)으로 분배하는 가스스트림용 분배수단(30), 상기 제1가스스트림(F32)을 단열 팽창시키는 단열팽창기(40), 상기 제2가스스트림(F31)을 냉각하는 가스스트림용 열교환기(50) 및 증류탑(60)을 포함하며, 상기 증류탑(60)은 적어도 상기 기액분리기(20)에서 분리 배출되는 액체스트림(F20), 상기 단열팽창기(40)에서 단열 팽창된 제1가스스트림(F32) 및 상기 가스스트림용 열교환기(50)에서 냉각된 제2가스스트림(F31)을 공급받아 메탄을 포함한 오버헤드 스트림(O10)과 에탄 이상의 탄화수소를 포함하는 하부 스트림(O60)으로 분리 배출하며, 상기 증류탑(60)에서 배출되는 상기 오버헤드 스트림(O10)은 상기 가스스트림용 열교환기(50)의 냉매로 공급되고 냉매로 사용된 상기 오버헤드 스트림(O10)은 상기 피드 스트림용 열교환기(10)의 냉매로 재 공급되며, 상기 피드 스트림용 열교환기(10)에서 배출된 오버헤드 스트림(O10)은 오버헤드 스트림용 제1분배수단(70)에 의해 적어도 제1오버헤드 스트림(O20)과 제2오버헤드 스트림(O30)으로 분배되어, 상기 제1오버헤드 스트림(O20)은 제1압축기(81)에 의해, 상기 제2오버헤드 스트림(O30)은 제2압축기(82)에 의해 각각 압축되는 특징이 있다.
본 발명의 회수장치에 있어, 상기 오버헤드 스트림(O10)이 상기 오버헤드 스트림용 제1분배수단(70)에 의해 분배 된 후, 분배된 오버헤드 스트림 각각이 압축기에 의해 압축되는 특징이 있으며, 상기 분배된 오버헤드 스트림 각각을 압축하는 상기 제1압축기(81) 또는 상기 제2압축기(82)는 상기 단열팽창기(40)에서 얻어진 동력에 의해 운전되는 특징이 있다.
본 발명에 따른 회수장치의 제1양태에 있어, 상기 오버헤드 스트림용 제1분배수단(70)에 의해 분배 되고, 제1압축기(81) 및 제2압축기(82)에 의해 각각 압축된 상기 제1오버헤드 스트림(O20)은 장치 외부의 천연가스 이송관으로 송출되며, 상기 제2오버헤드 스트림(O30)은 상기 증류탑(60)으로 환류(reflux)되는 특징이 있다.
본 발명에 따른 회수장치의 제2양태에 있어, 상기 오버헤드 스트림용 제1분배수단(70)에 의해 분배 되고, 제1압축기(81) 및 제2압축기(82)에 의해 각각 압축된 제1오버헤드 스트림(O20)과 제2오버헤드 스트림(O30)은 오버헤드 스트림용 제1혼합수단(90)에 의해 혼합되어, 천연가스 이송관으로 송출되는 특징이 있다.
상세하게, 상기 제2오버헤드 스트림(O30)이 상기 증류탑(60)으로 환류(reflux)되는 본 발명에 따른 회수장치는 상기 회수장치는 환류용 열교환기(110), 오버헤드 스트림용 제2분배수단(100), 오버헤드 스트림용 제2혼합수단(120), 제1팽창밸브(1), 제2팽창밸브(2) 및 제3팽창밸브(3)를 더 포함하며, 상기 제1팽창밸브(1)는 상기 가스스트림용 열교환기(50)에 의해 냉각된 제2가스스트림(F31)을 팽창시켜 상기 증류탑(60)에 공급하고, 상기 제2팽창밸브(2)는 상기 기액분리기(20)에서 배출된 액체스트림(F20)을 팽창시켜 상기 증류탑(60)에 공급하며, 상기 가스스트림용 열교환기(50)에서 배출된 오버헤드 스트림(O10)은 상기 오버헤드 스트림용 제2분배수단(100)에 의해 제3오버헤드 스트림(O11)과 제4오버헤드 스트림(O12)으로 분배되고, 상기 제3오버헤드 스트림(O11)이 상기 피드 스트림용 열교환기(10)의 냉매로 공급되고, 상기 제4오버헤드 스트림(O12)은 상기 환류용 열교환기(110)의 냉매로 공급되며, 상기 피드 스트림용 열교환기(10) 및 상기 환류용 열교환기(110)에서 배출된 상기 제3오버헤드 스트림(O11) 및 상기 제4오버헤드 스트림(O12)은 상기 오버헤드 스트림용 제2혼합수단(120)에 의해 혼합되어 상기 오버헤드 스트림용 제1분배수단(70)에 공급되고, 상기 환류되는 상기 제2오버헤드 스트림(O30)은 상기 환류용 열교환기(110)에 의해 냉각되고, 상기 환류용 열교환기(110)에서 배출된 상기 제2오버헤드 스트림(O30)은 상기 가스스트림용 열교환기(50)에 의해 다시 냉각되어 상기 제3팽창밸브(3)에 의해 팽창되어 상기 증류탑(60)으로 공급되는 특징이 있다.
보다 상세하게, 상기 제2오버헤드 스트림(O30)이 상기 증류탑(60)으로 환류(reflux)되는 본 발명에 따른 회수장치는 피드스트림용 분배수단(11) 및 피드스트림용 혼합수단(14)을 더 포함하고, 상기 피드 스트림용 열교환기(10)는 피드스트림용 제1열교환기(13) 및 피드스트림용 제2열교환기(12)를 더 포함하며, 상기 천연가스 피드 스트림(F10)은 상기 피드스트림용 분배수단(11)에 의해 제1피드 스트림(F12)과 제2피드 스트림(F11)으로 분배되어, 상기 제1피드 스트림(F12)은 상기 피드스트림용 제1열교환기(13)에 의해, 상기 제2피드 스트림(F11)은 상기 피드스트림용 제2열교환기(12)에 의해 각각 냉각되고, 상기 피드스트림용 혼합수단(14)에 의해 혼합되어 상기 기액분리기(20)에 공급되며, 상기 제3오버헤드 스트림(O11)이 상기 피드스트림용 제1열교환기(13)의 냉매로, 상기 증류탑(60)의 사이드 스트림(O50)이 상기 피드스트림용 제2열교환기(12)의 냉매로 공급되는 특징이 있다.
본 발명에 따른 회수방법은 냉각된 천연가스 피드 스트림(F10)을 가스스트림(F30)과 액체스트림(F20)으로 분리하고, 분리된 상기 가스스트림(F30)을 제1가스스트림(F32)과 제2가스스트림(F31)으로 분배하여, 상기 제1가스스트림(F32)을 단열 팽창하여 증류탑(60)에 공급하고, 상기 제2가스스트림(F31)을 냉각 및 팽창하여 증류탑(60)에 공급하고, 상기 액체스트림을 팽창하여 증류탑(60)에 공급하며, 상기 증류탑(60)은 적어도 제1가스스트림(F32), 제2가스스트림(F31) 및 액체스트림(F20)을 공급받아 메탄을 포함한 오버헤드 스트림(O10)과 에탄 이상의 탄화수소를 포함하는 하부 스트림(O60)으로 분리 배출하며, 상기 제2가스스트림(F31)은 상기 증류탑(60)에서 배출되는 상기 오버헤드 스트림(O10)에 의해 냉각되며, 상기 천연가스 피드 스트림(F10)은 상기 제2가스스트림(F31)의 냉각에 사용된 상기 오버헤드 스트림(O10)에 의해 냉각되며, 상기 제2가스스트림(F31)의 냉각에 사용된 상기 오버헤드 스트림(O10)은 적어도 제1오버헤드 스트림(O20)과 제2오버헤드 스트림(O30)으로 분배된 후, 분배된 상기 제1오버헤드 스트림(O20)과 상기 제2오버헤드 스트림(O30) 각각이 압축되는 특징이 있다.
본 발명의 회수방법에 있어, 상기 오버헤드 스트림(O10)이 제1오버헤드 스트림(O20) 및 제2오버헤드 스트림(O30)으로 분배된 후, 분배된 오버헤드 스트림 각각이 압축기에 의해 압축되는 특징이 있으며, 상기 제2오버헤드 스트림을 압축하는 제2압축기(82)는 제1가스스트림(F32)을 단열 팽창하는 단열팽창기(40)에서 얻어진 동력에 의해 운전되는 특징이 있다.
본 발명에 따른 회수방법의 제1양태에 있어, 상기 제1오버헤드 스트림(O20)은 천연가스 이송관으로 송출되며, 상기 제2오버헤드 스트림(O30)은 상기 증류탑(60)으로 환류(reflux)되는 특징이 있다.
본 발명에 따른 회수방법의 제2양태에 있어, 상기 압축된 제1오버헤드 스트림(O20)과 제2오버헤드 스트림(O30)은 서로 혼합되어, 천연가스 이송관으로 송출되는 특징이 있다.
상세하게, 상기 제2오버헤드 스트림(O30)이 상기 증류탑(60)으로 환류(reflux)되는 본 발명에 따른 회수방법에 있어, 상기 제2가스스트림(F31)의 냉각에 사용된 오버헤드 스트림(O10)은 제3오버헤드 스트림(O11)과 제4오버헤드 스트림(O12)으로 분배되고, 상기 천연가스 피드 스트림(F10)은 상기 제3오버헤드 스트림(O11)에 의해 냉각되며, 환류되는 상기 제2오버헤드 스트림(O30)은 상기 제4오버헤드 스트림(O12)에 의해 냉각되고, 냉각된 제2오버헤드 스트림(O30)은 상기 제2가스스트림(F31)과 함께 상기 오버헤드 스트림(O10)에 의해 재 냉각되어 제3팽창밸브를 통해 상기 증류탑(60)으로 환류되며, 상기 천연가스 피드 스트림(F10)의 냉각에 사용된 상기 제3오버헤드 스트림(O11) 및 상기 제2오버헤드 스트림(O30)의 냉각에 사용된 상기 제4오버헤드 스트림(O12)은 서로 혼합된 후 제1오버헤드 스트림(O20)과 제2오버헤드 스트림(O30)으로 분배되는 특징이 있다.
보다 상세하게, 상기 제2오버헤드 스트림(O30)이 상기 증류탑(60)으로 환류(reflux)되는 본 발명에 따른 회수방법에 있어, 상기 천연가스 피드 스트림(F10)은 제1피드 스트림(F12)과 제2피드 스트림(F11)으로 분배되어 상기 제1피드 스트림(F12)은 상기 제3오버헤드 스트림(O11)에 의해, 상기 제2피드 스트림(F11)은 상기 증류탑(60)의 사이드 스트림(O50)에 의해 각각 냉각되어 혼합된 후, 가스스트림(F30)과 액체스트림(F20)으로 분리되는 특징이 있다.
본 발명에 따른 회수장치 및 방법은 증류탑에서 배출되는 오버헤드 스트림에 의해 기액분리기에서 분리 배출되는 가스스트림 및 원료로 피딩(feeding)되는 천연가스 스트림의 냉각이 이루어지며, 가스스트림 및 천연가스 스트림의 냉각에 사용된 오버헤드 스트림이 적어도 제1오버헤드 스트림과 제2오버헤드 스트림으로 분배된 후, 분배된 오버헤드 스트림 각각이 압축기에 의해 압축됨에 따라, 천연가스액 스트림의 회수에 소요되는 에너지 절감이 가능하며, 오버헤드 스트림의 압축에 필요한 압축기의 용량 및 크기의 감소가 가능하고 이에 따라 공정 설비에 투자되는 자본의 절감이 가능하며, 오버헤드 스트림의 분배가 이루어진 후, 각각의 오버헤드 스트림이 압축됨에 따라, 동일한 설비 내 유연한 처리 조건의 설계가 가능한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 회수장치에 따른 일 실시예를 도시한 공정도이며,
도 2는 본 발명의 회수장치에 따른 다른 실시예를 도시한 공정도이며,
도 3은 본 발명의 회수장치에 따른 또 다른 실시예를 도시한 공정도이며,
도 4는 본 발명의 회수장치에 따른 또 다른 실시예를 도시한 공정도이며,
도 5는 본 발명의 회수장치에 따른 또 다른 실시예를 도시한 공정도이며,
도 6은 본 발명의 회수장치의 일 공정예이며,
도 7은 직렬 연결된 두 개의 압축기를 포함하는 일 비교 공정예이다.
<부호의 설명>
10 : 피드스트림용 열교환기 20 : 기액분리기
30 : 가스스트림용 분배수단 40 : 단열팽창기
50 : 가스스트림용 열교환기 60 : 증류탑
70 : 오버헤드스트림용 제1분배수단 81 : 제1압축기
82 : 제2압축기 90 : 오버헤드스트림용 제1혼합수단
100 : 오버헤드스트림용 제2분배수단 120 : 오베헤드스트림용 제2혼합수단
110 : 환류용 열교환기 130 : 냉각기
11 : 피드스트림용 분배수단 12 : 피드스트림용 제2열교환기
13 : 피드스트림용 제1열교환기 14 : 피드스트림용 혼합수단
1 : 제1팽창밸브 2 : 제2팽창밸브
3 : 제3팽창밸브
F10 : 천연가스 피드스트림 F20 : 액체 스트림
F30 : 가스 스트림 F31 : 제2가스 스트림
F32 : 제1가스 스트림 O10 : 오버헤드 스트림
O20 : 제1오버헤드 스트림 O30 : 제2오버헤드 스트림
O40, O13 : 혼합된 오버헤드 스트림 O11 : 제3오버헤드 스트림
O12 : 제4오버헤드 스트림 O50 : 사이드 스트림
F11 : 제2피드스트림 F12 : 제1피드스트림
F13 : 혼합된 피드스트림 O60 : 하부 스트림
이하, 본 발명에 따른 천연가스액 회수장치 및 방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 천연가스액 회수장치의 일 실시예를 도시한 공정도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 회수장치는 피드 스트림용 열교환기(10), 기액분리기(20), 가스스트림용 분배수단(30), 단열팽창기(40), 가스스트림용 열교환기(50), 오버헤드 스트림용 제1분배수단(70), 제1압축기(81), 제2압축기(82) 및 증류탑(60)을 포함하여 구성된다.
상기 피드 스트림용 열교환기(10)는 원료인 천연가스 피드 스트림(F10)을 공급받아 이를 냉각하여 상기 기액분리기(20)에 공급하며, 상기 기액분리기(20)는 냉각된 천연가스 피드 스트림(F10)을 공급받아, 가스스트림(F30)과 액체스트림(F20)으로 분리 배출한다.
상기 기액분리기(20)에서 배출된 액체스트림(F20)은 상기 증류탑(60)에 공급되며, 상기 기액분리기(20)에서 배출된 상기 가스스트림(F30)은 상기 가스스트림용 분배수단(30)으로 공급되어, 상기 가스스트림용 분배수단(30)은 상기 가스스트림(F30)을 제1가스스트림(F32)과 제2가스스트림(F31)으로 분배한다.
상기 가스스트림용 분배수단(30)에서 배출되는 제1가스스트림(F32)은 상기 단열팽창기(40)에서 단열팽창되어, 상기 증류탑(60)으로 공급되며, 상기 가스스트림용 분배수단(30)에서 배출되는 제2가스스트림(F31)은 상기 가스스트림용 열교환기(50)에 의해 냉각되어 상기 증류탑(60)으로 공급된다.
상기 증류탑(60)은 적어도 상기 가스스트림용 열교환기(50), 상기 단열팽창기(40) 및 상기 기액분리기(20)에서 배출되는 제2가스스트림(F31), 제1가스스트림(F32) 및 액체스트림(F20)을 공급받아, 메탄을 포함한 오버헤드 스트림(O10)과 에탄 이상의 탄화수소를 포함하는 하부 스트림(O60)으로 분리 배출한다. 이때, 상기 에탄 이상의 탄화수소는 C2~C6의 탄화수소를 포함한다.
상기 증류탑(60)에서 배출되는 오버헤드 스트림(O10)은 상기 제2가스스트림(F31)을 냉각하는 상기 가스스트림용 열교환기(50)의 냉매로 공급되며, 상기 가스스트림용 열교환기(50)의 냉매로 사용된 오버헤드 스트림(O10)은 상기 피드 스트림용 열교환기(10)의 냉매로 공급된다.
즉, 상기 기액분리기(20)에서 배출되는 액체스트림(F20)은 증류탑(60)으로 공급되고, 상기 기액분리기(20)에서 배출되는 가스스트림(F30)은 적어도 제1가스스트림(F32)과 제2가스스트림(F31)으로 분배되어, 제1가스스트림(F32)은 단열팽창되어 상기 증류탑(60)에 공급되고, 상기 제2가스스트림(F31)은 상기 증류탑(60)에서 배출되는 오버헤드 스트림(O10)에 의해 냉각되어 상기 증류탑(60)에 공급되며, 상기 천연가스 피드 스트림(F10)은 적어도 상기 증류탑(60)에서 배출되고 상기 제2가스스트림(F31)의 냉각에 사용된 오버헤드 스트림(O10)에 의해 냉각되어 상기 기액분리기(20)에 공급된다.
상기 오버헤드 스트림(O10)은 상기 제2가스스트림(F31)의 냉각 및 상기 천연가스 피드 스트림(F10)의 냉각에 사용되는데, 상세하게, 상기 증류탑(60)에서 배출되는 오버헤드 스트림(O10)은 상기 가스스트림용 열교환기(50)에 냉매로 공급되며, 상기 가스스트림용 열교환기(50)에서 제2가스스트림(F31)과 열교환된 상기 오버헤드 스트림(O10)은 상기 피드 스트림용 열교환기(10)에 냉매로 공급된다.
상기 피드 스트림용 열교환기(10)에서 상기 천연가스 피드 스트림(F10)과 열교환된 상기 오버헤드 스트림(O10)은 상기 오버헤드 스트림용 제1분배수단(70)에 공급되어, 적어도 제1오버헤드 스트림(O20)과 제2오버헤드 스트림(O30)으로 분배된다.
상기 제1압축기(81)는 상기 오버헤드 스트림용 제1분배수단(70)에 의해 분배된 제1오버헤드 스트림(O20)을 공급받아 이를 압축하며, 상기 제2압축기(82)는 상기 오버헤드 스트림용 제1분배수단(70)에 의해 분배된 제2오버헤드 스트림(O30)을 공급받아 이를 압축한다.
즉, 상기 제2가스스트림(F31) 및 천연가스 피드 스트림(F10)의 냉각에 사용된 오버헤드 스트림(O10)은 압축되기 전, 상기 오버헤드 스트림용 제1분배수단(70)에 의해 적어도 두 스트림으로 분배되어, 분배된 스트림 각각이 서로 독립적으로 압축기에 의해 압축된다.
냉매로 사용된 오버헤드 스트림(O10)의 압축시, 종래와 같이 오버헤드 스트림(O10)의 분배 없이 적어도 하나 이상의 압축기, 통상적으로 직렬 연결된 둘 이상의 압축기에 의해 압축되는 경우, 오버헤드 스트림(O10)의 압축에 매우 큰 에너지의 소모가 발생하며, 상기 단열팽창기(40)에서 얻어진 에너지 만으로는 상기 오버헤드 스트림(O10)을 압축하는 압축기의 운전이 불가능하여 외부 에너지의 공급이 필수적이다. 또한, 오버헤드 스트림(O10)의 압축 시, 매우 큰 용량의 압축기가 필요하여 천연가스액 회수 설비의 구현 시 높은 설비 투자가 필요하며, 압축기를 포함한 공정 설비가 구축이 된 후에는, 장치에 의해 규정된 공정 조건만으로 운전이 가능하여, 유연하게 오버헤드 스트림(O10)의 압축 정도를 제어할 수 없는 한계가 있다.
본 발명에 따른 회수장치는 냉매로 사용된 오버헤드 스트림(O10)을 압축 전에 적어도 제1오버헤드 스트림(O20)과 제2오버헤드 스트림(O30)으로 분배 한 후, 분배된 오버헤드 스트림(O10) 각각을 서로 독립적으로 압축기로 압축함으로써, 상기 단열팽창기(40)에서 얻어진 에너지 만으로 상기 분배된 오버헤드 스트림(O30)을 압축하는 압축기의 운전이 가능하다. 더불어, 소형 및 저용량의 압축기로 공정이 구현되어 설비 투자에 소요되는 자본의 절감이 가능할 뿐만 아니라, 최종적으로 천연가스 이송관으로 송출되는 오버헤드 스트림(O20)의 압력을 용이하게 조절할 수 있는 유연성이 있다.
이때, 본 발명에 따른 회수장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 가스스트림용 열교환기(50)와 상기 증류탑(60) 사이에 구비되는 제1팽창밸브(1) 및 상기 기액분리기(20)와 상기 증류탑(60) 사이에 구비되는 제2팽창밸브(2)를 더 포함하며, 상기 제1팽창밸브(1)는 증류탑(60)의 운전압력으로 감압되도록 상기 가스스트림용 열교환기(50)에 의해 냉각된 제2가스스트림(F31)을 팽창시켜 상기 증류탑(60)에 공급하고, 상기 제2팽창밸브(2)는 증류탑(60)의 운전압력으로 감압되도록 상기 기액분리기(20)에서 배출된 액체스트림(F20)을 팽창시켜 상기 증류탑(60)에 공급하는 것이 바람직하다. 또한 상기 증류탑(60) 하부에서 배출되는 하부 스트림(O60)은 천연가스액 이송관으로 송출될 수 있음은 물론이다.
도 2는 본 발명에 따른 천연가스액 회수장치의 다른 실시예를 도시한 공정도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 회수장치는 도 1을 기반으로 상술한 피드 스트림용 열교환기(10), 기액분리기(20), 가스스트림용 분배수단(30), 가스스트림용 열교환기(50), 오버헤드 스트림용 제1분배수단(70), 제1압축기(81), 제2압축기(82), 제1팽창밸브(1), 제2팽창밸브(2) 및 증류탑(60)과 함께, 피드스트림용 분배수단(11) 및 피드스트림용 혼합수단(14)을 더 포함하고, 상기 피드 스트림용 열교환기(10)는 피드스트림용 제1열교환기(13) 및 피드스트림용 제2열교환기(12)를 포함하여 구성된다.
상기 피드스트림용 분배수단(11)은 상기 천연가스 피드 스트림(F10)을 공급받아, 적어도 제1피드 스트림(F12)과 제2피드 스트림(F11)으로 분배하여 배출하고, 상기 피드스트림용 분배수단(11)에서 배출된 제1피드 스트림(F12)은 상기 증류탑(60)의 최상단과 최하단 사이에서 뽑아낸 사이드 스트림(O50)이 냉매로 공급되는 상기 피드스트림용 제1열교환기(13)에 의해 냉각되며, 상기 피드스트림용 분배수단(11)에서 배출된 제2피드 스트림(F11)은 상기 증류탑(60)에서 배출되는 오버헤드 스트림(O10)이 냉매로 공급되는 상기 피드스트림용 제2열교환기(12)에 의해 냉각된다. 이때, 상기 피드스트림용 제1열교환기(13)에서 배출되는 사이드 스트림(O50)은 다시 증류탑(60)으로 이송될 수 있음은 물론이다.
즉, 상기 천연가스 피드 스트림(F10)은 상기 피드스트림용 분배수단(11)에 의해 제1피드 스트림(F12)과 제2피드 스트림(F11)으로 분배되어, 상기 제1피드 스트림(F12)은 상기 사이드 스트림(O50)과 열교환되어 냉각되며, 상기 제2피드 스트림(F11)은 상기 가스스트림용 열교환기(50)의 냉매로 사용된 오버헤드 스트림(O10)과 열교환되어 냉각된다.
이에 따라, 상기 증류탑(60)에서 배출되는 오버헤드 스트림(O10)은 상기 가스스트림용 열교환기(50)의 냉매로 공급되고, 상기 가스스트림용 열교환기(50)에서 열교환된 후 배출되는 오버헤드 스트림(O10)은 상기 피드스트림용 제2열교환기(12)의 냉매로 공급된다. 이때, 상기 피드스트림용 제2열교환기(12)에서 열교환된 후 배출되는 오버헤드 스트림(O10)이 상기 오버헤드 스트림용 제1분배수단(70)에 공급됨은 물론이다.
상기 사이드 스트림(O50) 및 오버헤드 스트림(O10)에 의해 각각 냉각된 상기 제1피드 스트림(F12) 및 제2피드 스트림(F11)은 상기 피드스트림용 혼합수단(14)에 공급되어, 상기 피드스트림용 혼합수단(14)은 냉각된 상기 제1피드 스트림(F12) 및 제2피드 스트림(F11)을 혼합하여 상기 기액분리기(20)에 공급한다.
본 발명에 따른 회수장치는 상기 도2의 실시예와 같이, 사이드 스트림(O50) 및 오버헤드 스트림(O10)을 이용하여 천연가스 피드 스트림(F10)을 냉각하고, 기액분리기(20)에서 배출되는 가스스트림을 분배하여 분배된 일 가스스트림을 단열 팽창시켜 단열 팽창에 따른 일 에너지를 얻음과 동시에 단열팽창된 가스스트림을 증류탑(60)에 공급하고, 분배된 다른 한 가스스트림을 오버헤드 스트림(O10)을 이용하여 냉각시켜 증류탑(60)에 공급하며, 가스스트림 및 천연가스 피드 스트림(F10)의 냉각에 사용된 오버헤드 스트림(O10)을 적어도 두 스트림으로 분배한 후 분배된 스트림을 각각을 압축하는 특징을 갖는다.
도 3은 본 발명에 따른 천연가스액 회수장치의 또 다른 실시예를 도시한 공정도이다. 도 3(a) 내지 도 3(b)에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 회수장치는 오버헤드 스트림용 제1혼합수단(90)을 더 포함하며, 상기 제1압축기(81)에 의해 압축된 제1오버헤드 스트림(O20)과 제2압축기(82)에 의해 압축된 제2오버헤드 스트림(O30)이 상기 오버헤드 스트림용 제1혼합수단(90)에 공급되며, 상기 오버헤드 스트림용 제1혼합수단(90)은 상기 제1오버헤드 스트림(O20)과 제2오버헤드 스트림(O30)을 혼합(O40)하여 천연가스 이송관으로 송출하는 구성을 포함한다.
도 3(a)의 일 실시예는 상기 천연가스 피드 스트림(F10)이 상기 증류탑(60)의 오버헤드 스트림(O10)에 의해 냉각되는 일 예이며, 도 3(b)의 일 실시예는 상기 천연가스 피드 스트림(F10)이 상기 증류탑(60)의 사이드 스트림(O50) 및 증류탑(60)의 오버헤드 스트림(O10) 각각에 의해 냉각되는 일 예이다.
상세하게, 도 3(b)에 도시한 바와 같이, 상기 천연가스 피드 스트림(F10)은 상기 피드스트림용 분배수단(11)에 의해 제1피드 스트림(F12)과 제2피드 스트림(F11)으로 분배되어, 상기 제1피드 스트림(F12)은 피드스트림용 제1열교환기(13)에 의해 상기 증류탑(60)의 사이드 스트림(O50)과 열교환되어 냉각되며, 상기 제2피드 스트림(F11)은 상기 가스스트림용 열교환기(50)의 냉매로 사용된 오버헤드 스트림(O10)과 열교환되어 냉각된다. 상기 피드스트림용 제1열교환기(13) 및 상기 피드스트림용 제2열교환기(12)에서 각각 냉각된 제1피드 스트림(F12) 및 제2피드 스트림(F11)은 상기 피드스트림용 혼합수단(14)에 의해 혼합되어 상기 기액분리기(20)로 공급된다.
상기 도 3(a) 내지 (b)의 일 실시예에 따른 회수장치는 적어도 오버헤드 스트림의 일부가 증류탑(60)으로 재순환되어 리플럭스(reflux)로 사용되지 않고 오버헤드 스트림이 모두 천연가스 이송관으로 송출되는 장치이며, 이러한 장치는 높은 에탄 회수율이 필요치 않은 경우 적합하다.
도 4는 본 발명에 따른 천연가스액 회수장치의 또 다른 실시예를 도시한 공정도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 제1압축기(81)에 의해 압축된 상기 제1오버헤드 스트림(O20)은 천연가스 이송관으로 송출되며, 상기 제2압축기(82)에 의해 압축된 상기 제2오버헤드 스트림(O30)은 상기 증류탑(60)으로 환류되는 특징이 있으며, 상기 제2압축기(82)는 상기 단열팽창기(40)에서 얻어지는 동력(만)에 의해 운전되는 특징이 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 상기 환류되는 제2오버헤드 스트림(O30)은 상기 증류탑(60)의 상부로 재공급되어 증류탑(60)의 운전을 위한 리플럭스(reflux)로 사용된다. 보다 상세하게, 환류되는 제2오버헤드 스트림(O30)은 환류용 열교환기 (110), 바람직하게는 도 5에 도시한 바와 같이, 환류용 열교환기(110)와 냉각기(130)을 거치면서 냉각되고, 팽창밸브 (3)을 통하여 액화되어 상기 증류탑(60)으로 환류된다. 상기 도 4내지 도 5의 일 실시예에 따른 회수장치는 높은 에탄 회수율이 요구되는 경우 적합하다.
오버헤드 스트림의 일부분이 환류되는 경우, 상기 오버헤드 스트림용 제1분배수단(70)에 의해 제1오버헤드 스트림(O20)과 제2오버헤드 스트림(O30)으로 분할되는 비율은 1(제1오버헤드 스트림): 0.02~2(제2오버헤드 스트림)인 것이 바람직하다. 상기 오버헤드 스트림용 제1분배수단(70)의 분할 비율은 상기 단열팽창기(40)에서 얻어진 동력만으로 압축기의 구동이 가능함과 동시에 설비 구축 비용의 절감, 소모 전력의 최소화 및 환류를 이용하여 에탄 회수율을 75% 이상으로 유지할 수 있는 비율이다.
상세하게, 오버헤드 스트림(O10)의 일부가 재순환되는 경우, 본 발명에 따른 회수장치는 도 2를 기반으로 상술한 피드스트림용 분배수단(11), 피드스트림용 혼합수단(14), 피드스트림용 제1열교환기(13) 및 피드스트림용 제2열교환기(12)와 함께, 환류용 열교환기(110), 오버헤드 스트림용 제2분배수단(100), 오버헤드 스트림용 제2혼합수단(120) 및 제3팽창밸브(3)를 더 포함한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 상기 가스스트림용 열교환기(50)에서 제2가스스트림(F31)과 열교환된 오버헤드 스트림(O10)은 상기 오버헤드 스트림용 제2분배수단(100)에 공급되며, 상기 오버헤드 스트림용 제2분배수단(100)은 가스스트림용 열교환기(50)의 냉매로 사용된 오버헤드 스트림(O10)을 제3오버헤드 스트림(O11)과 제4오버헤드 스트림(O12)으로 분배한다.
상기 오버헤드 스트림용 제2분배수단(100)에 의해 분배된 상기 제3오버헤드 스트림(O11)은 상기 피드스트림용 제2열교환기(12)의 냉매로 공급되고, 상기 오버헤드 스트림용 제2분배수단(100)에 의해 분배된 상기 제4오버헤드 스트림(O12)은 상기 환류용 열교환기(110)의 냉매로 공급된다.
상기 피드스트림용 제2열교환기(12)에서 분배된 제2피드 스트림(F11)과 열교환된 상기 제3오버헤드 스트림(O11) 및 상기 환류용 열교환기(110)에서 환류되는 제2오버헤드 스트림(O30)과 열교환된 상기 제4오버헤드 스트림(O12)은 상기 오버헤드 스트림용 제2혼합수단(120)에 의해 혼합(O13)되어 상기 오버헤드 스트림용 제1분배수단(70)에 공급된다.
이에 따라, 상기 천연가스 피드 스트림(F10)은 제1피드 스트림(F12)과 제2피드 스트림(F11)으로 분배되어, 상기 제1피드 스트림(F12)은 상기 피드스트림용 제1열교환기(13)에 의해 상기 증류탑(60)의 사이드 스트림(O50)과 열교환되며, 상기 제2피드 스트림(F11)은 상기 피드스트림용 제2열교환기(12)에 의해, 상기 제3오버헤드 스트림(O11)과 열교환되어, 상기 피드스트림용 혼합수단(14)에 의해 혼합된 제1피드 스트림(F12)과 제2피드 스트림(F11)이 상기 기액분리기(20)에 공급되게 된다.
이때, 상기 제3오버헤드 스트림(O11) 은 상기 가스스트림용 열교환기(50)에서 제2가스스트림과 열교환되고, 상기 오버헤드 스트림용 제2분배수단(100)에 의해 분배되어 형성된 스트림이다.
상기 환류되는 상기 제2오버헤드 스트림(O30)은 상기 환류용 열교환기(110)에 의해 냉각되고, 상기 환류용 열교환기(110)에서 냉각된 상기 제2오버헤드 스트림(O30)은 상기 가스스트림용 열교환기(50)에 의해 다시 냉각되어 상기 증류탑(60)으로 재공급되는데, 이때, 상기 가스스트림용 열교환기(50)에서 재 냉각된 상기 제2오버헤드 스트림은 상기 제3팽창밸브(3)에 의해 상기 증류탑(60)의 운전 압력으로 감압되어 상기 증류탑에 공급된다.
도 4의 일 실시예에서, 상기 천연가스 피드스트림은 상기 증류탑(60)의 사이드 스트림에 의해 냉각되며, 상기 천연가스 피드스트림, 기액분리기에서 배출되는 가스스트림 및 환류되는 스트림은 상기 증류탑(60)의 오버헤드스트림에 의해 냉각되는 구성을 가지며, 상기 환류되는 스트림은 증류탑(60)에서 배출되는 오버헤드 스트림(O10)과 적어도 두 번 이상 열교환되어 상기 증류탑(60)에 재공급된다.
상기 환류되는 스트림(제2오버헤드스트림)은 그 환류경로상 환류용 열교환기(110) 및 상기 가스스트림용 열교환기(50)를 거쳐 상기 증류탑(60)으로 재공급되는데, 이때, 장치 전반의 냉각효율의 고려시, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 환류경로상 상기 환류용 열교환기(110) 전단에 상기 환류되는 제2오버헤드 스트림(O10)을 냉각하는 냉각기(130)가 구비되는 것이 바람직하다.
도5에 기반한 실시예에서, 상기 오버헤드 스트림(O10)의 분배 없이 압축이 이루어질 때 보다, 상기 오버헤드 스트림(O10)을 적어도 두 개의 스트림으로 나누고, 나뉘어진 스트림 각각을 압축함으로써, 설비 투자 자본의 절감 및 공정의 유연성과 함께, 적어도 7%이상의 에너지 절감이 이루어진다.
도 1 내지 도 5에 기반하여, 본 발명에 따른 천연가스액 회수방법에 대해 상술한다. 본 발명에 따른 천연가스액 회수방법은 냉각된 천연가스 피드 스트림(F10)을 가스스트림(F30)과 액체스트림(F20)으로 분리하고, 분리된 상기 가스스트림(F30)을 제1가스스트림(F32)과 제2가스스트림(F31)으로 분배하여, 상기 제1가스스트림(F32)을 단열 팽창하여 증류탑(60)에 공급하고, 상기 제2가스스트림(F31)을 냉각 및 팽창하여 증류탑(60)에 공급하고, 상기 액체스트림(F20)을 팽창하여 증류탑(60)에 공급하며, 상기 증류탑(60)은 적어도 제1가스스트림(F32), 제2가스스트림(F31) 및 액체스트림(F20)을 공급받아 메탄을 포함한 오버헤드 스트림(O10)과 에탄 이상의 탄화수소를 포함하는 사이드 스트림(O50)으로 분리 배출하며, 상기 제2가스스트림(F31)은 상기 증류탑(60)에서 배출되는 상기 오버헤드 스트림(O10)에 의해 냉각되며, 상기 천연가스 피드 스트림(F10)은 상기 제2가스스트림(F31)의 냉각에 사용된 상기 오버헤드 스트림(O10)에 의해 냉각되며, 상기 제2가스스트림(F31)의 냉각에 사용된 상기 오버헤드 스트림(O10)은 적어도 제1오버헤드 스트림(O20)과 제2오버헤드 스트림(O30)으로 분배된 후, 분배된 상기 제1오버헤드 스트림(O20)과 상기 제2오버헤드 스트림(O30) 각각이 압축되는 특징이 있다.
상술한 본 발명에 따른 천연가스액 회수방법에 있어, 원료인 천연가스 피드 스트림(F10)은 피드 스트림용 열교환기(10)에 의해 냉각되어 기액분리기(20)에 공급되며, 냉각된 천연가스 피드 스트림(F10)은 기액분리기(20)에 의해 가스스트림(F30)과 액체스트림(F20)으로 분리 배출된다.
상기 기액분리기(20)에서 배출된 액체스트림(F20)은 상기 증류탑(60)에 공급되며, 상기 가스스트림(F30)은 상기 가스스트림용 분배수단(30)에 의해, 제1가스스트림(F32)과 제2가스스트림(F31)으로 분배된다.
상기 제1가스스트림(F32)은 상기 단열팽창기(40)에서 단열팽창되어, 상기 증류탑(60)으로 공급되며, 상기 제2가스스트림(F31)은 상기 가스스트림용 열교환기(50)에 의해 냉각되어 상기 증류탑(60)으로 공급된다.
상기 증류탑(60)은 적어도 상기 제2가스스트림(F31), 제1가스스트림(F32) 및 액체스트림(F20)을 공급받아, 메탄을 포함한 오버헤드 스트림(O10)과 에탄 이상의 탄화수소를 포함하는 하부 스트림(O60)으로 분리 배출한다. 이때, 상기 에탄 이상의 탄화수소는 C2~C7의 탄화수소를 주로 포함한다.
상기 증류탑(60)에서 배출되는 오버헤드 스트림(O10)은 상기 가스스트림용 열교환기(50)의 냉매로 공급되어 상기 제2가스스트림(F31)을 냉각하며, 상기 가스스트림용 열교환기(50)의 냉매로 사용된 오버헤드 스트림(O10)은 상기 피드 스트림용 열교환기(10)의 냉매로 공급된다.
즉, 상기 기액분리기(20)에서 배출되는 액체스트림(F20)은 증류탑(60)으로 공급되고, 상기 기액분리기(20)에서 배출되는 가스스트림(F30)은 적어도 제1가스스트림(F32)과 제2가스스트림(F31)으로 분배되어, 제1가스스트림(F32)은 단열팽창되어 상기 증류탑(60)에 공급되고, 상기 제2가스스트림(F31)은 상기 증류탑(60)에서 배출되는 오버헤드 스트림(O10)에 의해 냉각되어 상기 증류탑(60)에 공급되며, 상기 천연가스 피드 스트림(F10)은 적어도 상기 증류탑(60)에서 배출되고 상기 제2가스스트림(F31)의 냉각에 사용된 오버헤드 스트림(O10)에 의해 냉각되어 상기 기액분리기(20)에 공급된다.
상기 피드 스트림용 열교환기(10)에서 상기 천연가스 피드 스트림(F10)과 열교환된 상기 오버헤드 스트림(O10)은 오버헤드 스트림용 제1분배수단(70)에 공급되어, 적어도 제1오버헤드 스트림(O20)과 제2오버헤드 스트림(O30)으로 분배된다.
상기 제1오버헤드 스트림(O20)은 제1압축기(81)에 의해 압축되며, 상기 제2오버헤드 스트림(O10)은 제2압축기(82)에 의해 각각 압축된다.
즉, 상기 제2가스스트림(F31) 및 천연가스 피드 스트림(F10)의 냉각에 사용된 오버헤드 스트림(O10)은 압축되기 전, 상기 오버헤드 스트림용 제1분배수단(70)에 의해 적어도 두 스트림으로 분배되어, 분배된 스트림 각각이 서로 독립적으로 압축기에 의해 압축된다.
본 발명에 따른 회수방법은 냉매로 사용된 오버헤드 스트림(O10)을 압축 전에 적어도 제1오버헤드 스트림(O20)과 제2오버헤드 스트림(O30)으로 분배 한 후, 분배된 오버헤드 스트림(O10) 각각을 서로 독립적으로 압축함으로써, 제1가스스트림(F32)을 단열팽창시키는 단열팽창기(40)에서 얻어진 동력만으로 상기 분배된 오버헤드 스트림(O10)을 압축하는 압축기(130)의 운전이 가능하며, 소형 및 저용량의 압축기가 사용 가능함에 따라 설비 투자에 소요되는 자본의 절감이 가능하며, 오버헤드 스트림(O10)이 분배되는 분배율을 조절하여 최종적으로 천연가스 이송관으로 송출되는 오버헤드 스트림(O10)의 압력, 장치 내부에서 환류되는 오버헤드 스트림의 양 또는 장치 내부에서 환류되는 오버헤드 스트림의 압력이 용이하게 조절되어 공정 설계의 유연성이 큰 장점이 있다.
이때, 본 발명에 따른 회수 방법에 있어, 상기 냉각된 제2가스스트림(F31)은 제1팽창밸브(1)를 통해 증류탑(60)의 운전압력으로 감압 팽창되어 증류탑(60)에 공급되며, 상기 기액분리기(20)에서 배출된 액체스트림(F20)은 상기 제2팽창밸브(2)를 통해 증류탑(60)의 운전압력으로 감압 팽창되어 상기 증류탑(60)에 공급된다. 이때, 상기 증류탑(60)의 최상단과 최하단 사이에서 배출되는 사이드 스트림(O50)은 상기 오버헤드 스트림(O10)과 함께 상기 천연가스 피드 스트림(F10)을 냉각하는데 사용된 후 다시 증류탑(60)으로 이송될 수 있다.
상기 제1오버헤드 스트림(O20) 또는 상기 제2오버헤드 스트림(O30)은 상기 제1가스스트림(F32)의 단열 팽창시 얻어진 동력에 의해 압축되는 특징이 있다. 보다 상세하게, 상기 제1오버헤드 스트림(O20)을 압축하는 제1압축기(81) 또는 상기 제2오버헤드 스트림을 압축하는 제2압축기(82)는 제1가스스트림(F32)을 단열 팽창하는 단열팽창기(40)에서 얻어진 동력에 의해 운전되는 특징이 있다.
상기 제2가스스트림(F31) 및 천연가스 피드 스트림(F10)의 냉각에 사용된 오버헤드 스트림(O10)이 상기 오버헤드 스트림용 제1분배수단(70)에 의해 적어도 두 스트림으로 분배된 후, 압축기에 의해 각각 압축됨에 따라, 분배된 두 오버스트림의 압축에 필요한 에너지가 상대적으로 작아, 상기 단열팽창기(40)에서 얻어진 동력(만)에 의해 상기 분배된 오버헤드 스트림의 압축이 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 회수방법에 있어, 상기 분배된 오버헤드 스트림(제1오버헤드 스트림 및 제2오버헤드 스트림)이 각각 압축된 후, 압축된 오버헤드 스트림이 서로 혼합되어 압축된 오버헤드스트림이 모두 천연가스 이송관으로 송출되거나, 압축된 오버헤드 스트림이 부분적으로 상기 증류탑(60)으로 환류될 수 있다.
상세하게, 압축된 오버헤드 스트림이 모두 천연가스 이송관으로 송출되는 경우, 제1압축기(81)에 의해 압축된 제1오버헤드 스트림(O20)과 제2압축기(82)에 의해 압축된 제2오버헤드 스트림(O30)은 오버헤드 스트림용 제1혼합수단(90)에 공급되며, 상기 오버헤드 스트림용 제1혼합수단(90)에 의해 서로 혼합된 상기 제1오버헤드 스트림(O20)과 제2오버헤드 스트림(O30)이 천연가스 이송관으로 송출된다.
상세하게, 압축된 오버헤드 스트림이 부분적으로 상기 증류탑(60)으로 환류되는 경우, 상기 제1오버헤드 스트림(O20)과 제2오버헤드 스트림(O30)의 분할 비율은 1(제1오버헤드 스트림): 0.02내지 2(제2오버헤드 스트림)인 것이 바람직하며, 상기 제1압축기(81)에 의해 압축된 제1오버헤드 스트림(O20)은 상기 천연가스 이송관으로 송출되며, 상기 제2압축기(82)에 의해 압축된 제2오버헤드 스트림(O30)은 환류용 열교환기 (110)과 냉각기(130)을 거치면서 냉각되고, 팽창밸브 (3)을 통하여 액화되어 상기 증류탑(60)으로 환류된다.
상기 증류탑(60)으로 환류되는 제2오버헤드 스트림(O30)의 압력 및 전체 오버헤드 스트림 대비 상기 증류탑(60)으로 환류되는 오버헤드 스트림의 비율은 상기 오버헤드 스트림용 제1분배수단(70) 및 상기 제2압축기(82)의 압축효율에 의해 제어될 수 잇다.
상기 압축된 오버헤드 스트림이 모두 천연가스 이송관으로 송출되는 경우 및 압축된 오버헤드 스트림이 부분적으로 상기 증류탑(60)으로 환류되는 경우 모두, 상기 천연가스 피드 스트림(F10)의 냉각에 상기 증류탑(60)에서 배출되는 오버헤드 스트림(O10)과 상기 증류탑(60)의 사이드 스트림(O50)이 모두 사용되는 것이 바람직하다.
상세하게, 상기 천연가스 피드 스트림(F10)은 피드스트림용 분배수단(11)에 의해 적어도 제1피드 스트림(F12)과 제2피드 스트림(F11)으로 분배되고, 상기 피드스트림용 분배수단(11)에서 배출된 제1피드 스트림(F12)은 상기 증류탑(60)에서 배출되는 사이드 스트림(O50)이 냉매로 공급되는 피드스트림용 제1열교환기(13)에 의해 냉각되며, 상기 피드스트림용 분배수단(11)에서 배출된 제2피드 스트림(F11)은 상기 증류탑(60)에서 배출되는 오버헤드 스트림(O10)이 냉매로 공급되는 상기 피드스트림용 제2열교환기(12)에 의해 냉각된다. 이때, 상기 제1열교환기(13)에서 배출되어 열교환된 사이드 스트림(O50)은 다시 증류탑(60)으로 이송될 수 있다.
즉, 상기 천연가스 피드 스트림(F10)은 상기 피드스트림용 분배수단(11)에 의해 제1피드 스트림(F12)과 제2피드 스트림(F11)으로 분배되어, 상기 제1피드 스트림(F12)은 상기 사이드 스트림(O50)과 열교환되어 냉각되며, 상기 제2피드 스트림(F11)은 상기 가스스트림용 열교환기(50)의 냉매로 사용된 오버헤드 스트림(O10)과 열교환되어 냉각된다.
이때, 상기 피드스트림용 제2열교환기(12)에서 열교환된 후 배출되는 오버헤드 스트림(O10)이 상기 오버헤드 스트림용 제1분배수단(70)에 공급되어, 제1오버헤드 스트림(O20)과 제2오버헤드 스트림(O30)으로 분배되고 각각 압축된 후, 두 오버헤드 스트림이 모두 상기 천연가스 이송관으로 모두 송출되거나, 하나의 오버헤드 스트림 만이 상기 천연가스 이송관으로 송출되고 나머지 하나의 오버헤드 스트림은 상기 증류탑(60)으로 환류될 수 있다.
상세하게, 환류되는 오버헤드 스트림이 존재하는 경우, 상기 제2가스스트림(F31)의 냉각에 사용된 오버헤드 스트림(O10)은 오버헤드 스트림용 제2분배수단(100)에 의해 제3오버헤드 스트림(O11)과 제4오버헤드 스트림(O12)으로 분배되고, 상기 제1피드 스트림(F12)은 상기 제3오버헤드 스트림(O11)에 의해 냉각되어, 상기 사이드 스트림(O50)에 의해 냉각된 제2피드 스트림(F11)과 혼합된 후 기액분리기(20)에 의해 가스스트림(F30)과 액체스트림(F20)으로 분리된다. 이때, 상기 환류되는 오허베드 스트림인 상기 제2오버헤드 스트림(O30)을 압축하는 제2압축기(82)는 상기 단열팽창기(40)에서 얻어지는 동력(만)에 의해 운전된다.
환류되는 상기 제2오버헤드 스트림(O30)은 상기 제4오버헤드 스트림(O12)에 의해 냉각되고, 냉각된 제2오버헤드 스트림(O30)은 상기 제2가스스트림(F31)과 함께 상기 오버헤드 스트림(O10)에 의해 재 냉각되고 팽창되어 상기 증류탑(60)으로 환류된다.
보다 상세하게, 상기 환류되는 제2오버헤드 스트림(O30)은 상기 증류탑(60)의 상부로 재공급되어 증류탑(60)의 운전을 위한 리플럭스(reflux)로 사용되며, 상기 가스스트림용 열교환기(50)에서 제2가스스트림과 열교환된 오버헤드 스트림(O10)은 상기 오버헤드 스트림용 제2분배수단(100)에 의해, 제3오버헤드 스트림(O11)과 제4오버헤드 스트림(O12)으로 분배된다.
상기 오버헤드 스트림용 제2분배수단(100)에 의해 분배된 상기 제3오버헤드 스트림(O11)은 상기 피드스트림용 제2열교환기(12)의 냉매로 공급되고, 상기 제4오버헤드 스트림(O12)은 환류용 열교환기(110)의 냉매로 공급된다.
상기 피드스트림용 제2열교환기(12)에서 분배된 제2피드 스트림(F11)과 열교환된 상기 제3오버헤드 스트림(O11) 및 상기 환류용 열교환기(110)에서 환류되는 제2오버헤드 스트림(O30)과 열교환된 상기 제4오버헤드 스트림(O12)은 상기 오버헤드 스트림용 제2혼합수단(120)에 의해 혼합되어 상기 오버헤드 스트림용 제1분배수단(70)에 공급된다.
상기 환류되는 상기 제2오버헤드 스트림(O30)은 상기 환류용 열교환기(110)에 의해 냉각되고, 상기 환류용 열교환기(110)에서 냉각된 상기 제2오버헤드 스트림(O30)은 상기 가스스트림용 열교환기(50)에 의해 다시 냉각되어 상기 증류탑(60)으로 재공급되는데, 이때, 상기 가스스트림용 열교환기(50)에서 재 냉각된 상기 제2오버헤드 스트림은 제3팽창밸브(3)에 의해 상기 증류탑(60)의 운전 압력으로 감압되어 상기 증류탑에 공급된다.
상술한 바와 같이, 상기 천연가스 피드스트림은 상기 증류탑(60)의 사이드 스트림에 의해 냉각되며, 상기 천연가스 피드스트림, 기액분리기에서 배출되는 가스스트림 및 환류되는 스트림은 상기 증류탑(60)의 오버헤드스트림에 의해 냉각되는 구성을 가지며, 상기 환류되는 스트림은 증류탑(60)에서 배출되는 오버헤드 스트림(O10)과 적어도 두 번 이상의 열교환되어 상기 증류탑(60)에 재공급된다. 이때, 상기 환류되는 제2오버헤드 스트림(O30)은 냉각기(130)에 의해 냉각된 후, 상기 환류용 열교환기(110)에서 상기 제4오버헤드 스트림(O12)과 열교환되고, 이후 상기 증류탑(60)에서 배출되는 오버헤드 스트림(O10)과 열교환되어 상기 증류탑(60)에 재공급되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 일 예로, 도 6과 같은 천연가스액 회수 장치를 구성하였으며, 비교예로 두 대의 압축기(4, 5)가 직렬 연결되어 열교환된 오버헤드 스트림을 압축한 후, 분배수단(6)에 의해 분배되어, 분배된 스트림이 각각 천연가스 이송관으로 이송되고 증류탑으로 환류되는 도 7과 같은 천연가스액 회수 장치를 구성하였다.
도 6 에서 사용된 장치의 세부 구성 정보는 아래의 표 1과 같으며, 도 7에서 사용된 비교예의 장치의 세부 구성 정보는 아래의 표 2와 같다.
(표 1)
Figure 112011101707114-pat00001
Figure 112011101707114-pat00002

(표 2)
Figure 112011101707114-pat00003
투입된 천연가스의 초기 압력은 및 온도는 65bar, 25℃이었으며, 단열팽창 터빈과 연결되어 모터로 구동되지 않는 압축기(COMP2 또는 COMP3)을 포함한 압축기의 운전 조건은 표 3과 같다.
(표 3)
Figure 112011101707114-pat00004
도 6 에서 사용된 장치에서의 스트림 상태는 아래의 표 4와 같으며, 도 7에서 사용된 장치에서의 스트림 상태는 아래의 표 5와 같다.
(표 4)
Figure 112011101707114-pat00005

Figure 112011101707114-pat00006
Figure 112011101707114-pat00007
(표 5)
Figure 112011101707114-pat00008
Figure 112011101707114-pat00009
Figure 112011101707114-pat00010

본 발명에 따른 도 6 의 회수장치에서 에탄 회수율은 98.4%, 메탄 손실은 0.3% 및 전력 소모량은 19,500kW이었으며, 도 7의 비교예의 경우 에탄 회수율은 98.4%, 메탄 손실은 0.3% 및 전력 소모량은 21,000kW으로, 본 발명에 따른 회수장치를 이용하여 7%이상의 에너지 절감이 가능함을 알 수 있다.

Claims (8)

  1. 천연가스 피드 스트림(F10)을 냉각하는 피드 스트림용 열교환기(10), 상기 피드 스트림용 열교환기(10)에 의해 냉각된 천연가스 피드 스트림(F10)을 공급받아 기체와 액체를 분리시키는 기액분리기(20), 상기 기액분리기(20)에서 배출된 가스스트림(F30)을 제1가스스트림(F32)과 제2가스스트림(F31)으로 분배하는 가스스트림용 분배수단(30), 상기 제1가스스트림(F32)을 단열 팽창시키는 단열팽창기(40), 상기 제2가스스트림(F31)을 냉각하는 가스스트림용 열교환기(50) 및 증류탑(60)을 포함하며,
    상기 증류탑(60)은 적어도 상기 기액분리기(20)에서 분리 배출되는 액체스트림(F20), 상기단열팽창기(40)에서 단열 팽창된 제1가스스트림(F32) 및 상기 가스스트림용 열교환기(50)에서 냉각된 제2가스스트림(F31)을 공급받아 메탄을 포함한 오버헤드 스트림(O10)과 에탄 이상의 탄화수소를 포함하는 하부 스트림(O60)으로 분리 배출하며, 상기 증류탑(60)에서 배출되는 상기 오버헤드 스트림(O10)은 상기 가스스트림용 열교환기(50)의 냉매로 공급되고 냉매로 사용된 상기 오버헤드 스트림(O10)은 상기 피드 스트림용 열교환기(10)의 냉매로 재 공급되며, 상기 피드 스트림용 열교환기(10)에서 배출된 오버헤드 스트림(O10)은 오버헤드 스트림용 제1분배수단(70)에 의해 적어도 제1오버헤드 스트림(O20)과 제2오버헤드 스트림(O30)으로 분배되어, 상기 제1오버헤드 스트림(O20)은 제1압축기(81)에 의해, 상기 제2오버헤드 스트림(O30)은 제2압축기(82)에 의해 각각 압축되며, 상기 제1압축기(81) 또는 상기 제2압축기(82)는 상기 단열팽창기(40)에서 얻어진 동력에 의해 운전되는 것을 특징으로 하는 천연가스 피드 스트림을 이용한 천연가스액 회수장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1오버헤드 스트림(O20)은 천연가스 이송관으로 송출되며, 상기 제2오버헤드 스트림(O30)은 상기 증류탑(60)으로 환류(reflux)되는 것을 특징으로 하는 천연가스액 회수장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 회수장치는 피드스트림용 분배수단(11), 피드스트림용 혼합수단(14), 환류용 열교환기(110), 오버헤드 스트림용 제2분배수단(100), 오버헤드 스트림용 제2혼합수단(120), 제1팽창밸브(1), 제2팽창밸브(2) 및 제3팽창밸브(3)를 더 포함을 더 포함하고, 상기 피드 스트림용 열교환기(10)는 피드스트림용 제1열교환기(13) 및 피드스트림용 제2열교환기(12)를 더 포함하며,
    상기 천연가스 피드 스트림(F10)은 상기 피드스트림용 분배수단(11)에 의해 제1피드 스트림(F12)과 제2피드 스트림(F11)으로 분배되어, 상기 제1피드 스트림(F12)은 상기 피드스트림용 제1열교환기(13)에 의해, 상기 제2피드 스트림(F11)은 상기 피드스트림용 제2열교환기(12)에 의해 각각 냉각되고, 상기 피드스트림용 혼합수단(14)에 의해 혼합되어 상기 기액분리기(20)에 공급되며,
    상기 제1팽창밸브(1)는 상기 가스스트림용 열교환기(50)에 의해 냉각된 제2가스스트림(F31)을 팽창시켜 상기 증류탑(60)에 공급하고, 상기 제2팽창밸브(2)는 상기 기액분리기(20)에서 배출된 액체스트림(F20)을 팽창시켜 상기 증류탑(60)에 공급하며,
    상기 가스스트림용 열교환기(50)에서 배출된 오버헤드 스트림(O10)은 상기 오버헤드 스트림용 제2분배수단(100)에 의해 제3오버헤드 스트림(O11)과 제4오버헤드 스트림(O12)으로 분배되고,
    상기 제3오버헤드 스트림(O11)이 상기 피드스트림용 제2열교환기(12)의 냉매로, 상기 제4오버헤드 스트림(O12)은 상기 환류용 열교환기(110)의 냉매로, 상기 증류탑(60)의 사이드 스트림(O50)이 상기 피드스트림용 제1열교환기(13)의 냉매로 공급되며,
    상기 피드스트림용 제2열교환기(12) 및 상기 환류용 열교환기(110)에서 배출된 상기 제3오버헤드 스트림(O11) 및 상기 제4오버헤드 스트림(O12)은 상기 오버헤드 스트림용 제2혼합수단(120)에 의해 혼합되어 상기 오버헤드 스트림용 제1분배수단(70)에 공급되고,
    상기 환류되는 상기 제2오버헤드 스트림(O30)은 상기 환류용 열교환기(110)에 의해 냉각되고, 상기 환류용 열교환기(110)에서 배출된 상기 제2오버헤드 스트림(O30)은 상기 가스스트림용 열교환기(50)에 의해 다시 냉각되어 상기 제3팽창밸브(3)에 의해 팽창되어 상기 증류탑(60)으로 공급되는 것을 특징으로 하는 천연가스액 회수장치.
  5. 냉각된 천연가스 피드 스트림(F10)을 가스스트림(F30)과 액체스트림(F20)으로 분리하고, 분리된 상기 가스스트림(F30)을 제1가스스트림(F32)과 제2가스스트림(F31)으로 분배하여, 상기 제1가스스트림(F32)을 단열 팽창하여 증류탑(60)에 공급하고, 상기 제2가스스트림(F31)을 냉각 및 팽창하여 증류탑(60)에 공급하고, 상기 액체스트림을 팽창하여 증류탑(60)에 공급하며,
    상기 증류탑(60)은 적어도 제1가스스트림(F32), 제2가스스트림(F31) 및 액체스트림(F20)을 공급받아 메탄을 포함한 오버헤드 스트림(O10)과 에탄 이상의 탄화수소를 포함하는 하부 스트림(O60)으로 분리 배출하며, 상기 제2가스스트림(F31)은 상기 증류탑(60)에서 배출되는 상기 오버헤드 스트림(O10)에 의해 냉각되며, 상기 천연가스 피드 스트림(F10)은 상기 제2가스스트림(F31)의 냉각에 사용된 상기 오버헤드 스트림(O10)에 의해 냉각되며,
    상기 제2가스스트림(F31)의 냉각에 사용된 상기 오버헤드 스트림(O10)은 적어도 제1오버헤드 스트림(O20)과 제2오버헤드 스트림(O30)으로 분배된 후, 분배된 상기 제1오버헤드 스트림(O20)과 상기 제2오버헤드 스트림(O30) 각각이 압축되며, 상기 제1오버헤드 스트림을 압축하는 제1압축기(81) 또는 상기 제2오버헤드 스트림을 압축하는 제2압축기(82)는 제1가스스트림(F32)을 단열 팽창하는 단열팽창기(40)에서 얻어진 동력에 의해 운전되는 것을 특징으로 하는 천연가스액 회수방법.
  6. 삭제
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 제1오버헤드 스트림(O20)은 천연가스 이송관으로 송출되며, 상기 제2오버헤드 스트림(O30)은 상기 증류탑(60)으로 환류(reflux)되는 것을 특징으로 하는 천연가스액 회수방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2가스스트림(F31)의 냉각에 사용된 오버헤드 스트림(O10)은 제3오버헤드 스트림(O11)과 제4오버헤드 스트림(O12)으로 분배되고,
    상기 천연가스 피드 스트림(F10)은 제1피드 스트림(F12)과 제2피드 스트림(F11)으로 분배되어 상기 제1피드 스트림(F12)은 상기 제3오버헤드 스트림(O11)에 의해, 상기 제2피드 스트림(F11)은 상기 증류탑(60)의 사이드 스트림(O50)에 의해 각각 냉각되어 혼합된 후, 가스스트림(F30)과 액체스트림(F20)으로 분리되며,
    환류되는 상기 제2오버헤드 스트림(O30)은 상기 제4오버헤드 스트림(O12)에 의해 냉각되고, 냉각된 제2오버헤드 스트림(O30)은 상기 제2가스스트림(F31)과 함께 상기 오버헤드 스트림(O10)에 의해 재 냉각되어 제3팽창밸브를 통해 상기 증류탑(60)으로 환류되는 것을 특징으로 하는 천연가스액 회수방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070022714A (ko) * 2004-05-04 2007-02-27 오르트로프 엔지니어스, 리미티드 천연 가스 액화
KR20100085980A (ko) * 2007-10-18 2010-07-29 오르트로프 엔지니어스, 리미티드 탄화수소 가스 처리
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