KR101464433B1 - 천연가스 액화공정 - Google Patents

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조병학
이영범
손영순
최성희
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Abstract

본 발명에 따른 액화공정은 혼합 냉매를 채용한 한 개의 폐 루프 냉동 사이클을 이용하여 제1 열교환 영역에서 열교환을 통해 일차적으로 천연가스를 냉각시키고 제2 열교환 영역에서 열교환을 통해 이차적으로 천연가스를 냉각시키는 천연가스 액화공정에 관한 것으로서, 한 개의 폐 루프 냉동 사이클을 이용하여 천연가스를 액화시키기 때문에 액화공정의 구조가 단순하고 액화공정의 운전이 용이하며, 한 개의 스트림이 여러 개의 스트림으로 분리된 다음에 두 개의 열교환 영역에서 각각 천연가스를 냉각시키기 때문에 액화공정의 효율도 우수할 뿐만 아니라, 분리된 스트림을 이용한 다양한 제어전략의 구성이 가능하다는 장점이 있으며, 또한 펌프를 사용하지 않기 때문에 펌프의 사용으로 인해 액화공정이 운전이 어려워진다는 문제도 발생하지 않는다는 특징이 있다.

Description

천연가스 액화공정 {NATURAL GAS LIQUEFACTION PROCESS}
본 발명은 천연가스 액화공정에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 펌프를 사용하지 않으면서도, 액화공정의 구조가 단순하고 액화공정의 운전이 용이할 뿐만 아니라, 액화공정의 효율도 우수한 천연가스 액화공정에 관한 것이다.
천연가스를 액화시켜 액화천연가스(LNG)를 생산하는 열역학적 프로세스는 더 높은 효율과 더 큰 용량에 대한 요구를 포함한 다양한 과제들을 충족시키기 위해 1970년대부터 개발되어 왔다. 이와 같은 요구들을 만족시키기 위해, 즉 액화공정의 효율과 용량을 높이기 위해 서로 다른 냉매를 사용하거나, 또는 서로 다른 사이클을 사용하여 천연가스를 액화시키는 다양한 시도들이 현재까지도 지속적으로 이루어지고 있으나, 실용적으로 사용되고 있는 액화공정의 수는 매우 적다.
한편, 액화공정의 구조가 단순하면서도 액화공정의 효율이 우수한 천연가스 액화공정이 최근에 제시된 바 있다(특허문헌 1과 특허문헌 2 참조). 그런데 특허문헌 1이나 특허문헌 2에서 제시한 액화공정들 중의 일부는 냉매를 압송(壓送)하기 위해 펌프를 사용한다. 그러나 이와 같이 펌프를 사용하면 액화공정의 효율이 떨어진다거나 액화공정이 운전이 어려워진다는 문제가 발생할 수 있다(특허문헌 3 참조). 그리고 특허문헌 1이나 특허문헌 2에서 제시한 액화공정들 중의 일부는 펌프를 사용하지는 않지만, 여전히 액화공정의 효율이 떨어진다거나 액화공정이 운전이 어려워진다는 문제가 발생할 수 있다(특허문헌 3 참조).
한국 등록특허공보 제1056890호 한국 등록특허공보 제1037249호 한국 특허출원 제2012-0133573호
따라서 본 발명은 위와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 펌프를 사용하지 않으면서도, 액화공정의 구조가 단순하고 액화공정의 운전이 용이할 뿐만 아니라, 다양한 제어전략이 가능하여 액화공정의 효율도 우수한 천연가스 액화공정을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 액화공정은 혼합 냉매를 채용한 한 개의 폐 루프 냉동 사이클을 이용하여 제1 열교환 영역에서 열교환을 통해 일차적으로 천연가스를 냉각시키고 제2 열교환 영역에서 열교환을 통해 이차적으로 천연가스를 냉각시키는 천연가스 액화공정에 관한 것으로서, 여기서 폐 루프 냉동 사이클은, 혼합 냉매를 부분적으로 응축시키는 응축 단계, 응축 단계 이후에 혼합 냉매를 액상의 제1 스트림과 기상의 제2 스트림으로 분리시키는 제1 분리 단계, 제1 분리 단계 이후에 제1 스트림을 제1 열교환 영역으로 유입시키는 제1 유입 단계, 제1 유입 단계 이후에 제1 열교환 영역으로부터 배출되는 제1 스트림을 제3 스트림과 제4 스트림으로 분리시키는 제2 분리 단계, 제2 분리 단계 이후에 제3 스트림을 팽창시키는 제1 팽창 단계, 제2 분리 단계 이후에 팽창 수단을 통해 제4 스트림을 팽창시키는 제2 팽창 단계, 제1 팽창 단계 이후에 제3 스트림을 제1 열교환 영역으로 유입시켜 제3 스트림을 통해 제1 열교환 영역에서 천연가스를 냉각시키는 제1 냉각 단계, 제1 분리 단계 이후에 제2 스트림을 제1 열교환 영역으로 유입시키는 제2 유입 단계, 제2 유입 단계 이후에 제1 열교환 영역으로부터 배출되는 제2 스트림을 제2 열교환 영역으로 유입시키는 제3 유입 단계, 제3 유입 단계 이후에 제2 열교환 영역으로부터 배출되는 제2 스트림을 팽창시키는 제3 팽창 단계, 제3 팽창 단계 이후에 제2 스트림을 제2 열교환 영역으로 다시 유입시켜 제2 스트림을 통해 제2 열교환 영역에서 천연가스를 냉각시키는 제2 냉각 단계, 및 제2 냉각 단계 이후에 제2 열교환 영역으로부터 배출되는 제2 스트림에 팽창 수단으로부터 배출되는 제4 스트림을 혼입시켜 제5 스트림을 형성하는 제1 혼입 단계를 포함하며, 제3 스트림은 제1 냉각 단계 이후에 제1 열교환 영역으로부터 배출되어 응축 단계로 보내지고, 제5 스트림은 제1 혼입 단계 이후에 응축 단계로 보내진다.
본 발명에 따른 천연가스 액화공정은, 한 개의 폐 루프 냉동 사이클을 이용하여 천연가스를 액화시키기 때문에 액화공정의 구조가 단순하고 액화공정의 운전이 용이하며, 한 개의 스트림이 여러 개의 스트림으로 분리된 다음에 두 개의 열교환 영역에서 각각 천연가스를 냉각시키기 때문에 액화공정의 효율도 우수할 뿐만 아니라, 펌프를 사용하지 않기 때문에 펌프의 사용으로 인해 액화공정의 운전이 어려워진다는 문제도 발생하지 않으며, 다양한 제어전략의 구성이 가능해진다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 천연가스 액화공정을 도시하고 있는 흐름도
도 2는 도 1의 천연가스 액화공정의 변형예를 도시하고 있는 흐름도
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 천연가스 액화공정을 도시하고 있는 흐름도
도 4는 본 발명의 실시예 3에 따른 천연가스 액화공정을 도시하고 있는 흐름도
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 천연가스 액화공정을 도시하고 있는 흐름도이다. 본 발명의 실시예 1에 따른 액화공정은 도 1에서 도시하고 있는 것과 같이 한 개의 폐 루프 냉동 사이클(closed loop refrigeration cycle)을 이용하여 천연가스(NG)를 액화온도까지 냉각시켜 액화천연가스(LNG)를 생산하는 공정에 적용될 수 있다. 특히, 혼합 냉매(mixed refrigerant 또는 multi-component refrigerant)를 채용한 한 개의 폐 루프 냉동 사이클을 이용하여, 제1 열교환 영역에서 일차적으로 천연가스를 냉각시키고, 제2 열교환 영역에서 이차적으로 천연가스를 냉각시키는 천연가스 액화공정에 적용될 수 있다. 그리고 본 실시예에 따른 액화공정은 추가적으로 혼합 냉매를 냉각하거나 또는 천연가스를 냉각하는 냉동 사이클을 더 포함할 수도 있다.
이하에서는 한 개의 냉동 사이클을 포함하는 천연가스 액화공정에 적용되는 본 발명의 실시예 1에 따른 액화공정을 도 1을 참조하여 보다 자세히 설명한다. 우선 혼합 냉매(후술할 제8 스트림 참조)는 부분적으로 응축된다(응축 단계). 즉, 혼합 냉매는 일련의 압축(또는 압축과 냉각)을 통해 부분적으로 응축된다. 이에 따라 혼합 냉매는 액상 부분과 기상 부분을 포함한다. 그런 다음 혼합 냉매는 분리 수단(111)으로 유입되어 액상의 제1 스트림과 기상의 제2 스트림으로 분리된다(제1 분리 단계). 이때 분리 수단(111)은 통상의 기액 분리기(vapor-liquid separator)일 수 있다. 이는 후술할 다른 분리 수단도 동일하다.
제1 스트림은 도관(211)을 통해 제1 열교환 영역(121)으로 유입된다(제1 유입 단계). 그런 다음 제1 스트림은 제1 열교환 영역(121)으로부터 배출된 다음에 제3 스트림과 제4 스트림으로 분리된다(제2 분리 단계). 이와 같은 분리는 1개의 도관(212)으로부터 다른 1개의 도관(213)을 분기시키는 것으로 달성될 수 있다. 또는 분리를 위한 별도의 구성을 채용할 수도 있다.
제3 스트림은 팽창 수단(131)으로 유입되어 팽창된다(제1 팽창 단계). 이와 같은 팽창으로 제3 스트림은 온도가 하강한다. 이와 같은 하강을 위해 팽창 수단을 J-T(Joule-Thomson) 밸브로 구성할 수 있다. 예를 들어, 팽창 수단을 통상의 팽창 밸브(expansion valve)로 구성할 수 있다. 또는 팽창 수단을 익스팬더(expander)로 구성할 수도 있다. 이는 후술할 다른 팽창 수단도 동일하다. J-T 밸브는 J-T 효과를 통해 스트림의 압력과 온도를 모두 낮출 수 있다. 그리고 제4 스트림도 동일하게 팽창 수단(132)으로 유입되어 팽창된다(제2 팽창 단계).
제3 스트림은 팽창으로 온도가 낮아진 다음에 제1 열교환 영역(121)으로 유입되어 제1 열교환 영역(121)에서 천연가스를 냉각시킨다(제1 냉각 단계). 이와 같은 냉각을 통해 천연가스는 예냉될 수 있다. 팽창 수단(131)으로부터 제1 열교환 영역(121)으로 유입된 제3 스트림은, 도관(211)을 통해 제1 열교환 영역(121)으로 유입된 제1 스트림과, 도관(221)을 통해 제1 열교환 영역(121)으로 유입된 제2 스트림도 함께 냉각시킨다. 제3 스트림은 이와 같이 제1 열교환 영역(121)에서 냉각을 실시한 다음에 제1 열교환 영역(121)으로부터 배출되어 도관(214)을 통해 응축 단계로 보내진다.
제2 스트림은 우선 도관(221)을 통해 제1 열교환 영역(121)으로 유입된다(제2 유입 단계). 제1 열교환 영역(121)에서 제2 스트림은 제3 스트림에 의해 냉각된다. 그런 다음 제2 스트림은 도관(222)을 통해 제2 열교환 영역(122)으로 유입된다(제3 유입 단계). 그런 다음 제2 스트림은 제2 열교환 영역(122)으로부터 배출된 다음에 팽창 수단(133)으로 유입되어 팽창된다(제3 팽창 단계). 이와 같은 팽창으로 제2 스트림은 온도가 하강한다.
제2 스트림은 팽창으로 온도가 낮아진 다음에 도관(223)을 통해 제2 열교환 영역(122)으로 다시 유입되어 제2 열교환 영역(122)에서 천연가스를 냉각시킨다(제2 냉각 단계). 이와 같은 냉각을 통해 천연가스는 액화(또는 액화되고 과냉)될 수 있다. 제2 스트림은 이와 같이 제2 열교환 영역(122)에서 냉각을 실시한 다음에 제2 열교환 영역(122)으로부터 배출된다.
이때 제2 열교환 영역(122)으로부터 배출되는 제2 스트림은 제4 스트림과 혼합된다. 즉, 팽창 수단(132)으로부터 배출되는 제4 스트림이 제2 열교환 영역(122)으로부터 배출되는 제2 스트림에 혼입된다(제1 혼입 단계). 이와 같은 혼입은 1개의 도관(213)을 다른 1개의 도관(224)에 연결하는 것으로 달성될 수 있다. 또는 혼입을 위한 별도의 구성을 채용할 수도 있다. 이와 같은 혼입으로 제5 스트림이 형성된다. 즉, 제5 스트림은 제2 스트림과 제4 스트림이 혼합된 스트림이다.
이와 같은 제5 스트림은 도관(224)을 통해 제1 열교환 영역(121)으로 유입된다(제4 유입 단계). 제2 스트림은 제2 열교환 영역(122)에서 천연가스를 냉각시킨 다음에도 낮은 온도를 가진다. 그리고 제4 스트림은 팽창으로 인해 온도가 하강하여 낮은 온도를 가진다. 본 실시예에 따른 액화공정은 이와 같이 낮은 온도를 가지는 스트림을 제1 열교환 영역(121)에서 사용한다. 즉, 본 실시예에 따른 액화공정은 제2 스트림과 제4 스트림을 혼합하여 제5 스트림을 형성한 다음에 제5 스트림을 통해 제1 열교환 영역(121)에서 천연가스를 추가적으로 냉각한다. 따라서 본 실시예에 따른 액화공정은 액화공정의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 제5 스트림은 이와 같이 제1 열교환 영역(121)에서 냉각을 실시한 다음에 제1 열교환 영역(121)으로부터 배출되어 도관(225)을 통해 응축 단계로 보내진다. 그러나 경우에 따라 제5 스트림은 제1 열교환 영역(121)을 거치지 않고 응축 단계로 보내질 수도 있다. 즉, 경우에 따라 제5 스트림은 제1 혼입 단계 이후에 제1 열교환 영역(121)을 거치지 않고 응축 단계로 보내질 수도 있다.
참고로, 앞서 살펴본 열교환 영역들은 1개의 열교환 수단에 함께 마련될 수도 있고, 또는 2개의 열교환 수단에 각각 마련될 수도 있다. 여기서 열교환 수단은 통상의 열교환기(heat exchanger)일 수 있다. 예를 들어, 열교환 수단은 PFHE(Plate Fin Heat Exchanger) 타입의 열교환기나 SWHE(Spiral Wound Heat Exchanger) 타입의 열교환기일 수 있다. 그리고 앞서 살펴본 도관들은 도면부호에 따라 서로 다른 도관일 수도 있고, 또는 서로 같은 도관일 수도 있다. 즉, 1개의 도관이더라도 설명의 편의를 위해 2개의 도면부호가 부여될 수도 있다. 또는 이와는 반대로 2개의 도관이더라도 설명의 편의를 위해 1개의 도면부호가 부여될 수도 있다.
앞서 살펴본 바와 같이 본 실시예에 따른 액화공정은 한 개의 폐 루프 냉동 사이클을 이용하여 천연가스를 액화시킨다. 따라서 본 실시예에 따른 액화공정은 액화공정의 구조가 단순하고 액화공정의 운전이 용이하다는 장점이 있다. 또한 본 실시예에 따른 액화공정은 한 개의 스트림이 여러 개의 스트림으로 분리된 다음에 두 개의 열교환 영역에서 각각 천연가스를 냉각시킨다. 따라서 본 실시예에 따른 액화공정은 한 개의 냉동 사이클을 포함하나, 적어도 두 개의 냉동 사이클을 통해 천연가스를 냉각하는 것과 같은 효과를 가지기 때문에 액화공정의 효율도 우수하다는 장점이 있다. 더욱이 본 실시예에 따른 액화공정은 펌프를 사용하지 않는다. 따라서 본 실시예에 따른 액화공정은 펌프의 사용으로 인해 액화공정의 효율이 떨어진다거나 액화공정이 운전이 어려워진다는 문제도 발생하지 않는다는 장점이 있다.
한편, 응축 단계는 보다 구체적으로 다음과 같이 설명될 수 있다. 제5 스트림은 제1 열교환 영역(121)으로부터 배출된 다음에 도관(225)을 통해 압축 수단(141)으로 유입되어 압축된다(제1 압축 단계). 여기서 압축 수단(141)은 통상의 압축기(compressor)일 수 있으며, 또한 다단일 수 있다. 이는 후술할 다른 압축 수단도 동일하다. 그런 다음 제5 스트림은 도관(241)을 통해 냉각 수단(151)으로 유입되어 냉각된다. 여기서 냉각 수단(151)은 수랭식이나 공랭식의 냉각기(cooler)일 수 있다. 이는 후술할 다른 냉각 수단도 동일하다. 그러나 냉각 수단(151)이 도 1에서 도시하고 있는 것과 같이 반드시 필요한 것은 아니다. 즉, 냉각 수단(151)은 압축된 제5 스트림을 냉각할 필요가 있을 때 구비될 수 있다. 이는 다른 냉각 수단도 동일하다.
제3 스트림은 제1 열교환 영역(121)으로부터 배출된 다음에 도관(214)을 통해 압축 수단(142)으로 유입되어 압축된다(제2 압축 단계). 그런 다음 제3 스트림은 도관(251)을 통해 냉각 수단(152)으로 유입되어 냉각된다.
제5 스트림은 도관(242)을 통해 압축 수단(143)으로 유입되어 압축된다(제3 압축 단계). 그런 다음 제5 스트림은 도관(243)을 통해 냉각 수단(153)으로 유입되어 냉각된다. 그런 다음 제5 스트림은 제3 스트림과 혼합된다. 즉, 제3 스트림은 도관(252)을 통해 도관(244)의 제5 스트림에 혼입된다(제2 혼입 단계). 이와 같은 혼입으로 제6 스트림이 형성된다. 참고로, 혼입은 상대적인 개념이다. 즉, 도관의 구성에 따라 제3 스트림이 제5 스트림에 혼입된다고 볼 수도 있고, 또는 제5 스트림이 제3 스트림에 혼입된다고 볼 수도 있다. 또한 제3 스트림과 제5 스트림이 분리 수단(112)으로 각각 독립적으로 유입된 다음에 분리 수단(112)에서 혼합될 수도 있다. 이는 다른 혼입의 경우도 유사하다.
제6 스트림은 분리 수단(112)으로 유입되어 액상의 제7 스트림과 기상의 제8 스트림으로 분리된다(제3 분리 단계). 그런 다음 제7 스트림은 도관(245)을 통해 도관(242)의 제5 스트림에 혼입된다(제3 혼입 단계). 이때 제7 스트림은 팽창 수단(134)에 의해 팽창된 다음에 제5 스트림에 혼입될 수도 있다. 그런 다음 제7 스트림은 제5 스트림과 함께 압축 수단(143)으로 유입된다. 그리고 제8 스트림은 도관(246)을 통해 압축 수단(144)으로 유입되어 압축된다(제4 압축 단계). 그런 다음 제8 스트림은 도관(247)을 통해 냉각 수단(154)으로 유입되어 냉각된다. 이와 같은 일련의 과정을 통해 제8 스트림은 부분적으로 응축되어 도관(248)을 통해 분리 수단(111)으로 유입된다.
한편, 본 실시예에 따른 액화공정은 도 2와 같은 변형도 가능하다. 도 2는 도 1의 천연가스 액화공정의 변형예를 도시하고 있는 흐름도이다. 도 2에서 도시하고 있는 것과 같이, 제4 스트림은 제2 분리 단계 이후에 도관(2131)을 통해 제2 열교환 영역(122)으로 유입된다(제1-1 유입단계). 그런 다음 제4 스트림은 제2 열교환 영역(122)으로부터 배출된 다음에 팽창 수단(132)으로 유입되어 팽창된다(제2 팽창 단계). 이와 같은 팽창으로 제2 스트림은 온도가 하강한다. 그런 다음 제4 스트림은 팽창 수단(133)으로부터 배출되는 제2 스트림에 혼입된다(제1 혼입 단계). 이와 같은 혼입으로 제5 스트림이 형성된다.
이와 같은 제5 스트림은 제2 열교환 영역(122)으로 유입되어 제2 열교환 영역(122)에서 천연가스를 냉각시킨다(제2 냉각 단계). 이와 같은 냉각을 통해 천연가스는 액화(또는 액화되고 과냉)될 수 있다. 제5 스트림은 이와 같이 제2 열교환 영역(122)에서 냉각을 실시한 다음에 제2 열교환 영역(122)으로부터 배출된다. 그런 다음 제5 스트림은 도관(224)을 통해 제1 열교환 영역(121)으로 유입된다(제4 유입 단계). 제5 스트림은 제1 열교환 영역(121)에서 추가적으로 냉각을 실시한 다음에 제1 열교환 영역(121)으로부터 배출되어 도관(225)을 통해 응축 단계로 보내진다. 그러나 경우에 따라 제5 스트림은 제1 열교환 영역(121)을 거치지 않고 응축 단계로 보내질 수도 있다. 즉, 경우에 따라 제5 스트림은 제2 냉각 단계 이후에 제1 열교환 영역(121)을 거치지 않고 응축 단계로 보내질 수도 있다.
실시예 2
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 천연가스 액화공정을 도시하고 있는 흐름도이다. 참고로, 전술한 구성과 동일한 (또는 상당한) 부분에 대해서는 동일한 (또는 상당한) 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3에서 도시하고 있는 것과 같이, 우선 혼합 냉매는 부분적으로 응축된다(응축 단계). 그런 다음 혼합 냉매는 분리 수단(111)으로 유입되어 액상의 제1 스트림과 기상의 제2 스트림으로 분리된다(제1 분리 단계). 여기서 제1 스트림은 도관(211)을 통해 제1 열교환 영역(121)으로 유입된다(제1 유입 단계). 그런 다음 제1 스트림은 제1 열교환 영역(121)으로부터 배출된 다음에 팽창 수단(131)으로 유입되어 팽창된다(제1 팽창 단계). 그리고 제2 스트림은 도관(221)을 통해 제1 열교환 영역(121)으로 유입된다(제2 유입 단계). 그런 다음 제2 스트림은 제1 열교환 영역(121)으로부터 배출된 다음에 제3 스트림과 제4 스트림으로 분리된다(제2 분리 단계). 이와 같은 분리는 1개의 도관(222)으로부터 다른 1개의 도관(2221)을 분기시키는 것으로 달성될 수 있다. 또는 분리를 위한 별도의 구성을 채용할 수도 있다.
제3 스트림은 팽창 수단(132)으로 유입되어 팽창된다(제2 팽창 단계). 그런 다음 제3 스트림은 팽창 수단(131)으로부터 배출되는 제1 스트림에 혼입된다(제1 혼입 단계). 이와 같은 혼입으로 제5 스트림이 형성된다.
제5 스트림은 제1 열교환 영역(121)으로 유입되어 제1 열교환 영역(121)에서 천연가스를 냉각시킨다(제1 냉각 단계). 이와 같은 냉각을 통해 천연가스는 예냉될 수 있다. 제1 열교환 영역(121)으로 유입된 제5 스트림은 도관(211)을 통해 제1 열교환 영역(121)으로 유입된 제1 스트림과, 도관(221)을 통해 제1 열교환 영역(121)으로 유입된 제2 스트림도 천연가스와 함께 냉각시킨다. 제5 스트림은 이와 같이 제1 열교환 영역(121)에서 냉각을 실시한 다음에 제1 열교환 영역(121)으로부터 배출되어 도관(214)을 통해 응축 단계로 보내진다.
한편, 제4 스트림은 제2 열교환 영역(122)으로 유입된다(제3 유입 단계). 그런 다음 제4 스트림은 제2 열교환 영역(122)으로부터 배출된 다음에 팽창 수단(133)으로 유입되어 팽창된다(제3 팽창 단계). 이와 같은 팽창으로 제4 스트림은 온도가 하강한다. 그런 다음 제4 스트림은 도관(223)을 통해 제2 열교환 영역(122)으로 다시 유입되어 제2 열교환 영역(122)에서 천연가스를 냉각시킨다(제2 냉각 단계). 이와 같은 냉각을 통해 천연가스는 액화(또는 액화되고 과냉)될 수 있다.
제4 스트림은 이와 같이 제2 열교환 영역(122)에서 냉각을 실시한 다음에 제2 열교환 영역(122)으로부터 배출되어 도관(224)을 통해 제1 열교환 영역(121)으로 유입된다(제4 유입 단계). 제4 스트림은 제2 열교환 영역(122)에서 천연가스를 냉각시킨 다음에도 낮은 온도를 가진다. 본 실시예에 따른 액화공정은 이와 같이 낮은 온도를 가지는 스트림을 제1 열교환 영역(121)에서 다시 사용한다.
즉, 본 실시예에 따른 액화공정은 제4 스트림을 제1 열교환 영역(121)으로 유입시켜 천연가스를 추가적으로 냉각한다. 제4 스트림은 이와 같이 제1 열교환 영역(121)에서 냉각을 실시한 다음에 제1 열교환 영역(121)으로부터 배출되어 도관(225)을 통해 응축 단계로 보내진다. 여기서 응축 단계는 전술한 실시예 1의 응축 단계와 실질적으로 동일하다. 다만, 본 실시예에 따른 액화공정은, 압축 수단(141)으로 유입되는 스트림이 제4 스트림이고, 압축 수단(142)으로 유입되는 스트림이 제5 스트림이라는 점에 있어서만 차이가 있다. 참고로, 경우에 따라 제4 스트림은 제1 열교환 영역(121)을 거치지 않고 응축 단계로 보내질 수도 있다. 즉, 제4 스트림은 제2 냉각 단계 이후에 제1 열교환 영역(121)을 거치지 않고 응축 단계로 보내질 수도 있다.
한편, 제2 열교환 영역(122)은 기본적으로 제4 스트림의 유입량에 따라 온도가 결정된다. 즉, 제4 스트림의 유입량이 많을수록 제2 열교환 영역(122)의 온도가 낮아질 수 있다. 그러나 제2 열교환 영역(122)의 온도가 지나치게 낮은 것은 바람직하지 않다. 천연가스가 필요 이상으로 과냉될 수 있기 때문이다. 그런데 본 실시예에 따른 액화공정은 제2 열교환 영역(122)의 온도를 용이하게 제어할 수 있다는 장점이 있다. 즉, 본 실시예에 따른 액화공정은, 제2 스트림을 제3 스트림과 제4 스트림으로 분리한 다음에 제4 스트림만 제2 열교환 영역으로 유입시키기 때문에, 제2 분리 단계를 통해 제2 열교환 영역(122)으로 유입되는 제4 스트림의 양을 결정할 수 있으며, 이의 결과로 제2 열교환 영역(122)의 온도를 용이하게 제어할 수 있다.
실시예 3
도 4는 본 발명의 실시예 3에 따른 천연가스 액화공정을 도시하고 있는 흐름도이다. 참고로, 전술한 구성과 동일한 (또는 상당한) 부분에 대해서는 동일한 (또는 상당한) 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4에서 도시하고 있는 것과 같이, 우선 혼합 냉매는 부분적으로 응축된다(응축 단계). 그런 다음 혼합 냉매는 분리 수단(111)으로 유입되어 액상의 제1 스트림과 기상의 제2 스트림으로 분리된다(제1 분리 단계). 여기서 제1 스트림은 도관(211)을 통해 제1 열교환 영역(121)으로 유입된다(제1 유입 단계). 그런 다음 제1 스트림은 제1 열교환 영역(121)으로부터 배출된 다음에 팽창 수단(131)으로 유입되어 팽창된다(제1 팽창 단계).
제2 스트림은 도관(221)을 통해 제1 열교환 영역(121)으로 유입된다(제2 유입 단계). 그런 다음 제2 스트림은 도관(2225)을 통해 분리 수단(113)으로 유입되어 액상의 제3-1 스트림과 기상의 제3-2 스트림으로 분리된다(제2-1 분리 단계). 그런 다음 제3-1 스트림은 다시 제3-3 스트림과 제3-4 스트림으로 분리된다(제2-2 분리 단계). 이와 같은 분리는 도 4에서 도시하고 있는 것과 같이 도관의 분기로 달성될 수 있다. 그런 다음 제3-3 스트림은 팽창 수단(132)으로 유입되어 팽창된다(제2 팽창 단계). 그런 다음 제3-3 스트림은 팽창 수단(131)으로부터 배출되는 제1 스트림에 혼입된다(제1-1 혼입 단계). 이와 같은 혼입으로 제4 스트림이 형성된다.
제4 스트림은 제1 열교환 영역(121)으로 유입되어 제1 열교환 영역(121)에서 천연가스를 냉각시킨다(제1 냉각 단계). 이와 같은 냉각을 통해 천연가스는 예냉될 수 있다. 제1 열교환 영역(121)으로 유입된 제4 스트림은, 도관(211)을 통해 제1 열교환 영역(121)으로 유입된 제1 스트림과, 도관(221)을 통해 제1 열교환 영역(121)으로 유입된 제2 스트림도 천연가스와 함께 냉각시킨다. 제4 스트림은 이와 같이 제1 열교환 영역(121)에서 냉각을 실시한 다음에 제1 열교환 영역(121)으로부터 배출되어 도관(214)을 통해 응축 단계로 보내진다.
한편, 제3-2 스트림은 제3-4 스트림과 혼합된다(제1-2 혼입 단계). 즉, 제2 스트림으로부터 분리된 제3-2 스트림과 제3-1 스트림으로부터 분리된 제3-4 스트림은 하나의 스트림으로 혼합되어 제5 스트림을 형성한다. 이와 같은 제5 스트림은 제2 열교환 영역(122)으로 유입된다(제3 유입 단계). 그런 다음 제5 스트림은 제2 열교환 영역(122)으로부터 배출된 다음에 팽창 수단(133)으로 유입되어 팽창된다(제3 팽창 단계). 그런 다음 제5 스트림은 도관(223)을 통해 제2 열교환 영역(122)으로 다시 유입되어 제2 열교환 영역(122)에서 천연가스를 냉각시킨다(제2 냉각 단계). 이와 같은 냉각을 통해 천연가스는 액화(또는 액화되고 과냉)될 수 있다.
제5 스트림은 이와 같이 제2 열교환 영역(122)에서 냉각을 실시한 다음에 제2 열교환 영역(122)으로부터 배출되어 도관(224)을 통해 제1 열교환 영역(121)으로 유입된다(제4 유입 단계). 제5 스트림은 제2 열교환 영역(122)에서 천연가스를 냉각시킨 다음에도 낮은 온도를 가진다. 본 실시예에 따른 액화공정은 이와 같이 낮은 온도를 가지는 스트림을 제1 열교환 영역(121)에서 다시 사용한다.
즉, 본 실시예에 따른 액화공정은 제5 스트림을 제1 열교환 영역(121)으로 유입시켜 천연가스를 추가적으로 냉각한다. 제5 스트림은 이와 같이 제1 열교환 영역(121)에서 냉각을 실시한 다음에 제1 열교환 영역(121)으로부터 배출되어 도관(225)을 통해 응축 단계로 보내진다. 여기서 응축 단계는 전술한 실시예 1의 응축 단계와 실질적으로 동일하다. 다만, 본 실시예에 따른 액화공정은, 압축 수단(141)으로 유입되는 스트림이 제5 스트림이고, 압축 수단(142)으로 유입되는 스트림이 제4 스트림이라는 점에 있어서만 차이가 있다. 참고로, 경우에 따라 제5 스트림은 제1 열교환 영역(121)을 거치지 않고 응축 단계로 보내질 수도 있다. 즉, 제5 스트림은 제2 냉각 단계 이후에 제1 열교환 영역(121)을 거치지 않고 상기 응축 단계로 보내질 수도 있다.
한편, 본 실시예에 따른 액화공정도 전술한 실시예 2에 따른 액화공정과 유사하게 제2 열교환 영역(122)으로 유입되는 제5 스트림의 양을 결정할 수 있으며 이의 결과로 제2 열교환 영역(122)의 온도를 용이하게 제어할 수 있다. 또한 본 실시예에 따른 액화공정은 제2 스트림 중의 액상 부분(제3-3 스트림)을 제1 스트림에 혼합시키기 때문에, 액화공정의 효율이 전술한 실시예 2에 따른 액화공정보다 우수하다는 장점이 있다.
111, 112, 113: 분리 수단
121, 122: 열교환 영역
131, 132, 133: 팽창 수단
141, 142, 143, 144: 압축 수단
151, 152, 153, 154: 냉각 수단

Claims (14)

  1. 혼합 냉매를 채용한 한 개의 폐 루프 냉동 사이클을 이용하여 제1 열교환 영역에서 열교환을 통해 일차적으로 천연가스를 냉각시키고 제2 열교환 영역에서 열교환을 통해 이차적으로 천연가스를 냉각시키는 천연가스 액화공정에 있어서,
    상기 폐 루프 냉동 사이클은,
    상기 혼합 냉매를 부분적으로 응축시키는 응축 단계;
    상기 응축 단계 이후에 상기 혼합 냉매를 액상의 제1 스트림과 기상의 제2 스트림으로 분리시키는 제1 분리 단계;
    상기 제1 분리 단계 이후에 상기 제1 스트림을 상기 제1 열교환 영역으로 유입시키는 제1 유입 단계;
    상기 제1 유입 단계 이후에 상기 제1 열교환 영역으로부터 배출되는 제1 스트림을 제3 스트림과 제4 스트림으로 분리시키는 제2 분리 단계;
    상기 제2 분리 단계 이후에 상기 제3 스트림을 팽창시키는 제1 팽창 단계;
    상기 제2 분리 단계 이후에 팽창 수단을 통해 상기 제4 스트림을 팽창시키는 제2 팽창 단계;
    상기 제1 팽창 단계 이후에 상기 제3 스트림을 상기 제1 열교환 영역으로 유입시켜 상기 제3 스트림을 통해 상기 제1 열교환 영역에서 상기 천연가스를 냉각시키는 제1 냉각 단계;
    상기 제1 분리 단계 이후에 상기 제2 스트림을 상기 제1 열교환 영역으로 유입시키는 제2 유입 단계;
    상기 제2 유입 단계 이후에 상기 제1 열교환 영역으로부터 배출되는 제2 스트림을 상기 제2 열교환 영역으로 유입시키는 제3 유입 단계;
    상기 제3 유입 단계 이후에 상기 제2 열교환 영역으로부터 배출되는 제2 스트림을 팽창시키는 제3 팽창 단계;
    상기 제3 팽창 단계 이후에 상기 제2 스트림을 상기 제2 열교환 영역으로 다시 유입시켜 상기 제2 스트림을 통해 상기 제2 열교환 영역에서 상기 천연가스를 냉각시키는 제2 냉각 단계; 및
    상기 제2 냉각 단계 이후에 상기 제2 열교환 영역으로부터 배출되는 제2 스트림에 상기 팽창 수단으로부터 배출되는 제4 스트림을 혼입시켜 제5 스트림을 형성하는 제1 혼입 단계를 포함하며,
    상기 제3 스트림은 상기 제1 냉각 단계 이후에 상기 제1 열교환 영역으로부터 배출되어 상기 응축 단계로 보내지고, 상기 제5 스트림은 상기 제1 혼입 단계 이후에 상기 응축 단계로 보내지는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 혼입 단계 이후에 상기 제5 스트림을 상기 제1 열교환 영역으로 유입시키는 제4 유입 단계를 더 포함하며, 상기 제5 스트림은 상기 제4 유입 단계 이후에 상기 제1 열교환 영역으로부터 배출되어 상기 응축 단계로 보내지는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정.
  3. 혼합 냉매를 채용한 한 개의 폐 루프 냉동 사이클을 이용하여 제1 열교환 영역에서 열교환을 통해 일차적으로 천연가스를 냉각시키고 제2 열교환 영역에서 열교환을 통해 이차적으로 천연가스를 냉각시키는 천연가스 액화공정에 있어서,
    상기 폐 루프 냉동 사이클은,
    상기 혼합 냉매를 부분적으로 응축시키는 응축 단계;
    상기 응축 단계 이후에 상기 혼합 냉매를 액상의 제1 스트림과 기상의 제2 스트림으로 분리시키는 제1 분리 단계;
    상기 제1 분리 단계 이후에 상기 제1 스트림을 상기 제1 열교환 영역으로 유입시키는 제1 유입 단계;
    상기 제1 유입 단계 이후에 상기 제1 열교환 영역으로부터 배출되는 제1 스트림을 제3 스트림과 제4 스트림으로 분리시키는 제2 분리 단계;
    상기 제2 분리 단계 이후에 상기 제3 스트림을 팽창시키는 제1 팽창 단계;
    상기 제2 분리 단계 이후에 상기 제4 스트림을 상기 제2 열교환 영역으로 유입시키는 제1-1 유입 단계;
    상기 제1-1 유입 단계 이후에 상기 제2 열교환 영역으로부터 배출되는 제4 스트림을 팽창 수단을 통해 팽창시키는 제2 팽창 단계;
    상기 제1 팽창 단계 이후에 상기 제3 스트림을 상기 제1 열교환 영역으로 유입시켜 상기 제3 스트림을 통해 상기 제1 열교환 영역에서 상기 천연가스를 냉각시키는 제1 냉각 단계;
    상기 제1 분리 단계 이후에 상기 제2 스트림을 상기 제1 열교환 영역으로 유입시키는 제2 유입 단계;
    상기 제2 유입 단계 이후에 상기 제1 열교환 영역으로부터 배출되는 제2 스트림을 상기 제2 열교환 영역으로 유입시키는 제3 유입 단계;
    상기 제3 유입 단계 이후에 상기 제2 열교환 영역으로부터 배출되는 제2 스트림을 팽창시키는 제3 팽창 단계;
    상기 제3 팽창 단계 이후에 상기 제2 스트림에 상기 팽창 수단으로부터 배출되는 제4 스트림을 혼입시켜 제5 스트림을 형성하는 제1 혼입 단계; 및
    상기 제1 혼입 단계 이후에 상기 제5 스트림을 상기 제2 열교환 영역으로 유입시켜 상기 제5 스트림을 통해 상기 제2 열교환 영역에서 상기 천연가스를 냉각시키는 제2 냉각 단계를 포함하며,
    상기 제3 스트림은 상기 제1 냉각 단계 이후에 상기 제1 열교환 영역으로부터 배출되어 상기 응축 단계로 보내지고, 상기 제5 스트림은 상기 제2 냉각 단계 이후에 상기 제2 열교환 영역으로부터 배출되어 상기 응축 단계로 보내지는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 냉각 단계 이후에 상기 제5 스트림을 상기 제1 열교환 영역으로 유입시키는 제4 유입 단계를 더 포함하며, 상기 제5 스트림은 상기 제4 유입 단계 이후에 상기 제1 열교환 영역으로부터 배출되어 상기 응축 단계로 보내지는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정.
  5. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 응축 단계는, 상기 제5 스트림을 압축시키는 제1 압축 단계, 상기 제3 스트림을 압축시키는 제2 압축 단계, 상기 제1 압축 단계 이후에 상기 제5 스트림을 압축시키는 제3 압축 단계, 상기 제2 압축 단계와 상기 제3 압축 단계 이후에 상기 제3 스트림을 상기 제5 스트림에 혼입시켜 제6 스트림을 형성하는 제2 혼입 단계, 상기 제2 혼입 단계 이후에 상기 제6 스트림을 액상의 제7 스트림과 기상의 제8 스트림으로 분리시키는 제3 분리 단계, 상기 제3 분리 단계 이후에 상기 제7 스트림을 상기 제5 스트림에 혼입시키는 제3 혼입 단계, 및 상기 제3 분리 단계 이후에 상기 제8 스트림을 압축시키는 제4 압축 단계를 포함하며,
    상기 제7 스트림은 상기 제3 혼입 단계 이후에 상기 제5 스트림과 함께 상기 제3 압축 단계로 보내지고, 상기 제8 스트림은 상기 제4 압축 단계 이후에 상기 제1 분리 단계로 보내지는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 응축 단계는 상기 제3 분리 단계와 상기 제3 혼입 단계의 사이에서 상기 제7 스트림을 팽창시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정.
  7. 혼합 냉매를 채용한 한 개의 폐 루프 냉동 사이클을 이용하여 제1 열교환 영역에서 열교환을 통해 일차적으로 천연가스를 냉각시키고 제2 열교환 영역에서 열교환을 통해 이차적으로 천연가스를 냉각시키는 천연가스 액화공정에 있어서,
    상기 폐 루프 냉동 사이클은,
    상기 혼합 냉매를 부분적으로 응축시키는 응축 단계;
    상기 응축 단계 이후에 상기 혼합 냉매를 액상의 제1 스트림과 기상의 제2 스트림으로 분리시키는 제1 분리 단계;
    상기 제1 분리 단계 이후에 상기 제1 스트림을 상기 제1 열교환 영역으로 유입시키는 제1 유입 단계;
    상기 제1 유입 단계 이후에 상기 제1 열교환 영역으로부터 배출되는 제1 스트림을 팽창시키는 제1 팽창 단계;
    상기 제1 분리 단계 이후에 상기 제2 스트림을 상기 제1 열교환 영역으로 유입시키는 제2 유입 단계;
    상기 제2 유입 단계 이후에 상기 제1 열교환 영역으로부터 배출되는 제2 스트림을 제3 스트림과 제4 스트림으로 분리시키는 제2 분리 단계;
    상기 제2 분리 단계 이후에 팽창 수단을 통해 상기 제3 스트림을 팽창시키는 제2 팽창 단계;
    상기 제1 팽창 단계 이후에 상기 제1 스트림에 상기 팽창 수단으로부터 배출되는 제3 스트림을 혼입시켜 제5 스트림을 형성하는 제1 혼입 단계;
    상기 제1 혼입 단계 이후에 상기 제5 스트림을 상기 제1 열교환 영역으로 유입시켜 상기 제5 스트림을 통해 상기 제1 열교환 영역에서 상기 천연가스를 냉각시키는 제1 냉각 단계;
    상기 제2 분리 단계 이후에 상기 제4 스트림을 상기 제2 열교환 영역으로 유입시키는 제3 유입 단계;
    상기 제3 유입 단계 이후에 상기 제2 열교환 영역으로부터 배출되는 제4 스트림을 팽창시키는 제3 팽창 단계; 및
    상기 제3 팽창 단계 이후에 상기 제4 스트림을 상기 제2 열교환 영역으로 다시 유입시켜 상기 제4 스트림을 통해 상기 제2 열교환 영역에서 상기 천연가스를 냉각시키는 제2 냉각 단계를 포함하며,
    상기 제4 스트림은 상기 제2 냉각 단계 이후에 상기 제2 열교환 영역으로부터 배출되어 상기 응축 단계로 보내지고, 상기 제5 스트림은 상기 제1 냉각 단계 이후에 상기 제1 열교환 영역으로부터 배출되어 상기 응축 단계로 보내지는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2 냉각 단계 이후에 상기 제2 열교환 영역으로부터 배출되는 제4 스트림을 상기 제1 열교환 영역으로 유입시키는 제4 유입 단계를 더 포함하며, 상기 제4 스트림은 상기 제4 유입 단계 이후에 상기 제1 열교환 영역으로부터 배출되어 상기 응축 단계로 보내지는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 응축 단계는, 상기 제4 스트림을 압축시키는 제1 압축 단계, 상기 제5 스트림을 압축시키는 제2 압축 단계, 상기 제1 압축 단계 이후에 상기 제4 스트림을 압축시키는 제3 압축 단계, 상기 제2 압축 단계와 상기 제3 압축 단계 이후에 상기 제5 스트림을 상기 제4 스트림에 혼입시켜 제6 스트림을 형성하는 제2 혼입 단계, 상기 제2 혼입 단계 이후에 상기 제6 스트림을 액상의 제7 스트림과 기상의 제8 스트림으로 분리시키는 제3 분리 단계, 상기 제3 분리 단계 이후에 상기 제7 스트림을 상기 제4 스트림에 혼입시키는 제3 혼입 단계, 및 상기 제3 분리 단계 이후에 상기 제8 스트림을 압축시키는 제4 압축 단계를 포함하며,
    상기 제7 스트림은 상기 제3 혼입 단계 이후에 상기 제4 스트림과 함께 상기 제3 압축 단계로 보내지고, 상기 제8 스트림은 상기 제4 압축 단계 이후에 상기 제1 분리 단계로 보내지는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 응축 단계는 상기 제3 분리 단계와 상기 제3 혼입 단계의 사이에서 상기 제7 스트림을 팽창시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정.
  11. 혼합 냉매를 채용한 한 개의 폐 루프 냉동 사이클을 이용하여 제1 열교환 영역에서 열교환을 통해 일차적으로 천연가스를 냉각시키고 제2 열교환 영역에서 열교환을 통해 이차적으로 천연가스를 냉각시키는 천연가스 액화공정에 있어서,
    상기 폐 루프 냉동 사이클은,
    상기 혼합 냉매를 부분적으로 응축시키는 응축 단계;
    상기 응축 단계 이후에 상기 혼합 냉매를 액상의 제1 스트림과 기상의 제2 스트림으로 분리시키는 제1 분리 단계;
    상기 제1 분리 단계 이후에 상기 제1 스트림을 상기 제1 열교환 영역으로 유입시키는 제1 유입 단계;
    상기 제1 유입 단계 이후에 상기 제1 열교환 영역으로부터 배출되는 제1 스트림을 팽창시키는 제1 팽창 단계;
    상기 제1 분리 단계 이후에 상기 제2 스트림을 상기 제1 열교환 영역으로 유입시키는 제2 유입 단계;
    상기 제2 유입 단계 이후에 상기 제1 열교환 영역으로부터 배출되는 제2 스트림을 액상의 제3-1 스트림과 기상의 제3-2 스트림으로 분리시키는 제2-1 분리 단계;
    상기 제2-1 분리 단계 이후에 상기 제3-1 스트림을 제3-3 스트림과 제3-4 스트림으로 분리시키는 제2-2 분리 단계;
    상기 제2-2 분리 단계 이후에 팽창 수단을 통해 상기 제3-3 스트림을 팽창시키는 제2 팽창 단계;
    상기 제1 팽창 단계 이후에 상기 제1 스트림에 상기 팽창 수단으로부터 배출되는 제3-3 스트림을 혼입시켜 제4 스트림을 형성하는 제1-1 혼입 단계;
    상기 제1-1 혼입 단계 이후에 상기 제4 스트림을 상기 제1 열교환 영역으로 유입시켜 상기 제4 스트림을 통해 상기 제1 열교환 영역에서 상기 천연가스를 냉각시키는 제1 냉각 단계;
    상기 제2-1 분리 단계 이후에 상기 제3-2 스트림에 상기 제3-4 스트림을 혼입시켜 제5 스트림을 형성하는 제1-2 혼입 단계;
    상기 제1-2 혼입 단계 이후에 상기 제5 스트림을 상기 제2 열교환 영역으로 유입시키는 제3 유입 단계;
    상기 제3 유입 단계 이후에 상기 제2 열교환 영역으로부터 배출되는 제5 스트림을 팽창시키는 제3 팽창 단계; 및
    상기 제3 팽창 단계 이후에 상기 제5 스트림을 상기 제2 열교환 영역으로 다시 유입시켜 상기 제5 스트림을 통해 상기 제2 열교환 영역에서 상기 천연가스를 냉각시키는 제2 냉각 단계를 포함하며,
    상기 제4 스트림은 상기 제1 냉각 단계 이후에 상기 제1 열교환 영역으로부터 배출되어 상기 응축 단계로 보내지고, 상기 제5 스트림은 상기 제2 냉각 단계 이후에 상기 제2 열교환 영역으로부터 배출되어 상기 응축 단계로 보내지는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제2 냉각 단계 이후에 상기 제2 열교환 영역으로부터 배출되는 제5 스트림을 상기 제1 열교환 영역으로 유입시키는 제4 유입 단계를 더 포함하며, 상기 제5 스트림은 상기 제4 유입 단계 이후에 상기 제1 열교환 영역으로부터 배출되어 상기 응축 단계로 보내지는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 응축 단계는, 상기 제5 스트림을 압축시키는 제1 압축 단계, 상기 제4 스트림을 압축시키는 제2 압축 단계, 상기 제1 압축 단계 이후에 상기 제5 스트림을 압축시키는 제3 압축 단계, 상기 제2 압축 단계와 상기 제3 압축 단계 이후에 상기 제4 스트림을 상기 제5 스트림에 혼입시켜 제6 스트림을 형성하는 제2 혼입 단계, 상기 제2 혼입 단계 이후에 상기 제6 스트림을 액상의 제7 스트림과 기상의 제8 스트림으로 분리시키는 제3 분리 단계, 상기 제3 분리 단계 이후에 상기 제7 스트림을 상기 제5 스트림에 혼입시키는 제3 혼입 단계, 및 상기 제3 분리 단계 이후에 상기 제8 스트림을 압축시키는 제4 압축 단계를 포함하며,
    상기 제7 스트림은 상기 제3 혼입 단계 이후에 상기 제5 스트림과 함께 상기 제3 압축 단계로 보내지고, 상기 제8 스트림은 상기 제4 압축 단계 이후에 상기 제1 분리 단계로 보내지는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 응축 단계는 상기 제3 분리 단계와 상기 제3 혼입 단계의 사이에서 상기 제7 스트림을 팽창시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101776901B1 (ko) * 2016-11-22 2017-09-08 (주)한국가스기술공사 천연가스 액화장치 및 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101037249B1 (ko) 2010-08-16 2011-05-26 한국가스공사연구개발원 천연가스 액화공정
KR101281914B1 (ko) 2012-11-23 2013-07-03 한국가스공사 천연가스 액화공정

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101037249B1 (ko) 2010-08-16 2011-05-26 한국가스공사연구개발원 천연가스 액화공정
KR101281914B1 (ko) 2012-11-23 2013-07-03 한국가스공사 천연가스 액화공정

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101776901B1 (ko) * 2016-11-22 2017-09-08 (주)한국가스기술공사 천연가스 액화장치 및 방법

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