KR101550046B1 - 열교환 분리벽형 증류탑을 이용한 해상 액화천연가스 분별증류장치 - Google Patents

열교환 분리벽형 증류탑을 이용한 해상 액화천연가스 분별증류장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101550046B1
KR101550046B1 KR1020140042350A KR20140042350A KR101550046B1 KR 101550046 B1 KR101550046 B1 KR 101550046B1 KR 1020140042350 A KR1020140042350 A KR 1020140042350A KR 20140042350 A KR20140042350 A KR 20140042350A KR 101550046 B1 KR101550046 B1 KR 101550046B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
distillation
distillation column
natural gas
liquefied natural
column
Prior art date
Application number
KR1020140042350A
Other languages
English (en)
Inventor
김영한
Original Assignee
동아대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동아대학교 산학협력단 filed Critical 동아대학교 산학협력단
Priority to KR1020140042350A priority Critical patent/KR101550046B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101550046B1 publication Critical patent/KR101550046B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/32Other features of fractionating columns ; Constructional details of fractionating columns not provided for in groups B01D3/16 - B01D3/30
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/141Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column where at least one distillation column contains at least one dividing wall
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0204Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
    • F25J3/0209Natural gas or substitute natural gas
    • F25J3/0214Liquefied natural gas

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

본 발명은 메탄, 에탄, 프로판, 부탄 및 펜탄 혼합물로부터 메탄-에탄 혼합물, 프로판-부탄 혼합물 및 펜탄의 3 가지 제품을 분리하기 위하여 열교환 분리벽형 증류탑을 설치한 것을 특징으로 하는 열교환 분리벽형 증류탑을 이용한 해상 액화천연가스 분별증류장치에 관한 것으로, 증류조작 시 소비되는 에너지를 절감하여 에너지의 효율이 높고, 증류탑의 수를 축소하여 소형화함으로써, 해상 액화천연가스 공정에 적합한 것이 장점이다.

Description

열교환 분리벽형 증류탑을 이용한 해상 액화천연가스 분별증류장치{Floating Liquefied Natural Gas Fractional Distillation Process Using Diabatic Divided Wall Column}
본 발명은 열교환 분리벽형 증류탑을 이용한 해상 액화천연가스 분별증류장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄 및 펜탄 혼합물로부터 메탄-에탄 혼합물, 프로판-부탄 혼합물 및 펜탄의 3 가지 제품을 분리하기 위하여 열교환 분리벽형 증류탑을 설치함으로써, 증류조작 시 소비되는 에너지를 절감하고 최소의 증류탑에 의해 해상 액화천연가스의 분별증류가 가능한 것을 특징으로 하는 열교환 분리벽형 증류탑을 이용한 해상 액화천연가스 분별증류장치에 관한 것이다.
육상에서 생산되던 천연가스가 고갈됨에 따라 해상에서의 천연가스 생산이 많아지고 해상에서 생산된 천연가스를 현장에서 분리하여 최종제품을 생산하는 공정이 다양하게 소개되어 사용되고 있다. 또 해상에서의 공정은 육상 공정과는 달리 작업환경이 열악하여 증류 시스템의 소형화가 요구된다. 그리고 원료 가스에 포함된 고탄소 성분은 연료로 사용하는 천연가스의 열량을 필요 이상으로 상승시키므로 증류를 실시하여 상기 고탄소 성분을 제거하며, 이러한 제거 성분 중 에탄과 프로판과 같은 성분은 에틸렌과 프로필렌의 생산 공정에서 원료로 사용된다.
일반적으로 3 성분을 분리하는 증류탑 시스템은 특허문헌 1에 2기의 증류탑(C1, C2)을 직렬로 연결한 구조를 갖는 증류장치가 알려져 있고, 그 구조는 도 1에 도시된 바와 같다. 상기와 같은 구조를 갖는 종래의 3 성분을 분리하는 증류탑 시스템은 에너지의 효율성이 낮은 문제점이 있다.
따라서 본 발명자는 상기와 같은 문제점을 개선하기 위한 방안으로 특허문헌 2에 알려진 바와 같이 증류장치의 에너지 사용의 효율성을 높이고자 주탑 내에 2개의 격실 공간(①, ②)을 형성시키기 위해 주탑의 중간단(NR)에 분리벽을 설치하여 공급원료로부터 3 가지 성분을 분리할 수 있는 에너지 절약이 가능한 분리벽형 증류탑을 개발하여 특허등록 받은 바 있으며, 상기 분리벽형 증류탑의 구조는 도 2에 도시된 바와 같다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같은 증류 시스템은 종래 일반적으로 사용하는 해상에서의 천연가스 분리 공정이다. 3 기의 증류탑(Ⅰ, Ⅱa, Ⅱb)을 사용하여 4 가지의 증류물을 생산하며 상기 증류물 중 2 증류탑(Ⅱa)에서 생산되는 1가지를 재순환하여 원료(F)에 혼합함으로써 최종 증류물은 3 가지가 된다.
본 발명자는 상기와 같은 구조를 갖는 종래의 해상 액화천연가스 분별공정에 필요한 3 기의 증류탑(Ⅰ, Ⅱa, Ⅱb) 중에서 후반부의 제2 증류탑(Ⅱa)을 열교환 분리벽형 증류탑으로 교체하여 2 기의 증류탑(Ⅰ, Ⅱ)만을 설치함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.
특허문헌 1 : 국내 등록특허공보 제0961752호(기존 증류탑을 활용한 에너지 절감형 연속 분별증류방법 및 장치) 특허문헌 2 : 국내 등록특허공보 제0626678호(분할 벽이 있는 열복합 증류탑 시스템을 이용한 분별증류장치)
따라서, 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위한 방안으로, 종래의 해상 액화천연가스 분별공정에서 3 기의 증류탑(Ⅰ, Ⅱa, Ⅱb)을 필요로 하는데 반해, 본 발명은 2 기의 중류탑(Ⅰ, Ⅱ)만을 사용하고, 종래의 제2 증류탑(Ⅱa)을 본 발명에 따른 열교환 분리벽형 증류탑인 제2 증류탑(Ⅱ)으로 교체하여 증류탑의 설치개수를 줄임으로써, 증류조작 시 소비되는 에너지를 절감하고 또한 최소의 증류탑에 의해 해상에서 작업에 적합한 액화천연가스의 분별증류의 설치가 가능한 것을 특징으로 하는 열교환 분리벽형 증류탑을 이용한 해상 액화천연가스 분별증류장치를 제공함을 과제로 한다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명은 메탄, 에탄, 프로판, 부탄 및 펜탄의 혼합물로부터 세 종류의 증류물로 분리하기 위한 액화천연가스 분별증류장치에 있어서, 상기 액화천연가스 분별증류장치는 제1 증류탑(Ⅰ) 및 제2 증류탑(Ⅱ)으로 이루어지고, 상기 제2 증류탑(Ⅱ)은 내부에 분리벽을 설치하여 2개의 격실 공간(①, ②)을 형성시킨 구조인 것을 특징으로 하는 열교환 분리벽형 증류탑을 이용한 해상 액화천연가스 분별증류장치를 과제의 해결 수단으로 한다.
상기와 같은 과제의 해결 수단을 갖는 본 발명은 증류조작 시 소비되는 에너지를 절감하여 에너지의 효율이 높고, 증류탑의 수를 축소하여 소형화함으로써, 해상 액화천연가스 공정에 적합한 것이 장점이다.
도 1은 종래의 3 가지 성분을 분리하는 통상적인 증류탑 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 종래의 분리벽형 증류탑을 개략적으로 나타낸 도면이며,
도 3은 종래의 해상 액화천연가스 공정의 증류 시스템을 개략적으로 나타낸 개략도이고.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해상 액화천연가스 공정에 열교환 분리벽형 증류탑을 적용한 시스템을 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명의 열교환 분리벽형 증류탑에 설치된 탑내 열교환기를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면인 도 4와 도 5에 의거하여 상세히 설명하고 있다. 한편, 각 도면 및 상세한 설명에서 일반적인 분별증류장치 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 그리고 본 발명은 해상 액화천연가스 분별증류 공정설계 결과를 제시하고, 종래의 공정과 비교하여 아래의 내용과 같이 설명하고자 한다.
본 발명에 따른 열교환 분리벽형 증류탑을 이용한 해상 액화천연가스 분별증류장치(이하, '분별증류장치'라 한다)는 도 4에 도시된 바와 같이, 메탄, 에탄, 프로판, 부탄 및 펜탄의 혼합물로부터 세 종류의 증류물로 분리하기 위한 액화천연가스 분별증류장치에 있어서, 상기 액화천연가스 분별증류장치는 제1 증류탑(Ⅰ) 및 제2 증류탑(Ⅱ)으로 이루어지고, 상기 제2 증류탑(Ⅱ)은 내부에 분리벽을 설치하여 2개의 격실 공간(①, ②)을 형성시킨 구조인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제1 증류탑(Ⅰ)은 도 3에 도시된 바와 같은 종래의 해상 액화천연가스 분별증류장치의 탈메탄탑인 제1 증류탑(Ⅰ)과 동일한 구조이고, 제2 증류탑(Ⅱ)은 도 3에 도시된 바와 같은 종래의 해상 액화천연가스 분별증류장치의 탈프로판탑인 제2 증류탑(Ⅱa)과 탈부탄탑인 제3 증류탑(Ⅱb)을 결합한 구조이다.
그리고 상기 제2 증류탑(Ⅱ)은 분리벽이 제2 증류탑(Ⅱ)의 상부단과 중간단이 장착된 위치에 설치되며, 분리벽은 분리벽의 수직 길이 및 설치위치가 제1 공간(①) 및 제2 공간(②)의 증류곡선에 의해 산출된 단수에 따라 그 길이 및 설치위치가 결정되어진다. 또한 분리벽의 수직 길이 및 설치위치는 제2 증류탑(Ⅱ)의 높이 및 직경에 의해서도 좌우되어 질 수 있다.
한편, 본 발명에서 최상부단, 상부단, 중간단, 하부단, 최하부단이라 함은 도 4 및 도 5에 도시된 제2 증류탑(Ⅱ)을 예로 들어, 편의상 증류탑의 최상단부에 위치한 증류단의 1단이 위치하는 단을 최상부단이라 하고, 1단을 제외한 2단부터 8단이 위치하는 단을 상부단이라 하며, 9단부터 17단이 위치하는 단을 중간단이라 하며, 18단부터 24단이 위치하는 단을 하부단이라 하고, 맨 아랫단인 25단이 위치하는 단을 최하부단이라 하였지만 상부단, 중간단 및 하부단의 단수는 상기에서 기재한 단수에만 반드시 한정되지 아니하고 적절히 조정되어 질 수 있다.
그리고 상기 제1 증류탑(Ⅰ)은 최상부단에서 메탄, 에탄 혼합물(D)의 일부만 증류되고 나머지의 메탄, 에탄 혼합물은 1 증류탑(Ⅰ)의 상부단으로 환류되며, 최하단부에서 프로판, 부탄 및 펜탄의 혼합물(L1)이 제2 증류탑(Ⅱ)으로 이송되어진다.
또한 상기 제2 증류탑(Ⅱ)은 최상부단에서 프로판, 부탄 및 펜탄의 혼합물에 함유된 메탄, 에탄 혼합물(D')이 재순환되어 원료(F)와 함께 제1 증류탑(Ⅰ)으로 이송되고, 중간단에서 프로판, 부탄의 혼합물(S)이 증류되며, 최하부단에서 펜탄(B)이 증류된다.
따라서 상기와 같은 구조를 같은 본 발명에 따른 분별증류장치는 분리벽형 구조를 갖는 제2 증류탑(Ⅱ)에 의해 종래의 3 기 증류탑(Ⅰ, Ⅱa, Ⅱb)을 구비한 해상 액화천연가스 분별증류장치와는 달리 증류탑의 개수를 1 기 줄여 2 기의 증류탑으로 3 가지의 증류물 제품을 생산할 수 있다. 도 4 및 도 5의 증류 시스템이 이러한 분리방식을 보여주고 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 분별증류장치는 2 기의 증류탑 운전압력이 다른 천연가스 분리공정에 활용하기 위해서는 적절한 압력을 선택하는 것이 중요하다. 종전 증류장치의 서로 다른 압력을 가진 2 기의 증류탑을 본 발명에서는 1 기로 운전하기 때문에 압력의 선정에 따라 냉각기와 재비기의 온도가 다양하게 변화하며, 이들 온도가 상온에서 멀어지면 냉각과 가열의 비용이 증가한다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 증류탑 단 내에 소형 열교환기(H1~H8)를 설치하면 냉각기와 재비기의 부하를 현저하게 감소시켜 증류탑 운전비용을 절감할 수 있다. 본 발명에서 제2 증류탑(Ⅱ) 내에 설치하는 열교환기의 개수는 첨부된 도면인 도 5에서는 8개를 도시하였지만 상기의 개수에만 반드시 한정되지 아니하고 본 발명에서는 증류단의 설계에 의해 적절한 복수 개의 열교환기를 설치할 수 있다.
이하 본 발명을 하기의 실시 예를 통해 구체적으로 설명하면 다음과 같으며, 본 발명은 하기의 실시 예에 의해서만 반드시 한정되는 것이 아니다.
본 실시예에서는 열교환 분리벽이 설치된 제2 증류탑(Ⅱ)은 도 3에 도시된 바와 같은 종래의 해상 액화천연가스 분별증류장치의 탈프로판탑인 제2 증류탑(Ⅱa)과 탈부탄탑인 제3 증류탑(Ⅱb)을 결합한 구조이기 때문에 두 탑의 합으로 전체 단수를 정하였다. 즉, 전처리탑인 제1 증류탑(Ⅰ)과 주탑인 제2 증류탑(Ⅱ)은 증류단의 단수를 각각 5단과 25단으로 구성하였다. 제1 증류탑(Ⅰ)과 제2 증류탑(Ⅱ)의 연결단, 원료 공급단과 중간 증류물 제품의 생산단은 증류탑 설계 프로그램을 이용한 시뮬레이션에 의해 산출되었다. 탑의 압력은 재비기의 증기 온도를 고려하여 결정하였다.
1. 원료의 조성
본 실시예에서 사용되는 원료의 상태 및 성분 조성을 아래 [표 1]의 내용과 같다.
공정 구분 원료 상태
온도(℃) 35
압력 (MPa) 7.1
유량 (kmol/h) 15,120
조성 성분 (% mol fraction)
Nitrogen 1.54
Methane 86.39
Ethane 6.47
Propane 2.87
i-Butane 0.72
n-Butane 0.82
i-Pentane 0.41
n-Pentane 0.31
n-Hexane 0.31
n-Heptane 0.15

2. 3 가지 증류물의 분별증류
본 실시예는 상기 1의 조건을 갖는 원료(F)를 사용하여 도 3에 도시된 바와 같이 탈메탄탑인 제1 증류탑(Ⅰ), 탈프로판탑인 제2 증류탑(Ⅱa) 및 탈부탄탑인 제3 증류탑(Ⅱb)으로 구성된 종래의 해상 액화천연가스 분별증류장치와 상기 종래 분별증류장치의 탈프로판탑인 제2 증류탑(Ⅱa)을 활용하여 분리벽을 설치한 열교환 분리벽형 증류탑인 제2증류탑(Ⅱ)을 활용한 본 발명에 따른 분별증류장치의 공정설계 결과를 제시하고 그 결과를 비교하였다. 여기서 탈메탄탑인 제1 증류탑(Ⅰ)은 종전 공정과 본 발명에 따른 공정에 동일하게 적용하였다.
천연가스 생산공정에서 얻어진 가압된 원료는 도 4의 첫번째 제1 증류탑(Ⅰ)인 탈메탄탑에 공급되어 진다. 원료의 메탄 함량이 높기 때문에 대부분의 메탄은 첫 번째 탑인 제1 증류탑(Ⅰ)의 상부에서 분리되고 나머지는 최하부단에서 분리되어진다. 이때 원료에 포함된 에탄은 일부 메탄과 함께 하부에서 생산된다. 탈메탄 증류탑인 제1 증류탑(Ⅰ)은 해상공정이 가진 높이의 제한 때문에 원료에 포함된 전량의 메탄을 상부 증류물로 분리하지 못하고 일부 메탄과 에탄은 탈메탄 증류탑인 제1 증류탑(Ⅰ)의 하부 증류물(L1)로 생산되어 분리벽형 증류탑인 제2증류탑(Ⅱ)의 원료로 공급된다. 분리벽형 증류탑인 제2증류탑(Ⅱ)의 상부증류물로 메탄과 에탄이 포함된 증류물(D')을 분리하여 탈메탄 탑인 제1 증류탑(Ⅰ)의 원료로 재순환시킨다. 분리벽형 증류탑인 제2증류탑(Ⅱ)의 중간 증류물(S) 제품으로 LPG를 생산하고 하부 증류물(L1) 제품으로 각각 생산된다. 이들 증류 시스템에서 얻어진 각 증류물 제품의 규격은 메탄, LPG, 펜탄이상이 각각 0.89, 0.98 그리고 0.99이다.
본 발명의 분리벽형 증류탑인 제2증류탑(Ⅱ)은 기존의 증류 시스템에서 사용하는 2 기의 증류탑을 1기의 분리벽형으로 사용하기 때문에 냉각기의 운전 온도가 낮거나 재비기의 운전온도가 높아 냉매와 증기의 단가가 높은 단점을 가지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 분리벽형 증류탑인 제2증류탑(Ⅱ)의 내부에 열교환기를 설치하여 냉각기와 재비기에서의 열부하를 최소로 한다. 도 5는 이러한 구조의 열복합 증류탑과 탑 내의 열교환 용량을 표시하였다.
기존의 해상 액화천연가스 분별증류 공정에서의 증류시스템과 본 발명의 증류 시스템에서의 증류탑 구조와 운전조건을 아래 [표 2]에 나타내었다. 아래 [표 2]에서와 같이 두 시스템에서의 원료와 증류물 제품의 규격은 서로 유사하며, 증류탑의 전체단수를 동일하게 적용하였다.
종래의 증류 시스템에서의 3 탑 중 마지막 2 탑이 분리벽형 증류탑으로 대체 되었고, 그리고 도 3과 도 4의 첫 번째의 제1 증류탑(Ⅰ)인 탈메탄 탑은 두 시스템에서 동일하게 사용되었다. 본 발명에 따른 열교환 분리벽형 증류탑인 제2증류탑(Ⅱ)에서 총 단수는 기존의 2 탑의 합으로 설계하였다. 원료 공급단의 위치와 최적의 환류량은 증류탑 설계 프로그램으로 계산하였다.
본 발명에 따른 열교환 분리벽형 증류탑인 제2증류탑(Ⅱ)은 해상 액화천연가스 분별증류 공정의 소형화뿐만 아니라, 사용 에너지 절약의 효과를 가져 온다. 아래 [표 2]와 도 5에서 열교환 분리벽형 증류탑은 냉각용 냉매와 가열용 증기의 사용량이 각각 1.52 MW와 4.31 MW 인데 비해 기존 시스템에서는 각각 3.06 MW와 5.09 MW를 소요한다. 이는 본 발명에 따른 열교환 분리벽형 증류탑의 열역학적 효율이 기존의 증류탑보다 크기 때문이다.
아래 [표 2]는 해상 액화천연가스 분별증류 공정에 대한 종래의 증류 시스템과 열교환 분리벽형 증류 시스템의 증류탑 구조와 운전조건을 나타낸 것이다.
구분 제1증류탑
(Ⅰ)
종래의 증류탑 본 발명에 따른 증류탑
제2증류탑
(Ⅱa)
제3증류탑
(Ⅱb)
제2증류탑(Ⅱ)
제1 공간
제2공간
구조 단수 10 10 20 5 25
원료/측면
생산단
8 7 13 2 9
연결단 - - - - 2/16
조작 압력(MPa)-top 7.0 1.1 0.8 0.4 0.4
온도
(°C)
상부 -34.6 -55.1 30.0 -56.0 -68.7
하부 -17.6 62.8 118.4 17.0 92.2
원료유량(kmol/h) 15,120/349 718 369 715 -
상부 증류물(kmol/h) 14,750 349 215.5 - 349
하부 증류물(kmol/h) 718 369 153.5 - 151.3
중간 증류물(kmol/h) - - - - 214.7
환류유량(kmol/h) 101.5 178 183.2 23 25
증기 유량(kmol/h) 1.14 526.5 352.6 60 22.2
냉각용량(MW) 4.7 1.04 2.02 - 0.17
가열용량(MW) 0.01 2.85 2.24 - 0.16
예냉기/압축기(MW) 14.6 0.52 - - 0.54
조성 (mol frac.) 원료 0.93/0.04/0.01 046/0.32/0.18 0/0.58/0.42 046/0.33/0.21 -
생산품-C1,2 0.95 0.95 - - 0.93
-C3,4 0.32 0.58 0.99 - 0.98
-C5+ - - 0.99 - 0.99
본 발명에 따른 분리벽형 증류탑의 투자와 운전비용에 대한 경제성 평가를 다음 절차를 이용하여 계산하였다. 증류시스템의 비용은 증류탑과 관련설비의 제작비와 운전경비로 구성된다. 공정 운전은 하루 24시간, 일년에 330일 운전하는 것을 기준으로 하였다. 계산된 설비비와 운전경비를 아래 [표 3]에 나타내었다. 탈메탄탑인 제1 증류탑(Ⅰ)은 종래의 증류시스템과 본 발명의 시스템 모두에 이용되므로, 이 비용은 전체합산에 포함시키지 않았다.
아래 [표 3]은 해상 액화천연가스 분별증류 공정용 종래의 시스템과 본 발명에 따른 열교환 분리벽형 증류 시스템의 경제성을 평가하였다. 탈메탄탑인 제1 증류탑(Ⅰ)의 비용은 동일하게 적용하였다.
(단위: 1,000,000 U.S.달러)
구분 제1증류탑
(Ⅰ)
종래의 증류탑 열교환 분리벽형 증류탑
제2증류탑(Ⅱ)
제2증류탑
(Ⅱa)
제3증류탑
(Ⅱb)
제1 공간
제2공간
설비비
2.707 0.218 0.294 - 0.384
0.165 0.013 0.020 0.003 0.025
열 교환기 2.125 0.399 0.393 - 0.757
압축기 - - 1.566 - 1.941
소계 4.997 0.630 2.903 3.110
운전경비
증기 - 0.086 0.166 - 0.136
냉각수 - - 0.091 - -
냉매 1.374 0.417 - - 0.413
전기 - - 0.197 - 0.257
소계 1.374 0.503 0.957 - 0.806
상기 [표 3]의 내용에 의하면 본 발명에 따른 열교환 분리벽형 증류 시스템의 투자비용은 종래의 증류 시스템보다 7.1% 많이 소요되지만 운전경비는 15.8% 절약되며, 1년 5개월의 운전비용절감은 설비 투자비 상승분을 충당할 수 있으므로, 본 발명에 따른 분별증류장치가 종래의 분별증류장치에 비해 증류조작 시 소비되는 에너지를 절감하여 에너지의 효율이 높고, 증류탑의 수를 축소하여 소형화함으로써, 해상 액화천연가스 공정에 적합한 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열교환 분리벽형 증류탑을 이용한 해상 액화천연가스 분별증류장치를 설명하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
Ⅰ : 제1 증류탑 Ⅱ, Ⅱa : 제2 증류탑
Ⅱb : 제3 증류탑 H1~H8 : 열교환기
① : 제1 격실 공간 ② : 제2 격실 공간

Claims (5)

  1. 메탄, 에탄, 프로판, 부탄 및 펜탄의 혼합물로부터 세 종류의 증류물로 분리하기 위한 액화천연가스 분별증류장치에 있어서,
    상기 액화천연가스 분별증류장치는 제1 증류탑(Ⅰ) 및 제2 증류탑(Ⅱ)으로 이루어지고,
    상기 제2 증류탑(Ⅱ)은 내부에 분리벽을 설치하여 2개의 격실 공간(①, ②)을 형성시킨 구조이되,
    상기 제1 증류탑(Ⅰ)은 최상부단에서 메탄, 에탄 혼합물의 일부만 증류되고 나머지의 메탄, 에탄 혼합물은 1 증류탑(Ⅰ)의 상부단으로 환류되며, 최하단부에서 프로판, 부탄 및 펜탄의 혼합물이 제2 증류탑(Ⅱ)으로 이송되며,
    상기 제2 증류탑(Ⅱ)은 분리벽이 제2 증류탑(Ⅱ)의 상부단과 중간단이 장착된 위치에 설치되고,
    상기 제2 증류탑(Ⅱ)은 최상부단에서 프로판, 부탄 및 펜탄의 혼합물에 함유된 메탄, 에탄 혼합물이 환류되어 원료(F)와 함께 제1 증류탑(Ⅰ)으로 이송되고, 중간단에서 프로판, 부탄의 혼합물이 증류되며, 최하부단에서 펜탄이 증류되며,
    상기 제2 증류탑(Ⅱ)은 증류탑 내에 복수 개의 열교환기를 설치하는 것을 특징으로 하는 열교환 분리벽형 증류탑을 이용한 해상 액화천연가스 분별증류장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
KR1020140042350A 2014-04-09 2014-04-09 열교환 분리벽형 증류탑을 이용한 해상 액화천연가스 분별증류장치 KR101550046B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140042350A KR101550046B1 (ko) 2014-04-09 2014-04-09 열교환 분리벽형 증류탑을 이용한 해상 액화천연가스 분별증류장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140042350A KR101550046B1 (ko) 2014-04-09 2014-04-09 열교환 분리벽형 증류탑을 이용한 해상 액화천연가스 분별증류장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101550046B1 true KR101550046B1 (ko) 2015-09-04

Family

ID=54247227

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140042350A KR101550046B1 (ko) 2014-04-09 2014-04-09 열교환 분리벽형 증류탑을 이용한 해상 액화천연가스 분별증류장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101550046B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120000245A1 (en) * 2010-07-01 2012-01-05 Black & Veatch Corporation Methods and Systems for Recovering Liquified Petroleum Gas from Natural Gas

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120000245A1 (en) * 2010-07-01 2012-01-05 Black & Veatch Corporation Methods and Systems for Recovering Liquified Petroleum Gas from Natural Gas

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8752401B2 (en) Method for producing a flow which is rich in methane and a cut which is rich in C2+ hydrocarbons from a flow of feed natural gas and an associated installation
US20080000265A1 (en) Liquefied Natural Gas Processing
US9909804B2 (en) Method of cooling using extended binary refrigeration system
US10760851B2 (en) Simplified method for producing a methane-rich stream and a C2+ hydrocarbon-rich fraction from a feed natural-gas stream, and associated facility
CN1759286A (zh) 低温天然气加工厂的lng生产
KR20120069732A (ko) 탄화수소 가스 처리공정
CN1261429A (zh) 液化天然气的改进方法
SA111320085B1 (ar) معالجة غاز هيدروكربونى
US11112175B2 (en) Phase implementation of natural gas liquid recovery plants
WO2015038287A1 (en) Hydrocarbon gas processing
AU2014318270A1 (en) Hydrocarbon gas processing
Long et al. Design and optimization of heat integrated dividing wall columns for improved debutanizing and deisobutanizing fractionation of NGL
EA018269B1 (ru) Получение сжиженного природного газа
US9683776B2 (en) Systems and methods for separating hydrocarbons using one or more dividing wall columns
RU2688533C1 (ru) Установка нтдр для комплексной подготовки газа и получения спг и способ ее работы
CN102603456A (zh) 一种气体分馏方法
CN103694072A (zh) 一种高低压双塔精馏脱甲烷、乙烯工艺
CN107082736A (zh) 一种液化天然气轻烃回收方法
CN1821352A (zh) 一种具有调峰功能的液化天然气的轻烃分离方法
KR101550046B1 (ko) 열교환 분리벽형 증류탑을 이용한 해상 액화천연가스 분별증류장치
CN102653692A (zh) 焦炉煤气制取液化天然气的方法
GB2357140A (en) Purification and liquefaction of natural gas.
US11604024B2 (en) Method for producing pure nitrogen from a natural gas stream containing nitrogen
KR101425650B1 (ko) 분리벽형 증류탑을 이용한 해상 액화천연가스 분별증류장치
RU2550834C1 (ru) Способ и устройство для компримирования газа

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180808

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190805

Year of fee payment: 5