KR101587476B1 - Smr을 이용한 fpso 상의 ft gtl 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
FPSO에서 산소공급을 위한 공기분리장치를 제거하여 데크 공간을 추가 확보하고 이에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 SMR을 이용한 FPSO 상의 FT GTL 장치 및 방법에 관한 것으로, 생산된 천연가스를 조 합성가스(RAW SYNGAS)로 개질하여 H2, CO, H2O의 혼합가스를 생성하는 개질 유닛, 상기 개질 유닛에서 공급된 H2, CO, H2O의 혼합 가스에서 다단으로 H2O를 분리하고, FT합성 유닛에서의 요구 조건에 충족하도록 H2를 분리하는 합성가스 조정 유닛, 상기 FT합성 유닛에서 공급된 FT 왁스와 상기 합성가스 조정 유닛에서 공급된 H2를 혼합하여 합성원유 혼합물을 생성하는 제품 처리 유닛을 포함하는 구성을 마련하여, FPSO 상의 데크 공간과 설치 비용을 절약할 수 있다.
Description
본 발명은 SMR(Steam Methane Reforming)을 이용한 FPSO(Floated Production, Storage, and Off-loading : 부유식 원유 생산 저장 하역 설비) 상의 FT(Fischer-Tropsch) GTL(Gas-to-Liquid) 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 FPSO에서 산소공급을 위한 공기분리장치(ASU : Air Separation Units)를 제거하여 데크 공간을 추가 확보하고 이에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 SMR을 이용한 FPSO 상의 FT GTL 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 석유 자원의 고갈에 따라 수송유, 연료유, 석유화학 제품을 생산할 수 있는 대체 자원의 활용이 요구되고 있다. 이러한 요구에 부합할 수 있는 대표적인 탄화수소 물질로는 그 매장량이 풍부한 석탄과 천연 가스가 있으며, 지구 온난화 방지를 위한 CO2저감이란 측면에서 바이오매스(Biomass)나 폐기물 등 친환경적인 대체 탄화수소원이 있다. 이러한 대체 탄화 수소원으로부터, 가솔린이나 디젤과 같은 수송유와, 알콜, 왁스, 윤활기유, 올레핀 등의 화학제품을 생산할 수 있는 방법은 석탄의 간접 액화(CTL, Coal-to-Liquid), 천연가스로부터 합성 유분 생산(GTL), 바이오매스의 간접 액화(Biomass-to-Liquid) 공정이 잘 알려져 있다.
FT GTL 공정은 높은 압력의 촉매반응기를 이용하여 적은 양의 메탄과 이산화탄소를 포함하는 수소와 일산화탄소의 혼합상태인 합성가스를 큰 탄화수소 분자들로 전환하는 것을 포함한다.
GTL공정 중 합성가스를 생성하기 위하여 메탄(Methan) 및 O2가 요구되며, 이에 사용되는 극저온 산소공급장치는 데크 공간을 많이 차지하고 있다. 이러한 산소공급장치에서는 부분 산화법(Partial Oxidation) 또는 자열개질법(Auto-thermal Reforming) 등이 사용되었다.
이러한 기술의 일 예가 하기 문헌 1 및 2 등에 개시되어 있다.
예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 탈황 가스성 탄화수소 공급원료로부터 합성가스 혼합물을 제조하는 복합 개질 방법으로, 상기 공급원료가 제1 공급원료 스트림 및 제2 공급원료 스트림으로 나뉘고, 상기 제1 공급원료 스트림은 스팀과 혼합되어 연속 작동되는 가스 가열식 개질기(GHR) 및 스팀 메탄 개질기(SMR)로 공급되고, 상기 제2 공급원료 스트림은 SMR로부터 나오는 개질된 가스와 혼합되고 산소와 함께 비-촉매식 부분 산화 개질기(POX)로 공급되는 복합 개질 방법에 대해 개시되어 있다.
또 하기 특허문헌 2에는 글레시 오일의 분리장치와 오일/가스 분리 유닛을 포함하는 FPSO 설비와 개질 반응기, 디메틸에테르 반응기, CO2 해저 저장장치 및 내부 발전용 발전시스템을 포함하는 직접법에 의한 해상 DME 제조용 FPSO-DME 장치로서, 상기 개질 반응기와 상기 디메틸에테르반응기 사이에는 수소 분리기와 이산화탄소 분리 유닛이 구성되고, 상기 디메틸에테르 반응기에는 이산화탄소 분리기가 결합되어, 분리된 이산화탄소 및 상기 내부 발전용 발전시스템에서 생성되는 물과 이산화탄소를 다시 개질 반응기로 재순환시키고 잉여의 이산화탄소는 해저에 저장하도록 구성된 해상유전용 FPSO-DME 장치에 대해 개시되어 있다.
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 기술에서는 육상 기반으로서, 이러한 육상 기반의 수많은 공정요소를 선박 또는 해양플랜트에서 실행하면 여러 가지 문제요소가 있다. 예를 들어, 공기 분리 장치(ASU)는 매우 큰 공간이 필요하고, 냉각장치는 높이가 매우 높다. 이 두 가지 장비는 FPSO에 바람직하지 않다. 또한, 그들이 생산하는 순수한 산소는 제한된 공간에서 큰 화재 및 폭발 위험을 가진다.
따라서 종래의 기술에서 FPSO 개념은 순수한 산소를 사용하는 대신, 공기를 사용하여 합성가스를 제조함으로써, ASU의 필요성을 회피한다. 이러한 접근은 실질적으로 장치의 크기가 증가하면서, 설치 면적이 증가하고, 설치투자 비용이 증가할 수 있다. 또한, 미반응 가스 재순환이 없고, 단일 패스로 이루어진 F T반응기가 요구된다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 기존의 산소공급장치를 제거함으로써, FPSO 상의 데크 공간을 감소시키고 설치 비용을 절약할 수 있는 SMR을 이용한 FPSO 상의 FT GTL 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 FT 생성물 향상을 위해 필요한 수소를 확보하면서, 분리된 수소를 SMR을 위한 버너의 연료로 사용할 수 있는 SMR을 이용한 FPSO 상의 FT GTL 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 SMR을 이용한 FPSO 상의 FT GTL 장치는 FPSO(Floated Production, Storage, and Off-loading) 상의 FT(Fischer-Tropsch) GTL(Gas-to-Liquid) 공정에서 필요한 수소 요구량을 SMR(Steam Methane Reforming)에 의해 공급하는 장치로서, 생산된 천연가스를 조 합성가스(RAW SYNGAS)로 개질하여 H2, CO, H2O의 혼합가스를 생성하는 개질 유닛, 상기 개질 유닛에서 공급된 H2, CO, H2O의 혼합 가스에서 다단으로 H2O를 분리하고, FT합성 유닛에서의 요구 조건에 충족하도록 H2를 분리하는 합성가스 조정 유닛, 상기 FT합성 유닛에서 공급된 FT 왁스와 상기 합성가스 조정 유닛에서 공급된 H2를 혼합하여 합성원유 혼합물을 생성하는 제품 처리 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 SMR을 이용한 FPSO의 FT GTL 장치에 있어서, 상기 합성가스 조정 유닛은 상기 혼합가스에서 다단으로 H2O를 분리하는 제1 내지 제3 분리기 및 상기 제3 분리기에서 분리된 H2와 CO에서 H2를 회수하는 추출기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 SMR을 이용한 FPSO의 FT GTL 장치에 있어서, 상기 개질 유닛은 천연가스에 함유된 CH4, H2O 및 CO2을 상기 추출기에서 회수된 H2에 의해 연소가스와 H2, CO 및 H2O로 개질하는 개질기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 SMR을 이용한 FPSO의 FT GTL 장치에 있어서, 상기 추출기에는 H2의 통과량을 조절할 수 있는 멤브레인이 마련된 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 SMR을 이용한 FPSO의 FT GTL 장치에 있어서, 상기 합성가스 조정 유닛에서 상기 FT합성 유닛으로 공급되는 H2/CO의 비율(SN)은 1~2.5인 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 SMR을 이용한 FPSO의 FT GTL 장치에 있어서, 상기 멤브레인에 의해 회수된 H2는 상기 개질 유닛과 제품 처리 유닛으로 공급되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 SMR을 이용한 FPSO의 FT GTL 방법은 FPSO(Floated Production, Storage, and Off-loading) 상의 FT(Fischer-Tropsch) GTL(Gas-to-Liquid) 공정에서 필요한 수소 요구량을 SMR(Steam Methane Reforming)에 의해 공급하는 방법으로서, (a) 천연가스에서 H2, CO, H2O의 혼합가스를 생성하는 단계, (b) 상기 혼합가스에서 다단으로 H2O를 분리하고, FT합성 유닛에서의 요구 조건에 충족하도록 H2를 분리하는 단계, (c) 상기 FT합성 유닛에서 공급된 FT 왁스와 상기 단계 (b)에서 공급된 H2를 혼합하여 합성원유 혼합물을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 단계 (b)에서는 상기 FT합성 유닛으로 공급되는 H2/CO의 비율(SN)이 1~2.5을 만족하도록 H2를 회수하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 SMR을 이용한 FPSO의 FT GTL 방법에 있어서, 상기 단계 (b)에서 회수된 H2를 상기 단계 (a)의 연료로서 공급하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 SMR을 이용한 FPSO의 FT GTL 방법에 있어서, 상기 단계 (c)는 왁스 수소화 분해반응 또는 순한 수소첨가 이성질화 반응에 의해 실행되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 SMR을 이용한 FPSO 상의 FT GTL 장치 및 방법에 의하면, 순수산소에 대한 필요를 제거함으로써 FPSO에서의 안전을 확보할 수 있고, 산소공급장치를 제거함으로써, FPSO 상의 데크 공간과 설치 비용을 절약할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또, 본 발명에 따른 SMR을 이용한 FPSO 상의 FT GTL 장치 및 방법에 의하면, SMR 반응기를 통해 생산한 높은 H2:CO 비율의 합성가스를 FT 반응기에 적합한 H2:CO 비율로 생성할 수 있고, 합성가스에서 분리된 H2는 FT 생성물의 처리와 개질기의 온도를 높이는 연료로 사용할 수 있어 GTL FPSO에서의 운영비용을 절감할 수 있다는 효과도 얻어진다.
도 1은 본 발명에 따른 SMR을 이용한 FPSO 상의 FT GTL 장치의 블록도,
도 2는 도 1의 주요 유닛의 결합관계를 설명하기 위한 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 SMR을 이용한 FPSO 상의 FT GTL 방법을 설명하기 위한 공정도.
도 2는 도 1의 주요 유닛의 결합관계를 설명하기 위한 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 SMR을 이용한 FPSO 상의 FT GTL 방법을 설명하기 위한 공정도.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.
먼저 본 발명에 대한 개념을 설명한다.
본 발명에서 SMR을 사용하는 개념은 합성가스의 H2:CO 비율이 3.0~4.5(SMR에 들어가는 원료의 조성에 따라 다름)로 생산되며, 이것은 FT 반응기(요구하는 H2:CO 비율= 2.0)에서 요구하는 수치보다 높으므로, H2:CO 비율 2.0을 맞추기 위해서 과도한 수소를 제거하기 위해 H2를 회수하는 멤브레인(membrane)을 사용하는 것이다.
상기 멤브레인에서 분리된 수소는 메탄-스팀 개질기를 위한 버너의 연료로서 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면 FT 생성물 향상을 위해 필요한 수소를 확보하면서, FT 외부 순환 및 배출 비율을 SMR 운영 변수로 정하는 것이 포함한다.
또한 초과된 수소(FT 반응기에서 직접 필요한 것 이상)는 FT GTL 생성물의 처리에 공급할 수 있음으로써, 별도의 수소생산시스템에 필요한 공간과 비용을 저감할 수 있다.
즉, SMR은 FT 반응기에서 요구하는 H2:CO 비율보다 높게 생산하다. 그러나, 본 발명에 따르면, 수소 회수 멤브레인을 마련하는 것에 의해 부가적인 수소 생산 장비를 설치할 필요를 제거하면서, FT 반응기에 적당한 조건의 H2/CO 비율로 공급할 수 있고, 초과된 수소를 FT 생성물의 처리에 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 구성을 도면에 따라서 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 SMR을 이용한 FPSO 상의 FT GTL 장치의 블록도 이다.
본 발명에 따른 SMR을 이용한 FPSO 상의 FT GTL 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, FPSO에서 단일 합성원유 생산을 위한 FT GTL 장치로서, 생산된 가스를 주입받는 가스 주입 안정화 유닛(10), 탈황 유닛(20), 천연가스 포화 및 예비 개질(Pre-Reforming) 유닛(30), 소형의 개질(Reforming) 유닛(40), 합성가스 조정(Conditioning) 유닛(50), FT합성 유닛(60), 잔류가스(Tail gas) 분리 유닛(70), 제품처리(Production treatment) 유닛(80)을 포함한다.
상기 가스 주입 안정화 유닛(10)은 생산된 조 천연가스(RAW NG)에 대해 안정화를 실행하여 천연가스 콘덴세이트(NG condensate)와 물(H2O)을 생성하고, 상기 천연가스 콘덴세이트는 탈황 유닛(20)으로 공급된다.
상기 탈황 유닛(20)은 천연가스에 포함된 황을 제거하고, 천연가스 포화 및 예비 개질 유닛(30)으로 조 천연가스를 공급한다. 천연가스 포화 및 예비 개질 유닛(30)에서 예비 처리된 조 천연가스의 일부는 연료용 가스로 사용되고, 나머지의 천연가스는 스팀에 의해 가열되어 개질 유닛(40)으로 공급되며, 포화기로 배출된다.
상기 개질 유닛(40)은 천연가스 포화 및 예비 개질 유닛(30)에서 스팀을 통과하여 공급된 천연 가스를 조 합성가스(RAW SYNGAS)로 개질된다. 또한 상기 개질 유닛(40)에서 처리되지 않은 가스는 연료가스로서 천연가스 포화 및 예비 개질 유닛(30)으로 공급된다.
상기 개질 유닛(40)에서 처리된 조 합성가스는 합성가스 조정 유닛(50)에서 합성가스(SYNGAS)로 생성되고, 이 과정에서 발생한 수소(H2)는 연료가스로서 개질 유닛(40)과 제품처리 유닛(80)에 공급된다. 또한 합성가스 조정 유닛(50)에서 생성된 합성가스 콘덴세이트는 천연가스 포화 및 예비 개질 유닛(30)으로 공급되거나 배출된다.
상기 합성가스 조정 유닛(50)에서 공급된 합성가스는 FT합성 유닛(60)을 거쳐 FT 나프타와 FT 중질유의 제1 혼합물과 FT 왁스로 분리되어 제품처리 유닛(80)에 공급된다.
상기 잔류가스 분리 유닛(70)은 FT합성 유닛(60)에서 공급된 합성가스에서 잔류가스를 분리하고, 잔류가스는 일부 배출되거나, 상기 천연가스 포화 및 예비 개질 유닛(30)으로 공급되어 리사이클 된다.
상기 제품처리 유닛(80)은 상기 FT합성 유닛(60)에서 공급된 제1 혼합물과 FT 왁스를 혼합하여 연료가스(LPG 및 H2)와 합성원유(syncrude)제품(FT 나프타, FT 중질유, FT 왁스)으로 배출 및 저장한다.
한편 상기 개질 유닛(40)과 합성가스 조정 유닛(50)에는 스팀을 형성하기 위한 보일러 급수(BFW)가 공급된다.
다음에 본 발명의 주요 특징인 개질 유닛(40), 합성가스 조정 유닛(50), 제품처리 유닛(80)의 구성에 대해 도 2에 따라 설명한다.
도 2는 도 1의 주요 유닛의 결합관계를 설명하기 위한 구성도이다.
상기 개질 유닛(40)은 도 2에 도시된 바와 같이, 생산된 천연가스에 상기 합성가스 조정 유닛(50)에서 생성된 H2를 부가하여 조 합성가스(RAW SYNGAS)로 개질하도록 H2, CO, H2O의 혼합가스와 연소 가스를 생성한다. 이를 위해 상기 개질 유닛(40)은 천연가스에 함유된 CH4, H2O 및 CO2을 상기 합성가스 조정 유닛(50) 공급된 H2에 의해 연소가스와 H2, CO 및 H2O로 개질하는 소형의 개질기(41)를 포함한다.
상기 합성가스 조정 유닛(50)은 상기 개질 유닛(40)에서 공급된 H2, CO, H2O의 혼합 가스에서 다단으로 H2O를 분리하고, FT합성 유닛(60)에서의 요구 조건에 충족하도록 H2와 H2O를 분리한다. 이를 위해 상기 합성가스 조정 유닛(50)은 상기 혼합가스에서 다단으로 H2O를 분리하는 제1 내지 제3 분리기(51~53) 및 상기 제3 분리기(53)에서 분리된 H2와 CO에서 H2를 회수하는 추출기(54)를 포함하며, 상기 추출기(54)에서 상기 FT합성 유닛으로 공급되는 H2/CO의 비율(SN)은 1~2.5로 유지된다. 바람직하게는 상기 H2/CO의 비율(SN)은 2.0으로 유지된다.
즉, 상기 합성가스 조정 유닛(50)에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 개질 유닛(40)에서 공급된 H2, CO, H2O의 혼합 가스가 제1 열교환기(55)를 거쳐 제1 분리기(51)에서 1차로 H2O가 분리되고, 상기 제1 분리기(51)에서 분리되지 않은 혼합 가스가 제2 열교환기(56)를 거쳐 제2 분리기(52)에서 2차로 H2O가 분리되고, 상기 제2 분리기(52)에서 분리되지 않은 혼합 가스가 압축기(57) 및 제3 열교환기(58)를 거쳐 제3 분리기(53)에서 3차로 H2O가 분리되어 합성가스 콘덴세이트로 배출된다.
상기 제3 분리기(53)에서 H2O로 분리되지 않은 H2, CO는 제4 열교환기(59)를 거쳐 추출기(54)로 공급되며, 상기 추출기(54)에는 H2의 통과량을 조절할 수 있는 멤브레인이 마련된다. 즉, H2를 회수하는 상기 멤브레인에 의해 상기 FT합성 유닛(60)으로 공급되는 H2/CO의 비율(SN)은 1~2.5로 유지된다. 한편 상기 멤브레인에 의해 회수된 H2는 상기 개질기(41)에 연료로 공급되고, FT합성 유닛(60)에서 공급되는 FT 왁스를 처리하기 위해 제품 처리 유닛(80)으로 공급된다.
상기 제품 처리 유닛(80)은 상기 FT합성 유닛(60)에서 공급된 FT 왁스와 상기 합성가스 조정 유닛(50)의 추출기(54)에서 공급된 H2를 혼합하여 FT 나프타, FT 중질유와 FT 왁스가 혼합된 합성원유 혼합물을 생성한다.
즉 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 추출기(54)에서 회수된 H2는 제2 압축기(81)와 제5 열교환기(82)를 거쳐 FT 왁스에 대해 수소화 분해반응 또는 순한 수소첨가 이성질화 반응을 통해 혼합물을 생성하는 반응기(83)에 공급된다.
상술한 바와 같이, 추출기(54)에서 H2를 회수하여 상기 개질 유닛(40)과 제품처리 유닛(80)에 공급하는 것에 의해 추가적인 수소 생산 장비를 설치할 필요가 없고, FT 반응기에 H2/CO의 비율(SN)을 1~2.5로 공급할 수 있고, 회수된 수소를 FT 생성물의 처리에 사용할 수 있다.
다음에, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 SMR을 이용한 FPSO 상의 FT GTL 장치에 의해 실현되는 수소 회수의 과정에 대해 도 3에 따라 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 SMR을 이용한 FPSO 상의 FT GTL 방법을 설명하기 위한 공정도이다.
본 발명에 따른 SMR을 이용한 FPSO 상의 FT GTL 방법은 FPSO 상의 FT GTLFPSO에서 공정에서 필요한 수소 요구량을 SMR에 의해 공급하는 방법으로서, 먼저 가스 주입 안정화 유닛(10)에서 조 천연가스를 안정화 처리하고, 탈황 유닛(20)에서 조 천연가스에 포함된 황이 제거되고, 천연가스 포화 및 예비 개질 유닛(30)을 통해 천연가스가 생성된다(S10).
상기 개질 유닛(40)에서는 천연가스에서 H2, CO, H2O의 혼합가스를 생성한다(S20).
다음에 합성가스 조정 유닛(50)에서는 상기 단계 S20에서 생성된 혼합가스에서 다단으로 H2O를 분리하고, FT합성 유닛(60)에서의 요구 조건에 충족하도록 H2를 분리하여 H2를 회수한다(S30).
상기 단계 S30에서 회수된 H2는 개질 유닛(40)과 제품처리 유닛(80)에 공급된다(S40). 또한 상기 단계 S30에서 H2의 회수는 추출기(54)에 마련된 멤브레인에 의해 FT합성 유닛으로 공급되는 H2/CO의 비율(SN)이 1~2.5를 만족하도록 실행된다. 또한 상기 개질 유닛(40)으로 공급된 H2는 연료로 사용된다.
상기 제품처리 유닛(80)에서는 상기 FT합성 유닛(60)에서 공급된 FT 왁스와 상기 합성가스 조정 유닛(50)에서 공급된 H2를 혼합하여 합성원유 혼합물을 생성한다(S50).
상기 단계 S50은 왁스 수소화 분해반응 또는 순한 수소첨가 이성질화 반응을 실행하는 반응기(83)에 의해 실행된다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명에 따른 SMR을 이용한 FPSO의 FT GTL 장치 및 방법을 사용하는 것에 의해 추가적인 수소 생산 장비를 설치할 필요가 없고, FT 반응기에 안정적인 H2/CO의 비율로 공급할 수 있고, 회수된 수소를 FT 생성물의 처리에 사용할 수 있다.
10 : 가스 주입 안정화 유닛
20 : 탈황 유닛
30 : 천연가스 포화 및 예비 개질 유닛
40 : 개질 유닛
50 : 합성가스 조정 유닛
60 : FT합성 유닛
70 : 잔류가스 분리 유닛
80 : 제품처리 유닛
20 : 탈황 유닛
30 : 천연가스 포화 및 예비 개질 유닛
40 : 개질 유닛
50 : 합성가스 조정 유닛
60 : FT합성 유닛
70 : 잔류가스 분리 유닛
80 : 제품처리 유닛
Claims (9)
- FPSO(Floated Production, Storage, and Off-loading) 상의 FT(Fischer-Tropsch) GTL(Gas-to-Liquid) 공정에서 필요한 수소 요구량을 SMR(Steam Methane Reforming)에 의해 공급하는 장치로서,
생산된 천연가스를 조 합성가스(RAW SYNGAS)로 개질하여 H2, CO, H2O의 혼합가스를 생성하는 개질 유닛,
상기 개질 유닛에서 공급된 H2, CO, H2O의 혼합 가스에서 다단으로 H2O를 분리하고, FT합성 유닛에서의 요구 조건에 충족하도록 H2를 분리하는 합성가스 조정 유닛,
상기 FT합성 유닛에서 공급된 FT 왁스와 상기 합성가스 조정 유닛에서 공급된 H2를 혼합하여 합성원유 혼합물을 생성하는 제품 처리 유닛을 포함하고,
상기 합성가스 조정 유닛은 상기 혼합가스에서 다단으로 H2O를 분리하는 제1 내지 제3 분리기 및 상기 제3 분리기에서 분리된 H2와 CO에서 H2를 회수하는 추출기를 포함하고,
상기 개질 유닛에서 공급된 H2, CO, H2O의 혼합 가스가 제1 열교환기를 거쳐 제1 분리기에서 1차로 H2O가 분리되고, 상기 제1 분리기에서 분리되지 않은 혼합 가스가 제2 열교환기를 거쳐 제2 분리기에서 2차로 H2O가 분리되고, 상기 제2 분리기에서 분리되지 않은 혼합 가스가 압축기 및 제3 열교환기를 거쳐 제3 분리기에서 3차로 H2O가 분리되어 합성가스 콘덴세이트로 배출되는 것을 특징으로 하는 SMR을 이용한 FPSO의 FT GTL 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 개질 유닛은 천연가스에 함유된 CH4, H2O 및 CO2을 상기 추출기에서 회수된 H2에 의해 연소가스와 H2, CO 및 H2O로 개질하는 개질기를 포함하는 것을 특징으로 하는 SMR을 이용한 FPSO의 FT GTL 장치. - 제1항에 있어서,
상기 추출기에는 H2의 통과량을 조절할 수 있는 멤브레인이 마련된 것을 특징으로 하는 SMR을 이용한 FPSO의 FT GTL 장치. - 제4항에 있어서,
상기 합성가스 조정 유닛에서 상기 FT합성 유닛으로 공급되는 H2/CO의 비율(SN)은 1~2.5인 것을 특징으로 하는 SMR을 이용한 FPSO의 FT GTL 장치. - 제4항에 있어서,
상기 멤브레인에 의해 회수된 H2는 상기 개질 유닛과 제품 처리 유닛으로 공급되는 것을 특징으로 하는 SMR을 이용한 FPSO의 FT GTL 장치. - FPSO(Floated Production, Storage, and Off-loading) 상의 FT(Fischer-Tropsch) GTL(Gas-to-Liquid) 공정에서 필요한 수소 요구량을 SMR(Steam Methane Reforming)에 의해 공급하는 방법으로서,
(a) 천연가스에서 H2, CO, H2O의 혼합가스를 생성하는 단계,
(b) 상기 혼합가스에서 제1 내지 제3 분리기로 H2O를 분리하고, 추출기에서 상기 제3 분리기에서 분리된 H2와 CO에서 H2를 회수하고 FT합성 유닛에서의 요구 조건에 충족하도록 H2를 분리하는 단계,
(c) 상기 FT합성 유닛에서 공급된 FT 왁스와 상기 단계 (b)에서 공급된 H2를 혼합하여 합성원유 혼합물을 생성하는 단계를 포함하고,
상기 단계 (b)에서는 상기 FT합성 유닛으로 공급되는 H2/CO의 비율(SN)이 1~2.5을 만족하도록 H2를 회수하고,
개질 유닛에서 공급된 H2, CO, H2O의 혼합 가스가 제1 열교환기를 거쳐 제1 분리기에서 1차로 H2O가 분리되고, 상기 제1 분리기에서 분리되지 않은 혼합 가스가 제2 열교환기를 거쳐 제2 분리기에서 2차로 H2O가 분리되고, 상기 제2 분리기에서 분리되지 않은 혼합 가스가 압축기 및 제3 열교환기를 거쳐 제3 분리기에서 3차로 H2O가 분리되어 합성가스 콘덴세이트로 배출되는 것을 특징으로 하는 SMR을 이용한 FPSO의 FT GTL 방법. - 제7항에 있어서,
상기 단계 (b)에서 회수된 H2를 상기 단계 (a)의 연료로서 공급하는 것을 특징으로 하는 SMR을 이용한 FPSO의 FT GTL 방법. - 제7항에 있어서,
상기 단계 (c)는 왁스 수소화 분해반응 또는 순한 수소첨가 이성질화 반응에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 SMR을 이용한 FPSO의 FT GTL 방법.
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