KR102372754B1 - The Method for Carbon Dioxide Removal from Natural Gas - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 천연가스의 이산화탄소 제거 방법에 의하면, 가스전으로부터 시추 되는 천연가스의 압력에 따른 이산화탄소 액화 온도 조건으로 이산화탄소를 포함하는 천연가스를 열교환 시킴으로써 이산화탄소를 액화 분리할 수 있고, 그에 따라 기체 상태로 이산화탄소를 분리 배출하는 종래 기술에 비해 이산화탄소를 효과적으로 분리할 수 있다. 또한, 시추되는 천연가스의 압력을 이용하므로 천연가스 전처리 장비의 설치 및 운영 비용을 줄일 수 있다. 또한, 이산화탄소의 액화 제거를 위한 열교환기는 천연가스 액화 공정만큼의 극저온이 아니므로 수은에 내성이 있는 다양한 소재의 선택이 가능하다. 또한, 이산화탄소를 액화시켜 분리시킬 수 있으므로, 이산화탄소를 필요로 하는 수요처로의 이송이 용이하며, 환경오염 유발 가능성을 낮출 수 있다.
본 발명에 따른 천연가스의 이산화탄소 제거 방법은 천연가스 전처리 공정에서 천연가스로부터 이산화탄소를 제거하는 방법에 있어서, 가스전(Well)으로부터 공급받은 천연가스를 전처리 공정으로 공급하는 단계; 및 상기 천연가스를 열교환기로 공급하여 이산화탄소를 액화시키는 단계를 포함한다.According to the method for removing carbon dioxide from natural gas according to the present invention, carbon dioxide can be liquefied and separated by exchanging heat with natural gas containing carbon dioxide under the carbon dioxide liquefaction temperature condition according to the pressure of natural gas drilled from the gas field, and thus, it is possible to liquefy and separate carbon dioxide into a gaseous state. Compared to the prior art of separating and discharging carbon dioxide, it is possible to effectively separate carbon dioxide. In addition, since the pressure of the drilled natural gas is used, the installation and operation cost of the natural gas pretreatment equipment can be reduced. In addition, since the heat exchanger for liquefaction removal of carbon dioxide is not as cryogenic as the natural gas liquefaction process, various materials resistant to mercury can be selected. In addition, since carbon dioxide can be liquefied and separated, it is easy to transport carbon dioxide to a consumer requiring carbon dioxide, and the possibility of causing environmental pollution can be reduced.
The method for removing carbon dioxide from natural gas according to the present invention is a method for removing carbon dioxide from natural gas in a natural gas pretreatment process, comprising: supplying natural gas supplied from a gas field (Well) to a pretreatment process; and supplying the natural gas to a heat exchanger to liquefy carbon dioxide.
Description
본 발명은 천연가스로부터 이산화탄소를 제거하는 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 천연가스 전처리 공정에서 천연가스로부터 이산화탄소를 상변화시켜 분리 제거하는 천연가스의 이산화탄소 제거 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for removing carbon dioxide from natural gas, and more particularly, to a method for removing carbon dioxide from natural gas by phase change and separation and removal of carbon dioxide from natural gas in a natural gas pretreatment process.
액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 "LNG"라 함)는 메탄(Methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 가스전으로부터 시추하여 약 -162℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색 무취의 투명한 액체로서, 천연가스와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 갖는다. Liquefied natural gas (hereinafter referred to as "LNG") is a colorless, odorless, transparent liquid that can be obtained by drilling natural gas containing methane as a main component from a gas field and cooling it to about -162 ° C. Compared to natural gas, it has a volume of about 1/600.
또한, LNG는 연소 시 단위당 이산화탄소(CO2) 배출량이 최소이고, 효율이 높아 석탄, 석유와 비교하여 최선의 친환경 화석 연료로 여겨지고 있으며, 비용도 저렴하여 전 세계적으로 그 수요가 급증하고 있다.In addition, LNG is considered as the best eco-friendly fossil fuel compared to coal and petroleum because of its low carbon dioxide (CO 2 ) emission per unit during combustion and high efficiency, and its low cost is also rapidly increasing worldwide.
해상 또는 육상의 가스전에서 시추된 천연가스는 이산화탄소(CO2), 황화수소(H2S)와 같은 산성가스, 물(H2O) 등의 이물질을 포함하고 있다. 이산화탄소 및 황화수소와 같은 산성가스는 천연가스의 처리공정에서 장비 부식 또는 이송 파이프 부식의 원인이 되고, 물은 천연가스의 극저온 공정에서 가스하이드레이트(Gas Hydrate)를 형성하므로 장비 파손 등의 원인이 된다. 따라서, 천연가스의 액화공정에 앞서 이러한 이물질들을 천연가스로부터 반드시 분리하여 제거해야만 한다. Natural gas drilled in offshore or onshore gas fields contains foreign substances such as carbon dioxide (CO 2 ), acid gases such as hydrogen sulfide (H 2 S), and water (H 2 O). Acid gases such as carbon dioxide and hydrogen sulfide cause equipment corrosion or corrosion of transport pipes in the natural gas processing process, and water forms gas hydrates in the cryogenic process of natural gas, so it causes equipment damage. Therefore, prior to the liquefaction process of natural gas, these foreign substances must be separated and removed from the natural gas.
종래에는 특히 이산화탄소를 제거하는 데 분리막을 이용한 막분리 방법, 흡수탑에서 흡수용매에 이산화탄소를 흡수시키는 방법 또는 흡착제에 흡착시키는 방법 등을 단일적으로 적용하거나 또는 이들을 다단계로 조합하여 천연가스의 액화 공정에 앞선 전처리 공정에서 실시하였다. Conventionally, in particular, a membrane separation method using a separation membrane to remove carbon dioxide, a method of absorbing carbon dioxide to an absorption solvent in an absorption tower, or a method of adsorbing an adsorbent are applied singly or by combining them in multiple steps to liquefy natural gas It was carried out in the pre-treatment process prior to .
막 분리법은 기체 혼합물의 분리막에 대한 투과속도 차이를 이용하여 분리하며 운전 및 제어가 용이하고 에너지가 절약된다는 장점이 있으나, 분리막에 의해 탄화수소가 손실되는 등의 단점이 있고, 흡수법 또는 흡착법은 고순도 정제가 가능하나 흡수탑 등의 장치가 매우 큰 공간을 차지할 뿐만 아니라 흡수 및 재생 공정에 에너지가 많이 필요하여 CAPEX 및 OPEX가 높다는 단점이 있다. The membrane separation method uses the difference in the permeation rate of the gas mixture to the separation membrane, and has the advantage of easy operation and control and energy saving, but has disadvantages such as loss of hydrocarbons by the separation membrane. Although refining is possible, it has the disadvantage of high CAPEX and OPEX because devices such as absorption towers occupy a very large space and require a lot of energy for absorption and regeneration processes.
또한, 종래의 막분리법, 흡수법, 흡착법 등은 천연가스로부터 분리된 고농도의 이산화탄소를 포함하는 가스 스트림을 전처리공정으로부터 배출시킨 후 플레어 타워에서 연소시켜 대기 중으로 방출하는 등 분리된 이산화탄소의 처리가 용이하지 못했다. In addition, the conventional membrane separation method, absorption method, adsorption method, etc. discharge a gas stream containing a high concentration of carbon dioxide separated from natural gas from the pretreatment process, then burn it in a flare tower and discharge the separated carbon dioxide into the atmosphere. couldn't
따라서, 본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 가스전으로부터 올라오는 천연가스에 포함된 이산화탄소(CO2)를 효과적으로 분리제거함과 동시에, 에너지를 절감하고, 천연가스의 전처리공정의 장비를 간단히 하며, 분리된 이산화탄소의 처리를 용이하게 하는 천연가스의 이산화탄소 제거 방법을 제공하고자 한다.Therefore, the present invention is to solve the above problem, and effectively separates and removes carbon dioxide (CO 2 ) contained in natural gas coming up from a gas field, saves energy, and simplifies the equipment of the natural gas pretreatment process. , to provide a method for removing carbon dioxide from natural gas that facilitates the treatment of separated carbon dioxide.
본 발명의 일 측면에 의하면, 천연가스 전처리 공정에서 천연가스로부터 이산화탄소를 제거하는 방법에 있어서, 가스전(Well)으로부터 공급받은 천연가스를 전처리 공정으로 공급하는 단계; 및 상기 천연가스를 열교환기로 공급하여 이산화탄소를 액화시키는 단계;를 포함하는 천연가스의 이산화탄소 제거 방법이 제공된다.According to one aspect of the present invention, there is provided a method for removing carbon dioxide from natural gas in a natural gas pretreatment process, the method comprising: supplying natural gas supplied from a gas field (Well) to a pretreatment process; and supplying the natural gas to a heat exchanger to liquefy carbon dioxide.
바람직하게는, 상기 액화된 이산화탄소를 포함하는 천연가스를 기액분리기로 공급하여 액화 이산화탄소를 천연가스로부터 분리제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.Preferably, the method may further include the step of separating and removing the liquefied carbon dioxide from the natural gas by supplying the natural gas containing the liquefied carbon dioxide to a gas-liquid separator.
바람직하게는, 상기 가스전으로부터 공급받는 천연가스의 압력은 이산화탄소의 삼중점 이상, 임계점 이하 내의 압력 범위가 되도록 할 수 있다.Preferably, the pressure of the natural gas supplied from the gas field may be within a pressure range above the triple point of carbon dioxide and below the critical point.
바람직하게는, 상기 열교환기에서 천연가스는 이산화탄소의 삼중점 이상, 임계점 이하 내의 온도 범위로 냉각시킬 수 있다.Preferably, the natural gas in the heat exchanger may be cooled to a temperature range within the triple point of carbon dioxide and below the critical point.
바람직하게는, 상기 가스전으로부터 공급받는 천연가스의 압력은 40 내지 65bar 이고, 상기 열교환기에서의 천연가스 냉각 온도는 31.1℃ 이하가 되도록 할 수 있다.Preferably, the pressure of natural gas supplied from the gas field is 40 to 65 bar, and the natural gas cooling temperature in the heat exchanger may be 31.1° C. or less.
바람직하게는, 상기 열교환기의 재질은 알루미늄(Aluminum)을 포함하지 않을 수 있다.Preferably, the material of the heat exchanger may not include aluminum.
바람직하게는, 상기 기액분리기에서 배출된 천연가스의 수분 제거(Dehydration) 단계 및 수은 제거(Mercury Removal) 단계를 더 포함할 수 있다. Preferably, the method may further include a dehydration step and a mercury removal step of the natural gas discharged from the gas-liquid separator.
본 발명에 따르면, 가스전으로부터 시추되는 천연가스의 압력에 따른 이산화탄소 액화 온도 조건으로 이산화탄소를 포함하는 천연가스를 열교환 시킴으로써 이산화탄소를 액화 분리할 수 있고, 그에 따라 기체 상태로 이산화탄소를 분리 배출하는 종래 기술에 비해 이산화탄소를 효과적으로 정교하게 분리할 수 있다. According to the present invention, carbon dioxide can be liquefied and separated by exchanging natural gas containing carbon dioxide under the carbon dioxide liquefaction temperature condition according to the pressure of natural gas drilled from the gas field, and accordingly, in the prior art of separating and discharging carbon dioxide in a gaseous state In comparison, carbon dioxide can be separated effectively and precisely.
시추되는 천연가스의 압력을 이용하므로 천연가스 전처리 장비의 설치 및 운영 비용을 줄일 수 있다.By using the pressure of the drilled natural gas, it is possible to reduce the installation and operation cost of the natural gas pretreatment equipment.
이산화탄소의 액화를 위한 열교환기는 천연가스 액화 공정만큼의 극저온이 아니므로 수은에 내성이 있는 다양한 소재의 선택이 가능하다.Since the heat exchanger for liquefying carbon dioxide is not as cryogenic as the natural gas liquefaction process, various materials that are resistant to mercury can be selected.
이산화탄소를 액화시켜 분리시킬 수 있으므로, 이산화탄소를 필요로 하는 수요처로의 이송이 용이하며, 환경오염 유발 가능성을 낮출 수 있다. Since carbon dioxide can be liquefied and separated, it is easy to transport carbon dioxide to a demanding place, and it is possible to reduce the possibility of causing environmental pollution.
도 1은 이산화탄소의 온도 및 압력에 따른 상태도이다. 1 is a state diagram according to the temperature and pressure of carbon dioxide.
본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the operational advantages of the present invention and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다. 또한, 하기 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the configuration and operation of a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, in adding reference signs to the elements of each drawing, it should be noted that only the same elements are indicated by the same reference signs as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, the following examples may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.
도 1은 이산화탄소의 온도 및 압력에 따른 상태도이다. 도 1의 이산화탄소 상태도에서 보는 바와 같이, 이산화탄소의 임계점은 약 31.1℃, 73.8bar이다. 즉, 이산화탄소는 약 31.1℃, 73.8bar 조건까지만 이산화탄소가 액체 상으로 존재할 수 있고, 그 이상의 고온, 고압 상태에서는 기체 이산화탄소가 액화하지 않는다. 1 is a state diagram according to the temperature and pressure of carbon dioxide. As shown in the carbon dioxide phase diagram of FIG. 1 , the critical point of carbon dioxide is about 31.1° C. and 73.8 bar. That is, carbon dioxide can exist in a liquid phase up to about 31.1° C. and 73.8 bar conditions, and gaseous carbon dioxide does not liquefy at a high temperature and high pressure above that.
또한, 도 1의 이산화탄소 상태도에서 보는 바와 같이, 이산화탄소의 삼중점은 약 -56.6℃, 5.18bar이다. 즉, 이산화탄소는 약 -56.6℃, 5.18bar 조건에서 액체 상, 고체 상, 기체 상 등 3상(Phase)이 모두 평형을 이루며 존재하고, 그 이하의 저압 상태에서는 기체의 온도를 낮추어도 액화되지 않으며 곧바로 고체로 승화하게 된다.In addition, as shown in the carbon dioxide phase diagram of FIG. 1 , the triple point of carbon dioxide is about -56.6° C. and 5.18 bar. That is, carbon dioxide exists in equilibrium in all three phases such as a liquid phase, a solid phase, and a gas phase at a condition of about -56.6 ° C. and 5.18 bar, and at a low pressure below that, it does not liquefy even if the temperature of the gas is lowered. It immediately sublimes to a solid.
반면, 가스전으로부터 시추되어 산성가스(이산화탄소, 황화수소 등), 수분 등의 이물질을 포함하여 전처리 공정으로 공급되는 천연가스는 전형적으로 20 ~ 80bar, 보다 전형적으로는 40 ~ 65bar, 더 전형적으로는 약 60bar이다.On the other hand, natural gas drilled from a gas field and supplied to the pretreatment process including foreign substances such as acid gas (carbon dioxide, hydrogen sulfide, etc.) and moisture is typically 20 to 80 bar, more typically 40 to 65 bar, more typically about 60 bar am.
따라서, 가스전으로부터 시추되어 천연가스 전처리 공정으로 공급되는 이산화탄소를 포함하는 천연가스의 압력은 이산화탄소의 삼중점 이상, 임계점 이하로 액화 가능 범위이며, 천연가스의 공급 압력에서 이산화탄소의 액화 조건에 맞도록 온도를 낮춰주면 이산화탄소는 액화되어 천연가스로부터 분리 제거될 수 있다. 천연가스의 액화조건은 1기압에서 약 -162℃이고 상기 이산화탄소의 액화조건 범위 내에서 액화될 수 없으므로, 탄화수소의 손실이 거의 없이 이산화탄소만을 분리해 낼 수 있는 것이다. Therefore, the pressure of natural gas containing carbon dioxide that is drilled from the gas field and supplied to the natural gas pretreatment process is within the liquefaction range above the triple point of carbon dioxide and below the critical point, and the temperature is adjusted to match the liquefaction condition of carbon dioxide at the supply pressure of natural gas. If lowered, the carbon dioxide can be liquefied and separated from the natural gas. The liquefaction condition of natural gas is about -162° C. at 1 atm, and since it cannot be liquefied within the range of the liquefaction condition of carbon dioxide, only carbon dioxide can be separated with little loss of hydrocarbons.
또한, 가스전으로부터 시추되어 전처리 공정으로 공급되는 천연가스에는 이산화탄소와 함께 수분(H2O)도 포함되어 있는데, 수분은 가스 하이드레이트 생성 방지를 위해 주로 이산화탄소 제거 후 분자체(Molecular Sieves)에 의해 제거된다. 한편, 수분의 가스 하이드레이트 생성 조건은 저온 고압, 즉 0℃에서 약 26bar, 10℃에서는 약 77bar 정도이다. In addition, the natural gas drilled from the gas field and supplied to the pretreatment process contains water (H 2 O) along with carbon dioxide. The water is mainly removed by molecular sieves after carbon dioxide is removed to prevent gas hydrate formation. . On the other hand, the gas hydrate generation conditions of water are low temperature and high pressure, that is, about 26 bar at 0 °C, and about 77 bar at 10 °C.
따라서, 가스전으로부터 시추되어 이산화탄소, 수분 등의 이물질을 포함하여 전처리 공정으로 공급되는 천연가스의 보다 전형적인 압력 범위인 40 ~ 65bar 내에서는 이산화탄소를 포함하는 천연가스를 임계점 온도인 31.1℃ 이하로 냉각시켜 액화시키는 과정에서 가스 하이드레이트는 생성되지 않도록 운영할 수 있다.Therefore, within the more typical pressure range of 40 to 65 bar of natural gas drilled from the gas field and supplied to the pretreatment process including foreign substances such as carbon dioxide and moisture, the natural gas containing carbon dioxide is cooled to below the critical point temperature of 31.1 ° C. It can be operated so that gas hydrate is not generated in the process.
본 발명에 따른 천연가스의 이산화탄소 제거 방법은 가스전에서 천연가스를 시추하여 천연가스 전처리 공정으로 공급하는 단계와 시추한 천연가스를 전처리 공정의 열교환기로 공급하여 이산화탄소를 액화시키는 단계를 포함한다.The method for removing carbon dioxide from natural gas according to the present invention includes drilling natural gas in a gas field and supplying it to a natural gas pretreatment process, and supplying the drilled natural gas to a heat exchanger in the pretreatment process to liquefy carbon dioxide.
상기 전처리 공정의 열교환기로 천연가스를 공급하기 전에는 천연가스와 함께 올라온 머드 등의 고형물을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. Before supplying the natural gas to the heat exchanger of the pretreatment process, the method may further include removing solids such as mud that has risen with the natural gas.
상기 전처리 공정은 이산화탄소, 황화수소와 같은 산성가스를 제거하는 공정, 수분 제거 공정, 수은 제거 공정을 포함하는데, 본 발명은 산성가스를 제거하는 공정에서 이산화탄소를 분리 제거하는 방법을 제공한다. The pretreatment process includes a process of removing acid gases such as carbon dioxide and hydrogen sulfide, a water removal process, and a mercury removal process, and the present invention provides a method for separating and removing carbon dioxide in the process of removing acid gas.
본 발명에 의하면 이산화탄소 분리 제거 공정에서 이산화탄소를 분리하는 데 열교환기로 상기 가스전에서 시추된 후 고형물이 제거된 천연가스를 공급하여, 열교환기에서 상기 천연가스를 냉각시켜 이산화탄소를 액화시켜 분리한다. According to the present invention, to separate carbon dioxide in the carbon dioxide separation and removal process, natural gas from which solids have been removed after drilling in the gas field with a heat exchanger is supplied, and the natural gas is cooled in the heat exchanger to liquefy and separate carbon dioxide.
상기 열교환기로 공급하는 이산화탄소를 포함하는 천연가스는 이산화탄소의 삼중점 압력 이상, 임계점 압력 이하 범위 내 즉, 약 5.18bar 이상 약 73.8bar 이하 범위 내에 있어야 하며, 더욱 상세하게는 40 ~ 65bar일 수 있다. The natural gas containing carbon dioxide supplied to the heat exchanger should be in the range of carbon dioxide above the triple point pressure and below the critical point pressure, that is, within the range of about 5.18 bar or more and about 73.8 bar or less, and more specifically, it may be 40 to 65 bar.
열교환기로 공급된 이산화탄소를 포함하는 천연가스는 열교환기에서 이산화탄소의 삼중점 온도 이상, 임계점 온도 이하 범위 내 즉, 약 -56.6℃ 이상, 약 31.1℃이하로 냉각시켜 이산화탄소를 액화시킨다. The natural gas containing carbon dioxide supplied to the heat exchanger is cooled to a temperature above the triple point temperature and below the critical point temperature of carbon dioxide in the heat exchanger, that is, at least about -56.6° C. and below about 31.1° C. to liquefy the carbon dioxide.
열교환기에서 냉각되는 이산화탄소를 포함하는 천연가스의 온도는 열교환기로 공급되는 천연가스의 압력에 따라, 이산화탄소가 액화되는 온도까지 냉각시켜야 하며, 가압 또는 감압장치를 열교환기 전단에 마련하여 열교환기로 공급되는 천연가스의 압력을 일정하게 유지시킬 수 있다.The temperature of natural gas containing carbon dioxide cooled in the heat exchanger must be cooled to a temperature at which carbon dioxide is liquefied according to the pressure of the natural gas supplied to the heat exchanger, and a pressurization or decompression device is provided in front of the heat exchanger to be supplied to the heat exchanger. It is possible to keep the natural gas pressure constant.
예를 들어, 열교환기로 공급되는 이산화탄소를 포함하는 천연가스는 60bar, 45℃이고, 열교환기에서 60bar에서 이산화탄소가 액화되는 온도 약 14℃까지 냉각시켜 이산화탄소를 액화시켜 분리한다. 천연가스의 액화온도는 극저온 예를 들어 1기압에서 -162℃이므로 상기 열교환기에서 천연가스는 액화되지 않는다. For example, natural gas containing carbon dioxide supplied to the heat exchanger is 60 bar and 45° C., and the carbon dioxide is liquefied and separated by cooling to about 14° C. at a temperature at which carbon dioxide is liquefied at 60 bar in the heat exchanger. Since the liquefaction temperature of natural gas is -162° C. at a cryogenic temperature, for example, 1 atm, natural gas is not liquefied in the heat exchanger.
일반적으로, 천연가스를 액화시키는 열교환기는 알루미늄(Aluminum) 재질로 마련되나, 본 발명에서 이산화탄소를 액화시키는 열교환기는 열교환기가 천연가스의 액화 공정 전단의 전처리 공정의 수은(Mercury) 제거 공정 전단에 마련되는 경우, 알루미늄을 포함하지 않고, 수은에 내성이 있는 재질 내에서 자유롭게 선택될 수 있다. 이는 수은이 극저온 환경에서 알루미늄에 대해 부식성을 가지므로 이로 인한 열교환기 장치의 고장 등을 방지하기 위함이다.In general, the heat exchanger for liquefying natural gas is provided with an aluminum material, but in the present invention, the heat exchanger for liquefying carbon dioxide is a heat exchanger provided before the mercury removal process of the pretreatment process of the natural gas liquefaction process. In this case, it can be freely selected from a material that does not contain aluminum and is resistant to mercury. This is to prevent malfunction of the heat exchanger device due to mercury being corrosive to aluminum in a cryogenic environment.
본 발명에 따른 천연가스의 이산화탄소 제거 방법은 상기 이산화탄소를 액화시키는 단계를 거친 후, 액화된 이산화탄소를 포함하는 천연가스를 기액분리기로 공급하는 단계를 포함할 수 있다.The method for removing carbon dioxide from natural gas according to the present invention may include the step of supplying the natural gas containing the liquefied carbon dioxide to a gas-liquid separator after the step of liquefying the carbon dioxide.
상기 열교환기에서 배출된 액화된 이산화탄소를 포함하는 천연가스는 기액분리기로 공급하여 기체 상의 천연가스와 액체 상의 이산화탄소를 분리배출시킨다. The natural gas including liquefied carbon dioxide discharged from the heat exchanger is supplied to a gas-liquid separator to separate and discharge gaseous natural gas and liquid carbon dioxide.
상기 이산화탄소가 액화되어 분리 제거된 후 기액분리기로부터 배출되는 천연가스의 이산화탄소 농도는 50ppm 이하일 수 있다.After the carbon dioxide is liquefied and separated and removed, the carbon dioxide concentration of the natural gas discharged from the gas-liquid separator may be 50 ppm or less.
또한, 상기 이산화탄소가 액화되어 분리 제거된 천연가스는 수은 제거 및 수분 제거 공정을 더 거칠 수 있다.In addition, the natural gas separated and removed by liquefying the carbon dioxide may be further subjected to a mercury removal and moisture removal process.
상기 기액분리기에서 분리배출된 액화 이산화탄소는 액화 이산화탄소 수요처, 예를 들어 CCS 기술 등에 의한 이산화탄소 저장소나 냉각 시스템의 냉매, 불활성 가스 시스템의 불활성 가스로 공급될 수 있는데, 액체 상으로 이산화탄소를 얻을 수 있으므로 기체 상에 비해 이송이 용이하다. The liquefied carbon dioxide separated and discharged from the gas-liquid separator may be supplied to a consumer of liquefied carbon dioxide, for example, a refrigerant of a carbon dioxide storage or cooling system by CCS technology, or an inert gas of an inert gas system. It is easier to transport than the top.
이상과 같이 본 발명에 따른 실시 예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시 예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시 예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
As described above, the embodiments according to the present invention have been reviewed, and the fact that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the present invention in addition to the above-described embodiments is recognized by those of ordinary skill in the art. It is self-evident to Therefore, the above-described embodiments are to be regarded as illustrative rather than restrictive, and accordingly, the present invention is not limited to the above description, but may be modified within the scope of the appended claims and their equivalents.
Claims (7)
가스전(Well)으로부터 이산화탄소의 삼중점 이상, 임계점 이하 내의 압력으로 이송되는 천연가스를 전처리 공정으로 공급하는 단계; 및
상기 천연가스를 열교환기에서 상기 가스전으로부터 이송된 천연가스의 압력에서 상기 이산화탄소의 액화 온도로 냉각시켜 상기 가스전으로부터 이송되는 천연가스에 포함된 이산화탄소만을 액화시키는 단계;를 포함하는 천연가스의 이산화탄소 제거 방법.A method for removing carbon dioxide from natural gas in a natural gas pretreatment process, the method comprising:
supplying natural gas transferred from a gas field (Well) to a pressure within the triple point of carbon dioxide and below the critical point to the pretreatment process; and
Cooling the natural gas to the liquefaction temperature of the carbon dioxide at the pressure of the natural gas transferred from the gas field in a heat exchanger to liquefy only the carbon dioxide contained in the natural gas transferred from the gas field; .
상기 액화된 이산화탄소를 포함하는 천연가스를 기액분리기로 공급하여 액화 이산화탄소를 천연가스로부터 분리제거하는 단계를 더 포함하는 천연가스의 이산화탄소 제거 방법.The method according to claim 1,
The carbon dioxide removal method of natural gas further comprising the step of supplying the natural gas containing the liquefied carbon dioxide to a gas-liquid separator to separate and remove the liquefied carbon dioxide from the natural gas.
상기 열교환기에서 천연가스는 이산화탄소의 삼중점 이상, 임계점 이하 내의 온도 범위로 냉각시키는 천연가스의 이산화탄소 제거 방법.The method according to claim 1,
A method for removing carbon dioxide from natural gas in the heat exchanger, wherein the natural gas is cooled to a temperature range within the triple point of carbon dioxide and below the critical point.
상기 가스전으로부터 공급받는 천연가스의 압력은 40 내지 65bar 이고,
상기 열교환기에서의 천연가스 냉각 온도는 31.1℃ 이하가 되도록 하는 천연가스의 이산화탄소 제거 방법. The method according to claim 1,
The pressure of natural gas supplied from the gas field is 40 to 65 bar,
A method for removing carbon dioxide from natural gas such that the natural gas cooling temperature in the heat exchanger is 31.1° C. or less.
상기 열교환기의 재질은 알루미늄(Aluminum)을 포함하지 않는 천연가스의 이산화탄소 제거 방법.The method according to claim 1,
The material of the heat exchanger is a method of removing carbon dioxide from natural gas that does not contain aluminum.
상기 기액분리기에서 배출된 천연가스의 수분 제거(Dehydration) 단계 및 수은 제거(Mercury Removal) 단계를 더 포함하는 천연가스의 이산화탄소 제거 방법.3. The method according to claim 2,
A method of removing carbon dioxide from natural gas further comprising a water removal step and a mercury removal step of the natural gas discharged from the gas-liquid separator.
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