KR20010101983A - 극저온 분리에 의한 천연가스의 정제방법 - Google Patents

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KR20010101983A
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바클레이마이클에이.
브룩토마스씨.
바클레이존에이.
티슨레이몬드알.
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크라이오퓨얼 시스템즈 인코포레이티드
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Abstract

활성 열교환기 및 재생 열교환기를 포함하는, CO2와 제 2 가스를 포함하는 가스 혼합물로부터의 CO2분리장치. 활성 열교환기는 가스의 혼합물과 접촉하고 있는 열교환 표면을 포함한다. 가스의 혼합물은 CO2가 예정된 압력에서 응결되는 온도보다 낮은 온도를 가지는 냉매에 의해 표면이 냉각될 때 열교환 표면에서 CO2가 응결되도록 선택된 예정된 압력에서 활성 열교환기에 존재한다. 재생 열교환기는 냉매 및 또한 응결된 CO2의 층과 접촉하고 있는 열교환 표면을 포함한다. 냉매는 CO2의 응결된 층에서 CO2가 승화되는 온도보다 높은 온도에서 재생 열교환기에 진입한다. 고체 CO2의 승화는 냉매의 온도를 예정된 압력에서 CO2의 응결점보다 낮은 온도까지 하강시키는, 팽창 밸브를 통해 팽창하기에 앞서 냉매를 냉각시킨다. 냉매는 활성 열교환기를 이탈한 후에 압축기에 의해 재압축된다. 본 발명의 바람직한 양태에서, 재생 열교환기에 의해 배출된 가스 CO2는 진입하는 가스 혼합물을 예비냉각하는 데 사용된다. 제 2 예비냉각 열교환기는 활성 열교환기를 이탈하는 냉매와의 열적 접촉을 제공함으로써 압축된 냉매를 예비냉각시킨다.

Description

극저온 분리에 의한 천연가스의 정제방법{PURIFICATION OF NATURAL GAS BY CRYOGENIC SEPARATION}
유기물질의 부식으로 발생하는 것과 같은 저급 메탄가스원은 적어도 50년간 잠재적인 에너지원으로 인지되어 왔다. 이러한 가스원은 주로 메탄과 이산화탄소로 이루어진 "생물가스"를 생성하는 매립지 및 혐기성 침지기로부터의 가스를 포함한다. 다수의 기타 미량의 불순물과 산소 및 질소 또한 다양한 양으로 생물가스에 존재할 수 있다. 매립지로부터 방출되는 생물가스는 환경 및 안전상의 위험을 모두 지니고 있다. 추가로, 생물가스내 메탄과 이산화탄소 성분은 모두 적당하게 정제되면 잠재적으로 가치있는 산물이다. 따라서, 환경 및 안전상의 위험을 제거하면서 생물가스의 에너지 가치를 획득하는 것이 유리할 것이다. 매립지 및 침지기로부터의 생물가스를 이용하고자 하는 소망에도 불구하고, 이러한 메탄가스원은 가스를 효과적으로 정제, 즉 미량의 유해물질을 제거한 다음, 메탄 성분으로부터 이산화탄소 성분을 효과적으로 분리하는 문제점 때문에 이용되지 못했다. 유기물질의 혐기성 부식으로 생성되는 생물가스 스트림의 약 ⅓ 내지 ½이 이산화탄소이다. 따라서, 비정제 생물가스 스트림의 용적측정 에너지량은 파이프라인 천연가스의 에너지량보다 실질적으로 적다. 따라서, 비정제 생물가스는 가스 혼합물의 이산화탄소와 기타 불순물을 제거하기 위한 공정처리 없이는 가스 파이프라인에 도입되거나 통상의 설비에 용이하게 이용될 수 없다.
다수의 생물가스원 정제 시스템이 제안되었다. 막, 압력 스윙 흡착, 온도 스윙 흡착, 화학적 흡착 및 극저온 공정을 기본으로 하는 분리 시스템이 모두 보고되었다. 이들 시스템은 각각 큰 용적의 생물가스가 공정처리를 위해 이용가능하거나 95% 이하의 최종 메탄 순도가 허용가능한 곳에서 생물가스를 성공적으로 정제하는 잠재력을 가진다. 그러나, 이들 중 어느 것도 하루에 백만 내지 이백만 표준 ft3보다 적은 생물가스원에 대해서는 경제적으로 이용할 수 없다. 하루에 이 용적보다 적게 생산되거나 고순도가 요구되는 생물가스원의 경우에는, 자본 투자, 운전비 및/또는 시스템 복잡성이 기존 시스템의 실용적 또는 경제적 사용을 제한한다.
매립지에서 나타나는 가혹한 부식성 연속 작업 환경이 정비, 관리 또는 화학 첨가제를 요하면서 시스템의 효과를 제한한다. 복잡한 시스템은 일반적으로 많은 자본과 정비 비용이 든다.
원칙적으로, 생물가스는 증류 기술을 사용하여 이의 성분들로 극저온으로 분리될 수 있다. 불행하게도, 이산화탄소와 메탄의 생물가스 혼합물의 증류 기술은 평형 혼합물에 존재하는 상의 여러 특이한 특징 때문에 더욱 어렵다. 극저온 분리는 대체로 연속식 및 비-연속식(뱃치식) 접근법으로 세분될 수 있다. 연속식 극저온 시스템은 이산화탄소와 메탄이 성분 간의 상 차이를 통해 서로로부터 연속으로 분리되는 영역 또는 지역을 이용한다. 예를 들면, 700 psia 이하의 일정한 압력에서 메탄 >98%의 순도를 달성하기 위해서는, 즉시 형성되는 고체 CO2를 혼합물 공급 스트림으로부터 분리시켜야 한다. 구별되는 상을 유지하여 상 분리를 허용하기 위해서는 혼합물의 임계점 이하에서의 작업이 요구된다. 이러한 통상의 극저온 증류를 위해 이용가능한 온도 및 압력값의 범위는 꽤 한정적이다.
이산화탄소와 메탄의 여러 극저온 분리방법이 선행기술에서 교시되었다. 예를 들면, A.S. Holmes, et al.(U.S. 특허 4,462,814)은 증류 공정에서 이산화탄소 고체상의 회피방법 및 장치를 교시하고 있다. 통상적으로 Ryan-Holmes 공정이라고 불리는 공정에서, 프로판 또는 부탄과 같은 알칸 첨가제가 액체 증류-기본 분리 중에 고체 CO2형성을 회피하기 위해 사용된다. 부탄 또는 프로판은 CH4로부터의 동시증류 후에 CO2로부터 분리되고 증류탑으로 재순환한다. 무거운 탄화수소(C3+)가 공급 스트림에 첨가되어 고체 CO2형성 없이 감압과 승온으로의 작업을 허용한다. 공급 스트림에 n-부탄의 첨가는 혼합물의 증류가 증류 컬럼에서 고체 CO2형성을 제거하면서, 액상-증기상 내에서 잘 일어나도록 한다. 아울러, 혼합물의 임계 압력이 상승하여 허용가능한 작업 압력의 더욱 큰 범위를 초래한다.
그러나, Ryan-Holmes 공정은 생물가스 정제용으로 두 가지의 상당한 한계를 가진다. 첫째, 시스템 복잡성이 많은 자본비와 더욱 적은 공급 스트림까지의 스케일링 불가를 유도한다. 상기에서 언급한 바와 같이, 이러한 비용은 매립지 회수 시스템에서 문제가 된다. 둘째, 이 공정은 매립지에는 일반적으로 존재하지 않는 프로판 또는 무거운 알칸의 공급을 요한다.
더 최근에는 Potts, Jr., et al.,(U.S. 특허 제5,120,338호)은 증류 및 제어가능한 응결 지역을 사용하는 다성분 공급 스트림의 분리방법을 교시하고 있다. 이 접근법은 고체 이산화탄소가 제어가능한 방식으로 형성된다는 점에서 Ryan-Holmes 공정과 상이하다. 이 고체는 용융되고 액상의 액체 부분으로 도입된다. 제 3 기체상에 대부분의 휘발성 성분, 메탄이 풍부하여, 이의 분리를 허용한다. 고체 형성의 조건 및 기체-액체 증류를 주의하여 제어함으로써, 성분들이 세 가지 스트림으로 분리될 수 있다. 본질적으로, 이 시스템은 고체 이산화탄소의 형성 또는 첨가제의 사용을 회피하지 않고 달성되는 목적하는 산물 순도를 허용한다. 이 공정의 주요 한계는 이의 양에 관계한다. 시스템의 복잡성과 자본비는 경제적으로 이용가능하기 위해 하루에 이백만 ft3이상의 생물가스원을 요한다. 이 접근법은 소량의 가스원으로 이용하기에 너무 복잡하고 너무 많은 자본비가 든다.
두 번째 유형의 분리 메카니즘과 함께 약간의 냉각을 이용하는 다수의 기술 또한 교시되어 있다. 예를 들면, Sweeney, et al.(U.S. 특허 제5,570,582호), Soffer, et al.(U.S. 특허 제5,649,996호) 및 Ojo, et al.(U.S. 특허 제5,531,808호)는 흡착 시스템의 작업이 주위온도 이하의 온도 또는 극저온에서 작업함으로써 증대되는 공정을 교시하고 있다. Lokhandwala(U.S. 특허 제5,647,227호)는 메탄,질소 및 적어도 하나의 기타 성분(이산화탄소)의 혼합물이 분리되는 방법 및 장치를 교시하고 있다. 이 방법은 막에 의해 증대되는 극저온 분리를 이용한다. 이러한 시스템은 분리에 영향을 주는 고체상 형성 또는 증류에 좌우되지 않는다. 이러한 복합 시스템은 또한 하루에 대략 이백만 ft3이상의 생물가스 스트림을 가지는 매립지에 이의 사용을 제한하는 비용과 복잡성을 가진다.
U.S.특허 제5,642,630호에서, Abdelmalek, et al.은 고급 액화 천연가스 스트림, 액화 이산화탄소 스트림 및 압축 천연가스 스트림의 생성을 청구하고 있는 고체 쓰레기 매립지 가스 처리 및 분리방법을 기재하고 있다. 본 특허는 1800 psia 이하의 압력을 생성하는 4-단계 압축기 및 3 플래시 드럼의 사용, 화학 첨가제 및 목적하는 산물을 수득하기 위한 복수 개의 재순환 루프의 사용을 교시하고 있다. 이 시스템의 복잡성과 관련 자본비는 작은 매립지에서 이의 유용성을 제한한다.
U.S. 특허 제4,681,612호에서, O'Brien, et al.은 연료-등급 메탄 산물 스트림과 임의의 이산화탄소 산물 스트림을 생산하는 극저온 분리 시스템을 기재하고 있다. 이 접근법은 메탄이 더욱 휘발성이어서, 오버헤드 산물에 메탄이 풍부한 극저온 증류 컬럼에 의존한다. 메탄은 선택적인 막의 사용으로 오버헤드 산물로부터 추가로 분리된다. 바닥 산물은 별개의 정제 컬럼에서 더욱 정제되고 필요에 따라 산물 스트림으로 사용될 수 있는 불순물과 함께 이산화탄소를 주로 함유한다. 이 접근법은 두 가지 문제점이 있다. 첫째, 시스템이 증류 컬럼과 막을 모두 사용하는 복합형이기 때문에, 복잡성과 자본비가 증가한다. 둘째, 고순도의 이산화탄소와 메탄이 후속 공정처리 및 추가의 자본 지출 없이는 용이하게 생산되지 않는다. 고순도의 산물을 생산하는 능력 없이, 이 접근법의 적용성은 제한된다.
매립지 가스 및 기타 가스 스트림에서 이산화탄소와 메탄을 분리하기 위해 화학 첨가제를 사용하는 다수의 기술 또한 보고되었다. 메탄올이 종종 화학 첨가제로 사용된다(Apffel, U.S. 특허 제4,675,035호). 증류 중에 가스 혼합물에 메탄올의 첨가는 고체 이산화탄소가 형성될 온도와 압력 범위를 줄인다. 이는 더욱 완전하게 메탄이 증류되도록 하여, 고순도의 산물을 제공한다. 메탄올은 이산화탄소로부터 분리되어 증류 공정이 완료되면 재순환될 수 있다. 통상적으로 불리는 것처럼 "저온 메탄올" 분리는 지금까지 생물가스를 분리하기 위한 최상의 방법 중 하나를 제공하였다. 그러나, 이러한 시스템은 복합 흡수 및 증류 공정설비와 관련있는 시스템 복잡성, 자본비 및 운전비 때문에 더욱 적은 생물가스원까지 잘 스케일링하지는 않는다.
화학 첨가제를 이용하는 두 번째 시스템은 Abdelmalek(U.S. 특허 제5,642,630호)에 의해 교시되었다. 이 접근법은 분리를 도울 화학적 흡수를 사용하는 것이다. 이미 언급한 바와 같이, 화학 첨가제와 흡수를 필요로 하는 시스템은 첨가제의 비용으로 인한 운전비 및 첨가제를 분리하고 재순환시키기 위한 자본비 및 복잡성을 증가시킨다. 이러한 시스템은 하루에 대략 이백만 표준 ft3보다 적게 생산하는 생물가스원의 경우에는 경제적으로 이용불가능하다.
개괄적으로, 본 발명의 목적은 최소량으로 이산화탄소와 메탄을 모두 함유하는 가스 스트림을 고순도의 메탄 및 고순도의 이산화탄소 산물 스트림으로 분리하기 위한 개선된 분리 시스템 공정 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은 매우 효과적인 분리를 실행하기 위해 고체 이산화탄소의 형성을 사용하는 분리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은 선행기술의 시스템보다 적은 자본비가 드는 분리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은 선행기술의 시스템보다 덜 복잡한 분리 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 추가의 목적은 선행기술의 시스템보다 적은 운전비가 드는 분리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 이러한 목적 및 기타 목적은 본 발명의 하기의 상세한 설명과 첨부된 도면으로 당분야의 숙련인에게 명백해질 것이다.
발명의 요약
본 발명은 활성 열교환기 및 재생 열교환기를 포함하는, CO2와 제 2 가스를 포함하는 가스 혼합물로부터의 CO2분리장치이다. 활성 열교환기는 가스의 혼합물과 접촉하고 있는 열교환 표면을 포함한다. 가스의 혼합물은 CO2가 예정된 압력에서 응결되는 온도보다 낮은 온도를 가지는 냉매에 의해 표면이 냉각될 때 CO2가 열교환 표면에서 응결되도록 선택된 예정된 압력에서 활성 열교환기에 존재한다. 재생 열교환기는 냉매 및 또한 응결된 CO2의 층과 접촉하고 있는 열교환 표면을 포함한다.냉매는 CO2의 응결 층에서 CO2가 승화되는 온도보다 높은 온도에서 재생 열교환기에 진입한다. 냉매가 냉매의 온도를 예정된 압력에서 CO2의 응결점보다 낮은 온도로 하강시키는, 팽창 밸브를 통해 팽창하기 전에, 고체 CO2의 승화는 냉매를 냉각시킨다. 냉매는 활성 열교환기를 이탈한 후에 압축기에 의해 재압축된다. 본 발명의 바람직한 양태에서, 재생 열교환기에 의해 배출되는 가스 CO2는 진입하는 가스 혼합물을 예비냉각하는 데 사용된다. 제 2 예비냉각 열교환기는 활성 열교환기를 이탈하는 냉매와의 열접촉 제공에 의해 압축된 냉매를 예비냉각시킨다. 본 발명의 바람직한 양태에서, 제 1 및 2 열교환기가 활성 및 재생 열교환기를 제공하는 데 이용된다. 열교환기가 어느 시점에서 활성 열교환기인지의 선택은 가스 혼합물 및 냉매 스트림의 활성 열교환기 및 재생 열교환기로 및 이로부터의 경로를 정하는 밸브 시스템에 의해 이루어진다.
본 발명은 메탄가스원의 정제방법, 더 자세히 설명하면 고농도의 이산화탄소를 가지는 메탄가스원의 극저온 정제방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 생물가스 정제 시스템의 부분 개략도이다.
도 2는 LNG를 생산하는 본 발명에 따른 생물가스 정제 시스템의 바람직한 양태의 개략도이다.
도 3은 주위온도보다 약간 낮은 온도에서 고순도의 가압 메탄 가스를 생산하는 본 발명의 개략도이다.
본 발명은 산물의 순도를 증가시키기 위한 추가의 마무리를 필요로 하지 않으면서 CO2와 CH4를 고순도의 산물 스트림으로 분리하는 일단계 공정을 이용함으로써 선행기술보다 개선된다. 추가로, 메탄 산물 스트림은 액화되어 이산화탄소와 메탄의 분리가 일어나는 단계와 동일한 단계에서 고가치의 산물을 형성할 수 있다. 이 공정의 단일 극저온 단계로의 도입은 더욱 적은 자본비, 적은 운전비 및 감소한 복잡성을 제공하는 시스템을 초래한다. 이 신규하고, 덜 비싼 접근법은 선행기술로는 비경제적이었던 다수의 작은 매립지의 개발을 허용할 것이고, 기존 기술로 개발될 수 있거나 현재 개발되고 있는 큰 매립지에서 우수한 가스 공정처리 성능을 제공할 것이다.
본 발명이 이의 장점을 달성하는 방법은 생물가스 공급 스트림내 메탄으로부터 CO2를 분리하기 위한 본 발명에 따른 CO2정제 시스템(200)의 간단한 버전의 개략도인, 도 1을 참조로 더욱 용이하게 이해될 수 있다. 하기의 설명을 간단히 하기 위해, 사이클 절반의 시스템 구성만을 도시하였다.
본 발명에 따른 생물가스 정제 시스템은 (216) 및 (221)로 표시되는, 두 열교환기 및 생물가스를 CO2가 고체로 분리되는 온도까지 냉각시키는 데 사용되는 냉매를 압축하기 위한 압축기를 이용한다. CO2가 메탄으로부터 분리되는 열교환기는 하기 설명에서 "활성 열교환기"로 언급될 것이다. 다른 열교환기는 하기의 설명으로 명확해지게 될 이유로 "재생 열교환기"로 언급될 것이다. 도 1에 도시된 구조에서, 열교환기(221)는 재생 열교환기이고 열교환기(216)는 활성 열교환기이다.
도 1에 도시된 시스템의 간단한 버전에서, 생물가스는 팽창 밸브(215)를 통해 팽창하는 냉매에 의해 열교환기(216)에서 냉각된다. CO2는 생물가스로부터 침전되고 (214)로 표시된 열교환 표면 상에 코팅을 형성한다.
열교환기(216)를 이탈하는 냉매는 압축기(218)에 의해 압축되고 밸브(215)를 통해 팽창하기에 앞서 열교환기(221)에서 예비냉각된다. 열교환기(221)는 이전에는 활성 열교환기였고 이제는 재생 열교환기이다. 열교환기(221)는 (222)로 표시된 열교환 표면 상에 고체 CO2의 코팅을 가진다. 이 코팅의 승화는 열교환기(221)를 통해 통과하는 냉매를 냉각시키는 원천을 제공한다. 따라서, CO2가 열교환기(221)가 활성 열교환기인 동안에 생물가스로부터 침전될 때 CO2의 고형화에서 수행되는 작업은 열교환기(221)가 재생성일 동안에도 유용한 작업으로 재포착된다.
생물가스가 상당량의 물, 메탄과 CO2외의 가스 또는 최종 메탄 스트림에서 허용되지 않는 다른 유기 화합물을 함유하면, 진입하는 생물가스는 탄소 및/또는 제올라이트 분리기 또는 이러한 성분을 제거하기 위한 장비를 통해 공정처리될 수 있다. 이러한 분리 시스템은 당분야에 알려져 있고, 따라서 여기에서는 상세히 설명되지 않을 것이다.
전술한 바와 같이, 도 1에 도시된 시스템은 분리 사이클의 절반만을 도해하였다. 사이클의 나머지 절반 중에, 열교환기(216) 및 (221)의 역할은 역전된다. 즉, 열교환기(221)는 재생 열교환기가 되고 열교환기(216)는 활성 열교환기가 된다. 역할은 재생 열교환기에서 고체 CO2가 배출되자 마자 역전되어야 한다. 그러나,열교환기는 재생 열교환기가 이의 열 전달 효율을 회복하자 마자 교환될 수도 있다.
도 2는 혼합 공급 스트림을 순수한 CO2와 CH4산물 스트림으로 분리하기 위한 본 발명에 따른 CO2정제 시스템(2)의 일 양태의 개략도이다. 최소량으로, CO2와 CH4를 함유하는 공급 스트림(5)은 예비냉각/복열 열교환기(10)를 포함하는, 분리 시스템 콜드박스(7)에 진입한다. 공급 스트림은 유의한 미량의 유기 또는 무기 불순물이 부재한다고 생각된다. 공급 스트림은 대략 200 psig의 압력에서 진입한다. 매립지 가스에서 통상 발견되는 불순물을 제거하기 위한 전처리 시스템은 당분야의 숙련인에게 공지되어 있어서, 여기에서는 상세히 설명하지 않을 것이다. 더욱 자세한 설명을 위해서는 "Landfill Gas: Resource Evaluation and Development", GRI Report 85/0259, Chicago, IL, August 1985를 참조한다. 본 발명에서 진입하는 공급 스트림은 통상적으로 대략 메탄 45-60%, 이산화탄소 35-50% 및 질소와 산소 1-5%를 함유한다. 콜드박스(7)는 주위온도로부터 분리 장치를 열적으로 분리하는 데 사용된다. 예비냉각 복열 열교환기(10)는 최고 열에너지가 하기에 설명된 것처럼 CO2의 승화로부터 회수되도록 유입 스트림(5)을 냉각시키도록 작동한다. 열교환기(10)의 온도를 고체 CO2가 열교환기(10)에서 형성되지 않도록 유지한다.
열교환기(10)에서 배출된 후에, 냉각된 공급 스트림은 공급 스트림을 현재 활성 열교환기 표면으로 향하게 하는, 변환 밸브(15)에 진입한다. 이 예에서, 변환밸브(15)는 예비냉각된 공급 스트림을 공정 스트림으로부터 CO2를 고형화하도록 현재 작동하고 있는, 외부에서 냉각된 열교환 표면(25)을 포함하는 좌측 열교환 표면 모듈(20)로 항하게 한다.
온도 구배는 모듈(20)에서 이를 통과하는 저온의 냉매 유체에 의해 정해지는데, 모듈의 공급 스트림 유입 단부는 배출 단부보다 더 따뜻하다. 예를 들면, 모듈의 저온 단부는 150˚K 근처일 수 있고 더 따뜻한 단부는 195˚K 근처일 수 있다. 공급 스트림은 계속 냉각되어 고체 CO2가 열교환 표면(25) 상에 침전될 때 CH4가 충분하게 된다. 도 2에 도시된 양태에서, 모듈(20)의 배출 단부에서의 온도는 약 200 psig에서 공급 스트림의 순수한 메탄 성분을 액화하기에 충분한 저온이다. LNG 산물 스트림(30)은 모듈(20)에서 배출되어 파이프(40)를 통해 LNG를 콜드박스 외부로 향하게 하는 밸브(35)로 유동한다.
최종 산물이 압축된 천연가스(CNG)이면, LNG는 극저온의 펌프에서 압축되고 진입하는 공정 스트림과 복열식으로 기화되어 고순도의 압축 천연가스(CNG)를 형성할 수 있다. LNG의 기화는 진입하는 공급 스트림 또는 냉매를 예비냉각시켜 천연가스를 액화하는 데 사용된 에너지를 실질적으로 회수하는 데 사용될 수 있다. 열교환기(10)에서, 공급 스트림(5)은 15 psig에서 또는 이 근처에서 고순도의 CO2가스 스트림인 스트림(12)에 의해 예비냉각된다. 이 스트림은 모듈(20)과 동일하고 이와 교대로 순환하는 제 2 열교환 모듈(45)에서 생산된다. 도 2에 도시된 것처럼, 모듈(45)은 활성 열교환기로 이미 사용되었고 CO2의 층(51)은 이의 열교환 표면(50)에서 축적된다. 모듈(45)의 고체 CO2측의 압력은 대략 대기압으로 하강한다. 이 압력에서 CO2는 대략 195˚K의 온도에서 승화한다. 따라서, 모듈(45)은 대략 이 온도까지 냉매 스트림을 냉각시키는 데 사용될 수 있다. 냉동기 루프에서 냉매 유체는 열에너지원을 제공하여 재생 모듈에서 열교환 표면을 가온하고 신속하게 승화되도록 한다. 모듈(45)에서 열교환기 표면의 온도 구배는 더 저온인 단부에서는 195˚K이고 더 따뜻한 단부에서는 220˚K 근처로 다양하다. 승화 에너지는 팽창 밸브(75)에 진입하기 전에 모듈(45)을 통해 통과하는 냉매 유체에 에너지를 전달함으로써 회수된다. 밸브(35)는 승화에 의해 생성된 가스 CO2가 모듈(45)에서 이탈하여 변환 밸브(15)를 통해 이동하도록 하는 모듈(45)의 하단에서 닫힌다. 순수한 저온의 CO2가스는 열교환기(10)에서 유입 공급 스트림(5)을 예비냉각하도록 작용하여 CO2가스에서 현저하게 열을 회수한다. 이 추가의 회수 시스템은 시스템의 효율을 실질적으로 증가시킨다. 정제된 CO2스트림은 주위온도보다 약간 낮은 온도 및 대기압에서 열교환기(10) 및 콜드박스(7)에서 배출된다.
극저온 분리 유니트의 냉각은 냉매 루프에 의해 제공된다. 이 양태에서, 냉매(55)는 약 50 psig의 유입 압력으로 압축기(60)에 진입하고 300 psig의 배출 압력에서 이탈한다. 냉매는 주위온도 이상에서 압축기(60)에서 배출되고 후-냉각기(65)에 의해 주위온도와 대략 동일한 온도로 냉각된다. 이어서 냉매는 콜드박스(7) 및 복열 열교환기(67)에 진입한다. 열교환기(67)는 냉매를 변환밸브(70)에 진입하기 전에 냉각시킨다. 바람직한 양태에서, 열교환기(67)는 납땜 플레이트-핀 열교환기 또는 코일 핀-관 열교환기이다. 변환 밸브(70)는 활성 열교환 표면의 작동 온도로 냉매를 냉각시키는 밸브(75)를 통한 팽창에 앞서 예비냉각을 위해 적당한 모듈로 냉매를 향하게 한다. 도 2에 도시된 구조에서, 고압 냉매는 이들이 생물가스를 함유하지 않는 열전달 표면(50) 측을 통해 이동할 때 고체 CO2의 승화열에 의해 더욱 예비냉각되는 모듈(45)에 향한다. 주어진 압력에서 CO2의 평형 승화 온도가 알려져 있고 일정하기 때문에, 거의 예견가능하고 일관된 예비냉각이 약간의 고체가 잔류하는 한 냉각의 단계마다 존재하는 고체 CO2의 양에 상관없이 가능하다. 재생 모듈에서 예비냉각 후에, 냉매는 팽창 밸브(75)를 통해 약 300 psig에서 약 50 psig의 압력으로 등엔탈피 팽창되어 냉매는 활성 응결 모듈(20)의 저온 단부의 목적하는 냉각 온도보다 약간 낮은 온도로 더욱 냉각된다. 이어서 150˚K 근처의 저온 냉매는 모듈(20)에서 생물가스를 함유하지 않는 열교환 표면(25) 측에 진입하고 표면(25)을 냉각시키고 CO2를 응결시키면서 가온된다. 이어서 따뜻해진 냉매는 열교환기(67)에 진입하고 이들이 고압의 냉매 스트림을 예비냉각시킬 때 더욱 가온된다. 냉매는 콜드박스(7)에서 배출되어 압축기(60)에 진입하기 전에 주위온도보다 약간 낮은 온도로 가열되어 냉매 사이클을 완성한다.
바람직한 양태는 CO2가 고형화되는 열교환기에 진입하기 전에 냉매를 냉각시키는 팽창 밸브를 이용하지만, 다른 가스 팽창기 또는 다른 냉각 공정 또한 본 발명의 교시로부터 벗어나지 않고 이용될 수 있다. 예를 들면, 터빈 팽창기가 냉매를 팽창시키고 냉각시키기 위해 밸브 대신 사용될 수 있다.
제어 장치, 메이크-업 가스 조성, 상 분리기, 냉매 필터, 구동 모터 및 가스-순환 냉동기의 다른 통상의 성분이 도면을 간단하게 하기 위해 도 2로부터 생략되었음을 인지해야 한다. 냉동기의 이러한 성분과 요소는 당분야에서 통상적이다.
또한, 본 발명을 위해 이용된 특정 냉각 시스템이 분리 시스템의 성공적인 작동에 중요하지는 않음을 주목해야 한다. 저압의 혼합 냉매 시스템이 바람직한 양태에서 사용되지만, 다른 복열 냉동기 또한 작동될 수 있다. 예를 들면, 복열 냉동 시스템은 질소, 아르곤 또는 순수한 메탄 가스를 이들의 냉매로 사용하는 Claude 또는 Brayton 사이클과 같은 등엔트로피 터보-팽창기 사이클을 기본으로 할 수 있다. Linde, 고압의 혼합 냉매 또는 캐스케이드 사이클과 같은 다른 팽창 사이클 또한 이용될 수 있다. 바람직한 냉동 시스템은 약 300 psig의 출력을 가지는 압축기 및 이 압력에서 약 50 psig로 냉매를 팽창시키는 팽창 밸브 배치를 이용한다. 이러한 압축기는 Carrier 또는 Copeland Corporation으로부터 시판되고 있다. 이러한 냉동기는 합당하게 효율적이고, 건설하기에 저렴하며 매우 신뢰할만 하므로 바람직하다. 전술한 바와 같이, 자본 투자 및 신뢰성이 모두 이 분야의 상업적 작업 시스템에서 중요한 관심사이다. 본 발명의 바람직한 양태에 이용되는 냉매는 각각 23, 8, 23, 34 및 12 몰%로, 부탄, 프로판, 에탄, 메탄 및 아르곤의 혼합물이다. 그러나, 부탄과 프로판의 사용을 회피하는 다른 냉매 혼합물이 이용될 수도 있다.
열교환 표면(25)이 열교환 표면(20)의 도관을 막는 고체 CO2에 의한 불충분한 열 전달 또는 증가된 압력 하강에 의해 제한될 만큼 충분한 고체 CO2를 축적할 때, 다른 모듈(45)은 고체 CO2가 부재해야 한다. 이 시점에서, 변환 밸브(15)는 스트림을 변환하도록 작동하고, 밸브(35)는 스트림(40)이 모듈(45)로부터 유동하도록 작동한다. 마찬가지로, 변환 밸브(60)는 냉매 루프를 변형시켜 모듈(20)은 냉매 유동을 예비냉각시키도록 작동한다. 팽창 밸브(75)가 도면을 간단히 하기 위해 교환 밸브로 도시되었음을 주목해야 한다. 실제로, 이러한 밸브는 유동을 단일 팽창 밸브를 통해 재인도하는 밸브 시스템으로부터 구성된다. 이러한 밸브 변화는 모듈(20)을 활성 응결 모듈에서 CO2가 승화될 재생 모듈로 효과적으로 변환시킨다. 변환은 모듈(45)에도 마찬가지이다. 냉매 유동은 예비-팽창 냉각 유니트가 모듈(20)이 되고 CO2응결 유니트가 모듈(45)이 되도록 변환된다.
본 발명의 바람직한 양태에서, 밸브는 공급 스트림이 활성 열교환기 모듈에의 진입이 허용되지 않을 때 목적하는 온도 구배가 유동하는 냉매 스트림에 의해 모듈(20) 및 (45)에서 다시 정해질 때까지 짧은 시간을 허용하도록 시퀀싱된다. 유동의 이 짧은 중단은 지속 기간이 수분일 수 있는 작업 1 사이클의 전 기간의 대략 5%이다. 이 동안에, 유입 밸브(98)는 닫혀서 공급 스트림이 시스템에 진입하는 것을 방지한다.
본 발명은 액체 메탄 대신 주위 온도보다 약간 낮은 온도에서 순수한 메탄가스 스트림을 생성하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 이 변화는 생물가스 공급 스트림을 순수한 CO2와 CH4산물 스트림으로 분리하기 위한 본 발명에 따른 가스 공정처리 시스템(20)의 간단한 버전의 개략도인 도 3을 참조로 더욱 용이하게 이해될 수 있다. 공급 스트림(105)은 본질적으로 도 2에 대해 전술한 바와 같다.
콜드박스(107)는 주위 온도로부터 분리 장치를 열적으로 분리하는 데 사용된다. 예비냉각 복열 열교환기(110)는 하기에 설명된 것처럼 CO2스트림(112)과 정제된 메탄 스트림(195)의 승화로부터 회수되는 에너지에 의해 유입 스트림(105)을 냉각시킨다. 바람직한 양태에서, 열교환기(110)는 3 통로 열교환기이다. 온도는 고체 CO2가 열교환기(110)에서 형성되지 않도록 열교환기(110)에서 유지된다.
열교환기(110)에서 배출된 후에 냉각된 공급 스트림은 공급 스트림을 정제용 활성 열교환기로 향하게 작동하고 냉각원으로서 현재 재생 열교환기의 출력을 선택하는, 변환 밸브(115)에 진입한다. 변환 밸브(115)는 예비냉각된 스트림(105)을 CO2가 공급 스트림으로부터 제거되는 열교환 표면(125)을 포함하는 열교환 표면 모듈(120)로 향하게 한다. 열교환기(120) 및 (145)는 본질적으로 도 2에 도시된 열교환기(20) 및 (45)에 대해 전술한 바와 같이 작동한다.
본 양태에서 스트림의 메탄 성분은 대략 200 psig의 압력하에서 액체로 활성 열교환기를 이탈한다. 메탄 산물 스트림(130)은 모듈(120)에서 배출되어 메탄 스트림을 열교환기(137)로 향하게 하는, 밸브(135)로 유동한다. LNG는 열을 고압의 냉매로부터 전달함으로써 열교환기(137)에서 기화된다. 스트림(140)은 열교환기(137)에서 이탈하여 스트림(195)으로 콜드박스에서 배출되기 전에 주위 온도의 근처로 가온될 때 진입하는 생물가스 공급 스트림을 예비냉각시키는 데 이용되는 복열/예비냉각 열교환기(110)에 진입한다. 스트림(140)이 고체가 열교환기(110)에서 형성되지 않도록 열교환기(137)에서 충분히 가온됨을 보장하도록 주의해야 한다.
열교환기(110)에서, 생물가스 공급 스트림(105)은 15 psig 근처에서 고순도 CO2가스 스트림인, 스트림(112)에 의해 예비냉각된다. 이 스트림은 도 2에 도시된 본 발명의 양태에 대해 전술한 것과 유사한 방법으로 제 2 열교환 표면 모듈(145)에서 생성된다.
극저온 분리 유니트의 냉각은 도 2에 대해 전술한 것과 유사한 가스-사이클 냉매 루프로 제공된다. 이 양태에서, 냉매(155)는 약 50 psig의 유입 압력 및 300 psig의 배출 압력으로 압축기(160)에 진입한다. 냉매는 주위 온도 이상에서 압축기(160)에서 배출되고 후-냉각기(165)에 의해 대략 주위온도로 냉각된다. 이어서 냉매는 콜드박스(107)와 복열 열교환기(167)에 진입한다. 열교환기(167)는 변환 밸브(170)에 진입하기 전에 냉매를 냉각시킨다. 변환 밸브(170)는 예비냉각을 위해 냉매를 재생 모듈로 향하게 한다. 재생 모듈에서 예비냉각 후에, 냉매는 변환 밸브(180)에 의해 저온의 메탄 스트림(130)에 의해 더욱 냉각되는 예비냉각 열교환기(137)로 향한다. 열교환기(137)에서 제 3 예비냉각 단계 후에, 냉매는 팽창 밸브(175)를 통해 대략 300 psig에서 대략 50 psig의 압력으로 등엔탈피 팽창한다. 이 팽창은 활성 응결 모듈(120)의 저온 단부의 목적하는 냉각 온도보다 약간 낮은온도로 냉매를 냉각시킨다. 이어서 냉매는 활성 열교환기 변환 밸브(180)로 향한다. 이어서 150˚K 근처에서 저온의 냉매는 모듈(120)에서 열교환 표면(125)의 생물가스를 함유하지 않는 측으로 진입하여 CO2를 응결시킴으로써 표면(125)을 냉각시키면서 가온된다. 이어서 더욱 따뜻한 냉매는 열교환기(167)에 진입하고 고압의 냉매 스트림을 예비냉각시키면서 더욱 가온된다. 냉매는 콜드박스(107)에서 배출되어 압축기(160)에 진입하기 전에 주위온도보다 약간 낮은 온도로 가열되어 냉매 사이클을 완성한다. 열교환기(137)는 가스 분리 시스템의 작동에 중요한데, 그 이유는 팽창 밸브에 의해 스패닝되는 온도를 감소시키고 메탄 스트림(140)이 열교환기(110)에서 고체 형성을 일으키지 않을 온도로 가온되기 때문이다.
본 발명의 이 양태에서 이용되는 냉동 시스템은 도 2에 도시된 양태에 대해 전술한 것과 본질적으로 동일하다. 따라서, 여기에서는 추가로 설명되지 않을 것이다.
본 발명의 이 양태에서 활성 및 재생 열교환기의 변환은 도 2에 도시된 양태에 대해 전술한 바와 본질적으로 동일하다. 활성 열교환기가 이의 성능을 상당히 손상시킬 만큼 충분한 고체 CO2를 축적할 때, 재생 열교환기로 변환된다.
CO2의 승화에 의해 제공되는 냉각이 고압에서 생물가스 스트림으로부터의 CO2를 액화하고 응결시키기 시작하는 데 요구되는 것보다 낮은 압력에서 일어남을 주목하는 것이 중요하다. 이는 냉매의 팽창에 의해 스패닝되는 온도가 크게 감소하고 모듈(20/120) 및 (45/145)에서 열적 물질의 온도 사이클링이 매우 감소하게 한다. 따라서, 승화 모듈의 작동 압력은 효율적인 설계에 중요하다. 이 온도는 승화 모듈에서 유지되는 압력에 따라 다소 하강하거나 상승할 수 있다. LNG의 배출 압력은 LNG 저장 탱크에서의 압력 근처이어야 한다. 더욱 저온의 LNG가 더욱 가치있다고 생각된다. 추가로, LNG에 존재하는 잔류 CO2는 압력 및 온도의 함수이다. CO2가 열교환 모듈 하류에서 고형화될 수 없음을 보장하도록 주의해야 한다. 균일한 온도 구배, 유입 단부 온도 및 배출 단부 온도는 열교환기(10/110) 및 (67/167)에서 유지되어야 한다. 추가로, 이러한 열교환기를 통한 유동이 사이클링 중에 역전되지 않음을 보장하도록 주의해야 한다. 마찬가지로, 팽창 밸브(75/175)를 통한 유동도 사이클링 중에 방향을 변동하거나 심하게 요동해서는 안된다. 재생 열교환 표면 모듈을 이탈하는 냉매의 배출 가스 온도는 고체 CO2가 존재하는 한 일정하게 유지되어야 한다. 따라서, 이 온도의 상승은 재생이 완벽하고 사이클링이 역전되어야 함을 나타낸다. 따라서, 이 온도는 본 발명의 바람직한 양태에서 모니터되고 활성 및 재생 열교환기의 변환을 개시하는 데 사용된다.
CO2의 적당한 분리를 제공하기 위해, 도 2 및 3에서 열교환기(20/120)는 200 psig 근처의 압력에서 약 150˚K보다 낮은 최저온의 온도로 러닝되어야 한다. 이러한 조건은 열교환기(20/120)에서 배출되는 가스가 약 0.02% 이하의 CO2를 가짐을 확인해준다. 이와 달리, 더욱 고수준의 CO2를 가지는 메탄 가스 산물을 생산하는 것이 소망될 수 있다. 활성 열교환기에서 최저온의 온도가 약 150˚K부터 상승하면, 정제된 배출 메탄 스트림은 가스로서 잔류할 것이고 활성 열교환기에서 이탈될 때 CO2의 상응하는 고농도를 가진다. CO2의 농도는 활성 열교환기에서 최저온의 온도를 조절함으로써 직접 조절된다. 이 온도의 조절은 배출 가스의 품질을 조절하기 위한 수단을 제공하고 본 발명에 CO2의 허용되는 농도가 통상적으로 2 용적% 이하인 생물가스로부터 파이프라인 품질의 천연가스 생산 능력을 제공한다.
바람직한 양태가 생물가스용으로 의도되었지만, 이산화탄소와 메탄을 함유하는 다른 가스 스트림도 본 발명으로 유사하게 정제될 수 있다. 예를 들면, 본 발명은 다량의 이산화탄소를 함유하는 원천 가스를 정제하는 데 이용될 수 있다.
본 발명의 다양한 수정은 선행 설명과 첨부된 도면으로 당분야의 숙련인에게 명백해질 것이다. 따라서, 본 발명은 다만 하기 청구범위의 범위로 제한된다.

Claims (5)

  1. 가스의 혼합물이 예정된 압력에서 존재하며, 열교환 표면이 CO2가 예정된 압력에서 응결되는 온도보다 낮은 온도를 가지는 냉매에 의해 냉각되는, 가스의 혼합물과 접촉하고 있는 열교환 표면을 포함하는 혼합물내 CO2를 응결시키기 위한 활성 열교환기;
    냉매가 CO2의 응결 층에서 CO2가 승화하는 온도보다 높은 온도에서 재생 열교환기에 진입하는, 냉매 및 또한 응결된 CO2의 층과 접촉하고 있는 열교환 표면을 포함하는 냉매를 예비냉각하기 위한 재생 열교환기;
    냉매가 재생 열교환기에서 예비냉각된 후에 및 냉매가 활성 열교환기에 진입하기 전에 냉매를 팽창하기 위한 팽창 밸브; 및
    냉매가 활성 열교환기를 이탈한 후에 냉매를 수납하기 위한 투입구 및 압축된 냉매를 배출하기 위한 배출구를 구비하고 있는, 냉매가 활성 열교환기를 이탈한 후에 냉매를 압축하기 위한 압축기를 포함하는, CO2와 제 2 가스를 포함하는 가스 혼합물로부터의 CO2분리장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 장치가 제 1 및 2 열교환기를 포함하고, 주어진 시간에 열교환기 중 하나가 활성 열교환기이며 나머지 열교환기가 재생 열교환기이며, 장치가 제 1 및 2 열교환기 중 어느 것이 활성 열교환기인지를 선택하기 위한 밸브 시스템을 포함하는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 각 열교환기가:
    냉매를 수납하기 위한 투입 단부 및 냉매를 배출하기 위한 배출 단부와, 열교환 코일을 통해 통과하는 냉매와 열적으로 접촉하고 있는 외부 표면을 포함하는 열교환 코일; 및
    열교환 코일의 외부 표면과 접촉하게 하기 위한, 열교환 코일의 외부 표면과 접촉함으로써 냉각된 가스를 수납하고 배출하기 위한 투입구 및 배출구를 구비하고 있는 챔버를 포함하는데,
    여기에서, 밸브 시스템이 압축기의 배출구를 재생 열교환기의 열교환 코일의 투입 단부와 연결하고 활성 열교환기의 열교환 코일의 배출 단부를 압축기의 투입구와 연결하기 위한 제 1 밸브 시스템; 및
    가스의 혼합물의 활성 열교환기의 투입구로의 경로를 정하기 위한 제 2 밸브 시스템을 포함하는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 가스의 혼합물을 재생 열교환기를 이탈하는 CO2와 열적으로 접촉하게 함으로써 가스의 혼합물을 예비냉각하기 위한 투입 가스 예비냉각 열교환기를 추가로 포함하는 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 압축된 냉매가 재생 열교환기에 진입하기 전에 압축된 냉매를 활성 열교환기를 이탈하는 냉매와 열적으로 접촉하게 함으로써 압축된 냉매를 냉각하기 위한 냉매 예비냉각 열교환기를 추가로 포함하는 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140050229A (ko) * 2012-10-19 2014-04-29 대우조선해양 주식회사 이산화탄소 응결점 분석 장치

Families Citing this family (90)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19940371A1 (de) * 1999-08-25 2001-03-01 Messer Griesheim Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Kohlendioxid aus Abgasen
FR2820052B1 (fr) * 2001-01-30 2003-11-28 Armines Ass Pour La Rech Et Le Procede d'extraction du dioxyde de carbone par anti-sublimation en vue de son stockage
US20060127264A1 (en) * 2001-02-01 2006-06-15 Giovanni Aquino Multi-vane device
CA2353307A1 (fr) 2001-07-13 2003-01-13 Carmen Parent Appareil et procede pour le traitement des effluents gazeux
CA2369331A1 (fr) * 2002-01-28 2003-07-28 Frederic Dutil Systeme enzymatique de purification des gaz energetiques
US20040029257A1 (en) * 2002-01-28 2004-02-12 Co2 Solution Process for purifying energetic gases such as biogas and natural gas
CA2405635A1 (en) 2002-09-27 2004-03-27 C02 Solution Inc. A process and a plant for the production of useful carbonated species and for the recycling of carbon dioxide emissions from power plants
FR2851936B1 (fr) * 2003-03-04 2006-12-08 Procede d'extraction du dioxyde de carbone et du dioxyde de soufre par anti-sublimation en vue de leur stockage
RU2415681C2 (ru) * 2005-05-13 2011-04-10 Энестетик Гэз Рекламейшн, Ллк Аппарат и способ для переработки анестезирующего газа
US7644594B2 (en) * 2005-05-13 2010-01-12 Anesthetic Gas Reclamation, L.L.C. Method and apparatus for self-contained anesthetic gas reclamation
US7628034B2 (en) * 2005-05-13 2009-12-08 Anesthetic Gas Reclamation, Llc Method of low flow anesthetic gas scavenging and dynamic collection apparatus therefor
ES2766767T3 (es) * 2006-04-07 2020-06-15 Waertsilae Gas Solutions Norway As Procedimiento y aparato para precalentar gas evaporado de GNL a temperatura ambiente antes de su compresión en un sistema de relicuefacción
CA2674618C (en) * 2007-01-19 2015-02-10 Exxonmobil Upstream Research Company Integrated controlled freeze zone (cfz) tower and dividing wall (dwc) for enhanced hydrocarbon recovery
US20100018248A1 (en) * 2007-01-19 2010-01-28 Eleanor R Fieler Controlled Freeze Zone Tower
US7744677B2 (en) * 2007-05-25 2010-06-29 Prometheus Technologies, Llc Systems and methods for processing methane and other gases
US20090288447A1 (en) * 2008-05-22 2009-11-26 Alstom Technology Ltd Operation of a frosting vessel of an anti-sublimation system
US20090301108A1 (en) * 2008-06-05 2009-12-10 Alstom Technology Ltd Multi-refrigerant cooling system with provisions for adjustment of refrigerant composition
US20150316312A1 (en) * 2008-07-14 2015-11-05 Ecotech Recycling Ltd. Device and method for cooling solid particles
US8163070B2 (en) * 2008-08-01 2012-04-24 Wolfgang Georg Hees Method and system for extracting carbon dioxide by anti-sublimation at raised pressure
US20100050687A1 (en) * 2008-09-04 2010-03-04 Alstom Technology Ltd Liquefaction of gaseous carbon-dioxide remainders during anti-sublimation process
FR2940413B1 (fr) * 2008-12-19 2013-01-11 Air Liquide Procede de capture du co2 par cryo-condensation
FR2944096B1 (fr) * 2009-04-07 2012-04-27 Ass Pour La Rech Et Le Dev De Methodes Et Processus Indutriels Armines Procede et systeme frigorifique pour la recuperation de la froideur du methane par des fluides frigorigenes.
JP5632455B2 (ja) 2009-04-20 2014-11-26 エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー 炭化水素ガス流から酸性ガスを除去する極低温システム及び酸性ガスの除去方法
US20120308989A1 (en) * 2009-06-02 2012-12-06 Prometheus Technologies, Llc Conversion of aquatic plants to liquid methane, and associated systems and methods
US20110003357A1 (en) * 2009-06-02 2011-01-06 Prometheus Technologies, Llc Conversion of algae to liquid methane, and associated systems and methods
WO2011046658A1 (en) 2009-09-09 2011-04-21 Exxonmobil Upstream Research Company Cryogenic system for removing acid gasses from a hydrocarbon gas stream
AU2009355326B2 (en) 2009-11-16 2014-10-02 Kent Knaebel & Associates, Inc. Multi-stage adsorption system for gas mixture separation
GB0921315D0 (en) * 2009-12-05 2010-01-20 Lemay Patrick An improved opened geothermal energy system
BR112012017599A2 (pt) 2010-01-22 2016-08-16 Exxonmobil Upstream Res Co remoção de gases ácidos de um fluxo de gás, com captura e sequestro de co2
MX2012008667A (es) 2010-02-03 2012-08-23 Exxonmobil Upstream Res Co Sistema y metodos para usar liquido frio para remover componentes gaseosos solidificables de flujos de gas de proceso.
US20110259044A1 (en) * 2010-04-22 2011-10-27 Baudat Ned P Method and apparatus for producing liquefied natural gas
US20120000242A1 (en) * 2010-04-22 2012-01-05 Baudat Ned P Method and apparatus for storing liquefied natural gas
MY164721A (en) 2010-07-30 2018-01-30 Exxonmobil Upstream Res Co Cryogenic systems for removing acid gases from a hydrocarbon gas stream using co-current separation devices
AU2011236067B2 (en) * 2010-10-15 2013-02-07 Cluster LNG Co., Ltd Method for producing pressurized liquefied natural gas and production system therefor
JP2014501701A (ja) 2010-10-26 2014-01-23 シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ Ｃｈ４含有気体供給流から汚染物質又は複数の汚染物質の混合物を分離する方法
US20120152116A1 (en) 2010-12-16 2012-06-21 Prometheus Technologies, Llc Rotary fluid processing systems and associated methods
US20130025317A1 (en) * 2011-06-15 2013-01-31 L'Air Liguide Societe Anonyme Pour L' Etude Et L' Exploitation Des Procedes Georges Claude Process for Removing Carbon Dioxide From a Gas Stream using Desublimation
US9068463B2 (en) 2011-11-23 2015-06-30 General Electric Company System and method of monitoring turbine engines
MY166180A (en) 2012-03-21 2018-06-07 Exxonmobil Upstream Res Co Separating carbon dioxide and ethane from mixed stream
CN102636002A (zh) * 2012-03-31 2012-08-15 贾林祥 天然气中co2低温脱除方法及应用该方法的天然气液化装置
CN102628635B (zh) * 2012-04-16 2014-10-15 上海交通大学 带凝华脱除co2的气体膨胀天然气带压液化工艺
CN102620524B (zh) * 2012-04-16 2014-10-15 上海交通大学 带凝华脱除co2的级联式天然气带压液化工艺
CN102620523B (zh) * 2012-04-16 2014-10-15 上海交通大学 带凝华脱除co2的混合制冷剂循环天然气带压液化工艺
US20130305744A1 (en) * 2012-05-21 2013-11-21 General Electric Company Cng delivery system with cryocooler and method of supplying purified cng
CN102679688B (zh) * 2012-05-25 2014-12-17 贵州开磷（集团）有限责任公司 一种从合成氨尾气中回收氨的工艺
US9339752B2 (en) * 2012-07-11 2016-05-17 Fluor Technologies Corporation Configurations and methods of Co2 capture from flue gas by cryogenic desublimation
EA201592161A1 (ru) * 2013-05-13 2016-06-30 Рефриджерэйшн Инджиниринг Интернэшнл Пти Лимитед Устройство и способ кондиционирования природного газа для транспортировки
DE102013008536A1 (de) * 2013-05-16 2014-11-20 Linde Aktiengesellschaft Anlage zur Tieftemperatur-Kältetrocknung und Tieftemperatur-Kältetrocknungsverfahren
DE102013008535A1 (de) * 2013-05-16 2014-11-20 Linde Aktiengesellschaft Anlage zur Verringerung eines Kohlendioxidgehalts eines kohlendioxidhaltigen und kohlenwasserstoffreichen Gasstroms und entsprechendes Verfahren
AU2014357665B2 (en) 2013-12-06 2017-06-22 Exxonmobil Upstream Research Company Method and device for separating a feed stream using radiation detectors
US9874395B2 (en) 2013-12-06 2018-01-23 Exxonmobil Upstream Research Company Method and system for preventing accumulation of solids in a distillation tower
US9562719B2 (en) 2013-12-06 2017-02-07 Exxonmobil Upstream Research Company Method of removing solids by modifying a liquid level in a distillation tower
WO2015084495A2 (en) 2013-12-06 2015-06-11 Exxonmobil Upstream Research Company Method and system of maintaining a liquid level in a distillation tower
CA2925404C (en) 2013-12-06 2018-02-06 Exxonmobil Upstream Research Company Method and system of dehydrating a feed stream processed in a distillation tower
MY176633A (en) 2013-12-06 2020-08-19 Exxonmobil Upstream Res Co Method and system of modifiying a liquid level during start-up operations
WO2015084500A1 (en) 2013-12-06 2015-06-11 Exxonmobil Upstream Research Company Method and device for separating hydrocarbons and contaminants with a heating mechanism to destabilize and/or prevent adhesion of solids
AU2014357667B2 (en) 2013-12-06 2017-10-05 Exxonmobil Upstream Research Company Method and system for separating a feed stream with a feed stream distribution mechanism
CA2931409C (en) 2013-12-06 2017-08-01 Exxonmobil Upstream Research Company Method and device for separating hydrocarbons and contaminants with a spray assembly
SG11201605538VA (en) 2014-04-22 2016-11-29 Exxonmobil Upstream Res Co Method and system for starting up a distillation tower
FR3020669B1 (fr) * 2014-04-30 2018-10-26 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede et appareil d’epuration et de refroidissement d’un melange gazeux
US9784498B2 (en) 2014-06-11 2017-10-10 Exxonmobil Upstream Research Company Method for separating a feed gas in a column
US10352617B2 (en) * 2014-09-25 2019-07-16 University Of Zaragoza Apparatus and method for purifying gases and method of regenerating the same
MX2017008683A (es) 2015-02-27 2017-10-11 Exxonmobil Upstream Res Co Reduccion de carga de refrigeracion y deshidratacion para una corriente de alimentacion que entra a un proceso de destilacion criogenica.
US10413642B2 (en) 2015-04-28 2019-09-17 James Michael Berry System for dynamic control of medical vacuum
AU2016323618B2 (en) 2015-09-18 2019-06-13 Exxonmobil Upsteam Research Company Heating component to reduce solidification in a cryogenic distillation system
MY187623A (en) 2015-09-24 2021-10-04 Exxonmobil Upstream Res Co Treatment plant for hydrocarbon gas having variable contaminant levels
US10463990B2 (en) 2015-12-14 2019-11-05 General Electric Company Multiphase pumping system with recuperative cooling
WO2017172321A1 (en) 2016-03-30 2017-10-05 Exxonmobil Upstream Research Company Self-sourced reservoir fluid for enhanced oil recovery
FR3050655B1 (fr) * 2016-04-27 2020-03-27 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede de production de biomethane mettant en œuvre un flux d'azote
FR3050656B1 (fr) * 2016-04-27 2019-11-29 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede de production de biomethane liquide par separation cryogenique
CN110337563B (zh) 2017-02-24 2021-07-09 埃克森美孚上游研究公司 两用lng/lin储存罐的吹扫方法
EP3704495B1 (en) 2017-11-01 2022-10-05 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO Probe, method of manufacturing a probe and scanning probe microscopy system
CA3101931C (en) 2018-06-07 2023-04-04 Exxonmobil Upstream Research Company Pretreatment and pre-cooling of natural gas by high pressure compression and expansion
WO2020005552A1 (en) 2018-06-29 2020-01-02 Exxonmobil Upstream Research Company Hybrid tray for introducing a low co2 feed stream into a distillation tower
US11378332B2 (en) 2018-06-29 2022-07-05 Exxonmobil Upstream Research Company Mixing and heat integration of melt tray liquids in a cryogenic distillation tower
CN109178286B (zh) * 2018-08-24 2021-05-25 广东珠海金湾液化天然气有限公司 液化天然气运输船船舱的预冷工艺
US11578545B2 (en) 2018-11-20 2023-02-14 Exxonmobil Upstream Research Company Poly refrigerated integrated cycle operation using solid-tolerant heat exchangers
WO2020106395A1 (en) * 2018-11-20 2020-05-28 Exxonmobil Upstream Researchcompany Method for using a solid-tolerant heat exchanger in cryogenic gas treatment processes
WO2020106397A1 (en) 2018-11-20 2020-05-28 Exxonmobil Upstream Research Company Methods and apparatus for improving multi-plate scraped heat exchangers
US11486638B2 (en) 2019-03-29 2022-11-01 Carbon Capture America, Inc. CO2 separation and liquefaction system and method
US11465093B2 (en) 2019-08-19 2022-10-11 Exxonmobil Upstream Research Company Compliant composite heat exchangers
US20210063083A1 (en) 2019-08-29 2021-03-04 Exxonmobil Upstream Research Company Liquefaction of Production Gas
US11815308B2 (en) 2019-09-19 2023-11-14 ExxonMobil Technology and Engineering Company Pretreatment and pre-cooling of natural gas by high pressure compression and expansion
JP7326483B2 (ja) 2019-09-19 2023-08-15 エクソンモービル・テクノロジー・アンド・エンジニアリング・カンパニー 高圧圧縮及び膨張による天然ガスの前処理及び予冷
WO2021055074A1 (en) 2019-09-20 2021-03-25 Exxonmobil Upstream Research Company Removal of acid gases from a gas stream, with o2 enrichment for acid gas capture and sequestration
EP4034798B1 (en) 2019-09-24 2024-04-17 ExxonMobil Technology and Engineering Company Cargo stripping features for dual-purpose cryogenic tanks on ships or floating storage units for lng and liquid nitrogen
US10968151B1 (en) * 2019-09-27 2021-04-06 Wm Intellectual Property Holdings, L.L.C. System and process for recovering methane and carbon dioxide from biogas and reducing greenhouse gas emissions
WO2021201763A1 (en) * 2020-04-03 2021-10-07 Biofrigas Sweden Ab (Publ) Method and system for the production of liquid biogas
FR3112597A1 (fr) * 2020-07-17 2022-01-21 Pyraine Procédé de séparation d’un mélange gazeux initial
CN111912168A (zh) * 2020-07-31 2020-11-10 山东交通学院 一种沼气净化及液化系统

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2738658A (en) * 1952-12-24 1956-03-20 Air Reduction Separation of gas by solidification
US3093470A (en) * 1960-06-28 1963-06-11 United Aircraft Corp Co2 freezeout system
US3340695A (en) * 1963-09-17 1967-09-12 Hitachi Ltd Method of separating carbon monoxide from oxygenized converter gas
AU4587479A (en) * 1978-04-07 1979-10-11 Commonwealth Industrial Gases Limited, The Pressure-swing preferential adsorption of condensible vapour from gas stream
US4681612A (en) * 1984-05-31 1987-07-21 Koch Process Systems, Inc. Process for the separation of landfill gas
IL108626A (en) * 1994-02-13 1997-04-15 Ram Lavie And Technion Researc Method for the recovery of fugitive organic vapors
US5737941A (en) * 1997-01-21 1998-04-14 Air Products And Chemicals, Inc. Method and apparatus for removing trace quantities of impurities from liquified bulk gases

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140050229A (ko) * 2012-10-19 2014-04-29 대우조선해양 주식회사 이산화탄소 응결점 분석 장치

Also Published As

Publication number Publication date
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