KR20060021869A - 액화용 천연가스와 천연가스액체의 커트를 동시에 제조하는방법과 장치 - Google Patents

액화용 천연가스와 천연가스액체의 커트를 동시에 제조하는방법과 장치 Download PDF

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Abstract

이 방법은 다음 단계 :
(a) 공급 천연가스(101)를 최상부 생성물로서 선처리된 천연가스(111)를 제조하는 제일 증류탑(31)에 주입시키는 단계, 이 선처리된 천연가스(111)는 실질적으로 C6 + 탄화수소가 없다 ;
(b) 선처리된 천연가스(111)를 최소한의 제이 증류탑(49)으로 이루어지는 NGL 회수 유니트(19)에 주입시켜서 한편으로는 탑 최상부 생성물로서, 정제된 천연가스(151)를 제조하고, 다른 한편으로는 NGL 커트(15)를 제조하는 단계 ;
(c) 상기 액화성 천연가스(161)를 단계(b)에서 나오는 정제된 천연가스(151)로 형성시키는 단계
를 포함한다.

Description

액화용 천연가스와 천연가스액체의 커트를 동시에 제조하는 방법과 장치 {METHOD AND PLANT FOR SIMULTANEOUS PRODUCTION OF A NATURAL GAS FOR LIQUEFACTION AND A LIQUID CUT FROM NATURAL GAS}
본 발명은 질소, 메탄, C2 ~ C5 탄화수소와 C+ 6 중탄화수소를 함유하는 공급 천연가스로부터 액화성 천연가스와 천연가스액체(NGL) 커트를 동시에 제조하는 방법에 관한 것으로,
이 방법은 다음 단계 :
(a) 공급 천연가스를 선처리하여 선처리된 천연가스를 얻는 단계 ;
(b) 단계(a)에서 나온 선처리된 천연가스를 이의 이슬점에 가까운 온도 아래로 냉각시키는 단계 ;
(c) 단계(b)에서 나온 냉각되고 선처리된 천연가스를 팽창시키고 팽창된 천연가스를 최소한 하나의 주 증류탑으로 이루어지는 NGL 회수 유니트에 주입하여, 한편으로는, 탑 최상부 생성물로서 정제된 천연가스를 제조하고, 다른 한편으로는, 상기 NGL 커트를 제조하는 단계;
(d) 상기 액화성 천연가스를 단계(c)에서 나온 정제된 천연가스로 형성시키는 단계
로 이루어진다.
본 발명의 방법은 주 생성물로서 지하에서 추출된 천연가스, 액체천연가스(이는 "LNG"이라 한다)와 부산물로서 천연가스액체의 커트(이는 "NGL"이라 한다)를 제조하는 장치에 적용한다.
본 발명에서, NGL은 천연가스에서 추출될 수 있는 C2 + 내지 C3 + 탄화수소를 뜻한다. 예를 들면, 이들 NGLs에는 에탄, 프로판, 부탄과 C5 + 탄화수소가 있다.
NGLs를 추출한 후 생성되는 LNG는 NGLs를 추출하지 않고 생성된 LNG보다 더 낮은 열량을 갖는다.
공지된 천연가스 액화장치는 액화성 가스를 제조하는 유니트, 실제 액화용 유니트와, LNG에서 질소를 제거하는 유니트로 연속적으로 이루어진다. 액화성 가스를 제조하는 유니트는 액화하는 동안 결정화하는 C6 + 중탄화수소를 제거하는 수단을 필히 함유한다.
액화성 천연가스와 NGLs를 동시에 제조하기 위하여, 예를 들어, 특허출원 FR-A-2 817 766에 기술되어 있는 상술한 형의 방법을 사용할 수 있다.
이와 같은 방법은 실온에서 천연가스를 제조하는 데와 NGL을 추출하는데 활용되는 열역학적 효율을 갖는다.
따라서, 이 방법은 얻은 천연가스를 액화시키는 데는 완전히 만족스럽지 못 한 것이다. 이것은 얻은 천연가스를 액화시키는데 필요한 에너지소비가 너무 높기 때문이다.
본 발명의 주목적은 이러한 결점을 개선하는 데 있으며, 즉 종래 방법보다 더 경제적이고 더 융통성이 있는 LNG와 NGL의 동시 제조 방법을 제공하는 데 있다.
이를 위하여, 본 발명의 요지는 단계(a)가 다음 하위 단계 :
(a1) 공급 천연가스를 이의 이슬점에 가까운 온도 아래로 냉각시키는 단계 ;
(a2) 단계(a1)에서 나온 상기의 냉각된 공급 천연가스를 최상부 생성물로서 선처리된 천연가스를 생성시키는 보조 증류탑에 주입하고, 이 선처리된 천연가스에는 실질적으로 C6 + 탄화수소가 없고, 더욱이 이 첫번째 보조 증류탑이 본질적으로 C6 + 중탄화수소의 커트를 생성시키는 단계
로 이루어짐을 특징으로 하는, 상술한 형의 방법에 있다.
본 발명에 따른 방법은 개별적으로 또는 가능한 조합으로 취한 하나 또는 그 이상의 다음 특징을 포함할 수 있다 :
- 단계(d)가 다음 하위 단계 :
(d1) 상기 주 탑의 최상부에서 추출한 정제 천연가스를 최소한의 제일 압축기에서 액화 압력으로 압축하는 단계 ;
(d2) 단계(d1)에서 나온 압축된 정제 천연가스를 제일 열교환기에서 주 탑의 최상부에서 추출된 상기 정제 천연가스와 열 교환하여 냉각시켜서 액화성 천연가스를 제조하는 단계 ;
로 이루어지고,
- 단계(b)가 다음 하위 단계 :
(b1) 단계(a)에서 나온 선처리된 천연가스를 제이 열교환기에서 제이 주 탑에서 추출된 정제 천연가스와 열 교환하여 냉각시키는 단계로 이루어지고 ;
- 단계(c)가 다음 하위 단계 :
(c1) 단계(b)에서 나온 냉각된 선처리 천연가스를 분리 드럼에 주입하여 액체 흐름과 가스 흐름을 얻는 단계 ;
(c2) 단계(c1)에서 나온 가스 흐름을 제일 압축기에 결합되어 있는 터빈에서 팽창시키는 단계 ;
(c3) 단계(c2)에서 나온 흐름을 중간 수준 N3로 주 탑에 주입하는 단계 ;
(c4) 단계(c1)에서 나온 액체 흐름을 팽창시키고 팽창된 액체 흐름을 수준 N3 이하의 수준 N2로 주 탑에 주입하는 단계
로 이루어지고,
- 단계(d1)에서, 제일 압축기에 의하여 생성된 압축 정제 천연가스를 외부 에너지원에 의하여 공급된 제이 압축기에서 압축하여 상기 액화 압력에 도달하도록 하고 ;
- 주 증류탑의 압력은 35 바아 이상으로 하고 ;
- 더욱이 액화성 천연가스가 단계(a)에서 직접 나온 선처리된 천연가스의 일부를 포함하고 ;
- 방법에 액화성 천연가스가 단계(a)에서 직접 나온 선처리된 천연가스로 대부분 또는 완전히 구성되는 출발 상이 포함되고, 이 액화성 천연가스는 C2 내지 C5 탄화수소에 비례하여 강화되고, 방법에 액화성 천연가스에서 단계(a)로부터 직접 나온 선처리된 천연가스의 부분이 액화성 천연가스에서 원하는 C2 내지 C5 탄화수소 함량에 따라서 조정되는 다음 생산상을 포함하고 ;
- 보조 탑에 의하여 제조된 액체를 팽창시키고 주 탑에 주입한다.
또한 본 발명의 요지는 질소, 메탄, C2 ~ C5 탄화수소와 C6 + 중탄화수소를 함유하는 공급 천연가스로부터 액화성 천연가스와 천연가스액체(NGL)를 동시에 제조하는 장치에 있고, 이는 다음과 같은 형 :
(a) 상기 공급 천연가스를 선처리하여 선처리된 천연가스를 얻는 유니트 ;
(b) 선처리된 천연가스를 이의 이슬점에 가까운 온도 아래로 냉각시키는 수단 ;
(c) 냉각된 선처리 천연가스를 팽창시키는 수단을 함유하고, 한편으로는 탑 최상부 생성물로서 정제된 천연가스를 제조하고, 다른 한편으로는, 상기 NGL 커트를 제조하는 최소한 하나의 주 증류탑을 함유하는, NGLs를 회수하는 유니트 ;
(d) 단계(c)에서 나온 정제된 천연가스를 액화성 천연가스 라인으로 보내는 수단 ;
으로 이루어지고,
이 장치는 선처리 유니트가 :
(a1) 공급 천연가스를 이의 이슬점에 가까운 온도 아래로 냉각시키는 단계 ;
(a2) C6 + 탄화수소를 실질적으로 유리하는, 상기 선처리된 천연가스를 최상부 생성물로서 제조하고, 더욱이 본질적으로 C6 + 중탄화수소의 커트를 생성시키는, 냉각된 공급 천연가스를 증류하는 보조 증류탑
로 이루어짐을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 장치는 개별적으로 또는 가능한 조합으로 취한 하나 또는 그 이상의 다음 특징을 포함할 수 있다 :
- 액화성 천연가스를 형성하는 수단은
(d1) 액화 압력으로 주 탑의 최상부에서 추출된 정제 천연가스를 압착하는, 최소한의 제일 압축기를 함유하는 수단 ;
(d2) 상기 압축 수단에서 나온 압축된 정제 천연가스가 주 탑의 최상부에서 추출된 상기 정제 천연가스와 열-교환관계를 가져오게 하는 제일 열교환기, 이 제일 교환기에서 상기 압축된 정제 천연가스를 냉각시켜서 액화성 천연가스를 제조하는 것으로 이루어지고 ;
- 선처리된 천연가스를 냉각시키는 수단이 이 가스가 주 탑에서 추출된 상기 정제 천연가스와 열-교환 관계를 가져오게 하는 제이 열교환기로 이루어지고 ;
- NGLs를 회수하는 유니트가 ;
(c1) 드럼이 액체 흐름과 가스 흐름을 생성시키는, 냉각된 선처리 천연가스를 분리하는 분리 드럼 ;
(c2) 상기 제일 압축기에 결합 되어있는, 상기 가스 흐름을 팽창시키는 제일 팽창 터빈 ;
(c3) 중간 수준 N3로 주 탑에 팽창된 가스 흐름을 주입하는 수단 ;
(c4) 상기 액체 흐름을 팽창시키는 수단과 팽창된 액체 흐름을 N3 이하의 수준 N2로 주 탑에 주입하는 수단
으로 이루어지고 ;
주 탑의 최상부에서 추출된 정제 천연가스를 압축하는 수단은 외부 에너지원에 의하여 구동되고 액화 압력까지 압축된 정제 천연가스의 압력을 증가시키는 제이 압축기로 이루어지고 ;
- 정제된 천연가스를 형성하는 수단은 선처리 유니트에서 직접 나오는 선처리된 천연가스의 조정할 수 있는 부분을 액화성 천연가스 라인에 선택적으로 주입하는 수단으로 이루어진다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 조작을 예시한 블록 선도를 나타낸다.
본 발명을 이행하는 실시예는 첨부된 단일 도면과 연관하여 기술할 것이다.
도면에 도시된 장치는 건조한, 탈이산화탄소와 탈황의 공급 천연가스의 공급원(11)으로부터 주 생성물로서 LNG(13)와 부산물로서 NGL 커트(15)를 동시에 제조 하는 것에 관한 것이다. 이 장치는 C6 + 중탄화수소를 제거하는 유니트(17), NGLs를 회수하는 유니트(19)와 액화 유니트(21)를 포함한다.
이후, 액체의 흐름과 이를 운반하는 라인은 둘 다 동일한 참조 부호로 나타낼 것이고, 압력은 절대 압력을 뜻한다.
중탄화수소를 제거하는 유니트(17)은 공급원(11)의 하류, 제일, 제이, 제삼 냉각기(25), (27), (29)와 제일 증류탑, 또는 탑 위 응축기를 구비한 보조 증류탑(31)으로 이루어진다. 이 응축기는 제일 탑(31)의 최상부와 제일 분리 드럼(33) 사이에서 한 면에 제4냉각기(35)와 다른 면에 환류 펌프(37)를 갖는다.
NGL 회수 유니트(19)는 제일, 제이와 제삼 열교환기(41), (43), (45), 제이 분리 드럼(47), 제이 증류탑, 또는 주 증류탑(49), 제일 압축기(53)에 결합된 제일 터빈(51), 외부 에너지원(56)에 의하여 구동되는 제이 압축기(55), 제5냉각기(57)과 NGL 추출 펌프(59)로 이루어진다.
천연가스 액화 유니트(21)에는 냉동사이클(69)에 의하여 냉각되는 제4와 제5열교환기(65),(67)가 있다.
이 사이클(69)은 3단계 (73A), (73B), (73C)를 갖는 압축기(73)로 이루어지고, 이 압축기에는 제일과 제이 중간 냉각기 (75A)와 (75B) 및 후 냉각기(75C), 일련의 4개의 냉각기 (77A) 내지 (77D), 제3 분리 드럼(79)과 제일 및 제이 수력 터빈 (81)과 (83)이 설치되어 있다.
본 발명에 따른 방법을 이행하는 실시예를 다음과 같이 기술한다.
건조한 탈이산화탄소와 탈황의 공급 천연가스 흐름(101)의 초기 몰 조성물은 3.90% 질소, 87.03% 메탄, 5.50% 에탄, 2.00% 프로판, 0.34% 이소부탄, 0.54% n-부탄, 0.18% 이소펜탄, 0.15% n-펜탄, 0.31% C6 탄화수소, 0.03% 탄화수소와 0.02% C6 탄화수소를 갖는다.
이 가스는 제일, 제이와 제삼 냉각기 (25), (27), (29)에서 연속적으로 냉각되어 냉각된 공급 천연가스(103)를 형성한다. 다음 이 가스(103)는 증류탑으로 주입된다.
이 탑(31)은 저부 생성물로서 C6 + 중탄화수소의 커트(105)를 생성시킨다. 이 커트(105)를 팽창 밸브(106)에서 팽창시켜 중탄화수소의 팽창된 흐름(107)을 제조하고, 이를 낮은 수준 N1으로 제이 증류탑에 주입한다.
더욱이, 제일 탑(31)에서 최상부 생성물로서 선처리된 가스의 흐름(109)을 제조한다. 이 흐름(109)을 제4냉각기에서 냉각시키고 부분적 응축시킨 다음 제일 분리 드럼(33)에 주입하고, 여기서 선처리된 천연가스로 구성되는 가스상과 환류 액체(112)로 구성되는 액상 사이의 분리를 행하고, 이 액상을 환류 펌프(37)에 의하여 정제 탑에 환류로 복귀시킨다.
선처리된 가스 흐름(111)의 몰 조성물은 3.9783% 질소, 88.2036% 메탄, 5.3622% 에탄, 1.7550% 프로판, 0.2488% 이소부탄, 0.3465% n-부탄, 0.0616% 이소펜탄, 0.0384% n-펜탄과 0.0057% C6 탄화수소를 갖는다.
C6 + 탄화수소는 실질적으로 이 흐름(111)에서 제거된다.
선처리된 천연가스 흐름(111)을 NGL 회수 유니트(19)를 공급하는 흐름(113)과 가스 액화 유니트(21)를 공급하는 흐름(115)으로 분할한다. 이들 두 흐름 사이의 분할은 각각 두 조절 밸브 (114)와 (116)를 조절하여 선택한다.
회수 유니트(19)에 주입된 흐름(113)을 제이 열교환기(43)에서 냉각시켜 냉각된 선처리 천연가스의 두-상 흐름(117)을 얻는다. 이 흐름(117)을 분리 드럼(47)에 주입하고, 여기서 증기 흐름(119)과 액체 흐름(121)이 생성된다. 액체 흐름(121)을 팽창 밸브(123)에서 팽창시킨 다음 수준 N1 이상의 수준 N2에서 탑(49)에 주입한다.
증기 흐름(119)을 주 분획(125)과 소 분획(127)으로 분리한다.
주 분획(125)을 터빈(51)에서 팽창시켜 팽창된 주 분획(129)을 얻고, 이를 수준 N2 이상의 수준 N3로 탑(49)에 주입한다.
소 분획(127)을 제3열교환기(45)에서 냉각시키고 팽창 밸브(131)에서 팽창시킨 다음 높은 수준 N4로 증류탑(49)에 주입한다.
수준 N4는 수준 N3 이상이다.
또한 탑(49)에 중간 리오일러(141)를 장치한다. 리오일러 흐름(143)을 N2 이하이고 N1 이상인 수준 N1a로 이 탑에서 추출한다. 이 흐름을 제이 열교환기(43)에서 가온하고 수준 N1a와 수준 N1 사이의 수준 N1b로 제이 탑(49)에 재주입한다.
NGL 커트(15)를 펌프(59)로 증류탑(49)의 저부에서 추출한다. 또한, 저부 리 오일러(145)를 탑(49)에 설치하여 NGL 커트(15)의 C2 탄화수소에 비례하는 C1 탄화수소의 몰 비를 조정한다. 이 비율은 0.02 이하가 바람직하다.
따라서, 이 NGL 커트(15)는 0.3688% 메탄, 36.8810% 에탄, 33.8344% 프로판, 6.1957% 이소부탄, 9.9267% n-부탄, 3.3354% 이소펜탄, 2.7808% n-펜탄, 5.7498% C6 탄화수소, 0.5564% C7 탄화수소와 0.3710% C8 탄화수소를 함유한다.
에탄, 프로판과 C4 + 탄화수소 추출물의 각 수준은 36.15%, 91.21%와 99.3%이다. 따라서, 본 발명에 따른 방법에 의한 에탄 회수 수준은 30%이다. 프로판 회수 수준은 80% 이상이고 90% 이상이 바람직하다. C4 + 탄화수소 회수 수준은 90% 이상이고 95% 이상이 바람직하다. 정제된 천연가스의 흐름(151)을 탑(49)에서 최상부 생성물로서 추출한다. 이 흐름(151)을 열교환기(45)에서, 열교환기(43)에서와 열교환기(41)에서 연속적으로 가온한다. 이는 외부의 냉각된 공급원은 NGL 회수 단위(19)를 조작할 필요가 없음을 나타낸다.
교환기(41)에서 나온 가온된 가스 흐름(153)을 제일 압축기(51)에서와 제이 압축기(55)에서 연속적으로 압축하여 액화 압력에서 가스 흐름(155)을 생성시킨다.
이 흐름(155)을 제5냉각기(57)에서와 제일 열교환기(41)에서 냉각시켜서 냉각된 정제가스의 흐름(157)을 얻는다. 흐름(157)을 가스 액화 유니트를 공급하는 흐름(115)과 혼합하고, C6 + 중탄화수소를 제거하는 유니트(17)에서 추출한다. 이 흐 름(157)과 흐름(115)은 실질적으로 동일한 온도와 압력을 가지며 액화성 천연가스의 흐름(161)을 형성한다.
액화성 천연가스의 이 흐름의 몰 조성물은 4.1221% 질소, 91.9686% 메탄, 3.7118% 에탄, 0.1858% 프로판, 0.0063% 이소부탄, 0.0051% n-부탄과 0.0003% C5 + 탄화수소를 함유한다.
액화성 천연가스의 흐름(161)을 제4와 제5열교환기(65),(67)에서 연속적으로 냉각시켜서 LNG 흐름(13)을 생성시킨다. 다음 이 LNG 흐름(13)을 유니트(165)에서 질소 제거 단계를 받게 한다.
제4와 제5열교환기(65),(67)에서 냉동은 혼합 냉매의 흐름(201)에 의하여 제공된다. 제4냉각기(77D)에서 부분적으로 액화된 이 흐름(201)을 분리 드럼(71)에 주입하여 증기상(201)과 액상(203)으로 분리한다.
이 흐름(201)과 액상 및 증기상 (203) 및 (205)의 몰 조성은 다음과 같다 :
흐름 201(%) 흐름 203(%) 흐름 205(%)
N2 4.0 10.18 1.94
C1 42.4 67.90 33.90
C2 42.6 20.18 50.07
C3 11.0 1.74 14.09
증기상(203)을 열교환기(65)에서 액화시켜서 액체 흐름을 얻은 다음 이를 제5열교환기(67)에 과냉각시켜서 과냉각된 액체 흐름(207)을 얻는다.
이 과냉각된 액체 흐름(207)을 제일 수력 터빈(81)에서와 다음 팽창 밸브(208)에서 팽창시켜서 제일 냉매 흐름(209)를 얻는다. 이 흐름(209)을 열교환기(67)에서 증발시키고 가스(161)를 액화시킨다.
액체상(205)을 교환기(65)에서 과냉각시켜서 과냉각된 흐름을 얻고 이를 제이 수력 터빈(83)에서와 다음 팽창 밸브(210)에서 팽창시켜서 제이 냉매 흐름(21)을 얻는다. 흐름 (209)와 (211)을 혼합하여 조합된 흐름(213)을 얻고 이를 교환기(65)에서 증발시킨다. 이러한 증발로 흐름(161)을 냉각시키고 혼합 냉매 흐름(201)의 증기상(203)을 응축시킨다. 혼합물 흐름(213)을 특징을 하기 표에 표시한 압축기(77)에서 압축하여, 압축된 혼합물 흐름(215)을 얻는다.
압축기 73A 73B 73C
흡입온도(℃) -37.44 34 34
송출온도(℃) 67.25 68.70 68.15
흡입압력(바아) 3.65 18.30 29.70
송출압력(바아) 18.70 30.00 47.61
폴리트로픽 효율(%) 82 82 82
전력(㎾) 74109 24396 21882
이 압축된 혼합물 흐름(215)을 일련의 네 개-연결 냉각기(81)에서 연속적으로 냉각시켜서 흐름(201)을 형성시킨다.
한편에서 공급 천연가스를 냉각시키는 제일, 제이, 제삼과 제사 냉각기(25),(27),(29),(35)와 다른 한 편에서 혼합물 흐름을 냉각시키는 네 개의 냉각기 (77A) 내지 (77D)를 동일한 프로판 냉동 사이클(도시되지 않았음)에 사용한다. 이 사이클은 네 개의 다음 증발 단계 : 6.7℃와 7.92 바아 ; 0℃와 4.76 바아 ; -20℃와 2.44 바아 ; -36℃와 1.30 바아로 이루어진다.
도면에 표시된 바와 같은 장치 조작의 온도, 압력과 유속의 모델화는 예를 들어 하기 표에 표시했다.
흐름 온도(%) 압력(바아) 유속(㎏/h)
13 -148 58.9 809567
15 78 43.2 123436
101 23 62.0 933003
103 -18 61.1 933003
105 -18 61.1 49888
107 -23 39.8 49888
111 -34 60.8 883115
113 -34 60.8 883115
115 - - 0
117 -47 60.1 883115
123 -59 39.8 36469
129 -66 39.8 675718
131 -86 39.8 178092
143 -48 39.6 124894
151 -76 39.5 809567
153 32 38.8 809567
155 74 61.5 809567
157 -34.6 60.1 809567
161 -34.6 60.1 809567
201 -34 46.1 1510738
207 -148 44.9 303816
209 -154 4.2 303816
211 -130 4.1 1206922
213 -128 4.1 1510738
215 34 47.6 1510738
이 실시예에 예시된 바와 같이, 증류탑(31)의 압력은 45와 65 바아 사이가 바람직하고, 제이 탑에서 압력은 35 바아 이상이 바람직하다.
따라서 각 탑의 조작을 최대로 활용하여 한 편에서는 탑(31)에서 C6 + 탄화수소를 좋게 추출하고, 다른 한 편에서는 탑(49)에서 에탄과 프로판을 좋게 추출할 수 있다.
더욱이, 정제된 가스 흐름(157)과 가스 액화 유니트(115)에 공급하는 흐름은 55 바아 이상의 압력에서 생성된다.
따라서 이 방법은 하기 표에 예시된 바와 같이 에너지 절약을 성취할 수 있고, 이 표에서 보조 탑(31)이 없는 종래 장치에서와 본 발명에 따른 장치에서 소모 된 전력을 비교한다.
더 세밀하게 설명하면, 종래 장치에서는 공급 천연가스(101)의 흐름을 NGL 추출 유니트(19)에 직접 보내고, 교환기(41)를 사용하여 이러한 사전 생각을 실행하는 본 발명에 따른 장치와는 달리, 프로판 사이클을 사용하는 냉각기 (25), (27), (29)와 (35)를 액화 압력(155)에서 가스 흐름을 사전 냉각하는데 사용한다.
종래 방법 본 발명의 방법
혼합된 냉매 압축기(73)(㎾) 119460 120387
프로판 냉매 압축기(도시되지 않았음)(㎾) 69700 72174
처리된 가스 압축기(55)(㎾) 20650 14964
총계(㎾) 209810 207525
따라서, 본 발명에 따른 장치는 종래 장치와 비교할 때, LNG(13)와 NGL 커트(15)를 동시에 제조할 수 있고, 2285㎾를 절약한다.
더욱이, 본 발명에 따른 장치를 출발시킬 때, 중탄화수소를 제거하는 유니트(17)에서 나오는 선처리된 천연가스 흐름(111)의 모두는 공급 흐름(115)을 경유하여, 액화 유니트(21)로 직접 보낸다. 그러므로 생성된 LNG는 비교적 높은 열량을 갖는다. NGL 회수 유니트(19)는 액화 유니트(21)의 생산성에 영향을 미치지 않고 점진적으로 출발한다. 이때 생성된 LNG의 열량은 NGL 회수 유니트의 공급 흐름(113)과 가스 액화 유니트의 흐름(115)의 상대 유속에 의하여 조정된다.
또한, NGL 회수 유니트(19)에서 부수적인 일이 일어나며, 중탄화수소 제거 유니트(17)에서 나오는 선처리된 천연가스 흐름(111)의 모두를 공급 흐름(115)을 경유하여, 직접 액화 유니트(21)에 보낸다.
변형으로, NGL 회수 유니트는 제이 증류탑의 하류에 설치되고 제이 탑보다 더 낮거나 더 높은 압력에서 조작하는 제3증류탑을 포함할 수 있다. 이러한 제3탑을 사용하여 프로판과 같은 특수한 성분으로 NGLs를 강화시킨다. 이와 같은 유니트의 예를 들면 EP-A-0 535 752에 기술되어 있다.
바람직하게 기술한 본 발명에서는, 경제적이고 융통성이 있는 방법으로 LNG와 NGLs를 동시에 제조하는 장치를 이룰 수 있고 C2 내지 C5의 경우에 높은 수준으로 추출할 수 있다. 놀랍게도, NGL 회수 단위의 보조 증류탑 상류를 삽입함에 의하여서와 이 탑에서 나온 최상부 분획을 이 유니트에 주입하므로서 에너지 소비를 크게 감소시킨다.
이와 같은 장치의 생산성은 특허 장치 출발 상에서 또는 NGL 회수 유니트의 고장의 경우에, 액화 유니트로 최소한 일부분의 이러한 최상부 생성물 분획이 가게 하는 가능성에 의하여 증가된다.
더욱이, 이 장치는 조정 가능한 열량의 LNGs를 제조할 수 있다.

Claims (13)

  1. 다음 단계 :
    (a) 공급 천연가스(101)를 선처리하여 선처리된 천연가스(111)를 얻는 단계 ;
    (b) 단계(a)에서 나온 선처리된 천연가스(111)를 이의 이슬점에 가까운 온도 아래로 냉각시키는 단계 ;
    (c) 단계(b)에서 나온 냉각되고 선처리된 천연가스(117)를 팽창시키고 팽창된 천연가스(121, 127, 129)를 적어도 하나의 주 증류탑(49)으로 이루어지는 NGL 회수 유니트(19)로 주입하여, 한편으로는, 탑 최상부 생성물로서 정제된 천연가스(151)를 제조하고, 다른 한편으로는, NGL 커트(15)를 제조하는 단계 ;
    (d) 액화성 천연가스(161)를 단계(c)에서 나온 정제된 천연가스(151)로 형성시키는 단계
    로 이루어지는 형인,
    질소, 메탄, C2 ~ C5 탄화수소와 C6 + 중탄화수소를 함유하는 공급 천연가스(101)로부터 액화성 천연가스(161)와 천연가스액체(NGL) 커트(15)를 동시에 제조하는 방법에 있어서,
    단계(a)가 다음 하위 단계 :
    (a1) 공급 천연가스(101)를 이의 이슬점에 가까운 온도 아래로 냉각시키는 단계 ;
    (a2) 단계(a1)에서 나온 상기의 냉각된 공급 천연가스(103)를 환류를 일으키는 탑 위 응축기(32)를 구비하고, 45와 65 바아 사이의 압력하에 조작하고 최상부 생성물로서 상기의 선처리된 천연가스(111)를 생성시키는 보조 증류탑(31)에 주입하고, 이 선처리된 천연가스(111)에는 실질적으로 C6 + 탄화수소가 없고, 또한 이 보조 증류탑(31)이 본질적으로 C6 + 중탄화수소의 커트(105)를 생성시키는 단계 ;
    로 이루어지고,
    단계(c)가 다음 하위 단계 :
    (c1) 단계(b)에서 나온 냉각된 선처리 천연가스(117)를 분리 드럼(47)에 주입하여 액체 흐름(121)과 가스 흐름(125)을 얻는 단계 ;
    (c2) 단계(c1)에서 나온 가스 흐름(125)을 제일 압축기(53)에 결합되어 있는 터빈(51)에서 팽창시키는 단계 ;
    (c3) 단계(c2)에서 나온 흐름(129)을 중간 수준 N3로 주 탑(49)에 주입하는 단계 ;
    (c4) 단계(c1)에서 나온 액체 흐름(121)을 팽창시키고 이 팽창된 액체 흐름(121)을 수준 N3 이하의 수준 N2로 주 탑(49)에 주입하는 단계 ;
    로 이루어지고,
    액화성 천연가스 (161)이 단계(a)에서 직접 나온 선처리된 천연가스(111)의 일부분 (115)를 더 포함함을 특징으로 하는 상기 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 단계(d)가 다음 하위 단계 :
    (d1) 상기 주 탑(49)의 최상부에서 추출된 정제 천연가스(151)를 적어도 제일 압축기(53)에서 액화 압력으로 압축하는 단계 ;
    (d2) 단계(d1)에서 나온 압축된 정제 천연가스(155)를 제일 열교환기(41)에서, 주 탑(49)의 최상부로부터 추출한 상기 정제 천연가스(151)와 열 교환하여 냉각시켜서 액화성 천연가스(161)를 제조하는 단계 ;
    로 이루어짐을 특징으로 하는 제조 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 단계(b)가 다음 하위 단계 :
    (b1) 단계(a)에서 나온 선처리된 천연가스(113)를 제이 열교환기(43)에서 제이 주 탑(49)으로부터 추출한 정제 천연가스(151)와 열 교환시켜서 냉각하는 단계
    로 이루어짐을 특징으로 하는 제조 방법.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 단계(d1)에서, 제일 압축기(53)에 의하여 생산된 압축 정제 천연가스(153)를 외부 에너지원(56)에 의하여 공급된 제이 압축기(55)에서 압축하여 상기 액화 압력에 도달함을 특징으로 하는 제조 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 주 증류탑(49)의 압력이 35 바 아 이상임을 특징으로 하는 제조 방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제조방법에 액화성 천연가스(161)가 단계(a)에서 직접 나온 선처리된 천연가스(111)로 대부분 또는 완전히 구성되는 출발상이 포함되고, 이 액화성 천연가스(161)는 C2 내지 C5 탄화수소에 비례하여 강화되고 ;
    방법에 액화성 천연가스(161)에서 단계(a)로부터 직접 나온 선처리된 천연가스(111)의 부분(115)이 액화성 천연가스(161)에서 원하는 C2 내지 C5 탄화수소 함량에 따라서 조정되는 다음 생산상을 포함함을 특징으로 하는 제조 방법.
  7. 진술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 보조 탑(31)에 의하여 제조된 액체(105)를 팽창시켜서 주 탑(49)에 주입함을 특징으로 하는 제조 방법.
  8. 진술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 보조 증류탑(31)이 공급 천연가스(101)에 존재하는 C6 + 탄화수소의 약 98몰％를 추출하도록 설계됨을 특징으로 하는 제조 방법.
  9. 진술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 선처리된 천연가스(111)에서 C6 + 탄화수 소의 몰 함량이 약 57ppm임을 특징으로 하는 제조 방법.
  10. (a) 선처리된 천연가스(111)를 얻기 위하여 공급 천연가스(11)를 선처리하는 유니트(17) ;
    (b) 선처리된 천연가스(111)를 이의 이슬점에 가까운 온도 아래로 냉각시키는 수단(43) ;
    (c) 냉각된 선처리 천연가스(117)를 팽창시키는 수단(51, 123, 131)으로 이루어지고, 한편으로는 탑 최상부 생성물로서 정제된 천연가스(151)를 제조하고, 다른 한편으로는 NGL 커트(15)를 제조하는 적어도 하나의 주 증류탑(49)으로 이루어지는, NGL들을 회수하는 유니트(19) ;
    (d) 단계(c)에서 나온 정제된 천연가스(151)로부터 액화성 천연가스를 형성하는 수단(53, 55, 41)
    으로 이루어지는 형인, 질소, 메탄, C2 ~ C5 탄화수소와 C6 + 중탄화수소를 함유하는 공급 천연가스(101)로부터 액화성 천연가스(161)와 천연가스액체(NGL) 커트(15)를 동시에 제조하는 장치에 있어서,
    선처리 유니트(17)가,
    (a1) 공급 천연가스(101)를 이의 이슬점에 가까운 온도 아래로 냉각시키는 수단(25, 27, 29) ;
    (a2) 보조 증류탑이 환류를 일으키는 탑 위 응축기(32)를 구비하고, 보조 증 류탑(31)은 45와 65 바아 사이의 압력에서 조작되고, 최상부 생성물로서 상기 선처리된 천연가스(111)를 생성시키고, 이 선처리된 천연가스에는 실질적으로 C6 + 탄화수소가 없고, 이 보조 탑은 본질적으로 C6 + 중탄화수소의 커트(105)를 생성시키는, 냉각된 공급 천연가스(103)를 증류하는 보조 증류탑(31)
    으로 이루어지고,
    NGL들을 회수하는 유니트(19)가,
    (c1) 드럼이 액체 흐름(121)과 가스 흐름(119)을 생성시키는 냉각된 선처리 천연가스(117)를 분리하는 분리 드럼(47) ;
    (c2) 터빈이 제일 압축기(53)에 결합 되어 있는, 상기 가스 흐름을 팽창시키는 제일 팽창 터빈(51) ;
    (c3) 중간 수준 N3로 주 탑(49)에 팽창된 가스 흐름(129)을 주입시키는 수단 ;
    (c4) 상기 액체 흐름(121)을 팽창시키는 수단(123)과 N3 이하의 수준 N2로 주 탑(49)에 팽창된 액체 흐름을 주입시키는 수단
    으로 이루어지고,
    액화성 천연가스(161)를 형성시키는 수단이 선처리 유니트(17)로부터 직접 나온 선처리된 천연가스(111)의 조정가능한 부분(115)을 액화성 천연가스 라인(161)에 선택적으로 주입시키는 수단으로 이루어짐을 특징으로 하는 상기 장치.
  11. 제 10항에 있어서, 액화성 천연가스(161)을 형성하는 수단(53, 54, 41)이,
    (d1) 액화 압력으로 주 탑(49)의 최상부로부터 추출된 정제 천연가스(151)를 압축하고, 적어도 제일 압축기(53)로 이루어지는 수단(53, 55) ;
    (d2) 상기 압축 수단(53, 55)에서 나온 압축된 정제 천연가스(155)가 주 탑(49)의 최상부에서 추출된 상기 정제 천연가스(151)와 열-교환 관계를 가져오게 하는 제일 열 교환기(41)로 이루어지고, 이 압축된 정제 천연가스(155)는 이 제일 교환기(41)에서 냉각되어 액화성 천연가스(161)를 제조하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 11항에 있어서, 선처리된 천연가스(111)를 냉각시키는 수단(43)이 이 가스(111)가 주 탑(49)에서 추출된 상기 정제된 천연가스(151)와 열-교환 관계를 가져오게 함을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 11항 또는 제 12항에 있어서, 주 탑(49)의 최상부로부터 추출된 정제 천연가스(151)를 압축하는 수단(53, 55)이 외부 에너지원에 의하여 구동되고 압축된 정제 천연가스(155)의 압력을 액화 압력까지 증가시키는 제이 압축기(55)를 더 포함함을 특징으로 하는 장치.
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