KR20070091323A - Method and apparatus for producing a liquefied natural gas stream - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액화천연가스 (LNG) 스트림의 제조 방법 및 장치에 관한 것으로, 상기 LNG 스트림은 주로 메탄 (바람직하게는 90 mol% 초과) 을 포함한다.The present invention relates to a method and apparatus for producing a liquefied natural gas (LNG) stream, wherein the LNG stream mainly comprises methane (preferably greater than 90 mol%).
다른 이송 수단이 없거나 덜 매력적인 경우에는, 천연가스를 액화하여 운반선으로 이송하는 것이 일반적이다. 천연가스는 액화를 통해 그 부피가 상당히 감소하기 때문에, 더욱 효율적인 이송이 가능해진다. 액화천연가스 (LNG) 를 생산하기 위하여, 액화 공정이 이용된다. 액화 공정은 일반적으로 하나 이상의 냉동 사이클을 포함하는 극저온 영역을 포함하여, 천연가스가 하나 이상의 스테이지를 거쳐 주변 온도에서 천연가스의 비등점 부근 또는 그보다 다소 낮은 온도까지 냉각된다. 이 비등점은 일반적으로 약 -160 ℃ 정도이다.In the absence or other attractive means of transport, it is common to liquefy natural gas and transport it to carriers. Natural gas is significantly reduced in volume through liquefaction, allowing for more efficient transport. In order to produce liquefied natural gas (LNG), a liquefaction process is used. The liquefaction process generally includes a cryogenic region that includes one or more refrigeration cycles, so that the natural gas is cooled through one or more stages to ambient temperatures near or slightly below the boiling point of the natural gas at ambient temperature. This boiling point is generally about -160 ° C.
냉동 사이클에는 일반적으로 냉매 유체가 이용되는데, 이 냉매 유체는 혼합물 또는 단일 구성물로 형성될 수 있다. 냉매는 전형적으로 천연가스가 냉각되는 하나 이상의 극저온 열교환기에서 기화한다. 기화된 냉매는 이어서 고온고압으로 압축된다. 주변 냉각기 (ambient cooler) 에서, 냉매로부터 나온 열은 물 또는 공기 등의 냉각 매체로 방출된 후, 팽창에 의해 냉각된다. 연속 냉동 사이클이 제 1 냉동 사이클에 의해 냉각된다는 것은 다중 사이클을 포함하는 액화 공정에서 매우 흔한 일이다.Refrigeration fluids are generally used in refrigeration cycles, which may be formed of a mixture or a single component. The refrigerant is typically vaporized in one or more cryogenic heat exchangers where the natural gas is cooled. The vaporized refrigerant is then compressed to high temperature and high pressure. In an ambient cooler, heat from the refrigerant is released into a cooling medium such as water or air and then cooled by expansion. It is very common in liquefaction processes involving multiple cycles that the continuous refrigeration cycle is cooled by the first refrigeration cycle.
오늘날의 액화 공정의 경우, 천연가스가 극저온 열교환기에서 냉각되기 전에 그 천연가스로부터 특정 성분을 제거하는 것도 흔한 일이다. 일반적으로 제거되는 성분 중에는, 이산화탄소, 황 함유 화합물, 물 및 부탄보다 분자량이 큰 탄화수소가 있다. 본 명세서에서는 이중 마지막의 것을 "중질 탄화수소" 라 부른다. 이들 성분은 천연가스로부터 반드시 제거되어야 하는데, 그렇지 않으면 이들은 액화가 실행되는 극저온에서 고체가 되기 때문이다.In today's liquefaction process, it is also common to remove certain components from natural gas before it is cooled in cryogenic heat exchangers. Among the components generally removed are carbon dioxide, sulfur containing compounds, water and hydrocarbons having a higher molecular weight than butane. In this specification, the last of these is called "heavy hydrocarbon". These components must be removed from the natural gas, otherwise they become solids at the cryogenic temperatures at which liquefaction takes place.
원료 천연가스 스트림에서는 물 및 산성가스들이 우선적으로 제거되며, 이를 위한 많은 물리적 및/또는 화학적 공정이 존재한다. 개질 (sweetened) 및 건조된 천연가스의 최종 스트림 (resulting stream) 은 중질 탄화수소의 제거 단계를 거치게 된다. 중질 탄화수소는, 일반적으로 천연가스 혼합물의 부분 응축에 이어, 중질 탄화수소가 희박한 기체상 및 중질 탄화수소가 풍부한 액상의 분리에 의해 제거된다. 가장 흔한 방법은, 이러한 분리를 위하여 스크럽 컬럼 (scrub column) 을 이용하는 것이다. 스크럽 컬럼은 일종의 증류 컬럼으로써, 하단부와 상단부 사이에 일련의 분리 스테이지를 포함하며, 중질 탄화수소가 풍부한 혼합물은 하부 스트림 (bottom stream) 형태로 하단부에서 배출되며, 경질의 천연가스 혼합물은 오버헤드 스트림 (overhead stream) 형태로 상단부에서 배출된다.Water and acid gases are preferentially removed from the raw natural gas stream, and there are many physical and / or chemical processes for this. The resulting stream of sweetened and dried natural gas is subjected to the removal of heavy hydrocarbons. Heavy hydrocarbons are generally removed by partial condensation of the natural gas mixture, followed by separation of the gaseous phase in which the heavy hydrocarbons are lean and the liquid phase rich in heavy hydrocarbons. The most common method is to use a scrub column for this separation. The scrub column is a distillation column, which includes a series of separation stages between the bottom and top, the heavy hydrocarbon-rich mixture exits the bottom in the form of a bottom stream, and the light natural gas mixture is an overhead stream ( discharge from the top in the form of an overhead stream).
미국특허 5 685 170 에는 천연가스에서 프로판, 부탄 및 중질 탄화수소 성분을 회수하여, 주로 메탄 및 에탄으로 이루어진 가스 스트림을 제조하는 시스템 및 공정이 개시되어 있다.U.S.
응고가능한 (freezable) C5 + 성분을 제거하여 LNG 생성물을 제공하기 위하여 단일 스크럽 컬럼을 이용하는 천연가스 스트림의 예비처리 방법 및 스크럽 컬럼의 라인업 (line-up) 에 대한 다양한 양태가, 미국특허 5 325 673 에 개시되어 있다.Various aspects of a method for pretreatment of a natural gas stream using a single scrub column to remove freezable C 5 + components to provide LNG products, and a line-up of scrub columns, are described in US Pat. 673.
일 양태에서, 천연가스 공급 스트림은 여러 공급 서브스트림으로 나뉘어 냉각되고, 스크럽 컬럼의 상부 및 중간부 근처의 다른 공급 지점에서 스크럽 컬럼으로 도입된다. 천연가스의 제 1 부분은 줄-톰슨 밸브에서의 팽창에 의해 냉각되어, 감압상태로 스크럽 컬럼에 도입된다. 제 2 및 제 3 부분은, 감압 전에 우선 냉각기에서 냉각되어, 응축 액체 스트림 및 기체 스트림으로 분리된다. 이 응축 액체 스트림은 증기 스트림보다 낮은 공급 지점에서 스크럽 컬럼 안으로 공급된다.In one aspect, the natural gas feed stream is divided into several feed substreams, cooled, and introduced into the scrub column at different feed points near the top and middle of the scrub column. The first portion of natural gas is cooled by expansion in the Joule-Thompson valve and introduced into the scrub column under reduced pressure. The second and third portions are first cooled in a cooler prior to depressurization and separated into a condensation liquid stream and a gas stream. This condensed liquid stream is fed into the scrub column at a lower feed point than the vapor stream.
중질 탄화수소가 풍부한 하부 스트림의 분획물 및 스크럽 컬럼의 하단부에 축적된 액체를 기화하기 위하여, 리보일러 (reboiler) 가 제공된다. 리보일러는, 스크럽 컬럼 하단부의 온도가 너무 낮아지지 않도록 하여 하부 스트림에 이산화탄소 등의 원치않는 성분이 축적되지 않도록, 스크럽 컬럼 하단부의 온도를 제어하는 기능을 또한 수행한다.A reboiler is provided to vaporize the liquid accumulated in the bottoms of the scrub column and fractions of the heavy stream rich in heavy hydrocarbons. The reboiler also performs the function of controlling the temperature of the scrub column bottom so that the temperature of the scrub column bottom is not so low that unwanted components such as carbon dioxide do not accumulate in the bottom stream.
공지된 양태에는 많은 단점이 있다. 먼저, 저압 상태의 천연가스의 액화에는 더 많은 에너지가 필요하기 때문에, 공급 스트림을 스크럽 컬럼 안으로 공급하기 전에 감압하는 것은, 이후에 액화 단계의 효율을 떨어뜨린다.Known embodiments have many disadvantages. First, because liquefaction of natural gas at low pressure requires more energy, depressurizing the feed stream before feeding it into the scrub column reduces the efficiency of the subsequent liquefaction step.
리보일러의 단점은, 액화 공정의 본질이 천연가스의 냉각에 있음에도 불구하고, 천연가스를 가열한다는 점이다. 리보일러의 사용은 액화 공정의 전체적인 효율에 불리하게 작용한다.The disadvantage of the reboiler is that, despite the essence of the liquefaction process being the cooling of the natural gas, it heats the natural gas. The use of reboilers adversely affects the overall efficiency of the liquefaction process.
본 발명의 목적은 상기 하나 이상의 단점을 최소화하는 것이다.It is an object of the present invention to minimize the one or more disadvantages.
본 발명의 추가적인 목적은, 주로 액화 메탄을 포함하는 액화천연가스 스트림을 제조하는 다른 방법을 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide another method for producing a liquefied natural gas stream comprising mainly liquefied methane.
본 발명에 따르면, 액화천연가스 스트림의 제조 방법을 제공함으로써 하나 이상의 상기 또는 다른 목적이 달성되는데, 액화 이전에, 액화될 천연가스 스트림으로부터 부탄보다 분자량이 큰 중질 탄화수소 성분이 제거되며, 상기 방법은According to the present invention, one or more of these or other objects are achieved by providing a process for producing a liquefied natural gas stream, wherein prior to liquefaction, the heavy hydrocarbon component having a higher molecular weight than butane is removed from the natural gas stream to be liquefied, the process comprising
- 공급 스트림 압력 및 온도에서 실질적으로 기체인 천연가스의 공급 스트림을 제공하는 단계;Providing a feed stream of natural gas substantially gaseous at the feed stream pressure and temperature;
- 상기 공급 스트림을 2개 이상의 분리 스테이지를 갖는 증류 컬럼 안으로 공급하는 단계;Feeding the feed stream into a distillation column having at least two separation stages;
- 상기 증류 컬럼의 하부로부터 하부 스트림을 뽑아내고, 상기 증류 컬럼의 상부로부터 상기 하부 스트림보다 중질 탄화수소 성분의 양이 상대적으로 더 적은 오버헤드 스트림을 뽑아내는 단계; 및Extracting a bottoms stream from the bottom of the distillation column and extracting an overheads stream from the top of the distillation column with a relatively less amount of heavy hydrocarbon components than the bottoms stream; And
- 상기 오버헤드 스트림의 적어도 일부를 액화하여 액화천연가스 스트림을 얻는 단계를 적어도 포함하며,Liquefying at least a portion of said overhead stream to obtain a liquefied natural gas stream,
상기 증류 컬럼 안으로 공급 스트림을 공급하는 단계는,Feeding the feed stream into the distillation column,
- 상기 공급 스트림을 선택된 분리비 (split ratio) 로 제 1 및 제 2 서브스트림으로 분리하는 단계;Separating the feed stream into first and second substreams at a selected split ratio;
- 상기 공급 스트림 압력에서 상기 공급 스트림의 상기 분리 단계에 의해 야기된 압력 강하를 뺀 것 이상의 압력으로, 상기 증류 컬럼 하부의 제 1 공급지점을 통해 상기 제 1 서브스트림을 상기 증류 컬럼 안으로 공급하는 단계;-Feeding said first substream into said distillation column through a first feed point below said distillation column at a pressure above said feed stream pressure minus the pressure drop caused by said separation of said feed stream; ;
- 상기 제 2 서브스트림을 상기 공급 온도보다 낮은 온도로 열교환기에서 냉각하는 단계;Cooling the second substream in a heat exchanger to a temperature lower than the supply temperature;
- 상기 제 1 공급지점보다 높은 상기 제 2 공급지점에서 상기 냉각된 제 2 서브스트림을 증류 컬럼 안으로 공급하는 단계로 이루어진 서브단계를 포함한다.A substep consisting of feeding the cooled second substream into the distillation column at the second feed point higher than the first feed point.
본 명세서를 위하여, 상기 분리비는 상기 제 2 서브스트림의 질량 유량 (mass flow rate) 에 의해 나누어진 상기 제 1 서브스트림의 질량 유량으로 규정된다.For the purposes of this specification, the separation ratio is defined as the mass flow rate of the first substream divided by the mass flow rate of the second substream.
본 발명의 장점은, (터보) 팽창기 또는 줄-톰슨 밸브 등의 전용 (dedicated) 감압장치에서, 공급 스트림은 물론 제 1 및 제 2 서브스트림의 압력을 의도적으로 낮추지 않는다는 점이다.An advantage of the present invention is that in dedicated decompressors such as (turbo) expanders or Joule-Thomson valves, they do not intentionally lower the pressure of the feed stream as well as the first and second substreams.
제 1 서브스트림은 본질적으로 공급 스트림 압력에서 상기 공급 스트림의 분리에 의해 유발된 압력 강하를 뺀 것 이상의 압력으로 증류 컬럼 안으로 공급되기 때문에, 제 2 공급지점에서 압력을 낮출 필요가 없다. 따라서, 천연가스의 상당한 압력 강하 없이 증류가 실행되기 때문에, 오버헤드 스트림이 액화되는 경우에 에너지적으로 유익하다.Since the first substream is fed into the distillation column essentially at a pressure above the feed stream pressure minus the pressure drop caused by the separation of the feed stream, there is no need to lower the pressure at the second feed point. Thus, since distillation is performed without a significant pressure drop of natural gas, it is energy-efficient if the overhead stream is liquefied.
제 1 서브스트림의 압력을 의도적으로 감압하지 않는 것의 또 다른 결과는, 그 온도가 공급 스트림 온도에 가깝게 유지된다는 것이며, 제 1 서브스트림은 가열되지 않는 것이 바람직하다. 이것의 장점은, 너무 냉각되는 것을 방지하기 위해서, 예컨대 리보일러를 통해 일반적으로 제공되는 부가 가열 동력이 증류 컬럼의 하단부에 덜 필요하다는 것이다.Another consequence of not intentionally depressurizing the pressure of the first substream is that the temperature is kept close to the feed stream temperature, and it is preferred that the first substream is not heated. The advantage of this is that less heating is usually required at the bottom of the distillation column, for example, in order to prevent it from cooling too much, for example through a reboiler.
분리비를 충분히 높게 선택함으로써, 부가적 가열 동력을 전혀 부가할 필요가 없어지기 때문에, 하부 온도의 제어를 위하여 리보일러를 제공할 필요가 없어진다.By selecting the separation ratio sufficiently high, there is no need to add additional heating power at all, thus eliminating the need to provide a reboiler for control of the bottom temperature.
증류 컬럼의 하부 온도가 -10 ℃ 또는 그 이상으로 유지되도록 분리비를 선택할 수 있다는 것을 알았다.It has been found that the separation ratio can be selected such that the bottom temperature of the distillation column is maintained at -10 ° C or higher.
선택가능한 또는 제어가능한 가변 분리비를 제공하여 그 분리비를 선택 또는 제어함으로써, 증류 컬럼 하단부의 온도를 제어할 수 있다.The temperature of the bottom of the distillation column can be controlled by providing a selectable or controllable variable separation ratio to select or control the separation ratio.
또한, 본 발명은, 액화천연가스 스트림의 제조 장치로 구체화되는데, 액화 이전에 부탄보다 분자량이 큰 중질 탄화수소 성분이 액화될 천연가스 스트림으로부터 제거될 수 있으며, 상기 장치는 적어도In addition, the present invention is embodied in an apparatus for producing a liquefied natural gas stream, in which heavy hydrocarbon components having a molecular weight greater than butane can be removed from the natural gas stream to be liquefied prior to liquefaction, wherein
- 공급 압력 및 온도에서 실질적으로 기체상태인 천연가스 공급 스트림을 이송하기 위한 공급 스트림 라인;A feed stream line for conveying a natural gas feed stream that is substantially gaseous at the feed pressure and temperature;
- 상기 천연가스에서 중질 탄화수소 성분을 분리하기 위한 2개 이상의 분리 스테이지, 하부 스트림의 배출을 위하여 상기 증류 컬럼의 하부에 배치된 하부 스트림 배출 개구, 및 상기 하부 스트림보다 중질 탄화수소 성분의 양이 상대적으로 더 적은 오버헤드 스트림의 배출을 위하여 스크럽 컬럼의 상부에 배치된 오버헤드 스트림 배출 개구를 갖는 증류 컬럼; 및At least two separation stages for separating heavy hydrocarbon components from the natural gas, a bottom stream outlet opening disposed at the bottom of the distillation column for the discharge of a bottom stream, and a quantity of heavier hydrocarbon components relative to the bottom stream is relatively A distillation column having an overhead stream discharge opening disposed on top of the scrub column for discharge of less overhead stream; And
- 상기 오버헤드 스트림의 적어도 일부를 액화하여 액화천연가스 스트림을 얻을 수 있는 극저온 영역을 포함하며,A cryogenic region from which at least a portion of the overhead stream can be liquefied to obtain a liquefied natural gas stream,
상기 공급 스트림을 선택된 분리비에 따라 제 1 및 제 2 서브스트림으로 분리하기 위하여, 상기 공급 스트림 라인은 메인 브랜치를 제 1 및 제 2 브랜치와 유동적으로 연결하는 공급 스트림 정션을 포함하며, 상기 제 1 브랜치는 증류 컬럼 하부의 제 1 공급지점에서 상기 공급 스트림의 분리에 따른 공급 스트림의 압력 강하 이상의 압력으로 공급 스트림 정션에 연결되며, 상기 제 2 브랜치는 상기 제 1 공급지점보다 높은 증류 컬럼의 제 2 공급지점에서 공급 스트림 정션에 연결되며, 상기 제 2 브랜치에는 열교환기가 제공된다.The feed stream line includes a feed stream junction fluidly connecting the main branch with the first and second branches to separate the feed stream into first and second substreams according to a selected separation ratio. Is connected to the feed stream junction at a pressure above the pressure drop of the feed stream resulting from the separation of the feed stream at a first feed point below the distillation column, the second branch being a second feed of the distillation column higher than the first feed point. Connected to the feed stream junction at the point, the second branch is provided with a heat exchanger.
본 명세서를 위하여, 열교환기는 적어도 소위 스풀-권회형 (spool-wound type) 의 열교환기를 포함하는 것으로 이해하여야 한다.For the purpose of this specification, it is to be understood that the heat exchanger comprises at least a so-called spool-wound type heat exchanger.
가장 넓게 규정하여, 본 발명은 탄화수소 가스 혼합물에서 부탄보다 분자량이 큰 중질 탄화수소 성분을 제거할 수 있는 임의의 증류 컬럼에 적용가능하다. 그러나, 본 발명의 하나 이상의 바람직한 양태는 컬럼 안으로 공급될 스크럽 스트림을 필요로 한다. 그 경우, 증류 컬럼은 소위 스크럽 컬럼이 된다.Most broadly, the present invention is applicable to any distillation column capable of removing heavy hydrocarbon components of higher molecular weight than butane in hydrocarbon gas mixtures. However, one or more preferred embodiments of the present invention require a scrub stream to be fed into the column. In that case, the distillation column becomes a so-called scrub column.
이하, 본 발명의 이러한 또는 그 밖의 특징을 비제한적인 첨부 도면을 참조하여, 실시예를 통하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, these or other features of the present invention will be described by way of example.
이러한 설명을 위하여, 단일 도면 부호는 라인 및 그 라인을 통해 이동하는 스트림에 배정되어 있다. 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 지칭한다.For this purpose, a single reference numeral is assigned to a line and a stream traveling through that line. Like reference numerals refer to like elements.
도 1 은 본 발명의 제 1 양태에 따른 공정 흐름을 나타내는 개략도이며,1 is a schematic diagram illustrating a process flow according to a first aspect of the present invention,
도 2 는 본 발명의 제 2 양태에 따른 공정 흐름을 나타내는 개략도이며,2 is a schematic diagram illustrating a process flow according to a second aspect of the present invention,
도 3 은 본 발명의 제 3 양태에 따른 공정 흐름을 나타내는 개략도이며,3 is a schematic diagram illustrating a process flow according to a third aspect of the present invention,
도 4 는 본 발명의 제 3 양태에 따른 대안적인 공정 흐름을 나타내는 개략도이며,4 is a schematic diagram showing an alternative process flow according to a third aspect of the invention,
도 5 는 본 발명의 제 2 양태에 따른 대안적인 공정 흐름을 나타내는 개략도이며,5 is a schematic diagram illustrating an alternative process flow according to a second aspect of the present invention;
도 6 은 본 발명의 제 4 양태에 따른 공정 흐름을 나타내는 개략도이며,6 is a schematic diagram showing a process flow according to a fourth aspect of the present invention,
도 7 은 본 발명의 제 5 양태에 따른 공정 흐름을 나타내는 개략도이며,7 is a schematic diagram illustrating a process flow according to a fifth aspect of the present invention,
도 8 은 공급 스트림이 분리되지 않은 공정 흐름을 나타내는 개략도이다.8 is a schematic diagram showing a process flow in which the feed stream is not separated.
도 1 은, 주로 메탄을 포함하는 LNG 스트림을 제조하는 장치의 일부로서, 탄화수소 가스 혼합물로부터 부탄보다 분자량이 큰 중질 탄화수소 성분을 분리하는 시스템을 포함하는 공정 흐름을 나타내는 개략도이다. 본 명세서를 위하여, 탄화수소 가스 혼합물은 천연가스 혼합물 형태로 간주되며, 그 이전에 공지의 방법을 이용하여 물, CO2, 및 황을 제거하는 처리를 한다. 일반적으로, 예비처리된 천연가스 혼합물은 기체상태의 메탄 및 에탄을 포함하는 경질 성분 및 C3 및 C4, 및 메탄의 액화 시에 잠재적으로 응고될 수 있는 중질 성분 (C5 +) 을 포함한다.1 is a schematic diagram illustrating a process flow including a system for separating heavy hydrocarbon components having a higher molecular weight than butane from a hydrocarbon gas mixture as part of an apparatus for producing an LNG stream comprising primarily methane. For the purposes of this specification, hydrocarbon gas mixtures are considered to be in the form of natural gas mixtures, which are previously treated to remove water, CO 2 , and sulfur using known methods. In general, the pretreated natural gas mixture comprises light components comprising gaseous methane and ethane and C 3 and C 4 , and heavy components (C 5 + ) that can potentially solidify upon liquefaction of methane. .
도 1 의 장치는, 탄화수소 가스 혼합물의 공급 스트림을 수용하고 이송하도록 배치된 천연가스 공급 라인을 포함하며, 그로부터 중질 탄화수소가 제거된다. 공급 스트림 라인은 메인 브랜치 (1) 에서 제 1 서브스트림 브랜치 (3a) 및 제 2 서브스트림 브랜치 (3b) 로 각각 분리된다. 메인 브랜치 (1) 에서 공급 스트림을 제 1 및 제 2 서브스트림 브랜치 (3a, 3b) 를 통해 각각 유동할 수 있는 제 1 및 제 2 서브스트림으로 분리하기 위하여, 공급 스트림 정션 (2) 이 제공된다. 제 2 서브스트림의 질량 유량으로 나누어진 제 1 서브스트림의 질량 유량으로서 규정된 구체적인 분리비에 따라 공급 스트림을 분리하기 위하여, 공급 스트림 정션 (2) 이 배치된다. 당업자는, 공급 스트림 정션 (2) 이 상 (phase) 분리기가 아니라 주 공급 스트림을 2개 이상의 서브스트림으로 분리하는 것임을 이해할 것이다.The apparatus of FIG. 1 comprises a natural gas feed line arranged to receive and transport a feed stream of a hydrocarbon gas mixture from which heavy hydrocarbons are removed. The feed stream line is separated from the
제 1 및 제 2 서브스트림 브랜치 (3a, 3b) 는 모두 스크럽 컬럼 (10) 과 유체 소통한다. 본 양태의 스크럽 컬럼 (10) 은, 복수의 분리 스테이지에서 중질 탄화수소 성분으로부터 경질 탄화수소 성분의 분리를 가능하게 하는 다수의 트레이 (11) 가 제공된 증류 컬럼이다. 스크럽 컬럼의 온도는 전형적으로 다양하며, 스테이지가 높아질수록 더 낮아진다. 스크럽 컬럼 (10) 은, 스크럽 컬럼 (10) 하부에서, 예컨대 배출 라인 (17) 을 통해 중질 탄화수소가 풍부한 하부 스트림을 배출하기 위한 하부 스트림 배출 개구 (8), 및 스크럽 컬럼 (10) 의 상부에 배치되 어, 예컨대 배출 라인 (16) 을 통해 경질 탄화수소 성분이 풍부한 오버헤드 스트림을 배출하기 위한 오버헤드 스트림 배출 개구 (12) 를 더 포함한다. 오버헤드 스트림 (16) 은 LNG 생산용 극저온 영역 (미도시) 과 연결된다.Both the first and
제 1 브랜치 (3a) 는 공급 스트림 정션 (2) 과 스크럽 컬럼 (10) 의 제 1 공급지점 (7a) 을 연결한다. 제 1 서브스트림 (3a) 을 하부 트레이 (11) 중 하나에 공급하기 위하여, 제 1 공급지점 (7a) 은 비교적 스크럽 컬럼 (10) 의 하부에 가까이 있다. 서브스트림 (3a) 은 가장 낮은 상분리 트레이 (11) 아래쪽에서 공급되는 것이 바람직하다. 제 1 브랜치 (3a) 에는 본질적으로 감압장치가 없기 때문에, 공급 스트림 정션 (2) 은 본질적으로 압력 손실 없이 제 1 공급지점 (7a) 까지 유동적으로 연결된다. 연결부는, 노멀 작동 조건하에서, 압력 손실이 5 bar를 초과하지 않도록 치수설정되는 것이 바람직하며, 2 bar를 초과하지 않도록 하는 것이 더욱 바람직하다. 나아가, 제 1 서브스트림 (3a) 은 가열되지 않는다.The
제 2 브랜치 (3b) 는 공급 스트림 정션 (2) 과 스크럽 컬럼 (10) 의 제 2 공급지점 (7b) 을 연결한다. 하부 트레이보다 높은 트레이 중 하나에 제 1 서브스트림을 공급하기 위하여, 제 2 공급지점 (7b) 은 제 1 공급지점 (7a) 에 비하여 더 높은 곳에 위치한다.The
제 2 브랜치 (3b) 에는 제 2 브랜치 (3b) 를 온난한 부분 (3b) 과 냉한 부분 (7) 으로 나누는 열교환기 (6) 가 제공된다. 열교환기 (6) 는, 본질적으로 의도적으로 감압하지 않으면서 제 2 서브스트림 (3b) 을 냉각하기 위하여 배치된다. 열교환기 (6) 는 소위 스풀-권회 열교환기 등의 임의의 적절한 열교환기가 될 수 있다.The
노멀 작동 조건하에서, 제 2 서브스트림의 압력 강하는 6 bar 미만, 바람직하게는 3 bar 미만이다. 열교환기 (6) 에는 하나 이상의 냉매 공급부 (4) 와 하나의 소모되거나 기화된 냉매 제거부 (5) 가 있다. 열교환기 (6) 는 다른 목적으로 냉각을 제공할 수도 있는 일체형 열교환기 또는 전용 열교환기가 될 수 있다. 열교환기 (6) 는 외부 냉매를 사용하여, 전용 열교환기가 되는 것이 바람직하다.Under normal operating conditions, the pressure drop of the second substream is less than 6 bar, preferably less than 3 bar. The
공급 스트림을 제 1 및 제 2 서브스트림 (3a, 3b) 으로 분리하는 것에 더욱 관련된 본 발명에 요구되는 것은 아니지만, 도 1 의 양태에서는, 스크럽 컬럼 (10) 에 제 3 공급지점 (7c) 이 제공되는 것이 유리하다. 제 3 공급지점 (7c) 은 제 2 공급지점 (7b) 보다 높은 스크럽 컬럼 (10) 의 상부 근처에 위치한다. 선택적 스크럽 스트림 라인 (18) 은 제 3 공급지점 (7c) 과 스크럽 스트림 소스를 연결한다. 스크럽 스트림 소스는, 중질 탄화수소를 스크러빙할 수 있는 다중상 스트림 (multi-phase stream) 또는 다른 액체를 공급하여, 스크럽 컬럼 (10) 에서 상기 중질 탄화수소의 하방 이송을 촉진하는 역할을 한다. 스크럽 스트림은, 더욱 냉각된 천연가스, 오버헤드 응축기로부터 온 응축물, LNG, 칠드 LNG (chilled LNG), 칠드 응축물, 이들의 혼합물 또는 천연가스로부터 중질 탄화수소를 제거하는데 적합한 특성이 있는 기타 다른 스트림으로 이루어진 하나 이상의 그룹 (group) 을 포함할 수 있다.Although not required in the present invention further related to separating the feed stream into first and
작동시에, 도 1 의 장치는 이하와 같이 작용한다. 예비처리된 탄화수소 가스 혼합물의 공급 스트림은 공급 스트림 압력 및 온도로 라인 (1) 을 통해 제공된다. 공급 스트림의 압력은 20 ~ 80 bar가 일반적이며, 보다 전형적으로는 40 ~ 65 bar 이다. 공급 스트림의 온도는 0 ~ 50 ℃가 일반적이며, 전형적으로는 15 ~ 25 ℃, 보다 전형적으로는 15 ~ 20 ℃ 이다.In operation, the apparatus of FIG. 1 acts as follows. The feed stream of the pretreated hydrocarbon gas mixture is provided via
공급 스트림은 공급 스트림 정션 (2) 에서 제 1 및 제 2 서브스트림 (3a, 3b) 으로 분리되는데, 마이너 서브스트림 및 메이저 서브스트림 형태가 바람직하다. 마이너 서브스트림 (3a) 은 제 1 공급지점 (7a) 을 통해 스크럽 컬럼 (10) 안으로 공급되며, 그 압력은 공급 스트림 압력에서 공급 스트림 정션 (2) 에서 공급 스트림 (1) 의 분리에 의해 야기된 압력 강하를 뺀 것 이상이다. 실제로, 마이너 서브스트림 (3a) 의 압력은 의도적으로 낮아지지 않음을 의미한다.The feed stream is separated into first and
통상 메이저 서브스트림인 제 2 서브스트림 (3b) 은, 열교환기 (6) 에서 공급 온도보다 낮은 온도까지 냉각된다. 대체로, 메이저 서브스트림 (3b) 은 -50 ℃ 아래로 냉각되지 않으며, 바람직하게는 -20 ℃ 아래로 냉각되지 않는다. 바람직하게는, 메이저 서브스트림 (3b) 은 -10 ℃ 이하로 냉각된다.The
냉각된 메이저 서브스트림은, 제 2 공급지점 (7b) 및 제 2 서브브랜치 (3b) 의 냉각부 (7) 를 통해서, 마이너 서브스트림 (3a) 이 스크럽 컬럼 (10) 안으로 공급되는 위치보다 높은 위치에서, 스크럽 컬럼 (10) 안으로 공급된다.The cooled major substream is at a position higher than the position at which the
스크럽 라인 (18) 의 선택적 스크럽 스트림의 온도는, 제 2 공급지점 (7b) 을 통해 들어오는 제 2 서브스트림의 온도 이하이다.The temperature of the optional scrub stream of the
비교적 냉한 메이저 서브스트림 (7) 은, 비교적 온난한 마이너 서브스트림 (3a) 과 함께, 스크럽 컬럼 (10) 내부의 원하는 온도구배를 유지하는데 기여한다.The relatively cold
메이저 서브스트림과 마이너 서브스트림 사이의 분리비를 제어하는 것이 가능하다. 또한, 스크럽 컬럼 (10) 하부의 온도 및/또는 온도구배를 제어할 수도 있다. 스크럽 컬럼의 온도를 충분히 낮게하여 혼합물로부터 중질 탄화수소를 효율적으로 분리하기 위해서는, 분리비를 1/5 보다 작은 값으로 선택하는 것이 바람직한 것으로 알려져 있다. 분리비를 1/10 보다 작게 선택하는 것이 더욱 바람직하다.It is possible to control the separation ratio between the major and minor substreams. It is also possible to control the temperature and / or temperature gradient below the
스크럽 컬럼 하부의 온도를 -10 ℃ 보다 높게 유지하는데 요구되는 외부 열에 대한 요구를 저감하는데 이로운 효과를 달성하기 위해서는, 분리비를 1/100 보다 큰 값으로 선택하는 것이 바람직한 것으로 알려져 있다. 리보일러 (reboiler) 에 대한 필요성을 완전히 제거할 수 있기 위해서는, 분리비를 1/50 보다 크게 선택하는 것이 바람직하다. 따라서, 바람직한 양태의 경우, 리보일러가 존재하지 않으며, 그 결과 오버헤드 스트림 배출 개구 (12) 와 제 3 공급지점 (7c) 사이에서 리보일링 (reboiling) 이 일어나지 않는다.In order to achieve the beneficial effect of reducing the need for external heat required to keep the temperature of the scrub column lower than -10 [deg.] C., it is known to select a separation ratio of greater than 1/100. In order to be able to completely eliminate the need for a reboiler, it is desirable to choose a separation ratio greater than 1/50. Thus, in the preferred embodiment, there is no reboiler and as a result no reboiling occurs between the overhead
바람직하게는, 스크럽 스트림 (18) 은 제 2 공급지점 (7b) 보다 높은 제 3 공급지점 (7c) 을 통해 스크럽 컬럼 (10) 으로 공급된다. 스크럽 스트림 (18) 의 온도는 전형적으로 냉각된 마이너 서브스트림의 온도보다 낮으며, 그 온도는 통상 -70 ~ -10 ℃ 이다. 이것은, 스크럽 컬럼 (10) 내부에서 원하는 온도구배를 유지하는 것을 더욱 보조한다.Preferably, the
상부 생성물 (16) 은 오버헤드 스트림 배출 개구 (12) 를 통해 빠져나오는데, 이는 중질 탄화수소가 충분히 제거된 천연가스이다. 스트림 (17) 은 배출 개구 (8) 를 통해 배출되는 중질 탄화수소가 풍부한 하부 생성물이다. 특히, 상부 생성물 (16) 은 중질 탄화수소가 희박한 천연가스로서, 극저온 영역 (미도시) 에서의 종국적인 액화까지 그 천연가스 기체 스트림이 추가 냉각되는 동안에, 고체 형성이 방지되는 요구 조건이 충족된다. 당업자는 극저온 영역에서의 상부 생성물 (16) 의 액화 방법 (예컨대, 열교환기를 사용하여) 에 대해서 쉽게 이해할 것이기 때문에, 추가적인 설명은 하지 않는다. 하부 생성물 (17) 은 임의의 적용에서 찾아볼 수 있으며, 그 중 하나는, 그것을 더욱 처리하여 액화석유가스 (LPG) 를 형성하는 것이다.The
도 2 ~ 도 5 는 대안적인 장치를 유발하는 대안적인 공정 흐름을 나타내는 개략도이다. 이들 도면의 경우, 도 1 을 참조하여 이미 설명한 부분은 동일한 도면 부호로 표시하였으며, 재차 설명하지 않는다. 또한, 그것들의 기능 및 작용은 전술한 것에 따른다.2-5 are schematic diagrams illustrating alternative process flows that result in alternative apparatus. In the case of these drawings, portions already described with reference to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and will not be described again. In addition, their functions and actions are as described above.
도 2 ~ 도 5 는, 스크럽 스트림 (18) 이 적어도 부분적으로 공급 스트림 (1) 으로부터 빠져나오는 양태를 나타낸다.2 to 5 show an aspect in which the
도 2 의 경우, 도 1 의 양태와의 주요 차이점은, 제 2 공급지점 (7b) 의 상류측 및 열교환기 (6) 의 하류측의 제 2 브랜치 (7) 에 제공된 제 2 공급 스트림 정션 (20) 의 존재에 있다. 제 2 브랜치 (7) 는 공급 스트림 정션 (20) 의 하류로 이어지며, 제 3 브랜치 (22) 는 공급 스트림 (1) 의 제 3 서브스트림을 이송 하기 위하여 형성되어 있다. 제 3 브랜치 (22) 에는 제 2 열교환기 (26) 가 제공되며, 그 하류측은 스크럽 스트림 라인 (18) 으로 연결된다.In the case of FIG. 2, the main difference from the embodiment of FIG. 1 is that the second
제 2 열교환기 (26) 는, 제 3 서브스트림 (22) 을 제 2 서브스트림의 온도보다 낮은 온도까지, 본질적으로 의도적으로 감압하지 않으면서, 더욱 냉각하기 위하여 배치된다. 노멀 작동 조건하에서, 제 3 서브스트림 (22) 의 압력 강하는 6 bar 미만, 바람직하게는 3 bar 미만이다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 제 2 열교환기 (26) 에는 하나 이상의 냉매 공급부 (24) 가 제공되는데, 소모 또는 기화된 냉매의 제거부 (25) 는 상기 제 1 열교환기 (6) 로의 공급을 위한 냉매 공급부 (4) 를 형성할 수 있다.The
대안으로, 제 1 및 제 2 열교환기에는 하나 이상의 냉매 공급부 및 제거부가 각각 독립적으로 제공된다. 제 2 열교환기 (26) 는 다른 목적 (other duties) 의 냉각을 제공하기도 하는 일체형 열교환기 또는 전용 열교환기가 될 수 있다.Alternatively, the first and second heat exchangers are each provided with at least one refrigerant supply and removal section independently. The
도 3 을 참조하면, 도 2 에 대한 대안이 개략적으로 도시되어 있는데, 제 2 공급 스트림 정션 (20) 은 제 1 열교환기 (6) 의 상류측의 제 2 브랜치 (3b) 에 제공된다. 제 2 열교환기 (26) 는, 도 2 의 직렬 배치 대신에, 제 1 열교환기 (6) 와 병렬 관계로 제공된다. 제 2 브랜치 (3b) 는 제 2 공급 스트림 정션 (20) 의 하류로 이어지며, 제 3 브랜치 (22) 는 공급 스트림 (1) 의 제 3 스트림을 이송하도록 형성된다. 이전의 도 2 에서와 같이, 제 2 열교환기의 하류측은 스크럽 스트림 라인 (18) 으로 연결된다.Referring to FIG. 3, an alternative to FIG. 2 is schematically illustrated, in which a second
제 1 및 제 2 열교환기 (2, 26) 는 각각 하나 이상의 냉매 공급부 (4, 24) 및 소모된 냉매의 제거부 (5, 25) 를 개별적으로 갖는다.The first and
제 1 및 제 2 열교환기 (6, 26) 는 하나의 하우징에 결합될 수 있으며, 이로 인해 냉매가 하나의 압력 레벨로 작동할 수 있다.The first and
도 4 를 참조하면, 제 2 및 제 3 서브스트림의 병렬 냉각에 기초한 예가 개략적으로 도시되어 있으며, 제 1 및 제 2 열교환기는 하나의 하우징에 일체화되어 있으며, 각각은 유로 (flow path) 에 의해 표시되어 있다. 도 5 는 도 2 의 양태의 직렬 냉각을 구체화하는 일체형 열교환기의 예를 나타낸다. 이 예에서, 제 2 공급 스트림 정션 (20) 은 열교환기 하우징의 외부에 위치하며, 제 2 및 제 3 브랜치는 열교환기 하우징 내외로 향할 수 있다. 대안으로, 현재 덜 실용적으로 여겨지기는 하지만, 공급 스트림 정션 (20) 은 열교환기 하우징의 내부에 위치할 수도 있다.Referring to FIG. 4, an example based on parallel cooling of the second and third substreams is shown schematically, wherein the first and second heat exchangers are integrated in one housing, each indicated by a flow path. It is. FIG. 5 shows an example of an integrated heat exchanger embodying series cooling of the aspect of FIG. 2. In this example, the second
따라서, 도 2 ~ 도 5 의 양태의 경우, 제 2 공급지점 (7b) 보다 높은 제 3 공급지점 (7c) 을 통해 스크럽 컬럼 (10) 에 연결된 스크럽 스트림 소스는, 제 2 공급 스트림 정션 (20) 및 제 2 열교환기 (26) 를 포함한다.Thus, for the embodiment of FIGS. 2-5, the scrub stream source connected to the
작동 중에, 도 2 ~ 도 5 의 장치는 도 1 의 장치와 유사하게 작용한다. 그러나, 제 3 서브스트림을 형성하기 위하여, 라인 (18) 의 스크럽 스트림은 제 2 서브스트림 (3b) 으로부터의 분획물을 뽑아냄으로써 얻어진다. 그 잔류물은 제 2 서브스트림 (3b) 으로서 이송된다. 제 3 서브스트림은 제 2 공급 스트림 정션 (20) 하류측의 제 2 열교환기 (26) 에서, 제 1 열교환기 (6) 에 의해 냉각된 제 2 서브스트림의 온도보다 낮은 온도로 냉각된다.In operation, the device of FIGS. 2-5 acts similarly to the device of FIG. 1. However, to form the third substream, the scrub stream of
이하, 도 6 을 참조하여 또 다른 양태를 설명한다. 다시 한 번, 도 1 을 참조하여 이미 설명한 부분은 동일한 도면 부호로 표시하였으며, 재차 설명하지 않는다. 또한, 그것들의 기능 및 작용은 전술한 것에 따른다.Another embodiment will be described below with reference to FIG. 6. Once again, the parts already described with reference to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and will not be described again. In addition, their functions and actions are as described above.
도 6 의 양태의 경우, 오버헤드 응축기는 오버헤드 열교환기 (14) 의 형태로 배출 라인 (16) 에 제공된다. 열교환기 (14) 에는 하나 이상의 냉매 공급부 (30) 및 하나의 소모 또는 기화된 냉매의 제거부 (31) 가 있다. 열교환기 (14) 는 다른 목적 (other duties) 의 냉각을 제공하기도 하는 일체형 열교환기 또는 전용 열교환기가 될 수 있다. 배출 라인 (16) 은 열교환기 (14) 의 하류측 출구를 분리기 (27) 에 유동적으로 연결한다. 분리기 (27) 에는, 라인 (15) 으로 배출되는 응축물 출구 (35) 와 라인 (13) 으로 배출되는 기체 출구 (33) 가 있다. 라인 (15) 은 제 3 공급지점 (7c) 및 라인 (18) 을 통해 스크럽 컬럼 (10) 으로 직접 연결될 수 있다. 도 6 에서, 선택적 리플럭스 펌프 (19, reflux pump) 가 라인 (15) 과 라인 (18) 사이에 제공된다.In the case of the aspect of FIG. 6, the overhead condenser is provided to the
오버헤드 응축기 (14) 및 분리기 (27) 는 하나의 하우징에 일체화되거나 그 기능들이 결합되어 있는 단일 장치로도 될 수 있다.The
작동 중에, 도 6 의 양태는 이하와 같이 작용한다. 라인 (16) 을 통해 스크럽 컬럼 (10) 으로부터 배출되는 상부 생성물 오버헤드 스트림은 오버헤드 응축기 (14) 로 향하는데, 여기서 냉매를 이용하여 부분적으로 응축된다. 이 부분 응축물은 기체와 응축물의 혼합상 스트림을 형성하여 분리기 (27) 로 향한다. 분리기 (27) 로부터 라인 (13) 을 통해 배출된 기체는 중질 탄화수소가 충분히 제거된 천연가스로서, 이것을 액화하여 LNG를 얻는다. 혼합상 스트림으로부터 응축된 액체 형태의 응축물을 뽑아내어 스크럽 스트림 (18) 을 얻거나, 스크럽 컬럼 (10) 으로 제공되는 또 다른 스크럼 스트림에 부가한다. 리플럭스 펌프 (19) 는 그 액체를 원하는 압력 수준으로 만드는데 이용될 수 있다.During operation, the aspect of FIG. 6 acts as follows. The overhead product overhead stream exiting the
도 6 의 양태의 장점은, 제 2 서브스트림 (3b) 이 증류 컬럼 (10) 안으로 공급되는 트레이의 개수 {스크럽 컬럼 (10) 의 높이에 해당} 가 선택될 수 있기 때문에, 제 2 서브스트림 (3b) 의 온도를 자유롭게 선택할 수 있다는 것에 있다. 따라서, 제약조건 없이, 라인 (7) 의 제 2 서브스트림의 온도를 선택하여 냉각 사이클을 최적화할 수 있다. 스크럽 컬럼 (10) 하부의 온도 프로파일 및 출구 (8) 와 라인 (17) 을 통해 배출된 하부 생성물의 온도는, 분리비를 선택 또는 제어함으로써 최적으로 제어될 수 있다. 도 2 ~ 도 5 의 양태의 장점은, 오버헤드 분리기 (27) 및/또는 리플럭스 펌프 (19) 형태의 리보일러의 사용을 회피한다는 것에 있다.An advantage of the embodiment of FIG. 6 is that since the number of trays (corresponding to the height of the scrub column 10) to which the
도 6 의 양태는 도 2 ~ 도 5 중 하나와 결합될 수도 있는 것으로 이해될 수 있다.It can be appreciated that the aspect of FIG. 6 may be combined with one of FIGS. 2-5.
전술한 모든 양태에서, 제 3 서브스트림은 제 2 서브스트림의 메이저 분획물, 즉 공급 스트림 정션 (2) 에서 분리된 원래의 제 2 서브스트림의 절반 이상을 형성한다. 제 3 서브스트림은 전형적으로 -100 ℃ ~ -10 ℃ 의 온도로 냉각된다. 제 3 서브스트림은 -30 ℃ 미만의 온도로 냉각되는 것이 바람직하다. 제 3 서브스트림은 -60 ℃ 이상의 온도로 냉각되는 것이 바람직하다. 다음으 로, 제 3 서브스트림은 제 3 공급지점 (7c) 에서 스크럽 컬럼 (10) 안으로 유입된다.In all of the foregoing embodiments, the third substream forms at least half of the major fraction of the second substream, ie the original second substream separated in feed stream junction (2). The third substream is typically cooled to a temperature of -100 ° C to -10 ° C. The third substream is preferably cooled to a temperature below -30 ° C. Preferably, the third substream is cooled to a temperature of at least -60 ° C. Next, the third substream is introduced into the
도 7 에는 본 발명의 또 다른 양태가 개략적으로 도시되어 있다. 도 1 의 양태와 비교할 때, 제 3 공급지점 (7c) 의 기능이 제 2 공급지점 (7b) 으로 넘어갔기 때문에, 더 적은 수의 장치가 요구된다. 이러한 목적으로, 제 2 공급지점 (7b) 은, 통상 스크럼 스트림 입구가 되는 스크럽 컬럼 (10) 의 상부 근처에 제공된다. 이렇게 하여, 특정한 리플럭스 장치가 필요하지 않게 된다. 제 2 브랜치의 열교환기는 서로 직렬로 작용하는 복수의 열교환기 (6, 6') 로 도시되어 있다. 열교환기는 단일 장치의 형태로 제공될 수도 있는 것으로 이해될 것이다.7 schematically illustrates another aspect of the present invention. In comparison with the embodiment of FIG. 1, since the function of the
제 2 브랜치 (3b) 의 제 2 서브스트림은 라인 (7) 안으로 공급되기 전에, 기/액 혼합물을 형성하는 충분히 낮은 온도로 냉각된다. 그 온도는 전형적으로 -60 ℃ ~ -10 ℃ 이다. 제 2 서브스트림은 -30 ℃ 미만으로 냉각되는 것이 바람직하다. 제 3 서브스트림은 -60 ℃ 이상으로 냉각되는 것이 바람직하다.The second substream of the
도 6 의 양태에 대한 도 2 ~ 도 5 및 도 7 의 양태의 장점은, 천연가스의 일부가 제 2 열교환기 (26) 또는 열교환기의 제 2 부재 (6') 를 통과하지 않기 때문에, 제 2 열교환기 (26) 또는 열교환기의 제 2 부재 (6') 를 지나는 유량이 오버헤드 응축기 (14) 를 지나는 유량보다 적다는 것이다.Advantages of the embodiments of FIGS. 2-5 and 7 over the embodiment of FIG. 6 are that some of the natural gas does not pass through the
비교예Comparative example
도 8 은 비교예를 나타내는 것이며, 공급 스트림라인 (1) 의 공급 스트림은 서브스트림으로 분리되지 않지만, 공급지점 (7d) 을 통해서 스크럽 컬럼 (10) 안으로 공급되기 전에 선택적으로 열교환기 (6) 에서 냉각된다. 공급지점 (7d) 은 스크럽 컬럼의 하부 또는 그 근처, 또는 공급지점 (7a) 보다 어느 정도 높은 곳에 있을 수 있다.8 shows a comparative example, in which the feed stream of
전형적인 공급 가스 및 전형적인 주변 조건을 위하여, 도 6, 도 7 및 도 8 에 도시된 공정 흐름도와 관련하여, 질량 및 에너지 균형을 연산하였다.For a typical feed gas and typical ambient conditions, the mass and energy balances were calculated in relation to the process flow diagrams shown in FIGS. 6, 7 and 8.
도 8 의 공정에서, 라인 (13) 의 스트림 중의 C5 + 함량이 0.03 mol%가 되도록 하기 위해 계산된 상대적 전력 {생산에 대한 엔드-플래시 전력 (end-flash power) 을 포함} 은 13.1 kW/tpd 이었다.In the process of FIG. 8, the relative power (including end-flash power for production) calculated to bring the C 5 + content in the stream of
도 7 의 공정에서는, 분리비를 8 %로 설정하여, 공급 스트림의 주요 부분이 열교환기 (6, 6') 를 통해 진행하게 하였다. 라인 (7) 의 제 2 서브스트림의 온도는 약 -20 ℃ 정도로 낮아졌다. 계산된 상대적 전력 (생산에 대한 엔드-플래시 전력을 포함) 은 13.1 kW/tpd 이며, 라인 (16) 의 스트림 중의 C5 + 함량은 0.06 mol% 이다.In the process of FIG. 7, the separation ratio was set at 8%, allowing the main part of the feed stream to proceed through
따라서, 공급 스트림의 분리는, 분리가 약간 열악해지기는 하지만, 오버헤드 분리기 (27) 및/또는 리플럭스 펌프 (19) 등의 리플럭스 스트림을 생성하는 요소를 제거하는 선택을 제공한다. 동시에, 스크럽 컬럼 (10) 의 온도구배에 대한 제어가 개선되어, 스크럽 컬럼 (10) 하부에서의 물질 유동이 상당히 감소하기 때문에, 더욱 슬림 (slim) 하게 될 수 있다.Thus, separation of the feed stream provides a choice to remove elements that produce a reflux stream, such as
도 6 의 공정에서는, 분리비를 6 %로 선택하였다. 도 7 의 공정과 동일하게 분리하였지만 {라인 (13) 의 C5 + 함량이 0.06 mol%}, 상대적 전력은 1.5 % 감소한 12.9 kW/tpd를 사용하였다. 처리될 생성물의 양이 다량이라는 관점에서, 전력 소비가 1.5 % 감소한다는 것은 상당한 개선이다. 이러한 전력 소비의 감소로 인하여, 리플럭스 장치의 구비에 대한 추가 비용이 상쇄된다. 도 8 의 공정과 비교할 때, 스크럽 컬럼 (10) 의 온도구배에 대한 제어가 개선되어, 스크럽 컬럼 (10) 하부에서의 물질 유동이 상당히 감소하기 때문에, 더욱 슬림하게 될 수 있다.In the process of FIG. 6, the separation ratio was selected to 6%. Separation was performed in the same manner as in FIG. 7, but 12.9 kW / tpd was used in which the C 5 + content of
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