KR20070121673A - 액화 천연 가스의 상태 조절 공정 - Google Patents

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비피 익스플로레이션 오퍼레이팅 컴파니 리미티드
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Abstract

액화 천연 가스의 상태 조절 공정은, 적어도 부분적으로 증발된 천연 가스 스트림 (5) 을 생성하기 위해서 15 ~ 35 barg 의 범위의 압력에서 액화 천연 가스의 공급물 스트림을 열교환기 (4) 로 공급 (3) 하는 단계, 메탄이 많은 스트림 (13) 및 천연 가스 액체 스트림 (12) 을 생성하기 위해서 단계 (ⅰ) 로부터의 스트림의 일부 이상을 환류가 없이 작동되는 증류 용기 (11) 로 통과시키는 단계, 액체 천연 가스 스트림 (14) 을 생성하기 위해서 단계 (ⅱ) 로부터의 메탄이 많은 스트림을 추가 압축 없이 열교환기 (4) 로 통과시켜서 액화 천연 가스의 공급물 스트림의 일부 이상과 열교환함으로써 냉각시키는 단계, 상태 조절된 천연 가스를 생성하기 위해서 단계 (ⅲ) 로부터의 액체 천연 가스 스트림을 증발시키는 단계, 및 천연 가스 액체 (12) 를 회수하는 단계를 포함한다.

Description

액화 천연 가스의 상태 조절 공정{PROCESS FOR CONDITIONING LIQUEFIED NATURAL GAS}
본 발명은 액화 천연 가스의 상태 조절 공정에 관한 것이다.
액화 천연 가스 (LNG) 는 분배를 위한 파이프라인으로 이송되기 전에 증발될 필요가 있다. 통상의 증발 공정에서, LNG 는 저장 탱크에 이송된다. 이러한 경우 불가피하게 증기가 약간 증발(boil-off)하게 되는데, 통상 이 오프-가스(off-gas)는 압축된 후에 증발(boil-off) 응축기에 보내진다. 예컨대 다량의 LNG 가 탱크에서 증발 응축기에 보내지고, 여기서 증발 가스는 상승된 압력에서 LNG 스트림과 결합하여 완전 액체 스트림을 생성시키며, 다음에 이 스트림은 탱크로부터의 유출 스트림과 결합하게 된다. 그 후에 최종 LNG 는 탱크로부터, LNG 를 증발시키는 하나 이상의 열교환기를 통해서 적정 압력에서 LNG 를 파이프라인에 배출하는 펌프를 통과하게 된다.
그러나, 많은 경우에, 2 개 이상의 탄소 원자를 포함하는 탄화수소가 과도한 양으로 존재하기 때문에, LNG 는 필요한 생성물 또는 파이프라인의 사양을 만족시키지 못하며, 다양한 추가 처리 단계들이 요구된다.
US 6564579 호에는, 파이프라인 또는 다른 상업용 사양을 만족시키며 발열량 이 감소된 천연 가스 생성물을 제공하기 위해서, LNG 로부터 천연 가스 액체 (NGLs) (통상 2 개 이상의 탄소 원자를 포함하는 탄화수소) 를 제거하는 공정이 기재되어 있다. 상태 조절(conditioning)이라고도 불릴 수 있는 유형의 이 공정은 이하의 단계를 포함한다: 적어도 부분적으로 증발된 천연 가스 스트림을 생성하기 위해서 적어도 액화 천연 가스의 스트림의 대부분을 증발시키는 단계; 가스 스트림 및 천연 가스 액체 스트림을 생성하기 위해 상기 적어도 부분적으로 증발된 천연 가스 스트림을 분별하는 단계; 압축 가스 스트림을 생성하기 위해서 약 50 ~ 약 150 psi 으로 가스 스트림의 압력이 증가하도록 가스 스트림을 압축하고 액체 압축 가스 스트림을 생성하기 위해서 액화 천연 가스와의 열교환으로 상기 압축 가스 스트림을 냉각하는 단계; 약 800 ~ 약 1200 psi 의 압력에서 고압 액체 스트림을 생성하기 위해서 액체 압축 가스 스트림을 펌핑하는 단계; 파이프라인으로의 이송 또는 상업용으로 적합한 상태 조절된 천연 가스를 생성하기 위해서 고압 액체 스트림을 증발시키는 단계; 및 천연 가스 액체를 회수하는 단계. 50 ~ 150 psi 는 약 3.5 ~ 약 10.3 bar 에 대응하고, 800 ~ 1200 psi 는 약 55.2 ~ 약 82.8 에 상응한다.
파이프라인 사양을 만족하는 천연 가스 생성물을 제공하는 것뿐만 아니라, US 6564579 호의 공정은 천연 가스 생성물의 구성 성분일 때보다 상업적 가치가 더 큰 분리된 천연 가스 액체를 제공하며, 또한 비교적 간단하고 경제적이다. 그러나, 이 공정은 단점이 있다. 특히, 이 공정은 증기 스트림을 완전히 응축시키기 위해서 분리(분별) 컬럼의 증기 출구에 위치되는 압축기의 사용을 필요로 한 다.
US 6604380 호에는 또한 LNG 로부터 천연 가스 액체를 회수하는 공정이 기재되어 있다. 이 공정은, 공급물 스트림을 분할하고 공정의 다른 곳에서 환류로서 적어도 일부를 사용하는 복잡한 다단계 공정이다.
US 6510706 호에는 가압 액체 천연 가스의 처리를 위한 구체적인 공정이 기재되어 있다. US 6510706 호에 따르면, -112℃(-170℉) 이상의 온도 및 액체가 비등점 이하로 되는데 충분한 압력에서 천연 가스를 전달하는 것이 제안되어 있다. 이 가압 액체 천연 가스는 LNG 와 구분하기 위해서 "PLNG" 로 불리며, LNG 는 거의 대기압 및 약 -162℃(-260℉) 의 온도에서 전달된다. LNG 및 PLNG 의 처리는 상이한 공학적 과제를 나타낸다.
본 출원인은 LNG 를 상태 조절하는데 사용될 수 있는 효율적이고 간단하며 융통성 있는 공정을 발견했다.
따라서 본 발명은 액화 천연 가스의 상태 조절 공정을 제공하고, 이는 이하의 단계를 포함한다:
ⅰ) 적어도 부분적으로 증발된 천연 가스 스트림을 생성하기 위해서 15 ~ 35 barg 의 범위의 압력과 -120℃ 이하의 온도에서 액화 천연 가스의 공급물 스트림을 열교환기에 공급하는 단계,
ⅱ) 메탄이 많은 스트림 및 천연 가스 액체 스트림을 생성하기 위해서 단계 (ⅰ) 로부터의 스트림의 적어도 일부를 환류 없이 작동되는 증류 용기에 보내는 단계,
ⅲ) 액체 천연 가스 스트림을 생성하기 위해서 단계 (ⅱ) 로부터의 메탄이 많은 스트림을 추가 압축 없이 열교환기에 보내고 또한 액화 천연 가스의 공급물 스트림의 적어도 일부와의 열교환으로 냉각시키는 단계,
ⅳ) 상태 조절된 천연 가스를 생성하기 위해서 단계 (ⅲ) 로부터의 액체 천연 가스 스트림을 증발시키는 단계, 및
ⅴ) 천연 가스 액체를 회수하는 단계.
본 발명에 다른 공정은 천연 가스 액체와 함께, 파이프라인으로의 이송, 또는 다른 상업적인 이용에 적합한 상태 조절 천연 가스를 제조한다. 통상, 천연 가스 액체는 2 개 이상의 탄소 원자를 갖는 탄화수소를 포함한다. 원한다면, 본 발명의 공정에 의해 얻어진 최초 천연 가스 액체 생성물은 탄화수소의 탄소 원자수의 차이에 의해 탄화수소를 분리하도록 더 처리될 수 있다.
본 발명의 공정의 최초 단계는, 단계 (ⅲ) 의 열교환 전의 공정의 단계 (ⅱ) 에서 얻은 메탄이 많은 스트림에 압축기가 사용될 필요가 없도록 충분히 높은 압력에서 LNG 의 공급물 스트림이 제공될 필요가 있다. 대부분의 상황에서, 이 공정은 공급물 스트림을 열교환기에 도입하기 위해서, 15 ~ 35 barg, 바람직하게는 15 ~ 30 barg 의 범위의 원하는 압력을 얻기 위해서 LNG 를 펌핑하는 단계를 포함할 것이다.
LNG 의 공급물 스트림은 예컨대 -130℃ 이하 등의, -120℃ 이하의 온도에서 공급되어야 한다. 이러한 제한 내에서, 온도는 바람직하게는 -170℃ 이상이고, 특히 -163℃ 이상이다. 바람직하게는 온도는 약 -170℃ ~ -120℃ 의 범위이고, 특히 -163℃ ~ -120℃, 예컨대 -163℃ ~ -130℃ 의 범위이다.
공정에 대한 LNG 공급물은 일반적으로 펌핑에 의해 LNG 저장 탱크로부터 제공될 수 있다. 바람직하게는 공정에 대한 LNG 공급물에 대한 LNG 공급물의 90% 또는 95% 이상, 바람직하게는 모든 LNG 가 공정의 단계 (ⅰ) 및 (ⅱ) 에서 처리된다. 원한다면, 소량의 공급물을 슬립 스트림으로서 분리하여서 공정 내에서 소정의 기능을 수행하는데 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 공정의 이점은, 예컨대 US 6604380 에 기재된 공정과 같은 LNG 의 처리 공정에서와는 달리, 공급물이 공정에 사용되는 컬럼에서 환류로서 작용할 필요가 없다는 것이다. LNG 공급물의 100% 가 처리될 수 있고, NGL 액체의 90% 이상이 생성물로서 회수될 수 있다.
단계 (ⅰ) 으로부터의 스트림의 적어도 일부는 단계 (ⅱ) 의 증류 용기 내에서 천연 가스 액체 스트림과 가스 스트림으로 분리되고, 결과적으로 가스 스트림은 열교환기로 보내져서 LNG 공급물 스트림으로 냉각된다(단계 (ⅲ)). 바람직하게는 사용되는 열교환기는 플레이트-핀형 열교환기 또는 다른 유형의 컴팩트한 열교환기이고(쉘 내에 플레이트가 있는 열교환기 또는 인쇄 회로 열교환기) 이들 열교환기는 매우 컴팩트하며, "네트(net)" 냉각 스트림 및 온간 스트림 사이의 작은 온도차를 허용하고, 이리하여 공정 효율이 높아진다.
본 발명의 공정에 있어서, 고압 공급물 스트림은 공정의 단계 (ⅱ) 에서 배출되는 스트림과의 열교환에 의해 가열된다. 어떤 상황에서는, 이 배출 스트림과는 다른 가열 유체를 사용하여, 공급물 스트림을 추가적으로 가열하는 것이 바람직할 수도 있다.
단계 (ⅱ) 의 증류 용기는 증류 트레이 또는 패킹을 포함하고, 메탄이 많은 스트림을 생성한다. 증류 용기가 디메타나이저(demethaniser)라면, 용기로 보내진 메탄의 대부분은 가스로서 상방에서 전달되고, 액체 스트림은 2 개 이상의 탄소 원자를 갖는 탄화수소를 포함한다. 용기가 디에타나이저라면, 메탄이 많은 스트림은 용기로 보내진 에탄의 대부분을 함유하고, 액체 생성물은 3 개 이상의 탄소 원자를 갖는 탄화수소를 주로 함유할 것이다.
본 발명의 공정에 사용되는 온도 및 압력에서 공급물로서 LNG 의 사용은 많은 이점을 제공해준다. 특히, 실질적으로 펜탄 및 중질 탄화수소가 없는 통상의 LNG 공급물을 사용하여, 하류처리가 필요없는 높은 가치의 NGL 생성물을 얻을 수 있다. 상업용 혼합된 LPG 생성물은 그대로 사용될 수 있고, 또는 예컨대 상업용 프로판 및 상업용 부탄을 얻기 위해 하류에서 예컨대 분류될 수 있다.
본 발명에 따른 공정의 바람직한 실시형태에 있어서, 재응축기가 공정의 전방단에 결합된다. 이 실시형태에 있어서, LNG 저장 탱크가 공정에 공급물을 제공할 때, 재응축기에 들어가기 전에 LNG 저장 탱크의 증발 가스는 통상 8 ~ 12 barg 의 압력까지 압축된다. LNG 탱크에서 나가는 주 LNG 스트림으로부터의 슬립 스트림도 재응축기에 보내져 응축 증발 가스를 흡수하는게 된다. 재응축기로부터의 배출물은 액체이고, LNG 저장 탱크로부터의 주 배출 스트림과 결합되고, 결합된 스트림은 통상 원하는 수준의 압력까지 펌핑된 후에 공정에 대한 공급물을 형성한다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시형태는 다음과 같은 공정을 포함한다: 액화 천연 가스의 배출 스트림이 저장 탱크로부터 펌핑되고; 상기 배출 스트림이 적어도 제 1 부분과 제 2 부분으로 분할되고; 상기 저장 탱크로부터의 증발 가스가 압축된 후에 재응축기로 이송되고; 배출 스트림의 제 1 부분 또한 재응축기에 보내져 응축 증발 가스를 흡수하게 되고; 재응축기로부터의 배출물은 저장 탱크로부터의 배출 스트림의 제 2 부분과 결합되고; 결과적으로 결합된 스트림은 단계 (ⅰ) 의 공급물 스트림으로서 사용된다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 통상 이송 장치 또는 디미스터 패드(demister pad) 등의 사소한 구성품 외의 다른 내부 부품을 포함하지 않는 추가 분리기가 사용될 수 있다. 이 실시형태에 있어서, 본 공정은 추가 분리 단계를 포함할 수 있는데, 단계 (ⅰ) 로부터의 스트림이 메탄이 많은 제 1 스트림, 및 2 개 이상의 탄소 원자를 갖는 탄화수소가 많은 제 2 스트림을 생성하기 위해 분리기에 보내지고, 제 2 스트림은 공정의 단계 (ⅱ) 의 입력 스트림, 즉 증류 용기데 대한 입력 스트림이 되고, LNG 를 생성하기 위해서 제 1 스트림은 열교환기에 보내져 LNG 공급물 스트림의 적어도 일부와이 열교환으로 냉각되게 된다. 따라서, 이 실시형태에 있어서, 공정은 액화 천연 가스의 상태 조절 공정으로서 이하의 단계를 포함한다:
ⅰ) 적어도 부분적으로 증발된 천연 가스 스트림을 생성하기 위해서 15 ~ 35 barg 의 범위의 압력과 -120℃ 이하의 온도에서 액화 천연 가스의 공급물 스트림을 열교환기에 공급하는 단계,
ⅰa) 메탄이 많은 제 1 스트림과 2 개 이상의 탄소 원자를 갖는 탄화수소가 많은 제 2 스트림을 생성하기 위해서 적어도 부분적으로 증발된 천연 가스 스트림을 분리하는 단계,
ⅱ) 천연 가스 액체 스트림과 메탄이 많은 스트림을 생성하기 위해서 단계 (ⅰa) 로부터의 제 2 스트림을 증류 용기네 보내는 단계,
ⅲ) 액체 천연 가스 스트림을 생성하기 위해서, 단계 (ⅱ) 로부터의 메탄이 많은 스트림을 단계 (ⅰa) 로부터의 제 1 스트림과 선택적으로 결합시킨 후에 추가적인 압축 없이 열교환기에 보내고 액화 천연 가스의 공급물 스트림의 적어도 일부와의 열교환으로 냉각시키는 단계,
ⅲa) 액체 천연 가스 스트림을 생성하기 위해서, 단계 (ⅰａ) 로부터의 제 1 스트림을 단계 (ⅱ) 로부터의 메탄이 많은 스트림과 선택적으로 결합시킨 후에 추가적인 압축 없이 열교환기에 보내고 액화 천연 가스의 공급물 스트림의 적어도 일부와의 열교환으로 냉각시키는 단계,
ⅲb) 단계 (ⅲ, ⅲａ) 로부터의 배출물이 두 개의 개별 스트림을 포함한다면, 선택적으로 이들을 결합하는 단계,
ⅳ) 상태 조절된 천연 가스를 생성하기 위해서 단계 (ⅲ, ⅲa 및/또는 ⅲｂ) 로부터의 액체 천연 가스 스트림을 증발시키는 단계, 및
ⅴ) 천연 가스 액체를 회수하는 단계.
이 실시형태에 있어서, 냉각 전에 증류 용기 및 분리기로부터 나온 두 가스 스트림을 결합하는 것이 가능하기 때문에, 단일 채널 열교환기를 사용할 수 있다. 그러나, 공정 효율을 최적화하기 위해서, 열교환은 두 개의 상이한 열교환기를 사용하거나 다스트림 열교환기를 사용하여 두 개별 가스 스트림에 대해 실행되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 사용되는 열교환기는 플레이트-핀 열교환기 또는 다른 유형의 컴팩트한 열교환기로, 예컨대 단일의 결합된 가스 스트림 공급물이 존재하는 쉘 내의 플레이트, 또는 인쇄 회로 열교환기 등이다.
물론, 본 발명의 공정의 이 실시형태는 또한 상기한 바와 같은 전방단 재응축기를 포함할 수 있다.
단계 (ⅲ) 의 열교환에 이어서, 압력을 더 증가시키기 위해 선택적인 펌핑이 주어질 수 있고 다음에 원하는 상태 조절된 천연 가스를 생성하기 위해 증발이 일어날 수 있다. 추가 분리기의 사용시, 두 스트림(단계 (ⅲ) 및 (ⅲａ)에서 나온 스트림)은 원한다면 이 펌핑 단계 전에 결합될 수도 있다.
본 발명의 공정은 US 6564579 에 기재된 공정에 비해 많은 이점을 제공한다. 따라서, LNG 회수를 여전히 최대화하면서 증가된 턴다운 포텐셜(turndown potential)을 갖기 때문에 본 발명의 공정은 US 6564579 에 비하여 작업성이 향상된다. 특히, 본 발명의 공정은 충분히 높은 초기 압력에서 LNG 의 공급물 스트림을 공급하여 작동하기 때문에 이 공정의 어떤 단계에서도 가스를 압축할 필요가 없게 된다. 이 때문에, 가스 압축이 필요한 US 6564579 의 공정에 비해, 주요 기계 설비가 없기 때문에 전력 소비가 낮고, 자본 비용이 감소되고, 작업 비용도 감소되며 "유용성" 이 높아진다. 또한, US 6564579 의 공정은 본 발명의 공정보다 본래부터 덜 효율적인데, 왜냐하면 종래 기술의 공정에서는 사용되는 압축기가 많은 열을 발생시키고 이 열을 제거해야만 하기 때문이다. 사실, 본 발명의 공정은 가스 압축을 액체 펌핑으로 대체하기 때문에, 전력, 비용 및 복잡성을 감소시킬 수 있다.
추가 분리기의 사용시에, 공정이 실질적으로 일정한 압력에서 작업되고, 즉 초기 펌핑 단계 이후에 어느 지점에서도 압력이 상당히 증가할 필요가 없고, 또한 US 6564579 에서와 같이 열교환 전에 상이한 압력의 두 개별 가스 스트림을 결합시킬 필요도 없기 때문에, 단계 (ia) 로부터의 액체 스트림은 증류 용기 안으로 들어갈 수 있고, 단계 (ia) 에서 나온 천연 가스 액체 스트림을 증류 용기에 전달하기 위한 펌프가 필요 없고, 또한 단계 (ia) 에서 분리기로부터 나오는 가스 스트림을 압축할 압축기도 필요하지 않다.
통상 초기 펌핑 단계에서 발생되는 공급물 스트림의 압력은 15 ~ 35 barg, 바람직하게는 15 ~ 30 barg, 특히 20 ~ 30 barg 의 범위이고, 이 압력은 실질적으로 공정 전체에 걸쳐 유지된다(장비의 여러 부분에서의 압력 손실은 작음). 사용되는 바람직한 압력은 통상 US 6510706 의 공정의 경우보다 낮고, 본 발명의 공정을 실시하는데 압축기가 필요하지 않기 때문에(선택적으로, LNG 저장 탱크로부터의 증발 가스를 처리하기 위한 압축기가 공정의 단계(i) 전에 결합되어 있지 않다면), 본 공정은 US 6564579 보다 상당히 간단해질 수 있다. 공정의 열 회수 효율은 높은데, 특히 컴팩트한 열교환기가 사용된다면, 또한 추가 분리기가 사용되고 단계 (ia, ⅱ) 로부터의 가스 스트림이 열교환 전에 결합되지 않고 분리되어 유지되면, 열회수 효율은 US 6564579 에 비해 특히 향상되게 된다.
본 발명의 공정은 기존의 LNG 처리 설비와 통합될 수 있다. 또한 공정은 US 5654579 에 기재된 바와 같이 통합된 에너지 회수 시스템의 일부를 형성할 수도 있다.
본 발명은 첨부된 도면에서 더 설명된다.
도 1 은 본 발명에 따른 공정을 나타내는 흐름도이다.
도 2 는 공정의 전방단에서 재응축기를 갖는 도 1 의 공정의 실시형태를 나타낸다.
도 3 은 추가 분리기를 갖는 도 1 의 공정의 실시형태를 나타낸다.
도 1 에 있어서, 극저온 탱크 (1) 는 공정에 대한 공급물을 형성하는 LNG 를 담는다. 탱크내 펌프 (2) 는 압력을 약 15 ~ 35, 바람직하게는 20 ~ 30 barg 까지 상승시키는 펌프 (3) 를 통해 -120℃ 또는 이보다 낮은 온도의 LNG 를 탱크 (1) 로부터 펌핑한다. 펌프 (3) 으로부터 LNG 는 예컨대 플레이트-핀 등의 컴팩트한 유형의 열교환기 (4) 에 전달된다. 라인 (5) 은 부분적으로 증발된 LNG 를 증류 용기 (11) 에 전달하며, 이 증류 용기에서 입력 스트림은 라인 (12) 을 통해 제거되어 냉각기(도시되지 않음)로 보내지는 천연 가스 액체를 포함하는 액체 스트림과, 라인 (13) 을 통해 제거되어 열교환기 (4) 로 되돌아가는 가스 스트림으로 분리한다.
증류 용기 (11) 는 리보일러 (20) 를 구비하며, 이 리보일러는 증류 용기 (11) 로 되돌아오는 폐루프를 형성하는 라인 (22) 과 열교환기 (21) 를 포함한다.
열교환기 (4) 에서 나온 스트림은 라인 (14) 에 의해 펌프 (17) 로 보내져서 배출되기 전에 열교환기 (18) 에서 증발된다.
도 2 는 전방 단부에서 재응축기를 갖는 도 1 의 공정을 도시한다. 증발 가스는 스트림 (41) 을 통해 탱크 (1) 에서 나가 압축기 (42) 에서 통상 8 ~ 12 barg 의 압력까지 압축된다. 압축기 (42) 로부터의 유출물은 재응축기 (43) 에 보내진다. 펌프 (2) 에 의해 탱크 (1) 로부터 펌핑된 LNG 스트림의 슬립-스트림 (44) 도 재응축기 (43) 에 보내지고 이 재응축기에서 스트림 (41) 으로부터 압축된 증발 가스를 흡수하게 된다. 재응축기 (43) 에서 나가는 액체 스트림 (45) 은 혼합 지점 (46) 에서 펌프 (2) 로부터의 LNG 스트림과 결합되고, 그 결과 생긴 스트림은 펌프 (3) 로 들어가는 공급물 스트림을 형성한다.
도 3 에서, 극저온 탱크 (1) 는 공정에 대한 공급물을 형성하는 LNG 를 포함한다. 탱크내 펌프 (2) 는 압력을 약 15 ~ 35, 바람직하게는 20 ~ 30 barg 까지 상승시키는 펌프 (3) 를 통해 -120℃ 또는 이보다 낮은 온도의 LNG 를 탱크 (1) 로부터 펌핑한다. 펌프 (3) 으로부터 LNG 는 바람직하게는 플레이트-핀 유형의 다채널 열교환기 (4) 에 보내진다. 라인 (5) 은 부분적으로 증발된 LNG 를 두 개의 출구 라인을 갖는 분리 용기 (6) 에 전달한다. 출구 라인 (7) 은 분리 용기 (6) 로부터 나온 가스 스트림을 다채널 열교환기 (4) 의 일 채널 (30) 에 전달한다. 출구 라인 (10) 은 분리 용기로부터 나온 액체 스트림을 증류 용기 (11) 에 전달하고, 이 증류 용기에서 입력 스트림은 라인 (12) 을 통해 냉각기(도시되지 않음)로 제거되는 천연 가스 액체를 포함하는 액체 스트림과, 라인 (13) 을 통해 제거되어 라인 (7) 이 사용하는 채널과는 별개인 채널 (31) 을 사용하는 다채널 열교환기 (4) 로 되돌아가는 가스 스트림으로 분리한다.
이 증류 용기 (11) 는 리보일러 (20) 를 구비하며 이 리보일러는 증류 용기 (11) 로 되돌아오는 폐루프를 형성하는 라인 (22) 과 열교환기 (21) 를 포함한다.
채널 (30, 31) 을 나가는 스트림은 라인 (14, 16) 을 따라 혼합 지점 (15) 에 보내져 서로 결합하게 된다. 그 후에 결합된 스트림은 펌프 (17) 에 보내지고 배출되기 전에 열교환기 (18) 에서 증발된다.
도면에서, 전체 공정은 극저온에서 실행되고, 예컨대, LNG 의 공급물 스트림은 통상 약 -170 ~ -120℃, 예컨대 -163 ~ -130℃ 의 온도이다. 사용되는 정확한 온도 및 압력은 당연히 공정의 정확한 셋업 세부사항 및 LNG 공급물의 질에 의존할 것이다. 도면에 도시된 흐름도의 여러 변형 또한 가능하다. 예컨대, 보통과는 달리 LNG 공급물 스트림이 충분히 높은 초기 압력에 있다면 펌프 (3) 는 생략될 수도 있다. 장비 구성이 어떤 지점에서 압력의 상승을 필요로 한다면 증류 컬럼 (11) 에 공급물을 이송하는 라인에 추가 펌프가 설치될 수 있다. 펌프 (3) 에 의해서 펌핑되기 전에 LNG 공급물을 가온(증발시키는 것은 아님)하기 위해서 추가 열교환기가 사용될 수 있다.

Claims (14)

  1. 액화 천연 가스의 상태 조절 공정으로서,
    ⅰ) 적어도 부분적으로 증발된 천연 가스 스트림을 생성하기 위해서 15 ~ 35 barg 의 범위의 압력에서 액화 천연 가스의 공급물 스트림을 열교환기에 공급하는 단계,
    ⅱ) 메탄이 많은 스트림 및 천연 가스 액체 스트림을 생성하기 위해서 단계 (ⅰ) 로부터의 스트림의 적어도 일부을 환류 없이 작동되는 증류 용기에 보내는 단계,
    ⅲ) 액체 천연 가스 스트림을 생성하기 위해서 단계 (ⅱ) 로부터의 메탄이 많은 스트림을 추가 압축 없이 열교환기에 보내고 액화 천연 가스의 공급물 스트림의 적어도 일부와의 열교환으로 냉각시키는 단계,
    ⅳ) 상태 조절된 천연 가스를 생성하기 위해서 단계 (ⅲ) 로부터의 액체 천연 가스 스트림을 증발시키는 단계, 및
    ⅴ) 천연 가스 액체를 회수하는 단계를 포함하는 액화 천연 가스의 상태 조절 공정.
  2. 제 1 항에 있어서, 액화 천연 가스의 배출 스트림은 저장 탱크로부터 펌핑되고, 상기 배출 스트림은 적어도 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분리되고, 상기 저장 탱크로부터의 증발 가스는 압축되어서 재응축기에 보내지고, 상기 배출 스트림의 제 1 부분도 재응축기에 보내져 응축된 증발 가스를 흡수하게 되며, 재응축기로부터의 배출물이 저장 탱크로부터의 배출 스트림의 제 2 부분과 결합되고, 결과적으로 결합된 스트림은 단계 (ⅰ) 의 공급물 스트림으로서 사용되는 액화 천연 가스의 상태 조절 공정.
  3. 제 2 항에 있어서, 증발 가스는 압축기에서 8 ~ 12 barg 의 압력으로 압축되는 액화 천연 가스의 상태 조절 공정.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    ⅰ) 적어도 부분적으로 증발된 천연 가스 스트림을 생성하기 위해서 15 ~ 35 barg 의 범위의 압력과 -120℃ 이하의 온도에서 액화 천연 가스의 공급물 스트림을 열교환기에 공급하는 단계,
    ⅰa) 메탄이 많은 제 1 스트림과 2 개 이상의 탄소 원자를 갖는 탄화수소가 많은 제 2 스트림을 생성하기 위해서 적어도 부분적으로 증발된 천연 가스 스트림을 분리하는 단계,
    ⅱ) 천연 가스 액체 스트림과 메탄이 많은 스트림을 생성하기 위해서 단계 (ⅰa) 로부터의 제 2 스트림을 증류 용기에 보내는 단계,
    ⅲ) 액체 천연 가스 스트림을 생성하기 위해서, 단계 (ⅱ) 로부터의 메탄이 많은 스트림을 단계 (ⅰa) 로부터의 제 1 스트림과 선택적으로 결합시킨 후에 추가적인 압축 없이 열교환기에 보내고 액화 천연 가스의 공급물 스트림의 적어도 일부 와의 열교환으로 냉각시키는 단계,
    ⅲa) 액체 천연 가스 스트림을 생성하기 위해서, 단계 (ⅰａ) 로부터의 제 1 스트림을 단계 (ⅱ) 로부터의 메탄이 많은 스트림과 선택적으로 결합시킨 후에 추가적인 압축 없이 열교환기에 보내고 액화 천연 가스의 공급물 스트림의 적어도 일부와의 열교환으로 냉각시키는 단계,
    ⅲb) 단계 (ⅲ, ⅲａ) 로부터의 배출물이 두 개의 개별 스트림을 포함한다면, 선택적으로 이들을 결합하는 단계,
    ⅳ) 상태 조절된 천연 가스를 생성하기 위해서 단계 (ⅲ, ⅲa 및/또는 ⅲｂ) 로부터의 액체 천연 가스 스트림을 증발시키는 단계, 및
    ⅴ) 천연 가스 액체를 회수하는 단계를 포함하는 액화 천연 가스의 상태 조절 공정.
  5. 제 4 항에 있어서, 단계 (ⅲ, ⅲａ) 의 열교환이 다스트림 열교환기를 사용하는 두 개의 상이한 열교환기를 사용하여 두 개의 개별 가스 스트림에 대해 실행되는 액화 천연 가스의 상태 조절 공정.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 단계 (ⅲ, ⅲａ) 에서 나가는 두 스트림은 상태 조절된 천연 가스를 생성하기 위해서 증발 전에 결합되는 액화 천연 가스의 상태 조절 공정.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 공급물 스트림은 15 ~ 30 barg 의 범위의 압력에서 공급되는 액화 천연 가스의 상태 조절 공정.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 공급물 스트림은 20 ~ 30 barg 의 범위의 압력에서 공급되는 액화 천연 가스의 상태 조절 공정.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공급물 스트림은 펌핑에 의해서 필요한 압력까지 상승되는 액화 천연 가스의 상태 조절 공정.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정에서 사용되는 어떠한 열교환기도 컴팩트한 열교환기인 액화 천연 가스의 상태 조절 공정.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 공정에서 사용되는 어떠한 열교환기도 플레이트-핀 열교환기인 액화 천연 가스의 상태 조절 공정.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 액화 천연 가스의 공급물 스트림의 온도는 -170℃ ~ -120℃ 의 범위인 액화 천연 가스의 상태 조절 공정.
  13. 제 12 항에 있어서, 액화 천연 가스의 공급물 스트림의 온도는 -163℃ ~ -130℃ 의 범위인 액화 천연 가스의 상태 조절 공정.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정에 대한 액화 천연 가스 공급물의 90% 이상이 단계 (ⅰ, ⅱ) 에서 처리되는 액화 천연 가스의 상태 조절 공정.
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