KR20080015819A - 통합형 ｎｇｌ 회수 및 액화 천연 가스 생산 - Google Patents

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KR20080015819A
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마크 줄리안 로버츠
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에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드
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Abstract

스크럽 컬럼(114)을 이용하여 에탄과 중질 탄화수소, 특히 천연 가스의 혼합물(110)로부터 메탄을 분리하는 것은, 하부 액체의 분류(128)로부터의 에탄 농후 스트림(130)에서 얻은 추가적인 환류(136)를 제공함으로써 개선되며, 이러한 분리 과정에서 혼합물은 122에서 부분적으로 응축되어 컬럼(114)에 환류를 제공하는 메탄 농후 상층(116), 및 액체 메탄을 뺀 하부 액체(126)로 분리된다. 바람직하게는, 분류(128)로부터의 흡수기 액체(140)가 또한 스크럽 컬럼으로 도입된다. 부분적인 응축 이후에 남아있는 증기 부분(120)은 122에서 액화되어 LNG 생성물(124)을 제공할 수 있다.

Description

통합형 ＮＧＬ 회수 및 액화 천연 가스 생산{INTEGRATED NGL RECOVERY AND LIQUEFIED NATURAL GAS PRODUCTION}
본 발명은 에탄과 중질 탄화수소의 혼합물로부터 메탄을 분리하는 것과 관련되며, 한정하는 것은 아니지만 구체적으로는 천연 가스 액체(NGL)가 회수되고 천연 가스(NG)로부터 액화 천연 가스(LNG)가 생성되는 통합 공정에 대한 용례를 갖는다.
천연 가스는 주로 메탄, 및 중질 탄화수소를 포함하는 소량의 성분을 포함한다. 액화 천연 가스는 대부분 메탄으로 이루어진다. 메탄보다 무거운 탄화수소는 일반적으로 응축되어 천연 가스 액체로서 회수되며, 유용한 탄화수소 생성물을 얻기 위해 분류된다.
일반적인 NG 액화 시스템은, 원료인 천연 가스 또는 파이프라인 가스가 공급되며 메탄 농후 상층 증기 및 하부 액체로서의 NGL을 생산하는 스크럽 컬럼을 포함한다. 메탄 농후 상층 증기 중 일부는 부분적으로 응축되어 상기 컬럼에 대한 환류를 제공하며, 나머지는 액화되어 LNG 생성물을 제공한다. 하부 액체를 분류하여 유용한 생성물로서의 개별적인 탄화수소 및/또는 탄화수소 컷(분류)을 얻는다.
액화의 효율은 압력 증가에 따라 향상되며, 이에 따라 NG 액화 압력은 LNG 공정의 전력 소모를 최소화하기 위해 메탄의 임계압보다 상당히 높은 압력어어야 한다. 그러나, 스크럽 컬럼에 의한 중질 탄화수소의 회수는 압력이 증가할수록 어려워지며, 임계압을 초과하는 압력에서 혼합물을 분리하는 것은 가능하지 않다. 따라서, 스크럽 컬럼은 만족스럽게 분리하기 위해 메탄의 임계압보다 상당히 낮은 압력에서 작동되어야 한다. 일반적인 해결책은, 스크럽 컬럼 공급원을 팽창시킨 후 상층 증기를 압축하는 것이다. 공급원의 등엔트로피 팽창으로부터 얻은 일(work)은 적어도 부분적으로 상층 압축기(들)를 구동하는 데 사용될 수 있다. 이러한 해결책은 US-A-4065278(1977년 12월 27일에 공개됨)에 공개되어 있다.
상층 증기의 압축 이전에 스크럽 컬럼 공급원을 팽창시키는 것은 NGL 분류로부터 얻은 중질 성분을 흡수기 액체로서 스크럽 컬럼의 상부에 또는 상부 부근에 재순환시킴으로써 피할 수 있다. 예를 들면, Chen-Hwa Chiu(1997년 11월판 오일 및 가스 저널 제24호, 56 내지 63 쪽)는, LNG 공정의 스크럽 컬럼에 C4 NGL 분류 중 전부 또는 일부와 같은 중질 알칸 재순환을 이용하여 분리된 혼합물의 임계압을 높일 수 있고 이에 따라 스크럽 컬럼에 대한 작동 압력을 높일 수 있다는 점을 보고하였다. 예시적인 공정에서는, 탈부탄기로부터 회수된 C4 NGL 분류 중 일부 또는 전체가 재순환된다.
WO 01101307/US-A-2003005722/US-B-6,742,358(각각 2002년 12월 2일, 2003년 1월 9일, 2004년 6월 1일에 공개됨)는, 스크럽 컬럼에 대한 상부 환류가 컬럼의 중간 위치로부터 취출된 증기를 응축시킴으로써 제공되는 LNG 공정을 개시하고 있다. 이 문헌은 또한, 부분적으로 응축된 공급 가스의 증기 부분과 액체 부분이 개별적 으로 분류되며 증기 부분으로부터 분류된 하부 액체는 액체 부분의 분류에 대한 중간 환류 또는 상부 환류를 제공하는 공정을 개시하고 있다. 이들 공정 모두에 있어서, 스크럽 컬럼으로부터의 상층 증기는 액화 이전에 압축된다.
DE-A-10205366(2003년 8월 21일 공개됨)은, 스크럽 컬럼으로부터의 에탄이 농후한 상층 증기가 냉각되어 보다 중질인 여분의 탄화수소를 제거하기 위한 제2 컬럼으로 전달되는 LNG 공정을 개시하고 있다. 제2 컬럼의 하부 액체는 스크럽 컬럼에 대한 환류를 제공한다. 바람직하게는, C4/C5 NGL 분류가 제2 컬럼에 대한 환류를 제공한다. 2개의 컬럼의 정류 및 흡수 기능은 단일 컬럼에 통합될 수 있다.
US-A-6662589/EP-A-1469266(각각 2003년 12월 16일, 2004년 10월 20일에 공개됨)은, 에탄보다 무거운 성분으로 이루어진 NGL 분류가 흡수기 액체로서 천연 가스 공급원과 메탄 농후 환류 스트림 사이의 위치에서 스크럽 컬럼에 공급되는 LNG 공정을 개시하고 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 환류 스트림은 스크럽 컬럼으로부터의 상층 증기를 부분적으로 응축함으로써 얻어진다. 스크럽 컬럼 상층은 액화되어 LNG 생성물을 제공하기에 앞서 압축되지 않는다.
WO 2004/010064(2004년 1월 29일에 공개됨)은, C4/C5 NGL 분류가 직접적으로 또는 간접적으로 스크럽 컬럼에 공급되어 추가적인 환류를 제공하는 LNG 공정을 개시하고 있다. 상기 분류는, 컬럼 상층 증기를 부분적으로 응축시킴으로써 마련된 환류의 공급원에서 또는 이 공급원 위에서 상기 컬럼에 공급된다.
스크럽 컬럼에서의 혼합물의 임계압은 또한 에탄 농후 스트림을 이용하여 상 기 컬럼을 환류시킴으로써 높아질 수 있다. 이는 또한 C2와 C3를 잘 분리할 수 있도록 하며, NGL로부터 프로판(C3)을 많이 회수할 수 있도록 한다.
WO-A-0188447/US-A-6,401,486(각각 2001년 11월 22일, 2002년 6월 11일에 공개됨)은, 스크럽 컬럼에 대한 상부 환류가 극소량의 프로판을 함유하고 대부분 메탄과 에탄으로 이루어지는 증기를 응축시킴으로써 제공되는 LNG 공정을 개시하고 있다. 스크럽 컬럼 상층 증기는 완전히 액화되어 LNG 생성물을 제공하며, 스크럽 컬럼 하부는 NGL 정제 컬럼에서 분류된다. 응축되어 상기 상부 환류를 제공하는 증기는
(i) NGL 분류로부터의 상층 증기, 및 액화된, 바람직하게는 과냉각된 스크럼 컬럼 상층을 대기압 부근까지 플래싱함으로써 얻은 것인 선택적으로 플래싱된 증기,
(ii) 공급 가스 부분의 후류,
(iii) 액화된, 바람직하게는 과냉각된 스크럽 컬럼 상층을 대기압 부근까지 플래싱함으로써 얻은 플래싱된 증기, 또는
(iv) 액화된, 그리고 바람직하게는 과냉각된 스크럽 컬럼 상층의 일부
로부터 얻을 수 있다. 위의 선택사항 (i), (iii) 및 (iv)에 있어서, 스크럽 컬럼에 대한 추가적인 환류는 공급 가스 부분의 후류를 응축시켜 제공될 수 있지만, NGL 분류와 부분적으로 응축된 스크럽 컬럼 상층의 양자로부터 얻은 환류를 제공함에 있어서는 아무런 교시가 없다. 이들 공정에 있어서는, 액화 이전에 스크럽 컬럼 상층을 압축할 필요가 없다.
EP-A-0178207/US-A-4,690,702(각각 1986년 4월 15일, 1987년 9월 1일에 공개됨); DE-A-3802553/US-A-4,952,305(각각 1989년 8월 3일, 1990년 8월 28일에 공개됨); 및 EP-A-0535752/US-A-5,291,736(각각 1993년 4월 7일, 1994년 3월 8일에 공개됨)은 모두, 스크럽 컬럼에 대한 환류가 NGL 분류로부터 얻은 상층 증기를 응축하여 생성된 메탄과 에탄의 혼합물에 의해 제공되는 것인 LNG 공정을 개시하고 있다. 이들 특허 중 어느 것도 상층 생성물을 부분적으로 응축함으로써 환류를 얻는 것을 개시하고 있지 않다.
NGL 및 천연 가스 생성물의 회수는, 스크럽 컬럼 상층을 부분적으로 응축함으로써 얻은 환류의 이익과, 효율적인 방식으로 에탄 농후 환류 및 흡수기 액체의 이익을 조합함으로써, 열역학적인 효율, 장비의 단순화, 그리고 프로판 및 부탄과 같은 유용한 성분의 회수의 관점에서 개선될 수 있다는 것을 알게 되었다.
가장 광범위한 양태에 있어서, 본 발명은 에탄 및 중질 탄화수소(들)와 혼합된 메탄의 공급원으로부터 메탄보다 더 무거운 성분을 회수하는 공정을 제공하며, 상기 공정은
제1 위치에서 스크럽 컬럼에 공급원을 도입하는 단계;
스크럽 컬럼으로부터 메탄보다 무거운 성분을 뺀 제1 상층 증기 스트림 및 메탄보다 무거운 성분이 농후한 하부 스트림을 취출하는 단계;
제1 상층 증기 스트림을 냉각하고 부분적으로 응축시켜 제1 2상 스트림을 형성하는 단계;
제1 2상 스트림을 분리하여 제2 상층 증기 스트림 및 메탄이 농후한 제1 환류 스트림을 제공하는 단계;
제1 위치보다 위에 있는 스크럽 컬럼의 제2 위치에서 메탄이 농후한 제1 환류 스트림을 도입하는 단계;
하부 스트림을 에탄 농후 스트림 및 에탄보다 무거운 성분이 농후한 하나 이상의 스트림으로 분리하는 단계; 및
제1 위치보다 위에 있는 제2 위치 및 제3 위치 중에서 선택된 위치에서, 에탄 농후 스트림으로부터 얻은 에탄이 농후한 제2 환류 스트림을 스크럽 컬럼으로 도입하는 단계를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, NGL 분류로부터 얻은 에탄 농후 스트림, 바람직하게는 탈에탄기 상층은 응축되고, 펌핑되며, 스크럽 컬럼 상층 증기를 부분적으로 응축함으로써 얻은 환류 스트림과 혼합되고, 스크럽 컬럼, 바람직하게는 스크럽 컬럼 환류 드럼으로 재순환된다. 이는 혼합물의 임계압을 높임으로써 더 높은 압력에서 스크럽 컬럼이 작동하도록 하며, 또한 에탄과 프로판의 분리를 개선한다. 에탄 농후 스트림은 이익을 극대화하기 위해 LNG 공정의 메인 열교환기에서 사용 가능한 혼합 냉각제(MR) 냉각을 이용하여 완전히 응축될 수 있다.
또한, 중질 재순환 스트림, 구체적으로는 펜탄 및 이소펜탄을 사용하는 것은 유용할 수 있다. 중질 재순환 스트림은 환류 드럼에 도입되거나 또는 직접 스크럽 컬럼에 도입될 수 있다. 중질 재순환 스트림 및 경질 재순환 스트림은 혼합되며, 개별적으로 냉각되거나, 바람직하게는 스크럽 컬럼 상층 증기를 응축하여 얻은 환류 스트림과 혼합될 수 있다. 상층 증기를 응축하여 얻은 환류는 일반적으로 스크럽 컬럼에 대한 전체 액체 환류(임의의 중질 재순환 스트림 포함)의 약 80 %를 넘는다. 바람직한 실시예에서는, 메인 LNG 공정 열교환기의 가온된 일단에서 냉각이 일어난다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 가장 광범위한 공정의 양태에 있어서 에탄 및 중질 탄화수소(들)와 혼합된 메탄의 공급원으로부터 메탄보다 더 무거운 성분을 회수하기 위한 공정을 제공하며, 이 공정은
제1 위치에서 스크럽 컬럼에 공급원을 도입하는 단계;
스크럽 컬럼으로부터 메탄보다 무거운 성분을 뺀 제1 상층 증기 스트림 및 메탄보다 무거운 성분이 농후한 하부 스트림을 취출하는 단계;
제1 상층 증기 스트림을 냉각하고 부분적으로 응축시켜 제1 2상 스트림을 형성하는 단계;
제1 2상 스트림을 분리하여 제2 상층 증기 스트림 및 메탄이 농후한 제1 환류 스트림을 제공하는 단계;
제1 위치보다 위에 있는 스크럽 컬럼의 제2 위치에서 메탄이 농후한 제1 환류 스트림을 도입하는 단계;
하부 스트림을 에탄 농후 스트림 및 에탄보다 무거운 성분이 농후한 하나 이상의 스트림으로 분리하는 단계; 및
제1 위치보다 위에 있는 제2 위치 및 제3 위치 중에서 선택된 위치에서, 에탄 농후 스트림으로부터 얻은 에탄이 농후한 제2 환류 스트림을 스크럽 컬럼으로 도입하는 단계를 포함한다.
대응하는 장치의 양태에 있어서, 본 발명는 전술한 양태의 공정에 의해 에탄 및 중질 탄화수소(들)와 혼합된 메탄의 공급원으로부터 메탄보다 무거운 성분을 회수하기 위한 장치를 제공하며, 상기 장치는
스크럽 컬럼;
제1 위치에서 스크럽 컬럼으로 공급원을 도입하기 위한 도관 수단;
스크럽 컬럼으로부터 메탄보다 무거운 성분을 뺀 제1 상층 증기 스트림 및 메탄보다 무거운 성분이 농후한 하부 스트림을 취출하기 위한 도관 수단;
제1 상층 증기 스트림을 냉각하고 부분적으로 응축시켜 제1 2상 스트림을 형성하기 위한 열교환기 수단;
제1 2상 스트림을 분리하여 제2 상층 증기 스트림 및 메탄이 농후한 제1 환류 스트림을 제공하기 위한 분리 수단;
제1 위치보다 위에 있는 스크럽 컬럼의 제2 위치에서 메탄이 농후한 제1 환류 스트림을 도입하기 위한 도관 수단;
하부 스트림을 에탄 농후 스트림 및 에탄보다 무거운 성분이 농후한 하나 이상의 스트림으로 분리하기 위한 분리 수단; 및
제1 위치보다 위에 있는 제2 위치 및 제3 위치 중에서 선택된 위치에서, 에탄 농후 스트림으로부터 얻은 에탄이 농후한 제2 환류 스트림을 스크럽 컬럼으로 도입하기 위한 도관 수단을 포함한다.
바람직한 공정의 양태에 있어서, 본 발명은 에탄 및 중질 탄화수소(들)와 혼합된 메탄의 공급원으로부터 액화된 메탄을 얻기 위한 공정을 제공하며, 상기 공정은,
제1 위치에서 스크럽 컬럼에 공급원을 도입하는 단계;
스크럽 컬럼으로부터 메탄보다 무거운 성분을 뺀 제1 상층 증기 스트림 및 메탄보다 무거운 성분이 농후한 하부 스트림을 취출하는 단계;
제1 상층 증기 스트림을 냉각하고 부분적으로 응축시켜 제1 2상 스트림을 형성하는 단계;
제1 2상 스트림을 분리하여 제2 상층 증기 스트림 및 메탄이 농후한 제1 환류 스트림을 제공하는 단계;
제2 상층 증기 스트림을 액화시키는 단계;
제1 위치보다 위에 있는 스크럽 컬럼의 제2 위치에서 메탄이 농후한 제1 환류 스트림을 도입하는 단계;
하부 스트림을 에탄 농후 스트림 및 에탄보다 무거운 성분이 농후한 하나 이상의 스트림으로 분리하는 단계; 및
제1 위치보다 위에 있는 제2 위치 및 제3 위치 중에서 선택된 위치에서, 에탄 농후 스트림으로부터 얻은 에탄이 농후한 제2 환류 스트림을 스크럽 컬럼으로 도입하는 단계를 포함한다.
바람직한 장치의 양태에 있어서, 본 발명은 전술한 바람직한 공정의 양태에 따른 공정에 의해 에탄 및 중질 탄화수소(들)와 혼합된 메탄의 공급원으로부터 액화된 메탄을 얻기 위한 장치를 제공하며, 상기 장치는,
스크럽 컬럼;
제1 위치에서 스크럽 컬럼에 공급원을 도입하기 위한 도관 수단;
스크럽 컬럼으로부터 메탄보다 무거운 성분을 뺀 제1 상층 증기 스트림 및 메탄보다 무거운 성분이 농후한 하부 스트림을 취출하기 위한 도관 수단;
제1 상층 증기 스트림을 냉각하고 부분적으로 응축시켜 제1 2상 스트림을 형성하기 위한 열교환기 수단;
제1 2상 스트림을 분리하여 제2 상층 증기 스트림 및 메탄이 농후한 제1 환류 스트림을 제공하기 위한 분리 수단;
상기 제2 상층 증기 스트림을 액화시키기 위한 열교환 수단;
제1 위치보다 위에 있는 스크럽 컬럼의 제2 위치에서 메탄이 농후한 제1 환류 스트림을 도입하기 위한 도관 수단;
하부 스트림을 에탄 농후 스트림 및 에탄보다 무거운 성분이 농후한 하나 이상의 스트림으로 분리하기 위한 분리 수단; 및
제1 위치보다 위에 있는 제2 위치 및 제3 위치 중에서 선택된 위치에서, 에탄 농후 스트림으로부터 얻은 에탄이 농후한 제2 환류 스트림을 스크럽 컬럼으로 도입하기 위한 도관 수단을 포함한다.
전술한 바와 같이, 공급원은 냉각된 천연 가스 공급원이고 제2 상층 증기는 액화되어 액화 천연 가스 생성물을 제공하는 것이 바람직하다.
에탄이 농후한 제2 환류 스트림은 메탄이 농후한 제1 환류 스트림과는 별개로 스크럽 컬럼에 공급될 수 있지만, 스크럽 컬럼에 도입되기에 앞서 메탄이 농후한 제1 환류 스트림과 혼합되는 것이 바람직하다. 에탄 농후 스트림은 메탄이 농후한 제1 환류 스트림과 혼합되기에 앞서 부분적으로 또는 전부 응축될 수 있다. 환류 드럼의 상류 또는 환류 드럼에서, 또는 에탄이 농후한 제2 환류 스트림이 환류로서 공급되는 흡수 컬럼의 하부에 제1 2상 스트림을 공급함으로써 적절한 혼합이 이루어진다.
에탄 농후 스트림은, 단독으로 또는 바람직하게는 하나 이상의 다른 공정 스트림과 혼합된 후에, 스크럽 컬럼에 대한 공급원의 온도 미만의 온도로 응축되고, 응축된 스트림은 에탄이 농후한 제2 환류 스트림으로서 스크럽 컬럼에 도입되기 전에 펌핑된다. 상기 온도는 일반적으로 -32 ℉(-35.5 ℃) 미만이다.
일반적으로, 에탄 농후 스트림(130)은 탈에탄기의 상층 증기이다. 메탄은 에탄 농후 스트림으로부터 제거될 수 있으므로 제2 환류 스트림은 에탄을 필수 구성으로 한다. 바람직하게는, 제2 환류 스트림이 약 0.05 % 미만의 프로판을 포함한다.
일반적으로, 메탄이 농후한 제1 환류 스트림은 전체 환류(즉, 제1 위치 위에 있는 스크럽 컬럼에 대한 액체 공급원)의 약 80 % 이상을 차지하며, 제2 환류 스트림은 전체 환류의 약 20 % 미만이다.
공급원 내에 포함된, 바람직하게는 90 %를 초과하고 더욱 바람직하게는 96 %를 초과하는 프로판 및/또는 부탄은 생성물로서 하부 스트림으로부터 회수된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제1 상층 스트림은 2개의 스테이지에서 부분적으로 응축될 수 있으며, 각각의 응축으로부터 얻은 액체 부분은 환류로서 스크럽 컬럼에 공급된다.
바람직한 실시예에 있어서, 본 발명의 공정은,
제1 위치에서 스크럽 컬럼에 공급원을 도입하는 단계;
스크럽 컬럼으로부터 메탄보다 무거운 성분을 뺀 제1 상층 증기 스트림 및 메탄보다 무거운 성분이 농후한 하부 스트림을 취출하는 단계;
제1 상층 증기 스트림을 냉각하고 부분적으로 응축시켜 제1 2상 스트림을 형성하는 단계;
제1 2상 스트림을 분리하여 제2 상층 증기 스트림 및 메탄이 농후한 제1 환류 스트림을 제공하는 단계;
제1 위치보다 위에 있는 스크럽 컬럼의 제2 위치에서 메탄이 농후한 제1 환류 스트림을 도입하는 단계;
하부 스트림을 에탄 농후 스트림 및 에탄보다 무거운 성분(들)이 농후한 흡수기 액체 스트림을 비롯하여 에탄보다 무거운 성분들이 농후한 두 가지 이상의 스트림으로 분리하는 단계;
제1 위치보다 위에 있는 제2 위치 및 제3 위치 중에서 선택된 위치에서, 에탄 농후 스트림으로부터 얻은 에탄이 농후한 제2 환류 스트림을 스크럽 컬럼으로 도입하는 단계; 및
제1 위치보다 위에 있는 제2 위치, 제3 위치 및 제4 위치 중에서 선택된 위치에서, 흡수기 액체를 스크럽 컬럼으로 도입하는 단계를 포함한다.
대응하는 바람직한 장치의 실시예에 있어서, 본 발명의 장치는,
스크럽 컬럼;
제1 위치에서 스크럽 컬럼에 공급원을 도입하기 위한 도관 수단;
스크럽 컬럼으로부터 메탄보다 무거운 성분을 뺀 제1 상층 증기 스트림 및 메탄보다 무거운 성분이 농후한 하부 스트림을 취출하기 위한 도관 수단;
제1 상층 증기 스트림을 냉각하고 부분적으로 응축시켜 제1 2상 스트림을 형성하기 위한 열교환기 수단;
제1 2상 스트림을 분리하여 제2 상층 증기 스트림 및 메탄이 농후한 제1 환류 스트림을 제공하기 위한 분리 수단;
제1 위치보다 위에 있는 스크럽 컬럼의 제2 위치에서 메탄이 농후한 제1 환류 스트림을 도입하기 위한 도관 수단;
하부 스트림을 에탄 농후 스트림 및 에탄보다 무거운 성분(들)이 농후한 흡수기 액체 스트림을 비롯하여 에탄보다 무거운 성분들이 농후한 두 가지 이상의 스트림으로 분리하기 위한 분리 수단;
제1 위치보다 위에 있는 제2 위치 및 제3 위치 중에서 선택된 위치에서, 에탄 농후 스트림으로부터 얻은 에탄이 농후한 제2 환류 스트림을 스크럽 컬럼으로 도입하기 위한 도관 수단; 및
제1 위치보다 위에 있는 제2 위치, 제3 위치 및 제4 위치 중에서 선택된 위치에서, 흡수기 액체를 스크럽 컬럼으로 도입하기 위한 도관 수단을 포함한다.
가장 광범위한 양태와 관련된 전술한 모든 특징들은 바람직한 실시예에 적용된다.
흡수기 액체는 C4 탄화수소(들)를 포함할 수 있지만, 바람직하게는 C5 + 탄화수소(들)를 포함한다.
흡수기 액체는, 에탄이 농후한 제2 환류 스트림 또는 메탄이 농후한 제1 환류 스트림으로부터 개별적으로 스트럽 컬럼에 공급될 수 있다. 그러나, 흡수기 액체는 스크럽 컬럼에 도입되기에 앞서 메탄이 농후한 제1 환류 스트림 및 에탄이 농후한 제2 환류 스트림(136) 중 적어도 하나와 혼합되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 흡수기 액체는 환류 드럼의 상류 또는 환류 드럼에서 제1 2상 스트림 및 에탄이 농후한 제2 환류 스트림 중 적어도 하나와 혼합될 수 있거나, 또는 흡수기 액체 및 선택적으로 에탄이 농후한 제2 환류 스트림이 환류로서 공급되는 흡수 컬럼의 하부에 제1 2상 스트림이 공급될 수 있다. 흡수기 액체는, 제1 상층 증기 스트림을 부분적으로 응축하여 제1 2상 스트림을 형성하기에 앞서 제1 상층 증기 스트림과 혼합될 수 있고, 및/또는 기상의 에탄 농후 스트림을 응축하여 제2 환류 스트림을 제공하기에 앞서 기상의 에탄 농후 스트림과 혼합될 수 있다.
혼합된 흡수기 액체와 기상의 에탄이 농후한 스트림은 상분리될 수 있고, 액체 부분은 제1 위치 위에서 스크럽 컬럼에 공급된다. 액체 부분은 상층 스트림을 부분적으로 응축하여 제1 2상 스트림을 제공하기에 앞서 제1 상층 스트림과 혼합될 수 있다. 증기 부분은 응축될 수 있으며, 이렇게 응축된 스트림은 제1 위치 위에서 스크럽 컬럼에 공급되고, 액화에 앞서 제2 상층 증기에 더해지거나, 또는 상층 증기를 부분적으로 응축시켜 제1 2상 스트림을 제공하기에 앞서 제1 상층 스트림과 혼합된다. 응축된 증기 부분 및 액체 부분의 양자 모두는, 상층 스트림을 부분적으로 응축하여 제1 2상 스트림을 제공하기에 앞서 제1 상층 스트림과 혼합될 수 있다.
일반적으로, 흡수기 액체는 전체 환류(즉, 제1 위치 위에서 스크럽 컬럼에 공급되는 액체)의 약 10 % 미만을 차지한다.
이후에는 현재로서 본 발명의 바람직한 실시예의 첨부 도면을 참고하여 단지 예로서 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예를 도시하고 있다.
도 2는 환류 드럼(118)이 흡수 컬럼(218)으로 대체된 것인, 도 1의 실시예의 변형을 도시하고 있다.
도 3은 에탄 농후 스트림(130) 및 "흡수기 액체" 스트림(140)이 혼합되어 단일 스트림(330)을 형성하는 것인, 도 1의 실시예의 다른 변형을 도시하고 있다.
도 4는 혼합된 제2 환류와 흡수기 액체 스트림(330)이 430에서 상분리되는 것인, 도 3의 실시예의 변형을 도시하고 있다.
도 5는 분리된 증기 부분(436)이 압축되고 냉각되어 응축되며, 결과적인 스트림(536)은 액체 부분(438)과 혼합되는 것인, 도 4의 실시예의 변형이다.
도 6은 스크럽 컬럼(114)으로부터의 상층 증기(116)는 2개의 단계(612, 122)에서 응축되어 스트럽 컬럼에 개별적인 환류 스트림(619, 626)을 제공하는 것인, 도 4의 실시예의 다른 변형을 도시하고 있다.
도 1을 참조하면, 극소량의 물을 함유한 C2-C6 범위의 중질 탄화수소와 함께 주로 메탄을 포함하는 예처리된 압축 천연 가스 공급원(110), CO2 및 H2S와 같은 산성 가스, 및 수은과 같은 다른 불순물은 열교환기(112)에서 약 -20 ℉(-29 ℃) 내지 약 -40 ℉(-40 ℃) 범위로 냉각되며, 스크럽 컬럼(114)에 공급된다. 일반적으로 상기 공급원(110)의 압력은 약 600 내지 약 900 psia(4 내지 6.25 MPa) 범위이며, 공급원의 온도는 대략 주위 온도와 유사하다. 열교환기(112)는 상이한 압력에서 프로판을 기화시킴으로써 다단계 냉각을 수행한다. 단일 열교환기에서 혼합된 냉각제를 기화시키는 것과 같은 임의의 다른 냉각 수단이 사용될 수 있다. 스트림(110), 또는 열교환기(112) 하류의 스트림(110)의 증기 부분은 스로틀링될 수 있거나, 등엔트로피로 컬럼(114) 내부로 팽창될 수 있다. 팽창으로부터 얻은 에너지는 다른 증기 스트림, 예컨대 공정 스트림(116, 120, 150 또는 156)을 적어도 부분적으로 압축하는 데 사용될 수 있다.
스크럽 컬럼(114)은 공급원을, 중질 탄화수소가 농후한 하부 액체(126 및 127)와, 메탄이 농후한 "제1" 상층 증기 스트림(116)으로 분리한다. 하부 액체의 일부분(127)은 리보일러(reboiler; 128)에서 기화되어 컬럼(114)에 대한 비등을 제공한다. 리보일러(128)는 공급 스트림(110)의 일부분 또는 임의의 다른 적절한 공정 스트림을 이용하여 열부하(heat duty)를 제공한다. 상기 컬럼은 또한 중간의 리보일러를 구비할 수 있으며, 공급 스트림 부분은 또한 중간의 리보일러에 대해 열부하를 제공할 수 있다. 일반적으로 천연 가스 액체(NGL)라고 부르는 나머지 하부 액체(126)는 NGL 분류 시스템(128)에 공급된다. NGL 분류 시스템에서, NGL은 감압되며, 탈에탄기, 탈프로판기, 및/또는 탈부탄기와 같은 공지된 분리 장치를 이용하여 분리되어 2가지 이상의 탄화수소의 분류(分溜)를 제공한다. 하부 액체(126)는, 극소량의 프로판을 함유하고 메탄과 에탄을 포함하는 스트림(에탄 농후 스트림)과, 주로 C3, C4, 및 C5 + 탄화수소(즉, n-펜탄, 이소펜탄, 및 보다 중질의 탄화수소)를 포함하는 분류로 분리된다. 일반적으로 에탄 농후 스트림(130)은 탈에탄기 상층에 있으며, 약 0.05 % 미만의 프로판을 함유한다.
에탄이 농후한 제2 환류 스트림(136)을 사용하면, 분류 시스템에서 프로판의 높은 회수율(96 내지 99 %) 및 부탄의 높은 회수율(거의 100 %)을 얻을 수 있다.
C5 + 탄화수소 중 일부는 "흡수기" 액체(140)로서 취출되며, 이는 펌프(142)에 의해 스크럽 컬럼 압력[즉, 장치의 압력 강하 및 정압을 포함하여 상기 탄화수소를 스크럽 컬럼(114)으로 도입하기에 충분한 압력]까지 펌프(142)에 의해 펌핑되고, 열교환기(144)에서 기화하는 프로판에 대하여 냉각되며, 메인 열교환기(122)에서 추가로 냉각되고, 환류 드럼(118) 내부로 도입되는데, NGL 분류로부터 얻은 제2 환류 스트림과 혼합되어 도입되거나 가상선으로 도시된 바와 같이 직접 도입된다. 열교환기(144)는 펌프(142) 앞에 또는 뒤에 위치할 수 있다.
바람직한 실시예에서는, 환류 드럼(118)에 도입하기에 앞서 흡수기 액 체(140)를 제2 환류 스트림(136)과 혼합하는데, 이는 도관에서 평형 및 일부 흡수가 발생하도록 할 수 있기 때문이다.
가상선으로 도시된 바와 같이, 흡수기 액체(140)는 스크럽 컬럼(114)의 상부 또는 상부 부근에 직접 공급될 수 있거나, 또는 바람직한 실시예에서는 메인 열교환기(122) 상류의 제1 상층 증기 스트림(116)과 혼합된다.
에탄 농후 스트림(130)은 열교환기(132)에서 기화하는 프로판에 대하여 냉각되어 부분적으로 응축되며, 메인 열교환기(122)에서 냉각되어 충분히 응축되고, 펌프(134)에 의해 스크럽 컬럼 압력까지 펌핑되며, 바람직하게는 흡수기 액체(140)와 혼합되고, 스트림(136)으로서 환류 드럼에 도입된다. 펌프(134) 상류의 임의의 비응축 증기는 분리되어 메인 열교환기(122)의 중앙부 일단(一團)에서 응축되고 액화 천연 가스 생성물(124)과 혼합된다.
흡수기 액체(140)는 또한 C3 및 C4 탄화수소와 같은 NGL 분류의 경질 생성물로부터 순수하게 또는 혼합된 상태로 얻을 수 있다. 흡수기 액체는 대체로 C5 탄화수소로 이루어질 수 있으며, 추가적인 증류 컬럼에서 배제될 수 있는 C6 및 보다 무거운 성분은 없다.
스트림(130)은 거의 순수한 에탄일 수 있으며, 메탄은 추가적인 증류 컬럼에서 배제된다. 에탄의 혼합물 또는 에탄과 메탄의 혼합물 중 일부는 생성물로서 회수될 수 있다.
제1 상층 증기 스트림(116)은 메인 열교환기(122)의 가온된 일단에서 냉각되 어 부분적으로 응축되고, 환류 드럼(118)에 도입된다. 상기 스트림은 메인 열교환기(122)에서 냉각되기에 앞서 압축될 수 있다(도시 생략). 액체 부분은 "제1" 액체 환류(119)로서 스크럽 컬럼으로 복귀된다. 메탄이 농후한 "제2" 증기 부분(120)은 메인 열교환기 중 중앙부의 저온의 일단에서 액화되고 바람직하게는 과냉각되어 LNG 생성물(124)를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 부분적으로 응축된 제1 상층 증기 스트림(116)은 환류 드럼(118)에서 또는 환류 드럼의 상류에서 제2 환류 스트림(136) 및/또는 흡수기 액체(140)와 혼합되므로 일부 평형이 이루어진다. 따라서, 제1 액체 환류(부분적으로 응축된 제1 상층 증기 중 액체 부분)는 제2 액체 환류(136) 및/또는 흡수기 액체(140)와 혼합된다.
일반적으로, 천연 가스 공급원의 조성에 따라, 제2 환류 스트림(136)은 전체 환류(임의의 흡수기 액체 포함)의 약 20 % 미만이며, 흡수기 액체(140)는 전체 환류의 약 10 % 미만이다. 천연 가스 공급원(110)이 흡수기 액체(140)에 적절한 성분을 포함하지 않거나, 충분한 양을 포함하지 않는다면, 이들 성분은 추가적인 공급원으로서 도입될 수 있다.
제2 증기 스트림(120)은 메인 열교환기(122)에 도입하기에 앞서 압축될 수 있고(도시 생략), 및/또는 과냉각 이전에 감압될 수 있다. LNG 생성물(124)이 고압으로 저장되면(PNGL), 저온의 일단에서 과냉각할 필요가 없다.
메인 열교환기(122)는 재순환된 혼합 냉각제(MR) 스트림(150)을 기화시킴으로써 냉각되며, 상기 스트림은 압축되고 다단계의 프로판 기화에 의해 냉각되며 액 체(152)와 경질의 증기(156)로 분리된다(압축, 냉각, 및 상분리는 도시 생략됨). 증기(156)는 응축되고 냉각되며 스로틀 밸브(158)를 통해 팽창된다. 액체(152)는 냉각되고 스로틀 밸브(154)를 통해 팽창하며 기화하는 응축 증기(156)와 혼합된다. 혼합된 MR 스트림은 완전히 기화되어 스트림(150)으로서 메인 열교환기(122)에서 배출된다. 스로틀 밸브(154 및/또는 156)는 유압식 터빈과 같은 등엔트로피의 농축 유체 팽창기로 대체될 수 있다. US-A-6308531에 개시된 바와 같은 순수한 유체 캐스케이드 및 등엔트로피 증기 팽창을 비롯한 임의의 다른 냉각 시스템 또는 이들 시스템의 조합은 메인 열교환기(122)를 냉각하는 데 사용될 수 있다.
도 2는 환류 드럼(118)이 흡수 컬럼(218)으로 대체되는 것인, 도 1의 실시예의 변형을 도시하고 있다. 흡수기 액체(140) 및/또는 제2 환류 스트림(136), 바람직하게는 이들 양자가 혼합된 스트림(136)이 흡수 컬럼(218)의 상부에 공급된다. 이들은 흡수 컬럼(218)의 상부에 공급되는 2가지 스트림 중 적어도 하나와 함께 같은 위치에서 또는 상이한 위치에서 독립적으로 컬럼에 유입될 수 있다. 예를 들면, 흡수기 액체(140)는 컬럼의 상부 아래 또는 컬럼의 하부에 있는 일부 스테이지에 공급될 수 있다. 제2 상층 증기 스트림(120)은 컬럼(218)의 상부로부터 취출되며, 제1 환류 스트림(119)은 컬럼의 하부로부터 취출된다. 컬럼(218) 내의 다수의 스테이지는 상승하는 증기로부터의 중질 성분의 흡수를 향상시킨다.
도 3은 에탄 농후 스트림(130) 및 흡수기 액체(140)가 혼합되어 단일 스트림(330)을 형성하는 것인, 도 1의 실시예의 다른 변형을 도시하고 있다. 스트림(330)은 열교환기(332)에서 기화하는 프로판에 대하여 냉각되어 부분적으로 응축 되고, 메인 열교환기(122)에서 추가로 냉각되어 완전히 응축되며, 펌프(334)에서 스크럽 컬럼 압력까지 펌핑되고, 환류 컬럼에 도입된다. 보다 높은 온도에서 스트림(130 및 140)을 혼합하고 함께 응축시키는 것은 도 1 및 도 2에 도시된 구성보다 열역학적으로 더 효율적이다. 이익은 열교환기(332 및 122)에서 흡수가 이루어지는 흡수 컬럼(218)의 이익과 유사하다. 또한, 이렇게 구성하면 메인 열교환기(122)를 통과하지 않게 된다. 도 1의 구성에서와 같이, 스트림(116 및 330)은 메인 열교환기(122)의 하류에서 그리고 환류 드럼(118) 이전에 혼합될 수 있다.
도 4는 에탄 농후 스트림과 흡수기 액체 스트림(330)의 혼합된 스트림이 상분리기(430)에 공급되는 것인, 도 3의 실시예의 변형을 도시하고 있다. 액체 부분(438)은 펌프(432)에 의해 스크럽 컬럼(114)의 압력까지 펌핑되고 메인 열교환기(122)의 상류에서 제1 상층 증기(116)와 혼합된다. 메인 열교환기(122)에서 배출되는 혼합된 스트림(416)은 이후에 환류 컬럼(118)에 공급된다. 소량의 증기 부분(436)은 메인 열교환기(122)에서 응축되며, 펌프(434)에 의해 펌핑되어 환류 드럼(118)으로 도입된 후 선택적으로는 스트림(416)과 혼합되거나, 메인 열교환기(122)의 과냉각 부분(저온인 일단)의 상류에서 액화된 천연 가스와 혼합되는데, 이때 액체는 과냉각되기에 앞서 감압될 수 있다. 메인 열교환기(122)의 상류에서 스트림(130 및 116)과 흡수기 액체(140)의 양자를 혼합하는 것은 전술한 공정의 열역학적인 효율을 추가적으로 향상시킨다.
선택적으로, 스트림(438)은 환류 드럼(118)에 도입되기에 앞서 메인 열교환기(122)에 있는 별도의 회로에서 냉각될 수 있다. 스크럽 컬럼(114) 또는 분류 시 스템에 있는 추가적인 탈메탄기 컬럼에서 배제될 수 있는 메탄이 스트림(130)에 거의 포함되어 있지 않고 스트림(330)은 완전히 응축될 수 있으며 상분리기(430)가 필요 없는 경우에는, 스트림(436)은 존재하지 않게 되고 펌프(434)도 또한 없앨 수 있다. 또한, 스트림(438)은 스크럽 컬럼(114)에 직접적으로, 예컨대 컬럼의 상부 아래의 제2 스테이지에 공급될 수 있다.
도 5는 분리된 증기 부분(436)이 압축기(530)에서 스크럽 컬럼(114)의 압력까지 압축되고 열교환기(532)에서 냉각되어 응축되며 결과적인 스트림(536)은 액체 부분(438)과 혼합되어 스트림(538)을 형성하는 것인, 도 4의 실시예의 변형을 도시하고 있다. 열교환기(532)는, 냉각수를 이용하는 제1 열교환기 및 기화하는 프로판을 이용하는 다른 열교환기(들)로 이루어진 일련의 열교환기일 수 있다. 스트림(438)은 추가적인 열교환기에서 압축되기에 앞서 주위 온도에 가까운 온도까지 가온될 수 있으며, 추가적인 열역학적 효율을 위해 후냉각기(aftercooler) 및 동일한 추가적인 열교환기에서 압축된 이후에 다시 냉각된다. 스트림(536)은 농축된 초임계 유체일 수 있다.
도 6은 제1 상층 증기(116)가 예컨대 환류 스트림(136) 및 흡수기 액체(140) 중 어느 하나 또는 양자에 의해 열교환기(612)에서 냉각됨으로써, 그렇지 않으면 바람직하게는 기화하는 프로판에 의해 부분적으로 응축되는 것인, 도 4의 실시예의 다른 변형을 도시하고 있다. 결과적인 제1 2상 스트림은 상분리기(618)에서 "제2" 상층 증기 스트림(616)과 메탄이 농후한 액체 스트림(619)으로 분리된다. 액체 스트림(619)은 환류로서 스크럽 컬럼(114)으로 복귀된다. 이제 메인 열교환기(122) 의 하부의 온도와 일치하는 온도인 스트림(616)은 스트림(438)과 혼합되고 메인 열교환기(122)에서 냉각되며, 2상 스트림(626)으로서 환류 드럼(628)에 공급된다. 환류 드럼(628)으로부터의 상층 증기 스트림(620)은 메인 열교환기(122)에서 액화되고, 액화 천연 가스 생성물(124)로서 회수된다. 선택적으로 메인 열교환기(122)에서 재가열되는 것인 환류 드럼(628)으로부터의 액체 스트림(629)은 환류 스트림(619)과 동일한 위치 또는 상이한 위치에서 스크럽 컬럼(114)으로 복귀된다.
상분리기(618) 및/또는 환류 드럼(628)은 상기 하부에서 2상 공급원을 갖는 흡수 컬럼으로 대체될 수 있으며, 환류는 냉각된 스트림(136 및/또는 140)에 의해 상기 상부에 제공된다.
도시된 실시예 중 임의의 실시예와 관련하여 전술한 개별적인 특징 또는 이들 특징의 조합은, 도시된 다른 실시예 중 임의의 실시예에서 적절하게 통합될 수 있다. 예를 들면, 도 6과 관련하여 전술한 바와 같이 메인 열교환기(122)에서 환류 스트림(629)를 선택적으로 재가열하는 것은 도 1 내지 도 5의 실시예 중 임의의 실시예에 적용될 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로, 도 6의 실시예의 제1 상층 증기(116)로부터 분기된 액체 부분(619)에 의해 환류를 스크럽 컬럼(114)에 제공하는 것은, 또한 도 1 내지 도 5의 실시예 중 임의의 실시예에 적용될 수 있다.
예
도 3의 실시예를 이용하는 경우, 950 psia(6.5 MPa) 및 97,904 lbmol/h(44,408.5 kgmol/h)의 예비 정제된 천연 가스 스트림(110)은 -32.3 ℉(-35.7 ℃)까지 3단계의 프로판 냉각에 의해 열교환기(112)에서 냉각되고, 스크럽 컬 럼(114)에 공급된다. 이러한 공급 스트림(110)은 0.6 %의 질소, 84.8 %의 메탄, 7.3 %의 에탄, 4.4 %의 프로판, 0.7 %의 이소부탄, 1.5 %의 부탄, 0.3 %의 이소펜탄, 0.2 %의 펜탄, 및 0.2 %의 헥산을 포함한다. 상기 컬럼(114)은 840 psia(5.8 MPa)로 작동하며, 2단계의 제1 프로판 냉각을 우회하는 스트림(110) 중 40 %에 의해 가열되는 중간의 리보일러와 약 130 ℉(55 ℃)의 하부 리보일러(128)를 구비한다. 컬럼 상층(116)은 메인 열교환기(122)의 가온된 일단에서 -62.3 ℉(-52.4 ℃)로부터 -77.5 ℉(-60.8 ℃)까지 냉각되며, 약 15 %의 액체를 포함하는 2상 스트림으로서 환류 드럼(118)에 도입된다. 스크럽 컬럼의 하부 스트림(126)은, 탈에탄기, 탈프로판기, 및 탈부탄기로 구성되는 일련의 증류 컬럼을 구비한 분류 시스템(128)으로 보내진다. 공급 스트림(110)에 존재하는 프로판의 96 %는 탈프로판기 상층으로 회수된다. 거의 모든 부탄 및 이소부탄은 탈부탄기 상층으로 회수된다. 약 39 %의 메탄, 61 %의 에탄 및 단지 0.05 %의 프로판을 포함하는 탈에탄기 상층은, 6,105 lbmol/h(2,769kgmol/h)의 유량 및 420 psia(2.9 MPa)의 압력으로, 39 %의 탈부탄기 하부 액체 및 C5 + 생성물로서 회수된 잔부로 구성되는 스트림(140)과 혼합된다. 낮은 프로판 함량은 많은 프로판 회수를 위해 중요하다. 스트림(140)은 17 psia(117 kPa)의 압력 및 406 lbmol/h(184 kgmol/h)의 유량의 액체이고, 약 51 %의 이소펜탄, 36 %의 펜탄, 12 %의 헥산 및 1 % 미만의 경질 성분을 포함한다. 상기 스트림은 도 3에서는 도시 생략된 펌프에 의해 에탄 농후 스트림(130)과 혼합되기에 앞서 420 psia(2.9 MPa)까지 펌핑된다. 혼합된 스트림(330)은 프로판에 의 해 열교환기(332)에서 -32.3 ℉(-35.7 ℃)까지 냉각되고, 메인 열교환기(122)의 가온된 일단에서 -77.5 ℉(-60.8 ℃)까지 추가로 냉각됨으로써 완전히 응축된다. 응축된 스트림은 펌프(334)에서 스크럽 컬럼 압력으로 펌핑되며 환류 드럼(118)에 도입된다. 액체 환류(119)는 -74.2 ℉(-59.0 ℃)의 온도로 스크럽 컬럼(114)의 상부로 복귀되는데, 상분리기에서의 펌핑과 혼합에 따른 열 효과(heat effect)가 있다. 91.3 %의 메탄, 7.8 %의 에탄, 0.7 %의 질소, 0.2 %의 프로판, 및 극소량의 중질 탄화수소를 포함하는 스트림(120)은 -74.2 ℉(-59.0 ℃)의 온도로 유지되며 이 스트림의 유량은 83,571 lbmol/h(37,907 kgmol/h)이다. 상기 스트림은 메인 열교환기(122) 중 중앙부의 저온의 일단에서 -161.6 ℉(-107.6 ℃)까지 냉각되며, 이후에 액체 스트림(124)으로서 15.3 psia(105.5 kPa)의 저장압력을 갖게 된다. 도 1을 참조하여 전술한 바와 같이, 메인 열교환기(122)는, 질소, 메탄, 에탄, 및 프로판으로 이루어지는 혼합 냉각제에 의해 냉각된다.
본 발명은 바람직한 실시예를 참고로 한 전술한 설명으로 한정되는 것이 아니라 이후의 청구범위에서 한정되는 바와 같은 본 발명의 범주에서 벗어나지 않으면서도 변형과 변화를 행할 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (41)

  1. 에탄 및 중질 탄화수소(들)와 혼합된 메탄의 공급원으로부터 메탄보다 더 무거운 성분을 회수하는 회수 공정으로서,
    제1 위치에서 스크럽 컬럼에 공급원을 도입하는 단계;
    스크럽 컬럼으로부터 메탄보다 무거운 성분을 뺀 제1 상층 증기 스트림 및 메탄보다 무거운 성분이 농후한 하부 스트림을 취출하는 단계;
    제1 상층 증기 스트림을 냉각하고 부분적으로 응축시켜 제1 2상 스트림을 형성하는 단계;
    제1 2상 스트림을 분리하여 제2 상층 증기 스트림 및 메탄이 농후한 제1 환류 스트림을 제공하는 단계;
    제1 위치보다 위에 있는 스크럽 컬럼의 제2 위치에서 메탄이 농후한 제1 환류 스트림을 도입하는 단계;
    하부 스트림을 에탄 농후 스트림 및 에탄보다 무거운 성분이 농후한 하나 이상의 스트림으로 분리하는 단계
    를 포함하며, 에탄이 농후한 제2 환류 스트림은 제1 위치보다 위에 있는 제2 위치 및 제3 위치 중에서 선택된 위치에서, 에탄 농후 스트림으로부터 얻어지며, 스크럽 컬럼으로 도입되는 것을 특징으로 하는 회수 공정.
  2. 제1항에 있어서, 공급원은 냉각된 천연 가스 공급원인 것인 회수 공정.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 메탄이 농후한 제1 환류 스트림은 전체 환류(즉, 제1 위치 위에서 스크럽 컬럼에 공급되는 액체)의 약 80 % 이상을 차지하는 것인 회수 공정.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제2 환류 스트림은 전체 환류(즉, 제1 위치 위에서 스크럽 컬럼에 공급되는 액체)의 약 20 % 미만인 것인 회수 공정.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 에탄 농후 스트림은 스크럽 컬럼에 대한 공급원의 온도보다 낮은 온도로 응축되고, 응축된 스트림은 에탄이 농후한 제2 환류 스트림으로서 스크럽 컬럼에 도입되기 전에 펌핑되는 것인 회수 공정.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 에탄이 농후한 제2 환류 스트림은 메탄이 농후한 제1 환류 스트림과는 별개로 스크럽 컬럼에 공급되는 것인 회수 공정.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 에탄이 농후한 제2 환류 스트림은 스크럽 컬럼에 도입되기에 앞서 메탄이 농후한 제1 환류 스트림과 혼합되는 것인 회수 공정.
  8. 제7항에 있어서, 에탄이 농후한 제2 환류 스트림은 환류 드럼의 상류 및 환류 드럼 중 선택된 위치에서 제1 2상 스트림과 혼합되는 것인 회수 공정.
  9. 제7항에 있어서, 제1 2상 스트림은 에탄이 농후한 제2 환류 스트림이 환류로서 공급되는 흡수 컬럼의 하부에 공급되는 것인 회수 공정.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 에탄 농후 스트림은 메탄이 농후한 제1 환류 스트림과 혼합되기에 앞서 완전히 응축되는 것인 회수 공정.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서, 에탄 농후 스트림은 탈에탄기의 상층 증기인 것인 회수 공정.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서, 에탄보다 무거운 성분이 농후한 하나 이상의 스트림으로부터 얻은 흡수기 액체가, 제1 위치보다 위에 있는 제2 위치, 제3 위치 및 제4 위치 중에서 선택된 위치에서, 스크럽 컬럼으로 도입되는 것인 회수 공정.
  13. 제12항에 있어서, 흡수기 액체는 펜탄 및 이소펜탄을 포함하는 것인 회수 공 정.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 흡수기 액체는 C4 탄화수소(들)를 포함하는 것인 회수 공정.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서, 흡수기 액체는 C5 + 탄화수소(들)를 포함하는 것인 회수 공정.
  16. 제12항 내지 제16항 중 어느 하나의 항에 있어서, 흡수기 액체는 에탄이 농후한 제2 환류 스트림 또는 메탄이 농후한 제2 환류 스트림과는 별개로 스크럽 컬럼에 공급되는 것인 회수 공정.
  17. 제12항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 있어서, 흡수기 액체는 스크럽 컬럼에 도입되기에 앞서 메탄이 농후한 제1 환류 스트림 및 에탄이 농후한 제2 환류 스트림 중 적어도 하나와 혼합되는 것인 회수 공정.
  18. 제17항에 있어서, 흡수기 액체는 환류 드럼의 상류 및 환류 드럼 중 선택된 위치에서 제1 2상 스트림 및 에탄이 농후한 제2 환류 스트림 중 적어도 하나와 혼합되는 것인 회수 공정.
  19. 제17항에 있어서, 제1 2상 스트림은, 흡수기 액체 및 에탄이 농후한 제2 환류 스트림 중 적어도 하나가 환류로서 공급되는 흡수 컬럼의 하부에 공급되는 것인 회수 공정.
  20. 제19항에 있어서, 흡수기 액체는 제1 상층 증기 스트림을 부분적으로 응축하여 제1 2상 스트림을 형성하기에 앞서 제1 상층 증기 스트림과 혼합되는 것인 회수 공정.
  21. 제12항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 있어서, 흡수기 액체는 기상의 에탄 농후 스트림을 응축하여 제2 환류 스트림을 제공하기에 앞서 기상의 에탄 농후 스트림과 혼합되는 것인 회수 공정.
  22. 제21항에 있어서, 혼합된 흡수기 액체와 기상의 에탄이 농후한 스트림은 상분리되고, 액체 부분은 제1 위치 위에서 스크럽 컬럼에 공급되는 것인 회수 공정.
  23. 제22항에 있어서, 증기 부분은 응축되어 제1 위치 위에서 스크럽 컬럼에 공급되는 것인 회수 공정.
  24. 제22항 또는 제23항에 있어서, 액체 부분은 상층 스트림을 부분적으로 응축 하여 제1 2상 스트림을 제공하기에 앞서 제1 상층 스트림과 혼합되는 것인 회수 공정.
  25. 제22항 또는 제23항에 있어서, 응축된 증기 부분은 상층 스트림을 부분적으로 응축시켜 제1 2상 스트림을 제공하기에 앞서 제1 상층 스트림과 혼합되는 것인 회수 공정.
  26. 제12항 내지 제25항 중 어느 하나의 항에 있어서, 흡수기 액체는 전체 환류(즉, 제1 위치 위에서 스크럽 컬럼에 공급되는 액체)의 약 10 % 미만을 차지하는 것인 회수 공정.
  27. 제1항 내지 제26항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제2 환류 스트림이 약 0.05 % 미만의 프로판을 포함하는 것인 회수 공정.
  28. 제1항 내지 제27항 중 어느 하나의 항에 있어서, 메탄은 에탄 농후 스트림으로부터 제거될 수 있으므로 제2 환류 스트림은 에탄을 포함하게 되는 것인 회수 공정.
  29. 제1항의 회수 공정에 따라 에탄 및 중질 탄화수소(들)와 혼합된 메탄의 공급원으로부터 메탄보다 무거운 성분을 회수하기 위한 회수 장치로서,
    스크럽 컬럼(114);
    제1 위치에서 스크럽 컬럼에 공급원을 도입하기 위한 도관 수단(110);
    스크럽 컬럼으로부터 메탄보다 무거운 성분을 뺀 제1 상층 증기 스트림 및 메탄보다 무거운 성분이 농후한 하부 스트림(126)을 취출하기 위한 도관 수단(116);
    제1 상층 증기 스트림을 냉각하고 부분적으로 응축시켜 제1 2상 스트림을 형성하기 위한 열교환기 수단(122);
    제1 2상 스트림을 분리하여 제2 상층 증기 스트림 및 메탄이 농후한 제1 환류 스트림을 제공하기 위한 분리 수단(118; 218);
    제1 위치보다 위에 있는 스크럽 컬럼의 제2 위치에서 메탄이 농후한 제1 환류 스트림을 도입하기 위한 도관 수단(119);
    하부 스트림을 에탄 농후 스트림 및 에탄보다 무거운 성분이 농후한 하나 이상의 스트림으로 분리하기 위한 분리 수단(128); 및
    제1 위치보다 위에 있는 제2 위치 및 제3 위치 중에서 선택된 위치에서, 에탄 농후 스트림으로부터 얻어진 에탄이 농후한 제2 환류 스트림을 스크럽 컬럼으로 도입하기 위한 도관 수단(130, 136 및 119)
    를 포함하는 것인 회수 장치.
  30. 제29항에 있어서, 스크럽 컬럼에 대한 공급원의 온도보다 낮은 온도로 에탄 농후 스트림을 응축하기 위한 열교환 수단(132 및 122), 및 에탄이 농후한 제2 환 류 스트림으로서 스크럽 컬럼(114)에 도입하기 전에 응축된 스트림을 펌핑시키기 위한 펌핑 수단(134)을 포함하는 것인 회수 장치.
  31. 제29항 또는 제30항에 있어서, 상기 회수 장치는 환류 드럼(118)을 포함하며, 에탄이 농후한 제2 환류 스트림과 메탄이 농후한 제1 환류 스트림의 혼합물은 이 환류 드럼으로부터 스크럽 컬럼(114)에 공급되는 것인 회수 장치.
  32. 제29항 또는 제30항에 있어서, 상기 회수 장치는 흡수 컬럼(218)을 포함하며, 이 흡수 컬럼은 제1 2상 스트림을 하부 공급원으로서, 그리고 에탄이 농후한 제2 환류 스트림을 환류로서 받아들이고, 상기 흡수 컬럼으로부터 하부 액체가 스크럽 컬럼(114)에 공급되는 것인 회수 장치.
  33. 제29항 내지 제32항에 있어서, 제1 위치 위에 있는 제2 위치, 제3 위치 및 제4 위치 중 선택된 위치에서, 에탄보다 더 무거운 성분(들)이 농후하고 스크럽 컬럼의 하부 스트림을 분리하기 위한 분리 수단(128)에 의해 제공되는 흡수기 액체를 스크럽 컬럼(114)으로 도입하기 위한 도관 수단(140, 136 및 119)을 포함하는 것인 회수 장치.
  34. 제33항에 있어서, 상기 회수 장치는 환류 드럼(118)을 포함하며, 흡수기 액체와, 메탄이 농후한 제1 환류 스트림 및 에탄이 농후한 제2 환류 스트림 중 적어 도 하나의 혼합물은 상기 환류 드럼으로부터 스크럽 컬럼(114)에 공급되는 것인 회수 장치.
  35. 제33항에 있어서, 상기 회수 장치는 흡수 컬럼(218)을 포함하며, 이 흡수 컬럼은 제1 2상 스트림을 하부 공급원으로서, 그리고 흡수기 액체 및 에탄이 농후한 제2 환류 스트림 중 적어도 하나를 환류로서 받아들이고, 상기 흡수 컬럼으로부터 하부 액체가 스크럽 컬럼(114)에 공급되는 것인 회수 장치.
  36. 제33항 내지 제35항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제1 상층 증기 스트림을 부분적으로 응축하여 제1 2상 스트림을 형성하기에 앞서 흡수기 액체를 제1 상층 증기 스트림과 혼합하기 위한 혼합 수단(438)을 포함하는 것인 회수 장치.
  37. 제33항 내지 제36항 중 어느 하나의 항에 있어서, 기상의 에탄이 농후한 스트림을 응축하여 제2 환류 스트림을 제공하기에 앞서 흡수기 액체를 기상의 에탄이 농후한 스트림과 혼합하기 위한 혼합 수단(140 및 330)을 포함하는 것인 회수 장치.
  38. 제37항에 있어서, 혼합된 흡수기 액체와 기상의 에탄이 농후한 스트림을 상분리하기 위한 분리기 수단(430), 및 상기 액체 부분을 제1 위치 위에서 스크럽 컬럼(114)에 공급하기 위한 도관 수단(438 및 416)을 포함하는 것인 회수 장치.
  39. 제38항에 있어서, 상기 증기 부분을 응축하기 위한 열교환 수단(122; 532), 및 응축된 증기를 제1 위치 위에서 스크럽 컬럼(114)에 공급하기 위한 도관 수단(436; 536, 538 및 516)을 포함하는 것인 회수 장치.
  40. 제38항 또는 제39항에 있어서, 제1 상층 스트림을 부분적으로 응축하여 제1 2상 스트림을 제공하기에 앞서 상기 액체 부분을 제1 상층 스트림과 혼합하기 위한 혼합 수단(438)을 포함하는 것인 회수 장치.
  41. 제39항 또는 제40항에 있어서, 제1 상층 스트림을 부분적으로 응축하여 제1 2상 스트림을 제공하기에 앞서 상기 응축된 증기 부분을 제1 상층 스트림과 혼합하기 위한 혼합 수단(532 및 538)을 포함하는 것인 회수 장치.
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