KR20080109090A - 천연 가스 스트림의 액화 방법 및 장치 - Google Patents

천연 가스 스트림의 액화 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 제 1 기체/액체 분리기 (2) 에 부분적으로 응축된 탄화수소 공급물 스트림 (10) 을 공급하는 단계; 기기서 공급물 스트림 (10) 을 기체 스트림 (20) 과 액체 스트림 (30) 으로 분리하는 단계; 기체 스트림 (20) 을 팽창시키고 제 2 기체/액체 분리기 (3) 로 공급하는 단계; 액체 스트림 (30) 을 제 2 기체/액체 분리기 (3) 로 공급하는 단계; 제 2 기체/액체 분리기의 하부로부터 액체 스트림 (60) 을 이동시켜, 분별 컬럼 (5) 으로 공급하는 단계; 제 2 기체/액체 분리기 (3) 의 상부로부터 기체 스트림 (50) 을 이동시켜 압축기 (6) 로 보내는 단계; 압축 스트림 (70) 을 냉각함으로써, 냉각된 압축 스트림 (80) 을 얻는 단계; 냉각된 압축 스트림 (80) 을 제 1 기체/액체 분리기 (2) 의 하류, 그리고 분별 컬럼 (5) 의 상류에 있는 스트림과 열교환 (8) 시켜서 더 냉각시키는 단계; 및 냉각된 압축 스트림 (80c) 을 액화 (16) 시키는 단계를 적어도 포함하는, 천연 가스 스트림 등의 탄화수소 스트림의 액화 방법에 관한 것이다.

Description

천연 가스 스트림의 액화 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR LIQUEFYING A NATURAL GAS STREAM}
본 발명은 천연 가스 스트림 등의 탄화수소 스트림을 액화시키는 방법에 관한 것이다.
천연 가스 스트림을 액화시킴으로써 액화 천연 가스 (LNG) 를 얻는 여러 방법이 공지되어 있다. 여러 가지 이유 때문에, 천연 가스 스트림을 액화시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, 천연 가스는 기체 상태에서보다 액체 상태일 때 더 적은 용적을 차지하고 고압에서 저장될 필요가 없기 때문에, 먼 거리까지 쉽게 저장되어 수송될 수 있다.
일반적으로, 액화될 천연 가스 스트림은, 액화되기 전에 어느 정도까지 제거될 에탄, 더 무거운 탄화수소, 및 다른 성분을 포함한다. 이러한 점 때문에, 천연 가스 스트림이 처리된다. 처리 중 하나는 에탄, 프로판, 및 부탄, 프로판 등의 고위 탄화수소 중 적어도 몇몇을 제거하는 것이다 (대개 "NGL 추출" 또는 "NGL 회수" 라 한다).
US 5 291 736 은 메탄보다 무거운 탄화수소를 제거하는 단계를 포함하는 천연 가스의 공지된 액화 방법을 개시한다. 공지된 방법 중 다른 예는 US 2005/0247078 에서 제시된다.
상기 공지된 방법의 문제점은, 상대적으로 희박한 공급물 스트림(즉, 상대적으로 적은 에탄, 프로판 및 다른 탄화수소를 포함하는 스트림)이 처리되는 경우에, 가용 냉각 용량을 최적으로 이용할 수 없다는 것이다. 즉, 동일한 냉각 부담이 들어도, LNG 생산량이 적다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 최소화하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 공급물 스트림에서 에탄, 프로판 및 고급 탄화수소 중 몇몇을 회수하는 것과 동시에, 천연 가스 스트림을 액화시키는 대안적인 방법을 제공하는 것이다.
상기 또는 다른 목적 중 하나 이상은, 본 발명에 따라, 천연 가스 스트림 등의 탄화수소 스트림을 액화시키는 방법으로서, 적어도
(a) 제 1 기체/액체 분리기에 부분적으로 응축된 탄화수소 공급물 스트림을 공급하는 단계;
(b) 제 1 기체/액체 분리기에서 공급물 스트림을 기체 스트림과 액체 스트림으로 분리하는 단계;
(c) 단계 (b) 에서 얻어진 기체 스트림을 팽창시킴으로써, 팽창 스트림을 얻고, 그것을 제 1 공급점에서 제 2 기체/액체 분리기로 공급하는 단계;
(d) 단계 (b) 에서 얻어진 액체 스트림을 제 2 공급점에서 제 2 기체/액체 분리기로 공급하는 단계;
(e) 제 2 기체/액체 분리기의 하부로부터 액체 스트림을 이동시켜, 분별 컬럼으로 공급하는 단계;
(f) 제 2 기체/액체 분리기의 상부로부터 기체 스트림을 이동시켜 압축기로 보냄으로써, 50 bar 보다 큰 압력을 가지는 압축 스트림을 얻는 단계;
(g) 단계 (f) 에서 얻어진 압축 스트림을 냉각함으로써, 냉각된 압축 스트림을 얻는 단계;
(h) 단계 (g) 에서 얻어진 냉각된 압축 스트림을 제 1 기체/액체 분리기의 하류, 그리고 분별 컬럼의 상류에 있는 스트림과 열교환하는 단계; 및
(i) 단계 (h) 에서의 열교환 후에, 냉각된 압축 스트림을 액화시킴으로써, 액화 스트림을 얻는 단계
를 포함하는 방법을 제공함으로써 이루어진다.
본 발명에 따르면, 놀랍게도, 동일한 가용 외부 냉각 부담을 지면서 LNG 생산량을 증가시킬 수 있다는 사실을 알 수 있다.
본 발명의 부가적인 이점은 상기 방법이 비교적 간단하여 CAPEX (비용 지출) 을 줄일 수 있다.
이에 대하여, US 4 689 063 및 US 6 116 050 이 몇몇 스트림 사이에서 열 교환하는 것을 제시하고 있다는 점에 주목할 필요가 있다. 그러나, US 4 689 063 및 US 6 116 050 은 (일반적으로 메탄이 풍부한) 탄화수소 스트림의 액화를 목적으로 하지 않으며, 결과적으로 (본 발명에 따른 방법 중 단계 (f) 에서처럼) 50 bar 이상의 고압 스트림을 제공하는 것을 개시하지 않는다. 또한, US 4 689 063 및 US 6 116 050 이 액화를 목적으로 하지 않기 때문에, 두 공보 (그리고 다른 임의의 유사한 공보들) 에서 고려된 효율이 (일반적으로 메탄이 풍부한) 탄화수소 스트림의 액화를 목적으로 하는 구성에 반드시 유효하지는 않다.
본 발명에 따르면, 탄화수소 스트림은 액화되기에 알맞은 어떠한 탄화수소 함유 스트림일 수도 있지만, 보통 천연 가스 또는 석유 저장소로부터 얻어진 천연 가스 스트림이다. 대안적으로, 천연 가스 스트림은 피셔-트롭쉬 공정(Fischer-Tropsch process) 등의 합성 공급원을 포함하는 다른 공급원으로부터 얻어질 수도 있다.
일반적으로, 천연 가스 스트림은 실질적으로 메탄으로 이루어진다. 바람직하게는 공급물 스트림은 적어도 60 mol% 의 메탄을 포함하고, 더 바람직하게는 적어도 80 mol% 의 메탄을 포함한다.
공급원에 따라, 천연 가스는 에탄, 프로판, 부탄 및 펜탄, 그리고 몇몇 방향족 탄화수소처럼 메탄보다 더 무거운 탄화수소를 다양한 양으로 포함할 수 있다. 또한, 천연 가스 스트림은 H20, N2, CO2, H2S 및 다른 황 화합물 등의 비탄화수소를 포함할 수 있다.
필요하다면, 공급물 스트림은 제 1 기체/액체 분리기에 공급되기 전에 미리 처리될 수 있다. 이 처리는 CO2 및 H2S 등의 불필요한 성분을 제거하는 단계, 또는 미리 냉각시키는 단계, 미리 가압하는 단계 등의 다른 단계를 포함할 수 있다. 이 단계들은 당업자에게 잘 알려져 있기 때문에, 여기서 더 논의하지는 않는다.
제 1 및 제 2 기체/액체 분리기는 스크러버(scrubber), 분별 컬럼, 증류 컬럼 등의, 기체 스트림과 액체 스트림을 얻는데 알맞은 어떠한 수단일 수도 있다. 필요하다면, 둘 이상의 병렬 제 1 기체/액체 분리기가 존재할 수 있다. 바람직하게는, 제 2 기체/액체 분리기는 증류 컬럼 등의 컬럼이다.
또한, 당업자라면, 팽창, 냉각 및 열교환하는 단계가 다양한 방식으로 이루어질 수 있다는 것을 알 것이다. 당업자라면 이러한 단계들을 이용하는 방법을 용이하게 이해하고 있기 때문에, 여기서 더 논의하지 않겠다.
또한, 당업자라면, 얻어진 스트림이 필요에 따라 더 처리될 수도 있다는 것을 용이하게 알 것이다.
또한, 열교환 후에 단계 (h) 에서 얻어진 냉각된 압축 스트림이 액화됨으로써, LNG 등의 액화 스트림이 얻어진다. 이러한 액화는 다양한 방식으로 이루어질 수 있다. 또한, 제 1 기체/액체 분리기에서의 기체/액체 분리 단계와 액화 단계 사이에서, 추가의 중간 처리 단계가 수행될 수 있다.
바람직하게는, 단계 (h) 에서 직접적인 열교환이 이루어진다. 즉, 서로 열교환될 두 (또는 그보다 많은) 스트림을 하나 이상의 공통된 열교환기에서 (같은 방향 또는 반대 방향으로) 통과시킨다. 따라서, 예를 들어 (US 2005/0247078 에서 사용된 것과 같은) 중간 열전달 유체 등을 사용하지 않을 수 있다.
또한, 단계 (h) 에서, 냉각된 압축 스트림은 단계 (e) 에서 제 2 기체/액체 분리기로부터 이동된 액체 스트림과 열교환되는 것이 바람직하다.
이로써, 냉각된 압축 스트림을 냉각하는데 사용되는 냉매 (예를 들어, 프로판 냉각 사이클) 에 대한 부담이 줄어들어서, 액화 스트림의 생산량을 증가시킬 수 있다.
또한, 단계 (h) 에서, 냉각된 압축 스트림은 단계 (c) 에서 얻어진 팽창 스트림 중 적어도 일부와 열교환되는 것이 바람직하다.
이로써, 냉각된 압축 스트림을 냉각하는데 사용되는 냉매 (예를 들어, 프로판 냉각 사이클) 에 대한 부담이 더 줄어들 수 있다.
바람직하게는, 분별 컬럼의 상부로부터의 기체 스트림이 제 2 기체/액체 분리기로부터의 하부 스트림 중 적어도 일부와 열교환된다.
또한, 단계 (f) 에서 제 2 기체/액체 분리기의 상부로부터 이동된 기체 스트림이 압축기로 공급되기 전에, 공급물 스트림과 열교환되는 것이 바람직하다.
또한, 분별 컬럼으로부터 이동된 기체 스트림이 제 2 기체/액체 분리기로부터의 하부 스트림 중 적어도 일부와 열교환된 후에, 제 2 기체/액체 분리기로부터 이동된 기체 스트림과 열교환되는 것이 바람직하다.
또 다른 실시형태로, 본 발명은 본 발명에 따른 방법을 수행하기에 적합한 장치로서, 적어도
- 부분적으로 응축된 탄화수소 공급물 스트림을 위한 입구, 기체 스트림을 위한 제 1 출구, 및 액체 스트림을 위한 제 2 출구를 가지는 제 1 기체/액체 스트림;
- 적어도 기체 스트림을 위한 제 1 출구 및 액체 스트림을 위한 제 2 출구 및 제 1 및 제 2 공급점을 가지는 제 2 기체/액체 분리기;
- 제 1 기체/액체 분리기의 제 1 출구로부터 얻어진 기체 스트림을 팽창시켜 팽창 스트림을 얻기 위한 팽창기;
- 적어도 기체 스트림을 위한 제 1 출구, 및 액체 스트림을 위한 제 2 출구, 및 제 1 공급점을 가지는 분별 컬럼;
- 제 2 기체/액체 분리기의 제 1 출구로부터 이동된 기체 스트림을 압축하여 50 bar 보다 큰 압력을 가지는 압축 스트림을 얻기 위한 압축기;
- 압축기로부터 얻어진 압축 스트림을 냉각시켜 냉각된 압축 스트림을 얻기 위한 냉각기;
- 냉각된 압축 스트림을 제 1 기체/액체 분리기의 하류, 그리고 분별 컬럼의 상류에 있는 있는 스트림과 열교환시키기 위한 제 1 열교환기; 및
- 제 1 열교환기의 하류에서, 냉각된 압축 스트림을 액화시키기 위한 액화 유닛으로서, 하나 이상의 저온(cryogenic) 열교환기를 포함하는 액화 유닛
을 포함하는 장치를 제공한다.
이하에서는, 이하의 비제한적인 도면에 의해 본 발명을 더 설명한다.
도 1 은 본 발명에 따른 개략적인 공정 개요도이다.
도 2 는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 개략적인 공정 개요도이다.
설명을 위해서, 라인 및 그 라인 내에서 옮겨지는 스트림에 단일의 참조 번 호가 할당된다. 동일한 참조 번호는 유사한 구성요소를 나타낸다.
도 1 은, 실제로 액화되기 전에 에탄 및 더 무거운 탄화수소가 어느 정도까지 제거("NGL 회수")되는 천연 가스 등의 탄화수소 스트림의 액화를 위한, 공정 개요 (참조 번호 1 로 표시된다) 를 개략적으로 도시한다.
도 1 의 공정 개요는 제 1 기체/액체 분리기 (2), 제 2 기체/액체 분리기 (3) (도 1 및 도 2 의 실시형태에서는 흡수기 컬럼 같은 증류 컬럼), 팽창기 (4), 분별 컬럼 (5), 압축기 (6) (하나 이상의 압축기를 포함하는 열일 수 있다), 냉각기 (7), 제 1 열교환기 (8), 제 2 열교환기 (9), 제 3 열교환기 (11), 및 액화 유닛 (16) 을 포함한다. 당업자라면, 필요에 따라 다른 구성요소가 더 존재할 수 있다는 것을 쉽게 알 것이다.
사용 시에, 천연 가스를 포함하는, 부분적으로 응축된 공급물 스트림 (10) 이 소정의 도입 압력 및 도입 온도로 제 1 기체/액체 분리기 (2) 의 입구 (21) 에 공급된다. 일반적으로, 제 1 기체/액체 분리기 (2) 로의 도입 압력은 10 ~ 80 bar 이고, 온도는 0 ~ -60 ℃ 이다.
제 1 기체/액체 분리기 (2) 에서, 공급물 스트림 (10) 은 기체 상부 스트림 (10) (제 1 출구 (22) 로 이동) 및 하부 스트림 (30) (제 2 출구 (23) 로 이동) 으로 분리된다. 상부 스트림 (20) 은 공급물 스트림 (10) 에 비해, 메탄이 풍부하다 (일반적으로, 에탄도 풍부하다).
분리기 (2) 의 제 1 출구 (22) 로 이동된 기체 스트림 (20) 은 팽창기 (4) 에서 팽창되고, 그 후에 스트림 (40) 으로서 제 1 공급점 (33) 에서 제 2 기체/액 체 분리기 (3) 에 공급된다. 일반적으로, 제 2 기체/액체 분리기 (3) 는 흡수기 컬럼이다.
제 1 기체/액체 분리기 (2) 의 하부 스트림 (30) 은 일반적으로 액체이고, 메탄이 액화되는 온도에서 동결될 수 있는 몇몇 성분을 포함한다. 또한, 하부 스트림 (30) 은 액화 석유 가스 (LPG) 생산물을 형성하도록 분리되어 처리될 수 있는 탄화수소를 포함할 수 있다. 스트림 (30) 은 제 2 공급점 (34) 에서 제 2 기체/액체 분리기 (3) 에 공급되며, 일반적으로 제 2 공급점 (34) 은 제 1 공급점 (33) 보다 더 낮은 높이(level)에 있다.
제 2 기체/액체 분리기 (3) 의 상부로부터, 제 1 출구 (31) 로 기체 상부 스트림 (50) 이 옮겨지고, 압축기 열 (6) 로 보내진다.
제 2 기체/액체 분리기 (3) 의 하부로부터, 제 2 출구 (32) 로 액체 스트림 (60) 이 옮겨지고, 제 1 공급점 (53) 에서 분별 컬럼 (5) 에 공급되도록 분별 컬럼 (5) 으로 보내진다. 바람직하게는, 분별 컬럼 (5) 은 흡수기 컬럼 (3) 과 동일하거나 더 높은 압력에서 작동된다.
압축기 (6) 에서, 압축이 이루어짐으로써, 압축 스트림 (70) 이 얻어진다. 일반적으로 압축 스트림 (70) 은 50 ~ 95 bar 의 압력을 가지며, 바람직하게는 60 bar 보다 높은 압력을 가지며, 더 바람직하게는 70 bar 보다 높은 압력을 가진다. 스트림 (70) 을 얻기 위해 사용되는 압축기 중 하나 (또는 둘 이상) 는 팽창기 (4) 와 기능적으로 연결될 수 있다 (도 1 참조). 그 다음에, 압축 스트림 (70) 은 냉각기 (7) (공냉기 또는 수냉기, 또는 외부 냉매가 순환되는 열교환기 등) 에서 냉각됨으로써, 냉각된 압축 스트림 (80) 이 얻어진다. 그 다음에, 냉각된 압축 스트림 (80) 은 제 1 기체/액체 분리기 (2) 의 하류, 그리고 분별 컬럼 (5) 의 상류에 있는, 즉 제 1 기체/액체 분리기 (2) 의 제 2 출구 (23) 와 분별 컬럼 (5) 의 제 1 공급점 (53) 사이에 있는 스트림과 열교환된다.
도 1 에 따른 실시형태에서, 냉각된 압축 스트림 (80) 은 제 2 기체/액체 분리기 (3) 로부터 이동된 스트림 (60) 과 열교환된 후에, 스트림 (180) 으로서 액화 유닛 (참조 번호 16 으로 표시된다) 에 보내져서, LNG 같은 액화 스트림 (190) 이 얻어진다. 이를 위해서, 액화 유닛 (16) 은 하나 이상의 주 저온(cryogenic) 열교환기(미도시)를 포함한다. 당업자라면 이러한 액화가 어떻게 이루어지는지 쉽게 알 수 있기 때문에, 여기서 더 논의하지 않겠다.
도 1 에 도시된 것처럼, 제 2 기체/액체 분리기 (3) 의 제 2 출구로 이동되고, 펌프 작용을 받아 스트림 (90) 으로서 제 1 열교환기 (8) 에 공급되는 액체 스트림 (60) 은 냉각된 압축 스트림 (80) 과 열교환되며, 그 후에 스트림 (110) 으로서 제 1 공급점 (53) 에서 분별 컬럼 (5) 에 공급된다. 도 1 에 도시된 실시형태에서, 스트림 (90) 의 일부 (즉, 스트림 (90a)) 는 제 1 열교환기 (8) 로 들어가기 전에 다른 열교환기 (제 2 열교환기 (9)) 로 보내진다.
분별 컬럼 (5) 의 상부로부터 이동된 (제 1 출구 (51) 에서) 기체 스트림 (130) 은 제 2 열교환기 (9) 에서 스트림 (90) 과 열교환되고, 그 다음에 스트림 (140) 으로서 드럼 (18) 으로 보내진다. 드럼 (18) 으로부터, 상부 (스트림 (150)) 는 열교환기 (14) 로 보내지고 (스트림 (50) 과 열교환되기 위해), 그 다음 에 일반적으로 제 1 공급점 (33) 보다 더 높은 지점인 제 3 공급점 (35) 에서 스트림 (160) 으로서 제 2 기체/액체 분리기 (3) 에 공급된다. 또한, 드럼 (18) 으로부터, 하부 스트림 (170) 은, 예를 들어 연료 스트림으로서 제거되되어 버려진다. 필요하다면, 스트림 (170) 은 열교환기 (11, 12)에서 열교환될 수 있다. 스트림 (170) 의 일부는 일반적으로 제 1 공급점 (53) 보다 더 높은 지점에 있는 제 2 공급점 (54) 에서 스트림 (170a) 으로서 분별 컬럼에 공급될 수 있다. 또한, 스트림 (200) 을 스트림 (210) 으로서 제 3 공급점 (55) 에서 분별 컬럼 (5) 으로 재순환시키기 위해 리보일러(reboiler) (17) 가 있을 수 있다.
분별 컬럼 (5) 의 하부로부터 액체 스트림 (120) 이 이동되고 (제 2 출구 (52) 에서), 그로부터 특정한 성분을 얻기 위해 더 처리될 수 있다.
도 1 의 실시형태에 도시된 것처럼, 부분적으로 응축된 공급물 스트림 (10) 을 얻기 위해, 예를 들어 열교환기 (12, 13, 11) 에서 각각 스트림 (10c, 10b, 10a) 로서 열교환시키는 등 다양한 방식으로, 미리 냉각시킬 수 있다. 열교환기 (11, 12) 에서, 공급물 스트림은, 제 2 기체/액체 분리기 (3) 의 제 1 출구 (31) 로부터 이동되어 압축기 (6) 로 보내지는 상부 스트림 (50) 과 열교환된다 (스트림 (10a, 10c) 로서). 열교환기 (13) 에서, 공급물 스트림 (10) 은 스트림 (10b) 으로서, 예를 들어 프로판 (C3) 냉매 회로에서 순환되는 외부 냉매와 열교환된다.
또한, 도 1 에서, 상부 스트림 (50) 이 열교환기 (11, 12) 에서 열교환되기 전에 열교환기 (14) 에서 (드럼 (18) 으로부터 이동된 상부 스트림인 스트림 (150) 과) 열교환된다.
필요하다면, 공급물 스트림 (10) 은 제 1 기체/액체 분리기 (2) 로 공급되기 전에 추가로 미리 처리될 수 있다. 예를 들어, 공급물 스트림 (10) 이 분리기 (2) 에 들어가기 전에, 펜탄 이상의 분자량을 가지는 CO2, H2S 및 탄화수소 성분이 적어도 부분적으로 공급물 스트림 (10) 으로부터 제거될 수 있다.
또한, 냉각된 압축 스트림 (80) 은 제 1 열교환기 (8) 에서 스트림 (90) 과 열교환되기 전에 더 냉각될 수 있다. 이를 위해서, 도 1 은 액화 유닛 (16) 의 상류에 하나 이상의 외부 냉매 (여기서는 프로판, "C3") 가 순환하는 세 개의 열교환기 (15a, 15b, 15c) 를 도시한다. 열교환기 (15a, 15b) 에서 냉각된 후에, 스트림 (80) 은 제 1 열교환기 (8) 에서 열교환되고 (스트림 (80b) 으로서), 그 후에 열교환기 (15c) 에서 스트림 (80c) 으로서 더 냉각되어 스트림 (180) 이 얻어진다. 일반적으로, 스트림 (80c) 은 0 ℃ 보다 낮은 온도를 가지며, 바람직하게는 -35 ℃ 보다 높은 온도를 가진다. 필요하다면, 스트림 (180) 은 액화 유닛 (16) 에서 액화되기 전에 다른 처리 단계를 거칠 수 있다.
도 2 는, 냉각된 압축 스트림 (80) 이 팽창기 (4) 로부터 얻어진 팽창 스트림 (40) 중 적어도 일부 (스트림 (40a)) 와 열교환되는, 본 발명에 따른 대안적인 실시형태를 개략적으로 도시한다. 도 2 에 도시된 실시형태에서, 팽창 스트림 (40) 은 서브스트림 (40a, 40b) 으로 나누어지며, 스트림 (40b) 은 제 1 열교환기 (8) 를 우회한다.
필요하다면, 당연히 도 1 및 도 2 의 실시형태가 조합될 수도 있다.
표 1 및 표 2 는 도 1 의 공정예에서 여러 부분에서의 스트림의 압력 및 온도에 대한 개관을 나타낸다. 또한, 메탄의 mol% 도 나타낸다. 도 1 의 라인 (10) 에서의 공급물 스트림은 대략 91% 의 메탄, 4% 의 에탄, 3% 의 프로판, 거의 2% 의 부탄과 펜탄, 그리고 0.1% 의 N2 의 조성을 포함한다. H2S, CO2, 및 H2O 등의 다른 성분은 미리 제거된다.
Figure 112008078270107-PCT00001
비교예로서, 도 1 과 동일한 구성이 사용되지만, 본 발명과 대비할 때, 냉각된 압축 스트림 (80) 이 제 1 기체/액체 분리기 (2) 의 하류, 그리고 분별 컬럼 (5) 의 상류에 있는 스트림 (특히, 제 2 기체/액체 분리기 (3) 로부터 이동된 액체 스트림 (60)) 과 열교환되지 않는다.
표 2 에 도시된 것처럼, 본 발명은 비교예와 비교할 때 동일한 가용 외부 냉각 부담을 지면서 2.83% 의 LNG 생산량의 증가를 가져온다.
도 1 (본 발명) 열교환을 하지 않는 도 1 (비교예)
LNG 유량 (1000 톤 LNG/일) 22.9 22.2
비동력(Specific power) (kW/톤 LNG/일) 15.2 15.6
LNG 생산량 증가 (%) 2.83 -
당업자라면, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 많은 변형이 가능하다는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 각각의 열교환기는 열교환기의 열로 이루어질 수 있다.

Claims (12)

  1. (a) 제 1 기체/액체 분리기 (2) 에 부분적으로 응축된 탄화수소 공급물 스트림 (10) 을 공급하는 단계;
    (b) 제 1 기체/액체 분리기 (2) 에서 공급물 스트림 (10) 을 기체 스트림 (20) 과 액체 스트림 (30) 으로 분리하는 단계;
    (c) 단계 (b) 에서 얻어진 기체 스트림 (20) 을 팽창시킴으로써, 팽창 스트림 (40) 을 얻고, 팽창 스트림 (40) 을 제 1 공급점 (33) 에서 제 2 기체/액체 분리기 (3) 로 공급하는 단계;
    (d) 단계 (b) 에서 얻어진 액체 스트림 (30) 을 제 2 공급점 (34) 에서 제 2 기체/액체 분리기 (3) 로 공급하는 단계;
    (e) 제 2 기체/액체 분리기의 하부로부터 액체 스트림 (60) 을 이동시켜, 분별 컬럼 (5) 으로 공급하는 단계;
    (f) 제 2 기체/액체 분리기 (3) 의 상부로부터 기체 스트림 (50) 을 이동시켜 압축기 (6) 로 보냄으로써, 50 bar 보다 큰 압력을 가지는 압축 스트림 (70) 을 얻는 단계;
    (g) 단계 (f) 에서 얻어진 압축 스트림 (70) 을 냉각함으로써, 냉각된 압축 스트림 (80) 을 얻는 단계;
    (h) 단계 (g) 에서 얻어진 냉각된 압축 스트림 (80) 을 제 1 기체/액체 분리기 (2) 의 하류, 그리고 분별 컬럼 (5) 의 상류에 있는 스트림과 열교환, 바람직하 게는 직접적으로 열교환시키는 단계; 및
    (i) 단계 (h) 에서의 열교환 후에, 냉각된 압축 스트림을 액화시킴으로써, 액화 스트림 (190) 을 얻는 단계
    를 적어도 포함하는, 천연 가스 스트림 등의 탄화수소 스트림의 액화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    단계 (h) 에서, 냉각된 압축 스트림 (80) 을 단계 (e) 에서 제 2 기체/액체 분리기 (3) 로부터 이동된 액체 스트림 (60) 과 열교환시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    단계 (h) 에서, 냉각된 압축 스트림 (80) 을 단계 (c) 에서 얻어진 팽창 스트림 중 적어도 일부 (40b) 와 열교환시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 하나 이상에 있어서,
    분별 컬럼 (5) 의 상부로부터 기체 스트림 (130) 을 이동시켜, 제 2 기체/액체 분리기 (3) 로부터의 하부 스트림 중 적어도 일부 (90a) 와 열교환시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 하나 이상에 있어서,
    단계 (f) 에서 제 2 기체/액체 분리기 (3) 의 상부로부터 이동된 기체 스트림 (50) 을 압축기 (6) 로 공급하기 전에, 공급물 스트림 (10a, 10c) 과 열교환시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    분별 컬럼 (5) 으로부터 이동된 기체 스트림 (130) 을 제 2 기체/액체 분리기 (3) 로부터의 하부 스트림 중 적어도 일부 (90a) 와 열교환시킨 후에, 제 2 기체/액체 분리기 (3) 로부터 이동된 기체 스트림 (50) 과 열교환시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. - 부분적으로 응축된 탄화수소 공급물 스트림 (10) 을 위한 입구 (21), 기체 스트림 (20) 을 위한 제 1 출구 (22), 및 액체 스트림 (30) 을 위한 제 2 출구 (23) 를 가지는 제 1 기체/액체 스트림 (2);
    - 적어도 기체 스트림 (50) 을 위한 제 1 출구 (31) 및 액체 스트림 (60) 을 위한 제 2 출구 (32) 및 제 1 및 제 2 공급점 (32, 33) 을 가지는 제 2 기체/액체 분리기 (3);
    - 제 1 기체/액체 분리기 (2) 의 제 1 출구 (22) 로부터 얻어진 기체 스트림 (20) 을 팽창시켜 팽창 스트림 (40) 을 얻기 위한 팽창기 (4) 로서, 그 출구가 제 2 기체/액체 분리기 (3) 의 공급점 (33) 에 연결되는 팽창기 (4);
    - 적어도 기체 스트림 (130) 을 위한 제 1 출구 (51), 및 액체 스트림 (120) 을 위한 제 2 출구 (52), 및 제 2 기체/액체 분리기 (3) 의 제 2 출구 (32) 로부터 이동된 액체 스트림 (60) 을 수용하기 위한 제 1 공급점 (53) 을 가지는 분별 컬럼 (5);
    - 제 2 기체/액체 분리기 (3) 의 제 1 출구 (50) 로부터 이동된 기체 스트림을 압축하여 압축 스트림 (70) 을 얻기 위한 압축기 (6);
    - 압축기 (6) 로부터 얻어진 압축 스트림 (70) 을 냉각시켜 냉각된 압축 스트림 (80) 을 얻기 위한 냉각기 (7);
    - 냉각된 압축 스트림 (80) 을 제 1 기체/액체 분리기 (2) 의 하류, 그리고 분별 컬럼 (5) 의 상류에 있는 있는 스트림과 열교환, 바람직하게는 직접적으로 열교환시키기 위한 제 1 열교환기 (8); 및
    - 제 1 열교환기 (8) 의 하류에서, 냉각된 압축 스트림 (80) 을 액화시키기 위한 액화 유닛 (16) 으로서, 하나 이상의 저온 열교환기를 포함하는 액화 유닛 (16)
    을 적어도 포함하는, 천연 가스 스트림 등의 탄화수소 스트림 (10) 의 액화 장치 (1).
  8. 제 7 항에 있어서,
    냉각된 압축 스트림 (80) 이 제 1 열교환기 (8) 에서 제 2 기체/액체 분리기 (3) 로부터 이동된 액체 스트림 (60) 과 열교환될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치 (1).
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    냉각된 압축 스트림 (80) 이 제 1 열교환기 (8) 에서 팽창 스트림 (40) 중 적어도 일부와 열교환될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치 (1).
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 하나 이상에 있어서,
    제 2 기체/액체 분리기 (3) 의 제 2 출구 (32) 와 분별 컬럼 (5) 의 제 1 공급점 (53) 사이에 제 2 열교환기 (9) 를 더 포함하며, 제 2 열교환기 (9) 에서 분별 컬럼 (5) 의 상부로부터 이동된 기체 스트림 (130) 이 제 2 기체/액체 분리기 (3) 로부터의 하부 스트림 (60) 중 적어도 일부와 열교환될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치 (1).
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 하나 이상에 있어서,
    제 2 기체/액체 분리기 (3) 의 상부로부터 이동된 기체 스트림 (50) 이 압축기 (6) 에 공급되기 전에, 공급물 스트림 (10) 과 열교환될 수 있는 제 3 열교환기 (11) 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치 (1).
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    분별 컬럼 (5) 으로부터 이동된 기체 스트림 (130) 을 제 2 열교환기 (9) 에서 열교환시킨 후에, 제 2 기체/액체 분리기 (3) 로부터 이동된 기체 스트림 (50) 과 열교환시키는 열교환기 (14) 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치 (1).
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