KR20120056416A - Method and apparatus for fractionating natural gas - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method and an apparatus for classifying natural gas are provided to efficiently implement a classifying process and to be adopted for a floating structure by minimizing the influence of pitching on the sea. CONSTITUTION: An apparatus for classifying natural gas classifies specific hydrocarbon components from hydrocarbon components contained in natural gas by flowing liquid natural gas from the upper side of a distillation tower. The distillation tower is divided into a plurality of small-sized columns(11, 12). The small-sized columns are spaced apart in the width direction of the distillation tower. The small-sized columns are connected by a liquid transferring line(13) and a gas transferring line(15). The liquid transferring line is equipped with a transferring pump(14). A natural gas supplying line(16) and a gas discharging line(17) are in connection with the upper side of the first column of the small-sized columns.

Description

천연가스 분류방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR FRACTIONATING NATURAL GAS}Natural gas classification method and apparatus {METHOD AND APPARATUS FOR FRACTIONATING NATURAL GAS}

본 발명은 천연가스를 분류하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 천연가스의 분류를 위해 설치되는 타워 형태의 대형 증류탑을 해상환경에 적합하도록 복수의 컬럼으로 분리함으로써 해상에서 부유된 채 사용되는 부유식 구조물 상에 장착되어 사용되기에 적합하도록 한 천연가스 분류방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for classifying natural gas, and more particularly, a large distillation tower in the form of a tower installed for classifying natural gas is separated from a plurality of columns so as to be suitable for the marine environment. It relates to a natural gas classification method and apparatus adapted to be mounted on a floating structure to be used.

천연가스는, 육상 또는 해상의 가스배관을 통해 가스 상태로 운반되거나, 또는 액화된 액화천연가스(LNG)의 상태로 LNG 수송선에 저장된 채 원거리의 소비처로 운반된다. 액화천연가스는 천연가스를 극저온으로 냉각하여 얻어지는 것으로 가스 상태의 천연가스일 때보다 그 부피가 대략 1/600로 줄어들므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.Natural gas is transported in a gaseous state through onshore or offshore gas piping, or to a distant consumer while stored in an LNG carrier in the form of liquefied liquefied natural gas (LNG). Liquefied natural gas is obtained by cooling natural gas to cryogenic temperature, and its volume is reduced to about 1/600 than that of natural gas in gas state, so it is very suitable for long distance transportation by sea.

본 명세서에서, 천연가스란, 주성분이 메탄이지만 다른 탄화수소 성분이나 질소를 포함하는 혼합물을 의미하며, 어떤 형태(기상(氣相), 액상(液相) 또는 기상과 액상의 혼합상)의 것도 포함하는 개념이다.In the present specification, natural gas means a mixture containing methane but other hydrocarbon components or nitrogen as a main component, and includes any form (gas phase, liquid phase or mixed phase of gas phase and liquid phase). It is a concept.

액체상태로 천연가스를 저장 및 운반하기 위해서는, 천연가스가 대략 -151℃ 내지 -163℃ 정도로 냉각되어야 하며, 여기서 LNG는 대기압 정도의 압력을 갖는다. 종래기술에서, 육상의 액화시설에 있어서는 천연가스의 냉각을 위해, 캐스케이드 공정(cascade process), 혼합 냉매 공정(mixed refrigerant process), 가스 냉매 팽장 공정(refrigerant gas expander process) 등과 같은 방법들이 사용되고 있다.In order to store and transport the natural gas in the liquid state, the natural gas must be cooled to about -151 ° C to -163 ° C, where LNG has a pressure of about atmospheric pressure. In the prior art, in a land liquefaction facility, methods such as a cascade process, a mixed refrigerant process, a refrigerant gas expander process, and the like are used for cooling natural gas.

최근에는 육상이 아닌 해상에서, 가스정에서 추출된 천연가스 원료로부터 직접 천연가스를 생산 및 저장할 수 있는 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)와 같은 부유식 구조물이 제안되어, 해상에서 사용될 수 있는 천연가스의 액화 및 분류장치에 대한 요구가 대두되었다.Recently, floating structures such as LNG FPSO (Floating, Production, Storage and Offloading) have been proposed, which can produce and store natural gas directly from natural gas sources extracted from gas wells, not on land. There is a need for a liquefaction and sorting device for natural gas.

육상에서의 천연가스의 액화 및 분류방법은 그대로 해상의 부유식 구조물에 적용될 수 없으며, 해상환경에 적합하도록 개선이 이루어져야 할 필요가 있다. LNG FPSO의 경우 중소규모의 액화설비나 분류설비가 실현 가능성이 높고, 이에 적합한 액화공정으로서 가스 냉매 팽창 공정이나 혼합 냉매 공정이 주목받고 있다.Liquefaction and classification of natural gas on land cannot be applied directly to floating structures at sea, and improvements need to be made to suit the marine environment. In the case of LNG FPSO, small and medium sized liquefaction facilities and sorting facilities are highly feasible, and as a suitable liquefaction process, gas refrigerant expansion processes and mixed refrigerant processes are attracting attention.

그런데 이러한 액화설비에는 BAHX(Brazed Aluminum Heat Exchanger) 또는 SWHE(Spiral Wound Heat Exchanger)와 같은 열교환기가 사용되고 있으며, 특히 SWHE는 가격이 비싸고 높이가 높아(예를 들어 대략 50m) 해상에서의 유동 발생시 냉각효율이 저하되고 안전상의 문제까지 발생할 우려가 있다.However, these liquefaction facilities use heat exchangers such as BAHX (Brazed Aluminum Heat Exchanger) or SWHE (Spiral Wound Heat Exchanger). Especially, SWHE is expensive and high (e.g., about 50m). There is a possibility that this will be reduced and safety problems may occur.

또한, 천연가스의 분류에 사용되는 증류탑(fractionation tower)의 설계 및 설치에 있어서, 선체의 움직임에 따라 설치가 가능한 높이에 제약을 받아 설계상 문제를 야기하거나 설계 및 제작, 나아가서 설치가 불가능한 문제가 있다.In addition, in the design and installation of a fractionation tower used for the classification of natural gas, there is a problem that can cause design problems due to the height that can be installed due to the movement of the hull, or cause problems in design, manufacture, and installation. have.

이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 천연가스를 분류시키기 위해 부유식 구조물에 하나의 거대한 증류탑을 설치하는 대신에 상대적으로 크기가 작은 복수의 컬럼으로 나누어 설치함으로써 해상에서의 요동으로 인한 영향을 최소화하고 분류 공정을 효율적으로 실시할 수 있도록 한 천연가스 분류방법 및 장치를 제공하고자 하는 것이다.In order to solve these problems, the present invention, instead of installing one huge distillation column in the floating structure to classify the natural gas is divided into a plurality of columns of relatively small size due to the fluctuations at sea To provide a natural gas classification method and apparatus that can minimize the number and efficiently perform the classification process.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 증류탑의 상단에서 액체상태의 천연가스를 아래로 흘러내리면서 천연가스 내에 포함된 탄화수소 성분들 중 특정 탄화수소 성분을 분류하기 위한 천연가스 분류장치로서, 상기 증류탑은 복수의 컬럼으로 나뉘어 설치되며, 복수의 상기 컬럼은 폭방향으로 서로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 천연가스 분류장치가 제공된다.According to the present invention for achieving the above object, as a natural gas fractionation device for classifying a specific hydrocarbon component of the hydrocarbon components contained in the natural gas while flowing down the natural gas in the liquid state from the top of the distillation column, Is divided into a plurality of columns, the plurality of columns are provided with a natural gas fractionation device, characterized in that spaced apart from each other arranged in the width direction.

복수의 상기 컬럼은 액체 이송라인과 기체 이송라인에 의해 서로 연결되어 있는 것이 바람직하다.The plurality of columns are preferably connected to each other by a liquid transfer line and a gas transfer line.

상기 액체 이송라인에는 복수의 상기 컬럼 중에서 상류측 컬럼의 하부로부터 배출되는 액체상태의 천연가스를 하류측 컬럼의 상부에 공급하기 위한 이송펌프가 설치되는 것이 바람직하다.The liquid transfer line is preferably provided with a transfer pump for supplying the liquid natural gas discharged from the lower portion of the upstream column among the plurality of columns to the upper portion of the downstream column.

복수의 상기 컬럼 중 액체상태의 천연가스가 최초로 공급되는 최초 컬럼의 상단에는 천연가스 공급라인과 기체 배출라인이 연결되어 있는 것이 바람직하다.It is preferable that the natural gas supply line and the gas discharge line are connected to an upper end of the first column in which the liquid natural gas is first supplied among the plurality of columns.

상기 기체 배출라인에는 상기 최초 컬럼으로부터 배출된 기체상태의 천연가스를 응축시키기 위한 응축기가 설치되는 것이 바람직하다.The gas discharge line is preferably provided with a condenser for condensing the natural gas of the gaseous state discharged from the first column.

상기 응축기에서 응축된 액체상태의 천연가스를 상기 최초 컬럼으로 다시 공급할 수 있도록 상기 응축기는 상기 천연가스 공급라인과 연결되어 있는 것이 바람직하다.Preferably, the condenser is connected to the natural gas supply line so that the liquid natural gas condensed in the condenser can be supplied to the initial column again.

복수의 상기 컬럼 중 액체상태의 천연가스가 마지막으로 공급되는 최후 컬럼의 하단에는 액체 배출라인이 연결되어 있는 것이 바람직하다.It is preferable that the liquid discharge line is connected to the lower end of the last column in which the liquid natural gas is finally supplied among the plurality of columns.

상기 천연가스 분류장치는, 상기 최후 컬럼으로부터 배출된 액체상태의 천연가스를 다시 상기 최후 컬럼으로 복귀시키도록 상기 액체 배출라인에서 분기하는 복귀라인을 더 포함하는 것이 바람직하다.Preferably, the natural gas fractionation apparatus further includes a return line branching from the liquid discharge line to return the liquid natural gas discharged from the last column back to the last column.

상기 복귀라인에는 액체상태의 천연가스를 가열하기 위한 리보일러가 설치되어 있는 것이 바람직하다.The return line is preferably provided with a reboiler for heating liquid natural gas.

상기 천연가스 분류장치는, 디메타나이저(De-Methanizer), 디에타나이저(De-Ethanizer), 디프로파나이저(De-Propanizer), 디부타나이저(De-Butanizer) 및 글리콜 리제너레이션 타워(Glycol Regeneration Tower) 중 어느 하나일 수 있다.The natural gas fractionation device, De-Methanizer, De-Ethanizer, De-Propanizer, De-Butanizer and Glycol Regeneration Tower (Glycol) Regeneration Tower).

본 발명의 다른 측면에 따르면, 해상에서 부유된 채 특정 목적을 수행하기 위해 사용되는 부유식 해상 구조물 상에 설치되어, 증류탑의 상단에서 복수의 성분들이 함유된 액체를 아래로 흘러내리면서 이 액체 내에 포함된 성분들 중 특정 성분을 분류하는 분류장치로서, 상기 증류탑은 1차 컬럼과 2차 컬럼으로 나뉘어 설치되며, 상기 1차 및 2차 컬럼은 폭방향으로 서로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 분류장치가 제공된다.According to another aspect of the invention, it is installed on a floating offshore structure which is used to perform a specific purpose while floating on the sea, and in this liquid while flowing down a liquid containing a plurality of components at the top of the distillation column. A classification apparatus for classifying a specific component among the components included, wherein the distillation column is installed divided into a primary column and a secondary column, wherein the primary and secondary columns are characterized in that the separation spaced apart from each other in the width direction An apparatus is provided.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 증류탑의 상단에서 복수의 성분들이 함유된 액체를 아래로 흘러내리면서 이 액체 내에 포함된 성분들 중 특정 성분을 분류하는 분류장치를 포함하며, 해상에서 부유된 채 특정 목적을 수행하기 위해 사용되는 부유식 해상 구조물로서, 상기 증류탑은 1차 컬럼과 2차 컬럼으로 나뉘어 설치되며, 상기 1차 및 2차 컬럼은 상기 부유식 해상 구조물의 상부 갑판 상에서 폭방향으로 서로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 구조물이 제공되다.According to another aspect of the present invention, a sorting device for sorting a specific component of the components contained in the liquid while flowing down the liquid containing a plurality of components from the top of the distillation column, floating on the sea A floating offshore structure used for performing a specific purpose, wherein the distillation column is installed divided into a primary column and a secondary column, the primary and secondary columns are each other in the width direction on the upper deck of the floating offshore structure. Floating offshore structures are provided that are spaced apart.

상기 부유식 해상 구조물은 LNG FPSO 일 수 있다.The floating offshore structure may be LNG FPSO.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 증류탑의 상단에서 액체상태의 천연가스를 아래로 흘러내리면서 천연가스 내에 포함된 탄화수소 성분들 중 특정 탄화수소 성분을 분류하기 위한 천연가스 분류방법으로서, 상기 증류탑은 폭방향으로 서로 이격되어 배치되는 복수의 컬럼으로 이루어지며, 액체상태의 천연가스는 복수의 상기 컬럼을 순차적으로 통과한 후 최후 컬럼으로부터 배출되고, 배출된 액체상태의 천연가스 중 적어도 일부는 가열 및 기화된 후 상기 최후 컬럼으로 복귀되고, 복귀된 상기 기체상태의 천연가스는 복수의 상기 컬럼을 역으로 통과하여 최초 컬럼으로부터 배출되는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a natural gas classification method for classifying a specific hydrocarbon component among the hydrocarbon components contained in the natural gas while flowing down the liquid natural gas at the top of the distillation column, the distillation column is wide It consists of a plurality of columns are spaced apart from each other in the direction, the liquid natural gas is discharged from the last column after sequentially passing through the plurality of columns, at least a portion of the discharged liquid natural gas is heated and vaporized After returning to the last column, the natural gas of the gaseous state is passed back through a plurality of the column is discharged from the first column is provided.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 천연가스를 분류시키기 위해 부유식 구조물에 하나의 거대한 증류탑을 설치하는 대신에 상대적으로 크기가 작은 복수의 컬럼으로 나누어 설치한 천연가스 분류방법 및 장치가 제공될 수 있다.According to the present invention as described above, instead of installing one huge distillation column in the floating structure to classify the natural gas can be provided natural gas classification method and apparatus divided into a plurality of relatively small columns installed. have.

그에 따라 본 발명에 의하면, 해상에서의 요동으로 인한 영향을 최소화하고 분류 공정을 효율적으로 실시할 수 있으며, 부유식 구조물에서 사용하기에 적합한 천연가스 분류방법 및 장치가 제공될 수 있다.Accordingly, according to the present invention, it is possible to minimize the effects of fluctuations at sea and to perform the classification process efficiently, and to provide a natural gas classification method and apparatus suitable for use in a floating structure.

도 1은 본 발명에 따른 천연가스 분류장치를 설명하기 위한 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a natural gas fractionation apparatus according to the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 천연가스 분류방법 및 장치를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a natural gas classification method and apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명에 따른 천연가스 분류장치는, 육상이나 근해에 설치되는 LNG 플랜트, LNG 수송선과 같은 선박, 그리고 LNG FPSO (Floating, Production, Storage and Offloading)와 같은 해상 구조물 등의 상부 갑판에 설치되어 사용될 수 있다. LNG FPSO는, 생산된 천연가스를 해상에서 직접 액화시켜 LNG 저장탱크 내에 저장하고, 필요시 이 LNG 저장탱크 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨싣기 위해 사용되는 부유식 해상 구조물이다.The natural gas fractionation apparatus according to the present invention can be installed and used on an upper deck of an LNG plant installed on land or offshore, a vessel such as an LNG carrier, and an offshore structure such as LNG FPSO (Floating, Production, Storage and Offloading). have. The LNG FPSO is a floating offshore structure used to directly liquefy the produced natural gas at sea and store it in an LNG storage tank, and, if necessary, to transfer LNG stored in the LNG storage tank to an LNG carrier.

이러한 부유식 구조물에 설치되어 가스정에서 추출된 천연가스를 분류시키기 위한 본 발명에 따른 천연가스 분류장치는, 가스정에서 추출된 후 전처리 과정을 통해 물, 이산화탄소, 산성가스 등의 불순물이 제거된 후 액화된 액체상태의 천연가스를 공급받아 분류작업을 개시하는 1차 컬럼과, 이 1차 컬럼으로부터 이격되어 설치되고 천연가스의 분류작업을 연속적으로 수행할 수 있는 2차 컬럼을 포함한다.The natural gas fractionation apparatus according to the present invention for classifying natural gas extracted from a gas well installed in a floating structure is liquefied after the impurities from water, carbon dioxide, and acid gas are removed through a pretreatment process after being extracted from the gas well. And a secondary column for receiving the natural gas in the liquid state and starting the sorting operation, and a secondary column installed separately from the primary column and capable of continuously performing the sorting operation of the natural gas.

본 발명에 따른 천연가스 분류장치는, 천연가스로부터 특정 성분을 분류해 내기 위한 디메타나이저(De-Methanizer), 디에타나이저(De-Ethanizer), 디프로파나이저(De-Propanizer), 디부타나이저(De-Butanizer), 글리콜 리제너레이션 타워(Glycol Regeneration Tower) 등의 형태로 활용될 수 있다.Natural gas fractionation apparatus according to the present invention, De-Methanizer, De-Ethanizer, De-Propanizer, Di-Butizer for classifying specific components from natural gas It can be used in the form of De-Butanizer, Glycol Regeneration Tower, and the like.

이와 같이 본 발명의 천연가스 분류장치에 따르면, 복수의 컬럼, 즉 1차 컬럼과 2차 컬럼을 직렬로 배치하되 상하방향이 아닌 폭방향으로 이격시켜 사용함으로써, 종래 육상에서 많이 사용되던 대형의 증류탑에 비해 크기, 특히 높이가 감소될 수 있다. 그에 따라 필연적으로 요동이 발생하는 해상환경에서 부유식 구조물의 움직임에 의한 영향을 최소화하고 분류작업의 효율을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the natural gas fractionation apparatus of the present invention, a plurality of columns, that is, primary columns and secondary columns are arranged in series but spaced apart in the width direction rather than in the vertical direction, and thus, a large distillation column, which is widely used in conventional land, Compared to the size, in particular the height can be reduced. As a result, it is possible to minimize the influence of the floating structure movement in the marine environment where the fluctuations inevitably occur and to improve the efficiency of sorting work.

본 명세서에서 "복수의 컬럼이 서로 폭방향으로 이격되도록 설치된다" 라는 표현은, 상하방향으로 배열되어 하나의 컬럼의 상단면과 다른 하나의 컬럼의 하단면이 서로 대향되도록 설치되는 것이 아니라, 하나의 컬럼의 측면과 다른 하나의 컬럼의 측면이 적어도 부분적으로라도 서로 대향될 수 있도록 인접하여 설치된다는 의미로 간주되어야 한다. 나아가서, 폭방향으로 이격되어 설치된 복수의 컬럼이 모두 동일한 크기를 가질 필요는 없고, 복수의 컬럼이 설치되는 장소의 높이가 다소 상이할 수는 있으며, 복수의 컬럼이 반드시 동일한 수평면 상에 설치되어야 하는 것은 아니다.In the present specification, the expression "a plurality of columns are installed so as to be spaced apart from each other in the width direction" is arranged in the vertical direction, the top surface of one column and the bottom surface of the other column is not installed to face each other, one The side of the column and the side of the other column should be considered to be adjacent to each other so that they can at least partially face each other. Furthermore, the plurality of columns spaced apart in the width direction do not have to have the same size, the heights of the places where the plurality of columns are installed may be slightly different, and the plurality of columns must be installed on the same horizontal plane. It is not.

본 발명의 바람직한 일 실시형태가 도시되어 있는 도 1에서는 2개의 컬럼, 즉 1차 및 2차 컬럼을 사용하는 것으로 도시되어 있지만, 필요에 따라 2개 이상의 컬럼으로 나누어 사용할 수 있음은 물론이다.
Although one preferred embodiment of the present invention is illustrated in FIG. 1, it is illustrated that two columns are used, that is, primary and secondary columns, but may be divided into two or more columns as necessary.

계속해서 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시형태에 따른 천연가스 분류방법 및 장치를 더욱 상세하게 설명한다.Subsequently, a natural gas classification method and apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 1.

도 1을 참조하면, 전술한 바와 같이, 본 발명의 천연가스 분류장치는, 액체상태의 천연가스를 공급받아 분류작업을 개시하는 1차 컬럼(11)과, 이 1차 컬럼(11)으로부터 이격되어 설치되고 천연가스의 분류작업을 연속적으로 수행할 수 있는 2차 컬럼(12)을 포함한다.Referring to FIG. 1, as described above, the natural gas fractionation apparatus of the present invention is spaced apart from the primary column 11, which receives a natural gas in a liquid state and starts the sorting operation. And a secondary column 12 capable of being installed and continuously performing a sorting operation of natural gas.

1차 컬럼(11)과 2차 컬럼(12) 사이는 액체 이송라인(13)과 기체 이송라인(15)에 의해 서로 연결되어 있다. 액체 이송라인(13)에는 이송펌프(14)가 설치될 수 있다.The primary column 11 and the secondary column 12 are connected to each other by the liquid transfer line 13 and the gas transfer line 15. The conveying pump 14 may be installed in the liquid conveying line 13.

1차 컬럼(11)의 상단에는 액체상태의 천연가스가 공급되는 천연가스 공급라인(16)과 기체상태의 천연가스가 배출되는 기체 배출라인(17)이 연결되어 있다. 1차 및 2차 컬럼(11, 12)을 통과하면서 특정한 탄화수소 성분이 제거된 기체상태의 천연가스를 냉각시켜 액화시킬 수 있도록 기체 배출라인(17)에는 응축기(18)가 설치되어 있다. 응축기(18)는 냉매에 의해 기체상태의 천연가스를 응축시키는 열교환기일 수 있다.The upper end of the primary column 11 is connected to the natural gas supply line 16 to which the natural gas in the liquid state is supplied and the gas discharge line 17 to which the natural gas in the gas state is discharged. The condenser 18 is installed in the gas discharge line 17 so as to cool and liquefy gaseous natural gas from which specific hydrocarbon components have been removed while passing through the primary and secondary columns 11 and 12. The condenser 18 may be a heat exchanger that condenses gaseous natural gas by a refrigerant.

응축기(18)에서 응축된 천연가스는 필요에 따라 1차 컬럼(11)으로 다시 공급될 수도 있고 저장탱크(도시생략)에 공급되어 저장되거나 후공정 등으로 공급될 수도 있다.The natural gas condensed in the condenser 18 may be supplied to the primary column 11 again as needed, may be supplied to a storage tank (not shown), or may be supplied to a post process or the like.

2차 컬럼(12)의 하단에는 액체상태의 천연가스가 배출되는 액체 배출라인(19)이 연결되어 있다. 1차 및 2차 컬럼(11, 12)을 통과하면서 분류된 액체상태의 특정 탄화수소 성분은, 이 액체 배출라인(19)을 통해 배출되어 저장탱크(도시생략)에 저장되거나 후공정 등으로 공급될 수 있다.At the lower end of the secondary column 12, a liquid discharge line 19 through which natural gas in a liquid state is discharged is connected. Specific hydrocarbon components in the liquid state classified while passing through the primary and secondary columns 11 and 12 are discharged through the liquid discharge line 19 to be stored in a storage tank (not shown) or supplied to a post process or the like. Can be.

또한 배출되는 액체성분 내에 있어서의 특정한 탄화수소 성분의 비율을 증가시키기 위해, 액체성분을 가열한 후 다시 2차 컬럼(12)의 하단에 공급할 수 있는 복귀라인(20)이 설치될 수 있다. 이 복귀라인(20)에는 액체성분의 천연가스를 가열하여 적어도 부분적으로 기화시키기 위한 리보일러(Reboiler)(21)가 설치되어 있다. 리보일러(21)는 스팀에 의해 액체성분의 천연가스를 가열하는 열교환기일 수 있다.
In addition, in order to increase the proportion of the specific hydrocarbon component in the liquid component to be discharged, a return line 20 may be installed which can be supplied to the lower end of the secondary column 12 after heating the liquid component. The return line 20 is provided with a reboiler 21 for heating and at least partially vaporizing liquid natural gas. The reboiler 21 may be a heat exchanger for heating the natural gas of the liquid component by steam.

천연가스의 분류과정은 다음과 같이 수행될 수 있다.The classification process of natural gas can be carried out as follows.

가스정에서 추출된 후 불순물 제거 등의 전처리 과정을 거친 천연가스에는, 액화천연가스의 주성분인 메탄 이외에도, 에탄, 프로판, 부탄 등 다양한 탄화수소 성분이 포함되어 있다. 이러한 탄화수소 성분은 액화온도가 각각 상이하므로, 액화온도의 차이를 이용하여 천연가스로부터 특정 탄화수소 성분을 분류하는 것이 가능하다.Natural gas extracted from a gas well and subjected to pretreatment such as removing impurities contains various hydrocarbon components such as ethane, propane and butane, in addition to methane, which is a main component of liquefied natural gas. Since these hydrocarbon components have different liquefaction temperatures, it is possible to classify specific hydrocarbon components from natural gas using the difference in liquefaction temperature.

본 발명의 천연가스 분류방법 및 장치에 따르면, 사전에 액화공정을 거쳐 액화된 액체상태의 천연가스를 1차 컬럼(11)의 상단에 공급한다. 도시하지는 않았지만, 1차 컬럼(11)의 상단에는 공급된 액체상태의 천연가스가 컬럼 내부에서 고르게 분포된 상태로 흘러내려갈 수 있도록 분배수단(distributor)가 설치되는 것이 바람직하다. 분배수단은 1차 및 2차 컬럼(11,12)의 상단과 하단에 각각 설치될 수 있다.According to the natural gas classification method and apparatus of the present invention, the natural gas of the liquid state in the liquefied state in advance through the liquefaction process is supplied to the upper end of the primary column (11). Although not shown, a distribution means may be installed at the upper end of the primary column 11 so that the supplied liquid natural gas flows down evenly distributed within the column. Distributing means may be installed at the top and bottom of the primary and secondary columns (11, 12), respectively.

1차 컬럼(11)에 공급된 액체상태의 천연가스는 아래로 흘러내려가면서 위쪽으로 상승하는 기체상태의 천연가스와의 사이에서 열교환이 이루어진다. 액체상태의 천연가스는 기체상태의 천연가스에 비해 상대적으로 저온이므로, 열교환에 의해 액체상태의 천연가스의 온도는 아래로 흘러내려갈수록 점차 상승하며, 그에 따라 액화온도가 상대적으로 높은 탄화수소 성분들이 우선적으로 기화된다.The liquid natural gas supplied to the primary column 11 exchanges heat with the gaseous natural gas flowing upward while flowing downward. Since liquid natural gas is relatively cold compared to gaseous natural gas, the temperature of liquid natural gas gradually increases as it flows down by heat exchange, and thus hydrocarbon components having a relatively high liquefaction temperature are preferentially preferred. Is vaporized.

1차 컬럼(11)의 하단까지 흘러내려온 액체상태의 천연가스는 이송펌프(14)에 의해 2차 컬럼(12)의 상단으로 이송된다. 2차 컬럼(12)의 상단에 공급된 액체상태의 천연가스는 1차 컬럼(11)에서와 마찬가지로 흘러내려가면서 열교환이 이루어진다.The natural gas in the liquid state flowing down to the lower end of the primary column 11 is transferred to the upper end of the secondary column 12 by the transfer pump 14. The natural gas in the liquid state supplied to the upper end of the secondary column 12 flows down as in the primary column 11, and heat exchange is performed.

2차 컬럼(12)의 하단에서 액체상태의 천연가스는 액체 배출라인(19)을 통해 배출되며, 2차 컬럼(12)에서 배출된 액체상태의 천연가스는 1차 컬럼(11)에 공급될 때에 비해 메탄 등의 탄소수가 낮은 탄화수소 성분이 분리되어 탄소수가 높은 탄화수소 성분들의 비율이 높은 상태이다.Liquid natural gas at the bottom of the secondary column 12 is discharged through the liquid discharge line 19, the liquid natural gas discharged from the secondary column 12 to be supplied to the primary column (11). Compared to the case, hydrocarbons such as methane have low carbon components, and the proportion of hydrocarbon components having a high carbon number is high.

액체 배출라인(19)으로부터 배출된 액체상태의 천연가스는 그대로 저장탱크에 공급되어 저장되거나 다른 탄화수소 성분을 분류하기 위한 후공정 등으로 공급될 수 있다.The natural gas in the liquid state discharged from the liquid discharge line 19 may be supplied to the storage tank as it is, or may be supplied to a later process for classifying other hydrocarbon components.

한편, 액체 배출라인(19)으로부터 배출된 액체상태의 천연가스는, 액체 배출라인(19)으로부터 분기하는 복귀라인(20)을 통해 제2 컬럼(12)의 하단으로 복귀할 수 있는데, 이때 리보일러(21)에 의해 가열되어 적어도 부분적으로 기화된 상태로, 바람직하게는 완전히 기화된 상태로 제2 컬럼(12)으로 복귀한다.Meanwhile, the liquid natural gas discharged from the liquid discharge line 19 may return to the lower end of the second column 12 through the return line 20 branching from the liquid discharge line 19. It is heated by the boiler 21 and returns to the second column 12 in at least partially evaporated state, preferably in a fully evaporated state.

기체상태의 천연가스는 제2 컬럼(12)에서 상승하면서 흘러내려오는 액체상태의 천연가스와 열교환하여 점차 냉각된다. 이때 액화온도가 상대적으로 높은 중탄화수소 성분들은 액화되어 다시 제2 컬럼(12)의 하단으로 흘러내려가고, 액화온도가 상대적으로 낮은 탄화수소 성분들은 계속 상승한다.The natural gas in the gaseous state is gradually cooled by heat exchange with the natural gas in the liquid state flowing down from the second column 12. At this time, the heavy hydrocarbon components having a relatively high liquefaction temperature are liquefied and flow down to the lower end of the second column 12, and the hydrocarbon components having a relatively low liquefaction temperature continue to rise.

제2 컬럼(12)의 상단에서 기체상태의 천연가스는 기체 이송라인(15)에 의해 제1 컬럼(11)의 하단으로 이송된다. 제1 컬럼(11)의 하단에 공급된 기체상태의 천연가스는 제2 컬럼(12)에서와 마찬가지로 흘러내리는 액체상태의 천연가스와 열교환하고, 그에 따라 기체상태의 천연가스는 상승하면서 점차 냉각된다. 이때에도 액화온도가 상대적으로 높은 중탄화수소 성분들은 액화되어 다시 제1 컬럼(11)의 하단으로 흘러내려가고, 액화온도가 상대적으로 낮은 탄화수소 성분들은 계속 상승한다.Natural gas in a gaseous state at the upper end of the second column 12 is transferred to the lower end of the first column 11 by the gas transfer line 15. The gaseous natural gas supplied to the lower end of the first column 11 is heat-exchanged with the liquid natural gas flowing down as in the second column 12, whereby the gaseous natural gas is gradually cooled while rising. . At this time, the heavy hydrocarbon components having a relatively high liquefaction temperature are liquefied to flow down to the lower end of the first column 11, and the hydrocarbon components having a relatively low liquefaction temperature continue to rise.

제1 컬럼(11)의 상단에서 기체상태의 천연가스는 기체 배출라인(17)을 통해 배출된 후 응축기(18)에서 액체상태로 응축된다. 응축된 천연가스는 중탄화수소 성분이 대부분 제거되어 분류된 상태로서, 저장탱크에 공급되어 저장되거나 필요에 따라 분류작업을 반복하여 특정 탄화수소 성분의 비율을 증가시키기 위해 제1 컬럼(11)에 다시 공급될 수 있다.Natural gas in the gaseous state at the top of the first column 11 is discharged through the gas discharge line 17 and then condensed in the liquid state in the condenser 18. The condensed natural gas is classified as most of the heavy hydrocarbon components are removed and stored in the storage tank or supplied to the first column 11 to increase the proportion of specific hydrocarbon components by repeating the sorting operation as necessary. Can be.

이상과 같이 본 발명에 따른 천연가스 분류방법 및 장치를, 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.As described above, the natural gas classification method and apparatus according to the present invention have been described with reference to the illustrated drawings, but the present invention is not limited to the above-described embodiments and drawings, and the present invention belongs to the claims. Of course, various modifications and variations can be made by those skilled in the art.

11: 1차 컬럼, 12: 2차 컬럼, 13: 액체 이송라인, 14: 이송펌프, 15: 기체 이송라인, 16: 천연가스 공급라인, 17: 기체 배출라인, 18: 응축기, 19: 액체 배출라인, 20: 복귀라인, 21: 리보일러.11: primary column, 12: secondary column, 13: liquid transfer line, 14: transfer pump, 15: gas transfer line, 16: natural gas supply line, 17: gas discharge line, 18: condenser, 19: liquid discharge Line, 20: return line, 21: reboiler.

Claims (14)

증류탑의 상단에서 액체상태의 천연가스를 아래로 흘러내리면서 천연가스 내에 포함된 탄화수소 성분들 중 특정 탄화수소 성분을 분류하기 위한 천연가스 분류장치로서,
상기 증류탑은 복수의 컬럼으로 나뉘어 설치되며, 복수의 상기 컬럼은 폭방향으로 서로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 천연가스 분류장치.
Natural gas fractionation apparatus for classifying specific hydrocarbon components among the hydrocarbon components contained in the natural gas while flowing down the liquid natural gas from the top of the distillation column,
The distillation column is installed divided into a plurality of columns, the plurality of columns are natural gas fractionation apparatus, characterized in that spaced apart from each other arranged in the width direction.
청구항 1에 있어서,
복수의 상기 컬럼은 액체 이송라인과 기체 이송라인에 의해 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 천연가스 분류장치.
The method according to claim 1,
And a plurality of the columns are connected to each other by a liquid transfer line and a gas transfer line.
청구항 2에 있어서,
상기 액체 이송라인에는 복수의 상기 컬럼 중에서 상류측 컬럼의 하부로부터 배출되는 액체상태의 천연가스를 하류측 컬럼의 상부에 공급하기 위한 이송펌프가 설치되는 것을 특징으로 하는 천연가스 분류장치.
The method according to claim 2,
And a transfer pump for supplying the liquid natural gas discharged from the lower portion of the upstream column among the plurality of columns to the upper portion of the downstream column.
청구항 1에 있어서,
복수의 상기 컬럼 중 액체상태의 천연가스가 최초로 공급되는 최초 컬럼의 상단에는 천연가스 공급라인과 기체 배출라인이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 천연가스 분류장치.
The method according to claim 1,
Natural gas fractionation apparatus characterized in that the natural gas supply line and the gas discharge line is connected to the upper end of the first column in which the liquid natural gas of the plurality of columns is supplied for the first time.
청구항 4에 있어서,
상기 기체 배출라인에는 상기 최초 컬럼으로부터 배출된 기체상태의 천연가스를 응축시키기 위한 응축기가 설치되는 것을 특징으로 하는 천연가스 분류장치.
The method of claim 4,
And a condenser for condensing the natural gas of the gaseous state discharged from the first column in the gas discharge line.
청구항 5에 있어서,
상기 응축기에서 응축된 액체상태의 천연가스를 상기 최초 컬럼으로 다시 공급할 수 있도록 상기 응축기는 상기 천연가스 공급라인과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 천연가스 분류장치.
The method according to claim 5,
And the condenser is connected to the natural gas supply line to supply the liquid natural gas condensed in the condenser back to the first column.
청구항 1에 있어서,
복수의 상기 컬럼 중 액체상태의 천연가스가 마지막으로 공급되는 최후 컬럼의 하단에는 액체 배출라인이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 천연가스 분류장치.
The method according to claim 1,
Natural gas fractionation apparatus characterized in that the liquid discharge line is connected to the lower end of the last column is the last supply of the liquid natural gas of the plurality of columns.
청구항 7에 있어서,
상기 최후 컬럼으로부터 배출된 액체상태의 천연가스를 다시 상기 최후 컬럼으로 복귀시키도록 상기 액체 배출라인에서 분기하는 복귀라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 분류장치.
The method of claim 7,
And a return line branching from the liquid discharge line to return the liquid natural gas discharged from the last column back to the last column.
청구항 8에 있어서,
상기 복귀라인에는 액체상태의 천연가스를 가열하기 위한 리보일러가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 천연가스 분류장치.
The method according to claim 8,
And a reboiler for heating the natural gas in the liquid state in the return line.
청구항 1에 있어서,
상기 천연가스 분류장치는, 디메타나이저(De-Methanizer), 디에타나이저(De-Ethanizer), 디프로파나이저(De-Propanizer), 디부타나이저(De-Butanizer) 및 글리콜 리제너레이션 타워(Glycol Regeneration Tower) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 천연가스 분류장치.
The method according to claim 1,
The natural gas fractionation device, De-Methanizer, De-Ethanizer, De-Propanizer, De-Butanizer and Glycol Regeneration Tower (Glycol) Natural gas fractionation device, characterized in that any one of the (Regeneration Tower).
해상에서 부유된 채 특정 목적을 수행하기 위해 사용되는 부유식 해상 구조물 상에 설치되어, 증류탑의 상단에서 복수의 성분들이 함유된 액체를 아래로 흘러내리면서 이 액체 내에 포함된 성분들 중 특정 성분을 분류하는 분류장치로서,
상기 증류탑은 1차 컬럼과 2차 컬럼으로 나뉘어 설치되며, 상기 1차 및 2차 컬럼은 폭방향으로 서로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 분류장치.
It is installed on a floating offshore structure which is used to perform a specific purpose while floating in the sea, and it flows down the liquid containing a plurality of components from the top of the distillation column to remove certain components contained in the liquid. As a sorting device to classify,
The distillation column is installed divided into a primary column and a secondary column, wherein the primary and secondary columns are separated from each other in the width direction arranged.
증류탑의 상단에서 복수의 성분들이 함유된 액체를 아래로 흘러내리면서 이 액체 내에 포함된 성분들 중 특정 성분을 분류하는 분류장치를 포함하며, 해상에서 부유된 채 특정 목적을 수행하기 위해 사용되는 부유식 해상 구조물로서,
상기 증류탑은 1차 컬럼과 2차 컬럼으로 나뉘어 설치되며, 상기 1차 및 2차 컬럼은 상기 부유식 해상 구조물의 상부 갑판 상에서 폭방향으로 서로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 부유식 해상 구조물.
A sorting device for sorting a specific component among the components contained in the liquid while flowing down a liquid containing a plurality of components from the top of the distillation column, and used to perform a specific purpose while floating at sea. As an offshore structure,
The distillation tower is installed divided into a primary column and a secondary column, the primary and secondary columns are floating offshore structure, characterized in that spaced apart from each other in the width direction on the upper deck of the floating offshore structure.
청구항 12에 있어서,
상기 부유식 해상 구조물은 LNG FPSO인 것을 특징으로 하는 부유식 해상 구조물.
The method of claim 12,
The floating offshore structure is a floating offshore structure, characterized in that the LNG FPSO.
증류탑의 상단에서 액체상태의 천연가스를 아래로 흘러내리면서 천연가스 내에 포함된 탄화수소 성분들 중 특정 탄화수소 성분을 분류하기 위한 천연가스 분류방법으로서,
상기 증류탑은 폭방향으로 서로 이격되어 배치되는 복수의 컬럼으로 이루어지며, 액체상태의 천연가스는 복수의 상기 컬럼을 순차적으로 통과한 후 최후 컬럼으로부터 배출되고, 배출된 액체상태의 천연가스 중 적어도 일부는 가열 및 기화된 후 상기 최후 컬럼으로 복귀되고, 복귀된 상기 기체상태의 천연가스는 복수의 상기 컬럼을 역으로 통과하여 최초 컬럼으로부터 배출되는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화방법.
Natural gas classification method for classifying specific hydrocarbon components among the hydrocarbon components contained in the natural gas while flowing down the liquid natural gas from the top of the distillation column,
The distillation column is composed of a plurality of columns are spaced apart from each other in the width direction, the liquid natural gas is discharged from the last column after sequentially passing through the plurality of columns, at least a portion of the discharged liquid natural gas Is heated and vaporized and then returned to the last column, and the returned natural gas is passed from a plurality of columns in a reverse direction and discharged from the first column.
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