KR20140041764A - 2가 양이온의 농도를 갖는 글리콜 스트림을 순환시키는 방법 및 장치, 및 천연 가스 생성물 스트림의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

천연 가스를 함유한 프로세스 스트림은 글리콜 함유 스트림과 함께 파이프라인을 통하여 하류 위치까지 운반되고, 하류 위치에서 그것은 적어도 수성상 및 천연 가스상으로 분리된다. 글리콜은 회수된 글리콜의 스트림을 형성하도록 수성상으로부터 회수된다. 회수된 글리콜의 스트림은 최소 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함한다. 회수된 글리콜의 제 1 부분은 화학적 2가 양이온 제거 단계를 거쳐서, 2가 양이온은 상기 화학적 2가 양이온 제거 단계를 거치는 글리콜의 제 1 부로부터 제거된다. 상기 회수된 글리콜의 제 2 부분은 화학적 2가 양이온 제거 단계를 거치지 않았다.

Description

2가 양이온의 농도를 갖는 글리콜 스트림을 순환시키는 방법 및 장치, 및 천연 가스 생성물 스트림의 제조 방법{METHOD AND APPARATUS FOR CIRCULATING A GLYCOL STREAM CONTAINING A CONCENTRATION OF DIVALENT CATIONS, AND METHOD OF PRODUCING A NATURAL GAS PRODUCT STREAM}

본 발명은 2가 양이온의 농도를 갖는 글리콜 스트림을 재순환시키는 방법 및 장치에 관한 것이다. 다른 양태에서, 본 발명은 천연 가스 생성물 스트림의 제조 방법에 관한 것이다.

원하는 탄화수소 생성물을 회수하도록 해상에 (off-shore) 위치한 (무기물) 탄화수소 리저버로부터 혼합물을 프로세싱하기 위한 지상 또는 부유식 톱사이드 설비까지의 생산 파이프라인으로 천연 가스, 물, 및 용해염을 포함하는 탄화수소 혼합물의 수송과 관련해서 글리콜의 재순환이 종종 사용된다. 파이프라인의 이송 중 바뀌는 물리적 조건으로 인해, 파이프라인의 유체 혼합물에서 수화물이 형성되어 라인이 막히는 문제점이 있다. 수화물 형성 문제에 대해 많이 적용되는 한 가지 해결책은, 보통 천연 가스, 물, 및 용해염을 포함하는 탄화수소의 혼합물인 프로세스 유체에, 비교적 낮은 물 함량 글리콜 (희박 글리콜로 지칭) 을 해저 (subsea) 레벨에서 첨가한 후, 톱사이드 설비에서 프로세스 유체로부터 소위 풍부 (rich) 글리콜로서 글리콜을 추출하는 것이다. 풍부 글리콜은 희박 글리콜보다 더 높은 물 함량을 갖는다. 이 목적으로 종종 선택되는 글리콜은 모노 에틸렌 글리콜 (MEG) 인데, 이 경우에 희박 글리콜은 희박 MEG 로 지칭되고 풍부 글리콜은 풍부 MEG 로 지칭된다.

작동 비용 및 환경적 관점에서, 글리콜 스트림은 재순환되어야 한다. 이를 위해, 풍부 MEG 는 전형적으로 희박 MEG 를 형성하기 위해서 재생된 후, 생산 라인에서 수화 억제제로서 재사용된다. 풍부 MEG 는, 보통, 탄화수소의 잔부, 높은 물 레벨, 부식 생성물, 생성 화학물질 및 용해된 무기 염들의 혼합물을 함유한다.

MEG 루프의 유지와 연관된 주요 도전과제 중 한 가지는, 주입 지점, 생산 파이프라인 및 톱사이드 프로세싱 설비의 스케일링과 같은 글리콜 재순환 루프에서의 문제점을 제기할 수 있는 염의 존재이다. 따라서, 염 관리는 글리콜 재순환 시스템에서 중요한 요소이다. 특히 Ca^{2 +} 와 같은 2가 양이온이 특별히 중요한데, 왜냐하면 이러한 2가 양이온으로부터 형성된 염의 용해성은 NaCl 또는 KC1 과 같은 1가 염에 비해 비교적 낮기 때문이다.

WO 2011/028131 은 가스전 및 유전의 생산 라인에서 MEG 를 수화 억제제로서 사용한 후 MEG 를 회수하기 위한 기기 및 방법을 개시한다. 생산 라인으로부터의 프로세스 유체는 풍부 MEG 의 수성 분획물 및 탄화수소 분획물을 생성하도록 분리된다. 2가 양이온은, 수성 분획물의 충분한 알칼리성 및 가열을 달성하기 위해서, NaOH 또는 K₂CO₃ 또는 기타 물질과 같은 화학물질을 주입함으로써 풍부 MEG 의 수성 분획물로부터 석출된다. 고체 입자는 퍼징 가스로 액체를 퍼징함으로써 풍부 MEG 의 수성 분획물로부터 제거되고, 수성 분획물의 표면에 형성되는 거품을 걷어낸다. 추후에, MEG 가 재생되어서 희박 MEG 의 분획물이 회수된다.

WO 2011/028131 에 개시된 방법의 단점은, 그것이 비교적 다량의 화학물질을 필요로 한다는 것이다.

제 1 양태에서, 본 발명은 2가 양이온의 농도를 갖는 글리콜 스트림을 순환시키는 방법을 제공하는데, 이 방법은,

- 상류 위치에서 하류 위치까지 파이프라인을 통하여 천연 가스를 함유한 프로세스 스트림을 운반하는 공정;

- 주입 지점에서 상기 파이프라인에 글리콜 함유 스트림을 주입하고, 상기 파이프라인을 통하여 상기 하류 위치까지 상기 프로세스 스트림과 함께 상기 글리콜 함유 스트림을 운반하는 공정;

- 상기 하류 위치에서, 상기 글리콜 함유 스트림과 함께 상기 프로세스 스트림을 적어도 수성상 및 천연 가스상으로 분리하는 공정으로서, 상기 수성상은 상기 글리콜 함유 스트림으로부터 유래하는 글리콜의 적어도 일부를 함유하고, 상기 천연 가스상은 상기 프로세스 스트림으로부터의 상기 천연 가스의 적어도 일부를 함유하는, 상기 글리콜 함유 스트림과 함께 상기 프로세스 스트림을 적어도 수성상 및 천연 가스상으로 분리하는 공정;

- 회수된 글리콜의 스트림을 형성하도록 상기 수성상으로부터 글리콜을 회수하는 공정로서, 상기 수성상으로부터 글리콜을 회수하는 공정은 화학적 2가 양이온 제거 단계를 포함하는, 상기 수성상으로부터 상기 글리콜을 회수하는 공정; 및

- 상기 회수된 글리콜의 스트림을 상기 주입 지점까지 수송하고, 상기 회수된 글리콜의 스트림을 주입되는 글리콜 함유 스트림에 첨가하는 공정를 포함하고,

상기 회수된 글리콜의 스트림은 최소 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함하고, 상기 회수된 글리콜의 상기 제 1 부분은 화학적 2가 양이온 제거 단계를 거쳐서 2가 양이온은 상기 화학적 2가 양이온 제거 단계를 거친 글리콜의 제 1 부로부터 제거되고, 상기 회수된 글리콜의 상기 제 2 부분은 상기 화학적 2가 양이온 제거 단계를 거치지 않는다.

다른 양태에서, 본 발명은 2가 양이온의 농도를 갖는 글리콜 스트림을 순환시키는 장치를 제공하고, 이 장치는,

- 상류 위치로부터 하류 위치까지 천연 가스를 함유한 프로세스 스트림을 운반하기 위해 상기 상류 위치로부터 상기 하류 위치까지 연장되는 파이프라인;

- 상기 파이프라인에 그리고 상기 프로세스 스트림에 글리콜 함유 스트림을 주입하기 위한 주입 지점;

- 상기 글리콜 함유 스트림과 함께 상기 프로세스 스트림을 수용하고 상기 글리콜 함유 스트림과 함께 상기 프로세스 스트림을 적어도 수성상 및 천연 가스상으로 분리하도록 상기 하류 위치에 배열된 입구 분리 시스템으로서, 상기 수성상은 상기 글리콜 함유 스트림으로부터 유래하는 글리콜의 적어도 일부를 함유하고, 상기 천연 가스상은 상기 프로세스 스트림으로부터의 상기 천연 가스의 적어도 일부를 함유하는, 상기 입구 분리 시스템;

- 상기 입구 분리 시스템과 유체 연통하는 회수 시스템 입구를 포함하고, 상기 회수 시스템 입구를 통하여 상기 수성상을 수용하고 회수된 글리콜의 스트림을 형성하도록 상기 수성상으로부터 글리콜을 회수하도록 배열되고, 상기 회수된 글리콜의 스트림을 배출하기 위한 회수 시스템 출구를 더 포함하고, 상기 회수 시스템 입구와 상기 회수 시스템 출구 사이의 제 1 경로에 배열된 화학적 2가 양이온 제거 유닛을 포함하는 글리콜 회수 시스템; 및

- 상기 회수 시스템 출구를 상기 주입 지점과 유동적으로 연결하고, 상기 글리콜 회수 시스템으로부터 상기 주입 지점까지 상기 회수된 글리콜의 스트림을 수송하도록 배열된 글리콜 주입 라인을 포함하고,

상기 글리콜 회수 시스템은 상기 회수 시스템 입구와 상기 회수 시스템 출구 사이에 제 2 경로를 더 포함하고, 상기 회수된 글리콜의 스트림이 최소 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함하도록 상기 제 2 유로는 상기 화학적 2가 양이온 제거 유닛을 우회하고, 상기 회수된 글리콜의 상기 제 1 부분은 상기 화학적 2가 양이온 제거 유닛을 통과하여서, 2가 양이온은 상기 화학적 2가 양이온 제거 유닛을 통과한 글리콜의 제 1 부분으로부터 제거되고, 상기 회수된 글리콜의 상기 제 2 부분은 상기 화학적 2가 양이온 제거 유닛을 통과하지 않는다.

또다른 양태에서, 본 발명은 천연 가스 생성물 스트림의 제조 방법을 제공하고, 상기 방법은,

- 상류 위치에서 하류 위치로 파이프라인을 통하여 천연 가스를 함유한 프로세스 스트림을 운반하는 공정;

- 주입 지점에서 상기 파이프라인에 글리콜 함유 스트림을 주입하고, 상기 파이프라인을 통하여 상기 하류 위치까지 상기 글리콜 함유 스트림을 운반하는 공정;

- 상기 하류 위치에서, 상기 글리콜 함유 스트림과 함께 프로세스 스트림을 적어도 수성상 및 천연 가스상으로 분리하는 공정으로서, 상기 수성상은 상기 글리콜 함유 스트림으로부터 유래하는 글리콜의 적어도 일부를 함유하고, 상기 천연 가스상은 상기 프로세스 스트림으로부터의 상기 천연 가스의 적어도 일부를 함유하는, 상기 글리콜 함유 스트림과 함께 프로세스 스트림을 적어도 수성상 및 천연 가스상으로 분리하는 공정;

- 회수된 글리콜의 스트림을 형성하도록 상기 수성상으로부터 글리콜을 동시에 회수하고 천연 가스상을 추가 처리하여서, 천연 가스 생성물 스트림을 제조하는 공정; 및

- 상기 회수된 글리콜의 스트림을 상기 주입 지점으로 수송하고, 상기 회수된 글리콜의 스트림을 주입되는 글리콜 함유 스트림에 첨가하는 공정을 포함하고,

상기 수성상으로부터 글리콜을 회수하는 상기 공정은 화학적 2가 양이온 제거 단계를 포함하고, 상기 회수된 글리콜의 스트림은 최소 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함하고, 상기 회수된 글리콜의 상기 제 1 부분은 상기 화학적 2가 양이온 제거 단계를 거쳐서, 2가 양이온이 상기 화학적 2가 양이온 제거 단계를 거치는 글리콜의 제 1 부로부터 제거되고, 상기 회수된 글리콜의 상기 제 2 부분은 2가 양이온의 농도를 갖는 글리콜 스트림을 순환시키는 화학적 2가 양이온 제거 단계를 거치지 않는다.

이하, 본 발명은 예로서 그리고 첨부된 비제한적인 도면을 참조하여 추가로 설명될 것이다.

도 1 은 천연 가스 생성물 스트림을 제조하는 방법 및 장치에서, 글리콜 회수 시스템을 포함한, 글리콜 스트림을 순환시키는 방법 및 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2 는 본 발명을 따르지 않는 글리콜 회수 시스템의 기준 케이스를 개략적으로 도시한다.
도 3 내지 도 7 은 각각 본 발명의 실시형태에 이용될 수 있는 글리콜 회수 시스템의 다양한 실시형태를 개략적으로 도시한다.

본 설명을 위해, 별도로 표시되지 않으면, 라인뿐만 아니라 그 라인으로 운반되는 스트림에 단일 도면 부호가 지정될 것이다. 동일한 도면부호는 유사한 부품, 스트림 또는 라인을 나타낸다. 본 기술분야의 통상의 기술자는, 본 발명이 특징 및 방안의 한 가지 이상의 특정 조합을 참조하여 설명되지만, 그 특징 및 방안 대다수는 독립적으로 다른 실시형태에 또는 조합하여 동일하게 또는 유사하게 적용될 수 있도록 다른 특징 및 방안과 기능적으로 독립적이라는 것을 쉽게 이해할 것이다.

본 개시는 글리콜 스트림의 순환에 관한 것으로, 이것은 상류 위치에서 파이프라인으로 글리콜 함유 스트림을 주입하는 단계로서, 파이프라인을 통하여 글리콜 함유 스트림을 프로세스 스트림과 함께 하류 위치로 운반하는, 상기 글리콜 함유 스트림을 주입하는 단계; 하류 위치에서 글리콜을 회수하는 단계; 및 재주입을 위해 회수된 글리콜의 스트림을 상류 위치로 다시 수송하는 단계를 포함한다. 본원에 제시된 방법 및 장치에서, 회수된 글리콜의 단지 제 1 부분만이 화학적 2가 양이온 제거 단계를 거쳐서 2가 양이온은 상기 화학적 2가 양이온 제거 단계를 거치는 단지 글리콜의 부분으로부터 화학적으로 제거된다. 상기 회수된 글리콜의 제 2 부분은, 파이프라인으로 그것의 가장 최근의 주입 이후에, 상기 화학적 2가 양이온 제거 단계를, 바람직하게는 어떠한 화학적 2가 양이온 제거 단계도 거치지 않았다.

결과적으로, 2가 양이온 제거 단계에서의 화학물질 소모가 더 적고, 더 적은 양의 화학물질이 주입되도록 요구된다. 게다가, 화학적 2가 양이온 제거 단계의 수행과 연관된 장비는 보다 작게 유지될 수 있다.

화학적 2가 양이온 제거 단계는 습식 화학적 2가 양이온 제거 단계일 수도 있다. 이러한 습식 화학적 2가 양이온 제거 단계는 화학적 2가 양이온 제거 유닛을 통과한 글리콜에의 화학물질의 주입을 허용한다. 더욱이, 고체 흡착제의 취급을 피할 수 있다.

회수된 글리콜 중 2가 양이온의 농도는, 회수된 글리콜 전부가 화학적 2가 양이온 제거 단계를 거치는 경우보다 높다. 그러나, 제거된 2가 양이온의 양이 프로세스 스트림의 비순환 부분을 통하여 유입되는 2가 양이온의 양과 적어도 동일하기만 하면, 파이프라인에서의 2가 양이온 로드 (load) 는 미리 선택된 값 미만으로 유지될 수 있다.

바람직한 작동 모드에서, 하류 위치에서 파이프라인에 도달한 2가 양이온의 농도가 미리 선택된 값 미만으로 유지되도록, 회수된 글리콜의 총량과 비교해 제 1 부분에서의 글리콜의 상대량이 선택된다. 이것은 전형적으로 화학적 2가 양이온 제거 단계로 전달되는 글리콜의 제 1 부의 유량과 하류 위치를 통하여 회수된 글리콜의 스트림으로 전달되는 글리콜의 총 유량의 분할 비 (split ratio) 를 제어함으로써 수행될 수 있다.

본 명세서의 이해를 위해, 용어 "회수된 글리콜" 은, 마지막으로 파이프라인으로부터 하류 위치에서 수용된 후 글리콜 회수 시스템을 한 번 통과하였고 그것이 마지막으로 파이프라인으로부터 하류 위치에서 수용된 후 상류 위치에서 파이프라인에 아직 재주입되지 않은 희박 글리콜을 위해 사용된다. 회수된 글리콜 스트림이 다른 글리콜 소스 (source) 로부터 새로이 첨가된 글리콜을 또한 포함하는 것을 배제하지 않을지라도, 이러한 글리콜은 회수된 글리콜로 간주되지 않는다.

화학적 2가 양이온 제거 유닛은 전형적으로 화학 성분의 소스에 유동적으로 연결된 화학 성분 주입 시스템을 포함하고, 이 화학 성분은 2가 양이온과 반응가능하다.

2가 양이온의 예로는 Fe^{2 +}, Ca^{2 +}, Mg^{2 +}, Ba^{2 +}, Sr^{2 +} 를 포함한다. 이 예들 이외에 다른 양이온들도 존재한다. Ca^{2 +} 는 그것이 보통 지층수 (formation water) 에서 가장 풍부한 2가 양이온이므로, 본 발명과 관련해서 가장 적절한 것으로 간주된다.

이제 도 1 로 돌아가, 본 발명에 따른 2가 양이온의 농도를 갖는 글리콜 스트림을 순환시키는 장치가 도시된다.

상류 위치 (A) 로부터 하류 위치 (B) 까지 천연 가스를 함유한 프로세스 스트림 (11) 을 운반하기 위해, 상류 위치 (A) 로부터 하류 위치 (B) 까지 파이프라인 (10) 이 연장되어 있다. 파이프라인은 상류 위치 (A) 에서 상류 단부 (12) 를 가지고, 하류 위치 (B) 에서 하류 단부 (14) 를 가지고 있다. 전형적으로, 파이프라인 (10) 은 그것의 상류 단부 (12) 를 통하여 탄화수소 생산 정 (5) 과 유동적으로 연통한다.

글리콜 함유 스트림을 파이프라인 (10) 및 그 안에서 운반되는 프로세스 스트림 (11) 에 주입하기 위한 주입 지점 (20) 이 상류 위치 (A) 에 제공된다. 도 1 에서, 주입 지점 (20) 은 상류 단부 (12) 와 하류 단부 (14) 사이의 파이프라인 (10) 에 개략적으로 나타나 있지만, 이것은 본 발명의 요건이 아니다. 그것은 탄화수소 생산 정 (5) 과 파이프라인 (10) 의 상류 단부 (12) 사이의 연결부 (15) 에서처럼 상류 단부 (12) 의 상류에 위치할 수도 있다.

상류 위치 (A) 는 종종 해상에 위치하지만, 이것은 본 발명의 주요 요건은 아니다. 그러나, 많은 실제 적용에서, 해상 위치로부터 수중 파이프라인을 통하여 천연 가스 및 물을 함유한 프로세스 스트림을 운반할 때 글리콜 주입이 바람직하다. 하류 위치 (B) 는 종종 그런 것처럼 육상 (on shore) 에 있거나, 또는 부유식 생산, 저장 및 하역 유닛과 같은 탄화수소 프로세싱 플랫폼에서 해상에 있을 수 있다. 상류 위치 (A) 와 하류 위치 (B) 사이에 전형적으로 이송 구역 (C) 이 있고, 이 구역에서 본질적으로 프로세스 스트림 (11) 은 상류 위치 (A) 로부터 하류 위치 (B) 로 수송된다. 한편, 회수된 글리콜 (50) 의 스트림은 이송 구역 (C) 을 통하여 하류 위치 (B) 로부터 상류 위치 (A) 로 수송된다.

입구 분리 시스템 (30) 은 하류 위치 (B) 에 제공된다. 파이프라인 (10) 은 그것의 하류 단부 (14) 를 통하여 입구 분리기 (30) 에 연결된다. 입구 분리 시스템 (30) 은 주입된 글리콜 함유 스트림과 함께 프로세스 스트림을 수용하도록 그리고 글리콜 함유 스트림과 함께 프로세스 스트림을 적어도 수성상 (40) 및 천연 가스상 (60) 으로 분리하도록 배열된다. 수성상 (40) 은 글리콜 함유 스트림으로부터 유래하는 글리콜의 적어도 일부를 함유한다. 천연 가스상은 오로지 천연 가스로 이루어질 필요는 없으며, 프로세스 스트림으로부터의 천연 가스의 적어도 일부를 함유한다.

입구 분리 시스템은 본 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있다. 비제한적인 예로서, 도 1 의 입구 분리 시스템 (30) 은 3 상 분리기 형태인 고압 분리기 (31), 및 저압 분리기 (37) 를 포함한다. 고압 분리기 (31) 는 탄화수소 응축물 배출 라인 (32), 고압 수성상 배출 라인 (33), 및 고압 가스상 배출 라인 (34) 에 유동적으로 연결된다. 저압 분리기는 각각 선택적 히터 (35) 및 감압 밸브 (36) 를 통하여 고압 수성상 배출 라인 (33) 에 연결된다. 저압 분리기 (37) 에서, 고압 수성상 (33) 은 수성상 및 저압 가스상, 및 저압 응축물 상으로 분리되고, 각각은 저압 분리기 (37) 로부터 배출된다. 이를 위해, 저압 분리기는 저압 응축물 상 배출 라인 (38), 저압 가스상 배출 라인 (39) 및 저압 수성상 배출 라인 (40) 에 연결된다.

입구 분리 시스템 (30) 으로부터의 수성상 (40) 은 저압 분리기 (37) 로부터 인출된다. 고압 가스상 배출 라인 (34) 및 저압 가스상 배출 라인 (39) 중 일방 또는 쌍방은 점선으로 나타낸 것처럼 천연 가스상을 천연 가스 처리 시스템 (200) 으로 운반하기 위해서 천연 가스상 라인 (60) 에 연결될 수도 있다. 예로 감압 밸브, 팽창 터빈, 압축기에서 선택된 압력 조절 장비가 필요에 따라 삽입되어서 고압 가스상 및/또는 저압 가스상의 압력을 조절하여 목표 천연 가스 처리 압력을 얻을 수도 있다. 바람직하게, 고압 가스상 배출 라인 (34) 은 천연 가스상 라인 (60) 에 연결하는데, 이것은 파이프라인 (10) 에서 이미 이용가능한 압력을 최적으로 사용하게 하기 때문이다.

고압 분리기 (37) 는 전형적으로 40 ~ 100 bara, 예로 약 70 bara 의 압력으로 작동될 수도 있고, 저압 분리기는 전형적으로 10 ~ 40 bara, 예로 약 25 bara 로 작동될 수도 있다. 이러한 압력은 예이고, 본 발명을 제한하지 않는다.

또한 하류 위치 (B) 에, 글리콜 회수 시스템 (100) 이 제공된다. 글리콜 회수 시스템 (100) 은 입구 분리 시스템 (30) 과 유체 연통하는 회수 시스템 입구 (105) 를 포함한다. 글리콜 회수 시스템 (100) 은 회수 시스템 입구 (105) 를 통하여 수성상 (40) 을 수용하도록, 또한 회수된 글리콜 (50) 의 스트림을 형성하기 위해서 수성상 (40) 으로부터 글리콜을 회수하도록 배열된다. 회수 시스템 (100) 은 회수된 글리콜 (50) 의 스트림을 배출하기 위해 회수 시스템 출구 (107) 를 더 포함한다. 글리콜 회수 시스템 (100) 은 2가 양이온 제거 유닛 (130) 을 통하여 회수 시스템 입구 (105) 로부터 회수 시스템 출구 (107) 까지 연장되는 제 1 유로 (110) 에 배열된 화학적 2가 양이온 제거 유닛 (130) 을 포함한다. 글리콜 회수 시스템 (100) 내에 2가 양이온 제거 유닛 (130) 의 가능한 배열은 이하 보다 상세히 검토될 것이다.

도 1 을 참조하여 지금까지 설명된 장치는, 상류 위치 (A) 의 개시 지점으로부터 이송 구역 (C) 을 경유하여 풍부 글리콜 스트림으로서 도달하는 하류 위치 (B) 까지; 풍부 글리콜 스트림이 희박 글리콜 스트림을 형성하도록 재생되는 재생 프로세스를 거쳐; 그리고 다시 하류 위치 (B) 로부터 이송 구역 (C) 을 경유하여 상류 위치 (A) 의 개시 지점까지 희박 글리콜 스트림의 형태로, 글리콜 스트림을 순환시키는데 이용될 수 있다.

원한다면, 글리콜 순환 루프에 글리콜 저장 수단 (미도시) 이 제공될 수도 있다. 전형적으로, 글리콜 회수 시스템 (100) 의 상류의 하류 위치 (B) 에서 수성상 (40) 을 임시 저장하도록 풍부 글리콜 저장 탱크가 제공될 수도 있다. 게다가, 상류 위치 (A) 로 회수된 글리콜 스트림을 운반하기 전에 하류 위치 (B) 에서 회수된 글리콜 (50) 의 스트림을 임시 저장하도록 희박 글리콜 저장 탱크가 제공될 수도 있다.

작동 중, 천연 가스를 함유한 프로세스 스트림 (11) 은 상류 위치 (A) 로부터 하류 위치 (B) 까지 파이프라인 (10) 을 통하여 탄화수소 생산 정 (5) 으로부터 연결부 (15) 를 경유해 운반된다. 글리콜 함유 스트림은 주입 지점 (20) 에서 파이프라인 (10) 에 주입되고, 파이프라인 (10) 을 통하여 하류 위치 (B) 까지 프로세스 스트림 (11) 과 함께 운반된다. 하류 위치에서, 글리콜 함유 스트림과 함께 프로세스 스트림 (11) 은 적어도 수성상 (40) 및 천연 가스상 (60) 으로 분리된다. 수성상 (40) 은 글리콜 함유 스트림으로부터 유래하는 글리콜의 적어도 일부를 함유한다. 천연 가스상 (60) 은 프로세스 스트림 (11) 으로부터 천연 가스의 적어도 일부를 함유한다.

글리콜은 회수된 글리콜 (50) 의 스트림을 형성하도록 수성상 (40) 으로부터 회수되고, 수성상 (40) 으로부터 글리콜의 회수는 화학적 2가 양이온 제거 유닛 (130) 에서 실행된 화학적 2가 양이온 제거 단계를 포함한다.

회수된 글리콜 (50) 은 하류 위치 (B) 에서의 회수 시스템 출구 (107) 를 상류 위치 (A) 에서의 주입 지점 (20) 과 유동적으로 연결하는 글리콜 주입 라인에서 운반된다. 글리콜 주입 라인은 글리콜 회수 시스템 (100) 으로부터 주입 지점 (20) 까지 회수된 글리콜 (50) 의 스트림을 수송하도록 배열된다. 따라서, 회수된 글리콜 (50) 의 스트림은 주입 지점 (20) 으로 수송되고, 주입되는 글리콜 함유 스트림에 첨가된다.

입구 분리 시스템 (100) 과 유체 연통하는 천연 가스 처리 시스템 (200) 이 제공된다. 이 천연 가스 처리 시스템 (200) 은 처리 시스템 입구 (205) 를 통하여 천연 가스상 (60) 을 수용하고, 또한 천연 가스 생성물 스트림 (70) 을 형성하도록, 유입되는 천연 가스상 (60) 을 추가로 처리하도록 배열된다. 따라서, 천연 가스 처리 시스템 (200) 은 천연 가스 생성물 스트림 (70) 을 배출하기 위해 처리 시스템 출구 (207) 를 더 포함한다.

다양한 유형의 천연 가스 처리 시스템들이 본 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있고, 적합한 유형의 특정 선택은 수요 및 요건에 의존한다. 예로, 천연 가스 처리 시스템 (200) 은, 듀 포인팅 유닛 (dew pointing unit), 탈수 유닛, 산성 가스 제거 유닛, 수은 제거 유닛, 천연 가스 액체 추출 유닛, 냉각 유닛, 액화 유닛, 질소 제거 유닛, 헬륨 제거 유닛으로 이루어진 군에서 선택된 것으로서, 처리 시스템 입구 (205) 와 처리 시스템 출구 (207) 사이에 연장되는 천연 가스 처리 유로 (202) 에 하나 이상의 가스 처리 유닛을 포함할 수도 있다.

이제 도 2 내지 도 7 로 돌아가면, 도 1 에서의 글리콜 회수 시스템 (100) 으로서 사용될 수 있는 글리콜 회수 시스템의 몇 가지 예가 나타나 있다. 모든 시스템은 회수 시스템 입구 (105) 와 회수 시스템 출구 (107) 사이의 제 1 유로 (110) 에 배열된 화학적 2가 양이온 제거 유닛 (130) 을 포함한다. 이 화학적 2가 양이온 제거 유닛 (130) 은 화학 성분의 소스 (133) 에 유동적으로 연결되는 화학 성분 주입 시스템 (132) 을 포함한다. 화학 성분은, 바람직하게는 고체상 반응 생성물을 형성하도록, 2가 양이온과 반응가능하다. 화학적 2가 양이온 제거 단계 (130) 를 거치는 글리콜의 제 1 부에 화학 성분을 주입하면, 화학 성분은 글리콜의 제 1 부에 존재하는 2가 양이온의 적어도 일부와 반응할 수 있다.

반응된 2가 양이온은 슬러리 스트림 (136) 의 형태로 화학적 2가 양이온 제거 유닛 (130) 으로부터 제거될 수도 있다. 이를 위해, 화학적 2가 양이온 제거 유닛 (130) 은 액체 벌크 (138) 로부터 슬러리를 분리하기 위한 수단, 바람직하게는 글리콜 원심분리기 (미도시) 를 포함할 수도 있다. 액체 벌크 (138) 는, 슬러리 스트림 (136) 이 제거된, 글리콜을 포함한 수성상을 함유하는 화학적 2가 양이온 제거 유닛 (130) 으로부터 또한 배출된다. 그 후, 액체 벌크 (138) 는 또한 글리콜 회수 시스템 (100) 을 통하여 회수 시스템 출구 (107) 를 향하여 전달된다. 슬러리 스트림 (136) 은 추가 처리 및/또는 폐기를 위해서 펌핑 배출될 수도 있다.

적합하게, 화학 성분은 알칼리 성분이다. 이러한 경우에, 글리콜 회수 시스템 (100) 은 알칼리 성분의 주입에 의해 유발되는 알칼리성을 중화시키도록 회수된 글리콜 (50) 에 산을 주입하는 산 주입 시스템 (162) 을 바람직하게는 포함한다. 산 주입 시스템 (162) 은 산 소스 (163) 에 유동적으로 연결된다. 이 목적에 적합한 산은 HCl 이지만, 다른 산들도 자유 선택적으로 이용될 수도 있다.

알칼리 성분은 예로 알칼리성 수산화물 (예를 들어, 수산화칼륨과 수산화나트륨) 및 알칼리성 탄산염 (예를 들어 탄산칼륨) 및 이들의 조합물로 이루어진 군에서 선택될 수도 있다. 수산화물이 반응하여 탄산염을 형성하기에 화학적 2가 양이온 제거 유닛 (130) 에 충분한 CO₂ 가 있다면 (전형적으로 수성상 (40) 을 통하여 도입됨) 수성상 (40) 이라면 수산화물이 선택될 수도 있다. 탄산염을 형성하기에 화학적 2가 양이온 제거 유닛 (130) 에 불충분한 양의 CO₂ 가 있다면, 알칼리성 탄산염이 바람직할 수도 있다.

적합하게, 알칼리 성분은, 화학적 양이온 제거 유닛 (130) 내부의 pH 를 2가 양이온이 석출물을 형성하기에 충분히 높은 값이 되도록 하기에 충분한 알칼리 주입률로 주입된다. 일반적으로, 이것은 적어도 약 8.0, 보다 전형적으로 적어도 약 8.9 의 화학적 양이온 제거 유닛 (130) 내부의 pH 값을 요구한다. 모든 2가 양이온이 석출되면, 알칼리 주입률을 추가로 증가시킬 필요는 없다. 일반적으로, 10.0 초과의 pH 값은 알칼리 성분에 대해 불필요하고 낭비적이다.

도 2 는 본 발명을 따르지 않는 기준 케이스에 관한 것이다. 화학적 2가 양이온 제거 유닛 (130) 이외에, 기준 케이스는 재생기 (140) 및 선택적 재이용 유닛 (150; reclamation unit) 을 포함한다.

재생기 (140) 는 재생 단계에서 글리콜로부터 물을 분리하도록 배열된다. 이러한 재생기 (140) 는 도 2 의 실시형태에 나타난 것처럼 화학적 2가 양이온 제거 유닛 (130) 과 회수 시스템 출구 (107) 사이에서 글리콜 회수 시스템 (100) 내에 배열될 수도 있어서, 재생 단계는 화학적 2가 양이온 제거 단계의 하류에 있다.

본 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 대로, 이러한 재생기 (140) 에서 중심 요소는 전형적으로 글리콜 증류탑이다. 물은 글리콜 함유 수성상 (40) 으로부터 증발하고, 매우 낮은 농도 (예컨대 1,000 중량ppm 미만) 의 글리콜을 가지는 수증기는 글리콜 증류탑으로부터 오버헤드 스트림으로서 배출된다. 상기 수증기는 전형적으로 환류 응축기에서 응축되고 환류 드럼에 공급된다. 임의의 미응축 증기 (142) 는 플레어 (flare) 로 이동되거나 또는 그 밖의 다른 적합한 방식으로 폐기될 수도 있다. 응축된 액체 일부는 환류 스트림으로서 글리콜 증류탑의 상단으로 피드백되고 (전형적으로 환류 펌프에 보조됨); 잔부는 생성된 물 스트림 (144) 으로서 재생기 (140) 로부터 유출되어 추가 처리된다. 적은 탄화수소 응축물 스트림 (146) 이 또한 환류 드럼으로부터 인출되어 폐기될 수도 있다. 희박 글리콜은 글리콜 증류탑의 바닥으로부터 배출되고, 그 중 일부는 리보일링되고 스트리핑 증기로서 글리콜 증류탑으로 다시 보내진다. 희박 글리콜의 잔부는 재생된 글리콜 스트림 (148) 의 형태로 재생기 (140) 로부터 배출될 수도 있다. 전술한 유형 및 그 밖의 유형의 재생기들은 본 기술분야의 통상의 기술자에게 잘 알려져 있으므로, 본 개시와 관련해서 추가 설명은 필요하지 않다.

선택적 재이용 유닛 (150) 은 전형적으로 증류 재이용 유닛이고, 화학적으로보다는 증류에 의해 염으로부터의 글리콜을 재이용하는 재이용 단계를 수행하는 역할을 한다. 여기에서, 또한 1 가의 높은 용해성 염이 글리콜로부터 제거된다.

이 목적을 위한 재이용 유닛은 본 기술분야의 통상의 기술자에게 잘 알려져 있다. 전형적으로, 글리콜은 압력을 바람직하게는 부압 (sub-atmospheric pressure) 으로 감소시킴으로써 플래시 분리기에서 플래시 분리된다. 무염 (salt-free) 희박 글리콜은 추가 사용을 위해 전형적으로 추후에 응축되는 오버헤드 스트림으로서 플래시 분리기로부터 플래시 오프되어 배출된다. 무염 희박 글리콜의 스트림은 라인 (158) 을 통하여 재이용 유닛으로부터 배출된다. 결정염 (crystallized salts) 과 글리콜의 혼합물은 플래시 분리기의 바닥으로부터 유출된다. (전형적으로 원심분리 기술을 사용해) 이 혼합물로부터 결정염을 제거한 후, 글리콜은 가열되어 개별 스트림으로서 또는 글리콜 공급 스트림과 함께 플래시 분리기로 다시 리사이클링된다. 리사이클링을 보조하기 위해서 리사이클 펌프가 이용될 수도 있다. 추가 처리 및 폐기를 위해 염 라인 (152) 을 통하여 프로세스로부터 염이 제거된다.

재생기 (140) 및/또는 선택적 재이용 유닛 (150) 의 상류에서 소포제가 사용되어서, 재생기와 선택적 재이용 유닛에서 발포를 방지할 수도 있다. 특정한 업셋 (upset) 상황 동안 가끔 이러한 소포제가 단지 필요할 수도 있는 것으로 예상된다.

선택적 재이용 유닛 (150) 은, 제공된다면, 회수 시스템 입구 (105) 과 재생기 (140) 사이에서, 또는 도 2 의 실시형태에 나타난 것처럼, 재생기와 회수 시스템 출구 (107) 사이에서 글리콜 회수 시스템 (100) 에 배치될 수도 있다. 도 2 의 기준 케이스에서, 글리콜 전부가 재이용 유닛 (150) 을 통과할 필요는 없다. 예로, 재생된 글리콜 스트림 (148) 의 10 ~ 50 % 의 단지 슬립 스트림 (151) 만이 재이용 유닛 (150) 을 통과하고, 잔부는 재이용 유닛 바이패스 라인 (155) 을 통하여 재이용 유닛 (150) 을 우회한다. 슬립 스트림으로 유입되는 퍼센트는, 회수된 글리콜 스트림 (50) 에서 원하는 목표 함량의 염을 유지하기 위해서 얼마나 많은 염이 제거될 필요가 있는지에 따라 결정된다. 이러한 슬립 스트림 배열은, 선택적 재이용 유닛 (150) 이 회수 시스템 입구 (105) 와 재생기 (140) 사이의 글리콜 회수 시스템 (100) 에 배치되는 실시형태에 또한 적용될 수 있다. 대안적으로, 회수된 글리콜 스트림에서 회수된 글리콜 전부가 재생기 (140) 와 유사하게 재이용 유닛 (150) 을 통과하도록 선택적 재이용 유닛 (150) 이 배열될 수 있다.

선택적 재이용 유닛 (150) 은, 제공된다면, 도 2 의 실시형태에 나타난 것처럼, 바람직하게는 화학적 2가 양이온 제거 유닛 (130) 과 회수 시스템 출구 (107) 사이에 제공되어서, 재이용 단계는 화학적 2가 양이온 제거 단계의 하류에 있다. 재이용 유닛 (150) 은 그것의 증류 성질에 의해 글리콜로부터 대부분의 알칼리성을 또한 제거하므로, 화학적 2가 양이온 제거 단계 및/또는 유닛 (130) 의 하류에서 글리콜 회수 시스템 (100) 내에 재이용 유닛 (150) 을 위치결정함으로써, 첨가된 알칼리 성분의 잔부는 염으로 제거된다. 산 성분 주입을 이용한 실시형태에서, 부가적인 장점은, 산 소모의 형태인 화학적 소모가 유리하게도 동시에 감소된다는 것이다.

도 2 의 기준 케이스에서, 회수 시스템 입구 (105) 로부터 회수 시스템 (100) 을 통하여 회수 시스템 출구 (107) 까지, 화학적 2가 양이온 제거 유닛 (130) 을 우회하는 이용가능한 제 2 유로가 없기 때문에, 회수된 글리콜 (50) 전부가 화학적 2가 양이온 제거 유닛 (130) 을 통과해야 하는 것을 알 수 있다. 마찬가지로, 회수된 글리콜 (50) 전부가 재생기 (140) 를 통과해야 한다. 그러나, 이용가능한 재이용 유닛 바이패스 라인 (155) 이 있으므로 회수된 글리콜 (50) 전부가 재이용 유닛 (150) 을 통과하지 않는 것이 가능하다.

이제, 도 3 내지 도 7 로 돌아가면, 본 발명에서 이용될 수 있는 다양한 실시형태들이 나타나 있다. 이 실시형태에서, 재생기 (140) 및 선택적 재이용 유닛 (150), 및 선택적 산 주입 시스템 (162) 이 도 2 를 참조하여 전술한 대로 제공될 수도 있다. 또, 화학적 2가 양이온 제거 유닛 (130) 이 화학 성분 주입 시스템 (132) 및 소스 (133) 와 함께 제공된다. 그러나, 본 발명에 따른 실시형태와 기준 케이스 사이의 본질적인 차이는 회수 시스템 입구 (105) 와 회수 시스템 출구 (107) 사이에 연장되는 제 2 유로의 존재에 있는데, 제 2 유로는 화학적 2가 양이온 제거 유닛 (130) 을 우회한다. 상기 도면들에서, 제 2 유로는 염 제거 바이패스 라인 (125) 을 따른다. 제 1 유로는 이 염 제거 바이패스 라인 (125) 을 통과하지 않고, 그 대신, 적어도 화학적 2가 양이온 제거 유닛 (130) 을 통하여 안내되는 탈염 슬립 스트림 (111) 을 따른다.

이처럼, 회수된 글리콜 (50) 의 스트림은 최소, 화학적 2가 양이온 제거 유닛 (130) 을 통과한 회수된 글리콜의 제 1 부분, 및 화학적 2가 양이온 제거 유닛 (130) 을 통과하지 않은 회수된 글리콜의 제 2 부분을 포함하는 것을 알 수 있다. 사실상, 염 제거 바이패스 라인 (125) 을 이동하는 제 2 부분은 어떤 화학적 염 제거 장치 및/또는 단계도 통과하지 않았다.

단지 글리콜의 제 1 부만이 분할되고, 탈염 슬립 스트림 (111) 의 형태로 화학적 2가 양이온 제거 유닛 (130) 을 통과한다. 결과적으로, 화학적 2가 양이온 제거 유닛 (130) 에서 화학물질의 소모율은 보다 낮고, 화학 성분 주입 시스템 (132) 을 통하여 훨씬 적은 화학물질 유동이 요구된다. 더욱이, 화학적 양이온 제거 유닛 (130), 및 화학적 2가 양이온 제거 유닛 (130) 에 사용되는 화학 성분(들)을 위한 임의의 공급 소스와 같은 화학적 양이온 제거 단계와 연관된 선택적인 그 밖의 다른 장비는, 보다 낮은 유량 때문에 더 작아질 수 있다.

도 3 에 도시된 대로, 글리콜의 제 1 부의 분할은 제어기 (108) 에 의해 제어된다. 제어기 (108) 는, 글리콜 회수 시스템 (예컨대 라인 (40) 내) 을 통하여 회수된 글리콜 (50) 의 스트림으로 전달되는 글리콜의 총 유량과 비교해, 화학적 2가 양이온 제거 유닛 (130) 으로 전달되는 글리콜의 제 1 부의 상대 유량을 제어하도록 배열된다. 제어기는 유동 제어 밸브, 예로, 화학적 2가 양이온 제거 유닛 (130) 으로 전달되는 글리콜의 제 1 부의 상대 유량을 제어하도록 탈염 슬립 스트림 라인 (111) 에 배열되는 유동 제어 밸브 (109) 와 협력작동할 수도 있다.

상대 유량은 하류 위치 (B) 에서 파이프라인 (10) 에 도달한 2가 양이온의 농도에 응답하여 제어될 수도 있다. 회수된 글리콜의 총 유량과 비교해 제 1 부분에서의 글리콜의 상대 유량은, 하류 위치 (B) 에서 파이프라인 (10) 에 도달한 2가 양이온의 농도가 미리 선택된 값 미만의 선택된 값으로 유지되도록 제어될 수도 있다. 그렇게 함으로써, 원칙적으로 정적 (steady) 상태 작동이 달성될 수 있어서, 글리콜 함유 스트림과 함께 주입되는 2가 양이온 이외에 파이프라인 (10) 으로 들어오는 2가 양이온의 임의의 부가적 로드가 글리콜 회수 시스템 (100) 에서 제거된다.

재생기 (140) 에서 스케일링을 제거하기 위해서 미리 선택된 값이 미리 선택될 수 있다. 일반적으로, 재생기를 거치는 풍부 글리콜에서 각각의 2가 양이온의 농도가 재생기 (140) 에서 겪게 되는 작동 조건들 (pH 값, 압력, 온도 등을 포함) 에서 포화 레벨 미만에 있다면 스케일링은 방지된다. 그것은 실험적 방법 또는 계산에 의한 방법을 포함해, 본 기술분야의 통상의 기술자에게 적합한 어떠한 방법으로도 결정될 수도 있다.

포화 레벨 자체는 수성상 (40) 의 pH 값을 제어함으로써 영향을 받을 수도 있다. 수성상 (40) 의 pH 값은 pH 값에 응하여 선택적 산의 주입률을 제어함으로써 제어될 수도 있다. 바람직하게, 목표 pH 값은 원하는 포화 레벨을 달성하기에 충분히 낮게 설정된다. 적합하게, 목표 pH 값은 5.5 ~ 6.9 의 범위에 있다. 따라서, 주입률 제어기가 제공되고, 수성상 (40) 의 pH 값을 나타내는 pH 신호를 발생시킬 수 있는 pH 센서에 결합되고, 산 주입 시스템 (162) 내의 유량 제어 밸브에 결합될 수도 있다 (미도시). pH 값은 임의의 적합한 스트림에서 적합한 센서에 의해 발생된 신호로부터 설정될 수도 있지만, 파이프라인 (10) 의 하류이면서 재생기 (140) 의 상류인 임의의 위치가 바람직하다.

따라서, 보다 높은 농도의 2가 양이온이 글리콜과 함께 순환되는 결과로서 재생기에서 스케일링 방지를 돕도록, 재생기 (140) 로의 공급 스트림의 산도 (pH 값) 가 바람직하게 제어된다.

재생기 (140) (및/또는 재생 단계) 에 공급되는 2가 양이온의 농도가 미리 선택된 최대값 미만의 선택된 값으로 유지되도록 회수된 글리콜 (50) 의 총 유량과 비교해 제 1 부분에서의 글리콜의 상대 유량을 제어함으로써 재생기 (140) 가 제공된다면, 스케일링을 더 직접적으로 방지할 수 있다.

도 3 을 참조하여 기술된 대로 제어기 (108) 및 그것의 작동은 도 4 내지 도 7 에 나타낸 실시형태를 포함한 다른 실시형태에도 또한 적용될 수 있다.

글리콜 회수 시스템 출구 (107) 에서 회수된 글리콜 (50) 의 스트림의 제 1 부분 및 제 2 부분 쌍방이 재생기 (140) 및/또는 재생 단계를 통과하도록 재생기 (140) 가 배열되는 것을 볼 수 있다.

한편, 선택적 재이용 유닛 (150) 은 상기 제 1 유로 및 상기 제 2 유로 중 하나 또는 양자에 있을 수도 있다. 유리한 실시형태에서, 화학적 2가 양이온 제거 단계 및/또는 유닛 (130) 을 통과한 회수된 글리콜의 제 1 부분의 전부 (또는 대부분) 가 상기 재이용 단계를 통과하였다 (예컨대 도 3 및 도 4). 이처럼, 재이용 단계가 액체 벌크 (138) 에 존재하는 글리콜로부터 알칼리성 화학물질을 또한 제거하므로, (적용된다면) 선택적 산 주입량이 감소될 수 있다. 따라서, 글리콜 전부가 염 제거를 위해 재이용 단계를 통과할 필요가 없다면, 제 1 부분 또는 제 1 부분의 일부가 재이용 단계를 우회할 수 있도록 하는 것보다는 상기 회수된 글리콜의 제 2 부분이 상기 재이용 단계를 우회할 수 있도록 하는 것이 더 나은 선택이다.

도 3 및 도 4 의 실시형태에 나타난 것처럼, 선택적 재이용 유닛 (150) 은 제 2 유로가 아니라 제 1 유로에 제공된다. 이러한 배열에서, 회수된 글리콜 (50) 의 제 1 부분 (화학적 2가 양이온 제거 유닛 및/또는 단계를 통과하는 부분) 은 또한 선택적 재이용 유닛 (150) 및/또는 단계를 통과하였고 (화학적 2가 양이온 제거 유닛 및/또는 단계를 통과하지 않는) 회수된 글리콜 스트림 (50) 의 제 2 부분은 선택적 재이용 유닛 (150) 및/또는 단계를 통과하지 않았다. 이것은 화학적 2 가 제거 유닛 (130) 에 첨가된 알칼리 성분의 최대 제거를 허용하고, 동시에 선택적 재이용 유닛 (150) 의 요구되는 크기의 최소화를 허용한다. 비교를 위해, 도 5 내지 도 7 의 실시형태에서, 글리콜은 그것이 화학적 2가 양이온 제거 유닛 (130) 을 통과하였는지 여부에 관계없이 재이용 유닛 (150) 을 통과하거나 그것을 우회할 수 있다.

도 4 및 도 6 의 실시형태에서, 재생기는 회수 시스템 입구 (105) 와 화학적 2가 양이온 제거 유닛 (130) 사이의 회수 시스템 (100) 내에 배열되어서, 화학적 2가 양이온 제거 단계는 글리콜 회수 시스템 (100) 을 통과하는 임의의 단일 패스에서 재생 단계의 하류에 존재한다. 여기에서, 화학적 2가 양이온 제거 유닛 (130) 을 통과할 필요가 있는 유량은 훨씬 더 낮은데, 왜냐하면 화학적 2가 양이온 제거 단계를 거칠 스트림은, 풍부 글리콜을 함유한 수성상과 비교해 비교적 낮은 물 함량을 가지는 재생된 글리콜 스트림 (148) 으로부터 취한 재생 글리콜을 기반으로 하기 때문이다. 결과적으로, 연관된 장비는 훨씬 더 작을 수 있다.

더욱이, 화학적 2가 양이온 제거 단계가 글리콜 회수 시스템 내에서 재생 단계의 하류에서 수행된다면 석출된 고체에서 수은 오염 가능성은 더 작다. 이것은 석출된 고체의 추가 폐기를 용이하게 한다.

도 2 의 기준 케이스와 비교해 도 3 및 도 4 의 실시형태의 다양한 스트림에서 예로 든 칼슘 로드를 비교함으로써 본 발명을 추가 설명하도록 비교예가 이하 제공될 것이다. 예를 들어, 탄화수소 생산 정 (5) 으로부터 생성된 프로세스 스트림 (11) 에서 무기물 로드 때문에 30 ㎏/hr 의 Ca^{2 +} 가 수성상 (40) 에 첨가되는 것으로 가정될 것이다. 그 대부분은 생성된 지층수의 일당 (per day) 4,500 배럴 내에 있다. 위에서 사용된 도면부호로 식별된 다양한 스트림에서의 Ca^{2 +} 의 유량 (㎏/hr) 이 표 1 에 재현된다.

기준 케이스에서, 글리콜의 33 % 가 재이용 유닛 (150) 을 통과하였고, 67 % 가 재이용 유닛 바이패스 라인 (155) 을 통과하였다. 본 발명의 실시형태에서 제 1 부분 (111) 중 글리콜의 상대 유량은 27.5 % 이었고, 72.5 % 는 염 제거 바이패스 라인 (125) 을 통하여 이동되었다. 재생기 (140) 는 Ca 유동에 영향을 미치지 않는 것으로 가정되었다. 파이프라인 (10) 에서 칼슘 유량이 109 ㎏/hr 의 선택 값으로 유지되도록 하기 위해서 27.5% 의 값이 선택되었다.

기준 케이스에서, 화학적 2 가 제거 유닛 (130) 으로 KOH 의 238 ㎏/hr 의 주입률은 Ca^{2 +} 의 30 ㎏/hr 의 총 목표 제거를 달성하는데 필요하였고, 도 4 의 실시형태에서는 단지 대략적으로 102 ㎏/hr 이 필요하였다. 화학적 2가 양이온 제거시 알칼리성은 9.0 의 pH 값으로 각각의 경우에 동일하게 유지되었다. 회수된 글리콜 스트림 (50) 의 pH 값은, pH = 6.2 의 목표 값에 대해 수성 스트림 (40) 의 pH 값을 제어하도록 산으로서 HCl 을 주입함으로써 (6.3 의 값으로) 낮추어졌다. 기본 케이스는 86 ㎏/hr 의 HCl 주입률을 요구한 반면, 도 3 및 도 4 의 경우에는 단지 12 ㎏/hr 만 요구되었다. 그러므로, 본 발명은, 특히 회수된 글리콜 (50) 의 제 1 부분의 전부 또는 대부분이 선택적 재이용 단계 및/또는 유닛 (150) 을 통과하였다면, 또한 산 소모를 감소시키고 (선택적 산 주입이 적용된 경우) 산 주입률을 감소시키는 역할을 한다.

전술한 방법 및 장치는 천연 가스 생성물 스트림을 제조하는 방법에 사용될 수 있다. 이러한 방법은:

- 상류 위치 (A) 로부터 하류 위치 (B) 로 파이프라인 (10) 을 통하여 천연 가스를 함유한 프로세스 스트림 (11) 을 운반하는 단계;

- 주입 지점 (20) 에서 파이프라인 (10) 에 글리콜 함유 스트림을 주입하고, 파이프라인을 통하여 하류 위치 (B) 로 글리콜 함유 스트림을 운반하는 단계;

- 하류 위치 (B) 에서, 글리콜 함유 스트림과 함께 프로세스 스트림 (11) 을 적어도 수성상 (40) 및 천연 가스상 (60) 으로 분리하는 단계를 포함할 것이다.

전술한 대로 회수된 글리콜 (50) 의 스트림을 형성하기 위해서 수성상 (40) 으로부터 글리콜의 회수와 동시에, 천연 가스상 (60) 이 추가 처리되어서 천연 가스 생성물 스트림 (70) 을 생성한다. 전술한 대로, 회수된 글리콜 (50) 의 스트림은 주입 지점 (20) 으로 수송되고, 주입되고 있는 글리콜 함유 스트림에 첨가된다.

천연 가스상 (60) 의 추가 처리는, 듀 포인팅, 탈수, 산성 가스 제거, 수은 제거, 천연 가스 액체의 추출, 냉각, 액화, 질소 제거, 헬륨 제거로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 가스 처리 단계를 천연 가스상 (60) 의 적어도 분획물에 부여하는 단계를 포함할 수도 있다.

천연 가스 처리 시스템 (200) 은 그것의 천연 가스 처리 유로 (202) 에 적어도 액화 유닛을 포함하고 그리고/또는 천연 가스상 (60) 의 추가 처리는 적어도 액화 단계를 포함한다면, 천연 가스 생성물 스트림은, 극저온 (전형적으로 1.2 bara 이하의 근사 대기압 조건에서 약 -160 ℃ 미만) 에서 저장될 수도 있고 탱커 (tankers) 에 의해 벌크 형태로 수송될 수도 있는 액화 천연 가스 스트림의 형태로 생성될 수 있다.

글리콜 회수 시스템과 함께, 그리고 선택적으로 입구 분리 시스템과 함께 천연 가스 처리 시스템 (200) 은 모두 단일 부유식 플랫폼, 예로 하나 이상의 저장 탱크를 포함하는 부유 선박에 제공될 수도 있다. 하나 이상의 저장 탱크는 천연 가스 처리 시스템 (200) 의 하류에 제공될 수도 있고, 천연 가스 생성물 스트림을 하역할 수 있을 때까지 천연 가스 생성물 스트림을 수용 및 저장하도록 배열될 수도 있다.

전술한 방법 및 장치에서, 하류 위치 (B) 가 해상이라면 보다 소형의 장비를 허용하는 임의의 실시형태가 특히 유리한데, 왜냐하면 프로세싱 장비를 위한 해상 공간은 상대적으로 부족하고 높은 부가 비용을 발생시키기 때문이다.

본 기술분야의 통상의 기술자는, 첨부된 청구항의 범위에서 벗어나지 않으면서 본 발명이 많은 다양한 방식으로 수행될 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (17)

1. 2가 양이온의 농도를 갖는 글리콜 스트림을 순환시키는 방법으로서,
   - 상류 위치에서 하류 위치까지 파이프라인을 통하여 천연 가스를 함유한 프로세스 스트림을 운반하는 공정;
   - 주입 지점에서 상기 파이프라인에 글리콜 함유 스트림을 주입하고, 상기 파이프라인을 통하여 상기 하류 위치까지 상기 프로세스 스트림과 함께 상기 글리콜 함유 스트림을 운반하는 공정;
   - 상기 하류 위치에서, 상기 글리콜 함유 스트림과 함께 상기 프로세스 스트림을 적어도 수성상 및 천연 가스상으로 분리하는 공정으로서, 상기 수성상은 상기 글리콜 함유 스트림으로부터 유래하는 글리콜의 적어도 일부를 함유하고, 상기 천연 가스상은 상기 프로세스 스트림으로부터의 상기 천연 가스의 적어도 일부를 함유하는, 상기 글리콜 함유 스트림과 함께 상기 프로세스 스트림을 적어도 수성상 및 천연 가스상으로 분리하는 공정;
   - 회수된 글리콜의 스트림을 형성하도록 상기 수성상으로부터 글리콜을 회수하는 공정로서, 상기 수성상으로부터 글리콜을 회수하는 공정은 화학적 2가 양이온 제거 단계를 포함하는, 상기 수성상으로부터 상기 글리콜을 회수하는 공정; 및
   - 상기 회수된 글리콜의 스트림을 상기 주입 지점까지 수송하고, 상기 회수된 글리콜의 스트림을 주입되는 글리콜 함유 스트림에 첨가하는 공정를 포함하고,
   상기 회수된 글리콜의 스트림은 최소 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함하고, 상기 회수된 글리콜의 상기 제 1 부분은 화학적 2가 양이온 제거 단계를 거쳐서 2가 양이온은 상기 화학적 2가 양이온 제거 단계를 거치는 글리콜의 제 1 부로부터 제거되고, 상기 회수된 글리콜의 상기 제 2 부분은 상기 화학적 2가 양이온 제거 단계를 거치지 않는, 2가 양이온의 농도를 갖는 글리콜 스트림을 순환시키는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 화학적 2가 양이온 제거 단계는, 상기 글리콜의 상기 제 1 부에 화학 성분을 주입하는 것, 그리고 상기 글리콜의 상기 제 1 부에 포함된 2가 양이온의 적어도 일부와 상기 화학 성분을 반응시키는 것을 포함하는, 2가 양이온의 농도를 갖는 글리콜 스트림을 순환시키는 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 화학 성분은 알칼리 성분인, 2가 양이온의 농도를 갖는 글리콜 스트림을 순환시키는 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   언제나, 상기 하류 위치에서 상기 파이프라인에 도달하는 2가 양이온의 농도가 미리 선택된 값 미만으로 유지되도록 회수된 글리콜의 총 유량과 비교해 상기 제 1 부에서의 글리콜의 상대 유량이 항상 선택되는, 2가 양이온의 농도를 갖는 글리콜 스트림을 순환시키는 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 수성상으로부터 상기 글리콜을 회수하는 상기 공정은, 물이 상기 글리콜로부터 분리되는 재생 단계를 더 포함하여서, 상기 회수된 글리콜의 스트림의 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분 쌍방이 상기 재생 단계를 거치는, 2가 양이온의 농도를 갖는 글리콜 스트림을 순환시키는 방법.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 수성상으로부터 글리콜을 회수하는 단일 선택 패스에서 상기 재생 단계는 상기 화학적 2가 양이온 제거 단계의 하류에 있는, 2가 양이온의 농도를 갖는 글리콜 스트림을 순환시키는 방법.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 수성상으로부터 글리콜을 회수하는 단일 선택 패스에서, 상기 화학적 2가 양이온 제거 단계는 상기 재생 단계의 하류에 있는, 2가 양이온의 농도를 갖는 글리콜 스트림을 순환시키는 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 수성상으로부터 상기 글리콜을 회수하는 상기 공정은 증류, 바람직하게는 부압 (sub-atmospheric pressure) 하에서의 증류를 포함하는 재이용 (reclamation) 단계를 더 포함하는, 2가 양이온의 농도를 갖는 글리콜 스트림을 순환시키는 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 재이용 단계는 상기 단일 선택 패스 내에서 상기 화학적 2가 양이온 제거 단계의 하류에 있는, 2가 양이온의 농도를 갖는 글리콜 스트림을 순환시키는 방법.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 회수된 글리콜의 상기 제 1 부분의 전부가 상기 재이용 단계를 거치고,
    선택적으로는, 상기 회수된 글리콜의 상기 제 2 부분은 상기 재이용 단계를 거치지 않은, 2가 양이온의 농도를 갖는 글리콜 스트림을 순환시키는 방법.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회수된 글리콜에 산을 주입하는 공정을 더 포함하고,
    바람직하게는, 상기 수성상의 pH 값에 응답하여 주입률을 제어하는, 2가 양이온의 농도를 갖는 글리콜 스트림을 순환시키는 방법.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 글리콜 스트림의 상기 순환 중, 상기 천연 가스상은, 듀 포인팅 (dew pointing), 탈수, 산성 가스 제거, 수은 제거, 천연 가스 액체의 추출, 냉각, 액화, 질소 제거, 헬륨 제거로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 가스 처리 단계로 추가 처리되어서, 천연 가스 생성물 스트림을 제조하는, 2가 양이온의 농도를 갖는 글리콜 스트림을 순환시키는 방법.
13. 2가 양이온의 농도를 갖는 글리콜 스트림을 순환시키는 장치로서,
    - 상류 위치로부터 하류 위치까지 천연 가스를 함유한 프로세스 스트림을 운반하기 위해 상기 상류 위치로부터 상기 하류 위치까지 연장되는 파이프라인;
    - 상기 파이프라인에 그리고 상기 프로세스 스트림에 글리콜 함유 스트림을 주입하기 위한 주입 지점;
    - 상기 글리콜 함유 스트림과 함께 상기 프로세스 스트림을 수용하고 상기 글리콜 함유 스트림과 함께 상기 프로세스 스트림을 적어도 수성상 및 천연 가스상으로 분리하도록 상기 하류 위치에 배열된 입구 분리 시스템으로서, 상기 수성상은 상기 글리콜 함유 스트림으로부터 유래하는 글리콜의 적어도 일부를 함유하고, 상기 천연 가스상은 상기 프로세스 스트림으로부터의 상기 천연 가스의 적어도 일부를 함유하는, 상기 입구 분리 시스템;
    - 상기 입구 분리 시스템과 유체 연통하는 회수 시스템 입구를 포함하고, 상기 회수 시스템 입구를 통하여 상기 수성상을 수용하고 회수된 글리콜의 스트림을 형성하도록 상기 수성상으로부터 글리콜을 회수하도록 배열되고, 상기 회수된 글리콜의 스트림을 배출하기 위한 회수 시스템 출구를 더 포함하고, 상기 회수 시스템 입구와 상기 회수 시스템 출구 사이의 제 1 경로에 배열된 화학적 2가 양이온 제거 유닛을 포함하는 글리콜 회수 시스템; 및
    - 상기 회수 시스템 출구를 상기 주입 지점과 유동적으로 연결하고, 상기 글리콜 회수 시스템으로부터 상기 주입 지점까지 상기 회수된 글리콜의 스트림을 수송하도록 배열된 글리콜 주입 라인을 포함하고,
    상기 글리콜 회수 시스템은 상기 회수 시스템 입구와 상기 회수 시스템 출구 사이에 제 2 경로를 더 포함하고, 상기 회수된 글리콜의 스트림이 최소 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함하도록 상기 제 2 유로는 상기 화학적 2가 양이온 제거 유닛을 우회하고, 상기 회수된 글리콜의 상기 제 1 부분은 상기 화학적 2가 양이온 제거 유닛을 통과하여서, 2가 양이온은 상기 화학적 2가 양이온 제거 유닛을 통과하는 글리콜의 제 1 부로부터 제거되고, 상기 회수된 글리콜의 상기 제 2 부분은 상기 화학적 2가 양이온 제거 유닛을 통과하지 않는, 2가 양이온의 농도를 갖는 글리콜 스트림을 순환시키는 장치.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 하류 위치에서 상기 파이프라인에 도달하는 2가 양이온의 농도에 응답하여, 상기 글리콜 회수 시스템을 통하여 회수된 글리콜의 스트림으로 전달되는 글리콜의 총 유량과 비교해 상기 화학적 2가 양이온 제거 유닛으로 전달되는 상기 글리콜의 상기 제 1 부의 유량을 제어하도록 배열된 제어기를 더 포함하는, 2가 양이온의 농도를 갖는 글리콜 스트림을 순환시키는 장치.
15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    산 성분 주입 시스템을 더 포함하고, 상기 수성상의 pH 값을 나타내는 pH 신호를 발생시킬 수 있는 pH 센서에 결합되고 또한 산 주입률 제어 밸브에 결합되는 산 주입률 제어기를 선택적으로 포함하는, 2가 양이온의 농도를 갖는 글리콜 스트림을 순환시키는 장치.
16. 천연 가스 생성물 스트림의 제조 방법으로서,
    - 상류 위치에서 하류 위치로 파이프라인을 통하여 천연 가스를 함유한 프로세스 스트림을 운반하는 공정;
    - 주입 지점에서 상기 파이프라인에 글리콜 함유 스트림을 주입하고, 상기 파이프라인을 통하여 상기 하류 위치까지 상기 글리콜 함유 스트림을 운반하는 공정;
    - 상기 하류 위치에서, 상기 글리콜 함유 스트림과 함께 프로세스 스트림을 적어도 수성상 및 천연 가스상으로 분리하는 공정으로서, 상기 수성상은 상기 글리콜 함유 스트림으로부터 유래하는 글리콜의 적어도 일부를 함유하고, 상기 천연 가스상은 상기 프로세스 스트림으로부터의 상기 천연 가스의 적어도 일부를 함유하는, 상기 글리콜 함유 스트림과 함께 프로세스 스트림을 적어도 수성상 및 천연 가스상으로 분리하는 공정;
    - 회수된 글리콜의 스트림을 형성하도록 상기 수성상으로부터 글리콜을 동시에 회수하고 천연 가스상을 추가 처리하여서, 천연 가스 생성물 스트림을 제조하는 공정; 및
    - 상기 회수된 글리콜의 스트림을 상기 주입 지점으로 수송하고, 상기 회수된 글리콜의 스트림을 주입되는 글리콜 함유 스트림에 첨가하는 공정을 포함하고,
    상기 수성상으로부터 글리콜을 회수하는 상기 공정은 화학적 2가 양이온 제거 단계를 포함하고, 상기 회수된 글리콜의 스트림은 최소 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함하고, 상기 회수된 글리콜의 상기 제 1 부분은 상기 화학적 2가 양이온 제거 단계를 거쳐서, 2가 양이온이 상기 화학적 2가 양이온 제거 단계를 거치는 글리콜의 제 1 부로부터 제거되고, 상기 회수된 글리콜의 상기 제 2 부분은 2가 양이온의 농도를 갖는 글리콜 스트림을 순환시키는 화학적 2가 양이온 제거 단계를 거치지 않는, 천연 가스 생성물 스트림의 제조 방법.
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 천연 가스상의 상기 추가 처리 단계는, 듀 포인팅, 탈수, 산성 가스 제거, 수은 제거, 천연 가스 액체의 추출, 냉각, 액화, 질소 제거, 헬륨 제거로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 가스 처리 단계를 상기 천연 가스상의 적어도 분획물에 부여하는 공정을 포함하는, 천연 가스 생성물 스트림의 제조 방법.

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