KR20160015919A - Natural gas liquefaction process - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 천연가스 액화공정에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 액화공정의 구조가 단순하고 액화공정의 운전이 용이할 뿐만 아니라, 액화공정의 효율도 우수한 천연가스 액화공정에 관한 것이다.The present invention relates to a natural gas liquefaction process, and more particularly, to a natural gas liquefaction process having a simple structure of a liquefaction process, an easy operation of a liquefaction process, and an excellent liquefaction process.
천연가스를 액화시켜 액화천연가스(LNG)를 생산하는 열역학적 프로세스는 더 높은 효율과 더 큰 용량에 대한 요구를 포함한 다양한 과제들을 충족시키기 위해 1970년대부터 개발되어 왔다. 이러한 요구들을 만족시키기 위해, 즉 액화공정의 효율과 용량을 높이기 위해 서로 다른 냉매를 사용하거나, 또는 서로 다른 사이클을 사용하여 천연가스를 액화시키는 다양한 시도들이 현재까지도 지속적으로 이루어지고 있으나, 실용적으로 사용되고 있는 액화공정의 수는 매우 적다.Thermodynamic processes for liquefying natural gas and producing liquefied natural gas (LNG) have been developed since the 1970s to meet a variety of challenges, including higher efficiency and greater capacity requirements. Various attempts to liquefy natural gas using different refrigerants or using different cycles to meet these needs, i. E., To increase the efficiency and capacity of the liquefaction process, have continued to this day, but they have been used practically The number of liquefaction processes is very small.
작동 중에 있으면서도 널리 보급된 액화공정 중의 하나는 'Propane Pre-cooled Mixed Refrigerant Process(또는 C3/MR 공정)'이다. 도 9에서 도시하고 있는 것과 같이, C3/MR 공정에서 천연가스(NG)는 우선 프로판(C3) 냉매를 채용한 줄-톰슨 (Joule-Thomson) 사이클(또는 프로판 사이클)을 통해 대략 238 K까지 예냉 (pre-cooled)된다. 그런 다음 천연가스는 혼합 냉매(MR, Mixed Refrigerant 또는 Multi-component Refrigerant)를 채용한 혼합 냉매 사이클을 통해 대략 123 K까지 액화(liquefied)되고 과냉(sub-cooled)된다. 이와 같이 C3/MR 공정은 단일 냉매를 채용한 냉동 사이클과 혼합 냉매를 채용한 냉동 사이클을 사용하기 때문에 액화공정의 구조가 복잡하고 액화공정의 운전이 어렵다는 단점이 있다. One of the most prevalent and widely used liquefaction processes is the Propane Pre-cooled Mixed Refrigerant Process (or C3 / MR process). As shown in Figure 9, in the C3 / MR process, natural gas (NG) is first cooled to about 238 K through a Joule-Thomson cycle (or propane cycle) employing propane (C3) (pre-cooled). The natural gas is then liquefied and sub-cooled to approximately 123 K through a mixed refrigerant cycle using a mixed refrigerant (MR, Mixed Refrigerant or Multi-component Refrigerant). As described above, since the C3 / MR process uses a refrigeration cycle using a single refrigerant and a refrigeration cycle using a mixed refrigerant, the structure of the liquefaction process is complicated and the operation of the liquefaction process is difficult.
작동 중에 있는 액화공정 중의 다른 하나는 Conoco Phillips 사에 의한 캐스케이드(Cascade) 공정이다. 도 10에서 도시하고 있는 것과 같이 Conoco Phillips 사에 의한 캐스케이드 공정은 메탄(C1), 에틸렌(C2) 및 프로판(C3)을 사용한 3개의 줄-톰슨 사이클로 구성된다. 이와 같이 캐스케이드 공정은 단일 냉매를 채용한 냉동 사이클만 사용하기 때문에 액화공정의 운전이 단순하고 액화공정의 신뢰성이 높다는 장점이 있다. 그러나 캐스케이드 공정은 3개의 냉동 사이클이 각각 개별적인 설비(예를 들어, 열교환기)를 요구하기 때문에 액화공정의 규모가 커질 수밖에 없다는 단점이 있다. Another of the liquefaction processes in operation is the Cascade process by Conoco Phillips. As shown in Fig. 10, the cascade process by Conoco Phillips consists of three line-Thomson cycles using methane (C1), ethylene (C2) and propane (C3). Since the cascade process uses only a refrigeration cycle employing a single refrigerant, the operation of the liquefaction process is simple and the reliability of the liquefaction process is high. However, the cascade process has the disadvantage that the size of the liquefaction process can not be increased because each of the three refrigeration cycles requires a separate facility (e.g., a heat exchanger).
작동 중에 있는 액화공정 중의 또 다른 하나는 'Single Mixed Refrigerant Process(또는 SMR 공정)'이다. 도 11에서 도시하고 있는 것과 같이, SMR 공정에서 천연가스는 혼합 냉매를 채용한 한 개의 폐 루프 냉동 사이클을 통해 액화된다. 이와 같은 SMR 공정은 액화공정의 구조가 단순하다는 장점이 있다. 그러나 SMR 공정은 액화공정의 효율이 낮다는 단점이 있다.Another of the liquefaction processes in operation is the 'Single Mixed Refrigerant Process (or SMR process)'. As shown in FIG. 11, in the SMR process, natural gas is liquefied through one closed loop refrigeration cycle employing mixed refrigerant. This SMR process has the advantage that the structure of the liquefaction process is simple. However, the SMR process has a drawback that the efficiency of the liquefaction process is low.
따라서 본 발명은 위와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 액화공정의 구조가 단순하고 액화공정의 운전이 용이할 뿐만 아니라 액화공정의 효율도 우수한 천연가스 액화공정을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a natural gas liquefaction process which is simple in the structure of a liquefaction process, easy in operation of a liquefaction process, .
본 발명에 따른 액화공정은, 혼합 냉매를 채용한 한 개의 폐 루프 냉동 사이클을 이용하여 제1 열교환부에서 일차적으로 천연가스를 냉각시키고 제1 열교환부와 구별되는 제2 열교환부에서 이차적으로 천연가스를 냉각시키는 천연가스 액화공정에 관한 것으로서, 여기서 폐 루프 냉동 사이클은, 혼합 냉매를 부분적으로 응축시키는 응축 단계, 응축 단계 이후에 혼합 냉매를 액상의 제1 스트림과 기상의 제2 스트림으로 분리시키는 제1 분리 단계, 제1 분리 단계 이후에 제1 스트림을 제1 열교환부로 유입시키는 제1 유입 단계, 제1 유입 단계 이후에 제1 열교환부로부터 배출되는 제1 스트림을 팽창시키는 제1 팽창 단계, 제1 팽창 단계 이후에 제1 스트림을 제1 열교환부로 다시 유입시켜 제1 스트림을 통해 제1 열교환부에서 천연가스를 냉각시키는 제1 냉각 단계, 제1 냉각 단계 이후에 제1 열교환부로부터 제1 스트림을 회수하는 제1 회수 단계, 제1 분리 단계 이후에 제2 스트림을 제1 열교환부로 유입시키는 제2 유입 단계, 제2 유입 단계 이후에 제1 열교환부로부터 배출되는 제2 스트림을 액상의 제3 스트림과 기상의 제4 스트림으로 분리시키는 제2 분리 단계, 제2 분리 단계 이후에 제3 스트림을 제2 열교환부로 유입시키는 제3-1 유입 단계, 제3-1 유입 단계 이후에 제2 열교환부로부터 배출되는 제3 스트림을 팽창시키는 제2-1 팽창 단계, 제2-1 팽창 단계 이후에 제3 스트림을 제2 열교환부로 다시 유입시켜 제3 스트림을 통해 제2 열교환부에서 천연가스를 냉각시키는 제2-1 냉각 단계, 제2 분리 단계 이후에 제4 스트림을 제2 열교환부로 유입시키는 제3-2 유입 단계, 제3-2 유입 단계 이후에 제2 열교환부로부터 배출되는 제4 스트림을 팽창시키는 제2-2 팽창 단계, 제2-2 팽창 단계 이후에 제4 스트림을 제2 열교환부로 다시 유입시켜 제4 스트림을 통해 제2 열교환부에서 천연가스를 냉각시키는 제2-2 냉각 단계, 및 제2-1 및 제2-2 냉각 단계 이후에 제2 열교환부로부터 제3 스트림과 제4 스트림을 회수하는 제2 회수 단계를 포함하며, 제1 회수 단계 이후에 제1 스트림은 응축 단계로 보내지고, 제2 회수 단계 이후에 제3 스트림과 제4 스트림은 서로 혼합된 제2 혼합 스트림으로서 응축 단계로 보내진다. In the liquefaction process according to the present invention, the natural gas is first cooled in the first heat exchanging unit and the second heat exchanging unit, which is distinguished from the first heat exchanging unit, using the one closed loop refrigeration cycle employing the mixed refrigerant, Wherein the closed loop refrigeration cycle comprises a condensing step of partially condensing the mixed refrigerant, a second condensing step of condensing the mixed refrigerant into a first stream of the liquid phase and a second stream of the gas phase after the condensing step, A first inflow step for inflowing the first stream to the first heat exchanger after the first inflow step, a first inflation step for inflating the first stream discharged from the first heat exchanger after the first inflow step, 1 < / RTI > expansion step, the first stream is reintroduced into the first heat exchange unit and the first stream is cooled in the first heat exchange unit through the first stream, A first recovery step for recovering the first stream from the first heat exchange unit after the first cooling step, a second inflow step for introducing the second stream to the first heat exchange unit after the first separation step, a second inflow step after the second inflow step, A second separation step of separating the second stream discharged from the first heat exchange unit into a third stream of the liquid phase and a fourth stream of the gaseous phase, a third separation step of separating the third stream discharged from the third heat exchange unit into the third stream, A second-1 expansion step of expanding the third stream discharged from the second heat exchange unit after the first-flow-in step, the third stream after the second-1 expansion step, into the second heat exchange unit A second-1 cooling step of cooling the natural gas in the second heat exchanger through the third stream, a third-2 inflow step of introducing the fourth stream into the second heat exchanger after the second separation, After the inflow step, is discharged from the second heat exchange section A second-2 expansion step for expanding the fourth stream; a second-2 expansion step for introducing the fourth stream back into the second heat exchange section to cool the natural gas in the second heat exchange section through the fourth stream; And a second recovery step of recovering the third stream and the fourth stream from the second heat exchange section after the second cooling step and after the second and first cooling steps, Is sent to the condensation stage, and after the second recovery step, the third stream and the fourth stream are sent to the condensation stage as a second mixed stream mixed with each other.
본 발명에 따른 천연가스 액화공정은, 혼합 냉매를 채용한 한 개의 폐 루프 냉동 사이클을 이용하기 때문에 액화공정의 구조가 단순하고 액화공정의 운전이 용이할 뿐만 아니라, 한 개의 스트림이 두 개의 스트림으로 분리된 다음에 각각 천연가스를 냉각시키기 때문에 액화공정의 효율도 우수하다는 효과가 있다.Since the natural gas liquefaction process according to the present invention uses one closed loop refrigeration cycle employing a mixed refrigerant, the structure of the liquefaction process is simple and the operation of the liquefaction process is easy, and a single stream is divided into two streams Since the natural gas is cooled after being separated, the efficiency of the liquefaction process is excellent.
또한 본 발명에 따른 천연가스 액화공정은, 제1 열교환부에서 배출된 제2 스트림을 액상의 스트림과 기상의 스트림으로 분리한 다음에 이들을 통해 제2 열교환부에서 천연가스를 냉각시키기 때문에 보다 효율적으로 천연가스를 냉각시킬 수 있다는 효과가 있다. Further, the natural gas liquefaction process according to the present invention separates the second stream discharged from the first heat exchanging unit into a liquid-phase stream and a gaseous-phase stream, and then cools the natural gas in the second heat- There is an effect that natural gas can be cooled.
더욱이 본 발명에 따른 천연가스 액화공정은, 제4 스트림보다 무거운 제3 스트림을 제1 열교환부에서 활용하기 때문에 보다 효율적으로 천연가스를 냉각시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제1 스트림을 제2 열교환부에서 활용하기 때문에 제2 열교환부에서 충분하게 천연가스를 냉각시킬 수 있다는 효과가 있다.Further, the natural gas liquefaction process according to the present invention utilizes the third stream heavier than the fourth stream in the first heat exchange unit, so that not only can the natural gas be cooled more efficiently, but also the first stream is discharged from the second heat exchange unit So that the second heat exchanger can sufficiently cool the natural gas.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 천연가스 액화공정을 도시하고 있는 흐름도
도 2는 도 1에 따른 천연가스 액화공정에 대한 제1 변형예를 도시하고 있는 흐름도
도 3은 도 1에 따른 천연가스 액화공정에 대한 제2 변형예를 도시하고 있는 흐름도
도 4는 도 1에 따른 천연가스 액화공정에 대한 제3 변형예를 도시하고 있는 흐름도
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 천연가스 액화공정을 도시하고 있는 흐름도
도 6은 도 5에 따른 천연가스 액화공정에 대한 제1 변형예를 도시하고 있는 흐름도
도 7은 도 5에 따른 천연가스 액화공정에 대한 제2 변형예를 도시하고 있는 흐름도
도 8은 도 5에 따른 천연가스 액화공정에 대한 제3 변형예를 도시하고 있는 흐름도
도 9는 종래의 C3/MR 공정을 개념적으로 도시하고 있는 흐름도
도 10은 종래의 캐스케이드 공정을 개념적으로 도시하고 있는 흐름도
도 11은 종래의 SMR 공정을 개념적으로 도시하고 있는 흐름도1 is a flowchart showing a natural gas liquefaction process according to a first embodiment of the present invention;
Fig. 2 is a flowchart showing a first modification of the natural gas liquefaction process according to Fig. 1
3 is a flowchart showing a second modification of the natural gas liquefaction process according to FIG.
Fig. 4 is a flowchart showing a third modification of the natural gas liquefaction process according to Fig. 1
5 is a flowchart showing a natural gas liquefaction process according to the second embodiment of the present invention.
6 is a flowchart showing a first modification of the natural gas liquefaction process according to FIG.
Fig. 7 is a flowchart showing a second modification of the natural gas liquefaction process according to Fig. 5
Fig. 8 is a flowchart showing a third modification of the natural gas liquefaction process according to Fig. 5
9 is a flow chart conceptually illustrating a conventional C3 / MR process.
10 is a flow chart conceptually illustrating a conventional cascade process.
11 is a flow chart conceptually illustrating a conventional SMR process.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the following examples.
실시예Example 1 One
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 천연가스 액화공정을 도시하고 있는 흐름도이다. 본 발명의 실시예 1에 따른 액화공정은 도 1에서 도시하고 있는 것과 같이 한 개의 폐 루프 냉동 사이클(closed loop refrigeration cycle)을 이용하여 천연가스(NG)를 액화온도까지 냉각시켜 액화천연가스(LNG)를 생산하는 공정에 적용될 수 있다. 특히, 혼합 냉매(mixed refrigerant 또는 multi-component refrigerant)를 채용한 한 개의 폐 루프 냉동 사이클을 이용하여, 제1 열교환부에서 일차적으로 천연가스를 냉각시키고, 제1 열교환부와 구별되는 제2 열교환부에서 이차적으로 천연가스를 냉각시키는 천연가스 액화공정에 적용될 수 있다. 참고로, 본 실시예에 따른 액화공정은 혼합 냉매를 냉각하거나 또는 천연가스를 냉각하는 냉동 사이클을 더 포함할 수도 있다. 1 is a flow chart showing a natural gas liquefaction process according to a first embodiment of the present invention. The liquefaction process according to the first embodiment of the present invention uses a closed loop refrigeration cycle as shown in FIG. 1 to cool natural gas (NG) to a liquefaction temperature to produce liquefied natural gas (LNG ). ≪ / RTI > Particularly, by using one closed loop refrigeration cycle employing a mixed refrigerant or a multi-component refrigerant, the natural gas is firstly cooled in the first heat exchanging section, and the second heat exchanging section To a natural gas liquefaction process which secondarily cools natural gas. For reference, the liquefaction process according to the present embodiment may further include a refrigeration cycle for cooling the mixed refrigerant or for cooling the natural gas.
이하에서는 본 발명의 실시예 1에 따른 액화공정을 도 1을 참조하여 보다 자세히 설명한다. 우선 혼합 냉매(후술할 메인 스트림)는 부분적으로 응축된다(응축 단계). 즉, 혼합 냉매는 일련의 압축 또는 일련의 압축과 냉각을 통해 부분적으로 응축된다. 이에 따라 혼합 냉매는 액상 부분과 기상 부분을 포함한다. 그런 다음 혼합 냉매는 분리 수단(111)으로 유입되어 액상의 제1 스트림과 기상의 제2 스트림으로 분리된다(제1 분리 단계). 여기서 분리 수단(111)은 통상의 기액 분리기 (vapor-liquid separator)일 수 있다. 이는 후술할 다른 분리 수단도 동일하다. Hereinafter, the liquefaction process according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. First, the mixed refrigerant (main stream to be described later) is partially condensed (condensation step). That is, the mixed refrigerant is partially condensed through a series of compressions or a series of compression and cooling. The mixed refrigerant thus comprises a liquid phase portion and a vapor phase portion. The mixed refrigerant then flows into the separating means 111 and is separated into a first stream in the liquid phase and a second stream in the vapor phase (first separation step). The separating means 111 may be a conventional vapor-liquid separator. This also applies to other separation means to be described later.
제1 스트림은 분리 후에 도관(211)을 통해 제1 열교환부(121)로 유입된다(제1 유입 단계). 그런 다음 제1 열교환부(121)로부터 배출된 제1 스트림은 팽창 수단(131)으로 유입되어 팽창된다(제1 팽창 단계). 이로 인해 제1 스트림은 온도가 낮아질 수 있다. 팽창 수단은 J-T(Joule-Thomson) 밸브로 구성될 수 있다. 예를 들어, 팽창 수단은 통상의 팽창 밸브(expansion valve)로 구성될 수 있다. 또는 팽창 수단은 익스팬더(expander)로 구성될 수도 있다. 이는 후술할 다른 팽창 수단도 동일하다. J-T 밸브는 J-T 효과를 통해 스트림의 압력과 온도를 모두 낮출 수 있다. The first stream is introduced into the first
제1 스트림은 팽창으로 온도가 낮아진 다음에 도관(212)을 통해 제1 열교환부(121)로 다시 유입되어 제1 열교환부(121)에서 천연가스(NG)를 냉각 시킨다(제1 냉각 단계). 도관(212)을 통해 제1 열교환부(121)로 유입된 제1 스트림은, 도관(211)을 통해 제1 열교환부(121)로 유입된 제1 스트림과, 도관(221)을 통해 제1 열교환부(121)로 유입된 제2 스트림도 천연가스와 함께 냉각시킬 수 있다. 이와 같은 냉각을 통해 천연가스는 예냉될 수 있다. 이와 같은 냉각 후에 제1 스트림은 제1 열교환부(121)로부터 회수된다(제1 회수 단계). 그런 다음 제1 스트림은 도관(213)을 통해 응축 단계로 보내진다.After the temperature of the first stream is lowered by the expansion, it flows back to the first
한편, 제2 스트림은 분리 후에 도관(221)을 통해 제1 열교환부(121)로 유입된다(제2 유입 단계). 그런 다음 제1 열교환부(121)로부터 배출된 제2 스트림은 도관(222)을 통해 분리 수단(112)으로 유입되어 액상의 제3 스트림과 기상의 제4 스트림으로 분리된다(제2 분리 단계). Meanwhile, the second stream is introduced into the first
제3 스트림은 분리 후에 도관(2221)을 통해 제2 열교환부(122)로 유입된다 (제3-1 유입 단계). 그런 다음 제2 열교환부(122)로부터 배출된 제3 스트림은 팽창 수단(132)으로 유입되어 팽창된다(제2-1 팽창 단계). 제3 스트림은 팽창으로 온도가 낮아진 다음에 도관(2222)을 통해 제2 열교환부(122)로 다시 유입되어 제2 열교환부(122)에서 천연가스(NG)를 냉각시킨다(제2-1 냉각 단계). The third stream is introduced into the
제4 스트림은 분리 후에 도관(2223)을 통해 제2 열교환부(122)로 유입된다 (제3-2 유입 단계). 그런 다음 제2 열교환부(122)로부터 배출된 제4 스트림은 팽창 수단(133)으로 유입되어 팽창된다(제2-2 팽창 단계). 제4 스트림은 팽창으로 온도가 낮아진 다음에 도관(2224)을 통해 제2 열교환부(122)로 다시 유입되어 제2 열교환부(122)에서 천연가스(NG)를 냉각시킨다(제2-2 냉각 단계). 제3 스트림에 의한 냉각과 제4 스트림에 의한 냉각으로 천연가스는 액화될 수 있다. The fourth stream is introduced into the
이와 같은 냉각 후에 제3 스트림과 제4 스트림은 제2 열교환부(122)로부터 회수된다(제2 회수 단계). 그런 다음 제3 스트림과 제4 스트림은 도관(224)을 통해 응축 단계로 보내진다. 이때 제3 스트림과 제4 스트림은 서로 혼합되어 응축 단계로 보내진다. 이와 같이 혼합된 스트림을 제2 혼합 스트림으로 부르겠다. After the cooling, the third stream and the fourth stream are recovered from the second heat exchange unit 122 (second recovery step). The third stream and the fourth stream are then sent via
참고로, 제1 열교환부(121)는 SWHE(Spiral Wound Heat Exchanger) 타입의 열교환기인 것이 바람직하다. 이는 제2 열교환부(122)도 동일하다. 이에 대해서 보다 상술하면, 천연가스 액화공정의 경우 열교환을 위해 통상적으로 PFHE(Plate Fin Heat Exchanger) 타입의 열교환기나 SWHE(Spiral Wound Heat Exchanger) 타입의 열교환기를 사용한다. PFHE 타입의 열교환기와 SWHE 타입의 열교환기는 서로 다른 구조를 가지기 때문에, PFHE 타입의 열교환기에 기초한 액화공정을 그대로 SWHE 타입의 열교환기를 사용한 액화공정에 적용할 수 없을 수 있다. For reference, the
본 실시예에 따른 액화공정은 SWHE 타입의 열교환기를 사용하기 위해 제1 열교환부(121)와 제2 열교환부(122)를 서로 구별한다. 예를 들어, 본 실시예에 따른 액화공정은 제1 열교환부(121)도 하나의 SWHE 타입의 열교환기로 구성하고, 제2 열교환부(122)도 다른 하나의 SWHE 타입의 열교환기로 구성한다. SWHE 타입의 열교환기는 액화 시스템의 용량이 매우 클 때 유리하다. 또한 SWHE 타입의 열교환기는 액화 시스템의 유지 보수에도 유리하다. 다만, 제1 열교환부(121)와 제2 열교환부(122) 중의 어느 하나를 PFHE 타입의 열교환기로 구성할 수도 있다.The liquefaction process according to this embodiment distinguishes the first
앞서 살펴본 바와 같이 본 실시예에 따른 액화공정은 한 개의 폐 루프 냉동 사이클을 이용하여 천연가스를 액화시킨다. 따라서 본 실시예에 따른 액화공정은 액화공정의 구조가 단순하고 액화공정의 운전이 용이하다는 장점이 있다. 또한 본 실시예에 따른 액화공정은 1개의 스트림이 2개의 스트림으로 분리된 다음에 천연가스를 냉각시킨다. 따라서 본 실시예에 따른 액화공정은 1개의 냉동 사이클을 포함하나 2개의 냉동사이클을 포함하는 것처럼 액화공정의 효율도 우수하다는 장점이 있다. 더욱이 본 실시예에 따른 액화공정은 제1 열교환부(121)에서 배출된 제2 스트림을 액상의 스트림과 기상의 스트림으로 분리한 다음에 이들을 통해 제2 열교환부(122)에서 천연가스를 냉각시킨다. 이와 같으면 1개의 스트림을 통해 제2 열교환부(122)에서 천연가스를 냉각시킬 때보다 효율적으로 천연가스를 냉각시킬 수 있다.
As described above, the liquefaction process according to the present embodiment liquefies natural gas using one closed loop refrigeration cycle. Therefore, the liquefaction process according to the present embodiment is advantageous in that the structure of the liquefaction process is simple and the liquefaction process is easy to operate. The liquefaction process according to the present embodiment also isolates one stream into two streams and then cools the natural gas. Therefore, the liquefaction process according to the present embodiment is advantageous in that the liquefaction process efficiency is excellent as it includes one refrigeration cycle but includes two refrigeration cycles. Furthermore, in the liquefaction process according to the present embodiment, the second stream discharged from the first
한편, 응축 단계는 보다 구체적으로 다음과 같이 설명될 수 있다. 제2 혼합 스트림은 제2 열교환부(122)에서 도관(224)을 통해 압축 수단(141)으로 유입되어 압축된다(제1 압축 단계). 여기서 압축 수단(141)은 통상의 압축기(compressor)일 수 있으며, 또한 다단일 수 있다. 이는 후술할 다른 압축 수단도 동일하다. 그런 다음 제2 혼합 스트림은 도관(231)을 통해 냉각 수단(151)으로 유입되어 냉각된다. 여기서 냉각 수단(151)은 수랭식이나 공랭식의 냉각기(cooler)일 수 있다. 이는 후술할 다른 냉각 수단도 동일하다. 냉각 수단(151)은 압축된 스트림을 냉각할 필요가 있을 때 구비될 수 있다. 이는 다른 냉각 수단도 동일하다. On the other hand, the condensation step can be more specifically described as follows. The second mixed stream flows from the
제2 혼합 스트림은 이와 같은 냉각 후에 제1 스트림과 혼합된다. 즉, 제1 스트림은 제2 혼합 스트림에 혼입된다(제1 혼입 단계). 이와 같은 혼입은 1개의 도관(213)을 다른 1개의 도관(232)에 연결하는 것으로 달성될 수 있다. 또는 혼입을 위한 별도의 구성을 채용할 수도 있다. 이러한 혼입으로 메인 스트림이 형성된다. 즉, 메인 스트림은 제1 스트림과 제2 혼합 스트림이 혼합된 스트림이다. 이와 같은 메인 스트림은 압축 수단(142)에 의해 압축된다(제2 압축 단계). 그런 다음 메인 스트림은 도관(233)을 통해 냉각 수단(152)으로 유입되어 냉각된다. 이와 같은 일련의 과정을 통해 메인 스트림은 부분적으로 응축된 다음에 도관(234)을 통해 분리 수단(111)으로 유입된다. The second mixed stream is mixed with the first stream after such cooling. That is, the first stream is incorporated into the second mixed stream (first mixing step). Such incorporation can be achieved by connecting one
참고로, 혼입은 상대적 개념이다. 도관의 구성에 따라 제1 스트림이 제2 혼합 스트림에 혼입된다고 볼 수도 있고, 제2 혼합 스트림이 제1 스트림에 혼입된다고 볼 수도 있다. 또한 제1 스트림과 제2 혼합 스트림이 압축 수단(142)으로 각각 유입된 다음에 압축 수단(142)에서 혼합될 수도 있다. 그리고 앞서 살펴본 도관들은 도면부호에 따라 서로 다른 도관일 수도 있고 서로 같은 도관일 수도 있다. 즉, 1개의 도관이더라도 설명의 편의를 위해 2개의 도면부호가 부여될 수도 있다. 또는 이와는 반대로 2개의 도관이더라도 설명의 편의를 위해 1개의 도면부호가 부여될 수도 있다.
For reference, incorporation is a relative concept. Depending on the configuration of the conduit, the first stream may be considered to be incorporated into the second mixed stream and the second mixed stream may be considered incorporated into the first stream. The first stream and the second mixed stream may also be respectively introduced into the compression means 142 and then mixed in the compression means 142. And the conduits discussed above may be different conduits or may be the same conduits according to the reference numerals. That is, even one conduit may be given two numerals for convenience of explanation. Alternatively, two conduits may be provided with one reference numeral for convenience of explanation.
한편, 본 실시예에 따른 액화공정은 도 2와 같은 변형이 가능하다. 도 2는 도 1에 따른 천연가스 액화공정에 대한 제1 변형예를 도시하고 있는 흐름도이다. 도 2에서 도시하고 있는 것과 같이 본 변형예에 따른 액화공정은 응축 단계가 제3 압축 단계와 제4 압축 단계를 더 포함한다. 보다 구체적으로 본 변형예에 따른 액화공정에서 메인 스트림은 냉각 수단(152)에 의해 냉각된 다음에 도관(2341)을 통해 압축 수단(143)으로 유입되어 압축된다(제3 압축 단계). 그런 다음 메인 스트림은 도관(2342)을 통해 냉각 수단(153)으로 유입되어 냉각된다. Meanwhile, the liquefaction process according to the present embodiment can be modified as shown in FIG. 2 is a flow chart showing a first modification of the natural gas liquefaction process according to FIG. As shown in Fig. 2, the liquefaction process according to the present modification further includes a third compression step and a fourth compression step. More specifically, in the liquefaction process according to the present modification, the main stream is cooled by the cooling means 152 and then flows into the compression means 143 through the
그런 다음 메인 스트림은 도관(2343)을 통해 분리 수단(113)으로 유입되어 액상의 제5 스트림과 기상의 제6 스트림으로 분리된다(제3 분리 단계). 그런 다음 제5 스트림은 도관(2344)을 통해 도관(2341)의 메인 스트림에 혼입된다(제2 혼입 단계). 이때 제5 스트림은 팽창 수단(134)에 의해 팽창된 다음에 메인 스트림에 혼입될 수 있다. 그런 다음 제5 스트림은 메인 스트림과 함께 압축 수단(143)으로 유입된다. Then, the main stream is introduced into the separating means 113 through the
그리고 제6 스트림은 도관(2345)을 통해 압축 수단(144)으로 유입되어 압축된다(제4 압축 단계). 그런 다음 제6 스트림은 도관(2346)을 통해 냉각 수단(154)으로 유입되어 냉각된다. 이와 같은 일련의 과정을 통해 제6 스트림은 부분적으로 응축된 다음에 도관(2347)을 통해 분리 수단(111)으로 유입된다. Then, the sixth stream flows into the compression means 144 through the
그런데 압축 수단(예를 들어, 도면부호 144의 압축 수단)은 기상의 냉매를 공급받는 것이 바람직하다. 그러나 제1 스트림과 제2 혼합 스트림의 혼합과 같이 냉매를 혼합하거나, 또는 냉매를 압축하거나 냉각하면 액상의 냉매가 발생할 수도 있다. 이때 본 변형예와 같이 분리 수단(113)을 이용하면 압축 수단으로 기상의 냉매만 공급할 수 있다는 장점이 있다.
However, it is preferable that the compression means (for example, compression means 144) is supplied with the gaseous refrigerant. However, when the refrigerant is mixed with the first stream and the second mixed stream, or the refrigerant is compressed or cooled, a liquid-phase refrigerant may be generated. At this time, when the separating means 113 is used as in the present modified example, only the gaseous refrigerant can be supplied to the compression means.
또한 본 실시예에 따른 액화공정은 도 3과 같은 변형도 가능하다. 도 3은 도 1에 따른 천연가스 액화공정에 대한 제2 변형예를 도시하고 있는 흐름도이다. 도 3에서 도시하고 있는 것과 같이 본 변형예에 따른 액화공정에서 제2 혼합 스트림은 도관(224)을 통해 압축 수단(141)으로 유입되어 압축된다(제1 압축 단계). 그런 다음 제2 혼합 스트림은 도관(231)을 통해 냉각 수단(151)으로 유입되어 냉각된다. 그리고 제1 스트림은 도관(213)을 통해 압축 수단(142)으로 유입되어 압축된다(제2 압축 단계). 그런 다음 제1 스트림은 도관(291)을 통해 냉각 수단(152)으로 유입되어 냉각된다. The liquefaction process according to the present embodiment may be modified as shown in FIG. 3 is a flow chart showing a second modification of the natural gas liquefaction process according to FIG. As shown in FIG. 3, in the liquefaction process according to the present modification, the second mixed stream flows into the compression means 141 through the
그런 다음 제1 스트림은 도관(292)을 통해 도관(232)의 제2 혼합 스트림에 혼입된다(제1 혼입 단계). 이와 같은 혼입으로 메인 스트림이 형성된다. 즉, 메인 스트림은 제1 스트림과 제2 혼합 스트림이 혼합된 스트림이다. 이와 같은 메인 스트림은 압축 수단(143)에 의해 압축된다(제3 압축 단계). 그런 다음 메인 스트림은 도관(233)을 통해 냉각 수단(153)으로 유입되어 냉각된다. 이와 같은 일련의 과정을 통해 메인 스트림은 부분적으로 응축된 다음에 도관(234)을 통해 분리 수단(111)으로 유입된다.
The first stream is then introduced via
그리고 본 실시예에 따른 액화공정은 도 4와 같은 변형도 가능하다. 도 4는 도 1에 따른 천연가스 액화공정에 대한 제3 변형예를 도시하고 있는 흐름도이다. 도 4에서 도시하고 있는 것과 같이 본 변형예에 따른 액화공정에서 제2 혼합 스트림은 도관(224)을 통해 압축 수단(141)으로 유입되어 압축된다(제1 압축 단계). 그런 다음 제2 혼합 스트림은 도관(241)을 통해 냉각 수단(151)으로 유입되어 냉각된다. 그리고 제1 스트림은 도관(213)을 통해 압축 수단(142)으로 유입되어 압축된다(제2 압축 단계). 그런 다음 제1 스트림은 도관(251)을 통해 냉각 수단(152)으로 유입되어 냉각된다. The liquefaction process according to the present embodiment can be modified as shown in FIG. 4 is a flowchart showing a third modification of the natural gas liquefaction process according to FIG. As shown in FIG. 4, in the liquefaction process according to the present modification, the second mixed stream flows into the compression means 141 through the
그리고 제2 혼합 스트림은 도관(242)을 통해 압축 수단(143)으로 유입되어 압축된다(제3 압축 단계). 그런 다음 제2 혼합 스트림은 도관(243)을 통해 냉각 수단(153)으로 유입되어 냉각된다. 그런 다음 제2 혼합 스트림은 제1 스트림과 혼합된다. 즉, 제1 스트림은 냉각 이후에 도관(252)을 통해 도관(244)의 제2 혼합 스트림에 혼입된다(제1 혼입 단계). 이와 같은 혼입으로 메인 스트림이 형성된다. And the second mixed stream flows into the compression means 143 through the
메인 스트림은 분리 수단(113)으로 유입되어 액상의 제5 스트림과 기상의 제6 스트림으로 분리된다(제3 분리 단계). 그런 다음 제5 스트림은 도관(245)을 통해 도관(242)의 제2 혼합 스트림에 혼입된다(제2 혼입 단계). 이때 제5 스트림은 팽창 수단(135)에 의해 팽창된 다음에 제2 혼합 스트림에 혼입될 수 있다. 그런 다음 제5 스트림은 제2 혼합 스트림과 함께 압축 수단(143)으로 유입된다. The main stream flows into the separating means 113 and is separated into a fifth stream in the liquid phase and a sixth stream in the gaseous phase (third separation step). The fifth stream is then introduced via
그리고 제6 스트림은 도관(246)을 통해 압축 수단(144)으로 유입되어 압축된다(제4 압축 단계). 그런 다음 제6 스트림은 도관(247)을 통해 냉각 수단(154)으로 유입되어 냉각된다. 이와 같은 일련의 과정을 통해 제6 스트림은 부분적으로 응축된 다음에 도관(248)을 통해 분리 수단(111)으로 유입된다. And the sixth stream is introduced into the compression means 144 through the
참고로, 본 변형예에서 제2 압축 단계와, 냉각 수단(152)에 의한 냉각 단계는 생략될 수 있다. 즉, 제1 스트림은 도관(213)을 통해 바로 도관(244)의 제2 혼합 스트림에 혼입될 수 있다.
For reference, in the present modification, the second compression step and the cooling step by the cooling means 152 may be omitted. That is, the first stream may be incorporated into the second mixing stream of
실시예Example 2 2
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 천연가스 액화공정을 도시하고 있는 흐름도이다. 참고로, 전술한 구성과 동일한 또는 상당한 부분에 대해서는 동일한 또는 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 5 is a flowchart showing a natural gas liquefaction process according to a second embodiment of the present invention. For reference, the same or substantially equivalent parts as those in the above-described configuration are denoted by the same or corresponding reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.
도 5에 도시되어 있듯이 혼합 냉매(후술할 메인 스트림)는 우선 부분적으로 응축된다(응축 단계). 즉, 혼합 냉매는 일련의 압축 또는 일련의 압축과 냉각을 통해 부분적으로 응축된다. 그런 다음 혼합 냉매는 분리 수단(111)으로 유입되어 액상의 제1 스트림과 기상의 제2 스트림으로 분리된다(제1 분리 단계). As shown in FIG. 5, the mixed refrigerant (main stream to be described later) is first partially condensed (condensation step). That is, the mixed refrigerant is partially condensed through a series of compressions or a series of compression and cooling. The mixed refrigerant then flows into the separating means 111 and is separated into a first stream in the liquid phase and a second stream in the vapor phase (first separation step).
제1 스트림은 분리 후에 도관(211)을 통해 제1 열교환부(121)로 유입된다 (제1 유입 단계). 그런 다음 제1 스트림은 제1 열교환부(121) 내에서 일부가 분리된다(제1 추가 분리 단계). 이와 같이 제1 스트림에서 분리된 스트림을 제1 서브 스트림으로 부르겠다. 이와 같은 분리는 1개의 도관에 다른 1개의 도관을 연결하는 것으로 달성될 수 있다. 또는 분리를 위한 별도의 구성을 채용할 수도 있다The first stream is introduced into the first
제1 서브 스트림은 분리 후에 제1 열교환부(121)에서 배출되어 팽창 수단 (131)으로 유입된다. 제1 서브 스트림은 팽창 수단(131)에 의해 팽창된다(제1 팽창 단계). 제1 서브 스트림은 팽창으로 온도가 낮아진 다음에 도관(212)을 통해 제1 열교환부(121)로 유입되어 제1 열교환부(121)에서 천연가스(NG)를 냉각시킨다(제1 냉각 단계). After the separation, the first sub-stream is discharged from the
한편, 제2 스트림은 분리 후에 도관(221)을 통해 제1 열교환부(121)로 유입된다(제2 유입 단계). 그런 다음 제1 열교환부(121)로부터 배출된 제2 스트림은 도관(222)을 통해 분리 수단(112)으로 유입되어 액상의 제3 스트림과 기상의 제4 스트림으로 분리된다(제2 분리 단계). Meanwhile, the second stream is introduced into the first
제3 스트림은 분리 후에 팽창 수단(1311)으로 유입되어 팽창된다(제1 추가 팽창 단계). 제3 스트림은 팽창으로 온도가 낮아진 다음에 도관(2221)을 통해 제1 열교환부(121)로 유입되어 제1 열교환부(121)에서 천연가스(NG)를 냉각시킨다(제1 냉각 단계). 제1 서브 스트림에 의한 냉각과 제3 스트림에 의한 냉각으로 천연가스는 예냉될 수 있다. The third stream flows into the expansion means 1311 after the separation and is expanded (first additional expansion step). The third stream is lowered in temperature due to expansion, and then flows into the first
이와 같은 냉각 후에 제1 서브 스트림과 제3 스트림은 제1 열교환부 (121)로부터 회수된다(제1 회수 단계). 그런 다음 제1 서브 스트림과 제3 스트림은 도관(213)을 통해 응축 단계로 보내진다. 이때 제1 서브 스트림과 제3 스트림은 서로 혼합되어 응축 단계로 보내진다. 이와 같이 혼합된 스트림을 제3 혼합 스트림으로 부르겠다. After the cooling, the first sub-stream and the third stream are recovered from the first heat exchanging unit 121 (first collecting step). The first sub-stream and the third stream are then sent via
한편, 제4 스트림은 분리 후에 도관(2223)을 통해 제2 열교환부(122)로 유입된다(제3 유입 단계). 그런 다음 제2 열교환부(122)로부터 배출된 제4 스트림은 팽창 수단(133)으로 유입되어 팽창된다(제2 팽창 단계). 제4 스트림은 팽창으로 온도가 낮아진 다음에 도관(2224)을 통해 제2 열교환부(122)로 다시 유입되어 제2 열교환부(122)에서 천연가스(NG)를 냉각시킨다(제2 냉각 단계). Meanwhile, the fourth stream is introduced into the
또한 제1 스트림은 제1 서브 스트림의 분리 후에 도관(2121)을 통해 제2 열교환부(122)로 유입된다(제4 유입 단계). 그런 다음 제2 열교환부(122)에서 배출된 제1 스트림은 팽창 수단(132)으로 유입되어 팽창된다(제2 추가 팽창 단계). 제1 스트림은 팽창으로 온도가 낮아진 다음에 도관(2122)을 통해 제2 열교환부(122)로 다시 유입되어 제2 열교환부(122)에서 천연가스(NG)를 냉각시킨다(제2 추가 냉각 단계). 제1 스트림에 의한 냉각과 제4 스트림에 의한 냉각으로 천연가스는 액화될 수 있다. Also, the first stream is introduced into the
이와 같은 냉각 후에 제1 스트림과 제4 스트림은 제2 열교환부(122)로부터 회수된다(제2 회수 단계). 그런 다음 제1 스트림과 제4 스트림은 도관(224)을 통해 응축 단계로 보내진다. 이때 제1 스트림과 제4 스트림은 서로 혼합되어 응축 단계로 보내진다. 이와 같이 혼합된 스트림을 제4 혼합 스트림으로 부르겠다. After the cooling, the first stream and the fourth stream are recovered from the second heat exchange unit 122 (second recovery step). The first stream and the fourth stream are then sent via
앞서 살펴본 바와 같이 본 실시예에 따른 액화공정은 한 개의 폐 루프 냉동 사이클을 이용하여 천연가스를 액화시킨다. 따라서 본 실시예에 따른 액화공정은 액화공정의 구조가 단순하고 액화공정의 운전이 용이하다는 장점이 있다. 또한 본 실시예에 따른 액화공정은 1개의 스트림이 2개의 스트림으로 분리된 다음에 천연가스를 냉각시킨다. 따라서 본 실시예에 따른 액화공정은 1개의 냉동 사이클을 포함하나 2개의 냉동사이클을 포함하는 것처럼 액화공정의 효율도 우수하다는 장점이 있다. As described above, the liquefaction process according to the present embodiment liquefies natural gas using one closed loop refrigeration cycle. Therefore, the liquefaction process according to the present embodiment is advantageous in that the structure of the liquefaction process is simple and the liquefaction process is easy to operate. The liquefaction process according to the present embodiment also isolates one stream into two streams and then cools the natural gas. Therefore, the liquefaction process according to the present embodiment is advantageous in that the liquefaction process efficiency is excellent as it includes one refrigeration cycle but includes two refrigeration cycles.
더욱이 본 실시예에 따른 액화공정은 보다 효율적으로 천연가스를 냉각시킬 수 있다. 제3 스트림은 액상 스트림이기 때문에 기상 스트림인 제4 스트림보다 무겁다. 이에 따라 제3 스트림은 제4 스트림보다 높은 온도에 적용되는 냉매로 적합하다. 이의 결과로 제3 스트림은 본 실시예에 같이 제1 열교환부(121)에서 활용되는 것이 더 바람직하다. 그러나 제3 스트림을 제1 열교환부(121)에서 활용하면 제2 열교환부(122)에서 충분하게 천연가스를 냉각시키는 것이 어려울 수 있다. 본 실시예에 따른 액화공정은 천연가스를 충분하게 냉각시키기 위해 제1 스트림을 제2 열교환부(122)에서 활용한다.
Furthermore, the liquefaction process according to the present embodiment can cool natural gas more efficiently. Because the third stream is a liquid stream, it is heavier than the fourth stream, which is a gaseous stream. Whereby the third stream is suitable as a refrigerant which is applied at a higher temperature than the fourth stream. As a result, it is more preferable that the third stream is utilized in the
한편, 응축 단계는 보다 구체적으로 다음과 같이 설명될 수 있다. 응축 단계는 도 5와 같이 구성될 수 있다. 이는 도 1의 응축 단계와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다. 그리고 본 실시예에 따른 액화공정은 도 6과 같은 변형이 가능하다. 도 6은 도 5에 따른 천연가스 액화공정에 대한 제1 변형예를 도시하고 있는 흐름도이다. 도 6의 응축 단계는 도 2의 응축 단계와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다. 또한 본 실시예에 따른 액화공정은 도 7과 같은 변형이 가능하다. 도 7은 도 5에 따른 천연가스 액화공정에 대한 제2 변형예를 도시하고 있는 흐름도이다. 도 7의 응축 단계는 도 3의 응축 단계와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다. 더욱이 본 실시예에 따른 액화공정은 도 8과 같은 변형이 가능하다. 도 8은 도 5에 따른 천연가스 액화공정에 대한 제3 변형예를 도시하고 있는 흐름도이다. 도 8의 응축 단계는 도 4의 응축 단계와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
On the other hand, the condensation step can be more specifically described as follows. The condensing step may be configured as shown in FIG. Since this is the same as the condensing step of FIG. 1, a detailed description thereof will be omitted. The liquefaction process according to the present embodiment can be modified as shown in FIG. FIG. 6 is a flowchart showing a first modification of the natural gas liquefaction process according to FIG. The condensing step of FIG. 6 is the same as the condensing step of FIG. 2, so a detailed description thereof will be omitted. The liquefaction process according to the present embodiment can be modified as shown in FIG. 7 is a flow chart showing a second modification to the natural gas liquefaction process according to Fig. The condensing step of FIG. 7 is the same as the condensing step of FIG. 3, so a detailed description thereof will be omitted. Further, the liquefaction process according to the present embodiment can be modified as shown in Fig. FIG. 8 is a flowchart showing a third modification of the natural gas liquefaction process according to FIG. The condensing step of FIG. 8 is the same as the condensing step of FIG. 4, so a detailed description thereof will be omitted.
111, 112, 113: 분리 수단
121, 122: 열교환부
131, 132, 133, 134, 135: 팽창 수단
141, 142, 143, 144: 압축 수단
151, 152, 153, 154: 냉각 수단111, 112, 113: separation means
121, 122: heat exchanger
131, 132, 133, 134, 135: expansion means
141, 142, 143, 144: compression means
151, 152, 153, 154: cooling means
Claims (14)
상기 폐 루프 냉동 사이클은,
상기 혼합 냉매를 부분적으로 응축시키는 응축 단계;
상기 응축 단계 이후에 상기 혼합 냉매를 액상의 제1 스트림과 기상의 제2 스트림으로 분리시키는 제1 분리 단계;
상기 제1 분리 단계 이후에 상기 제1 스트림을 상기 제1 열교환부로 유입시키는 제1 유입 단계;
상기 제1 유입 단계 이후에 상기 제1 열교환부로부터 배출되는 제1 스트림을 팽창시키는 제1 팽창 단계;
상기 제1 팽창 단계 이후에 상기 제1 스트림을 상기 제1 열교환부로 다시 유입시켜 상기 제1 스트림을 통해 상기 제1 열교환부에서 상기 천연가스를 냉각시키는 제1 냉각 단계;
상기 제1 냉각 단계 이후에 상기 제1 열교환부로부터 상기 제1 스트림을 회수하는 제1 회수 단계;
상기 제1 분리 단계 이후에 상기 제2 스트림을 상기 제1 열교환부로 유입시키는 제2 유입 단계;
상기 제2 유입 단계 이후에 상기 제1 열교환부로부터 배출되는 제2 스트림을 액상의 제3 스트림과 기상의 제4 스트림으로 분리시키는 제2 분리 단계;
상기 제2 분리 단계 이후에 상기 제3 스트림을 상기 제2 열교환부로 유입시키는 제3-1 유입 단계;
상기 제3-1 유입 단계 이후에 상기 제2 열교환부로부터 배출되는 제3 스트림을 팽창시키는 제2-1 팽창 단계;
상기 제2-1 팽창 단계 이후에 상기 제3 스트림을 상기 제2 열교환부로 다시 유입시켜 상기 제3 스트림을 통해 상기 제2 열교환부에서 상기 천연가스를 냉각시키는 제2-1 냉각 단계;
상기 제2 분리 단계 이후에 상기 제4 스트림을 상기 제2 열교환부로 유입시키는 제3-2 유입 단계;
상기 제3-2 유입 단계 이후에 상기 제2 열교환부로부터 배출되는 제4 스트림을 팽창시키는 제2-2 팽창 단계;
상기 제2-2 팽창 단계 이후에 상기 제4 스트림을 상기 제2 열교환부로 다시 유입시켜 상기 제4 스트림을 통해 상기 제2 열교환부에서 상기 천연가스를 냉각시키는 제2-2 냉각 단계; 및
상기 제2-1 및 상기 제2-2 냉각 단계 이후에 상기 제2 열교환부로부터 상기 제3 스트림과 상기 제4 스트림을 회수하는 제2 회수 단계를 포함하며,
상기 제1 회수 단계 이후에 상기 제1 스트림은 상기 응축 단계로 보내지고 상기 제2 회수 단계 이후에 상기 제3 스트림과 상기 제4 스트림은 서로 혼합된 제2 혼합 스트림으로서 상기 응축 단계로 보내지는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정. A natural gas liquefaction process in which natural gas is first cooled in a first heat exchanging unit and second natural gas is cooled in a second heat exchanging unit distinguished from the first heat exchanging unit by using one closed loop refrigeration cycle employing a mixed refrigerant In this case,
The closed-loop refrigeration cycle includes:
A condensing step of partially condensing the mixed refrigerant;
A first separation step of separating the mixed refrigerant into a liquid first stream and a gaseous second stream after the condensing step;
A first inflow step of introducing the first stream into the first heat exchange unit after the first separation step;
A first expansion step of expanding the first stream discharged from the first heat exchange section after the first introduction step;
A first cooling step of flowing the first stream back into the first heat exchanger after the first expansion step and cooling the natural gas in the first heat exchanger through the first stream;
A first recovery step of recovering the first stream from the first heat exchange unit after the first cooling step;
A second inflow step of introducing the second stream to the first heat exchange unit after the first separation step;
A second separation step of separating the second stream discharged from the first heat exchange unit after the second introduction step into a third stream in the liquid phase and a fourth stream in the vapor phase;
(3-1) introducing the third stream into the second heat exchanger after the second separator;
A 2nd-1 expansion step of expanding the third stream discharged from the second heat exchange unit after the 3rd-1st inflow step;
A second-1 cooling step of flowing the third stream back into the second heat exchanger after the second-1 expansion step and cooling the natural gas in the second heat exchanger through the third stream;
A third-2 inflow step of introducing the fourth stream into the second heat exchanger after the second separation;
A second-2 expansion step of expanding the fourth stream discharged from the second heat exchange unit after the third-2 inflow step;
A second 2-2 cooling step of introducing the fourth stream back into the second heat exchanger after the 2nd-2 expansion step and cooling the natural gas in the second heat exchanger through the fourth stream; And
And a second recovery step of recovering the third stream and the fourth stream from the second heat exchanger after the second and first cooling stages,
Wherein the first stream is sent to the condensing stage after the first collecting step and after the second collecting step the third stream and the fourth stream are sent to the condensing stage as a second mixed stream mixed with each other Natural gas liquefaction process characterized by.
상기 응축 단계는, 상기 제2 혼합 스트림을 압축시키는 제1 압축 단계, 상기 제1 압축 단계 이후에 상기 제2 혼합 스트림에 상기 제1 스트림을 혼입시켜 메인 스트림을 형성하는 제1 혼입 단계, 및 상기 제1 혼입 단계 이후에 상기 메인 스트림을 압축시키는 제2 압축 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정. The method according to claim 1,
The first condensing step comprises a first compression step of compressing the second mixed stream, a first mixing step of mixing the first stream into the second mixed stream after the first compression step to form a main stream, And a second compression step of compressing the main stream after the first mixing step.
상기 응축 단계는, 상기 제2 압축 단계 이후에 상기 메인 스트림을 압축 시키는 제3 압축 단계, 상기 제3 압축 단계 이후에 상기 메인 스트림을 액상의 제5 스트림과 기상의 제6 스트림으로 분리시키는 제3 분리 단계, 상기 제3 분리 단계 이후에 상기 제5 스트림을 상기 메인 스트림에 혼입시키는 제2 혼입 단계, 및 상기 제3 분리 단계 이후에 상기 제6 스트림을 압축시키는 제4 압축 단계를 더 포함하며,
상기 제5 스트림은 상기 제2 혼입 단계 이후에 상기 메인 스트림과 함께 상기 제3 압축 단계로 보내지고, 상기 제6 스트림은 상기 제4 압축 단계 이후에 상기 제1 분리 단계로 보내지는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정.The method of claim 2,
Wherein the condensing step includes a third compression step of compressing the main stream after the second compression step and a third compression step of separating the main stream into a fifth stream of liquid phase and a sixth stream of liquid phase after the third compression step, A second mixing step of mixing the fifth stream into the main stream after the third splitting step and a fourth compression step of compressing the sixth stream after the third splitting step,
The fifth stream is sent to the third compression step together with the main stream after the second incorporation step and the sixth stream is sent to the first separation step after the fourth compression step Natural gas liquefaction process.
상기 응축 단계는, 상기 제2 혼합 스트림을 압축시키는 제1 압축 단계, 상기 제1 스트림을 압축시키는 제2 압축 단계, 상기 제1 압축 단계와 상기 제2 압축 단계 이후에 상기 제1 스트림을 상기 제2 혼합 스트림에 혼입시켜 메인 스트림을 형성하는 제1 혼입 단계, 및 상기 제1 혼입 단계 이후에 상기 메인 스트림을 압축시키는 제3 압축 단계를 포함하며,
상기 메인 스트림은 상기 제3 압축 단계 이후에 상기 제1 분리 단계로 보내지는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정. The method according to claim 1,
Wherein the condensing step includes a first compression step of compressing the second mixed stream, a second compression step of compressing the first stream, a second compression step of compressing the first stream after the first compression step and the second compression step, 2 mixed stream to form a main stream; and a third compression step of compressing the main stream after the first incorporation step,
And the main stream is sent to the first separating step after the third compressing step.
상기 응축 단계는, 상기 제2 혼합 스트림을 압축시키는 제1 압축 단계, 상기 제1 스트림을 압축시키는 제2 압축 단계, 상기 제1 압축 단계 이후에 상기 제2 혼합 스트림을 압축시키는 제3 압축 단계, 상기 제2 압축 단계와 상기 제3 압축 단계 이후에 상기 제1 스트림을 상기 제2 혼합 스트림에 혼입시켜 메인 스트림을 형성하는 제1 혼입 단계, 상기 제1 혼입 단계 이후에 상기 메인 스트림을 액상의 제5 스트림과 기상의 제6 스트림으로 분리시키는 제3 분리 단계, 상기 제3 분리 단계 이후에 상기 제5 스트림을 상기 제2 혼합 스트림에 혼입시키는 제2 혼입 단계, 및 상기 제3 분리 단계 이후에 상기 제6 스트림을 압축시키는 제4 압축 단계를 포함하며,
상기 제5 스트림은 상기 제2 혼입 단계 이후에 상기 제2 혼합 스트림과 함께 상기 제3 압축 단계로 보내지고, 상기 제6 스트림은 상기 제4 압축 단계 이후에 상기 제1 분리 단계로 보내지는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정.The method according to claim 1,
The condensing step comprises a first compression step for compressing the second mixed stream, a second compression step for compressing the first stream, a third compression step for compressing the second mixed stream after the first compression step, A first mixing step of mixing the first stream into the second mixing stream after the second compression step and the third compression step to form a main stream; 5 stream and a gaseous sixth stream, a second mixing step of admixing the fifth stream after the third separation step into the second mixed stream, and a third mixing step of mixing the fifth stream with the third stream, And a fourth compression step of compressing the sixth stream,
Characterized in that said fifth stream is sent to said third compression stage together with said second mixed stream after said second mixing stage and said sixth stream is sent to said first separation stage after said fourth compression stage The natural gas liquefaction process.
상기 응축 단계는, 상기 제2 혼합 스트림을 압축시키는 제1 압축 단계, 상기 제1 압축 단계 이후에 상기 제2 혼합 스트림을 압축시키는 제3 압축 단계, 상기 제3 압축 단계 이후에 상기 제1 스트림을 상기 제2 혼합 스트림에 혼입시켜 메인 스트림을 형성하는 제1 혼입 단계, 상기 제1 혼입 단계 이후에 상기 메인 스트림을 액상의 제5 스트림과 기상의 제6 스트림으로 분리시키는 제3 분리 단계, 상기 제3 분리 단계 이후에 상기 제5 스트림을 상기 제2 혼합 스트림에 혼입시키는 제2 혼입 단계, 및 상기 제3 분리 단계 이후에 상기 제6 스트림을 압축시키는 제4 압축 단계를 포함하며,
상기 제5 스트림은 상기 제2 혼입 단계 이후에 상기 제2 혼합 스트림과 함께 상기 제3 압축 단계로 보내지고, 상기 제6 스트림은 상기 제4 압축 단계 이후에 상기 제1 분리 단계로 보내지는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정.The method according to claim 1,
Wherein said condensing comprises a first compression step for compressing said second mixed stream, a third compression step for compressing said second mixed stream after said first compression step, a third compression step for compressing said first stream after said third compression step, A third separation step of separating the main stream into a liquid fifth stream and a gaseous sixth stream after the first introduction step, a third separation step of separating the main stream into a liquid fifth stream and a gaseous sixth stream after the first introduction step, A third mixing step of mixing the fifth stream after the third splitting step into the second mixing stream and a fourth compression step of compressing the sixth stream after the third splitting step,
Characterized in that said fifth stream is sent to said third compression stage together with said second mixed stream after said second mixing stage and said sixth stream is sent to said first separation stage after said fourth compression stage The natural gas liquefaction process.
상기 제1 열교환부와 상기 제2 열교환부 중의 적어도 어느 하나는 SWHE 타입의 열교환기인 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정.The method according to any one of claims 1 to 6,
Wherein at least one of the first heat exchanger and the second heat exchanger is a SWHE type heat exchanger.
상기 폐 루프 냉동 사이클은,
상기 혼합 냉매를 부분적으로 응축시키는 응축 단계;
상기 응축 단계 이후에 상기 혼합 냉매를 액상의 제1 스트림과 기상의 제2 스트림으로 분리시키는 제1 분리 단계;
상기 제1 분리 단계 이후에 상기 제1 스트림을 상기 제1 열교환부로 유입시키는 제1 유입 단계;
상기 제1 유입 단계 이후에 상기 제1 열교환부 내에서 상기 제1 스트림으로부터 상기 제1 스트림의 일부인 제1 서브 스트림을 분리하는 제1 추가 분리 단계;
상기 제1 추가 분리 단계 이후에 상기 제1 열교환부로부터 배출되는 제1 서브 스트림을 팽창시키는 제1 팽창 단계;
상기 제1 팽창 단계 이후에 상기 제1 서브 스트림을 상기 제1 열교환부로 유입시켜 상기 제1 서브 스트림을 통해 상기 제1 열교환부에서 상기 천연가스를 냉각시키는 제1 냉각 단계;
상기 제1 분리 단계 이후에 상기 제2 스트림을 상기 제1 열교환부로 유입시키는 제2 유입 단계;
상기 제2 유입 단계 이후에 상기 제1 열교환부로부터 배출되는 제2 스트림을 액상의 제3 스트림과 기상의 제4 스트림으로 분리시키는 제2 분리 단계;
상기 제2 분리 단계 이후에 상기 제3 스트림을 팽창시키는 제1 추가 팽창 단계;
상기 제1 추가 팽창 단계 이후에 상기 제3 스트림을 상기 제1 열교환부로 유입시켜 상기 제3 스트림을 통해 상기 제1 열교환부에서 상기 천연가스를 냉각시키는 제1 추가 냉각 단계;
상기 제1 냉각 단계와 상기 제1 추가 냉각 단계 이후에 상기 제1 열교환부로부터 상기 제1 서브 스트림과 상기 제3 스트림을 회수하는 제1 회수 단계;
상기 제2 분리 단계 이후에 상기 제4 스트림을 상기 제2 열교환부로 유입시키는 제3 유입 단계;
상기 제3 유입 단계 이후에 상기 제2 열교환부로부터 배출되는 제4 스트림을 팽창시키는 제2 팽창 단계;
상기 제2 팽창 단계 이후에 상기 제4 스트림을 상기 제2 열교환부로 다시 유입시켜 상기 제4 스트림을 통해 상기 제2 열교환부에서 상기 천연가스를 냉각시키는 제2 냉각 단계;
상기 제1 추가 분리 단계 이후에 상기 제1 열교환부로부터 배출되는 제1 스트림을 상기 제2 열교환부로 유입시키는 제4 유입 단계;
상기 제4 유입 단계 이후에 상기 제2 열교환부로부터 배출되는 제1 스트림을 팽창시키는 제2 추가 팽창 단계;
상기 제2 추가 팽창 단계 이후에 상기 제1 스트림을 상기 제2 열교환부로 다시 유입시켜 상기 제1 스트림을 통해 상기 제2 열교환부에서 상기 천연가스를 냉각시키는 제2 추가 냉각 단계; 및
상기 제2 냉각 단계와 상기 제2 추가 냉각 단계 이후에 상기 제2 열교환부로부터 상기 제1 스트림과 상기 제4 스트림을 회수하는 제2 회수 단계를 포함하며,
상기 제1 회수 단계 이후에 상기 제1 서브 스트림과 상기 제3 스트림은 서로 혼합된 제3 혼합 스트림으로서 상기 응축 단계로 보내지고, 상기 제2 회수 단계 이후에 상기 제1 스트림과 상기 제4 스트림은 서로 혼합된 제4 혼합 스트림으로서 상기 응축 단계로 보내지는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정. A natural gas liquefaction process in which natural gas is first cooled in a first heat exchanging unit and second natural gas is cooled in a second heat exchanging unit distinguished from the first heat exchanging unit by using one closed loop refrigeration cycle employing a mixed refrigerant In this case,
The closed-loop refrigeration cycle includes:
A condensing step of partially condensing the mixed refrigerant;
A first separation step of separating the mixed refrigerant into a liquid first stream and a gaseous second stream after the condensing step;
A first inflow step of introducing the first stream into the first heat exchange unit after the first separation step;
A first further separating step of separating a first sub-stream which is a part of the first stream from the first stream in the first heat exchange unit after the first introduction step;
A first expansion step of expanding the first sub-stream discharged from the first heat exchange unit after the first additional separation step;
A first cooling step of introducing the first sub-stream to the first heat exchanger after the first expansion step and cooling the natural gas in the first heat exchanger through the first sub-stream;
A second inflow step of introducing the second stream to the first heat exchange unit after the first separation step;
A second separation step of separating the second stream discharged from the first heat exchange unit after the second introduction step into a third stream in the liquid phase and a fourth stream in the vapor phase;
A first further expansion step of expanding the third stream after the second separation step;
A first additional cooling step of introducing the third stream to the first heat exchanger after the first further expansion step and cooling the natural gas in the first heat exchanger through the third stream;
A first recovery step of recovering the first sub-stream and the third stream from the first heat exchange unit after the first cooling step and the first additional cooling step;
A third inflow step of introducing the fourth stream into the second heat exchange unit after the second separation step;
A second expansion step of expanding the fourth stream discharged from the second heat exchange section after the third introduction step;
A second cooling step of flowing the fourth stream back into the second heat exchanger after the second expansion step and cooling the natural gas in the second heat exchanger through the fourth stream;
A fourth inflow step of introducing the first stream discharged from the first heat exchange unit to the second heat exchange unit after the first additional separation step;
A second further expansion step of expanding the first stream discharged from the second heat exchange section after the fourth inflow step;
A second additional cooling step of introducing the first stream back into the second heat exchanger after the second further expansion step and cooling the natural gas in the second heat exchanger through the first stream; And
And a second recovery step of recovering the first stream and the fourth stream from the second heat exchange unit after the second cooling step and the second additional cooling step,
After the first collecting step, the first sub-stream and the third stream are sent to the condensing stage as a third mixed stream mixed with each other, and after the second collecting step, the first stream and the fourth stream And the mixed gas is sent to the condensing step as a fourth mixed stream mixed with each other.
상기 응축 단계는, 상기 제4 혼합 스트림을 압축시키는 제1 압축 단계, 상기 제1 압축 단계 이후에 상기 제4 혼합 스트림에 상기 제3 혼합 스트림을 혼입시켜 메인 스트림을 형성하는 제1 혼입 단계, 및 상기 제1 혼입 단계 이후에 상기 메인 스트림을 압축시키는 제2 압축 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정. The method of claim 8,
The first condensing step comprises a first compression step of compressing the fourth mixed stream, a first mixing step of mixing the third mixed stream into the fourth mixed stream after the first compression step to form a main stream, and And a second compression step of compressing the main stream after the first mixing step.
상기 응축 단계는, 상기 제2 압축 단계 이후에 상기 메인 스트림을 압축 시키는 제3 압축 단계, 상기 제3 압축 단계 이후에 상기 메인 스트림을 액상의 제5 스트림과 기상의 제6 스트림으로 분리시키는 제3 분리 단계, 상기 제3 분리 단계 이후에 상기 제5 스트림을 상기 메인 스트림에 혼입시키는 제2 혼입 단계, 및 상기 제3 분리 단계 이후에 상기 제6 스트림을 압축시키는 제4 압축 단계를 더 포함하며,
상기 제5 스트림은 상기 제2 혼입 단계 이후에 상기 메인 스트림과 함께 상기 제3 압축 단계로 보내지고, 상기 제6 스트림은 상기 제4 압축 단계 이후에 상기 제1 분리 단계로 보내지는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정.The method of claim 9,
Wherein the condensing step includes a third compression step of compressing the main stream after the second compression step and a third compression step of separating the main stream into a fifth stream of liquid phase and a sixth stream of liquid phase after the third compression step, A second mixing step of mixing the fifth stream into the main stream after the third splitting step and a fourth compression step of compressing the sixth stream after the third splitting step,
The fifth stream is sent to the third compression step together with the main stream after the second incorporation step and the sixth stream is sent to the first separation step after the fourth compression step Natural gas liquefaction process.
상기 응축 단계는, 상기 제4 혼합 스트림을 압축시키는 제1 압축 단계, 상기 제3 혼합 스트림을 압축시키는 제2 압축 단계, 상기 제1 압축 단계와 상기 제2 압축 단계 이후에 상기 제3 혼합 스트림을 상기 제4 혼합 스트림에 혼입시켜 메인 스트림을 형성하는 제1 혼입 단계, 및 상기 제1 혼입 단계 이후에 상기 메인 스트림을 압축시키는 제3 압축 단계를 포함하며,
상기 메인 스트림은 상기 제3 압축 단계 이후에 상기 제1 분리 단계로 보내지는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정. The method of claim 8,
Wherein the condensing step comprises a first compression step for compressing the fourth mixed stream, a second compression step for compressing the third mixed stream, and a second compression step for compressing the third mixed stream after the first compression step and the second compression step. And a third compression step of compressing the main stream after the first incorporation step, wherein the third compression step comprises the steps of:
And the main stream is sent to the first separating step after the third compressing step.
상기 응축 단계는, 상기 제4 혼합 스트림을 압축시키는 제1 압축 단계, 상기 제3 혼합 스트림을 압축시키는 제2 압축 단계, 상기 제1 압축 단계 이후에 상기 제4 혼합 스트림을 압축시키는 제3 압축 단계, 상기 제2 압축 단계와 상기 제3 압축 단계 이후에 상기 제3 혼합 스트림을 상기 제4 혼합 스트림에 혼입시켜 메인 스트림을 형성하는 제1 혼입 단계, 상기 제1 혼입 단계 이후에 상기 메인 스트림을 액상의 제5 스트림과 기상의 제6 스트림으로 분리시키는 제3 분리 단계, 상기 제3 분리 단계 이후에 상기 제5 스트림을 상기 제4 혼합 스트림에 혼입시키는 제2 혼입 단계, 및 상기 제3 분리 단계 이후에 상기 제6 스트림을 압축시키는 제4 압축 단계를 포함하며,
상기 제5 스트림은 상기 제2 혼입 단계 이후에 상기 제4 혼합 스트림과 함께 상기 제3 압축 단계로 보내지고, 상기 제6 스트림은 상기 제4 압축 단계 이후에 상기 제1 분리 단계로 보내지는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정.The method of claim 8,
Wherein the condensing step comprises a first compression step for compressing the fourth mixed stream, a second compression step for compressing the third mixed stream, a third compression step for compressing the fourth mixed stream after the first compression step, A first mixing step of mixing the third mixed stream into the fourth mixed stream to form a main stream after the second compressing step and the third compressing step, And a sixth stream of the gaseous phase; a second mixing step of mixing the fifth stream after the third separation step into the fourth mixed stream; And a fourth compression step of compressing the sixth stream into the second stream,
Characterized in that said fifth stream is sent to said third compression stage together with said fourth mixed stream after said second mixing stage and said sixth stream is sent to said first separation stage after said fourth compression stage The natural gas liquefaction process.
상기 응축 단계는, 상기 제4 혼합 스트림을 압축시키는 제1 압축 단계, 상기 제1 압축 단계 이후에 상기 제4 혼합 스트림을 압축시키는 제3 압축 단계, 상기 제3 압축 단계 이후에 상기 제3 혼합 스트림을 상기 제4 혼합 스트림에 혼입시켜 메인 스트림을 형성하는 제1 혼입 단계, 상기 제1 혼입 단계 이후에 상기 메인 스트림을 액상의 제5 스트림과 기상의 제6 스트림으로 분리시키는 제3 분리 단계, 상기 제3 분리 단계 이후에 상기 제5 스트림을 상기 제4 혼합 스트림에 혼입시키는 제2 혼입 단계, 및 상기 제3 분리 단계 이후에 상기 제6 스트림을 압축시키는 제4 압축 단계를 포함하며,
상기 제5 스트림은 상기 제2 혼입 단계 이후에 상기 제4 혼합 스트림과 함께 상기 제3 압축 단계로 보내지고, 상기 제6 스트림은 상기 제4 압축 단계 이후에 상기 제1 분리 단계로 보내지는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정.The method of claim 8,
Wherein the condensing step comprises a first compression step for compressing the fourth mixed stream, a third compression step for compressing the fourth mixed stream after the first compression step, a third compression step for compressing the third mixed stream after the third compression step, A third separation step of separating the main stream into a liquid fifth stream and a gaseous sixth stream after the first introduction step, A second mixing step of mixing the fifth stream after the third separation step into the fourth mixing stream and a fourth compression step of compressing the sixth stream after the third separation step,
Characterized in that said fifth stream is sent to said third compression stage together with said fourth mixed stream after said second mixing stage and said sixth stream is sent to said first separation stage after said fourth compression stage The natural gas liquefaction process.
상기 제1 열교환부와 상기 제2 열교환부 중의 적어도 어느 하나는 SWHE 타입의 열교환기인 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정.The method according to any one of claims 8 to 13,
Wherein at least one of the first heat exchanger and the second heat exchanger is a SWHE type heat exchanger.
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