KR20160015923A - 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 5에서 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 5, 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 6에서 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. 6, 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 7에서 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. 7, 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 열교환 영역에서 1차적으로 천연가스를 냉각시키고, 제2 열교환 영역에서 2차적으로 천연가스를 냉각시키고, 제3 열교환 영역에서 3차적으로 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 제2 스트림을 압축시키는 압축 단계, 압축 단계 이후에 제2 스트림을 액상의 제3 스트림과 기상의 제4 스트림으로 분리시키는 제2 분리 단계, 제1 분리 단계와 제2 분리 단계 이후에 제1 스트림을 제3 스트림에 혼입시켜 제1 메인 스트림을 형성하는 제1 혼입 단계, 제1 혼입 단계 이후에 제1 메인 스트림을 액상의 제5 스트림과 기상의 제6 스트림으로 분리시키는 제3 분리 단계, 제3 분리 단계 이후에 제5 스트림을 이용하여 제1 열교환 영역에서 천연가스를 냉각시키는 제1 냉각 단계, 제3 분리 단계 이후에 제6 스트림을 이용하여 제2 열교환 영역에서 천연가스를 냉각시키는 제2 냉각 단계, 및 제2 분리 단계 이후에 제4 스트림을 이용하여 제3 열교환 영역에서 천연가스를 냉각시키는 제3 냉각 단계를 포함한다. The liquefaction process according to the present invention is characterized in that one closed loop refrigeration cycle employing mixed refrigerant is used to cool the natural gas in the first heat exchange zone and secondarily to cool the natural gas in the second heat exchange zone Wherein the closed loop refrigeration cycle comprises a condensing step of partially condensing the mixed refrigerant, a condensing step of partially condensing the mixed refrigerant, a step of condensing the mixed refrigerant in the first liquid phase A first separation step of separating the first stream into a first stream and a second stream of gaseous phase, a compression step of compressing the second stream after the first separation step, a second stream after the compression step into the third stream of liquid phase and the fourth stream of the vapor phase A first separating step of separating the first stream from the first stream and a second separating step of separating the first stream from the first stream, A third separation step of separating the first main stream into a fifth stream of liquid phase and a sixth stream of gaseous phase after the first introduction step, A second cooling step for cooling the natural gas in the second heat exchange zone using the sixth stream after the third separation step and a second cooling step for cooling the natural gas using the fourth stream after the second separation step, And a third cooling step for cooling the natural gas in the third heat exchange zone.
본 발명에 따른 천연가스 액화공정은 한 개의 폐 루프 냉동 사이클을 이용하여 천연가스를 액화시키기 때문에, 액화공정의 구조가 단순하고 액화공정의 운전이 용이하다는 효과가 있다.Since the natural gas liquefaction process according to the present invention liquefies natural gas using one closed loop refrigeration cycle, there is an effect that the structure of the liquefaction process is simple and operation of the liquefaction process is easy.
또한 본 발명에 따른 천연가스 액화공정은 제1 스트림과 제3 스트림의 혼합 스트림을 액상의 스트림과 기상의 스트림으로 분리한 다음에, 이들을 각각 열교환기에서 활용하기 때문에 액화공정의 효율이 우수하다는 효과가 있다. Further, in the natural gas liquefaction process according to the present invention, the mixed stream of the first stream and the third stream is separated into a liquid stream and a gaseous stream, and then each of them is used in a heat exchanger. .
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 본 발명의 실시예 2에 따른 천연가스 액화공정을 도시하고 있는 흐름도
도 5는 종래의 C3/MR 공정을 개념적으로 도시하고 있는 흐름도
도 6은 종래의 캐스케이드 공정을 개념적으로 도시하고 있는 흐름도
도 7은 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.
4 is a flowchart showing a natural gas liquefaction process according to the second embodiment of the present invention.
5 is a flow chart conceptually illustrating a conventional C3 / MR process.
6 is a flow chart conceptually illustrating a conventional cascade process.
7 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. 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 >
특히, 혼합 냉매(mixed refrigerant 또는 multi-component refrigerant)를 채용한 한 개의 폐 루프 냉동 사이클을 이용하여, 제1 열교환 영역에서 1차적으로 천연가스를 냉각시키고, 제2 열교환 영역에서 2차적으로 천연가스를 냉각시키고, 제3 열교환 영역에서 3차적으로 천연가스를 냉각시키는 천연가스 액화공정에 적용될 수 있다. 참고로, 본 실시예에 따른 액화공정은 혼합 냉매를 냉각하거나 또는 천연가스를 냉각하는 냉동 사이클을 더 포함할 수도 있다. In particular, one closed loop refrigeration cycle employing a mixed refrigerant or a multi-component refrigerant is used to cool the natural gas in the first heat exchange zone and to cool the natural gas in the second heat exchange zone, And cooling the natural gas in the third heat exchange zone in the third heat exchange zone. 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 제3 메인 스트림)는 부분적으로 응축된다 (응축 단계). 예를 들어, 혼합 냉매는 일련의 압축, 일련의 압축과 냉각, 또는 일련의 압축과 냉각 및 혼합을 통해 부분적으로 응축될 수 있다. 이와 같은 응축으로 혼합 냉매는 액상 부분과 기상 부분을 포함하게 된다. 그런 다음 혼합 냉매는 분리 수단(111)에 의해 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. 참고로, 스트림들은 기액 분리 시의 온도나 압력에 따라 조성과 양이 달라질 수 있다.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 (the third main stream to be described later) is partially condensed (condensation step). For example, the mixed refrigerant may be partially condensed through a series of compression, a series of compression and cooling, or a series of compression, cooling and mixing. By such condensation, the mixed refrigerant includes the liquid phase portion and the vapor phase portion. The mixed refrigerant is then separated into a first stream of liquid phase and a second stream of vapor phase by means of a separation means 111 (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. For reference, the composition and amount of the streams may vary depending on the temperature or pressure during gas-liquid separation.
제2 스트림은 분리 후에 도관(201)을 통해 압축 수단(140)으로 유입되어 압축된다(압축 단계). 여기서 압축 수단(140)은 통상의 압축기(compressor)일 수 있으며, 다단일 수 있다. 이는 후술할 다른 압축 수단도 동일하다. 그런 다음 제2 스트림은 도관(202)을 통해 냉각 수단(150)으로 유입되어 냉각된다. 여기서 냉각 수단(150)은 수랭식이나 공랭식의 냉각기(cooler)일 수 있다. 이는 후술할 다른 냉각 수단도 동일하다. 냉각 수단(150)은 압축된 스트림을 냉각할 필요가 있을 때 구비될 수 있다. 이는 다른 냉각 수단도 동일하다. 그런 다음 제2 스트림은 도관(203)을 통해 분리 수단(112)으로 유입되어 액상의 제3 스트림과 기상의 제4 스트림으로 분리된다(제2 분리 단계). The second stream flows into the compression means 140 through the
그런 다음 제3 스트림은 제1 스트림과 혼합된다. 즉, 제1 스트림은 제3 스트림에 혼입된다(제1 혼입 단계). 이와 같은 혼입은 1개의 도관(205)을 다른 1개의 도관(204)에 연결하는 것으로 달성될 수 있다. 또는 혼입을 위한 별도의 구성을 채용할 수도 있다. 또한 제1 스트림과 제3 스트림이 후술할 분리 수단(113)으로 각각 유입된 다음에 분리 수단(113)에서 혼합될 수도 있다. 이와 같은 혼입으로 제1 메인 스트림이 형성된다. 즉, 제1 메인 스트림은 제1 스트림과 제3 스트림이 혼합된 스트림이다. 여기서 제3 스트림은 혼합 전에 팽창 수단(134)에 의해 팽창될 수 있다 (팽창 단계). 팽창 수단에 대해서는 후술한다. 참고로, 혼입은 상대적 개념이다. 즉, 도관의 구성에 따라 제1 스트림이 제3 스트림에 혼입된다고 볼 수도 있고, 제3 스트림이 제1 스트림에 혼입된다고 볼 수도 있다. 제1 메인 스트림은 분리 수단(113)에 의해 액상의 제5 스트림과 기상의 제6 스트림으로 분리된다(제3 분리 단계). The third stream is then mixed with the first stream. That is, the first stream is incorporated into the third stream (first mixing step). Such incorporation can be achieved by connecting one
제5 스트림은 분리 후에 제1 열교환 영역(121)에서 천연가스를 냉각시킨다 (제1 냉각 단계). 이를 통해 천연가스는 예냉(pre-cool)될 수 있다. 예를 들어, 제5 스트림은 분리 후에 도관(211)을 통해 제1 열교환 영역(121)으로 유입된다(제1 유입 단계). 그런 다음 제1 열교환 영역(121)으로부터 배출된 제5 스트림은 도관(212)을 통해 팽창 수단(131)으로 유입되어 팽창된다(제1 팽창 단계). 이로 인해 제5 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 fifth stream cools the natural gas in the first
제5 스트림은 팽창으로 온도가 낮아진 다음에 도관(213)을 통해 제1 열교환 영역(121)으로 다시 유입되어 제1 열교환 영역(121)에서 천연가스를 예냉시킨다(예냉 단계). 도관(213)을 통해 제1 열교환 영역(121)으로 유입된 제5 스트림은, 도관 (211)을 통해 제1 열교환 영역(121)으로 유입된 제5 스트림, 도관(221)을 통해 제1 열교환 영역(121)으로 유입된 제6 스트림, 및 도관(231)을 통해 제1 열교환 영역(121)으로 유입된 제4 스트림도 천연가스와 함께 냉각시킬 수 있다. 이와 같은 냉각 후에 제5 스트림은 도관(214)을 통해 응축 단계로 보내진다. 참고로, 도관 (212, 213)은 도 1과 다르게 제2 열교환 영역(122)과 제3 열교환 영역(123)을 통과하지 않을 수 있다. The fifth stream is lowered in temperature by expansion and then flows back into the first
제6 스트림은 분리 후에 제2 열교환 영역(122)에서 천연가스를 냉각시킨다 (제2 냉각 단계). 이를 통해 천연가스는 액화(liquefy)될 수 있다. 예를 들어, 제6 스트림은 분리 후에 도관(221)을 통해 제1 열교환 영역(121)으로 유입된다(제2 유입 단계). 그런 다음 제1 열교환 영역(121)으로부터 배출된 제6 스트림은 도관(222)을 통해 제2 열교환 영역(122)으로 유입된다(제3 유입 단계). 그런 다음 제2 열교환 영역(122)으로부터 배출된 제6 스트림은 도관(223)을 통해 팽창 수단(132)으로 유입되어 팽창된다(제2 팽창 단계). The sixth stream cools the natural gas in the second
제6 스트림은 팽창으로 온도가 낮아진 다음에 도관(224)을 통해 제2 열교환 영역(122)으로 다시 유입되어 제2 열교환 영역(122)에서 천연가스를 액화시킨다(액화 단계). 도관(224)을 통해 제2 열교환 영역(122)으로 유입된 제6 스트림은, 도관 (222)을 통해 제2 열교환 영역(122)으로 유입된 제6 스트림과, 도관(232)을 통해 제2 열교환 영역(122)으로 유입된 제4 스트림도 천연가스와 함께 냉각시킬 수 있다. 이와 같은 냉각 후에 제6 스트림은 도관(226)을 통해 응축 단계로 보내진다. The sixth stream is cooled down to the expansion and then flows back to the second
참고로, 도관(223, 224)은 도 1과 다르게 제3 열교환 영역(123)을 통과하지 않을 수 있다. 그리고 열교환 후에 제2 열교환 영역(122)으로부터 배출된 제6 스트림은 도관(226)을 통해 바로 응축 단계로 보내질 수도 있으나, 도 1과 같이 도관(225)을 통해 제1 열교환 영역(121)으로 먼저 보내질 수도 있다. 이와 같은 경우 제6 스트림은 제1 열교환 영역(121)에서 제5 스트림과 함께 천연가스를 냉각시킬 수 있다. For reference, the
제4 스트림은 분리 후에 제3 열교환 영역(123)에서 천연가스를 냉각시킨다 (제3 냉각 단계). 이를 통해 천연가스는 과냉(sub-cool)될 수 있다. 예를 들어, 제4 스트림은 분리 후에 도관(231)을 통해 제1 열교환 영역(121)으로 유입된다(제4 유입 단계). 그런 다음 제1 열교환 영역(121)으로부터 배출된 제4 스트림은 도관(232)을 통해 제2 열교환 영역(122)으로 유입된다(제5 유입 단계). 그런 다음 제2 열교환 영역(122)으로부터 배출된 제4 스트림은 도관(233)을 통해 제3 열교환 영역(123)으로 유입된다(제6 유입 단계). 그런 다음 제3 열교환 영역(123)으로부터 배출된 제4 스트림은 도관(234)을 통해 팽창 수단(133)으로 유입되어 팽창된다(제3 팽창 단계). The fourth stream cools the natural gas in the third
제4 스트림은 팽창으로 온도가 낮아진 다음에 도관(235)을 통해 제3 열교환 영역(123)으로 다시 유입되어 제3 열교환 영역(123)에서 천연가스를 과냉시킨다(과냉 단계). 도관(235)을 통해 제3 열교환 영역(123)으로 유입된 제4 스트림은, 도관 (233)을 통해 제3 열교환 영역(123)으로 유입된 제4 스트림도 천연가스와 함께 냉각시킬 수 있다. 이와 같은 냉각 후에 제4 스트림은 도관(238)을 통해 응축 단계로 보내진다. After the temperature of the fourth stream is lowered by the expansion, it flows back into the third
참고로, 열교환 후에 제3 열교환 영역(122)으로부터 배출된 제4 스트림은 도관(238)을 통해 바로 응축 단계로 보내질 수도 있으나, 도 1과 같이 도관(236)을 통해 제2 열교환 영역(122)으로 보내지고, 도관(237)을 통해 제1 열교환 영역 (121)으로 보내질 수도 있다. 이와 같은 경우 제4 스트림은 제2 열교환 영역 (122)에서 제6 스트림과 함께 천연가스를 냉각시키고, 제1 열교환 영역(121)에서 제5 스트림과 함께 천연가스를 냉각시킬 수 있다. For reference, the fourth stream discharged from the third
참고로, 제1 내지 제3 열교환 영역(121, 122, 123)은 하나의 PFHE 타입 열교환기(120) 내에 마련되는 것이 바람직하다. 이에 대해 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, SWHE 타입의 열교환기에 기초한 액화공정을 그대로 PFHE 타입의 열교환기를 사용한 액화공정에 적용할 수 없을 수도 있다. For reference, it is preferable that the first to third
PFHE 타입의 열교환기는 하나의 열교환기 내에, 다른 스트림에 의해 냉각될 스트림도 복수 개를 마련할 수 있고, 다른 스트림을 냉각할 스트림도 복수 개를 마련할 수 있다. 즉, PFHE 타입의 열교환기는 하나의 열교환기 내에 복수 개의 열교환 영역을 마련할 수 있다. 여기서 열교환 영역은 천연가스 스트림을 포함한 2개 이상의 스트림들 사이에서 열교환이 일어나는 영역을 말한다. PFHE 타입의 열교환기는 액화시스템의 소형화에 유리하다. 다만, 제1 내지 제3 열교환 영역은 복수 개의 열교환기 내에 별도로 마련될 수도 있다.The PFHE type heat exchanger may have a plurality of streams to be cooled by other streams in one heat exchanger, and a plurality of streams to cool other streams may also be provided. That is, the PFHE type heat exchanger can provide a plurality of heat exchange areas in one heat exchanger. Where the heat exchange zone refers to the region where heat exchange takes place between two or more streams including the natural gas stream. The PFHE type heat exchanger is advantageous for miniaturization of the liquefaction system. However, the first to third heat exchange regions may be provided separately in a plurality of heat exchangers.
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. 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.
또한 본 실시예에 따른 액화공정은 다음과 같은 이유에 의해 액화공정의 효율이 우수할 수 있다. 본 실시예에서 제3 스트림은 제1 스트림에 혼입된다. 이와 같은 혼입을 위해 제3 스트림은 혼입 전에 압력의 하강이 필요할 수 있다. 그런데 이와 같은 압력의 하강으로 제3 스트림에서 부분적으로 기상 부분이 발생할 수도 있다. 이와 같은 기상 부분이 그대로 액상 부분과 함께 열교환기(120)로 유입되면 열교환기(120)에서 효율적으로 천연가스를 냉각시키기 어려울 수 있다. 그러나 본 실시예에 따른 액화공정은 제1 스트림과 제3 스트림의 혼합 스트림을 액상의 스트림과 기상의 스트림으로 분리한 다음에, 이들을 각각 열교환기(120)에서 활용하기 때문에 액화공정의 효율이 더욱 우수할 수 있다.
In addition, the liquefaction process according to the present embodiment may be excellent in the efficiency of the liquefaction process for the following reasons. In this embodiment, the third stream is incorporated into the first stream. For such incorporation, the third stream may require a pressure drop prior to incorporation. However, such a pressure drop may partially cause a gas phase portion in the third stream. If such a vapor phase portion flows into the
한편, 응축 단계는 보다 구체적으로 다음과 같이 설명될 수 있다. 제4 스트림은 열교환기(120)에서 도관(238)을 통해 압축 수단(141)으로 유입되어 압축된다(제1 압축 단계). 그런 다음 제4 스트림은 도관(251)을 통해 냉각 수단(151)으로 유입되어 냉각된다.On the other hand, the condensation step can be more specifically described as follows. The fourth stream flows into the compression means 141 through the
그리고 제6 스트림은 열교환기(120)에서 배출된 다음에 제5 스트림에 혼입된다(제2 혼입 단계). 즉, 도관(226)의 제6 스트림은 도관(214)의 제5 스트림에 혼입된다. 제5 스트림과 제6 스트림이 후술할 압축 수단(142)으로 각각 유입된 다음에 압축 수단(142)에서 혼합될 수도 있다. 이와 같은 혼입으로 제2 메인 스트림이 형성된다. 이와 같은 제2 메인 스트림은 압축 수단(142)에 의해 압축된다 (제2 압축 단계). 그런 다음 제2 메인 스트림은 도관(215)을 통해 냉각 수단 (152)으로 유입되어 냉각된다. And the sixth stream is discharged from the
그런 다음 도관(216)의 제2 메인 스트림은 도관(252)의 제4 스트림에 혼입된다(제3 혼입 단계). 이와 같은 혼입으로 제3 메인 스트림이 형성된다. 이와 같은 제3 메인 스트림은 제1 분리 단계로 보내진다.
The second main stream of
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 액화공정에서 제4 스트림은 열교환기(120)에서 도관(238)을 통해 압축 수단(141)으로 유입되어 압축된다(제1 압축 단계). 그런 다음 제4 스트림은 도관(251)을 통해 냉각 수단(151)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, in the liquefaction process according to the present modification, the fourth stream flows in the
그런 다음 제4 스트림은 제6 스트림과 혼합된다. 즉, 도관(226)의 제6 스트림은 도관(252)의 제4 스트림에 혼입된다(제2 혼입 단계). 제4 스트림과 제6 스트림은 후술할 압축 수단(143)으로 각각 유입된 다음에 압축 수단(143)에서 혼합될 수도 있다. 이와 같은 혼입으로 제2 메인 스트림이 형성된다. 이와 같은 제2 메인 스트림은 압축 수단(143)에 의해 압축된다(제2 압축 단계). 그런 다음 제2 메인 스트림은 도관(253)을 통해 냉각 수단(153)으로 유입되어 냉각된다. The fourth stream is then mixed with the sixth stream. That is, the sixth stream of
그리고 제5 스트림은 열교환기(120)에서 도관(214)을 통해 압축 수단 (142)으로 유입되어 압축된다(제3 압축 단계). 그런 다음 제5 스트림은 도관(215)을 통해 냉각 수단(152)으로 유입되어 냉각된다. 그런 다음 제5 스트림은 제2 메인 스트림에 혼입된다. 즉, 도관(216)의 제5 스트림은 도관(254)의 제2 메인 스트림에 혼입된다(제3 혼입 단계). 이와 같은 혼입으로 제3 메인 스트림이 형성된다. 이와 같은 제3 메인 스트림은 제1 분리 단계로 보내진다.And the fifth stream flows into the compression means 142 through the
본 변형예에 따른 액화공정은 다음과 같은 이유에 의해 액화공정의 효율이 더욱 우수할 수 있다. 본 변형예에서 제5 스트림은 열교환기(120)에서 배출된 다음에 독립적으로 압축 수단(142)에 의해 압축된다. 이에 따라 제5 스트림에 대해 별도로 최적화가 가능하다. 이는 액화공정의 효율을 향상시킬 수 있다.
The liquefaction process according to the present modification may be more efficient in the liquefaction process for the following reasons. In this variant, the fifth stream is discharged from the
한편, 본 실시예에 따른 액화공정은 도 3과 같은 변형이 가능하다. 도 3은 도 1에 따른 천연가스 액화공정에 대한 제2 변형예를 도시하고 있는 흐름도이다. 도 3에서 도시하고 있는 것과 같이 본 변형예에 따른 액화공정에서 제4 스트림은 열교환기(120)에서 도관(238)을 통해 압축 수단(141)으로 유입되어 압축된다(제1 압축 단계). 그런 다음 제4 스트림은 도관(251)을 통해 냉각 수단(151)으로 유입되어 냉각된다. Meanwhile, the liquefaction process according to the present embodiment can 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 fourth stream flows in the
그런 다음 제4 스트림은 제5 스트림과 혼합된다. 즉, 도관(214)의 제5 스트림은 도관(252)의 제4 스트림에 혼입된다(제2 혼입 단계). 제4 스트림과 제5 스트림은 후술할 압축 수단(143)으로 각각 유입된 다음에 압축 수단(143)에서 혼합될 수도 있다. 이와 같은 혼입으로 제2 메인 스트림이 형성된다. 이와 같은 제2 메인 스트림은 압축 수단(143)에 의해 압축된다(제2 압축 단계). 그런 다음 제2 메인 스트림은 도관(253)을 통해 냉각 수단(153)으로 유입되어 냉각된다. The fourth stream is then mixed with the fifth stream. That is, the fifth stream of
그리고 제6 스트림은 열교환기(120)에서 도관(226)을 통해 압축 수단 (1421)으로 유입되어 압축된다(제3 압축 단계). 그런 다음 제6 스트림은 도관(227)을 통해 냉각 수단(1521)으로 유입되어 냉각된다. 그런 다음 제6 스트림은 제2 메인 스트림에 혼입된다. 즉, 도관(228)의 제6 스트림은 도관(254)의 제2 메인 스트림에 혼입된다(제3 혼입 단계). 이와 같은 혼입으로 제3 메인 스트림이 형성된다. 이와 같은 제3 메인 스트림은 제1 분리 단계로 보내진다.Then, the sixth stream flows into the compression means 1421 through the
본 변형예에 따른 액화공정은 다음과 같은 이유에 의해 액화공정의 효율이 더욱 우수할 수 있다. 본 변형예에서 제6 스트림은 열교환기(120)에서 배출된 다음에 독립적으로 압축 수단(1421)에 의해 압축된다. 이에 따라 제6 스트림에 대해 별도로 최적화가 가능하다. 이는 액화공정의 효율을 향상시킬 수 있다.
The liquefaction process according to the present modification may be more efficient in the liquefaction process for the following reasons. In this variant, the sixth stream is discharged from the
실시예Example 2 2
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 천연가스 액화공정을 도시하고 있는 흐름도이다. 본 발명의 실시예 2에 따른 액화공정은 도 4에서 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. 4 is a flowchart showing a natural gas liquefaction process according to the second embodiment of the present invention. The liquefaction process according to the second embodiment of the present invention uses a closed loop refrigeration cycle as shown in FIG. 4 to cool natural gas (NG) to a liquefaction temperature to produce liquefied natural gas (LNG ). ≪ / RTI >
특히, 혼합 냉매(mixed refrigerant 또는 multi-component refrigerant)를 채용한 한 개의 폐 루프 냉동 사이클을 이용하여, 제1 열교환 영역에서 1차적으로 천연가스를 냉각시키고, 제2 열교환 영역에서 2차적으로 천연가스를 냉각시키는 천연가스 액화공정에 적용될 수 있다. 참고로, 본 실시예에 따른 액화공정은 혼합 냉매를 냉각하거나 또는 천연가스를 냉각하는 냉동 사이클을 더 포함할 수도 있다. In particular, one closed loop refrigeration cycle employing a mixed refrigerant or a multi-component refrigerant is used to cool the natural gas in the first heat exchange zone and to cool the natural gas in the second heat exchange zone, To the natural gas liquefaction process. 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 2에 따른 액화공정을 도 4를 참조하여 보다 자세히 설명한다. 우선, 혼합 냉매(후술할 메인 스트림)는 부분적으로 응축된다 (응축 단계). 이와 같은 응축으로 혼합 냉매는 액상 부분과 기상 부분을 포함하게 된다. 그런 다음 혼합 냉매는 분리 수단(111)에 의해 액상의 제1 스트림과 기상의 제2 스트림으로 분리된다(제1 분리 단계). Hereinafter, the liquefaction process according to the second 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). By such condensation, the mixed refrigerant includes the liquid phase portion and the vapor phase portion. The mixed refrigerant is then separated into a first stream of liquid phase and a second stream of vapor phase by means of a separation means 111 (first separation step).
제2 스트림은 분리 후에 도관(201)을 통해 압축 수단(140)으로 유입되어 압축된다(압축 단계). 그런 다음 제2 스트림은 도관(202)을 통해 냉각 수단(150)으로 유입되어 냉각된다. 그런 다음 제2 스트림은 도관(203)을 통해 분리 수단(112)으로 유입되어 액상의 제3 스트림과 기상의 제4 스트림으로 분리된다(제2 분리 단계). The second stream flows into the compression means 140 through the
제1 스트림은 분리 후에 도관(2111)을 통해 제1 열교환 영역(1201)으로 유입된다(제1 유입 단계). 그런 다음 제1 열교환 영역(1201)으로부터 배출된 제1 스트림은 도관(2112)을 통해 팽창 수단(1311)으로 유입되어 팽창된다(제1 팽창 단계). 제1 스트림은 팽창으로 온도가 낮아진 다음에 도관(2113)을 통해 제1 열교환 영역(1201)으로 다시 유입되어 제1 열교환 영역(1201)에서 천연가스를 냉각 시킨다 (제1 냉각 단계). 이를 통해 천연가스는 예냉될 수 있다. 도관(2113)을 통해 제1 열교환 영역(1201)으로 유입된 제1 스트림은 도관(2111)을 통해 제1 열교환 영역 (1201)으로 유입된 제1 스트림과, 도관(2311)을 통해 제1 열교환 영역(1201)으로 유입된 제4 스트림도 천연가스와 함께 냉각시킬 수 있다. 이와 같은 냉각 후에 제1 스트림은 도관(2114)을 통해 응축 단계로 보내진다. 참고로, 도관(2112, 2113)은 도 4와 다르게 제2 열교환 영역(1202)을 통과하지 않을 수 있다. The first stream is introduced into the first
제3 스트림은 분리 후에 도관(204)을 통해 응축 단계로 보내진다. 이때 제3 스트림은 응축 단계로 보내지기 전에 팽창 수단(134)에 의해 팽창될 수 있다. The third stream is sent to the condensation stage via
제4 스트림은 분리 후에 도관(2311)을 통해 제1 열교환 영역(1201)으로 유입 된다(제2 유입 단계). 그런 다음 제1 열교환 영역(1201)으로부터 배출된 제4 스트림은 도관(2312)을 통해 제2 열교환 영역(1202)으로 유입된다(제3 유입 단계). 그런 다음 제2 열교환 영역(1202)으로부터 배출된 제4 스트림은 도관(2313)을 통해 팽창 수단(1321)으로 유입되어 팽창된다(제2 팽창 단계). The fourth stream is introduced into the first
제4 스트림은 팽창으로 온도가 낮아진 다음에 도관(2314)을 통해 제2 열교환 영역(1202)으로 다시 유입되어 제2 열교환 영역(1202)에서 천연가스를 냉각시킨다 (제2 냉각 단계). 이를 통해 천연가스는 액화될 수 있다. 또는 액화되고 과냉될 수 있다. 도관(2314)을 통해 제2 열교환 영역(1202)으로 유입된 제4 스트림은 도관 (2312)을 통해 제2 열교환 영역(1202)으로 유입된 제4 스트림도 천연가스와 함께 냉각시킬 수 있다. 이와 같은 냉각 후에 제4 스트림은 도관(2316)을 통해 응축 단계로 보내진다. The fourth stream is cooled down to the expansion and then flows back into the second heat exchange zone 1202 through the
참고로, 열교환 후에 제2 열교환 영역(1202)으로부터 배출된 제4 스트림은 도관(2316)을 통해 바로 응축 단계로 보내질 수도 있으나, 도 4와 같이 도관(2315)을 통해 제1 열교환 영역(1201)으로 먼저 보내질 수도 있다. 이와 같은 경우 제4 스트림은 제1 열교환 영역(1201)에서 제1 스트림과 함께 천연가스를 냉각시킬 수 있다. For reference, the fourth stream discharged from the second heat exchange region 1202 after heat exchange may be directly sent to the condensing stage through the
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. 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.
또한 본 실시예에 따른 액화공정은 다음과 같은 이유에 의해 액화공정의 구조가 더욱 단순할 수 있다. 전술한 실시예 1에 따른 액화공정은 제3 스트림에서 부분적으로 발생된 기상 부분을 처리하기 위해 분리 수단(113)을 구비한다. 그리고 분리 수단(113)에 의해 분리된 액상 부분과 기상 부분이 모두 열교환기(120)로 보내지기 때문에 열교환기(120)의 구성이 복잡해진다. 그러나 본 실시예에 따른 액화공정은 제3 스트림을 응축 단계로 보내기 때문에 전술한 실시예 1에 따른 액화공정에 비해 액화공정의 구조가 단순할 수 있다. Further, the liquefaction process according to the present embodiment can be simplified in structure of the liquefaction process for the following reasons. The liquefaction process according to the first embodiment described above has the separating means 113 for processing the gaseous portion that is partially generated in the third stream. Since the liquid phase portion and the vapor phase portion separated by the separation means 113 are both sent to the
한편, 응축 단계는 보다 구체적으로 다음과 같이 설명될 수 있다. 제4 스트림은 열교환기(1200)에서 도관(2316)을 통해 압축 수단(141)으로 유입되어 압축 된다(제1 압축 단계). 그런 다음 제4 스트림은 도관(251)을 통해 냉각 수단(151)으로 유입되어 냉각된다. 그리고 제1 스트림은 열교환기(1200)에서 도관(2114)을 통해 압축 수단(142)으로 유입되어 압축된다(제2 압축 단계). 그런 다음 제1 스트림은 도관(2115)을 통해 냉각수단(152)으로 유입되어 냉각된다. On the other hand, the condensation step can be more specifically described as follows. The fourth stream flows into the compression means 141 through the
그런 다음 도관(2116)의 제1 스트림과 도관(204)의 제3 스트림은 도관 (252)의 제4 스트림에 혼입된다(혼입 단계). 이와 같은 혼입으로 메인 스트림이 형성된다. 제3 스트림은 혼입 전에 팽창 수단(134)에 의해 팽창될 수 있다. 메인 스트림은 도관(252)을 통해 제1 분리 단계로 보내진다. 참고로, 도관(2116)의 제1 스트림이 도관(252)의 제4 스트림에 혼입되는 것과, 도관(204)의 제3 스트림이 도관(252)의 제4 스트림에 혼입되는 것은 순서에 제한이 없다. 또는 동시에 혼입될 수도 있다.
The first stream of
111, 112, 113: 분리 수단
121, 122, 123: 열교환 영역
131, 132, 133, 134: 팽창 수단
140, 141, 142, 143: 압축 수단
150, 151, 152, 153: 냉각 수단111, 112, 113: separation means
121, 122, 123: heat exchange zone
131, 132, 133, 134: expansion means
140, 141, 142, 143: compression means
150, 151, 152, 153: cooling means
Claims (12)
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 제2 스트림을 압축시키는 압축 단계;
상기 압축 단계 이후에 상기 제2 스트림을 액상의 제3 스트림과 기상의 제4 스트림으로 분리시키는 제2 분리 단계;
상기 제1 분리 단계와 상기 제2 분리 단계 이후에 상기 제1 스트림을 상기 제3 스트림에 혼입시켜 제1 메인 스트림을 형성하는 제1 혼입 단계;
상기 제1 혼입 단계 이후에 상기 제1 메인 스트림을 액상의 제5 스트림과 기상의 제6 스트림으로 분리시키는 제3 분리 단계;
상기 제3 분리 단계 이후에 상기 제5 스트림을 이용하여 상기 제1 열교환 영역에서 상기 천연가스를 냉각시키는 제1 냉각 단계;
상기 제3 분리 단계 이후에 상기 제6 스트림을 이용하여 상기 제2 열교환 영역에서 상기 천연가스를 냉각시키는 제2 냉각 단계; 및
상기 제2 분리 단계 이후에 상기 제4 스트림을 이용하여 상기 제3 열교환 영역에서 상기 천연가스를 냉각시키는 제3 냉각 단계를 포함하는 천연가스 액화공정.One closed loop refrigeration cycle employing a mixed refrigerant is used to cool the natural gas primarily in the first heat exchange zone, to cool the natural gas secondarily in the second heat exchange zone, to cool the natural gas in the third heat exchange zone, In a natural gas liquefaction process for cooling a natural gas,
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 compressing step of compressing the second stream after the first separating step;
A second separation step of separating the second stream into a liquid third stream and a gaseous fourth stream after the compression step;
A first mixing step of mixing the first stream into the third stream after the first separation step and the second separation step to form a first main stream;
A third separation step of separating the first main stream into a liquid fifth stream and a gaseous sixth stream after the first introduction step;
A first cooling step of cooling the natural gas in the first heat exchange zone using the fifth stream after the third separation step;
A second cooling step of cooling the natural gas in the second heat exchange zone using the sixth stream after the third separation step; And
And a third cooling step of cooling the natural gas in the third heat exchange zone using the fourth stream after the second separation step.
상기 제2 분리 단계와 상기 제1 혼입 단계 사이에 상기 제3 스트림을 팽창시키는 팽창 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정.The method according to claim 1,
Further comprising an expansion step of expanding the third stream between the second separation step and the first mixing step.
상기 제1 냉각 단계는,
상기 제5 스트림을 상기 제1 열교환 영역으로 유입시키는 제1 유입 단계;
상기 제1 유입 단계 이후에 상기 제1 열교환 영역으로부터 배출되는 제5 스트림을 팽창시키는 제1 팽창 단계; 및
상기 제1 팽창 단계 이후에 상기 제5 스트림을 상기 제1 열교환 영역으로 다시 유입시켜 상기 제5 스트림을 통해 상기 제1 열교환 영역에서 상기 천연가스를 예냉시키는 예냉 단계를 포함하며,
상기 예냉 단계 이후에 상기 제5 스트림은 상기 응축 단계로 보내지는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정. The method according to claim 1,
Wherein the first cooling step comprises:
A first inflow step of introducing the fifth stream into the first heat exchange zone;
A first expansion step of expanding the fifth stream discharged from the first heat exchange zone after the first inflow step; And
Cooling the natural gas in the first heat exchange zone to pre-cool the natural gas in the first heat exchange zone via the fifth stream, after the first expansion step, into the first heat exchange zone again,
And the fifth stream after the pre-cooling step is sent to the condensing step.
상기 제2 냉각 단계는,
상기 제6 스트림을 상기 제1 열교환 영역으로 유입시키는 제2 유입 단계;
상기 제2 유입 단계 이후에 상기 제1 열교환 영역으로부터 배출되는 제6 스트림을 상기 제2 열교환 영역으로 유입시키는 제3 유입 단계;
상기 제3 유입 단계 이후에 상기 제2 열교환 영역으로부터 배출되는 제6 스트림을 팽창시키는 제2 팽창 단계; 및
상기 제2 팽창 단계 이후에 상기 제6 스트림을 상기 제2 열교환 영역으로 다시 유입시켜 상기 제6 스트림을 통해 상기 제2 열교환 영역에서 상기 천연가스를 액화시키는 액화 단계를 포함하며,
상기 액화 단계 이후에 상기 제6 스트림은 상기 응축 단계로 보내지는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정. The method according to claim 1,
The second cooling step may include:
A second inflow step of introducing the sixth stream into the first heat exchange zone;
A third inflow step of introducing the sixth stream discharged from the first heat exchange area after the second inflow step into the second heat exchange area;
A second expansion step of expanding the sixth stream discharged from the second heat exchange zone after the third introduction step; And
And a liquefying step for introducing the sixth stream back into the second heat exchange zone after the second expansion step to liquefy the natural gas in the second heat exchange zone through the sixth stream,
And after said liquefaction step said sixth stream is sent to said condensing step.
상기 제3 냉각 단계는,
상기 제4 스트림을 상기 제1 열교환 영역으로 유입시키는 제4 유입 단계;
상기 제4 유입 단계 이후에 상기 제1 열교환 영역으로부터 배출되는 제4 스트림을 상기 제2 열교환 영역으로 유입시키는 제5 유입 단계;
상기 제5 유입 단계 이후에 상기 제2 열교환 영역으로부터 배출되는 제4 스트림을 상기 제3 열교환 영역으로 유입시키는 제6 유입 단계;
상기 제6 유입 단계 이후에 상기 제3 열교환 영역으로부터 배출되는 제4 스트림을 팽창시키는 제3 팽창 단계; 및
상기 제3 팽창 단계 이후에 상기 제4 스트림을 상기 제3 열교환 영역으로 다시 유입시켜 상기 제4 스트림을 통해 상기 제3 열교환 영역에서 상기 천연가스를 과냉시키는 과냉 단계를 포함하며,
상기 과냉 단계 이후에 상기 제4 스트림은 상기 응축 단계로 보내지는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정. The method according to claim 1,
The third cooling step may include:
A fourth inflow step of introducing the fourth stream into the first heat exchange zone;
A fifth inflow step of introducing a fourth stream discharged from the first heat exchange area after the fourth inflow step into the second heat exchange area;
A sixth inflow step of introducing a fourth stream discharged from the second heat exchange area after the fifth inflow step into the third heat exchange area;
A third expansion step of expanding the fourth stream discharged from the third heat exchange zone after the sixth introduction step; And
And subcooling said natural gas in said third heat exchange zone through said fourth stream by introducing said fourth stream back into said third heat exchange zone after said third expansion step,
And the fourth stream is sent to the condensing stage after the subcooling step.
상기 응축 단계는,
상기 제4 스트림을 압축시키는 제1 압축 단계;
상기 제5 스트림에 상기 제6 스트림을 혼입시켜 제2 메인 스트림을 형성하는 제2 혼입 단계;
제2 혼입 단계 이후에 상기 제2 메인 스트림을 압축시키는 제2 압축 단계; 및
상기 제1 압축 단계와 상기 제2 압축 단계 이후에 상기 제2 메인 스트림을 상기 제4 스트림에 혼입시켜 제3 메인 스트림을 형성하는 제3 혼입 단계를 포함하며,
상기 제3 혼입 단계 이후에 상기 제3 메인 스트림은 상기 제1 분리 단계로 보내지는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정.The method according to claim 1,
In the condensing step,
A first compression step of compressing the fourth stream;
A second mixing step of mixing the sixth stream into the fifth stream to form a second main stream;
A second compression step of compressing the second main stream after a second mixing step; And
And a third mixing step of mixing the second main stream into the fourth stream after the first compression step and the second compression step to form a third main stream,
And the third main stream is sent to the first separation step after the third mixing step.
상기 응축 단계는,
상기 제4 스트림을 압축시키는 제1 압축 단계;
상기 제1 압축 단계 이후에 상기 제6 스트림을 상기 제4 스트림에 혼입시켜 제2 메인 스트림을 형성하는 제2 혼입 단계;
상기 제2 혼입 단계 이후에 상기 제2 메인 스트림을 압축시키는 제2 압축 단계;
상기 제5 스트림을 압축시키는 제3 압축 단계; 및
상기 제2 압축 단계와 상기 제3 압축 단계 이후에 상기 제5 스트림을 상기 제2 메인 스트림에 혼입시켜 제3 메인 스트림을 형성하는 제3 혼입 단계를 포함하며,
상기 제3 혼입 단계 이후에 상기 제3 메인 스트림은 상기 제1 분리 단계로 보내지는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정.The method according to claim 1,
In the condensing step,
A first compression step of compressing the fourth stream;
A second mixing step of mixing the sixth stream into the fourth stream after the first compression step to form a second main stream;
A second compression step of compressing the second main stream after the second mixing step;
A third compression step of compressing the fifth stream; And
And a third mixing step of mixing the fifth stream into the second main stream after the second compression step and the third compression step to form a third main stream,
And the third main stream is sent to the first separation step after the third mixing step.
상기 응축 단계는,
상기 제4 스트림을 압축시키는 제1 압축 단계;
상기 제1 압축 단계 이후에 상기 제5 스트림을 상기 제4 스트림에 혼입시켜 제2 메인 스트림을 형성하는 제2 혼입 단계;
상기 제2 혼입 단계 이후에 상기 제2 메인 스트림을 압축시키는 제2 압축 단계;
상기 제6 스트림을 압축시키는 제3 압축 단계; 및
상기 제2 압축 단계와 상기 제3 압축 단계 이후에 상기 제6 스트림을 상기 제2 메인 스트림에 혼입시켜 제3 메인 스트림을 형성하는 제3 혼입 단계를 포함하며,
상기 제3 혼입 단계 이후에 상기 제3 메인 스트림은 상기 제1 분리 단계로 보내지는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정.The method according to claim 1,
In the condensing step,
A first compression step of compressing the fourth stream;
A second mixing step of mixing the fifth stream into the fourth stream after the first compression step to form a second main stream;
A second compression step of compressing the second main stream after the second mixing step;
A third compression step of compressing the sixth stream; And
And a third mixing step of mixing the sixth stream into the second main stream to form a third main stream after the second compression step and the third compression step,
And the third main stream is sent to the first separation step after the third mixing step.
상기 제1 내지 제3 열교환 영역은 하나의 PFHE 타입 열교환기 내에 마련되는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정.The method according to any one of claims 1 to 8,
Wherein the first to third heat exchange areas are provided in one PFHE 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 제2 스트림을 압축시키는 압축 단계;
상기 압축 단계 이후에 상기 제2 스트림을 액상의 제3 스트림과 기상의 제4 스트림으로 분리시키는 제2 분리 단계;
상기 제1 분리 단계 이후에 상기 제1 스트림을 상기 제1 열교환 영역으로 유입시키는 제1 유입 단계;
상기 제1 유입 단계 이후에 상기 제1 열교환 영역으로부터 배출되는 제1 스트림을 팽창시키는 제1 팽창 단계;
상기 제1 팽창 단계 이후에 상기 제1 스트림을 상기 제1 열교환 영역으로 다시 유입시켜 상기 제1 스트림을 통해 상기 제1 열교환 영역에서 상기 천연가스를 냉각시키는 제1 냉각 단계;
상기 제2 분리 단계 이후에 상기 제4 스트림을 상기 제1 열교환 영역으로 유입시키는 제2 유입 단계;
상기 제2 유입 단계 이후에 상기 제1 열교환 영역으로부터 배출되는 제4 스트림을 상기 제2 열교환 영역으로 유입시키는 제3 유입 단계;
상기 제3 유입 단계 이후에 상기 제2 열교환 영역으로부터 배출되는 제4 스트림을 팽창시키는 제2 팽창 단계; 및
상기 제2 팽창 단계 이후에 상기 제4 스트림을 상기 제2 열교환 영역으로 다시 유입시켜 상기 제4 스트림을 통해 상기 제2 열교환 영역에서 상기 천연가스를 냉각시키는 제2 냉각 단계를 포함하며,
상기 제1 스트림은 상기 제1 냉각 단계 이후에, 상기 제3 스트림은 상기 제2 분리 단계 이후에, 그리고 상기 제4 스트림은 상기 제2 냉각 단계 이후에 상기 응축 단계로 보내지는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정.In a natural gas liquefaction process in which natural gas is primarily cooled in a first heat exchange zone and secondarily natural gas is cooled in a second heat exchange zone using one closed loop refrigeration cycle employing a mixed refrigerant,
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 compressing step of compressing the second stream after the first separating step;
A second separation step of separating the second stream into a liquid third stream and a gaseous fourth stream after the compression step;
A first inflow step of introducing the first stream into the first heat exchange zone after the first separation step;
A first expansion step of expanding a first stream discharged from the first heat exchange zone after the first inflow step;
A first cooling step of flowing the first stream back into the first heat exchange zone after the first expansion step to cool the natural gas in the first heat exchange zone through the first stream;
A second inflow step of introducing the fourth stream into the first heat exchange zone after the second separation step;
A third inflow step of introducing a fourth stream discharged from the first heat exchange area after the second inflow step into the second heat exchange area;
A second expansion step of expanding a fourth stream discharged from the second heat exchange zone after the third introduction step; And
And a second cooling step for introducing said fourth stream back into said second heat exchange zone after said second expansion step to cool said natural gas in said second heat exchange zone through said fourth stream,
Characterized in that said first stream is sent after said first cooling step, said third stream after said second separating step and said fourth stream is sent to said condensing step after said second cooling step. Gas liquefaction process.
상기 응축 단계는,
상기 제4 스트림을 압축시키는 제1 압축 단계;
상기 제1 스트림을 압축시키는 제2 압축 단계; 및
상기 제1 압축 단계 이후의 상기 제4 스트림에 상기 제2 압축 단계 이후의 상기 제1 스트림과 상기 제2 분리 단계 이후의 상기 제3 스트림을 혼입시켜 메인 스트림을 형성하는 혼입 단계를 포함하며,
상기 혼입 단계 이후에 상기 메인 스트림은 상기 제1 분리 단계로 보내지는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정.The method of claim 10,
In the condensing step,
A first compression step of compressing the fourth stream;
A second compression step of compressing the first stream; And
And a mixing step of mixing the first stream after the second compression step and the third stream after the second separation step into the fourth stream after the first compression step to form a main stream,
Wherein the mainstream is sent to the first separation stage after the incorporation step.
상기 제1 및 제2 열교환 영역은 하나의 PFHE 타입 열교환기 내에 마련되는 것을 특징으로 하는 천연가스 액화공정.The method according to claim 10 or 11,
Wherein the first and second heat exchange areas are provided in one PFHE type heat exchanger.
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