KR20180040280A - 엔지엘 추출 시스템 - Google Patents

엔지엘 추출 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20180040280A
KR20180040280A KR1020160131953A KR20160131953A KR20180040280A KR 20180040280 A KR20180040280 A KR 20180040280A KR 1020160131953 A KR1020160131953 A KR 1020160131953A KR 20160131953 A KR20160131953 A KR 20160131953A KR 20180040280 A KR20180040280 A KR 20180040280A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
stream
natural gas
condenser
extraction column
heat exchanger
Prior art date
Application number
KR1020160131953A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101853935B1 (ko
Inventor
김문규
김철우
민준호
이종헌
이치훈
Original Assignee
삼성중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성중공업 주식회사 filed Critical 삼성중공업 주식회사
Priority to KR1020160131953A priority Critical patent/KR101853935B1/ko
Publication of KR20180040280A publication Critical patent/KR20180040280A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101853935B1 publication Critical patent/KR101853935B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/06—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation
    • F25J3/0605—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation characterised by the feed stream
    • F25J3/061—Natural gas or substitute natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
    • F25J3/0209—Natural gas or substitute natural gas
    • F25J3/0214—Liquefied natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0233—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 1 carbon atom or more
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0238—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 2 carbon atoms or more
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/06—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation
    • F25J3/063—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation characterised by the separated product stream
    • F25J3/0635—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation characterised by the separated product stream separation of CnHm with 1 carbon atom or more
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J5/00—Arrangements of cold exchangers or cold accumulators in separation or liquefaction plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/02—Processes or apparatus using separation by rectification in a single pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/74—Refluxing the column with at least a part of the partially condensed overhead gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • F25J2205/04—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum in the feed line, i.e. upstream of the fractionation step
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/06—Splitting of the feed stream, e.g. for treating or cooling in different ways
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/62—Liquefied natural gas [LNG]; Natural gas liquids [NGL]; Liquefied petroleum gas [LPG]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/60—Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
    • F25J2220/64—Separating heavy hydrocarbons, e.g. NGL, LPG, C4+ hydrocarbons or heavy condensates in general
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/02—Internal refrigeration with liquid vaporising loop

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

본 발명은 공정에 사용되는 천연가스를 프리쿨링시키고 액체스트림을 이용해 엔지엘을 추출하기 때문에 증류탑의 용량을 축소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 추출과정에서 필요한 냉매의 역할을 프리쿨링된 피드가스가 대체함으로써, 공정의 간소화 및 효율의 증대를 꾀할 수 있는 엔지엘 추출 시스템에 관한 것으로, 천연가스가 엔지엘 추출 컬럼(NGL extraction column)으로 유입되는 유로 상에 배치된 콜드박스에서 냉각된 상기 천연가스를 기상스트림과 액상스트림으로 기액분리시키는 스크러버와, 상기 엔지엘 추출 컬럼에서 증발된 천연가스를 냉각하여 기체상태와 액체상태로 분기시키고, 증류된 액체상태의 천연가스를 상기 엔지엘 추출 컬럼 내로 회수시키는 콘덴서와, 상기 스크러버에 의해 분리된 액상스트림 중 일부분인 제1 스트림을 냉각시키고, 상기 제1 스트림과 상기 콘덴서에서 분기되어 상기 콜드박스로 회수되는 기체상태의 천연가스를 열교환시키는 제1 열교환부와, 상기 스크러버에 의해 분리된 액상스트림 중 나머지부분인 제2 스트림을 냉각시키고, 상기 제2 스트림과 상기 엔지엘 추출 컬럼에서 상기 콘덴서로 유입되는 천연가스를 열교환시키는 제2 열교환부를 포함하는 엔지엘 추출 시스템이 개시된다.

Description

엔지엘 추출 시스템 {NGL EXTRACTION SYSTEM}
본 발명은 엔지엘 추출 시스템에 관한 것으로서, 공정에 사용되는 천연가스를 프리쿨링시키고 액체스트림을 이용해 엔지엘을 추출하기 때문에 증류탑의 용량을 축소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 추출과정에서 필요한 냉매의 역할을 프리쿨링된 피드가스가 대체함으로써, 공정의 간소화 및 효율의 증대를 꾀할 수 있는 엔지엘 추출 시스템에 관한 것이다.
종래 엔지엘 추출 공정의 경우 도 1에 도시된 바와 같이 증류탑(10)의 콘덴서(11)로 유입되는 탑상제품(overhead product) 및 콘덴서(11)로부터 분류된 가스를 냉각하기 위한 콜드박스(20) 외에도, 공정에 사용되는 천연가스(NG)를 프리쿨링하기 위해 프로판 등을 냉매로 이용하는 별도의 프리쿨링유닛(30)이 요구되었다.
또한, 증류탑(10)의 상부에서 추출되는 탑상제품의 냉각 및 액화 과정에 있어서, 탑저제품(bottom product)의 재비등(reboiling)으로 인해 증류탑(10) 전체의 온도가 프리쿨링 시 대비 상승하기 때문에, 전체적인 액화 공정의 효율을 낮춘다는 문제점이 존재했다.
뿐만 아니라, 증류탑(10)에서만 중탄화수소(heavy-hydrocarbon)의 분류가 이루어지는 공정에 의해 탑저제품의 리드증기압력(RVP; Reid Vapor Pressure)이 상당히 높을 수 밖에 없기 때문에 중탄화수소의 후속 처리 공정이 요구되었다.
따라서, 전술한 바와 같은 종래 엔지엘 추출 공정이 갖는 문제점을 해결할 수 있는 새로운 엔지엘 추출 시스템이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 공정에 사용되는 천연가스를 프리쿨링시키고 액체스트림을 이용해 엔지엘을 추출함으로써 증류탑의 용량을 축소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 추출과정에서 필요한 냉매의 역할을 프리쿨링된 피드가스가 대체함으로써, 공정의 간소화 및 효율의 증대를 꾀할 수 있는 엔지엘 추출 시스템을 제공함에 있다.
한편, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 전술한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 엔지엘 추출 시스템은, 천연가스가 엔지엘 추출 컬럼(NGL extraction column)으로 유입되는 유로 상에 배치된 콜드박스에서 냉각된 상기 천연가스를 기상스트림과 액상스트림으로 기액분리시키는 스크러버; 상기 엔지엘 추출 컬럼에서 증발된 천연가스를 냉각하여 기체상태와 액체상태로 분기시키고, 증류된 액체상태의 천연가스를 상기 엔지엘 추출 컬럼 내로 회수시키는 콘덴서; 상기 스크러버에 의해 분리된 액상스트림 중 일부분인 제1 스트림을 냉각시키고, 상기 제1 스트림과 상기 콘덴서에서 분기되어 상기 콜드박스로 회수되는 기체상태의 천연가스를 열교환시키는 제1 열교환부; 및 상기 스크러버에 의해 분리된 액상스트림 중 나머지부분인 제2 스트림을 냉각시키고, 상기 제2 스트림과 상기 엔지엘 추출 컬럼에서 상기 콘덴서로 유입되는 천연가스를 열교환시키는 제2 열교환부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 열교환부는, 상기 제1 스트림을 팽창시키는 제1 팽창밸브; 및 상기 제1 팽창밸브에 의해 팽창된 상기 제1 스트림과 상기 콘덴서로부터 분기되어 상기 콜드박스로 회수되는 기체상태의 천연가스를 열교환시키는 제1 열교환기를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제2 열교환부는, 상기 제2 스트림을 팽창시키는 제2 팽창밸브; 및 상기 제2 팽창밸브에 의해 팽창된 상기 제2 스트림과 상기 엔지엘 추출 컬럼에서 증발되어 상기 콘덴서로 유입되는 기체상태의 천연가스를 열교환시키는 제2 열교환기를 포함할 수 있다.
한편, 상기 기상스트림은, 상기 스크러버에 의해 분리되어 상기 콜드박스로 다시 유입되고, 상기 콜드박스에서 냉각과정을 거쳐 액화천연가스로 추출될 수 있다.
또한, 상기 콘덴서에서 분기된 기체상태의 천연가스는, 상기 제1 열교환기에서 상기 제1 스트림과 열교환되고, 상기 콜드박스에서 냉각과정을 거쳐 액화천연가스로 추출될 수 있다.
이때, 상기 제1 스트림은, 상기 콘덴서로부터 분기된 기체상태의 천연가스와 상기 제1 열교환기에서 열교환되어 상기 엔지엘 추출 컬럼으로 유입되고, 상기 제2 스트림은, 상기 엔지엘 추출 컬럼에서 증발되어 상기 콘덴서로 유입되는 기체상태의 천연가스와 상기 제2 열교환기에서 열교환되고, 열교환 과정을 거친 상기 제1 스트림에 합류되어 상기 엔지엘 추출 컬럼으로 유입될 수 있다.
그리고, 상기 엔지엘 추출 컬럼으로 유입된 상기 제1 스트림 및 상기 제2 스트림 중 기체상태로 증발된 것들은 상기 콘덴서에 의해 냉각되며, 냉각 과정을 통해 액체상태로 상변화된 일부는 상기 엔지엘 추출 컬럼으로 회수되고, 나머지는 상기 제1 열교환기를 거쳐 상기 콜드박스로 유입될 수 있다.
아울러, 상기 엔지엘 추출 컬럼으로 유입된 상기 제1 스트림 및 상기 제2 스트림 중 액체상태로 분류된 것들은 재비등기에 의해 가열되며, 가열과정을 통해 기체상태로 상변화된 일부는 상기 엔지엘 추출 컬럼으로 회수되고, 나머지는 분류 증류 컬럼(fractionating column)으로 유입될 수 있다.
전술한 구성을 가지는 본 발명에 따른 엔지엘 추출 시스템에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
먼저, 프로판 등을 냉매로 이용하는 별도의 쿨링유닛에서 이루어지던 프리쿨링 과정을 기존의 콜드박스를 통해 수행할 수 있으므로, 시스템의 간소화가 가능해진다는 이점이 있다.
또한, 콜드박스에서 프리쿨링된 천연가스를 스크러버를 통해 기액분리하고 액체스트림을 이용해 엔지엘을 추출하기 때문에, 증류탑의 소형화가 가능해진다는 이점이 있다.
아울러, 추출과정에서 필요한 냉매의 역할을 프리쿨링된 피드가스가 대체하고, 피드가스는 팽창밸브를 통해 한층 더 감압 및 온도 하강 과정을 겪기 때문에, 동일한 양의 천연가스 처리 시 보다 낮은 오퍼레이션 코스트로 엔지엘을 생산할 수 있다는 이점이 있다.
한편, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 엔지엘 추출 공정을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔지엘 추출 시스템을 나타낸 도면이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서 동일한 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
또한 본 실시예를 설명함에 있어서 도면에 도시된 구성은 상세한 설명에 대한 이해를 돕기 위한 예시일 뿐, 이로 인해 권리범위가 제한되지 않음을 명시한다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 엔지엘 추출 시스템은 스크러버(300), 콘덴서(110), 제1 열교환부(500) 및 제2 열교환부(600)를 포함할 수 있다.
먼저, 스크러버(300)는 콜드박스(200)에서 프리쿨링되어 기체상과 액체상이 혼합된 상태로 존재하는 천연가스(NG)를 기상스트림(GS)과 액상스트림(LS)로 기액분리시킬 수 있다.
여기서, 콜드박스(200)는 천연가스(NG)가 엔지엘 추출 컬럼(100)으로 유입되는 유로 상에 배치되어, 천연가스(NG)의 피드(feed)를 냉각시킬 수 있다.
그리고, 콜드박스(200)에 의해 프리쿨링(precooling)된 천연가스(NG)는 부분 냉각되어 기체상과 액체상이 혼합된 상태로 엔지엘 추출 컬럼(100)으로 유입될 수 있다.
그리고, 엔지엘 추출 컬럼(100)은 피드된 천연가스(NG)를 가열하여 기화시키고, 비점(boiling point)에 따라 다수의 트레이(tray)에서 반복적인 기액접촉을 이용하여 천연가스(NG)를 분류할 수 있다.
이때, 엔지엘 추출 컬럼(100)의 상부에서는 최저비점성분인 기체상태의 탑상제품(overhead product)이 추출되고, 하부에서는 비점이 상대적으로 높은 탑저제품(bottom product)가 액체상태로 추출될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 콜드박스(200)의 경우 기존 엔지엘 추출 공정(도 1 참조)의 콜드박스(11)와 동일한 제원을 갖는 것을 사용해도 무방하기 때문에, 기존 설비의 콜드박스(11)의 배치를 바꾸어 그대로 채용하거나 유로의 선로를 바꾸는 것으로 얼마든지 기존 설비에 적용할 수 있다.
본론으로 돌아와, 스크러버(300)에 의해 기상과 액상으로 각각 분리된 천연가스(NG)의 스트림들 중 기상스트림(GS)은 스크러버(300) 컬럼의 상부를 통해 추출되고, 액상스트림(LS)은 스크러버(300) 컬럼의 하부를 통해 추출될 수 있다.
이때, 스크러버(300)의 상부를 통해 추출된 기상스트림(GS)은 콜드박스(200)와 연결된 유로를 따라 콜드박스(200)로 다시 유입될 수 있다.
그리고, 스크러버(300)에 의해 분리되어 콜드박스(200)로 다시 회수된 천연가스(NG)의 기상스트림(GS)은 콜드박스(200)에서 냉각과정을 거쳐 액화천연가스(LNG)로 변환될 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 엔지엘 추출 시스템의 경우 엔지엘 추출 컬럼(100)에서 뿐만 아니라, 스크러버(300)를 통해서도 중탄화수소의 분류가 일부 이루어지기 때문에, 탑저제품의 리드증기압력((RVP; Reid Vapor Pressure)이 지나치게 높아지는 것을 방지할 수 있다.
이는 후속 처리 공정의 생략 또는 간소화시킬 수 있음을 의미한다.
한편, 스크러버(300)의 하부를 통해 추출된 액상스트림(LS)은 엔지엘 추출 컬럼(100)을 향해 연결된 유로를 따라 유동되어 분기밸브(400)에 도달할 수 있다.
여기서, 분기밸브(400)는 스크러버(300)에서 분리되어 유로를 따라 유입된 천연가스(NG)의 액상스트림(LS)을 제1 스트림(S1)과 제2 스트림(S2)으로 분기시킬 수 있다.
그리고, 분기밸브(400)에 의해 분기된 제1 스트림(S1)과 제2 스트림(S2)은 서로 다른 유로로 유입되며, 각각의 유로 상에 배치되어 있는 제1 열교환부(500) 및 제2 열교환부(600)에 의해 각각 냉각될 수 있다.
제1 열교환부(500)에서 냉각된 제1 스트림(S1)은 콘덴서(110)에서 분기되어 콜드박스(200)로 회수되는 기체상태(GP)의 천연가스와 열교환되며, 제2 열교환부(600)에서 냉각된 제2 스트림(S2)은 엔지엘 추출 컬럼(100)에서 콘덴서(110)로 유입되는 천연가스와 열교환될 수 있다.
보다 구체적으로, 본 실시예에 따른 제1 열교환부(500)는 제1 스트림(S1)을 팽창시키는 제1 팽창밸브(510)와, 제1 팽창밸브(510)에서 팽창된 제1 스트림(S1)과 콘덴서(110)로부터 분기되어 콜드박스(200)로 회수되는 기체상태(GP)의 천연가스를 열교환시키는 제1 열교환기(520)로 구성될 수 있다.
마찬가지로, 제2 열교환부(600) 역시 제2 스트림(S2)을 팽창시키는 제2 팽창밸브(610)와, 제2 팽창밸브(610)에서 팽창된 제2 스트림(S2)과 엔지엘 추출 컬럼(100)에서 증발되어 콘덴서(110)로 유입되는 기체상태의 천연가스를 열교환시키는 제2 열교환기(620)로 구성될 수 있다.
이때, 제1 팽창밸브(510) 및 제2 팽창밸브(610) 는 줄-톰슨 밸브(Joule-Thomson Valve)로 구성될 수 있으며, 제1 스트림(S1)과 제2 스트림(S2)은 줄-톰슨 밸브로 구성된 제1 팽창밸브(510) 및 제2 팽창밸브(610)를 통해 소정의 압축 및 분사 과정을 거치면서 급격하게 팽창될 수 있다.
이처럼, 제1 스트림(S1)과 제2 스트림(S2)은 제1 팽창밸브(510) 및 제2 팽창밸브(610)를 거치면서 팽창되고, 감압에 따른 온도 하강 효과로 인해 콜드박스(200)를 통해 프리쿨링되었을 시 보다 한층 더 낮은 온도를 갖게 될 수 있다.
이어서, 제1 팽창밸브(510)에 의해 감압 및 냉각된 제1 스트림(S1)은 제1 열교환기(520)에 도달하게 되며, 제1 열교환기(520)에서 엔지엘 추출 컬럼(100)의 콘덴서(110)로부터 분기된 기체상태의 천연가스(GP)와 열교환과정을 거친 후 엔지엘 추출 컬럼(100)으로 유입될 수 있다.
여기서, 콘덴서(110)는 엔지엘 추출 컬럼(100)에서 증발된 천연가스(NG)를 냉각시켜 탑상제품을 추출하는 역할을 수행할 수 있다.
그리고, 냉각과정에서 증류된 액체상태(LP)의 천연가스(NG)는 엔지엘 추출 컬럼(100) 내로 회수되고, 증류되지 않은 기체상태(GP)의 천연가스(NG)는 분기되어 콜드박스(200)로 회수될 수 있다.
이때, 콘덴서(110)에서 분류되어 기체상태(GP)로 콜드박스(200)로 회수되는 천연가스(NG)는 제1 열교환기(520)으로 유입되며, 제1 열교환기(520)는 제1 팽창밸브(510)에 의해 팽창된 제1 스트림(S1)과 콘덴서(110)로부터 분기된 기체상태(GP)의 천연가스(NG)를 열교환시킬 수 있다.
이와 같이 기체상태(GP)의 천연가스(NG)는 제1 팽창밸브(510)에 의해 온도 하강된 제1 스트림(S1)과의 열교환을 통해 냉각된 상태로 콜드박스(200)로 유입될 수 있고, 콜드박스(200)에서 냉각과정을 거쳐 액화천연가스(LNG)로 변환될 수 있다.
이처럼, 본 발명에 따른 엔지엘 추출 시스템의 경우 콘덴서(110)로부터 분리되어 콜드박스(200)로 회수 및 냉각되는 기체상태(GP)의 천연가스를 제1 열교환(610)에서 제1 스트림(S1)을 이용해 프리쿨링시킴으로써, 콜드박스(200)의 냉각효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 콜드박스(200)로 회수되는 천연가스(NG)의 냉각에 필요한 냉매로 피드되는 천연가스(NG)를 이용됨으로써, 별도의 냉각유닛이 필요치 않다는 점 때문에 전체 공정을 간소화시킬 수 있다.
아울러, 본 실시예에 따른 엔지엘 추출 시스템의 경우 동일한 양의 피드가스를 처리하여 엔지엘(NGL)을 추출할 때, 보다 낮은 오퍼레이션 코스트로 탑상제품 및 탑저제품을 생산할 수 있다.
다음으로, 제2 팽창밸브(610)에 의해 감압 및 냉각된 제2 스트림(S2)은 독립된 유로를 거쳐 제2 열교환기(620)에 도달할 수 있다.
이때, 제2 열교환기(620)는 엔지엘 추출 컬럼(100)에서 증발되어 엔지엘 추출 컬럼(100)의 상부를 통해 내보내져 콘덴서(110)로 유입되는 천연가스(NG)의 유동 경로 상에 배치될 수 있다.
이와 같은 제2 열교환기(620)는 제2 팽창밸브(610)에 의해 팽창되어 감압 및 냉각된 제2 스트림(S2)과 엔지엘 추출 컬럼(100)에서 증발되어 콘덴서(110)로 유입되는 증발가스를 열교환시킬 수 있다.
그리고, 제2 열교환기(620)에서 콘덴서(110)로 유입되는 증발가스와 열교환과정을 거친 제2 스트림(S2)은 제1 열교환기(520)에서 열교환과정을 거친 후 엔지엘 추출 컬럼(100) 내로 유입되는 제1 스트림(S1)에 합류되어 함께 엔지엘 추출 컬럼(100)내로 유입될 수 있다.
이처럼, 본 발명에 따른 엔지엘 추출 시스템의 경우 엔지엘 추출 컬럼(100)에서 증발되어 콘덴서(110)로 유입되는 증발가스를 제2 열교환기(620)에서 제2 스트림(S2)을 이용해 프리쿨링시킴으로써, 콘덴서(110)의 냉각효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 엔지엘 추출 컬럼(100)의 콘덴서(110)의 냉각에 필요한 냉매의 일부로서 피드되는 천연가스(NG)를 이용함으로써, 냉각 시스템에 영향을 미치는 각종 조건을 처리가스의 조건 하나로 간소화할 수 있기 때문에, 공정의 간소화 및 효율성 증대를 가능케 할 수 있다.
아울러, 제1 열교환기(520) 및 제2 열교환기(620)에서 냉매의 역할을 수행한 제1 스트림(S1) 및 제2 스트림(S2)의 경우, 열교환과정을 거치면서 온도가 상승된 상태에서 엔지엘 추출 컬럼(100)으로 유입되기 때문에, 상대적으로 온도가 낮은 제1 스트림(S1) 및 제2 스트림(S2)의 유입으로 인해 엔지엘 추출 컬럼(100) 내의 온도가 지나치게 하강하는 것을 막을 수 있다.
이는 추후 공정인 재비등과정에서 재비등기(120)에 요구되는 열의 량을 줄일 수 있음을 의미한다.
앞서 언급했던 바와 같이 본 실시예에 따르면 엔지엘 추출 컬럼(100)으로 유입된 제1 스트림(S1) 및 제2 스트림(S2), 즉 피드가스 중 기체상태로 증발된 것들은 콘덴서(110)로 유입되어 냉각될 수 있다.
그리고 냉각과정을 통해 액체상태(LP)로 상변화된 일부는 엔지엘 추출 컬럼(100)으로 회수되고, 나머지는 기체상태(GP)로 제1 열교환기(520)를 거쳐 콜드박스(200)로 유입될 수 있다.
한편, 엔지엘 추출 컬럼(100)으로 유입된 제1 스트림(S1) 및 제2 스트림(S2), 즉 피드가스 중 액체상태로 분류된 것들은 재비등기(120)에 의해 가열될 수 있다.
여기서, 재비등기(120)는 엔지엘 추출 컬럼(100)에서 액체상태로 분류된 피드가스를 가열하는 역할을 수행할 수 있다.
이와 같이, 엔지엘 추출 컬럼(100)에서 분류된 액체상태의 피드가스는 재비등기(120)에서 가열과정을 거치며, 가열과정을 통해 기체상태로 상변화된 일부는 엔지엘 추출 컬럼(100)으로 다시 회수되고, 나머지는 분류 증류 컬럼(700)으로 유입될 수 있다.
그리고, 분류 증류 컬럼(700)으로 유입된 액체가스들은 증류과정을 거쳐 용도 및 목적에 맞게 분류될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 일 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.
그러므로 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
100: 엔지엘 추출 컬럼
110: 콘덴서
120: 재비등기
200: 콜드박스
300: 스크러버
400: 분기밸브
510: 제1 팽창밸브
520: 제1 열교환기
610: 제2 팽창밸브
620: 제2 열교환기
700: 분류 증류 컬럼

Claims (8)

  1. 천연가스가 엔지엘 추출 컬럼(NGL extraction column)으로 유입되는 유로 상에 배치된 콜드박스에서 냉각된 상기 천연가스를 기상스트림과 액상스트림으로 기액분리시키는 스크러버;
    상기 엔지엘 추출 컬럼에서 증발된 천연가스를 냉각하여 기체상태와 액체상태로 분기시키고, 증류된 액체상태의 천연가스를 상기 엔지엘 추출 컬럼 내로 회수시키는 콘덴서;
    상기 스크러버에 의해 분리된 액상스트림 중 일부분인 제1 스트림을 냉각시키고, 상기 제1 스트림과 상기 콘덴서에서 분기되어 상기 콜드박스로 회수되는 기체상태의 천연가스를 열교환시키는 제1 열교환부; 및
    상기 스크러버에 의해 분리된 액상스트림 중 나머지부분인 제2 스트림을 냉각시키고, 상기 제2 스트림과 상기 엔지엘 추출 컬럼에서 상기 콘덴서로 유입되는 천연가스를 열교환시키는 제2 열교환부를 포함하는 엔지엘 추출 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 열교환부는,
    상기 제1 스트림을 팽창시키는 제1 팽창밸브; 및
    상기 제1 팽창밸브에 의해 팽창된 상기 제1 스트림과 상기 콘덴서로부터 분기되어 상기 콜드박스로 회수되는 기체상태의 천연가스를 열교환시키는 제1 열교환기를 포함하는 엔지엘 추출 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 열교환부는,
    상기 제2 스트림을 팽창시키는 제2 팽창밸브; 및
    상기 제2 팽창밸브에 의해 팽창된 상기 제2 스트림과 상기 엔지엘 추출 컬럼에서 증발되어 상기 콘덴서로 유입되는 기체상태의 천연가스를 열교환시키는 제2 열교환기를 포함하는 엔지엘 추출 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기상스트림은,
    상기 스크러버에 의해 분리되어 상기 콜드박스로 다시 유입되고, 상기 콜드박스에서 냉각과정을 거쳐 액화천연가스로 추출되는 엔지엘 추출 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 콘덴서에서 분기된 기체상태의 천연가스는,
    상기 제1 열교환기에서 상기 제1 스트림과 열교환되고, 상기 콜드박스에서 냉각과정을 거쳐 액화천연가스로 추출되는 엔지엘 추출 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 스트림은,
    상기 콘덴서로부터 분기된 기체상태의 천연가스와 상기 제1 열교환기에서 열교환되어 상기 엔지엘 추출 컬럼으로 유입되고,
    상기 제2 스트림은,
    상기 엔지엘 추출 컬럼에서 증발되어 상기 콘덴서로 유입되는 기체상태의 천연가스와 상기 제2 열교환기에서 열교환되고, 열교환 과정을 거친 상기 제1 스트림에 합류되어 상기 엔지엘 추출 컬럼으로 유입되는 엔지엘 추출 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 엔지엘 추출 컬럼으로 유입된 상기 제1 스트림 및 상기 제2 스트림 중 기체상태로 증발된 것들은 상기 콘덴서에 의해 냉각되며, 냉각 과정을 통해 액체상태로 상변화된 일부는 상기 엔지엘 추출 컬럼으로 회수되고, 나머지는 상기 제1 열교환기를 거쳐 상기 콜드박스로 유입되는 엔지엘 추출 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 엔지엘 추출 컬럼으로 유입된 상기 제1 스트림 및 상기 제2 스트림 중 액체상태로 분류된 것들은 재비등기에 의해 가열되며, 가열과정을 통해 기체상태로 상변화된 일부는 상기 엔지엘 추출 컬럼으로 회수되고, 나머지는 분류 증류 컬럼(fractionating column)으로 유입되는 엔지엘 추출 시스템.
KR1020160131953A 2016-10-12 2016-10-12 엔지엘 추출 시스템 KR101853935B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160131953A KR101853935B1 (ko) 2016-10-12 2016-10-12 엔지엘 추출 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160131953A KR101853935B1 (ko) 2016-10-12 2016-10-12 엔지엘 추출 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180040280A true KR20180040280A (ko) 2018-04-20
KR101853935B1 KR101853935B1 (ko) 2018-05-02

Family

ID=62088404

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160131953A KR101853935B1 (ko) 2016-10-12 2016-10-12 엔지엘 추출 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101853935B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210033819A (ko) * 2019-09-19 2021-03-29 한국조선해양 주식회사 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101271050B1 (ko) * 2011-12-09 2013-06-04 삼성중공업 주식회사 컨덴세이트 열교환 장치 및 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210033819A (ko) * 2019-09-19 2021-03-29 한국조선해양 주식회사 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물

Also Published As

Publication number Publication date
KR101853935B1 (ko) 2018-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2702829C2 (ru) Способ сжижения сырьевого потока природного газа и удаления из него азота и устройство (варианты) для его осуществления
RU2491487C2 (ru) Способ сжижения природного газа с улучшенным извлечением пропана
USRE33408E (en) Process for LPG recovery
KR100939515B1 (ko) 액화 천연 가스로부터의 2단계 질소 제거
KR100381109B1 (ko) 혼합 냉매를 중간 온도에서 부분적으로 응축시키는 기체액화 방법
JP6087978B2 (ja) 貢献する再注入回路を使用した液化天然ガスの生成における統合された窒素除去
US20060218968A1 (en) High propane recovery process and configurations
US3213631A (en) Separated from a gas mixture on a refrigeration medium
KR20080108138A (ko) 탄화수소 스트림을 액화시키는 방법 및 장치
US9222724B2 (en) Natural gas liquefaction method with high-pressure fractionation
RU2015125663A (ru) Комплексный способ извлечения газоконденсатных жидкостей и сжижения природного газа
CN104390426B (zh) 等压开路致冷ngl回收
JP2015210078A5 (ko)
RU2015114796A (ru) Интегрированное удаление азота при производстве сжиженного природного газа с использованием промежуточного разделения исходного газа
US20110036120A1 (en) Method and apparatus for recovering and fractionating a mixed hydrocarbon feed stream
JP2667807B2 (ja) プロパン，ブタン及びペンタンの混合物を前記各成分以外により軽い成分を含んだガスから回収する方法並びに装置
EP1137616B1 (en) Low temperature separation of hydrocarbon gas
KR101853935B1 (ko) 엔지엘 추출 시스템
WO2014186029A1 (en) Methods for separating hydrocarbon gases
US20120118007A1 (en) Process of heat integrating feed and compressor discharge streams with heavies removal system in a liquefied natural gas facility
US6931889B1 (en) Cryogenic process for increased recovery of hydrogen
US20210140710A1 (en) Systems and methods for removing nitrogen during liquefaction of natural gas
RU2754482C2 (ru) Дополненная установка по производству сжиженного природного газа и способ ее работы
RU2570540C1 (ru) Способ низкотемпературной переработки газа и установка для его осуществления (варианты)
EP3097069A1 (en) Methods for separating hydrocarbon gases

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant