KR20200033968A - 냉매 및 질소 회수 - Google Patents

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제이 씨. 슐라이허
크리스토퍼 스코트 욘트
칼 어허드 벡
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쥐이 오일 & 가스, 엘엘씨
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Abstract

액화 시스템 내에서 혼합 냉매 및/또는 질소를 회수하기 위한 시스템, 장치, 및 방법이 제공된다. 상기 시스템, 장치, 및 방법은 압축기로부터 누출될 수 있는 혼합 냉매(MR) 및/또는 질소 증기를 회수하는 것, MR을 질소로부터 분리하는 것, 및 액화 시스템 내에서 MR 및/또는 질소를 재사용하는 것을 용이하게 한다. MR 및/또는 질소를 회수하고 재사용함으로써, MR 및 질소의 손실을 최소화할 수 있으며, 이는 액화 시스템의 총 작동 비용을 낮출 수 있다. 추가적으로, MR을 연소시키기보다는 그것을 회수함으로써, 연소되는 MR의 양을 감소시켜 환경 배출물을 감소시킬 수 있다.

Description

냉매 및 질소 회수
관련 출원과의 상호 참조
본 출원은, 전체가 본 명세서에 참고로 포함되는, 2017년 8월 21일자로 출원되고 발명의 명칭이 "Refrigerant and Nitrogen Recovery"인 미국 가출원 제62/548,163호, 및 2018년 6월 29일자로 출원되고 발명의 명칭이 "Refrigerant and Nitrogen Recovery"인 미국 특허 출원 제16/023,885호에 대한 우선권을 주장한다.
기술분야
가스, 예를 들어 천연 가스를 액화시키는 액화 시스템에서 냉매 및/또는 질소의 손실을 감소시키기 위한 시스템 및 방법이 제공된다.
액화 천연 가스("LNG")는 최대 대략 25 ㎪(4 psig)의 압력으로 대략 -162℃(약 -260℉)의 온도로 냉각되어 있어서 액체 상태로 취해져 있는 천연 가스이다. 천연 가스(NG)는 주로 메탄으로 구성되며, 에탄, 프로판, 및 중질 탄화수소 성분, 예컨대 부탄, 펜탄, 헥산, 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 및 자일렌을 포함할 수 있다. 많은 천연 가스 공급원은 최종 소비자로부터 상당히 멀리 떨어진 거리에 위치해 있다. 장거리에 걸쳐 NG를 수송하는 한 가지 비용-효과적인 방법은 천연 가스를 액화시켜 그것을 액화된 천연 가스(LNG)로 변환시키고, 그것을 LNG-탱커로도 알려진 유조선(tanker ship)으로 수송하는 것이다. LNG는 목적지에서 가스상 천연 가스로 다시 변환된다.
전형적인 NG 액화 공정에서는, 압축기가 혼합 냉매 MR을 승압에 이르기까지 압축하여, 가압된 MR을 형성한다. 가압된 MR은 콜드 박스(cold box)로 전달되고, 다시 이것을 사용하여 NG 공급원료를 냉각시켜 LNG를 형성한다. 정상 작동 동안, 그리고 소정의 셧다운 시나리오에서, MR 및 질소는 압축기로부터 누출될 수 있다. 질소는, 압축기 내에의 MR의 격납을 위해 사용되는 건성 가스 시일(dry gas seal)의 일부로서 사용될 수 있으며, MR과 혼합된다. 종종, 누출된 MR 및 질소는 포획되고 플레어(flare)에 전달되어 연소된다. 시간이 지남에 따라, 이러한 손실된, 플레어링된 MR 및 질소는 액화 공정을 지속하기 위하여 대체되어야 하는데, 이는 비용이 많이 든다.
액화 시스템에서 냉매 및 질소의 손실을 감소시키기 위한 시스템, 장치, 및 방법이 제공된다. 일 태양에서, 제1 압축기, 및 제1 압축기와 유체 연통 상태에 있는 회수 시스템을 포함하는 액화 시스템이 제공된다. 회수 시스템은 제1 압축기로부터의 제1 증기를 수용하도록 구성된 제1 열교환기를 포함할 수 있다. 제1 증기는, 예를 들어 혼합 냉매 및 질소일 수 있다. 제1 열교환기는 제1 증기를 질소 풍부 증기 및 탄화수소 풍부 액체의 혼합물로 전환시키도록 구성될 수 있다. 소정 실시예에서, 제1 열교환기는 제1 증기에 냉동을 제공하는 저온 유체를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 냉각 요소를 가질 수 있으며, 분리기(separator)는 제1 열 교환기로부터의 탄화수소 풍부 액체 및 질소 풍부 증기의 혼합물을 수용하고 탄화수소 풍부 액체와 질소 풍부 증기를 분리하도록 구성된다.
일 실시예에서, 액화 시스템을 작동시키는 방법이 제공된다. 상기 방법은 제1 압축기의 시일 조립체에서 탄화수소를 포함하는 시일 가스를 수용하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 상기 제1 압축기의 시일 조립체에서 질소 증기를 수용하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 제1 열교환기에서, 상기 시일 가스의 적어도 일부분 및 상기 질소 증기의 적어도 일부분을 포함하는 제1 증기를 수용하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 저온 유체를 상기 제1 열교환기의 냉각 요소에 전달하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 제1 증기로부터 상기 저온 유체로 열을 전달하여, 질소 풍부 증기 및 탄화수소 풍부 액체의 혼합물을 생성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 상기 제1 열교환기의 하류에 위치된 분리기에서 상기 탄화수소 풍부 액체를 상기 질소 풍부 증기로부터 분리하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 액화 시스템의 일 예시적인 실시예의 다이어그램이다.
도 2는 압축기의 실링 조립체의 단면도이다.
도 3은 혼합 냉매(MR) 회수 시스템의 일 예시적인 실시예의 개략도이다.
도 4는 질소 회수 시스템의 일 예시적인 실시예의 개략도이다.
도 5는 액화 시스템을 작동시키기 위한 일 예시적인 실시예를 예시하는 흐름도이다.
압축 시스템의 압축기로부터의 냉매 누출을 처리하는 한 가지 방법은 회수 시스템의 이용을 수반하는데, 이러한 회수 시스템은 냉매가 포획되어, 다시 압축기 내로, 또는 냉동 공정 내의 다른 곳에서의 순환 내로 직접 주입될 수 있게 하여, 냉동 시스템으로부터의 냉매의 손실을 제거 또는 경감시킬 수 있게 한다. 그러나, 혼합 냉매(MR)를 사용하는 소정의 액화 시스템의 경우, MR의 직접 회수 및 압축기 내로의 또는 냉동 공정 내의 순환 내로의 직접 재도입이 실현가능하지 않을 수 있다. 한 예로서, 압축기로부터 누출되는 MR은 압축기의 시일을 통해 그렇게 하고 있다. 그러한 압축기 시일은 버퍼 가스로서 질소 가스를 사용하는 건성 시일을 포함할 수 있으며, 이러한 질소는 MR을 오염시킬 수 있다. 그 결과, MR 및 질소의 혼합물이 압축기로부터 누출될 수 있다. 시간이 지남에 따라, 압축기 내로의 MR 및 질소 혼합물의 직접 재도입은 성능 저하를 초래할 수 있는데, 그 이유는, 액화 시스템 내의 MR의 조성이 변경되어, 질소가 풍부화될 것이기 때문이다.
이들 문제를 해결하기 위하여, MR 및 질소 회수 시스템이 액화 시스템의 압축기로부터 누출된 MR 및 질소의 혼합물을 포획하는 데 사용될 수 있다. MR 회수 시스템 및 질소 회수 시스템은 각각 (예를 들어, MR 탄화수소를 응축시킴으로써) MR을 질소로부터 분리하도록 구성되어, MR 및 질소의 회수를 가능하게 한다. 회수된 MR은 다시 압축기 내로, 그리고/또는 냉동 공정 내의 순환 내로 안전하게 재도입될 수 있다. 회수된 질소는 압축기 시일의 버퍼 가스의 성분으로서 그리고/또는 다른 곳에서의 용도를 위해 사용될 수 있다.
도 1은 새로운 LNG 액화 시스템(100)의 일 실시예를 예시한다. 액화 시스템(100)은 증기 상태의 혼합 냉매 MR(102v)을 함유하는 냉매 공급 시스템(102), 압축 시스템(106), 하나 이상의 응축기(108), 열교환기(112), 및 증기 상태의 천연 가스(NG) 공급원료(114v)를 함유하는 천연 가스(NG) 공급 시스템(114)을 포함한다. 냉매 공급 시스템(102)은 압축 시스템(106)과 유체 연통 상태에 있고, 압축 시스템(106)으로의 공급 MR(102v)의 유량을 조절하기 위한 밸브(104)가 이들 사이에 개재되어 있다. 응축기(108)는 압축 시스템(106)과 유체 연통 상태에 있고 그로부터 하류에 있다. 열교환기(112)는 응축기(108)와 유체 연통 상태에 있고 그로부터 하류에 있다. 팽창 밸브(110)가 응축기(108)와 열교환기(112) 사이에 개재되어 있다. 열교환기(112)는 추가로, NG 공급 시스템(114)으로부터 NG 공급원료(114v)를 수용하도록 구성되어 있다. 열교환기(112)는 또한 밸브(104)와 유체 연통 상태에 있다.
액화 시스템(100)의 작동을 도 1을 추가로 참조하여 논의한다. 밸브(104)는 혼합 냉매의 유량을 조절하고, 제1 온도(T1)에 있는 증기 상태의 MR(102v) 및 냉매 공급 시스템(102)으로부터의 제1 압력(P1)을 압축 시스템(106)에 공급한다. 압축 시스템(106)은, 예를 들어, 압축기(105)를 포함하는 다단(multistage) 압축 시스템일 수 있다.
압축기(105)의 실시예는 다양한 형태를 취할 수 있다. 압축기(105)의 예에는 단일-케이싱 압축기, 다단 압축기, 및 각각 하나 이상의 압축 단계를 갖는 다수의 압축기의 트레인이 포함될 수 있다. 압축기(105)는 원동기에 의해 구동되며, 원동기는, 예를 들어 가스 터빈, 증기 터빈, 팽창기, 또는 외부 전원(도시되지 않음)으로부터 전력(107)을 수용하는 전기 모터일 수 있다.
압축 시스템(106)은 공급 MR(102v)의 온도 및 압력을 제1 온도(T1) 및 제1 압력(P1)으로부터 증가시켜, 제1 온도(T1)보다 높은 제2 온도(T2) 및 제1 압력(P1)보다 높은 제2 압력(P2)을 갖는 증기 상태의 고온 고압 혼합 냉매 MR(102v')을 산출한다.
후속으로, 고압 고온 MR(102v')은 압축 시스템(106)의 하류에 있는 하나 이상의 응축기(108)로 유동할 수 있다. 응축기(108)는 압축 공정 동안 발생된 과잉 열을 제거함으로써, 증기 또는 대부분 증기로부터의 고온 고압 MR(102v')의 주로 액체인 상태, 액체 MR(102l)로의 상변화를 용이하게 하도록 구성된 임의의 장치(예를 들어, 응축기, 인터쿨러, 에어 쿨러 등)일 수 있다. 따라서, 액체 MR(102l)은 제1 온도 및 제2 온도(T1, T2)보다 작은 제3 온도(T3)를 가질 수 있다. 논의의 명확함을 위하여, 액체 MR(102l)의 압력은 제2 압력(P2)으로 일정하게 유지되는 것으로 가정된다. 그러나, 대안적인 실시예에서, 액체 MR의 압력은 제2 압력(P2)보다 작을 수 있다.
도 1은 압축 시스템(106)으로부터 하류에 있는 것으로 응축기(108)를 예시한다. 그러나, 대안적인 실시예에서, 응축기는 압축 시스템(106)의 압축기들의 단들 사이에 위치될 수 있다. 압축 시스템의 압축기와 일체화된 응축기는 압축 시스템의 하류에 있는 응축기 대신에 또는 그에 더하여 제공될 수 있다.
응축기(108)에 의해 출력된 액체 MR(102l)은 팽창 밸브(110)를 통해 이동한다. 팽창 밸브(110)는 액체 MR(102l)의 적어도 일부분을 저압 저온 액체 상태 MR(102l')에 놓이게 하는 압력 강하를 야기한다. 저압 저온 액체 MR(102l')은 제1 압력 및 제2 압력(P1, P2)보다 낮은 제3 압력(P3)을 가질 수 있다. 논의의 명확함을 위하여, 저온 저압 액체 MR(102l')의 온도는 T3으로 일정하게 유지되는 것으로 가정된다. 그러나, 대안적인 실시예에서, 이러한 액체 MR의 온도는 제2 온도(P2)보다 낮을 수 있다.
팽창 밸브(110)로부터 출력된 저온 저압 액체 MR(102l')은 열교환기(112)의 열교환 표면(들)의 도관(또는 채널) 내부로 유동한다. 도시된 바와 같이, 열교환기(112)는 또한 천연 가스(NG) 공급원료(114v)를 수용하고, 저온 저압 액체 MR(102l')은 열교환 표면(들)과 접촉하는 NG 공급원료(114v)를 냉각시킨다. NG 공급원료(114v) 및 저온 저압 액체 MR(102l')이 열교환기(112)를 통해 이동함에 따라, 더 따듯한 NG 공급원료(114v)로부터 더 차가운 저온 저압 액체 MR(102l')로 열이 전달되어, NG 공급원료(114v)가 냉각되고 응축되기 시작하여 LNG(124)를 형성하게 된다.
열교환기(112)는 임의의 유형의 열교환기일 수 있다. 열교환기(112)의 예에는 코어 플레이트 앤드 핀(core plate and fin), 에칭된 플레이트, 접합되고 권취된 확산 코일, 셸 앤드 튜브(shell and tube), 플레이트-앤드-프레임(plate-and-frame) 등이 포함될 수 있다.
NG 공급원료(114v)는 NG 증기(120) 및 중질 탄화수소 성분(HHC), 예컨대 부탄, 펜탄, 헥산, 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 및 자일렌 둘 모두를 함유할 수 있다. LNG(124)의 생성 동안 HHC를 제거하여 이들이 동결되는 것을 방지하는 것이 바람직할 수 있다. 도 1에 예시된 바와 같이, 열교환기(112)는 HHC를 NG 공급원료(114v)로부터 제거하도록 구성된 HHC 분리 시스템(116)을 포함할 수 있다. NG 공급원료(114v)가 열교환기(112) 내에서 냉각됨에 따라, HHC는 더 가벼운 분자, 예를 들어 메탄보다 더 높은 온도에서 응축된다. 따라서, HHC 분리 시스템(116)에 의해 HHC를 주로 함유하는 액체(118)가 NG 공급원료(114v)로부터 분리되어, 정제된 NG 증기(120)를 산출할 수 있다. 정제된 NG 증기(120)는 열교환기(112)를 통해 유동하고 응축되어 LNG(124)를 형성한다. 후속으로, LNG(124)는 압력을 내려서 저장 베셀(storage vessel)(도시되지 않음) 내에 저장될 수 있다.
액체(118)는 다양한 방식으로 취급될 수 있다. 일 실시예에서, 도시된 바와 같이, 액체(118)는 열교환기(112)를 빠져나가서 HHC 저장 베셀(122) 내에 저장된다. 대안적인 실시예(도시되지 않음)에서, HHC 액체는 다단계 증류 공정을 거쳐서 그것을 그의 구성 성분들로 분리할 수 있다. 분리된 성분들은 각각의 저장 베셀 내에 저장될 수 있다.
저온 저압 액체 MR(102l')은 열교환기(112) 내의 NG 공급원료(114v), 정제된 NG 증기(120), 및/또는 LNG(124)로부터의 열을 흡수한다. 흡수된 열은 저온 저압 액체 MR(102l')의 증발을 가져오기에 충분하다. 따라서, 열교환기(112)를 떠나는 MR의 적어도 일부분은 상변화를 거쳐서 증기가 된다. 이러한 증기는 재순환된 MR(102v")의 형태로 회수되어 밸브(104)로 유동하여 압축 시스템(106)으로 유동할 수 있다. 소정 실시예에서, 재순환된 MR(102v")은 하나 이상의 컨디셔닝 시스템(도시되지 않음)에 의해 밸브(104)에서 전달하기 전에 제1 온도(T1) 및 제1 압력(P1)으로 컨디셔닝될 수 있다. 재순환된 MR(102v")을 연소시키기보다는 회수 및 재사용함으로써, 연소와 관련된 환경 배출물이 피해질 수 있다.
액화 시스템(100)의 정상 작동 동안, 압축기(105)는 다양한 위치에서의 불완전한 실링으로 인해 MR(예를 들어, 공급 MR(102v) 및/또는 고온 고압 MR(102v')) 및 질소를 누출시킬 수 있다. 액화 시스템(100)은 또한 압축 시스템(106)의 압축기(105)와 유체 연통 상태에 있는 MR 회수 시스템(300) 및 질소 회수 시스템(400) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 하기에 상세히 논의되는 바와 같이, MR 회수 시스템(300) 및 질소 회수 시스템(400)은 각각 (예를 들어, MR 탄화수소를 응축시킴으로써) 누출된 MR을 질소로부터 분리하도록 구성되어, MR 및 질소의 회수를 가능하게 한다. MR 회수 시스템(300)은 회수된 MR을 압축 시스템(106)의 압축기(105) 내로 다시 재도입하고/하거나, 액화 시스템(100)의 다른 부분들 내에서(예를 들어, 응축기(108)와 팽창 밸브(110) 사이에서) 순환 내로 재도입하도록 추가로 구성된다. 질소 회수 시스템(400)은 회수된 MR을 압축기 시일의 버퍼 가스의 성분으로서 그리고/또는 다른 곳에서의 사용을 위해 재도입하도록 추가로 구성된다.
MR 및 질소의 누출을 도 2를 참조하여 논의한다. 도 2는 압축 시스템, 예컨대 도 1에 도시된 압축 시스템(106) 내에서 MR(예를 들어, 공급 MR(102v) 및/또는 고온 고압 MR(102v'))을 수용하는 데 사용될 수 있는 시일 조립체(201)를 포함하는 압축기(200)의 단면도를 예시한다. 시일 조립체(201)는 압축기로부터의 유체의 누출을 방지하기 위해 압축기(200)의 흡입 포트 및/또는 방출 포트에 인접하게 위치된다. 시일 조립체(201)는 압축기(200) 내에 있는 유체들을 분리하도록, 압축기(200)의 압축기 측(209)과 베어링 측(211) 사이에서 압축기(200)의 샤프트(203)의 길이를 따라 위치된 1차 시일(202), 2차 시일(204), 및 3차 시일(206)을 포함한다. 1차 시일 및 2차 시일(202, 204)은, 예를 들어 건성 가스 시일일 수 있고, 3차 시일(206)은, 예를 들어 일종의 탄소 링 시일일 수 있다. 압축 측(209)은 MR(예를 들어, 공급 MR(102v))을 압축하는 데 사용되는 압축 챔버(도시되지 않음)를 포함할 수 있고, 베어링 측(211)은 샤프트(203)가 회전될 수 있도록, 압축기의 샤프트(203) 주위에 위치되는 하나 이상의 베어링(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
도 2의 시일 조립체(201)는 탠덤(tandem) 유형 건성 가스 실링 시스템의 형태로 예시되어 있으며, 다른 실링 시스템이 사용될 수 있다. 예에는 단일 건성 가스 시일, 이중 건성 가스 시일, 다중-배열된 건성 가스 시일, 미로 유형 시일, 카본 링 유형 시일, 상기 언급된 시일들의 임의의 조합, 또는 당업계에 알려진 임의의 다른 유형의 시일이 포함될 수 있다.
당업자는 압축기 및 실링 조립체가 어떻게 작동하는지에 대해 기본적으로 이해하고 있을 것이다. 간략한 설명이 하기에 제공된다.
정상 작동 동안, 미여과 MR(209)의 형태인 공급 MR(102v), 고온 고압 MR(102v'), 및 이들의 조합은 압축기 측 압력에서 존재한다. 상기에 논의된 바와 같이, 공급 MR(102v)은 제1 온도(T1) 및 제1 압력(P1)을 가지며, 고온 고압 MR(102v')은 제2 온도(T2) 및 제2 압력(P2)을 갖는다. 따라서, 미여과 MR(209)은 대략 제1 온도(T1) 내지 제2 온도(T2) 범위의 온도 및 대략 제1 압력(P1)과 제2 압력(P2) 범위의 압력을 가질 수 있다. 명백함을 위하여, 이하의 논의에서는 미여과 MR(209)은 제2 압력(P2)을 갖는 것으로 가정된다.
미여과 MR(209)은, 예를 들어 미로 시일일 수 있는 실링 요소(230)를 통해 시일 조립체(201) 내로 누출될 수 있으며, 이는 1차, 2차, 및 3차 시일(202, 204, 206)을 손상시킬 수 있다. 미여과 MR(209)이 실링 요소(230)를 통해 누출되는 것을 방지하기 위하여, 여과된 고압 MR(208), 또는 다른 시일 가스가 압축기 측(209)에 인접하게 위치된 시일 조립체(201)의 영역(205)에 전달될 수 있다. 여과된 고압 MR(208)은 실링 요소(230)에 인접하게 위치된 공동(207)을 압축기 측(209)에서의 제2 압력(P2)보다 높은 제4 압력(P4)으로 가압함으로써, 미여과 MR(209)이 시일 조립체(201) 내로 누출되는 것을 방지할 수 있다.
여과된 MR(208)의 일부분은 1차 시일(202)을 통해 누출되어 1차 통기구(212)로 이동할 수 있다. 1차 시일(202)을 통해 누출되는 MR(예를 들어, 미여과 MR(209), 여과된 MR(208))의 대략 전부가 1차 통기구(212)를 향해 직행되는 것을 보장하기 위하여, 버퍼 가스, 예컨대 질소(214)(예를 들어, 질소 증기)가 1차 통기구(212)에 인접한 1차 버퍼 영역(216)에 전달될 수 있다. 질소(214)는 1차 통기구(212)에서 관찰되는 제4 압력(P4)보다 높은 압력인 제5 압력(P5)에 있을 수 있다. 질소(214)의 일부분이, 예를 들어 MR 누출을 방지하는 미로 시일일 수 있는 실링 요소(232)를 통해 1차 버퍼 영역(216) 내로 누출될 수 있다. 실링 요소(232)를 통해 누출되는 질소(214)는 1차 시일(202)을 통해 누출되는 MR(예를 들어, 미여과 MR(209), 여과된 MR(208))과 배합되어 1차 통기구(212)에서 MR 누출물 및 질소(214)의 혼합물(218)을 생성할 수 있다. 질소(214)의 다른 부분은 2차 시일(204)을 통해 누출되어 2차 통기구(220)로 이동할 수 있다. MR 누출물 및 질소(214)의 혼합물(218)은 1차 통기구(212)로부터 플레어로 전달되어 연소될 수 있다.
베어링 오일 미스트가 3차 시일(206)의 베어링 측으로부터 이동하는 것을 방지하기 위하여, 질소(222)가 또한 시일 조립체(201)의 2차 통기구(220)와 베어링 측(211) 사이의 2차 버퍼 영역(224) 내로 주입될 수 있다. 2차 버퍼 영역(224)에 전달되는 질소(222)의 일부분이 3차 시일(206)을 넘어서 누출되어 2차 통기구(220)로 이동할 수 있다. 2차 통기구(220)로부터의 질소(226)는 포획되고 버퍼 가스로서 시일 조립체(201)로 재도입될 수 있다.
하기에 상세히 논의되는 바와 같이, 통상적으로 행해지는 바와 같이, 1차 통기구(212)로부터의 누출된 MR 및 질소(214)의 혼합물(218)을 플레어링하기보다는, 본 발명의 실시예는 액화 시스템의 압축기(예를 들어, 액화 시스템(100)의 압축기(105))로부터 누출되는 MR(예를 들어, 미여과 MR(209), 여과된 MR(208))의 회수를 용이하게 하는(이것이 회수되고 순환으로 복귀될 수 있게 하는) 시스템 및 상응하는 방법을 예시한다. 이는 "손실된" MR을 비축하고, 구매하고, 액화 시스템(100) 내로 재도입할 필요성을 상당히 감소시킨다.
도 3은 압축기(예를 들어, 압축 시스템(106)의 압축기(105))로부터 누출되는 MR 누출물(예를 들어, 미여과 MR(209), 여과된 MR(208)) 및/또는 질소(214) 중 어느 하나(또는 둘 모두)의 전부 또는 일부를 회수하기 위한 새로운 MR 회수 시스템의 하나의 예시적인 실시예를 예시하는 개략도이다.
MR 회수 시스템(300)은 열교환기(302) 및 2상 분리기(308)를 포함한다. 열교환기(302)는 저온 유체(304) 및 압축 시스템의 압축기, 예컨대 도 1에 도시된 압축 시스템(106)의 압축기(105)로부터의 MR 성분 및 질소를 갖는 질소 풍부 증기(305)(예를 들어, 혼합물(218))를 수용하도록 구성된다. 열교환기(302)는, 저온 유체(304)를 수용하고 질소 풍부 증기(305)에 냉동을 제공하도록 구성된 적어도 하나의 냉각 요소를 포함할 수 있다. 2상 분리기(308)는 입력 유체를 2개 이상의 상이한 상으로 분리하도록 구성된다.
저온 유체(304)는 액화 시스템(100)에 의해 생성된 액화된 생성물일 수 있다. 예를 들어, 저온 유체(304)는 LNG, 예컨대 도 1에 도시된 열교환기(112)를 빠져나가는 LNG(124)일 수 있다. 따라서, 열교환기(302)를 떠나는 저온 유체(304')는 밸브(311)를 통해 저장 베셀(320)에 전달되어, 필요에 따라 저장 및/또는 유통된다. 대안적으로, 저온 유체(304)는 기술된 목적으로 구성된 다른 냉동 시스템으로부터의 냉매일 수 있다. 따라서, 열교환기(302)를 떠나는 저온 유체(404')는 냉동 사이클 내에서 질소 풍부 증기(305)에 냉동을 계속 제공할 수 있다.
열교환기(302)는 다양한 형태를 취할 수 있다. 소정 실시예에서, 열교환기(302)는, 예를 들어 셸 앤드 튜브 열교환기일 수 있거나, 그것은 응축 코일 열교환기일 수 있다. 대안적으로, 코어, 코어 플레이트-앤드-핀, 에칭된 플레이트, 접합되고 권취된 확산 코일, 셸 앤드 튜브, 플레이트-앤드-프레임 등과 같은 다른 열교환기가 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 밸브(309, 311)는 열교환기(302)의 양쪽에 위치되어 열교환기(302)를 통한 저온 유체(304)의 유량을 제어한다.
일부 실시예에서, 열교환기(302)에 전달되기 전에, 질소 풍부 증기(305)는 열교환기(302)의 상류에 위치된 질소 제거 조립체(303)에 전달된다. 상기에 논의된 바와 같이, 질소 풍부 증기(305)는 누출된 MR 및 질소의 혼합물(218)일 수 있다. 질소 제거 조립체(303)는 질소 풍부 증기(305)로부터 질소의 일부분을 제거하고, 질소 풍부 증기(305)보다 적은 질소를 함유하는 질소 부족 증기(307)를 출력하도록 구성된다. 한 예로서, 질소 제거 조립체(303)는 흡수 베드(absorption bed)일 수 있다. 질소 제거 조립체(303)를 빠져나가는 질소 부족 증기(307)는 열교환기(302)에 전달된다.
질소 부족 증기(307) 및 저온 유체(304)가 열교환기(302)를 통해 이동함에 따라, 질소 부족 증기(307)로부터 저온 유체(304)로 열이 전달되어, 질소 부족 증기(307)가 냉각 및 응축되기 시작하게 된다. 질소 부족 증기(307)가 열교환기(302) 내에서 냉각되는 동안, MR을 구성하는 탄화수소 성분은 더 가벼운 성분, 예컨대 질소보다 더 높은 온도에서 응축된다. 따라서, 질소 풍부 증기(310) 및 탄화수소 풍부 액체(312)의 혼합물(306)이 형성될 수 있다. 혼합물(306)은 탄화수소 성분의 우선적인 응축으로 인해 질소 풍부 증기(310)를 고순도로 달성하기에 충분히 냉각될 수 있다. 일부 경우에, 혼합물(306)은 질소 풍부 증기(310)를 대략 95% 순도로 생성하기에 충분히 냉각된다. 한 예로서, 열교환기(302)를 빠져나가는 혼합물(306)의 온도는 대략 -51 내지 -160℃(-60 내지 -257℉)의 범위 내의 온도일 수 있다.
열교환기(302)를 빠져나가는 혼합물(306)은 2상 분리기(308)로 유동한다. 2상 분리기(308)는, 열교환기(302)로부터 질소 풍부 증기(310) 및 탄화수소 풍부 액체(312)의 혼합물(306)을 수용하고 질소 풍부 증기(310)와 탄화수소 풍부 액체(312)를 분리하도록 구성된다. 도시된 바와 같이, 탄화수소 풍부 액체(312)는 탄화수소 풍부 액체(312)를 냉매 공급 시스템, 예컨대 도 1에 도시된 냉매 공급 시스템(102)으로 펌핑하는 펌프(316)에 전달되고, 질소 풍부 증기(310)는 플레어(322)에 전달된다.
그러나, 대안적인 실시예에서, 2상 분리기(308)로부터 출력되는 탄화수소 풍부 액체(312) 및/또는 질소 풍부 증기(330)는 상기에 논의된 것과는 상이하게 취급될 수 있다.
일 태양에서, 탄화수소 풍부 액체는 액화 시스템 내의 (예를 들어, 응축기와 팽창 밸브 사이의) 순환으로 직접 재도입될 수 있거나, 또는 그것은 도 2에 관하여 전술된 여과된 MR(208)로서 압축기 내에서 기화되고 재도입될 수 있다. 일부 경우에, 탄화수소 풍부 액체는 액화 시스템 내의 순환 내로의 재도입 전에, 그리고/또는 압축 시스템의 압축기 내에의 재도입 전에 가열되어, 액화 시스템 및/또는 압축기의 구성요소의 저온 취화를 방지한다.
추가의 태양에서, 탄화수소 풍부 액체는 증류되어, 다양한 탄화수소 성분, 예컨대 메탄, 에틸렌, 및 프로판, 및 펜탄을 분리하여, 이들이 냉매 공급 시스템 내에 개별적으로 저장될 수 있도록 할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 2상 분리기로부터 출력되는 질소 풍부 증기는 플레어링과는 상이하게 취급될 수 있다. 일 태양에서, 질소 풍부 증기는 증류되어 질소를 추가로 정제할 수 있다. 정제된 질소 증기는 압축기의 건성 시일의 버퍼 가스로서 압축기에 다시 전달될 수 있거나, 그것은 저장 베셀 내에 저장될 수 있거나, 그것은 액화 시스템 내의 다른 구성요소에 전달될 수 있다.
대안적인 실시예(도시되지 않음)에서는, 열교환기 및 2상 분리기보다는, 증류 시스템이 질소 부족 증기의 성분들을 질소 풍부 증기와 탄화수소 풍부 액체로 분리하는 데 사용될 수 있다. 어느 경우든, 질소 부족 증기(307)의 성분들 각각은 필요에 따라 분리되고/되거나, 액화 시스템(100)으로 재도입되고/되거나, 저장되고/되거나, 유통될 수 있다.
전술된 바와 같이, 압축기 시스템의 압축기로부터 누출되는 질소 및 MR은 회수되고/되거나, 분리되고/되거나, 저장되고/되거나, 다시 액화 시스템으로 재도입된다. 도 4는 압축기 시스템(430)의 압축기(429)로부터 누출되는 질소 및 MR을 회수하기 위한 질소 회수 시스템(400)의 한 예를 도시한다. 소정 실시예에서, 압축기 시스템(430)은 액화 시스템(100)의 압축 시스템(106)일 수 있다. MR과 혼합하지 않고서 압축기(예를 들어, 압축기(105), 압축기(200))로부터 누출되는 질소 버퍼 가스가 또한 회수되어, 버퍼 가스(예를 들어, 시일 조립체(201)의 질소(214))로서 압축기로 재도입될 수 있다.
도시된 바와 같이, 질소 회수 시스템(400)은 열교환기(402) 및 2상 분리기(408)를 포함한다. 열교환기(402)는 저온 유체(404) 및 압축 시스템, 예컨대 도 1에 도시된 압축 시스템(106)의 압축기(예를 들어, 압축기(105), 압축기(200))로부터의 MR 성분 및 질소를 갖는 증기(405)를 수용하도록 구성된다. 열교환기(402)는 대체로 열교환기(302)와 유사할 수 있다. 밸브(409, 411)는 열교환기(402)의 양쪽에 위치되어 열교환기(402)를 통한 저온 유체(404)의 유량을 제어한다. 2상 분리기(408)는 2상 분리기(308)와 대체로 유사할 수 있으며, 입력 유체를 2개 이상의 상이한 상으로 분리하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 저온 유체(404)는 액화 시스템(100)에 의해 생성된 액화된 생성물이다. 예를 들어, 저온 유체(404)는 LNG, 예컨대 도 1에 도시된 열교환기(112)를 빠져나가는 LNG(124)일 수 있다. 대안적으로, 저온 유체(404)는, 예를 들어 프로판, R-134A, 프로필렌 등일 수 있다. 다른 예로서, 저온 유체(404)는 액화 시스템(100)에 저장된 액체 질소 또는 에틸렌일 수 있다. 따라서, 열교환기(402)를 떠나는 저온 유체(404')는 밸브(411)를 통해 저장 베셀(420)에 전달되어, 필요에 따라 저장 및/또는 유통된다. 대안적으로, 저온 유체(404)는 기술된 목적으로 구성된 다른 냉동 시스템으로부터의 냉매일 수 있다. 따라서, 열교환기(402)를 떠나는 저온 유체(404')는 냉동 사이클 내에서 증기(405)에 냉동을 계속 제공할 수 있다.
증기(405) 및 저온 유체(404)가 열교환기(402)를 통해 이동함에 따라, 증기(405)로부터 저온 유체(404)로 열이 전달되어, 증기(405)가 냉각 및 응축되기 시작하게 된다. 증기(405)가 열교환기(402) 내에서 냉각됨에 따라, MR을 구성하는 탄화수소 성분은 더 가벼운 성분, 예컨대 질소보다 더 높은 온도에서 응축된다. 따라서, 질소 풍부 증기(410) 및 탄화수소 풍부 액체(412)의 혼합물(406)이 열교환기(402)를 빠져나갈 수 있다. 혼합물(406)은 탄화수소 성분의 우선적인 응축으로 인해 질소 풍부 증기(410)가 고순도를 갖도록 충분히 냉각될 수 있다. 일부 경우에, 혼합물(406)은 질소 풍부 증기(410)를 대략 95% 순도로 생성하기에 충분히 냉각된다. 예를 들어, 혼합물(406)은 대략 -118 내지 -160℃(-180 내지 -257℉)의 범위 내의 온도에서 열교환기(402)를 빠져나갈 수 있다.
열교환기(402)를 빠져나가는 혼합물(406)은 2상 분리기(408)로 유동하고, 질소 풍부 증기(410)와 탄화수소 풍부 액체(412)로 분리된다. 질소 풍부 증기(410)는 압축기 시스템(430)의 압축기(429)(예를 들어, 제1 압축기)로부터의 질소 증기(431)와 배합되고, 제2 압축기(425)로 전달된다. 질소 증기(431)는 압축기로부터 누출되는 질소, 예컨대 도 2에 관하여 전술된 질소(226)일 수 있다.
제2 압축기(425)를 빠져나가는 질소 증기(424)는 질소 공급원(428)으로부터의 질소 증기(426)와 강제로 배합되게 하여, 그것이 버퍼 가스(예를 들어, 시일 조립체(201)의 질소(214))로서 사용되도록, 압축기 시스템(430)의 압축기(429)로 다시 전달되도록 하는데, 이는 도 2에 관하여 전술된 바와 같다. 일부 경우에, 질소 증기(424)는 질소 공급원(428)으로부터의 질소 증기(426)와 배합되기 전에, 그리고/또는 압축기 시스템(430) 내로 재도입하기 전에 가열되어, 압축기 시스템(430)의 구성요소의 저온 취화를 방지할 수 있다.
일부 실시예에서, 압축기 시스템(430)의 압축기로부터의 질소 증기(431)와의 배합 전에 그리고 제2 압축기(425)로의 투입 전에, 질소 풍부 증기(410)는 질소 제거 시스템(417)에 전달된다. 질소 제거 시스템(417)은 2상 분리기(408)로부터 하류에 위치되고, 질소 풍부 증기(410) 내의 질소의 적어도 일부분을 제거하도록 구성된다. 한 예로서, 질소 제거 시스템(417)은 흡착된 질소의 일부분을 제거하는 흡착 베드일 수 있다. 흡착된 질소는 탈착 공정의 결과로서 방출되고, 방출된 질소는 제2 압축기(425)에 전달되고, 질소 증기(426)와 배합되는데, 이는 전술된 바와 같다.
대안적인 실시예에서, 제2 압축기(425)에 의해 출력되는 질소 증기(424)는 질소 증기(426)와 배합되는 것과는 상이하게 취급될 수 있다. 일 태양에서는, 질소 증기를 다시 압축기 시스템으로 전달하기보다는, 질소 증기는 압축되고, 응축되고, 저장 베셀(도시되지 않음) 내에 저장될 수 있다. 다른 태양에서는, 질소 증기는 증기로서 저장되거나, 또는 다른 곳에서 사용하기 위하여 액화 시스템의 다른 구성요소에 전달될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 2상 분리기(408)를 빠져나가는 탄화수소 풍부 액체(412)는 펌프(416)에 전달되고, 펌프는 탄화수소 풍부 액체(412)를 플레어(422)로 펌핑한다. 그러나, 대안적인 실시예에서, 탄화수소 풍부 액체(412)는 상이하게 취급될 수 있다. 일 태양에서, 탄화수소 풍부 액체(412)를 플레어링하기보다는, 과량의 질소를 제거하기 위하여 탄화수소 풍부 액체(412)의 일부분이 증류될 수 있다. 증류 공정은 탄화수소 풍부 액체(412)를 다양한 탄화수소 성분, 예컨대 메탄, 에틸렌, 및 프로판, 및 펜탄으로 분리하여, 이들이 냉매 공급 시스템 내에 개별적으로 저장될 수 있도록 한다. 다른 예로서, 열교환기(402) 및 2상 분리기(408)를 사용하기보다는, 증류 시스템이 증기(405)의 성분들을 분리하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 증기의 성분들 각각은 필요에 따라 분리되고/되거나, 액화 시스템으로 재도입되고/되거나, 저장되고/되거나, 유통될 수 있다.
도 5는 액화 시스템을 작동시키기 위한 방법(500)의 일 예시적인 실시예를 예시하는 흐름도이다. 상기 방법의 실시예들은 작동들(502 내지 512)을 포함한다. 대안적인 실시예들에서, 상기 방법은 더 많거나 더 적은 작동들을 포함할 수 있고, 이들 작동은 도 5에 예시된 것과 상이한 순서로 수행될 수 있음이 이해될 수 있다.
작동(502)에서는, 제1 압축기(예를 들어, 압축기(105))의 시일 조립체에서 시일 가스가 수용된다. 소정 실시예에서, 시일 가스는 혼합 냉매(MR), 예컨대 공급 MR(102v), 고온 고압 MR(102v'), 및 이들의 조합이다.
작동(504)에서는, 제1 압축기의 시일 조립체에서 질소 증기가 수용된다. 소정 실시예에서, 질소 증기는 시일 조립체(201)에서 버퍼 가스로서 사용되는 질소(214)이다.
작동(506)에서는, 제1 증기가 제1 열교환기에서 수용된다. 소정 실시예에서, 제1 증기는 시일 가스의 적어도 일부분 및 질소 증기의 적어도 일부분을 포함한다.
작동(508)에서는, 저온 유체가 제1 열교환기의 냉각 요소에 전달된다. 한 예로서, 저온 유체는 저온 유체(304)일 수 있다. 저온 유체(304)의 예에는 액화 시스템(100)에 의해 생성되는 액화된 생성물(예를 들어, 열교환기(112)를 빠져나가는 LNG(124)), 액화 시스템(100)과 상이한, 다른 냉동 시스템으로부터의 냉매, 및 이들의 조합이 포함된다.
작동(510)에서는, 제1 증기로부터 저온 유체로 열이 전달되어, 질소 풍부 증기 및 탄화수소 풍부 액체의 혼합물을 생성한다. 소정 실시예에서, 질소 풍부 증기는 대략 95% 순도 이상을 갖는다. 열전달은 열교환기(예를 들어, 302, 402)에 의해 수행될 수 있다.
작동(512)에서는, 제1 열교환기의 하류에 위치된 분리기(예를 들어, 308, 408)에서 탄화수소 풍부 액체가 질소 풍부 증기로부터 분리된다.
방법(900)의 실시예들은 선택적으로 하기 작동들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 방법(500)은 제2 압축기에서 질소 풍부 증기(예를 들어, 410)를 수용하는 단계를 포함할 수 있다. 한 예로서, 제2 압축기는 제2 압축기(425)일 수 있고, 질소 풍부 증기(410)는 열교환기(402)로부터 수용될 수 있다. 제2 압축기(425)에 의해 수용된 후에, 질소 풍부 증기(410)는 제2 압축기(425)에 의해 압축된다. 제2 압축기(425)에 의해 출력되는 질소 풍부 증기(410)의 적어도 일부분이 제1 압축기의 시일 조립체(예를 들어, 201)에 전달된다. 선택적으로, 질소 풍부 증기(410)는 시일 조립체(201)에 전달되기 전에 질소(214)와 배합된다.
다른 실시예에서, 방법(500)은 제2 열교환기에서 메탄-함유 증기를 수용하는 단계, 및 제2 열교환기 내의 메탄-함유 증기로부터 열을 제거하여 저온 유체를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 소정 실시예에서, 메탄-함유 증기는 천연 가스(NG)일 수 있다. 추가의 실시예에서, 제2 열교환기는 열교환기(302)일 수 있다.
다른 실시예에서, 방법(500)은 제1 열교환기의 상류에 위치된 질소 제거 조립체에서 제2 증기를 수용하는 단계를 포함할 수 있다. 제2 증기는 시일 가스의 적어도 일부분 및 질소 증기의 적어도 일부분을 포함한다. 소정 실시예에서, 제2 증기는 질소 풍부 증기(305)이고, 질소 제거 조립체는 질소 제거 조립체(303)이다. 제2 증기를 수용한 후에, 질소 제거 조립체는 제2 증기로부터의 질소 증기의 일부분을 제거하여, 제1 증기(예를 들어, 질소 부족 증기(307))를 생성한다.
다른 실시예에서, 방법(500)은 분리기의 하류에 위치된 질소 제거 조립체에서 질소 풍부 증기를 수용하는 단계; 및 질소 풍부 증기로부터 질소의 일부분을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 한 예로서, 분리기는 2상 분리기(408)이며, 2상 분리기(408)의 하류에 위치된 질소 제거 조립체는 질소 제거 시스템(417)이고, 질소 풍부 증기는 질소 풍부 증기(410)이다.
다른 실시예에서, 방법(500)은 펌프(예를 들어, 316, 416)에서 탄화수소 풍부 액체를 수용하는 단계, 및 탄화수소 풍부 액체(예를 들어, 312, 412)를 저장 베셀(예를 들어, 322, 422)로 펌핑하는 단계를 포함할 수 있다.
당업자는 본 명세서에 기술된 방법, 시스템, 및 장치가 LNG 이외의 액화된 생성물을 생성할 수 있는 액화 설비 내에 적용될 수 있음을 인식할 것이다. 예를 들어, MR 회수 시스템(300) 및/또는 질소 회수 시스템(400)의 실시예는 액화 석유 가스(LPG), 에탄, 프로판, 헬륨, 에틸렌 등을 생성하는 액화 시스템에서 구현될 수 있다.
본 명세서에 기술된 방법, 시스템, 및 장치의 예시적인 기술적 효과는, 비제한적인 예로서, 압축기로부터 누출되는 MR 성분 및/또는 질소를 회수하고, 분리하고, 저장하는 능력을 포함한다. 본 명세서에 기재된 방법, 시스템, 및 장치의 다른 기술적 효과는 MR 성분을 액화 시스템 내의 순환 내로 재도입하고/하거나, 압축기 내의 버퍼 가스로서 회수된 질소를 재사용하는 능력을 포함한다. MR 및 질소를 회수하고 재사용함으로써, MR 및 질소의 손실을 최소화할 수 있으며, 이는 액화 시스템의 총 작동 비용을 낮출 수 있다. 추가적으로, MR을 연소시키기보다는 그것을 회수함으로써, 연소되는 MR의 양을 감소시켜 환경 배출물을 감소시킬 수 있다.
본 명세서에 개시된 시스템, 장치, 및 방법의 구조, 기능, 제조, 및 사용의 원리에 대한 전반적인 이해를 제공하기 위하여 소정의 예시적인 실시예가 기술되어 있다. 이들 실시예의 하나 이상의 예가 첨부 도면에 예시되어 있다. 당업자는 본 명세서에 구체적으로 기술되고 첨부 도면에 예시된 시스템, 장치, 및 방법이 비제한적인 예시적인 실시예이며, 본 발명의 범주는 청구범위에 의해서만 한정된다는 것을 이해할 것이다. 하나의 예시적인 실시예와 관련하여 예시되거나 기술된 특징들은 다른 실시예의 특징들과 조합될 수 있다. 그러한 변경 및 변형은 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 의도된다. 또한, 본 명세서에서, 실시예들의 유사-명명된 구성요소들은 대체로 유사한 특징을 가지며, 이에 따라 특정 실시예 내에서, 각각의 유사-명명된 구성요소의 각각의 특징은 반드시 완전히 상세히 기술되어 있지는 않다.
상기 설명 및 청구범위에서, "적어도 하나" 또는 "하나 이상"과 같은 어구는 요소들 또는 특징부들의 결합적인 목록에 뒤따라 나올 수 있다. 용어 "및/또는"은 또한 둘 이상의 요소 또는 특징부의 목록에 나올 수 있다. 그러한 어구가 사용되는 문맥에 의해 달리 암시적으로 또는 명시적으로 모순되지 않는 한, 그것은 열거된 요소들 또는 특징부들 중 임의의 것을 개별적으로 의미하거나, 또는 나머지 다른 언급된 요소들 또는 특징부들 중 임의의 것과 조합된, 언급된 요소들 또는 특징부들 중 임의의 것을 의미하는 것으로 의도된다.
본 명세서 및 청구범위 전체에 걸쳐 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 근사화 표현은, 관련된 기본적인 기능의 변화를 초래함이 없이 허용가능하게 변동될 수 있는 임의의 정량적 표현을 수식하는 데 적용될 수 있다. 따라서, "약" 및 "실질적으로"와 같은 용어 또는 용어들에 의해 수식된 값은 명시된 정확한 값으로 제한되지 않아야 한다. 적어도 일부 경우에, 근사화 표현은 값을 측정하기 위한 기기의 정밀도에 상응할 수 있다. 여기서 그리고 본 명세서 및 청구범위 전체에 걸쳐, 범위 한계치들은 조합 및/또는 상호교환될 수 있으며, 그러한 범위들은 확인되며, 문맥이나 표현이 달리 나타내지 않는 한 그 안에 포함된 모든 하위범위들을 포함한다.

Claims (17)

  1. 액화 시스템으로서,
    제1 압축기;
    상기 제1 압축기와 유체 연통 상태에 있는 회수 시스템을 포함하며, 상기 회수 시스템은
    상기 제1 압축기로부터의 혼합 냉매 및 질소를 포함하는 제1 증기를 수용하고 상기 제1 증기를 질소 풍부 증기 및 탄화수소 풍부 액체의 혼합물로 전환시키도록 구성되고, 상기 제1 증기에 냉동을 제공하는 저온 유체를 수용하도록 구성된 적어도 하나의 냉각 요소를 갖는 제1 열교환기, 및
    상기 제1 열 교환기로부터의 상기 탄화수소 풍부 액체 및 질소 풍부 증기의 혼합물을 수용하고 상기 탄화수소 풍부 액체와 상기 질소 풍부 증기를 분리하도록 구성된 분리기(separator)를 포함하는, 액화 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 열교환기의 상류에 위치된 질소 제거 조립체를 추가로 포함하며, 상기 질소 제거 조립체는 혼합 냉매 및 질소를 포함하는 제2 증기로부터 상기 제1 증기를 생성하도록 구성되며, 상기 제1 증기는 상기 제2 증기보다 적은 질소를 갖는, 액화 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 질소 제거 조립체는 흡착 베드(adsorption bed)를 포함하는, 액화 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 분리기의 하류에 위치된 질소 제거 조립체를 추가로 포함하며, 상기 질소 제거 조립체는 상기 분리기로부터의 상기 질소 풍부 증기를 수용하고 상기 질소 풍부 증기로부터 상기 질소의 일부분을 제거하도록 구성되는, 액화 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 압축기는 상기 분리기로부터의 상기 질소 풍부 증기의 적어도 일부분을 수용하도록 구성된 시일 조립체(seal assembly)를 포함하는, 액화 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 분리기와 유체 연통 상태에 있는 제2 압축기를 추가로 포함하며, 상기 제2 압축기는 상기 분리기로부터의 상기 질소 풍부 증기의 적어도 일부분을 수용하고 상기 질소 풍부 증기의 적어도 일부분을 상기 시일 조립체에 가압하도록 구성되는, 액화 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 압축기와 유체 연통 상태에 있는 제2 열교환기를 추가로 포함하며, 상기 제2 열교환기는 메탄-함유 증기를 수용하고 상기 메탄-함유 증기를 메탄-함유 액체로 전환하도록 구성되는, 액화 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 저온 유체는 상기 메탄-함유 액체의 적어도 일부분을 포함하는, 액화 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 분리기로부터 상기 탄화수소 풍부 액체를 수용하고 상기 탄화수소 풍부 액체를 저장 베셀(storage vessel)로 펌핑하도록 구성된 펌프를 추가로 포함하는, 액화 시스템.
  10. 액화 시스템을 작동시키는 방법으로서,
    제1 압축기의 시일 조립체에서 탄화수소를 포함하는 시일 가스를 수용하는 단계;
    상기 제1 압축기의 시일 조립체에서 질소 증기를 수용하는 단계;
    제1 열교환기에서, 상기 시일 가스의 적어도 일부분 및 상기 질소 증기의 적어도 일부분을 포함하는 제1 증기를 수용하는 단계;
    저온 유체를 상기 제1 열교환기의 냉각 요소에 전달하는 단계;
    상기 제1 증기로부터 상기 저온 유체로 열을 전달하여, 질소 풍부 증기 및 탄화수소 풍부 액체의 혼합물을 생성하는 단계; 및
    상기 제1 열교환기의 하류에 위치된 분리기에서 상기 탄화수소 풍부 액체를 상기 질소 풍부 증기로부터 분리하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    제2 압축기에서 상기 질소 풍부 증기를 수용하는 단계;
    상기 제2 압축기를 사용하여 상기 질소 풍부 증기를 압축하는 단계; 및
    상기 질소 풍부 증기의 적어도 일부분을 상기 제1 압축기의 시일 조립체에 전달하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 압축기에서, 상기 제1 압축기로부터의 질소 증기의 일부분을 수용하는 단계; 및
    상기 시일 조립체에서 수용된 상기 질소 증기의 일부분을 상기 질소 풍부 증기와 배합하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 시일 가스는 혼합 냉매인, 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    제2 열교환기에서 메탄-함유 증기를 수용하는 단계; 및
    상기 제2 열교환기 내의 상기 메탄-함유 증기로부터 열을 제거하여 상기 저온 유체를 생성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 제1 열교환기의 상류에 위치된 질소 제거 조립체에서 제2 증기를 수용하는 단계 - 상기 제2 증기는 상기 시일 가스의 적어도 일부분 및 상기 질소 증기의 적어도 일부분을 포함함 -; 및
    상기 제2 증기로부터 상기 질소 증기의 일부분을 제거하여 상기 제1 증기를 생성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 분리기의 하류에 위치된 질소 제거 조립체에서 상기 질소 풍부 증기를 수용하는 단계; 및
    상기 질소 풍부 증기로부터 상기 질소의 일부분을 제거하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  17. 제10항에 있어서,
    펌프에서 상기 탄화수소 풍부 액체를 수용하는 단계; 및
    상기 탄화수소 풍부 액체를 저장 베셀로 펌핑하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
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