KR20200062234A - Natural gas manufacturing apparatus and natural gas manufacturing method - Google Patents
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Abstract
천연 가스 제조 장치는, 과냉각 상태의 압축 액화 천연 가스(LNG)를 원료로서, 원료 공급부(101), 제1 열 교환기(1), 제2 열 교환기(2), 제1 기화기(3) 및 제1 팽창 터빈(4)을 통하여, 그런 다음, 다시 제2 열 교환기(2)를 통하여, 제1 증류탑(7)으로 도입하는 원료 공급부(101)를 구비한다. 제1 증류탑(7)의 헤드로부터 도출된 메탄-리치 가스 성분이 천연 가스로 전달된다. 제1 증류탑(7)의 바닥에 저장된 액체 성분은 제2 증류탑(9)으로 도입된다. 제2 증류탑(9)의 헤드로부터 도출된 메탄-리치 가스 성분이 천연 가스로서 전달된다. 천연 가스 액체가 제2 증류탑(9)의 바닥으로부터 전달된다.The natural gas production apparatus uses compressed liquefied natural gas (LNG) in a supercooled state as a raw material, a raw material supply unit 101, a first heat exchanger 1, a second heat exchanger 2, a first vaporizer 3, and A raw material supply unit 101 is introduced through the first expansion turbine 4 and then through the second heat exchanger 2 to the first distillation column 7. The methane-rich gas component derived from the head of the first distillation column 7 is delivered as natural gas. The liquid component stored at the bottom of the first distillation column 7 is introduced into the second distillation column 9. The methane-rich gas component derived from the head of the second distillation column 9 is delivered as natural gas. Natural gas liquid is delivered from the bottom of the second distillation column (9).
Description
본 발명은 필터에 관한 것이다 본 발명은 액화 천연 가스를 원료로 사용하는 천연 가스 제조 장치와, 천연 가스 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 천연 가스 액체를 회수하면서 요구되는 압력(예를 들면, 6 MPa 내지 10 MPa와 같은 고압)으로 천연 가스를 공급할 수 있는 천연 가스 제조 장치 및 유용한 공급 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a filter The present invention relates to a natural gas production apparatus using a liquefied natural gas as a raw material, a natural gas production method, and more specifically, the pressure required while recovering the natural gas liquid (for example , 6 MPa to 10 MPa), and a natural gas manufacturing apparatus capable of supplying natural gas) and a useful supply method.
천연 가스(NG)는 운송 및 저장의 편의를 위해 액화 천연 가스(LNG)로 저장되며, 주로 화력 발전 또는 도시 가스에 사용되기 전에 기화된다. 셰일 가스 붐 이후, LNG 현물 시장에서 저렴한 LNG가 이용 가능하게 되었으며, 상이한 원산지 국가로부터의 LNG를 사용하는 사례가 증가하고 있다. 예를 들어, NG가 발전 연료로서 사용되는 경우, 100% 메탄은 연소 에너지를 증가시켜 발전을 증가시키는 데에 상당히 편리하다. 다른 한편으로는, 에탄과 같이 탄소가 많은 성분(이하, 때때로 '에탄 과 같은'이라고 함)은, 화학 플랜트에서 원료로서 가치가 있는 것 이외에도, 고열량 LNG로서 사용하여 액체 프로판 가스(LPG)의 사용을 절약할 수 있는 장점을 갖는다. 이러한 상황을 반영하면, LNG를 메탄-리치 NG 가스 및 에탄과 같은 성분으로 분리하기 위한 에너지 효율이 높은 공정을 제공하는 것이 LNG 소비 위치(LNG 수용 터미널)에서 요구된다.Natural gas (NG) is stored as liquefied natural gas (LNG) for convenience in transportation and storage, and is primarily vaporized before being used in thermal power generation or city gas. After the shale gas boom, inexpensive LNG has become available in the LNG spot market, and the use of LNG from different countries of origin is increasing. For example, when NG is used as a power generation fuel, 100% methane is quite convenient for increasing power generation by increasing combustion energy. On the other hand, carbon-rich components such as ethane (hereinafter sometimes referred to as'ethane') are used as high-calorie LNG, in addition to being valuable as raw materials in chemical plants, using liquid propane gas (LPG) It has the advantage of saving. Reflecting this situation, it is required at the LNG consumption location (LNG receiving terminal) to provide an energy efficient process for separating LNG into components such as methane-rich NG gas and ethane.
LNG로부터 천연 가스 액체(NGL)를 추출하여 NG를 공급하는 기술의 목적은 주로 발전소 및 파이프 라인으로 공급되는 연료 가스의 발열량을 조절하는 것인데, 특허문헌 1에서는, 예를 들면, NG 공급 압력으로 승압된 원료 LNG를 증류 이전에 먼저 증류를 가능하게 하는 압력으로 감압시켜 NG와 NGL로 분리하고, 감압과 연관된 팽창 에너지를 팽창 터빈으로 회수하고, 터빈에 의해 구동되는 압축기에 의해 분리된 NG를 다시 NG 공급 압력으로 승압시키는 것에 의해, NG 공급의 발열량을 조절하려는 목적이 달성되었다.The purpose of the technology of supplying NG by extracting natural gas liquid (NGL) from LNG is mainly to control the calorific value of fuel gas supplied to power plants and pipelines. In
특허문헌 2에는, 고압 NG를 공급하기 위해, 증류탑의 헤드로부터 회수된 메탄 전부를 압축기로 승압한 다음, 증류 전에 액화시키고 펌프로 더 승압하여 NG를 공급한다.In
원료 LNG를 포함하는 성분은 LNG가 생산되는 장소에 따라 달라지며, 프로판 또는 부탄 등의 C3 이상의 탄화수소를 다량 포함할 수 있다. 이러한 LNG는 보다 높은 비등점을 가져, 메탄-리치 NG를 추출할 때 메탄의 회수율을 저감시킨다. 메탄의 회수율을 유지하기 위해, 증류탑의 작동 온도가 증가되어야 하거나 증류탑의 작동 압력이 감소되어야 한다.Ingredients including raw LNG vary depending on where the LNG is produced, and may contain large amounts of C3 or higher hydrocarbons such as propane or butane. This LNG has a higher boiling point, reducing the recovery of methane when extracting methane-rich NG. To maintain the methane recovery rate, the operating temperature of the distillation column must be increased or the operating pressure of the distillation column must be reduced.
증류탑의 작동 온도를 증가시키기 위해, LNG를 증류시키는 증류탑의 리보일러(reboiler)에 많이 사용되는 해수, 산업용수 등 대신에 스팀 또는 온수를 공급하는 방안이 고려된다. 그러나, 스팀 또는 온수는 천연 가스 또는 전기를 열원으로서 사용하므로, 에너지 효율이 나쁘고 작동 비용이 높다.In order to increase the operating temperature of the distillation column, a method of supplying steam or hot water instead of seawater, industrial water, and the like, which are frequently used in reboilers of distillation columns for distilling LNG, is considered. However, since steam or hot water uses natural gas or electricity as a heat source, energy efficiency is poor and operation costs are high.
그러나, 종래에, 증류탑의 작동 압력을 저감하기 위해 해수가 리보일러에서 사용되는 경우에는, 천연 가스 또는 전기 등의 열원이 불필요하지만, 결과적인 NG 압력이 사용 용도에 따라 요구되는 압력을 충족시키지 못할 수 있는 우려가 있다.However, conventionally, when seawater is used in a reboiler to reduce the operating pressure of the distillation column, a heat source such as natural gas or electricity is unnecessary, but the resulting NG pressure cannot meet the pressure required according to the intended use. There is a concern.
NG 발전에 사용되는 발전 장비의 고압화에 의해 NG 공급 압력이 상승하는 경향이 있다. 증류 작동 중 가장 효과적인 작동 압력은 LNG 조성에 따라 결정되고 고정된 것으로 여겨질 수 없기 때문에, 특허문헌 1에 개시된 장비가 사용되는 경우, 원료 LNG의 공급 압력은 증류탑의 작동 압력과 크게 다르다. 이러한 압력차는 원료 LNG의 팽창, 재압축과 연관된 NG의 팽창, 압축률의 증가를 초래할 수 있으며, NG 공급 압력을 달성하기 위해 추가적인 압축기를 필요로 할 수 있다.NG supply pressure tends to increase due to high pressure of power generation equipment used for NG power generation. Since the most effective working pressure during the distillation operation is determined according to the LNG composition and cannot be regarded as fixed, when the equipment disclosed in
다른 한편으로, 특허문헌 2에 개시된 방법은 공급된 NG 전량을 처리하는 펌프를 필요로 하므로 고가이다.On the other hand, the method disclosed in
특히, 원료 LNG가 프로판 등의 C3 이상의 탄화수소 성분을 보다 많이 포함하는 경우, 증류탑의 작동 압력이 바닥 액체의 조성 및 리보일러 열원의 온도를 기초로 가스-액체 평형에 의해 결정되기 때문에, 원료 LNG의 공급 압력 및 증류탑의 작동 압력 간의 차이가 더 커지는 경향이 있다.In particular, when the raw material LNG contains more C3 or more hydrocarbon components such as propane, the operating pressure of the distillation column is determined by gas-liquid equilibrium based on the composition of the bottom liquid and the temperature of the reboiler heat source. The difference between the feed pressure and the working pressure of the distillation column tends to be larger.
이러한 실정을 감안하여, 본 발명은 NGL의 회수율을 유지하면서, 해수를 사용하여, 예를 들면, 리보일러 내의 스팀 등의 추가적인 고가의 열원을 사용하지 않고, 요구되는 압력(예를 들면, 6 MPa 내지 10 MPa 등의 고압)으로 NG를 공급할 수 있는 천연 가스 제조 장치 및 공급 방법을 제공한다.In view of this situation, the present invention uses the seawater while maintaining the NGL recovery rate, without using additional expensive heat sources such as steam in the reboiler, and the required pressure (for example, 6 MPa). It provides a natural gas manufacturing apparatus and a supply method capable of supplying NG at a high pressure of 10 to 10 MPa.
본 발명의 양태에 따른 천연 가스 제조 장치는:Natural gas production apparatus according to an aspect of the present invention:
액화 천연 가스로부터 천연 가스 액체를 추출하여 천연 가스를 공급하는 장치로서,A device for supplying natural gas by extracting a natural gas liquid from liquefied natural gas,
·과냉각 상태의 압축 액화 천연 가스를 원료로서, 원료 공급부, 제1 열 교환기, 제2 열 교환기, 제1 기화기 및 제1 팽창 터빈을 통하여 도입하고, 제2 열 교환기를 통하여 다시 제1 증류탑에 도입하는 원료 공급 유로;-Compressed liquefied natural gas in supercooled state is introduced as a raw material through a raw material supply unit, a first heat exchanger, a second heat exchanger, a first vaporizer, and a first expansion turbine, and introduced again into a first distillation column through a second heat exchanger. Raw material supply flow path;
·제1 증류탑의 바닥의 액체 성분 D를 가열하는 제1 리보일러;A first reboiler for heating the liquid component D at the bottom of the first distillation column;
·제1 증류탑의 헤드로부터 도출된 메탄-리치 가스 성분 A을 분기하고, 가스 성분 A로부터 분리된 하나의 가스 성분 B를, 제1 팽창 터빈에 연결되는 제1 압축기를 통하여, 천연 가스로서 전달하는 제1 천연 가스 전달 유로;Branching the methane-rich gas component A derived from the head of the first distillation column, and delivering one gas component B separated from the gas component A as natural gas through a first compressor connected to the first expansion turbine A first natural gas delivery flow path;
·가스 성분 A로부터 분리된 다른 가스 성분 C를, 제1 열 교환기를 통하여, 제1 증류탑의 상부로 제1 환류 액체로서 도입하는 제1 환류 유로;A first reflux flow path for introducing another gas component C separated from the gas component A as a first reflux liquid to the top of the first distillation column through a first heat exchanger;
·제1 증류탑의 바닥으로부터 도출된 액체 성분 D를 제2 증류탑으로 도입하는 바닥 공급 유로;A bottom supply flow path for introducing the liquid component D derived from the bottom of the first distillation column into the second distillation column;
·제2 증류탑의 헤드로부터 도출된 메탄-리치 가스 성분 E를 액화한 후에 제3 열 교환기를 통하여 분기하고, 가스 성분 E로부터 분리된 하나의 액체 성분 F를 제2 환류 액체로서 제2 증류탑의 상부로 도입하는 제2 환류 유로;After liquefying the methane-rich gas component E derived from the head of the second distillation column, it is branched through a third heat exchanger, and one liquid component F separated from the gas component E is the second reflux liquid, and the top of the second distillation column A second reflux flow path introduced into the;
·가스 성분 E로부터 분리된 다른 액체 성분 G를 압축 수단 및 제2 기화기를 통하여 천연 가스로서 공급하는 제2 천연 가스 공급 유로;A second natural gas supply flow path for supplying another liquid component G separated from the gas component E as natural gas through a compression means and a second vaporizer;
·제2 증류탑의 바닥에서의 액체 성분 H를 가열하는 제2 리보일러; 및A second reboiler for heating the liquid component H at the bottom of the second distillation column; And
·제2 증류탑의 바닥으로부터 도출된 액체 성분 H를 천연 가스 액체로서 전달하는 천연 가스 액체 전달 유로를 포함하고,A natural gas liquid delivery channel for delivering the liquid component H derived from the bottom of the second distillation column as a natural gas liquid,
·제1 열 교환기에 있어서, 원료 공급부로부터 공급된 액화 천연 가스의 한랭의 적어도 일부에 의해 가스 성분 C가 응축되어, 제1 환류 액체가 준비되고;In the first heat exchanger, the gas component C is condensed by at least a portion of the cold of the liquefied natural gas supplied from the raw material supply unit, so that a first reflux liquid is prepared;
·제2 열 교환기에 있어서, 제1 팽창 터빈으로부터 도출된 가스 상태의 액화 천연 가스의 일부 또는 전부가 제1 열 교환기로부터 도출된 액화 천연 가스의 한랭에 의해 냉각되고 응축되어, 제1 증류탑으로 도입될 원료가 준비되고;In the second heat exchanger, some or all of the gaseous liquefied natural gas derived from the first expansion turbine is cooled and condensed by cold cooling of the liquefied natural gas derived from the first heat exchanger, and introduced into the first distillation column Raw materials to be prepared are prepared;
·제3 열 교환기에 있어서, 원료 공급부로부터 공급된 액화 천연 가스의 한랭의 적어도 일부에 의해 가스 성분 E가 저온 응축되어, 제2 환류 액체 및 액체 성분 G가 준비되는, 장치이다.In the third heat exchanger, the gas component E is condensed at a low temperature by at least a portion of the cold of the liquefied natural gas supplied from the raw material supply unit, so that the second reflux liquid and the liquid component G are prepared.
본 발명의 다른 양태는 액화 천연 가스로부터 천연 가스 액체를 추출하여 천연 가스를 제조하는 방법으로서,Another aspect of the present invention is a method for producing natural gas by extracting a natural gas liquid from liquefied natural gas,
(1) 원료 공급부로부터 공급된 액화 천연 가스의 적어도 일부를 액화 천연 가스의 한랭의 일부를 방출한 후에 제1 증류탑으로 도입하는 단계;(1) introducing at least a portion of the liquefied natural gas supplied from the raw material supply unit into the first distillation column after discharging a portion of the cold of the liquefied natural gas;
(2) 제1 증류탑의 헤드로부터 메탄-리치 가스 성분 A를 도입하는 단계;(2) introducing methane-rich gas component A from the head of the first distillation column;
(3) 가스 성분 A를 분기하고, 가스 성분 A로부터 분리된 하나의 가스 성분 B를 천연 가스로서 전달하기 전에 승압하는 단계;(3) branching the gas component A and boosting one gas component B separated from the gas component A before delivery as natural gas;
(4) 가스 성분 A로부터 분리된 다른 가스 성분 C를 제1 환류 액체로서 제1 증류탑의 상부로 도입하기 전에 냉각하는 단계;(4) cooling the other gas component C separated from the gas component A as a first reflux liquid before introducing it to the top of the first distillation column;
(5) 제1 증류탑의 바닥에 저장된 액체 성분 D를 제1 리보일러를 통하여 가열하는 단계;(5) heating the liquid component D stored at the bottom of the first distillation column through a first reboiler;
(6) 제1 증류탑의 바닥으로부터 도출된 액체 성분 D의 적어도 일부를 제2 증류탑으로 도입하는 단계;(6) introducing at least a portion of the liquid component D derived from the bottom of the first distillation column into the second distillation column;
(7) 제2 증류탑의 헤드로부터 도출된 메탄-리치 가스 성분 E를 냉각하는 단계;(7) cooling the methane-rich gas component E derived from the head of the second distillation column;
(8) 액화되고 분기된 액체 성분 E로부터 분리된 하나의 액체 성분 F를 제2 환류 액체로서 제2 증류탑의 상부로 도입하고, 가스 성분 E로부터 분리된 다른 액체 성분 G를 천연 가스로서 공급하기 전에 승압하고 기화하는 단계;(8) One liquid component F separated from the liquefied and branched liquid component E is introduced as the second reflux liquid to the top of the second distillation column, and the other liquid component G separated from the gas component E is supplied as natural gas. Boosting and vaporizing;
(9) 제2 증류탑의 바닥에 저장된 액체 성분 H를 제2 리보일러를 통하여 가열하는 단계; 및(9) heating the liquid component H stored at the bottom of the second distillation column through a second reboiler; And
(10) 제2 증류탑의 바닥으로부터 도출된 액체 성분 H를 천연 가스 액체로서 전달하는 단계를 포함하는 방법이다.(10) A method comprising delivering the liquid component H derived from the bottom of the second distillation column as a natural gas liquid.
액화 천연 가스의 한랭의 일부를 방출한 후에 원료 공급부로부터 제1 증류탑으로 공급되는 액화 천연 가스 중 적어도 일부를 도입하는 단계 (1)에서, 제1 증류탑으로 도입되는 액화 천연 가스는 조성 및 온도가 달라지며, 가스-액체 혼합 상태 또는 가스 상태이다.In the step (1) of introducing at least a portion of the liquefied natural gas supplied to the first distillation column from the raw material supply unit after discharging a portion of the cold liquefied natural gas, the liquefied natural gas introduced into the first distillation column has a different composition and temperature. It is either a gas-liquid mixed state or a gaseous state.
본 발명의 양태에 따른 천연 가스를 제조하는 방법에 있어서:In a method for producing natural gas according to aspects of the present invention:
·원료 공급부로부터 공급된 액화 천연 가스 중 적어도 일부가 제1 열 교환기, 제2 열 교환기, 제1 기화기 및 제1 팽창 터빈을 통하여 원료로서 제1 증류탑으로 도입될 수 있고;-At least a part of the liquefied natural gas supplied from the raw material supply section can be introduced into the first distillation column as a raw material through a first heat exchanger, a second heat exchanger, a first vaporizer and a first expansion turbine;
·제1 열 교환기에 있어서, 원료 공급부로부터 공급된 액화 천연 가스의 한랭의 적어도 일부에 의해 가스 성분 C가 응축되어, 제1 증류탑의 상부로 도입될 제1 환류 액체가 준비될 수 있고;In the first heat exchanger, the gas component C is condensed by at least a portion of the cold of the liquefied natural gas supplied from the raw material supply unit, so that a first reflux liquid to be introduced to the top of the first distillation column can be prepared;
·제2 열 교환기에 있어서, 제1 팽창 터빈으로부터 도출된 가스 상태의 액화 천연 가스의 일부 또는 전부가 제1 열 교환기로부터 도출된 액화 천연 가스의 한랭에 의해 냉각되고 응축되어, 원료를 준비할 수 있고;In the second heat exchanger, some or all of the gaseous liquefied natural gas derived from the first expansion turbine is cooled and condensed by the cold of the liquefied natural gas derived from the first heat exchanger to prepare the raw materials There is;
·제2 증류탑의 헤드로부터 도출된 메탄-리치 가스 성분 E가 제3 열 교환기를 통하여 액화될 수 있고;The methane-rich gas component E derived from the head of the second distillation column can be liquefied through a third heat exchanger;
·제3 열 교환기에 있어서, 원료 공급부로부터 공급된 액화 천연 가스의 한랭의 적어도 일부에 의해 가스 성분 E가 저온 응축되어, 제2 환류 액체 및 액체 성분 G가 준비될 수 있다.In the third heat exchanger, the gas component E is condensed at a low temperature by at least a portion of the cold of the liquefied natural gas supplied from the raw material supply unit, so that the second reflux liquid and the liquid component G can be prepared.
원료 LNG가 제1 증류탑에 도입되어, 증류에 의해 헤드에는 메탄-리치 가스 성분 A가 얻어지고, 바닥에 액체 성분 D가 저장된다. 본 발명에 있어서 액체 성분 D에 메탄 가스가 함유될 수 있으므로, 액체 성분 D를 가열하는 리보일러에는, 천연 가스 또는 전기 열원을 투입하지 않고, 예를 들면, 비가열 해수가 사용될 수 있다. 제1 증류탑이 비교적 고압에서 작동될 수 있으므로, 다단의 압축기를 사용하지 않고 고압 NG가 공급될 수 있다.The raw material LNG is introduced into the first distillation column, and methane-rich gas component A is obtained at the head by distillation, and liquid component D is stored at the bottom. In the present invention, since methane gas may be contained in the liquid component D, a natural gas or an electric heat source is not added to the reboiler for heating the liquid component D. For example, non-heated seawater may be used. Since the first distillation column can be operated at a relatively high pressure, high pressure NG can be supplied without using a multistage compressor.
C3 이상의 탄화수소를 다량 함유하는 원료 LNG가 천연 가스 또는 전기 열원을 사용하지 않는 리보일러를 갖는 제1 증류탑에 도입되면, 증류에 따라 헤드에서 메탄-리치 가스 성분 A가 얻어지지만, 바닥에 저장된 액체 성분 D는 보다 다량의 메탄을 함유한다. 이는 C3 이상의 탄화수소를 함유하는 것에 의해 원료 LNG의 비등점이 상승하기 때문이다.When the raw material LNG containing a large amount of C3 or more hydrocarbons is introduced into a first distillation column having a reboiler that does not use natural gas or an electric heat source, methane-rich gas component A is obtained at the head by distillation, but the liquid component stored at the bottom D contains more methane. This is because the boiling point of raw material LNG increases by containing hydrocarbons of C3 or higher.
메탄을 함유하는 액체 성분 D는 제2 증류탑에 도입되어 증류된다. 액체 성분 D 중의 메탄은 메탄-리치 가스 성분 E로서 제2 증류탑의 헤드로부터 도출되며, 액체 성분 D 중의 에탄 등의 성분이 액체 성분 H로서 제2 증류탑의 바닥으로부터 도출되어 천연 가스 액체로서 전달된다.The liquid component D containing methane is introduced into a second distillation column and distilled. Methane in liquid component D is derived from the head of the second distillation column as methane-rich gas component E, and components such as ethane in liquid component D are derived from the bottom of the second distillation column as liquid component H and delivered as a natural gas liquid.
그러므로, 본 발명의 이러한 양태에서, 제1 증류탑의 바닥에 저장된 메탄을 함유하는 액체 성분이 더 증류되어, 메탄-리치 가스 성분 및 천연 가스 액체를 얻을 수 있다. 따라서, 원료 LNG가 C3 이상의 탄화수소를 다량 함유하는 경우에도, 리보일러에 열원을 투입하지 않고 NGL의 회수율을 유지하면서 천연 가스가 공급될 수 있다.Therefore, in this aspect of the present invention, the liquid component containing methane stored at the bottom of the first distillation column can be further distilled to obtain a methane-rich gas component and a natural gas liquid. Therefore, even when the raw material LNG contains a large amount of hydrocarbons of C3 or more, natural gas can be supplied without maintaining a recovery rate of NGL without inputting a heat source to the reboiler.
본 발명의 이러한 양태에 따르면, 고압에서 천연 가스를 전달할 때, 제1 증류탑의 작동 압력이 증가될 수 있다. 제1 증류탑의 작동 압력의 증가에 따라, 제1 증류탑의 바닥에 저장된 액체 성분 D에 함유된 메탄 성분이 증가한다. 그러나, 메탄을 함유하는 액체 성분 D는 제2 증류탑에서 더 증류되어 메탄-리치 가스 성분 및 천연 가스 액체를 얻을 수 있고, NGL의 회수율도 유지한다. 제1 증류탑의 작동 압력이 높으므로, 제1 증류탑의 헤드로부터 얻어진 메탄-리치 가스 성분 A의 압력도 높다. 따라서, 가스 성분 A를 압축하는 다단 압축기 없이도 천연 가스가 고압으로 전달될 수 있다.According to this aspect of the present invention, when delivering natural gas at high pressure, the operating pressure of the first distillation column can be increased. As the operating pressure of the first distillation column increases, the methane component contained in the liquid component D stored at the bottom of the first distillation column increases. However, the liquid component D containing methane can be further distilled in the second distillation column to obtain the methane-rich gas component and natural gas liquid, and also maintain the recovery rate of NGL. Since the operating pressure of the first distillation column is high, the pressure of the methane-rich gas component A obtained from the head of the first distillation column is also high. Thus, natural gas can be delivered at high pressure without a multistage compressor compressing the gas component A.
본 발명의 양태에 따른 천연 가스 제조 장치에 있어서:In the natural gas production apparatus according to an aspect of the present invention:
·원료 공급 유로에서 제1 기화기의 하류에 제2 팽창 터빈이 배치될 수 있고;A second expansion turbine can be arranged downstream of the first vaporizer in the feedstock flow path;
·제1 기화기로부터 공급된 액화 천연 가스의 적어도 일부가 제2 팽창 터빈을 통하여 제1 증류탑으로 도입될 수 있고;• at least a portion of the liquefied natural gas supplied from the first vaporizer can be introduced into the first distillation column through a second expansion turbine;
·제1 천연 가스 전달 유로에서, 제4 열 교환기 및 제2 압축기가 제1 압축기의 하류에 배치될 수 있고;In the first natural gas delivery flow path, a fourth heat exchanger and a second compressor can be arranged downstream of the first compressor;
·제1 압축기로부터 공급된 가스 성분 B가 제1 천연 가스 전달 유로로부터 제4 열 교환기 및 제2 압축기를 통하여 천연 가스로서 전달될 수 있고;The gas component B supplied from the first compressor can be delivered as natural gas from the first natural gas delivery flow path through the fourth heat exchanger and the second compressor;
·제2 열 교환기에 있어서, 제1 팽창 터빈으로부터 도출된 액화 천연 가스 중 일부 또는 전부 및 제2 팽창 터빈으로부터 도출된 액화 천연 가스가 제1 열 교환기로부터 도출된 액화 천연 가스의 한랭에 의해 냉각되고 응축되어, 원료가 준비될 수 있다.In the second heat exchanger, some or all of the liquefied natural gas derived from the first expansion turbine and the liquefied natural gas derived from the second expansion turbine are cooled by the cold of the liquefied natural gas derived from the first heat exchanger Condensation, the raw material can be prepared.
본 발명의 이러한 양태에 따르면, 메탄-리치 가스 성분 A가 제2 압축기에 의해 더 압축되어 보다 높은 압력에서 천연 가스가 전달될 수 있다. 제1 압축기에 의해 압축된 가스 성분 A도 제4 열 교환기에 의해 냉각되어, 보다 효과적으로 제2 압축기로 압축된다.According to this aspect of the invention, the methane-rich gas component A can be further compressed by the second compressor to deliver natural gas at higher pressures. The gas component A compressed by the first compressor is also cooled by the fourth heat exchanger, and more effectively compressed by the second compressor.
전달될 천연 가스에 요구되는 압력이 변동하는 경우도 고려될 수 있으며, 이 경우, 요구되는 압력이 낮으면 제1 압축기로부터 도출된 천연 가스가 직접적으로 전달되고, 요구되는 압력이 높으면 제2 압축기로부터 도출된 천연 가스가 전달되도록, 전달이 제어될 수 있다.The case in which the pressure required for the natural gas to be delivered fluctuates may also be considered, in which case, when the required pressure is low, natural gas derived from the first compressor is directly delivered, and when the required pressure is high, from the second compressor. Delivery can be controlled such that the derived natural gas is delivered.
그러므로, 본 발명의 이러한 양태에 따르면, 리보일러에 열원을 투입하지 않고, NGL의 회수율을 유지하면서, 넓은 압력 범위에서 천연 가스가 공급될 수 있다.Therefore, according to this aspect of the present invention, natural gas can be supplied in a wide pressure range while maintaining a recovery rate of NGL without introducing a heat source to the reboiler.
본 발명의 양태에 따른 천연 가스 제조 장치에 있어서:In the natural gas production apparatus according to an aspect of the present invention:
·분기 바이패스 라인이 제1 압축기의 하류 및 제4 열 교환기의 상류에 배치될 수 있고;A branch bypass line can be arranged downstream of the first compressor and upstream of the fourth heat exchanger;
·제1 차단 밸브가 분기 바이패스 라인에 배치될 수 있고;A first shut-off valve can be arranged in the branch bypass line;
·제1 차단 밸브는 제1 천연 가스 전달 유로에 배치된 제1 압력계에 의해 측정되는 압력값을 기초로 제어될 수 있다.The first shut-off valve can be controlled based on the pressure value measured by the first pressure gauge disposed in the first natural gas delivery flow path.
본 발명의 이러한 양태에 따르면, 천연 가스 공급 압력이 변동하는 경우, 천연 가스 공급 압력이 미리 설정된 압력보다 낮으면, 후단에 배치되는 제2 압축기가 정지되고, 제1 단의 제1 압축기의 하류에 배치되는 분기 바이패스 라인 상의 제1 차단 밸브가 개방되어, 제1 압축기만을 사용하여 천연 가스를 승압할 수 있다. 천연 가스 공급 압력이 미리 설정된 압력보다 높으면, 후단에 배치된 제2 압축기가 작동되고, 제1 차단 밸브가 폐쇄되어, 제1 압축기에 후속하는 압축기에 의해 천연 가스를 더 승압할 수 있다.According to this aspect of the present invention, when the natural gas supply pressure fluctuates, when the natural gas supply pressure is lower than the preset pressure, the second compressor disposed at the rear stage is stopped, and downstream of the first compressor at the first stage. The first shut-off valve on the branch bypass line to be opened is opened, so that only the first compressor can be used to boost natural gas. If the natural gas supply pressure is higher than the preset pressure, the second compressor disposed at the rear end is operated, and the first shut-off valve is closed, so that the natural gas can be further boosted by the compressor following the first compressor.
천연 가스 공급 압력은 제1 천연 가스 전달 유로에 배치된 제1 압력계에 의해 측정될 수 있다. 측정된 압력을 기초로 제1 압축기만이 사용되더라도, 제1 압축기 및 제2 압축기를 모두 사용하는 것이 선택될 수 있어, 압축기에 사용되는 동력을 최적화할 수 있다.The natural gas supply pressure can be measured by a first pressure gauge disposed in the first natural gas delivery flow path. Even if only the first compressor is used based on the measured pressure, the use of both the first compressor and the second compressor can be selected, thereby optimizing the power used in the compressor.
본 발명의 다른 양태에 따른 천연 가스 제조 장치에서, 제1 발전기가 제2 압축기에 연결되게 배치될 수 있다.In a natural gas production apparatus according to another aspect of the present invention, the first generator may be arranged to be connected to the second compressor.
제1 천연 가스 공급 유로로부터 공급된 천연 가스의 압력이 미리 설정된 압력 값 미만인 경우, 전술한 바와 같이 제2 압축기가 정지된다. 이 경우, 제2 압축기에 연결된 팽창 터빈에 의해 회수된 동력이 제2 압축기에 연결된 제1 발전기에 의해 전기 에너지로서 회수될 수 있다. 이는 천연 가스 공급 압력의 변동에 대응한 최적 조건에서의 기능을 확보하는 것과 함께 제2 팽창 터빈만의 작동에 따른 발전을 확보할 수 있다.When the pressure of the natural gas supplied from the first natural gas supply flow path is less than a preset pressure value, the second compressor is stopped as described above. In this case, the power recovered by the expansion turbine connected to the second compressor can be recovered as electrical energy by the first generator connected to the second compressor. This can ensure power generation in accordance with the operation of the second expansion turbine alone, while ensuring the function at the optimum condition corresponding to the fluctuation of the natural gas supply pressure.
본 발명의 다른 양태에 따른 천연 가스 제조 장치에서, 제3 팽창 터빈이 제2 팽창 터빈과 평행하게 배치될 수 있고, 제2 발전기가 제3 팽창 터빈에 연결되게 배치될 수 있다.In a natural gas production apparatus according to another aspect of the present invention, a third expansion turbine can be arranged parallel to the second expansion turbine, and a second generator can be arranged to be connected to the third expansion turbine.
제1 천연 가스 공급 유로로부터 공급된 천연 가스의 압력이 미리 설정된 압력 값 미만인 경우, 전술한 바와 같이 제2 압축기가 정지된다. 이 경우, 제2 팽창 터빈도 정지하고, 제1 기화기로부터 공급된 액화 천연 가스가 제2 팽창 터빈으로 공급되지 않고, 제3 팽창 터빈으로 공급된다. 제3 팽창 터빈은 압축기에 연결되지 않고 제2 발전기에 연결된다. 이는 천연 가스 공급 압력의 변동에 대응한 최적 조건에서의 기능을 확보하는 것과 함께 제3 팽창 터빈 만의 작동에 따른 발전을 확보할 수 있다.When the pressure of the natural gas supplied from the first natural gas supply flow path is less than a preset pressure value, the second compressor is stopped as described above. In this case, the second expansion turbine is also stopped, and the liquefied natural gas supplied from the first vaporizer is not supplied to the second expansion turbine, but is supplied to the third expansion turbine. The third expansion turbine is not connected to the compressor but to the second generator. This can secure the function in the optimum condition corresponding to the fluctuation of the natural gas supply pressure, and ensure the power generation according to the operation of only the third expansion turbine.
본 발명의 양태에 따른 천연 가스 제조 방법에 있어서, 제1 리보일러의 온도는 0℃ 내지 30℃일 수 있고, 제2 리보일러의 온도는 0℃ 내지 30℃일 수 있다.In the natural gas manufacturing method according to the aspect of the present invention, the temperature of the first reboiler may be 0°C to 30°C, and the temperature of the second reboiler may be 0°C to 30°C.
그러므로, 본 발명의 이러한 양태에 따르면, 제1 리보일러 및 제2 리보일러에 열원을 투입하지 않고, NGL의 회수율을 유지하면서, 넓은 압력 범위에서 천연 가스가 공급될 수 있다. 제1 리보일러 및 제2 리보일러의 온도의 범위는 바람직하게는 0℃ 내지 30℃, 보다 바람직하게는 5℃ 내지 10℃이다.Therefore, according to this aspect of the present invention, natural gas can be supplied in a wide pressure range while maintaining the recovery rate of NGL without inputting a heat source to the first and second reboilers. The temperature range of the first reboiler and the second reboiler is preferably 0°C to 30°C, more preferably 5°C to 10°C.
이러한 온도 범위에서는, 리보일러에는, 예를 들면, 비가열 해수가 사용될 수 있고, 전기를 사용하거나 천연 가스를 연소시키는 것에 의한 가열을 통해 얻어진 스팀 또는 온수를 사용할 필요가 없다. 즉, 예를 들어, 전기 또는 천연 가스 연소에 의한 가열을 위한 열원을 필요로 하지 않는다.In this temperature range, for example, non-heated seawater can be used for the reboiler, and there is no need to use steam or hot water obtained through heating by using electricity or burning natural gas. That is, it does not require a heat source for heating, for example, by combustion of electricity or natural gas.
열 교환기 작동의 관점에서, 제1 리보일러 및 제2 리보일러의 온도의 하한이 약 5℃인 경우에는, 열 교환기의 열 부하의 상당한 변동이 있는 경우에도 물의 고화를 억제하면서 열 교환기가 작동할 수 있다. 제1 리보일러 및 제2 리보일러의 온도의 상한이 약 10℃인 경우에는, 약 15℃의 해수 온도 또는 산업용수 온도를 갖는 해수 또는 산업용수가 사용될 수 있다.From the viewpoint of heat exchanger operation, when the lower limit of the temperature of the first reboiler and the second reboiler is about 5° C., the heat exchanger will operate while suppressing solidification of water even if there is a significant fluctuation in the heat load of the heat exchanger. Can be. When the upper limit of the temperature of the first reboiler and the second reboiler is about 10°C, seawater or industrial water having a seawater temperature of about 15°C or an industrial water temperature may be used.
본 발명의 이러한 양태의 구성에 있어서, 리보일러의 낮은 온도로 인해, 제1 증류탑의 바닥에 저장된 액체 성분 D에는 더 많은 메탄이 함유된다. 메탄을 함유하는 액체 성분 D는 제2 증류탑에 도입되어 증류된다. 액체 성분 D 중의 메탄은 메탄-리치 가스 성분 E로서 제2 증류탑의 헤드로부터 도출되며, 액체 성분 D 중의 에탄과 같은 성분이 액체 성분 H로서 제2 증류탑의 바닥으로부터 도출되어 천연 가스 액체로서 전달된다.In the construction of this aspect of the invention, due to the low temperature of the reboiler, the liquid component D stored at the bottom of the first distillation column contains more methane. The liquid component D containing methane is introduced into a second distillation column and distilled. Methane in liquid component D is derived from the head of the second distillation column as methane-rich gas component E, and components such as ethane in liquid component D are derived from the bottom of the second distillation column as liquid component H and delivered as a natural gas liquid.
그러므로, 본 발명의 이러한 양태에서, 제1 증류탑의 바닥에 저장된 메탄을 함유하는 액체 성분이 더 증류되어, 메탄-리치 가스 성분 E 및 천연 가스 액체를 얻을 수 있다. 따라서, 리보일러로 열원을 투입하지 않고, NGL의 회수율을 유지하면서 천연 가스가 공급될 수 있다.Therefore, in this aspect of the present invention, the liquid component containing methane stored at the bottom of the first distillation column can be further distilled to obtain the methane-rich gas component E and natural gas liquid. Therefore, natural gas can be supplied without inputting a heat source into the reboiler and maintaining the recovery rate of NGL.
본 발명의 이러한 양태에 따른 천연 가스 공급 방법에 있어서, 제3 열 교환기에 도입되는 액화 천연 가스의 제3 열 교환기로의 도입 시의 온도는 -180℃ 내지 -125℃일 수 있다.In the method for supplying natural gas according to this aspect of the present invention, the temperature at the time of introducing the liquefied natural gas introduced into the third heat exchanger into the third heat exchanger may be -180°C to -125°C.
본 발명의 이러한 양태에 있어서, -180℃ 내지 -125℃의 원료 LNG의 일부를 직접적으로 제3 열 교환기에 도입하는 것에 의해, 제2 증류탑의 헤드로부터 도출된 메탄-리치 가스 성분 E가 냉각되고 응축되며, 압력이 펌프에 의해 승압된 이후에 천연 가스로서 전달된다. 온도가 -180℃ 내지 -125℃이면, 메탄이 냉각되고 응축되기 때문에, 제2 증류탑의 상부로부터 메탄 가스가 효과적으로 회수될 수 있다.In this aspect of the present invention, the methane-rich gas component E derived from the head of the second distillation column is cooled by introducing a portion of the raw material LNG at -180°C to -125°C directly into the third heat exchanger It is condensed and transferred as natural gas after the pressure is boosted by the pump. When the temperature is -180°C to -125°C, since methane is cooled and condensed, methane gas can be effectively recovered from the top of the second distillation column.
압축 수단에 의해 승압된 후, 메탄은 가온기에 의해 증류되어 전달될 수 있다. 본 발명의 이러한 양태에 따르면, 제2 증류탑으로 도입된 메탄 성분이 회수될 수 있고 천연 가스로서 전달될 수 있으므로, 원료 LNG 내의 메탄의 회수율이 훨씬 더 증가될 수 있다.After being boosted by the compression means, methane can be distilled off by a warmer and delivered. According to this aspect of the present invention, since the methane component introduced into the second distillation column can be recovered and delivered as natural gas, the recovery rate of methane in the raw material LNG can be further increased.
도 1은 실시형태 1의 천연 가스 제조 장치의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 2는 실시형태 1의 천연 가스 제조 장치의 구성예에서의 검증 결과를 도시하는 도면이다.
도 3은 실시형태 2의 천연 가스 제조 장치의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 4는 실시형태 2의 천연 가스 제조 장치의 구성예에서의 검증 결과를 도시하는 도면이다.
도 5는 실시형태 2의 천연 가스 제조 장치의 다른 구성예를 도시하는 도면이다.
도 6은 실시형태 2의 천연 가스 제조 장치의 다른 구성예를 도시하는 도면이다.
도 7은 실시형태 2의 천연 가스 제조 장치의 다른 구성예를 도시하는 도면이다.1 is a diagram showing a configuration example of a natural gas production apparatus according to the first embodiment.
2 is a diagram showing verification results in a configuration example of a natural gas production apparatus according to the first embodiment.
3 is a diagram showing a configuration example of a natural gas production device according to the second embodiment.
4 is a diagram showing verification results in a configuration example of a natural gas production apparatus according to the second embodiment.
5 is a diagram showing another configuration example of the natural gas production apparatus according to the second embodiment.
6 is a diagram showing another configuration example of the natural gas production apparatus of the second embodiment.
7 is a diagram showing another configuration example of the natural gas production apparatus according to the second embodiment.
이제, 본 발명의 몇몇 실시형태를 이하에서 설명할 것이다. 이하에서 설명된 실시형태는 본 발명의 예를 설명한다. 본 발명은 어떠한 방식으로도 이하의 실시형태로 제한되지 않고, 본 발명의 본질을 변경하지 않는 범위 내에서 실행되는 다양한 수정예를 포함한다. 이하에서 설명되는 구성이 반드시 본 발명의 필수 구성의 전부인 것은 아니다.Now, some embodiments of the present invention will be described below. The embodiments described below illustrate examples of the present invention. The present invention is not limited to the following embodiments in any way, and includes various modifications implemented within the scope of not altering the essence of the present invention. The configurations described below are not necessarily all of the essential configurations of the present invention.
본 발명에 따른 According to the invention 천연 가스Natural gas 제조 장치 Manufacturing device
본 발명에 따른 천연 가스 제조 장치에 있어서, 액화 천연 가스(LNG)가 원료로서 제1 증류탑으로 도입되고, 제1 증류탑의 상부로부터 도출된 가스 성분으로부터 메탄-리치 천연 가스(NG)가 준비되고, 바닥으로부터 도출된 액체 성분이 제2 증류탑으로 도입되고, 제2 증류탑의 상부로부터 도출된 가스 성분으로부터 메탄-리치 천연 가스(NG)가 준비되고, 바닥으로부터 도출된 액체 성분으로부터 천연 가스 액체(NGL)가 준비된다.In the natural gas production apparatus according to the present invention, liquefied natural gas (LNG) is introduced as a raw material into a first distillation column, and methane-rich natural gas (NG) is prepared from gas components derived from the top of the first distillation column, Liquid components derived from the bottom are introduced into the second distillation column, methane-rich natural gas (NG) is prepared from gas components derived from the top of the second distillation column, and natural gas liquids (NGL) from the liquid components derived from the bottom Is ready.
제조 장치는, 과냉각 상태의 압축 액화 천연 가스를 원료로서, 원료 공급부, 제1 열 교환기, 제2 열 교환기, 제1 기화기 및 제1 팽창 터빈을 통하여 도입한 다음, 상기 제2 열 교환기를 통하여 다시 제1 증류탑에 도입하는 원료 공급 유로;The manufacturing apparatus introduces the compressed liquefied natural gas in the supercooled state through a raw material supply unit, a first heat exchanger, a second heat exchanger, a first vaporizer, and a first expansion turbine, and then again through the second heat exchanger. A raw material supply channel introduced into the first distillation column;
제1 증류탑의 바닥의 액체 성분 D를 가열하는 제1 리보일러;A first reboiler for heating the liquid component D at the bottom of the first distillation column;
제1 증류탑의 헤드로부터 도출된 메탄-리치 가스 성분 A를 분기하고, 하나의 가스 성분 B를, 제1 팽창 터빈에 연결되는 제1 압축기를 통하여, 천연 가스로서 전달하는 제1 천연 가스 전달 유로;A first natural gas delivery flow path for branching the methane-rich gas component A derived from the head of the first distillation column, and delivering one gas component B as natural gas through a first compressor connected to the first expansion turbine;
다른 가스 성분 C를, 제1 열 교환기를 통하여, 제1 증류탑의 상부로 제1 환류 액체로서 도입하는 제1 환류 유로;A first reflux passage for introducing another gas component C as a first reflux liquid to the top of the first distillation column through a first heat exchanger;
제1 증류탑의 바닥으로부터 도출된 액체 성분 D를 제2 증류탑으로 도입하는 바닥 공급 유로;A bottom supply flow path for introducing the liquid component D derived from the bottom of the first distillation column into the second distillation column;
제2 증류탑의 헤드로부터 도출된 메탄-리치 가스 성분 E를 액화한 후에 제3 열 교환기를 통하여 분기하고, 하나의 액체 성분 F를 제2 환류 액체로서 제2 증류탑의 상부로 도입하는 제2 환류 유로;A second reflux flow path that liquefies the methane-rich gas component E derived from the head of the second distillation column and then branches through a third heat exchanger and introduces one liquid component F as a second reflux liquid to the top of the second distillation column. ;
다른 액체 성분 G를 압축 수단 및 제2 기화기를 통하여 천연 가스로서 공급하는 제2 천연 가스 공급 유로;A second natural gas supply flow path for supplying another liquid component G as natural gas through a compression means and a second vaporizer;
제2 증류탑의 바닥에서의 액체 성분 H를 가열하는 제2 리보일러; 및A second reboiler for heating the liquid component H at the bottom of the second distillation column; And
제2 증류탑의 바닥으로부터 도출된 액체 성분 H를 천연 가스 액체로서 전달하는 천연 가스 액체 전달 유로를 구비한다.And a natural gas liquid delivery channel for delivering the liquid component H derived from the bottom of the second distillation column as a natural gas liquid.
제1 열 교환기에 있어서, 원료 공급부로부터 공급된 액화 천연 가스의 한랭의 적어도 일부에 의해 가스 성분 C가 응축되어, 제1 환류 액체가 준비되고;In the first heat exchanger, the gas component C is condensed by at least a portion of the cold of the liquefied natural gas supplied from the raw material supply unit, so that a first reflux liquid is prepared;
제2 열 교환기에 있어서, 제1 팽창 터빈으로부터 도출된 가스 상태의 액화 천연 가스의 일부 또는 전부가 제1 열 교환기로부터 도출된 액화 천연 가스의 한랭에 의해 냉각되고 응축되어, 원료를 준비할 수 있고;In the second heat exchanger, part or all of the gaseous liquefied natural gas derived from the first expansion turbine is cooled and condensed by cold cooling of the liquefied natural gas derived from the first heat exchanger, whereby raw materials can be prepared. ;
제3 열 교환기에 있어서, 원료 공급부로부터 공급된 액화 천연 가스의 한랭의 적어도 일부에 의해 가스 성분 E가 저온 응축되어, 제2 환류 액체 및 액체 성분 G가 준비된다. 이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.In the third heat exchanger, the gas component E is condensed at a low temperature by at least a portion of the cold of the liquefied natural gas supplied from the raw material supply unit, so that the second reflux liquid and the liquid component G are prepared. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
실시형태 1
도 1을 참조로 실시형태 1의 천연 가스 제조 장치를 설명한다. 실시형태 1의 천연 가스 제조 장치(100)에 있어서:The natural gas manufacturing apparatus of
액화 천연 가스(LNG)가 원료로서 원료 공급부(101)로부터 제1 증류탑(7)으로 도입되고, 제1 증류탑(7)의 상부로부터 도출된 가스 성분으로부터 메탄-리치 천연 가스(NG)가 준비되고, 바닥으로부터 도출된 액체 성분이 제2 증류탑(9)으로 도입되고, 제2 증류탑(9)의 상부로부터 도출된 가스 성분으로부터 메탄-리치 천연 가스(NG)가 준비되고, 바닥으로부터 도출된 액체 성분으로부터 천연 가스 액체(NGL)가 준비된다.Liquefied natural gas (LNG) is introduced as a raw material from the raw
원료 공급부(101)로부터 공급된 압축 LNG의 일부가 제1 열 교환기(1), 제2 열 교환기(2), 제1 기화기(3) 및 제1 팽창 터빈(4)을 포함하는 한랭 방출 공정을 통하여 기화되고, 기화된 LNG는 제2 열 교환기(2)를 통과하여 가스-액체 혼합물을 형성하며, 가스-액체 혼합물은 원료로서 제1 증류탑(7)으로 도입된다. 제2 열 교환기(2)에 있어서, U턴된(U-turned) LNG는 향류적으로(counter-current) LNG 자체와 열 교환하여, 방출 공정에 있는 LNG의 한랭이, 임시로 기화된 LNG 자체를 냉각하고 응축하는 데에 사용된다. 즉, 증류탑으로 도입된 원료 준비 공정에서의 LNG의 유동 중 LNG의 한랭이 방출되지만, 방출된 한랭의 일부는 저장되어, 보다 효과적으로 한랭을 재사용한다.A portion of the compressed LNG supplied from the raw
구체적으로, 천연 가스 제조 장치는, 과냉각 상태의 압축 LNG를 원료로서, 원료 공급부(101), 제1 열 교환기(1), 제2 열 교환기(2), 제1 기화기(3) 및 제1 팽창 터빈(4)을 통하여, 그런 다음, 다시 제2 열 교환기(2)를 통하여, 제1 증류탑(7)으로 도입하는 원료 공급 유로(102)를 구비한다. 저온 및 고압(예를 들면, 약 -135℃ 및 약 10 MPa) LNG가 액체로서 원료 공급부(101)로부터 공급되고, LNG가 제1 기화기(3)에 의해 기화하기 전에 제1 열 교환기(1) 및 제2 열 교환기(2)를 통하여 한랭이 연속적으로 방출된다. 기화된 LNG는 제1 팽창 터빈(4)에 의해 기화되고 저온으로 냉각된 다음, 원료에 대해 미리 설정된 최적 압력(예를 들면, 3.2 MPa)으로 압축되어, 저온 및 저압 가스 LNG가 된다. 가스 LNG가 제2 열 교환기(2)에 의해 원료에 대해 미리 설정된 최적 온도로 다시 냉각된다. 미리 설정된 온도는 미리 설정된 조성의 LNG가 최적 압력에서 응축되어 가스-액체 상태를 형성하는 온도를 말하며; 예를 들면, 아래의 표 1에 도시된 조성을 갖는 LNG의 경우에, 약 3.2 MPa에서의 최적 온도는 약 -80℃이다. 응축된 LNG는 제1 증류탑(7)으로 도입된다.Specifically, the natural gas production apparatus, the raw
제1 증류탑(7)은 제1 증류탑(7)의 바닥에 저장된 액체 성분 D를 가열하는 제1 리보일러(201)를 구비한다. 제1 리보일러(201)는 액체 성분 D와 제1 리보일러(201) 내의 열 전달 매체 사이의 열 교환에 의해 액체 성분 D를 가열한다. 제1 리보일러(201)의 온도는 해수 또는 산업용수가 유지할 수 있는 임의의 온도, 구체적으로, 0℃ 내지 30℃의 범위일 수 있다. 따라서, 구체적으로, 비가열 해수가 사용될 수 있고, 제1 리보일러(201) 내의 열 전달 매체를 가열하는 가열 수단을 배치할 필요가 없다.The first distillation column (7) has a first reboiler (201) for heating the liquid component D stored at the bottom of the first distillation column (7). The
제1 리보일러(201)에서 가열된 액체 성분 D는, 제1 증류탑(7)의 바닥으로 재도입되고, 제1 증류탑(7)에서 증류된 후에, 메탄-리치 가스 성분 A가 제1 증류탑(7)의 헤드로부터 도입되고, 액체 성분 D가 제1 증류탑(7)의 바닥으로부터 도출된다.The liquid component D heated in the
제1 증류탑(7)의 헤드로부터 도출된 메탄-리치 가스 성분 A가 분기되고, 가스 성분 A로부터 분리된 하나의 가스 성분 B가 제1 팽창 터빈(4)에 연결된 제1 압축기(5)를 통하여 천연 가스로서 전달된다.Methane-rich gas component A derived from the head of the
구체적으로, 제1 증류탑(7)의 헤드로부터 도출된 가스 성분 A는 저온 및 저압(예를 들면, 약 -95℃ 및 약 3.2 MPa) 메탄-리치 NG이다. 본 실시형태에 있어서, 원료를 준비하는 데에 사용되는 제1 팽창 터빈(4)에 연결된 제1 압축기(5)에 의한 단열 압축에 의해, 추가적인 에너지를 도입하지 않고, 가스 성분 A가 가열 및 승압 처리될 수 있다.Specifically, the gas component A derived from the head of the
제1 압축기(5)로부터 도출된 가스 성분 A는 그대로 NG로서 공급되는 것도 가능하지만, 미리 설정된 온도 및 압력(예를 들면, 15℃ 및 약 10.6 MPa)을 갖는 제품 NG로서 추출하도록 제1 압축기(5)의 후단에 배치되는 가온기(6)에 의해 가열될 수 있다.The gas component A derived from the
제1 증류탑(7)의 헤드로부터 도출된 가스 성분 A로부터 분리된 다른 가스 성분 C는 제1 열 교환기(1)를 통하여 냉각되고 응축되며, 제1 환류 액체로서 제1 증류탑(7)의 상부로 도입된다.The other gas component C separated from the gas component A derived from the head of the
구체적으로, 다른 가스 성분 C를 제1 환류 액체로서 제1 열 교환기(1)를 통하여 제1 증류탑(7)의 상부로 도입하도록 제1 환류 유로(104)가 구비된다. 제1 열 교환기(1)에 있어서, 저온 및 저압 가스 성분 A(예를 들면, 약 95℃ 및 약 3.2 MPa)는 제1 증류탑(7)으로 도입되기 전에 과냉각 LNG와의 열 교환에 의해 냉각되고 응축된다.Specifically, the first
제1 증류탑(7)의 바닥에 저장된 액체 성분 D는 바닥 액체 공급 유로(105)로부터 제2 증류탑(9)으로 도입된다. 액체 성분 D는 미리 설정된 양의 메탄을 함유한다. 따라서, 제2 증류탑(9)의 헤드로부터의 메탄-리치 성분 E 및 제2 증류탑(9)의 바닥으로부터의 액체 성분 H가 증류탑(9)에서의 증류에 의해 얻어진다.The liquid component D stored at the bottom of the
제2 증류탑(9)은 제1 증류탑(7) 보다 낮은 압력(예를 들면, 1.8 MPa)에서 작동되기 때문에, 액체 성분 H를 과열하기 위해 제2 증류탑(9)의 바닥에 배치되는 리보일러는 고온일 필요가 없으며, 예를 들면, 0℃ 내지 30℃의 온도일 수 있다. 따라서, 구체적으로, 비가열 해수가 사용될 수 있고, 제1 리보일러(201) 내의 열 전달 매체를 가열하는 가열 수단을 배치할 필요가 없다.Since the
제2 증류탑(9)의 헤드로부터 도출된 메탄-리치 가스 성분 E는 제3 열 교환기(8)에서 과냉각 LNG와의 열 교환에 의해 냉각된다. 원료 LNG는 원료 공급부(101)의 후단에서 분기되어, 그 일부가 제3 열 교환기(8)로 공급되고, 나머지가 제1 열 교환기(1)로 공급된다.The methane-rich gas component E derived from the head of the
제3 열 교환기(8)에서 열 교환된 가스 성분 E가, 예를 들면, -110℃로 냉각되고 응축되며, 가스 성분 E로부터 분리된 일부분을 포함하는 액체 성분 F가 제2 환류 액체로서 제2 환류 유로(111)로부터 제2 증류탑(9)의 상부로 도입된다.The gas component E heat-exchanged in the
제3 열 교환기(8)를 경유한 이후의, 가스 성분 E로부터 분리된 다른 액체 성분 G가 압축 수단(10)에 의해 승압되고 제2 기화기(11)에서 기화되고 가열되어, 미리 설정된 온도 및 압력(예를 들면, 15℃ 및 약 10 MPa)을 갖는 제품 NG가 준비된다.After passing through the
제2 증류탑(9)의 바닥으로부터 도출된 액체 성분 H는 에탄 등의 다수의 성분을 함유하는 액체이며, 천연 가스 액체로서 전달된다.The liquid component H derived from the bottom of the
그러므로, 본 실시형태의 천연 가스 제조 장치에서는, 원료 LNG가 제1 증류탑(7)에 의해 증류되어, 메탄-리치 가스 성분 A를 얻고, 제1 증류탑(7)의 바닥으로부터의 메탄 성분을 함유하는 액체 성분 D를 얻는다. 메탄 성분을 함유하는 액체 성분 D가 제2 증류탑(9)에서 더 증류되어, NGL의 회수율을 유지하면서 NG를 공급할 수 있다.Therefore, in the natural gas production apparatus of this embodiment, the raw material LNG is distilled by the
본 실시형태에 따르면, 제1 증류탑(7)의 바닥에 저장된 액체 성분 D가 메탄 성분을 함유하는 경우에도 LNG의 회수율이 유지될 수 있기 때문에, 제1 증류탑(7)이 고압에서 작동될 수 있고 이에 따라 고압 NG를 공급할 수 있다.According to this embodiment, since the recovery rate of LNG can be maintained even when the liquid component D stored at the bottom of the
제1 증류탑(7)이 저온에서 작동될 수 있기 때문에, 본 실시형태는, 열원이 리보일러로 투입되는 것을 필요로 하지 않고, 높은 에너지 효율을 갖는 천연 가스 제조 장치를 제공할 수 있다.Since the
본 장치에서 공급된 LNG는 아래의 표 1에 도시된 바와 같은 조성을 가지며, 예를 들면, 원산지에 따라 성분이 변동하고, 고압 탱크에 저장하기 위한 온도 및 압력 조건이 달라진다.LNG supplied from this device has a composition as shown in Table 1 below, for example, the components fluctuate depending on the origin, and the temperature and pressure conditions for storage in a high-pressure tank are changed.
구체적으로, 약 -120℃ 내지 -160℃의 온도 조건 및 약 5 내지 10 MPa의 압력 조건 하에서 LNG가 저장된다. 종래에 LNG라고 불리는 것 이외에, 본 발명에 따른 LNG는 전술한 바와 같은 셰일 가스를 포함하며, 정제된 LNG 뿐만 아니라 정제되지 않은 LNG를 포함한다.Specifically, LNG is stored under temperature conditions of about -120°C to -160°C and pressure conditions of about 5 to 10 MPa. In addition to what is conventionally called LNG, the LNG according to the present invention includes shale gas as described above, and refined LNG as well as unrefined LNG.
[표 1][Table 1]
제1 열 교환기(1), 제2 열 교환기(2) 및 제3 열 교환기(8)는 구체적으로 한정되지 않으며, 예를 들면, 플레이트-핀(fin) 열 교환기 또는 쉘 및 튜브 열 교환기일 수 있다.The
압축 수단(10)은 구체적으로 한정되지 않으며, 예를 들면, 액체 전달 펌프일 수 있다.The compression means 10 is not specifically limited, and may be, for example, a liquid delivery pump.
실시형태 2
실시형태 2의 LNG 저장 시스템을 도 3을 참조로 설명한다. 실시형태 1의 천연 가스 제조 장치(100)와 동일한 참조 번호로 표시된 요소는 동일한 기능을 가지며 다시 설명되지 않는다.The LNG storage system of
실시형태 2의 천연 가스 제조 장치(100)에 있어서, 원료 공급 유로(102)에서 제2 팽창 터빈(13)은 제1 기화기(3)의 하류에 배치된다. 제1 기화기(3)에서 기화된 LNG가 분기되며, 일부는 제1 팽창 터빈(4)으로 도입되고, 나머지는 제2 팽창 터빈(13)으로 도입된다. 제1 팽창 터빈(4)에 의해 감압된 가스 LNG 및 제2 팽창 터빈(13)에 의해 감압된 가스 LNG가 합류하여, 제2 열 교환기(2)로 도입된다. 제2 열 교환기(2)에서의 열 교환에 의해 LNG가 냉각되며, 응축된 LNG가 제1 증류탑(7)으로 도입된다.In the natural
제1 천연 가스 전달 유로(103)에서, 제4 열 교환기(15)는 제1 압축기(5)의 후단에 배치되고, 제2 압축기(14)는 제2 팽창 터빈(13)에 연결되도록 배치된다.In the first natural gas
제1 압축기(5)로부터 공급된 가스 성분 B는 원료 공급부(101)로부터 공급된 LNG에 의해 제4 열 교환기(15)에서 냉각된다. 제4 열 교환기(15)에서 냉각된 LNG는, 예를 들면, -54℃가 되며, 제2 압축기(14)로 도입된다. 제4 열 교환기(15)에서의 냉각은 제2 압축기(14)에서의 압축 효율의 향상에 기여한다. 제2 압축기(14)에서 미리 설정된 압력(예를 들면, 11.2 MPa)으로 승압된 가스 성분 B는 제품 NG로서 제1 천연 가스 전달 유로(103)로부터 전달된다. 제품 NG가 미리 설정된 온도(예를 들면, 15℃)이기 때문에, 가온기(6)가 제2 압축기(14) 후단에 배치되어 가스 성분 B를 가열할 수 있다.The gas component B supplied from the
다른 실시형태Other embodiments
다른 실시형태로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 분기 바이패스 라인(30)이 제1 기화기(3)의 하류에 배치될 수 있고, 제1 차단 밸브(31)가 분기 바이패스 라인(30)에 배치될 수 있다. 제1 천연 가스 전달 유로(103)에 배치된 압력계(32)에 의해 측정된 압력 값을 기초로 제1 차단 밸브(31)가 제어된다. 구체적으로, 천연 가스 공급 압력이 낮고 압력계(32)에 의해 측정된 압력이 미리 설정된 값(예를 들면, 6 MPa) 미만인 경우, 제1 차단 밸브(31)가 개방되는 것과 동시에 제2 압축기(14)가 정지되어 천연 가스 공급 압력을 증가시킬 수 있고, 압력계(32)에 의해 측정된 압력이 미리 설정된 값(예를 들면, 6 MPa) 이상인 경우, 제1 차단 밸브(31)가 폐쇄되는 것과 동시에 제2 압축기(14)가 작동하도록 제어될 수 있다.As another embodiment, as shown in FIG. 5, a
제1 차단 밸브(31)가 분기 바이패스 라인(30) 측으로 개방되면, 제4 열 교환기(15)의 입구측의 밸브(미도시)가 폐쇄하도록 제어된다.When the first shut-off
제1 차단 밸브(31)가 분기 바이패스 라인(30) 측으로 폐쇄되면, 제4 열 교환기(15)의 입구측의 밸브(미도시)가 개방하도록 제어된다.When the first shut-off
제2 압축기(14)에 대한 제1 압축기(5)의 압축비, 제1 압축기(5)로 도입되기 전의 천연 가스의 압력, 및 천연 가스 전달 유로(103)로부터 전달된 천연 가스의 압력을 기초로 미리 설정된 값이 결정될 수 있다.Based on the compression ratio of the
예를 들면, 제1 압축기(5)로 도입되기 전의 천연 가스의 압력이 3 MPa이고 제1 압축기(5)의 압축비가 2인 경우, 제1 압축기(5)는 천연 가스를 6 MPa로 승압시킬 수 있고, 이에 따라, 압력계(32)에 의해 측정된 압력에 대해 미리 설정된 값이 6 MPa일 수 있다.For example, if the pressure of the natural gas before introduction to the
압력계(32)에 의해 측정된 압력이 6 MPa의 미리 설정된 값 미만인 경우에는 제1 차단 밸브가 개방하도록 제어되며, 측정된 압력이 6 MPa 이상인 경우, 제1 차단 밸브가 폐쇄하도록 제어된다.When the pressure measured by the
제1 차단 밸브(31)가 개방되는 경우 제2 압축기(14)가 정지되고, 제1 차단 밸브(31)가 폐쇄되는 경우 제2 압축기(14)가 천연 가스를 압축하도록 작동된다.When the first shut-off
이와 같이 제어하는 것에 의해, 천연 가스가 6 MPa 이상의 압력으로 공급되어야 하는 경우, 제2 압축기(14)에 의해 압축되기 전에 제1 압축기(5)에 의해 승압되는 것에 의해 천연 가스가 요구되는 압력으로 승압될 수 있다.By controlling in this way, when the natural gas should be supplied at a pressure of 6 MPa or more, the natural gas is brought to the required pressure by being boosted by the
그러나, 천연 가스가 6 MPa 미만의 압력으로 공급될 경우, 제2 압축기(14)를 사용하지 않고, 압력을 승압하는 데에 제1 압축기(5)만을 사용하여, 장치가 최적 조건 하에서 작동될 수 있다.However, when the natural gas is supplied at a pressure of less than 6 MPa, the apparatus can be operated under optimum conditions without using the
다른 실시형태Other embodiments
또 다른 실시형태로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 발전기(33)가 제2 압축기(14)에 연결되도록 배치될 수 있다.As another embodiment, as shown in FIG. 6, the
천연 가스 공급 압력이 낮고 제2 압축기(14)가 정지된 경우에도, 제2 압축기(14)에 연결된 제2 팽창 터빈(13)이 작동된다.Even when the natural gas supply pressure is low and the
따라서, 제2 압축기(14)에 연결된 제1 발전기(33)는, 제2 압축기(14)가 정지된 경우 제2 팽창 터빈(13)을 작동시키는 데에 요구되는 동력을 확보한다.Therefore, the
다른 실시형태Other embodiments
또 다른 실시형태로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 팽창 터빈(13)과 병렬로 배치되는 제3 팽창 터빈(34)이 제1 기화기(3)로부터 하류에 배치되며, 제2 발전기(35)가 제3 팽창 터빈(34)에 연결되도록 배치된다.As another embodiment, as shown in FIG. 7, a
제1 기화기(3)로부터 전달된 액화 천연 가스는 제2 차단 밸브(36) 또는 제3 차단 밸브에 의해 새로운 유로로 절환되어 제2 팽창 터빈(13) 또는 제3 팽창 터빈(34)으로 공급된다.The liquefied natural gas delivered from the
보다 구체적으로, 천연 가스 공급 압력이 낮고 제1 차단 밸브(31)가 개방되고 제2 압축기(14)가 정지되는 경우, 제2 차단 밸브(36)가 폐쇄되고, 제3 차단 밸브(37)가 개방된다. More specifically, when the natural gas supply pressure is low and the
이에 따라, 제1 기화기(3)로부터 전달된 천연 가스가 제3 차단 밸브(37)를 통하여 우회하여 제3 팽창 터빈(34)으로 도입된다. 제3 팽창 터빈(34)에 연결되는 제2 발전기(35)는 제3 팽창 터빈(34)을 작동시키는 데에 요구되는 동력을 확보한다.Accordingly, natural gas delivered from the
그러나, 천연 가스 공급 압력이 높고 제1 차단 밸브(31)가 폐쇄되고 제2 압축기(14)가 작동하는 경우, 제2 차단 밸브(36)가 개방되고 제3 차단 밸브(37)가 폐쇄된다. However, when the natural gas supply pressure is high and the first shut-off
이에 따라, 제1 기화기(3)로부터 전달된 천연 가스가 제2 차단 밸브(36)를 통하여 우회하여 제2 팽창 터빈(13)으로 도입된다.Accordingly, natural gas delivered from the
따라서, 천연 가스 공급 압력이 낮고 제2 압축기(14)이 정지된 경우에도 제3 팽창 터빈(34)이 작동함으로써, 제3 팽창 터빈(34)에 연결된 제2 발전기(35)가 제3 팽창 터빈(34)을 작동하는 데에 요구되는 동력을 확보할 수 있다.Therefore, even when the natural gas supply pressure is low and the
실시예 1Example 1
실시형태 1에 따른 천연 가스 제조 장치를 사용하여, 표 1에 도시된 조성을 갖는 LNG의 공급을 확인하기 위해, 각 부분에서의 압력(MPaA), 온도(℃), 유량(kg/h) 및 조성(wt%)을 시뮬레이션하였다.Using the natural gas production apparatus according to
결과result
LNG(-135℃ 및 9.96 MPa)가 572 및 373 kg/h로 공급되면, 도 2의 부분 A 내지 R의 압력(MPaA), 온도(℃), 유량(kg/h) 및 조성(wt%)에 대하여 하기의 표 2에 예시된 바와 같은 결과를 얻었다.When LNG (-135°C and 9.96 MPa) is supplied at 572 and 373 kg/h, the pressure (MPaA), temperature (°C), flow rate (kg/h) and composition (wt%) of parts A to R of Figure 2 For the results as shown in Table 2 below.
도 2의 부분 A 내지 R의 위치는 아래와 같다.The positions of parts A to R in FIG. 2 are as follows.
A는 원료 공급부(101)의 출구에 위치된다.A is located at the outlet of the raw
B는 원료 공급부(101)의 하류이면서 제1 열 교환기(1)의 입구의 바로 앞에 위치된다.B is downstream of the raw
C는 제1 열 교환기(1)의 하류이며 제2 열 교환기(2)의 상류에 위치된다.C is downstream of the
D는 원료 공급부(101)의 하류이며 제3 열 교환기(8)의 상류에 위치된다.D is downstream of the raw
E는 제3 열 교환기(8)의 하류이며 제1 열 교환기(1)로부터의 유로가 제2 열 교환기(2)로의 유로와 합류하는 곳의 바로 앞에 위치된다.E is downstream of the
F는 제2 열 교환기(2)의 하류이며 제1 기화기(3)의 상류에 위치된다.F is downstream of the
G는 제1 기화기(3)의 하류이며 제1 팽창 터빈(4)의 상류에 위치된다.G is downstream of the
H는 제1 팽창 터빈 하류의 출구에 위치된다.H is located at the outlet downstream of the first expansion turbine.
I는 천연 가스가 제1 증류탑(7)으로 도입되는 곳의 바로 앞에서 원료 공급 유로(102) 내에 위치된다.I is located in the raw material
J는 제1 증류탑(7)의 헤드로부터 얻어지는 가스 성분 B가 제1 압축기(5)로 도입되는 곳의 바로 앞이며 제1 압축기(5)의 상류에 위치된다.J is the gas component B obtained from the head of the
K는 제1 압축기(5)의 하류이며 가온기(6)의 상류에 위치된다.K is downstream of the
L은 제1 천연 가스 전달 유로(103) 상에서 가온기(6)의 하류에 위치된다.L is located downstream of the
M은 제1 증류탑(7)의 바닥으로부터 연장되는 바닥 액체 공급 유로(105) 내부에서 제1 증류탑(7)의 바닥의 출구 부분에 위치된다.M is located at the outlet portion of the bottom of the
N은 액체가 제2 증류탑(9)으로 도입되는 곳의 바로 앞에서 바닥 액체 공급 유로(105) 내에 위치된다.N is located in the bottom
O는 제3 열 교환기(8)의 하류이며 압축 수단(10)의 상류에 위치된다.O is downstream of the
P는 압축 수단(10)의 하류이며 제2 기화기(11)의 상류에 위치된다.P is downstream of the compression means 10 and is located upstream of the
Q는 유로가 제1 천연 가스 전달 유로(103)와 합류하는 곳의 바로 앞이며 제2 기화기(11)의 하류에 위치된다.Q is in front of where the flow path joins the first natural gas
R은 제2 증류탑(9)의 하류에서 천연 가스 액체 전달 유로(113) 내에 위치된다.R is located in the natural gas
[표 2][Table 2]
비교예 1Comparative Example 1
다음으로, NG 공급 압력과 회수율의 상관 관계가 실시예 1 및 비교예 1(제2 증류탑이 없는 천연 가스 공급 장치)에 대하여 확인되었다. 비교예 1에서는, 메탄-리치 NG가 제1 증류탑의 헤드로부터 전달되고 천연 가스 액체가 제1 증류탑의 바닥으로부터 전달되며 제2 증류탑이 없는 종래의 천연 가스 공급 장치가 사용되었다. 표 3은 실시예 1과 비교예 1 사이의 비교를 나타낸다.Next, a correlation between the NG supply pressure and the recovery rate was confirmed for Example 1 and Comparative Example 1 (a natural gas supply device without a second distillation column). In Comparative Example 1, a conventional natural gas supply device was used in which methane-rich NG was delivered from the head of the first distillation column, natural gas liquid was delivered from the bottom of the first distillation column, and no second distillation column was present. Table 3 shows the comparison between Example 1 and Comparative Example 1.
동일한 온도 및 압력을 갖는 원료 LNG가 사용되고 메탄 회수율, 에탄 회수율 및 프로판 회수율이 모두 99.9% 이상일 경우의 실시예 1 및 비교예 1의 리보일러 온도가 확인되었다.Reboiler temperatures of Example 1 and Comparative Example 1 were confirmed when raw material LNG having the same temperature and pressure was used and the methane recovery rate, ethane recovery rate, and propane recovery rate were all 99.9% or more.
실시예 1에서, 제1 리보일러 및 제2 리보일러에서 비가열 해수(온도 10℃)를 사용하여 10.57 MPa의 NG 공급 압력을 얻을 수 있었다.In Example 1, the NG feed pressure of 10.57 MPa was obtained using unheated seawater (
반면에, 비교예 1에서, 비슷한 NG 공급 압력(10.46 MPa)을 얻기 위해서는 제1 리보일러 및 제2 리보일러에서 45℃의 온도가 요구되었다. 따라서, 제1 리보일러 및 제2 리보일러에서 스팀이 사용되어야 했다.On the other hand, in Comparative Example 1, in order to obtain a similar NG supply pressure (10.46 MPa), a temperature of 45° C. was required in the first and second reboilers. Therefore, steam had to be used in the first and second reboilers.
실시예 1에서는 추가적인 열원이 필요 없었지만, 비교예 1에서는 리보일러에서 스팀을 사용하기 위해 추가적인 열원이 필요하였다.In Example 1, no additional heat source was required, but in Comparative Example 1, an additional heat source was required to use steam in the reboiler.
[표 3][Table 3]
실시예Example 2 2
실시형태 2에 따른 천연 가스 제조 장치를 사용하여, 표 1에 도시된 조성을 갖는 LNG의 공급을 확인하기 위해, 각 부분에서의 압력(MPaA), 온도(℃), 유량(kg/h) 및 조성(wt%)을 시뮬레이션하였다.Using the natural gas production apparatus according to
결과result
LNG(-135℃ 및 9.96 MPa)를 572 및 373 kg/h로 공급하여, 도 4의 부분 A 내지 R 및 D2 내지 K2의 압력(MPaA), 온도(℃), 유량(kg/h) 및 조성(wt%)에 대하여 하기의 표 4에 예시된 바와 같은 결과를 얻었다.LNG (-135°C and 9.96 MPa) was supplied at 572 and 373 kg/h to provide pressure (MPaA), temperature (°C), flow rate (kg/h) and composition of parts A to R and D2 to K2 in FIG. 4 The results as illustrated in Table 4 below for (wt%) were obtained.
도 4의 부분 A 내지 R의 위치는 도 2의 부분 A 내지 R의 위치와 동일하다. 도 4의 부분 D2 내지 K2의 위치는 아래와 같다.The positions of parts A to R in FIG. 4 are the same as those of parts A to R in FIG. 2. The positions of parts D2 to K2 in FIG. 4 are as follows.
D2는 원료 공급부(101)의 하류이면서 제4 열 교환기(15)로의 입구의 바로 앞에 위치된다.D2 is downstream of the raw
E2는 제4 열 교환기(15)의 출구에 위치된다.E2 is located at the outlet of the fourth heat exchanger (15).
G1은 제1 기화기(3)의 하류에서 분기한 이후의 분기점 바로 뒤이면서 제1 팽창 터빈(4)의 상류에 위치된다.G1 is located upstream of the first expansion turbine 4, immediately after the branching point after branching downstream of the
G2는 제1 기화기(3)의 하류에서 분기한 이후의 분기점 바로 뒤이면서 제2 팽창 터빈(13)의 상류에 위치된다.G2 is located upstream of the
H1은 제1 팽창 터빈(4)의 출구 부분에 위치된다.H1 is located at the outlet portion of the first expansion turbine 4.
H2는 제1 기화기(3)의 하류에서 분기한 이후이면서, 제2 팽창 터빈(13)의 입구 부분에 위치된다.H2 is located at the inlet portion of the
K1은 제4 열 교환기(15)의 하류이며 제2 압축기(14)의 상류에 위치된다.K1 is downstream of the
K2는 제2 압축기(14)의 하류이며 가온기(6) 상류에 위치된다.K2 is downstream of the
[표 4][Table 4]
1
제1 열 교환기
2
제2 열 교환기
3
제1 기화기
4
제1 팽창 터빈
5
제1 압축기
6
가온기
7
제1 증류탑
8
제3 열 교환기
9
제2 증류탑
10
압축 수단
11
제2 기화기
13
제2 팽창 터빈
14
제2 압축기
30
분기 바이패스 라인
31
제1 차단 밸브
32
압력계
33
제1 발전기
34
제3 팽창 터빈
35
제2 발전기
100
천연 가스 제조 장치
101
원료 공급부
102
원료 공급 유로
103
제1 천연 가스 전달 유로
104
제1 환류 유로
105
바닥 액체 공급 유로
111
제2 환류 유로
112
제2 천연 가스 공급 유로
113
천연 가스 액체 전달 유로1 first heat exchanger
2 second heat exchanger
3 First carburetor
4 first expansion turbine
5 first compressor
6 Warmer
7 First distillation column
8 Third heat exchanger
9 Second distillation column
10 Compression means
11 Second carburetor
13 2nd expansion turbine
14 Second compressor
30 quarter bypass line
31 1st shut-off valve
32 pressure gauge
33 first generator
34 third expansion turbine
35 second generator
100 natural gas manufacturing equipment
101 Raw material supply
102 Raw Material Supply Euro
103 1st natural gas delivery channel
104 1st Reflux Euro
105 floor liquid supply flow path
111 Second Reflux Euro
112 Second natural gas supply flow path
113 Natural gas liquid delivery flow path
Claims (9)
·과냉각 상태의 압축 액화 천연 가스를 원료로서, 원료 공급부, 제1 열 교환기, 제2 열 교환기, 제1 기화기 및 제1 팽창 터빈을 통하여 도입한 다음, 상기 제2 열 교환기를 통하여 다시 제1 증류탑에 도입하는 원료 공급 유로;
·상기 제1 증류탑의 바닥의 액체 성분 D를 가열하는 제1 리보일러;
·상기 제1 증류탑의 헤드로부터 도출된 메탄-리치 가스 성분 A를 분기하고, 상기 가스 성분 A로부터 분리된 하나의 가스 성분 B를, 상기 제1 팽창 터빈에 연결되는 제1 압축기를 통하여, 천연 가스로서 전달하는 제1 천연 가스 전달 유로;
·상기 가스 성분 A로부터 분리된 다른 가스 성분 C를, 상기 제1 열 교환기를 통하여, 상기 제1 증류탑의 상부로 제1 환류 액체로서 도입하는 제1 환류 유로;
·상기 제1 증류탑의 바닥으로부터 도출된 액체 성분 D를 제2 증류탑으로 도입하는 바닥 공급 유로;
·상기 제2 증류탑의 헤드로부터 도출된 메탄-리치 가스 성분 E를 액화한 후에 제3 열 교환기를 통하여 분기하고, 가스 성분 E로부터 분리된 하나의 액체 성분 F를 제2 환류 액체로서 상기 제2 증류탑의 상부로 도입하는 제2 환류 유로;
·상기 가스 성분 E로부터 분리된 다른 액체 성분 G를 압축 수단 및 제2 기화기를 통하여 천연 가스로서 공급하는 제2 천연 가스 공급 유로;
·상기 제2 증류탑의 바닥에서의 액체 성분 H를 가열하는 제2 리보일러; 및
·상기 제2 증류탑의 바닥으로부터 도출된 액체 성분 H를 천연 가스 액체로서 전달하는 천연 가스 액체 전달 유로를 포함하고,
·상기 제1 열 교환기에 있어서, 상기 원료 공급부로부터 공급된 액화 천연 가스의 한랭의 적어도 일부에 의해 가스 성분 C가 응축되어, 제1 환류 액체가 준비되고;
·상기 제2 열 교환기에 있어서, 상기 제1 팽창 터빈으로부터 도출된 가스 상태의 액화 천연 가스의 일부 또는 전부가 상기 제1 열 교환기로부터 도출된 액화 천연 가스의 한랭에 의해 냉각되고 응축되어, 상기 제1 증류탑으로 도입되는 원료가 준비되고;
·상기 제3 열 교환기에 있어서, 상기 원료 공급부로부터 공급된 액화 천연 가스의 한랭의 적어도 일부에 의해 가스 성분 E가 저온 응축되어, 제2 환류 액체 및 액체 성분 G가 준비되는, 장치.A device for supplying natural gas by extracting a natural gas liquid from liquefied natural gas,
The compressed liquefied natural gas in the supercooled state is introduced as a raw material through a raw material supply unit, a first heat exchanger, a second heat exchanger, a first vaporizer, and a first expansion turbine, and then again through the second heat exchanger to the first distillation column. A raw material supply flow path introduced into the;
A first reboiler for heating the liquid component D at the bottom of the first distillation column;
Branching the methane-rich gas component A derived from the head of the first distillation column, and one gas component B separated from the gas component A, through a first compressor connected to the first expansion turbine, natural gas A first natural gas delivery flow path delivered as;
A first reflux flow path for introducing another gas component C separated from the gas component A as a first reflux liquid to the top of the first distillation column through the first heat exchanger;
A bottom supply flow path for introducing the liquid component D derived from the bottom of the first distillation column into the second distillation column;
After liquefying the methane-rich gas component E derived from the head of the second distillation column, it branches through a third heat exchanger, and one liquid component F separated from the gas component E is the second distillation column. A second reflux flow path introduced into the upper portion of the;
A second natural gas supply flow path for supplying another liquid component G separated from the gas component E as natural gas through a compression means and a second vaporizer;
A second reboiler for heating the liquid component H at the bottom of the second distillation column; And
A natural gas liquid delivery channel for delivering the liquid component H derived from the bottom of the second distillation column as a natural gas liquid,
In the first heat exchanger, the gas component C is condensed by at least a portion of the cold of the liquefied natural gas supplied from the raw material supply unit to prepare a first reflux liquid;
In the second heat exchanger, part or all of the gaseous liquefied natural gas derived from the first expansion turbine is cooled and condensed by cooling of the liquefied natural gas derived from the first heat exchanger, so that the 1 The raw material introduced into the distillation column is prepared;
In the third heat exchanger, the gas component E is condensed at a low temperature by at least a portion of the cold of the liquefied natural gas supplied from the raw material supply unit, so that a second reflux liquid and a liquid component G are prepared.
·제2 팽창 터빈은 원료 공급 유로에서 상기 제1 기화기의 하류에 배치되고;
·상기 제1 기화기로부터 공급된 상기 액화 천연 가스의 적어도 일부는 상기 제2 팽창 터빈을 통하여 상기 제1 증류탑으로 도입되고;
·제4 열 교환기와 상기 제2 팽창 터빈에 연결된 제2 압축기는 상기 제1 천연 가스 전달 유로에서 상기 제1 압축기의 하류에 배치되고;
·상기 제1 압축기로부터 공급된 상기 가스 성분 B는, 천연 가스로서, 상기 제4 열 교환기 및 상기 제2 압축기를 통하여 상기 제1 천연 가스 전달 유로로부터 전달되고;
·상기 제2 열 교환기에서, 상기 제1 팽창 터빈으로부터 도출된 액화 천연 가스 및 상기 제2 팽창 터빈으로부터 도출된 액화 천연 가스 중 일부 또는 전부는 상기 제1 열 교환기로부터 도출된 상기 액화 천연 가스의 한랭에 의해 냉각되고 응축되어, 원료가 준비되는 것을 특징으로 하는 천연 가스 제조 장치.According to claim 1,
A second expansion turbine is arranged downstream of the first vaporizer in the raw material supply flow path;
-At least a portion of the liquefied natural gas supplied from the first vaporizer is introduced into the first distillation column through the second expansion turbine;
A fourth heat exchanger and a second compressor connected to the second expansion turbine are arranged downstream of the first compressor in the first natural gas delivery flow path;
-The gas component B supplied from the first compressor is natural gas, and is transmitted from the first natural gas delivery channel through the fourth heat exchanger and the second compressor;
In the second heat exchanger, some or all of the liquefied natural gas derived from the first expansion turbine and the liquefied natural gas derived from the second expansion turbine are cold of the liquefied natural gas derived from the first heat exchanger Cooling and condensing by, the natural gas production apparatus characterized in that the raw material is prepared.
·분기 바이패스 라인이 상기 제1 압축기의 하류이며 상기 제4 열 교환기의 상류에 배치되고;
·제1 차단 밸브가 상기 분기 바이패스 라인에 배치되고;
·상기 제1 천연 가스 전달 유로에 배치된 제1 압력계에 의해 측정된 압력 값을 기초로 상기 제1 차단 밸브가 제어되는 것을 특징으로 하는 천연 가스 제조 장치.According to claim 2,
A branch bypass line is downstream of the first compressor and arranged upstream of the fourth heat exchanger;
A first shut-off valve is arranged in the branch bypass line;
A device for producing natural gas, characterized in that the first shut-off valve is controlled based on a pressure value measured by a first pressure gauge disposed in the first natural gas delivery channel.
제1 발전기가 상기 제2 압축기에 연결되게 배치되는 것을 특징으로 하는 천연 가스 제조 장치.According to claim 3,
Natural gas production apparatus characterized in that the first generator is arranged to be connected to the second compressor.
제3 팽창 터빈이 상기 제2 팽창 터빈과 병렬로 배치되고, 제2 발전기가 상기 제3 팽창 터빈에 연결되게 배치되는 것을 특징으로 하는 천연 가스 제조 장치.According to claim 3,
And a third expansion turbine is disposed in parallel with the second expansion turbine, and a second generator is arranged to be connected to the third expansion turbine.
(1) 원료 공급부로부터 공급된 액화 천연 가스의 적어도 일부를 액화 천연 가스의 한랭의 일부를 방출한 후에 제1 증류탑으로 도입하는 단계;
(2) 제1 증류탑의 헤드로부터 메탄-리치 가스 성분 A를 도입하는 단계;
(3) 상기 가스 성분 A를 분기하고, 상기 가스 성분 A로부터 분리된 하나의 가스 성분 B를 천연 가스로서 전달하기 전에 승압하는 단계;
(4) 상기 가스 성분 A로서 분리된 다른 가스 성분 C를 제1 환류 액체로서 상기 제1 증류탑의 상부로 도입하기 전에 냉각하는 단계;
(5) 상기 제1 증류탑의 바닥에 저장된 액체 성분 D를 제1 리보일러를 통하여 가열하는 단계;
(6) 상기 제1 증류탑의 바닥으로부터 도출된 액체 성분 D의 적어도 일부를 제2 증류탑으로 도입하는 단계;
(7) 상기 제2 증류탑의 헤드로부터 도출된 메탄-리치 가스 성분 E를 냉각하고, 액화 후에 분기하고, 상기 가스 성분 E로부터 분리된 하나의 액체 성분 F를 제2 환류 액체로서 제2 증류탑의 상부로 도입하는 단계;
(8) 가스 성분 E로부터 분리된 다른 액체 성분 G를 승압하고, 천연 가스로서 공급하기 전에 기화하는 단계;
(9) 상기 제2 증류탑의 바닥에 저장된 액체 성분 H를 제2 리보일러를 통하여 가열하는 단계; 및
(10) 상기 제2 증류탑의 바닥으로부터 도출된 상기 액체 성분 H를 천연 가스 액체로서 전달하는 단계를 포함하는 방법.A method for producing a natural gas liquid, which is a method for producing natural gas by extracting a natural gas liquid from liquefied natural gas,
(1) introducing at least a portion of the liquefied natural gas supplied from the raw material supply unit into the first distillation column after discharging a portion of the cold of the liquefied natural gas;
(2) introducing methane-rich gas component A from the head of the first distillation column;
(3) branching the gas component A, and boosting one gas component B separated from the gas component A before delivery as natural gas;
(4) cooling the other gas component C separated as gas component A as a first reflux liquid before introducing it to the top of the first distillation column;
(5) heating the liquid component D stored at the bottom of the first distillation column through a first reboiler;
(6) introducing at least a portion of the liquid component D derived from the bottom of the first distillation column into a second distillation column;
(7) Cooling the methane-rich gas component E derived from the head of the second distillation column, branching after liquefaction, and one liquid component F separated from the gas component E as a second reflux liquid, the top of the second distillation column Introducing into;
(8) boosting the other liquid component G separated from the gas component E and vaporizing it before feeding it as natural gas;
(9) heating the liquid component H stored at the bottom of the second distillation column through a second reboiler; And
(10) A method comprising delivering the liquid component H derived from the bottom of the second distillation column as a natural gas liquid.
·상기 원료 공급부로부터 공급된 상기 액화 천연 가스의 적어도 일부가 원료로서 제1 열 교환기, 제2 열 교환기, 제1 기화기 및 제1 팽창 터빈을 통하여 제1 증류탑으로 도입되고;
·상기 제1 열 교환기에 있어서, 상기 원료 공급부로부터 공급된 상기 액화 천연 가스의 한랭의 적어도 일부에 의해 상기 가스 성분 C가 응축되어, 상기 제1 증류탑의 상부로 도입될 제1 환류 액체가 준비되고;
·상기 제2 열 교환기에 있어서, 상기 제1 팽창 터빈으로부터 도출된 가스 상태의 상기 액화 천연 가스의 일부 또는 전부가 상기 제1 열 교환기로부터 도출된 상기 액화 천연 가스의 한랭에 의해 냉각되고 응축되어, 원료가 준비되고;
·상기 제2 증류탑의 헤드로부터 도출된 메탄-리치 가스 성분 E가 제3 열 교환기를 통하여 액화되고;
·상기 제3 열 교환기에 있어서, 상기 원료 공급부로부터 공급된 상기 액화 천연 가스의 한랭의 적어도 일부에 의해 상기 가스 성분 E가 저온 응축되어, 상기 제2 환류 액체 및 상기 액체 성분 G가 준비되는, 천연 가스 제조 장치.According to claim 3,
-At least a part of the liquefied natural gas supplied from the raw material supply section is introduced into the first distillation column as a raw material through a first heat exchanger, a second heat exchanger, a first vaporizer and a first expansion turbine;
In the first heat exchanger, the gas component C is condensed by at least a portion of the cold of the liquefied natural gas supplied from the raw material supply unit, and a first reflux liquid to be introduced to the top of the first distillation column is prepared. ;
In the second heat exchanger, a part or all of the liquefied natural gas in the gaseous state derived from the first expansion turbine is cooled and condensed by the cooling of the liquefied natural gas derived from the first heat exchanger, Raw materials are prepared;
The methane-rich gas component E derived from the head of the second distillation column is liquefied through a third heat exchanger;
In the third heat exchanger, the gas component E is low-temperature condensed by at least a portion of the cold of the liquefied natural gas supplied from the raw material supply unit, so that the second reflux liquid and the liquid component G are prepared. Gas manufacturing equipment.
상기 제1 리보일러의 온도는 0℃ 내지 30℃이고, 상기 제2 리보일러의 온도는 0℃ 내지 30℃인, 천연 가스 제조 방법.The method of claim 3 or 4,
The temperature of the first reboiler is 0 ℃ to 30 ℃, the temperature of the second reboiler is 0 ℃ to 30 ℃, natural gas production method.
상기 제3 열 교환기로 도입되는 상기 액화 천연 가스의 온도는 상기 제3 열 교환기로의 도입 시 -180℃ 내지 -125℃인 것을 특징으로 하는 천연 가스 제조 방법.The method according to any one of claims 3 to 5,
The temperature of the liquefied natural gas introduced into the third heat exchanger is -180 °C to -125 °C when introduced into the third heat exchanger.
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