KR20220064320A - 수소 수송 방법 - Google Patents

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레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레뜌드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
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Abstract

천연 가스 도관 시스템, 특히 기존 천연 가스 도관 시스템에 의한 수소 및 천연 가스 수송 방법이 제안된다. 본 발명에 따르면, 수소는 하나의 또는 바람직하게는 복수의 천연 가스 소비자의 하류에서만 회수된다. 이는 수송된 천연 가스-수소 혼합물의 수소 함량을 단계적으로 증가시켰고, 순수한 수소의 후속 회수가 보다 쉽고 효율적으로 실시될 수 있다.

Description

수소 수송 방법{METHOD OF TRANSPORTING HYDROGEN}
본 발명은 천연 가스 도관 시스템에 의해, 특히 기존 천연 가스 도관 시스템에 의해 수소를 수송하는 방법에 관한 것이다.
천연가스는 복수의 성분의 혼합물로서, 메탄이 주 성분을 구성한다. 생산 사이트 및 추가 프로세싱 방법에 따라, 이는 작은 비율의 수소(H2)를 포함할 수 있다. 파이프라인 그리드를 통한 천연 가스 분배의 경우, 허가된 수소 농도는 국가 법률에 의해 통제된다. 예를 들어, 독일에서는, 부피 기준으로 5%의 최대 수소 함량이 허용된다. (DVGW, 2013. Gasbeschaffenheit [가스 특성]. G 260. Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V.). 따라서 천연 가스 그리드는 이미 소량의 수소를 함께 수송하는 데 적합한 상태다.
화석 연료로부터의 에너지 전환의 궁극적인 목적은 탄소 없는 에너지 경제이다. 이러한 목적을 달성하기 위해 다양한 회사, 정치적 결정권자 및 다른 기관이 현재 중앙 집중식 해상 또는 육상 풍력 발전 단지 및 태양광 발전 단지 및 탈집중식 소규모 단위로부터 기존의 천연 가스 공급 그리드로 태양광/풍력-동작 전기분해 또는 바이오가스/매립지 가스 개질과 같은 재생 가능한 소스로부터의 수소 공급을 평가하고 있다. 이는 기존 인프라스트럭처를 활용하여 정제소(대용량 사용자), 수소 충전소(저용량 사용자) 등과 같은 최종 사용자에게 재생 가능한 수소를 수송하는 데 기여할 것이다.
일반적으로, 수소 분배를 위해, 전용 공급 그리드 또는 천연 가스 도관을 수소용으로 전환하는 것이 장기적으로 고안되지만, 예상되는 자본 비용은 엄청나다. 따라서, 브릿징 기술로서, 초기에는 5 내지 20 mol%, 나중에는 최대 50 mol%의 수준으로 수소를 천연 가스 파이프라인으로 공급하는 것에 대한 가능성이 검토되고 있으며, 예를 들어, 부식 및 다공성과 관련하여 파이프라인 재료에 대한 수소 함량의 영향 및 시스템의 수정 요구와 관련하여 파이프라인 시스템에 미칠 수 있는 영향이 평가되고 있다.
천연 가스 그리드로 수소를 수송하는 개념은 오랫동안 논의의 주제였으며, 예를 들어, 현재 EU에 의해 지원되는 연구 프로젝트 범위 내에서 관심이 증가하고 있다(예를 들어, EU Project NaturalHy, EU Project ID: 502661, 2004- 2009 또는 DoE Project "천연 가스 파이프라인 네트워크로의 수소 혼합: 주요 문제 검토(Blending Hydrogen into Natural Gas Pipeline Networks: A Review of Key Issues)", Technical Report NREL/TP-5600-51995, 2013년 3월). 이와 관련하여 중심 목표는 천연 가스-수소 혼합물로부터 함께 수송된 수소를 안전하고 효율적으로 회수하는 것이다.
정제소 오프가스로부터의 수소의 회수는 잘 문서화되어 있고 일반적으로 사용되는 방법으로, 예를 들어 멤브레인 또는 압력 변동 흡착(pressure swing adsorption: PSA) 기술이 사용된다. 이는 예를 들어 수소화 분해기 및 수소화 처리기로부터의, 회수 스트림으로부터의 수소 회수를 포함한다. 이러한 스트림은 통상적으로 비교적 많은 양, 통상적으로 50 내지 95 mol%의 수소, 및 통상적으로 C1 내지 C4의 탄소 수를 갖는 다양한 탄화수소 성분 및 미량의 영역에서 또한 C4+ 탄화수소를 함유한다.
천연 가스 산업에서, 예를 들어, 황화수소(H2S) 또는 이산화탄소(CO2)와 같은 불필요한 성분을 제거하거나 프로판 또는 천연 가스의 부탄과 같은 액체 가스 성분의 함량을 줄이기 위해 분리 방법이 이미 방대하게 사용되고 있다. 본원에서 채용된 기술은 멤브레인 분리, 아민-함유 스크러빙제(scrubbing agent)를 사용한 가스 스크러빙 방법 및 극저온 가스 분별을 포함한다.
그러나, 천연 가스 파이프라인 그리드로부터 함께 수송된 수소를 회수하는 접근법은 또한 현재 석유 및 가스 산업에 존재하지 않는 분리 방식에 있어 새로운 과제를 가져올 것이다:
1. 수소-풍부한 천연 가스로부터 H2를 분리하여 천연 가스 소비자의 상류의 수소 함량을 2 내지 50 mol%로, 예를 들어, 통상적인 천연 가스 소비자의 경우 통상적으로 0.5 mol% 미만으로 감소시킬 필요가 있고, 이러한 수치 제한은 법적 또는 공적 규제 또는 천연 가스 소비자의 사양에 의한 것임
2. 추가 사용을 위해 > 90 mol%, 통상적으로 > 99.9 mol%의 순도를 갖는 수소와 천연 가스의 혼합물로부터 순수한 수소의 회수할 필요가 있고, 이는 중앙 집중식 대규모 수소 소비자(예를 들어, 정제소) 및 천연 가스 그리드를 따른 탈집중식 소규모 수소 소비자(예를 들어, H2 이동성 보장을 위한 수소 충전소) 모두에 공급하는 것이 필요함
3. 복수의 탈집중식 수소 및 천연 가스 생산자와 수소 및 천연 가스 소비자에 의한 수소-풍부 천연 가스 공급 그리드의 수소 함량의 유연한 조정이 필요하고, 일부는 시간의 경과에 따라 변동하는 부피를 수용함.
수소-풍부 천연 가스로부터 수소의 회수 및 정제와 관련하여, 복수의 연구, 예를 들어, 위에서 언급한 EU 또는 DoE 연구 프로젝트는 압력 변동 흡착(PSA), Pd 멤브레인, 탄소 분자체(molecular sieve) 또는 수소의 전기화학적 제거의 사용을 제안한다.
그러나, PSA는 수소-풍부 천연 가스로부터 수소를 효율적이고 경제적으로 회수 및 정제하기 위해 50 내지 60 mol% 초과의 수소 함량을 필요로 하는 반면, 실제로 수소 함량은 5 내지 20 mol%, 최대 50 mol%로 다양하다.
Pd 멤브레인은 분리 목적을 달성할 수 있지만, 팔라듐 함량으로 인해 비용이 매우 많이 들기 때문에 매우 낮은 용량의 스트림에만 사용할 수 있다. 또한, 이는 통상적으로 약 300 ℃의 매우 높은 온도에서 작동하고 단지 상대적으로 낮은 수소 회수율을 제공하며, 이는 자본 비용과 운영 비용 모두의 증가로 이어진다.
탄소 분자체와 수소의 전기 화학적 분리는 아직 상용화되지 않았으므로, 향후 5년 내지 10년 이내에 실현 가능한 상업적 옵션으로 아직은 간주되지 않는다.
따라서, 복수의 회사는 상업용 멤브레인 시스템에 대한 파일럿 연구의 시작을 발표했으며; 이와 관련하여, 예를 들어, 인터넷 페이지 https://www.renewable-energy-industry.com/news/press-releases/pm-6661-separation-of-hydrogen-from-gas-mixtures-with-membranes를 참조한다. 그러나, 이러한 테스트는 특히 수소 생성물의 필요한 높은 순도가 달성되는, 위에서 논의된 요건을 가진 천연 가스로부터 수소를 회수하는 산업적 방법에 대한 테스트가 아닌 다른 유형의 멤브레인에 대한 실험만을 고려한다.
추가 간행물은 천연 가스 그리드에 수소를 도입하거나 그 안에 정의된 수소 함량을 확립하는 것과 관련된 것이다. 예를 들어, 특허 명세서 EP 2979743 B1호는 수소-풍부 천연 가스 도관의 수소 함량을 법적 한계 아래로 유지하기 위한 기술적 해결책을 개시한다. 그러나, 여기에서 수소 함량에 대한 규제 요구는 지식이 점진적으로 얻어짐에 따라 변경될 수 있다는 점을 고려해야 한다. 또한, 개시된 기술적 해결책은 공급 그리드에서 수소 함량을 확립할 수 있도록 하기 위해 예를 들어, 염공동(salt cavern)과 같은 큰 저장 부피를 필요로 한다. 인용된 특허는 또한 설명된 기술적 해결책을 사용하여 공급 그리드에서 어떠한 가능한 이산화탄소 또는 산소의 축적에 대해서도 다루지 않는다.
실용 신안(utility model) CN 206723836 U호는 상대적으로 낮은 압력 하의 수소가 스윕(sweep) 유형의 특정 멤브레인의 도움으로 상대적으로 높은 압력 하의 천연 가스 그리드로 효과적으로 혼합시킬 수 있는 수단을 설명한다.
요약하면, 종래 기술은 위에서 논의된 요구를 충족시키는 수소-풍부 천연 가스 스트림으로부터 수소를 분리하기 위한 어떠한 만족스러운 기술적 해결책도 현재 제공하지 않는다고 말할 수 있다. 따라서, 천연 가스 도관 시스템에 의해 수소를 수송하고 수송된 천연 가스와 함께 수송된 수소를 모두 회수하는 효과적이고 효율적인 방법이 여전히 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 언급된 종래 기술의 단점을 갖지 않는 프로세스를 특정하는 것이다.
이러한 목적은 제1 양태에서 청구항 1의 특징을 갖는 방법에 의해 달성된다. 본 발명의 추가 양태는 종속 방법 청구항으로부터 명백하다.
모든 압력은 특정 개별 맥락에서 달리 명시되지 않는 한 절대 압력 단위, 축약하여 bara, 또는 게이지 압력 단위, 축약하여 barg로 보고된다.
미정제 합성 가스의 추가 정제, 컨디셔닝 또는 프로세싱 단계는 순수 합성 가스, 순수 수소 및/또는 순수 일산화탄소를 생성하기 위한 종래 기술로부터 알려진 임의의 조치 또는 프로세스 단계를 의미하는 것으로 이해된다. 이는 합성 가스의 수소 비율을 증가시키기 위한 CO 전환, 예를 들어, Rectisol 프로세스와 같은 적절한 스크러빙 프로세스에 의한 이산화탄소의 분리 또는 아민-함유 스크러빙 매체를 사용한 스크러빙, 순수 일산화탄소 생성을 위한 극저온 가스 분별, 순수 수소를 생산하기 위한 압력 변동 흡착(PSA) 및 예를 들어, 응축물을 냉각, 응축 및 분리하는 물리적 프로세스 단계를 포함한다.
본 발명은 천연 가스 도관 시스템에 의한 수소 수송에서, 하나 또는 바람직하게는 복수의 천연 가스 회수 사이트의 하류의 수소 회수 사이트의 배치는 하나 이상의 천연 가스 회수 사이트의 하류에서 배출된 가스 스트림이 멤브레인 분리에 의해 수소-풍부 투과물 스트림과 수소-고갈 잔류물 스트림으로 분리되므로 특정 이점을 제공한다는 발견에 기초한다. 메탄-풍부 잔류물 스트림은 천연 가스 소비자에게 방출되고, 수소-풍부 투과물 스트림은 추가로 활용되며, 예를 들어, 천연 가스 회수 사이트의 하류의 도관 시스템의 수송 도관으로 재순환된다. 이는 수송된 가스 혼합물의 수소 농도를 단계적으로 증가시켜, 순수 수소가 수소 회수 스트림(들)으로부터 특히 효율적으로 회수될 수 있다. 특히 하나 이상의 천연 가스 회수 사이트의 하류 및/또는 하나 이상의 수소 회수 사이트의 하류에서 다중 스테이지 멤브레인 분리에 의해 수소가 제거될 때 특정 이점이 획득된다. 특히 순수 수소의 추가 회수가 PSA 시스템에서 실시될 때 추가 이점이 획득된다.
본 발명의 맥락에서, 정제소 및 천연 가스 어플리케이션에서 동작하는 기존 수소 멤브레인 및 PSA 시스템의 종합적인 데이터에 기반한 연구는 이러한 데이터를 위에서 언급한 목적으로 변환하여 수행되었다. 연구는 상술한 분리 작업을 포함한다.
멤브레인은 1-스테이지, 2-스테이지 또는 다중 스테이지 배열의 독립 시스템으로서 또는 PSA와 조합하여 위에서 언급한 문제를 해결할 수 있음이 밝혀졌다.
연구에 따르면 특히 셀룰로오스 아세테이트, 폴리설폰, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아라미드에 기초한 멤브레인을 포함하여, 특히 상업적으로 이용 가능한 중합체 멤브레인, 바람직하게는 폴리이미드에 기초하거나 폴리아미드에 기초한 중공형 섬유 멤브레인 또는 정제소 오프가스로부터 수소의 회수를 위해 통상적으로 사용되는 다른 멤브레인 유형이 이러한 목적에 적합함을 보여주었다.
멤브레인은 이하의 이점 때문에 사용된다:
- 이는 천연 가스 사용자에 대한 더 낮은 수소 손실로 이어지는 더 높은 회수율을 가지며,
- 국제 규정에 따른 천연 가스의 사양이 통상적으로 이용 가능한 수소 멤브레인 모듈(예를 들어, 폴리이미드 또는 폴리아미드에 기초한 중공형 섬유 멤브레인)로 충족될 수 있으며,
- 이는 정상 동작 시 높은 유연성으로 대규모 및 소규모 소비자에 대한 상이한 용량에 간단한 적응을 가능하게 하며,
- 적절한 재료 선택이 이루어지면, 이는 천연 가스 수송 도관(파이프라인)의 임의의 O2/CO2 함량 및 다른 불순물에 민감하지 않으며,
- 이의 도움으로, 수소 및 천연 가스에 대한 상이한 공급 지점과 천연 가스 및 수소 소비자의 상이한 생산 사이트를 활용하는 맞춤형 방식을 개발할 수 있다.
이동형의, 모듈식으로 조립된 멤브레인 시스템을 사용하면 소규모 발전기, 예를 들어, 로컬 전해 수소 생성 또는 바이오가스 플랜트를 갖는 육상 풍력 터빈 및/또는 수소 이동성 분야의 소비자를 위해 쉽게 설치되는 모듈화된 해결책을 개발할 수 있으며, 이는 추가 멤브레인 유닛의 보완으로 쉽게 개조될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예
본 발명에 따른 방법의 제2 양태는 수소 배출 스트림이 PSA 시스템에 공급되어 도입되고, 순수한 수소 스트림 및 적어도 하나의 PSA 오프가스 스트림이 PSA 시스템으로부터 배출되는 것을 특징으로 한다. 멤브레인 사전-분리 및 PSA 사후-분리의 조합을 통해, 특히 순수한 수소 스트림을 특히 효율적인 방식으로 회수할 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 제3 양태는 추가의 천연 가스 소비자에 대해 단계 (c) 내지 (f)가 적어도 1회, 바람직하게는 1회 초과, 가장 바람직하게는 적어도 2회 반복되는 것을 특징으로 한다. 이는 천연 가스에서 함께 수송되는 수소의 함량을 단계적으로 증가시키며, 이는 예를 들어 PSA 시스템 하류에서 순수한 가스로서 수소의 하류 회수를 상당히 단순화한다. 여기서 적어도 2개의 농축 단계가 있고/있거나 수소 함량이 적어도 35 mol% 초과, 바람직하게는 적어도 40 mol%, 보다 바람직하게는 적어도 50 mol%, 가장 바람직하게는 적어도 60 mol%인 경우 특히 유리하다.
본 발명에 따른 방법의 제4 양태는 제2 천연 가스 소비자가 증기 개질(steam reforming) 플랜트이고, 제2 잔류물 스트림이 증기 개질 공급 스트림의 일부를 형성하는 것을 특징으로 한다. 이러한 방식으로, 제2 잔류물 스트림을 합리적으로 활용할 수 있다. 예를 들어, 메탄과 같은 탄화수소의 상승된 비율로 인해, 제2 잔류물 스트림은 증기 개질 공급 스트림의 일부로서 특히 적합하다.
본 발명에 따른 방법의 제5 양태는 미정제 수소 스트림이 증기 개질 플랜트에 의해 생성되고 추가 정제를 위해 PSA 시스템으로 도입되는 것을 특징으로 한다. 주요 제품 또는 부산물로서 수소를 생산하는 것이 목적인 대부분의 증기 개질 플랜트에서, PSA 시스템은 순수한 수소를 제공하기 위해 생산된 합성 가스에 대한 마지막 워크업(workup) 단계를 구성한다. 따라서 어떠한 경우에도 PSA 시스템이 있기 때문에, PSA 시스템은 천연 가스와 함께 수송되는 수소로부터 순수한 수소를 회수하기 위해 추가로 또는 동시에 활용될 수 있다. 이는 필요한 장비 및 에너지 소비와 관련하여 시너지 효과 및 이점을 가져온다.
본 발명에 따른 방법의 제6 양태는 제1 투과물 스트림 및/또는 제2 투과물 스트림 및/또는 추가 투과물 스트림은 압축되는 것을 특징으로 한다. 하나의 그리고 특히 직렬로 연결된 둘 이상의 멤브레인 분리 스테이지에 대한 압력 강하가 상당하기 때문에, 하류 컨디셔닝 및 추가 프로세싱 스테이지에 중단 없이 수소-풍부 투과물 스트림을 도입할 수 있도록 압축하는 것이 중요하다.
본 발명에 따른 방법의 제7 양태는 회수 스트림이 멤브레인 분리 장치에 공급되기 전에, 바람직하게는 30 내지 100 ℃의 온도로 가열되는 것을 특징으로 한다. 연구에서 발견된 바와 같이, 가열 온도가 높을수록 특정 개수의 멤브레인에 대한 잔류물 스트림에서의 잔류 수소 함량이 낮아진다. 따라서, 멤브레인 분리 장치로의 상승된 입구 온도가 선호되지만, 이는 냉각기의 제공을 필요로 할 수 있으며, 이러한 냉각기의 도움으로 투과물 스트림이 냉각될 수 있다. 이는 특히 예를 들어, PSA 시스템과 같이 비교적 낮은 온도에서 작동하는 후속 컨디셔닝 또는 추가 프로세싱 스테이지가 있는 경우에 유효하다.
본 발명에 따른 방법의 제8 양태는 제7 양태와 관련하여, 회수 스트림이 멤브레인 분리 장치에 공급되기 전에, 멤브레인 분리 장치로부터의 잔류물 스트림의 적어도 일부 또는 멤브레인 분리 장치로부터의 투과물 스트림의 적어도 일부 또는 이 둘의 혼합물을 포함하는 가열 가스의 연소에 의해 가열되는 것을 특징으로 한다. 이러한 방식으로, 회수 스트림(들)이 멤브레인 분리 장치에 공급되기 전에 회수 스트림(들)을 특히 간단하고 자원 절약적으로 가열할 수 있다. 출발 재료의 가열에 필요한 열의 일부는 또한 투과 스트림에서 압축기에 의해 생성된 열로부터 회수될 수 있으며, 이는 추가 이점을 가져온다.
본 발명에 따른 방법의 제9 양태는 회수 스트림이 멤브레인 분리 장치에 공급되기 전에 입자 분리기 및/또는 액적 분리기에 공급되는 것을 특징으로 한다. 이러한 조치는 하류 멤브레인 분리 장치의 수명을 상당히 증가시키는 데 기여한다.
본 발명에 따른 방법의 제10 양태는 제1 투과물 스트림 및/또는 제2 투과물 스트림 및/또는 추가 투과물 스트림이 산소 제거 장치에 공급되는 것을 특징으로 한다. 산소는 천연 가스에 미량의 불순물로서 존재할 수 있으며, 투과물 스트림과 함께 멤브레인 분리 장치를 떠나는 경향이 있다. 따라서, 신뢰할 수 있는 온-스펙(on-spec) 순수 수소 생성물 스트림을 생성하기 위해, 산소 제거 장치에서 투과물 스트림의 후처리는 이점을 제공한다.
본 발명에 따른 방법의 제11 양태는 제1 투과물 스트림 및/또는 제2 투과물 스트림 및/또는 추가 투과물 스트림이 이산화탄소 제거 장치에 공급되는 것을 특징으로 한다. 이산화탄소 역시 천연 가스에 미량의 불순물로 존재할 수 있으며 투과물 스트림과 함께 멤브레인 분리 장치를 떠나는 경향이 있다. 따라서, 신뢰할 수 있는 온-스펙 순수 수소 생성물 스트림을 생성하기 위해, 이산화탄소 제거 장치에서 투과물 스트림의 후처리는 이점을 제공한다. 이는 하류 컨디셔닝 또는 추가 프로세싱 스테이지가 존재하는 이산화탄소에 민감한 경우, 예를 들어, 대응하는 프로세스가 저온에서 작동하고 동결된 이산화탄소가 공급의 막힘으로 이어질 수 있는 경우 특히 중요하다.
본 발명에 따른 방법의 제12 양태는 이산화탄소 제거 장치가 온도 변동 흡착 장치(TSA), 압력 변동 흡착 장치(pressure swing adsorption apparatus: PSA), 가스 스크러빙(scrubbing) 장치, 극저온 가스 분별 플랜트의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 방법의 제13 양태는 이산화탄소 제거 장치가 가스 스크러빙 장치 및/또는 극저온 가스 분별 장치를 포함하고, 이러한 장치들의 동작에 필요한 프로세스 냉각이 공기 분별 플랜트로부터 공급되는 것을 특징으로 한다. 천연 가스의 많은 생산 사이트 또는 수소 소비자에서, 공기 분별 플랜트가 또한 존재할 수 있어, 대응하는 시너지 효과가 활용될 수 있다. 이들의 예는 메탄올 합성 또는 암모니아 합성을 위한 플랜트의 생산 사이트를 포함한다.
본 발명에 따른 방법의 제14 양태는 제1 멤브레인 분리 장치 및/또는 제2 멤브레인 분리 장치 및/또는 추가 멤브레인 분리 장치가 복수의 분리 스테이지로 구성되는 것을 특징으로 한다. 여기의 이점은 컴팩트한 공간-절약형 설계와, 전체 모듈로서의 교환의 단순성이다.
본 발명에 따른 방법의 제15 양태는 복수의 분리 스테이지 사이에서 수득된 회수 스트림 및/또는 투과물 스트림은 하류의 분리 스테이지로 도입되기 전에, 20 내지 100 bara, 바람직하게는 24 내지 80 bara, 가장 바람직하게는 40 내지 80 bara, 일 예에서 약 60 bara의 압력으로 압축되는 것을 특징으로 한다. 연구에 따르면 이러한 압력 범위는 많은 멤브레인 분리 장치에 최적의 작업 조건을 보장하는 것을 보여주었다.
본 발명에 따른 방법의 제16 양태는 단계 (b) 후 천연 가스 수송 스트림의 수소 함량은 5 mol% 내지 50 mol%, 바람직하게는 5 mol% 내지 30 mol%이고, 천연 가스 소비자에게 방출되는 가스 스트림의 수소 함량은 1 mol% 미만, 바람직하게는 0.5 mol% 미만인 것을 특징으로 한다. 이러한 방식으로, 천연 가스와 수소의 효율적인 공동 수송이 보장되고, 천연 가스 소비자에게 온-스펙 천연 가스 스트림을 방출할 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 제17 양태는 PSA 시스템으로 도입되는 수소 배출 스트림의 수소 함량이 적어도 35 mol% 초과, 바람직하게는 적어도 40 mol%, 보다 바람직하게는 적어도 50 mol%, 가장 바람직하게는 적어도 60 mol%인 것을 특징으로 한다. 선택적으로 다중 스테이지 멤브레인 사전-분리 및 PSA 사후-분리의 조합을 통해, 특히 효율적인 방식으로 특히 순수한 수소 스트림을 회수하는 것이 가능하다. 연구에 따르면 이는 특히 수소 배출 스트림의 수소 함량에 대해 위에 주어진 최소값이 관찰될 때 유효하다. 이는 여기서 멤브레인 분리에서 천연 가스 회수에 의한 적어도 2개의 농축 단계가 존재하고 이러한 방식으로 농축된 수소 배출 스트림이 PSA 시스템으로 도입되는 경우 특히 유리하다.
본 발명에 따른 방법의 제18 양태는 제2 잔류물 스트림이 제1 수소 회수 사이트의 하류의 수송 도관으로 재순환되어 계속해서 통과되는 수소-고갈 천연 가스 수송 스트림을 제공하는 것을 특징으로 한다. 이러한 방식으로, 천연 가스 성분을 함유하는 제2 잔류물 스트림의 회수가 제1 수소 회수 사이트의 하류에서만 실시되기 때문에, 순수 수소의 회수에 대한 어떠한 역효과도 없이 천연 가스 손실을 최소화할 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 제19 양태는 적어도 하나의 PSA 오프가스 스트림이 수송 도관으로 재순환되거나 추가 천연 가스 소비자에게 공급되는 것을 특징으로 한다. 이러한 방식으로도, 천연 가스 손실을 최소화하거나 발열량에 긍정적인 기여를 하는 고에너지 성분을 회수할 수 있다. 이와 관련하여, PSA 시스템은 예를 들어, 멤브레인보다 더 열등한 수소 회수를 가지므로, 예를 들어, 15%와 같은 수소의 비율이 PSA 오프가스로 손실된다는 점에 유의할 만하다. 따라서, 본 발명의 일 구성에서, PSA 오프가스 스트림을 압축하고 멤브레인 분리 장치의 공급 스트림으로 전환시키는 것이 유리하며, 이는 일 예에서 1-스테이지 구성을 가져 장치의 복잡성이 감소된다.
본 발명의 추가 양태에서, 이는 특히 천연 가스 소비자 중 적어도 하나가 천연 가스를 합성 가스로 부분적으로 산화시키기 위한 부분 산화 플랜트인 경우이다. 여기서 천연 가스 부분 산화의 목적이 하류의 사용을 위해 최대량의 CO를 생산하는 것인 경우 부분 산화 플랜트로의 공급 스트림에 상당한 양의 수소가 존재한다면 CO 수율을 감소시킬 것이므로 어떠한 것이든지 바람직하지 않다는 점에 유의해야 한다. 따라서, 기존 또는 추가로 제공되는 멤브레인 분리 장치에 의해 천연 가스/수소 혼합물로부터 수소를 우선 대부분 제거하고 이렇게 수득된 잔류물을 공급 스트림의 일부로 부분 산화 플랜트에 공급하는 것이 권장된다. 마찬가지로 수득된 수소-풍부 투과물은 추가로 정제되어 다른 목적으로 사용되거나 부분 산화 플랜트에서 연료 가스로서 직접 사용될 수 있다.
작업 예
본 발명의 개발, 이점 및 가능한 어플리케이션은 또한 이하의 작업 및 수치적인 예 및 도면의 설명으로부터 명백하다. 설명 및/또는 도시된 모든 특징은 청구항 또는 그 안의 역참조에서 조합되는 방식에 관계없이 그 자체로 또는 임의의 조합으로 본 발명을 형성한다.
도 1은 본 발명에 따른, 기존 천연 가스 도관에서 수소를 공동 수송하고 온-스펙 천연 가스 및 순수 수소를 회수하기 위한 방법 또는 플랜트의 제1 예이다.
도 2는 본 발명에 따른, 기존 천연 가스 도관에서 수소를 공동 수송하고 온-스펙 천연 가스 및 순수 수소를 회수하기 위한 방법 또는 플랜트의 제2 예이다.
도 1은 기존 천연 가스 도관(10)에서 수소를 공동 수송하고 본 발명의 제1 구성에 따라 온-스펙 천연 가스 및 순수 수소를 회수하기 위한 방법 또는 플랜트의 제1 예를 도시한다.
천연 가스는 이 예에서 예를 들어, 15 ℃(주변 조건에 따라 다름)의 온도 및 약 60 bara의 압력으로 수송 도관(10)을 통해 흐른다. 도관(20)을 통해, 수소 도입 사이트의 하류에서 약 10 mol%의 수소 함량을 제공하도록 수소 스트림이 도관(10)으로 도입된다.
제1 수소 소비자의 사이트에, 도관(30, 31)과 도관 경로에 배치된 투여 밸브를 통해, 천연 가스-수소 혼합물의 서브스트림이 도관(10)으로부터 배출되는 제1 수소 회수 사이트가 있다. 그 후 배출된 서브스트림은 히터 또는 열 교환기(미도시)에 의해 30 내지 100 ℃의 온도, 바람직하게는 50 내지 90 ℃의 온도, 일 예에서 70 내지 80 ℃의 온도로 가열된 후, 제1 멤브레인 분리 장치(32) 쪽으로 도통되어 도입된다. 바람직하게는, 기계적 수단에 의해 입자 및 액적을 하류 멤브레인 분리 장치로부터 멀리 유지하는 입자 분리기(마찬가지로 미도시) 및/또는 액적 분리기가 후속되어, 하류 멤브레인 분리 장치가 손상되지 않는다. 대안적인 바람직한 구성(미도시)에서, 배출된 서브스트림은 우선 입자 분리기 및/또는 액적 분리기를 통해 안내되고 후속하여 제1 멤브레인 분리 장치(32)로 진입하기 전에 가열된다. 이는 오염 또는 막힘으로 이어질 수 있는 고체 입자 및/또는 액적이 멤브레인 분리 장치에 진입하지 못하게 하는 이점을 갖는다. 또한, 후속 가열은 배출된 서브스트림으로부터 임의의 수반되거나 증착되지 않은 액적을 증발시키며, 이는 멤브레인의 추가적인 보호를 제공한다.
멤브레인 분리 장치는 단일-스테이지 또는 바람직하게는 다중-스테이지 방식으로 동작될 수 있으며; 다중 스테이지 실행에서, 각각의 멤브레인 분리 스테이지에서 발생하는 압력 강하로 인해, 스테이지 간의 압축이 유리하다.
제1 멤브레인 분리 장치(32)에서, 제1의 수소-고갈 메탄-풍부 잔류물 스트림이 수득되고, 이는 선택적인 추가 워크업 후에 도관(33)을 통해 온-스펙 천연 가스로서 제1 천연 가스 소비자에게 방출된다. 도시되지 않은 예에서, 도관(33)을 통해 배출된 가스 스트림은 제1 천연 가스 소비자에게 방출되기 전에 냉각기 또는 열 교환기에 의해 냉각된다. 추가 예에서, 천연 가스 소비자에게 방출되는 추가 또는 바람직하게는 모든 잔류물 스트림에도 동일하게 적용된다. 천연 가스 소비자는 일반적으로 냉각 천연 가스 스트림을 프로세싱하도록 설정되며 고온 천연 가스 스트림은 프로세싱하지 않도록 설정되므로 이는 중요하다.
또한, 멤브레인 분리 장치(32)로부터의 제1의, 수소-풍부 및 메탄-고갈 투과물 스트림은 통상적으로 20 bara 미만, 예를 들어, 10 bara의 압력을 갖고 도관(34)을 통해 배출된다. 천연 가스에 존재하는 산소 및/또는 이산화탄소와 같은 불순물은 투과물 스트림을 통해 멤브레인 분리 장치를 떠나는 경향이 있기 때문에, 일 예에서, 투과물 스트림은 탈산소 및/또는 이산화탄소 제거 장치(35)로 보내어지며, 여기서 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 알려진 정제 방법에 의해, 예를 들어, 산소 결합 흡착제의 흡수 및/또는 가스 스크러빙, 예를 들어, 아민-함유 스크러빙제에 의한 이산화탄소 제거에 의해, 산소 및/또는 이산화탄소가 제거된다.
산소- 및/또는 이산화탄소-고갈 투과물 스트림은 도관(36)에 의해 탈산소 및/또는 이산화탄소 제거 장치(35)로부터 배출되고 압축기(37)에 의해 약 60 bara의 수송 도관 압력으로 재압축되고 도관(38)을 통해 수송 도관(10)으로 재순환 및 도입된다. 도입은 제1 천연 가스 회수 사이트의 하류에서 실시되며, 이는 계속해서 통과되는 수소-풍부 천연 가스 수송 스트림을 제공한다. 장치(35)의 특성에 따라, 압축기(37)는 또한 장치(35)의 상류에 연결될 수 있다.
수송된 천연 가스-수소 혼합물의 추가 서브스트림의 회수는 제1 천연 가스 회수 사이트의 하류 및 다른 제1 천연 가스 회수 사이트의 하류의 추가 천연 가스 회수 장소를 통해 추가 천연 가스 소비자의 사이트에서 1회 또는 바람직하게는 1회 초과로 실시될 수 있다. 이는 30과 38 사이의 참조 번호를 갖는 기능 블록이 점선 대괄호 사이에 있으며 서브스트림 회수의 수를 부호화하고 1 이상의 정수 값으로 가정할 수 있는 승수 n을 갖는 것으로 도 1 및 도 2에 표시된다. 각각의 기능 블록 n의 하류에서, 추가-수송되는 천연 가스-수소 혼합물의 수소 함량은 후속하는 수치 예에서 예시되는 바와 같이 증가한다. 제1 수소 회수 사이트 상류에서 수송된 천연 가스-수소 혼합물의 적어도 2개의 서브스트림, 일 예에서 적어도 3개의 서브스트림을 회수하는 것이 바람직하게 제공된다.
제1 수소 소비자의 사이트에서, 수소가 1회 또는 바람직하게는 1회 초과, 가장 바람직하게는 적어도 2회 농축된 천연 가스-수소 혼합물의 서브스트림이 제1 수소 회수 스트림으로서 수송 도관(10)으로부터 도관(40) 및 제1 수소 회수 지점을 형성하는 도관 경로에 배치된 계량 밸브를 통해 배출된다. 그 후, 배출된 서브스트림은 히터 또는 열 교환기(미도시)에 의해 30 내지 100 ℃의 온도, 바람직하게는 50 내지 90 ℃의 온도로 가열된다. 바람직하게는 입자 및 액적을 하류 멤브레인 분리 장치로부터 멀리 유지하는 입자 분리기(마찬가지로 미도시) 및/또는 액적 분리기가 후속되어, 하류 멤브레인 분리 장치가 손상되지 않는다. 대안적인 바람직한 구성(미도시)에서, 수소 회수 스트림은 우선 입자 분리기 및/또는 액적 분리기를 통해 안내되고 후속적으로 제2 멤브레인 분리 장치(42)로 진입하기 전에 가열된다. 이는 오염 또는 막힘으로 이어질 수 있는, 고체 입자 및/또는 액적이 멤브레인 분리 장치로 진입하지 못하게 하는 이점을 갖는다. 또한, 후속 가열은 배출된 서브스트림으로부터 임의의 수반되거나 증착되지 않은 액적을 증발시키며, 이는 멤브레인의 추가 보호를 제공한다.
그 다음, 입자/액적이 없는 가열된 가스 스트림이 제2 멤브레인 분리 장치(42)로 안내되어 이에 도입된다. 멤브레인 분리 장치는 단일-스테이지 또는 바람직하게는 다중 스테이지 방식으로 동작될 수 있으며; 다중 스테이지 실행에서, 각각의 멤브레인 분리 스테이지에서 발생하는 압력 강하로 인해, 스테이지 간의 압축이 유리하다.
제2 멤브레인 분리 장치에서, 제1 수소 회수 스트림은 제2 수소-고갈 잔류물 스트림 및 제2 수소-풍부 투과물 스트림으로 분리된다. 제2 수소-고갈 및 메탄-풍부 잔류물 스트림은 제2 멤브레인 분리 장치로부터 도관(46)을 통해 배출되고, 선택적으로 압축기(37)에 의해 재압축되고 도관(48)을 통해 전체 또는 부분적으로 수송 도관(10)으로 복귀된다. 대안적으로(미도시), 제2 잔류물 스트림은 또한 추가 천연 가스 소비자에게 전체적으로 또는 부분적으로 공급될 수 있으며; 이는 n = 1일 때 제2 천연 가스 소비자일 것이다.
제2 수소-풍부 투과물 스트림은 수소 배출 스트림으로서 제2 멤브레인 분리 장치로부터 도관(43)을 통해 배출되고, 도시된 작업 예에서, 순수한 수소 생성을 위해 PSA 시스템(44)으로 도입된다. PSA 시스템(44)에서, 수소 스트림은 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 그 자체로 공지된 조건 하에서 다중 스테이지 압력 변동 흡착에 의해 추가로 정제된다. 그 다음 도관(45)을 통해, PSA 시스템으로부터 예를 들어, 99.9 mol%의 수분 함량을 갖는 순수한 수소 스트림을 배출하는 것이 가능하다. 여기서 PSA 시스템으로 도입되는 수소 배출 스트림의 수소 함량은 이미 적어도 35 mol% 초과, 바람직하게는 적어도 40 mol%, 보다 바람직하게는 적어도 50 mol%, 가장 바람직하게는 적어도 60 mol%인 것이 특히 바람직하다. 선택적으로 다중 스테이지 멤브레인 사전-분리 및 PSA 사후-분리의 조합을 통해, 특히 효율적인 방식으로 특히 순수한 수소 스트림을 회수하는 것이 가능하다. 연구에 따르면 이는 특히 수소 배출 스트림의 수소 함량에 대해 위에 주어진 최소값이 관찰될 때 유효하다. 이때 멤브레인 사전-분리에 적어도 2개의 농축 단계가 있고 이러한 방식으로 농축된 수소 배출 스트림이 PSA 시스템에 도입되는 경우 특히 유리하다.
본 발명의 특정 구성에서, 수송 도관(10)에 남아 있는 천연 가스-수소 혼합물의 전체량은 수소 배출 스트림(미도시)으로서 배출된다. 이러한 구성에서, 멤브레인 분리에서 수득된 잔류물 스트림은 수송 도관(10)으로 재순환되고 천연 가스 회수 사이트 중 하나의 상류, 예를 들어 수소 회수 전 마지막 천연 가스 회수 사이트의 수송 도관(10)으로 도입된다. 이러한 방식으로, 잔류물 스트림에 남아 있는 메탄 함량은 천연 가스 소비자, 예를 들어, 마지막 천연 가스 소비자에게 공급되고 이에 의해 이용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 구성에서 기존 천연 가스 도관(10)에서 수소를 공동 수송하고 온-스펙 천연 가스 및 순수 수소를 회수하기 위한 방법 또는 플랜트의 제2 예를 도시하는 것으로 도 1에 도시된 작업 예의 참조 번호 45까지에 해당한다.
도 1에 도시된 작업 예와 대조적으로, 도 2에서 메탄-풍부 및 수소-고갈 잔류물 스트림은 도관(52)을 통해 제2 멤브레인 분리 장치로부터 배출되어 증기 개질 플랜트(50)로 공급된다. 대안적으로, 플랜트(50)는 또한 다른 합성 가스 생산 방법을 수행하기 위한 플랜트, 예를 들어, 가스화 플랜트 또는 부분 탄화수소 산화를 위한 플랜트로서 구성될 수 있다. 플랜트(50)에서, 탄화수소를 포함하는 공급 스트림의 일부로서의 잔류물 스트림은 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 알려진 방식으로 합성 가스, 즉, 수소-일산화탄소 혼합물로 전환된다. CO 전환 및 탄소 산화물 제거(도 2에 미도시)에 의한 수소의 임의의 추가 농축 후, 수득된 미정제 수소 스트림은 마찬가지로 순수한 수소의 수율을 증가시키기 위해 도관(54)을 통해 PSA 시스템(44)에 공급된다.
수치 예
다음 표는 2개의 천연 가스 회수 사이트("스테이지")의 상류, 그 사이 및 하류의 수송 도관 내에서 수송되는 10 mol%의 수소를 갖는 천연 가스-수소 혼합물의 물리적 특성 및 조성을 정리한다.
2개의 천연 가스 회수 사이트("스테이지")를 통과한 후, 수소 함량은 이미 약 60 mol%이고, 총 3개의 천연 가스 회수 사이트(미도시) 후에 수소 함량은 실제로 70 mol% 초과이다. 이는 하류 PSA 시스템에서 순수한 수소의 회수를 용이하게 한다.
표에 나타낸 수치 예에서, n = 2인 스테이지 B에 대한 투과물은 PSA 시스템(44)에 공급 스트림으로 도입되었다. 따라서, 도관(36B 및 38B)은 도관(40 또는 43)에 대응한다.
Figure pat00001
인덱스 A, B는 회수 스테이지의 수에 대한 승수 n의 값 1, 2와 관련된다.
[10] 수송 도관
[20] 도관
[30] 도관
[31] 도관
[32] 제1 멤브레인 분리 장치
[33] 도관
[34] 도관
[35] 탈산소 및/또는 이산화탄소 제거 장치
[36] 도관
[37] 압축기
[38] 도관
[40] 도관(제1 수소 회수 스트림)
[42] 제2 멤브레인 분리 장치
[43] 도관
[44] PSA 시스템
[45] 도관
[46] 도관
[47] 도관
[48] 도관
[52] 증기 개질 플랜트
[54] 도관

Claims (19)

  1. 천연 가스 도관 시스템을 통해 수소를 수송하고 순수한 수소 및 온-스펙(on-spec) 천연 가스를 회수하는 방법으로서,
    (a) 천연 가스 도관 시스템을 제공하는 단계로서, 상기 천연 가스 도관 시스템은:
    - 천연 가스 수송 스트림이 흐르는 적어도 하나의 수송 도관,
    - 수소 도입 사이트,
    - 상기 수소 도입 사이트의 하류의 적어도 하나의 천연 가스 회수 사이트 및
    - 상기 적어도 하나의 천연 가스 회수 사이트의 하류의 수소 회수 사이트를 포함하는, 천연 가스 도관 시스템을 제공하는 단계,
    (b) 상기 천연 가스 수송 스트림이 상기 수소 도입 사이트를 통해 흐르는 상기 수송 도관으로 수소 도입 스트림을 도입하는 단계,
    (c) 상기 천연 가스 수송 스트림의 적어도 일부를 포함하는 제1 천연 가스 회수 스트림을 상기 수송 도관으로부터 제1 천연 가스 회수 사이트를 통해 배출하는 단계,
    (d) 상기 제1 천연 가스 회수 스트림을 제1 멤브레인 분리 장치에 공급하고, 상기 제1 멤브레인 분리 장치에서 상기 제1 천연 가스 회수 스트림을 제1 수소-고갈 잔류물(retentate) 스트림 및 제1 수소-풍부 투과물 스트림으로 분리하는 단계,
    (e) 상기 제1 멤브레인 분리 장치로부터 상기 제1 잔류물 스트림을 배출하고 상기 제1 잔류물 스트림을 제1 천연 가스 소비자에게 공급하는 단계,
    (f) 상기 제1 투과물 스트림을 상기 제1 천연 가스 회수 사이트의 하류의 상기 수송 도관으로 재순환시켜 계속해서 통과되는 수소-풍부 천연 가스 수송 스트림을 제공하는 단계,
    (g) 상기 수소-풍부 천연 가스 수송 스트림의 적어도 일부를 포함하는 제1 수소 회수 스트림을 상기 수송 도관으로부터 상기 수소 회수 사이트를 통해 배출하는 단계,
    (h) 상기 제1 수소 회수 스트림을 제2 멤브레인 분리 장치에 공급하고, 상기 제2 멤브레인 분리 장치에서 상기 제1 수소 회수 스트림을 제2 수소-고갈 잔류물 스트림 및 제2 수소-풍부 투과물 스트림으로 분리하는 단계,
    (i) 상기 제2 멤브레인 분리 장치로부터의 상기 제2 투과물 스트림을 수소 배출 스트림으로서 배출하는 단계,
    (j) 상기 제2 수소-고갈 잔류물 스트림을 상기 제2 멤브레인 분리 장치로부터 배출하고, 상기 제2 잔류물 스트림을 제2 천연 가스 소비자에게 공급하거나 상기 제2 잔류물 스트림을 상기 수송 도관으로 재순환시키는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수소 배출 스트림이 PSA 시스템에 공급되어 도입되고, 순수한 수소 스트림 및 적어도 하나의 PSA 오프가스 스트림이 상기 PSA 시스템으로부터 배출되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    추가의 천연 가스 소비자들에 대해 단계 (c) 내지 (f)가 적어도 1회, 바람직하게는 1회 초과, 가장 바람직하게는 적어도 2회 반복되어, 계속해서 통과되는 수소-풍부 천연 가스 수송 스트림을 반복적으로 제공하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 천연 가스 소비자는 증기 개질(steam reforming) 플랜트이고, 상기 제2 잔류물 스트림이 상기 증기 개질 공급 스트림의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    미정제 수소 스트림이 상기 증기 개질 플랜트에 의해 생성되고 추가 정제를 위해 상기 PSA 시스템으로 도입되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 투과물 스트림 및/또는 상기 제2 투과물 스트림 및/또는 추가 투과물 스트림은 압축되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    회수 스트림은 멤브레인 분리 장치에 공급되기 전에, 바람직하게는 30 내지 100 ℃, 가장 바람직하게는 50 내지 90 ℃의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 회수 스트림은 상기 멤브레인 분리 장치에 공급되기 전에, 상기 멤브레인 분리 장치로부터의 상기 잔류물 스트림의 적어도 일부 또는 상기 멤브레인 분리 장치로부터의 상기 투과물 스트림의 적어도 일부 또는 이 둘의 혼합물을 포함하는 가열 가스의 연소에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회수 스트림은 멤브레인 분리 장치에 공급되기 전에 입자 분리기 및/또는 액적 분리기에 공급되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 투과물 스트림 및/또는 상기 제2 투과물 스트림 및/또는 추가 투과물 스트림은 산소 제거 장치에 공급되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 투과물 스트림 및/또는 상기 제2 투과물 스트림 및/또는 추가 투과물 스트림은 이산화탄소 제거 장치에 공급되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 이산화탄소 제거 장치는 온도 변동 흡착 장치(temperature swing adsorption apparatus: TSA), 압력 변동 흡착 장치(pressure swing adsorption apparatus: PSA), 가스 스크러빙(scrubbing) 장치, 극저온 가스 분별 플랜트의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 이산화탄소 제거 장치는 가스 스크러빙 장치 및/또는 극저온 가스 분별 장치를 포함하고, 이러한 장치들의 동작에 필요한 프로세스 냉각이 공기 분별 플랜트로부터 공급되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 멤브레인 분리 장치 및/또는 상기 제2 멤브레인 분리 장치 및/또는 추가 멤브레인 분리 장치는 복수의 분리 스테이지로 구성되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 분리 스테이지 사이에서 수득된 상기 회수 스트림 및/또는 상기 투과물 스트림은 하류의 분리 스테이지로 도입되기 전에, 20 내지 100 bara, 바람직하게는 24 내지 80 bara, 가장 바람직하게는 40 내지 80 bara의 압력으로 압축되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (b) 후 상기 천연 가스 수송 스트림의 수소 함량은 5 mol% 내지 50 mol%, 바람직하게는 5 mol% 내지 30 mol%이고, 상기 천연 가스 소비자에게 방출되는 상기 가스 스트림의 수소 함량은 1 mol% 미만, 바람직하게는 0.5 mol% 미만인 것을 특징으로 하는, 방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 PSA 시스템으로 도입되는 상기 수소 배출 스트림의 수소 함량은 적어도 35 mol% 초과, 바람직하게는 적어도 40 mol%, 보다 바람직하게는 적어도 50 mol%, 가장 바람직하게는 적어도 60 mol%인 것을 특징으로 하는, 방법.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 잔류물 스트림이 상기 제1 수소 회수 사이트의 하류의 상기 수송 도관으로 재순환되어 계속해서 통과되는 수소-고갈 천연 가스 수송 스트림을 제공하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 PSA 오프가스 스트림이 상기 수송 도관으로 재순환되거나 추가 천연 가스 소비자에게 공급되는 것을 특징으로 하는, 방법.
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