KR20230024254A - 화합물 분리를 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

화합물 분리를 위한 방법 및 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20230024254A
KR20230024254A KR1020227037901A KR20227037901A KR20230024254A KR 20230024254 A KR20230024254 A KR 20230024254A KR 1020227037901 A KR1020227037901 A KR 1020227037901A KR 20227037901 A KR20227037901 A KR 20227037901A KR 20230024254 A KR20230024254 A KR 20230024254A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
stream
liquid
upper chamber
snow
sublimable compound
Prior art date
Application number
KR1020227037901A
Other languages
English (en)
Inventor
래리 백스터
스테파니 버트
데이브 프랭크맨
크리스토퍼 회거
에릭 맨스필드
스카일러 쳄버래인
카일러 스티트
Original Assignee
서스테이너블 에너지 솔루션스 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서스테이너블 에너지 솔루션스 인코포레이티드 filed Critical 서스테이너블 에너지 솔루션스 인코포레이티드
Publication of KR20230024254A publication Critical patent/KR20230024254A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D7/00—Sublimation
    • B01D7/02—Crystallisation directly from the vapour phase
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/002—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by condensation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
    • C10L3/101—Removal of contaminants
    • C10L3/102—Removal of contaminants of acid contaminants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
    • C10L3/101—Removal of contaminants
    • C10L3/102—Removal of contaminants of acid contaminants
    • C10L3/103—Sulfur containing contaminants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
    • C10L3/101—Removal of contaminants
    • C10L3/102—Removal of contaminants of acid contaminants
    • C10L3/104—Carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
    • F25J3/0209—Natural gas or substitute natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
    • F25J3/0209—Natural gas or substitute natural gas
    • F25J3/0214—Liquefied natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0233—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 1 carbon atom or more
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0266—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/06—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation
    • F25J3/0605—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation characterised by the feed stream
    • F25J3/061—Natural gas or substitute natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/06—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation
    • F25J3/0605—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation characterised by the feed stream
    • F25J3/061—Natural gas or substitute natural gas
    • F25J3/0615—Liquefied natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/06—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation
    • F25J3/063—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation characterised by the separated product stream
    • F25J3/0635—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation characterised by the separated product stream separation of CnHm with 1 carbon atom or more
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/06—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation
    • F25J3/063—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation characterised by the separated product stream
    • F25J3/067—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation characterised by the separated product stream separation of carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/08—Separating gaseous impurities from gases or gaseous mixtures or from liquefied gases or liquefied gaseous mixtures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/24—Hydrocarbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/24—Hydrocarbons
    • B01D2256/245—Methane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/30—Sulfur compounds
    • B01D2257/302—Sulfur oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/40—Nitrogen compounds
    • B01D2257/404—Nitrogen oxides other than dinitrogen oxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/502—Carbon monoxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/65—Employing advanced heat integration, e.g. Pinch technology
    • B01D2259/655—Employing advanced heat integration, e.g. Pinch technology using heat storage materials
    • B01D2259/657—Employing advanced heat integration, e.g. Pinch technology using heat storage materials using latent heat, e.g. with phase change materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D9/00—Crystallisation
    • B01D9/004—Fractional crystallisation; Fractionating or rectifying columns
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/54—Preparation of carboxylic acid anhydrides
    • C07C51/573—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/10—Recycling of a stream within the process or apparatus to reuse elsewhere therein
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/54—Specific separation steps for separating fractions, components or impurities during preparation or upgrading of a fuel
    • C10L2290/543—Distillation, fractionation or rectification for separating fractions, components or impurities during preparation or upgrading of a fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/02—Processes or apparatus using separation by rectification in a single pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/40—Features relating to the provision of boil-up in the bottom of a column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/72—Refluxing the column with at least a part of the totally condensed overhead gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/20—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using solidification of components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/80—Carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2280/00—Control of the process or apparatus
    • F25J2280/40—Control of freezing of components
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Cephalosporin Compounds (AREA)

Abstract

탄화수소로부터 승화성 화합물을 분리하는 방법 및 시스템이 개시되어 있다. 탄화수소와 승화성 화합물로 구성된 공급물 유체 스트림이 용기의 상부 챔버로 전달된다. 상기 공급물 유체 스트림은 상부 챔버에서 냉각되고, 이에 의해 공급물 액체 스트림으로부터 승화성 화합물의 일부를 승화시켜, 용기의 하부 챔버에 수집되는 승화성 화합물 스노우, 및 생성물 기체 스트림을 형성한다. 승화성 화합물 스노우의 하부 부분은 용융되어 액체 승화성 화합물 스트림을 형성하여, 고체 승화성 화합물 스노우의 상부 부분이 상부 챔버와 액체 승화성 화합물 스트림 사이에 단열 장벽으로 남도록 한다. 액체 승화성 화합물 스트림은 고체 승화성 화합물 스노우의 생성 속도와 일치하는 속도로 제거되어 단열 장벽을 유지한다.

Description

화합물 분리를 위한 방법 및 시스템
본 명세서에 기재된 방법 및 공정은 일반적으로 유체 분리에 관한 것이다.
우선권 주장
본 출원은 2020년 3월 30일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 16/834,927에 대한 우선권을 주장하며, 그 내용은 그 전체가 참고로 본원에 혼입된다.
유체 성분의 분리는 종종 에너지 집약적이거나 복잡하다. 성분들을 분리할 수는 있지만 필요한 순도가 높을수록 일반적으로 더 많은 단위 작업이 필요하다. 기존의 유체 분리 기술에 대한 대안이 필요하다.
제1 양태에서, 본 개시는 탄화수소로부터 승화성(desublimatable) 화합물을 연속적으로 분리하는 방법을 제공한다. 상부 챔버와 하부 챔버가 있는 용기가 제공된다. 공급물 유체 스트림이 상기 상부 챔버로 전달된다. 상기 공급물 유체 스트림은 탄화수소와 승화성 화합물로 구성된다. 상기 공급물 유체 스트림은 상기 상부 챔버에서 냉각되고, 이에 의해 공급물 액체 스트림 중의 승화성 화합물의 일부를 승화시켜 고체 승화성 화합물 스노우(solid desublimatable compound snow) 및 생성물 기체 스트림을 형성한다. 상기 고체 승화성 화합물 스노우는 상기 하부 챔버에 수집된다. 상기 고체 승화성 화합물 스노우의 하부 부분은 용융되어 액체 승화성 화합물 스트림을 형성하되, 상기 고체 승화성 화합물 스노우의 상부 부분은 상기 상부 챔버와 상기 액체 승화성 화합물 스트림 사이의 단열 장벽(insulative barrier)으로서 남게 한다. 상기 액체 승화성 화합물 스트림은 상기 고체 승화성 화합물 스노우의 생성 속도와 일치하는 속도로 제거되며, 이로써 상기 단열 장벽이 유지된다. 상기 생성물 기체 스트림은 상기 상부 챔버에서 제거된다.
제2 양태에서, 본 개시는 성분들을 연속적으로 분리하는 방법을 제공한다. 상부 챔버와 하부 챔버가 있는 용기가 제공된다. 공급물 유체 스트림이 상기 상부 챔버로 전달된다. 상기 공급물 유체 스트림은 메탄과 이산화탄소로 구성된다. 냉(cooled) 액체 스트림이 상기 상부 챔버 내로 플래쉬되며, 이로써 상기 상부 챔버의 온도를 낮춘다. 상기 냉 액체 스트림은 메탄으로 구성된다. 상기 이산화탄소는 상기 공급물 유체 스트림으로부터 승화되어 고체 이산화탄소 스노우 및 생성물 기체 스트림을 형성한다. 상기 고체 이산화탄소 스노우는 상기 하부 챔버에 수집된다. 상기 고체 이산화탄소 스노우의 하부 부분은 녹아서 액체 이산화탄소 스트림을 형성하되, 상기 고체 이산화탄소 스노우의 상부 부분은 상기 상부 챔버와 상기 액체 이산화탄소 스트림 사이의 단열 장벽으로 남게 된다. 상기 액체 이산화탄소 스트림은 상기 고체 이산화탄소 스노우의 생성 속도와 일치하는 속도로 제거되며, 이로써 단열 장벽이 유지된다. 상기 생성물 기체 스트림은 상기 상부 챔버에서 제거된다.
제3 양태에서, 본 개시는 성분들을 연속적으로 분리하기 위한 시스템을 제공한다. 용기가 상부 챔버와 하부 챔버로 구성된다. 상기 상부 챔버는 공급물 기체 유입구, 냉각원(cooling source) 및 생성물 기체 배출구로 구성된다. 상기 하부 챔버는 생성물 액체 배출구와 열원(heat source)으로 구성된다. 공급물 유체 유입구는 공급물 기체 스트림을 상기 공급물 기체 유입구를 통해 상기 상부 챔버로 통과시키도록 구성된다. 공급물 유체 스트림은 탄화수소와 승화성 화합물로 구성된다. 상기 냉각원은 상기 공급물 기체 스트림을 냉각함으로써 상기 공급물 기체 스트림으로부터 승화성 화합물의 일부를 승화시켜 고체 승화성 스노우와 생성물 기체 스트림을 형성한다. 고체 승화성 화합물 스노우가 상기 하부 챔버로 낙하한다. 상기 하부 챔버에서 열원이 상기 고체 승화성 화합물 스노우의 하부 부분을 용융시켜 액체 승화성 화합물 스트림을 형성하되, 상기 액체 승화성 화합물 스노우의 상부 부분은 상기 상부 챔버와 상기 액체 승화성 화합물 스트림 사이에 단열 장벽으로 남도록 한다. 상기 생성물 액체 배출구는, 상기 고체 승화성 화합물 스노우의 생성 속도와 일치하는 속도로 상기 액체 승화성 화합물 스트림을 제거하여 단열 장벽을 유지하도록 구성된다. 상기 생성물 기체 배출구는 상기 상부 챔버로부터 상기 생성물 기체 스트림을 제거하도록 구성된다.
추가 양태 및 실시양태는 도면, 상세한 설명 및 청구범위에 제공되어 있다.
하기 도면은 본원에 설명된 특정 실시양태를 설명하기 위해 제공된다. 도면은 단지 예시적이며 청구된 발명의 범위를 제한하도록 의도되지 않았으며 청구된 발명의 모든 잠재적인 특징 또는 실시양태를 나타내도록 의도되지 않았다. 도면은 반드시 축척대로 그려지지는 않았다. 어떤 경우에는 도면의 특정 요소가 설명을 위해 도면의 다른 요소에 비해 확대될 수 있다.
도 1은 화합물을 분리하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 화합물을 분리하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 화합물을 분리하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 화합물을 분리하기 위한 시스템의 등각 절개도이다.
다음 설명은 본 명세서에 개시된 발명의 다양한 측면 및 실시양태를 언급한다. 특정 실시양태는 본 발명의 범위를 정의하도록 의도되지 않는다. 오히려, 실시양태는 청구된 발명의 범위 내에 포함되는 다양한 조성물 및 방법의 비제한적인 예를 제공한다. 상세한 설명은 당업자의 관점에서 읽어야 한다. 따라서, 통상의 기술자에게 잘 알려진 정보는 반드시 포함되지는 않는다.
정의
다음 용어 및 구문은 본원에서 달리 제공되지 않는 한 아래에 기재된 의미를 갖는다. 본 개시는 본원에 명시적으로 정의되지 않은 다른 용어 및 구문을 사용할 수 있다. 그러한 다른 용어 및 구는 본 개시의 맥락 내에서 당업자이 갖고 있는 의미를 가질 것이다. 경우에 따라, 용어 또는 구는 단수 또는 복수로 정의될 수 있다. 그러한 경우에, 명시적으로 달리 기재되지 않는 한, 단수의 임의의 용어는 복수의 대응물을 포함할 수 있으며, 그 반대의 경우도 마찬가지인 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에 사용된 단수 형태는 문맥이 명백하게 달리 지시하지 않는 한 복수 지시 대상을 포함한다. 예를 들어, "치환체"에 대한 언급은 단일 치환체 뿐만 아니라 2개 이상의 치환체 등을 포함한다.
본 명세서에 사용될 때, "예를 들어", "예를 들면", "~와 같은" 또는 "포함하는"은 보다 일반적인 주제를 더 명확히 하는 예를 도입하고자 하는 것이다. 달리 명시적으로 나타내지 않는 한, 이러한 예는 본 개시내용에 예시된 실시양태를 이해하기 위한 보조 역할로서만 제공되며 어떠한 방식으로든 제한하려는 의도가 아니다. 또한, 이러한 문구는 개시된 실시양태에 대한 선호 유형을 나타내는 것이 아니다.
본 명세서에 사용될 때, "C1"은 메탄을 나타내고, "C2"는 에탄을 나타내고, "C3"은 프로판을 나타내고, "C3+" 탄화수소는 3개 이상의 탄소 원자를 갖는 탄화수소를 나타낸다.
본 명세서에 사용될 때, "천연 가스"는 주로 메탄을 함유하는 기체를 말하며, 이는 에탄, 프로판, 부탄, 물 및 이산화탄소와 같은 다른 성분을 가질 수 있다.
본 명세서에 사용될 때, "승화"는 기체에서 고체로 직접 상 변화를 겪는 화합물을 지칭한다. "승화성"은 용기 내의 압력 및 온도 조건에서 그 화합물이 승화될 수 있음을 의미한다. 바람직한 실시양태에서, "승화성 화합물"은 이산화탄소, 황 산화물, 질소 산화물, 일산화탄소, 및 이들의 조합물을 포함한다.
성분들의 분리는 혼화될 수 있거나 비점이 유사한 성분들의 존재로 인해 종종 복잡하다. 예를 들어, 프로판은 물에 약간의 용해성이 있으며, 헵탄은 물과 거의 동일한 비점을 갖는다. 이산화탄소와 물로 오염된 탄화수소의 스트림은 전반적인 복잡성을 가중시킨다. 본 발명은, 천연 가스와 같은 탄화수소로부터, 이산화탄소와 같은 승화성 화합물을 분리하는 방법 및 시스템을 개시한다. 본 발명의 한 실시양태에서, 탄화수소 및 승화성 화합물을 함유하는 공급물 액체 또는 기체 스트림이 용기의 상부 챔버로 통과된다. 상기 공급물 스트림이 액체인 경우, 공급물 스트림을 상부 챔버 내로 보내면 그 스트림이 기체로 플래쉬된다. 주로 탄화수소로 구성된 제2 스트림이 상기 용기 내로 플래쉬된다. 하나 또는 둘 모두의 스트림의 플래슁은 상부 챔버를 냉각시켜, 승화성 화합물이 냉각되고 직접 고체 스노우로 승화되도록 한다. 이 고체 스노우는 용기의 하부 챔버에 수집되며, 여기서 용융된다. 가열 요소에 의하거나 또는 가열된 액체 승화성 화합물 스트림의 재주입에 의한 상기 용융은 하부 챔버의 바닥(bottom) 부분에서 발생한다. 상기 스노우는 고체 스노우의 상부 부분이 고체로 남아있는 속도로 용융되어, 상부 챔버와 생성된 액체 사이에 단열 장벽을 제공한다. 상기 액체는 단열 장벽을 유지하는 속도로 제거된다. 상부 챔버에 형성된 기체도 또한 상기 용기에서 제거된다. 이 과정을 통해, 단일 용기에서, 천연 가스와 같은 탄화수소에서 이산화탄소와 같은 화합물을 제거할 수 있다. 이것은 임의의 고형분 취급 문제를 없앤다. 또한, 상기 화합물 스노우가 하강하여 고체에서 액체로 용융되면서, 스노우의 기공 공간에 갇힌 탄화수소가 상기 기공 공간이 붕괴됨에 따라 배출되어, 상기 생성된 액체로부터 상기 탄화수소를 상부 챔버로 밀어올려, 분리 순도를 증가시킨다.
이제 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 일 실시양태에서 사용될 수 있는 화합물의 분리 방법을 나타내는 흐름도이다. 용기(100)는 상부 챔버(10)와 하부 챔버(12)로 구성된다. 하부 챔버(12)의 하부에는 유도성 가열기(inductive heater)(14)가 설치된다. 상부 챔버는 6 bar의 압력으로 유지된다. 공급물 유체 스트림(30)은 천연 가스 스트림이고 적어도 20 중량%의 이산화탄소를 함유한다. 공급물 유체 스트림(30)은 적어도 25bar의 압력 및 -55℃ 미만의 온도로 유지된다. 3 중량% 이하의 이산화탄소를 포함하는 천연 가스 스트림인 냉 액체 스트림(38)은 50bar의 압력과 -102℃ 미만의 온도로 유지된다. 다시 말해서, 냉 액체 스트림(38)은 천연 가스의 배관 운송을 위한 표준을 충족한다. 공급물 유체 스트림(30)은 상부 챔버(10)로 보내지고, 여기서 공급물 유체 스트림(30)에 존재하는 임의의 액체가 증기로 플래쉬된다. 동시에, 냉 액체 스트림(38)이 상부 챔버(10) 내로 플래쉬되어 추가 증기가 생성된다. 기화는 상기 증기로부터 흡수된 열을 필요로 하고, 이에 의해 이산화탄소가 승화되어 상부 챔버(10)에서 고체 이산화탄소 스노우(31)가 형성된다. 이 고체 이산화탄소 스노우(31)는 상부 챔버(10)에서 하부 챔버(12)의 상부 부분(33)으로 낙하한다.
유도성 가열기(14)는 하부 챔버(12)의 하부 부분(35)을 가온한다. 이것은 하부 부분(35)에 위치한 고체 이산화탄소 스노우를 녹여 액체 이산화탄소 스트림(34)을 형성한다. 열은 하부 부분(35)만 용융시킬 만큼 충분히 낮게 유지되며, 고체 이산화탄소 스노우는 상부 챔버(10)와 액체 이산화탄소 스트림 사이의 단열 장벽으로서 상부 부분(33)에 침강된 채로 남는다. "단열"이라는 용어는, 첫 번째로는, 열이 상부 챔버(10)로 다시 전파되지 않는다는 것을 의미하고, 두 번째로는 상부 챔버(10)의 증기가 액체 이산화탄소 스트림(34)으로부터 물리적으로 분리되어 액체가 증기로 다시 기화되는 것을 방지함을 의미한다. 액체 이산화탄소 스트림(34)은 고체 이산화탄소 스노우(31)의 생성 속도와 일치하는 속도로 제거되어, 상부 부분(33)의 단열 장벽을 유지한다.
승화되지 않은 증기는 생성물 기체 스트림(32)으로서 상부 챔버(10)를 떠난다. 생성물 기체 스트림(36)의 일부는 냉각 루프(16)를 통과하여, 여기서 생성물 기체 스트림이 가압되고 냉각되어 냉 액체 스트림(38)을 생성한다. 생성물 기체 스트림(40)의 나머지 부분은 생성물 스트림이며, 이는, 잔여 이산화탄소를 제거하기 위해 추가로 처리될 수 있거나, 추가 처리 없이 천연 가스 스트림으로 사용될 수 있다.
이 실시양태에서, 하부 부분(35) 주변의 표면적이 충분하다면, 유도성 가열기(14)의 사용은 필요하지 않을 수도 있다. 하부 챔버(12)의 하부 부분으로부터 임의의 단열부를 간단히 제거하면, 고체 이산화탄소 스노우를 용융시키기에 충분한 열을 주변 공기로부터 제공할 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 일 실시양태에서 사용될 수 있는 화합물의 분리 방법을 나타내는 흐름도이다. 용기(200)는 상부 챔버(10)와 하부 챔버(12)로 구성된다. 상부 챔버는, 진동기가 장착된 간접 접촉 열교환기(indirect-contact heat exchanger)(15)를 포함한다. 승화성 화합물 및 탄화수소로 구성된 공급물 기체 스트림(30)이 상부 챔버(10)로 보내진다. 승화성 화합물은 열교환기(15) 상으로 승화되고, 이는 진동되어 고형분이 고체 승화성 화합물 스노우(31)로 플레이크화되도록 하며, 상기 스노우는 상부 챔버(10)로부터 하부 챔버(12)의 상부 부분(33)으로 낙하한다.
승화성 화합물로 구성된 가온된 액체 스트림(42)은 하부 섹션(12)의 하부 부분(35)으로 펌핑되어, 하부 부분(35)에 위치한 고체 승화성 화합물 스노우를 녹여 액체 승화성 화합물 스트림(34)을 형성한다. 상기 따뜻한 액체 스트림(42)의 온도 및 유속은, 상부 부분(33)에 침강된 고체 승화성 화합물 스노우를 상부 챔버(10)와 액체 승화성 화합물 스트림 사이의 단열 장벽으로 남기면서 하부 부분(35)만 용융시키기에 충분히 낮게 유지된다. "단열"이라는 용어는, 첫 번째로는, 열이 상부 챔버(10)로 다시 전파되지 않음을 의미하고, 두 번째로는 상부 챔버(10)의 증기가 액체 승화성 화합물 스트림(34)으로부터 물리적으로 분리되어 액체가 증기로 다시 기화되는 것을 방지함을 의미한다. 액체 승화성 화합물 스트림(34)은 고체 승화성 화합물 스노우(31)의 생성 속도와 일치하는 속도로 제거되어, 상부 부분(33)의 단열 장벽을 유지한다.
승화되지 않은 증기는 생성물 기체 스트림(32)으로서 상부 챔버(10)를 떠난다. 생성물 기체 스트림(36)의 일부는 냉각 루프(16)를 통과하여, 여기서 생성물 기체 스트림이 가압되고 냉각되어 냉 액체 스트림(38)을 생성한다. 생성물 기체 스트림(40)의 나머지 부분은 생성물 스트림이다.
이제 도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명의 일 실시양태에서 사용될 수 있는 화합물의 분리 방법을 나타내는 흐름도이다. 용기(300)는 상부 챔버(10) 및 하부 챔버(12)로 구성된다. 하부 챔버(12)에 오거(auger)(18)가 설치된다. 승화성 화합물 및 탄화수소로 구성된 공급물 유체 스트림(30)이 상부 챔버(10)로 보내지며, 여기서 공급물 유체 스트림(30)에 존재하는 임의의 액체는 증기로 플래쉬된다. 동시에, 냉 액체 스트림(38)이 상부 챔버(10) 내로 플래쉬되어 추가 증기가 생성된다. 기화는 증기로부터 흡수된 열을 필요로 하고, 승화성 화합물은 승화되어 상부 챔버(10)에서 고체 승화성 화합물 스노우(31)가 형성되게 한다. 이 고체 승화성 화합물 스노우(31)는 상부 챔버(10)로부터 하부 챔버(12)의 상부 부분(33)으로 낙하한다.
승화성 화합물로 구성된 가온된 액체 스트림(42)이 하부 섹션(12)의 하부 부분(35)으로 펌핑되어, 하부 부분(35)에 위치한 고체 승화성 화합물 스노우를 녹여 액체 승화성 화합물 스트림(34)을 형성한다. 가온된 액체 스트림(42)의 온도 및 유속은, 상부 부분(33)에 침강된 고체 승화성 화합물 스노우를 상부 챔버(10)와 액체 승화성 화합물 스트림 사이의 단열 장벽으로서 남기면서 하부 부분(35)만 용융시키기에 충분히 낮게 유지된다. "단열"이라는 용어는, 첫 번째로는, 열이 상부 챔버(10)로 다시 전파되지 않음을 의미하고, 두 번째로는 상부 챔버(10)의 증기가 액체 승화성 화합물 스트림(34)으로부터 물리적으로 분리되어 액체가 증기로 다시 기화되는 것을 방지함을 의미한다. 액체 승화성 화합물 스트림(34)은 고체 승화성 화합물 스노우(31)의 생성 속도와 일치하는 속도로 제거되어, 상부 부분(33)의 단열 장벽을 유지한다. 고체 승화성 화합물은 오거(18)에 의해 상부 부분(33)으로부터 하부 부분(35)으로 이송된다.
승화되지 않은 증기는 생성물 기체 스트림(32)으로서 상부 챔버(10)를 떠난다. 생성물 기체 스트림(36)의 일부는 냉각 루프(16)를 통과하여, 여기서 생성물 기체 스트림이 가압되고 냉각되어 냉 액체 스트림(38)을 생성한다.
이제 도 4를 참조하면, 도 4는 본 발명의 한 실시양태에서 사용될 수 있는 화합물을 분리하기 위한 시스템의 등각 절개도이다. 용기(400)는 상부 챔버(10) 및 하부 챔버(12)로 구성된다. 상부 챔버는 공급물 기체 유입구, 냉각원 및 생성물 기체 배출구를 갖는다. 하부 챔버는 생성물 액체 배출구 및 열원(14)을 갖는다.
공급물 유체 유입구는, 공급물 기체 스트림을 공급물 기체 유입구를 통해 상부 챔버로 보내도록 구성된다. 공급물 유체 스트림은 탄화수소와 승화성 화합물로 구성된다. 냉각원은 공급물 유체 스트림을 냉각한다. 이 실시양태에서, 냉각원은, 상부 챔버(10) 내로 플래쉬되는 냉 액체 스트림이다. 기화는 공급물 유체 스트림으로부터 흡수된 열을 필요로 하고, 이 결과, 상부 챔버(10) 내의 고체 승화성 화합물 스노우를 형성하도록 승화되는 승화성 화합물, 뿐만 아니라 생성물 기체 스트림이 형성된다. 상기 고체 승화성 화합물 스노우는 하부 챔버(12)로 낙하하여 단열 장벽(33)을 형성한다.
이 실시양태에서, 열원(14)은 하부 챔버(12)의 하부 부분(35) 주위에 감긴 가열 코일 세트이다. 열원(14)은 하부 챔버에서 고체 승화성 화합물 스노우의 하부 부분을 용융시켜 액체 승화성 화합물 스트림을 형성하되, 고체 승화성 화합물 스노우의 상부 부분은 상부 챔버와 액체 승화성 화합물 스트림 사이에 단열 장벽으로서 남아 있도록 하는 방식으로 수행한다. 생성물 액체 배출구는, 고체 승화성 화합물 스노우의 생성 속도와 일치하는 속도로 액체 승화성 화합물 스트림을 제거하여 단열 장벽을 유지하도록 구성된다. 생성물 기체 배출구는 상부 챔버로부터 생성물 기체 스트림을 제거하도록 구성된다.
일부 실시양태에서, 고체는 단열 장벽(33)으로 수집될 때 가교(bridge)를 형성할 수 있다. 벽을 가열하는 것이 항상 필요한 것은 아니지만, 일부 실시양태에서 가열은 가교 형성을 방지하고 적절한 단열 장벽(33)을 유도할 것이다.
일부 실시양태에서, 상기 승화성 화합물은 이산화탄소, 황 산화물, 질소 산화물, 일산화탄소, 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일부 실시양태에서, 탄화수소는 메탄, 에탄, 프로판, 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명은 다양한 특정 및 바람직한 실시양태 및 기술을 참조하여 설명되었다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 사상 및 범위 내에서 많은 변형 및 수정이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다.

Claims (20)

  1. 탄화수소로부터 승화성(desublimatable) 화합물을 연속적으로 분리하는 방법으로서,
    상부 챔버 및 하부 챔버를 포함하는 용기를 제공하고;
    탄화수소 및 승화성 화합물을 포함하는 공급물 유체 스트림을 상기 상부 챔버 내로 보내고;
    상기 상부 챔버에서 상기 공급물 유체 스트림을 냉각하여, 공급물 액체 스트림으로부터 상기 승화성 화합물의 일부를 승화시켜, 고체 승화성 화합물 스노우 및 생성물 기체 스트림을 형성하고;
    상기 하부 챔버에 상기 고체 승화성 화합물 스노우를 수집하고;
    상기 고체 승화성 화합물 스노우의 상부 부분이 상기 상부 챔버와 액체 승화성 화합물 스트림 사이에 단열 장벽으로 남아 있도록, 상기 고체 승화성 화합물 스노우의 하부 부분을 용융시켜 액체 승화성 화합물 스트림을 형성하고;
    상기 고체 승화성 화합물 스노우의 생성 속도와 일치하는 속도로 상기 액체 승화성 화합물 스트림을 제거하여 상기 단열 장벽을 유지하고;
    상기 상부 챔버로부터 상기 생성물 기체 스트림을 제거하는
    것을 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 승화성 화합물이 이산화탄소, 황 산화물, 질소 산화물, 일산화탄소, 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탄화수소가 메탄, 에탄, 프로판 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공급물 유체 스트림을 냉각하는 것은, 상기 상부 챔버 내로 냉 액체 스트림을 플래쉬하고 이에 의해 상기 상부 챔버의 온도를 감소시키는 것을 포함하고, 이때 상기 냉 액체 스트림은 상기 탄화수소를 포함하는 것인, 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 생성물 기체 스트림의 일부를 냉각 루프에 통과시켜 냉 액체 스트림을 생성하는 것
    을 추가로 포함하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    용융은 상기 하부 챔버 내로 가온된 액체 승화성 화합물 스트림을 주입하는 것을 포함하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    용융은 상기 하부 챔버를 가열 요소로 가열하는 것을 포함하는, 방법.
  8. 성분들을 연속적으로 분리하는 방법으로서,
    상부 챔버 및 하부 챔버를 포함하는 용기를 제공하고;
    메탄 및 이산화탄소를 포함하는 공급물 유체 스트림을 상기 상부 챔버 내로 보내고;
    메탄을 포함하는 냉 액체 스트림을 상기 상부 챔버 내로 플래쉬하여 상기 상부 챔버의 온도를 감소시키고;
    상기 공급물 유체 스트림으로부터 상기 이산화탄소를 승화시켜, 고체 이산화탄소 스노우 및 생성물 기체 스트림을 형성하고;
    상기 고체 이산화탄소 스노우를 상기 하부 챔버에 수집하고;
    상기 고체 이산화탄소 스노우의 상부 부분이 상기 상부 챔버와 액체 이산화탄소 스트림 사이에 단열 장벽으로서 남아 있도록, 상기 고체 이산화탄소 스노우의 하부 부분을 용융시켜 액체 이산화탄소 스트림을 형성하고,
    상기 고체 이산화탄소 스노우의 생성 속도와 일치하는 속도로 상기 액체 이산화탄소 스트림을 제거하여 상기 단열 장벽을 유지하고;
    상기 상부 챔버로부터 상기 생성물 기체 스트림을 제거하는
    것을 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    공급물 유체 스트림은 20 중량% 이상의 이산화탄소를 포함하고, 25 bar 이상이고 -55℃ 미만인, 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    공급물 기체 스트림이 C2+ 천연 가스 성분을 포함하는, 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    재순환 액체 스트림이 3 중량% 이하의 이산화탄소를 포함하고, 50 bar 이상이고 -102℃ 미만인, 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 생성물 기체 스트림의 일부를 냉각 루프에 통과시켜 상기 냉 액체 스트림을 생성하는 것
    을 추가로 포함하는 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    용융은 상기 하부 챔버 내로 가온된 액체 이산화탄소 스트림을 주입하는 것을 포함하는, 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    용융은 상기 하부 챔버를 가열 요소로 가열하는 것을 포함하는, 방법.
  15. 상부 챔버 및 하부 챔버를 포함하는 용기
    를 포함하는, 성분들을 연속적으로 분리하기 위한 시스템으로서,
    상기 상부 챔버는 공급물 기체 유입구, 냉각원, 및 생성물 기체 배출구를 포함하고;
    상기 하부 챔버는 생성물 액체 배출구 및 열원을 포함하고;
    공급물 유체 유입구는, 탄화수소 및 승화성 화합물을 포함하는 공급물 기체 스트림을 상기 공급물 기체 유입구를 통해 상기 상부 챔버로 보내도록 구성되고;
    상기 냉각원은 공급물 기체 스트림을 냉각하고, 이로써 상기 공급물 기체 스트림으로부터 상기 승화성 화합물의 일부를 승화시켜 고체 승화성 스노우 및 생성물 기체 스트림을 형성하고, 고체 승화성 화합물 스노우는 상기 하부 챔버로 낙하하고;
    상기 하부 챔버에서, 열원이 상기 고체 승화성 화합물 스노우의 하부 부분을 용융시켜 액체 승화성 화합물 스트림을 형성하되, 상기 고체 승화성 화합물 스노우의 상부 부분은 상기 상부 챔버와 상기 액체 승화성 화합물 스트림 사이에 단열 장벽(insulative barrier)으로서 남아 있도록 하는 방식으로 수행되고;
    상기 생성물 액체 배출구는, 상기 고체 승화성 화합물 스노우의 생성 속도와 일치하는 속도로 상기 액체 승화성 화합물 스트림을 제거하여 상기 단열 장벽을 유지하도록 구성되고;
    상기 생성물 기체 배출구는 상기 상부 챔버로부터 상기 생성물 기체 스트림을 제거하도록 구성된,
    시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 생성물 기체 스트림의 일부를 수용, 냉각 및 압축하여 냉 액체 스트림을 형성하도록 구성된 냉매 루프
    를 추가로 포함하고, 이때 상기 냉각원은 상기 냉 액체 스트림을 상부 챔버로 플래쉬한 결과인, 시스템.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 열원은 상기 하부 챔버의 벽에 내장되거나 벽에 부착된 유도성 저항 가열기(inductive resistance heater)인, 시스템.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 열원은 간접-접촉 열교환기(indirect-contact heat exchanger)인, 시스템.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 하부 챔버는, 고형분이 용융됨에 따라 상기 생성물 액체 출구쪽으로 상기 고형분을 이송하도록 구성된 오거(auger)를 포함하는, 시스템.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 승화성 화합물이 이산화탄소, 황 산화물, 질소 산화물, 일산화탄소, 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 시스템.
KR1020227037901A 2020-03-30 2021-03-26 화합물 분리를 위한 방법 및 시스템 KR20230024254A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/834,927 2020-03-30
US16/834,927 US11794127B2 (en) 2020-03-30 2020-03-30 Methods and systems for separating compounds
PCT/US2021/024292 WO2021202262A1 (en) 2020-03-30 2021-03-26 Methods and systems for separating compounds

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230024254A true KR20230024254A (ko) 2023-02-20

Family

ID=75581641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227037901A KR20230024254A (ko) 2020-03-30 2021-03-26 화합물 분리를 위한 방법 및 시스템

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11794127B2 (ko)
EP (1) EP4126304A1 (ko)
JP (1) JP2023521599A (ko)
KR (1) KR20230024254A (ko)
CN (1) CN116322935A (ko)
AU (1) AU2021246724A1 (ko)
WO (1) WO2021202262A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023081125A1 (en) 2021-11-02 2023-05-11 Chart Energy & Chemicals, Inc. Carbon capture system and method with exhaust gas recirculation

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2294742C (en) * 1997-07-01 2005-04-05 Exxon Production Research Company Process for separating a multi-component gas stream containing at least one freezable component
WO2007030888A1 (en) 2005-09-15 2007-03-22 Cool Energy Limited Process and apparatus for removal of sour species from a natural gas stream
US20100281916A1 (en) 2008-01-11 2010-11-11 Rick Van Der Vaart Process for the purification of an hydrocarbon gas stream by freezing out and separating the solidified acidic contaminants
BR112012004852A2 (pt) 2009-09-09 2016-04-12 Exxonmobil Upstream Res Comapny sistema para remover gases ácidos de uma corrente de gás cru, e, método para remover gases ácidos de uma corrente de gás cru desidratado
WO2012075266A2 (en) * 2010-12-01 2012-06-07 Black & Veatch Corporation Ngl recovery from natural gas using a mixed refrigerant
US9869511B2 (en) * 2013-12-06 2018-01-16 Exxonmobil Upstream Research Company Method and device for separating hydrocarbons and contaminants with a spray assembly
US10465984B2 (en) * 2017-01-23 2019-11-05 Hall Labs Llc Circulating fluidized bed connected to a desublimating heat exchanger
BR112020013877A2 (pt) * 2018-01-11 2020-12-01 Praxair Technology, Inc. processo de adsorção para a recuperação de xenônio de um fluxo de alimentação líquido ou gasoso criogênico.

Also Published As

Publication number Publication date
US11794127B2 (en) 2023-10-24
EP4126304A1 (en) 2023-02-08
US20210299591A1 (en) 2021-09-30
AU2021246724A1 (en) 2022-10-20
JP2023521599A (ja) 2023-05-25
WO2021202262A1 (en) 2021-10-07
CN116322935A (zh) 2023-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10323879B2 (en) Separating carbon dioxide and ethane from a mixed stream
US6711914B2 (en) Process for pretreating a natural gas containing acid compounds
US4026120A (en) Natural gas thermal extraction process and apparatus
CA2801144A1 (en) Methods of fracturing with and processing lpg based treatment fluids
EP1368603A1 (en) Process of manufacturing pressurized liquid natural gas containing heavy hydrocarbons
TW201219107A (en) Cryogenic systems for removing acid gases from a hydrocarbon gas stream using co-current separation devices
AU2006291954A1 (en) Process and apparatus for removal of sour species from a natural gas stream
KR20230024254A (ko) 화합물 분리를 위한 방법 및 시스템
AU2013330240B2 (en) Separating carbon dioxide from natural gas liquids
JPH10511043A (ja) 水及び凝縮可能な炭化水素類を含む天然ガスを処理する方法と装置
AU2009253116B2 (en) Producing purified hydrocarbon gas from a gas stream comprising hydrocarbons and acidic contaminants
US20170370641A1 (en) Systems and methods for removal of nitrogen from lng
KR20090017551A (ko) 전구체 물질의 이송 시스템 및 방법
US2725337A (en) Heater
GB1081579A (en) Method and apparatus for fractional sublimation
RU2718943C2 (ru) Способ сжижения потока газа, загрязненного co2, содержащего углеводороды
AU2012261477B2 (en) Process for removing contaminants from natural gas
US11400408B2 (en) Compact regeneration of liquid desiccant

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination