KR20230107567A - 초기 천연가스 스트림으로부터 에탄을 추출하는 방법과 장치 - Google Patents

초기 천연가스 스트림으로부터 에탄을 추출하는 방법과 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20230107567A
KR20230107567A KR1020237015565A KR20237015565A KR20230107567A KR 20230107567 A KR20230107567 A KR 20230107567A KR 1020237015565 A KR1020237015565 A KR 1020237015565A KR 20237015565 A KR20237015565 A KR 20237015565A KR 20230107567 A KR20230107567 A KR 20230107567A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
stream
natural gas
gas
flash
separation column
Prior art date
Application number
KR1020237015565A
Other languages
English (en)
Inventor
실바인 보발드
베누아 라프로테
Original Assignee
테크니프 에너지스 프랑스
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 테크니프 에너지스 프랑스 filed Critical 테크니프 에너지스 프랑스
Publication of KR20230107567A publication Critical patent/KR20230107567A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—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
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. 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
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0032—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/004—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by flash gas recovery
    • 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
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0032—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/0042—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by liquid expansion with extraction of work
    • 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
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0228—Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes
    • F25J1/0229—Integration with a unit for using hydrocarbons, e.g. consuming hydrocarbons as feed stock
    • F25J1/0231—Integration with a unit for using hydrocarbons, e.g. consuming hydrocarbons as feed stock for the working-up of the hydrocarbon feed, e.g. reinjection of heavier hydrocarbons into the liquefied 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
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0262—Details of the cold heat exchange 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
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0262—Details of the cold heat exchange system
    • F25J1/0264—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0233—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 1 carbon atom or more
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0238—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 2 carbon atoms or more
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—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
    • F25J3/0242—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 3 carbon atoms or more
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • 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
    • F25J2200/04—Processes or apparatus using separation by rectification in a dual 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
    • F25J2200/70—Refluxing the column with a condensed part of the feed stream, i.e. fractionator top is stripped or self-rectified
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/74—Refluxing the column with at least a part of the partially condensed overhead gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/76—Refluxing the column with condensed overhead gas being cycled in a quasi-closed loop refrigeration cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • F25J2205/04—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum in the feed line, i.e. upstream of the fractionation step
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/06—Splitting of the feed stream, e.g. for treating or cooling in different ways
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/90—Boil-off gas from storage
    • 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
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/62—Ethane or ethylene
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/60—Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
    • F25J2220/62—Separating low boiling components, e.g. He, H2, N2, Air
    • 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
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/30—Compression of the feed stream
    • 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
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/60—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams the fluid being hydrocarbons or a mixture of hydrocarbons
    • 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
    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/02—Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed stream
    • 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
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/90—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams the recycled stream being boil-off gas from storage
    • 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
    • F25J2260/00—Coupling of processes or apparatus to other units; Integrated schemes
    • F25J2260/20—Integration in an installation for liquefying or solidifying a fluid stream

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 초기 천연가스 스트림으로부터 에탄을 추출하는 방법에 관한 것으로, 본 발명의 방법은 다음의 단계를 포함한다.
- 압축정제된 천연가스의 스트림(102)을 형성하기 위하여 분리컬럼(34)으로부터 나오는 상부스트림(98)의 적어도 일부를 회수하고 압축하는 단계;
- 가압액화된 천연가스의 스트림(120)을 형성하기 위하여 액화유닛(24)에서 압축정제된 천연가스 스트림(102)을 액화하는 단계;
- 가압액화된 천연가스의 스트림(120)을 플래쉬 팽창시키고 저장기(66)에 회수하는 단계;
- 팽창으로부터 나오는 플래쉬 가스의 흐름(126)을 회수하고 압축하는 단계;
- 압축된 플래쉬 가스의 흐름(132)을 연료 스트림(20)과 재순환 스트림(134)으로 분리하는 단계;
- 재순환 스트림(134)을 냉각하고 팽창시켜 냉각되고 팽창된 재순환 스트림을 분리컬럼(34)의 상부단에 도입하는 단계.

Description

초기 천연가스 스트림으로부터 에탄을 추출하는 방법과 장치
본 발명은 초기 천연가스의 스트림으로부터 에탄을 추출하기 위한 방법에 관한 것으로, 다음의 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.
- 냉각된 천연가스의 스트림을 형성하기 위하여 하나 이상의 제1 상류측 열교환기에서 초기 천연가스의 스트림을 냉각하는 단계;
- 냉각된 천연가스의 스트림을 액체흐름과 가스흐름으로 분리하는 단계;
- 액체흐름을 팽창시키고 제1 레벨에서 액체흐름으로부터 나오는 하나 이상의 스트림을 메탄과 C2+ 탄화수소를 분리하는 컬럼으로 도입하는 단계;
- 가스흐름으로부터 터빈 피드 스트림(turbine feed stream)을 형성하는 단계;
- 동적팽창터빈에서 터빈 피드 스트림을 팽창시키고 제2 레벨에서 동적팽창터빈으로부터 나오는 팽창된 스트림을 분리컬럼으로 도입하는 단계;
- 분리컬럼으로부터 회수되는 C2+ 탄화수소가 풍부한 하부스트림을 분류컬럼으로 도입하고 분류컬럼으로부터 에탄흐름을 회수하는 단계;
- 압축정제된 천연가스의 스트림을 형성하기 위하여 분리컬럼으로부터 나오는 상부스트림의 적어도 일부를 회수하고 압축하는 단계;
- 가압액화된 천연가스의 스트림을 형성하기 위하여 액화유닛에서 압축정제된 천연가스 스트림을 액화하는 단계;
- 가압액화된 천연가스의 스트림을 플래쉬 팽창시키고 팽창액화된 천연가스를 저장기에 회수하는 단계;
- 가압액화된 천연가스의 스트림의 팽창으로부터 나오는 플래쉬 가스의 하나 이상의 흐름을 회수하는 단계;
- 플래쉬 가스 또는 각 플래쉬 가스의 흐름을 압축하는 단계.
이러한 방법은 특히 저장을 위하여 팽창되기 전에 액화되는 가압처리된 천연가스를 생산하는 동안에 초기 천연가스로부터 에탄 및 C3+ 탄화수소를 추출하기 위한 것이다.
에틸렌, 에탄, 프로필렌, 프로판 및 더 무거운 탄화수소는 천연가스, 정제가스 및 석탄이나 원유 또는 나프타와 같은 다른 탄화수소 소스로부터 얻은 합성가스와 같은 가스로부터 추출될 수 있다.
천연가스는 일반적으로 대부분의 메탄과 에탄(예를 들어, 메탄 및 에탄이 가스의 50 mol% 이상을 차지한다)을 포함한다. 또한 천연가스는 더 이상 무시할 수 없는 양의 프로판, 부탄, 펜탄 및 수소와 같은 더 무거운 탄화수소, 질소 및 이산화탄소를 포함할 수 있다.
본 명세서에 기재된 발명은 보다 특히 천연가스로부터의 에탄, 프로판 및 더 무거운 탄화수소의 회수에 관한 것이다. 에탄, 프로판, 부탄 등 천연가스에 포함된 중탄화수소는 순도가 높아 분리하여 판매하는 것이 가치가 높다는 사실 이외에, 상기 탄화수소는 운송중 응축되거나 액화 교환기에서 동결될 수 있다(가장 무거운 탄화수소의 경우).
이러한 경우는 운송설비에 액체 플러그가 도달하는 것과 같은 사고, 또는 액화장치의 가동을 중단시켜 냉동교환기를 폐색시킬 수 있는 사고가 유발될 수 있다.
특허문헌 US 6 578 379에는 천연가스의 스트림으로부터 에탄 및 프로판을 회수하는 매우 효율적인 방법을 기술하고 있다. 이러한 방법은 일반적으로 매우 효율적인 방식으로 작동하며, 특히 천연가스 피드에 포함된 에탄의 매우 높은 추출(예를 들어, 99 mol% 초과)이 이루어질 수 있는 한편, 에너지 소비는 최소이다.
이러한 추출율을 얻기 위하여, 메인 환류(main reflux)에서, 즉 메탄 및 에탄 분리컬럼의 최고의 환류를 위해 에탄이 매우 고갈된 흐름을 사용하는 방법이 알려져 있다.
이를 위하여, 메탄과 에탄을 위한 분리컬럼의 상부로부터 나오는 재압축가스로부터 재순환 스트림을 얻는다. 재순환 스트림은 컬럼 상부로부터 나오는 가스에 대하여 역류하면서 냉각되고 컬럼 상부에 도입되는 메인 환류를 형성하기 위하여 팽창된다.
그러나, 어떠한 작동조건하에서는 메인 환류의 품질은 온도 및/또는 조성 면에서 저하될 수 있다.
예를 들어, 메인 환류에서 메탄이 고갈되면 컬럼의 에탄 분리율이 감소하고 컬럼의 상부에서 생성된 상부 스트림의 품질이 저하되어 메인 환류의 메탄 고갈을 악화시킨다. "눈덩이(snowball)" 효과가 발생하여 에탄 추출율이 크게 감소한다. 특히 액체가 컬럼의 상부 플레이트에 동반되는 경우에 그러할 수 있다.
본 발명의 목적은 천연가스의 초기 스트림으로부터 에탄과 C3+ 탄화수소를 추출하기 위한 유연하고 매우 효율적인 방법을 제공하기 위한 것인바, 에탄 추출율이 분리컬럼의 상부의 품질에서 변화가 일어날 때에도 전혀 영향을 받지 않거나 약간만 영향을 받는 방법을 제공하는데 있다.
이를 위하여, 본 발명의 주제는 다음의 단계를 특징으로 하는 상기 언급된 형태의 방법에 있다:
- 압축된 플래쉬 가스의 흐름을 연료 스트림과 재순환 스트림으로 분리하는 단계;
- 재순환 스트림을 냉각하고 적어도 부분적으로 팽창시켜 냉각되고 팽창된 재순환 스트림을 분리컬럼의 상부단에 도입하는 단계.
본 발명에 따른 방법은 개별적으로 또는 기술적으로 가능한 조합에 따라 하나 또는 다수의 다음의 특징부를 포함할 수 있다:
- 재순환 스트림의 메탄 농도는 90mol% 초과, 특히 95mol% 초과이다;
- 재순환 스트림의 도입은 분리컬럼의 상부로부터 제1 단에서 이루어진다;
- 재순환 스트림은 제1 열교환기에 도입되어 분리컬럼으로부터 나오는 상부 스트림과의 열교환으로 냉각된다;
- 이는 가스흐름이 동적팽창터빈으로 도입되는 터빈 피드 스트림과, 환류 스트림의 제2 상류측 열 교환기에서의 냉각 및 정적 팽창 후에 재순환 스트림보다 더 낮은, 분리 컬럼으로 도입되는 환류 스트림으로 분리되는 단계를 포함한다;
- 재순환 스트림의 냉각단계가 제2 열교환기를 통해 재순환 스트림의 흐름을 유동시키는 것을 포함한다;
- 재순환 스트림의 팽창단계은 정적팽창밸브를 통해 재순환 스트림의 흐름을 유동시키는 것을 포함한다;
- 압축정제된 상부 천연가스의 적어도 일부는 하류측 열교환기에서 플래쉬 가스의 흐름과 열교환하도록 배치된다;
- 본 발명의 방법은 액화유닛의 상류측에서 압축정제된 천연가스의 스트림으로부터 재순환 스트림을 제거하는 단계를 포함하고, 재순환 스트림은 냉각되고 팽창되어 분리컬럼으로 도입된다;
- 가압액화된 천연가스의 스트림은 동적 또는 정적 팽창구성요소에서 팽창되고, 저장기로 도입되는 팽창액화된 천연가스와 플래쉬 가스의 흐름으로 분리되도록 플래쉬 드럼으로 도입된다;
- 팽창액화된 천연가스가 저장기로 도입될 때, 플래쉬 가스의 하나 이상의 흐름이 저장기에서 형성된다;
- 가압액화된 천연가스의 스트림은 플래쉬 드럼을 통하여 유동함이 없이 저장기에 직접 도입된다;
- 분리컬럼으로부터 나오는 상부스트림의 압축은 동적팽창터빈에 결합된 하나 이상의 제1 압축기에서 수행되고, 연속하여 제2 압축기, 제2 압축기에서 압축되는 가스를 위한 냉각기와, 압축정제된 천연가스의 스트림을 형성하기 위한 제3 압축기에서 수행된다;
- 분류컬럼으로부터 나오는 상부흐름은 냉각되고 부분적으로 압축되어 상부드럼으로 도입되고, 에탄 흐름이 상부드럼의 상부에서 회수되며, 상부드럼의 하부는 환류형태로 분류컬럼에 재도입된다;
- 냉각된 천연가스의 스트림의 분리로부터 얻는 전체 가스흐름은 분리없이 동적팽창터빈으로 보내지는 터빈 피드 스트림을 형성한다.
또한, 본 발명은 초기 천연가스의 스트림으로부터 에탄의 추출을 위한 장치(plant)에 관한 것으로,
- 냉각된 천연가스의 스트림을 형성하기 위하여 초기 천연가스의 스트림을 냉각시키는데 적합한 하나 이상의 제1 상류측 열교환기;
- 냉각된 천연가스의 스트림을 액체흐름과 가스흐름으로 분리하기 위한 세퍼레이터(separator);
- 액체흐름 팽창구성요소;
- 메탄 및 C2+ 탄화수소 분리컬럼과 팽창된 액체흐름으로부터 나오는 하나 이상의 스트림을 제1 레벨에서 분리컬럼으로 도입하기 위한 시스템;
- 가스흐름으로부터 터빈 피드 스트림을 형성하기 위한 시스템;
- 터빈 피드 스트림을 팽창시키는데 적합한 동적팽창터빈과 동적팽창터빈으로부터 나오는 팽창된 스트림을 제2 레벨에서 분리컬럼으로 도입하기 위한 시스템;
- 분류컬럼, 분리컬럼으로부터 C2+ 탄화수소가 풍부한 하부스트림을 분류컬럼으로 도입하기 위한 시스템과, 분류컬럼으로부터 에탄흐름을 회수하기 위한 시스템;
- 압축정제된 천연가스의 스트림을 형성하도록 분리컬럼으로부터 나오는 상부스트림의 적어도 일부를 회수하고 압축하기 위한 시스템;
- 가압액화된 천연가스의 스트림을 형성하기에 적합한 압축정제된 천연가스의 스트림을 위한 액화유닛;
- 가압액화된 천연가스의 스트림을 위한 플래쉬 팽창 시스템과 팽창액화된 천연가스를 위한 회수저장기;
- 가압액화된 천연가스의 스트림의 팽창으로부터 나오는 플래쉬 가스의 하나 이상의 흐름을 회수하기 위한 시스템; 및
- 플래쉬 가스 또는 각 플래쉬 가스의 흐름을 압축하기 위한 시스템을 포함하는 장치에 있어서,
- 압축된 플래쉬 가스의 흐름을 연료 스트림과 재순환 스트림으로 분리하기 위한 시스템; 및
- 재순환 스트림을 냉각시키고 적어도 부분적으로 팽창시키며 냉각되고 팽창된 재순환 스트림을 분리컬럼의 상부단에 도입하기 위한 시스템을
포함함을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명은 천연가스의 초기 스트림으로부터 에탄과 C3+ 탄화수소를 추출하기 위한 유연하고 매우 효율적인 방법을 제공하며, 에탄 추출율이 분리컬럼의 상부의 품질에서 변화가 일어날 때에도 전혀 영향을 받지 않거나 약간만 영향을 받는 방법을 제공한다.
본 발명은 도면을 참조하여 단순히 예로써 보인 다음의 상세한 설명으로부터 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 에탄을 추출하기 위한 제1 방법을 구현하는 제1설비를 보인 흐름도.
도 2는 본 발명에 따른 에탄을 추출하기 위한 제2 방법을 이용하기 위한 제2 설비를 보인 도 1과 유사한 흐름도.
도 3은 본 발명에 따른 에탄을 추출하기 위한 제3 방법의 구현을 위한 제3 설비를 보인 도 1과 유사한 흐름도.
도 4는 본 발명에 따른 제3 추출방법의 구현을 위한 제4 설비를 보인 도 1과 유사한 흐름도.
도 5는 본 발명에 따른 제5 추출방법의 구현을 위한 제4 설비를 보인 도 2와 유사한 흐름도.
이후의 설명에서, 액체의 흐름과 유체를 운반하는 파이프에 대하여서는 동일한 부호로 표시하였고, 압력은 절대압력이며, 백분율은 몰 퍼센트이다.
설명된 방법은 프로세스 시뮬레이터에서 모델링된 것이다. 압축기의 폴리트로프 효율(polytropic dfficiencies)은 82% 이고 터빈의 단열효율(adiabatic efficiencies)은 86% 인 것으로 정의되었다.
본 발명에 따라 에탄을 추출하기 위한 제1 설비(10)가 도 1에 도시되어 있다.
설비(10)는 초기 천연가스 스트림(12)으로부터 에탄이 풍부한 에탄-풍부 흐름(14), C3+ 탄화수소가 풍부한 하부 스트림(16), 팽창된 액화천연가스(18) 및 유리하게 설비(10)에서 재사용되도록 한 연료 스트림(20)을 동시에 생산할 수 있게 된 것이다.
도 1에서, 설비(10)는 에탄 추출유닛(22), 액화유닛(24)과, 액화천연가스를 위한 플래쉬-저장유닛(flash and storage unit)(26)를 포함한다.
추출유닛(22)은 제1 및 제2 상류측 열교환기(28, 30), 분리드럼(32)과, 메탄 및 C2+ 탄화수소를 분리하기 위한 컬럼(34)을 포함한다. 여기에서 컬럼(34)에는 하부 리보일러(35)가 구비되어 있다.
추출유닛(22)은 제1 압축기(38)에 결합된 동적팽창터빈(36)과, 제2 압축기(40)를 더 포함하고, 각 압축기(38, 40)는 하류측에 냉각기(42, 44)가 구비되어 있다.
추출유닛(22)은 하부펌프(46), 하부 리보일러(50)가 구비된 분류컬럼(48)과, 환류시스템(52)을 더 포함하고, 환류시스템(52)은 냉각기(54), 환류드럼(56)과, 환류펌프(58)를 포함한다.
천연가스 액화유닛(24)은 알려진 유닛, 특히 C3MR 또는 DMR 유닛이다.
도 1에서 보인 실시예에서, 플래쉬-저장유닛(26)은 팽창구성요소(60), 여기에서는 동적팽창터빈, 플래쉬 탱크(62)와, 액화천연가스를 저장기(66)로 운반하기 위한 펌프(64)를 포함한다. 변형예에서, 팽창구성요소(60)는 정적팽창밸브이다.
저장기(66)는 예를 들어 단열형 저장탱크이다.
이 실시예에서, 플래쉬-저장유닛(26)은 하류측 열교환기(68), 적당한 경우 흡인드럼(70)과, 직렬로 착설되고 냉각기(76)에 의하여 서로 분리된 다수의 압축기(74)를 포함하는 압축장치(72)를 더 포함한다.
설비(10)에서 구현되는 본 발명에 따른 제1 방법이 이제 상세히 설명될 것이다.
스트림(12)을 형성하는 초기 천연가스는 바람직하게는 건조하고 적어도 부분적으로 탈탄산된 탈황 천연가스이다.
"적어도 부분적으로 탈탄산된"이라는 용어는 초기 천연가스(13)의 스트림에서 이산화탄소의 농도가 유리하게는 50 ppmv 이하임을 의미한다.
유사하게, 물의 농도는 1 ppmv 미만, 유리하게는 0.1 ppmv 미만이다.
황화수소를 포함하는 황함유 원소의 농도는 10 ppmv 미만이고 유리하게는 4 ppmv 이하이다.
초기 천연가스 스트림(12)의 몰 조성의 예는 다음의 표 1과 같다.
몰분율(%)
질소 0.19
메탄 90.62
에탄 6.56
프로판 2.05
i-부탄 0.25
n-부탄 0.23
C5+ 0.09
보다 일반적으로, 초기 천연가스 스트림(12)에서 메탄의 몰분율은 75 mol%와 95 mol% 사이이고, C2 탄화수소의 몰분율은 3 mol%와 12 mol% 사이이며, C3+ 탄화수소의 몰분율은 1 mol%와 8 mol% 사이이다.초기 천연가스 스트림(12)의 유량은 예를 들어 2,000 kmol/h 초과, 예를 들어, 2,000 kmol/h와 70,000 kmol/h 사이이고, 특히 55,000 kmol/h 이다.
초기 천연가스 스트림(12)은 주위온도에 가까운 온도, 특히 0℃와 40℃ 사이의 온도와, 유리하게는 35 bar 초과, 특히 70 bar 초과, 예를 들어 81 bar의 압력을 갖는다.
초기 천연가스 스트림(12)은 제1 열교환기(28)에 도입되어 여기에서 냉각된다. 이는 냉각된 천연가스의 스트림(80)을 형성한다. 여기에서 초기 천연가스 스트림(12)은 초임계이므로 간단하게 냉각된다. 변형예에서 초기 천연가스는 초임계 상태가 아니며 제1 열교환기(28)에서 적어도 부분적으로 응축된다.
이는 -20℃ 미만, 특히 -25℃와 -45℃ 사이, 특히 -37℃의 온도를 갖는다.
이후 스트림(80)은 분리드럼(32)으로 도입되어 분리드럼(32)의 하부에서 회수되는 액체흐름(82)과 분리드럼(32)의 상부에서 회수되는 가스흐름(84)으로 분리된다. 특히 냉각된 천연가스의 스트림(80)이 초임계일 때 액체흐름(82)의 유량은 0 일 수 있다.
액체흐름(82)은 정적팽창밸브(86)를 통해 유동하여 혼합팽창상(mixed expanded phase)(88)을 형성한다. 혼합팽창상(88)의 압력은 50 bar 미만, 특히 30 bar 미만이고, 예를 들어 28.7 bar이다. 혼합팽창상(88)은 분리컬럼(34)의 하부레벨(N1)에서 도입된다.
가스흐름(84)은 메인 터빈 피드 스트림(90)과 2차 환류 스트림(92)으로 나누어진다.
터빈 피드 스트림(90)의 몰유량은 환류 스트림(92)의 몰유량보다 크고, 특히 환류 스트림(92)의 몰유량의 5% 내지 25%를 포함한다.
터빈 피드 스트림(90)은 동적팽창터빈(36)으로 도입되어 내부에서 50 bar 미만, 특히 30 bar 미만, 예를 들어 28.7 bar의 압력으로 팽창된다.
이러한 터빈 피드 스트림(90)의 동적팽창으로 인해 10,000 kW 초과의 에너지, 예를 들어 10,865 kW의 에너지를 회수할 수 있다.
동적팽창터빈(36)으로부터 나오는 냉각팽창된 스트림(94)의 온도는 예를 들어 -70℃ 미만, 특히 -80℃ 미만, 예를 들어 -80.8℃이다.
그리고 냉각팽창된 스트림(94)은 레벨 N1의 상부에 위치한 레벨 N2에서 분리컬럼(34)으로 도입된다.
환류 스트림(92)은 50 bar 미만, 특히 30 bar 미만, 특히 28.7 bar의 압력으로 팽창되기 위해 정적팽창밸브(96)로 도입된다. 이는 제2 상류측 열교환기(30)에서 -80℃ 미만, 특히 -90℃ 미만, 특히 -95.8℃의 온도로 냉각된다.
팽창냉각된 환류 스트림은 컬럼(34)의 상부에서 레벨 N2의 상부에 위치한 레벨 N3에서 분리컬럼(34)으로 도입된다.
분리칼럼(34)의 압력은 바람직하게는 10 bar 내지 40 bar, 특히 20 bar 내지 40 bar, 실질적으로 28.5 bar 이다.
분리칼럼(34)은 상부스트림(98)을 생성한다. 상부스트림(98)은 제2 상류측 열교환기(30)에서 가열된 다음, 초기 천연가스(12)와 역류로 제1 상류측 열교환기(28)에서 가열되어 가열된 상부스트림(100)을 형성한다.
가열된 상부스트림(100)의 온도는 0℃ 초과, 특히 15℃ 초과이며, 예를 들어 17.6℃이다.
그리고 가열된 상부스트림(100)은 터빈(36)에 연결된 압축기(38)에서 압축되고, 30 bar 초과의 압력, 특히 34.6 bar의 압력에서 스트림을 얻기 위해 냉각기(42)에서 냉각된다.
이후에 압축기(40)에서 재압축된 다음 냉각기(44)에서 냉각되어 액화유닛(24)을 위한 압축정제된 천연가스(102)의 스트림을 생성한다.
스트림 압축정제된 천연가스 스트림(102)는 60 bar 초과, 특히 80 bar 초과, 예를 들어 91 bar의 압력을 갖는다. 이는 0℃ 초과, 특히 10℃ 초과, 보다 특히 21.5℃의 온도를 갖는다.
여기서 냉각기(42, 44)는 10℃ 미만, 특히 7℃의 온도를 갖는 냉각흐름에 의해 공급된다. 냉각흐름은 특히 공기 또는 물일 수 있다.
압축정제된 천연가스 스트림(102)은 메탄이 풍부하다. 이는 99.0 mol% 초과, 특히 99.1 mol%의 메탄농도를 갖는다. 이는 특히 1.0 mol% 미만의 낮은 질소농도와, 낮은 농도의 C2+ 탄화수소, 보다 특히 0.5 mol% 미만, 실질적으로 0.2 mol% 에탄의 에탄농도를 갖는다.
분리칼럼(34)은 하부에서 C2+ 탄화수소가 풍부한 하부스트림(106)을 생성한다. 이 하부스트림(106)은 초기 천연가스(10)에 포함된 예를 들어 95 mol% 초과의 에탄과 상기 하부스트림에 포함된 100 mol%의 C3+ 탄화수소를 함유한다.
하부스트림(106)은 10℃보다 높은 온도, 특히 20℃ 내지 30℃, 예를 들어 23.2℃의 온도를 갖는다. 이는 1000 ppmv 미만의 이산화탄소, 우선적으로 200 ppmv 내지 500 ppmv의 이산화탄소, 예를 들어 313 ppmv의 이산화탄소를 함유한다. 이는 5 mol% 미만, 예를 들어 0 mol% 내지 3 mol% 사이, 특히 1 mol% 미만의 메탄농도를 갖는다.
다음의 표는 하부스트림(106)의 조성의 예를 보인 것이다.
몰분율(%)
질소 0.0
메탄 0.21
에탄 70.5
프로판 22.8
i-부탄 2.8
n-부탄 2.6
C5+ 0.97
측부의 제1 리보일링 스트림(108)은 예를 들어, 분리컬럼(34) 상부로부터 20번째 단계에 위치하는 레벨 N1보다 낮은 레벨 N5에서 분리컬럼(34)으로부터 추출된다.제1 액체 리보일링 스트림(108)은 제1 열교환기(28)로 이동되어, 특히 초기 천연가스(12)와의 열교환에 의해 열교환기(28)에서 0℃보다 높은 온도, 특히 8.25℃로 가열된다. 그리고 리보일링 스트림(108)은 레벨 N5 하측에 위치하는 레벨 N7에서, 예를 들어 분리컬럼(34)의 상부로부터 시작하여 21번째 단계에서 분리컬럼(34)에 도입된다.
유사하게, 제2 액체 리보일링 스트림(110)은 0℃ 초과의 온도, 예를 들어 10.7℃의 온도로 가열될 수 있도록 레벨 N6보다 낮은 레벨 N7에서, 예를 들어, 분리컬럼(34)의 상부로부터 22번째 단계에서 분리컬럼(34)으로부터 추출된다. 1 MW보다 큰 에너지, 예를 들어, 4 MW의 에너지가 제2 액체 리보일링 스트림(110)에 공급된다.
이어서, 제2 액체 리보일링 스트림(110)은 레벨 N7 하부에 위치한 레벨 N8에서 분리컬럼(34)으로 복귀된다. 레벨 N8은 예를 들어 상부로부터 23번째 단계에 위치한다.
하부스트림(106)은 펌프(46)로 펌핑되어 분류컬럼(48)의 중간 레벨(P1)에 도입된다.
분류컬럼(48)은 상부에서 1 mol% 미만의 C3+ 탄화수소, 특히 1 mol% 미만의 프로판을 함유하는 상부흐름(112)을 생성한다.
상부흐름(112)은 냉각기(54)에서 부분적으로 응축된 다음, 환류드럼(56)에서 분리되어 환류펌프(58)에 의하여 펌핑된 후 상부에서 에탄-풍부 스트림(14)을 형성하고, 하부에서 분류컬럼(48)의 상부에서 재도입되는 액체 환류 스트림(114)을 형성한다.
에탄-풍부 흐름(14)은 초기 천연가스(12)에 포함된 96 mol% 초과의 에탄을 포함한다. 이는 97 mol% 초과의 에탄을 포함한다.
에탄-풍부 흐름(14)은 여기서 기체이다. 변형예(도시하지 않았음))에서, 에탄-풍부 흐름(14)은 액체흐름(114)에서 얻은 액체이다.
C3+ 탄화수소 스트림은 500 ppmv 미만의 에탄, 보다 특히 100 ppmv 미만의 에탄을 함유한다.
압축정제된 천연가스(102)의 스트림은 알려진 방식으로 가압액화된 천연가스(120)의 스트림을 생성하는 액화유닛(24)으로 보내진다.
가압된 천연가스의 스트림은 20 bar보다 큰 압력, 특히 20 bar와 90 bar 사이, 유리하게는 73 bar의 암력을 갖는다. 이는 -120℃ 미만, 특히 -130℃ 미만, 유리하게는 -136.8℃의 온도를 갖는다.
압축액화된 천연가스(120)는 팽창구성요소(60), 즉, 동적팽창터빈으로 도입된다. 이는 플래쉬되고 액화된 플래쉬 액화 천연가스의 스트림(122)을 형성하기 위하여 5 bar 미만, 특히 2 bar 미만, 예를 들어 1.25 bar의 압력으로 팽창된다.
플래쉬 액화 천연가스 스트림(122)은 플래쉬 드럼(62)으로 도입되어 팽창액화된 천연가스 스트림(124)과 플래시 가스의 제1 흐름(126)으로 분리된다.
팽창액화된 천연가스 스트림(124)은 펌프(64)에 의해 저장 탱크(66)로 펌핑되어 팽창액화된 천연가스(18)를 형성한다.
플래시 가스의 제1 흐름(126)은 플래시 드럼(62)의 상부에서 회수된다. 이는 압축정제된 천연가스 스트림(102)의 일부와 역류하여 가열되기 위해 하류측 열교환기(68)로 도입되며, 플래시 드럼(62)의 상류에서 플래쉬 액화된 천연가스의 스트림(122)에 재도입된다.
하류측 열교환기(68)에서 열교환 후, 이와 같이 형성된 가열된 플래시 가스의 흐름(30)은 -60℃ 초과의 온도, 특히 실질적으로 5℃의 온도를 갖는다. 이는 80 mol% 초과, 예를 들어 85 mol% 초과, 특히 90 mol% 초과의 매우 높은 메탄농도를 갖는다. 이러한 농도는 유리하게는 95 mol% 초과의 메탄, 특히 96 mol% 초과의 메탄, 예를 들어 96.46 mol%의 메탄이다.
이는 20 mol% 미만, 15 mol% 미만, 특히 10 mol% 미만의 질소농도를 갖는다. 상기 농도는 바람직하게는 5 mol% 미만, 특히 4 mol% 미만, 예를 들어 3.54 mol%이다.
가열된 플래시 가스의 흐름(130)은 50 ppmv 미만, 특히 10 ppmv 미만, 예를 들어 5 ppmv 미만의 에탄 농도를 갖는다.
흡인 플라스크(70)를 통해 유동한 후, 가열된 플래쉬 가스의 흐름(130)은 압축된 플래쉬 가스의 흐름(132)을 생성하기 위하여 압축장치(72)에서 25 bar 초과, 특히 30 bar 초과, 예를 들어 60 bar의 압력으로 압축된다.
압축된 플래시 가스의 흐름(132)은 연료스트림(20)과 재순환스트림(134)으로 분리된다.
연료스트림(20)은 예를 들어 천연가스 액화유닛(24)의 가스터빈 또는 예를 들어 압축기(40) 또는 설비(10)의 다른 장치에 공급할 수 있게 된 전류발생유닛의 가스터빈에 공급토록 설비(10)의 연료가스네트워크에 보내오질 수 있게 되어 있다.
재순환 스트림(134)은 30 bar 초과, 특히 50 bar 초과, 예를 들어 58.5 bar의 압력을 갖는다.
이는 제1 열교환기(28)로 연속적으로 이송된 다음 -80℃ 미만, 특히 -90℃ 미만, 예를 들어 -95.5℃의 온도로 냉각될 수 있도록 제2 열교환기(30)으로 이송된다.
그 다음 재순환 스트림(134)은 컬럼(34)의 상부 레벨 N9에서, 예를 들어 컬럼(34)의 사우로부터 시작하여 제1 단계에서 도입될 수 있도록 정적팽창밸브(136)에서 50 bar 미만, 특히 30 bar 미만, 예를 들어 28.7 bar의 압력으로 팽창된다. 레벨 N9은 팽창냉각된 환류스트림을 도입하기 위한 레벨 N3 상부에 위치한다.
상기 언급된 바와 같이, 플래쉬 가스의 흐름(126)으로부터 나오는 재순환 스트림(134)은 메탄이 매우 풍부한데, 이는 에탄이 액화 천연가스(18)에 남아있거나 연속적으로 분리컬럼(34)에서 추출된 다음 분별컬럼(48)에서 추출되기 때문이다.
따라서, 분리컬럼(34)의 상부에서 도입된 환류의 조성은 분리컬럼(34)의 상부 스트림(98)의 품질 변동에 관계없이 메탄이 매우 풍부한 상태를 유지한다.
새로운 환류의 존재는 또한 방법을 구현하는 동안과 설계단계 중에 작동상의 유연성을 제공한다.
따라서 에탄추출유닛(22)과 액화유닛(24), 두 유닛의 파라메타를 조절하기 위하여, 가능한 한 두 유닛(22, 24)에서 요구되는 바와 같은 압축기와 그 구동모드를 선택하기 위하여 에탄추출유닛(22)과 액화유닛(24) 사이의 전체 에너지소비를 최적화하는 것이 가능하다. 이로써, 투자비용이 크게 감소하고, 또한 이후 설명되는 예와 같이 작동비용도 감소한다.
변형예(도시하지 않았음)에서, 가열된 상부스트림(100)은 동일한 출력의 두 압축단계를 포함하는 압축기계에서 터빈(36)에 결합된 압축기(38)의 출구에서 압축되며, 총 출력은 압축기(40)의 출력과 동일하다. 압축기계는 압축단계 사이의 가스를 냉각하는 중간냉각기를 포함한다. 이와 같이 하여 얻은 구성은 5.8 MW의 전력 절감을 제공한다.
본 발명에 따른 제2 방법을 구현하기 위한 제2 설비(140)가 도 2에 도시되어 있다.
본 발명에 따른 제2 방법은 본 발명에 따른 제1 방법과 유사하다. 제2 방법이 압축정제된 천연가스의 스트림(102)으로부터 재순환 스트림(142)을 제거하는 단계를 포함한다는 점에서 본 발명에 따른 제1 방법과 상이하다.
재순환 스트림(142)의 몰유량은 유리하게, 재순환 스트림(142)의 제거후, 액화유닛(22)으로 도입시에 압축정제된 천연가스의 스트림(102)의 잔류 스트림의 몰유량보다 작다.
재순환 스트림(142)은 50 bar 초과, 특히 80 bar 초과, 예를 들어 90 bar의 압력을 갖는다. 이는 -90℃ 미만, 바람직하게는 -95℃ 미만, 예를 들어 95.4℃의 온도로 냉각될 수 있도록 제1 열교환기(28)에 이어서 제2 열교환기(30)에 연속적으로 도입된다.
이어서, 재순환 스트림(142)은 50 bar 미만, 특히 30 bar 미만, 특히 28.7 bar의 압력으로 팽창되고, 재순환 스트림(134)과 환류 스트림(92) 사이의 분리컬럼(34)으로 도입된다.
본 발명에 따른 제3 방법을 구현하기 위한 제3 설비(150)가 도 3에 도시되어 있다.
설비(150)는 저장기(66)에서 형성된 증발가스를 수집하고 재압축하기 위한 시스템(152)을 포함한다는 점에서 제1 설비(10)와 다르다.
수집시스템(152)은 보호드럼(154)과 냉각기(160)에 의하여 2개씩 이격된 다수의 압축단(158)을 포함하는 압축장치(156)를 포함한다.
저장기(66)에서 액화 천연가스의 증발로 인한 플래쉬 가스의 재2 흐름(162)은 저장기(66)의 상부에서 수집된 후 압축장치(156)로 도입되어 25 bar보다 큰 압력, 특히 26 bar와 70 bar 사이의 압력, 예를 들어 60 bar의 압력으로 압축된다.
이와 같이 생성된 압축된 플래쉬 가스의 제2 흐름(164)은 연료 스트림(20)과 재순환 스트림(134)으로 분리되고, 열교환기(28, 30)에서 냉각되고 팽창밸브(136)에서 팽창된 후 분리컬럼(34)으로 재도입된다.
유리하게는, 도 3에 도시된 실시예에서, 설비(150)는 팽창구성요소(60)를 갖지 않는다. 액화유닛(24)으로부터 나오는 압축액화된 천연가스(120)는 액화 천연가스용 저장기(66)로 직접 도입되고 저장기(66)에서 플래싱된다.
본 발명에 따른 제4 방법을 구현하기 위한 제4 설비(170)가 도 4에 도시되어 있다.
제4 설비(170)는 저장기(66)에 제3 설비(150)와 같이 제3 설비(150)와 같이 증발가스를 수집하기 위한 증발가스 수집을 위한 증발가스수집 시스템(152)이 구비되어 있다는 점에서 제1 설비(10)와 다르다.
본 발명에 따른 제4 방법을 실행하는 동안, 압축된 플래쉬 가스의 제1 흐름(132)과 압축된 플래쉬 가스의 제2 흐름(164)이 연료 스트림 (20)과 재순환 스트림(134)으로 분리되기 전에 혼합된다.압축 플래시 가스(132)의 제1 흐름과 압축 플래시 가스(164)의 제2 스트림이 혼합된다.
이전의 경우와 마찬가지로, 재순환 스트림(134)은 열교환기(28, 30)를 통해 흐른 후 분리컬럼(34)으로 재도입된 다음 팽창밸브(136)에서 팽창된다.
본 발명에 따른 제5 방법을 구현하기 위한 제5 설비(200)가 도 5에 도시되어 있다.
제5 방법은 드럼(32)에서 회수되는 전체 가스 흐름(84)이 분리없이 동적팽창터빈(36)으로 보내지는 터빈 피드 스트림(90)을 형성한다는 점에서 도 2에 도시된 제2 방법과 다르다.
방금 설명한 본 발명에 의하여, 분리컬럼(34)의 환류의 실질적으로 일정한 조성을 유지하는 것이 가능하며, 재순환 스트림(134)의 공급이 없는 경우, 분리컬럼(34)으로부터 추출되는 상부 스트림(98)의 조정이 변동하는 동안에 발생하는 눈덩이 효과를 방지한다.
따라서 상기 방법은 투자비용이나 운영비용을 증가시키지 않고 추출된 에탄의 일정한 농도를 유지하는데 간단하고 효과적이다.
본 발명 방법의 에너지 소비는 다음 표에 자세히 설명된다.
종래기술 도 1 도 2 도 3
에탄 회수율(%) 97 97 97 97
압축기 전력 36 (MW) 48.105 49.175 49.261 49.397
압축기 전력 유닛 26 (MW) 197.471 159.230 172.732 174.874
압축기 전력 72 (MW) 2.856 38.012 22.99 압축기(72) 없음
압축기 전력 156 (MW) 3.129 3.127 3.129 25.978
탱크에서 발생된 LNG 유량 (ton/h) 778.486 778.702 778.616 778.482
총 전력 소비 (MW) 251.563 249.544 248.051 250,250
비전력 (kWh/ton) 323.1 320.5 318.8 321.5
상기 표에 나타낸 바와 같이, 재순환 스트림(134)으로부터 생성된 환류가 존재할 때 소비되는 총 전력은, 소비전력과, 설비에 의하여 생성된 액화 천연가스의 유량으로 나눈 비전력의 상당한 감소를 나타낸다.
10: 제1 설비, 12: 초기 천연가스 스트림, 14: 에탄-풍부 흐름, 16: 하부 스틂, 18: 팽창액화된 천연가스, 연료 스트림, 에탄추출유닛, 액화유닛, 26: 플래쉬-저장유닛, 28, 30: 상류측 열교환기, 32: 분리드럼, 34: 분리컬럼, 35: 하부 리보일러, 36: 동적팽창터빈, 38, 40: 압축기, 42, 44: 냉각기, 46: 분류컬럼, 50: 하부 리보일러, 52: 환류시스템, 54: 냉각기, 56: 환류드럼, 58: 환류펌프, 60: 팽창구성요소, 62: 플래쉬 탱크, 64: 펌프, 66: 저장기, 68: 하류측 열교환기, 70: 흡인드럼, 72: 압축장치, 74: 압축기, 76: 냉각기, 80: 냉각된 천연가스 스트림, 82: 액체흐름, 84: 가스흐름, 86: 정적팽창밸브, 88: 혼합팽창상, 90: 메인 터빈 피드 스트림, 92: 2차 환류스트림, 94: 냉각팽창 스트림, 96: 정적팽창밸브, 98: 상부 스트림, 100: 가열된 상부 스트림; 102: 압축정제된 천연가스 스트림, 106: 하부 스트림, 108: 제1 측부 리보일링 스트림, 110: 제2 액체 리보일링 스트림, 112: 상부흐름, 114: 액체환류스트림, 120: 가압액화된 천연가스 스트림, 124: 팽창액화된 천연가스 스트림, 126: 플래쉬 가스의 제1 흐름, 130: 가열된 플래쉬 가스의 흐름, 132: 압축된 플래쉬 가스의 흐름, 134: 재순환 스트림, 136: 정적팽창밸브, 140: 제2 설비, 142: 재순환 스트림, 150: 제3 설비, 152: 증발가스의 수집압축 시스템, 154: 보호드럼, 156: 압축장치, 158: 다수의 압축단, 160: 냉각기, 162: 플래쉬 가스의 제2 흐름, 164: 압축되 플래쉬 가스의 제2 흐름, 170: 제4 설비, 200: 제5 설비

Claims (16)

  1. 초기 천연가스의 스트림(12)으로부터 에탄을 추출하기 위한 방법으로서, 상기 방법이
    - 냉각된 천연가스의 스트림(80)을 형성하기 위하여 하나 이상의 제1 상류측 열교환기(28)에서 초기 천연가스의 스트림(12)을 냉각하는 단계;
    - 냉각된 천연가스의 스트림(80)을 액체흐름(82)과 가스흐름(84)으로 분리하는 단계;
    - 액체흐름(82)을 팽창시키고 제1 레벨(N1)에서 액체흐름(82)으로부터 나오는 하나 이상의 스트림을 메탄과 C2+ 탄화수소를 분리하는 컬럼(34)으로 도입하는 단계;
    - 가스흐름(84)으로부터 터빈 피드 스트림(90)을 형성하는 단계;
    - 동적팽창터빈(36)에서 터빈 피드 스트림(90)을 팽창시키고 제2 레벨(N2)에서 동적팽창터빈(36)으로부터 나오는 팽창된 스트림(94)을 분리컬럼(34)으로 도입하는 단계;
    - 분리컬럼(34)으로부터 회수되는 C2+ 탄화수소가 풍부한 하부스트림을 분류컬럼(48)으로 도입하고 분류컬럼(48)으로부터 에탄흐름(14)을 회수하는 단계;
    - 압축정제된 천연가스의 스트림(102)을 형성하기 위하여 분리컬럼(34)으로부터 나오는 상부스트림(98)의 적어도 일부를 회수하고 압축하는 단계;
    - 가압액화된 천연가스의 스트림(120)을 형성하기 위하여 액화유닛(24)에서 압축정제된 천연가스 스트림(102)을 액화하는 단계;
    - 가압액화된 천연가스의 스트림(120)을 플래쉬 팽창시키고 팽창액화된 천연가스(18)를 저장기(66)에 회수하는 단계;
    - 가압액화된 천연가스의 스트림(120)의 팽창으로부터 나오는 플래쉬 가스의 하나 이상의 흐름(126, 162)을 회수하는 단계; 및
    - 플래쉬 가스 또는 각 플래쉬 가스의 흐름(126, 162)을 압축하는 단계를
    포함하는 방법에 있어서,
    - 압축된 플래쉬 가스의 흐름(132, 164)을 연료 스트림(20)과 재순환 스트림(134)으로 분리하는 단계; 및
    - 재순환 스트림(134)을 적어도 부분적으로 냉각하고 팽창시켜 냉각되고 팽창된 재순환 스트림을 분리컬럼(34)의 상부단에 도입하는 단계를
    포함함을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 재순환 스트림(134)의 메탄 농도가 90 mol% 초과, 특히 95 mol% 초과임을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 재순환 스트림(134)의 도입이 분리컬럼(34)의 상부로부터 제1 단에서 수행됨을 특징으로 하는 방법.
  4. 전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 재순환 스트림(134)이 제1 열교환기(28)에 도입되어 분리컬럼(34)으로부터 나오는 상부 스트림(98)과의 열교환으로 냉각됨을 특징으로 하는 방법.
  5. 전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 가스흐름(84)이 동적팽창터빈(36)으로 도입되는 터빈 피드 스트림(90)과, 환류 스트림(92)의 제2 상류측 열 교환기(30)에서의 냉각과 정적 팽창 후에 재순환 스트림(134)보다 더 낮은, 분리 컬럼(34)으로 도입되는 환류 스트림(92)으로 분리되는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 재순환 스트림(134)의 냉각단계가 제2 열교환기(30)를 통해 재순환 스트림의 흐름(134)을 유동시키는 것을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  7. 전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 재순환 스트림(134)의 팽창단계가 정적팽창밸브(136)를 통해 재순환 스트림의 흐름(134)을 유동시키는 것을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  8. 전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 압축정제된 상부 천연가스(102)의 적어도 일부가 하류측 열교환기(68)에서 플래쉬 가스의 흐름(126)과 열교환하도록 배치됨을 특징으로 하는 방법.
  9. 전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 액화유닛(24)의 상류측에서 압축정제된 천연가스의 스트림(102)으로부터 재순환 스트림(142)을 제거하는 단계를 포함하고, 재순환 스트림(142)이 냉각되고 팽창되어 분리컬럼(34)으로 도입됨을 특징으로 하는 방법.
  10. 전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 가압액화된 천연가스의 스트림(120)이 동적 또는 정적 팽창구성요소(60)에서 팽창되고, 저장기(66)로 도입되는 팽창액화된 천연가스(124)와 플래쉬 가스의 흐름(126)으로 분리되도록 플래쉬 드럼(62)으로 도입됨을 특징으로 하는 방법.
  11. 전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 팽창액화된 천연가스가 저장기(66)로 도입될 때, 플래쉬 가스의 하나 이상의 흐름(162)이 저장기(66)에서 형성됨을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 가압액화된 천연가스의 스트림(120)이 플래쉬 드럼(62)을 통하여 유동함이 없이 저장기(66)에 직접 도입됨을 특징으로 하는 방법.
  13. 전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 분리컬럼(34)으로부터 나오는 상부스트림(98)의 압축이 동적팽창터빈(36)에 결합된 하나 이상의 제1 압축기(38)에서 수행되고, 그런 다음 연속하여 제2 압축기, 제2 압축기에서 압축되는 가스를 위한 냉각기와, 압축정제된 천연가스의 스트림을 형성하기 위한 제3 압축기를 포함하는 압축기계에서 수행됨을 특징으로 하는 방법.
  14. 전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 분류컬럼(48)으로부터 나오는 상부흐름(112)이 냉각되고 부분적으로 압축되어 상부드럼(56)으로 도입되고, 에탄 흐름(14)이 상부드럼(56)의 상부에서 회수되며, 상부드럼(56)의 하부는 환류형태로 분류컬럼(48)에 재도입됨을 특징으로 하는 방법.
  15. 전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 냉각된 천연가스의 스트림(80)의 분리로부터 얻는 전체 가스흐름(84)은 분리없이 동적팽창터빈(36)으로 보내어지는 터빈 피드 스트림(90)을 형성함을 특징으로 하는 방법.
  16. 초기 천연가스의 스트림으로부터 에탄의 추출을 위한 장치로서, 상기 장치가
    - 냉각된 천연가스의 스트림(80)을 형성하기 위하여 초기 천연가스(12)의 스트림(12)을 냉각시키는데 적합한 하나 이상의 제1 상류측 열교환기(28);
    - 냉각된 천연가스의 스트림(80)을 액체흐름(82)과 가스흐름(84)으로 분리하기 위한 세퍼레이터;
    - 액체흐름 팽창구성요소(82);
    - 메탄 및 C2+ 탄화수소 분리컬럼(34)과, 팽창된 액체흐름(82)으로부터 나오는 하나 이상의 스트림을 제1 레벨(N1)에서 분리컬럼(34)으로 도입하기 위한 시스템;
    - 가스흐름(84)으로부터 터빈 피드 스트림(90)을 형성하기 위한 시스템;
    - 터빈 피드 스트림(90)을 팽창시키는데 적합한 동적팽창터빈(36)과, 동적팽창터빈(36)으로부터의 팽창된 스트림(94)을 제2 레벨(N2)에서 분리컬럼(34)으로 도입하기 위한 시스템;
    - 분류컬럼(48), 분리컬럼(34)으로부터 나오는 C2+ 탄화수소 풍부한 하부스트림(106)을 분류컬럼(48)으로 도입하기 위한 시스템, 및 분류컬럼(48)으로부터 에탄흐름을 회수하기 위한 시스템;
    - 압축정제된 천연가스의 스트림(102)을 형성하도록 분리컬럼(34)으로부터 나오는 상부스트림(98)의 적어도 일부를 회수하고 압축하기 위한 시스템;
    - 가압액화된 천연가스의 스트림(120)을 형성하기에 적합한 압축정제된 천연가스의 스트림(102)을 위한 액화유닛;
    - 가압액화된 천연가스의 스트림(120)을 위한 플래쉬 팽창 시스템과 팽창액화된 천연가스(18)를 회수하기 위한 저장기(66);
    - 가압액화된 천연가스의 스트림(120)의 팽창으로부터 플래쉬 가스의 하나 이상의 흐름(126, 162)을 회수하기 위한 시스템; 및
    - 플래쉬 가스 또는 각 플래쉬 가스의 흐름(126, 162)을 압축하기 위한 시스템을
    포함하는 장치에 있어서,
    - 압축된 플래쉬 가스의 흐름(132, 164)을 연료 스트림(20)과 재순환 스트림(134)으로 분리하기 위한 시스템; 및
    - 재순환 스트림(134)을 냉각시키고 적어도 부분적으로 팽창시키며 냉각되고 팽창된 재순환 스트림을 분리컬럼(34)의 상부단에 도입하기 위한 시스템을
    포함함을 특징으로 하는 장치.
KR1020237015565A 2020-11-10 2021-11-09 초기 천연가스 스트림으로부터 에탄을 추출하는 방법과 장치 KR20230107567A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FRFR2011521 2020-11-10
FR2011521A FR3116109B1 (fr) 2020-11-10 2020-11-10 Procédé d’extraction d’éthane dans un courant de gaz naturel de départ et installation correspondante
PCT/EP2021/081135 WO2022101211A1 (fr) 2020-11-10 2021-11-09 Procédé d'extraction d'éthane dans un courant de gaz naturel de départ et installation correspondant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230107567A true KR20230107567A (ko) 2023-07-17

Family

ID=74206019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237015565A KR20230107567A (ko) 2020-11-10 2021-11-09 초기 천연가스 스트림으로부터 에탄을 추출하는 방법과 장치

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20230408191A1 (ko)
EP (1) EP4244557A1 (ko)
JP (1) JP2023548920A (ko)
KR (1) KR20230107567A (ko)
CN (1) CN116783438A (ko)
AU (1) AU2021379956A1 (ko)
FR (1) FR3116109B1 (ko)
WO (1) WO2022101211A1 (ko)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4435198A (en) * 1982-02-24 1984-03-06 Phillips Petroleum Company Separation of nitrogen from natural gas
US5615561A (en) * 1994-11-08 1997-04-01 Williams Field Services Company LNG production in cryogenic natural gas processing plants
TW366411B (en) * 1997-06-20 1999-08-11 Exxon Production Research Co Improved process for liquefaction of natural gas
FR2817766B1 (fr) 2000-12-13 2003-08-15 Technip Cie Procede et installation de separation d'un melange gazeux contenant du methane par distillation,et gaz obtenus par cette separation
US6526777B1 (en) * 2001-04-20 2003-03-04 Elcor Corporation LNG production in cryogenic natural gas processing plants
BR112015015743A2 (pt) * 2012-12-28 2017-07-11 Linde Process Plants Inc processo para a liquefação integrada de gás natural e a recuperação de líquidos de gás natural e um aparelho para a integração de liquefação

Also Published As

Publication number Publication date
FR3116109B1 (fr) 2022-11-18
FR3116109A1 (fr) 2022-05-13
JP2023548920A (ja) 2023-11-21
US20230408191A1 (en) 2023-12-21
EP4244557A1 (fr) 2023-09-20
WO2022101211A1 (fr) 2022-05-19
AU2021379956A1 (en) 2023-06-15
CN116783438A (zh) 2023-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8752401B2 (en) Method for producing a flow which is rich in methane and a cut which is rich in C2+ hydrocarbons from a flow of feed natural gas and an associated installation
US9534837B2 (en) Nitrogen removal with ISO-pressure open refrigeration natural gas liquids recovery
JP4216765B2 (ja) 凝縮天然ガスからの窒素除去方法及び装置
US9310128B2 (en) Method for producing a flow rich in methane and a flow rich in C2 + hydrocarbons, and associated installation
JP5032562B2 (ja) 天然ガス流の液化方法及び装置
JP5325284B2 (ja) 炭化水素流の液化方法及び装置
US20080078205A1 (en) Hydrocarbon Gas Processing
WO2005009930A1 (ja) 炭化水素の分離方法および分離装置
WO2007001669A2 (en) Hydrocarbon gas processing
JP2010501657A (ja) 炭化水素流の処理方法及び処理装置
US11097220B2 (en) Method of preparing natural gas to produce liquid natural gas (LNG)
KR20230107567A (ko) 초기 천연가스 스트림으로부터 에탄을 추출하는 방법과 장치
RU2754482C2 (ru) Дополненная установка по производству сжиженного природного газа и способ ее работы
US11920098B2 (en) Method for treating a feed gas stream and associated installation
KR101561385B1 (ko) 천연가스의 예비 분리를 통한 천연가스오일 회수방법