KR20160134348A - 천연가스의 이산화탄소 분리 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면 가스전으로부터 시추되는 천연가스의 압력에 따른 이산화탄소 고체화 온도 조건으로 이산화탄소를 포함하는 천연가스를 열교환 시킴으로써 이산화탄소를 상변화 즉, 고체화시켜 분리할 수 있고, 이산화탄소를 효과적으로 정교하게 분리할 수 있어 처리 능력을 향상시킬 수 있다. 따라서, 고농도의 이산화탄소를 처리할 수 있으므로 종래 기술에 비해 에너지 절감, 장비 크기 최소화, 공간 활용성 증대의 효과가 있으며, 가스전의 이산화탄소 조성 변화에 대해 유연하게 적용할 수 있어 가스전에 따른 적용성이 크다. 또한, 이산화탄소를 고체화시켜 분리할 수 있으므로 부피 감소 효과가 있다. 또한, 고체화 이산화탄소는 고체상태에서 녹아 바로 기체로 승화하므로, 주위의 열을 흡수하여 온도를 급격히 낮출 수 있고, 승화 시 수분을 남기지 않으므로 냉각제로써 취급이 용이하다.
본 발명의 천연가스의 이산화탄소 제거 시스템 및 방법은 천연가스 액화공정의 전처리 공정에서 천연가스로부터 이산화탄소를 제거하는 방법에 있어서, 가스전(Well)으로부터 공급받은 천연가스를 열교환기로 공급하여 천연가스에 포함된 이산화탄소를 고체화시키는 단계; 상기 고체화 이산화탄소와 천연가스를 분리하는 단계; 및 상기 천연가스와 분리된 고체화 이산화탄소를 상기 천연가스 액화공정의 제1냉각수단의 냉매로 공급하여 천연가스를 예냉시키는 단계를 포함한다.

Description

천연가스의 이산화탄소 분리 시스템 및 방법 {The System and Method for Carbon Dioxide Separation from Natural Gas before Gas Liquefaction Process}
본 발명은 천연가스로부터 이산화탄소를 분리하는 시스템 및 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 천연가스 액화공정의 전처리 공정에서 천연가스로부터 이산화탄소를 상변화시켜 분리 제거하는 천연가스의 이산화탄소 분리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
액화천연가스(Liquefied Natural Gas, 이하 "LNG"라 함)는 메탄(Methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 가스전으로부터 시추하여 약 -162℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색 무취의 투명한 액체로서, 천연가스와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 갖는다.
또한, LNG는 연소 시 단위당 이산화탄소(CO2) 배출량이 최소이고, 효율이 높아 석탄, 석유와 비교하여 최선의 친환경 화석 연료로 여겨지고 있으며, 비용도 저렴하여 전 세계적으로 그 수요가 급증하고 있다.
해상 또는 육상의 가스전에서 시추된 천연가스는 이산화탄소(CO2), 황화수소(H2S)와 같은 산성가스, 수분(H2O) 등의 이물질을 포함하고 있다. 이산화탄소 및 황화수소와 같은 산성가스는 천연가스의 처리공정에서 장비 부식 또는 이송 파이프 부식의 원인이 되고, 수분은 천연가스의 극저온 공정에서 가스하이드레이트(Gas Hydrate)를 형성하므로 장비 파손 등의 원인이 된다. 따라서, 천연가스의 액화공정에 앞서 이러한 이물질들을 천연가스로부터 반드시 분리하여 제거해야만 한다.
종래에는 이러한 이산화탄소를 제거하는 데 분리막을 이용한 막분리 방법, 흡수탑에서 흡수용매에 이산화탄소를 흡수시키는 방법 또는 흡착제에 흡착시키는 방법 등을 단일적으로 적용하거나 또는 이들을 다단계로 조합하여 천연가스의 액화공정에 앞선 전처리 공정에서 실시하였다.
가장 널리 적용되는 방식으로는 분리막(Membrane)과 아민 공정의 복합형이 있는데, 천연가스를 분리막으로 공급하여 정교하지는 않지만, 1차적으로 많은 양의 이산화탄소를 제거한 이후, 아민 공정으로 공급하여 낮은 농도까지 천연가스에 포함된 이산화탄소를 제거하는 방식이다.
흡수법, 특히 아민(Amine) 용액을 흡수제로 하는 흡수법은 가장 효율이 좋고 정교하게 이산화탄소를 분리해낼 수 있어 널리 이용되고 있다.
향후 가스 시추 및 생산은 육상 플랜트보다 해상에서의 수요가 증가할 전망이며, 이미 그러한 추세에 들어서 있다. 특히, 해상의 중규모 가스전의 경우 이산화탄소의 양이 많이 함유된 경우가 많고, 해상에 부유하여 가스의 시추, 처리, 생산을 실시하는 해상 플랜트 구조물인 LNG-FPSO(LNG-Floating, Production, Storage, Offloading, 이하 'FLNG'라 함)에 적용하기 위하여는 FLNG의 특성상 에너지, 공간 등의 제약이 있으므로 기존의 단일 아민 공정보다 처리능력을 향상시킬 필요가 있다. 하지만, 이러한 고농도의 이산화탄소를 처리하기 위해서는 아민 재생 공정에 있어서 고온의 많은 열이 요구되는 열집약 공정이 되기 때문에 FLNG에 있어 높은 발화 위험성이 있다.
이러한 이유로 2단 아민 공정에 대한 연구가 활발한데, 폐열인 적은 열로 공정의 운영이 가능하기 때문에, 이로 인하여 고온 처리 없이도 약 15mol%까지 이산화탄소를 처리할 수 있고 안전하다는 장점이 있으나, 2단 아민 공정은 고농도의 용액 흐름으로 인해 장치의 크기가 대형화되고, CAPEX 및 OPEX가 증가한다는 문제점이 있다.
또한, 천연가스의 액화 공정에 있어서, 천연가스를 약 -162℃까지 냉각시키는 냉열원을 제공하는 냉매 사이클은 가스 플랜트 전체 에너지의 약 30% 이상을 차지할 정도로 많은 전력이 요구되며 따라서 액화 공정의 에너지를 절감할 수 있는 방법에 대한 수요가 증가하고 있다.
대한민국 공개특허공보 10-2009-0006934 (2009.01.16. 공개)
따라서, 본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 가스전으로부터 올라오는 천연가스에 포함된 이산화탄소(CO2)를 효과적으로 분리제거함과 동시에, 안전하면서도 에너지를 절감할 수 있고, 천연가스의 전처리 공정의 장비를 간단히 하여 공간 효율이 높은 천연가스의 이산화탄소 제거 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 천연가스 액화공정의 전처리 공정에서 천연가스로부터 이산화탄소를 제거하는 방법에 있어서, 가스전(Well)으로부터 공급받은 천연가스를 열교환기로 공급하여 천연가스에 포함된 이산화탄소를 고체화시키는 단계; 상기 고체화 이산화탄소와 천연가스를 분리하는 단계; 및 상기 천연가스와 분리된 고체화 이산화탄소를 상기 천연가스 액화공정의 제1냉각수단의 냉매로 공급하여 천연가스를 예냉시키는 단계를 포함하는 천연가스의 이산화탄소 제거 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 이산화탄소를 고체화시켜 분리한 천연가스를 아민흡수탑으로 공급하여 2차적으로 산성가스를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 이산화탄소를 고체화시키는 단계는 이산화탄소를 포함하는 천연가스를 상기 열교환기에서 이산화탄소의 삼중점 온도 이하로 냉각시켜 고체화시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 이산화탄소를 고체화시키는 단계 및 고체화 이산화탄소와 천연가스를 분리하는 단계는 상기 천연가스를 상기 열교환기에서 냉각시켜 이산화탄소를 액화시키는 단계를 포함하고, 상기 액화 이산화탄소를 유체분사수단을 통해 감압 및 냉각시켜 고체 상태로 상기 제1냉각수단으로 공급할 수 있다.
바람직하게는, 상기 아민흡수탑을 거친 천연가스는 천연가스 액화공정의 제1냉각수단으로 공급하고, 고체화 이산화탄소와 열교환하여 LNG 생산의 예냉을 공급받을 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 의하면, 천연가스 액화공정의 전처리 공정에서 천연가스로부터 이산화탄소를 제거하는 시스템에 있어서, 가스전으로부터 시추한 천연가스를 이산화탄소의 삼중점 이하까지 냉각시켜 이산화탄소를 상변화시켜 분리 제거하는 열교환기; 상기 이산화탄소를 분리 제거한 천연가스를 액화시켜 LNG를 생산하는 액화공정에서 천연가스를 예냉시키는 제1냉각수단을 포함하는 천연가스의 이산화탄소 제거 시스템이 제공된다.
바람직하게는, 상기 제1열교환기의 냉매는 상기 열교환기에서 냉각되어 상변화된 이산화탄소를 공급하여 사용할 수 있다.
바람직하게는, 상기 열교환기는 상기 천연가스를 이산화탄소의 삼중점 이하로 냉각시켜 이산화탄소를 고체화시키고, 상기 고체화 이산화탄소를 상기 제1열교환기의 냉매로 공급할 수 있다.
바람직하게는, 상기 열교환기는 상기 천연가스를 이산화탄소 임계점 이하로 냉각시켜 이산화탄소를 액화시키고, 상기 액화 이산화탄소를 감압 및 냉각시켜 고체 상의 이산화탄소를 상기 제1열교환기로 공급하도록 하는 유체분사수단;을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 가스전으로부터 시추되는 천연가스의 압력에 따른 이산화탄소 고체화 온도 조건으로 이산화탄소를 포함하는 천연가스를 열교환 시킴으로써 이산화탄소를 상변화 즉, 고체화시켜 분리할 수 있고, 그에 따라 기체 상태로 이산화탄소를 분리 배출하는 종래 기술에 비해 부피 감소 효과가 있으며, 이산화탄소를 효과적으로 정교하게 분리할 수 있어 처리 능력을 향상시킬 수 있다.
따라서, 고농도의 이산화탄소를 처리할 수 있으므로 종래 기술에 비해 에너지 절감, 장비 크기 최소화, 공간 활용성 증대의 효과가 있으며, 가스전의 이산화탄소 조성 변화에 대해 유연하게 적용할 수 있어 가스전에 따른 적용성이 크다.
또한, 고체화 이산화탄소는 고체상태에서 녹아 바로 기체로 승화하므로, 주위의 열을 흡수하여 온도를 급격히 낮출 수 있고, 승화 시 수분을 남기지 않으므로 냉각제로써 취급이 용이하다.
도 1은 이산화탄소의 P-T 상태도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 천연가스의 이산화탄소 제거 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 천연가스의 이산화탄소 제거 시스템의 개념도이다.
본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다. 또한, 하기 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 이산화탄소의 P-T 상태도이다. 도 1의 이산화탄소 상태도에서 보는 바와 같이, 이산화탄소의 삼중점은 약 5.18bar 조건에서 약 -56.6℃이다. 즉, 이산화탄소는 약 -56.6℃, 5.18bar 조건에서 액체상, 고체상, 기체상 등 3상(Phase)이 모두 평형을 이루며 존재하고, 그 이하의 저압 상태에서는 기체의 온도를 낮추어도 액화되지 않으며 곧바로 고체로 승화하게 된다.
또는, 가스 상태의 이산화탄소를 냉각시키면 이산화탄소가 액화(Liquefaction)되고, 더 냉각시키거나 감압 및 냉각시키면 이산화탄소가 고체화(Solidification)된다.
반면, 가스전으로부터 시추되어 산성가스(이산화탄소, 황화수소 등), 수분 등의 이물질을 포함하여 전처리 공정으로 공급되는 천연가스는 전형적으로 20 ~ 80bar, 보다 전형적으로는 40 ~ 65bar, 더 전형적으로는 약 60bar이다.
따라서, 가스전으로부터 시추되어 천연가스 전처리 공정으로 공급되는 이산화탄소를 포함하는 천연가스의 압력은 이산화탄소의 액화 및 고체화 가능 범위이며, 천연가스의 공급 압력에서 이산화탄소의 고체화 조건에 맞도록 온도를 낮춰주면 이산화탄소는 고체화되어 천연가스로부터 분리 제거될 수 있다. 천연가스의 액화조건은 1기압에서 약 -162℃이고 상기 이산화탄소의 액화조건 범위 내에서 액화될 수 없으므로, 탄화수소의 손실이 거의 없이 이산화탄소만을 분리해 낼 수 있는 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 천연가스의 이산화탄소 제거 시스템을 도시한다. 도 3은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 천연가스의 이산화탄소 제거 시스템을 도시한다. 이하 도 1, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명은 해상에 부유하여 해저 가스전으로부터 가스를 시추하고, 정제, 액화 생산, 저장 및 하역 등을 모두 수행하는 LNG-FPSO(LNG-Floating Production Storage Offloading, 이하 'FLNG'라 함)와 같은 해상 부유 구조물 또는 해양 플랜트(Offshore Plant)는 물론 육상의 가스전으로부터 가스를 시추하여 생산하는 육상 가스 플랜트(Onshore Gas Plant)에서도 실시할 수 있다.
본 발명에 따른 천연가스의 이산화탄소 제거 시스템은 천연가스 액화공정의 전처리 공정에서 천연가스에 포함된 이산화탄소를 제거하는 데 있어서, 가스전(1)으로부터 시추한 천연가스를 냉각시켜 천연가스에 포함된 이산화탄소를 상변화시켜 분리 제거하는 열교환기(10) 및 상기 이산화탄소와 분리 배출된 천연가스를 액화시켜 LNG를 생산하는 천연가스 액화 공정 유닛(30)을 포함하고, 천연가스 액화 공정 유닛(30)은 천연가스를 액화시키기 위한 천연가스의 예냉을 실시하는 제1냉각수단(31)를 포함한다.
상기 전처리 공정의 열교환기(10)로 천연가스를 공급하기 전에, 천연가스와 함께 올라온 머드 등의 고형물을 제거하는 안정화 유닛(Stabilization Unit)를 더 포함할 수 있다.
상기 전처리 공정은 이산화탄소, 황화수소와 같은 산성가스를 제거하는 공정, 수분(H2O) 제거 공정 및 수은(Mercury) 제거 공정 등을 포함하는데, 본 발명은 산성가스를 제거하는 공정에서 특히, 이산화탄소 분리 제거 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면 이산화탄소 분리 제거 공정에서 이산화탄소를 분리하는 데 열교환기(10)로 상기 가스전(1)에서 시추된 후 고형물이 제거된 천연가스를 공급하여, 열교환기(10)에서 상기 이산화탄소를 포함하는 천연가스를 냉각시켜 이산화탄소를 상변화 즉, 고체화(Solidification)시켜 분리한다.
상기 열교환기(10)로 공급하는 이산화탄소를 포함하는 천연가스는 이산화탄소의 임계점 압력 이하 즉, 약 73.8bar를 넘지는 않아야 한다. 상기 압력 범위 내에서 열교환기(10)로 공급되는 천연가스를 삼중점 온도 이하 즉, 약 -56.6℃ 이하로 냉각시켜 이산화탄소를 고체화시킨다.
열교환기(10)에서 냉각되는 이산화탄소를 포함하는 천연가스의 온도는 열교환기(10)로 공급되는 천연가스의 압력에 따라, 이산화탄소가 고체화되는 온도까지 냉각시켜야 하며, 가압 또는 감압장치를 열교환기(10) 전단에 마련하여 열교환기(10)로 공급되는 천연가스의 압력을 일정하게 유지시킬 수도 있다.
상기 열교환기(10)에서 -56.6℃이하로 냉각되어 이산화탄소가 고체화된 천연가스 중 기체 상의 천연가스는 천연가스 액화 공정 유닛(30)으로 공급되어 LNG로 생산된다. 열교환기(10)에서 분리 배출되는 기체 상의 천연가스는 액화 공정 유닛(30)으로 공급되기 전에 아민흡수탑(미도시)을 거쳐 이산화탄소, 황화수소와 같은 산성가스를 더 제거될 수 있다. 또한 수분 제거 공정 내지 수은 제거 공정 및 NGL Extraction 공정을 더 거친 후 액화 공정 유닛(30)으로 공급될 수 있다.
또는, 열교환기(10)는 열교환기(10)의 내부에 냉매 공급라인을 마련하여 열교환기(10) 내부로 이산화탄소를 포함하는 천연가스를 공급하고, 냉매 공급라인으로 냉매를 공급하여, 천연가스를 냉각시켜 이산화탄소를 고체화시키고, 고체 이산화탄소를 냉매 공급라인에 응집시켜 결착 형성시키거나, 냉매 공급라인을 열교환기(10)의 외부에 코일형태로 마련하여 냉매를 공급하여 고체 이산화탄소를 열교환기(10) 내부 벽면에 응집시켜 결착 형성시킬 수 있다. 그 후, 냉각된 천연가스는 배출시키고, 상기 냉매 공급라인으로 열매를 공급하여 고체 이산화탄소를 가열하여 기화시켜 배출시킬 수 있다.
냉매 공급라인을 통해 공급되는 냉매는 천연가스를 액화시켜 LNG(액화천연가스)를 생산하는 천연가스 액화공정(Liquefaction Process)의 액화용 냉매사이클로부터 공급받을 수 있다. 예를 들어, 천연가스 액화공정으로부터 공급받는 냉매는 혼합냉매(C3MR) 사이클 및, 혼합 냉매 사이클의 프로판 예냉 사이클(Propane Refrigeration Cycle), 캐스케이드(Cascade) 공정의 프로판, 에탄 또는 에틸렌 및 메탄 냉각 사이클, 질소 팽창 사이클(Nitrogen Expander Cycle), AP-X 냉각 사이클 등에서 분기되는 라인으로부터 얻을 수 있고, 프로판, 혼합냉매, 에틸렌, 메탄 및 질소 등일 수 있으며, 상기 냉동 사이클은 APCI 사(社), Linde 사, ConocoPhillips 사, Shell 사 등의 라이센스(License) 공정일 수 있다.
상기 천연가스 액화 공정 유닛(30)으로 공급되는 천연가스의 이산화탄소 농도는 50ppm 이하이다.
천연가스 액화 공정 유닛(30)에서는 천연가스를 액화시켜 LNG를 생산하는데, 천연가스의 액화 온도인 약 -162℃까지 천연가스를 냉각시키기 위하여 다단의 냉각 수단을 배치한다. 다단의 냉각 수단 중에서는 특히, 천연가스의 초기 냉각, 예를 들어 천연가스가 액화 온도에 도달하기 전에 예냉시키는 제1열교환기(31)를 포함할 수 있다.
열교환기(10)에서 분리 배출되는 고체화 이산화탄소는 상기 제1열교환기(31)로 공급되어 제1열교환기(31)의 냉매로 제공되고 천연가스 액화 공정 유닛(30)으로 공급된 천연가스를 예냉시킨다.
일반적으로, 천연가스 액화 공정 유닛(30)으로 공급되는 천연가스의 온도는 약 40℃이고, 예냉 단계에서는 프로판 냉동 사이클과 같이 순수 냉매 사이클로 약 -40℃까지 냉각시키는데, 프로판 냉매의 경우 온도는 약 -42℃로 제공된다.
고체화 이산화탄소의 온도는 약 -56.6℃ 이하이고, 순수 상태이므로 천연가스의 예냉을 실시할 수 있으며, 고체화 이산화탄소는 삼중점 이하, 즉, 약 5.18bar, -56.6℃이하 조건에서는 고체에서 기체로 승화하므로 수분을 남기지 않아 냉각제로써 취급이 용이하다.
이산화탄소는 열교환기(10)에서 -56.6℃ 이하로 냉각되어 스노우 형태로 고체화된 후, 드라이아이스 형태로 압축시켜 상기 제1열교환기(31)로 공급하여 천연가스와 간접 접촉 형태로 열교환하여 천연가스를 예냉시킬 수 있다.
또는, 도 3에 도시한 바와 같이 열교환기(10)에서 이산화탄소의 임계점 이하온도 즉, 약 31.1℃ 이하이면서 특히 삼중점 온도 즉 -56.6℃ 가까이 냉각시켜 이산화탄소를 액화시킨 후, 분리기(20)에서 기체 상의 천연가스와 액체 상의 이산화탄소를 분리 배출한 후, 액체 상의 이산화탄소를 제1열교환기(31)로 유체분사수단(32)을 통해 감압 및 냉각시키면서 분사하여 고체 상의 이산화탄소로 공급할 수 있다.
상기 유체분사수단(32)은 밸브, 노즐 등일 수 있으며, 줄-톰슨 효과(Joule-Thomson Effect)에 의해 액화 이산화탄소가 고체 상으로 상변화 할 수 있다.
예를 들어, 제1열교환기(21)로 천연가스가 공급되어 배출되는 관(Pipe 또는 Tube)로 고체 상의 이산화탄소를 분사하여 도포하는 등의 간접 접촉 방식으로 고체화 이산화탄소와 천연가스를 열교환시켜 천연가스를 약 -40℃ 이하로 예냉시킬 수 있다.
천연가스를 냉각시킨 고체화 이산화탄소는 기체 상태로 상기 제1열교환기(31) 외부로 배출될 수 있으며, 저온의 이산화탄소를 필요로 하는 수요처, 예를 들면 불활성 가스를 필요로 하는 공정이나 CCS(Carbon Capture&Storage) 기술에 의한 저장소로 공급하거나 또는 플레어 타워에서 연소시켜 처리할 수 있다.
상기 고체화 이산화탄소와 열교환한 천연가스는 이후 액화 사이클(미도시), 과냉각 사이클(미도시) 등을 더 거친 후 액화되어 LNG 저장탱크로 이송될 수 있다.
상기 서술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 가스전(1)에서 시추된 천연가스로부터 이산화탄소를 고체 상태로 분리함으로써, 고농도의 이산화탄소까지도 처리할 수 있고 따라서 가스전(1)에 따른 다양한 이산화탄소 농도 변화에 유연하게 적용할 수 있으며, 고체 상태로 분리 배출된 이산화탄소를, 천연가스 액화 공정의 예냉열로 제공함으로써, 천연가스 액화 공정의 냉매 사이클의 전력 소비를 절감할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 실시 예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시 예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시 예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
1 : 가스전(Gas Well)
10 : 열교환기(Cooling Unit)
30 : 천연가스 액화 공정 유닛 (Purified Natural Gas Liquefaction Unit)
31 : 제1냉각수단(Pre-Cooling Unit)
32 : 유체분사수단(Fluid Jet Device)
40 : 아민흡수/재생탑(Amines Stream/Regeneration Column)

Claims (9)

  1. 천연가스 액화공정의 전처리 공정에서 천연가스로부터 이산화탄소를 제거하는 방법에 있어서,
    가스전(Well)으로부터 공급받은 천연가스를 열교환기로 공급하여 천연가스에 포함된 이산화탄소를 고체화시키는 단계;
    상기 고체화 이산화탄소와 천연가스를 분리하는 단계; 및
    상기 천연가스와 분리된 고체화 이산화탄소를 상기 천연가스 액화공정의 제1냉각수단의 냉매로 공급하여 천연가스를 예냉시키는 단계를 포함하는 천연가스의 이산화탄소 제거 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 이산화탄소를 고체화시켜 분리한 천연가스를 아민흡수탑으로 공급하여 2차적으로 산성가스를 제거하는 단계를 더 포함하는 천연가스의 이산화탄소 제거 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 이산화탄소를 고체화시키는 단계는
    이산화탄소를 포함하는 천연가스를 상기 열교환기에서 이산화탄소의 삼중점 온도 이하로 냉각시켜 고체화시키는 천연가스의 이산화탄소 제거 방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 이산화탄소를 고체화시키는 단계 및 고체화 이산화탄소와 천연가스를 분리하는 단계는
    상기 천연가스를 상기 열교환기에서 냉각시켜 이산화탄소를 액화시키는 단계를 포함하고,
    상기 액화 이산화탄소를 유체분사수단을 통해 감압 및 냉각시켜 고체 상태로 상기 제1냉각수단으로 공급하는 천연가스의 이산화탄소 제거 방법.
  5. 청구항 3 내지 4에 있어서,
    상기 아민흡수탑을 거친 천연가스는 천연가스 액화공정의 제1냉각수단으로 공급하고, 고체화 이산화탄소와 열교환하여 LNG 생산의 예냉을 공급받는 천연가스의 이산화탄소 제거 방법.
  6. 천연가스 액화공정의 전처리 공정에서 천연가스로부터 이산화탄소를 제거하는 시스템에 있어서,
    가스전으로부터 시추한 천연가스를 이산화탄소의 삼중점 이하까지 냉각시켜 이산화탄소를 상변화시켜 분리 제거하는 열교환기;
    상기 이산화탄소를 분리 제거한 천연가스를 액화시켜 LNG를 생산하는 액화공정에서 천연가스를 예냉시키는 제1냉각수단을 포함하는 천연가스의 이산화탄소 제거 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1열교환기의 냉매는 상기 열교환기에서 냉각되어 상변화된 이산화탄소를 공급하여 사용하는 것을 특징으로 하는 천연가스의 이산화탄소 제거 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 열교환기는 상기 천연가스를 이산화탄소의 삼중점 이하로 냉각시켜 이산화탄소를 고체화시키고,
    상기 고체화 이산화탄소를 상기 제1열교환기의 냉매로 공급하는 천연가스의 이산화탄소 제거 시스템.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 열교환기는 상기 천연가스를 이산화탄소 임계점 이하로 냉각시켜 이산화탄소를 액화시키고,
    상기 액화 이산화탄소를 감압 및 냉각시켜 고체 상의 이산화탄소를 상기 제1열교환기로 공급하도록 하는 유체분사수단;
    을 더 포함하는 천연가스의 이산화탄소 제거 시스템.
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