본 연구의 목적은 가스 유전으로부터 채굴된 천연가스에 대한 처리 공정중에서 GTP를 거쳐 CO2, H2S 및 Water를 제거한 후, 에탄과 프로판 성분을 Demethanizer 탑저 제품으로 함께 분리하는 GRP(Cryogenic process)를 공정 모사하여 최적 설계를 위한 중요인자를 얻고자 함이다.
천연가스 조성은 중동, ...
본 연구의 목적은 가스 유전으로부터 채굴된 천연가스에 대한 처리 공정중에서 GTP를 거쳐 CO2, H2S 및 Water를 제거한 후, 에탄과 프로판 성분을 Demethanizer 탑저 제품으로 함께 분리하는 GRP(Cryogenic process)를 공정 모사하여 최적 설계를 위한 중요인자를 얻고자 함이다.
천연가스 조성은 중동, 중남미 및 동남아시아 등 생산 지역과 생산 시기에 따라 달라지므로 GRP 공정도 다양해질수 있다.
본 연구에서는 현재 건설되고 있는 한 GRP 천연가스 조성과 운전 조건을 기준으로 공정 모사를 통하여 상태 방정식을 비교 분석하여 최적 상태 방정식을 선정하였다.
또한 Demethanizer 탑상 압력 3가지 기준하에 High separator의 온도를 변화시켜 공정 모사한 결과, 다음과 같은 최적 설계를 위한 중요인자를 얻을 수 있었다.
GRP 공정을 좌우하는 중요 인자는 에탄 회수율로서 대략 80% 에탄 회수는 GRP 공정중 간단한 처리 공정으로 경제적인 측면에서 설계 가능하였다.
관련 가스 조성에 맞는 상태방정식이 선정되어야 하며 SRK 상태방정식 및 Modified SRK 상태방정식이 가장 잘 예측하였다.
Turbo-expander 전단에 설치되어 있는 High separator 온도가 GRP에 중대한 영향을 미치며 본 연구에서는 -83 ℉가 최적이었다.
Demethanizer 탑상 압력이 높으면 높을수록 분리 효율이 저하되어 천연가스중의 에탄 회수율이 줄어들 수 있으나 High separator 온도를 극저온 근처까지 냉각하게 되면 Demethanizer 탑상 압력을 낮추지 않아도 되어 경제적인 설계가 가능하며 본 연구에서는 최적 온도(-83 ℉)에서의 High separator 액상 비중 수치는 0.32 근방이었고 250 psig Demethanizer 탑상 압력이 최적이었다.
Heating 및 Cooling 열교환망의 Pinch 문제를 고려하여 극저온중에서 High separator 최적 온도를 선정하여야 한다.
본 연구의 목적은 가스 유전으로부터 채굴된 천연가스에 대한 처리 공정중에서 GTP를 거쳐 CO2, H2S 및 Water를 제거한 후, 에탄과 프로판 성분을 Demethanizer 탑저 제품으로 함께 분리하는 GRP(Cryogenic process)를 공정 모사하여 최적 설계를 위한 중요인자를 얻고자 함이다.
천연가스 조성은 중동, 중남미 및 동남아시아 등 생산 지역과 생산 시기에 따라 달라지므로 GRP 공정도 다양해질수 있다.
본 연구에서는 현재 건설되고 있는 한 GRP 천연가스 조성과 운전 조건을 기준으로 공정 모사를 통하여 상태 방정식을 비교 분석하여 최적 상태 방정식을 선정하였다.
또한 Demethanizer 탑상 압력 3가지 기준하에 High separator의 온도를 변화시켜 공정 모사한 결과, 다음과 같은 최적 설계를 위한 중요인자를 얻을 수 있었다.
GRP 공정을 좌우하는 중요 인자는 에탄 회수율로서 대략 80% 에탄 회수는 GRP 공정중 간단한 처리 공정으로 경제적인 측면에서 설계 가능하였다.
관련 가스 조성에 맞는 상태방정식이 선정되어야 하며 SRK 상태방정식 및 Modified SRK 상태방정식이 가장 잘 예측하였다.
Turbo-expander 전단에 설치되어 있는 High separator 온도가 GRP에 중대한 영향을 미치며 본 연구에서는 -83 ℉가 최적이었다.
Demethanizer 탑상 압력이 높으면 높을수록 분리 효율이 저하되어 천연가스중의 에탄 회수율이 줄어들 수 있으나 High separator 온도를 극저온 근처까지 냉각하게 되면 Demethanizer 탑상 압력을 낮추지 않아도 되어 경제적인 설계가 가능하며 본 연구에서는 최적 온도(-83 ℉)에서의 High separator 액상 비중 수치는 0.32 근방이었고 250 psig Demethanizer 탑상 압력이 최적이었다.
Heating 및 Cooling 열교환망의 Pinch 문제를 고려하여 극저온중에서 High separator 최적 온도를 선정하여야 한다.
The purpose of the study is to define the key factors for the optimum dsign of the Ethane/Propane Gas Recovery Plant (GRP), which separates ethane and propane as bottom product from sweet natural gas at Demethanizer, by simulation.
Sweet natural gas is produced through the Gas Treating Plant (GTP), ...
The purpose of the study is to define the key factors for the optimum dsign of the Ethane/Propane Gas Recovery Plant (GRP), which separates ethane and propane as bottom product from sweet natural gas at Demethanizer, by simulation.
Sweet natural gas is produced through the Gas Treating Plant (GTP), which removes carbon dioxide, hydrogine sulfide and water from the original natural gas transported from the gas well.
Depending on the location of the gas well such as East Asia, Middle-South America and East South Asia, and production schedule, the composition of the natural gas is varied. Therefore, process scheme of the GRP should be also varied due to the composition variations.
This study includes the result for the optimum equation of state by the simulation of the GRP based on the composition and operating condition of the reference natural gas.
Based on three (3) cases of the top pressure in demethanizer and various temperatures of the high separator which is located in front of the turbo-expander, the key factors for the optimum design of GRP are achieved as follows.
The key factor for the scheme of the GRP is ethane recovery percent. The GRP process for 80% ethane recovery is able to be designed economically.
Based on the analysis of the feed condition, SRK and modified SRK equations are mainly utilized for the simulation of the GRP.
The temperature of the high separator located in front of the turbo-expander plays a heavy role for the GRP design, and - 83 ℉ is optimum value for reference natural gas.
Since separation efficiency of the demethanizer becoms lower at higher pressure of the demethanizer, ethane recovery percent will be reduced. However, if the temperature of the high separator is close to critical temperature, ethane recovery percent will be increased to target value without reducing demethanizer top pressure, and liquid specific gravity of the high separator at optimum temperature (-83 ℉) is close to 0.32 at 250 psig, top pressure of the demethanizer for reference natural gas.
Considering pinch problem of the heating and cooling network, optimum temperature of the high separator shall be selected at near critical temperature
The purpose of the study is to define the key factors for the optimum dsign of the Ethane/Propane Gas Recovery Plant (GRP), which separates ethane and propane as bottom product from sweet natural gas at Demethanizer, by simulation.
Sweet natural gas is produced through the Gas Treating Plant (GTP), which removes carbon dioxide, hydrogine sulfide and water from the original natural gas transported from the gas well.
Depending on the location of the gas well such as East Asia, Middle-South America and East South Asia, and production schedule, the composition of the natural gas is varied. Therefore, process scheme of the GRP should be also varied due to the composition variations.
This study includes the result for the optimum equation of state by the simulation of the GRP based on the composition and operating condition of the reference natural gas.
Based on three (3) cases of the top pressure in demethanizer and various temperatures of the high separator which is located in front of the turbo-expander, the key factors for the optimum design of GRP are achieved as follows.
The key factor for the scheme of the GRP is ethane recovery percent. The GRP process for 80% ethane recovery is able to be designed economically.
Based on the analysis of the feed condition, SRK and modified SRK equations are mainly utilized for the simulation of the GRP.
The temperature of the high separator located in front of the turbo-expander plays a heavy role for the GRP design, and - 83 ℉ is optimum value for reference natural gas.
Since separation efficiency of the demethanizer becoms lower at higher pressure of the demethanizer, ethane recovery percent will be reduced. However, if the temperature of the high separator is close to critical temperature, ethane recovery percent will be increased to target value without reducing demethanizer top pressure, and liquid specific gravity of the high separator at optimum temperature (-83 ℉) is close to 0.32 at 250 psig, top pressure of the demethanizer for reference natural gas.
Considering pinch problem of the heating and cooling network, optimum temperature of the high separator shall be selected at near critical temperature
주제어
#상태방정식
#에탈 회수율
#demethanizer 탑상 압력
#high separator 온도
#equation of state
#ethane recovery percent
#demethanizer top pressure
#high separator temperature
학위논문 정보
저자
장지영
학위수여기관
연세대학교 산업대학원
학위구분
국내석사
학과
화학공학전공
발행연도
2000
총페이지
vii, 51p.
키워드
상태방정식,
에탈 회수율,
demethanizer 탑상 압력,
high separator 온도,
equation of state,
ethane recovery percent,
demethanizer top pressure,
high separator temperature
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