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プロセス技術の比較と選択
天然ガス液化プロセスには、原料ガスの前処理（精製）、液化（またはLNG液化プラント）、冷媒循環圧縮、製品貯蔵、積載、補助システムなどが含まれます。主なプロセスは、原料ガスの精製と精製ガスの液化です。
天然ガス精製プロセスの選定
原料ガスである天然ガスは、液化前に徹底的に精製する必要があります。つまり、供給ガス中の酸性ガス、水、およびH2S、CO2、H2O、Hg、芳香族炭化水素などの不純物を除去し、低温での凍結による機器やパイプラインの詰まりや腐食を回避します。表5.1-1は、LNGプラントにおける前処理基準と供給ガス中の不純物の最大含有量を示しています。
LNG供給ガスの最大許容不純物含有量
| 不純物 | コンテンツ制限 | 基礎 |
| H2O | ＜1ppmV | A（溶解度限界を超えても収率に影響はない） |
| CO2 | 50～100ppmV | B（溶解度限界） |
| H2S | ＜4ppmV | C（製品技術要件） |
| 総硫黄含有量 | 10～50mg/Nm3 | C |
| 水銀 | ＜0.01μg/Nm3 | A |
| 芳香族炭化水素 | ≤10ppmV | AまたはB |
| 総ナフテン系炭化水素 | ≤10ppmV | AまたはB |
供給ガスのデータによると、供給ガス中の水分含有量が基準値を超えているため、精製する必要がある。
A) 脱酸プロセスの選択
天然ガスに含まれる硫化水素（H2S）と二酸化炭素（CO2）は、まとめて酸性ガスと呼ばれます。これらの存在は金属腐食を引き起こし、環境汚染の原因となります。さらに、CO2含有量が高すぎると、天然ガスの発熱量が低下します。したがって、プロセスおよび製品の品質要件を満たすためには、天然ガス中の酸性成分の含有量を厳密に管理する必要があります。
天然ガスから酸性ガスを除去する方法としては、溶媒吸収法、物理吸収法、酸化還元法、分子ふるい吸着法などがあります。現在、溶媒吸収法が広く認知され、広く利用されています。これは可逆的な化学反応に基づく脱硫法であり、アルカリ性溶媒を吸収剤として使用します。溶媒は供給ガス中の酸性成分（主にCO2）と反応して化合物を形成します。酸性ガスを吸収した濃縮液は、温度上昇と圧力低下の条件下で分解して酸性ガスを放出し、溶媒の再生と利用を実現します。
エネルギー消費量、処理規模、投資および運転コストの観点から、MDEAアミン液法が最も適したプロセスであるため、本計画では脱酸処理にMDEAアミン液法を採用する。
B) 脱水プロセスの選択
天然ガスの脱水プロセスは、一般的に低温脱水、固体乾燥剤吸着、溶媒吸収から構成されます。凍結分離は、低温時に天然ガスの水和物の生成を防ぐために主に用いられますが、許容される低温が限られているため、天然ガスの液化の要件を満たすことができません。溶媒吸収には、通常、濃酸（一般的には濃リン酸やその他の有機酸）、グリコール（一般的にはトリエチレングリコール）などが含まれますが、これらの方法は脱水深度が浅いため、極低温装置では使用できません。固体乾燥剤脱水法には、シリカゲル法、分子ふるい法、またはこれら2つの方法の組み合わせがあります。
天然ガスの液化および脱水には、固体吸着法を採用する必要があります。分子ふるいは吸着選択性が高く、低水蒸気分圧下でも高い吸着特性を示し、同時に残留酸性ガスを除去できるため、本方式では4A分子ふるいを脱水吸着剤として使用します。
C) 水銀除去プロセスの選択
現在、水銀除去プロセスには主に2種類あります。1つは米国UOP社が開発したHGSIV分子ふるい吸着法、もう1つは硫黄含浸活性炭を用いて水銀と硫黄を化学反応させて硫化水銀を生成し、それを活性炭に吸着させる方法です。前者は高コストで水銀含有量が高い場合に適しており、後者は低コストで水銀含有量が低い場合に適しています。
一方、HGSIV分子ふるいの運転コストは非常に高い。他方、この装置の供給ガス中の水銀含有量は比較的低い。そのため、当社は硫黄含浸活性炭を用いた水銀除去プロセスで成功を収めている。
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