高品質中国LNGプラント工場 - 0.7〜3.5 MMSCFDカスタマイズ小規模LNGプラントプロセスまたはLNG液化プラント - ロンテン

プロセス技術の比較と選択

天然ガス液化のプロセスには、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、積載および補助システムなどが含まれます。主なプロセスには、原料ガスの精製と精製ガスの液化が含まれます。

天然ガス精製プロセスの選択

天然ガスは原料ガスであるため、液化前に徹底的に精製する必要があります。つまり、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防ぐために、原料ガス中の酸性ガス、水、H2S、CO2、H2O、Hg、芳香族炭化水素などの不純物を除去する必要があります。表5.1-1に、LNGプラントにおける前処理基準と原料ガスの不純物の最大含有量を示します。

LNG原料ガス中の最大許容不純物含有量

供給ガスのデータによれば、供給ガス中の水分含有量が基準を超えており、精製する必要がある。

A) 脱酸処理の選択

天然ガスに含まれるH2SとCO2は総称して酸性ガスと呼ばれ、その存在は金属腐食を引き起こし、環境を汚染します。また、CO2含有量が高すぎると、天然ガスの発熱量が低下します。そのため、天然ガス中の酸性成分の含有量は、プロセスおよび製品品質の要件を満たすために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には、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、現在では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、可逆的な化学反応を基盤とし、アルカリ性溶媒を吸収剤として用いる脱硫法です。溶媒は原料ガス中の酸性成分（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リッチリキッドは、昇温・減圧条件下で酸性ガスを分解・放出することで、溶媒の再生・利用を実現します。

エネルギー消費、処理規模、投資および運用コストの観点から、MDEAアミン液体法が最も適したプロセスであるため、このスキームでは脱酸にMDEAアミン液体法が選択されます。

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。低温時の天然ガスの水和物生成を防ぐため、主に凍結分離法が用いられますが、許容できる低温には限界があり、天然ガス液化の要件を満たすことができません。溶媒吸収法には、通常、濃酸（一般的には濃リン酸などの有機酸）、グリコール（一般的にはトリエチレングリコール）などが用いられますが、これらの方法は脱水深度が低いため、極低温ユニット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・脱水には固体吸着法が必須です。分子ふるいは吸着選択性が強く、低水蒸気分圧下でも高い吸着特性を有し、同時に残留酸性ガスも除去できるため、この方式では4A分子ふるいが脱水吸着剤として使用されます。

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。米国UOP社のHGSIV分子ふるい吸着法と、硫黄を含浸させた活性炭を用いて水銀と硫黄を化学反応させ、生成した硫化水銀を活性炭に吸着させる方法です。前者はコストが高く、水銀含有量が高い場合に適しています。後者はコストが低く、水銀含有量が低い場合に適しています。

HGSIV分子ふるいの運転コストは非常に高い一方で、この装置の供給ガス中の水銀含有量は比較的低いため、当社は硫黄含浸活性炭を用いた水銀除去プロセスを採用し、成功を収めています。