BR112017000373B1

BR112017000373B1 - Método e unidade para separar os componentes leves e pesados do gás natural

Info

Publication number: BR112017000373B1
Application number: BR112017000373-2A
Authority: BR
Inventors: Denis Chretien; Salim Azzi; Claire Weiss
Original assignee: Total Sa
Priority date: 2014-07-08
Filing date: 2015-07-07
Publication date: 2020-09-15
Also published as: EP3167030B1; FR3023562A1; EP3167030A1; BR112017000373A2; AU2015287481B2; WO2016005697A1; US10627159B2; AU2015287481A1; MY179109A; US20170211878A1; AR101930A1

Abstract

a invenção se refere a um método para o tratamento de gás natural contendo dióxido de carbono, metano e parafinas, o dito método compreendendo: uma etapa de extração das parafinas do gás natural em uma coluna de remoção de parafina e uma etapa de separação do dióxido de carbono e do metano em uma coluna de destilação, sendo a operação das duas colunas munida por meio do acoplamento térmico das ditas duas colunas usando um trocador de calor de acoplamento térmico.

Description

Campo da Invenção

[0001] A presente invenção refere-se à separação dos constituintes leves e constituintes pesados, e mais particularmente, ao dióxido de carbono e parafinas, do gás natural.

Técnica Anterior

[0002] O gás natural é uma mistura de hidrocarbonetos extraídos do subsolo compreendendo principalmente alcanos, metano e compostos mais pesados. Esses hidrocarbonetos constituem os recursos exploráveis do gás natural. No entanto, o gás dos poços de produção geralmente contém outros constituintes que não são exploráveis, tais como o dióxido de carbono, e que devem ser extraídos do gás natural.

[0003] Até teores de dióxido de carbono relativamente moderados (cerca de 20% em mol), o processo mais comum para a extração de gás natural é absorção por soluções básicas fracas, normalmente soluções de amina. No entanto, acima deste teor, os niveis de energia necessários para regenerar a solução de amina se tornam consideráveis e imprimem uma pressão não negligenciável sobre o equilíbrio econômico da purificação de gás natural.

[0004] Consequentemente, muitos autores têm preferido explorar a rota da destilação criogênica do gás natural e de dióxido de carbono, que é a energia mais econômica. Nestes processos, estes dois componentes são separados por destilação em temperaturas frias que, geralmente, permanecem acima do ponto triplo do dióxido de carbono para evitar a cristalização dos mesmos.

[0005] O documento U.S. 4 152 129, desse modo, propõe a destilação do gás natural e do dióxido de carbono a uma pressão abaixo da do ponto critico da mistura, mas a uma temperatura acima do ponto triplo do dióxido de carbono. Os autores também propõem que pelo menos uma parte do material destilado da coluna de destilação seja obtido por troca de calor com o gás natural, passando por resfriamento.

[0006] O documento WO 2007/126972 também fornece um processo para a retificação do dióxido de carbono em uma coluna de destilação para separá-lo do gás natural. O material destilado também é fornecido pelo resfriamento do suprimento de gás natural. O objetivo do processo descrito na presente invenção é separar os constituintes que são produzidos no estado de gás, sem, no entanto, ser liquefeito.

[0007] O documento WO 2010/034627 propõe refrigerar o gás natural em duas etapas, com a separação do liquido e do vapor em cada uma das etapas a fim de melhorar a sua eficiência. No entanto, as etapas de separação são meramente constituídas por tambores de separação, cuja eficiência é menor do que a das colunas de destilação com refluxo.

[0008] O processo de Ryan-Holmes, desenvolvido na década de 1970 para o processamento de gases ricos em dióxido de carbono, torna possivel separar o dióxido de carbono do gás e usá-lo em instalações para recuperação aprimorada de hidrocarbonetos de campos maduros; ele também torna possivel explorar os GLPs contidos no gás. O processo utiliza de 3 a 4 colunas de separação e usa um aditivo consistindo em hidrocarbonetos leves, que se transforma em um ciclo no processo. Na primeira coluna, o dióxido de carbono e metano são separados da fracção do GLP. Na segunda coluna, o dióxido de carbono é separado do metano e do aditivo. Finalmente, em uma terceira coluna, o metano é separado do aditivo que é reciclado para a primeira coluna.

[0009] O documento WO 83/01294 descreve uma melhoria no processo de Ryan-Holmes, aumentando a vazão de substâncias terceiras injetadas no condensador da coluna, a fim de melhorar a eficiência da separação de dióxido de carbono-gás natural.

[0010] Portanto, destaca-se dos documentos mencionados que a destilação criogênica do gás natural e do dióxido de carbono é bem conhecida a partir da técnica anterior. No entanto, o gás natural geralmente contém constituintes pesados - essencialmente parafinas - cuja temperatura de cristalização é alta e que causam risco de congelamento e obstrução do equipamento, conforme o resfriamento ocorre. Portanto, eles devem ser removidos da maneira mais simples e econômica possível, antes de serem capazes de congelar.

[0011] A patente WO 2011/135538 propõe dispor vários tambores de separação em temperaturas diferentes para separar as parafinas, conforme elas condensam. No entanto, este processo tem a desvantagem do resfriamento fracionado e de complicar a estrutura da linha do trocador de resfriamento. Além disso, um simples equilíbrio é sensível à composição do gás e não é muito flexivel, do ponto de vista operacional.

[0012] A patente WO 99/01707, mencionada pela patente anterior, resolve o problema das parafinas, proporcionando a instalação de uma coluna de retificação a montante do processo a fim de condensá-las de maneira eficiente por meio de uma coluna de refluxo. O refluxo, a fim de condensar eficientemente as parafinas, deve ser relativamente frio em comparação com a temperatura ambiente.

[0013] O objetivo da presente invenção é fornecer um processo para separar o dióxido de carbono e o gás natural, integrado na eliminação a montante das parafinas, com a finalidade de alcançar simplificação mecânica e economia de energia.

Sumário da invenção

[0014] Um assunto da presente invenção é um processo para tratar de um gás natural G compreendendo dióxido de carbono, metano e parafinas, a fim de obter um fluxo de gás enriquecido com metano M, um fluxo de liquido enriquecido com dióxido de carbono D e um fluxo de liquido enriquecido com parafinas P, com o dito processo compreendendo as seguintes etapas: a) introduzir o gás natural G em uma coluna desparafinante (3), b) extrair as parafinas do gás natural G na coluna desparafinante (3) e recuperar um fluxo de vapor superior que compreende dióxido de carbono e metano e, na parte inferior da coluna, o dito fluxo liquido enriquecido com parafinas P, c) resfriar o fluxo de vapor superior e, em seguida, introduzi-lo em uma unidade de separação (5), d) recuperar um fluxo liquido e um fluxo de vapor, e) introduzir todo ou parte do fluxo liquido como liquido de refluxo no topo da coluna desparafinante (3), de modo a lavar, em modo de contracorrente, o gás natural G introduzido na etapa a) , f) resfriar e, em seguida, expandir o fluxo de vapor obtido na etapa d) a fim de obter um fluxo de condensado FC e um fluxo de gás enriquecido com metano Ml, g) introduzir o fluxo condensado FC em uma coluna de destilação (7) a fim de recuperar, no topo da coluna, um fluxo de gás enriquecido com metano M2 e, na parte inferior da coluna, o dito fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D, h) misturar o fluxo de gás enriquecido com metano Ml e o fluxo de gás enriquecido com metano M2 a fim de obter o dito fluxo de gás enriquecido com metano M, i) reaquecer uma parte do fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D e introduzir o fluxo reaquecido resultante na coluna de destilação (7), em que o resfriamento do fluxo de vapor superior na etapa c) e o reaquecimento da parte do fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D, na etapa i), são realizados pela passagem do dito fluxo de vapor superior e da dita parte do fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D por um trocador de calor de acoplamento térmico (4) .

[0015] De acordo com uma modalidade, o processo é caracterizado pelo fato de que uma parte do fluxo liquido recuperado na etapa d) é retirada e injetada, como liquido de alimentação, na coluna de destilação (7) .

[0016] De acordo com uma modalidade, o processo é caracterizado pelo fato de que a expansão na etapa f) é realizada em várias operações sucessivas de expansão de modo a resultar na obtenção de vários fluxos de gás enriquecidos com metano Ml, que, em seguida, são opcionalmente aquecidos, e em seguida, misturados com o fluxo de gás enriquecido com metano M2, de modo a obter o fluxo de gás enriquecido com metano M.

[0017] De acordo com uma modalidade, o processo é caracterizado pelo fato de que o resfriamento na etapa c) é realizado em várias operações sucessivas de resfriamento antes da introdução da unidade de separação (5).

[0018] De acordo com uma modalidade, o processo é caracterizado pelo fato de que o fluxo liquido enriquecido com parafinas P é reinjetado na coluna de destilação (7).

[0019] De acordo com uma modalidade, o processo é caracterizado pelo fato de que o fluxo de gás enriquecido com metano M é opcionalmente aquecido e, em seguida, comprimido.

[0020] De acordo com uma modalidade, o processo é caracterizado pelo fato de que uma parte do fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D é injetada em um reservatório geológico.

[0021] De acordo com uma modalidade, o processo é caracterizado pelo fato de que o gás natural G compreende de 35% a 85% de dióxido de carbono, de 15% a 65% de metano e, no máximo, 4% de parafinas, em particular, de 40% a 70% de dióxido de carbono, de 30% a 60% de metano e, no máximo, 0,5% de parafinas.

[0022] De acordo com uma modalidade, o processo é caracterizado pelo fato de que o fluxo de gás enriquecido com metano M compreende menos de 22% de dióxido de carbono, de preferência, menos de 20% de dióxido de carbono, e ainda mais preferencialmente, menos de 18% de dióxido de carbono.

[0023] De acordo com uma modalidade, o processo é caracterizado pelo fato de que o fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D compreende de 60% a 100% de dióxido de carbono, em particular, de 70% a 90% de dióxido de carbono. O fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D também pode compreender uma proporção minoritária de hidrocarbonetos dissolvidos.

[0024] De acordo com uma modalidade, o processo é caracterizado pelo fato e que o fluxo liquido, enriquecido com parafinas P, compreende de 4% a 40% de parafinas, em particular, de 20% a 30% de parafinas, e mais particularmente, cerca de 25% de parafinas.

[0025] Um assunto da presente invenção é também um aparelho para tratar um gás natural G compreendendo dióxido de carbono, metano e parafinas, a fim de obter um fluxo de gás enriquecido com metano M, um fluxo de liquido enriquecido com dióxido de carbono D e um fluxo de liquido enriquecido com parafinas P, caracterizado pelo fato de compreender: uma coluna desparafinante (3), uma linha de entrada (10) conectada na entrada da coluna desparafinante (3), de modo a introduzir o gás natural G na coluna desparafinante (3), uma linha superior de coluna desparafinante (11) conectada no topo da coluna desparafinante (3), a fim de recuperar um fluxo de vapor superior e uma linha inferior da coluna desparafinante (6) conectada na parte inferior da coluna desparaf inante (3), a fim de recuperar um fluxo liquido enriquecido com as parafinas P, uma unidade de separação (5) alimentada pela linha superior da coluna desparafinante (11), uma linha de refluxo (16) conectada à unidade de separação (5) a fim de recuperar e reinjetar um fluxo liquido, como um liquido de alimentação, no topo da coluna desparafinante (3), uma linha de vapor (12) conectada à unidade de separação (5) a fim de recuperar um fluxo de vapor, um trocador de calor (13) e válvulas redutoras de pressão/separadores (34a, 34b) alimentados pela linha de vapor (12) a fim de obter um fluxo de condensado FC recuperado em uma linha de recuperação de condensado (40) e um fluxo de gás enriquecido com metano Ml recuperado em uma ou mais linhas de recuperação de metano (15a, 15b), uma coluna de destilação (7) alimentada pela linha de recuperação de condensado (40) que compreende o fluxo de condensado FC, uma linha de topo da coluna de destilação (8) conectada no topo da coluna de destilação (7) a fim de recuperar um fluxo de gás enriquecido com metano M2, uma linha de coleta de metano (14) conectada ao topo da coluna de destilação (8) e linhas de recuperação de metano (15a, 15b) a fim de recuperar um fluxo de gás enriquecido com metano M, opcionalmente através de um compressor (17a, 17b) . uma linha inferior de coluna de destilação (9) conectada na parte inferior da coluna de destilação (7) a fim de recuperar um fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D, uma linha de extração (9a) conectada à linha inferior de coluna de destilação (9) a fim de extrair e reinjetar uma parte do fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D na coluna de destilação (7), caracterizado pelo fato de compreender também um trocador de calor de acoplamento térmico (4) através do qual passa as linhas do topo da coluna desparafinante (11) e de extração (9a), tornando possível esfriar o fluxo de vapor superior antes de introduzi-lo na unidade de separação (5) enquanto, ao mesmo tempo, reaquece a parte retirada do fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D antes de sua injeção na coluna de destilação (7).

[0026] De acordo com uma modalidade, o aparelho é caracterizado pelo fato de que uma linha de injeção (16a) é conectada à linha de refluxo (16) para remover uma parte do fluxo liquido e injetá-lo, como um liquido de alimentação, na coluna de destilação (7).

[0027] De acordo com uma modalidade, o aparelho é caracterizado pelo fato de que uma unidade de refrigeração (18) e as linhas de coleta de vapor (12) e metano (14) e uma primeira linha de recuperação de metano (15a) passam através do primeiro trocador de calor (13) a fim de arrefecer o fluxo de vapor, enquanto, ao mesmo tempo, reaquece os fluxos de gás enriquecidos com metano M e Ml.

[0028] De acordo com uma modalidade, o aparelho é caracterizado pelo fato de que a linha superior da coluna desparafinante (11) passa através do trocador de calor (13) a fim de resfriar o fluxo de vapor superior após ele ter passado pelo trocador de calor de acoplamento térmico (4), e antes de ele ser introduzido na unidade de separação (5).

[0029] De acordo com uma modalidade, o aparelho é caracterizado pelo fato de que a linha inferior da coluna desparafinante (6) alimenta a coluna de destilação (7). Breve descrição das figuras - A figura 1 apresenta uma modalidade da invenção. - A figura 2 apresenta outra modalidade da invenção.

Descrição detalhada da invenção

[0030] A invenção será agora descrita em maiores detalhes e de forma não limitante na descrição a seguir.

[0031] Todas as pressões são dadas em valores absolutos. Todas as porcentagens são dadas em valores de mol, a menos que seja mencionado de outra forma.

[0032] Um esforço será primeiramente feito para descrever o aparelho de acordo com a invenção, e então, o processo, fazendo referência às figuras 1 e 2. Aparelho

[0033] Com referência à figura 1, o aparelho de acordo com a invenção compreende uma linha de alimentação 1 para alimentação com gás natural G. Essa linha de alimentação de gás 1 passa, de preferência, por uma unidade de pré- tratamento 2, que pode incluir meios de separação de gás/liquido, que visam remover os contaminantes sólidos ou líquidos disso, meios de pré-resfriamento e/ou meios de desidratação. Uma linha de entrada 10 é conectada à saida da unidade de pré-tratamento 2, de modo a recuperar o gás natural assim pré-tratado. Essa linha de entrada 10 é conectada na entrada de uma coluna desparafinante 3 a fim de introduzir o gás natural opcionalmente pré-tratado G na coluna desparafinante 3.

[0034] O termo "coluna desparafinante" destina-se a significar uma montagem de meios que é capaz de extrair as parafinas do gás natural G, por condensação das mesmas no topo e enviá-las no refluxo para dentro da coluna desparafinante 3. A condensação das parafinas é obtida pelo resfriamento do topo da coluna desparafinante 3.

[0035] O termo "parafinas" destina-se a significar os hidrocarbonetos capazes de cristalizar nas linhas do aparelho durante a implementação do processo. Estes hidrocarbonetos são lineares, ramificados ou ciclicos, e normalmente compreendem pelo menos 6 átomos de carbono.

[0036] De acordo com uma modalidade particular, a coluna desparafinante 3 é uma coluna de destilação e, mais especificamente, na modalidade ilustrada, ela é uma coluna de destilação convencional que é desprovida de aquecimento na parte inferior.

[0037] A pressão operacional da coluna desparafinante 3 é tipicamente entre 60 bar e 80 bar, de preferência, entre 65 bar e 75 bar, e mais preferencialmente, de cerca de 70 bar.

[0038] A temperatura operacional no topo da coluna desparaf inante 3 é tipicamente entre 0 °C e 20 °C, de preferência, entre 5 °C e 15 °C, e mais preferencialmente, entre 10 °C e 15 °C.

[0039] A temperatura do topo da coluna é determinada de modo a obter um refluxo suficiente para remover as parafinas no fluxo de vapor (linha de vapor 12) ou para garantir material destilado suficiente na coluna de destilação 7, com a maior quantidade de calor retirada do fluxo de vapor superior (linha superior da coluna desparafinante 11) sendo retida para o projeto.

[0040] Uma linha superior de coluna desparafinante 11, conectada no topo da coluna desparafinante 3, possibilita recuperar um fluxo de vapor superior, enquanto uma linha inferior da coluna desparafinante 6, conectada na parte inferior da coluna desparafinante 3, possibilita recuperar um fluxo liquido enriquecido com as parafinas P.

[0041] A linha superior da coluna desparafinante 11 passes através de um trocador de calor de acoplamento térmico 4, no qual o fluxo de vapor superior é resfriado, parcialmente condensado e, em seguida, alimenta uma unidade de separação 5 com o dito fluxo.

[0042] De acordo com uma modalidade particular, a unidade de separação 5 é um separador gás/liquido, por exemplo, um tambor de refluxo.

[0043] Uma linha de refluxo 16 é conectada à parte inferior da unidade de separação 5 a fim de recuperar e reinjetar o fluxo liquido, como um liquido de refluxo, no topo da coluna desparafinante 3.

[0044] De acordo com uma modalidade particular, o fluxo liquido pode ser bombeado de modo que sua pressão seja igual à pressão operacional da coluna desparafinante 3 antes de ser injetada na dita coluna. Conforme ilustrado na figura 1, a linha de refluxo 16 pode, portanto, passar através de uma bomba de 19 para bombear o fluxo liquido.

[0045] Uma linha de vapor 12 é conectada no topo da unidade de separação 5 a fim de recuperar um fluxo de vapor,

[0046] A linha de vapor 12 alimenta um trocador de calor (meio de resfriamento) 13 e válvulas redutoras de pressão/separadores (meios de expansão e separação) 34a, 34b montados em cascata, de modo a obter um fluxo de condensado FC recuperado em uma linha de recuperação de condensado 40 e um fluxo de gás enriquecido com metano Ml recuperado nas linhas de recuperação de metano 15a e 15b.

[0047] As válvulas redutoras de pressão/separadores (meios de expansão e separação) 34a, 34b podem consistir em uma série de tanques de flash montados em cascata para realizar operações de expansão em estágios destinadas a produzir separadamente o fluxo de condensado FC e o fluxo de gás enriquecido com metano Ml.

[0048] Um tambor de proteção 33 pode estar localizado entre o trocador de calor (meio de resfriamento) 13 e as válvulas redutoras de pressão/separadores (meios de expansão e separação) 34a, 34b.

[0049] A figura 1 ilustra a modalidade preferencial, em que o aparelho compreende 2 tanques de flash 34a, 34b, montados em cascata. Mais especificamente, a linha de vapor 12, depois de ter passado pelo trocador de calor (meio de resfriamento) 13, alimenta o tambor de proteção 33. São conectados na saida do tambor de proteção 33 uma linha para recuperar o fluxo de gás 35a (no topo) e uma linha para recuperar o fluxo liquido 35b (na parte inferior). São conectadas à saida do primeiro tanque de flash 34a uma primeira linha de recuperação de metano 15a para recuperar um primeiro fluxo de gás enriquecido com metano Mia (no topo) e uma linha para recuperar um segundo fluxo liquido 35c (na parte inferior), com a dita linha 35c alimentando o segundo tanque de flash 34b. Conectado à saida do segundo tanque de flash 34b estão uma segunda linha de recuperação de metano 15b para recuperar um primeiro fluxo de gás enriquecido com metano Mlb (no topo) e a linha de recuperação de condensado 40 para recuperar o fluxo de condensado FC (na parte inferior). A segunda linha de recuperação de metano 15b é, então, conectada, com a linha de topo da coluna de destilação 8 para a linha de coleta de metano 14, a fim de obter o fluxo de gás enriquecido com metano M.

[0050] O número de tanques de flash montados em cascata pode ser diferente de 3. O aparelho pode, desse modo, compreender de 1 a 5 tanques de flash 34 montados em cascata, em particular, de 2 a 3 tanques de flash 34 montados em cascata.

[0051] A linha de recuperação de condensado 40 alimenta uma coluna de destilação 7 com o fluxo de condensado FC.

[0052] O termo "coluna de destilação" destina-se a significar um conjunto de meios capazes de separar o dióxido de carbono do metano com uma temperatura de operação no topo inferior ou igual a -30 °C, de preferência, inferior a -40 °C, e ainda mais preferencialmente, inferior a -50 °C.

[0053] A pressão operacional da coluna de destilação 7 é tipicamente entre 20 bar e 40 bar, de preferência, entre 25 bar e 35 bar, e mais preferencialmente, entre 27 bar e 33 bar.

[0054] A temperatura operacional no topo da coluna de destilação 7 é tipicamente entre -40 °C e -62 °C, de preferência, entre -45 °C e -61 °C, e mais preferencialmente, entre -48 °C e -60 °C.

[0055] Uma linha de topo da coluna de destilação 8 é conectada no topo da coluna de destilação 7, a fim de recuperar um fluxo enriquecido com metano M2.

[0056] Uma linha de coleta de metano 14 é conectada ao topo da coluna de destilação 8 e linhas de recuperação de metano 15a e 15b, a fim de recuperar um fluxo de gás enriquecido com metano M.

[0057] Uma linha inferior de coluna de destilação 9 é conectada na parte inferior da coluna de destilação 7 a fim de recuperar um fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D.

[0058] Uma linha de extração 9a é conectada à linha inferior de coluna de destilação 9, a fim de extrair e reinjetar uma parte do fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D na coluna de destilação.

[0059] A linha de extração 9a passa pelo trocador de calor de acoplamento térmico 4, no qual a parte retirada do fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D é reaquecida antes de ser injetada na coluna de destilação 7.

[0060] No aparelho de acordo com a invenção, as linhas de extração 9a e o topo da coluna desparafinante 11 passam pelo trocador de calor de acoplamento térmico 4. O trocador de calor de acoplamento térmico 4 torna possível resfriar o fluxo superior recuperado no topo da coluna desparafinante antes de ser introduzido na unidade de separação 5 e reaquecer a parte retirada do fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D antes de ser injetada na coluna de destilação.

[0061] Vantajosamente, o trocador de calor de acoplamento térmico 4, portanto, proporciona o aquecimento na parte inferior da coluna de destilação 7 enquanto, ao mesmo tempo, proporciona o resfriamento no topo da coluna desparafinante 3.

[0062] De acordo com uma modalidade particular, uma linha de injeção 16a é conectada à linha de refluxo 16 a fim de retirar uma parte do fluxo liquido recuperado na parte inferior da unidade de separação 5 e injetá-la na coluna de destilação 7.

[0063] De acordo com uma modalidade, uma unidade de refrigeração 18 passa através do trocador de calor (meio de resfriamento) 13. A unidade de refrigeração 18, desse modo, proporciona o resfriamento do trocador de calor 13.

[0064] A unidade de refrigeração 18 e as linhas de coleta de vapor 12 e de metano 14, assim, passam através do trocador de calor 13 modo a resfriar o fluxo de vapor recuperado no topo da unidade de separação 5 enquanto, ao mesmo tempo, ocorre o reaquecimento do fluxo de gás enriquecido com metano M.

[0065] Conforme ilustrado na figura 1, a primeira linha de recuperação de metano 15a também pode passar pelo trocador de calor 13 a fim de reaquecer o fluxo de gás enriquecido com metano Ml, antes que a primeira linha de recuperação de metano 15a seja conectada à linha de coleta de metano 14.

[0066] O aparelho também pode compreender compressores (meios de compressão) 17a e 17b para comprimir o fluxo de gás enriquecido com metano M recuperado na linha de coleta de metano 14. Conforme ilustrado na figura 1, a primeira linha de recuperação de metano 15a pode ser conectada à linha de coleta de metano 14 entre os compressores 17a e 17b.

[0067] De acordo com uma modalidade particular, a linha inferior da coluna desparafinante 6 alimenta a coluna de destilação 7 com o fluxo liquido enriquecido com parafinas P.

[0068] De acordo com uma modalidade particular, a linha inferior de coluna de destilação 9 reinjeta o fluxo de gás enriquecido com dióxido de carbono D em um reservatório geológico, de preferência, no reservatório geológico de onde vem o gás natural G. Conforme ilustrado pela figura 1, a linha inferior de coluna de destilação 9 pode, desse modo, passar, na direção do fluxo, por uma primeira bomba 22 para bombear o dito fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D, um trocador de calor da unidade de refrigeração 18 e uma segunda bomba 23.

[0069] A figura 2 representa outra modalidade que difere da figura 1, pelo fato de que a linha superior da coluna desparafinante 11 também passa através do trocador de calor 13, depois da dita linha passar pelo trocador de calor de acoplamento térmico 4, a fim de esfriar, por uma segunda vez, o fluxo de vapor superior recuperado no topo da coluna desparafinante 3. Processo

[0070] O processo de acordo com a invenção se aplica a um gás natural G contendo metano, uma impureza leve e uma impureza pesada, sendo a impureza leve dióxido de carbono e a impureza pesada sendo parafinas.

[0071] O processo de acordo com a invenção é aplicável aos gases naturais vendidos na forma de gás ou liquefeito.

[0072] O gás natural G, que é tratado por meio do processo de acordo com a invenção, compreende pelo menos 15% de metano ou pelo menos 25% de metano, ou pelo menos 35% de metano e até 65%; de metano.

[0073] Além disso, este gás natural G compreende pelo menos 35% de dióxido de carbono, pelo menos 45% de dióxido de carbono ou pelo menos 55% de dióxido de carbono, ou pelo menos 65% de dióxido de carbono e até 85% de dióxido de carbono. O processo de acordo com a invenção é particularmente vantajoso para o tratamento de um gás natural que compreende entre 40% e 70% de dióxido de carbono. Isso ocorre porque, abaixo de 40% de dióxido de carbono, outras tecnologias podem parecer mais vantajosas e, acima de 70%, a pequena quantidade de dióxido de carbono que é prejudicialmente recuperável modifica a rentabilidade do processo.

[0074] O gás natural G também contém etano e hidrocarbonetos do tipo C3+ (compreendendo pelo menos 3 átomos de carbono), de preferência, em uma proporção em peso maior ou igual a 1%, 2%, 3%, 4% ou 5% em relação ao metano.

[0075] O processo de acordo com a invenção será agora descrito tendo como referência a figura 1.

[0076] O gás natural G opcionalmente passa por um ou mais tratamentos preliminares em uma unidade de pré- tratamento 2 destinada a remover os contaminantes sólidos ou líquidos do mesmo, por meio de desidratação e/ou pré- resfriamento dele e/ou na redução do seu teor de sulfeto de hidrogênio.

[0077] De acordo com uma modalidade particular, a unidade de pré-tratamento 2 é um separador de gás/liquido, por exemplo, um tambor de proteção.

[0078] De acordo com a etapa a) do processo da invenção, o gás natural opcionalmente pré-tratado G é introduzido em uma coluna desparafinante 3.

[0079] De acordo com a etapa b) do processo da invenção, as parafinas são extraídas do gás natural G na coluna desparafinante 3, um fluxo de vapor superior composto em sua maior parte de dióxido de carbono e metano é recuperado no topo da coluna (linha superior da coluna desparafinante 11) e um fluxo liquido enriquecido com as parafinas P é recuperado na parte inferior da coluna (linha inferior da coluna desparafinante 6).

[0080] De acordo com a etapa c) do processo da invenção, o fluxo de vapor superior recuperado na etapa b) do processo da invenção (linha superior da coluna desparafinante 11) é, então, refrigerado e, em seguida, introduzido em uma unidade de separação 5.

[0081] De acordo com a etapa d) do processo da invenção, um fluxo liquido é recuperado na parte inferior da unidade de separação 5 (linha de refluxo 16) e um fluxo de vapor é recuperado no topo da unidade de separação 5 (linha de vapor 12).

[0082] A temperatura do fluxo liquido é abaixo da temperatura do fluxo de vapor superior a partir da coluna desparafinante 3.

[0083] De acordo com uma modalidade, o fluxo de vapor recuperado no topo da unidade de separação 5 na etapa d) do processo da invenção (linha de vapor 12), e os fluxos a jusante, têm uma temperatura de cristalização da parafina abaixo de -60 °C, de preferência, abaixo de -65 °C, e até mesmo preferencialmente abaixo de -70 °C.

[0084] De acordo com a etapa e) do processo da invenção, todo ou parte do fluxo liquido recuperado na etapa d) do processo da invenção (linha de refluxo 16) é introduzido, como liquido de refluxo, no topo da coluna desparafinante 3 de modo a lavar, em modo de contracorrente, o gás natural G introduzido na etapa a) do processo da invenção.

[0085] Vantajosamente, a introdução do fluxo liquido como liquido de refluxo proporciona o resfriamento do topo da coluna desparafinante, possibilitando assim a boa extração das parafinas que, devido à sua baixa volatilidade, são condensadas e enviadas sob refluxo para a base da coluna desparafinante 3, onde se dissolvem no fluxo liquido enriquecido com parafinas P.

[0086] Durante a exploração, a coluna desparafinante 3 pode ter que tratar gases naturais G, dos quais o teor de dióxido de carbono varia consideravelmente. Conforme isso ocorre, quanto maior é o teor de dióxido de carbono, maior é a quantidade de fluxo liquido recuperado. Se todo o fluxo de liquido foi enviado para a coluna desparafinante 3, isso poderia resultar no bloqueio das placas da coluna desparafinante 3.

[0087] Vantajosamente, introduzindo todo ou parte do fluxo liquido na coluna desparafinante 3, é possível ter as placas operando eu seu envelope operacional, seja qual for o teor de dióxido de carbono do gás natural G, para controlar a composição do fluxo de vapor superior e, como foi notado, para melhorar a margem entre a temperatura de cristalização do fluxo liquido enriquecido com parafinas P e a sua temperatura na saida da coluna desparafinante 3.

[0088] A quantidade de fluxo líquido a ser introduzido, como o líquido de refluxo, na coluna desparafinante 3, pode ser calculada pelas pessoas versadas na técnica usando ferramentas de dosagem de processo comuns.

[0089] De acordo com a etapa f) do processo da invenção, o fluxo de vapor recuperado na etapa d) do processo da invenção (linha de vapor 12) é resfriado e, em seguida, expandido para obter um fluxo de condensado FC (linha de recuperação de condensado 40) e um fluxo de gás enriquecido com metano Ml (linhas de recuperação de metano 15a, 15b).

[0090] O resfriamento do fluxo de vapor pode ser realizado através de um trocador de calor 13. O resfriamento do trocador de calor 13 pode, por sua vez, ser proporcionado por uma unidade de refrigeração 18 que passa através dele.

[0091] Vantajosamente, a coluna desparafinante 3 torna possível reduzir as concentrações de parafinas no fluxo de vapor recuperado no topo da unidade de separação 5, eliminando assim os riscos de cristalização das ditas parafinas no trocador de calor 13.

[0092] Após ter sido refrigerado, o fluxo de vapor (linha de vapor 12) sofre expansão, por exemplo, por meio de tanques de flash 34a e 34b montados em cascata. O fluxo de gás enriquecido com metano Ml é recuperado no topo dos tanques de flash 34a e 34b, enquanto o fluxo de condensado FC é recuperado na parte inferior do tanque de flash 34b (linha de recuperação de condensado 40).

[0093] De acordo com a etapa g) do processo da invenção, o fluxo de condensado FC é introduzido em uma coluna de destilação 7, de preferência, no topo da coluna, a fim de recuperar, no topo da coluna, um fluxo de gás enriquecido com metano M2 (linha de topo da coluna de destilação 8) e, na parte inferior da coluna, um fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D (linha inferior de coluna de destilação 9) .

[0094] A expansão do fluxo de vapor anteriormente refrigerado é realizada de forma a que a pressão do fluxo de condensado FC seja idêntica à pressão operacional da coluna de destilação 7.

[0095] De acordo com a etapa h) do processo da invenção, o fluxo de gás enriquecido com metano Ml obtido na etapa f) do processo da invenção (linhas de recuperação de metano 15a e 15b) e o fluxo de gás enriquecido com metano M2 recuperado na etapa g) do processo da invenção (linha de topo da coluna de destilação 8) são, então, misturados (linha de coleta de metano 14), de modo a obter um fluxo de gás enriquecido com metano M.

[0096] De acordo com uma modalidade, o fluxo de gás enriquecido com metano M compreende menos de 227 de dióxido de carbono, de preferência, menos de 20% de dióxido de carbono, e ainda mais preferencialmente, menos de 18% de dióxido de carbono.

[0097] De acordo com uma modalidade particular, o fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D compreende de 60% a 100% de dióxido de carbono, em particular, de 70% a 90% de dióxido de carbono. O fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D também pode compreender uma proporção minoritária de hidrocarbonetos dissolvidos.

[0098] De acordo com a etapa i) do processo da invenção, uma parte do fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D (linha de extração 9a), é reaquecido e o fluxo reaquecido resultante é introduzido na coluna de destilação 7 .

[0099] O resfriamento do fluxo de vapor superior (topo da coluna desparafinante 11) na etapa c) do processo de invenção, e o reaquecimento da parte do fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D (linha de extração 9a) na etapa i) do processo da invenção são realizados passando o dito fluxo superior e a dita parte do fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D através de um trocador de calor de acoplamento térmico 4.

[0100] Vantajosamente, o reaquecimento de uma parte do fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D torna possível proporcionar o aquecimento do fundo da coluna de destilação 7. Isso também possibilita limitar as perdas dos hidrocarbonetos dissolvidos por remoção dos hidrocarbonetos leves dissolvidos, como metano e etano.

[0101] O acoplamento térmico é, assim, vantajosamente realizado entre as colunas de destilação 7 e de desparafinação 3. Com efeito, em virtude deste acoplamento térmico, a quantidade de calor retirado do fluxo de vapor superior e transmitido para a parte do fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D fornece o resfriamento do topo da coluna desparafinante 3 e o aquecimento do fundo da coluna de destilação 7.

[0102] Este acoplamento térmico é o mais vantajoso, uma vez que os cálculos surpreendentemente mostram que a temperatura da parte inferior da coluna de destilação 7 está perto da temperatura do topo da coluna desparafinante 3. É consequentemente possivel determinar, em virtude das ferramentas de dosaqem de processo comuns, as condições de funcionamento as duas colunas para as quais é possivel transferir o calor do topo da coluna desparafinante 3 para o fundo da coluna de destilação 7, produzindo assim uma integração térmica particularmente rentável.

[0103] Este acoplamento térmico também é vantajoso do ponto de vista de investimento e custos operacionais. Isso ocorre porque se os dois sistemas para aquecimento da coluna de destilação 7 e para o refluxo da coluna desparafinante 3 fossem independentes, dois trocadores seriam necessários, ao invés de um. Além disso, uma vez que a temperatura de funcionamento do trocador de calor de acoplamento térmico 4 está geralmente abaixo da temperatura ambiente, seria necessário fornecer uma unidade de refrigeração que, neste caso, não é necessária. Por fim, se os sistemas fossem independentes, seria necessário fornecer vapor para aquecer o fundo da coluna de destilação 7. É, portanto, visto que, além da economia em termos de investimento, este acoplamento térmico permite a energia de energia e, portanto, economias em termos de custos operacionais.

[0104] De acordo com uma modalidade particular, a quantidade de calor trocado no trocador de calor de acoplamento térmico 4 é entre 10 MW e 30 MW, de preferência entre 15 MW e 25 MW e, ainda mais preferencialmente, entre 19 e 22 MW.

[0105] De acordo com uma modalidade particular, a quantidade de energia trocada no trocador de calor de acoplamento térmico 4 é entre 10 e 60, de preferência, entre 20 e 50 e, ainda mais preferencialmente, entre 30 e 40 kWh/tcc>2 do fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D (linha inferior de coluna de destilação 9).

[0106] De acordo com uma modalidade, uma parte do fluxo liquido recuperado na etapa d) é retirada (linha de injeção 16a) e injetada, como liquido de alimentação, na coluna de destilação 7.

[0107] Em virtude do aquecimento na parte inferior da coluna de destilação 7, a injeção de uma parte do fluxo liquido (linha de refluxo 16) na coluna de destilação 7 torna possivel recuperar, vantajosamente, os hidrocarbonetos leves, como metano e etano, presentes no dito fluxo liquido. A recuperação desses mesmos hidrocarbonetos leves na coluna desparafinante 3 é menos eficiente, uma vez que a dita coluna desparafinante 3 é desprovida de aquecimento na parte inferior.

[0108] De acordo com uma modalidade, a etapa de expansão f) pode ser realizada em várias operações sucessivas de expansão, em particular, usando vários tanques de flash 34 montados em cascata. Essas sucessivas operações de expansão resultam na obtenção de vários fluxos de gás enriquecidos com metano Ml (linhas de recuperação de metano 15a e 15b) que são, em seguida, opcionalmente aquecidas e, em seguida, misturadas com o fluxo de gás enriquecido com metano M2 (linha de topo da coluna de destilação 8) a fim de obter o fluxo de gás enriquecido com metano M (linha de coleta de metano 14).

[0109] Vantajosamente, o aumento do número de operações de expansão possibilita separar, de maneira mais bem sucedida, o fluxo de condensado FC dos fluxos de gás enriquecidos com metano Ml e, principalmente, poupar energia durante a compressão em (17a) e (17b) . O número de operações de expansão sucessivas a serem realizadas pode ser calculado pelas técnicas de doseamento em processo bem conhecidas pelas pessoas versadas na técnica.

[0110] De acordo com uma modalidade preferencial, a etapa de expansão é realizada entre 1 e 5 operações sucessivas de expansão, de preferência entre 2 e 3 operações sucessivas de expansão e, mais preferencialmente, em 2 operações sucessivas de expansão.

[0111] A figura 1 ilustra a modalidade preferencial, em que a etapa de expansão é realizada em duas (2) operações sucessivas de expansão, de modo a resultar na obtenção de vários fluxos de gás enriquecidos com metano Mia e Mlb, que são, em seguida, opcionalmente aquecidos, e em seguida, misturados com o fluxo de gás enriquecido com metano M2, de modo a obter o fluxo de gás enriquecido com metano M. Nessa modalidade, o fluxo de vapor recuperado no topo da unidade de separação 5 é resfriado no trocador de calor 13 e, em seguida, introduzido em um tambor de proteção 33. Um fluxo de gás é recuperado no topo (a linha de recuperação de fluxo de gás 35a), enquanto um fluxo liquido é recuperado na parte inferior (linha de recuperação de fluxo liquido 35b) . Um primeiro fluxo de gás enriquecido com metano Mia é recuperado no topo do tanque de flash 34a (primeira linha de recuperação de metano 15a), enquanto um segundo fluxo liquido é recuperado na parte inferior do tanque de flash 34a (linha de recuperação do segundo fluxo de gás 35c) e alimenta um segundo tanque de flash 34b. Um segundo fluxo de gás enriquecido com metano Mlb é recuperado no topo (segunda linha de recuperação de metano 15b) e o fluxo de condensado FC é recuperado na parte inferior do segundo tanque de flash 34b (linha de recuperação de condensado 40) e, em seguida, é injetado na coluna de destilação 7. O segundo fluxo de gás enriquecido com metano Mlb é misturado com o fluxo de gás enriquecido com metano M2, a fim de obter o fluxo de gás enriquecido com metano M (linha de coleta de metano 14) . Finalmente, os fluxos de gás enriquecidos com metano M e Mia são aquecidos por meio do trocador de calor 13 antes de serem misturados. Na modalidade ilustrada, o fluxo enriquecido com metano M é comprimido por meio de um compressor 17a após ter sido aquecido, porém antes de ser misturado.

[0112] De acordo com uma modalidade particular, o resfriamento da etapa c) pode ser realizado em várias operações sucessivas de resfriamento antes da introdução na unidade de separação 5.

[0113] Para que o acoplamento térmico realizado pelo trocador de calor de acoplamento térmico 4 opere corretamente, os requisitos de resfriamento no topo da coluna desparafinante 3 precisam ser adequados em relação aos requisitos de aquecimento no fundo da coluna de destilação 7 .

[0114] Assim, acima de um determinado teor de dióxido de carbono no gás natural G, a quantidade de fluxo liquido recuperado na parte inferior da unidade de separação 5 para proporcionar o refluxo da coluna desparafinante 3 exige uma quantidade de calor trocada no trocador de calor de acoplamento térmico 4 que excede os requisitos de aquecimento na parte inferior da coluna de destilação 7.

[0115] Da mesma forma, se a temperatura na qual o gás natural G é introduzido na coluna desparafinante 3 for particularmente elevada, por exemplo, em paises tropicais, a quantidade de fluxo liquido recuperado na parte inferior da unidade de separação 5 e retirada de modo a ser injetada, como liquido de alimentação, na coluna de destilação 7, requer uma quantidade de calor trocado no trocador de calor de acoplamento térmico 4 que excede os requisitos de aquecimento na parte inferior da coluna de destilação 7.

[0116] De acordo com uma modalidade particular, a etapa c) de resfriamento do fluxo de vapor superior recuperado na saida da coluna desparafinante 3 pode ser realizada em 2 operações sucessivas de resfriamento.

[0117] A figura 2 ilustra uma segunda modalidade. Nessa modalidade, a primeira operação de resfriamento é realizada por meio do trocador de calor de acoplamento térmico 4. A segunda operação de resfriamento é realizada por meio do trocador de calor 13, sendo os requisitos adicionais de resfriamento cobertos pela unidade de refrigeração 18.

[0118] De acordo com uma modalidade particular, o fluxo de gás enriquecido com dióxido de carbono D é injetado em um reservatório geológico, de preferência, no reservatório geológico de onde vem o gás natural G.

[0119] Vantajosamente, a injeção do fluxo de gás enriquecido com dióxido de carbono D no reservatório geológico do qual o gás natural G vem torna possível manter a pressão do dito reservatório e, assim, aumenta a quantidade de gás natural G extraida do dito reservatório.

[0120] De acordo com uma modalidade particular, o fluxo liquido enriquecido com parafinas P (linha inferior da coluna desparafinante 6) pode ser injetado na coluna de destilação 7.

[0121] Se o fluxo liquido enriquecido com parafinas P não é recuperado como um produto explorável, ele pode ser reinjetado com o fluxo de gás enriquecido com dióxido de carbono D em um reservatório geológico, de preferência, no reservatório geológico de onde vem o gás natural G. No entanto, isso requer uma bomba especifica para colocá-lo sob alta pressão. Ao injetar o fluxo liquido enriquecido com parafinas P na coluna de destilação 7, isto vantajosamente possibilita coletar, ao mesmo tempo, o fluxo liquido enriquecido com parafinas P e o fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D na parte inferior da coluna de destilação (7), assim dispensando a bomba.

Exemplos Exemplo 1:

[0122] O exemplo se refere à modalidade da invenção na qual o resfriamento do fluxo de vapor superior recuperado na linha superior da coluna desparafinante (11) é realizado em uma única etapa, por meio do trocador de calor de acoplamento térmico (4), e uma parte do fluxo liquido recuperado na linha de refluxo (16) é enviada para a coluna desparafinante 3, e a outra parte recuperada na linha de injeção (16a) é enviada para a coluna de destilação 7.

[0123] O gás natural G da linha de entrada (10), cuja composição é indicada na tabela 1, alimenta a coluna desparafinante (3) a uma pressão de 70 bar a 19 °C.

[0124] O fluxo de vapor superior da coluna recuperado na linha superior da coluna desparafinante (11) passa através do trocador de calor de acoplamento térmico (4), onde ele é parcialmente condensado à temperatura de 0 °C (24%). O fluxo liquido e o fluxo de vapor são separados na unidade de separação (5) e recuperados, respectivamente, na linha de refluxo (16) e na linha de vapor (12) . O fluxo liquido retorna parcialmente (42%), como liquido de refluxo, até o topo da coluna desparafinante (3), enquanto uma parte é retirada, na linha de injeção (16a) e é enviada, como liquido de alimentação, para a coluna de destilação (7) (58%) . O liquido de refluxo absorve as parafinas e é extraido da coluna desparafinante (3) por meio da linha inferior da coluna desparafinante (6).

[0125] A tabela 1 fornece o equilíbrio de material da coluna desparafinante (3). Fração molar Linha

Tabela 1

[0126] É observado, na tabela 1, que as concentrações de parafinas são consideravelmente reduzidas no fluxo de vapor da linha de vapor (12), reduzindo assim os riscos de cristalização no equipamento criogênico a jusante.

[0127] A linha de vapor (12) passa através do trocador de calor (13) onde o fluxo de vapor recuperado é resfriado e condensado até a temperatura de -36 °C. O liquido assim obtido é expandido em duas etapas (38 e 28,4 bar) até a pressão operacional da coluna de destilação (7) de 28,4 bar e torna possivel obter um fluxo de condensado FC e dois fluxos de gás enriquecidos com metano Mia e Mlb recuperados em duas linhas de recuperação de metano (15a e 15b). O fluxo de condensado FC é introduzido no topo da coluna de destilação (7), que proporciona o refluxo a -58 °C.

[0128] Um fluxo rico em metano M2 é recuperado no topo na linha de topo da coluna de destilação (8), enquanto um fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D é recuperado na parte inferior na linha inferior de coluna de destilação (9) .

[0129] Os fluxos de gás ricos em metano M2 e Mlb são misturados de forma a obter um fluxo de gás rico em metano M na linha de coleta de metano (14).

[0130] O aquecimento na parte inferior, através do trocador de calor de acoplamento térmico (4), de uma parte do fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D recuperado na linha inferior de coluna de destilação (9), torna possivel separar do dióxido de carbono a maior parte dos hidrocarbonetos leves dissolvidos e recuperá-los no fluxo de gás enriquecido com metano M2.

[0131] O calor extraido do fluxo de vapor superior da linha superior da coluna desparafinante (11) no trocador de calor de acoplamento térmico (4) é usado para aquecer uma parte do fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono recuperado D e, assim, do fundo da coluna de destilação (7), assim produzindo o acoplamento térmico de acordo com a invenção. A quantidade de calor trocado é 20,4 MW.

[0132] Se o acoplamento térmico não fosse realizado, seria necessário fornecer a coluna de destilação (7) com este calor e, por conseguinte, esfriar o topo da coluna (3) por meio de uma unidade de refrigeração que consumiria aproximadamente 5 MW. Todos estes consumos aumentaria, o auto consumo de hidrocarbonetos por uma fábrica em 0,8%, reduzindo, por conseguinte, as vendas.

[0133] A tabela 2 fornece o equilibro de material da coluna de destilação (7). Fração molar Linha

Tabela 2

Exemplo 2

[0134] Exemplo 2 refere-se à variante da invenção, como ilustrado pela figura 2.

[0135] O gás natural G da linha de entrada (10), cuja composição é indicada na tabela 3, alimenta a coluna desparafinante (3) a uma pressão de 68 bar e 40 °C.

[0136] O fluxo de vapor superior da coluna recuperado na linha superior da coluna desparafinante (11) passa através do trocador de calor de acoplamento térmico (4), onde ele é parcialmente condensado (27%) a uma temperatura de 3,2 °C Como o teor de dióxido de carbono no gás G é considerável, as quantidades condensadas são grandes. A quantidade de calor a ser extraido do fluxo da linha superior da coluna desparafinante (11) excede os requisitos de aquecimento da coluna de destilação (7) e é parcialmente extraída no trocador de calor (13). O refluxo necessário para a desparafinação na coluna desparafinante (3) é conseguido dessa maneira.

[0137] O fluxo líquido e o fluxo de vapor são separados na unidade de separação (5) e recuperados, respectivamente, na linha de refluxo (16) e na linha de vapor (12) . O fluxo líquido retorna parcialmente (70%), como líquido de refluxo, até o topo da coluna desparafinante (3), enquanto uma parte é retirada, na linha de injeção (16a) e é enviada, como líquido de alimentação, para a coluna de destilação (7) (30%). O líquido de refluxo absorve as parafinas e é extraído da coluna desparafinante (3) por meio da linha inferior da coluna desparafinante (6).

[0138] A tabela 3 fornece o equilíbrio de material da coluna desparafinante (3). Fração molar Linh a (6) Linha

Tabela 3

[0139] É observado, mais uma vez, na tabela 3, que as concentrações de parafinas são consideravelmente reduzidas no fluxo de vapor da linha de vapor (12), reduzindo assim os riscos de cristalização no equipamento crioqênico a jusante.

[0140] Como no exemplo 1, o calor extraído do fluxo de vapor superior da linha superior da coluna desparafinante (11) no trocador de calor de acoplamento térmico (4) é usado para aquecer uma parte do fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D antes de ser introduzido na coluna de destilação (7), realizando assim o acoplamento térmico de acordo com a invenção. A quantidade de calor trocado é 20,1 MW, próximo de 20,4 MW da modalidade principal.

[0141] A carga de calor adicional devido à passagem do fluxo de vapor superior da linha superior da coluna desparafinante (11) pelo trocador de calor (13) é igual a 14,6 MW.

[0142] A linha de vapor (12) passa através do trocador de calor (13) onde o fluxo de vapor recuperado é resfriado e condensado até a temperatura de -37 °c. O liquido resultante é expandido em duas etapas (38 e 32,4 bar) até a pressão operacional da coluna de destilação (7) ser 32,4 bar a -48 °C.

[0143] A tabela 4 fornece o equilibro de material da coluna de destilação (7). Fração molar Linha

Tabel _a 4

Claims

1. Processo para tratar um gás natural G caracterizado por compreender dióxido de carbono, metano e parafinas, a fim de obter um fluxo de gás enriquecido com metano M, um fluxo de liquido enriquecido com dióxido de carbono D e um fluxo liquido enriquecido com parafinas P, com o dito processo compreendendo as seguintes etapas: a) introduzir o gás natural G em uma coluna desparafinante (3), b) extrair as parafinas do gás natural G na coluna desparafinante (3) e recuperar um fluxo de vapor superior que compreende dióxido de carbono e metano, na parte superior da coluna, e o dito fluxo liquido enriquecido com as parafinas P na parte inferior da coluna, c) resfriar o fluxo de vapor superior e, em seguida, introduzi-lo em uma unidade de separação (5), d) recuperar um fluxo liquido e um fluxo de vapor, e) introduzir todo ou parte do fluxo liquido, como liquido de refluxo, no topo da coluna desparafinante (3), de modo a lavar, em modo de contracorrente, o gás natural G introduzido na etapa a) , f) resfriar e, em seguida, expandir o fluxo de vapor recuperado na etapa d) a fim de obter um fluxo condensado FC e um fluxo de gás enriquecido com metano Ml, g) introduzir o fluxo condensado FC em uma coluna de destilação (7) a fim de recuperar, no topo da coluna, um fluxo de gás enriquecido com metano M2 e, na parte inferior da coluna, o dito fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D, h) misturar o fluxo de gás enriquecido com metano Ml e o fluxo de gás enriquecido com metano M2 a fim de obter o dito fluxo de gás enriquecido com metano M, i) reaquecer uma parte do fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D e introduzir o fluxo reaquecido resultante na coluna de destilação (7), em que o resfriamento do fluxo de vapor superior na etapa c) e o reaquecimento da parte do fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D, na etapa i), são feitos pela passagem do dito fluxo de vapor superior e da dita parte do fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D por um trocador de calor de acoplamento térmico (4).

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma parte do fluxo liquido recuperado na etapa d) é retirada e injetada, como liquido de alimentação, na coluna de destilação (7) .

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a expansão na etapa f) é realizada em várias operações sucessivas de expansão de modo a resultar na obtenção de vários fluxos de gás enriquecidos com metano Ml, que, em seguida, são opcionalmente aquecidos, e em seguida, misturados com o fluxo de gás enriquecido com metano M2, de modo a obter o fluxo de gás enriquecido com metano M.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o resfriamento na etapa c) é realizado em várias operações sucessivas de resfriamento antes da introdução na unidade de separação (5).

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o fluxo liquido enriquecido com parafinas P é reinjetado na coluna de destilação (7).

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o fluxo de gás enriquecido com metano M é aquecido e, em seguida, comprimido.

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que uma parte do fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D é injetada em um reservatório geológico.

8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o gás natural G compreende de 351 a 85% de dióxido de carbono, de 15% a 65% de metano e, no máximo, 4% de parafinas, em particular, de 40% a 70% de dióxido de carbono, de 30% a 60% de metano e, no máximo, 0,5% de parafinas, sendo as porcentagens fornecidas em valores molares.

9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o fluxo de gás enriquecido com metano M compreende menos de 22% de dióxido de carbono, de preferência, menos de 20% de dióxido de carbono, e mais preferencialmente, menos de 18% de dióxido de carbono, sendo as porcentagens fornecidas em valores molares.

10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D compreende de 60% a 100% de dióxido de carbono, em particular, de 70% a 90% de dióxido de carbono, sendo as porcentagens fornecidas em valores molares.

11. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o fluxo liquido enriquecido com parafinas P compreende de 4% a 40% de parafinas, em particular, de 20% a 30% de parafinas e, mais particularmente, aproximadamente 25% de parafinas, sendo as porcentagens fornecidas em valores molares.

12. Aparelho para tratar um gás natural G, compreendendo dióxido de carbono, metano e parafinas, a fim de obter um fluxo de gás enriquecido com metano M, um fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D e um fluxo liquido enriquecido com parafinas P, caracterizado por compreender: uma coluna desparafinante (3), uma linha de entrada (10) conectada na entrada da coluna desparafinante (3), de modo a introduzir o gás natural G na coluna desparafinante (3), uma linha superior da coluna desparafinante (11) conectada no topo da coluna desparafinante (3), a fim de recuperar um fluxo de vapor superior e uma linha inferior da coluna desparafinante (6) conectada na parte inferior da coluna desparaf inante (3), a fim de recuperar um fluxo liquido enriquecido com as parafinas P, uma unidade de separação (5) alimentada pela linha superior da coluna desparafinante (11), uma linha de refluxo (16) conectada à unidade de separação (5) a fim de recuperar e reinjetar um fluxo liquido, como um liquido de refluxo, no topo da coluna desparafinante (3), uma linha de vapor (12) conectada à unidade de separação (5) a fim de recuperar um fluxo de vapor, um trocador de calor (13) e válvulas redutoras de pressão/separadores (34a, 34b) alimentados pela linha de vapor (12) a fim de obter um fluxo condensado FC recuperado em uma linha de recuperação de condensado (40) e um fluxo de gás enriquecido com metano Ml recuperado em uma linha de recuperação de metano (15a, 15b), uma coluna de destilação (7) alimentada pela linha de recuperação de condensado (40), uma linha de topo da coluna de destilação (8) conectada no topo da coluna de destilação (7) a fim de recuperar um fluxo de gás enriquecido com metano M2, uma linha de coleta de metano (14) conectada à linha de topo da coluna de destilação (8) e uma linha de recuperação de metano (15a, 15b) a fim de recuperar um fluxo de gás enriquecido com metano M, opcionalmente, através de um compressor (17a, 17b), uma linha inferior de coluna de destilação (9) conectada na parte inferior da coluna de destilação (7), a fim de recuperar um fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D, uma linha de extração (9a) conectada à linha inferior de coluna de destilação (9) a fim de extrair e reinjetar uma parte do fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D na coluna de destilação (7), em que compreende também um trocador de calor de acoplamento térmico (4) através do qual passa a linha do topo da coluna desparafinante (11) e a linha de extração (9a), tornando possivel esfriar o fluxo de vapor superior antes de introduzi-lo na unidade de separação (5) enquanto, ao mesmo tempo, reaquece a parte retirada do fluxo liquido enriquecido com dióxido de carbono D antes de sua injeção na coluna de destilação (7).

13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que uma linha de injeção (16a) é conectada à linha de refluxo (16) para remover uma parte do fluxo liquido de refluxo e injetá-lo, como um liquido de alimentação, na coluna de destilação (7) .

14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que uma unidade de refrigeração (18) e as linhas de coleta de vapor (12) e metano (14) e uma primeira linha de recuperação de metano (15a) passam através do trocador de calor (13) a fim de arrefecer o fluxo de vapor, enquanto, ao mesmo tempo, reaquece os fluxos de gás enriquecidos com metano M e Ml.

15. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado pelo fato de que a linha superior da coluna desparafinante (11) passa através do trocador de calor (13) a fim de resfriar o fluxo de vapor superior após ele ter passado pelo trocador de calor de acoplamento térmico (4), e antes de ele ser introduzido na unidade de separação (5).

16. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 15, caracterizado pelo fato de que a linha inferior da coluna desparafinante (6) alimenta a coluna de destilação (7).