BRPI1008851B1 - processo e aparelho para a separação de uma corrente de gás contendo metano, componentes c2, componentes c3, e componentes de hidrocarbonetos mais pesados - Google Patents

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W. Larry Lewis
Joe T. Lynch
Hank M. Hudson
Kyle T. Cuellar
John D. Wilkinson
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Abstract

PROCESSAMENTO DE GÁS HIDROCARBONETO. A presente invenção refere-se a um processo e um aparelho para a recuperação de etano, etileno, propano, propileno e componentes de hidrocarboneto mais pesados de uma corrente de gás numa montagem de processamento compacta. A corrente de gás é resfriada e dividida em primeira e segunda correntes. Acorrente de gás é resfriada e dividida em primeira e segunda correntes. A primeira corrente é resfriada adicionalmente para condensar, substancialmente e completamente, sendo a seguir expandida a uma menor pressão, sendo fornecida como alimentação de topo para um meio de absorção dentro da montagem de processamento. A segunda corrente também é expandida a uma menor pressão, sendo fornecida como alimentação de fundo para o meio de absorção. Uma corrente de vapor de destilação é coletada da região superior do meio de absorção, sendo direcionada para aquecê-la, enquanto resfria a corrente de gás e a primeira corrente. Uma corrente de líquido de destilação é coletada da região inferior do meio de absorção e direcionada para um meio de transferência de calor e de massa no conjunto de processamento para aquecer e retirar seus componentes voláteis enquanto resfria a corrente de gás. as quantidades e temperaturas dos suprimentos (...).

Description

Antecedentes da Invenção
[001] A presente invenção refere-se a um processo e aparelho para separação de gás contendo hidrocarbonetos. Os depositantes reivindicam benefícios sob Inscrição 35, Código dos Estados Unidos, parágrafo 119(e) do Pedido Provisório U.S. precedente número 61/186.361, que foi depositado em 11 de junho de 2009. Os depositantes também reivindicam benefícios sob Inscrição 35 do Código U.S., parágrafo 120 como uma continuação parcial do Pedido de Patente U.S. número de série 12/372,604, o qual foi depositado em 17 de fevereiro de 2009. Assignees SME Associates, Inc. e Ortloff Engineers, Ltd. constituiram-se partes de um acordo de pesquisa conjunta que vigorava antes da invenção deste pedido de patente ser realizada.
[002] Etileno, etano, propileno, propano e/ou hidrocarbonetos mais pesados podem ser recuperados de uma variedade de gases, como gás natural, gás de refinaria e fluxos de gases sintéticos obtidos de outros materiais de hidrocarboneto, como carvão vegetal, óleo bruto, nafta, óleo de xisto, areias de alcatrão, e lignita. O gás natural, possui normalmente, uma maior proporção de metano e etano, ou seja, metano e etano juntos, compõe pelo menos 50 mols% do gás. O gás contém ainda proporções relativamente menores de hidrocarbonetos mais pesados, como propano, butanos, pentanos e similares, bem como de hidrogênio, nitrogênio, dióxido de carbono e outros gases.
[003] A presente invenção está envolvida em geral, com a recuperação de hidrocarbonetos etileno, etano, propileno, propano, e hidrocarbonetos mais pesados dessas correntes de gás. Uma análise típica de uma corrente de gás para processamento, de acordo com esta invenção, seria numa percentagem molar aproximada, 90,0% de metano, 4,0% de etano e outros componentes C2, 1,7% propano e outros componentes C3, 0,3% de isobutano, 0,5% de butano normal, e 0,8% a mais de pentanos, sendo o equilíbrio composto de nitrogênio e dióxido de carbono. Gases contendo enxofre estão algumas vezes presentes.
[004] As flutuações cíclicas históricas nos preços de, tanto gás natural e de seus constituintes líquidos de gás natural (NGL), algumas vezes reduziram, ocasionalmente, o valor incremental do etano, etileno, propano, propileno e os componentes mais pesados como produtos líquidos, resultando numa demanda de processos que pudessem propor recuperações mais eficientes desses produtos e a processos que pudessem propor recuperações eficientes com menor investimento de capital. Processos disponíveis para separar esses materiais, incluem aqueles baseados no esfriamento e refrigeração do gás, absorção do óleo e absorção do óleo refrigerado. Adicionalmente, processos criogênicos tornaram-se populares, devido à disponibilidade do equipamento econômico que produz energia, enquanto expande e extrai calor, simultaneamente, daquele gás que está sendo processado. Dependendo da pressão da fonte de gás, da riqueza (teor de etano, etileno, e hidrocarbonetos mais pesados) do gás e dos produtos finais desejados, cada um desses processos ou uma combinação dos mesmos pode ser empregado.
[005] O processo de expansão criogênica é agora geralmente preferido para a recuperação de líquidos do gás natural porque ele propicia máxima simplicidade com facilidade de partida, flexibilidade na operação, boa eficiência, segurança e boa confiabilidade. As Patentes U.S. N°s 3.292.380; 4.061.481; 4.140.504; 4.157. 904; 4,171,964; 4,185,978; 4,251,249; 4,278,457; 4,519,824; 4,617,039; 4,687,499; 4,689,063; 4,690,702; 4,854,955; 4,869,740; 4,889,545; 5,275,005; 5,555,748; 5,566,554; 5,568,737; 5,771,712; 5,799,507; 5,881,569; 5,890,378; 5,983,664; 6,182,469; 6,578,379; 6,712,880; 6,915,662; 7,191,617; 7,219,513; Patente U.S. N° 33,408 reeditada; e pedidos copendentes N°s 11/430,412; 11/839,693; 11/971,491; e 12/206,230, descrevem processos relevantes (embora a descrição da presente invenção esteja baseada, em alguns casos, em diferentes condições de processo do que os descritos nas Patentes U.S. mencionadas anteriormente.)
[006] Num processo de recuperação de expansão criogênica típico, uma corrente de gás de alimentação sob pressão é resfriado por troca de calor com outras correntes do processo e/ou fontes externas de refrigeração, como por exemplo, um sistema de compressãorefrigeração do propano. À medida que o gás é resfriado, os líquidos podem ser condensados e coletados em um ou mais separadores com líquidos de alta pressão contendo alguns componentes C2+ desejados. Dependendo da riqueza do gás e da quantidade de líquidos formada, os líquidos de alta pressão, podem ser expandidos em uma menor pressão e fracionados. A vaporização que ocorre durante a expansão dos líquidos resulta em posterior resfriamento da corrente de gás. Sob algumas condições, o pré-resfriamento dos líquidos de alta pressão, antes da expansão pode ser conveniente, de modo a baixar mais ainda a temperatura resultante da expansão. A corrente expandida, compreendendo uma mistura de líquido e de vapor, é fracionada numa coluna de destilação (desmetanizador ou desetanizador. Na coluna, as correntes resfriadas de expansão são destiladas para separar o metano, nitrogênio residual e outros gases voláteis como vapores suspensos dos desejados componentes C2, componentes C3, componentes de hidrocarboneto mais pesados como o produto líquido de fundo, ou para separar os componentes C2, metano residual, nitrogênio, e outros gases voláteis como vapor suspenso dos desejados componentes C3 e outros componentes de hidrocarboneto mais pesados como produto líquido de fundo.
[007] Se o gás introduzido não for totalmente condensado (tipicamente, ele não é) o vapor remanescente da condensação parcial pode ser dividido em duas correntes. Uma parte do vapor atravessa uma máquina ou motor de expansão da operação, ou uma válvula de expansão a uma menor pressão, à qual os líquidos adicionais são condensados como um resultado de resfriamento adicional da corrente. A pressão após expansão é, essencialmente igual à pressão em que a coluna de destilação é operada. As fases de vapor-líquido combinadas resultantes da expansão são fornecidas como alimentação para a coluna.
[008] A parte restante do vapor é resfriada em condensação substancial por troca de calor com outras correntes do processo, por exemplo, a torre de fracionamento fria suspensa. Algum ou todo o líquido de alta pressão pode ser combinado com esta parte de vapor antes do resfriamento. A corrente resfriada resultante é então expandida através de um dispositivo de expansão adequado, tal como uma válvula de expansão para a pressão à qual o desmetanizador é operado. Durante a expansão, uma parte do líquido irá se vaporizar, resultando em resfriamento total da corrente. A corrente expandida instantânea é a seguir introduzida como alimentação superior para o desmetanizador. Tipicamente, a parte de vapor da corrente instantânea expandida e o vapor em suspensão no desmetanizador combinam-se numa área separada superior na torre de fracionamento como gás residual de produto metano. Alternativamente, a corrente resfriada e expandida pode ser fornecida a um separador para obter-se correntes de vapor e de líquido. O vapor é combinado com o vapor suspenso da torre e o líquido é fornecido à coluna introduzindo-se pelo topo da coluna.
[009] A presente invenção emprega um novo meio de realizar as várias etapas descritas acima mais eficientemente, usando poucas peças de equipamento. Realiza-se isto combinando-se o que até o presente se conhece como itens de equipamento individual em um alojamento comum, reduzindo assim, o espaço físico necessário para a instalação de processamento e reduzindo os custos de capital da instalação. Surpreendentemente, os depositantes, descobriram que, um arranjo mais compacto também reduz, significantemente, também o consumo de energia necessário para se conseguir um dado nível de recuperação, aumentando por isso a eficiência de processo e reduzindo os custos operacionais da instalação. Além disso, o arranjo mais compacto elimina ainda muito da tubulação que é usada para interligar os itens de equipamento individuais nos desenhos da planta tradicional, reduzindo assim, o custo de capital e eliminando ainda as conexões de tubulação dotadas de flange associadas. Visto os flanges da tubulação serem uma fonte de vazamento potencial para os hidrocarbonetos (os quais se tratam de compostos orgânicos voláteis, VOCs, que contribuem para os chamados gases de estufa, e que podem ainda ser precursores para a formação de ozônio atmosférico), a eliminação desses flanges reduz o potencial para emissões atmosféricas que danificam o meio-ambiente.
[0010] De acordo com a presente invenção, descobriu-se que, pode- se obter uma recuperação de C2 maior do que 88%. De modo similar, nesses casos, onde a recuperação dos componentes de C2 não é desejada, as recuperações de C3 maiores que 93% podem ser mantidas. Além disso, a presente invenção torna possível a separação do metano em essencialmente 100% (ou os componentes C2) e componentes mais leves dos componentes C2 (ou os componentes de C3e os componentes mais pesados a menores requisitos de energia comparado com a técnica precedente, enquanto mantém o mesmo nível de recuperação. A presente invenção embora se aplique a menores pressões e temperatura mais altas, é particularmente vantajosa quanto os gases de alimentação do processo na faixa de 2,758 a 10,342 KPa(a) (400 a 1500 psia) ou maiores sob condições que exigem temperaturas suspensas na coluna de recuperação NGL de-46°C (-50°F) ou mais frias.
[0011] Para um melhor entendimento da presente invenção é feita referência aos exemplos e desenhos a seguir. Referência aos desenhos:
[0012] A figura 1 é um fluxograma de uma instalação de processamento de gás natural de acordo com A Patente dos Estados Unidos N° 4,157,904;
[0013] A figura 2 é um fluxograma de uma instalação de processamento de gás natural de acordo com a presente invenção e
[0014] As figuras 3 até 9 são fluxogramas ilustrando meios alternativos de aplicação da presente invenção para uma corrente de gás natural.
[0015] Na explicação a seguir das figuras anteriores, as tabelas são resumos de velocidades de fluxo calculada para condições de processo representativas. Nas tabelas expostas, os valores para as velocidades de fluxo (em mol/hora) foram arredondados para o número integral mais próximo por conveniência. As velocidades da corrente total nas tabelas, incluem todos os componentes que não sejam hidrocarboneto e, consequentemente, são em geral maiores do que a soma das velocidades de fluxo da corrente para os componentes de hidrocarboneto. As temperaturas indicadas são valores aproximados arredondados para o grau mais próximo. Deve ficar entendido ainda, que os cálculos do planejamento do processo feitos com a finalidade de comparar os processos ilustrados nas figuras são baseados, presumindo-se a não ocorrência de vazamento térmico às vizinhanças do (ou do) processo. A qualidade dos materiais isolantes comercialmente disponíveis torna isto uma possibilidade bastante razoável tendo sido tipicamente realizado outrora, pelos versados na técnica.
[0016] Por conveniência, os parâmetros do processo são descritos, tanto nas unidades britânicas tradicionais como nas unidades do Système International d'Unités (SI). As taxas de fluxo molares nas tabelas podem ser interpretadas como mol por libra por hora ou mols de quilograma por hora. O consumo de energia descrito como cavalo-vapor (HP) e/ou mil Unidades Térmicas Britânicas por hora (MBTU/Hr) corresponde às velocidades de fluxo molar descritas em mol por libra por hora. O consumo de energia descrito como kilowat (kW) corresponde às velocidades de fluxo molar descritas em quilograma mol por hora.
DESCRIÇÃO DA TÉCNICA PRECEDENTE
[0017] A figura 1 é um fluxograma mostrando o desenho de uma instalação de processamento para a recuperação de componentes C2+ de gás natural usando a técnica precedente, de acordo com a Patente U.S. N° 4,157,904. Nessa simulação de processo, o gás de entrada ingressa na instalação a 39°C (101°F) e 6,307 KPa(a) (915 psia) como a corrente 31; Caso o gás de entrada contenha uma concentração de compostos sulfurosos, o que impediria que as correntes de produto atendessem as especificações, os compostos sulfurosos são removidos por pré-tratamento adequado do gás de entrada (não mostrado). Além disso, a corrente de alimentação de gás é normalmente desidratada prevenindo formação de gelo (hidratos) sob condições criogênicas. Um dessecante sólido foi usado tipicamente para este fim.
[0018] A corrente de alimentação 31 é dividida em duas partes, correntes 32 e 33. A corrente 32 é resfriada para -35°C (-31°F) no permutador de calor 10 por troca de calor com gás residual frio (corrente 41a), enquanto a corrente 33 é resfriada para -38°C (-37°F) no permutador de calor 11 por troca de calor com líquidos des-metanizados com nova ebulição 6°C (43°F) (corrente 43) e líquidos refervidos laterais a -44°C (-47°F) (corrente 42). As correntes 32a e 33a recombinam-se para formar a corrente 31a, que ingressa no separador 12 -36°C (-33°F) e 6,155 KPa(a) (893 psia) onde o vapor (corrente 34) é separado do líquido condensado (corrente 35).
[0019] O vapor (corrente 34) do separador 12 é dividido em duas correntes, 36 e 39. A corrente 36, contendo cerca de 32% do vapor total é combinada com o liquido do separador (corrente 35) e a corrente combinada 38 atravessa o permutador de calor 13 em relação de troca de calor com o residual frio (corrente 41) onde ele é resfriado para condensação substancial. A corrente substancialmente condensada resultante 38a a -90°C (-131°F) é em seguida expandida instantaneamente pela válvula de expansão 14 para a pressão de operação (aproximadamente 2,827 KPa (a) (410 psia) da torre de fracionamento 18. Durante a expansão, uma parte da corrente é vaporizada, resultando no resfriamento da corrente total. No processo ilustrado na figura 1, a corrente expandida 38b que deixa a válvula de expansão 14 atinge uma temperatura de -94°C (-137°F) sendo fornecida para uma seção de separação 18a na região superior da torre de fracionamento 18. Os líquidos aí separados tornam-se a alimentação de topo para a seção de desmetanização 18b.
[0020] Os restantes 68% do vapor do separador 12 (corrente 39) ingressam numa máquina de expansão 15 na qual a energia mecânica é extraída desta parte da alimentação de alta pressão. A máquina 15 expande o vapor substancialmente isentrópico para a pressão de operação da torre, com a expansão operacional resfriando a corrente expandida 39a para uma temperatura de aproximadamente -72°C (-97°F). Os expansores comercialmente disponíveis típicos são capazes de recuperar na ordem de 80-85% da operação teoricamente disponível numa expansão isentrópica ideal. O trabalho recuperado é frequentemente usado para dirigir um compressor centrífugo (tal como item 16) que pode ser usado, por exemplo, para recomprimir o gás residual (corrente 41b). A corrente expandida parcialmente condensada 39a é a seguir fornecida como alimentação para a torre de fracionamento 18 num ponto de introdução a meio da coluna.
[0021] O desmetanizador na torre 18 trata-se de uma coluna de destilação convencional contendo uma série de bandejas verticalmente espaçadas, um ou mais leitos compactados, ou alguma combinação de bandejas e leitos compactados. Como é frequente tratando-se de instalações de processamento de gás natural, a torre de fracionamento pode consistir de duas seções. A seção superior 18a é um separador onde a alimentação de topo parcialmente vaporizada é dividida em suas respectivas partes de vapor e de líquido, e em que o vapor elevando-se da parte de destilação inferior ou seção de desmetanização 18b é combinado com a parte de vapor da introdução de topo formando o vapor suspenso desmetanizador frio (corrente 41) que deixa o topo da torre a -93°C (-136°F). A seção inferior de desmetanização 18b, contém as bandejas e/ou compactações e propiciam o contato necessário entre os líquidos que se depositam e os vapores que se elevam. A seção de desmetanização 18b inclui ainda refervedores (como o refervedor e o refervedor lateral descrito acima) que aquecem e vaporizam uma parte dos líquidos escoando para baixo da coluna propiciando retirada dos vapores para cima da coluna para retirada do produto líquido, corrente 44, de metano e componentes mais leves.
[0022] A corrente de produto líquido 44 deixa o fundo da torre a 19°C (65°F) , com base numa especificidade típica de uma relação de metano para etano de 0,010:1 em uma base de massa no produto inferior. O gás residual da corrente de vapor suspensa desmetanizada 41) passa contracorrente para o gás de alimentação que ingressa no permutador de calor 13 onde ele é aquecido a -42°C (-44°F) (corrente 41a) e no permutador de calor 10 onde ele é aquecido para 36°C (96°F) (corrente 41b). O gás residual é a seguir recomprimido em dois estágios. O primeiro estágio é o compressor 16 acionado pela máquina de expansão 15. O segundo estágio é o compressor 20 dirigido por uma fonte de energia suplementar que comprime o gás residual (corrente 41d) para pressão de linha de carregação. Após resfriar para 49°C (120°F) no refrigerador de descarga 21, o produto de gás residual (corrente 41e) flui para a tubulação de gás de carregação a 6,307 KPa(a), (915 psia) 6,307 KPa(a), suficiente para suprir as exigências de linha (normalmente da ordem da pressão de entrada).
[0023] Um resumo de velocidades de fluxo de mananciais e consumo de energia para o processo ilustrado na figura 1 é dado na tabela a seguir:
Figure img0001
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
[0024] A figura 2 ilustra um fluxograma de um processo de acordo com a presente invenção. A composição e as condições de introdução de gás considerados no processo apresentado na figura 2 são iguais as da figura 1. Portanto, o processo da figura 2 pode ser comparado com o processo da figura 1 para ilustrar as vantagens da presente invenção.
[0025] Na simulação d o processo da figura 2, o gás de entrada, ingressa na instalação como a corrente 31 sendo dividido em duas partes correntes 32 e 33. A primeira parte, corrente 32, ingressa num meio de troca de calor na região de resfriamento de produto 118a dentro do conjunto de processamento 118. Este meio de troca de calor pode ser composto de um permutador de calor de aleta e tubo, um permutador de calor do tipo placa, um permutador de calor do tipo alumínio soldado a solda forte, ou outro tipo de dispositivo de transferência de calor, incluindo trocadores de calor de múltiplas etapas e múltiplas aplicações. O meio de troca de calor é configurado para obter troca de calor entre a corrente 32 que flui através de um trajeto do meio de troca de calor e uma corrente de vapor de destilação oriunda da seção do separador 118b dentro do conjunto de processamento 118 que foi aquecido num meio de troca de calor na região inferior da seção de resfriamento de produto 118a. A Corrente 32 é resfriada enquanto ainda aquece a corrente de vapor de destilação com a corrente 32a deixando o meio de troca de calor a -32°C -26°F.
[0026] A segunda parte, corrente 33, ingressa num meio de transferência de calor e de massa na seção de desmetanização 118d dentro da montagem de processamento 118. Este meio de transferência de calor e de massa também pode ser composto de um permutador de calor do tipo aleta e tubo, um permutador de calor do tipo placa, um permutador de calor do tipo alumínio soldado a solda forte, ou de outro tipo de dispositivo de transferência de calor, incluindo, trocadores de calor de múltiplas etapas e múltiplos aplicações. O meio de troca de calor é configurado para obter troca de calor entre a corrente 33 que flui através de um passo do meio de transferência de calor e de massa e uma corrente liquida de destilação que flui para baixo da seção absorvente 118c dentro da montagem de processamento 118, de modo que, a corrente 33 seja resfriada enquanto aquece a corrente líquida de destilação, corrente de refrigeração 33a para -39°C (-38°F) antes de deixar o meio de transferência de calor e de massa. A medida em que a corrente líquida de destilação é aquecida, uma parte dela é vaporizada formando vapores removíveis que elevam-se para cima à medida em que o liquido restante continua fluindo para baixo através do meio de transferência de calor e de massa. O meio de transferência de calor e massa propicia contato contínuo entre os vapores que são removidos e a corrente líquida de destilação de modo que, ele também funciona em obter transferência de massa entre as fases de vapor e líquido, retirando a corrente de produto líquido 44 de metano e componentes mais leves.
[0027] As correntes 32a e 33a recombinam-se para formar a corrente 31a, que ingressa na seção separadora 118e dentro da montagem de processamento 118 a -34°C (-30°F) e 6,189 KPa(a) (898 psia), pelo que a corrente de vapor (corrente 34) é separada do líquido condensado (corrente 35). A seção separadora 118e possui um capuz interno ou outros meios para divisão dele da seção de desmetanização 118d, de modo que as duas seções dentro da montagem de processamento 118 possam operar a diferentes pressões.
[0028] O vapor (corrente 34) da seção separadora 118e é dividido em duas correntes, 36 e 39. A corrente 36, contendo cerca de 32% do vapor total é combinada com o liquido separado (corrente 35) via corrente 37), e a corrente combinada 38 ingressa num meio de troca de calor na região inferior da seção de resfriamento do produto 118a dentro da montagem de processamento 118. Este meio de troca de calor pode, de modo semelhante ser composto de um permutador de calor tipo aleta e tubo, um permutador de calor tipo placa, um permutador de calor tipo alumínio de solda forte, ou outro tipo de dispositivo de transferência de calor, incluindo permutador de calor de múltiplas etapas e múltiplos aplicações. O meio de troca de calor é configurado para obter troca de calor entre a corrente 38 que flui através de um passo do meio de transferência de calor e de massa e uma corrente de vapor de destilação oriunda da seção separadora 118b de modo que, a corrente 38 é resfriada até condensação substancial enquanto aquece a corrente de vapor de destilação.
[0029] A corrente resultante substancialmente condensada 38a a -130°F [-90°C] é a seguir expandida instantaneamente através da válvula de expansão 14 para a pressão operante aproximadamente 2,861 KPa(a) (415 psia) da seção de absorção 118c dentro da montagem de processamento 118. Durante a expansão uma parte da corrente é vaporizada resultando no resfriamento da corrente total. No processo ilustrado na figura 2, a corrente expandida 38b que deixa a válvula de expansão 14 atinge a temperatura de -94°C (-136°F) e é fornecida para a seção separadora 118b dentro da montagem de processamento 118. Os líquidos aí separados são direcionados para a seção de absorção118c, ao passo que os vapores restantes combinam- se com os vapores oriundos da seção absorvente 118c formando a corrente de vapor de destilação que é aquecida na seção de refrigeração 118a.
[0030] Os restantes 68% do vapor da seção separadora 118e (corrente 39) ingressam numa máquina de expansão de trabalho 15 em que a energia mecânica é extraída desta parte da alimentação de alta pressão. A máquina 15 expande o vapor substancialmente isentropicamente, para a pressão operante da seção absorvedora 118c, sendo que a estação de expansão resfria a corrente expandida 39a para uma temperatura de aproximadamente -94°F [-70°C]. A corrente expandida parcialmente condensada 39a é a seguir, fornecida como alimentação para a região inferior da seção absorvedora 118c dentro da montagem de processamento 118.
[0031] A seção absorvedora 118c contém uma série de bandejas espaçadas verticalmente, um ou mais leitos compactados, ou alguma combinação de bandejas e leitos compactados. As bandejas e/ou leitos embalados na seção absorvedora 118c propiciam o necessário contato entre os vapores elevando-se e o líquido frio descendente. A parte líquida da corrente expandida 39a mistura-se com os líquidos descendentes da seção absorvedora 118c e o líquido combinado continua no trajeto para baixo para a seção de desmetanização 118d. Os vapores removedores que surgem da seção de desmetanização 118d combinam-se com a parte de vapor da corrente expandida 39a elevando-se para cima através da seção absorvedora 118c,para entrar em contato com o líquido frio que se assenta ao fundo para condensar e absorver os componentes C2, componentes C3, e os componentes mais pesados desses vapores.
[0032] O líquido de destilação que escoa abaixo dos meios de transferência de calor e de massa na seção de desmetanização 118d dentro da montagem de processamento 118 foi destituído de metano e de componentes mais leves. O produto líquido resultante (corrente 44) egressa da região inferior da seção de desmetanização 118d deixando a montagem de processamento 118a 20°C (67°F). A corrente de vapor de destilação que surge da seção separadora 118b é aquecida na seção de resfriamento de produto 118a quando propicia resfriamento para as correntes 32 e 38, conforme descrito anteriormente sendo a corrente de gás residual resultante 41 retirada da montagem de processamento 118a 96°F 36°C (96°F). O gás residual é a seguir recomprimida em dois estágios, compressor 16 acionado pela máquina de expansão 15 e compressor 20 acionado por uma fonte de suplemento de energia. Após a corrente 41b ser resfriada para 49°C (120°F) no refrigerador de descarga 21, o produto gás residual (corrente 41c) flui para a tubulação de gás de carregação a 6,307 KPa(a) (915 psia).
[0033] Um resumo das taxas de fluxo da corrente e consumo de energia para o processo ilustrado na figura 2 é descrito na tabela a seguir:
Figure img0002
[0034] Comparando-se as Tabelas I e II vê-se que a presente invenção mantém, essencialmente a mesma recuperação da técnica precedente. Contudo, uma comparação adicional das Tabelas I e II mostra que, os rendimentos de produto foram adquiridos usando-se significativamente menos energia do que a técnica precedente. Em termos de eficiência de recuperação (indicado pela quantidade de etano recuperado por unidade de energia), a presente invenção representa uma melhora de quase 7% sobre a técnica precedente do processo da figura 1.
[0035] A melhora na eficiência de recuperação proposta pela presente invenção sobre aquela da técnica precedente do processo da Figura 1, é principalmente devida a dois fatores: Primeiro, o arranjo compacto do meio de troca de calor na seção de refrigeração do produto 118a e dos meios de transferência de calor e de massa na seção de desmetanização 118d na montagem de processamento 118 , que elimina a queda de pressão imposta pela tubulação interligada encontrada em instalações de processamento convencional. O resultado é que a parte do gás de introdução que flui para a máquina de expansão 15 está a uma maior pressão para a presente invenção comparado com a técnica precedente, permitindo à máquina de expansão 15 da presente invenção produzir o máximo de energia com uma pressão de saída mais alta, enquanto a máquina de expansão 15 da técnica precedente pode produzir a uma pressão de saída inferior. Assim, a seção de absorção 118c na montagem de processamento 118 da presente invenção pode operar a uma maior pressão do que a coluna de fracionamento 18 da técnica precedente, enquanto ao mesmo tempo, mantém o mesmo nível de recuperação. Esta pressão operante maior, mais a redução na queda de pressão para o gás residual devido à eliminação da tubulação interligada, resulta numa pressão significativamente maior para o gás residual que ingressa no compressor 20, reduzindo por esse meio, a energia necessária para a presente invenção restaurar o gás residual para a pressão de tubulação.
[0036] Em segundo lugar, usando-se os meios de transferência de massa e de calor, na seção de desmetanização 118d para, simultaneamente aquecer o líquido da destilação que deixa a seção de absorção 118c enquanto permite aos vapores resultantes estabelecerem contato com o líquido e retirar seus componentes voláteis mais eficiente do que o uso de uma coluna de destilação convencional com caldeiras de ebulição externas. Os componentes voláteis são retirados do líquido continuamente, reduzindo a concentração dos componentes voláteis nos vapores de removidos mais rapidamente e daí melhorando a eficiência de remoção para a presente invenção.
[0037] A presente invenção oferece duas outras vantagens sobre a técnica precedente além do aumento na eficiência de processamento. Primeiro, o arranjo compacto da montagem de processo 118 da presente invenção substitui cinco peças de equipamento separadas na técnica precedente (trocadores de calor 10, 11e 13; separador 12; e torre de fracionamento 18 na figura 1) com um único item de equipamento (montagem de processamento 118 na figura 2). Isto reduz as exigências de espaço eliminando a tubulação de interligação, reduzindo os custos de capital de uma instalação de processamento utilizando a presente invenção sobre aquela da técnica precedente. Em segundo lugar, a eliminação dos meios de tubulação de interconexão que uma instalação de processamento utilizando a presente invenção que possui menores conexões em flange comparado com a técnica precedente e reduzindo o número de origens de vazamento potenciais na instalação. Os hidrocarbonetos são compostos orgânicos voláteis (VOCs), alguns dos quais são classificados como gases de estufa e alguns dos quais podem ser precursores de formação de ozônio atmosférico, o que significa que, a presente invenção reduz o potencial de emissões atmosféricas, que podem prejudicar o ambiente.
[0038] Outras Modalidades
[0039] Algumas circunstancias podem favorecer o suprimento da corrente líquida 35 diretamente para a região inferior da seção de absorção 118c via corrente 40 como mostrado nas figuras 2, 4, 6, e 8. Nesses casos, um dispositivo de expansão apropriado (como uma válvula de expansão 17) é usado para expansão do liquido para a pressão de operação da seção absorvedora 118c sendo a corrente de líquido expandido 40a fornecida como alimentação para a região inferior da seção de absorção 118c (como mostrado nas linhas tracejadas). Algumas circunstâncias podem favorecer a combinação de uma parte da corrente de líquido 35 (corrente 37) com o vapor na corrente 36 (figuras 2 e 6) ou com a segunda parte resfriada 33a (figuras 4 e 8) para formar correntes combinadas 8 e dispersando a parte restante da corrente líquida 35 para a região inferior da seção de absorção 118c via correntes 40/40a. Outras circunstancias podem favorecer a combinação da corrente de líquido expandida 40a com a corrente expandida 39a (figuras 2 e 6) ou corrente expandida 34a (figuras 4 e 8) e a seguir, fornecendo as correntes combinadas para a região inferior da seção de absorção 118c como uma única alimentação.
[0040] Caso o gás de alimentação seja mais rico, a quantidade de líquido separado na corrente 35 pode ser grande o bastante para favorecer a instalação de uma zona de transferência de massa adicional na seção de desmetanização 118d entre a corrente expandida 39a e a corrente de líquido expandido 40a como se vê nas figuras 3 e 7, ou entre a corrente expandida 34a e a corrente de líquido expandido 40a como se vê nas figuras 5 e 9. Em tais casos, o meio de transferência de calor e de massa na seção de desmetanização 118d pode ser configurado nas partes superior e inferior de modo que, a corrente de líquido expandido 40a possa ser introduzida entre as duas partes. Como mostrado pelas linhas tracejadas, algumas circunstancias podem favorecer uma combinação de uma parte da corrente de líquido 35 (corrente 37) com o vapor na corrente 36 (figuras 3 e 7) ou com a segunda parte resfriada 33a (figuras 5 e 9) formando a corrente combinada 38, enquanto a parte restante da corrente de líquido 35 (corrente 40) é dispersada para a pressão inferior sendo fornecida entre as partes superior e inferior dos meios de transferência de calor e de massa na seção de desmetanização 118d como a corrente 40a.
[0041] Alguns casos podem favorecer a não combinação das primeira e segunda partes resfriadas (correntes 32a e 33a) como visto nas figuras 4, 5, 8, e 9. Nesses casos, apenas a primeira parte resfriada 32a é direcionada para a parte separadora 118e dentro do conjunto de processamento 118 (figuras 4 e 5) ou separador 12 (figuras 8 e 9) onde a corrente de vapor (corrente 34) é separada do líquido condensado (corrente 35). A corrente de vapor 34 ingressa na máquina de expansão de trabalho 15 sendo expandida substancialmente e isentropicamente para a pressão operante da seção de absorção 118c, pelo que a corrente expandida 34a é fornecida como alimentação para a região inferior do selão de absorção 118c dentro do conjunto de processamento 118. A segunda parte resfriada 33a é combinada com o líquido separado (corrente 35, via corrente 37), e a corrente combinada 38 é direcionada para o meio de troca de calor na parte inferior da seção de resfriamento do produto 118a dentro da montagem de processamento 118 sendo aí resfriada para substancial condensação.
[0042] A corrente substancialmente condensada 38a se trata de uma válvula de expansão transversalmente expandida instantânea 14 para a pressão de operação da seção absorvedora 118c, pelo que, a corrente expandida 38b é fornecida à seção separadora 118b dentro da estação de processamento 118. Alguns casos podem favorecer a combinação de apenas uma parte (corrente 37) da corrente líquida 35 com a segunda parte resfriada 33a, com a parte restante (corrente 40) fornecida à região inferior da seção absorvedora 118c via válvula de expansão 17. Outros casos podem favorecer o envio de toda a corrente líquida 35 para a região inferior da seção de absorção 118c via válvula de expansão 17.
[0043] Em algumas circunstancias, pode ser vantajoso usar um recipiente de separação externo para separar a corrente de alimentação resfriada 31a ou uma primeira parte resfriada 32a, no lugar de incluir a seção de separação 118e na montagem de processamento 118. Como visto nas figuras 6 e 7, o separador 12 pode ser usado para separação da corrente de alimentação resfriada 31a para uma corrente de vapor 34 e corrente líquida 35. De modo similar, como mostrado nas figuras 8 e 9, o separador 12 pode ser empregado para separar a primeira parte resfriada 32a para a corrente de vapor 34 e corrente líquida 35.
[0044] Dependendo da quantidade de hidrocarbonetos mais pesados no gás de alimentação e pressão do gás de alimentação, a corrente de alimentação resfriada 31a que ingressa na seção separadora 118e nas figuras 2 e 3 ou separador 12 nas figuras 6 e 7 (ou a primeira parte resfriada 32a que ingressa na seção separadora 118e nas figuras 4 e 5 ou separador 12 nas figuras 8 e 9) podem não conter qualquer liquido devido a estar acima de seu ponto de orvalho, ou porque está acima de sua cricondenbar). Nesses casos, não haverá líquido nas correntes 35 e 37 (como mostrado pelas linhas tracejadas), de modo que, apenas o vapor da seção separadora 118e na corrente 36 (figuras 2 e 3), o vapor do separador 12 na corrente 36 (figuras 6 e 7), ou a segunda parte resfriada 33a (figuras 4, 5, 8, e 9) fluem para a corrente 38 a fim de se tornarem a corrente expandida substancialmente condensada 38b fornecida à seção separadora 118b na montagem de processamento 118. Nessas circunstancias a seção separadora 118e na montagem de processamento 118 (figuras 2 a 5) ou separador 12 (figuras 6 a 9) podem não ser necessários.
[0045] As condições de introdução de gás, tamanho da instalação, equipamento disponível, ou outros fatores, podem indicar que a eliminação da máquina de expansão de trabalho 15, ou a substituição com um dispositivo de expansão alternativo (como uma válvula de expansão) é exequível. Embora a expansão individual da corrente esteja ilustrada em dispositivos particulares de expansão, meios de expansão alternativos podem ser empregados onde apropriado. Por exemplo, as condições podem assegurar expansão de trabalho da parte substancialmente condensada da corrente de alimentação (corrente 38a).
[0046] De acordo com presente invenção o uso de refrigeração externa para suplementar a refrigeração disponível para o gás de entrada das correntes de vapor de destilação e liquido, pode ser empregado, particularmente no caso de um gás de entrada rico. Nesses casos, um meio de transferência de calor e de massa pode ser incluído na seção de separação 118e (ou um meio de coleta de gás nesses casos, quando a corrente de alimentação resfriada 31a ou a primeira parte resfriada 32a não contenha liquido) como mostrado por linhas tracejadas nas figuras 2 a 5, ou um meio de transferência de calor e de massa no separador 12 como mostrado nas linhas tracejadas das figuras 6 a 9. Este meio de transferência de calor e massa pode compreender um permutador de calor do tipo aleta e tubo, um permutador de calor do tipo placa, um permutador de calor do tipo alumínio com solda forte, ou outro tipo de dispositivo de transferência de calor, incluindo trocadores de calor de múltiplas etapas e múltiplas aplicações. O meio de transferência de calor e massa é configurado para obter troca de calor entre uma corrente de refrigeração (por exemplo propano) que flui através de um passo do meio de transferência de massa e de calor e uma corrente 31a (figuras 2, 3, 6, e 7) ou corrente 32a (figuras 4, 5, 8, e 9) que flui para cima, de modo que o liquido refrigerante resfria ainda mais o vapor e condensa liquido adicional que assenta tornando-se parte do liquido removido na corrente 35. Alternativamente, gás convencional (refrigerantes) pode ser empregados para resfriar a corrente 32a, corrente 33a, e/ou corrente 31a com refrigerante antes da corrente 31a ingressar na seção separadora 118e (figuras 2 e 3) ou separador r 12 (figuras 6 e 7) ou a corrente 32a ingressar na seção separadora 118e (figuras 4 e 5) ou separador 12 (figuras 8 e 9).
[0047] Dependendo da temperatura e riqueza do gás introduzido e da quantidade de componentes C2a serem recuperados da corrente de produto líquida 44, pode não haver aquecimento suficiente disponível da corrente 33 para fazer com que o líquido que deixa a seção de desmetanização 118d satisfaça as especificações do produto. Nesses casos, o meio de transferência de calor e massa, na seção de desmetanização 118d pode incluir aditivos para suprir aquecimento adicional com o meio de aquecimento mostrado nas linhas tracejadas nas figuras 2 a 9. Alternativamente, um outro meio de transferência de calor e de massa pode ser incluído na região inferior da seção de desmetanização 118d para provisão de aquecimento suplementar, ou a corrente 33 pode ser aquecida com o meio de aquecimento antes de ser fornecida ao meio de transferência de calor e massa na seção de desmetanização 118d.
[0048] Dependendo do tipo de dispositivos de transferência de calor selecionado para o meio de troca de calor nas regiões superior e inferior da seção de resfriamento de produto introduzido 118a, pode ser possível combinar-se esses meios de troca de calor num único dispositivo de transferência de calor de múltiplos passos e/ou múltiplas aplicações. Nesses casos, o dispositivo de transferência de calor de múltiplos passos e/ou múltiplas aplicações incluirá meios adequados para distribuir, segregar, e coletar a corrente 32, corrente 38, e a corrente de vapor de destilação de modo a realizar o desejado resfriamento e aquecimento.
[0049] Algumas circunstâncias podem favorecer a provisão de transferência de massa adicional na região superior da seção de desmetanização 118d. Nesses casos, um meio de transferência de massa pode ser localizado abaixo do local onde a corrente expandida 39a (figuras 2, 3, 6, e 7) ou corrente expandida 34a (figuras 4, 5, 8, e 9) ingressa na região inferior da seção de absorção 118c e acima de onde a segunda parte resfriada 33a deixa o meio de transferência de calor e de massa na seção de desmetanização 118d.
[0050] Uma opção menos preferida para as modalidades das figuras 2, 3, 6, e 7 da presente invenção é a obtenção de um recipiente separador para a primeira parte resfriada 32a, um recipiente separador para a segunda parte resfriada 33a, combinando-se as correntes de vapor aí separadas para formar a corrente de vapor 34, e combinando- se as correntes líquidas aí separadas para formar a corrente liquida 35. Uma outra opção menos preferida para a presente invenção é a corrente de refrigeração 37 num meio de troca de calor separado dentro da seção de refrigeração de produto introduzido (em vez de combinar a corrente 37 com a corrente 36 ou corrente 33a para formar a corrente combinada 38), expandindo a corrente refrigerada num dispositivo de expansão separado, e fornecendo a corrente expandida a uma região intermediária na seção absorvente 118c.
[0051] Será reconhecido que, a quantidade relativa de produto introduzido vista em cada ramificação da introdução de vapor dividida dependerá de vários fatores, incluindo pressão do gás, composição do gás de alimentação, quantidade de calor que pode ser economicamente extraída da alimentação e a quantidade de energia (HP) disponível. Mais produto introduzido acima da seção de absorção 118c pode aumentar a recuperação, enquanto se diminui a energia recuperada do expansor e assim, aumentando os requisitos de cavalos-vapor de nova compressão. A alimentação crescente abaixo da seção de absorção 118c reduz o consumo de CV porem pode em consequência, reduzir a recuperação do produto.
[0052] A presente invenção propõe a recuperação de componentes C2, componentes C3, e componentes hidrocarboneto mais pesados ou de componentes C3 e componentes hidrocarboneto mais pesados por quantidade de consumo de serviços necessários para operação do processo. Uma melhora no consumo de serviços necessários para operar o processo pode se apresentar na forma de requisitos de energia reduzidos para a compressão ou nova compressão, requisitos de energia reduzidos para a refrigeração externa, requisitos de energia reduzidos para aquecimento adicional ou uma combinação dos citados.
[0053] Porquanto tenham sido descritas, o que se acredita serem as modalidades preferidas da invenção, os peritos na técnica reconhecerão que, outras e adicionais modificações podem ser feitas àquelas, por exemplo, com a finalidade de adaptar a invenção a variadas condições, tipos de suprimento ou outros requisitos sem se afastar do espírito da presente invenção conforme indicado pelas reivindicações a seguir.

Claims (24)

1. Processo para a separação de uma corrente de gás (31) contendo metano, componentes C2, componentes C3 e componentes de hidrocarboneto mais pesados numa fração de gás residual volátil e uma fração relativamente menos volátil contendo uma porção principal dos ditos componentes C2, componentes C3 e componentes de hidrocarboneto mais pesados ou ditos componentes C3 e componentes de hidrocarboneto mais pesados, em que: 2) a corrente de gás (31) é dividida em primeira (32) e segunda (33) porções; 3) a primeira porção (32) é resfriada para formar uma primeira porção resfriada (32a) e é em seguida opcionalmente expandida para pressão mais baixa; 4) a primeira porção opcionalmente expandida resfriada (32a) é fornecida como pelo menos uma primeira alimentação inferior para um meio de absorção (118c) alojado em uma montagem de processamento (118); 5) a segunda porção é resfriada para opcionalmente condensar substancialmente tudo isso para formar uma segunda porção resfriada (33a) e em seguida opcionalmente expandida por completo para a dita pressão mais baixa pela qual é ainda resfriada; 6) a segunda porção resfriada expandida (33a) é fornecida como uma alimentação superior para o meio de absorção (118c); caracterizado por: 7) uma corrente de vapor de destilação (41) ser coletada a partir de uma região superior do meio absorvente (118c) e aquecida em um ou mais meios de troca de calor alojados na montagem de processamento (118), para fornecer pelo menos uma porção do resfriamento da etapa 2), e opcionalmente o resfriamento da etapa 4), e em seguida descarregar a corrente de vapor de destilação aquecida da montagem de processamento (118) como a fração de gás residual volátil (41c); 8) uma corrente liquida de destilação ser coletada a partir da região inferior do meio absorvente e aquecida em um meio de transferência de calor e massa alojado na montagem de processamento (118), para fornecer pelo menos uma porção do resfriamento da etapa 4), enquanto retira simultaneamente os componentes mais voláteis da corrente líquida de destilação e a seguir descarrega a corrente liquida de destilação aquecida e destituída da montagem de processamento (118) como a fração relativamente menos volátil ; e 9) as quantidades e temperaturas das correntes de alimentação aos meios de absorção (118c) são eficazes para manter a temperatura da região superior do meio absorvente a uma temperatura na qual as porções principais dos componentes na fração relativamente menos volátil são recuperadas.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: a primeira porção resfriada (32a) ser combinada com a segunda porção resfriada (33a) para formar uma corrente de gás resfriado (31a); a corrente de gás resfriada é opcionalmente dividida em primeira e segunda correntes; a primeira corrente é resfriada para condensar substancialmente toda a corrente de gás sendo em seguida expandida por completo para uma pressão mais baixa pela qual é ainda resfriada; a primeira corrente resfriada expandida é fornecida como uma alimentação superior para o meio de absorção; a segunda corrente é expandida para a pressão mais baixa e é fornecida como pelo menos primeira alimentação inferior para o meio de absorção; o aquecimento da corrente de vapor de destilação fornece pelo menos uma porção do resfriamento da primeira porção e da primeira corrente.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: a primeira porção ser resfriada suficientemente para parcialmente condensá-la, fornecida para um meio de separação (118b) e é separada para proporcionar uma corrente de vapor e pelo menos uma corrente de líquido; a corrente de vapor é expandida para a pressão mais baixa e é fornecida como pelo menos primeira alimentação inferior para o meio de absorção; e pelo menos uma porção da pelo menos uma corrente de líquido é expandida para a pressão mais baixa e é fornecida como uma segunda alimentação inferior para o meio de absorção.
4. Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por: a segunda porção resfriada (32a) ser combinada com pelo menos uma porção da pelo menos uma corrente de líquido para formar uma corrente combinada; a corrente combinada é resfriada para condensar substancialmente por completo e é a seguir expandida para a pressão mais baixa pela qual é ainda resfriada; a corrente combinada resfriada expandida é fornecida como alimentação superior para o meio de absorção (118c); qualquer porção restante da pelo menos uma corrente de líquido é expandida para a pressão mais baixa e é fornecida como a segunda alimentação inferior para o meio de absorção (118c); e o aquecimento da corrente de destilação de vapor (41) fornece pelo menos uma porção de resfriamento da primeira porção e a corrente combinada.
5. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por: a primeira porção resfriada (32a) e a segunda porção resfriada (33a) serem combinadas para formar uma corrente de gás condensado parcialmente, a qual a corrente de gás condensado parcialmente é fornecida para um meio de separação e é separada nele para proporcionar uma corrente de vapor e pelo menos uma corrente de líquido; a corrente de vapor é dividida na primeira e segunda correntes; e pelo menos uma porção da pelo menos uma corrente de líquido é expandida para a pressão mais baixa e é fornecida como uma segunda alimentação inferior para o meio absorvente.
6. Processo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por: antes de resfriar, a primeira corrente ser combinada com pelo menos uma porção da pelo menos uma corrente de líquido para formar uma corrente combinada; a corrente combinada é resfriada para condensar substancialmente por completo e é posteriormente expandida para a pressão mais baixa, pela qual é ainda resfriada; a corrente resfriada combinada expandida é fornecida como alimentação superior para o meio de absorção; qualquer porção remanescente da pelo menos uma corrente de líquido é expandida para a pressão mais baixa e é fornecida como a segunda alimentação inferior para o meio de absorção; e aquecimento da corrente de destilação de vapor fornece pelo menos uma porção do resfriamento da primeira porção e do fluxo combinado.
7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 6, caracterizado por: 1) o meio de transferência de calor e de massa ser disposto nas regiões superior e inferior; e 2) a pelo menos uma porção expandida de pelo menos uma corrente líquida ou qualquer porção remanescente expandida da pelo menos uma corrente de líquido é fornecida para a montagem de processamento (118) para ingressar entre as regiões superior e inferior dos meios de transferência de calor e de massa.
8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 7, caracterizado pelo meio de separação ser alojado na montagem de processamento (118).
9. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: 1) um meio de coleta de gás ser alojado na montagem de processamento (118); 2) um meio de transferência de calor e de massa adicional é incluído dentro do meio de coleta de gás, meio de transferência de calor e de massa adicional inclui uma ou mais etapas para um meio de refrigeração externo; 3) a primeira porção resfriada é fornecida ao meio de coleta de gás e direcionada para o meio de transferência de calor e de massa adicional para ser resfriado adicionalmente pelo meio de refrigeração externo; e 4) a primeira porção resfriada adicionalmente é expandida para a pressão mais baixa e posteriormente fornecida como a alimentação inferior para o meio de absorção.
10. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por: 1) um meio de coleta de gás ser alojado na montagem de processamento (118); 2) um meio de transferência de calor e de massa adicional é incluído dentro do meio de coleta de gás, meio de transferência de calor e de massa adicional inclui uma ou mais etapas para um meio de refrigeração externo; 3) a corrente de gás resfriada é fornecida ao meio de coleta de gás e direcionada para o meio de transferência de calor e de massa adicional para ser resfriado adicionalmente pelo meio de refrigeração externo; e 4) a corrente de gás resfriada adicionalmente é dividida em primeira e segunda correntes.
11. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 8, caracterizado por: 1) um meio de transferência de calor e de massa adicional ser incluído dentro do meio de separação, o meio de transferência de calor e de massa adicional inclui uma ou mais etapas para um meio de refrigeração externo; 2) a corrente de vapor é direcionada para o meio de transferência de calor e massa para ser resfriada pelo meio de refrigeração externo formando um condensado adicional; e 3) o condensado torna-se uma porção da pelo menos uma corrente líquida separada no mesmo.
12. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo meio de transferência de calor e massa incluir uma ou mais etapas para um meio de aquecimento externo para suplementar o aquecimento fornecido pelo gás de alimentação para a remoção dos componentes mais voláteis da corrente de líquido de destilação.
13. Aparelho para a separação de uma corrente de gás contendo metano, componentes C2, componentes C3 e componentes de hidrocarboneto mais pesados numa fração de gás residual volátil e uma fração relativamente menos volátil contendo uma porção principal dos componentes C2, componentes C3 e componentes de hidrocarboneto mais pesados ou os componentes C3 e componentes de hidrocarboneto mais pesados compreendendo: 1) pelo menos um primeiro meio de divisão para dividir a corrente de gás em primeira e segunda porções; 2) primeiro meio de troca de calor alojado numa montagem de processamento (118) e conectado ao primeiro meio de divisão para receber a primeira porção (32) e resfriá-la para formar uma primeira porção resfriada (32a); 3) meio de transferência de calor e massa alojados na montagem de processamento (118) e conectado ao primeiro meio de divisão para receber a segunda porção (33) e resfriá-la para formar uma segunda porção resfriada (33a); 4) segundo meio de troca de calor alojado na montagem de processamento (1118) e conectado ao meio de transferência de calor e massa para opcionalmente receber a segunda porção resfriada e adicionalmente resfriá-la suficientemente para substancialmente condensá-la; 5) primeiro meio de expansão (15) conectado ao segundo meio de troca de calor para opcionalmente receber a segunda porção substancialmente condensada e expandi-la para a pressão mais baixa; 6) meio de absorção (118c) alojado na montagem de processamento (118) e conectado ao primeiro meio de expansão para opcionalmente receber a segunda porção expandida opcionalmente resfriada como uma alimentação superior ao mesmo; 7) segundo meio de expansão (16) opcionalmente conectado ao primeiro meio de troca de calor para opcionalmente receber a primeira porção resfriada e expandi-la para a pressão mais baixa, o segundo meio de expansão (16) sendo ainda conectado ao meio de absorção (118c) para fornecer a primeira porção expandida opcionalmente resfriada como uma primeira alimentação inferior; caracterizado por: 8) meio de coleta de vapor alojado na montagem de processamento (118) e conectado ao meio de absorção (118c) para receber uma corrente de vapor de destilação a partir de uma região superior do meio de absorção; 9) segundo meio de troca de calor sendo ainda conectado ao meio de coleta de vapor para receber a corrente de vapor de destilação e aquecê-la, para opcionalmente fornecer pelo menos uma porção do resfriamento da etapa 4); 10) o primeiro meio de troca de calor estando ainda conectado ao segundo meio de troca de calor para receber a corrente de vapor de destilação aquecida a aquecê-la adicionalmente, para fornecer pelo menos uma porção do resfriamento da etapa 2), e em seguida descarregar a corrente de vapor da destilação aquecida adicional a partir da montagem de processamento (118) como a fração de gás residual volátil (41c); 11) meio de coleta de líquido alojado na montagem de processamento e conectado ao meio de absorção para receber uma corrente de líquido de destilação a partir de uma região inferior do meio de absorção; 12) o meio de transferência de calor e massa sendo ainda conectado ao meio de coleta de líquido para receber a corrente de liquido de destilação e aquecê-la, para fornecer pelo menos uma porção do resfriamento da etapa 3) enquanto simultaneamente remove os componentes mais voláteis da corrente de líquido da destilação, e a seguir descarrega a corrente de líquido de destilação aquecida e removida a partir da montagem de processamento como a fração relativamente menos volátil; e 13) meio de controle adaptado para regular as quantidades e temperaturas das correntes de alimentação para o meio de absorção a fim de manter a temperatura da região superior do meio de absorção a uma temperatura pela qual as porções principais dos componentes na fração relativamente menos volátil são recuperadas.
14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por compreender ainda: meio de combinação conectado ao primeiro meio de troca de calor e ao meio de transferência de calor e massa para receber a primeira porção resfriada (32a) e a segunda porção resfriada (33a) e formar uma corrente de gás resfriada; segundo meio de divisão opcionalmente conectado ao meio de combinação para receber a corrente de gás resfriada e dividi-la em primeira e segunda correntes; o segundo meio de troca de calor opcionalmente conectado ao segundo meio de divisão para receber a primeira corrente e opcionalmente resfriá-la suficientemente para substancialmente condensá-la; o primeiro meio de expansão conectado ao segundo meio de troca de calor para opcionalmente receber a primeira corrente resfriada substancialmente condensada e expandi-la para a pressão mais baixa; o meio de absorção conectado ao primeiro meio de expansão para receber a primeira corrente resfriada expandida como uma alimentação superior ao mesmo; e o segundo meio de expansão conectado ao segundo meio de divisão para receber a segunda corrente e expandi-la para a pressão mais baixa, o segundo meio de expansão sendo ainda conectado ao meio de absorção para fornecer a segunda corrente expandida como pelo menos uma primeira alimentação inferior.
15. Aparelho, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por: o primeiro meio de troca de calor ser adaptado para resfriar a primeira porção suficientemente para condensá-la parcialmente, e ainda compreendendo meio de separação conectado ao primeiro meio de troca de calor para receber a primeira porção resfriada parcialmente condensada em e para separá-lo em uma corrente de vapor e pelo menos uma corrente de líquido; o segundo meio de expansão conectado ao meio de separação para receber a corrente de vapor e expandi-la para a pressão mais baixa, o segundo meio de expansão sendo ainda conectado ao meio de absorção (118c) para fornecer a corrente de vapor expandida, como pelo menos primeira alimentação inferior; e terceiro meio de expansão conectado ao meio de separação para receber pelo menos uma porção da pelo menos uma corrente de líquido e expandi-la para a pressão mais baixa, o terceiro meio de expansão sendo ainda conectado ao meio de absorção para fornecer a corrente de líquido expandida como uma segunda alimentação inferior.
16. Aparelho, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por compreender ainda: pelo menos primeiro meio de combinação conectado ao meio de transferência de calor e massa e ao meio de separação (118b) para receber a segunda porção resfriada e pelo menos uma porção da pelo menos uma corrente de líquido e forma uma corrente combinada; o segundo meio de troca de calor conectado ao meio de combinação para receber a corrente combinada e resfriá-la suficientemente para condensá-la substancialmente; o primeiro meio de expansão (15) conectado ao segundo meio de troca de calor para receber a corrente combinada substancialmente condensada e expandi-la para a pressão mais baixa; o meio de absorção (118c) conectado ao primeiro meio de expansão (15), para receber a corrente combinada resfriada expandida como uma alimentação superior ao mesmo; e o terceiro meio de expansão conectado ao meio de separação para receber qualquer porção remanescente da pelo menos uma corrente de líquido e expandi-la para a pressão mais baixa.
17. Aparelho, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por: a primeira porção resfriada (32a) e a segunda porção resfriada (33a) serem combinadas no meio de combinação para formar uma corrente de gás resfriada parcialmente condensada, e ainda compreendendo meio de separação conectado ao meio de combinação para receber a corrente de gás resfriada parcialmente condensada e separá-la em um corrente de vapor e em pelo menos uma corrente de líquido; o segundo meio de divisão conectado ao meio de separação para receber a corrente de vapor e dividi-la na primeira e segunda correntes; e terceiro meio de expansão conectado ao meio de separação (118b) para receber pelo menos uma porção da pelo menos uma corrente de líquido e expandi-la para a pressão mais baixa, o terceiro meio de expansão sendo adicionalmente conectado ao meio de absorção (118c) para fornecer corrente de líquido expandida como uma segunda alimentação inferior.
18. Aparelho, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por compreender ainda: segundo meio de combinação conectado ao segundo meio de divisão e ao meio de separação (118b) para receber a primeira corrente e pelo menos uma porção da pelo menos uma corrente de líquido e forma uma corrente combinada; o segundo meio de troca de calor conectado ao segundo meio de combinação para receber a combinada e resfriá-la suficientemente para condensá-la substancialmente; o primeiro meio de expansão conectado ao segundo meio de troca de calor para receber a corrente combinada substancialmente condensado e expandi-la para a pressão mais baixa; o meio de absorção conectado ao primeiro meio de expansão para receber a corrente combinada resfriada expandida como a alimentação superior ao mesmo; e o terceiro meio de expansão conectado ao meio de separação para receber qualquer porção remanescente da pelo menos uma corrente de líquido e expandi-la para a pressão mais baixa.
19. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 18, caracterizado por: 1) o meio de transferência de calor e massa ser disposto nas regiões superior e inferior; e 2) a montagem de processamento ser conectada ao terceiro meio de expansão para receber a pelo menos uma porção expandida da pelo menos uma corrente de líquido ou qualquer porção remanescente expandida da pelo menos uma corrente de líquido e direcioná-la entre as regiões superior e inferior do meio de transferência de calor e de massa.
20. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 19, caracterizado pelo meio de separação (118b) ser alojado na montagem de processamento (118).
21. Aparelho, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por: 1) um meio de coleta de gás ser alojado na montagem de processamento; 2) um meio de transferência de calor e de massa adicional é incluído no meio de coleta de gás, o meio de transferência de calor e de massa adicional incluindo uma ou mais etapas para um meio de refrigeração externo; 3) o meio de coleta de gás é conectado ao meio de combinação para receber a corrente de gás resfriada e dirigi-la para o meio de transferência de calor e de massa adicional para ser adicionalmente resfriada pelo meio de refrigeração externo; e 4) o segundo meio de divisão é adaptado para ser conectado ao meio de coleta para receber a corrente de gás adicionalmente resfriada e dividi-la em primeira e segunda correntes.
22. Aparelho, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por: 1) um meio de coleta gás ser alojado na montagem de processamento (118); 2) um meio de transferência de calor e de massa adicional é incluído no meio de coleta de gás, o meio de transferência de calor e de massa adicional incluindo uma ou mais etapas para um meio de refrigeração externo; 3) o meio de coleta de gás é ligado ao primeiro meio de troca de calor para receber a primeira porção resfriada e dirigi-la para o meio de transferência de calor e de massa adicional para ser adicionalmente resfriada pelo meio de refrigeração externo; e 4) o segundo meio de expansão é adaptado para ser conectado ao meio de coleta para receber a primeira porção adicionalmente resfriada e expandi-la para a pressão mais baixa, o segundo meio de expansão sendo ainda conectado ao meio de absorção para fornecer a primeira porção expandida e adicionalmente resfriada como uma alimentação inferior ao mesmo.
23. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 20, caracterizado por: 1) um meio de transferência de calor e de massa adicional ser incluído no meio de separação, o meio de transferência de calor e de massa adicional inclui uma ou mais etapas para um meio de refrigeração externo; 2) a corrente de vapor é direcionada para o meio de transferência de calor e de massa adicional para ser resfriada pelo meio de refrigeração externo para formar o condensado adicional; e 3) o condensado torna-se uma porção de pelo menos uma corrente de líquido aí separada.
24. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 23, caracterizado pelo meio de transferência de calor e de massa incluir uma ou mais etapas para um meio de aquecimento externo para suplementar o aquecimento fornecido pela segunda porção para a remoção dos componentes mais voláteis a partir da corrente de líquido de destilação.
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