BRPI1105257B1 - process and apparatus for separating a gaseous stream containing methane, c2 components, c3 components, and heavier hydrocarbon components into a gas fraction of volatile residue and a relatively less volatile fraction that contains a large part of components c2, components c3, and heavier hydrocarbon components or c3 components and heavier hydrocarbon components - Google Patents
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Abstract
PROCESSAMENTO DE GÁS DE HIDROCARBONETOS. A invenção refere-se a um processo e um aparelho para um conjunto de processamento compacto para recuperar componentes C2 (ou componentes C3) e componentes da hidrocarbonetos mais pesados de uma corrente gasosa de hidrocarbonetos. A corrente gasosa é resfriada e dividida em primeira e segunda corrente. A primeira corrente é adicionalmente resfriada para condensá-la consideravelmente por completo, expandida para diminuir a pressão e fornecida como alimentação superior para um meio absorvente. A segunda corrente também é expandida para diminuir a pressão e alimentada à parte inferior do meio absorvente. Uma corrente de vapor de destilação do meio absorvente é aquecida por resfriamento da corrente gasosa e da primeira corrente. Uma corrente de liquido de destilação do meio absorvente é alimentada a um meio de transferência de massa e calor para aquecê-la e resfriar seus componentes voláteis durante o resfriamento da corrente gasosa. O meio absorvente e o meio de transferência de massa e calor estão alojados no conjunto de processamento.HYDROCARBON GAS PROCESSING. The invention relates to a process and apparatus for a compact processing assembly for recovering C2 components (or C3 components) and heavier hydrocarbon components from a hydrocarbon gas stream. The gas stream is cooled and divided into first and second streams. The first stream is additionally cooled to condense it considerably completely, expanded to decrease the pressure and supplied as a top feed for an absorbent medium. The second stream is also expanded to decrease pressure and fed to the bottom of the absorbent medium. A stream of distillation vapor from the absorbent medium is heated by cooling the gas stream and the first stream. A stream of liquid distillation from the absorbent medium is fed to a mass and heat transfer medium to heat it and cool its volatile components during the cooling of the gas stream. The absorbent medium and the mass and heat transfer medium are housed in the processing assembly.
Description
[001] Etileno, etano, propano propileno e/ou hidrocarbonetos mais pesados podem ser recuperados a partir de uma variedade de gases, como gás natural, gás de refinaria e correntes de gás sintético obtido a partir de materiais de outros hidrocarbonetos, tais como carvão, petróleo bruto, nafta, óleo de xisto, areias betuminosas e linhita. O gás natural normalmente tem uma proporção maior de metano e eta- no, isto é, metano e etano juntos compõem pelo menos 50 porcento em mol do gás. O gás também contém quantidades relativamente menores de hidrocarbonetos mais pesados, como propano, butanos, pen- tanos e similares, bem como hidrogênio, nitrogênio, dióxido de carbono e outros gases.[001] Ethylene, ethane, propylene propylene and / or heavier hydrocarbons can be recovered from a variety of gases, such as natural gas, refinery gas and synthetic gas streams obtained from materials of other hydrocarbons, such as coal , crude oil, naphtha, shale oil, tar sands and lignite. Natural gas normally has a higher proportion of methane and ethane, that is, methane and ethane together make up at least 50 mole percent of the gas. The gas also contains relatively smaller amounts of heavier hydrocarbons, such as propane, butanes, penanes and the like, as well as hydrogen, nitrogen, carbon dioxide and other gases.
[002] A presente invenção é geralmente relacionada à recupera ção de etileno, etano, propileno, propano e hidrocarbonetos mais pesados a partir de correntes de gás. Uma análise típica de uma corrente de gás para ser processado de acordo com esta invenção seria, em mol por cento aproximadamente, 90,0% de metano, 4,0% de etano e outros componentes C2, 1,7% de propano e outros componentes C3, 0,3% de isobutano, 0,5% de butano normal e 0,8% de pentanos, com o balanço feito de nitrogênio e dióxido de carbono. Gases contendo enxofre também estão presentes às vezes.[002] The present invention is generally related to the recovery of heavier ethylene, ethane, propylene, propane and hydrocarbons from gas streams. A typical analysis of a gas stream to be processed according to this invention would be, approximately mol%, 90.0% methane, 4.0% ethane and other C2 components, 1.7% propane and others C3 components, 0.3% isobutane, 0.5% normal butane and 0.8% pentanes, with the balance made of nitrogen and carbon dioxide. Sulfur-containing gases are also present at times.
[003] As flutuações cíclicas historicamente nos preços de gás na tural e seus recursos naturais de gás liquefeito (NGL) constituintes por vezes reduziram o valor incremental de etano, etileno, propano, propi- leno e componentes mais pesados, como produtos líquidos. Isso resultou em uma demanda por processos que podem fornecer uma recuperação mais eficiente destes produtos e por processos que podem fornecer recuperações eficientes, com menor investimento de capital. Processos disponíveis para separar esses materiais incluem aqueles baseados em refrigeração e resfriamento de gás, absorção de óleo e absorção de óleo refrigerado. Além disso, os processos criogênicos tornaram-se populares devido à disponibilidade de equipamentos econômicos que produzem energia ao mesmo tempo em que expandem e extraem calor do gás sendo processado. Dependendo da pressão da fonte de gás, da riqueza (etano, etileno e teor de hidrocarbone- tos mais pesados) do gás e dos produtos finais desejados, cada um destes processos, ou uma combinação dos mesmos, pode ser empregado.[003] Cyclical fluctuations historically in natural gas prices and their natural resources of liquefied gas (NGL) constituents have sometimes reduced the incremental value of ethane, ethylene, propane, propylene and heavier components, such as liquid products. This has resulted in a demand for processes that can provide a more efficient recovery of these products and for processes that can provide efficient recoveries with less capital investment. Processes available for separating these materials include those based on gas cooling and cooling, oil absorption and refrigerated oil absorption. In addition, cryogenic processes have become popular due to the availability of economical equipment that produces energy while expanding and extracting heat from the gas being processed. Depending on the pressure of the gas source, the richness (ethane, ethylene and heavier hydrocarbon content) of the gas and the desired end products, each of these processes, or a combination of them, can be employed.
[004] O processo de expansão criogênica é agora geralmente preferido para recuperação de líquidos de gás naturais, pois fornece a máxima simplicidade e facilidade de inicialização, flexibilidade operacional, boa eficiência, segurança e boa confiabilidade. Patentes n°s U.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; remissão da Patente n° U.S. 33.408; e pedidos copenden- tes n°s 11/430.412; 11/839.693; 11/971.491; 12/206.230; 12/689.616; 12/717.394; 12/750.862; 12/772.472; 12/781.259; 12/868.993; 12/869.007; 12/869.139; e 12/979.563 descrevem processos relevantes (embora a descrição da presente invenção, em alguns casos, seja baseada em condições de processamento diferentes daquelas descritas nas Patentes U.S. citadas).[004] The cryogenic expansion process is now generally preferred for recovery of natural gas liquids, as it provides maximum simplicity and ease of startup, operational flexibility, good efficiency, safety and good reliability. U.S. Patent Nos. 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; reference to U.S. Patent No. 33,408; and copending orders No. 11 / 430,412; 11 / 839,693; 11 / 971,491; 12 / 206,230; 12 / 689,616; 12 / 717,394; 12 / 750,862; 12 / 772,472; 12 / 781,259; 12 / 868,993; 12 / 869,007; 12 / 869,139; and 12 / 979,563 describe relevant processes (although the description of the present invention, in some cases, is based on processing conditions other than those described in the aforementioned U.S. Patents).
[005] Em um processo de recuperação de expansão criogênica típico, uma corrente de gás de alimentação sob pressão é resfriada por troca de calor com outras correntes do processo e/ou fontes externas de refrigeração, tais como um sistema de refrigeração de compressão de propano. À medida que o gás é resfriado, os líquidos podem ser condensados e coletados em um ou mais separadores como líquidos de alta pressão contendo alguns dos componentes C2+ desejados. Dependendo da riqueza do gás e da quantidade de líquidos formados, os líquidos de alta pressão podem ser expandidos para uma pressão mais baixa e fracionada. A vaporização que ocorre durante a expansão dos líquidos resulta na refrigeração adicional da corrente. Sob certas condições, a pré-refrigeração dos líquidos de alta pressão antes da expansão pode ser desejável, a fim de reduzir ainda mais a temperatura resultante da expansão. A corrente expandida, que compreende uma mistura de líquido e vapor, é fracionada em uma coluna de destilação (desmetanizador ou desetanizador). Na coluna, a(s) cor- rente(s) de expansão resfriada(s) é (são) destiladas para separar metano residual, nitrogênio e outros gases voláteis como vapor no alto a partir dos componentes C2 desejados, componentes C3 e componentes de hidrocarbonetos mais pesados, como produto do líquido inferior, ou em metano residual separado, componentes C2, nitrogênio e outros gases voláteis como vapor no alto a partir dos componentes C3 desejados e componentes de hidrocarbonetos mais pesados, como produto do líquido inferior.[005] In a typical cryogenic expansion recovery process, a feed gas stream under pressure is cooled by heat exchange with other process streams and / or external refrigeration sources, such as a propane compression refrigeration system . As the gas is cooled, the liquids can be condensed and collected in one or more separators as high pressure liquids containing some of the desired C2 + components. Depending on the richness of the gas and the amount of liquids formed, the high pressure liquids can be expanded to a lower and fractionated pressure. The vaporization that occurs during the expansion of the liquids results in the additional cooling of the chain. Under certain conditions, pre-cooling of high pressure liquids before expansion may be desirable in order to further reduce the temperature resulting from the expansion. The expanded stream, which comprises a mixture of liquid and steam, is fractionated in a distillation column (demethanizer or deethanizer). In the column, the chilled expansion stream (s) is (are) distilled to separate residual methane, nitrogen and other volatile gases such as vapor overhead from the desired C2 components, C3 components and heavier hydrocarbons, as a product of the lower liquid, or in separate residual methane, C2 components, nitrogen and other volatile gases as vapor at the top from the desired C3 components, and heavier hydrocarbon components, as a product of the lower liquid.
[006] Se o gás de alimentação não for totalmente condensado (normalmente não é), o vapor remanescente a partir da condensação parcial pode ser dividido em duas correntes. Uma parte do vapor é passada através de uma máquina de expansão ou motor de trabalho, ou uma válvula de expansão, para uma menor pressão em que os líquidos adicionais são condensados como resultado do resfriamento adicional da corrente. A pressão após a expansão é essencialmente a mesma que a pressão na qual a coluna de destilação é operada. As fases de líquido de vapor combinadas resultantes da expansão são fornecidas coma alimentação para a coluna.[006] If the supply gas is not fully condensed (normally it is not), the remaining steam from partial condensation can be divided into two streams. A portion of the steam is passed through an expansion machine or working motor, or an expansion valve, for a lower pressure in which the additional liquids are condensed as a result of further cooling the current. The pressure after expansion is essentially the same as the pressure at which the distillation column is operated. The combined liquid vapor phases resulting from the expansion are provided with power to the column.
[007] A parte restante do vapor é resfriada para a condensação considerável por troca de calor com outras correntes de processo, por exemplo, torre de fracionamento fria no alto. Alguns ou todos os líquidos de alta pressão podem ser combinados com esta parte de vapor antes do resfriamento. A corrente de refrigeração resultante é então expandida através de um dispositivo de expansão apropriado, como uma válvula de expansão, para a pressão na qual o desmetanizador é operado. Durante a expansão, uma parte do líquido irá evaporar, resultando no resfriamento da corrente total. A corrente expandida é então fornecida coma alimentação superior para o desmetanizador. Tipicamente, a parte do vapor da corrente expandida e o vapor do desmeta- nizador no alto se combinam em uma seção superior do separador na torre de fracionamento como o gás produto do metano residual. Alternativamente, a corrente refrigerada e expandida pode ser fornecida a um separador para fornecer correntes de vapor e líquido. O vapor é combinado com a torre no alto e o líquido é fornecido para a coluna como uma alimentação de coluna superior.[007] The remaining part of the steam is cooled to considerable condensation by heat exchange with other process currents, for example, cold fractionation tower at the top. Some or all of the high pressure liquids can be combined with this part of steam before cooling. The resulting cooling stream is then expanded through an appropriate expansion device, such as an expansion valve, to the pressure at which the demethanizer is operated. During the expansion, some of the liquid will evaporate, resulting in the total current cooling. The expanded current is then supplied with the upper supply to the demethanizer. Typically, the steam portion of the expanded stream and the steam from the demonizer at the top combine in an upper section of the separator in the fractionation tower as the residual methane product gas. Alternatively, the chilled and expanded stream can be supplied to a separator to provide steam and liquid streams. The steam is combined with the tower at the top and the liquid is supplied to the column as an upper column feed.
[008] A presente invenção utiliza um novo meio de executar as várias etapas acima descritas de forma mais eficiente e usando menos peças de equipamento. Isto é conseguido através da combinação do que até então têm sido itens de equipamentos individuais em um alojamento comum, reduzindo assim o espaço de terreno necessário para a planta de processamento e reduzindo o custo de capital das instalações. Surpreendentemente, os depositantes descobriram que o arranjo mais compacto também reduz significativamente o consumo de energia necessária para atingir um dado nível de recuperação, aumentando assim a eficiência do processo e reduzindo o custo operacional da instalação. Além disso, o arranjo mais compacto também elimina boa parte da tubulação usada para interconectar os itens de equipamentos individuais em projetos de plantas tradicionais, reduzindo ainda mais o custo de capital e também eliminando as conexões de tubulação flan- geada associadas. Como flanges de tubulação são uma fonte potencial de vazamento de hidrocarbonetos (que são compostos orgânicos voláteis, COVs, que contribuem para gases de efeito estufa e também podem ser precursores de formação de ozônio na atmosfera), eliminar esses flanges reduz o potencial de emissões atmosféricas que podem prejudicar o meio ambiente.[008] The present invention uses a new way of performing the various steps described above more efficiently and using fewer pieces of equipment. This is achieved by combining what have hitherto been items of individual equipment in a common housing, thus reducing the land space required for the processing plant and reducing the capital cost of the facilities. Surprisingly, depositors have found that the more compact arrangement also significantly reduces the energy consumption required to achieve a given level of recovery, thereby increasing the efficiency of the process and reducing the operational cost of the installation. In addition, the more compact arrangement also eliminates much of the piping used to interconnect individual equipment items in traditional plant designs, further reducing the cost of capital and also eliminating the associated flanged pipe connections. Since piping flanges are a potential source of hydrocarbon spills (which are volatile organic compounds, VOCs, which contribute to greenhouse gases and can also be precursors of ozone formation in the atmosphere), eliminating these flanges reduces the potential for atmospheric emissions that can harm the environment.
[009] De acordo com a presente invenção, verificou-se que recu perações de C2 superiores a 88% podem ser obtidas. Da mesma forma, nos casos em que a recuperação de componentes C2 não é desejada, recuperações de C3 superiores a 93% podem ser mantidas. Além disso, a presente invenção torna essencialmente 100% possível a separação de metano (ou componentes de C2) e componentes mais leves a partir dos componentes C2 (ou componentes C3) e componentes mais pesados em requisitos de energia mais baixos em comparação com o estado da técnica, mantendo o mesmo nível de recuperação. A presente invenção, embora aplicável em baixas pressões e temperaturas mais altas, é particularmente vantajosa quando o processamento de gases de alimentação na faixa de 400-1500 psia [2.758 a 10.342 kPa(a)] ou superior em condições que exigem temperaturas no alto na coluna de recuperação de NGL de 50°F [46°C] ou mais frias.[009] In accordance with the present invention, it has been found that C2 recoveries greater than 88% can be obtained. Likewise, in cases where the recovery of C2 components is not desired, C3 recoveries greater than 93% can be maintained. Furthermore, the present invention makes it essentially 100% possible to separate methane (or C2 components) and lighter components from C2 components (or C3 components) and heavier components at lower power requirements compared to the state technique, maintaining the same level of recovery. The present invention, although applicable at low pressures and higher temperatures, is particularly advantageous when processing feed gases in the range of 400-1500 psia [2,758 to 10,342 kPa (a)] or higher in conditions requiring high temperatures in the NGL recovery column 50 ° F [46 ° C] or cooler.
[010] Para uma melhor compreensão da presente invenção, é feita referência aos exemplos e desenhos a seguir. Referindo-se aos desenhos:[010] For a better understanding of the present invention, reference is made to the following examples and drawings. Referring to the drawings:
[011] A figura 1 é um diagrama de fluxo de uma planta de pro cessamento de gás natural do estado da técnica de acordo com a Patente N° U.S. 4.157.904;[011] Figure 1 is a flow diagram of a prior art natural gas processing plant according to U.S. Patent No. 4,157,904;
[012] A figura 2 é um diagrama de fluxo de uma planta de pro cessamento de gás natural de acordo com a presente invenção; e[012] Figure 2 is a flow diagram of a natural gas processing plant in accordance with the present invention; and
[013] As figuras 3 a 17 são diagramas de fluxo que ilustram os meios alternativos de aplicação da presente invenção para uma corrente de gás natural.[013] Figures 3 to 17 are flow diagrams illustrating the alternative means of applying the present invention to a natural gas stream.
[014] Na seguinte explicação das figuras acima, são fornecidas tabelas resumindo as taxas de vazão calculadas para as condições do processo representativo. Nas tabelas que aparecem aqui, os valores para as taxas de vazão (em mols por hora) foram arredondados para o número inteiro mais próximo por conveniência. As taxas de vazão total mostradas nas tabelas incluem todos os componentes de hidrocarbo- netos e, portanto, não são geralmente maiores do que a soma das taxas de vazão para os componentes de hidrocarboneto. As temperaturas indicadas são valores aproximados arredondados para o grau mais próximo. Também deve ser notado que os cálculos do processo de design executados com o objetivo de comparar os processos descritos nas figuras são baseados no pressuposto de nenhum vazamento de calor a partir de (ou para) o ambiente (ou de) o processo. A qualidade dos materiais de isolamento disponíveis no mercado torna esta uma suposição bastante razoável e que normalmente é feita por aqueles versados na técnica.[014] In the following explanation of the figures above, tables are provided summarizing the flow rates calculated for the conditions of the representative process. In the tables that appear here, the values for flow rates (in moles per hour) have been rounded up to the nearest whole number for convenience. The total flow rates shown in the tables include all hydrocarbon components and therefore are generally not greater than the sum of the flow rates for the hydrocarbon components. The temperatures indicated are approximate values rounded to the nearest degree. It should also be noted that the design process calculations performed in order to compare the processes described in the figures are based on the assumption of no heat leakage from (or to) the environment (or from) the process. The quality of the insulation materials available on the market makes this a very reasonable assumption and is usually made by those skilled in the art.
[015] Por conveniência, os parâmetros do processo são relatados em ambas as unidades tradicionais britânicas e nas unidades do Système International d'Unités (SI). As vazões molares dadas nas ta- belas podem ser interpretadas como mols-libra por hora, ou mols-kg por hora. Os consumos de energia relatados como cavalos de potência (HP) e/ou milhares de unidades térmicas britânicas por hora (MBTU/Hr) correspondem às vazões molares indicadas em mols-libras por hora. Os consumos de energia relatados como quilowatts (kW) correspondem às vazões molar indicadas em mols-kg por hora.[015] For convenience, process parameters are reported in both traditional British units and in Système International d'Unités (SI) units. The molar flows given in the tables can be interpreted as moles-pound per hour, or moles-kg per hour. The energy consumptions reported as horsepower (HP) and / or thousands of British thermal units per hour (MBTU / Hr) correspond to the molar flows indicated in moles-pounds per hour. The energy consumptions reported as kilowatts (kW) correspond to the molar flow rates indicated in moles-kg per hour.
[016] A figura 1 é um diagrama de fluxo de processo que mostra o desenho de uma planta de processamento para recuperar componentes C2+ de gás natural usando o estado da técnica de acordo com a Pat. N° U.S. 4.157.904. Nesta simulação do processo, o gás de admissão entra na planta a 101°F [39°C] e 915 psia [6.307 kPa(a)] como corrente 31. Se o gás de admissão contém uma concentração de compostos de enxofre, que impediria as correntes do produto de satisfazer as especificações, os compostos de enxofre são removidos por pré-tratamento adequado do gás de alimentação (não ilustrado). Além disso, a corrente de alimentação é geralmente desidratada para evitar a formação de hidratos (gelo) em condições criogênicas. Dessecante sólido tem sido tipicamente usado para esta finalidade.[016] Figure 1 is a process flow diagram showing the design of a processing plant to recover C2 + components from natural gas using the state of the art according to Pat. U.S. No. 4,157,904. In this process simulation, the intake gas enters the plant at 101 ° F [39 ° C] and 915 psia [6,307 kPa (a)] as current 31. If the intake gas contains a concentration of sulfur compounds, which would prevent When product streams meet specifications, sulfur compounds are removed by proper pre-treatment of the feed gas (not shown). In addition, the feed stream is generally dehydrated to prevent the formation of hydrates (ice) in cryogenic conditions. Solid desiccant has typically been used for this purpose.
[017] A corrente de alimentação 31 é dividida em duas partes, correntes 32 e 33. A corrente 32 é resfriada a 31°F [35°C] no trocador de calor 10 por troca de calor com o gás residual resfriado (corrente 41a), enquanto a corrente 33 é resfriada a 37°F [38°C] no trocador de calor 11 por troca de calor com líquidos do permutador de reaqueci- mento desmetanizador a 43°F [6°C] (corrente 43) e líquidos do permu- tador de reaquecimento lateral a -47°F [-44°C] (corrente 42). As correntes 32a e 33a se recombinam para formar a corrente 31a, que entra no separador 12 a 33°F [36°C] e 893 psia [6.155 kPa(a)], onde o vapor (corrente 34) é separado do líquido condensado (corrente 35).[017] The
[018] 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 líquido do separador (corrente 35), e a corrente combinada 38 passa pelo trocador de calor 13 em relação de troca de calor com o gás residual frio (corrente 41), onde é resfriado à condensação considerável. A corrente resultante consideravelmente condensada 38a a 131°F [90°C] é então expandida em flash através da válvula de expansão 14 à pressão de funcionamento (aproximadamente 410 psia [2.827 kPa(a)]) 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 137°F [94°C] e é fornecida para a seção do separador 18a na região superior da torre de fracionamento 18. Os líquidos separa-dos nela se tornam a alimentação superior para a seção de desmeta- nização 18b.[018] The steam (stream 34) of the
[019] Os restantes 68% do vapor de separador 12 (corrente 39) entram em uma máquina de expansão de trabalho 15 em que a energia mecânica é extraída desta parte da alimentação de alta pressão. A máquina 15 expande a vapor consideravelmente isoentropicamente à pressão de operação da torre, com a expansão de trabalho resfriando a corrente expandida 39a a uma temperatura de aproximadamente 97°F [72°C]. Os expansores típicos disponíveis comercialmente são capazes de recuperar na ordem de 80 a 85% do trabalho teoricamente disponível em uma expansão isentrópica ideal. O trabalho recuperado é frequentemente usado para acionar um compressor centrífugo (como o item 16) que pode ser usado para recomprimir o gás residual (corrente 41b), por exemplo. A corrente expandida parcialmente con-densada 39a é posteriormente fornecida como alimentação para a torre de fracionamento 18 em um ponto médio da coluna de alimentação.[019] The remaining 68% of the separator vapor 12 (chain 39) enters a working
[020] O desmetanizador na torre 18 é uma coluna de destilação convencional contendo uma pluralidade de bandejas verticalmente espaçadas, um ou mais leitos de enchimento, ou alguma combinação de bandejas e embalagens. Como é geralmente o caso nas plantas de processamento de gás natural, a torre de fracionamento pode ser constituída por duas seções. A seção superior 18a é um separador onde a alimentação parcialmente vaporizada superior é dividida em suas respectivas partes líquida e de vapor, e em que o vapor que sobe da seção inferior de destilação ou desmetanização 18b é combinado com a parte do vapor da alimentação superior para formar o vapor no alto de desmetanizador frio (corrente 41) que sai do topo da torre a - 136°F [-93°C]. A seção de desmetanização inferior 18b contém as bandejas e/ou embalagem e fornece o contato necessário entre os líquidos que caem e os vapores que sobem. A seção de desmetaniza- ção 18b também inclui permutadores de reaquecimento (como o per- mutador de reaquecimento e o permutador de reaquecimento lateral descritos anteriormente) que aquecem e vaporizam uma parte dos líquidos que fluem para baixo na coluna para fornecer os vapores que fluem para cima na coluna para tirar o produto líquido, corrente 44, de metano e componentes mais leves.[020] The demethanizer in
[021] A corrente de produto líquido 44 sai na parte inferior da tor re a 65°F [19°C], com base em uma especificação típica de uma razão de metano sobre etano de 0,010:1 em uma base de massa no produto final. O gás residual (corrente de vapor no alto do desmetanizador 41) passa contra a corrente do gás de alimentação que entra no trocador de calor 13, onde é aquecido a 44°F [42°C] (corrente 41a) e no trocador de calor 10, onde é aquecido a 96°F [36°C] (corrente 41b). O gás residual é então recomprimido em duas etapas. A primeira etapa é o compressor 16 impulsionado pela máquina de expansão 15. A segunda etapa é o compressor 20 impulsionado por uma fonte de energia complementar que comprime o gás residual (corrente 41d) para a pressão da linha. Após o resfriamento a 120°F [49°C] no refrigerador de descarga 21, o produto de gás residual (corrente 41e) flui para o gasoduto a 915 psia [6.307 kPa(a)], o suficiente para atender às exigências de linha (geralmente na ordem da pressão de entrada).[021] The
[022] Um resumo das vazões e do consumo de energia para o processo ilustrado na figura 1 consta na tabela a seguir: Tabela I [022] A summary of flow rates and energy consumption for the process illustrated in figure 1 is shown in the following table: Table I
[023] A figura 2 ilustra um diagrama de fluxo de um processo em conformidade com a presente invenção. A composição do gás de alimentação e as condições consideradas no processo apresentado na figura 2 são as mesmas na figura 1. Assim, o processo da figura 2 pode ser comparado com o da figura 1 para ilustrar as vantagens da presente invenção.[023] Figure 2 illustrates a flow diagram of a process in accordance with the present invention. The composition of the feed gas and the conditions considered in the process shown in figure 2 are the same as in figure 1. Thus, the process of figure 2 can be compared with that of figure 1 to illustrate the advantages of the present invention.
[024] Na simulação do processo da figura 2, o gás de admissão entra na planta como a corrente 31 e é dividido em duas partes, correntes 32 e 33. A primeira parte, corrente 32, entra em um meio de troca de calor na região superior da seção de alimentação de resfriamento 118a no interior do conjunto de processamento 118. Esse meio de troca de calor pode ser composto por um trocador de calor do tipo tubo e rebarba, um trocador de calor do tipo placa, um trocador de calor de alumínio soldado, ou outro tipo de dispositivo de transferência de calor, incluindo trocadores de calor de multi-passagem e/ou multis- serviço. O meio de troca de calor é configurado para fornecer troca de calor entre a corrente 32 que flui através de uma passagem do meio de troca de calor e uma corrente de vapor de destilação decorrente da seção do separador 118b dentro do conjunto de processamento 118 que foi aquecido em um meio de troca de calor na região inferior da seção de resfriamento de alimentação 118a. A corrente 32 é resfriada enquanto aquece ainda mais a corrente de vapor de destilação, com a corrente 32a deixando o meio de troca de calor a -26°F [-32°C].[024] In the simulation of the process in figure 2, the intake gas enters the plant as
[025] A segunda parte, corrente 33, entra em um meio de transfe rência de calor e massa na seção de desmetanização 118d dentro do conjunto de processamento 118. Este meio de transferência de calor e massa também pode ser composto por um trocador de calor do tipo tubo e rebarba, um trocador de calor do tipo placa, um trocador de calor de alumínio soldado, ou outro tipo de dispositivo de transferência de calor, incluindo trocadores de calor de multipassagem e/ou multis- serviço. O meio de transferência de calor e massa é configurado para fornecer troca de calor entre a corrente 33 que flui através de uma passagem do meio de transferência de calor e massa e uma corrente do líquido de destilação que flui para baixo a partir da seção de absorção 118c dentro do conjunto de processamento 118, de modo que a corrente 33 é resfriada enquanto aquece a corrente do líquido de destilação, refrigerando a corrente 33a a 38°F [39°C] antes de sair do meio de transferência de calor e massa. Conforme a corrente do líquido de destilação é aquecida, uma parte dela é vaporizada para formar vapores que sobem à medida que o líquido restante continua fluindo para baixo através do meio de transferência de calor e massa. O meio de transferência de calor e massa fornece um contato permanente entre os vapores e a corrente do líquido de destilação, de modo que também funciona para fornecer transferência de massa entre o vapor e as fases líquidas, tirando a corrente do produto líquido 44 de metano e componentes mais leves.[025] The second part,
[026] As correntes 32a e 33a se recombinam para formar a cor rente 31a, que entra na seção do separador 118e dentro do conjunto de processamento 118 a 30°F [34°C] e 898 psia e [6.189 kPa(a)], quando então o vapor (corrente 34) é separado do líquido condensado (corrente 35). A seção do separador 118e tem um cabeçote interno ou outro meio para dividi-la da seção de desmetanização 118d, de modo que as duas seções dentro do conjunto de processamento 118 podem operar a pressões diferentes.[026]
[027] O vapor (corrente 34) da seção do separador 118e é dividi da em duas correntes, 36 e 39. A corrente 36, contendo cerca de 32% do vapor total, é combinada com o líquido separado (corrente 35, através da corrente 37) e a corrente combinada 38 entra em um meio de troca de calor na região inferior da seção de refrigeração de alimenta- ção 118a dentro do conjunto de processamento 118. Esse meio de troca de calor pode também ser composto por um trocador de calor do tipo tubo e rebarba, um trocador de calor do tipo placa, um trocador de calor de alumínio soldado, ou outro tipo de dispositivo de transferência de calor, incluindo trocadores de calor de multipassagem e/ou multis- serviço. O meio de troca de calor é configurado para fornecer a troca de calor entre a corrente 38 que flui através de uma passagem do meio de troca de calor e a corrente de vapor de destilação decorrente da seção do separador 118b, de modo que a corrente 38 é resfriada para a condensação considerável, enquanto aquece a corrente de vapor de destilação.[027] The steam (stream 34) of the
[028] A corrente consideravelmente condensada resultante 38a a 130°F [90°C] é então expandida em flash através da válvula de expansão 14 à pressão de funcionamento (aproximadamente 415 psia [2.861 kPa(a)]) da seção de absorção 118c (um meio de absorção) no interior do conjunto 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 uma temperatura de -136°F [94°C] e é fornecida para a seção do separador 118b dentro do conjunto de processamento 118. Os líquidos separados nela são direcionados para a seção de absorção 118c, enquanto os vapores restantes combinam-se com os vapores que sobem da seção de absorção 118c para formar a corrente de vapor de destilação que é aquecida na seção de resfriamento 118a.[028] The resulting considerably condensed current 38a at 130 ° F [90 ° C] is then expanded in flash through the
[029] Os restantes 68% do vapor da seção do separador 118e (corrente 39) entram em uma máquina de expansão de trabalho 15 em que a energia mecânica é extraído desta parte da alimentação de alta pressão. A máquina 15 expande o vapor consideravelmente isoentro- picamente à pressão de operação da seção de absorção 118c, com a expansão de trabalho refrigerando a corrente expandida 39a a uma temperatura de aproximadamente 94°F [70°C]. A corrente expandida parcialmente condensada 39a é posteriormente fornecida como alimentação para a região inferior da seção de absorção 118c dentro do conjunto de processamento 118.[029] The remaining 68% of the steam from the
[030] A seção de absorção 118c contém uma pluralidade de ban dejas verticalmente espaçadas, um ou mais leitos de enchimento, ou alguma combinação de bandejas e embalagens. As bandejas e/ou embalagem na seção de absorção 118c fornecem o contato necessário entre os vapores que sobem e o líquido frio que desce. A parte líquida da corrente expandida 39a se mistura com líquidos que descem da seção de absorção 118c seção e o líquido combinado continua a descer na seção de desmetanização 118d. Os vapores decorrentes da seção de desmetanização 118d se combinam com a parte de vapor da corrente expandida 39a e sobem através da seção de absorção 118c, para serem contatados com o líquido frio que desce, para condensar e absorver os componentes C2, componentes C3 e os componentes mais pesados destes vapores.[030] The
[031] O líquido de destilação que flui para baixo a partir do meio de transferência de calor e massa na seção de desmetanização 118d dentro do conjunto de processamento 118 foi retirado de metano e componentes mais leves. O produto líquido resultante (corrente 44) sai da região inferior da seção de desmetanização 118d e deixa o conjunto de processamento 118 a 67°F [20°C]. A corrente de vapor de destilação que sobe da seção do separador 118b é aquecida na seção de resfriamento de alimentação 118a, uma vez que fornece resfriamento para as correntes 32 e 38, como descrito anteriormente, e a corrente de gás residual resultante 41 deixa o conjunto de processamento 118 a 96°F [36°C]. O gás residual é então recomprimido em duas etapas, o compressor 16 impulsionado pela máquina de expansão 15 e o com pressor 20 impulsionado por uma fonte de energia suplementar. Depois que a corrente 41b é resfriada a 120°F [49°C] no refrigerador de descarga 21, o produto de gás residual (corrente 41c) flui para o gasoduto a 915 psia [6.307 kPa(a)].[031] The distillation liquid that flows downward from the heat and mass transfer medium in the
[032] Um resumo das vazões e do consumo de energia para o processo ilustrado na figura 2 é apresentado na tabela a seguir: Tabela II [032] A summary of flow rates and energy consumption for the process illustrated in figure 2 is presented in the following table: Table II
[033] Uma comparação das Tabelas I e II mostra que a presente invenção sustenta, essencialmente, as mesmas recuperações que o estado da técnica. Contudo, uma comparação adicional das Tabelas I e II mostra que os rendimentos de produto foram obtidos utilizando significativamente menos energia do que o estado da técnica. Em termos de eficiência de recuperação (definida pela quantidade de etano recuperado por unidade de energia), a presente invenção representa uma melhoria de cerca de 7% sobre o estado da técnica do processo da figura 1.[033] A comparison of Tables I and II shows that the present invention essentially supports the same recoveries as the state of the art. However, a further comparison of Tables I and II shows that product yields were obtained using significantly less energy than the state of the art. In terms of recovery efficiency (defined by the amount of ethane recovered per unit of energy), the present invention represents an improvement of about 7% over the state of the art of the process of figure 1.
[034] A melhoria na eficiência de recuperação fornecida pela pre sente invenção em relação ao estado da técnica do processo da figura 1 é principalmente devido a dois fatores. Primeiro, o arranjo compacto do meio de troca de calor na seção de resfriamento de alimentação 118a e do meio de transferência de calor e massa na seção de desme- tanização 118d no conjunto de processamento 118 elimina a queda de pressão imposta pela tubulação interconectora encontrada em plantas de processamento convencional. O resultado é que a parte do gás de alimentação que flui para a máquina de expansão 15 está em maior pressão para a presente invenção em comparação ao estado da técnica, permitindo que a máquina de expansão 15 na presente invenção produza tanto energia com uma maior pressão de saída quanto a máquina de expansão 15 no estado da técnica pode produzir a uma menor pressão de saída. Assim, a seção de absorção 118c no conjunto de processamento 118 da presente invenção pode operar com pressão superior à da coluna de fracionamento 18 do estado da técnica, mantendo o mesmo nível de recuperação. Esta pressão de operação mais alta, além da redução na queda de pressão para o gás residual devido à eliminação da tubulação de interconexão, resulta em uma pressão significativamente maior para o gás residual que entra no compressor 20, reduzindo assim a energia requerida pela presente invenção para restaurar o gás residual à pressão da tubulação.[034] The improvement in recovery efficiency provided by the present invention in relation to the state of the art of the process of figure 1 is mainly due to two factors. First, the compact arrangement of the heat exchange medium in the
[035] Segundo, usar o meio de transferência de calor e massa na seção de desmetanização 118d para aquecer simultaneamente o líquido de destilação que deixa a seção de absorção 118c ao mesmo tempo em que permite que os vapores resultantes entrem em contato com o líquido e retirem seus componentes voláteis é mais eficiente do que usar uma coluna de destilação convencional com permutadores de reaquecimento externos. Os componentes voláteis são removidos do líquido de forma contínua, reduzindo a concentração dos componentes voláteis nos vapores mais rapidamente e, assim, melhorando a eficiência de remoção para a presente invenção.[035] Second, use the heat and mass transfer medium in the
[036] A presente invenção oferece duas outras vantagens em re lação ao estado da técnica além do aumento da eficiência de proces-samento. Primeiro, o arranjo compacto do conjunto de processamento 118 da presente invenção substitui cinco itens de equipamentos distintos no estado da técnica (trocadores de calor 10, 11 e 13; separador 12; e torre de fracionamento 18, na FIG 1) por um item único de equipamento (conjunto de processamento 118, na figura 2). Isso reduz os requisitos de espaço e elimina a tubulação de interligação, reduzindo o custo de capital de uma usina de processamento que utiliza a presente invenção em relação ao estado da técnica. Segundo, a eliminação da tubulação de interligação significa que uma usina de processamento que utiliza a presente invenção tem muito menos conexões flangeadas em comparação com o estado da técnica, reduzindo o número de potenciais fontes de vazamento na planta. Os hidrocarbonetos são compostos orgânicos voláteis (VOCs), alguns dos quais são classificados como gases de efeito estufa e alguns dos quais podem ser precursores de formação de ozônio na atmosfera, o que significa que a presente invenção reduz o potencial de emissões atmosféricas que podem prejudicar o meio ambiente. Outras Modalidades[036] The present invention offers two other advantages in relation to the state of the art besides the increase in processing efficiency. First, the compact arrangement of the processing set 118 of the present invention replaces five different equipment items in the state of the art (
[037] Algumas circunstâncias podem favorecer a eliminação da seção de resfriamento de alimentação 118a do conjunto de processa-mento 118 e o uso de um meio de troca de calor externo ao conjunto de processamento para o resfriamento de alimentação, como o trocador de calor 10 mostrado nas figuras 10 a 17. Esse arranjo permite que o conjunto de processamento 118 seja menor, o que pode reduzir o custo geral da planta e/ou reduzir o cronograma de fabricação em alguns casos. Note que em todos os casos o trocador de calor 10 é representativo de uma série de trocadores de calor individuais, ou um trocador de calor único de multipassagem, ou qualquer combinação destes. Cada trocador de calor pode ser composto por um trocador de calor do tipo tubo e rebarba, um trocador de calor do tipo placa, um trocador de calor de alumínio soldado, ou outro tipo de dispositivo de transferência de calor, incluindo trocadores de calor de multipassagem e/ou multisserviço.[037] Some circumstances may favor the elimination of the
[038] Algumas circunstâncias podem favorecer o fornecimento da corrente de líquido 35 diretamente para a região inferior da seção de absorção 118c através da corrente 40, como mostrado nas figuras 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 e 16. Nesses casos, um dispositivo de expansão apropriado (como válvula de expansão 17) é usado para expandir o líquido para a pressão de operação da seção de absorção 118c e a corrente de líquido expandida resultante 40a é fornecida como alimen-tação para a região inferior da seção de absorção 118c (como mostrado pelas linhas tracejadas). Algumas circunstâncias podem favorecer a combinação de uma parte da corrente de líquido 35 (corrente 37) com o vapor na corrente 36 (FIGS. 2, 6, 10 e 14) ou com segunda parte resfriada 33a (FIGS. 4, 8, 12 e 16) para formar a corrente combinada 38 e rotear a parte restante da corrente de líquido 35 para a região inferior da seção de absorção 118c através das correntes 40/40a. Algu- mas circunstâncias podem favorecer a combinação da corrente de lí-quido expandida 40a com a corrente expandida 39a (FIGS. 2, 6, 10 e 14) ou a corrente expandida 34a (FIGS. 4, 8, 12 e 16) e, posteriormente, o fornecimento da corrente combinada com a região inferior da seção de absorção 118c como uma única alimentação.[038] Some circumstances may favor the supply of the
[039] Se o gás de alimentação for mais rico, a quantidade de lí quido separado na corrente 35 pode ser grande o suficiente para favo-recer a colocação de uma zona de transferência de massa adicional na seção de desmetanização 118d entre a corrente expandida 39a e a corrente de líquido expandida 40a, como mostrado nas figuras 3, 7, 11 e 15, ou entre a corrente expandida 34a e a corrente de líquido expandida 40a, como mostrado nas figuras 5, 9, 13 e 17. Nesses casos, o meio de transferência de calor e massa na seção de desmetanização 118d pode ser configurado em partes superior e inferior, para que a corrente de líquido expandida 40a possa ser introduzida entre as duas partes. Como mostrado pelas linhas tracejadas, algumas circunstâncias podem favorecer a combinação de uma parte da corrente de líquido 35 (corrente 37) com o vapor na corrente 36 (FIGS. 3, 7, 11 e 15) ou com a segunda parte resfriada 33a (FIGS. 5 , 9, 13 e 17) para formar a corrente combinada 38, enquanto a parte remanescente da corrente de líquido 35 (corrente 40) é expandida a pressão mais baixa e fornecida entre as partes superior e inferior do meio de transferência de calor e massa na seção de desmetanização 118d como a corrente 40a.[039] If the feed gas is richer, the amount of liquid separated in the
[040] Algumas circunstâncias podem favorecer a não combina ção das primeira e segunda partes resfriadas (correntes 32a e 33a), como mostrado nas figuras 4, 5, 8, 9, 12, 13, 16 e 17. Nesses casos, apenas a primeira parte resfriada 32a é direcionada para a seção do separador 118e dentro do conjunto de processamento 118 (FIGS. 4, 5, 12 e 13) ou do separador 12 (FIGS. 8, 9, 16 e 17) onde o vapor (cor- rente 34) é separado do líquido condensado (corrente 35). A corrente de vapor 34 entra na máquina de expansão de trabalho 15 e é expandido consideravelmente isoentropicamente à pressão de operação da seção de absorção 118c, pela qual a corrente expandida 34a é fornecida como alimentação para a região inferior de absorção 118c dentro do conjunto de processamento 118. A segunda parte resfriada 33a é combinada com o líquido separado (corrente 35, através da corrente 37) e a corrente combinada 38 é direcionada para o meio de troca de calor na região inferior da seção de resfriamento de alimentação 118a no interior do conjunto de processamento 118 e resfriada a condensação considerável. A corrente consideravelmente condensada 38a é expandida em flash através da válvula de expansão 14 à pressão de operação da seção de absorção 118c, pela qual a corrente expandida 38b é fornecida à seção do separador 118b dentro do conjunto de processamento 118. Algumas circunstâncias podem favorecer a combinação de apenas uma parte (corrente 37) da corrente de líquido 35 com a segunda parte resfriada 33a, com a parte restante (corrente 40) fornecida à região inferior da seção de absorção 118c através da válvula de expansão 17. Outras circunstâncias podem favorecer o envio de toda a corrente de líquido 35 para a região inferior da seção de absorção 118c através da válvula de expansão 17.[040] Some circumstances may favor the non-combination of the first and second chilled parts (
[041] Em algumas circunstâncias, pode ser vantajoso utilizar um recipiente separador externo para separar a corrente de alimentação resfriada 31a ou a primeira parte resfriada 32a, em vez de incluir a seção do separador 118e no conjunto de processamento 118. Como mostrado nas figuras 6, 7, 14 e 15, o separador 12 pode ser usado para separar a corrente de alimentação resfriada 31a em corrente de vapor 34 e corrente de líquido 35. Da mesma forma, como mostrado nas figuras 8, 9, 16 e 17, o separador 12 pode ser usado para separar a primeira parte resfriada 32a em corrente de vapor fluxo 34 e corrente de líquido 35.[041] In some circumstances, it may be advantageous to use an external separating container to separate the cooled
[042] Dependendo da quantidade de hidrocarbonetos mais pesa dos no gás de alimentação e da pressão do gás de alimentação, a cor-rente de alimentação refrigerada 31a que entra na seção do separador 118e nas figuras 2, 3, 10 e 11 ou no separador 12 nas figuras 6, 7, 14 e 15 (ou a primeira parte resfriada 32a que entra na seção do separador 118e nas figuras 4, 5, 12 e 13 ou no separador 12 das figuras 8, 9, 16 e 17) não pode conter nenhum líquido (porque está acima de seu ponto de orvalho, ou porque está acima de sua pressão crítica). Nestes casos, não há nenhuma corrente de líquido 35 e 37 (como mostrado pelas linhas tracejadas), portanto, apenas vapor da seção do separador 118e na corrente 36 (FIGS. 2, 3, 10 e 11), o vapor do separador 12 na corrente 36 (FIGS. 6, 7, 14 e 15), ou a segunda parte resfriada 33a (FIGS. 4, 5, 8, 9, 12, 13, 16 e 17) flui para a corrente 38 para se tornar a corrente expandida consideravelmente condensada 38b fornecida para a seção do separador 118b no conjunto de processamento 118. Nestas circunstâncias, a seção do separador 118e no conjunto de processamento 118 (FIGS 2 a 5 e 10 a 13) ou no separador 12 (FIGS. 6 a 9 e 14 a 17) pode não ser exigida.[042] Depending on the heaviest amount of hydrocarbons in the feed gas and the pressure of the feed gas, the chilled feed current 31a that enters the
[043] Condições de alimentação de gás, tamanho da planta, equipamentos disponíveis, ou outros fatores podem indicar que a eli-minação da máquina de expansão de trabalho 15, ou a substituição por um dispositivo de expansão alternativo (como uma válvula de expansão), é viável. Embora a expansão de corrente individual seja retratada em dispositivos de expansão particulares, meios de expansão alternativos podem ser empregados sempre que necessário. Por exemplo, as condições de trabalho podem justificar a expansão da parte consideravelmente condensada da corrente de alimentação (corrente 38a).[043] Gas supply conditions, plant size, available equipment, or other factors may indicate that the elimination of the working
[044] De acordo com a presente invenção, o uso de refrigeração externa para complementar a refrigeração disponível para o gás de entrada a partir do vapor de destilação e correntes de líquidos pode ser empregado, principalmente no caso de um gás de admissão rico. Nesses casos, um meio de transferência de calor e massa pode ser incluído na seção do separador 118e (ou um meio de coleta de gás nos casos em que a corrente de alimentação resfriada 31a ou a primeira parte resfriada 32a não contenha líquido), como mostrado pelas linhas tracejadas nas figuras 2 a 5 e 10 a 13, ou um meio de transferência de calor e massa pode ser incluído no separador 12, como mostrado pelas linhas tracejadas nas figuras 6 a 9 e 14 a 17. Este meio de transferência de calor e massa pode ser composto por um trocador de calor do tipo tubo e rebarba, um trocador de calor do tipo placa, um trocador de calor de alumínio soldado, ou outro tipo de dispositivo de transferência de calor, incluindo trocadores de calor de multipassagem e/ou multisserviço. O meio de transferência de calor e massa é configurado para fornecer troca de calor entre uma corrente refrigerante (por exemplo, propano) que flui através de uma passagem do meio de transferência de calor e massa e a parte de corrente de vapor 31a (FIGS. 2, 3, 6, 7, 10, 11, 14 e 15) ou a corrente 32a (FIGS. 4, 5, 8, 9, 12, 13, 16 e 17) que flui para cima, de modo que o refrigerante arrefece ainda mais o vapor e condensa o líquido adicional, que desce para se tornar do líquido retirado na corrente 35. Alternativamente, enche- dores de gás convencionais poderiam ser usados para resfriar a corrente 32a, corrente 33a e/ou a corrente 31a com refrigerante antes de a corrente 31a entrar na seção do separador 118e (FIGS. 2, 3, 10 e 11) ou no separador 12 (FIGS. 6, 7, 14 e 15) ou de a corrente 32a entrar na seção do separador 118e (FIGS. 4, 5, 12 e 13) ou no separador 12 (FIGS. 8, 9, 16 e 17).[044] According to the present invention, the use of external refrigeration to complement the refrigeration available for the inlet gas from the distillation vapor and liquid streams can be employed, especially in the case of a rich inlet gas. In such cases, a heat and mass transfer medium can be included in the
[045] Dependendo da temperatura e da riqueza do gás de ali mentação e da quantidade de componentes C2 a serem recuperados na corrente de produto líquido 44, pode não haver aquecimento suficiente disponível a partir da corrente 33 para fazer com que o líquido que deixa a seção de desmetanização 118d atenda as especificações do produto. Nesses casos, o meio de transferência de calor e massa na seção de desmetanização 118d pode incluir disposições para fornecer aquecimento suplementar com meio de aquecimento, como mostrado pelas linhas tracejadas nas figuras 2 a 17. Alternativamente, outro meio de transferência de calor e massa pode ser incluído na região inferior da seção de desmetanização 118d para fornecer aquecimento suplementar, ou a corrente 33 pode ser aquecida com meio de aquecimento antes de ser fornecida ao meio de transferência de calor e massa na seção de desmetanização 118d.[045] Depending on the temperature and richness of the supply gas and the amount of C2 components to be recovered in the
[046] Dependendo do tipo de dispositivos de transferência de ca lor escolhidos para a troca de calor através das regiões superior e infe-rior da seção de resfriamento de alimentação 118a, pode ser possível combinar estes meios de troca de calor em um único dispositivo de transferência de calor de multipassagem e/ou multisserviço. Nestes casos, o dispositivo de transferência de calor de multipassagem e/ou multisserviço irá incluir os meios adequados para a distribuição, se-gregação e coleta da corrente 32, corrente 38 e da corrente de destilação de vapor, a fim de realizar o resfriamento e aquecimento desejado.[046] Depending on the type of heat transfer devices chosen for heat exchange through the upper and lower regions of the
[047] Algumas circunstâncias podem favorecer o fornecimento de transferência de massa adicional na região superior da seção de des- metanização 118d. Nestes casos, um meio de transferência de massa pode ser localizado abaixo de onde a corrente expandida 39a (FIGS. 2, 3, 6, 7, 10, 11, 14 e 15) ou a corrente expandida 34a (FIGS. 4, 5, 8, 9, 12, 13, 16 e 17) entra 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 massa na seção de desmetanização 118d.[047] Some circumstances may favor the provision of additional mass transfer in the upper region of the
[048] Uma opção menos preferida para as modalidades das figu- ras 2, 3, 6, 7, 10, 11, 14 e 15 da presente invenção é fornecer um reci-piente separador para a primeira parte resfriada 32a, um recipiente separador para a segunda parte resfriada 33a, combinando as correntes de vapor separadas nele para formar a corrente de vapor 34, e combinando as correntes de líquido separadas nele para formar a cor-rente de líquido 35. Outra opção menos preferida para a presente in-venção é a corrente de resfriamento 37 em um meio de troca de calor separado dentro da seção de resfriamento de alimentação 118a nas figuras 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9 ou uma passagem separada no trocador de calor 10 nas figuras 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 e 17 (em vez de combinar a corrente 37 com a corrente 36 ou com a corrente 33a para formar a corrente combinada 38), expandindo a corrente resfriada em um dispositivo de expansão separado, e fornecendo a corrente expandida para uma região intermediária na seção de absorção 118c.[048] A less preferred option for the modalities of figures 2, 3, 6, 7, 10, 11, 14 and 15 of the present invention is to provide a separating container for the first cooled
[049] Será reconhecido que a quantidade relativa de alimentação encontrada em cada separação da alimentação de vapor dividida vai depender de vários fatores, incluindo pressão de gás, composição do gás de alimentação, quantidade de calor que pode ser economicamente extraído da alimentação e quantidade de potência disponível. Mais alimentação acima da seção de absorção 118c pode aumentar a recu-peração, enquanto diminui a energia recuperada do expansor e, assim, aumenta os requisitos de potência de recompressão. Aumentar a alimentação abaixo da seção de absorção 118c reduz o consumo de energia, mas também pode reduzir a recuperação do produto.[049] It will be recognized that the relative amount of feed found in each split of the split steam feed will depend on several factors, including gas pressure, feed gas composition, amount of heat that can be economically extracted from the feed and amount of available power. More feeding above the
[050] A presente invenção fornece uma melhor recuperação de componentes C2, componentes C3 e componentes de hidrocarbone- tos mais pesados ou de componentes C3 e componentes de hidrocar- bonetos mais pesados por quantidade de consumo utilitário necessário para operar o processo. Uma melhoria no consumo utilitário necessário para operar o processo pode aparecer na forma de requisitos de energia reduzida para compressão ou recompressão, requisitos de energia reduzida para refrigeração externa, requisitos de energia redu-zida para aquecimento suplementar, ou uma combinação destes.[050] The present invention provides a better recovery of C2 components, C3 components and heavier hydrocarbon components or of C3 components and heavier hydrocarbon components by the amount of utility consumption required to operate the process. An improvement in the utility consumption required to operate the process may appear in the form of reduced energy requirements for compression or recompression, reduced energy requirements for external cooling, reduced energy requirements for supplementary heating, or a combination of these.
[051] Embora tenham sido descritas o que se acredita serem modalidades preferidas da invenção, aqueles versados na técnica re-conhecerão que outras modificações podem ser feitas, por exemplo, para adaptar a invenção a várias condições, tipos de alimentação, ou outros requisitos, sem se afastar do espírito da presente invenção, tal como definido pelas reivindicações seguintes.[051] Although what are believed to be preferred embodiments of the invention have been described, those skilled in the art will recognize that other modifications can be made, for example, to adapt the invention to various conditions, types of food, or other requirements, without departing from the spirit of the present invention, as defined by the following claims.
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