BRPI1106070B1 - process and apparatus for separating a gas stream - Google Patents
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Abstract
PROCESSAMENTO DE GÁS DE HIDROCARBONETO. A invenção refere-se a um processo e a um aparelho para uma montagem de processamento compacta recuperar propano, propileno, e componentes de hidrocarboneto mais pesados a partir de uma corrente de gás de hidrocarboneto. A corrente de gás é resfriada, expandida até uma pressão inferior, e alimentada a um meio de absorção. Uma primeira corrente de líquido de destilação a partir do meio de absorção é alimentada a um meio de transferência de massa. Uma primeira corrente de vapor de destilação do meio de transferência de massa é resfriada para condensá-la parcialmente, formando uma corrente de vapor residual e uma corrente condensada. A corrente condensada é suprida como a alimentação superior para o meio de absorção. Uma segunda corrente de vapor de destilação do meio de absorção é aquecida mediante o resfriamento da primeira corrente de vapor de destilação, combinada com a corrente de vapor residual, e aquecida mediante o resfriamento da corrente de gás. Uma segunda corrente de líquido de destilação do meio de transferência de massa é aquecida em um meio de transferência de massa e de calor para retirar seus componentes voláteis.HYDROCARBON GAS PROCESSING. The invention relates to a process and apparatus for a compact processing assembly to recover propane, propylene, and heavier hydrocarbon components from a stream of hydrocarbon gas. The gas stream is cooled, expanded to a lower pressure, and fed to an absorption medium. A first stream of distillation liquid from the absorption medium is fed to a mass transfer medium. A first stream of steam distillation from the mass transfer medium is cooled to partially condense it, forming a stream of residual steam and a stream of condensate. The condensed current is supplied as the upper supply to the absorption medium. A second stream of distillation vapor from the absorption medium is heated by cooling the first stream of distillation vapor, combined with the residual steam stream, and heated by cooling the gas stream. A second stream of liquid distillation from the mass transfer medium is heated in a mass and heat transfer medium to remove its volatile components.
Description
[001] Propileno, propano, e/ou hidrocarbonetos mais pesados podem ser recuperados a partir de uma variedade de gases, tal como gás natural, gás de refinaria, e correntes de gás sintético obtidas a partir de outros materiais de hidrocarboneto tais como hulha, óleo cru, nafta, xisto betuminoso, areias asfálticas, e linhita. Gás natural geralmente tem uma proporção maior de metano e etano, isto é, metano e etano juntos compreendem pelo menos 50 porcento em mol do gás. O gás também contém quantidades relativamente menores de hidrocarbonetos mais pesados tais como propano, butanos, pentanos, e similares, assim como hidrogênio, nitrogênio, dióxido de carbono, e outros gases.[001] Propylene, propane, and / or heavier hydrocarbons can be recovered from a variety of gases, such as natural gas, refinery gas, and synthetic gas streams obtained from other hydrocarbon materials such as coal, crude oil, naphtha, oil shale, asphaltic sands, and lignite. Natural gas generally has a higher proportion of methane and ethane, that is, methane and ethane together comprise at least 50 mole percent of the gas. The gas also contains relatively smaller amounts of heavier hydrocarbons such as propane, butanes, pentanes, and the like, as well as hydrogen, nitrogen, carbon dioxide, and other gases.
[002] A presente invenção é geralmente relacionada com a recuperação de propileno, propano, e hidrocarbonetos mais pesados de tais correntes de gás. Uma análise típica de uma corrente de gás a ser processada de acordo com essa invenção seria, aproximadamente em porcento em mol, 88,4% de metano, 6,2% de etano e outros componentes C2, 2,6% de propano e outros componentes de C3, 0,3% de iso-butano, 0,6% de butano normal, e 0,8% de pentanos mais, com o equilíbrio feito de nitrogênio e dióxido de carbono. Gases que contêm enxofre também estão algumas vezes presentes.[002] The present invention is generally related to the recovery of propylene, propane, and heavier hydrocarbons from such gas streams. A typical analysis of a gas stream to be processed according to this invention would be, approximately in mol percent, 88.4% methane, 6.2% ethane and other C2 components, 2.6% propane and others C3 components, 0.3% iso-butane, 0.6% normal butane, and 0.8% more pentanes, with the balance made of nitrogen and carbon dioxide. Sulfur-containing gases are also sometimes present.
[003] As flutuações históricas nos preços tanto do gás natural quanto dos constituintes de gás líquido natural (NGL) têm às vezes reduzido o valor de acréscimo de propano, propileno, e componentes mais pesados como produtos líquidos. Isso resultou em uma demanda por processos que podem fornecer recuperações mais eficientes desses produtos e por processos que podem fornecer recuperações eficientes com menor investimento de capital. Processos disponíveis para separar esses materiais incluem aqueles baseados no resfriamento e na refrigeração de gás, absorção de óleo, e absorção de óleo refrigerado. Adicionalmente, processos criogênicos se tornaram populares por causa da disponibilidade de equipamento econômico que produz potência enquanto simultaneamente expande e extrai calor do gás sendo processado. Dependendo da pressão da fonte de gás, a riqueza (conteúdo de etano, etileno, e hidrocarbonetos mais pesados) do gás, e os produtos finais desejados, cada um destes processos ou uma combinação disto pode ser empregado.[003] Historical fluctuations in the prices of both natural gas and constituents of natural liquid gas (NGL) have sometimes reduced the added value of propane, propylene, and heavier components such as liquid products. This has resulted in a demand for processes that can provide more efficient recoveries for these products and for processes that can provide efficient recoveries with less capital investment. Processes available to separate these materials include those based on gas cooling and cooling, oil absorption, and refrigerated oil absorption. Additionally, cryogenic processes have become popular because of the availability of economical equipment that produces power while simultaneously expanding and extracting heat from the gas being processed. Depending on the pressure of the gas source, the richness (content of ethane, ethylene, and heavier hydrocarbons) of the gas, and the desired end products, each of these processes or a combination of this can be employed.
[004] O processo de expansão criogênica é atualmente geralmente preferencial para a recuperação de gás líquido natural porque esta fornece uma simplicidade máxima com facilidade de inicialização, flexibilidade de operação, boa eficiência, segurança, e boa confiabilidade. Os pedidos de patente U.S. números. 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; pedido de patente reemitida U.S. N°. 33.408; e pedidos de patente copendentes números 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; 12/979.563; e 13/048.315 descrevem processos relevantes (embora a descrição da presente invenção em alguns casos seja baseada em condições de processamento diferentes do que as descritas nos pedidos de patente U.S. citados acima).[004] The cryogenic expansion process is currently generally preferred for the recovery of natural liquid gas because it provides maximum simplicity with ease of startup, flexibility of operation, good efficiency, safety, and good reliability. U.S. patent applications numbers. 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; U.S. patent application reissued No. 33,408; and copending
[005] Em um processo de recuperação de expansão criogênica típica, 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 tal como um sistema de refrigeração de compressão de propano. Conforme o gás é resfriado, os líquidos podem ser condensados e coletados em um ou mais separadores conforme os líquidos de pressão elevada que contêm alguns dos componentes desejados de C3+. Dependendo da riqueza do gás e a quantidade de líquidos formados, os líquidos de pressão elevada podem ser expandidos para uma pressão inferior e fracionados. A vaporização que ocorre durante a expansão dos líquidos resulta em um resfriamento adicional da corrente. Sob algumas condições, o pré-resfriamento dos líquidos de pressão elevada anterior à expansão pode ser desejável com a finalidade de diminuir adicionalmente a temperatura que resulta da expansão. A corrente expandida, que compreende uma mistura de líquido e vapor, é fracionada em uma coluna (desetanizador) de destilação. Na coluna, a(s) corrente(s) resfriada(s) de expansão é (são) destilada para separar o metano residual, componentes de C2, nitrogênio, e gases voláteis como vapor suspenso dos desejados componentes de C3 e componentes de hidrocarboneto mais pesado como produto líquido de fundo.[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 cooling sources such as a propane compression cooling system. As the gas is cooled, the liquids can be condensed and collected in one or more separators depending on the high pressure liquids that contain some of the desired C3 + components. Depending on the richness of the gas and the amount of liquids formed, high pressure liquids can be expanded to a lower pressure and fractionated. The vaporization that occurs during the expansion of the liquids results in additional cooling of the stream. Under some conditions, pre-cooling of high pressure liquids prior to expansion may be desirable in order to further decrease the temperature resulting from the expansion. The expanded stream, which comprises a mixture of liquid and steam, is fractionated in a distillation column (deethanizer). In the column, the expansion chilled stream (s) is (are) distilled to separate residual methane, C2 components, nitrogen, and volatile gases as suspended vapor from the desired C3 components and more hydrocarbon components. as a bottom liquid product.
[006] Se o gás de alimentação não for totalmente condensado (tipicamente não é), o vapor restante da condensação parcial pode ser passado através de uma máquina ou motor de expansão de trabalho, ou uma válvula de expansão, para uma pressão inferior na qual líquidos adicionais são condensados como um resultado do resfriamento adicional da corrente. A corrente expandida entra então em uma seção de absorção na coluna e é contatada com líquidos frios para absorver os componentes de C3 e os componentes mais pesados da porção de vapor da corrente expandida. Os líquidos da seção de absorção são então direcionados para a seção desetanizadora da coluna.[006] If the supply gas is not fully condensed (typically it is not), the remaining vapor from the partial condensation can be passed through a working expansion machine or motor, or an expansion valve, to a lower pressure at which Additional liquids are condensed as a result of further cooling the current. The expanded stream then enters an absorption section in the column and is contacted with cold liquids to absorb the C3 components and the heavier components of the steam portion of the expanded stream. The liquids from the absorption section are then directed to the desetanizing section of the column.
[007] Uma corrente de vapor de destilação é retirada da região superior da seção desetanizadora e é resfriada pela relação de troca de calor com a corrente de vapor suspenso da seção de absorção, que condensa pelo menos uma porção da corrente de vapor de destilação. O líquido de condensado é separado da corrente resfriada de vapor de destilação para produzir uma corrente de refluxo de líquido frio que é direcionada para a região superior da seção de absorção, em que os líquidos frios podem contatar a porção de vapor da corrente expandida conforme descrito anteriormente. A porção de vapor (se houver alguma) da corrente resfriada de vapor de destilação e o vapor suspenso da seção de absorção se combinam para formar o metano residual e gás produto de componente C2.[007] A distillation vapor stream is removed from the upper region of the desetanizing section and is cooled by the heat exchange ratio with the vapor stream suspended from the absorption section, which condenses at least a portion of the distillation vapor stream. The condensate liquid is separated from the distilled vapor chilled stream to produce a reflux stream of cold liquid that is directed to the upper region of the absorption section, where cold liquids can contact the vapor portion of the expanded stream as described previously. The vapor portion (if any) of the distilled vapor chilled stream and the vapor suspended from the absorption section combine to form the residual methane and gas product of component C2.
[008] A separação acontece neste processo (produção de um gás residual que deixa o processo que contém substancialmente todo o metano e os componentes de C2 no gás de alimentação com essencialmente nenhum dos componentes C3 e de componentes de hidrocarboneto mais pesados, e uma fração de fundo que deixa o desetanizador que contém substancialmente todos os componentes de C3 e os componentes de hidrocarboneto mais pesados com essencialmente nenhum metano, componentes de C2 ou mais componentes voláteis) consome energia para o gás de alimentação resfriado, para ferver novamente a seção desetanizadora, para fazer o refluxo da seção de absorção, e/ou para comprimir novamente o gás residual.[008] The separation takes place in this process (production of a residual gas that leaves the process that contains substantially all of the methane and C2 components in the feed gas with essentially none of the heavier C3 components and hydrocarbon components, and a fraction bottom that leaves the deethanizer that contains substantially all the C3 components and the heaviest hydrocarbon components with essentially no methane, C2 components or more volatile components) consumes energy for the cooled feed gas to boil the de-tanning section again, to reflux the absorption section, and / or to compress the residual gas again.
[009] A presente invenção emprega métodos inovadores de execução das várias etapas descritas acima mais eficientemente e usando menos pedaços de equipamento. Isso é realizado pela combinação do que até aqui foram itens de equipamento individual em um alojamento em comum, e através disso reduzindo o espaço de terra requerido para a usina de processamento e reduz o custo de capital da instalação. Surpreendentemente, os depositantes constataram que uma disposição mais compacta também reduz significantemente o consumo de potência requerido para atingir um dado nível de recuperação, desta forma aumentando a eficiência do processo e reduzindo o custo de operação da instalação. Em adição, uma disposição mais compacta também elimina muito da tubulação usada para interconectar os itens de equipamento individual em projetos de usinas tradicionais, reduzindo ainda mais o custo de capital e também elimina as conexões de tubulação flangeadas associadas. Desde que os flanges de tubulação são uma fonte de vazamento em potencial para hidrocarbonetos (que são compostos orgânicos voláteis, VOCs, que contribuem para os gases do efeito estufa e também podem ser precursores apara formação de ozônio atmosférico), eliminando esses flanges é reduzido o potencial para emissões atmosféricas que podem danificar o meio ambiente.[009] The present invention employs innovative methods of carrying out the various steps described above more efficiently and using fewer pieces of equipment. This is accomplished by combining what have hitherto been items of individual equipment in a common housing, thereby reducing the land space required for the processing plant and reducing the capital cost of the facility. Surprisingly, depositors have found that a more compact layout also significantly reduces the power consumption required to achieve a given level of recovery, thereby increasing the efficiency of the process and reducing the cost of operating the facility. In addition, a more compact layout 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 associated flanged pipe connections. Since piping flanges are a potential source of leakage for hydrocarbons (which are volatile organic compounds, VOCs, which contribute to greenhouse gases and can also be precursors to the formation of atmospheric ozone), eliminating these flanges is reduced. potential for atmospheric emissions that can damage the environment.
[0010] De acordo com a presente invenção, foi constado que as recuperações de C3 em excesso de 99,6% podem ser obtidas enquanto fornece essencialmente rejeição completa de componentes de C2 para a corrente de gás residual. Em adição, a presente invenção torna possível essencialmente 100% de separação dos componentes de C2 e componentes mais leves dos componentes de C3 e componentes mais pesados requerimentos de energia mais baixos quando comparados à técnica anterior enquanto mantendo o mesmo nível de recuperação. A presente invenção, embora aplicável em pressões mais baixas e temperaturas mais quentes, é particularmente vantajosa quando processando gases de alimentação na faixa de 2,758 a 10,342 kPa(a) [400 a 1500 psia] ou maior sob condições que requerem temperaturas suspensas de coluna de recuperação NGL de -46°C [-50°F] ou mais frias.[0010] In accordance with the present invention, it has been found that C3 recoveries in excess of 99.6% can be obtained while essentially providing complete rejection of C2 components to the residual gas stream. In addition, the present invention makes it possible essentially 100% separation of C2 components and lighter components from C3 components and heavier components lower energy requirements when compared to the prior art while maintaining the same level of recovery. The present invention, although applicable at lower pressures and warmer temperatures, is particularly advantageous when processing feed gases in the range of 2.588 to 10.342 kPa (a) [400 to 1500 psia] or greater under conditions requiring suspended column temperatures. NGL recovery from -46 ° C [-50 ° F] or cooler.
[0011] Para um melhor entendimento da presente invenção, são feitas referências aos seguintes exemplos e desenhos. Com referência aos desenhos:[0011] For a better understanding of the present invention, references are made to the following examples and drawings. With reference to the drawings:
[0012] A figura 1 é um diagrama de fluxo de uma técnica anterior de usina de processamento de gás natural de acordo com a publicação de patente U.S. N° 5.799.507;[0012] Figure 1 is a flow diagram of a prior art natural gas processing plant according to U.S. Patent Publication No. 5,799,507;
[0013] A figura 2 é um diagrama de fluxo de uma usina de processamento de gás natural de acordo com a presente invenção; e[0013] Figure 2 is a flow diagram of a natural gas processing plant according to the present invention; and
[0014] As figuras 3 até a 21 são diagramas de fluxo que ilustram meios de aplicação alternativa da presente invenção para um gás natural corrente.[0014] Figures 3 to 21 are flow diagrams illustrating means of alternative application of the present invention to a current natural gas.
[0015] Na explicação das figuras acima, as tabelas são fornecidas para sumarizar as taxas de fluxo calculadas para as condições de processo representativas. Nas tabelas que aparecem no presente documento, os valores para as taxas de fluxo (em moles por hora) foram arredondados para o número inteiro mais próximo para conveniência. As taxas de fluxo totais mostradas nas tabelas incluem todos os componentes de não hidrocarboneto e portanto são geralmente maiores do que a soma das correntes de taxa de fluxo para os componentes de hidrocarboneto. As temperaturas indicadas são valores aproximados arredondados até o grau mais próximo. Também deve ser observado que os cálculos de projeto de processo executados para o propósito de comparar o processo retratado nas figuras são baseados na suposição de não vazamento de calor a partir do (ou para) os processos dos arredores (ou a partir destes). A qualidade de materiais isolantes comercialmente disponíveis faz com que seja uma suposição razoável e uma que é tipicamente feita por aqueles versados na técnica.[0015] In the explanation of the figures above, the tables are provided to summarize the flow rates calculated for the representative process conditions. In the tables that appear in this document, values for flow rates (in moles per hour) have been rounded to the nearest whole number for convenience. The total flow rates shown in the tables include all non-hydrocarbon components and are therefore generally greater than the sum of the flow rate currents for the hydrocarbon components. The temperatures indicated are approximate values rounded to the nearest degree. It should also be noted that the process design calculations performed for the purpose of comparing the process depicted in the figures are based on the assumption of no heat leakage from (or to) the surrounding processes (or from them). The quality of commercially available insulating materials makes it a reasonable assumption and one that is typically made by those skilled in the art.
[0016] Para conveniência, os parâmetros de processo são relatados nas unidades tradicionais Britânicas e nas unidades do Sistema Internacional de Unidades (SI). As taxas molares de fluxo dadas nas tabelas podem ser interpretadas como libras moles por hora ou quilograma moles por hora. O consumo de energia relatado como cavalo-de-força (HP) e/ou milhares de Unidades Térmicas Britânicas por hora (MBTU/h) correspondem às taxas molares de fluxo citadas em libra moles por hora. O consumo de energia relatado como quilowatts (kW) corresponde às taxas molares de fluxo citadas em quilograma moles por hora.[0016] For convenience, process parameters are reported in traditional British units and units in the International System of Units (SI). The molar flow rates given in the tables can be interpreted as soft pounds per hour or soft kilograms per hour. The energy consumption reported as horsepower (HP) and / or thousands of British Thermal Units per hour (MBTU / h) correspond to the molar flow rates quoted in soft pounds per hour. The energy consumption reported as kilowatts (kW) corresponds to the molar flow rates quoted in soft kilograms per hour.
[0017] A figura 1 é um diagrama de fluxo de processo que mostra o projeto de uma planta de processamento para recuperar componentes C3+ a partir do gás natural usando a técnica anterior de acordo com a Patente U.S. No 5.799.507. Nesta simulação de processo, o gás de entrada entra na planta a 43°C (110°F) e 6,100 kPa(a) (885 psia) como na corrente 31. Se o gás de entrada tiver uma concentração de componentes de enxofre que evitariam que as correntes de produto satisfizessem às especificações, os componentes de enxofre são removidos através do pré-tratamento apropriado do gás de alimentação (não ilustrado). Adicionalmente, a corrente de alimentação é geralmente desidratada para evitar a formação de hidrato (gelo) sob condições criogênicas. O sólido dessecante tem sido tipicamente usado para este propósito.[0017] Figure 1 is a process flow diagram showing the design of a processing plant to recover C3 + components from natural gas using the prior art in accordance with U.S. Patent No. 5,799,507. In this process simulation, the input gas enters the plant at 43 ° C (110 ° F) and 6,100 kPa (a) (885 psia) as in
[0018] A corrente de alimentação 31 é resfriada no trocador de calor 10 através da troca de calor com resíduo de gás frio (corrente 44), líquidos separadores expandidos de baixa pressão (corrente 35a), e líquidos de destilação a -76°C (-105°F) (corrente 43). A corrente resfriada 31a entra no separador 11 a -36°C (-34°F) e 6,031 kPa(a) (875 psia) onde o vapor (corrente 34) é separado do líquido condensado (corrente 35). O líquido separador (corrente 35) é expandido para pouco acima da pressão de operação (aproximadamente 2,583 kPa(a) (375 psia)) da torre de fracionamento 15 através de uma válvula de expansão 12, corrente resfriadora 35a a -54°C (-65°F). A corrente 35a entra em um trocador de calor 10 para fornecer resfriamento ao gás de alimentação como descrito anteriormente, a corrente de aquecimento 35b a 41°C (105°F) antes de ser fornecida à torre de fracionamento 15 em um ponto de alimentação de coluna média inferior.[0018] The
[0019] O vapor (corrente 34) do separador 11 entra em uma máquina de expansão de trabalho 13 em que a energia mecânica é extraída desta porção da alta pressão de alimentação. A máquina 13 expande o vapor substancialmente de forma isentrópica à pressão de operação da torre de fracionamento 15, com a expansão de calor resfriando a corrente expandida 34a a uma temperatura de aproximadamente -74°C (-100°F). Os expansores típicos comercialmente disponíveis são capazes de recuperar na ordem de 80 a 85% do trabalho disponível teoricamente em uma expansão isentrópica ideal. O trabalho recuperado é geralmente usado para acionar um compressor de centrífuga (como item 14) que pode ser usado para recomprimir o gás de resíduo aquecido (corrente 44a), por exemplo. A corrente expandida condensada parcialmente 34a é, portanto fornecida como alimentação para torre de fracionamento 15 em um ponto de alimentação de coluna média superior.[0019] The steam (current 34) from the
[0020] O desetanizador na torre 15 é uma coluna de destilação convencional que contém uma pluralidade de bandejas espaçadas verticalmente, um ou mais leitos compactados, ou alguma combinação de bandejas e compactação. A torre de desetanizador consiste em duas seções: uma seção de absorção superior (retificação) 15a que contém as bandejas e/ou compactação para fornecer o contato necessário entre a porção de vapor da corrente expandida 34a que é elevada para cima e líquido frio que segue na direção para baixo para condensar e absorver os componentes C3 e componentes mais pesados; e uma seção de extração inferior 15b que contém estas bandejas e/ou compactações para fornecer o contato necessário entre os líquidos que seguem na direção para baixo e os vapores que são elevados para cima. A seção de desentanização 15b também inclui, pelo menos, um ebulidor (como ebulidor 16) que aquece e vaporiza uma porção dos líquidos que fluem para baixo da coluna para fornecer os vapores de extração que fluem para cima na coluna para extrair o produto líquido, a corrente 37, de metano, componentes C2, e componentes mais leves. A corrente 34a entra no desetanizador 15 em uma posição de alimentação de coluna média localizada na região inferior de seção de absorção 15a de desetanizador 15. A porção líquida da corrente expandida 34a se mistura com líquidos que seguem na direção para baixo a partir da seção de absorção 15a e o líquido combinado continua para baixo na seção de extração 15b de desetanizador 15. A porção de vapor da corrente expandida 34a se eleva para cima através de uma seção de absorção 15a e faz contato com o líquido frio que segue na direção para baixo para condensar e absorver os componentes C3 e componentes mais pesados.[0020] The desetanizer in
[0021] Uma porção do vapor de destilação (corrente 38) é retirada da região superior da seção de extração 15b. Esta corrente é, então resfriada e parcialmente condensada (corrente 38a) no trocador 17 pela troca de calor com desetanizador frio acima da corrente 36 que sai do topo do desetanizador 15 a -79°C (-109°F). O desetanizador frio acima da corrente é aquecido a aproximadamente -66°C (-33°F) (corrente 36a) conforme resfria a corrente 38 a partir de -35°C (-30°F) a cerca de -75°C (-103°F) (corrente 38a).[0021] A portion of the distillation vapor (stream 38) is removed from the upper region of the
[0022] A pressão de operação no separador de refluxo 18 é mantida levemente acima da pressão de operação de desetanizador 15. Esta diferença de pressão fornece a força de acionamento que permite que a corrente de vapor de destilação 38 flua através do trocador de calor 17 e então, no separador de refluxo 18 em que o líquido condensado (corrente 40) é separado do vapor não condensado (corrente 39). A corrente de vapor não condensado 39 combina com a corrente acima do desetanizador aquecido 36a a partir do trocador 17 para formar a corrente de resíduo de gás frio 44 a - 38°C (-37°F).[0022] The operating pressure in the
[0023] A corrente líquida 40 a partir do separador de refluxo 18 é bombeada pela bomba 19 a uma pressão levemente acima da pressão de operação do desetanizador 15. A corrente resultante 40a é então dividida em duas porções. A primeira porção (corrente 41) é fornecida como uma alimentação de coluna de topo fria (refluxo) até a região superior de seção de absorção 15a de desetanizador 15. Este líquido frio faz com que ocorra o efeito de resfriamento de absorção dentro da seção de absorção (retificação) 15a de desetanizador 15, em que a saturação do vapor que se eleva para cima através da torre por vaporização de metano líquido e etano contido na corrente 41 fornece refrigeração à seção. Observe que, como resultado, ambos o vapor que deixa a região superior (corrente superior 36) e os líquidos que deixam a região inferior (corrente de líquido de destilação 43) de seção de absorção 15a são mais frios do que as correntes de alimentação (correntes 41 e corrente 34a) para seção de absorção 15a. Este efeito de resfriamento de absorção permite que a torre elevada (corrente 36) forneça a resfriação necessária no trocador de calor 17 para condensar parcialmente o vapor de corrente de destilação (corrente 38) sem operar a seção de extração 15b a uma pressão significativamente maior do que a seção de absorção 15a. Este efeito de resfriamento de absorção também facilita a corrente 41 de refluxo que condensa e absorve os componentes C3 e componentes mais pesados no vapor de destilação que flui para cima através da seção de absorção 15a. A segunda porção (corrente 42) de corrente bombeada 40a é fornecida para a região superior de seção de extração 15b de desetanizador 15 onde o líquido frio age como refluxo para absorver e condensar os componentes C3 e componentes mais pesados que fluem para cima a partir da parte de baixo, de modo que a corrente de vapor de destilação 38 contenha quantidades mínimas destes componentes.[0023] The
[0024] Um fluxo de líquido de destilação 43 do desetanizador 15 é retirado da região inferior da seção de absorção 15a e é roteado para o trocador de calor 10, onde é aquecido conforme proporciona o resfriamento do gás de alimentação de entrada, como descrito anteriormente. Tipicamente, o fluxo deste líquido do desetanizador flui através de circulação de termossifão, porém, uma bomba pode ser utilizada. O fluxo líquido é aquecido em -20°C (-4°F) parcialmente, antes a corrente de vaporização 43a é retornada como alimentação de coluna média para o desetanizador 15, na região média da seção de extração 15b.[0024] A stream of
[0025] Na seção de extração 15b do desetanizador 15, as correntes de alimentação são extraídas de seus componentes de metano e C2. A corrente de produto líquido resultante 37 deixa o inferior da torre em 94°C (201°F) com base em uma especificação típica de razão de um etano para propano de 0,048:1 em uma base molar no produto superior. O gás residual frio (corrente 44) passa contracorrentemente até o gás de alimentação de entrada no trocador de calor 10 onde é aquecido até 37°C (98°F) (corrente 44a). O gás residual é então recomprimido em dois estágios. No primeiro estágio está o compressor 14 conduzido por máquina de expansão 13. No segundo estágio está o compressor 20 conduzido por uma fonte de potência suplementar que comprime o gás residual (corrente 44c) para trocar pressão de linha. Após resfriar até 49°C (120°F) no resfriador de descarga 21, a corrente de gás residual 44d flui para o duto de gás de troca em 6,307 kPa(a) (915 psia), suficiente para encontrar requisitos de linha (normalmente na ordem da pressão de entrada).[0025] In the
[0026] Um sumário de taxas de fluxo de corrente e consumo de energia para o processo ilustrado na figura 1 é apresentado na seguinte tabela: Tabela I: (Figura 1) Sumário de fluxo de corrente -kg de mol/ hora [Lb.Mol/hora] Retornos* [0026] A summary of current flow rates and energy consumption for the process illustrated in figure 1 is presented in the following table: Table I: (Figure 1) Summary of current flow -kg mol / hour [Lb.Mol /hour] Returns *
[0027] A figura 2 ilustra um fluxograma de um processo, de acordo com a presente invenção. A composição de gás de alimentação e condições consideradas no processo apresentado na figura 2 são as mesmas daquelas na figura 1. Consequentemente, o processo da figura 2 pode ser comparado com aquele do processo da figura 1 para ilustrar as vantagens da presente invenção.[0027] Figure 2 illustrates a flow chart of a process, according to the present invention. The feed gas composition and conditions considered in the process shown in figure 2 are the same as those in figure 1. Consequently, the process of figure 2 can be compared with that of the process of figure 1 to illustrate the advantages of the present invention.
[0028] Na simulação do processo da figura 2, o gás de entrada penetra na planta como a corrente 31 e penetra em um meio de troca de calor na seção de resfriamento de alimentação 115a na montagem de processamento 115. Este meio de troca de calor pode compreender uma aleta e trocador de calor tipo tubo, um trocador de calor tipo placa, um trocador de calor de tipo de alumínio soldado, ou outro tipo de dispositivo de transferência de calor, que inclui trocador de calor de passos múltiplos e/ou serviços múltiplos. O meio de troca de calor é configurado para proporcionar troca de calor entre a corrente 31, que segue através de uma passagem do meio de troca de calor e líquidos expandidos do separador flash (corrente 35a), e uma corrente de gás residual da seção de condensação 115b na montagem de processamento 115. A corrente 31 é resfriada enquanto aquece os líquidos expandidos do separador flash e a corrente de gás residual. Uma primeira porção (corrente 32) da corrente 31 é retirada do meio de troca de calor depois da corrente 31 tiver sido parcialmente resfriada até -4°C (25°F), enquanto a segunda porção restante (corrente 33) é adicionalmente resfriada para deixar o meio de troca de calor em -29°C (-20°F).[0028] In the simulation of the process of figure 2, the incoming gas penetrates the plant as the current 31 and penetrates a heat exchange medium in the
[0029] A seção de separador 115e tem uma cabeça interna ou outro meio para dividi-la a partir da seção de desetanização 115d, para que as duas seções na montagem de processamento 115 possam operar em pressões diferentes. A primeira porção (corrente 32) de corrente 31 penetra na região inferior de seção de separador 115e em 6,031 kPa(a) (875 psia) onde qualquer líquido condensado é separado do vapor antes do vapor ser direcionado no meio de transferência de massa e calor dentro da seção de separador 115e. Este meio de transferência de massa e calor pode adicionalmente compreender uma aleta e trocador de calor tipo tubo, um trocador de calor tipo placa, um trocador de calor de tipo de alumínio soldado, ou outro tipo de dispositivo de transferência de calor, que inclui trocador de calor de passos múltiplos e/ou serviços múltiplos. O meio de transferência de massa e calor é configurado para proporcionar troca de calor entre a porção de vapor de corrente 32, que segue para cima através de uma passagem do meio de transferência de massa e calor, e a corrente de líquido de destilação 43 a partir da seção de absorção 115c na montagem de processamento 115 que segue para baixo, para que o vapor seja resfriado enquanto aquece a corrente líquida de destilação. Conforme a corrente de vapor é resfriada, uma porção dela pode ser condensada e descer enquanto o vapor restante continua a fluir para cima através do meio de meio de transferência de massa e calor. O meio de transferência de massa e calor proporciona contato contínuo entre o líquido condensado e o vapor para que ele também funcione para proporcionar transferência de massa entre as fases de líquido e de vapor para proporcionar retificação parcial do vapor.[0029] The
[0030] A segunda porção (corrente 33) de corrente 31 penetra a seção de separador 115e na montagem de processamento 115 acima do meio de transferência de massa e calor. Qualquer líquido condensado é separado do vapor e mistura-se com qualquer líquido que é condensado a partir da parte de vapor de corrente 32 que flui para cima através do meio de transferência de massa e calor. A porção de vapor de corrente 33 combina com o vapor que deixa o meio de transferência de massa e calor para formar a corrente 34, que deixa a seção de separador 115e em -35°C (-31°F). As porções líquidas (se qualquer) das correntes 32 e 33 e qualquer líquido condensado, a partir da porção de corrente 32 no meio de transferência de massa e calor, combinam para formar a corrente 35, que deixa a seção de separador 115e em -26°C (-15°F). Ela é expandida levemente acima da pressão de operação (aproximadamente 2,639 kPa(a) (383 psia)) de seção de desetanização 115d na montagem de processamento 115 por válvula de expansão 12, corrente de resfriamento 35a em -41°C (-42°F). A corrente 35a penetra no meio de troca de calor da seção de resfriamento de alimentação 115a para fornecer resfriamento ao gás de alimentação como descrito previamente, sendo a corrente de aquecimento 35b em 39°C (103°F) antes de ser fornecida para a seção de desetanização 115b na montagem de processamento 115 em um ponto mais baixo de alimentação de coluna média.[0030] The second portion (chain 33) of
[0031] O vapor (corrente 34) da seção de separador 115e penetra em uma máquina de expansão de trabalho 13 em que a energia mecânica é extraída a partir desta porção da alimentação de pressão elevada. A máquina 13 expande o vapor substancialmente, de forma isentrópica, para a pressão de operação (de aproximadamente 2,618 kPa(a) (380 psia)) de seção de absorção 115c, com o resfriamento de expansão de trabalho da corrente expandida 34a para uma temperatura de aproximadamente -72°C (-98°F). A corrente expandida condensada parcialmente 34a é desde então fornecida como alimentação para a região inferior da seção de absorção 115c na montagem de processamento 115.[0031] The steam (current 34) from the
[0032] A seção de absorção 115c contém um meio de absorção que consiste em uma pluralidade de bandejas espaçadas verticalmente, um ou mais leitos empacotados ou alguma combinação de bandejas e empacotamento. As bandejas e/ou empacotamento na seção de absorção 115c proporcionam o contato necessário entre os vapores crescentes em direção ascendente e o líquido frio que cai em direção descendente. A porção de vapor de corrente expandida 34a vai em direção ascendente através do meio de absorção na seção de absorção 115c para entrar em contato com o líquido frio em direção descendente para condensar e absorver a maioria dos componentes C3 e componentes mais pesados a partir destes vapores. A porção líquida de corrente expandida 34a mistura-se com líquidos em direção descendente do meio de absorção na seção de absorção 115c para formar a corrente de líquido de destilação 43, que é retirada da região inferior da seção de absorção 115c em -74°C (-102°F). O líquido de destilação é aquecido até -23°C (-9°F) conforme ele resfria a porção de vapor de corrente 32 na seção de separador 115e, como descrito anteriormente, com a corrente de líquido de destilação aquecido 43a depois de fornecida à seção de desetanização 115d na montagem de processamento 115 em um ponto de alimentação de coluna média superior. Tipicamente, o fluxo deste líquido, a partir da seção de absorção 115c, através do meio de transferência de massa e calor na seção de separador 115e para a seção de desetanização 115d flui através de circulação de termossifão, porém, uma bomba pode ser utilizada.[0032] The
[0033] A seção absorvente 115c tem uma cabeça interna ou outro meio de se dividir da seção de desetanização 115d, de forma que as duas seções dentro da montagem de processamento 115 podem operar com a pressão da seção de desetanização 115d ligeiramente maior do que a da seção absorvente 115c. Essa diferença de pressão fornece a força de acionamento que permite que uma primeira corrente de vapor de destilação (corrente 38) seja retirada da região superior da seção de desetanização 115d e direcionada ao meio de troca de calor na seção de condensação 115b dentro da montagem de processamento 115. Esse meio de troca de calor pode, do mesmo modo, compreender um trocador de calor do tipo de tubo e aleta, um trocador de calor do tipo de placa, um trocador de calor do tipo de alumínio brasado, ou outro tipo de dispositivo de transferência de calor, o que inclui trocadores de calor de múltiplas passagens e /ou múltiplos serviços. O meio de troca de calor é configurado para fornecer a troca de calor entre a primeira corrente de vapor de destilação 38 que flui através de uma passagem do meio de troca de calor e uma segunda corrente de vapor de destilação que surge da seção absorvente 115c dentro da montagem de processamento 115. A segunda corrente de vapor de destilação é aquecida enquanto resfria, pelo menos, condensa parcialmente a corrente 38, a qual após isto sai do meio de troca de calor e é separada em suas respectivas fases de líquido e vapor. A fase de vapor (se houver alguma) se combina com a segunda corrente de vapor de destilação aquecida saindo do meio de troca de calor para formar a corrente de gás residual que fornece o resfriamento na seção de resfriamento de alimentação 115a conforme descrito previamente. A fase líquida é dividida em duas porções, as correntes 41 e 42.[0033] The
[0034] A primeira porção (corrente 41) é suprida como alimentação de coluna superior resfriada (refluxo) à região superior da seção absorvente 115c dentro da montagem de processamento 115 pelo fluxo por gravidade. Esse líquido resfriado causa um efeito de resfriamento de absorção dentro da seção de absorção (retificação) 115a, em que a saturação dos vapores surgindo de modo ascendente através da torre pela vaporização de etano e metano líquido contido na corrente 41 fornece refrigeração à seção. Esse efeito de resfriamento de absorção permite que a segunda corrente de vapor de destilação forneça o resfriamento necessário no meio de troca de calor na seção de condensação 115b para condensar parcialmente a primeira corrente de vapor de destilação (corrente 38) sem operar a seção de desetanização 115d em uma pressão significativamente mais alta do que da seção absorvente 115c. Esse efeito de resfriamento de absorção facilita também que corrente de refluxo 41 condense e absorva os componentes de C3 e componentes mais pesados no vapor de destilação que flui de modo ascendente através da seção absorvente 115c. A segunda porção (corrente 42) da fase líquida separada na seção de condensação 115b é suprida como alimentação de coluna superior resfriada (refluxo) para a região superior da seção de desetanização 115d dentro da montagem de processamento 115 pelo fluxo por gravidade, de forma que o líquido resfriado atua como refluxo para absorver e condensar os componentes de C3 e componentes mais pesados que fluem de modo ascendente a partir de baixo de forma que a corrente de vapor de destilação 38 contém quantidades mínimas desses componentes.[0034] The first portion (stream 41) is supplied as a cooled upper column feed (reflux) to the upper region of the
[0035] A seção de desetanização 115d dentro da montagem de processamento 115 contém um meio de transferência de massa que consiste em uma pluralidade de bandejas verticalmente espaçadas, um ou mais estratos empacotados, ou alguma combinação de bandejas e empacotamento. As bandejas e/ou empacotamento na seção de desetanização 115d fornecem o contato necessário entre os vapores surgindo de modo ascendente e líquido resfriado derramado de modo descendente. A seção de desetanização 115d inclui também um meio de transferência de massa e calor abaixo do meio de transferência de massa. Esse meio de transferência de massa e calor pode compreender também um trocador de calor do tipo de tubo e aleta, um trocador de calor do tipo de placa, um trocador de calor do tipo de alumínio brasado, ou outro tipo de dispositivo de transferência de calor, o que inclui trocadores de calor de múltiplas passagens e/ou múltiplos serviços. O meio de transferência de massa e calor é configurado para fornecer troca de calor entre um meio de calor que flui através de uma passagem do meio de transferência de massa e calor e uma corrente de líquido de destilação que flui de modo descendente a partir do meio de transferência de massa na seção de desetanização 115d, de forma que a corrente de líquido de destilação é aquecida. Conforme a corrente de líquido de destilação é aquecida, uma porção dela é vaporizada para formar vapores de extração que surgem de modo descendente conforme o líquido remanescente continua fluindo de modo descendente através do meio de transferência de massa e calor. O meio de transferência de massa e calor fornece contato contínuo entre os vapores de extração e a corrente de líquido de destilação de forma que ele também funciona para fornecer transferência de massa entre as fases líquida e vaporosa, extrair a corrente de produto líquido 37 do metano, componente de C2, e componentes mais leves. O produto líquido resultante (corrente 37) sai da região inferior da seção de desetanização 115d e deixa a montagem de processamento 115 a 203°F (95°C).[0035] The
[0036] A segunda corrente de vapor de destilação que surge a partir da seção absorvente 115c é aquecida na seção de condensação 115b, pois fornece resfriamento à corrente 38 conforme descrito previamente. A segunda corrente de vapor de destilação esquentada se combina com qualquer vapor separado da primeira corrente de vapor de destilação 38 resfriada conforme descrito previamente. A corrente de gás residual resultante é aquecida na seção de resfriamento de alimentação 115a, pois fornece o resfriamento à corrente 31, conforme descrito previamente, na qual a corrente de gás residual 44 deixa a montagem de processamento 115 a 40°C (104°F). A corrente de gás residual é então recomprimida em dois estágios, no compressor 14 acionado por máquina de expansão 13 e compressor 20 acionado por uma fonte de potência suplementar. Após o resfriamento para 49°C (120°F) no resfriador de descarga 21, a corrente de gás residual 44c flui para a tubulação de gás natural a 6,307 kPa(a) (915 psia), suficiente para atender exigências da linha (em geral na ordem da pressão de entrada).[0036] The second stream of distillation vapor that arises from the
[0037] Um sumário das taxas de fluxo de corrente e consumo de energia para o processo ilustrado na figura 2 é estabelecido adiante na seguinte tabela: Tabela II (Figura 2) Sumário de Fluxo de corrente -Kg moles/Hora (Lb. Moles/Hora) Recuperações* Potência *(Com base em taxas não arredondadas)[0037] A summary of the current flow rates and energy consumption for the process illustrated in figure 2 is set out below in the following table: Table II (Figure 2) Summary of current flow -Kg moles / Hour (Lb. Moles / Hour) Recoveries * Wattage * (Based on non-rounded rates)
[0038] Uma comparação das Tabelas I e II mostra que a presente invenção mantém essencialmente as mesmas recuperações que a técnica antecedente. Contudo, uma comparação adicional das Tabelas I e II mostra que os rendimentos do produto foram alcançados pelo uso de menos potência do que na técnica antecedente. Em termos de eficiência de recuperação (definido pela quantidade de propano recuperado por unidade de potência), a presente invenção representa mais do que 5% de aprimoramento sobre a técnica anterior do processo da figura 1.[0038] A comparison of Tables I and II shows that the present invention maintains essentially the same recoveries as the prior art. However, a further comparison of Tables I and II shows that the yields of the product were achieved by using less power than in the prior art. In terms of recovery efficiency (defined by the amount of propane recovered per unit of power), the present invention represents more than 5% improvement over the prior art process of figure 1.
[0039] O aprimoramento em eficiência fornecido pela presente invenção sobre que a técnica antecedente do processo da figura 1 se dá primeiramente devido a três fatores. Primeiro, o engate compacto do meio de troca de calor na seção de resfriamento de alimentação 115a e na seção de condensação 115b na montagem de processamento 115 elimina a queda de pressão imposta pela tubulação de interligação encontrada em usinas de processamento convencionais. O resultado é que o gás residual que flui para o compressor 14 está com uma maior pressão para a presente invenção em comparação com a técnica antecedente, de forma que o gás residual que entra no compressor 20 está com pressão significativamente alta, reduzindo, portanto a potência exigida pela presente invenção para restaurar o gás residual da pressão da tubulação.[0039] The improvement in efficiency provided by the present invention on which the prior art of the process of figure 1 occurs primarily due to three factors. First, the compact engagement of the heat exchange medium in the
[0040] Segundo, usar o meio de transferência de massa e calor na seção de desetanização 115d para aquecer simultaneamente o líquido de destilação que deixa o meio de transferência de massa na seção de desetanização 115d enquanto permitindo que os vapores resultantes entrem em contato com o líquido e extrai seus componentes voláteis é mais eficiente do que usar uma coluna de destilação convencional com refervedores externos. Os componentes voláteis são extraídos do líquido continuamente, reduzindo a concentração de componentes voláteis nos vapores de extração mais rapidamente e portanto aprimorando a eficiência de extração para a presente invenção.[0040] Second, use the mass and heat transfer medium in the
[0041] Terceiro, usar o meio de transferência de massa e calor na seção de separador 115e resfriar simultaneamente a porção de vapor de corrente 32 enquanto condensa os componentes de hidrocarboneto mais pesados do vapor fornece retificação parcial da corrente 34 antes de ela ser subsequentemente expandida e suprida como alimentação à seção absorvente 115c. Consequentemente, menos fluxo de refluxo (corrente 41) é exigido para retificar a corrente expandida 34a para remover os componentes de C3 e componentes de hidrocarbonetos mais pesados dela, conforme visto pela comparação da taxa de fluxo da corrente 41 nas Tabelas I e II.[0041] Third, using the mass and heat transfer medium in the
[0042] A presente invenção oferece duas outras vantagens sobre a técnica anterior, adicionalmente ao aumento na eficiência de processamento. Primeiro, a disposição compacta da montagem de processamento 115 da presente invenção substitui seis itens de equipamento separados na técnica anterior (trocadores de calor 10 e 17, separador 11, separador de refluxo 18, bomba de refluxo 19 e torre de fracionamento 15, na figura 1) por um item de equipamento simples (montagem de processamento 115, na figura 2). Isto reduz as exigências de espaço de ação, elimina a tubulação de interconexão e elimina a potência consumida pela bomba de refluxo, reduzindo o custo de capital e o custo operacional de uma usina de processamento que utiliza a presente invenção sobre a técnica anterior. Segundo, a eliminação da tubulação de interconexão significa que uma usina de processamento que utiliza a presente invenção tem muito menos conexões flangeadas em comparação com a técnica anterior, reduzindo o número de fontes de vazamento potencial. Hidrocarbonetos são compostos orgânicos voláteis (COVs), alguns dos quais são classificados como gases de efeito 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 meio ambiente.[0042] The present invention offers two other advantages over the prior art, in addition to the increase in processing efficiency. First, the compact arrangement of the
[0043] Algumas circunstâncias podem favorecer a eliminação da seção de resfriamento de alimentação 115a e a seção de condensação 115b da montagem de processamento 115, e o uso de um ou mais meios de troca de calor externos à montagem de processamento para resfriamento de alimentação e condensação de refluxo, como os trocadores de calor 23 e 17, mostrados nas figuras 14 a 21. Tal disposição permite que a montagem de processamento 115 seja menor, o que pode reduzir o custo total da usina e/ou diminuir a programação de fabricação em alguns casos. Note que, em todos os casos, os trocadores 23 e 17 são representativos de uma multidão de trocadores de calor individuais ou de um único trocador de calor de múltiplas passagens, ou combinações dos mesmos. Cada tal trocador de calor pode ser composto de uma aleta e trocador de calor do tipo tubo, um trocador de calor do tipo placa, um trocador de calor do tipo alumínio brasado ou outro tipo de dispositivo de transferência de calor, incluindo trocadores de calor de múltiplas passagens ou trocadores de calor de multisserviço. Em alguns casos, pode ser vantajoso combinar o resfriamento de alimentação e condensação de refluxo em um trocador de calor de multisserviço. Com o trocador de calor 17 externo à montagem de processamento, o separador de refluxo 18 e a bomba 19 serão tipicamente necessários para separar a corrente de líquido condensada 40 e distribuir ao menos uma porção dela para a seção de absorção 115c como refluxo.[0043] Certain circumstances may favor the elimination of the
[0044] Conforme descrito anteriormente para a modalidade da presente invenção mostrada na figura 2, a primeira corrente de destilação 38 é parcialmente condensada e o condensado resultante usado para absorver componentes C3 valiosos e componentes mais pesados a partir dos vapores que saem da máquina de expansão de trabalho. Entretanto, a presente invenção não está limitada a esta modalidade. Pode ser vantajoso, por exemplo, tratar apenas uma porção do vapor de saída da máquina de expansão de trabalho desta maneira, ou usar apenas uma porção do condensado como um absorvente, nos casos em que outras considerações de projeto indicam porções da saída da máquina de expansão ou o condensado deve ignorar a seção de absorção 115c da montagem de processamento 115. As condições de gás de alimentação, tamanho da usina, equipamento disponível ou outros fatores podem indicar que a eliminação da máquina de expansão de trabalho 13, ou a substituição com um dispositivo de expansão alternativo (como uma válvula de expansão), é viável, ou que a condensação total (em vez de parcial) da primeira corrente de vapor de destilação 38 na seção de condensação 115b dentro da montagem de processamento 115 (figuras 2 a 13) ou o trocador de calor 17 (figuras 14 a 21) é possível ou preferível. Deve-se notar também que, dependendo da composição da corrente de gás de alimentação, pode ser vantajoso usar refrigeração externa para fornecer resfriamento parcial da primeira corrente de vapor de destilação 38 na seção de condensação 115b (figuras 2 a 13) ou no trocador de calor 17 (figuras 14 a 21).[0044] As previously described for the embodiment of the present invention shown in figure 2, the
[0045] Em algumas circunstâncias, pode ser vantajoso usar um recipiente separador externo para separar as primeira e segunda porções resfriadas 32 e 33 ou a corrente de alimentação resfriada 31a, em vez de incluir a seção separadora 115e na montagem de processamento 115. Conforme mostrado nas figuras 8 e 18, um meio de transferência de calor e massa no separador 11 pode ser usado para separar as primeira e segunda porções resfriadas 32 e 33 na corrente de vapor 34 e corrente de líquido 35.[0045] In some circumstances, it may be advantageous to use an external separating container to separate the first and second
[0046] O uso e distribuição da corrente de líquido 35 a partir da seção separadora 115e ou separador 11 e a corrente de líquido de destilação 43 a partir da seção de absorção 115c para a troca de calor de processo, a disposição particular dos trocadores de calor para resfriar o gás de alimentação (correntes 31 e 32) e a primeira corrente de vapor de destilação 38, e a escolha das correntes de processo para serviços de troca de calor específicos devem ser avaliados para cada aplicação particular. Por exemplo, as figuras 4 a 6, 10 a 12 e 20 ilustram o uso da corrente de líquido de destilação 43 para suprir uma porção do resfriamento da primeira corrente de vapor de destilação 38 na seção de condensação 115b (figuras 4, 5, 10 e 11), trocador de calor 10 (figuras 6 e 12), ou o trocador de calor 17 (figuras 16 e 20). Nestes casos, um meio de transferência de calor e massa pode não ser necessário na seção separadora 115e (figuras 4 a 6 e 16) e no separador 11 (figuras 10 a 12 e 20). Nas modalidades mostradas nas figuras 4 e 10, uma bomba 22 é usada para distribuir a corrente de líquido de destilação 43 para o meio de troca de calor na seção de condensação 115b. Nas modalidades mostradas nas figuras 5 e 11, a seção de condensação 115b é localizada abaixo da seção de absorção 115c na montagem de processamento 115, de modo que o fluxo da corrente de líquido de destilação 43 é através de circulação por termossifão. Nas modalidades mostradas nas figuras 6 e 12, um trocador de calor 10 externo à montagem de processamento 115 é empregado e a seção de resfriamento de alimentação 115a é localizada abaixo da seção de absorção 115c na montagem de processamento 115, de modo que o fluxo da corrente de líquido de destilação 43 é através de circulação por termossifão. (As modalidades mostradas nas figuras 5, 6, 11 e 12 usam a bomba de refluxo 19 para suprir refluxo para as localizações acima do ponto na montagem de processamento 115 em que a fase líquida condensada a partir da corrente 38 é coletada). Nas modalidades mostradas nas figuras 16 e 20, a circulação por termossifão pode ser suficiente para permitir que a corrente de líquido de destilação 43 flua através do trocador de calor 17, ou a bomba 22 pode ser necessária para circular a corrente 43. Algumas circunstâncias podem favorecer o uso da corrente de líquido de destilação 43 para resfriar a corrente 32 em um trocador de calor externo à montagem de processamento 115, como o trocador de calor 10 ilustrado nas figuras 3, 9, 15 e 19. Ainda outras circunstâncias podem não favorecer qualquer calor da corrente de líquido de destilação 43 e, em vez disso, usar a corrente de líquido de destilação 43 como o refluxo para a região superior da seção de desetanização 115d, conforme mostrado nas figuras 7, 13, 17 e 21. (Para as modalidades mostradas nas figuras 13 e 21, a bomba 22 pode ser necessária porque o fluxo de gravidade da corrente 43 pode não ser possível).[0046] The use and distribution of the
[0047] Dependendo da quantidade de hidrocarbonetos mais pesados no gás de alimentação e na pressão de gás de alimentação, as primeira e segunda porções resfriadas 32 e 33 que entram na seção separadora 115e, nas figuras 2 e 14, ou no separador 11, nas figuras 8 e 18 (ou a corrente de alimentação resfriada 31a que entra na seção separadora 115e, nas figuras 3 a 7 e 15 a 17, ou no separador 11, nas figuras 9 a 13 e 19 a 21) podem não conter qualquer líquido (porque é acima de seu ponto de condensação, ou porque é acima de sua pressão crítica). Nestes casos, não há líquido na corrente 35 (conforme mostrado pelas linhas tracejadas). Nestas circunstâncias, a seção separadora 115e na montagem de processamento 115 (figuras 2 a 7 e 14 a 17) e no separador 11 (figuras 8 a 13 e 18 a 21) pode não ser exigida.[0047] Depending on the amount of heavier hydrocarbons in the feed gas and the feed gas pressure, the first and second cooled
[0048] De acordo com a presente invenção, o uso de refrigeração externa para suplementar o resfriamento disponível para a primeira corrente de vapor de destilação e/ou gás de entrada a partir da segunda corrente de vapor de destilação e a corrente de líquido de destilação pode ser empregada, particularmente no caso de um gás de entrada rico. Em tais casos onde o resfriamento de gás de entrada adicional é desejado, um meio de transferência de massa e calor pode ser incluído na seção de separador 115e (ou um meio de coleta de gás em tais casos onde as primeira e segunda porções resfriadas 32 e 33 ou a corrente de alimentação resfriada 31a não contém líquido) como mostrado pelas linhas tracejadas nas figuras 3 até 7 e 15 até 17, ou um meio de transferência de massa e calor pode ser incluído no separador 11 como mostrado pelas linhas tracejadas nas figuras 9 até 13 e 19 até 21. Este meio de transferência de massa e calor pode ser compreendido de um trocador de calor do tipo tubo e aleta, um trocador de calor do tipo placa, um trocador de calor do tipo alumínio brasado, ou outro tipo de dispositivo de transferência de calor, incluindo trocadores de calor de múltiplas passagens ou trocadores de calor de. O meio de transferência de massa e calor 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 massa e calor e a porção de vapor da corrente 31a que flui a montante, de forma que o refrigerante ainda resfria o vapor e condensa o líquido adicional, o qual cai a jusante para se tornar parte do líquido removido na corrente 35. Como mostrado pelas linhas tracejadas nas figuras 2, 8, 14 e 18, o meio de transferência de massa e calor na seção de separador 115e (figuras 2 e 14) ou separador 11 (figuras 8 e 18) pode incluir fornecimento para fornecer resfriamento suplementar com refrigerante. De modo alternativo, resfriador(es) de gás convencional(is) poderiam ser utilizados para resfriar a corrente 32, a corrente 33, e/ou a corrente 31a com refrigerante antes de as correntes 32 e 33 entrarem na seção de separador 115e (figuras 2 e 14) ou o separador 11 (figuras 8 e 18) ou a corrente 31a entrar na seção de separador 115e (figuras 3 até 7 e 15 até 17) ou o separador 11 (figuras 9 até 13 e 19 até 21). Em casos onde o resfriamento adicional da primeira corrente de vapor de destilação é desejado, o meio de troca de calor na seção de condensação 115b da montagem de processamento 115 (figuras 2 até 5, 7 até 11, e 13), o trocador de calor 10 (figuras 6 e 12), ou o trocador de calor 17 (figuras 14 até 21) pode incluir fornecimentos para fornecer resfriamento suplementar com refrigerante como mostrado pelas linhas tracejadas.[0048] According to the present invention, the use of external refrigeration to supplement the cooling available for the first stream of distillation vapor and / or inlet gas from the second stream of distillation vapor and the stream of distillation liquid it can be used, particularly in the case of a rich inlet gas. In such cases where additional inlet gas cooling is desired, a mass and heat transfer medium may be included in the
[0049] Dependendo do tipo de dispositivos de transferência de calor selecionados para o meio de troca de calor na seção de resfriamento de alimentação 115a e a seção de condensação 115b (figuras de 2 até 5, de 7 até 11, e 13), pode ser possível combinar estes meios de troca de calor em um único dispositivo de transferência de calor multisserviços e/ou de múltiplas passagens. Em tais casos, o dispositivo de transferência de calor multisserviços e/ou de múltiplas passagens incluirá um meio apropriado para distribuir, segregar e coletar a corrente 31, a corrente 32, a corrente 33, a primeira corrente de vapor de destilação 38, qualquer vapor separado da corrente resfriada 38, e a segunda corrente de vapor de destilação a fim de realizar o aquecimento e o resfriamento desejado.[0049] Depending on the type of heat transfer devices selected for the heat exchange medium in the
[0050] Será também reconhecido que a quantidade de líquido condensado que é extraída entre as correntes 41 e 42 nas figuras de 2 até 6, de 8 até 12, de 14 até 16, e de 18 até 20 dependerá de diversos fatores, incluindo pressão de gás, composição de gás de alimentação, e a quantidade de cavalo-força disponível. A separação ideal geralmente não pode ser prevista sem avaliar as circunstâncias particulares para uma aplicação específica da presente invenção. Algumas circunstâncias podem favorecer a alimentação de todo o líquido condensado até a região superior da seção absorvente 115c na corrente 41 e nenhuma até a região superior da seção de desetanização 115d na corrente 42, como mostrado pelas linhas tracejadas para a corrente 42. Em tais casos, a corrente de líquido de destilação aquecida 43a pode ser suprida até a região superior da seção de desetanização 115d para servir como refluxo.[0050] It will also be recognized that the amount of condensed liquid that is extracted between
[0051] A presente invenção fornece recuperação melhorada de componentes de C3 e componentes de hidrocarboneto mais pesados por quantidade de consumo de instalação exigida para operar o processo. Uma melhora no consumo de instalação exigida para operar o processo pode aparecer na forma de exigências de potência reduzida para compressão ou recompressão, exigências de potência reduzida para refrigeração externa, exigências de energia reduzida para reebulição de torre, ou uma combinação disso.[0051] The present invention provides improved recovery of C3 components and heavier hydrocarbon components by the amount of installation consumption required to operate the process. An improvement in the installation consumption required to operate the process can appear in the form of reduced power requirements for compression or recompression, reduced power requirements for external cooling, reduced energy requirements for tower reopening, or a combination thereof.
[0052] Embora tenha sido descrito o que se acredita serem as modalidades preferidas da invenção, aqueles versados na técnica reconhecerão que outras e adicionais modificações podem ser feitas a isto, por exemplo, adaptar a invenção a várias condições, tipos de alimentação, ou outras exigências sem se afastar do espírito da presente invenção como definido pelas reivindicações a seguir.[0052] Although what is believed to be the preferred embodiments of the invention has been described, those skilled in the art will recognize that further and additional modifications can be made to this, for example, adapting 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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