JP2010280662A - 複合的還流の流れの炭化水素回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複合的還流の流れを用いたエタン回収方法を提供する。
【解決手段】供給ガスを冷却し、部分的に凝縮し、最初の液体の流れおよび最初の蒸気の流れに分離する。最初の液体の流れを膨張させ、脱メタン塔に送る。最初の蒸気の流れは最初と二番目の蒸気の流れに分割する。最初の分離機蒸気の流れを膨張させ、脱メタン塔へ送る。二番目の分離機蒸気の流れは部分的に凝縮され、脱メタン塔へ送られる還流分離機液体の流れと、凝縮され脱メタン塔へ送られる還流分離機蒸気の流れに分離される。脱メタン塔は相当量のエタンとより重質な成分を含有する塔底部の流れおよび相当量の残留するより軽質成分を含有する塔オーバーヘッドの流れを作り出し、残留ガスの流れを形成する。残留ガスの流れの一部は冷却され、凝縮され、そして頂部還流の流れとして当該脱メタン塔に送られる。
【選択図】なし

Description

（関連の出願）
本特許出願は２００３年１月１６日に提出し、その全体を参照により援用している米国仮特許出願整理番号第６０／４４０，５３８号につき優先権を主張する。

（本発明の技術分野）
本発明は炭化水素ガスの流れからエタンおよびより重質な成分の回収に関する。より詳しくは、本発明は複合的還流の流れを利用して炭化水素の流れからエタンおよびより重質な成分を回収することに関する。

（先行技術の説明）
エタン、エチレン、プロパン、プロピレンおよびより重質な炭化水素成分のような価値ある炭化水素成分は種々のガスの流れ中に存在している。当該ガスの流れの幾つかには天然ガスの流れ、製油所オフガスの流れ、石炭層ガスの流れなどがある。これに加えて、これらの成分は２〜３例を挙げると石炭、タールサンドおよび原油のような他の炭化水素源に存在することもある。価値ある炭化水素の量は供給原料源により変化する。本発明はメタンやより軽質成分［即ち、窒素、一酸化炭素（ＣＯ）、水素など］、エタンおよび二酸化炭素（ＣＯ_２）を５０％より多く含有するガスの流れから有用な炭化水素の回収に関係している。プロパン、プロピレンおよびより重質な成分は一般的に全供給原料の少量を構成している。天然ガスの価格のために、エタン、エチレンおよびより重質な成分の高回収率を達成できてそのようなプロセスに関係する運転および投下資本費用を低下することができるプロセスが必要である。加えて、ＮＧＬの売上から生じる収益を最大にするため、これらのプロセスは運転する際の容易さおよび効率性を必要とする。

天然ガスから炭化水素成分を回収するのに幾つかのプロセスが利用可能である。これらのプロセスには冷却プロセス、リーンオイルプロセス、冷却リーンオイルプロセスおよび深冷プロセスが含まれる。最近、深冷プロセスがより良い信頼性、効率性および操業の容易性により主として他のプロセスより好まれている。回収する炭化水素成分、即ちエタンとより重質な成分またはプロパンとより重質な成分により当該深冷プロセスは異なる。典型的には、Ｈｕｅｂｅｌ宛に出された米国特許第４，５１９，８２４号（この後“ｔｈｅ '８２４ Ｐａｔｅｎｔ”と称する）；Ｃａｍｐｂｅｌｌ等宛に出された第４，２７８，４５７号；およびＣａｍｐｂｅｌｌ等宛に出された第４，１５７，９０４号で明らかにされたように、エタン回収プロセスは回収を高めプロセスの効率を高めるために還流の流れを伴った単一塔を採用している。還流の源により、当該スキームからできる最大回収率は制限される。例えば、当該還流の流れが炭化水素ガス供給原料の流れまたは冷却分離機蒸気の流れ、または'８２４ Ｐａｔｅｎｔにおけるように最初の蒸気の流れからであれば、当該還流の流れがエタンを含有しているので当該スキームによる可能な最大回収率は限定される。当該還流の流れがリーン残留ガスの流れからであれば、当該還流の流れのリーン組成により９９％エタン回収率が可能となる。しかしながら、このスキームは還流目的のために残留ガスを圧縮する必要があるために大して効率的ではない。

効率を保ちながら高エタン回収率の達成ができるプロセスの存在が必要とされる。当該プロセスが付帯設備に関する資本費用を最小化するように簡素化できれば、それは有利となるであろう。

（発明の概要）
本発明には有利なことに、複合還流の流れを使用することにより炭化水素ガスの流れからエタン（“Ｃ_２＋”）成分の高回収率を維持しながら残留ガスに関する圧縮必要条件を低下させる方法（プロセス）と装置が含まれる。

最初に、炭化水素供給原料の流れを、最初の注入口の流れおよび二番目の注入口の流れの２つの流れに分割する。最初の注入口の流れは注入口ガス交換機中にて冷却し、二番目の注入口の流れは脱メタン塔の一つ以上の脱メタン塔リボイラーにおいて冷却する。当該二つの流れはその後冷却分離機に導かれる。当該炭化水素供給原料の流れが５％より多いエタン含有量を有すれば、冷却吸着器はより多いエタンを回収するのに使用できる。冷却吸着器を使用すると、二つの流れのより冷たい流れは当該冷却吸着器の頂部に導入され、より暖かい流れは当該冷却吸着器の底部に送られる。当該冷却吸着器には好ましくは少なくとも一つの物質移動域が含まれる。

冷却分離機は分離機オーバーヘッドの流れおよび分離機底部の流れを作り出す。冷却分離機底部の流れは最初の脱メタン塔供給原料の流れとして脱メタン塔へ導かれる一方、冷却分離機オーバーヘッドの流れは二つの流れ、最初の冷却分離機オーバーヘッドの流れと二番目の冷却分離機オーバーヘッドの流れに分割される。最初の冷却分離機オーバーヘッドの流れは膨張器に送られ、その後二番目の脱メタン塔供給原料の流れとして脱メタン塔に送られる。二番目の冷却分離機オーバーヘッドの流れは冷却され、その後還流分離器に送られる。

これに代わる実施形態では、注入口ガスの流れは３つの流れに分割され、そこでは最初および二番目の流れは引き続きそれぞれフロントエンド交換器および脱メタン塔再沸器に向けられる。三番目の流れは還流分離機に送られる前に当該注入口ガス交換器および還流過冷器において冷却される。更に、本実施形態では冷却分離機オーバーヘッドの流れは二つの流れには分割されず、その代わりに単一の流れとして保持される。冷却分離機オーバーヘッドの流れは膨張され、その後に二番目の脱メタン塔供給原料の流れとして脱メタン塔に供給される。

冷却分離機と同じく、還流分離機も還流分離機オーバーヘッドの流れおよび還流分離機底部の流れを作り出す。還流分離機底部の流れは三番目の脱メタン塔原料供給の流れとして脱メタン塔に導かれる。還流分離機を出た後、還流分離機オーバーヘッドの流れは冷却され、凝縮されて四番目の脱メタン塔供給原料の流れとして脱メタン塔に送られる。

当該脱メタン塔は好ましくは、エタン、エチレン、プロパン、プロピレンおよびより重質の成分の大部分を含有するＮＧＬ生成物を底部に、相当量のメタンおよびより軽質の成分を含有する脱メタン塔オーバーヘッドの流れまたは冷却残留ガスの流れを頂部に作り出す再沸吸着装置である。脱メタン塔オーバーヘッドの流れは還流交換器で、その後注入口ガス交換器中で加温される。この加温された残留ガスの流れはその後ブースター圧縮機全体で圧力を高められ、その後にパイプライン圧まで圧縮されて残留ガスの流れを作り出す。当該高圧残留ガスの流れの一部は冷却され、凝縮されて頂部供給原料の流れまたは脱メタン塔還流の流れとして脱メタン塔に送られる。この代わりとして、脱メタン塔還流の流れは注入口ガス交換器中で冷却され、二番目の冷却分離機オーバーヘッドの流れの一部と混合され、部分的に還流交換器中で凝縮され、その後に還流分離機に供給される。

注入口ガスの流れを３つの流れに分割する更なる代替実施形態では、三番目の注入口ガスの流れは残留ガス還流の流れと混合される。この混合した注入口／再循環の流れは注入口ガス交換器および還流過冷器の両方で冷却される。本実施形態では冷却分離機オーバーヘッドの流れは２つの流れには分割されず、その代わりに膨張させ、その後に二番目の供給原料の流れとして脱メタン塔に供給される。

脱メタン塔は少なくとも１つの再沸器の流れを作り出し、それは脱メタン塔再沸器中で加温され、戻りの流れして脱メタン塔へ向け直して熱を供し、脱メタン塔からの冷却効果を補う。加えて、脱メタン塔も脱メタン塔オーバーヘッドの流れおよび脱メタン塔底部の流れを生み出し、そこでの脱メタン塔底部の流れは回収したＣ_２＋成分の主な部分を含有している。当該Ｃ_２＋成分の回収は他のＣ_２＋回収プロセスに相当するが、当該の圧縮必要条件は非常に低い。

更に、本発明は、以下の各形態を包含する。
（１） メタンとエタン、エチレン、プロパン、プロピレンおよびより重質な成分を含有するガスの流れを、メタンとより軽質な成分の相当量を含有する揮発性ガス画分およびエタン、エチレン、プロパン、プロピレンおよびより重質な成分の大部分を含有するより揮発性の低い画分に分離する方法であって、当該方法は：
ａ．炭化水素供給原料の流れを冷却して少なくとも部分的に凝縮し；
ｂ．当該炭化水素供給原料の流れを冷却分離機に供給し；
ｃ．当該炭化水素供給原料を最初の蒸気の流れおよび最初の液体の流れに分離し；
ｄ．当該最初の蒸気の流れを最初の分離機オーバーヘッドの流れおよび二番目の分離機オーバーヘッドの流れに分割し；
ｅ．当該最初の分離機オーバーヘッドの流れを膨張させて膨張した最初の分離機オーバーヘッドの流れを作り出し、そして脱メタン塔に当該最初の液体の流れを最初の塔供給原料の流れとして、当該膨張させた最初の分離機オーバーヘッドの流れを二番目の塔供給原料の流れとして供給し；
ｆ．当該二番目の分離機オーバーヘッドの流れを冷却し、少なくとも部分的に凝縮し、その後に還流分離機に当該二番目の分離機オーバーヘッドの流れを供給し；
ｇ．当該二番目の分離機オーバーヘッドの流れを還流分離機オーバーヘッドの流れおよび還流分離機底部の流れに分離し；
ｈ．当該脱メタン塔に当該還流分離機底部の流れを第三番目の塔供給原料の流れとして供給し；
ｉ．還流分離機オーバーヘッドの流れを冷却し、充分に凝縮して、その後脱メタン塔に第四番目の塔供給原料の流れとして供給し、当該脱メタン塔はメタンとより軽質の成分の相当量を含有する脱メタン塔オーバーヘッドの流れ、並びに回収したエタン、エチレン、プロパン、プロピレンおよびより重質の成分の大部分を含有する脱メタン塔底部の流れを作りだし；
ｊ．当該脱メタン塔オーバーヘッドの流れを加温し、圧縮して残留ガスの流れを製造し；しかも
ｋ．残留ガスの流れの少なくとも一部を残留ガス還流の流れとして取り出すこと、および当該残留ガス還流の流れを冷却し、充分に凝縮した後に脱メタン塔に脱メタン塔還流の流れとして供給することを；
含む、前記ガスの流れを分離する方法。
（２） ａ．炭化水素の流れを冷却する工程には炭化水素の流れを最初の注入口の流れと二番目の注入口の流れに分割すること、および当該最初と二番目の注入口の流れを冷却することが含まれ；そして
ｂ．炭化水素供給原料の流れを冷却分離機に供給する工程には、冷却吸着器の頂上に当該最初の注入口の流れを供給し、冷却吸着器の底部に当該二番目の注入口の流れを供給することが含まれ、当該最初の注入口の流れは当該二番目の注入口の流れより低温で、当該冷却吸器はその中に充填床を有している、前記（１）の方法。
（３） 当該最初の液体の流れを過冷却し、当該脱メタン塔に当該膨張させた最初の分離機オーバーヘッドの流れの供給位置の上部に位置する供給位置に少なくともその一部を供給することを含む、前記（１）の方法。
（４） 当該脱メタン塔還流の流れを当該脱メタン塔に供給する工程には、塔頂上供給位置に当該脱メタン塔還流の流れを供給することが含まれる、前記（１）の方法。
（５） 当該メタン塔に当該最初、二番目、三番目および四番目の塔供給原料の流れを供給する工程には、当該最初の塔供給原料の流れを一番低い供給原料位置へ送り込み、当該二番目の塔供給原料の流れを当該一番低い供給原料位置より高い二番目の塔供給原料位置へ送り込み、当該三番目の塔供給原料の流れを当該二番目の塔供給原料位置より高い三番目の塔供給原料位置への送り込み、そして当該四番目の当供給原料の流れを当該三番目の供給原料位置より高い四番目の塔供給原料位置へ送り込むことが含まれる、前記（１）の方法。
（６） 当該残留還流ガスの流れを脱メタン塔に供給するのに先立って、当該残留還流ガスの流れを膨張させることを更に含む、前記（１）の方法。
（７） メタンとエタン、エチレン、プロパン、プロピレンおよびより重質な成分を含有するガスの流れを、メタンとより軽質な成分の相当量を含有する揮発性ガス画分およびエタン、エチレン、プロパン、プロピレンおよびより重質な成分の大部分を含有するより揮発性の低い画分に分離する方法であって、当該方法は：
ａ．炭化水素供給原料の流れを冷却して少なくとも部分的に凝縮する；
ｂ．当該炭化水素供給原料の流れを、最初の蒸気の流れおよび最初の液体の流れに分離する；
ｃ．当該分離機オーバーヘッドの流れを最初の分離機オーバーヘッドの流れおよび二番目の分離機オーバーヘッドの流れに分割する；
ｄ．当該最初の分離機オーバーヘッドの流れを膨張させて膨張した最初の分離機オーバーヘッドの流れを作り出し、その後脱メタン塔に当該最初の液体の流れを最初の塔供給原料の流れとして、そして当該膨張させた最初の分離機オーバーヘッドの流れを二番目の塔供給原料の流れとして供給し；当該脱メタン塔は相当量のメタンおよびより軽質の成分および回収したメタン、エチレン、プロパン、プロピレンおよびより重質の成分の大部分を含有する脱メタン塔底部の流れを作り出す；
ｅ．当該脱メタン塔オーバーヘッドの流れを加温および圧縮して残留ガスの流れを作り出す；そして
ｆ．以下の：
少なくとも残留ガスの流れの一部を残留ガス還流の流れとして取り出すこと；
当該二番目の分離機オーバーヘッドの流れと当該残留ガス還流の流れを合わせて混合還流の流れを製造し、その後当該混合還流ガスの流れを冷却して部分的に凝縮して部分的凝縮混合還流ガスの流れを形成すること；
当該部分的凝縮混合還流ガスの流れを還流分離機に供給して還流分離機オーバーヘッドの流れと還流分離機底部の流れを製造すること；
当該脱メタン塔に当該還流分離機底部の流れを三番目の供給原料の流れとして供給すること；そして
当該還流オーバーヘッドの流れを冷却して充分に凝縮し、そして脱メタン塔に四番目の供給原料の流れとして供給すること；
を含む、前記ガスの流れを分離する方法。
（８） ａ．炭化水素供給原料の流れを冷却する工程には、炭化水素の流れを最初の注入口の流れおよび二番目の注入口の流れに分割すること、および当該最初および二番目の注入口の流れを冷却することが含まれ；そして
ｂ．当該炭化水素供給原料の流れを冷却分離機へ供給する工程には、冷却吸着器の頂上に当該最初の注入口の流れを、そして当該冷却吸着器の底部に当該二番目の注入口の流れを供給することが含まれ、当該最初の注入口の流れは当該二番目の注入口の流れより低温であり、当該冷却吸収器はその中に充填床を有している、前記（７）の方法。
（９） 当該最初の液体の流れを過冷却し、当該脱メタン塔へは当該膨張させた最初の分離機オーバーヘッドの流れの供給位置の上部に位置する供給位置で、少なくともその一部を供給することを更に含む、前記（７）の方法。
（１０） 当該残留物還流の流れを過冷却し、当該脱メタン塔へは当該膨張させた最初の分離機オーバーヘッドの流れの供給位置の上部に位置する供給位置で、少なくともその一部を供給する工程を更に含む、前記（９）の方法。
（１１） 当該脱メタン塔への当該最初、二番目、三番目および四番目の塔供給原料の流れを供給する工程には、当該最初の塔供給原料の流れを最下部の供給位置に送り込み、当該二番目の塔供給原料の流れを最下部供給位置より高い二番目の塔供給位置で送り込み、当該三番目の塔供給原料の流れを当該二番目の供給位置より高い三番目の塔供給位置に送り込み、そして当該四番目の塔供給原料の流れを当該三番目の塔供給位置より高い四番目の供給位置に送り込むことが含まれる、前記（７）の方法。
（１２） メタンとエタン、エチレン、プロパン、プロピレンおよびより重質な成分を含有するガスの流れを、大量のメタンを含有する揮発性ガス画分および大部分がエタン、エチレン、プロパン、プロピレンおよびより重質な成分を含有するより揮発性の少ない画分に分離する方法であって、当該方法は：
ａ．当該炭化水素供給原料の流れを最初の注入口の流れ、二番目の注入口の流れおよび三番目の注入口の流れに分割し、当該最初、二番目および三番目の注入口の流れを冷却し；
ｂ．当該最初の注入口の流れおよび当該二番目の注入口の流れを冷却分離機に供給し；
ｃ．当該最初の注入口および当該二番目の注入口の流れを分離して最初の蒸気の流れおよび最初の液体の流れを作り出し；
ｄ．当該最初の蒸気の流れを膨張させて膨張した最初の蒸気の流れを作り出し、その後脱メタン塔に当該最初の液体の流れを最初の塔供給原料の流れとして、そして当該膨張させた最初の蒸気の流れを二番目の塔供給原料の流れとして供給し；
ｅ．当該三番目の注入口の流れを冷却して少なくとも部分的に凝縮し、その後還流分離機に当該三番目の注入口の流れを供給し、還流分離機オーバーヘッドの流れおよび還流分離機底部の流れを作り出し；
ｆ．当該脱メタン塔に三番目の塔供給原料の流れとして当該還流分離機底部の流れを供給し；
ｇ．当該還流分離機オーバーヘッドの流れを冷却して相当量を凝縮し、その後当該脱メタン塔に四番目の塔供給原料の流れとして供給し、当該脱メタン塔は相当量のメタンとより軽質成分を含有する脱メタン塔オーバーヘッドの流れおよび回収したエタン、エチレン、プロパン、プロピレンおよびより重質な成分を含有する脱メタン塔底部の流れを作り出し；
ｈ．当該脱メタン塔オーバーヘッドの流れを加温して圧縮して残留ガスの流れを作り出し；しかも
ｉ．当該残留ガスの流れの少なくとも一部を残留ガス還流の流れとして取り出すこと、および当該残留ガス還流の流れを冷却して相当量凝縮した後に当該残留ガス還流の流れを還流の流れとして脱メタン塔に供給すること：
を含む、前記ガスの流れを分離する方法。
（１３） 当該最初の注入口の流れおよび当該二番目の注入口の流れを冷却分離機に供給する工程には、冷却吸着器の頂部に該最初の注入口の流れを、そして当該冷却吸着器の底部に当該二番目の注入口の流れを供給することが含まれ、当該最初の注入口の流れは当該二番目の注入口の流れより低温であり、当該冷却吸着器はその中に含有された充填床を有する、前記（１２）の方法。
（１４） 少なくとも当該最初の液体の流れを過冷却し、当該脱メタン塔に当該膨張させた最初の分離機オーバーヘッドの流れの位置より上部にある供給位置においてその一部を供給することを更に含んだ、前記（１２）の方法。
（１５） 当該脱メタン塔に最初、二番目、三番目および四番目の塔供給原料の流れを供給する工程には、当該最初の塔供給原料の流れを最下部供給位置に送りこみ、当該二番目の供給原料の流れを当該最下部より上の二番目の塔供給位置に送り込み、当該三番目の塔供給原料の流れを当該二番目の塔供給位置より上部の三番目の塔供給位置に送り込み、および当該四番目の塔供給原料の流れを当該三番目の塔供給位置より上の四番目の供給位置に送り込むことを含む、前記（１２）の方法。
（１６） メタンとエタン、エチレン、プロパン、プロピレンおよびより重質な成分およびより重質な炭化水素を含有するガスの流れを、メタンの相当量を含有する揮発性ガス画分およびエタン、エチレン、プロパン、プロピレンおよびより重質な成分の大部分を含有する揮発性のより低い画分に分離する方法であって、当該方法は、
ａ．炭化水素供給原料を最初の注入口の流れ、二番目の注入口の流れおよび三番目の注入口の流れに分割し、当該最初および二番目の注入口の流れを冷却する；
ｂ．当該最初の注入口の流れおよび当該二番目の注入口の流れを冷却分離機に供給する；
ｃ．当該最初の注入口の流れおよび当該二番目の注入口の流れを最初の蒸気の流れおよび最初の液体の流れに分離する；
ｄ．当該最初の蒸気の流れを膨張させて膨張した最初の蒸気の流れを生み出し、その後最初の塔供給原料の流れとして当該最初の液体の流れを、二番目の塔供給原料の流れとして当該膨張した最初の蒸気の流れを脱メタン塔に供給し、当該脱メタン塔はメタンとより軽質の成分の相当量を含有する脱メタン塔オーバーヘッドの流れおよび回収されたエタン、エチレン、プロパン、プロピレンおよびより重質な成分の大部分を含有する脱メタン塔底部の流れを生み出す；
ｅ．当該脱メタン塔オーバーヘッドの流れを加温し、圧縮して残留ガスの流れを生み出す；しかも
ｆ．以下のような：
残留ガス還流の流れとして当該残留ガスの流れの少なくとも一部を取り出す；
当該三番目の注入口の流れと当該残留ガス還流の流れを合わせて混合還流の流れを作り、その後当該混合還流ガスの流れを冷却し、部分的に凝縮して部分的に凝縮した還流ガスの流れを形成させる；
当該部分的凝縮混合還流ガスの流れを還流分離機に供給して還流分離機オーバーヘッドの流れおよび還流分離機底部の流れを作り出す；
当該脱メタン塔に三番目の塔供給原料の流れとして当該還流分離機底部の流れを供給する；そして
当該還流分離機オーバーヘッドの流れを冷却し、充分に凝縮した後、四番目の塔供給原料の流れとして当該脱メタン塔に供給すること：
を含む、前記ガスの流れを分離する方法。
（１７） 当該最初の注入口の流れおよび当該二番目の注入口の流れを冷却分離機に供給する工程には、冷却吸着器の頂部に当該最初の注入口の流れを、そして当該冷却吸着器の底部に当該二番目の注入口の流れを供給することが含まれ、そこでは当該最初の注入口の流れは当該二番目の注入口の流れより低温で、当該冷却吸着器はその中に含んだ充填床を有する、前記（１６）の方法。
（１８） 当該最初の液体の流れを過冷却し、当該膨張させた最初の分離機オーバーヘッドの流れの供給位置より上部の供給位置にて当該脱メタン塔ヘその少なくとも一部を供給することを更に含む、前記（１６）の方法。
（１９） 当該脱メタン塔に当該最初、二番目、三番目および四番目の塔供給原料の流れを供給する工程には、当該最初の塔供給原料を最下部供給位置に送り出すこと、当該二番目の塔供給原料の流れを最下部供給位置より上部である二番目の塔供給位置に送り出すこと、当該三番目の塔供給原料の流れを当該二番目の塔供給位置より上部である三番目の塔供給位置に送り出すこと、および当該四番目の塔供給原料の流れを当該三番目の塔供給位置より上部である四番目の塔供給位置に送り出すことが含まれる、前記（１６）の方法。
（２０） メタンとエタン、エチレン、プロパン、プロピレンおよびより重質な成分を含有するガスの流れをメタンとより軽質成分の相当量を含有する揮発性ガス画分、およびエタン、エチレン、プロパン、プロピレンとより重質な成分の大部分を含有するより揮発性の低い画分に分離する装置につき、当該装置は：
ａ．炭化水素供給原料の流れを冷却および少なくとも部分的に凝縮するための最初の交換器；
ｂ．炭化水素供給原料の流れを分離して最初の蒸気の流れおよび最初の液体の流れに分離するための冷却分離機；
ｃ．当該最初の液体の流れを最初の塔供給原料の流れとして、膨張させた最初の分離機オーバーヘッドの流れを二番目の塔供給原料の流れとして、還流分離機底部の流れを三番目の塔供給原料の流れとして、および還流分離機オーバーヘッドの流れを四番目の塔供給原料の流れとして受け入れるための脱メタン塔で、当該脱メタン塔はメタンとより軽質の成分の相当量を含有する脱メタン塔オーバーヘッドの流れおよび脱メタン塔底部の流れおよび回収したエタン、エチレン、プロパン、プロピレンおよびより重質の成分の大部分を含有している当該脱メタン塔底部の流れを含有する脱メタン塔オーバーヘッドの流れを作り出す、前記メタン塔；
ｄ．脱メタン塔供給用の膨張させた最初の分離機オーバーヘッドの流れを作り出すための、当該最初の分離機オーバーヘッドの流れを膨張させる膨張器；
ｅ．当該二番目の分離機オーバーヘッドの流れを冷却し、少なくとも部分的に凝縮させるための二番目の冷却器；
ｆ．当該二番目の分離機オーバーヘッドの流れを、当該還流分離機オーバーヘッドの流れと当該還流分離機底部の流れに分離するための還流分離機；
ｇ．当該還流分離機オーバーヘッドの流れを冷却し、充分に凝縮させるための三番目の冷却器；
ｈ．当該脱メタン塔オーバーヘッドの流れを加温するための最初の加熱器；および
ｉ．当該脱メタン塔オーバーヘッドの流れを圧縮して残留ガスの流れを作り出すためのブースター圧縮機；
を含む、前記ガスの流れを分離するための装置。
（２１） 更に：
ａ．当該残留ガスの流れの圧力を高めるためのブースター圧縮機；および
ｂ．残留ガスの流れを冷却するための四番目の冷却器；
を含む、前記（２０）記載の装置。
（２２） 当該脱メタン塔が再沸吸着器である、前記（２０）記載の装置。
（２３） 当該冷却分離機がその中に充填床を有する冷却吸着器である、前記（２０）記載の装置。
（２４） 当該三番目の冷却器および当該最初の加熱器は、当該還流分離機オーバーヘッドの流れに関しては冷却すると共に当該脱メタン塔オーバーヘッドの流れに関しては加温することを同時に実施することができる複合熱交換器を含む、前記（２０）記載の装置。
（２５） ａ．当該分離機底部の流れを膨張させて最初の塔供給原料の流れを作り出すための最初の膨張バルブ；
ｂ．当該還流分離機底部の流れを膨張させて三番目の塔供給原料を作り出すための二番目の膨張バルブ；そして
ｃ．当該還流分離機オーバーヘッドの流れを膨張させて当該四番目の塔供給原料の流れを作り出すための三番目の膨張バルブ；
を更に含んでいる、前記（２０）記載の装置。
（２６） ａ．冷却された残留ガス還流の流れを膨張させるための四番目の膨張バルブを更に含んでいる、前記（２５）記載の装置。

図１は、Ｈｕｅｂｅｌ宛に発行された米国特許第４，５１９，８２４号にある先行技術プロセスに従った典型的なＣ_２＋化合物回収プロセスの簡略化した工程系統図である； 図２は、先行技術プロセスに従った二番目の典型的なＣ_２＋化合物回収プロセスの簡略化した工程系統図である； 図３は、図１の回収プロセスに本発明の改良点を組み込み、本発明の一つの実施形態に従って当該脱メタン塔へ残留ガス還流の流れを四番目の塔供給原料の流れとして使用することにより圧縮必要条件を低減するように設定しているＣ_２＋化合物回収プロセスの簡略化した工程系統図である； 図４は、図１の回収プロセスに本発明の改良点を組み込み、本発明の代替実施形態に従って残留ガス還流の流れと当該二番目の分離機オーバーヘッドの流れを組合せることにより圧縮必要条件を低減するように設定されているＣ_２＋化合物回収プロセスの簡略化した工程系統図である； 図５は、図２の回収プロセスに本発明の改良点を組み込み、本発明の他の代替実施形態に従って当該脱メタン塔に残留ガス還流の流れを還流の流れとして使用することにより圧縮必要条件を低減するように設定されているＣ_２＋化合物回収プロセスの簡略化した工程系統図である； 図６は、図２の回収プロセスに本発明の改良点を組み込み、更に本発明の他の実施形態に従って残留ガス還流の流れと当該三番目の注入口の流れを組合せることにより圧縮必要条件を低減するように設定されているＣ_２＋化合物回収プロセスの簡略化した工程系統図である；そして 図７は、本発明の実施形態により当該冷却吸着器に注入口の流れを送り出すための選択的な供給原料用構造を表す簡略化した工程系統図である。 （図の簡単な記述） 本発明の特徴、長所および目的と共に他の事項が明らかになるであろう方法が達成され詳細に理解できるように、上記で簡単に要約した本発明のより詳細な説明を図において具体的に示したその実施形態を参照にして行うが、図は本明細書の一部を形成している。しかしながら、当該添付した図は、本発明の好ましい実施形態のみを具体的に示したので、本発明は他にも同等な効果の実施形態を導くことができ、それゆえ図が本発明の範囲を制限することを認めるものではないことに留意すべきである。

（図の詳述）
図の簡略化のために、図３、４、５，６および７における流れおよび装置に関する図の番号は、各々の図において種々な流れおよび装置につき機能が同じであれば同じである。同じ番号は全体を通して同じ構成要素を称し、プライム記号、二重プライム記号および三重プライム記号は、使用されれば代替実施形態における同様な構成要素を一般的に表す。

本明細書で使用するとき、用語“注入口ガス”は炭化水素ガスを意味し、そのようなガスは典型的には高圧ガスラインから受け取り、実質的にはメタンからなり、残部はエタン、エチレン、プロパン、プロピレンおよびより重質の成分と共に二酸化炭素、窒素および他の微量のガス類である。当該用語“Ｃ_２＋化合物”は、少なくとも２つの炭素原子を有する全ての有機化合物を意味し、アルカン類、オレフィン類およびアルキン類で、特にエタン、エチレン、アセチレンなどのような脂肪族種を含む。

本発明を用いて達成される改善された性能を具体的に表すために、本明細書に記載した先行技術プロセスおよび本発明の実施形態を用いて同じようなプロセス条件を想定した。当該成分、流速、温度、圧力および他の条件は説明に役立てる目的のみで、本文に付属した請求項の目的を制限する意図はない。当該実施例は本発明の性能と同じような条件における先行技術プロセスの性能を比較するのに使用できる。

（先行技術実施例）
図１は、Ｈｕｅｂｅｌ宛に発行された米国特許第４，５１９，８２４号にて示された先行技術プロセスを表している。工場への原料である供給原料ガスは深冷処理に不利益な水、ＣＯ_２、Ｈ_２Ｓなどのようなある種の不純物を含む可能性がある。多量に存在する場合（示してはいない）、原料である供給原料ガスの流れからＣＯ_２およびＨ_２Ｓを除去するのは当然である。このガスはその後、工場の深冷区域に送られる前に乾燥され、ろ過される。注入口供給原料ガスの流れ２０は最初の供給原料の流れ２０ａおよび二番目の供給原料の流れ２０ｂに分割される。当該供給原料ガスの流れの５８％である最初の供給原料の流れ２０ａは注入口ガス交換器２２中で冷却流に対して接触させて−３７°Ｆまで冷却する。二番目の供給原料の流れ２０ｂは当該蒸留塔からの冷却流に接触させて−２２°Ｆまで冷却される。当該２つの冷却供給原料２０ａ、２０ｂはその後混合され、相分離のために冷却分離機５０に送られる。冷却分離機５０は−３１°Ｆで運転する。当該組成物および当該供給原料ガスの流れ２０の供給圧力により、ある種の外部冷却、好ましくはプロパン冷却の形が最初および二番目の流れ２０ａおよび２０ｂを冷却するのを補助するのに必要とされる可能性がある。本実施例では圧力および温度は、充分な冷却を提供するのに−１８°Ｆのプロパン冷却が必要とされるように選んだ。冷却分離機５０は分離機底部の流れ５２および分離機オーバーヘッドの流れ５４を作り出す。分離機底部の流れ５２は最初の膨張バルブ１３０を通して２５７ｐｓｉａに膨張させ、それにより−７０°Ｆまで冷却する。この冷却し、膨張した分離機底部の流れは底部の塔供給原料の流れ５３として脱メタン塔７０に送られる。

分離機オーバーヘッドの流れ５４は、流れの６６％を含む最初の分離機オーバーヘッドの流れ５４ａおよび流れの残分を含む二番目の分離機オーバーヘッドの流れ５４ｂに分割される。結局、最初の分離機オーバーヘッドの流れ５４ａは膨張器１００中で等エントロピー的に２５２ｐｓｉａまで膨張させる。圧力の減少および当該流れからの抽出の作用により、得られた膨張した流れ５６は−１１５°Ｆまで冷却し、中程下層の塔供給原料の流れ５６として脱メタン塔７０に送られる。

二番目の分離機オーバーヘッドの流れ５４ｂは−８５°Ｆまで冷却され、過冷器交換器９０において冷却流との熱交換により部分的に凝縮され、還流分離機６０に供給される。還流分離機６０は還流分離機底部の流れ６２を作り出し、それはバルブ１４０を通して２５２ｐｓｉに膨張され、それにより当該流れを−１５０°Ｆまで冷却する。この膨張した流れはその後三番目または中程上部の塔供給原料の流れ６４として当該脱メタン塔に送られる。還流分離機６０は還流分離機オーバーヘッドの流れ６６も作り出す。この蒸気の流れ６６は還流交換器６５において−１５６°Ｆまで冷却され、充分に凝縮される。この冷却された流れ６６はその後バルブ１５０を通ることで２５２ｐｓｉまで膨張され、それにより−１６６°Ｆまで冷却される。この冷却流６８はその後に四番目の塔原料供給の流れ６８として脱メタン塔７０に送られる。

当該脱メタン塔７０は塔底部の流れ或いはＣ_２＋生成物の流れである７７、および塔オーバーヘッドの流れ或いはリーン残留物の流れである７８を作り出す再沸吸着器である。当該塔には少なくとも注入口ガスの流れの一部を冷却し、より低温で冷却用の流れを提供することでプロセスをより効率的にする側面再沸器を備えている。当該塔オーバーヘッドを−１６４°Ｆで出たリーン残留ガスの流れ７８は還流交換器６５にて−１０６°Ｆまで加温され、その後更に過冷却器９０にて−５３°Ｆまで加温され、そしてその後更に注入口ガス交換器２２にて８５°Ｆまで加温される。この加温された低圧ガスはブースター圧縮機１０２にて昇圧され、膨張器１００で生じた運動量を解消させる。当該ブースター圧縮機１０２を２９８ｐｓｉで出たガスは、その後残留物圧縮機１１０中にて８０５ｐｓｉまで圧縮される。熱い残留ガスを空気冷却器１１２中で冷却し、生成物残留ガスの流れ１１４として更なる処理に送られる。シミュレーションに関する結果は表１に示す。

（最初の本発明の実施例）
本発明の一つの構成要素を図７で詳しく述べる。この構成要素には当該炭化水素の供給原料の流れを最初の注入口の流れ２０ａおよび二番目の注入口の流れ２０ｂに分割すること、およびこれらの流れの各々を冷却分離機５０に供給することが含まれる。二番目の注入口の流れ２０ｂより低温である最初の注入口の流れ２０ａを当該冷却分離機５０の頂部に供給し、二番目の注入口の流れ２０ｂを冷却吸収器５０の底部に供給する。この機構は、それぞれ−３７°Ｆおよび−２２°Ｆである当該二つの注入口ガスの流れ２０ａおよび２０ｂが、それらの別々の交換器を異なる温度にて出て行くので使用することができる。当該二つの流れのより低温の方を冷却分離機５０中の充填床または物質移動域の頂部に送り、当該二つの流れのより暖かい方を当該床または域の底部に導入する。これが当該二つの流れにおける潜熱の差により推進力を導く。本実施形態では、冷却分離機５０は好ましくは冷却分離機５０'である。図７で示した強化した供給の配置を使用した本発明の実施形態をシミュレートした。本発明に関連した改善された性能を明らかに示すために、当該先行技術実施例で用いた同じ残留物および冷却圧縮要件を本実施例でも使用した。本シミュレーションの結果は表１ａに提供される。

表１ａで分かるように、当該充填床の底部により暖かい流れ２０ｂを供すると、当該床を下降しながら液体からより軽質成分を取り去るストリッピング蒸気を提供することになる。この工程は分離機オーバーヘッドガスの流れ５４中のより軽質な成分および分離機底部の流れ５２中のより重質成分を濃縮する。エタン回収における０．３４％の増加は濃縮された蒸気分離機オーバーヘッドガスの流れ５４による。流れ２０ａと２０ｂの間の温度差が大きければ大きいほど、より顕著な効果を見ることができる。

（二番目の本発明の実施例）
図５は本発明の一つの実施形態を示し、それには改善されたＣ_２＋化合物回収スキーム１０が含まれる。先行技術の実施例との関係で述べると、工場への原料の供給原料ガスは深冷処理に不利である水、ＣＯ_２、Ｈ_２Ｓなどのような、ある種の不純物を含有することがありうる。大量に存在する場合は、原料の供給原料ガスの流れはＣＯ_２およびＨ_２Ｓを除去するための処理されることが想定される。このガスはその後工場の深冷域に送られる前に乾燥され、ろ過される。本実施例では、注入口供給原料ガスの流れ２０は，注入口供給原料の流量の３６％を含有する最初の注入口の流れ２０ａ、および当該注入口ガスの流量の５２％を含有する二番目の注入口の流れ２０ｂ，および当該注入口供給原料ガスの流量の残部を含有する流れ２０ｃに分割される。最初の注入口の流れ２０ａは注入口交換器３０にて冷却流との熱交換接触で−５８°Ｆまで冷却される。二番目の注入口の流れ２０ｂは脱メタン塔再沸器にて最初の再沸器の流れ７１、７３、７５との熱交換接触により−５８°Ｆまで冷却される。本発明の全ての実施形態において、注入口交換器３０および脱メタン塔再沸器４０は単一多岐路交換器、個々の熱交換器の複数、またはそれらの組合せおよび変形でありうる。次に、注入口の流れ２０ａおよび２０ｂは合わせて−５８°Ｆで運転する冷却分離機５０に送られる。注入口供給原料ガスの流れ２０の組成および供給圧によるが、プロパン冷却の形での幾つかの外部冷却が注入口ガスの流れ２０ａ、２０ｂを充分に冷却するために必要とされうる。当該圧力と温度は、本実施例用に−３３°Ｆにおけるプロパン冷却剤を必要とするように選択された。図７で示すように、冷却吸着器５０'を本明細書で論じたように使用すると、二つの注入口の流れ２０ａ、２０ｂのより冷たい方を冷却吸着器５０'の頂部に送ることができ、二つの注入口の流れ２０ａ、２０ｂのより暖かい方は冷却吸着器５０'の底部に送られる。図７は温度により２０ａと２０ｂを冷却吸着器の頂部または底部に導くことを可能にする選択迂回路を示している。冷却吸着器５０'には好ましくは少なくとも一つの物質移動域が含まれる。本実施例では、当該物質移動域はトレイ板または同じような平衡分離ステージまたはフラッシュ室でありうる。

冷却分離機５０は分離機底部の流れ５２および分離機オーバーヘッドの流れ５４'を作り出す。分離機底部の流れ５２は最初のバルブ１３０を通ることで４７５ｐｓｉａまで膨張して、それにより−８４°Ｆまで冷却する。この冷却され、膨張させた流れは最初の脱メタン塔、または塔の供給原料の流れ５３として脱メタン塔７０に送られる。

分離機オーバーヘッドの流れ５４'は膨張器１００中にて本質的に等エントロピー的に４６５ｐｓｉａまで膨張される。圧力の減少および当該流れからの抽出作業により、得られた膨張した流れ５６'は−１０１°Ｆまで冷却され、二番目の供給原料塔の流れ５６'として、好ましくは三番目の塔供給原料の流れ６４”の下方で脱メタン塔７０へ送られる。この作業は後程、膨張器１００により稼動されるブースター圧縮機１０２中にて取り戻され、脱メタン塔オーバーヘッドの流れ７８の圧力を部分的に高める。

三番目の注入口蒸気の流れ２０ｃは注入口ガス交換器３０にて−５５°Ｆまで冷却され、部分的に凝縮される。この流れはその後、過冷交換機９０中での冷却流との熱交換接触にて−７０°Ｆまで更に冷却され、中間還流の流れ５５’として還流分離機９０に供給される。還流分離機６０は還流分離機底部の流れ６２”および還流分離機オーバーヘッドの流れ６６”を作り出す。還流分離機底部の流れ６２”は二番目の膨張バルブ１４０により膨張し、三番目の塔供給原料の流れ６４”として、脱メタン塔７０へ好ましくは四番目の塔供給原料の流れ６８”の下に供給される。加えて、還流分離機オーバーヘッドの流れ６６”は還流濃縮器８０中で冷却流との熱交換接触により冷却され、三番目の膨張バルブ１５０により４６５ｐｓｉａまで膨張され、それにより−１３３°Ｆまで冷却し、四番目の塔供給原料の流れ６８”として脱メタン塔７０へ、脱メタン塔還流の流れ１２６の下に供給する。

脱メタン塔７０には同様に、二番目の塔供給原料の流れ５６’、三番目の塔供給原料の流れ６４”、四番目の塔供給原料の流れ６８”および脱メタン塔還流の流れ１２６が供給され、それにより脱メタン塔オーバーヘッドの流れ７８、脱メタン塔底部の流れ７７および３つの再沸器側面の流れ７１，７３および７５を作り出す。

脱メタン塔７０では、最初の塔供給原料の流れ５３における上昇する蒸気は二番目の塔供給原料の流れ５６、三番目の塔供給原料の流れ６４、四番目の塔供給原料６８および脱メタン塔還流の流れ１２６から落下する液体との密なる接触で少なくとも部分的に凝縮され、それにより注入口供給原料ガスの流れ２０からのメタンの相当量とより軽質の成分を含有する脱メタン塔オーバーヘッドの流れ７８を作り出す。凝縮された液体は脱メタン塔７０を降下し、脱メタン塔底部の流れ７７として取り出されるが、それには注入口供給原料ガスの流れ２０からのエタン、エチレン、プロパン、プロピレンおよびより重質な成分の主な部分を含有している。

再沸器の流れ７１、７３および７５は好ましくは脱メタン塔７０から槽の下半分で取り出される。更に、３種の再沸器の流れ７１、７３および７５は脱メタン塔再沸器４０にて加温され、再沸還流の流れ７２、７４および７６としてそれぞれ脱メタン塔に戻される。側面の再沸器デザインは脱メタン塔７０からの冷却の回復が可能なようになっている。

脱メタン塔オーバーヘッドの流れ７８は還流凝縮器８０、還流過冷交換器９０およびフロントエンド交換器３０中で９０°Ｆに加温される。加温の後、脱メタン塔オーバーヘッドの流れ７８はブースター圧縮機１０２中、膨張器で生じた動力により４９３ｐｓｉａまで圧縮される。中間圧力の残留ガスはその後、残留圧縮機１１０に送られ、そこで圧力を８００ｐｓｉａより上またはパイプライン規格まで上げて残留ガスの流れ１２０を形成する。次に、圧縮の間に熱が発生するのを防ぐために、圧縮機アフタークーラー１１２が残留ガスの流れ１２０を冷却する。残留ガスの流れ１２０は注入口供給原料ガスの流れ２０からのメタンおよびより軽質の成分の相当量、およびＣ_２＋成分とより重質成分を少量を含有するパイプラインセールスガスである。

残留ガスの流れ１２０の少なくとも一部は当該プロセスに戻され残留ガス還流の流れ１２２を２９１．４４ＭＭＳＣＦＤの流速で作り出す。最初は、この残留ガス還流の流れ１２２はフロントエンド交換器３０、還流過冷交換器９０および還流凝縮器８０中にて冷却流との接触熱交換により−１３１°Ｆまで冷却されて充分に当該流れを凝縮する。次に、この冷却された残留ガス還流の流れ１２４は四番目の膨張バルブ１６０を通して４６５ｐｓｉａまで膨張させ、それにより−１３８°Ｆまで冷却され、脱メタン塔還流の流れ１２６として脱メタン塔７０に送られる。好ましくは、脱メタン塔還流の流れ１２６は脱メタン塔７０への頂部供給原料の流れとして四番目の塔供給原料の流れ６８”の上で脱メタン塔に送られる。前に示したように、当該外部プロパン冷却システムは当技術分野の当事者であれば理解できるような両プロセスをシミュレーションするのに使用された２段階システムである。プロパンの代わりに他のいずれの冷却媒体も使用でき、それは本発明の目的の範囲内と考えられる。図５で示したプロセスに基づくシミュレーションの結果を表２に提供する。

表１と表２を比較すると、図５に示した新しいプロセスは約１４％低い全圧縮動力を必要とし、一方図１で示したプロセスより０．２５％多いエタンおよび本質的に同じ量のプロパンを回収する。この低い圧縮動力は設備資本および運転資金において相当に節約となるであろう。

本発明の更なる利点または特徴は耐ＣＯ_２凍結への性能である。脱メタン塔はトレイにＣＯ_２を蓄積する傾向があり、ＣＯ_２凍結が最初に起こる予測個所は当該脱メタン塔の頂部である。図１に示した先行技術および先行技術実施例で示したプロセスでは、トレイ２は２．５７モル％のＣＯ_２を有し、−１５７．５°Ｆで運転する。これらはＣＯ_２が凍結を開始するとき、脱メタン塔が運転できる最低圧力を設定する条件である。ＣＯ_２凍結はＧａｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（ＧＡＰ）Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｒｅｐｏｒｔ ＲＲ−１０のデータに基づいている。図５で示し、二番目の本発明実施例で表したように、本発明では当該脱メタン塔は相当高い圧で運転されている。当該供給原料ガスの流れにおける同量のＣＯ_２に関し、脱メタン塔中のトレイ３が一番冷たいが、まだＣＯ_２の氷点よりかなり高い。トレイ３は−１２９．５°Ｆで運転され、１．２８モル％のＣＯ_２を有する。これらの条件はＣＯ_２の凍結５０°Ｆへの筋道を与える。本発明のプロセスは脱メタン塔でのＣＯ_２凍結なしに供給原料ガスの流れ中に実質的により多くのＣＯ_２を許容することができ、それが図１で表した一例のように先行技術よりも相当改善された点である。シミュレーションの運転は、脱メタン塔にて起こる凍結前において本発明プロセスの供給原料ガスの流れ中のＣＯ_２を、先行技術プロセスにおけるより５．５倍まで高めることができる。そこで、本発明の実施形態によるプロセスを用いれば、一つの実施形態には当該供給ガスからのＣＯ_２除去の回避が含まれ、非処理供給原料の流れと呼ばれる。非処理供給原料の流れを用いるこのような実施形態の経済的利点は相当なものである。

本発明のプロセス実施形態に関し二つの部分からなる還流の流れを用いると、幾つかの利点がある。当該供給ガスの流れまたは冷却分離機オーバーヘッドの流れの一部であるより低い位置の還流はエタンにより富んでいて、９０の低から中程度を越すエタン回収を作り出すことはできない。基本的に残留ガスである頂部還流はエタンが少なく、９０の中程から高での高エタン回収を達成するのに使用できる。しかしながら、残留再循環の流れを用いるプロセスは、残留ガスの流れを当該流れが凝縮する圧力まで圧縮される必要があるので運転は高価にならざるを得ない。そこでこの流れの規模を最小に保つ必要がある。これらの還流の組合せを使用するプロセスを最適化すると、当該プロセスの効率を最大にする。当該プロジェクトの耐用期間を通じて、幾らかエタンの回収を犠牲にしてより多くのガスを処理する必要がある時期がありうる。本発明によるプロセスは回収の必要条件における変化を可能とするのに好都合で柔軟性がある。例えば、頂部のリーンな還流の流れを減少させることができ、それにより残留物圧縮機への負荷を減少させ、それは即ち工場がより多くのガス処理量を処理することが可能となる。当該プロジェクトの耐用期間を通してエタンを必要とせず、一方で高プロパン回収を維持する期間もある可能性がある。二つの部分からなる還流の流れを操作することにより、特定な目的へのスキーム調節を可能とする。当該中間の還流の流れはエタン回収を低下する際には減少させることができ、一方当該頂部還流の流れはプロパン回収を最小限にするために保持できる。

図５で示したように、冷却分離機底部の流れの一部は過冷却でき、その後塔供給原料の流れ６９として脱メタン塔７０の頂部に向け脱メタン塔７０に送られる。塔供給原料の流れ６９中の冷却液はＣ_２＋成分を吸収するリーンオイルとして働き、それにより回収が増加する。図５に関するシミュレーションは、冷却分離機低部の流れの一部を過冷却し、それを脱メタン塔７０の頂部に向けて加えることで実施した。このシミュレーションの結果を表３に示す。より低い全圧縮に関しては、エタン回収は０．２％増加した。

図３は本発明により改善したＣ_２＋回収プロセス１０の代替実施形態を具体的に表している。このスキームは中間還流の流れ５５’の供給源によって図５とは異なる。図５のように注入口供給原料の流れ２０ｃから中間還流の流れ５５’を導く代わりに、中間還流の流れ５４ｂを用いるが、それは冷却分離機オーバーヘッドの流れ５４の一部である。当該プロセスの残りの工程は同一である。

図４は改善されたＣ_２＋回収プロセス１１の代替実施形態を描いたもので、そこでは残留ガス還流の流れ１２２’はフロントエンド交換機３０中にて冷却流との熱交換接触で冷却され、その後二番目の分離機オーバーヘッドの流れ５４ｂ’と合わせて混合還流の流れ５５を作り出す。この混合還流の流れ５５はその後再循環過冷器９０中にて冷却流との熱交換接触で冷却される。次いで、混合再循環の流れ５５は還流分離機６０に供給され、その中で還流分離機６０は還流分離機低部の流れ６２’および還流分離機オーバーヘッドの流れ６６’を作り出す。

塔供給原料の流れ６９は、図５で表したプロセスを参照にして記述したように図３，４と６にて具体的に示したプロセスで使用できる。図４において、混合還流の側流５７のように混合還流の流れの一部につき、当該流れを脱メタン塔７０へ送る前に塔供給原料の流れ６９と合わせる事ができる。

図４で示したように、還流分離機底部の流れ６２’は二番目の膨張バルブを通すことにより膨張させ、その後三番目の塔供給原料の流れ６４’として好ましくは四番目の塔供給原料の流れ６８’の下にて脱メタン塔７０に送られる。還流分離機オーバーヘッドの流れ６６’は還流凝縮器８０中において少なくとも脱メタン塔オーバーヘッドの流れ７８との熱交換接触で冷却され、三番目の膨張バルブ１５０を通して膨張させ、その後四番目の塔供給原料の流れ６８’として脱メタン塔７０に供給される。四番目の塔供給原料の流れ６８’は好ましくは一番高い位置で脱メタン塔へ送られる供給原料の流れである。

本発明の更に他の実施形態において、図６は他の改善されたＣ_２＋回収プロセス１３を示すが、そこにおいて残留ガス還流の流れ１２２”は三番目の注入口の流れ２０ｃ’と混合させて混合注入口／再循環の流れ１２３を作り出す。この混合注入口／還流の流れ１２３はフロントエンド交換機３０および還流過冷器９０において脱メタン塔オーバーヘッドの流れ７８との熱交換接触を通じて冷却される。更に、冷却された注入口／再循環の流れ５５”は次いで還流分離機６０に送られる。その結果として、還流分離機６０は還流分離機底部の流れ６２”’と還流分離機オーバーヘッドの流れ６６”’を作り出す。還流分離機底部の流れ６２”’は二番目のバルブ１４０を通して膨張され、その後三番目の塔供給原料の流れ６４”’として好ましくは四番目の塔供給原料の流れ６８”’より下で脱メタン塔７０に送られる。還流分離機オーバーヘッドの流れ６６”’は還流凝縮器８０において脱メタン塔オーバーヘッドの流れ７８との熱交換接触で冷却され、三番目の膨張バルブ１５０を通して膨張され、その後脱メタン塔還流の流れまたは四番目の塔供給原料の流れ６８”’として脱メタン塔７０に送られる。四番目の塔供給原料の流れ６８”’は好ましくは脱メタン塔への最も上部での供給原料の流れである。

図６で示した実施形態では、分離機オーバーヘッドの流れ５４’は２つの流れには分割されずに単独の流れとして保持される。その代わり、分離機オーバーヘッドの流れは膨張器１００中にて膨張され、二番目の塔供給原料の流れ５６’として三番目の塔供給原料の流れ６４”’の下で脱メタン塔に送られる。

当該プロセスの実施形態に加え、本明細書に記述したプロセスを実施する際に用いられる装置用の装置実施形態も有利なように提供する。本発明の他の実施形態として、メタンとエタン、エチレン、プロパン、プロピレンおよびより重質な成分を含有するガスの流れを、メタンとより軽質な成分の相当量を含有する揮発性ガス画分およびエタン、エチレン、プロパン、プロピレンおよびより重質な成分の大部分を含有するより揮発性が低い画分に分離するための装置を提供する。当該装置には好ましくは最初の交換器３０、冷却分離機５０、脱メタン塔７０、膨張器１００、二番目の冷却器９０、還流分離機６０、三番目の冷却器８０、最初の加熱器８０およびブースター圧縮機１０２が含まれる。

最初の、或いは注入口の交換器３０は好ましくは冷却用および少なくとも炭化水素供給原料の流れの部分的凝縮用に使用される。冷却分離機５０は炭化水素供給原料の流れを最初の蒸気の流れまたは冷却分離機オーバーヘッドの流れである５４、および最初の液体の流れまたは冷却分離機底部の流れである５２へ分離するのに使用される。

脱メタン塔７０は最初の塔供給原料の流れとして当該最初の液体の流れ５２、二番目の塔供給原料の流れとして膨張した最初の分離機オーバーヘッドの流れ５６、三番目の塔供給原料の流れとして還流分離機底部の流れ６２、および四番目の塔供給原料の流れとして還流分離機オーバーヘッドの流れ６６を受け入れるために使用される。脱メタン塔７０はメタンとより軽質な成分の相当量を含有する脱メタン塔オーバーヘッドの流れ７８およびエタン、エチレン、プロパン、プロピレンおよびより重質な成分の大部分を含有する脱メタン塔底部の流れ７７を作り出す。

膨張器１００は最初の分離機オーバーヘッドの流れ５４を膨張させ、当該膨張した最初のオーバーヘッドの流れ５６を脱メタン塔７０に供給するために作り出すのに使用される。二番目の冷却器または還流過冷器交換器９０は、図３に示すように二番目のオーバーヘッドの流れ５４ｂの冷却および少なくとも部分的凝縮をするため、または図５に示すように三番目の注入口供給原料の流れ２０ｃの冷却および少なくとも部分的凝縮をするために使用できる。

還流分離機６０は、図３で示すように二番目の分離機オーバーヘッドの流れ５４ｂを還流分離機オーバーヘッドの流れ６６および還流分離機底部の流れ６２に分離するために使用される。還流分離機６０は、図５に示すように三番目の注入口供給原料の流れ２０ｃを還流分離機オーバーヘッドの流れ６６および還流分離機底部の流れ６２に分離するためにも使用できる。

三番目の冷却器または還流凝縮器８０は還流分離機オーバーヘッドの流れ６６を冷却し、充分に凝縮するために使用される。最初の加熱器８０は脱メタン塔オーバーヘッドの流れ７８を加温するために使用される。三番目の冷却器および最初の加熱器８０は還流分離機オーバーヘッドの流れ６６に関して冷却効果を与えると共に、脱メタン塔オーバーヘッドの流れ７８に関して加熱効果を与えるのに使用される。ブースター圧縮機１０２は脱メタン塔オーバーヘッドの流れ７８を圧縮して残留ガスの流れ１２０を作り出すために使用される。

本発明の装置の実施形態は残留物圧縮機１１０および四番目の冷却器または空気冷却器１１２を含むこともできる。残留物圧縮機１１０は前に述べたように、当該残留ガスの流れの圧力を更に増加させるのに使用される。熱い残留物の流れ１２０は空気冷却器１１２中で冷却され、生成物残留ガスの流れ１１４として更に処理するために送られる。

本発明は最初の膨張バルブ１３０、二番目の膨張バルブ１４０および三番目の膨張バルブ１５０も含むことができる。膨張バルブ１３０は分離機底部の流れ５２を膨張して最初または底部の塔供給原料の流れ５３を作り出すために使用することができる。膨張バルブ１４０は還流分離機底部の流れ６２を膨張させて三番目または中流上層の塔供給原料の流れ６４として作り出すのに使用できる。膨張バルブ１５０は還流分離機オーバーヘッドの流れ６６を膨張させて四番目の塔供給原料の流れ６８を作り出すのに使用できる。四番目の膨張バルブ１６０は、図３と５で示したように、少なくとも冷却した残留ガス還流の流れ１２２の一部を膨張して脱メタン塔還流の流れ１２６を作り出すために含まれることもできる。全ての本発明の実施形態では、当該膨張バルブのそれぞれは各プロセスの流れを膨張させることができるいずれかの装置でありうる。適した膨張バルブ装置の例には制御弁および膨張器が含まれる。適した他の膨張バルブは当技術分野の当事者には知られているであろうが、本発明の目的の範囲内と考えられる。

本発明の全ての実施形態において、脱メタン塔７０は再沸吸着器であることが可能である。本発明のある種の実施形態では、冷却分離機５０は図７で示したように冷却吸着器５０’であることが可能である。本発明の全ての実施形態では、冷却分離機５０は充填床または物質移動域を含むことができる。適した物質移動域の他の例にはトレイまたは同じような平衡分離ステージ或いはフラッシュ室が含まれる。他の適した物質移動域は当技術分野の当事者であれば知っているようで、本発明の目的範囲内と考えられる。物質移動域が与えられると、図７にて示した代替供給原料配置が使用可能である。

本発明の実施例として、先行技術プロセスに関して適した供給ガスより最大５．５倍多いＣＯ_２量を含有する未処理供給ガスが使用可能である。より多くのＣＯ_２を含有する未処理供給ガスを用いると、供給ガスの流れの処理に関するＣＯ_２除去費用をなくすか実質的に削減することにより、実質的な運転および資本費用の節約を生じる。

本発明の他の利点として、残留ガス再循環の流れを利用している他の先行技術のプロセスと比べると、本発明は、当該プロセスを当該残留再循環の流れに関する特性を生かして最適化する一方で同時に当該流れを供給ガスの流れの側流のような他の還流の流れと混合する点で、運転する際により経済的である。当該残留再循環の流れの規模はこれにより減少するが、そのような流れに関係する望ましい特性、即ち当該流れは成分が少ないことを生かすことができ、高エタン回収を達成するのに使用することができる。

本発明につきその様式の数種のみを示し説明したが、当技術分野の当事者にとってはそれでは制限されず、本発明の目的から離れないで種々な変化の余地があることは明らかであろう。例えば、好ましくは等エントロピー膨張による膨張工程はターボ膨張器、ジュール−トムスン膨張バルブ、液体膨張器、ガスまたは蒸気膨張器などで達成してもよい。

Claims (8)

1. メタンとエタン、エチレン、プロパン、プロピレンおよびより重質な成分を含有するガスの流れを、大量のメタンを含有する揮発性ガス画分および大部分がエタン、エチレン、プロパン、プロピレンおよびより重質な成分を含有するより揮発性の少ない画分に分離する方法であって、当該方法は：
   ａ．当該炭化水素供給原料の流れを最初の注入口の流れ、二番目の注入口の流れおよび三番目の注入口の流れに分割し、当該最初、二番目および三番目の注入口の流れを冷却し；
   ｂ．当該最初の注入口の流れおよび当該二番目の注入口の流れを冷却分離機に供給し；
   ｃ．当該最初の注入口および当該二番目の注入口の流れを分離して最初の蒸気の流れおよび最初の液体の流れを作り出し；
   ｄ．当該最初の蒸気の流れを膨張させて膨張した最初の蒸気の流れを作り出し、その後脱メタン塔に当該最初の液体の流れを最初の塔供給原料の流れとして、そして当該膨張させた最初の蒸気の流れを二番目の塔供給原料の流れとして供給し；
   ｅ．当該三番目の注入口の流れを冷却して少なくとも部分的に凝縮し、その後還流分離機に当該三番目の注入口の流れを供給し、還流分離機オーバーヘッドの流れおよび還流分離機底部の流れを作り出し；
   ｆ．当該脱メタン塔に三番目の塔供給原料の流れとして当該還流分離機底部の流れを供給し；
   ｇ．当該還流分離機オーバーヘッドの流れを冷却して相当量を凝縮し、その後当該脱メタン塔に四番目の塔供給原料の流れとして供給し、当該脱メタン塔は相当量のメタンとより軽質成分を含有する脱メタン塔オーバーヘッドの流れおよび回収したエタン、エチレン、プロパン、プロピレンおよびより重質な成分を含有する脱メタン塔底部の流れを作り出し；
   ｈ．当該脱メタン塔オーバーヘッドの流れを加温して圧縮して残留ガスの流れを作り出し；しかも
   ｉ．当該残留ガスの流れの少なくとも一部を残留ガス還流の流れとして取り出すこと、および当該残留ガス還流の流れを冷却して相当量凝縮した後に当該残留ガス還流の流れを還流の流れとして脱メタン塔に供給すること：
   を含む、前記ガスの流れを分離する方法。
2. 当該最初の注入口の流れおよび当該二番目の注入口の流れを冷却分離機に供給する工程には、冷却吸着器の頂部に該最初の注入口の流れを、そして当該冷却吸着器の底部に当該二番目の注入口の流れを供給することが含まれ、当該最初の注入口の流れは当該二番目の注入口の流れより低温であり、当該冷却吸着器はその中に含有された充填床を有する、請求項１の方法。
3. 少なくとも当該最初の液体の流れを過冷却し、当該脱メタン塔に当該膨張させた最初の分離機オーバーヘッドの流れの位置より上部にある供給位置においてその一部を供給することを更に含んだ、請求項１の方法。
4. 当該脱メタン塔に最初、二番目、三番目および四番目の塔供給原料の流れを供給する工程には、当該最初の塔供給原料の流れを最下部供給位置に送りこみ、当該二番目の供給原料の流れを当該最下部より上の二番目の塔供給位置に送り込み、当該三番目の塔供給原料の流れを当該二番目の塔供給位置より上部の三番目の塔供給位置に送り込み、および当該四番目の塔供給原料の流れを当該三番目の塔供給位置より上の四番目の供給位置に送り込むことを含む、請求項１の方法。
5. メタンとエタン、エチレン、プロパン、プロピレンおよびより重質な成分およびより重質な炭化水素を含有するガスの流れを、メタンの相当量を含有する揮発性ガス画分およびエタン、エチレン、プロパン、プロピレンおよびより重質な成分の大部分を含有する揮発性のより低い画分に分離する方法であって、当該方法は、
   ａ．炭化水素供給原料を最初の注入口の流れ、二番目の注入口の流れおよび三番目の注入口の流れに分割し、当該最初および二番目の注入口の流れを冷却する；
   ｂ．当該最初の注入口の流れおよび当該二番目の注入口の流れを冷却分離機に供給する；
   ｃ．当該最初の注入口の流れおよび当該二番目の注入口の流れを最初の蒸気の流れおよび最初の液体の流れに分離する；
   ｄ．当該最初の蒸気の流れを膨張させて膨張した最初の蒸気の流れを生み出し、その後最初の塔供給原料の流れとして当該最初の液体の流れを、二番目の塔供給原料の流れとして当該膨張した最初の蒸気の流れを脱メタン塔に供給し、当該脱メタン塔はメタンとより軽質の成分の相当量を含有する脱メタン塔オーバーヘッドの流れおよび回収されたエタン、エチレン、プロパン、プロピレンおよびより重質な成分の大部分を含有する脱メタン塔底部の流れを生み出す；
   ｅ．当該脱メタン塔オーバーヘッドの流れを加温し、圧縮して残留ガスの流れを生み出す；しかも
   ｆ．以下のような：
   残留ガス還流の流れとして当該残留ガスの流れの少なくとも一部を取り出す；
   当該三番目の注入口の流れと当該残留ガス還流の流れを合わせて混合還流の流れを作り、その後当該混合還流ガスの流れを冷却し、部分的に凝縮して部分的に凝縮した還流ガスの流れを形成させる；
   当該部分的凝縮混合還流ガスの流れを還流分離機に供給して還流分離機オーバーヘッドの流れおよび還流分離機底部の流れを作り出す；
   当該脱メタン塔に三番目の塔供給原料の流れとして当該還流分離機底部の流れを供給する；そして
   当該還流分離機オーバーヘッドの流れを冷却し、充分に凝縮した後、四番目の塔供給原料の流れとして当該脱メタン塔に供給すること：
   を含む、前記ガスの流れを分離する方法。
6. 当該最初の注入口の流れおよび当該二番目の注入口の流れを冷却分離機に供給する工程には、冷却吸着器の頂部に当該最初の注入口の流れを、そして当該冷却吸着器の底部に当該二番目の注入口の流れを供給することが含まれ、そこでは当該最初の注入口の流れは当該二番目の注入口の流れより低温で、当該冷却吸着器はその中に含んだ充填床を有する、請求項５の方法。
7. 当該最初の液体の流れを過冷却し、当該膨張させた最初の分離機オーバーヘッドの流れの供給位置より上部の供給位置にて当該脱メタン塔ヘその少なくとも一部を供給することを更に含む、請求項５の方法。
8. 当該脱メタン塔に当該最初、二番目、三番目および四番目の塔供給原料の流れを供給する工程には、当該最初の塔供給原料を最下部供給位置に送り出すこと、当該二番目の塔供給原料の流れを最下部供給位置より上部である二番目の塔供給位置に送り出すこと、当該三番目の塔供給原料の流れを当該二番目の塔供給位置より上部である三番目の塔供給位置に送り出すこと、および当該四番目の塔供給原料の流れを当該三番目の塔供給位置より上部である四番目の塔供給位置に送り出すことが含まれる、請求項５の方法。

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