JP2012521537A - 供給天然ガスを処理して、処理された天然ガスとｃ５＋炭化水素の留分とを得るための方法、及び関連した装置 - Google Patents

供給天然ガスを処理して、処理された天然ガスとｃ５＋炭化水素の留分とを得るための方法、及び関連した装置 Download PDF

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Abstract

【解決手段】本方法では、供給流(54)を第１のフラスコ(22)に導入し、第１のフラスコ(22)から出る気体流(56)をタービン(24)で動的に膨張させ、その後第１の精製塔(26)に導入する。本方法では更に、精製された最上部天然ガス(70)を第１の精製塔(26)の最上部で生成し、第１の精製塔(26)の底部で底部液化天然ガス(74)を回収し、底部液化天然ガス(74)を、膨張させた後、C5 + 炭化水素を除去するために第２の塔(30)に導入する。第１の精製塔(26)から出る精製された最上部天然ガス(70)は、第１の熱交換器(20)で供給天然ガス(12)との熱交換によって加熱される。本方法では更に、第２の塔(30)からの最上部気体流(86)を、第２の分離フラスコ(40)に導入する前に圧縮器(38)で圧縮する。

Description

本発明は、液化されるべき天然ガスとC5 + 炭化水素の留分とを得るために、乾燥し脱炭酸された供給天然ガスを処理するための方法に関しており、該方法は、
− 供給天然ガスを第１の熱交換器で冷却し、予冷却供給流を生成するステップ、
− 予冷却供給流を第１の分離フラスコに導入し、予冷却気体流、及び任意には予冷却液体流を生成するステップ、
− 予冷却気体流を膨張タービンで動的に膨張させ、膨張タービンから出る膨張流を第１の精製塔に導入するステップ、
− 任意には、予冷却液体流を膨張させ、第１の精製塔に導入するステップ、
− 第１の精製塔の最上部で、精製された最上部天然ガスを生成するステップ、
− 第１の精製塔の底部で底部液化天然ガスを回収するステップ、
− C5 + 炭化水素を除去するために、底部液化天然ガスを第２の塔に導入するステップ、
− 第２の塔の底部で、C5 + 炭化水素の留分を生成するステップ、
− 第２の塔の最上部で塔最上部気体流を生成し、塔最上部気体流を第２の分離フラスコに導入し、底部液体流及び最上部気体流を生成するステップ、
− 還流の底部液体流の第１部分を第２の塔に導入し、還流の底部液体流の第２部分を第１の精製塔に導入するステップ、及び
− 第２の分離フラスコから出る最上部気体流の少なくとも一部を、精製された最上部天然ガスに注入し、処理された天然ガスを生成するステップ
を有するタイプである。
このような方法は、液化ユニットの上流側における新しい天然ガス処理ユニットでの使用が意図されているか、又は、既存の処理ユニットの安全性を改善すべく既存の処理ユニットを修正するために使用されることが意図されている。
特にこの方法は、頭字語「FPSO」（「浮体式生産貯蔵積出設備」）で表される生産、貯蔵及び積出のための浮体式プラットフォーム上での天然ガスの生産に適している。FPSOは、特に湖、海又は海洋のような水域の底部に位置する深水域からの天然ガスの生産を可能にする。
堆積物から抽出された天然ガスの輸送を促進するために、天然ガスの体積を減らして船舶での天然ガスの輸送を可能にすべく天然ガスを液化することが知られている。液化の前に、生産された天然ガスは複数の化合物を除去するために処理されなければならない。
特に、二酸化炭素の含有量は50ppm 未満に下げられるべきであり、水の含有量は、可能な限り低く一般的には１ppm 未満にされるべきであり、メルカプタンのような硫黄含有化合物の含有量は低くされるべきである。特に、硫化水素の濃度は、一般的に10ppm 未満に固定されており、他の硫黄含有化合物の濃度は30ppm 未満にされるべきである。
酸化合物、二酸化炭素及びメルカプタンを除去するために、アミンの水溶液のような溶剤での洗浄が行われる。水を除去するために、モレキュラシーブが一般的に使用される。
更に、抽出された天然ガスは、一般的にベンゼン等のC5 + 炭化水素のような重炭化水素化合物を少量含有している。
C5 + 炭化水素は、主なガス液化交換器、及び下流側に配置された装置での閉塞を引き起こさないために、液化の前に天然ガスから除去されなければならない。
従来、例えば極低温蒸留によってC5 + 炭化水素を除去することが知られている。このような蒸留方法は、一般的に、プロパン型冷媒を用いて一連の交換器で供給ガスを冷却するステップ、及び第１の分留塔に供給ガスを供給するステップを有する。
前記蒸留方法は、その後、一般に40バールを超える圧力で作動し、一般に「スクラブ塔」という用語で表される塔で蒸留するステップを有する。
その後、一連の３つの塔でのカスケード法を使用する前に、塔の最上部から取り出された化合物が、プロパンより揮発性が高い冷媒を使用して交換器で部分的に凝縮されて、C2、プロパン及びブタンが豊富なガス状混合物とC5 + 炭化水素の留分とが生成される。
他の処理方法が、例えば米国特許第7010937 号明細書に述べられている。
このような方法は、適したエネルギー出力でC5 + 炭化水素を完全に除去するために熱的に最適化されてもよい。
米国特許第7010937 号明細書
しかしながら、特にこれらの方法が海上に浮かぶプラットフォームのような限られた空間、及び／又は例えば市街地のような安全性の制約が高い環境で行われる必要があるとき、これらの方法は完全な満足度が得られるものではない。
この点に関して、プロパン又はブタンのような炭化水素を含有した冷媒の使用、特にこれらの冷媒を供給するための貯蔵庫の存在により、特に冷媒の爆発性を考慮した安全性の問題が引き起こされる。
従って、本発明は、特に浮体式プラットフォーム又は注意を要する環境での使用を可能にするために簡易且つ安全であり、後の液化を考慮して供給天然ガスからC5 + 炭化水素を除去すべく供給天然ガスを処理するための方法を得ることを目的とする。
このために、本発明の主題は、
− 前記第１の精製塔から出る精製された最上部天然ガスを、前記第１の熱交換器で供給天然ガスとの熱交換によって加熱するステップ、
− 前記第１の精製塔から出る底部液化天然ガスを、前記第２の塔に導入する前に膨張させるステップ、及び
− 前記塔最上部気体流を第１の圧縮器で圧縮し、前記第２の分離フラスコに導入する前に冷却するステップ
を有することを特徴とする上述したタイプの方法である。
本発明に係る方法は、単独で又は技術的に可能な組み合わせに応じて、以下の１又は複数の特徴を備えてもよい。
− 予冷却気体流は、動的に膨張させるステップの間に、35バールを越える圧力、有利には40バールを越える圧力、更に有利には44バールを越える圧力に膨張させられる。
− 前記第２の塔内の圧力は、25バール未満であり、有利には20バール未満であり、更に有利には15バール未満である。
− 予冷却気体流の温度は、前記膨張タービンを通過した後、前記第１の精製塔の最上部で取り出され精製された最上部天然ガスの温度より高い。
− 前記方法は、底部液体流の第２部分と前記第１の精製塔から出る底部液化天然ガスとの熱交換を第２の熱交換器で行うステップを更に有する。
− 前記第２の熱交換器は２つの流れのみを含んでいる。
− 前記方法は、前記第２の分離フラスコから出る最上部気体流の留分を取り出し、取り出された留分を、前記第２の分離フラスコから出る底部液体流の第２部分に導入するステップを更に有する。
− 前記第２の塔から出る塔最上部気体流は、前記第１の圧縮器で圧縮された後、前記第１の精製塔から出る底部液化天然ガスと第３の熱交換器で熱交換される。
− 前記第３の熱交換器は２つの流れのみを含んでいる。
− 前記方法は、前記底部液体流の第２部分内の二次流を、前記第１の精製塔に導入する前に取り出し、取り出された二次流を、前記第１の精製塔から出る精製された最上部天然ガスの流れに導入するステップを更に有する。
− 前記第１の分離フラスコから出る予冷却気体流全体が、前記膨張タービンに導入される。
− 前記第１の精製塔の理論段数が４未満である。
− 供給天然ガスは、外部冷却サイクルからのフリゴリーの追加無しで、前記第１の精製塔から出る精製された最上部天然ガスとの熱交換のみによって冷却される。
− C5 + 炭化水素の流れの流圧が、１バール未満であり、有利には0.8 バール以下である。
− C5 + 炭化水素が豊富な流れにおけるC4 - 炭化水素の含有量が10mol ％未満である。
− C5 + 炭化水素が豊富な流れにおけるC3 - 炭化水素の含有量が１mol ％未満である。
− C5 + 炭化水素の流れの流圧が１バール未満であり、有利には0.8 バール以下である。
− 前記第１の熱交換器は２つの流れのみを含んでいる。
本発明は、更に主題として、液化されるべき処理された天然ガスとC5 + 炭化水素の留分とを得るために、乾燥し脱炭酸された供給天然ガスを処理するための装置を提供しており、該装置は、
− 第１の熱交換器を有しており、供給天然ガスを冷却して予冷却供給流を生成する手段、
− 予冷却気体流と、任意には予冷却液体流とを生成するための第１の分離フラスコ、
− 前記予冷却供給流を前記第１の分離フラスコに導入する手段、
− 前記予冷却気体流を動的に膨張させるための膨張タービン、
− 第１の精製塔、
− 前記膨張タービンから出る膨張流を前記第１の精製塔に導入する手段、
− 任意には、予冷却液体流を膨張させ、前記第１の精製塔に導入する手段、
− 前記第１の精製塔の最上部で、精製された最上部天然ガスを回収する手段、
− 前記第１の精製塔の底部で底部液化天然ガスを回収する手段、
− C5 + 炭化水素を除去するための第２の塔、
− 底部液化天然ガスを前記第２の塔に導入する手段、
− 前記第２の塔の底部でC5 + 炭化水素の留分を回収する手段、
− 前記第２の塔の最上部で塔最上部気体流を回収する手段、
− 第２の分離フラスコ、
− 前記塔最上部気体流を前記第２の分離フラスコに導入し、底部液体流及び最上部気体流を生成する手段、
− 還流の底部液体流の第１部分を前記第２の塔に導入する手段、及び還流の底部液体流の第２部分を前記第１の精製塔に導入する手段、及び
− 前記第２の分離フラスコから出る最上部気体流の少なくとも一部を、精製された最上部天然ガスに注入し、処理された天然ガスを生成する手段
を備えるタイプであり、
− 前記第１の精製塔から出る精製された最上部天然ガスを前記第１の熱交換器に導入し、前記第１の精製塔から出る精製された最上部天然ガスを、前記第１の熱交換器で供給天然ガスとの熱交換によって加熱する手段、
− 前記第１の精製塔から出る底部液化天然ガスを、前記第２の塔に導入する前に膨張させる手段、及び
− 第１の圧縮器を有しており、前記塔最上部気体流を、前記第２の分離フラスコに導入する前に圧縮する手段
を更に備えていることを特徴する。
本発明に係る装置は、単独で又は技術的に可能な組み合わせに応じて、以下の１又は複数の特徴を備えてもよい。
− 前記第１の熱交換器は２つの流れのみを含んでいる。
− 前記装置は、前記第１の精製塔から出る底部液化天然ガスと、前記第２の分離フラスコから出る底部液体流の第２部分との熱交換に適した第２の熱交換器を更に備えている。
− 前記装置は、前記第２の分離フラスコから出る最上部気体流の少なくとも一部を、前記第２の分離フラスコから出る底部液体流の第２部分に導入して混合物にするために取り出す手段を更に備えている。
− 前記第２の熱交換器は２つの流れのみを含んでいる。
− 前記装置は、前記第２の塔から出る圧縮された塔最上部気体流と前記第１の精製塔から出る底部液化天然ガスとの熱交換に適した第３の熱交換器を更に備えている。
− 前記第３の熱交換器は２つの流れのみを含んでいる。
− 前記第１の熱交換器、有利には前記第２の熱交換器及び前記第３の熱交換器は、チューブ及びカレンダ式であり、鋼から形成されている。
− 前記第１の精製塔及び前記第２の塔は、構造化された充填床を有している。
− 前記第１の分離フラスコ、前記第２の分離フラスコ、前記第１の精製塔の底部及び前記第２の塔の底部は、液体の揺動運動の防止を可能にするバッフルを有している。
本発明は、添付図面を参照して、単に一例として挙げられた以下の説明からより明らかになる。
本発明に係る第１の方法を実施するための本発明に係る第１の装置を示す機能ブロック図である。 本発明に係る第２の方法を実施するための本発明に係る第２の装置を示す図１と同様の図である。 本発明に係る第３の方法を実施するための本発明に係る第３の装置を示す図１と同様の図である。
以下では、同一の参照番号が、パイプ内を循環する流れ、及び流れを運ぶパイプを表している。
更に、特に指示がない限り、引用されたパーセントはモルパーセントであり、圧力は絶対バールで与えられる。
本発明に係る第１の処理装置10が図１に示されている。
第１の処理装置10は、供給天然ガス12からC5 + 炭化水素を除去するために、供給天然ガス12の乾燥し脱炭酸された流れを処理すべく意図されている。第１の処理装置10により、圧縮され、その後第１の処理装置10の下流側に配置され天然ガスを液化するためのユニット（不図示）で液化される処理された天然ガス14と、C5 + 炭化水素の留分16とを生成することが可能になる。
第１の処理装置10は、図１の上流側から下流側に、第１の熱交換器20、第１の分離フラスコ22、動的膨張タービン24及び第１の精製塔26を備えている。
第１の処理装置10は、第１の精製塔26の下流側に、第２の熱交換器28と、再沸騰交換器32を有してC5 + 炭化水素を回収するための第２の回収塔30とを更に備えている。
第１の処理装置10は、第２の回収塔30の下流側に、底部熱交換器34と、第１の圧縮器38の下流側に取り付けられた最上部熱交換器36とを更に備えている。
第１の処理装置10は、第２の分離フラスコ40、動的膨張タービン24に接続された第２の圧縮器42、第１の下流側熱交換器44、第３の圧縮器46、及び第２の下流側熱交換器48を更に備えている。
本発明によれば、第１の精製塔26は、６未満の段を有しており、有利には構造を単純化すべく４未満の理論分留段を有している。第１の精製塔26は、有利には２つの理論分留段を有している。
第１の分離フラスコ22、第２の分離フラスコ40、第１の精製塔26の底部、及び第２の回収塔30の底部は、液体の揺動運動の防止を可能にするバッフルを有している。
第１の精製塔26及び第２の回収塔30は、更に好ましくは構造化された充填床を有している。構造化された充填床は、例えばスルザー（Sulzer）社からメラパック（Mellapak）の名称で入手可能である。以下に示されているように、交換される熱出力を考慮して、第１の熱交換器20及び第２の熱交換器28は、有利には米国熱交換器工業会（TEMA）の規格に応じて鋼から形成されたチューブ及びカレンダ式交換器（tube and calenderexchangers）に基づいて製造されてもよい。これらの交換器は、非常に堅牢である。熱交換効率は、低いフィンを有するチューブの使用により改善される。
本発明に係る第１の処理方法について述べる。
本例における各圧縮器の出力は82％のポリトロープ出力であり、各タービンの出力は86％の断熱出力である。
本例では、供給天然ガス12は、5.00mol ％の窒素、86.60 mol ％のメタン、5.00mol ％のエタン、1.50mol ％のプロパン、0.50mol ％のi-C4炭化水素、0.50mol ％のn-C4炭化水素、0.20mol ％のi-C5炭化水素、0.20mol ％のn-C5炭化水素、0.20mol ％のn-C6炭化水素、0.10mol ％のベンゼン及び0.20mol ％のn-C7炭化水素を含有する乾燥し脱炭酸された天然ガスである。
従って、供給天然ガス12は更に一般的には、０mol ％乃至15mol ％の窒素と、０mol ％乃至５mol ％の除去されるべきC5 + 炭化水素と、80mol ％乃至95mol ％のC4 - 炭化水素とを含有している。
乾燥し脱炭酸された供給天然ガス12は、不純物を除去するためのユニット52を供給原料50に通過させた後の供給原料50から得られる。ユニット52は供給原料50を処理して、二酸化炭素の含有量を50ppm 未満に減らし、硫化水素の含有量を10ppm 未満に減らし、メルカプタンのような他の硫黄含有化合物の含有量を30ppm 未満に減らす。
このために、酸化合物、二酸化炭素、硫化水素及び軽量メルカプタンは、例えば、ユニット52でアミンの水溶液のような溶剤で洗浄することにより除去される。水の除去は、例えばユニット52に存在し、メルカプタンを吸収すべく使用されてもよいモレキュラシーブによって行われる。
このようにして、供給天然ガス12の圧力は、45バールを越えており、特には60バールに略等しい。供給天然ガス12は、50ppm 未満の二酸化炭素及び１ppm 未満の水を含有している。
得られた際の供給天然ガス12の温度は、周囲温度に近く、特には35℃に等しい。
本例では、供給天然ガス12の流量は40,000kmols/h である。
供給天然ガス12は、第１の熱交換器20に導入され、第１の熱交換器20で０℃未満の温度、特には−20℃に略等しい温度に冷却されて、予冷却供給流54が生成される。
予冷却供給流54は、第１の分離フラスコ22に導入され、第１の分離フラスコ22の最上部で予冷却気体流56が生成され、任意には第１の分離フラスコ22の底部で予冷却液体流58が生成される。
その後、予冷却気体流56は、動的膨張タービン24に導入され、動的膨張タービン24で、35バールを越える圧力、有利には40バールを越える圧力、更に有利には44バールを越える圧力に動的に膨張させられ、第１の精製塔26に供給される上部流60が生成される。本例では、上部流60の圧力が45バールであり、第１の精製塔26の圧力に略相当する。
上部流60の温度は、−25℃未満であり、特には−35.4℃と略等しい。上部流60は、第１の精製塔26に活性分留ゾーンより下で導入される。
予冷却液体流58は、存在する場合、第１の静的膨張弁62により35バールを越える圧力、有利には40バールを越える圧力、更に有利には45バールを越える圧力に膨張させられ、第１の精製塔26に供給される下部流64が生成される。
下部流64の温度は、−20℃未満であり、−23℃と略等しい。
下部流64は、第１の精製塔26に上部流60より下で導入される。
C5 + 炭化水素が少ない精製された最上部天然ガス70が生成され、第１の精製塔26の最上部で取り出される。精製された最上部天然ガス70の温度は、−25℃未満であり、特には−36.3℃に略等しい。
精製された最上部天然ガス70は、含有量が85mol ％を越えるメタンと含有量が0.1mol％未満のC5 + 炭化水素とを含有する。
精製された最上部天然ガス70は、その後第１の熱交換器20に導入され、第１の熱交換器20では、精製された最上部天然ガス70と供給天然ガス12との熱交換が行われる。精製された最上部天然ガス70は、供給天然ガス12を冷却し、周囲温度より僅かに低い温度、特には30℃に略等しい温度に加熱され、加熱された流れ72が生成される。
従って、本発明によれば、供給天然ガス12は、外部冷却サイクルによる追加のフリゴリー無しで、精製された最上部天然ガス70との熱交換のみによって冷却される。このため、第１の処理装置10の構造及び第１の処理方法の実施を著しく単純化することが可能になる。
第１の精製塔26は、C5 + 炭化水素が豊富な底部液化天然ガス74を底部で生成する。底部液化天然ガス74は、供給天然ガス12中に存在する90mol ％を越えるC5 + 炭化水素に相当する高い含有量のC5 + 炭化水素を含有する。この留分が、一般的にNGL 「天然ガス液」の名称で表される。
第１の精製塔26の底部で取り出された底部液化天然ガス74は、その後第２の静的膨張弁76により25バール未満の圧力、有利には20バール未満の圧力、更に有利には15バール未満の圧力に膨張させられ、膨張した液化天然ガス78が生成される。
膨張した液化天然ガス78は、その後第２の熱交換器28に導入され、第２の熱交換器28で、−20℃を越える温度、有利には−19℃に略等しい温度に加熱され、加熱された液化天然ガス80が生成される。
加熱された液化天然ガス80は、その後第２の回収塔30の中間供給レベルに導入される。
再沸騰流82が、中間供給レベルより下で第２の回収塔30の底部で取り出され、加熱するための再沸騰交換器32を通過した後に第２の回収塔30に再度導入される。
底流84が第２の回収塔30の底部で取り出され、その後底部熱交換器34に導入され、底部熱交換器34で周囲温度に加熱された後、C5 + 炭化水素の留分16が生成される。
留分16は、供給天然ガス12中のC5 + 炭化水素の含有量に応じた流量を有する。本例では、流量は約29,800kg/hである。留分16は、１バール未満の流圧、有利には0.8 バール未満の流圧と、89mol ％を越える含有量のC5 + 炭化水素とを有する。
留分16中のC4 - 炭化水素のモル含有量は10％未満であり、留分16中のC3 - 炭化水素のモル含有量は１％未満である。
塔最上部気体流86が、第２の回収塔30の最上部から抽出される。塔最上部気体流86は、第１の圧縮器38で40バールを越える圧力、特には45.7バールに等しい圧力に圧縮される。
圧縮された流れは、その後、最上部熱交換器36で冷媒との熱交換によって約35℃の温度に冷却され、冷却され圧縮された塔最上部気体流88が生成される。
冷却され圧縮された塔最上部気体流88は、その後第２の分離フラスコ40に導入される。第２の分離フラスコ40は最上部気体流90を生成し、最上部気体流90は第３の静的膨張弁92に送られ、第３の静的膨張弁92を通過した後、最上部の膨張流94が生成される。
最上部の膨張流94の圧力は、第１の精製塔26の圧力と略等しく、最上部の膨張流94の流量は約15,760kg/hである。
最上部の膨張流94は、その後、加熱された流れ72に注入され、処理された天然ガス14が生成される。
処理された天然ガス14は、その後、液化されるべき圧縮され処理された天然ガス96を得るために、第２の圧縮器42、第１の下流側熱交換器44、第３の圧縮器46、最後に第２の下流側熱交換器48に連続して導入される。
圧縮され処理された天然ガス96は、その後、60バールを越えた圧力、特には75バールに略等しい圧力を有し、第２の下流側熱交換器48を循環する冷媒の温度と略等しい温度、つまり約40℃の温度を有する。
圧縮され処理された天然ガス96は、液化を完全に終了した後に輸送に適した液化天然ガスを生成するために、天然ガスを液化するためのユニット（不図示）に送られる。
底部液体流100 が、第２の分離フラスコ40の底部で回収される。底部液体流100 は、第２の回収塔30の還流を形成する第１部分102 と、第１の精製塔26の還流を形成する第２部分104 とに分離される。
第２部分104 の質量流量に対する第１部分102 の質量流量の比率は、有利には30％乃至90％である。
第１部分102 は、第２の回収塔30の最上部の領域に還流として導入されるべく、第４の膨張弁106 により25バール未満の圧力、有利には20バール未満の圧力、更に有利には15バール未満の圧力に膨張させられる。第４の膨張弁106 による膨張後の第２部分102 の温度は、15℃未満であり、特には9.7 ℃に等しい。
第２部分104 は第２の熱交換器28に送られ、第２の熱交換器28では、第２部分104 と第１の精製塔26からの膨張した液化天然ガス78との熱交換が行われる。第２部分104 は膨張した液化天然ガス78を加熱して、第２の冷却された部分108 が生成される。
30℃未満の温度、特には−35℃に等しい温度を有する第２の冷却された部分108 は、第５の膨張弁110 による第１の精製塔26の圧力への膨張後、第１の精製塔26に導入される。
二次流112 が、第２の熱交換器28の通過と第５の膨張弁110 の通過との間で第２の冷却された部分108 から取り出される。第２の冷却された部分108 の全質量流量に対する二次流112 の質量流量の比率は10％未満である。
二次流112 は、その後、第１の熱交換器20を通過する前に、第１の精製塔26から出る精製された最上部天然ガス70と混合されるべく、第６の膨張弁114 により第１の精製塔26の圧力と略等しい圧力に膨張させられる。
図示により、底部液化天然ガス74、最上部気体流90、底部液体流100 、及び処理された天然ガス14のモル組成が表１に示されている。
Figure 2012521537
図１の処理方法で図示された様々な流れの温度、圧力及び質量流量の例が、以下の表２にまとめられている。
Figure 2012521537
第１の処理方法のエネルギー消費が表３に示されている。
Figure 2012521537
本発明に係る第２の装置130 が図２に示されている。第２の装置130 は、本発明に係る第２の方法の実施を目的とする。
本発明に係る第２の方法は、分岐留分132 が最上部気体流90から取り出される点で第１の方法とは異なる。
分岐留分132 は、第７の制御弁134 を通過した後、第８の制御弁136 の下流側であって第２の熱交換器28の上流側の第２部分104 に導入される。
第２の分離フラスコ40から出る最上部気体流90の全質量流量に対する分岐留分132 の質量流量の比率は10％未満である。
図示により、底部液化天然ガス74、最上部気体流90、底部液体流100 、及び処理された天然ガス14のモル組成が表４に示されている。
Figure 2012521537
図２の方法で図示された様々な流れの温度、圧力及び質量流量の例が、以下の表５にまとめられている。
Figure 2012521537
第２の方法のエネルギー消費が、以下の表６に示されている。
Figure 2012521537
分岐留分132 の追加により軽量ガスが豊富であり、第１の精製塔26の還流を形成する第２部分104 の組成は、第１の精製塔26の最上部での気化を引き起こし、それによって、第１の精製塔26の最上部の温度を低下させる。従って、第１の精製塔26の最上部の温度は上部流60の温度より低い。
本発明に係る第３の装置150 が図３に示されている。第３の装置150 は、本発明に係る第３の方法の実施を意図されている。
第２の装置130 とは異なり、第３の装置150 は、第２の熱交換器28の下流側に配置された第３の熱交換器152 を更に備えている。
本発明に係る第３の方法は、加熱された液化天然ガス80が、第２の熱交換器28の下流側で第３の熱交換器152 に導入され、第２の回収塔30に導入される前に第３の熱交換器152 で加熱される点で本発明に係る第２の方法とは異なる。
従って、第３の熱交換器152 から出る液化天然ガス153 の温度は、15℃より高く、特には10℃に等しい。
冷却され圧縮された塔最上部気体流88が、第３の熱交換器152 に更に導入され、第３の熱交換器152 では、加熱された液化天然ガス80との熱交換によって０℃未満の温度、特には−3.4 ℃に等しい温度に更に冷却される。
他の点では、第３の方法の機能性は第２の方法の機能性と同一である。
図示により、底部液化天然ガス74、最上部気体流90、底部液体流100 、及び処理された天然ガス14のモル組成が表７に示されている。
Figure 2012521537
図３の方法に図示された様々な流れの温度、圧力及び質量流量の例が、以下の表８にまとめられている。
Figure 2012521537
第３の方法のエネルギー消費が、以下の表９に示されている。
Figure 2012521537
上述された本発明によって、要素が非常に少ない装置を用いてより良好な出力で、液化され得る処理された天然ガス14を生成することが可能になる。
従って、上述された本発明に係る装置10,130,150は、例えば地面に配置されるか、又は、有利には、頭字語「FPSO」で表される炭化水素を回収し、貯蔵し処理するためのプラットフォーム又は浮体式ユニットのような浮体式構造又は水面に固定された構造に配置される。
本方法の実施に必要なフリゴリーは、動的膨張タービン24による予冷却気体流56の動的膨張と、精製された最上部天然ガス70と供給天然ガス12との熱交換とのみによって得られる。
外部冷却サイクルが設けられていないので、第１の分離フラスコ22、第２の分離フラスコ40、第１の精製塔26の底部及び第２の回収塔30の底部に限定される比較的少量の液体の残留分を有することが可能になる。
更に、第１の精製塔26は、複数の分留段及び構造化された詰め物を有している。従って、浮体式プラットフォーム上での作業が容易である。
本発明に係る装置は、ポンプを備えておらず、鋼のチューブ及びカレンダ式であり得る簡易な流動性交換器を備えている。
外部冷却を行うことなく、ほとんど動的膨張タービン24のみによる本方法の冷却は、処理を更に迅速且つ徐々に開始することを可能にする。
更に開始段階中に、処理された天然ガス14は、不要なガスの燃焼を制限するか又は回避すべく供給ガスの方へ再利用されてもよい。
本方法は更に、以下の表１０に示されているように、非常に変わり易い含有量のC4 + を有する供給ガスに基づいて、ベンゼンの含有量が１ppm と略等しく、C5 + 炭化水素の含有量が0.1 mol ％未満である処理された天然ガス14を得ることが可能になるので、十分な柔軟性を有する。
Figure 2012521537
尚、第１の熱交換器20、第２の熱交換器28及び第３の熱交換器152 は２つの流れのみを含んでいる。
その結果、第２の熱交換器28は、膨張した液化天然ガス78を第１の精製塔26の還流を形成する第２部分104 のみと熱交換させることが可能である。
第１の熱交換器20は、供給天然ガス12を精製された最上部天然ガス70のみと熱交換させることが可能である。
第３の熱交換器152 は、加熱された液化天然ガス80を冷却され圧縮された塔最上部気体流88のみと熱交換させることが可能である。

Claims (15)

  1. 液化されるべき処理された天然ガス(14)とC5 + 炭化水素の留分とを得るために、乾燥し脱炭酸された供給天然ガス(12)を処理するための方法であって、
    − 供給天然ガス(12)を第１の熱交換器(20)で冷却し、予冷却供給流(54)を生成するステップ、
    − 該予冷却供給流(54)を第１の分離フラスコ(22)に導入し、予冷却気体流(56)及び任意には予冷却液体流(58)を生成するステップ、
    − 前記予冷却気体流(56)を膨張タービン(24)で動的に膨張させ、該膨張タービン(24)から出る膨張流(60)を第１の精製塔(26)に導入するステップ、
    − 任意には、前記予冷却液体流(58)を膨張させ、前記第１の精製塔(26)に導入するステップ、
    − 前記第１の精製塔(26)の最上部で、精製された最上部天然ガス(70)を生成するステップ、
    − 前記第１の精製塔(26)の底部で底部液化天然ガス(74)を回収するステップ、
    − C5 + 炭化水素を除去するために、前記底部液化天然ガス(74)を第２の塔に導入するステップ、
    − 前記第２の塔(30)の底部で、C5 + 炭化水素の留分(16)を生成するステップ、
    − 前記第２の塔(30)の最上部で塔最上部気体流(86)を生成し、該塔最上部気体流(86)を第２の分離フラスコ(40)に導入し、底部液体流(100) 及び最上部気体流(90)を生成するステップ、
    − 還流の底部液体流(100) の第１部分(102) を前記第２の塔(30)に導入し、還流の底部液体流(100) の第２部分(104) を前記第１の精製塔(26)に導入するステップ、及び
    − 前記第２の分離フラスコ(40)から出る最上部気体流(90)の少なくとも一部を、精製された最上部天然ガス(70)に注入し、処理された天然ガス(14)を生成するステップ
    を有する前記方法において、
    − 前記第１の精製塔(26)から出る精製された最上部天然ガス(70)を、前記第１の熱交換器(20)で供給天然ガス(12)との熱交換によって加熱するステップ、
    − 前記第１の精製塔から出る底部液化天然ガス(74)を、前記第２の塔(30)に導入する前に膨張させるステップ、及び
    − 前記塔最上部気体流(86)を第１の圧縮器(38)で圧縮し、前記第２の分離フラスコ(40)に導入する前に冷却するステップ
    を更に有しており、
    予冷却気体流(56)は、動的に膨張させるステップの間に、35バールを越える圧力、有利には40バールを越える圧力、更に有利には44バールを越える圧力に膨張させられ、
    前記第２の塔(30)内の圧力は、25バール未満であり、有利には20バール未満であり、更に有利には15バール未満であることを特徴とする方法。
  2. 予冷却気体流(56)の温度は、前記膨張タービン(24)を通過した後、前記第１の精製塔(26)の最上部で取り出され精製された最上部天然ガス(70)の温度より高いことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 底部液体流(100) の第２部分(104) と、前記第１の精製塔(26)から出る底部液化天然ガス(74)との熱交換を第２の熱交換器(28)で行うステップを更に有しており、
    前記第２の熱交換器は有利には２つの流れのみを含んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
  4. 前記第２の分離フラスコ(40)から出る最上部気体流(90)の留分(132) を取り出し、取り出された留分(132) を、前記第２の分離フラスコ(40)から出る底部液体流(100) の第２部分(104) に導入するステップを更に有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
  5. 前記第２の塔(30)から出る塔最上部気体流(86)は、前記第１の圧縮器(38)で圧縮された後、前記第１の精製塔(26)から出る底部液化天然ガス(74)と第３の熱交換器(52)で熱交換され、
    該第３の熱交換器(52)は、有利には２つの流れのみを含んでいることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
  6. 底部液体流(100) の第２部分(104) 内の二次流(112) を、前記第１の精製塔(26)に導入する前に取り出し、取り出された二次流(112) を、前記第１の精製塔(26)から出る精製された最上部天然ガスの流れに導入するステップを更に有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
  7. 前記第１の分離フラスコ(22)から出る予冷却気体流(56)全体が、前記膨張タービン(24)に導入されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
  8. 前記第１の精製塔(26)の理論段数が４未満であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
  9. 供給天然ガス(12)は、外部冷却サイクルからのフリゴリーの追加無しで、前記第１の精製塔(26)から出る精製された最上部天然ガス(70)との熱交換のみによって冷却されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。
  10. C5 + 炭化水素の流れの流圧が、１バール未満であり、有利には0.8 バール以下であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の方法。
  11. 前記第１の熱交換器は、２つの流れのみを含んでいることを特徴とする請求項１乃至10のいずれかに記載の方法。
  12. 液化されるべき処理された天然ガス(14)とC5 + 炭化水素の留分とを得るために、乾燥し脱炭酸された供給天然ガス(12)を処理するための装置(10,130,150)であって、
    − 第１の熱交換器(20)を有しており、供給天然ガス(12)を冷却して予冷却供給流(54)を生成する手段、
    − 予冷却気体流(56)と、任意には予冷却液体流(58)とを生成するための第１の分離フラスコ(22)、
    − 予冷却供給流(54)を前記第１の分離フラスコ(22)に導入する手段、
    − 予冷却気体流(56)を動的に膨張させるための膨張タービン、
    − 第１の精製塔(26)、
    − 前記膨張タービン(24)から出る膨張流(60)を前記第１の精製塔(26)に導入する手段、
    − 任意には、予冷却液体流(58)を膨張させ、前記第１の精製塔(26)に導入する手段、
    − 前記第１の精製塔(26)の最上部で、精製された最上部天然ガス(70)を回収する手段、
    − 前記第１の精製塔(26)の底部で底部液化天然ガス(74)を回収する手段、
    − C5 + 炭化水素を除去するための第２の塔(30)、
    − 底部液化天然ガス(74)を前記第２の塔(30)に導入する手段、
    − 前記第２の塔(30)の底部でC5 + 炭化水素の留分(16)を回収する手段、
    − 前記第２の塔(30)の最上部で塔最上部気体流(86)を回収する手段、
    − 第２の分離フラスコ(40)、
    − 塔最上部気体流(86)を前記第２の分離フラスコ(40)に導入し、底部液体流(100) 及び最上部気体流(90)を生成する手段、
    − 還流の底部液体流(100) の第１部分(102) を前記第２の塔(30)に導入する手段、及び還流の底部液体流(100) の第２部分(104) を前記第１の精製塔(26)に導入する手段、及び
    − 前記第２の分離フラスコ(40)から出る最上部気体流(90)の少なくとも一部を、精製された最上部天然ガス(70)に注入し、処理された天然ガス(14)を生成する手段
    を備えるタイプの前記装置において、
    − 前記第１の精製塔(26)から出る精製された最上部天然ガス(70)を前記第１の熱交換器(20)に導入し、前記第１の精製塔(26)から出る精製された最上部天然ガスを、前記第１の熱交換器(20)で供給天然ガス(12)との熱交換によって加熱する手段、
    − 前記第１の精製塔(26)から出る底部液化天然ガス(74)を、前記第２の塔(30)に導入する前に膨張させる手段(76)、
    − 第１の圧縮器(38)を有しており、塔最上部気体流(86)を、前記第２の分離フラスコ(40)に導入する前に圧縮する手段
    を更に備えており、
    予冷却気体流を動的に膨張させるための前記膨張タービンは、予冷却気体流(56)を、35バールを越える圧力、有利には40バールを越える圧力、更に有利には44バールを越える圧力に膨張させることが可能であり、
    前記第２の塔(30)内の圧力は、25バール未満であり、有利には20バール未満であり、更に有利には15バール未満であることを特徴とする装置。
  13. 前記第１の精製塔から出る底部液化天然ガス(74)と、前記第２の分離フラスコ(40)から出る底部液体流(100) の第２部分(104) との熱交換に適した第２の熱交換器(28)を更に備えており、
    該第２の熱交換器は有利には２つの流れのみを含んでいることを特徴とする請求項12に記載の装置(10,130,150)。
  14. 前記第２の分離フラスコ(40)から出る最上部気体流(90)の少なくとも一部を、前記第２の分離フラスコ(40)から出る底部液体流(100) の第２部分(104) に導入して混合物にするために、取り出す手段を更に備えていることを特徴とする請求項12又は13に記載の装置(130,150) 。
  15. 前記第２の塔(30)から出る圧縮された塔最上部気体流(88)と前記第１の精製塔(26)から出る底部液化天然ガス(74)との熱交換に適した第３の熱交換器(152) を更に備えており、
    該第３の熱交換器は有利には２つの流れのみを含んでいることを特徴とする請求項12乃至14のいずれかに記載の装置(150) 。
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