JP7390860B2 - Hydrocarbon separation method and separation device - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、天然ガス、石油随伴ガス、または精油所もしくは石油化学プラントからのオフガスから、エタンまたはプロパンを分離・回収するために用いられる炭化水素の分離方法及び装置に関する。 The present invention relates to a hydrocarbon separation method and apparatus used for separating and recovering ethane or propane from, for example, natural gas, petroleum-associated gas, or off-gas from an oil refinery or petrochemical plant.

従来から、メタンと炭素数2以上の炭化水素とを分離すること、またエタンと炭素数3以上の炭化水素を分離することが行われている。 Conventionally, methane and hydrocarbons having two or more carbon atoms have been separated, and ethane and hydrocarbons having three or more carbon atoms have been separated.

例えば、天然ガスからエタンまたはプロパンを回収する方法として、天然ガスを冷却し脱メタン塔(プロパン回収の場合には脱エタン塔)で軽質成分と、エタン(またはプロパン)及び重質炭化水素成分を蒸留分離する方法が広く用いられている。この方法では、分離に必要な温度まで天然ガスを冷却するため、プロパン冷凍システム及びターボエキスパンダーが用いられている。 For example, as a method for recovering ethane or propane from natural gas, natural gas is cooled and a demethanizer (deethanizer in the case of propane recovery) is used to separate light components from ethane (or propane) and heavy hydrocarbon components. Distillation separation is widely used. This method uses a propane refrigeration system and a turboexpander to cool the natural gas to the temperature required for separation.

特許文献1には、天然ガス等の原料ガスから、蒸留塔を用いてエタン又はプロパンを回収する方法が開示される。この方法は以下の工程を有する。
(a)原料ガスを冷却し、その一部を凝縮させて気液分離する工程;
(b)工程(a)で得られた液を蒸留塔に供給する工程;
(c)工程(a)で得られたガスをエキスパンダーにより膨張させ、その一部を凝縮させて気液分離する工程;
(d)工程(c)で得られた液を蒸留塔に供給する工程;
(e)工程(c)で得られたガスを第1の部分と第2の部分に分岐する工程;
(f)第1の部分を蒸留塔に供給する工程;
(g)第2の部分を圧縮しかつ冷却して凝縮させた後減圧して蒸留塔にリフラックスとして供給する工程;
(h)蒸留塔の塔頂部から残留ガスを得、蒸留塔の塔底部から重質留分を得る工程。
Patent Document 1 discloses a method of recovering ethane or propane from a raw material gas such as natural gas using a distillation column. This method has the following steps.
(a) A step of cooling the raw material gas and condensing a part of it to separate gas and liquid;
(b) supplying the liquid obtained in step (a) to the distillation column;
(c) a step of expanding the gas obtained in step (a) using an expander and condensing a part of it to separate gas and liquid;
(d) a step of supplying the liquid obtained in step (c) to a distillation column;
(e) branching the gas obtained in step (c) into a first part and a second part;
(f) feeding the first portion to a distillation column;
(g) compressing and cooling the second portion to condense it and then reduce the pressure and feed it as reflux to the distillation column;
(h) A step of obtaining residual gas from the top of the distillation column and obtaining a heavy fraction from the bottom of the distillation column.

国際公開第2005/009930号International Publication No. 2005/009930

特許文献1に記載される方法では、工程(c)で得られた液を、そのまま蒸留塔に供給している。そのため冷熱回収の観点から改良の余地があり、エタンもしくはプロパン回収のために、比較的大きな圧縮機動力が必要であった。 In the method described in Patent Document 1, the liquid obtained in step (c) is supplied as is to the distillation column. Therefore, there is room for improvement from the perspective of cold recovery, and a relatively large compressor power is required to recover ethane or propane.

本発明の目的は、エタンまたはプロパンを回収可能な炭化水素の分離方法であって、圧縮機動力の低減を可能とする改良された冷熱回収を含む、炭化水素の分離方法を提供することである。本発明の別の目的は、この方法を実施するに好適な、炭化水素の分離装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a hydrocarbon separation method capable of recovering ethane or propane, the method including improved cold recovery allowing reduction of compressor power. . Another object of the invention is to provide a hydrocarbon separation apparatus suitable for carrying out this method.

本発明の一態様によれば、
少なくともメタンとメタンより低揮発性の炭化水素とを含む原料ガスを、蒸留塔を用いて、メタンが富化されかつメタンより低揮発性の炭化水素がより薄い残留ガスと、メタンがより薄くかつメタンより低揮発性の炭化水素が富化された重質留分に分離する炭化水素の分離方法において、
a)前記原料ガスを、冷媒としての前記残留ガス及び別の冷媒を用いて冷却して部分凝縮させ、その後気液分離する工程;
b)工程aから得られた液を減圧して前記蒸留塔に供給する工程;
c)工程aから得られたガスの一部又は全部を、エキスパンダーにより膨張させて部分凝縮させ、その後気液分離する工程;
d)工程cから得られた液を、工程aにおいて前記別の冷媒として用いた後に、前記蒸留塔に供給する工程;
e)工程cから得られたガスの一部又は全部を前記蒸留塔に供給する工程;及び
f)前記蒸留塔の塔頂部から前記残留ガスを得、前記蒸留塔の塔底部から前記重質留分を得る工程
を有することを特徴とする炭化水素の分離方法が提供される。
According to one aspect of the invention,
A feed gas containing at least methane and a hydrocarbon with lower volatility than methane is combined with a residual gas enriched in methane and thinner in hydrocarbons with lower volatility than methane and a residual gas enriched in methane and thinner in hydrocarbons having lower volatility than methane. In a method for separating hydrocarbons into a heavy fraction enriched with hydrocarbons with lower volatility than methane,
a) a step of cooling and partially condensing the raw material gas using the residual gas and another refrigerant as a refrigerant, and then separating the gas and liquid;
b) a step of reducing the pressure of the liquid obtained in step a and supplying it to the distillation column;
c) a step of expanding part or all of the gas obtained from step a using an expander to partially condense it, and then separating it into gas and liquid;
d) supplying the liquid obtained from step c to the distillation column after using it as the other refrigerant in step a;
e) supplying part or all of the gas obtained from step c to the distillation column; and f) obtaining the residual gas from the top of the distillation column and supplying the heavy distillate from the bottom of the distillation column. Provided is a method for separating hydrocarbons, the method comprising the step of obtaining a hydrocarbon.

本発明の別の態様によれば、
少なくともエタンとエタンより低揮発性の炭化水素とを含む原料ガスを、蒸留塔を用いて、エタンが富化されかつエタンより低揮発性の炭化水素がより薄い残留ガスと、エタンがより薄くかつエタンより低揮発性の炭化水素が富化された重質留分に分離する炭化水素の分離方法において、
a)前記原料ガスを、冷媒としての前記残留ガス及び別の冷媒を用いて冷却して部分凝縮させ、その後気液分離する工程;
b)工程aから得られた液を減圧して前記蒸留塔に供給する工程;
c)工程aから得られたガスの一部又は全部を、エキスパンダーにより膨張させて部分凝縮させ、その後気液分離する工程;
d)工程cから得られた液を、工程aにおいて前記別の冷媒として用いた後に、前記蒸留塔に供給する工程;
e)工程cから得られたガスの一部又は全部を前記蒸留塔に供給する工程;及び
f)前記蒸留塔の塔頂部から前記残留ガスを得、前記蒸留塔の塔底部から前記重質留分を得る工程
を有することを特徴とする炭化水素の分離方法が提供される。
According to another aspect of the invention:
A feed gas containing at least ethane and a hydrocarbon less volatile than ethane is separated into a residual gas enriched in ethane and leaner in hydrocarbons less volatile than ethane and a residual gas enriched in ethane and leaner in hydrocarbons less volatile than ethane. In a method for separating hydrocarbons into a heavy fraction enriched with hydrocarbons with lower volatility than ethane,
a) a step of cooling and partially condensing the raw material gas using the residual gas and another refrigerant as a refrigerant, and then separating the gas and liquid;
b) a step of reducing the pressure of the liquid obtained in step a and supplying it to the distillation column;
c) a step of expanding part or all of the gas obtained from step a using an expander to partially condense it, and then separating it into gas and liquid;
d) supplying the liquid obtained from step c to the distillation column after using it as the other refrigerant in step a;
e) supplying part or all of the gas obtained from step c to the distillation column; and f) obtaining the residual gas from the top of the distillation column and supplying the heavy distillate from the bottom of the distillation column. Provided is a method for separating hydrocarbons, the method comprising the step of obtaining a hydrocarbon.

本発明のさらに別の態様によれば、
少なくともメタンとメタンより低揮発性の炭化水素とを含む原料ガスを、メタンが富化されかつメタンより低揮発性の炭化水素がより薄い残留ガスと、メタンがより薄くかつメタンより低揮発性の炭化水素が富化された重質留分に分離する炭化水素の分離装置において、
塔頂部から前記残留ガスを排出し、塔底部から前記重質留分を排出する蒸留塔;
前記原料ガスを冷却して部分凝縮させる熱交換手段であって、冷媒として前記残留ガスが流れる冷媒流路と、別の冷媒が流れる別の冷媒流路とを含む熱交換手段;
前記熱交換手段から得られた部分凝縮した原料ガスを気液分離する第1の気液分離器;
前記第1の気液分離器から得られた液を減圧バルブを経て前記蒸留塔に供給するライン;
前記第1の気液分離器から得られたガスの一部又は全部を、膨張させて部分凝縮させるエキスパンダー;
前記エキスパンダー出口に接続された第2の気液分離器;
前記第2の気液分離器から得られた液を、前記別の冷媒流路を経て、前記蒸留塔に供給するライン;及び
前記第2の気液分離器から得られたガスの一部又は全部を前記蒸留塔に供給するライン
を含む炭化水素の分離装置が提供される。
According to yet another aspect of the invention,
A feed gas containing at least methane and a hydrocarbon less volatile than methane is combined with a residual gas enriched in methane and leaner in hydrocarbons less volatile than methane; In a hydrocarbon separation device that separates hydrocarbons into a heavy fraction enriched with
a distillation column that discharges the residual gas from the top of the column and discharges the heavy fraction from the bottom of the column;
A heat exchange means for cooling and partially condensing the raw material gas, the heat exchange means including a refrigerant flow path through which the residual gas flows as a refrigerant, and another refrigerant flow path through which another refrigerant flows;
a first gas-liquid separator that separates the partially condensed raw material gas obtained from the heat exchange means into gas and liquid;
a line that supplies the liquid obtained from the first gas-liquid separator to the distillation column via a pressure reducing valve;
an expander that expands and partially condenses part or all of the gas obtained from the first gas-liquid separator;
a second gas-liquid separator connected to the outlet of the expander;
A line for supplying the liquid obtained from the second gas-liquid separator to the distillation column via the another refrigerant flow path; and a part of the gas obtained from the second gas-liquid separator or A hydrocarbon separation apparatus is provided that includes a line feeding the entire distillation column to the distillation column.

本発明のさらに別の態様によれば、
少なくともエタンとエタンより低揮発性の炭化水素とを含む原料ガスを、エタンが富化されかつエタンより低揮発性の炭化水素がより薄い残留ガスと、エタンがより薄くかつエタンより低揮発性の炭化水素が富化された重質留分に分離する炭化水素の分離装置におい
て、
塔頂部から前記残留ガスを排出し、塔底部から前記重質留分を排出する蒸留塔;
前記原料ガスを冷却して部分凝縮させる熱交換手段であって、冷媒として前記残留ガスが流れる冷媒流路と、別の冷媒が流れる別の冷媒流路とを含む熱交換手段;
前記熱交換手段から得られた部分凝縮した原料ガスを気液分離する第1の気液分離器;
前記第1の気液分離器から得られた液を減圧バルブを経て前記蒸留塔に供給するライン;
前記第1の気液分離器から得られたガスの一部又は全部を、膨張させて部分凝縮させるエキスパンダー;
前記エキスパンダー出口に接続された第2の気液分離器;
前記第2の気液分離器から得られた液を、前記別の冷媒流路を経て、前記蒸留塔に供給するライン;及び
前記第2の気液分離器から得られたガスの一部又は全部を前記蒸留塔に供給するライン
を含む炭化水素の分離装置が提供される。
According to yet another aspect of the invention,
A feed gas containing at least ethane and a hydrocarbon less volatile than ethane is combined with a residual gas enriched in ethane and leaner in hydrocarbons less volatile than ethane, and a residual gas enriched in ethane and leaner in hydrocarbons less volatile than ethane; In a hydrocarbon separation device that separates hydrocarbons into a heavy fraction enriched with
a distillation column that discharges the residual gas from the top of the column and discharges the heavy fraction from the bottom of the column;
A heat exchange means for cooling and partially condensing the raw material gas, the heat exchange means including a refrigerant flow path through which the residual gas flows as a refrigerant, and another refrigerant flow path through which another refrigerant flows;
a first gas-liquid separator that separates the partially condensed raw material gas obtained from the heat exchange means into gas and liquid;
a line that supplies the liquid obtained from the first gas-liquid separator to the distillation column via a pressure reduction valve;
an expander that expands and partially condenses part or all of the gas obtained from the first gas-liquid separator;
a second gas-liquid separator connected to the outlet of the expander;
A line for supplying the liquid obtained from the second gas-liquid separator to the distillation column via the another refrigerant flow path; and a part of the gas obtained from the second gas-liquid separator or A hydrocarbon separation apparatus is provided that includes a line feeding the entire distillation column to the distillation column.

本発明の一態様によれば、エタンまたはプロパンを回収可能な炭化水素の分離方法であって、圧縮機動力の低減を可能とする改良された冷熱回収を含む、炭化水素の分離方法が提供される。本発明の別の態様によれば、この方法を実施するに好適な、炭化水素の分離装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a method for separating hydrocarbons capable of recovering ethane or propane, the method including improved cold recovery that allows for reduced compressor power. Ru. According to another aspect of the invention, a hydrocarbon separation apparatus suitable for carrying out this method is provided.

図1は本発明の第1の実施形態に係るエタン回収方法示すプロセスフロー図である。FIG. 1 is a process flow diagram showing an ethane recovery method according to a first embodiment of the present invention. 図2は比較例1のエタン回収方法を示すプロセスフロー図である。FIG. 2 is a process flow diagram showing the ethane recovery method of Comparative Example 1. 図3は本発明の第2の実施形態に係るエタン回収方法を示すプロセスフロー図である。FIG. 3 is a process flow diagram showing an ethane recovery method according to a second embodiment of the present invention. 図4は比較例2のエタン回収方法を示すプロセスフロー図である。FIG. 4 is a process flow diagram showing the ethane recovery method of Comparative Example 2. 図5は本発明の第3の実施形態に係るエタン回収方法を示すプロセスフロー図である。FIG. 5 is a process flow diagram showing an ethane recovery method according to a third embodiment of the present invention. 図6は比較例3のエタン回収方法を示すプロセスフロー図である。FIG. 6 is a process flow diagram showing the ethane recovery method of Comparative Example 3.

以下の記載および図面は単に本発明の好適な形態を説明するためのものであり、本発明はこれに限定されるものではない。なお、「リフラックス」は、狭義には、蒸留塔塔頂ガスを凝縮させ再度蒸留塔に戻す液を意味するが、広義には、これに加えて、精留の目的で蒸留塔塔頂部に供給する液をも含む。本明細書においては、「リフラックス」は広義の意味で使用され、蒸留塔に供給される精留効果を有する液をも含むものである。 The following description and drawings are merely for illustrating preferred forms of the invention, and the invention is not limited thereto. In a narrow sense, "reflux" means a liquid that condenses the gas at the top of a distillation column and returns it to the distillation column, but in a broader sense, "reflux" refers to a liquid that is added to the top of a distillation column for the purpose of rectification. Also includes the liquid to be supplied. In this specification, "reflux" is used in a broad sense, and includes a liquid having a rectifying effect that is supplied to a distillation column.

〔実施形態1〕
本発明は、エタン回収プロセス及びプロパン回収プロセスに関する。本発明の第1の実施形態に関して、図1に示すプロセスフロー図を用いてエタン回収プロセスの例を説明する。ここでいうエタン回収プロセスとは、原料ガス中に含まれる炭化水素成分を蒸留により、メタンと、エタン及び重質な成分とに分離するプロセスである。エタン回収プロセスは蒸留塔(脱メタン塔)および原料ガスを蒸留に必要な温度まで冷却する設備を有する。
[Embodiment 1]
The present invention relates to an ethane recovery process and a propane recovery process. Regarding the first embodiment of the present invention, an example of an ethane recovery process will be described using the process flow diagram shown in FIG. The ethane recovery process referred to herein is a process in which hydrocarbon components contained in raw material gas are separated into methane, ethane, and heavy components by distillation. The ethane recovery process includes a distillation column (demethanizer) and equipment that cools the raw material gas to the temperature required for distillation.

このプロセスでは、少なくともメタンとメタンより低揮発性の炭化水素とを含む原料ガスを、メタンが富化されかつメタンより低揮発性の炭化水素がより薄い残留ガスと、メタンがより薄くかつメタンより低揮発性の炭化水素が富化された重質留分に分離する。このために、塔頂部から残留ガスを排出し、塔底部から重質留分を排出する蒸留塔としての脱メタン塔11が用いられる。このプロセスでは工程a~fを行う。 The process combines a feed gas containing at least methane and a hydrocarbon less volatile than methane with a residual gas enriched in methane and leaner in hydrocarbons less volatile than methane, and a residual gas enriched in methane and leaner in hydrocarbons less volatile than methane; Separation into a heavy fraction enriched in hydrocarbons of low volatility. For this purpose, a demethanizer tower 11 is used as a distillation column which discharges residual gas from the top of the tower and discharges a heavy fraction from the bottom of the tower. In this process, steps a to f are performed.

a)原料ガスを、冷媒としての残留ガス及び別の冷媒を用いて冷却して部分凝縮させ、その後気液分離する工程
この工程では、原料ガスを冷却して部分凝縮させる熱交換手段であって、冷媒として残留ガスが流れる冷媒流路と、別の冷媒が流れる別の冷媒流路とを含む熱交換手段が用いられる。また、当該熱交換手段から得られた部分凝縮した原料ガスを気液分離する第1の気液分離器が用いられる。当該熱交換手段は1つ以上の熱交換器を含むことができる。熱交換手段が2つ以上の熱交換器を含む場合、残留ガスが流れる冷媒流路と別の冷媒流路とが、同一の熱交換器に備わっていてもよいし、相異なる熱交換器に別々に備わっていてもよい。また、複数の熱交換器がそれぞれ、残留ガスが流れる冷媒流路を有していてもよい。複数の熱交換器がそれぞれ、別の冷媒流路を有していてもよい。別の冷媒として複数種の冷媒を用いることができ、例えば一つの熱交換器が、複数種の冷媒がそれぞれ流れる複数の「別の冷媒流路」を有していてもよい。
a) Step of partially condensing the raw material gas by cooling it using residual gas as a refrigerant and another refrigerant, and then separating it into gas and liquid.In this step, the raw material gas is cooled and partially condensed. , a heat exchange means including a refrigerant flow path through which residual gas flows as a refrigerant and another refrigerant flow path through which another refrigerant flows is used. Further, a first gas-liquid separator is used that separates the partially condensed raw material gas obtained from the heat exchange means into gas and liquid. The heat exchange means may include one or more heat exchangers. When the heat exchange means includes two or more heat exchangers, the refrigerant flow path through which the residual gas flows and another refrigerant flow path may be provided in the same heat exchanger, or may be provided in different heat exchangers. They may be provided separately. Further, each of the plurality of heat exchangers may have a refrigerant flow path through which residual gas flows. Each of the plurality of heat exchangers may have a separate refrigerant flow path. A plurality of types of refrigerants can be used as the other refrigerant, and for example, one heat exchanger may have a plurality of "another refrigerant channels" through which multiple types of refrigerants flow, respectively.

例えば天然ガスなどの原料ガスは、熱交換手段により冷却され、部分的に凝縮する。部分凝縮した原料ガスが、低温セパレーターとも呼ばれる第1の気液分離器4で気液分離される。エタンの回収率を上げるには低温セパレーター4の温度は低いほど好ましい。また、天然ガスが凝縮される割合は天然ガスの組成(炭素数2以上の炭化水素の割合)により異なり、おおよそ5mol%以上20mol%以下である。原料ガスを冷却するために使用する熱交換器には、プレートフィン熱交換器または多管式熱交換器など公知の熱交換器を適宜使用することができる。また低温セパレーター4には縦型または横型のベッセル(両端に鏡板を有する円柱状容器)を使用することができ、気液の分離効率を上げるために、その内部にミスト分離器を有することもできる。 A raw material gas, such as natural gas, is cooled by the heat exchange means and partially condensed. The partially condensed raw material gas is separated into gas and liquid by a first gas-liquid separator 4, also called a low-temperature separator. In order to increase the recovery rate of ethane, it is preferable that the temperature of the low-temperature separator 4 is as low as possible. Further, the rate at which natural gas is condensed varies depending on the composition of the natural gas (the proportion of hydrocarbons having 2 or more carbon atoms), and is approximately 5 mol% or more and 20 mol% or less. As the heat exchanger used to cool the raw material gas, a known heat exchanger such as a plate-fin heat exchanger or a shell-and-tube heat exchanger can be used as appropriate. In addition, a vertical or horizontal vessel (a cylindrical container with mirror plates at both ends) can be used as the low-temperature separator 4, and a mist separator can be provided inside the vessel in order to increase the gas-liquid separation efficiency. .

図1の例では、工程aで用いる熱交換器として第1原料ガスクーラー1、原料ガスチラー2、第2原料ガスクーラー3が用いられる。原料ガスは第1原料ガスクーラー1で残留ガスおよび脱メタン塔のサイドストリームF1との熱交換により冷却され、次いで原料ガスチラー2でプロパン冷凍により冷却され、次いで第2原料ガスクーラー3において再び残留ガス、脱メタン塔のサイドストリームF3、及びターボエキスパンダー出口セパレーター7(第2の気液分離器)で凝縮した凝縮液(ライン104)との熱交換により冷却される。第2原料ガスクーラー3から、部分凝縮した原料ガス(気液二相流)が得られる。なおサイドストリームF1およびF3はそれぞれ上記熱交換の後、脱メタン塔11に戻される(戻される流れはそれぞれF2およびF4として示される)。つまり、工程aにおける「別の冷媒」として、ターボエキスパンダー出口セパレーター7で凝縮した凝縮液(工程cから得られた液)104、脱メタン塔のサイドストリームF1及びF3、並びにプロパン冷凍システムのプロパンが用いられる。 In the example of FIG. 1, a first raw material gas cooler 1, a raw material gas chiller 2, and a second raw material gas cooler 3 are used as heat exchangers used in step a. The raw material gas is cooled in the first raw material gas cooler 1 by heat exchange with the residual gas and the side stream F1 of the demethanizer, then cooled by propane refrigeration in the raw gas chiller 2, and then the residual gas is cooled again in the second raw material gas cooler 3. , the side stream F3 of the demethanizer, and the condensate (line 104) condensed in the turbo expander outlet separator 7 (second gas-liquid separator). Partially condensed raw material gas (gas-liquid two-phase flow) is obtained from the second raw material gas cooler 3. Note that the side streams F1 and F3 are each returned to the demethanizer tower 11 after the above-mentioned heat exchange (the returned streams are indicated as F2 and F4, respectively). That is, as "another refrigerant" in step a, the condensate 104 condensed in the turbo expander outlet separator 7 (liquid obtained in step c), the side streams F1 and F3 of the demethanizer, and propane in the propane refrigeration system are used. used.

第1原料ガスクーラー1は、残留ガスが流れる冷媒流路を有し、前記「別の冷媒流路」として、サイドストリームF1が流れる冷媒流路を有する。第2原料ガスクーラー3は、冷媒として残留ガスが流れる冷媒流路を有し、前記「別の冷媒流路」として、第2の気液分離器から得られた液(ライン104)が流れる冷媒流路と、サイドストリームF3が流れる冷媒流路と、を有する。原料ガスチラー2は、プロパン冷凍システムのプロパンが流れる冷媒流路を有する。 The first raw material gas cooler 1 has a refrigerant flow path through which the residual gas flows, and has a refrigerant flow path through which the side stream F1 flows as the "another refrigerant flow path." The second raw material gas cooler 3 has a refrigerant flow path through which residual gas flows as a refrigerant, and as the "another refrigerant flow path", a refrigerant through which the liquid obtained from the second gas-liquid separator (line 104) flows. It has a flow path and a refrigerant flow path through which the side stream F3 flows. The raw material gas chiller 2 has a refrigerant flow path through which propane of the propane refrigeration system flows.

b)工程aから得られた液を減圧して蒸留塔に供給する工程
この工程では、低温セパレーター(第1の気液分離器)4から得られた凝縮液を脱メタン塔11に供給するライン101が用いられる。このラインに減圧バルブ14を設けることができる。典型的には、凝縮液は減圧バルブ14により、脱メタン塔(プロパン回収の場合には脱エタン塔)の供給段の運転圧力に、送液する際の圧力損失を加えた圧力まで減圧され、その一部が気化して気液二相流となる。またこの気化に伴い温度が低下する(実施形態1に対応する実施例1の場合は-84.6℃まで温度が低下する)。
b) Step of reducing the pressure of the liquid obtained in step a and supplying it to the distillation column In this step, a line is used to supply the condensed liquid obtained from the low temperature separator (first gas-liquid separator) 4 to the demethanizer column 11. 101 is used. A pressure reducing valve 14 can be provided in this line. Typically, the condensate is depressurized by the pressure reduction valve 14 to a pressure equal to the operating pressure of the supply stage of the demethanizer (deethanizer in the case of propane recovery) plus the pressure loss during liquid feeding, A part of it vaporizes and becomes a gas-liquid two-phase flow. Further, the temperature decreases with this vaporization (in the case of Example 1 corresponding to Embodiment 1, the temperature decreases to -84.6° C.).

c)工程aから得られたガスの一部又は全部を、エキスパンダーにより膨張させて部分凝縮させ、その後気液分離する工程
この工程では、低温セパレーター(第1の気液分離器)4から得られたガスの一部又は全部を、膨張させて部分凝縮させるエキスパンダー、特にはターボエキスパンダー5が用いられる。また、ターボエキスパンダー5出口に接続されたターボエキスパンダー出口セパレーター7が第2の気液分離器として用いられる。
c) A step in which part or all of the gas obtained from step a is expanded by an expander to partially condense it, and then separated into gas and liquid. In this step, the gas obtained from the low temperature separator (first gas-liquid separator) 4 is An expander, particularly a turbo expander 5, is used to expand and partially condense part or all of the gas. Further, a turbo expander outlet separator 7 connected to the outlet of the turbo expander 5 is used as a second gas-liquid separator.

本例では低温セパレーター4出口ガス(ライン110)の全部がターボエキスパンダー5に送られ、典型的にはターボエキスパンダー5出口の圧力は、脱メタン塔(プロパン回収の場合には脱エタン塔)の供給段の運転圧力に、送液する際の圧力損失を加えた圧力まで減圧される。このとき等エントロピー膨張の効果によりターボエキスパンダー5の出口ガスは極めて低温になり(実施例1の場合は-85.2℃)、部分的に凝縮する(実施例1の場合は27.9mol%が液化する)。また膨張時にガスが失うエネルギーをコンプレッサー6の動力として回収することができる。 In this example, all of the low temperature separator 4 outlet gas (line 110) is sent to the turbo expander 5, and typically the pressure at the turbo expander 5 outlet is the same as the pressure at the outlet of the demethanizer (or deethanizer in the case of propane recovery). The pressure is reduced to the operating pressure of the stage plus the pressure loss during liquid transfer. At this time, due to the effect of isentropic expansion, the outlet gas of the turbo expander 5 becomes extremely low temperature (-85.2°C in the case of Example 1), and is partially condensed (in the case of Example 1, 27.9 mol% liquefy). Furthermore, the energy lost by the gas during expansion can be recovered as power for the compressor 6.

ターボエキスパンダー5出口で部分凝縮したガスは、ターボエキスパンダー出口セパレーター7(第2の気液分離器)で気液分離される。 The gas partially condensed at the outlet of the turbo expander 5 is separated into gas and liquid by the turbo expander outlet separator 7 (second gas-liquid separator).

ターボエキスパンダー出口セパレーター7には縦型または横型のベッセル(両端に鏡板を有する円柱状容器)を使用することができ、気液の分離効率を上げるために、その内部にミスト分離器を有することもできる。 A vertical or horizontal vessel (a cylindrical container with end plates at both ends) can be used for the turbo expander outlet separator 7, and it may also have a mist separator inside to increase the gas-liquid separation efficiency. can.

d)工程cから得られた液を、工程aにおいて前述の「別の冷媒」として用いた後に、前記蒸留塔に供給する工程
この工程において、ターボエキスパンダー出口セパレーター7から得られた液を、前述の「別の冷媒流路」を経て、脱メタン塔(蒸留塔)11に供給するラインが用いられる(ライン104及び102)。本例において、ターボエキスパンダー出口セパレーター7から得られた液を流す「別の冷媒流路」は、工程aの冷却に用いる熱交換器のうち原料ガスの流れ方向を基準として最も下流に位置する第2原料ガスクーラー3に備わる冷媒流路の一つである。実施例1の場合では、ライン104の液は、「別の冷媒」として用いられることで、-39.0℃まで昇温され、気液二相流となる。
d) Step of supplying the liquid obtained from step c to the distillation column after using it as the above-mentioned "another refrigerant" in step a In this step, the liquid obtained from the turbo expander outlet separator 7 is A line is used which supplies the demethanizer (distillation column) 11 via "another refrigerant flow path" (lines 104 and 102). In this example, the "another refrigerant flow path" through which the liquid obtained from the turbo expander outlet separator 7 flows is the one located most downstream with respect to the flow direction of the raw material gas among the heat exchangers used for cooling in step a. This is one of the refrigerant channels provided in the two-source gas cooler 3. In the case of Example 1, the liquid in line 104 is used as "another refrigerant" and is heated to -39.0° C., resulting in a gas-liquid two-phase flow.

e)工程cから得られたガスの一部又は全部を蒸留塔に供給する工程
この工程において、ターボエキスパンダー出口セパレーター(第2の気液分離器)7から得られたガスの一部又は全部を脱メタン塔(蒸留塔)11に供給するラインを用いる。
e) Step of supplying part or all of the gas obtained from step c to the distillation column In this step, part or all of the gas obtained from the turbo expander outlet separator (second gas-liquid separator) 7 is supplied to the distillation column. A line feeding the demethanizer tower (distillation tower) 11 is used.

本例では、ターボエキスパンダー出口セパレーター(第2の気液分離器)7から得られたガスの全部を脱メタン塔11に供給している(ライン103)。 In this example, all of the gas obtained from the turbo expander outlet separator (second gas-liquid separator) 7 is supplied to the demethanizer 11 (line 103).

脱メタン塔11は、例えば塔内部にトレイまたはパッキングを有し、蒸留操作により高揮発性成分と低揮発性成分とを分離する。脱メタン塔の圧力は、下流の残留ガスの圧縮に要する動力を少なくするために、所定のエタン回収率を達成できる範囲で出来るだけ高いことが好ましく、この観点から1.5MPa以上3.5MPa以下が好ましく、2.5MPa以上3.5MPa以下がさらに好ましい。 The demethanizer tower 11 has, for example, a tray or packing inside the tower, and separates high-volatile components and low-volatile components by a distillation operation. In order to reduce the power required to compress the residual gas downstream, the pressure of the demethanizer is preferably as high as possible within a range that can achieve a predetermined ethane recovery rate, and from this point of view, it is 1.5 MPa or more and 3.5 MPa or less. is preferable, and more preferably 2.5 MPa or more and 3.5 MPa or less.

本例では、脱メタン塔11に3種類の流体がフィードされる。塔頂部には低温セパレーター4で分離された凝縮液が減圧バルブ14を経由してリフラックスとしてフィードされ(ライン101)、それより下にターボエキスパンダー出口セパレーター7の出口ガスがフィードされ(ライン103)、さらにそれより下に、ターボエキスパンダー出口セパレーター7で分離された液が第2原料ガスクーラー3で原料ガスと熱交換した後にフィードされる(ライン102)。図1では低温セパレーター4で分離された液がリフラックスとしてフィードされているが(ライン101)、ターボエキスパンダー出口セパレーター7で分離された液を、原料ガスと熱交換した後に、リフラックスとして使用してもよい。脱メタン塔へのフィードのより詳細な位置は、各フィードの温度およびメタン濃度に応じて適宜決めることができる。 In this example, three types of fluids are fed to the demethanizer 11. The condensate separated by the low-temperature separator 4 is fed to the top of the column as reflux via the pressure reducing valve 14 (line 101), and the outlet gas of the turbo expander outlet separator 7 is fed below it (line 103). Further below, the liquid separated by the turbo expander outlet separator 7 is fed after exchanging heat with the raw material gas in the second raw material gas cooler 3 (line 102). In Figure 1, the liquid separated by the low temperature separator 4 is fed as reflux (line 101), but the liquid separated by the turbo expander outlet separator 7 is used as reflux after exchanging heat with the raw material gas. You can. The detailed position of the feed to the demethanizer can be determined as appropriate depending on the temperature and methane concentration of each feed.

脱メタン塔の塔底部にはリボイラー12が設置され、塔底液中のメタンを揮発させ、塔底液中のメタン濃度が所定の値以下となるように熱が加えられる。 A reboiler 12 is installed at the bottom of the demethanizer tower, and heat is applied to volatilize the methane in the bottom liquid and keep the methane concentration in the bottom liquid below a predetermined value.

f)蒸留塔の塔頂部から残留ガスを得、蒸留塔の塔底部から重質留分を得る工程
脱メタン塔の塔頂部からは、エタン、プロパンなどの成分が除去されたメタンを主成分とする残留ガスが分離され、原料ガスとの熱交換に利用される。その後、必要に応じて、ターボエキスパンダーが駆動するコンプレッサー6およびモーター等により駆動されるコンプレッサー(残留ガスコンプレッサー)13によって所定の圧力まで圧縮される。脱メタン塔11の塔底部からは、エタン、プロパンおよび重質成分がNGL(Natural Gas Liquid:天然ガス液)として分離される。得られたNGLは、例えば、さらに下流に設けられるNGL分離工程で各成分に分離される。
f) Process of obtaining residual gas from the top of the distillation column and obtaining a heavy fraction from the bottom of the distillation column From the top of the demethanization column, methane from which components such as ethane and propane have been removed is the main component. The residual gas is separated and used for heat exchange with the raw material gas. Thereafter, if necessary, the gas is compressed to a predetermined pressure by a compressor 6 driven by a turbo expander and a compressor (residual gas compressor) 13 driven by a motor or the like. From the bottom of the demethanizer 11, ethane, propane, and heavy components are separated as NGL (Natural Gas Liquid). The obtained NGL is separated into each component, for example, in an NGL separation step provided further downstream.

原料ガスとしては、メタンおよびメタンより低揮発性の炭化水素類を含んだ天然ガスなどが好ましい。原料ガスは、石油随伴ガス、または精油所もしくは石油化学プラントからのオフガスであってもよい。 As the raw material gas, methane and natural gas containing hydrocarbons with lower volatility than methane are preferable. The feed gas may be petroleum-associated gas or off-gas from a refinery or petrochemical plant.

原料ガス中のメタンより低揮発性の炭化水素類の濃度が大きいほど、ターボエキスパンダー5入口ガス中のメタン濃度とターボエキスパンダー出口ガスセパレーター7出口ガス中のメタン濃度との差が大きくなり、リフラックス改善の効果が生まれやすい。したがい、原料ガス中のメタンより低揮発性の炭化水素類の濃度が5mol%以上50mol%以下である場合、さらには10mol%以上50mol%以下である場合、本発明の効果が特に顕著である。 The greater the concentration of hydrocarbons that are less volatile than methane in the raw material gas, the greater the difference between the methane concentration in the turbo expander 5 inlet gas and the methane concentration in the turbo expander outlet gas separator 7 outlet gas, and the reflux Improvement effects are likely to occur. Therefore, the effects of the present invention are particularly remarkable when the concentration of hydrocarbons that are less volatile than methane in the raw material gas is 5 mol% or more and 50 mol% or less, furthermore 10 mol% or more and 50 mol% or less.

また残留ガス中のエタン濃度が低いほど、高いエタン回収率であることを意味するため、残留ガス中のエタン濃度は出来るだけ低い方が好ましく、5mol%以下が好ましく、1mol%以下がさらに好ましい。 Furthermore, since a lower ethane concentration in the residual gas means a higher ethane recovery rate, the ethane concentration in the residual gas is preferably as low as possible, preferably 5 mol% or less, and more preferably 1 mol% or less.

NGLは液化、回収したメタンより低揮発性の炭化水素類で構成され、例えばさらに下流に設けられるNGL分留設備へと送り出され、エタン、プロパン、ブタン等の製品に分離される。このような場合、NGL中のメタンはエタン製品の規格を満足できる程度まで低いことが好ましく、2mol%以下が好ましく、1mol%以下がさらに好ましい。 NGL is composed of hydrocarbons that are less volatile than liquefied and recovered methane, and is sent, for example, to an NGL fractionation facility provided further downstream, where it is separated into products such as ethane, propane, and butane. In such a case, the methane content in the NGL is preferably low enough to satisfy the standards for ethane products, preferably 2 mol% or less, and more preferably 1 mol% or less.

プロパン回収プロセスの場合も、上記の例と原理は同じで、脱メタン塔11に替えて脱エタン塔が用いられ、脱エタン塔の塔頂部からは、メタン及びエタンを主成分とする残留ガスが分離され、脱エタン塔の塔底部からはプロパンおよび重質成分がNGLとして分離される。 In the case of the propane recovery process, the principle is the same as in the above example, and a deethanizer is used instead of the demethanizer 11, and residual gas containing methane and ethane as main components is released from the top of the deethanizer. Propane and heavy components are separated as NGL from the bottom of the deethanizer tower.

〔実施形態2〕
本発明の第2の実施形態に関して、図3に示すプロセスフロー図を用いてエタン回収プロセスの例を説明する。実施形態1と同様の点については、説明を省略する。
[Embodiment 2]
Regarding the second embodiment of the present invention, an example of an ethane recovery process will be described using the process flow diagram shown in FIG. Descriptions of the same points as in Embodiment 1 will be omitted.

実施形態1では、工程cにおいて、工程aから、すなわち低温セパレーター4から得られたガス(ライン110)の全量を、ターボエキスパンダー5に供給している。実施形態2では、ライン110を分岐し、ライン110のガスの一部だけ(ライン110a)をターボエキスパンダー5に送って工程cに供する。ライン110の分岐比は求められるエタン回収率に鑑みて決定される(実施形態2に対応する実施例2の場合はライン110a:ライン110b=70:30(モル比))。ターボエキスパンダー5出口の圧力は、脱メタン塔(プロパン回収の場合には脱エタン塔)の供給段の運転圧力に、送液する際の圧力損失を加えた圧力まで減圧される。この際、等エントロピー膨張の効果により、ターボエキスパンダー5の出口ガスは極めて低温になり(実施例2では-86.4℃)、部分的に凝縮する(実施例2では24.7%が液化)。また、膨張時にガスが失うエネルギーをコンプレッサー6の動力として回収することができる。 In Embodiment 1, in step c, the entire amount of gas (line 110) obtained from step a, that is, from the low temperature separator 4, is supplied to the turbo expander 5. In the second embodiment, the line 110 is branched and only a part of the gas in the line 110 (line 110a) is sent to the turbo expander 5 to be subjected to step c. The branching ratio of line 110 is determined in consideration of the required ethane recovery rate (in the case of Example 2 corresponding to Embodiment 2, line 110a:line 110b=70:30 (molar ratio)). The pressure at the outlet of the turbo expander 5 is reduced to the operating pressure of the supply stage of the demethanizer (deethanizer in the case of propane recovery) plus the pressure loss during liquid feeding. At this time, due to the effect of isentropic expansion, the outlet gas of the turbo expander 5 becomes extremely low temperature (-86.4°C in Example 2) and partially condenses (24.7% liquefies in Example 2). . Furthermore, the energy lost by the gas during expansion can be recovered as power for the compressor 6.

ライン110のガスの残部(ライン110b)は、凝縮器10において脱メタン塔の塔頂部から得られた残留ガスとの熱交換により冷却して全凝縮させ(実施例2の場合は-90.8℃まで冷却)、全凝縮した液を減圧バルブ15により減圧して脱メタン塔(蒸留塔)11に供給する(ライン105)。全凝縮した液は、減圧バルブ15により、脱メタン塔(蒸留塔)11の供給段の運転圧力に、送液する際の圧力損失を加えた圧力まで減圧される。また全凝縮した液は減圧によりその一部が気化して気液二相流となり、気化に伴い温度が低下する(実施例2の場合では-94.2℃)。 The remainder of the gas in line 110 (line 110b) is cooled in the condenser 10 by heat exchange with the residual gas obtained from the top of the demethanizer to completely condense it (-90.8 ℃), and the entire condensed liquid is reduced in pressure by a pressure reduction valve 15 and supplied to a demethanizer (distillation column) 11 (line 105). The pressure of the entire condensed liquid is reduced by the pressure reduction valve 15 to a pressure equal to the operating pressure of the supply stage of the demethanizer (distillation column) 11 plus the pressure loss during liquid feeding. Further, a part of the completely condensed liquid is vaporized by the reduced pressure, resulting in a gas-liquid two-phase flow, and the temperature decreases as the vaporization occurs (-94.2° C. in the case of Example 2).

このために、以下のものを用いる。
低温セパレーター(第1の気液分離器)4から得られたガスの一部をターボエキスパンダー5に送るライン110a;
低温セパレーター(第1の気液分離器)4から得られたガスの残部(ライン110b)を、残留ガスとの熱交換により冷却して全凝縮させる凝縮器10;
凝縮器10で全凝縮した液を減圧する減圧バルブ15;及び
減圧バルブ15の出口を脱メタン塔(蒸留塔)11に接続するライン105。
For this purpose, use the following:
A line 110a that sends a part of the gas obtained from the low temperature separator (first gas-liquid separator) 4 to the turbo expander 5;
A condenser 10 that cools and completely condenses the remainder of the gas (line 110b) obtained from the low-temperature separator (first gas-liquid separator) 4 by heat exchange with the residual gas;
A pressure reduction valve 15 that reduces the pressure of the liquid completely condensed in the condenser 10; and a line 105 that connects the outlet of the pressure reduction valve 15 to the demethanizer (distillation column) 11.

凝縮器10として、ライン110bのガスと、残留ガスとの間で熱交換を行う熱交換器を用いることができる。凝縮器10は、原料ガスクーラー1及び3並びに原料ガスチラー2よりも、残留ガスの流れ方向を基準にして上流に配することができる。 As the condenser 10, a heat exchanger that exchanges heat between the gas in the line 110b and the residual gas can be used. The condenser 10 can be disposed upstream of the raw material gas coolers 1 and 3 and the raw material gas chiller 2 with respect to the flow direction of residual gas.

本例では、脱メタン塔11に4種類の流体がフィードされる。塔頂部には、ライン105からの液がリフラックスとしてフィードされ、それより下にターボエキスパンダー出口セパレーター7の出口ガスがフィードされ(ライン103)、それより下に低温セパレーター4からの液が減圧バルブ14で減圧された後にフィードされ(ライン101)、それより下にターボエキスパンダー出口セパレーター7からの液が原料ガスと熱交換した後にフィードされる(ライン102)。 In this example, four types of fluids are fed to the demethanizer tower 11. The liquid from line 105 is fed to the top of the column as reflux, below which the outlet gas of turbo expander outlet separator 7 is fed (line 103), and below that the liquid from low temperature separator 4 is fed to the pressure reducing valve. The liquid from the turbo expander outlet separator 7 is fed after being depressurized at 14 (line 101), and the liquid from the turbo expander outlet separator 7 is fed after exchanging heat with the raw material gas (line 102).

プロセスフローに関して、以上の点以外は実施形態2は実施形態1と同様であってよい。ただし、プロセスフローの相違に応じて、温度、圧力等の条件を適宜変更することができる。 Regarding the process flow, the second embodiment may be the same as the first embodiment except for the above points. However, conditions such as temperature and pressure can be changed as appropriate depending on the difference in process flow.

〔実施形態3〕
本発明の第3の実施形態に関して、図5に示すプロセスフロー図を用いてエタン回収プロセスの例を説明する。実施形態1と同様の点については、説明を省略する。
[Embodiment 3]
Regarding the third embodiment of the present invention, an example of an ethane recovery process will be described using the process flow diagram shown in FIG. Descriptions of the same points as in Embodiment 1 will be omitted.

実施形態1では、工程eにおいて、工程cから、すなわちターボエキスパンダー出口セパレーター7から得られたガス(ライン103)の全量を、脱メタン塔11に供給している。実施形態3では、ライン103を分岐し、ライン103のガスの一部だけ(ライン103a)を工程eに供し、すなわち脱メタン塔11に供給する。ライン103の分岐比は求められるエタン回収率に鑑みて決定される(実施形態3に対応する実施例3の場合はライン103a:ライン103b=63:37(モル比))。ライン103のガスの残部(ライン103b)は、圧縮し(実施例3の場合は6.00MPa)、脱メタン塔の塔頂部から得られた残留ガスとの熱交換により冷却して全凝縮させ(実施例3の場合は-94.2℃)、さらに全凝縮した液を減圧して脱メタン塔11に供給する(ライン105)。全凝縮した液は、減圧バルブ15により、脱メタン塔(蒸留塔)11の供給段の運転圧力に、送液する際の圧力損失を加えた圧力まで減圧される。また全凝縮した液は減圧によりその一部が気化して気液二相流となり、気化に伴い温度が低下する(実施例3の場合では-97.2℃)。 In Embodiment 1, in step e, the entire amount of the gas (line 103) obtained from step c, that is, from the turbo expander outlet separator 7, is supplied to the demethanizer 11. In the third embodiment, the line 103 is branched and only a part of the gas in the line 103 (line 103a) is subjected to step e, that is, fed to the demethanizer 11. The branching ratio of line 103 is determined in consideration of the required ethane recovery rate (in the case of Example 3 corresponding to Embodiment 3, line 103a:line 103b=63:37 (molar ratio)). The remainder of the gas in line 103 (line 103b) is compressed (to 6.00 MPa in the case of Example 3), cooled by heat exchange with the residual gas obtained from the top of the demethanizer tower, and completely condensed ( -94.2° C. in the case of Example 3), and the completely condensed liquid is further depressurized and supplied to the demethanizer 11 (line 105). The pressure of the entire condensed liquid is reduced by the pressure reduction valve 15 to a pressure equal to the operating pressure of the supply stage of the demethanizer (distillation column) 11 plus the pressure loss during liquid feeding. In addition, part of the completely condensed liquid is vaporized by the reduced pressure, resulting in a gas-liquid two-phase flow, and the temperature decreases (-97.2° C. in the case of Example 3) as the liquid vaporizes.

このために、以下のものを用いる。
ターボエキスパンダー出口セパレーター7(第2の気液分離器)から得られたガスの一部を脱メタン塔(蒸留塔)11に供給するライン103a;
ターボエキスパンダー出口セパレーター7(第2の気液分離器)から得られたガスの残部(ライン103b)を圧縮するコンプレッサー8;
コンプレッサー8で圧縮されたガスを残留ガスとの熱交換により冷却して全凝縮させる凝縮器(リフラックスコンデンサー)10;
凝縮器10で全凝縮した液を減圧する減圧バルブ15;及び
減圧バルブ15出口を脱メタン塔(蒸留塔)11に接続するライン105。
For this purpose, use the following:
A line 103a that supplies a portion of the gas obtained from the turbo expander outlet separator 7 (second gas-liquid separator) to the demethanizer tower (distillation tower) 11;
a compressor 8 that compresses the remainder of the gas (line 103b) obtained from the turbo expander outlet separator 7 (second gas-liquid separator);
A condenser (reflux condenser) 10 that cools and completely condenses the gas compressed by the compressor 8 through heat exchange with residual gas;
A pressure reduction valve 15 that reduces the pressure of the liquid completely condensed in the condenser 10; and a line 105 that connects the outlet of the pressure reduction valve 15 to the demethanizer (distillation column) 11.

凝縮器10として、ライン103bのガスと、残留ガスとの間で熱交換を行う熱交換器を用いることができる。凝縮器10は、原料ガスクーラー1及び3、並びに原料ガスチラー2よりも、残留ガスの流れ方向を基準にして上流に配することができる。また本例では、コンプレッサー8で圧縮されたガスを、プロパン冷凍による熱交換器(リフラックスクーラー)9で冷却した後に、リフラックスコンデンサー10において残留ガスとの熱交換により冷却して全凝縮させている。リフラックスクーラー9は必要に応じて設けることができ、リフラックスコンデンサー10による冷却で十分な場合には不要である。 As the condenser 10, a heat exchanger that exchanges heat between the gas in the line 103b and the residual gas can be used. The condenser 10 can be disposed upstream of the raw material gas coolers 1 and 3 and the raw material gas chiller 2 with respect to the flow direction of residual gas. In this example, the gas compressed by the compressor 8 is cooled by a heat exchanger (reflux cooler) 9 using propane refrigeration, and then cooled by heat exchange with the residual gas in a reflux condenser 10 to completely condense it. There is. The reflux cooler 9 can be provided as needed, and is not necessary if cooling by the reflux condenser 10 is sufficient.

本例では、脱メタン塔11に4種類の流体がフィードされる。塔頂部には、ライン105からの液がリフラックスとしてフィードされ、それより下にターボエキスパンダー出口セパレーター7の出口ガスの一部がフィードされ(ライン103a)、それより下に低温セパレーター4からの液が減圧バルブ14で減圧された後にフィードされ(ライン101)、それより下にターボエキスパンダー出口セパレーター7からの液が原料ガスと熱交換した後にフィードされる(ライン102)。 In this example, four types of fluids are fed to the demethanizer tower 11. The liquid from line 105 is fed to the top of the tower as reflux, below which a part of the outlet gas of turbo expander outlet separator 7 is fed (line 103a), and below that the liquid from low temperature separator 4 is fed. is fed after being depressurized by the pressure reducing valve 14 (line 101), and below that, the liquid from the turbo expander outlet separator 7 is fed after exchanging heat with the raw material gas (line 102).

プロセスフローに関して、以上の点以外は実施形態3は実施形態1と同様であってよい。ただし、プロセスフローの相違に応じて、温度、圧力等の条件を適宜変更することができる。 Regarding the process flow, the third embodiment may be the same as the first embodiment except for the above points. However, conditions such as temperature and pressure can be changed as appropriate depending on the difference in process flow.

以下、本発明を実施例に基づき更に詳細に説明するが、本発明はこれによって制限されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be explained in more detail based on Examples, but the present invention is not limited thereto.

〔実施例1〕
図1に示した構成を有する炭化水素分離装置を用い、エタン回収を行う場合の例につき、プロセスシミュレーションを行った。あらかじめ水が除去された高圧の原料天然ガスが、6.24MPa、17.1℃の条件で炭化水素分離装置に導入される。この時の原料ガスの組成は、表1に示されるとおりである。流量は13,700kg-mol/時(10モル/時)である。なおCn(nは自然数)は炭素数nの炭化水素を表す。C5+は炭素数5以上の炭化水素を表す。
[Example 1]
A process simulation was conducted for an example of ethane recovery using a hydrocarbon separation apparatus having the configuration shown in FIG. High-pressure raw material natural gas from which water has been removed in advance is introduced into a hydrocarbon separation device under conditions of 6.24 MPa and 17.1°C. The composition of the raw material gas at this time is as shown in Table 1. The flow rate is 13,700 kg-mol/hr (10 3 mol/hr). Note that Cn (n is a natural number) represents a hydrocarbon having n carbon atoms. C5+ represents a hydrocarbon having 5 or more carbon atoms.

Figure 0007390860000001
Figure 0007390860000001

原料ガスは第1原料ガスクーラー1で、-39.0℃の残留ガスおよび-33.5℃の脱メタン塔11のサイドストリームF1と熱交換し、-24.6℃まで冷却される。その後、原料ガスチラー2でプロパン冷凍により-37.0℃まで冷却され、第2原料ガスクーラー3で、-84.6℃の残留ガス、-76.1℃の脱メタン塔11のサイドストリームF3および-85.2℃のターボエキスパンダー出口セパレーター7の凝縮液(ライン104)との熱交換により-62.9℃まで冷却される。ここで第1原料ガスクーラー1および第2原料ガスクーラー3はプレートフィン熱交換器であり、原料ガスチラー2はケトル型の多管式熱交換器である。 The raw material gas exchanges heat with the residual gas at -39.0°C and the side stream F1 of the demethanizer 11 at -33.5°C in the first raw material gas cooler 1, and is cooled to -24.6°C. Thereafter, the raw material gas chiller 2 cools the gas to -37.0°C by propane freezing, and the second raw material gas cooler 3 cools the residual gas at -84.6°C, the side stream F3 of the demethanizer 11 at -76.1°C, and It is cooled to -62.9°C by heat exchange with the condensate (line 104) of the turbo expander outlet separator 7 at -85.2°C. Here, the first raw material gas cooler 1 and the second raw material gas cooler 3 are plate fin heat exchangers, and the raw material gas chiller 2 is a kettle-type multi-tubular heat exchanger.

次に、原料ガスは低温セパレーター4で気液分離される。低温セパレーター4は内部にミスト分離器を有する縦型ベッセル(両端に鏡板を有する円柱状容器)である。 Next, the raw material gas is separated into gas and liquid by a low temperature separator 4. The low-temperature separator 4 is a vertical vessel (a cylindrical vessel with mirror plates at both ends) having a mist separator inside.

低温セパレーター4出口ガスの全量は、ターボエキスパンダー5に送られ、3.47MPaまで減圧される。その出口ガスは等エントロピー膨張の効果により-85.2℃まで冷却され、529kWの動力をエキスパンダーが駆動するコンプレッサー6に与える。ターボエキスパンダー5出口のガスは、ターボエキスパンダー出口セパレーター7で気液分離される。ターボエキスパンダー出口セパレーター7は、内部にミスト分離器を有する縦型ベッセル(両端に鏡板を有する円柱状容器)である。 The entire amount of the low temperature separator 4 outlet gas is sent to the turbo expander 5, and the pressure is reduced to 3.47 MPa. The outlet gas is cooled to −85.2° C. by the effect of isentropic expansion and provides 529 kW of power to the compressor 6 driven by the expander. The gas at the outlet of the turbo expander 5 is separated into gas and liquid by the turbo expander outlet separator 7. The turbo expander outlet separator 7 is a vertical vessel (a cylindrical vessel with mirror plates at both ends) having a mist separator inside.

ターボエキスパンダー出口セパレーター7で分離された-85.2℃の凝縮液(ライン104)は、第2原料ガスクーラー3で原料ガスに冷熱を与え、-39.0℃まで昇温された後、脱メタン塔11にフィードされる(ライン102)。 The -85.2°C condensate (line 104) separated by the turbo expander outlet separator 7 is heated to -39.0°C by applying cold heat to the raw material gas in the second raw material gas cooler 3, and then desorbed. It is fed to the methane tower 11 (line 102).

脱メタン塔11は、内部に40段のトレイが設置され、ターボエキスパンダー出口セパレーター7出口のガスは塔頂から3段目のトレイにフィードされる(ライン103)。また、ターボエキスパンダー出口セパレーター7で分離された液は、第2原料ガスクーラー3を経て、塔頂から10段目にフィードされる(ライン102)。さらに、低温セパレーター4で分離された液は、減圧バルブ14で3.29MPaまで減圧された後、リフラックスとして塔頂から1段目にフィードされる(ライン101)。 The demethanizer tower 11 has 40 trays installed therein, and the gas at the outlet of the turbo expander outlet separator 7 is fed to the third tray from the top of the tower (line 103). Further, the liquid separated by the turbo expander outlet separator 7 passes through the second raw material gas cooler 3 and is fed to the 10th stage from the top of the column (line 102). Further, the liquid separated by the low-temperature separator 4 is reduced in pressure to 3.29 MPa by the pressure reducing valve 14, and then fed to the first stage from the top of the column as reflux (line 101).

脱メタン塔11は、塔頂部で3.27MPa、-84.6℃の条件で運転され、塔底部では3.32MPa、39.8℃の条件で運転される。塔底部の温度は、NGL中のメタン濃度が1モル%以下になる平衡温度により決まり、その温度で運転するため、リボイラー12から3.60MWの熱が加えられる。脱メタン塔11の塔頂部から分離される残留ガス、及び塔底部から分離されるNGLの組成は、表2に示される通りである。流量は、残留ガスが12,553kg-mol/時(10モル/時)、NGLが1,147kg-mol/時(10モル/時)である。なお、「NC4」はノルマルブタンを、「IC4」はイソブタンを表す。 The demethanizer tower 11 is operated at a temperature of 3.27 MPa and -84.6°C at the top of the tower, and at a temperature of 3.32 MPa and 39.8°C at the bottom of the tower. The temperature at the bottom of the column is determined by the equilibrium temperature at which the methane concentration in the NGL is 1 mol % or less, and in order to operate at that temperature, 3.60 MW of heat is added from the reboiler 12. The compositions of the residual gas separated from the top of the demethanizer 11 and the NGL separated from the bottom of the tower are as shown in Table 2. The flow rates are 12,553 kg-mol/hr (10 3 mol/hr) for residual gas and 1,147 kg-mol/hr (10 3 mol/hr) for NGL. In addition, "NC4" represents normal butane, and "IC4" represents isobutane.

Figure 0007390860000002
Figure 0007390860000002

原料ガス中のエタンの内、76.7%がNGLとして回収される。 Of the ethane in the raw material gas, 76.7% is recovered as NGL.

脱メタン塔11の塔頂部を出た残留ガスは原料ガスと熱交換し、第1原料ガスクーラー1の出口で15.1℃になる。その後、ターボエキスパンダーが駆動するコンプレッサー6で3.25MPaまで圧縮され、残留ガスコンプレッサー13により3.77MPaまで圧縮される。このとき、残留ガスコンプレッサー13の所要動力は、1,031kWである。 The residual gas exiting the top of the demethanizer 11 exchanges heat with the raw material gas, and reaches a temperature of 15.1° C. at the outlet of the first raw material gas cooler 1. Thereafter, the compressor 6 driven by the turbo expander compresses the gas to 3.25 MPa, and the residual gas compressor 13 compresses it to 3.77 MPa. At this time, the required power of the residual gas compressor 13 is 1,031 kW.

〔比較例1〕
図2に示した構成を有する炭化水素分離装置を用い、エタン回収を行う場合の例につき、プロセスシミュレーションを行った。その結果を実施例1の結果と共に表3にまとめる。
[Comparative example 1]
A process simulation was conducted for an example of ethane recovery using a hydrocarbon separation apparatus having the configuration shown in FIG. The results are summarized in Table 3 together with the results of Example 1.

実施例1の場合、ターボエキスパンダー出口セパレーター7により気液分離された凝縮液(ライン104)は、第2原料ガスクーラー3において冷熱を回収されて気液二相流となる(ライン102)。このとき低沸点成分であるメタン留分が主に気化するため、ライン102の気液二相流中のメタン濃度は減少する。脱メタン塔11のリフラックス液中のメタン濃度が高いほどリフラックス効果が高いので、実施例1では、低温セパレーター4の凝縮液(ライン102の気液二相流よりメタン濃度が高い)がリフラックス液として脱メタン塔の1段目にフィードされる。 In the case of Example 1, the condensed liquid (line 104) separated into gas and liquid by the turbo expander outlet separator 7 recovers cold heat in the second raw material gas cooler 3 and becomes a gas-liquid two-phase flow (line 102). At this time, since the methane fraction, which is a low boiling point component, is mainly vaporized, the methane concentration in the gas-liquid two-phase flow in line 102 decreases. The higher the methane concentration in the reflux liquid in the demethanizer tower 11, the higher the reflux effect. It is fed to the first stage of the demethanizer as a flux liquid.

一方で、図2に示した構成では、ターボエキスパンダー出口セパレーター7により分離された凝縮液(ライン102)は、第2原料ガスクーラー3で冷熱を回収されず、またそのメタン濃度が低温セパレーター4の凝縮液のメタン濃度よりも高いため、脱メタン塔11の1段目にリフラックスとして供給される(ライン102)。 On the other hand, in the configuration shown in FIG. 2, the cold energy of the condensate (line 102) separated by the turbo expander outlet separator 7 is not recovered by the second source gas cooler 3, and the methane concentration is lower than that of the low temperature separator 4. Since the methane concentration is higher than that of the condensate, it is supplied as reflux to the first stage of the demethanizer 11 (line 102).

脱メタン塔11では、ターボエキスパンダー出口セパレーター7出口のガスが塔頂から4段目のトレイにフィードされる(ライン103)。低温セパレーター4で分離された液は、減圧バルブ14で2.82MPaまで減圧された後、塔頂から14段目にフィードされる(ライン101)。 In the demethanizer tower 11, the gas at the outlet of the turbo expander outlet separator 7 is fed to the fourth tray from the top of the tower (line 103). The liquid separated by the low temperature separator 4 is reduced in pressure to 2.82 MPa by the pressure reducing valve 14, and then fed to the 14th stage from the top of the column (line 101).

プロセスフローに関して、以上の点以外は比較例1は実施例1と同様である。 Regarding the process flow, Comparative Example 1 is the same as Example 1 except for the above points.

表3において、「冷凍負荷」は原料ガスチラー2におけるプロパン冷凍システムの熱負荷である。冷凍負荷の低下はプロパン冷凍設備容量の低下を意味し、プロパン冷凍設備で消費するエネルギーの低下、およびプロパン冷凍の設備費低下の効果がある。 In Table 3, "refrigeration load" is the heat load of the propane refrigeration system in the raw gas chiller 2. A reduction in the refrigeration load means a reduction in the capacity of the propane refrigeration equipment, which has the effect of reducing the energy consumed by the propane refrigeration equipment and the cost of propane refrigeration equipment.

「リボイラー熱負荷」は、脱メタン塔の塔底リボイラー12の熱負荷である。その低下は、蒸留に要するエネルギーの低下を意味し、外部より供給される用役の費用低下の効果がある。「冷凍コンプレッサー動力」は、プロパン冷凍システムにおいてコンプレッサーで消費される動力である。「残留ガスコンプレッサー」は、残留ガスコンプレッサー13で消費される動力である。 "Reboiler heat load" is the heat load of the bottom reboiler 12 of the demethanizer tower. This reduction means a reduction in the energy required for distillation, which has the effect of reducing the cost of externally supplied utilities. "Refrigerating compressor power" is the power consumed by the compressor in a propane refrigeration system. “Residual gas compressor” is the power consumed by the residual gas compressor 13.

表3で明らかなように、実施例1は比較例1の構成でエタン回収を行った場合と比較して、エタン回収率が同程度であるのにも関わらず、総コンプレッサー動力およびリボイラー熱負荷を低減することが可能である。 As is clear from Table 3, although the ethane recovery rate of Example 1 is about the same as that of the case where ethane recovery is performed using the configuration of Comparative Example 1, the total compressor power and reboiler heat load are It is possible to reduce the

Figure 0007390860000003
Figure 0007390860000003

〔実施例2〕
図3に示した構成を有する炭化水素分離装置を用い、エタン回収を行う場合の例につき、プロセスシミュレーションを行った。原料ガスは実施例1と同様である。
[Example 2]
A process simulation was conducted for an example of ethane recovery using a hydrocarbon separation apparatus having the configuration shown in FIG. The raw material gas is the same as in Example 1.

原料ガスは第1原料ガスクーラー1で、-39.0℃の残留ガスおよび-39.3℃の脱メタン塔11のサイドストリームF1と熱交換し、-23.7℃まで冷却される。その後、原料ガスチラー2でプロパン冷凍により-37.0℃まで冷却され、第2原料ガスクーラー3で、-76.6℃の残留ガス、-77.7℃の脱メタン塔11のサイドストリームF3および-86.4℃のターボエキスパンダー出口セパレーター7の凝縮液(ライン104)との熱交換により-60.4℃まで冷却される。ここで第1原料ガスクーラー1および第2原料ガスクーラー3はプレートフィン熱交換器であり、原料ガスチラー2はケトル型の多管式熱交換器である。 The raw material gas exchanges heat with the residual gas at -39.0°C and the side stream F1 of the demethanizer 11 at -39.3°C in the first raw material gas cooler 1, and is cooled to -23.7°C. Thereafter, the raw material gas chiller 2 cools the gas to -37.0°C by propane freezing, and the second raw material gas cooler 3 cools the remaining gas at -76.6°C, the side stream F3 of the demethanizer 11 at -77.7°C, and It is cooled to -60.4°C by heat exchange with the condensate (line 104) of the turboexpander outlet separator 7 at -86.4°C. Here, the first raw material gas cooler 1 and the second raw material gas cooler 3 are plate fin heat exchangers, and the raw material gas chiller 2 is a kettle-type multi-tubular heat exchanger.

次に、原料ガスは低温セパレーター4で気液分離される。低温セパレーター4は内部にミスト分離器を有する縦型ベッセル(両端に鏡板を有する円柱状容器)である。 Next, the raw material gas is separated into gas and liquid by a low temperature separator 4. The low-temperature separator 4 is a vertical vessel (a cylindrical vessel with mirror plates at both ends) having a mist separator inside.

低温セパレーター4出口ガスのうち、70モル%はターボエキスパンダー5に送られ(ライン110a)、3.20MPaまで減圧される。その出口ガスは等エントロピー膨張の効果により-86.4℃まで冷却されその一部が凝縮して気液二相流となり、723kWの動力をエキスパンダーが駆動するコンプレッサー6に与える。ターボエキスパンダー5出口のガス(部分凝縮したもの)は、ターボエキスパンダー出口セパレーター7で気液分離される。ターボエキスパンダー出口セパレーター7は、内部にミスト分離器を有する縦型ベッセル(両端に鏡板を有する円柱状容器)である。 Of the gas at the outlet of the low temperature separator 4, 70 mol% is sent to the turbo expander 5 (line 110a), where the pressure is reduced to 3.20 MPa. The outlet gas is cooled to -86.4° C. by the effect of isentropic expansion, and a portion of it is condensed to form a gas-liquid two-phase flow, which provides 723 kW of power to the compressor 6 driven by the expander. The gas (partially condensed) at the outlet of the turbo expander 5 is separated into gas and liquid by the turbo expander outlet separator 7. The turbo expander outlet separator 7 is a vertical vessel (a cylindrical vessel with mirror plates at both ends) having a mist separator inside.

低温セパレーター4出口ガスのうち、残りの30モル%は凝縮器(リフラックスコンデンサー)10へと送られ(ライン110b)、脱メタン塔11塔頂の残留ガスと熱交換し、-90.8℃まで冷却され全凝縮する。凝縮液は減圧バルブ15によって3.00MPaまで減圧され、その一部が気化し気液二相流となり、気化に伴い温度が-94.2℃まで低下する。その後、リフラックス液として塔頂から第1段に供給される(ライン105)。ここで、リフラックスコンデンサー10はプレートフィン熱交換器である。 The remaining 30 mol% of the gas at the outlet of the low-temperature separator 4 is sent to the condenser (reflux condenser) 10 (line 110b), where it exchanges heat with the residual gas at the top of the demethanizer tower 11, resulting in a temperature of -90.8°C. It is completely condensed. The pressure of the condensed liquid is reduced to 3.00 MPa by the pressure reducing valve 15, and a portion of it is vaporized to form a gas-liquid two-phase flow, and the temperature drops to -94.2°C as it vaporizes. Thereafter, it is supplied to the first stage from the top of the column as a reflux liquid (line 105). Here, the reflux condenser 10 is a plate-fin heat exchanger.

脱メタン塔11は、内部に40段のトレイが設置され、ターボエキスパンダー出口セパレーター7出口のガスは塔頂から4段目のトレイにフィードされる(ライン103)。また、ターボエキスパンダー出口セパレーター7で分離された-86.4℃の凝縮液(ライン104)は、第2原料ガスクーラー3における冷熱回収により-39.0℃まで昇温され、その一部が気化し気液二相流となった後、塔頂から20段目にフィードされる(ライン102)。さらに、低温セパレーター4で分離された液は、減圧バルブ14で3.20MPaまで減圧され、その一部が気化し気液二相流となり、気化に伴い温度が-84.2℃まで低下する。その後、塔頂から14段目にフィードされる(ライン101)。 The demethanizer tower 11 has 40 trays installed therein, and the gas at the outlet of the turbo expander outlet separator 7 is fed to the fourth tray from the top of the tower (line 103). In addition, the -86.4°C condensate (line 104) separated at the turbo expander outlet separator 7 is heated to -39.0°C by cold heat recovery in the second raw material gas cooler 3, and a part of it is vaporized. After it becomes a gas-liquid two-phase flow, it is fed to the 20th stage from the top of the column (line 102). Furthermore, the pressure of the liquid separated by the low-temperature separator 4 is reduced to 3.20 MPa by the pressure reducing valve 14, and a portion of the liquid is vaporized to become a gas-liquid two-phase flow, and the temperature is reduced to -84.2°C as the liquid is vaporized. Thereafter, it is fed to the 14th stage from the top of the tower (line 101).

脱メタン塔11は、塔頂部で3.00MPa、-92.8℃の条件で運転され、塔底部では3.05MPa、31.5℃の条件で運転される。塔底部の温度は、NGL中のメタン濃度が1モル%以下になる平衡温度により決まり、その温度で運転するため、リボイラー12から3.65MWの熱が加えられる。脱メタン塔11の塔頂部から分離される残留ガス、及び塔底部から分離されるNGLの組成は、表4に示される通りである。流量は、残留ガスが12,444kg-mol/時(10モル/時)、NGLが1,256kg-mol/時(10モル/時)である。 The demethanizer tower 11 is operated at a temperature of 3.00 MPa and -92.8°C at the top of the tower, and at a temperature of 3.05 MPa and 31.5°C at the bottom of the tower. The temperature at the bottom of the column is determined by the equilibrium temperature at which the methane concentration in the NGL is 1 mol % or less, and in order to operate at that temperature, 3.65 MW of heat is added from the reboiler 12. The compositions of the residual gas separated from the top of the demethanizer 11 and the NGL separated from the bottom of the tower are as shown in Table 4. The flow rates are 12,444 kg-mol/hr (10 3 mol/hr) for residual gas and 1,256 kg-mol/hr (10 3 mol/hr) for NGL.

Figure 0007390860000004
Figure 0007390860000004

原料ガス中のエタンの内、88.7%がNGLとして回収される。 Of the ethane in the raw material gas, 88.7% is recovered as NGL.

脱メタン塔11の塔頂部を出た残留ガスは原料ガスと熱交換し、第1原料ガスクーラー1の出口で15.1℃になる。その後、ターボエキスパンダーが駆動するコンプレッサー6で3.17MPaまで圧縮され、残留ガスコンプレッサー13により3.77MPaまで圧縮される。このとき、残留ガスコンプレッサー13の所要動力は、1,859kWである。 The residual gas exiting the top of the demethanizer 11 exchanges heat with the raw material gas, and reaches a temperature of 15.1° C. at the outlet of the first raw material gas cooler 1. Thereafter, the compressor 6 driven by the turbo expander compresses the gas to 3.17 MPa, and the residual gas compressor 13 compresses it to 3.77 MPa. At this time, the required power of the residual gas compressor 13 is 1,859 kW.

〔比較例2〕
図4に示した構成を有する炭化水素分離装置を用い、エタン回収を行う場合の例につき、プロセスシミュレーションを行った。その結果を実施例2の結果と共に表5にまとめる。
[Comparative example 2]
A process simulation was performed for an example of ethane recovery using a hydrocarbon separation apparatus having the configuration shown in FIG. The results are summarized in Table 5 together with the results of Example 2.

図4に示した構成では、ターボエキスパンダー出口セパレーター7により分離された凝縮液(ライン102)は、第2原料ガスクーラー3で冷熱を回収されることなく、そのまま脱メタン塔11に供給される。 In the configuration shown in FIG. 4, the condensate (line 102) separated by the turbo expander outlet separator 7 is supplied to the demethanizer 11 as it is without the cold heat being recovered by the second raw material gas cooler 3.

比較例2では、ターボエキスパンダー出口セパレーター7の凝縮液を用いた冷熱回収が行われないため、低温セパレーター4に流入するストリームの温度は-52.0℃となり、実施例2と比較すると8.4℃高くなる。従い、低温セパレーター4により分離されるガス(ライン110)中のメタン濃度が実施例2と比較して低くなり、最終的には蒸留塔におけるリフラックス効果の低下につながる。 In Comparative Example 2, cold recovery using the condensate of the turbo expander outlet separator 7 is not performed, so the temperature of the stream flowing into the low temperature separator 4 is -52.0°C, which is 8.4°C when compared with Example 2. ℃ becomes higher. Therefore, the methane concentration in the gas (line 110) separated by the low-temperature separator 4 is lower than in Example 2, which ultimately leads to a decrease in the reflux effect in the distillation column.

脱メタン塔11では、ライン105からの液が、リフラックス液として塔頂から第1段に供給される。ターボエキスパンダー出口セパレーター7出口のガスが塔頂から4段目のトレイにフィードされる(ライン103)。ターボエキスパンダー出口セパレーター7で分離された液が、塔頂から14段目にフィードされる(ライン102)。さらに、低温セパレーター4で分離された液は、減圧バルブ14で2.83MPaまで減圧された後、塔頂から20段目にフィードされる(ライン101)。 In the demethanizer tower 11, the liquid from the line 105 is supplied from the top of the tower to the first stage as a reflux liquid. The gas at the outlet of the turbo expander outlet separator 7 is fed to the fourth tray from the top of the column (line 103). The liquid separated by the turbo expander outlet separator 7 is fed from the top of the column to the 14th stage (line 102). Further, the liquid separated by the low temperature separator 4 is reduced in pressure to 2.83 MPa by the pressure reducing valve 14, and then fed to the 20th stage from the top of the column (line 101).

プロセスフローに関して、以上の点以外は比較例2は実施例2と同様である。 Regarding the process flow, Comparative Example 2 is the same as Example 2 except for the above points.

表5で明らかなように、実施例2は比較例2の構成でエタン回収を行った場合と比較して、高いエタン回収率が得られ、さらには総コンプレッサー動力およびリボイラー熱負荷を低減することが可能である。 As is clear from Table 5, Example 2 achieved a higher ethane recovery rate than the case where ethane recovery was performed using the configuration of Comparative Example 2, and furthermore, the total compressor power and reboiler heat load were reduced. is possible.

Figure 0007390860000005
Figure 0007390860000005

〔実施例3〕
図5に示した構成を有する炭化水素分離装置を用い、エタン回収を行う場合の例につき、プロセスシミュレーションを行った。原料ガスは実施例1と同様である。
[Example 3]
A process simulation was conducted for an example of ethane recovery using a hydrocarbon separation apparatus having the configuration shown in FIG. The raw material gas is the same as in Example 1.

原料ガスは第1原料ガスクーラー1で、-39.0℃の残留ガスおよび-35.3℃の脱メタン塔11のサイドストリームF1と熱交換し、-22.6℃まで冷却される。その後、原料ガスチラー2でプロパン冷凍により-37.0℃まで冷却され、第2原料ガスクーラー3で、-68.0℃の残留ガス、-74.3℃の脱メタン塔11のサイドストリームF3および-86.8℃のターボエキスパンダー出口セパレーター7の凝縮液(ライン104)との熱交換により-59.0℃まで冷却される。ここで第1原料ガスクーラー1および第2原料ガスクーラー3はプレートフィン熱交換器であり、原料ガスチラー2はケトル型の多管式熱交換器である。 The raw material gas exchanges heat with the residual gas at -39.0°C and the side stream F1 of the demethanizer 11 at -35.3°C in the first raw gas cooler 1, and is cooled to -22.6°C. Thereafter, the raw material gas chiller 2 cools the gas to -37.0°C by propane freezing, and the second raw material gas cooler 3 cools the residual gas at -68.0°C, the side stream F3 of the demethanizer 11 at -74.3°C, and It is cooled to -59.0°C by heat exchange with the condensate (line 104) of the turboexpander outlet separator 7 at -86.8°C. Here, the first raw material gas cooler 1 and the second raw material gas cooler 3 are plate fin heat exchangers, and the raw material gas chiller 2 is a kettle-type multi-tubular heat exchanger.

次に、原料ガスは低温セパレーター4で気液分離される。低温セパレーター4は内部にミスト分離器を有する縦型ベッセル(両端に鏡板を有する円柱状容器)である。 Next, the raw material gas is separated into gas and liquid by a low temperature separator 4. The low-temperature separator 4 is a vertical vessel (a cylindrical vessel with mirror plates at both ends) having a mist separator inside.

低温セパレーター4出口のガス全量がターボエキスパンダー5に送られ、3.07MPaまで減圧される。その出口ガスは等エントロピー膨張の効果により-86.8℃まで冷却され、1,259kWの動力をエキスパンダーが駆動するコンプレッサー6に与える。ターボエキスパンダー5出口のガスは、ターボエキスパンダー出口セパレーター7で気液分離される。ターボエキスパンダー出口セパレーター7は、内部にミスト分離器を有する縦型ベッセル(両端に鏡板を有する円柱状容器)である。 The entire amount of gas at the outlet of the low temperature separator 4 is sent to the turbo expander 5, and the pressure is reduced to 3.07 MPa. The outlet gas is cooled to −86.8° C. by the effect of isentropic expansion and provides a power of 1,259 kW to the compressor 6 driven by the expander. The gas at the outlet of the turbo expander 5 is separated into gas and liquid by the turbo expander outlet separator 7. The turbo expander outlet separator 7 is a vertical vessel (a cylindrical vessel with mirror plates at both ends) having a mist separator inside.

ターボエキスパンダー出口セパレーター7の出口ガス(ライン103)のうち37モル%は、コンプレッサー(低温コンプレッサー)8によって6.00MPaまで昇圧された後、プロパン冷凍による熱交換器(リフラックスクーラー)9および脱メタン塔11塔頂の残留ガスと熱交換させる凝縮器(リフラックスコンデンサー)10によって-94.2℃まで冷却されて全凝縮する。得られた凝縮液は減圧バルブ15によって2.87MPaまで減圧されその一部が気化し気液二相流となり、気化に伴い温度が-97.2℃まで低下する。その後、リフラックス液として塔頂から第1段に供給される(ライン105)。ここで、リフラックスクーラー9はケトル型の多管式熱交換器であり、リフラックスコンデンサー10はプレートフィン熱交換器である。なお、残留ガスとの熱交換だけで、リフラックスコンデンサー10の出口温度を、所定のエタン回収率を達成できる温度まで低下させることができる場合には、プロパン冷凍の負荷を下げるために、リフラックスクーラー9を設置しなくてもよい。 37 mol% of the outlet gas (line 103) of the turbo expander outlet separator 7 is pressurized to 6.00 MPa by a compressor (low-temperature compressor) 8, and then transferred to a heat exchanger (reflux cooler) 9 using propane refrigeration and demethanization. The column 11 is cooled to -94.2° C. by a condenser (reflux condenser) 10 that exchanges heat with the residual gas at the top of the column, and is completely condensed. The pressure of the obtained condensate is reduced to 2.87 MPa by the pressure reducing valve 15, and a portion of it is vaporized to form a gas-liquid two-phase flow, and the temperature drops to -97.2° C. as it vaporizes. Thereafter, it is supplied to the first stage from the top of the column as a reflux liquid (line 105). Here, the reflux cooler 9 is a kettle-type multi-tube heat exchanger, and the reflux condenser 10 is a plate fin heat exchanger. Note that if the outlet temperature of the reflux condenser 10 can be lowered to a temperature at which a predetermined ethane recovery rate can be achieved only by heat exchange with residual gas, reflux condenser 10 can be used to reduce the load on propane refrigeration. It is not necessary to install the cooler 9.

脱メタン塔11は、内部に40段のトレイが設置され、ターボエキスパンダー出口セパレーター7出口のガスの一部は塔頂から9段目のトレイにフィードされる(ライン103a)。また、ターボエキスパンダー出口セパレーター7で分離された-86.8℃の凝縮液(ライン104)は、第2原料ガスクーラー3における冷熱回収により-39.0℃まで昇温され、その一部が気化し気液二相流となった後、塔頂から18段目にフィードされる(ライン102)。さらに、低温セパレーター4で分離された液は、減圧バルブ14で2.89MPaまで減圧され、その一部が気化し気液二相流となり、気化に伴い温度が-83.7℃まで低下する。その後、塔頂から15段目にフィードされる(ライン101)。 The demethanizer tower 11 has 40 trays installed therein, and a portion of the gas at the outlet of the turbo expander outlet separator 7 is fed to the ninth tray from the top of the tower (line 103a). In addition, the -86.8°C condensate (line 104) separated by the turbo expander outlet separator 7 is heated to -39.0°C by cold heat recovery in the second raw material gas cooler 3, and a part of it is vaporized. After it becomes a gas-liquid two-phase flow, it is fed from the top of the column to the 18th stage (line 102). Further, the pressure of the liquid separated by the low-temperature separator 4 is reduced to 2.89 MPa by the pressure reducing valve 14, and a portion of it is vaporized to become a gas-liquid two-phase flow, and the temperature drops to -83.7° C. as it vaporizes. Thereafter, it is fed to the 15th stage from the top of the column (line 101).

脱メタン塔11は、塔頂部で2.87MPa、-96.2℃の条件で運転され、塔底部では2.92MPa、27.5℃の条件で運転される。塔底部の温度は、NGL中のメタン濃度が1モル%以下になる平衡温度により決まり、その温度で運転するため、リボイラー12から3.35MWの熱が加えられる。脱メタン塔11の塔頂部から分離される残留ガス、及び塔底部から分離されるNGLの組成は、表6に示される通りである。流量は、残留ガスが12,388kg-mol/時(10モル/時)、NGLが1,312kg-mol/時(10モル/時)である。 The demethanizer tower 11 is operated at a temperature of 2.87 MPa and -96.2°C at the top of the tower, and at a temperature of 2.92 MPa and 27.5°C at the bottom of the tower. The temperature at the bottom of the column is determined by the equilibrium temperature at which the methane concentration in the NGL is 1 mol % or less, and in order to operate at that temperature, 3.35 MW of heat is added from the reboiler 12. The compositions of the residual gas separated from the top of the demethanizer 11 and the NGL separated from the bottom are shown in Table 6. The flow rates are 12,388 kg-mol/hr (10 3 mol/hr) for residual gas and 1,312 kg-mol/hr (10 3 mol/hr) for NGL.

Figure 0007390860000006
Figure 0007390860000006

原料ガス中のエタンの内、95.5%がNGLとして回収される。 95.5% of the ethane in the raw material gas is recovered as NGL.

脱メタン塔11の塔頂部を出た残留ガスは原料ガスと熱交換し、第1原料ガスクーラー1の出口で15.1℃になる。その後、ターボエキスパンダーが駆動するコンプレッサー6で3.19MPaまで圧縮され、残留ガスコンプレッサー13により3.77MPaまで圧縮される。このとき、残留ガスコンプレッサー13の所要動力は、1,824kWである。 The residual gas exiting the top of the demethanizer 11 exchanges heat with the raw material gas, and reaches a temperature of 15.1° C. at the outlet of the first raw material gas cooler 1. Thereafter, the compressor 6 driven by the turbo expander compresses the gas to 3.19 MPa, and the residual gas compressor 13 compresses it to 3.77 MPa. At this time, the required power of the residual gas compressor 13 is 1,824 kW.

〔比較例3〕
図6に示した構成を有する炭化水素分離装置を用い、エタン回収を行う場合の例につき、プロセスシミュレーションを行った。このプロセスは、特許文献1に開示されるプロセスに相当する。その結果を実施例3の結果と共に表7にまとめる。
[Comparative example 3]
A process simulation was conducted for an example of ethane recovery using a hydrocarbon separation apparatus having the configuration shown in FIG. This process corresponds to the process disclosed in Patent Document 1. The results are summarized in Table 7 together with the results of Example 3.

図6に示した構成では、ターボエキスパンダー出口セパレーター7により分離された凝縮液(ライン102)は、第2原料ガスクーラー3で冷熱を回収されることなく、そのまま脱メタン塔11に供給される。 In the configuration shown in FIG. 6, the condensate (line 102) separated by the turbo expander outlet separator 7 is supplied as it is to the demethanizer 11 without recovering cold heat in the second raw material gas cooler 3.

比較例3では、ターボエキスパンダー出口セパレーター7の凝縮液を用いた冷熱回収が行われないため、低温セパレーター4に流入するストリームの温度は-44.1℃となり、実施例3と比較すると14.9℃高くなる。従い、低温セパレーター4により分離されるガス(ライン110)中のメタン濃度が実施例3と比較して低くなり、最終的には蒸留塔におけるリフラックス効果の低下につながる。 In Comparative Example 3, cold recovery using the condensate of the turbo expander outlet separator 7 is not performed, so the temperature of the stream flowing into the low temperature separator 4 is -44.1°C, which is 14.9°C when compared with Example 3. ℃ becomes higher. Therefore, the methane concentration in the gas (line 110) separated by the low-temperature separator 4 is lower than in Example 3, which ultimately leads to a decrease in the reflux effect in the distillation column.

脱メタン塔11では、ライン105からの液が、リフラックスとして塔頂から1段目にフィードされる。ターボエキスパンダー出口セパレーター7出口のガスの一部が塔頂から9段目のトレイにフィードされる(ライン103a)。また、ターボエキスパンダー出口セパレーター7で分離された液が、塔頂から12段目にフィードされる(ライン102)。さらに、低温セパレーター4で分離された液が、減圧バルブ14で2.82MPaまで減圧され、その一部が気化し気液二相流となり、気化に伴い温度が-64.0℃まで低下する。その後、塔頂から15段目にフィードされる(ライン101)。 In the demethanizer tower 11, the liquid from the line 105 is fed from the top of the tower to the first stage as reflux. A part of the gas at the outlet of the turbo expander outlet separator 7 is fed from the top of the tower to the ninth tray (line 103a). Further, the liquid separated by the turbo expander outlet separator 7 is fed to the 12th stage from the top of the column (line 102). Furthermore, the pressure of the liquid separated by the low-temperature separator 4 is reduced to 2.82 MPa by the pressure-reducing valve 14, and a portion of it is vaporized to become a gas-liquid two-phase flow, and the temperature drops to -64.0°C as it vaporizes. Thereafter, it is fed to the 15th stage from the top of the column (line 101).

プロセスフローに関して、以上の点以外は比較例3は実施例3と同様である。 Regarding the process flow, Comparative Example 3 is the same as Example 3 except for the above points.

表7で明らかなように、実施例3は比較例3の構成でエタン回収を行った場合と比較して、高いエタン回収率が得られ、さらには総コンプレッサー動力およびリボイラー熱負荷を低減することが可能である。 As is clear from Table 7, Example 3 achieved a higher ethane recovery rate than the case where ethane recovery was performed using the configuration of Comparative Example 3, and furthermore, the total compressor power and reboiler heat load were reduced. is possible.

Figure 0007390860000007
Figure 0007390860000007

1:第1原料ガスクーラー
2:原料ガスチラー
3:第2原料ガスクーラー
4:低温セパレーター
5:ターボエキスパンダー
6:ターボエキスパンダーが駆動するコンプレッサー
7:ターボエキスパンダー出口セパレーター
8:低温コンプレッサー
9:リフラックスクーラー
10:リフラックスコンデンサー
11:脱メタン塔(プロパン回収プラントの場合には、脱エタン塔)
12:リボイラー
13:残留ガスコンプレッサー
14:減圧バルブ
15:減圧バルブ
F1:脱メタン塔サイドストリーム
F2:サイドストリームF1の戻り
F3:脱メタン塔サイドストリーム
F4:サイドストリームF3の戻り
1: First raw material gas cooler 2: Raw material gas chiller 3: Second raw material gas cooler 4: Low temperature separator 5: Turbo expander 6: Compressor driven by turbo expander 7: Turbo expander outlet separator 8: Low temperature compressor 9: Reflux cooler 10 : Reflux condenser 11: Demethanizer (deethanizer in the case of a propane recovery plant)
12: Reboiler 13: Residual gas compressor 14: Pressure reducing valve 15: Pressure reducing valve F1: Demethanizer side stream F2: Return of side stream F1 F3: Demethanizer side stream F4: Return of side stream F3

Claims (12)

少なくともメタンとメタンより低揮発性の炭化水素とを含む原料ガスを、蒸留塔を用いて、メタンが富化されかつメタンより低揮発性の炭化水素がより薄い残留ガスと、メタンがより薄くかつメタンより低揮発性の炭化水素が富化された重質留分に分離する炭化水素の分離方法において、
a)前記原料ガスを、冷媒としての前記残留ガス及び別の冷媒を用いて冷却して部分凝縮させ、その後気液分離する工程;
b)工程aから得られた液を減圧して前記蒸留塔に供給する工程;
c)工程aから得られたガスの一部又は全部を、エキスパンダーにより膨張させて部分凝縮させ、その後気液分離する工程;
d)工程cから得られた液を、工程aにおいて前記別の冷媒として用いた後に、前記蒸留塔に供給する工程;
e)工程cから得られたガスの一部又は全部を前記蒸留塔に供給する工程;及び
f)前記蒸留塔の塔頂部から前記残留ガスを得、前記蒸留塔の塔底部から前記重質留分を得る工程
を有し、
工程aから得られたガスの一部を工程cに供し、
工程aから得られたガスの残部を前記残留ガスとの熱交換により冷却して全凝縮させ、全凝縮した液を減圧して前記蒸留塔に供給することを特徴とする炭化水素の分離方法。
A feed gas containing at least methane and a hydrocarbon with lower volatility than methane is combined with a residual gas enriched in methane and thinner in hydrocarbons with lower volatility than methane and a residual gas enriched in methane and thinner in hydrocarbons having lower volatility than methane. In a method for separating hydrocarbons into a heavy fraction enriched with hydrocarbons with lower volatility than methane,
a) a step of cooling and partially condensing the raw material gas using the residual gas and another refrigerant as a refrigerant, and then separating the gas and liquid;
b) a step of reducing the pressure of the liquid obtained in step a and supplying it to the distillation column;
c) a step of expanding part or all of the gas obtained from step a using an expander to partially condense it, and then separating it into gas and liquid;
d) supplying the liquid obtained from step c to the distillation column after using it as the other refrigerant in step a;
e) supplying part or all of the gas obtained from step c to the distillation column; and f) obtaining the residual gas from the top of the distillation column and supplying the heavy distillate from the bottom of the distillation column. having a step of obtaining a minute amount;
Part of the gas obtained from step a is subjected to step c,
A method for separating hydrocarbons, characterized in that the remainder of the gas obtained in step a is cooled and completely condensed by heat exchange with the residual gas, and the fully condensed liquid is reduced in pressure and supplied to the distillation column .
少なくともエタンとエタンより低揮発性の炭化水素とを含む原料ガスを、蒸留塔を用いて、エタンが富化されかつエタンより低揮発性の炭化水素がより薄い残留ガスと、エタンがより薄くかつエタンより低揮発性の炭化水素が富化された重質留分に分離する炭化水素の分離方法において、
a)前記原料ガスを、冷媒としての前記残留ガス及び別の冷媒を用いて冷却して部分凝縮させ、その後気液分離する工程;
b)工程aから得られた液を減圧して前記蒸留塔に供給する工程;
c)工程aから得られたガスの一部又は全部を、エキスパンダーにより膨張させて部分凝縮させ、その後気液分離する工程;
d)工程cから得られた液を、工程aにおいて前記別の冷媒として用いた後に、前記蒸留塔に供給する工程;
e)工程cから得られたガスの一部又は全部を前記蒸留塔に供給する工程;及び
f)前記蒸留塔の塔頂部から前記残留ガスを得、前記蒸留塔の塔底部から前記重質留分を得る工程
を有し、
工程aから得られたガスの一部を工程cに供し
工程aから得られたガスの残部を前記残留ガスとの熱交換により冷却して全凝縮させ、全凝縮した液を減圧して前記蒸留塔に供給することを特徴とする炭化水素の分離方法。
A feed gas containing at least ethane and a hydrocarbon less volatile than ethane is separated into a residual gas enriched in ethane and leaner in hydrocarbons less volatile than ethane and a residual gas enriched in ethane and leaner in hydrocarbons less volatile than ethane. In a method for separating hydrocarbons into a heavy fraction enriched with hydrocarbons with lower volatility than ethane,
a) a step of cooling and partially condensing the raw material gas using the residual gas and another refrigerant as a refrigerant, and then separating the gas and liquid;
b) a step of reducing the pressure of the liquid obtained in step a and supplying it to the distillation column;
c) a step of expanding part or all of the gas obtained from step a using an expander to partially condense it, and then separating it into gas and liquid;
d) supplying the liquid obtained from step c to the distillation column after using it as the other refrigerant in step a;
e) supplying part or all of the gas obtained from step c to the distillation column; and f) obtaining the residual gas from the top of the distillation column and supplying the heavy distillate from the bottom of the distillation column. having a step of obtaining a minute amount;
Part of the gas obtained from step a is subjected to step c.
A method for separating hydrocarbons, characterized in that the remainder of the gas obtained in step a is cooled and completely condensed by heat exchange with the residual gas, and the fully condensed liquid is reduced in pressure and supplied to the distillation column .
少なくともメタンとメタンより低揮発性の炭化水素とを含む原料ガスを、蒸留塔を用いて、メタンが富化されかつメタンより低揮発性の炭化水素がより薄い残留ガスと、メタンがより薄くかつメタンより低揮発性の炭化水素が富化された重質留分に分離する炭化水素の分離方法において、 A feed gas containing at least methane and a hydrocarbon with lower volatility than methane is combined with a residual gas enriched in methane and thinner in hydrocarbons with lower volatility than methane and a residual gas enriched in methane and thinner in hydrocarbons having lower volatility than methane. In a method for separating hydrocarbons into a heavy fraction enriched with hydrocarbons with lower volatility than methane,
a)前記原料ガスを、冷媒としての前記残留ガス及び別の冷媒を用いて冷却して部分凝縮させ、その後気液分離する工程; a) a step of cooling and partially condensing the raw material gas using the residual gas and another refrigerant as a refrigerant, and then separating the gas and liquid;
b)工程aから得られた液を減圧して前記蒸留塔に供給する工程; b) a step of reducing the pressure of the liquid obtained in step a and supplying it to the distillation column;
c)工程aから得られたガスの一部又は全部を、エキスパンダーにより膨張させて部分凝縮させ、その後気液分離する工程; c) a step of expanding part or all of the gas obtained from step a using an expander to partially condense it, and then separating it into gas and liquid;
d)工程cから得られた液を、工程aにおいて前記別の冷媒として用いた後に、前記蒸留塔に供給する工程; d) supplying the liquid obtained from step c to the distillation column after using it as the other refrigerant in step a;
e)工程cから得られたガスの一部又は全部を前記蒸留塔に供給する工程;及び e) supplying part or all of the gas obtained from step c to the distillation column; and
f)前記蒸留塔の塔頂部から前記残留ガスを得、前記蒸留塔の塔底部から前記重質留分を得る工程 f) Obtaining the residual gas from the top of the distillation column and obtaining the heavy fraction from the bottom of the distillation column.
を有し、has
工程cから得られたガスの一部を工程eに供し、 Part of the gas obtained from step c is subjected to step e,
工程cから得られたガスの残部を圧縮し、前記残留ガスとの熱交換により冷却して全凝縮させ、全凝縮した液を減圧して前記蒸留塔に供給することを特徴とする炭化水素の分離方法。 The remainder of the gas obtained in step c is compressed, cooled and completely condensed by heat exchange with the residual gas, and the fully condensed liquid is reduced in pressure and supplied to the distillation column. Separation method.
少なくともエタンとエタンより低揮発性の炭化水素とを含む原料ガスを、蒸留塔を用いて、エタンが富化されかつエタンより低揮発性の炭化水素がより薄い残留ガスと、エタンがより薄くかつエタンより低揮発性の炭化水素が富化された重質留分に分離する炭化水素の分離方法において、 A feed gas containing at least ethane and a hydrocarbon less volatile than ethane is separated into a residual gas enriched in ethane and leaner in hydrocarbons less volatile than ethane and a residual gas enriched in ethane and leaner in hydrocarbons less volatile than ethane. In a method for separating hydrocarbons into a heavy fraction enriched with hydrocarbons with lower volatility than ethane,
a)前記原料ガスを、冷媒としての前記残留ガス及び別の冷媒を用いて冷却して部分凝縮させ、その後気液分離する工程; a) a step of cooling and partially condensing the raw material gas using the residual gas and another refrigerant as a refrigerant, and then separating the gas and liquid;
b)工程aから得られた液を減圧して前記蒸留塔に供給する工程; b) a step of reducing the pressure of the liquid obtained in step a and supplying it to the distillation column;
c)工程aから得られたガスの一部又は全部を、エキスパンダーにより膨張させて部分凝縮させ、その後気液分離する工程; c) a step of expanding part or all of the gas obtained from step a with an expander to partially condense it, and then separating it into gas and liquid;
d)工程cから得られた液を、工程aにおいて前記別の冷媒として用いた後に、前記蒸留塔に供給する工程; d) supplying the liquid obtained from step c to the distillation column after using it as the other refrigerant in step a;
e)工程cから得られたガスの一部又は全部を前記蒸留塔に供給する工程;及び e) supplying part or all of the gas obtained from step c to the distillation column; and
f)前記蒸留塔の塔頂部から前記残留ガスを得、前記蒸留塔の塔底部から前記重質留分を得る工程 f) Obtaining the residual gas from the top of the distillation column and obtaining the heavy fraction from the bottom of the distillation column.
を有し、has
工程cから得られたガスの一部を工程eに供し、 Part of the gas obtained from step c is subjected to step e,
工程cから得られたガスの残部を圧縮し、前記残留ガスとの熱交換により冷却して全凝縮させ、全凝縮した液を減圧して前記蒸留塔に供給することを特徴とする炭化水素の分離方法。 The remainder of the gas obtained in step c is compressed, cooled and completely condensed by heat exchange with the residual gas, and the fully condensed liquid is reduced in pressure and supplied to the distillation column. Separation method.
程cから得られたガスの全部を工程eに供する、請求項1または2に記載の方法。 3. The method according to claim 1 or 2, wherein all of the gas obtained from step c is subjected to step e. 工程aから得られたガスの全部を工程cに供する、請求項3または4に記載の方法。 5. The method according to claim 3 or 4, wherein all of the gas obtained from step a is subjected to step c. 少なくともメタンとメタンより低揮発性の炭化水素とを含む原料ガスを、メタンが富化されかつメタンより低揮発性の炭化水素がより薄い残留ガスと、メタンがより薄くかつメタンより低揮発性の炭化水素が富化された重質留分に分離する炭化水素の分離装置において、
塔頂部から前記残留ガスを排出し、塔底部から前記重質留分を排出する蒸留塔;
前記原料ガスを冷却して部分凝縮させる熱交換手段であって、冷媒として前記残留ガスが流れる冷媒流路と、別の冷媒が流れる別の冷媒流路とを含む熱交換手段;
前記熱交換手段から得られた部分凝縮した原料ガスを気液分離する第1の気液分離器;
前記第1の気液分離器から得られた液を減圧バルブを経て前記蒸留塔に供給するライン;
前記第1の気液分離器から得られたガスの一部又は全部を、膨張させて部分凝縮させるエキスパンダー;
前記エキスパンダーの出口に接続された第2の気液分離器;
前記第2の気液分離器から得られた液を、前記別の冷媒流路を経て、前記蒸留塔に供給するライン;及び
前記第2の気液分離器から得られたガスの一部又は全部を前記蒸留塔に供給するライン
を含み、
前記第1の気液分離器から得られたガスの一部を前記エキスパンダーに送るライン;
前記第1の気液分離器から得られたガスの残部を、前記残留ガスとの熱交換により冷却して全凝縮させる凝縮器;
前記凝縮器で全凝縮した液を減圧する減圧バルブ;及び
前記凝縮器で全凝縮した液を減圧する減圧バルブの出口を前記蒸留塔に接続するライン
を含む炭化水素の分離装置。
A feed gas containing at least methane and a hydrocarbon less volatile than methane is combined with a residual gas enriched in methane and leaner in hydrocarbons less volatile than methane; In a hydrocarbon separation device that separates hydrocarbons into a heavy fraction enriched with
a distillation column that discharges the residual gas from the top of the column and discharges the heavy fraction from the bottom of the column;
A heat exchange means for cooling and partially condensing the raw material gas, the heat exchange means including a refrigerant flow path through which the residual gas flows as a refrigerant, and another refrigerant flow path through which another refrigerant flows;
a first gas-liquid separator that separates the partially condensed raw material gas obtained from the heat exchange means into gas and liquid;
a line that supplies the liquid obtained from the first gas-liquid separator to the distillation column via a pressure reducing valve;
an expander that expands and partially condenses part or all of the gas obtained from the first gas-liquid separator;
a second gas-liquid separator connected to the outlet of the expander;
A line for supplying the liquid obtained from the second gas-liquid separator to the distillation column via the another refrigerant flow path; and a part of the gas obtained from the second gas-liquid separator or a line that supplies the entire distillation column to the distillation column ;
a line that sends a portion of the gas obtained from the first gas-liquid separator to the expander;
a condenser that completely condenses the remainder of the gas obtained from the first gas-liquid separator by cooling it by heat exchange with the residual gas;
a pressure reducing valve that reduces the pressure of the liquid completely condensed in the condenser; and
A line connecting the outlet of a pressure reducing valve that reduces the pressure of the liquid completely condensed in the condenser to the distillation column.
Separation equipment for hydrocarbons, including :
少なくともエタンとエタンより低揮発性の炭化水素とを含む原料ガスを、エタンが富化されかつエタンより低揮発性の炭化水素がより薄い残留ガスと、エタンがより薄くかつエタンより低揮発性の炭化水素が富化された重質留分に分離する炭化水素の分離装置において、
塔頂部から前記残留ガスを排出し、塔底部から前記重質留分を排出する蒸留塔;
前記原料ガスを冷却して部分凝縮させる熱交換手段であって、冷媒として前記残留ガスが流れる冷媒流路と、別の冷媒が流れる別の冷媒流路とを含む熱交換手段;
前記熱交換手段から得られた部分凝縮した原料ガスを気液分離する第1の気液分離器;
前記第1の気液分離器から得られた液を減圧バルブを経て前記蒸留塔に供給するライン;
前記第1の気液分離器から得られたガスの一部又は全部を、膨張させて部分凝縮させるエキスパンダー;
前記エキスパンダーの出口に接続された第2の気液分離器;
前記第2の気液分離器から得られた液を、前記別の冷媒流路を経て、前記蒸留塔に供給するライン;及び
前記第2の気液分離器から得られたガスの一部又は全部を前記蒸留塔に供給するライン
を含み、
前記第1の気液分離器から得られたガスの一部を前記エキスパンダーに送るライン;
前記第1の気液分離器から得られたガスの残部を、前記残留ガスとの熱交換により冷却して全凝縮させる凝縮器;
前記凝縮器で全凝縮した液を減圧する減圧バルブ;及び
前記凝縮器で全凝縮した液を減圧する減圧バルブの出口を前記蒸留塔に接続するライン
を含む炭化水素の分離装置。
A feed gas containing at least ethane and a hydrocarbon less volatile than ethane is combined with a residual gas enriched in ethane and leaner in hydrocarbons less volatile than ethane, and a residual gas enriched in ethane and leaner in hydrocarbons less volatile than ethane; In a hydrocarbon separation device that separates hydrocarbons into a heavy fraction enriched with
a distillation column that discharges the residual gas from the top of the column and discharges the heavy fraction from the bottom of the column;
A heat exchange means for cooling and partially condensing the raw material gas, the heat exchange means including a refrigerant flow path through which the residual gas flows as a refrigerant, and another refrigerant flow path through which another refrigerant flows;
a first gas-liquid separator that separates the partially condensed raw material gas obtained from the heat exchange means into gas and liquid;
a line that supplies the liquid obtained from the first gas-liquid separator to the distillation column via a pressure reduction valve;
an expander that expands and partially condenses part or all of the gas obtained from the first gas-liquid separator;
a second gas-liquid separator connected to the outlet of the expander;
A line for supplying the liquid obtained from the second gas-liquid separator to the distillation column via the another refrigerant flow path; and a part of the gas obtained from the second gas-liquid separator or a line that supplies the entire distillation column to the distillation column ;
a line that sends a portion of the gas obtained from the first gas-liquid separator to the expander;
a condenser that completely condenses the remainder of the gas obtained from the first gas-liquid separator by cooling it by heat exchange with the residual gas;
a pressure reducing valve that reduces the pressure of the liquid completely condensed in the condenser; and
A line connecting the outlet of a pressure reducing valve that reduces the pressure of the liquid completely condensed in the condenser to the distillation column.
Separation equipment for hydrocarbons, including :
少なくともメタンとメタンより低揮発性の炭化水素とを含む原料ガスを、メタンが富化されかつメタンより低揮発性の炭化水素がより薄い残留ガスと、メタンがより薄くかつメタンより低揮発性の炭化水素が富化された重質留分に分離する炭化水素の分離装置において、
塔頂部から前記残留ガスを排出し、塔底部から前記重質留分を排出する蒸留塔;
前記原料ガスを冷却して部分凝縮させる熱交換手段であって、冷媒として前記残留ガスが流れる冷媒流路と、別の冷媒が流れる別の冷媒流路とを含む熱交換手段;
前記熱交換手段から得られた部分凝縮した原料ガスを気液分離する第1の気液分離器;
前記第1の気液分離器から得られた液を減圧バルブを経て前記蒸留塔に供給するライン;
前記第1の気液分離器から得られたガスの一部又は全部を、膨張させて部分凝縮させるエキスパンダー;
前記エキスパンダーの出口に接続された第2の気液分離器;
前記第2の気液分離器から得られた液を、前記別の冷媒流路を経て、前記蒸留塔に供給するライン;及び
前記第2の気液分離器から得られたガスの一部又は全部を前記蒸留塔に供給するライン
を含み、
前記第2の気液分離器から得られたガスの一部を前記蒸留塔に供給するライン;
前記第2の気液分離器から得られたガスの残部を圧縮するコンプレッサー;
前記コンプレッサーで圧縮されたガスを前記残留ガスとの熱交換により冷却して全凝縮させる凝縮器;
前記凝縮器で全凝縮した液を減圧する減圧バルブ;及び
前記凝縮器で全凝縮した液を減圧する減圧バルブの出口を前記蒸留塔に接続するライン
を含む炭化水素の分離装置。
A feed gas containing at least methane and a hydrocarbon less volatile than methane is combined with a residual gas enriched in methane and leaner in hydrocarbons less volatile than methane; In a hydrocarbon separation device that separates hydrocarbons into a heavy fraction enriched with
a distillation column that discharges the residual gas from the top of the column and discharges the heavy fraction from the bottom of the column;
A heat exchange means for cooling and partially condensing the raw material gas, the heat exchange means including a refrigerant flow path through which the residual gas flows as a refrigerant, and another refrigerant flow path through which another refrigerant flows;
a first gas-liquid separator that separates the partially condensed raw material gas obtained from the heat exchange means into gas and liquid;
a line that supplies the liquid obtained from the first gas-liquid separator to the distillation column via a pressure reduction valve;
an expander that expands and partially condenses part or all of the gas obtained from the first gas-liquid separator;
a second gas-liquid separator connected to the outlet of the expander;
a line that supplies the liquid obtained from the second gas-liquid separator to the distillation column via the other refrigerant flow path; and
A line that supplies part or all of the gas obtained from the second gas-liquid separator to the distillation column.
including;
A line that supplies a portion of the gas obtained from the second gas-liquid separator to the distillation column;
a compressor that compresses the remainder of the gas obtained from the second gas-liquid separator;
a condenser that cools and completely condenses the gas compressed by the compressor through heat exchange with the residual gas;
a pressure reducing valve that reduces the pressure of the liquid completely condensed in the condenser; and
A line connecting the outlet of a pressure reducing valve that reduces the pressure of the liquid completely condensed in the condenser to the distillation column.
Separation equipment for hydrocarbons, including :
少なくともエタンとエタンより低揮発性の炭化水素とを含む原料ガスを、エタンが富化されかつエタンより低揮発性の炭化水素がより薄い残留ガスと、エタンがより薄くかつエタンより低揮発性の炭化水素が富化された重質留分に分離する炭化水素の分離装置において、
塔頂部から前記残留ガスを排出し、塔底部から前記重質留分を排出する蒸留塔;
前記原料ガスを冷却して部分凝縮させる熱交換手段であって、冷媒として前記残留ガスが流れる冷媒流路と、別の冷媒が流れる別の冷媒流路とを含む熱交換手段;
前記熱交換手段から得られた部分凝縮した原料ガスを気液分離する第1の気液分離器;
前記第1の気液分離器から得られた液を減圧バルブを経て前記蒸留塔に供給するライン;
前記第1の気液分離器から得られたガスの一部又は全部を、膨張させて部分凝縮させるエキスパンダー;
前記エキスパンダーの出口に接続された第2の気液分離器;
前記第2の気液分離器から得られた液を、前記別の冷媒流路を経て、前記蒸留塔に供給するライン;及び
前記第2の気液分離器から得られたガスの一部又は全部を前記蒸留塔に供給するライン
を含み、
前記第2の気液分離器から得られたガスの一部を前記蒸留塔に供給するライン;
前記第2の気液分離器から得られたガスの残部を圧縮するコンプレッサー;
前記コンプレッサーで圧縮されたガスを前記残留ガスとの熱交換により冷却して全凝縮させる凝縮器;
前記凝縮器で全凝縮した液を減圧する減圧バルブ;及び
前記凝縮器で全凝縮した液を減圧する減圧バルブの出口を前記蒸留塔に接続するライン
を含む炭化水素の分離装置。
A feed gas containing at least ethane and a hydrocarbon less volatile than ethane is combined with a residual gas enriched in ethane and leaner in hydrocarbons less volatile than ethane, and a residual gas enriched in ethane and leaner in hydrocarbons less volatile than ethane; In a hydrocarbon separation device that separates hydrocarbons into a heavy fraction enriched with
a distillation column that discharges the residual gas from the top of the column and discharges the heavy fraction from the bottom of the column;
A heat exchange means for cooling and partially condensing the raw material gas, the heat exchange means including a refrigerant flow path through which the residual gas flows as a refrigerant, and another refrigerant flow path through which another refrigerant flows;
a first gas-liquid separator that separates the partially condensed raw material gas obtained from the heat exchange means into gas and liquid;
a line that supplies the liquid obtained from the first gas-liquid separator to the distillation column via a pressure reduction valve;
an expander that expands and partially condenses part or all of the gas obtained from the first gas-liquid separator;
a second gas-liquid separator connected to the outlet of the expander;
a line that supplies the liquid obtained from the second gas-liquid separator to the distillation column via the other refrigerant flow path; and
A line that supplies part or all of the gas obtained from the second gas-liquid separator to the distillation column.
including;
A line that supplies a portion of the gas obtained from the second gas-liquid separator to the distillation column;
a compressor that compresses the remainder of the gas obtained from the second gas-liquid separator;
a condenser that cools and completely condenses the gas compressed by the compressor through heat exchange with the residual gas;
a pressure reducing valve that reduces the pressure of the liquid completely condensed in the condenser; and
A line connecting the outlet of a pressure reducing valve that reduces the pressure of the liquid completely condensed in the condenser to the distillation column.
Separation equipment for hydrocarbons, including :
記第2の気液分離器から得られたガスの全部を前記蒸留塔に供給するライン
を含む、請求項またはに記載の装置。
The apparatus according to claim 7 or 8 , comprising a line for supplying all of the gas obtained from the second gas-liquid separator to the distillation column.
前記第1の気液分離器から得られたガスの全部を前記エキスパンダーに送るラインを含む、請求項9または10に記載の装置。 11. Apparatus according to claim 9 or 10, comprising a line conveying all of the gas obtained from the first gas-liquid separator to the expander.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020166336A1 (en) 2000-08-15 2002-11-14 Wilkinson John D. Hydrocarbon gas processing
JP2006510867A (en) 2002-12-19 2006-03-30 エービービー ラマス グローバル、インコーポレイテッド Low reflux and high yield hydrocarbon recovery method
JP4452239B2 (en) 2003-07-24 2010-04-21 東洋エンジニアリング株式会社 Hydrocarbon separation method and separation apparatus
US20140060113A1 (en) 2012-09-04 2014-03-06 Linde Aktiengesellschaft Method for separating c2+-hydrocarbons or c3+-hydrocarbons from a hydrocarbon-rich fraction
US20150308735A1 (en) 2014-04-28 2015-10-29 Uop Llc Methods and systems for separating hydrocarbons
JP2015531851A (en) 2012-08-30 2015-11-05 フルーア・テクノロジーズ・コーポレイション Configuration and method for offshore NGL recovery
WO2017157817A1 (en) 2016-03-17 2017-09-21 Linde Aktiengesellschaft Method for separating of an ethane-rich fraction from natural gas

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4752312A (en) * 1987-01-30 1988-06-21 The Randall Corporation Hydrocarbon gas processing to recover propane and heavier hydrocarbons
RU2144556C1 (en) * 1995-06-07 2000-01-20 Элкор Корпорейшн Method of gas flow separation and device for its embodiment
US8590340B2 (en) * 2007-02-09 2013-11-26 Ortoff Engineers, Ltd. Hydrocarbon gas processing

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020166336A1 (en) 2000-08-15 2002-11-14 Wilkinson John D. Hydrocarbon gas processing
JP2006510867A (en) 2002-12-19 2006-03-30 エービービー ラマス グローバル、インコーポレイテッド Low reflux and high yield hydrocarbon recovery method
JP4452239B2 (en) 2003-07-24 2010-04-21 東洋エンジニアリング株式会社 Hydrocarbon separation method and separation apparatus
JP2015531851A (en) 2012-08-30 2015-11-05 フルーア・テクノロジーズ・コーポレイション Configuration and method for offshore NGL recovery
US20140060113A1 (en) 2012-09-04 2014-03-06 Linde Aktiengesellschaft Method for separating c2+-hydrocarbons or c3+-hydrocarbons from a hydrocarbon-rich fraction
US20150308735A1 (en) 2014-04-28 2015-10-29 Uop Llc Methods and systems for separating hydrocarbons
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