JPH0345310B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0345310B2
JPH0345310B2 JP29789087A JP29789087A JPH0345310B2 JP H0345310 B2 JPH0345310 B2 JP H0345310B2 JP 29789087 A JP29789087 A JP 29789087A JP 29789087 A JP29789087 A JP 29789087A JP H0345310 B2 JPH0345310 B2 JP H0345310B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stream
hydrocarbons
gas
light
heavy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP29789087A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH01142382A (en
Inventor
Chaaruzu Roruzu Hawaado
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Products and Chemicals Inc
Original Assignee
Air Products and Chemicals Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Products and Chemicals Inc filed Critical Air Products and Chemicals Inc
Priority to JP29789087A priority Critical patent/JPH01142382A/en
Publication of JPH01142382A publication Critical patent/JPH01142382A/en
Publication of JPH0345310B2 publication Critical patent/JPH0345310B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔技術分野〕 この発明は低温相分離とデフレグメーシヨンを
用いる軽質炭化水素含有流の分割(resolution)
を目的とするものである。さらに特定的には、こ
の発明は、冷却、相分離、デフレグメーシヨンお
よび精留の順次の工程を使用する、軽質ガス並び
に軽質炭化水素含有流からC3+またはC4+炭化水
素を回収および精製することを目的とするもので
ある。 〔先行技術背景〕 炭化水素を含むさまざまの軽質ガス流を分割し
て、分割のひとつの生成物として精製された軽質
ガス流を、そして分割のもうひとつの生成物とし
てC2,C3,C4+、あるいはそれらの混合物のよう
なより重質の炭化水素流を得ることは、先行技術
において知られている。相分離、精留、および時
にはデフレグメーターのような還流熱交換器の使
用を含む低温分離法工程のさまざまな組合わせを
用いてこの分割を行うこともまた知られている。
供給ガス流を低温冷却し、次いで相分離後、デフ
レグメーシヨンを行う組合わせを用いることは、
供給物から軽質ガス流と重質炭化水素流を分割す
るために特に知られていることである。重質炭化
水素流はさらに分離カラムで分割することができ
る。 たとえば、1985年4月24日に英国で発行された
トムリンソン(Tomlinson)およびカミングス
(Cummings)の特許公開明細書GB2146751Aで
は、ガス状炭化水素供給物からのLPGまたは
NGLおよび販売用ガスの回収が、該供給物をプ
ロセス流で冷却、および/または冷凍冷却した
後、軽質ガスと重質液体流に相分離し、次いで軽
質ガス流のデフレグメーシヨンとカラムからのオ
ーバーヘツドが供給物へ再循環される重質液体流
のカラムストリツピングにより行われている。 米国特許第4002042号明細書に記載されている
ように、軽質ガス成分を含む供給ガス流からC2+
炭化水素を回収するために相分離とデフレグメー
シヨンを行うこともまた知られている。その方法
では、ガスは冷却され、相分離されて、軽質ガス
は外部出力源から冷凍冷却されるデフレグメーシ
ヨンを用いて分割されている。相分離器から重質
液体流は凝縮器と再沸騰を用いた精留カラムで分
割される。 デフレグメーシヨン、相分離および分留カラム
処理について教示する別の先行技術は、米国特許
第4519825号明細書に記載されている。そこでは、
C4+炭化水素が供給ガスから分離されており、特
にデフレグメーターが軽質ガス流を膨張機を介し
てより低温かつ低圧に膨張することによつて生じ
た冷凍冷却によつて操作されている。 類似の供給流を低温冷却、相分離、カラム分離
あるいはデフレグメーシヨンの単独またはサブコ
ンビネーシヨンによつて軽質および重質成分に分
割する、この発明の技術に単に一般的に関連した
他の先行技術には次のようなものがある:デイ
ー・エツチ・マツケンジーおよびエス・テイー・
ドネリー、“天然ガス回収工程における混合冷媒
の立証された有効性”、オイル・アンド・ガス・
ジヤーナル March 4、1985、116ペー;テイ
ー・アール・トムリンソンおよびアール・バンク
ス、“LPG抽出工程は所要エネルギーを節約す
る”、オイル・アンド・ガス・ジヤーナル、July
15、1985、81ページ;米国特許第3929438号;米
国特許第470940号;米国特許第4272269号;米国
特許第4303420号;米国特許第4303427号;米国特
許第4356014号;米国特許第4401450号;米国特許
第4443238号;米国特許第4456460号;米国特許第
4461634号;米国特許第4482369号;米国特許第
4507133号および米国特許第4526596号。 〔発明の簡単な要約〕 この発明は、供給ガスをC3+および/または
C4+炭化水素を含む重質炭化水素流と、H2,H2
CO,CO2,メタンおよび/またはC2炭化水素を
含む軽質ガス流に低温分離するための方法であつ
て、プロセス流との間接的熱交換によつて供給ガ
スを冷却して前記ガスの部分的凝縮を起こさせる
工程と、部分凝縮した供給ガスを重質炭化水素を
含む第1重質液体流と軽質ガス成分を含む第1蒸
気流にはじめに相分離する工程と、第1蒸気流を
低温デフレグメーシヨンにより精留して第1軽質
ガス流と第1重質液体流から凝縮される第2重質
液体流を生成する工程と、第1および第2重質液
体流をより低温かつ低圧に膨張させ、前記流を部
分的に蒸発させるのに充分な間接熱交換によりそ
れらの流れの一方または両方を用いて供給ガスを
冷却する工程と、前記第1および第2重質液体流
をオーバーヘツド凝縮器とボトムリボイラーを備
えて運転される蒸留カラムに別々に導入する工程
と、前記流れを前記蒸留カラムでボトム生成物と
してC3+および/またはC4+炭化水素を含む重質
炭化水素流と第2軽質ガス流に分離する工程と、
前記第1軽質ガス流ならびに第2軽質ガス流を
H2,N2,CO,CO2,メタンおよび/またはC2
化水素を含む1またはそれ以上の製品軽質ガス流
を生成するために回収する工程を含む方法であ
る。 好ましくは、この発明は前記第1蒸気流をより
低温かつ低圧に膨張された前記第1軽質ガス流で
間接的に熱交換されるデフレグメーターで冷却す
る。 この発明は、前記第1軽質ガスを第2軽質ガス
と間接的に熱交換させて再加熱し、前記オーバー
ヘツド凝縮器の還流能力(reflux duty)を提供
することができる。 この発明は、より低温かつ低圧に膨張した後の
前記第1または第2重質液体流の少なくとも1部
を用いて、前記デフレグメーシヨン用の前記第1
蒸気相の冷却の1部、あるいは前記カラムのオー
バーヘツド凝縮器の還流能力の1部、またはその
両方を提供することができる。 別の実施態様では、この発明は、第1軽質ガス
流をデフレグメーターで工程内加熱を行う作動負
荷タービン膨張機を通して2段またはそれ以上の
段階でより低温かつ低圧に膨張する。 好適には、この発明は、前記第1重質液体流が
主としてC4+炭化水素を含み、前記第2重質液体
流が主としてC1〜C3炭化水素を含むような方法
を目的とする。 最適には、この発明は、供給ガスが10モル%以
下のC3+炭化水素を含み、前記重質炭化水素流に
おけるC3の回収率が少なくとも90%である方法
を指向するものである。 〔発明の詳細な開示〕 この発明は軽質ガス流からC3+および/または
C4+炭化水素を回収および精製するための効率的
方法を提供するものである。そのようなガス流に
はNGL炭化水素を含む天然ガス流やLPG炭化水
素を含む石油精製所オフガスやさまざまな石油化
学オフガス混合物がある。この発明は特に比較的
少量のC3+炭化水素、たとえば10モル%以下の
C3+炭化水素を含む原料ガスを分割すると同時に
そのような炭化水素を比較的高率で、たとえばそ
のような供給ガス中のC3成分の90%あるいはそ
れ以上、そしてC4およびより重質成分の本質的
にすべてを回収するのに都合がよいものである。
供給ガスは任意数の軽質ガス成分およびより重質
の炭化水素を含むことができる。そのような軽質
ガス成分には、水素、窒素、一酸化炭素および二
酸化炭素と共にメタン、エタン、およびエチレン
が含まれる。より重質の炭化水素にはプロパン、
プロピレン、ブタン、ブテン、イソブタン、イソ
ブチレンおよびペンタン、ヘキサンのようなより
高級飽和並びに不飽和炭化水素、そして潜在的な
残存量のより重質炭化水素が含まれうる。この明
細書を通して、飽和並びに不飽和炭化水素につい
て、プロパンおよびプロピレン当価物をC3で、
そしてブタン、イソブタン並びにそのブテン誘導
体をC4で記号的に表している。“+”印は、それ
らの炭化水素分子量化合物およびより重質化合物
の炭素原子数を、先行技術におけるのと同様に示
すために使用されている。この発明は、軽質ガス
と、C3およびより重質炭化水素を含む重質ガス
を含有する乾燥供給ガスを処理して、それらすべ
てを−17.8℃〜−45.6℃(0〜50〓)の範囲の中
間温度に冷却し、はじめにC4+リツチの液体を相
分離で凝縮することによつて実施される。残存蒸
気はさらに冷却されて、デフレグメーターで精留
され、C3および残存C4+炭化水素が回収される。
デフレグメーターからの軽質C3−富化液体およ
び第1相分離からの重質C4+−富化液体は区別さ
れて、一方または両者は再加熱され、蒸留カラム
へそのカラムの分離供給物として送り込まれる前
に部分蒸発される。そのカラムではC2炭化水素
までの軽質ガスがオーバーヘツドとして排出され
ると共に、C3+炭化水素がNGLまたはLPG製品と
して取り出される。デフレグメーター用の冷凍は
主として一段ないしそれ以上の段の膨張手段によ
つて与えられる。好ましくは圧縮機や、発電機の
ようなある種の負荷に連結された膨張タービンを
用いる。もしも必要ならば、デフレグメーターか
らの軽質C3−あるいは分離装置からの重質C4+
富化液体の一方または両方の一部または全部は熱
交換されてデフレグメーターで部分的に蒸発さ
れ、原料ガスのはじめの冷却によるさらなる蒸発
に先立つて追加的な冷凍(力)を提供することが
できる。蒸留カラムのオーバーヘツド凝縮器の冷
凍は、慣用の機械的冷凍システムのような外部冷
凍、あるいはデフレグメーターおよび/または蒸
留カラムからの軽質オーバーヘツドから冷凍
(力)を回収することによつて、あるいは軽質お
よび重質液体流の一方または両方を部分蒸発させ
ることによつてや、他の適当な方法によつて行う
ことができる。デフレグメーターからのオーバー
ヘツド軽質ガスの仕事をさせた膨張からの動力は
この方法への供給ガスを圧縮することによつて
や、発電機、あるいは他の適当な連絡手段によつ
て、タービン膨張機から回収することができる。 相分離装置、デフレグメーターおよび多段蒸留
カラムを、供給軽質成分の低いレベルの冷却力供
給用の膨張装置、および分離された軽質ならびに
重質液体流の高レベル冷却用の部分蒸発と組合わ
せて用いると、天然ガスからや精留および/また
は石油化学オフ−ガス流からC3+液体炭化水素を
回収および精製するための他の方法に比較して、
相当に省エネルギー化をすることができる。部分
凝縮段階の比較的温い温度は、重質液体流中に凝
縮されるC2およびより軽質成分の量を最小限化
する。デフレグメーターの還流作用は、軽質液体
流中に凝縮されるC2およびより軽質成分の量を
最小限化し、そして軽質液体流を凝縮させるため
に必要な低レベルの冷却量を減少させる。その結
果、C3+成分は典型的には供給物中の約3〜8モ
ル%から、蒸留カラムへの供給物における約40〜
90モル%まで濃縮される。また、重質炭化水素生
成物から残存軽質液体成分を除去するための蒸留
カラムにおいて必要なエネルギーも低減される。 この発明の方法は、下記の表1に示すように、
先行技術に記載されている数多くのプロセスに比
較して、C3+炭化水素の回収効率においてはつき
りした改良を示す。
[Technical Field] This invention relates to the resolution of light hydrocarbon-containing streams using low temperature phase separation and dephlegmation.
The purpose is to More specifically, the invention provides the recovery of C 3+ or C 4+ hydrocarbons from light gases and streams containing light hydrocarbons using sequential steps of cooling, phase separation, dephlegmation, and rectification. and purification purposes. [Prior Art Background] Splitting various light gas streams containing hydrocarbons, with the purified light gas stream as one product of the splitting and C 2 , C 3 , C as the other product of the splitting. It is known in the prior art to obtain heavier hydrocarbon streams such as 4+ or mixtures thereof. It is also known to effect this separation using various combinations of cryogenic separation process steps including phase separation, rectification, and sometimes the use of reflux heat exchangers such as dephlegmators.
Using a combination of cryogenic cooling of the feed gas stream followed by phase separation followed by dephlegmation
It is particularly known for splitting a light gas stream and a heavy hydrocarbon stream from a feed. The heavy hydrocarbon stream can be further divided in a separation column. For example, Tomlinson and Cummings Patent Publication Specification GB2146751A, published in the United Kingdom on April 24, 1985, states that LPG or
NGL and sales gas recovery involves cooling and/or refrigeration of the feed in a process stream, followed by phase separation into light gas and heavy liquid streams, followed by dephlegmation of the light gas stream and removal from the column. This is accomplished by column stripping of the heavy liquid stream which is recycled to the feed. C 2+ from a feed gas stream containing light gas components, as described in U.S. Pat. No. 4,002,042.
It is also known to perform phase separation and dephlegmation to recover hydrocarbons. In that method, the gas is cooled, phase separated, and the light gases are split using cryocooled dephlegmation from an external power source. From the phase separator the heavy liquid stream is split in a rectification column using a condenser and reboiling. Another prior art teaching of defragmentation, phase separation and fractionation column processing is described in US Pat. No. 4,519,825. Where,
C 4+ hydrocarbons are separated from the feed gas, and in particular the dephlegmator is operated by refrigeration cooling produced by expanding the light gas stream through an expander to a lower temperature and pressure. . Other prior art merely generally related to the technique of this invention, in which a similar feed stream is divided into light and heavy components by cryogenic cooling, phase separation, column separation or dephlegmation alone or in subcombination. Technologies include: D.E.T. Matsukenji and S.T.
Donnelly, “Proven Effectiveness of Mixed Refrigerants in Natural Gas Recovery Processes,” Oil & Gas.
Journal March 4, 1985, p. 116; T. R. Tomlinson and Earl Banks, “LPG extraction process saves energy requirements,” Oil and Gas Journal, July.
15, 1985, p. 81; U.S. Patent No. 3929438; U.S. Patent No. 470940; U.S. Patent No. 4272269; U.S. Patent No. 4303420; U.S. Patent No. 4303427; Patent No. 4443238; U.S. Patent No. 4456460; U.S. Patent No.
4461634; U.S. Patent No. 4482369; U.S. Patent No.
No. 4507133 and U.S. Patent No. 4526596. BRIEF SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method for converting a feed gas into C 3+ and/or
A heavy hydrocarbon stream containing C 4+ hydrocarbons and H 2 , H 2 ,
A process for the cryogenic separation of CO, CO2 , methane and/or C2 hydrocarbons into light gas streams, the process comprising: cooling a feed gas by indirect heat exchange with a process stream to obtain a portion of said gas; initially phase-separating the partially condensed feed gas into a first heavy liquid stream containing heavy hydrocarbons and a first vapor stream containing light gas components; rectifying by dephlegmation to produce a second heavy liquid stream condensed from the first light gas stream and the first heavy liquid stream; cooling the feed gas with one or both of the streams by expanding to a low pressure and by indirect heat exchange sufficient to partially evaporate the streams; introducing separately into a distillation column operated with an overhead condenser and a bottom reboiler and discharging said streams in said distillation column with heavy carbonization containing C 3+ and/or C 4+ hydrocarbons as bottom product; separating into a hydrogen stream and a second light gas stream;
the first light gas stream and the second light gas stream;
The method includes recovering to produce one or more product light gas streams comprising H2, N2 , CO, CO2 , methane and/or C2 hydrocarbons. Preferably, the invention cools the first vapor stream in a dephlegmator that indirectly heat exchanges with the first light gas stream expanded to a lower temperature and lower pressure. The present invention can indirectly heat exchange the first light gas with the second light gas to reheat it and provide the reflux duty of the overhead condenser. The invention uses at least a portion of the first or second heavy liquid stream after expansion to a lower temperature and lower pressure to
It can provide part of the vapor phase cooling, or part of the reflux capacity of the overhead condenser of the column, or both. In another embodiment, the invention expands a first light gas stream to a lower temperature and pressure in two or more stages through a working load turbine expander with in-process heating in a dephlegmator. Preferably, the invention is directed to a method such that said first heavy liquid stream comprises primarily C4 + hydrocarbons and said second heavy liquid stream mainly comprises C1 - C3 hydrocarbons. . Optimally, the invention is directed to a process in which the feed gas contains no more than 10 mole % C 3+ hydrocarbons and the recovery of C 3 in said heavy hydrocarbon stream is at least 90%. DETAILED DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides for the production of C 3+ and/or
It provides an efficient method for recovering and purifying C4 + hydrocarbons. Such gas streams include natural gas streams containing NGL hydrocarbons, oil refinery offgas containing LPG hydrocarbons, and various petrochemical offgas mixtures. This invention is particularly useful for containing relatively small amounts of C 3+ hydrocarbons, e.g. less than 10 mol%.
The feed gas containing C 3+ hydrocarbons is split and at the same time such hydrocarbons are separated in relatively high proportions, e.g. 90% or more of the C 3 component in such feed gas, and C 4 and heavier It is convenient to recover essentially all of the components.
The feed gas can include any number of light gas components and heavier hydrocarbons. Such light gas components include methane, ethane, and ethylene, along with hydrogen, nitrogen, carbon monoxide, and carbon dioxide. Propane for heavier hydrocarbons;
Higher saturated and unsaturated hydrocarbons such as propylene, butane, butene, isobutane, isobutylene and pentane, hexane, and potentially residual amounts of heavier hydrocarbons may be included. Throughout this specification, for saturated as well as unsaturated hydrocarbons, propane and propylene equivalents at C3 ,
And butane, isobutane and its butene derivatives are symbolically represented by C 4 . The "+" symbol is used to indicate the number of carbon atoms in those hydrocarbon molecular weight compounds and heavier compounds as in the prior art. This invention processes dry feed gases containing light gases and heavy gases including C3 and heavier hydrocarbons, all of which are in the range of -17.8°C to -45.6°C (0 to 50〓). It is carried out by first condensing a C 4+ -rich liquid by phase separation. The remaining vapor is further cooled and dephlegmated to recover C 3 and residual C 4+ hydrocarbons.
The light C 3 -enriched liquid from the dephlegmator and the heavy C 4+ -enriched liquid from the first phase separation are separated and one or both are reheated and added to the distillation column in that column's separated feed. It is partially evaporated before being sent as a gas. The column discharges light gases up to C 2 hydrocarbons as overhead and removes C 3+ hydrocarbons as NGL or LPG products. Refrigeration for dephlegmators is primarily provided by one or more stages of expansion means. Preferably a compressor or an expansion turbine coupled to some type of load such as a generator is used. If necessary, light C 3 − from the dephlegmator or heavy C 4+ − from the separator.
Some or all of one or both of the enriched liquids are heat exchanged and partially evaporated in a dephlegmator to provide additional refrigeration prior to further evaporation by initial cooling of the feed gas. I can do it. Refrigeration of the overhead condenser of a distillation column can be accomplished by external refrigeration, such as in conventional mechanical refrigeration systems, or by recovering refrigeration from the light overhead from the dephlegmator and/or distillation column. Alternatively, it may be carried out by partial evaporation of one or both of the light and heavy liquid streams, or by other suitable methods. Power from the work done expansion of the overhead light gas from the dephlegmator can be applied to the turbine expansion by compressing the feed gas to the method or by a generator or other suitable communication means. It can be recovered from the machine. Phase separators, dephlegmators and multi-stage distillation columns in combination with expansion devices for low level cooling power provision of the feed light components and partial evaporation for high level cooling of the separated light and heavy liquid streams. Compared to other methods for recovering and purifying C 3+ liquid hydrocarbons from natural gas and from rectification and/or petrochemical off-gas streams,
Significant energy savings can be achieved. The relatively warm temperature of the partial condensation stage minimizes the amount of C2 and lighter components condensed into the heavy liquid stream. The reflux action of the dephlegmator minimizes the amount of C2 and lighter components that are condensed into the light liquid stream and reduces the amount of low level cooling required to condense the light liquid stream. As a result, the C 3+ component typically ranges from about 3-8 mol % in the feed to about 40-8 mol % in the feed to the distillation column.
Concentrated to 90 mol%. The energy required in the distillation column to remove residual light liquid components from heavy hydrocarbon products is also reduced. The method of this invention, as shown in Table 1 below,
Compared to many processes described in the prior art, it represents a significant improvement in C 3+ hydrocarbon recovery efficiency.

【表】 この発明は、図面とこの発明の好ましい操作例
によつてさらに詳しく記述されるものである。90
%メタン、6%エタン、2%プロパン、1%ブタ
ン、そして残り成分として窒素、ペンタンおよび
ヘキサンを含有する供給ガスが3792.25キロパス
カル(550psiu)の圧力でライン10から乾燥器
12に導入とされる。そこで水と凝縮成分が除去
される。乾燥された供給ガスは次いで368.83キロ
パスカル(535psiu)、37.78℃(100〓)でライン
14を通り、第1熱交換器を備える供給物冷却器
16へ入る。そこで供給ガスはプロセス流で冷却
される。3654.35キロパスカル(530psiu)で−
34.5℃(−30〓)の供給ガスはライン18内の2
相流に導入され、相分離器槽20に入る。そこで
C4+炭化水素の相当部分はボトム液相として分離
され、一方、C3−含有ガス成分の主要量は気相
に残つている。C4+炭化水素は、相分離器槽20
下部の大部分の液体を含む領域において槽20を
区画するバツフル22の左側に残る(なおバツフ
ルは槽20のオーバーヘツドまたは蒸気領域を区
画分離するものではない)。C4+液体24はライ
ン26で排出され、膨張バルブ27を通つて−
39.4℃(−39〓)および2551.15キロパスカル
(370psiu)まで温度と圧力を低下される。その流
れは供給物冷却器16中で再加熱され、次いで流
れ28となり、56℃(42〓)、2530.47キロパスカ
ル(367psiu)で分離供給物として蒸留カラム3
0に供給される。 相分離器槽20への供給物の蒸気相は、ライン
60でデフレグメーター熱交換器62へ昇るが、
その際にデフレグメーター62中の流れおよび温
度条件は凝縮可能な液体がデフレグメーターの熱
交換通路で凝縮されて、該通路を下降し始めてこ
の熱交換器通路中で還流または精留条件が設定さ
れるようなものにし、他方、非凝縮性軽質ガス成
分、典型的にはC3より低分子量の炭化水素は蒸
気としてライン64から排出されて、デフレグメ
ーター熱交換器で再加熱された後、ライン66で
タービン膨張機68に送られ、この軽質ガス流の
温度と圧力はライン70において2316.72キロパ
スカル(336psiu)−82.78℃(−17〓)に低下さ
れる。次いでこの流れは、デフレグメーター熱交
換器の冷凍冷却部に供給された後、ライン72の
ガスは蒸留カラム30からのオーバーヘツドと合
流されて、合流ガス流としてライン46に排出さ
れ、供給物冷却器16で再加熱される。次いでラ
イン48のガスは圧縮機50で2620.1キロパスカ
ル(380psiu)に圧縮される。この圧縮機は好ま
しくは膨張機68で駆動することができるが、直
接駆動しても、膨張機に結合されている発電機で
駆動してもよい。そして得られたガス流をアフタ
ー冷却交換器52においてアフター冷却し、さら
にボツクス54として示した一連の装置を介して
圧縮し、アフター冷却熱交換器56でアフター冷
却し、軽質ガス生成物流としてライン58から
3585.4キロパスカル(520psiu)、43.33℃(110〓)
の温度で排出することができる。軽質ガス生成物
は93.7%メタン、6.1%エタンおよび0.2%プロパ
ンの組成を有する。 ライン70の流れは、ライン78で示す別の流
れ(alternative flow)線図によつて更に温度と
圧力を低減させることができるが、この場合この
流れはさらに再加熱され、タービン膨張機82で
付加的膨張させるためにライン80に供給された
後、ライン84でデフレグメーター62の冷凍を
行うことにより再加熱することもできる。 デフレグメーター62の熱交換器通路で凝縮し
下降するC3炭化水素は、ライン60を通つて相
分離器槽20のバツフル22の右側に戻り、ライ
ン74から排出される液体として該槽20に集め
られる。この液体は膨張バルブ73を通つて膨張
されて2551.15キロパスカル(370psiu)および−
54.4℃(−66〓)の温度に温度および圧力が低下
される。それからこの流れは導入される供給ガス
で再加熱されることによつて、供給物冷却器16
の冷却作用を行う。2530.47キロパスカル
(367psiu)および5.6℃(42〓)のライン76の流
れは、次いで供給物としてライン28から蒸留カ
ラム30へ導入される。C3+流をライン76か
ら、そしてC4+流をライン28から別々にカラム
30に導入することによつて、該カラム30の精
留プロセス効率が増す。ライン28および76か
らの供給物に含まれている軽質ガスは蒸気相とし
て該カラムを上昇し、他方このような流れ76お
よび28中のC3+およびC4+炭化水素はカラムを
下降して、NGL生成物としてライン32から排
出される。該生成物のある部分は再沸熱交換器3
4を通つて再沸蒸気として戻される。NGL生成
物は主要量のプロパンと少量のブタン、ペンタン
およびより炭素数の多い炭化水素、ならびにその
ような化合物の不飽和または分岐誘導体を含む。 蒸留カラム30の軽質ガスはライン36から取
り出され、オーバーヘツド凝縮器38で冷却さ
れ、還流液は相分離槽40に供給される。そして
ライン42から該カラムへの還流能力(reflux
duty)に従つて帰還する。槽40からの蒸気相
はライン44から取り出され、デフレグメーター
から以前に生じたライン72の流れと合体され
る。熱交換器38の凝縮能力(condensing
duty)は任意の型式の外部冷却手段から得るこ
とができるが、それに代えて、ライン90から排
出され熱交換器38を通つてライン92から流れ
46に戻るライン46からの軽質ガスを用いるこ
とができる。また、オーバーヘツド凝縮器38の
ための還流能力はライン26から少なくとも一部
の流れをライン27の流れとして取り出し、ライ
ン90、凝縮器38およびライン92を通り、ラ
イン29からライン26に戻すことによつても得
ることができる。。同様の方法は、ライン74の
流れをライン75に取り出し、ライン90、凝縮
器38およびライン92を通り、ライン77から
ライン74に戻すことによつても行うことができ
る。 デフレグメーターからの軽質ガス流72および
蒸留カラムからの軽質ガス流44は、別々の軽質
ガス生成物として回収することもできる。少なく
ともライン74の流れの一部は、ライン86を通
つて分岐され、デフレグメーターまたは還流熱交
換器62で再加熱された後、ライン88で回収さ
れてライン74へ戻すことができる。 この発明の方法は、英国特許出願G.
B.2146751Aのような、さまざまな先行技術デフ
レグメーターサイクルと同様のものであるが、そ
のような方法に比較していくつかの長所がある。
すなわち先行技術の方法においては、供給物冷却
器およびデフレグメーターで凝縮した液体は合流
され、フイードガス圧力にポンプで圧縮され、実
質的な蒸発なしに再加熱されて、蒸発カラムの頂
部に供給されている。その結果、供給物冷却用に
付加的冷却が必要であるし、該カラムでのC3+
留用の再沸能力をさらに要する。この発明の方法
においては、C4+およびC3−富化液体流を含む供
給物冷却器およびデフレグメーターの2種の液体
は、別々に圧力低下されて部分蒸発するもので供
給物冷却用の冷却が効率的であり、次いで冷却力
のための部分蒸発の結果、蒸発カラム用の最適蒸
気−液体供給物分割条件下にそれらを蒸発カラム
に送り込むことができる。これにより該カラムの
操作に最も効率的な方法で供給物を供給できる。
より軽質のC3−富化液体はより重質のC4−富化
液体より低温で蒸発するので、2種の液体流は
別々に再加熱し部分蒸発される。もしも2種の液
体が部分蒸発に先立つて合体されたなら、これら
の流れにより必要な冷却を行うためには得られた
混合物をより低圧にしなければならないだろう。
このため蒸留カラムの圧力は低下し、オーバーヘ
ツド凝縮器はより低温に冷却しなければならなく
なるので、プロセスの効率は低下してしまう。 従来の方法はまた、その蒸留カラムを凝縮器な
いし精留能力のないストリツピングモードで用い
る。この結果、カラムからのオーバーヘツド蒸気
を前述の方法に示したように供給物に再循環しな
いならば、C3+の回収率は不経済な低いものとな
る。しかしながら、この再循環流はまた、最初の
供給物冷却器および2番目のデフレグメーター熱
交換器用に追加的冷凍冷却を必要とする。特にデ
フレグメーターには低レベルの冷凍冷却が追加的
に必要となる。再循環は不経済である。というの
は、当初回収工程と同程度の非常に希薄なC3+
から精製工程で最終的C3+回収を行うことを余儀
なくされるからである。この発明の方法は、その
蒸留カラムをストリツピングおよび精留領域の両
者で操作する。該カラムのオーバーヘツド凝縮器
は比較的温かい温度レベルで高率のC3+回収がで
きる。その理由は、カラム内の軽質ガス成分の量
が典型的には供給ガス中の軽質分の5%未満であ
るからである。これは前述の先行技術サイクルの
ようなオーバーヘツド蒸気の再循環を伴うストリ
ツピングよりずつと高率的な精製工程を提供す
る。 この発明は、前掲の表1のようないろいろなデ
フレグメーターおよび/または他の炭化水素分離
プロセスと比較してみると、明らかに省エネルギ
ー消費、あるいは高生成物圧力、あるいは高回収
率、またはそれらの利点を組み合わせた利点を示
している。これらの理由でこの発明の方法は先行
技術システムを超える決定的かつ予想しえない利
点を備えたものと信ずるものである。 この発明の好適な実施態様を述べてきたが、こ
の発明の範囲は特許請求の範囲の記載から確定さ
れるべきものである。
[Table] The invention will be described in more detail with reference to the drawings and preferred operating examples of the invention. 90
A feed gas containing % methane, 6% ethane, 2% propane, 1% butane, and the remainder nitrogen, pentane, and hexane is introduced into dryer 12 from line 10 at a pressure of 550 psiu. . There water and condensed components are removed. The dried feed gas then passes through line 14 at 368.83 kilopascals (535 psiu) and 37.78°C (100°) and enters feed cooler 16 which includes a first heat exchanger. The feed gas is then cooled in the process stream. 3654.35 kilopascals (530psiu) −
The supply gas at 34.5℃ (-30〓) is
is introduced into the phase flow and enters the phase separator vessel 20. Therefore
A significant portion of the C4 + hydrocarbons is separated as the bottom liquid phase, while the main amount of the C3 -containing gaseous components remains in the gas phase. C 4+ hydrocarbons are transferred to phase separator tank 20
It remains to the left of the baffle 22 that defines the tank 20 in the lower, mostly liquid-containing region (note that the baffle does not separate the overhead or vapor region of the tank 20). C 4+ liquid 24 is discharged in line 26 and passed through expansion valve 27 -
The temperature and pressure are reduced to 39.4℃ (-39〓) and 2551.15 kilopascals (370psiu). The stream is reheated in feed cooler 16 and then becomes stream 28, which is sent to the distillation column as a separate feed at 56° C. (42°) and 2530.47 kilopascals (367 psiu).
0. The vapor phase of the feed to phase separator vessel 20 ascends in line 60 to dephlegmator heat exchanger 62;
The flow and temperature conditions in the dephlegmator 62 are then such that the condensable liquid is condensed in the heat exchange passages of the dephlegmator and begins to move down the passages, resulting in reflux or rectification conditions in the heat exchanger passages. while the non-condensable light gas components, typically hydrocarbons of lower molecular weight than C3 , are discharged as vapor through line 64 and reheated in a dephlegmator heat exchanger. Thereafter, the light gas stream is passed in line 66 to a turbine expander 68, where the temperature and pressure of this light gas stream is reduced in line 70 to -17°C. This stream is then fed to the refrigeration and cooling section of the dephlegmator heat exchanger before the gas in line 72 is combined with the overhead from distillation column 30 and discharged as a combined gas stream to line 46 to remove the feed. It is reheated by the cooler 16. The gas in line 48 is then compressed by compressor 50 to 2620.1 kilopascals (380 psiu). The compressor is preferably driven by the expander 68, but may be driven directly or by a generator coupled to the expander. The resulting gas stream is then after-cooled in an after-cooling exchanger 52, further compressed through a series of devices shown as box 54, and after-cooled in an after-cooling heat exchanger 56 as a light gas product stream in line 58. from
3585.4 kilopascals (520psiu), 43.33℃ (110〓)
It can be discharged at a temperature of The light gas product has a composition of 93.7% methane, 6.1% ethane and 0.2% propane. The flow in line 70 can be further reduced in temperature and pressure by an alternative flow diagram shown in line 78, in which case the flow is further reheated and added in a turbine expander 82. After being supplied to line 80 for expansion, it can also be reheated by freezing the dephlegmator 62 in line 84. The C 3 hydrocarbons condensing and descending in the heat exchanger passages of the dephlegmator 62 return through line 60 to the right side of the buffle 22 of the phase separator vessel 20 and enter the phase separator vessel 20 as a liquid discharged through line 74 . Can be collected. This liquid is expanded through expansion valve 73 to 2551.15 kilopascals (370 psiu) and -
The temperature and pressure are reduced to a temperature of 54.4°C (-66〓). This stream is then reheated with the introduced feed gas into the feed cooler 16.
It has a cooling effect. The stream in line 76 at 2530.47 kilopascals (367 psiu) and 5.6° C. (42°) is then introduced as a feed into distillation column 30 through line 28. By separately introducing the C 3+ stream from line 76 and the C 4+ stream from line 28 into column 30, the rectification process efficiency of column 30 is increased. The light gases contained in the feeds from lines 28 and 76 ascend the column in the vapor phase, while the C 3+ and C 4+ hydrocarbons in such streams 76 and 28 descend the column. , is discharged from line 32 as an NGL product. A portion of the product is transferred to a reboiler heat exchanger 3
4 and returned as reboiled steam. NGL products contain major amounts of propane and minor amounts of butane, pentane and higher carbon number hydrocarbons, as well as unsaturated or branched derivatives of such compounds. Light gases from distillation column 30 are removed through line 36 and cooled in overhead condenser 38, and reflux is fed to phase separation tank 40. and reflux capacity from line 42 to the column.
return in accordance with duty). The vapor phase from vessel 40 is removed in line 44 and combined with the flow in line 72 previously generated from the dephlegmator. The condensing capacity of the heat exchanger 38
duty) may be obtained from any type of external cooling means, but alternatively, light gas from line 46 may be used which is discharged from line 90 and returned through heat exchanger 38 from line 92 to stream 46. can. The reflux capacity for overhead condenser 38 also allows for at least a portion of the flow to be removed from line 26 as a flow in line 27, passed through line 90, condenser 38, and line 92, and returned to line 26 from line 29. You can get it even if you twist it. . A similar method can be performed by taking the flow in line 74 to line 75, passing through line 90, condenser 38, and line 92, and returning it to line 74 through line 77. Light gas stream 72 from the dephlegmator and light gas stream 44 from the distillation column may also be recovered as separate light gas products. At least a portion of the flow in line 74 may be branched through line 86 and reheated in dephlegmator or reflux heat exchanger 62 before being recovered in line 88 and returned to line 74. The method of this invention is described in British patent application G.
Although similar to various prior art dephlegmator cycles, such as B.2146751A, it has several advantages compared to such methods.
That is, in prior art methods, the liquid condensed in the feed cooler and dephlegmator is combined, pumped to feed gas pressure, reheated without substantial evaporation, and fed to the top of the evaporation column. ing. As a result, additional cooling is required for feed cooling and additional reboiling capacity is required for C 3+ rectification in the column. In the method of the invention, two liquids, a feed cooler and a dephlegmator, containing C4 + and C3 -enriched liquid streams, are separately reduced in pressure and partially evaporated for feed cooling. cooling is efficient and then partial evaporation for cooling power allows them to be fed to the evaporation column under optimal vapor-liquid feed splitting conditions for the evaporation column. This allows the feed to be provided in the most efficient manner for the operation of the column.
Since the lighter C3 -enriched liquid evaporates at a lower temperature than the heavier C4 -enriched liquid, the two liquid streams are separately reheated and partially evaporated. If the two liquids were combined prior to partial evaporation, the resulting mixture would have to be at a lower pressure to provide the necessary cooling with these flows.
This reduces the pressure in the distillation column and requires the overhead condenser to be cooled to a lower temperature, reducing the efficiency of the process. Conventional processes also use the distillation column in a stripping mode without a condenser or rectification capability. As a result, C 3+ recovery is uneconomically low unless the overhead vapor from the column is recycled to the feed as shown in the previously described method. However, this recycle stream also requires additional refrigeration cooling for the first feed cooler and second dephlegmator heat exchanger. In particular, dephlegmators require additional low-level refrigeration cooling. Recirculation is uneconomical. This is because the final C 3+ recovery must be performed in the purification step from a very dilute C 3+ stream comparable to the initial recovery step. The process of this invention operates the distillation column in both the stripping and rectifying regions. The overhead condenser of the column allows for high C 3+ recovery at relatively warm temperature levels. This is because the amount of light gas components in the column is typically less than 5% of the light content in the feed gas. This provides a much more efficient purification process than stripping with overhead steam recirculation as in the prior art cycles described above. The present invention clearly shows lower energy consumption, or higher product pressure, or higher recovery, or It shows the advantages of combining the advantages of For these reasons, we believe that the method of the present invention provides significant and unexpected advantages over prior art systems. Although preferred embodiments of this invention have been described, the scope of this invention should be determined from the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図面はこの発明の低温分離方法の好適実施例を
図示したもので、破線部分はいろいろな変形実施
例を示す。
The drawings illustrate preferred embodiments of the low-temperature separation method of the present invention, and dashed lines indicate various modified embodiments.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 供給ガスをC3+および/またはC4+炭化水素
を含む重質炭化水素流とH2,N2,CO,メタン、
および/またはC2炭化水素を含む軽質ガス流に
低温分離する方法において、 a プロセス流との間接熱交換によつて供給ガス
を冷却して該ガスの分縮を行なう工程、 b 分縮した供給ガスを重質炭化水素を含む第1
重質液体流と軽質供給ガス成分を含む第1蒸気
流とに最初に相分離する工程、 c 第1蒸気流を低温デフレグメーシヨンにより
精留して、第1軽質ガス流と第1重質液体流か
ら凝離される第2重質液体流を生成する工程、 d 第1および第2重質液体流をより低圧かつ低
温に膨張させそして前記流体流を部分的に蒸発
させるのに充分な間接熱交換により前記流体流
の一方または両方を用いて供給ガスを冷却する
工程、 e 前記第1および第2重質流をオーバーヘツド
凝縮器およびボトムリボイラーを備えて操作さ
れる蒸留カラムに別々に導入する工程、 f 前記蒸留カラムで前記流体流をボトム生成物
としてのC3+および/またはC4+炭化水素を含
む重質炭化水素流と第2軽質ガス流に分離する
工程、および g 前記第1軽質ガス流と前記第2軽質ガス流を
回収してH2,N2,CO,CO2,メタンおよび/
またはC2炭化水素を含む1またはそれ以上の
生成軽質ガス流を生成する工程、 を含む方法。 2 前記第1蒸気流がより低温かつ低圧に膨張さ
れた前記第1軽質ガス流との間接熱交換によりデ
フレグメーター内で冷却される特許請求の範囲第
1項記載の方法。 3 前記第1軽質ガス流が前記第2軽質ガス流と
の間接熱交換により再加熱されて前記オーバーヘ
ツド凝縮器の還流能力を与える特許請求の範囲第
1項記載の方法。 4 より低温かつ低圧に膨張された後の前記第1
または第2重質液体流の少なくとも一部が前記デ
フレグメーター内での前記第1蒸気流の冷却の少
なくとも一部を与える特許請求の範囲第1項記載
の方法。 5 前記第1軽質ガス流が2段またはそれ以上の
段階でより低温かつ低圧に膨張される特許請求の
範囲第1項記載の方法。 6 前記生成軽質ガス流の一方または両方が工程
a)の供給ガスの冷却後に高められた圧力に圧縮
される特許請求の範囲第1項記載の方法。 7 前記第1重質液体流が主としてC4+炭化水素
を含みそして前記第2重質液体流が主としてC1
からC3炭化水素を含む特許請求の範囲第1項記
載の方法。 8 重質炭化水素流の供給ガスからC3炭化水素
の回収率が少なくとも90%である特許請求の範囲
第1項記載の方法。 9 供給ガスが10モル%以下のC3+炭化水素を含
みそして前記重質炭化水素流中のC3回収率が少
なくとも90%である特許請求の範囲第1項記載の
方法。 10 より低温かつ低圧への膨張後の第1または
第2重質液体流の少なくとも1部が前記オーバー
ヘツド凝縮器の還流能力の少なくとも1部を与え
る特許請求の範囲第1項記載の方法。
[Scope of Claims] 1. Feed gas is a heavy hydrocarbon stream containing C 3+ and/or C 4+ hydrocarbons and H 2 , N 2 , CO, methane,
and/or a process for cryogenic separation into a light gas stream comprising C 2 hydrocarbons, comprising: a cooling a feed gas to effect partial condensation of the gas by indirect heat exchange with a process stream; b a partial condensed feed; The first gas containing heavy hydrocarbons
initially phase separating into a heavy liquid stream and a first vapor stream comprising a light feed gas component; c rectifying the first vapor stream by cryogenic dephlegmation to separate the first light gas stream and the first vapor stream; producing a second heavy liquid stream that is separated from the heavy liquid stream; d expanding the first and second heavy liquid streams to a lower pressure and temperature and a sufficient amount of water to partially evaporate said fluid stream; cooling a feed gas with one or both of said fluid streams by indirect heat exchange; e. separately applying said first and second heavy streams to a distillation column operated with an overhead condenser and a bottom reboiler; f separating said fluid stream in said distillation column into a heavy hydrocarbon stream comprising C 3+ and/or C 4+ hydrocarbons as bottom product and a second light gas stream; and g said The first light gas stream and the second light gas stream are recovered to produce H 2 , N 2 , CO, CO 2 , methane and/or
or producing one or more product light gas streams comprising C2 hydrocarbons. 2. The method of claim 1, wherein the first vapor stream is cooled in a dephlegmator by indirect heat exchange with the first light gas stream expanded to a lower temperature and lower pressure. 3. The method of claim 1, wherein said first light gas stream is reheated by indirect heat exchange with said second light gas stream to provide reflux capacity of said overhead condenser. 4. The first after being expanded to a lower temperature and lower pressure.
2. The method of claim 1, wherein at least a portion of the second heavy liquid stream provides at least a portion of the cooling of the first vapor stream within the dephlegmator. 5. The method of claim 1, wherein the first light gas stream is expanded to lower temperatures and pressures in two or more stages. 6. The method of claim 1, wherein one or both of the produced light gas streams is compressed to an increased pressure after cooling of the feed gas of step a). 7 said first heavy liquid stream comprises primarily C 4+ hydrocarbons and said second heavy liquid stream comprises primarily C 1
2. A method according to claim 1, comprising C3 hydrocarbons from: 8. The process of claim 1, wherein the recovery of C3 hydrocarbons from the feed gas of the heavy hydrocarbon stream is at least 90%. 9. The process of claim 1, wherein the feed gas contains less than 10 mol% C3 + hydrocarbons and the C3 recovery in the heavy hydrocarbon stream is at least 90%. 10. The method of claim 1, wherein at least a portion of the first or second heavy liquid stream after expansion to a lower temperature and pressure provides at least a portion of the reflux capacity of the overhead condenser.
JP29789087A 1987-11-27 1987-11-27 Recovery and purifying method of c3-c4+hydrocarbon severally using phase separation and dephlegmation Granted JPH01142382A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29789087A JPH01142382A (en) 1987-11-27 1987-11-27 Recovery and purifying method of c3-c4+hydrocarbon severally using phase separation and dephlegmation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29789087A JPH01142382A (en) 1987-11-27 1987-11-27 Recovery and purifying method of c3-c4+hydrocarbon severally using phase separation and dephlegmation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01142382A JPH01142382A (en) 1989-06-05
JPH0345310B2 true JPH0345310B2 (en) 1991-07-10

Family

ID=17852434

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP29789087A Granted JPH01142382A (en) 1987-11-27 1987-11-27 Recovery and purifying method of c3-c4+hydrocarbon severally using phase separation and dephlegmation

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH01142382A (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005114076A1 (en) * 2004-04-26 2005-12-01 Ortloff Engineers, Ltd Natural gas liquefaction

Also Published As

Publication number Publication date
JPH01142382A (en) 1989-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
USRE33408E (en) Process for LPG recovery
US4714487A (en) Process for recovery and purification of C3 -C4+ hydrocarbons using segregated phase separation and dephlegmation
US4507133A (en) Process for LPG recovery
JP4777976B2 (en) Hydrocarbon gas treatment for rich gas streams.
US4707170A (en) Staged multicomponent refrigerant cycle for a process for recovery of C+ hydrocarbons
JP5850838B2 (en) Hydrocarbon gas treatment
US4676812A (en) Process for the separation of a C2+ hydrocarbon fraction from natural gas
US4734115A (en) Low pressure process for C3+ liquids recovery from process product gas
JP3724840B2 (en) Olefin recovery from hydrocarbon streams.
US4705549A (en) Separation of C3+ hydrocarbons by absorption and rectification
HUT75977A (en) Cryogenic separation
US4143521A (en) Process for the production of ethylene
US4519825A (en) Process for recovering C4 + hydrocarbons using a dephlegmator
US4444577A (en) Cryogenic gas processing
JPH0552875B2 (en)
KR960003938B1 (en) Process for recovery of c2+ or c3+ hydrocarbons
AU563894B2 (en) Apparatus and method for recovering light hydrocarbons from hydrogen containing gases
KR970002229A (en) Method and apparatus for producing ultra-high purity oxygen
US4885063A (en) Method and apparatus for olefin recovery
US4675036A (en) Process for the separation of C2+ or C3+ hydrocarbons from a pressurized hydrocarbon stream
KR100843487B1 (en) Advanced heat integrated rectifier system
US3996030A (en) Fractionation of gases at low pressure
JPH0345310B2 (en)
US3360946A (en) Low temperature process for the recovery of ethane from a stripped natural gas stream
US2383551A (en) Separation of aceytylene from gaseous mixtures