JPH10511043A - 水及び凝縮可能な炭化水素類を含む天然ガスを処理する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 少なくとも水を含むガスを、このガスから少なくとも部分的に水を除去するように、（ａ）このガスを水と異なる非炭化水素化合物である或る溶媒の存在のもとに、少なくとも１つの水性相を含む液体フラクションと接触帯域の全体又は１部分にわたって直接接触させ、そして同時に、上記ガスを上記溶媒の存在のもとに少なくとも部分的に冷却して本質的に溶媒と水とよりなる少なくとも１つの液相を凝縮させ、そして（ｂ）その溶媒が少なくとも部分的に除去されてしまっているその凝縮した液相からその凝縮しなかったガス相を分離することによって、処理する。

Description

【発明の詳細な説明】 水及び凝縮可能な炭化水素類を含む天然ガスを処理する方法と装置 本発明は、ガスを処理する方法、中でも脱水の方法、及びこの方法を実施する ためのプラントに関する。 本発明は特に、天然ガスの脱水に適用した場合に有利性を有する。 これは例えば少なくとも３個の炭素原子を有するような凝縮可能な炭化水素類 を天然ガスから分離するのに有利に用いることができる。 石油製品及び天然ガスは、中でも、輸送及び／又は取扱いの目的にとって望ま しくない種々の生成物を含んでいる。 これらの物質のうち、除去しなければならない主な成分の１つは水であって、 これは水和物の形成を促すことが証明されており、そして腐食を導きやすい。実 際においては種々の水和物は輸送パイプラインを閉塞し、遮断してガスがそれら を通して通過するのを長期間にわたり阻害し、そしてそのガスの腐食作用はパイ プライン及び処理用設備における障害をもたらす。これら２つの因子はそれらの 結果において極めて有害であり、そして形成されたいかなる水和物も分解するの は非常に困難であるためにしばしば極めて長期間の生産停止をもたらすことがあ って、重大な経済的損失を招く。 従来技術においてこれらの欠点を克服するための手段として種々の方法が記述 されている。 フランス国特許Ｆｒ ２，６０５，２４１ はいくつかの装置の中で順次実施 されるいくつかの段階を含む天然ガスの処理方法を記述している。第１の封入体 の中でその処理されるべきガスは、溶媒に添加された水で飽和されたガスとなる ように冷却された物理的溶媒と接触させ、そしてこのガスを次にその溶媒及び飽 和水並びに液状炭化水素類の相を含む或る水性相を凝縮させるための熱交換器の 中で冷却する。この冷却されて脱水されたガス及びそれら凝縮した炭化水素類を 含むフラクションは次に分離装置の中で分離される。 この方法は従来技術において用いられた技術と比較して重要な利点を示す。し かしながらメタン及びプロパンのような炭化水素類並びに３個よりも多い炭素原 子を有する炭化水素類は完全には分離されない。 加えて、これには少なくとも２つの装置を必要とし、これがその処理プラント に追加的なスペースを必要として追加的な設備投資をもたらす。 本発明はこの従来技術のそれらの欠点を克服し、そして種々の形の水を含む脱 水が必要な種々のガス、中でも天然ガスを処理するための費用のかからない方法 を提供するものである。これはまた、例えば精油所ガスのような工業プラントに おいて発生するガスを処理するのにも適用することができる。本発明の方法及び プラントは、例えば熱交換カラムのような脱水過程のためのただ１つの封入体（ enclosure）しか必要とせず、これはその設備が従来技術で公知のプラントより も費用が低く、かつ僅かなスペースしか必要としないと言うことを意味する。 これは、少なくとも水、メタン及び、例えばＣ₃₊及び／又は、場合によりＣ₂₊ のような凝縮可能炭化水素類を含む天然ガスの場合に有利に適用することができ る。 この記述の全文をを通じてＣ₃₊は１分子当り少なくとも３個の炭素原子を含む 炭化水素を表わすのに用いられ、Ｃ₄₊は少なくとも４個の炭素原子を有する全て の炭化水素類を、そしてＣ₅₊は少なくとも５個の炭素原子を有する炭化水素類を 表わすのに用いられる。 「処理されたガス」の表現は、脱水されたガス、又は飽和水の少なくとも１部 が除去されているガスを表わすのに用いられる。 本発明は少なくとも水を含むガスを処理する方法に関し、その目的は上記ガス から少なくとも一部の水を除去することである。 これは、これが少なくとも下記の各段階、すなわち ａ） その処理されるべき天然ガスを第１のラインによって配送し、そして少な くとも１つの水性相を含む液体フラクションを、上記ガス及び上記液体フラクシ ョンが接触領域の少なくとも１部分にわたり直接接触するように或る溶媒の存在 のもとに、例えば或る通路によって上記接触領域へ供給し、その際上記溶媒は水 と異なる非炭化水素物質であり、そして、その溶媒との混合物において本質的に 水よりなる少なくとも１つの液相を凝縮させるために、上記ガスを上記溶媒の存 在のもとに少なくとも部分的に冷却し、 そして ｂ） その凝縮しなかった気体相を、その溶媒が少なくとも部分的に除去されて しまっている凝縮した液相から分離する 各段階を含むことを特徴とする。 その処理されたガスは好ましくは上昇流で循環され、一方、その凝縮した液相 は下向きに流れる。 有利には、その溶媒を含む液相はそのガスと液体フラクションとの接触領域の 頂部から供給される。 本発明の方法の好ましい具体例の１つにおいてその処理されるべきガスは上向 きに流れ、一方、その溶媒を含む液相は向流で循環される。 その処理されるべきガスは、例えば、上記ガス及び／又は上記溶媒の性質に依 存して変化する或る温度勾配を作り出すことにより冷却される。 もう一つの具体例は、そのガスが処理されたガスの少なくとも１部を用いて冷 却されるような自己冷却の過程を用いる。 注入されるべき溶媒相の量は、例えばその過程の間に測定された温度及び／又 は温度勾配及び上記相の各成分の性質に基づいて、例えば温度のような運転条件 との関連において決定される。 その溶媒はアルコール、又は下記の各生成物、すなわちジメトキシメタン、ジ メトキシエタン、エタノール、メトキシエタノール、プロパノールの中から選ば れる溶媒であることができるか、或いは場合により、例えばアミン類又はケトン 類のような別の群の溶媒から選ぶことができる。 溶媒としてはメタノールを使用するのが有利である。 水及び種々異なった温度において凝縮し得る、水以外の種々の成分を含むガス は、各段階ａ）及びｂ）を経過し、それによって段階ａ）の間にそのガスは、例 えば或る水性相及び上記凝縮可能な各成分を含む相が含まれた液相と接触し、そ して溶媒が少なくとも部分的に除かれてしまっている上記液体フラクションは、 或る水性フラクションと、及び上記凝縮可能な各成分を含む１つ以上の相とに分 離される。 この方法は少なくともメタン、水及びＣ₂より高級でＣ₅までの炭化水素類を 含む天然ガスの処理に特によく適しており、その際その処理されたガス、水及び ／又はＬＰＧフラクション及び／又はガソリンが分離される。 本発明はまた、少なくとも水を含むガスを処理するためのプラントにも関係し 、その目的はこの水の少なくとも１部を除去することである。 これは、上記ガスの溶媒相との接触を許容する主回路に連結されている、その 処理されるべきガスのための配送ラインと、及び少なくとも１つの溶媒を含む少 なくとも１つの液相のための少なくとも１つの配送ラインが設けられた封入体Ｅ Ｃ₁とを含むことを特徴とする。これはまた上記主接触回路及びこの主接触回路 に熱的に連通している冷却回路に連結されている、その処理されたガスのための 少なくとも１つの放出ラインと、及び液相のための少なくとも１つの放出ライン とをも有する。 このガス及び液体フラクションはその主回路の全長の少なくとも１部にわたっ て或る溶媒の存在のもとに互いに接触する。 具体例の１つにおいてこのプラントは、少なくとも水及び種々異なった温度に おいて凝縮して選択的回収が求められる複数の成分を含む天然ガスの処理に適し ている。 この目的のためにその装置は上記凝縮された各成分を回収するための少なくと も１つの手段と、及び上記回収手段に連通する少なくとも１つの出口ラインとを 有する。 このプラントは、それら凝縮した各成分のための、上記の放出パイプの１つに 連結され、及び／又はその封入体の中で好ましくはその下方部分において一体化 されている、上記凝縮された成分を安定化するための手段を有していることがで きる。 本発明の方法及びプラントの利点は水及びメタン以外の少なくとも１つの炭化 水素を含む天然ガスを脱水し、そしてメタン以外のそれら炭化水素類の少なくと も若干を分離することにある。 本発明のプラントはコンパクトであって低価格であり、そして特定の炭化水素 フラクションの回収過程を最適化させると言う特別な利点を提供する。 その実施方法は天然ガスを処理する費用を低下させ、そしてそれら選ばれた炭 化水素類についての生産量を上昇する。 本発明の他の諸特徴及び利点は、非制限的であるが、天然ガスの処理を含む種 々異なった適用例を記述している添付の図面を参照した下記の記述からより明ら かとなるであろうが、これらの図面において ○第１図は、外部冷却回路を用いる本発明の基本的原理の図式説明図であり、 ○第２Ａ及び２Ｂ図は、２つの冷却回路、外部回路及びその処理されたガスの少 なくとも若干を用いる熱交換回路並びに安定化手段を有する装置を説明し、 ○第３図は、処理されたガスを再循環させて冷却剤として使用する自己冷却系の 変法を示し、 ○第４図は、その装置が天然ガスから液状炭化水素類を回収するための手段を有 する方法を説明し、 ○第５及び６図は、安定化手段に連結された種々異なった凝縮物を抜き出すため の手段が一体化されたプラントを示し、 ○第７図は、最適化された安定化過程が一体化されたプラントの例であり、 ○第８及び９図は、安定化が熱交換帯域において起こる、この方法の各変法を示 し、 ○第１０、１１及び１２図は、熱交換器を作製するのに用いられる技術のそれぞ れの例であり、そして ○第１３図は、熱交換器のために用いられる技術の例を示す。 本発明の実施方法は飽和水を含むガスを同時に冷却し、かつ或る溶媒の存在の もとに液体フラクションと接触させることよりなり、この方法の目的は氷及び／ 又は水和物の形成を防止することである。 その冷却段階はガスの中に含まれている飽和水並びに富化天然ガスの中に含ま れる種々の液体炭化水素類を凝縮させる。 有利には、これら２つの段階はそのガスのための少なくとも１つの主回路、す なわちそのガス、その液相及びその溶媒のための接触回路と冷却回路とを収容す る単一の封入体の中で行なわれる。 富化天然ガスの場合には、そのプラントは、これがその処理されるガスの組成 及びその製造業者の要求に依存して種々の化合物のための液体炭化水素類を分留 して回収するのに用いることができるという利点を有する。 この方法の原理が第１図に説明されており、そして例えば随伴する高級炭化水 素類を含む、水で飽和した天然ガスに適用される。 その処理されるべきガスは、例えば熱交換器のような封入体ＥＣ₁へその下方 部分に配置されたライン２を経て供給される。この熱交換器ＥＣ₁の内部でこれ は同時に、この熱交換器ＥＣ₁にライン３を介して供給されて例えば器壁をよぎ る（第８、９図）間接的な熱交換の過程で冷却される溶媒から少なくとも部分的 に構成される液相と接触する。 この冷却過程のために或る種の熱交換媒質を使用することができ、そしてこれ はライン４からこの熱交換器ＥＣ₁の外殻を上から下へ通過してその処理される べきガスの温度をそれが上昇するにつれて低下させた後、ライン５を経てこの熱 交換器から送り出される。 好ましくは、その処理されるべきガスが上方へ移動するときに、その熱交換器 ＥＣ₁の内部で下方へ移動する溶媒の含まれた液相と向流でかつ連続的に接触さ せる。このガスは好ましくは向流で連続的熱交換過程によって冷却される。 この冷却過程はそのガスの中に含まれている重質炭化水素類及びそのガスの中 の飽和水の１部を凝縮させる。これら２つの凝縮された液相は重力によってこの 装置を通して下向きに、その処理されたガスに対して向流で流れ、そしてこれは その水性相と液体炭化水素類との間の物質交換の結果として次第にプロパン、ブ タン及びより高級の炭化水素類を失う。その凝縮した液体炭化水素相は次第に、 これが下方へ移動するにつれて重質成分に富んでくる。溶媒に富んだ凝縮した水 性相はこの熱交換器の頂部においてそれがそのガスと接触するに至ったときに溶 媒を失う。 これら２つの相は通路７及び８を経てそれぞれの排出に先立ってその熱交換カ ラムの下方部分において傾瀉過程により分離される。 これら２つの相を全てこの熱交換器の下方部分、例えばライン７の位置に配置 されたただ１つの通路を通して放出することも可能である。 溶媒を注入されたその処理されたガスはこの熱交換器ＥＣ₁の頂部からライン ６を通して放出される。 その溶媒及び凝縮した液相を含んだ水性相は、例えばそれらの引き続く使用の 目的又は移送の態様に依存し、或いは製造業者又は消費者の仕様に合致するよう に別個に処理される。 その水性相とともに随伴する蒸発した溶媒は冷却に伴う水和物形成の問題を防 止する。 熱交換器ＥＣ₁にはまた、例えば温度センサのような、制御及び処理手段１０ に結合されている温度制御用手段が設けられていてもよい。それら温度センサは この熱交換器に沿って配置されてその循環するガスの通路に沿ういくつかの点に おける温度を測定する。 熱交換器ＥＣ₁へ供給されるに先立って、その処理されるべきガスは、入手で きるいずれかの冷却媒体、例えば水及び／又は空気を使用できる場合にこれを用 いてライン２の上に配置された熱交換器Ｅ₁の中で冷却されてもよい。この熱交 換器Ｅ₁の出口のところの温度及び圧力の条件のもとで、この最初の冷却段階は 凝縮可能な炭化水素類よりなるガソリンフラクションを分離する。 水と少なくとも部分的に混和し得る溶媒が用いられる。好ましくは、その沸騰 温度は、これがその凝縮しなかったガスによって同伴されるように水のそれより も低いことである。 この溶媒はアルコール、例えば好ましくはメタノールである。これは下記の群 の溶媒、すなわちメチルプロピルエーテル、エチルプロピルエーテル、ジプロピ ルエーテル、メチル tert-(io)ブチルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシ エタン、エタノール、メトキシエタノール、プロパノールから選ぶこともでき、 或いはこれは、例えばアミン類やケトン類のような異なった群の溶媒、又は場合 によっては１つ以上のこれらの生成物よりなる混合物から選ぶこともできる。 注入されるべき溶媒の量は通常、水の存在による水和物の形成及び氷の結晶の 形成を避けるためにそのガスの温度及び圧力及び／又は組成に適合するように調 節される。 例えば、その処理されたガスの流量に対するその溶媒の流量のモル比は、１／ １０００と１／１０との間の範囲内である。 有利には、その処理過程は、例えばそのガスの組成及び／又は例えば温度及び ／又は温度変化及び／又は圧力のような運転条件に依存して注入する溶媒の量を 調節することにより最適化させることができる。この目的のために、熱交換器の 水準に配置されたいくつかの温度センサで測定された温度及び／又は温度勾配が 考慮される。 好ましくは、そのガスがその封入体から出たときに行なわれるいずれかの処理 も考慮される。 そのガスはこれが向流で循環するので、重力によって下向きに移動する各液相 の中に含まれた溶媒を同伴する。これらの液相は基部において捕集され、その際 その溶媒はそれらから実質的に除かれてしまっている。従って、頂部において注 入された溶媒は、主としてこの頂部から出てゆく気体相の中に放出される。注入 されるべき溶媒の量は従って、温度及び圧力の条件を考慮して水和物形成の防止 に必要なこの水性相内の濃度水準を作り出すように調節することができる。 温度が低ければ低い程、その水性相の中の溶媒含有量は低く弱くなる。従って 熱交換器の頂部から注入される溶媒の量は比較的少なく、そしてガスの中の損失 を補償するための補充分を構成する。 頂部から注入される溶媒は純粋である必要はなく、そして水性相の中の溶媒の 濃度が水和物形成を防止する限り、例えば水と混合されていてもよい。 その熱交換器の中で作り出される温度又は温度勾配の変化は、そのガスの性質 及びＬＰＧやガソリンのような回収されるべき凝縮された炭化水素類の量に基づ いて選ぶ。 同様に、その処理されるべきガスの温度は、好ましくは全熱交換器を通じて或 る温度勾配が得られるように低下させる。 有利には、この方法は部分的に、又は完全に自己冷却性であり、すなわちその 処理されたガスの少なくと１部がその冷却過程のために用いられる。 第２Ａ図は具体例の１つを示すがこれにおいては、熱交換器ＥＣ₁には、第１ 図に示すようにともに上方部分に配置されているライン４及びライン５を経てそ れぞれ流入し、出てゆく熱交換流体を用いる冷却回路が設けられており、そして 好ましくは熱交換媒質用の放出ライン５の下方に配置されたライン１１を介して この熱交換器に流入し、そしてこの熱交換器の下方部分の水準のライン６’を介 して出てゆく、通路６を経てこの熱交換器から放出される処理されたガスの少な くとも若干を用いる追加的な冷却回路が設けられている。 この外部的熱交換流体はその熱交換器の上方部分においてその処理されたガス の少なくとも若干を冷却するが、これはライン６を介して放出され、そしてライ ン６の延長をなすライン１１を経てこの熱交換器へ送り戻される。 この熱交換器ＥＣ₁の中へ供給されてその過程の間に凝縮される、ガスの中の 各重質成分の比較的大きな部分を含む液体フラクションは、ライン８を介して放 出される。 この液体フラクションは第２Ｂ図に示すように、リボイラＢ₁のような安定化 手段が採用されている熱交換器ＥＣ₁の基部で捕集された液体の量を加熱して安 定化させることができる。従って既に安定化されてしまった液体フラクションは ライン８を介して捕集され、そしてその加熱過程によって蒸発したメタン及びエ タンがライン６’を通って放出されるその処理されたガスの中に含まれるので、 Ｃ₁−Ｃ₂の収量が改善される。 実施例１ 本発明の方法をどのように実施するかの第１の例が第２Ａ図に示されているが 、これによって高級炭化水素類を含む天然ガスが処理されて、少なくとも３個以 上の炭素原子を有する各成分が既に除かれてしまっている水和されたガスを生ず る。 熱交換器ＥＣ₁は、例えば多管式のカラム熱交換器であり、各パイプはガス、 水性相、炭化水素相及び溶媒の間の物質移動を改善するように並べられている。 天然ガスの重量組成は、例えば次のようである： 水 ８２．３０ メタノール ０．００ 窒素 ２１１．９７ 二酸化炭素 ３９７．７９ メタン ２５７６５．００ エタン ６０２８．６２ プロパン ４３６０．５０ イソブタン １３３５．０５ ブタン ４８７．２１ イソペンタン ６６８．８１ ペンタン ５２８．８７ ヘキサン １０５３．４７ 合計 ４２９１９．５９ ｋｇ／ｈｒ この天然ガスはまず、ライン２を介して本質的に４２９１９ｋｇ／ｈｒに等し い流量で処理装置へ送り込まれるに先立って、例えば熱交換器Ｅ₁の中で４３℃ に近いこのものの露点よりも高いか、又は等しい温度及び本質的に４．４ＭＰａ に等しい圧力に冷却される。本質的にメタノールよりなる溶媒は外界温度よりも 低いか又はそれに等しい温度において、そして例えば−２０℃に近い温度におい て本質的に１３ｋｇ／ｈｒに等しい流量でライン３を介して注入される。 熱交換器ＥＣ₁の上方部分は、−２７℃に近い温度においてライン４を介して 配送され、そして−２３℃に近い温度においてライン５を介して放出される熱交 換媒質により冷却される。 熱交換器ＥＣ₁の下方部分はライン６を介して放出される処理されたガスによ り冷却され、そして本質的に−２２℃に等しい温度において４．４ＭＰａに近い 圧力においてライン１１を介してこの熱交換器へ送り戻される。その再循環され た処理されたガスは、これが向流で循環する際に熱交換の過程によってその処理 されるべきガスの温度を低下させた後、３９℃の温度においてライン６’を経て 放出される。 その処理されるべき天然ガスは、これが冷却されるにつれて、一方において液 状炭化水素類よりなる液相を形成するように凝縮する３個よりも多い炭素原子を 有する炭化水素類を次第に失い、そしてもう一方において水を次第に失い、その 際その飽和水の凝縮によって形成される水性相はそれが形成されるにつれて順次 放出される。 この脱水過程の間にその天然ガス、メタノール及び２つの各液相は接触する。 メタノールの存在は氷や水和物の形成を防止する。 頂部において配送されるメタノールの量が水和物形成を防止するのに必要な量 に限定されているときは、その熱交換器ＥＣ₁の基部において捕集されたその処 理されたガスからの凝縮水は１００ｐｐｍよりも少ない溶媒を含む。この水はラ イン７を介して４３℃の温度において８２．０ｋｇ／ｈｒに近い流量で抜き出さ れる。Ｃ₃₊炭化水素類に富み、そして例えば９９％よりも多いＣ₅₊炭化水素類、 ６５％のＣ₄₊成分及び１２％のＣ₃₊を含む液体炭化水素相は、例えば傾瀉の過程 によって水性相と分離された後で、約５１７５ｋｇ／ｈｒの流量でライン８を介 して放出される。 脱水されてそのＣ₃₊炭化水素類の約５０％を失ってしまった処理されたガスは ライン６を介して３７７１０ｋｇ／ｈｒの流量で放出される。Ｃ₁及びＣ₃の生成 収率は約９８％であり、これに対して、この収率は従来技術の方法を用いた場合 には９２％の範囲であったであろう。 もう一つの具体例においては、このプラントは冷却剤としてライン６からの処 理されたガスの若干を用いるので自己冷却性である。 この型の例の１つが第３図に示されている。熱交換器の頂部より出てくる処理 されたガスは、ライン６の上に配置された装置１２の中で、例えば弁を通して膨 張させることによるか、又はタービンを通して膨張させることによって冷却され る。このようにして冷却された後でこのガスはライン４を通して熱交換器ＥＣ₁ の中へ送り戻され、ここでこれは熱交換過程により、その上向きに流れている処 理されるべきガスの温度を低下させる。この熱交換の後でこれはライン６’を通 して送り出された後、もう一つの処理プラント及び／又は移送パイプラインへ送 られる。 ライン６’を介して放出されたガスは輸送のために熱交換器の下流において圧 縮装置（図示されていない）へ送られてもよい。 有利には、このプラントは、天然ガスから重質の炭化水素の各留分をそれらの 組成、中でも１分子当りの炭素原子の数に依存して回収するのに用いることがで きる。 第４図は、天然ガスから種々のＬＰＧフラクションを回収するための手段及び ガソリンを回収するための分離手段を含む処理プラントを示す。 第４図に示した具体例は、第３図のそれと、これが熱交換器の水準に配置され た回収手段（１４、１５）を有すると言う点で異なっている。従ってこの具体例 は本発明の範囲を逸脱することなく、第１及び第３図に示した装置とともに採用 することもできるであろう。 天然ガスは種々の温度において凝縮する炭化水素類を含んでいる。熱交換器内 で、或る与えられた勾配で温度を低下させることは、その天然ガスに含まれた種 々異なった炭化水素フラクションが異なった帯域において凝縮することを許容す る。重質の各フラクションは熱交換器の基部において捕集され、そしてより軽質 のフラクションは熱交換器の頂部において捕集される。或る範囲内の固定的沸点 を有する炭化水素フラクションを中間帯域から捕集することも可能であろう。 例えば、プロパン及びブタン類（３又は４個の炭素原子を有する炭化水素類） とＣ₅₊フラクションであるガソリンの含まれたＬＰＧフラクションとを別個に回 収するために、熱交換器ＥＣ₁には処理されたガス及び溶媒を接触させる主帯域 に連通しているプレート１４のような回収手段が設けられている。この回収プレ ート１４は熱交換器の１部分の中に配置されており、その水準はその処理される べき留分又は炭化水素類の性質及びそのカラムの種々異なった点における温度の 関数として固定されている。 このプレート１４は、その凝縮された水性相が主としてプロパン及びブタン類 並びに少量のメタン及びエタンの含まれた凝縮した炭化水素類から分離されるこ とを許容し、そしてそれらを捕集してそれによりそれらの少なくとも若干を横方 向ライン１５を介して排出させることができる。 その分離された水性相、並びにプレート１４のところの回収されなかった炭化 水素相はプレート１４から主処理回路へ向かって移動し、そしてここで、例えば 第１図との関連において記述したようにライン７及び８を介して放出されるまで それらはその下向きの移動を継続する。 明らかに、この熱交換器にはその回収されるべき炭化水素の性質に依存して、 この熱交換器に沿って配置された各横方向放出ラインに連結されたいくつかの回 収プレートが設けられていてもよい。 或る場合には、「流し込み」及び／又はその処理プラントの中の他の装置から の種々の量の溶媒を用いてそれらＬＰＧが液／液抽出過程によって熱交換器へ外 部から流し込まれる段階から溶媒を回収するのが有利である。 有利には、このプレート１４は、或る溶媒を含む水性相のような液相を配送で きる少なくとも１つのライン１４４を有している。 このライン１４４を介して配送される液相は、例えばライン１３を介して抜き 出された液体炭化水素フラクションのような抜き出された液体フラクションの流 し込み段階からやって来てもよい。このプレート１４の水準においてこの液体炭 化水素のフラクションは実際に、溶媒を部分的に含む水性相及び同様に溶媒をも 含む水性相と平衡状態にある。この平衡の結果として、ライン１５を介して抜き 出された液体炭化水素類は痕跡の溶媒を含む。 液体炭化水素フラクションの中に最初に溶解された溶媒を含むその流し込み段 階からの水性相は、ライン１４４を介して熱交換カラムＥＣ₁へ再循環され、次 いでその向流で処理されるべきガスと接触する。この接触過程の間にそれは物質 交換を受けてその気体相の中に同伴されていた量の溶媒を引渡す。 回収されるべき溶媒を含むその液相を再注入するのに用いられるラインはその 熱交換カラムの他の種々の水準のところに配置されていることもできる。どのよ うな処理が必要であるかに依存してこの型のいくつかの注入ラインをその熱交換 カラムの上に設けることもできる。 この溶媒及びいずれかの他の溶解している成分を回収することは運転費用を低 下させる。 これらの具体例は異なった種々の型のガスについての凝縮物の各成分の回収を 改善する。 これは天然ガス以外の、例えば精油所ガスでも適用することができる。 実施例２ 本発明を実施する方法の第２の例は第４図との関連において記述されるが、こ こでは天然ガスの中に含まれている炭化水素類のいくつかの留分を、例えば３個 よりも多い炭素原子を有する適当な炭化水素類のような所望の組成に基づいて回 収することができる。 天然ガスは冷却されて、例えば第３図に説明されている接触過程を通じて供給 される。第１及び２図に説明されている他の方法も本発明の範囲を逸脱すること なく適用することができる。 脱水過程の間に天然ガスは、少なくとも３個以上の炭素原子を含む分子よりな る各成分の若干が凝縮して上方から下方へ次第に重質成分に富んでゆく液体炭化 水素相を形成する過程によってその重質のＣ₃₊成分を失う。 熱交換カラムＥＣ₁の大きさが、理論段数１２に相当するものを得るようなも のであるときは、第６段プレートの水準において得られる液体炭化水素相の中の プロパンの濃度は、例えば２６重量％に近く、これに対して、ライン８を介して この系の基部から放出される液体炭化水素相の中ではそれは９．８％である。プ ロパン濃度がこの熱交換カラムに沿って形成されるので、所望の組成を作り出す 水準において形成される各炭化水素相を抜き出すのが望ましく、そして有利であ る。 例えば、種々の側方分岐ラインを、変化する組成の各液体炭化水素相を抜き出 して製造業者の仕様に合致させるのに用いることができる。 天然ガスはライン２を介して４２８３７ｋｇ／ｈｒの流量で４３℃に近い温度 及び実質的に４．５ＭＰａに等しい圧力において供給される。メタノールがその 熱交換器の中でその頂部における−２３℃の温度での９９重量％とその熱交換器 の基部における約４３℃の温度での０．０１重量％との間で変化する濃度に対応 する勾配においてその熱交換器の中で形成される水性相の中のメタノールの濃度 を維持するように、ライン３を介して１３．９ｋｇ／ｈｒの量で送り込まれる。 熱交換器の第４理論段の水準に相当する回収手段１４及び１５（第４図）の水 準において、２５重量％よりも多いプロパンを含む７０％の液体炭化水素相が約 −２℃の温度で本質的に３６００ｋｇ／ｈｒに等しい流量においてライン１５を 介して放出される。 水性相及びＣ₄₊よりも多い炭素原子の大部分を含む炭化水素相は傾瀉の後でラ イン７及び８を介して放出される。 例えば、ライン８を介して２５２５ｋｇ／ｈｒの流量で放出されるＣ₅₊炭化水 素の含まれる液体炭化水素相はその処理されるべきガスの中に含まれていたＣ₅₊ 炭化水素を７５％よりも多く含んでいる。 装置１２を通して膨張することにより冷却された天然ガスは熱交換過程におい て、３６７１５ｋｇ／ｈｒの流量でライン６’を介して熱交換過程の後で放出さ れるに先立って、向流で循環しているその処理されるべき天然ガスを冷却するた めに用いられる。これは脱水されてしまっており、そしてこのもののＣ₃₊炭化水 素類は５５％よりも多く除去されてしまっている。 選ばれたいくつかの帯域からの炭化水素類を回収する利点は、第２及び４図に ついて記述したこの２つの例を比較したならば明らかである。 ６５％までＣ₃及びＣ₄の富化された炭化水素相がプレート１４の水準において 回収され、これに対して、ライン８を介して放出される炭化水素相はＣ₃及びＣ₄ によって僅かに約２０％しか富化されていない。 他方において、いくつかの留分がそれらの組成及びそれらの凝縮帯域に基づい て側方分岐ラインのところで回収される場合には、得られる各液体炭化水素相は 組成が異なっており、１つは或る側方分岐ラインのところで抜き出されるＣ₃及 びＣ₄の成分に富んだものであり、もう１つはこの系の基部から放出されるＣ₅及 びＣ₆に富んだものである。 この方法は、その処理されたガスからのＣ₁及びＣ₂の各成分の収率をも高める 。 有利には、このプラントは第１ないし４図につてい記述した方法の１つを用い てその回収された各炭化水素フラクションを安定化させるのにも使用することが できる。 第５及び６図は、それぞれ、各凝縮された炭化水素類（ＬＰＧ及びガソリン） を安定化させるための手段の設けられた脱水装置を採用するプラントを示す。 第５図においては第４図の凝縮したＬＰＧのための回収プレート１４に連通す る放出ライン１５はそれらを安定化させるのを許容する装置１６に連結されてい る。用いた装置は、例えば当業者によく知られていてここでは記述しないような 安定化装置の１つである。 もう一つの具体例においてその用いた安定化装置は前に記述したような熱交換 器であり、それにより、以下において第８及び９図について記述するように、熱 の交換と物質の交換とが同時に行なわれる。 各炭化水素フラクションを回収するのに用いる過程において採用される安定化 方法は、プレート１４の水準から回収されて少量のメタン及びエタン、並びに主 要量の凝縮したＬＰＧを含む凝縮液フラクションをその安定化装置１６へ供給す ることよりなる。 そのメタンとエタンとに富んだフラクションはこの安定化装置からライン１７ を介して放出され、そして熱交換器ＥＣ₁へプレート１４の水準において再循環 されて捕集され、そしてその処理されるべきガスと混合される。 その安定化されたＬＰＧフラクションはリボイラ１９の水準において通路１８ を介してこの安定化装置の下方部分から送り出される。 この方式は、その安定化されるべきＬＰＧを製造業者により回収されるに先立 って安定化させ、そしてこの方法のメタンとエタンとの収率を上昇させると言う 利点を有する。 第６図においては、第５図において記述したプラントはライン８を介して放出 されるガソリンを安定化させるのに用いられる第２安定化装置を有している。 この運転系統図は、ガソリンの大部分と少量のＣ₁ないしＣ₄炭化水素類とを含 む凝縮物がライン８を介して放出されて安定化装置２１へ供給される第５図との 関連において記述したものと同一である。 安定化されたガソリンはライン２２を通してリボイラ２３の水準において放出 される。 主としてメタン、エタン及びプロパンよりなる気体フラクションはライン２５ を介してこの装置から再循環されるために抜き出され、そしてこれがライン２へ 到達したときにその処理されるべきガスと再混合される。 これら２つの具体例は、各炭化水素フラクションの最適の回収を与える。 その各ＬＰＧフラクション及び生じたガソリンの安定化過程を改善することが できる。 この目的のために、第７図に記述したプラントは第６図のそれと、放出ライン １４及び８のところにそれぞれ設けられている２つの膨張弁Ｖ₁及びＶ₂によって 異なっている。 それら安定化装置１６及び２１からの各気体フラクションは、それらがライン ２８を介して通路２の水準においてその処理されるべきガスの中へ送り戻される に先立って圧縮機Ｋ₁及びＫ₂のような手段の中で再圧縮される。 当業者に知られた種々の技術をその交換過程を組み立てるのに使用することが でき、そして該当する手段又は装置の若干を制限的でない例により以下に記述す る。 第８及び９図は本発明の具体例の各変形態様を示すが、ここでは液体フラクシ ョンが上に記述したような接触及び熱交換の帯域の中で安定化される。 この目的のために、それら捕集された液体フラクションの少なくとも１つを或 る接触及び熱交換の帯域を通して供給し、ここでこれは同時に、 ○上昇する蒸気相と向流で接触し、 ○その接触及び熱交換の帯域において間接的な熱交換の過程により加熱される。 例えば２つの接触及び熱交換の帯域Ｅ₁及びＥ₂の場合には、帯域Ｚ₁からの液 体フラクションは第８図に示すように、接触及び熱交換の帯域Ｚ₃において安定 化させることができる。 この例では、その処理されるべきガスはライン５０を介して接触帯域Ｚ₁に到 達する。溶媒に富んだ気体相がこの接触及び熱交換の帯域Ｚ₁の頂部から捕集さ れ、そして接触及び熱交換の帯域Ｚ₂へ送られ、そして次にこの接触帯域Ｚ₂の頂 部からライン５２を介して出てゆく。比較的軽質の液体フラクションが回収され るが、これはライン５３を通して放出される。 帯域Ｚ₁の頂部において溶媒が水和物の形成を防止するために、例えばライン １００を介して供給されるが、この溶媒の大部分はライン５２を介して出てゆく ガスとともに抜き出される。 比較的重質の液体フラクションが、接触及び熱交換の帯域Ｚ₁の基部から捕集 され、そしてライン５４を介して送り出される。 この液体フラクションは次に接触及び熱交換の帯域Ｚ₃へ配送され、ここでこ のものは同時に、 ○上昇してくる蒸気相と接触し、 ○間接的熱交換の過程により加熱される。この熱の間接的交換は、一方において ライン５１を経て到達し、そしてライン５５を経て出てゆく外部加熱流体と、及 び他方において、ライン５６を経て帯域Ｚ₃から出てゆくときにポンプＰ₁によ って取り上げられ、そして帯域Ｚ₃へ供給される液体フラクションとの間で行な われ、そしてこれはここからライン５７を介して冷却されて放出される。その外 部加熱流体は例えば、もし例えば或る圧縮段階から出てゆくときのように充分に 熱いときはその処理されるべきガスであることができ、或いは或る適当な温度で 入手できる他のいずれかの流体であることができる。 ○それが接触及び処理の帯域を通過してしまった後でその液体フラクションは安 定化された形で、すなわち、含まれている軽質の炭化水素類が本質的に除かれて しまっている形で、この熱交換及び反応の帯域Ｚ₃の下方部分の水準で放出され る。 或る接触及び熱交換の帯域からの液体フラクションはまたこれを、その液体フ ラクションがそこからやって来たその接触及び熱交換の帯域の下方に位置する接 触及び熱交換の帯域の中へ、その安定化のもたらされる接触及び熱交換の帯域に おいて加熱することにより発生した蒸気相に対して向流で下向きの流れで供給す ることによっても安定化することができる。 例えば２つの接触及び熱交換の帯域Ｚ₁、Ｚ₂の場合には、帯域Ｚ₁からの液体 フラクションは第７図の系統図に示すように帯域Ｚ₂の中で安定化させることが できる。 この例においては帯域Ｚ₂からの液体フラクションは帯域Ｚ₁へ供給され、ここ でこれはこの帯域Ｚ₁の中で加熱されることにより生じた蒸気相に対して交流で 循環する。この熱交換も、ライン５０を経て到達するガスの冷却を助ける。その 安定化された液体フラクションはライン６０を介して抜き出される。この安定化 段階からの蒸気フラクションは帯域Ｚ₁の頂部から放出され、そして６１から帯 域Ｚ₂の中に供給される。 それら接触及び熱交換の帯域の１つからの各液体フラクションはまた、それら が膨張してしまった後でより高い温度において運転されている或る接触及び熱交 換の帯域の中で安定化されて、その安定化過程を促進させることもできる。 この場合には、そのような安定化段階からの各蒸気フラクションは、より高い 接触及び熱交換の帯域の中へ供給されるに先立って再圧縮しなければならない。 本発明の方法は、処理されるべきガスの中に含まれている凝縮可能な各フラク ションを分離し、分留し、そして安定化させるのに用いることができる。 例えば、天然ガスの場合で第６図の系統図にあげられているように運転される ３つの接触及び熱交換の帯域Ｚ₁、Ｚ₂及びＺ₃を用いるときは、Ｃ₅₊を含む安定 化されたガソリン留分を帯域Ｚ₃の基部において形成させ、そしてＬＰＧフラク ションの１つを帯域Ｚ₂の基部において形成させることができるが、これは第７ 図に示した系統図でインラインで帯域Ｚ₃の中で安定化させることができる。 帯域Ｚ₁、Ｚ₂の上方に配置されて或るより低い温度で運転される第４の交換及 び接触の帯域Ｚ₁Ｚ₂を設けることによって、或るＣ₂フラクションを分離するこ とができ、これはこれを、例えば帯域Ｚ₁及び／又はＺ₂を通して供給することに より熱交換によって安定化させることができる。 熱交換器ＥＣ₁は、例えば第１０図に示すような多管式熱交換器である。 その処理されるべきガスはライン２を介して到達し、そして各垂直管３０の内 部を上向きに流れる。これらの管には好ましくは、その上昇してくるガスと下向 きに流れる各液体フラクションとの間の接触を改善するように、構造化ライニン グのようなライニングが設けられている。その処理されたガスは頂部からライン ６を介して放出される。溶媒はライン３から供給され、そして分配フィーダ３１ によって分配プレート３２の方向へ各別個の管の中へ送り込まれる。 例えば、熱交換器ＥＣ₁の下方部分に配置されたリボイラＢ₂による熱で安定化 された液体炭化水素相は、制御された水準においてライン８を介して抜き出され 、そしてその気体相は制御された水準においてライン７を介して放出される。 熱交換媒質が冷却のために用いられ、そしてライン３３を介してその熱交換器 の中へ供給され、そして熱交換の後でライン３４を介して放出される。 別な技術を用いて、熱交換器ＥＣ₁は、例えば第１１図に示すようなろう接ア ルミニウムより作られたプレート熱交換器であることができよう。 この型の熱交換器は平らな多数の板３５の組立体よりなり、それらの間に機械 的強度を維持して熱伝達を改善するように波板３６が挿入されている。 これらの板はその熱交換過程に参画する流体がそれを通して流れる各チャンネ ル３７を画定する。 ライン２を介してその熱交換器へ供給されるその処理されるべきガスはそれら チャンネル３７を通して上向き方向へ循環し、そして熱交換媒質によって次第に 冷却される。それら構造化ライニングの役目をする間挿波板２６はその上昇して くるガスと下向きに移動する各液体フラククションとの間の接触を促進する。ラ イン３を介して供給される溶媒は、その処理されるべきガスが流れるそれらチャ ンネル３７の頂部をよぎって均等に分配される。 自己冷却過程を用いる場合には、その脱水されたガスはライン６を介してその 熱交換器の頂部から放出され、例えば第３図との関連において記述したような方 法を用いて膨張させることにより冷却され、そして通路３８によってその熱交換 器の上方部分の中へ送り戻されるが、通路３８は第１１図に示した断面に対して 本質的に垂直の放出をもたらし、そして各チャンネルのための図示していないフ ィーダ部と連結している。供給及び放出の各手段は当業者によく知られた装置で あり、そして各チャンネルから放出管の中へ流れる流体のための通路を提供し、 また逆にその流体を１つの通路から別のチャンネルの中へ分配する。 リボイラＢ₃によって安定化されてしまっていることのできる炭化水素相は制 御された水準においてライン７を介して放出される。 例えば、各端部間にわたり、又は拡散溶接技術によってそれら全面にわたり、 互いに溶接されたステンレス鋼のプレートを用いた熱交換器のような他の種々の 型のプレート熱交換器を使用することもできる。 それらのプレートは、例えばブラスト法又は化学的彫刻の方法によって作られ る。 明らかに、当業者は本発明の範囲より逸脱することなく各相の間の接触及び／ 又は流体の分布を改善するための公知でかつ入手可能な技術のいずれをも使用す ることができるであろう。 第１２図は、例えば第４図に関連して記述したような過程を用いて、各相をそ れらの性質に依存して抜き出すことを許容するプレートの具体例を示す。 このプレートはいくつかのダクト４０を有し、これらはガスがその熱交換器の 上方部分へ向かって上昇するのを許容する。このプレートの上に捕集された液相 は制御された流量で通路１５を介して放出することができるけれども、この熱交 換器の下方部分へ溢流して流下するのを許容することもできる。従って、この系 を、その熱交換器の上方部分から到達する液相のフラクションだけが捕集される ように構成することが可能である。 このプレートから２つの液相、例えば１つの液体炭化水素相と１つの水性相と を抜き出す場合には、それらは少なくとも或る限度まで別個に放出させることが できる。最も重質である水性相はそのプレートの基部に集まる傾向を有し、そし てこれを、例えばそのプレートに設けられた穿孔４１を通して放出させることが 可能である。 当業者に知られた別な放出方法を本発明の範囲より逸脱することなくそれら各 相の１つ又は他方のために使用することができるであろう。 一般的に言うならば、もしも下記、すなわち ○その熱交換過程を向流で行なうこと、 ○いくつかの流体の個別の循環（これらは次に別個に供給し、放出できる） が許容される限りいかなる熱交換技術も用いることができる。 接触及び熱交換の帯域Ｚ₁は、第１３図の系統図に示すように運転できる必要 があり、これは同時に下記、すなわち ○ライン７０を介して到達する１つ以上の気体フラクションと、向流で循環して 帯域Ｚ₁の中での冷却により生じ、そして通路７１を介してこの帯域Ｚ₁の頂部か ら放出される気体フラクションを作り出す液相と、及び通路７２を介して帯域Ｚ₁ の基部から放出される液相と、 ○通路８０を介して到達し、溶媒、帯域Ｚ₁の中での加熱によって生じ、向流で 循環して、この帯域Ｚ₁の頂部から通路８１を介して放出される気体フラクショ ンを作り出す蒸気相と、及び通路８２を介してこの帯域Ｚ₁の基部から放出され る液体フラクションと、 ○帯域Ｚ₁の中での冷却又は加熱の過程に参画してそれにより、例えば冷却媒質 がこの帯域Ｚ₁の頂部において通路９１を介して供給されることができ、そして この帯域Ｚ₁の基部において通路９２を介して放出されることができるような１ つ以上の流体 のための通路を提供する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラリュ、ゾウゼフ フランス国 エフ−78240 シャムブルシ ィ グラーンド−リュ 97 レジダンス デュ ボア ド ラ フェルム （番地な し) (72)発明者 ロジェ、アレクサンドル フランス国 エフ−92500 リュエーユ− マルメゾン リュ アレクサンドル−デュ マ 52

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 少なくとも水を含む天然ガスを、このガスから少なくとも１部分の水を除 去するように処理する方法において、これが少なくとも下記の各段階、すなわち ａ） その処理されるべき天然ガスを第１ライン（２）によって供給し、そして 少なくとも１つの水性相を含む液体フラクションを、このガスが接触帯域の少な くとも１部分にわたり上記液体フラクションと直接接触するように或る溶媒の存 在のもとにライン（３）を介して上記接触帯域へ供給し、その際上記溶媒は水と 異なる非炭化水素化合物であり、そして、その溶媒との混合物において本質的に 水よりなる少なくとも１つの液相を凝縮させるために、上記ガスの少なくとも若 干をこの溶媒の存在のもとに冷却し、そして ｂ） その凝縮しなかった気体相を、その溶媒が本質的に除去されてしまってい る凝縮した液相から分離する 各段階を含むことを特徴とする、上記方法。 ２． 上記溶媒を含む液相を、ガスと液体フラクションとが接触する帯域の上部 へ送り込まれることを特徴とする、請求の範囲１に記載の方法。 ３． 溶媒相とその処理されるべきガスとを接触させるのに用いる方法が、上昇 するガスと下向きに移動する液相との間の向流の系であることを特徴とする、先 行の各請求の範囲のいずれか１つに記載の方法。 ４． その処理されるべきガスの少なくとも若干が、上記ガスの性質及び／又は 上記溶媒の性質の関数として変化する温度勾配を作り出すことにより冷却される ことを特徴とする、請求の範囲１ないし３のいずれかに記載の方法。 ５． 冷却過程がその処理されるガスの少なくとも若干を用いて行なわれること を特徴とする、請求の範囲１ないし４のいずれかに記載の方法。 ６． 処理の間の温度及び／又は温度勾配を測定し、そして注入されるべき溶媒 相の量が上記相の組成の性質及び操作条件に基づいて決定されることを特徴とす る、先行の各請求の範囲のいずれかに記載の方法。 ７． 溶媒がアルコールであるか、又は下記の各溶媒、すなわちメチルプロピル エーテル、エチルプロピルエーテル、ジプロピルエーテル、メチル tert-(io)ブ チルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、エタノール、メトキシエ タノール、プロパノールの中から選ばれるか、或いは場合により、例えばアミン 類又はケトン類のような別の群の溶媒から選ばれることを特徴とする、先行の各 請求の範囲のいずれかに記載の方法。 ８． 溶媒がメタノールであることを特徴とする、先行の各請求の範囲のいずれ かに記載の方法。 ９． 各段階ａ）及びｂ）が少なくとも水と、及びこのガスを段階１）の間に或 る液相を含む水性相と接触させることにより種々異なった温度において凝縮し得 る水以外の種々の成分とについて実施され、そして溶媒の少なくとも若干が除か れてしまっている上記液相が水性相と、及び上記凝縮可能な各成分の含まれた１ つ以上の相とに分離されることを特徴とする、先行の各請求の範囲のいずれかに 記載の方法。 １０． 少なくともメタン、水及びＣ₂ないしＣ₅₊の高級炭化水素類を含む天然 ガスを処理し、そしてこの処理されたガス、水、及び／又はＬＰＧフラクション 及び／又はガソリンを分離することを特徴とする、請求の範囲９に記載の方法。 １１． 少なくとも水の含まれたガスを、このガスから少なくとも若干の水を除 去するように処理するためのプラントにおいて、これが、それぞれ上記ガスの溶 媒相との接触を許容する主回路に連結されている、その処理されるべきガスのた めの配送ライン（２）及び少なくとも１つの溶媒を含む少なくとも１つの液相の ための配送ライン（３）と、それぞれ上記主接触回路及びこの主接触回路に熱的 に連通している冷却回路（４、５、６、１２、６’）に連結されている、その処 理されたガスのための少なくとも１つの放出ライン（６、６’）及び液相のため の少なくとも１つの放出ライン（７、８）とが設けられた封入体ＥＣ₁含むこと を特徴とする、上記プラント。 １２． 溶媒を含む上記液相のための上記配送ラインがその封入体の上部に配置 されていることを特徴とする、請求の範囲１１に記載のプラント。 １３． 上記凝縮した各成分を回収するための少なくとも１つの手段（１４）及 び上記回収手段と連通している少なくとも１つの放出ライン（１５）を有するこ とを特徴とする、少なくとも水及び異なった温度において凝縮することのできる 種々の成分の含まれたガスを処理するための、請求の範囲１２に記載のプラント 。 １４． 凝縮した各成分のための各放出ラインの１つに連結されている、上記凝 縮した各成分を安定化させるための少なくとも１つの手段を有することを特徴と する、請求の範囲１１ないし１３のいずれかに記載のプラント。 １５． 水と、及びメタン以外の少なくとも１つの炭化水素を含む天然ガスを脱 水し、そしてメタン以外のそれら炭化水素の少なくとも若干を分離する方法に、 請求の範囲１ないし１０のいずれかに記載の方法を適用する方法。