JPS62249937A - 炭化水素ガス成分の分離方法 - Google Patents
炭化水素ガス成分の分離方法Info
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- JPS62249937A JPS62249937A JP62015341A JP1534187A JPS62249937A JP S62249937 A JPS62249937 A JP S62249937A JP 62015341 A JP62015341 A JP 62015341A JP 1534187 A JP1534187 A JP 1534187A JP S62249937 A JPS62249937 A JP S62249937A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は炭化水素ガス成分、例えば天然ガスにおけるエ
タンとメタンとを分離する方法に関し、一層特別にはか
かる分離が本質的に100%完全である方法に関する。
タンとメタンとを分離する方法に関し、一層特別にはか
かる分離が本質的に100%完全である方法に関する。
発明の背景
従来の技術
天然ガスからガス成分を分離する歴史は比較的最近のも
のである。1940年代に最初の原型天然ガス低温ター
ボエキスパンダーが建造され、1950年代にこのター
ボエキスパンダーの概念が空気プラント、水素プラント
、ヘリウム精製プラントに適用された。しかし、最初の
商業天然ガスターボエキスパンダープラントが運転を開
始したのは1960年代になってからであった。これら
の分離されたガスについての商業需要が増大するにつれ
て、各々、天然ガス中に含有される軽質素成分(メタン
、エタン、プロパン)を重質素成分(ブタン、ペンタン
、それらのイソ成分)から分離するためデザインが向上
し及び改良されたその他多くの該プラントが存在するよ
うになった。
のである。1940年代に最初の原型天然ガス低温ター
ボエキスパンダーが建造され、1950年代にこのター
ボエキスパンダーの概念が空気プラント、水素プラント
、ヘリウム精製プラントに適用された。しかし、最初の
商業天然ガスターボエキスパンダープラントが運転を開
始したのは1960年代になってからであった。これら
の分離されたガスについての商業需要が増大するにつれ
て、各々、天然ガス中に含有される軽質素成分(メタン
、エタン、プロパン)を重質素成分(ブタン、ペンタン
、それらのイソ成分)から分離するためデザインが向上
し及び改良されたその他多くの該プラントが存在するよ
うになった。
これらの改良に関係する特許は多数存在し、一層関係の
ある特許の内のいくつかはガルスビ−(Gulsb)’
)(米国特許4.464.190号、同4、453.
958号)、ホートン(米国特許4.410,342号
、同3.398.545号)、キャンベル等(特許4.
278.457号、同4,171,964号)に係るも
のである。これらの特許の各々は前のものを改良するも
のであるが、これらの特許の中に100Xに近いガス分
離及び回収の商業要求を指向するものは無い。
ある特許の内のいくつかはガルスビ−(Gulsb)’
)(米国特許4.464.190号、同4、453.
958号)、ホートン(米国特許4.410,342号
、同3.398.545号)、キャンベル等(特許4.
278.457号、同4,171,964号)に係るも
のである。これらの特許の各々は前のものを改良するも
のであるが、これらの特許の中に100Xに近いガス分
離及び回収の商業要求を指向するものは無い。
発明の目的
本発明の目的は天然ガス原料流成分の100X分離を達
成する方法を提供することである。本発明の別の目的は
真の蒸留塔を用いてこれらの成分を分離することである
。本発明のそれ以上の目的は既存のプラントにおいて主
要なプラントの再構成を必要としないでほば100%の
ガス成分分離法を提供することである。
成する方法を提供することである。本発明の別の目的は
真の蒸留塔を用いてこれらの成分を分離することである
。本発明のそれ以上の目的は既存のプラントにおいて主
要なプラントの再構成を必要としないでほば100%の
ガス成分分離法を提供することである。
問題点を解決するための手段
発明の要約
本発明は天然ガス流中に見られる軽量メタンを重質成分
から分離する方法に関する。該方法は1つ又はそれ以上
の供給ライン、1つ又はそれ以上のりボイラーライン(
或は熱交換ライン)、真の還流システムを含む。本方法
の好ましい実施態様では高圧分離装置及び流入供給ライ
ンについてガスエキスパンダーを採用する。供給脱メタ
ン塔の頂部から出て来る残分(residue )ガス
ラインを用いて流入する天然ガスを冷却した後に残分ガ
スを圧縮し及び空冷する。次にこの残分ガスの一部を冷
却し、次いで還流エキスパンダーにおいて或はフラッシ
ュ制御バルブによって膨張させ及び脱メタン塔の頂部に
戻す。この戻りラインが脱メタン塔を真の蒸留塔として
作動させ、それによりエタン及び重質成分と軽質のメタ
ンとのほぼ100%の分離を達成する。
から分離する方法に関する。該方法は1つ又はそれ以上
の供給ライン、1つ又はそれ以上のりボイラーライン(
或は熱交換ライン)、真の還流システムを含む。本方法
の好ましい実施態様では高圧分離装置及び流入供給ライ
ンについてガスエキスパンダーを採用する。供給脱メタ
ン塔の頂部から出て来る残分(residue )ガス
ラインを用いて流入する天然ガスを冷却した後に残分ガ
スを圧縮し及び空冷する。次にこの残分ガスの一部を冷
却し、次いで還流エキスパンダーにおいて或はフラッシ
ュ制御バルブによって膨張させ及び脱メタン塔の頂部に
戻す。この戻りラインが脱メタン塔を真の蒸留塔として
作動させ、それによりエタン及び重質成分と軽質のメタ
ンとのほぼ100%の分離を達成する。
第1図を参照すれば、天然ガスは初めに脱水した後に入
口12よりガス分離装置プロセス10に入る。次いで、
管路14におけるこのガスを分けてそれぞれ別のガス流
16及び18にする。ガス流16は温ガス/ガス熱交換
器20において管路22の残分ガスによって冷却する。
口12よりガス分離装置プロセス10に入る。次いで、
管路14におけるこのガスを分けてそれぞれ別のガス流
16及び18にする。ガス流16は温ガス/ガス熱交換
器20において管路22の残分ガスによって冷却する。
ガス流18はりボイラー24及び下方側ヒーター26に
おいて冷却する。リボイラー24及びヒーター26の中
には、脱メタン塔32からそれぞれ管路28及び30に
より脱メタン塔液が流れる。
おいて冷却する。リボイラー24及びヒーター26の中
には、脱メタン塔32からそれぞれ管路28及び30に
より脱メタン塔液が流れる。
これらの熱交換器からの冷却されたガス流16及び18
は再び結合してガスチラー54に入り、そこでこの結合
流は更に冷媒によって冷却される。
は再び結合してガスチラー54に入り、そこでこの結合
流は更に冷媒によって冷却される。
この冷却された流れをチラー34の後に再び2つの部分
、流れ36及び流れ38に分離し、一層冷却する。流れ
36を冷ガス/ガス熱交換器4oにおいて脱メタン塔3
2の頂部から直接に冷残分ガスによって冷却する。との
残分ガスは通常温度−150’″’F(−101℃)で
ある。図示する通りに、との冷残分ガスは初めに冷ガス
/ガス熱交換器40を通過した後に管路22を経て温ガ
ス/ガス熱交換器20を通って進む。流れ38は上部側
ヒーター42において脱メタン塔32から管路44を通
って流れる脱メタン塔液によって冷却する。この脱メタ
ン化液は通常温度−130′F(−90℃)である。
、流れ36及び流れ38に分離し、一層冷却する。流れ
36を冷ガス/ガス熱交換器4oにおいて脱メタン塔3
2の頂部から直接に冷残分ガスによって冷却する。との
残分ガスは通常温度−150’″’F(−101℃)で
ある。図示する通りに、との冷残分ガスは初めに冷ガス
/ガス熱交換器40を通過した後に管路22を経て温ガ
ス/ガス熱交換器20を通って進む。流れ38は上部側
ヒーター42において脱メタン塔32から管路44を通
って流れる脱メタン塔液によって冷却する。この脱メタ
ン化液は通常温度−130′F(−90℃)である。
次いで、冷ガス流′56及び38は再び結合して高圧分
離装置46に入り、そこでこの冷流入ガスはガス流48
及び液体流5oに分離される。この時までに主に軽質メ
タン、エタン及びプロパンから成るガス流48を主エキ
スパンダー52により或は膨張バルブ54に通す等して
膨張させて圧力を下げる。この膨張は更にガスを冷却し
た後に、ガスを脱メタン塔32の上部領域に供給する。
離装置46に入り、そこでこの冷流入ガスはガス流48
及び液体流5oに分離される。この時までに主に軽質メ
タン、エタン及びプロパンから成るガス流48を主エキ
スパンダー52により或は膨張バルブ54に通す等して
膨張させて圧力を下げる。この膨張は更にガスを冷却し
た後に、ガスを脱メタン塔32の上部領域に供給する。
高圧分離装置46からの凝縮液体流50も膨張バルブ5
6に通す等して膨張させ、それによって圧力を下げた後
に脱メタン塔32の側部に入る。この時までに、液体流
50は主に重質のブタン、ペンタン、それらのイソ成分
から成る。
6に通す等して膨張させ、それによって圧力を下げた後
に脱メタン塔32の側部に入る。この時までに、液体流
50は主に重質のブタン、ペンタン、それらのイソ成分
から成る。
液体を脱メタン塔32に供給すると、液体は重力の作用
によって下方に流れる。この液体はその行程中、脱メタ
ン塔52を通過するにつれて上昇蒸気によってメタンが
ストリップされる。このストリッピング操作は脱メタン
化最終生成物を生じ、該最終生成物を脱メタン塔32の
底部から管路60により抜き出す。これらの上昇するメ
タン蒸気は熱交換器24.26.42から管路28.3
0.44を経て得られる熱から発生させる。脱メタン塔
にバッキング或はトレー58を装備して蒸留プロセスを
行なう。
によって下方に流れる。この液体はその行程中、脱メタ
ン塔52を通過するにつれて上昇蒸気によってメタンが
ストリップされる。このストリッピング操作は脱メタン
化最終生成物を生じ、該最終生成物を脱メタン塔32の
底部から管路60により抜き出す。これらの上昇するメ
タン蒸気は熱交換器24.26.42から管路28.3
0.44を経て得られる熱から発生させる。脱メタン塔
にバッキング或はトレー58を装備して蒸留プロセスを
行なう。
脱メタン塔32の頂部に残分管路62が存在し、頂部の
温度はおよそ−150’F(−101℃)である。主に
メタンである残分管路の一部を冷ガス/ガス交換器40
及び温ガス/ガス交換器4oに送って流入するガス流3
6及び16を冷却する。
温度はおよそ−150’F(−101℃)である。主に
メタンである残分管路の一部を冷ガス/ガス交換器40
及び温ガス/ガス交換器4oに送って流入するガス流3
6及び16を冷却する。
これらの熱交換器からの暖められた残分ガスを図示する
通りに主エキスパンダー52の圧縮側によって、或は還
流エキスパンダー64によって圧縮する。残分管路62
からの残分の残りは還流熱交換器66を通過し、そこで
暖められた後に還流エキスパンダー64の圧縮側によっ
て圧縮される。
通りに主エキスパンダー52の圧縮側によって、或は還
流エキスパンダー64によって圧縮する。残分管路62
からの残分の残りは還流熱交換器66を通過し、そこで
暖められた後に還流エキスパンダー64の圧縮側によっ
て圧縮される。
この蒸気は初期圧縮の後に更にタービン再圧縮機68に
よって圧縮した後に冷却し及び他所に移送する。
よって圧縮した後に冷却し及び他所に移送する。
残分ガスの一部を還流熱交換器66によって冷却するか
或は凝縮し、次いで還流エキスパンダー64に通すか或
はフラッシュバルブ7oに通して膨張させて液状にする
。次いで、この主に液化した還流を還流流れ72により
脱メタン塔32の頂部に戻し、そこで還流の添加は塔3
2内の化学的平衡を根本的に変え、重質素成分を液体状
に保たせて底部に降下させ、他方軽質メタンの多くを気
化させて塔32内を上昇させる。塔32が蒸留塔として
働き、それによって一層高いガス分離度及び天然ガス原
料からの重質素成分の一層高い回収度を達成することK
なるのは塔32への還流のこの循環である。
或は凝縮し、次いで還流エキスパンダー64に通すか或
はフラッシュバルブ7oに通して膨張させて液状にする
。次いで、この主に液化した還流を還流流れ72により
脱メタン塔32の頂部に戻し、そこで還流の添加は塔3
2内の化学的平衡を根本的に変え、重質素成分を液体状
に保たせて底部に降下させ、他方軽質メタンの多くを気
化させて塔32内を上昇させる。塔32が蒸留塔として
働き、それによって一層高いガス分離度及び天然ガス原
料からの重質素成分の一層高い回収度を達成することK
なるのは塔32への還流のこの循環である。
還流システムの熱交換についての別の配置を第2図に示
す。この場合、脱メタン塔52から残分管路62を経て
出て来る全残分流は初めに還流熱交換器66、茨いで冷
ガス/ガス熱交換器40及び温ガス/ガス交換器20を
それぞれ通って流れる。
す。この場合、脱メタン塔52から残分管路62を経て
出て来る全残分流は初めに還流熱交換器66、茨いで冷
ガス/ガス熱交換器40及び温ガス/ガス交換器20を
それぞれ通って流れる。
ガス分離装置プロセス10のそれ以上の配置を第3図に
示す。この場合、還流流れ72を、初めに別の熱交換器
74において冷却水或は冷媒等の別の謀体によって冷却
した後に還流熱交換器66において最終的に冷却する。
示す。この場合、還流流れ72を、初めに別の熱交換器
74において冷却水或は冷媒等の別の謀体によって冷却
した後に還流熱交換器66において最終的に冷却する。
還流流れ72の熱力学的性質及びプロジェクトの経済性
により、還流流れ72を紅てメタン塔32に戻す残分ガ
スの一部を膨張させるのに還流エキスパンダー64を用
いるか或は制御パルプ70を使用することができる。
により、還流流れ72を紅てメタン塔32に戻す残分ガ
スの一部を膨張させるのに還流エキスパンダー64を用
いるか或は制御パルプ70を使用することができる。
熱交換器20.24.26.34.40.42から成る
流入ガス冷却配置は代表的なものである。
流入ガス冷却配置は代表的なものである。
その他の熱交換器配置、例えばサイドリボイラーの数を
少くする或は冷媒熱交換器の位置を変える等を用いるこ
とができる。
少くする或は冷媒熱交換器の位置を変える等を用いるこ
とができる。
第1図は本発明の種々の構成部品及び構成部品が戻り還
流管路を有する脱メタン塔を含んでいかに相互関連する
かを示す略図である。
流管路を有する脱メタン塔を含んでいかに相互関連する
かを示す略図である。
第2図は脱メ°タン塔からの残分ガスが初めに還流熱交
換器の中を通って流れた後に熱交換器を通過する代りの
略図である。
換器の中を通って流れた後に熱交換器を通過する代りの
略図である。
第3図は還流管路を複数熱交換器により冷却するそれ以
上の略図である。
上の略図である。
32:脱メタン塔
46:高圧分離装置
52.64:エキスパンダー
68:再圧縮器
70:フラッシュバルプ
手続補正書
昭和62年 3月 3日
特許庁長官 黒 1)明 雄 殿
事件の表示 昭和62年特願第15541 号発明の
名称 炭化水素ガス成分の分離方法補正をする者
名称 炭化水素ガス成分の分離方法補正をする者
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、天然ガス流の成分の分離方法であって、(a)該ガ
ス流の温度を低下し、 (b)該温度の低いガス流を高圧分離装置に供給し、該
高圧分離装置は該ガス流を主に蒸気及び主に液体の流れ
に分離し、 (c)該主に蒸気の流れの圧力を下げ、 (d)該圧力の低い蒸気流を脱メタン塔の上部領域に供
給し、 (e)該主に液体の流れの圧力を下げ、 (f)該圧力の低い液体流を該脱メタン塔に該蒸気流よ
り高さの低い位置で供給し、 (g)該脱メタン塔の上部領域から冷蒸気残分ガスを取
り出し、該蒸気残分ガスは主にメタンとその他の残留軽
質蒸気とから成り、 (h)該蒸気残分ガスを少なくとも1つの熱交換器の中
に通して該蒸気残分ガスの温度を上昇させ、(i)該蒸
気残分を圧縮して一層高い圧力にし、(j)該圧力の高
い蒸気残分の一部を抜き出し、(k)該抜き出した圧力
の高い蒸気残分の温度を下げ、 (l)該圧力の高い残分の圧力を下げて主に液体の流れ
とし、 (m)該温度の低い主に液体の流れを還流として該脱メ
タン塔の頂部に供給し、該還流を加えることは該脱メタ
ン塔の頂部に存在する化学平衡を変え、それにより該メ
タン塔内の流入流成分の分離を高め、 (n)該メタン塔の下部領域から脱メタン化液体生成物
を取り出す ことを含む方法。 2、前記ガス流の温度を、該流れを2つの流れに別け及
び該流れをガス熱交換器において冷却することによって
下げる特許請求の範囲第1項記載の方法。 3、前記ガス熱交換器が前記冷蒸気残分ガスを冷媒とし
て用い及び前記脱メタン化液体生成物を冷媒として用い
る特許請求の範囲第2項記載の方法。 4、前記主に蒸気の流れの圧力を膨脹手段によって低下
させる特許請求の範囲第3項記載の方法。 5、前記膨脹手段が主エキスパンダーを含む特許請求の
範囲第4項記載の方法。 6、前記膨脹手段がインライン膨脹バルブを含む特許請
求の範囲第4項記載の方法。 7、前記主に液体の流れの圧力をインライン膨脹バルブ
によって低下させる特許請求の範囲第4項記載の方法。 8、前記冷蒸気残分ガスをエキスパンダーの圧縮機側で
圧縮する特許請求の範囲第7項記載の方法。 9、前記抜き出した蒸気残分ガスの温度を、冷蒸気残分
ガスを冷媒として用いる熱交換器において低下させる特
許請求の範囲第8項記載の方法。 10、前記抜き出した蒸気の圧力を膨脹手段によって低
下させる特許請求の範囲第8項記載の方法。 11、前記膨脹手段が還流エキスパンダーを含む特許請
求の範囲第10項記載の方法。 12、前記膨脹手段がインラインフラッシュバルブを含
む特許請求の範囲第10項記載の方法。 13、前記ガス流の温度をチラーにおいて低下させる特
許請求の範囲第10項記載の方法。 14、天然ガス抽出プラントにおける前記脱メタン塔が
リボイラーシステム及び還流システムを有する蒸留塔で
ある特許請求の範囲第13項記載の方法。
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