KR101643796B1 - 탄화수소 가스 처리 방법 - Google Patents

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존 디. 윌킨슨
조 티. 린치
행크 엠. 허드슨
카일 티. 쿠엘라
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오르트로프 엔지니어스, 리미티드
에스.엠.이. 프로덕츠 엘피
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Abstract

본 발명은 공정을 조작하는데 요구되는 유용 소비의 양에 대해 C2 성분들, C3 성분들, 및 더 무거운 탄화수소 성분, 또는 C3 성분들 및 더 무거운 탄화수소 성분들의 개선된 회수를 제공한다. 공정을 조작하는데 요구되는 유용 소비에서의 개선은 압축 또는 재압축을 위한 감소의 전력 필요, 외부 냉동을 위한 감소된 전력 필요, 보조 가열을 위한 감소된 에너지 필요, 또는 이들의 조합의 형태로 나타날 수 있다.

Description

탄화수소 가스 처리 방법{HYDROCARBON GAS PROCESSING}
본 발명은 탄화수소들을 함유하는 가스의 분리를 위한 장치 및 방법에 대한 것이다. 본 출원인들은 2009년 6월 11일 출원된 종래의 미국 임시출원 제 61/186,361호를 미국 법률 119(e)조(section), 타이틀 35 하에서 우선권을 주장한다. 본 출원인들은 2010년 1월 19일 출원된 미국 특허출원 제 12/689,616호를 부분-연속출원으로서 미국 법률 120조, 타이틀 35 하에 또한 주장한다. 양수인 S.M.E. Products LP와 Ortloff Engineers, Ltd.는 본 발명의 출원이 이루어지기 전에 발효된 합동 연구 협정의 당사자들이었다.
에틸렌, 에탄, 프로필렌, 프로판, 및/또는 더 무거운 탄화수소들은 석탄, 원유, 나프타, 유혈암(oil shale), 역청사, 및 갈탄과 같은 다른 탄화수소 재료들로부터 얻은 합성 가스 스트림들, 정유 가스, 천연 가스와 같은 다양한 가스들로부터 회수될 수 있다. 천연 가스는 일반적으로 메탄과 에탄으로 대부분을 갖고, 즉, 메탄과 에탄이 합쳐 가스의 적어도 50 몰%를 포함한다. 가스는 프로판, 부탄, 펜탄 등과 같은 비교적 더 적은 양의 더 무거운 탄화수소 가스들 및 수소, 질소, 이산화탄소, 및 다른 가스들을 또한 포함한다.
본 발명은 일반적으로 이러한 가스 스트림들로부터 에틸렌, 에탄, 프로필렌, 프로판, 및 더 무거운 탄화수소들의 회수에 대한 것이다. 본 발명에 따라 처리되는 가스 스트림의 통상적인 분석은 대략적인 몰%로 90.3% 메탄, 4.0% 에탄 및 다른 C2 성분들, 1.7% 프로판 및 다른 C3 성분들, 0.3% 이소부탄, 0.5% 보통 부탄, 및 0.8% 펜탄 더하기, 질소와 이산화탄소로 구성된 나머지이다. 황을 함유하는 가스들도 종종 존재한다.
천연 가스와 액화 천연 가스(NGL) 구성성분들 모두의 가격들의 역사적으로 주기적인 변동들이 종종 액체 생성물들인 더 무거운 성분들, 및 에탄, 에틸렌, 프로판의 인상 가격을 감소시켰다. 이는 이러한 생산물들의 보다 효과적인 회수들을 제공할 수 있는 공정들에 대한 및 보다 낮은 자본 투자로 효과적인 회수를 제공할 수 있는 공정들에 대한 수요가 발생했다. 이러한 재료들을 분리하는데 사용가능한 공정들에는 가스의 냉각 및 냉동, 오일 흡수, 및 냉동된 오일 흡수에 근거한 것들이 포함된다. 부가적으로, 극저온 공정들이 대중적이 되었는데 왜냐하면 전력을 생산하면서 동시에 처리되는 가스로부터 열을 추출하고 팽창시키는 경제적인 장비를 사용할 수 있기 때문이다. 가스 공급원(source)의 압력, 가스의 농도(에탄, 에틸렌, 및 더 무거운 탄화수소 함량), 및 원하는 최종 생성물들에 따라, 각각의 이러한 공정 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다.
극저온 팽창 과정은 이제 일반적으로 액화 천연 가스 회수에 대해 선호되는데, 왜냐하면 가장 간단하면서 기동이 쉽고, 작동이 유연하고, 효율이 좋고, 안전하고, 신뢰성이 양호하기 때문이다. 미국 특허 제 3,292,380호; 4,061,481호; 4,140,504호; 4,157,904호; 4,171,964호; 4,185,978호; 4,251,249호; 4,278,457호; 4,519,824호; 4,617,039호; 4,687,499호; 4,689,063호; 4,690,702호; 4,854,955호; 4,869,740호; 4,889,545호; 5,275,055호; 5,555,748호; 5,566,554호; 5,568,737호; 5,771,712호; 5,799,507호; 5,881,569호; 5,890,378호; 5,983,664호; 6,182,469호; 6,578,379호; 6,712,880호; 6,915,662호; 7,191,617호; 7,219,513호; 재발행 미국특허 제 33,408호; 함께-계류중인 출원 제 11/430,412호; 11/839,693호; 11/971,491호; 및 12/206,230호는 관련 공정들을 설명한다(비록 몇몇 경우들에 본 발명의 설명이 인용한 미국 특허들에 설명된 것과 상이한 공정 조건들에 기초하지만).
통상적인 극저온 팽창 회수 공정에서, 가압 하의 공급 가스 스트림이 프로판 압축-냉동 시스템과 같은 외부 냉동 공급원 및/또는 그 처리의 다른 스트림들과의 열 교환에 의해 냉각된다. 가스가 냉각될 때, 액체들은 원하는 C2+ 성분들의 일부를 포함하는 고압 액체들로서 하나 이상의 분리기들에서 응축 및 수집될 수 있다. 형성되는 액체들의 양과 가스의 농도에 따라, 고압 액체들이 더 낮은 압력으로 팽창되고 및 분류(fractionate)될 수 있다. 액체들의 팽창 중에 발생하는 증발은 스트림이 더 냉각되도록 한다. 몇몇 조건들 하에서, 팽창 전에 고압 액체들의 사전-냉각이 팽창으로 인해 발생하는 온도를 더 낮추기 위해 바람직할 수 있다. 액체와 증기의 혼합물을 포함하는, 팽창된 스트림은, 증류(메탄제거기(demethanizer) 또는 에탄제거기(deethanizer)) 컬럼(column)에서 분류된다. 이 컬럼에서, 팽창 냉각된 스트림(들)이 하부 액체 생성물인 원하는 C2 성분들, C3 성분들, 및 더 무거운 탄화수소 성분들로부터 오버헤드(overhead) 증기인 잔류 메탄, 질소, 및 다른 휘발성 가스들을 분리하거나, 또는 하부 액체 생성물인 더 무거운 탄화수소 성분들과 원하는 C3 성분들로부터 오버헤드 증기인 잔류 매탄, C2 성분들, 질소, 및 다른 휘발성 가스들을 분리하도록 증류된다.
공급 가스가 완전히 응축되지 않으면(통상적으로 응축되지 않음), 부분 응축으로부터 남은 증기가 2개의 스트림들로 분리될 수 있다. 증기의 일부분은 가공 팽창 장치 또는 엔진, 또는 팽창 밸브를 통과하여, 더 낮은 압력이 되고 이 압력에서 추가의 액체들이 스트림의 추가 냉각 결과로 응축된다. 팽창 후 압력은 증류 컬럼이 작동하는 압력과 실질적으로 같다. 팽창으로 발생하는 조합된 증기-액체 상(phase)들은 피드로서 컬럼에 공급된다.
증기의 나머지 부분은 다른 처리 스트림들, 예를 들어, 차가운 분류 타워 오버헤드와의 열 교환에 의해 상당한 응축으로 냉각된다. 고압 액체의 일부 또는 모두가 냉각 전에 이 증기 부분과 조합될 수 있다. 그 결과인 냉각된 스트림이 그 다음에 팽창 밸브와 같은 적절한 팽창 장치를 통해 메탄제거기가 작동되는 압력으로 팽창된다. 팽창 중에, 액체의 일부분은 기화되어, 전체 스트림이 냉각되도록 한다. 그 다음에 플래시 팽창된(flash expanded) 스트림이 상부 피드로서 메탄제거기에 공급된다. 통상적으로, 플래시 팽창된 스트림의 증기 부분과 메탄제거기 오버헤드 증기가 잔류 메탄 생성 가스로서 분류탑(fractionation tower)의 상부 분리기 섹션에서 조합된다. 대안적으로, 냉각 및 팽창된 스트림이 분리기에 공급되어 증기와 액체 스트림들을 제공할 수 있다. 증기는 타워 오버헤드(tower overhead)와 조합되고 액체는 상부 컬럼 피드로서 컬럼에 공급된다.
이러한 분리 공정의 이상적인 작동에서, 공정을 떠나는 잔류 가스는 공급 가스 중 실질적으로 모든 메탄을 함유하고 메탄제거기를 나가는 하부 부분과 더 무거운 탄화수소 성분들 중 실질적으로 어떠한 것도 실질적으로 메탄 또는 더이상의 휘발성 성분들을 갖지 않고 실질적으로 전혀 더 무거운 탄화수소 성분들을 함유하지 않는다. 그러나, 실제로는, 이러한 이상적인 상황은 얻어지지 않는데 왜냐하면 종래의 메탄제거기는 스트리핑 컬럼(stripping column)으로서 대부분 작동하기 때문이다. 그러므로, 공정의 메탄 생성물은 통상적으로, 임의의 정류(rectification) 단계를 받지 않는 증기들과 함께, 탑의 상부 분류 단계(stage)를 나가는 증기들을 포함한다. C2, C3, 및 C4+ 성분들의 상당한 손실이 발생하는데 왜냐하면 상부 액체 피드가 상당한 양의 이러한 성분들 및 더 무거운 탄화수소 성분들을 함유하여, 증기들의 상응하는 평형 양들의 C2 성분들, C3 성분들, C4 성분들, 및 더 무거운 탄화수소 성분들이 메탄제거기의 상부 분류 단을 떠나게 되기 때문이다. 이러한 원하는 성분들의 손실은 상승하는 증기들이 증기들로부터 C2 성분들, C3 성분들, C4 성분들, 및 더 무거운 탄화수소 성분들을 흡수할 수 있는 상당한 양의 액체(환류(reflux))와 접촉하게 되면 크게 감소될 수 있다.
최근에, 탄화수소 분리를 위한 바람직한 공정들은 상승하는 증기들의 추가의 정류를 제공하기 위해 상부 흡수기 섹션을 사용한다. 상부 정류 섹션을 위한 환류 스트림의 공급원은 통상적으로 가압 하에 공급되는 잔류 가스의 재순환된 스트림이다. 재순환된 잔류 가스 스트림은 일반적으로 다른 처리 스트림들, 예를 들어, 차가운 분류탑 오버헤드와의 열교환에 의해 상당히 응축되도록 냉각된다. 그 결과인 상당히 응축된 스트림은 그 다음에 팽창 밸브와 같은 적절한 팽창 장치를 통해 메탄제거기가 작동되는 압력으로 팽창된다. 팽창 중에, 액체의 일부분은 일반적으로 기화되어, 전체 스트림이 냉각되도록 한다. 플래시가스 팽창된 스트림이 그 다음에 메탄제거기에 상부 피드로서 공급된다. 통상적으로, 메탄제거기 오버헤드 증기와 팽창된 스트림의 증기 부분은 분류탑의 상부 분리기 섹션에서 잔류 메탄 생성물 가스로서 조합된다. 대안적으로, 냉각 및 팽창된 스트림은 분리기에 공급되어 증기 및 액체 스트림들을 제공하여, 이후에 증기가 탑(tower) 오버헤드와 조합되고 액체는 컬럼(column)에 상부 컬럼 피드로서 공급된다. 이러한 타입의 통상적인 공정 계획(schemes)은 미국특허 제 4,889,545호; 5,568,737호; 및 5,881,569호, 함께-계류중인 출원 제 11/430,412호; 및 11/971,491호, 및 Mowrey, E. Ross의 "Efficient, High Recovery of Liquids from Natural Gas Utilizing a High Pressure Absorber" (Proceedings of the Eighty-First Annual Convention of the Gas Processors Association, Dallas, Texas, 2002년 3월 11-13일)에 공개되어 있다.
본 발명은 상술한 다양한 단계들을 보다 효과적으로 수행하고 더 적은 개수의 장비를 사용하는 신규한 수단을 사용한다. 이는 지금까지는 개별적인 장비 항목들이었던 것들을 공통 하우징에 조합하여 처리용 플랜트에 요구되는 수행 공간(plot space)을 감소시키고 시설의 자본 비용을 줄이는 것이 달성된다. 놀랍게도, 출원인들은 보다 컴팩트한 배치(arrangement)가 소정의 회수 레벨을 달성하는데 필요한 전력 소비를 또한 크게 감소시켜, 처리 효율을 증가시키고 시설의 작동 비용을 감소시킴을 발견했다. 부가적으로, 보다 컴팩트한 배치는 종래의 플랜트 디자인들에 개개의 장비 항목들을 상호연결하는데 사용되는 대다수의 배관을 또한 제거하여, 자본 비용을 추가로 감소시키고 관련한 플랜지를 갖는 배관 연결들을 또한 제거한다. 배관 플랜지들이 탄화수소(온실 가스들에 기여하는 휘발성 유기 화합물, VOC들이고 대기중 오존 형성에 대한 전구체들일 수도 있음)들에 대한 잠재적인 누수원이고, 이러한 플랜지를 제거하는 것은 환경을 손상시킬 수 있는 대기중 방출에 대한 가능성을 감소시킨다.
본 발명에 따라, 95%를 넘는 C2 회수가 얻어질 수 있음이 발견되었다. 유사하게, C2 성분들의 회수가 요구되지 않는 예들에서, 95%를 넘는 C3 회수가 유지될 수 있다. 부가적으로, 본 발명은 동일한 회수 레벨을 유지하면서 종래기술에 비해 더 낮은 에너지 요구조건들에서 C2 성분들(또는 C3 성분들)과 더 무거운 성분들로부터 메탄(또는 C2 성분들)과 더 가벼운 성분들의 실질적으로 100% 분리가 가능하게 한다. 본 발명은, 비록 더 낮은 압력들 및 더 따뜻한 온도들에서 적용가능하지만, -50℉[-46℃] 또는 더 차가운 NGL 회수 컬럼 오버헤드 온도들을 요구하는 조건들 하에서 400 내지 1500psia[2,758 내지 10,342kPa(a)] 또는 더 높은 범위의 공급 가스들을 처리할 때 특히 유익하다.
본 발명을 더 잘 이해하기 위해, 하기의 예들 및 도면들을 참조한다.
도 1은 미국특허 제 5,568,737호에 따른 종래기술의 천연가스 처리 플랜트의 스트림도(flow diagram);
도 2는 본 발명에 따른 천연가스 처리 플랜트의 스트림도;
도 3 내지 도 9는 천연가스 스트림에 본 발명을 적용하는 대안적인 수단을 예시하는 스트림도들.
상기 도면들의 하기의 설명에서, 표들이 제공되어 대표적인 처리 조건들에 대해 계산된 유량들을 요약한다. 본원에 보이는 표들에서, 유량들(시간당 몰)에 대한 값들은 편의를 위해 가장 가까운 정수로 반올림되었다. 표들에 보인 전체 스트림 속도들은 모든 비-탄화수소 성분들을 포함하므로 일반적으로 탄화수소 성분들에 대한 스트림 유량의 합보다 크다. 지시한 온도들은 가장 가까운 정도로 반올림된 대략적인 값들이다. 도면들에 예시된 처리들을 비교하기 위해 수행된 공정 디자인 계산값들은 공정으로 또는 공정으로부터 주변으로 또는 주변으로부터의 열 누수가 없다는 가정에 근거하였음을 알아야 한다. 상업적으로 입수가능한 절연 재료들의 품질은 이를 매우 합리적인 가정이 되도록 하고 이는 당업자가 통상적으로 가정하는 것이다.
편의상, 공정 변수들은 전통적인 영국 단위계와 국제 단위계(SI) 모두로 보고되어 있다. 표들에 주어진 몰 유량은 단위 시간당 파운드 몰 또는 시간당 킬로그램 몰 중의 어느 하나로 해석될 수 있다. 마력(HP) 및/또는 시간당 천 영국 열 단위(British Thermal Units per hour; MBTU/Hr)로 보고된 에너지 소비는 진술된 시간당 파운드 몰의 몰 유량에 상응한다. 킬로와트(kW)로 보고된 에너지 소비는 시간당 킬로그램 몰의 진술된 몰 유량에 상응한다.
종래기술의 설명
도 1은 미국 특허 제 5,568,737호에 따른 종래기술을 사용하는 천연 가스로부터 C2+ 성분들을 회수하기 위한 처리 플랜트의 디자인을 보이는 공정 계통도이다. 이 공정 시뮬레이션에서, 입구 가스가 스트림(31)에서 110℉[43℃] 및 915 psia[6,307kPa(a)]에서 플랜트에 들어간다. 입구 가스가 생성물 스트림들이 사양(specification)을 만족하는 것을 방해하는 일정 농도의 황 화합물들을 포함하면, 황 화합물들은 공급 가스의 적절한 전처리(예시않음)에 의해 제거된다. 부가적으로, 공급 스트림은 일반적으로 극저온 조건들 하에서 수화물(얼음) 형성을 방지하기 위해 탈수된다. 고체 건조제가 통상적으로 이 목적에 사용되었다.
공급 스트림(31)이 두 부분들, 스트림(32, 33)들로 분할된다. 스트림(32)은 차가운 증류 증기 스트림(41a)과 열교환하여 열교환기(10)에서 -26℉[-32℃]로 냉각되고, 스트림(33)은 41℉[5℃]에서 메탄제거기 리보일러(reboiler; 뒤끓임장치) 액체들(스트림(43))과 -49℉[-45℃]에서 측면 리보일러 액체들(스트림(42))과 열교환에 의해 열교환기(11)에서 -32℉[-35℃]로 냉각된다. 스트림(32a, 33a)들은 스트림(31a)을 형성하도록 재조합되고, 이는 증기(스트림(34))가 응축된 액체(스트림(35))로부터 분리되는 -28℉[-33℃] 및 893psia[6,155kPa(a)]에서 분리기(12)에 들어간다.
분리기(12)로부터의 증기(스트림(34))는 2개의 스트림(36, 39)들로 분할된다. 전체 증기의 약 27%를 함유하는, 스트림(36)은 분리기 액체(스트림(35))와 조합되고, 조합된 스트림(38)은 차가운 증류 증기 스트림(41)와의 열교환 관계로 열교환기(13)를 통과하고 여기서 상당히 응축되도록 냉각된다. -139℉[-95℃]에서 그 결과인 상당히 응축된 스트림(38a)은 그 다음에 분류탑(18)의 작동 압력(약 396psia[2,730kPa(a)])으로 팽창 밸브(14)를 통해 플래시 팽창된다. 팽창 중에 스트림의 일부분이 기화되어, 전체 스트림이 냉각된다. 도 1에 예시된 공정에서, 팽창 밸브(14)를 떠나는 팽창된 스트림(38b)이 -140℉[-95℃]의 온도에 도달하고 제 1 중간-컬럼 피드 지점에서 분류탑(18)에 공급된다.
분리기(12)로부터의 증기 중 나머지 73%(스트림(39))는 기계적 에너지가 고압 피드의 이 부분으로부터 추출되는 가공 팽창 장치(15)에 들어간다. 장치(15)는 탑 작동 압력으로 증기를 실질적으로 등엔트로피적으로 팽창시키고, 가공 팽창 장치는 팽창된 스트림(39a)을 약 -95℉[-71℃]의 온도로 냉각시킨다. 통상적인 상업적으로 입수가능한 팽창기들은 이상적인 등엔트로 팽창에서 이론적으로 가능한 작업의 80-85%의 정도를 회수시킬 수 있다. 회수된 작업물은 예를 들어, 가열된 증류 증기 스트림(스트림(41b))을 재압축하는데 사용될 수 있는 (항목(16)과 같은) 원심분리기 압축기를 구동하는데 종종 사용된다. 부분적으로 응축된 팽창된 스트림(39a)은 이후에 제 2 중간-컬럼 피드 지점에서 분류탑(18)에 피드로서 공급된다.
재압축 및 냉각된 증류 증기 스트림(41e)이 두 스트림들로 분할된다. 일부분, 스트림(46)은 휘발성 잔류 가스 생성물이다. 다른 부분, 재순환 스트림(45),은 열교환기(10)로 흐르고 여기서 차가운 증류 증기 스트림(41a)과의 열교환에 의해 -26℉[-32℃]로 냉각된다. 냉각된 재순환 스트림(45a)은 그 다음에 교환기(13)로 흐르고 여기서 -139℉[-95℃]로 냉각되고 차가운 증류 증기 스트림(41)과의 열교환에 의해 상당히 응축된다. 상당히 응축된 스트림(45b)은 그 다음에 팽창 밸브(22)와 같은 적절한 팽창 장치를 통해 메탄제거기 작동 압력으로 팽창되어, 전체 스트림이 -147℉[-99℃]로 냉각된다. 팽창된 스트림(45c)은 그 다음에 상부 컬럼 피드로서 분류탑(18)에 공급된다. 스트림(45c)의 증기 부분(존재한다면)은 컬럼의 분류 단계로부터 상승하는 증기들과 조합되어 증류 증기 스트림(41)을 형성하고, 이는 탑의 상부 영역으로부터 회수된다.
탑(18)의 메탄제거기는 다수의 수직으로 이격된 트레이, 하나 이상의 패킹된 층(bed), 또는 트레이들과 패킹들의 몇몇 조합을 포함하는 종래의 증류 컬럼이다. 천연가스 처리 플랜트들의 경우에서 종종 그렇듯이, 분류탑은 두 섹션들로 구성될 수 있다. 상부 섹션(18a)은 분리기이고 여기서 부분적으로 기화된 상부 피드가 각각의 증기 및 액체 부분들로 분할되고, 여기서 하부 증류 또는 메탄제거기 섹션(18b)로부터 상승하는 증기는 상부 피드의 증기 부분과 조합되어 차가운 메탄제거기 오버헤드 증기(스트림(41))을 형성하고 이는 -144℉[-98℃]에서 탑의 상부를 나간다. 하부의 메탄제거 섹션(18b)은 트레이들 및/또는 패킹을 포함하고 하방향으로 떨어지는 액체들과 상방향으로 상승하는 증기들 사이에 필요한 접촉을 제공한다. 메탄제거 섹션(18b)은 (상술한 측면 리보일러 및 리보일러와 같은) 리보일러들을 또한 포함하고 이는 컬럼으로부터 흘러내려오는 액체들 중 일부분을 가열하고 기화시켜 스트리핑하는 증기들(stripping vapor)을 제공하고 이는 메탄 및 더 가벼운 성분들의 액체 생성물, 스트림(44)을 스트리핑하도록 컬럼의 위로 흐른다.
액체 생성물 스트림(44)은 하부 생성물의 질량 기반으로 0.010:1의 에탄 대 메탄 비의 통상적인 사양에 근거하여, 64℉[18℃]에서 탑의 하부를 나간다. 메탄제거기 오버헤드 증기 스트림(41)은 -40℉[-40℃](스트림(41a))로 가열되는 열교환기(13) 및 104℉[40℃](스트림(41b))로 가열되는 열교환기(10)에서 들어오는 공급 가스와 재순환 스트림에 역류방식으로(countercurrently) 통과한다. 증류 증기 스트림은 그 다음에 2개의 단에서 재압축된다. 제 1 단은 팽창 장치(15)에 의해 구동되는 압축기(16)이다. 제 2 단은 잔류 가스(스트림(41d))를 판매(sale) 라인 압력으로 압축하는 보충 전력원에 의해 구동되는 압축기(20)이다. 배출 냉각기(21)에서 110℉[43℃]로 냉각된 후, 스트림(41e)은 상술한 바와 같이 잔류 가스 생성물(스트림(46)과 재순환 스트림(45)으로 분할된다. 잔류 가스 스트림(46)은 라인 요구조건들(일반적으로 입구 압력의 정도임)을 만족하기에 충분한, 915psia[6,307kPa(a)]에서 판매 가스 배관으로 흐른다.
도 1에 예시한 공정에 대한 스트림 유량들 및 에너지 소비의 요약이 하기의 표에 제시된다:
(도 1) 스트림 유동 요약 - Lb. Moles/Hr[kg moles/Hr]
스트림 메탄 에탄 프로판 부탄+ 총계
31 12,398 546 233 229 13,726
32 8,431 371 159 156 9,334
33 3,967 175 74 73 4,392
34 12,195 501 179 77 13,261
35 203 45 54 152 465
36 3,317 136 49 21 3,607
38 3,520 181 103 173 4,072
39 8,878 365 130 56 9,654
41 13,765 30 0 0 13,992
45 1,377 3 0 0 1,400
46 12,388 27 0 0 12,592
44 10 519 233 229 1,134
회수율들 *
에탄 94.99%
프로판 99.99%
부탄+ 100.00%
동력
잔류 가스 압축 6,149HP [10,109kW]
*(반올림되지 않은 유량들에 근거함)
본 발명의 설명
도 2는 본 발명에 따른 공정의 스트림도를 예시한다. 도 2에 제시한 공정에서 고려하는 공급 가스 조성과 조건들은 도 1에서와 같다. 따라서, 도 2는 본 발명의 장점들을 예시하기 위해 도 1 공정의 것과 비교될 수 있다.
도 2 공정의 시뮬레이션에서, 입구 가스가 스트림(31)으로서 플랜트에 들어가고 두 부분들, 스트림(32, 33)들로 분할된다. 제 1 부분, 스트림(32),은 처리 조립체(118) 내측의 피드 냉각 섹션(118a)의 상부 영역의 열교환 수단에 들어간다. 이 열교환 수단은 핀(fin)과 튜브 탑입 열교환기, 판 타입 열교환기, 경납땜된 알루미늄 타입 열교환기, 다중-패스 및/또는 다중-서비스 열교환기들을 포함하는 다른 타입의 열교환 장치를 포함할 수 있다. 열교환 수단은 열교환 수단의 단일 패스(one pass)를 통해 흐르는 스트림(32)과 피드 냉각 섹션(118a)의 하부 영역의 열교환 수단에서 가열된 처리 조립체(118) 내측의 분리기 섹션(118b)에서 상승하는 증류 증기 스트림 간의 열교환을 제공하게 구성된다. 스트림(32)은 증류 증기 스트림을 추가로 가열하면서 냉각되고, 스트림(32a)은 -25℉[-32℃]에서 열교환 수단을 떠난다.
제 2 부분, 스트림(33),은 처리 조립체(118) 내측의 메탄제거 섹션(118e)에서 열 및 물질 전달수단에 들어간다. 이 열 및 물질 전달수단은 핀과 튜브 타입 열교환기, 판 타입 열교환기, 경납땜된 알루미늄 타입 열교환기, 다중-패스 및/또는 다중-서비스 열교환기들을 포함하는 다른 타입의 열교환 장치를 포함할 수도 있다. 열 및 물질 전달수단은 열 및 물질 전달수단의 단일 패스를 통해 흐르는 스트림(33)과 처리 조립체(118) 내측의 흡수 섹션(118d)으로부터 하방향으로 흐르는 증류 액체 스트림 사이에 열교환을 제공하게 구성되어, 스트림(33)이 증류 액체 스트림을 가열하면서 냉각되고 스트림(33a)이 열 및 물질 전달수단을 떠나기 전에 -47℉[-44℃]로 냉각한다. 증류 액체 스트림이 가열되기 때문에, 그 일부분이 기화되어 나머지 액체가 열 및 물질 전달수단을 통해 하방향으로 계속 흐를 때 상방향으로 상승하는 스트리핑하는 증기들을 형성한다. 열 및 물질 전달수단은 스트리핑하는 증기들과 증류 액체 스트림 간에 연속적인 접촉을 제공하여 증기와 액체 상들 간의 물질 전달을 제공하고, 메탄 및 더 가벼운 성분들의 액체 생성물 스트림(44)을 스트리핑(stripping)하게도 기능한다.
스트림(32a, 33a)들은 재조합되어 스트림(31a)을 형성하고, 이는 -32℉[-36℃] 및 900psia[6,203kPa(a)]에서 처리 조립체(118) 내의 분리기 섹션(118f)에 들어가고, 이 때 증기(스트림(34))는 응축된 액체(스트림(35))로부터 분리된다. 분리기 섹션(118f)은 이를 메탄제거 섹션(118e)으로부터 분할하는 내측 헤드 또는 다른 수단을 가져, 처리 조립체(118) 내의 두 섹션들이 상이한 압력들에서 작동할 수 있다.
분리기 섹션(118f)으로부터의 증기(스트림(34))는 두 스트림(36, 39)들로 분할된다. 전체 증기의 약 27%를 함유하는, 스트림(36)은 분리된 액체(스트림(37)을 통해, 스트림(35))와 조합되고, 조합된 스트림(38)은 처리 조립체(118) 내의 피드 냉각 섹션(118a)의 하부 영역의 열교환 수단에 들어간다. 이 열교환 수단은 유사하게 핀과 튜브 타입 열교환기, 판 타입 열교환기, 경납땜된 알루미늄 타입 열교환기, 다중-패스 및/또는 다중-서비스 열교환기들을 포함하는 다른 타입의 열교환 장치를 포함할 수 있다. 열교환 수단은 열교환 수단의 단일 패스를 통해 흐르는 스트림(38)과 분리기 섹션(118b)에서 상승하는 증류 증기 스트림 사이의 열교환을 제공하게 구성되어, 스트림(38)이 증류 증기 스트림을 가열하면서 상당히 응축되도록 냉각된다.
-138℉[-95℃]인 그 결과인 상당히 응축된 스트림(38a)이 그 다음에 처리 조립체(118) 내의 정류 섹션(118c; 흡수 수단)과 흡수 섹션(118d; 다른 흡수 수단)의 작동 압력(약 400psia[2,758kPa(a)])으로 팽창 밸브(14)를 통해 플래시 팽창된다. 팽창 중에 스트림의 일부분이 기화될 수 있고, 그 결과 전체 스트림이 냉각된다. 도 2에 예시된 공정에서, 팽창 밸브(14)를 떠나는 팽창된 스트림(38b)은 -139℉[-95℃]의 온도에 도달하고 정류 섹션(118c)과 흡수 섹션(118d) 사이에서 처리 조립체(118)에 공급된다. 스트림(38b)의 액체들이 정류 섹션(118c)으로부터 떨어지는 액체들과 조합되고 흡수 섹션(118d)으로 보내지고, 모든 증기들은 흡수 섹션(118d)으로부터 상승하는 증기들과 조합되고 정류 섹션(118c)에 보내진다.
분리기 섹션(118f)으로부터의 증기의 나머지 73%(스트림(39))는 가공 팽창 장치(15)에 들어가고 여기서 기계적 에너지가 고압 피드의 이 부분으로부터 추출된다. 장치(15)는 흡수 섹션(118d)의 작동 압력으로 증기를 실질적으로 등엔트로피로 팽창시키고, 가공 팽창은 팽창된 스트림(39a)을 약 -99℉[-73℃]의 온도로 냉각시킨다. 부분적으로 응축된 팽창된 스트림(39a)은 이후에 피드로서 처리 장치(118) 내의 흡수 섹션(118d)의 하부 영역에 공급된다.
재압축되고 냉각된 증류 증기 스트림(41c)은 두 스트림으로 분할된다. 일부분, 스트림(46)은 휘발성 잔류 가스 생성물이다. 다른 부분, 재순환 스트림(45)은 처리 장치(118) 내의 피드 냉각 섹션(118a)의 열교환 수단에 들어간다. 이 열교환 수단은 핀과 튜브 타입 열교환기, 판 타입 열교환기, 경납땜된 알루미늄 타입 열교환기, 다중-패스 및/또는 다중-서비스 열교환기들을 포함하는 다른 타입의 열교환 장치를 포함할 수도 있다. 열교환 수단은 열교환 수단의 단일 패스를 통해 흐르는 스트림(45)과 분리기 섹션(118b)으로부터 상승하는 증류 증기 스트림 간에 열교환을 제공하게 구성되어, 스트림(45)이 상당히 응축되도록 냉각되면서 증류 증기 스트림을 가열한다.
상당히 응축된 재순환 스트림(45a)은 -138℉[-95℃]에서 피드 냉각 섹션(118a)의 열교환 수단을 나가고 팽창 밸브(22)를 통해 처리 장치(118) 내의 정류 섹션(118c)의 작동 압력으로 플래시 팽창된다. 팽창 중에 스트림의 일부분은 기화되어, 전체 스트림이 냉각된다. 도 2에 예시한 공정에서, 팽창 밸브(22)를 나가는 팽창된 스트림(45b)은 -146℉[-99℃]의 온도에 도달하고 처리 조립체(118) 내의 분리기 섹션(118b)에 공급된다. 그 안의 분리된 액체들은 정류 섹션(118c)에 보내지고, 나머지 증기들은 정류 섹션(118c)으로부터 상승하는 증기들과 조합되어 냉각 섹션(118c)에서 가열된 증류 증기 스트림을 형성한다.
정류 섹션(118c)과 흡수 섹션(118d)은 다수의 수직으로 이격된 트레이, 하나 이상의 패킹된 층, 또는 트레이들과 패킹의 몇몇 조합으로 구성된 흡수 수단을 각각 포함한다. 정류 섹션(118c)과 흡수 섹션(118d)의 트레이들 및/또는 패킹은 상방향으로 상승하는 증기들과 하방향으로 떨어지는 차가운 액체 간에 필요한 접촉을 제공한다. 팽창된 스트림(39a)의 액체 부분은 흡수 섹션(118d)으로부터 아래로 떨어지는 액체들과 섞이고 조합된 액체는 메탄제거 섹션(118e)으로 하방향으로 계속 간다. 메탄제거 섹션(118e)으로부터 상승하는 스트리핑하는 증기들은 팽창된 스트림(39a)의 증기 부분과 조합되고 흡수 섹션(118d)을 통해 위로 상승하여, 아래로 떨어지는 차가운 액체와 접촉되어 응축되고 이러한 증기들로부터의 대부분의 C2 성분들, C3 성분들, 및 더 무거운 성분들을 흡수한다. 흡수 섹션(118d)으로부터 상승하는 증기들은 팽창된 스트림(38b)의 모든 증기 부분과 조합되고 정류 섹션(118c)을 통해 위로 상승하여, 아래로 떨어지는 팽창된 스트림(45b)의 차가운 액체 부분과 접촉되어 응축되고 이러한 증기들에 남아 있는 대부분의 C2 성분들, C3 성분들, 및 더 무거운 성분들을 흡수한다. 팽창된 스트림(38b)의 액체 부분은 정류 섹션(118c)으로부터 아래로 떨어지는 액체들과 섞이고 조합된 액체는 흡수 섹션(118d)으로 아래로 계속 간다.
처리 조립체(118) 내의 메탄제거 섹션(118e)의 열 및 물질 전달수단으로부터 아래로 흐르는 증류 액체는 메탄 및 더 가벼운 성분들로부터 스트리핑되었다. 그 결과인 액체 생성물(스트림(44))이 메탄제거 섹션(118e)의 하부 영역을 나가고 65℉[18℃]에서 처리 조립체(118)를 나간다. 분리기 섹션(118b)으로부터 상승하는 증류 증기 스트림이 상술한 바와 같이 스트림(32, 38, 45)들에 냉각을 제공할 때 피드 냉각 섹션(118a)에서 따뜻해지고, 그 결과인 증류 증기 스트림(41)은 105℉[40℃]에서 처리 조립체(118)를 떠난다. 증류 증기 스트림이 그 다음에 2단으로, 팽창 장치(15)에 의해 구동되는 압축기(16)와 보조 전원에 의해 구동되는 압축기(20)로 재압축된다. 스트림(41b)이 스트림(41c)을 형성하도록 배출 냉각기(21)에서 110℉[43℃]로 냉각된 후, 재순환 스트림(45)이 상술한 바와 같이 회수되어, 잔류 가스 스트림(46)을 형성하고 이는 이후에 915psia[6,307kPa(a)]에서 판매 가스 배관으로 흐른다.
도 2에 예시한 공정에 대한 스트림 유량들과 에너지 소비의 요약이 하기의 표에 제시되어 있다:
(도 2) 스트림 유동 요약 - Lb. Moles/Hr[kg moles/Hr]
스트림 메탄 에탄 프로판 부탄+ 총계
31 12,398 546 233 229 13,726
32 8,679 382 163 160 9,608
33 3,719 164 70 69 4,118
34 12,164 495 174 72 13,213
35 234 51 59 157 513
36 3,248 132 46 19 3,528
37 234 51 59 157 513
38 3,482 183 105 176 4,041
39 8,916 363 128 53 9,685
40 0 0 0 0 0
41 13,863 30 0 0 14,095
45 1,475 3 0 0 1,500
46 12,388 27 0 0 12,595
44 10 519 233 229 1,131
회수율들 *
에탄 95.03%
프로판 99.99%
부탄+ 100.00%
동력
잔류 가스 압축 5,787HP [9,514kW]
*(반올림되지 않은 유량들에 근거함)
표 1과 표 2의 비교는 본 발명이 종래기술과 실질적으로 같은 회수율들을 유지함을 보인다. 그러나, 표 1과 표 2의 추가 비교는 종래기술보다 상당히 적은 동력을 사용하여 생산 수율들이 달성되었음을 보인다. (단위 동력당 회수된 에탄의 양으로 정의되는) 회수 효율에 관해, 본 발명은 도 1 공정의 종래기술에 대해 %6 이상의 개선을 보인다.
도 1 공정의 종래기술에 대한 본 발명이 제공하는 회수율 효율의 개선은 주로 두 요인 때문이다. 첫째, 처리 조립체(118)의 메탄제거 섹션(118e)의 열 및 물질 전달수단과 피드 냉각 섹션(118a)의 열교환 수단의 컴팩트한 배치가 종래의 처리 플랜트들에서 발견되는 상호연결 배관이 부과하는 압력 강하를 제거한다. 그 결과 팽창 장치(15)로 흐르는 공급 가스의 부분이 종래기술에 비해 본발명에 대해 더 높은 압력이어서, 종래기술의 팽창 장치(15)가 보다 낮은 출구 압력에서 생산할 수 있을 때 본 발명의 팽창 장치(15)는 더 높은 출구 압력으로 훨씬 많은 동력을 생성할 수 있게 한다. 그러므로, 본 발명의 처리 조립체(118)의 정류 섹션(118c)과 흡수 섹션(118d)이 동일한 회수 레벨을 유지하면서 종래기술의 분류 컬럼(18)보다 높은 압력에서 작동할 수 있다. 상호연결 배관을 제거함으로 인한 증류 증기 스트림에 대한 압력 강하의 감소에 더한 이 더 높은 작동 압력은, 압축기(20)에 들어가는 증류 증기 스트림에 대해 상당히 더 높은 압력을 제공하여, 잔류 가스를 배관 압력으로 복원하기 위해 본 발명에 의해 요구되는 동력을 감소한다.
둘째로, 흡수 섹션(118d)을 나가는 증류 액체를 가열하는 동시에 그 결과인 증기들이 액체와 접촉하게 하고 그 휘발성 성분들을 스트리핑하도록 메탄제거 섹션(118e)에서 열 및 물질 전달수단을 사용하는 것은 외부 리보일러들을 갖는 종래의 증류 컬럼을 사용하는 것보다 보다 효과적이다. 휘발성 성분들은 액체로부터 연속적으로 스트리핑되어, 스트리핑하는 증기들에서 휘발성 성분들의 농도를 보다 빠르게 감소시켜 본 발명에 대한 스트리핑 효과를 개선한다.
본 발명은 처리 효율을 증가시키는데 부가하여 종래기술에 대해 2개의 다른 장점들을 제공한다. 첫째, 본 발명의 처리 조립체(118)의 컴팩트한 배치는 단일 장비 항목(도 2의 처리 조립체(118))으로 종래기술의 5개의 개별적인 장비 항목들(도 1의 열교환기(10, 11, 13); 분리기(12); 및 분류탑(18))을 대체한다. 이는 수행 공간 요구조건들을 감소시키고, 상호연결 배관을 제거하여, 종래기술에 대해 본 발명을 사용하는 처리 플랜트의 자본 비용을 감소시킨다. 둘째, 상호연결 배관을 제거하는 것은 본 발명을 사용하는 처리 플랜트가 종래기술에 비해 더 적은 플랜지를 갖는 연결부를 가져, 플랜트의 잠재적인 누수원들의 개수가 줄어듦을 의미한다. 탄화수소들은 휘발성 유기 화합물(VOC)들이고, 이들 중 일부는 온실가스로 분류되고 이들 중 일부는 대기중 오존 형성의 전구체들일 수 있고, 이는 본 발명이 환경에 손상을 줄 수 있는 대기중 방출에 대한 가능성을 감소시킴을 의미한다.
다른 구현예들
몇몇 환경들은 도 2, 도 4, 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 스트림(40)을 통해 흡수 섹션(118d)의 하부 영역에 직접 액체 스트림(35)을 공급하는 것을 선호할 수 있다. 이러한 경우들에, (팽창 밸브(17)와 같은) 적절한 팽창 장치가 흡수 섹션(118d)의 작동 압력으로 액체를 팽창시키는데 사용되고 그 결과인 팽창된 액체 스트림(40a)이 (점선들로 도시된 바와 같이) 흡수 섹션(118d)의 하부 영역에 피드로서 공급된다. 몇몇 환경들은 조합된 스트림을 형성하고 액체 스트림(35)의 나머지 부분을 스트림(40/40a)들을 통해 흡수 섹션(118d)의 하부 영역으로 보내도록 스트림(36; 도 2 및 도 6)의 증기와 또는 냉각된 제 2 부분(33a; 도 4 및 도 8)과 액체 스트림(35)(스트림(37))의 일부분을 조합하는 것을 선호할 수 있다. 몇몇 환경들은 팽창된 액체 스트림(40a)과 팽창된 스트림(39a; 도 2 및 도 6) 또는 팽창된 스트림(34a; 도 4 및 도 8)을 조합한 후에 흡수 섹션(118d)의 하부 영역에 조합된 스트림을 단일 피드로서 공급하는 것을 선호할 수 있다.
공급 가스가 더 농후하면, 스트림(35)에서 분리되는 액체의 양이 도 3, 도 7에 도시된 바와 같이 팽창된 스트림(40a)과 팽창된 액체 스트림(39a) 사이에, 또는 도 5, 도 9에 도시된 바와 같이 팽창된 스트림(34a)과 팽창된 액체 스트림(40a) 사이에 메탄제거 섹션(118e)의 추가의 물질 전달 영역을 배치하는 것을 선호하기에 충분할 만큼 클 수 있다. 이러한 경우들에, 메탄제거 섹션(118e)의 열 및 물질 전달수단은 팽창된 액체 스트림(40a)이 두 부분들 사이에 도입될 수 있도록 상부 및 하부 부분들에 구성될 수 있다. 점선들로 도시된 바와 같이, 몇몇 환경들은 조합된 스트림(38)을 형성하도록 냉각된 제 2 부분(33a; 도 5 및 도 9)과 또는 스트림(36; 도 3 및 도 7)의 증기와 액체 스트림(35)(스트림(37))의 일부분을 조합하는 것을 선호할 수 있고, 액체 스트림(35)(스트림(40))의 나머지 부분은 더 낮은 압력으로 팽창되고 스트림(40a)으로서 메탄제거 섹션(118e)에 열 및 물질 전달수단의 상부 및 하부 부분들 사이에 공급된다.
몇몇 환경들은 도 4, 도 5, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 냉각된 제 1 및 제 2 부분들(스트림(32a 및 33a)들)을 조합하지 않는 것을 선호할 수 있다. 이 경우들에, 냉각된 제 1 부분(32a)만이 분리기(12; 도 8 및 도 9) 또는 처리 조립체(118; 도 4 및 도 5) 내의 분리기 섹션(118f)에 보내지고 여기서 증기(스트림(34))는 응축된 액체(스트림(35))로부터 분리된다. 증기 스트림(34)은 가공 팽창 장치(15)에 들어가고 흡수 섹션(118d)의 작동 압력까지 실질적으로 등엔트로피로 팽창하고, 팽창된 스트림(34a)은 처리 조립체(118) 내의 흡수 섹션(118d)의 하부 영역에 피드로서 공급된다. 냉각된 제 2 부분(33a)이 분리된 액체(스트림(37)을 통해, 스트림(35))와 조합되고, 조합된 스트림(38)은 처리 조립체(118) 내의 피드 냉각 섹션(118a)의 하부 영역의 열교환 수단으로 보내지고 상당히 응축되도록 냉각된다. 상당히 응축된 스트림(38a)은 흡수 섹션(118d)과 정류 섹션(118c)의 작동 압력으로 팽창 밸브(14)를 통해 플래시 팽창되고, 그 결과 팽창된 스트림(38b)은 정류 섹션(118c)과 흡수 섹션(118d) 사이에서 처리 조립체(118)에 공급된다. 몇몇 환경들은 액체 스트림(35)의 일부분(스트림(37))만이 냉각된 제 2 부분(33a)과 조합되는 것을 선호할 수 있고, 나머지 부분(스트림(40))은 팽창 밸브(17)를 통해 흡수 섹션(118d)의 하부 영역에 공급된다. 다른 환경들은 팽창 밸브(17)를 통해 흡수 섹션(118d)의 하부 영역에 모든 액체 스트림(35)을 보내는 것을 선호할 수 있다.
몇몇 환경들에서, 처리 조립체(118)의 분리기 섹션(118f)을 포함하는 것보다, 냉각되는 제 1 부분(32a) 또는 냉각된 공급 스트림(31a)을 분리하도록 외부 분리기 용기를 사용하는 것이 유익할 수 있다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 분리기(12)는 냉각된 공급 스트림(31a)을 증기 스트림(34)과 액체 스트림(35)으로 분리하도록 사용될 수 있다. 유사하게, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 분리기(12)는 냉각된 제 1 부분(32a)을 증기 스트림(34)과 액체 스트림(35)으로 분리하도록 사용될 수 있다.
공급 가스 압력과 공급 가스의 더 무거운 탄화수소의 양에 따라, 도 6, 도 7의 분리기(12) 또는 도 2 및 도 3의 분리기 섹션(118f)에 들어가는 냉각된 공급 스트림(31a)이 어떠한 액체도 함유하지 않을 수 있다(왜냐하면 그 이슬점 이상이므로, 또는 최대임계압력(cricondenbar) 이상이므로). 이러한 경우들에, (점선들로 도시한 바와 같이) 스트림(35, 37)들에 액체가 없고, 냉각된 제 2 부분(33a; 도 4, 도 5, 도 8 및 도 9), 또는 스트림(36; 도 6 및 도 7)의 분리기(12)로부터의 증기, 스트림(36; 도 2 및 도 3)의 분리기 섹션(118f)으로부터의 증기가 스트림(38)에 흘러 흡수 섹션(118d)과 정류 섹션(118c) 사이에서 처리 조립체(118)에 공급되는 팽창된 실질적으로 응축된 스트림(38b)이 된다. 이러한 상황에서, 처리 조립체(118)의 분리기 섹션(118f)(도 2 내지 도 5) 또는 분리기(12)(도 6 내지 도 9)가 필요하지 않을 수 있다.
공급 가스 조건들, 플랜트 사이즈, 사용가능한 장비, 또는 다른 요인들이 가공 팽창 장치(15)의 제거, 또는 (팽창 밸브와 같은) 다른 팽창 장치로 교체가 가능함을 보일 수 있다. 비록 개개의 스트림 팽창이 특정한 팽창 장치들에서 예시되었지만, 다른 팽창 수단이 적절한 경우에 사용될 수 있다. 예를 들어, 조건들은 실질적으로 응축된 재순환 스트림(스트림(45a)) 또는 공급 스트림(스트림(38a))의 실질적으로 응축된 부분의 가공 팽창을 보장할 수 있다.
본 발명에 따라, 증류 증기와 액체 스트림들로부터의 입구 가스에 사용가능한 냉각을 보충하기 위해 외부 냉동기를 사용하는 것이, 특히 농후한 입구 가스의 경우에, 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 열 및 물질 전달수단이 도 2 내지 도 5의 점선들로 도시된 바와 같이 분리기 섹션(118f)(또는 냉각된 공급 스트림(31a) 또는 냉각된 제 1 부분(32a)이 액체를 함유하지 않을 때 이러한 경우들의 가스 수집 수단)에 포함될 수 있거나, 또는 열 및 물질 전달수단이 도 6 내지 도 9의 점선들로 도시된 바와 같이 분리기(12)에 포함될 수 있다. 이 열 및 물질 전달수단은 핀과 튜브 타입 열교환기, 판 타입 열교환기, 경납땜된 알루미늄 타입 열교환기, 다중-패스 및/또는 다중-서비스 열교환기들을 포함하는 다른 타입의 열교환 장치를 포함할 수도 있다. 열 및 물질 전달수단은 열 및 물질 전달수단의 단일 패스를 통해 흐르는 냉매 스트림(예를 들어, 프로판)과 상방향으로 흐르는 스트림(31a)(도 2, 도 3 및 도 6) 또는 스트림(32a)(도 4, 도 5, 도 8 및 도 9)의 증기 부분 간의 열 교환을 제공하게 구성되어, 냉매가 증기를 추가로 냉각하고 추가의 액체를 응축시키고, 이는 스트림(35)에서 제거된 액체의 일부가 되도록 하방향으로 떨어진다. 대안적으로, 스트림(31a)이 분리기 섹션(118f)(도 2 및 도 3) 또는 분리기(12)(도 6 및 도 7)에 들어가기 또는 스트림(32a)이 분리기 섹션(118f)(도 4 및 도 5) 또는 분리기(12)(도 8 및 도 9)에 들어가기 전에 종래의 가스 냉동기(chiller)(들)가 스트림(32a), 스트림(33a), 및/또는 스트림(31a)을 냉매로 냉각하는데 사용될 수 있다.
액체 생성물 스트림(44)에서 회수되는 C2 성분들의 양과 피드 가스의 온도와 농도에 따라, 메탄제거 섹션(118e)을 떠나는 액체가 생성물 사양을 만족하게 하도록 스트림(33)으로부터 사용가능한 가열이 불충분할 수 있다. 이러한 경우에, 메탄제거 섹션(118e)의 열 및 질량 수단이 도 2 내지 도 9의 점선들에 도시된 바와 같이 가열 매체로 보충 가열을 제공하기 위한 설비를 포함할 수 있다. 대안적으로, 다른 열 및 물질 전달수단이 보충 가열을 제공하기 위해 메탄제거 섹션(118e)의 하부 영역에 포함될 수 있거나, 또는 스트림(33)이 메탄제거 섹션(118e)의 열 및 물질 전달수단에 공급되기 전에 가열 매체로 가열될 수 있다.
피드 냉각 섹션(118a)의 상부 및 하부 영역들의 열교환 수단에 대해 선택되는 열전달 장치들의 타입에 따라, 단일 다중-패스 및/또는 다중-서비스 열전달 장치에 이러한 열교환 수단을 조합하는 것이 가능할 수 있다. 이러한 경우들에, 다중-패스 및/또는 다중-서비스 열전달 장치는 원하는 냉각 및 가열을 달성하기 위해 스트림(32), 스트림(38), 스트림(45), 및 증류 증기 스트림을 분배, 분리, 및 수집하기 위한 적절한 수단을 포함한다.
몇몇 환경들은 메탄제거 섹션(118e)의 상부 영역에 추가의 물질 전달을 제공하는 것을 선호할 수 있다. 이러한 경우들에, 물질전달수단은 팽창된 스트림(39a)(도 2, 도 3, 도 6 및 도 7) 또는 팽창된 스트림(34a)(도 4, 도 5, 도 8 및 도 9)이 흡수 섹션(118d)의 하부 영역에 들어가는 곳 아래 및 냉각된 제 2 부분(33a)이 메탄제거 섹션(118e)의 열 및 물질 전달수단을 떠나는 곳 위에 위치할 수 있다.
본 발명의 도 2, 도 3, 도 6 및 도 7 구현예들에 대해 덜 선호되는 선택은 냉각된 제 1 부분(32a)을 위한 분리기 용기, 냉각된 제 2 부분(33a)을 위한 분리기 용기를 제공하고, 증기 스트림(34)를 형성하도록 그 안의 분리된 증기 스트림들을 조합하고, 액체 스트림(35)을 형성하도록 그 안에서 분리된 액체 스트림들을 조합하는 것이다. 본 발명에 대한 다른 덜 선호되는 선택은 (조합된 스트림(38)을 형성하기 위해 스트림(36) 또는 스트림(33a)과 스트림(37)을 조합하는 것이 아니라) 피드 냉각 섹션(118a) 내의 별개의 열교환 수단에서 스트림(37)을 냉각하고, 냉각된 스트림을 별개의 팽창 장치에서 팽창시키고, 팽창된 스트림을 흡수 섹션(118d)의 중간 영역에 공급하는 것이다.
분리된 증기 피드의 각각의 분기부에서 발견되는 피드의 상대적인 양은 가스 압력, 공급 가스 조성, 피드로부터 경제적으로 추출될 수 있는 열의 양, 사용가능한 동력의 양을 포함하는 몇 개의 요인들에 의존함이 인식된다. 흡수 섹션(118d) 위의 더 많은 피드는 회수를 증가시키지만 팽창기로부터 회수되는 동력을 감소시키므로 재압축 동력 요구조건들을 증가시킨다. 흡수 섹션(118d) 아래에서 피드를 증가시키면 동력 소모를 줄이지만 생성물 회수를 감소시킬 수도 있다.
본 발명은 공정을 작동시키는데 필요한 동력소모량 당 C2 성분들, C3 성분들, 및 더 무거운 탄화수소 성분들 또는 C3 성분들과 더 무거운 탄화수소 성분들의 개선된 회수를 제공한다. 공정을 작동시키는데 필요한 동력소모량의 개선은 압축 또는 재압축에 대한 감소된 동력 요구조건들, 외부 냉동에 대한 감소된 동력 요구조건들, 보조 가열에 대한 감소된 에너지 요구조건들, 또는 이들의 조합의 형태로 나타날 수 있다.
본 발명의 양호한 구현예들로 여겨지는 것들을 설명했지만, 당업자는 다른 및 추가 수정예들이, 하기의 청구범위에 의해 한정되는 본 발명의 진의를 벗어나지 않고 예를 들어, 본 발명을 다양한 조건들, 타입들의 피드, 또는 다른 요구조건들에 적용시켜 이에 대해 이루어질 수 있음을 인식할 것이다.

Claims (38)

  1. 메탄, C2 성분들, C3 성분들, 및 더 무거운 탄화수소 성분들을 함유하는 가스 스트림의, 휘발성 잔류 가스 부분과 대부분의 상기 C2 성분들, C3 성분들, 및 더 무거운 탄화수소 성분들 또는 상기 C3 성분들과 더 무거운 탄화수소 성분들을 함유하는 비교적 덜 휘발성인 부분으로의 분리를 위한 공정에 있어서,
    (1) 상기 가스 스트림은 제 1 및 제 2 부분들로 분할되고;
    (2) 상기 제 1 부분은 냉각되고;
    (3) 상기 제 2 부분은 냉각되고;
    (4) 상기 냉각된 제 1 부분은 상기 냉각된 제 2 부분과 조합되어 냉각된 가스 스트림을 형성하고;
    (5) 상기 냉각된 가스 스트림은 제 1 및 제 2 스트림들로 분할되고;
    (6) 상기 제 1 스트림은 실질적으로 모두가 응축되도록 냉각된 후 더 낮은 압력으로 팽창되어 추가로 냉각되고;
    (7) 상기 팽창 및 냉각된 제 1 스트림은 처리 조립체에 수용된 제 1 및 제 2 흡수 수단 사이에 피드로서 공급되고, 상기 제 1 흡수 수단은 상기 제 2 흡수 수단 위에 위치하고;
    (8) 상기 제 2 스트림은 상기 더 낮은 압력으로 팽창되고 상기 제 2 흡수 수단에 하부 피드로서 공급되고;
    (9) 증류 증기 스트림이 상기 제 1 흡수 수단의 상부 영역으로부터 수집되고 가열되고, 이후에 상기 처리 조립체로부터 상기 가열된 증류 증기 스트림을 배출하고;
    (10) 상기 가열된 증류 증기 스트림은 더 높은 압력으로 압축된 후 상기 휘발성 잔류 가스 부분과 압축된 재순환 스트림으로 분할되고;
    (11) 상기 압축된 재순환 스트림은 실질적으로 모두가 응축하게 냉각되고;
    (12) 상기 실질적으로 응축된 압축된 재순환 스트림은 상기 더 낮은 압력으로 팽창되고 상기 제 1 흡수 수단에 상부 피드로서 공급되고;
    (13) 상기 증류 증기 스트림의 상기 가열은 상기 처리 조립체 내에 수용된 하나 이상의 열교환 수단에서 달성되어, 단계 (2), (6), 및 (11)의 냉각의 일부분 이상을 공급하고;
    (14) 증류 액체 스트림은 상기 제 2 흡수 수단의 하부 영역으로부터 수집되고 상기 처리 조립체에 수용된 열 및 물질 전달수단에서 가열되어, 단계 (3)의 냉각의 일부분 이상을 공급하는 동시에 상기 증류 액체 스트림으로부터 보다 휘발성인 성분들을 스트리핑하고, 이후에 상기 가열되고 스트리핑된 증류 액체 스트림을 상기 처리 조립체로부터 상기 비교적 덜 휘발성인 부분으로서 배출하고;
    (15) 상기 제 1 및 제 2 흡수 수단으로의 상기 공급 스트림들의 양들과 온도들은 상기 제 1 흡수 수단의 상기 상부 영역의 온도를 소정의 온도로 유지하기에 효과적이어서 상기 비교적으로 덜 휘발성인 부분의 대부분의 성분들이 회수되는 가스 스트림 분리 공정.
  2. 청구항 1에 있어서,
    (a) 상기 냉각된 제 1 부분은 상기 냉각된 제 2 부분과 조합되어 부분적으로 응축된 가스 스트림을 형성하고;
    (b) 상기 부분적으로 응축된 가스 스트림은 분리 수단에 공급되고 그 안에서 분리되어 증기 스트림과 하나 이상의 액체 스트림을 제공하고;
    (c) 상기 증기 스트림은 상기 제 1 및 제 2 스트림들로 분할되고;
    (d) 상기 하나 이상의 액체 스트림 중 적어도 일부분이 상기 더 낮은 압력으로 팽창되고 상기 제 2 흡수 수단에 추가 하부 피드로서 공급되는 가스 스트림 분리 공정.
  3. 청구항 2에 있어서,
    (a) 상기 제 1 스트림은 상기 하나 이상의 액체 스트림의 적어도 일부분과 조합되어 조합된 스트림을 형성하고;
    (b) 상기 조합된 스트림은 실질적으로 모두 응축되도록 냉각되고 이후에 더 낮은 압력으로 팽창되어 추가로 냉각되고;
    (c) 상기 팽창 및 냉각된 조합된 스트림은 처리 조립체에 수용된 상기 제 1 및 제 2 흡수 수단 사이에 상기 피드로서 공급되고;
    (d) 상기 하나 이상의 액체 스트림 중 모든 나머지 부분이 상기 더 낮은 압력으로 팽창되고 상기 제 2 흡수 수단에 상기 추가 하부 피드로서 공급되는 가스 스트림 분리 공정.
  4. 청구항 1에 있어서,
    (a) 상기 제 1 부분은 냉각된 후 더 낮은 압력으로 팽창되고;
    (b) 상기 제 2 부분은 실질적으로 모두 응축되도록 냉각되고 이후에 상기 더 낮은 압력으로 팽창되어 추가로 냉각되고;
    (c) 상기 팽창 및 냉각된 제 2 부분은 상기 제 1 및 제 2 흡수 수단 사이에 상기 피드로서 공급되고;
    (d) 상기 팽창된 냉각된 제 1 부분은 상기 제 2 흡수 수단에 상기 하부 피드로서 공급되는 가스 스트림 분리 공정.
  5. 청구항 4에 있어서,
    (a) 상기 제 1 부분은 이를 부분적으로 응축하기에 충분하게 냉각되고;
    (b) 상기 부분적으로 응축된 제 1 부분은 분리 수단에 공급되고 그 안에서 분리되어 증기 스트림과 하나 이상의 액체 스트림을 제공하고;
    (c) 상기 증기 스트림은 상기 더 낮은 압력으로 팽창되고 상기 제 2 흡수 수단에 상기 제 1 하부 피드로서 공급되고;
    (d) 상기 하나 이상의 액체 스트림의 적어도 일부분이 상기 더 낮은 압력으로 팽창되고 상기 제 2 흡수 수단에 추가 하부 피드로서 공급되는 가스 스트림 분리 공정.
  6. 청구항 5에 있어서,
    (a) 상기 제 2 부분은 냉각된 후 상기 하나 이상의 액체 스트림의 적어도 일부분과 조합되어 조합된 스트림을 형성하고;
    (b) 상기 조합된 스트림은 실질적으로 그 모두가 응축하게 냉각되고 이후에 더 낮은 압력으로 팽창되어 추가로 냉각되고;
    (c) 상기 팽창 및 냉각된 조합된 스트림이 상기 제 1 및 제 2 흡수 수단 사이에 상기 피드로서 공급되고;
    (d) 상기 하나 이상의 액체 스트림 중 모든 나머지 부분이 상기 더 낮은 압력으로 팽창되고 상기 제 2 흡수 수단에 상기 추가 하부 피드로서 공급되는 가스 스트림 분리 공정.
  7. 청구항 2에 있어서,
    (1) 상기 열 및 물질 전달수단은 상부 및 하부 영역들에 배치되고;
    (2) 상기 하나 이상의 액체 스트림의 상기 팽창된 적어도 일부분은 상기 처리 조립체에 공급되어 상기 열 및 물질 전달수단의 상기 상부 및 하부 영역들 사이에 들어가는 가스 스트림 분리 공정.
  8. 청구항 3에 있어서,
    (1) 상기 열 및 물질 전달수단은 상부 및 하부 영역들에 배치되고;
    (2) 상기 하나 이상의 액체 스트림의 상기 팽창된 모든 나머지 부분은 상기 처리 조립체에 공급되어 상기 열 및 물질 전달수단의 상기 상부 및 하부 영역들 사이에 들어가는 가스 스트림 분리 공정.
  9. 청구항 5에 있어서,
    (1) 상기 열 및 물질 전달수단은 상부 및 하부 영역들에 배치되고;
    (2) 상기 하나 이상의 액체 스트림의 상기 팽창된 적어도 일부분은 상기 처리 조립체에 공급되어 상기 열 및 물질 전달수단의 상기 상부 및 하부 영역들 사이에 들어가는 가스 스트림 분리 공정.
  10. 청구항 6에 있어서,
    (1) 상기 열 및 물질 전달수단은 상부 및 하부 영역들에 배치되고;
    (2) 상기 하나 이상의 액체 스트림의 상기 팽창된 모든 나머지 부분은 상기 처리 조립체에 공급되어 상기 열 및 물질 전달수단의 상기 상부 및 하부 영역들 사이에 들어가는 가스 스트림 분리 공정.
  11. 청구항 2, 청구항 3, 청구항 5, 청구항 6, 청구항 7, 청구항 8, 청구항 9, 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분리 수단은 상기 처리 조립체에 수용되는 가스 스트림 분리 공정.
  12. 청구항 1에 있어서,
    (1) 가스 수집 수단은 상기 처리 조립체에 수용되고;
    (2) 추가의 열 및 물질 전달수단이 상기 가스 수집 수단 내에 포함되고, 상기 추가의 열 및 물질 전달수단은 외부 냉동 매체를 위한 하나 이상의 패스를 포함하고;
    (3) 상기 냉각된 가스 스트림이 상기 가스 수집 수단에 공급되고 상기 외부 냉동 매체에 의해 추가로 냉각되도록 상기 추가의 열 및 물질 전달수단에 보내지고;
    (4) 상기 추가로 냉각된 가스 스트림이 상기 제 1 및 제 2 스트림들로 분할되는 가스 스트림 분리 공정.
  13. 청구항 4에 있어서,
    (1) 가스 수집 수단은 상기 처리 조립체에 수용되고;
    (2) 추가의 열 및 물질 전달수단이 상기 가스 수집 수단 내에 포함되고, 상기 추가의 열 및 물질 전달수단은 외부 냉동 매체를 위한 하나 이상의 패스를 포함하고;
    (3) 상기 냉각된 제 1 부분이 상기 가스 수집 수단에 공급되고 상기 외부 냉동 매체에 의해 추가로 냉각되도록 상기 추가의 열 및 물질 전달수단에 보내지고;
    (4) 상기 추가로 냉각된 제 1 부분이 상기 더 낮은 압력으로 팽창되고 이후에 상기 제 2 흡수 수단에 상기 하부 피드로서 공급되는 가스 스트림 분리 공정.
  14. 청구항 2, 청구항 3, 청구항 5, 청구항 6, 청구항 7, 청구항 8, 청구항 9, 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    (1) 추가의 열 및 물질 전달수단이 상기 분리 수단 내에 포함되고, 상기 추가의 열 및 물질 전달수단은 외부 냉동 매체를 위한 하나 이상의 패스를 포함하고;
    (2) 상기 증기 스트림이 추가의 응축물을 형성하도록 상기 외부 냉동 매체에 의해 냉각되도록 상기 추가의 열 및 물질 전달수단에 보내지고;
    (3) 상기 응축물은 그 안에 분리된 상기 하나 이상의 액체 스트림의 일부분이 되는 가스 스트림 분리 공정.
  15. 청구항 11에 있어서,
    (1) 추가의 열 및 물질 전달수단이 상기 분리 수단 내에 포함되고, 상기 추가의 열 및 물질 전달수단은 외부 냉동 매체를 위한 하나 이상의 패스를 포함하고;
    (2) 상기 증기 스트림이 추가의 응축물을 형성하도록 상기 외부 냉동 매체에 의해 냉각되도록 상기 추가의 열 및 물질 전달수단에 보내지고;
    (3) 상기 응축물은 그 안에 분리된 상기 하나 이상의 액체 스트림의 일부분이 되는 가스 스트림 분리 공정.
  16. 청구항 1, 청구항 2, 청구항 3, 청구항 4, 청구항 5, 청구항 6, 청구항 7, 청구항 8, 청구항 9, 청구항 10, 청구항 12, 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 및 물질 전달수단은 상기 증류 액체 스트림으로부터 상기 보다 휘발성인 성분들의 상기 스트리핑을 위해 상기 제 2 부분에 의해 공급되는 가열을 보충하도록 외부 가열 매체를 위한 하나 이상의 패스를 포함하는 가스 스트림 분리 공정.
  17. 청구항 11에 있어서,
    상기 열 및 물질 전달수단은 상기 증류 액체 스트림으로부터 상기 보다 휘발성인 성분들의 상기 스트리핑을 위해 상기 제 2 부분에 의해 공급되는 가열을 보충하도록 외부 가열 매체를 위한 하나 이상의 패스를 포함하는 가스 스트림 분리 공정.
  18. 청구항 14에 있어서,
    상기 열 및 물질 전달수단은 상기 증류 액체 스트림으로부터 상기 보다 휘발성인 성분들의 상기 스트리핑을 위해 상기 제 2 부분에 의해 공급되는 가열을 보충하도록 외부 가열 매체를 위한 하나 이상의 패스를 포함하는 가스 스트림 분리 공정.
  19. 청구항 15에 있어서,
    상기 열 및 물질 전달수단은 상기 증류 액체 스트림으로부터 상기 보다 휘발성인 성분들의 상기 스트리핑을 위해 상기 제 2 부분에 의해 공급되는 가열을 보충하도록 외부 가열 매체를 위한 하나 이상의 패스를 포함하는 가스 스트림 분리 공정.
  20. 메탄, C2 성분들, C3 성분들, 및 더 무거운 탄화수소 성분들을 함유하는 가스 스트림의, 휘발성 잔류 가스 부분과 대부분의 상기 C2 성분들, C3 성분들, 및 더 무거운 탄화수소 성분들 또는 상기 C3 성분들과 더 무거운 탄화수소 성분들을 함유하는 비교적 덜 휘발성인 부분으로의 분리를 위한 장치에 있어서,
    (1) 상기 가스 스트림을 제 1 및 제 2 부분들로 분할하는 제 1 분할 수단;
    (2) 처리 조립체에 수용되고 상기 제 1 부분을 수용하여 이를 냉각하도록 상기 제 1 분할 수단에 연결되는 열교환 수단;
    (3) 상기 제 2 부분을 수용하여 이를 냉각하도록 상기 제 1 분할 수단에 연결되고 상기 처리 조립체에 수용되는 열 및 물질 전달수단;
    (4) 상기 냉각된 제 1 부분과 상기 냉각된 제 2 부분을 수용하고 냉각된 가스 스트림을 형성하도록 상기 열교환 수단과 상기 열 및 물질 전달수단에 연결되는 조합 수단;
    (5) 상기 냉각된 가스 스트림을 수용하여 이를 제 1 및 제 2 스트림들로 분할하도록 상기 조합 수단에 연결되는 제 2 분할 수단;
    (6) 상기 열 교환 수단은 상기 제 2 분할 수단에 추가로 연결되어 상기 제 1 스트림을 수용하여 이를 실질적으로 응축되기에 충분하게 냉각하고;
    (7) 상기 실질적으로 응축된 제 1 스트림을 수용하여 이를 더 낮은 압력으로 팽창시키도록 상기 열교환 수단에 연결되는 제 1 팽창 수단;
    (8) 상기 제 1 및 제 2 흡수 수단 사이에 피드로서 상기 팽창 및 냉각된 제 1 스트림을 수용하도록 상기 제 1 팽창 수단에 연결되고 상기 처리 조립체에 수용된 제 1 및 제 2 흡수 수단, 상기 제 1 흡수 수단은 상기 제 2 흡수 수단 위에 위치하고;
    (9) 상기 제 2 스트림을 수용하여 이를 상기 더 낮은 압력으로 팽창시키도록 상기 제 2 분할 수단에 연결되고, 상기 팽창된 제 2 스트림을 하부 피드로서 공급하도록 상기 제 2 흡수 수단에 추가로 연결되는 제 2 팽창 수단;
    (10) 상기 처리 조립체에 수용되고 상기 제 1 흡수 수단의 상부 영역으로부터 증류 증기 스트림을 수용하도록 상기 제 1 흡수 수단에 연결되는 증기 수집 수단;
    (11) 상기 열교환 수단은 상기 증류 증기 스트림을 수용하여 이를 가열하여, 단계 (2)와 단계 (6)의 냉각의 적어도 일부분을 공급하도록 상기 증기 수집 수단에 추가로 연결되고, 이후에 상기 처리 조립체로부터 상기 가열된 증류 증기 스트림을 배출하고;
    (12) 상기 가열된 증류 증기 스트림을 수용하여 이를 더 높은 압력으로 압축하도록 상기 처리 조립체에 연결되는 압축 수단;
    (13) 상기 압축된 증류 증기 스트림을 수용하여 이를 냉각하도록 상기 압축 수단에 연결되는 냉각 수단;
    (14) 상기 냉각된 압축된 증류 증기 스트림을 수용하여 이를 상기 휘발성 잔류 가스 부분과 압축된 재순환 스트림으로 분할하도록 상기 냉각 수단에 연결되는 제 3 분할 수단;
    (15) 상기 열교환 수단은 상기 압축된 재순환 스트림을 수용하고 이를 실질적으로 응축되기에 충분하게 냉각하여 단계 (11)의 가열의 적어도 일부분을 공급하도록 상기 제 3 분할 수단에 추가로 연결되고;
    (16) 상기 실질적으로 응축된 압축된 재순환 스트림을 수용하고 이를 상기 더 낮은 압력으로 팽창시키도록 상기 열교환 수단에 연결되고, 상기 팽창된 재순환 스트림을 상부 피드로서 공급하도록 상기 제 1 흡수 수단에 추가로 연결되는 제 3 팽창 수단;
    (17) 상기 처리 조립체에 수용되고 상기 제 2 흡수 수단의 하부 영역으로부터 증류 액체 스트림을 수용하도록 상기 제 2 흡수 수단에 연결되는 액체 수집 수단;
    (18) 상기 열 및 물질 전달수단은 상기 증류 액체 스트림을 수용하고 이를 가열하여, 단계 (3)의 냉각의 적어도 일부분을 공급하는 동시에 상기 증류 액체 스트림으로부터 보다 휘발성인 성분들을 스트리핑한 후, 상기 가열되고 스트리핑된 증류 액체 스트림을 상기 처리 조립체로부터 상기 비교적 덜 휘발성인 부분으로서 배출하도록 상기 액체 수집 수단에 추가로 연결되고;
    (19) 상기 제 1 흡수 수단의 상기 상부 영역의 온도를 소정의 온도로 유지하도록 상기 제 1 및 제 2 흡수 수단으로의 상기 공급 스트림들의 양들 및 온도들을 조절하여 상기 비교적 덜 휘발성인 부분의 대부분의 성분들이 회수되도록 구성되는 제어 수단을 포함하는 분리 장치.
  21. 청구항 20에 있어서,
    (a) 상기 조합 수단은 상기 냉각된 제 1 부분과 상기 냉각된 제 2 부분을 수용하고 부분적으로 응축된 가스 스트림을 형성하도록 상기 열교환 수단과 상기 열 및 물질 전달수단에 연결되고;
    (b) 분리 수단이 상기 부분적으로 응축된 가스 스트림을 수용하여 이를 증기 스트림과 하나 이상의 액체 스트림들로 분리하도록 상기 조합 수단에 연결되고;
    (c) 상기 제 2 분할 수단은 상기 증기 스트림을 수용하여 이를 상기 제 1 및 제 2 스트림들로 분할하도록 상기 분리 수단에 연결되고;
    (d) 제 4 팽창 수단이 상기 하나 이상의 액체 스트림의 적어도 일부분을 수용하고 이를 상기 더 낮은 압력으로 팽창시키도록 상기 분리 수단에 연결되고, 상기 제 4 팽창 수단은 상기 팽창된 액체 스트림을 추가 하부 피드로서 공급하도록 상기 제 2 흡수 수단에 추가로 연결되는 분리 장치.
  22. 청구항 21에 있어서,
    (a) 추가 조합 수단이 상기 제 1 스트림과 상기 하나 이상의 액체 스트림의 적어도 일부분을 수용하고 조합된 스트림을 형성하도록 상기 제 2 분할 수단 및 상기 분리 수단에 연결되고;
    (b) 상기 열교환 수단은 상기 추가 조합 수단에 추가로 연결되어 상기 조합된 스트림을 수용하여 이를 실질적으로 응축되기에 충분하게 냉각하고;
    (c) 상기 제 1 팽창 수단은 상기 실질적으로 응축된 조합된 스트림을 수용하여 이를 더 낮은 압력으로 팽창시키도록 상기 열교환 수단에 연결되고;
    (d) 상기 제 1 및 제 2 흡수 수단은 상기 제 1 및 제 2 흡수 수단 사이에 상기 피드로서 상기 팽창 및 냉각된 조합된 스트림을 수용하도록 상기 제 1 팽창 수단에 연결되고;
    (e) 상기 제 4 팽창 수단은 상기 하나 이상의 액체 스트림의 나머지 모든 부분을 수용하고 이를 상기 더 낮은 압력으로 팽창시키도록 상기 분리 수단에 연결되고, 상기 제 4 팽창 수단은 상기 팽창된 액체 스트림을 상기 추가 하부 피드로서 공급하도록 상기 제 2 흡수 수단에 추가로 연결되는 분리 장치.
  23. 청구항 20에 있어서,
    (a) 상기 열교환 수단은 상기 냉각된 제 2 부분을 수용하고 실질적으로 이를 응축시키기에 충분하게 추가로 냉각시키도록 상기 열 및 물질 전달수단에 추가로 연결되고;
    (b) 상기 제 1 팽창 수단은 상기 실질적으로 응축된 제 2 부분을 수용하여 이를 더 낮은 압력으로 팽창시키도록 상기 열교환 수단에 연결되고;
    (c) 상기 제 1 및 제 2 흡수 수단은 상기 제 1 및 제 2 흡수 수단 사이에 상기 피드로서 상기 팽창 및 냉각된 제 2 부분을 수용하도록 상기 제 1 팽창 수단에 연결되고;
    (d) 상기 제 2 팽창 수단은 상기 냉각된 제 1 부분을 수용하여 이를 상기 더 낮은 압력으로 팽창시키도록 상기 열교환 수단에 연결되고, 상기 제 2 팽창 수단은 상기 팽창된 냉각된 제 1 부분을 상기 하부 피드로서 공급하도록 상기 제 2 흡수 수단에 추가로 연결되는 분리 장치.
  24. 청구항 23에 있어서,
    (a) 상기 열교환 수단은 상기 제 1 부분을 수용하여 이를 부분적으로 응축되기 충분하게 냉각하도록 상기 제 1 분할 수단에 연결되고;
    (b) 분리 수단이 상기 부분적으로 응축된 제 1 부분을 수용하여 이를 증기 스트림과 하나 이상의 액체 스트림으로 분리하도록 상기 열교환 수단에 연결되고;
    (c) 상기 제 2 팽창 수단은 상기 증기 스트림을 수용하여 이를 상기 더 낮은 압력으로 팽창시키도록 상기 분리 수단에 연결되고, 상기 제 2 팽창 수단은 상기 팽창된 증기 스트림을 상기 제 1 하부 피드로서 공급하도록 상기 제 2 흡수 수단에 추가로 연결되고;
    (d) 제 4 팽창 수단이 상기 하나 이상의 액체 스트림의 적어도 일부분을 수용하고 이를 상기 더 낮은 압력으로 팽창시키도록 상기 분리 수단에 연결되고, 상기 제 4 팽창 수단은 상기 팽창된 액체 스트림을 추가 하부 피드로서 공급하도록 상기 제 2 흡수 수단에 추가로 연결되는 분리 장치.
  25. 청구항 24에 있어서,
    (a) 추가 조합 수단이 상기 냉각된 제 2 부분과 상기 하나 이상의 액체 스트림의 적어도 일부분을 수용하고 조합된 스트림을 형성하도록 상기 분리 수단과 상기 열 및 물질 전달수단에 연결되고;
    (b) 상기 열교환 수단은 상기 추가 조합 수단에 추가로 연결되어 상기 조합된 스트림을 수용하여 이를 실질적으로 응축되기에 충분하게 냉각하고;
    (c) 상기 제 1 팽창 수단은 상기 실질적으로 응축된 조합된 스트림을 수용하여 이를 더 낮은 압력으로 팽창시키도록 상기 열교환 수단에 연결되고;
    (d) 상기 제 1 및 제 2 흡수 수단은 상기 제 1 및 제 2 흡수 수단 사이에 상기 피드로서 상기 팽창 및 냉각된 조합된 스트림을 수용하도록 상기 제 1 팽창 수단에 연결되고;
    (e) 상기 제 4 팽창 수단은 상기 하나 이상의 액체 스트림의 나머지 모든 부분을 수용하고 이를 상기 더 낮은 압력으로 팽창시키도록 상기 분리 수단에 연결되고, 상기 제 4 팽창 수단은 상기 팽창된 액체 스트림을 상기 추가 하부 피드로서 공급하도록 상기 제 2 흡수 수단에 추가로 연결되는 분리 장치.
  26. 청구항 21에 있어서,
    (1) 상기 열 및 물질 전달수단은 상부 및 하부 영역들에 배치되고;
    (2) 상기 처리 조립체는 상기 팽창된 액체 스트림을 수용하여 이를 상기 열 및 물질 전달수단의 상기 상부 및 하부 영역들 사이에 보내도록 상기 제 4 팽창 수단에 연결되는 분리 장치.
  27. 청구항 22에 있어서,
    (1) 상기 열 및 물질 전달수단은 상부 및 하부 영역들에 배치되고;
    (2) 상기 처리 조립체는 상기 팽창된 액체 스트림을 수용하여 이를 상기 열 및 물질 전달수단의 상기 상부 및 하부 영역들 사이에 보내도록 상기 제 4 팽창 수단에 연결되는 분리 장치.
  28. 청구항 24에 있어서,
    (1) 상기 열 및 물질 전달수단은 상부 및 하부 영역들에 배치되고;
    (2) 상기 처리 조립체는 상기 팽창된 액체 스트림을 수용하여 이를 상기 열 및 물질 전달수단의 상기 상부 및 하부 영역들 사이에 보내도록 상기 제 4 팽창 수단에 연결되는 분리 장치.
  29. 청구항 25에 있어서,
    (1) 상기 열 및 물질 전달수단은 상부 및 하부 영역들에 배치되고;
    (2) 상기 처리 조립체는 상기 팽창된 액체 스트림을 수용하여 이를 상기 열 및 물질 전달수단의 상기 상부 및 하부 영역들 사이에 보내도록 상기 제 4 팽창 수단에 연결되는 분리 장치.
  30. 청구항 21, 청구항 22, 청구항 24, 청구항 25, 청구항 26, 청구항 27, 청구항 28, 청구항 29 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분리 수단은 상기 처리 조립체에 수용되는 분리 장치.
  31. 청구항 20에 있어서,
    (1) 가스 수집 수단은 상기 처리 조립체에 수용되고;
    (2) 추가의 열 및 물질 전달수단이 상기 가스 수집 수단 내에 포함되고, 상기 추가의 열 및 물질 전달수단은 외부 냉동 매체를 위한 하나 이상의 패스를 포함하고;
    (3) 상기 가스 수집 수단은 상기 냉각된 가스 스트림을 수용하고 이를 상기 외부 냉동 매체에 의해 추가로 냉각되도록 상기 추가의 열 및 물질 전달수단에 보내도록 상기 조합 수단에 연결되고;
    (4) 상기 제 2 분할 수단은 상기 추가로 냉각된 가스 스트림을 수용하고 이를 상기 제 1 및 제 2 스트림들로 분할하도록 상기 가스 수집 수단에 연결되는 구성인 분리 장치.
  32. 청구항 23에 있어서,
    (1) 가스 수집 수단은 상기 처리 조립체에 수용되고;
    (2) 추가의 열 및 물질 전달수단이 상기 가스 수집 수단 내에 포함되고, 상기 추가의 열 및 물질 전달수단은 외부 냉동 매체를 위한 하나 이상의 패스를 포함하고;
    (3) 상기 가스 수집 수단은 상기 냉각된 제 1 부분을 수용하고 이를 상기 외부 냉동 매체에 의해 추가로 냉각되도록 상기 추가의 열 및 물질 전달수단에 보내도록 상기 열교환 수단에 연결되고;
    (4) 상기 제 2 팽창 수단은 상기 추가로 냉각된 제 1 부분을 수용하고 이를 상기 더 낮은 압력으로 팽창시키도록 상기 가스 수집 수단에 연결되는 구성이고, 상기 팽창된 추가로 냉각된 제 1 부분을 상기 하부 피드로서 공급하도록 상기 제 2 흡수 수단에 추가로 연결되는 분리 장치.
  33. 청구항 21, 22, 24, 25, 26, 27, 28 및 29 중 어느 한 항에 있어서,
    (1) 추가의 열 및 물질 전달수단이 상기 분리 수단 내에 포함되고, 상기 추가의 열 및 물질 전달수단은 외부 냉동 매체를 위한 하나 이상의 패스를 포함하고;
    (2) 상기 증기 스트림은 추가의 응축물을 형성하도록 상기 외부 냉동 매체에 의해 냉각되도록 상기 추가의 열 및 물질 전달수단에 보내지고;
    (3) 상기 응축물은 그 안에서 분리되는 상기 하나 이상의 액체 스트림의 일부가 되는 분리 장치.
  34. 청구항 30에 있어서,
    (1) 추가의 열 및 물질 전달수단이 상기 분리 수단 내에 포함되고, 상기 추가의 열 및 물질 전달수단은 외부 냉동 매체를 위한 하나 이상의 패스를 포함하고;
    (2) 상기 증기 스트림은 추가의 응축물을 형성하도록 상기 외부 냉동 매체에 의해 냉각되도록 상기 추가의 열 및 물질 전달수단에 보내지고;
    (3) 상기 응축물은 그 안에서 분리되는 상기 하나 이상의 액체 스트림의 일부가 되는 분리 장치.
  35. 청구항 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 31 및 32 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 및 물질 전달수단은 상기 증류 액체 스트림으로부터 상기 보다 휘발성인 성분들의 상기 스트리핑을 위해 상기 제 2 부분에 의해 공급되는 가열을 보충하도록 외부 가열 매체를 위한 하나 이상의 패스를 포함하는 분리 장치.
  36. 청구항 30에 있어서,
    상기 열 및 물질 전달수단은 상기 증류 액체 스트림으로부터 상기 보다 휘발성인 성분들의 상기 스트리핑을 위해 상기 제 2 부분에 의해 공급되는 가열을 보충하도록 외부 가열 매체를 위한 하나 이상의 패스를 포함하는 분리 장치.
  37. 청구항 33에 있어서,
    상기 열 및 물질 전달수단은 상기 증류 액체 스트림으로부터 상기 보다 휘발성인 성분들의 상기 스트리핑을 위해 상기 제 2 부분에 의해 공급되는 가열을 보충하도록 외부 가열 매체를 위한 하나 이상의 패스를 포함하는 분리 장치.
  38. 청구항 34에 있어서,
    상기 열 및 물질 전달수단은 상기 증류 액체 스트림으로부터 상기 보다 휘발성인 성분들의 상기 스트리핑을 위해 상기 제 2 부분에 의해 공급되는 가열을 보충하도록 외부 가열 매체를 위한 하나 이상의 패스를 포함하는 분리 장치.
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