KR101680923B1 - Hydrocarbon gas processing - Google Patents
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Abstract
콤팩트한 공정 어셈블리 내의 탄화수소 가스 스트림으로부터 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌 및 중질 탄화수소 성분들을 회수하기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 상기 가스 스트림은 냉각되고 제 1 스트림 및 제 2 스트림으로 분할된다. 제 1 스트림은 추가로 냉각되어 실질적으로 그의 전부가 응축되고, 그 후 더 낮은 압력으로 팽창되고 가열되어 증기 분획 및 액체 분획을 형성한다. 상기 액체 분획은 상기 공정 어셈블리 내의 흡수 수단에 제 1 최상부 공급물로서 공급된다. 제 2 스트림은 또한 더 낮은 압력으로 팽창되고 상기 흡수 수단에 저부 공급물로서 공급된다. 제 1 증류 증기 스트림은 상기 흡수 수단의 상부 영역으로부터 수집되고, 상기 증기 분획과 결합되어 결합된 증기 스트림을 형성한다. A method and apparatus are disclosed for recovering ethane, ethylene, propane, propylene, and heavy hydrocarbon components from a hydrocarbon gas stream in a compact process assembly. The gas stream is cooled and divided into a first stream and a second stream. The first stream is further cooled, substantially all of it is condensed, then expanded to lower pressure and heated to form a vapor fraction and a liquid fraction. The liquid fraction is supplied as the first top feed to the absorption means in the process assembly. The second stream is also expanded to lower pressure and fed to the absorption means as a bottom feed. A first distillation vapor stream is collected from the upper region of the absorption means and combined with the vapor fraction to form a combined vapor stream.
Description
본 발명은 탄화수소 함유 가스의 분리를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 출원인은 2009년 6월 11일자로 출원된 선행 미국 가출원 제 61/186,361 호의 미국연방법전 제35편 제119(e)조 하의 우선권을 주장한다. 본 출원인은 또한 2010년 3월 31일자로 출원된 미국 특허 출원 제 12/750,862 호의 일부 계속 출원, 2010년 3월 4일자로 출원된 미국 특허 출원 제 12/717,394 호의 일부 계속 출원, 2010년 1월 19일자로 출원된 미국 특허 출원 제 12/689.616 호의 일부 계속 출원 및 2009년 2월 17일자로 출원된 미국 특허 출원 제 12/372,604 호의 일부 계속 출원으로서의 미국연방법전 제35편 제120조 하의 우선권을 주장한다. 양수인인, 에스엠이 프로덕츠 엘피(S.M.E. Products LP) 및 오르트로프 엔지니어스 리미티드(Ortloff Engineers, Ltd.)는 본원 발명의 완성 이전의 실질적인 공동 연구 협약의 당사자들이다.The present invention relates to a method and apparatus for the separation of hydrocarbon containing gas. The applicant hereby claims priority under 35 USC § 119 (e) of US Federal Law Provisional US Provisional Application No. 61 / 186,361, filed June 11, 2009. The applicant has also filed a continuation-in-part of U.S. Patent Application No. 12 / 750,862, filed March 31, 2010, part of U.S. Patent Application No. 12 / 717,394 filed March 4, 2010, Partial continuation of U.S. Patent Application No. 12 / 689,616 filed on March 19, 2005 and U.S. Patent Application Serial No. 12 / 372,604 filed February 17, 2009, I argue. The assignee, SME Products LP and Ortloff Engineers, Ltd., are parties to a substantial collaboration agreement prior to the completion of the present invention.
에틸렌, 에탄, 프로필렌, 프로판 및/또는 중질 탄화수소는 다양한 가스, 예를 들어 천연가스, 정유가스 및 다른 탄화수소 재료(예컨대, 석탄, 원유, 나프타, 오일 셰일(oil shale), 타르 샌드(tar sand) 및 갈탄(lignite))로부터 얻어지는 합성 가스 스트림으로부터 회수될 수 있다. 천연가스는 일반적으로 대부분 메탄 및 에탄으로 구성되는데, 즉 메탄 및 에탄은 함께 상기 가스의 적어도 50 몰%를 차지한다. 상기 가스는 또한 상대적으로 적은 양의 프로판, 부탄, 펜탄 등과 같은 중질 탄화수소뿐만 아니라 수소, 질소, 이산화탄소 및 기타 가스를 함유한다.Ethylene, ethane, propylene, propane and / or heavy hydrocarbons can be used in a wide variety of gases, such as natural gas, refinery gas and other hydrocarbon materials (e.g. coal, crude oil, naphtha, oil shale, tar sand, And lignite). ≪ / RTI > Natural gas is generally composed mostly of methane and ethane, i.e., methane and ethane together account for at least 50 mole percent of the gas. The gas also contains hydrogen, nitrogen, carbon dioxide and other gases as well as heavy hydrocarbons such as relatively small amounts of propane, butane, pentane and the like.
본 발명은 일반적으로 이와 같은 가스 스트림으로부터 에틸렌, 에탄, 프로필렌, 프로판 및 중질 탄화수소를 회수하는 것에 관한 것이다. 본 발명에 따라 처리되는 가스 스트림의 전형적인 분석치는, 대략적인 몰%로, 메탄 90.3%, 에탄 및 기타 C2 성분 4.0%, 프로판 및 기타 C3 성분 1.7%, 이소-부탄 0.3%, 노말 부탄 0.5%, 및 펜탄+ 0.8%이며, 나머지는 질소 및 이산화탄소로 이루어진다. 유황 함유 가스들도 때로 존재한다.The present invention generally relates to the recovery of ethylene, ethane, propylene, propane and heavy hydrocarbons from such gas streams. Typical analytical values for the gas stream treated according to the invention are: 90.3% methane, 4.0% ethane and other C 2 components, 1.7% propane and other C 3 components, 0.3% iso-butane, %, And pentane + 0.8%, with the remainder consisting of nitrogen and carbon dioxide. Sulfur-containing gases sometimes also exist.
천연가스 및 그의 천연가스액체(NGL) 구성성분 모두의 가격에서의 역사적인 주기적 변동은 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌 및 액체 생성물로서의 중질 성분의 증분값(incremental value)을 때로 감소시켰다. 이는, 이들 생성물의 보다 효율적인 회수를 제공할 수 있는 공정, 더욱 낮은 자본 투자로 효율적인 회수를 제공할 수 있는 공정, 및 특정 성분의 회수를 넓은 범위에서 변화시키는 데 용이하게 형성가능한 또는 보정가능한 공정에 대한 요구를 불러왔다. 이들 물질을 분리하기 위해 사용가능한 공정은 가스의 냉각 및 냉동, 오일 흡수 및 냉동 오일 흡수를 기반으로 하는 것들을 포함한다. 추가로, 극저온 공정(cryogenic process)이 일반적인 것으로 되어가고 있는데, 그 이유는 처리되는 가스로부터 열을 동시에 팽창 및 추출하는 한편 동력을 생산하는 경제적인 장치의 이용가능성 때문이다. 가스 원의 압력, 가스의 풍부성(에탄, 에틸렌 및 중질 탄화수소 함량), 및 원하는 최종 생성물에 따라, 이들 공정의 각각 또는 그 조합이 사용될 수 있다.Historical cyclic variations in the price of both natural gas and its natural gas liquid (NGL) constituents have sometimes reduced the incremental value of heavy components as ethane, ethylene, propane, propylene and liquid products. This can be achieved by processes that can provide more efficient recovery of these products, processes that can provide efficient recovery with lower capital investment, and processes that can be easily formed or calibrated to change the recovery of a particular component over a wide range I have called for a demand. Processes that can be used to separate these materials include those based on gas cooling and refrigeration, oil absorption and refrigeration oil absorption. In addition, a cryogenic process is becoming commonplace because of the availability of economical devices that simultaneously generate heat while expanding and extracting heat from the gas being processed and producing power. Depending on the pressure of the gas source, the richness of the gas (ethane, ethylene and heavy hydrocarbon content), and the desired end product, each or a combination of these processes may be used.
상기 극저온 팽창 공정은 천연가스액체 회수에 있어서 현재 일반적으로 선호되는데, 이는 시작의 용이성, 운전 유연성, 양호한 효율성, 안전성 및 양호한 신뢰성을 가지며 최대 단순성을 제공하기 때문이다. 미국 특허 제 3,292,380 호; 제 4,061,481 호; 제 4,140,504 호; 제 4,157,904 호; 제 4,171,964 호; 제 4,185,978 호; 제 4,251,249 호; 제 4,278,457 호; 제 4,519,824 호; 제 4,617,039 호; 제 4,687,499 호; 제 4,689,063 호; 제 4,690,702 호; 제 4,854,955 호; 제 4,869,740 호; 제 4,889,545 호; 제 5,275,005 호; 제 5,555,748 호; 제 5,566,554 호; 제 5,568,737 호; 제 5,771,712 호; 제 5,799,507 호; 제 5,881,569 호; 제 5,890,378 호; 제 5,983,664 호; 제 6,182,469 호; 제 6,578,379 호; 제 6,712,880 호; 제 6,915,662 호; 제 7,191,617 호; 제 7,219,513 호; 재발행 미국 특허 제 33,408 호; 및 공계류 출원 제 11/430,412 호; 제 11/839,693 호; 및 제 11/971,491 호; 및 제 12/206,230 호는 관련 공정을 기재한다(그러나 본 발명의 상세한 설명은, 일부 경우, 인용된 미국 특허들에 기재된 것들과 상이한 처리 조건을 기반으로 한다).The cryogenic expansion process is currently generally preferred for natural gas liquid recovery because it provides ease of start, operational flexibility, good efficiency, safety and good reliability and maximum simplicity. U.S. Patent 3,292,380; 4,061,481; 4,140,504; 4,157,904; 4,171,964; 4,185, 978; 4,251,249; 4,278,457; 4,519,824; 4,617,039; 4,687, 499; 4,689, 063; 4,690,702; 4,854, 955; 4,869, 740; 4,889,545; 5,275,005; 5,555,748; 5,566,554; 5,568,737; 5,771, 712; 5,799,507; 5,881, 569; 5,890,378; 5,983,664; 6,182, 469; 6,578,379; 6,712,880; 6,915,662; 7,191,617; 7,219,513; Reissue United States Patent No. 33,408; And co-pending application Serial No. 11 / 430,412; 11 / 839,693; And 11 / 971,491; And 12 / 206,230 describe related processes (although the detailed description of the invention is, in some cases, based on different processing conditions than those described in the cited US patents).
일반적인 극저온 팽창 회수 공정에서, 가압 하의 공급 가스 스트림은 공정의 다른 스트림 및/또는 프로판 압축-냉동 시스템과 같은 외부 냉동 원과의 열 교환에 의해 냉각된다. 가스가 냉각될수록, 하나 이상의 분리기에서 원하는 C2+ 성분을 일부 함유하는 고압 액체로서 액체가 응축되고 수집될 수 있다. 가스의 풍부성 및 형성된 액체의 양에 따라, 상기 고압 액체는 더 낮은 압력으로 팽창되고 분별될 수 있다. 상기 액체의 팽창 동안 발생하는 기화는 상기 스트림의 추가 냉각을 야기한다. 일부 조건 하에서, 상기 팽창 전에 상기 고압 액체를 예비냉각(pre-cooling)하는 것은 팽창에 의한 온도를 더 낮추는 데 바람직할 수 있다. 액체와 증기의 혼합물을 포함하는 상기 팽창된 스트림은 증류 칼럼(탈메탄기(demethanizer) 또는 탈에탄기(deethanizer))에서 분별된다. 상기 칼럼에서, 상기 팽창냉각된 스트림(들)은 증류되어 저부(bottom) 액체 생성물로서의 원하는 C2 성분, C3 성분 및 중질 탄화수소 성분으로부터 오버헤드 증기로서의 잔류 메탄, 질소 및 기타 휘발성 가스를 분리하거나, 또는 저부 액체 생성물로서의 원하는 C3 성분 및 중질 탄화수소 성분으로부터 오버헤드 증기로서의 잔류 메탄, C2 성분, 질소 및 기타 휘발성 가스를 분리한다.In a typical cryogenic expansion recovery process, the feed gas stream under pressure is cooled by heat exchange with an external source of refrigeration, such as other streams of the process and / or a propane compression-refrigeration system. As the gas cools, the liquid can condense and collect as a high pressure liquid containing at least one of the desired C < 2 + > components in one or more separators. Depending on the richness of the gas and the amount of liquid formed, the high pressure liquid can be expanded and separated to lower pressure. The vaporization that occurs during the expansion of the liquid causes additional cooling of the stream. Under some conditions, pre-cooling the high-pressure liquid before the expansion may be desirable to further lower the temperature due to expansion. The expanded stream comprising a mixture of liquid and vapor is fractionated in a distillation column (demethanizer or deethanizer). In the column, the expanded cooled stream (s) are distilled to separate residual methane, nitrogen, and other volatile gases as overhead vapors from the desired C 2 component, C 3 component, and heavy hydrocarbon component as the bottom liquid product , Or residual methane, C 2 component, nitrogen and other volatile gases as overhead vapors from the desired C 3 component and heavy hydrocarbon component as the bottom liquid product.
상기 공급 가스가 완전히 응축되지 않는다면(전형적으로는 그렇지 않음), 상기 부분적 응축으로부터 남은 증기는 2개의 스트림으로 나뉠 수 있다. 상기 증기의 일 부분이 작업 팽창기(work expansion machine) 또는 엔진, 또는 팽창 밸브를 통과하여 더 낮은 압력이 되고, 여기서 추가의 액체가 상기 스트림의 추가 냉각의 결과로서 응축된다. 팽창 후의 압력은 증류 칼럼이 작동되는 압력과 본질적으로 동일하다. 상기 팽창의 결과인 결합된 증기-액체 상은 상기 칼럼에 공급물로서 공급된다.If the feed gas is not completely condensed (typically not), the vapor remaining from the partial condensation can be split into two streams. A portion of the steam is passed through a work expansion machine or engine or an expansion valve to a lower pressure where further liquid is condensed as a result of further cooling of the stream. The pressure after expansion is essentially the same as the pressure at which the distillation column is operated. The combined vapor-liquid phase resulting from the expansion is fed to the column as feed.
상기 증기의 나머지 부분은 다른 공정 스트림, 예컨대 상기 차가운(cold) 분별탑 오버헤드와의 열 교환에 의해 냉각되어 실질적으로 응축된다. 상기 고압 액체의 일부 또는 전부는 냉각 전에 이 증기 부분과 조합될 수 있다. 결과물인 냉각된 스트림은 그 후 적절한 팽창 장치, 예컨대 팽창 밸브를 통해 탈메탄기가 작동하는 압력으로 팽창된다. 팽창 동안, 상기 액체의 일부는 기화되어 전체 스트림을 냉각시킬 것이다. 상기 플래시 팽창된(flash expanded) 스트림은 그 후 최상부 공급물(top feed)로서 탈메탄기에 공급된다. 전형적으로, 상기 플래시 팽창된 스트림의 증기 부분 및 탈메탄기 오버헤드 증기는 잔류 메탄 생성물 가스로서 분별탑의 상부 분리기 구획에서 결합된다. 다르게는, 상기 냉각되고 팽창된 스트림은 분리기에 공급되어 증기 및 액체 스트림을 제공할 수 있다. 상기 증기는 상기 탑 오버헤드와 조합되고 상기 액체는 최상부 칼럼 공급물로서 칼럼에 공급된다.The remainder of the steam is cooled and substantially condensed by heat exchange with another process stream, such as the cold fractionation tower overhead. Some or all of the high pressure liquid may be combined with this vapor portion prior to cooling. The resulting cooled stream is then expanded to a pressure at which the demethanizer operates through an appropriate expansion device, such as an expansion valve. During the expansion, a portion of the liquid will vaporize to cool the entire stream. The flash expanded stream is then fed to the demethanizer as a top feed. Typically, the vapor portion of the flash-expanded stream and the demethanizer overhead vapor are combined in the upper separator section of the fractionation tower as the residual methane product gas. Alternatively, the cooled and expanded stream may be fed to a separator to provide a vapor and a liquid stream. The vapor is combined with the tower overhead and the liquid is fed to the column as the top column feed.
이와 같은 분리 공정의 이상적인 작업에서, 상기 공정을 떠나는 잔류 가스는 본질적으로 중질 탄화수소 성분 없이 공급 가스 내의 실질적으로 모든 메탄을 함유할 것이고, 상기 탈메탄기를 떠나는 저부 분획(fraction)은 본질적으로 메탄 또는 더 휘발성인 성분 없이 실질적으로 모든 중질 탄화수소 성분을 함유할 것이다. 그러나, 실제로는 이러한 이상적인 상황이 얻어지지 않는데, 그 이유는 통상적인 탈메탄기가 주로 스트리핑 칼럼으로 작동되고 있기 때문이다. 따라서, 상기 공정의 메탄 생성물은 전형적으로 임의의 정류(rectification) 단계에 가해지지 않은 증기와 함께 상기 칼럼의 최상부 분별 스테이지를 떠나는 증기를 포함한다. C2, C3, 및 C4+ 성분의 현저한 손실이 일어나는데, 이는 최상부 액체 공급물이 이들 성분 및 중질 탄화수소 성분의 상당량을 함유하여 상기 탈메탄기의 최상부 분별 스테이지를 떠나는 증기 내의 C2 성분, C3 성분, C4 성분 및 중질 탄화수소 성분의 상응하는 평행 질량(equilibrium quantity)을 야기하기 때문이다. 상승(rising) 증기가 상기 증기로부터 C2 성분, C3 성분, C4 성분 및 중질 탄화수소 성분을 흡수할 수 있는 상당량의 액체(환류)와 접촉될 수 있다면 이들 바람직한 성분의 손실이 현저하게 감소될 수 있다.In an ideal operation of such a separation process, the residual gas leaving the process will essentially contain substantially all of the methane in the feed gas without the heavy hydrocarbon component, and the bottom fraction leaving the demethanizer is essentially methane or more It will contain substantially all of the heavy hydrocarbon components without the volatile components. However, in practice, this ideal situation is not obtained because the typical demethanizer is mainly operated as a stripping column. Thus, the methane product of the process typically includes steam leaving the top fractionation stage of the column with the steam not being subjected to any rectification step. A significant loss of the C 2 , C 3 , and C 4 + components occurs because the top liquid feed contains a significant amount of these components and heavy hydrocarbon components to remove the C 2 component in the vapor leaving the uppermost fractionation stage of the demethanizer, C 3 components, because it causes a corresponding parallel mass (equilibrium quantity) to the C 4 components and heavier hydrocarbon components. If the rising vapor can come into contact with a significant amount of liquid (reflux) from the vapor that is capable of absorbing the C 2 component, C 3 component, C 4 component and heavy hydrocarbon component, the loss of these desirable components is significantly reduced .
최근, 탄화수소 분리를 위한 바람직한 공정은 상부 흡수기 구획(upper absorber section)을 사용하여 상승 증기의 추가 정류를 제공한다. 상기 상부 정류 구획에 대한 환류 스트림을 생성하는 하나의 방법은 플래시 팽창된 실질적으로 응축된 스트림을 사용하여 상기 칼럼 오버헤드 증기를 냉각 및 부분적으로 응축시키고, 그 후 상기 가열된 플래시 팽창된 스트림을 탈메탄기 상의 중간-칼럼 공급 지점으로 보내는 것이다. 상기 칼럼 오버헤드 증기로부터 응축된 액체는 분리되어 상기 탈메탄기에 최상부 공급물로서 공급되는 한편, 상기 비응축된 증기는 잔류 메탄 생성물 가스로서 배출된다. 상기 가열된 플래시 팽창된 스트림은 단지 부분적으로만 기화하고, 따라서 탈메탄기에 대한 보충 환류물로서 제공되는 상당량의 액체를 함유하게 되어, 상기 최상부 환류 공급물이 그 후 상기 칼럼의 더 낮은 구획을 떠나는 증기를 정류할 수 있도록 한다. 이러한 유형의 공정 예가 미국 특허 제 4,854,955 호에 있다.In recent years, a preferred process for hydrocarbon separation provides an additional rectification of the rising vapor using an upper absorber section. One method of generating a reflux stream for the upper rectification section is to cool and partially condense the column overhead vapor using a flash expanded substantially condensed stream and then to remove the heated flash expanded stream To the mid-column feed point on the methane phase. The condensed liquid from the column overhead vapor is separated and fed as the top feed to the demethanizer while the uncondensed vapor is vented as the residual methane product gas. The heated flash expanded stream is only partially vaporized and thus contains a significant amount of liquid provided as a refill for the demethanizer so that the top reflux feed then leaves the lower compartment of the column Allow the steam to be rectified. An example of this type of process is found in U.S. Patent No. 4,854,955.
본 발명은 위에 기재한 다양한 단계들을 보다 효율적으로 수행하면서 몇몇 개의 장비를 사용하는 신규의 수단을 사용한다. 이는, 개별적인 장비 항목들을 공통의 하우징(housing)으로 조합하여 처리 플랜트에 필요한 플롯 공간을 축소하고 설비의 자본 비용을 줄임으로써 달성된다. 놀랍게도, 본 발명자들은 또한 보다 콤팩트한 구성이 주어진 회수 수준을 달성하는 데 필요한 전력 소비를 현저하게 줄임으로써, 공정 효율을 높이고 설비의 작업 비용을 감소시키는 것을 발견하였다. 또한, 이러한 보다 콤팩트한 구성은 종래의 플랜트 설계에서 개별적인 장비 항목들을 상호연결하는 데 사용되는 많은 배관을 제거하고, 추가로 자본 비용을 줄이고 관련된 플랜지 배관 연결을 제거한다. 배관 플랜지는 (온실 가스에 기여하고 대기 오존 형성에 대한 전구체일 수도 있는 휘발성 유기 화합물(VOC)인) 탄화수소에 대한 잠재적인 누출 원이기 때문에, 이들 플랜지의 제거는 환경을 손상시킬 수 있는 대기 방출 가능성을 감소시킨다.The present invention uses new means of using several pieces of equipment while performing the various steps described above more efficiently. This is accomplished by combining the individual equipment items into a common housing to reduce the plot space required for the processing plant and reduce the capital cost of the plant. Surprisingly, the inventors have also found that a more compact construction significantly reduces the power consumption required to achieve a given recovery level, thereby increasing process efficiency and reducing the operating cost of the installation. In addition, this more compact configuration eliminates many of the plumbing used to interconnect individual plant items in conventional plant designs, further reducing capital costs and eliminating the associated flange plumbing connections. Because pipe flanges are a potential source of leaks to hydrocarbons (which contribute to greenhouse gases and are volatile organic compounds (VOCs), which may be precursors to atmospheric ozone formation), removal of these flanges can lead to atmospheric release potential .
본 발명에 따르면, 86%를 넘는 C2 회수율을 수득할 수 있다. 유사하게, C2 성분의 회수를 필요로 하지 않는 경우에는, 99%를 넘는 C3 회수율을 수득하면서 C2 성분을 잔류 가스 스트림으로 본질적으로 완전히 배출시킨다. 또한, 본 발명은 종래 기술과 비교하여 더 낮은 에너지 요건에서 C2 성분(또는 C3 성분) 및 중질 성분으로부터 메탄(또는 C2 성분) 및 경질 성분을 본질적으로 100% 분리하면서도 동일한 회수 수준을 유지하는 것을 가능하게 한다.According to the present invention, a C 2 recovery rate of more than 86% can be obtained. Similarly, if the recovery of the C 2 component is not required, the C 2 component is essentially completely discharged into the residual gas stream while obtaining a C 3 recovery rate of greater than 99%. The present invention also maintains the same recovery level while essentially separating 100% methane (or C 2 component) and light components from the C 2 component (or C 3 component) and the heavy component at lower energy requirements compared to the prior art .
본 발명은, 더 낮은 압력 및 더 따뜻한 온도에서 적용가능하지만, -50℉[-46℃] 이하의 NGL 회수 칼럼 오버헤드 온도를 요하는 조건 하에 400 내지 1500 psia [2,758 내지 10,342 kPa(a)] 이상의 범위에서 공급 가스를 처리할 때 특히 유리하다.Although the present invention is applicable at lower pressures and warmer temperatures, it has been found to be advantageous in the range of 400 to 1500 psia [2,758 to 10,342 kPa (a)) under conditions requiring NGL recovery column overhead temperatures of less than -50 < Especially in the case of treating the feed gas in the above range.
본 발명의 더 나은 이해를 위해, 이하의 실시예 및 도면을 참조한다. 이하의 도면을 참조한다:
도 1 및 2는 미국 특허 제 4,854,955 호에 따른 종래 기술 천연가스 처리 플랜트의 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 천연가스 처리 플랜트의 흐름도이다.
도 4 내지 6은 천연가스 스트림에 대한 본 발명의 적용의 대체 수단을 도시하는 흐름도이다.For a better understanding of the present invention, reference is made to the following examples and drawings. Please refer to the following figures:
Figures 1 and 2 are flow charts of a prior art natural gas treatment plant according to U.S. Patent No. 4,854,955.
3 is a flow chart of a natural gas processing plant according to the present invention.
Figures 4-6 are flow charts illustrating alternative means of application of the present invention to a natural gas stream.
상기 도면에 대한 하기 설명에서, 대표적 공정 조건에 대해 계산된 유속(flow rate)을 요약하는 표가 제공된다. 본원에 나타낸 표에서, 유속에 대한 값(시간당 몰 단위)은 편의상 가장 가까운 정수로 반올림되었다. 표에 나타낸 전체 스트림 속도는 모든 비탄화수소(non-hydrocarbon) 성분을 포함하며, 따라서 탄화수소 성분에 대한 스트림 유속의 합보다 일반적으로 더 크다. 지시된 온도는 가장 가까운 온도로 반올림된 대략적인 값이다. 또한, 도면에 도시된 공정들을 비교할 목적으로 수행된 공정 설계 계산은 주위로부터 공정으로(또는 공정으로부터 주위로) 열 누출이 전혀 없다는 가정을 기초로 하였음을 유념해야한다. 구매가능한 절연재의 품질이 위 내용을 매우 합리적인 가정이 되게 하며, 이는 당업자에 의해 전형적으로 이루어진다.In the following description of the drawings, a table summarizing the flow rate calculated for representative process conditions is provided. In the table shown here, the value for flow rate (in moles per hour) is rounded to the nearest integer for convenience. The overall stream rate shown in the table includes all non-hydrocarbon components and is therefore generally greater than the sum of the stream flow rates for the hydrocarbon components. The indicated temperature is an approximate value rounded to the nearest temperature. It should also be noted that the process design calculations performed for purposes of comparing the processes shown in the figures were based on the assumption that there was no heat leakage from the surroundings to the process (or from the process to the surroundings). The quality of the purchasable insulating material makes this a very reasonable assumption, which is typically done by those skilled in the art.
편의상, 공정 파라미터들은 통상의 영국 단위(British units) 및 국제 단위계(Systeme International d'Unites, SI)의 단위 둘 모두로 보고하였다. 표에 나타낸 몰 유속(molar flow rate)은 시간당 파운드 몰 또는 시간당 킬로그램 몰로 해석될 수 있다. 마력(HP) 및/또는 시간당 천 영국 열 단위(MBTU/Hr)로 보고되는 에너지 소비는 시간당 파운드 몰 단위로 표시되는 몰 유속에 해당한다. 킬로와트(kW)로 보고되는 에너지 소비는 시간당 킬로그램 몰 단위로 표시되는 몰 유속에 해당한다.For convenience, process parameters are reported in both units of the usual British units and the System of International Units (SI). The molar flow rates shown in the table can be interpreted as pounds moles per hour or kilograms per hour. Energy consumption, reported as horsepower (HP) and / or thousand British thermal units per hour (MBTU / Hr), corresponds to the molar flow rate expressed in pounds-per-hour units. The energy consumption reported in kilowatts (kW) corresponds to the molar flow rate expressed in kilograms per hour.
종래 기술의 상세한 설명Detailed Description of the Prior Art
도 1은 미국 특허 제 4,854,955호에 따르는 종래 기술을 사용하여 천연가스로부터 C2+ 성분을 회수하기 위한 처리 플랜트의 설계를 나타내는 공정 흐름도이다. 상기 공정의 시뮬레이션에서, 유입 가스는 스트림(31)으로서 110℉[43℃] 및 915 psia [6,307 kPa(a)]에서 플랜트로 진입한다. 상기 유입가스가 생성물 스트림이 규격에 부합하는 것을 막는 황 화합물의 농축물을 함유하는 경우, 상기 황 화합물은 상기 공급 가스의 적절한 전처리에 의해 제거된다(도시되지 않음). 또한, 상기 공급 스트림은 일반적으로 극저온 조건 하에서 수화물(얼음) 형성을 방지하기 위해 탈수된다. 이러한 목적을 위해 전형적으로 고체 건조제가 사용되어 왔다.1 is a process flow diagram illustrating the design of a treatment plant for recovering C 2 + components from natural gas using the prior art according to US 4,854,955. In the simulation of the process, the incoming gas enters the plant at 110 ° F [43 ° C] and 915 psia [6,307 kPa (a)] as
상기 공급 스트림(31)은 2개의 부분, 즉 스트림(32) 및 스트림(33)으로 분할된다. 스트림(32)은 차가운 잔류 가스 스트림(42a)과의 열 교환에 의해 열 교환기(10)에서 -34℉[-37℃]로 냉각되는 한편, 스트림(33)은 52℉[11℃]의 탈메탄기 재비기(reboiler) 액체(스트림(45)) 및 -49℉[-45℃]의 측면 재비기 액체(스트림 (44))와의 열 교환에 의해 열 교환기(11)에서 -13℉[-25℃]로 냉각된다. 스트림(32a)과 스트림(33a)은 재결합하여 스트림(31a)을 형성하고, 이는 -28℉[-33℃] 및 893 psia[6,155 kPa(a)]에서 분리기(12)로 진입하며, 여기서 상기 증기(스트림(34))가 상기 응축된 액체(스트림(35))로부터 분리된다.The
분리기(12)로부터의 증기(스트림(34))는 2개의 스트림(36 및 39)으로 분할된다. 전체 증기의 약 27%를 함유하는 스트림(36)은 상기 분리기 액체(스트림(35))와 결합하고, 결합된 스트림(38)은 차가운 잔류 가스 스트림(42)과의 열 교환 관계로 열 교환기(13)를 통과하고, 여기서 이는 냉각되어 실질적으로 응축된다. 결과물인 -135℉[-93℃]의 실질적으로 응축된 스트림(38a)은 그 후 팽창 밸브(14)를 통해 분별탑(18)의 작동 압력(대략 396 psia[2,730 kPa(a)])보다 약간 높은 압력으로 플래시 팽창된다. 팽창 동안 상기 스트림의 일부는 기화되어, 전체 스트림을 냉각시킨다. 도 1에 도시된 공정에서, 팽창 밸브(14)를 떠나는 팽창된 스트림(38b)은 열 교환기(20)로 진입하기 전에 -138℉[-94℃]의 온도에 도달한다. 열 교환기(20)에서, 상기 팽창된 스트림은 칼럼 오버헤드 스트림(41)의 냉각 및 부분 응축을 제공하면서 가열되고 부분적으로 증발되며, -139℉[-95℃]로 가열된 스트림(38c)은 그 후 상부 중간-칼럼 공급 지점에서 분별탑(18)으로 공급된다. (열 교환기(20)를 통한 압력 강하 및 이에 따른 상기 스트림에 함유되어 있는 일부 액체 메탄의 증발로 인해, 스트림(38b/38c)의 온도는 그것이 가열될수록 약간 떨어진다는 점에 유념해야 한다.)The vapor (stream 34) from the
상기 분리기(12)로부터의 증기의 나머지 73%(스트림(39))는 작업 팽창기(15)로 진입하며, 여기서 기계적 에너지는 이러한 고압 공급물 부분으로부터 추출된다. 상기 기계(15)는 상기 증기를 실질적으로 등엔트로피적으로(isentropically) 탑 작동 압력까지 팽창시키는데, 상기 작업 팽창은 상기 팽창된 스트림(39a)을 대략 -95℉[-71℃]의 온도로 냉각시킨다. 전형적인 구매가능한 팽창기는 이상적인 등엔트로피 팽창에서 이론적으로 가능한 작업 중 대략 80-85%를 회수할 수 있다. 회수된 작업은, 예를 들어 상기 가열된 잔류 가스(스트림(42b))의 재압축에 사용될 수 있는 원심분리형 압축기(예컨대 항목(16))를 구동하는 데 흔히 사용된다. 상기 부분적으로 응축되고 팽창된 스트림(39a)은 그 후 상부 중간-칼럼 공급 지점에서 분별탑(18)에 공급물로서 공급된다.The remaining 73% of the vapor from the separator 12 (stream 39) enters the
상기 칼럼 오버헤드 증기(스트림(41))는 탈메탄기(18)의 최상부로부터 배출되고 -136℉[-93℃] 내지 -138℉[-94℃]로 냉각되고 전술된 바와 같이 상기 플래시 팽창된 실질적으로 응축된 스트림(38b)과의 열 교환에 의해 열 교환기(20)에서 부분적으로 응축된다(스트림(41a)). 환류 분리기(21)의 작동 압력(391 psia[2,696 kPa(a)])은 탈메탄기(18)의 작동 압력보다 약간 낮게 유지된다. 이는 오버헤드 증기 스트림(41)이 열 교환기(20)를 통해 환류 분리기(21)로 흐르도록 하는 구동력을 제공하며, 여기서 상기 응축된 액체(스트림(43))는 상기 비응축된 증기(스트림(42))로부터 분리된다. 환류 분리기(21)로부터의 액체 스트림(43)은 펌프(22)에 의해 상기 탈메탄기(18)의 작동 압력보다 약간 높은 압력으로 펌프되고, 스트림(43a)은 그 후 차가운 최상부 칼럼 공급물(환류)로서 탈메탄기(18)에 공급된다. 이 차가운 액체 환류는 상기 탈메탄기(18)의 흡수 구획(18a)의 상부 영역을 통해 상승하는 증기 중의 C2 성분, C3 성분 및 중질 성분을 흡수하고 응축시킨다.The column overhead vapor (stream 41) is discharged from the top of
상기 탑(18) 내의 탈메탄기는 복수의 수직으로 이격된 트레이, 하나 이상의 충전탑(packed bed), 또는 트레이와 충진물(packing)의 몇몇 조합을 포함하는 통상적인 증류 칼럼이다. 천연가스 처리 플랜트에서 흔한 바와 같이, 탈메탄기 탑은 2개의 구획으로 이루어지며, 상부 구획은 위로 상승하는 팽창된 스트림(39a)의 증기 부분과 아래로 낙하하는 차가운 액체 사이의 필요한 접촉을 제공하여 C2 성분, C3 성분 및 중질 성분을 응축 및 흡수하는 트레이 및/또는 충진물을 함유하는 흡수(정류) 구획(18a)이고, 하부 구획은 아래로 낙하하는 액체와 위로 상승하는 증기 사이의 필요한 접촉을 제공하는 트레이 및/또는 충진물을 함유하는 스트리핑(stripping)(탈메탄) 구획(18b)이다. 상기 탈메탄 구획(18b)은 재비기(예컨대 재비기 및 이전에 설명된 측면 재비기)도 포함하는데, 상기 재비기는 칼럼 아래로 흐르는 액체의 일부를 가열 및 증발시켜 칼럼 위로 흐르는 스트리핑 증기를 제공하여 메탄과 경질 성분의 액체 생성물(스트림(46))을 스트리핑한다. 상기 액체 생성물 스트림(46)은, 저부 생성물 내에서 질량 기준으로 0.010:1의 메탄 대 에탄 비율의 전형적인 규격에 기초하여, 77℉[25℃]에서 탑의 저부를 떠난다.The demethanizer in the
환류 분리기(21)로부터의 증기 스트림(42)은 차가운 잔류 가스 스트림이다. 이는, 열 교환기(13) 내에서 유입 공급 가스에 대해 역류하여 통과하며, 여기서 이는, 전술된 바와 같이, 냉각을 제공함으로써 -54℉[-48℃]로 가열되고(스트림(42a)), 열 교환기(10) 내에서 유입 공급 가스에 대해 역류하여 통과하며, 여기서 이는, 전술된 바와 같이, 냉각을 제공함으로써 98℉[37℃]로 가열된다(스트림(42b)). 상기 잔류 가스는 그 후 2단계로 재압축된다. 제 1 단계는 팽창기(15)에 의해 구동되는 압축기(16)이다. 제 2 단계는 상기 잔류 가스(스트림(42d))를 판매 라인 압력(sales line pressure)으로 압축하는 압축기(25)로서, 이는 보조 동력원에 의해 구동된다. 방출 냉각기(discharge cooler)(24)에서 110℉[43℃]로 냉각 후, 상기 잔류 가스 스트림(42a)은 라인 요건(일반적으로 대략 유입 압력)을 충족시키기에 충분한 915 psia[6,307 kPa(a)]에서 상기 판매 가스 파이프라인으로 흐른다.The
도 1에 도시된 상기 공정에 대한 스트림 유속 및 에너지 소비를 하기 표에 요약하였다:The stream flow rate and energy consumption for the process shown in Figure 1 are summarized in the following table:
[표 1][Table 1]
(도 1)(Fig. 1)
스트림 흐름 요약 - Lb.Moles/Hr [kg moles/Hr]Stream Flow Summary - Lb.Moles / Hr [kg moles / Hr]
회수율* Recovery rate *
에탄 84.99%Ethane 84.99%
프로판 97.74%Propane 97.74%
부탄+ 99.83%Butane + 99.83%
동력power
잔류 가스 압축 5,505 HP [9,050 kW]Residual gas compression 5,505 HP [9,050 kW]
*(반올림하지 않은 유속에 기초함)
* (Based on unrounded flow rate)
도 2는 도 1에서의 처리 플랜트의 설계가 더 저급의 C2 성분 회수 수준에서 작동하도록 조정될 수 있는 한 방식을 도시한 공정 흐름도이다. 이는 천연가스 및 액체 탄화수소의 상대 값이 가변적일 때 요구되는 공통 요건인데, 이는 C2 성분의 회수를 때로 무익하게 할 수 있다. 도 2 공정은 도 1에 대해 앞서 서술한 바와 같은 동일한 공급 가스 조성 및 조건을 적용하였다. 그러나, 도 2 공정의 시뮬레이션에서, 상기 공정 작업 조건은 거의 모든 C2 성분을 상기 분별탑으로부터 상기 저부 액체 생성물로 회수하기보다는 상기 잔류 가스로 배출하도록 조정되었다.Figure 2 is a process flow diagram illustrating the manner in which the design of the treatment plant in Figure 1 can be tailored to operate at a lower C 2 component recovery level. This is a common requirement when the relative values of natural gas and liquid hydrocarbons are variable, which can sometimes make the recovery of the C 2 component useless. The process of FIG. 2 applied the same feed gas composition and conditions as described above for FIG. However, in the simulation of FIG. 2 process, the process operating conditions were adjusted to discharge substantially all of the C 2 components into the residual gas rather than to recover the bottom liquid product from the fractionation column.
이러한 공정 시뮬레이션에서, 유입 가스는 스트림(31)으로서 110℉[43℃] 및 915 psia[6,307 kPa(a)]에서 플랜트로 진입하고 열 교환기(10)에서 차가운 잔류 가스 스트림(42a)과의 열 교환에 의해 냉각된다. 냉각된 스트림(31a)은 15℉[-9℃] 및 900 psia [6,203 kPa(a)]에서 분리기(12)로 진입하고, 여기서 증기(스트림(34))는 응축된 액체(스트림(35))로부터 분리된다.In this process simulation, the incoming gas enters the plant at 110 ° F [43 ° C] and 915 psia [6,307 kPa (a)] as
분리기(12)로부터의 증기(스트림(34))는 2개의 스트림(36 및 39)으로 분할된다. 전체 증기의 약 28%를 함유하는 스트림(36)은 분리기 액체(스트림(35))와 조합되고, 상기 결합된 스트림(38)은 차가운 잔류 가스 스트림(42)과의 열 교환 관계로 열 교환기(13)를 통과하고, 여기서 이는 냉각되어 실질적으로 응축된다. 결과물인 -114℉[-81℃]의 실질적으로 응축된 스트림(38a)은 그 후 팽창 밸브(14)를 통해 분별탑(18)의 작동 압력(대략 400 psia[2,758 kPa(a)])보다 약간 높은 압력으로 플래시 팽창된다. 팽창 동안 상기 스트림의 일부는 증발되어, 전체 스트림을 냉각시킨다. 도 2에 도시된 공정에서, 팽창 밸브(14)를 떠나는 팽창된 스트림(38b)은 열 교환기(20)로 유입되기 전에 -137℉[-94℃]의 온도에 도달한다. 열 교환기(20)에서, 상기 플래시 팽창된 스트림은 칼럼 오버헤드 스트림(41)의 냉각 및 부분 응축을 제공함으로써 가열 및 부분 증발되고, 이때 -107℉[-77℃]의 상기 가열된 스트림(38c)은 그 후 상부 중간-칼럼 공급 지점에서 분별탑(18)으로 공급된다.The vapor (stream 34) from the
상기 분리기(12)로부터의 증기의 나머지 72%(스트림(39))는 작업 팽창기(15)로 진입하고, 여기서 기계적 에너지가 이러한 고압 공급물 부분으로부터 추출된다. 상기 기계(15)는 상기 증기를 실질적으로 등엔트로피적으로 탑 작동 압력까지 팽창시키는데, 상기 작업 팽창은 상기 팽창된 스트림(39a)이 하부 중간-칼럼 공급 지점에서 분별탑(18)에 공급물로서 공급되기 전에 이를 대략 -58℉[-50℃]의 온도로 냉각시킨다.The remaining 72% of the vapor from the separator 12 (stream 39) enters the
상기 칼럼 오버헤드 증기(스트림(41))는 탈메탄기(18)의 최상부로부터 배출되고 -102℉[-74℃] 내지 -117℉[-83℃]로 냉각되고, 전술된 바와 같이, 상기 플래시 팽창된 실질적으로 응축된 스트림(38b)과의 열 교환에 의해 열 교환기(20)에서 부분적으로 응축된다(스트림(41a)). 상기 부분적으로 응축된 스트림(41a)은 395 psia[2,723 kPa(a)]에서 작동하는 환류 분리기(21)로 유입되고, 여기서 상기 응축된 액체(스트림(43))는 상기 비응축된 증기(스트림(42))로부터 분리된다. 환류 분리기(21)로부터의 액체 스트림(43)은 펌프(22)에 의해 상기 탈메탄기(18)의 작동 압력보다 약간 높은 압력으로 펌프되고, 스트림(43a)은 그 후 차가운 최상부 칼럼 공급물(환류)로서 탈메탄기(18)에 공급된다.The column overhead vapor (stream 41) is discharged from the top of the
상기 액체 생성물 스트림(46)은, 저부 생성물 중에서 질량 기준으로 0.050:1의 에탄 대 프로판 비율의 전형적인 규격에 기초하여, 223℉[106℃]에서 탑의 저부를 떠난다. 상기 차가운 잔류 가스(환류 분리기(21)로부터의 증기 스트림(42))는 열 교환기(13) 내에서 상기 유입 공급 가스에 대해 역류하여 통과하며, 여기서 이는 전술한 바와 같이 냉각을 제공함으로써 -25℉[-31℃]로 가열되고(스트림(42a)), 열 교환기(10) 내에서 상기 유입 공급 가스에 대해 역류하여 통과하며, 여기서 이는 전술한 바와 같이 냉각을 제공함으로써 105℉[41℃]로 가열된다(스트림(42b)). 상기 잔류 가스는 그 후 2단계, 즉 팽창기(15)에 의해 구동되는 압축기(16) 및 보조 동력원에 의해 구동되는 압축기(23)에서 재압축된다. 스트림(42d)이 방출 냉각기(24)에서 110℉[43℃]로 냉각된 후, 상기 잔류 가스 생성물(스트림(42a))은 915 psia[6,307 kPa(a)]에서 판매 가스 파이프라인으로 흐른다.The
도 2에 도시된 상기 공정에 대한 스트림 유속 및 에너지 소비를 하기 표에 요약하였다:The stream flow rate and energy consumption for the process shown in Figure 2 are summarized in the following table:
[표 2][Table 2]
(도 2)(Fig. 2)
스트림 흐름 요약 - Lb.Moles/Hr [kg moles/Hr]Stream Flow Summary - Lb.Moles / Hr [kg moles / Hr]
회수율* Recovery rate *
프로판 99.50%Propane 99.50%
부탄+ 100.00%Butane + 100.00%
동력power
잔류 가스 압축 5,595 HP [9,198 kW]Residual gas compression 5,595 HP [9,198 kW]
*(반올림하지 않은 유속에 기초함)
* (Based on unrounded flow rate)
발명의 상세한 설명DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
실시예Example 1 One
도 3은 본 발명에 따른 공정의 흐름도를 도시한다. 도 3에 나타낸 공정에서 고려된 조건 및 공급 가스 조성은 도 1에서의 것들과 동일하다. 따라서, 본 발명의 이점을 설명하기 위해 도 3 공정이 도 1 공정의 것과 비교될 수 있다.Figure 3 shows a flow diagram of a process according to the invention. The conditions and feed gas composition considered in the process shown in Fig. 3 are the same as those in Fig. Therefore, the process of FIG. 3 can be compared with the process of FIG. 1 to explain the advantages of the present invention.
도 3 공정의 시뮬레이션에서, 유입 가스는 스트림(31)으로서 플랜트로 진입하고, 제 1 분할 수단에 의해 두 부분, 즉 스트림(32) 및 스트림(33)으로 분할된다. 제 1 부분(스트림(32))은 공정 어셈블리(118) 내 공급물 냉각 구획(118a)의 상부 영역에서 제 1 열 교환 수단으로 진입한다. 이러한 열 교환기 수단은 핀 및 관형 열 교환기, 판형 열 교환기, 브레이즈드(brazed) 알루미늄형 열 교환기, 또는 기타 유형의 열 전달 장치로 구성될 수 있으며, 멀티-패스(multi-pass) 및/또는 멀티-서비스(multi-service) 열 교환기를 포함한다. 상기 열 교환 수단은 상기 열 교환 수단을 1 패스(pass)를 통해 흐르는 스트림(32)과 공급물 냉각 구획(118a)의 하부 영역의 제 2 열 교환 수단에서 가열된 공정 어셈블리(118) 내의 정류 구획(118b)으로부터 발생하는 증류 증기 스트림 간의 열 교환을 제공하도록 구성된다. 스트림(32)은 냉각되는 한편 상기 증류 증기 스트림을 추가로 가열시키고, 스트림(32a)은 -29℉[-34℃]에서 상기 열 교환 수단을 떠난다.In the simulation of the process of Figure 3, the incoming gas enters the plant as
제 2 부분(스트림(33))은 공정 어셈블리(118) 내의 스트리핑 구획(118d) 내의 제 1 열 및 물질 전달 수단으로 진입한다. 이러한 열 및 물질 전달 수단은 또한 핀 및 관형 열 교환기, 판형 열 교환기, 브레이즈드 알루미늄형 열 교환기, 또는 기타 유형의 열 전달 장치로 구성될 수 있으며, 멀티-패스 및/또는 멀티-서비스 열 교환기를 포함한다. 상기 열 및 물질 전달 수단은 상기 열 및 물질 전달 수단을 1 패스를 통해 흐르는 스트림(33)과 스트리핑 구획(118d) 내의 상기 열 및 물질 전달 수단 위의 흡수 수단으로부터 아래로 흐르는 증류 액체 스트림 간의 열 교환을 제공하도록 구성되어, 스트림(33)을 냉각시키는 한편 상기 증류 액체 스트림을 가열하고 스트림(33a)이 상기 열 및 물질 전달 수단을 떠나기 전에 이를 -10℉[-23℃]로 냉각시킨다. 상기 증류 액체 스트림이 가열됨에 따라, 이의 일부는 증발되어 위로 상승하는 스트리핑 증기를 형성하고, 나머지 액체는 상기 열 및 물질 전달 수단을 통해 아래로 계속 흐른다. 상기 열 및 물질 전달 수단은 상기 스트리핑 증기와 상기 증류 액체 스트림 간의 계속되는 접촉을 제공하여 상기 증기와 액체 상 간의 물질 전달을 제공하고, 이는 메탄 및 경질 성분의 상기 액체 생성물 스트림(46)을 스트리핑한다.The second portion (stream 33) enters the first heat and mass transfer means in stripping
스트림(32a) 및 스트림(33a)은 제 1 결합 수단에서 재결합하여 스트림(31a)을 형성하고, 이는 -23℉[-31℃] 및 900 psia[6,203 kPa(a)]에서 공정 어셈블리(118) 내의 분리기 구획(118e)으로 진입하고, 이때 상기 증기(스트림(34))는 상기 응축된 액체(스트림(35))로부터 분리된다. 분리기 구획(118e)은 이를 스트리핑 구획(118d)과 분리되도록 하는 내부 헤드 또는 기타 수단을 가지며, 따라서 공정 어셈블리(118) 내의 상기 두 구획은 서로 다른 압력에서 작동할 수 있다.
분리기 구획(118e)으로부터의 상기 증기(스트림(34))는 제 2 분할 수단에 의해 2개의 스트림(제 1 스트림(36) 및 제 2 스트림(39))으로 분할된다. 전체 증기의 약 29%를 함유하는 스트림(36)은 분리기 액체(스트림(35), 스트림(37) 경유)와 조합되고, 상기 결합된 스트림(38)은 공정 어셈블리(118) 내의 공급물 냉각 구획(118a)의 하부 영역에서 제 2 열 교환 수단으로 진입한다. 이러한 열 교환 수단도 마찬가지로 핀 및 관형 열 교환기, 판형 열 교환기, 브레이즈드 알루미늄형 열 교환기, 또는 기타 유형의 열 전달 장치로 구성될 수 있으며, 멀티-패스 및/또는 멀티-서비스 열 교환기를 포함한다. 상기 열 교환 수단은 상기 열 교환 수단을 1 패스를 통해 흐르는 스트림(38)과 공정 어셈블리(118) 내의 정류 구획(118b)으로부터 발생하는 증류 증기 스트림 간의 열 교환을 제공하도록 구성되고, 따라서 스트림(38)은 냉각되어 실질적으로 응축되는 한편 상기 증류 증기 스트림을 가열시킨다. The steam (stream 34) from the separator section 118e is divided into two streams (
결과물인 -135℉[-93℃]의 실질적으로 응축된 스트림(38a)은 그 후 제 1 팽창 수단인 팽창 밸브(14)를 통해 공정 어셈블리(118) 내의 정류 구획(118b)과 흡수 구획(118c)(흡수 수단)의 작동 압력(약 388 psia[2,675 kPa(a)])보다 약간 높은 압력으로 플래시 팽창된다. 팽창 동안 상기 스트림의 일부는 증발되어, 전체 스트림을 냉각시킨다. 도 3에 도시된 공정에서, 팽창 밸브(14)를 떠나는 팽창된 스트림(38b)은 정류 구획(118b) 내의 제 2 열 및 물질 전달 수단으로 향하기 전에 -139℉[-95℃]의 온도에 도달한다. 이러한 열 및 물질 전달 수단도 핀 및 관형 열 교환기, 판형 열 교환기, 브레이즈드 알루미늄형 열 교환기, 또는 기타 유형의 열 전달 장치로 구성될 수 있으며, 멀티-패스 및/또는 멀티-서비스 열 교환기를 포함한다. 상기 열 및 물질 전달 수단은 상기 열 및 물질 전달 수단을 1 패스를 통해 위로 흐르는 흡수 구획(118c)으로부터 발생하는 증류 증기 스트림과 아래로 흐르는 상기 팽창된 스트림(38b) 간의 열 교환을 제공하도록 구성되며, 따라서 상기 증류 증기가 냉각되는 한편 상기 팽창된 스트림을 가열시킨다. 상기 증류 증기 스트림이 냉각됨에 따라, 이의 일부는 응축되어 아래로 낙하하는 한편 나머지 증류 증기는 상기 열 및 물질 전달 수단을 통해 위로 계속 흐른다. 상기 열 및 물질 전달 수단은 상기 응축된 액체와 상기 증류 증기 간의 연속적인 접촉을 제공하고, 따라서 이는 또한 상기 증기와 액체 상 간의 물질 전달을 제공함으로써, 상기 증류 증기의 정류를 제공한다. 상기 응축된 액체는 상기 열 및 물질 전달 수단의 저부로부터 수집되어 흡수 구획(118c)의 제 1 최상부 공급물로서, 흡수 구획(118c)으로 향한다.The resulting substantially condensed
상기 플래시 팽창된 스트림(38b)은 상기 증류 증기 스트림의 냉각 및 부분 응축을 제공하면서 부분적으로 증발되고, -140℉[-96℃]의 정류 구획(118b)에서 상기 열 및 물질 전달 수단을 떠난다. (상기 열 및 물질 전달 수단을 통한 압력 강하 및 이에 따른 상기 스트림에 함유되어 있는 일부 액체 메탄의 증발로 인해, 스트림(38b)의 온도는 그것이 가열될수록 다소 떨어진다는 점에 유념해야 한다.) 전술된 바와 같이, 상기 가열된 플래시 팽창된 스트림은 그의 개별적인 증기 및 액체 상으로 분리되고, 상기 증기 상은 흡수 구획(118c)으로부터 발생하는 제 1 증류 증기 스트림과 제 2 결합 수단에서 결합하고 증기 수집 수단에 수용되어, 정류 구획(118b) 내의 제 2 열 및 물질 전달 수단으로 진입하는 증류 증기 스트림을 형성한다. 상기 액체 상은 제 1 최상부 공급물로서 흡수 구획(118c)의 상부 영역으로 향하여 정류 구획(118b) 내의 증류 증기 스트림으로부터 응축된 액체 (제 2 최상부 공급물)와 결합된다.The flash expanded
상기 분리기 구획(118e)으로부터의 증기의 나머지 71%(스트림(39))는 제 2 팽창 수단인 작업 팽창기(15)에 진입하며, 여기서 기계적 에너지는 이러한 고압 공급물 부분으로부터 추출된다. 상기 기계(15)는 상기 증기를 실질적으로 등엔트로피적으로 흡수 구획(118c)의 작동 압력까지 팽창시키는데, 상기 작업 팽창은 상기 팽창된 스트림(39a)을 대략 -93℉[-70℃]의 온도로 냉각시킨다. 상기 부분적으로 응축되고 팽창된 스트림(39a)은 그 후 공정 어셈블리(118) 내의 흡수 구획(118c)의 하부 영역에 공급물로서 공급되어 흡수 구획(118c)의 상부 영역에 공급되는 액체와 접촉된다.The remaining 71% of the vapor from the separator section 118e (stream 39) enters the
흡수 구획(118c) 및 스트리핑 구획(118d)은 각각 복수의 수직으로 이격된 트레이, 하나 이상의 충전탑, 또는 트레이와 충진물의 몇몇 조합으로 이루어진 흡수 수단 및 추가적인 흡수 수단을 각각 포함한다. 흡수 구획(118c)과 스트리핑 구획(118d) 내의 트레이 및/또는 충진물은 위로 상승하는 증기와 아래로 낙하하는 차가운 액체 사이의 필요한 접촉을 제공한다. 상기 팽창된 스트림(39a)의 액체 부분은 상기 흡수 구획(118c)으로부터 아래로 낙하하는 액체와 액체 수집 수단에서 조합되고, 상기 결합된 액체는 스트리핑 구획(118d)으로 계속 하향한다. 스트리핑 구획(118d)으로부터 발생하는 증기는 상기 팽창된 스트림(39a)의 증기 부분과 결합하여 제 3 증류 증기 스트림을 형성하고(하기 제 2 증류 증기 스트림을 참조할 것), 흡수 구획(118c)을 통해 위로 상승하여, 아래로 낙하하는 차가운 액체와 접촉되어 이들 증기로부터의 C2 성분, C3 성분 및 중질 성분의 대부분을 응축시키고 흡수한다. 전술된 바와 같이, 흡수 구획(118c)으로부터 발생하는 증기(제 1 증류 증기 스트림)는 상기 증기 수집 수단에 수용된 다음, 상기 가열되고 팽창된 스트림(38b)의 증기 부분과 상기 제 2 결합 수단에서 결합하고, 정류 구획(118b)을 통해 위로 상승하여, 상기 제 2 열 및 물질 전달 수단에서 냉각되고 이들 증기에 잔류하는 C2 성분, C3 성분 및 중질 성분의 대부분을 제거하도록 정류된다. 상기 가열되고 팽창된 스트림(38b)의 액체 부분은 정류 구획(118b)으로부터 아래로 낙하하는 액체와 조합되고, 상기 결합된 액체는 흡수 구획(118c)으로 계속 하향한다.The
공정 어셈블리(118) 내 스트리핑 구획(118d)의 상기 제 1 열 및 물질 전달 수단으로부터 하향 낙하하는 증류 액체는 메탄 및 경질 성분을 스트리핑한다. 결과물인 액체 생성물(스트림(46))은 스트리핑 구획(118d)의 하부 영역을 떠나 73℉[23℃]의 공정 어셈블리(118)를 떠난다. 정류 구획(118b)으로부터 발생하는 증류 증기 스트림(제 2 증류 증기 스트림)은 전술된 바와 같이 스트림(32) 및 스트림(38)에 냉각을 제공함에 따라 공급물 냉각 구획(118a)에서 가온되고, 결과물인 잔류 가스 스트림(42)은 99℉[37℃]의 공정 어셈블리(118)를 떠난다. 상기 잔류 가스 스트림은 그 후 두 단계, 즉 팽창기(15)에 의해 구동되는 압축기(16) 및 보조 동력원에 의해 구동되는 압축기(23)에서 재압축된다. 스트림(42b)이 방출 냉각기(24)에서 110℉[43℃]로 냉각된 후, 상기 잔류 가스 생성물(스트림(42c))은 915 psia[6,307 kPa(a)]에서 판매 가스 파이프라인으로 흐른다.The distillation liquid falling down from the first heat and mass transfer means of stripping
도 3에 도시된 상기 공정에 대한 스트림 유속 및 에너지 소비를 하기 표에 요약하였다:The stream flow rate and energy consumption for the process shown in Figure 3 are summarized in the following table:
[표 3][Table 3]
(도 3)(Fig. 3)
스트림 흐름 요약 - Lb.Moles/Hr [kg moles/Hr]Stream Flow Summary - Lb.Moles / Hr [kg moles / Hr]
회수율* Recovery rate *
에탄 86.66%Ethane 86.66%
프로판 98.01%Propane 98.01%
부탄+ 99.81%Butane + 99.81%
동력power
잔류 가스 압축 5,299 HP [8,711 kW]Residual gas compression 5,299 HP [8,711 kW]
*(반올림하지 않은 유속에 기초함)
* (Based on unrounded flow rate)
표 Ⅰ 및 Ⅲ의 비교는, 종래 기술과 비교할 때, 본 발명이 에탄 회수율을 84.99%에서 86.66%로, 프로판 회수율을 97.74%에서 98.01%로 개선하고, 본질적으로 동일한 부탄+ 회수율(98.81% 대 99.83%(종래 기술의 경우))을 유지함을 나타낸다. 표 Ⅰ 및 Ⅲ의 비교는 또한 상기 생성물 수율이 종래 기술보다 현저히 낮은 동력을 이용하여 달성됨을 나타낸다. (동력 단위당 회수된 에탄의 양으로 정의되는) 회수 효율 면에서, 본 발명은 도 1 공정의 종래 기술에 비해 거의 6% 개선을 나타낸다.A comparison of Tables I and III shows that the present invention improves the ethane recovery from 84.99% to 86.66%, the propane recovery from 97.74% to 98.01%, and essentially the same butane + recovery (98.81% to 99.83% % (In the case of the prior art)). Comparison of Tables I and III also shows that the product yield is achieved using significantly lower power than prior art. In terms of recovery efficiency (defined as the amount of ethane recovered per unit of power), the present invention shows a nearly 6% improvement over the prior art process of FIG.
도 1 공정의 종래 기술의 회수 효율에 비해 본 발명에 의해 제공된 회수 효율의 개선은 주로 3가지 요인에 기인한다. 첫째, 공정 어셈블리(118) 내 공급물 냉각 구획(118a) 및 정류 구획(118b)의 열 교환 수단의 콤팩트한 구성이 통상적인 공정 플랜트에서 발견되는 상호연결 배관에 의해 부과되는 압력 강하를 제거한다. 이러한 결과는 압축기(16)로 흐르는 상기 잔류 가스가 종래 기술에 비해 본 발명의 경우에서 더 높은 압력으로 유지되어, 압축기(23)로 진입하는 상기 잔류 가스가 상당히 높은 압력으로 존재함으로써 상기 잔류 가스를 파이프라인 압력으로 회복시키기 위해 본 발명에 의해 요구되는 동력을 감소시킨다.The recovery efficiency provided by the present invention, compared to the recovery efficiency of the prior art of Fig. 1, is mainly due to three factors. First, the compact construction of the heat exchange means of the
둘째, 스트리핑 구획(118d) 내의 흡수 수단을 떠나는 증류 액체를 가열하면서 동시에 생성된 증기가 상기 액체와 접촉되어 이의 휘발성 성분을 스트리핑하기 위해 상기 스트리핑 구획(118d)에서 상기 열 및 물질 전달 수단을 사용하는 것이 외부 재비기를 갖는 통상적인 증류 칼럼을 사용하는 것보다 더 효율적이다. 상기 휘발성 성분은 상기 액체로부터 계속해서 스트리핑되고, 이는 상기 스트리핑 증기 내의 휘발성 성분의 농도를 더욱 빨리 감소시킴으로써 본 발명에 대한 스트리핑 효율을 개선한다.Second, the steam produced simultaneously with heating the distillation liquid leaving the absorption means in the stripping
셋째, 흡수 구획(118e)으로부터 발생하는 증류 증기 스트림을 냉각시키면서 동시에 상기 증류 증기 스트림으로부터의 중질 탄화수소 성분을 응축시키기 위해 상기 정류 구획(118b) 내의 상기 열 및 물질 전달 수단을 사용하는 것이 통상적인 증류 칼럼 내에서 환류를 사용하는 것보다 더 효율적인 정류를 제공한다. 따라서, 도 1 공정의 종래 기술과 비교하였을 때, 상기 팽창된 스트림(38b)에 사용될 수 있는 냉각을 사용하여 상기 증류 증기 스트림으로부터 더 많은 C2 성분, C3 성분 및 중질 탄화수소 성분을 제거할 수 있다.Third, the use of the heat and mass transfer means in the
본 발명은 공정 효율 면에서의 증가와 더불어 종래 기술에 비해 다른 두 가지 이점을 제공한다. 첫째, 본 발명의 공정 어셈블리(118)의 콤팩트한 구성은 종래기술에서의 8개의 개별적인 장비 항목들(도 1에서의 열 교환기(10, 11, 13 및 20), 분리기(12), 환류 분리기(21), 환류 펌프(22) 및 분별탑(18))을 단일의 장비 항목(도 3에서의 공정 어셈블리(118))으로 대체한다. 이는 플롯 공간 요건을 감소시키고, 상호연결 배관을 제거하고, 환류 펌프에 의해 소비되는 동력을 제거함으로써, 종래기술에 비해 본 발명을 이용하는 공정 플랜트의 자본 비용과 작동 비용을 감소시킨다. 둘째, 상호연결 배관의 제거는 본 발명을 이용하는 처리 플랜트가 종래기술에 비해 훨씬 더 적은 플랜지 연결을 가짐으로써 플랜트에서의 잠재적인 누출 원의 개수를 감소시키는 것을 의미한다. 탄화수소는 휘발성 유기 화합물(VOC)이며, 이들 중 일부는 온실 가스로 분류되고, 이들 중 일부는 대기 오존 형성에 대한 전구체일 수 있는데, 이는 본 발명이 환경을 손상시킬 수 있는 대기 방출에 대한 가능성을 감소시키는 것을 의미한다.The present invention provides two other advantages over the prior art, along with an increase in process efficiency. First, the compact construction of the
실시예Example 2 2
액체 생성물 중의 C2 성분 회수 수준이 (예컨대, 전술된 도 2 종래기술 공정에서와 같이) 감소되어야 하는 경우에, 본 발명은 도 2에 도시된 종래기술 공정에 비해 상당한 효율상의 이점을 제공한다. 도 3 공정의 작동 조건을 도 4에 도시된 바와 같이 변경하여 본 발명의 액체 생성물 중의 에탄 함량을 도 2 종래기술 공정에 대한 것과 동일한 수준으로 감소시킬 수 있다. 도 4에 나타낸 공정에서 고려된 조건 및 공급 가스 조성은 도 2에서의 것들과 동일하다. 따라서, 본 발명의 이점을 추가로 예시하기 위해 도 4 공정이 도 2 공정과 비교될 수 있다.The present invention provides significant efficiency advantages over the prior art process shown in Figure 2, where the level of C 2 component recovery in the liquid product should be reduced (e.g., as in the prior art process of Figure 2 described above). The operating conditions of the FIG. 3 process can be varied as shown in FIG. 4 to reduce the ethane content in the liquid product of the present invention to the same level as for the prior art process of FIG. The conditions and feed gas composition considered in the process shown in Fig. 4 are the same as those in Fig. Thus, the process of Figure 4 can be compared to the process of Figure 2 to further illustrate the benefits of the present invention.
도 4 공정의 시뮬레이션에서, 유입 가스 스트림(31)은 공정 어셈블리(118) 내 공급물 냉각 구획(118a)의 상부 영역의 열 교환 수단으로 진입한다. 상기 열 교환 수단은 상기 열 교환 수단을 1 패스를 통해 흐르는 스트림(31)과 공급물 냉각 구획(118a)의 하부 영역의 열 교환 수단에서 가열된 공정 어셈블리(118) 내 정류 구획(118b)으로부터 발생하는 증류 증기 스트림 간의 열 교환을 제공하도록 구성된다. 스트림(31)은 냉각되는 한편 상기 증류 증기 스트림을 추가로 가열시키고, 스트림(31a)은 상기 열 교환 수단을 떠난 후에 15℉[-9℃] 및 900 psia[6,203 kPa(a)]에서 공정 어셈블리(118) 내의 분리기 구획(118e)으로 진입하고, 이때 상기 증기(스트림(34))는 상기 응축된 액체(스트림(35))로부터 분리된다.In the simulation of the process of FIG. 4, the
상기 분리기 구획(118e)으로부터의 증기(스트림(34))는 2개의 스트림(36 및 39)으로 분할된다. 전체 증기의 약 28%를 함유하는 스트림(36)은 분리된 액체(스트림(35), 스트림(37) 경유)와 조합되고, 상기 결합된 스트림(38)은 공정 어셈블리(118) 내 공급물 냉각 구획(118a)의 하부 영역의 열 교환 수단으로 진입한다. 상기 열 교환 수단은 상기 열 교환 수단을 1 패스를 통해 흐르는 스트림(38)과 공정 어셈블리(118) 내 정류 구획(118b)으로부터 발생하는 증류 증기 스트림 간의 열 교환을 제공하도록 구성되며, 따라서 스트림(38)이 냉각되어 실질적으로 응축되는 한편 상기 증류 증기 스트림을 가열시킨다.The vapor (stream 34) from the separator section 118e is divided into two
결과물인 -114℉[-81℃]의 실질적으로 응축된 스트림(38a)은 그 후 팽창 밸브(14)를 통해 공정 어셈블리(118) 내 정류 구획(118b)과 흡수 구획(118c)의 작동 압력(약 393 psia[2,710 kPa(a)])보다 약간 높은 압력으로 플래시 팽창된다. 팽창 동안 상기 스트림의 일부는 증발되어, 전체 스트림을 냉각시킨다. 도 4에 도시된 공정에서, 팽창 밸브(14)를 떠나는 팽창된 스트림(38b)은 정류 구획(118b) 내의 열 및 물질 전달 수단으로 향하기 전에 -138℉[-94℃]의 온도에 도달한다. 이러한 열 및 물질 전달 수단은 상기 열 및 물질 전달 수단을 1 패스를 통해 위로 흐르는 흡수 구획(118c)으로부터 발생하는 증류 증기 스트림과 아래로 흐르는 상기 팽창된 스트림(38b) 간의 열 교환을 제공하도록 구성되며, 따라서 상기 증류 증기가 냉각되는 한편 상기 팽창된 스트림을 가열시킨다. 상기 증류 증기 스트림이 냉각됨에 따라, 이의 일부는 응축되어 아래로 낙하하는 한편 나머지 증류 증기는 상기 열 및 물질 전달 수단을 통해 위로 계속 흐른다. 상기 열 및 물질 전달 수단은 상기 응축된 액체와 상기 증류 증기 간의 연속적인 접촉을 제공하고, 따라서 이는 또한 상기 증기와 액체 상 간의 물질 전달을 제공함으로써, 상기 증류 증기의 정류를 제공한다. 상기 응축된 액체는 상기 열 및 물질 전달 수단의 저부로부터 수집되어 흡수 구획(118c)으로 향한다.The resulting substantially condensed
상기 플래시 팽창된 스트림(38b)은 상기 증류 증기 스트림의 냉각 및 부분 응축을 제공하면서 부분적으로 증발되고, -104℉[-75℃]의 정류 구획(118b) 내의 상기 열 및 물질 전달 수단을 떠나고, 그의 개별적인 증기와 액체 상으로 분리된다. 상기 증기 상은, 전술된 바와 같이, 흡수 구획(118c)으로부터 발생하는 증기와 결합하여 정류 구획(118b) 내의 열 및 물질 전달 수단으로 진입하는 증류 증기 스트림을 형성한다. 상기 액체 상은 흡수 구획(118c)의 상부 영역으로 향하여 정류 구획(118b) 내의 증류 증기 스트림으로부터 응축된 액체와 결합한다.The flash expanded
상기 분리기 구획(118e)으로부터의 증기의 나머지 72%(스트림(39))는 작업 팽창기(15)로 진입하며, 여기서 기계적 에너지는 이러한 고압 공급물 부분으로부터 추출된다. 상기 기계(15)는 상기 증기를 실질적으로 등엔트로피적으로 흡수 구획(118c)의 작동 압력까지 팽창시키는데, 상기 작업 팽창은 상기 팽창된 스트림(39a)을 대략 -60℉[-51℃]의 온도로 냉각시킨다. 상기 부분적으로 응축되고 팽창된 스트림(39a)은 그 후 공정 어셈블리(118) 내 흡수 구획(118c)의 하부 영역에 공급물로서 공급되어 흡수 구획(118c)의 상부 영역에 공급되는 액체와 접촉된다.The remaining 72% of the steam from the separator section 118e (stream 39) enters the
흡수 구획(118c) 및 스트리핑 구획(118d)은 각각 흡수 수단을 함유한다. 스트리핑 구획(118d)은 또한 그의 흡수 수단 아래에 상기 열 및 물질 전달 수단을 1 패스를 통해 위로 흐르는 가열 매질과 상기 흡수 수단으로부터 아래로 흐르는 증류 액체 스트림 간의 열 교환을 제공하여 상기 증류 액체 스트림을 가열하도록 구성된 열 및 물질 전달 수단을 포함한다. 상기 증류 액체 스트림이 가열됨에 따라, 이의 일부는 증발되어 위로 상승하는 스트리핑 증기를 형성하고, 나머지 액체는 상기 열 및 물질 전달 수단을 통해 아래로 계속 흐른다. 상기 열 및 물질 전달 수단은 상기 스트리핑 증기와 상기 증류 액체 스트림 간의 계속되는 접촉을 제공하여 상기 증기와 액체 상 간의 물질 전달을 제공하고, 이는 메탄, C2 성분 및 경질 성분의 상기 액체 생성물 스트림(46)을 스트리핑한다. 결과물인 액체 생성물(스트림(46))은 스트리핑 구획(118d)의 하부 영역을 떠나 221℉[105℃]의 공정 어셈블리(118)를 떠난다.The
정류 구획(118b)으로부터 발생하는 증류 증기 스트림은 전술된 바와 같이 스트림(31 및 38)에 냉각을 제공함에 따라 공급물 냉각 구획(118a)에서 가온되고, 결과물인 잔류 가스 스트림(42)은 106℉[41℃]의 공정 어셈블리(118)를 떠난다. 상기 잔류 가스 스트림은 그 후 두 단계, 즉 팽창기(15)에 의해 구동되는 압축기(16) 및 보조 동력원에 의해 구동되는 압축기(23)에서 재압축된다. 스트림(42b)이 방출 냉각기(24)에서 110℉[43℃]로 냉각된 후, 상기 잔류 가스 생성물(스트림(42c))은 915 psia[6,307 kPa(a)]에서 판매 가스 파이프라인으로 흐른다.The distillation vapor stream resulting from
도 4에 도시된 상기 공정에 대한 스트림 유속 및 에너지 소비를 하기 표에 요약하였다:The stream flow rate and energy consumption for the process shown in Figure 4 are summarized in the following table:
[표 4][Table 4]
(도 4)(Figure 4)
스트림 흐름 요약 - Lb.Moles/Hr [kg moles/Hr]Stream Flow Summary - Lb.Moles / Hr [kg moles / Hr]
회수율* Recovery rate *
프로판 99.50%Propane 99.50%
부탄+ 100.00%Butane + 100.00%
동력power
잔류 가스 압축 5,384 HP [8,851 kW]Residual gas compression 5,384 HP [8,851 kW]
*(반올림하지 않은 유속에 기초함)
* (Based on unrounded flow rate)
표 Ⅱ 및 Ⅳ의 비교는, 본 발명이 종래기술과 본질적으로 동일한 회수율을 유지함을 나타낸다. 그러나, 표 Ⅱ 및 Ⅳ의 추가 비교는, 종래기술보다 현저히 낮은 동력을 사용하여 상기 생성물 수율을 달성함을 나타낸다. (동력 단위당 회수된 프로판의 양으로 정의되는) 회수 효율 면에서, 본 발명은 도 2 공정의 종래 기술에 비해 거의 4% 개선을 나타낸다.A comparison of Tables II and IV shows that the present invention maintains essentially the same recovery rate as the prior art. However, further comparisons of Tables II and IV indicate that the product yield is achieved using significantly lower power than prior art. In terms of recovery efficiency (defined as the amount of propane recovered per unit of power), the present invention shows a nearly 4% improvement over the prior art process of FIG. 2.
본 발명의 도 4 구현예는 도 3 구현예와 같이 공정 어셈블리(118)의 콤팩트한 구성과 관련하여 동일한 이점을 제공한다. 본 발명의 도 4 구현예는 종래기술에서의 7개 개별적인 장비 항목들(도 2에서의 열 교환기(10, 13 및 20), 분리기(12), 환류 분리기(21), 환류 펌프(22) 및 분별탑(18))을 단일의 장비 항목(도 4에서의 공정 어셈블리(118))으로 대체한다. 이는 플롯 공간 요건을 감소시키고, 상호연결 배관을 제거하고, 환류 펌프에 의해 소비되는 동력을 제거함으로써, 종래기술에 비해 본 발명의 구현예를 이용하는 공정 플랜트의 자본 비용과 작동 비용을 감소시키는 한편 환경을 손상시킬 수 있는 대기 방출에 대한 가능성을 또한 감소시킨다.4 embodiment of the present invention provides the same advantages with respect to the compact construction of
기타 Other 구현예Example
일부 환경은 도 3 내지 6에 도시된 바와 같이 스트림(40)을 경유하여 스트리핑 구획(118d)으로 액체 스트림(35)을 직접적으로 공급하는 것을 선호할 수 있다. 이러한 경우에, 적합한 제 3 팽창 수단인 팽창 장치(예컨대 팽창 밸브(17))를 사용하여 스트리핑 구획(118d)의 작동 압력으로 액체를 팽창시키고, 결과물인 팽창된 액체 스트림(40a)은 상기 흡수 수단 위의 스트리핑 구획(118d)에, 상기 열 및 물질 전달 수단 위에, 또는 이와 같은 공급 지점(파선으로 도시되어 있음)에 공급물로서 공급된다. 일부 환경은 액체 스트림(35)(스트림(37))의 일부를 스트림(36)의 증기와 조합하여 결합된 스트림(38)을 형성하고, 상기 액체 스트림(35)의 나머지 부분을 스트림(40/40a)을 경유하여 스트리핑 구획(118d)으로 인도하는 것을 선호할 수 있다. 일부 환경은 상기 팽창된 액체 스트림(40a)과 팽창된 스트림(39a)을 조합한 후에 상기 결합된 스트림을 흡수 구획(118c)의 하부 구획에 단일 공급물로서 공급하는 것을 선호할 수 있다.Some environment may prefer to feed
일부 환경은 증기 스트림(34)의 제 1 부분(스트림(36)) 대신에 냉각된 제 2 부분(도 3 및 5에서의 스트림(33a))을 사용하여, 공급물 냉각 구획(118a)의 저부 영역의 열 교환 수단으로 흐르는 스트림(38)을 형성하는 것을 선호할 수 있다. 이러한 경우에, 상기 냉각된 제 1 부분(스트림(32a))만이 분리기 구획(118e)(도 3) 또는 분리기(12)(도 5)로 공급되고, 결과물인 증기 스트림(34)은 모두 작업 팽창기(15)로 공급된다.Some environment may be used to cool the bottom portion of the
일부 환경에서, 공정 어셈블리(118) 내에 분리기 구획(118e)을 포함시키는 것보다는 외부 분리기 관(vessel)을 사용하여 냉각된 공급 스트림(31a)을 분리시키는 것이 유리할 수 있다. 도 5 및 6에 도시된 바와 같이, 분리기(12)는 냉각된 공급 스트림(31a)을 증기 스트림(34) 및 액체 스트림(35)으로 분리하는 데 사용될 수 있다.In some circumstances it may be advantageous to separate the cooled
상기 공급 가스 내의 중질 탄화수소의 양 및 공급 가스 압력에 따라, 도 3 및 4에서 분리기 구획(118e) 또는 도 5 및 6에서 분리기(12)로 진입하는 냉각된 공급 스트림(31a)은 어떠한 액체도 함유하지 않을 수 있다(이는 상기 스트림이 그의 이슬점을 초과하거나, 또는 상기 스트림이 그의 크리콘덴바(cricondenbar)를 초과하기 때문이다). 이러한 경우에, 스트림(35 및 37)(파선으로 도시되어 있음)에는 액체가 전혀 없으며, 따라서 스트림(36) 중의 분리기 구획(118e)으로부터의 증기(도 3 및 4) 또는 스트림(36) 중의 분리기(12)로부터의 증기(도 5 및 6)는 스트림(38)으로 흘러, 정류 구획(118b)에서 상기 열 및 물질 전달 수단에 공급되는 상기 팽창되고 실질적으로 응축된 스트림(38b)으로 된다. 일부 환경에서, 공정 어셈블리(118) 내의 분리기 구획(118e)(도 3 및 4) 및 분리기(12)(도 5 및 6)는 필요하지 않을 수 있다.Depending on the amount of heavy hydrocarbons in the feed gas and the feed gas pressure, the separator section 118e in Figures 3 and 4 or the cooled
공급 가스 조건, 플랜트 크기, 사용가능한 장비 또는 기타 요인은 작업 팽창기(15)의 제거, 또는 (팽창 밸브와 같은) 대체 팽창 장치로의 교체를 나타낼 수 있으며, 이는 실현가능하다. 개별적 스트림 팽창이 특히 팽창 장치 내에서 도시되었지만, 적절한 경우에는 대체 팽창 수단을 이용할 수도 있다. 예를 들어, 조건들은 상기 공급 스트림(스트림(38a))의 실질적으로 응축된 부분의 작업 팽창을 정당화할 수 있다.The feed gas conditions, plant size, usable equipment or other factors may indicate removal of the
본 발명에 따르면, 외부 냉동을 사용하여 증류 증기 및 액체 스트림으로부터 유입 가스에, 특히 풍부한 유입 가스의 경우에 사용가능한 냉각을 보충하는 것이 이용될 수 있다. 이러한 경우에, 열 및 물질 전달 수단은 도 3 및 4에 파선으로 나타낸 바와 같이 분리기 구획(118e)(또는 상기 냉각된 공급 스트림(31a)이 액체를 전혀 함유하지 않은 경우의 가스 수집 수단)에 포함되거나, 또는 열 및 물질 전달 수단은 도 5 및 6에 파선으로 나타낸 바와 같이 분리기(12)에 포함될 수도 있다. 이러한 열 및 물질 전달 수단은 핀 및 관형 열 교환기, 판형 열 교환기, 브레이즈드 알루미늄형 열 교환기, 또는 기타 유형의 열 전달 장치로 구성될 수 있으며, 멀티-패스 및/또는 멀티-서비스 열 교환기를 포함한다. 상기 열 및 물질 전달 수단은 상기 열 및 물질 전달 수단을 1 패스를 통해 흐르는 냉매 스트림(예컨대 프로판)과 위로 흐르는 스트림(31a)의 증기 부분 간의 열 교환을 제공하도록 구성되며, 따라서 상기 냉매 스트림은 상기 증기를 추가로 냉각시키고 추가의 액체를 응축시키며, 이는 아래로 낙하하여 스트림(35)에서 제거되는 액체의 일부가 된다. 다르게는, 통상의 가스 냉각기(chiller)를 사용하여, 스트림(31a)이 분리기 구획(118e)(도 3 및 4) 또는 분리기(12)(도 5 및 6)로 진입하기 전에, 냉매에 의해 스트림(32a), 스트림(33a) 및/또는 스트림(31a)을 냉각시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to use external refrigeration to supplement the distillation vapor and the cooling from the liquid stream to the incoming gas, especially in the case of a rich incoming gas. In this case, the heat and mass transfer means are included in the separator section 118e (or the gas collecting means in the case where the cooled
공급 가스의 온도 및 그의 풍부성, 및 액체 생성물 스트림(46)에서 회수되는 C2 성분의 양에 따라, 스트리핑 구획(118d)을 떠나는 액체가 생성물 규격을 만족시키기 위해 스트림(33)으로부터 이용가능한 열량이 충분하지 않을 수 있다. 이러한 경우에, 스트리핑 구획(118d) 내의 상기 열 및 물질 전달 수단은 도 3 및 5에 파선으로 도시된 바와 같이 보충 열량을 가열 매질에 제공하는 설비를 포함할 수 있다. 다르게는, 또 다른 열 및 물질 전달 수단을 스트리핑 구획(118d)의 하부 구획에 포함시켜 보충 열량을 제공하거나, 또는 스트림(33)이 스트리핑 구획(118d) 내의 열 및 물질 전달 수단에 공급되기 전에 이를 가열 매질에 의해 가열할 수 있다.Depending on the temperature of the feed gas and its abundance, and the amount of C 2 component recovered in the
공급물 냉각 구획(118a)의 상부 및 하부 영역 내의 열 교환 수단으로 선택되는 열 전달 장치의 유형에 따라, 이들 열 교환 수단을 단일의 멀티-패스 및/또는 멀티-서비스 열 전달 장치로 조합할 수 있다. 이러한 경우에, 상기 멀티-패스 및/또는 멀티-서비스 열 전달 장치는 스트림(32), 스트림(38) 및 증류 증기 스트림을 분배하고 분리하고 수집하기에 적절한 수단을 포함하여 냉각 및 가열 목적을 달성할 것이다. 마찬가지로, 정류 구획(118b) 내의 열 및 물질 전달 수단을 위해 선택되는 열 및 물질 전달 장치의 유형은 이를 공급물 냉각 구획(118a)의 하부 영역의 열 교환 수단(및 가능하게는 공급물 냉각 구획(118a)의 상부 영역의 열 교환 수단)과 단일의 멀티-패스 및/또는 멀티-서비스 열 전달 장치로 조합될 수 있다. 이러한 경우에, 상기 멀티-패스 및/또는 멀티-서비스 열 및 물질 전달 장치는 스트림(38), 스트림(38b) 및 증류 증기 스트림(및 임의로는 스트림(32))을 분배하고 분리하고 수집하기에 적절한 수단을 포함하여 냉각 및 가열 목적을 달성할 것이다.Depending on the type of heat transfer device selected as the heat exchange means within the upper and lower regions of the
일부 환경은 스트리핑 구획(118d)의 상부 영역에 흡수 수단을 제공하는 것을 선호하지 않을 수 있다. 이러한 경우에는, 증류 액체 스트림을 흡수 구획(118c)의 하부 영역으로부터 수집하고 스트리핑 구획(118d) 내의 상기 열 및 물질 전달 수단으로 인도한다.Some circumstances may not favor providing absorption means in the upper region of the stripping
본 발명의 도 3 및 5 구현예에 있어서 덜 바람직한 선택은 냉각된 제 1 부분(32a)을 위한 분리기 관 및 냉각된 제 2 부분(33a)을 위한 분리기 관을 제공하고, 상기 분리된 증기 스트림을 조합하여 증기 스트림(34)을 형성하고, 상기 분리된 액체 스트림을 조합하여 액체 스트림(35)을 형성하는 것이다. 본 발명에 있어서 또 하나의 덜 바람직한 선택은 (스트림(37)을 스트림(36)과 조합하여 결합된 스트림(38)을 형성하기보다는) 공급물 냉각 구획(118a) 내 개별적인 열 교환 수단 내의 스트림(37)을 냉각시키고, 상기 냉각된 스트림을 별도의 팽창 장치에서 팽창시키고, 상기 팽창된 스트림을 상기 정류 구획(118b) 내의 상기 열 및 물질 전달 수단, 또는 흡수 구획(118c)의 상부 구획에 공급하는 것이다.3 and 5 embodiments of the present invention provide a separator tube for the cooled
상기 분할된 증기 공급물의 각 분기(branch)에서 발견되는 공급물의 상대적 양은 가스 압력, 공급 가스 조성, 상기 공급물로부터 경제적으로 추출될 수 있는 열량, 및 사용가능한 마력 량을 비롯한 여러 요인들에 좌우될 것임을 알 수 있을 것이다. 상기 흡수 구획(118c) 위로 공급물을 더 많이 공급하면 회수율이 증가하며, 한편 팽창기로부터 회수된 동력이 감소함으로써 재압축 마력 요구량이 증가할 수 있다. 흡수 구획(118c) 아래로 공급물을 더 많이 공급하면 마력 소비율이 감소되지만 생성물 회수율 또한 감소할 수 있다.The relative amount of feed found in each branch of the divided steam feed depends on a number of factors, including gas pressure, feed gas composition, the amount of heat that can be economically extracted from the feed, and the amount of horsepower available You will know that. Increasing the feed rate over the
본 발명은, 상기 공정을 작동시키는 데 요구되는 설비 소비량 당 C2 성분, C3 성분 및 중질 탄화수소 성분, 또는 C3 성분 및 중질 탄화수소 성분의 개선된 회수를 제공한다. 상기 공정을 작동시키는 데 요구되는 설비 소비에서의 개선은 압축 또는 재압축에 대해 감소된 동력 요구량, 외부 냉동에 대해 감소된 동력 요구량, 보충 열량에 대해 감소된 에너지 요구량, 탑 재비기에 대해 감소된 에너지 요구량, 또는 이의 조합 형태로 나타날 수 있다.The present invention provides improved recovery of the C 2 component, the C 3 component, and the heavy hydrocarbon component, or the C 3 component and the heavy hydrocarbon component per facility consumption required to operate the process. Improvements in equipment consumption required to operate the process include reduced power requirements for compression or recompression, reduced power requirements for external refrigeration, reduced energy requirements for supplemental heat, reduced energy for tower reboilers Demand, or a combination thereof.
본원에는 본 발명의 바람직한 구현예인 것으로 여겨지는 것을 기술하였지만, 당업자라면 하기 특허청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 본 발명에 다른 추가의 변형, 예를 들어 본 발명을 다양한 조건, 공급물의 유형 또는 기타 요건에 적합하게 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다.While there have been described what are considered to be preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will appreciate that further modifications to the present invention may be made without departing from the spirit of the present invention as defined by the following claims, It will be appreciated that variations may be made to adapt to the type of water or other requirements.
Claims (44)
(1) 상기 가스 스트림이 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할되고;
(2) 상기 제 1 부분이 냉각되고;
(3) 상기 제 2 부분이 냉각되고;
(4) 상기 냉각된 제 1 부분이 상기 냉각된 제 2 부분과 결합되어 냉각된 가스 스트림을 형성하고;
(5) 상기 냉각된 가스 스트림이 제 1 스트림 및 제 2 스트림으로 분할되고;
(6) 상기 제 1 스트림이 냉각되어 실질적으로 그의 전부가 응축되고, 그 후 더 낮은 압력으로 팽창되어 이에 의해 추가로 냉각되고;
(7) 상기 팽창 냉각된 제 1 스트림이 가열되고, 그 후 증기 분획 및 액체 분획으로 방출되고;
(8) 상기 액체 분획이 공정 어셈블리 내에 하우징된(housed) 흡수 수단에 제 1 최상부(top) 공급물로서 공급되고;
(9) 상기 제 2 스트림이 상기 더 낮은 압력으로 팽창되어 상기 흡수 수단에 저부(bottom) 공급물로서 공급되고;
(10) 제 1 증류 증기 스트림이 상기 흡수 수단의 상부 영역으로부터 수집되고 상기 증기 분획과 결합되어 결합된 증기 스트림을 형성하고;
(11) 상기 결합된 증기 스트림이 상기 공정 어셈블리 내에 하우징된 제 1 열 및 물질 전달 수단에서 냉각되어, 이에 의해 단계(7)의 가열의 최소한 일부분을 제공함과 동시에 상기 결합된 증기 스트림으로부터의 상기 덜 휘발성인 성분을 응축시키고, 이에 의해 응축된 스트림 및 제 2 증류 증기 스트림을 형성하고;
(12) 상기 응축된 스트림이 상기 흡수 수단에 제 2 최상부 공급물로서 공급되고;
(13) 상기 제 2 증류 증기 스트림이 상기 공정 어셈블리 내에 하우징된 하나 이상의 열 교환 수단에서 가열되고, 이에 의해 상기 단계 (2) 및 (6)의 가열의 적어도 일부를 공급하고, 그 후 상기 공정 어셈블리로부터의 상기 가열된 제 2 증류 증기 스트림을 상기 휘발성 잔류 가스 분획으로서 방출하고;
(14) 증류 액체 스트림이 상기 흡수 수단의 하부 영역으로부터 수집되고 상기 공정 어셈블리 내에 하우징된 제 2 열 및 물질 전달 수단에서 가열되며, 이에 의해 상기 단계 (3)의 냉각의 적어도 일부를 공급함과 동시에 상기 증류 액체 스트림으로부터 더욱 휘발성인 성분을 스트리핑하고, 그 후 상기 공정 어셈블리로부터 상기 가열되고 스트리핑된 증류 액체 스트림을 상기 상대적으로 덜 휘발성인 분획으로서 방출하고; 그리고
(15) 상기 흡수 수단으로 향하는 상기 공급 스트림의 양 및 온도가 상기 흡수 수단의 상기 상부 영역의 온도를 상기 상대적으로 덜 휘발성인 분획 내의 상기 성분의 대부분이 회수되는 온도로 유지하는 데 효과적인, 방법.A gas stream containing methane, a C 2 component, a C 3 component and a heavier hydrocarbon component is mixed with a volatile residue gas fraction and most of said C 2 component, C 3 component and heavy hydrocarbon component or said C 3 component and heavy hydrocarbon A method for separating a relatively less volatile fraction containing components,
(1) the gas stream is divided into a first portion and a second portion;
(2) the first portion is cooled;
(3) the second portion is cooled;
(4) the cooled first portion is combined with the cooled second portion to form a cooled gas stream;
(5) the cooled gas stream is divided into a first stream and a second stream;
(6) the first stream is cooled so that substantially all of it is condensed, then expanded to lower pressure and thereby further cooled;
(7) said expanded cooled first stream is heated and then discharged into a vapor fraction and a liquid fraction;
(8) the liquid fraction is supplied as a first top feed to an absorption means housed in a processing assembly;
(9) said second stream is expanded to said lower pressure and supplied as a bottom feed to said absorption means;
(10) a first distillation vapor stream is collected from the upper region of the absorption means and combined with the vapor fraction to form a combined vapor stream;
(11) the combined vapor stream is cooled in a first heat and mass transfer means housed in the process assembly, thereby providing at least a portion of the heating of step (7) Condensing the volatile components thereby forming a condensed stream and a second distillation vapor stream;
(12) said condensed stream is fed to said absorption means as a second top feed;
(13) the second distillation vapor stream is heated in one or more heat exchange means housed in the processing assembly, thereby supplying at least a portion of the heating of steps (2) and (6) Said second distillation vapor stream from said second distillation vapor stream as said volatile residue gas fraction;
(14) a distillation liquid stream is collected from a lower region of the absorption means and heated in a second heat and mass transfer means housed in the processing assembly, thereby supplying at least a portion of the cooling of Step (3) Stripping the more volatile component from the distillation liquid stream and then discharging the heated and stripped distillation liquid stream from the processing assembly as the relatively less volatile fraction; And
(15) The method of any one of the preceding claims, wherein the amount and temperature of the feed stream directed to the absorption means is effective to maintain the temperature of the upper region of the absorption means at a temperature at which the majority of the component in the relatively less volatile fraction is withdrawn.
(a) 상기 냉각된 제 1 부분이 상기 냉각된 제 2 부분과 결합되어 부분적으로 응축된 가스 스트림을 형성하고;
(b) 상기 부분적으로 응축된 가스 스트림이 분리 수단에 공급되고 그곳에서 분리되어 증기 스트림 및 하나 이상의 액체 스트림을 제공하고;
(c) 상기 증기 스트림이 제 1 스트림 및 제 2 스트림으로 분할되고; 그리고
(d) 상기 하나 이상의 액체 스트림의 적어도 일부가 상기 더 낮은 압력으로 팽창되고 상기 흡수 수단 아래 및 상기 제 2 열 및 물질 전달 수단 위의 상기 공정 어셈블리에 공급물로서 공급되는, 방법.The method according to claim 1,
(a) the cooled first portion is combined with the cooled second portion to form a partially condensed gas stream;
(b) said partially condensed gas stream is fed to a separating means and separated therefrom to provide a vapor stream and at least one liquid stream;
(c) the vapor stream is divided into a first stream and a second stream; And
(d) at least a portion of said at least one liquid stream is expanded to said lower pressure and supplied as a feed to said processing assembly below said absorbing means and above said second heat and mass transfer means.
(a) 상기 제 1 스트림이 상기 하나 이상의 액체 스트림의 적어도 일부와 결합되어 결합된 스트림을 형성하고;
(b) 상기 결합된 스트림이 냉각되어 실질적으로 그의 전부가 응축되고, 그 후 더 낮은 압력으로 팽창되어 이에 의해 추가로 냉각되고;
(c) 상기 팽창 냉각된 결합된 스트림이 가열되고, 그 후 증기 분획 및 액체 분획으로 방출되고; 그리고
(d) 상기 하나 이상의 액체 스트림의 임의의 잔류 부분이 상기 더 낮은 압력으로 팽창되고 상기 흡수 수단 아래 및 상기 제 2 열 및 물질 전달 수단 위의 상기 공정 어셈블리에 공급물로서 공급되는, 방법.The method of claim 2,
(a) the first stream is combined with at least a portion of the at least one liquid stream to form a combined stream;
(b) the combined stream is cooled so that substantially all of it is condensed and then expanded to lower pressure, thereby being further cooled;
(c) the expanded cooled combined stream is heated and then released into a vapor fraction and a liquid fraction; And
(d) any remaining portion of said at least one liquid stream is expanded to said lower pressure and supplied as a feed to said processing assembly below said absorbing means and above said second heat and mass transfer means.
(a) 상기 가스 스트림이 냉각되고;
(b) 상기 냉각된 가스 스트림이 제 1 스트림 및 제 2 스트림으로 분할되고; 그리고
(c) 증류 액체 스트림이 상기 흡수 수단의 하부 영역으로부터 수집되고 제 2 열 및 물질 전달 수단에서 가열되며, 이에 의해 동시에 상기 증류 액체 스트림으로부터 상기 더욱 휘발성인 성분을 스트리핑하고, 그 후 상기 공정 어셈블리로부터 상기 가열되고 스트리핑된 증류 액체 스트림을 상기 상대적으로 덜 휘발성인 분획으로서 방출하는, 방법.The method according to claim 1,
(a) the gas stream is cooled;
(b) the cooled gas stream is divided into a first stream and a second stream; And
(c) the distillation liquid stream is collected from the lower region of the absorption means and heated in the second heat and mass transfer means thereby simultaneously stripping the more volatile component from the distillation liquid stream, And the heated and stripped distillation liquid stream is released as the relatively less volatile fraction.
(a) 상기 가스 스트림이 충분히 냉각되어 부분적으로 응축되고;
(b) 상기 부분적으로 응축된 가스 스트림이 분리 수단에 공급되고 그곳에서 분리되어 증기 스트림 및 하나 이상의 액체 스트림을 제공하고;
(c) 상기 증기 스트림이 제 1 스트림 및 제 2 스트림으로 분할되고; 그리고
(d) 상기 하나 이상의 액체 스트림의 적어도 일부가 상기 더 낮은 압력으로 팽창되고 상기 흡수 수단 아래 및 상기 제 2 열 및 물질 전달 수단 위의 상기 공정 어셈블리에 공급물로서 공급되는, 방법.The method of claim 4,
(a) the gas stream is sufficiently cooled and partially condensed;
(b) said partially condensed gas stream is fed to a separating means and separated therefrom to provide a vapor stream and at least one liquid stream;
(c) the vapor stream is divided into a first stream and a second stream; And
(d) at least a portion of said at least one liquid stream is expanded to said lower pressure and supplied as a feed to said processing assembly below said absorbing means and above said second heat and mass transfer means.
(a) 상기 제 1 스트림이 상기 하나 이상의 액체 스트림의 적어도 일부와 결합되어 결합된 스트림을 형성하고;
(b) 상기 결합된 스트림이 냉각되어 실질적으로 그의 전부가 응축되고, 그 후 더 낮은 압력으로 팽창되어 이에 의해 추가로 냉각되고;
(c) 상기 팽창 냉각된 결합된 스트림이 가열되고, 그 후 증기 분획 및 액체 분획으로 방출되고; 그리고
(d) 상기 하나 이상의 액체 스트림의 임의의 잔류 부분이 상기 더 낮은 압력으로 팽창되고 상기 흡수 수단 아래 및 상기 제 2 열 및 물질 전달 수단 위의 상기 공정 어셈블리에 공급물로서 공급되는, 방법.The method of claim 5,
(a) the first stream is combined with at least a portion of the at least one liquid stream to form a combined stream;
(b) the combined stream is cooled so that substantially all of it is condensed and then expanded to lower pressure, thereby being further cooled;
(c) the expanded cooled combined stream is heated and then released into a vapor fraction and a liquid fraction; And
(d) any remaining portion of said at least one liquid stream is expanded to said lower pressure and supplied as a feed to said processing assembly below said absorbing means and above said second heat and mass transfer means.
상기 분리 수단이 상기 공정 어셈블리 내에 하우징된, 방법.3. The method of claim 2,
Wherein said separating means is housed within said processing assembly.
상기 분리 수단이 상기 공정 어셈블리 내에 하우징된, 방법.The method of claim 3,
Wherein said separating means is housed within said processing assembly.
상기 분리 수단이 상기 공정 어셈블리 내에 하우징된, 방법.6. The method of claim 5,
Wherein said separating means is housed within said processing assembly.
상기 분리 수단이 상기 공정 어셈블리 내에 하우징된, 방법.The method according to claim 6,
Wherein said separating means is housed within said processing assembly.
(1) 상기 공정 어셈블리 내에 가스 수집 수단이 하우징되고;
(2) 상기 가스 수집 수단 내에 추가적인 열 및 물질 전달 수단이 포함되며, 상기 추가적인 열 및 물질 전달 수단이 외부 냉각 매질을 위한 하나 이상의 패스(pass)를 포함하고;
(3) 상기 냉각된 가스 스트림이 상기 가스 수집 수단에 공급되고 상기 추가적인 열 및 물질 전달 수단으로 인도되어 상기 외부 냉각 매질에 의해 추가로 냉각되고; 그리고
(4) 상기 추가로 냉각된 가스 스트림이 상기 제 1 스트림 및 상기 제 2 스트림으로 분할되는, 방법.The method according to claim 1,
(1) the gas collecting means is housed in the process assembly;
(2) further heat and mass transfer means are included in said gas collecting means, said additional heat and mass transfer means comprising at least one pass for an external cooling medium;
(3) the cooled gas stream is fed to the gas collecting means and further cooled by the external cooling medium, leading to the further heat and mass transfer means; And
(4) the further cooled gas stream is divided into the first stream and the second stream.
(1) 상기 공정 어셈블리 내에 가스 수집 수단이 하우징되고;
(2) 상기 가스 수집 수단 내에 추가적인 열 및 물질 전달 수단이 포함되며, 상기 추가적인 열 및 물질 전달 수단이 외부 냉각 매질을 위한 하나 이상의 패스를 포함하고;
(3) 상기 냉각된 가스 스트림이 상기 가스 수집 수단에 공급되고 상기 추가적인 열 및 물질 전달 수단으로 인도되어 상기 외부 냉각 매질에 의해 추가로 냉각되고; 그리고
(4) 상기 추가로 냉각된 가스 스트림이 상기 제 1 스트림 및 상기 제 2 스트림으로 분할되는, 방법.5. The method of claim 4,
(1) the gas collecting means is housed in the process assembly;
(2) further heat and mass transfer means are included in said gas collecting means, said additional heat and mass transfer means comprising one or more passes for an external cooling medium;
(3) the cooled gas stream is fed to the gas collecting means and further cooled by the external cooling medium, leading to the further heat and mass transfer means; And
(4) the further cooled gas stream is divided into the first stream and the second stream.
(1) 상기 분리 수단 내에 추가적인 열 및 물질 전달 수단이 포함되며, 상기 추가적인 열 및 물질 전달 수단이 외부 냉각 매질을 위한 하나 이상의 패스를 포함하고;
(2) 상기 증기 스트림이 상기 추가적인 열 및 물질 전달 수단으로 인도되어 상기 외부 냉각 매질에 의해 냉각됨으로써 추가적인 응축물을 형성하고; 그리고
(3) 상기 추가적인 응축물이 상기 분리된 하나 이상의 액체 스트림의 일부가 되는, 방법.The method according to claim 2, 3, 7, or 8,
(1) further heat and mass transfer means are included in said separation means, said additional heat and mass transfer means comprising one or more passes for an external cooling medium;
(2) the vapor stream is directed to the additional heat and mass transfer means and cooled by the external cooling medium to form additional condensate; And
(3) said additional condensate becomes part of said separated at least one liquid stream.
(1) 상기 분리 수단 내에 추가적인 열 및 물질 전달 수단이 포함되며, 상기 추가적인 열 및 물질 전달 수단이 외부 냉각 매질을 위한 하나 이상의 패스를 포함하고;
(2) 상기 증기 스트림이 상기 추가적인 열 및 물질 전달 수단으로 인도되어 상기 외부 냉각 매질에 의해 냉각됨으로써 추가적인 응축물을 형성하고; 그리고
(3) 상기 추가적인 응축물이 상기 분리된 하나 이상의 액체 스트림의 일부가 되는, 방법.11. The method according to claim 5, 6, 9, or 10,
(1) further heat and mass transfer means are included in said separation means, said additional heat and mass transfer means comprising one or more passes for an external cooling medium;
(2) the vapor stream is directed to the additional heat and mass transfer means and cooled by the external cooling medium to form additional condensate; And
(3) said additional condensate becomes part of said separated at least one liquid stream.
(1) 상기 제 2 열 및 물질 전달 수단 위의 상기 공정 어셈블리 내에 추가적인 흡수 수단이 포함되고;
(2) 상기 추가적인 흡수 수단이, 상기 흡수 수단으로부터의 상기 증류 액체 스트림과 상기 제 2 열 및 물질 전달 수단으로부터의 상기 스트리핑된 보다 휘발성인 성분의 접촉을 제공하여, 이에 의해 제 3 증류 증기 스트림 및 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림을 형성하도록 구성되고;
(3) 상기 제 3 증류 증기 스트림이 상기 흡수 수단의 상기 하부 영역에 공급되고; 그리고
(4) 상기 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림이 상기 가열되는 제 2 열 및 물질 전달 수단에 공급되고, 이에 의해 이를 추가로 스트리핑하여, 상기 공정 어셈블리로부터 상기 상대적으로 덜 휘발성인 분획으로서 방출되는 상기 가열되고 스트리핑된 증류 액체 스트림을 형성하는, 방법.The method of claim 1, 2, 3, 7, 8, or 11,
(1) additional absorption means are included in said processing assembly on said second heat and mass transfer means;
(2) said additional absorption means provide contact between said distillation liquid stream from said absorption means and said stripped more volatile component from said second heat and mass transfer means, whereby a third distillation vapor stream and To form a partially stripped distillation liquid stream;
(3) the third distillation vapor stream is fed to the lower region of the absorption means; And
(4) the partially stripped distillation liquid stream is fed to the heated second heat and mass transfer means, thereby further stripping the second partially vaporized distillation liquid stream to the heating and mass transfer means And form a stripped distillation liquid stream.
(1) 상기 제 2 열 및 물질 전달 수단 위의 상기 공정 어셈블리 내에 추가적인 흡수 수단이 포함되고;
(2) 상기 추가적인 흡수 수단이, 상기 흡수 수단으로부터의 상기 증류 액체 스트림과 상기 제 2 열 및 물질 전달 수단으로부터의 상기 스트리핑된 보다 휘발성인 성분의 접촉을 제공하여, 이에 의해 제 3 증류 증기 스트림 및 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림을 형성하도록 구성되고;
(3) 상기 제 3 증류 증기 스트림이 상기 흡수 수단의 하부 영역에 공급되고; 그리고
(4) 상기 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림이 상기 가열되는 제 2 열 및 물질 전달 수단에 공급되고, 이에 의해 이를 추가로 스트리핑하여, 상기 공정 어셈블리로부터 상기 상대적으로 덜 휘발성인 분획으로서 방출되는 상기 가열되고 스트리핑된 증류 액체 스트림을 형성하는, 방법.The method according to claim 4, 5, 6, 9, 10, or 12,
(1) additional absorption means are included in said processing assembly on said second heat and mass transfer means;
(2) said additional absorption means provide contact between said distillation liquid stream from said absorption means and said stripped more volatile component from said second heat and mass transfer means, whereby a third distillation vapor stream and To form a partially stripped distillation liquid stream;
(3) the third distillation vapor stream is fed to the lower region of the absorption means; And
(4) the partially stripped distillation liquid stream is fed to the heated second heat and mass transfer means, thereby further stripping the second partially vaporized distillation liquid stream to the heating and mass transfer means And form a stripped distillation liquid stream.
(1) 상기 제 2 열 및 물질 전달 수단 위의 상기 공정 어셈블리 내에 추가적인 흡수 수단이 포함되고;
(2) 상기 추가적인 흡수 수단이, 상기 흡수 수단으로부터의 상기 증류 액체 스트림과 상기 제 2 열 및 물질 전달 수단으로부터의 상기 스트리핑된 보다 휘발성인 성분의 접촉을 제공하여, 이에 의해 제 3 증류 증기 스트림 및 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림을 형성하도록 구성되고;
(3) 상기 제 3 증류 증기 스트림이 상기 흡수 수단의 하부 영역에 공급되고; 그리고
(4) 상기 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림이 상기 가열되는 제 2 열 및 물질 전달 수단에 공급되고, 이에 의해 이를 추가로 스트리핑하여, 상기 공정 어셈블리로부터 상기 상대적으로 덜 휘발성인 분획으로서 방출되는 상기 가열되고 스트리핑된 증류 액체 스트림을 형성하는, 방법.14. The method of claim 13,
(1) additional absorption means are included in said processing assembly on said second heat and mass transfer means;
(2) said additional absorption means provide contact between said distillation liquid stream from said absorption means and said stripped more volatile component from said second heat and mass transfer means, whereby a third distillation vapor stream and To form a partially stripped distillation liquid stream;
(3) the third distillation vapor stream is fed to the lower region of the absorption means; And
(4) the partially stripped distillation liquid stream is fed to the heated second heat and mass transfer means, thereby further stripping the second partially vaporized distillation liquid stream to the heating and mass transfer means And form a stripped distillation liquid stream.
(1) 상기 제 2 열 및 물질 전달 수단 위의 상기 공정 어셈블리 내에 추가적인 흡수 수단이 포함되고;
(2) 상기 추가적인 흡수 수단이, 상기 흡수 수단으로부터의 상기 증류 액체 스트림과 상기 제 2 열 및 물질 전달 수단으로부터의 상기 스트리핑된 보다 휘발성인 성분의 접촉을 제공하여, 이에 의해 제 3 증류 증기 스트림 및 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림을 형성하도록 구성되고;
(3) 상기 제 3 증류 증기 스트림이 상기 흡수 수단의 하부 영역에 공급되고; 그리고
(4) 상기 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림이 상기 가열되는 제 2 열 및 물질 전달 수단에 공급되고, 이에 의해 이를 추가로 스트리핑하여, 상기 공정 어셈블리로부터 상기 상대적으로 덜 휘발성인 분획으로서 방출되는 상기 가열되고 스트리핑된 증류 액체 스트림을 형성하는, 방법.15. The method of claim 14,
(1) additional absorption means are included in said processing assembly on said second heat and mass transfer means;
(2) said additional absorption means provide contact between said distillation liquid stream from said absorption means and said stripped more volatile component from said second heat and mass transfer means, whereby a third distillation vapor stream and To form a partially stripped distillation liquid stream;
(3) the third distillation vapor stream is fed to the lower region of the absorption means; And
(4) the partially stripped distillation liquid stream is fed to the heated second heat and mass transfer means, thereby further stripping the second partially vaporized distillation liquid stream to the heating and mass transfer means And form a stripped distillation liquid stream.
상기 제 2 열 및 물질 전달 수단이, 외부 가열 매질을 위한 하나 이상의 패스를 포함하여 상기 증류 액체 스트림으로부터 상기 더욱 휘발성인 성분의 상기 스트리핑을 위한 상기 제 2 부분에 의해 공급되는 가열을 보충하는, 방법.The method of claim 1, 2, 3, 7, 8, or 11,
Wherein said second heat and mass transfer means comprise at least one pass for an external heating medium to supplement the heating supplied by said second portion for said stripping of said more volatile component from said distillation liquid stream .
상기 제 2 열 및 물질 전달 수단이, 외부 가열 매질을 위한 하나 이상의 패스를 포함하여 상기 증류 액체 스트림으로부터 상기 더욱 휘발성인 성분의 상기 스트리핑을 위한 상기 제 2 부분에 의해 공급되는 가열을 보충하는, 방법.14. The method of claim 13,
Wherein said second heat and mass transfer means comprise at least one pass for an external heating medium to supplement the heating supplied by said second portion for said stripping of said more volatile component from said distillation liquid stream .
상기 제 2 열 및 물질 전달 수단이, 외부 가열 매질을 위한 하나 이상의 패스를 포함하여 상기 증류 액체 스트림으로부터 상기 더욱 휘발성인 성분의 상기 스트리핑을 위한 상기 제 2 부분에 의해 공급되는 가열을 보충하는, 방법.16. The method of claim 15,
Wherein said second heat and mass transfer means comprise at least one pass for an external heating medium to supplement the heating supplied by said second portion for said stripping of said more volatile component from said distillation liquid stream .
상기 제 2 열 및 물질 전달 수단이, 외부 가열 매질을 위한 하나 이상의 패스를 포함하여 상기 증류 액체 스트림으로부터 상기 더욱 휘발성인 성분의 상기 스트리핑을 위한 상기 제 2 부분에 의해 공급되는 가열을 보충하는, 방법.18. The method of claim 17,
Wherein said second heat and mass transfer means comprise at least one pass for an external heating medium to supplement the heating supplied by said second portion for said stripping of said more volatile component from said distillation liquid stream .
(1) 상기 가스 스트림을 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할시키는 제 1 분할 수단;
(2) 공정 어셈블리 내에 하우징되어 있고, 제 1 분할 수단에 연결되어 상기 제 1 부분을 수용하고 냉각시키는 제 1 열 교환 수단;
(3) 상기 공정 어셈블리 내에 하우징되어 있고, 상기 제 1 분할 수단에 연결되어 상기 제 2 부분을 수용하고 냉각시키는 제 1 열 및 물질 전달 수단;
(4) 상기 제 1 열 교환 수단 및 상기 제 1 열 및 물질 전달 수단에 연결되어, 상기 냉각된 제 1 부분 및 상기 냉각된 제 2 부분을 수용하여 냉각된 가스 스트림을 형성시키는 제 1 결합 수단;
(5) 상기 제 1 결합 수단에 연결되어 상기 냉각된 가스 스트림을 수용하고 이를 제 1 스트림 및 제 2 스트림으로 분할시키는 제 2 분할 수단;
(6) 상기 공정 어셈블리에 하우징되고 상기 제 2 분할 수단에 연결되어 상기 제 1 스트림을 수용하고 이를 충분히 냉각시켜 실질적으로 응축시키는 제 2 열 교환 수단;
(7) 상기 제 2 열 교환 수단에 연결되어 상기 실질적으로 응축된 제 1 스트림을 수용하고 이를 더 낮은 압력으로 팽창시키는 제 1 팽창 수단;
(8) 상기 공정 어셈블리 내에 하우징되어 있고, 상기 제 1 팽창 수단에 연결되어 상기 팽창 냉각된 제 1 스트림을 수용하고 이를 가열하고, 그 후 상기 가열 팽창된 제 1 스트림을 증기 분획 및 액체 분획으로 방출시키는 제 2 열 및 물질 전달 수단;
(9) 상기 공정 어셈블리 내에 하우징되어 있고, 상기 제 2 열 및 물질 전달 수단에 연결되어 상기 액체 분획을 제 1 최상부 공급물로서 수용하는 흡수 수단;
(10) 상기 제 2 분할 수단에 연결되어 상기 제 2 스트림을 수용하고 이를 상기 더 낮은 압력으로 팽창시키며, 상기 흡수 수단에 추가로 연결되어 상기 팽창된 제 2 스트림을 저부 공급물로서 공급시키는 제 2 팽창 수단;
(11) 상기 공정 어셈블리 내에 하우징되어 있고, 상기 흡수 수단에 연결되어 상기 흡수 수단의 상부 영역으로부터의 제 1 증류 증기 스트림을 수용하는 증기 수집 수단;
(12) 상기 공정 어셈블리 내에 하우징되어 있고, 상기 증기 수집 수단 및 상기 제 2 열 및 물질 전달 수단에 연결되어 상기 제 1 증류 증기 스트림 및 상기 증기 분획을 수용하여 결합된 증기 스트림을 형성하는 제 2 결합 수단;
(13) 상기 제 2 결합 수단에 추가로 연결되어 상기 결합된 증기 스트림을 수용하고 이를 냉각시키고, 이에 의해 상기 단계 (8)의 가열의 적어도 일부를 공급시키는 동시에, 상기 결합 증기 스트림으로부터 상기 덜 휘발성인 성분을 응축시키고, 이에 의해 응축 스트림과 제2 증류 증기 스트림을 형성하는 상기 제 2 열 및 물질 전달 수단;
(14) 상기 제 2 열 및 물질 전달 수단에 추가로 연결되어 상기 응축된 스트림을 제 2 최상부 공급물로서 수용하는 상기 흡수 수단;
(15) 상기 제 2 열 및 물질 전달 수단에 추가로 연결되어 상기 제 2 증류 증기 스트림을 수용하고 이를 가열시키며, 이에 의해 상기 단계 (6)의 냉각의 적어도 일부를 공급하는 상기 제 2 열 교환 수단;
(16) 상기 제 2 열 교환 수단에 추가로 연결되어 상기 가열된 제 2 증류 증기 스트림을 수용하고 이를 추가로 가열시키며, 이에 의해 상기 단계 (2)의 냉각의 적어도 일부를 공급하고, 그 후 상기 공정 어셈블리로부터의 상기 추가로 가열된 제 2 증류 증기 스트림을 상기 휘발성 잔류 가스 분획으로서 방출시키는 상기 제 1 열 교환 수단;
(17) 상기 공정 어셈블리 내에 하우징되어 있고, 상기 흡수 수단에 연결되어 상기 흡수 수단의 하부 영역으로부터의 증류 액체 스트림을 수용하는 액체 수집 수단;
(18) 상기 액체 수집 수단에 추가로 연결되어 상기 증류 액체 스트림을 수용하고 이를 가열시키며, 이에 의해 상기 단계 (3)의 냉각의 적어도 일부를 공급함과 동시에 상기 증류 액체 스트림으로부터 더욱 휘발성인 성분을 스트리핑하고, 그 후 상기 공정 어셈블리로부터 상기 가열되고 스트리핑된 증류 액체 스트림을 상기 상대적으로 덜 휘발성인 분획으로서 방출시키는 상기 제 1 열 및 물질 전달 수단; 및
(19) 상기 흡수 수단으로 향하는 상기 공급 스트림의 양 및 온도를 조절하여, 상기 흡수 수단의 상기 상부 영역의 온도를 상기 상대적으로 덜 휘발성인 분획 내의 상기 성분의 대부분이 회수되는 온도로 유지하도록 형성된 제어 수단
을 포함하는, 장치.A gas stream containing methane, a C 2 component, a C 3 component and a heavy hydrocarbon component is mixed with a volatile residue gas fraction and most of said C 2 component, C 3 component and heavy hydrocarbon component or said C 3 component and heavy hydrocarbon component An apparatus for separating into relatively less volatile fractions,
(1) first dividing means for dividing the gas stream into a first portion and a second portion;
(2) first heat exchange means housed in the process assembly and connected to the first dividing means to receive and cool the first portion;
(3) first heat and mass transfer means housed in the process assembly and connected to the first dividing means to receive and cool the second portion;
(4) first combining means coupled to the first heat exchanging means and the first heat and mass transfer means to receive the cooled first portion and the cooled second portion to form a cooled gas stream;
(5) second dividing means connected to said first combining means to receive said cooled gas stream and divide it into a first stream and a second stream;
(6) second heat exchange means housed in said processing assembly and connected to said second dividing means to receive said first stream and substantially cool it to substantially condense it;
(7) first expansion means connected to said second heat exchange means to receive said substantially condensed first stream and expand it to a lower pressure;
(8) a process chamber, housed in the process assembly, connected to the first expansion means to receive and heat the expanded cooled first stream, and thereafter discharge the heated expanded first stream into a vapor fraction and a liquid fraction Second heat and mass transfer means;
(9) absorbing means housed in the processing assembly and connected to the second heat and mass transfer means to receive the liquid fraction as a first top feed;
(10) connected to said second dividing means to receive said second stream and expand it to said lower pressure, and further connected to said absorbing means to supply said expanded second stream as a bottom feed, Expansion means;
(11) vapor collecting means housed in said processing assembly and connected to said absorbing means to receive a first distillation vapor stream from an upper region of said absorbing means;
(12) a second coupling coupled to said vapor collecting means and said second heat and mass transfer means to receive said first distillation vapor stream and said vapor fraction to form a combined vapor stream, Way;
(13) further coupled to said second coupling means to receive and cool said combined vapor stream, thereby supplying at least a portion of the heating of step (8), and from said combined vapor stream said less volatile Said second heat and mass transfer means for condensing the phosphorous component thereby forming a condensed stream and a second distillation vapor stream;
(14) said absorption means further connected to said second heat and mass transfer means to receive said condensed stream as a second top feed;
(15) further connected to the second heat and mass transfer means to receive and heat the second distillation vapor stream, thereby providing at least a portion of the cooling of step (6) ;
(16) further connected to said second heat exchange means to receive said heated second distillation vapor stream and to further heat said second distillation vapor stream, thereby supplying at least a portion of the cooling of said step (2) Said first heat exchange means for discharging said further heated second distillation vapor stream from said processing assembly as said volatile residue gas fraction;
(17) liquid collecting means housed in said processing assembly and connected to said absorbing means to receive a distillation liquid stream from a lower region of said absorbing means;
(18) is further connected to the liquid collecting means to receive and heat the distillation liquid stream, thereby supplying at least a portion of the cooling of step (3) and simultaneously stripping more volatile components from the distillation liquid stream And then the first heat and mass transfer means for discharging the heated and stripped distillation liquid stream from the process assembly as the relatively less volatile fraction; And
(19) a control configured to control the amount and temperature of the feed stream directed to the absorption means to maintain the temperature of the upper region of the absorption means at a temperature at which a majority of the component in the relatively less volatile fraction is withdrawn Way
/ RTI >
(a) 상기 제 1 결합 수단이 상기 제 1 열 교환 수단 및 상기 제 1 열 및 물질 전달 수단에 연결되어, 상기 냉각된 제 1 부분 및 상기 냉각된 제 2 부분을 수용하여 부분적으로 응축된 가스 스트림을 형성시키고;
(b) 분리 수단이 상기 제 1 결합 수단에 연결되어 상기 부분적으로 응축된 가스 스트림을 수용하고 이를 증기 스트림 및 하나 이상의 액체 스트림으로 분리시키고;
(c) 상기 제 2 분할 수단이 상기 분리 수단에 연결되어 상기 증기 스트림을 수용하고 이를 제 1 스트림 및 제 2 스트림으로 분할시키고; 그리고
(d) 제 3 팽창 수단이 상기 분리 수단에 연결되어 상기 하나 이상의 액체 스트림의 적어도 일부를 수용하고 이를 상기 더 낮은 압력으로 팽창시키며, 상기 제 3 팽창 수단이 상기 공정 어셈블리에 추가로 연결되어 상기 팽창된 액체 스트림을 상기 흡수 수단 아래 및 상기 제 1 열 및 물질 전달 수단 위에서 상기 공정 어셈블리에 공급물로서 공급시키는, 장치.24. The method of claim 23,
(a) said first combining means is connected to said first heat exchanging means and said first heat and mass transfer means to receive said cooled first portion and said cooled second portion to form a partially condensed gas stream Lt; / RTI >
(b) a separating means connected to said first combining means to receive said partially condensed gas stream and separate it into a vapor stream and at least one liquid stream;
(c) the second dividing means is connected to the separating means to receive the vapor stream and divide it into a first stream and a second stream; And
(d) a third expansion means is connected to said separation means to receive at least a portion of said at least one liquid stream and to expand it to said lower pressure, said third expansion means being further connected to said processing assembly, ≪ / RTI > wherein said process stream is fed as a feed to said processing assembly below said absorbing means and above said first heat and mass transfer means.
(a) 제 3 결합 수단이 상기 제 2 분할 수단 및 상기 분리 수단에 연결되어 상기 제 1 스트림 및 상기 하나 이상의 액체 스트림의 적어도 일부를 수용하여 결합된 스트림을 형성시키고;
(b) 상기 제 2 열 교환 수단이 상기 제 2 결합 수단에 연결되어 상기 결합된 스트림을 수용하고 이를 충분히 냉각시켜 실질적으로 응축시키며;
(c) 상기 제 1 팽창 수단이 상기 제 2 열 교환 수단에 연결되어 상기 실질적으로 응축된 결합된 스트림을 수용하고 이를 더 낮은 압력으로 팽창시키며;
(d) 상기 제 2 열 및 물질 전달 수단이 상기 제 1 팽창 수단에 연결되어 상기 팽창 냉각된 결합된 스트림을 수용하고 이를 가열하고, 그 후 상기 가열 팽창된 결합된 스트림을 증기 분획 및 액체 분획으로 방출시키며; 그리고
(e) 상기 제 3 팽창 수단이 상기 분리 수단에 연결되어 상기 하나 이상의 액체 스트림의 임의의 잔류 부분을 수용하고 이를 상기 더 낮은 압력으로 팽창시키며, 상기 제 3 팽창 수단이 상기 공정 어셈블리에 추가로 연결되어 상기 팽창된 액체 스트림을 상기 흡수 수단 아래 및 상기 제 1 열 및 물질 전달 수단 위에서 상기 공정 어셈블리에 공급물로서 공급시키는, 장치.27. The method of claim 24,
(a) a third combining means coupled to the second dividing means and the separating means to receive at least a portion of the first stream and the at least one liquid stream to form a combined stream;
(b) said second heat exchange means is connected to said second combining means to receive said combined stream and sufficiently cool and substantially condense it;
(c) the first expansion means is connected to the second heat exchange means to receive the substantially condensed combined stream and expand it to a lower pressure;
(d) said second heat and mass transfer means are connected to said first expansion means to receive said expanded cooled combined stream and heat it, and thereafter said heated expanded combined stream into a vapor fraction and a liquid fraction Release; And
(e) said third expansion means is connected to said separation means to receive any remaining portion of said at least one liquid stream and to expand it to said lower pressure, said third expansion means being further connected to said processing assembly To supply said expanded liquid stream as a feed to said processing assembly below said absorbing means and above said first heat and mass transfer means.
(a) 상기 제 1 열 교환 수단이 상기 공정 어셈블리 내에 하우징되어 상기 가스 스트림을 냉각시키고;
(b) 상기 제2 분할 수단이 상기 제 1 열 교환 수단에 연결되어 상기 냉각된 가스 스트림을 수용하고 이를 제 1 스트림 및 제 2 스트림으로 분할시키고; 그리고
(c) 상기 제 1 열 및 물질 전달 수단이 상기 액체 수집 수단에 연결되어 상기 증류 액체 스트림을 수용하고 이를 가열시키며, 이에 의해 동시에 상기 증류 액체 스트림으로부터 상기 더욱 휘발성인 성분을 스트리핑하고, 그 후 상기 공정 어셈블리로부터 상기 가열되고 스트리핑된 증류 액체 스트림을 상기 상대적으로 덜 휘발성인 분획으로서 방출시키는, 장치.24. The method of claim 23,
(a) the first heat exchange means is housed in the process assembly to cool the gas stream;
(b) said second dividing means is connected to said first heat exchanging means to receive said cooled gas stream and divide it into a first stream and a second stream; And
(c) the first heat and mass transfer means are connected to the liquid collecting means to receive and heat the distillation liquid stream, thereby simultaneously stripping the more volatile component from the distillation liquid stream, And emit the heated and stripped distillation liquid stream from the process assembly as the relatively less volatile fraction.
(a) 상기 제 1 열 교환 수단이 상기 공정 어셈블리 내에 하우징되어 상기 가스 스트림을 충분히 냉각시켜 이를 부분적으로 응축시키고;
(b) 분리 수단이 상기 제 1 열 교환 수단에 연결되어 상기 부분적으로 응축된 가스 스트림을 수용하고 이를 증기 스트림 및 하나 이상의 액체 스트림으로 분리시키고;
(c) 상기 제2 분할 수단이 상기 분리 수단에 연결되어 상기 증기 스트림을 수용하고 이를 제 1 스트림 및 제 2 스트림으로 분할시키고; 그리고
(d) 제 3 팽창 수단이 상기 분리 수단에 연결되어 상기 하나 이상의 액체 스트림의 적어도 일부를 수용하고 이를 상기 더 낮은 압력으로 팽창시키며, 상기 제 3 팽창 수단이 상기 공정 어셈블리에 추가로 연결되어 상기 팽창된 액체 스트림을 상기 흡수 수단 아래 및 상기 열 및 물질 전달 수단 위에서 상기 공정 어셈블리에 공급물로서 공급시키는, 장치.27. The method of claim 26,
(a) the first heat exchange means is housed in the process assembly to sufficiently cool the gas stream to partially condense it;
(b) a separation means connected to said first heat exchange means to receive said partially condensed gas stream and separate it into a vapor stream and at least one liquid stream;
(c) the second dividing means is connected to the separating means to receive the vapor stream and divide it into a first stream and a second stream; And
(d) a third expansion means is connected to said separation means to receive at least a portion of said at least one liquid stream and to expand it to said lower pressure, said third expansion means being further connected to said processing assembly, To supply the liquid stream as a feed to the processing assembly below the absorption means and on the heat and mass transfer means.
(a) 추가적인 결합 수단이 상기 분할 수단 및 상기 분리 수단에 연결되어 상기 제 1 스트림 및 상기 하나 이상의 액체 스트림의 적어도 일부를 수용하고 결합된 스트림을 형성시키고;
(b) 상기 제 2 열 교환 수단이 상기 추가적인 결합 수단에 연결되어 상기 결합된 스트림을 수용하고 이를 충분히 냉각시켜 실질적으로 응축시키고;
(c) 상기 제 1 팽창 수단이 상기 제 2 열 교환 수단에 연결되어 상기 실질적으로 응축된 결합된 스트림을 수용하고 이를 더 낮은 압력으로 팽창시키고;
(d) 상기 제 2 열 및 물질 전달 수단이 상기 제 1 팽창 수단에 연결되어 상기 팽창 냉각된 결합된 스트림을 수용하고 이를 가열시키고, 그 후 상기 가열 팽창된 결합된 스트림을 증기 분획 및 액체 분획으로 방출시키고; 그리고
(e) 상기 제 3 팽창 수단이 상기 분리 수단에 연결되어 상기 하나 이상의 액체 스트림의 임의의 잔류 부분을 수용하고 이를 상기 더 낮은 압력으로 팽창시키며, 상기 제 3 팽창 수단이 상기 공정 어셈블리에 추가로 연결되어 상기 팽창된 액체 스트림을 상기 흡수 수단 아래 및 상기 열 및 물질 전달 수단 위에서 상기 공정 어셈블리에 공급물로서 공급시키는, 장치.28. The method of claim 27,
(a) an additional combining means is connected to the dividing means and the separating means to receive at least a portion of the first stream and the at least one liquid stream and form a combined stream;
(b) said second heat exchange means is connected to said further combining means to receive said combined stream and sufficiently cool it to substantially condense;
(c) the first expansion means is connected to the second heat exchange means to receive the substantially condensed combined stream and expand it to a lower pressure;
(d) said second heat and mass transfer means are connected to said first expansion means to receive said expanded cooled combined stream and heat it, and thereafter said heated expanded combined stream into a vapor fraction and a liquid fraction Release; And
(e) said third expansion means is connected to said separation means to receive any remaining portion of said at least one liquid stream and to expand it to said lower pressure, said third expansion means being further connected to said processing assembly To supply said expanded liquid stream as a feed to said processing assembly below said absorbing means and above said heat and mass transfer means.
상기 분리 수단이 상기 공정 어셈블리 내에 하우징된, 장치.25. The method of claim 24,
Wherein the separating means is housed within the processing assembly.
상기 분리 수단이 상기 공정 어셈블리 내에 하우징된, 장치.26. The method of claim 25,
Wherein the separating means is housed within the processing assembly.
상기 분리 수단이 상기 공정 어셈블리 내에 하우징된, 장치.28. The method of claim 27,
Wherein the separating means is housed within the processing assembly.
상기 분리 수단이 상기 공정 어셈블리 내에 하우징된, 장치.29. The method of claim 28,
Wherein the separating means is housed within the processing assembly.
(1) 상기 공정 어셈블리 내에 가스 수집 수단이 하우징되어 있고;
(2) 상기 가스 수집 수단 내에 추가적인 열 및 물질 전달 수단이 포함되며, 상기 추가적인 열 및 물질 전달 수단이 외부 냉각 매질을 위한 하나 이상의 패스를 포함하고;
(3) 상기 가스 수집 수단이 상기 제 1 결합 수단에 연결되어 상기 냉각된 가스 스트림을 수용하고 이를 상기 추가적인 열 및 물질 전달 수단으로 인도하여 상기 외부 냉각 매질에 의해 추가로 냉각시키고; 그리고
(4) 상기 제 1 분할 수단이 상기 가스 수집 수단에 연결되어 상기 추가로 냉각된 가스 스트림을 수용하고 이를 상기 제 1 스트림 및 상기 제 2 스트림으로 분할시키도록 형성된, 장치.24. The method of claim 23,
(1) the gas collecting means is housed in the process assembly;
(2) further heat and mass transfer means are included in said gas collecting means, said additional heat and mass transfer means comprising one or more passes for an external cooling medium;
(3) said gas collecting means is connected to said first engaging means to receive said cooled gas stream and lead it to said additional heat and mass transfer means for further cooling by said external cooling medium; And
(4) the first dividing means is connected to the gas collecting means to receive the further cooled gas stream and divide it into the first stream and the second stream.
(1) 상기 공정 어셈블리 내에 가스 수집 수단이 하우징되어 있고;
(2) 상기 가스 수집 수단 내에 추가적인 열 및 물질 전달 수단이 포함되며, 상기 추가적인 열 및 물질 전달 수단이 외부 냉각 매질을 위한 하나 이상의 패스를 포함하고;
(3) 상기 가스 수집 수단이 상기 제 1 열 교환 수단에 연결되어 상기 냉각된 가스 스트림을 수용하고 이를 상기 추가적인 열 및 물질 전달 수단으로 인도하여 상기 외부 냉각 매질에 의해 추가로 냉각시키고; 그리고
(4) 상기 분할 수단이 상기 가스 수집 수단에 연결되어 상기 추가로 냉각된 가스 스트림을 수용하고 이를 상기 제 1 스트림 및 상기 제 2 스트림으로 분할시키도록 형성된, 장치.27. The method of claim 26,
(1) the gas collecting means is housed in the process assembly;
(2) further heat and mass transfer means are included in said gas collecting means, said additional heat and mass transfer means comprising one or more passes for an external cooling medium;
(3) the gas collecting means is connected to the first heat exchanging means to receive the cooled gas stream and lead it to the further heat and mass transfer means for further cooling by the external cooling medium; And
(4) the dividing means is connected to the gas collecting means to receive the further cooled gas stream and divide it into the first stream and the second stream.
(1) 상기 분리 수단 내에 추가적인 열 및 물질 전달 수단이 포함되며, 상기 추가적인 열 및 물질 전달 수단이 외부 냉각 매질을 위한 하나 이상의 패스를 포함하고;
(2) 상기 증기 스트림이 상기 추가적인 열 및 물질 전달 수단으로 인도되어 상기 외부 냉각 매질에 의해 냉각됨으로써 추가적인 응축물을 형성하고; 그리고
(3) 상기 추가적인 응축물이 상기 분리된 하나 이상의 액체 스트림의 일부가 되는, 장치.29. The method of claim 24, 25, 29 or 30,
(1) further heat and mass transfer means are included in said separation means, said additional heat and mass transfer means comprising one or more passes for an external cooling medium;
(2) the vapor stream is directed to the additional heat and mass transfer means and cooled by the external cooling medium to form additional condensate; And
(3) the additional condensate becomes part of the separated at least one liquid stream.
(1) 상기 분리 수단 내에 추가적인 열 및 물질 전달 수단이 포함되며, 상기 추가적인 열 및 물질 전달 수단이 외부 냉각 매질을 위한 하나 이상의 패스를 포함하고;
(2) 상기 증기 스트림이 상기 추가적인 열 및 물질 전달 수단으로 인도되어 상기 외부 냉각 매질에 의해 냉각됨으로써 추가적인 응축물을 형성하고; 그리고
(3) 상기 추가적인 응축물이 상기 분리된 하나 이상의 액체 스트림의 일부가 되는, 장치.29. The method of claim 27, 28, 31 or 32,
(1) further heat and mass transfer means are included in said separation means, said additional heat and mass transfer means comprising one or more passes for an external cooling medium;
(2) the vapor stream is directed to the additional heat and mass transfer means and cooled by the external cooling medium to form additional condensate; And
(3) the additional condensate becomes part of the separated at least one liquid stream.
(1) 추가적인 흡수 수단이, 상기 제 1 열 및 물질 전달 수단 위의 상기 공정 어셈블리 내에 포함되어 있고, 상기 제 1 열 및 물질 전달 수단에 연결되어 상기 스트리핑된 더욱 휘발성인 성분을 수용하고;
(2) 상기 추가적인 흡수 수단이 상기 액체 수집 수단에 추가로 연결되어 상기 증류 액체 스트림을 수용하고 상기 증류 액체 스트림과 상기 스트리핑된 더욱 휘발성인 성분의 접촉을 제공하여, 이에 의해 제 3 증류 증기 스트림 및 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림을 형성하고;
(3) 상기 흡수 수단이 상기 추가적인 흡수 수단에 연결되어 상기 제 3 증류 증기 스트림을 수용하고 이를 상기 흡수 수단의 상기 하부 영역에 공급하도록 형성되어 있고; 그리고
(4) 상기 제 1 열 및 물질 전달 수단이 상기 추가적인 흡수 수단에 연결되어 상기 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림을 수용하고 이를 가열시키며, 이에 의해 이를 추가로 스트리핑하여, 상기 공정 어셈블리로부터 상기 상대적으로 덜 휘발성인 분획으로서 방출되는 상기 가열되고 스트리핑된 증류 액체 스트림을 형성하는, 장치.33. The method according to claim 23, 24, 25, 29, 30, or 33,
(1) an additional absorption means is included in the processing assembly on the first heat and mass transfer means and is connected to the first heat and mass transfer means to receive the stripped more volatile component;
(2) said additional absorbing means is further connected to said liquid collecting means to receive said distillation liquid stream and provide contact of said distillation liquid stream and said stripped more volatile component, thereby producing a third distillation vapor stream and Forming a partially stripped distillation liquid stream;
(3) said absorption means being connected to said additional absorption means to receive said third distillation vapor stream and supply it to said lower region of said absorption means; And
(4) the first heat and mass transfer means are connected to the additional absorption means to receive and heat the partially stripped distillation liquid stream, thereby further stripping the relatively stripped distillation liquid stream from the processing assembly, To form said heated and stripped distillation liquid stream which is released as a volatile fraction.
(1) 추가적인 흡수 수단이, 상기 제 2 열 및 물질 전달 수단 위의 상기 공정 어셈블리 내에 포함되어 있고, 상기 제 2 열 및 물질 전달 수단에 연결되어 상기 스트리핑된 더욱 휘발성인 성분을 수용하고;
(2) 상기 추가적인 흡수 수단이 상기 액체 수집 수단에 추가로 연결되어 상기 증류 액체 스트림을 수용하고 상기 증류 액체 스트림과 상기 스트리핑된 더욱 휘발성인 성분의 접촉을 제공하여, 이에 의해 제 3 증류 증기 스트림 및 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림을 형성하고;
(3) 상기 흡수 수단이 상기 추가적인 흡수 수단에 연결되어 상기 제 3 증류 증기 스트림을 수용하고 이를 상기 흡수 수단의 상기 하부 영역에 공급하도록 형성되어 있고; 그리고
(4) 상기 제 2 열 및 물질 전달 수단이 상기 추가적인 흡수 수단에 연결되어 상기 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림을 수용하고 이를 가열시키며, 이에 의해 이를 추가로 스트리핑하여, 상기 공정 어셈블리로부터 상기 상대적으로 덜 휘발성인 분획으로서 방출되는 상기 가열되고 스트리핑된 증류 액체 스트림을 형성하는, 장치.29. The method of claim 26, 27, 28, 31, 32 or 34,
(1) an additional absorption means is included in the processing assembly on the second heat and mass transfer means and is connected to the second heat and mass transfer means to receive the stripped more volatile component;
(2) said additional absorbing means is further connected to said liquid collecting means to receive said distillation liquid stream and provide contact of said distillation liquid stream and said stripped more volatile component, thereby producing a third distillation vapor stream and Forming a partially stripped distillation liquid stream;
(3) said absorption means being connected to said additional absorption means to receive said third distillation vapor stream and supply it to said lower region of said absorption means; And
(4) said second heat and mass transfer means are connected to said additional absorption means to receive and heat said partially stripped distillation liquid stream, thereby further stripping said relatively less stripped liquid stream from said processing assembly To form said heated and stripped distillation liquid stream which is released as a volatile fraction.
(1) 추가적인 흡수 수단이, 상기 제 1 열 및 물질 전달 수단 위의 상기 공정 어셈블리 내에 포함되어 있고, 상기 제 1 열 및 물질 전달 수단에 연결되어 상기 스트리핑된 더욱 휘발성인 성분을 수용하고;
(2) 상기 추가적인 흡수 수단이 상기 액체 수집 수단에 추가로 연결되어 상기 증류 액체 스트림을 수용하고 상기 증류 액체 스트림과 상기 스트리핑된 더욱 휘발성인 성분의 접촉을 제공하여, 이에 의해 제 3 증류 증기 스트림 및 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림을 형성하고;
(3) 상기 흡수 수단이 상기 추가적인 흡수 수단에 연결되어 상기 제 3 증류 증기 스트림을 수용하고 이를 상기 흡수 수단의 상기 하부 영역에 공급하도록 형성되어 있고; 그리고
(4) 상기 제 1 열 및 물질 전달 수단이 상기 추가적인 흡수 수단에 연결되어 상기 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림을 수용하고 이를 가열시키며, 이에 의해 이를 추가로 스트리핑하여, 상기 공정 어셈블리로부터 상기 상대적으로 덜 휘발성인 분획으로서 방출되는 상기 가열되고 스트리핑된 증류 액체 스트림을 형성하는, 장치.36. The method of claim 35,
(1) an additional absorption means is included in the processing assembly on the first heat and mass transfer means and is connected to the first heat and mass transfer means to receive the stripped more volatile component;
(2) said additional absorbing means is further connected to said liquid collecting means to receive said distillation liquid stream and provide contact of said distillation liquid stream and said stripped more volatile component, thereby producing a third distillation vapor stream and Forming a partially stripped distillation liquid stream;
(3) said absorption means being connected to said additional absorption means to receive said third distillation vapor stream and supply it to said lower region of said absorption means; And
(4) the first heat and mass transfer means are connected to the additional absorption means to receive and heat the partially stripped distillation liquid stream, thereby further stripping the relatively stripped distillation liquid stream from the processing assembly, To form said heated and stripped distillation liquid stream which is released as a volatile fraction.
(1) 추가적인 흡수 수단이, 상기 제 2 열 및 물질 전달 수단 위의 상기 공정 어셈블리 내에 포함되어 있고, 상기 제 2 열 및 물질 전달 수단에 연결되어 상기 스트리핑된 더욱 휘발성인 성분을 수용하고;
(2) 상기 추가적인 흡수 수단이 상기 액체 수집 수단에 추가로 연결되어 상기 증류 액체 스트림을 수용하고 상기 증류 액체 스트림과 상기 스트리핑된 더욱 휘발성인 성분의 접촉을 제공하여, 이에 의해 제 3 증류 증기 스트림 및 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림을 형성하고;
(3) 상기 흡수 수단이 상기 추가적인 흡수 수단에 연결되어 상기 제 3 증류 증기 스트림을 수용하고 이를 상기 흡수 수단의 상기 하부 영역에 공급하도록 형성되어 있고; 그리고
(4) 상기 제 2 열 및 물질 전달 수단이 상기 추가적인 흡수 수단에 연결되어 상기 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림을 수용하고 이를 가열시키며, 이에 의해 이를 추가로 스트리핑하여, 상기 공정 어셈블리로부터 상기 상대적으로 덜 휘발성인 분획으로서 방출되는 상기 가열되고 스트리핑된 증류 액체 스트림을 형성하는, 장치.37. The method of claim 36,
(1) an additional absorption means is included in the processing assembly on the second heat and mass transfer means and is connected to the second heat and mass transfer means to receive the stripped more volatile component;
(2) said additional absorbing means is further connected to said liquid collecting means to receive said distillation liquid stream and provide contact of said distillation liquid stream and said stripped more volatile component, thereby producing a third distillation vapor stream and Forming a partially stripped distillation liquid stream;
(3) said absorption means being connected to said additional absorption means to receive said third distillation vapor stream and supply it to said lower region of said absorption means; And
(4) said second heat and mass transfer means are connected to said additional absorption means to receive and heat said partially stripped distillation liquid stream, thereby further stripping said relatively less stripped liquid stream from said processing assembly To form said heated and stripped distillation liquid stream which is released as a volatile fraction.
상기 제 1 열 및 물질 전달 수단이, 외부 가열 매질을 위한 하나 이상의 패스를 포함하여 상기 증류 액체 스트림으로부터 상기 더욱 휘발성인 성분의 상기 스트리핑을 위한 상기 제 2 부분에 의해 공급되는 가열을 보충하는, 장치.33. The method according to claim 23, 24, 25, 29, 30, or 33,
Wherein said first heat and mass transfer means comprise at least one pass for an external heating medium to supplement the heating supplied by said second portion for said stripping of said more volatile component from said distillation liquid stream, .
상기 제 1 열 및 물질 전달 수단이, 외부 가열 매질을 위한 하나 이상의 패스를 포함하여 상기 증류 액체 스트림으로부터 상기 더욱 휘발성인 성분의 상기 스트리핑을 위한 상기 제 2 부분에 의해 공급되는 가열을 보충하는, 장치.36. The method of claim 35,
Wherein said first heat and mass transfer means comprise at least one pass for an external heating medium to supplement the heating supplied by said second portion for said stripping of said more volatile component from said distillation liquid stream, .
상기 제 1 열 및 물질 전달 수단이, 외부 가열 매질을 위한 하나 이상의 패스를 포함하여 상기 증류 액체 스트림으로부터 상기 더욱 휘발성인 성분의 상기 스트리핑을 위한 상기 제 2 부분에 의해 공급되는 가열을 보충하는, 장치.39. The method of claim 37,
Wherein said first heat and mass transfer means comprise at least one pass for an external heating medium to supplement the heating supplied by said second portion for said stripping of said more volatile component from said distillation liquid stream, .
상기 제 1 열 및 물질 전달 수단이, 외부 가열 매질을 위한 하나 이상의 패스를 포함하여 상기 증류 액체 스트림으로부터 상기 더욱 휘발성인 성분의 상기 스트리핑을 위한 상기 제 2 부분에 의해 공급되는 가열을 보충하는, 장치.
40. The method of claim 39,
Wherein said first heat and mass transfer means comprise at least one pass for an external heating medium to supplement the heating supplied by said second portion for said stripping of said more volatile component from said distillation liquid stream, .
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