KR101714102B1 - 탄화수소 가스 처리방법 - Google Patents

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앤드류 에프. 존케
더블유. 래리 루이스
엘. 돈 타일러
존 디. 윌킨슨
조 티. 린치
행크 엠. 허드슨
카일 티. 쿠엘라
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오르트로프 엔지니어스, 리미티드
에스.엠.이. 프로덕츠 엘피
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Abstract

탄화수소 가스 스트림으로부터 C2(또는 C3) 및 중질 탄화수소 성분들을 회수하기 위한 콤팩트한 공정 조립체에 대한 방법 및 장치가 개시된다. 상기 가스 스트림은 냉각되고 제 1 스트림 및 제 2 스트림으로 분할된다. 제 1 스트림은 추가로 냉각되고 더 낮은 압력으로 팽창되고 가열되며, 그의 액체 분획은 흡수 수단에 제 1 최상부 공급물로서 공급된다. 제 2 스트림은 더 낮은 압력으로 상기 흡수 수단에 저부 공급물로서 공급된다. 상기 흡수 수단으로부터의 증류 증기 스트림은 상기 제 1 스트림의 증기 분획과 결합되고, 그 후 상기 팽창된 제 1 스트림에 의해 냉각되어, 상기 흡수 수단에 제 2 최상부 공급물로서 공급되는 응축된 스트림을 형성한다. 상기 흡수 수단의 저부로부터의 증류 액체 스트림은 열 및 물질 전달 수단에서 가열되어 그의 휘발성 성분들을 스트리핑한다.

Description

탄화수소 가스 처리방법{HYDROCARBON GAS PROCESSING}
본 발명은 탄화수소 가스 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.
에틸렌, 에탄, 프로필렌, 프로판 및/또는 중질 탄화수소(heavier hydrocarbon)는 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.
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.
천연가스 및 그의 천연액화가스(NGL) 구성성분 모두의 가격에서의 역사적인 주기적 변동은 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌 및 액체 생성물로서의 중질 성분의 가치 증대를 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.
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 함께 계류 중인 출원 제 11/430,412 호; 제 11/839,693 호; 및 제 11/971,491 호; 제 12/206,230 호; 제 12/689,616 호; 제 12/717,394 호; 제 12/750,862 호; 제 12/772,472 호; 제 12/781,259 호; 제 12/868,993 호; 제 12/869,007 호; 제 12/869,139 호; 제 12/979,563 호; 제 13/048,315 호; 제 13/051,682 호; 제 13/052,348 호; 및 제 13/052,575 호는 관련 공정을 기재한다(그러나 본 발명의 상세한 설명은, 일부 경우, 인용된 미국 특허들에 기재된 것들과 상이한 처리 조건을 기반으로 한다).
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.
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 조합된 증기-액체 상은 상기 칼럼에 공급물로서 공급된다.
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 조합된다. 다르게는, 상기 냉각되고 팽창된 스트림은 분리기에 공급되어 증기 및 액체 스트림을 제공할 수 있다. 상기 증기는 상기 탑 오버헤드와 결합되고 상기 액체는 최상부 칼럼 공급물로서 칼럼에 공급된다.
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 평형질을 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.
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.
본 발명은 상술한 다양한 단계들을 더욱 효율적으로 수행하고 더 적은 수의 장비를 이용하는 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 잠재성을 감소시킨다.
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.
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.
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 10은 천연가스 스트림에 대한 본 발명의 적용의 대체 수단을 도시하는 흐름도이다.
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.
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.
종래 기술의 상세한 설명
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.
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 리보일러(reboiler) 액체(스트림(45)) 및 -49℉[-45℃]의 측면 리보일러 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.
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.)
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.
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.
상기 탑(18) 내의 탈메탄기는 복수의 수직으로 이격된 트레이, 하나 이상의 충전층(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 리보일러(예컨대 리보일러 및 이전에 설명된 측면 리보일러)도 포함하는데, 상기 리보일러는 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.
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.
도 1에 도시된 상기 공정에 대한 스트림 유속 및 에너지 소비를 하기 표에 요약하였다:
[표 1]
(도 1)
스트림 흐름 요약 - Lb.Moles/Hr [kg moles/Hr]
Figure 112012002073515-pct00001
회수율*
에탄 84.99%
프로판 97.74%
부탄+ 99.83%
동력
잔류 가스 압축 5,505 HP [9,050 kW]
*(반올림하지 않은 유속에 기초함)
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.
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.
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 결합되고, 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.
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.
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.
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.
도 2에 도시된 상기 공정에 대한 스트림 유속 및 에너지 소비를 하기 표에 요약하였다:
[표 2]
(도 2)
스트림 흐름 요약 - Lb.Moles/Hr [kg moles/Hr]
Figure 112012002073515-pct00002
회수율*
프로판 99.50%
부탄+ 100.00%
동력
잔류 가스 압축 5,595 HP [9,198 kW]
*(반올림하지 않은 유속에 기초함)
발명의 상세한 설명
실시예 1
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.
도 3 공정의 시뮬레이션에서, 유입 가스는 스트림(31)으로서 플랜트로 진입하고, 두 부분, 즉 스트림(32) 및 스트림(33)으로 분할된다. 제 1 부분(스트림(32))은 공정 조립체(118) 내 공급물 냉각 구획(118a)의 상부 영역에서 열 교환 수단으로 진입한다. 이러한 열 교환기 수단은 핀(fin) 및 관형 열 교환기, 판형 열 교환기, 평행류형(brazed) 알루미늄 열 교환기, 또는 기타 유형의 열 전달 장치로 구성될 수 있으며, 멀티-패스(multi-pass; 다중-통로) 및/또는 멀티-서비스(multi-service) 열 교환기를 포함한다. 상기 열 교환 수단은 상기 열 교환 수단을 1 패스(pass; 통로)를 통해 흐르는 스트림(32)과 공급물 냉각 구획(118b)의 하부 영역의 열 교환 수단에서 가열된 공정 조립체(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.
제 2 부분(스트림(33))은 공정 조립체(118) 내의 스트리핑 구획(118d) 내의 열 및 물질 전달 수단으로 진입한다. 이러한 열 및 물질 전달 수단은 또한 핀 및 관형 열 교환기, 판형 열 교환기, 평행류형 알루미늄 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 증기 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.
스트림(32a) 및 스트림(33a)은 재결합하여 스트림(31a)을 형성하고, 이는 -23℉[-31℃] 및 900 psia[6,203 kPa(a)]에서 공정 조립체(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 조립체(118) 내의 상기 두 구획은 서로 다른 압력에서 작동할 수 있다.
분리기 구획(118e)으로부터의 상기 증기(스트림(34))는 2개의 스트림(36 및 39)으로 분할된다. 전체 증기의 약 29%를 함유하는 스트림(36)은 분리기 액체(스트림(35), 스트림(37) 경유)와 결합되고, 상기 결합된 스트림(38)은 공정 조립체(118) 내의 공급물 냉각 구획(118a)의 하부 영역에서 열 교환 수단으로 진입한다. 이러한 열 교환 수단도 마찬가지로 핀 및 관형 열 교환기, 판형 열 교환기, 평행류형 알루미늄 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 조립체(118) 내의 정류 구획(118b)으로부터 발생하는 증류 증기 스트림 간의 열 교환을 제공하도록 구성되고, 따라서 스트림(28)은 냉각되어 실질적으로 응축되는 한편 상기 증류 증기 스트림을 가열시킨다.
결과물인 -135℉[-93℃]의 실질적으로 응축된 스트림(38a)은 그 후 팽창 밸브(14)를 통해 공정 조립체(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 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, 평행류형 알루미늄 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)으로 향한다.
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 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 결합된다.
상기 분리기 구획(118e)으로부터의 증기의 나머지 71%(스트림(39))는 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 조립체(118) 내의 흡수 구획(118c)의 하부 영역에 공급물로서 공급되어 흡수 구획(118c)의 상부 영역에 공급되는 액체와 접촉된다.
흡수 구획(118c) 및 스트리핑 구획(118d)은 각각 복수의 수직으로 이격된 트레이, 하나 이상의 충전층, 또는 트레이와 충진물의 몇몇 조합으로 이루어진 흡수 수단을 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 결합되고, 상기 결합된 액체는 스트리핑 구획(118d)으로 계속 하향한다. 스트리핑 구획(118d)으로부터 발생하는 증기는 상기 팽창된 스트림(39a)의 증기 부분과 결합하고 흡수 구획(118c)을 통해 위로 상승하고 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 증기는 상기 가열되고 팽창된 스트림(38b)의 증기 부분과 결합되고 정류 구획(118b)을 통해 위로 상승하여, 이들 증기에 잔류하는 C2 성분, C3 성분 및 중질 성분의 대부분을 제거하도록 냉각되고 정류된다. 상기 가열되고 팽창된 스트림(38b)의 액체 부분은 정류 구획(118b)으로부터 아래로 낙하하는 액체와 결합되고, 상기 결합된 액체는 흡수 구획(118c)으로 계속 하향한다.
공정 조립체(118) 내 스트리핑 구획(118d)의 상기 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 조립체(118)를 떠난다. 정류 구획(118b)으로부터 발생하는 증류 증기 스트림은 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 조립체(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.
도 3에 도시된 상기 공정에 대한 스트림 유속 및 에너지 소비를 하기 표에 요약하였다:
[표 3]
(도 3)
스트림 흐름 요약 - Lb.Moles/Hr [kg moles/Hr]
Figure 112012002073515-pct00003
회수율*
에탄 86.66%
프로판 98.01%
부탄+ 99.81%
동력
잔류 가스 압축 5,299 HP [8,711 kW]
*(반올림하지 않은 유속에 기초함)
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.
도 1 공정의 종래 기술의 회수 효율에 비해 본 발명에 의해 제공된 회수 효율의 개선은 주로 3가지 요인에 기인한다. 첫째, 공정 조립체(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(24)로 진입하는 상기 잔류 가스가 상당히 높은 압력으로 존재함으로써 상기 잔류 가스를 파이프라인 압력으로 회복시키기 위해 본 발명에 의해 요구되는 동력을 감소시킨다.
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 리보일러를 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.
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.
본 발명은 공정 효율 면에서의 증가와 더불어 종래 기술에 비해 다른 두 가지 이점을 제공한다. 첫째, 본 발명의 공정 조립체(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 조립체(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.
실시예 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.
도 4 공정의 시뮬레이션에서, 유입 가스 스트림(31)은 공정 조립체(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 조립체(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 조립체(118) 내의 분리기 구획(118e)으로 진입하고, 이때 상기 증기(스트림(34))는 상기 응축된 액체(스트림(35))로부터 분리된다.
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 결합되고, 상기 결합된 스트림(38)은 공정 조립체(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 조립체(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.
결과물인 -114℉[-81℃]의 실질적으로 응축된 스트림(38a)은 그 후 팽창 밸브(14)를 통해 공정 조립체(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.
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.
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 조립체(118) 내 흡수 구획(118c)의 하부 영역에 공급물로서 공급되어 흡수 구획(118c)의 상부 영역에 공급되는 액체와 접촉된다.
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 조립체(118)를 떠난다.
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 조립체(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.
도 4에 도시된 상기 공정에 대한 스트림 유속 및 에너지 소비를 하기 표에 요약하였다:
[표 4]
(도 4)
스트림 흐름 요약 - Lb.Moles/Hr [kg moles/Hr]
Figure 112012002073515-pct00004
회수율*
프로판 99.50%
부탄+ 100.00%
동력
잔류 가스 압축 5,384 HP [8,851 kW]
*(반올림하지 않은 유속에 기초함)
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.
본 발명의 도 4 구현예는 도 3 구현예와 같이 공정 조립체(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 조립체(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.
기타 구현예
일부 환경은 공정 조립체(118)로부터 공급물 냉각 구획(118a)을 제거하고 공정 조립체 외부에서 공급물 냉각 및 환류 응축을 위한 하나 이상의 열 교환 수단(예컨대, 도 7 내지 10에 도시된 열 교환기(10 및 20))을 사용하는 것을 선호할 수 있다. 이와 같은 구성은 더 작은 공정 조립체(118)를 허용하며, 이는 전체적인 플랜트 비용을 감소시키고/시키거나 일부 경우에는 제작 일정을 단축시킬 수 있다. 모든 경우에 교환기(10 및 20)는 다수의 개별적인 열 교환기 또는 단일의 멀티-패스 열 교환기, 또는 이들의 임의의 조합을 나타낸다. 각각의 이와 같은 열 교환기는 핀 및 관형 열 교환기, 판형 열 교환기, 평행류형 알루미늄 열 교환기, 또는 기타 유형의 열 전달 장치로 구성될 수 있으며, 멀티-패스 및/또는 멀티-서비스 열 교환기를 포함한다. 일부 경우에는, 상기 공급물 냉각과 환류 응축을 단일의 멀티-서비스 열 교환기 내에 조합시키는 것이 유리할 수 있다. 공정 조립체 외부의 열 교환기(20)와 함께, 환류 분리기(21) 및 펌프(22)는 일반적으로 응축된 액체 스트림(43)을 분리하고 이의 적어도 일부를 환류물로서 개조된 정류 구획(118c) 내의 흡수 수단으로 전달하는 데 필요할 것이다.
일부 환경은 도 3 내지 10에 도시된 바와 같이 스트림(40)을 경유하여 스트리핑 구획(118d)으로 액체 스트림(35)을 직접적으로 공급하는 것을 선호할 수 있다. 이러한 경우에, 적합한 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.
일부 환경은 증기 스트림(34)의 제 1 부분(스트림(36)) 대신에 냉각된 제 2 부분(도 3, 5, 7 및 9에서의 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 및 7) 또는 분리기(12)(도 5 및 9)로 공급되고, 결과물인 증기 스트림(34)은 모두 작업 팽창기(15)로 공급된다.
일부 환경에서, 공정 조립체(118) 내에 분리기 구획(118e)을 포함시키는 것보다는 외부 분리기 용기(vessel)을 사용하여 냉각된 공급 스트림(31a)을 분리시키는 것이 유리할 수 있다. 도 5, 6, 9 및 10에 도시된 바와 같이, 분리기(12)는 냉각된 공급 스트림(31a)을 증기 스트림(34) 및 액체 스트림(35)으로 분리하는 데 사용될 수 있다.
상기 공급 가스 내의 중질 탄화수소의 양 및 공급 가스 압력에 따라, 도 3, 4, 7 및 8에서 분리기 구획(118e) 또는 도 5, 6, 9 및 10에서 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 최대임계압력(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, 4, 7 및 8) 또는 스트림(36) 중의 분리기(12)로부터의 증기(도 5, 6, 9 및 10)는 스트림(38)으로 흘러, 정류 구획(118b)에서, 상기 열 및 물질 전달 수단에 공급되는 상기 팽창되고 실질적으로 응축된 스트림(38b)(도 3 내지 6) 또는 흡수 수단으로 공급되는 상기 팽창되고 실질적으로 응축된 스트림(38c)(도 7 내지 10)으로 된다. 일부 환경에서, 공정 조립체(118) 내의 분리기 구획(118e)(도 3, 4, 7 및 8) 및 분리기(12)(도 5, 6, 9 및 10)는 필요하지 않을 수 있다.
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.
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, 4, 7 및 8에 파선으로 나타낸 바와 같이 분리기 구획(118e)(또는 상기 냉각된 공급 스트림(31a)이 액체를 전혀 함유하지 않은 경우에는 가스 수집 수단)에 포함되거나, 또는 열 및 물질 전달 수단은 도 5, 6, 9 및 10에 파선으로 나타낸 바와 같이 분리기(12)에 포함될 수도 있다. 이러한 열 및 물질 전달 수단은 핀 및 관형 열 교환기, 판형 열 교환기, 평행류형 알루미늄 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, 4, 7 및 8) 또는 분리기(12)(도 5, 6, 9 및 10)로 진입하기 전에, 냉매에 의해 스트림(32a), 스트림(33a) 및/또는 스트림(31a)을 냉각시킬 수 있다.
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, 5, 7 및 9에 파선으로 도시된 바와 같이 가열 매질에 의하여 보충 열량을 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.
도 3 내지 6에서 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, 도 3 내지 6에서 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.
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.
본 발명의 도 3, 5, 7 및 9 구현예에 있어서 덜 바람직한 선택은 냉각된 제 1 부분(32a)을 위한 분리기 용기 및 냉각된 제 2 부분(33a)을 위한 분리기 용기를 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 결합하여 결합된 스트림(38)을 형성하기보다) 도 3 내지 6에서 공급물 냉각 구획(118a) 내 개별적인 열 교환 수단 내의 스트림(37) 또는 도 7 내지 10에서 열 교환기(10) 내의 개별 통과를 냉각시키고, 상기 냉각된 스트림을 별도의 팽창 장치에서 팽창시키고, 상기 팽창된 스트림을 상기 열 및 물질 전달 수단(도 3 내지 6) 또는 상기 정류 구획(118b) 내의 흡수 수단(도 7 내지 10), 또는 흡수 구획(118c)의 상부 구획에 공급하는 것이다.
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.
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 리보일러에 대해 감소된 에너지 요구량, 또는 이의 조합 형태로 나타날 수 있다.
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.

Claims (44)

  1. 메탄, C2 성분, C3 성분 및 중질(heavier) 탄화수소 성분을 함유하는 가스 스트림을, 휘발성 잔류 가스 분획(fraction) 및 대부분의 상기 C2 성분, C3 성분 및 중질 탄화수소 성분 또는 상기 C3 성분 및 중질 탄화수소 성분을 함유하는 상대적으로 덜 휘발성인 분획으로 분리하기 위한 방법으로서,
    (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 상기 제 1 스트림 전부가 응축되고, 그 후 더 낮은 압력으로 팽창되어 이에 의해 상기 제 1 스트림이 추가로 냉각되고;
    (7) 상기 팽창 냉각된 제 1 스트림이 가열되고;
    (8) 상기 가열 팽창된 제 1 스트림이 단일 장비 아이템의 공정 조립체 내에 하우징된(housed) 제 1 흡수 수단과 제 2 흡수 수단 사이에서 공급물로서 공급되며, 상기 제 1 흡수 수단은 상기 제 2 흡수 수단 위에 위치되고;
    (9) 상기 제 2 스트림이 상기 더 낮은 압력으로 팽창되어 상기 제 2 흡수 수단에 저부(bottom) 공급물로서 공급되고;
    (10) 제 1 증류 증기 스트림이 상기 제 1 흡수 수단의 상부 영역으로부터 수집되고 하나 이상의 열 교환 수단에서 충분히 냉각되어 상기 제 1 증류 증기 스트림의 적어도 일부를 응축시키며, 이에 의해 상기 단계 (7)의 가열의 적어도 일부를 공급하고;
    (11) 상기 적어도 부분적으로 응축된 제 1 증류 증기 스트림이 분리 수단에 공급되고 그곳에서 분리되며, 이에 의해 응축된 스트림 및 제 2 증류 증기 스트림을 형성하고;
    (12) 상기 응축된 스트림이 상기 제 1 흡수 수단에 최상부(top) 공급물로서 공급되고;
    (13) 상기 제 2 증류 증기 스트림이 상기 하나 이상의 열 교환 수단에서 가열되고, 이에 의해 상기 단계 (2) 및 (6)의 냉각의 적어도 일부를 공급하고, 그 후 상기 가열된 제 2 증류 증기 스트림을 상기 휘발성 잔류 가스 분획으로서 방출하고;
    (14) 증류 액체 스트림이 상기 제 2 흡수 수단의 하부 영역으로부터 수집되고 상기 공정 조립체 내에 하우징된 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 조립체로부터 상기 가열되고 스트리핑된 증류 액체 스트림을 상기 상대적으로 덜 휘발성인 분획으로서 방출하고;
    (15) 상기 제 1 흡수 수단으로 향하는 상기 공급 스트림의 양 및 온도가 상기 제 1 흡수 수단의 상기 상부 영역의 온도를 상기 상대적으로 덜 휘발성인 분획 내의 상기 성분의 대부분이 회수되는 온도로 유지하는 데 효과적인, 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    (a) 상기 냉각된 제 1 부분은 상기 냉각된 제 2 부분과 결합되어 부분적으로 응축된 가스 스트림을 형성하고;
    (b) 상기 부분적으로 응축된 가스 스트림은 추가적인 분리 수단에 공급되고 그곳에서 분리되어 증기 스트림 및 하나 이상의 액체 스트림을 제공하고;
    (c) 상기 증기 스트림은 상기 제 1 스트림 및 제 2 스트림으로 분할되고;
    (d) 상기 하나 이상의 액체 스트림의 적어도 일부는 상기 더 낮은 압력으로 팽창되고 상기 제 2 흡수 수단 아래 및 상기 열 및 물질 전달 수단 위의 상기 공정 조립체에 공급물로서 공급되는, 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    (i) 상기 제 1 스트림은 상기 하나 이상의 액체 스트림의 적어도 일부와 결합되어 결합된 스트림을 형성하고;
    (ii) 상기 결합된 스트림은 냉각되어 실질적으로 상기 결합된 스트림 전부가 응축되고, 그 후 더 낮은 압력으로 팽창되어 이에 의해 상기 결합된 스트림은 추가로 냉각되고;
    (iii) 상기 팽창 냉각된 결합된 스트림은 가열되고;
    (iv) 상기 가열 팽창된 결합된 스트림은 상기 제 1 흡수 수단과 상기 제 2 흡수 수단 사이에서 상기 공급물로서 공급되고;
    (v) 제 1 증류 증기 스트림이 상기 제 1 흡수 수단의 상부 영역으로부터 수집되고 하나 이상의 열 교환 수단에서 충분히 냉각되어 상기 제 1 증류 증기 스트림의 적어도 일부를 응축시키며, 이에 의해 상기 단계 (iii)의 가열의 적어도 일부를 공급하고;
    (vi) 상기 하나 이상의 액체 스트림의 임의의 잔류 부분이 상기 더 낮은 압력으로 팽창되고 상기 제 2 흡수 수단 아래 및 상기 열 및 물질 전달 수단 위의 상기 공정 조립체에 상기 공급물로서 공급되는, 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    (a) 상기 가스 스트림은 냉각되고;
    (b) 상기 냉각된 가스 스트림은 제 1 스트림 및 제 2 스트림으로 분할되는, 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    (a) 상기 가스 스트림은 충분히 냉각되어 상기 가스 스트림을 부분적으로 응축시키고;
    (b) 상기 부분적으로 응축된 가스 스트림은 추가적인 분리 수단에 공급되고 그곳에서 분리되어 증기 스트림 및 하나 이상의 액체 스트림을 제공하고;
    (c) 상기 증기 스트림은 제 1 스트림 및 제 2 스트림으로 분할되며;
    (d) 상기 하나 이상의 액체 스트림의 적어도 일부가 상기 더 낮은 압력으로 팽창되고, 상기 제 2 흡수 수단 아래 및 상기 열 및 물질 전달 수단 위의 상기 공정 조립체에 공급물로서 공급되는, 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    (i) 상기 제 1 스트림은 상기 하나 이상의 액체 스트림의 적어도 일부와 결합되어 결합된 스트림을 형성하고;
    (ii) 상기 결합된 스트림은 냉각되어 실질적으로 상기 결합된 스트림의 전부가 응축되고, 그 후 더 낮은 압력으로 팽창되어 이에 의해 상기 결합된 스트림은 추가로 냉각되고;
    (iii) 상기 팽창 냉각된 결합된 스트림은 가열되고;
    (iv) 상기 가열 팽창된 결합된 스트림은 상기 제 1 흡수 수단과 상기 제 2 흡수 수단 사이에서 상기 공급물로서 공급되고;
    (v) 제 1 증류 증기 스트림이 상기 제 1 흡수 수단의 상부 영역으로부터 수집되고 하나 이상의 열 교환 수단에서 충분히 냉각되어 상기 제 1 증류 증기 스트림의 적어도 일부를 응축시키며, 이에 의해 상기 단계 (iii)의 가열의 적어도 일부를 공급하고;
    (vi) 상기 하나 이상의 액체 스트림의 임의의 잔류 부분이 상기 더 낮은 압력으로 팽창되고 상기 제 2 흡수 수단 아래 및 상기 열 및 물질 전달 수단 위의 상기 공정 조립체에 상기 공급물로서 공급되는, 방법.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 추가적인 분리 수단은 상기 공정 조립체 내에 하우징된, 방법.
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 추가적인 분리 수단은 상기 공정 조립체 내에 하우징된, 방법.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 추가적인 분리 수단은 상기 공정 조립체 내에 하우징된, 방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 추가적인 분리 수단은 상기 공정 조립체 내에 하우징된, 방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    (1) 상기 공정 조립체 내에 가스 수집 수단이 하우징되고;
    (2) 상기 가스 수집 수단 내에 추가적인 열 및 물질 전달 수단이 포함되며, 상기 추가적인 열 및 물질 전달 수단은 외부 냉각 매질을 위한 하나 이상의 패스(pass)를 포함하고;
    (3) 상기 냉각된 가스 스트림은 상기 가스 수집 수단에 공급되고 상기 추가적인 열 및 물질 전달 수단으로 인도되어 상기 외부 냉각 매질에 의해 추가로 냉각되고;
    (4) 상기 추가로 냉각된 가스 스트림은 상기 제 1 스트림 및 상기 제 2 스트림으로 분할되는, 방법.
  12. 청구항 4에 있어서,
    (1) 상기 공정 조립체 내에 가스 수집 수단이 하우징되고;
    (2) 상기 가스 수집 수단 내에 추가적인 열 및 물질 전달 수단이 포함되며, 상기 추가적인 열 및 물질 전달 수단은 외부 냉각 매질을 위한 하나 이상의 패스를 포함하고;
    (3) 상기 냉각된 가스 스트림은 상기 가스 수집 수단에 공급되고 상기 추가적인 열 및 물질 전달 수단으로 인도되어 상기 외부 냉각 매질에 의해 추가로 냉각되고;
    (4) 상기 추가로 냉각된 가스 스트림은 상기 제 1 스트림 및 상기 제 2 스트림으로 분할되는, 방법.
  13. 청구항 2, 3, 7 또는 8 중 어느 한 항에 있어서,
    (1) 상기 추가적인 분리 수단 내에 추가적인 열 및 물질 전달 수단이 포함되며, 상기 추가적인 열 및 물질 전달 수단은 외부 냉각 매질을 위한 하나 이상의 패스를 포함하고;
    (2) 상기 증기 스트림은 상기 추가적인 열 및 물질 전달 수단으로 인도되어 상기 외부 냉각 매질에 의해 냉각됨으로써 추가적인 응축물을 형성하고;
    (3) 상기 추가적인 응축물은 상기 분리된 하나 이상의 액체 스트림의 일부가 되는, 방법.
  14. 청구항 5, 6, 9 또는 10 중 어느 한 항에 있어서,
    (1) 상기 추가적인 분리 수단 내에 추가적인 열 및 물질 전달 수단이 포함되며, 상기 추가적인 열 및 물질 전달 수단은 외부 냉각 매질을 위한 하나 이상의 패스를 포함하고;
    (2) 상기 증기 스트림은 상기 추가적인 열 및 물질 전달 수단으로 인도되어 상기 외부 냉각 매질에 의해 냉각됨으로써 추가적인 응축물을 형성하고;
    (3) 상기 추가적인 응축물은 상기 분리된 하나 이상의 액체 스트림의 일부가 되는, 방법.
  15. 청구항 1, 2, 3, 7, 8 또는 11 중 어느 한 항에 있어서,
    (1) 상기 열 및 물질 전달 수단 위의 상기 공정 조립체 내에 추가적인 흡수 수단이 포함되고;
    (2) 상기 추가적인 흡수 수단은, 상기 제 2 흡수 수단으로부터의 상기 증류 액체 스트림과 상기 열 및 물질 전달 수단으로부터의 상기 스트리핑된 더욱 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 스트림은 상기 제 2 흡수 수단의 상기 하부 영역에 공급되고;
    (4) 상기 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림은 상기 열 및 물질 전달 수단에 공급되어 가열되고, 이에 의해 상기 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림을 추가로 스트리핑하여, 상기 공정 조립체로부터 상기 상대적으로 덜 휘발성인 분획으로서 방출되는 상기 가열되고 스트리핑된 증류 액체 스트림을 형성하는, 방법.
  16. 청구항 4, 5, 6, 9, 10 또는 12 중 어느 한 항에 있어서,
    (1) 상기 열 및 물질 전달 수단 위의 상기 공정 조립체 내에 추가적인 흡수 수단이 포함되고;
    (2) 상기 추가적인 흡수 수단은, 상기 제 2 흡수 수단으로부터의 상기 증류 액체 스트림과 상기 열 및 물질 전달 수단으로부터의 상기 스트리핑된 더욱 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 스트림은 상기 제 2 흡수 수단의 상기 하부 영역에 공급되고;
    (4) 상기 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림은 상기 열 및 물질 전달 수단에 공급되어 가열되고, 이에 의해 상기 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림을 추가로 스트리핑하여, 상기 공정 조립체로부터 상기 상대적으로 덜 휘발성인 분획으로서 방출되는 상기 가열되고 스트리핑된 증류 액체 스트림을 형성하는, 방법.
  17. 청구항 13에 있어서,
    (1) 상기 열 및 물질 전달 수단 위의 상기 공정 조립체 내에 추가적인 흡수 수단이 포함되고;
    (2) 상기 추가적인 흡수 수단은, 상기 제 2 흡수 수단으로부터의 상기 증류 액체 스트림과 상기 열 및 물질 전달 수단으로부터의 상기 스트리핑된 더욱 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 스트림은 상기 제 2 흡수 수단의 상기 하부 영역에 공급되고;
    (4) 상기 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림은 상기 열 및 물질 전달 수단에 공급되어 가열되고, 이에 의해 상기 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림을 추가로 스트리핑하여, 상기 공정 조립체로부터 상기 상대적으로 덜 휘발성인 분획으로서 방출되는 상기 가열되고 스트리핑된 증류 액체 스트림을 형성하는, 방법.
  18. 청구항 14에 있어서,
    (1) 상기 열 및 물질 전달 수단 위의 상기 공정 조립체 내에 추가적인 흡수 수단이 포함되고;
    (2) 상기 추가적인 흡수 수단은, 상기 제 2 흡수 수단으로부터의 상기 증류 액체 스트림과 상기 열 및 물질 전달 수단으로부터의 상기 스트리핑된 더욱 휘발성인 성분의 접촉을 제공하여, 이에 의해 제 3 증류 증기 스트림 및 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림을 발생시키도록 구성되고;
    (3) 상기 제 3 증류 증기 스트림은 상기 제 2 흡수 수단의 상기 하부 영역에 공급되고;
    (4) 상기 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림은 상기 열 및 물질 전달 수단에 공급되어 가열되고, 이에 의해 상기 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림을 추가로 스트리핑하여, 상기 공정 조립체로부터 상기 상대적으로 덜 휘발성인 분획으로서 방출되는 상기 가열되고 스트리핑된 증류 액체 스트림을 형성하는, 방법.
  19. 청구항 1, 2, 3, 7, 8 또는 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 및 물질 전달 수단은, 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.
  20. 청구항 13에 있어서,
    상기 열 및 물질 전달 수단은, 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.
  21. 청구항 15에 있어서,
    상기 열 및 물질 전달 수단은, 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.
  22. 청구항 17에 있어서,
    상기 열 및 물질 전달 수단은, 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.
  23. 메탄, C2 성분, C3 성분 및 중질 탄화수소 성분을 함유하는 가스 스트림을 휘발성 잔류 가스 분획 및 대부분의 상기 C2 성분, C3 성분 및 중질 탄화수소 성분 또는 상기 C3 성분 및 중질 탄화수소 성분을 함유하는 상대적으로 덜 휘발성인 분획으로 분리하기 위한 장치로서,
    (1) 상기 가스 스트림을 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할시키는 제 1 분할 수단;
    (2) 상기 제 1 분할 수단에 연결되어 상기 제 1 부분을 수용하고 상기 제 1 부분을 냉각시키는 제 1 열 교환 수단;
    (3) 단일 장비 아이템의 공정 조립체 내에 하우징되어 있고, 상기 제 1 분할 수단에 연결되어 상기 제 2 부분을 수용하고 상기 제 2 부분을 냉각시키는 열 및 물질 전달 수단;
    (4) 상기 제 1 열 교환 수단 및 상기 열 및 물질 전달 수단에 연결되어, 상기 냉각된 제 1 부분 및 상기 냉각된 제 2 부분을 수용하여 냉각된 가스 스트림을 형성시키는 결합 수단;
    (5) 상기 결합 수단에 연결되어 상기 냉각된 가스 스트림을 수용하고 상기 냉각된 가스 스트림을 제 1 스트림 및 제 2 스트림으로 분할시키는 제 2 분할 수단;
    (6) 상기 제 2 분할 수단에 연결되어 상기 제 1 스트림을 수용하고 상기 제 1 스트림을 충분히 냉각시켜 상기 제 1 스트림을 실질적으로 응축시키는 제 2 열 교환 수단;
    (7) 상기 제 2 열 교환 수단에 연결되어 상기 실질적으로 응축된 제 1 스트림을 수용하고 상기 실질적으로 응축된 제 1 스트림을 더 낮은 압력으로 팽창시키는 제 1 팽창 수단;
    (8) 상기 제 1 팽창 수단에 연결되어 상기 팽창 냉각된 제 1 스트림을 수용하고 상기 팽창 냉각된 제 1 스트림을 가열시키는 제 3 열 교환 수단;
    (9) 상기 공정 조립체 내에 하우징되어 있고, 상기 제 3 열 교환 수단에 연결되어 상기 가열 팽창된 제 1 스트림을 제 1 흡수 수단과 제 2 흡수 수단 사이에서 그에 대한 공급물로서 수용하는, 상기 제 1 흡수 수단과 상기 제 2 흡수 수단 - 상기 제 1 흡수 수단은 상기 제 2 흡수 수단 위에 위치되어 있음 - ;
    (10) 상기 제 2 분할 수단에 연결되어 상기 제 2 스트림을 수용하고 상기 제 2 스트림을 상기 더 낮은 압력으로 팽창시키며, 상기 제 2 흡수 수단에 추가로 연결되어 상기 팽창된 제 2 스트림을 그에 대한 저부 공급물로서 공급시키는 제 2 팽창 수단;
    (11) 상기 공정 조립체 내에 하우징되어 있고, 상기 제 1 흡수 수단에 연결되어 상기 제 1 흡수 수단의 상부 영역으로부터의 제 1 증류 증기 스트림을 수용하는 증기 수집 수단;
    (12) 상기 증기 수집 수단에 추가로 연결되어 상기 제 1 증류 증기 스트림을 수용하고 상기 제 1 증류 증기 스트림을 충분히 냉각시켜 상기 제 1 증류 증기 스트림의 적어도 일부를 응축시키고, 이에 의해 상기 단계 (8)의 가열의 적어도 일부를 공급시키는 상기 제 3 열 교환 수단;
    (13) 상기 제 3 열 교환 수단에 연결되어 상기 적어도 부분적으로 응축된 제 1 증류 증기 스트림을 수용하고 상기 적어도 부분적으로 응축된 제 1 증류 증기 스트림을 응축된 스트림 및 제 2 증류 증기 스트림으로 분리시키는 분리 수단;
    (14) 상기 분리 수단에 추가로 연결되어 상기 응축된 스트림을 그에 대한 최상부 공급물로서 수용하는 상기 제 1 흡수 수단;
    (15) 상기 분리 수단에 추가로 연결되어 상기 제 2 증류 증기 스트림을 수용하고 상기 제 2 증류 증기 스트림을 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 상기 가열된 제 2 증류 증기 스트림을 추가로 가열시키며, 이에 의해 상기 단계 (2)의 냉각의 적어도 일부를 공급하고, 그 후 상기 추가로 가열된 제 2 증류 증기 스트림을 상기 휘발성 잔류 가스 분획으로서 방출시키는 상기 제 1 열 교환 수단;
    (17) 상기 공정 조립체 내에 하우징되어 있고, 상기 제 2 흡수 수단에 연결되어 상기 제 2 흡수 수단의 하부 영역으로부터의 증류 액체 스트림을 수용하는 액체 수집 수단;
    (18) 상기 액체 수집 수단에 추가로 연결되어 상기 증류 액체 스트림을 수용하고 상기 증류 액체 스트림을 가열시키며, 이에 의해 상기 단계 (3)의 냉각의 적어도 일부를 공급함과 동시에 상기 증류 액체 스트림으로부터 더욱 휘발성인 성분을 스트리핑하고, 그 후 상기 공정 조립체로부터 상기 가열되고 스트리핑된 증류 액체 스트림을 상기 상대적으로 덜 휘발성인 분획으로서 방출시키는 상기 열 및 물질 전달 수단; 및
    (19) 상기 제 1 흡수 수단으로 향하는 상기 공급 스트림의 양 및 온도를 조절하여, 상기 제 1 흡수 수단의 상기 상부 영역의 온도를 상기 상대적으로 덜 휘발성인 분획 내의 상기 성분의 대부분이 회수되는 온도로 유지하도록 되어 있는 제어 수단을 포함하는, 장치.
  24. 청구항 23에 있어서,
    (a) 상기 결합 수단은 상기 냉각된 제 1 부분 및 상기 냉각된 제 2 부분을 수용하여 부분적으로 응축된 가스 스트림을 형성하도록 되어 있고;
    (b) 추가적인 분리 수단이 상기 제 1 결합 수단에 연결되어 상기 부분적으로 응축된 가스 스트림을 수용하고 상기 부분적으로 응축된 가스 스트림을 증기 스트림 및 하나 이상의 액체 스트림으로 분리하고;
    (c) 상기 제 2 분할 수단은 상기 추가적인 분리 수단에 연결되어 상기 증기 스트림을 수용하고 상기 증기 스트림을 상기 제 1 스트림 및 상기 제 2 스트림으로 분할하고;
    (d) 제 3 팽창 수단이 상기 추가적인 분리 수단에 연결되어 상기 하나 이상의 액체 스트림의 적어도 일부를 수용하고 상기 하나 이상의 액체 스트림을 상기 더 낮은 압력으로 팽창시키며, 상기 제 3 팽창 수단은 상기 공정 조립체에 추가로 연결되어 상기 하나 이상의 액체 스트림의 상기 팽창된 적어도 일부를 상기 제 2 흡수 수단 아래 및 상기 열 및 물질 전달 수단 위에서 그에 대한 공급물로서 공급하는, 장치.
  25. 청구항 24에 있어서,
    (a) 추가적인 결합 수단이 상기 제 2 분할 수단 및 상기 추가적인 분리 수단에 연결되어 상기 제 1 스트림 및 상기 하나 이상의 액체 스트림의 적어도 일부를 수용하고 결합된 스트림을 형성하고;
    (b) 상기 제 2 열 교환 수단은 상기 추가적인 결합 수단에 연결되어 상기 결합된 스트림을 수용하고 상기 결합된 스트림을 충분히 냉각시켜 이를 실질적으로 응축시키고;
    (c) 상기 제 1 팽창 수단은 상기 제 2 열 교환 수단에 연결되어 상기 실질적으로 응축 결합된 스트림을 수용하고 상기 실질적으로 응측 결합된 스트림을 더 낮은 압력으로 팽창시키고;
    (d) 상기 제 3 열 교환 수단은 상기 제 1 팽창 수단에 연결되어 상기 팽창 냉각된 결합된 스트림을 수용하고 상기 팽창 냉각된 결합된 스트림을 가열시키고;
    (e) 상기 제 1 및 제 2 흡수 수단은 상기 제 3 열 교환 수단에 연결되어 상기 가열 팽창된 결합된 스트림을 상기 제 1 흡수 수단과 상기 제 2 흡수 수단 사이에서 그에 대한 공급물로서 수용하고;
    (f) 상기 제 3 팽창 수단은 상기 추가적인 분리 수단에 연결되어 상기 하나 이상의 액체 스트림의 임의의 잔여 부분을 수용하고 상기 하나 이상의 액체 스트림의 임의의 잔여 부분을 상기 더 낮은 압력으로 팽창시키며, 상기 제 3 팽창 수단은 추가로 상기 공정 조립체에 연결되어 상기 하나 이상의 액체 스트림의 상기 팽창된 임의의 잔여 부분을 상기 제 2 흡수 수단 아래 및 상기 열 및 물질 전달 수단 위에서 그에 대한 공급물로서 공급하는, 장치.
  26. 청구항 23에 있어서,
    (a) 상기 제 1 열 교환 수단은 상기 가스 스트림을 냉각시키도록 되어 있고;
    (b) 상기 제 1 분할 수단은 상기 제 1 열 교환 수단에 연결되어 상기 냉각된 가스 스트림을 수용하고 상기 냉각된 가스 스트림을 상기 제 1 스트림 및 상기 제 2 스트림으로 분할하는, 장치.
  27. 청구항 26에 있어서,
    (a) 상기 제 1 열 교환 수단은 상기 가스 스트림을 충분히 냉각시켜 상기 가스 스트림을 부분적으로 응축시키도록 되어 있고;
    (b) 추가적인 분리 수단이 상기 제 1 열 교환 수단에 연결되어 상기 부분적으로 응축된 가스 스트림을 수용하고 상기 부분적으로 응축된 가스 스트림을 증기 스트림 및 하나 이상의 액체 스트림으로 분리하고;
    (c) 상기 제 1 분할 수단은 상기 추가적인 분리 수단에 연결되어 상기 증기 스트림을 수용하고 상기 증기 스트림을 상기 제 1 스트림 및 상기 제 2 스트림으로 분할하고;
    (d) 제 3 팽창 수단이 상기 추가적인 분리 수단에 연결되어 상기 하나 이상의 액체 스트림의 적어도 일부를 수용하고 상기 하나 이상의 액체 스트림을 상기 더 낮은 압력으로 팽창시키며, 상기 제 3 팽창 수단은 상기 공정 조립체에 추가로 연결되어 상기 하나 이상의 액체 스트림의 상기 팽창된 적어도 일부분을 상기 제 2 흡수 수단 아래 및 상기 열 및 물질 전달 수단 위에서 그에 대한 공급물로서 공급하는, 장치.
  28. 청구항 27에 있어서,
    (a) 추가적인 결합 수단이 상기 제 1 분할 수단과 상기 추가적인 분리 수단에 연결되어 상기 제 1 스트림 및 상기 하나 이상의 액체 스트림의 적어도 일부를 수용하고 결합된 스트림을 형성하고;
    (b) 상기 제 2 열 교환 수단은 상기 추가적인 결합 수단에 연결되어 상기 결합된 스트림을 수용하고 상기 결합된 스트림을 충분히 냉각시켜 상기 결합된 스트림을 실질적으로 응축시키고;
    (c) 상기 제 1 팽창 수단은 상기 제 2 열 교환 수단에 연결되어 상기 실질적으로 응축된 결합된 스트림을 수용하고 상기 실질적으로 응축된 결합된 스트림을 더 낮은 압력으로 팽창시키고;
    (d) 상기 제 3 열 교환 수단은 상기 제 1 팽창 수단에 연결되어 상기 팽창 냉각된 결합된 스트림을 수용하고 상기 팽창 냉각된 결합된 스트림을 가열하고;
    (e) 상기 제 1 및 제 2 흡수 수단은 상기 제 3 열 교환 수단에 연결되어 상기 가열 팽창된 결합된 스트림을 상기 제 1 흡수 수단과 상기 제 2 흡수 수단 사이에서 그에 대한 공급물로서 수용하고;
    (f) 상기 제 3 팽창 수단은 상기 추가적인 분리 수단에 연결되어 상기 하나 이상의 액체 스트림의 임의의 잔여 부분을 수용하고 상기 하나 이상의 액체 스트림의 상기 임의의 잔여 부분을 상기 더 낮은 압력으로 팽창시키며, 상기 제 3 팽창 수단은 상기 공정 조립체에 추가로 연결되어 상기 하나 이상의 액체 스트림의 상기 팽창된 임의의 잔여 부분을 상기 제 2 흡수 수단 아래 및 상기 열 및 물질 전달 수단 위에서 그에 대한 상기 공급물로서 공급하는, 장치.
  29. 청구항 24에 있어서,
    상기 추가적인 분리 수단은 상기 공정 조립체 내에 하우징된, 장치.
  30. 청구항 25에 있어서,
    상기 추가적인 분리 수단은 상기 공정 조립체 내에 하우징된, 장치.
  31. 청구항 27에 있어서,
    상기 추가적인 분리 수단은 상기 공정 조립체 내에 하우징된, 장치.
  32. 청구항 28에 있어서,
    상기 추가적인 분리 수단은 상기 공정 조립체 내에 하우징된, 장치.
  33. 청구항 23에 있어서,
    (1) 상기 공정 조립체 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 수단은 외부 냉각 매질을 위한 하나 이상의 패스를 포함하고;
    (3) 상기 가스 수집 수단은 상기 제 1 결합 수단에 연결되어 상기 냉각된 가스 스트림을 수용하고 상기 냉각된 가스 스트림을 상기 추가적인 열 및 물질 전달 수단으로 인도하여 상기 외부 냉각 매질에 의해 추가로 냉각시키고;
    (4) 상기 제 1 분할 수단은 상기 가스 수집 수단에 연결되어 상기 추가로 냉각된 가스 스트림을 수용하고 상기 추가로 냉각된 가스 스트림을 상기 제 1 스트림 및 상기 제 2 스트림으로 분할하도록 되어 있는, 장치.
  34. 청구항 26에 있어서,
    (1) 상기 공정 조립체 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 수단은 외부 냉각 매질을 위한 하나 이상의 패스를 포함하고;
    (3) 상기 가스 수집 수단은 상기 제 1 열 교환 수단에 연결되어 상기 냉각된 가스 스트림을 수용하고 상기 냉각된 가스 스트림을 상기 추가적인 열 및 물질 전달 수단으로 인도하여 상기 외부 냉각 매질에 의해 추가로 냉각시키고;
    (4) 상기 분할 수단은 상기 가스 수집 수단에 연결되어 상기 추가로 냉각된 가스 스트림을 수용하고 상기 추가로 냉각된 가스 스트림을 상기 제 1 스트림 및 상기 제 2 스트림으로 분할하도록 되어 있는, 장치.
  35. 청구항 24, 25, 29 또는 30 중 어느 한 항에 있어서,
    (1) 상기 추가적인 분리 수단 내에 추가적인 열 및 물질 전달 수단이 포함되며, 상기 추가적인 열 및 물질 전달 수단은 외부 냉각 매질을 위한 하나 이상의 패스를 포함하고;
    (2) 상기 증기 스트림은 상기 추가적인 열 및 물질 전달 수단으로 인도되어 상기 외부 냉각 매질에 의해 냉각됨으로써 추가적인 응축물을 형성하고;
    (3) 상기 추가적인 응축물은 상기 분리된 하나 이상의 액체 스트림의 일부가 되는, 장치.
  36. 청구항 27, 28, 31 또는 32 중 어느 한 항에 있어서,
    (1) 상기 추가적인 분리 수단 내에 추가적인 열 및 물질 전달 수단이 포함되며, 상기 추가적인 열 및 물질 전달 수단은 외부 냉각 매질을 위한 하나 이상의 패스를 포함하고;
    (2) 상기 증기 스트림은 상기 추가적인 열 및 물질 전달 수단으로 인도되어 상기 외부 냉각 매질에 의해 냉각됨으로써 추가적인 응축물을 형성하고;
    (3) 상기 추가적인 응축물은 상기 분리된 하나 이상의 액체 스트림의 일부가 되는, 장치.
  37. 청구항 23, 24, 25, 29, 30 또는 33 중 어느 한 항에 있어서,
    (1) 추가적인 흡수 수단이, 상기 열 및 물질 전달 수단 위의 상기 공정 조립체 내에 포함되어 있고, 상기 열 및 물질 전달 수단에 연결되어 상기 스트리핑된 더욱 휘발성인 성분을 수용하고;
    (2) 상기 추가적인 흡수 수단은 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 제 2 흡수 수단은 상기 추가적인 흡수 수단에 연결되어 상기 제 3 증류 증기 스트림을 수용하고 상기 제 3 증류 증기 스트림을 상기 제 2 흡수 수단의 상기 하부 영역에 공급하도록 되어 있고;
    (4) 상기 열 및 물질 전달 수단은 상기 추가적인 흡수 수단에 연결되어 상기 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림을 수용하고 상기 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림을 가열시키며, 이에 의해 상기 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림을 추가로 스트리핑하여, 상기 공정 조립체로부터 상기 상대적으로 덜 휘발성인 분획으로서 방출되는 상기 가열되고 스트리핑된 증류 액체 스트림을 형성하도록 되어 있는, 장치.
  38. 청구항 26, 27, 28, 31, 32 또는 34 중 어느 한 항에 있어서,
    (1) 추가적인 흡수 수단이, 상기 열 및 물질 전달 수단 위의 상기 공정 조립체 내에 포함되어 있고, 상기 열 및 물질 전달 수단에 연결되어 상기 스트리핑된 더욱 휘발성인 성분을 수용하고;
    (2) 상기 추가적인 흡수 수단은 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 제 2 흡수 수단은 상기 추가적인 흡수 수단에 연결되어 상기 제 3 증류 증기 스트림을 수용하고 상기 제 3 증류 증기 스트림을 상기 제 2 흡수 수단의 상기 하부 영역에 공급하도록 되어 있고;
    (4) 상기 열 및 물질 전달 수단은 상기 추가적인 흡수 수단에 연결되어 상기 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림을 수용하고 상기 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림을 가열시키며, 이에 의해 상기 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림을 추가로 스트리핑하여, 상기 공정 조립체로부터 상기 상대적으로 덜 휘발성인 분획으로서 방출되는 상기 가열되고 스트리핑된 증류 액체 스트림을 형성하도록 되어 있는, 장치.
  39. 청구항 35에 있어서,
    (1) 추가적인 흡수 수단이, 상기 열 및 물질 전달 수단 위의 상기 공정 조립체 내에 포함되어 있고, 상기 열 및 물질 전달 수단에 연결되어 상기 스트리핑된 더욱 휘발성인 성분을 수용하고;
    (2) 상기 추가적인 흡수 수단은 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 제 2 흡수 수단은 상기 추가적인 흡수 수단에 연결되어 상기 제 3 증류 증기 스트림을 수용하고 상기 제 3 증류 증기 스트림을 상기 제 2 흡수 수단의 상기 하부 영역에 공급하도록 되어 있고;
    (4) 상기 열 및 물질 전달 수단은 상기 추가적인 흡수 수단에 연결되어 상기 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림을 수용하고 상기 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림을 가열시키며, 이에 의해 상기 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림을 추가로 스트리핑하여, 상기 공정 조립체로부터 상기 상대적으로 덜 휘발성인 분획으로서 방출되는 상기 가열되고 스트리핑된 증류 액체 스트림을 형성하도록 되어 있는, 장치.
  40. 청구항 36에 있어서,
    (1) 추가적인 흡수 수단이, 상기 열 및 물질 전달 수단 위의 상기 공정 조립체 내에 포함되어 있고, 상기 열 및 물질 전달 수단에 연결되어 상기 스트리핑된 더욱 휘발성인 성분을 수용하고;
    (2) 상기 추가적인 흡수 수단은 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 제 2 흡수 수단은 상기 추가적인 흡수 수단에 연결되어 상기 제 3 증류 증기 스트림을 수용하고 상기 제 3 증류 증기 스트림을 상기 제 2 흡수 수단의 상기 하부 영역에 공급하도록 되어 있고;
    (4) 상기 열 및 물질 전달 수단은 상기 추가적인 흡수 수단에 연결되어 상기 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림을 수용하고 상기 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림을 가열시키며, 이에 의해 상기 부분적으로 스트리핑된 증류 액체 스트림을 추가로 스트리핑하여, 상기 공정 조립체로부터 상기 상대적으로 덜 휘발성인 분획으로서 방출되는 상기 가열되고 스트리핑된 증류 액체 스트림을 형성하도록 되어 있는, 장치.
  41. 청구항 23, 24, 25, 29, 30 또는 33 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 및 물질 전달 수단은, 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.
  42. 청구항 35에 있어서,
    상기 열 및 물질 전달 수단은, 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.
  43. 청구항 37에 있어서,
    상기 열 및 물질 전달 수단은, 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.
  44. 청구항 39에 있어서,
    상기 열 및 물질 전달 수단은, 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.
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