KR102099798B1 - 탄화수소 가스 처리 - Google Patents

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존 디. 윌킨슨
조 티. 린치
행크 엠. 허드슨
카일 티. 쿠엘라
앤드류 에프. 존케
더블유. 래리 루이스
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유오피 엘엘씨
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Abstract

탄화수소 가스 스트림으로부터 C5 및 보다 무거운 탄화수소 성분을 제거하기 위한 콤팩트 처리 어셈블리를 위한 공정 및 장치가 기술된다. 탄화수소 가스 스트림은 보다 낮은 압력으로 팽창되고 흡수 수단과 물질 전달 수단 사이에서 처리 어셈블리로 공급된다. 증류 증기 스트림은 흡수 수단의 상부 영역으로부터 수집되고 이를 일부 응축시키기 위해 처리 어셈블리 내측의 제1 열 및 물질 전달 수단에서 냉각되어, 잔여 증기 스트림 및 응축된 스트림을 형성한다. 응축된 스트림은 흡수 수단의 상단 공급 포인트에서 흡수 수단으로 공급된다. 증류 액체 스트림은 물질 전달 수단의 하부 영역으로부터 수집되고 이를 가열시키고 이의 휘발성 성분을 스트리핑하기 위해 처리 어셈블리 내측의 제2 열 및 물질 전달 수단으로 유도된다.

Description

탄화수소 가스 처리{HYDROCARBON GAS PROCESSING}
천연 가스(natural gas)는 통상적으로 지하 저장소(underground reservoir)에 천공된 정(well)으로부터 회수된다. 이는 대개 상당 부분(major proportion) 메탄을 갖는데, 즉, 메탄은 가스의 적어도 50 mol%를 차지한다. 특정 지하 저정소에 따라, 천연 가스는 또한, 비교적 보다 적은 양의 보다 무거운 탄화수소, 예를 들어, 에탄, 프로판, 부탄, 펜탄, 등, 뿐만 아니라, 물, 수소, 질소, 이산화탄소, 및 다른 가스들을 함유한다. 본 발명에 따라 처리될 천연 가스 스트림의 통상적인 분석치는, 대략적인 mol%로서, 89.2% 메탄, 4.9% 에탄 및 다른 C2 성분, 2.6% 프로판 및 다른 C3 성분, 0.4% 이소-부탄, 1.3% 노말 부탄(normal butane), 및 0.6% 펜탄, 및 질소 및 이산화탄소로 구성된 잔부일 것이다. 또한, 황 함유 가스가 때때로 존재한다.
대부분의 천연 가스는 가스상 형태로 다루어진다. 천연 가스를 정두(wellhead)에서 가스 처리 플랜트(gas processing plant)로 그리고 그 후에 천연 가스 소비자에게로 이송시키기 위한 가장 일반적인 수단은 고압 가스 수송 파이프라인이다. 그러나, 여러 상황에서, 이송 또는 사용 중 어느 하나를 위해 천연 가스를 액화시키는 것이 필수적이고/거나 요망된다는 것이 확인되었다. 원거리 위치(remote location)에는, 예를 들어, 마켓(market)으로 천연 가스를 편리하게 이송시킬 수 있게 하는 파이프라인 기반시설이 종종 존재하지 않는다. 이러한 경우에, 가스상 상태의 천연 가스에 비해 훨씬 낮은 비용적(specific volume)의 액화 천연 가스(LNG)는 화물선 및 수송 트럭을 이용한 LNG의 전달을 가능하게 함으로써 운송비를 크게 감소시킬 수 있다.
원거리 위치로부터 천연 가스를 상업화하기 위한 비교적 최신의 개념은 가스층(gas reservoir)이 고갈될 때 설비를 다른 위치로 이동시키기 위해 연안 플랫폼 상에 또는 선박(통상적으로 부유식 LNG 또는 FLNG로서 지칭됨) 상에 액화 플랜트를 설치하는 것이다. 이러한 것들 둘 모두를 위해서는 갑판 공간(deck space)이 귀한데, 왜냐하면 갑판 공간의 각각의 증가가 매우 다량의 지지 구조(및 FLNG의 경우에 선체 용적)를 필요로 하기 때문이다. 결과적으로, 투자 비용을 최소화하고 이에 의해 경제적으로 생산될 수 있는 원거리 위치에서의 가스층의 수를 최대화하기 위하여 각 처리 단계의 "배출량(footprint)"을 최소화하는 것이 크게 강조된다.
본원에서 고려되는 것과 같은 원거리 위치에 대하여, 별도의 생성물로서 메탄 보다 더욱 무거운 다양한 탄화수소의 회수는 일반적으로 경제적으로 실행 가능하지 않은데, 왜냐하면 대개 얻어진 탄화수소 생성물 스트림을 이송시키고 판매하는 수단이 존재하지 않기 때문이다. 대신에, 가능한 한 가장 큰 범위까지, 이러한 보다 무거운 탄화수소는 메탄과 함께 액화되고 LNG 생성물의 일부로서 판매된다. 그러나, 어느 정도의 보다 무거운 탄화수소 제거는 종종 천연 가스를 액화시키기 전에 요구되는데, 왜냐하면, 후속하여 LNG 수용 터미널(LNG reveiving terminal)로부터 분배될 때 재-증기화된 가스의 발열량이 대개 제한되기 때문이다. 또한, C5 또는 C6(특히, 방향족 탄화수소) 보다 더욱 무거운 탄화수소는 일반적으로, 이러한 보다 무거운 탄화수소의 냉동에 의해 야기되는 액화 플랜트 내측에서의 막힘(plugging)을 방지하기 위해 액화 단계의 업스트림에서 제거되어야 한다. 이러한 이유로, 천연 가스를 액화시키기 전에 이러한 탄화수소를 제거하기 위한 처리 단계("무거운 최종물 제거(heavy end removal)")를 포함하는 것이 통상적이다.
이러한 보다 무거운 탄화수소를 제거하기 위한 이용 가능한 공정은 가스의 냉각 및 냉동, 오일 흡수, 및 냉동된 오일 흡수를 기반으로 한 공정을 포함한다. 추가적으로, 극저온 공정은 처리될 가스를 팽창시키고 이로부터 열을 추출함과 동시에 출력을 형성하는 경제적 장비의 유용성으로 인하여 인기를 얻었다. 가스 공급원의 압력에 따라, 가스 및 요망되는 최종 생성물의 풍부함(richness)(에탄, 에틸렌, 및 보다 무거운 탄화수소 함량), 이러한 공정들 각각, 또는 이들의 조합이 이용될 수 있다.
극저온 팽창 공정은 일반적으로 천연 가스로부터 무거운 탄화수소를 제거하기 위해 바람직한데, 왜냐하면, 이는 작업 개시의 용이성, 운전 융통성(operating flexibility), 양호한 효율, 안전성, 및 양호한 신뢰성과 함께 최대의 단순성을 제공하기 때문이다. 미국특허번호 제3,292,380호; 제4,061,481호; 제4,140,504호; 제4,157,904호; 제4,171,964호; 제4,185,978호; 제4,251,249호; 제4,278,457호; 제4,519,824호; 제4,617,039호; 제4,687,499호; 제4,689,063호; 제4,690,702호; 제4,854,955호; 제4,869,740호; 제4,889,545호; 제5,275,005호; 제5,555,748호; 제5,566,554호; 제5,568,737호; 제5,771,712호; 제5,799,507호; 제5,881,569호; 제5,890,378호; 제5,983,664호; 제6,182,469호; 제6,578,379호; 제6,712,880호; 제6,742,358호; 제6,915,662호; 제6,945,075호; 제7,010,937호; 제7,191,617호; 제7,204,100호; 제7,210,311호; 제7,219,513호; 제7,565,815호; 제8,590,340호; 재발행 미국특허번호 제33,408호; 및 공동 계류중인 출원번호 제11/430,412호; 제11/839,693호; 제12/206,230호; 제12/487,078호; 제12/689,616호; 제12/717,394호; 제12/750,862호; 제12/772,472호; 제12/781,259호; 제12/868,993호; 제12/869,007호; 제12/869,139호; 제12/979,563호; 제13/048,315호; 제13/051,682호; 제13/052,348호; 제13/052,575호; 및 제13/053,792호에는 관련된 공정들이 기재되어 있다(일부 경우에서 본 발명의 설명은 인용된 미국특허 및 공동 계류 중인 출원에 기술된 것과는 상이한 처리 조건을 기반으로 한 것이다).
본 발명은 이전까지 개별적인 장비 항목이었던 것을 공통의 하우징에 결합시켜, 플롯 공간(plot space) 요건, 플랜트의 자본 비용, 및 (더욱 중요하게) 관련된 플랫폼 또는 선박의 자본 비요응을 감소시키는, 천연 가스로부터 보다 무거운 탄화수소 성분을 제거하는 신규한 수단이다. 또한, 더욱 콤팩트한 장치는 또한, 전통적인 플랜트 설계에서 개개의 장비 항목을 상호연결시키기 위해 사용되는 많은 배관을 제거하여, 자본 비용을 추가로 감소시키고, 또한 관련된 플랜지 배관 연결부(flanged piping connection)를 제거한다. 배관 플랜지(piping flange)가 탄화수소(온실 가스에 기여하고 또한 대기 오존 형성에 대한 전구체일 수 있는, 휘발성 유기 화합물(VOC)임)에 대한 가능한 누출 소스이기 때문에, 이러한 플랜지를 제거하는 것은 환경을 훼손시킬 수 있는 대기 방출에 대한 가능성을 감소시킨다.
본 발명을 더욱 잘 이해하기 위하여, 하기 실시예 및 도면이 참조될 것이다. 도면과 관련하여,
도 1 및 도 2는 천연 가스 액화 플랜트를 위한 종래 기술의 무거운 최종물 제거 공정(heavy ends removal process)의 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 천연 가스 액화 플랜트를 위한 무거운 최종물 제거 플랜트의 흐름도이다.
도 4 내지 6은 천연 가스 스트림으로부터 무거운 최종물 제거를 위한 본 발명의 적용의 대안적인 수단을 예시한 흐름도이다.
상기 도면의 하기 설명에서, 표는 예시적인 공정 조건에 대해 계산된 유량을 요약하여 제공된다. 본원에 기술된 표에서, 유량에 대한 수치(시간 당 mol)는 편의를 위하여 가장 가꺼운 정수로 반올림된 것이다. 표에 나타낸 전체 스트림 유량은 모든 비-탄화수소 성분들을 포함하고, 이에 따라 일반적으로, 탄화수소 성분들에 대한 스트림 유량의 총합 보다 크다. 명시된 온도는 가장 가까운 정수(degree)로 반올림된 근사값이다. 또한, 도면에 도시된 공정들을 비교할 목적으로 수행된 공정 설계 계산이 주변으로부터 공정으로(또는 공정으로부터 주변으로) 열 누출이 없다는 가정을 기초로 한다는 점이 주지되어야 한다. 시판중인 절연 물질의 품질은 그것을 매우 합리적인 추정으로 만들어지며, 본 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 일반적으로 만들어지게 한다.
편의상, 공정 파라미터는 전통적인 영국 단위(British units) 및 SI(
Figure 112016021894814-pct00001
)의 단위 둘 모두로 기록된다. 표에 제공된 몰 유량(molar flow rate)은 시간당 파운드 몰 또는 시간당 킬로그램 몰 중 어느 하나로서해석될 수 있다. 마력(HP) 및/또는 1000의 시간당 영국 열역학 단위(MBTU(British Thermal Units)/Hr)으로 기록된 에너지 소비는 시간당 파운드 몰로 기술된 몰 유량에 상응한다. 킬로와트(kW)로 기록된 에너지 소비는 시간당 킬로그램 몰로 기술된 몰 유량에 상응한다.
종래 기술의 설명
도 1은 종래 기술 공정을 이용하여 천연 가스 스트림으로부터 보다 무거운 탄화수소 성분을 제거하기 위한 처리 플랜트(processing plant)의 설계를 도시한 공정 흐름도이다. 이러한 공정의 시뮬레이션에서, 유입 가스는 60℉[15℃] 및 995 psia[6,858 kPa(a)]에서 스트림(31)으로서 플랜트로 진입한다. 유입 가스가 생성물 스트림이 사양을 충족하는 것을 방해하는 소정 농도의 황 화합물을 함유하는 경우, 황 화합물은 공급 가스의 적절한 사전처리(예시되지 않음)에 의해 제거된다. 또한, 공급 스트림은 대개 극저온 조건 하에서 수화물 (얼음) 형성을 방지하기 위해 탈수화된다. 고체 건조제는 이러한 목적을 위해 통상적으로 사용된다.
공급 스트림(31)은 두 부분, 즉 스트림(32) 및 스트림(33)으로 나누어진다. 스트림(32)은 차가운 잔여 가스 스트림(37)과의 열교환에 의해 열교환기(10)에서 냉각되며, 스트림(33)은 순간 팽창된(flash expanded) 액체(스트림(35a))와의 열교환에 의해 열교환기(11)에서 냉각된다. 스트림들(32a 및 33a)은 재결합하여 스트림(31a)을 형성하는데, 이는 4℉[-16℃] 및 980 psia[6,755 kPa(a)]에서 분리기(12)로 진입하며, 여기에서 증기(스트림(34))는 응축된 액체(스트림(35))로부터 분리된다.
분리기(12)로부터의 증기(스트림(34))는 일 팽창 기계(work expansion machine)(13)로 진입하는데, 여기에서, 기계적 에너지는 고압 공급물의 이러한 부분으로부터 추출된다. 기계(13)는 증기를 분별 타워(16)의 작동 압력(대략 470 psia[3,238 kPa(a)])으로 실질적으로 등엔트로피적으로 팽창시키며, 일 팽창은 팽창된 스트림(34a)을 대략 -59℉[-51℃]의 온도로 냉각시킨다. 통상적인 상업적으로 입수 가능한 팽창기는 이상적인 등엔트로피 팽창에서 이론적으로 이용 가능한 일의 80 내지 85% 정도로 회수 가능하다. 회수된 일은 종종 예를 들어 가열된 잔여 가스 스트림(스트림(37a))을 다시 압축시키기 위해 사용될 수 있는 원심분리 압축기(예를 들어, 항목(14))를 구동시키기 위해 사용된다. 일부 응축된 팽창된 스트림(34a)은 이후에, 공급물로서 중상부 컬럼 공급 포인트에서 분별 타워(16)로 공급된다. 분리기 액체(스트림(35))는 팽창 밸브(15)에 의해 분별 타워(16)의 작동 압력 보다 약간 큰 압력으로 팽창되고, 이후에 스트림(35b)이 중하부 컬럼 공급 포인트에서 분별 타워(16)로 공급되기 전에 전술된 바와 같이 열교환기(11)에서 -17℉[-27℃] 내지 54℉[12℃]로 가열된다.
분별 타워(16)는 복수의 수직으로 이격된 트레이(tray), 하나 이상의 충전된 베드(packed bed), 또는 트레이 및 충전된 베드의 일부 결합을 포함한 통상적인 증류 컬럼이다. 흔히 있는 경우이지만, 분별 타워는 두 개의 섹션, 즉 상부 정류 섹션(16a) 및 하부 스트리핑 섹션(stripping section)(16b)으로 이루어질 수 있다. 상부 정류 섹션(16a)은 트레이 및/또는 패킹(packing)을 함유하고, 증기로부터 보다 무거운 탄화수소 성분을 제거하기 위해 하부 증류 또는 스트리핑 섹션(16b)으로부터 발생하는 증기와 액체 스트림(환류(reflux)) 간의 필수적인 접촉을 제공한다. 하부의 스트리핑 섹션(16b)은 또한 트레이 및/또는 패킹을 포함하고, 하향으로 떨어지는 액체와 상향으로 상승하는 증기 간의 필수적인 접촉을 제공한다. 스트리핑 섹션(16b)은 또한, 천연 가스 공급 스트림(스트림(31))에 존재하는 보다 무거운 탄화수소 성분 만을 함유하도록 보다 가벼운 탄화수소 성분의 액체 생성물, 스트림(39)을 스트리핑하기 위해 컬럼을 상향으로 흐르는 스트리핑 증기를 제공하기 위해 컬럼에서 하향으로 흐르는 액체의 일부를 가열시키고 증기화시키는 적어도 하나의 리보일러(reboiler)(예를 들어, 리보일러(17))를 포함하며, 그 결과, 이는 358℉[181℃]에서 타워의 하부에서 배출된다.
컬럼 오버헤드 증기(스트림(36))는 -6℉[-21℃]에서 타워(16)의 상부로부터 배출되고, -18℉[-28℃]로 냉각되고, 냉매를 사용하여 열교환기(18)에서 일부 응축된다(스트림(36a)). 환류 분리기(19)에서의 작동 압력은 타워(16)의 작동 압력 보다 약간 낮게 유지된다. 이는 오버헤드 증기 스트림(36)을 환류 응축기(18)를 통해 흐르게 하고 이후에 응축된 액체(스트림(38))를 응축되지 않은 증기(스트림(37))로부터 분리시키는 환류 분리기(19)로 흐르게 하는 구동력을 제공한다. 환류 분리기(19)로부터의 액체 스트림(38)은 환류 펌프(20)에 의해 타워(16)의 작동 압력 보다 약간 높은 압력으로 펌핑되며, 스트림(38a)은 이후에 차가운 상부 컬럼 공급물(환류)로서 타워(16)로 공급된다. 이러한 차가운 액체 환류물은 타워(16)의 정류 섹션(16a)에서 상승하는 증기에서 보다 무거운 탄화수소 성분을 흡수하고 응축시킨다. 잔여 가스(증기 스트림(37))는 전술된 바와 같이 냉각을 제공함에 따라 55℉[13℃]로 가열되는 열교환기(10)에서 유입하는 공급 가스로 반대방향으로 진행한다. 잔여 가스는 이후에 두 개의 스테이지, 즉 팽창 기계(13)에 의해 구동되는 압축기(14) 및 보조 전원에 의해 구동되는 압축기(21)에서 재-압축된다. (도 1 공정에서, 압축기(21)는 스테이지들 간의 상호냉각하는 두 개의 압축 스테이지로 이루어진다). 스트림(37c)이 배출물 냉각기(22)에서 냉각된 후에, 잔여 가스 생성물(스트림(37d))은 1603 psia[11,050 kPa(a)]에서 판매 가스 파이프라인으로 또는 액화 플랜트로 흐른다.
도 1에 예시된 공정에 대한 스트림 유량 및 에너지 소비의 요약은 하기 표에 기술되어 있다:
표 I
Figure 112016021894814-pct00002

도 2는 다른 종래 기술 공정을 이용하여 천연 가스 스트림으로부터 보다 무거운 탄화수소 성분을 제거하기 위한 처리 플랜트의 설계를 도시한 공정 흐름도이다. 도 2의 공정은 도 1에 대해 전술된 것과 동일한 공급 가스 조성 및 조건으로 적용된 것이다.
이러한 공정의 시뮬레이션에서, 유입 가스는 60℉[15℃] 및 995 psia[6,858 kPa(a)]에서 스트림(31)으로서 플랜트로 진입하고, 기계적 에너지를 고압 공급물로부터 추출하는 일 팽창 기계(13)로 바로 흐른다. 기계(13)는 증기를 분별 타워(16)의 작동 압력(대략 355 psia[2,446 kPa(a)])으로 실질적으로 등엔트로피적으로 팽창시키며, 중간 컬럼 공급 포인트에서 공급물로서 분별 타워(16)로 공급되기 전에 일 팽창은 대략 -34℉[-37℃]의 온도로 팽창된 스트림(31a)을 냉각시킨다.
액체 생성물 스트림(39)에서는 보다 가벼운 탄화수소 성분이 제거되고, 이는 320℉[160℃]에서 타워(16)의 하부에서 배출된다. 컬럼 오버헤드 증기(스트림(36))는 -8℉[-22℃]에서 타워(16)의 상부로부터 배출되고 -24℉[-31℃]로 냉각되고, 냉매를 사용하여 열교환기(18)에서 일부 응축되고(스트림(36a)), 응측된 액체(스트림(38))는 환류 분리기(19)에서 응축되지 않은 증기(스트림(37))로부터 분리된다. 액체 스트림(38)은 환류 펌프(20)에 의해 타워(16)의 작동 압력 보다 약간 높은 압력으로 펌핑되며, 스트림(38a)은 이후에, 차가운 상부 컬럼 공급물(환류물)로서 타워(16)로 공급된다. 잔여 가스(증기 스트림(37))는 두 개의 스테이지, 즉 팽창 기계(13)에 의해 구동되는 압축기(14) 및 보조 전원에 의해 구동되는 압축기(21)에서 다시 압축된다. (도 2 공정에서, 압축기(21)는 스테이지들 간에 상호냉각되는 두 개의 압축 스테이지로 이루어진다.) 스트림(37b)이 배출물 냉각기(22)에서 냉각된 후에, 잔여 가스 생성물(스트림(37c))은 1603 psia[11,050 kPa(a)]에서 판매 가스 파이프라인으로 또는 액화 플랜트로 흐른다.
도 2에 예시된 공정에 대한 스트림 유량 및 에너지 소비의 요약은 하기 표에 기술된다:
표 II
Figure 112016021894814-pct00003

본 발명의 설명
실시예 1
도 3은 본 발명에 따른 공정의 흐름도를 예시한 것이다. 도 3에 제시된 공정에서 고려되는 공급 가스 조성 및 조건은 도 1과 동일하다. 이에 따라, 도 3 공정은 본 발명의 장점을 예시하기 위해 도 1의 공정과 비교될 수 있다.
도 3에 예시된 공정에서, 유입 가스는 60℉[15℃] 및 995 psia[6,858 kPa(a)]에서 스트림(31)으로서 플랜트로 진입하고, 처리 어셈블리(116) 내측의 공급물 냉각 섹션(116a)에서 열 교환 수단으로 유도된다. 이러한 열 교환 수단은 다중-통로 및/또는 다중-서비스 열 교환기를 포함하는, 핀 및 튜브형 열교환기, 플레이트 타입 열교환기, 납땜 알루미늄(brazed aluminum) 타입 열교환기, 또는 다른 타입의 열전달 디바이스로 이루어질 수 있다. 열 교환 수단은 열 교환 수단의 1개의 통로를 통해 흐르는 스트림(31)과 처리 어셈블리(116) 내측의 응축 섹션(116b)로부터의 잔여 가스 스트림 및 순간 팽창된 분리기 액체(스트림(35a)) 간의 열교환을 제공하도록 구성된다. 스트림(31)은 냉각되며, 순간 팽창된 분리기 액체 및 잔여 가스 스트림을 가열시킨다.
분리기 섹션(116e)은 이를 스트리핑 섹션(116d)과 나누기 위해 내부 헤드 또는 다른 수단을 가지고, 이에 따라 처리 어셈블리(116) 내측의 두 섹션이 상이한 압력에서 작동할 수 있게 한다. 냉각된 스트림(31a)은 4℉[-16℃] 및 980 psia[6,755 kPa(a)]에서 분리기 섹션(116e)으로 진입하는데, 여기서, 임의의 응축된 액체(스트림(35))는 증기(스트림(34))로부터 분리된다. 스트림(35)은 분리기 섹션(116e)에서 배출되고, 팽창 밸브(15)에 의해 처리 어셈블리(116) 내측의 스트리핑 섹션(116d)의 작동 압력(470 psia[3,238 kPa(a)]) 보다 약간 높은 압력으로 팽창되어, 스트림(35a)을 -17℉[-27℃]로 냉각시킨다. 스트림(35a)은 전술된 바와 같이 공급 가스에 냉각을 공급하기 위해 공급물 냉각 섹션(116a)에서 열 교환 수단으로 진입하여, 처리 어셈블리(116)의 스트리핑 섹션(116d) 내측의 물질 전달 수단 아래로 진입하기 전에 스트림(35b)을 54℉[12℃]로 가열시킨다.
분리기 섹션(116e)으로부터의 증기(스트림(34))는 일 팽창 기계(13)로 진입하는데, 여기서, 기계적 에너지는 고압 공급물의 이러한 부분으로부터 추출된다. 기계(13)는 증기를 처리 어셈블리(116) 내측의 정류 섹션(116c)의 작동 압력으로 실질적으로 등엔트로피적으로 팽창시키고, 일 팽창은 팽창된 스트림(34a)을 -59℉[-51℃]로 냉각시킨다. 일부 응축된 팽창된 스트림(34a)은 이후에, 정류 섹션(116c) 내측의 흡수 수단과 처리 어셈블리(116)의 스트리핑 섹션(116d) 내측의 물질 전달 수단 사이에 공급물로서 공급된다.
열 및 물질 전달 수단은 스트리핑 섹션(116d) 내측의 물질 전달 수단 아래에 위치된다. 열 및 물질 전달 수단은 다중-통로 및/또는 다중-서비스 열교환기를 포함하는, 핀 및 튜브 타입 열교환기, 플레이트 타입 열교환기, 납땜 알루미늄 타입 열교환기, 또는 다른 타입의 열 전달 디바이스로 이루어질 수 있다. 열 및 물질 전달 수단은 열 및 물질 전달 수단의 하나의 통로를 통해 흐르는 가열 매질과 물질 전달 수단의 하부 영역으로부터 하향으로 흐르는 증류 액체 스트림 간의 열 교환을 제공하도록 구성되고, 이에 따라 증류 액체 스트림이 가열된다. 증류 액체 스트림이 가열됨에 따라, 나머지 액체가 열 및 물질 전달 수단을 통해 하향으로 계속 흐를 때, 이의 일부는 증기화되어 물질 전달 수단으로 상향으로 상승하는 스트리핑 증기를 형성한다. 열 및 물질 전달 수단은 스트리핑 증기와 증류 액체 스트림 간의 연속적인 접촉을 제공하여, 또한 증기와 액체 상 간의 물질 전달을 제공하여 보다 가벼운 탄화수소 성분의 액체 생성물 스트림(39)을 제거하도록 기능하게 한다. 열 및 물질 전달 수단에서 형성된 스트리핑 증기는 처리 어셈블리(116)의 상부 부분으로부터 하향으로 흐르는 액체에서 보다 가벼운 탄화수소 성분의 일부 스트리핑을 제공하기 위해 스트리핑 섹션(116d)에서 물질 전달 수단으로 상향으로 계속 흐른다.
다른 열 및 물질 전달 수단은 처리 어셈블리(116)의 정류 섹션(116c) 내측의 흡수 수단 위의, 응축 섹션(116b) 내측에 위치된다. 이러한 열 및 물질 전달 수단은 또한, 다중-통로 및/또는 다중-서비스 열교환기를 포함하는, 핀 및 튜브 타입 열교환기, 플레이트 타입 열교환기, 납땜 알루미늄 타입 열교환기, 또는 다른 타입의 열 전달 디바이스로 이루어질 수 있다. 열 및 물질 전달 수단은 열 및 물질 전달 수단의 하나의 통로를 통해 흐르는 냉매 스트림과 다른 통로를 통해 상향으로 흐르는 흡수 수단의 상부 영역으로부터 발생하는 증류 증기 스트림 간에 열 교환을 제공하도록 구성되며, 이에 따라, 증류 증기 스트림은 냉매에 의해 냉각된다. 증류 증기 스트림이 냉각됨에 따라, 이의 일부는 응축되고 하향으로 떨어지면서 잔여 증류 증기 스트림은 열 및 물질 전달 수단을 통해 상향으로 계속 흐른다. 열 및 물질 전달 수단은 응축된 액체와 증류 증기 스트림 간의 연속적인 접촉을 제공하며, 이에 따라, 이는 또한 증기와 액체 상 간의 물질 전달을 제공하고, 이에 의해 증류 증기 스트림으로부터 보다 무거운 탄화수소 성분을 흡수하여 이를 정류시키는 기능을 한다. 응축된 액체는 열 및 물질 전달 수단의 하부로부터 수집되고, 처리 어셈블리(116)의 하부 부분으로부터 상향으로 흐르는 증기에서 보다 무거운 탄화수소 성분의 일부 정류를 제공하기 위해 정류 섹션(116c) 내측의 흡수 수단의 상부 영역으로 유도된다.
정류 섹션(116c) 내측의 흡수 수단 및 스트리핑 섹션(116d) 내측의 물질 전달 수단 각각은 복수의 수직으로 이격된 트레이, 하나 이상의 충전된 베드, 또는 트레이 및 패킹의 일부 결합으로 이루어진다. 정류 섹션(116c) 및 스트리핑 섹션(116d)에서의 트레이 및/또는 패킹은 상향으로 상승하는 증기와 하향으로 떨어지는 액체 간의 필수적인 접촉을 제공한다. 팽창된 스트림(34a)의 액체 부분은 정류 섹션(116c)로부터 하향으로 떨어지는 액체와 합쳐지며, 합쳐진 액체는 스트리핑 섹션(116d)로 하향으로 흐르고, 이는 증기화하고 이러한 액체로부터 보다 가벼운 탄화수소 성분을 제거한다. 스트리핑 섹션(116d)로부터 발생하는 증기는 팽창된 스트림(34a)의 증기 부분과 결합하고, 정류 섹션(116c)을 통해 상향으로 상승하여, 이러한 증기를 응축시키고 이로부터 보다 무거운 탄화수소 성분을 흡수하기 위해 하향으로 떨어지는 차가운 액체와 접촉된다.
처리 어셈블리(116) 내측의 스트리핑 섹션(116d)에서 열 및 물질 전달 수단으로부터 하향으로 흐르는 증류 액체에서는 보다 가벼운 탄화수소 성분이 제거되어, 천연 가스 공급 스트림(스트림(31))에 존재하는 보다 무거운 탄화수소 성분만을 함유하도록 하며, 여기에서, 이는 스트리핑 섹션(116d)의 하부 영역에서 스트림(39)으로서 배출되고 356℉[180℃]에서 처리 어셈블리(116)에 남겨진다. 응축 섹션(116b)으로부터 발생하는 증류 증기 스트림은 전술된 바와 같이 스트림(31)에 대한 냉각을 제공함에 따라, 공급물 냉각 섹션(116a)에서 가열되며, 여기에서, 잔여 가스 스트림(37)은 55℉[13℃]에서 처리 어셈블리(116)에 남겨진다. 잔여 가스 스트림은 이후에, 두 스테이지, 즉, 팽창 기계(13)에 의해 구동되는 압축기(14) 및 보조 전원에 의해 구동되는 압축기(21)에서 다시 압축된다. (이러한 실시예에서, 압축기(21)는 이러한 스테이지들 간에 상호냉각되는 두 개의 압축 스테이지로 이루어진다.) 배출물 냉각기(22)에서 냉각시킨 후에, 잔여 가스 스트림(37c)은 1603 psia[11,050 kPa(a)]에서 판매 가스 파이프라인으로 또는 액화 플랜트로 흐른다.
도 3에 예시된 공정에 대한 스트림 유량 및 에너지 소비의 요약은 하기 표에 기술된다:
표 III
Figure 112016021894814-pct00004

표 I 및 표 III의 비교에서는, 종래 기술과 비교하여, 본 발명의 콤팩트 처리 어셈블리가 약간 적은 출력을 이용하여 동일한 부탄 회수 및 펜탄+ 회수를 필수적으로 유지함을 나타낸다. 그러나, 본 발명은 도 1의 종래 기술에 비해 적어도 두 가지의 장점을 제공한다. 첫째로, 본 발명의 처리 어셈블리(116)의 콤팩트 장치는 도 1의 종래 기술에서 8개의 별개의 장비(열교환기(10 및 11), 분리기(12), 분별 타워(16), 리보일러(17), 환류 응축기(18), 환류 분리기(19), 및 환류 펌프(20)를 단일 장비 항목(본 발명의 도 3에서의 처리 어셈블리(116))으로 대체한다. 이는 처리 플랜트의 "배출량"을 감소시키고, 상호연결 배관(interconnecting piping)을 제거하여, 처리 플랜트 자체의 자본 비용 및 (더욱 중요하게) 이를 설치하는 플랫폼 또는 선박의 자본 비용을 감소시킨다. 둘째로, 상호연결 배관의 제거는, 본 발명을 이용한 처리 플랜트가 종래 기술과 비교하여 훨씬 적은 플랜지 연결부(flanged connection)를 가져서 플랜트에서 가능한 누출 소스의 수를 감소시킨다는 것을 의미한다. 탄화수소는 휘발성 유기 화합물(VOC)들로서, 이들 중 일부는 온실 가스로서 분류되며, 이들 중 일부는 대기 오존 형성에 대한 전구체일 수 있는데, 이는 본 발명이 환경을 훼손시킬 수 있는 대기 방출에 대한 가능성을 감소시킴을 의미한다.
실시예 2
본 발명은 또한, 상황이 도 4에 예시된 바와 같이, 이를 먼저 냉각시키지 않으면서, 공급 가스의 팽창이 선호될 때 장점을 제공한다. 도 4에 제시된 공정에서 고려되는 공급 가스 조성 및 조건은 도 2에서와 동일하다. 이에 따라, 도 4 공정은 본 발명의 장점을 추가로 예시하기 위해 도 2 공정과 비교될 수 있다.
도 4에 예시된 공정에서, 유입 가스는 60℉[15℃] 및 995 psia[6,858 kPa(a)]에서 스트림(31)으로서 플랜트로 진입하고, 스트림(34)으로서 일 팽창 기계(13)로 유도된다. 기계적 에너지는 일 팽창이 팽창된 스트림(34a)을 -34℉[-37℃]로 냉각시키면서 기계(13)가 증기를 처리 어셈블리(116) 내측의 정류 섹션(116c)의 작동 압력(355 psia[2,446 kPa(a)])과 실질적으로 등엔트로피적으로 팽창시킴에 따라 고압 공급물로부터 추출된다. 일부 응축된 팽창된 스트림(34a)은 이후에 공급물로서 정류 섹션(116c) 내측의 흡수 수단과 처리 어셈블리(116)의 스트리핑 섹션(116d) 내측의 물질 전달 수단 사이로 공급된다.
열 및 물질 전달 수단은 스트리핑 섹션(116d) 내측의 물질 전달 수단 아래에 위치된다. 열 및 물질 전달 수단은 열 및 물질 전달 수단의 하나의 통로를 통해 흐르는 가열 매질과 물질 전달 수단의 하부 영역으로부터 하향으로 흐르는 증류 액체 스트림 간의 열 교환을 제공하도록 구성되고, 이에 따라 증류 액체 스트림이 가열된다. 증류 액체 스트림이 가열됨에 따라, 나머지 액체가 열 및 물질 전달 수단을 통해 하향으로 계속 흐를 때, 이의 일부는 증기화되어 물질 전달 수단으로 상향으로 상승하는 스트리핑 증기를 형성한다. 열 및 물질 전달 수단은 스트리핑 증기와 증류 액체 스트림 간의 연속적인 접촉을 제공하여, 또한 증기와 액체 상 간의 물질 전달을 제공하여 보다 가벼운 탄화수소 성분의 액체 생성물 스트림(39)을 제거하도록 기능하게 한다. 열 및 물질 전달 수단에서 형성된 스트리핑 증기는 처리 어셈블리(116)의 상부 부분으로부터 하향으로 흐르는 액체에서 보다 가벼운 탄화수소 성분의 일부 스트리핑을 제공하기 위해 스트리핑 섹션(116d)에서 물질 전달 수단으로 상향으로 계속 흐른다.
다른 열 및 물질 전달 수단은 처리 어셈블리(116)의 정류 섹션(116c) 내측의 흡수 수단 위의, 응축 섹션(116b) 내측에 위치된다. 열 및 물질 전달 수단은 열 및 물질 전달 수단의 하나의 통로를 통해 흐르는 냉매 스트림과 다른 통로를 통해 상향으로 흐르는 흡수 수단의 상부 영역으로부터 발생하는 증류 증기 스트림 간에 열 교환을 제공하도록 구성되며, 이에 따라, 증류 증기 스트림은 냉매에 의해 냉각된다. 증류 증기 스트림이 냉각됨에 따라, 이의 일부는 응축되고 하향으로 떨어지면서 잔여 증류 증기 스트림은 열 및 물질 전달 수단을 통해 상향으로 계속 흐른다. 열 및 물질 전달 수단은 응축된 액체와 증류 증기 스트림 간의 연속적인 접촉을 제공하며, 이에 따라, 이는 또한 증기와 액체 상 간의 물질 전달을 제공하고, 이에 의해 증류 증기 스트림으로부터 보다 무거운 탄화수소 성분을 흡수하여 이를 정류시키는 기능을 한다. 응축된 액체는 열 및 물질 전달 수단의 하부로부터 수집되고, 처리 어셈블리(116)의 하부 부분으로부터 상향으로 흐르는 증기에서 보다 무거운 탄화수소 성분의 일부 정류를 제공하기 위해 정류 섹션(116c) 내측의 흡수 수단의 상부 영역으로 유도된다.
처리 어셈블리(116) 내측의 스트리핑 섹션(116d)에서 열 및 물질 전달 수단으로부터 하향으로 흐르는 증류 액체에서는 보다 가벼운 탄화수소 성분이 제거되어, 천연 가스 공급 스트림(스트림(31))에 존재하는 보다 무거운 탄화수소 성분만을 함유하도록 하며, 그 결과, 이는 스트리핑 섹션(116d)의 하부 영역에서 스트림(39)으로서 배출되고 318℉[159℃]에서 처리 어셈블리(116)에 남겨진다. 응축 섹션(116b)으로부터 발생하는 증류 증기 스트림은 잔여 가스 스트림(37)으로서, 이는 -25℉[-32℃]에서 처리 어셈블리(116)에 남겨진다. 잔여 가스 스트림은 두 개의 스테이지, 즉, 팽창 기계(13)에 의해 구동되는 압축기(14) 및 보조 전원에 의해 구동되는 압축기(21)에서 다시 압축된다. (이러한 실시예에서, 압축기(21)는 이러한 스테이지들 간에 상호냉각되는 두 개의 압축 스테이지로 이루어진다.) 배출물 냉각기(22)에서 냉각시킨 후에, 잔여 가스 스트림(37d)은 1603 psia[11,050 kPa(a)]에서 판매 가스 파이프라인으로 또는 액화 플랜트로 흐른다.
도 4에 예시된 공정에 대한 스트림 유량 및 에너지 소비의 요약은 하기 표에 기술된다:
표 IV
(도 4)
Figure 112016021894814-pct00005

표 II 및 표 IV의 비교에서는, 종래 기술과 비교하여, 본 발명의 콤팩트 처리 어셈블리가 약간 적은 출력을 이용하여 동일한 부탄 회수 및 펜탄+ 회수를 필수적으로 유지함을 나타낸다. 그러나, 본 발명은 도 2의 종래 기술에 비해 적어도 두 가지의 장점을 제공한다. 첫째로, 본 발명의 처리 어셈블리(116)의 콤팩트 장치는 도 2의 종래 기술에서 5개의 별개의 장비(분별 타워(16), 리보일러(17), 환류 응축기(18), 환류 분리기(19), 및 환류 펌프(20))를 단일 장비 항목(본 발명의 도 4에서의 처리 어셈블리(116))로 대체한다. 이는 처리 플랜트의 "배출량"을 감소시키고, 상호연결 배관을 제거하여, 처리 플랜트 자체의 자본 비용 및 (더욱 중요하게) 이를 설치하는 플랫폼 또는 선박의 자본 비용을 감소시킨다. 둘째로, 상호연결 배관의 제거는, 본 발명을 이용한 처리 플랜트가 종래 기술과 비교하여 보다 적은 플랜지 연결부를 가져서 플랜트에서 가능한 누출 소스의 수를 감소시킨다는 것을 의미한다. 탄화수소는 휘발성 유기 화합물(VOC)들로서, 이들 중 일부는 온실 가스로서 분류되며, 이들 중 일부는 대기 오존 형성에 대한 전구체일 수 있는데, 이는 본 발명이 환경을 훼손시킬 수 있는 대기 방출에 대한 가능성을 감소시킴을 의미한다.
다른 구체예
일부 상황은 처리 어셈블리(116)의 높이를 낮추기 위해 처리 어셈블리(116)로부터 공급물 냉각 섹션(116a)를 제거하는 것을 선호할 수 있다. 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 이러한 경우에서, 열교환기(10)는 공급 가스(스트림(31))의 냉각을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 다른 상황에서, 스트림(34)이 보다 가온되고 팽창 기계(13)에서의 이의 일 팽창이 압축기(14)에 대한 보다 큰 출력을 발생시키도록 공급 가스를 냉각시키지 않는 것이 유리할 수 있다. 이러한 상황에서, 도 4 및 도 6에서의 열교환기(10)가 요구되지 않을 수 있다.
일부 상황에서, 처리 어셈블리(116)에 분리기 섹션(116e)을 포함하기 보다는, 냉각된 공급 스트림(31a)을 분리하기 위해 외부 분리기 용기를 사용하는 것이 유리할 수 있다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 분리기(12)는 냉각된 공급 스트림(31a)을 증기 스트림(34) 및 액체 스트림(35)으로 분리시키기 위해 사용될 수 있다.
공급 가스에서의 보다 무거운 탄화수소의 양 및 공급 가스 압력에 따라, 도 3 및 도 6에서 분리기 섹션(116e) 또는 도 4 및 도 5에서의 분리기(12)로 진입하는 냉각된 공급 스트림(31a)은 어떠한 액체도 함유하지 않을 수 있다(왜냐하면, 이러한 것은 이의 이슬점 보다 높거나, 이의 최대임계압력(cricondenbar) 보다 높기 때문이다). 이러한 경우에, 스트림(35)에 액체가 존재하지 않는다(점선에 의해 나타낸 바와 같음). 이러한 상황에서, 처리 어셈블리(116)에서의 분리기 섹션(116e)(도 3 및 도 6) 또는 분리기(12)(도 4 및 도 5)가 요구되지 않을 수 있다.
공급 가스 조건, 플랜트 크기, 이용 가능한 장비, 또는 다른 인자들은 일 팽창 기계(13)의 제거, 또는 대안적인 팽창 디바이스(예를 들어, 팽창 밸브)로의 교체가 실현 가능함을 명시할 수 있다. 개개 스트림 팽창이 특정 팽창 디바이스에서 서술되지만, 대안적인 팽창 수단이 적절한 경우 이용될 수 있다. 예를 들어, 조건은 분리기 액체(스트림(35))의 일 팽창을 타당하게 만들 수 있다.
본 발명에 따르면, 증류 증기로부터의 유입 가스 및 분리기 액체 스트림에 이용 가능한 냉각을 보충하기 위한 외부 냉동의 사용이, 특히 풍부한 유입 가스의 경우에 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 열 및 물질 전달 수단은 도 3 및 도 6에서 점선에 의해 나타낸 바와 같이 분리기 섹션(116e)(또는 냉각된 공급 스트림(31a)이 액체를 함유하지 않은 경우에 수집 수단)에 포함될 수 있거나, 열 및 물질 전달 수단은 도 4 및 도 5에 점선으로 나타낸 바와 같이 분리기(12)에 포함될 수 있다. 이러한 열 및 물질 전달 수단은 다중-통로 및/또는 다중-서비스 열교환기를 포함하는, 핀 및 튜브 타입 열교환기, 플레이트 타입 열교환기, 납땜 알루미늄 타입 열교환기, 또는 다른 타입의 열 전달 디바이스로 이루어질 수 있다. 열 및 물질 전달 수단은 열 및 물질 전달 수단의 하나의 통로를 통해 흐르는 냉매 스트림(예를 들어, 프로판)과 상향으로 흐르는 스트림(31a)의 증가 부분 간의 열 교환을 제공하도록 구성되며, 이에 따라 냉매는 증기를 추가로 냉각시키고 추가 액체를 응축시키는데, 이러한 액체는 스트림(35)에서 제거된 액체의 일부가 되게 하기 위해 하향으로 떨어진다. 대안적으로, 통상적인 가스 냉각기(들)는 스트림(31a)이 분리기 섹션(116e)(도 3 및 도 6) 또는 분리기(12)(도 4 및 도 5)로 들어가기 전에 스트림(31a)을 냉매로 냉각시키기 위해 사용될 수 있다.
공급물 냉각 섹션(116a)에서 열 교환 수단을 위해 선택된 열 전달 디바이스의 타입, 및 응축 섹션(116b)에서 열 및 물질 전달 수단을 위해 선택된 열 및 물질 전달 디바이스의 타입에 따라, 이러한 것들을 단일의 다중 통로 및/또는 다중 서비스 열 및 물질 전달 디바이스에 결합시키는 것이 가능할 수 있다. 이러한 경우에, 다중 통로 및/또는 다중 서비스 열 및 물질 전달 디바이스는 요망되는 냉각 및 가열을 달성하기 위해 스트림(31/31a), 스트림(35a/35b), 및 증류 증기 스트림을 분배, 분리 및 수집하기 위한 적절한 수단을 포함할 것이다.
본 발명의 바람직한 구체예인 것으로 여겨지는 것이 기술되어 있지만, 당업자는 다른 구체예 및 추가 변형예가 하기 청구범위에 의해 규정된 바와 같이 본 발명의 사상을 벗어나지 않으면서, 이에 대해, 예를 들어 본 발명을 다양한 조건, 공급물의 타입, 또는 다른 요건으로 구성하도록 이루어질 수 있다는 것을 인지할 것이다.

Claims (18)

  1. 메탄, C2 성분, C3 성분, C4 성분, C5 성분, 및 보다 무거운 탄화수소 성분을 함유한 가스 스트림을 휘발성 잔여 가스 분획, 및 상당 부분의 상기 C5 성분 및 보다 무거운 탄화수소 성분을 함유한 비교적 낮은 휘발성 분획으로 분리시키는 방법으로서,
    (1) 상기 가스 스트림을 보다 낮은 압력으로 팽창시키고;
    (2) 상기 팽창된 가스 스트림을 공급물로서 처리 어셈블리에 하우징된 흡수 수단과 물질 전달 수단 사이에 공급하되, 상기 흡수 수단이 상기 물질 전달 수단 위에 위치되고;
    (3) 상기 흡수 수단의 상부 영역으로부터 제1 증류 증기 스트림을 수집하고, 상기 제1 증류 증기 스트림으로부터 보다 낮은 휘발성 성분을 동시에 응축시키기 위해 상기 처리 어셈블리에 하우징된 제1 열 및 물질 전달 수단에서 냉각시키고, 이에 의해 응축된 스트림 및 제2 증류 증기 스트림을 형성하고, 그 결과, 상기 제2 증류 증기 스트림을 상기 휘발성 잔여 가스 분획으로서 상기 처리 어셈블리로부터 배출시키고;
    (4) 상기 응축된 스트림을 상부 공급물로서 상기 흡수 수단에 공급하고;
    (5) 증류 액체 스트림을 상기 물질 전달 수단의 하부 영역으로부터 수집하고, 상기 증류 액체 스트림으로부터 보다 큰 휘발성 성분을 동시에 스트리핑하기 위해 상기 처리 어셈블리에 하우징된 제2 열 및 물질 전달 수단에서 가열시키고, 그 결과 상기 가열되고 제거된 증류 액체 스트림을 상기 비교적 낮은 휘발성 분획으로서 상기 처리 어셈블리로부터 배출시키고; 그리고
    (6) 상당 부분의 상기 C5 성분 및 보다 무거운 탄화수소 성분이 상기 비교적 낮은 휘발성 분획에서 회수되는 온도에서 상기 제2 증류 증기 스트림의 온도를 유지시키도록 제어 수단을 구성하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    (a) 상기 가스 스트림을 냉각시키고; 그리고
    (b) 상기 냉각된 가스 스트림을 상기 보다 낮은 압력으로 팽창시키고 상기 공급물로서 상기 흡수 수단과 상기 물질 전달 수단 사이에 공급하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    (a) 상기 가스 스트림을 일부 응축시키기 위해 상기 가스 스트림을 충분히 냉각시키고;
    (b) 상기 일부 응축된 가스 스트림을 분리 수단에 공급하고, 그 안에서 분리하여 증기 스트림 및 적어도 하나의 액체 스트림을 제공하고;
    (c) 상기 증기 스트림을 상기 보다 낮은 압력으로 팽창시키고 상기 공급물로서 상기 흡수 수단과 상기 물질 전달 수단 사이에 공급하고; 그리고
    (d) 상기 적어도 하나의 액체 스트림의 적어도 일부를 상기 보다 낮은 압력으로 팽창시키고 가열시키고, 이후에 추가 공급물로서 상기 물질 전달 수단 보다 아래의 상기 처리 어셈블리에 공급하는, 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제2 증류 증기 스트림을 상기 처리 어셈블리에 하우징된 하나 이상의 열 교환 수단에서 가열시키고, 이에 의해 단계 (a)의 냉각의 적어도 일부를 공급하고, 그리고 이후에 상기 가열된 제2 증류 증기 스트림을 상기 휘발성 잔여 가스 분획으로서 상기 처리 어셈블리로부터 배출시키는, 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제2 증류 증기 스트림을 상기 처리 어셈블리에 하우징된 하나 이상의 열 교환 수단에서 가열시키고, 이에 의해 단계 (a)의 냉각의 적어도 일부를 공급하고, 그리고 이후에 상기 가열된 제2 증류 증기 스트림을 상기 휘발성 잔여 가스 분획으로서 상기 처리 어셈블리로부터 배출시키는, 방법.
  6. 제3항 또는 제5항에 있어서, 상기 분리 수단이 상기 처리 어셈블리에 하우징되는, 방법.
  7. 제2항 또는 제4항에 있어서,
    (a) 수집 수단이 상기 처리 어셈블리에 하우징되고;
    (b) 추가의 열 및 물질 전달 수단이 상기 수집 수단의 내측에 포함되고, 상기 추가의 열 및 물질 전달 수단이 외부 냉동 매질을 위한 하나 이상의 통로(pass)를 포함하고;
    (c) 상기 냉각된 가스 스트림이 상기 수집 수단에 공급되고 상기 외부 냉동 매질에 의해 추가로 냉각시키기 위해 상기 추가의 열 및 물질 전달 수단으로 유도되고; 그리고
    (d) 상기 추가의 냉각된 가스 스트림이 상기 보다 낮은 압력으로 팽창되고, 상기 공급물로서 상기 흡수 수단과 상기 물질 전달 수단 사이에 공급되는, 방법.
  8. 제3항 또는 제5항에 있어서,
    (a) 추가의 열 및 물질 전달 수단이 상기 분리 수단의 내측에 포함되고, 상기 추가의 열 및 물질 전달 수단이 외부 냉동 매질을 위한 하나 이상의 통로를 포함하며;
    (b) 상기 증기 스트림이 상기 추가의 열 및 물질 전달 수단으로 유도되어, 상기 외부 냉동 매질에 의해 냉각되어 추가 응축물을 형성하고; 그리고
    (c) 상기 추가 응축물이 그 안에서 분리된 상기 적어도 하나의 액체 스트림의 일부가 되는, 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    (a) 추가의 열 및 물질 전달 수단이 상기 분리 수단의 내측에 포함되고, 상기 추가의 열 및 물질 전달 수단이 외부 냉동 매질을 위한 하나 이상의 통로를 포함하고;
    (b) 상기 증기 스트림이 상기 추가의 열 및 물질 전달 수단으로 유도되어, 상기 외부 냉동 매질에 의해 냉각되어 추가 응축물을 형성하고; 그리고
    (c) 상기 추가 응축물이 그 안에서 분리된 상기 적어도 하나의 액체 스트림의 일부가 되는, 방법.
  10. 메탄, C2 성분, C3 성분, C4 성분, C5 성분, 및 보다 무거운 탄화수소 성분을 함유한 가스 스트림을 휘발성 잔여 가스 분획, 및 상당 부분의 상기 C5 성분 및 보다 무거운 탄화수소 성분을 함유한 비교적 낮은 휘발성 분획으로 분리시키기 위한 장치로서,
    (1) 상기 가스 스트림을 압력 하에서 수용하고 이를 보다 낮은 압력으로 팽창시키기 위해 연결된, 팽창 수단;
    (2) 상기 팽창된 가스 스트림을 공급물로서 처리 어셈블리에 하우징된 흡수 수단과 물질 전달 수단 사이에 수용하기 위해 상기 팽창 수단에 연결된 처리 어셈블리로서, 상기 흡수 수단이 상기 물질 전달 수단 위에 위치되어 있는, 상기 처리 어셈블리;
    (3) 상기 처리 어셈블리에 하우징되고 상기 흡수 수단의 상부 영역으로부터 제1 증류 증기 스트림을 수용하기 위해 상기 흡수 수단에 연결된, 증기 수집 수단;
    (4) 상기 처리 어셈블리에 하우징되고 상기 제1 증류 증기 스트림을 수용하고 상기 제1 증류 증기 스트림으로부터 보다 낮은 휘발성 성분을 응축시킴과 동시에 이를 냉각시키고 이에 의해 응축된 스트림 및 제2 증류 증기 스트림을 형성하고 그 결과 상기 처리 어셈블리로부터 상기 제2 증류 증기 스트림을 상기 휘발성 잔여 가스 분획으로서 배출시키기 위해 연결된, 제1 열 및 물질 전달 수단;
    (5) 상기 응축된 스트림을 상부 공급물로서 수용하기 위해 상기 제1 열 및 물질 전달 수단에 추가로 연결된, 상기 흡수 수단;
    (6) 상기 처리 어셈블리에 하우징되고 상기 물질 전달 수단의 하부 영역으로부터 증류 액체 스트림을 수용하기 위해 상기 물질 전달 수단에 연결된, 액체 수집 수단;
    (7) 상기 처리 어셈블리에 하우징되고 상기 증류 액체 스트림을 수용하고 이를 가열하여 상기 증류 액체 스트림으로부터 보다 큰 휘발성의 성분을 동시에 제거하고 그 결과 상기 처리 어셈블리로부터 상기 가열되고 제거된 증류 액체 스트림을 상기 비교적 낮은 휘발성 분획으로서 배출시키기 위해 상기 액체 수집 수단에 연결된, 제2 열 및 물질 전달 수단; 및
    (8) 상당 부분의 상기 C5 성분 및 보다 무거운 탄화수소 성분이 상기 비교적 낮은 휘발성 분획에서 회수되는 온도에서 상기 제2 증류 증기 스트림의 온도를 유지시키도록 구성된, 제어 수단을 포함하는, 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    (a) 하나 이상의 열 교환 수단이 상기 가스 스트림을 압력 하에서 수용하고 이를 냉각시키기 위해 연결되어 있고; 그리고
    (b) 상기 팽창 수단이 상기 냉각된 가스 스트림을 수용하고 이를 상기 보다 낮은 압력으로 팽창시키고 그 결과 상기 팽창된 냉각된 가스 스트림이 상기 공급물로서 상기 흡수 수단과 상기 물질 전달 수단 사이로 상기 처리 어셈블리에 공급되게 하기 위해 상기 하나 이상의 열 교환 수단에 연결되도록 구성되는, 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    (a) 하나 이상의 열 교환 수단이 상기 가스 스트림을 압력 하에서 수용하고 이를 일부 응축시키기 위해 이를 충분히 냉각시키도록 연결되고;
    (b) 분리 수단이 상기 일부 응축된 가스 스트림을 수용하고 이를 증기 스트림 및 적어도 하나의 액체 스트림으로 분리시키기 위해 상기 하나 이상의 열 교환 수단에 연결되며;
    (c) 상기 팽창 수단이 상기 증기 스트림을 수용하고 이를 상기 보다 낮은 압력으로 팽창시키고 그 결과 상기 팽창된 증기 스트림이 상기 공급물로서 상기 흡수 수단과 상기 물질 전달 수단 사이로 상기 처리 어셈블리에 공급되게 하기 위해 상기 분리 수단에 연결되도록 구성되고;
    (d) 추가 팽창 수단이 상기 분리 수단에 연결되어 상기 적어도 하나의 액체 스트림 중 적어도 일부를 수용하고 이를 상기 보다 낮은 압력으로 팽창시키고 이에 의해 팽창된 액체 스트림을 형성하고; 그리고
    (e) 가열 수단이 상기 팽창된 액체 스트림을 수용하고 이를 가열시키기 위해 상기 추가 팽창 수단에 연결되고, 상기 가열 수단이 상기 가열된 팽창된 액체 스트림을 추가 공급물로서 상기 물질 전달 수단 아래의 상기 처리 어셈블리에 공급하기 위해 상기 처리 어셈블리에 추가로 연결되는, 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    (i) 상기 하나 이상의 열 교환 수단이 상기 처리 어셈블리에 하우징되고; 그리고
    (ii) 상기 하나 이상의 열 교환 수단이 상기 제2 증류 증기 스트림을 수용하고 이를 가열시키고 이에 의해 구성요소 (a)의 냉각의 적어도 일부를 공급하고 그 후에 상기 가열된 제2 증류 증기 스트림을 상기 휘발성 잔여 가스 분획으로서 상기 처리 어셈블리로부터 배출시키기 위해 상기 제1 열 및 물질 전달 수단에 추가로 연결되는, 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    (i) 상기 하나 이상의 열 교환 수단이 상기 처리 어셈블리에 하우징되고; 그리고
    (ii) 상기 하나 이상의 열 교환 수단이 상기 제2 증류 증기 스트림을 수용하고 이를 가열시키고 이에 의해 구성요소 (a)의 냉각의 적어도 일부를 공급하고 그 후에 상기 가열된 제2 증류 증기 스트림을 상기 휘발성 잔여 가스 분획으로서 상기 처리 어셈블리로부터 배출시키기 위해 상기 제1 열 및 물질 전달 수단에 추가로 연결되는, 장치.
  15. 제12항 또는 제14항에 있어서, 상기 분리 수단이 상기 처리 어셈블리에 하우징되는, 장치.
  16. 제11항 또는 제13항에 있어서,
    (a) 수집 수단이 상기 처리 어셈블리에 하우징되고;
    (b) 추가의 열 및 물질 전달 수단이 상기 수집 수단의 내측에 포함되고, 상기 추가의 열 및 물질 전달 수단이 외부 냉동 매질을 위한 하나 이상의 통로를 포함하고;
    (c) 상기 수집 수단이 상기 냉각된 가스 스트림을 수용하고 상기 외부 냉동 매질에 의해 추가로 냉각되도록 이를 상기 추가의 열 및 물질 전달 수단으로 유도하기 위해 상기 하나 이상의 열 교환 수단에 연결되고; 그리고
    (d) 상기 팽창 수단이 상기 추가 냉각된 가스 스트림을 수용하고 이를 상기 보다 낮은 압력으로 팽창시키고 그 결과 상기 팽창된 추가 냉각된 가스 스트림이 상기 공급물로서 상기 흡수 수단과 상기 물질 전달 수단 사이로 상기 처리 어셈블리에 공급되게 하기 위해 상기 수집 수단에 연결되도록 구성되는, 장치.
  17. 제12항 또는 제14항에 있어서,
    (a) 추가의 열 및 물질 전달 수단이 상기 분리 수단의 내측에 포함되고, 상기 추가의 열 및 물질 전달 수단이 외부 냉동 매질을 위한 하나 이상의 통로를 포함하고;
    (b) 상기 증기 스트림이 상기 추가의 열 및 물질 전달 수단으로 유도되어, 상기 외부 냉동 매질에 의해 냉각되어 추가 응축물을 형성하고; 그리고
    (c) 상기 추가 응축물이 분리된 상기 적어도 하나의 액체 스트림의 일부가 되는, 장치.
  18. 제15항에 있어서,
    (a) 추가의 열 및 물질 전달 수단이 상기 분리 수단의 내측에 포함되고, 상기 추가의 열 및 물질 전달 수단이 외부 냉동 매질을 위한 하나 이상의 통로를 포함하고;
    (b) 상기 증기 스트림이 상기 추가의 열 및 물질 전달 수단으로 유도되어, 상기 외부 냉동 매질에 의해 냉각되어 추가 응축물을 형성하고; 그리고
    (c) 상기 추가 응축물이 분리된 상기 적어도 하나의 액체 스트림의 일부가 되는, 장치.
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