KR20050092766A - 다중 환류 흐름 탄화수소 회수 공정 - Google Patents

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Abstract

다중 환류 흐름을 이용하는 에탄 회수 공정이 제공된다. 공급 기체(20)은 냉각되고 부분적으로 응축되어, 제 1 액체 흐름(52)과 제 1 증기 흐름(54)로 분리된다. 제 1 액체 흐름은 팽창되어 탈메탄화 장치(70)으로 보내진다. 제 1 증기 흐름은 제 1 및 제 2 분리장치 증기 흐름으로 나누어진다. 제 1 분리장치 증기 흐름(56)은 팽창되어 탈메탄화 장치(70)으로 보내진다. 제 2 분리장치 증기 흐름(54b')은 부분적으로 응축되고, 탈메탄화 장치(70)으로 보내지는 환류 분리장치 액체 흐름(60)과, 응축되어 탈메탄화 장치(70)으로 보내지는 환류 분리장치 증기 흐름(66")으로 나누어진다. 탈메탄화 장치(70)은 에탄 및 보다 무거운 구성 성분의 상당량을 함유하는 탑 하부 흐름(77), 및 남아있는 보다 가벼운 구성 성분의 상당량을 함유하는 탑 상부 흐름(78)을 생성하며, 잔여물 기체 흐름을 형성한다. 잔여물 기체 흐름의 일부분(122)는 냉각되어 응축되고, 정상 환류 흐름(top reflux stream)으로서 탈메탄화 장치 탑으로 보내진다.

Description

다중 환류 흐름 탄화수소 회수 공정{MULTIPLE REFLUX STREAM HYDROCARBON RECOVERY PROCESS}
관련 출원
본 특허 출원은 2003년 1월 16일에 출원된 미국 가특허 출원 제 60/440,538호에 대한 우선권을 주장하며, 이는 본 출원에 참고 문헌으로 첨부되어 있다.
발명의 기술 분야
본원 발명은 탄화수소 기체 흐름으로부터의 에탄 및 보다 무거운 성분의 회수(recovery)에 관련된다. 더욱 상세하게는, 본원 발명은 다중 환류(multiple reflux) 흐름을 이용하는, 탄화수소 흐름으로부터의 에탄 및 보다 무거운 성분의 회수에 관련된다.
선행 기술의 설명
에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌 및 보다 무거운 탄화수소 성분과 같은 유용한 탄화수소 성분은 다양한 기체 흐름에 존재한다. 상기 기체 흐름 중 몇몇은 천연 기체 흐름, 정제된(refinery off) 기체 흐름, 탄층(coal seam) 기체 흐름 등이다. 또한 이러한 성분 이외에도 몇가지를 언급하자면, 석탄, 타르 샌드, 및 정제하지 않은 오일과 같은 다른 탄화수소 공급원이 존재할 수 있다. 유용한 탄화수소의 양은 공급원에 따라 달라진다. 본원 발명은 50 % 이상의 메탄 및 보다 가벼운 성분[즉, 질소, 일산화탄소(CO), 수소, 등], 에탄, 및 이산화탄소(C02). 프로판, 프로필렌 및 일반적으로 전체 공급의 소량을 구성하는 보다 무거운 탄화수소 성분을 함유하는 기체 흐름으로부터의 유용한 탄화수소의 회수에 관련된다. 천연 가스의 비용으로 인해, 이러한 공정과 관련된 작업 및 자본 비용을 낮추는 반면, 에탄, 에틸렌, 및 보다 무거운 성분의 높은 회수율을 달성할 수 있는 공정에 대한 필요가 존재한다.
또한 이러한 공정은 NGL 판매로부터 발생되는 수입을 최대화하기 위해 효율적이며, 가동하기 용이할 필요가 있다.
몇가지 공정들은 천연 가스로부터 탄화수소 성분을 회수하도록 이용가능하다. 이러한 공정들은 냉각 공정, 린 오일(lean oil) 공정, 냉각된 린 오일 공정, 및 극저온(cryogenic) 공정을 포함한다. 최근까지, 극저온 공정은 더 우수한 신뢰도, 효율성, 및 가동의 용이성으로 인하여 다른 공정을 능가하여 폭넓게 선호되어 왔다. 회수되는 탄화수소 성분, 즉 에탄 및 보다 무거운 성분 또는 프로판 및 보다 무거운 성분에 따라서, 상기 극저온 공정은 달라진다. 전형적으로, 에탄 회수 공정은 회수를 증가시키고 공정을 더욱 효율적으로 만들기 위하여 Huebel에 부여된 미국 특허 제 4,519,824호 (이하"'824 특허"라 함); Campbell 등에 부여된 제 4,278,457호; 및 제 4,157,904호에 기술된 바와 같이, 환류 흐름을 가진 단일탑을 사용한다.환류 공급원에 따라, 상기 설계로부터 가능한 최대의 회수(recovery)는 제한될 수 있다. 예컨대, '824 특허와 같이 만약 환류 흐름이 탄화수소 기체 공급 흐름 또는 저온 분리장치 증기 흐름, 또는 제 1 증기 흐름으로부터 취해진다면, 환류 흐름이 에탄을 함유하기 때문에 상기 설계에 의하여 가능한 최대의 회수가 제한된다. 만약 환류 흐름이 린(lean) 잔여물(residue) 기체 흐름으로부터 취해진다면, 이 때 상기 환류 흐름의 린 조성물로 인하여 99 % 에탄 회수가 가능하다. 그러나 이러한 설계는 환류를 위하여 잔여물 기체를 압축시켜야 할 필요성으로 인해 그다지 효율적이지 않다.
공정의 효율성을 유지하면서, 높은 에탄 회수를 달성할 수 있는 공정에 대한 필요가 존재한다. 만약 공정이 추가 설비와 관련된 자본 비용을 최소화하기 위하여 단순화 될 수 있다면, 유리할 것이다.
도면의 간단한 설명
본원 발명의 특징, 이점 및 목적 뿐만 아니라 명확해 지게 될 그밖의 다른 점들을 얻고, 상세하게 이해할 수 있게 하기 위하여, 상기 간단하게 요약된 본원 발명은, 본 명세서의 일부를 구성하는 도면에 도시된 이들의 실시예를 참고하여 더욱 상세히 설명될 것이다. 그러나 첨부된 도면은 본원 발명의 바람직한 실시예를 설명할 뿐이며, 따라서 본원 발명의 범위를 제한하는 것으로 고려되지 않음을 알아두어야 하는데, 왜냐하면 본원 발명은 그밖의 다른 균등한 효과의 실시예를 허용할 수 있기 때문이다.
도 1은 Huebel에 부여된 미국 특허 제 4,519,824 호의 선행 기술 공정에 따른 전형적인 C2+ 화합물 회수 공정의 단순화된 흐름도이다;
도 2는 선행 기술 공정에 따른 제 2의 전형적인 C2+ 화합물 회수 공정의 단순화된 흐름도이다;
도 3은 본원 발명의 개선점을 도 1의 회수 공정으로 편입시키고, 본원 발명의 일 실시예에 따라 탈메탄화 장치에 제 4 탑 공급 흐름으로서 잔여물 기체 환류 흐름을 사용함을 통하여 압축 필요성을 감소시키는 것으로 특징되는 C2+ 화합물 회수 공정의 단순화된 흐름도이다;
도 4는 본원 발명의 개선점을 도 1의 회수 공정으로 편입시키고, 본원 발명의 다른 실시예에 따라 제 2 분리장치 상부 흐름과 잔여물 기체 환류 흐름의 조합을 통하여 압축 필요성을 감소시키는 것으로 특징되는 C2+ 화합물 회수 공정의 단순화된 흐름도이다;
도 5는 본원 발명의 개선점을 도 2의 회수 공정으로 편입시키고, 본원 발명의 또 다른 실시예에 따라, 탈메탄화 장치에 환류 흐름으로서 잔여물 기체 환류 흐름을 사용함을 통하여 압축 필요성을 감소시키는 것으로 특징되는 C2+ 화합물 회수 공정의 단순화된 흐름도이다;
도 6은 본원 발명의 개선점을 도 2의 회수 공정으로 편입시키고, 본원 발명의 또 다른 실시예에 따라, 제 3 주입 흐름과 잔여물 기체 환류 흐름의 조합을 통하여 압축 필요성을 감소시키는 것으로 특징되는 C2+ 화합물 회수 공정의 단순화된 흐름도이다; 및
도 7은 본원 발명의 일 실시예에 따라 저온 흡수장치에 보내지는 주입 흐름에 대한 선택적 공급 구조를 도시하는 단순화된 도식이다.
도면의 상세한 설명
도면을 단순화하기 위하여, 각각의 번호의 흐름 또는 설비에 관한 기능이 동일할 때, 다양한 흐름 및 설비에 대한 도 3, 4, 5, 6 및 7에서의 번호는 동일하다. 유사한 번호는 ', ", "' 인용부호를 통하여 유사한 요소임을 의미하며, 이들은 다른 실시예에서 일반적으로 유사한 요소를 지칭하는 것으로 사용된다.
여기서 사용되는 "주입 기체"란 용어는 탄화수소 기체를 의미하며, 이러한 기체는 전형적으로 고압 기체 라인으로부터 수용되며, 이산화탄소, 질소 및 다른 미량의 기체 뿐만 아니라 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌, 및 보다 무거운 성분과 조화된 메탄을 실질적으로 포함한다. "C2+ 화합물"이라는 용어는 알칸, 올레핀 및 알킨, 특히 에탄, 에틸렌, 아세틸렌 등과 같은 지방족 화학종을 포함하는 두 개 이상의 탄소 원자를 가진 모든 유기적 성분을 의미한다.
발명의 요약
본원 발명은 다중 환류 흐름을 사용하여 탄화수소 기체 흐름으로부터 에탄("C2+") 성분의 높은 회수율을 유지하면서 잔여 기체에 대한 압축 필요성을 감소시키는 공정 및 장치를 유리하게 포함한다.
먼저, 탄화수소 공급 흐름은 두 개의 흐름, 제 1 주입 흐름과 제 2 주입 흐름으로 나누어진다. 제 1 주입 흐름은 주입 기체 교환기에서 냉각되고, 제 2 주입 흐름은 탈메탄화 장치 탑의 하나 이상의 탈메탄화 장치 재비기(reboiler)에서 냉각된다. 상기 두 개의 흐름은 이후 저온 분리장치로 바로 보내진다. 탄화수소 공급 흐름이 5% 이상의 에탄 함량을 가질 때, 보다 많은 에탄을 회수하기 위하여 저온 흡수장치가 사용될 수 있다. 만약 저온 흡수장치가 사용된다면, 두 개의 흐름 중 보다 저온의 흐름은 저온 흡수장치의 정상에 도입되며 보다 고온의 흐름은 저온 흡수장치의 하부에 보내진다. 바람직하게는 저온 흡수장치는 하나 이상의 질량 전달 구역(mass transfer zone)을 포함한다.
저온 분리장치는 분리장치 상부 흐름과 분리장치 하부 흐름을 생성한다. 저온 분리장치 상부 흐름은 두 개의 흐름, 제 1 저온 분리장치 상부 흐름과 제 2 저온 분리장치 상부 흐름으로 나누어지는 반면에, 저온 분리장치 하부 흐름은 제 1 탈메탄화 장치 공급 흐름으로서 탈메탄화 장치에 바로 보내진다. 제 1 저온 분리장치 상부 흐름은 팽창기로 보내지고, 이후 제 2 탈메탄화 장치 공급 흐름으로서 탈메탄화 장치로 보내진다. 제 2 저온 분리장치 상부 흐름은 냉각되고, 이후 환류 분리장치에 보내진다.
다른 실시예에서, 주입 기체 흐름은 세 개의 흐름으로 나누어지는데, 여기서 제 1 및 제 2 흐름은 계속하여 각각 전단 교환기(front end exchanger), 탈메탄화 장치 재비기로 바로 보내진다. 제 3 흐름은 환류 분리장치로 보내지기 이전에 주입 기체 교환기 및 환류 중간 냉각기(subcooler)에서 냉각된다. 또한 이러한 실시예에서, 저온 분리장치 상부 흐름은 두 개의 흐름으로 나누어지지 않지만, 대신에, 단일 흐름으로 유지된다. 저온 분리장치 상부 흐름은 팽창되고, 이후 제 2 탈메탄화 장치 공급 흐름으로서 탈메탄화 장치로 공급된다.
저온 분리장치와 유사하게, 환류 분리장치 또한 환류 분리장치 상부 흐름과 환류 분리장치 하부 흐름을 생성한다. 환류 분리장치 하부 흐름은 제 3 탈메탄화 장치 공급 흐름으로서 탈메탄화 장치로 바로 보내진다. 환류 분리장치를 빠져나온 후, 환류 분리장치 상부 흐름은 냉각되고, 응축되어, 제 4 탈메탄화 장치 공급 흐름으로서 탈메탄화 장치로 보내진다.
탈메탄화 장치 탑은 바람직하게는 하부에서 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌 및 보다 무거운 성분의 대부분을 함유하는 NGL 생성물과 정상에서 메탄 및 보다 가벼운 성분의 상당량을 함유하는 탈메탄화 장치 상부 흐름, 또는 저온 잔여물 기체 흐름을 생성하는 재비된 흡수장치이다. 탈메탄화 장치 상부 흐름은 환류 교환기에서 데워지고, 이후 주입 기체 교환기에서 데워진다. 이렇게 데워진 잔여물 기체 흐름은 이후 부스터 압축기를 통과하여 압력이 상승되고, 이후 파이프라인 압력으로 압축되어 잔여물 기체 흐름을 생성한다. 고압 잔여물 기체 흐름의 일부분은 냉각되고, 응축되어, 정상 공급 흐름, 또는 탈메탄화 장치 환류 흐름으로서 탈메탄화 장치 탑에 보내진다. 다른 방법으로, 탈메탄화 장치 환류 흐름은 주입 기체 교환기에서 냉각되고, 제 2 저온 분리장치 상부 흐름의 부분과 조합되어, 환류 교환기에서 부분적으로 응축되고, 이후 환류 분리장치로 공급된다.
또 다른 실시예에서, 주입 기체 흐름은 세 개의 흐름으로 나누어지고, 제 3 주입 기체 흐름은 잔여물 기체 환류 흐름과 조합된다. 이러한 조합된 주입/재생 흐름은 주입 기체 교환기 및 환류 중간 냉각기 모두에서 냉각된다. 이러한 실시예에서, 저온 분리장치 상부 흐름은 두 개의 흐름으로 나누어 지지 않지만, 대신 팽창되어 제 2 탈메탄화 장치 공급 흐름으로서 탈메탄화 장치로 공급된다.
탈메탄화 장치는, 탈메탄화 장치 재비기에서 데워지고 탈메탄화 장치로부터 냉각 효과를 회수하고 열을 공급하기 위하여 순환 흐름으로서 탈메탄화 장치로 다시 보내지는 하나 이상의 재비기 흐름을 생성한다. 게다가 탈메탄화 장치는 또한 탈메탄화 장치 상부 흐름과, 회수된 C2+ 성분의 대부분을 함유하는 탈메탄화 장치 하부 흐름을 생성한다. C2+ 성분의 회수는 다른 C2+ 회수 공정에 비해 손색이 없는 반면에, 압축 필요성은 훨씬 더 낮다.
본원 발명을 사용하여 달성되는 개선된 작업능력을 설명하기 위하여, 여기서 설명된 선행 기술의 공정 및 본원 발명의 실시예를 사용하여 유사한 공정 조건이 모의 실험된다. 조성, 유속, 온도, 압력, 및 다른 공정 조건들은 오직 설명적 목적만을 위한 것이며, 여기 첨부된 청구항의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예는 유사한 조건 하에서 본원 발명의 작업 능력 및 선행 기술의 공정을 비교하는데 사용될 수 있다.
선행 기술의 실시예
도 1은 Huebel에 부여된 미국 특허 제 4,519,824호에 설명된 선행 기술의 공정을 도시한다. 설비에 대하여 미가공의 공급 기체(raw feed gas)는 물, C02, H2S, 등과 같이 극저온 공정에 유해한 특정 불순물을 함유할 수 있다. 미가공의 공급 기체 흐름이 대량 존재한다면(도시되지 않음), C02 및 H2S를 제거하기 위하여 처리되게 된다. 이러한 기체는 이후 건조되고 설비의 극저온 구역으로 보내지기 전에 여과된다. 주입 공급 기체 흐름(20)은 제 1 공급 흐름(20a)와 제 2 공급 흐름(20b)로 나누어진다. 공급 기체 흐름 유동의 58%인 제 1 공급 흐름(20a)는 저온 흐름에 대하여 주입 기체 교환기(22)에서 -37°F 로 냉각된다. 제 2 공급 흐름(20b)는 증류탑으로부터 저온 흐름에 대하여 -22°F 로 냉각된다. 상기 두 개의 저온 공급 흐름(20a,20b)는 이후 혼합되고, 상 분리를 위하여 저온 분리장치(50)으로 보내진다. 저온 분리장치(50)은 -31°F 에서 가동한다. 공급 기체 흐름(20)의 조성 및 공급 압력에 따라, 제 1 및 제 2 공급 흐름(20a, 20b)를 냉각시키는 것을 돕기 위하여 바람직하게는 프로판 냉각의 형태인 약간의 외부적 냉각이 필요할 수도 있다. 이러한 실시예에서, 압력 및 온도는 -18°F 에서의 프로판 냉각이 충분한 냉각을 제공하기 위하여 필요 하도록 선택되었다. 저온 분리장치(50)은 분리장치 하부 흐름(52)와 분리장치 상부 흐름(54)를 생성한다. 분리장치 하부 흐름(52)는 제 1 팽창 밸브(130)을 통하여 257 psia로 팽창되고, 이에 의하여 -70°F로 냉각된다. 이렇게 냉각되고 팽창된 분리장치 하부 흐름은 하부 탑 공급 흐름(53)으로서 탈메탄화 장치(70)으로 보내진다.
분리장치 상부 흐름(54)는 상기 유동의 66%를 함유하는 제 1 분리장치 상부 흐름(54a)과 상기 유동의 나머지를 함유하는 제 2 분리장치 상부 흐름(54b)로 나누어진다. 결과적으로, 제 1 분리장치 상부 흐름(54a)은 팽창기(100)에서 252 psia로 등엔트로피적으로(isentropically) 팽창된다. 상기 흐름으로부터의 작업량의 추출 및 압력의 감소로 인하여, 생성된 팽창된 흐름(56)은 -115°F 로 냉각되고, 보다 낮은 중간 탑 공급 흐름(56)으로서 탈메탄화 장치(70)으로 보내진다.
제 2 분리장치 상부 흐름(54b)는 -85°F로 냉각되고, 저온 흐름과의 열 교환에 의하여 중간 냉각기 교환기(90)에서 부분적으로 응축되어 환류 분리장치(60)으로 공급된다. 환류 분리장치(60)은 밸브(140)을 통과하여 252 psia로 팽창되고, 이에 의하여 -150°F 으로 냉각되는 환류 분리장치 하부 흐름(62)을 생성한다. 이러한 팽창된 흐름은 이후 제 3의, 또는 보다 높은 중간 탑 공급 흐름(64)으로서 탈메탄화 장치 탑으로 보내진다. 환류 분리장치(60)은 또한 환류 분리장치 상부 흐름(66)을 생성한다. 이러한 증기 흐름(66)은 환류 교환기(65)에서 -156°F로 냉각되고, 이로서 완전히 응축된다. 이러한 냉각된 흐름(66)은 이후 밸브(150)을 통과하여 252 psia로 팽창되고, 이에 의하여 -166°F로 냉각된다. 이러한 저온 흐름(68)은 이후 제 4 탑 공급 흐름(68)으로서 탈메탄화 장치(70)으로 보내진다.
탈메탄화 장치 탑(70)은 탑 하부 흐름, 또는 C2+ 생성물 흐름(77) 및 탑 상부 흐름, 또는 린 잔여물 흐름(78)을 생성하는 재비된 흡수장치이다. 상기 탑에는 주입 기체 흐름의 적어도 일부분을 냉각하는 측면 재비기가 제공되며, 상기 탑은 보다 낮은 온도에서 흐름을 냉각시킴으로써 공정을 더욱 효율적으로 만든다. 탑 상부를 빠져나온 -164°F의 린 잔여물 기체 흐름(78)은 환류 교환기(65)에서 -106°F로 가열되고, 이후 중간 냉각기(90)에서 -53°F으로 더욱 가열되며, 주입 기체 교환기(22)에서 85°F로 훨씬 더 가열된다. 이렇게 데워진 저압 기체는 팽창기(100)에 의하여 발생된 전력으로 가동하는 부스터 압축기(102)에서 압력이 상승된다. 부스터 압축기(102)를 빠져나온 298 psia의 기체는 이후 잔여물 압축기(110)에서 805 psia로 압축된다. 고온의 잔여물 기체는 공기 냉각기(112)에서 냉각되고, 추가적인 가공을 위하여 생성물 잔여물 기체 흐름(114)으로서 보내진다. 모의 실험 결과를 표 1에 나타내었다.
[표 1]
선행 기술의 실시예
본원 발명의 제 1 실시예
본원 발명의 일 요소는 도 7에서 상세히 설명된다. 이러한 요소는 탄화수소 공급 흐름을 두 개의 흐름, 제 1 주입 흐름(20a) 및 제 2 주입 흐름(20b)으로 나누는 단계, 및 이들 흐름의 각각을 저온 분리장치(50)으로 공급하는 단계를 포함한다. 제 2 주입 흐름(20b)보다 더 낮은 온도를 가지는 제 1 주입 흐름(20a)은 저온 분리장치(50)의 정상으로 공급되고, 제 2 주입 흐름(20b)는 저온 흡수장치(50)의 하부에 공급된다. 이러한 특징은 각각 -37°F 및 -22°F인 두 개의 주입 기체 흐름 (20a 및 20b)이 상이한 온도에서 이들 각각의 교환기를 빠져나오기 때문에 사용될 수 있다. 두 개의 흐름 중 보다 저온인 것은 저온 분리장치(50) 안의 충전층 또는 질량 전달 구역의 정상에 보내지고, 두 개의 흐름 중 보다 고온인 것은 충전층 또는 질량 전달 구역의 하부에 도입된다. 이는 상기 두 개의 흐름 중의 잠열(latent heat)의 차이로 인한 추진력을 도입한다. 이러한 실시예에서, 저온 분리장치(50)은 바람직하게는 저온 흡수장치(50')이다. 도 7에 도시된 강화된 공급 배치를 이용하는 본원 발명의 실시예가 모의 실험 되었다. 본원 발명과 관련된 개선된 작업 능력을 강조하기 위하여 선행 기술의 실시예에서 사용되었던 동일한 잔여물 및 냉각 압축 필요 조건이 본 실시예에서 사용되었다. 본 모의 실험의 결과가 표 1a에서 제공된다.
[표 1a]
제 1 선행 기술의 실시예와 제 1 본원 발명의 실시예 비교
표 1a 에서 볼 수 있는 바와 같이, 충전층의 하부에 더 고온의 흐름(20b)를 제공하는 단계는 충전층을 따라 흘러내려오는 액체로부터 보다 가벼운 성분을 제거하는 제거 증기를 제공한다. 이러한 단계는 분리장치 상부 기체 흐름(54)안에 보다 가벼운 성분을, 및 분리장치 하부 흐름(52)안에 보다 무거운 성분을 농축시킨다. 에탄 회수의 0.34 % 증가는 농축된 증기 분리장치 상부 기체 흐름(54)로 인한 것이다. 만약 흐름(20a)와 흐름(20b) 간의 온도 차이가 더 크다면, 더욱 단언된 효과를 관찰할 수 있다.
본원 발명의 제 2 실시예
도 5는 본원 발명의 일 실시예를 도시하는데, 이는 개선된 C2+ 화합물 회수 설계(10)을 포함한다. 선행 기술의 실시예와 관련하여 언급하였던 바와 같이, 설비에 대한 미가공의 공급 기체는 물, C02, H2S 등과 같이 극저온 가공에 유해한 특정 불순물을 함유할 수 있다. 미가공의 공급 기체 흐름이 대량 존재한다면, C02 및 H2S를 제거하기 위하여 처리되게 된다. 이러한 기체는 이후 건조되고, 설비의 극저온 구역에 보내지기 이전에 여과된다. 본 실시예에서, 주입 공급 기체 흐름(20)은 주입 공급 기체 흐름 유동의 36%를 함유하는 제 1 주입 흐름(20a)과 주입 공급 기체 흐름 유동의 52%를 함유하는 제 2 주입 흐름(20b), 및 주입 공급 기체 흐름 유동의 나머지를 함유하는 흐름(20c)로 나누어진다. 제 1 주입 흐름(20a)는 주입 교환기(30)에서 저온 흐름과의 열 교환 접촉에 의하여 -58°F로 냉각된다.
제 2 주입 흐름(20b)은 탈메탄화 장치 재비기(40)에서 제 1 재비기 흐름 (71, 73, 75)와의 열 교환 접촉에 의하여 -58°F로 냉각된다. 본원 발명의 모든 실시예에서, 주입 교환기(30) 및 탈메탄화 장치 재비기(40)은 단일의 다중-경로 교환기, 각각의 열 교환기 다수, 또는 이들의 조합 및 이종(variation)일 수 있다. 다음으로, 주입 흐름(20a, 20b)는 조합되어 -58°F에서 가동하는 저온 분리장치(50)으로 보내진다. 주입 공급 기체 흐름(20)의 조성 및 공급 압력에 따라, 프로판 냉각의 형태인 몇몇 외부적 냉각이 주입 기체 흐름(20a, 20b)를 충분히 냉각시키는데 필요할 수도 있다. 본 실시예에 대하여 -33°F의 프로판 냉각에 요구되는 압력과 온도가 선택되었다. 도 7에서 보는 바와 같이, 만약 저온 흡수장치(50')이 여기 논의된 바와 같이 사용된다면, 두 개의 주입 흐름(20a, 20b) 중 보다 저온인 것은 저온 흡수장치(50')의 정상에 보내지고, 두 개의 주입 흐름(20a, 20b) 중 보다 고온인 것은 저온 흡수장치(50')의 하부에 보내질 수 있다. 도 7은 20a 및 20b를 온도에 따라 저온 흡수장치(50') 정상 또는 하부로 향하도록 하는 보조관(bypass) 선택을 도시한다. 바람직하게는 저온 흡수장치(50')는 하나 이상의 질량 전달 구역을 포함한다. 본 실시예에서, 질량 전달 구역은 트레이(tray) 또는 유사한 평형 분리 장소 또는 순간 증발 용기일 수 있다.
저온 분리장치(50)은 분리장치 하부 흐름(52)와 분리장치 상부 흐름(54')을 생성한다. 분리장치 하부 흐름(52)는 제 1 팽창 밸브(130)을 통하여 475 psia로 팽창되고, 이에 의하여 -84°F로 냉각된다. 이러한 냉각되고 팽창된 흐름은 제 1 탈메탄화 장치, 또는 탑, 공급 흐름(53)으로서 탈메탄화 장치(70)으로 보내진다.
분리장치 상부 흐름(54')은 본질적으로 팽창기(100)에서 465 psia로 등엔트로피적으로 팽창된다. 상기 흐름으로부터의 작업 추출 및 압력의 감소로 인하여, 생성된 팽창된 흐름(56')은 -101°F로 냉각되고, 탈메탄화 장치(70)으로, 바람직하게는, 제 2 공급 탑 흐름(56')으로서 제 3 탑 공급 흐름(64") 아래로 보내진다. 이러한 작업은 탈메탄화 장치 상부 흐름(78)의 압력을 부분적으로 높이기 위하여 팽창기(100)에 의하여 가동된 부스터 압축기(102)에서 이후에 회수된다.
제 3 주입 증기 흐름(20c)는 주입 기체 교환기(30)에서 -55°F로 냉각되고, 부분적으로 응축된다. 이러한 흐름은 이후 중간 냉각기 교환기(90)에서 저온 흐름과의 열 교환 접촉에 의하여 -70°F로 더욱 냉각되고, 중간(intermediate) 환류 흐름(55')으로서 환류 분리장치(60)에 공급된다. 환류 분리장치(60)은 환류 분리장치 하부 흐름(62")와 환류 분리장치 상부 흐름(66")을 생성한다. 환류 분리장치 하부 흐름(62")은 제 2 팽창 밸브(140)에 의하여 팽창되고 탈메탄화 장치(70), 바람직하게는, 제 3 탑 공급 흐름(64")으로서 제 4 탑 공급 흐름(68") 아래에 공급된다. 또한, 환류 분리장치 상부 흐름(66")은 환류 응축기(80)에서 저온 흐름과의 열 교환 접촉에 의하여 냉각되고, 제 3 팽창 밸브(150)에 의하여 465 psia로 팽창되어, 이로서 상기 흐름을 -133°F로 냉각시키고, 탈메탄화 장치 환류 흐름(126) 아래의 제 4 탑 공급 흐름(68")로서 탈메탄화 장치 탑(70)으로 공급된다.
또한 탈메탄화 장치(70)에는 제 2 탑 공급 흐름(56'), 제 3 탑 공급 흐름(64"), 제 4 탑 공급 흐름(68"), 및 탈메탄화 장치 환류 흐름(126)이 공급되고, 이로서 탈메탄화 장치 상부 흐름(78), 탈메탄화 장치 하부 흐름(77), 및 세 개의 재비기 측면 흐름(71, 73, 75)를 생성한다.
탈메탄화 장치(70)에서, 제 1 탑 공급 흐름(53)에서 올라가는 증기는 제 2 탑 공급 흐름(56), 제 3 탑 공급 흐름(64), 제 4 탑 공급 흐름(68), 및 탈메탄화 장치 환류 흐름(126)으로부터 떨어지는 액체와의 친밀한 접촉에 의하여 적어도 부분적으로 응축되고, 이로서 주입 공급 기체 흐름(20)의 메탄 및 보다 가벼운 성분의 상당량을 함유하는 탈메탄화 장치 상부 흐름(78)을 생성한다. 응축된 액체는 탈메탄화 장치(70)을 따라 흘러 내려와서, 주입 공급 기체 흐름(20)으로부터 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌 및 보다 무거운 성분의 대부분을 함유하는 탈메탄화 장치 하부 흐름(77)으로서 제거된다.
재비기 흐름(71, 73, 및 75)는 바람직하게는 용기의 중간보다 더 아래의 탈메탄화 장치(70)로부터 제거된다. 또한 세 개의 재비기 흐름(71, 73, 및 75)는 탈메탄화 장치 재비기(40)에서 데워지고 재비기 환류 흐름(72, 74, 및 76)으로서 각각 탈메탄화 장치로 돌아간다. 측면 재비기 고안은 탈메탄화 장치(70)으로부터 냉각의 회수를 가능하게 한다.
탈메탄화 장치 상부 흐름(78)은 환류 응축기(80), 환류 중간 냉각기 교환기(90), 및 전단 교환기(30)에서 90°F로 데워진다. 데워진 후, 탈메탄화 장치 상부 흐름(78)은 팽창기에 의하여 발생된 전력에 의하여 부스터 압축기(102)에서 493 psia로 압축된다. 중간 압력 잔여물 기체는 이후 잔여물 압축기(110)로 보내지는데, 여기에서 압력은 잔여물 기체 흐름(120)을 형성하기 위하여 800 psia 또는 파이프라인 압력 이상으로 상승된다. 다음으로, 압축하는 동안 발생된 열을 경감시키기 위하여, 압축기 후방냉각기(aftercooler)(112)는 잔여물 기체 흐름(120)을 냉각시킨다. 잔여물 기체 흐름(120)은 주입 공급 기체 흐름(20)의 메탄 및 보다 가벼운 성분의 상당량과 C2+ 성분 및 보다 무거운 성분의 적은 부분을 함유하는 파이프라인 판매 기체이다.
잔여물 기체 흐름(120)의 적어도 일부분은 291.44 MMSCFD 유속의 잔여물 기체 환류 흐름(122)를 생성하기 위하여 공정으로 돌아간다. 우선, 이러한 잔여물 기체 환류 흐름(122)는 전단 교환기(30), 환류 중간 냉각기 교환기(90), 및 환류 응축기(80)에서 저온 흐름과의 열 교환 접촉에 의하여 -131°F로 냉각되어 실질적으로 응축된다. 다음으로, 이러한 냉각된 잔여물 기체 환류 흐름(124)는 제 4 팽창 밸브(160)를 통하여 465 psia로 팽창되는데, 이에 의하여 잔여물 기체 환류 흐름은 -138°F로 냉각되며, 탈메탄화 장치 환류 흐름(126)으로서 탈메탄화 장치(70)으로 보내진다. 바람직하게는, 탈메탄화 장치 환류 흐름(126)은 탈메탄화 장치 (70)에 정상 공급 흐름으로서 제 4 탑 공급 흐름(68")위의 탈메탄화 장치(70)으로 보내진다. 앞에서 지적된 바와 같이, 외부적 프로판 냉각 시스템은 당해 기술 분야의 당업자에 의하여 숙지된 바와 같이, 공정 모두를 모의 실험하는데 사용되었던 두 단계 시스템이다. 그 밖의 다른 냉각 매개물도 프로판 대신에 사용될 수 있으며, 이는 본원 발명의 범위에 속하는 것으로 간주된다. 도 5에 도시된 공정에 기초된 모의 실험의 결과가 표 2에 제공된다.
[표 2]
제 2 본원 발명의 실시예
표 1과 2를 비교할 때, 도 5에 도시된 신규한 공정은 도 1에 도시된 공정보다 0.25 %의 보다 많은 에탄 및 본질적으로 동일한 양의 프로판을 회수하는 반면에, 약 14 %의 보다 낮은 총 압축력을 필요로 함을 알 수 있다. 이러한 보다 낮은 압축력은 자본 및 가동 비용의 상당한 절감을 가져올 것이다.
본원 발명의 추가적인 이점 또는 특징은 C02 결빙(freezing)을 저지하는 능력이다. 탈메탄화 장치 탑은 트레이 위에 C02를 쌓으려는 경향이 있기 때문에, 제일 먼저 결빙을 겪을 것이라 예상되는 위치는 탈메탄화 장치 탑의 정상 구역이다. 도 1에 도시된 및 선행 기술의 실시예에 나타난 선행 기술의 공정에서, 트레이(2)는 2.57 몰%의 C02를 가지며, -157.5°F에서 가동한다. 이는 C02가 결빙하기 시작할 때의 조건인데, 이는 탈메탄화 장치가 가동할 수 있는 최저 압력을 설정한다. C02 결빙은 기체 가공기 협회 (GPA) 조사 보고서 RR-10 자료에 기초된다. 도 5에 도시되고 제 2의 본원 발명 실시예에 나타난 바와 같은 본원 발명에 있어서, 탈메탄화 장치는 보다 상당히 높은 압력에서 가동된다. 공급 기체 흐름 중의 C02의 동일한 양으로 인하여, 탈메탄화 장치내의 트레이(3)은 최저온이지만, 여전히 충분하게 C02 어는점 이상이다. 트레이(3)은 -129.5°F에서 가동하며 1.28 몰%의 C02를 가진다.
이러한 조건은 50°F의 C02 결빙에 대한 접근을 제공한다. 본원 발명의 공정은 탈메탄화 장치 내에서의 C02 결빙없이 공급 기체 흐름 내의 실질적으로 더 많은 C02를 견뎌낼 수 있는데, 이는 도 1에 도시된 공정과 같은 선행 기술의 공정을 능가하는 현저한 개선점이다. 모의 실험 수행은 탈메탄화 장치 내에서 결빙이 일어나기 이전에 본원 발명 공정의 공급 기체 흐름 중의 C02가 선행 기술 공정에서보다 최고 5.5 배 더 많이 증가될 수 있음을 보여준다. 그러므로 본원 발명의 실시예에 따른 공정을 사용함으로써, 일 실시예는 공급 기체로부터 C02 를 제거하지 않는 단계를 포함하며, 이는 비처리된(untreated) 공급 흐름이라 일컫는다. 이러한 비처리된 공급 흐름을 사용하는 실시예의 경제적 이점은 상당하다.
본원 발명의 공정 실시예에 있어서 이중의 환류 흐름을 사용하는 것은 몇가지 이점을 가진다. 공급 기체 흐름 또는 저온 분리장치 상부 흐름의 일부인 보다 낮은 환류는 에탄이 더 풍부하며, 90 초반 내지 중반을 넘는 에탄 회수를 생성할 수 없다. 본질적으로 잔여물 기체인 정상 환류는 에탄이 적으며 90 중반 내지 후반 범위의 높은 에탄 회수를 달성하는데 사용될 수 있다. 그러나 잔여물 순환 흐름을 이용하는 공정은 잔여물 기체 흐름이 응축될 수 있는 압력까지 압축될 필요가 있기 때문에 가동시키는데 비용이 비쌀 수 있다. 그러므로 이러한 흐름의 크기는 최소한으로 유지될 필요가 있다. 이러한 환류의 조합을 사용함으로써 공정을 최적화시키는 것은 공정을 더욱 효율적으로 만든다. 프로젝트 기간 동안, 어느 정도의 에탄 회수의 손실에서 설비를 통하여 더 많은 기체를 가공할 필요가 있는 때가 존재할 수 있다. 본원 발명에 의한 공정은 회수 필요성의 변화가 가능하도록 하기에 유리하게 융통적이다. 예컨대, 정상 린 환류 흐름은 감소되어, 이에 의하여 잔여물 압축기 상의 부하를 감소시킬 수 있는데, 이는 차례로 설비로 하여금 더욱 많은 기체의 작업처리량을 가공할 수 있게 할 것이다. 또한 프로젝트의 수명 동안 프로판 회수는 여전히 높게 유지되나, 에탄은 차단될 필요가 있는 때가 존재할 수도 있다. 이중의 환류 흐름의 조작은 특정한 목표를 이루기 위한 가동 설계 배치를 가능하게 한다. 정상 환류 흐름은 프로판 손실을 최소화하기 위하여 유지될 수 있는 반면, 중간체 환류 흐름은 에탄 회수를 낮추기 위하여 감소될 수 있다.
도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 저온 분리장치 하부 흐름 부분은 중간냉각되어, 이후 탑 공급 흐름(69)으로서 탈메탄화 장치(70)의 정상쪽의 탈메탄화 장치(70)에 보내질 수 있다. 탑 공급 흐름(69) 중의 저온 액체는 C2+ 성분을 흡수하는 린 오일로서 작용하고, 이로서 회수를 증가시킨다. 도 5에 대한 모의 실험은 저온 분리장치 하부 흐름의 일부분을 중간냉각시키고, 이를 탈메탄화 장치 탑(70)의 정상에 첨가하는 것을 수행하였다. 본 모의 실험의 결과를 표 3에 나타낸다. 보다 낮은 총 압축에 대하여, 0.2%의 에탄 회수 증가가 존재하였다.
[표 3]
본원 발명(도 5)
도 3은 본원 발명에 따른 개선된 C2+ 회수 공정의 다른 실시예(10)을 도시한다. 본 설계는 중간 환류 흐름(55')의 공급원 때문에 도 5와 다르다. 도 5에서와 같이 주입 공급 흐름(20c)으로부터 중간 환류 흐름(55')을 유도하는 대신에, 저온 분리장치 상부 흐름(54)의 일부분인 중간 환류 흐름(54b)가 사용된다. 공정의 나머지 단계는 동일하다.
도 4는 개선된 C2+ 회수 공정의 다른 실시예(11)을 도시하는데, 여기서 잔여물 기체 환류 흐름(122')은 전단 교환기(30)에서 저온 흐름과의 열 교환 접촉에 의하여 냉각되고, 이후 제 2 분리장치 상부 흐름(54b')과 조합되어, 조합 환류 흐름(55)을 생성한다. 본 조합 환류 흐름(55)는 이후 순환 중간 냉각기(90)에서 저온 흐름과의 열 교환 접촉에 의하여 냉각된다. 다음으로, 조합 순환 흐름(55)은 환류 분리장치(60)으로 공급되는데, 여기서 환류 분리장치(60)은 환류 분리장치 하부 흐름(62')과 환류 분리장치 상부 흐름(66')을 생성한다.
탑 공급 흐름(69)는 도 5에 도시된 공정을 참고하여 설명된 바와 같이, 도 3, 4, 및 6에 도시된 공정에서 사용될 수 있다. 도 4에서, 조합 환류 흐름(55)의 일부분은 조합된 환류 측면 흐름(57)으로서 탈메탄화 장치(70)으로 보내지기 이전에 탑 공급 흐름(69)과 조합될 수 있다.
도 4에서 보는 바와 같이, 환류 분리장치 하부 흐름(62')은 제 2 팽창 밸브(140)을 통하여 팽창되고, 이후 제 3 탑 공급 흐름(64')으로서 탈메탄화 장치(70)으로, 바람직하게는 제 4 탑 공급 흐름(68') 아래로 보내진다. 환류 분리장치 상부 흐름(66')은 환류 응축기(80)에서 적어도 탈메탄화 장치 상부 흐름(78)과의 열 교환 접촉에 의하여 냉각되고, 제 3 팽창 밸브(150)를 통하여 팽창되어, 이후 제 4 탑 공급 흐름(68')으로서 탈메탄화 장치(70)으로 공급된다. 제 4 탑 공급 흐름(68')은 바람직하게는 탈메탄화 장치(70)로 보내지는 가장 높은 공급 흐름이다.
본원 발명의 또 다른 실시예에서, 도 6은 또 다른 개선된 C2+ 회수 공정(13)을 도시하는데, 여기서 잔여물 기체 환류 흐름(122")은 제 3 주입 흐름(20c')과 조합되어, 조합된 주입/순환 흐름(123)을 생성한다. 이러한 조합된 주입/환류 흐름(123)은 전단 교환기(30) 및 환류 중간 냉각기(90)에서 탈메탄화 장치 상부 흐름(78)과의 열 교환 접촉을 통하여 냉각된다. 또한 냉각된 주입/순환 흐름(55")은 다음으로 환류 분리장치(60)으로 보내진다. 결과적으로, 환류 분리장치(60)은 환류 분리장치 하부 흐름(62"')과 환류 분리장치 상부 흐름(66"')을 생성한다. 환류 분리장치 하부 흐름(62"')은 제 2 팽창 밸브(140)를 통하여 팽창되고, 이후 제 3 탑 공급 흐름(64"')으로서 탈메탄화 장치(70)으로, 바람직하게는 제 4 탑 공급 흐름(68"') 아래로 보내진다. 환류 분리장치 상부 흐름(66"')은 환류 응축기(80)에서 탈메탄화 장치 상부 흐름(78)과의 열 교환 접촉에 의하여 냉각되고, 제 3 팽창 밸브(150)를 통하여 팽창되어, 이후 탈메탄화 장치 환류 흐름, 또는 제 4 탑 공급 흐름(68"')으로서 탈메탄화 장치(70)으로 공급된다. 제 4 탑 공급 흐름(68"')은 바람직하게는 탈메탄화 장치(70)으로 보내지는 가장 높은 공급 흐름이다.
도 6에 도시된 실시예에서, 분리장치 상부 흐름(54')은 두 개의 흐름으로 나누어지지 않고, 단일 흐름으로서 유지된다. 대신에, 분리장치 상부 흐름은 팽창기(100)에서 팽창되고, 제 2 탑 공급 흐름(56')으로서 탈메탄화 장치(70)으로, 바람직하게는 제 3 탑 공급 흐름(64"') 아래로 보내진다.
공정 실시예 이외에도, 여기에 설명된 공정을 수행하는데 사용되는 장치에 대한 장치 실시예 또한 유리하게 제공된다. 본원 발명의 또 다른 실시예로서, 메탄 및 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌, 및 보다 무거운 성분을 함유하는 기체 흐름을 메탄 및 보다 가벼운 성분의 상당량을 함유하는 휘발성 기체 분취물과 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌, 및 보다 무거운 성분의 대부분을 함유하는 덜 휘발성 분취물로 분리하는 장치가 유리하게 제공된다. 바람직하게는 상기 장치는 제 1 교환기(30), 저온 분리장치(50), 탈메탄화 장치(70), 팽창기(100), 제 2 냉각기(90), 환류 분리장치(60), 제 3 냉각기(80), 제 1 가열기(80), 및 부스터 압축기 (102)를 포함한다.
제 1, 또는 주입, 교환기(30)은 바람직하게는 탄화수소 공급 흐름을 냉각하고 적어도 부분적으로 응축시키는데 사용된다. 저온 분리장치(50)은 탄화수소 공급 흐름을 제 1 증기 흐름, 또는 저온 분리장치 상부 흐름(54)와 제 1 액체 흐름, 또는 저온 분리장치 하부 흐름(52)로 분리하는데 사용된다.
탈메탄화 장치(70)은 제 1 액체 흐름(52)을 제 1 탑 공급 흐름으로서, 팽창된 제 1 분리장치 상부 흐름(56)을 제 2 탑 공급 흐름으로서, 환류 분리장치 하부 흐름(62)를 제 3 탑 공급 흐름으로서, 환류 분리장치 상부 흐름(66)을 제 4 탑 공급 흐름으로서 수용하는데 사용된다. 탈메탄화 장치(70)은 메탄 및 보다 가벼운 성분의 상당량을 함유하는 탈메탄화 장치 상부 흐름(78)과 회수된 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌, 및 보다 무거운 성분의 다수 부분을 함유하는 탈메탄화 장치 하부 흐름(77)을 생성한다.
팽창기(100)은 제 1 분리장치 상부 흐름(54)를 팽창시켜, 탈메탄화 장치(70)에 공급하기 위한 팽창된 제 1 분리장치 상부 흐름(56)을 생성하는데 사용된다. 제 2 냉각기, 또는 환류 중간 냉각기 교환기(90)는, 도 3에 도시된 바와 같이 제 2 분리장치 상부 흐름 (54b)를 냉각시키고 적어도 부분적으로 응축시키거나, 도 5에 도시된 바와 같이 제 3 주입 공급 흐름(20c)을 냉각시키고 적어도 부분적으로 응축시키는데 사용될 수 있다.
환류 분리장치(60)은 도 3에 도시된 바와 같이 제 2 분리장치 상부 흐름(54b)를 환류 분리장치 상부 흐름(66)과 환류 분리장치 하부 흐름(62)로 분리하는데 사용된다. 또한 환류 분리장치(60)은 도 5에 도시된 바와 같이 제 3 주입 공급 흐름(20c)을 환류 분리장치 상부 흐름(66)과 환류 분리장치 하부 흐름(62)로 분리하는데 사용될 수 있다.
제 3 냉각기, 또는 환류 응축기(80)은 환류 분리장치 상부 흐름(66)을 냉각시키고 실질적으로 응축시키는데 사용된다. 제 1 가열기(80)은 탈메탄화 장치 상부 흐름(78)을 데우는데 사용된다. 제 3 냉각기 및 제 1 가열기(80)은 환류 분리장치 상부 흐름(66)을 위한 냉각과 탈메탄화 장치 상부 흐름(78)을 위한 가열을 동시에 제공하는데 사용되는 공통의 열 교환기가 될 수 있다. 부스터 압축기(102)는 탈메탄화 장치 상부 흐름(78)을 압축시켜 잔여물 기체 흐름(120)을 생성하는데 사용된다.
또한 본원 발명의 장치 실시예는 잔여물 압축기(110) 및 제 4 냉각기, 또는 공기 냉각기(112)를 포함할 수 있다. 이미 설명한 바와 같이 잔여물 압축기(110)는 잔여물 기체 흐름의 압력을 더욱 상승시키는데 사용된다. 고온의 잔여물 기체 흐름(120)은 공기 냉각기(112)에서 냉각되고, 추가적인 가공을 위하여 생성 잔여물 기체 흐름(114)으로서 보내진다.
또한 본원 발명은 제 1 팽창 밸브(130), 제 2 팽창 밸브 (140), 제 3 팽창 밸브(150)을 포함할 수 있다. 팽창 밸브(130)은 분리장치 하부 흐름(52)을 팽창시켜 제 1, 또는 하부 탑 공급 흐름(53)을 생성하는데 사용될 수 있다. 팽창 밸브(140)은 환류 분리장치 하부 흐름(62)를 팽창시켜 제 3, 또는 보다 높은 중간 탑 공급 흐름(64)을 생성하는데 사용될 수 있다. 팽창 밸브(150)은 환류 분리장치 상부 흐름(66)을 팽창시켜 제 4 탑 공급 흐름(68)을 생성하는데 사용될 수 있다. 또한 도 3 및 도 5에서 보는 바와 같이, 제 4 팽창 밸브(160)은 냉각된 잔여물 기체 환류 흐름(122)의 적어도 일부분을 팽창시켜 탈메탄화 장치 환류 흐름(126)을 생성하기 위해 포함될 수 있다. 본원 발명의 모든 실시예에서, 각각의 팽창 밸브는 각각의 공정 흐름을 팽창시킬 수 있는 장치가 될 수 있다. 적합한 팽창 장치의 예시에는 제어 밸브 및 팽창기가 있다. 그 밖의 다른 적합한 팽창 장치는 당해 기술 분야의 당업자에게 공지되어 있을 것이며, 이들은 본원 발명의 범위에 속하는 것으로 간주된다.
본원 발명의 모든 실시예에서, 탈메탄화 장치(70)은 재비된 흡수장치 일 수 있다. 본원 발명의 몇몇 실시예에서, 저온 분리장치(50)은 도 7에서 보는 바와 같이 저온 흡수장치(50')일 수 있다. 본원 발명의 모든 실시예에서, 저온 분리장치(50)은 충전층, 또는 질량 전달 구역을 포함할 수 있다. 적합한 질량 전달 구역의 그 밖의 예시에는 트레이 또는 유사한 평형 분리 장소 또는 순간 증발 용기가 있다. 그밖의 적합한 질량 전달 구역은 당해 기술 분야의 당업자에게 공지되어 있을 것이며, 이들은 본원 발명의 범위에 속하는 것으로 간주된다. 만약 질량 전달 구역이 제공된다면, 도 7에 도시된 다른 공급 배치가 이용될 수 있다.
본원 발명의 실시예로서, 선행 기술의 공정에 적합한 공급 기체보다 최고 5.5 배의 보다 많은 양의 C02를 함유하는 비처리된 공급 기체가 이용될 수 있다. 보다 많은 양의 C02를 함유하는 비처리된 공급 기체를 사용하는 것은 공급 기체 흐름을 처리하는 것과 관련된 C02 제거 비용의 배제 또는 상당한 감소로 인하여 가동 및 자본 비용의 상당한 절감을 가져온다.
잔여물 기체 순환 흐름을 이용하는 다른 선행 기술의 공정과 비교할 때, 본원 발명의 또 다른 이점은, 본원 발명은 잔여물 기체 순환 흐름을 공급 기체 흐름의 측면 흐름과 같은 다른 환류 흐름과 조합하는 동시에, 공정이 잔여물 순환 흐름과 관련된 성질을 이용하기에 최적화 된다는 점에서 가동시키기가 더욱 경제적이라는 점이다. 이에 의하여 잔여물 순환 흐름의 크기는 감소되지만, 이러한 흐름과 관련된 원하는 성질을 이용할 수 있다, 즉, 상기 흐름은 양이 적으며, 높은 에탄 회수를 달성하는데 사용될 수 있다.
본원 발명은 발명의 몇 가지 형태 만으로 도시되고 설명되었지만, 본원 발명은 이와 같이 제한되지 않으며, 본원 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 변화가 가능함은 당해 기술 분야의 당업자에게는 명백해야 할 것이다. 예컨대, 팽창 단계, 바람직하게는 등엔트로피적 팽창에 의한 팽창 단계는 터보-팽창기, 줄-톰슨 팽창 밸브, 액체 팽창기, 기체 또는 증기 팽창기 등을 가지고도 가능할 수 있다.

Claims (26)

  1. 다음의 단계를 포함하며, 메탄 및 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌, 및 보다 무거운 성분을 함유하는 기체 흐름을 메탄 및 보다 가벼운 성분의 상당량을 함유하는 휘발성 기체 분취물(fraction)과 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌, 및 보다 무거운 성분의 대부분을 함유하는 보다 덜한 휘발성 분취물로 분리하는 공정:
    a. 탄화수소 공급 흐름을 냉각시키고 적어도 부분적으로 응축시키는 단계;
    b. 상기 탄화수소 공급 흐름을 저온 분리장치로 공급하는 단계;
    c. 상기 탄화수소 공급 흐름을 제 1 증기 흐름과 제 1 액체 흐름으로 분리하는 단계;
    d. 상기 제 1 증기 흐름을 제 1 분리장치 상부 흐름과 제 2 분리장치 상부 흐름으로 나누는 단계;
    e. 상기 제 1 분리장치 상부 흐름을 팽창시켜 팽창된 제 1 분리장치 상부 흐름을 생성하고, 이후 상기 제 1 액체 흐름을 제 1 탑 공급 흐름으로서, 상기 팽창된 제 1 분리장치 상부 흐름을 제 2 탑 공급 흐름으로서 탈메탄화 장치에 제공하는 단계;
    f. 상기 제 2 분리장치 상부 흐름을 냉각시켜 적어도 부분적으로 응축시키고, 이후 환류 분리장치에 상기 제 2 분리장치 상부 흐름을 제공하는 단계 ;
    g. 상기 제 2 분리장치 상부 흐름을 환류 분리장치 상부 흐름과 환류 분리장치 하부 흐름으로 분리하는 단계;
    h. 상기 환류 분리장치 하부 흐름을 제 3 탑 공급 흐름으로서 상기 탈메탄화 장치에 제공하는 단계;
    i. 상기 환류 분리장치 상부 흐름을 냉각시키고, 실질적으로 응축시켜, 이후 제 4 탑 공급 흐름으로서 탈메탄화 장치에 제공하여, 상기 탈메탄화 장치가 상기 메탄 및 보다 가벼운 성분의 상당량을 함유하는 탈메탄화 장치 상부 흐름과 회수된 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌, 및 보다 무거운 성분의 대부분을 함유하는 탈메탄화 장치 하부 흐름을 생성하는 단계;
    j. 상기 탈메탄화 장치 상부 흐름을 데우고 압축하여 잔여물 기체 흐름을 생성하는 단계; 및
    k. 여기서 개선점은 상기 잔여물 기체 흐름의 적어도 일부분을 잔여물 기체 환류 흐름으로서 제거하고, 냉각하고, 실질적으로 응축시켜, 이후 상기 잔여물 기체 환류 흐름을 탈메탄화 장치 환류 흐름으로서 상기 탈메탄화 장치에 제공하는 단계를 포함함.
  2. 제 1항에 있어서,
    a. 상기 탄화수소 흐름을 냉각시키는 단계는 상기 탄화수소 흐름을 제 1 주입 흐름과 제 2 주입 흐름으로 나누는 단계 및 제 1 및 제 2 주입 흐름을 냉각하는 단계를 포함하고; 및
    b. 상기 탄화수소 공급 흐름 저온 분리장치에 공급하는 단계는 저온 흡수장치의 정상에 제 1 주입 흐름을 제공하고, 상기 저온 분리장치의 하부에 제 2 주입 흐름을 공급하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 주입 흐름은 제 2 주입 흐름보다 더 낮은 온도를 가지며, 상기 저온 흡수장치는 그 안에 함유된 충전층(packed bed)을 가지는 것을 특징으로 하는 공정.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 액체 흐름의 적어도 일부분을 중간냉각시켜(subcooling) 팽창된 제 1 분리장치 상부 흐름 위에 위치된 공급 위치의 상기 탈메탄화 장치에 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 탈메탄화 장치에 탈메탄화 장치 환류 흐름을 제공하는 단계는 상기 탈메탄화 장치 환류 흐름을 탑 공급 위치 정상에서 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 탈메탄화 장치에 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 탑 공급 흐름을 제공하는 단계는 제 1 탑 공급 흐름을 가장 낮은 공급 위치에, 제 2 탑 공급 흐름을 가장 낮은 공급 위치보다 높은 제 2 탑 공급 위치에, 제 3 탑 공급 흐름을 제 2 탑 공급 위치보다 높은 제 3 탑 공급 위치에, 및 제 4 탑 공급 흐름을 제 3 탑 공급 위치보다 높은 제 4 탑 공급 위치에 보내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 개선점은 상기 잔여물 환류 기체 흐름을 상기 탈메탄화 장치에 공급하기 이전에 상기 잔여물 환류 기체 흐름을 팽창시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
  7. 다음의 단계를 포함하며, 메탄 및 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌 및 보다 무거운 성분을 함유하는 기체 흐름을 메탄 및 보다 가벼운 성분의 상당량을 함유하는 휘발성 기체 분취물과 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌 및 보다 무거운 성분의 대부분을 함유하는 보다 덜한 휘발성 분취물로 분리하는 공정 :
    a. 탄화수소 공급 흐름을 냉각시키고 적어도 부분적으로 응축시키는 단계;
    b. 상기 탄화수소 공급 흐름을 제 1 증기 흐름과 제 1 액체 흐름으로 분리하는 단계;
    c. 상기 분리장치 상부 흐름을 제 1 분리장치 상부 흐름과 제 2 분리장치 상부 흐름으로 나누는 단계;
    d. 상기 제 1 분리장치 상부 흐름을 팽창시켜 팽창된 제 1 분리장치 상부 흐름을 생성하고, 이후 제 1 액체 흐름을 제 1 탑 공급 흐름으로서, 상기 팽창된 제 1 분리장치 상부 흐름을 제 2 탑 공급 흐름으로서 탈메탄화 장치에 제공하며, 상기 탈메탄화 장치는 메탄 및 보다 가벼운 성분의 상당량을 함유하는 탈메탄화 장치 상부 흐름과 회수된 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌 및 보다 무거운 성분의 대부분을 함유하는 탈메탄화 장치 하부 흐름을 생성하는 단계;
    e. 상기 탈메탄화 장치 상부 흐름을 데우고 압축시켜 잔여물 기체 흐름을 생성하는 단계; 및
    f. 여기서 개선점은 다음을 포함함:
    상기 잔여물 기체 흐름의 적어도 일부분을 잔여물 기체 환류 흐름으로서 제거하는 단계;
    상기 제 2 분리장치 상부 흐름을 상기 잔여물 기체 환류 흐름과 조합하여 조합 환류 흐름을 생성하고, 그 후 상기 조합 환류 기체 흐름을 냉각시키고 부분적으로 응축시켜 부분적으로 응축된 조합 환류 기체 흐름을 형성하는 단계;
    상기 부분적으로 응축된 조합 환류 기체 흐름을 환류 분리장치 상부 흐름과 환류 분리장치 하부 흐름을 생성하는 환류 분리장치에 공급하는 단계;
    상기 탈메탄화 장치에 상기 환류 분리장치 하부 흐름을 제 3 탑 공급 흐름으로서 공급하는 단계; 및
    상기 환류 분리장치 상부 흐름을 냉각시키고, 실질적으로 응축시켜, 상기 탈메탄화 장치에 제 4 탑 공급 흐름으로서 공급하는 단계.
  8. 제 7항에 있어서,
    a. 상기 탄화수소 공급 흐름을 냉각시키는 단계는 상기 탄화수소 흐름을 제 1 주입 흐름과 제 2 주입 흐름으로 나누는 단계 및 제 1 및 제 2 주입 흐름을 냉각시키는 단계를 포함하며; 및
    b. 상기 탄화수소 공급 흐름을 저온 분리장치에 공급하는 단계는 상기 저온 흡수장치의 정상에 상기 제 1 주입 흐름을, 상기 저온 흡수장치의 하부에 상기 제 2 주입 흐름을 공급하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 주입 흐름은 제 2 주입 흐름보다 더 낮은 온도를 가지며, 상기 저온 흡수장치는 그 안에 함유된 충전층을 가지는 것을 특징으로 하는 공정.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 제 1 액체 흐름의 적어도 일부분을 중간 냉각시키고 상기 팽창된 제 1 분리장치 상부 흐름 위에 위치된 공급 위치의 상기 탈메탄화 장치에 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 잔여물 환류 흐름의 적어도 일부분을 중간 냉각시키고, 상기 팽창된 제 1 분리장치 상부 흐름 위에 위치된 공급 위치의 상기 탈메탄화 장치에 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
  11. 제 7항에 있어서, 상기 탈메탄화 장치에 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 탑 공급 흐름을 공급하는 단계는 상기 제 1 탑 공급 흐름을 가장 낮은 공급 위치에, 제 2 탑 공급 흐름을 가장 낮은 공급 위치보다 높은 제 2 탑 공급 위치에, 제 3 탑 공급 흐름을 제 2 탑 공급 위치보다 높은 제 3 탑 공급 위치에, 및 제 4 탑 공급 흐름을 제 3 탑 공급 위치보다 높은 제 4 탑 공급 위치에 보내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
  12. 다음의 단계를 포함하며, 메탄 및 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌 및 보다 무거운 성분을 함유하는 기체 흐름을 상기 메탄의 상당량을 함유하는 휘발성 기체 분취물과 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌 및 보다 무거운 성분의 대부분을 함유하는 보다 덜한 휘발성 분취물로 분리하는 공정:
    a. 탄화수소 공급 흐름을 제 1 주입 흐름, 제 2 주입 흐름과 제 3 주입 흐름으로 나누고, 상기 제 1, 제 2, 및 제 3 주입 흐름을 냉각시키는 단계;
    b. 상기 제 1 주입 흐름과 제 2 주입 흐름을 저온 분리장치에 공급하는 단계;
    c. 상기 제 1 주입 흐름과 제 2 주입 흐름을 분리하여 제 1 증기 흐름과 제 1 액체 흐름을 생성하는 단계;
    d. 상기 제 1 증기 흐름을 팽창시켜 팽창된 제 1 증기 흐름을 생성하고, 이후 상기 제 1 액체 흐름을 제 1 탑 공급 흐름으로서, 상기 팽창된 제 1 증기 흐름을 제 2 탑 공급 흐름으로서 탈메탄화 장치에 공급하는 단계;
    e. 상기 제 3 주입 흐름을 냉각시키고 적어도 부분적으로 응축시켜, 이후 환류 분리장치에 상기 제 3 주입 흐름을 공급하여, 환류 분리장치 상부 흐름과 환류 분리장치 하부 흐름을 생성하는 단계;
    f. 상기 환류 분리장치 하부 흐름을 제 3 탑 공급 흐름으로서 상기 탈메탄화 장치에 공급하는 단계 ;
    g. 상기 환류 분리장치 상부 흐름을 냉각시키고 실질적으로 응축시켜, 이후 제 4 탑 공급 흐름으로서 상기 탈메탄화 장치에 공급하고, 상기 탈메탄화 장치는 상당량의 메탄 및 보다 가벼운 성분을 함유하는 탈메탄화 장치 상부 흐름과 회수된 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌 및 보다 무거운 성분의 대부분을 함유하는 탈메탄화 장치 하부 흐름을 생성하는 단계;
    h. 상기 탈메탄화 장치 상부 흐름을 데우고, 압축시켜 잔여물 기체 흐름을 생성하는 단계 ; 및
    i. 여기서 개선점은 상기 잔여물 기체 흐름의 적어도 일부분을 잔여물 기체 환류 흐름으로서 제거하는 단계 및 상기 잔여물 기체 환류 흐름을 냉각시키고, 실질적으로 응축시켜 환류 흐름으로서 상기 탈메탄화 장치에 제공하는 단계를 포함함.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 제 1 주입 흐름과 제 2 주입 흐름을 저온 분리장치에 공급하는 단계는 저온 흡수장치의 정상에 상기 제 1 주입 흐름을, 저온 흡수장치의 하부에 상기 제 2 주입 흐름을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 제 1 주입 흐름은 상기 제 2 주입 흐름 보다 더 낮은 온도를 가지며, 상기 저온 흡수장치는 그 안에 함유된 충전층을 가지는 것을 특징으로 하는 공정.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 제 1 액체 흐름의 적어도 일부분을 중간 냉각시키고, 팽창된 제 1 분리장치 상부 흐름의 위에 위치된 공급 위치의 상기 탈메탄화 장치에 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
  15. 제 12항에 있어서, 상기 탈메탄화 장치에 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 탑 공급 흐름을 제공하는 단계는 상기 제 1 탑 공급 흐름을 가장 낮은 공급 위치에, 제 2 탑 공급 흐름을 가장 낮은 공급 위치보다 높은 제 2 탑 공급 위치에, 제 3 탑 공급 흐름을 제 2 탑 공급 위치보다 높은 제 3 탑 공급 위치에, 및 제 4 탑 공급 흐름을 제 3 탑 공급 위치보다 높은 제 4 탑 공급 위치에 보내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
  16. 다음의 단계를 포함하며, 메탄 및 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌 및 보다 무거운 성분 및 보다 무거운 탄화수소를 함유하는 기체 흐름을 상기 메탄의 상당량을 함유하는 휘발성 기체 분취물과 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌 및 보다 무거운 성분의 대부분을 함유하는 보다 덜한 휘발성 분취물로 분리하는 공정:
    a. 탄화수소 공급을 제 1 주입 흐름, 제 2 주입 흐름, 및 제 3 주입 흐름으로 나누고, 제 1 및 제 2 주입 흐름을 냉각시키는 단계;
    b. 상기 제 1 주입 흐름과 제 2 주입 흐름을 저온 분리장치에 공급하는 단계;
    c. 상기 제 1 주입 흐름과 제 2 주입 흐름을 제 1 증기 흐름과 제 1 액체 흐름으로 분리하는 단계;
    d. 제 1 증기 흐름을 팽창시켜 팽창된 제 1 증기 흐름을 생성하여 이후 제 1 액체 흐름을 제 1 탑 공급 흐름으로서, 상기 팽창된 제 1 증기 흐름을 제 2 탑 공급 흐름으로서 탈메탄화 장치에 공급하고, 상기 탈메탄화 장치는 상당량의 메탄 및 보다 가벼운 성분을 함유하는 탈메탄화 장치 상부 흐름과 회수된 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌 및 보다 무거운 성분의 대부분을 함유하는 탈메탄화 장치 하부 흐름을 생성하는 단계;
    e. 상기 탈메탄화 장치 상부 흐름을 데우고 압축하여 잔여물 기체 흐름을 생성하는 단계; 및
    f. 여기서 개선점은 다음을 포함함:
    상기 잔여물 기체 흐름의 적어도 일부분을 잔여물 기체 환류 흐름으로서 제거하는 단계 ;
    상기 제 3 주입 흐름을 상기 잔여물 기체 환류 흐름과 조합하여 조합된 환류 흐름을 생성하고, 이후 상기 조합된 환류 기체 흐름을 냉각시키고 부분적으로 응축시켜 부분적으로 응축된 조합 환류 기체 흐름을 형성하는 단계;
    상기 부분적으로 응축된 조합 환류 기체 흐름을 환류 분리장치 상부 흐름과 환류 분리장치 하부 흐름을 생성하는 환류 분리장치로 공급하는 단계;
    환류 분리장치 하부 흐름을 제 3 탑 공급 흐름으로서 상기 탈메탄화 장치에 공급하는 단계 ; 및
    상기 환류 분리장치 상부 흐름을 냉각시키고, 실질적으로 응축시켜, 이후 제 4 탑 공급 흐름으로서 상기 탈메탄화 장치에 공급하는 단계.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 제 1 주입 흐름과 제 2 주입 흐름을 저온 분리장치에 공급하는 단계는 저온 흡수장치의 정상에 상기 제 1 주입 흐름을, 저온 흡수장치의 하부에 제 2 주입 흐름을 공급하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 주입 흐름은 제 2 주입 흐름보다 더 낮은 온도를 가지고, 상기 저온 흡수장치는 그 안에 함유된 충전층을 가지는 것을 특징으로 하는 공정.
  18. 제 16항에 있어서, 상기 제 1 액체 흐름의 적어도 일부분을 중간 냉각시키고, 상기 팽창된 제 1 분리장치 상부 흐름의 위에 위치된 공급 위치의 탈메탄화 장치에 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
  19. 제 16항에 있어서, 상기 제 1 , 제 2, 제 3 및 제 4 탑 공급 흐름을 상기 탈메탄화 장치에 공급하는 단계는 제 1 탑 공급 흐름을 가장 낮은 공급 위치에, 제 2 탑 공급 흐름을 가장 낮은 공급 위치보다 높은 제 2 탑 공급 위치에, 제 3 탑 공급 흐름을 제 2 탑 공급 위치보다 높은 제 3 탑 공급 위치에, 및 제 4 탑 공급 흐름을 제 3 탑 공급 흐름보다 높은 제 4 탑 공급 위치에 보내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
  20. 다음을 포함하며, 메탄 및 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌, 및 보다 무거운 성분을 함유하는 기체 흐름을 상기 메탄 및 보다 가벼운 성분의 상당량을 함유하는 휘발성 기체와 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌, 및 보다 무거운 성분의 대부분을 함유하는 보다 덜한 휘발성 분취물로 분리하는 장치:
    a. 탄화수소 공급 흐름을 냉각시키고 적어도 부분적으로 응축시키는 제 1 교환기;
    b. 상기 탄화수소 공급 흐름을 제 1 증기 흐름과 제 1 액체 흐름으로 분리하는 저온 분리장치;
    c. 제 1 액체 흐름을 제 1 탑 공급 흐름으로서, 팽창된 제 1 분리장치 상부 흐름을 제 2 탑 공급 흐름으로서, 환류 분리장치 하부 흐름을 제 3 탑 공급 흐름으로서, 및 환류 분리장치 상부 흐름을 제 4 탑 공급 흐름으로서 회수하고, 상기 메탄 및 보다 가벼운 성분의 상당량을 함유하는 탈메탄화 장치 상부 흐름과 회수된 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌, 및 보다 무거운 성분의 대부분을 함유하는 탈메탄화 장치 하부 흐름을 생성하는 탈메탄화 장치;
    d. 상기 상기 탈메탄화 장치에 공급하기 위하여 제 1 분리장치 상부 흐름을 팽창시켜 팽창된 제 1 분리장치 상부 흐름을 생성하는 팽창기;
    e. 상기 제 2 분리장치 상부 흐름을 냉각시키고 적어도 부분적으로 응축시키는 제 2 냉각기;
    f. 상기 제 2 분리장치 상부 흐름을 상기 환류 분리장치 상부 흐름과 환류 분리장치 하부 흐름으로 분리하는 환류 분리장치;
    g. 상기 환류 분리장치 상부 흐름을 냉각시키고 실질적으로 응축시키는 제 3 냉각기;
    h. 상기 탈메탄화 장치 상부 흐름을 데우는 제 1 가열기; 및
    i. 상기 탈메탄화 장치 상부 흐름을 압축하여 잔여물 기체 흐름을 생성하는 부스터 압축기(booster compressor).
  21. 제 20항에 있어서, 다음을 더 포함하는 장치:
    a. 상기 잔여물 기체 흐름의 압력을 증가시키는 부스터 압축기; 및
    b. 잔여물 기체 흐름을 냉각시키는 제 4 냉각기.
  22. 제 20항에 있어서, 상기 탈메탄화 장치는 재비된 흡수장치(reboiled absorber)임을 특징으로 하는 장치.
  23. 제 20항에 있어서, 상기 저온 분리장치는 그 안에 함유된 충전층(packed bed)을 가지는 저온 흡수장치임을 특징으로 하는 장치.
  24. 제 20항에 있어서, 상기 제 3 냉각기 및 제 1 가열기는 상기 환류 분리장치 상부 흐름을 위한 냉각과 상기 탈메탄화 장치 상부 흐름을 위한 가열을 동시에 제공할 수 있는 조합된 열 교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제 20항에 있어서, 다음을 더 포함하는 장치:
    a. 상기 분리장치 하부 흐름을 팽창시켜 제 1 탑 공급 흐름을 생성하는 제 1 팽창 밸브;
    b. 상기 환류 분리장치 하부 흐름을 팽창시켜 제 3 탑 공급 흐름을 생성하는 제 2 팽창 밸브; 및
    c. 상기 환류 분리장치 상부 흐름을 팽창시켜 제 4 탑 공급 흐름을 생성하는 제 3 팽창 밸브.
  26. 제 25항에 있어서, 다음을 더 포함하는 장치:
    a. 냉각된 잔여물 기체 환류 흐름을 팽창시키는 제 4 팽창 밸브.
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