NO146553B - PROCEDURE FOR SEPARATING A SUPPLY GAS UNDER PRESSURE IN A VOLUME RESTAURANT GAS AND A RELATIVELY MINOR VOLUME FRACTION - Google Patents
PROCEDURE FOR SEPARATING A SUPPLY GAS UNDER PRESSURE IN A VOLUME RESTAURANT GAS AND A RELATIVELY MINOR VOLUME FRACTION Download PDFInfo
- Publication number
- NO146553B NO146553B NO772057A NO772057A NO146553B NO 146553 B NO146553 B NO 146553B NO 772057 A NO772057 A NO 772057A NO 772057 A NO772057 A NO 772057A NO 146553 B NO146553 B NO 146553B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- liquid
- expanded
- column
- under pressure
- expansion
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 73
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 265
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 226
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 52
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 40
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 30
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 19
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 19
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 claims 18
- 239000013526 supercooled liquid Substances 0.000 claims 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 214
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- 239000000047 product Substances 0.000 description 22
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 19
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 19
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 11
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 11
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 10
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 6
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 5
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 5
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N Pentane Chemical class CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 4
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 4
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- -1 petrol Substances 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 description 3
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical class CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000013844 butane Nutrition 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N isobutane Chemical compound CC(C)C NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N isopentane Chemical compound CCC(C)C QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- KDRIEERWEFJUSB-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide;methane Chemical compound C.O=C=O KDRIEERWEFJUSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- AFABGHUZZDYHJO-UHFFFAOYSA-N dimethyl butane Natural products CCCC(C)C AFABGHUZZDYHJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000001282 iso-butane Substances 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
- 239000003079 shale oil Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
- F25J3/0238—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 2 carbon atoms or more
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
- F25J3/0209—Natural gas or substitute natural gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
- F25J3/0233—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 1 carbon atom or more
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
- F25J2200/02—Processes or apparatus using separation by rectification in a single pressure main column system
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
- F25J2200/50—Processes or apparatus using separation by rectification using multiple (re-)boiler-condensers at different heights of the column
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
- F25J2200/70—Refluxing the column with a condensed part of the feed stream, i.e. fractionator top is stripped or self-rectified
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
- F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
- F25J2205/04—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum in the feed line, i.e. upstream of the fractionation step
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
- F25J2235/60—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being (a mixture of) hydrocarbons
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
- F25J2240/02—Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed stream
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2270/00—Refrigeration techniques used
- F25J2270/02—Internal refrigeration with liquid vaporising loop
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2270/00—Refrigeration techniques used
- F25J2270/04—Internal refrigeration with work-producing gas expansion loop
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2270/00—Refrigeration techniques used
- F25J2270/12—External refrigeration with liquid vaporising loop
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
- F25J2270/00—Refrigeration techniques used
- F25J2270/60—Closed external refrigeration cycle with single component refrigerant [SCR], e.g. C1-, C2- or C3-hydrocarbons
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Formation And Processing Of Food Products (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse angår behandling av The present invention relates to the treatment of
gasser inneholdende hydrokarboner og andre gasser med lignende flyktighet, med henblikk på å separere kondenserbare fraksjoner. Spesielt angår oppfinnelsen behandling av gasser som natur- gases containing hydrocarbons and other gases of similar volatility, with a view to separating condensable fractions. In particular, the invention relates to the treatment of gases such as natural
gass, syntesegass og raffinerte gasser for utvinning av mesteparten av propanet og størstedelen av etanet i gassen sammen med praktisk talt all tyngre hydrokarbon i gassen, samt apparat for utførelse av denne behandling. gas, synthesis gas and refined gases for extracting most of the propane and most of the ethane in the gas together with practically all the heavier hydrocarbon in the gas, as well as apparatus for carrying out this treatment.
Gasser inneholdende hydrokarboner og andre gasser med lignende flyktighet som kan behandles i henhold til oppfinnelsen omfatter naturgasser, syntesegasser fra andre hydro-karbonholdige materialer som kull, råolje, bensin, skiferolje, tjæresand og lignitt. Naturgasser har oftest en overveiende mengde metan og etan (dvs. at de samlede og Cp-fraksjoner danner minst 50% av gassen på molbasis). Det kan også finnes mindre mengder av relativt tyngre hydrokarboner som propan, Gases containing hydrocarbons and other gases of similar volatility that can be treated according to the invention include natural gases, synthesis gases from other hydrocarbon-containing materials such as coal, crude oil, petrol, shale oil, tar sands and lignite. Natural gases usually have a predominant amount of methane and ethane (ie the combined and Cp fractions form at least 50% of the gas on a mole basis). There may also be smaller amounts of relatively heavier hydrocarbons such as propane,
butaner, pentaner og lignende, samt Hg, N2, C02 og andre gasser. butanes, pentanes and the like, as well as Hg, N2, C02 and other gases.
En typisk sammensetning for naturgass som kan behandles i henhold til oppfinnelsen er i omtrentlig mol-% : 80% metan, 10% etan, 5% propan, 0,5% isobutan, 1, 5% n-butan, 0,25% isopentan, 0, 25% n-pentan, 0, 5% heksan-+ og resten nitrogen og karbondioksyd. Svovelholdige gasser finnes også ofte i naturgass. A typical composition for natural gas that can be treated according to the invention is in approximate mol%: 80% methane, 10% ethane, 5% propane, 0.5% isobutane, 1.5% n-butane, 0.25% isopentane , 0.25% n-pentane, 0.5% hexane-+ and the rest nitrogen and carbon dioxide. Sulfur-containing gases are also often found in natural gas.
De senere vesentlige økninger av etterspørselen etter etan og propan fra naturgass har ført til etterspørsel etter metode som gir høy utvinningsgrad eller utbytte av disse produkter. Tilgjengelige prosesser for opparbeidelse av disse gasser er basert på avkjøling og frysing av gassen, oljeabsorpsjon, absorpsjon med avkjølt olje og de senere kryogene prosesser The later significant increases in demand for ethane and propane from natural gas have led to a demand for methods that provide a high degree of recovery or yield of these products. Available processes for processing these gases are based on cooling and freezing the gas, oil absorption, absorption with cooled oil and the later cryogenic processes
som benytter prinsippet med gassekspansjon gjennom en mekanisk anordning for produksjon av kraft mens varme samtidig trekkes ut av systemet. Avhengig av gasskildens trykk, funnets rikdom (innholdet av etan og tyngre hydrokarboner) og de ønskede slutt-produkter kan disse tidligere kjente fremgangsmåter eller kombinasjoner av dem brukes. which uses the principle of gas expansion through a mechanical device to produce power while simultaneously extracting heat from the system. Depending on the pressure of the gas source, the richness of the discovery (the content of ethane and heavier hydrocarbons) and the desired end products, these previously known methods or combinations of them can be used.
Utvinning av kryogen ekspansjon foretrekkes for tiden vanligvis for utvinning av etan fordi den kombinerer maksimal enkelhet med lett oppstarting, fleksibilitet, god effekt, sikkerhet og god reproduserbarhet. US-patenter nr. 3.360.94^, 3.292.380 og 3.292.381 beskriver relevante metoder. Cryogenic expansion extraction is currently generally preferred for ethane extraction because it combines maximum simplicity with easy start-up, flexibility, good efficiency, safety and good reproducibility. US Patent Nos. 3,360,94^, 3,292,380 and 3,292,381 describe relevant methods.
Ved utvinning som bygger på en typisk kryogen ekspansjons-prosess blir en inngående gasstrøm (i det følgende kalt charge eller tilførselsgass) under trykk avkjølt ved varme-utveksling med andre materialstrømmer i prosessen og/eller ut-vendige kjølemedia som f.eks. fra et kompressjons-kjøle-system In extraction based on a typical cryogenic expansion process, an incoming gas stream (hereinafter called charge or supply gas) is cooled under pressure by heat exchange with other material streams in the process and/or external cooling media such as e.g. from a compression-cooling system
med propan. Når gassen avkjøles, kondenseres endel væsker som oppsamles i en eller flere separatorer som høytrykkskondensat inneholdende de fleste av de ønskede Cg+^estanddeler. Høy-trykkskondensatet blir derpå ekspandert til et lavere trykk. with propane. When the gas cools, some liquids are condensed which are collected in one or more separators as high-pressure condensate containing most of the desired Cg+^ constituents. The high-pressure condensate is then expanded to a lower pressure.
Den fordampning som finner sted under ekspansjonen av væsken gir en ytterligere avkjøling av den gjenværende del av væsken. The evaporation that takes place during the expansion of the liquid provides a further cooling of the remaining part of the liquid.
Den avkjølte strømmen som danner blanding av damp og væske befris for metan, demetaniseres, i et demetaniseringstårn. Demetani-seringstårnet er et destillasjonstårn hvor den ekspansjons- The cooled stream that forms a mixture of steam and liquid is freed from methane, demethanized, in a demethanization tower. The demethanization tower is a distillation tower where the expansion
kjølte strømmen fraksjoneres for separasjon av gjenværende metan, nitrogen og andre flyktige gasser som toppgass, fra de ønskede produkter bestående av etan, propan og tyngre bestanddeler som fremkommer som bunnfraksjon. the cooled stream is fractionated for separation of remaining methane, nitrogen and other volatile gases as top gas, from the desired products consisting of ethane, propane and heavier components that emerge as bottom fraction.
Hvis inngående charge (eller tilførsel) ikke kondenseres fullstendig, og oftest gjør den ikke det, blir gassene fra denne del-kondensasjon ekspandert til et lavere trykk. Mere væske kondenseres på grunn av den ytterligere avkjøling If the incoming charge (or feed) does not condense completely, and most often it does not, the gases from this partial condensation are expanded to a lower pressure. More liquid is condensed due to the further cooling
under ekspansjonen. Trykket etter ekspansjonen er vanligvis det samme som drifts-trykket for metanfjernings-kolonnen. De fremstilte væsker benyttes altså som inngående charge til metanfjernings-kolonnen. Oftest blir gjenværende gasser og topp-fraksjonen fra demetaniseringskolonnen kombinert som metan-rest-gass . during the expansion. The pressure after the expansion is usually the same as the operating pressure of the methane removal column. The produced liquids are thus used as input charge to the methane removal column. Most often, residual gases and the top fraction from the demethanization column are combined as methane residual gas.
Ved ideell drift av en slik separasjonsprosess In ideal operation of such a separation process
vil gassene som forlater prosessen inneholde praktisk talt all metan som finnes i chargen og i det vesentlige ingen hydrokarboner ekvivalent med etan eller tyngre bestanddeler. Bunnfraksjonen fra demetaniseringskolonnen vil inneholde praktisk talt alle tyngre bestanddeler og i alt vesentlig ingen metan. I praksis oppnås imidlertid ikke den ideelle situasjon av den grunn at et vanlig metanfjerningsanlegg opereres for en stor del som en destillasjonskolonne. Metanproduktet vil derfor typisk bestå the gases leaving the process will contain practically all the methane contained in the charge and essentially no hydrocarbons equivalent to ethane or heavier components. The bottom fraction from the demethanization column will contain practically all heavier components and essentially no methane. In practice, however, the ideal situation is not achieved for the reason that a normal methane removal plant is operated to a large extent as a distillation column. The methane product will therefore typically persist
av gasser som forlater topp-fraksjonstrinnet i kolonnen sammen med gasser som ikke har gjennomgått noen destillasjon. Vesentlige tap av etan finner sted fordi gassene som kommer ut fra lavtemperatur-separasjonen inneholder etan og tyngre bestanddeler som kunne gjenvinnes hvis disse gasser kunne avkjøles ytterligere eller hvis de ble ført i kontakt med en vesentlig mengde relativt tyngre hydrokarboner, f.eks. C og tyngre, som kunne absorbere etanet. Utvinningsgraden eller utbyttet av etan kan økes ytterligere ved å forandre temperaturfordelingen i metanavkoker-kolonnen (den metan-fjernende destillasjonskolonne) ved å redusere temperaturen i de øvre kolonnetrinn ved fjerning av varme fra ett eller flere av de inngående strømmer (charger) som føres inn på kolonnen. of gases leaving the top fraction stage of the column together with gases which have not undergone any distillation. Substantial losses of ethane occur because the gases emerging from the low-temperature separation contain ethane and heavier constituents which could be recovered if these gases could be further cooled or if they were brought into contact with a significant amount of relatively heavier hydrocarbons, e.g. C and heavier, which could absorb the ethane. The degree of recovery or the yield of ethane can be further increased by changing the temperature distribution in the methane reboiler column (the methane-removing distillation column) by reducing the temperature in the upper column stages by removing heat from one or more of the incoming streams (chargers) that are fed into the column.
Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte og et apparat for å oppnå dette og derved i betydelig grad øke utbyttet av ønskede produkter. Oppfinnelsens vesentlige kjennetegn fremgår fra de etterfølgende krav. The present invention provides a method and an apparatus for achieving this and thereby significantly increasing the yield of desired products. The essential characteristics of the invention appear from the following claims.
For bedre forståelse av foreliggende oppfinnelse henvises til eksempler og vedlagte skjemaer hvor: fig. 1 viser et strømningsdiagram over et separasjonsanlegg for behandling av naturgass ved ett trinns fryse-ekspansjon i henhold til kjent teknikk, inklusive et sett betingelser for en typisk rik naturgass, For a better understanding of the present invention, reference is made to examples and attached forms where: fig. 1 shows a flow diagram of a separation plant for the treatment of natural gas by one-stage freeze-expansion according to the prior art, including a set of conditions for a typical rich natural gas,
fig. 2 viser et lignende blokkskjema over et anlegg som er kjent og et sett betingelser for typisk mager naturgass, fig. 2 shows a similar block diagram of a plant that is known and a set of conditions for typical lean natural gas,
fig. 3 viser et strømningsskjerna over en utførelse i henhold til foreliggende oppfinnelse hvor væsker fra høytrykks-separatoren underkjøles og kombineres med utgående strøm fra ekspansjonsorganet (ekspanderen) og tilføres metanavkokeren, fig. 3 shows a flow core above an embodiment according to the present invention where liquids from the high-pressure separator are subcooled and combined with outgoing flow from the expansion device (expander) and fed to the methane reboiler,
fig. 4 viser et strømningsdiagram over en ut-føresle ifølge oppfinnelsen hvor inngående strøm blir kondensert og underkjølt før tilførsel til metanavkokeren, fig. 4 shows a flow diagram of an embodiment according to the invention where the incoming stream is condensed and subcooled before supply to the methane reboiler,
fig. 5 er et strømningsdiagram i henhold til oppfinnelsen hvor væskene fra høytrykksseparatoren underkjøles og føres til metanavkokeren over innføringen fra ekspander-strømmen, fig. 5 is a flow diagram according to the invention where the liquids from the high-pressure separator are subcooled and led to the methane reboiler via the inlet from the expander stream,
fig. 6 er et strømningsdiagram som viser en utførelse ifølge oppfinnelsen hvor de underkjølte væsker og utgående strøm f ra' ekspans j onsanordningen kommer inn som "charge på toppen av kolonnen, fig. 6 is a flow diagram showing an embodiment according to the invention where the subcooled liquids and outgoing current from the expansion device enter as "charge" at the top of the column,
fig. 7 er et blokkskjema over en annen utførelse ifølge oppfinnelsen hvor det brukes en sidestrøm fra metanavkokeren til underkjøling av væskene fra høytrykksseparatoren, fig. 7 is a block diagram of another embodiment according to the invention where a side flow from the methane reboiler is used to subcool the liquids from the high pressure separator,
fig. 8 er et skjema som viser enda en utførelse av oppfinnelsen hvor væskene fra høytrykksseparatoren underkjøles ved varmeveksling med gassformet produkt, fig. 8 is a diagram showing yet another embodiment of the invention where the liquids from the high-pressure separator are subcooled by heat exchange with gaseous product,
fig. 9 er et strømningsdiagram over en utførelse ifølge oppfinnelsen hvor utgående strøm fra ekspanderen brukes for underkjøling av væskene fra høytrykksseparatoren, fig. 9 is a flow diagram of an embodiment according to the invention where outgoing current from the expander is used for subcooling the liquids from the high pressure separator,
fig. 10 og 11 viser andre utførelser av oppfinnelsen hvor det brukes to parallelle ekspansjonstrinn, og fig. 10 and 11 show other embodiments of the invention where two parallel expansion stages are used, and
Fig. 12A og 12B er kurver over karbondioksyd-innholdet versus temperatur for en utførelse av oppfinnelsen, sammenlignet med tidligere kjent teknikk. Figs. 12A and 12B are curves of the carbon dioxide content versus temperature for an embodiment of the invention, compared to prior art.
Til den følgende beskrivelse av disse skjemaer To the following description of these forms
er det "knyttet tabeller som oppsummerer strømningsmengder beregnet for representative driftsbetingelser. I tabellene er strømningsmengdene (kg mol/time) avrundet til nærmeste hele tall. Den samlede strømningsmengde som er oppgitt i tabellen omfatter alle ikke-hydrokarbonbestanddeler og er oftest større enn summen av hydrokarbonbestanddelenes strømningsmengder. Temperaturene angir tilnærmede verdier avrundet til nærmeste grader. tables summarizing flow rates calculated for representative operating conditions are attached. In the tables, the flow rates (kg mol/hour) are rounded to the nearest whole number. The total flow rate given in the table includes all non-hydrocarbon constituents and is usually greater than the sum of the hydrocarbon constituents flow rates The temperatures indicate approximate values rounded to the nearest degree.
Det vises til fig. 1 for en mer utfyllende beskrivelse ,av en typisk vanlig etanutvinningsprosess, hvor det opereres med en inngående gass hvorfra karbondioksyd og svovel-forbindelser er fjernet (hvis konsentrasjonen av slike for-bindelser i inngående gass ville gjøre at produktet ikke oppfylte spesifikasjoner eller forårsaket ising av utstyret), og som er dehydratisert, og denne gassen går inn i prosessen med 49°C og 6-4 kg/cm absolutt, som strømmen 23. Den deles i to parallelle strømmer og avkjøles til 7°C ved varmeveksling med kald restgass ved -15°C i varmeveksleren 10, med produktvæsker (strøm 26) ved 28°C i varmeveksler 11 og med metanavkokervæsken ved 12°C i metanavkoker 12. Fra disse varmevekslere kombineres strømmene på nytt og så inn i gasskjøleren, varmeveksleren 13, hvor den kombinerte strømmen avkjøles til -12°C med propan-kjølemedium ved -15°C. Den avkjølte strømmen deles igjen opp i to parallelle strømmer og avkjøles ytterligere med varmeveksling med.kald restgass (strøm 29) som holder -77°C i varmeveksler 14, og med metanavkokervæsker ved -62°C i metan-sideavkoker 15. Reference is made to fig. 1 for a more complete description of a typical common ethane extraction process, where it is operated with an input gas from which carbon dioxide and sulfur compounds have been removed (if the concentration of such compounds in the input gas would mean that the product did not meet specifications or cause icing of the equipment), and which is dehydrated, and this gas enters the process at 49°C and 6-4 kg/cm absolute, as stream 23. It is split into two parallel streams and cooled to 7°C by heat exchange with cold residual gas at -15°C in heat exchanger 10, with product liquids (stream 26) at 28°C in heat exchanger 11 and with the methane deboiler liquid at 12°C in methane deboiler 12. From these heat exchangers the streams are combined again and then into the gas cooler, heat exchanger 13, where the the combined stream is cooled to -12°C with propane refrigerant at -15°C. The cooled stream is again divided into two parallel streams and further cooled by heat exchange with cold residual gas (stream 29) which maintains -77°C in heat exchanger 14, and with methane deboiler liquids at -62°C in methane sideboiler 15.
Disse strømmer kombineres på nytt og går inn i en høytrykks-separator 16 ved -43°C og 63,3 kg/cm<2> som strøm 23a. Den kondenserte væske (strømmen 24) separeres og føres til metanavkokeren 19 gjennom ekspansjonsventilen 30.' Det kan benyttes en ekspansjonsmotor i steden for ekspansjonsventilen 30 om ønsket. These streams are recombined and enter a high-pressure separator 16 at -43°C and 63.3 kg/cm<2> as stream 23a. The condensed liquid (stream 24) is separated and fed to the methane reboiler 19 through the expansion valve 30.' An expansion motor can be used instead of the expansion valve 30 if desired.
Den avkjølte gass fra høytrykks-separatoren 16 går gjennom ekspansjonsmaskinen 17 hvor gassen arbeidsekspanderes fra 63,3 kg/cm 2 til 20,4 kg/cm 2. Arbeidsekspansjonen avkjøler gassen til -87°C. Ekspansjonsmaskinen 17 er fortrinnsvis en turbinekspander med kompressor 21 montert på ekspansjonsmaskinens aksel. Ved visse tidligere kjente utførelser er ekspansjonsmaskinen 17 erstattet av en vanlig ekspansjonsventil. The cooled gas from the high-pressure separator 16 passes through the expansion machine 17 where the gas is work expanded from 63.3 kg/cm 2 to 20.4 kg/cm 2. The work expansion cools the gas to -87°C. The expansion machine 17 is preferably a turbine expander with a compressor 21 mounted on the expansion machine's shaft. In certain previously known embodiments, the expansion machine 17 is replaced by a normal expansion valve.
Væske som er kondensert under ekspansjonen skylles ut i lavtrykksseparatoren 18. Væsken går ved nivåregulering gjennom ledning 25 til metanavkoker-kolonnen 19 på toppen og strømmer fra en pipe-destillasjonsskål (ikke vist) som topp-charge til kolonnen 19. Liquid that is condensed during the expansion is flushed out in the low-pressure separator 18. The liquid goes by level control through line 25 to the methane reboiler column 19 at the top and flows from a pipe distillation bowl (not shown) as top charge to the column 19.
Det bemerkes at i visse utførelser kan lavtrykksseparatoren 18 innsettes som en del av metanavkoker 19 og da oppta toppen av kolonnen. I dette tilfellet går utgående strøm fra ekspansjonsmaskinen inn over en pipe-destillasjonsskål i bunnen av separator-seksjonen på toppen av kolonnen. Væsken strømmer så fra destillasjonsplaten (skålen) som topp-charge til metanavkokerseksjonen i kolonnen. It is noted that in certain embodiments the low pressure separator 18 can be inserted as part of the methane reboiler 19 and then occupy the top of the column. In this case, the outlet stream from the expander enters over a pipe distillation bowl at the bottom of the separator section at the top of the column. The liquid then flows from the distillation plate (bowl) as top charge to the methane reboiler section of the column.
Flytende charge til metanavkokeren 19 går ned gjennom kolonnen og kommer i kontakt med gasser som avdestillerer metan fra væsken og frembringer et metanfritt væskeprodukt i bunnen. Varmen som medgår for fremstilling av avdestillerings-gasser kommer fra varmevekslerene 12 og 15. Liquid charge to the methane reboiler 19 goes down through the column and comes into contact with gases which distil methane from the liquid and produce a methane-free liquid product at the bottom. The heat required for the production of distillation gases comes from the heat exchangers 12 and 15.
Gasser befridd for kondensert væske i metanavkokeren 19 går gjennom ledning 27 sammen med kald utgående gass fra separator 18 gjennom ledning 28. Den samlede gass-strømmen går derpå tilbake gjennom ledning 29 til varmeveksler 14 og 10. Etter disse' varmevekslere strømmer gassen gjennom kompressoren 21 som drives av ekspansjonsmaskinen 17 og er Gases freed from condensed liquid in the methane reboiler 19 pass through line 27 together with cold outgoing gas from separator 18 through line 28. The combined gas flow then returns through line 29 to heat exchangers 14 and 10. After these heat exchangers, the gas flows through the compressor 21 which is operated by the expansion machine 17 and is
.direkte koblet til denne. Kompressoren 21 komprimerer gasse til et utgangstrykk på ca. 21, H kg/cm . Gassen går derpå inn i kompressor 22 og komprimeres til utgående slutt-trykk på .directly connected to this. The compressor 21 compresses gas to an output pressure of approx. 21, H kg/cm . The gas then enters compressor 22 and is compressed to the final output pressure of
p p
63,3 kg/cm . 63.3 kg/cm .
Strømningsmengder for inngående og utgående væskekomponenter, utvinningsgrad for utgående væske og kompress j onse.f f ekt for denne tidligere kjente fremgangsmåte som er vist på fig. 1 fremgår av følgende tabell. Flow rates for incoming and outgoing liquid components, degree of recovery for outgoing liquid and compression effect for this previously known method which is shown in fig. 1 appears from the following table.
På fig. 2 behandles en typisk mager naturgass og den avkjøles i henhold til en tidligere kjent fremgangsmåte av samme konstruksjon som vist på fig. 1. Inngående gasstrøm 33 avkjøles til -55°C og strømmer til høytrykksseparator 16 som strømmen 33a hvor den inneholdte væske skilles fra og mates via nivåregulator gjennom ledning 3^ og ekspansjonsventilen 30 til metanavkoker 19 i midten av avkokerkolonnen. In fig. 2, a typical lean natural gas is treated and it is cooled according to a previously known method of the same construction as shown in fig. 1. Incoming gas stream 33 is cooled to -55°C and flows to high-pressure separator 16 as stream 33a where the contained liquid is separated and fed via level regulator through line 3^ and the expansion valve 30 to methane reboiler 19 in the middle of the reboiler column.
Kald gass fra separator 16 går gjennom ekspansjonsmaskinen 17 hvor den på grunn av ekspansjonsarbeide fra 63,3 kg/cm<2> til 17,6 kg/cm2 avkjøles til -103°C. Den væske, som kondenseres under ekspansjonen fraskilles i lavtrykksseparator 18 og innmates via nivåregulering gjennom ledning 35 til metan-avkoker 19 som topp-charge til kolonnen. Cold gas from separator 16 passes through the expansion machine 17 where, due to expansion work from 63.3 kg/cm<2> to 17.6 kg/cm2, it is cooled to -103°C. The liquid, which is condensed during the expansion, is separated in the low-pressure separator 18 and fed via level control through line 35 to the methane reboiler 19 as top charge to the column.
Data for dette tilfellet fremgår av følgende tabell: Data for this case appears in the following table:
Ved den tidligere fremgangsmåte som er vist på fig. 1 og 2 er etanutvinningsgraden 73$ for charge som utgjør rik gass og 79% for mager gass-charge. Det er kjent at en viss forbedring av utbyttet kan oppnås ved å innføre ett eller flere kjøletrinn fulgt av ett' eller flere separasjonstrinn eller ved å forandre temperaturen i separator 16 eller trykket i separator 18. Utvinningsgrader for etan og propan som ér fremstilt på denne måten, selv om de eventuelt forbedres i forhold til de tilfeller som er illustrert på fig. 1 og fig. 2, er imidlertid betraktelig lavere enn de utbytter som kan oppnås i henhold til foreliggende oppfinnelses metode. In the previous method shown in fig. 1 and 2, the ethane recovery rate is 73% for the charge that constitutes rich gas and 79% for the lean gas charge. It is known that a certain improvement in yield can be achieved by introducing one or more cooling steps followed by one or more separation steps or by changing the temperature in separator 16 or the pressure in separator 18. Recovery rates for ethane and propane produced in this way , even if they are possibly improved in relation to the cases illustrated in fig. 1 and fig. 2, is, however, considerably lower than the yields that can be obtained according to the method of the present invention.
I henhold til en utførelse av oppfinnelsen som skal beskrives i eksempel 1-5 blir hydrokarbongassen under trykk avkjølt tilstrekkelig til å danne en flytende del som ekspanderes til et lavere trykk som ved kjent fremgangsmåte. Ekspansjon av første del av den flytende andel fordamper et parti av væsken og avkjøler det resterende parti som" forblir væske. Den-ekspanderte strøm føres vanligvis til en destillasjonskolonne hvor den skilles i en toppfraksjon og en bunnfraksjon. Ved foreliggende oppfinnelse forbedres den tidligere kjente fremgangsmåte ved å dele den resterende del-av- den flytende part i første og andre væskestrømmer. Den første væskestrømmen føres til varmeveksling med væskedelen av inngående charge før ekspansjon, til forkjøling eller underkjøling av væskedelen før ekspansjon. Forkjølingen (eller synonymt underkjølingen) av væskedelen kondensert fra inngående charge-gass under trykk før ekspansjon reduserer en temperatur som nås i nevnte andre væskestrøm etter ekspansj on. According to an embodiment of the invention to be described in examples 1-5, the hydrocarbon gas under pressure is cooled sufficiently to form a liquid part which is expanded to a lower pressure as in the known method. Expansion of the first part of the liquid part evaporates a part of the liquid and cools the remaining part which remains liquid. The expanded stream is usually led to a distillation column where it is separated into a top fraction and a bottom fraction. The present invention improves the previously known method by dividing the remaining part of the liquid part into first and second liquid streams. The first liquid stream is led to heat exchange with the liquid part of the incoming charge before expansion, to precooling or subcooling the liquid part before expansion. The precooling (or synonymously, the subcooling) of the liquid part condensed from incoming charge gas under pressure before expansion reduces a temperature reached in said second liquid stream after expansion.
Derpå blir første og andre væskestrøm ført til destillasjonskolonnen. Den andre væskestrømmen innføres på kolonnen på et punkt høyere enn første væskestrøm. The first and second liquid streams are then led to the distillation column. The second liquid stream is introduced onto the column at a point higher than the first liquid stream.
Eksempel 1 Example 1
En utførelse av foreliggende oppfinnelse er vist på fig. 3- Det benyttes kjente metoder for å fjerne svovelholdige bestanddeler, karbondioksyd og for dehydratisering og avkjøling av inngående gass 23 til -iJ3°C, generelt som beskrevet på fig. 1, via varmevekslere 10, 11, 12, 13, 14 og 15. Som på fig. 1 er driftsbetingelsene som er oppgitt på fig. 3 samt strømningsmengder i tabell III nedenfor angitt for rik inngående charge-gass. Den avkjølte og delvis kondenserte gass 23a som holder -43°C og 6333 kg/cm går til høytrykksseparatoren 16 hvor den utkondenserte væsken skilles fra. An embodiment of the present invention is shown in fig. 3- Known methods are used to remove sulphur-containing components, carbon dioxide and to dehydrate and cool incoming gas 23 to -iJ3°C, generally as described in fig. 1, via heat exchangers 10, 11, 12, 13, 14 and 15. As in fig. 1 are the operating conditions stated in fig. 3 as well as flow rates in table III below indicated for rich incoming charge gas. The cooled and partially condensed gas 23a which holds -43°C and 6333 kg/cm goes to the high pressure separator 16 where the condensed liquid is separated.
Den avkjølte gasskomponent fra inngående strøm går fra høytrykksseparatoren 16 gjennom ekspanderen 17 hvor gassen på grunn av arbeidsekspansjon fra 63,3 kg/cm 2 til 20,4 kg/cm<2 >avkjøles til -87°C. Som ved den tidligere teknikk som fremgår av fig. 1 kan ekspansjonsanordningen 17 ha en kompressor 21 The cooled gas component from the incoming stream passes from the high-pressure separator 16 through the expander 17 where, due to work expansion from 63.3 kg/cm 2 to 20.4 kg/cm<2>, the gas is cooled to -87°C. As with the previous technique shown in fig. 1, the expansion device 17 can have a compressor 21
på ekspanderakselen. Utgående strøm fra ekspanderen 44 kombineres derpå med den kalde strømmen 43 fra ventil 42 og strømmer inn i lavtrykksseparator 50. on the expander shaft. Outgoing stream from the expander 44 is then combined with the cold stream 43 from valve 42 and flows into low pressure separator 50.
Den avkjølte væsken fra høytrykksseparatoren 16, strømmen 24, går gjennom varmeveksleren 4l hvor den underkjøles til -91°C ved varmeveksling med.en del av de kalde væsker fra lavtrykksseparatoren 50, som beskrevet senere. De underkjølte væsker blir derpå ekspandert og flash-fordampet ved ventilen 42 idet trykket reduseres til 20,4 kg/cm^. Den kalde strømmen 43 The cooled liquid from the high-pressure separator 16, stream 24, passes through the heat exchanger 4l where it is subcooled to -91°C by heat exchange with part of the cold liquids from the low-pressure separator 50, as described later. The subcooled liquids are then expanded and flash-evaporated at the valve 42, the pressure being reduced to 20.4 kg/cm^. The cold current 43
fra ventil 42 kombineres med utgående strøm fra ekspanderen, from valve 42 is combined with outgoing flow from the expander,
44, som ovenfor forklart. 44, as explained above.
En første del av den kondenserte væsken fra separator 50 går som strømmen 45a til toppen av metanavkokeren 19 som topp-charge på kolonnen. Den andre delen, strømmen 45b, A first part of the condensed liquid from separator 50 goes as stream 45a to the top of methane reboiler 19 as top charge on the column. The second part, stream 45b,
av væsken fra separatoren 50 går gjennom varmeveksleren 41 hvor den brukes til underkjøling av væskene fra høytrykksseparator 16. Fra varmeveksleren 41 går strømmen til metanavkokeren 19 som inngående charge på midten av kolonnen. of the liquid from the separator 50 goes through the heat exchanger 41 where it is used for subcooling the liquids from the high-pressure separator 16. From the heat exchanger 41, the flow goes to the methane deboiler 19 as an incoming charge in the middle of the column.
Damp som avdestilleres fra den kondenserte væsken Vapor that is distilled from the condensed liquid
i metanavkokeren 19 forlater denne gjennom ledning 4 6. og føres sammen med kald utgående gass 47 fra separator 18 og den kombinerte strømmen går gjennom ledning 48 og gjennom resten av systemet. in the methane reboiler 19 this leaves through line 4 6. and is fed together with cold outgoing gas 47 from separator 18 and the combined flow passes through line 48 and through the rest of the system.
Strømningsmengder, utbytte og kompressjons-effekt for denne utførelsen fremgår av følgende tabell: The flow rates, yield and compression effect for this version are shown in the following table:
Eksempel 2 Example 2
En andre utførelse av prosessen ifølge foreliggende oppfinnelse er vist på fig. 4. Ved denne utførelsen blir" inngående gass 23 behandlet og avkjølt gjennom varmevekslerne 10, 11, 12, 13 og 14 og avkoker 15. Som på fig. 1 er prosess-betingelser og strømningsmengder i tabellen som følger beregnet for rik inngående gass. I motsetning til fig. 1 blir imidlertid inngående charge i dette tilfellet avkjølt til -48°C og ved denne temperatur blir hele inngående gasstrøm kondensert. De kondenserte væsker går inn i varmeveksleren 51 hvor de avkjøles ytterligere til ~96°C ved varmeveksling med en del av den kalde væskestrøm fra lavtrykksseparator 52. Fra varmeveksler 51 går den avkjølte inngående strømm-en til ekspansjon og flash-avdampning gjennom ekspansjonsventil 53' Fra ventilen 53 går den kalde inngående strømmen inn i lavtrykksseparator 52 hvor gass og væske blir separert. A second embodiment of the process according to the present invention is shown in fig. 4. In this embodiment, incoming gas 23 is treated and cooled through heat exchangers 10, 11, 12, 13 and 14 and reboiler 15. As in Fig. 1, process conditions and flow rates in the following table are calculated for rich incoming gas. contrary to Fig. 1, however, the incoming charge in this case is cooled to -48°C and at this temperature the entire incoming gas stream is condensed. The condensed liquids enter the heat exchanger 51 where they are further cooled to ~96°C by heat exchange with a part of the cold liquid flow from low pressure separator 52. From heat exchanger 51 the cooled incoming flow goes to expansion and flash evaporation through expansion valve 53' From valve 53 the cold incoming flow goes into low pressure separator 52 where gas and liquid are separated.
En første del av de kalde væsker 54 fra lavtrykksseparator 53, strømmen 55, føres inn på metanavkokeren som topp-charge på kolonnen. Den andre delen 56 av væsken fra separator 52 går til varmeveksleren 51 hvor den brukes for avkjøling av inngående gass fra -48°C til -96°C. ,Fra varmeveksleren 51 føres strømmen 56a til metanavkoker 19 på midten av kolonnen. Tallene som gjelder dette tilfellet finnes i følgende tabell: A first part of the cold liquids 54 from the low-pressure separator 53, the stream 55, is fed into the methane reboiler as top charge on the column. The second part 56 of the liquid from the separator 52 goes to the heat exchanger 51 where it is used for cooling the incoming gas from -48°C to -96°C. ,From the heat exchanger 51, the stream 56a is led to the methane reboiler 19 in the middle of the column. The figures that apply to this case can be found in the following table:
Eksempel 3 Example 3
En tredje utførelse av prosessen i henhold til foreliggende oppfinnelse er vist på fig. 5. Tidligere teknikk som er gjengitt på fig. 2 brukes for kjøling av inngående gass i ledningen etter varmeveksler 14 og koker 15 til -55°C A third embodiment of the process according to the present invention is shown in fig. 5. Prior art which is reproduced in fig. 2 is used for cooling incoming gas in the line after heat exchanger 14 and boiler 15 to -55°C
ved 63,3 kg/cm 2, 33a. Som på fig. 2 er de angitte betingelser, strømningsmengder som finnes i tabell V beregnet for mager inngående gass. Gassen ved ~55°C går til høytrykksseparator 16 hvor dens utkondenserte væsker skilles fra. at 63.3 kg/cm 2 , 33a. As in fig. 2 are the stated conditions, flow rates found in table V calculated for lean input gas. The gas at ~55°C goes to high-pressure separator 16 where its condensed liquids are separated.
Den avkjølte gass fra separator 16 går gjennom ekspanderen 17 hvor den på grunn av arbeidsekspansjon fra 63,3 kg/cm<2> til 17,6 kg/cm<2> avkjøles til -103°C. Fra ekspanderen 17 går de avkjølte gasser til metanavkoker 19 som midt-charge på kolonnen. The cooled gas from separator 16 passes through the expander 17 where, due to work expansion from 63.3 kg/cm<2> to 17.6 kg/cm<2>, it is cooled to -103°C. From the expander 17, the cooled gases go to the methane reboiler 19 as middle charge on the column.
Væsken 34 fra separatoren 16 går gjennom varmeveksleren 6l hvor den underkjøles til -101°C ved varmeveksling med første del 62 av de kalde væsker 63 fra lavtrykksseparator 64. Den underkjølte væsken utsettes for ekspansjon og flash-avdampning ved ventil 65 når trykket reduseres til 17,6 kg/cm 2. Den kalde strømmen fra ekspansjonsventil 65 går til separator The liquid 34 from the separator 16 passes through the heat exchanger 6l where it is subcooled to -101°C by heat exchange with the first part 62 of the cold liquids 63 from the low pressure separator 64. The subcooled liquid is subjected to expansion and flash evaporation at valve 65 when the pressure is reduced to 17 .6 kg/cm 2. The cold flow from expansion valve 65 goes to the separator
64 hvor den kalde væs.ke og damp separeres. 64 where the cold liquid and steam are separated.
Som nevnt ovenfor brukes første del 62 av væsken As mentioned above, the first part 62 of the liquid is used
fra separator 64 til underkjøling av den kondenserte væske 34 from separator 64 to subcool the condensed liquid 34
fra høytrykksseparator 16. Strømmen 62 går deretter til metan-avskilleren 19 som laveste inngående charge på kolonnen. Den andre delen 66 av væsken på separator 6ft føres til metanavkoker 19 som topp-føring. from high-pressure separator 16. Stream 62 then goes to methane separator 19 as the lowest input charge on the column. The second part 66 of the liquid on separator 6ft is fed to the methane reboiler 19 as top feed.
Metanavkoker 19 viser ved 67 et område som be-tegner destillasjonsplater eller kolonne-fyIling som er ekvivalent til minst et destillasjonstrinn. Ved denne utførelsen benyttes et område av fyllmateriale eller skåler som er tilstrekkelig stort til å sikre at etan og høyere hydrokarboner som finnes i blandingen av gass.og væske i føringen 68 fra ekspander 17, blander seg i kølonnen med topp-charge-væsker som er rike. på tyngre hydrokarboner under gjennomstrømming gjennom dette området 67 i metanavkokeren og at blandingen finner sted under betingelser som fører til maksimal utvinning av etan og høyere hydrokarboner. Disse gunstige betingelser inkluderer en inngående topp-charge som er rik på høyere hydrokarboner, som strømmen 66, og en kolonnekonstruksjon som sikrer at varmere strømmer til kolonnen, som strømmen 62a, står i tilstrekkelig avstand under topp-chargen til at ved drift vil gasstémperaturen i kolonnen i området i nærheten av topp-chargen ligge nær opptil temperaturen i inngående topp-charge. Methane reboiler 19 shows at 67 an area which denotes distillation plates or column filling which is equivalent to at least one distillation stage. In this embodiment, an area of filler material or bowls is used which is sufficiently large to ensure that ethane and higher hydrocarbons found in the mixture of gas and liquid in the conduit 68 from the expander 17 mix in the wake with top-charge liquids which are rich. on heavier hydrocarbons during flow through this area 67 in the methane reboiler and that the mixing takes place under conditions leading to maximum recovery of ethane and higher hydrocarbons. These favorable conditions include an incoming top charge that is rich in higher hydrocarbons, such as stream 66, and a column design that ensures that hotter streams to the column, such as stream 62a, are sufficiently far below the top charge that, in operation, the gas temperature in the column in the area near the top charge is close to the temperature of the incoming top charge.
Tallene for dette tilfellet finnes i følgende tabell: The figures for this case can be found in the following table:
Eksempel 4 Example 4
En fjerde utgave av oppfinnelsen er vist på fig. 6. Som på fig. 2 blir inngående gass 33 delvis kondensert ved -55°C og 63,3 kg/cm o i varmeveksler 10, 11, 12, 14 og 15, og ført til lavtrykksseparator 16. De angitte driftsbetingelser og strømnings-mengder i tabell VI som følger gjelder for mager charge-gass. Gasser fra separator 16 arbeidsekspanderes i ekspander 17 og A fourth version of the invention is shown in fig. 6. As in fig. 2, incoming gas 33 is partially condensed at -55°C and 63.3 kg/cm o in heat exchangers 10, 11, 12, 14 and 15, and led to low-pressure separator 16. The specified operating conditions and flow rates in table VI that follow apply too lean charge gas. Gases from separator 16 are expanded in work expander 17 and
føres til lavtrykksseparator 18 ved -103°C og 17,6 kg/cm hvor kondensert væske fra ekspansjonen skilles ut som strømmen 35. is fed to low-pressure separator 18 at -103°C and 17.6 kg/cm where condensed liquid from the expansion is separated as stream 35.
Væskestrømmen 3-4 fra separator 16 underkjøles The liquid stream 3-4 from separator 16 is subcooled
i varmeveksler 71 til -101°C og ekspanderes gjennom ventil 72 in heat exchanger 71 to -101°C and is expanded through valve 72
til et trykk på 17,6 kg/cm 2. En del av væsken fordamper og kjøler den resterende del til -106°C. Ekspandert væske går inn i separator 73 hvor væske og damp separeres. Den kalde væsken, strømmen 74, fra separator 73, kombineres med væske- to a pressure of 17.6 kg/cm 2. Part of the liquid evaporates and cools the remaining part to -106°C. Expanded liquid enters separator 73 where liquid and steam are separated. The cold liquid, stream 74, from separator 73, is combined with liquid
strøm 35 fra separator 18 til en kombinert strøm 75. En første del 76 av den kombinerte strømmen brukes til underkjøling av den kondenserte væske 34 i varmeveksler 71 og tilføres som charge til metanavkokeren 19 midt på kolonnen. Den andre delen 77 fra strømmen 75 føres til metanavkoker 19 som topp-charge ved -105°C. stream 35 from separator 18 to a combined stream 75. A first part 76 of the combined stream is used for subcooling the condensed liquid 34 in heat exchanger 71 and is supplied as charge to the methane reboiler 19 in the middle of the column. The second part 77 from stream 75 is fed to methane reboiler 19 as top charge at -105°C.
Tallene som gjelder dette tilfellet fremgår av The figures that apply to this case appear from
tabellen: the table:
Por å oppsummere beskrivelsen av de første Por to summarize the description of the first
fire av oppfinnelsen, blir inngående charge helt eller delvis kondensert under trykk ved avkjøling ved hjelp av produkt samt tilgjengelige sidestrømmer fra destillasjonskolonnen og (om nødvendig) ytre avkjøling. Når inngående gass under trykk bare kondenserer delvis ekspanderes de resterende gasser til en av-kjølt og delvis kondensert ekspandert gass. Den væskedelen som man får ved avkjøling og frysing av inngående charge under trykk four of the invention, the incoming charge is fully or partially condensed under pressure by cooling with the aid of product as well as available side streams from the distillation column and (if necessary) external cooling. When incoming gas under pressure only partially condenses, the remaining gases are expanded into a cooled and partially condensed expanded gas. The liquid part that is obtained by cooling and freezing the incoming charge under pressure
ekspanderes (f.eks. ved flash-avdamping eller i ekspansjonsmotor) is expanded (e.g. by flash evaporation or in an expansion engine)
. hvorved en del fordamper og resten -avkjøles og brukes som væske-charge på et destillasjonsanlegg, f.eks. et metanavkokningsanlegg som brukt. . whereby a part evaporates and the rest is cooled and used as a liquid charge in a distillation plant, e.g. a methane decoction plant as used.
Før ekspansjon blir væskedelen av inngående charge underkjølt■ved å føre den til varmeveksling med en del av den ekspanderte kalde væske. Dette gir to væskestrømmer avledet fra ekspansjon av den kondenserte chargens væske-del og den ene er vesentlig kaldere enn den andre. Before expansion, the liquid part of the incoming charge is subcooled by causing it to exchange heat with part of the expanded cold liquid. This gives two liquid streams derived from expansion of the liquid part of the condensed charge and one is significantly colder than the other.
Man kan oppnå bedret utbytte ved å benytte en Better yield can be achieved by using a
avdelt strøm på forskjellige måter i prosessen: distributed power in different ways in the process:
(i) ved å føre begge de forgrenede væskestrømmer direkte til metanavkokertårnet, idet den kaldere strømmen (i) by feeding both branched liquid streams directly to the methane reboiler, the colder stream
brukes som inngående charge på et høyere sted i kolonnen enn is used as an incoming charge at a higher place in the column than
den varmere charge. Ved denne metoden kan den kaldere væske-strømmen brukes som hele eller en del av topp-charge til kolonnen, (ii) ved å kombinere alle eller en del av den ekspanderte væskestrømmen med hele eller en del av- dén arbeidsekspanderte gassen til et kombinert kondensat, idet man bruker en del av det kombinerte kondensatet til underkjøling av væskedelen av inngående charge og bruker resten som kolonne-topp-charge, the hotter charge. With this method, the colder liquid stream can be used as all or part of the top charge to the column, (ii) by combining all or part of the expanded liquid stream with all or part of the working expanded gas to a combined condensate , using part of the combined condensate for subcooling the liquid part of the incoming charge and using the rest as column-top charge,
.(iii) ved å bruke den kalde ekspanderte væske i henhold til oppfinnelsen som kolonne-topp-charge og innføre væske eller gass (eller begge deler) fra den ekspanderte gassen på .(iii) by using the cold expanded liquid according to the invention as column-top charge and introducing liquid or gas (or both) from the expanded gas on
et punkt i kolonnen under toppen hvorved den kalde væsken i kolonnetoppen vil oppta absorberbar etan fra de ekspanderte gasser. a point in the column below the top at which the cold liquid in the column top will absorb absorbable ethane from the expanded gases.
I forbindelse med det som er nevnt ovenfor bemerkes at for enkelhets skyld har man vist gass/væske-separasjon av den ekspanderte væske og gass utenfor metanavkokeren. Det vil være klart for fagfolk at slik gass/væske-separasjon like godt kan skje inne i metanavkokerkolonnen. På lignende måte kan man ved egnet valg og regulering av sidestrømmer og avtappings-strømmer innføre gassen fra flash-ekspansjon fra væskedelen av inngående gass direkte til kolonnen og avdele denne innvendig til den ønskede første porsjon som brukes til underkjøling av gass-chargens væskeandel. Når den flash-ekspanderte væsken innføres direkte på kolonnen på et midlere trinn vil væske som tappes av på dette trinn som kilde for underkjøling vanligvis inneholde ikke bare en del av væsken fra chargen, men også væske som strømmer ned gjennom kolonnen fra høyere trinn. In connection with what has been mentioned above, it is noted that, for the sake of simplicity, gas/liquid separation of the expanded liquid and gas outside the methane reboiler has been shown. It will be clear to those skilled in the art that such gas/liquid separation can just as well take place inside the methane reboiler column. In a similar way, by suitable selection and regulation of side flows and tapping flows, the gas from flash expansion from the liquid part of the incoming gas can be introduced directly into the column and divided internally into the desired first portion which is used for subcooling the liquid part of the gas charge. When the flash-expanded liquid is introduced directly onto the column at an intermediate stage, liquid drawn off at this stage as a source of subcooling will usually contain not only part of the liquid from the charge, but also liquid flowing down through the column from higher stages.
Det bemerkes også at som vist ved de foregående eksempler blir hele den kondenserte væskestrømmen fra separator 16 underkjølt. I visse tilfeller kan det være en fordel å behandle bare en del av væsken fra separatoren i henhold til foreliggende oppfinnelse. It is also noted that, as shown in the preceding examples, the entire condensed liquid stream from separator 16 is subcooled. In certain cases, it may be advantageous to treat only part of the liquid from the separator according to the present invention.
Ved en annen utførelse oppnås underkjøling av In another embodiment, subcooling is achieved
den kondenserte inngående charge under trykk før ekspansjon ved varmeveksling med en væske som er tilgjengelig etter metanavkoker-kolonnen. Dette illustreres på fig. 7 i henhold til oppfinnelsen. the condensed feed charge under pressure before expansion by heat exchange with a liquid available after the methane reboiler column. This is illustrated in fig. 7 according to the invention.
Eksempel 5 Example 5
Fig. 7 viser en del av et strømningsdiagram som omtaler en utførelse av oppfinnelsen og illustrerer et spesielt tilfelle som er beregnet, idet man antar total kondensasjon av inngående gass-charge med et trykk på 63,3 kg/cm p. En slik total kondensasjons-prosess illustreres f.eks. på fig. 4 hvor inngående gass ved en temperatur på 4'9°C og 64,0 kg/cm<2> kondenseres ved varmeveksling mot restgassprodukter, produkt fra metan-sideavkoker, metan-avkoker og avkoker-bunnprodukter. For å Fig. 7 shows a part of a flow diagram which mentions an embodiment of the invention and illustrates a special case which has been calculated, assuming total condensation of the incoming gas charge with a pressure of 63.3 kg/cm p. Such a total condensation process is illustrated e.g. on fig. 4 where incoming gas at a temperature of 4'9°C and 64.0 kg/cm<2> is condensed by heat exchange against residual gas products, product from methane side digester, methane digester and digester bottom products. In order to
oppnå fullkondensasjon må man vanligvis også benytte ekstra ytre avkjøling som vist på fig. 4. to achieve full condensation, you usually also have to use extra external cooling as shown in fig. 4.
Det vises nå til fig. 7 hvor den totalkondenserte inngående væske-charge 90 ved et trykk på ca. 63,3 kg/cm 2 og Reference is now made to fig. 7 where the totally condensed incoming liquid charge 90 at a pressure of approx. 63.3 kg/cm 2 and
-48°C går gjennom varmeveksler 9l hvor den underkjøles til -48°C goes through heat exchanger 9l where it is subcooled to
-96°C. Den underkjølte væsken flash-ekspanderes gjennom ekspansjonsventilen 92 og det ekspanderte produkt går inn i separator 93. Under flash-ekspansjon vil en del av væsken avdampe og kjøle resten av væsken til ca. -99°C. Den gjen- -96°C. The subcooled liquid is flash-expanded through the expansion valve 92 and the expanded product enters separator 93. During flash expansion, part of the liquid will evaporate and cool the rest of the liquid to approx. -99°C. The re-
værende væske skilles fra i separator 93 og tilføres som strømmen 94 til metanavkokerkolonnen 19 som topp-charge på kolonnen. remaining liquid is separated in separator 93 and supplied as stream 94 to methane reboiler column 19 as top charge on the column.
Gasser som avdampes under flash-ekspansjonstrinnet forlater separator 93 som gass 95 og kombineres med toppgassen 96 fra metanavkoker 19 til en strøm av restgass 101. Som vist på fig. 4 returneres restgassen som forlater metanavkokerkolonnen til varmeveksling med inngående gass-charge og utgjør således en del av den kjøling som kreves for fortetting av gass-chargen. Derpå o komprimeres restgassen til ca. 63,3 kg/cm 2 og tappes ut Gases evaporated during the flash expansion step leave separator 93 as gas 95 and are combined with overhead gas 96 from methane reboiler 19 to form a stream of residual gas 101. As shown in fig. 4, the residual gas leaving the methane reboiler column is returned to heat exchange with the incoming gas charge and thus forms part of the cooling required for densification of the gas charge. The residual gas is then compressed to approx. 63.3 kg/cm 2 and drained
av prosessen. of the process.
Det ønskede væskeproduktet befinner seg i metan-avkoker-bunnpro.duktet 100. Før dette produktet går ut av prosessen varmeveksles det med inngående charge for avkjøling av innkommende gass som vist f.eks. på fig. 4. The desired liquid product is located in the methane reboiler bottom product 100. Before this product leaves the process, it is heat exchanged with the incoming charge to cool the incoming gas as shown e.g. on fig. 4.
For underkjøling av væsken 90 i henhold til denne utførelsen av oppfinnelsen tappes en sidestrøm 97 av fra metanavkokerkolonnen 19 og går gjennom varmeveksler 91. Den oppvarmede sidestrømmen 98 returneres så til metanavkokerkolonnen på et punkt under væskeinnløpet 94. For den utførelsen som er vist på fig. 7 og i nedenstående tabell antok man .at metanavkokeren 19 inneholdt et kolonne-pakkingsmateriale som var ekvivalent til et destillasjonstrinn mellom sidestrøm-returen 98 og inngående topp-charge 94. For subcooling the liquid 90 according to this embodiment of the invention, a side stream 97 is tapped off from the methane reboiler column 19 and passes through heat exchanger 91. The heated side stream 98 is then returned to the methane reboiler column at a point below the liquid inlet 94. For the embodiment shown in fig. 7 and in the table below, it was assumed that the methane reboiler 19 contained a column packing material which was equivalent to a distillation stage between the side stream return 98 and the incoming top charge 94.
Strømningsmengder, utbytte og kompressjonseffekt Flow rates, yield and compression effect
for denne utførelsen fremgår av tabellen: for this design appears in the table:
Man vil se at bruk av en sidestrøm 97 for kjøling It will be seen that the use of a side stream 97 for cooling
i varmeveksler 91 gin en sidestrømretur 98 som er delvis i gass-form. Kolonnen bør derfor ha gass/væske-kontaktor mellom væske-innløpet 94 og sidestrømreturen 98 slik at oppvarmende gasser som stammer fra returstrømmen 98 vil avkjøles før de går inn i kolonne-toppgassene 96. in heat exchanger 91, a side flow return 98 is generated which is partly in gas form. The column should therefore have a gas/liquid contactor between the liquid inlet 94 and the side flow return 98 so that heating gases originating from the return flow 98 will be cooled before entering the column top gases 96.
Destillasjonsapparatet danner gass/væske-kontakt The distillation apparatus forms a gas/liquid contact
i dette kolonneområdet for å lette varmevekslingen mellom de oppstigende gasser og den kalde væske. Det vil være klart for fagfolk at den grad av gass/væske-kontakt som således oppnås kan variere og kan oppnås ved hjelp av en eller flere bobleplater., skåler etc, eller ved større eller mindre mengder kolonne-fyllmateriale. in this column area to facilitate the heat exchange between the rising gases and the cold liquid. It will be clear to those skilled in the art that the degree of gas/liquid contact thus achieved can vary and can be achieved by means of one or more bubble plates, bowls, etc., or by larger or smaller amounts of column packing material.
I henhold til foretrukne utførelser av oppfinnelsen bør metanavkokerkolonnen 19 gi tilstrekkelig varmeveksling mellom inngående væske 94 og sidestrømreturen 98 til at gasser som stiger opp forbi væskeinnløpet 94 vil ha en temperatur som ikke over-stiger temperaturen for inngående væskestrøm 94 med mer enn ca. 6°C. According to preferred embodiments of the invention, the methane reboiler column 19 should provide sufficient heat exchange between the incoming liquid 94 and the side flow return 98 so that gases rising past the liquid inlet 94 will have a temperature that does not exceed the temperature of the incoming liquid flow 94 by more than approx. 6°C.
Selv om foreliggende oppfinnelse er beskrevet under spesiell henvisning til en utførelse hvor sidestrømavdraget 97 og retur 98 foregår på samme sted på metanavkoker 19 er det ikke nødvendig at sidestrømreturen 98 svarer til sidestrømavdraget 97- F.eks. kan det være en fordel fra kolonnedrifts-standpunkt og med hensyn på varmebalanse å returnere sidestrøm 98 på et punkt som ligger lavere enn avdrag av sidestrømmen 97. Although the present invention is described with special reference to an embodiment where the side flow discharge 97 and return 98 take place at the same place on the methane reboiler 19, it is not necessary that the side flow return 98 corresponds to the side flow discharge 97 - Eg. can it be an advantage from the column operation point of view and with regard to heat balance to return side flow 98 at a point that is lower than the withdrawal of side flow 97.
For illustrasjonsformål vil man også se at mens varmeveksleren 91 er vist som en varmeveksler utenfor metanavkoker-kolonnen, tilført sidestrømavdraget 97, har man oppnådd et helt ekvivalent resultat ved å bruke en indre varmeveksler i metan-avkoker 19 i steden for en utvendig varmeveksling 91. I et For purposes of illustration, it will also be seen that while the heat exchanger 91 is shown as a heat exchanger outside the methane reboiler column, supplied with the side flow discharge 97, an entirely equivalent result has been achieved by using an internal heat exchanger in the methane reboiler 19 instead of an external heat exchanger 91. In a
slikt tilfelle ville den indre varmeveksleren plasseres slik at in such a case, the internal heat exchanger would be placed so that
den svarte til sidestrøm-returens innføringspunkt 98. the answer to the sideflow return entry point 98.
Det vil også være klart fra illustrasjoner- av It will also be clear from the illustrations
andre utførelser av oppfinnelsen, eksempelvis fig. 3, 5 og 6, other embodiments of the invention, for example fig. 3, 5 and 6,
at inngående charge 90 ikke behøver å avkjøles til fullstendig kondensasjon er oppnådd og heller ikke behøver man avkjøle hele væskestrømmen 9o. Hvis inngående charge 90 er delvis kondensert som eksempelvis på fig. 3 vil man benytte separasjon av den delvis kondenserte inngående charge. Væske som utvinnes fra den delvise kondensasjon av chargen vil behandles videre som vist på fig. 7- Den gass som dannes kan bli arbeidsekspandert i f.eks. en turbinekspander og der danne en ekspandert og delkondensert gasstrøm, idet partialkondensatet som utvinnes føres til metanavkokerkolonnen. Som man ser av fig. 5 og 6 er andre variasjoner mulige. F.eks. kan, hvis utgangs-chargen bare er delvis kondensert og arbeidsekspandert gass derfor er tilgjengelig, en del eller hele den arbeidsekspanderte gassen om ønsket føres til metanavkokerkolonnen som midlere charge og den underkjølte væsken Sk brukes som metanavkoker-topp-charge som illustrert på that the incoming charge 90 does not need to be cooled until complete condensation has been achieved, nor does one need to cool the entire liquid flow 9o. If the incoming charge 90 is partially condensed as, for example, in fig. 3, separation of the partially condensed incoming charge will be used. Liquid that is recovered from the partial condensation of the charge will be processed further as shown in fig. 7- The gas that is formed can be expanded for work in e.g. a turbine expander and there form an expanded and partially condensed gas stream, with the partial condensate that is extracted being fed to the methane reboiler column. As can be seen from fig. 5 and 6, other variations are possible. For example if the output charge is only partially condensed and working expanded gas is therefore available, part or all of the working expanded gas can, if desired, be fed to the methane reboiler column as middle charge and the subcooled liquid Sk be used as methane reboiler top charge as illustrated in
fig. 7- fig. 7-
Ennå en utførelse av oppfinnelsen har spesiell betydning ved gasseparasjonsprosesser hvor inngående charge under trykk delkondenseres til en væske-del og en gass-del. Den væske-formede andelen underkjøles og ekspanderes til et lavere trykk og danner derved kald væske-charge som går til destillasjonskolonnen. Gass-delen ekspanderes til lavere trykk og gir derved avkjøling Yet another embodiment of the invention has particular significance in gas separation processes where the incoming charge under pressure is partially condensed into a liquid part and a gas part. The liquid portion is subcooled and expanded to a lower pressure and thereby forms a cold liquid charge which goes to the distillation column. The gas part is expanded to a lower pressure and thereby provides cooling
og delvis kondensasjon av gassen. Den kjøling som dannes ved ekspansjon av gassdelen brukes til underkjøling av den flytende-gjorte del av inngående gass under trykk før ekspansjon. and partial condensation of the gas. The cooling produced by expansion of the gas part is used to subcool the liquefied part of the incoming gas under pressure before expansion.
Denne utførelsen "er mer spesielt illustrert på This embodiment "is more particularly illustrated at
fig. 8 og 9. Både fig. 8 og 9 gjengir bare delvis strømnings-diagram for et totalt gass^separasjonsanlegg. Som vist på fig. 8 and 9. Both fig. 8 and 9 reproduce only partial flow diagrams for a total gas separation plant. As shown on
begge tegninger blir denne delen tilført avkjølt inngående gass-charge. Slik inngående gass-charge får man på kjent måte som vist ved varmeveksling som på fig. 1 og 2 i varmevekslerne 10, 11, 12, 13, 14 og 15- Disse varmevekslere utnytter fryse-virkningen i produkt- og rest-gass fra gass-separasjons-anlegget og tar i bruk ytterligere ytre frysing i nødvendig grad for avkjøling av utgangs-gassen under trykk til en tilstand hvor gassen kommer inn i det delsystem som er vist på tegningen. in both drawings, this part is supplied with a cooled incoming gas charge. Such an incoming gas charge is obtained in a known manner as shown by heat exchange as in fig. 1 and 2 in heat exchangers 10, 11, 12, 13, 14 and 15- These heat exchangers utilize the freezing effect in product and residual gas from the gas separation plant and use additional external freezing to the extent necessary for cooling the output - the gas under pressure to a state where the gas enters the subsystem shown in the drawing.
Prosessbetingelser vist på fig- 8 og 9 svarer Process conditions shown in fig- 8 and 9 correspond
til betingelsene for mager gass-charge ved sammensetning som angitt i tabell II. Betingelsene for fig. :8 og 9 kan sammenlignes med fig. 2 for å illustrere foreliggende oppfinnelse. to the conditions for lean gas charge at composition as indicated in table II. The conditions for fig. :8 and 9 can be compared with fig. 2 to illustrate the present invention.
Ved innløpsbetingelser holder den avkjølte magre utgangsgass At inlet conditions, it keeps the cooled lean exit gas
33a en temperatur på -55°C og et trykk på 63,3 kg/cm . 33a a temperature of -55°C and a pressure of 63.3 kg/cm .
Eksempel 6 Example 6
Ifølge fremgangsmåten illustrert på fig. 8 består den delkondenserte utgangsgassen 33a som fremstår som beskrevet på fig. 2 av delkondenserte gasser som inneholder en væskeandel og en gassandel. Den delkondenserte gassen går inn i høytrykks-separator 16 hvor gass og væske skiller lag. Idet man først følger gassene som går ut av separator 16 føres disse gasser inn i ekspansjonsmotoren 17 hvor mekanisk energi tappes ut av gassen. Idet gassen ekspanderes fra et trykk på ca. 63,3 kg/cm og til According to the method illustrated in fig. 8 consists of the partially condensed output gas 33a which appears as described in fig. 2 of partially condensed gases containing a liquid portion and a gas portion. The partially condensed gas enters the high-pressure separator 16 where gas and liquid separate layers. By first following the gases leaving the separator 16, these gases are fed into the expansion motor 17 where mechanical energy is drained from the gas. As the gas is expanded from a pressure of approx. 63.3 kg/cm and more
ca. 17,6 kg/cm 2 vil arbeidsekspansjonen avkjøle den ekspanderte gass 113 til en temperatur på ca. -103°C. Ekspandert og delkondensert gass 113 innføres som charge på metanavkoker 19 hvor gassene stiger opp og mesteparten av C^* hydrokarboner absorberes av den kalde væske. Metanavkoker-toppen 117 ved en temperatur på -104°C, kombinert med gasser 116 fra flash-avdampning beskrevet senere danner i kombinert form restgass 118. Den kombinerte kalde restgass 118 går deretter gjennom varmeveksler 119- about. 17.6 kg/cm 2 , the working expansion will cool the expanded gas 113 to a temperature of approx. -103°C. Expanded and partially condensed gas 113 is introduced as charge on methane reboiler 19 where the gases rise and most of the C^* hydrocarbons are absorbed by the cold liquid. The methane reboiler top 117 at a temperature of -104°C, combined with gases 116 from flash evaporation described later forms in combined form residual gas 118. The combined cold residual gas 118 then passes through heat exchanger 119-
Den oppvarmede restgassen ved -87°C forlater varmeveksler 119 The heated residual gas at -87°C leaves heat exchanger 119
og går tilbake til de tidligere kjøletrinn som f.eks. vist på fig. 2 hvor ytterligere kjøleeffekt som kan tappes ut av den fremdeles kalde restgass blir utnyttet og restgassen komprimeres i kompressor 21 (se fig. 2) som drives av arbeidsekspansjons- and returns to the previous cooling stages such as e.g. shown in fig. 2 where further cooling effect that can be tapped from the still cold residual gas is utilized and the residual gas is compressed in compressor 21 (see fig. 2) which is driven by work expansion
motoren 17 og komprimeres videre til linjetrykket på 63,3 kg/cm ved hjelp av sluttkompressoren 22. the engine 17 and is further compressed to the line pressure of 63.3 kg/cm using the final compressor 22.
Idet man følger væsken 34 fra separator 16 ser man at denne strømmen 34 går gjennom varmeveksler 119 i varmeveksling med den kalde restgass 118. Dette gir en forkjøling av væskedelen til den delkondenserte høytrykks-charge-gass. Den under-kjølte væsken ekspanderes gjennom egnet ekspansjonsanordning som f.eks. ekspansjonsventilen 120 til et trykk på ca. 17,6 kg/cm<2>. Under ekspansjonen vil en del av inngående charge fordampe og As one follows the liquid 34 from separator 16, one sees that this stream 34 passes through heat exchanger 119 in heat exchange with the cold residual gas 118. This provides a pre-cooling of the liquid part to the partially condensed high-pressure charge gas. The sub-cooled liquid is expanded through a suitable expansion device such as e.g. the expansion valve 120 to a pressure of approx. 17.6 kg/cm<2>. During the expansion, part of the incoming charge will evaporate and
gi en avkjøling av den resterende væske. ' Som vist på fig. 8 give a cooling of the remaining liquid. As shown in fig. 8
når den ekspanderte strømmen fra ekspansjonsventilen 120'en temperatur på -106°C og går inn i separator 121. Væskedelen æpareres herfra og går som strømmen 115 til destillasjonskolonnen 19 som topp-charge. the expanded stream from the expansion valve 120 reaches a temperature of -106°C and enters separator 121. The liquid part is separated from here and goes as stream 115 to the distillation column 19 as top charge.
Man vil se at ved sammenligning med fig..2 It will be seen that by comparison with fig..2
når metanavkoker-chargen fra ekspansjonsventilen 30 på fig. 2 bare en temperatur på -92°C. På grunn av at strømmen 115 i henhold til denne utførelse av foreliggende oppfinnelse er vesentlig kaldere kan den brukes som topp-charge på metanavkokeren for utvinning av etan i strømmen 113. Etanet tappes ut i bunnproduktet 125- Bunnproduktet 125 fra metanavkokerkolonnen varmeveksles med inngående charge for å benytte kjøleeffekten som illustrert på fig. 1 og 2 generelt. when the methane reboiler charge from the expansion valve 30 in fig. 2 only a temperature of -92°C. Due to the fact that, according to this embodiment of the present invention, stream 115 is significantly colder, it can be used as a top charge on the methane reboiler for the extraction of ethane in stream 113. The ethane is drained into the bottom product 125 - The bottom product 125 from the methane reboiler column is heat exchanged with the incoming charge for to use the cooling effect as illustrated in fig. 1 and 2 in general.
I forbindelse med fig. 8 bemerkes at av varme-økonomiske grunner vil det være en eller flere metan-sideavkokere som varmeveksler for kjøling av inngående charge (ikke vist på fig. 8) men som generelt illustrert på fig. 2. Det er tatt med to slike sideavkokere som vist på fig. 2 for å illustrere foreliggende prosess og de beregninger som knytter seg til fig. 8 In connection with fig. 8 it is noted that for heat-economic reasons there will be one or more methane side reboilers as heat exchangers for cooling the incoming charge (not shown in fig. 8) but as generally illustrated in fig. 2. Two such side decanters have been taken as shown in fig. 2 to illustrate the present process and the calculations linked to fig. 8
og finnes i følgende tabell. Sideavkokerne er viktige for regulering av prosessens totale varmeøkonomi. Underkjøling av væskestrømmen 34 med restgass 118 reduserer den tilgjengelige kjøleeffekt som finnes i strømmen 118 med henblikk på kjøling av inngående charge. Imidlertid vil den økte belastning på metanavkokeren 19 med væskestrøm 115 avkjølt i henhold til oppfinnelsen by på ytterligere tilgjengelig kjøleeffekt i sideavkokerne. Følgelig blir den totale varmebalanse i prosessen i det vesentlige upåvirket. and can be found in the following table. The side boilers are important for regulating the overall heat economy of the process. Subcooling of the liquid stream 34 with residual gas 118 reduces the available cooling effect found in the stream 118 for the purpose of cooling the incoming charge. However, the increased load on the methane reboiler 19 with liquid stream 115 cooled according to the invention will offer further available cooling effect in the side reboilers. Consequently, the total heat balance in the process is essentially unaffected.
Inngående og utgående strømningsmengder, utbytter og ekspansjons/kompressjon-effektbehov for denne utførelsen som vist på fig. 8 fremgår av tabellen nedenfor: Incoming and outgoing flow rates, yields and expansion/compression power requirements for this design as shown in fig. 8 appears from the table below:
Strømningsmengdene som er gjengitt i tabell VIII svarer til behandling av mager inngående gass. For sammenligning kan man vise til fig. 2 og tabell II hvor den samme gasstrøm er behandlet uten forkjøling av den kondenserte inngående gass/væske som i varmeveksler 119. The flow rates given in Table VIII correspond to the treatment of lean input gas. For comparison, reference can be made to fig. 2 and table II where the same gas stream is treated without precooling the condensed incoming gas/liquid as in heat exchanger 119.
De vesentlig forbedrede utbytter i henhold til foreliggende oppfinnelse oppnås hovedsakelig fordi man kan arbeide med en vesentlig-kaldere væske-charge som oppnås ved underkjøling og ekspansjon av væsken som kondenseres fra høytrykks-chargen. Ved hjelp av foreliggende oppfinnelse foreligger den ekspanderte væsken ved en temperatur som er tilstrekkelig lav til at den kan benyttes som topp-charge på metanavkokeren 19. The significantly improved yields according to the present invention are mainly achieved because one can work with a significantly colder liquid charge which is obtained by subcooling and expansion of the liquid which is condensed from the high pressure charge. With the help of the present invention, the expanded liquid is at a temperature that is sufficiently low for it to be used as a top charge on the methane still 19.
På grunn av det betydelige innhold av propan og i denne meget kalde væskestrømmen har den en øket evne til etanabsorpsjon. Due to the significant content of propane and in this very cold liquid stream, it has an increased ability for ethane absorption.
I det ovenstående eksempel har man vist under-kjøling av væskestrømmen- 34 med restgass ved hjelp av en kombinert restgass-strøm. Andre restgass-strømmer kan også brukes hvis de er tilstrekkelig store i forhold til strømmen In the above example, sub-cooling of the liquid flow 34 with residual gas has been shown by means of a combined residual gas flow. Other residual gas flows can also be used if they are sufficiently large in relation to the flow
34, således strømmene 116 og 117 vist på fig. 7, eller restgass 47 på fig. 3- I foreliggende sammenheng skal betegnelsen "restgass" omfatte alle slike strømmer eller kombinasjoner av dem. 34, thus the currents 116 and 117 shown in fig. 7, or residual gas 47 in fig. 3- In the present context, the term "residual gas" shall include all such flows or combinations of them.
Eksempel 7 Example 7
En annen illustrasjon på utførelsen i henhold til foreliggende oppfinnelse fremgår av fig. 9- Her ble avkjølt og delkondensert gass-charge 33a ført inn på høytrykksseparaJtor 16 med en temperatur på -55°C og trykk lik 63,3 kg/cm<2> og separeres i en væskedel og en gassdel. Som beskrevet f.eks. på fig. 2 Another illustration of the design according to the present invention is shown in fig. 9- Here the cooled and partially condensed gas charge 33a was fed into the high-pressure separator 16 with a temperature of -55°C and a pressure equal to 63.3 kg/cm<2> and is separated into a liquid part and a gas part. As described e.g. on fig. 2
får man denne avkjølte gass-charge ved varmeveksling fortrinnsvis med forskjellige prosesstrømmer for utnyttelse av maksimal kjøleeffekt i disse, idet man om nødvendig bruker ytre avkjøling. this cooled gas charge is obtained by heat exchange, preferably with different process streams in order to utilize the maximum cooling effect in them, using external cooling if necessary.
Man fører først gassene som kommer fra separator 16, idet disse arbeidsekspanderes gjennom turbinekspanderen 17 til et trykk på ca. 17,6 kg/cm<2> og en temperatur lik -103°C The gases coming from the separator 16 are first led, as these are expanded through the turbine expander 17 to a pressure of approx. 17.6 kg/cm<2> and a temperature equal to -103°C
Ved disse betingelser vil den ekspanderte gass fra høytrykks-chargen delvis kondenseres. Hele den ekspanderte og delkondenserte gass som forlater turbinekspansjonsmotoren 17 vil gå gjennom varmeveksler 131 hvor den oppvarmes til ca. -94°C og føres til metanavkokéren 19 på et midlere trinn i kolonnen. Under these conditions, the expanded gas from the high-pressure charge will be partially condensed. All of the expanded and partially condensed gas leaving the turbine expansion engine 17 will pass through heat exchanger 131 where it is heated to approx. -94°C and is fed to the methane debottle 19 on a middle step in the column.
Når det gjelder væskene som går ut av separator 16 føres væskestrømmen 34 gjennom varmeveksler 131 i varmeveksling med ekspandert gass fra turbinekspander 17. Dette gir en forkjøling av væsken 34 fra separator 16 fra en temperatur på -55°C til -100°C. Derpå ekspanderes den underkjølte væsken 34 gjennom ekspansjonsventilen 133 til en temperatur på -106°C og går inn i separator 134. As regards the liquids leaving separator 16, the liquid stream 34 is passed through heat exchanger 131 in heat exchange with expanded gas from turbine expander 17. This results in a precooling of liquid 34 from separator 16 from a temperature of -55°C to -100°C. The subcooled liquid 34 is then expanded through the expansion valve 133 to a temperature of -106°C and enters the separator 134.
I separator 134 blir gass som utvikles etter flash-ekspansjon skilt fra resten av væsken. Den gjenværende væske 135 etter ekspansjonstrinnet føres til metanavkoker 19 In separator 134, gas developed after flash expansion is separated from the rest of the liquid. The remaining liquid 135 after the expansion step is fed to the methane reboiler 19
som topp-charge. Gass 136 fra separator 134 kombineres med metanavkoker-toppavløpet 137 til en kombinert gass 139 som forlater prosessen. Som illustrert på fig. 2 brukes toppgassen fra prosessen til avkjøling og delkondensering av inngående gass-charge og blir derpå komprimert i kompressoren 21 som drives av turbinekspander 17 og i sluttkompressor 22 til et ledningstrykk på 63,3 kg/cm . as top charge. Gas 136 from separator 134 is combined with methane reboiler overhead 137 to form a combined gas 139 which leaves the process. As illustrated in fig. 2, the top gas from the process is used for cooling and partial condensation of the incoming gas charge and is then compressed in the compressor 21 which is driven by the turbine expander 17 and in the final compressor 22 to a line pressure of 63.3 kg/cm.
Bunnproduktet 138 fra metanavkoker 19 inneholder det ønskede flytende produkt og brukes også for avkjøling av inngående gass-charge idet den går ut av prosessen som ønsket produkt. The bottom product 138 from the methane still 19 contains the desired liquid product and is also used for cooling the incoming gas charge as it exits the process as the desired product.
Selv om det ikke er spesielt vist i fig. 9 skal det bemerkes at det er vanlig ved konstruksjon av metanavkokere å anordne sidestrøm-avkokere, f.eks. som vist på fig. 2, for regulering av metanavkokerens drift og samtidig for å kunne utnytte ytterligere kjøleeffekt til forkjøling av inngående høytrykksgass. Prosessbetingelsene og beregningene av de viktigste strømmer som er vist på fig. 9 og i tabell IX nedenfor er basert på bruk av to sidekokere som vist på fig. 2. Although not specifically shown in FIG. 9, it should be noted that it is common when constructing methane deboilers to arrange side-flow deboilers, e.g. as shown in fig. 2, for regulating the operation of the methane reboiler and at the same time to be able to utilize additional cooling power for pre-cooling incoming high-pressure gas. The process conditions and calculations of the most important flows shown in fig. 9 and in table IX below are based on the use of two side boilers as shown in fig. 2.
Strømningsmengder, utbytter og kompressjons-effekt for fremgangsmåten som vist på fig. 9 inklusive sidekokere finnes i tabellen nedenfor. Flow rates, yields and compression effect for the method as shown in fig. 9 including side cookers can be found in the table below.
Utgaven som er illustrert på fig. 9 gir vesentlig bedring av etanutbyttet på grunn av at det er tilgjengelig en kald topp-charge på metanavkoker 19, strømmen 135 > som er dannet ved forkjøling av strømmen ~$k før f lash-ekspansj on i henhold til foreliggende oppfinnelse, for anvendelse som topp-charge til kolonnen. Med denne utførelsen vil man se at hele væske- og gass-strømmen som forlater ekspanderen 17 går inn i metanavkokeren 19 lavere enn væskechargen 135. Den kalde væsken 135 inneholder vesentlige mengder propan og butan og høyere hydrokarboner som er i stand til å absorbere større mengder av de ønskede produkter.som finnes i gassene som forlater gass/væske-separatoren 16. The version illustrated in fig. 9 provides substantial improvement in the ethane yield due to the availability of a cold top charge on methane reboiler 19, stream 135 > which is formed by precooling stream ~$k prior to flash expansion according to the present invention, for use as top charge to the column. With this design, it will be seen that the entire liquid and gas stream leaving the expander 17 enters the methane reboiler 19 lower than the liquid charge 135. The cold liquid 135 contains significant amounts of propane and butane and higher hydrocarbons which are able to absorb larger amounts of the desired products. which are found in the gases leaving the gas/liquid separator 16.
Eksempel 8 Example 8
Ved ennå en utførelse av foreliggende -oppfinnelse kan det være en fordel å benytte to separate ekspansjonsventiler for ekspansjon av den underkjølte høytrykks-væske som kondensat. Denne modifikasjon kan forstås bedre ved henvisning til fig. 10 som kan sammenlignes med fig. 5. Pet vises iørst til fig. 5 hvor man ser at høytrykks-væskekondensatet fra separator 16 (strømmen 34) underkjøles i varmeveksler 61, ekspanderes i ekspansjonsventilen 65 og adskilles i en væske- og gass-strøm i separator 64. In yet another embodiment of the present invention, it may be advantageous to use two separate expansion valves for expansion of the supercooled high-pressure liquid as condensate. This modification can be better understood by reference to fig. 10 which can be compared with fig. 5. Pet is shown first to fig. 5 where it can be seen that the high-pressure liquid condensate from separator 16 (stream 34) is subcooled in heat exchanger 61, expanded in expansion valve 65 and separated into a liquid and gas stream in separator 64.
I henhold til modifikasjonen etter foreliggende oppfinnelse i dette eksempel 8, blir væskestrømmen'34 under-kjølt i varmeveksler 150. Den underkjølte væsken fra veksleren 150 deles før ekspansjon i to deler (strømmene 170 og 171). Strømmen 170 ekspanderes gjennom ekspansjonsventilen 172 og According to the modification according to the present invention in this example 8, the liquid stream '34 is subcooled in the heat exchanger 150. The subcooled liquid from the exchanger 150 is divided before expansion into two parts (streams 170 and 171). The flow 170 is expanded through the expansion valve 172 and
når en ekspansjonstemperatur på -106°C. Ekspansjonsproduktene brukes til underkjøling av væskestrømmen 34 i varmeveksleren 150 og føres derpå til metanavkoker 19 som inngående strøm 170a. Andelen 171 av den underkjølte høytrykksvæske ekspanderes i ekspansjonsventilen 173 og når igjen en ekspansjonstemperatur lik -106°C .og føres til metanavkokeren 19 som topp-charge 171a. reaches an expansion temperature of -106°C. The expansion products are used for subcooling the liquid stream 34 in the heat exchanger 150 and are then fed to the methane reboiler 19 as input stream 170a. The portion 171 of the supercooled high-pressure liquid is expanded in the expansion valve 173 and again reaches an expansion temperature equal to -106°C and is fed to the methane reboiler 19 as top charge 171a.
Begge inngående strømmer 170a og 171a er gass-væske-blandinger og følgelig utstyres metanavkokerkolonnen på innføringsstedene med egnede kolonne-systemer innvendig (f.eks. rørplater eller lignende) som besørger separasjon av gass/væske fra inngående charge. Ved den utførelsen som er vist i foreliggende eksempel vil det normalt også være en eller flere destillasjonsplater eller -skåler eller egnet fyllmateriale mellom innføringspunktene for strømmene 170a og 171a til å danne gass/væske-kontakt mellom væskene som faller ned gjennom kolonnen som har føring 171a og gassene som stiger opp gjennom kolonnen fra chargen 170a. Both incoming streams 170a and 171a are gas-liquid mixtures and consequently the methane reboiler column is equipped at the introduction points with suitable column systems inside (e.g. tube plates or the like) which ensure separation of gas/liquid from the incoming charge. In the embodiment shown in the present example, there will normally also be one or more distillation plates or bowls or suitable filling material between the introduction points for the streams 170a and 171a to form gas/liquid contact between the liquids falling down through the column having guide 171a and the gases rising through the column from the charge 170a.
Man innser at fig. 10 bare viser endel av et strømningsdiagram, nemlig bare behandlingen av høytrykks- It is realized that fig. 10 only shows part of a flow diagram, namely only the processing of high-pressure
væsken 34 fra separator 16. Som man ser av en sammenligning med fig. 5 vil det også være anordnet utstyr for ekspansjon av gassene som forlater separator 16 og tilførsel av disse gasser til metanavkokeren som egnet charge. Man vil også sørge for kjøling og delkondensasjon av inngående høytrykksgass som i utgangspunktet går inn i, prosessen med et trykk på 64,0 kg/cm<2>the liquid 34 from separator 16. As can be seen from a comparison with fig. 5, there will also be equipment for expansion of the gases leaving the separator 16 and supply of these gases to the methane reboiler as a suitable charge. Cooling and partial condensation of incoming high-pressure gas, which initially enters the process at a pressure of 64.0 kg/cm<2>, will also be provided
og temperatur lik 49°C i varmeveksling med restgass fra metan-avkoker-sidekolonner og metanavkoker-bunnfraksjoner (ingen av disse varmevekslere er vist på delutsnittet fig. 10). and temperature equal to 49°C in heat exchange with residual gas from methane reboiler side columns and methane reboiler bottom fractions (none of these heat exchangers are shown in partial section fig. 10).
Anordning av to ekspansjonsorganer 172 og 173 i dette eksempel og innføring av de ekspanderte produkter direkte på metanavkokerkolonnen 19 gir en større mekanisk enkelhet siden man eliminerer behovet for gass-væske-separatorer hvis separasjonen foretas utvendig av kolonnen og man eliminerer rørledninger for avdrag av sidestrømmer og retur som i eks. 6 (fig. 7)-Ytelsen til denne utførelse vil man se av nedenstående data (betingelsene kan sammenlignes med tallene på fig. 5)• The arrangement of two expansion members 172 and 173 in this example and the introduction of the expanded products directly onto the methane debottle column 19 provides a greater mechanical simplicity since the need for gas-liquid separators is eliminated if the separation is carried out outside the column and pipelines for the withdrawal of side streams are eliminated and return as in ex. 6 (fig. 7)-The performance of this design can be seen from the data below (the conditions can be compared with the figures on fig. 5)•
Utbyttet av C^t-fraksjoner ved denne utgaven bør være øket i forhold til utbyttene på fig. 2 og effektbehovet redusert. The yield of C^t fractions in this edition should be increased in relation to the yields in fig. 2 and the power requirement reduced.
Eksempel 9 Example 9
Det følger et annet eksempel på bruk av to separate ekspans j ons,ventiler for ekspansjon av underkjølt væskekondensat, og denne utgave kan forstås under henvisning til fig. 11. There follows another example of the use of two separate expansion valves for the expansion of subcooled liquid condensate, and this version can be understood with reference to fig. 11.
Fig. 11 viser en del av et strømningsdiagram for separasjon av en avkjølt og delkondensert høytrykksgass 174 som går inn i separator 16 med -48°C og et trykk lik 63,3 kg/cm<2>. Tidligere kjente metoder av lignende type som vist på fig. 1 og 2 brukes for avkjøling av inngående gass til -48oc. Dette omfatter varmeveksling med restgass, utvendig kjøling (om nødvendig), metanavkoker-bunnfraksjoner og en eller flere sideavkokere som vist på fig. 1 og 2, men ikke vist på utsnittet fig. 11. Fig. 11 shows part of a flow diagram for the separation of a cooled and partially condensed high-pressure gas 174 which enters the separator 16 at -48°C and a pressure equal to 63.3 kg/cm<2>. Previously known methods of a similar type as shown in fig. 1 and 2 are used for cooling incoming gas to -48oc. This includes heat exchange with residual gas, external cooling (if necessary), methane reboiler bottom fractions and one or more side reboilers as shown in fig. 1 and 2, but not shown in section fig. 11.
Strømningsbetingelsene som er gjengitt på fig. 11 skiller seg fra de som er vist på fig. 1 og -2 siden den antatte sammensetning av inngående charge 174 på fig. 11 lå i mellom rik og mager gass som fig. 1 og 2 baserer seg på. For beregnings-formål antok man to metan-sideavkokere (ikke vist), som på fig. 1 og 2. The flow conditions shown in fig. 11 differs from those shown in fig. 1 and -2 since the assumed composition of incoming charge 174 in fig. 11 lay between rich and lean gas as fig. 1 and 2 are based on. For calculation purposes, two methane side reboilers (not shown) were assumed, which in fig. 1 and 2.
Det vises igjen til fig. 11 hvor den avkjølte gass fra separator 1.6 deles i to deler. Den første delen 176 går gjennom ekspanderen 17 hvor den på grunn av arbeidsekspansjon fra 63,3 kg/cm<2> til 20,4 kg/cm<2>, avkjøles til ca. -92°C. Fra ekspanderen 17 går den avkjølte gassen til metanavkoker 19 som midlere føring. Den andre gass-andelen 177 kombineres med delen 179 fra den underkjølte væsken som kommer fra varmeveksler 184 Reference is again made to fig. 11 where the cooled gas from separator 1.6 is divided into two parts. The first part 176 passes through the expander 17 where, due to work expansion from 63.3 kg/cm<2> to 20.4 kg/cm<2>, it is cooled to approx. -92°C. From the expander 17, the cooled gas goes to the methane reboiler 19 as an intermediate route. The second gas portion 177 is combined with the portion 179 from the subcooled liquid coming from heat exchanger 184
som forklart senere. as explained later.
Den avkjølte væsken 175 fra separator 16 strømmer gjennom varmeveksler 184 hvor den underkjøles til -90°C ved varmeveksling med den kalde strømmen fra ekspansjonsventilen 182. Den underkjølte væsken blir delt i to deler. Den første delen The cooled liquid 175 from separator 16 flows through heat exchanger 184 where it is subcooled to -90°C by heat exchange with the cold flow from the expansion valve 182. The subcooled liquid is divided into two parts. The first part
178 går gjennom ekspansjonsventilen 182 hvor den ekspanderer og flash-fordamper etter som trykket reduseres fra 63,3 kg/cm p til 17,6 kg/cm- 2. Den kalde strømmen fra ekspansjonsventilen.182 178 passes through the expansion valve 182 where it expands and flash vaporizes as the pressure is reduced from 63.3 kg/cm p to 17.6 kg/cm- 2. The cold flow from the expansion valve.182
går deretter gjennom varmeveksler 184 hvor den brukes til under-kjøling av væske fra separator 16. Fra varmeveksler 184 går strømmen til metanavkoker 19 som nederste inngående charge. then passes through heat exchanger 184, where it is used for sub-cooling liquid from separator 16. From heat exchanger 184, the flow goes to methane reboiler 19 as the bottom input charge.
Den andre væskeandelen 179 fra varmeveksleren 184, fremdeles ved høyt trykk, kombineres med delen 177 fra gassen som forlater separator 16. Den kombinerte strømmen går deretter gjennom varmeveksler I85 hvor den underkjøles til ca. -96°C ved varmeveksling med kald gass 180. Den underkjølte strømmen går inn i ekspansjonsventilen 183 hvor den utvides og flash-avdamper ved reduksjon av trykket fra 62,9 kg/cm 2 til 17,6 kg/cm 2. Fra ekspansjonsventilen 183 går den kalde strømmen videre til metan-avkoker 19 som topp-charge. The second liquid portion 179 from heat exchanger 184, still at high pressure, is combined with portion 177 from the gas leaving separator 16. The combined stream then passes through heat exchanger I85 where it is subcooled to approx. -96°C by heat exchange with cold gas 180. The subcooled stream enters the expansion valve 183 where it expands and flash evaporates by reducing the pressure from 62.9 kg/cm 2 to 17.6 kg/cm 2. From the expansion valve 183 the cold flow continues to the methane reboiler 19 as top charge.
Strømningsmengder for inngående og utgående strømmer, utbytter og kompressjonseffekter for denne utførelsen som vist på fig. 13 finnes i tabellen nedenfor: Flow rates for incoming and outgoing streams, yields and compression effects for this embodiment as shown in fig. 13 can be found in the table below:
I lys av ovenstående beskrivelse kan man tenke seg ennå flere variasjoner av prosessen i henhold til oppfinnelsen: 1. I spesielle tilfeller kan man som allerede nevnt oppnå en fordel ved å underkjøle bare en del av den kondenserte, flytende høytrykks-charge før ekspansjon. 2. Det kan være ønskelig å kombinere den under-kjølte høytrykks-charge (enten før eller etter underkjøling) med en prosesstrøm som inneholder vesentlige mengder flyktige fraksjoner som vil kunne redusere boblepunktet for høytrykks-chargen (eks. som illustrert på fig. 11 i foreliggende oppfinnelse ) . 3- Den økende nedkjøling som oppnås ved flash-kjøling av den underkjølte væsken i henhold til foreliggende oppfinnelse kan i enkelte tilfeller med fordel brukes slik at man fører hele eller en del av den underkjølte væsken til varmeveksling med andre strømmer i prosessen. F.eks. kan den flash-ekspanderte underkjølte væsken brukes for delvis avkjøling eller kondensering av hele eller en del av høytrykksgassen som kommer fra den delvis kondenserte inngående charge før eller etter ekspansjon av gassen. 4. Variasjoner i metoden for underkjøling kan brukes; og to eller flere av de underkjølingsmetoder som.er beskrevet i eksemplene over kan benyttes i kombinasjon. In light of the above description, one can think of even more variations of the process according to the invention: 1. In special cases, as already mentioned, an advantage can be obtained by subcooling only a part of the condensed, liquid high-pressure charge before expansion. 2. It may be desirable to combine the sub-cooled high-pressure charge (either before or after sub-cooling) with a process stream that contains significant amounts of volatile fractions that will be able to reduce the bubble point of the high-pressure charge (e.g. as illustrated in Fig. 11 in present invention). 3- The increasing cooling achieved by flash cooling the subcooled liquid according to the present invention can in some cases be advantageously used so that all or part of the subcooled liquid is led to heat exchange with other streams in the process. E.g. the flash-expanded subcooled liquid can be used for partial cooling or condensation of all or part of the high-pressure gas coming from the partially condensed input charge before or after expansion of the gas. 4. Variations in the method of subcooling may be used; and two or more of the subcooling methods described in the examples above can be used in combination.
5. Strømningsskjemaer og eksempler i henhold 5. Flow charts and examples accordingly
til foreliggende oppfinnelse er beskrevet med varmevekslere av rør/skall-typen. Ved kjøleoperasjoner er det oftest gunstig å bruke spesielkonstruerte varmevekslere som plate finnevarme-vekslere. Slike spesielle varmevekslere har forbedrede temperatur-overføringsegenskaper som gjør det mulig å tilnærme temperaturene ytterligere i varmevekslerne, redusere omkostningene og mulig-gjøre strømningsanordninger som gir varmeveksling mellom flere strømmer samtidig. to the present invention is described with heat exchangers of the tube/shell type. In cooling operations, it is often advantageous to use specially constructed heat exchangers such as plate fin heat exchangers. Such special heat exchangers have improved temperature transfer properties which make it possible to further approximate the temperatures in the heat exchangers, reduce costs and enable flow devices which provide heat exchange between several streams at the same time.
For et gitt metanavkokertrykk og ekspansjonsforhold ved den tidligere kjente fremgangsmåte som illustrert f.eks. på fig. 1 og 2 vil det utvinnbare væskeutbyttet være praktisk begrenset og ofte er den ønskede gjenvinningsgrad større enn den gjenvinning som i praksis kan oppnås i ettrinns separasjonsanlegg innenfor praktiske grenser for trykk og ekspansjon. For å øke utbyttet må større ekspansjonsforhold benyttes. Imidlertid vil øket ekspansjonsforhold øke effektforbruket i prosessen i økende grad og derfor vil økonomiske betraktninger begrense det utbyttet som normalt kan oppnås i slike ettrinns-separasjons-prosesser. For a given methane reboiler pressure and expansion ratio in the previously known method as illustrated e.g. on fig. 1 and 2, the recoverable liquid yield will be practically limited and often the desired degree of recovery is greater than the recovery that can be achieved in practice in a single-stage separation plant within practical limits for pressure and expansion. To increase the yield, a larger expansion ratio must be used. However, an increased expansion ratio will increase the power consumption in the process to an increasing degree and therefore economic considerations will limit the yield that can normally be achieved in such one-stage separation processes.
Begrensningene av ettrinns-anleggene har ført The limitations of the single-stage facilities have led
til prosesser som har mer enn ett separatortrinn for kondenserte flytende gasser før ekspansjon, med samme ekspansjonsforhold og metanavkokertrykk. To trinns operasjon kan gi fra to til ti prosent forbedret etanutbytte. Imidlertid er denne økning også begrenset og ytterligere økning kan ikke oppnås uten alt for store energiomkostninger. for processes that have more than one separator stage for condensed liquefied gases before expansion, with the same expansion ratio and methane reboiler pressure. Two-stage operation can give from two to ten percent improved ethane yield. However, this increase is also limited and further increase cannot be achieved without excessively large energy costs.
Man har således i henhold til foreliggende oppfinnelse overraskende funnet at det kan oppnås vesentlig øket etanutbytte under ettrinns drift uten øket ekspansjonsforhold. Som man f.eks. ser ved å sammenligne etanutbytte for et typisk anlegg for mager gass av tidligere kjent konstruksjon (se f.eks. fig. 2) med etanutbytte ved prosesser i henhold til foreliggende oppfinnelse, f.eks. vist ved fig. 5, 6, 8 og 9, kan man oppnå Thus, according to the present invention, it has surprisingly been found that a substantially increased ethane yield can be achieved during single-stage operation without an increased expansion ratio. As one e.g. see by comparing the ethane yield for a typical plant for lean gas of previously known construction (see e.g. fig. 2) with the ethane yield in processes according to the present invention, e.g. shown by fig. 5, 6, 8 and 9, can be achieved
en betydelig forbedring av etanutbytte uten i vesentlig grad å øke prosessens effektforbruk. a significant improvement in ethane yield without significantly increasing the process's power consumption.
Lignende forbedringer av etanutbytte kan oppnås når man behandler en rik naturgass som kan f.eks. ser ved å sammenligne fig. 3, 4 og 7 (eksempel 1, 2 og 6) med fig. 1. Similar improvements in ethane yield can be achieved when treating a rich natural gas that can e.g. see by comparing fig. 3, 4 and 7 (examples 1, 2 and 6) with fig. 1.
På fig. 1 (en typisk prosess som opererer med kjent teknikk i forbindelse med slik gass) var etanutbyttet 72, 9% mens etanutbyttet på fig. 3, 4 og 7 ved behandling av samme gass i henhold til oppfinnelsen var mellom 92,1% og 94,8% avhengig av strømnings-skjema i prosessen. Effektbehovet på fig. 3, 4 og 7 var mellom 2693 og 2928 BHK. In fig. 1 (a typical process that operates with known technology in connection with such gas) the ethane yield was 72.9% while the ethane yield in fig. 3, 4 and 7 when treating the same gas according to the invention was between 92.1% and 94.8% depending on the flow scheme in the process. The power requirement in fig. 3, 4 and 7 were between 2693 and 2928 BHK.
Fremgangsmåten vist på fig. 3, 4 og 7 krever ikke mer energi enn de tidligere kjente prosesser på fig. 1 for behandling av samme gass. Det økede effektbehov skyltes at det økede utbyttet ble tappet ut som kondensert væske. Ved å bruke den samme økede effekt til tidligere prosesser som på fig. 1 vil man ikke oppnå like stor utbytteøkning. Dette kan sees ved å studere strømningsskjemaet på fig. 1 hvor metanavkokerer opereres ved lavere trykk som 17,6 kg/cm 2 i steden for 20,4 kg/cm 2. The procedure shown in fig. 3, 4 and 7 do not require more energy than the previously known processes in fig. 1 for treatment of the same gas. The increased power requirement meant that the increased yield was tapped off as condensed liquid. By using the same increased power to previous processes as in fig. 1, one will not achieve an equally large dividend increase. This can be seen by studying the flow chart in fig. 1 where the methane reboiler is operated at a lower pressure such as 17.6 kg/cm 2 instead of 20.4 kg/cm 2.
En reduksjon av kolonnetrykket til 17,6 kg/cm p ved prosessen A reduction of the column pressure to 17.6 kg/cm p by the process
på fig. 1 øker bare etanutbyttet til 77,1%. Samtidig øker effektbehovet til 2899 BHK ved det lavere kolonnetrykk. on fig. 1 only increases the ethane yield to 77.1%. At the same time, the power requirement increases to 2899 BHK due to the lower column pressure.
Det økede utbyttet i henhold til foreliggende oppfinnelse vil i enkelte tilfeller kreve øket energiforbruk (som f.eks. ved rekompressjon i kompressor 22 på fig. 1 eller avkjøling av inngående gass som i varmeveksler 13 på fig. 1) The increased yield according to the present invention will in some cases require increased energy consumption (such as, for example, during recompression in compressor 22 in Fig. 1 or cooling of incoming gas as in heat exchanger 13 in Fig. 1)
for å gi nødvendig kjøling og kondensasjon av de ytterligere gassmengder som tappes ut av prosessen som væske. Ved bruk av foreliggende oppfinnelse vil denne ytterligere energi vanligvis være betraktelig mindre enn energiøkningen som ville medgå ifølge tidligere teknikk- som f.eks. vist på fig. 1 for øking av etanutbyttet i samme grad. to provide the necessary cooling and condensation of the additional gas quantities that are drained from the process as liquid. When using the present invention, this additional energy will usually be considerably less than the energy increase that would be involved according to previous techniques - such as e.g. shown in fig. 1 for increasing the ethane yield to the same extent.
Som kjent inneholder naturgasser vanligvis karbondioksyd og enkelte ganger vesentlige mengder. Karbondioksyd i metanavkoker-kolonnen kan føre til ising av de innvendige deler under avkjølingsforhold. Selv når inngående charge inneholder under 1% karbondioksyd vil denne mengde fraksjoneres i metanavkoker-kolonnen og kan bygge seg opp til konsentrasjoner på opptil 5-10% eller mer. Ved slike konsentrasjoner kan karbon-dioksydet fryses ut avhengig av temperatur, trykk, om karbon-dioksydet er i væskeform eller gassfase og oppløseligheten av karbondioksyd i væskefasen. As is known, natural gases usually contain carbon dioxide and sometimes significant amounts. Carbon dioxide in the methane reboiler column can lead to icing of the internal parts under cooling conditions. Even when the incoming charge contains less than 1% carbon dioxide, this amount will be fractionated in the methane reboiler column and can build up to concentrations of up to 5-10% or more. At such concentrations, the carbon dioxide can be frozen out depending on temperature, pressure, whether the carbon dioxide is in liquid or gas phase and the solubility of carbon dioxide in the liquid phase.
I henhold til foreliggende oppfinnelse har. man funnet at når gassen fra høytrykksseparatoren ekspanderes og tilføres metanavkokerkolonnen lavere enn kolonnetoppen kan problemet med 'karbondioksyd-ising i det vesentlige unngås. Høytrykks-separatorgassen inneholder typisk en stor mengde metan i forhold til mengden etan og karbondioksyd. Når den tilføres som charge midt på kolonnen vil derfor høytrykks-separatorgassen ha tendens til å fortynne karbondioksydkonsentrasjonen og å hindre den fra å øke til ising-konsentrasjoner. According to the present invention has. it has been found that when the gas from the high pressure separator is expanded and fed to the methane reboiler column lower than the column top, the problem of carbon dioxide icing can be substantially avoided. The high-pressure separator gas typically contains a large amount of methane in relation to the amount of ethane and carbon dioxide. When supplied as a charge in the middle of the column, the high-pressure separator gas will therefore tend to dilute the carbon dioxide concentration and to prevent it from increasing to icing concentrations.
Fordelen med foreliggende oppfinnelse kan lett sees ved å oppsette konsentrasjonen av karbondioksyd og dens temperatur for de forskjellige trinn eller skåler i metanavkoker-kolonnen når man praktiserer foreliggende oppfinnelse og når man følger tidligere teknikker. Et diagram som er opptegnet for behandling av gass som beskrevet ovenfor i eksempel 7 (se fig. 9 og tabell IX) inneholdende 0, 72% karbondioksyd, kan sammenlignes med et lignende diagram over prosessen på fig. 2 (kjent teknikk) anvendt på samme gass (se fig. 12A og 12B). Disse kurver omfatter også likevekts-forhold for gass-faststoff og væske-faststoff. Likevektsdata som fremgår av fig. 12A og 12B er for metan-karbondioksydsystemet. Disse tallene antas representative for metan- og etansystemet. Hvis COg-konsentrasjonen på et særlig sted i kolonnen ligger på eller over like-vektsnivå for den temperatur kan man anta at ising vil inntre. Med henblikk på praktisk konstruksjon beregner ingeniøren vanligvis en sikkerhetsmargin, dvs. den virkelige konsentrasjon må være mindré enn "ising"-konsentrasjonen med en passende sikkerhetsfaktor. The advantage of the present invention can be readily seen by plotting the concentration of carbon dioxide and its temperature for the various stages or bowls of the methane reboiler column when practicing the present invention and when following prior techniques. A diagram drawn for the treatment of gas as described above in Example 7 (see Fig. 9 and Table IX) containing 0.72% carbon dioxide may be compared with a similar diagram of the process in Fig. 2 (prior art) applied to the same gas (see Figs. 12A and 12B). These curves also include equilibrium conditions for gas-solid and liquid-solid. Equilibrium data that appears in fig. 12A and 12B are for the methane-carbon dioxide system. These numbers are assumed to be representative of the methane and ethane system. If the COg concentration at a particular place in the column is at or above the equilibrium level for that temperature, it can be assumed that icing will occur. For practical engineering purposes, the engineer usually calculates a margin of safety, ie the actual concentration must be less than the "icing" concentration by an appropriate safety factor.
Når man følger tidligere teknikk vist på fig. 2 (fig. 12A), vil gassbetingelsene ved punkt A berøre linjen som representerer likevekt faststoff/gassfase. Derimot vil på When following the previous technique shown in fig. 2 (Fig. 12A), the gas conditions at point A will touch the line representing equilibrium solid/gas phase. On the contrary, wants on
fig. 12B hverken betingelsene for væske eller gass nå opp til eller overstige de tilhørende likevektsbetingelser. Således er risiko for ising vesentlig redusert. fig. 12B neither the conditions for liquid nor gas reach or exceed the associated equilibrium conditions. Thus, the risk of icing is significantly reduced.
Det bemerkes i forbindelse med det ovennevnte at når man konstruerer metanavkoker-kolonner for bruk i henhold til foreliggende oppfinnelse bør konstruktøren som rutine bekrefte at ising i kolonnen ikke forekommer. Selv når gasser innføres midt på kolonnen er det mulig at ising kan forekomme hvis prosessen er konstruert for det høyest mulige etanutbytte. It is noted in connection with the above that when constructing methane reboiler columns for use according to the present invention, the constructor should as a matter of routine confirm that icing in the column does not occur. Even when gases are introduced mid-column it is possible that icing may occur if the process is designed for the highest possible ethane yield.
Slike konstruksjoner krever vanligvis den kaldeste oppnåelige temperatur i toppen av kolonnen. Dette vil resultere i at karbondioksydkonsentrasjonene går over mot høyre på kurvene fig. 12A og 12B. Avhengig av driftsmåten kan resultatet være en farlig høy konsentrasjon av karbondioksyd i nærheten av kolonnetoppen. For slike tilfeller kan det være nødvendig å akseptere et noe lavere etanutbytte for å unngå kolonneising eller å forbehandle inngående gass for å redusere karbondioksyd-innholdet til et område hvor de kan passere i metanavkokeren. Som alternativ kan det være mulig å unngå ising i slike tilfeller ved andre forandringer i driftsbetingelsene. Det kan f.eks. være mulig å kjøle høytrykks-separatoren ved en annen temperatur, forandre gjenoppvarmingen eller øke den gassmengden som føres gjennom gjenvarmeren. Hvis slike forandringer kan foretas innenfor de begrensninger som finnes for prosessens varmebalanse kan man unngå ising uten vesentlig tap av etanutbyttet . Such designs usually require the coldest attainable temperature at the top of the column. This will result in the carbon dioxide concentrations shifting to the right on the curves fig. 12A and 12B. Depending on the mode of operation, the result can be a dangerously high concentration of carbon dioxide near the top of the column. For such cases, it may be necessary to accept a somewhat lower ethane yield to avoid column icing or to pre-treat the incoming gas to reduce the carbon dioxide content to an area where they can pass through the methane reboiler. Alternatively, it may be possible to avoid icing in such cases by other changes in the operating conditions. It can e.g. be possible to cool the high-pressure separator at a different temperature, change the reheat or increase the amount of gas passed through the reheater. If such changes can be made within the limitations of the heat balance of the process, icing can be avoided without a significant loss of the ethane yield.
I forbindelse med det ovenstående, skal det bemerkes at i enkelte utførelser er inngående charge på metan-avkokertoppen helt eller delvis en fortettet del av gassene fra høytrykksseparatoren (se f.eks. fig. 11) som er flash-ekspandert til metanavkokerens trykk. I noen tilfeller kan det være gunstig å selvavkjøle denne strømmen. Dette kan skje ved å dele den kondenserte høytrykksdamp i to strømmer, enten før eller etter ekspansjon. (Hvis gassen avdeles før ekspansjon vil begge delene bli ekspandert). Deretter føres den ene eller begge de avdelte strømmer etter ekspansjon i varmeveksling med høytrykksgassen før ekspansjon. In connection with the above, it should be noted that in some embodiments the incoming charge on the methane reboiler top is wholly or partially a condensed part of the gases from the high pressure separator (see e.g. fig. 11) which is flash-expanded to the pressure of the methane reboiler. In some cases it may be beneficial to self-cool this stream. This can be done by dividing the condensed high-pressure steam into two streams, either before or after expansion. (If the gas is separated before expansion, both parts will be expanded). Then, one or both of the separated streams are passed after expansion in heat exchange with the high-pressure gas before expansion.
Claims (18)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US69806576A | 1976-06-21 | 1976-06-21 | |
US71282576A | 1976-08-09 | 1976-08-09 | |
US05/728,962 US4171964A (en) | 1976-06-21 | 1976-10-04 | Hydrocarbon gas processing |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO772057L NO772057L (en) | 1977-12-22 |
NO146553B true NO146553B (en) | 1982-07-12 |
NO146553C NO146553C (en) | 1982-10-20 |
Family
ID=27418663
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO772057A NO146553C (en) | 1976-06-21 | 1977-06-13 | PROCEDURE FOR SEPARATING A SUPPLY GAS UNDER PRESSURE IN A VOLUME RESTAURANT GAS AND A RELATIVELY MINOR VOLUME FRACTION |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
CA (1) | CA1041003A (en) |
GB (1) | GB1532336A (en) |
MY (1) | MY8200228A (en) |
NO (1) | NO146553C (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4381418A (en) * | 1981-12-04 | 1983-04-26 | Uop Inc. | Catalytic dehydrogenation process |
US4381417A (en) * | 1981-12-04 | 1983-04-26 | Uop Inc. | Catalytic dehydrogenation process |
US6237365B1 (en) | 1998-01-20 | 2001-05-29 | Transcanada Energy Ltd. | Apparatus for and method of separating a hydrocarbon gas into two fractions and a method of retrofitting an existing cryogenic apparatus |
GB2562692B (en) * | 2016-11-18 | 2022-07-13 | Costain Oil Gas & Process Ltd | Hydrocarbon separation process and apparatus |
-
1977
- 1977-02-08 CA CA271,357A patent/CA1041003A/en not_active Expired
- 1977-04-20 GB GB16420/77A patent/GB1532336A/en not_active Expired
- 1977-06-13 NO NO772057A patent/NO146553C/en unknown
-
1982
- 1982-12-30 MY MY228/82A patent/MY8200228A/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NO146553C (en) | 1982-10-20 |
GB1532336A (en) | 1978-11-15 |
MY8200228A (en) | 1982-12-31 |
CA1041003A (en) | 1978-10-24 |
NO772057L (en) | 1977-12-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2099654C1 (en) | Method of separation of gases and device for its realization | |
RU2374575C2 (en) | Natural gas liquid extraction combined with production of liquefied natural gas | |
US6105391A (en) | Process for liquefying a gas, notably a natural gas or air, comprising a medium pressure drain and application | |
CA1195230A (en) | Separation of nitrogen from natural gas | |
JP5469661B2 (en) | Isobaric open frozen NGL recovery | |
NO313159B1 (en) | Process for separating out hydrocarbon gas components as well as plants for carrying out the same | |
NO325661B1 (en) | Method and apparatus for treating hydrocarbons | |
NO150654B (en) | PROCEDURE FOR SEPARATING A MATERIAL GAS CONTAINING METHANE AND ETHANE | |
NO339384B1 (en) | INTEGRATED HIGH PRESSURE NGL RECOVERY IN THE PREPARATION OF LIQUID NATURAL GAS | |
NO177918B (en) | Method of separating a gas containing hydrocarbons | |
KR20050092766A (en) | Multiple reflux stream hydrocarbon recovery process | |
NO314960B1 (en) | Process for condensing a multicomponent natural gas stream containing at least one freeze component | |
US20120167617A1 (en) | Method for treating a multi-phase hydrocarbon stream and an apparatus therefor | |
NO158478B (en) | PROCEDURE FOR SEPARATING NITROGEN FROM NATURAL GAS. | |
NO328700B1 (en) | Cryogenic process using a high pressure absorber column | |
NO160813B (en) | PROCEDURE FOR TREATING A NATURAL GAS MATERIAL CONTAINING CONTAINING VARIABLE AMOUNTS OF METHANE, NITROGEN, CARBON DIOXIDE AND ETHANE + HYDROCARBONES. | |
SA110310707B1 (en) | Hydrocarbon gas processing | |
NO312857B1 (en) | A method of separating a multicomponent gas stream containing at least one freeze component | |
EA011919B1 (en) | Natural gas liquefaction | |
NO322415B1 (en) | Process for separating a gas stream | |
EA016149B1 (en) | Method and apparatus for recovering and fractionating a mixed hydrocarbon feed stream | |
US20080302650A1 (en) | Process to recover low grade heat from a fractionation system | |
NO167361B (en) | PROCEDURE FOR SEPARATING A MIXTURE OF HYDROCARBONES. | |
JP2019085332A (en) | Method and apparatus for separating hydrocarbon | |
AU2011233579A1 (en) | Hydrocarbon gas processing |