NO339134B1 - Fremgangsmåte ved utvinning av hydrokarboner med bruk av økte tilbakeløpsstrømmer - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved utvinning av hydrokarboner med bruk av økte tilbakeløpsstrømmer Foreliggende oppfinnelse angår utvinning av etan og tyngre komponenter fra hydrokarbongasstrømmer. Mer spesifikt angår foreliggende oppfinnelse utvinning av etan og tyngre fta hydrokarbon innløpsgastrømmer ved bruk av økte refluksstrømmer som angitt av ingressen til patentkrav 1 samt en tilhørende apparatur som angitt i ingressen til patentkrav 11.

Bakgrunn

Verdifulle hydrokarbonkomponenter så som etan, etylen, propan, propylen og tyngre hydrokarbonkomponenter er til stede i en rekke gasstrømmer så som strømmer av naturgass, gasstrømmer av raffinerier, gasstrømmer av kullfløs og lignende. Disse komponentene kan også være til stede i andre kilder til hydrokarboner, så som kull, tjære, sand og råolje. Mengden av verdifulle hydrokarboner varierer med kilden. Generelt er det ønskelig å utvinne hydrokarboner eller naturgassvæsker (NGL) fra gasstrømmer som inneholder mer enn femti prosent etan, karbondioksid, metan og lettere komponenter, så som nitrogen, karbonmonoksid, hydrogen og lignende. Propan, propylen og tyngre hydrokarboner utgjør generelt en mindre mengde av innløpsgasstrømmen.

Flere kjente prosesser har eksistert for utvinning av NGL fra hydrokarbongasstrømmer, så som oljeabsorpsjon, kjølt oljeabsorpsjon og kryogene prosesser for å nevne noen få. Siden de kryogene prosesser generelt er mer økonomiske å kjøre og mer miljøvennlige, er nyere teknologi i favør av kryogene prosesser i forhold til prosesser som oljeabsorpsjon og kjølt oljeabsorpsjon. Spesielt er bruk av turboekspandere i kryogene gassprosesser foretrukket, så som beskrevet i US patent nr. 4,278,457, bevilget til Campbell, og vist i figur 1.

Utvinningsprosesser med turboekspandere som også utnytter resirkulering av residu, er i stand til å oppnå høy etanutvinning (over 95 %) mens det samtidigutvinnes omtrent 100 % av C3+ komponenter. Slike prosesser, til tross for at de er imponerende med hensyn til høye utbytter, forbruker relativt store mengder energi på grunn av kompresjonsbehovene. For å redusere energiforbruket men likevel opprettholde de høye utbytter, er det behov for en ytterligere kilde til refluks. Det ville være fordelaktig om en slik refluksstrøm er mager med hensyn til ønskede komponenter så som etan og tyngre komponenter og er tilgjengelig ved et høyt trykk.

Ved mange kryogene utviningsprosesser blir effektivitet tapt på grunn av kvaliteten av topputløpsstrømmen (overhead stream) fra fraksjoneringstårnet som fører til en refluksstrøm inneholdende en betydelig mengde av C2+ komponenter. Siden refluksstrømmen har en betydelig mengde C2+ komponenter, vil enhver flash (trykkreduksjon) etter en reguleringsventil på refluksstrømmen, føre til noe dannelse av damp. Den resulterende damp vil ha visse mengder C2+ komponenter som vil unnslippe fraksjoneringstrinnet og bli tapt i topputløpsstrømmen og til slutt i restgasstrømmen. For øvrig vil likevekt bli nådd ved det øvre trinn i fraksjoneringstrinnet som tillater mer etan å unnslippe til topputløpsstrømmen.

Det er blitt beskrevet å bruke en absorber for å danne en mager refluks strøm, så som US patent nr. 6,244,070, bevilget til Lee et al. Som beskrevet av Lee blir damp som forlater innløpsseparatoren, splittet i tre strømmer. Den første dampstrøm blir kjølt og innført ved bunnen av absorpsjonskolonnen. Den andre dampstrømmen blir kondensert og etterkjølt og blir så innført ved toppen av absorpsjonskolonnen. Absorpsjonskolonnen produserer en topputløpsstrøm som benyttes som mager refluksstrøm for hovedfraksjoneringstårnet. Den tredje dampstrøm blir sendt til ekspansjonsenheten for trykkreduksjon og arbeidsuttak. En alternativ utførelsesform foreslått av Lee innebærer å bruke en del av en høytrykks restgasstrøm som øvre fødestrøm til absorpsjonskolonnen. I dette tilfelle blir damp som forlater den kalde separatoren splittet i to strømmer, en strøm som blir kjølt og sendt til bunnen av absorpsjonskolonnen mens den andre strømmen blir sendt til ekspansjonsenheten. En del av den magre restgassen blir kondensert under trykk og sendt som øvre fødestrøm til absorpsjonskolonnen.

US patent nr. 4 322 225 omhandler en annen beslektet prosess og angår behandling av naturgass som tilføres med omtrent naturlig trykk og temperatur til et reaktoranlegg for å skille høytkokende fraksjoner fra lavtkokende fraksjoner.

Det finnes et behov for en etangjenvinningsprosess som er i stand til å oppnå en gjenvinnings-effektivitet på minst 96 %, men med lavere energiforbruk sammenlignet med tidligere kjente prosesser, hvilket vil være mindre kostbart å operere enn mange kjente prosesser. Det eksisterer også et behov for en prosess som kan trekke fordel av temperaturprofiler inne i en prosess for å redusere mengden C2+ komponenter som blir tapt i restgasstrømmen.

Generelt om oppfinnelsen

I betraktning av det som foran er nevnt gir foreliggende oppfinnelse en prosess og et apparat for gjenvinning av etan og tyngre komponenter fra en dampstrøm ved bruk av en økt refluksstrøm.

Konkret omhandler oppfinnelsen en prosess som angitt i patentkrav 1 og et apparat som angitt i patentkrav 11. Foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige patentkrav.

Bruk av en økt refluksstrøm i overskudd gir en etanutvinning på mer enn 96% og en propan utvinning på mer enn omtrent 99,5% siden den økte refluksstrøm er hovedsakelig fri for de ønskede produkter, så so C2+ komponenter.

Ved prosessen i samsvar med en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse blir en hydrokarbon fødestrøm kjølt i en innløps gassvarmeveksler og eventuelt i en sidekokeveksler "side reboiler exchanger" for delvis å kondensere hydrokarbon fødestrømmen ved dannelse av en kjølt fødestrøm. For Kjølt fødestrøm blir sendt til en separator for faseseparasjon for derved å danne en først dampstrøm og en første væskestrøm. Første dampstrøm blir fortrinnsvis splittet i en første gasstrøm og en andre gasstrøm. Første gasstrøm inneholder den største del av den første dampstrøm og blir sendt til en ekspansjonsenhet hvor trykket av strømmen blir redusert. Som følge av denne isentrope prosess, blir temperaturen i utløpsstrømmen fra ekspansjonsenheten eller vesentlig kjølte, ekspanderte strøm, vesentlig redusert. Den vesentlig kjølte, ekspanderte strøm blir sendt til et fraksjoneringstårn eller destillasjonstårn som en nedre fødestrøm tiltårnet. Fraksjoneringstårnet kan være et tårn for fjerning av metan. Fraksjoneringstårnet er fortrinnsvis et koketårn som ved bunnen produserer etan etter spesifikasjon og tyngre produkter mens de flyktige C2+ komponenter produseres ved toppen. Fraksjoneringstårnet er fortrinnsvis utstyrt med sidekokere for å forbedre prosesseffektiviteten.

Den mindre dampstrøm fra separatoren, eller den andre gasstrøm, blir sendt som en nedre absorber fødestrøm til en absorpsjonskolonne. Første væskestrøm blir etterkjølt i en refluks varmeveksler og sendt til et absorpsjonstårn som en øvre absorber fødestrøm. Absorpsjonstårnet inneholder fortrinnsvis minst ett pakket bed eller annet masseoverføringstrinn eller sone, inne i absorpsjonstårnet. Masseoverføringstrinn eller soner kan inkludere enhver type innretning som er i stand til å overføre molekyler fra en væske som strømmer ned i en beholder som omfatter gassoverføringssonen, til en gass som stiger opp gjennom beholderen og fra gassen som stiger opp gjennom beholderen til væsken som strømmer ned gjennom beholderen. Forskjellige plate-("tray") typer, pakking, separasjonstrinn eller soner og andre ekvivalente trinn eller soner er omfattet. Andre typer masseoverføringstrinn eller soner vil være kjent for en person med vanlig kunnskap på fagområdet og skal anses som innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse.

Den underkjølte væsken fra den første væskestrøm virker som kjølig, mager olje som absorberer C2+ komponenter fra dampen som stiger opp gjennom absorpsjonstårnet. Noe rektifisering (anrikning) finner sted i tårnet hvilket gir en absorpsjons-topptopputløpsstrøm og en absorpsjons-bunnutløpsstrøm. Absorpsjons-topputløpsstrømmen er betydelig magrere i C2+ komponenter enn den første dampstrøm. Absorpsjons-topptopputløpsstrømmen blir kondensert og sendt til fraksjoneringstårn som første tårnfødestrøm, fortrinnsvis ved en øvre fødeposisjon i tårnet. Absorpsjons- bunnutløpsstrømmen blir underkjølt og sendt som en andre tårnfødestrøm til fraksjoneringstårn. Andre tårnfødestrøm blir fortrinnsvis sendt til fraksjoneringstårnet ved en fødeposisjon lokalisert under den for første tårnfødestrøm. Absorpsjons- bunnutløpsstrømmen virker som en kjølig mager oljestrøm og øker utvinning av C2+ og tyngre komponenter i fraksj oneringstårnet.

Første og andre tårnfødestrøm sammen med lavere fødestrømmer som her er omtalt, blir separert i fraksjoneringstårn til å danne topputløpsstrøm og bunnutløpsstrøm fra tårnet. Tårnets toppstrøm blir fortrinnsvis varmet i flere varmevekslere og deretter komprimert i kompressorer til et ønsket trykk under dannelse av en restgasstrøm.

Som en annen utførelsesform tilveiebringer foreliggende oppfinnelse fordelaktig en etanutvinningsprosess som anvender en ytterligere tårnfødestrøm til fraksjoneringstårnet ved en fødeposisjon lokalisert over toppstrømmen av føde fra den foregående utførelsesform. Denne utførelsesform er i stand til å gi 99+ % C2+ utvinning. Den ytterligere fødestrøm blir produsert ved å ta en sidestrøm av restgasstrømmen og kondensere og underkjøle sidestrømmen forut for å sende denne strømmen til fraksjoneringstårnet som en øvre fødestrøm. Fortrinnsvis er restgasstrømmen hovedsakelig fri for C2+ komponenter som tillater den ytterligere fødestrøm å gjenvinne enhver C2+ komponent som måtte unnslippe i tårnets topputløpsstrøm. Nok en annen utførelsesform av foreliggende oppfinnelse blir fordelaktigtilveiebrakt. Ved denne utførelsesform blir en del av gass innløpsstrømmen sendt til absorpsjonstårnet som en nedre fødestrøm forut for at fødegass innløpsstrømmen blir kjølt.

I tillegg til fremgangsmåte utførelsesformene er det fordelaktig også tilveiebrakt apparat utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse.

Kort omtale av tegningene

For at måten med hvilken trekkene og fordelene ved oppfinnelsen, så vel som andre som vil bli åpenbare, skal forstås bedre, er en mer detaljert beskrivelse av oppfinnelsen gitt med henvisning til utførelsesformer som er illustrert i de vedlagte tegninger som utgjør en del av denne beskrivelse. Det skal imidlertid noteres at tegningene kun gir foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen og derfor ikke må anses som begrensende for oppfinnelsens ramme som kan favne like effektive utførelsesformer. Figur 1 viser et forenklet strømningsdiagram for en typisk utvinningsprosess for etan og tyngre komponenter i samsvar med en kjent prosess beskrevet i US patent nr. 4,278,457. Figur 2 viser et forenklet strømningsdiagram for en utvinningsprosess for etan og tyngre komponenter og som benytter en økt refluksstrøm for å redusere mengden C2+ komponenter i tårnets topputløpsstrøm i henhold til en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse. Figur 3 viser et forenklet strømningsdiagram for en utvinningsprosess foretan og tyngre komponenter og som benytter en restresirkuleringsstrøm sammen med en økt refluksstrøm for å redusere mengden av C2+ komponenter i tårnets topputløpsstrøm i henhold til en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse, og Figur 4 viser et forenklet diagram for en utvinningsprosess for etan og tyngre komponenter som benytter del av fødegasstrømmen som en nedre fødestrøm til absorpsjonstårnet for å produsere en økt refluksstrøm for fraksjoneringstårnet i henhold ti len utførelsesform av foreliggende oppfinnelse.

Detaljert beskrivelse av tegningene

For forenkling av tegningene er figurnumrene de samme på forskjellige figurer for strømmer og utstyr som har samme funksjoner på de ulike figurene. Like numre refererer således gjennomgående til like elementer og 100 - og 200 serienotasjon, der det er benyttet, indikerer generelt tilsvarende elementer innen alternative utførelsesformer.

Slik det her benyttes menes med betegnelsen "innløpsgass" en hydrokarbongass som typisk blir mottatt fra en høytrykks gasslinje og er hovedsakelig fri for metan, idet "balansen" utgjøres av C2 komponenter, C3 komponenter og tyngre komponenter så vel som karbondioksid, nitrogen og andre sporgasser. Betegnelsen C2 komponenter omfatter alle organiske komponenter som har minst to karbonatomer, inkludert alifatiske spesier så som alkaner, olefiner og alkyner, spesielt etan, etylen, acetylen og lignende. Betegnelsen C2+ komponenter betyr all C2 komponenter og tyngre komponenter.

Tabell I illustrerer sammensetningen av en hydrokarbongass fødestrøm i hvilken foreliggende oppfinnelse ville være vel egnet til å utvinne hydrokarboner i samsvar med alle utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse.

Detaljert beskrivelse av den tidligere kjente teknikk

Figur 1 illustrerer en typisk gassprosess som benytter turboekspander kryogen prosessering, som er en utførelsesform av prosessen beskrevet i US patent nr. 4,278,457, bevilget til Campbell et al. Ved denne kjente utførelsesform kan en "rå" innløpsgasstrøm inneholde visse materialer som er skadelige for den kryogene prosessering. Slike materialer inkluderer vann, C02, H2S etc. Det antas at rågasstrømmen blir behandlet for å fjerne C02og H2S hvis de er til stede i store mengder. Gassen blir så tørket og filtrert før den blir sendt til den kryogene seksjon for NGL utvinning. Ren og tørr hydrokarbon fødegasstrøm 12 som typisk blir tilført ved omtrent 54 °C og 71 bar, blir typisk splittet i en første fødestrøm 13 og en andre fødestrøm 18 slik at den første fødestrøm 13 inneholder omtrent 61 % av fødestrømmen mens andre fødestrøm inneholder resten av fødestrøm 12. Første fødestrøm 13 blir kjølt mot kalde prosesstrømmer i en eller flere innløpsvarmevekslere 14 til omtrent -34 °C mens andre fødestrøm 18 blir kjølt mot prosesstrømmer fra fraksjoneirngstårn 50 i koker/ sidekoker 56 til omtrent -32 °C. Avhengig av hvor fet fødegasstrøm 12 og av fødetemperatur og trykk, kan det være behov for ekstern kjølekrets for ytterligere kjøling.

Første og andre fødestrøm blir kombinert til å danne en kjølt fødegasstrøm 16 med en temperatur på omtrent -33,3 °C. Kjølte fødestrøm 16 er normalt delvis kondensert og blir sendt inn på en innløpsseparator 22 for damp/ væske eller faseseparasjon. Avhengig av fødegasstrømmens sammensetning kan ett eller flere kjøletrinn være påkrevd med damp/ væske separasjon mellom kjøletrinnene. Kjølt fødegasstrøm 16 blir separert i en første væskestrøm 36 og en første dampstrøm 24. Første væskestrøm 36 er rikere på C2+ Komponenter så som etan, etylen, propan, propylen og tyngre hydrokarboner enn innløps fødegasstrøm 12. Første væskestrøm 36 lir sendt til et fraksjoneringstårn 50 for utvining av de verdifulle C2+ komponenter. Forut for å bli sendt til fraksjoneringstårn 50 kan første væskestrøm 36 bli kjølt til omtrent -96 °C og ekspandert over en reguleringsventil til i hovedsak trykket i fraksjoneringstårnet. Som følge av ekspansjonen av væsken blir noe væske fordampet hvorved temperaturen faller og kjøler hele strømmen 36 mens det dannes en tofase strøm som blir sendt til fraksjoneringstårn 50.

Første dampstrøm 24 blir splittet i en første gasstrøm 26 som inneholder omtrent 76% av første dampstrøm 24 og en andre gasstrøm 28 som inneholder resten av første dampstrøm 24. Første gasstrøm 26 blir sendt gjennom en arbeidsekspansjonsmaskin 70 så som en turboekspander, hvor trykket av første gasstrøm 26 blir redusert til omtrent 23 bar. Som følge av isentrop ekspansjon av første gasstrøm 26 blir trykk og temperatur i første gasstrøm redusert. Som følge av denne reduksjon i trykk og uttak av arbeid, faller temperaturen i første gasstrøm 26 til omtrent -79 °C hvilket innebærer at væske blir dannet. Denne tofase strøm 30 blir sendt til et fraksjoneringstårn som en midtre fødestrøm. Arbeid som dannes i turboekspanderen 70 blir benyttet til å blåse opp en mager topputløpsstrøm 52 under dannelse av en restgasstrøm 86. Andre gasstrøm 28 blir kjølt vesentlig slik at en vesentlig del, om ikke hele, andre gasstrøm 28 blir kondensert. Den kjølte strøm 29 blir ekspandert til i hovedsak trykket i fraksjoneringstårnet. Som følge a reduksjon i trykket blir det generert noe damp som vil kjøle hele strømmen 29 ytterligere. Kjølt tofasestrøm 29 blir deretter sendt til fraksjoneringstårn 50 som refluks. Damp fra denne refluksstrøm 29 kombineres med damp som stiger opp fraksjoneringstårnet 50 under dannelse av topputløpsstrøm 52.

Andre gasstrøm 28 blir sendt til en refluks varmeveksler 38 hvor andre gasstrøm 28 blir kondensert og underkjølt til omrent -101 °C under dannelse av en første tårnfødestrøm 29. Første tårnfødestrøm 29 blir så flashet (trykkavlastet) over en ekspansjonsinnretning så som en reguleringsventil til i hovedsak trykket i fraksjoneringstårnet. Reduksjonen i trykk av første tårnfødestrøm 29 leder til dampdannelse og en reduksjon i temperatur til omtrent -108 °C. Denne tofase strøm 29 blir sendt til fraksjoneringstårn 50 som en øvre fødestrøm.

Fraksjoneringstårn 50 er fortrinnsvis et kokeabsorpsjonstårn som produserer en bunnutløpsstrøm 54 som inneholder en større del av C2+ komponenter eller NGL fra innløpsgasstrøm 12 og en topputløpsstrøm 52 som inneholder den resterende etan, metan og lettere komponenter. Fraksjoneringstårn 50 inkluderer fortrinnsvis en koker 56 for å regulere mengden av metan som forlater tårnet med bunnutløpsstrøm 54 sammen med NGL. For videre å øke effektiviteten av prosessen ka en eller flere sidekokere være anordnet som kjøler innløpsgasstrøm 12 og bidrar til kondensasjonen av høytrykks fødegasstrøm 12. Avhengig av hvor fet fødestrømmen er og leveringsbetingelsene, kan noe ekstern oppvarming av fraksjoneringstårn 50 være påkrevd.

Tårnets topputløpsstrøm 52, som typisk har et trykk på omtrent 23 bar og en temperatur på omtrent - 99 °C, blir varmet i refluks varmeveksler 38 til omtrent -49 °C og deretter til 48 °C i innløpvaremevekslerl4 for å danne en varmet topputløpsstrøm 76. Oppvarmet topputløpsstrøm 76 blir sendt til booster kompressor 74 hvor dens trykk blir hevet til omtrent 27,7 bar ved hjelp av arbeid dannet av ekspander 70 for å danne en komprimert gass topputløpsstrøm 78. Den komprimerte gass topputløpsstrøm 78 blir deretter kjølt til omtrent 54 °C i en luftkjøler 79 og sendt til videre kompresjon i rekompressor 80 til omtrent 74 bar for å danne en varm restgasstrøm 82. Den varme restgasstrøm 82 blir så kjølt i luftkjøler 84 til omtrent 54 C og blir deretter sendt for videre prosessering som en restgasstrøm 86.

En simulering ble utført i henhold til tidligere kjent prosess beskrevet ovenfor og illustrert i figur 1. Den molare sammensetning av flere prosesstrømmer er gitt i tabell II for formål av sammenligning.

Beskrivelse av foreliggende oppfinnelse

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer fordelaktig en prosess for å separere en varm gass innløpsstrøm inneholdende metan og lettere komponenter, C2 komponenter, C3 komponenter og tyngre hydrokarboner i en mer flyktig gassfraksjon inneholdende i hovedsak metan og lettere komponenter og en mindre flyktig hydrokarbonfraksjon inneholdende en større del C2 komponenter, C3 komponenter og tyngre hydrokarboner, som vist i figur 2.

Mer spesifikt blir en fødegasstrøm 12 tilført som har blitt filtrert og tørket forut for å bli sendt til etanutvinningsprosess 10. Fødegasstrøm 12 kan inneholde urenheter så som vann, karbonmonoksid og hydrogensulfid som trenger å bli fjernet før gassen blir sendt til utviklingsprosessen 10. Fødegasstrøm 12 har fortrinnsvis en temperatur på omtrent 54 °C og et trykk på omtrent 71 bar. Når den tilføres prosess 10 kan fødegasstrøm 12 bli splittet i en første fødestrøm 13 som inneholder omtrent 62 % av fødegasstrøm 12 og en andre fødegasstrøm 18 som inneholder resten av fødegasstrøm 12. Første fødestrøm 13 blir fortrinnsvis kjølt og delvis kondensert i en innløpsvarmeveksler 14 i varmevekslende kontakt med minst én tårntopputløpsstrøm 52 til en temperatur på omtrent -2 °C under dannelse av en kjølt første fødestrøm 16. Andre fødestrøm 18 blir fortrinnsvis kjølt i en koker 56 i varmevekslende kontakt med minst en første tårnsideuttaksstrøm 58, en andre tårnsideuttaksstrøm 62, en tredje tårnsideuttaksstrøm 66 og kombinasjoner av disse til en temperatur på omtrent -42 °C under dannelse av en kjølt andre fødestrøm 20. Andre, kjølte fødestrøm 20 blir kombinert med kjølte første fødestrøm 16 ved dannelse av en kombinert fødestrøml7 med en temperatur på omtrent -37 °C.

Kombinerte fødestrøm 17 blir separert til en første dampstrøm 24og en første væskestrøm 36' i separator 22. Første dampstrøm 24 blir delt i en første gasstrøm 26 som inneholder omtrent 75 % av første dampstrøm 24 og en andre gasstrøm 28' som inneholder resten av første dampstrøm 24. Første gasstrøm 26 blir sendt til en ekspander 70 og ekspandert til et lavere trykk på omtrent 21,5 bar under dannelse av en nedre tårnfødestrøm 30. Som følge av trykkreduksjonen i første gasstrøm 26 og ekstraksjon av arbeid, blir temperaturen av første gasstrøm også redusert til omtrent -84 °C. Reduksjonen i temperatur bevirker dannelse av væske som fører til at nedre tårnfødestrøm 30 er e tofase strøm. Tårnfødestrøm 30 blir sendt til fraksjoneirngstårn 50 fortrinnsvis som en nedre tårnfødestrøm.

Nedre tårnfødestrøm 30 sammen med en første tårnfødestrøm 40 og en andre tårnfødestrøm 44, blir sendt tilfraksjoneringstårn 50 hvor strømmene blir separert i en tårnbunnutløpsstrøm 54 og en tårntopputløpsstrøm 52. Topputløpsstrømmen 52 blir varmet og komprimert under dannelse av en restgasstrøm 76.

Som en forbedring av foreliggende oppfinnelse blir andre gasstrøm 28' sendt til et absorpsjonstårn 32 som en nedre fødestrøm til absorpsjonstårnet. Absorpsjonstårn 32 inneholder fortrinnsvis en eller flere maseoverføirngstrinn eller soner. Første væskestrøm 36' blir så kjølt og tilført absorpsjonstårnet 32 som en øvre fødestrøm 48 til absorpsjonstårnet. Varm damp som stiger til topps i absorpsjonstårnet 32 kommer i nærkontakt med de kalde, tyngre væsker som strømmer nedover i absorpsjonstårn 32. De kalde, tyngre væsker absorberer de tyngre komponenter fra den varme damp. Absorpsjonstårn 32 produserer fortrinnsvis en topputløpsstrøm 34 og bunnutløpsstrøm 42.

Absorpsjonstårnets topputløpsstrøm 34 har fortrinnsvis en temperatur på omtrent -58 °C og er mye magrere enn refluksstrøm 29 i figur 1 i prosessen i henhold til kjent teknikk. Absorpsjonstårnets topputløpsstrøm 34 blir så kjølt til omtrent -104 °C og derved i hovedsak kondensert i refluks varmeveksler 38 i varmevekslende kontakt med minst en av de følgende strømmer: absorpsjonstårnets bunnutløpsstrøm 42, tårntopputløpsstrøm 52, første væskestrøm 36' og kombinasjoner av disse. Slik kondensering produserer første tårnfødestrøm 40 som blir betraktet som en økt refluksstrøm til fraksjoneringstårn 50. Tilsvarende kan bunnutløpsstrøm 42 bli kjølt i refluks varmevesler 38 i varmevekslende kontakt med minst én av følgende strømmer: absorpsjonstårnets topputløpsstrøm 34, tårntopputløpsstrøm 52, første væskestrøm 36' og kombinasjoner av disse. Kjøling av bunnutløpsstrøm 42 fra absorpsjonstårnet gir en andre tårnfødestrøm 44 med en temperatur på omtrent -104 °C.

Mengdene og temperaturene av første og andre tårnfødestrøm 40,44 blir opprettholdt slik at temperaturen av tårntopputløpsstrøm 52 blir opprettholdt og en stor del av C2 komponentene, C3 komponentene og tyngre hydrokarboner blir utvunnet i tårnbunnutløpsstrøm 54.

Som i den tidligere kjente teknikk beskrevet ovenfor er fraksjoneringstårnet 50, eller metanfjerneren, fortrinnsvis utstyrt med koker (reboiler) som produserer en tårnbunnutløpsstrøm 54 som inneholder en større del av C2 komponentene eller NGL fra innløpsgasstrøm 12 og en tårntopputløpsstrøm 52 som inneholder den resterende etan, metan og lettere komponenter. Fraksjoneringstårn 50 inkluderer fortrinnvis en koker 56 for å regulere innholdet av metan som slipper ut sammen med NGL i tårnbunnutløpsstrøm 54. For videre å forbedre effektiviteten av prosessen, kan det være tilveiebrakt en eller flere sidekokere for å kjøle innløpsgasstrøm 12 og hjelpe til med kondenseringen av høytrykks fødegasstrøm 12 sammen med en økning av den generelle effektiviteten av prosessen. Avhengig av hvor fet føden er og leveringsbetingelsene, kan noe ekstern oppvarming av fraksjoneringstårnet 50 være påkrevd.

Prosesstrinnene å varme opp topputløpsstrøm 52, kjøle første væskestrøm 36', kjøle og derved i hovedsak kondensere absorpsjonstårnets topputløpsstrøm 34 og kjøling av absorpsjonstårnets bunnutløpsstrøm 42, kan bli utført ved varmevekslende kontakt med en prosesstrøm valgt fra gruppen bestående av tårnets topputløpsstrøm 52, første væskestrøm 36', absorpsjonstårnets topputløpsstrøm 34, absorpsjonstårnets bunnutløpsstrøm 42 og kombinasjoner av disse. Andre egnede strømmer, som det vil bli forstått av e person med vanlig kunnskap på fagområdet, kan bli benyttet til å varme og/ eller kjøle de respektive strømmer beskrevet her og skal forstås å være innenfor oppfinnelsens ramme.

Ved alle utførelsesformer av oppfinnelsen blir en rekke sideuttaksstrømmer fjernet fra en lav del av fraksjoneringstårn 50, varmet i koker 56 gjennom varmeveksling med andre fødestrøm 18 og returnert til i hovedsak samme nivå i fraksjoneringstårn 50 som de ble fjernet fra.

Tårnets topputløpsstrøm 52 som typisk har et trykk på omtrent 20,8 bar og en temperatur på omtrent -107 °C, blir varmet i refluks varmeveksler 38 til omtrent -51 °C og deretter til omtrent 50 °C i varmeveksler 14 for å få dannet en varm topputløpsstrøm 76 fra fraksjoneringstårnet. Varmet topputløpsstrøm 76 blir sendt til booster kompressor 74 hvor dens trykk blir hevet til omtrent 25,8 bar ved bruk av arbeidet utviklet av ekspander 70 til å danne en komprimert gass topputløpsstrøm 78. Den komprimerte topputløpsgasstrøm 78 blir deretter kjølt til omtrent 54 °C i en luftkjøler 79 og sendt til videre komprimering i rekompressor 80 til omtrent 73,8 bar under dannelse av en varm restgasstrøm 82. Den varme restgasstrøm 82 blir så kjølt i en luftkjøler 84 til omtrent 54 °C og blir så sendt for videre behandling som en restgasstrøm 86.

Slikk det her er beskrevet har den tidligere kjente prosess vist i figur 1 begrensninger på maksimum etanutvinning som følge av likevektsbetingelser ved toppen av fraksjoneringstårn 150. For å overvinne denne begrensning, reduseres ved foreliggende oppfinnelse mengden C2+ komponenter i refluksstrømmen tilbake til fraksjoneringstårn 150, som muliggjør høyere utvinning siden mindre C2+ komponenter befinner seg i tårnets topputløpsstrøm 152.

En simulering ble utført ved bruk av prosessen i henhold til en første utførelsesform av foreliggende oppfinnelse. Den molare sammensetning av flere prosesstrømmer er vist i tabell III for sammenligningsformål til resultatene fra prosessen ifølge den kjente teknikk vist i tabell II.

Ved å sammenligne tabellene II og III blir det åpenbart at den nye prosess illustrert i figur 2 gir en mye magrere refluksstrøm hvilket fører til høyere utvinning av C2+ komponenter. Spesielt er C3+ utvinningen vesentlig forbedret i tabell III sammenlignet med tabell II. Økningen i utvinning av C3+ skyldes mindre mengde C3+ i refluksstrømmen 40 som sendes til toppen av fraksjoneringstårn 50 enn i prosessen i henhold til den kjente teknikk vist i figur 1.

Tabell IV illustrerer en økonomisk sammenligning mellom prosesskjemaene vist i figurene 1 og 2. Basert på gjeldende antatte priser på produkter av naturgass, utvinnes ved prosesskjemaet i figur 2 i samsvar med en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse høyere mengder av ønskede komponenter. Erter hensyntagen til krymping av brenselgass og ytterligere brenselsforbruk, er utlegget for den nye prosess estimert til mindre enn seks måneder.

Prosessutførelsen av foreliggende oppfinnelse kan også inkludere å ekspandere den andre gasstrøm 58 og minst en del av den vesentlig kjølte første væskestrøm 36 til et mellomliggende trykk mellom trykket av fødegassen og det lavere trykk. Absorpsjonstårn 32 kan bli betjent ved det mellomliggende trykk.

Prosessutførelsen av foreliggende oppfinnelse kan også inkludere å kjøle og ekspandere den andre gasstrøm 58 til et trykk mellom trykket av fødegassen og det lavere trykk. Minst en del av den vesentlig kjølte første væskestrøm 36 kan bli vesentlig kjølt og ekspandert ved det mellomliggende trykk. Absorpsjonstårn 32 kan bli betjent ved det mellomliggende trykk.

Som en annen utførelsesform av foreliggende oppfinnelse er det som vist i figur 3 fordelaktig tilveiebrakt en prosess for å separere en innløps fødegasstrøm 112 inneholdende metan og lettere komponenter, C2 komponenter, C3 komponenter og tyngre hydrokarbon komponenter i en flyktig fraksjon inneholdende metan og de lettere komponenter og en mindre flyktig fraksjon inneholdende en større del av C2 komponenter, C3 komponenter og tyngre hydrokarboner 110. Denne utførelsesform kan benyttes når høyere etanutvinning er påkrevd, for eksempel 98 til 99%.

Ved denne utførelsesform blir det tilført en fødegasstrøm 112 som er blitt filtrert og tørket forut for å bli sendt til etanutvinningsprosessen 110. Fødegasstrøm 112 kan inneholde forurensninger så som vann, karbonmonoksid og hydrogensulfid som trenger å bli fjernet forut for overføring til etanutvinningsprosessen 110. Fødegasstrøm 112 har fortrinnsvis en temperatur på omtrent 54 °C og et trykk på omtrent 71 bar. Når fødegasstrøm 112 er blitt tilført prosessen 110, kan den bli splittet i en første fødestrøm 113 som inneholder omtrent 60 % av fødegasstrøm 112 og en andre fødestrøm 118 som inneholder resten av fødegasstrøm 112. Første fødestrøm 113 blir fortrinnsvis kjølt og delvis kondensert i innløpsvarmeveksler 114 gjennom varmevekslende kontakt med minst en tårntopputløpsstrøm 152, en rest resirkuleringsstrøm 188 og en kombinasjon av disse til en temperatur på omtrent -32 °C under dannelse av en kjølt første fødestrøm 116. Andre fødestrøm 118 blir fortrinnsvis kjølt i en koker 156 i varmevekslende kontakt med minst en første tårnsideuttaksstrøm 158, en andre tårnsideuttaksstrøm 162, en tredje tårnsideuttaksstrøm 166 og kombinasjoner av slike til en temperatur på omtrent -38 °C under dannelse av en andre fødestrøm 120. Andre fødestrøm 120 blir kombinert med første fødestrøm 116 under dannelse av kombinert fødestrøm 117 som har e temperatur på omtrent -34 °C.

Kombinerte fødestrøm 117 blir separert til en første dampstrøm 124 og en første væskestrøm 136 i separator 122. Første dampstrøm 124 blir splittet i en første gasstrøm 126 som inneholder omtrent 76 % av første dampstrøm 124og en andre gasstrøm 128 som inneholder resten av første dampstrøm 124. Første gasstrøm 126 blir sendt til en ekspander 170 og ekspandert til et lavere trykk på omtrent 22,5 bar under dannelse av en nedre tårnfødestrøm 130. Som følge a reduksjon i trykk av første gasstrøm 126 og uttak av arbeid, blir temperaturen i første fødegasstrøm 126 også redusert til omtrent -80 °C. Reduksjonen i temperatur bevirker dannelse av væske som fører til at tårnfødestrøm 130 blir tofaset. Tårnfødestrøm 130 blir sendt til et fraksjoneringstårn 150, fortrinnsvis som en nedre tårnfødestrøm.

Nedre tårnfødestrøm 130 sammen med en første tårnfødestrøm 140 og en andre tårnfødestrøm 144 blir sendt til fraksjoneringstårn 150 hvor strømmene blir separert til en tårnbunnutløpsstrøm 154 og e tårntopputløpsstrøm 152. Tårntopputløpsstrøm 152 blir varmet og komprimert under dannelse av en restgasstrøm 186.

Som en forbedring av foreliggende oppfinnelse blir andre gasstrøm 128 sendt til et absorpsjonstårn 132 som en nedre absorpsjonsfødestrøm. Som i den andre utførelsesform av foreliggende oppfinnelse inneholder absorpsjonstårn 132 fortrinnsvis ett eller flere masseoverføringstrinn. Første væskestrøm 136 blir deretter kjølt og tilført til absorpsjonstårn 132 som en øvre absorpsjonsfødestrøm 148. Varm damp som stiger til topps i absorpsjonstårn 132, kommer nær kontakt med de kalde, tyngre væsker som strømmer nedover absorpsjonstårn 132. De kalde, tyngre væsker absorberer de tyngre komponenter fra den varme damp. Absorpsjonstårn 132 produserer fortrinnsvis en absorpsjons-topputløpsstrøm 134 og e absorpsjons-bunnutløpsstrøm 142.

Absorpsjons-topputløpsstrøm 134 har fortrinnsvis en temperatur på omtrent -52 °C og er mye magrere enn refluksstrøm29 i figur li henhold til den kjente prosess, men ikke så mager som refluksstrøm 40 i figur 2. Absorpsjons-topputløpsstrøm 134 blir så kjølt til omtrent -104 °C og derved i hovedsak kondensert i refluks varmeveksler 138 i varmevekslende kontakt med minst en av følgende strømmer: absorpsjons-bunnutløpsstrøm 142, tårntopputløpsstrøm 152, første væskestrøm 136, rest resirkuleringsstrøm 188 og kombinasjoner av disse. Den varmevekslende kontakt mellom strømmene produserer en første tårnfødestrøm 140. På tilsvarende måte kan minst en del av absorpsjons-bunnutløpsstrøm 142 bli kjølt i en refluks varmeveksler 138 i varmevekslende kontakt med minst en av følgende strømmer: absorpsjons-topputløpsstrøm 134, tårntopputløpsstrøm 152, første væskestrøm 136, rest resirkuleringsstrøm 188 og kombinasjoner av disse. Kjøling av absorpsjons-bunnutløpsstrøm 142 produserer den andre tårnfødestrøm 144 som har en temperatur på omtrent -104 °C under dannelse av andre tårnfødestrøm 144.

Tårntopputløpsstrøm 152 som typisk har et trykk på omtrent 21,8 bar og en temperatur på omtrent - 107 °C, blir varmet i refluks varmeveksler 138 til omtrent -46 °C og deretter til omtrent 49 °C i innløpsvarmveksler 14 under dannelse av en oppvarmet tårntopputløpsstrøm 176. Den oppvarmede tårntopputløpsstrøm 176 blir sendt til boosterkompressor 174 hvor dens trykk blir økt til omtrent 26,7 bar ved bruk av arbeid generert av ekspander 17o under dannelse av en komprimert gass topputløpsstrøm 178. Den komprimerte gass topputløpsstrøm 178 blir deretter kjølt til omtrent 54 C i en luftkjøler 179 og sendt til ytterligere kompresjon i rekompressor 180 til omtrent 73,8 bar for å danne en varm restgasstrøm 182. Varm restgasstrøm 182 blir så kjølt i luftkjøler 184 til omtrent 54 C og blir deretter sendt for videre behandling som restgasstrøm 186.

En del av restgasstrøm 186 blir fjernet for å produsere en rest resirkuleringsstrøm 188. Rest resirkuleringsstrøm 188 blir kjølt til omtrent -32 C og derved i hovedsak kondensert forut for å returnere rest resirkuleringsstrøm 188 til fraksjoneringstårn 150 ved en øvre fødeposisjon. Siden rest resirkuleringsstrøm 188 i hovedsak ikke inneholder C2+ komponenter er rest resirkuleringsstrøm 188 en god kilde til øvre refluks for fraksjoneringstårn 150. Mengder og temperaturer av første og andre tårnfødestrømmer 140, 144 blir opprettholdt slik at temperaturen av tårntopputløpsstrøm 152 blir opprettholdt og en vesentlig del av C2 komponentene, C3 komponentene og tyngre hydrokarboner blir utvunnet i tårnets bunnutløpsstrøm 154.

En simulering ble gjort ved bruk av den tidligere kjente prosess beskrevet ovenfor. Den molare sammensetning av flere prosesstrømmer er tilveiebrakt i tabell V for sammenligningsformål. Som det kan ses fører denne utførelsesform til høy utvinning av C2+ komponenter.

Som en annen utfrelsesform av foreliggende oppfinnelse er fordelaktig tilveiebrakt, som vist i figur 4, en prosess 210 for å separere en fødegasstrøm inneholdende metan og lettere komponenter, C2 komponenter, C3 komponenter og tyngre hydrokarbon komponenter i en flyktig fraksjon inneholdende metan og de lettere komponenter og e mindre flyktig fraksjon inneholdende de vesentlige deler av C2 komponenter, C3 komponenter og tyngre hydrokarboner. Ved denne utførelsesform av prosess 210, blir e fødegasstrøm 212 splittet i en første gasstrøm 213 og e andre gasstrøm 218 samt en tredje gasstrøm 228.

Første fødegasstrøm 213 kjølt og delvis kondensert for å danne en kjølt fødegasstrøm 216, som blir separert i en første dampstrøm 226 og en første væskestrøm 236. Første dampstrøm 226 blir ekspandert til et lavt trykk for å danne en nedre tårnfødestrøm 230.

Første fødegasstrøm 213 blir fordelaktig kjølt og delvis kondensert i innløpsvarmeveksler 214 med varmevekslende kontakt med minst en tårntopputløpsstrøm 252, til en temperatur på omtrent -32 °C for å danne en kjølt første fødestrøm 216. Andre fødestrøm 218 blir fortrinnsvis kjølt i en koker

256 i varmevekslende kontakt med en første tårn-sideuttaksstrøm 258, en andre tårn-sideuttaksstrøm 262, en tredje tårn-sideuttaksstrøm 266 og kombinasjoner av slike til en temperatur på omtrent 3 °C for å danne kjølt, andre fødestrøm 220. Andre kjølte fødestrøm 220 blir kombinert med første kjølte fødestrøm 216 for å danne en kombinert fødestrøm 217 som har en temperatur på omtrent -34 °C.

Kombinerte fødestrøm 217 blir separert til en første gasstrøm 226 og en første væskestrøm 236 i separator 222. Første gasstrøm 226 blir sendt til en ekspander 270, ekspandert til et lavere trykk på omtrent 22,5 bar for å danne en nedre tårnfødestrøm 230. Som følge av reduksjonen i trykk i første gasstrøm og uttak av arbeid blir temperaturen i første gasstrøm 226 også redusert til omtrent -80 °C. Reduksjonen i temperatur bevirker at nedre tårnfødestrøm blir en tofase strøm. Tårnfødestrøm 230 blir sendt til fraksjoneringstårn 250 fortrinnsvis som nedre tårnfødestrøm.

Nedre tårnfødestrøm 230 sammen med en første tårnfødestrøm 240 og en andre tårnfødestrøm 244 blir tilført fraksjoneringstårnet 250 hvor strømmene blir separert i en tårnbunnutløpsstrøm 254 og en tårntopputløpsstrøm 252. Tårntopputløpsstrøm 252 blir så varmet og etterpå komprimert for å danne en restgasstrøm 286.

Som en forbedring av denne prosessen blir tredje fødegasstrøm 228 tilført et absorpsjonstårn 232 inneholdende ett eller flere trinn av masseoverføring, som en nedre absorpsjonsfødestrøm. Første væskestrøm 236 blir kjølt og også tilført absorpsjonstårnet 232 som en øvre absorpsjonsfødestrøm 248. Absorpsjonstårn 232 produserer fordelaktig en absorpsjons-topputløpsstrøm 234 og e absorpsjons-bunnutløpsstrøm 242.

Absorpsjons-topputløpsstrøm 234 blir deretter kjølt slik at minst en del avabsorpsjons-topputløpsstrøm 234 blir hovedsakelig kondensert for å danne en første tårnfødestrøm 240. Absorpsjons-bunnutløpsstrøm 242 kan også bli kjølt slik at minst en del av absorpsjons-bunnutløpsstrøm 242 blir hovedsakelig kondensert for å danne andre tårnfødestrøm 244. Mengder og temperaturer av første og andre tårnfødestrømmer 240,244 blir opprettholdt slik at temperaturen av tårntopputløpsstrøm 252 blir opprettholdt og en vesentlig del av C2 komponenter, C3 komponenter og tyngre hydrokarboner blir utvunnet i tårnbunnutløpsstrøm 254.

Utførelsesformen av foreliggende oppfinnelse vist i figur 4 er ikke så effektiv som utførelsesformen vist i figur 2. Mindre væske er tilgjengelig for absorpsjon i absorpsjonstårn 232 som produserer en refluksstrøm 240 som ikke er så mager i C2+ somrefluksstrøm 40 i figur 2. Maksimum utvining i henhold til skjemaet i figur 4 er mindre enn for skjemaet vist i figur 2. Derte skjema har en lavere tilhørende kapitalkostnad sammenlignet med skjemaet i figur 2 siden en mindre innløpsvarme-veksler 214 kan bli benyttet, siden mindre mengde av føden blir kjølt i innløpsvarmeveksler 214.

I tillegg tilde prosess utførelsesformer som her er beskrevet, tilveiebringer foreliggende oppfinnelse også fordelaktig et apparat som er påkrevd for å gjennomføre prosessen. Mer spesifikt inkluderer foreliggende oppfinnelse et fraksjoneringstårn 50, et absorpsjonstårn 32, en innløpsseparator 22, en ekspander 70, en rekke kompressorer 74, 80,en rekke varmevekslere 14, 56, 38, 84 og det øvrige utstyr som er beskrevet ovenfor og illustrert i figurene 2-4.

Som en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse tilveiebringes fordelaktig et apparat for å separere en innløpsgasstrøm inneholdende metan og lettere komponenter, C2 komponenter, C3 komponenter og tyngre komponenter i en flyktig gassfraksjon inneholdende i hovedsak alt av metan og lettere komponenter og en mindre flyktig hydrokarbonfraksjon inneholdende det vesentlige av C2 komponenter, C3 komponenter og tyngre hydrokarboner. Ved denne utførelsesform inkluderer apparatet en første kjøler 14, en første separator 22, en første ekspander et fraksjoneringstårn 50, en første varmer 38, et absorpsjonstårn 32, en andre kjøler 38, en tredje kjøler 38 og en fjerde kjøler 38.

Første kjøler eller innløpsvarmeveksler 14 er fortrinnsvis benyttet forkjøling og delvis kondensering av en fødegasstrøm som har et fødegasstrykk for å tilveiebringe en kjølt fødestrøm 12. Første

separator eller innløpsseparator 22 blir fortrinnsvis benyttet for å separere den kjølte fødestrøm 12 i en første dampstrøm 24og en første væskestrøm 36'. Som antydet ovenfor kan første dampstrøm 24 bli splittet i en første gasstrøm 26og en andre gasstrøm 28'. Første ekspander 70 kan bli benyttet til å ekspandere første gasstrøm 26 til et lavere trykk slik at første gasstrøm 26 danner en nedre tårnfødestrøm 30. Fraksjoneringstårn 50 blir fortrinnsvis brukt til å motta nedre tårnfødestrøm 30,en første tårnfødestrøm 40 og en andre tårnfødestrøm44 og til å separere nedre tårnfødestrøm 30, første tårnfødestrøm 40 og andre tårnfødestrøm 44 i en tårnbunnutløpsstrøm 54 og en tårntopputløpsstrøm 52. Første varmer 38 blir brukt til å varme tårntopputløpsstrøm 52 for å produsere en restgasstrøm 86. Absorpsjonstårn 32 inneholder fortrinnsvis minst ett eller flere masseoverføringstrinn for å motta andre gasstrøm 28' som en nedre absorpsjonsfødestrøm 28'. Andre kjøler 38 blir brukt for å kjøle den første væskestrøm 36' og tilføre absorpsjonstårnet 32 den hovedsakelige kondenserte, første væskestrøm som en øvre absorpsjonsfødestrøm 48.

Absorpsjonstårn 32 produserer fortrinnsvis en absorpsjonstopputløpsstrøm 34 og en absorpsjons-bunnutløpsstrøm 42. Tredje kjøler 38 blir fortrinnsvis brukt til å kjøle og derved vesentlig å kondensere absorpsjons-topputløpsstrøm 34 for å danne en førstetårnfødestrøm 40. Fjerde kjøler 38 blir fortrinnsvis brukt til å kjøle absorpsjons-bunnutløpsstrøm 42 for å produsere den andre tårnfødestrøm 44. Første varmer, andre kjøler, tredje kjøler og fjerde kjøler kan være en enkelt varmeveksler eller en rekke av varmeveksler som utfører oppgavene til hver av de nevnte varmere og kjølere. For eksempel kan refluks varmeveksler 38vist i figur 1 bli benyttet til å utføre hver av disse funksjoner. Refluksvarmeveksler 38 og alle varmevekslere beskrevet her, kan inkludere en enkelt flerstrøms varmeveksler, et flertall av individuelle varmevekslere eller en kombinasjon av disse typer varmevekslere.

Apparatet kan også inkludere en femte kjøler (ikke vist) for å kjøle den andre gasstrøm 28' for den innføres i absorpsjonstårnet. Apparatet kan også inkludere en andre ekspander (ikke vist) for å ekspandere den andre gasstrøm og minst en del av den hovedsakelige kjølte første væskestrøm.

Som diskutert her i forbindelse med alle utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse kan ekspansjonstrinnene, fortrinnsvis i form av isentrop ekspansjon, bli utført med en turboekspander, Joules-Thompson ekspansjonsventiler, en væskeekspander, en gass- eller dampekspander eller lignende. Videre kan ekspanderne være koplet til korresponderende trinnvise kompresjonsenheter for å utføre kompresjonsarbeid ved hovedsakelig isentrop gassekspansjon. Apparatet kan videre inkludere en første kompressor 74 for å komprimere tårntopputløpsstrøm 76 forut for å produsere restgasstrøm 86.

En fordel ved foreliggende oppfinnelse er at den maksimerer C2+ utvinning mens den minimerer kapital- og driftskostnader knyttet til bygging og drift av et anlegg for å utføre prosessen som her er beskrevet. Foreliggende oppfinnelse tillater større utvinning av C2+ med minimale fysiske endringer påkrevd i en typisk turboekspanderprosess. For eksempel kan foreliggende oppfinnelse bli bygget inn i eksisterende anlegg slik som de vist i figur 1, uten at vesentlige fysiske endringer blir gjort til anlegget. Imidlertid vil anlegget realisere en vesentlig besparelse idriftskostnader ved å implementere forbedringene ifølge foreliggende oppfinnelse.

Mens oppfinnelsen er blitt vist og beskrevet i form av enkelte utførelsesformer, vil det være åpenbart for en person med vanlig kunnskap på fagområdet at den ikke er begrenset til disse, men kan gjøres til gjenstand for forskjellige endringer uten å fravike oppfinnelsens ramme.

For eksempel kan ekspansjonstrinnene, fortrinnsvis i form av isentrop ekspasjon, bli effektuert med en turboekspander, Joule-Thompson ekspansjonsventiler, en væskeekspander, en gass- eller dampekspander eller lignende. Som et annet eksempel kan masseoverføringstrinnet eller sonene inne i absorberen være en hvilken som helst type utstyr som er i stand til å utføre masseoverførings-funksjoner som her er beskrevet. Andre modifikasjoner så som rute visse strømmer forskjellig eller ved å regulere driftsparametere til best å passe føde- eller leveringsbetingelser, blir betraktet å være innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse.

Claims (16)

1. Prosess for å separere en innløps-gasstrøm inneholdende metan og lettere komponenter, C2 komponenter, C3 komponenter og tyngre hydrokarboner i en flyktig gassfraksjon inneholdende i hovedsak alt metan og lettere komponenter og en mindre flyktig hydrokarbonfraksjon inneholdende det meste av C2 komponenter, C3 komponenter og tyngre hydrokarboner, omfattende trinnene: - å kjøle og delvis kondensere en fødegasstrøm (12) som har et fødegasstrykk for å danne en kjølt fødestrøm (17) - å separere den kjølte fødestrøm (17) i en første dampstrøm (24) og en første væskestrøm (36'), å splitte den kjølte dampstrøm (24) i en første gasstrøm (26) og en andre gasstrøm (28'), - å ekspandere den første gasstrøm (26) til et lavt trykk slik at den første gasstrøm (26) danner en nedre tårnfødestrøm (30), - å tilføre et fraksjoneringstårn (50) den nedre tårnfødestrøm (30), en første tårnfødestrøm (40) og en andre tårnfødestrøm (44), idet fraksjoneringstårnet (50) separerer den nedre tårnfødestrøm (30), den første tårnfødestrøm (40) og den andre tårnfødestrøm (44) i en tårnbunnutløpsstrøm (54) og en tårntopputløpsstrøm (52), å varme tårntopputløpsstrømmen (52) for å danne en restgasstrøm (76), og - å tilføre et absorpsjonstårn (32) omfattende ett eller flere masseoverføringstrinn andre gasstrøm (28') som en nedre absorpsjonsfødestrøm, idet absorpsjonstårnet (32) produserer en absorpsjons-topputløpsstrøm (34) og en absorpsjons-bunnutløpsstrøm (42), - å kjøle og derved vesentlig å kondensere absorpsjons-topputløpsstrømmen (34) for å danne den første tårnfødestrøm (40), og - å opprettholde mengder og temperaturer av første og andre tårnfødestrømmer (40, 44) slik at temperaturen av tårntopputløpsstrømmen (52) blir opprettholdt og den vesentlige del av C2 komponentene, C3 komponentene og tyngre hydrokarboner blir utvunnet i tårnbunnutløpsstrømmen (54),karakterisert vedat prosessen videre omfatter - å kjøle den første væskestrøm (36') for å produsere en hovedsakelig kondensert første væskestrøm og tilføre absorpsjonstårnet (32) den hovedsakelig kondenserte, første væskestrøm som øvre absorpsjonsfødestrøm (48).

2. Prosess i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat den også inkluderer det trinn å kjøle absorpsjons-bunnutløpsstrømmen (42) for å danne den andre tårnfødestrøm (44).

3. Prosess i samsvar med et hvilket som helst av de foregående patentkrav,karakterisert vedogså å omfarte det trinn å kjøle andre gasstrøm (28') forut for å tilføre den til absorpsjonstårnet (32).

4. Prosess i samsvar med et hvilket som helst av de foregående patentkrav,karakterisert vedogså å omfarte å tilveiebringe utvinning av etan i overskudd av omtrent 96 % og utvinning av propan i oversudd av omtrent 99,5%.

5. Prosess i samsvar med et hvilket som helst av de foregående patentkrav,karakterisert vedogså å omfatte trinnene: - å ekspandere den andre gasstrøm (28') og minst en del av den vesentlig kjølte første væskestrøm (36') til et mellomliggende trykk mellom fødegasstrykket og det lave trykk, og - drifte absorpsjonståret (329) ved det mellomliggende trykk.

6. Prosess i samsvar med et hvilket som helst av de foregående patentkrav,karakterisert vedogså å inkludere det trinn å ekspandere absorpsjons-bunnutløpsstrøm (42) til det lave trykk for å danne en ekspandert absorpsjons-bunnutløpsstrøm og styre den ekspanderte, absorpsjons-bunnutløpsstrøm mot destillasjonstårnet (50) ved en fødeposisjon lavere enn den første tårnfødestrøm (40).

7. Prosess i samsvar med et hvilket som helst av de foregående patentkrav,karakterisert vedat trinnene å varme tårntopputløpsstrømmen (52), å kjøle den første væskestrøm (36'), å kjøle og derved hovedsakelig å kondensere absorpsjons-topputløpsstrømmen (34) samt å kjøle absorpsjons-bunnutløpsstrømmen (42), blir gjennomført i varmevekslende kontakt med en prosesstrøm valgt fra gruppen bestående av tårntopputløpsstrøm (52), første væskestrøm (36'), absorpsjons-topputløpsstrømmen (34), absorpsjons-bunnutløpsstrømmen (42) og kombinasjoner av disse.

8. Prosess i samsvar med et hvilket som helst av de foregående patentkrav,karakterisert vedogså å inkludere det trinn: - å splitte restgasstrømmen (176) i en restresirkuleringsstrøm (188) og en flyktig restgasstrøm (186), og - å kjøle og derved hovedsakelig å kondensere rest resirkuleringsstrømmen (188) forut for å returnere rest resirkuleringsstrømmen (188) til fraksjoneringstårnet (50).

9. Prosess i samsvar med patentkrav 2 eller et hvilket som helst a patentkravene 3 til 8 når de avhenger, direkte eller indirekte, av patentkrav 2,karakterisert vedat i det minste en del av absorpsjons-bunnutløpsstrømmen (42) blir hovedsakelig kondensert for å danne den andre tårnfødestrøm (44).

10. Prosess i samsvar med et hvilket som helst av de foregående patentkrav,karakterisert vedå omfatte trinnene: - å kjøle og ekspandere den andre gasstrøm (28') til et mellomliggende trykk mellomtrykket av fødegassen og det lavere trykk, - å vesentlig kjøle og ekspandere minst en del av den vesentlig kjølte første væskestrøm (36') til det mellomliggende trykk, og - å drifte absorpsjonstårnet ved det mellomliggende trykk.

11. Apparat for å separere en fødegasstrøm inneholdende metan og lettere komponenter, C2 komponenter, C3 komponenter og tyngre hydrokarboner i en flyktig gassfraksjon inneholdende hovedsakelig alt av metan og lettere komponenter og en mindre flyktig hydrokarbonfraksjon inneholdende det vesentlige av C2 komponenter, C3 komponenter og tyngre hydrokarboner, idet apparatet omfatter: - en første kjøler (14) for å kjøle og delvis kondensere en fødegasstrøm som har et fødegasstrykk for å danne en kjølt fødestrøm (17), - en første separator (22) for å separere den kjølte fødestrøm i en første dampstrøm (24) og en første væskestrøm (36'), - et apparat konfigurert for å splitte den første dampstrøm (24) i en første gasstrøm (26) og en andre gasstrøm(28'), - en første ekspander (70) for å ekspandere den første gasstrøm (26) til et lavt trykk slik at den første gasstrøm (26) danner en nedre tårnfødestrøm (30), - et fraksjoneringstårn (50) for å motta den nedre tårnfødestrøm (30), en første tårnfødestrøm (40) og en andre tårnfødestrøm (44), for å separere den nedre tårnfødestrøm (30), den første tårnfødestrøm (40) og den andre tårnfødestrøm (44) i en tårnbunnutløpsstrøm (54) og en tårntopputløpsstrøm (52), - en første varmer for å varme tårntopputløpsstrømmen (52) for å danne en restgasstrøm (76), - et absorpsjonstårn (32) omfattende ett eller flere masseoverføringstrinn for å motta den andre gasstrøm (28') som en nedre absorpsjonfødestrøm, idet absorpsjonstårnet (32) produserer en absorpsjons-topputløpsstrøm (34) og en absorpsjons-bunnutløpsstrøm (42), og, - en tredje kjøler (38) for å kjøle og derved hovedsakelig å kondensere absorpsjons-topputløpsstrømmen (34) for å danne den første tårnfødestrøm (40),karakterisert vedat apparatet videre omfatter: - en andre kjøler (38) for å motta den første væskestrøm (36') for å produsere en hovedsakelig kondensert første væskestrøm (48) og tilføre absorpsjonstårnet (32) den hovedsakelig kondenserte første væskestrøm som øvre absorpsjonsfødestrøm (48).

12. Apparat i samsvar med patentkrav 11,karakterisert vedat det også omfatter en fjerde kjøler for å kjøle absorpsjons-bunnutløpsstrømmen (42) for å danne den andre tårnfødestrøm (44).

13. Apparat i samsvar med patentkrav 11 eller 12,karakterisert vedat apparatet inkluderer en femte kjøler for å kjøle den andre gasstrøm (28') forut for innføring av denne i absorpsjonstårnet(32).

14. Apparat i samsvar med patentkrav 13,karakterisert vedogså å omfatte en andre ekspander for å ekspandere den andre gasstrøm (28') og minst en del av den hovedsakelig kjølte, første væskestrøm (36') forut for innføring av samme i absorpsjonstårnet(32).

15. Apparat i samsvar med patentkrav 11, 12, 13 eller 14,karakterisert vedat apparatet også omfatter en første kompressor (74) for å komprimere tårntopputløpsstrømmen (76) forut for å danne restgasstrømmen (82).

16. Apparat i samsvar med patentkrav 11, 12, 13, 14 eller 15,karakterisert vedat den første varmer, den andre kjøler, den tredje kjøler og den fjerde kjøler omfatter en enkelt varmeveksler (38) som er i stand til å utføre hver oppgave separat utført av hver varmeveksler.