NO339135B1 - Fremgangsmåte for gjenvinning av hydrokarboner fra gasstrøm som inneholder metan. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår gjenvinning av hydrokarboner fra naturgass. Mer spesielt angår oppfinnelsen gjenvinning av etan, propan og tyngre forbindelser fra gasstrømmer, ved bruk av en mager refluksstrøm.

Bakgrunn

Verdifulle hydrokarbonkomponenter, så som etan, etylen, propan, propylen og tyngre hydrokarbonkomponenter er tilstede i et flertall gasstrømmer. Noen av gasstrømmene er naturgasstrømmer, raffineri-spillgasstrømmer, kullfløs-gasstrømmerog lignende. I tillegg kan disse komponentene også være tilstede i andre hydrokarbonkilder, så som kull, tjæresand og råolje, for å nevne noen. Mengden av verdifulle hydrokarboner varierer med matekilden. Foreliggende oppfinnelse angår gjenvinning av verdifullt hydrokarbon fra en gasstrøm inneholdende mer enn 50% metan og lettere forbindelser (dvs. nitrogen, karbonmonoksid (CO), hydrogen, etc), etan og karbondioksid (C02). Propan, propylen og tyngre hydrokarbonkomponenter utgjør vanligvis en liten del av den samlete tilførselen. På grunn av den svingende prisen på naturgass og korresponderende naturgassvæsker (NGL - Nature Gas Liquids), dvs. hydrokarbonkomponentene som gjenvinnes fra naturgass i væskeform, må det utvikless prosesser som kan kjøre under både etangjenvinnings- og propangjenvinnings-driftsmodus. I tillegg må disse prosessene være enkle å bruke og effektive for å maksimere utbyttet som genereres fra salg av NGL.

Flere prosesser er tilgjengelige for å gjenvinne hydrokarbonkomponenter fra naturgass. Disse omfatter kjøleprosesser, mager olje-prosesser, avkjølte mager olje-prosesser og kryogenprosesser. I det siste er kryogenprosesser overveiende blitt foretrukket fremfor andre prosesser på grunn av bedre pålitelighet, effektivitet og enkelhet i drift. Avhengig av deønskete hydrokarbonkomponentene som skal gjenvinnes, dvs. etan og tyngre komponenter eller propan og tyngre komponenter, er kryogenprosessene forskjellige. Etangjenvinnings-prosesser benytter typisk et enkelt tårn med refluks for å øke gjenvinningen og å gjøre prosessen effektiv, som vist i US patentpublikasjonene 4,519,824 - Huebel, 4,278,457 - Campbell et al, og 4,157,904 - Campbell et al.

Når etanprisene ikke er fordelaktige nok til å rettferdiggjøre etangjenvinning fra NGL, må etankomponenten imidlertid refuseres, mens høy gjenvinning av propan og tyngre komponenter bibeholdes. Opplegget med enkelttårn-etangjenvinning nevnt ovenfor kan refusere etan, men disse oppleggene starter å miste propan og tyngre komponenter når etanrefusjonen øker. For at en prosess enkelt skal refusere etan mens den gjenvinner det meste av propan og tyngre komponenter, må en propangjenvinningsprosess overveies. De fleste høypropangjenvinnings-prosessene består av to tårn, typisk hvor ett tårn er en absorpsjonskolonne og det andre er en etanfjernings-kolonne. Dette opplegget med to tårn refuserer hovedsakelig alt etan, mens det gjenvinner en stor del av propanet og tyngre komponenter. For at prosessen skal gjenvinne 99% av propanen og tyngre komponenter, er absorpsjonskolonnen forsynt med en ytterligere mager refluks-strøm. Denne magre refluks-strømmen er ansvarlig for hovedsakelig komplett propangjenvinning. US patentpublikasjon 5,771,712 (heretter referert til som " '712-patentpublikasjonen") beskriver et totårns opplegg i samsvar med ingressen til foreliggende krav 5.

'712-patentpublikasjonen beskriver prosesser som benytter et totårns-opplegg for propangjenvinning, hvorved figurene 4 og 5 til '712-patentpublikasjonen er de foretrukne utførelsene. Propangjenvinningsopplegget beskrevet i '712-patentpublikasjonen kan bygges mer økonomisk. For eksempel, figur 6 til '712-patentpublikasjonen er en utførelse som eliminerer refluks-systemetfra de foretrukne utførelsene for å redusere kapitalkostnadene. Betydelig effektivitet blir imidlertid tapt i prosessen og dette opplegget har en begrensning idet propan-gjenvinningen er mindre enn 99%.

Fra WO 02/079706 Al er det kjent en prosess for separering av en gasstrøm i lette og tyngre komponenter av hydrokarboner. Prosessen innehar følgende trinn: Kjøling av en gasstrøm som delvis kondenseres; produksjon av en første dampstrøm og en første væskestrøm; ekspansjon av den første dampstrømmen som tilføres til en absorpsjons-kolonne for å produsere en absorpsjons-toppstrøm inneholdende metan og C2-komponenter, og en absorpsjons-bunnstrøm; forvarming av den første væskestrømmen som tilføres til destillasjonstårn for å produserer en tårn-toppstrøm inneholdende metan og C2-komponenter, og en tårn-bunnstrøm inneholdende C3-komponentene og tyngre hydrokarboner; forvarming av absorpsjons-bunnstrømmen som tilføres til destillasjonstårnet; varming av absorpsjons-toppstrømmen og komprimering for å forme et restgassprodukt.

Deler av restgassproduktet kjøles og sendes tilbake som refluks til absorpsjonskolonnen. Tårn-toppstrømmen kjøles for å produsere en andre dampstrøm og en andre væskestrøm. Den andre væskestrømmen sendes som refluks til destillasjonstårnet. Videre kjøles og kondenseres den andre dampstrømmen som innføres absorpsjonskolonnen som refluks. Den første dampstrømmen (oppstrøms ekspander) blir avkjølt og delvis kondensert og den tilføres til absorpsjonskolonnen. Endelig blir deler av den første væskestrømmen ekspandert og tilført til absorpsjonskolonnen mens tårn toppstrømmen blir kondensert og tilført til absorpsjonskolonnen som refluks, mens absorpsjons-bunnstrømmen blir tilført direkte til destillasjonstårnet.

Beslektede prosesser er kjent fra US 4 657 571A, WO 00/33006 Al og US 4 596 588 A.

Det eksisterer et behov for en propangjenvinnings-prosess som er i stand til å gjenvinne mer enn 99% propan uten å øke kompresjonseffekt, sammenlignet med sammenlignbare prosesser. Det ville værtønskelig om prosessen kunne blitt konstruert slik at det er en reduksjon i kapitalkostnader, så som ved å eliminere et refluks-system.

Foreliggende oppfinnelse

Foreliggende oppfinnelse omfatter en prosess og anordning for å øke gjenvinningen av etan, propan og tyngre komponenter fra en hydrokarbon-gasstrøm. Foreliggende oppfinnelse kan kon-figureres for gjenvinning av etan og tyngre komponenter eller propan og tyngre komponenter, avhengig av markedsforholdene.

Oppfinnelsen angår i henhold til et første aspekt en prosess som definert i patentkrav 1 for separering av en gasstrøm inneholdende metan og C2- og C3-komponenter og tyngre hydrokarboner.

I henhold til et annet aspekt omhandler foreliggende oppfinnelse en anordning for utførelse av nevnte fremgangsmåte som definert i patentkrav 5.

Foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige patentkrav.

Ved propangjenvinning blir en innløps-gasstrøm avkjølt og sendt til en kald, eller første, separator som blir brukt til å separere innløps-gasstrømmen i en første væskestrøm og en første dampstrøm. Først blir væskestrømmen varmet opp, delvis fordampet og så sendt til et destillasjonstårn. Destillasjonstårnet kan være en metanfjerner dersom etan blir gjenvunnet, eller en etanfjerner dersom propan blir gjenvunnet. Den første dampstrømmen blir ekspandert og sendt til en absorpsjonskolonne. Absorpsjonskolonnen produserer en absorpsjons-toppstrøm og en absorpsjons-bunnstrøm. Absorpsjons-bunnstrømmen blir varmet opp for å gjenvinne nedkjøling fra prosessen, og så sendt til destillasjonstårnet. Destillasjonstårnet produserer en tårn-toppstrøm og en tårn-bunnstrøm. Tårn-toppstrømmen blir i det minste delvis kondensert og blir sendt som første mager refluks-strøm til absorpsjonskolonnen. En andre mager refluks-strøm kan bli tatt som en sidestrøm til en restgass-strøm eller som en sidestrøm til den første dampstrømmen fra den kalde separatoren. Absorpsjonskolonnen inneholder fortrinnsvis i det minste én masseoverføringssone når den andre magre refluks-strømmen blir tatt som en sidestrøm til restgass-strømmen. Absorpsjonskolonnen inneholder i det minste én eller flere masseoverføringssoner (fortrinnsvis to) når den andre magre refluks-strømmen blir tatt fra den kalde separator-dampstrømmen. Resultatet av denne kryogenprosessen er enøkning i mengden av C3+-forbindelser som blir gjenvunnet fra en innløps-gasstrøm med bare en liten økning i kravene til kompresjon av restgass, sammenlignet med andre propangjenvinnings-prosesser.

Propangjenvinnings-prosessen kan forenkles som en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse. I denne alternative utførelsen kan etanfjerner-refluksakkumulatoren, eller den andre separatoren, og pumper fjernes, og absorpsjons-bunnstrømmen kan deles i to strømmer, en første absorpsjons-bunnstrøm og en andre absorpsjons-bunnstrøm. Den første absorpsjons-bunnstrømmen blir sendt direkte til en topp til destillasjonstårnet som en tredje tårnmate-strøm, mens den andre absorpsjonsstrømmen blir varmet og sendt lenger ned i destillasjonstårnet som en andre etanfjerner-matestrøm.

Én utførelse av foreliggende oppfinnelse kan også brukes for å gjenvinne etan og tyngre komponenter. Som i propangjenvinnings-utførelsene blir en innløps-gasstrøm avkjølt og sendt til en kaldseparator, hvor innløps-gasstrømmen blir separert i en første væskestrøm og en første dampstrøm. Den første væskestrømmen kan sendes direkte til destillasjonstårn som en nedre matestrøm. Den første dampstrømmen kan deles i to strømmer, en første separator-toppstrøm og en andre separator-toppstrøm. Den første separator-toppstrømmen blir ekspandert og sendt til en absorpsjonskolonne. En foretrukket utførelse av absorpsjonskolonnen har to masseoverføringssoner og den andre separator-toppstrømmen kan bli sendt mellom de to masseoverføringssonene. Absorpsjons-bunnstrømmen blir sendt til destillasjonstårn som en topp-tårnmatestrøm. Destillasjonstårnet produserer en tårn-toppstrøm og en tårn-bunnstrøm. Tårn-toppstrømmen blir sendt til en kondensator, eller refluksveksler, for å kondensere hydrokarbonene og blir så sendt til absorpsjonskolonnen som en topp-absorpsjonsmatestrøm. Tårn-bunnstrømmen inneholder NGL-strømproduktet. Resultatet av denne kryogenprosessen er enøkning i mengden C2+-forbindelser som blir fjernet fra en innløps-gasstrøm med bare en litenøkning av kravene til kompresjon av restgass, sammenlignet med andre etangjenvinnings-prosesser.

I tillegg til fremgangsmåte-utførelser, er anordningen for å foreta fremgangsmåtene beskrevet heri fordelaktig tilveiebrakt. Anordningen for separasjon av en innløps-gasstrøm inneholdende metan, C2- og C3-komponenter og tyngre hydrokarboner i en flyktig gassfraksjon inneholdende hovedsakelig alt metan og C2-komponentene og en mindre flyktig fraksjon inneholdende en stor del av C3-komponenter og tyngre hydrokarboner, omfatter fortrinnsvis en første varmeveksler, en første separator, et destillasjonstårn, en andre varmeveksler, en ekspander og en kompressor.

Den første varmeveksleren, eller innløps-varmeveksleren, blir brukt for å foreta et prosesstrinn valgt fra gruppen bestående av kjøling av innløps-gasstrømmen for delvis å kondensere i det minste en del av innløps-gasstrømmen, forvarming av i det minste en del av en første væskestrøm, forvarming av i det minste en del av absorpsjons-bunnstrømmen, oppvarming av absorpsjons-toppstrømmen, avkjøling og i det minste delvis kondensering av restgass-strøm, for således å produsere en andre mager refluks-strøm, og kombinasjoner av dette.

Den første separatoren blir brukt for å separere innløps-gasstrøm i første dampstrøm og i det minste første væskestrøm. Destillasjonstårnet blir benyttet for mottak av en del av den første væskestrømmen som nedre tårnmatestrøm og for mottak av en del av absorpsjons-bunnstrømmen som en midtre tårnmatestrøm. Destillasjonstårnet produserer fordelaktig tårn-toppstrøm inneholdende hovedsakelig metan og C2-komponenter og tårn-bunnstrøm inneholdende en majoritet av C3-komponenter og tyngre hydrokarboner.

Den andre varmeveksleren, eller refluksveksleren, er for å foreta et prosesstrinn valgt fra gruppen bestående av kjøling av tårn-toppstrøm, for således å produsere andre dampstrøm og væske-hydrokarbonstrøm, kjøling og kondensering av i det minste en del av andre dampstrøm for således å danne første magre refluks-strøm, varming av absorpsjons-toppstrøm, kjøling og i det minste delvis kondensere delen av restgass-strøm, for således å produsere en andre mager refluks-strøm.

Ekspanderen utvider fortrinnsvis den første dampstrømmen. Absorpsjonskolonnen har fortrinnsvis i det minste én masseoverføringssone. Absorpsjonskolonnen mottar den første dampstrømmen som en bunnabsorpsjons-matestrøm, første magre refluks-strøm som en absorpsjons-toppstrøm inneholdende hovedsakelig bare metan, C2og lettere komponenter av gasstrømmen og absorpsjons-bunnstrømmen.

Kompressoren blir fortrinnsvis benyttet for å komprimere absorpsjons-toppstrømmen for å produsere restgass-strøm. Den andre separatoren, eller refluksakkumulatoren, separerer tårn-toppstrømmen i en andre dampstrøm og en væske-hydrokarbonstrøm.

Kort beskrivelse av figurene

For at måten på hvilken trekkene, fordelene og oppfinnelsesgjenstanden, samt annet som vil bli tydelig, kan bli forstått i nærmere detalj, kan en mer spesiell beskrivelse av oppfinnelsen, som kort beskrevet ovenfor, fås under henvisning til utførelsene av denne, som illustrert i figurene, som utgjør en del av denne beskrivelsen. Det skal imidlertid bemerkes at figurene kun illustrerer en foretrukket utførelse av oppfinnelsen og derfor ikke skal betraktes som begrensende på oppfinnelsens omfang, idet den kan gi rom for andre tilsvarende effektive utførelser. Figur 1 er et forenklet strømningsdiagram for en kjent prosess, som vist i US patentpublikasjon 4,690,702 - Paradowski et al., som illustrerer en typisk to-tårns prosess for propangjenvinning, Figur 2 er et forenklet strømningsdiagram for en gjenvinningsprosess for C3+-forbindelser, som opptar forbedrelsene ved foreliggende oppfinnelse og som er konfigurert forøket gjenvinning av C3+ fra en innløps-gasstrøm ved bruk av andre absorpsjons mager refluks-strøm, i samsvar med en utførelse av foreliggende oppfinnelse, Figur 3 er et forenklet strømningsdiagram for en gjenvinningsprosess for C3+-forbindelser, som opptar forbedringene ved foreliggende oppfinnelse og som er konfigurert forøket gjenvinning av C3+-forbindelser ved bruk av en alternativ andre absorpsjons mager refluks-strøm, i samsvar med en utførelse av foreliggende oppfinnelse, Figur 4 er et forenklet strømningsdiagram for en gjenvinningsprosess for C3+-forbindelser, som opptar forenklingen av systemet under foreliggende oppfinnelse og som er konfigurert forøket gjenvinning av C3+ fra en innløps-gasstrøm i samsvar med én utførelse av foreliggende oppfinnelse, Figur 5 er et forenklet strømningsdiagram i samsvar med en kjent gjenvinningsprosess for C2+-forbindelser, i samsvar med US patentpublikasjon 4,157,904, Figur 6 er et forenklet strømningsdiagram for en ny gjenvinningsprosess for C2+-forbindelser, i samsvar med en alternativ utførelse av foreliggende oppfinnelse, Figur 7 er et forenklet strømningsdiagram for en to-tårns propangjenvinningsprosess som har blitt forenklet for å redusere antallet varmeveksler-gjennomløp og omfatter to kilder av andre magre refluks-strømmer som kan benyttes separat eller sammen, i samsvar med en utførelse av foreliggende oppfinnelse, Figur 8 er et forenklet strømningsdiagram av en to-tårns propangjenvinningsprosess som har blitt modifisert forøket propangjenvinning ved bruk av en andre mager refluks-strøm med to kilder av andre magre refluks-strømmer som kan benyttes separat eller sammen, i samsvar med en utførelse av foreliggende oppfinnelse, og Figur 9 er et forenklet strømningsdiagram for en to-tårns propangjenvinningsprosess som har blitt forenklet for å redusere antall varmeveksler-gjennomløp, i samsvar med en utførelse av foreliggende oppfinnelse.

Detaljert beskrivelse av figurene

I figurene er figurnumre de samme i figurene for forskjellige strømmer og utstyr, når funksjonene er de samme, med hensyn på strømmene eller utstyret. Like nummere refererer til like elementer, og notasjon med apostrof, dobbelt apostrof og trippel apostrof, der dette er benyttet, indikerer lignende elementer i alternative utførelser.

Betegnelsen "innløpsgass", som benyttet heri, betyr en hydrokarbon-gass. Slik gass blir typisk mottatt fra en høytrykks gassledning og er hovedsakelig omfattet av metan, hvorved resten er C2-komponenter, C3-komponenter og tyngre forbindelser, samt karbondioksid, nitrogen og andre sporgasser (eng: trace gases). Betegnelsen "C3+-forbindelser" betyr alle organiske forbindelser med tre eller flere karbonatomer, omfattende alifatiske typer så som alkaner, alkener og alkyner, og, spesielt, propan, propylen, metyl-acetylen og lignende.

Beskrivelse av det første eksemplet fra kjent teknikk

Figur 1 illustrerer et typisk opplegg fra kjent teknikk, som beskrevet i US patentpublikasjon 4,690,702 - Paradowski et al., som omfatter et to-tårns opplegg som blir brukt for høy propangjenvinning. For å illustrere forbedringene som blir oppnådd ved bruk av foreliggende oppfinnelse, er en typisk gassammensetning beskrevet i tabell I. Innløpsgass med en sammensetning lik den som er fremvist i tabell I kan benyttes i Paradowski-prosessen vist i figur 1.

Rå mategass til anlegget kan inneholde visse materialer som er ugunstige for kryogenprosessering. Disse urenhetene omfatter vann, C02, H2S og andre urenheter. Det er antatt at rå mategass blir behandlet for fjerning av C02og H2S, dersom de er tilstede i store mengder. Gassen blir så tørket og filtrert vekk før den sendes til kryogenseksjonen for NGL-gjenvinning. Ren og tørr mategass 12 ved 42 °C og 74 bar blir kjølt i en innløps-varmeveksler 14 mot kalde prosesstrømmer til -12 °C og sendt til en kaldseparator 24 for faseseparasjon. Væskestrøm 22 fra kaldseparatoren blir trukket ut, utsatt for flash-destillasjon fra 73,1 bar til 29,0 bar trykk over en styringsventil og så forvarmet i innløps-varmeveksleren. En varmet og delvis fordampet strøm 37 ved 38 °C som strømmer ut fra varmeveksleren blir så sendt til en etanfjerner 28 som nedre innmating. En dampstrøm 26 som forlater kaldseparatoren blir sendt til en ekspander 30 for isentrop ekspansjon til 25,2 bar. På grunn av reduksjonen i trykket og uttrekking av arbeid fra høytrykks-strømmen, blir strømmen 34 som forlater ekspanderen kjølt til -56 °C, som delvis kondenserer strømmen 34. Strømmen 34 blir så sendt til bunnen av en absorpsjonskolonne 32. Absorpsjonskolonnen er en platekolonne eller en pakket kolonne (trayed or packed column) som opererer ved 24,7 bar. Absorpsjons-toppstrøm men er mager restgass 16 ved -66 °C og absorpsjons-bunnstrømmen 18 er en hydrokarbonstrøm ved -58 °C. Absorpsjons-bunnstrømmen, som inneholder metan, etan, propan og tyngre komponenter, blir pumpet til et høyere trykk og så forvarmet i innløps-varmeveksleren til -23 °C for å danne en tofase-strøm 52. Strømmen 52 blir så sendt til et destillasjonstårn som en midtre tårnmatestrøm.

Destillasjonstårnet er en er en platekolonne eller pakket kolonne som opererer ved 27,2 bar. Destillasjonstårnet gjenvinner strømmen 54 ved bunnen av destillasjonstårnet, som inneholder

en majoritet av propan, propylen og tyngre komponenter fra mategassen. En tårn-toppstrøm 42 blir delvis kondensert i en refluks-varmeveksler 40 ved kjøling til -31 °C og blir så sendt til refluksakkumulator, eller andre separator 45, for faseseparasjon. En væske-refluksstrøm 46 blir pumpet tilbake til destillasjonstårnet som en refluks-strøm. Destillasjonstårnet er forsynt med en koker 58 som tilveiebringer den nødvendige varmeoppgaven ved bunnen av destillasjonstårnet.

Strømmen 44 som forlot refluksakkumulatoren 45 blir kondensert så mye som mulig i refluksakkumulatoren ved kjøling til -63 °C. Denne kalde og delvis kondenserte strømmen blir så sendt til absorpsjonskolonnen som en topp-absorpsjonsmatestrøm. Absorpsjons-matestrømmen blir varmet i refluksveksleren, eller andre varmeveksler, til -30 °C, og så ytterligere varmet i innløps-varmeveksleren til 36 °C. Varmet lavtrykks-restgass som forlater varmeveksleren gis en trykkøkning til 31,8 bar ved en trykkøknings-kompressor 48 som drives med kraften som genereres fra ekspanderen 30. Mellomtrykks-restgasstrøm blir kjølt til omgivende forhold, og blir så gitt en trykkøkning til 78,6 bar i restkompressorer 49. Varm høytrykks restgass-strøm blir kjølt til omgivende temperatur og sendt for ytterligere prosessering som en strøm 50. Tabell II fremviser resultatene fra kjøring av en simulering for prosessen vist i figur 1, som benytter en innløps-gasstrøm med sammensetningen vist i tabell I.

Detaljert beskrivelse av foreliggende oppfinnelse

Figur 2 illustrerer én utførelse av det forbedrete gjenvinningsopplegget 10 for C3+-forindelser. En innløps-gasstrøm 12 blir kjølt til -12,5 °C i en innløps-, eller første, varmeveksler 14 ved varme-vekslingskontakt med kalde strømmer, for kjøling og delvis kondensering av innløps-gasstrømmen 12. Innløps-gasstrømmen 12 kan ha den samme sammensetningne som den vist i tabell I. Egnete kaldstrømmer som kan benyttes for kjøling av innløps-gasstrømmen 12 kan omfatte en absorpsjons-toppstrøm, en absorpsjons-bunnstrøm, en første væskestrøm, ytre kjølemidler og kombinasjoner av dette. I alle utførelser i samsvar med denne oppfinnelsen er innløps-varmeveksleren 14 fortrinnsvis en enkel flerveis-varmeveksler, et flertall individuelle varmevekslere eller kombinasjoner av dette. Innløps-gasstrømmen 12 blir tilført en kald-, eller første, separator 24 hvor en første dampstrøm 26 blir separert fra en første væskestrøm 22.

I alle utførelsene av foreliggende oppfinnelse, dersom propangjenvinning erønskelig, kan et etanfjerner-tårn benyttes som destillasjonstårnet. Dersom etangjenvinning erønskelig, kan et metanfjerner-tårn benyttes som destillasjonstårnet.

Den første væskestrømmen 22 blir trykkredusert til 29,0 bar, hvorved den blir delvis fordampet, og kjølt til -33 °C. Tofase-strømmen blir varmet til 37,8 °C i innløps-varmeveksleren 14 og sendt til et destillasjonstårn 28 som en første tårnmatestrøm 37. Den første dampstrømmen 26 blir ekspandert isentropt i en ekspander 30, hvor dens trykk blir redusert til 25,3 bar. På grunn av reduksjonen i trykk og uttrekking av arbeid, blir den resulterende strømmen 34 kjølt til -57 °C og delvis kondensert. Strømmen 34 blir sendt til en absorpsjonskolonne 32, fortrinnsvis ved bunnen av absorpsjonskolonnen 32, som en første absorpsjons-matestrøm. I absorpsjonskolonnen 32, som opererer ved 24,8 bar, blir de stigende dampene i den første absorpsjons-matestrømmen 34 i det minste delvis kondensert ved nær kontakt med fallende væsker, og produserer derved en absorpsjons-toppstrøm 16 ved -68 °C som inneholder hovedsakelig alt metan, C2-forbindelser og lettere forbindelser, i den første absorpsjons-matestrømmen 34. Absorpsjonskolonnenen 32 inneholder i det minste én masseoverføringssone . I alle utførelsene av foreliggende oppfinnelse kan masseoverføringssonen være en flashdestillasjons-sone (flash zone), et likevektstrinn, pakke-seksjon (packing section), plate eller lignende. De kondenserte væskene beveger seg nedover absorpsjonskolonnen 32 og blir fjernet som absorpsjons-bunnstrømm 18 ved -58 °C, som inneholder noe metan, etan, propan og tyngre komponenter. Absorpsjons-bunnstrømmen 18 blir tilført, fortrinnsvis ved pumping, til innløps-varmeveksleren 14, hvor absorpsjons-bunnstrømmen 18 blir varmet til -21 °C i innløps-varmeveksleren 14, og så sendt til destillasjonstårnet 28 som midtre etanfjerner-matestrøm 52.

Destillasjonstårnet 28 er fortrinnsvis et platetårn eller pakket tårn som opererer ved 27,2 bar. Destillasjonstårnet 28 gjenvinner en strøm 54 ved bunnen av tårnet, som inneholder en majoritet av propan, propylen og tyngre komponenter fra innløps-gasstrømmen 12. En tårn-toppstrøm 42 blir delvis kondensert i en refluks-varmeveksler 40 ved kjøling til -35 °C og sendt til en refluksakkumulator, eller andre separator, 45 forfaseseparasjon. En væske-refluksstrøm 46 blir pumpet tilbake til destillasjonstårnet 28 som refluksstrøm. Destillasjonstårnet 28 blir forsynt med en bunnkoker 58 som sørger for oppvarmingsoppgaver ved bunnen av destillasjonstårnet 28.

Strømmen 44 som forlater refluksakkumulatoren 45 blir kondensert så mye som mulig i refluks-varmeveksleren 40 ved kjøling av strømmen 44 til -65 °C. Denne kalde og delvis kondenserte strømmen 44 blir så sendt til absorpsjonskolonnen 32 som en matestrøm. Kald restgass, eller absorpsjons-toppstrøm, 16, som forlater absorpsjonskolonnen 32, blir varmet i refluks-varmeveksleren 40, til -27 °C, og så ytterligere varmet i innløps-varmeveksleren 14 til 38,3 °C. Varm lavtrykks-restgass 16 som forlater varmeveksleren 16 blir påført en trykkøkning til 32,0 bar med en trykkøknings-kompressor 48 som drives med kraft generert fra ekspanderen 30. Mellomtrykks-restgass blir avkjølt til omgivende forhold, og deretter påført en trykkøkning til 78,6 bar i rest-kompressorer 49. Varm høytrykks-restgass blir avkjølt til omgivende temperatur og sendt for ytterligere prosessering som restgass-strøm 50. En andre mager refluks-strøm 20 blir sendt til absorpsjonskolonnen 32, og har mindre etan og propan enn etanfjerner-toppstrømmen 42. En andre mager refluks-strøm 20 kan tas som en sidestrøm fra rest-gasstrømmen 50, som vist i figur 2. Den andre magre refluks-strømmen 20 blir kjølt i innløps-varmeveksleren 14 og deretter kondensert i refluks-varmeveksler 40. Den resulterende kondenserte væska blir så matet til absorpsjonskolonnen 32 for å øke mengden av gjenvunnete C3+-komponenter. Den første og andre magre refluks-strømmen 20, 44 kan kombineres før de sendes til absorpsjonskolonnen 32.

En simulering ble foretatt med bruk av prosessen illustrert i figur 2, og en innløpsgass har en sammensetning som vist i tabell I. Resultatene fra simuleringen for denne utførelsen av foreliggende oppfinnelse er vist i tabell III.

Figur 3 viser en alternativ utførelse for C3+-gjenvinningsprosessen 11, hvorved den andre magre refluks-strømmen 20' blir tatt fra i det minste en del av den første dampstrømmen 26. Absorpsjonskolonnen 32 inneholder én eller flere masseoverføringssoner (fortrinnsvis to) i denne utførelsen. Den andre magre refluks-strømmen 20' blir sendt til absorpsjonskolonnen 32 mellom masseoverføringssonene når det er fler enn én masseoverføringssone.

En simulering ble foretatt ved bruk av prosessen illustrert i figur 3 og en innløps-gass med en sammensetning som vist i Tabell I. Resultatet av simuleringen for denne utførelsen av foreliggende oppfinnelse er vist i Tabell IV.

En fordel ved denne utførelsen av foreliggende oppfinnelse er økningen i gjenvinningen av C3fra 95,3 % til 99,3 %, med tilføringen av den andre magre refluks-strømmen 20, når den andre magre refluks-strømmen 20 blir tatt som en sidestrøm til rest-gasstrømmen 50, som vist i figur 2. Kompresjonskraften øker med 1,1 %. Når den andre refluks-strømmen 20' blir tatt som en sidestrøm til den første dampstrømmen 26, som vist i figur 3, øker gjenvinningen av C3+ fra 95,3 % til 99 %. Kompresjonskravene for rest-gasstrømmen 50 vil øke med 0,3 % sammenlignet med en typisk gassanlegg-prosess uten andre mager refluks-strøm. Det kan ses at med en ubetydelig endring i kompresjonskraft, kan gjenvinningen av propan økes til 99+ %. Restgass-kompresjonsutstyr har generelt den nødvendige ytterligere kapasiteten for å få prosessene beskrevet heri til å fungere, uten behov for å kjøpe inn nytt kompresjonsutstyr eller å endre eksisterende kompresjonsutstyr.

En kontinuerlig trend i gassprosess-industrien er å gjøre prosessene mer effektive og å redusere kapitalutgifter. For å gjøre totårns-opplegget vist i figur 2 mer økonomisk å oppføre, kan opplegget modifiseres for å eliminere refluks-systemet på destillasjonstårnet 28, som vist i figur 4.

Som vist i figur 4 omfatter den nye prosessen deling av absorpsjons-bunnstrømmen i to strømmer 52a, 52'. En strøm 52a blir varmet i innløps-varmeveksleren 14 og sendt til destillasjonstårnet 28 som en midtre tårnmatestrøm. Den andre strømmen 52' blir sendt direkte til toppen av destillasjonstårnet 28, som en topp-tårnmatestrøm. Sending av den kalde væskestrømmen 52' til toppen av destillasjonstårnet 28 hindrer betydelig tap av C3+ fra etanfjerner-toppstrømmen 42, mens den andre delen av absorpsjons-bunnstrømmen 52a, blir varmet mot innløps-gasstrømmen 12 for å gjenvinne kjøling. Denne delingen av absorpsjons-bunnstrømmen 18 holder etanfjerner-toppstrømmen mager på C3, hvorved god refluks for absorpsjons-kolonnen 32, og følgelig en mer effektiv prosess, blir tilveiebrakt.

I figur 4 blir innløps-gasstrømmen 12, som entrer ved 27 °C og 40,0 bar, kjølt ved innløps-varmeveksleren 14 til -61 °C, hvorved innløps-gasstrømmen 12 blir delvis kondensert. Innløps-gasstrømmen 12 blir tilført en ka Id separator, eller første separator, 24, hvor en første dampstrøm 26 blir separert fra en første væskestrøm 22.

Trykket til den første væskestrømmen 22 blir redusert til 29,3 bar, hvorved den blir kjølt ned til - 69 °C og delvis fordampet. Denne resulterende tofase-strømmen 22 blir varmet til 24 °C i innløps-varmeveksleren, eller første varmeveksleren, 14, hvori strømmen blir ytterligere fordampet, og sendt til et etanfjerner-tårn 28 som en nedre etanfjerner-matestrøm 37. Den første dampstrømmen 26 blir isentropisk ekspandert i en ekspander 30, hvor dens trykk blir redusert til 27,4 bar for å produsere en ekspandert strøm 34. På grunn av reduksjon i trykket og uttrekking av arbeid fra strømmen 26, blir den ekspanderte strømmen 34 som strømmer ut av ekspanderen kjølt til -77,2 °C, hvorved strømmen 34 blir delvis kondensert. Strømmen 34 blir sendt til en absorpsjonskolonne 32, fortrinnsvis ved bunnen av absorpsjonskolonnen 32, som en første absorpsjons-matestrøm 34.1 absorpsjonskolonnen 32 er de stigende dampene til den føste absorpsjons-matestrømmen 34 i det minste delvis kondensert ved nær kontakt med de fallende væskene fra den første magre refluks-strømmen 44, hvorved det produseres en absorpsjons-toppstrøm 16 som inneholder hovedsakelig alt metan og C2-forbindelser og lettere forbindelser i den første absorpsjons-matestrømmen 34.

Absorpsjonskolonnen 32 inneholder i det minste én masseoverføringssone. Masseoverføringssonen kan være en flashdestillasjons-sone, et likevektstrinn eller lignende. Absorpsjons kolonnen 32 opererer ved 27,4 bar. De kondenserte væskene beveger seg nedover absorpsjonskolonnen 32 og blir fjernet som absorpsjons-bunnstrøm 18 ved -77,8 °C, som inneholder noe metan, etan, propan og tyngre komponenter. Absorpsjons-bunnstrømmen 18 blir pumpet til et høyere trykk og delt i to strømmer, hvorved 60 % av absorpsjons-bunnstrømmen 18 danner en første absorpsjons-bunnstrøm 52a og 40 % av bunnstrømmen 18 danner en andre absorpsjons-bunnstrøm 52'. Den første absorpsjons-bunnstrømmen 52a blir varmet i innløps-varmeveksleren 14 til -31 °C, hvorved den blir delvis fordampet, og sendt til destillasjonstårnet 28 som en midtre tårnmatestrøm 52'. Den andre absorpsjons-bunnstrømmen 52' blir sendt direkte til toppen av destillasjonstårnet 28 som en topp-tårnmatestrøm.

Absorpsjons-toppstrømmen 16, som er ved -80,6 °C, er en mager reststrøm som blir varmet til - 68 °C i refluks-varmeveksleren 40, og så ytterligere varmet i front-enden av varmeveksleren 14 til 22 °C. Oppvarmet gass blir komprimert i trykkøkningskompressoren 48, som blir drevet av kraft generert av ekspanderen 30, til 29,9 bar. Mellomtrykk-restgass blir sendt til en restkompressor 49, hvor dens trykk blir hevet til 42,6 bar for å danne en rest-gasstrøm 50. Rest-gasstrømmen 50 er rørlednings-salgsgass som inneholder hovedsakelig alt metan og C2-forbindelsene i innløpsgassen, og en mindre del av C3+-forbindelsene og tyngre komponenter.

Destillasjonstårnet 28 er fortrinnsvis en absorpsjonskolonne med koker som opererer ved 29,0 bar. Destillasjonstårnets topptemperåtur er -29 °C, mens bunntemperaturen er ved 90 °C. Destillasjonstårnet 28 er forsynt med en eksternt oppvarmet koker 58 som tilveiebringer varmeoppgave ved bunnen av destillasjonstårnet 28, for å refusere etan fra destillasjonstårn-bunnstrømmen. Etanfjerner-bunnstrømmen 54 inneholder den største delen av C3+-forbindelser som erønskelig å gjenvinne.

Simuleringer ble foretatt ved bruk av prosessen vist i figur 4, i samsvar med foreliggende oppfinnelse. Resultatene av simuleringen er vist i tabell V. For å vise forbedringene i effektivitet, mate-forhold, sammensetning og rest, var forholdene de samme som de benyttet for å demonstrere effektiviteten til prosessene beskrevet i US patentpublikasjon 5,771,712. For ytterligere å bidra til sammenligning av foreliggende oppfinnelse med den kjente '712-patentpublikasjonen, sammenligner tabell VI resultatene fra simuleringene foretatt på utførelser av '712-patentpublikasjonen vist i figurene 3-6 i '712-patentpublikasjonen, med utførelsen illustrert i figur 4 ved foreliggende oppfinnelse.

Som det kan ses i tabell VI, har utførelsen illustrert i figur 4 til foreliggende oppfinnelse betrakte-lig lavere restkompresjon og krav til koker-effekten enn figurene i patentpublikasjonene fra kjent teknikk, opplistet i tabellen. I prosessen vist i figur 3 i US patentpublikasjon 4,617,039 - Buck, blir hele absorpsjons-bunnstrømmen, som er kald, sendt til destillasjonskolonnen som en øvre tårn-matestrøm, som resulterer i at den kalde strømmen må re-kokes ved bunnen av destillasjonskolonnen. De ytterligere kravene til koker-effektøker driftskostnadene ved denne prosess-utførelsen og gjør også prosessen ineffektiv. I prosess-utførelsene vist i figurene 4-6 i '712-patentpublikasjonen, blir hele absorpsjons-bunnstrømmen forvarmet og så sendt til destillasjonstårnet. Dette reduserer så kravene til koker-effekt noe, men etanfjerner-topp-strømmen er varmere, som fører til enøkning i mengden komponenter som blir fordampet og fører til øket absorpsjons-toppstrøm. Absorpsjons-toppstrømmen må så bli kondensert og returnert til destillasjonstårnet. Dette opplegget er følgelig ikke effektivt.

For å redusere koker-kravene og samtidig redusere absorpsjons-toppstrøm, deler oppfinnelsen absorpsjons-bunnstrømmen i to strømmer, hvorved én del, som er kald, blir sendt til toppen av destillasjonstårnet, og den andre delen blir varmet for å gjøre prosessen mer effektiv.

I de fleste tilfeller er det fordelaktig å dele matestrømmen til et destillasjonstårn i to strømmer, hvorved hver strøm innehar forskjellig entalpi. Strømmen med høyest entalpi blir sendt til bunnen av tårnet, mens strømmen med lavest entalpi blir sendt til toppen av tårnet. Drift av destillasjonstårnet på denne måten er mer effektiv, som det fremgår av resultatene vist i tabell

VI.

Alternative utførelser av prosessen vist i figur 4, som er konstruert for å øke propan-gjenvinning, er fordelaktig tilveiebrakt. For eksempel, tilføringen av en andre mager refluks-strøm fra rest-gasstrøm eller fra en del av kaldseparator-dampstrøm kan bli tilført prosess-opplegget vist i figur 4, som vist i figurene 8 og 9. Disse utførelseneøker propan-gjenvinningen, som beskrevet heri.

Detaljert beskrivelse av et andre eksempel fra kjent teknikk

Foreliggende oppfinnelse kan enkelt modifiseres for å gi brukere muligheten til å gjenvinne etan og tyngre forbindelser, i motsetning til propan og tyngre forbindelser. Figur 5 illustrerer en kjent etangjenvinningsprosess og anordning 7 som kan benyttes for gjenvinning av etan og tyngre forbindelser.

Tabell VII viser mateforholdene for innløps-gasstrømmen som blir brukt for simuleringene for prosessene vist i figurene 5 og 6.

Ved opplegget fra kjent teknikk vist i figur 5, blir en innløps-gasstrøm 12' kjølt i innløps-varmeveksleren 14' ved varmevekslings-kontakt med kalde strømmer. Innløps-gasstrømmen 12' blir så sendt til en kaldseparator 24' som blir brukt for å separere innløps-gasstrømmen 12' i en første væskestrøm 22' og en første dampstrøm 26'. Den første væskestrømmen 22' kan sendes direkte til metanfjerner-tårnet 28' som en første tårnmatestrøm. Den første dampstrømmen 26' kan deles i to strømmer, en første separator-toppstrøm 26a', som utgjør 68,5 % av strømmen, og en andre separator-toppstrøm 26b', som inneholder den gjenværende delen av strømmen.

Den første separator-toppstrømmen 26a' blir ekspandert isentropt i en ekspander 30', til 27,6 bar. På grunn av reduksjonen i trykket og uttrekking av arbeid fra den første separator-toppstrømmen 26a', blir strømmen avkjølt til -68 °C, noe som fører til delvis kondensering. Denne delvis kondenserte strømmen 34' blir så sendt til en absorpsjonskolonne 32" som en nedre absorpsjons-matestrøm 34'. Den andre separator-toppstrømmen 26b' blir kjølt til -85 °C og kondensert i en refluks-varmeveksler40' ved varmevekslings-kontakt med kalde strømmer, og sendt til en absorpsjonskolonne 32", som en toppabsorpsjons-matestrøm. En absorpsjons-bunnstrøm 18' ved -71 °C blir sendt til etanfjerner-tårnet 28' som en øvre tårn-matestrøm 52'. Absorpsjonskolonnen 32" i denne utførelsen er et pakket tårn eller platetårn som opererer ved 27,3 bar. En dampstrøm 16', eller absorpsjons-toppstrøm, produsert ved toppen av absorpsjonskolonnen 32" ved -87,8 °C, er en mager rest-gasstrøm. Strømmen 16' blir varmet i refluks-varmeveksleren 40' til -43 °C, og så ytterligere varmet i innløps-varmeveksleren 14' til 3,3 °C. Varm restgass med lavt trykk får så en trykkøkning i en trykkøkningskompressor 48' som drives med kraft generert av ekspanderen 30'. Denne mellomtrykks-restgasstrømmen 50 blir sendt til restgass-kompressorer, hvor dens trykk blirøket til 70,3 bar. Denne høytrykks-restgasstrømmen blir så sendt for ytterligere prosessering.

Metanfjerner-tårnet 28' er et platetårn eller pakket tårn som produserer en tårn-toppstrøm 42' og en tårn-bunnstrøm 54'. Tårn-toppstrømmen 42' ved -69 °C blir sendt til absorpsjonskolonnen 32", fortrinnsvis ved en nedre absorpsjons-mateposisjon som en refluks. Tårn-bunnstrømmen 54' ved 31 °C inneholder NGL-strømproduktet. Figur 5 viser bruk av ekstern propankjøling for å kjøle innløpsgasstrømmen om nødvendig. Bruk av dette kjølemediet avhenger av mateforholdene og sammensetningen, og er kanskje ikke alltid nødvendig.

En simulering ble foretatt med brukav innløps-gasstrømmen 12' med en sammensetning som vist i tabell VII og prosessen illustrert i figur 5. Resultatene fra simuleringen er vist i tabell VIII.

Som det kan ses i tabell VIII, blir noe propan mistet fra absorpsjonskolonnen 32", på grunn av at refluksstrømmen 26b' inneholder propan, av hvilken en del vil forsvinne med restgasstrømmen 50' på grunn av likevektsbegrensninger ved toppen av absorpsjonskolonnen 32". Absorpsjonskolonnen 32" og destillasjonstårnet 28' kan innrettes forskjellig for å øke etan- og propangjenvinning, uten enøkning i kompresjons-effekten som er nødvendig for å drive prosessen. En prosess med den forbedrete totårns-innretningen er vist i figur 6.

Figur 6 illustrerer en forbedring i forhold til den kjente prosessen illustrert i figur 5. Som vist i figur 6, blir innløps-gasstrømmen 12' kjølt til -31 °C i innløps-varmeveksleren 14' ved varmevekslings-kontakt med kalde strømmer. Innløpsgassen 12' blir så sendt til en kaldseparator 24' som blir brukt for å separere innløps-gasstrømmen 12' i en første væskestrøm 22' og en første dampstrøm 26'.

Den første væskestrømmen 22' kan sendes direkte til et metanfjerner-tårn 28 som en første tårn-matestrøm. Den første dampstrømmen 26' blir delt i to strømmer, en første separator-toppstrøm 26a som er 68,5 % av strømmen og en andre separator-toppstsrøm 26b som inneholder den gjenværende strømmen. Den første separator-toppstrømmen 26a blir isentropt ekspandert i ekspanderen 30' til 28,3 bar. På grunn av reduksjonen i trykk og uttrekking av arbeid fra strømmen 26a, blir den ekspanderte strømmen 34', som strømmer ut fra ekspanderen 30', kjølt til -67 °C og delvis kondensert. Denne delvis kondenserte strømmen 34' blir så sendt til en absorpsjonskolonne 32' som en bunnabsorpsjons-matestrøm 34'. I denne utførelsen omfatter absorpsjonskolonnen 32' én eller flere masseoverføringssoner, fortrinnsvis to, i beholderen. Den andre separator-toppstrømmen 26b' blir kjølt til -85,6 °C og kondensert i refluks-varmeveksleren 40" ved varmevekslings-kontakt med kalde strømmer. Den andre separator-toppstrømmen 26b blir så sendt til absorpsjonskolonnen 32' under i det minste en første masseoverføringssone, og fortrinnsvis mellom to masse-overføringssoner i absorpsjonskolonnen 32'. Absorpsjons-bunn-strømmen 18' ved -72 °C blir sendt til metanfjerner-tårnet 28' som øvre tårnmatestrøm 52'. Absorpsjonskolonnen 32' i denne utførelsen opererer ved 27,9 bar. Dampstrøm eller absorpsjons-toppstrøm 16', produsert ved toppen ved -90,6 °C er mager restgass. Strømmen 16' blir varmet i refluks-varmeveksleren 40' til -37 °C, og så ytterligere varmet i innløps-varmeveksleren 14' til 11 °C. Varm lavtrykks-restgass blir så gitt en trykkøkning i trykkøkningskompressoren 48', som drives med kraft generert av ekspanderen 30'. Denne mellomtrykks-restgasstrømmen 50 blir sendt til restgass-kompressorer hvor dens trykk blirøket til 70,3 bar. Denne høytrykks-restgasstrømmen blir så sendt til ytterligere prosessering.

Metanfjerner-tårnet 28' produserer en tårn-toppstrøm 42" ved -72 °C og en tårn-bunnstrøm 54' ved 29 °C. Tårn-toppstrømmen 42" blir kjølt til -85,6 °C og delvis kondensert ved varmeveksling i refluks-varmeveksleren 40", og blir sendt til absorpsjonskolonnen 32' som en første mager refluks-strøm 44'. Tårn-bunnstrømmen 54' inneholder NGL-strømproduktet.

Som en fordel ved foreliggende oppfinnelse, er mengden av gjenvunnet etan omtrent 5 % større og mengden av gjenvunnet propan er omtrent 0,65 % større, sammenlignet med kjente gjen-vinningsprosesser for etan og propan. Disseøkningene i gjenvinning skjer med foreliggende oppfinnelse uten enøkning i kravene til kompresjon av restgass. En annen fordel ved foreliggende oppfinnelse er at kjøleoppgavene blir redusert med omtrent 13 %, noe som fører til lavere driftskostnader for prosessenheten.

En simulering ble foretatt med bruk av innløps-gasstrømmen 12', med en sammensetning som vist i tabell VII og prosessen illustrert i figur 6. Resultatene av simuleringen er vist i tabell IX.

Som det kan ses i figurene 7-9, kan den magre refluks-strømmen 20 ha flere kilder, så som en del av den første dampstrømmen 26 eller som en del av rest-gasstrømmen 50. Kaldseparator-bunn-strømmen 22 kan også ha alternative ruter. For eksempel, som vist i figurene 7 og 9, kan kaldseparator-bunnstrømmen 22 sendes til en bunn-mateposisjon til absorpsjonskolonnen 32. Kaldseparator-bunnstrømmen 22 kan også sendes til destillasjonstårnet 28, som vist i figur 8.

I tillegg til fremgangsmåte-utførelsene, er anordningen for å foreta de heri beskrevne fremgangsmåtene også fordelaktig tilveiebrakt. Anordningen for separasjon av en gasstrøm som inneholder metan, C2- og C3-komponenter og tyngre hydrokarboner, i en flyktig gassdel inneholdende hovedsakelig alt metan og C2-komponenter og en mindre flyktig del inneholdende en stor del av C3-komponentene og tyngre hydrokarboner omfatter fortrinnsvis en første varmeveksler 14, en første separator 24, et destillasjonstårn 28, en andre varmeveksler 40, en ekspander 30 og en kompressor 48.

Den første varmeveksleren 14 blir benyttet for å foreta et prosesstrinn valgt fra gruppen bestående av kjøling av en gasstrøm 12 for å delvis kondensere i det minste en del av gasstrømmen 12, forvarming av i det minste en del av en første væskestrøm 22, forvarming av i det minste en del av en absorpsjons-bunnstrøm 18, varming av en absorpsjons-toppstrøm 16, kjøling og i det minste delvis kondensering av en del av rest-gasstrømmen 50, for derved å produsere en andre mager refluks-strøm, og kombinasjoner av dette.

Den første separatoren 24 blir brukt for å separere innløps-gasstrømmen 12 i en første dampstrøm 26 og i det minste en første væskestrøm 22. Destillasjonstårnet 28 blir brukt for å motta en del av den første væskestrømmen 22 som en nedre tårn-matestrøm og for å motta en del av en absorpsjons-bunnstrøm 18 som en midtre tårn-matestrøm. Destillasjonstårnet 28 produserer fordelaktig en tårn-toppstrøm 42 som inneholder hovedsakelig metan og C2-komponenter og en tårn-bunnstrøm 54 som inneholder en majoritet av C3-komponentene og tyngre hydrokarboner. Destillasjonstårnet 28 kan omfatte plater eller pakking (trays or packing) for å bidra til sine destillasjonsfunksjoner. Andre egnete indre tårn-anordninger som kan benyttes vil være kjent for en fagmann, og skal tas i betraktning innenfor omfanget av foreliggende oppfinnelse.

Den andre varmeveksleren 40 er for å foreta et prosesstrinn valgt fra gruppen bestående av kjøling av tårn-toppstrømmen 42 hvorved det produseres en andre dampstrøm 44 og en væske-hydrokarbonstrøm 46, kjøling og kondensering av i det minste en del av den andre dampstrømmen 44 hvorved det dannes en første mager refluks-strøm, oppvarming av absorpsjons-toppstrømmen 16, kjøling og i det minste delvis kondensering av delen til rest-gasstrømmen 50 hvorved det produseres en andre mager refluks-strøm 20.

Ekspanderen 30 ekspanderer den første dampstrømmen 26. Absorpsjonskolonnen 32 har fortrinnsvis i det minste én masseoverføringssone. Absorpsjonskolonnen 32 mottar den første dampstrømmen 26 som en bunn-absorpsjonsmatestrøm, den første magre refluks-strømmen 44 som en absorpsjons-toppmatestrøm, og den andre magre refluks-strømmen 20. Absorpsjonskolonnen 32 produserer en absorpsjons-toppstrøm 16 som inneholder hovedsakelig bare metan, C2-komponenter og lettere komponenter til gasstrømmen og absorpsjons-bunnstrømmen 18.

Som beskrevet ovenfor, kan ekspanderen 30 tilveiebringe kraften som kreves for å drive kompressoren 48. Kompressoren 48 benyttes for å komprimere absorpsjons-toppstrømmen 16 for å produsere en rest-gasstrøm 50. Den andre separatoren 45 separerer tårn-toppstrømmen 42 i en andre dampstrøm 44 og en væske-hydrokarbonstrøm 46.

Når den andre magre refluks-strømmen 20 blir tatt som en del av rest-gasstrømmen 50, omfatter absorpsjonskolonnen 32 i det minste én masseoverføringssone. Når den andre magre refluks-strømmen 20 blir tatt som en del av den første dampstrømmen 26, har absorpsjonskolonnen 32 fortrinnsvis fler enn én masseoverføringssone.

I noen utførelser, blir en side-matestrøm 12a tatt fra innløps-gasstrømmen 12. En tredje varmeveksler, eller tårnside-koker 29, kjøler side-matestrømmen 12a. Tårnside-kokeren 29 kan benyttes for å foreta et prosesstrinn valgt fra gruppen bestående av kjøling av i det minste en del av gasstrømmen, oppvarming av i det minste én tårnkoker-sidestrøm, og kombinasjoner av dette. Tårnside-kokeren 29 kan være en enkel varmeveksler eller et flertall varmevekslere, avhengig av den nødvendige koker-effekten for destillasjonstårnet 28. Ytre kjølemidler, så som propan eller propylen, kan benyttes om nødvendig. Hver tårnkoker-sidestrøm 80, 82, 84 blir varmet ved varmevekslings-kontakt med sidestrømmen 12a, som samtidig blir kjølt, og blir returnert til destillasjonstårnet 28 som retur-sidestrømmer 81, 83, 85.

I noen utførelser kan den andre separatoren 45 benyttes for å separere tårn-toppstrømmen 42 i en andre dampstrøm, eller første mager refluks-strøm 44 og en væske-hydrokarbonstrøm 46. Den magre refluks-strømmen 44 blir sendt til absorpsjonskolonnen 32 og væske-hydrokarbon-strømmen blir sendt til destillasjonstårnet 28.

Som en annen fordel ved foreliggende oppfinnelse, kan prosessen enkelt konverteres mellom gjenvinning av propan og tyngre forbindelser og gjenvinning av etan og tyngre forbindelser, for å la brukere gjenvinne den mest verdifulle av de to forbindelsene, avhengig av markedsforhold. Fleksibiliteten lar brukere maksimere markedsforholdene til sin fordel, som typisk vil maksimere fortjenesten.

Idet oppfinnelsen har blitt vist eller beskrevet i bare noen av sine former, skal det være tydelig for en fagmann at den ikke er begrenset til dette, men er mottakelig for forskjellige endringer uten å fravike fra oppfinnelsens omfang.

For eksempel, forskjellige anordninger for varmeveksling kan benyttes for å forsyne etanfjernertårn-kokeren med varme. Kokeren kan være mer enn én varmeveksler eller kan være en enkel flerkanals-varmeveksler. Ekvivalente typer kokere vil være kjent for en fagmann. Som et annet eksempel, utvidelsestrinnene, fortrinnsvis ved isentrop ekspansjon, kan utføres med en turbo-ekspander, Joule-Thompson-ekspansjonsventiler, en væske-ekspander, eller gass- eller dampekspander, eller lignende. Ekspanderne kan også være tilknyttet til korresponderende innrettete kompresjonsenheter for å produsere kompresjons-arbeid ved hovedsakelig isentropisk gassekspansjon.

Claims (7)

1. Prosess for separering av en gasstrøm inneholdende metan, C2- og C3-komponenter og tyngre hydrokarboner i en flyktig gassfraksjon inneholdende hovedsakelig alt metan og C2-komponentene og en mindre flyktig fraksjon inneholdende en stor del av C3-komponentene og tyngre hydrokarboner, idet prosessen omfatter følgende trinn: (a) tilførsel og kjøling av en mategasstrøm (12) i en innløps-varmeveksler (14), for delvis å kondensere i det minste en del av gasstrømmen og separere den delvis kondenserte matestrøm, for å produsere en første dampstrøm (26) og i det minste en første væskestrøm (22), (b) forvarming av i det minste en del av den første væskestrømmen (22) i innløps-varmeveksler (14) og så å sende den delen av den første væskestrømmen til et destillasjonstårn (28), hvilket destillasjonstårn produserer en tårn-toppstrøm 42) inneholdende hovedsakelig metan og C2-komponenter, og en tårn-bunnstrøm (54) inneholdende en majoritet av C3-komponenter og tyngre hydrokarboner, (c) kjøling og delvis kondensering av tårn-toppstrømmen (42) i en refluks-varmeveksler (40) og separere den delvis kondenserte tårn-toppstrømmen i en andre separator (45) for derved å produsere en andre dampstrøm (44) og en væske-hydrokarbonstrøm (46), idet væske-hydrokarbonstrøm men (46) blir sendt til destillasjonstårnet (28) som en topp-matestrøm, (d) ekspandering av den første dampstrømmen (26) og sending av den første dampstrømmen (26) til en absorpsjonskolonne (32) med i det minste én masseoverføringssone, som en bunn-absorpsjonsmatestrøm (34) for derved å produsere en absorpsjons-toppstrøm (16) inneholdende hovedsakelig alt av metan, C2-komponenter og lettere komponenter av gasstrømmen, og en absorpsjons-bunnstrøm (18), (e) forvarming av i det minste en del av absorpsjons-bunnstrømmen (18) i innløps-varmeveksler (14) og sending av den delen av absorpsjons-bunnstrømmen inn i destillasjonstårnet (28) som en midtre tårn-matestrøm (52), (f) kjøling og kondensering av i det minste en del av den andre dampstrømmen (44) i refluks-varmeveksleren (40) for derved å danne en første mager refluks-strøm, og sending av den første magre refluks-strømmen til absorpsjonskolonnen (32) som en absorpsjons-toppmatestrøm, (g) varming i refluks-varmeveksleren (40) og deretter i innløps-varmeveksleren (14) og komprimering av absorpsjons-toppstrømmen (16) for å danne en rest-gasstrøm (50),karakterisert ved(h) kjøling i innløps-varmeveksleren (14) og i det minste delvis kondensering i refluks-varmeveksleren (40) av en del av restgass-strømmen (50), for derved å produsere en andre mager refluks-strøm (20), og sending av den andre magre refluks-strømmen (20) til absorpsjonskolonnen (32).

2. Prosess i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedå kombinere den første og den andre magre refluks-strømmen før sending av strømmene til absorpsjonskolonnen (32).

3. Prosess i samsvar med patentkrav 1,karakterisert vedat andre refluksstrøm blir sendt til toppen av absorpsjonskolonnen (32).

4. Prosess i samsvar med et hvilket som helst av de foregående patentkrav,karakterisert vedat trinnet med sending av delen av den første væskestrømmen (22) til destillasjonstårnet (28) omfatter sending av delen av den første væskestrømmen (22) som en nedre tårn-matestrøm (37).

5. Anordning for separering av en gasstrøm inneholdende metan, C2- og C3-komponenter og tyngre hydrokarboner i en flyktig gassfraksjon inneholdende hovedsakelig alt metan og C2-komponentene og en mindre flyktig fraksjon inneholdende en stor del av C3-komponentene og tyngre hydrokarboner,karakterisert vedat anordningen omfatter: (a) en innløps-varmeveksler (14) for utføring av prosesstrinnene kjøling av en mategass-strøm (12) for delvis kondensering av i det minste en del av mategasstrømmen (12), forvarming av i det minste en del av en første væskestrøm (18), varming av absorpsjons-toppstrømmen (16), kjøling av en del av restgass-strømmen (50) og forvarming av minst en del av en absorpsjons-bunnstrøm (18), (b) en første separator (24) for separering av den kjølte gasstrømmen (12) i en første dampstrøm (26) og i det minste den første væskestrømmen (22), (c) et destillasjonstårn (28) for mottak av delen av den første væskestrømmen (22) nedstrøms innløps-varmeveksleren som en første tårn-matestrøm (37), den forvarmede del av absorpsjons-bunnstrømmen (18) som en midtre tårnmatestrøm (52), og en væske-hydrokarbonstrøm (46) som en topp-matestrøm, idet destillasjonstårnet (28) produserer en tårn-toppstrøm (42) inneholdende hovedsakelig metan og C2-komponenter og en tårn-bunnstrøm (54) inneholdende en majoritet av C3-komponenter og tyngre hydrokarboner, (d) en refluks-varmeveksler (40) for utføring av et prosesstrinn av kjøling og delvis kondensering av tårntoppstrømmen (42), kjøling og kondensering av i det minste en del av den andre dampstrømmen (44) for derved å danne en første mager refluks-strøm, varming av absorpsjons-toppstrømmen (16) oppstrøms av innløps-varmeveksleren, i det minste delvis å kondensere den kjølte del av restgasstrømmen (50) for derved å produsere en andre mager refluks-strøm (20), (e) en andre separator (45) for å separere den kjølte tårntoppstrømmen (42) til en andre dampstrøm (44) og til væske hydrokarbonstrømmen (46), (f) en ekspander (30) for ekspandering av den første dampstrømmen, (g) en absorpsjonskolonne (32) med i det minste én masseoverføringssone for mottak av den ekspanderte første dampstrømmen (34) som en bunn-absorpsjonsmatestrøm, den første magre refluks-strømmen som en absorpsjons-toppmatestrøm, og den andre magre refluks-strømmen, idet absorpsjonskolonnen (32) derved produserer en absorpsjons-toppstrøm (16) inneholdende hovedsakelig alt metan, C2-komponentene og lettere komponenter av gasstrømmen og absorpsjons-bunnstrømmen, og (h) en kompressor (48,49) for komprimering av absorpsjons-toppstrømmen (16) for produksjon av rest-gasstrømmen (50).

6. Anordning i samsvar med patentkrav 5,karakterisert vedat absorpsjonskolonnen (32) omfatter flere enn én masseoverføringssone.

7. Anordning i samsvar med ett av patentkravene 5 eller 6,karakterisert vedat den ytterligere omfatter en tredje varmeveksler for kjøling av i det minste en del av mategasstrømmen og varming av i det minste én tårnkoker-sidestrøm.