(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数成分流体を分離する方法であって、
複数成分流体を分割壁塔に導入することであって、該分割壁塔は、精留区分と、該精留区分の下部に配置され、分割壁によって分離された第１分留ゾーンと第２分留ゾーンとを備えている分留区分と、該分留区分の下部に配置されたストリッピング部分とを有し、前記複数成分流体を前記第１分留ゾーンに導入することと、
前記分割壁塔内で、前記複数成分流体を加熱して、第１生成物、第２生成物、中間蒸留物、及びプロセス流体を供給することであって、ここで、前記第１生成物は、前記分割壁塔の前記精留区分から回収され、前記中間蒸留物は、前記分割壁塔の前記ストリッピング部分から回収され、前記プロセス流体は、前記分割壁塔の底部より回収されるものである、前記第１生成物、前記第２生成物、前記中間蒸留物、及び前記プロセス流体を供給することと、
前記第１生成物の少なくとも一部を圧縮して、圧縮された第１生成物を供給することと、
前記圧縮された第１生成物から前記中間蒸留物の少なくとも一部に間接的に熱を伝達して、加熱された中間蒸留物を供給することと、
前記加熱された中間蒸留物を前記分割壁塔に送って再利用することと、
前記圧縮された第１生成物を膨張させて、膨張した第１生成物を供給することであって、膨張した前記第１生成物の少なくとも一部を前記精留区分に送って再利用することと、
を含む方法。
【請求項２】
前記第１生成物の他の部分を凝縮することと、
前記凝縮された第１生成物の少なくとも一部を最終第１生成物として回収することと、
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
熱伝達媒体から前記プロセス流体の第１の部分に間接的に熱を伝達して、加熱されたプロセス流体を供給することと、
前記加熱されたプロセス流体を前記分割壁塔に送って再利用することと、
前記プロセス流体の第２の部分を第３生成物として回収することと、
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記膨張した第１生成物の少なくとも一部を前記分割壁塔に送って再利用することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記圧縮された第１生成物を膨張させる前に、前記圧縮された第１生成物を冷却することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
複数成分流体を分離する方法であって、
複数成分流体を分割壁塔に導入することであって、該分割壁塔は、精留区分と、該精留区分の下部に配置され、分割壁によって分離された第１分留ゾーンと第２分留ゾーンとを備えている分留区分と、該分留区分の下部に配置されたストリッピング部分とを有し、前記複数成分流体を前記第１分留ゾーンに導入することと、
前記分割壁塔内で、前記複数成分流体を加熱して、第１生成物、第２生成物、中間蒸留物、及びプロセス流体を供給することであって、ここで、前記第１生成物は、前記分割壁塔の前記精留区分から回収され、前記中間蒸留物は、前記分割壁塔の前記ストリッピング部分から回収され、前記プロセス流体は、前記分割壁塔の底部より回収されるものである、前記第１生成物、前記第２生成物、前記中間蒸留物、及び前記プロセス流体を供給することと、
前記第１生成物の第１の部分を第１圧力に圧縮することと、
前記第１生成物の第２の部分を第２圧力に圧縮することと、
前記第１圧力の前記第１生成物から前記中間蒸留物の少なくとも一部に間接的に熱を伝達して、加熱された中間蒸留物及び第１の冷却された第１生成物を供給することと、
前記第２圧力の前記第１生成物から前記プロセス流体の第１の部分に間接的に熱を伝達して、第１の加熱されたプロセス流体及び第２の冷却された第１生成物を供給することと、
前記加熱された中間蒸留物を前記分割壁塔に送って再利用することと、
前記加熱されたプロセス流体を前記分割壁塔に送って再利用することと、
を含む方法。
【請求項７】
前記第２の冷却された第１生成物を膨張させて、気相第１生成物及び液相第１生成物を供給することと、
前記気相第１生成物を前記第１圧力の前記第１生成物と組み合わせることと、
をさらに含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記液相第１生成物を膨張させることと、
前記第１の冷却された第１生成物を膨張させることと、
前記膨張した液相第１生成物及び前記膨張した第１の冷却された第１生成物を組み合わせて、混合された第１生成物を供給することと、
をさらに含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
複数成分流体を分離する方法であって、
複数成分流体を分割壁塔に導入することであって、該分割壁塔は、精留区分と、該精留区分の下部に配置され、分割壁によって分離された第１分留ゾーンと第２分留ゾーンとを備えている分留区分と、該分留区分の下部に配置されたストリッピング部分とを有し、前記複数成分流体を前記第１分留ゾーンに導入することと、
前記分割壁塔内で、前記複数成分流体を加熱して、第１生成物、第２生成物、中間蒸留物、及びプロセス流体を供給することであって、ここで、前記第１生成物は、前記分割壁塔の前記精留区分から回収され、前記中間蒸留物は、前記分割壁塔の前記ストリッピング部分から回収され、前記プロセス流体は、前記分割壁塔の底部より回収されるものである、前記第１生成物、前記第２生成物、前記中間蒸留物、及び前記プロセス流体を供給することと、
前記第１生成物の第１の部分を第１圧力に圧縮することと、
前記第１生成物の第２の部分を第２圧力に圧縮することと、
前記第１圧力の前記第１生成物から前記中間蒸留物の少なくとも一部に間接的に熱を伝達して、加熱された中間蒸留物及び第１の冷却された第１生成物を供給することと、
前記第２圧力の前記第１生成物から前記プロセス流体の第１の部分に間接的に熱を伝達して、第１の加熱されたプロセス流体及び第２の冷却された第１生成物を供給することと、
前記加熱された中間蒸留物を前記分割壁塔に送って再利用することと、
前記加熱されたプロセス流体を前記分割壁塔に送って再利用することと、
前記第２の冷却された第１生成物を膨張させて、気相第１生成物及び液相第１生成物を供給することと、
前記気相第１生成物を前記第１圧力の前記第１生成物と組み合わせることと、
前記液相第１生成物を膨張させることと、
前記第１の冷却された第１生成物を膨張させることと、
前記膨張した液相第１生成物及び前記膨張した第１の冷却された第１生成物を組み合わせて、混合された第１生成物を供給することと、
前記混合された第１生成物の第１の部分を前記分割壁塔に送って再利用することと、
前記混合された第１生成物の第２の部分を最終第１生成物として回収することと、
を含む方法。
【請求項１０】
複数成分流体を分離する方法であって、
複数成分流体を分割壁塔に導入することであって、該分割壁塔は、精留区分と、該精留区分の下部に配置され、分割壁によって分離された第１分留ゾーンと第２分留ゾーンとを備えている分留区分と、該分留区分の下部に配置されたストリッピング部分とを有し、前記複数成分流体を前記第１分留ゾーンに導入することと、
前記分割壁塔内で、前記複数成分流体を加熱して、第１生成物、第２生成物、中間蒸留物、及びプロセス流体を供給することであって、ここで、前記第１生成物は、前記分割壁塔の前記精留区分から回収され、前記中間蒸留物は、前記分割壁塔の前記ストリッピング部分から回収され、前記プロセス流体は、前記分割壁塔の底部より回収されるものである、前記第１生成物、前記第２生成物、前記中間蒸留物、及び前記プロセス流体を供給することと、
前記第１生成物の第１の部分を第１圧力に圧縮することと、
前記第１生成物の第２の部分を第２圧力に圧縮することと、
前記第１圧力の前記第１生成物から前記中間蒸留物の少なくとも一部に間接的に熱を伝達して、加熱された中間蒸留物及び第１の冷却された第１生成物を供給することと、
前記第２圧力の前記第１生成物から前記プロセス流体の第１の部分に間接的に熱を伝達して、第１の加熱されたプロセス流体及び第２の冷却された第１生成物を供給することと、
前記加熱された中間蒸留物を前記分割壁塔に送って再利用することと、
前記加熱されたプロセス流体を前記分割壁塔に送って再利用することと、
前記第２の冷却された第１生成物を膨張させて、気相第１生成物及び液相第１生成物を供給することと、
前記気相第１生成物を前記第１圧力の前記第１生成物と組み合わせることと、
前記液相第１生成物を膨張させることと、
前記第１の冷却された第１生成物を膨張させることと、
前記膨張した液相第１生成物及び前記膨張した第１の冷却された第１生成物を組み合わせて、混合された第１生成物を供給することと、
前記混合された第１生成物から熱伝達媒体に間接的に熱を伝達することにより、前記混合された第１生成物を冷却することと、
を含む方法。
【請求項１１】
熱伝達媒体から前記プロセス流体の第２の部分に間接的に熱を伝達して、第２の加熱されたプロセス流体を供給することと、
前記第２の加熱されたプロセス流体を前記分割壁塔に送って再利用することと、
をさらに含む請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
複数成分流体を分離する方法であって、
複数成分流体を分割壁塔に導入することであって、該分割壁塔は、精留区分と、該精留区分の下部に配置され、分割壁によって分離された第１分留ゾーンと第２分留ゾーンとを備えている分留区分と、該分留区分の下部に配置されたストリッピング部分とを有し、前記複数成分流体を前記第１分留ゾーンに導入することと、
前記分割壁塔内で、前記複数成分流体を加熱して、第１生成物、中間蒸留物、及びプロセス流体を供給することであって、ここで、前記第１生成物は、前記分割壁塔の前記精留区分から回収され、前記中間蒸留物は、前記分割壁塔の前記ストリッピング部分から回収され、前記プロセス流体は、前記分割壁塔の底部より回収されるものである、前記第１生成物、前記中間蒸留物、及び前記プロセス流体を供給することと、
前記第１生成物から、閉ループヒートポンプシステムを用いて再循環される熱伝達媒体に間接的に熱を伝達して、冷却された第１生成物を供給することと、
前記熱伝達媒体を圧縮して、圧縮された熱伝達媒体を供給することと、
前記圧縮された熱伝達媒体から前記中間蒸留物の一部に間接的に熱を伝達して、加熱された中間蒸留物を供給することと、
前記中間蒸留物の一部を第２生成物として回収することと、
前記加熱された中間蒸留物を前記分割壁塔に送って再利用することと、
前記圧縮された熱伝達媒体を膨張させて、前記熱伝達媒体を供給することと、
前記プロセス流体の少なくとも一部を第３生成物として回収することと、
を含む方法。
【請求項１３】
第２の熱伝達媒体から前記プロセス流体の一部に間接的に熱を伝達して、加熱されたプロセス流体を供給することと、
前記加熱されたプロセス流体を前記分割壁塔に送って再利用することと、
をさらに含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記冷却された第１生成物の少なくとも一部を前記分割壁塔に送って再利用することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記熱伝達媒体は、液体と気体の２つの相の混合物である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
複数成分流体を分離する方法であって、
複数成分流体を分割壁塔に導入することであって、該分割壁塔は、精留区分と、該精留区分の下部に配置され、分割壁によって分離された第１分留ゾーンと第２分留ゾーンとを備えている分留区分と、該分留区分の下部に配置されたストリッピング部分とを有し、前記複数成分流体を前記第１分留ゾーンに導入することと、
前記分割壁塔内で、前記複数成分流体を加熱して、第１生成物、中間蒸留物、及びプロセス流体を供給することであって、ここで、前記第１生成物は、前記分割壁塔の前記精留区分から回収され、前記中間蒸留物は、前記分割壁塔の前記ストリッピング部分から回収され、前記プロセス流体は、前記分割壁塔の底部より回収されるものである、前記第１生成物、前記中間蒸留物、及び前記プロセス流体を供給することと、
前記第１生成物から、閉ループヒートポンプシステムを用いて再循環される熱伝達媒体に間接的に熱を伝達して、冷却された第１生成物を供給することと、
前記熱伝達媒体の一部を第１圧力に圧縮することと、
前記熱伝達媒体の一部を第２圧力に圧縮することと、
前記第１圧力の前記熱伝達媒体から前記中間蒸留物の少なくとも一部に間接的に熱を交換して、加熱された中間蒸留物を供給することと、
前記加熱された中間蒸留物を前記分割壁塔に送って再利用することと、
前記第２圧力の前記熱伝達媒体から前記プロセス流体の第１の部分に間接的に熱を交換して第１の加熱されたプロセス流体を供給することと、
前記加熱されたプロセス流体を前記分割壁塔に送って再利用することと、
前記プロセス流体の第２の部分を第３生成物として回収することと、
を含む方法。
【請求項１７】
前記冷却された第１生成物の一部を前記分割壁塔に送って再利用することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１圧力の前記熱伝達媒体と前記第２圧力の前記熱伝達媒体とを、間接的に熱を伝達した後に組み合わせて、混合された熱伝達媒体を供給することと、
前記混合された熱伝達媒体を膨張させて、前記熱伝達媒体を供給することと、
をさらに含む請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
第２の熱伝達媒体から前記プロセス流体の第３の部分に間接的に熱を伝達して、第２の加熱されたプロセス流体を供給することと、
前記第２の加熱されたプロセス流体を前記分割壁塔に送って再利用することと、
をさらに含む請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記冷却された第１生成物の少なくとも一部を前記分割壁塔に送って再利用することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１生成物は、前記分割壁塔の頂部から取り出される、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記中間蒸留物は、前記ストリッピング部分から取り出される、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［発明の背景］
［発明の分野］
本発明の実施形態は、一般的には、炭化水素処理のシステム及び方法に関する。さらに詳細には、本発明の実施形態は、複数成分流体を分留するシステム及び方法に関する。
［関連技術の説明］
蒸留塔又は分留装置は、典型的には、供給混合物を２つ以上の留分に分離するのに適した一定の条件及び圧力で作動する垂直容器である。これらの留分は、典型的には、蒸留塔の頂部、即ち軽量部分からと、蒸留塔の底部、即ち重量部分から、除去される。２つより多い成分を有する複数成分混合物の分留では、典型的には、蒸留塔の側面から液体及び気体の生成物が除去される。しかし、このような側面の生成物は、典型的には、通常頂部で取り出される一定の割合の低沸点成分、及び／又は、通常底部で取り出される一定の割合の高沸点成分を含む。複数成分混合物から中間沸点物質を分離するには、典型的には、複数の塔が使用される。有利な代替策として、分割壁塔（ａ  ｄｉｖｉｄｉｎｇ  ｗａｌｌ  ｃｏｌｕｍｎ）の使用が挙げられる。
【０００２】
分割壁塔では、分割壁は塔内に配置される。分割壁は、典型的には、塔の側面の供給物入口点の上方及び下方に、ある程度の距離にわたって延びる。分割壁の供給物導入点とは反対の側面に、少なくとも１つの中間生成物の小流（ｄｒａｗ）が配置される。分割壁は、供給物と、分割壁の反対側に配置された中間生成物の小流を介して除去される留分との側方混合を回避する。中間生成物の小流を介して除去される留分の低沸点成分の濃度は、分割壁を用いずに作動する同様の分留塔又は蒸留塔に比べて、有利に高い。例示的な分割壁塔は、米国特許番号２，４７１，１３４、米国特許番号５，７５５，９３３、米国特許番号５，９１４，０１２、米国特許番号６，３４７，５３３、米国特許番号６，６４５，３５０、及び米国特許番号６，９５８，１１１に記載されている。
【０００３】
分割壁塔を含む蒸留塔全ての欠点は、塔頂生成物からの熱回収が不可能ではないとしても困難であることである。塔から除去される塔頂生成物の温度は、塔のベース又は底部の生成物の温度よりも低い。塔頂生成物の熱の少なくとも一部の回収が望ましいが、塔頂生成物の温度は底部生成物との直接的な熱交換を妨げる。
【０００４】
従って、熱回収が改善された分割壁塔及び該分割壁塔を使用した分留システムが必要とされている。
本発明の記載された特徴を詳しく理解できるように、実施形態を参照しながら本発明をさらに具体的に記載することができる。これらの実施形態のいくつかは、添付された図面中に例示されている。しかし、添付された図面は、本発明の典型的な実施形態を例示するにすぎず、従って本発明の範囲を制限するものとは見なされず、本発明は他の同等に有効な実施形態を認めることができることに留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】記載された１つ以上の実施形態による、分留塔及び開ループヒートポンプシステムを用いた、複数成分流体を分留する例示的システムを示している。
【図２】記載された１つ以上の実施形態による、分留塔及び開ループヒートポンプシステムを用いた、複数成分流体を分留する別の例示的システムを示している。
【図３】記載された１つ以上の実施形態による、分留塔及び閉ループヒートポンプシステムを用いた、複数成分流体を分留する例示的システムを示している。
【図４】記載された１つ以上の実施形態による、分留塔及び閉ループヒートポンプシステムを用いた、複数成分流体を分留する別の例示的システムを示している。
【図５】記載された１つ以上の実施形態による、分留塔からの中間流体回収装置の一例の部分概略図を示している。
【図６】記載された１つ以上の実施形態による、分留塔からの中間流体回収装置の他の一例の部分概略図を示している。
【図７】記載された１つ以上の実施形態による、分留塔からの中間流体回収装置のさらに他の一例の部分概略図を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
［詳細な説明］
以下、詳細な説明を提供する。添付された請求項のそれぞれは、個別の発明を定義するものである。この個々の発明は、侵害目的のため、請求項に明記された様々な要素または限定の均等物を含むものとして認識される。「発明」の以下の参照は全て、文脈により、一定の具体的な実施形態だけを参照する場合もあり得る。他の場合は、本「発明」の参照は、１つ以上であるが必ずしも全てではない請求項に記載された主題を参照するものとして認識されよう。これらの発明のそれぞれについて、具体的な実施形態、バージョン及び実施例を含みながら、以下にさらに詳細に説明するが、これらの発明は、これらの実施形態、バージョン又は実施例に制限されない。このような実施形態、バージョン又は実施例は、本特許に含まれる情報と入手可能な情報及び技術とを組み合わせた場合に、当業者がこれらの発明を作製及び使用できるようにするため、含まれる。
【０００７】
複数成分流体を分離するシステム及び方法が提供される。１つ以上の実施形態において、前記方法は、複数成分流体を分割壁塔に導入することを含み得る。複数成分流体を加熱して、第１生成物、第２生成物、中間蒸留物（ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ）、及びプロセス流体を供給することができる。第１生成物の少なくとも一部を圧縮して、圧縮された第１生成物を供給することができる。圧縮された第１生成物から中間蒸留物の少なくとも一部に間接的に熱を伝達し、加熱された中間蒸留物を供給することができる。加熱された中間蒸留物を分割壁塔に送り、再利用することができる。圧縮された第１生成物を、膨張させることができる。
【０００８】
１つ以上の実施形態において、本システムは、１つ以上の分割壁が配置された分留塔と、１つ以上のヒートポンプを含み得る。本明細書中で使用される場合、「分留塔」という用語は、異なる沸点を有する２つ以上の成分を含む混合物の選択的分離に適した任意のシステム、装置、又はシステム及び／又は装置の組み合わせを言う。かかる分留塔は、分割壁塔、蒸留塔、精留塔、ストリッピング塔等を含み得るがこれに限定されない。
【０００９】
本明細書中で使用される場合、「分割壁」という用語は、塔の内部に配置され、壁の一方の側に第１分留ゾーン、及び壁の他方の側に第２分留ゾーンを規定する任意の仕切りを言う。分割壁は、分断型又は連続型のいずれかであり得る。分割壁は、塔の長手方向軸に対して平行又は非平行であり得る。第１分留ゾーン及び第２分留ゾーンの断面積、体積、又は断面積及び体積は、同一又は異なり得る。１つ以上の具体的な実施形態において、塔の断面は円形であり、且つ分割壁は、塔の断面を二等分し、第１分留ゾーン及び第２分留ゾーン内の断面積は同等であり得る。
【００１０】
本明細書中で使用される場合、「ヒートポンプ」という用語は、圧縮性流体を使って１つ以上の熱源から１つ以上のヒートシンクに熱エネルギーを運搬する任意の熱機械式熱伝達システムを言う。圧縮性流体は、「開ループ」ヒートポンプシステムである塔からの１つ以上のプロセス流体を含み得る。また、圧縮性流体は、「閉ループ」ヒートポンプシステムである塔とは独立した１つ以上の循環型熱伝達媒体を含み得る。
【００１１】
図１は、１つ以上の実施形態による、分割壁塔及び開ループヒートポンプシステムを用いた、複数成分流体を分留する例示的システム１００を示している。システム１００は、１つ以上の分留塔１１０、１つ以上の圧縮機１３０、１つ以上の熱交換ゾーン（４つの熱交換ゾーン１２６、１４０、１４５、１７０が図示されている）及び１つ以上の膨脹弁１６０を含み得るが、これに限定されない。分留塔１１０は、任意の構成、及び／又は任意の長さ対直径（Ｌ／Ｄ）比の、任意の角度で配置されたシェル又はハウジングを含み得る。説明を明確且つ容易にするため、分留塔１１０については、Ｌ／Ｄ比が１より大きい垂直で円柱状の分留塔１１０を参照しながらさらに説明する。
【００１２】
分留塔１１０のシェル又はハウジングは、分留塔１１０内で２つ以上の区分又は体積を画定し得る。例えば、図１では、３つの区分、即ち第１（「精留」）区分１２０、第２（「分留」）区分１１６、及び第３（「ストリッピング」）区分１２５が示されている。分留塔１１０の第１端部に精留区分１２０を配置し、分留塔１１０の第２端部にストリッピング区分１２５を配置することができる。精留区分１２０とストリッピング区分１２５との間に、分留区分１１６を配置することができる。この場合、各区分は相互に流体連結する。
【００１３】
分留区分１１６内に配置された分割壁１１５によって、分留区分１１６を分割することができる。分割壁１１５は、分留区分１１６内に、２つの独立した分留ゾーン、即ち第１分留ゾーン１１７及び第２分留ゾーン１１９を規定することができる。分割壁１１５は、第１分留ゾーン１１７及び第２分留ゾーン１１９の断面積が同一又は非同一となるように、分留区分１１６内に配置することができる。例えば、分割壁１１５は、第１分留ゾーン１１７及び第２分留ゾーン１１９の断面積が同一となるように、分留区分１１６の断面を二等分することができる。
【００１４】
１つ以上の実施形態において、分割壁１１５は、連続型又は分断型の壁、バッフル、又は仕切りであり得る。１つ以上の実施形態において、分割壁１１５は、非絶縁体、部分的絶縁体、又は完全な絶縁体であり得る。１つ以上の実施形態において、分割壁１１５は、分留塔１１０の長手方向軸に平行、分留塔１１０の長手方向軸に非平行、又は両者の組み合わせであり得る。
【００１５】
第１分留ゾーン１１７及び第２分留ゾーン１１９は、複数成分流体の物質輸送及び／又は分離を向上させるため、空の状態であるか、あるいは１つ以上のトレイ及び／又はパッキングで部分的又は完全に満たされ得る。第１分留ゾーン１１７及び第２分留ゾーン１１９内の充填材料及び充填パターンは、同一又は異なり得る。例えば、第１分留ゾーン１１７内の充填材料は、１つ以上の構造化されたパッキング材料及び／又はランダムなパッキング材料を含み、第２分留ゾーン１１９の充填材料は、１つ以上のトレイを含み得る。２つ以上の種類の充填材料を、第１分留ゾーン１１７及び／又は第２分留ゾーン１１９内に配置することができる。例えば、第１分留ゾーン１１７は、供給物導入ライン又は塔入口１０３の下方にランダムな投入パッキング（ｒａｎｄｏｍ  ｄｕｍｐｅｄ  ｐａｃｋｉｎｇ）と、塔入口１０３の上方に１つ以上のトレイを含むことができる。第２生成物のライン１８０経由での回収を向上又は支援するため、１つ以上のチムニートレイ（ｃｈｉｍｎｅｙ  ｔｒａｙｓ）等の流体トラップアウト（ｔｒａｐ−ｏｕｔ）装置を、第２分留ゾーン１１９内に配置することができる。
【００１６】
本明細書中で使用される場合、「トレイ」という用語は、分留塔１１０内の気相及び液相間の接触を向上させることが可能な１つ以上の種類のトレイを含み得るが、これに限定されない。例示的トレイとしては、有孔トレイ、ふるいトレイ（ｓｉｅｖｅ  ｔｒａｙｓ）、バブルキャップトレイ、浮動式バルブトレイ、固定式バルブトレイ、トンネルトレイ（ｔｕｎｎｅｌ  ｔｒａｙｓ）、カートリッジトレイ、デュアルフロートレイ（ｄｕａｌ  ｆｌｏｗ  ｔｒａｙｓ）、バッフルトレイ、シャワーデッキトレイ、ディスク・ドーナツ型トレイ、オービットトレイ（ｏｒｂｉｔ  ｔｒａｙｓ）、馬蹄型トレイ、カートリッジトレイ、スナップ取付式バルブトレイ、チムニートレイ（ｃｈｉｍｎｅｙ  ｔｒａｙｓ）、スリットトレイ、又はこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これに限定されない。
【００１７】
本明細書中で使用される場合、「パッキング材料」という用語は、分留塔１１０内に配置される１つ以上の種類の構造化された材料及び／又はランダムな形状の材料を含み得るが、これに限定されない。パッキング材料は、分留塔１１０内の有効表面積を増加させる。有効表面積が増加することで、分留塔１１０内の液相と気相との間の物質輸送を向上させることができる。パッキング材料は、任意の適切な材料、例えば金属、非金属、ポリマー、セラミクス、ガラス、又はこれらの任意の組み合わせから作製することができる。ランダムなパッキング材料の例示的実施例としては、ラシヒリング、レッシングリング（Ｌｅｓｓｉｎｇ  ｒｉｎｇｓ）、Ｉリング（Ｉ−ｒｉｎｇｓ）、サドルリング（ｓａｄｄｌｅ  ｒｉｎｇｓ）、インタロックスサドル（Ｉｎｔａｌｏｘ  ｓａｄｄｌｅｓ）、テレレット（Ｔｅｌｌｅｒｅｔｔｅｓ）、ポールリング（Ｐａｌｌ  ｒｉｎｇｓ）、Ｕリング（Ｕ−ｒｉｎｇｓ）、又はこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これに限定されない。市販の構造化されたパッキングの例示的実施例としては、構造化されたパッキング、波板、波型シート（ｃｒｉｍｐｅｄ  ｓｈｅｅｔ）、ガーゼ、格子、金網、一枚型ハニカム構造物、又はこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これに限定されない。例えば、適切な構造化されたパッキングとして、Ｋｏｃｈ−Ｇｌｉｔｓｃｈ社製の構造化されたパッキングである、ＦＬＥＸＩＰＡＣ及びＧＥＭＰＡＫが挙げられる。
【００１８】
分留塔１１０は、分留塔１１０の温度、圧力、及び内容物と物理的且つ化学的に適合可能な１つ以上の金属材料及び／又は非金属材料から作製することができる。適切な金属材料としては、炭素及びステンレス鋼を含む鉄合金、及びアルミニウム、ニッケル、ＨＡＳＴＥＬＬＯＹ、ＩＮＣＯＮＥＬ、ＩＮＣＡＬＬＯＹ、タンタル等の非鉄合金が挙げられるが、これに限定されない。
【００１９】
ストリッピング区分１２５は、空の状態であるか、あるいは、１つ以上のトレイ及び／又はパッキングで部分的又は完全に満たされ得る。ストリッピング区分１２５内の流体を、ストリッピング区分１２５と熱交換ゾーン１４０及び／又は１７０とを行き来させて循環させるため、ストリッピング区分１２５の中、ストリッピング区分１２５の上、又は、ストリッピング区分１２５の周囲に、１つ以上の流体接続部を配置することができる。図１では、４つの流体接続部１４６、１４９、１７６及び１７９が図示されている。
【００２０】
第１分留ゾーン１１７及び第２分留ゾーン１１９は、第２端部で精留区分１２０と流体連結し得る。精留区分１２０は、空の状態であるか、あるいは１つ以上のトレイ及び／又はパッキングで部分的又は完全に満たされ得る。１つ以上の実施形態において、ライン１６４を介して外部還流を精留区分１２０に導入し、且つ精留区分１２０からライン１２１を介して第１生成物を除去するため、精留区分１２０の中、精留区分１２０の上、又は、精留区分１２０の周囲に、１つ以上の流体接続部を配置することができる。図１では、２つの流体接続部１２１及び１６４が図示されている。
【００２１】
１つ以上の実施形態において、分留塔１１０は、下限温度約−２００℃、約−１００℃、約−５０℃、約０℃、又は約５０℃から、上限温度約１００℃、約３００℃、約５００℃、約７００℃、又は約１，０００℃までの範囲の温度で作動することができる。分留塔１１０は、下限圧力約５０ｋＰａ、約７５ｋＰａ、約１００ｋＰａ、約２００ｋＰａ、又は約３００ｋＰａから、上限圧力約４００ｋＰａ、約６００ｋＰａ、約９００ｋＰａ、約１，２００ｋＰａ、約１，５００ｋＰａ、約２，０００ｋＰａ、又は約３，０００ｋＰａまでの範囲の圧力で作動することができる。
【００２２】
分留塔１１０の区分（１２０、１１７、１１９、１２５）は、異なる温度で作動することができる。例えば、精留区分１２０は、第１分留ゾーン１１７、第２分留ゾーン１１９、及びストリッピング区分１２５より低温で作動することができる。１つ以上の実施形態において、第１分留ゾーン１１７及び精留区分１２０は、同じ温度又は例えば１０℃以内のほぼ同じ温度で作動することができる。この温度は、第２分留ゾーン１１９及びストリッピングゾーン１２５より低温であり得る。１つ以上の実施形態において、第２分留ゾーン１１９は、精留区分１２０及び第１分留ゾーン１１７より高いが、ストリッピング区分１２５より低い温度で作動することができる。１つ以上の実施形態において、ストリッピング区分１２５は、精留区分１２０、第１分留ゾーン１１７、及び第２分留ゾーン１１９より高温で作動することができる。第１分留ゾーン１１７と第２分留ゾーン１１９との間の温度差は、少なくとも部分的に絶縁された分割壁１１５によって、少なくとも部分的により大きくなり得る。
【００２３】
精留区分１２０は第１温度（「Ｔ1」）で作動し、第１分留ゾーン１１７は第２温度（「Ｔ2」）で作動し、第２分留ゾーン１１９は第３温度（「Ｔ3」）で作動し、ストリッピング区分１２５は第４温度（「Ｔ4」）で作動することができる。１つ以上の実施形態において、Ｔ1はＴ2より低く、Ｔ2はＴ3より低く、Ｔ3はＴ4より低い温度であり得る。１つ以上の実施形態において、Ｔ1及びＴ2間の温度差は、約５０℃未満、約３０℃未満、約１５℃未満、約１０℃未満、約５℃未満、又は約１℃未満であり得る。１つ以上の実施形態において、Ｔ3は、Ｔ1及びＴ2より高温だがＴ4より低温であり得る。１つ以上の実施形態において、Ｔ3は、約５℃、約１０℃、約１５℃、約３０℃、約５０℃以上であり、該Ｔ3は、Ｔ2及び／又はＴ1より高い温度であり得る。１つ以上の実施形態において、Ｔ4は、約５℃、約１０℃、約１５℃、約３０℃、約５０℃以上であり、該Ｔ4は、Ｔ3より高い温度であり得る。
【００２４】
ライン１０３を介して複数成分流体を分留塔１１０内に導入することができる。分留塔１１０は複数成分流体を分離し、図示するように、ライン１２１を介して第１生成物を供給し、ライン１８０を介して第２生成物を供給し、及びライン１７６を介してプロセス流体を供給することができる。任意の適切な複数成分流体は、ライン１０３を介して分留塔１１０に導入することができる。適切な複数成分流体は、Ｃ1−Ｃ20炭化水素の任意の組み合わせ及び／又はＣ1−Ｃ20炭化水素の任意の量を含有する炭化水素化合物を含み得るが、これに限定されない。他の複数成分流体としては、炭化水素、窒素、水素、酸素、アルゴン、ヘリウム、水、油、又はこれらの任意の混合物を含有する混合物が挙げられる。ライン１０３を介して導入することができる複数成分炭化水素の例示的実施例としては、エタン、エチレン、及びＣ3＋炭化水素が挙げられる。エタンはライン１８０を介して第２生成物として回収され、エチレンはライン１２１を介して第１生成物として回収され、Ｃ3＋プロセス流体はライン１７６を介して第３生成物として回収することができる。少なくとも１つの具体的な実施形態において、システム１００は、ｎ−ブタン、イソ−ブタン、及びＣ5＋炭化水素を含む複数成分炭化水素を分離して、ライン１２１を介して第１生成物としてイソ−ブタンを供給し、ライン１８０を介して第２生成物としてｎ−ブタンを供給し、及びライン１７６を介して第３生成物として回収可能なＣ5＋プロセス流体を供給することができる。
【００２５】
１つ以上の実施形態において、ライン１２１中の第１生成物は、ライン１０３を介して分留塔１１０に導入される複数成分流体の単一成分の約９０モル％、約９５モル％、約９７モル％、約９８モル％、約９９モル％、又は約９９．５モル％以上を含み得る。１つ以上の実施形態において、ライン１８０中の第２生成物は、ライン１０３を介して分留塔１１０に導入される複数成分流体の単一成分の約９０モル％、約９５モル％、約９７モル％、約９８モル％、約９９モル％、又は約９９．５モル％以上を含み得る。１つ以上の実施形態において、ライン１８０中の第２生成物の沸点は、ライン１２１を介して回収される第１生成物より高い温度であり得る。１つ以上の実施形態において、ライン１７６中のプロセス流体は、ライン１０３を介して分留塔１１０に導入される複数成分流体の残余を含み得る。１つ以上の実施形態において、ライン１７６中のプロセス流体の沸点は、ライン１２１を介して回収される第１生成物及びライン１８０を介して回収される第２生成物より高い温度であり得る。１つ以上の実施形態において、ライン１７６中のプロセス流体は、ライン１０３を介して分留塔１１０に導入される複数成分流体の単一成分の約９０モル％、約９５モル％、約９７モル％、約９８モル％、約９９モル％、又は約９９．５モル％以上までを有する、完全に精製された生成物であり得る。
【００２６】
１つ以上の実施形態において、ライン１２１を介して第１生成物の少なくとも一部を熱交換ゾーン１２６に導入し、ライン１２７を介して冷却された第１生成物を供給することができる。熱交換ゾーン１２６内において、ライン１２１を介して導入される第１生成物から、ライン１２３を介して導入される熱伝達媒体へ熱を伝達し、ライン１２７を介して冷却された第１生成物を、及びライン１２４を介して温められた熱伝達媒体を、供給することができる。ライン１２１を介して導入される第１生成物からの熱を、ライン１２３を介して導入される熱交換媒体に、間接的又は直接的に伝達することができる。熱伝達媒体は、任意の適切な熱交換媒体であり得る。ライン１２３を介して熱伝達ゾーン１２６に導入される例示的熱伝達媒体として、空気、水、液体炭化水素、気体炭化水素、及び／又は沸騰炭化水素（ｂｏｉｌｉｎｇ  ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ）が挙げられるが、これに限定されない。
【００２７】
１つ以上の実施形態において、冷却された第１生成物は、ライン１２７を介して最終第１生成物として回収することができる。１つ以上の実施形態において、ライン１２７を介して、冷却された第１生成物の少なくとも一部を精留区分１２０に戻して再利用することができる（図示せず）。１つ以上の実施形態において、ライン１２７を介して冷却された第１生成物をアキュムレーター又はセパレーター（図示せず）に導入し、液相第１生成物及び気相第１生成物を供給することができる。気相第１生成物の少なくとも一部は、最終生成物として回収することができ、液体第１生成物の少なくとも一部は、精留区分１２０に送って再利用することができる。
【００２８】
ライン１２１中の第１生成物の少なくとも一部は、開ループヒートポンプシステム内の熱伝達媒体として使用することができる。ライン１２２を介して第１生成物の少なくとも一部を圧縮機１３０に導入し、ライン１３３を介して高圧の第１生成物を供給することができる。第１生成物の少なくとも一部は、ライン１２２を介して圧縮機１３０中で凝縮させることができる。例えば、圧縮機１３０は、２つ以上の圧縮ステージを含み得る。この場合、２つの圧縮ステージの中間に１つ以上のステージ間冷却器を配置することができる。
【００２９】
ライン１３３中の高圧の第１生成物の圧力は、下限圧力約５０ｋＰａ、約７５ｋＰａ、約１００ｋＰａ、約２００ｋＰａ、又は約３００ｋＰａから、上限圧力約４００ｋＰａ、約６００ｋＰａ、約９００ｋＰａ、約１，２００ｋＰａ、約１，５００ｋＰａ、約２，０００ｋＰａ、又は約３，０００ｋＰａまでの範囲であり得る。１つ以上の実施形態において、圧縮機１３０内において、ライン１２２中の第１生成物の約５重量％、約２５重量％、約５０重量％、約７５重量％、約９０重量％、又は約９５重量％以上を凝縮することができる。ライン１２２中の第１生成物の温度は、圧縮機１３０内で上昇し得る。圧縮機１３０内の第１生成物の温度上昇は、約５℃、約１０℃、約２５℃、約５０℃、約１００℃、約１５０℃、又は約２００℃以上であり得る。１つ以上の実施形態において、ライン１２２中の第１生成物を圧縮する前及び／又は後に、１つ以上の選択的熱交換ゾーン又は「過熱器」（図示せず）内でライン１２２中の第１生成物を予熱し、１つ以上の圧縮機１３０のみで供給されるよりも高い温度の第１生成物をライン１３３中に供給することができる。
【００３０】
圧縮機１３０は、蒸気又はガスタービン等の機械的ドライバーを用いて駆動することができる。圧縮機１３０は、電気的ドライバー、例えば密閉型電気モーターを用いて駆動することができる。圧縮機１３０は、機械的及び／又は電気的ドライバーの組み合わせ、例えば予備電気モーターに支持された蒸気タービンで駆動することができる。
【００３１】
ライン１３３中の高圧の第１生成物の温度は、ストリッピング区分１２５からライン１４６を介して除去される中間蒸留物よりも高い温度であり得る。ライン１３３中の高圧の第１生成物の温度は、分留塔１１０からライン１４６を介して回収される中間蒸留物の沸点より高い温度であり得る。１つ以上の実施形態において、ライン１４６を介して回収される中間蒸留物の少なくとも一部の温度は、熱交換ゾーン１４０内で上昇し得る。これは、ライン１３３を介して導入される高圧の第１生成物から、ライン１４６を介して導入される中間蒸留物に、間接的に熱を伝達することにより達成される。１つ以上の実施形態において、ライン１４６中の中間蒸留物が純粋な製品組成、例えば単一成分に近づくにつれ、ライン１４６中の中間蒸留物の温度に対するライン１４９中の加熱された中間蒸留物の温度の上昇は減少するであろう。例えば、ライン１４６中の中間蒸留物が純粋な製品組成を有する場合、熱交換ゾーン１４０内で熱交換を行った後の温度上昇は、最小限又はさらには測定不可能であり得る。なぜなら、中間蒸留物の少なくとも一部は、温度が上昇するよりもむしろ蒸発し得るからである。ライン１４３を介して第１の冷却された第１生成物又は冷却された第１生成物、及び、ライン１４９を介して加熱された中間蒸留物は、熱交換ゾーン１４０から回収することができる。１つ以上の実施形態において、１つ以上のチムニートレイ（ｃｈｉｍｎｅｙ  ｔｒａｙｓ）１２８等の流体トラップアウト（ｔｒａｐ−ｏｕｔ）装置をストリッピング区分１２５内に配置して、ストリッピング区分１２５からライン１４６を介して中間蒸留物留分を供給することができる。加熱された中間蒸留物留分は、ライン１４９を介してストリッピング区分１２５に送って再利用することができる。
【００３２】
１つ以上の実施形態において、ライン１４６中の中間蒸留物の少なくとも一部を、熱交換ゾーン１４０内で蒸発させることができる。例えば、ライン１４６中の中間蒸留物留分の約５重量％、約１０重量％、約２５重量％、約５０重量％、約７５重量％、約９０重量％、約９５重量％、約９９重量％以上を、熱交換ゾーン１４０内で蒸発させることができる。ライン１４６中の中間蒸留物留分の温度上昇は、約５℃、約１０℃、約２５℃、約５０℃、約７５℃、約１００℃、約１５０℃、又は約２００℃である。ライン１４９を介して、部分的に又は完全に蒸発した中間蒸留物を分留塔１１０に送り、再利用することができる。部分的に又は完全に蒸発した中間蒸留物を、ライン１４９を介してストリッピング区分１２５に送り、再利用することができる。
【００３３】
ライン１４３を介して冷却された第１生成物を熱交換ゾーン１４５に導入し、ライン１５２を介して第２の冷却された第１生成物又は冷却された第１生成物を供給することができる。熱交換ゾーン１４５内で、ライン１４３を介して導入される冷却された第１生成物から、ライン１４７を介して導入される熱伝達媒体に熱を伝達し、ライン１５２を介して冷却された第１生成物を、及びライン１４８を介して加熱された熱伝達媒体を、それぞれ供給することができる。ライン１４３を介して導入される冷却された第１生成物からの熱を、ライン１４７を介して導入された熱交換媒体に、間接的に伝達することができる。１つ以上の実施形態において、ライン１４３中の冷却された第１生成物の少なくとも一部を、熱交換ゾーン１４５内で凝縮することができる。例えば、ライン１４３中の冷却された第１生成物の約５重量％、約１０重量％、約２５重量％、約５０重量％、約７５重量％、約９０重量％、約９５重量％、約９９重量％以上を、熱交換ゾーン１４０内で凝縮することができる。ライン１４７を介して導入される熱伝達媒体は、任意の適切な熱交換媒体であり得る。ライン１４７を介して熱伝達ゾーン１２６に導入される例示的熱伝達媒体としては、空気、水、液体炭化水素、気体炭化水素、及び／又は沸騰炭化水素が挙げられるが、これに限定されない。
【００３４】
熱交換ゾーン１４０は、２つ以上の流体間の熱交換に適切な１つ以上のシステム、装置、あるいはシステム及び／又は装置の任意の組み合わせを含み得る。熱交換ゾーン１４０は、１つ以上のシェルアンドチューブ式熱交換器、プレートアンドフレーム式熱交換器、Ｕチューブ型熱交換器、曲管熱交換器、バイオネット管（ｂａｙｏｎｅｔ−ｔｕｂｅ）熱交換器、渦巻型熱交換器、流下膜式熱交換器又はこれらの任意の組み合わせを含み得る。
【００３５】
熱交換ゾーン１４０は、下限温度約−２００℃、約−１００℃、約−５０℃、約０℃、又は約５０℃から、上限温度約１００℃、約３００℃、約５００℃、約７００℃、又は約１，０００℃までの範囲の温度で作動することができる。熱交換ゾーン１４０は、下限圧力約５０ｋＰａ、約７５ｋＰａ、約１００ｋＰａ、約２００ｋＰａ、又は約３００ｋＰａから、上限圧力約４００ｋＰａ、約６００ｋＰａ、約９００ｋＰａ、約１，２００ｋＰａ、約１，５００ｋＰａ、約２，０００ｋＰａ、又は約３，０００ｋＰａまでの範囲の圧力で作動することができる。
【００３６】
ライン１５２中の冷却された第１生成物を、１つ以上の膨脹弁１６０を貫流させることにより膨張させ、ライン１６４を介して第３の冷却された第１生成物又は冷却された第１生成物を供給することができる。１つ以上の実施形態において、ライン１５２を介して１つ以上の膨脹弁１６０に導入される冷却された第１生成物の一部を、急速に気化（ｆｌａｓｈ）又は蒸発し、２つの相を有する冷却された第１生成物をライン１６４中に供給することができる。例えば、ライン１５２中の冷却された第１生成物の約５重量％、約１０重量％、約２５重量％、約５０重量％、約７５重量％、約９０重量％、約９５重量％、約９９重量％以上を、１つ以上の膨脹弁１６０を貫流させることにより蒸発させることができる。
【００３７】
ライン１６４中の冷却された第１生成物の全て又は一部は、ライン１６４を介して還流として精留区分１２０に送って再利用することができる。１つ以上の実施形態において、冷却された第１生成物の約５重量％、約１０重量％、約２５重量％、約５０重量％、約７５重量％、約９０重量％、約９５重量％、約９９重量％以上を、ライン１６４を介して還流として精留区分１２０に送り、再利用することができる。１つ以上の実施形態において、ライン１６４中の第１生成物の少なくとも一部を、ライン１６６を介して最終生成物として回収することができる。１つ以上の実施形態において、ライン１６４を介して精留区分１２０に送られて再利用される第１生成物の量は、一定であったり、変化したりし得る。１つ以上の実施形態において、ライン１６６中の第１生成物の少なくとも一部を、ライン１２７を介して回収される第１生成物の少なくとも一部と混合するか、又は組み合わせることができる。
【００３８】
図示されていないが、１つ以上の実施形態において、１つ以上の膨脹弁１６０は、作業出力を有する１つ以上の膨張装置と置き換えることができる。例えば、１つ以上の膨脹弁１６０は、作業出力を有する１つ以上の流体膨張装置と置き換えることができる。１つ以上の流体膨張装置によって得られる作業出力を使って、１つ以上の発電機（図示せず）により電気を生成することができる。別の実施例では、１つ以上の流体膨張装置によって得られる作業出力を使って、機械的な直接接続により（図示せず）、圧縮機１３０の駆動を支援することができる。
【００３９】
１つ以上の実施形態において、ストリッピング区分１２５の底部ゾーン又は区分からライン１７６を介してプロセス流体を回収することができる。１つ以上の実施形態において、ライン１７６を介して、プロセス流体の少なくとも一部を熱交換ゾーン１７０に導入し、ライン１７９を介して加熱されたプロセス流体を供給し、ストリッピング区分１２５に送って再利用することができる。１つ以上の実施形態において、ライン１７６中のプロセス流体が純粋な製品組成、例えば単一成分、に近づくにつれ、ライン１７６中のプロセス流体の温度に対するライン１７９中の加熱されたプロセス流体の温度の上昇は減少するであろう。例えば、熱交換ゾーン１７０内で熱交換された後の、純粋な製品組成を有するライン１７６中のプロセス流体の温度上昇は、最小限又はさらには測定不能であり得る。ライン１８３を介して導入される熱伝達媒体から、ライン１７６を介して導入されるプロセス流体に、間接的に熱を伝達し、ライン１７９を介して加熱されたプロセス流体、及び、ライン１８６を介して冷却された熱伝達媒体を、それぞれ供給することができる。１つ以上の実施形態において、ライン１７６を介して熱交換ゾーン１７０に導入されるプロセス流体の少なくとも一部を蒸発させることができる。ライン１７６中のプロセス流体の約５重量％、約１０重量％、約２５重量％、約５０重量％、約７５重量％、約９０重量％、約９５重量％、約９９重量％を、蒸発させることができる。１つ以上の実施形態において、ライン１７６中のプロセス流体の少なくとも一部を、第３生成物又は最終生成物としてライン１９０を介して回収することができる。１つ以上の実施形態において、プロセス流体の約５重量％、約１０重量％、約２５重量％、約５０重量％、約７５重量％、約９０重量％、又は約９５重量％以上を、第３生成物としてライン１９０を介して回収することができる。
【００４０】
熱交換ゾーン１７０は、２つ以上の流体間で熱を交換する任意のシステム、装置、又はシステム及び／又は装置の任意の組み合わせを含み得る。１つ以上の実施形態において、熱交換ゾーン１７０は、１つ以上のシェルアンドチューブ式熱交換器、プレートアンドフレーム式熱交換器、Ｕチューブ型熱交換器、曲管熱交換器、バイオネット管（ｂａｙｏｎｅｔ−ｔｕｂｅ）熱交換器、渦巻型熱交換器、流下膜式熱交換器又はこれらの任意の組み合わせを含み得る。１つ以上の実施形態において、熱交換ゾーン１７０は、直接燃焼式ヒーターであり得る。
【００４１】
１つ以上の実施形態において、ライン１８３を介して熱伝達媒体を熱交換ゾーン１７０に導入することができる。熱交換ゾーン１７０は、ライン１７６を介して導入されるプロセス流体に熱を伝達することができる。ライン１８３中の熱伝達媒体としては、水、蒸気、プロセス流体、排ガス、熱伝達油又は炭化水素、あるいはこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これに限定されない。ライン１８３中の熱伝達媒体の圧力及び温度は、システム１００の作動要件に依存し得る任意の適切な圧力及び温度であり得る。１つ以上の実施形態において、熱交換ゾーン１７０は、直接燃焼式ヒーターであり得る。
【００４２】
熱交換ゾーン１７０は、下限温度約−２００℃、約−１００℃、約−５０℃、約０℃、又は約５０℃から、上限温度約１００℃、約３００℃、約５００℃、約７００℃、又は約１，０００℃までの範囲の温度で作動することができる。熱交換ゾーン１７０は、下限圧力約５０ｋＰａ、約７５ｋＰａ、約１００ｋＰａ、約２００ｋＰａ、又は約３００ｋＰａから、上限圧力約４００ｋＰａ、約６００ｋＰａ、約９００ｋＰａ、約１，２００ｋＰａ、約１，５００ｋＰａ、約２，０００ｋＰａ、又は約３，０００ｋＰａまでの範囲の圧力で作動することができる。
【００４３】
図２は、１つ以上の実施形態による、分割壁塔及び開ループヒートポンプシステムを用いた、複数成分流体を分留する別の例示的システム２００を示している。システム２００は、分留塔１１０、１つ以上の圧縮機１３０、１つ以上の熱交換ゾーン（５つの熱交換ゾーン１２６、１４０、１４５、１７０、２５０が図示されている）、及び１つ以上の膨脹弁１６０（３つの膨脹弁が図示されている）を含み得るが、これに限定されない。これらの構成要素は、図１を参照しながら上述したものと同様であり得る。１つ以上の実施形態において、システム２００はさらに、１つ以上のフラッシュセパレーター２２４を含み得る。
【００４４】
図１を参照しながら上述したものと同様であり得る複数成分流体を、ライン１０３を介して分留塔１１０に導入することができる。１つ以上の実施形態において、図１を参照しながら上述したように、ライン１２１を介して分留塔１１０から第１生成物を回収し、ライン１８０を介して分留塔１１０から第２生成物を回収し、及びライン１７６を介して分留塔１１０からプロセス流体を回収することができる。
【００４５】
精留区分１２０からライン１２１を介して第１生成物の少なくとも一部を回収し、該第１生成物の少なくとも一部を熱交換ゾーン１２６に導入し、ライン１２７を介して冷却された第１生成物を供給することができる。第１生成物の少なくとも一部を、ライン１２２を介して圧縮機１３０に導入し、ライン２１５を介して第１温度及び第１圧力の高圧の第１生成物を供給し、ライン２２０を介して第２温度及び第２圧力の高圧の第１生成物を供給することができる。１つ以上の実施形態において、ライン２１５中の第１温度は、ライン２２０中の第２温度以下であり得る。１つ以上の実施形態において、ライン２１５中の第１圧力は、ライン２２０中の第２圧力以下であり得る。１つ以上の実施形態において、２つ以上の圧縮機を使用して、ライン２１５中の高圧の第１生成物及びライン２２０中の高圧の第１生成物を供給することができる。高圧の第１生成物は、ライン２１５を介して熱交換ゾーン１４０に導入することができる。熱交換ゾーン１４０では、ライン１４６を介して導入される中間蒸留物に間接的に熱を伝達し、ライン１４９を介して加熱された蒸留物を供給し、ライン２１７を介して第１の冷却された高圧の第１生成物又は冷却された第１生成物を供給することができる。高圧の第１生成物は、ライン２２０を介して、熱交換ゾーン１７０に導入することができる。熱交換ゾーン１７０では、ライン１７６を介して導入されるプロセス流体に間接的に熱を伝達し、ライン１７９を介して加熱されたプロセス流体を供給し、ライン２２２を介して第１の冷却された高圧の第１生成物又は冷却された第１生成物を供給することができる。
【００４６】
上述のように、圧縮機１３０は２つ以上の圧縮ステージを含み、２つの圧縮ステージ間に１つ以上のステージ間冷却器を配置することができる。この場合、１つ以上の実施形態において、ライン１２２中の第１生成物の約５重量％、約２５重量％、約５０重量％、約７５重量％、約９０重量％、約９５重量％以上を、圧縮機１３０内で凝縮することができる。ライン１２２中の第１生成物の温度は、圧縮機１３０内で上昇し得る。１つ以上の実施形態において、ライン２１５を介して回収される高圧の第１生成物の温度上昇は、約５℃、約１０℃、約２５℃、約５０℃、約１００℃、約１５０℃、又は約２００℃以上であり得る。１つ以上の実施形態において、ライン２２０を介して回収される高圧の第１生成物の温度上昇は、約５℃、約１０℃、約２５℃、約５０℃、約１００℃、約１５０℃、又は約２００℃であり得る。
【００４７】
１つ以上の実施形態において、ライン２１５中の高圧の第１生成物は、ストリッピング区分１２５からライン１４６を介して回収される流体の沸点より高い温度であり得る。ライン２１５中の高圧の第１生成物の少なくとも一部を利用して、ライン１４６を介して熱交換ゾーン１４０に導入される流体の全て又は一部を蒸発させることができる。例えば、ライン１４６を介して導入される流体の約５重量％、約１０重量％、約２５重量％、約５０重量％、約７５重量％、約９０重量％、約９５重量％、約９９重量％以上を、熱交換ゾーン１４０内で蒸発させ、ライン１４９を介してストリッピング区分１２５に戻すことができる。
【００４８】
１つ以上の実施形態において、ライン２２０中の高圧の第１生成物は、ストリッピング区分１２５からライン１７６を介して回収されるプロセス流体の沸点を超える温度であり得る。ライン２２０中の高圧の第１生成物の少なくとも一部を利用して、ライン１７６を介して熱交換ゾーン１７０に導入されるプロセス流体の全て又は一部を蒸発させることができる。例えば、ライン１７６を介して導入されるプロセス流体の約５重量％、約１０重量％、約２５重量％、約５０重量％、約７５重量％、約９０重量％、約９５重量％、約９９重量％以上を、熱交換ゾーン１７０内で蒸発させ、ライン１７９を介してストリッピング区分１２５に送り、再利用することができる。熱交換ゾーン１７０内でライン２２０中の高圧の第１生成物を利用することにより、外部から供給される１つ以上の熱伝達媒体の必要性を低減及び／又は排除することができる。従って、熱交換ゾーン１７０を加熱するためにライン２２０中の高圧の第１生成物を利用することにより、システム２００の全体的なエネルギー効率をさらに向上させることができる。
【００４９】
図示されていないが、１つ以上の実施形態において、ライン１２２中の第１生成物及び／又はライン２１５中の高圧の第１生成物及び／又はライン２２０中の高圧の第１生成物を、１つ以上の選択的熱交換ゾーン又は過熱器内で予熱及び／又はさらに加熱し、１つ以上の圧縮機１３０によって供給される第１生成物よりも高い温度のライン２１５及び／又はライン２２０中の高圧の第１生成物を供給することができる。図示されていないが、１つ以上の実施形態において、圧縮機１３０は、ライン２２０を介して熱伝達媒体を供給し、熱交換ゾーン１７０及び熱交換ゾーン１４０に熱伝達媒体を連続的に導入することができる。例えば、ライン２２０中の高圧の第１生成物を熱交換ゾーン１７０に導入し、ライン２２２中の第１の冷却された高圧の第１生成物を供給し、ライン２２２中の第１の冷却された高圧の第１生成物をその後熱交換ゾーン１４０に導入し、第２の冷却された高圧の第１生成物を供給することができる。
【００５０】
ライン２２２中の高圧の第１生成物を、膨脹弁１６０を貫流させることによって膨張させ、ライン２２３を介して第１の冷却された第１生成物又は冷却された第１生成物を供給することができる。１つ以上の実施形態において、ライン２２２中の第１生成物の少なくとも一部を、１つ以上の膨脹弁１６０を貫流させることにより、急速に気化（ｆｌａｓｈｅｄ）又は蒸発させることができる。例えば、ライン２２２中の第１生成物の約５重量％、約１０重量％、約２５重量％、約５０重量％、約７５重量％、約９０重量％、約９５重量％、約９９重量％以上を、１つ以上の膨脹弁１６０を貫流させることにより蒸発させることができる。
【００５１】
冷却された第１生成物を、ライン２２３を介してフラッシュセパレーター２２４に導入し、ライン２２５を介して気相第１生成物を供給し、ライン２２６を介して液相の又は凝縮された第１生成物を供給することができる。ライン２２５を介して、気相第１生成物をライン２１５中の高圧の第１生成物に導入することができる。ライン２１５中の高圧の第１生成物ではなく、むしろ気相第１生成物を、ライン２２５を介して熱交換器１４０に直接導入することができる。
【００５２】
ライン２２６中の凝縮された第１生成物を膨脹弁１６０に導入し、ライン２２７を介して、さらに冷却及び／又はさらに減圧された第１生成物を供給することができる。ライン２１７中の高圧の第１生成物の少なくとも一部を、膨脹弁１６０を貫流させることにより膨張させ、ライン２１９を介して、冷却された第１生成物を供給することができる。１つ以上の実施形態において、ライン２１７中の高圧の第１生成物の約５重量％、約１０重量％、約２５重量％、約５０重量％、約７５重量％、約９０重量％、約９５重量％、約９９重量％以上を、１つ以上の膨脹弁１６０を貫流させることにより、急速気化（ｆｌａｓｈｅｄ）又は蒸発させることができる。
【００５３】
ライン２１９中の冷却された第１生成物の全て又は一部を、ライン２２７中の冷却された第１生成物と混合又は組み合わせることができる。ライン２１９中の冷却された第１生成物、ライン２２７中の冷却された第１生成物、又はライン２１９及び２２７から組み合わされた第１生成物を、（図示のように）熱交換器１４５に導入し、ライン２３０を介して、冷却された第１生成物を供給することができる。ライン１４７を介して熱伝達媒体を熱交換器１４５に導入し、ライン１４８を介して回収することができる。ライン２１９を介して導入される第１生成物、ライン２２７を介して導入される第１生成物、又はこれらが組み合わされた混合物から、ライン１４７を介して導入される熱伝達媒体に、間接的に熱を伝達することができる。
【００５４】
第１生成物の全て又は一部を、ライン２３０を介して還流として精留区分１２０に送って再利用し、且つ／又は、ライン２３５を介して第１生成物として回収することができる。例えば、ライン２１９中の第１生成物の約５重量％、約１０重量％、約２５重量％、約５０重量％、約７５重量％、約９０重量％、約９５重量％、約９９重量％以上を、ライン２３５を介して最終産物として回収することができる。ライン２３０を介して精留区分１２０に戻される第１生成物の量は、一定であったり、変化したりし得る。
【００５５】
図示されていないが、１つ以上の実施形態において、１つ以上の膨脹弁１６０は、作業出力を有する１つ以上の膨張装置と置き換えることができる。例えば、１つ以上の膨脹弁１６０は、作業出力を有する１つ以上の流体膨張装置と置き換えることができる。１つ以上の流体膨張装置によって得られる作業出力を利用して、１つ以上の発電機（図示せず）により電気を生成することができる。別の実施例では、１つ以上の流体膨張装置によって得られる作業出力を利用して、直接の機械的接続（図示せず）により圧縮機１３０の駆動を支援することができる。
【００５６】
１つ以上の実施形態において、選択的な補助熱交換ゾーン２５０は、ストリッピング区分１２５に追加的又は補助的に熱を供給することができる。例えば、ライン１７６中のプロセス流体の少なくとも一部を、ライン２５３を介して熱交換ゾーン２５０に導入することができる。プロセス条件及びシステム要件により、付加的熱交換ゾーン２５０を利用して、ライン１７６及び／又はライン１４６（図示せず）を介して回収されるプロセス流体の少なくとも一部に熱を供給することができる。１つ以上の実施形態において、ライン２５７を介して熱伝達媒体を熱交換ゾーン２５０に導入し、ライン２５３を介して導入されるプロセス流体に間接的に熱を伝達し、ライン２５５を介して加熱されたプロセス流体を供給し、ライン２５９を介して冷却された熱伝達媒体を供給することができる。ライン２５５を介して、加熱された流体をストリッピング区分１２５に送り、再利用することができる。１つ以上の実施形態において、ライン２５３を介して熱交換ゾーン２５０に導入されるプロセス流体の少なくとも一部を、熱交換ゾーン２５０内で蒸発させることができる。例えば、ライン２５３中のプロセス流体の約５重量％、約１０重量％、約２５重量％、約５０重量％、約７５重量％、約９０重量％、約９５重量％、約９９重量％以上を、熱交換ゾーン２５０内で蒸発させ、ライン２５５を介してストリッピング区分１２５に送って再利用することができる。
【００５７】
ライン２５７中の熱伝達媒体としては、水、蒸気、プロセス流体、排ガス、熱伝達油又は炭化水素、あるいはこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これに限定されない。ライン２５７中の熱伝達媒体は、システム２００の作動要件に依存し得る任意の適切な圧力及び温度であり得る。熱交換ゾーン２５０は、ライン２５３を介して導入される流体の温度を上げる任意のシステム、装置、あるいはシステム及び／又は装置の組み合わせを含み得る。例えば、補助的熱交換ゾーン２５０は、１つ以上のシェルアンドチューブ式熱交換器、プレートアンドフレーム式熱交換器、Ｕチューブ型熱交換器、曲管熱交換器、バイオネット管（ｂａｙｏｎｅｔ−ｔｕｂｅ）熱交換器、渦巻型熱交換器、流下膜式熱交換器又はこれらの任意の組み合わせを含み得る。１つ以上の実施形態において、補助的熱交換ゾーン２５０は、直接燃焼式ヒーターであり得る。
【００５８】
補助的熱交換ゾーン２５０は、下限温度約−２００℃、約−１００℃、約−５０℃、約０℃、又は約５０℃から、上限温度約１００℃、約３００℃、約５００℃、約７００℃、又は約１，０００℃までの範囲の温度で作動することができる。補助的熱交換ゾーン２５０は、下限圧力約５０ｋＰａ、約７５ｋＰａ、約１００ｋＰａ、約２００ｋＰａ、又は約３００ｋＰａから、上限圧力約４００ｋＰａ、約６００ｋＰａ、約９００ｋＰａ、約１，２００ｋＰａ、約１，５００ｋＰａ、約２，０００ｋＰａ、又は約３，０００ｋＰａまでの範囲の圧力で作動することができる。
【００５９】
図３は、１つ以上の実施形態による、分割壁塔及び閉ループヒートポンプシステムを用いた、複数成分流体を分留する例示的システム３００を示している。例示的システム３００は、１つ以上の分留塔１１０、１つ以上の圧縮機１３０、１つ以上の熱交換ゾーン（３つ熱交換ゾーン１４０、１７０が図示されている）、及び１つ以上の膨脹弁１６０を含み得るが、これに限定されない。これらの構成要素は、図１及び２を参照しながら上述したものと同様であり得る。システム３００は、分留塔１１０の全て又は一部の加熱及び冷却の必要性に合致し得る、再循環型の「閉ループ」熱伝達媒体を含み得る。この場合、システム３００は、再循環型の熱伝達媒体に熱を伝達することができる１つ以上の熱交換ゾーン３２０を含み得る。１つ以上の実施形態において、複数成分流体は、ライン１０３を介して分留塔１１０に導入することができる。分留塔１１０は複数成分流体を分離し、ライン１２１を介して第１生成物を供給し、ライン１４６を介して中間蒸留物を供給し、及びライン１７６を介してプロセス流体を供給することができる。
【００６０】
「閉ループ」システム内の熱伝達媒体は、ライン１２１中の第１生成物、及び／又はライン１４６を介する中間蒸留物、及び／又はライン１７６中のプロセス流体間の相互の熱エネルギー伝達に適した特性を有する１つ以上の材料又は化合物であり得る。熱伝達媒体は、任意の適切な炭化水素又は任意の他の適切な流体であり得る。例示的熱伝達媒体としては、炭化水素、ハロゲン化炭素（ハロカーボン）、窒素及び蒸気等のガス、水、及びこれらの混合物が挙げられるが、これに限定されない。１つ以上の実施形態において、熱伝達媒体の熱伝達ループ圧力での沸点は、ライン１２１中の第１生成物、ライン１４６中の中間蒸留物、及び／又はライン１７６中のプロセス流体の沸点より低い温度であり得る。
【００６１】
ライン３２５を介して熱伝達媒体を圧縮機１３０に導入し、第１温度及び第１圧力の圧縮された熱伝達媒体を、ライン３０５を介して供給することができる。図示されていないが、１つ以上の実施形態において、１つ以上の圧縮機１３０に導入される前に熱伝達媒体をセパレーターに導入し、任意の流体の少なくとも一部を除去し、ライン３２５を介して、気体の熱伝達媒体を供給することができる。ライン３０５中の圧縮された熱伝達媒体の少なくとも一部を、熱交換ゾーン１４０に導入することができる。図示されていないが、１つ以上の実施形態において、ライン３０５中の圧縮された熱伝達媒体を、圧縮機１３０と熱交換ゾーン１４０の中間に位置する１つ以上の熱交換器に導入し、１つ以上の圧縮機１３０により供給される熱伝達媒体よりも高い温度を有するライン３０５中の圧縮された熱伝達媒体を供給することができる。
【００６２】
１つ以上の実施形態において、中間蒸留物の少なくとも一部を、ライン１４６を介して熱交換ゾーン１４０に導入することができる。熱交換ゾーン１４０内では、ライン３０５を介して導入される圧縮された熱伝達媒体から、ライン１４６を介して導入される中間蒸留物に、間接的に熱を伝達し、ライン１４９を介して加熱された蒸留物を供給し、ライン３１０を介して冷却された熱伝達媒体を供給することができる。ライン１４６中の中間蒸留物の少なくとも一部を、ライン３３０を介して第２生成物として回収することができる。例えば、ライン１４６中の中間蒸留物の約５重量％、約１０重量％、約２５重量％、約５０重量％、約７５重量％、約９０重量％、約９５重量％、約９９重量％以上を、ライン３３０を介して第２生成物として回収することができる。この場合、残余は、熱交換ゾーン１４０に導入される。熱交換ゾーン１４０内では、中間蒸留物の少なくとも一部を蒸発させ、ライン１４９を介してストリッピング区分１２５に送り、再利用することができる。１つ以上の実施形態において、ライン１４６を介して熱交換ゾーン１４０に導入される中間蒸留物の約５重量％、約１０重量％、約２５重量％、約５０重量％、約７５重量％、約９０重量％、約９５重量％、又は約９９重量％以上を、熱交換ゾーン１４０内で蒸発させることができる。１つ以上の実施形態において、ライン１４６中の中間蒸留物が純粋な製品組成、例えば単一成分に近づくにつれ、ライン１４６中の中間蒸留物の温度に対するライン１４９中の加熱された中間蒸留物の温度の上昇は減少するであろう。例えば、ライン１４６中の中間蒸留物が純粋な製品組成を有する場合、熱交換ゾーン１４０内で熱交換した後の温度の上昇は、最小限又はさらには測定不能であり得る。
【００６３】
熱交換ゾーン１４０からライン３１０を介して回収される熱伝達媒体を、膨脹弁１６０を貫流させることにより膨張させることができる。熱伝達媒体が膨張することにより、ライン３１５を介して冷却された熱伝達媒体を供給することができる。１つ以上の膨脹弁１６０を貫流することによる圧力低下により、ライン３１０中の熱伝達媒体の全て又は一部を急速に気化（ｆｌａｓｈ）又は蒸発させることができる。１つ以上の実施形態において、ライン３１０中の熱伝達媒体の約５重量％、約１０重量％、約２５重量％、約５０重量％、約７５重量％、約９０重量％、約９５重量％、約９９重量％以上を、１つ以上の膨脹弁１６０を貫流させることにより、蒸発させることができる。図示されていないが、１つ以上の実施形態において、膨脹弁１６０は、作業出力を有する１つ以上の膨張装置と置き換えることができる。例えば、１つ以上の膨脹弁１６０は、作業出力を有する１つ以上の流体膨張装置と置き換えることができる。１つ以上の流体膨張装置によって得られる作業出力を用いて、１つ以上の発電機（図示せず）により電気を発生させることができる。別の実施例では、１つ以上の流体膨張装置によって得られる作業出力を用いて、直接の機械的接続（図示せず）により圧縮機１３０の駆動を支援することができる。
【００６４】
ライン３１５中の熱伝達媒体を、１つ以上の第３熱交換ゾーン３２０に導入することができる。第３熱交換ゾーン３２０内では、熱伝達媒体の温度は、ライン１２１を介して導入される第１生成物から熱伝達媒体に間接的に熱を伝達することにより、上昇し得る。少なくとも１つの具体的な実施形態では、ライン３１５中の熱伝達媒体は、純粋な熱伝達媒体、即ち単一成分であり得る。純粋な熱伝達媒体を熱交換ゾーン３２０内で蒸発させ、温度はほとんど又はまったく上昇しない可能性がある。ライン３２５を介して熱交換ゾーン３２０から熱伝達媒体を回収し、圧縮機１３０に送って再利用することができる。
【００６５】
ライン１２１中の第１生成物の全て又は一部を、熱交換ゾーン３２０内で凝縮することができる。例えば、ライン１２１中の第１生成物の約５重量％、約１０重量％、約２５重量％、約５０重量％、約７５重量％、約９０重量％、約９５重量％、約９９重量％以上を、熱交換ゾーン３２０内で凝縮することができる。ライン３３５中の第１生成物の約５重量％、約１０重量％、約２５重量％、約５０重量％、約７５重量％、約９５重量％、約９９重量％以上を、ライン３４０を介して分留塔１１０の精留区分１２０に送り、再利用することができる。ライン３３５中の第１生成物の約５重量％、約１０重量％、約２５重量％、約５０重量％、約７５重量％、約９５重量％、約９９重量％以上を、ライン３４５を介して最終第１生成物として回収することができる。図示されていないが、１つ以上の実施形態において、ライン３３５中の第１生成物を１つ以上の熱交換器に導入してさらに冷却し、且つ／又は１つ以上のアキュムレーター又はセパレーターに導入して、ライン３３５を介する流体第１生成物及び気体生成物（図示せず）を供給することができる。ライン３４０を介して精留区分１２０に送られて再利用される第１生成物の量は、一定であったり、変化したりし得る。
【００６６】
図示されていないが、１つ以上の実施形態において、ライン３１５中の膨張した熱伝達媒体をアキュムレーター又はセパレーターに導入し、液相熱伝達媒体から気相熱伝達媒体を分離することができる。気相熱伝達媒体をセパレーターから圧縮機１３０に導入し、液相熱伝達媒体を熱交換ゾーン３２０に導入することができる。
【００６７】
熱交換ゾーン３２０は、精留区分１２０からライン１２１を介して回収される第１生成物の温度下げる１つ以上の熱伝達システム、装置、又はシステム及び／又は装置の任意の組み合わせを含み得る。例えば、熱交換ゾーン３２０は、１つ以上のシェルアンドチューブ式熱交換器、プレートアンドフレーム式熱交換器、Ｕチューブ型熱交換器、曲管熱交換器、バイオネット管（ｂａｙｏｎｅｔ−ｔｕｂｅ）熱交換器、渦巻型熱交換器、流下膜式熱交換器又はこれらの任意の組み合わせを含み得る。熱交換ゾーン３２０は、下限温度約−２００℃、約−１００℃、約−５０℃、約０℃、又は約５０℃から、上限温度約１００℃、約３００℃、約５００℃、約７００℃、又は約１，０００℃までの範囲の温度で作動することができる。熱交換ゾーン３２０は、下限圧力約５０ｋＰａ、約７５ｋＰａ、約１００ｋＰａ、約２００ｋＰａ、又は約３００ｋＰａから、上限圧力約４００ｋＰａ、約６００ｋＰａ、約９００ｋＰａ、約１，２００ｋＰａ、約１，５００ｋＰａ、約２，０００ｋＰａ、又は約３，０００ｋＰａまでの範囲の圧力で作動することができる。
【００６８】
図４は、１つ以上の実施形態による、分割壁塔及び閉ループヒートポンプシステムを用いた、複数成分流体を分留する別の例示的システム４００を示している。システム４００は、１つ以上の分留塔１１０、１つ以上の圧縮機１３０、１つ以上の熱交換ゾーン（４つの熱交換ゾーン１４０、１７０、３２０が図示されている）、及び１つ以上の膨脹弁１６０を含み得るが、これに限定されない。これらの構成要素は、図１〜３を参照しながら上述したものと同様であり得る。１つ以上の実施形態において、システム４００は、分留塔１１０の全て又は一部の加熱及び冷却の必要性に合致しうる、再循環型の「閉ループ」熱伝達媒体を含み得る。この場合、システム３００は、再循環型の熱伝達媒体に熱を伝達することができる１つ以上の熱交換ゾーン３２０を含み得る。ライン１０３を介して複数成分流体を分留塔１１０に導入することができる。分留塔１１０は複数成分流体を分離し、ライン１２１を介して第１生成物を供給し、ライン１４６を介して中間蒸留物を供給し、ライン１７６を介してプロセス流体を供給することができる。
【００６９】
ライン４０５を介して熱伝達媒体を圧縮機１３０に導入し、ライン４１０を介して第１温度及び第１圧力の第１の圧縮された熱伝達媒体を供給し、ライン４２０を介して第２温度及び第２圧力の第２の圧縮された熱伝達媒体を供給することができる。ライン４０５中の熱伝達媒体は、図３を参照しながら上述した熱伝達媒体と同様であり得る。図示されていないが、１つ以上の実施形態において、ライン４０５中の熱伝達媒体を、１つ以上の圧縮機１３０に導入する前にセパレーターに導入し、任意の流体の少なくとも一部を除去し、ライン４０５を介して気体の熱伝達媒体を供給することができる。図示されていないが、１つ以上の実施形態において、ライン４１０及び／又はライン４２０中の圧縮された熱伝達媒体を１つ以上の熱交換器に導入し、ライン４１０及び／又は４２０中の圧縮された熱伝達媒体の温度及び／又は圧力を、１つ以上の圧縮機１３０によって供給されたときよりも高くすることができる。
【００７０】
ライン４１０中の第１の圧縮された熱伝達媒体の温度は、分留塔１１０からライン１４６を介して回収される中間蒸留物の沸点より高い温度であり得る。ライン４２０中の第２の圧縮された熱伝達媒体の温度は、ストリッピング区分１２５からライン１７６を介して回収されるプロセス流体の沸点より高い温度であり得る。ライン４１０中の第１温度は、ライン４２０中の第２温度以下であり得る。ライン４１０中の第１圧力は、ライン４２０中の第２圧力以下であり得る。
【００７１】
圧縮機１３０からライン４１０を介して回収される圧縮された熱伝達媒体を、熱交換ゾーン１４０に導入することができる。熱交換ゾーン１４０では、ライン４１０を介して導入される圧縮された熱伝達媒体から、ライン１４６を介して導入される中間蒸留物に、間接的に熱を伝達することができる。熱交換ゾーン１４０からライン１４９を介して加熱された留出物を回収し、分留塔１１０に送って再利用し、熱交換ゾーン１４０からライン４１５を介して冷却された熱伝達媒体を回収することができる。１つ以上の実施形態において、ライン１４６中の中間蒸留物の少なくとも一部を、熱交換ゾーン１４０内で部分的に又は完全に蒸発させることができる。例えば、ライン１４６中の中間蒸留物の約５重量％、約１０重量％、約２５重量％、約５０重量％、約７５重量％、約９０重量％、約９５重量％、約９９重量％以上を、熱交換ゾーン１４０内で蒸発させることができる。部分的に又は完全に蒸発した中間蒸留物を、ライン１４９を介してストリッピング区分１２５に送り、再利用することができる。
【００７２】
ライン１４６中の中間蒸留物の少なくとも一部を、ライン４４０を介して第２生成物として回収することができる。例えば、ライン１４６中の中間蒸留物の約５重量％、約１０重量％、約２５重量％、約５０重量％、約７５重量％、約９０重量％、約９５重量％、約９９重量％以上を、ライン４４０を介して第２生成物として回収することができる。
【００７３】
ライン４２０中の圧縮された熱伝達媒体を、熱交換ゾーン１７０に導入することができる。熱交換ゾーン１７０では、熱伝達媒体から、ライン１７６を介して導入されるプロセス流体に、間接的に熱を伝達し、ライン１７９を介して加熱されたプロセス流体を供給し、ライン４２５を介して冷却された熱伝達媒体を供給することができる。１つ以上の実施形態において、ライン１７６を介して、プロセス流体の全て又は一部を熱交換ゾーン１７０に導入することができる。この場合、残余は第３生成物としてライン１９０を介して回収することができる。冷却された熱伝達媒体を、ライン４２５を介し、１つ以上の膨脹弁１６０を貫流させることにより、膨張させることができる。１つ以上の膨脹弁１６０を通過させて熱伝達媒体を膨張させることにより、圧力を低下させることができる。そのため、熱伝達媒体を部分的又は完全に蒸発させることができる。１つ以上の実施形態において、ライン４２５中の熱伝達媒体の約５重量％、約１０重量％、約２５重量％、約５０重量％、約７５重量％、約９０重量％、約９５重量％、約９９重量％以上を、１つ以上の膨脹弁１６０を貫流させることにより蒸発させることができる。
【００７４】
ライン４１５中の冷却された熱伝達媒体を、ライン４２５中の冷却された熱伝達媒体と混合又は組み合わせることができる。組み合わされた熱伝達媒体を、膨脹弁１６０に導入することができる。図示されていないが、１つ以上の実施形態において、１つ以上の膨脹弁１６０は、１つ以上の作業出力を有する膨張装置と置き換えることができる。例えば、１つ以上の膨脹弁１６０は、１つ以上の作業出力を有する流体膨張装置と置き換えることができる。１つ以上の流体膨張装置により得られる作業出力を利用して、１つ以上の発電機（図示せず）により電気を生成することができる。別の実施例では、１つ以上の流体膨張装置によって得られる作業出力を用い、直接の機械的接続（図示せず）により圧縮機１３０の駆動を支援することができる。
【００７５】
１つ以上の膨脹弁１６０からライン４３０を介して回収される熱伝達媒体の少なくとも一部を、１つ以上の第３の熱交換ゾーン３２０に導入することができる。１つ以上の第３熱交換ゾーン３２０内では、ライン１２１を介して導入される第１生成物の温度を、ライン４３０中の熱伝達媒体の全て又は一部を使って低下させることができる。熱交換ゾーン３２０からライン４０５を介して回収される熱伝達媒体を圧縮機１３０に送り、再利用することができる。
【００７６】
ライン１２１中の第１生成物の少なくとも一部を、熱交換ゾーン３２０内で凝縮することができる。例えば、ライン１２１中の第１生成物の約５重量％、約１０重量％、約２５重量％、約５０重量％、約７５重量％、約９０重量％、約９５重量％、約９９重量％以上を、熱交換ゾーン３２０内で凝縮することができる。第１生成物は、熱交換ゾーン３２０からライン３３５を介して回収することができる。ライン３３５中の第１生成物の少なくとも一部を、ライン３４０を介して精留区分１２０に送り、再利用することができる。ライン３３５中の第１生成物の約５重量％、約１０重量％、約２５重量％、約５０重量％、約７５重量％、約９５重量％、約９９重量％以上を、ライン３４５を介して最終生成物として回収することができる。
【００７７】
図示されていないが、１つ以上の実施形態において、ライン４３０を介して膨張した熱伝達媒体をアキュムレーター又はセパレーターに導入し、液相熱伝達媒体から気相熱伝達媒体を分離することができる。気相熱伝達媒体をセパレーターから圧縮機１３０に導入し、液相熱伝達媒体を熱交換ゾーン３２０に導入することができる。
【００７８】
プロセス条件及びシステム要件によって、選択的な補助熱交換ゾーン４５０を使用して、ライン１７６を介して回収されるプロセス流体の少なくとも一部に熱を供給することができる。ライン４５７を介して熱伝達媒体を熱交換ゾーン４５０に導入することができる。熱交換ゾーン４５０では、熱伝達媒体から、ライン４５３を介して導入されるプロセス流体に、間接的に熱を伝達し、ライン４５５を介して加熱されたプロセス流体を供給し、ライン４５９を介して冷却された熱伝達媒体を供給することができる。加熱されたプロセス流体を、ライン４５５を介してストリッピング区分１２５に送り、再利用することができる。ライン４５３を介して補助的熱交換ゾーン４５０に導入されるプロセス流体の少なくとも一部を、補助的熱交換ゾーン４５０内で蒸発させることができる。ライン４５３中の流体の約５重量％、約１０重量％、約２５重量％、約５０重量％、約７５重量％、約９０重量％、約９５重量％、約９９重量％以上を、補助的熱交換ゾーン４５０内で蒸発させ、ライン４５５を介してストリッピング区分１２５に送り、再利用することができる。
【００７９】
ライン４５７中の熱伝達媒体としては、水、蒸気、プロセス流体、排ガス、熱伝達油又は炭化水素、あるいはこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これに限定されない。ライン４５７中の熱伝達媒体は、システム２００の作動要件に依存し得る任意の適切な圧力及び温度であり得る。
【００８０】
熱交換ゾーン４５０は、ライン４５３を介して導入される流体の温度を上昇させる任意のシステム、装置、あるいはシステム及び／又は装置の組み合わせを含み得る。１つ以上の実施形態において、補助的熱交換ゾーン４５０は、１つ以上のシェルアンドチューブ式熱交換器、プレートアンドフレーム式熱交換器、Ｕチューブ型熱交換器、曲管熱交換器、バイオネット管（ｂａｙｏｎｅｔ−ｔｕｂｅ）熱交換器、渦巻型熱交換器、流下膜式熱交換器又はこれらの任意の組み合わせを含み得る。１つ以上の実施形態において、補助的熱交換ゾーン４５０は、直接燃焼式ヒーターであり得る。
【００８１】
補助的熱交換ゾーン４５０は、下限温度約−２００℃、約−１００℃、約−５０℃、約０℃、又は約５０℃から、上限温度約１００℃、約３００℃、約５００℃、約７００℃、又は約１，０００℃までの範囲の温度で作動することができる。補助的熱交換ゾーン４５０は、下限圧力約５０ｋＰａ、約７５ｋＰａ、約１００ｋＰａ、約２００ｋＰａ、又は約３００ｋＰａから、上限圧力約４００ｋＰａ、約６００ｋＰａ、約９００ｋＰａ、約１，２００ｋＰａ、約１，５００ｋＰａ、約２，０００ｋＰａ、又は約３，０００ｋＰａまでの範囲の圧力で作動することができる。
【００８２】
図５は、１つ以上の実施形態による、分留塔からの中間流体回収装置の一例の部分概略図を示している。１つ以上の実施形態において、例えば、チムニートレイ（ｃｈｉｍｎｅｙ  ｔｒａｙｓ）５０５等の適切な流体トラップアウト（ｔｒａｐ−ｏｕｔ）装置を、ストリッピング区分１２５内に配置することができる。チムニートレイ（ｃｈｉｍｎｅｙ  ｔｒａｙｓ）は、ライン１４６を介して流体を供給し、図１〜４を参照しながら上述したように、熱交換ゾーン１４０に導入することができる。チムニートレイ（ｃｈｉｍｎｅｙ  ｔｒａｙ）５０５のストリッピング区分１２５内における詳細な位置又は場所は、図１〜４を参照しながら上述したシステム１００、２００、３００、及び４００によって得られるエネルギー節約の量又は大きさに影響し得る。また、チムニートレイ（ｃｈｉｍｎｅｙ  ｔｒａｙ）５０５の位置又は場所は、ライン１４６を介して回収される流体中の１つ以上の成分の具体的な量又は濃度にも影響し得る。このようなチムニートレイ５０５の位置又は場所による流体中の成分の量又は濃度への影響は、ライン１０３を介して導入される複数成分流体の組成によっても異なり得る。
【００８３】
図６は、１つ以上の実施形態による、分留塔からの中間流体回収装置の別の一例の部分概略図を示している。１つ以上の実施形態において、例えば、チムニートレイ（ｃｈｉｍｎｅｙ  ｔｒａｙ）６０５等の適切な流体トラップアウト（ｔｒａｐ−ｏｕｔ）装置を、第２分留ゾーン１１９内に配置することができる。図示のように、チムニートレイ（ｃｈｉｍｎｅｙ  ｔｒａｙ）６０５は、分割壁１１５の下端部の上方に配置することができる。チムニートレイ（ｃｈｉｍｎｅｙ  ｔｒａｙ）６０５の第２分留ゾーン１１９内における詳細な位置又は場所は、図１〜４を参照しながら上述したシステム１００、２００、３００、及び４００によって供給されるエネルギー節約の量又は大きさに影響し得る。また、チムニートレイ（ｃｈｉｍｎｅｙ  ｔｒａｙ）６０５の位置又は場所は、ライン１４６を介して回収される流体中の１つ以上の成分の具体的な量又は濃度にも影響し得る。このようなチムニートレイ６０５の位置又は場所による流体中の成分の量又は濃度への影響は、ライン１０３を介して導入される複数成分流体の組成によっても異なり得る。
【００８４】
図７は、１つ以上の実施形態による、分留塔からの中間流体回収装置のさらに別の一例の部分概略図を示している。１つ以上の実施形態において、例えば、チムニートレイ（ｃｈｉｍｎｅｙ  ｔｒａｙ）７０５等の適切な流体トラップアウト（ｔｒａｐ−ｏｕｔ）装置を、分割壁１１５のストリッピング区分１２５側の端部に配置され得る。チムニートレイ（ｃｈｉｍｎｅｙ  ｔｒａｙ）を分割壁１１５の端部に配置すれば、図５及び６に示すようにチムニートレイ（ｃｈｉｍｎｅｙ  ｔｒａｙ）７０５をそれぞれ第２分留区分１１９内又はストリッピング区分１２５内に配置することにより供給されるエネルギー節約の量を変えることができる。
【００８５】
本発明の実施形態を以下の机上の実施例と共にさらに説明することができる。６つの模擬実施例が提供されている。４つの実施例（実施例１〜４）は、図１及び２について上述した１つ以上の実施形態による、高圧のヒートポンプ及び低圧のヒートポンプ（即ち熱交換器１４０、１７０）を用いた、複数成分流体の分離に関する。２つの比較例（実施例Ｃ１及びＣ２）は、ヒートポンプ（即ち熱交換器１４０、１７０）を用いずに分割壁塔だけを使用した場合の同一の複数成分流体の分離に関する。
【００８６】
さらに詳細には、実施例１は、低圧ヒートポンプ１４０を分割壁塔１１０と組み合わせて使用し、熱を取り込むために燃焼ヒーターを用いる。実施例２は、低圧ヒートポンプ１４０及び高圧ヒートポンプ１７０の両方を分割壁塔１１０と組み合わせて使用し、熱を取り込むために燃焼ヒーターを用いる。実施例３は、低圧ヒートポンプ１４０を分割壁塔１１０と組み合わせて使用し、熱を取り込むために蒸気を用いる。実施例４は、低圧ヒートポンプ１４０及び高圧ヒートポンプ１７０の両方を分割壁塔１１０と組み合わせて使用し、熱を取り込むために蒸気を用いる。
【００８７】
比較例Ｃ１及びＣ２の分離システムに導入される全ての熱は、外部供給源から供給することができる。即ち、ヒートポンプ１４０、１７０は使用されない。比較例Ｃ１では燃焼ヒーターが用いられ、比較例Ｃ２では蒸気が用いられる。
【００８８】
全ての実施例において、供給物は、０．２５モル％のＣ3炭化水素、１９．４モル％のｉ−ブタン、４８．２モル％のｎ−ブタン、並びにＣ5炭化水素及びより重い炭化水素の混合物を含む、複数成分炭化水素である。全ての実施例において、複数成分供給物は分割壁塔１１０内で分離され、ライン１２１を介して９８モル％以上のｉ−ブタンから成る第１生成物が供給され、ライン１８０を介して９８モル％以上のｎ−ブタンから成る第２生成物が供給され、ライン１７６を介してＣ5炭化水素及びより重い成分から成る第３生成物又はプロセス流体が供給される。ライン１０３を介して分割壁塔１１０に流れる供給物の流量は、６００ｋｍｏｌ／時である。ライン１０３を介する供給物の平均分子量は、６４．５である。表１は模擬実施例の結果をまとめている。
【００８９】
【表１】
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【００９０】
表１に示すように、低圧ヒートポンプ及び高圧ヒートポンプを用いずに分割壁塔１１０を作動する場合の年間コストは、約２，２００，０００ドルである。驚くべきことに、低圧ヒートポンプ１４０を追加すると、作動コストは顕著に減少し、約３０％減又は１，５６１，０００ドルとなる。さらに驚くべきことに、低圧ヒートポンプ１４０及び高圧ヒートポンプ１７０の両方を追加すると、作動コストは約３７％減又は１，３９１，０００ドルまで低減される。
【００９１】
さらに、低圧ヒートポンプ１４０及び高圧ヒートポンプ１７０を用いずに分割壁塔１１０を作動する場合の年間コストは、約１，５１８，０００である。驚くべきことに、低圧ヒートポンプ１４０を追加すると、作動コストは顕著に減少し、即ち約１８％減又は１，２４７，０００ドルとなる。また、驚くべきことに、低圧ヒートポンプ１４０及び高圧ヒートポンプ１７０の両方を追加すると、分割壁塔１１０のみの場合よりも作動コストは下がるものの、低圧ヒートポンプ１４０のみを用いた分割壁塔１１０ほど顕著に下がらず、約１０％減又は１，３７０，０００ドルとなる。
【００９２】
一定の実施形態及び特徴は、一連の上限値及び一連の下限値を使って説明している。特に明記しない限り、任意の下限値から任意の上限値までの範囲が想定されることを理解すべきである。一定の下限値、上限値、及び範囲が、以下に１つ以上の請求項で明記されている。数値は全て、「約」又は「およそ」が付された数値であり、実験誤差及び当業者が予測する変動を考慮したものである。
【００９３】
様々な用語を上記で定義している。請求項で使用される用語が上記で定義されていない場合は、少なくとも１つの印刷された刊行物又は発行された特許で当業者が示した当該用語に与えられた最も意味の広い定義を当該用語に当てはめるものとする。さらに、本出願中に記載された全ての特許、試験手順、及びその他の文献は、かかる開示が本出願と矛盾しない限り、及びかかる援用が許可される全ての管轄権において、その全体が参照により援用される。
【００９４】
上述の内容は本発明の実施形態に関するものであるが、本発明のその他の実施形態及びさらなる実施形態が、本発明の基本的範囲から逸脱することなく考案されてもよい。本発明の範囲は、以下の請求項により決定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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