(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタン、Ｃ２成分、Ｃ３成分およびより重質の炭化水素成分を含むガスストリーム（３１）を、揮発性の残留ガス留分（４１ｃ）と、前記Ｃ２成分、Ｃ３成分およびより重質の炭化水素成分の大部分を含むか、または、前記Ｃ３成分およびより重質の炭化水素成分の大部分を含む比較的揮発が低い物質の留分（４４）とに分離するための方法であって、
（１）前記ガスストリーム（３１）を、第一の部分（３２）と第二の部分（３３）とに分割し；
（２）前記第一の部分（３２）を冷却し（１１８ａ）；
（３）前記第二の部分（３３）を冷却し（１１８ｄ）；
（４）前記冷却した第一の部分（３２ａ）を前記冷却した第二の部分（３３ａ）と合わせ、冷却したガスストリーム（３１ａ）を形成し；
（５）前記冷却したガスストリーム（３１ａ）を、第一ストリーム（３６）と第二ストリーム（３９）とに分割し；
（６）前記第一ストリーム（３６）をその実質的に全体が凝縮されるまで冷却し（１１８ａ）、その後より低圧に膨脹させる（１４）ことによってそれ（３８ａ）をさらに冷却し；
（７）前記膨脹させ冷却した第一ストリーム（３８ｂ）を、フィード冷却セクション、セパレーターセクション、吸収セクション及び脱メタンセクションをハウジング内に格納してなる処理組立体（１１８）中に格納された吸収手段（１１８ｃ）にトップフィードとして供給し；
（８）前記第二ストリーム（３９）を前記より低圧に膨張させ（１５）、前記吸収手段（１１８ｃ）へのボトムフィード（３９ａ）として供給し；
（９）蒸留蒸気ストリームを前記吸収手段（１１８ｃ）の上部領域から回収し、前記処理組立体（１１８）中に格納された１またはそれより多くの熱交換手段（１１８ａ）中で加熱することによって工程（２）および（６）の冷却の少なくとも一部を供給し、その後、前記加熱した蒸留蒸気ストリーム（４１）を前記揮発性の残留ガス留分として前記処理組立体（１１８）から送り出し；
（１０）蒸留液体ストリームを前記吸収手段（１１８ｃ）の下部領域から回収し、前記処理組立体（１１８）中に格納された熱物質移動手段（１１８ｄ）中で加熱することによって工程（３）の冷却の少なくとも一部を供給し、それと同時に、前記蒸留液体ストリームからより揮発性の高い成分を分離し、その後、前記加熱され分離した蒸留液体ストリーム（４４）を、前記比較的揮発が低い物質の留分として前記処理組立体（１１８）から送り出し；および、
（１１）前記吸収手段（１１８ｃ）へのフィードストリームの量および温度は、前記比較的揮発が低い物質の留分（４４）中の成分の大部分が回収されるような温度に前記吸収手段（１１８ｃ）の前記上部領域の温度を維持するのに効果的である、
上記方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
（ａ）前記冷却した第一の部分（３２ａ）を前記冷却した第二の部分（３３ａ）と合わせ、部分的に凝縮されたガスストリーム（３１ａ）を形成し；
（ｂ）前記部分的に凝縮されたガスストリーム（３１ａ）を分離手段（１２、１１８ｅ）に供給し、そこで分離させて蒸気ストリーム（３４）と少なくとも１つの液体ストリーム（３５）とを提供し；
（ｃ）前記蒸気ストリーム（３４）を、前記第一ストリーム（３６）と前記第二ストリーム（３９）とに分割し；
（ｄ）前記少なくとも１つの液体ストリーム（３５）の少なくとも一部分（４０）を前記より低圧に膨張させ（１７）、前記吸収手段（１１８ｃ）に追加のボトムフィード（４０ａ）として供給する、
上記方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、
（ａ）前記少なくとも１つの液体ストリーム（３５）の少なくとも一部分（３７）と前記第一ストリーム（３６）とを合わせて、合わせたストリーム（３８）を形成し；
（ｂ）前記合わせたストリーム（３８）をその実質的に全体が凝縮されるまで冷却し、その後より低圧に膨脹させる（１４）ことによってそれ（３８ａ）をさらに冷却し；
（ｃ）前記膨脹させ冷却した合わせたストリーム（３８ｂ）を、前記吸収手段（１１８ｃ）に前記トップフィードとして供給し；
（ｄ）前記少なくとも１つの液体ストリーム（３５）の残存する全ての部分（４０）を前記より低圧に膨張させ（１７）、前記吸収手段（１１８ｃ）に追加のボトムフィード（４０ａ）として供給し；
（ｅ）前記蒸留蒸気ストリームを、前記処理組立体（１１８）中に格納された１またはそれより多くの熱交換手段（１１８ａ）中で加熱することによって工程（２）および（ｂ）の冷却の少なくとも一部を供給する、
上記方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、
（ａ）前記第一の部分（３２）を冷却し（１１８ａ）、その後、前記より低圧に膨脹させ（１５）；
（ｂ）前記膨脹させ冷却した第一の部分（３４ａ）を、前記吸収手段（１１８ｃ）に前記ボトムフィードとして供給し；
（ｃ）前記第二の部分（３３）をその実質的に全体が凝縮されるまで冷却し（１１８ｄ、１１８ａ）、その後、前記より低圧に膨脹させる（１４）ことによってそれらをさらに冷却し；
（ｄ）前記膨脹させ冷却した第二の部分（３８ｂ）を、前記トップフィードとして前記吸収手段（１１８ｃ）に供給し；
（ｅ）前記蒸留蒸気ストリームを前記吸収手段（１１８ｃ）の前記上部領域から回収し、前記１またはそれより多くの熱交換手段（１１８ａ）中で加熱することによって工程（ａ）および（ｃ）の冷却の少なくとも一部を供給し；
（ｄ）前記蒸留液体ストリームを前記吸収手段（１１８ｃ）の前記下部領域から回収し、前記熱物質移動手段（１１８ｄ）中で加熱することによって工程（ｃ）の冷却の少なくとも一部を供給する、
上記方法。
【請求項５】
請求項４記載の方法であって、
（ａ）前記第一の部分（３２）を、それらを部分的に凝縮するのに十分な程度に冷却し（１１８ａ）；
（ｂ）前記部分的に凝縮された第一の部分（３２ａ）を分離手段（１２、１１８ｅ）に供給し、そこで分離させて蒸気ストリーム（３４）と少なくとも１つの液体ストリーム（３５）とを提供し；
（ｃ）前記蒸気ストリーム（３４）をより低圧に膨張させ（１５）、前記吸収手段（１１８ｃ）に前記ボトムフィード（３４ａ）として供給し；
（ｄ）前記少なくとも１つの液体ストリーム（３５）の少なくとも一部分（４０）を前記より低圧に膨張させ（１７）、前記吸収手段（１１８ｃ）に追加のボトムフィード（４０ａ）として供給する、
上記方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法であって、
（ｉ）前記第二の部分（３３）を冷却し（１１８ｄ）、その後、前記少なくとも１つの液体ストリーム（３５）の少なくとも一部分（３７）と合わせて、合わせたストリーム（３８）を形成し；
（ｉｉ）前記合わせたストリーム（３８）をその実質的に全体が凝縮されるまで冷却し（１１８ａ）、その後、前記より低圧に膨脹させる（１４）ことによってそれらをさらに冷却し；
（ｉｉｉ）前記膨脹させ冷却した合わせたストリーム（３８ｂ）を、前記トップフィードとして前記吸収手段（１１８ｃ）に供給し；
（ｉｖ）前記少なくとも１つの液体ストリーム（３５）の残存する全ての部分（４０）を前記より低圧に膨張させ（１７）、前記吸収手段（１１８ｃ）に追加のボトムフィード（４０ａ）として供給し；
（ｖ）前記蒸留蒸気ストリームを前記１またはそれより多くの熱交換手段（１１８ａ）中で加熱することによって工程（ａ）および（ｉｉ）の冷却の少なくとも一部を供給する、
上記方法。
【請求項７】
（１）前記熱物質移動手段（１１８ｄ）が、上部および下部領域に配置され；および、
（２）前記膨脹させた少なくとも１つの液体ストリームの少なくとも一部分（４０ａ）を、前記熱物質移動手段（１１８ｄ）の前記上部領域と下部領域との間に入るように前記処理組立体（１１８）に供給する、請求項２又は５に記載の方法。
【請求項８】
（１）前記熱物質移動手段（１１８ｄ）が、上部および下部領域に配置され；および、
（２）前記膨脹させた少なくとも１つの液体ストリームの残存する全ての部分（４０ａ）を、前記熱物質移動手段（１１８ｄ）の前記上部領域と下部領域との間に入るように前記処理組立体（１１８）に供給する、請求項３又は６に記載の方法。
【請求項９】
前記分離手段（１１８ｅ）が、前記処理組立体中に格納されている、請求項２、３、５、６、７、８に記載の方法。
【請求項１０】
（１）ガス回収手段（１１８ｅ）が、前記処理組立体（１１８）中に格納されており；
（２）追加の熱物質移動手段が、前記ガス回収手段（１１８ｅ）の内部に含まれ、ここで前記追加の熱物質移動手段は、外部の冷却媒体のための１またはそれより多くのパスを含み；
（３）前記冷却したガスストリーム（３１ａ）を前記ガス回収手段（１１８ｅ）に供給し、前記外部の冷却媒体によってさらに冷却させるために前記追加の熱物質移動手段に向かわせ；および、
（４）前記さらに冷却したガスストリーム（３４）を、前記第一ストリーム（３６）および第二ストリーム（３９）に分割する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
（１）ガス回収手段（１１８ｅ）が、前記処理組立体（１１８）中に格納されており；
（２）追加の熱物質移動手段が、前記ガス回収手段（１１８ｅ）の内部に含まれ、ここで前記追加の熱物質移動手段は、外部の冷却媒体のための１またはそれより多くのパスを含み；
（３）前記冷却した第一の部分（３２ａ）を前記ガス回収手段（１１８ｅ）に供給し、前記外部の冷却媒体によってさらに冷却させるために、前記追加の熱物質移動手段に向かわせ；および、
（４）前記さらに冷却された第一の部分（３４）を前記より低圧に膨張させ（１５）、その後、前記吸収手段（１１８ｃ）に前記ボトムフィード（３４ａ）として供給する、請求項４に記載の方法。
【請求項１２】
（１）追加の熱物質移動手段が、前記分離手段（１２、１１８ｅ）の内部に含まれ、ここで前記追加の熱物質移動手段は、外部の冷却媒体のための１またはそれより多くのパスを含み；
（２）前記蒸気ストリームを、前記追加の熱物質移動手段に向かわせ、前記外部の冷却媒体によって冷却して追加の凝縮液を形成し；および、
（３）前記凝縮液を、そこで分離された前記少なくとも１つの液体ストリーム（３５）の一部にする、請求項２、３、５、６、７、８または９に記載の方法。
【請求項１３】
前記熱物質移動手段（１１８ｄ）が、前記蒸留液体ストリームから前記より揮発性の高い成分を分離するために前記フィードガス（３３）によって提供された加熱を補うための外部の加熱媒体のための１またはそれより多くのパスを含む、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
メタン、Ｃ２成分、Ｃ３成分およびより重質の炭化水素成分を含むガスストリーム（３１）を、揮発性の残留ガス留分（４１ｃ）と、前記前記Ｃ２成分、Ｃ３成分およびより重質の炭化水素成分の大部分を含むか、または、前記Ｃ３成分およびより重質の炭化水素成分の大部分を含む比較的揮発が低い物質の留分（４４）とに分離するための装置であって、
（１）前記ガスストリーム（３１）を第一の部分（３２）と第二の部分（３３）とに分割するための、第一の分割手段；
（２）処理組立体（１１８）中に格納され、前記第一の部分（３２）を受け取り、それを冷却するために前記第一の分割手段に連結された、第一の熱交換手段（１１８ａ）；
（３）前記処理組立体（１１８）中に格納され、前記第二の部分（３３）を受け取り、それを冷却するために前記第一の分割手段に連結された、熱物質移動手段（１１８ｄ）；
（４）前記冷却した第一の部分（３２ａ）および前記冷却した第二の部分（３３ａ）を受け取り、冷却したガスストリーム（３１ａ）を形成するために前記第一の熱交換手段（１１８ａ）と前記熱物質移動手段（１１８ｄ）とに連結された、合流手段；
（５）前記冷却したガスストリームを受け取り、それを第一ストリーム（３６）および第二ストリーム（３９）に分割するために前記合流手段に連結された、第二の分割手段；
（６）前記処理組立体（１１８）中に格納され、前記第一ストリーム（３６）を受け取り、実質的にそれが凝縮されるのに十分な程度にそれを冷却するために前記第二の分割手段に連結された、第二の熱交換手段（１１８ａ）；
（７）前記実質的に凝縮した第一ストリーム（３８ａ）を受け取り、それをより低圧に膨脹させるために前記第二の熱交換手段（１１８ａ）に連結された、第一の膨張手段（１４）；
（８）前記処理組立体（１１８）中に格納され、前記膨脹させ冷却した第一ストリーム（３８ｂ）をそれらへのトップフィードとして受け取るために前記第一の膨張手段（１４）に連結された、吸収手段（１１８ｃ）；
（９）前記第二ストリーム（３９）を受け取り、それを前記より低圧に膨脹させるために前記第二の分割手段に連結され、さらに前記吸収手段（１１８ｃ）に連結されて、前記膨脹した第二ストリーム（３９ａ）をボトムフィードとして前記吸収手段（１１８ｃ）に供給する第二の膨張手段（１５）；
（１０）前記処理組立体（１１８）中に格納され、前記吸収手段（１１８ｃ）の上部領域からの蒸留蒸気ストリームを受け取るために前記吸収手段（１１８ｃ）に連結された、蒸気回収手段；
（１１）前記蒸留蒸気ストリームを受け取り、それを加熱することによって工程（６）の冷却の少なくとも一部を供給するためにさらに前記蒸気回収手段に連結された、前記第二の熱交換手段（１１８ａ）；
（１２）前記第一の熱交換手段（１１８ａ）は前記第二の熱交換手段（１１８ａ）にさらに連結されており、前記加熱した蒸留蒸気ストリームを受け取り、それをさらに加熱することによって、工程（２）の冷却の少なくとも一部を供給し、その後、前記さらに加熱された蒸留蒸気ストリーム（４１）を前記処理組立体（１１８）から前記揮発性の残留ガス留分として送り出し；
（１３）前記処理組立体（１１８）中に格納され、前記吸収手段（１１８ｃ）の下部領域から蒸留液体ストリームを受け取るために前記吸収手段（１１８ｃ）に連結された、液体回収手段；
（１４）前記熱物質移動手段（１１８ｄ）は前記液体回収手段にさらに連結されており、前記蒸留液体ストリームを受け取り、それを加熱することによって、工程（３）の冷却の少なくとも一部を供給し、それと同時に、前記蒸留液体ストリームからより揮発性の高い成分を分離し、その後、前記加熱され分離した蒸留液体ストリームを前記比較的揮発が低い物質の留分（４４）として前記処理組立体（１１８）から送り出し；および、
（１５）前記比較的揮発が低い物質の留分（４４）中の成分の大部分が回収されるような温度に前記吸収手段（１１８ｃ）の前記上部領域の温度が維持されるように前記吸収手段（１１８ｃ）への前記フィードストリームの量および温度を調節するように適合させた、制御手段、
を含む、上記装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の装置であって、
（ａ）前記合流手段は、前記冷却した第一の部分（３２ａ）および前記冷却した第二の部分（３３ａ）を受け取り、部分的に凝縮されたガスストリーム（３１ａ）を形成し；
（ｂ）前記部分的に凝縮されたガスストリーム（３１ａ）を受け取り、それを蒸気ストリーム（３４）と少なくとも１つの液体ストリーム（３５）とに分離するために前記合流手段に連結された、分離手段（１２、１１８ｅ）；
（ｃ）前記蒸気ストリーム（３４）を受け取り、それを第一ストリーム（３６）および第二ストリーム（３９）に分割するために前記分離手段（１２、１１８ｅ）に連結された、第二の分割手段；および
（ｄ）前記少なくとも１つの液体ストリーム（３５）の少なくとも一部分（４０）を受け取り、それを前記より低圧に膨脹させるために前記分離手段（１２）に連結され、さらに前記吸収手段（１１８ｃ）に連結されて、前記膨脹した少なくとも１つの液体ストリーム（３５）の少なくとも一部分（４０）を追加のボトムフィード（４０ａ）として前記吸収手段（１１８ｃ）に供給する第三の膨張手段（１７）
を含む、上記装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の装置であって、
（ａ）前記第一ストリーム（３６）および前記少なくとも１つの液体ストリーム（３５）の少なくとも一部分（３７）を受け取り、合わせたストリーム（３８）を形成するために前記第二の分割手段と前記分離手段（１２、１１８ｅ）とに連結された、追加の合流手段を含み；
（ｂ）前記第二の熱交換手段（１１８ａ）は、前記合わせたストリーム（３８）を受け取り、実質的にそれが凝縮されるのに十分な程度にそれを冷却するために前記追加の合流手段に連結され；
（ｃ）前記第一の膨張手段（１４）は、前記実質的に凝縮した合わせたストリーム（３８ａ）を受け取り、それをより低圧に膨脹させるために前記第二の熱交換手段（１１８ａ）に連結され；
（ｄ）前記吸収手段（１１８ｃ）は、前記膨脹させ冷却した合わせたストリーム（３８ｂ）をそれらへのトップフィードとして受け取るために前記第一の膨張手段（１４）に連結され；
（ｅ）前記第三の膨張手段（１７）は、前記少なくとも１つの液体ストリーム（３５）の残存する全ての部分（４０）を受け取り、それを前記より低圧に膨脹させるために前記分離手段（１２）に連結され、さらに前記吸収手段（１１８ｃ）に連結されて、前記膨脹した少なくとも１つの液体ストリーム（３５）の残存する全ての部分（４０）を追加のボトムフィード（４０ａ）として前記吸収手段（１１８ｃ）に供給し；
（ｆ）前記第二の熱交換手段（１１８ａ）は、さらに前記蒸気回収手段に連結され、前記蒸留蒸気ストリームを受け取り、それを加熱することによって工程（ｂ）の冷却の少なくとも一部を供給する、
上記装置。
【請求項１７】
請求項１４記載の装置であって、
（ａ）前記第二の熱交換手段（１１８ａ）は、前記冷却した第二の部分（３３ａ）を受け取り、および、実質的に凝縮されるのに十分な程度にそれをさらに冷却するために前記熱物質移動手段（１１８ｄ）に連結され；
（ｂ）前記第一の膨張手段（１４）は、前記実質的に凝縮した第二の部分（３８ａ）を受け取り、それをより低圧に膨脹させるために前記第二の熱交換手段（１１８ａ）に連結され；
（ｃ）前記吸収手段（１１８ｃ）は、前記膨脹させ冷却した第二の部分（３８ｂ）をそれらへのトップフィードとして受け取るために前記第一の膨張手段（１４）に連結され；
（ｄ）前記第二の膨張手段（１５）は、前記冷却した第一の部分（３２ａ）を受け取り、それを前記より低圧に膨脹させるために前記第一の熱交換手段（１１８ａ）に連結され、さらに前記吸収手段（１１８ｃ）に連結されて、前記膨脹させ冷却した第一の部分（３４ａ）をボトムフィードとしてそれらに供給し；
（ｅ）前記第二の熱交換手段（１１８ａ）は、さらに前記蒸気回収手段に連結され、前記蒸留蒸気ストリームを受け取り、それを加熱することによって工程（ａ）の冷却の少なくとも一部を供給する、
上記装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の装置であって、
（ａ）前記第一の熱交換手段（１１８ａ）は、前記第一の部分（３２）を受け取り、それを部分的に凝縮するのに十分な程度に冷却し；
（ｂ）前記部分的に凝縮された第一の部分（３２ａ）を受け取り、それを蒸気ストリーム（３４）と少なくとも１つの液体ストリーム（３５）とに分離するために前記第一の熱交換手段（１１８ａ）に連結された、分離手段（１２、１１８ｅ）を含み；
（ｃ）前記第二の膨張手段（１５）は、前記蒸気ストリーム（３４）を受け取り、それを前記より低圧に膨脹させるために前記分離手段（１２）に連結され、さらに前記吸収手段（１１８ｃ）に連結されて、前記膨脹した蒸気ストリーム（３４ａ）を前記第一のボトムフィードとして前記吸収手段（１１８ｃ）に供給し；
（ｄ）前記少なくとも１つの液体ストリーム（３５）の少なくとも一部分（４０）を受け取り、それを前記より低圧に膨脹させるために前記分離手段（１２、１１８ｅ）に連結され、さらに前記吸収手段（１１８ｃ）に連結されて、前記膨脹した少なくとも１つの液体ストリーム（３５）の少なくとも一部分（４０）を追加のボトムフィード（４０ａ）として前記吸収手段（１１８ｃ）に供給する第三の膨張手段（１７）を含む
上記装置
【請求項１９】
請求項１８記載の装置であって、
（ａ）前記合流手段は、前記冷却した第二の部分（３３ａ）と前記少なくとも１つの液体ストリーム（３５）の少なくとも一部分（３７）とを受け取り、合わせたストリーム（３８）を形成するために前記熱物質移動手段（１１８ｄ）と前記分離手段（１２、１１８ｅ）とに連結され；
（ｂ）前記第二の熱交換手段（１１８ａ）は、前記合わせたストリーム（３８）を受け取り、実質的にそれが凝縮されるのに十分な程度にそれを冷却するために前記合流手段に連結され；
（ｃ）前記第一の膨張手段（１４）は、前記実質的に凝縮した合わせたストリーム（３８ａ）を受け取り、それをより低圧に膨脹させるために前記第二の熱交換手段（１１８ａ）に連結され；
（ｄ）前記吸収手段（１１８ｃ）は、前記膨脹させ冷却した合わせたストリーム（３８ｂ）をそれらへのトップフィードとして受け取るために前記第一の膨張手段（１４）に連結され；
（ｅ）前記第三の膨張手段（１７）は、前記少なくとも１つの液体ストリーム（３５）の残存する全ての部分（４０）を受け取り、それを前記より低圧に膨脹させるために前記分離手段（１２、１１８ｅ）に連結され、さらに前記吸収手段（１１８ｃ）に連結されて、前記膨脹した少なくとも１つの液体ストリーム（３５）の残存する全ての部分（４０）を追加のボトムフィード（４０ａ）として前記吸収手段（１１８ｃ）に供給し；
（ｆ）前記第二の熱交換手段（１１８ａ）は、さらに前記蒸気回収手段に連結され、前記蒸留蒸気ストリームを受け取り、それを加熱することによって工程（ｂ）の冷却の少なくとも一部を供給する
上記装置。
【請求項２０】
（１）前記熱物質移動手段（１１８ｄ）が、上部および下部領域に配置され；および、
（２）前記処理組立体（１１８）が、前記膨脹した少なくとも１つの液体ストリーム（３５）の残存する全ての部分（４０）を受け取り、追加のボトムフィード（４０ａ）を前記熱物質移動手段（１１８ｄ）の前記上部領域と下部領域との間に向かわせるために前記第三の膨張手段（１７）に連結されている、請求項１５または１８に記載の装置。
【請求項２１】
（１）前記熱物質移動手段（１１８ｄ）が、上部および下部領域に配置され；および、
（２）前記処理組立体（１１８）が、前記膨脹した少なくとも１つの液体ストリーム（３５）の残存する全ての部分（４０）を受け取り、追加のボトムフィード（４０ａ）を前記熱物質移動手段（１１８ｄ）の前記上部領域と下部領域との間に向かわせるために前記第三の膨張手段（１７）に連結されている、請求項１６または１９に記載の装置。
【請求項２２】
前記分離手段（１１８ｅ）が、前記処理組立体中に格納されている、請求項１５、１６、１８、１９、２０または２１に記載の装置。
【請求項２３】
（１）ガス回収手段（１１８ｅ）が、前記処理組立体（１１８）中に格納されており；
（２）追加の熱物質移動手段が、前記ガス回収手段（１１８ｅ）の内部に含まれ、外部の冷却媒体のための１またはそれより多くのパスを含み；
（３）前記ガス回収手段（１１８ｅ）が、前記冷却したガスストリーム（３１ａ）を受け取り、それを前記追加の熱物質移動手段に向かわせて前記外部の冷却媒体によってさらに冷却させるために前記合流手段に連結されており；および、
（４）前記第二の分割手段が、前記さらに冷却したガスストリーム（３４）を受け取り、それを前記第一ストリーム（３６）および第二ストリーム（３９）に分割するために前記ガス回収手段（１１８ｅ）に連結されるように適合されている、請求項１４に記載の装置。
【請求項２４】
（１）ガス回収手段（１１８ｅ）が、前記処理組立体（１１８）中に格納されており；
（２）追加の熱物質移動手段が、前記ガス回収手段（１１８ｅ）の内部に含まれ、ここで前記追加の熱物質移動手段は、外部の冷却媒体のための１またはそれより多くのパスを含み；
（３）前記ガス回収手段（１１８ｅ）が、前記冷却した第一の部分（３２ａ）を受け取り、それを前記追加の熱物質移動手段に向かわせて前記外部の冷却媒体によってさらに冷却させるために、前記第一の熱交換手段に連結されており；および、
（４）前記第二の膨張手段（１５）が、前記さらに冷却された第一の部分（３４）を受け取り、それを前記より低圧に膨脹させるために前記ガス回収手段（１１８ｅ）に連結されるように適合されており、ここで前記第二の膨張手段（１５）は、さらに前記吸収手段（１１８ｃ）に連結されて、前記膨脹したさらに冷却された第一の部分（３４ａ）を前記ボトムフィードとして前記吸収手段（１１８ｃ）に供給することができる、請求項１７に記載の装置。
【請求項２５】
（１）追加の熱物質移動手段が、前記分離手段（１２、１１８ｅ）の内部に含まれ、ここで前記追加の熱物質移動手段は、外部の冷却媒体のための１またはそれより多くのパスを含み；
（２）前記蒸気ストリームを、前記追加の熱物質移動手段に向かわせ、前記外部の冷却媒体によって冷却して追加の凝縮液を形成し；および、
（３）前記凝縮液を、そこで分離された前記少なくとも１つの液体ストリーム（３５）の一部にする、請求項１５、１６、１８、１９、２０、２１または２２に記載の装置。
【請求項２６】
前記熱物質移動手段（１１８ｄ）が、前記蒸留液体ストリームから前記より揮発性の高い成分を分離するために前記第二の部分（３３）によって提供された加熱を補うための外部の加熱媒体のための１またはそれより多くのパスを含む、請求項１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４または２５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［０００１］本発明は、炭化水素を含むガスを分離する方法および装置に関する。本出願人は、合衆国法典第３５巻第１１９条（ｅ）に基づき２００９年６月１１日付けで出願された先の米国仮出願第６１／１８６，３６１号の利益を主張する。本出願人はまた、２００９年２月１７日付けで出願された米国特許出願の一部継続出願第１２／３７２，６０４号として合衆国法典第３５巻第１２０条に基づく利益も主張する。譲受人のＳＭＥアソシエイツ社（ＳＭＥ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，  Ｉｎｃ．）およびオートロフ・エンジニアーズ・リミテッド（Ｏｒｔｌｏｆｆ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，  Ｌｔｄ．）は、本願の発明がなされる前に実施された共同研究契約の当事者である。
【背景技術】
【０００２】
［０００２］エチレン、エタン、プロピレン、プロパンおよび／またはより重質の炭化水素は、天然ガス、製油所ガス、ならびに石炭、原油、ナフサ、頁岩油、タールサンドおよび褐炭のようなその他の炭化水素材料から得られる合成ガスストリームなどの様々なガスから回収することができる。通常、天然ガスの主成分はメタンおよびエタンであり、すなわちこのようなガスの少なくとも５０モルパーセントがメタンおよびエタンで構成されている。またこのようなガスは、例えばプロパン、ブタン、ペンタンなどのより重質の炭化水素、加えて水素、窒素、二酸化炭素およびその他のガスを比較的少量含む。
【０００３】
［０００３］本発明は、一般的に、このようなガスストリームからのエチレン、エタン、プロピレン、プロパンおよびより重質の炭化水素の回収に関する。本発明に従って処理しようとするガスストリームの典型的な分析結果は、およそのモルパーセントで、９０．０％のメタン、４．０％のエタンおよびその他のＣ２成分、１．７％のプロパンおよびその他のＣ３成分、０．３％のイソブタン、０．５％のノルマルブタン、および、０．８％のペンタンであり、加えて、その残りが窒素および二酸化炭素で構成されていると推測される。場合によっては硫黄を含むガスが存在することもある。
【０００４】
［０００４］歴史的に、天然ガスおよびその天然ガス液（ＮＧＬ）成分の値段はいずれも周期的に変動し続けているために、液状生成物としてのエタン、エチレン、プロパン、プロピレンおよびそれより重質の成分の利益額が下落することがたびたびあった。このことが、これらの生成物のより効率的な回収を提供することができるプロセス、および、より少ない設備投資で効率的な回収を提供することができるプロセスに対する需要を生んだ。これらの物質を分離するための利用可能なプロセスとしては、ガスの冷却および冷蔵、油の吸収、および、冷却された油の吸収に基づくプロセスが挙げられる。加えて、エネルギーを生産すると共に処理されるガスを膨張させてそれらから熱を抽出する経済的な器具が利用できるようになったため、低温プロセスが普及するようになってきた。ガス源の圧力、ガスのリッチさ（エタン、エチレン、および、より重質の炭化水素の含量）、および、望ましい最終産物に応じて、これらのプロセスそれぞれのまたはそれらの組み合わせが用いられる可能性がある。
【０００５】
［０００５］現状では、極低温で膨張させるプロセスが天然ガス液回収にとって一般的に好ましいが、これは、このようなプロセルは、最大の簡素さに加えて、運転開始の容易さ、操作の柔軟さ、優れた効率、安全性、および、高い信頼性を提供するためである。米国特許第３，２９２，３８０号；４，０６１，４８１号；４，１４０，５０４号；４，１５７，９０４号；４，１７１，９６４号；４，１８５，９７８号；４，２５１，２４９号；４，２７８，４５７号；４，５１９，８２４号；４，６１７，０３９号；４，６８７，４９９号；４，６８９，０６３号；４，６９０，７０２号；４，８５４，９５５号；４，
８６９，７４０号；４，８８９，５４５号；５，２７５，００５号；５，５５５，７４８号；５，５６６，５５４号；５，５６８，７３７号；５，７７１，７１２号；５，７９９，５０７号；５，８８１，５６９号；５，８９０，３７８号；５，９８３，６６４号；６，１８２，４６９号；６，５７８，３７９号；６，７１２，８８０号；６，９１５，６６２号；７，１９１，６１７号；７，２１９，５１３号；米国再発行特許第３３，４０８号；ならびに、同時係属中の出願第１１／４３０，４１２号；１１／８３９，６９３号；１１／９７１，４９１号；および、１２／２０６，２３０号は、関連プロセスを説明している（しかしながら発明の説明は、引用された米国特許で説明されているものとは異なる処理条件に基づいている場合がある）。
【０００６】
［０００６］典型的な極低温による膨張回収プロセスにおいて、フィードガスストリームは、加圧下で、処理中のその他のストリームとの熱交換、および／または、例えばプロパン圧縮冷蔵システムのような外部冷却源によって冷却される。ガスが冷却されると、液体は、１またはそれより多くのセパレーターで凝縮され、数種の望ましいＣ２＋成分を含む高圧液体として回収することができる。ガスのリッチさと形成された液体の量に応じて、この高圧液体をより低圧に膨脹させて、分留することもできる。このような液体が膨張する際に起こる蒸発により、ストリームはさらに冷却される。ある種の条件下では、膨張によって温度をさらに低くくするために、膨張前の高圧液体の予冷が望ましい場合がある。液体と蒸気との混合物を含む膨脹したストリームは、蒸留塔（脱メタン装置または脱エタン装置）で分留される。この塔で、膨張によって冷却されたストリームは蒸留されて、塔頂蒸気としての残留したメタン、窒素およびその他の揮発性ガスと、底部液体生成物としての望ましいＣ２成分、Ｃ３成分およびより重質の炭化水素成分とを分離するか、または、塔頂蒸気としての残留したメタン、Ｃ２成分、窒素およびその他の揮発性ガスを、底部液体生成物としての望ましいＣ３成分およびより重質の炭化水素成分から分離する。
【０００７】
［０００７］フィードガスが完全に凝縮されなかった場合（一般的には完全に凝縮されない）、部分的に凝縮された後に残存した蒸気を２つのストリームに分割してもよい。蒸気のうち一部を仕事膨張装置（ｗｏｒｋ  ｅｘｐａｎｓｉｏｎ  ｍａｃｈｉｎｅ）もしくはエンジンまたは膨張弁を通過させてより低圧にすると、その時点でさらにストリームが冷却され、その結果としてさらなる液体が凝縮される。膨張後の圧力は、実質的に、蒸留塔が稼働している最中の圧力と同じである。このような膨張によって生じた蒸気と液相とをあわせたものが、フィードとして塔に供給される。
【０００８】
［０００８］このような蒸気の残存した部分が、その他のプロセスストリーム、例えば冷たい精留塔の塔頂ストリームとの熱交換によって、実質的に凝縮されるまで冷却される。冷却の前に、高圧液体の一部または全部をこの蒸気部分とあわせてもよい。続いて、その結果得られた冷却されたストリームを、例えば膨張弁などの適切な膨脹装置によって、脱メタン装置を稼働させる圧力に膨張させる。膨張中に、このような液体の一部が蒸発すると予想され、その結果としてストリーム全体が冷却される。続いて、瞬間的に膨脹したストリームをトップフィードとして脱メタン装置に供給する。典型的には、瞬間的に膨脹したストリームの蒸気部分と脱メタン装置の塔頂蒸気とを、精留塔中の上部のセパレーターセクション中で残留したメタン生成物ガスとして合わせる。あるいは、蒸気および液体ストリームを提供するために、冷却して膨脹させたストリームをセパレーターに供給してもよい。蒸気は、塔頂部分と合わせられ、液体は、塔頂フィードとして塔に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第３，２９２，３８０号
【特許文献２】米国特許第４，０６１，４８１号
【特許文献３】米国特許第４，１４０，５０４号
【特許文献４】米国特許第４，１５７，９０４号
【特許文献５】米国特許第４，１７１，９６４号
【特許文献６】米国特許第４，１８５，９７８号
【特許文献７】米国特許第４，２５１，２４９号
【特許文献８】米国特許第４，２７８，４５７号
【特許文献９】米国特許第４，５１９，８２４号
【特許文献１０】米国特許第４，６１７，０３９号
【特許文献１１】米国特許第４，６８７，４９９号
【特許文献１２】米国特許第４，６８９，０６３号
【特許文献１３】米国特許第４，６９０，７０２号
【特許文献１４】米国特許第４，８５４，９５５号
【特許文献１５】米国特許第４，８６９，７４０号
【特許文献１６】米国特許第４，８８９，５４５号
【特許文献１７】米国特許第５，２７５，００５号
【特許文献１８】米国特許第５，５５５，７４８号
【特許文献１９】米国特許第５，５６６，５５４号
【特許文献２０】米国特許第５，５６８，７３７号
【特許文献２１】米国特許第５，７７１，７１２号
【特許文献２２】米国特許第５，７９９，５０７号
【特許文献２３】米国特許第５，８８１，５６９号
【特許文献２４】米国特許第５，８９０，３７８号
【特許文献２５】米国特許第５，９８３，６６４号
【特許文献２６】米国特許第６，１８２，４６９号
【特許文献２７】米国特許第６，５７８，３７９号
【特許文献２８】米国特許第６，７１２，８８０号
【特許文献２９】米国特許第６，９１５，６６２号
【特許文献３０】米国特許第７，１９１，６１７号
【特許文献３１】米国特許第７，２１９，５１３号
【特許文献３２】米国再発行特許第３３，４０８号
【特許文献３３】米国特許出願第１１／４３０，４１２号
【特許文献３４】米国特許出願第１１／８３９，６９３号
【特許文献３５】米国特許出願第１１／９７１，４９１号
【特許文献３６】米国特許出願第１２／２０６，２３０号
【発明の概要】
【００１０】
［０００９］本発明では、上述の様々な工程をより効率的に行うことができ、部品がより少ない装置を使用する新規の手段が用いられる。これは、それぞれ別個の装置であったものを共通のハウジングにまとめることによって達成され、それによって処理プラントに要求される配置に要する空間を小さくし、設備の資本コストを減少させることができる。驚くべきことに、出願人は、配置をよりコンパクトにすることによって所定の回収レベルを達成するのに必要な電力消費も有意に減少させ、それによって処理効率を高め、設備の運転費用を減少させることができることを見出した。加えて、このようなよりコンパクトな配置によって、従来のプラント設計において個々の装置を連結させるのに用いられる配管の多くを省くことができ、さらに資本コストを減少させ、加えてそれに伴うフランジによるパイプ連結も省くことができる。パイプのフランジ部分は、炭化水素（これは揮発性有機化合物ＶＯＣであるが、ＶＯＣは温室効果ガスの一因であり、大気中のオゾン形成の前駆物質にもなり得る）が漏出する原因になり得ることから、これらのフランジを除去すれば、環境にダメージを与える恐れのある大気中への放出の可能性が低減される。
【００１１】
［００１０］本発明によれば、８８％を超えるＣ２回収率を達成できたことが見出され
た。加えて、Ｃ２成分の回収が望ましくない場合、９３％を超過するＣ３回収を達成できた。加えて本発明は、Ｃ２成分（またはＣ３成分）およびそれより重質の成分から、メタン（またはＣ２成分）およびそれより軽質の成分を、従来技術と比較してより少ないエネルギー必要量で、同じ回収レベルを維持しながら実質的に１００％分離することができる。本発明は、より低圧およびより高温で適用できるが、−５０°Ｆ［−４６℃］またはそれより低いＮＧＬ回収塔の塔頂温度を必要とする条件下で、４００〜１５００ｐｓｉａ［２，７５８〜１０，３４２ｋＰａ（ａ）］の範囲またはそれより高いｐｓｉａでフィードガスを処理する場合、特に有利である。
【００１２】
［００１１］本発明をよりよく理解するために、以下の実施例および図面について説明する。図面を参照すれば以下の通りである：
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、米国特許第４、１５７，９０４号に係る従来技術の天然ガス処理プラントの流れ図である。
【図２】図２は、本発明に係る天然ガス処理プラントの流れ図である。
【図３】図３は、本発明を天然ガスストリームに適用するための代替手段を説明する流れ図である。
【図４】図４は、本発明を天然ガスストリームに適用するための代替手段を説明する流れ図である。
【図５】図５は、本発明を天然ガスストリームに適用するための代替手段を説明する流れ図である。
【図６】図６は、本発明を天然ガスストリームに適用するための代替手段を説明する流れ図である。
【図７】図７は、本発明を天然ガスストリームに適用するための代替手段を説明する流れ図である。
【図８】図８は、本発明を天然ガスストリームに適用するための代替手段を説明する流れ図である。
【図９】図９は、本発明を天然ガスストリームに適用するための代替手段を説明する流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［００１５］以下に記載する上述した図の説明において、代表的な処理条件で計算された流速をまとめた表を示す。本明細書に記載されている表において、流速の値（モル／時）は、便宜上小数点第一位で四捨五入して整数にした。表に示されるストリーム全体の流速は、炭化水素以外の全ての成分を含んでいるため、これらは一般的に、炭化水素成分に関するストリーム流速の合計よりも大きい。示された温度は、最も近い度数に四捨五入した概算値である。注目すべきことに、図で示されたプロセスを比較する目的で行われたプロセス設計の計算は、周囲から（または周囲へ）プロセスへの（またはプロセスからの）熱の漏れがないという仮説に基づく。この仮説は、市販の断熱材の性能のために極めて妥当な仮説であり、さらに当業者であれば一般的に達成されるものである。
【００１５】
［００１６］便宜上、プロセスパラメーターは、従来の英国単位と国際単位系（ＳＩ）の単位の両方で報告した。表に示されたモル流量は、ポンドモル／時またはキログラムモル／時のいずれでも解釈が可能である。エネルギー消費は、ポンドモル／時で述べられているモル流量に対応する馬力（ＨＰ）および／または１０００英式熱量単位（ＭＢＴＵ／Ｈｒ）として報告した。エネルギー消費は、キログラムモル／時で述べられているモル流量に対応するキロワット（ｋＷ）として報告した。
【００１６】
従来技術の説明
［００１７］図１は、米国特許第４，１５７，９０４号に係る従来技術を用いて天然ガスからＣ２＋成分を回収するための処理プラントの設計を示すプロセスフロー図である。このプロセスのシミュレーションにおいて、入口ガスは、ストリーム３１として１０１°Ｆ［３９℃］および９１５ｐｓｉａ［６，３０７ｋＰａ（ａ）］でプラントに入る。入口ガスに、生成物ストリームが規格に合わなくなるようにすると予想される濃度の硫黄化合物が含まれる場合、このような硫黄化合物は、フィードガスの適切な前処理によって除去される（図示せず）。加えて、フィードストリームは、極低温条件下における水和物（氷）の形成を防ぐために、脱水させることが一般的である。この目的のために、典型的には固形の乾燥剤が用いられている。
【００１７】
［００１８］フィードストリーム３１は、２つの部分、すなわちストリーム３２および３３に分けられる。熱交換器１０で、ストリーム３２は、冷たい残留ガス（ストリーム４１ａ）との熱交換によって−３１°Ｆ［−３５℃］に冷却され、一方で、熱交換器１１で、ストリーム３３は、脱メタン装置のリボイラー液（ストリーム４３）と４３°Ｆ［６℃］で、および、サイドリボイラー液（ストリーム４２）と−４７°Ｆ［−４４℃］で熱交換することによって−３７°Ｆ［−３８℃］に冷却される。ストリーム３２ａおよび３３ａは再度合流してストリーム３１ａを形成し、これが−３３°Ｆ［−３６℃］および８９３ｐｓｉａ［６，１５５ｋＰａ（ａ）］でセパレーター１２に入り、ここで蒸気（ストリーム３４）が濃縮液（ストリーム３５）から分離される。
【００１８】
［００１８］フィードストリーム３１は、２つの部分、すなわちストリーム３２および３３に分けられる。熱交換器１０で、ストリーム３２は、冷たい残留ガス（ストリーム４１ａ）との熱交換によって−３１°Ｆ［−３５℃］に冷却され、一方で、熱交換器１１で、ストリーム３３は、脱メタン装置のリボイラー液（ストリーム４３）と４３°Ｆ［６℃］で、および、サイドリボイラー液（ストリーム４２）と−４７°Ｆ［−４４℃］で熱交換することによって−３７°Ｆ［−３８℃］に冷却される。ストリーム３２ａおよび３３ａは再度合流してストリーム３１ａを形成し、これが−３３°Ｆ［−３６℃］および８９３ｐｓｉａ［６，１５５ｋＰａ（ａ）］でセパレーター１２に入り、ここで蒸気（ストリーム３４）が凝縮液（ストリーム３５）から分離される。
【００１９】
［００１９］セパレーター１２からの蒸気（ストリーム３４）は、２つのストリーム、すなわちストリーム３６とストリーム３９とに分けられる。ストリーム３６は、全蒸気の約３２％を含むが、これをセパレーター液（ストリーム３５）と合わせ、合わせたストリーム３８は、冷たい残留ガス（ストリーム４１）と熱交換しながら熱交換器１３を通過し、ここでストリーム３８は実質的に凝縮されるまで冷却される。続いて、その結果得られた−１３１°Ｆ［−９０℃］で実質的に凝縮されたストリーム３８ａを、膨張弁１４を介して精留塔１８の運転圧力（およそ４１０ｐｓｉａ［２，８２７ｋＰａ（ａ）］）に瞬間的に膨脹させる。膨張中に、ストリームの一部が気化し、その結果としてストリーム全体が冷却される。図１で説明されている方法において、膨張弁１４から放れた膨脹したストリーム３８ｂは−１３７°Ｆ［−９４℃］の温度に達し、精留塔１８の上部領域でセパレーターセクション１８ａに供給される。そこで分離された液体が、脱メタンセクション１８ｂへのトップフィードになる。
【００２０】
［００２０］セパレーター１２からの蒸気（ストリーム３９）の残りの６８％が作動膨張装置１５に入り、ここで高圧フィードのこの部分から機械的エネルギーが抽出される。装置１５は、実質的に等エントロピーでこの蒸気を塔の運転圧力に膨張させ、その仕事膨張で、膨脹したストリーム３９ａをおよそ−９７°Ｆ［−７２℃］の温度に冷却させる。典型的な市販のエキスパンダーは、論理上では理想的な等エントロピー膨張で行われ得る仕事を８０〜８５％のオーダーで回収することができる。回収された仕事は、例えば、残留ガス（ストリーム４１ｂ）を再圧縮するのに使用可能な遠心コンプレッサー（例えば品目１６）を駆動させるのに用いられることが多い。部分的に凝縮された膨脹したストリーム３９ａはその後、フィードとして塔中央のフィードポイントで精留塔１８に供給される。
【００２１】
［００２２］液体生成物ストリーム４４は、メタンとエタンとの比率が０．０１０：１（底部生成物中の質量に対して）の一般的な規格に基づいて、６５°Ｆ［１９℃］で塔の底部から出る。残留ガス（脱メタン装置の塔頂蒸気ストリーム４１）は、熱交換器１３中で入ってくるフィードガスと向流的に通過して−４４°Ｆ［−４２℃］に加熱され（ストリーム４１ａ）、さらに熱交換器１０で９６°Ｆ［３６℃］に加熱される（ストリーム４１ｂ）。続いて残留ガスは二段階で再度圧縮される。第一の段階は、膨張装置１５で駆動するコンプレッサー１６である。第二の段階は、補充された動力源で駆動するコンプレッサー２０であり、このコンプレッサーは、残留ガス（ストリーム４１ｄ）を販売ラインの圧力に圧縮する。これを吐出冷却器２１で１２０°Ｆ［４９℃］に冷却した後に、ラインの必要条件を満たすのに十分な９１５ｐｓｉａ［６，３０７ｋＰａ（ａ）］で（通常、入口圧力のレベルで）、残留ガス生成物（ストリーム４１ｅ）を販売用のガスパイプラインに流す。
【００２２】
［００２３］図１で説明されている方法に関するストリーム流速およびエネルギー消費の要約を以下の表に示す：
【００２３】
【表１】
0005620927.tif 000002
【００２４】
発明の説明
［００２４］図２は、本発明に係る方法の流れ図を説明する。図２に示される方法で考
察されたフィードガスの組成および条件は、図１に示される方法で考察されたものと同じである。従って、図２の方法は、本発明の利点を説明するために、図１の方法と比較することができる。
【００２５】
［００２５］図２の方法のシミュレーションにおいて、入口ガスは、ストリーム３１としてプラントに入り、２つの部分、すなわちストリーム３２とストリーム３３とに分けられる。第一の部分であるストリーム３２は、処理組立体（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）１１８内部のフィード冷却セクション１１８ａの上部領域にある熱交換手段に入る。この熱交換手段は、フィンおよびチューブ型の熱交換器、プレート型の熱交換器、ろう付けアルミニウム型の熱交換器、または、マルチパスおよび／またはマルチサービス型の熱交換器などのその他のタイプの熱伝達装置で構成されていてもよい。熱交換手段は、熱交換手段の１つのパスを通じて流動するストリーム３２と、フィード冷却セクション１１８ａの下部領域にある熱交換手段中で加熱されている処理組立体１１８内部のセパレーターセクション１１８ｂから上昇する蒸留蒸気ストリームとが熱交換されるように設計される。ストリーム３２が冷却されると共に、蒸留蒸気ストリームがさらに加熱され、熱交換手段からストリーム３２ａが−２６°Ｆ［−３２℃］で放出される。
【００２６】
［００２６］第二の部分であるストリーム３３は、処理組立体１１８内部の脱メタンセクション１１８ｄ中で熱物質移動手段に入る。またこの熱物質移動手段も、フィンおよびチューブ型の熱交換器、プレート型の熱交換器、ろう付けアルミニウム型の熱交換器、または、マルチパスおよび／またはマルチサービス型の熱交換器などのその他のタイプの熱伝達装置で構成されていてもよい。熱物質移動手段は、熱物質移動手段の１つのパスを通じて流動するストリーム３３と、処理組立体１１８内部の吸収セクション１１８ｃから下方へ流動する蒸留液体ストリームとの熱交換が提供されるように設計され、それによって、ストリーム３３が冷却されると共に蒸留液体ストリームが加熱され、ストリーム３３ａは熱物質移動手段から放出される前に−３８°Ｆ［−３９℃］に冷却される。蒸留液体ストリームが加熱される際に、その一部が気化されて、上方へ上る放出蒸気が形成され、残った液体は熱物質移動手段を介して下方へ流動し続ける。熱物質移動手段は、放出蒸気と蒸留液体ストリームとが連続的に接触させるようにするものであり、従って、このような熱物質移動手段は、蒸気と液相とを物質移動させるように作用して、液体生成物ストリーム４４からメタンおよびそれより軽質の成分を分離させる。
【００２７】
［００２７］ストリーム３２ａおよび３３ａが再度合流してストリーム３１ａが形成され、続いてこれは処理組立体１１８内部のセパレーターセクション１１８ｅに−３０°Ｆ［−３４℃］および８９８ｐｓｉａ［６，１８９ｋＰａ（ａ）］で入り、そこですぐに凝縮液（ストリーム３５）から蒸気（ストリーム３４）が分離される。セパレーターセクション１１８ｅは、セパレーターセクション１１８ｅを脱メタンセクション１１８ｄから隔てるための内部ヘッドまたはその他の手段を有していてもよく、それにより、処理組立体１１８内部の２つのセクションを異なる圧力で稼働することができる。
【００２８】
［００２８］セパレーターセクション１１８ｅからの蒸気（ストリーム３４）は、２つのストリーム、すなわちストリーム３６とストリーム３９とに分けられる。ストリーム３６は、全蒸気の約３２％を含むが、これを分離した液体（ストリーム３５、ストリーム３７を介して）と合わせ、合わせたストリーム３８は、処理組立体１１８内部のフィード冷却セクション１１８ａの下部領域で、熱交換手段に入る。この熱交換手段も同様に、フィンおよびチューブ型の熱交換器、プレート型の熱交換器、ろう付けアルミニウム型の熱交換器、または、マルチパスおよび／またはマルチサービス型の熱交換器などのその他のタイプの熱伝達装置で構成されていてもよい。熱交換手段は、熱交換手段の１つのパスを通じて流動するストリーム３８と、セパレーターセクション１１８ｂから上昇する蒸留蒸気ストリームとの熱交換が提供されるように設計され、それによって、ストリーム３８が実質的な凝縮されるまで冷却されると共に、蒸留蒸気ストリームが加熱されるようになる。
【００２９】
［００２９］続いて、その結果得られた−１３０°Ｆ［−９０℃］で実質的に濃縮されたストリーム３８ａを、膨張弁１４を介して、処理組立体１１８内部の吸収セクション１１８ｃの運転圧力（およそ４１５ｐｓｉａ［２，８６１ｋＰａ（ａ）］）に瞬間的に膨脹させる。膨張中に、ストリームの一部が気化して、その結果としてストリーム全体が冷却される。図２で説明されている方法において、膨張弁１４から放れた膨脹したストリーム３８ｂは−１３６°Ｆ［−９４℃］の温度に達し、処理組立体１１８内部のセパレーターセクション１１８ｂに供給される。そこで分離された液体は、吸収セクション１１８ｃに向かい、それと同時に、残った蒸気は吸収セクション１１８ｃから上昇する蒸気と合わされて、冷却セクション１１８ａで加熱される蒸留蒸気ストリームを形成する。
【００３０】
［００３０］セパレーターセクション１１８ｅ（ストリーム３９）からの蒸気の残りの６８％が作動膨張装置１５に入り、ここでこの高圧フィードの部分から機械的エネルギーが抽出される。装置１５は、蒸気を実質的に等エントロピーで吸収セクション１１８ｃの運転圧力に膨張させ、その仕事膨張で、膨脹したストリーム３９ａをおよそ−９４°Ｆ［−７０℃］の温度に冷却させる。部分的に濃縮された膨脹したストリーム３９ａは、その後、フィードとして処理組立体１１８内部の吸収セクション１１８ｃの下部領域に供給される。
【００３１】
［００３１］吸収セクション１１８ｃは、複数の垂直に間隔をあけて配置されたトレイ、１またはそれより多くの充填層、または、トレイと充填材とのいくつかの組み合わせを含む。吸収セクション１１８ｃにおけるトレイおよび／または充填材は、上方へ上る蒸気と下方へ落ちる冷たい液体との必須の接触を提供する。膨脹したストリーム３９ａの液体部分は、吸収セクション１１８ｃから下方へ落ちる液体と一つに合流して、合わされた液体は、脱メタンセクション１１８ｄに向かって下降し続ける。脱メタンセクション１１８ｄから上昇する放出蒸気は、膨脹したストリーム３９ａの蒸気部分と合わされ、吸収セクション１１８ｃを介して上方へ上り、下方へ落ちる冷たい液体と接触することによって、これらの蒸気からＣ２成分、Ｃ３成分およびそれより重質の成分を凝縮し吸収することができる。
【００３２】
［００３２］処理組立体１１８内部の脱メタンセクション１１８ｄ中で熱物質移動手段から下方へ流動する蒸留液体から、メタンおよびそれより軽質の成分が分離される。その結果得られた液体生成物（ストリーム４４）は、脱メタンセクション１１８ｄの下部領域を出て、処理組立体１１８から６７°Ｆ［２０℃］で放出され、セパレーターセクション１１８ｂから上昇する蒸留蒸気ストリームがフィード冷却セクション１１８ａ中で温められると、それと同時に、上述したようにストリーム３２および３８は冷却され、その結果得られた残留ガスストリーム４１が、処理組立体１１８から９６°Ｆ［３６℃］で放出される。続いて残留ガスが、二段階で、すなわち膨張装置１５で駆動するコンプレッサー１６と、補助動力源で駆動するコンプレッサー２０とで再度圧縮される。ストリーム４１ｂが、吐出冷却器２１で１２０°Ｆ［４９℃］に冷却された後、残留ガス生成物（ストリーム４１ｃ）を販売用のガスパイプラインに９１５ｐｓｉａ［６，３０７ｋＰａ（ａ）］で流す。
【００３３】
［００３３］図２で説明されている方法に関するストリーム流速およびエネルギー消費の要約を以下の表に示す：
【００３４】
【表２】
0005620927.tif 000003
【００３５】
［００３４］表ＩおよびＩＩの比較から、本発明は、実質的に従来技術と同程度の回収率を維持することが示される。しかしながら、さらなる表ＩおよびＩＩの比較から、従来技術よりも有意に低い動力を用いて、生成物の収率が達成されたことが示される。回収効率（動力単位あたりの回収されたエタンの量で定義される）に関して、本発明は、図１に示したプロセスである従来技術からほぼ７％の改善を示す。
【００３６】
［００３５］本発明によってもたらされた、図１に示したプロセスである従来技術の回収効率を超える回収効率における改善は、主として２つの要因による。第一に、フィード冷却セクション１１８ａ中の熱交換手段、および、処理組立体１１８における脱メタンセクション１１８ｄ中の熱物質移動手段の配置がコンパクトであるため、従来の処理プラントで見られるような配管を互いに連結させることによって生じた圧力の低下が起こらない。その結果、膨張装置１５に流れるフィードガスの一部が、本発明では従来技術と比較してより高い圧力であるため、本発明における膨張装置１５に、従来技術における膨張装置１５においてより低い流出口の圧力で生産できる程度の動力をより高い流出口の圧力で生産させることができる。従って、本発明の処理組立体１１８中の吸収セクション１１８ｃを、同じ回収レベルを維持しながら、従来技術の分留塔１８よりも高い圧力で稼働させることができる。このようなより高い運転圧力、それに加えて配管を互いに連結させることをなくしたことによる残留ガスの圧力低下の減少により、コンプレッサー２０に入る残留ガスの場合よりも有意に高い圧力が生じ、それによって本発明で残留ガスを回収するのに必要な動力をパイプラインの圧力に減少させる。
【００３７】
［００３６］第二に、吸収セクション１１８ｃから放出された蒸留液体を同時に加熱して、一方でその結果得られた蒸気を液体と接触させてその揮発性成分が分離されるようにするための、脱メタンセクション１１８ｄにおける熱物質移動手段を用いることは、従来の外部リボイラーを有する蒸留塔を用いることよりも効率的である。このような揮発性成分は液体から連続的に分離され、放出蒸気中の揮発性成分濃度をより迅速に低減させることから、本発明におけるストリッピング効率（ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃ
ｙ）が改善される。
【００３８】
［００３７］本発明は、プロセシング効率の増加に加えて、従来技術を超える２つのその他の利点を提供する。第一に、本発明の処理組立体１１８のコンパクトな配置においては、従来技術では５つの別々の装置（図１において、熱交換器１０、１１および１３；セパレーター１２；ならびに精留塔１８）が、単一の装置（図２において、処理組立体１１８）で置き換えられていることである。これにより、配置に要する空間を小さくして、配管を互いに連結させることがなくなるため、本発明を利用する処理プラントの資本コストを従来技術の資本コストよりも低くすることができる。第二に、配管を互いに連結させることをなくすことは、本発明を利用する処理プラントは従来技術と比較してフランジによる連結部がかなり少ないことを意味し、従ってプラント中で発生し得る漏出源の数を減少させることができる。炭化水素は揮発性有機化合物（ＶＯＣ）であるが、そのうちのいくつかは温室効果ガスに分類され、そのうちのいくつかは、大気中のオゾン形成の前駆体である可能性があり、これは、本発明は、環境にダメージを与える可能性がある大気への放出の可能性を少なくすることを意味する。
【００３９】
その他の実施態様
［００３８］ある種の環境においては、図２、４、６および８で示されるように、液体ストリーム３５を、ストリーム４０を介して吸収セクション１１８ｃの下部領域に直接供給するほうが好ましい場合がある。このようなケースにおいて、液体を吸収セクション１１８ｃの運転圧力に膨脹させるために適切な膨脹装置（例えば膨張弁１７）が用いられ、その結果得られた膨脹した液体ストリーム４０ａは、吸収セクション１１８ｃの下部領域にフィードとして供給される（点線で示した通り）。ある種の環境では、液体ストリーム３５（ストリーム３７）の一部と、ストリーム３６中の蒸気（図２および６）、または、冷却された第二の部分３３ａ（図４および８）とを合わせて、合わせたストリーム３８を形成し、ストリーム４０／４０ａを経由して液体ストリーム３５の残存する部分の吸収セクション１１８ｃの下部領域への経路を定めることが好ましい場合がある。ある種の環境では、膨脹した液体ストリーム４０ａ  と、膨脹したストリーム３９ａ（図２および６）、または、膨脹したストリーム３４ａ（図４および８）とを合わせ、その後合わせたストリームを吸収セクション１１８ｃの下部領域に単一のフィードとして供給することが好ましい場合がある。
【００４０】
［００３９］フィードガスがよりリッチである場合、ストリーム３５で分離された液体の量がかなりの量である可能性があるため、図３および７で示されるように膨脹したストリーム３９ａと膨脹した液体ストリーム４０ａとの間に、または、図５および９で示されるように膨脹したストリーム３４ａと膨脹した液体ストリーム４０ａとの間に、脱メタンセクション１１８ｄ中に追加の物質移動ゾーンを置くことが好ましい場合がある。このようなケースにおいて、脱メタンセクション１１８ｄ中の熱物質移動手段は、上部と下部との間に膨脹した液体ストリーム４０ａを導入できるように、上部と下部とに設計してもよい。点線で示したように、ある種の環境では、液体ストリーム３５（ストリーム３７）の一部と、ストリーム３６中の蒸気（図３および７）、または、冷却された第二の部分３３ａ中の蒸気（図５および９）とを合わせて、合わせたストリーム３８を形成し、それと同時に、液体ストリーム３５（ストリーム４０）の残存する部分をより低圧に膨張させ、脱メタンセクション１１８ｄ中の熱物質移動手段の上部と下部との間にストリーム４０ａとして供給させることが好ましい場合がある。
【００４１】
［００４０］図４、５、８および９で示されるように、ある種の環境では、冷却された第一の部分と第二の部分（ストリーム３２ａと３３ａ）とを合わせないほうが好ましい場合がある。このようなケースにおいて、冷却された第一の部分３２ａだけが、処理組立体１１８内部のセパレーターセクション１１８ｅ（図４および５）、または、セパレーター１２（図８および９）に向かい、そこで蒸気（ストリーム３４）が凝縮液（ストリーム３５）から分離される。蒸気ストリーム３４が作動膨張装置１５に入り、実質的に等エントロピーで吸収セクション１１８ｃの運転圧力に膨張すると、そこで膨脹したストリーム３４ａは、フィードとして処理組立体１１８内部の吸収セクション１１８ｃの下部領域に供給される。冷却された第二の部分３３ａを、分離された液体（ストリーム３５、ストリーム３７を介して）と合わせ、合わせたストリーム３８は、処理組立体１１８内部のフィード冷却セクション１１８ａの下部領域にある熱交換手段に向かい、実質的に凝縮されるまで冷却される。実質的に凝縮されたストリーム３８ａを、膨張弁１４を介してに吸収セクション１１８ｃの運転圧力に瞬間的に膨脹させると、そこで膨脹したストリーム３８ｂは、処理組立体１１８内部のセパレーターセクション１１８ｂに供給される。ある種の環境では、液体ストリーム３５の部分（ストリーム３７）のみを冷却された第二の部分３３ａと合わせ、残存する部分（ストリーム４０）を膨張弁１７を介して吸収セクション１１８ｃの下部領域に供給することが好ましい場合がある。その他の環境では、全ての液体ストリーム３５を、膨張弁１７を介して吸収セクション１１８ｃの下部領域に送ることが好ましい場合がある。
【００４２】
［００４１］ある種の環境において、冷却されたフィードストリーム３１ａまたは冷却された第一の部分３２ａを分離するための外部のセパレーター容器を使用することが、処理組立体１１８中にセパレーターセクション１１８ｅを包含させるよりも有利な場合がある。図６および７で示されるように、セパレーター１２は、冷却されたフィードストリーム３１ａを蒸気ストリーム３４および液体ストリーム３５に分離するために用いることができる。同様に、図８および９で示されるように、セパレーター１２は、冷却された第一の部分３２ａを蒸気ストリーム３４および液体ストリーム３５に分離するのに用いることができる。
【００４３】
［００４２］フィードガス中のより重質の炭化水素の量およびフィードガス圧に応じて、図２および３におけるセパレーターセクション１１８ｅ、または、図６および７におけるセパレーター１２に入る冷却されたフィードストリーム３１ａ（または、図４および５におけるセパレーターセクション１１８ｅ、または、図８および９におけるセパレーター１２に入る冷却された第一の部分３２ａ）は、まったく液体を含んでいなくてもよい（なぜならそれは、その露点を超えるためであるか、または、そのクリコンデンバールを超えるためである）。このようなケースにおいて、ストリーム３５および３７（点線で示した通り）中に液体は存在しないため、ストリーム３６中のセパレーターセクション１１８ｅからの蒸気（図２および３）、ストリーム３６中のセパレーター１２からの蒸気（図６および７）、または、冷却された第二の部分３３ａ（図４、５、８および９）だけがストリーム３８に流れ、膨脹した実質的に凝縮されたストリーム３８ｂになり、これが処理組立体１１８中のセパレーターセクション１１８ｂに供給される。このような環境において、処理組立体１１８中のセパレーターセクション１１８ｅ（図２〜５）、または、セパレーター１２（図６〜９）は必ずしも必要ではない場合がある。
【００４４】
［００４３］作動膨張装置１５の除去、または、代わりの膨脹装置（例えば膨張弁）との交換が実行可能であるかどうかは、フィードガスの状態、プラントの大きさ、利用可能な装置またはその他の要因によって示される場合がある。特定の膨脹装置で個々のストリームの膨張が具体的に示されているが、必要に応じて代替の膨張手段を用いてもよい。例えば、条件によっては、フィードストリーム（ストリーム３８ａ）の実質的に凝縮された部分の仕事膨張が妥当だと認められる場合もある。
【００４５】
［００４４］本発明によれば、蒸留蒸気からの入口ガスおよび液体ストリームに利用することができる冷却を補うための外部の冷却源を使用してもよく、特にリッチな入口ガスの場合に使用してもよい。このようなケースにおいて、熱物質移動手段は、図２〜５で点線で示したように、セパレーターセクション１１８ｅ（または、冷却されたフィードストリーム３１ａまたは冷却された第一の部分３２ａに液体が含まれないような場合おいて、ガス回収手段）に含まれていてもよいし、または、図６〜９で点線で示したように、熱物質移動手段は、セパレーター１２に含まれていてもよい。この熱物質移動手段は、フィンおよびチューブ型の熱交換器、プレート型の熱交換器、ろう付けアルミニウム型の熱交換器、または、マルチパスおよび／またはマルチサービス型の熱交換器などのその他のタイプの熱伝達装置で構成されていてもよい。熱物質移動手段は、熱物質移動手段の１つのパスを通じて流動する冷却剤ストリーム（例えば、プロパン）と、上方へ流動するストリーム３１ａ（図２、３、６および７）またはストリーム３２ａ（図４、５、８および９）の蒸気部分との熱交換が提供されるように設計され、そのようにすることによって、冷却剤によって蒸気がさらに冷却され、さらなる液体が凝縮され、それらが下方へ落ちて、ストリーム３５中で除去された液体の一部になる可能性がある。あるいは、ストリーム３１ａが、セパレーターセクション１１８ｅ（図２および３）またはセパレーター１２（図６および７）に入るか、または、ストリーム３２ａが、セパレーターセクション１１８ｅ（図４および５）またはセパレーター１２（図８および９）に入る前に、冷却剤を用いてストリーム３２ａ、ストリーム３３ａおよび／またはストリーム３１ａを冷却するために従来のガス冷却装置を用いてもよい。
【００４６】
［００４５］フィードガスの温度およびリッチさ、ならびに、液体生成物ストリーム４４中の回収され得るＣ２成分の量によっては、脱メタンセクション１１８ｄから放出された液体を生成物の規定を満たすようにするには、ストリーム３３から十分な加熱が得られない可能性がある。このようなケースにおいて、脱メタンセクション１１８ｄにおける熱物質移動手段は、図２〜９において点線で示したように、加熱媒体を用いた追加の加熱の提供を含んでいてもよい。あるいは、その他の熱物質移動手段を、追加の加熱を提供するために脱メタンセクション１１８ｄの下部領域に含ませることもできるし、または、ストリーム３３を脱メタンセクション１１８ｄ中の熱物質移動手段に供給する前に、ストリーム３３を加熱媒体で加熱することもできる。
【００４７】
［００４６］フィード冷却セクション１１８ａの上部および下部領域における熱交換手段のために選択された熱伝達装置のタイプに応じて、これらの熱交換手段を単一のマルチパスおよび／またはマルチサービス型の熱伝達装置中に一体化させることも可能である。このようなケースにおいて、マルチパスおよび／またはマルチサービス型の熱伝達装置は、望ましい冷却および加熱を達成するために、ストリーム３２、ストリーム３８および蒸留蒸気ストリームを分配し、隔離し、回収するための適切な手段を含むと予想される。
【００４８】
［００４７］ある種の環境では、脱メタンセクション１１８ｄの上部領域に追加の物質移動を提供することが好ましい場合がある。このようなケースにおいて、物質移動手段は、膨脹したストリーム３９ａ（図２、３、６および７）、または、膨脹したストリーム３４ａ（図４、５、８および９）が吸収セクション１１８ｃの下部領域に入る場所の下、および、冷却された第二の部分３３ａが、脱メタンセクション１１８ｄ中の熱物質移動手段から放出される場合の上に設置することができる。
【００４９】
［００４８］本発明の図２、３、６および７の実施態様に関する多少好ましい選択肢は、冷却された第一の部分３２ａのためのセパレーター容器、冷却された第二の部分３３ａのためのセパレーター容器を提供することであり、それにより、そこで分離された蒸気ストリームを合わせて蒸気ストリーム３４を形成し、さらにそこで分離された液体ストリームを合わせて液体ストリーム３５を形成することができる。本発明に関してその他の多少好ましい選択肢は、フィード冷却セクション１１８ａの内部にある別個の熱交換手段中の冷却ストリーム３７であり（これは、ストリーム３７を、ストリーム３６またはストリーム３３ａと合わせて、合わせたストリーム３８を形成するのではなく）、それにより、別個の膨脹装置中の冷却されたストリームを膨脹させ、吸収セクション１１８ｃ中の中間領域に膨脹したストリームを供給することができる。
【００５０】
［００４９］当然のことながら、分割された蒸気フィードの各支流で見出されるフィードの相対量は、例えばガス圧、フィードガスの組成、フィードから経済的に抽出できる熱量、および、利用可能な馬力の量などの数種の要因に依存すると予想される。吸収セクション１１８ｃの上に過剰なフィードが存在すると、回収量を増加させる可能性があるが、同時にエキスパンダーから回収された動力を減少させる可能性があり、そのために再加圧に要する馬力の条件が増える可能性がある。吸収セクション１１８ｃの下でフィードを増加させれば、馬力消費は減少するが、生成物の回収も減少する可能性がある。
【００５１】
［００５０］本発明は、Ｃ２成分、Ｃ３成分およびより重質の炭化水素成分の回収率の改善、または、プロセスを稼働させるのに必要なユーティリティー消費量あたりのＣ３成分およびより重質の炭化水素成分の回収率の改善を提供する。本プロセスを稼働させるのに必要なユーティリティー消費における改善は、圧縮または再圧縮に要求される動力の減少、外部の冷蔵に要求される動力の減少、追加の加熱に要求されるエネルギー必要量の減少、または、それらの組み合わせの形態で現れる可能性がある。
【００５２】
［００５１］本発明の好ましい実施態様と考えられるものを説明したが、当業者であれば、それらにその他の改変やさらなる改変を施すことが可能であり、例えば、以下の請求項で定義されるような本発明の本質から逸脱することなく、様々な条件、フィードのタイプ、または、その他の必要条件に本発明を適合させることが可能であることを理解しているものと思われる。
【図１】
0005620927.tif 000004
【図２】
0005620927.tif 000005
【図３】
0005620927.tif 000006
【図４】
0005620927.tif 000007
【図５】
0005620927.tif 000008
【図６】
0005620927.tif 000009
【図７】
0005620927.tif 000010
【図８】
0005620927.tif 000011
【図９】
0005620927.tif 000012