(57)【要約】  炭化水素ガス流からＣ２成分（又はＣ３成分）及びより重質な炭化水素成分を回収するためのコンパクトな処理アセンブリのためのプロセス及び装置が開示される。ガス流は、冷却され、第１の流れ及び第２の流れに分けられる。第１の流れは実質的にその全てを濃縮するためにさらに冷却され、より低い圧力に膨張され、吸収手段に対する上部フィードとして供給される。また、第２の流れはより低い圧力に膨張され、吸収手段の下部に供給される。吸収手段からの蒸留蒸気の流れは、ガス流及び第１の流れを冷却することによって加熱される。吸収手段からの蒸留液体の流れは、ガス流を冷却しながら、それを加熱し、その揮発成分を除去するために伝熱及び質量移動手段に送られる。吸収手段並びに伝熱及び質量移動手段は処理アセンブリに収容される。【選択図】図１４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタン、Ｃ２成分、Ｃ３成分、及びより重質な炭化水素成分を含むガス流の、揮発性残渣ガス留分への、及び前記Ｃ２成分、前記Ｃ３成分、及び前記より重質な炭化水素成分の主要な部分、もしくは前記Ｃ３成分及び前記より重質な炭化水素成分を含む相対的に揮発性ではない留分への分離のためのプロセスであって、
（１）前記ガス流が第１の部分及び第２の部分に分けられ、
（２）前記第１の部分が冷却され、
（３）前記第２の部分が冷却され、
（４）前記冷却された第１の部分が、前記冷却された第２の部分と結合され、冷却ガス流を形成し、
（５）前記冷却ガス流が第１のガス流及び第２のガス流に分けられ、
（６）前記第１の流れが、実質的にその全てを濃縮するために冷却され、その後、それがさらに冷却されるより低い圧力に膨張され、
（７）前記膨張した冷却された第１の流れが、処理アセンブリに収容される吸収手段に上部フィードとして供給され、
（８）前記第２の流れが前記より低い圧力に膨張され、前記吸収手段に下部フィードとして供給され、
（９）蒸留蒸気流れが前記吸収手段の上部領域から収集され、１つ又は複数の熱交換手段内で加熱され、それによってステップ（２）及びステップ（６）の前記冷却の少なくとも一部を供給し、その後、前記揮発性残渣ガス留分として前記加熱された蒸留蒸気流れを排出し、
（１０）蒸留液体流れが、前記吸収手段の下部領域から収集され、前記処理アセンブリに収容される伝熱及び質量移動手段内で加熱され、それによって、前記蒸留液体流れから前記より多くの揮発成分を同時に除去しながらステップ（３）の前記冷却の少なくとも一部を供給し、その後、前記処理アセンブリから、前記相対的に揮発性ではない留分として前記加熱され、除去された蒸留液体流れを排出し、
（１１）前記吸収手段に対する前記フィード流れの量及び温度が、前記相対的に揮発性ではない留分中の前記成分の前記主要な部分が回収される温度で前記吸収手段の前記上部領域の温度を維持するために効果的である、プロセス。
【請求項２】
メタン、Ｃ２成分、Ｃ３成分、及びより重質な炭化水素成分を含むガス流の、揮発性残渣ガス留分への、及び前記Ｃ２成分、前記Ｃ３成分、及び前記より重質の炭化水素の主要な部分、又は前記Ｃ３成分及び前記より重質な炭化水素成分を含む相対的に揮発性ではない留分への分離のためのプロセスであって、
（１）前記ガス流が第１の部分及び第２の部分に分けられ、
（２）前記第１の部分が冷却され、
（３）前記第２の部分が冷却され、
（４）前記冷却された第１の部分が、前記冷却された第２の部分と結合され、部分的に濃縮されたガス流を形成し、
（５）前記部分的に濃縮されたガス流が分離手段に供給され、その中で分離され、蒸気流れ及び少なくとも１つの液体流れを提供し、
（６）前記蒸気流れが第１の流れ及び第２の流れに分けられ、
（７）前記第１の流れが、実質的にその全てを濃縮するために冷却され、その後、それがさらに冷却されるより低い圧力に膨張され、
（８）前記膨張した冷却された第１の流れが、処理アセンブリに収容される吸収手段に上部フィードとして供給され、
（９）前記第２の流れが前記より低い圧力に膨張され、前記吸収手段に対する第１の下部フィードとして供給され、
（１０）前記少なくとも１つの液体の流れの少なくとも一部が、前記より低い圧力に膨
張され、前記吸収手段に第２の下部フィードとして供給され、
（１１）蒸留蒸気流れが前記吸収手段の上部領域から収集され、１つ又は複数の熱交換手段で加熱され、それによってステップ（２）及びステップ（７）の前記冷却の少なくとも一部を供給し、その後、前記揮発性残渣ガス留分として前記加熱された蒸留蒸気流れを排出し、
（１２）蒸留液体流れが前記吸収手段の下部領域から収集され、前記処理アセンブリに収容される伝熱及び質量移動手段内で加熱され、それによって、前記蒸留液体流れから前記より多くの揮発性の成分を同時に除去しながら、ステップ（３）の前記冷却の少なくとも一部を供給し、その後、前記処理アセンブリから、前記相対的に揮発性ではない留分として前記加熱され、除去された蒸留液体流れを排出し、
（１３）前記吸収手段に対する前記フィード流れの量及び温度が、前記相対的に揮発性ではない留分中の前記成分の前記主要な部分が回収される温度で、前記吸収手段の前記上部流域の前記温度を維持するために効果的である、プロセス。
【請求項３】
メタン、Ｃ２成分、Ｃ３成分、及びより重質な炭化水素成分を含むガス流の、揮発性残渣ガス留分への、及び前記Ｃ２成分、前記Ｃ３成分、及び前記より重質の炭化水素の主要な部分、又は前記Ｃ３成分及び前記より重質な炭化水素成分を含む相対的に揮発性ではない留分への分離のためのプロセスであって、
（１）前記ガス流が第１の部分及び第２の部分に分けられ、
（２）前記第１の部分が冷却され、
（３）前記第２の部分が冷却され、
（４）前記冷却された第１の部分が、前記冷却された第２の部分と結合され、部分的に濃縮されたガス流を形成し、
（５）前記部分的に濃縮されたガス流が分離手段に供給され、その中で分離され、蒸気流れ及び少なくとも１つの液体流れを提供し、
（６）前記蒸気流れが第１の流れ及び第２の流れに分けられ、
（７）結合された流れを形成するために、前記少なくとも１つの液体流れの少なくとも一部と結合された前記第１の流れと、
（８）前記結合された流れが、実質的にその全てを濃縮するために冷却され、その後、それがさらに冷却されるより低い圧力に膨張され、
（９）前記膨張した冷却された結合流れが、処理アセンブリに収容される吸収手段に上部フィードとして供給され、
（１０）前記第２の流れが前記より低い圧力に膨張され、前記吸収手段に第１の下部フィードとして供給され、
（１１）前記少なくとも１つの液体流れの任意の残りの部分が、前記より低い圧力に膨張され、前記吸収手段に第２の下部フィードとして供給され、
（１２）蒸留蒸気流れが前記吸収手段の上部領域から収集され、１つ又は複数の熱交換手段内で加熱され、それによってステップ（２）及び（８）の前記冷却の少なくとも一部を供給し、その後、前記揮発性残渣ガス留分として前記加熱された蒸留蒸気流れを排出し、
（１３）蒸留液体流れが前記吸収手段の下部領域から収集され、前記処理アセンブリに収容される伝熱及び質量移動手段内で加熱され、それによって前記蒸留液体流れから前記より多くの揮発成分を同時に除去しながらステップ（３）の前記冷却の少なくとも一部を供給し、その後、前記処理アセンブリから、前記相対的に揮発性ではない留分として前記加熱され、除去された蒸留液体流れを排出し、
（１４）前記吸収手段への前記フィード流れの量及び温度が、前記相対的に揮発性ではない留分中の前記成分の前記主要な部分が回収される温度で、前記吸収手段の前記上部領域の前記温度を維持するために効果的である、プロセス。
【請求項４】
メタン、Ｃ２成分、Ｃ３成分、及びより重質な炭化水素成分を含むガス流の、揮発性残
渣ガス留分への、及び前記Ｃ２成分、前記Ｃ３成分、及び前記より重質の炭化水素の主要な部分、又は前記Ｃ３成分及び前記より重質な炭化水素成分を含む相対的に揮発性ではない留分への分離のためのプロセスであって、
（１）前記ガス流が第１の部分及び第２の部分に分けられ、
（２）前記第１の部分が冷却され、その後より低い圧力に膨張され、
（３）前記膨張した冷却された第１の部分が、処理アセンブリに収容される吸収手段に下部フィードとして供給され、
（４）前記第２の部分が実質的にその全てを濃縮するために冷却され、その後それがさらに冷却される前記より低い圧力に膨張され、
（５）前記膨張した冷却された部分が、前記吸収手段への上部フィードとして供給され、
（６）蒸留蒸気流れが前記吸収手段の上部領域から収集され、１つ又は複数の熱交換手段で加熱され、それによってステップ（２）及び（４）の前記冷却の少なくとも一部を供給し、その後、前記揮発性残渣ガス留分として前記加熱された蒸留蒸気流れを排出し、
（７）蒸留液体流れが前記吸収手段の下部領域から収集され、前記処理アセンブリに収容される伝熱及び質量移動手段内で加熱され、それによって前記蒸留液体流れから前記より多くの揮発成分を同時に除去しつつ、ステップ（４）の前記冷却の少なくとも一部を供給し、その後、前記処理アセンブリから、前記相対的に揮発性ではない留分として、前記加熱され、除去された蒸留液体流れを排出し、
（８）前記吸収手段への前記フィード流れの量及び温度が、前記相対的に揮発性ではない留分中の前記成分の前記主要な部分が回収される温度で前記吸収手段の前記上部領域の温度を維持するために効果的である、プロセス。
【請求項５】
メタン、Ｃ２成分、Ｃ３成分、及びより重質な炭化水素成分を含むガス流の、揮発性残渣ガス留分への、及び前記Ｃ２成分、前記Ｃ３成分、及び前記より重質の炭化水素の主要な部分、又は前記Ｃ３成分及び前記より重質な炭化水素成分を含む相対的に揮発性ではない留分への分離のためのプロセスであって、
（１）前記ガス流が第１の部分及び第２の部分に分けられ、
（２）前記第１の部分が、それを部分的に濃縮するほど十分に冷却され、
（３）前記部分的に濃縮された第１部分が分離手段に供給され、その中で分離され、蒸気流れ及び少なくとも１つの液体流れを提供し、
（４）前記蒸気流れがより低い圧力に膨張され、処理アセンブリに収容される吸収手段に第１の下部フィードとして供給され、
（５）前記少なくとも１つの液体流れの少なくとも一部が前記より低い圧力に膨張され、前記吸収手段に第２の下部フィードとして供給され、
（６）前記第２の部分が実質的にその全てを濃縮するために冷却され、その後、それがさらに冷却される前記より低い圧力に膨張され、
（７）前記膨張した冷却された第２の部分が、前記吸収手段への上部フィードとして供給され、
（８）蒸留蒸気流れが前記吸収手段の上部領域から収集され、１つ又は複数の熱交換手段内で加熱され、それによってステップ（２）及び（６）の前記冷却の少なくとも一部を供給し、その後、前記揮発性残渣ガス留分として前記加熱された蒸留蒸気流れを排出し、
（９）蒸留液体流れが前記吸収手段の下部領域から収集され、前記処理アセンブリに収容される伝熱及び質量移動手段内で加熱され、それによって同時に前記蒸留液体流れから前記より多い揮発性成分を同時に除去しながら、ステップ（６）の前記冷却の少なくとも一部を供給し、その後、前記処理アセンブリから、前記相対的に揮発性ではない留分として、前記加熱され、除去された蒸留液体流れを排出し、
（１０）前記吸収手段への前記フィード流れの量及び温度が、前記相対的に揮発性ではない留分中の前記成分の前記主要な部分が回収される温度で前記吸収手段の前記上部領域の前記温度を維持するために効果的である、プロセス。
【請求項６】
メタン、Ｃ２成分、Ｃ３成分、及びより重質な炭化水素成分を含むガス流の、揮発性残渣ガス留分への、及び前記Ｃ２成分、前記Ｃ３成分、及び前記より重質の炭化水素の主要な部分、又は前記Ｃ３成分及び前記より重質な炭化水素成分を含む相対的に揮発性ではない留分への分離のためのプロセスであって、
（１）前記ガス流が第１の部分及び第２の部分に分けられ、
（２）前記第１の部分が、それを部分的に濃縮するほど十分に冷却され、
（３）前記部分的に濃縮された第１の部分が分離手段に供給され、その中で分離され、蒸気流れ及び少なくとも１つの液体流れを提供し、
（４）前記蒸気流れがより低い圧力に膨張され、処理アセンブリに収容される吸収手段に第１の下部フィードとして供給され、
（５）前記第２の部分が冷却され、その後、前記少なくとも１つの液体流れの少なくとも一部と結合され、結合された流れを形成し、
（６）前記結合された流れが実質的にその全てを濃縮するために冷却され、その後、それがさらに冷却される前記より低い圧力に膨張され、
（７）前記膨張した冷却された結合流れが、前記吸収手段に上部フィードとして供給され、
（８）前記少なくとも１つの液体流れの任意の残りの部分が前記より低い圧力に膨張され、前記吸収手段に第２の下部フィードとして供給され、
（９）蒸留蒸気流れが前記吸収手段の上部領域から収集され、１つ又は複数の熱交換手段内で加熱され、それによってステップ（２）及び（６）の前記冷却の少なくとも一部を供給し、その後、前記揮発性残渣ガス留分として前記加熱された蒸留蒸気流れを排出し、
（１０）蒸留液体流れが前記吸収手段の下部領域から収集され、前記処理アセンブリに収容される加熱及び質量移動手段で加熱され、それによって前記蒸留液体流れから前記より多くの揮発成分を同時に除去しながらステップ（５）の前記冷却の少なくとも一部を供給し、その後、前記処理アセンブリから、前記相対的に揮発性ではない留分として前記加熱され、除去された蒸留液体流れを排出し、
（１１）前記吸収手段への前記フィード流れの量及び温度が、前記相対的に揮発性ではない留分中の前記成分の前記主要な部分が回収される温度で前記吸収手段の前記上部領域の温度を維持するために効果的である、プロセス。
【請求項７】
（１）前記伝熱及び質量移動手段が、上部領域及び下部領域内に配置され、
（２）前記少なくとも１つの液体流れの前記膨張した少なくとも一部が、前記伝熱及び質量移動手段の前記上部領域と前記下部領域の間に進入するために、前記処理アセンブリに供給される、
請求項２に記載のプロセス。
【請求項８】
（１）前記伝熱及び質量移動手段が、上部領域及び下部領域内に配置され、
（２）前記少なくとも１つの液体流れの前記膨張した任意の残りの部分が、前記伝熱及び質量移動手段の前記上部領域と前記下部領域の間に進入するために前記処理アセンブリに供給される、
請求項３に記載のプロセス。
【請求項９】
（１）前記伝熱及び質量移動手段が、上部領域及び下部領域内に配置され、
（２）前記少なくとも１つの液体流れの前記膨張した少なくとも一部が、前記伝熱及び質量移動手段の前記上部領域と前記下部領域の間に進入するために前記処理アセンブリに供給される、
請求項５に記載のプロセス。
【請求項１０】
（１）前記伝熱及び質量移動手段が、上部領域及び下部領域内に配置され、
（２）前記少なくとも１つの液体流れの前記膨張した任意の残りの部分が、前記伝熱及び質量移動手段の前記上部領域と前記下部領域の間に進入するために前記処理アセンブリに供給される、
請求項６に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記分離手段が前記処理アセンブリに収容される、請求項２、３、５、６、７、８、９、又は１０に記載のプロセス。
【請求項１２】
（１）ガス収集手段が前記処理アセンブリに収容され、
（２）追加の伝熱及び質量移動手段が、前記ガス収集手段の内部に含まれ、前記追加の伝熱及び質量移動手段が、外部冷却媒体のための１つ又は複数の流路を含み、
（３）前記冷却されたガス流が、前記ガス収集手段に供給され、前記外部冷却媒体によってさらに冷却されるために前記追加の伝熱及び質量移動手段に向けられ、
（４）前記さらに冷却されたガス流が、前記第１の流れ及び前記第２の流れに分けられる、
請求項１に記載のプロセス。
【請求項１３】
（１）ガス収集手段が前記処理アセンブリに収容され、
（２）追加の伝熱及び質量移動手段が、前記ガス収集手段の内部に含まれ、前記追加の伝熱及び質量移動手段が、外部冷却媒体のための１つ又は複数の流路を含み、
（３）前記冷却された第１の部分が、前記ガス収集手段に供給され、前記外部冷却媒体によってさらに冷却されるために前記追加の伝熱及び質量移動手段に向けられ、
（４）前記追加の冷却された第１の部分が、前記より低い圧力に膨張され、その後前記吸収手段に前記下部フィードとして供給される、
請求項４に記載のプロセス。
【請求項１４】
（１）追加の伝熱及び質量移動手段が、前記分離手段の内部に含まれ、前記追加の伝熱及び質量移動手段が外部冷却媒体のための１つ又は複数の流路を含み、
（２）前記蒸気流れが、前記外部冷却媒体によって冷却されるために前記追加の伝熱及び質量移動手段に向けられ、追加の濃縮液を形成し、
（３）前記濃縮液が、その中で分離される前記少なくとも１つの液体流れの一部となる、
請求項２、３、５、６、７、８、９、又は１０に記載のプロセス。
【請求項１５】
（１）追加の伝熱及び質量移動手段が、前記分離手段の内部に含まれ、前記追加の伝熱及び質量移動手段が外部冷却媒体のための１つ又は複数の流路を含み、
（２）前記蒸気流れが、前記外部冷却媒体によって冷却されるために前記追加の伝熱及び質量移動手段に向けられ、追加の濃縮液を形成し、
（３）前記濃縮液が、その中で分離される前記少なくとも１つの液体流れの一部となる、
請求項１１に記載のプロセス。
【請求項１６】
前記伝熱及び質量移動手段が、前記より多くの揮発成分の前記蒸留液体流れからの前記除去のために、外部加熱媒体が前記供給ガスによって供給される前記加熱を補足するための１つ又は複数の流路を含む、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１２、又は１３に記載のプロセス。
【請求項１７】
前記加熱及び質量移動手段が、前記より多くの揮発成分の前記蒸留液体流れからの前記除去のために、外部加熱媒体が前記供給ガスによって供給される前記加熱を補足するための１つ又は複数の流路を含む、請求項１１に記載のプロセス。
【請求項１８】
前記加熱及び質量移動手段が、前記より多くの揮発成分の前記蒸留液体流れからの前記除去のために、外部加熱媒体が前記供給ガスによって供給される前記加熱を補足するための１つ又は複数の流路を含む、請求項１４に記載のプロセス。
【請求項１９】
前記加熱及び質量移動手段が、前記より多くの揮発成分の前記蒸留液体流れからの前記除去のために、外部加熱媒体が前記供給ガスによって供給される前記加熱を補足するための１つ又は複数の流路を含む、請求項１５に記載のプロセス。
【請求項２０】
メタン、Ｃ２成分、Ｃ３成分、及びより重質な炭化水素成分を含むガス流の、揮発性残渣ガス留分への、及び前記Ｃ２成分、前記Ｃ３成分、及び前記より重質の炭化水素の主要な部分、又は前記Ｃ３成分及び前記より重質な炭化水素成分を含む相対的に揮発性ではない留分への分離のための装置であって、
（１）前記ガス流を第１の部分及び第２の部分に分割するための第１の分割手段と、
（２）前記第１の部分を受け取り、それを冷却するための前記第１の分割手段に接続される第１の熱交換手段と、
（３）処理アセンブリに収容され、前記第２の部分を受け取り、それを冷却するために前記第１の分割手段に接続される伝熱及び質量移動手段と、
（４）前記冷却された第１の部分及び前記冷却された第２の部分を受け取り、冷却されたガス流を形成するために、前記第１の熱交換手段及び前記伝熱及び質量移動手段に接続される結合手段と、
（５）前記冷却されたガス流を受け取り、それを第１の流れ及び第２の流れに分割するために、前記結合手段に接続される第２の分割手段と、
（６）前記第１の流れを受け取り、それを実質的に濃縮するほど十分に冷却するために、前記第２の分割手段に接続される第２の熱交換手段と、
（７）前記実質的に濃縮された第１の流れを受け取り、それをより低い圧力に膨張させるために、前記第２の熱交換手段に接続される第１の膨張手段と、
（８）前記処理アセンブリに収容され、前記膨張した冷却された第１の流れを、それに対する上部フィードとして受け取るために前記第１の膨張手段に接続される吸収手段と、
（９）前記第２の流れを受け取り、それを前記のより低い圧力に膨張させるために、前記第２の分割手段に接続される第２の膨張手段であって、それに対する下部フィードとして前記膨張した第２の流れを供給するために前記吸収手段にさらに接続される、前記第２の膨張手段と、
（１０）前記処理アセンブリに収容され、前記吸収手段の上部領域から蒸留蒸気流れを受け取るために前記吸収手段に接続される蒸気収集手段と、
（１１）前記蒸留蒸気流れを受け取り、それを加熱し、それによってステップ（６）の前記冷却の少なくとも一部を供給するために、前記蒸気収集手段にさらに接続される前記第２の熱交換手段と、
（１２）前記加熱された蒸留蒸気流れを受け取り、さらにそれを加熱し、それによってステップ（２）の前記冷却の少なくとも一部を供給するために前記第２の熱交換手段にさらに接続され、その後、前記揮発性残渣ガス留分として、前記さらに加熱された蒸留蒸気流れを排出する前記第１の熱交換手段と、
（１３）前記処理アセンブリに収容され、前記吸収手段の下部領域から蒸留液体流れを受け取るために、前記吸収手段に接続される液体収集手段と、
（１４）前記蒸留液体流れを受け取り、それを加熱するために前記液体収集手段にさらに接続され、それによって同時に前記蒸留液体流れから前記より多くの揮発成分を除去しながら、ステップ（３）の前記冷却の少なくとも一部を供給するために前記液体収集手段にさらに接続され、その後、前記処理アセンブリから、前記相対的に揮発性ではない留分として、前記加熱され、除去された蒸留液体流れを排出し、
（１５）前記相対的に揮発性ではない留分の中の前記成分の前記主要な部分が回収され
る温度で、前記吸収手段の前記上部領域の前記温度を維持するために、前記吸収手段への前記フィード流れの量及び温度を調整するように適応される制御手段と、
を備える、装置。
【請求項２１】
メタン、Ｃ２成分、Ｃ３成分、及びより重質な炭化水素成分を含むガス流の、揮発性残渣ガス留分への、及び前記Ｃ２成分、前記Ｃ３成分、及び前記より重質の炭化水素の主要な部分、又は前記Ｃ３成分及び前記より重質な炭化水素成分を含む相対的に揮発性ではない留分への分離のための装置であって、
（１）前記ガス流を第１の部分及び第２の部分に分割するための第１の分割手段と、
（２）前記第１の部分を受け取り、それを冷却するための前記第１の分割手段に接続される第１の熱交換手段と、
（３）処理アセンブリに収容され、前記第２の部分を受け取り、それを冷却するために前記第１の分割手段に接続される伝熱及び質量移動手段と、
（４）前記冷却された第１の部分及び前記冷却された第２の部分を受け取り、部分的に濃縮されたガス流を形成するために、前記第１の熱交換手段及び前記伝熱及び質量移動手段に接続される結合手段と、
（５）前記部分的に濃縮されたガス流を受け取り、それを、蒸気流れ及び少なくとも１つの液体流れに分離するために、前記結合手段に接続される分離手段と、
（６）前記蒸気流れを受け取り、それを第１の流れ及び第２の流れに分割するために前記分離手段に接続される第２の分割手段と、
（７）前記第１の流れを受け取り、実質的にそれを濃縮するほど十分にそれを冷却するために、前記第２の分割手段に接続される第２の熱交換手段と、
（８）前記実質的に濃縮された第１の流れを受け取り、それをより低い圧力に膨張するために、前記第２の熱交換手段に接続される第１の膨張手段と、
（９）前記処理アセンブリに収容され、それに対する上部フィードとして前記膨張された冷却された第１の流れを受け取るために、前記第１の膨張手段に接続される吸収手段と、
（１０）前記第２の流れを受け取り、それを前記より低い圧力に膨張させるために前記第２の分割手段に接続される第２の膨張手段であって、それに対する第１の下部フィードとして前記膨張された第２の流れを供給するために、前記吸収手段にさらに接続される前記第２の膨張手段と、
（１１）前記少なくとも１つの液体流れの少なくとも一部を受け取り、前記より低い圧力にそれを膨張させるために前記分離手段に接続される第３の膨張手段であって、それに対する第２の下部フィードとして前記膨張した液体流れを供給するために前記吸収手段にさらに接続される前記第３の膨張手段と、
（１２）前記処理アセンブリに収容され、前記吸収手段の上部領域から蒸留蒸気流れを受け取るために前記吸収手段に接続される蒸気収集手段と、
（１３）前記蒸留蒸気流れを受け取り、それを加熱し、それによってステップ（７）の前記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収集手段に接続される前記第２の熱交換手段と、
（１４）前記加熱された蒸留蒸気流れを受け取り、さらにそれを加熱し、それによってステップ（２）の前記冷却の少なくとも一部を供給するために前記第２の熱交換手段にさらに接続され、その後前記揮発性残渣ガス留分として前記さらに加熱された蒸留蒸気流れを排出する前記第１の熱交換手段と、
（１５）前記処理アセンブリに収容され、前記吸収手段の下部領域から蒸留液体流れを受け取るために前記吸収手段に接続される液体収集手段と、
（１６）前記蒸留液体流れを受け取り、それを加熱し、それによって同時に前記蒸留液体流れから前記より多くの揮発成分を除去しながら、ステップ（３）の前記冷却の少なくとも一部を供給するために前記液体収集手段にさらに接続され、その後、前記処理アセンブリから、前記相対的に揮発性ではない留分として前記加熱され、除去された蒸留液体流
れを排出する前記伝熱及び質量移動手段と、
（１７）前記相対的に揮発性ではない留分中の前記成分の前記主要な部分が回収される温度で、前記吸収手段の前記上部領域の前記温度を維持するために前記吸収手段に対する前記フィード流れの量及び温度を調整するように適応される制御手段と、
を備える装置。
【請求項２２】
メタン、Ｃ２成分、Ｃ３成分、及びより重質な炭化水素成分を含むガス流の、揮発性残渣ガス留分への、及び前記Ｃ２成分、前記Ｃ３成分、及び前記より重質の炭化水素の主要な部分、又は前記Ｃ３成分及び前記より重質な炭化水素成分を含む相対的に揮発性ではない留分への分離のための装置であって、
（１）前記ガス流を第１の部分及び第２の部分に分割するための第１の分割手段と、
（２）前記第１の部分を受け取り、それを冷却するための前記第１の分割手段に接続される第１の熱交換手段と、
（３）処理アセンブリに収容され、前記第２の部分を受け取り、それを冷却するために前記第１の分割手段に接続される伝熱及び質量移動手段と、
（４）前記冷却された第１の部分及び前記冷却された第２の部分を受け取り、部分的に濃縮されたガス流を形成するために、前記第１の熱交換手段並びに前記伝熱及び質量移動手段に接続される第１の結合手段と、
（５）前記部分的に濃縮されたガス流を受け取り、それを、蒸気流れ及び少なくとも１つの液体流れに分離するために、前記第１の結合手段に接続される分離手段と、
（６）前記蒸気流れを受け取り、それを第１の流れ及び第２の流れに分割するために前記分離手段に接続される第２の分割手段と、
（７）前記第１の流れ、及び前記少なくとも１つの液体流れの少なくとも一部を受け取り、結合された流れを形成するために、前記第２の分割手段及び前記分離手段に接続される第２の結合手段と、
（８）前記結合された流れを受け取り、それを実質的に濃縮するほど十分に冷却するために、前記第２の結合手段に接続される第２の熱交換手段と、
（９）前記実質的に濃縮された結合された流れを受け取り、それをさらに低い圧力に膨張させるために前記第２の熱交換手段に接続される第１の膨張手段と、
（１０）前記処理アセンブリに収容され、それに対する上部フィードとして前記膨張された冷却された結合流れを受け取るために、前記第１の膨張手段に接続される吸収手段と、
（１１）前記第２の流れを受け取り、それを前記より低い圧力に膨張させるために前記第２の分割手段に接続される第２の膨張手段であって、それに対する第１の下部フィードとして前記膨張した第２の流れを供給するために、前記吸収手段にさらに接続される前記第２の膨張手段と、
（１２）前記少なくとも１つの液体流れの任意の残りの部分を受け取り、それを前記より低い圧力に膨張させるために、前記分離手段に接続される第３の膨張手段であって、それに対する第２の下部フィードとして前記膨張した液体流れを供給するために、前記吸収手段にさらに接続される前記第３の膨張手段と、
（１３）前記処理アセンブリに収容され、前記吸収手段の上部領域から蒸留蒸気流れを受け取るために、前記吸収手段に接続される蒸気収集手段と、
（１４）前記蒸留蒸気流れを受け取り、それを加熱し、それによってステップ（８）の前記冷却の少なくとも一部を供給するために、前記蒸気収集手段にさらに接続される前記第２の熱交換手段と、
（１５）前記加熱された蒸留蒸気流れを受け取り、さらにそれを加熱し、それによってステップ（２）の前記冷却の少なくとも一部を供給するために前記第２の熱交換手段にさらに接続され、その後、前記揮発性残渣ガス留分として前記さらに加熱された蒸留蒸気流れを排出する、前記第１の熱交換手段と、
（１６）前記処理アセンブリに収容され、前記吸収手段の下部領域から蒸留液体流れを
受け取るために前記吸収手段に接続される液体収集手段と、
（１７）前記蒸留液体流れを受け取り、それを加熱し、それによって同時に前記蒸留液体流れから前記より多くの揮発成分を除去しながら、ステップ（３）の前記冷却の少なくとも一部を供給するために、前記液体収集手段にさらに接続され、その後、前記処理アセンブリから、前記相対的に揮発性ではない留分として前記加熱され、除去された蒸留液体流れを排出する前記伝熱及び質量移動手段と、
（１８）前記相対的に揮発性ではない留分中の前記成分の前記主要な部分が回収される温度で前記吸収手段の前記上部領域の前記温度を維持するために、前記吸収手段に対する前記フィード流れの量及び温度を調整するように適応される制御手段と、
を備える装置。
【請求項２３】
メタン、Ｃ２成分、Ｃ３成分、及びより重質な炭化水素成分を含むガス流の、揮発性残渣ガス留分への、及び前記Ｃ２成分、前記Ｃ３成分、及び前記より重質の炭化水素の主要な部分、又は前記Ｃ３成分及び前記より重質な炭化水素成分を含む相対的に揮発性ではない留分への分離のための装置であって、
（１）前記ガス流を第１の部分及び第２の部分に分割するための分割手段と、
（２）前記第１の部分を受け取り、それを冷却するために前記分割手段に接続される第１の熱交換手段と、
（３）処理アセンブリに収容され、前記第２の部分を受け取り、それを冷却するために前記分割手段に接続される伝熱及び質量移動手段と、
（４）前記冷却された第２の部分を受け取り、それを実質的に濃縮するほど十分にさらに冷却するために、前記伝熱及び質量移動手段に接続される第２の熱交換手段と、
（５）前記実質的に濃縮された第２の部分を受け取り、それをさらに低い圧力に膨張させるために、前記第２の熱交換手段に接続される第１の膨張手段と、
（６）前記処理アセンブリに収容され、それに対する上部フィードとして、前記膨張した冷却された第２の部分を受け取るために前記第１の膨張手段に接続される吸収手段と、
（７）前記冷却された第１の部分を受け取り、それを前記より低い圧力に膨張させるために前記第１の熱交換手段に接続される第２の膨張手段であって、それに対する下部フィードとして前記膨張した冷却された第１の部分を供給するために、前記吸収手段にさらに接続される前記第２の膨張手段と、
（８）前記処理アセンブリに収容され、前記吸収手段の上部領域から蒸留蒸気流れを受け取るために前記吸収手段に接続される蒸気収集手段と、
（９）前記蒸留蒸気流れを受け取り、それを加熱し、それによってステップ（４）の前記冷却の少なくとも一部を供給するために、前記蒸気収集手段にさらに接続される前記第２の熱交換手段と、
（１０）前記加熱された蒸留蒸気流れを受け取り、さらにそれを加熱し、それによってステップ（２）の前記冷却の少なくとも一部を供給するために、前記第２の熱交換手段にさらに接続され、その後、前記揮発性残渣ガス留分として前記さらに加熱された蒸留蒸気流れを排出する、前記第１の熱交換手段と、
（１１）前記処理アセンブリに収容され、前記吸収手段の下部領域から蒸留液体流れを受け取るために前記吸収手段に接続される液体収集手段と、
（１２）前記蒸留液体流れを受け取り、それを加熱し、それによって同時に前記蒸留液体流れから前記より多くの揮発成分を除去しながら、ステップ（３）の前記冷却の少なくとも一部を供給するために前記液体収集手段にさらに接続され、その後、前記処理アセンブリから、前記相対的に揮発性ではない留分として前記加熱され、除去された蒸留液体流れを排出する前記伝熱及び質量移動手段と、
（１３）前記相対的に揮発性ではない留分の中の前記成分の前記主要な部分が回収される温度で、前記吸収手段の前記上部領域の前記温度を維持するために、前記吸収手段に対する前記フィード流れの量及び温度を調整するように適応される制御手段と、
を備える装置。
【請求項２４】
メタン、Ｃ２成分、Ｃ３成分、及びより重質な炭化水素成分を含むガス流の、揮発性残渣ガス留分への、及び前記Ｃ２成分、前記Ｃ３成分、及び前記より重質の炭化水素の主要な部分、又は前記Ｃ３成分及び前記より重質な炭化水素成分を含む相対的に揮発性ではない留分への分離のための装置であって、
（１）前記ガス流を第１の部分及び第２の部分に分割するための分割手段と、
（２）前記第１の部分を受け取り、それを実質的に濃縮するほど十分に冷却するために、前記分割手段に接続される第１の熱交換手段と、
（３）前記部分的に濃縮された第１の部分を受け取り、それを蒸気流れ及び少なくとも１つの液体流れに分離するために前記第１の熱交換手段に接続される分離手段と、
（４）処理アセンブリに収容され、前記第２の部分を受け取り、それを冷却するために前記分割手段に接続される伝熱及び質量移動手段と、
（５）前記冷却された第２の部分を受け取り、それを実質的に濃縮するほど十分にさらに冷却するために、前記伝熱及び質量移動手段に接続される第２の熱交換手段と、
（６）前記実質的に濃縮された第２の部分を受け取り、それをより低い圧力に膨張させるために、前記第２の熱交手段に接続される第１の膨張手段と、
（７）前記処理アセンブリに収容され、それに対する上部フィードとして前記膨張した冷却された第２の部分を受け取るために、前記第１の膨張手段に接続される吸収手段と、
（８）前記蒸気流れを受け取り、それを前記より低い圧力に膨張させるために前記分離手段に接続される第２の膨張手段であって、それに対する第１の下部フィードとして前記膨張した蒸気流れを供給するために、前記吸収手段にさらに接続される前記第２の膨張手段と、
（９）前記少なくとも１つの液体流れの少なくとも一部を受け取り、それを前記より低い圧力に膨張させるために前記分離手段に接続される第３の膨張手段であって、それに対する第２の下部フィードとして、前記膨張された液体流れを供給するために前記吸収手段にさらに接続される前記第３の膨張手段と、
（１０）前記処理アセンブリに収容され、前記吸収手段の上部領域から蒸留蒸気流れを受け取るために、前記吸収手段に接続される蒸気収集手段と、
（１１）前記蒸留蒸気流れを受け取り、それを加熱し、それによってステップ（５）の前記冷却の少なくとも一部を供給するために、前記蒸気収集手段にさらに接続される前記第２の熱交換手段と、
（１２）前記加熱された蒸留蒸気流れを受け取り、さらにそれを加熱し、それによってステップ（２）の前記冷却の少なくとも一部を供給するために、前記第２の熱交換手段にさらに接続され、その後、前記揮発性残渣ガス留分として前記さらに加熱された蒸留蒸気流れを排出する前記第１の熱交換手段と、
（１３）前記処理アセンブリに収容され、前記吸収手段の下部領域から蒸留液体流れを受け取るために前記吸収手段に接続される液体収集手段と、
（１４）前記蒸留液体流れを受け取り、それを加熱し、それによって、同時に前記蒸留液体流れから前記より多くの揮発成分を除去しながら、ステップ（４）の前記冷却の少なくとも一部を供給するために、前記液体収集手段にさらに接続され、その後、前記処理アセンブリから、前記相対的に揮発性ではない留分として、前記加熱され、除去された蒸留液体流れを排出する前記伝熱及び質量移動手段と、
（１５）前記相対的に揮発性ではない留分の中の前記成分の前記主要部分が回収される温度で前記吸収手段の前記上部領域の前記温度を維持するために、前記吸収手段に前記フィード流れの量及び温度を調整するように適応される制御手段と、
を備える装置。
【請求項２５】
メタン、Ｃ２成分、Ｃ３成分、及びより重質な炭化水素成分を含むガス流の、揮発性残渣ガス留分への、及び前記Ｃ２成分、前記Ｃ３成分、及び前記より重質の炭化水素の主要な部分、又は前記Ｃ３成分及び前記より重質な炭化水素成分を含む相対的に揮発性ではな
い留分への分離のための装置であって、
（１）前記ガス流を第１の部分及び第２の部分に分割するための分割手段と、
（２）前記第１の部分を受け取り、それを部分的に濃縮するほど十分に冷却するために、前記分割手段に接続される第１の熱交換手段と、
（３）前記部分的に濃縮された第１の部分を受け取り、それを蒸気流れ及び少なくとも１つの液体流れに分離するために前記第１の熱交換手段に接続される分離手段と、
（４）処理アセンブリに収容され、前記第２の部分を受け取り、それを冷却するために前記分割手段に接続される伝熱及び質量移動手段と、
（５）前記冷却された第２の部分、及び前記少なくとも１つの液体流れの少なくとも一部を受け取り、結合された流れを形成するために、前記伝熱及び質量移動手段及び前記分離手段に接続される結合手段と、
（６）前記結合された流れを受け取り、それを実質的に濃縮するほど十分に冷却するために、前記結合手段に接続される第２の熱交換手段と、
（７）前記実質的に濃縮された結合流れを受け取り、それをより低い圧力に膨張させるために、前記第２の熱交換手段に接続される第１の膨張手段と、
（８）前記処理アセンブリに収容され、それに対する上部フィードとして前記膨張した冷却された結合流れを受け取るために前記第１の膨張手段に接続される吸収手段と、
（９）前記蒸気流れを受け取り、それを前記より低い圧力に膨張させるために前記分離手段に接続される第２の膨張手段であって、それに対する第１の下部フィードとして前記膨張した蒸気流れを供給するために前記吸収手段にさらに接続される前記第２の膨張手段と、
（１０）前記少なくとも１つの液体流れの任意の残りの部分を受け取り、それを前記より低い圧力に膨張させるために前記分離手段に接続される第３の膨張手段であって、それに対する第２の下部フィードとして、前記膨張した液体流れを供給するために前記吸収手段にさらに接続される前記第３の膨張手段と、
（１１）前記処理アセンブリに収容され、前記吸収手段の上部領域から蒸留蒸気流れを受け取るために前記吸収手段に接続される蒸気収集手段と、
（１２）前記蒸留蒸気流れを受け取り、それを加熱し、それによってステップ（６）の前記冷却の少なくとも一部を供給するために、前記蒸気収集手段にさらに接続される前記第２の熱交換手段と、
（１３）前記加熱された蒸留蒸気流れを受け取り、さらにそれを加熱し、それによってステップ（２）の前記冷却の少なくとも一部を供給するために、前記第２の熱交換手段にさらに接続され、その後、前記揮発性残渣ガス留分として、前記さらに加熱された蒸留蒸気流れを排出する前記第１の熱交換手段と、
（１４）前記処理アセンブリに収容され、前記吸収手段の下部領域から蒸留液体流れを受け取るために、前記吸収手段に接続される液体収集手段と、
（１５）前記蒸留液体流れを受け取り、それを加熱し、それによって同時に前記蒸留液体流れから前記より多くの揮発成分を除去しながら、ステップ（４）の前記冷却の少なくとも一部を供給するために、前記液体収集手段にさらに接続され、その後、前記相対的に揮発性ではない留分として前記処理アセンブリから前記加熱され、除去された蒸留液体流れを排出する前記伝熱及び質量移動手段と、
（１６）前記相対的に揮発性ではない留分の中の前記成分の前記主要な部分が回収される温度で、前記吸収手段の前記上部領域の前記温度を維持するために前記吸収手段に対する前記フィード流れの量及び温度を調整するように適応される制御手段と、
を備える装置。
【請求項２６】
（１）前記伝熱及び質量移動手段が上部領域及び下部領域に配置され、
（２）前記処理アセンブリが、前記膨張した液体流れを受け取り、それを前記伝熱及び質量移動手段の前記上部領域と下部領域の間に向けるために、前記第３の膨張手段に接続される、
請求項２１に記載の装置。
【請求項２７】
（１）前記伝熱及び質量移動手段が上部領域及び下部領域に配置され、
（２）前記処理アセンブリが、前記膨張した液体流れを受け取り、それを前記伝熱及び質量移動手段の前記上部領域と下部領域の間に向けるために、前記第３の膨張手段に接続される、
請求項２２に記載の装置。
【請求項２８】
（１）前記伝熱及び質量移動手段が上部領域及び下部領域に配置され、
（２）前記処理アセンブリが、前記膨張した液体流れを受け取り、それを前記伝熱及び質量移動手段の前記上部領域と下部領域の間に向けるために、前記第３の膨張手段に接続される、
請求項２４に記載の装置。
【請求項２９】
（１）前記伝熱及び質量移動手段が上部領域及び下部領域に配置され、
（２）前記処理アセンブリが、前記膨張した液体流れを受け取り、それを前記伝熱及び質量移動手段の前記上部領域と下部領域の間に向けるために、前記第３の膨張手段に接続される、
請求項２５に記載の装置。
【請求項３０】
前記分離手段が前記処理アセンブリに収容される、請求項２１，２２、２４、２５、２６，２７、２８又は２９に記載の装置。
【請求項３１】
（１）ガス収集手段が前記処理アセンブリに収容され、
（２）追加の伝熱及び質量移動手段が前記ガス収集手段の内部に含まれ、前記追加の伝熱及び質量移動手段が外部冷却媒体のための１つ又は複数の流路を含み、
（３）前記ガス収集手段が、前記冷却されたガス流を受け取り、それを、前記外部冷却媒体によってさらに冷却される前記追加の伝熱及び質量移動手段に向けるために前記結合手段に接続され、
（４）前記第２の分割手段が、前記さらに冷却されたガス流を受け取り、それを前記第１の流れ及び前記第２の流れに分割するために前記ガス収集手段に接続されるように適応される、
請求項２０に記載の装置。
【請求項３２】
（１）ガス収集手段が前記処理アセンブリに収容され、
（２）追加の伝熱及び質量移動手段が前記ガス収集手段の内部に含まれ、前記追加の伝熱及び質量移動手段が外部冷却媒体のために１つ又は複数の流路を含み、
（３）前記ガス収集手段が、前記冷却された第１の部分を受け取り、それを、前記外部冷却媒体によってさらに冷却される前記追加の伝熱及び質量移動手段に向けるために前記第１の熱交換手段に接続され、
（４）前記第２の膨張手段が、前記さらに冷却された第１の部分を受け取り、それを前記さらに低い圧力に膨張させるために前記ガス収集手段に接続されるように適応され、前記第２の膨張手段が、それに対する前記下部フィードとして、前記膨張したさらに冷却された第１の部分を供給するために前記吸収手段にさらに接続された、
請求項２３に記載の装置。
【請求項３３】
（１）追加の伝熱及び質量移動手段が前記分離手段の内部に含まれ、前記追加の伝熱及び質量移動手段が外部冷却媒体のための１つ又は複数の流路を含み、
（２）前記蒸気流れが、追加の濃縮液を形成するために、前記外部冷却媒体によって冷却される前記追加の伝熱及び質量移動手段に向けられ、
（３）前記濃縮液が、その中で分離される前記少なくとも１つの液体流れの一部となる、
請求項２１、２２、２４、２５、２６、２７、２８又は２９に記載の装置。
【請求項３４】
（１）追加の伝熱及び質量移動手段が前記分離手段の内部に含まれ、前記追加の伝熱及び質量移動手段が外部冷却媒体のための１つ又は複数の通路を含み、
（２）前記蒸気流れが、追加の濃縮液を形成するために、前記外部冷却媒体によって冷却される前記追加の伝熱及び質量移動手段に向けられ、
（３）前記濃縮液が、その中で分離される前記少なくとも１つの液体蒸気の一部になる、
請求項３０に記載の装置。
【請求項３５】
前記伝熱及び質量移動手段が、前記蒸留液体流れから前記より多くの揮発成分の前記除去のために前記第２の部分によって供給される前記加熱を補足するために、外部加熱媒体のための１つ又は複数の流路を含む、請求項２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３１、又は３２に記載の装置。
【請求項３６】
前記伝熱及び質量移動手段が、前記蒸留液体流れから前記より多くの揮発成分の前記除去のために前記第２の部分によって供給される前記加熱を補足するために、外部加熱媒体のための１つ又は複数の流路を含む、請求項３０に記載の装置。
【請求項３７】
前記伝熱及び質量移動手段が、前記蒸留液体流れから前記より多くの揮発成分の前記除去のために前記第２の部分によって供給される前記加熱を補足するために、外部加熱媒体のための１つ又は複数の流路を含む、請求項３３に記載の装置。
【請求項３８】
前記伝熱及び質量移動手段が、前記蒸留液体流れから前記より多くの揮発成分の前記除去のために前記第２の部分によって供給される前記加熱を補足するために、外部加熱媒体のための１つ又は複数の流路を含む、請求項３４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
エチレン、エタン、プロピレン、プロパン、及び／又はより重質の炭化水素は、石炭、原油、ナフサ、油頁岩、タールサンド、褐炭等の他の炭化水素材料から得られる、天然ガス、製油所ガス、及び合成ガスの流れ等の多様なガスから回収できる。天然ガスは、通常、主要な割合のメタン及びエタンを有する。つまり、メタン及びエタンはともにガスの少なくとも５０モルパーセントを含む。また、ガスは、水素、窒素、二酸化炭素及び他のガスだけではなく、プロパン、ブタン、ペンタン等の相対的に少量のより重質の炭化水素を含有することもある。
【０００２】
本発明は、概して、エチレン、エタン、プロピレン、プロパン、及びより重質の炭化水素のかかるガス流からの回収に関する。本発明に従って処理されるガス流の典型的な分析は、概算のモルパーセントで、９０．０％のメタン、４．０％のエタンと他のＣ２成分、１．７％のプロパンと他のＣ３成分、０．３％のイソブタン、０．５％の正常なブタン、加えて０．８％のペンタンとなり、残余は窒素及び二酸化炭素から構成される。硫黄含有ガスも、存在することがある。
【背景技術】
【０００３】
歴史的に繰り返される、天然ガス及びその天然ガス液（ＮＧＬ）成分の価格の変動は、ときおりエタン、エチレン、プロパン、プロピレン、及びより重質な成分の増分値を液体生成物として削減することがあった。この結果、これらの生成物のより効率的な回収を提供するプロセスに対する、及びより低い資本投資で効率的な回収を提供できるプロセスに対する需要が生じた。これらの物質を分離するために使用可能なプロセスは、ガスの冷却及び冷凍、油吸着、及び冷凍油吸着に基づいたプロセスを含む。さらに、処理されているガスから熱を膨張させ、抽出する一方で電力を作り出す経済的な機器の可用性のため、極低温処理は一般的になってきた。ガス源の圧力、ガスの濃度（エタン、エチレン、及び重質炭化水素の含有量）、及び所望される最終製品に応じて、これらの処理のそれぞれ、又はその組み合わせが利用され得る。
【０００４】
現在では、極低温膨張プロセスが、起動の容易さ、運転柔軟性、高効率、安全性及び良好な信頼性とともに最大の簡略さを提供することから、一般に天然ガス液回収に好まれている。米国特許第３，２９２，３８０号、第４，０６１，４８１号、第４，１４０，５０４号、第４，１５７，９０４号、第４，１７１，９６４号、第４，１８５，９７８号、第４，２５１，２４９号、第４，２７８，４５７号、第４，５１９，８２４号、第４，６１７，０３９号、第４，６８７，４９９号、第４，６８９，０６３号、第４，６９０，７０２号、第４，８５４，９５５号、第４，８６９，７４０号、第４，８８９，５４５号、第５，２７５，００５号、第５，５５５，７４８号、第５，５６６，５５４号、第５，５６８，７３７号、第５，７７１，７１２号、第５，７９９，５０７号、第５，８８１，５６９号、第５，８９０，３７８号、第５，９８３，６６４号、第６，１８２，４６９号、第６，５７８，３７９号、第６，７１２，８８０号、第６，９１５，６６２号、第７，１９１，６１７号、第７，２１９，５１３号、再発行米国特許第３３，４０８号、及び同時係属出願番号第１１／４３０，４１２号、第１１／８３９，６９３号、第１１／９７１，４９１号、第１２／２０６，２３０号、第  １２／６８９，６１６号、第１２／７１７，３９４号、第１２／７５０，８６２号、第１２／７７２，４７２号、第１２／７８１，２５９号、第１２／８６８，９９３号、第１２／８６９，００７号、第１２／８６９，１３９号、及び第１２／９７９，５６３号が関連性のあるプロセスを説明する（ただし、いくつかのケースでの本発明の説明は、引用される米国特許に記載される条件とは異なる処理条件に基づく）。
【０００５】
典型的な極低温膨張回収プロセスでは、加圧されている供給ガス流は、プロパン圧縮−冷凍システム等の、プロセス及び／又は外部の冷凍源の他の流れとの熱交換によって冷却される。ガスが冷却されるにつれて、液体は濃縮し、所望されるＣ２＋成分のいくつかを含有する高圧液体として１つ又は複数のセパレータ内に収集される。ガスの豊富さ及び形成される液体の量に応じて、高圧液体はより低い圧力に膨張され、分別され得る。液体の膨張中に発生する気化は、流れのさらなる冷却を生じさせる。いくつかの条件下では、膨張から生じる温度をさらに引き下げるために、膨張前に高圧液体を予冷することが、望ましいことがある。液体及び蒸気の混合物から成る膨張した流れは、蒸留（脱メタン塔、脱エタン塔）カラム内で分別される。カラム内では、膨張冷却流れ（複数の場合がある）が、下部液体生成物として、所望されるＣ２成分、Ｃ３成分、及びより重質な炭化水素成分からの塔頂部蒸気として、残留しているメタン、窒素、及び他の揮発性ガスを分離するために、または下部液体生成物として、所望されるＣ３成分及びより重質な炭化水素からの塔頂部蒸気として、残留するメタン、Ｃ２成分、窒素及び他の揮発性ガスを分離するために、蒸留される。
【０００６】
供給ガスが完全に濃縮されない（通常は濃縮されない）場合、部分的な濃縮から残る蒸気は、２つの流れに分けることができる。蒸気の１つの部分は、仕事量膨張機又はエンジン、つまり膨張弁を通され、追加の液体が流れのさらなる冷却の結果として濃縮されるより低い圧力になる。膨張後の圧力は、本来、蒸留カラムが運転される圧力と同じである。膨張から生じる結合された気相−液相は、フィードとしてカラムに供給される。
【０００７】
蒸気の残りの部分は、例えば低温分留塔頂部等の他のプロセス流れとの熱交換によって実質的な濃縮物に冷却される。高圧液体のいくらか又は全ては冷却前にこの蒸気と結合され得る。次に、結果として生じる冷却された流れは、膨張弁等の適切な膨張装置を通して、脱メタン塔が運転される圧力まで膨張される。膨張の間、液体の一部が蒸発し、全体の流れの冷却が生じる。フラッシュ膨張された流れが、次に脱メタン塔への上部フィードとして供給される。通常、フラッシュ膨張された流れの蒸気部分及び脱メタン塔の塔頂部蒸気が、残留メタン生成物ガスとして分留塔内の上部セパレータ部内で結合する。別法として、蒸気流れ及び液体流れを提供するために、冷却され、膨張した流れがセパレータに供給されてもよい。蒸気は塔の塔頂部と結合され、液体は上部カラムフィードとしてカラムに供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【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】第５，７７１，７１２号
【特許文献２２】第５，７９９，５０７号
【特許文献２３】第５，８８１，５６９号
【特許文献２４】第５，８９０，３７８号
【特許文献２５】第５，９８３，６６４号
【特許文献２６】第６，１８２，４６９号
【特許文献２７】第６，５７８，３７９号
【特許文献２８】第６，７１２，８８０号
【特許文献２９】第６，９１５，６６２号
【特許文献３０】第７，１９１，６１７号
【特許文献３１】第７，２１９，５１３号
【特許文献３２】再発行米国特許第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
【特許文献３７】米国特許出願第１２／６８９，６１６号
【特許文献３８】米国特許出願第１２／７１７，３９４号
【特許文献３９】米国特許出願第１２／７５０，８６２号
【特許文献４０】米国特許出願第１２／７７２，４７２号
【特許文献４１】米国特許出願第１２／７８１，２５９号
【特許文献４２】米国特許出願第１２／８６８，９９３号
【特許文献４３】米国特許出願第１２／８６９，００７号
【特許文献４４】米国特許出願第１２／８６９，１３９号
【特許文献４５】米国特許出願第１２／９７９，５６３号
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、上述された多様なステップをより効率的に、より少ない個数の機器を使用して実行する新規の手段を利用する。これは、これまでは個別の機器品目であったものを、１つの共通の筐体の中に組み入れ、それによって処理工場に必要とされる敷地空間を縮小し、施設の資本費用を削減することによって達成される。驚くべきことに、出願人は、よりコンパクトな配置が、所与の回収レベルを達成するために必要とされる電力消費を大幅に削減し、それによって処理効率を高め、施設の運営費を削減することにも気づいた。さらに、よりコンパクトな配置は、従来の工場設計での個々の機器品目を相互接続するために使用される配管の多くを排除し、さらに資本費用を削減し、関連するフランジ付き配管接続部も排除する。配管フランジは（温室効果ガスに寄与し、大気オゾン形成の先駆物質である可能性もある揮発性有機化合物、ＶＯＣである）炭化水素にとって潜在的な漏洩源であるので、これらのフランジを排除することは、環境を損なうことがある大気放出の可能性を削減する。
【００１０】
本発明によると、８８％を超えるＣＯ２回収率を達成できることが判明している。同様に、Ｃ２成分の回収が所望されないそれらの例では、９３％を超えるＣ３回収率を維持できる。加えて、本発明は、先行技術と比較して、同じ回収レベルを維持しつつ、メタン（又はＣ２成分）及びより軽質な成分の、より低いエネルギー要件でのＣ２成分（またはＣ３成分）及びより重質な成分からの本質的に１００％の分離を可能にする。本発明は、よ
り低い圧力及びより暖かな温度で適用可能であるが、−５０°Ｆ［−４６℃］又はさらに低温のＮＧＬ回収カラム塔頂部温度を必要とする条件下で、４００から１５００ｐｓｉａ［２，７５８から１０，３４２ｋＰａ（ａ）］以上の範囲で供給ガスを処理するときに、特に有利である。
【００１１】
本発明をさらによく理解するために、以下の例及び図面が参照される。図を参照すると
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】米国特許第４，１５７，９０４号による先行技術の天然ガス処理工場のフロー図である。
【図２】本発明による天然ガス処理工場のフロー図である。
【図３】本発明の天然ガス流への適用の代替手段を示すフロー図である。
【図４】本発明の天然ガス流への適用の代替手段を示すフロー図である。
【図５】本発明の天然ガス流への適用の代替手段を示すフロー図である。
【図６】本発明の天然ガス流への適用の代替手段を示すフロー図である。
【図７】本発明の天然ガス流への適用の代替手段を示すフロー図である。
【図８】本発明の天然ガス流への適用の代替手段を示すフロー図である。
【図９】本発明の天然ガス流への適用の代替手段を示すフロー図である。
【図１０】本発明の天然ガス流への適用の代替手段を示すフロー図である。
【図１１】本発明の天然ガス流への適用の代替手段を示すフロー図である。
【図１２】本発明の天然ガス流への適用の代替手段を示すフロー図である。
【図１３】本発明の天然ガス流への適用の代替手段を示すフロー図である。
【図１４】本発明の天然ガス流への適用の代替手段を示すフロー図である。
【図１５】本発明の天然ガス流への適用の代替手段を示すフロー図である。
【図１６】本発明の天然ガス流への適用の代替手段を示すフロー図である。
【図１７】本発明の天然ガス流への適用の代替手段を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
上記図の以下の説明では、代表的なプロセス条件について計算された流量を要約する表が提供される。本明細書に表示される表では、（毎時モル単位の）流量値は、便宜上四捨五入して最も近い整数としている。表中に示される総流量は、全ての非炭化水素成分を含むため、一般に炭化水素成分の流量の合計よりも大きい。示されている温度は、最も近い度数に四捨五入された概算値である。図に示されているプロセスを比較するために実行されるプロセス設計計算は、プロセスへの（又はプロセスからの）周囲からの（又は周囲への）熱の漏れがないという前提に基づいていることにも留意されたい。市販の絶縁材の品質は、これを非常に妥当な想定であって、通常、当業者によってなされるものにする。
【００１４】
便宜上、プロセスパラメータは、従来の英国単位と国際単位系（Ｓｙｓｔｅｍｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ｄ’Ｕｎｉｔｅｓ）（ＳＩ）の両方で報告される。表に示されるモル流量は、ポンドモル／時間又はキログラムモル／時間のどちらかとして解釈され得る。馬力（ＨＰ）及び／又は千英熱量単位／時間（ＭＢＴＵ／Ｈｒ）として報告されるエネルギー消費は、ポンドモル／時間の表示モル流量に相当する。キロワット（ｋＷ）として報告されるエネルギー消費は、キログラムモル／時間単位の表示モル流量に相当する。
【００１５】
図１は、米国特許第４，１５７，９０４号による先行技術を使用して天然ガスからＣ２＋成分を回収するための処理工場の設計を示すプロセスフロー図である。プロセスのこのシミュレーションでは、入口ガスが１０１°Ｆ［３９℃］、及び９１５ｐｓｉａ［６，３０７ｋＰａ（ａ）］で、流れ３１として工場に進入する。入口ガスに、生成物流れが仕様を満たすのを妨げる硫黄成分の濃度が含まれる場合、硫黄成分は、供給ガス（不図示）の適切な前処理によって除去される。さらに、通常、フィード流れは極低温条件下での水和
物（氷）の形成を妨げるために水分を取り除かれる。この目的には、通常、個体乾燥剤が使用されてきた。
【００１６】
フィード流れ３１は、２つの部分、つまり流れ３２と３３に分けられる。流れ３２は、低温残留ガス（流れ４１ａ）との熱交換によって熱交換器１０内で−３１°Ｆ［−３５℃］に冷却される。一方、流れ３３は、４３°Ｆ［６℃］での脱メタン塔リボイラ液体（流れ４３）、及び−４７°Ｆ［−４４℃］でのサイドリボイラ液体（流れ４２）との熱交換によって熱交換器１１内で−３７°Ｆ［−３８℃］に冷却される。流れ３２ａおよび３３ａは、再結合し、流れ３１ａを形成する。流れ３１ａは、蒸気（流れ３４）が濃縮液体（流れ３５）から分離されるセパレータ１２に、−３３°Ｆ［−３６℃］及び８９３ｐｓｉａ［６，１５５ｋＰａ（ａ）］で進入する。
【００１７】
セパレータ１２からの蒸気（流れ３４）は、２つの流れ、３６および３９に分けられる。総蒸気の約３２％を含有する流れ３６は、セパレータ液体（流れ３５）と結合され、結合された流れ３８は、それが実質的な濃縮物に冷却される低温残渣ガス（流れ４１）との熱交換関係で熱交換器１３を通過する。結果として生じる実質的に濃縮された−１３１°Ｆ［−９０℃］での流れ３８ａは、次に、膨張弁１４を介して分流塔１８の動作圧力（約４１０ｐｓｉａ［２，８２７ｋＰａ（ａ）］にフラッシュ膨張される。膨張中、流れの一部が気化され、全体の流れの冷却が生じる。図１に示されるプロセスでは、膨張弁１４を離れる膨張した流れ３８ｂが−１３７°Ｆ［−９４℃］に達し、分流塔１８の上部領域のセパレータ部分１８ａに供給される。そこで分離された液体は、脱メタン部１８ｂへの上部フィードとなる。
【００１８】
セパレータ１２からの蒸気の残り６８％（流れ３９）は、高圧フィードのこの部分から機械エネルギーが抽出される仕事量膨張機１５に進入する。この機械１５は、実質的に等エントロピー的に、蒸気を塔動作圧力に膨張し、仕事量膨張は膨張した流れ３９ａを約−９７°Ｆ［−７２℃］の温度に冷却する。典型的な市販されている膨張器は、理想的な等エントロピー膨張で理論上入手できる仕事量の約８０から８５％を回収できる。回収される仕事量は、多くの場合、例えば残渣ガス（流れ４１ｂ）を再圧縮するために使用できる（符号１６等の）遠心分離圧縮機を駆動するために使用される。部分的に濃縮された膨張流れ３９ａは、その後、中間カラム供給点でのフィードとして分留塔１８に供給される。
【００１９】
塔１８内の脱メタン塔は、複数の垂直に離間されたトレー、１つ又は複数の充填層、又はトレー及び充填剤の何らかの組み合わせを含む、慣用の蒸留カラムである。天然ガス処理工場でよくあるように、分留塔は２つの部分から構成され得る。上部１８ａはセパレータであって、部分的に気化された上部フィードがそのぞれぞれの蒸気部分及び液体部分に分けられ、下部蒸留部又は脱メタン部１８ｂから上昇する蒸気が上部フィードの蒸気部分と結合され、−１３６°Ｆ［−９３℃］で塔の上部を出る低温脱メタン塔の塔頂部蒸気（流れ４１）を形成する。下部脱メタン部１８ｂはトレー及び／又は充填剤を含み、下方に落下する液体と上方に上昇する蒸気の間に必要な接点を提供する。また、脱メタン部１８ｂは、カラムを流れ下る液体の一部を加熱し、蒸発させ、メタン及びより軽質な成分の液体生成物、つまり流れ４４を取り除くためにカラムを上方に流れるストリッピング蒸気を提供する（前述されたリボイラ及びサイドリボイラ等の）リボイラも含む。
【００２０】
液体生成物流れ４４は、底部生成物内の質量に基づいた０．０１０：１というメタン対エタン比の典型的な仕様に基づき、６５°Ｆ［１９℃］で塔の底部を出る。残渣ガス（脱メタン塔の塔頂部蒸気流れ４１）は、それが−４４°Ｆ［−４２℃］（流れ４１ａ）に加熱される熱交換器１３内の、及びそれが９６°Ｆ［３６℃］（流れ４１ｂ）に加熱される熱交換器１０内の、進入してくる供給ガスまで逆流して流れる。残渣ガスは、次いで２つの段階で再圧縮される。第１の段階は、膨張機１５によって駆動される圧縮機１６である
。第２の段階は、販売用ライン圧力まで残渣ガス（流れ４１ｄ）を圧縮する補足電源によって駆動される圧縮機２０である。排出冷却器２１内で１２０°Ｆ［４９℃］に冷却された後、残渣ガス生成物（流れ４１ｅ）は、（通常はほぼ入口圧力で）ライン要件を満たすのに十分な９１５ｐｓｉａ［６，３０７ｋＰａ（ａ）］で販売用ガスパイプラインに流れる。
【００２１】
図１に示されるプロセスのための流量及びエネルギー消費の要約が、次の表に説明される。
【表１】
2013527414.tif 000003
【００２２】
図２は、本発明によるプロセスのフロー図を示す。図２に提示されているプロセスで考慮される供給ガスの組成及び条件は、図１のものと同じである。したがって、図２のプロセスは、本発明の利点を示すために図１のプロセスと比較できる。
【００２３】
図２のプロセスのシミュレーションでは、入口ガスが、流れ３１として工場に進入し、２つの部分、流れ３２及び３３に分けられる。第１の部分、つまり流れ３２は、処理アセンブリ１１８内部のフィード冷却部１１８ａの上部領域内の熱交換手段に進入する。この熱交換手段は、フィン及び管型熱交換器、プレート型熱交換器、蝋付けアルミニウム型熱交換器、もしくはマルチパス及び／又はマルチサービス熱交換器を含む他の型の伝熱装置から構成され得る。この熱交換手段は、熱交換手段の１つの流路を通って流れる流れ３２
と、フィード冷却部１１８ａの下部領域内の熱交換手段で加熱された、処理アセンブリ１１８内部のセパレータ部分１１８ｂから生じる蒸留蒸気流れとの間で熱交換を実現するように構成される。流れ３２は、蒸留蒸気流れをさらに加熱する間に冷却され、流れ３２ａは−２６°Ｆ［−３２℃］で熱交換手段を離れる。
【００２４】
第２の部分、つまり流れ３３は、処理アセンブリ１１８内の脱メタン部１１８ｄの伝熱及び質量移動手段に進入する。この伝熱及び質量移動手段も、フィン及び管型熱交換器、プレート型熱交換器、蝋付けアルミニウム型熱交換器、もしくはマルチパス及び／又はマルチサービス熱交換器を含む、他の型の伝熱装置から構成され得る。伝熱及び質量移動手段は、伝熱及び質量移動手段の１つの流路を通って流れる流れ３３と、処理アセンブリ１１８内部の吸収部１１８ｃから下方に流れる蒸留液体流れとの間で熱交換を実現するように構成され、したがって流れ３３は、それが伝熱及び質量移動手段を離れる前に、蒸留液体流れを加熱し、流れ３３ａを−３８°［−３９℃］まで冷却する間に冷却される。蒸留液体流れは加熱されると、その一部は気化され、残りの液体が伝熱及び質量移動手段を通して下流に流れ続けるにつれて上方に上昇するストリッピング蒸気を形成する。伝熱及び質量移動手段は、それが気相と液相の間で質量移動を実現し、メタン及びより軽質な成分の液体生成物流れ４４を除去するためにも機能するように、ストリッピング蒸気と蒸留液体流れの間に連続接点を提供する。
【００２５】
流れ３２ａ及び３３ａは再結合し、−３０°Ｆ［−３４℃］及び８９８ｐｓｉａ［６，１８９ｋＰａ（ａ）］で、処理アセンブリ１１８内部のセパレータ部分１１８ｅに入る流れ３１ａを形成し、その結果蒸気（流れ３４）は濃縮液体（流れ３５）から分離される。セパレータ部分１１８ｅは、それを脱メタン部１１８ｄから分けるために内部ヘッド又は他の手段を有し、したがって処理アセンブリ１１８内部のその２つの部分は異なる圧力で動作できる。
【００２６】
セパレータ部分１１８ｅからの蒸気（流れ３４）は、２つの流れ３６及び３９に分けられる。総蒸気の約３２％を含む流れ３６は、分離された液体（流れ３７Ａを介した、流れ３５）と結合し、結合された流れ３８は、処理アセンブリ１１８内部のフィード冷却部１１８ａの下部領域内の熱交換器内に進入する。この熱交換器手段は、同様に、フィン及び管型熱交換器、プレート型熱交換器、蝋付けアルミニウム型熱交換器、もしくはマルチパス及び／又はマルチサービス熱交換器を含む、他の型の伝熱装置から構成され得る。熱交換器手段は、熱交換器手段の１つの流路を通って流れる流れ３８と、セパレータ部分１１８ｂから生じる蒸留蒸気流れの間で熱交換を実現するように構成され、したがって流れ３８は蒸留蒸気流れを加熱しながら実質的な濃縮物に冷却される。
【００２７】
結果として生じる実質的に濃縮された−１３０°Ｆ［−９０℃］の流れ３８ａは、次に、膨張弁１４を通して、処理アセンブリ１１８内部の吸収部１１８ｃ（吸収手段）の動作圧力（約４１５ｐｓｉａ［２，８６１ｋＰａ（ａ）］）にフラッシュ膨張される。膨張中、流れの一部が気化され、全体的な流れの冷却を生じる。図２に示されるプロセスでは、膨張弁１４を離れる膨張した流れ３８ｂは、−１３６°Ｆ［−９４℃］の温度に達し、処理アセンブリ１１８内部のセパレータ部分１１８ｂに供給される。その中で分離された液体は吸収部１１８ｃに向けられ、一方残りの蒸気は、吸収部１１８ｃから上昇する蒸気と結合し、冷却部１１８ａで加熱される蒸留蒸気流れを形成する。
【００２８】
セパレータ部分１１８ｅ（流れ３９）からの蒸気の残りの６８％は、高圧フィードのこの部分から機械エネルギーが抽出される仕事量膨張機１５に進入する。機械１５は、実質的に等エントロピー的に、蒸気を吸収部１１８ｃの動作圧力に膨張し、仕事量膨張は膨張した流れ３９ａを約−９４°Ｆ［−７０℃］に冷却する。部分的に濃縮された膨張流れ３９ａは、その後、フィードとして処理アセンブリ１１８内部の吸収部１１８ｃの下部領域
に供給される。
【００２９】
吸収部１１８ｃは、複数の垂直に離間されたトレー、１つ又は複数の充填層、又はトレーと充填剤の何らかの組合せを含む。吸収部１１８ｃのトレー及び／又は充填剤は、上方に上昇する蒸気と、下方に落下する低温液体の間に必要な接点を提供する。膨張した流れ３９ａの液体部分は、吸収部１１８ｃから下方に落下する液体と混じり合い、結合された液体は脱メタン部１１８ｄの中に下方へ続行する。脱メタン部１１８ｄから上昇するストリッピング蒸気は、膨張した流れ３９ａの蒸気部分と結合し、吸収部１１８ｃを通して上方に上昇し、下方に落下する低温液体と接触し、Ｃ２成分、Ｃ３成分、及びより重質な成分を濃縮し、これらの蒸気から吸収する。
【００３０】
処理アセンブリ１１８内部の脱メタン部１１８ｄの伝熱及び質量移動手段から下方に流れる蒸留液体は、メタン及びより軽質の成分を除去されている。結果として生じる液体生成物（流れ４４）は、脱メタン部１１８ｄの下部領域を出て、６７°Ｆ［２０℃］で処理アセンブリ１１８を離れる。セパレータ部分１１８ｂから生じる蒸留蒸気流れは、前述されたように、それが流れ３２及び３８への冷却を提供するにつれフィード冷却部１１８ａ内で暖められ、結果として生じる残渣ガス流れ４１は９６°Ｆ［３６℃］で処理アセンブリ１１８ａを離れる。残渣ガスは、次に２つの段階、つまり膨張機１５によって駆動される圧縮機１６、及び補足電源によって駆動される圧縮機２０で再圧縮される。流れ４１ｂが、排出冷却器２１内で１２０°Ｆ［４９℃］に冷却された後、残渣ガス生成物（流れ４１ｃ）は９１５ｐｓｉａ［６，３０７ｋＰａ（ａ）］で販売用ガスパイプラインに流れる。
【００３１】
図２に示されるプロセスのための流量及びエネルギー消費の要約が、次の表に説明される。
【表２】
2013527414.tif 000004
【００３２】
表ＩとＩＩの比較は、本発明が、先行技術と本質的に同じ回収率を維持することを示す。ただし、表ＩとＩＩのさらなる比較は、生成物収率が、先行技術よりも大幅に少ない電力で達成されたことを示す。（電力の単位当たりの回収されるエタンの量で定義される）回収効率の点では、本発明は、図１のプロセスの先行技術よりもほぼ７％の改善を表している。
【００３３】
図１の先行技術の回収効率に優る、本発明によって提供される回収効率の改善は、おもに２つの要因による。第１に、フィード冷却部１１８ａの熱交換手段、並びに脱メタン部１１８ｄ内の伝熱及び質量移動手段での熱交換手段のコンパクトな配置が、従来の処理工場に見られる相互接続配管によって課される圧力低下を排除する。その結果、膨張機１５の中に流れる供給ガスの部分は、先行技術に比較すると本発明に対してより高圧であり、本発明の膨張機１５が、先行技術の膨張機１５がより低い出口圧力で生成できるのと同程度に多くの電力をより高い出口圧力で生じさせることを可能にする。したがって、本発明の処理アセンブリ１１８内の吸収部１１８ｃは、同じ回収レベルを維持しながら、先行技術の分留カラム１８よりも高圧で動作することができる。このより高い動作圧力は、相互接続配管の排除のための残渣ガスに対する圧力低下の削減も加わり、圧縮機２０に進入する残渣ガスにとって著しく高い圧力を生じさせ、それによって本発明によってパイプライン圧力に残渣ガスを復元するために必要とされる電力を削減する。
【００３４】
第２に、結果として生じる蒸気が液体と接触し、その揮発性成分を除去することを可能にしながら、吸収部１１８ｃを離れる蒸留液体を同時に加熱するために脱メタン部１１８ｄの伝熱及び質量移動手段を使用することは、外部リボイラとともに従来の蒸留カラムを使用することよりも効率的である。揮発性成分は連続的に液体を取り除かれ、ストリッピング蒸気中の揮発性成分の濃度をより迅速に削減し、それによって本発明にとってのストリッピング効率を改善する。
【００３５】
本発明は、処理効率の増加に加え、先行技術に優る他の２つの利点を提供する。第１に、本発明の処理アセンブリ１１８のコンパクトな配置は、先行技術の５つの別々の機器品目（熱交換器１０、１１、及び１３、セパレータ１２、及び図１の分留塔１８）を単一の機器品目（図２の処理アセンブリ１１８）で置き換える。これにより、敷地空間の要件は縮小され、相互接続配管は排除され、従来の技術の資本費用を超える、本発明を活用するプロセス工場の資本費用が削減される。第２に、相互配管の排除は、本発明を活用する処理工場が、先行技術に比べてはるかに少ないフランジ付き接続部を有し、プラントの潜在的な漏洩源の数を削減することを意味する。炭化水素は揮発性有機化合物（ＶＯＣ）であり、その内のいくつかは温室効果ガスとして分類され、その内のいくつかは大気オゾン形成の前駆物質である場合がある。これは、本発明が、環境を損なうことがある大気放出の可能性を削減することを意味する。
【００３６】
（他の実施形態）
いくつかの状況では、処理アセンブリ１１８からフィード冷却部１１８ａを排除し、図１０から図１７に示される熱交換器１０等のフィード冷却用の処理アセンブリに外部の熱交換手段を使用することが好まれることがある。かかる配置は、処理アセンブリ１１８をより小型にできるようにし、いくつかの場合には全体的なプラント費用を削減し、及び／又は製作予定を短縮することもある。全ての場合で、交換器１０が、多数の個々の熱交換器、又は単一のマルチパス熱交換器のどちらか、もしくはその組み合わせを表すことに留意されたい。かかるそれぞれの熱交換器は、フィン及び管型熱交換器、プレート型熱交換器、蝋付けアルミニウム型熱交換器、もしくはマルチパス及び／又はマルチサービス熱交換器を含む、他の型の伝熱装置から構成され得る。
【００３７】
いくつかの状況では、図２、図４、図６、図８、図１０、図１２、図１４、及び図１６に示される流れ４０を介して、液体流れ３５を吸収部１１８ｃの下部領域に直接的に供給することが好まれることがある。かかる場合には、吸収部１１８ｃの動作圧力に液体を膨張させるために（膨張弁１７等の）適切な膨張装置が使用され、結果として生じる膨張液体流れ４０ａが（破線で示される）吸収部１１８ｃの下部領域にフィードとして供給される。いくつかの状況では、液体流れ３５（流れ３７）を流れ３６（図２、図６、図１０、及び図１４）の蒸気と、又は冷却された第２の部分３３ａ（図４、図８、図１２、及び図１６）と結合し、結合された流れ３８を形成し、液体流れ３５の残りの部分を、流れ４０／４０ａを介して吸収部１１８ｃの下部領域に送ることが好まれることがある。いくつかの状況では、膨張液体流れ４０ａを膨張流れ３９ａ（図２、図６、図１０、及び図１４）または膨張流れ３４ａ（図４、図８、図１２、図１６）と結合し、その後、結合された流れを単一のフィードとして吸収部１１８ｃの下部領域に供給することが好まれることがある。
【００３８】
供給ガスがより濃厚である場合、流れ３５で分離される液体の量は、膨張流れ３９ａと、図３、図７、図１１、及び図１５に示される膨張液体流れ４０ａの間、又は膨張流れ３４ａと、図５、図９、図１３、及び図１７に示される膨張液体流れ４０ａの間に脱メタン部１１８ｄの追加の質量移動ゾーンを配置することを好むほど十分に大きいことがある。かかる場合では、脱メタン部１１８ｄの伝熱及び質量移動手段は、膨張液体流れ４０ａが２つの部分の間で導入できるように、上部部分と下部部分に構成され得る。破線で示され
るように、いくつかの状況では、液体流れ３５（流れ３７）の一部を、流れ３６（図３、図７、図１１及び図１５）の中の蒸気、又は冷却された第２の部分３３ａ（図５、図９、図１３、図１７）と結合し、結合された流れ３８を形成することが好まれることがある。一方、液体流れ３５（流れ４０）の残りの部分は圧力を引き下げるために膨張され、脱メタン部１１８ｄの伝熱及び質量移動手段の上部部分と下部部分の間で、流れ４０ａとして供給される。
【００３９】
いくつかの状況では、図４、図５、図８、図９、図１２、図１３、図１６、及び図１７に示される冷却された第１の部分及び第２の部分（流れ３２ａ及び３３ａ）を結合しないことが好まれることがある。かかる場合では、冷却された第１の部分３２ａだけが、処理アセンブリ１１８（図４、図５、図１２、及び図１３）内部のセパレータ部分１１８ｅ、又は蒸気（流れ３４）が濃縮液体（流れ３５）から分離されるセパレータ１２（図８、図９、図１６、及び図１７）に向けられる。蒸気流れ３４は、仕事量膨張機１５に進入し、吸収部１１８ｃの動作圧力に実質的に等エントロピー的に膨張され、その結果、膨張した流れ３４ａが処理アセンブリ１１８内部の吸収部１１８ｃの下部領域にフィードとして供給される。冷却された第２の部分３３ａは、分離された液体（流れ３７を介した流れ３５）と結合され、結合された流れ３８は処理アセンブリ１１８内部のフィード冷却部１１８ａの下部領域内の熱交換手段に向けられ、実質的な濃縮物に冷却される。実質的に濃縮された流れ３８ａは、膨張弁１４を通して吸収部１１８ｃの動作圧力にフラッシュ膨張され、その結果、膨張流れ３８ｂが処理アセンブリ１１８内部のセパレータ部分１１８ｂに供給される。いくつかの状況では、液体流れ３５の一部（流れ３７）だけを、冷却された第２の部分３３ａと結合し、残りの部分（流れ４０）が膨張弁１７を介して吸収部１１８ｃの下部領域に供給されることが好まれることがある。他の状況では、液体流れ３５の全てを、膨張弁１７を介して吸収部１１８ｃの下部領域に送ることが好まれることがある。
【００４０】
いくつかの状況では、処理アセンブリ１１８内のセパレータ部分１１８ｅを含むのではなく、冷却されたフィード流れ３１ａ又は冷却された第１の部分３２ａを分離するために外部セパレータ容器を使用することが有利なことがある。図６、図７、図１４、及び図１５に示されるように、冷却されたフィード流れ３１ａを蒸気流れ３４及び液体流れ３５に分離するためにセパレータ１２が使用できる。同様に、図８、図９、図１６、及び図１７に示されるように、セパレータ１２は、冷却された第１の部分３２ａを蒸気流れ３４及び液体流れ３５に分離するために使用できる。
【００４１】
供給ガス中のより重質な炭化水素の量、及び供給ガスの圧力に応じて、図２、図３、図１０、及び図１１のセパレータ部分１１８ｅ、又は図６、図７、図１４、及び図１５のセパレータ１２、（図４、図５、図１２、及び図１３のセパレータ部分１１８ｅに進入する冷却された第１の部分３２ａ又は図８、図９、図１６、及び図１７のセパレータ１２）に進入する冷却されたフィード流れ３１ａは、（それがその露点を越えているため、又はそれがそのクリコンデンバールを超えているため）全く液体を含まないことがある。かかる場合では、（破線で示される）流れ３５及び３７には液体はなく、したがって流れ３６（図２、図３、図１０、及び図１１）内のセパレータ部分１１８ｅからの蒸気、流れ３６（図６、図７、図１４、及び図１５）内のセパレータ１２からの蒸気、又は冷却された第２の部分３３ａ（図４、図５、図８、図９、図１２、図１３、図１６、及び図１７）は流れ３８に流れ、処理アセンブリ１１８内のセパレータ部分１１８ｂに供給される膨張した実質的に濃縮された流れ３８ｂになる。かかる状況では、処理アセンブリ１１８（図２から図５、及び図１０から図１３）のセパレータ部分１１８ｅ、又はセパレータ１２（図６から図９、及び図１４から図１７）は必要とされないことがある。
【００４２】
供給ガスの状態、プラントの大きさ、使用可能な機器、又は他の要因が仕事量膨張機１５の排除、もしくは（膨張弁等の）代替膨張装置との交換が実現可能である。個々の流れ
膨張は特定の膨張装置に示されているが、代替の膨張手段は適切な場合に利用され得る。例えば、状態は、フィード流れ（流れ３８ａ）の実質的に濃縮された部分の仕事量膨張を正当化し得る。
【００４３】
本発明に従って、蒸留蒸気及び液体流れからの入口ガスに利用できる冷却を補足するために外部冷却を使用することは、特に入口富ガスの場合に利用し得る。かかる場合、伝熱及び質量移動手段は、図２から図５、及び図１０から図１３に破線で示されるセパレータ部分１１８ｅ（又は冷却されたフィード流れ３１ａ又は冷却された第１の部分３２ａが液体を含まないときのかかる場合のガス収集手段）に含まれるか、伝熱及び質量移動手段は、図６から図９及び図１４から図１７の破線によって示されるセパレータ１２内に含まれてもよい。この伝熱及び質量移動手段は、フィン及び管型熱交換器、プレート型熱交換器、蝋付けアルミニウム型熱交換器、もしくはマルチパス及び／又はマルチサービス熱交換器を含む、他のタイプの伝熱装置から構成され得る。伝熱及び質量移動手段は、伝熱及び質量移動手段の１つの流路を通って流れる冷却剤流れ（例えばプロパン）と流れ３１ａ（図２、図３、図６、図７、図１０、図１１、図１４、及び図１５）又は上方に流れる流れ３２ａ（図４、図５、図８、図９、図１２、図１３、図１６、及び図１７）の蒸気部分の間で熱交換を実現するように構成され、したがって冷却剤は蒸気をさらに冷却し、下方に落下し、流れ２５の中で取り除かれる液体の部分になる追加の液体を濃縮する。別法として、従来のガス冷却装置（複数の場合がある）が、流れ３１ａがセパレータ部分１１８ｅ（図２、図３、図１０、及び図１１）又はセパレータ１２（図６、図７、図１４、及び図１５）に入る前に、もしくは流れ３２ａがセパレータ部分１８ｅ（図４、図５、図１２、及び図１３）又はセパレータ１２（図８、図９、図１６、及び図１７）に進入する前に、冷却剤で流れ３２ａ、流れ３３ａ、及び／又は流れ３１ａを冷却するために使用できるだろう。
【００４４】
供給ガスの温度及び富裕、並びに液体生成物流れ４４内で回収されるＣ２成分の量に応じて、脱メタン部１１８ｄを離れる液体に製品仕様を満たさせるほど十分な加熱が流れ３３から利用できないことがある。かかる場合では、脱メタン部１１８ｄの伝熱及び質量移動手段は、図２から図１７の破線によって示される加熱媒体を補足加熱に提供するための用意を含むことがある。別法として、別の伝熱及び質量移動手段が、補足加熱を提供するために脱メタン部１１８ｄの下部領域に含むことができるか、又は流れ３３が、それが脱メタン部１１８ｄ内の伝熱及び質量移動手段に供給される前に加熱媒体で加熱できる。
【００４５】
フィード冷却部１１８ａの上部領域及び下部領域内の熱交換手段のために選択される伝熱装置の種類に応じて、単一のマルチパス装置及び／又はマルチサービス伝熱装置内でこれらの熱交換手段を結合することが可能であることがある。かかる場合、マルチパス装置及び／又はマルチサービス伝熱装置は、所望される冷却及び加熱を達成するために、流れ３２、流れ３８、及び蒸留蒸気流れを分散する、分離する、及び収集するための適切な手段を含む。
【００４６】
いくつかの状況では、脱メタン部１１８ｄの上部領域内で追加の質量移動を実現することが好まれることがある。かかる場合、質量移動手段は、膨張流れ３９ａ（図２、図３、図６、図７、図１０、図１１、図１４、及び図１５）又は膨張流れ３４ａ（図４、図５、図８、図９、図１２、図１３、図１６、及び図１７）が吸収部１１８ｃの下部領域に入る下方に、及び冷却された第２の部分３３ａが脱メタン部１１８ｄ内の伝熱及び質量移動手段を離れる上方に配置できる。
【００４７】
本発明の図２、図３、図６、図７、図１０、図１１、図１４、及び図１５の実施形態のあまり好ましくない任意選択は、冷却された第１の部分３２ａ用のセパレータ容器、冷却された第２の部分３３ａ用のセパレータ容器を提供し、蒸気流れ３４を形成するためにそ
の中で分離された蒸気流れを結合し、液体流れ３５を形成するためにその中で分離された液体流れを結合することである。本発明の別のあまり好ましくない任意選択は、（流れ３７を流れ３６又は流れ３３ａと結合し、結合された流れ３８を形成するよりむしろ）フィード冷却部１１８ａ内部の別個の熱交換手段内で流れ３７を冷却し、別個の膨張装置内で冷却された流れを膨張し、膨張した流れを吸収部１１８ｃ内の中間領域に供給することである。
【００４８】
分割された蒸気フィードの各分岐内に見られるフィードの相対量は、ガス圧、供給ガス組成、フィードから経済的に抽出できる熱の量、及び利用可能な馬力の量を含むいくつかの要因に依存することが認識される。吸収部１１８ｃ上方でのより多くのフィードは、膨張器から回収される電力を減少し、それによって再圧縮馬力要件を高める一方、回収を増加し得る。吸収部１１８ｃ下方でフィードを増加することは、馬力消費を削減するが、生成物回収を削減することもある。
【００４９】
本発明は、Ｃ２成分、Ｃ３成分、及びより重質な炭化水素成分の回収、もしくはプロセスを運用するために必要とされる光熱費消費量あたりのＣ３成分及びより重質な炭化水素成分の回収の改善を実現する。プロセスを運用するために必要とされる光熱費消費の改善は、圧縮又は再圧縮に対する電力要件の削減、外部冷却に対する電力要件の削減、補足加熱に対するエネルギー要件の削減、又はその組み合わせの形で現れることがある。
【００５０】
本発明の好ましい実施形態であると考えられることが説明されてきたが、当業者は、以下の特許請求の範囲により定義される本発明の精神から逸脱することなく、例えば本発明を、フィードの多様な状態、種類、又は他の要件に適応させる等、他の及び追加の修正がそれに加えられてよいことを認識するだろう。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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