(57)【要約】炭化水素ガス・ストリームからＣ２（又はＣ３）成分及びより重質の炭化水素成分を回収する小型の処理組立体のためのプロセス及び装置が開示される。ガス・ストリームは、冷却され且つ第１ストリームと第２ストリームに分けられる。第１のストリームは、さらに冷却され、より低い圧力に膨張され、且つ２つの吸収手段の間にフィードとして供給される。第２のストリームは、より低い圧力に膨張され且つボトムフィードとして下側の吸収手段に供給される。下側の吸収手段の底部からの蒸留液体ストリームは、その揮発性成分をストリッピングで除去するために加熱及び物質移動手段の中で加熱される。加熱及び物質移動手段の頂部からの蒸留蒸気ストリームが、上側の吸収手段の頂部からの蒸留蒸気ストリームによって冷却され、これにより上側の吸収手段への頂部フィードとして供給される凝縮されたストリームを形成する。【選択図】図１３
2013524150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタン、Ｃ２成分、Ｃ３成分、及びより重質の炭化水素成分を含有するガス・ストリームを、揮発性残留ガス留分と、前記Ｃ２成分、Ｃ３成分、及びより重質の炭化水素成分又は前記Ｃ３成分及びより重質の炭化水素成分の大部分を含有する比較的低揮発性の留分とに分離するためのプロセスであって、
（１）前記ガス・ストリームが第１の部分と第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の部分と組み合わされて、冷却されたガス・ストリームを形成し、
（５）前記冷却されたガス・ストリームが第１ストリームと第２ストリームに分けられ、
（６）前記第１のストリームが冷却されて前記第１のストリームの実質的にすべてが凝縮し、且つその後、より低い圧力に膨張され、それにより前記第１のストリームがさらに冷却され、
（７）前記膨張し冷却された第１のストリームが処理組立体の中に収容された第１吸収手段と第２吸収手段との間にフィードとして供給され、前記第１の吸収手段は前記第２の吸収手段よりも上に位置付けられ、
（８）前記第２のストリームが前記より低い圧力に膨張され、且つボトムフィードとして前記第２の吸収手段に供給され、
（９）蒸留液体ストリームが、前記第２の吸収手段の下側領域から収集され、且つ前記処理組立体の中に収容された加熱及び物質移動手段の中で加熱され、これにより前記蒸留液体ストリームからより揮発性の成分を同時にストリッピングしながら前記ステップ（３）の冷却の少なくとも一部を供給し、且つその後、加熱され且つストリッピングされた前記蒸留液体ストリームを前記処理組立体から前記比較的低揮発性の留分として吐出し、
（１０）第１の蒸留蒸気ストリームが、前記加熱及び物質移動手段の上側領域から収集され、且つ前記第１の蒸留蒸気ストリームの少なくとも一部を凝縮するのに十分なだけ冷却され、
（１１）前記少なくとも部分的に凝縮された第１の蒸留蒸気ストリームが、分離手段に供給され、且つ前記分離手段の中で分離され、これにより凝縮されたストリームと前記第１の蒸留蒸気ストリームが冷却された後に残るあらゆる凝縮されていない蒸気を含有する残留蒸気ストリームとを形成し、
（１２）前記凝縮されたストリームの少なくとも一部が、頂部フィードとして前記第１の吸収手段に供給され、
（１３）第２の蒸留蒸気ストリームが、前記第１の吸収手段の上側領域から収集され、且つ加熱され、
（１４）前記加熱された第２の蒸留蒸気ストリームが、あらゆる前記残留蒸気ストリームと組み合わされて、組み合わされた蒸気ストリームを形成し、
（１５）前記組み合わされた蒸気ストリームが加熱され、その後、前記加熱され組み合わされた蒸気ストリームが前記揮発性残留ガス留分として吐出され、
（１６）前記第２の蒸留蒸気ストリームと前記組み合わされた蒸気ストリームとの前記加熱が、１つ又は複数の熱交換手段の中で達成され、これにより前記ステップ（２）、前記ステップ（６）、及び前記ステップ（１０）の冷却の少なくとも一部を供給し、
（１７）前記第１吸収手段及び前記第２吸収手段への前記フィード・ストリームの量及び温度が、前記第１の吸収手段の前記上側領域の温度を前記比較的低揮発性の留分中の成分の大部分が回収される温度に維持するのに有効である、
プロセス。
【請求項２】
メタン、Ｃ２成分、Ｃ３成分、及びより重質の炭化水素成分を含有するガス・ストリー
ムを、揮発性残留ガス留分と、前記Ｃ２成分、Ｃ３成分及びより重質の炭化水素成分又は前記Ｃ３成分及びより重質の炭化水素成分の大部分を含有する比較的低揮発性の留分とに分離するためのプロセスであって、
（１）前記ガス・ストリームが第１の部分と第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の部分と組み合わされて、部分的に凝縮されたガス・ストリームを形成し、
（５）前記部分的に凝縮されたガス・ストリームが、第１の分離手段に供給され、且つ前記第１の分離手段の中で分離されて、蒸気ストリームと少なくとも１つの液体ストリームとを提供し、
（６）前記蒸気ストリームが第１ストリームと第２ストリームに分けられ、
（７）前記第１のストリームが冷却されて前記第１のストリームの実質的にすべてが凝縮し、且つその後、より低い圧力に膨張され、それにより前記第１のストリームがさらに冷却され、
（８）前記膨張し冷却された第１のストリームが処理組立体の中に収容された第１吸収手段と第２吸収手段との間にフィードとして供給され、前記第１の吸収手段は前記第２の吸収手段よりも上に位置付けられ、
（９）前記第２のストリームが前記より低い圧力に膨張され、且つボトムフィードとして前記第２の吸収手段に供給され、
（１０）蒸留液体ストリームが、前記第２の吸収手段の下側領域から収集され、且つ前記処理組立体の中に収容された加熱及び物質移動手段の中で加熱され、これにより前記蒸留液体ストリームからより揮発性の成分を同時にストリッピングしながら前記ステップ（３）の冷却の少なくとも一部を供給し、且つその後、加熱され且つストリッピングされた前記蒸留液体ストリームを前記処理組立体から前記比較的低揮発性の留分として吐出し、
（１１）前記少なくとも１つの液体ストリームの少なくとも一部が、前記より低い圧力に膨張され、前記第２の吸収手段よりも下で且つ前記加熱及び物質移動手段よりも上でフィードとして前記処理組立体に供給され、
（１２）第１の蒸留蒸気ストリームが、前記加熱及び物質移動手段の上側領域から収集され、且つ前記第１の蒸留蒸気ストリームの少なくとも一部を凝縮するのに十分なだけ冷却され、
（１３）前記少なくとも部分的に凝縮された第１の蒸留蒸気ストリームが、第２の分離手段に供給され、且つ前記分離手段の中で分離され、これにより凝縮されたストリームと前記第１の蒸留蒸気ストリームが冷却された後に残るあらゆる凝縮されていない蒸気を含有する残留蒸気ストリームとを形成し、
（１４）前記凝縮されたストリームの少なくとも一部が、頂部フィードとして前記第１の吸収手段に供給され、
（１５）第２の蒸留蒸気ストリームが、前記第１の吸収手段の上側領域から収集され、且つ加熱され、
（１６）前記加熱された第２の蒸留蒸気ストリームが、あらゆる前記残留蒸気ストリームと組み合わされて、組み合わされた蒸気ストリームを形成し、
（１７）前記組み合わされた蒸気ストリームが加熱され、その後、前記加熱され組み合わされた蒸気ストリームが前記揮発性残留ガス留分として吐出され、
（１８）前記第２の蒸留蒸気ストリームと前記組み合わされた蒸気ストリームとの前記加熱が、１つ又は複数の熱交換手段の中で達成され、これにより前記ステップ（２）、前記ステップ（７）、及び前記ステップ（１２）の冷却の少なくとも一部を供給し、
（１９）前記第１吸収手段及び前記第２吸収手段への前記フィード・ストリームの量及び温度が、前記第１の吸収手段の前記上側領域の温度を前記比較的低揮発性の留分中の成分の大部分が回収される温度に維持するのに有効である、
プロセス。
【請求項３】
メタン、Ｃ２成分、Ｃ３成分、及びより重質の炭化水素成分を含有するガス・ストリームを、揮発性残留ガス留分と、前記Ｃ２成分、Ｃ３成分及びより重質の炭化水素成分又は前記Ｃ３成分及びより重質の炭化水素成分の大部分を含有する比較的低揮発性の留分とに分離するためのプロセスであって、
（１）前記ガス・ストリームが第１の部分と第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の部分と組み合わされて、部分的に凝縮されたガス・ストリームを形成し、
（５）前記部分的に凝縮されたガス・ストリームが、第１の分離手段に供給され、且つ前記第１の分離手段の中で分離されて、蒸気ストリームと少なくとも１つの液体ストリームとを提供し、
（６）前記蒸気ストリームが第１ストリームと第２ストリームに分けられ、
（７）前記第１のストリームが、前記少なくとも１つの液体ストリームの少なくとも一部と組み合わされて、組み合わされたストリームを形成し、
（８）前記組み合わされたストリームが冷却されて、前記組み合わされたストリームの実質的にすべてが凝縮し、且つその後、より低い圧力に膨張され、それにより前記組み合わされたストリームがさらに冷却され、
（９）前記膨張し冷却され組み合わされたストリームが処理組立体の中に収容された第１吸収手段と第２吸収手段との間にフィードとして供給され、前記第１の吸収手段は前記第２の吸収手段よりも上に位置付けられ、
（１０）前記第２のストリームが前記より低い圧力に膨張され、且つボトムフィードとして前記第２の吸収手段に供給され、
（１１）蒸留液体ストリームが、前記第２の吸収手段の下側領域から収集され、且つ前記処理組立体の中に収容された加熱及び物質移動手段の中で加熱され、これにより前記蒸留液体ストリームからより揮発性の成分を同時にストリッピングしながら前記ステップ（３）の冷却の少なくとも一部を供給し、且つその後、加熱され且つストリッピングされた前記蒸留液体ストリームを前記処理組立体から前記比較的低揮発性の留分として吐出し、
（１２）前記少なくとも１つの液体ストリームのあらゆる残りの部分が前記より低い圧力に膨張され、前記第２の吸収手段よりも下で且つ前記加熱及び物質移動手段よりも上でフィードとして前記処理組立体に供給され、
（１３）第１の蒸留蒸気ストリームが、前記加熱及び物質移動手段の上側領域から収集され、且つ前記第１の蒸留蒸気ストリームの少なくとも一部を凝縮するのに十分なだけ冷却され、
（１４）前記少なくとも部分的に凝縮された第１の蒸留蒸気ストリームが、第２の分離手段に供給され、且つ前記分離手段の中で分離され、これにより凝縮されたストリームと前記第１の蒸留蒸気ストリームが冷却された後に残るあらゆる凝縮されていない蒸気を含有する残留蒸気ストリームとを形成し、
（１５）前記凝縮されたストリームの少なくとも一部が、頂部フィードとして前記第１の吸収手段に供給され、
（１６）第２の蒸留蒸気ストリームが、前記第１の吸収手段の上側領域から収集され、且つ加熱され、
（１７）前記加熱された第２の蒸留蒸気ストリームが、あらゆる前記残留蒸気ストリームと組み合わされて、組み合わされた蒸気ストリームを形成し、
（１８）前記組み合わされた蒸気ストリームが加熱され、その後、前記加熱され組み合わされた蒸気ストリームが前記揮発性残留ガス留分として吐出され、
（１９）前記第２の蒸留蒸気ストリームと前記組み合わされた蒸気ストリームとの前記加熱が、１つ又は複数の熱交換手段の中で達成され、これにより前記ステップ（２）、前記ステップ（８）、及び前記ステップ（１３）の冷却の少なくとも一部を供給し、
（２０）前記第１吸収手段及び前記第２吸収手段への前記フィード・ストリームの量及び温度が、前記第１の吸収手段の前記上側領域の温度を前記比較的低揮発性の留分中の成分の大部分が回収される温度に維持するのに有効である、
プロセス。
【請求項４】
前記第１の分離手段が前記処理組立体の中に収容される、請求項２に記載のプロセス。
【請求項５】
前記第１の分離手段が前記処理組立体の中に収容される、請求項３に記載のプロセス。
【請求項６】
（１）前記加熱及び物質移動手段が上側領域及び下側領域に配置され、
（２）前記少なくとも１つの液体ストリームの前記膨張した少なくとも一部が、前記処理組立体に供給されて、前記加熱及び物質移動手段の前記上側領域と前記下側領域との間に入る、請求項２に記載のプロセス。
【請求項７】
（１）前記加熱及び物質移動手段が上側領域及び下側領域に配置され、
（２）前記少なくとも１つの液体ストリームの前記膨張したあらゆる残りの部分が、前記処理組立体に供給されて、前記加熱及び物質移動手段の前記上側領域と前記下側領域との間に入る、請求項３に記載のプロセス。
【請求項８】
（１）前記加熱及び物質移動手段が上側領域及び下側領域に配置され、
（２）前記少なくとも１つの液体ストリームの前記膨張した少なくとも一部が、前記処理組立体に供給されて、前記加熱及び物質移動手段の前記上側領域と前記下側領域との間に入る、請求項４に記載のプロセス。
【請求項９】
（１）前記加熱及び物質移動手段が上側領域及び下側領域に配置され、
（２）前記少なくとも１つの液体ストリームの前記膨張したあらゆる残りの部分が、前記処理組立体に供給されて、前記加熱及び物質移動手段の前記上側領域と前記下側領域との間に入る、請求項５に記載のプロセス。
【請求項１０】
（１）前記処理組立体の中にガス収集手段が収容され、
（２）前記ガス収集手段の内部に付加的な加熱及び物質移動手段が含まれ、前記付加的な加熱及び物質移動手段が、外部冷凍媒体のための１つ又は複数の管路を含み、
（３）前記冷却されたガス・ストリームが、前記ガス収集手段に供給され、且つ前記外部冷凍媒体によってさらに冷却されるべき前記付加的な加熱及び物質移動手段に向けられ、
（４）前記さらに冷却されたガス・ストリームが、前記第１ストリームと前記第２ストリームに分けられる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１１】
（１）前記第１の分離手段の内部に付加的な加熱及び物質移動手段が含まれ、前記付加的な加熱及び物質移動手段が、外部冷凍媒体のための１つ又は複数の管路を含み、
（２）前記蒸気ストリームが、前記外部冷凍媒体によって冷却されるべき前記付加的な加熱及び物質移動手段に向けられて、付加的な凝縮を形成し、
（３）前記付加的な凝縮が、その中で分離される前記少なくとも１つの液体ストリームの一部となる、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、又は請求項９に記載のプロセス。
【請求項１２】
（１）前記凝縮されたストリームが、少なくとも第１の還流ストリームと第２の還流ストリームに分けられ、
（２）前記第１の還流ストリームが、前記頂部フィードとして前記第１の吸収手段に供
給され、
（３）前記第２の還流ストリームが、前記第２の吸収手段よりも下で且つ前記加熱及び物質移動手段よりも上でフィードとして前記処理組立体に供給される、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、又は請求項１０に記載のプロセス。
【請求項１３】
（１）前記凝縮されたストリームが、少なくとも第１の還流ストリームと第２の還流ストリームに分けられ、
（２）前記第１の還流ストリームが、前記頂部フィードとして前記第１の吸収手段に供給され、
（３）前記第２の還流ストリームが、前記第２の吸収手段よりも下で且つ前記加熱及び物質移動手段よりも上でフィードとして前記処理組立体に供給される、請求項１１に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記加熱及び物質移動手段が、前記蒸留液体ストリームからの前記より揮発性の成分の前記ストリッピングのために前記第２の部分によって供給される加熱を補足する外部熱媒体のための１つ又は複数の管路を含む、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、又は請求項１０に記載のプロセス。
【請求項１５】
前記加熱及び物質移動手段が、前記蒸留液体ストリームからの前記より揮発性の成分の前記ストリッピングのために前記第２の部分によって供給される加熱を補足する外部熱媒体のための１つ又は複数の管路を含む、請求項１１に記載のプロセス。
【請求項１６】
前記加熱及び物質移動手段が、前記蒸留液体ストリームからの前記より揮発性の成分の前記ストリッピングのために前記第２の部分によって供給される加熱を補足する外部熱媒体のための１つ又は複数の管路を含む、請求項１２に記載のプロセス。
【請求項１７】
前記加熱及び物質移動手段が、前記蒸留液体ストリームからの前記より揮発性の成分の前記ストリッピングのために前記第２の部分によって供給される加熱を補足する外部熱媒体のための１つ又は複数の管路を含む、請求項１３に記載のプロセス。
【請求項１８】
メタン、Ｃ２成分、Ｃ３成分、及びより重質の炭化水素成分を含有するガス・ストリームを、揮発性残留ガス留分と、前記Ｃ２成分、Ｃ３成分及びより重質の炭化水素成分又は前記Ｃ３成分及びより重質の炭化水素成分の大部分を含有する比較的低揮発性の留分とに分離するための装置であって、
（１）前記ガス・ストリームを第１の部分と第２の部分に分けるための第１の分ける手段と、
（２）前記第１の部分を受け入れ且つ前記第１の部分を冷却するために前記第１の分ける手段に接続された熱交換手段と、
（３）前記第２の部分を受け入れ且つ前記第２の部分を冷却するために処理組立体の中に収容され且つ前記第１の分ける手段に接続された加熱及び物質移動手段と、
（４）前記冷却された第１の部分と前記冷却された第２の部分を受け入れ且つ冷却されたガス・ストリームを形成するために前記熱交換手段と前記加熱及び物質移動手段に接続された第１の組み合わせる手段と、
（５）前記冷却されたガス・ストリームを受け入れ且つ前記冷却されたガス・ストリームを第１ストリームと第２ストリームに分けるために前記第１の組み合わせる手段に接続された第２の分ける手段と、
（６）前記熱交換手段が、前記第１のストリームを受け入れ且つ実質的に前記第１のストリームを凝縮するのに十分なだけ前記第１のストリームを冷却するために前記第２の分ける手段にさらに接続され、
（７）前記実質的に凝縮された第１のストリームを受け入れ且つ前記実質的に凝縮された第１のストリームをより低い圧力に膨張させるために前記熱交換手段に接続された第１の膨張手段と、
（８）前記膨張し冷却された第１のストリームを前記第１吸収手段と前記第２吸収手段との間でそれへのフィードとして受け入れるために前記処理組立体の中に収容され且つ前記第１の膨張手段に接続された第１吸収手段及び第２吸収手段であって、前記第１の吸収手段が前記第２の吸収手段よりも上に位置付けられる、第１及び第２吸収手段と、
（９）前記第２のストリームを受け入れ且つ前記第２のストリームをより低い前記圧力に膨張させるために前記第２の分ける手段に接続された第２の膨張手段であって、前記膨張した第２のストリームを前記第２の吸収手段へのボトムフィードとして供給するために前記第２の吸収手段にさらに接続された、第２の膨張手段と、
（１０）前記第２の吸収手段の下側領域から蒸留液体ストリームを受け入れるために前記処理組立体の中に収容され且つ前記第２の吸収手段に接続された液体収集手段と、
（１１）前記加熱及び物質移動手段は、前記液体収集手段にさらに接続されて、前記蒸留液体ストリームを受け入れ且つ前記蒸留液体ストリームを加熱し、これにより前記蒸留液体ストリームからより揮発性の成分を同時にストリッピングしながら前記ステップ（３）の冷却の少なくとも一部を供給し、且つその後、加熱され且つストリッピングされた前記蒸留液体ストリームを前記処理組立体から前記比較的低揮発性の留分として吐出し、
（１２）前記加熱及び物質移動手段の上側領域から第１の蒸留蒸気ストリームを受け入れるために前記処理組立体の中に収容され且つ前記加熱及び物質移動手段に接続された第１の蒸気収集手段と、
（１３）前記熱交換手段が、前記第１の蒸留蒸気ストリームを受け入れ且つ前記第１の蒸留蒸気ストリームの少なくとも一部を凝縮するのに十分なだけ前記第１の蒸留蒸気ストリームを冷却するために前記第１の蒸気収集手段にさらに接続され、
（１４）前記少なくとも部分的に凝縮された第１の蒸留蒸気ストリームを受け入れ、且つ前記少なくとも部分的に凝縮された第１の蒸留蒸気ストリームを、凝縮されたストリームと、前記第１の蒸留蒸気ストリームが冷却された後に残るあらゆる凝縮されていない蒸気を含有する残留蒸気ストリームとに分離するために前記熱交換手段に接続された分離手段と、
（１５）前記第１の吸収手段が、前記凝縮されたストリームの少なくとも一部を前記分離手段への頂部フィードとして受け入れるために前記分離手段にさらに接続され、
（１６）前記処理組立体の中に収容され且つ前記第１の吸収手段の上側領域から第２の蒸留蒸気ストリームを受け入れるために前記第１の吸収手段に接続された第２の蒸気収集手段と、
（１７）前記熱交換手段が、前記第２の蒸気収集手段にさらに接続されて、前記第２の蒸留蒸気ストリームを受け入れ且つ前記第２の蒸留蒸気ストリームを加熱し、これにより前記ステップ（１３）の冷却の少なくとも一部を供給し、
（１８）前記加熱された第２の蒸留蒸気ストリームとあらゆる前記残留蒸気ストリームを受け入れ且つ組み合わされた蒸気ストリームを形成するために前記熱交換手段及び前記分離手段に接続された第２の組み合わせる手段と、
（１９）前記熱交換手段が、前記第２の組み合わせる手段にさらに接続されて、前記組み合わされた蒸気ストリームを受け入れ且つ前記組み合わされた蒸気ストリームを加熱し、これにより前記ステップ（２）及び前記ステップ（６）の冷却の少なくとも一部を供給し、且つその後、前記加熱され組み合わされた蒸気ストリームを前記揮発性残留ガス留分として吐出し、
（２０）前記第１の吸収手段の前記上側領域の温度を前記比較的低揮発性の留分中の成分の大部分が回収される温度に維持するために前記第１吸収手段及び前記第２吸収手段への前記フィード・ストリームの量及び温度を調節するように適合された制御手段と、
を備える装置。
【請求項１９】
メタン、Ｃ２成分、Ｃ３成分、及びより重質の炭化水素成分を含有するガス・ストリームを、揮発性残留ガス留分と、前記Ｃ２成分、Ｃ３成分及びより重質の炭化水素成分又は前記Ｃ３成分及びより重質の炭化水素成分の大部分を含有する比較的低揮発性の留分とに分離するための装置であって、
（１）前記ガス・ストリームを第１の部分と第２の部分に分けるための第１の分ける手段と、
（２）前記第１の部分を受け入れ且つ前記第１の部分を冷却するために前記第１の分ける手段に接続された熱交換手段と、
（３）前記第２の部分を受け入れ且つ前記第２の部分を冷却するために処理組立体の中に収容され且つ前記第１の分ける手段に接続された加熱及び物質移動手段と、
（４）前記冷却された第１の部分と前記冷却された第２の部分を受け入れ且つ部分的に凝縮されたガス・ストリームを形成するために前記熱交換手段と前記加熱及び物質移動手段に接続された第１の組み合わせる手段と、
（５）前記部分的に凝縮されたガス・ストリームを受け入れ且つ前記部分的に凝縮されたガス・ストリームを蒸気ストリームと少なくとも１つの液体ストリームに分離するために前記第１の組み合わせる手段に接続された第１の分離手段と、
（６）前記蒸気ストリームを受け入れ且つこれを第１ストリームと第２ストリームに分けるために前記第１の分離手段に接続された第２の分ける手段と、
（７）前記熱交換手段が、前記第１のストリームを受け入れ且つ実質的に前記第１のストリームを凝縮するのに十分なだけ前記第１のストリームを冷却するために前記第２の分ける手段にさらに接続され、
（８）前記実質的に凝縮された第１のストリームを受け入れ且つ前記実質的に凝縮された第１のストリームをより低い圧力に膨張させるために前記熱交換手段に接続された第１の膨張手段と、
（９）前記膨張し冷却された第１のストリームを前記第１吸収手段と前記第２吸収手段との間でそれへのフィードとして受け入れるために前記処理組立体の中に収容され且つ前記第１の膨張手段に接続された第１吸収手段及び第２吸収手段であって、前記第１の吸収手段が前記第２の吸収手段よりも上に位置付けられる、第１及び第２吸収手段と、
（１０）前記第２のストリームを受け入れ且つ前記第２のストリームをより低い前記圧力に膨張させるために前記第２の分ける手段に接続された第２の膨張手段であって、前記膨張した第２のストリームを前記第２の吸収手段へのボトムフィードとして供給するために前記第２の吸収手段にさらに接続された、第２の膨張手段と、
（１１）前記第２の吸収手段の下側領域から蒸留液体ストリームを受け入れるために前記処理組立体の中に収容され且つ前記第２の吸収手段に接続された液体収集手段と、
（１２）前記加熱及び物質移動手段は、前記液体収集手段にさらに接続されて、前記蒸留液体ストリームを受け入れ且つ前記蒸留液体ストリームを加熱し、これにより前記蒸留液体ストリームからより揮発性の成分を同時にストリッピングしながら前記ステップ（３）の冷却の少なくとも一部を供給し、且つその後、加熱され且つストリッピングされた前記蒸留液体ストリームを前記処理組立体から前記比較的低揮発性の留分として吐出し、
（１３）前記少なくとも１つの液体ストリームの少なくとも一部を受け入れ且つこれをより低い前記圧力に膨張させるために前記第１の分離手段に接続された第３の膨張手段であって、前記第３の膨張手段は、前記第２の吸収手段よりも下の且つ前記加熱及び物質移動手段よりも上で前記膨張した液体ストリームをそれへのフィードとして供給するために前記処理組立体にさらに接続された、第３の膨張手段と、
（１４）前記加熱及び物質移動手段の上側領域から第１の蒸留蒸気ストリームを受け入れるために前記処理組立体の中に収容され且つ前記加熱及び物質移動手段に接続された第１の蒸気収集手段と、
（１５）前記熱交換手段が、前記第１の蒸留蒸気ストリームを受け入れ且つ前記第１の蒸留蒸気ストリームの少なくとも一部を凝縮するのに十分なだけ前記第１の蒸留蒸気ストリームを冷却するために前記第１の蒸気収集手段にさらに接続され、
（１６）前記少なくとも部分的に凝縮された第１の蒸留蒸気ストリームを受け入れ、且つ前記少なくとも部分的に凝縮された第１の蒸留蒸気ストリームを、凝縮されたストリームと、前記第１の蒸留蒸気ストリームが冷却された後に残るあらゆる凝縮されていない蒸気を含有する残留蒸気ストリームに分離するために前記熱交換手段に接続された第２の分離手段と、
（１７）前記第１の吸収手段が、前記凝縮されたストリームの少なくとも一部を前記第２の分離手段への頂部フィードとして受け入れるために前記第２の分離手段にさらに接続され、
（１８）前記処理組立体の中に収容され且つ前記第１の吸収手段の上側領域から第２の蒸留蒸気ストリームを受け入れるために前記第１の吸収手段に接続された第２の蒸気収集手段と、
（１９）前記熱交換手段が、前記第２の蒸気収集手段にさらに接続されて、前記第２の蒸留蒸気ストリームを受け入れ且つ前記第２の蒸留蒸気ストリームを加熱し、これにより前記ステップ（１５）の冷却の少なくとも一部を供給し、
（２０）前記加熱された第２の蒸留蒸気ストリームとあらゆる前記残留蒸気ストリームを受け入れ且つ組み合わされた蒸気ストリームを形成するために前記熱交換手段及び前記第２の分離手段に接続された第２の組み合わせる手段と、
（２１）前記熱交換手段が、前記第２の組み合わせる手段にさらに接続されて、前記組み合わされた蒸気ストリームを受け入れ且つ前記組み合わされた蒸気ストリームを加熱し、これにより前記ステップ（２）及び前記ステップ（７）の冷却の少なくとも一部を供給し、且つその後、前記加熱され組み合わされた蒸気ストリームを前記揮発性残留ガス留分として吐出し、
（２２）前記第１の吸収手段の前記上側領域の温度を前記比較的低揮発性の留分中の成分の大部分が回収される温度に維持するために前記第１吸収手段及び前記第２吸収手段への前記フィード・ストリームの量及び温度を調節するように適合された制御手段と、
を備える装置。
【請求項２０】
メタン、Ｃ２成分、Ｃ３成分、及びより重質の炭化水素成分を含有するガス・ストリームを、揮発性残留ガス留分と、前記Ｃ２成分、Ｃ３成分及びより重質の炭化水素成分又は前記Ｃ３成分及びより重質の炭化水素成分の大部分を含有する比較的低揮発性の留分とに分離するための装置であって、
（１）前記ガス・ストリームを第１の部分と第２の部分に分けるための第１の分ける手段と、
（２）前記第１の部分を受け入れ且つ前記第１の部分を冷却するために前記第１の分ける手段に接続された熱交換手段と、
（３）前記第２の部分を受け入れ且つ前記第２の部分を冷却するために処理組立体の中に収容され且つ前記第１の分ける手段に接続された加熱及び物質移動手段と、
（４）前記冷却された第１の部分と前記冷却された第２の部分を受け入れ且つ部分的に凝縮されたガス・ストリームを形成するために前記熱交換手段と前記加熱及び物質移動手段に接続された第１の組み合わせる手段と、
（５）前記部分的に凝縮されたガス・ストリームを受け入れ且つ前記部分的に凝縮されたガス・ストリームを蒸気ストリームと少なくとも１つの液体ストリームに分離するために前記第１の組み合わせる手段に接続された第１の分離手段と、
（６）前記蒸気ストリームを受け入れ且つこれを第１ストリームと第２ストリームに分けるために前記第１の分離手段に接続された第２の分ける手段と、
（７）前記第１のストリームと前記少なくとも１つの液体ストリームの少なくとも一部を受け入れ且つ組み合わされたストリームを形成するために前記第２の分ける手段と前記分離手段に接続された第２の組み合わせる手段と、
（８）前記熱交換手段が、前記組み合わされたストリームを受け入れ且つ実質的に前記組み合わされたストリームを凝縮するのに十分なだけ前記組み合わされたストリームを冷
却するために前記第２の組み合わせる手段にさらに接続され、
（９）前記実質的に凝縮され組み合わされたストリームを受け入れ且つ前記実質的に凝縮され組み合わされたストリームをより低い圧力に膨張させるために前記熱交換手段に接続された第１の膨張手段と、
（１０）前記膨張し冷却され組み合わされたストリームを前記第１吸収手段と前記第２吸収手段との間でそれへのフィードとして受け入れるために前記処理組立体の中に収容され且つ前記第１の膨張手段に接続された第１吸収手段及び第２吸収手段であって、前記第１の吸収手段が前記第２の吸収手段よりも上に位置付けられる、第１及び第２吸収手段と、
（１１）前記第２のストリームを受け入れ且つ前記第２のストリームをより低い前記圧力に膨張させるために前記第２の分ける手段に接続された第２の膨張手段であって、前記膨張した第２のストリームを前記第２の吸収手段へのボトムフィードとして供給するために前記第２の吸収手段にさらに接続された、第２の膨張手段と、
（１２）前記第２の吸収手段の下側領域から蒸留液体ストリームを受け入れるために前記処理組立体の中に収容され且つ前記第２の吸収手段に接続された液体収集手段と、
（１３）前記加熱及び物質移動手段は、前記液体収集手段にさらに接続されて、前記蒸留液体ストリームを受け入れ且つ前記蒸留液体ストリームを加熱し、これにより前記蒸留液体ストリームからより揮発性の成分を同時にストリッピングしながら前記ステップ（３）の冷却の少なくとも一部を供給し、且つその後、加熱され且つストリッピングされた前記蒸留液体ストリームを前記処理組立体から前記比較的低揮発性の留分として吐出し、
（１４）前記少なくとも１つの液体ストリームのあらゆる残りの部分を受け入れ且つこれをより低い前記圧力に膨張させるために前記第１の分離手段に接続された第３の膨張手段であって、前記第３の膨張手段は、前記第２の吸収手段よりも下の且つ前記加熱及び物質移動手段よりも上で前記膨張した液体ストリームをそれへのフィードとして供給するために前記処理組立体にさらに接続された、第３の膨張手段と、
（１５）前記加熱及び物質移動手段の上側領域から第１の蒸留蒸気ストリームを受け入れるために前記処理組立体の中に収容され且つ前記加熱及び物質移動手段に接続された第１の蒸気収集手段と、
（１６）前記熱交換手段が、前記第１の蒸留蒸気ストリームを受け入れ且つ前記第１の蒸留蒸気ストリームの少なくとも一部を凝縮するのに十分なだけ前記第１の蒸留蒸気ストリームを冷却するために前記第１の蒸気収集手段にさらに接続され、
（１７）前記少なくとも部分的に凝縮された第１の蒸留蒸気ストリームを受け入れ、且つ前記少なくとも部分的に凝縮された第１の蒸留蒸気ストリームを、凝縮されたストリームと、前記第１の蒸留蒸気ストリームが冷却された後に残るあらゆる凝縮されていない蒸気を含有する残留蒸気ストリームに分離するために前記熱交換手段に接続された第２の分離手段と、
（１８）前記第１の吸収手段が、前記凝縮されたストリームの少なくとも一部を前記第２の分離手段への頂部フィードとして受け入れるために前記第２の分離手段にさらに接続され、
（１９）前記処理組立体の中に収容され且つ前記第１の吸収手段の上側領域から第２の蒸留蒸気ストリームを受け入れるために前記第１の吸収手段に接続された第２の蒸気収集手段と、
（２０）前記熱交換手段が、前記第２の蒸気収集手段にさらに接続されて、前記第２の蒸留蒸気ストリームを受け入れ且つ前記第２の蒸留蒸気ストリームを加熱し、これにより前記ステップ（１６）の冷却の少なくとも一部を供給し、
（２１）前記加熱された第２の蒸留蒸気ストリームとあらゆる前記残留蒸気ストリームを受け入れ且つ組み合わされた蒸気ストリームを形成するために前記熱交換手段及び前記第２の分離手段に接続された第３の組み合わせる手段と、
（２２）前記熱交換手段が、前記第３の組み合わせる手段にさらに接続されて、前記組み合わされた蒸気ストリームを受け入れ且つ前記組み合わされた蒸気ストリームを加熱し
、これにより前記ステップ（２）及び前記ステップ（８）の冷却の少なくとも一部を供給し、且つその後、前記加熱され組み合わされた蒸気ストリームを前記揮発性残留ガス留分として吐出し、
（２３）前記第１の吸収手段の前記上側領域の温度を前記比較的低揮発性の留分中の成分の大部分が回収される温度に維持するために前記第１吸収手段及び前記第２吸収手段への前記フィード・ストリームの量及び温度を調節するように適合された制御手段と、
を備える装置。
【請求項２１】
前記第１の分離手段が前記処理組立体の中に収容される、請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
前記第１の分離手段が前記処理組立体の中に収容される、請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
（１）前記加熱及び物質移動手段が上側領域及び下側領域に配置され、
（２）前記処理組立体が、前記少なくとも１つの液体ストリームの前記膨張した少なくとも一部を受け入れ且つ前記少なくとも１つの液体ストリームの前記膨張した少なくとも一部を前記加熱及び物質移動手段の前記上側領域と前記下側領域と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１９に記載の装置。
【請求項２４】
（１）前記加熱及び物質移動手段が上側領域及び下側領域に配置され、
（２）前記処理組立体が、前記少なくとも１つの液体ストリームの前記膨張したあらゆる残りの部分を受け入れ且つ前記少なくとも１つの液体ストリームの前記膨張したあらゆる残りの部分を前記加熱及び物質移動手段の前記上側領域と前記下側領域と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２０に記載の装置。
【請求項２５】
（１）前記加熱及び物質移動手段が上側領域及び下側領域に配置され、
（２）前記処理組立体が、前記少なくとも１つの液体ストリームの前記膨張した少なくとも一部を受け入れ且つ前記少なくとも１つの液体ストリームの前記膨張した少なくとも一部を前記加熱及び物質移動手段の前記上側領域と前記下側領域と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２６】
（１）前記加熱及び物質移動手段が上側領域及び下側領域に配置され、
（２）前記処理組立体が、前記少なくとも１つの液体ストリームの前記膨張したあらゆる残りの部分を受け入れ且つ前記少なくとも１つの液体ストリームの前記膨張したあらゆる残りの部分を前記加熱及び物質移動手段の前記上側領域と前記下側領域と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２７】
（１）前記処理組立体の中にガス収集手段が収容され、
（２）前記ガス収集手段の内部に付加的な加熱及び物質移動手段が含まれ、前記付加的な加熱及び物質移動手段が、外部冷凍媒体のための１つ又は複数の管路を含み、
（３）前記ガス収集手段が、前記冷却されたガス・ストリームを受け入れ且つ前記冷却されたガス・ストリームを前記外部冷凍媒体によってさらに冷却されるべき前記付加的な加熱及び物質移動手段に向けるために前記第１の組み合わせる手段に接続され、
（４）前記第２の分ける手段が、前記さらに冷却されたガス・ストリームを受け入れ且つこれを前記第１ストリームと前記第２ストリームに分けるために前記ガス収集手段に接続されるように適合される、
請求項１８に記載の装置。
【請求項２８】
（１）前記第１の分離手段の内部に付加的な加熱及び物質移動手段が含まれ、前記付加的な加熱及び物質移動手段が、外部冷凍媒体のための１つ又は複数の管路を含み、
（２）前記蒸気ストリームが、前記外部冷凍媒体によって冷却されるべき前記付加的な加熱及び物質移動手段に向けられて、付加的な凝縮を形成し、
（３）前記付加的な凝縮が、その中で分離される前記少なくとも１つの液体ストリームの一部となる、請求項１９、請求項２０、請求項２１、請求項２２、請求項２３、請求項２４、請求項２５、又は請求項２６に記載の装置。
【請求項２９】
（１）第３の分ける手段が、前記凝縮されたストリームを受け入れ且つ前記凝縮されたストリームを少なくとも第１の還流ストリームと第２の還流ストリームに分けるために前記分離手段に接続され、
（２）前記第１の吸収手段が、前記第１の還流ストリームを前記第３の分ける手段への前記頂部フィードとして受け入れるために前記第３の分ける手段に接続されるように適合され、
（３）前記加熱及び物質移動手段が、前記第２の還流ストリームを前記第３の分ける手段への頂部フィードとして受け入れるために前記第３の分ける手段に接続されるように適合される、
請求項１８に記載の装置。
【請求項３０】
（１）第３の分ける手段が、前記凝縮されたストリームを受け入れ且つ前記凝縮されたストリームを少なくとも第１の還流ストリームと第２の還流ストリームに分けるために前記第２の分離手段に接続され、
（２）前記第１の吸収手段が、前記第１の還流ストリームを前記第３の分ける手段への前記頂部フィードとして受け入れるために前記第３の分ける手段に接続されるように適合され、
（３）前記加熱及び物質移動手段が、前記第２の還流ストリームを前記第３の分ける手段への頂部フィードとして受け入れるために前記第３の分ける手段に接続されるように適合される、
請求項１９、請求項２０、請求項２１、請求項２２、請求項２３、請求項２４、請求項２５、請求項２６、又は請求項２７に記載の装置。
【請求項３１】
（１）第３の分ける手段が、前記凝縮されたストリームを受け入れ且つ前記凝縮されたストリームを少なくとも第１の還流ストリームと第２の還流ストリームに分けるために前記第２の分離手段に接続され、
（２）前記第１の吸収手段が、前記第１の還流ストリームを前記第３の分ける手段への前記頂部フィードとして受け入れるために前記第３の分ける手段に接続されるように適合され、
（３）前記加熱及び物質移動手段が、前記第２の還流ストリームを前記第３の分ける手段への頂部フィードとして受け入れるために前記第３の分ける手段に接続されるように適合される、
請求項２８に記載の装置。
【請求項３２】
前記加熱及び物質移動手段が、前記蒸留液体ストリームからの前記より揮発性の成分の前記ストリッピングのために前記第２の部分によって供給される加熱を補足する外部加熱媒体のための１つ又は複数の管路を含む、請求項１８、請求項１９、請求項２０、請求項２１、請求項２２、請求項２３、請求項２４、請求項２５、請求項２６、請求項２７、又は請求項２９に記載の装置。
【請求項３３】
前記加熱及び物質移動手段が、前記蒸留液体ストリームからの前記より揮発性の成分の
前記ストリッピングのために前記第２の部分によって供給される加熱を補足する外部加熱媒体のための１つ又は複数の管路を含む、請求項２８に記載の装置。
【請求項３４】
前記加熱及び物質移動手段が、前記蒸留液体ストリームからの前記より揮発性の成分の前記ストリッピングのために前記第２の部分によって供給される加熱を補足する外部加熱媒体のための１つ又は複数の管路を含む、請求項３０に記載の装置。
【請求項３５】
前記加熱及び物質移動手段が、前記蒸留液体ストリームからの前記より揮発性の成分の前記ストリッピングのために前記第２の部分によって供給される加熱を補足する外部加熱媒体のための１つ又は複数の管路を含む、請求項３１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、オイルシェール、タールサンド、及び亜炭のような他の炭化水素材料から得られる天然ガス、精油所ガス、及び合成ガス・ストリームのような種々のガスから回収することができる。天然ガスは、普通は、多くの割合のメタンとエタンを有する、すなわち、メタンとエタンが共にガスの少なくとも５０モルパーセントを構成する。ガスはまた、プロパン、ブタン、ペンタンなどのような比較的より少ない量のより重質の炭化水素、並びに水素、窒素、二酸化炭素、及び他のガスを含有する。
【０００２】
本発明は、一般に、こうしたガス・ストリームからのエチレン、エタン、プロピレン、プロパン、及びより重質の炭化水素の回収に関係する。この発明に従って処理されることになるガス・ストリームの典型的な分析は、おおよそのモルパーセントで、９０．３％がメタン、４．０％がエタン及び他のＣ２成分、１．７％がプロパン及び他のＣ３成分、０．３％がイソブタン、０．５％が標準ブタン、及び０．８％がペンタンであり、加えてその残りは窒素と二酸化炭素で構成されるであろう。硫黄を含有するガスもまた存在することがある。
【背景技術】
【０００３】
歴史的に、天然ガスとその天然ガス液（ＮＧＬ）構成物質との両方の価格の景気変動は、液体製品としてのエタン、エチレン、プロパン、プロピレン、及びより重質の成分の増分価値を時には減少させることもあった。これは、結果として、これらの製品のより効率的な回収を提供することができるプロセス、より少ない資本投資で効率的な回収を提供することができるプロセス、及び特定の成分の回収を広範囲にわたって変更するために容易に適合し又は調節することができるプロセスに対する需要をもたらした。これらの材料を分離するための利用可能なプロセスは、ガスの冷却及び冷蔵、吸油、及び冷蔵された油の吸油に基づくものを含む。加えて、処理されるガスを膨張させ且つ該ガスから熱を抽出しながら同時に電力を発生させる、経済的な装置が利用できることにより、低温のプロセスが普及してきた。ガス源の圧力、ガスのリッチネス（エタン、エチレン、及びより重質の炭化水素の含有量）、及び所望の最終製品に応じて、これらのプロセスの各々又はこれらの組み合わせが採用されてもよい。
【０００４】
低温の膨張プロセスは、これが始動の容易さ、作動の融通性、良好な効率、安全性、及び良好な信頼性と共に最大の簡素さを提供することから、天然ガス液回収のために現在は一般に好ましい。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、米国再発行特許第３３，４０８号、及び同時係属中の米国特許出願第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、第１２／９７９，５６３号、第１３／０４８，３１５号、第１３／０５１，６８２号、及び第１３／０５２，３４８号は、該当するプロセスを説明する（しかし、幾つかの事例における本発明の詳細な説明は、挙げられた米国特許で説明されたものとは異なる処理条件に基づく）。
【０００５】
典型的な低温の膨張回収プロセスにおいて、圧力の下でのフィード・ガス・ストリームが、該プロセスの他のストリーム及び／又はプロパン圧縮冷凍システムのような外部冷凍源との熱交換によって冷却される。ガスが冷却される際に、液体が凝縮され、且つ所望のＣ２＋成分のうちの幾つかを含有する高圧液体として１つ又は複数の分離器の中に収集される場合がある。ガスのリッチネスと生成された液体の量に応じて、高圧液体がより低い圧力に膨張し且つ分留される場合がある。液体の膨張の間に起こる気化が、結果としてストリームのさらなる冷却をもたらす。幾つかの条件の下で、膨張からもたらされる温度をさらに下げるために、膨張する前の高圧液体を予冷することが望ましい場合がある。液体と蒸気との混合物を含む膨張したストリームが、蒸留（脱メタン装置又は脱エタン装置）カラムの中で分留される。カラムの中で、塔底液体製品として所望のＣ２成分、Ｃ３成分、及びより重質の炭化水素成分からオーバーヘッド蒸気として残留メタン、窒素、及び他の揮発性ガスを分離するために、又は塔底液体製品として所望のＣ３成分及びより重質の炭化水素成分からオーバーヘッド蒸気として残留メタン、Ｃ２成分、窒素、及び他の揮発性ガスを分離するために、膨張冷却されたストリーム（単数又は複数）が蒸留される。
【０００６】
フィード・ガスが完全には凝縮されない場合（典型的には完全には凝縮されない）、分縮から残っている蒸気を２つのストリームに分割することができる。蒸気の一方の部分が、仕事膨張マシン（ｗｏｒｋ  ｅｘｐａｎｓｉｏｎ  ｍａｃｈｉｎｅ）又はエンジン、若しくは膨張弁を通して、より低い圧力にされ、そこでストリームのさらなる冷却の結果として付加的な液体が凝縮される。膨張後の圧力は、蒸留カラムが作動される圧力と本質的に同じである。膨張から生じた、組み合わされた気相と液相が、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、他のプロセス・ストリーム、例えば、低温の分留塔のオーバーヘッドとの熱交換によって冷却されて実質的に凝縮される。高圧液体のうちの一部又はすべてが、冷却前にこの蒸気部分と組み合わされてもよい。結果として得られた、冷却されたストリームが、次いで、膨張弁のような適切な膨張デバイスを通して、脱メタン装置が作動される圧力に膨張される。膨張の間に液体の一部が蒸発して、ストリーム全体の冷却をもたらすであろう。フラッシュ膨張したストリームは、次いで、頂部フィードとして脱メタン装置に供給される。典型的に、フラッシュ膨張したストリームの蒸気部分と脱メタン装置のオーバーヘッド蒸気は、分留塔の上側の分離器区域において残留メタン製品ガスとして組み合わされる。代替的に、冷却され且つ膨張したストリームは、蒸気ストリームと液体ストリームを提供するために分離器に供給されてもよい。蒸気は、塔のオーバーヘッドと組み合わされ、液体は、カラム頂部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】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
【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
【特許文献４６】米国特許出願第１３／０４８，３１５号
【特許文献４７】米国特許出願第１３／０５１，６８２号
【特許文献４８】米国特許出願第１３／０５２，３４８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
こうした分離プロセスの理想的な作動において、プロセスを出て行く残留ガスは、フィード・ガス中のメタンの実質的にすべてを含有し、より重質の炭化水素成分を本質的に含まず、脱メタン装置を出て行く塔底留分は、より重質の炭化水素成分の実質的にすべてを含有し、メタン又はそれ以上の揮発性成分を本質的に含まないであろう。実際には、しかしながら、従来の脱メタン装置は主としてストリッピング・カラムとして作動されるので、この理想的な状況は得られない。プロセスのメタン製品は、したがって、典型的には、どの精留ステップも受けなかった蒸気と共に、カラム頂部の分留段を出て行く蒸気を含む
。頂部の液体フィードは、実質的な量のこれらの成分及びより重質の炭化水素成分を含有し、結果として脱メタン装置の頂部の分留段を出て行く蒸気中の対応する釣り合った量のＣ３成分、Ｃ４成分、及びより重質の炭化水素成分をもたらすので、Ｃ３及びＣ４＋成分の著しい損失が生じる。これらの望ましい成分の損失は、上昇する蒸気が、該蒸気からＣ３成分、Ｃ４成分、及びより重質の炭化水素成分を吸収することが可能なかなりの量の液体（還流）と接触することができる場合に、著しく減少させることができるであろう。
【００１０】
近年では、炭化水素の分離のための好ましいプロセスは、上昇する蒸気の付加的な精留を提供するために上側の吸収器区域を用いる。上側の精留区域に対する還流ストリームを形成する１つの方法は、塔の下側部分において上昇する蒸気のサイドドロー（ｓｉｄｅ  ｄｒａｗ）を用いることである。塔の下側の蒸気中のＣ２成分が比較的高濃度であることから、上側の精留区域を出て行く低温の蒸気中で利用可能な冷凍のみをしばしば用いて、その圧力を上昇させずに、このサイドドロー・ストリーム中でかなりの量の液体を凝縮することができる。主として液体メタン及びエタンであるこの凝縮された液体は、次いで、上側の精留区域を通して上昇する蒸気からＣ３成分、Ｃ４成分、及びより重質の炭化水素成分を吸収し、これにより脱メタン装置から塔底液体製品中のこれらの価値ある成分を取り込むのに用いることができる。米国特許第７，１９１，６１７号は、このタイプのプロセスの例である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記で説明された種々のステップをより効率よく行い且つより少ない部品数の装置を用いる新規な手段を採用する。これは、以前は個々の装置要素であったものを共通のハウジングの中に組み合わせて、これにより処理プラントに対して要求される土地利用空間を減少させ且つ設備の資本費用を減少させることによって達成される。驚いたことに、出願人らは、より小型の配置がまた、所与の回収レベルを達成するために要求される電力消費を著しく減少させ、これにより処理効率を増加させ且つ設備の操業費用を減少させることを見出した。加えて、より小型の配置はまた、伝統的なプラント設計の個々の装置要素を相互接続するのに用いられる配管の多くをなくし、資本費用をさらに減少させ、且つまた、関連したフランジ付き配管接続部をなくす。配管フランジは、炭化水素（温室効果ガスに寄与する揮発性有機化合物、ＶＯＣであり、且つまた大気中のオゾン生成の前駆体となる場合がある）の潜在的な漏出源であるので、これらのフランジをなくすことは、環境に害を及ぼすことがある大気への放出の可能性を減少させる。
【００１２】
本発明によれば、Ｃ２成分回収における損失のない状態で、脱メタン装置に対する還流ストリームのポンピングを必要とすることなく、９９％を超えるＣ３及びＣ４＋回収率が得られることが見出されている。本発明は、Ｃ２成分の回収率が高い値から低い値に調節される場合にＣ３及びＣ４＋成分の９９％を超える回収率を維持することができるというさらなる利点を提供する。加えて、本発明は、同じ回収レベルを維持しながら従来技術と比べてより低いエネルギー要件でＣ２成分（又はＣ３成分）及びより重質の成分からのメタン（又はＣ２成分）及びより軽質の成分の本質的に１００％の分離を可能にする。本発明は、より低い圧力及びより温かい温度で適用可能ではあるが、−５０°Ｆ［−４６℃］以下のＮＧＬ回収カラムのオーバーヘッド温度を要求する条件の下で、４００〜１５００ｐｓｉａ［２，７５８〜１０，３４２ｋＰａ（ａ）］の範囲内又はそれ以上でフィード・ガスを処理するときに特に有利である。
【００１３】
本発明のより良好な理解のために、以下の例及び図面への参照を行う。図面を参照すると以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】米国特許第７，１９１，６１７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】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】天然ガス・ストリームへの本発明の適用の代替的手段を例証する流れ図である。
【図４】天然ガス・ストリームへの本発明の適用の代替的手段を例証する流れ図である。
【図５】天然ガス・ストリームへの本発明の適用の代替的手段を例証する流れ図である。
【図６】天然ガス・ストリームへの本発明の適用の代替的手段を例証する流れ図である。
【図７】天然ガス・ストリームへの本発明の適用の代替的手段を例証する流れ図である。
【図８】天然ガス・ストリームへの本発明の適用の代替的手段を例証する流れ図である。
【図９】天然ガス・ストリームへの本発明の適用の代替的手段を例証する流れ図である。
【図１０】天然ガス・ストリームへの本発明の適用の代替的手段を例証する流れ図である。
【図１１】天然ガス・ストリームへの本発明の適用の代替的手段を例証する流れ図である。
【図１２】天然ガス・ストリームへの本発明の適用の代替的手段を例証する流れ図である。
【図１３】天然ガス・ストリームへの本発明の適用の代替的手段を例証する流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
上記の図面の以下の解説において、代表的なプロセス条件に対して計算された流量をまとめた表が提供される。本明細書に出てくる表において、流量に対する値（モル／時）は、便宜のため最も近い整数へと端数処理されている。表に示されたストリーム全体の流量は、炭化水素でないすべての成分を含み、したがって、炭化水素成分に対するストリーム流量の合計よりも一般に大きい。示された温度は、最も近い温度へと端数処理されたおおよその値である。図に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、周囲からプロセスへの（又はプロセスから周囲への）熱の漏れがないという仮定に基づくことにも注意されたい。市販の断熱材の品質は、これを非常に妥当な仮定にし、且つ当業者によって典型的に作成されるものにする。
【００１６】
便宜上、プロセス・パラメータは、伝統的なイギリス単位と国際単位系（ＳＩ）単位との両方で報告される。表で与えられたモル流量は、ポンドモル／時又はキログラムモル／時のどちらで解釈されてもよい。馬力（ＨＰ）及び／又は１０００イギリス熱単位／時（ＭＢＴＵ／Ｈｒ）として報告されたエネルギー消費は、ポンドモル／時で表記されたモル流量に対応する。キロワット（ｋＷ）として報告されたエネルギー消費は、キログラムモル／時で表記されたモル流量に対応する。
【００１７】
従来技術の説明
図１は、米国特許第７，１９１，６１７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流れ図である。このプロセスのシミュレーションにおいて、入口ガスは、１１０°Ｆ［４３℃］及び９１５ｐｓｉａ［６，３０７ｋＰａ（ａ）］でストリーム３１としてプラントに入る。入口ガスが、製品ストリームが規格を満たすことを妨げるであろう濃度の硫黄化合物を含有する場合、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（例証されない）。加えて、低
温条件下での水和物（氷）の生成を防止するために、フィード・ストリームは、普通は脱水される。この目的のために、典型的には固形乾燥剤が用いられている。
【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及び３３に分けられる。ストリーム３２は、熱交換器１０の中で低温の残留ガス・ストリーム５０ａとの熱交換によって−３２°Ｆ［−３６℃］に冷却され、一方、ストリーム３３は、熱交換器１１の中で、５０°Ｆ［１０℃］の脱メタン装置リボイラ液体（ストリーム４３）及び−３６°Ｆ［−３８℃］のサイドリボイラ液体（ストリーム４２）との熱交換によって−１８°Ｆ［−２８℃］に冷却される。ストリーム３２ａとストリーム３３ａは、再び組み合わされてストリーム３１ａを形成し、該ストリーム３１ａは、−２８°Ｆ［−３３℃］及び８９３ｐｓｉａ［６，１５５ｋＰａ（ａ）］で分離器１２に入り、該分離器１２で蒸気（ストリーム３４）が凝縮された液体（ストリーム３５）から分離される。分離器の液体（ストリーム３５）は、膨張弁１７によって分留塔１８の作動圧力（おおよそ４０１ｐｓｉａ［２，７６５ｋＰａ（ａ）］）に膨張され、ストリーム３５ａがカラムの中間よりも下のフィード点で分留塔１８に供給される前に、ストリーム３５ａを−５２°Ｆ［−４６℃］に冷却する。
【００１９】
分離器１２からの蒸気（ストリーム３４）は、２つのストリーム３８及び３９に分けられる。全蒸気の約３２％を含有するストリーム３８は、低温の残留ガス・ストリーム５０と熱交換する関係性をもって熱交換器１３を通過し、該熱交換器１３で冷却されて実質的に凝縮する。結果として生じる実質的に凝縮された−１３０°Ｆ［−９０℃］のストリーム３８ａが、次いで、膨張弁１４を通して分留塔１８の作動圧力にフラッシュ膨張される。膨張の間にストリームの一部が気化し、結果としてストリーム全体が冷却される。図１に例証されたプロセスにおいて、膨張弁１４を出て行く膨張したストリーム３８ｂは、−１４０°Ｆ［−９６℃］の温度に達し、カラムの中間よりも上のフィード点で分留塔１８に供給される。
【００２０】
分離器１２からの蒸気の残りの６８％（ストリーム３９）は、仕事膨張マシン１５に入り、該マシン１５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。マシン１５は、蒸気を実質的に等エントロピーで塔作動圧力に膨張させ、この仕事膨張は、膨張したストリーム３９ａをおよそ−９４°Ｆ［−７０℃］の温度に冷却する。典型的な市販の膨張器は、理想等エントロピー膨張において理論上利用可能な仕事の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、例えば加熱された残留ガス・ストリーム（ストリーム５０ｂ）を再び圧縮するのに用いることができる遠心圧縮機（要素１６のような）を駆動するのにしばしば用いられる。部分的に凝縮され膨張したストリーム３９ａは、その後、カラムの中間よりも下のフィード点でフィードとして分留塔１８に供給される。
【００２１】
塔１８における脱メタン装置は、垂直方向に間隔をおいて配置された複数のトレイ、１つ又は複数の充填層、又はトレイと充填層との幾つかの組み合わせを収容する従来の蒸留カラムである。天然ガス処理プラントによくあるように、脱メタン装置塔は、２つの区域、すなわち、Ｃ２成分、Ｃ３成分、及びより重質の成分を凝縮し且つ吸収するために上昇する膨張したストリーム３８ｂ及び３９ａの蒸気部分と下降する低温の液体の間の必要な接触を提供するべくトレイ及び／又は充填層を収容する、上側の吸収（精留）区域１８ａと、下降する液体と上昇する蒸気との間の必要な接触を提供するべくトレイ及び／又は充填層を収容する、下側のストリッピング（脱メタン）区域１８ｂとからなる。脱メタン区域１８ｂはまた、カラムを上方に流れてメタン及びより軽質の成分の液体製品（ストリーム４４）をストリッピングするストリッピング蒸気を提供するために、カラムを下方に流れる液体の一部を加熱し且つ蒸発させるリボイラを含む（前に説明されたリボイラ及びサイドリボイラのような）。液体製品ストリーム４４は、塔底製品における質量ベースでメ
タンとエタンとの比率が０．０１０：１の典型的な規格に基づいて、塔の底部を７４°Ｆ［２３℃］で出る。
【００２２】
蒸留蒸気の一部（ストリーム４５）は、ストリッピング区域１８ｂの上側領域から引き出される。このストリームは、次いで、−１０９°Ｆ［−７８℃］から−１３４°Ｆ［−９２℃］に冷却され、且つ脱メタン装置１８の頂部を出る−１３９°Ｆ［−９５℃］の低温の脱メタン装置オーバーヘッド・ストリーム４１との熱交換によって熱交換器２０の中で部分的に凝縮される（ストリーム４５ａ）。低温の脱メタン装置オーバーヘッド・ストリームは、該ストリームがストリーム４５の少なくとも一部を冷却し且つ凝縮する際に、−１３４°Ｆ［−９２℃］に僅かに温められる（ストリーム４１ａ）。
【００２３】
還流分離器２１における作動圧力（３９８ｐｓｉａ［２，７４８ｋＰａ（ａ）］）は、脱メタン装置１８の作動圧力よりも僅かに低く維持される。これは、蒸留蒸気ストリーム４５を熱交換器２０に通してそこから還流分離器２１の中に流す駆動力を提供し、該還流分離器２１において、凝縮された液体（ストリーム４７）が、あらゆる凝縮されていない蒸気（ストリーム４６）から分離される。ストリーム４６は、次いで、熱交換器２０からの温められた脱メタン装置オーバーヘッド・ストリーム４１ａと組み合わされて、−１３４°Ｆ［−９２℃］の低温の残留ガス・ストリーム５０を形成する。
【００２４】
還流分離器２１からの液体ストリーム４７は、脱メタン装置１８の作動圧力よりも僅かに高い圧力にポンプ２２によって高められ、ストリーム４７ａは、次いで、低温のカラム頂部フィード（還流）として脱メタン装置１８に供給される。この低温の液体還流は、脱メタン装置１８の吸収区域１８ａの上側の精留領域において上昇するＣ３成分及びより重質の成分を吸収し且つ凝縮する。
【００２５】
塔のオーバーヘッドを形成する蒸留蒸気ストリーム（ストリーム４１）は、熱交換器２０の中で前述のように蒸留ストリーム４５への冷却を提供する際に温められ、次いで、ストリーム４６と組み合わされて低温の残留ガス・ストリーム５０を形成する。残留ガスは、熱交換器１３の中を流入フィード・ガスに向流的に通過し、熱交換器１３の中では−４６°Ｆ［−４４℃］まで加熱され（ストリーム５０ａ）、熱交換器１０の中を通過し、前述のように冷却を提供する際に熱交換器１０の中では１０２°Ｆ［３９℃］まで加熱される（ストリーム５０ｂ）。残留ガスは、次いで、二段階で再び圧縮される。第一段階は、膨張マシン１５によって駆動される圧縮機１６である。第二段階は、残留ガス（ストリーム５０ｄ）をセールスライン圧に圧縮する補助動力源によって駆動される圧縮機２３である。吐出冷却器２４の中で１１０°Ｆ［４３℃］に冷却した後で、残留ガス・ストリーム５０ｅは、ライン要件（普通は入口圧のオーダーの）を満たすのに十分な、９１５ｐｓｉａ［６，３０７ｋＰａ（ａ）］でセールスガスのパイプラインに流れる。
【００２６】
図１で例証されたプロセスに関するストリームの流量とエネルギー消費のまとめを、以下の表に記載する。
【表１】
2013524150.tif 000003
【００２７】
本発明の説明
図２は、本発明に係るプロセスの流れ図を例証する。図２で提示されたプロセスにおいて考慮されるフィード・ガス組成物及び条件は、図１のものと同じである。したがって、図２のプロセスは、本発明の利点を例証するために図１のプロセスと比較することができる。
【００２８】
図２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としてプラントに入り、且つ２つの部分、すなわちストリーム３２及び３３に分けられる。第１の部分、すなわちストリーム３２は、処理組立体１１８の内部のフィード冷却区域１１８ａの上側領域の熱交換手段に入る。この熱交換手段は、フィンアンドチューブ式熱交換器、プレート式熱交換器、ろう付アルミニウム式熱交換器、又は多管式熱交換器及び／又はマル
チサービス熱交換器を含む他のタイプの熱伝達デバイスからなってもよい。熱交換手段は、熱交換手段の１つの管を通して流れるストリーム３２とフィード冷却区域１１８ａの下側領域の熱交換手段の中で加熱されている処理組立体１１８の内部の凝縮区域１１８ｂからの残留ガス・ストリームとの間の熱交換を提供するように構成される。ストリーム３２は、残留ガス・ストリームをさらに加熱する間に冷却され、ストリーム３２ａは熱交換手段を−３０°Ｆ［−３５℃］で出る。
【００２９】
第２の部分、すなわちストリーム３３は、処理組立体１１８の内部のストリッピング区域１１８ｅの加熱及び物質移動手段に入る。この加熱及び物質移動手段もまた、フィンアンドチューブ式熱交換器、プレート式熱交換器、ろう付アルミニウム式熱交換器、又は多管式熱交換器及び／又はマルチサービス熱交換器を含む他のタイプの熱伝達デバイスからなってもよい。加熱及び物質移動手段は、ストリーム３３が蒸留液体ストリームを加熱しながら冷却され、ストリーム３３ａが加熱及び物質移動手段を出て行く前に該ストリーム３３ａを−４２°Ｆ［−４１℃］に冷却するように、加熱及び物質移動手段の１つの管を通して流れるストリーム３３と処理組立体１１８の内部の吸収区域１１８ｄから下方に流れる蒸留液体ストリームとの間の熱交換を提供するように構成される。蒸留液体ストリームが加熱される際に、この一部が気化されて、残りの液体が加熱及び物質移動手段を通して下方に流れ続ける際に上昇する、ストリッピング蒸気を形成する。加熱及び物質移動手段は、該手段がメタン及びより軽質の成分の液体製品ストリーム４４をストリッピングする気相と液相との間の物質移動を提供するようにも機能するように、ストリッピング蒸気と蒸留液体ストリームとの間の連続接触を提供する。
【００３０】
ストリーム３２ａ及び３３ａは、再び組み合わされてストリーム３１ａを形成し、該ストリーム３１ａは、処理組立体１１８の内部の分離器区域１１８ｆに３４°Ｆ［３７℃］及び９００ｐｓｉａ［６，２０３ｋＰａ（ａ）］で入り、そうするとすぐに、蒸気（ストリーム３４）が、凝縮された液体（ストリーム３５）から分離される。分離器区域１１８ｆは、処理組立体１１８の内部の２つの区域が異なる圧力で作動できるように、該分離器区域１１８ｆをストリッピング区域１１８ｅから分けるために、内部ヘッド又は他の手段を有する。
【００３１】
分離器区域１１８ｆからの蒸気（ストリーム３４）と液体（ストリーム３５）は、各々２つのストリーム、すなわちそれぞれストリーム３６及び３９とストリーム３７及び４０に分けられる。蒸気全体の約３１％を含有するストリーム３６が、液体全体の約５０％を含有するストリーム３７と組み合わされ、組み合わされたストリーム３８が処理組立体１１８の内部のフィード冷却区域１１８ａの下側領域の熱交換手段に入る。この熱交換手段は、同様に、フィンアンドチューブ式熱交換器、プレート式熱交換器、ろう付アルミニウム式熱交換器、又は多管式熱交換器及び／又はマルチサービス熱交換器を含む他のタイプの熱伝達デバイスからなってもよい。熱交換手段は、ストリーム３８が残留ガス・ストリームを加熱しながら冷却されて実質的に凝縮するように、熱交換手段の１つの管を通して流れるストリーム３８と凝縮区域１１８ｂからの残留ガス・ストリームとの間の熱交換を提供するように構成される。
【００３２】
結果として生じる実質的に凝縮された−１２８°Ｆ［−８９℃］のストリーム３８ａは、次いで、膨張弁１４を通して処理組立体１１８の内部の精留区域１１８ｃ（吸収手段）及び吸収区域１１８ｄ（別の吸収手段）の作動圧力（おおよそ４０２ｐｓｉａ［２，７７２ｋＰａ（ａ）］）にフラッシュ膨張される。膨張の間にストリームの一部が気化し、結果としてストリーム全体が冷却される場合がある。図２に例証されたプロセスにおいて、膨張弁１４を出て行く膨張したストリーム３８ｂは、−１３９°Ｆ［−９５℃］の温度に達し、精留区域１１８ｃと吸収区域１１８ｄとの間の処理組立体１１８に供給される。
【００３３】
分離器区域１１８ｆからの蒸気の残りの６９％（ストリーム３９）は、仕事膨張マシン１５に入り、該マシン１５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。マシン１５は、蒸気を実質的に等エントロピーで吸収区域１１８ｄの作動圧力に膨張させ、この仕事膨張は、膨張したストリーム３９ａをおよそ−１００°Ｆ［−７３℃］の温度に冷却する。部分的に凝縮され膨張したストリーム３９ａは、その後、処理組立体１１８の内部の吸収区域１１８ｄの下側領域にフィードとして供給されて、吸収区域１１８ｄの上側領域に供給される液体によって接触されることになる。分離器区域１１８ｆからの液体の残りの５０％（ストリーム４０）は、膨張弁１７によって処理組立体１１８の内部のストリッピング区域１１８ｅの作動圧力に膨張され、ストリーム４０ａが−６０°Ｆ［−５１℃］に冷却される。ストリッピング区域１１８ｅの加熱及び物質移動手段は、膨張した液体ストリーム４０ａを２つの部分の間のストリッピング区域１１８ｅに導入することができるように、上側部分と下側部分で構成される。
【００３４】
蒸留蒸気の一部（第１の蒸留蒸気ストリーム４５）が、ストリッピング区域１１８ｅの上側領域から−９５°Ｆ［−７１℃］で引き出され、且つ処理組立体１１８の内部の凝縮区域１１８ｂの熱交換手段に向けられる。この熱交換手段は、同様に、フィンアンドチューブ式熱交換器、プレート式熱交換器、ろう付アルミニウム式熱交換器、又は多管式熱交換器及び／又はマルチサービス熱交換器を含む他のタイプの熱伝達デバイスからなってもよい。熱交換手段は、第２の蒸留蒸気ストリームが第１の蒸留蒸気ストリーム４５を冷却する間に該第２の蒸留蒸気ストリームが加熱されるように、熱交換手段の１つの管を通して流れる第１の蒸留蒸気ストリーム４５と処理組立体１１８の内部の精留区域１１８ｃから生じる第２の蒸留蒸気ストリームとの間の熱交換を提供するように構成される。ストリーム４５は、−１３４°Ｆ［−９２℃］に冷却され、且つ少なくとも部分的に凝縮され、その後、熱交換手段を出て、そのそれぞれの気相と液相に分離される。気相（もしあれば）は、熱交換手段を出る加熱された第２の蒸留蒸気ストリームと組み合わされて、前述のようにフィード冷却区域１１８ａにおける冷却を提供する残留ガス・ストリームを形成する。液相（ストリーム４８）は、重力流れによって低温のカラム頂部フィード（還流）として処理組立体１１８の内部の精留区域１１８ｃの上側領域に供給される。
【００３５】
精留区域１１８ｃと吸収区域１１８ｄとの各々は、垂直方向に間隔をおいて配置された複数のトレイ、１つ又は複数の充填層、又はトレイと充填層との幾つかの組み合わせからなる吸収手段を収容する。精留区域１１８ｃ及び吸収区域１１８ｄにおけるトレイ及び／又は充填層は、上昇する蒸気と下降する低温の液体との間の必要な接触を提供する。膨張したストリーム３９ａの液体の部分は、吸収区域１１８ｄから下降する液体と混ざり合い、組み合わされた液体は、ストリッピング区域１１８ｅの中に下方に流れ続ける。ストリッピング区域１１８ｅから生じるストリッピング蒸気は、膨張したストリーム３９ａの蒸気部分と組み合わされ且つ吸収区域１１８ｄを通して上昇し、下降する低温の液体と接触して凝縮し且つこれらの蒸気からＣ２成分、Ｃ３成分、及びより重質の成分のほとんどを吸収する。吸収区域１１８ｄから生じる蒸気は、膨張したストリーム３８ｂのあらゆる蒸気部分と組み合わされ且つ精留区域１１８ｃを通して上昇し、下降する低温の液体（ストリーム４８）と接触して凝縮し且つこれらの蒸気中に残っているＣ３成分及びより重質の成分のほとんどを吸収する。膨張したストリーム３８ｂの液体の部分は、精留区域１１８ｃから下降する液体と混ざり合い、組み合わされた液体は、吸収区域１１８ｄの中に下方に流れ続ける。
【００３６】
処理組立体１１８の内部のストリッピング区域１１８ｅの加熱及び物質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ストリッピングされている。結果として生じる液体製品（ストリーム４４）は、ストリッピング区域１１８ｅの下側領域を出て、処理組立体１１８を７４°Ｆ［２３℃］で出て行く。精留区域１１８ｃから生じる第２の蒸留蒸気ストリームは、前述のようにストリーム４５への冷却を提供する際に凝縮区
域１１８ｂにおいて温められる。温められた第２の蒸留蒸気ストリームは、前述のように冷却された第１の蒸留蒸気ストリーム４５から分離されたあらゆる蒸気と組み合わされる。結果として生じる残留ガス・ストリームは、前述のようにストリーム３２及び３８への冷却を提供する際にフィード冷却区域１１８ａにおいて加熱され、そうするとすぐに残留ガス・ストリーム５０は、処理組立体１１８を１０４°Ｆ［４０℃］で出て行く。残留ガス・ストリームは、次いで、膨張マシン１５によって駆動される圧縮機１６と、補助動力源によって駆動される圧縮機２３との二段階で再び圧縮される。吐出冷却器２４の中で１１０°Ｆ［４３℃］に冷却された後で、残留ガス・ストリーム５０ｃは、ライン要件を満たすのに十分な（普通は入口圧のオーダーの）９１５ｐｓｉａ［６，３０７ｋＰａ（ａ）］でセールス・ガス・パイプラインに流れる。
【００３７】
図２に例証されたプロセスに関するストリームの流量とエネルギー消費のまとめを、以下の表に記載する。
【表２】
2013524150.tif 000004
【００３８】
表１と表２の比較は、従来技術と比べて、本発明が、本質的に同じエタン回収率（従来技術の８５．００％に対し８５．０３％）を維持し、プロパン回収率を９９．１１％から９９．１６％に僅かに改善し、且つ本質的に同じブタン＋回収率（従来技術の９９．９９％に対し９９．９８％）を維持することを示す。しかしながら、表１及と表２のさらなる比較は、従来技術よりも著しく少ない電力を用いて製品の収率が達成されたことを示す。回収効率（単位電力あたりの回収されるエタンの量によって定義される）の点で、本発明は、従来技術の図１のプロセスを上回る５％よりも大きい改善を表す。
【００３９】
本発明によって提供される、従来技術の図１のプロセスを上回る回収効率の改善は、主として２つの因子に起因する。第１に、フィード冷却区域１１８ａ及び凝縮区域１１８ｂの熱交換手段と、処理組立体１１８の内部のストリッピング区域１１８ｅの加熱及び物質移動手段との小型の配置は、従来の処理プラントにおいて見られる配管を相互接続することによって課される圧力低下をなくす。結果は、圧縮機１６に流れる残留ガスが、従来技術と比べて本発明ではより高い圧力にあるということであり、そのため、圧縮機２３に入る残留ガスは著しくより高い圧力にあり、これにより残留ガスをパイプライン圧力に戻すために本発明によって要求される電力を減少させる。
【００４０】
第２に、結果として生じる蒸気が液体と接触し且つその揮発性成分をストリッピングすることを可能にしながら吸収区域１１８ｄを出て行く蒸留液体を同時に加熱するためにストリッピング区域１１８ｅの加熱及び物質移動手段を用いることは、外部リボイラを備えた従来の蒸留カラムを用いることよりも効率的である。揮発性成分は、連続的に液体の外にストリッピングされ、ストリッピング蒸気中の揮発性成分の濃度がより速く低下し、これにより本発明に対するストリッピング効率を改善する。
【００４１】
本発明は、処理効率の増加に加えて従来技術を上回る２つの他の利点を与える。第１に、本発明の処理組立体１１８の小型の配置は、従来技術における８つの個別の装置要素（図１の熱交換器１０、１１、１３、及び２０、分離器１２、還流分離器２１、還流ポンプ２２、及び分留塔１８）を単一の装置要素（図２の処理組立体１１８）に置き換える。これは、従来技術のもの以上に、土地利用空間要件を減少させ、相互接続する配管をなくし、且つ還流ポンプによって消費される電力をなくし、本発明を使用する処理プラントの資本費用及び操業費用を減少させる。第２に、相互接続する配管をなくすことは、本発明を使用する処理プラントが、従来技術と比べて遥かに少ないフランジ付き接続部を有し、プラントにおける潜在的な漏出源の数を減少させることを意味する。炭化水素は揮発性有機化合物（ＶＯＣ）であり、そのうちの幾つかは温室効果ガスとして分類され、且つそのうちの幾つかは大気中のオゾン生成の前駆体となる場合があり、これは、本発明が、環境に害を及ぼすことがある大気中への放出の可能性を減少させることを意味する。
【００４２】
他の実施形態
幾つかの状況は、処理組立体１１８からフィード冷却区域１１８ａ及び凝縮区域１１８ｂをなくすこと、及び図１０〜図１３に示された熱交換器１０及び２０のようなフィードを冷却し且つ還流を凝縮するための処理組立体の外部の１つ又は複数の熱交換手段を用いることが好ましい可能性がある。こうした配置は、処理組立体１１８がより小さくされることを可能にし、幾つかの事例において総プラントコストを低減し及び／又は製作スケジュールを短縮する可能性がある。すべての事例において、交換器１０及び２０は、数多くの個々の熱交換器又は単一の多管式熱交換器のいずれか、若しくはその任意の組合せの代表的なものであることに注意されたい。各々のこうした熱交換器は、フィンアンドチューブ式熱交換器、プレート式熱交換器、ろう付アルミニウム式熱交換器、又は多管式熱交換器及び／又はマルチサービス熱交換器を含む他のタイプの熱伝達デバイスからなってもよい。幾つかの事例では、単一のマルチサービス熱交換器におけるフィードの冷却と還流の凝縮を組み合わせることが有利な場合がある。処理組立体の外部の熱交換器２０により、
還流分離器２１とポンプ２２は、典型的に、凝縮された液体ストリーム４７を分離し且つこの少なくとも一部を還流として精留区域１１８ｃに送達するために必要とされるであろう。
【００４３】
図２に示された本発明の実施形態に関して前述したように、第１の蒸留蒸気ストリーム４５が部分的に凝縮され、結果として生じる凝縮は、処理組立体１１８の精留区域１１８ｃを通して上昇する蒸気から価値あるＣ３成分及びより重質の成分を吸収するのに用いられる。しかしながら、本発明は、この実施形態に限定されない。例えば、他の設計考慮事項が、蒸気の一部又は凝縮が処理組立体１１８の精留区域１１８ｃ及び／又は吸収区域１１８ｄをバイパスするべきであることを示す事例において、これらの蒸気の一部のみをこのように取り扱うこと又は凝縮の一部のみを吸収剤として用いることが有利な場合がある。幾つかの状況は、凝縮区域１１８ｂの第１の蒸留蒸気ストリーム４５の分縮ではなく全凝縮が好ましい可能性がある。他の状況は、第１の蒸留蒸気ストリーム４５が部分蒸気サイドドローではなくストリッピング区域１１８ｅからの全蒸気サイドドローとなることが好ましい可能性がある。凝縮区域１１８ｂ（図２〜図９）又は熱交換器２０（図１０〜図１３）における第１の蒸留蒸気ストリーム４５の部分冷却を提供するために、フィード・ガス・ストリームの組成に応じて、外部冷凍を用いることが有利な場合があることにも注目されたい。
【００４４】
フィード・ガスがよりリーンである場合、ストリーム３５において分離された液体の量は、図２、図４、図６、図８、図１０、及び図１２に示された膨張したストリーム３９ａと膨張した液体ストリーム４０ａとの間のストリッピング区域１１８ｅにおける付加的な物質移動域が正当化されないほど十分に小さい場合がある。こうした事例において、ストリッピング区域１１８ｅの加熱及び物質移動手段は、単一区域として構成されてもよく、膨張した液体ストリーム４０ａは、図３、図５、図７、図９、図１１、及び図１３に示すように物質移動手段よりも上で導入される。幾つかの状況は、膨張した液体ストリーム４０ａを膨張したストリーム３９ａと組み合わせて、その後、組み合わされたストリームを単一フィードとして吸収区域１１８ｄの下側領域に供給することが好ましい可能性がある。幾つかの状況は、液体ストリーム３５のすべてをストリーム４０を介して直接にストリッピング区域１１８ｅに供給すること、又は液体ストリーム３５のすべてをストリーム３７を介してストリーム３６と組み合わせることが好ましい可能性がある。前者の事例では、ストリーム３７（図２〜図１３の点線によって示されるように）における流れは存在せず、分離器区域１１８ｆ（図２〜図５、図１０、及び図１１）又は分離器１２（図６〜図９、図１２、及び図１３）からのストリーム３６における蒸気のみがストリーム３８に流れる。後者の事例では、ストリーム４０に対する膨張デバイス（膨張弁１７のような）は必要とされない（図３、図５、図７、図９、図１１、及び図１３の点線によって示されるように）。
【００４５】
幾つかの状況において、冷却されたフィード・ストリーム３１ａを分離するために、処理組立体１１８における分離器区域１１８ｆを含むことではなく外部分離器容器を用いることが有利な場合がある。図６〜図９、図１２、及び図１３に示すように、分離器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と液体ストリーム３５に分離するのに用いることができる。
【００４６】
幾つかの状況は、フィード冷却区域１１８ａの下側領域の熱交換手段（図２〜図９）に又は熱交換器２０（図１０〜図１３）に流れるストリーム３８を形成するために、蒸気ストリーム３４の第１の部分（ストリーム３６）の代わりに冷却された第２の部分（図２〜図１３のストリーム３３ａ）を用いることが好ましい可能性がある。こうした事例において、冷却された第１の部分（ストリーム３２ａ）のみが、分離器区域１１８ｆ（図２〜図５、図１０、及び図１１）又は分離器１２（図６〜図９、図１２、及び図１３）に供給さ
れ、結果として生じるすべての蒸気ストリーム３４が、仕事膨張マシン１５に供給される。
【００４７】
フィード・ガス中のより重質の炭化水素の量とフィード・ガス圧力に応じて、図３、図５、及び図１１の分離器区域１１８ｆ又は図７、図９、及び図１３の分離器１２に入る冷却されたフィード・ストリーム３１ａは、如何なる液体をも含有しない可能性がある（これがその露点を上回るため、又はこれがそのクリコンデンバールを上回るため）。こうした事例において、ストリーム３５及び３７中に液体は存在せず（点線によって示されるように）、そのため、ストリーム３６における分離器区域１１８ｆからの蒸気（図３、図５、及び図１１）のみ又はストリーム３６における分離器１２からの蒸気（図７、図９、及び図１３）のみがストリーム３８に流れて、精留区域１１８ｃと吸収区域１１８ｄとの間の処理組立体１１８に供給される膨張し実質的に凝縮されたストリーム３８ｂとなる。こうした状況において、処理組立体１１８における分離器区域１１８ｆ（図３、図５、及び図１１）又は分離器１２（図７、図９、及び図１３）は要求されなくてもよい。
【００４８】
フィード・ガス条件、プラント規模、利用可能な装置、又は他の因子は、作業膨張マシン１５の排除又は代替的な膨張デバイス（膨張弁のような）との置換えが実行可能であることを示す可能性がある。個々のストリームの膨張は特定の膨張デバイスで示されるが、適宜、代替的な膨張手段が採用されてもよい。例えば、条件は、フィード・ストリームの実質的に凝縮された部分（ストリーム３８ａ）の仕事膨張を保証する可能性がある。
【００４９】
本発明によれば、蒸留蒸気ストリーム及び液体ストリームからの入口ガスに利用可能な冷却を補足するために、特に、リッチ入口ガスの事例において、外部冷凍の使用が採用されてもよい。こうした事例において、加熱及び物質移動手段は、図２〜図５、図１０、及び図１１の点線によって示されるように分離器区域１１８ｆ（又は冷却されたフィード・ストリーム３１ａが液体を含まないときの事例においてはガス収集手段）の中に含まれてもよく、又は加熱及び物質移動手段は、図６〜図９、図１２、及び図１３の点線によって示されるように分離器１２の中に含まれてもよい。この加熱及び物質移動手段は、フィンアンドチューブ式熱交換器、プレート式熱交換器、ろう付アルミニウム式熱交換器、又は多管式熱交換器及び／又はマルチサービス熱交換器を含む他のタイプの熱伝達デバイスからなってもよい。加熱及び物質移動手段は、冷媒が蒸気をさらに冷却し且つ付加的な液体に凝縮し、下降してストリーム３５において除去される液体の部分となるように、加熱及び物質移動手段の１つの管を通して流れる冷媒ストリーム（例えばプロパン）と上方に流れるストリーム３１ａの蒸気部分との間の熱交換を提供するように構成される。代替的に、従来のガスチラー（単数又は複数）は、ストリーム３１ａが分離器区域１１８ｆ（図２〜図５、図１０、及び図１１）又は分離器１２（図６〜図９、図１２、及び図１３）に入る前にストリーム３２ａ、ストリーム３３ａ、及び／又はストリーム３１ａを冷媒で冷却するのに用いることができる。
【００５０】
フィード・ガスの温度及びリッチネスと液体製品ストリーム４４において回収されるべきＣ２成分の量に応じて、ストリッピング区域１１８ｅを出て行く液体が製品規格を満たすためにストリーム３３から利用可能な十分な加熱が存在しない場合がある。こうした事例において、ストリッピング区域１１８ｅの加熱及び物質移動手段は、図２〜図１３の点線によって示されるように熱媒体による補助加熱を提供するための設備を含んでもよい。代替的に、補助加熱を提供するためにストリッピング区域１１８ｅの下側領域に別の加熱及び物質移動手段を含めることができ、又はストリーム３３は、ストリッピング区域１１８ｅの加熱及び物質移動手段に供給される前に熱媒体で加熱することができる。
【００５１】
フィード冷却区域１１８ａの上側領域及び下側領域の及び／又は図２〜図９の凝縮区域１１８ｂの熱交換手段に対して選択された熱伝達デバイスのタイプに応じて、単一の多管
式熱伝達デバイス及び／又はマルチサービス熱伝達デバイスにおけるこれらの熱交換手段を組み合わせることが可能な場合がある。こうした事例において、多管式熱伝達デバイス及び／又はマルチサービス熱伝達デバイスは、所望の冷却及び加熱を成し遂げるために、ストリーム３２、ストリーム３８、ストリーム４５、冷却されたストリーム４５から分離されたあらゆる蒸気、及び第２の蒸留蒸気ストリームを分散させ、分離し、及び収集するのに適切な手段を含むであろう。
【００５２】
幾つかの状況は、ストリッピング区域１１８ｅの上側領域における付加的な物質移動を提供することが好ましい可能性がある。こうした事例において、物質移動手段は、膨張したストリーム３９ａが吸収区域１１８ｄの下側領域に入る場所よりも下に且つ冷却された第２の部分３３ａがストリッピング区域１１８ｅの加熱及び物質移動手段を出て行く場所よりも上に位置付けることができる。
【００５３】
本発明の図２〜図５、図１０、及び図１１の実施形態に対するやや好ましい選択肢は、冷却された第１の部分３２ａに対する分離器容器と、冷却された第２の部分３３ａに対する分離器容器とを提供すること、分離器容器の中で分離された蒸気ストリームを組み合わせて蒸気ストリーム３４を形成すること、及び分離器容器の中で分離された液体ストリームを組み合わせて液体ストリーム３５を形成することである。本発明に対する別のやや好ましい選択肢は、図２〜図９のフィード冷却区域１１８ａの内部の個別の熱交換手段における又は図１０〜図１３の熱交換器２０の個別の管におけるストリーム３７を冷却すること（ストリーム３７をストリーム３６と組み合わせて、組み合わされたストリーム３８を形成することではなく）、冷却されたストリームを個別の膨張デバイスの中で膨張させること、及び膨張したストリームを吸収区域１１８ｄの中間領域に供給することである。
【００５４】
幾つかの状況において、特により低いレベルのＣ２成分回収率が望ましいときに、ストリッピング区域１１８ｅの上側領域に対する還流を提供することが有利な場合がある。こうした事例において、凝縮区域１１８ｂ（図２〜図９）の熱交換手段を出て行く冷却されたストリーム４５の液相、又はポンプ２２（図１０〜図１３）からの液体ストリーム（ｓｔｅａｍ）４７ａを、２つの部分、すなわちストリーム４８とストリーム４９に分割することができる。第１の蒸留蒸気ストリーム４５が引き出される前に処理組立体１１８のこの区域における蒸留蒸気を部分的に精留することができるように、ストリーム４８は、その頂部フィードとして精留区域１１８ｃに供給され、一方、ストリーム４９は、ストリッピング区域１１８ｅの上側領域に供給される。幾つかの事例において、ストリーム４８及び４９の重力流れが適切である場合があり（図２、図３、図６、及び図７）、一方、他の事例において、還流ポンプ２２による液相（ストリーム４７）のポンピングが望ましい場合がある（図４、図５、図８、及び図９）。ストリーム４８とストリーム４９との間で分割される液相の相対的な量は、ガス圧、フィード・ガス組成、所望のＣ２成分回収レベル、及び利用可能な馬力の量を含む幾つかの因子に依存するであろう。最適な分割は、一般に、本発明の特定の用途に対する特定の状況を評価せずに予測することはできない。幾つかの状況は、すべての液相を頂部フィードとして精留区域１１８ｃにストリーム４８で供給し、且つ、ストリーム４９に対する点線によって示されるように、ストリッピング区域１１８ｅの上側領域にストリーム４９で供給しないことが好ましい可能性がある。
【００５５】
分割される蒸気フィードの各分岐において見られるフィードの相対的な量は、ガス圧、フィード・ガス組成、フィードから経済的に抽出することができる熱の量、及び利用可能な馬力の量を含む幾つかの因子に依存するであろうことが認識されるであろう。吸収区域１１８ｄよりも上のさらなるフィードは、膨張器から取り戻されるパワーを減少させながら回収率を増加させ、これにより再圧縮の馬力要件を増加させる可能性がある。吸収区域１１８ｄよりも下のフィードを増加させることは、馬力消費を低減するが、製品回収率も低減する可能性がある。
【００５６】
本発明は、プロセスを作動させるために要求されるユーティリティ消費量あたりのＣ２成分、Ｃ３成分、及びより重質の炭化水素成分の又はＣ３成分及びより重質の炭化水素成分の改善された回収を提供する。プロセスを作動させるために要求されるユーティリティ消費の改善は、圧縮又は再圧縮のための低減された電力要件、外部冷凍のための低減された電力要件、補助加熱のための低減されたエネルギー要件、塔リボイリングのための低減されたエネルギー要件、又はこれらの組み合わせの形態で現れる可能性がある。
【００５７】
本発明の好ましい実施形態であると思われる事物が説明されているが、例えば以下の請求項によって定義される場合の本発明の精神から逸脱することなく本発明を種々の条件、フィードのタイプ、又は他の要件に適合させるために、他の及びさらなる修正がこれに加えられてもよいことを当業者は認識するであろう。
【図１】
2013524150.tif 000005
【図２】
2013524150.tif 000006
【図３】
2013524150.tif 000007
【図４】
2013524150.tif 000008
【図５】
2013524150.tif 000009
【図６】
2013524150.tif 000010
【図７】
2013524150.tif 000011
【図８】
2013524150.tif 000012
【図９】
2013524150.tif 000013
【図１０】
2013524150.tif 000014
【図１１】
2013524150.tif 000015
【図１２】
2013524150.tif 000016
【図１３】
2013524150.tif 000017
【国際調査報告】
2013524150.tif 000018