(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともメタンおよび二酸化炭素を含有するガス流(31)を、前記メタンの大半部分を含有する揮発性残留ガス画分(33)と前記二酸化炭素の大半部分を含有する比較的低い揮発性画分(37)とに分離するための方法であって、
（１）前記ガス流(31)を冷却して冷却流(31a, 31b)を生じさせ；
（２）前記冷却流(31a, 31b)を中間圧まで膨張し、それによって、それをさらに冷却し；
（３）蒸気部分を含み得る前記膨張させられた冷却流(31c)は、物質移動手段、第１の加熱かつ物質移動手段、第２の加熱かつ物質移動手段及び一つ以上の熱交換手段を収容する処理組立部(113)に収容される物質移動手段へ最上部供給物として供給され；
（４）蒸留液流は前記物質移動手段の下方領域から回収され、前記処理組立部(113)に収容される第１の加熱かつ物質移動手段において加熱され、それによって、同時に前記蒸留液流より揮発性の成分をストリッピングすると共に、段階（１）の冷却の少なくとも一部を供給し、次いで前記処理組立部(113)から前記加熱されかつストリッピングされた蒸留液体を前記比較的低い揮発性画分(37)として排出し；
（５）第１蒸留蒸気流は、前記物質移動手段の上方領域から回収され、前記膨張させられた冷却流(31c)の前記蒸気部分と混ぜ合わされて第２蒸留蒸気流を形成し；
（６）前記第２蒸留蒸気流は前記処理組立部(113)に収容された第２の加熱かつ物質移動手段において冷却され、それによって前記第２蒸留蒸気流からの低い揮発性成分を凝縮して、凝縮流および第３蒸留蒸気流を形成し；
（７）前記凝縮流の少なくとも一部は、前記物質移動手段へ他の最上部供給物として供給され；
（８）前記比較的低い揮発性画分(37)は、少なくとも第１および第２の流れ(41, 38)に分割され；
（９）前記第２の流れ(38)は、冷却され、次いで低圧まで膨張し、それによってさらに冷却し；
（１０）前記膨張させられ冷却した第２の流れ(38b)は加熱され、それによって段階（１）および（６）の冷却の少なくとも一部を供給し；
（１１）前記第３蒸留蒸気流は、前記処理組立部(113)に収容された一つ以上の熱交換手段において加熱され、このことにより段階（１）および（９）の冷却の少なくとも一部を供給し、その後に、前記揮発性残留ガス画分(33)として、前記処理組立部(113)から前記第３加熱蒸留蒸気流を排出し；
そして、
（１２）前記物質移動手段に対する前記供給流の量および温度は、前記物質移動手段の前記上方領域の温度を前記二酸化炭素の大半部分が前記比較的低い揮発性画分(37)において回復される温度に維持するのに効果的である、前記方法。
【請求項２】
少なくともメタンおよび二酸化炭素を含有するガス流(31)を、前記メタンの大半部分を含有する揮発性残留ガス画分(33)と前記二酸化炭素の大半部分を含有する比較的低い揮発性画分(37)とに分離するための方法であって、
（１）前記ガス流(31)は、十分に冷却されて部分的に凝縮され；
（２）前記部分的に凝縮されたガス流(31b)は、分離手段に供給されて、そこで分離され、蒸気流(43)および少なくとも一つの液体流(44)を提供し；
（３）前記少なくとも一つの液体流(44)は、中間圧まで膨張し、膨張液流(44a)を形成し；
（４）前記膨張液流(44a)は、物質移動手段、第１の加熱かつ物質移動手段、第２の加熱かつ物質移動手段及び一つ以上の熱交換手段を収容する処理組立部(113)に収容される物質移動手段へ最上部供給物として供給され；
（５）前記蒸気流(43)は、前記中間圧まで膨張させられて蒸気部分を含み得る膨張流(43a)を形成し、前記膨張流(43a)は前記物質移動手段上の前記処理組立部(113)に供給され；
（６）蒸留液流は前記物質移動手段の下方領域から回収され、前記処理組立部(113)に収容される第１の加熱かつ物質移動手段において加熱され、それによって、同時に前記蒸留液流から揮発性成分をストリッピングすると共に、段階（１）の冷却の少なくとも一部を供給し、次いで前記処理組立部(113)から前記加熱かつストリッピングされた蒸留液体を前記比較的低い揮発性画分(37)として排出し；
（７）第１蒸留蒸気流は、前記物質移動手段の上方領域から回収され、前記膨張流(43a)の前記蒸気部分と混ぜ合わされて第２蒸留蒸気流を形成し；
（８）前記第２蒸留蒸気流は前記処理組立部(113)に収容された第２の加熱かつ物質移動手段において冷却され、それによって前記第２蒸留蒸気流からの低い揮発性成分を凝縮して、凝縮流および第３蒸留蒸気流を形成し；
（９）前記凝縮流の少なくとも一部は、前記物質移動手段へ他の最上部供給物として供給され；
（１０）前記比較的低い揮発性画分(37)は、少なくとも第１および第２の流れ(41, 38)に分割され；
（１１）前記第２の流れ(38)を冷却し、その後、低圧まで膨張させて、それによって、それをさらに冷却し；
（１２）前記膨張され冷却された第２の流れ(38b)は加熱され、それによって段階（１）および（８）の冷却の少なくとも一部を供給し；
（１３）前記第３蒸留蒸気流は、前記処理組立部(113)に収容された一つ以上の熱交換手段において加熱され、このことにより段階（１）および（１１）の冷却の少なくとも一部を供給し、その後に、前記揮発性の残留ガス画分(33)として、前記処理組立部(113)から前記第３加熱蒸留蒸気流を排出し；
そして、
（１４）前記物質移動手段に対する前記供給流の量および温度は、前記物質移動手段の前記上方領域の温度を前記二酸化炭素の大半部分が前記比較的低い揮発性画分(37)において回復される温度に維持するのに効果的である、前記方法。
【請求項３】
少なくともメタンおよび二酸化炭素を含有するガス流(31)を、前記メタンの大半部分を含有する揮発性残留ガス画分(33)と前記二酸化炭素の大半部分を含有する比較的低い揮発性画分(37)とに分離するための方法であって、
（１）前記ガス流(31)は、十分に冷却されて部分的に凝縮され；
（２）前記部分的に凝縮されたガス流(31b)は、分離手段に供給されて、そこで分離され、蒸気流(43)および少なくとも一つの液体流(44)を提供し；
（３）前記少なくとも一つの液体流(44)は、中間圧まで膨張し、膨張液流(44a)を形成し；
（４）前記膨張液流(44a)は、物質移動手段、第１の加熱かつ物質移動手段、第２の加熱かつ物質移動手段、前記第２の加熱かつ物質移動手段の下の追加の物質移動手段及び一つ以上の熱交換手段を収容する処理組立部(113)に収容される物質移動手段へ最上部供給物として供給され；
（５）前記蒸気流(43)は、前記中間圧まで膨張させられて蒸気部分を含み得る膨張流(43a)を形成し、前記膨張流(43a)は、前記追加の物質移動手段への最上部供給物として前記処理組立部(113)に供給され；
（６）蒸留液流は前記物質移動手段の下方領域から回収され、前記処理組立部(113)に収容される第１の加熱かつ物質移動手段において加熱され、それによって、同時に前記蒸留液流から揮発性成分をストリッピングすると共に、段階（１）の冷却の少なくとも一部を供給し、次いで前記処理組立部(113)から前記加熱かつストリッピングされた蒸留液体を前記比較的低い揮発性画分(37)として排出し；
（７）第１蒸留蒸気流は、前記物質移動手段の上方領域から回収され、それに対する下底部供給物として前記追加の物質移動手段へ向けられ；
（８）第２蒸留蒸気流は、前記追加の物質移動手段の上方領域から回収され、前記膨張流(43a)の前記蒸気部分と混ぜ合わされて第３蒸留蒸気流を形成し；
（９）前記第３蒸留蒸気流は前記処理組立部(113)に収容された第２の加熱かつ物質移動手段において冷却され、それによって前記第３蒸留蒸気流からの低い揮発性成分を凝縮して、凝縮流および第４蒸留蒸気流を形成し；
（１０）前記凝縮流の少なくとも一部は、前記追加の物質移動手段へ他の最上部供給物として供給され；
（１１）前記比較的低い揮発性画分(37)は、少なくとも第１および第２の流れ(41, 38)に分割され；
（１２）前記第２の流れ(38)を冷却し、その後、低圧まで膨張させて、それによって、それをさらに冷却し；
（１３）前記膨張され冷却された第２の流れ(38b)は加熱され、それによって段階（１）および（９）の冷却の少なくとも一部を供給し；
（１４）前記第４蒸留蒸気流は、前記処理組立部(113)に収容された一つ以上の熱交換手段において加熱され、このことにより段階（１）および（１２）の冷却の少なくとも一部を供給し、その後に、前記揮発性の残留ガス画分(33)として、前記処理組立部(113)から前記加熱された第４加熱蒸留蒸気流を排出し；
そして、
（１５）前記物質移動手段に対する前記供給流の量および温度は、前記物質移動手段の前記上方領域の温度を前記二酸化炭素の大半部分が前記比較的低い揮発性画分(37)において回復される温度に維持するのに効果的である、前記方法。
【請求項４】
前記分離手段は、前記処理組立部(113)に収容される、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
請求項１、２、３または４に記載の方法であって、前記第１の加熱かつ物質移動手段は、前記蒸留液体流から前記揮発性成分の前記ストリッピングのための前記ガス流(31)によって供給される加温を補充するために外部加熱媒体用の一つ以上の流路を含む、前記方法。
【請求項６】
少なくともメタンおよび二酸化炭素を含有するガス流(31)を、前記メタンの大半部分を含有する揮発性残留ガス画分(33)と、前記二酸化炭素の大半部分を含有する比較的低い揮発性画分(37)とに分離するための装置であって、
（１）前記ガス流体(31)を冷却し冷却ガス流(31a)を形成し、第１の加熱かつ物質移動手段、第１熱交換手段、物質移動手段、液体回収手段、蒸気収集手段、第２の加熱かつ物質移動手段及び第２熱交換手段を収容する処理組立部(113)に収容される第１の加熱かつ物質移動手段；
（２）前記処理組立部(113)に収容され、前記第１の加熱かつ物質移動手段と連結して前記冷却ガス流(31a)を受け取ってさらに冷却し、それによって冷却流(31b)を形成する、第１熱交換手段；
（３）前記第１熱交換手段と連結し、前記冷却流(31b)を受け取って中間圧まで膨張させ蒸気部分を含み得る膨張冷却流(31c)を形成する第１膨張手段；
（４）前記処理組立部(113)に収容され、前記第１膨張手段に連結し、前記膨張冷却流(31c)を最上部供給物として受け取る物質移動手段；
（５）前記処理組立部(113)に収容され、前記物質移動手段に連結し、前記物質移動手段の下方領域から蒸留液体流を受け取る液体回収手段；
（６）前記第１の加熱かつ物質移動手段は前記液体回収手段に連結して前記蒸留液流を受け取って加熱し、それによって、同時に前記蒸留液流より揮発性のより高い成分をストリッピングすると共に、段階（１）の冷却の少なくとも一部を供給し、次いで前記処理組立部(113)から前記加熱されかつストリッピングされた蒸留液体を前記比較的低い揮発性画分(37)として排出し；
（７）前記処理組立部(113)に収容され、前記物質移動手段に連結して前記物質移動手段の上方領域から第１蒸留蒸気流を受け取る、蒸気収集手段；
（８）前記蒸気収集手段に連結して、前記第１蒸留蒸気流を受け取り、前記膨張冷却流(31c)の前記蒸気部分と組み合わせ、それによって第２蒸留蒸気流を形成する組み合せ手段；
（９）前記処理組立部(113)に収容され、前記組み合せ手段に連結して前記第２蒸留蒸気流を受け取って冷却し、それによって凝縮流および第３蒸留蒸気流を形成する第２の加熱かつ物質移動手段；
（１０）前記物質移動手段は、さらに前記第２の加熱かつ物質移動手段に連結し、他の最上部供給物として前記凝縮流の少なくとも一部を受け取り；
（１１）前記処理組立部(113)に連結して前記比較的低い揮発性の画分(37)を受け取り、それを少なくとも第１および第２の流れ(41, 38)に分割する分割手段；
（１２）前記処理組立部(113)に収容され、前記分割手段に連結して前記第２の流れ(38)を受け取って、それを冷却する第２熱交換手段；
（１３）前記第２熱交換手段に連結し、前記冷却された第２の流れ(38a)を受け取って低圧まで膨張させる第２膨張手段；
（１４）前記第２の加熱かつ物質移動手段は、さらに前記第２膨張手段に連結し、前記膨張され冷却された第２の流れ(38b)を受け取って加熱し、少なくとも段階（９）の冷却の一部を供給し；
（１５）前記第１熱交換手段は、さらに前記第２の加熱かつ物質移動手段に連結し、前記加熱され膨張された第２の流れ(38c)を受け取って加熱し、少なくとも段階（２）の冷却の一部を供給し；
（１６）前記第１熱交換手段は、さらに前記第２の加熱かつ物質移動手段に連結し、前記第３蒸留蒸気流を受け取って加熱し、少なくとも段階（２）の冷却の一部を供給し；
（１７）前記第２熱交換手段は、さらに前記第１熱交換手段に連結して前記加熱された第３蒸留蒸気流を受け取って加熱し、このことにより段階（１２）の冷却の少なくとも一部を供給し、その後に、前記揮発性の残留ガス画分(33)として、前記処理組立部(113)から前記加熱された第３加熱蒸留蒸気流を排出し；
そして、
（１８）前記物質移動手段の上方領域への前記供給流の量および温度を調整し、前記二酸化炭素の大半部分が前記比較的低い揮発性画分(37)において回復される温度に、前記物質移動手段の前記上方領域の温度を維持するために適用する制御手段、を含む前記装置。
【請求項７】
少なくともメタンおよび二酸化炭素を含有するガス流(31)を、前記メタンの大半部分を含有する揮発性残留ガス画分(33)と前記二酸化炭素の大半部分を含有する比較的低い揮発性画分(37)とに分離するための装置であって、
（１）前記ガス流体(31)を冷却し冷却ガス流(31a)を形成し、第１の加熱かつ物質移動手段、第１熱交換手段、物質移動手段、液体回収手段、蒸気収集手段、第２の加熱かつ物質移動手段及び第２熱交換手段を収容する処理組立部(113)に収容される第１の加熱かつ物質移動手段；
（２）前記処理組立部(113)に収容され、前記第１の加熱かつ物質移動手段と連結し、前記冷却ガス流(31a)を受け取って更に冷却し、それによって部分的に凝縮したガス流(31b)を形成する、第１熱交換手段；
（３）前記第１熱交換手段に連結して前記部分的に凝縮したガス流(31b)を受け取り、それを蒸気流(43)と少なくとも一つの液体流(44)に分離する分離手段；
（４）前記分離手段に連結し、前記少なくとも一つの液体流(44)を受け取って中間圧まで膨張させ膨張液体流(44a)を形成する第１膨張手段；
（５）前記処理組立部(113)に収容され、前記第１膨張手段に連結し、前記膨張液体流(44a)を最上部供給物として受け取る物質移動手段；
（６）前記分離手段に連結し、前記蒸気流(43)を受け取って、前記中間圧までそれを膨張させ蒸気部分を含み得る膨張流(43a)を形成する第２膨張手段であって、さらに前記処理組立部(113)に連結されて前記膨張流(43a)を供給物として前記物質移動手段の上に供給する前記第２膨張手段；
（７）前記処理組立部(113)に収容され、前記物質移動手段に連結し、前記物質移動手段の下方領域から蒸留液体流を受け取る液体回収手段；
（８）前記第１の加熱かつ物質移動手段は前記液体回収手段に連結し、前記蒸留液流を受け取って加熱し、それによって、同時に前記蒸留液流より揮発性のより高い成分をストリッピングすると共に、段階（１）の冷却の少なくとも一部を供給し、次いで前記処理組立部(113)から前記加熱されかつストリッピングされた蒸留液体を前記比較的低い揮発性画分(37)として排出し；
（９）前記処理組立部(113)に収容され、前記物質移動手段に連結して前記物質移動手段の上方領域から第１蒸留蒸気流を受け取る、蒸気収集手段；
（１０）前記蒸気収集手段に連結して、前記第１蒸留蒸気流を受け取り、前記膨張流(43a)の前記蒸気部分と組み合わせ、それによって第２蒸留蒸気流を形成する組み合せ手段；
（１１）前記処理組立部(113)に収容され、前記組み合わせ手段に連結して前記第２蒸留蒸気流を受け取って冷却し、それによって凝縮流および第３蒸留蒸気流を形成する第２の加熱かつ物質移動手段；
（１２）前記物質移動手段は、さらに前記第２の加熱かつ物質移動手段に連結し、他の最上部供給物として前記凝縮流の少なくとも一部を受け取り；
（１３）前記処理組立部(113)に連結して前記比較的低い揮発性画分(37)を受け取り、それを少なくとも第１および第２の流れ(41, 38)に分割する分割手段；
（１４）前記処理組立部(113)に収容され、前記分割手段に連結して前記第２の流れ(38)を受け取って、それを冷却する第２熱交換手段；
（１５）前記第２熱交換手段に連結し、前記冷却された第２の流れ(38a)を受け取って低圧まで膨張させる第３膨張手段；
（１６）前記第２の加熱かつ物質移動手段は、さらに前記第３膨張手段に連結し、前記膨張され冷却された第２の流れ(38b)を受け取って加熱し、少なくとも段階（１１）の冷却の一部を供給し；
（１７）前記第１熱交換手段は、さらに前記第２の加熱かつ物質移動手段に連結し、前記加熱され膨張された第２の流れを受け取って加熱し、少なくとも段階（２）の冷却の一部を供給し；
（１８）前記第１熱交換手段は、さらに前記第２の加熱かつ物質移動手段に連結し、前記第３蒸留蒸気流を受け取って加熱し、段階（２）の冷却の少なくとも一部を供給し；
（１９）前記第２熱交換手段は、さらに前記第１熱交換手段に連結して前記加熱された第３蒸留蒸気流を受け取ってさらに加熱し、このことにより段階（１４）の冷却の少なくとも一部を供給し、その後に、前記揮発性の残留ガス画分(33)として、前記処理組立部(113)から前記さらに加熱された第３加熱蒸留蒸気流を排出し；
そして、
（２０）前記物質移動手段の上方領域への前記供給流の量および温度を調整し、前記物質移動手段の前記上方領域の温度を所定温度に維持し、前記二酸化炭素の大半部分が前記比較的低い揮発性画分(37)において回収されるように適用する制御手段、を含む前記装置。
【請求項８】
少なくともメタンおよび二酸化炭素を含有するガス流(31)を、前記メタンの大半部分を含有する揮発性残留ガス画分(33)と前記二酸化炭素の大半部分を含有する比較的低い揮発性画分(37)とに分離するための装置であって、
（１）前記ガス流体(31)を冷却し冷却ガス流(31a)を形成し、第１の加熱かつ物質移動手段、第１熱交換手段、物質移動手段、液体回収手段、蒸気収集手段、第２の加熱かつ物質移動手段、前記第２の加熱かつ物質移動手段の下の追加の物質移動手段、追加の蒸気収集手段及び第２熱交換手段を収容する処理組立部(113)に収容される第１の加熱かつ物質移動手段；
（２）前記処理組立部(113)に収容され、前記第１の加熱かつ物質移動手段と連結し、前記冷却ガス流(31a)を受け取って更に冷却し、それによって部分的に凝縮したガス流(31b)を形成する、第１熱交換手段；
（３）前記第１熱交換手段に連結して前記部分的に凝縮したガス流(31b)を受け取り、それを蒸気流(43)と少なくとも一つの液体流(44)に分離する分離手段；
（４）前記分離手段に連結し、前記少なくとも一つの液体流(44)を受け取って中間圧まで膨張させ膨張液体流(44a)を形成する第１膨張手段；
（５）前記処理組立部(113)に収容され、前記第１膨張手段に連結し、前記膨張液体流(44a)を最上部供給物として受け取る物質移動手段；
（６）前記分離手段に連結し、前記蒸気流(43)を受け取って、前記中間圧までそれを膨張させ蒸気部分を含み得る膨張流(43a)を形成する第２膨張手段であって、さらに前記処理組立部(113)に連結されて前記膨張流(43a)を最上部供給物として前記追加の物質移動手段に供給する前記第２膨張手段；
（７）前記処理組立部(113)に収容され、前記物質移動手段に連結し、前記物質移動手段の下方領域から蒸留液体流を受け取る液体回収手段；
（８）前記第１の加熱かつ物質移動手段は前記液体回収手段に連結し、前記蒸留液流を受け取って加熱し、それによって、同時に前記蒸留液流より揮発性のより高い成分をストリッピングすると共に、段階（１）の冷却の少なくとも一部を供給し、次いで前記処理組立部(113)から前記加熱されかつストリッピングされた蒸留液体を前記比較的低い揮発性画分(37)として排出し；
（９）前記処理組立部(113)に収容され、前記物質移動手段に連結して前記物質移動手段の上方領域から第１蒸留蒸気流を受け取る、蒸気収集手段；
（１０）前記追加の物質移動手段は、さらに前記蒸気収集手段に連結して前記第１蒸留蒸気流を下底供給物として受け取り；
（１１）前記追加の蒸気収集手段は、前記処理組立部(113)に収容され、前記追加の物質移動手段に連結して第２蒸留蒸気流を前記追加の物質移動手段の上方領域から受け取り；
（１２）組み合せ手段は前記追加の蒸気収集手段に連結して前記第２蒸留蒸気流を受け取り、それを前記膨張流(43a)の前記蒸気部分と組み合わせるよう適合され、それによって前記第３蒸留蒸気流を形成し；（１３）前記処理組立部(113)に収容され、前記組み合わせ手段に連結して前記第３蒸留蒸気流を受け取って冷却し、それによって凝縮流および第４蒸留蒸気流を形成する第２の加熱かつ物質移動手段；
（１４）前記追加の物質移動手段は、さらに前記第２の加熱かつ物質移動手段に連結し、他の最上部供給物として前記凝縮流の少なくとも一部を受け取り；（１５）前記処理組立部(113)に連結して前記比較的低い揮発性画分(37)を受け取り、それを少なくとも第１および第２の流れ(41, 38)に分割する分割手段；
（１６）前記処理組立部(113)に収容され、前記分割手段に連結して前記第２の流れ(38)を受け取って、それを冷却する第２熱交換手段；
（１７）前記第２熱交換手段に連結し、前記冷却された第２の流れ(38a)を受け取って低圧まで膨張させる第３膨張手段；
（１８）前記第２の加熱かつ物質移動手段は、さらに前記第３膨張手段に連結し、前記膨張され冷却された第２の流れ(38b)を受け取って加熱し、少なくとも段階（１３）の冷却の一部を供給し；
（１９）前記第１熱交換手段は、さらに前記第２の加熱かつ物質移動手段に連結し、前記加熱され膨張された第２の流れを受け取ってさらに加熱し、少なくとも段階（２）の冷却の一部を供給し；
（２０）前記第１熱交換手段は、さらに前記第２の加熱かつ物質移動手段に連結し、前記第４蒸留蒸気流を受け取って加熱し、段階（２）の冷却の少なくとも一部を供給し；
（２１）前記第２熱交換手段は、さらに前記第１熱交換手段に連結して前記加熱された第４蒸留蒸気流を受け取ってさらに加熱し、このことにより段階（１６）の冷却の少なくとも一部を供給し、その後に、前記揮発性の残留ガス画分(33)として、前記処理組立部(113)から前記さらに加熱された第３加熱蒸留蒸気流を排出し；
そして、
（２２）前記物質移動手段の上方領域への前記供給流の量および温度を調整し、前記物質移動手段の前記上方領域の温度を所定温度に維持し、前記二酸化炭素の大半部分が前記比較的低い揮発性画分(37)において回収されるように適用する制御手段、を含む前記装置。
【請求項９】
前記分離手段は、前記処理組立部(113)に収容される、請求項７または８に記載の装置。
【請求項１０】
請求項６、７、８または９に記載の装置であって、前記第１の加熱かつ物質移動手段は、前記蒸留液体流から前記揮発性のより高い成分の前記ストリッピングのための前記ガス流(31)によって供給される加温を補充するために外部加熱媒体用の一つ以上の流路を含む、前記装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は炭化水素および二酸化炭素を含有するガスの分離のための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、２００９年６月１１日に出願した先の米国仮出願番号第６１／１８６，３６１号の米国特許法セクション１１９（ｅ）に基づく権利を主張する。出願人はまた、２０１０年５月１７日に出願した米国特許出願番号第１２／７８１，２５９号の一部継続出願として、２０１０年５月３日に出願した米国特許出願番号第１２／７７２，４７２号の一部継続出願として、２０１０年３月３１日に出願した米国特許出願番号第１２／７５０，８６２号の一部継続出願として、２０１０年３月４日に出願した米国特許出願番号第１２／７１７，３９４号の一部継続出願として、２０１０年１月１９日に出願した米国特許出願番号第１２／６８９，６１６号の一部継続出願として、および２００９年２月１７日に出願した米国特許出願番号第１２／３７２，６０４号の一部継続出願として米国特許法セクション１２０に基づく権利を主張する。譲受人Ｓ．Ｍ．Ｅ．  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  ＬＰ、および、Ｏｒｔｌｏｆｆ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ社は、本出願の発明がなされる前に効力を持っている共同研究協定の参加団体であった。
【０００３】
炭化水素類は、種々のガス類、例えば、天然ガス、精油所ガスおよび石炭、原油、ナフサ、オイルシェール、タールサンドおよび亜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流から見つけ出される。天然ガスの炭化水素成分は、通常、主要な比率のメタンおよびエタンを有する、すなわち、メタンおよびエタンは合わせて全炭化水素成分の少なくとも５０モルパーセントを占める。前記ガスは、また、通常比較的少ない量の重質炭化水素類、例えばプロパン、ブタン、ペンタン等、および二酸化炭素、水素、窒素およびその他のガスを含有する。
【０００４】
多くの場合、これらの原料からのガス流は高濃度二酸化炭素によって汚染され、燃料、化学プラント供給原料または他の目的としての使用に対してガス流が不適当となる。化学的、物理的および混成溶剤を使用して二酸化炭素を除去するために開発された様々な方法がある。重質（代表的にＣ４〜Ｃ１０）炭化水素から成る冷凍吸収剤流を使用する他の方法が開発され、例えば米国特許番号第４，３１８，７２３号に記載されている工程の蒸留塔における二酸化炭素を除去する。これらの工程の全ては、ガス流の二酸化炭素濃度が増加するに伴い、ますます高い資本費用と運転費用を要し、この種のガス流の処理はしばしば不経済となる。
【０００５】
高濃度の二酸化炭素を含む処理ガス流の経済性を改良するための１つの方法は、溶剤または吸収剤で処理する前にガス流から二酸化炭素のバルク分離を提供することであり、二酸化炭素の僅かな留分だけをガス流から除去すべきである。たとえば、二酸化炭素のバルク除去のために準浸透膜がしばしば使われた。しかしながら、この型式のバルク除去工程によって分離される二酸化炭素の流れにおいて、ガス流のより軽い炭化水素の大部分はしばしば「消失する」。
【０００６】
二酸化炭素のバルク除去のためのより良い代替法は軽質炭化水素流および二酸化炭素流にガス流を分別するために蒸留を使用することであり、そのため、軽質炭化水素流からの残存性の二酸化炭素の除去が全て燃料、化学プラント供給原料等としての使用のための配管路品質ガスの生産に必要となる。除去される二酸化炭素の大部分は蒸気よりむしろ液体として回収され、二酸化炭素が三次石油回収動作または他の目的のための次の用途用に（
圧縮されるよりはむしろ）汲み上げられ、資本費用および運転費用の実質的な削減に帰結する。
【０００７】
本発明は一般的に、このようなガス流からの二酸化炭素の大部分の除去に関係している。本発明に従って処理されるガス流の代表的な分析は、近似モルパーセントで、３１．０％のメタン、０．４％のエタンおよび他のＣ２成分、０．１％のプロパンおよび他のＣ３成分、０．１％のブタン、および６７．７％の二酸化炭素で、窒素で平衡が保たれる。硫黄含有ガスもまた、時々存在する。
【０００８】
二酸化炭素を除去するための代表的な蒸留工程において、圧力下の供給ガス流は、プロセスの他の流れおよび／またはフレオン圧縮冷凍システムのような冷凍の外部源を用いた熱交換によって冷却される。ガスは冷却されるに従って凝縮され、高圧液体は中間圧まで膨張し、液体の膨張の間に起こる蒸発が原因で、流れの更なる冷却に帰結する。液体と蒸気との混合物を含む膨張流は蒸留塔において分別され、二酸化炭素からの頭上蒸気としての残存性のメタン、窒素および他の揮発性ガスおよび下底液生成物としての重質炭化水素成分に分離される。一部の液体二酸化炭素は、フラッシュ膨張して低圧力にさせ、次いで必要に応じてプロセス流れへの低次冷凍の提供に使用し得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第４，３１８，７２３号
【発明の概要】
【００１０】
本発明は、上述のさまざまな段階をより効率的に実施して設備の使用を控える新規な手段を採用する。これは今までの個々の設備であった品目を結合して共通の屋内に収めて成し遂げられ、それによって処理プラントのために必要な計画空間を減らして、設備の資本費用を減らすことになる。驚くべきことに、出願人はよりコンパクトな配置もまた二酸化炭素除去の与えられた水準を成し遂げるのに必要な電力消費を減少し、それによって処理効率を増加し、設備の運転費用を縮減することを発見した。そのうえ、よりコンパクトな配置はまた伝統的なプラント設計の個々の設備品目を内部接続するために用いる配管の多くを削減し、さらに資本費用を減らして、更に関連フランジ管接続を削減する。配管フランジは二酸化炭素（温室効果ガス）および炭化水素（それは、温室効果ガスに貢献して、また、大気のオゾン形成に対する先駆体であり得る揮発性物質有機化合物（ＶＯＣｓ）である）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削減することによって環境を破壊し得る大気放出のための潜在的要因を減らす。
【００１１】
本発明によれば、残留ガス流におけるメタンの９９％超を残すと共に、二酸化炭素の８７％超を除去できることが分かっている。低圧および温暖温度で適用できるものの、本発明は蒸留塔の頭上温度−５０°Ｆ［−４６℃］以下を必要としている条件の下で、供給ガスを４００〜１５００ｐｓｉａ［２，７５８〜１０，３４２ｋＰａ（ａ）］以上の範囲で処理するときに特に有益である。
本発明のより良い理解のために、以下の実施例および図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来技術である天然ガス処理プラントの工程系統図である。
【図２】本発明による天然ガス処理プラントの工程系統図である。
【図３】天然ガス流に本発明を適用する代替的手段を図示している工程系統図である。
【図４】天然ガス流に本発明を適用する代替的手段を図示している工程系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
上記図面についての以下の説明において、典型的な方法条件について計算した流速をまとめて表に示す。本明細書で示す表にて、流速についての値（モル／時間）は、便宜上、最も近い整数に丸めた。表に示した合計流速は、全ての非炭化水素成分を包含し、したがって、炭化水素成分についての流れ流速の合計より概して大きい。示す温度は、最も近い度数に丸めたおよその値である。図に示したプロセスを比較するために行ったプロセス設計計算は、プロセスから周囲への、または周囲からプロセスへの熱の漏洩がないという仮説に基づくことに注意する必要がある。市販入手可能な絶縁材料の特性は、これを正に妥当な仮定とし、当業者であれば、典型的に為し得るであろう。
【００１４】
便宜上、方法パラメータは、慣用的な英国単位およびＳｙｓｔｅｍ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ｄ’Ｕｎｉｔｅｓ（ＳＩ）の両方で報告する。表に示すモル流速は、ポンドモル／時間またはキログラムモル／時間のいずれとしても理解され得る。馬力（ＨＰ）および／または千英国熱単位／時間（ＭＢＴＵ／時間）として報告するエネルギー消費は、ポンドモル／時間での前述したモル流速に対応する。キロワット（ｋＷ）として報告するエネルギー消費はキログラムモル／時間で前述したモル流速に対応する。
【００１５】
従来技術の説明
図１は、従来方法を使用する天然ガスから二酸化炭素を除去する処理プラントの設計を示す工程系統図である。方法のこのシミュレーションにて、導入口ガスは、８１°Ｆ［２７℃］および１１１０ｐｓｉａ［７，６５３ｋＰａ（ａ）］で流れ３１としてプラントへ入る。供給流は、通常、極低温条件下での水和物（氷）の形成を予防するために脱水される。この目的に対しては、固体のおよび液体の乾燥剤が両方とも使用されてきた。
【００１６】
供給流３１は、４３°Ｆ［６℃］での塔再沸騰器液体（流れ３６）と、３０°Ｆ［-１℃］での塔側再沸騰器液体（流れ３５）およびフレオンＲ１３４ａ冷媒との熱交換によって熱交換器１０内で１°Ｆ［−１７℃］に冷却される。流れ３１ａは、−４９°Ｆ［−４５℃］での冷却二酸化炭素蒸気（流れ３９）、−６０°Ｆ［−５１℃］での冷却残留ガス（流れ３３）、および−６０°Ｆ［−５１℃］でのポンプ送液された液体（流れ３４ａ）との熱交換によって熱交換器１１において更に冷却される。さらに冷却された流れ３１ｂは−１４°Ｆ［−２５℃］および１０６０ｐｓｉａ［７，３０８ｋＰａ（ａ）］にて膨張弁１２によって分別塔１３の運転圧力（ほぼ６１７ｐｓｉａ［４，２５４ｋＰａ（ａ）］）に膨張させられ、流れ３１ｃを一番上の塔供給点で、分別塔１３に供給される前に、−３５°Ｆ［−３７℃］まで冷却される。
【００１７】
頭上蒸気流３２は、−３５°Ｆ［−３７℃］にて分別塔１３から出て冷却され、熱交換器１４において部分的に凝縮される。部分的に凝縮された流れ３２ａは-６０度Ｆ［-５１℃］および６１０ｐｓｉａ［４，２０６ｋＰａ（ａ）］で分離器１５に入り、そこで蒸気（低温残留ガス流３３）は凝縮液体（流れ３４）から分離される。流れ３４ａが熱交換器１１に入って−６°Ｆ［−２１℃］まで加熱され、上記したとおり供給ガスとの熱交換によって部分的に蒸発する前に、液体流３４はポンプ１９によって分別塔１３の運転圧力より僅か上に汲み上げられる。部分的に蒸発させられた流れ３４ｂは、その後に塔半ばの供給点で、分別塔１３に供給物として供給される。
【００１８】
分別塔１３は、垂直に間隔を置かれた複数のトレーと、一つ以上の充填床または幾つかのトレーおよび充填物の組み合わせを含む慣用的な蒸留塔である。分別塔にはまた、再沸騰器（例えば先に記載した再沸騰器および側再沸騰器）を含み、再沸騰器は塔を流下する一部の液体流を加熱および蒸発させて、塔を流上し、メタンおよび軽質成分の液体生成物（流れ３７）をストリッピングするストリッピング蒸気を提供する。トレーおよび／または充填物は上方へ上昇しているストリッピング蒸気と下方へ下降する冷温液体との間の必要な接触を提供し、その結果、下底生成物中モル基準でメタン濃度を０．５０％まで減らすことに基づいて、下底生成物の流れ３７は４５°Ｆ［７℃］にて塔の底部から出る。
【００１９】
塔の下底生成物流３７は主に液体二酸化炭素である。小部分（流れ３８）は、冷温残留ガス流３３ａによって熱交換器１６において亜冷却される。０°Ｆ［−１８℃］での亜冷却液体（流れ３８ａ）は膨張弁２０により低圧まで膨張させられて部分的に蒸発し、冷却流３８ｂは熱交換器１４に流入する前に、さらに−６３°Ｆ［−５３℃］まで冷却した。流れ３８ｂの残留液体は、熱交換器１４における冷媒として機能し、先に記載したとおり流れ３２の冷却を提供し、その結果生成される二酸化炭素蒸気を流れ３９として−４９°Ｆ［−４５℃］とする。流れ３８ｂは少量の重質炭化水素を含むので、小液体パージ（流れ４０）が熱交換器１４から引き出され、沸点を上げ得る冷媒液の重質炭化水素の蓄積を防いで、熱交換器１４の冷却効率を減らす。
【００２０】
熱交換器１４からの冷温二酸化炭素蒸気（流れ３９）は、先述の供給ガスとの熱交換によって熱交換器１１にて−６°Ｆ［−２１℃］まで加熱される。７６ｐｓｉａ［５２４ｋＰａ（ａ）］での温暖二酸化炭素蒸気（流れ３９ａ）は、次いで圧縮機２１、２３、２５及び２７によって、高圧まで４段階に圧縮され、発射冷却器２２、２４、２６及び２８によって圧縮の各段階の後、１２０度Ｆ［４９℃］に冷却される。塔下底生成物流３７の残留部分（流れ４１）はポンプ２９によって高圧まで汲み上げられ、流れ４１ａは濃厚な相流体（流れ３９ｉ）と混ぜ合わさり、発射冷却器２８から出て、高圧二酸化炭素流４２を形成し、二酸化炭素流４２は次いで７９°Ｆ［２６℃］および２０１５ｐｓｉａ［１３，８９３ｋＰａ（ａ）］での再注入に流れる。
【００２１】
冷温残留ガス（流れ３３ａ）は、先述の供給ガスとの−６°Ｆ［−２１℃］における熱交換の後、熱交換器１１から出て、先述の液体二酸化炭素流３８との熱交換によって熱交換器１６にて−２７°Ｆ［−３℃］までさらに加熱される。温暖残留ガス流３３ｂは、次いで圧縮機１７によって再圧縮され、１２１５ｐｓｉａ［８，３７７ｋＰａ（ａ）］での処理へ流れる前に発射冷却器１８にて１２０°Ｆ［４９℃］まで冷却される。
【００２２】
図１に示したプロセスについての流れ流速およびエネルギー消費の要約を以下の表に記載する：
【表１】
0005785539.tif 000002
【００２３】
（本発明の説明）
図２は、本発明による方法の工程系統図である。図２にて示すプロセスで考察する供給ガス組成および条件は、図１におけるそれらと同等である。したがって、本発明の有益性を示すために、図２のプロセスは図１のプロセスのそれと比較することができる。
【００２４】
図２のプロセスのシミュレーションにて、導入口ガスは、流れ３１として８１°Ｆ［２７℃］および１１１０ｐｓｉａ［７，６５３ｋＰａ（ａ）］でプラントに入り、処理組立部１１３内部のストリッピングセクション１１３ｄの下方領域における加熱かつ物質移動手段に進む。この加熱かつ物質移動手段はフィンおよび管式熱交換器、板形熱交換器、鑞接アルミニウム式熱交換器、または複数流路および／または多サービス熱交換器を含む他の形式の伝熱装置で構成される。加熱かつ物質移動手段は、加熱かつ物質移動手段の１流路を経て流れる流れ３１と処理組立部１１３内側のストリッピングセクション１１３ｄの上方領域における物質移動手段から流下する蒸留液体流との間の熱交換を提供するために構成され、その結果、流れ３１は蒸留液流を加熱すると共に冷却され、加熱かつ物質移動手段を出る前に流れ３１ａを３４°Ｆ［１℃］まで冷却する。蒸留液体流が加熱されるにつれてその一部は蒸発して、加熱かつ物質移動手段を経て流下し続けるにつれて上方へ上昇するストリッピング蒸気を形成する。加熱かつ物質移動手段はストリッピング蒸気と蒸留液流との間の持続的な接触を提供するので、蒸気と液相との間の物質移動を提供するようにも機能し、液体生成物流３７からメタンおよび軽質成分をストリッピングする。
【００２５】
部分的に冷却された流れ３１ａは、処理組立部１１３内部の供給物冷却セクション１１３ｂ内熱交換手段に入る。この熱交換手段はまた、フィンおよび管式熱交換器、板形熱交換器、鑞接アルミニウム式熱交換器、または複数流路および／または多重サービス熱交換器を含む他の形式の熱伝達装置を含む。熱交換手段は、熱交換手段の１流路を経て流れる流れ３１ａと、処理組立部１１３内部で凝縮セクション１１３ｃから生ずる残留ガス流であるフレオンＲ１３４ａ冷媒流、および冷温二酸化炭素流３８ｃ（それは、下記段落［００２８］に更に記載されている）間の熱交換を提供するために構成されている。流れ３１ａは他の流れを加熱すると共にさらに冷却され、そこで−１４°Ｆ［−２５℃］および１０７６ｐｓｉａ［７，４１９ｋＰａ（ａ）］にて冷却された流れ３１ｂは膨張弁１２によってストリッピングセクション１１３ｄの運転圧力（ほぼ６１８ｐｓｉａ［４，２６４ｋＰａ（ａ）］）まで膨張させられ、流れ３１ｃを、ストリッピングセクション１１３ｄ上方領域の物質移動手段上の処理組立部１１３へ供給する前に−３５°Ｆ［−３７℃］まで冷却する。
【００２６】
処理組立部１１３内部のストリッピングセクション１１３ｄは、垂直に間隔を置かれた複数のトレーと、一つ以上の充填床またはトレーおよび充填物の幾つかの組み合わせからなる物質移動手段を含む。トレーおよび／または充填物は、上方へ上昇する蒸気と下方へ下降する冷温液体との間の必要な接触を提供する。膨張させられた流れ３１ｃの液体部分は精留セクション１１３ｃから流下する液体と混ざり合い、混ざり合った液体はストリッピングセクション１１３ｄ上方領域の物質移動手段へ向けて下降を継続する。ストリッピングセクション１１３ｄ下方領域における加熱かつ物質移動手段から生ずるストリッピング蒸気は、ストリッピングセクション１１３ｄ上方領域の物質移動手段を経て上方へ上昇し、メタンと軽質成分との混合液体を部分的にストリッピングし、残留するストリッピング蒸気は物質移動手段から出て、膨張流３１ｃの蒸気部分と組み合わさって精留セクション１１３ｃへ上昇を続ける蒸留蒸気流を形成する。ストリッピングセクション１１３ｄ上方領域の物質移動手段から出る部分的にストリッピングされた蒸留液体は、ストリッピングセクション１１３ｄ下側領域の加熱かつ物質移動手段へ向けた下降を持続し、液体からメタンおよび軽質成分のストリッピングを持続する。得られる液体生成物（流れ３７）は、ストリッピングセクション１１３ｄの下方領域を出て、下底生成物のメタン濃度をモル基準で０．５０％まで減らすことに基づいて４５°Ｆ［７℃］にて処理組立部１１３から去る。
【００２７】
塔の下底生成物流３７は主に液体二酸化炭素である。小部分（流れ３８）は、処理組立部１１３内部の冷媒亜冷却セクション１１３ａにおける熱交換手段へ入る。この熱交換手段は同様に、フィンおよび管式熱交換器、板形熱交換器、鑞接アルミニウム式熱交換器、または複数流路および／または多重サービス熱交換器を含む他の形式の熱伝達装置を含む。熱交換手段は、熱交換手段の１流路を経て流れる流れ３８と、処理組立部１１３内部で精留セクション１１３ｃから生じ、供給物冷却セクション１１３ｃにおける熱交換手段で加熱された残留ガス流との間の熱交換を提供するために構成され、流れ３８は残留ガス流を更に加熱すると共に亜冷却される。０°Ｆ［−１８℃］にて結果として生じる亜冷却液体（流れ３８ａ）は、膨張弁２０によって低圧まで膨張させられて部分的に蒸発し、流れ３８ｂを、処理組立部１１３内部の精留セクション１１３ｃにおける加熱かつ物質移動手段へ入る前に、−６４°Ｆ［−５４℃］まで更に冷却する。この加熱かつ物質移動手段は同様にフィンおよび管式熱交換器、板形熱交換器、鑞接アルミニウム式熱交換器、または多重流路および／または多重サービス熱交換器を含む他の形式の伝熱装置で構成される。加熱かつ物質移動手段は、ストリッピングセクション１１３ｄから生じて加熱かつ物質移動手段の１流路を経て上方へ流れる蒸留蒸気流と下方へ流れる膨張流３８ｂとの間の熱交換を提供するために構成されるので、蒸留蒸気は、膨張流を加熱すると共に冷却される。蒸留蒸気流が冷却されるにつれてその一部は凝縮されて下方へ降下し、一方残留蒸留蒸気は加熱かつ物質移動手段を経て上方へ流れ続ける。加熱かつ物質移動手段は凝縮液体と蒸留蒸気との間の持続的接触を提供して、蒸気および液相間の物質移動を提供するように機能し、それによって蒸留蒸気の精留を提供する。凝縮液体は加熱かつ物質移動手段の下底から回収され、膨張流３１ｃの液体部分と混ぜられて先述のようにストリッピングセクション１１３ｄ上方領域の物質移動手段へ向けて送られる。流れ３８ｂの残液は加熱かつ物質移動手段における冷媒として機能して、蒸留蒸気流れの冷却と精留を提供し、結果として生じる大部分の蒸発させられた二酸化炭素が精留セクション１１３ｃ内の加熱かつ物質移動手段から−４８°Ｆ［−４４℃］にて流れ３８ｃとして出ていく。
【００２８】
処理組立部１１３内部の精留セクション１１３ｃにおける加熱かつ物質移動手段からの冷えた二酸化炭素（流れ３８ｃ）は、先述のように供給ガスとの熱交換によって処理組立部１１３内部で供給物冷却セクション１１３ｂにおける熱交換手段で−１０°Ｆ［−２３℃］まで加熱される。７６ｐｓｉａ［５２７ｋＰａ（ａ）］での温暖二酸化炭素蒸気（流れ３８ｄ）は、次いで圧縮機２１、２３、２５及び２７によって、高圧まで４段階に圧縮され、発射冷却器２２、２４、２６及び２８によって圧縮の各段階の後、１２０°Ｆ［４９℃］に冷却される。塔下底生成物流３７の残留部分（流れ４１）はポンプ２９によって高圧まで汲みあげられ、流れ４１ａは濃厚な相流体（流れ３８Ｉ）と混ぜ合わせられ、発射冷却器２８から出て高圧二酸化炭素流４２を形成し、二酸化炭素流４２は次いで７８°Ｆ［２６℃］および２０１５ｐｓｉａ［１３，８９３ｋＰａ（ａ）］での再注入まで流れる。
【００２９】
精留セクション１１３ｃから生ずる蒸気は、残留ガスである。残留ガスは供給物冷却セクション１１３ｂにおいて暖められ、先述のとおり、供給ガスに冷却を提供する。残留ガス流は上述のとおり流れ３８に冷却を提供するので冷媒亜冷却セクション１１３ａにおいてさらに加熱され、そこにおいて、残留ガス流３３は２０°Ｆ［−７℃］にて処理組立部１１３から出る。残留ガス流は、次いで圧縮機１７によって再圧縮され、１２１５ｐｓｉａ［８，３７７ｋＰａ（ａ）］での処理まで流れる前に発射冷却器１８にて１２０°Ｆ［４９℃］まで冷却される。
【００３０】
図２に示したプロセスについての流れ流速およびエネルギー消費の要約を以下の表に記載する：
【表２】
0005785539.tif 000003
【００３１】
表Ｉおよび表ＩＩを比較すると、従来技術と比較して、本発明は、本質的にメタン回収率（９９．０３％対従来技術９９．０４％）、二酸化炭素除去率（８７．３６％対従来技術８７．３７％）、残留ガス中の二酸化炭素濃度（２１．３７％対従来技術２１．３７％）および二酸化炭素純度（９８．６９％対従来技術９８．７０％）を同一に維持することを示している。しかしながら、表Ｉおよび表ＩＩをさらに比較すると、従来技術より少ない電力を使用してプロセス性能が達成されたことを示す。全体の電力消費に関して、本発明は図１の従来技術方法に勝る０．４％の改善を表している。
【００３２】
図１の従来技術に勝る本発明によって提供されるエネルギー効率の改善は、主に三つの要因による。第１に、冷媒亜冷却セクション１１３ａの熱交換手段と処理組立部１１３内部の供給物冷却セクション１１３ｂとのコンパクトな配置は、慣用的な処理プラントで見つけられる配管を内部接続することによって課される圧力低下を消滅させる。その結果、圧縮機１７へ流れる残留ガス流が従来技術と比較して本発明ではより高圧であるということであり、このことにより、残留ガスを次の処理のために必要とされる圧力に戻すために本発明によって求められる電力を縮減する。
【００３３】
第２に、ストリッピングセクション１１３ｄの下方領域における加熱かつ物質移動手段を、ストリッピングセクション１１３ｄの上方領域の物質移動手段から出る蒸留液体を同時に加熱するために使用し、結果として生じる蒸気を液体と接触せしめ、その揮発性成分をストリッピングすることは外部再沸騰器で慣用的な蒸留塔を使用することよりも有効である。揮発性成分は持続的に液体からストリッピングされ、ストリッピング蒸気内の揮発性成分の濃度をより急速に減らし、本発明のストリッピング効率を改良する。
【００３４】
第３に、蒸留蒸気からの二酸化炭素および重質炭化水素成分を凝縮すると共に、精留セクション１１３ｃにおける加熱かつ物質移動手段を用いてストリッピングセクション１１３ｄから生じる蒸留蒸気流を同時に冷却することは、慣用的な蒸留塔の還流を使用することよりも有効な精留を提供する。その結果、図１の従来技術方法と比較して、工程に低水準の冷凍を提供するためには下底生成物流３７の液体二酸化炭素は殆ど必要でない。これによって、二酸化炭素のより多くが圧縮されることよりむしろ高圧まで汲み上げられ、二酸化炭素を再注入するために必要な電力を縮減する（ガスを圧縮することと比較したポンプ送液の固有の電力的利点による）。
【００３５】
本発明は、処理効率の増加に加えて従来技術に勝る２つの他の利点を提供する。第１に、本発明の処理組立部１１３のコンパクトな配置は、従来技術（図１における熱交換器１０、１１、１４及び１６、分離器１５、ポンプ１９および分別塔１３）における７つの別々の設備品目を、単一の設備品目（図２の処理組立部１１３）と置き換える。これは計画空間所要量を減らして、内部接続している配管を削除し、還流ポンプによって消費される電力を削除し、従来技術を越えて本発明を利用するプロセスプラントの資本費用および運転費用を減らす。第２に、内部接続配管の削除は本発明を利用している処理プラントが従来技術と比較して極めて僅かなフランジ接続を有することを意味し、プラントの潜在的な漏洩源の数を減らす。炭化水素は揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ）であり、その幾つかは温室効果ガスとして分類され、また幾つかは大気のオゾン形成に対する先駆体であり得る。二酸化炭素はまた温室効果ガスでもあるので、本発明は環境を破壊し得る大気放出の潜在性を大幅に減らす。
【００３６】
（他の実施形態）
図２に示される本発明の実施形態について、先に記載されているように、供給流３１はストリッピングセクション１１３ｄの加熱かつ物質移動手段および供給物冷却セクション１１３ｂの熱交換手段で冷却されるに従い全体的に凝縮され、そして、結果として生じる液体流３１ｂは、次いで膨張弁１２によって処理組立部１１８内部のストリッピングセクション１１３ｄの運転圧力まで膨張させられる。但し、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。供給ガスおよび供給ガス圧の重質炭化水素の量によって、図２の膨張弁１２によって膨張させられた冷却供給流３１ｂは、いかなる液体も含み得ない（その露点を超えているか、または、クリコンデンバールを超えているので）。幾つかの状況においては、供給ガスを分縮すること、供給ガスをそれぞれの蒸気および液相に分離すること、次いで、蒸気相および液相を別々に膨張させることが好ましい。この種の実施形態を図３に示すが、ここで、処理組立部１１３は部分的に凝縮された供給ガス（流れ３１ｂ）を蒸
気流４３および液体流４４に分けるための分離器セクション１１３ｅを含む。（分離器セクション１１３ｅは、処理組立部１１３内部の２つのセクションが異なった圧力で作動できるように、それをストリッピングセクション１１３ｄから分割する内部ヘッドまたは他の手段を有する。）蒸気流４３は作業膨張機械５０へ入り、そこで蒸気が精留セクション１１３ｃの運転圧力に実質的に共起的に膨張させられるにつれて機械的エネルギーが高圧供給のこの部分から抽出され、そこにおいて、膨張流４３ａは、精留セクション１１３ｃの加熱かつ物質移動手段の下の処理組立部１１３へ供給される。回復される作業は、たとえば、残留ガス流（流れ３３）を再圧縮するため使われることができる遠心式ガス圧縮機（例えば品目５１）を駆動するためにしばしば用いられる。液体流４４は、ストリッピングセクション１１３ｄ上方領域の物質移動手段より上で膨張させられた流れ４４ａが処理組立部１１３に供給される前に、膨張弁１２によってストリッピングセクション１１３ｄの運転圧力まで膨張させられる。幾つかの場合では、膨張流４３ａが精留セクション１１３ｃに入る地点の下に、精留セクション１１３ｃにおいて物質移動手段を含むことは有益であるかもしれない。
【００３７】
幾つかの状況では、分離器セクション１１３ｅを処理組立部１１３に含めることよりむしろ、外部分離器容器を使用して冷却供給流３１ｂを分離することは有益であるかもしれない。図４に示すように、分離器５２を使用して冷却供給流３１ｂを蒸気流４３および液体流４４に分離できる。
【００３８】
供給ガス条件、プラント寸法、入手可能な設備、または他の要因は、作業膨張機械５０の削減または代替的な膨張器具（例えば膨張弁）との置換を示唆し得て、図３および４の実施形態において実行可能である。個々の流れ膨張が特定の膨張器具において示されるものの、代替的な膨張手段は妥当性に応じて使われてもよい。たとえば、条件によっては図２の冷却供給流３１ｂまたは図３および４の液体流４４の作業拡張を正当化できる。
【００３９】
本発明によると、蒸留蒸気および液体流から導入口ガスまでに利用可能な冷却を補充する外部冷凍の使用は採用可能である。このような場合に、供給物冷却セクション１１３ｂの熱交換手段は、図２〜４の破線で示すように、冷媒のための一つ以上の流路を含んでもよい。代替的に、冷媒を有する流れ３１ａが供給物冷却セクション１１３ｂにおける熱交換手段へ入る前に、および／または冷媒を有する冷たい流れ３１ｂが膨張弁１２（図２）、分離器セクション１１３ｅ（図３）または分離器５２（図４）へ入る前に、慣用的なガス冷却器は冷媒を有する流れ３１ａを冷却するために用いることがあり得た。
【００４０】
液体生成物流れ３７において許容される供給ガスの温度および豊富さおよびメタンの量によっては、供給流３１から入手可能でストリッピングセクション１１３ｄを出る液体が製品仕様を満たすための充分な加温がないかもしれない。このような場合に、ストリッピングセクション１１３ｄの加熱かつ物質移動手段は、図２〜４の破線で示すように、追加の加温に加熱媒体を供給するための供給を含んでもよい。代替的に、他の加熱かつ物質移動手段は追加の加温を提供するためのストリッピングセクション１１３ｄの下方領域に含まれることができ、または、それがストリッピングセクション１１３ｄの加熱かつ物質移動手段に供給される前に、流れ３１は加熱媒体によって加熱されることができる。
【００４１】
冷媒亜冷却セクション１１３ａおよび供給物冷却セクション１１３ｂの熱交換手段のために選ばれる伝熱装置の型式によっては、単一の多重流路および／または多重サービス伝熱装置にこれらの熱交換手段を組み合わせることが可能であってもよい。このような場合に、多重流路および／または多重サービス伝熱装置は、所望の冷却および加温を達成するために流れ３１ａ、流れ３８、流れ３８ｃ及び流れ３３を分配して、分離して、回収するための妥当な手段を含む。同様に、精留セクション１１３ｃの加熱かつ物質移動手段のために選ばれる加熱かつ物質移動装置の型式は、それを単一の多重流路および／または多重
サービス加熱かつ物質移動装置における供給物冷却セクション１１３ｂ（そして、おそらく冷媒亜冷却セクション１１３ａの熱交換手段も有する）の熱交換手段と組み合わせることを許容できる。このような場合に、多重流路および／または多重サービス加熱かつ物質移動装置は、所望の冷却および加温を達成するために流れ３１ａ、流れ３８、流れ３８ｂ、流れ３８ｃ及び流れ３３を分配して、分離して、回収するための妥当な手段を含む。
【００４２】
幾つかの状況では、図２〜４の冷凍を提供するために用いる塔下底流３７の部分（流れ３８）はそれが加熱されたあと（流れ３８ｄ）、高圧に戻される必要はないかもしれない。このような場合に、示される圧縮および冷却（圧縮機２１、２３、２５及び２７、並びに発射冷却器２２、２４、２６及び２８）は必要とされなくてもよく、流れ４１ａだけが流れ４２へ流れる。
【００４３】
本発明は、プロセスを運転するために必要とされる有益消費量当たりの炭化水素ガス流からの二酸化炭素の分別の改善を提供する。プロセスを運転するために必要な有益消費における改善は、圧縮または再圧縮のための電力所要量の低下、ポンプ送液のための電力所要量の低下、外部冷凍のための電力所要量の低下、追加の加温のためのエネルギー所要量の低下、塔再沸騰のためのエネルギー所要量の低下またはこれらの組み合わせの形で現れ得る。
【００４４】
本発明の好ましい実施態様と考えられる事柄を説明したが、当業者であれば、その他またはさらなる変更をなしえ、特許請求の範囲の請求項にて定義した本発明の精神から逸脱することなく、例えば、本発明を種々の条件、供給のタイプまたはその他の要件に適合させることができるであろう。
【図１】
0005785539.tif 000004
【図２】
0005785539.tif 000005
【図３】
0005785539.tif 000006
【図４】
0005785539.tif 000007