(57)【要約】天然ガスのような炭化水素流の処理方法において、部分的に凝縮した原料流１０を第一気液分離器２に供給し、ここでガス流２０と液体流３０とに分離する。液体流３０を膨張させ、これ４０を第二気液分離器３に供給する。ガス流２０は、２つ以上の副流５０、７０に分裂させる。２つ以上の副流のうち第一副流５０を膨張させて、少なくとも部分的に凝縮した第一副流６０を得た後、これ６０を第二気液分離器３に供給する。２つ以上の副流のうち第二副流７０を冷流１２０で冷却して、少なくとも部分的に凝縮した第二副流９０、９０ａを得た後、これ９０、９０ａを第二気液分離器３に供給する。ここでガス流１３０及び液体流１００、１００ａを取出す。少なくとも部分的に凝縮した第二副流９０、９０ａの温度は−９５℃未満であってよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）部分的に凝縮した原料流を第一気液分離器に供給する工程、
（ｂ）該原料流を第一気液分離器中でガス流と液体流とに分離する工程、
（ｃ）工程（ｂ）で得られた液体流を膨張させ、これを第二気液分離器に供給する工程、
（ｄ）該ガス流を２つ以上の副流に分裂する工程、
（ｅ）工程（ｄ）で得られた第一副流を膨張させて、少なくとも部分的に凝縮した第一副流を得た後、これ（６０）を第二気液分離器に供給する工程、
（ｆ）工程（ｄ）で得られた第二副流を冷流で冷却して、少なくとも部分的に凝縮した第二副流を得た後、この少なくとも部分的に凝縮した第二副流を第二気液分離器に供給する工程、
（ｇ）第二気液分離器からガス流を取出す工程、及び
（ｈ）第二気液分離器から液体流を取出す工程、
を少なくとも含む、天然ガスのような炭化水素流の処理方法。
【請求項２】
前記工程（ｆ）で得られた少なくとも部分的に凝縮した第二副流の温度が−９５℃未満、好ましくは−１００℃未満、更に好ましくは−１１０℃未満である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記温度が−１２５℃を超え、好ましくは−１２０℃を超え、更に好ましくは−１１５℃を超える請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記工程（ｇ）において第二気液分離器から取出されたガス流が、前記冷流で冷却される前に、前記第二副流との熱交換により加温される請求項１〜３のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項５】
前記第二副流対前記ガス流の比が０．３〜０．９の範囲、好ましくは０．３５〜０．６５の範囲、更に好ましくは約０．５で得られるように、工程（ｄ）での分裂比が使用される請求項１〜４のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項６】
前記冷流が、冷媒の閉回路を循環する冷媒ではない請求項１〜５のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項７】
前記冷流が、液化天然ガス（ＬＮＧ）のような液化炭化水素生成物の別の供給源、好ましくはＬＮＧ輸出ターミナルにあるＬＮＧ貯蔵タンクから得られる請求項１〜６のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項８】
前記部分凝縮原料流中に存在するエテンの＞７５モル％、好ましくは＞８０モル％、更に好ましくは＞８５モル％、最も好ましくは＞９０モル％が、前記工程（ｈ）で得られる液体流中に回収される請求項１〜７のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項９】
前記第二気液分離器内の圧力が、１５〜３０バール、好ましくは１８〜２５バール、更に好ましくは約２０バールである請求項１〜８のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項１０】
前記工程（ｇ）で得られたガス流の少なくとも一部が、ガスネットワークに送られる請求項１〜９のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項１１】
前記工程（ｇ）で得られたガス流の少なくとも一部が液化され、これにより液化炭化水素流が得られる請求項１〜１０のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項１２】
前記第二気液分離器の塔底から取出された液体流の少なくとも一部が分留され、これにより２種以上の分留流が得られる請求項１〜１１のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項１３】
前記部分凝縮原料流が冷流、好ましくは液化炭化水素生成物、特に液化天然ガス（ＬＮＧ）の別個の供給源により予め冷却されている請求項１〜１３のいずれか１項以上に記載の方法。
【請求項１４】
部分的に凝縮した原料流用入口、ガス流用第一出口、及び液体流用第二出口を有する第一気液分離器、
該第一気液分離器の第一出口に接続され、該ガス流を少なくとも第一副流と第二副流とに分裂するための分裂器、
ガス流用第一出口、液体流用第二出口、並びに第一、第二及び第三入口を少なくとも有する第二気液分離器、
該第一気液分離器の第二出口に接続され、該液体流を膨張させるための第一膨張器、
該分裂器から得られた第一副流を膨張させるための第二膨脹器、
該分裂器と第二気液分離器の入口との間に設けた、該第二副流を冷流で冷却可能な第一熱交換器、
を少なくとも備えた、天然ガス流のような炭化水素流の処理装置。
【請求項１５】
前記冷流が、液化炭化水素生成物、特に液化天然ガス（ＬＮＧ）の別の供給源、好ましくは輸出ターミナルにあるＬＮＧ貯蔵タンクから得られる請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記分裂器と第一熱交換器との間に、第二気液分離器の第一出口から得られたガス流を第二副流により加温可能な第二熱交換器を更に備える請求項１４又は１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は天然ガス流のような炭化水素流の処理方法に関する。
特に本発明は、天然ガスからエタン、プロパン、ブタン、及びプロパンのような更に高級の炭化水素の少なくとも幾つかの回収を含む天然ガスの処理方法に関する。炭化水素の回収は、幾つかの目的で行うことができる。１つの目的は、天然ガス液体（ＬＮＧ；通常、エタン、プロパン及びブタンからなる）又は凝縮物（通常、ブタン以上の高級な炭化水素成分）のようなメタンより高級な炭化水素を主体とする炭化水素流の製造であってよい。他の目的は、所望の規格に合わせるため、炭化水素流の加熱値を調節することであってよい。
【背景技術】
【０００２】
炭化水素流を処理する方法及び装置は幾つか知られている。一例としてＵＳ２００５／０２６８４６９Ａ１には天然ガス流又はその他、メタンの豊富なガス流を処理して、高メタン含有量の液化天然ガス（ＬＮＧ）及び主としてメタンより高級な炭化水素を含む液体流を製造する各種の陣容が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
既知方法の問題は、方法がやや複雑なため、高価な資本支出（ＣＡＰＥＸ）となるが、同時に特にメタンを満足に回収できないことである。
【０００４】
本発明の目的は、炭化水素流からエタン以上の高級な炭化水素、特にエタンの回収を維持しながら、又は更には改善しながら、上記問題を最小化することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、天然ガスのような炭化水素流の処理方法を提供するもので、この方法は、
（ａ）部分的に凝縮した原料流を第一気液分離器に供給する工程、
（ｂ）該原料流を第一気液分離器中でガス流と液体流とに分離する工程、
（ｃ）工程（ｂ）で得られた液体流を膨張させ、これを第二気液分離器に供給する工程、
（ｄ）該ガス流を２つ以上の副流に分裂する工程、
（ｅ）工程（ｄ）で得られた第一副流を膨張させて、少なくとも部分的に凝縮した第一副流を得た後、これ（６０）を第二気液分離器に供給する工程、
（ｆ）工程（ｄ）で得られた第二副流を冷流で冷却して、少なくとも部分的に凝縮した第二副流を得た後、この少なくとも部分的に凝縮した第二副流を第二気液分離器に供給する工程、
（ｇ）第二気液分離器からガス流を取出す工程、及び
（ｈ）第二気液分離器から液体流を取出す工程、
を少なくとも含む。
【０００６】
工程（ｆ）で得られた少なくとも部分的に凝縮した第二副流の温度は、−９５℃未満であってよい。
別の面では本発明は天然ガス流のような炭化水素流の処理装置を提供するもので、この装置は、
部分的に凝縮した原料流用入口、ガス流用第一出口、及び液体流用第二出口を有する第一気液分離器、
該第一気液分離器の第一出口に接続され、該ガス流を少なくとも第一副流と第二副流とに分裂するための分裂器、
ガス流用第一出口、液体流用第二出口、並びに第一、第二及び第三入口を少なくとも有する第二気液分離器、
該第一気液分離器の第二出口に接続され、該液体流を膨張させるための第一膨張器、
該分裂器から得られた第一副流を膨張させるための第二膨脹器、
該分裂器と第二気液分離器の入口との間に設けた、該第二副流を冷流で冷却可能な第一熱交換器、
を少なくとも備える。
【０００７】
好ましくは、この装置は本発明方法を実施するのに好適である。
前記冷流は、液化炭化水素生成物、特にＬＮＧの別個の供給源、例えばＬＮＧ輸出ターミナルにあるＬＮＧ貯蔵タンクから好適に得ることができる。
【０００８】
一群の実施態様では第二気液分離器から取出されたガス流は、第二副流を冷流で冷却する前に、第二副流との熱交換により加温される。したがって、特に好ましい実施態様では本装置は、分裂器と第一熱交換器との間に更に第二熱交換器を配置してなる。第二気液分離器の第一出口から得られたガス流は、この第二熱交換器において第二副流で加温される。
【０００９】
以下に本発明を非限定的図面を参照して更に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明方法の概略工程図である。
【００１１】
説明目的のため、単一符号は、ライン及び該ラインで運ばれる流れを指す。同一符号は同様な構成成分を意味する。
【００１２】
本発明は、天然ガス流を処理するための代替方法の提供に努める。
本発明は、第一気液分離器において部分凝縮した炭化水素原料流をガス流と液体流とに分離する工程、この液体流を膨張させて第二気液分離器に供給する工程、ガス流を少なくとも部分的に凝縮させて、これを第二気液分離器に供給する工程を含む。
【００１３】
本発明の驚くほど簡単な方法を用いると、ＣＡＰＥＸは著しく減少できることが見出された。更にまたこの簡単さにより、本発明方法及び本方法を実施するための装置は、既知の陣容に比べて、非常に堅固であることが証明された。
【００１４】
本発明の特別な利点は、第二気液分離器（通常、“脱メタン器”）から得られたガス流の部分的還流を必要としないことである。
【００１５】
更に、本発明によれば、高いエタン回収率が得られ、これにより一層薄い（leaner）、メタン豊富の天然ガス流（所望ならば、引き続き液化可能）が生成することが見出された。また本発明方法は、７０バールより充分低い圧力を有する原料流に好適であり、同時に比較的高いエタン回収率を維持することが証明された。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
炭化水素流は、処理するのに好適ないかなる炭化水素含有流であってもよいが、通常は天然ガス又は石油の貯蔵所から得られる天然ガスである。天然ガス流は、代替品として、フィッシャー・トロプシュ法のような合成供給源を含む他の供給源からも得られる。
【００１７】
通常、炭化水素原料流はほぼメタンで構成される。この炭化水素流は、メタンを好ましくは６０モル％以上、更に好ましくは８０モル％以上含有する。
【００１８】
供給源により、炭化水素原料流は、エタン、プロパン、ブタン及びペンタンのようなメタンより高級の炭化水素を変化量及び若干の芳香族炭化水素を含有する。炭化水素原料流は、Ｈ２Ｏ、Ｎ２、ＣＯ２、Ｈ２Ｓ及びその他の硫黄化合物等の非炭化水素を含有してもよい。
【００１９】
所望ならば、炭化水素原料流は第一気液分離器に供給する前に、予備処理してよい。予備処理は、ＣＯ２及びＨ２Ｓのような望ましくない成分の除去、或いは予備冷却又は予備加圧のような他の工程を含んでよい。これらの工程は当業者には周知なので、ここでは更に検討しない。
【００２０】
部分凝縮原料流の圧力は、＞２０バール、好ましくは２５〜１００バール、更に好ましくは３０〜５０バール、最も好ましくは約３５バールが好ましい。
第一及び第二気液分離器は、スクラバー、蒸留塔等、ガス流及び液体流を得るためのいかなる好適な手段であってもよい。所望ならば、３つ以上の気液分離器が存在してもよい。
【００２１】
第二気液分離器は、いわゆる“脱メタン器”が好ましい。この目的で部分凝縮原料流中に存在するエタンの好ましくは>７５モル％は工程（ｈ）で得られる液体流中に好ましくは＞８０モル％、更に好ましくは＞８５モル％、なお更に好ましくは>９０モル％、最も好ましくは>９５モル％回収される。
【００２２】
また当業者は、膨張工程は、いずれかの膨張装置（例えばスロットルバルブ、フラッシュバルブ、又は普通の膨張器）を用いる各種方法で実施できることを理解している。
【００２３】
工程（ｄ）では、ガス流は少なくとも第一及び第二副流に分裂する。少なくとも２つの副流を得るための工程（ｄ）での分裂は、各種方法で実施できる。２つ以上の副流は異なる流量であってよいが、分裂直後の副流は、ほぼ同じ組成及び相状態を有することが好ましい。
【００２４】
工程（ｄ）では分裂比は、第二副流対ガス流の比（分裂の直前）が０．３〜０．９、好ましくは０．３５〜０．６５の範囲、更に好ましくは約０．５で得られるように使用される。
【００２５】
工程（ｆ）では工程（ｄ）で得られた第二副流は、冷流で冷却され、これにより、−９５℃未満の温度であり得る少なくとも部分的に凝縮した第二副流が得られる。
当業者は、少なくとも部分的に凝縮した第二副流の−９５℃未満の温度は、分裂器での副流比、冷流の温度、各種流れの量及び流速等を適切に設定して得られることを理解している。
【００２６】
工程（ｆ）で得られた少なくとも部分的に凝縮した第二副流の温度は、−１００℃未満、好ましくは−１１０℃未満が好ましい。工程（ｆ）で得られた少なくとも部分的に凝縮した第二副流の温度は、好ましくは−９５℃未満、−１００℃未満又は−１１０℃未満で−１２５℃を超え、更に好ましくは−１２０℃を超え、最も好ましくは約−１１５℃である。
【００２７】
冷流は各種の供給源から得られるが、閉塞冷媒サイクルで循環されている冷媒ではないことが好ましい。冷流は、ＬＮＧのような液化炭化水素製品のような別個の供給源、好ましくはＬＮＧ輸出ターミナルにあるＬＮＧ貯蔵タンクから得ることが好ましい。冷流用の“別個の供給源”とは、好ましくは冷流自体の処理中又は該処理の下流で発生する冷流は使用しないことを意味する。
【００２８】
工程（ｇ）において、第二気液分離器からはガス流が取出され、また工程（ｈ）において、第二気液分離器からは液体流が取出される。
工程（ｇ）において、第二気液分離器から取出されたガス流は、第二副流を冷流で冷却する前に、第二副流と熱交換して加温することが好ましい。
【００２９】
更に第二気液分離器の圧力は、１５〜３０バール、好ましくは１８〜２５バール、更に好ましくは約２０バールであることが好ましい。
工程（ｇ）で得られたガス流は、種々の目的で使用してよいが、ガスネットワークに送ることが好ましい。或いはガス流は、例えば液化して、液化天然ガス（ＬＮＧ）のような液化炭化水素流としてもよい。
【００３０】
当業者は、所望ならば、処理した炭化水素流は更に処理してよいことを容易に理解している。また計画は、できるだけ簡単に保持することが好ましいが、更に第一及び第二気液分離器の間で中間処理工程を行ってもよい。
【００３１】
更に第二気液分離器の底部から取出した液体流は、分留を行って２つ以上の分留流を得ることが好ましい。
【００３２】
特別の実施態様では、部分凝縮原料流は、予め冷流、好ましくは液化炭化水素製品、特にＬＮＧの供給源から得られた冷流、好ましくはＬＮＧ輸出ターミナルにあるＬＮＧ貯蔵タンクから得られた冷流で予め冷却しておく。
【００３３】
図１に天然ガスのような炭化水素流を処理して、エタン以上の高級な炭化水素を或る程度回収するための工程計画（包括的に符号１で表す）を示す。
【００３４】
図１の工程計画は、第一気液分離器２、第二気液分離器３（蒸留塔の形態で、好ましくはいわゆる“脱メタン器”）、流れ分裂器４、第一膨張器６（好ましくはジュール−トムソンバルブのようなスロットルバルブの形態）、第二膨張器７、第一熱交換器８、任意に第二熱交換器９、冷流供給源１３（図１の実施態様では別個の供給源として、ＬＮＧの輸出ターミナルにあるＬＮＧ貯蔵タンクの形態で例示した）１３、ガスネットワーク１４及び任意に分留ユニット１５を有する。当業者は、（図１にも示すように）所望ならば、他の構成部品が存在してよいことを容易に理解している。
【００３５】
分裂器４は、少なくとも２つの副流が所望の比率で得られるいかなる好適な手段であってもよい。得られる複数の副流は、ほぼ同じ組成を有する。
【００３６】
天然ガスを含有する部分凝縮原料流１０は、使用中、特定の入口圧力及び入口温度で第一気液分離器２の入口２１に供給される。通常、第一気液分離器２に対する入口圧力は１０〜１００バール、好ましくは２０バールを超え、９０バール未満、更に好ましくは７０バール未満、なお更に好ましくは４０バール未満である。温度は、通常、０〜−６０℃、更に好ましくは−２０〜−４０℃、最も好ましくは約−３０℃である。部分凝縮原料流１０を得るため、各種方法で予備冷却しておいてよい。図１の実施態様では、原料流１０は、予め熱交換器５で流れ１３０（以下、説明するような選択）と、続いて熱交換器１１で、ＬＮＧ貯蔵タンク１３から生じる冷流１２０と熱交換しておく。言うまでもなく、熱交換器１１では、流れ１２０の代りにプロパンのような普通の外部冷媒、或いは空気又は水冷却器のような他の冷却器を使用してよい。
【００３７】
所望ならば、原料流１０は第一気液分離器２に供給する前に、更に予備処理しておいてよい。一例として、ＣＯ２、Ｈ２Ｓ及びプロパン以上の分子量を有する炭化水素成分は、第一分離器２に入れる前に、原料流から少なくとも部分的に除去してもよい。
【００３８】
第一気液分離器２では、（入口２１に供給された）原料流１０は、塔頂ガス流２０（第一出口２２から取出される）と塔底液体流３０（第二出口２３から取出される）とに分離される。塔頂流２０は、原料流１０に比べてメタン（及び通常、エタンも）が豊富である。
【００３９】
塔底流３０は一般に液体で、通常、メタンの液化温度になった時、凍結可能の数種の成分を含有する。塔底流３０は、液化石油ガス（ＬＮＧ）製品を生成するため、別途に処理可能な炭化水素を含有してよい。流れ３０は、第一膨張器６中で蒸留塔３の操作圧力（通常、約２０バール）に膨張され、流れ４０として第一入口３１から蒸留塔に供給される。所望ならば、流れ４０を加熱するため、ライン４０上には別の熱交換器（図示せず）が存在してもよい。第一膨張器６は、普通の膨張器やフラッシュバルブのような、いかなる膨張装置であってもよい。
【００４０】
第一気液分離器２の第一出口２２から取出された塔頂ガス流２０は、分裂器４で予め選択した比率に分裂され、これにより少なくとも第一副流５０及び第二副流７０が得られる。所望ならば、分裂器４を用いて２つより多い副流を得ることができる。
【００４１】
第一副流５０は、第二膨張器７中で少なくとも部分的に凝縮され、次いで流れ６０として第二入口３２から蒸留塔３に供給される。第二入口３２は、第一入口３１よりも高いレベルにあることが好ましい。所望ならば、第二膨張器７と第二入口３２との間で別の熱交換工程を行ってもよい。
【００４２】
第二副流７０は第二熱交換器９（流れ１３０で）及び流れ８０として第一熱交換器８（冷流１２０で）において冷却され、次いで（流れ９０ａとして）第三入口３３から蒸留塔に供給される。第三入口３３は、第二入口３２より高いレベルにある。第二熱交換器９での前記冷却は任意である。第三入口３３は、蒸留塔３の頂部にあることが好ましい。通常、流れ９０ａは、蒸留塔３に供給する前に、予め例えばジュール−トムソンバルブ１６で膨張させることが好ましい。
【００４３】
各種流れの量、流速及び温度は、蒸留塔３の第三入口３３に供給される少なくとも部分的に凝縮した第二副流９０の温度が−９５℃未満、好ましくは−１００℃未満、更に好ましくは−１１０℃未満で、好ましくは−１２５℃を超え、更に好ましくは−１２０℃を超え、最も好ましくは約−１１５℃となるように、選択することが好ましい。
【００４４】
蒸留塔３中の圧力は、１５〜３０バール、好ましくは１８〜２５バール、更に好ましくは約２０バールが好ましい。
蒸留塔３頂部の第一出口３４からは、第二熱交換器９において第二副流７０で、次いで熱交換器５において原料流で熱交換された塔頂ガス流１３０が取出される。これらの熱交換工程は任意である。
【００４５】
得られたガス流１３０は、任意に第二熱交換器９及び／又は熱交換器５で加温した後、任意に圧縮機１２（第二膨張器７に機能的に連結してよい）で圧縮してから、ガスネットワーク１４に進行してよい。代りに流れ１３０は、１つ以上の熱交換器を用いて液化ユニット（図示せず）で液化すれば、ＬＮＧが得られる。当業者は炭化水素流の液化法を知っているので、ここでは更に説明しない。
【００４６】
通常、塔底液体流１００は、蒸留塔３の第二出口３５から取出され、種々の天然ガス液化製品を集めるため、分留ユニット１５で１つ以上の分留工程が施される。当業者は分留工程を行う方法を知っているので、ここでは更に説明しない。
【００４７】
所望ならば、図１に示すように、塔底液体流１００の一部は、蒸留塔３の底部（入口３６から）に流れ１１０として戻してよい。流れ１００の残部は流れ１００ａで示す。
【００４８】
表Ｉは、図１の例示プロセスの各所での圧力及び温度の一覧表である。エタンのモル％も示す。図１のライン１０の原料流は、以下の組成で概略構成されていた。メタン７９モル％、エタン１０モル％、プロパン６モル％、ブタン及びペンタン３モル％、及びＮ２２モル％。ＣＯ２，Ｈ２Ｓ及びＨ２Ｏのような他の成分は予め除去しておいた。流れ７０対流れ２０の比は、約０．５であった（即ち、流れ２０は、２つの同等の流れ５０及び流れ７０に分裂した）。
【００４９】
【表１】
2010507703.tif 000003
【００５０】
比較例として、代りに流れ９０ａを加温した温度で用いた、即ち、−１１５℃の代りに−８０℃を用いた他は、図１と同じ陣容を用いた。本発明方法では、流れ１００ａ中に極めて高いエタン回収率（９６％）が得られたのに対し、流れ９０ａに更に高い温度（即ち、−８０℃）を与えた同じ陣容ではエタン回収率は僅かに５０％であった。この結果を表ＩＩに示す。
【００５１】
【表２】
2010507703.tif 000004
【００５２】
当業者は、発明の範囲を逸脱することなく、多くの改変を行ってよいことを容易に理解している。一例として、圧縮機は２以上の圧縮段階を有してよい。更に各熱交換器は、複数の熱交換器列を有してよい。
【符号の説明】
【００５３】
２      第一気液分離器
３      第二気液分離器
１０    原料流又は部分凝縮原料流
２０    ガス流
３０    液体流
４０    膨張液体流
５０    第一副流
６０    少なくとも部分的に凝縮した第一副流
７０    第二副流
９０    少なくとも部分的に凝縮した第二副流
９０ａ  少なくとも部分的に凝縮した第二副流
１００  液体流
１００ａ  液体流
１２０  冷流
１３０  ガス流
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５４】
【特許文献１】ＵＳ  ２００５／０２６８６４９  Ａ１
【図１】
2010507703.tif 000005
【国際調査報告】
2010507703.tif 000006
2010507703.tif 000007
2010507703.tif 000008