BRPI1002205A2 - remoção de nitrogênio com recuperação de lìquidos de gás natural de refrigeração aberta de isobárica - Google Patents

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Abstract

REMOçãO DE NITROGêNIO COM RECUPERAçãO DE LìQUIDOS DE GáS NATURAL DE REFRIGERAçãO ABERTA ISOBáRICA. Trata-se de um processo para a recuperação de líquidos de gás natural, sendo que o processo inclui: o fracionamento de um fluxo de gás compreendendo nitrogênio, metano, etano e propano e outros hidrocarbonetos C3+ em pelo menos duas frações, incluindo uma fração leve compreendendo nitrogênio, metano, etano e propano, e uma fração pesada compreendendo propano e outros hidrocarbonetos C3+; a separação da fração leve em pelo menos duas frações incluindo uma fração rica em nitrogênio e uma fração livre de nitrogênio em um primeiro separador; a separação da fração livre de nitrogênio em uma fração rica em propano e uma fração livre de propano em um segundo separador; a alimentação de pelo menos uma parte da fração rica em propano no fracionamento na forma de um refluxo; a reciclagem de pelo menos uma parte da fração livre de propano no primeiro separador. Em algumas modalidades, a fração rica em nitrogênio pode ser separada em uma unidade de remoção de nitrogênio para produzir um fluxo de gás natural livre de nitrogênio e um fluxo de gás natural rico em nitrogênio.

Description

"REMOÇÃO DE NITROGÊNIO COM RECUPERAÇÃO DE LÍQUIDOS DE GÁSNATURAL DE REFRIGERAÇÃO ABERTA ISOBÁRICA"
Antecedentes da Descrição
Campo da Descrição
As modalidades descritas aqui se referem,genericamente, a processos para a recuperação de líquidosde gás natural a partir de fluxos de alimentação de gáscontendo hidrocarbonetos e, em particular, à recuperação demetano e etano a partir de fluxos de alimentação de gás.
Antecedentes
0 gás natural contém diversos hidrocarbonetos,inclusive metano, etano e propano. 0 gás natural usualmentetem uma proporção maior de metano e de etano, isto é, ometano e o etano juntos compreendem, tipicamente, ao menos50 por cento em moles do gás. O gás também contémquantidades relativamente menores de hidrocarbonetos maispesados, como propano, butanos, pentanos e similares, assimcomo hidrogênio, nitrogênio, dióxido de carbono e outrosgases. Além do gás natural, outros fluxos de' gás contendohidrocarbonetos podem conter uma mistura de hidrocarbonetosmais leves e mais pesados. Por exemplo, fluxos de gásformados no processo de refinação podem conter misturas dehidrocarbonetos a serem separadas. A separação e arecuperação destes hidrocarbonetos podem fornecer produtosvaliosos que podem ser usados diretamente ou como estoquesde alimentação para outros processos. Estes hidrocarbonetossão recuperados tipicamente como líquidos de gásnatural(NGL - Natural Gas Liquids).
A recuperação de líquidos de gás natural a partirde um fluxo de alimentação de gás tem sido realizada com ouso de diversos processos, como resfriamento e refrigeraçãode gás, absorção de óleo, absorção de óleo refrigerado ouatravés do uso de múltiplas torres de destilação. Maisrecentemente, processos de expansão criogênica que utilizamválvulas de Joule-Thompson ou turbo-expansores, se tornaramos processos preferidos para recuperação de NGL a partir de gás natural.
Em um típico processo de recuperação por expansãocriogênica, um fluxo de gás de alimentação sob pressão éresfriado por meio de troca de calor com outros fluxos doprocesso e/ou fontes externas de refrigeração, como umsistema de compressão-refrigeração de propano. Conforme ogás é resfriado, os líquidos podem ser condensados ecoletados em um ou mais separadores como líquidos a altapressão contendo os componentes desejados.
Os líquidos a alta pressão podem ser expandidosaté uma pressão mais baixa e f racionados. 0 fluxoexpandido, que compreende uma mistura de líquido e vapor, éfracionado em uma coluna de destilação. Na coluna dedestilação, gases voláteis e hidrocarbonetos mais leves sãoremovidos como vapores suspensos e componentes dehidrocarbonetos mais pesados saem como produto líquido naparte inferior.
o gás de alimentação, tipicamente, não étotalmente condensado e o vapor remanescente da condensaçãoparcial pode ser passado através de uma válvula de Joule-Thompson ou por um turbo-expansor até uma pressão maisbaixa, em que mais líquidos são condensados como umresultado de resfriamento adicional do fluxo. 0 fluxoexpandido é fornecido como um fluxo de alimentação à colunade destilação. Uma corrente de refluxo é fornecida à colunade destilação, tipicamente uma parte do gás de alimentaçãoparcialmente condensado após o resfriamento, porém antes daexpansão. Diversos processos utilizam outras fontes para orefluxo, como fluxo reciclado de gás residual fornecido sobpressão.Com freqüência é necessário o processamentoadicional do gás natural resultante, oriundo das separaçõescriogênicas descritas acima, já que, geralmente, o teor denitrogênio do gás natural está acima dos niveis aceitáveispara o mercado de tubulação. Tipicamente, apenas 4 porcento de nitrogênio ou de nitrogênio mais outros gasesinertes são permitidos no gás devido a normas eespecificações de tubulações. Com freqüência, o nitrogênioé removido com separação criogênica, similar à separação doar em nitrogênio e oxigênio. Alguns processos de remoção denitrogênio usam adsorção por oscilação de pressão,absorção, membranas e/ou outra tecnologia, onde taisprocessos são tipicamente colocados em série com arecuperação de líquidos de gás natural criogênica.
Embora tenham sido tentados diversosmelhoramentos nos processos de recuperação de gás naturalcom remoção de nitrogênio descritos acima, permanece anecessidade de um processo aperfeiçoado para a recuperaçãoaprimorada de NGLs a partir de um fluxo de alimentação degás natural.
SUMARIO DA DESCRIÇÃO
Em um aspecto, as modalidades descritas aqui sereferem a processos para a recuperação de líquidos de gásnatural, incluindo: o fracionamento de um fluxo de gáscompreendendo nitrogênio, metano, etano e propano e outroshidrocarbonetos C3+ em pelo menos duas frações, incluindouma fração leve compreendendo nitrogênio, metano, etano epropano e uma fração pesada, compreendendo propano e outroshidrocarbonetos C3 + ; a separação da fração leve em pelomenos três frações, inclusive uma fração suspensaenriquecida de nitrogênio, uma fração inferior semnitrogênio e uma fração retirada lateralmente de teorintermediário de nitrogênio, em um primeiro separador; aseparação da fração sem nitrogênio em uma fração rica empropano e uma fração livre de propano em um segundoseparador; a alimentação de pelo menos uma parte da fraçãorica em propano no fracionamento como um refluxo; areciclagem de uma parte da fração livre de propano noprimeiro separador; e a retirada de uma parte da fraçãolivre de propano como um fluxo de produto de líquidos degás natural.
Em outro aspecto, as modalidades descritas aquise referem a processos para recuperação de líquidos de gásnatural a partir de um fluxo de gás que inclui nitrogênio,metano, etano e propano, entre outros componentes. Oprocesso pode incluir: o fracionamento de um fluxo de gáscompreendendo nitrogênio, metano, etano e propano e outroshidrocarbonetos C3+ em pelo menos duas frações, incluindouma fração leve compreendendo nitrogênio, metano, etano epropano e uma fração pesada compreendendo propano e outroshidrocarbonetos C3 + ; a separação da fração leve em pelomenos duas frações, incluindo uma fração rica em nitrogênioe uma fração livre de nitrogênio, em um primeiro separador;a separação da fração livre de nitrogênio em uma fraçãorica em propano e uma fração livre de propano, em umsegundo separador; a alimentação de pelo menos uma parte dafração rica em propano no fracionamento como um refluxo; areciclagem de pelo menos uma parte da fração livre depropano no primeiro separador; e a separação da fração ricaem nitrogênio em uma unidade de remoção de nitrogênio paraproduzir um fluxo de gás natural livre de nitrogênio e umfluxo de gás natural rico em nitrogênio.
Em outro aspecto, as modalidades descritas aquise referem a processos para a recuperação de líquidos degás natural, incluindo: fracionamento de um fluxo de gásque compreende nitrogênio, metano, etano e propano e outroshidrocarbonetos C3+, em pelo menos duas frações incluindouma fração leve, compreendendo nitrogênio, metano, etano epropano e uma fração pesada compreendendo propano e outroshidrocarbonetos C3 + ; a separação da fração leve em pelomenos duas frações incluindo uma fração rica em nitrogênioe uma fração livre de nitrogênio em um primeiro separador;compressão e resfriamento da fração livre de nitrogênio;separação da fração livre de nitrogênio comprimida eresfriada em uma fração rica em propano e uma fração livrede propano em um segundo separador; alimentação de pelomenos uma parte da fração rica em propano no fracionamentona forma de um refluxo; reciclagem de pelo menos uma parteda fração livre de propano no primeiro separador; troca decalor entre dois ou mais do fluxo de gás, fração leve, umaparte da fração livre de propano, da fração rica emnitrogênio, da fração livre de nitrogênio, da fração livrede nitrogênio comprimida e resfriada e um refrigerante; eseparação da fração rica em nitrogênio em uma unidade deremoção de nitrogênio compreendendo: separação da fraçãorica em nitrogênio em um primeiro estágio de separação pormembrana para produzir um primeiro fluxo de gás naturallivre de nitrogênio e um primeiro fluxo de gás natural ricoem nitrogênio; separação da fração rica em nitrogênio em umsegundo estágio de separação por membrana para produzir umsegundo fluxo de gás natural livre de nitrogênio e umsegundo fluxo de gás natural rico em nitrogênio; ereciclagem de pelo menos uma parte do segundo fluxo de gásnatural livre de nitrogênio para separar em um primeiroestágio de separação por membrana.
Em outro aspecto, as modalidades descritas aquise referem a processos para a recuperação de líquidos gásnatural, incluindo: fracionamento de um fluxo de gáscompreendendo nitrogênio, metano, etano e propano e outroshidrocarbonetos C3+ em pelo menos duas frações incluindouma fração leve compreendendo nitrogênio, metano, etano epropano e uma fração pesada compreendendo propano e outroshidrocarbonetos C3+; separação da fração leve em pelo menosduas frações incluindo uma fração rica em nitrogênio e umafração livre de nitrogênio em um primeiro separador;compressão e resfriamento da fração livre de nitrogênio;separação da fração livre de nitrogênio comprimida eresfriada em uma fração rica em propano e uma fração livrede propano em um segundo separador; alimentação de pelomenos uma parte da fração rica em propano no fracionamentona forma de um refluxo; reciclagem de pelo menos uma parteda fração livre de propano no primeiro separador; troca decalor entre dois ou mais do fluxo de gás, a fração leve,uma parte da fração livre de propano, a fração rica emnitrogênio, a fração livre de nitrogênio, a fração livre denitrogênio comprimida e resfriada e um refrigerante; eseparação da fração rica em nitrogênio em uma unidade deremoção de nitrogênio compreendendo: separação da fraçãorica em nitrogênio em um primeiro estágio da membrana deseparação para produzir um primeiro fluxo de gás naturallivre de nitrogênio e um primeiro fluxo de gás natural ricoem nitrogênio; separação da fração rica em nitrogênio em umsegundo estágio de separação por membrana para produzir umsegundo fluxo de gás natural livre de nitrogênio e umsegundo fluxo de gás natural rico em nitrogênio;recuperação do primeiro fluxo de gás natural livre denitrogênio como um fluxo de produto de gás natural com altabtu; recuperação do segundo fluxo de gás natural livre denitrogênio na forma de um fluxo de produto de gás naturalcom btu intermediária; e recuperação do segundo fluxo degás natural rico em nitrogênio na forma de um fluxo deproduto de gás natural com baixa btu.Em outro aspecto, as modalidades descritas aquise referem a processos para a recuperação de líquidos degás natural, incluindo: fracionamento de um fluxo de gáscompreendendo nitrogênio, metano, etano e propano e outroshidrocarbonetos C3+ em pelo menos duas frações incluindouma fração leve compreendendo nitrogênio, metano, etano epropano, e uma fração pesada compreendendo propano e outroshidrocarbonetos C3+; separação da fração leve em pelo menosduas frações incluindo uma fração rica em nitrogênio e umafração livre de nitrogênio em um primeiro separador;compressão e resfriamento da fração livre de nitrogênio;separação da fração livre de nitrogênio comprimida eresfriada em uma fração rica em propano e uma fração livrede propano em um segundo separador; alimentação de pelo menos uma parte da fração rica em propano no fracionamento,na forma de refluxo; alimentação de uma parte da fraçãolivre de propano no primeiro separador; retirada de umaparte da fração livre de propano; troca de calor entre doisou mais do fluxo de gás, da fração leve, uma parte dafração livre de propano, da fração rica em nitrogênio, dafração livre de nitrogênio, da parte retirada, da fraçãolivre de nitrogênio comprimida e resfriada e umrefrigerante; e separação da fração rica em nitrogênio emuma unidade de remoção de nitrogênio compreendendo:separação da fração rica em nitrogênio em um primeiroestágio de separação por membrana para produzir um primeirofluxo de gás natural livre de nitrogênio e um primeirofluxo de gás natural rico em nitrogênio; separação dafração rica em nitrogênio em um segundo estágio deseparação por membrana para produzir um segundo fluxo degás natural livre de nitrogênio e um segundo fluxo de gásnatural rico em nitrogênio; e reciclagem de pelo menos umaparte do segundo fluxo de gás natural livre de nitrogêniona separação em um primeiro estágio de separação pormembrana; e mistura da parte retirada e do primeiro fluxode gás natural livre de nitrogênio parar formar um fluxo deproduto de gás natural.
Em outro aspecto, as modalidades descritas aquise referem a processos para a recuperação de líquidos degás natural, incluindo: fracionamento de um fluxo de gáscompreendendo nitrogênio, metano, etano e propano e outroshidrocarbonetos C3+ em pelo menos duas frações incluindouma fração leve compreendendo nitrogênio, metano, etano epropano e uma fração pesada compreendendo propano e outroshidrocarbonetos C3+; separação da fração leve em pelo menostrês frações incluindo uma fração rica em nitrogênio, umafração com teor intermediário de nitrogênio e uma fraçãolivre de nitrogênio em um primeiro separador; compressão eresfriamento da fração livre de nitrogênio; separação dafração livre de nitrogênio comprimida e resfriada em umafração rica em propano e uma fração livre de propano em umsegundo separador; alimentação de pelo menos uma parte dafração rica em propano no f racionamento na forma de umrefluxo; reciclagem de pelo menos uma parte da fração livrede propano no primeiro separador; troca de calor entre doisou mais do fluxo de gás, da fração leve, uma parte dafração livre de propano, da fração rica em nitrogênio, dafração livre de nitrogênio, da fração livre de nitrogêniocomprimida e resfriada, da fração com teor intermediário denitrogênio e um refrigerante; e separação da fração rica emnitrogênio em uma unidade de remoção de nitrogêniocompreendendo: separação da fração rica em nitrogênio em umprimeiro estágio de separação por membrana para produzir umprimeiro fluxo de gás natural livre de nitrogênio e umprimeiro fluxo de gás natural rico em nitrogênio; separaçãoda fração rica em nitrogênio em um segundo estágio deseparação por membrana para produzir um segundo fluxo degás natural livre de nitrogênio e um segundo fluxo de gásnatural rico em nitrogênio; e reciclagem de pelo menos umaparte do segundo fluxo de gás livre de nitrogênio paraseparar em um primeiro estágio de separação por membrana; emistura da fração com teor intermediário de nitrogênio e oprimeiro fluxo de gás natural livre de nitrogênio paraformar um fluxo de produto de gás natural.
Outros aspectos e vantagens ficarão aparentes apartir da descrição a seguir e das reivindicações anexas.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A Figura 1 é um fluxograma simplificado de umprocesso de recuperação de líquidos de gás natural porrefrigeração aberta isobárica, de acordo com modalidadesdescritas aqui.
A Figura 2 é um fluxograma simplificado de umprocesso de recuperação de líquidos de gás natural comrefrigeração aberta isobárica, de acordo com modalidadesdescritas aqui.
A Figura 3 é um fluxograma simplificado de umaunidade de recuperação de nitrogênio de um processo derecuperação de líquidos de gás natural com refrigeraçãoaberta isobárica, de acordo com modalidades descritas aqui.
A Figura 4 é um fluxograma simplificado de umaunidade de recuperação de nitrogênio de um processo derecuperação de líquidos de gás natural com refrigeraçãoaberta isobárica, de acordo com modalidades descritas aqui.
A Figura 5 é um fluxograma simplificado de umprocesso de recuperação de líquidos de gás natural comrefrigeração aberta isobárica, de acordo com modalidadesdescritas aqui.
A Figura 6 é um fluxograma simplificado de umprocesso de recuperação de líquidos de gás natural comrefrigeração aberta isobárica, de acordo com modalidadesdescritas aqui.
A Figura 7 é um fluxograma simplificado de umprocesso de recuperação de líquidos de gás natural comrefrigeração aberta isobárica, de acordo com modalidadesdescritas aqui.
DESCRIÇÃO DETALHADA
Os processos descritos aqui usam separadores,como colunas de destilação, vasos instantâneos, colunas deabsorção e similares, para separar uma alimentação mista emfrações mais pesadas e mais leves. Por exemplo, em umacoluna de destilação, a alimentação mista pode ser separadaem uma fração suspensa (leve/vapor) e em uma fraçãoinferior (pesada/liquida), onde se deseja separar umcomponente chave de outros componentes na mistura. A colunade destilação é operada de modo a separar ou destilar ocomponente chave dos componentes restantes, obtendo fraçõessuspensas e frações de fundo "enriquecidas" ou "livres" nocomponente chave. Aquele que seja versado na técnicareconhece que os termos "enriquecido" e "livre" referem-seà separação desejada do componente chave a partir dasfrações leves ou pesadas, e que "livre" pode incluircomposições diferentes de zero do componente chave. Quandoo fluxo de alimentação é separado em três ou mais frações,como por meio de uma coluna de destilação com uma retiradalateral, uma fração com teor intermediário de componentechave também pode ser formada.
Em um aspecto, as modalidades descritas aquireferem-se à purificação e produção de fluxos de produto degás natural, incluindo a recuperação de componentes C3+ emfluxos de gás contendo hidrocarbonetos, assim como aseparação de nitrogênio a partir dos componentes Cl e C2.Os componentes C3+ podem ser removidos, por exemplo, paraatender a requisitos de temperatura de ponto de orvalho, ea remoção de nitrogênio pode ser realizada para atender arequisitos para componentes inertes em fluxos comerciais detubulação de gás natural.
Os líquidos de gás natural (NGL) podem serrecuperados, de acordo com modalidades descritas aqui, apartir de gás de campo, conforme produzido a partir de umpoço, ou fluxos de gás oriundos de diversos processos dopetróleo. Uma alimentação típica de gás natural a serprocessado, de acordo as modalidades descritas aqui, podeconter nitrogênio, dióxido de carbono, metano, etano,propano e outros componentes C3+, como isobutano, butanosnormais, pentanos e similares. Em algumas modalidades, ofluxo de gás natural pode incluir, em porcentagens molaresaproximadas, 60 a 95% de metano, cerca de até 20% de etanoe outros componentes C2, cerca de até 10% de propano eoutros componentes C3, cerca de até 5% de componentes C4 + ,cerca de até 10% ou mais de nitrogênio e cerca de até 1% dedióxido de carbono.
A composição do gás natural pode variar,dependendo da fonte e de qualquer processamento a montante.
Os processos, de acordo com as modalidades descritas aqui,são particularmente úteis para fontes de gás natural tendoum alto teor de nitrogênio, como mais do que cerca de 4moles percentuais de nitrogênio em algumas modalidades;mais do que 5 moles percentuais, 6 moles percentuais, 7moles percentuais, 8 moles percentuais, 9 moles percentuaise 10 moles percentuais em outras modalidades. Oprocessamento a montante pode incluir, por exemplo, remoçãode água, como pelo contato do gás natural com um sistema depeneira molecular, e remoção de dióxido de carbono, comoatravés de um sistema de amina. Os processos, de acordo comas modalidades descritas aqui, podem incluir tanto sistemas"frios" de remoção de nitrogênio quanto sistemas "mornos"de remoção de nitrogênio, onde os sistemas "mornos"realizam a remoção de nitrogênio a temperaturas acima doponto de congelamento do dióxido de carbono, e, deste modo,a remoção de dióxido de carbono pode não ser necessáriapara tais sistemas.
Os fluxos de gás natural que atendem tanto arequisitos de ponto de orvalho quanto de vendas decomposição inerte, podem ser produzidos de acordo com asmodalidades descritas aqui com o uso de um sistema derefrigeração aberta isobárico. Em outras modalidades, osfluxos de gás nitrogênio que atendam a ambos os requisitosde ponto de orvalho e de composição inerte, podem serproduzidos de acordo com as modalidades descritas usando umsistema de refrigeração aberta isobárico que inclua aremoção de nitrogênio. O processo pode acontecer a pressõesaproximadamente constantes sem redução intencional naspressões de gás nas instalações. Conforme mencionado acima,o gás de campo ou outros fluxos de gás a serem processados,podem ser comprimidos até uma pressão moderada, como cercade 20 bar a 35 bar (300 a 500 psig) e secos até menos doque cerca de 1 ppm de água, por peso. Então, o gás pode serprocessado no sistema de refrigeração aberto isobárico deacordo com as modalidades descritas aqui para removerlíquidos de gás natural e gases inertes a partir do gásnatural. O processamento de fluxos de gás natural usando osistema de refrigeração aberta isobárico, de acordo commodalidades descritas aqui, conforme será descrito abaixo,pode proporcionar uma separação altamente eficiente denitrogênio a partir de fluxos de gás natural, excedendo emmuito a eficiência de processamento de gás natural típico,como separações criogênicas em série com uma unidade deremoção de nitrogênio.A alimentação de gás natural, inclusivenitrogênio, metano, etano e propano e outroshidrocarbonetos C3+, pode ser fracionada, usando um ou maisde destilação e/ou colunas de absorção para formar umafração de líquidos de gás natural (principalmentehidrocarbonetos C3+), um refrigerante misto (principalmentehidrocarbonetos Cl e C2) e uma fração rica em nitrogênio. 0refrigerante misto gerado pelas separações também pode serusado como um meio de troca de calor, proporcionando aomenos uma parte do rendimento da troca de calor para aseparação desejada da alimentação de gás natural.
Em algumas modalidades, ao menos uma parte dorefrigerante misto pode ser usada como produto detubulação, contendo 4% ou menos de nitrogênio e outroscomponentes inertes. Em outras modalidades, ao menos umaparte do refrigerante misturado pode ser combinada comfluxos de processo tendo um teor de nitrogênio maior que 4%para resultar em um fluxo adequado para produto detubulação, contendo 4% ou menos de nitrogênio e de outroscomponentes inertes.
Em modalidades que incluem um sistema de remoçãode nitrogênio, a fração rica em nitrogênio pode serseparada em um sistema de remoção de nitrogênio pararecuperar duas frações, incluindo uma fração com alto btu(menor do que 15% de componentes inertes) e uma fração combtu baixo (maior do que 15% de componentes inertes) . Emalgumas modalidades, a fração rica em nitrogênio pode serseparada em três frações, incluindo uma fração com alto btu(menos de 15 moles percentuais de componentes inertes), umafração com btu intermediário (15 a 30 moles percentuais decomponentes inertes) e uma fração com btu baixo (mais de 30moles percentuais de componentes inertes).Em algumas modalidades, a fração com alto btupode conter 4 moles percentuais ou menos de nitrogênio, ou4% ou menos de nitrogênio e outros componentes inertes,adequados para produtos de tubulação.
Em outras modalidades, uma fração com alto btucontendo mais de 4 moles percentuais de nitrogênio ou denitrogênio e componentes inertes pode ser combinada com umaparte do refrigerante misto para formar uma composição degás natural adequada para produtos de tubulação. Outrosfluxos com baixo teor de nitrogênio produzidos no processotambém podem ser combinados com a fração com alto btu paraproduzir um gás natural adequado para produtos detubulação. Por exemplo, as condições do processo podem serajustadas tal que o refrigerante misto contenhaessencialmente nenhum nitrogênio, e inclua principalmentemetano e etano. Uma quantidade surpreendentemente alta degás natural, com baixo teor de nitrogênio, pode serretirada do sistema refrigerante misto a custo deprocessamento incrementai muito baixo. Assim, devido aoteor extremamente baixo de nitrogênio do gás naturalretirado, a fração rica em nitrogênio pode ser processadacom um grau mais baixo de separação de nitrogênio. Assim,as modalidades descritas aqui podem requererconsideravelmente menos etapas de processamento emcomparação com o processamento criogênico convencional pararemover o nitrogênio. Adicionalmente, as modalidadesdescritas aqui podem reduzir substancialmente a energianecessária para remover o nitrogênio dos fluxos de gásnatural.
Em algumas modalidades descritas aqui, umaalimentação de gás natural, por exemplo, incluindonitrogênio, metano, etano e propano e outroshidrocarbonetos C3+, pode ser fracionada em pelo menos duasfrações, incluindo uma fração leve compreendendonitrogênio, metano, etano e propano, e uma fração pesada,incluindo propano e outros hidrocarbonetos C3+. 0f racionamento pode ser realizado, por exemplo, em umacoluna de destilação simples para separar oshidrocarbonetos mais leves e os hidrocarbonetos maispesados.
A fração leve pode então ser separada em pelomenos duas frações, incluindo uma fração rica em nitrogênioe uma fração livre de nitrogênio, como em um tamborinstantâneo, uma coluna de destilação ou uma colunaabsorvedora.
A fração livre de nitrogênio pode então serseparada para recuperar líquidos de gás natural adicionais,como propano, e para formar um refrigerante misto,incluindo metano e etano, por exemplo. A fração livre denitrogênio pode ser separada em um tambor instantâneo, emuma coluna de destilação ou em outros dispositivos deseparação para formar uma fração rica em propano,permitindo a recuperação de líquidos de gás naturaladicionais, e uma fração livre de propano, que pode serusada como um refrigerante misto no processo, conforme serádescrito abaixo. A fração rica em propano pode então serreciclada para a coluna de destilação para fracionar oslíquidos de gás natural do gás de alimentação. Em algumasmodalidades, a fração rica em propano pode ser usada comorefluxo para a coluna de destilação.
A fração rica em nitrogênio, incluindo metano,propano e nitrogênio, pode então ser alimentada em umsistema de remoção de nitrogênio. Por exemplo, em algumasmodalidades, o sistema de remoção de nitrogênio podeincluir um sistema de separação por membrana. Em algumasmodalidades, o sistema de separação por membrana é umsistema morno, compatível com dióxido de carbono. Outrossistemas de remoção de nitrogênio também podem ser usados,inclusive sistemas criogênicos, sistemas de adsorção poroscilação de pressão, sistemas de absorção e outrosprocessos para a separação do nitrogênio e dehidrocarbonetos leves.
A unidade de remoção de nitrogênio por membranapode incluir uma membrana de borracha onde o metano e oetano permeiam seletivamente através da membrana, deixandoum fluxo concentrado em nitrogênio no lado de alta pressão.
A unidade de remoção de nitrogênio por membrana pode terdiversas configurações diferentes e pode ter requisitos decompressão interna para atingir um alto grau de separação.
A unidade de remoção de nitrogênio por membrana podeseparar a alimentação de fração rica em nitrogênio em trêsfluxos, incluindo um gás com alto btu, que pode sermisturado com uma parte do refrigerante misto para produzirgás, um gás com médio btu, que pode ser usado paracombustível ou pode ser reciclado internamente dentro dosistema de remoção de nitrogênio para processamentoadicional e um gás com baixo btu, que tem um alto teor denitrogênio, tal como mais de 30 ou 40 moles percentuais denitrogênio. Devido ao fato de o refrigerante misto excedera especificação de nitrogênio, o fluxo com alto btu oriundoda unidade de remoção de nitrogênio por membrana podeconter uma quantidade de nitrogênio maior do que aespecificação para tubulação, abrandando os requisitos deseparação no interior do sistema de remoção de nitrogênio.
O refrigerante misto com baixo nitrogênio e o gás com altobtu da unidade de remoção de nitrogênio por membrana podemser comprimidos e combinados, atendendo à especificação de4 moles percentuais de nitrogênio para produtos detubulação.Conforme descrito acima, os processos descritosaqui usam um processo de refrigerante misto com circuitoaberto para atingir as baixas temperaturas necessárias paraaltos niveis de recuperação de NGL. Uma única coluna dedestilação pode ser utilizada para separar hidrocarbonetosmais pesados dos componentes mais leves. O fluxo superiororiundo da coluna de destilação é resfriado até liqüefazerparcialmente o fluxo superior. O fluxo superiorparcialmente liqüefeito é separado em um fluxo de vapor,compreendendo componentes mais leves, e um componenteliquido, que serve como refrigerante misto. O refrigerantemisto proporciona resfriamento ao processo e uma parte dorefrigerante misto é usada como um escoamento de refluxopara enriquecer a coluna de destilação com componenteschaves. Com o gás na coluna de destilação enriquecido, ofluxo superior da coluna de destilação condensa atemperaturas mais baixas e a coluna de destilação funcionaa temperaturas mais mornas do que as tipicamente usadaspara altas recuperações de NGLs. O processo atinge altarecuperação de componentes desejados de NGL sem expandir ogás como em uma válvula Joule-Thompson ou uma instalaçãobaseada em turbo expansor, e com apenas uma única coluna dedestilação.
Em comparação a usar turbo expansores para arecuperação de líquidos de gás natural e sistemas deremoção de nitrogênio padrão, a refrigeração abertaisobárica com sistema de remoção de nitrogênio, conformedescrito aqui, pode reduzir a área necessária de membrana eo consumo de energia relacionado à remoção de nitrogênio.
Em algumas modalidades, a área da membrana pode serreduzida em até 75 por cento ou mais, e o consumo deenergia pode ser reduzido em até 58% ou mais.Conforme mencionado acima, o refrigerante mistopode proporcionar resfriamento ao processo para atingir astemperaturas necessárias para alta recuperação de gasesNGL. O refrigerante misto pode incluir uma mistura doshidrocarbonetos mais leves e mais pesados no gás dealimentação e, em algumas modalidades, é enriquecido noshidrocarbonetos mais leves em comparação ao gás dealimentação.
Os processos descritos aqui podem ser usados paraobter altos níveis de recuperação de propano. Em algumasmodalidades, quase 99 por cento ou mais do propano naalimentação podem ser recuperados no processo, separados dogás natural recuperado para o produto de tubulação (gás) . 0processo pode ser operado também de uma maneira a recuperarquantidades significativas de etano com o propano ourejeitar a maior parte do etano com o gás naturalrecuperado para produtos de tubulação. Alternativamente, oprocesso pode ser operado para recuperar uma altaporcentagem de componentes C4+ do fluxo de alimentação edescarregar C3 e componentes mais leves com o gás.
Agora, com referência à Figura 1, um fluxogramasimplificado de um processo para remoção de nitrogênio comrecuperação de líquidos de gás natural com refrigeraçãoaberta isobárica, de acordo com as modalidades descritasaqui, é ilustrado. Deve-se entender que os parâmetros deoperação para o processo, como a temperatura, a pressão, astaxas de fluxo e as composições dos diversos fluxos, sãoestabelecidos para atingir a separação e recuperaçãodesejada dos NGLs. Os parâmetros de operação necessáriostambém dependem da composição do gás de alimentação. Osparâmetros de operação requeridos podem ser imediatamentedeterminados por aqueles que são versados na técnica com ouso de técnicas conhecidas, incluindo, por exemplo,simulações em computador.
O gás de alimentação é alimentado através dalinha 12 no trocador de calor principal 10. Embora sejailustrado um trocador de calor de múltiplos passes, o usode múltiplos trocadores de calor pode ser feito paraatingir resultados similares. O gás de alimentação pode sergás natural, gás de refinaria ou outro fluxo de gás guerequeira separação. O gás de alimentação é tipicamentefiltrado e desidratado antes de ser alimentado na plantapara impedir o congelamento na unidade NGL. O gás dealimentação é tipicamente alimentado no trocador de calorprincipal a uma temperatura entre cerca de 43°C e 54°C(110°F e 130°F) e a uma pressão entre cerca de 7 bar e 31bar (100 psia e 450 psia). O gás de alimentação é resfriadoe parcialmente liqüefeito no trocador de calor principal 10via troca indireta de calor com os fluxos de processo deresfriamento e/ou com um refrigerante que pode seralimentado no trocador de calor principal via linha 15 emuma quantidade necessária para proporcionar resfriamentoadicional necessário para o processo. Um refrigerante mornocomo propano, por exemplo, pode ser usado para fornecer oresfriamento necessário ao gás de alimentação. O gás dealimentação pode ser resfriado no trocador de calorprincipal até uma temperatura entre cerca de -18°C e -40°C(0°Fe -40°F).
O gás de alimentação frio sai do trocador decalor principal 10 e é alimentado na coluna de destilação20 via linha de alimentação 13. A coluna de destilação 20opera a uma pressão ligeiramente abaixo da pressão do gásde alimentação, tipicamente a uma pressão de cerca de 0,3 a0,7 bar (5 a 10 psi) menor do que a pressão do gás dealimentação. Na coluna de destilação, os hidrocarbonetosmais pesados, como propano e outros componentes C3 + , sãoseparados dos hidrocarbonetos mais leves, como etano,metano e outros gases. Os componentes de hidrocarbonetomais pesados saem na parte mais baixa da coluna dedestilação através da linha 16, enquanto os componentesmais leves saem através da linha superior de vapor 14. Emalgumas modalidades, o fluxo mais baixo 16 sai da coluna dedestilação a uma temperatura entre cerca de 65°C e 149°C(150 ° F e 300 ° F) , e o fluxo superior 14 sai da coluna dedestilação a uma temperatura entre cerca de -23°C e -62 °C (-IO0F e -80°F) .
O fluxo inferior 16 da coluna de destilação édividido, com um fluxo de produto 18 e um fluxo de re-ebulição 22 direcionado a um re-ebulidor 30. Opcionalmente,o fluxo de produto 18 pode ser resfriado em um resfriador(não mostrado) até uma temperatura entre cerca de 15 0C e54 0C (60 ° F e 130°F). 0 fluxo de produto 18 é altamenteenriquecido nos hidrocarbonetos mais pesados no fluxo degás de alimentação. Na modalidade mostrada na Figura 1, ofluxo de produto pode ser enriquecido em propano e noscomponentes mais pesados, e o etano e os gases mais levessão adicionalmente processados, conforme descrito abaixo.Alternativamente, a planta pode ser operada tal que ofluxo de produto seja pesadamente enriquecido emhidrocarbonetos C4+ e o propano é removido com o etano nogás de vendas produzido. O fluxo de re-ebulição 22 éaquecido no re-ebulidor 30 para fornecer calor à coluna dedestilação. Qualquer tipo de re-ebulidor, tipicamenteusado para colunas de destilação, pode ser usado.
o fluxo superior da coluna de destilação 14passa através do trocador de calor principal 10, onde éresfriado pela troca indireta de calor com os gases doprocesso até pelo menos liqüefazer parcialmente ouliqüefazer completamente (100%) o fluxo. O fluxo superiorda coluna de destilação sai do trocador de calor principal10 através da linha 19 e é resfriado o suficiente paraproduzir o refrigerante misto, conforme descrito abaixo.Em algumas modalidades, o fluxo superior da coluna dedestilação é resfriado até entre cerca de -34°C e -90°C (-30°F e -130°F) no trocador de calor principal 10.
O fluxo resfriado e parcialmente liqüefeito 19 eo fluxo superior 29 (fluxo 32 a seguir à válvula decontrole 75) do separador de refluxo 40, podem seralimentados no separador superior da coluna de destilação 60.
Os componentes no fluxo superior da coluna dedestilação 19 e o fluxo superior do tambor de refluxo 32são separados em separador superior 60 em um fluxo superior42, uma fração de retirada lateral 51 e um fluxo inferior34. O fluxo superior 42 do separador superior da coluna dedestilação 60 contém metano, etano, nitrogênio e outroscomponentes mais leves e é enriquecido em teor denitrogênio. A fração de retirada lateral 51 pode ter teorintermediário de nitrogênio. O fluxo inferior 34 doseparador superior da coluna de destilação 60 é orefrigerante misto liquido usado para resfriamento notrocador de calor principal 10, que pode estar vazio deteor de nitrogênio. A fração de retirada lateral pode terpressão reduzida através da válvula de fluxo 95, seralimentada no trocador de calor 10 para uso no sistema detroca de calor integrado e recuperado via linha de fluxo 52.
Os componentes no fluxo superior 42 sãoalimentados no trocador de calor principal 10 e aquecidos.Em uma planta típica, a fração superior recuperada viafluxo 42 do separador superior 60 está a uma temperaturaentre cerca de -40°C e -84°C (-40°F e -120°F) e a umapressão entre cerca de 5 bar e 30 bar (85 psia e 435 psia).
A seguir à troca de calor no trocador de calor principal10, a fração superior recuperada do trocador de calor 10via fluxo 43 pode estar a uma temperatura entre cerca de370C e 49°C (100°F e 120°F). A fração superior é enriquecidacom nitrogênio e pode ser recuperada via fluxo 4 3 como umfluxo de gás natural com baixo btu.
O refrigerante misto, conforme mencionado acima,é recuperado do separador superior da coluna de destilação60 via linha inferior 34. A temperatura do refrigerantemisto pode ser diminuída reduzindo-se a pressão dorefrigerante que passa pela válvula de controle 65. Atemperatura do refrigerante misto é reduzida até umatemperatura baixa o suficiente para proporcionar oresfriamento necessário no trocador de calor principal 10.
O refrigerante misto é alimentado no trocador de calorprincipal através da linha 35. A temperatura dorefrigerante misto que entra no trocador de calor principalestá tipicamente entre cerca de -51°C e -115°C (-60°F a -175 ° F). Quando a válvula de controle 65 for usada parareduzir a temperatura do refrigerante misto, a temperaturaé tipicamente reduzida por cerca de 6°C a IO0C (20°F a50°F) e a pressão é reduzida por cerca de 6 bar a 17 bar(90 a 250 psi). O refrigerante misto é evaporado esuperaquecido conforme ele passa através do trocador decalor principal 10 e sai através da linha 35a. Atemperatura do refrigerante misto que sai do trocador decalor principal está entre cerca de 26°C e 38°C (80°F e 100°F).Após sair do trocador de calor principal 10, orefrigerante misto é alimentado no compressor 80. Orefrigerante misto é comprimido até uma pressão 1 bar a 2bar (15 psi a 25 psi) maior do gue a pressão de operação dacoluna de destilação e a uma temperatura entre cerca deIlO0C a 177 0C (230°F a 350°F). Ao comprimir o refrigerantemisto até uma pressão maior do gue a pressão da coluna dedestilação, não existe necessidade de uma bomba derefluxo. 0 refrigerante misto comprimido flui através dalinha 36 até o resfriador 90, onde ele é resfriado até umatemperatura entre cerca de 21°C e 54°C (70°F e 130°F) .Opcionalmente, o resfriador 90 pode ser omitido e orefrigerante misto comprimido pode fluir diretamente parao trocador de calor principal 10. O refrigerante mistocomprimido então flui via linha 38 através do trocador decalor principal 10 onde é adicionalmente resfriado eparcialmente liqüefeito. O refrigerante misto é resfriadono trocador de calor principal 10 até uma temperatura decerca de -9°C a -57°C (15°F a -70°F). O refrigerante mistoparcialmente liqüefeito é introduzido através da linha 39no separador de refluxo 40. Conforme descritoanteriormente, a parte superior 28 do separador de refluxo40 e a parte superior 14 da coluna de destilação 20 sãoalimentadas no separador superior da coluna de destilação60. A parte inferior liquida 26 do separador de refluxo 40é alimentada de volta na coluna de destilação 20 como umescoamento de refluxo 26. As válvulas de controle 75, 85podem ser usadas para reter a pressão no compressor parapromover a condensação.
O refrigerante misto usado como refluxo(alimentado via fluxo 26) enriguece a coluna de destilação20 com componentes da fase gasosa. Com o gás da coluna dedestilação enriquecido, o fluxo superior da colunacondensa a temperaturas mais mornas, e a coluna dedestilação funciona a temperaturas mais mornas do que asnormalmente requeridas para uma alta recuperação de NGLs.
O refluxo para a coluna de destilação 20 tambémreduz os hidrocarbonetos mais pesados na fração superior.Por exemplo, nos processos para recuperação de propano, orefluxo aumenta a fração molar de etano na coluna dedestilação, o que torna mais fácil condensar o fluxosuperior. O processo usa o liquido condensado no separadorsuperior da coluna de destilação duas vezes, uma vez comorefrigerante a baixa temperatura e a segunda vez, comoescoamento de refluxo para a coluna de destilação.
Ao menos uma parte do refrigerante misto nalinha de fluxo 28, que tem um teor de nitrogênio muitobaixo, pode ser retirado via escoamento de fluxo 32exantes do separador 60. Em algumas modalidades, a parteretirada via escoamento de fluxo 32ex pode ser usada paraprodutos de tubulação. Em outras modalidades, um fluxo derefrigerante misto 32ex, tendo menos de 1 mol percentualde nitrogênio, pode ser misturado com um fluxo de processode gás natural com btu alto ou intermediário tendo mais de4% de nitrogênio, para resultar em um fluxo de produto detubulação tendo 4% ou menos de nitrogênio. Por exemplo, ofluxo de refrigerante misto 32ex pode ser combinado comgás natural com btu intermediário no fluxo 52 (retiradalateral) para resultar em um fluxo de gás natural adequadopara produtos de tubulação. As taxas de fluxo de fluxos32ex e 52 podem ser tais que o fluxo de produto resultante48 tem um teor de nitrogênio (inerte) de menos de 4 molespercentuais. Em algumas modalidades, o escoamento de fluxo32ex pode ser alimentado no trocador de calor principal 10e a seguir à transferência de calor, o refrigerante mistopode ser recuperado a partir do trocador de calor 10 vialinha de fluxo 41 para mistura com o fluxo de btuintermediário 52. Outros fluxos de processo também podemser misturados com o fluxo de refrigerante misto 32ex emoutras modalidades.
Os processos, de acordo com as modalidadesdescritas aqui, permitem flexibilidade substancial doprocesso, proporcionando a capacidade de processar, demodo eficiente, fluxos de gás de alimentação tendo umaampla faixa de teor de nitrogênio, conforme mencionadoacima. A modalidade descrita com referência à Figura 1,permite a recuperação de uma grande parte do valor de btudo gás de alimentação como um fluxo de gás natural. Osprocessos de refrigeração aberta isobáricos, de acordo coma modalidade descrita aqui, podem incluir adicionalmente aseparação do nitrogênio dos fluxos com teor alto ouintermediário de nitrogênio, permitindo a recuperaçãoadicional de valor de btu ou flexibilidade adicional noque diz respeito a condições do processo e teor denitrogênio do gás de alimentação.
Agora, com referência à Figura 2, um fluxogramasimplificado de um processo para remoção de nitrogênio comrecuperação de líquidos de gás natural com refrigeraçãoaberta isobárica, de acordo com as modalidades descritasaqui, é ilustrado, onde numerais similares representampartes similares. Deve-se entender que os parâmetros deoperação para o processo, como a temperatura, a pressão,as taxas de fluxo e as composições dos diversos fluxos,são estabelecidos para atingir a separação e recuperaçãodesejadas dos NGLs. Os parâmetros de operação requeridostambém dependem da composição do gás de alimentação. Osparâmetros de operação requeridos podem ser determinadosimediatamente por aqueles que são versados na técnica, como uso de técnicas conhecidas, incluindo, por exemplo,simulações por computador.
O gás de alimentação é alimentado através dalinha 12 no trocador de calor principal 10. Embora sejailustrado um trocador de calor de múltiplos passes, podeser feito o uso de múltiplos trocadores de calor paraatingir resultados similares. O gás de alimentação podeser gás natural, gás de refinaria ou outro fluxo de gásque requeira separação. O gás de alimentação é tipicamentefiltrado e desidratado antes de ser alimentado na plantapara impedir o congelamento na unidade NGL. O gás dealimentação é tipicamente alimentado no trocador de calorprincipal a uma temperatura entre cerca de 43°C e 54°C(110°F e 130°F) e a uma pressão entre cerca de 7 bar e 31bar (100 psia e 450 psia). O gás de alimentação é resfriadoe parcialmente liqüefeito no trocador de calor principal 10via troca indireta de calor com os fluxos do processo doresfriador e/ou com um refrigerante que pode ser alimentadono trocador de calor principal via linha 15 em umaquantidade necessária para proporcionar resfriamentoadicional necessário para o processo. Um refrigerantemorno, como propano, por exemplo, pode ser usado paraproporcionar o resfriamento necessário para o gás dealimentação. O gás de alimentação pode ser resfriado notrocador de calor principal até uma temperatura entre cercade -18 °C e -40°C (0°F e -40°F).
O gás de alimentação frio sai do trocador decalor principal 10 e é alimentado na coluna de destilação20 via linha de alimentação 13. A coluna de destilação 20opera a uma pressão ligeiramente abaixo da pressão do gásde alimentação, tipicamente a uma pressão cerca de 0,3 a0,7 bar (5 a 10 psi) menor do que a pressão do gás dealimentação. Na coluna de destilação, os hidrocarbonetosmais pesados, como propano e outros componentes C3 + , sãoseparados dos hidrocarbonetos mais leves, como etano,metano e outros gases. Os componentes de hidrocarbonetomais pesados saem na parte inferior de líquidos da colunade destilação através da linha 16, enquanto os componentesmais leves saem através da linha superior de vapor 14. Emalgumas modalidades, o fluxo inferior 16 sai da coluna dedestilação a uma temperatura entre cerca de 65°C e 14 9°C(150°F e 300°F) , e o fluxo superior 14 sai da coluna dedestilação a uma temperatura entre cerca de -23°C e -62°C(-IO0F e -80 °F) .
O fluxo inferior 16 da coluna de destilação édividido, com um fluxo de produto 18 e um fluxo re-ebulido22 direcionado a um re-ebulidor 30 Opcionalmente, o fluxode produto 18 pode ser resfriado em um resfriador (nãomostrado) até uma temperatura entre cerca de 15°C e 54°C(600 F e 130 ° F) . O fluxo de produto 18 é altamenteenriquecido de hidrocarbonetos mais pesados no fluxo de gásde alimentação. Na modalidade mostrada na Figura 2, o fluxode produto pode ser enriquecido de propano e de componentesmais pesados, e o etano e os gases mais leves sãoadicionalmente processados, conforme descrito abaixo.Alternativamente, a planta pode ser operada tal que o fluxode produto seja pesadamente enriquecido em hidrocarbonetosC4+ e o propano é removido com o etano no gás produzido. 0fluxo de re-ebulição 22 é aquecido no re-ebulidor 30 parafornecer calor à coluna de destilação. Qualquer tipo de re-ebulidor tipicamente usado para colunas de destilação podeser usado.
0 fluxo superior da coluna de destilação 14 passaatravés do trocador de calor principal 10, onde é resfriadopor troca de calor indireta com os gases do processo paraliqüefazer parcial ou completamente (100%) o fluxo. O fluxosuperior da coluna de destilação sai do trocador de calorprincipal 10 através da linha 19 e é resfriado o suficientepara produzir o refrigerante misto, conforme descritoabaixo. Em algumas modalidades, o fluxo superior da colunade destilação é resfriado até entre cerca de -34°C e -90°C(-30°F e -130°F) no trocador de calor principal 10.
O fluxo resfriado e parcialmente liqüefeito 19pode ser combinado com o fluxo superior 28 (fluxo 32 aseguir à válvula de controle 75) do separador de refluxo 40e alimentado no separador superior da coluna de destilação60. Alternativamente, o fluxo 19 pode ser alimentado noseparador superior da coluna de destilação 60 sem sercombinado com o fluxo superior 28 (32) do separador derefluxo 40, conforme está ilustrado na Figura 2.
Os componentes no fluxo superior da coluna dedestilação 19 e fluxo superior do tambor de refluxo 32 sãoseparados no separador superior 60 em um fluxo superior 42e um fluxo inferior 34. 0 fluxo superior 42 do separadorsuperior da coluna de destilação 60 contém metano, etano,nitrogênio e outros componentes mais leves. O fluxoinferior 34 do separador superior da coluna de destilação60 é o refrigerante misto liquido usado para resfriamentono trocador de calor principal 10.
Os componentes no fluxo superior 42 sãoalimentados no trocador de calor principal 10 e aquecidos.
Em uma planta típica, a fração superior recuperada viafluxo 42 do separador superior 60 está a uma temperaturaentre cerca de -40°C e -84°C (-40°F e -120°F) e a umapressão entre cerca de 5 bar e 30 bar (85 psia e 435 psia).
A seguir à troca de calor no trocador de calor principal10, a fração superior recuperada do trocador de calor 10via fluxo 43 pode estar a uma temperatura entre cerca de37'C e 4 9 0C (IOO0F e 120°F). A fração superior é enviadapara processamento adicional via linha 43 até um sistema deremoção de nitrogênio 100.
O refrigerante misto, conforme mencionado acima,é recuperado do separador superior da coluna de destilação60 via linha inferior 34. A temperatura do refrigerantemisto pode ser diminuída ao se reduzir a pressão dorefrigerante através da válvula de controle 65. Atemperatura do refrigerante misto é reduzida até umatemperatura fria o suficiente para fornecer o resfriamentonecessário no trocador de calor principal 10. 0refrigerante misto é alimentado no trocador de calorprincipal através da linha 35. A temperatura dorefrigerante misto que entra no trocador de calor está,tipicamente, entre cerca de -51°C e -115°C (-60°F e -175°F) . Onde a válvula de controle 65 for usada parareduzir a temperatura do refrigerante misto, a temperaturaé tipicamente reduzida por cerca de 6°C a 10°C (20°F a 50°F)e a pressão é reduzida por cerca de 6 bar a 17 bar (90 a250 psi) . O refrigerante misto é evaporado e superaquecidoconforme ele passa através do trocador de calor principal10 e sai através da linha 35a. A temperatura dorefrigerante misto que sai do trocador de calor principalestá entre cerca de 26°C e 38°C (80°F e IOO0F) .
Após sair do trocador de calor principal 10, orefrigerante misto é alimentado no compressor 80. Orefrigerante misto é comprimido até uma pressão de 1 bar a2 bar (15 psi a 25 psi) mais do que a pressão de operaçãoda coluna de destilação e a uma temperatura entre cerca de100°C e Ill0C (230 ° F e 350°F) . Ao comprimir o refrigerantemisto até uma pressão maior do que a pressão da coluna dedestilação, não existe necessidade de uma bomba de refluxo.O refrigerante misto comprimido flui através da linha 36para o resfriador 90, onde ele é resfriado até umatemperatura entre cerca de 21°C e 54°C (70°F e 130°F).Opcionalmente, o resfriador 90 pode ser omitido e orefrigerante misto comprimido pode fluir diretamente para otrocador de calor principal 10. Então, o refrigerante mistocomprimido flui via linha 38 através do trocador de calorprincipal 10, onde é adicionalmente resfriado eparcialmente liqüefeito. O refrigerante misto é resfriadono trocador de calor principal até uma temperatura de cercade -9 0C a -57°C (15°F a -70°F). O refrigerante mistoparcialmente liqüefeito é introduzido através da linha 39no separador de refluxo 40. Conforme descritoanteriormente, a parte superior 28 do separador de refluxo40 e a parte superior 14 da coluna de destilação 20 sãoalimentadas no separador superior da coluna de destilação60. A parte liquida inferior 26 do separador de refluxo 40é alimentada de volta na coluna de destilação 20 como umescoamento de refluxo 26. As válvulas de controle 75, 85podem ser usadas para reter a pressão no compressor parapromover a condensação.
O refrigerante misto usado como refluxo enriquecea coluna de destilação 20 com componentes da fase gasosa.Com o gás na coluna de destilação enriquecido, o fluxosuperior da coluna condensa a temperaturas mais baixas e acoluna de destilação funciona a temperaturas mais baixas doque as que são normalmente necessárias para uma altarecuperação de NGLs.
O refluxo para a coluna de destilação 20 tambémreduz os hidrocarbonetos mais pesados na fração superior.Por exemplo, no processo para recuperação de propano, orefluxo aumenta a fração molar de etano na coluna dedestilação, o que torna mais fácil condensar o fluxosuperior. O processo utiliza o liquido condensado noseparador superior da coluna de destilação duas vezes, umavez como refrigerante a baixa temperatura e a segunda vez,como escoamento de refluxo para a coluna de destilação.
Conforme mencionado acima, a fração superior doseparador 60, contendo metano, etano, nitrogênio e outroscomponentes mais leves, é alimentada via linha 43 em umsistema de remoção de nitrogênio 100. A unidade de remoçãode nitrogênio 100 pode ser usada para concentrar onitrogênio em uma ou mais frações. Por exemplo, a unidadede remoção de nitrogênio 100, como uma unidade de separaçãopor membrana, pode ser usada para produzir uma fração degás natural livre de nitrogênio 47 e uma fração de gásnatural rica em nitrogênio 49. Em algumas modalidades, afração de gás natural livre de nitrogênio pode ter um teorde nitrogênio (inerte) de menos de 4 moles percentuais.
Agora, com referência à Figura 3, uma possivelmodalidade para a unidade de separação de nitrogênio 100está ilustrada, onde numerais similares representam partessimilares. Nesta modalidade, o fluxo que contém nitrogênio43 é alimentado em um primeiro estágio de compressão, incluindo o compressor 150 e o pós-resf riador 155. Oscomponentes comprimidos e resfriados na linha de fluxo 156,inclusive o metano, o etano, o nitrogênio e outroscomponentes mais leves, podem então entrar em contato comum dispositivo de separação por membrana 158, que incluiuma membrana de borracha que permite que o metano e o etanopermeiem seletivamente através da membrana, concentrando onitrogênio no lado de alta pressão 158H. Uma fração de gásnatural livre de nitrogênio pode ser recuperada do lado debaixa pressão 158L via linha de fluxo 159. A fração de gásnatural livre de nitrogênio pode então ser alimentada vialinha de fluxo 159 em um segundo estágio de compressão, queinclui o compressor 160 e o pós-resfriador 165, resultandoem uma fração de gás natural livre de nitrogênio resfriadae comprimida que pode ser recuperada via linha de fluxo 47,conforme mencionado acima.
Uma fração rica em nitrogênio pode ser recuperadado lado de alta pressão 158H e alimentada via linha defluxo 166 em um segundo dispositivo de separação pormembrana 168, que também inclui uma membrana de borrachaque permite que o metano e o etano permeiem seletivamenteatravés da membrana, concentrando o nitrogênio no lado dealta pressão 168H. Uma fração de gás natural, como umafração com baixo btu, pode ser recuperada do lado de altapressão 168H via linha de fluxo 49. Uma fração livre denitrogênio pode ser recuperada do lado de baixa pressão168L via linha de fluxo 169 e alimentada em um estágio decompressão, incluindo um compressor 170 e um pós-resfriador175, o que resulta em uma fração livre de nitrogêniocomprimida 413, que pode ser reciclada a montante daprimeira unidade de separação por membrana 158 pararecuperar hidrocarbonetos leves adicionais.
O grau de separações atingido na unidade deseparação de nitrogênio 100 pode variar, dependendo doesquema de fluxo usado. Por exemplo, um gás de alimentação43, contendo aproximadamente 8 moles percentuais denitrogênio, pode ser alimentado na unidade de separação pormembrana 158. A seguir à separação, uma fração de gásnatural livre de nitrogênio (uma fração com alto btu) ,contendo aproximadamente 4 moles percentuais ou menos denitrogênio, pode ser recuperada via linha de fluxo 47, euma fração rica em nitrogênio (uma fração com baixo btu) ,em comparação com o gás de alimentação na linha 43, podeser recuperada via linha de fluxo 49, contendoaproximadamente 40 moles percentuais ou mais de nitrogênio.Neste exemplo, a fração de gás natural livre de nitrogêniorecuperada via linha de fluxo 47 pode ser usada diretamentecomo um gás de vendas, contendo menos de 4 molespercentuais de nitrogênio.
Como outro exemplo, um gás de alimentação 43contendo aproximadamente 18 moles percentuais denitrogênio, pode ser alimentado na unidade de separação pormembrana 158. A seguir a separação, uma fração de gásnatural livre de nitrogênio (uma fração com alto btu)contendo aproximadamente 10 moles percentuais ou menos denitrogênio, pode ser recuperada via linha de fluxo 47 e umafração rica em nitrogênio (uma fração com baixo btu), emcomparação com o gás de alimentação na Figura 43, pode serrecuperada via linha de fluxo 49, contendo aproximadamente40 moles percentuais ou mais de nitrogênio. Neste exemplo,a fração de gás natural rica em nitrogênio recuperada vialinha de fluxo 47 pode ser diluída com metano e etano, comoa partir do fluxo de refrigerante 32, para resultar em umfluxo de produto de gás natural adequado para uso como umgás de venda, contendo menos do que 4 moles percentuais denitrogênio.
Agora, com referência à Figura 4, onde numeraissimilares representam partes similares, uma segunda opçãopara a unidade de separação de nitrogênio por membrana 100é ilustrada. Nesta modalidade, a fração rica em nitrogênio413 não é reciclada, resultando na produção de um fluxo dealto btu (fluxo 47), um fluxo de baixo btu (fluxo 49) e umfluxo de btu intermediário (fluxo 413), cada um recuperadoda unidade de separação de nitrogênio por membrana 100.
Agora, com referência a Figura 5, é ilustrado umfluxograma simplificado de um processo para remoção denitrogênio com recuperação de líquidos de gás natural comrefrigeração aberta isobárica, de acordo com modalidadesdescritas aqui, onde numerais similares representam partessimilares. Nesta modalidade, uma parte do refrigerantemisto na linha de fluxo 28, que tem um teor de nitrogêniomuito baixo, pode ser alimentada via linha de fluxo 32ex ecombinada com fluxo de alto btu 47 para resultar em umproduto de gás natural que atende aos requisitos decomponente de gás inerte. Por exemplo, um fluxo derefrigerante misto 32ex, tendo menos de um mole percentualde nitrogênio, pode ser misturado com um fluxo de produtode gás natural com alto btu 47 oriundo da unidade deremoç.ão de nitrogênio 100, tendo mais de 4% de nitrogênio.As taxas de fluxo dos fluxos 32ex e 47 podem ser tais que ofluxo de produto resultante 48 tem um teor de nitrogênio(inerte) de menos de 4 moles percentuais. Em algumasmodalidades, o escoamento de fluxo 32ex pode ser alimentadono trocador de calor principal 10; a seguir à transferênciade calor, o refrigerante misto pode ser recuperado dotrocador de calor 10 via linha de fluxo 41 para mistura como fluxo de alto btu 47.
Agora, com referência à Figura 6, um fluxogramasimplificado de um processo para remoção de nitrogênio comrecuperação de líquidos de gás natural com refrigeraçãoaberta isobárica, de acordo com as modalidades descritasaqui, é ilustrado, onde numerais similares representampartes similares. Como para a Figura 2, o refrigerantemisto 28 tem a pressão reduzida através da válvula decontrole 75 e é alimentado no separador 60 via linha defluxo 32, conforme descrito acima para a Figura 2. Nestamodalidade, o separador 60 pode ser usado para separar afração superior 14 e o refrigerante misto 28 em trêsfrações. Uma fração superior rica em nitrogênio e livre depropano pode ser recuperada do separador 60 via linha defluxo 42 para processamento na unidade de separação denitrogênio 100. Uma fração inferior, livre de nitrogênio erica em propano pode ser recuperada do separador 60 vialinha de fluxo 34. Como a terceira fração, uma fração compropano e nitrogênio intermediário pode ser recuperada comouma retirada lateral via linha de fluxo 51. A fração deretirada lateral pode então ter a pressão reduzida atravésda válvula de fluxo 95, ser alimentada no trocador de calor10 para uso no sistema de troca de calor integrado ealimentada via linha de fluxo 52 para mistura com o fluxode alto btu 47, o que resulta em um fluxo de produto de gásnatural 48 tendo uma composição de nitrogênio (inerte)adequada para uso em produto de tubulação (isto é, menos de4 moles percentuais de nitrogênio/inertes).
Agora, com referência à Figura 7, é ilustrado umfluxograma simplificado de um processo para remoção denitrogênio com recuperação de liquidos de gás natural comrefrigeração aberta isobárica, de acordo com as modalidadesdescritas aqui, onde numerais similares representam partessimilares. A maior parte do esquema de fluxo é similar aoque se descreveu para as Figuras 1 e 5, incluindo aretirada lateral 51. Adicionalmente, a unidade de separaçãode nitrogênio 100 é conforme ilustrada e descrita emrelação à Figura 4. Nesta modalidade, o fluxo de gás combtu intermediário 413 pode ser reciclado para o separador60 para separação adicional e recuperação de nitrogênio ehidrocarbonetos leves. Durante a reciclagem, o calor podeser trocado com o fluxo de gás com btu intermediário 413 notrocador de calor 10 e, se for desejado, calor adicionalpode ser trocado com a retirada lateral 51 no trocador decalor 110, resultando em uma reciclagem resfriada 413Aalimentada no separador 60.
EXEMPLOS
Os exemplos a seguir são derivados de técnicas demodelamento. Embora o trabalho tenha sido executado, osinventores não apresentam estes exemplos no passado paraatender às regras aplicáveis.
Exemplo 1
Um esquema de fluxo de processo, similar àqueleilustrado na Figura 1, é simulado. Uma alimentação de gástendo uma composição conforme mostrada na Tabela 1, éalimentada no processo para remoção de nitrogênio comrecuperação de líquidos de gás natural com refrigeraçãoaberta isobárica. A taxa de alimentação do gás dealimentação é ajustada em 11.022 kg/h (24.300 lb/h) a umatemperatura de 4 9°C (120°F) e uma pressão de 29 bar (415psig) . Então, a alimentação de gás é processada, conformeestá ilustrado na Figura 1, para resultar em um fluxo comalto btu (refrigerante misto) , um fluxo com btuintermediário 52, um fluxo com baixo btu 43. Os resultadosda simulação são apresentados na Tabela 1.
Os parâmetros chave são controlados na simulação.Refrigeração primária do fluxo 15 é configurada pararesfriar e/ou condensar parcialmente a alimentação e orefrigerante misto, a temperatura do refrigerante pode serajustada para otimizar a transferência de calor e osrequisitos de energia. O calor do re-ebulidor é ajustadopara controlar a razão entre etano e propano ou outraespecificação de produto NGL. A pressão e a temperatura dofluxo 35 são parâmetros chave. Este é o parâmetro decontrole principal para o refrigerante misto a baixatemperatura. Quando a pressão do fluxo 35 é diminuída, atemperatura correspondente diminui, a temperatura do fluxo19 diminui e a quantidade de refrigerante misto aumenta.Este parâmetro de pressão do fluxo 35, conseqüentemente,varia o refluxo para a coluna de destilação 20, mudando apureza do fluxo superior. A pressão, a temperatura e ofluxo do escoamento 35 também são ajustados para satisfazeros requisitos de troca de calor no trocador de calorprincipal 10.Tabela 1
<table>table see original document page 39</column></row><table><table>table see original document page 40</column></row><table>Exemplos 2 a 5
Para cada um dos estudos de simulação nosexemplos 2 a 5, uma alimentação de gás tendo uma composiçãoconforme é mostrada na Tabela 2, é alimentada no processopara remoção de nitrogênio com recuperação de líquidos degás natural com refrigeração aberta isobárica. A taxa dealimentação do gás de alimentação é ajustada para 11.181kg/h (24.650 lb/h) a uma temperatura de 49°C (120°F) e umapressão de 29 bar (415 psig).
Tabela 2. Composição de Alimentação de Gásnatural contendo nitrogênio
<table>table see original document page 41</column></row><table>
Exemplo 2
Um esquema de fluxo de processo similar àqueleilustrado na Figura 2 é simulado, onde a unidade deseparação de nitrogênio 100 é conforme está ilustrado naFigura 3. Os parâmetros chave são controlados na simulação.
Refrigeração primária oriunda do fluxo 15 é configuradapara resfriar e/ou condensar parcialmente o refrigerantemisto, sendo que a temperatura do refrigerante pode serajustada para otimizar a transferência de calor e osrequisitos de energia. O calor do re-ebulidor é ajustadopara controlar a razão entre etano e propano ou outraespecificação de produto NGL. A pressão e a temperatura dofluxo 35 é um parâmetro chave. Este é o parâmetro decontrole principal para o refrigerante misto a baixatemperatura. Quando a pressão do fluxo 35 é reduzida, atemperatura correspondente diminui, a temperatura do fluxo19 diminui e a quantidade de refrigerante misto aumenta.Este parâmetro de pressão do fluxo 35, conseqüentemente,varia o refluxo para a coluna de destilação 20, mudando apureza do fluxo superior. A pressão, a temperatura e ofluxo de escoamento 35 também são ajustados para satisfazeros requisitos de transferência de calor no trocador decalor principal 10. A unidade de separação de nitrogênio100 é controlada para resultar em uma fração livre denitrogênio (alto btu) 47 tendo um teor de nitrogênio de 4moles percentuais, enquanto se calcula o tamanho necessáriodas membranas em cada estágio de separação. Para odimensionamento da membrana, a seletividade da membranapara permitir que o metano passe em comparação com onitrogênio, é ajustada em 3 para 1. Os resultados dasimulação são apresentados na Tabela 3 e os requisitos deutilidade e dimensionamento da membrana para os Exemplos 2a 5 são comparados na Tabela 7.<table>table see original document page 43</column></row><table><table>table see original document page 44</column></row><table>Exemplo 3
É simulado um esquema de fluxo de processosimilar àquele ilustrado na Figura 5, onde a unidade deseparação de nitrogênio 100 é conforme está ilustrado naFigura 3. Os parâmetros chave são controlados na simulação.A refrigeração primária oriunda do fluxo 15 é configuradapara resfriar e/ou condensar parcialmente a alimentação e orefrigerante misto, a temperatura do refrigerante pode serajustada para otimizar a transferência de calor e osrequisitos de energia. O calor do re-ebulidor é ajustadopara controlar a razão entre etano e propano ou outraespecificação de produto NGL. A pressão e a temperatura dofluxo 35 é um parâmetro chave. Este é o parâmetro decontrole principal para o refrigerante misto a baixatemperatura. Quando a pressão do fluxo 35 for reduzida, atemperatura correspondente diminui, a temperatura do fluxo19 diminui e a quantidade de refrigerante misto aumenta,este parâmetro de pressão do fluxo 35, conseqüentemente,varia o refluxo para a coluna de destilação 20, mudando apureza do fluxo superior. A pressão, a temperatura e ofluxo do escoamento 35 também são ajustados para satisfazeraos requisitos de transferência de calor no trocador decalor principal 10. Para aumentar a quantidade de gásnatural com baixo nitrogênio disponível para exportar nofluxo 32ex, a temperatura do fluxo 35 é diminuída, fazendocom que o refrigerante misto tenha um aumento no fluxo demassa e no teor de metano, o que permite que o excesso derefrigerante misto deixe o sistema no fluxo 32ex. Embora ofluxo 35 flua mais frio, eventualmente ele pode estar a umapressão mais alta por causa do maior teor de metano. 0fluxo 32 é ajustado para fornecer gás de lavagem noseparador 60. O fluxo 32 tem baixo teor de nitrogênio elava o nitrogênio do fluxo fonte de refrigerante misto 34.A unidade de separação de nitrogênio 100 écontrolada para resultar em uma fração rica em nitrogênio(baixo btu) 49 tendo um teor de nitrogênio de 40 molespercentuais, enquanto se calcula o tamanho necessário dasmembranas (também tendo uma seletividade de 3:1). 0controle do cálculo de planilha geral é ajustado para terum fluxo de gás natural 48 que tenha um teor de nitrogêniode 4 moles percentuais. Os resultados da simulação sãoapresentados na Tabela 4 e os requisitos de utilidade edimensionamento de membrana para os Exemplos 2 a 5 sãocomparados na Tabela 7.<table>table see original document page 47</column></row><table><table>table see original document page 48</column></row><table>Exemplo 4
É simulado um esquema de fluxo de processosimilar àquele ilustrado na Figura 6, onde a unidade deseparação de nitrogênio 100 é conforme está ilustrado naFigura 3. Os parâmetros chave são controlados na simulação.A refrigeração primária oriunda do fluxo 15 é configuradapara resfriar e/ou condensar parcialmente a alimentação e orefrigerante misto, a temperatura do refrigerante pode serajustada para otimizar a transferência de calor e osrequisitos de energia. O calor do re-ebulidor é ajustadopara controlar a razão entre etano e propano ou outraespecificação de produto NGL. A pressão e a temperatura dofluxo 35 é um parâmetro chave. Este é o parâmetro decontrole principal para o refrigerante misto a baixatemperatura. Quando a pressão do fluxo 35 for reduzida, atemperatura correspondente diminui, a temperatura do fluxo19 diminui e a quantidade de refrigerante misto aumenta. Apressão, a temperatura e o fluxo 35 são ajustados parasatisfazer aos requisitos de transferência de calor notrocador de calor principal 10. Para aumentar a quantidadede gás natural com baixo nitrogênio disponível paraexportar, a temperatura do fluxo 35 é diminuída, orefrigerante misto tem um aumento no fluxo de massa e noteor de metano, o que permite que o excesso de refrigerantemisto deixe o sistema. Embora o fluxo 35 flua mais frio,eventualmente ele pode estar a uma pressão mais alta porcausa do maior teor de metano. Como uma alternativa àremoção do gás natural com baixo nitrogênio no fluxo 32ex,o fluxo 51 ou vapor de gás natural frio são retirados doseparador 60 em um ponto nesta coluna onde o nitrogênio éadequadamente esgotado. A temperatura e a pressão do fluxo39 podem ser afinadas para ajustar o fluxo de refluxo em26. Aumentar o refluxo 26 reduz a quantidade de componentechave pesado na coluna de destilação 60. Δ unidade deseparação de nitrogênio 100 é controlada para resultar emuma fração rica em nitrogênio (baixo btu) 49 tendo um teorde nitrogênio de 40 moles percentuais, enquanto se calculao tamanho necessário das membranas (também tendo umaseletividade de 3:1). O controle geral de cálculo daplanilha é ajustado para ter um fluxo de gás natural 48 quetenha um teor de nitrogênio de 4 moles percentuais. Osresultados da simulação são apresentados na Tabela 5 e osrequisitos de utilidade e dimensionamento de membrana paraos Exemplo 2 a 5 são comparados na Tabela 7.<table>table see original document page 51</column></row><table><table>table see original document page 52</column></row><table>Exemplo 5
É simulado um esquema de fluxo de processosimilar àquele ilustrado na Figura 7, onde a unidade deseparação de nitrogênio 100 é conforme está ilustrado naFigura 4. Os parâmetros chave são controlados na simulação.
A refrigeração primária oriunda do fluxo 15 é configuradapara resfriar e/ou condensar parcialmente a alimentação e orefrigerante misto, a temperatura do refrigerante pode serajustada para otimizar a transferência de calor e osrequisitos de energia. 0 calor do re-ebulidor é ajustadopara controlar a razão entre etano e propano ou outraespecificação de produto NGL. A pressão e a temperatura dofluxo 35 é um parâmetro chave. Este é o parâmetro decontrole principal para o refrigerante misto a baixatemperatura. Quando a pressão do fluxo 35 for reduzida, atemperatura correspondente diminui, a temperatura do fluxo19 diminui e a quantidade de refrigerante misto aumenta. Apressão, a temperatura e o fluxo 35 são ajustados parasatisfazer aos requisitos de transferência de calor notrocador de calor principal 10. Para aumentar a quantidadede gás natural com baixo nitrogênio disponível paraexportar, a temperatura do fluxo 35 é diminuída, orefrigerante misto tem um aumento no fluxo de massa e noteor de metano, o que permite que o excesso de refrigerantemisto deixe o sistema. Embora o fluxo 35 flua mais frio,eventualmente ele pode estar a uma pressão mais alta porcausa do maior teor de metano. Gás natural líquido, o fluxo51 é retirado do separador 60 em um ponto nesta coluna ondeo nitrogênio é adequadamente esgotado. 0 fluxo 51 tem umaalta porcentagem de metano líquido, tornando-o umaexcelente fonte de refrigeração a baixa temperatura.
Reduzir a pressão do fluxo 51 através da válvula 95proporciona um recurso de fluxo de refrigeração frio para otrocador de calor 110, que condensa parte do fluxo com altoteor de nitrogênio 413 que tem origem na unidade deseparação de nitrogênio 100. Esta reciclagem consome ofluxo de gás com btu intermediário 413, ao invés deproduzir um fluxo de combustível com btu intermediário,mais gás e um fluxo de nitrogênio a baixo btu sãoproduzidos. Adicionar o fluxo de refluxo 413a ao separador60 aumenta a separação de nitrogênio-metano feita peladestilação. A temperatura e a pressão do fluxo 39 podem serafinadas para ajustar o fluxo de refluxo em 26. aumentar orefluxo 26 reduz a quantidade de componente chave pesado nacoluna de destilação 60. A unidade de separação denitrogênio 100 é controlada para resultar em uma fraçãolivre de nitrogênio (alto btu) 4.7 tendo um teor denitrogênio de 10 moles percentuais, enquanto se calcula otamanho necessário das membranas (também tendo umaseletividade de 3:1). O controle geral de cálculo daplanilha é ajustado para ter um fluxo de gás natural 48 comum teor de nitrogênio de 4 moles percentuais. Os resultadosda simulação são apresentados na Tabela 6 e os requisitosde utilidade e dimensionamento de membrana para os exemplos2 a 5 são comparados na Tabela 7.<table>table see original document page 55</column></row><table><table>table see original document page 56</column></row><table>Os resultados das simulações acima, inclusive aárea superficial da membrana necessária e os requisitos deenergia da unidade de recuperação de nitrogênio (NRU) estãoresumidos na Tabela 7.
Tabela 7
<table>table see original document page 57</column></row><table>
Em comparação com o Exemplo 2, o Exemplo 3 mostraas mudanças nos requisitos de membrana e de compressão quepodem ser conseguidas, de acordo com as modalidadesdescritas aqui, onde o refrigerante misto é dividido antesde ir para o absorvedor. A necessidade de energia daunidade de recuperação de nitrogênio é reduzida de cerca de197 para 82 hp por milhão de pé cúbico padrão de gás docampo, junto com a redução na área da membrana para cercade 25 por cento daquela necessária no Exemplo 2. Esta é umaredução drástica, excedendo e muito o que alguém que sejaversado na técnica pode esperar ao puxar um fluxo de gásda unidade de refrigeração aberta isobárica para misturar emelhorando bastante a economia do processamento de NGL,onde tal economia pode permitir que mesmo pequenos camposcom gás com alto teor de nitrogênio, sejam colocados emprodução. O exemplo 4 inclui uma retirada lateral doabsorvedor para remover gás com baixo teor de nitrogênio dosistema de refrigeração aberto isobárico, e utiliza umamembrana de alta pressão, NRU, resultando em uma reduçãoadicional na área necessária da membrana, em comparação como Exemplo 3.O exemplo 5 ilustra os benefícios de integrar aunidade de remoção de nitrogênio ao sistema de refrigeraçãoaberta isobárico. Conforme é mostrado pelo exemplo 5, oequilíbrio total da instalação de processamento de gás podeser alterado, fornecendo mais produtos vendáveis, ao mesmotempo em que já menor consumo de energia e requerendo umaárea de membrana significativamente menor, em comparaçãocom o exemplo 2. No exemplo 5, a reciclagem de um gás combtu médio pode proporcionar uma alta recuperação de metano.No exemplo 5, apenas cerca de 3% do metano que entra éperdido como gás com baixo btu em um fluxo de purga denitrogênio. 0 consumo de energia também fica bem abaixodaquele do exemplo 2. Em comparação com o exemplo 2, oexemplo 4 recupera 4,7% mais metano, enquanto reduz ocavalo-de-força líquido da unidade de recuperação denitrogênio.
Conforme é mostrado pelos exemplos acima, aresposta do sistema refrigerante misto proporcionado pelasmodalidades descritas aqui, melhora bastante a separação denitrogênio e proporciona um sistema adaptável para oprocessamento de NGLs. 0 sistema de refrigeração abertoisobárico permite temperaturas menores de refrigeração semaumentar a razão de pressão de compressão de refrigeração.Adicionalmente, o sistema de refrigeração aberto isobáricopode ser explorado, proporcionando tanto a recuperação deNGL quanto a separação de nitrogênio, melhorando muito aeconomia para o processamento de NGL, em comparação com asoperações da técnica anterior, tendo uma recuperação de NGLconvencional em serie com a remoção de nitrogênio.
Os processos de acordo com as modalidadesdescritas aqui permitem temperaturas mais baixas a pressõesde sucção mais altas. Na maioria dos sistemas derefrigeração, é necessária uma pressão de sucção inferiorpara atingir temperaturas mais frias. No entanto,comparando o fluxo 35, o refrigerante misto, no Exemplo 2,o refrigerante misto está a uma temperatura de -85,3°C (-121,5°F) e uma pressão de 4 bar (57, 65 psia) , e tendo umataxa de fluxo de 1871 kg/h (4124 lb/h) ; no entanto, noexemplo 3, o refrigerante misto está a uma temperaturade -106,4°C (-159,5°F) e a uma pressão de 14,2 bar (206psia), e tem uma taxa de fluxo de 3646 kg/h (8039 lb/h). Aomanipular vantajosamente as composições do fluxo, osprocessos descritos aqui permitem que refrigerante mistoadicional seja produzido tendo um teor mais alto de metano,o que resulta em temperaturas mais baixas a pressões desucção mais altas. Tal processamento vantajosoproporcionado pelas modalidades descritas aqui permite aprodução de um gás natural essencialmente livre denitrogênio que pode ser exportado e misturado com gás comalto teor de nitrogênio, onde tal processamento proporcionaunidades de recuperação de nitrogênio que têm menor áreasuperficial de membrana e menor custo geral de processamento.
Conforme descrito acima, as modalidades descritasaqui se referem a um sistema para a separação eficienteentre o gás natural e o nitrogênio. Mais especificamente,as modalidades descritas aqui permitem a separaçãoeficiente entre o gás natural e o nitrogênio usandorefrigeração em circuito aberto isobárico.
Entre as vantagens dos processos descritos aqui,está aquela em que o refluxo para a coluna de destilação éenriquecido, por exemplo, de etano, o que reduz a perda depropano pela coluna de destilação. O refluxo também aumentaa fração molar de hidrocarbonetos mais leves, como etano,na coluna de destilação, o que torna mais fácil condensar ofluxo superior. Adicionalmente, os processos descritos aquiusam o líquido condensado na coluna de destilação duasvezes, uma vez como refrigerante a baixa temperatura e umasegunda vez, como um refluxo para a coluna de destilação.
Vantajosamente, as modalidades descritas aquipodem proporcionar a produção de fluxos vendáveis de gásnatural a partir de fluxos de gás produzidos contendo de 4moles percentuais de componentes inertes, usando um sistemade refrigeração de circuito aberto integrado a uma unidadede recuperação de nitrogênio. A integração de fluxos de gásnatural com alta pureza, de acordo com as modalidadesdescritas aqui, pode proporcionar menor necessidade deenergia e de área superficial da membrana, em comparaçãocom os processos típicos de separação de gás natural. Maisespecificamente, descobriu-se que, por meio da utilizaçãoapropriada de fluxos de processo, é possível produzir umfluxo de produto de gás natural que atende aos requisitosde composição, com excepcional eficiência do processousando as modalidades descritas aqui. A integração derefrigeração aberta isobárica e recuperação de nitrogênio,de acordo com as modalidades descritas aqui, permite o usovantajoso de fluxos com baixo teor de nitrogênio,resultando em separações eficientes que têm baixanecessidade de instalações, de área superficial demembrana, flexibilidade do processo e outras vantagens,conforme descrito acima. A integração da refrigeraçãoaberta isobárica e remoção de nitrogênio proporcionasinergias surpreendentes no processamento de gás natural emsérie com a remoção de nitrogênio. Os processos descritospodem, deste modo, permitir não apenas a separaçãoeficiente de fluxos de gás natural com baixo teor denitrogênio, como também fluxos de gás natural com alto teorde nitrogênio, o que não era economicamente possívelanteriormente.Embora a declaração inclua um número limitado demodalidades, aqueles que são versados na técnica, tendo obeneficio deste relatório, irão apreciar que outrasmodalidades podem ser previstas, sem que se afaste doescopo do presente relatório. Sendo assim, o escopo deveser limitado apenas pelas reivindicações anexas.

Claims (31)

1. Processo para a recuperação de líquidos de gásnatural compreendendo:fracionar um fluxo de gás que compreendenitrogênio, metano, etano e propano e outroshidrocarbonetos C3+, em pelo menos duas frações que incluemuma fração leve, compreendendo nitrogênio, metano, etano epropano, e uma fração pesada, compreendendo propano eoutros hidrocarbonetos C3+;separar a fração leve em pelo menos três frações,incluindo um fluxo superior rica em nitrogênio, uma fraçãoinferior livre de nitrogênio e uma fração lateral, com teorintermediário de nitrogênio, em um primeiro separador;a separação da fração livre de nitrogênio em umafração rica em propano e uma fração livre de propano em umsegundo separador;alimentar pelo menos uma parte da fração rica empropano no fracionamento como um refluxo;reciclar uma parte da fração livre de propanopara o primeiro separador; e a retirada de uma parte dafração livre de propano como um fluxo de produto delíquidos de gás natural.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, emque o fluxo de produto de líquidos de gás naturalcompreende 4 moles percentuais ou menos de nitrogênio.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 1,compreendendo adicionalmente mesclar pelo menos uma parteda fração lateral com teor intermediário de nitrogênio coma parte retirada para formar o fluxo de produto de líquidosde gás natural.
4. Processo, de acordo com a reivindicação 3, emque a mistura compreende 4 moles percentuais ou menos denitrogênio.
5. Processo, de acordo com a reivindicação 1,compreendendo adicionalmente a troca de calor entre dois oumais do fluxo de gás, da fração leve, da parte retirada, dafração rica em nitrogênio, da fração livre de nitrogênio,da fração com teor intermediário de nitrogênio e umrefrigerante.
6. Processo, de acordo com a reivindicação 1,compreendendo adicionalmente a separação de pelo menos umadentre a fração rica em nitrogênio e a fração com teorintermediário de nitrogênio em uma unidade de remoção denitrogênio para produzir um fluxo de gás natural livre denitrogênio e um fluxo de gás natural rico em nitrogênio.
7. Processo, de acordo com a reivindicação 6,compreendendo adicionalmente mesclar a parte retirada compelo menos uma parte de pelo menos uma dentre a fraçãolateral, o fluxo de gás natural livre de nitrogênio e ofluxo de gás natural rico em nitrogênio para formar o fluxode produto de líquidos de gás natural.
8. Processo, de acordo com a reivindicação 7, emque a mistura compreende 4 moles percentuais ou menos denitrogênio.
9. Processo para a recuperação de líquidos de gásnatural compreendendo:fracionar um fluxo de gás compreendendonitrogênio, metano, etano e propano e outroshidrocarbonetos C3+ em pelo menos duas frações, incluindouma fração leve compreendendo nitrogênio, metano, etano epropano, e uma fração pesada compreendendo propano e outroshidrocarbonetos C3+;separar a fração leve em pelo menos duas fraçõesincluindo uma fração rica em nitrogênio e uma fração livrede nitrogênio em um primeiro separador;separar a fração livre de nitrogênio em umafração rica em propano e uma fração livre de propano em umsegundo separador;alimentar pelo menos uma parte da fração rica empropano no fracionamento na forma de um refluxo;reciclar pelo menos uma parte da fração livre depropano no primeiro separador; separar a fração rica emnitrogênio em uma unidade de remoção de nitrogênio paraproduzir um fluxo de gás natural livre de nitrogênio e umfluxo de gás natural rico em nitrogênio.
10. Processo, de acordo com a reivindicação 9, emque o fluxo de gás compreende adicionalmente dióxido decarbono.
11. Processo, de acordo com a reivindicação 9,compreendendo adicionalmente a troca de calor entre dois oumais entre o fluxo de gás, a fração leve, uma parte dafração livre de propano, a fração rica em nitrogênio, afração livre de nitrogênio e um refrigerante.
12. Processo, de acordo com a reivindicação 9, emque o fluxo de gás compreende mais do que cerca de 4 molespercentuais de nitrogênio.
13. Processo, de acordo com a reivindicação 9, emque o fluxo de gás natural livre de nitrogênio compreende 4moles percentuais ou menos de nitrogênio.
14. Processo, de acordo com a reivindicação 9,compreendendo adicionalmente a combinação de pelo menos umaparte da fração livre de propano e do fluxo de gás naturallivre de nitrogênio para formar um fluxo de produto de gásnatural tendo 4 moles percentuais ou menos de nitrogênio.
15. Processo, de acordo com a reivindicação 9, emque a separação da fração leve compreende a separação dafração leve em pelo menos três frações incluindo uma fraçãosuperior rica em nitrogênio e livre de propano, uma fraçãoinferior livre de nitrogênio e rica em propano e uma fraçãolateral com teor intermediário de propano e nitrogênio.
16. Processo, de acordo com a reivindicação 15,compreendendo adicionalmente a combinação de pelo menos umaparte da fração lateral com o fluxo de gás natural livre denitrogênio para formar um fluxo de produto de gás naturaltendo 4 moles percentuais ou menos de nitrogênio.
17. Processo, de acordo com a reivindicação 9, emque a separação da fração rica em nitrogênio compreendeadicionalmente a produção de um fluxo de gás natural comteor intermediário de nitrogênio.
18. Processo, de acordo com a reivindicação 17,compreendendo adicionalmente a reciclagem de pelo menos umaparte do fluxo de gás com teor intermediário de nitrogêniono primeiro separador.
19. Processo, de acordo com a reivindicação 14,em que a separação da fração rica era nitrogênio compreendeadicionalmente a produção de um fluxo de gás natural comteor intermediário de nitrogênio.
20. Processo, de acordo com a reivindicação 19,compreendendo adicionalmente a reciclagem de pelo menos umaparte do fluxo de gás com teor intermediário de nitrogêniopara o primeiro separador.
21. Processo, de acordo com a reivindicação 20,compreendendo adicionalmente a troca de calor entre afração lateral e o fluxo de gás natural com teorintermediário de nitrogênio reciclado.
22. Processo, de acordo com a reivindicação 9, emque o primeiro separador é uma coluna de absorção.
23. Processo, de acordo com a reivindicação 9, emque a unidade de remoção de nitrogênio de nitrogêniocompreende pelo menos um estágio de separação por membrana.
24. Processo, de acordo com a reivindicação 9, emque o fluxo de gás natural livre de nitrogênio compreendeaté 15 moles percentuais de nitrogênio e em que o fluxo degás com alto teor de nitrogênio compreende ao menos 20moles percentuais de nitrogênio.
25. Processo, de acordo com a reivindicação 17,em que o fluxo de gás natural livre de nitrogêniocompreende até 15 moles percentuais de nitrogênio, o fluxo,de gás natural com teor intermediário de nitrogêniocompreende de cerca de 15 a cerca de 30 moles percentuaisde nitrogênio e em que o fluxo de gás conforme é mostradoalto teor de nitrogênio compreende ao menos 30 molespercentuais de nitrogênio.
26. (Figura 2+3) Processo para a recuperação delíquidos de gás natural compreendendo:fracionar um fluxo de gás que compreendenitrogênio, metano, eta.no e propano e outroshidrocarbonetos C3+, em pelo menos duas frações que incluemuma fração leve, compreendendo nitrogênio, metano, etano epropano, e uma fração pesada, compreendendo propano eoutros hidrocarbonetos C3+;separar a fração leve em pelo menos duas frações,incluindo uma fração rica em nitrogênio e uma fração livrede nitrogênio em um primeiro separador;comprimir e resfriar a fração livre denitrogênio;separar a fração livre de nitrogênio comprimida eresfriada em uma fração rica em propano e uma fração livrede propano em um segundo separador;alimentar pelo menos uma parte da fração rica empropano para o fracionamento na forma de um refluxo;reciclar pelo menos uma parte da fração livre depropano para o primeiro separador;troca de calor entre dois ou mais dentre o fluxode gás, a fração leve, uma parte da fração livre depropano, a fração rica em nitrogênio, a fração livre denitrogênio, a fração livre de nitrogênio comprimida eresfriada e um refrigerante; eseparar a fração rica em nitrogênio em umaunidade de remoção de nitrogênio compreendendo:separar a fração rica em nitrogênio emum primeiro estágio de separação por membrana paraproduzir um primeiro fluxo de gás natural livre denitrogênio e um primeiro fluxo de gás natural rico emnitrogênio;separar a fração rica em nitrogênio emum segundo estágio de separação por membrana paraproduzir um segundo fluxo de gás natural livre denitrogênio e um segundo fluxo de gás natural rico emnitrogênio; ereciclar pelo menos uma parte do segundofluxo de gás natural livre de nitrogênio para aseparação em um primeiro estágio de separação pormembrana.
27. Processo, de acordo com a reivindicação 26,em que a separação da fração rica em nitrogênio em umaunidade de remoção de nitrogênio compreende ainda pelomenos um dentre:comprimir e resfriar a fração rica em nitrogênioantes da separação no primeiro estágio de separação pormembrana;comprimir e resfriar o primeiro fluxo de gásnatural livre de nitrogênio até uma pressão de tubulação; ecomprimir e resfriar o segundo fluxo de gásnatural livre de nitrogênio antes da reciclagem.
28. (Figura 2 + 4) Processo para a recuperação delíquidos de gás natural compreendendo:fracionar um fluxo de gás que compreendenitrogênio, metano, etano e propano e outroshidrocarbonetos C3+, em pelo menos duas frações que incluemuma fração leve, compreendendo nitrogênio, metano, etano epropano, e uma fração pesada, compreendendo propano eoutros hidrocarbonetos C3 + ;separar a fração leve em pelo menos duas fraçõesque incluem uma fração rica em nitrogênio e uma fraçãolivre de nitrogênio em um primeiro separador;comprimir e resfriar a fração livre denitrogênio;separar a fração livre de nitrogênio comprimida eresfriada em uma fração rica em propano e uma fração livrede propano em um segundo separador;alimentar pelo menos uma parte da fração rica empropano no fracionamento na forma de um refluxo;reciclar pelo menos uma parte da fração livre depropano para o primeiro separador;trocar calor entre dois ou mais dentre o fluxo degás, a fração leve, uma parte da fração livre de propano, afração rica em nitrogênio, a fração livre de nitrogênio, afração livre de nitrogênio comprimida e resfriada e umrefrigerante; eseparar a fração rica em nitrogênio em umaunidade de remoção de nitrogênio compreendendo:separar a fração rica em nitrogênio emum primeiro estágio de separação por membranapara' produzir um primeiro fluxo de gás naturallivre de nitrogênio e um primeiro fluxo de gásnatural rico em nitrogênio;separar a fração rica em nitrogênio emum segundo estágio de separação por membrana paraproduzir um segundo fluxo de gás livre denitrogênio e um segundo fluxo de gás natural ricoem nitrogênio;recuperar o primeiro fluxo de gásnatural livre de nitrogênio como um fluxo deproduto de gás natural com alto btu;recuperar o segundo fluxo de gásnatural livre de nitrogênio como um fluxo deproduto de gás natural com btu intermediário; erecuperar o segundo fluxo de gásnatural rico em nitrogênio como um fluxo deproduto de gás natural com baixo btu.
29. Processo, de acordo com a reivindicação 26,em que a separação da fração rica em nitrogênio em umaunidade de remoção de nitrogênio compreende adicionalmentepelo menos um de:comprimir e resfriar o primeiro fluxo de gásnatural livre de nitrogênio até uma pressão de tubulaçãoantes da recuperação de um fluxo de produto de gás naturalcom alto btu; ecomprimir e resfriar o segundo fluxo de gásnatural com btu intermediário.
30. (Figura 5) Processo para a recuperação delíquidos de gás natural compreendendo:fracionar um fluxo de gás compreendendonitrogênio, metano, etano e propano e outroshidrocarbonetos C3+ em pelo menos duas frações, incluindouma fração leve compreendendo nitrogênio, metano, etano epropano, e uma fração pesada compreendendo propano e outroshidrocarbonetos C3+;separar a fração leve em pelo menos duas fraçõesincluindo uma fração rica em nitrogênio e uma fração livrede nitrogênio em um primeiro separador;comprimir e resfriar a fração livre denitrogênio;separar a fração livre de nitrogênio comprimida eresfriada em uma fração rica em propano e uma fração livrede propano em um segundo separador;alimentar pelo menos uma parte da fração rica empropano para o fracionamento na forma de um refluxo;alimentar uma parte da fração livre de propano noprimeiro separador;retirar uma parte da fração livre de propano;realizar a troca de calor entre dois ou maisdentre fluxo de gás, fração leve, uma parte da fração livrede propano, a fração rica em nitrogênio, a fração livre denitrogênio, a parte retirada, a fração livre de nitrogêniocomprimida .e resfriada e um refrigerante; eseparar a fração rica em nitrogênio em umaunidade de remoção de nitrogênio compreendendo:separar a fração rica em nitrogênio emum primeiro estágio de separação por membranapara produzir um primeiro fluxo de gás naturallivre de nitrogênio e um primeiro fluxo de gásnatural rico em nitrogênio.separar a fração rica em nitrogênio emum segundo estágio de separação para produzir umsegundo fluxo de gás natural livre de nitrogênioe um segundo fluxo de gás rico em nitrogênio; ereciclar pelo menos uma parte dosegundo fluxo de gás livre de nitrogênio para aseparação em um primeiro estágio de separação pormembrana; emisturar a parte retirada e o primeiro fluxo degás natural livre de nitrogênio para formar um fluxo deproduto de gás.
31. (Figura 6) Processo para a recuperação delíquidos de gás natural compreendendo:fracionar um fluxo de gás compreendendonitrogênio, metano, etano e propano e outroshidrocarbonetos C3+ em pelo menos duas frações, incluindouma fração leve compreendendo nitrogênio, metano, etano epropano, e uma fração pesada compreendendo propano e outroshidrocarbonetos C3+;separar a fração leve em pelo menos três fraçõesincluindo uma fração rica em nitrogênio, uma fração comteor intermediário de nitrogênio e uma fração livre denitrogênio em um primeiro separador;comprimir e resfriar a fração livre denitrogênio;separar a fração livre de nitrogênio comprimida eresfriada em uma fração rica em propano e uma fração livrede propano em um segundo separador;alimentar pelo menos uma parte da fração rica empropano para o fracionamento na forma de um refluxo;reciclar pelo menos uma parte da fração livre depropano no primeiro separador;efetuar a troca de calor entre dois ou maisdentre o fluxo de gás, a fração leve, uma parte da fraçãolivre de propano, a fração rica em nitrogênio, a fraçãolivre de nitrogênio, a fração livre de nitrogêniocomprimida e resfriada, a fração com teor intermediário denitrogênio e um refrigerante; eseparar a fração rica em nitrogênio em umaunidade de remoção de nitrogênio compreendendo:separar a fração rica em nitrogênio emum primeiro estágio de separação por membranapara produzir um primeiro fluxo de gás naturallivre de nitrogênio e um primeiro fluxo de gásnatural rico em nitrogênio;separar a fração rica em nitrogênio emum segundo estágio de separação por membrana paraproduzir um segundo fluxo de gás natural livre denitrogênio e um segundo fluxo de gás natural ricoem nitrogênio; ereciclar pelo menos uma parte dosegundo fluxo de gás natural livre de nitrogêniopara a separação em um primeiro estágio deseparação por membrana; emisturar a fração com teorintermediário de nitrogênio e o primeiro fluxo degás natural livre de nitrogênio para formar umfluxo de produto de gás natural.
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Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9574713B2 (en) 2007-09-13 2017-02-21 Battelle Energy Alliance, Llc Vaporization chambers and associated methods
US9217603B2 (en) 2007-09-13 2015-12-22 Battelle Energy Alliance, Llc Heat exchanger and related methods
US8061413B2 (en) 2007-09-13 2011-11-22 Battelle Energy Alliance, Llc Heat exchangers comprising at least one porous member positioned within a casing
US8899074B2 (en) * 2009-10-22 2014-12-02 Battelle Energy Alliance, Llc Methods of natural gas liquefaction and natural gas liquefaction plants utilizing multiple and varying gas streams
US9254448B2 (en) 2007-09-13 2016-02-09 Battelle Energy Alliance, Llc Sublimation systems and associated methods
US8555672B2 (en) 2009-10-22 2013-10-15 Battelle Energy Alliance, Llc Complete liquefaction methods and apparatus
US8627681B2 (en) * 2009-03-04 2014-01-14 Lummus Technology Inc. Nitrogen removal with iso-pressure open refrigeration natural gas liquids recovery
US9295940B2 (en) 2010-02-17 2016-03-29 Fluor Technologies Corporation Configurations and methods for high pressure acid gas removal in the production of ultra-low sulfur gas
CN102925213B (zh) * 2011-08-09 2015-01-07 中国石油化工股份有限公司 一种含轻烃石油化工气体的处理方法
JP5132822B1 (ja) * 2012-03-27 2013-01-30 大陽日酸株式会社 蒸留装置
US10655911B2 (en) 2012-06-20 2020-05-19 Battelle Energy Alliance, Llc Natural gas liquefaction employing independent refrigerant path
KR101392894B1 (ko) * 2012-07-23 2014-05-12 대우조선해양 주식회사 천연가스의 질소 제거시스템
KR101392895B1 (ko) * 2012-07-23 2014-05-12 대우조선해양 주식회사 바이패스부를 구비한 천연가스의 질소 제거시스템 및 방법
WO2014018045A1 (en) * 2012-07-26 2014-01-30 Fluor Technologies Corporation Configurations and methods for deep feed gas hydrocarbon dewpointing
US9671162B2 (en) 2012-10-24 2017-06-06 Fluor Technologies Corporation Integration methods of gas processing plant and nitrogen rejection unit for high nitrogen feed gases
EP3052586B1 (en) * 2013-10-09 2022-06-15 Lummus Technology Inc. Split feed addition to iso-pressure open refrigeration lpg recovery
US9487458B2 (en) * 2014-02-28 2016-11-08 Fluor Corporation Configurations and methods for nitrogen rejection, LNG and NGL production from high nitrogen feed gases
CA2942675C (en) 2014-03-14 2024-01-09 Lummus Technology Inc. Process and apparatus for heavy hydrocarbon removal from lean natural gas before liquefaction
US9816754B2 (en) * 2014-04-24 2017-11-14 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated nitrogen removal in the production of liquefied natural gas using dedicated reinjection circuit
CN104087357B (zh) * 2014-07-16 2018-02-27 北京安珂罗工程技术有限公司 一种从天然气液化过程中脱除重烃的方法和系统
US9714925B2 (en) * 2014-11-20 2017-07-25 Saudi Arabian Oil Company Simulataneous gas chromatograph analysis of a multi-stream natural gas upgrade generated through a multi-membrane process
CN105987579B (zh) * 2015-02-02 2018-09-04 上海宝钢气体有限公司 从甲烷混合气中同时制取压缩天然气和液化天然气的方法
WO2016126159A2 (en) * 2015-02-03 2016-08-11 Ilng B.V. System and method for processing a hydrocarbon-comprising fluid
KR101672196B1 (ko) * 2015-06-08 2016-11-03 삼성중공업 주식회사 연료가스 공급시스템
DE102015004120A1 (de) * 2015-03-31 2016-10-06 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zum Abtrennen von Stickstoff aus einer Kohlenwasserstoff-reichen Fraktion
US10928128B2 (en) * 2015-05-04 2021-02-23 GE Oil & Gas, Inc. Preparing hydrocarbon streams for storage
US9816752B2 (en) * 2015-07-22 2017-11-14 Butts Properties, Ltd. System and method for separating wide variations in methane and nitrogen
CN105135820B (zh) * 2015-09-22 2017-10-24 中科瑞奥能源科技股份有限公司 利用含空气瓦斯制取lng的方法以及系统
DE102015117211B8 (de) * 2015-10-08 2016-12-29 Kastanienbaum GmbH Roboterarm mit Eingabeelementen
US10449485B2 (en) 2015-10-09 2019-10-22 Ngk Insulators, Ltd. Method of producing nitrogen-depleted gas, method of producing nitrogen-enriched gas, method of nitrogen separation, and system of nitrogen separation
US11402155B2 (en) 2016-09-06 2022-08-02 Lummus Technology Inc. Pretreatment of natural gas prior to liquefaction
CN108826833B (zh) * 2018-05-09 2020-05-26 常州大学 一种天然气杂质分离回收装置
CN110540882A (zh) * 2019-08-28 2019-12-06 四川杰瑞恒日天然气工程有限公司 一种天然气液化装置脱氮的方法
US11650009B2 (en) 2019-12-13 2023-05-16 Bcck Holding Company System and method for separating methane and nitrogen with reduced horsepower demands
US11378333B2 (en) 2019-12-13 2022-07-05 Bcck Holding Company System and method for separating methane and nitrogen with reduced horsepower demands
US20230076428A1 (en) * 2021-09-02 2023-03-09 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated nitrogen rejection for liquefaction of natural gas
CN116355664A (zh) * 2021-12-28 2023-06-30 北京思践通科技发展有限公司 含甲烷气体的净化方法
CN114353433B (zh) * 2022-01-14 2024-06-07 北京石油化工工程有限公司 一种氮循环制冷合成气深冷分离装置及系统
CN115420063A (zh) * 2022-09-20 2022-12-02 四川蜀道装备科技股份有限公司 一种液化天然气提取高纯甲烷的装置及方法
WO2025072273A1 (en) 2023-09-26 2025-04-03 Chart Energy & Chemicals, Inc. Methane purification system and method
EP4597013A1 (de) 2024-01-30 2025-08-06 Linde GmbH Verfahren zum abtrennen von kohlendioxid aus erdgas

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2874184A (en) 1957-05-13 1959-02-17 Shell Dev Preparation of 1-halophosphonic acids
DE1268162B (de) * 1965-07-28 1968-05-16 Linde Ag Verfahren zum Zerlegen eines Gasgemisches
US3874184A (en) * 1973-05-24 1975-04-01 Phillips Petroleum Co Removing nitrogen from and subsequently liquefying natural gas stream
US4936887A (en) * 1989-11-02 1990-06-26 Phillips Petroleum Company Distillation plus membrane processing of gas streams
US5325673A (en) * 1993-02-23 1994-07-05 The M. W. Kellogg Company Natural gas liquefaction pretreatment process
US5685170A (en) * 1995-11-03 1997-11-11 Mcdermott Engineers & Constructors (Canada) Ltd. Propane recovery process
US6401486B1 (en) * 2000-05-18 2002-06-11 Rong-Jwyn Lee Enhanced NGL recovery utilizing refrigeration and reflux from LNG plants
US6367286B1 (en) * 2000-11-01 2002-04-09 Black & Veatch Pritchard, Inc. System and process for liquefying high pressure natural gas
US6428606B1 (en) * 2001-03-26 2002-08-06 Membrane Technology And Research, Inc. Membrane gas separation process with compressor interstage recycle
US6742358B2 (en) * 2001-06-08 2004-06-01 Elkcorp Natural gas liquefaction
US6425267B1 (en) * 2001-07-27 2002-07-30 Membrane Technology And Research, Inc. Two-step process for nitrogen removal from natural gas
US6758060B2 (en) * 2002-02-15 2004-07-06 Chart Inc. Separating nitrogen from methane in the production of LNG
US6630011B1 (en) * 2002-09-17 2003-10-07 Membrane Technology And Research, Inc. Nitrogen removal from natural gas using two types of membranes
US6662589B1 (en) 2003-04-16 2003-12-16 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated high pressure NGL recovery in the production of liquefied natural gas
US6978638B2 (en) * 2003-05-22 2005-12-27 Air Products And Chemicals, Inc. Nitrogen rejection from condensed natural gas
FR2855526B1 (fr) 2003-06-02 2007-01-26 Technip France Procede et installation de production simultanee d'un gaz naturel apte a etre liquefie et d'une coupe de liquides du gaz naturel
JP4599362B2 (ja) 2003-10-30 2010-12-15 フルオー・テクノロジーズ・コーポレイシヨン 自在ｎｇｌプロセスおよび方法
US7234322B2 (en) * 2004-02-24 2007-06-26 Conocophillips Company LNG system with warm nitrogen rejection
US7266976B2 (en) * 2004-10-25 2007-09-11 Conocophillips Company Vertical heat exchanger configuration for LNG facility
EP1715267A1 (en) * 2005-04-22 2006-10-25 Air Products And Chemicals, Inc. Dual stage nitrogen rejection from liquefied natural gas
US7604681B2 (en) * 2006-05-26 2009-10-20 Lummus Technology, Inc. Three-stage membrane gas separation process
US9528759B2 (en) * 2008-05-08 2016-12-27 Conocophillips Company Enhanced nitrogen removal in an LNG facility
US8209997B2 (en) * 2008-05-16 2012-07-03 Lummus Technology, Inc. ISO-pressure open refrigeration NGL recovery
US8627681B2 (en) * 2009-03-04 2014-01-14 Lummus Technology Inc. Nitrogen removal with iso-pressure open refrigeration natural gas liquids recovery

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