JPS6323988A - 天然ガス液の回収方法 - Google Patents

天然ガス液の回収方法

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JPS6323988A
JPS6323988A JP62167974A JP16797487A JPS6323988A JP S6323988 A JPS6323988 A JP S6323988A JP 62167974 A JP62167974 A JP 62167974A JP 16797487 A JP16797487 A JP 16797487A JP S6323988 A JPS6323988 A JP S6323988A
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gas stream
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ジヨージ・ジヨゼフ・モントゴメリ・ザ・フオース
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は精油所燃料ガス流、特にイナート（水素）含量
及び二酸化炭素濃度の高いガス流から天然ガス液を回収
する方法に関する。
従来の技術 精油所燃料ガス流からエタン、プロピレン、プロパン、
ブチレン、ブタン及びそれより重質成分等の天然ガス液
を回収することは、液体生成物の価値が燃料ガスの価値
よりも増大していることにより経済的に利益がある。現
在、プロピレン、ブチレン、ブタン及びそれより重質の
成分は、エタン或はプロパンよりも高い増分価値を有す
ることにより特に利益がある。
燃料ガス流中に二酸化炭素が存在することは、経済的に
回収可能なＮＧＬ生成物のパーセンテージに有意な役割
を果す。通常、燃料中に二酸化炭素が多い程、この二酸
化炭素の凍結を避けるために、二酸化炭素の濃度レベル
及び温度に一層注意を払わなければならない。二酸化炭
素濃度が高くない燃料流を含む多くの場合において、プ
ロセスの温度を下げることによって一層高い回収率を達
成し得ることがしばしばある。しかし、これは、燃料流
中にＣｏ、が相肖量ある場合、固体の二酸化炭素が生成
することにより、容易に行なうことができない。ＮＧＬ
＠収ユニツユニット流でのＣＯ：の除去はアミン（ＤＥ
Ａ或はＭＥＡ）によって行なうことができる。これはＮ
ＧＬ回収ユニットのコールドセクションにおいて固体Ｃ
Ｏ！が生成する問題を排除するが、プロセスの設備及び
運転賛を相当に増大することになる。
二酸化炭素に加えて、精油所燃料ガス中の水素モ／Ｉ／
１！！に度が高い（３０〜６０％）ことがしばしばある
。この水素は、代表的なＮＧＬ回収ユニットにおいて遭
遇する通常の温度及び圧力において不凝縮性ガスとして
働く。その結果、この高いモル濃度の水素により、メタ
ンが最も揮発性の成分である送込ガスを用いた匹敵し得
るＮＧＬ回収速度について要求されるよりも高い圧力（
８００ｐｓｉ（５６Ｑ／ｃ＊２　）　）及び低イ温度（
−１６０″Ｆ（−１０７℃））を必要とする。水素に富
んだ流れ中にＣＯ８が存在することはＮＧＬ回収パーセ
ンテージをメタンに富んだ流れについて予期されるより
もなお低いレベルに制限する働きをする。
経済的なＮＧＬ回収パーセンテージを制限する別の要因
はＮＧＬ成分の価値が燃料の価値を越える増分である。
現在、エタン及びプロパンの利益値が低く、プロピレン
、ブチレン、ブタン及びそれより重質の成分の利益値が
相対的に高い。これより理想的なプロセスは価値の低い
エタン及びプロパンを除き、価値の高い成分を回収する
。しかし、価値の高いプロピレンの回収は、ブｂピレン
がプロパンより揮発性であるため、価値の低いプ・パン
の回収が余儀なく付随して“生ずる。１〜嗜と１留塔に
おいて価値の低いエタンを除くことは、また価値の高い
プロピレンをも一部除かないでは可能でない。エタンの
排除は標準ターボ−エキスパンダープラントにおいて実
行し得るが、流れの水素濃度が高いことにより運転温度
を極めて低いものにする。これらの低い温度は、未還流
のターボ−エキスパンダープラント脱エタン装置におい
て行なわれるプロピレン排除を補償するのに必要である
。
脱エタン装置の塔頂における古典的還流系もまた、低い
運転温度レベルを必要とすることにより経済的でない。
必要とする温度レベル（およそ−１６０″Ｆ（−１０７
℃））における冷凍（ｒ＠ｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ）を
与えるための冷凍系の費用は禁止的になる。加えて、Ｃ
Ｏ，がプロセス中に存在するならば、この濁度レベルで
固体生成が起こり、それにより運転を中断させることに
なる。液体原料を極低温基の頂部に供給するスキームが
いくつか提案された。
これらのスキームは匹敵し得る回収率についてわずかに
高い温度を可能にするが、プルセススキームが真の還流
系でないことから、使用が限られる。
その上、塔の頂部への液体原料の流量或は流れの温度或
は両者は他のプロセスＸ！縛によって制限される。
知られている別の系は米国特許４，５０ス１゛３３号及
びオイルアンドガスジャーナル、１９８５年６月３日シ
ュアイブニー、カーン（５ｅｈｕａｉｂ　Ａ。
Ｋｈａｎ　）とカルガリ在エッソリソーシズヵナダリミ
テッドとの著、表題「エキスパンダーガスプロセシング
プラントコンパ−テッド」なる論文にモ記載されている
。しかし、この系はメタンに富んだガス流に向けている
が、水素或は二酸化炭素濃度を全く欠いている。本プロ
セスが扱うのは、正確に、燃料供給流中に水素及び二酸
化炭素を含むことから生じる複雑化した問題である。
よって、本発明の目的は、付９して回収されるエタン及
びそれより軽質の成分を除がないでプロピレン及びそれ
より重質の成分を高いパーセンテージで回収し及び標準
のターボエキスパンダープラントにより固体のＣ０２が
形成される）温度にそれ程接近しないでそのようにする
ことである。提案したプロセスはこの方法を用いて粗Ｎ
ＧＬ流をプロピレン及びそれより重質成分の高い回収パ
ーセンテージで生成する。本プロセスの１つの独特な特
徴は、粗生成物を第２蒸留ユニツトに送り、そこでエタ
ン及びそれより軽質の成分を除くことを含む。第２塔の
塔頂には、メタン及び水素が少量存在するにすぎない。
これＫより、古典的還流系を適度の冷凍温度レベルで使
用することが可能（なる。第２塔塔頂からの排除された
エタンを第１塔からの残ガスと混合してもよく、或は凝
縮させ及び過冷却しく　５ａｂｅｏｏｌ）　、第１塔へ
の頂部原料として用いて回収レベルを更に高めてもよい
。
本発明の別の目的は、イナート（水素）含量及び二酸化
炭素含量の高い燃料ガス流から天然ガス液を抜出し及び
従来可能であったよりも低い圧力下及び高い温度でそれ
を行ない、それによりＣＯｌを凝固させる問題を排除す
ることである。
本発明に従えば、水素及び二酸化炭素含量の高い燃料流
から天然ガス液を、初めに該燃料流をおよそ３００　ｐ
ａｌ　（２１ｋｆ／ｃｒｒｒ”　）　（Ｍ（１１用の系
についてａ　ｏ　ｏ　ｐｍｌ（ｓ　６ｋｙ／ｃｒｒｒ”
　）Ｋ比べて）に圧縮し及びこの流れをおよそ−４５’
Ｆ　（−４５°Ｃ）Ｋ冷却することによって回収する。
その後、この流れを高圧分離装置に供給し、そこで液体
を脱メタン装置の下方供給トレーに供給し及び蒸気をタ
ーボ−エキスパンダーに通して膨張させて温度もまた約
−１００″Ｆ（−７３°Ｃ）Ｋ降下させる。エキスパン
ダー排気を脱エタン装置塔頂生成物流とクロス交換させ
てエキスパンダー排気を約−９７′Ｆ（−７２°Ｃ）に
緩め及び脱エタン装置塔頂生成物流を約−９５″Ｆ（−
７１°Ｃ）に冷却する。エキスパンダー排気は、次いで
脱メタン装置の頂部に入る。
この脱メタン装置からの残ガス（水素、窒素、メタン）
を温度約−１０６’Ｆ（−７７℃）（慣用系の場合の一
１６０’Ｆ（−１０７°Ｃ）に比較して）において取り
出し及び流入ガス流とクロス交換させた後に、この暖め
られた残ガス（およそ７５′Ｆ（２４°Ｃ））を精油所
燃料系に送出する。脱メタン装置ボトムス生成物を圧力
的５７５　ｐｓｌ（２＆４ｋｉ／♂）Ｋ吐出し、次いで
流入口ｍ１ｓｔ）ガス流及び脱エタン装置ボトムス生成
物とクロス交換させ次後に温度を約１１３″Ｆ（４５“
Ｃ）に上げて脱エタン装置に入れる。温度約１６０７（
７１℃）の脱エタン装置ボトムス生成物を温度約７５″
Ｆ（２４℃）の脱メタン化ボトムス生成物とクロス交換
させ次後に、この脱エタン装置生成物を温度約８５’Ｆ
（２９°Ｃ）において他の場所に送出する。次いで、脱
エタン装置からの頂部蒸気のいくらか（約２９’Ｆ（−
ｔ７°Ｃ）＞ｆ約−９４’Ｆ（−７０℃）に冷却した後
に脱メタン装置に入れ、これらの頂部蒸気の残りの部分
を温度約２２’Ｆ（−５，６°Ｃ）で脱エタン装置に循
環させて戻す。
本プロセスにおいて冷凍系を用いて汎大ガス流のチリン
グを助成し及び脱エタン装置コンデンサーデユーティ−
を与える。
図の詳細な説明 第１図ｔ−カ照すれば、回収プロセス１０、圧縮プロセ
ス１２、冷凍プロセス１４１：示す。初めの圧縮プロセ
ス１２に関して出発すると、水素に富んだガス流をプロ
セス１２に供給する精油所燃料ガス流入口１６を示す。
この流れは、通常水素４０％と、メタン４０％と、二酸
化炭素３％とを含み、残り１７％は天然ガス液のそれよ
り重質の成分、例えばエタン、プロピレン、プロパン等
である。例示する通りに、入口１６は管路１８．２０及
び２２を含むが、他の追加の管路を入れてもよく、或は
所望なら、管路を少なくしてそのように用いてもよい。
本具体例を例示する目的にかかわらず、これらの管路は
この水素に冨んだ燃料流を可変圧１１３〜３７５　ｐｓ
ｌｍ　（７，９５〜２　＆４ｋｊＬ／ｄＡ）下、温度１
００’Ｆ（３８°Ｃ）において供給すると言い得るが、
これらの値は変わり得る。
図示する通りに、入口管路１８をスクラバー２４に供給
し、そこで燃料流から同伴液を除く。
その後、スクラバーからの蒸気を圧縮機２６で圧縮して
１４７’Ｆ（６４°Ｃ）において約１５０　ｐａｌ（１
，８〜１１ｋｙ／ｃｒｎ”　）　Ｋする。この蒸気は、
次いで熱交換器２日で冷却した後に、圧力１４５　ｐｓ
ｌ（１０に）／♂）の管路２０を接合し、スクラバー３
０に入る。所望ならば、バイパス管路３２が管路１８の
原燃料をしてスクラバー２４、圧縮機２６、熱交換器２
８、スクラバー５０をバイパスさせる。
管路３４はスクラバー５０（燃料を管路１Ｂ及び２０か
ら供給する）からの蒸気をエキスパンダー／圧縮機３６
の圧縮機側に輸送した後にこの蒸気を再び冷却し及び洗
浄する。この圧縮プロセス１２は、図示する通りに、管
ｊ’１８．２０及び２２の各々を洗浄してしまうまで続
き、圧力は約５１５　ｐｓｉ　　（２２，２にルり一）
である。この圧縮し、洗浄した燃料を脱水装置３Ｂで脱
水し及びフィルター４０で濾過した後に管路４２でこの
図式のプロセス１０部分に送出する。
管路４２は流入ガスクーラー４４に入り、そこで燃料を
流入温度約８５’Ｆ（２９°Ｃ）から流出温度約−４５
″Ｆ（−４ｓ℃）に冷却する。この流入ガスは圧力約３
００　ｐｓｔ　（２１ｋｙ／ｃｒｔｒ”　）であり、こ
れを次いで高圧分離装［４６に送出し、そこで凝縮液と
未凝縮ガスとを分離する。高圧分離装置４６の塔底から
の液は脱メタン装置塔４８の下方供給トレーに流れる。
この液の圧力をバルブ５０により高圧分離装置圧から脱
メタン装置圧に下げる。代りの具体例では、バルブ５０
をタービンに代えそれにより動力を発生させてプロセス
１０．１２或は１４の内の任意の色々の場所で使用する
ことができる。
高圧セパレーター４６の頂部からの蒸気はエキスパンダ
ー／圧縮機３６の膨張側に流れ、そこで蒸気圧を流入圧
約２７５　ｐａｌ　（１９，５ｋＰ／ａｒｔ’　）から
脱メタン装置の運転圧である約８５ｐｓｌ（４０に）／
ａｎ”　）に下げる。この膨張した蒸気は温度約−１０
４″Ｆ　（−７６°Ｃ）を有し、脱メタン装置４８の中
間供給トレーに直接流れてもよく或は初めに脱エタン化
塔頂生成物流５２とクロス交換させてもよい。このクロ
ス交換は脱エタン装置コンデンサー５４において行なわ
れた後に、この分離した蒸気を温度約−９７’Ｆ（−７
２°Ｃ）で脱メタン装置４８に向ける。
脱メタン装置４８からの水素、窒素、メタンから成り温
度約−１０６’Ｆ（−７７°Ｃ）の頂部残ガス９６を、
次いで流入ガスクーラー４４において流入ガス流とクロ
ス交換させる。この残ガスの流出温度、およそ７５’Ｆ
（２４°Ｃ）及び６５　ｐｓｌ（４，６ｋ）／ｃｎｒ”
　）は、該ガスを後に使用するためによそへ送出するよ
うなものである。
メタンより重質のそれらの化合物から成る脱メタン装置
ボトムス生成物はボＦムスポンプ６０に流れ、該ポンプ
６０は生成物の圧力を上昇させて約３７５　ｐｓｔ　（
２４４ｋｙ／ｉ　）の脱エタン装置運転圧にする。温度
約−７″Ｆ（−２２℃）のこのボトムス生成物５８も入
口ガスクーラー４４において流入ガスとクロス交換させ
て流出温度約７５′Ｆ（２４℃）を生ずる。この液体は
脱メタン装置４８の上流の流入ガスクーラー４４を通っ
て流れ、次いでボトムス原料交換器６２を通って流れた
後に脱エタン装置６４の中間部に流入する。
プロピレン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等
を含む脱エタン装置ボトムス生成物６６は温度約１６０
’Ｆ（７１°Ｃ）で脱エタン装＠６４を出る。このボト
ムス生成物をボトムス原料交換器６２において脱メタン
装置ボトムス生成物５８とクロス交換させた後に、この
脱エタン化ボトムス生成物を温度約８５’Ｆ（２９°Ｃ
）においてよそに輸送する。
エチレン、エタン、二酸化炭素から成る脱エタン装置塔
頂生成物流５２は温度約２９″Ｐ（−１７”ｃ　＞及び
圧力約３６５ｐ露１　（２５，７ｋｊＬ／ｄ）である。
この流れは脱エタン装置コンデンサー５４に進み、そこ
で冷凍プロセス１４及びエキスパンダー／圧縮機３６の
膨張側からのコールド膨張蒸気とクロス交換されて約−
９４’Ｆ（−７０°Ｃ）に冷却される。このチリングの
後に、脱エタン装置塔頂生成物流５２の一部は脱メタン
装置４８の頂部に進み、他方、流れ５２の別の部分を温
度約２２’Ｆ　（−５，６℃）で脱エタン装置６４に循
環させて戻す。
脱メタン装置４８に関し、供給場所の間及びホ。
トムスセクションにおいて充填セクション或はトレーを
使用することができる。任意の数のサイドヒーター６８
を必要とする通りＫｍ人ガスクーラー４４に対して及び
経済が許す通りに用いることができる。
脱エタン装置６４についてのりぎイラーテユーテイは外
部加熱源、例えば冷凍プリセス１４から、或は流入ガス
クーラー４４の排出クーラーから供給することができる
。また、サイドヒーター（図示せず）を脱メタン装置塔
のボトムスセクションにおいて採用してプロセス全体の
エネルギー効率を高めることもできる。
流入供給流が、圧縮プロセス１２による送込圧縮を必要
としないような十分く高い圧力において利用し得るなら
ば、本プロセスの変法が必要である。この場合、エキス
パンダー／圧縮機３６の膨張側からのエネルギーを入口
ガスクーラー４４の下流の残ガス５６圧縮に適用し、そ
れにより脱メタン装置の運転圧を低下することができる
。代りに、エネルギーを冷凍プロセス１４における駆動
圧縮機に適用することができる。
冷凍プロセス１４はエコノマイザ−７０及び低圧冷媒ド
ラム７２を加入させて流入ガスクーラー４４を通って流
れる流入ガスを冷却するのを助成する。このプロセス１
４は、また、脱エタン装置コンデンサー５４において脱
エタン装置塔頂生成物流５２を冷却するのを助成する。
添付図は水素及び二酸化炭素含量の高い燃料流から天然
ガス液を回収するプロセスを例示する略フローチャート
である。
１０：回収プロセス １２：圧縮プロセス １４：冷凍プロセス ２４．３０ニスクラパー ５８：脱水装置 ４０：フィルター ４４：流入ガスクーラー ４６：高圧分離装置 ４８：脱メタン装置 ６４：脱エタン装置 ７０：エコノマイザー ７２・：低圧冷媒ドラム

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、水素及び二酸化炭素含量の高い燃料ガス流を脱水し
    ； 該燃料ガス流を通常２１ｋｇ／ｃｍ＾２（３００ｐｓｉ
    ）の圧力に圧縮し； 該燃料ガス流を流入ガスクーラーで通常−４３℃（−４
    ５°Ｆ）に冷却し； 該冷却し、圧縮した燃料ガス流を主に液体流と主に蒸気
    流とに分離し； 該液体及び蒸気流の圧力を別々に下げ及び該分離流を脱
    メタン装置に供給し； 該蒸気流を温度を上げた後に脱メタン装置に供給し； 該脱メタン装置の頂部からコールド脱メタン化残ガスを
    取り出し及び該流入ガスクーラーにおいて該残ガスを該
    燃料ガス流とクロス交換させて該燃料ガス流を冷却し； 該脱メタン装置の底部からコールド脱メタン化ボトムス
    生成物を取り出し及び該流入クーラーにおいて該脱メタ
    ン化ボトムス生成物を該燃料ガス流とクロス交換させて
    該燃料ガス流を冷却し；該入口ガスクーラーの下流の該
    脱メタン化ボトムス生成物をクロス交換させ及び該クロ
    ス交換した脱メタン化ボトムス生成物を脱エタン装置に
    供給し； 該脱エタン装置の底部から脱エタン化ボトムス生成物を
    取り出し、該エタン化ボトムス生成物を該脱メタン化ボ
    トムス生成物とクロス交換させて該脱エタン化ボトムス
    生成物の温度を下げ及び該脱メタン化ボトムス生成物の
    温度を上げた後に該脱メタン化ボトムス生成物を該脱エ
    タン装置に供給し； 該脱エタン装置の頂部から脱エタン化塔頂生成物を取り
    出し、該脱エタン化塔頂生成物を該蒸気流とクロス交換
    させて該脱エタン化塔頂生成物の温度を下げ及び該蒸気
    流の温度を上げた後に両方を該脱メタン装置に供給する 工程を含む燃料ガス流から天然ガス液を回収する方法。 ２、更に前記燃料ガス流を洗浄した後に前記入口ガスク
    ーラーにおいて該ガス流を冷却する工程を含む特許請求
    の範囲第１項記載の方法。 ３、更に前記燃料ガス流を濾過した後に該ガス流を前記
    流入ガスクーラーにおいて冷却する工程を含む特許請求
    の範囲第２項記載の方法。 ４、前記燃料ガス流を高圧分離装置において主に液体流
    と主に蒸気流とに分離する特許請求の範囲第３項記載の
    方法。 ５、更に前記燃料ガス流の温度を下げる手段として冷凍
    を含む特許請求の範囲第４項記載の方法。 ６、前記燃料ガス流が通常水素４０％と、メタン４０％
    と、二酸化炭素３％と、重質成分１７％とで構成される
    特許請求の範囲第５項記載の方法。 ７、前記燃料ガス流の初期条件が２９℃（８５°Ｆ）に
    おいて２１ｋｇ／ｃｍ＾２（３００ｐｓｉ）である特許
    請求の範囲第６項記載の方法。
JP62167974A 1986-07-08 1987-07-07 天然ガス液の回収方法 Pending JPS6323988A (ja)

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