[go: up one dir, main page]

NO146554B - PROCEDURE AND APPARATUS FOR SEPARATING A SUPPLY GAS UNDER PRESSURE - Google Patents

PROCEDURE AND APPARATUS FOR SEPARATING A SUPPLY GAS UNDER PRESSURE Download PDF

Info

Publication number
NO146554B
NO146554B NO772058A NO772058A NO146554B NO 146554 B NO146554 B NO 146554B NO 772058 A NO772058 A NO 772058A NO 772058 A NO772058 A NO 772058A NO 146554 B NO146554 B NO 146554B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
under pressure
liquid
expanded
gas
pressure
Prior art date
Application number
NO772058A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO146554C (en
NO772058L (en
Inventor
Roy E Campbell
John D Wilkinson
Original Assignee
Ortloff Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ortloff Corp filed Critical Ortloff Corp
Publication of NO772058L publication Critical patent/NO772058L/en
Publication of NO146554B publication Critical patent/NO146554B/en
Publication of NO146554C publication Critical patent/NO146554C/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0204Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
    • F25J3/0209Natural gas or substitute natural gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0233Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 1 carbon atom or more
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0238Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 2 carbon atoms or more
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/02Processes or apparatus using separation by rectification in a single pressure main column system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/70Refluxing the column with a condensed part of the feed stream, i.e. fractionator top is stripped or self-rectified
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • F25J2205/04Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum in the feed line, i.e. upstream of the fractionation step
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2240/00Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/02Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed stream
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00Refrigeration techniques used
    • F25J2270/02Internal refrigeration with liquid vaporising loop

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

Foreliggende oppfinnelse angår behandling av gasser inne-. holdende hydrokarboner og andre gasser med lignende flyktighet, The present invention relates to the treatment of gases in containing hydrocarbons and other gases of similar volatility,

med henblikk på å separere kondenserbare fraksjoner. Spesielt angår oppfinnelsen behandling av gasser som naturgass, syntese-gass og raffinerte gasser for utvinning av mesteparten av propanet og størstedelen av etanet i gassen sammen med praktisk talt all tyngre hydrokarbon i gassen, samt et apparat for dette. with a view to separating condensable fractions. In particular, the invention relates to the treatment of gases such as natural gas, synthesis gas and refined gases for the extraction of most of the propane and most of the ethane in the gas together with practically all heavier hydrocarbons in the gas, as well as an apparatus for this.

Gasser inneholdende hydrokarboner og andre gasser med lignende flyktighet som kan behandles i henhold til oppfinnelsen omfatter naturgasser, syntesegasser fra andre hydro-karbonholdige materialer som kull, råolje, bensin, skiferolje, tjæresand og lignitt. Naturgasser har oftest en overveiende mengde metan og etan (dvs. at de samlede og C^-fraksjoner danner minst 50% av gassen på molbasis). Det kan også finnes mindre mengder av relativt tyngre hydrokarboner som propan, Gases containing hydrocarbons and other gases of similar volatility that can be treated according to the invention include natural gases, synthesis gases from other hydrocarbon-containing materials such as coal, crude oil, petrol, shale oil, tar sands and lignite. Natural gases usually have a predominant amount of methane and ethane (ie the combined and C^ fractions form at least 50% of the gas on a mole basis). There may also be smaller amounts of relatively heavier hydrocarbons such as propane,

butaner, pentaner og lignende, samt H^* N2' C02°s andre gasser. butanes, pentanes and the like, as well as H^* N2' C02°s other gases.

En typisk sammensetning for naturgass som kan behandles i henhold til oppfinnelsen er i omtrentlig mol-% : 80% metan, 10% etan, 5% propan, 0, 5% isobutan, 1, 5% n-butan, 0,25/» isopentan, 0,25/» n-pentan, 0, 5% heksan-+ og resten nitrogen og karbondioksyd. Svovelholdige gasser finnes også ofte i naturgass. A typical composition for natural gas that can be treated according to the invention is in approximate mol%: 80% methane, 10% ethane, 5% propane, 0.5% isobutane, 1.5% n-butane, 0.25/» isopentane, 0.25/» n-pentane, 0.5% hexane-+ and the rest nitrogen and carbon dioxide. Sulfur-containing gases are also often found in natural gas.

De senere vesentlige økninger av. etterspørselen etter etan og propan fra naturgass har ført til etterspørsel etter metode som gir høy utvinningsgrad eller utbytte av disse produkter. Tilgjengelige prosesser for opparbeidelse av disse gasser er basert på avkj'øling og frysing av gassen, oljeabsorpsjon, absorpsjon med avkjølt olje og de senere kryogene prosesser som benytter prinsippet med gassekspansjon gjennom en mekanisk anordning for produksjon av kraft mens varme samtidig trekkes ut av systemet. Avhengig av gasskildens trykk, funnets rikdom (innholdet av etan og tyngre hydrokarboner) og de ønskede slutt-produkter kan disse tidligere kjente fremgangsmåter eller kombinasjoner av dem brukes. The later substantial increases of. the demand for ethane and propane from natural gas has led to a demand for a method that gives a high degree of recovery or yield of these products. Available processes for processing these gases are based on cooling and freezing the gas, oil absorption, absorption with cooled oil and the later cryogenic processes which use the principle of gas expansion through a mechanical device for the production of power while heat is simultaneously extracted from the system. Depending on the pressure of the gas source, the richness of the discovery (the content of ethane and heavier hydrocarbons) and the desired end products, these previously known methods or combinations of them can be used.

Utvinning ved kryogen ekspansjon foretrekkes for tiden vanligvis for utvinning av etan fordi den kombinerer maksimal enkelhet med lett oppstarting, fleksibilitet, god effekt, sikkerhet og god reproduserbarhet. US-patenter nr. 3.360.944, 3.292.380 og 3.292.381 beskriver relevante metoder. Recovery by cryogenic expansion is currently generally preferred for the recovery of ethane because it combines maximum simplicity with easy start-up, flexibility, good efficiency, safety and good reproducibility. US Patent Nos. 3,360,944, 3,292,380 and 3,292,381 describe relevant methods.

Ved utvinning som bygger på en typisk kryogen ekspansjons-prosess blir en inngående gasstrøm (i det følgende også kalt charge eller tilførsel) under trykk avkjølt ved varmeutveksling med andre materialstrømmer i prosessen og/eller utvendige kjølemedia som f.eks. fra et kompressjons-kjøle-system med propan. Når gassen avkjøles kondenseres endel væsker som oppsamles i en eller flere separatorer som høytrykkskondensat inneholdende de fleste av de ønskede C,-, + -bestanddeler. Høytrykkskondensatet blir derpå ekspandert til et lavere trykk. Den fordampning som finner sted under ekspansjonen av væsken gir en .ytterligere avkjøling av den gjenværende del av væsken. De.n avkjølte strømmen som danner en blanding av damp og væske befris for metan, demetani-seres, i et demetaniseringstårn..Demetaniseringstårnet er et destillasjonstårn hvor den ekspansjonskjølte strømmen fraksjoneres for separasjon av-gjenværende metan, nitrogen og andre flyktige gasser som toppgass, fra de ønskede produkter bestående av etan, propan og tyngre bestanddeler som fremkommer som bunn-fraksj on. In extraction based on a typical cryogenic expansion process, an incoming gas stream (hereinafter also called charge or supply) is cooled under pressure by heat exchange with other material streams in the process and/or external cooling media such as e.g. from a propane compression refrigeration system. When the gas cools, some liquids are condensed and collected in one or more separators as high-pressure condensate containing most of the desired C, -, + components. The high-pressure condensate is then expanded to a lower pressure. The evaporation that takes place during the expansion of the liquid provides a further cooling of the remaining part of the liquid. The cooled stream that forms a mixture of steam and liquid is freed from methane, demethanized, in a demethanization tower. The demethanization tower is a distillation tower where the expansion-cooled stream is fractionated for the separation of remaining methane, nitrogen and other volatile gases such as top gas from the desired products consisting of ethane, propane and heavier components that appear as bottom fractions.

Hvis inngående charge ikke kondenseres fullstendig, og oftest gjør den ikke det, blir gassene fra denne del-kondensasjon ekspandert til et lavere trykk. Mere væske kondenseres på grunn av den ytterligere avkjøling under ekspansjonen. Trykket etter ekspansjonen er vanligvis det samme som drifts-trykket for metanfjernings-kolonnen. De fremstilte væsker benyttes altså som inngående charge til metanfjernings-kolonnen. Oftest blir gjenværende ga'sser og toppfraksjonen fra demetaniseringskolonnen kombinert som metan-restgass. If the incoming charge does not condense completely, and most often it does not, the gases from this partial condensation are expanded to a lower pressure. More liquid is condensed due to the additional cooling during expansion. The pressure after the expansion is usually the same as the operating pressure of the methane removal column. The produced liquids are thus used as input charge to the methane removal column. Most often, residual gases and the top fraction from the demethanization column are combined as methane residual gas.

Ved ideell drift av en slik separasjonsprosess In ideal operation of such a separation process

vil gassene som forlater prosessen inneholdende praktisk talt all metan som finnes i chargen og i det vesentlige ingen hydrokarboner ekvivalent med etan eller tyngre bestanddeler. Bunn-fraksjonen fra demetaniseringskolonnen vil inneholde praktisk talt alle tyngre bestanddeler og i alt vesentlig ingen metan. the gases leaving the process will contain practically all the methane present in the charge and essentially no hydrocarbons equivalent to ethane or heavier constituents. The bottom fraction from the demethanization column will contain practically all heavier components and substantially no methane.

I praksis oppnås imidlertid ikke den ideelle situasjon av den grunn at et vanlig metanfjerningsanlegg opereres for en stor del som en destillasjonskolonne. Metanproduktet vil derfor typisk bestå av gasser som forlater topp-fraksjonstrinnet i kolonnen sammen med gasser som ikke har gjennomgått noen destillasjon. Vesentlige tap av etan finner sted fordi gassene som kommer ut fra lavtemperatur-separasjonen inneholder etan og tyngre bestanddeler som.kunne gjenvinnes hvis disse gasser kunne avkjøles ytterligere el]^er hvis de ble ført i kontakt med en vesentlig mengde relativt tyngre hydrokarboner, -f.eks. og tyngre, som kunne absorbere etanet. In practice, however, the ideal situation is not achieved for the reason that a normal methane removal plant is operated to a large extent as a distillation column. The methane product will therefore typically consist of gases that leave the top fraction stage in the column together with gases that have not undergone any distillation. Substantial losses of ethane occur because the gases emerging from the low-temperature separation contain ethane and heavier constituents which could be recovered if these gases could be further cooled or if they were brought into contact with a significant amount of relatively heavier hydrocarbons, -f .ex. and heavier, which could absorb the ethane.

Som beskrevet i US-patent nr. 4.171.964 . As described in US Patent No. 4,171,964.

og i norsk søknad 772057 oppnås forbedret etanutbytte ved å avkjøle den kondenserte høytrykksvæske før ekspansjon av denne. Slik avkjøling vil redusere temperaturen i den flash-ekspanderte flytende charge som føres til metanavkokeren (avkoker-kolonnen) og forbedrer dermed etanutbyttet. Som videre beskrevet i nevnte referanser kan man ved å forkjøle høytrykks-chargen-som er flytende redusere væskens temperatur tilstrekkelig til at den kan brukes som inngående topp-charge på metanavkokerkolonnen mens den ekspanderte damp føres til metanavkokeren på et innføringsnivå som ligger mellom toppen og kolonnebunnen. Denne variasjon gjør det mulig å.utvinne etan som finnes i den ekspanderte gass og som ellers ville tapes. and in Norwegian application 772057, improved ethane yield is achieved by cooling the condensed high-pressure liquid before its expansion. Such cooling will reduce the temperature in the flash-expanded liquid charge that is fed to the methane deboiler (deboiler column) and thus improve the ethane yield. As further described in the aforementioned references, by pre-cooling the high-pressure charge - which is liquid - the temperature of the liquid can be reduced sufficiently so that it can be used as the input top charge on the methane reboiler column, while the expanded steam is led to the methane reboiler at an introduction level that lies between the top and the bottom of the column . This variation makes it possible to extract ethane which is present in the expanded gas and which would otherwise be lost.

Det er kjart at tilkobling av ytre kjøling på . dette trinn av prosessen er vanskelig på grunn av de meget lave temperaturer som det opereres med. Ved typiske metanavkoker-operasjoner holder den ekspanderte væske og gass temperaturer i området -84°C til -123°C. Følgelig kan kjøling av den kondenserte høytrykksvæsken best oppnås ved varmeveksling med strømmer som avledes i prosessen som beskrevet i ovennevnte patent. It is clear that the connection of external cooling on . this step of the process is difficult because of the very low temperatures at which it is operated. In typical methane reboiler operations, the expanded liquid and gas maintain temperatures in the range of -84°C to -123°C. Consequently, cooling of the condensed high-pressure liquid can best be achieved by heat exchange with currents diverted in the process as described in the above-mentioned patent.

Man vil av dette forstå at høytrykksvæsken som danner inngående charge -generelt inneholder flyktige gasser One will understand from this that the high-pressure liquid that forms the incoming charge - generally contains volatile gases

(som metan) samt gasser med lavere flyktighet og at kjøling av inngående høytrykkstilførsel ved ekspansjon skyldes fordampning av en del av de flyktige gasser. I henhold til foreliggende oppfinnelse kan temperaturfallet som oppnås ved ekspansjon av høytrykkstilførselen økes ved å kombinere denne tilførsel med en strøm fra prosessen som har et boblepunkt lavere enn høytrykks-væsketilførselens boblepunkt ved det trykket som chargen ekspanderes til. Forut for ekspansjon blir derfor den kombinerte strøm av-kjølt til en temperatur som ligger lavere enn høytrykks-tilførselens temperatur.' (such as methane) as well as gases with lower volatility and that cooling of the incoming high-pressure supply during expansion is due to evaporation of part of the volatile gases. According to the present invention, the temperature drop achieved by expansion of the high-pressure supply can be increased by combining this supply with a stream from the process that has a bubble point lower than the high-pressure liquid supply's bubble point at the pressure to which the charge is expanded. Prior to expansion, the combined stream is therefore cooled to a temperature that is lower than the temperature of the high-pressure supply.

Dette kan skje ved å avkjøle den flytende strøm This can be done by cooling the liquid stream

av høytrykks-charge eller prosessgass (eller begge deler) før de kombineres, eller ved avkjøling av den kombinerte strøm hvis dette er mer hensiktsmessig. Etter ekspansjon vil den kombinerte strøm" nå en lavere temperatur på grunn av større inneholdt mengde av de mer flyktige bestanddeler som reduserer den kombinerte strømmens boblepunkt og som fordamper ved de laveste trykk og absorberer økede mengder fordampningsvarme. of high-pressure charge or process gas (or both) before they are combined, or by cooling the combined stream if this is more appropriate. After expansion, the combined stream will reach a lower temperature due to the greater contained amount of the more volatile constituents which lower the bubble point of the combined stream and which evaporate at the lowest pressures and absorb increased amounts of vaporization heat.

Man vil innse at i praksis vil boblepunkts-températuren for inngående høytrykksvæske ligge flere grader eller mer- .over den virkelige behandlingstemperatur på grunn av de manglende'fullstendig likevekt under kondensasjon og separasjon av høytrykksvæske og -gass. En slik tilstand opptrer også når høytrykksvæsken avkjøles som beskrevet i nevnte referanser. Når 6bblepunktstemperaturen vesentlig overstiger den virkelige behandlingstemperatur for inngående høytrykksvæsker vil temperaturfallet ved ekspansjon være mindre enn det temperaturfall som kunne oppnås ved å ekspandere høytrykksvæsken ved boblepunktet. It will be realized that in practice the bubble point temperature for incoming high-pressure liquid will be several degrees or more above the real treatment temperature due to the lack of complete equilibrium during condensation and separation of high-pressure liquid and gas. Such a condition also occurs when the high-pressure liquid is cooled as described in the aforementioned references. When the bubble point temperature significantly exceeds the actual treatment temperature for incoming high-pressure liquids, the temperature drop during expansion will be less than the temperature drop that could be achieved by expanding the high-pressure liquid at the bubble point.

I henhold til foreliggende oppfinnelse kan en slik flytende According to the present invention, such a liquid can

charge av høytrykksvæske kombineres med en mer flyktig prosess-strøm som beskrevet ovenfor og med moderat ytterligere kjøling gi e.n forbedret drift og utbytte. Dette skyldes at tilblanding av prosessgassen i hdytrykksvæske-chargen vil føre til absorbsjon av flyktige gasser inntil det virkelige boblepunkt for høytrykks-væsken kan reduseres til behandlingstemperaturen. Ekspansjon av en væske med et slikt redusert boblepunkt vil gi kaldere nedkjølingstemperaturer. charge of high-pressure liquid is combined with a more volatile process flow as described above and with moderate additional cooling give an improved operation and yield. This is because mixing the process gas into the high-pressure liquid charge will lead to the absorption of volatile gases until the actual bubble point of the high-pressure liquid can be reduced to the treatment temperature. Expansion of a liquid with such a reduced bubble point will produce colder cooling temperatures.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det således tilveiebragt en fremgangsmåte og et apparat for separering av en tilførselsgass under trykk. Oppfinnelsens vesentlige kjenne- According to the present invention, there is thus provided a method and an apparatus for separating a supply gas under pressure. The essential features of the invention

tegn fremgår fra de etterfølgende krav. signs appear from the following requirements.

For bedre forståelse av oppfinnelsen vises til For a better understanding of the invention, reference is made to

de vedlagte skjemaer og diagrammer hvor: the attached forms and diagrams where:

fig. 1 viser et strømningsdiagram over et ettrinns fryseanlegg for ekspansjonskjøling av naturgass i henhold til tidligere teknikk, med et sett betingelser som gjelder en typisk rik naturgass, fig. 1 shows a flow diagram of a prior art one-stage freezing plant for expansion cooling of natural gas, with a set of conditions applicable to a typical rich natural gas,

fig. 2 viser et lignende strømningsdiagram av kjent type med et sett betingelser for typisk mager naturgass, fig. 2 shows a similar flow diagram of a known type with a set of conditions for typical lean natural gas,

fig 3 viser et strømningsdiagram fra norsk fig 3 shows a flow diagram from Norwegian

søknad nr. 772057, og illustrerer en teknikk hvormed høytrykks-inngående væske kan forkjøles før ekspansjon, application no. 772057, and illustrates a technique by which high pressure input fluid can be precooled prior to expansion,

fig. 4 viser et skjema som viser.anvendelsen av foreliggende oppfinnelse på forkjøling av inngående charge i henhold til fig. 3, og fig. 4 shows a diagram showing the application of the present invention to the pre-cooling of the incoming charge according to fig. 3, and

fig. 5 viser en del av et strømningsskjema med anvendelse av foreliggende oppfinnelse ved forkjøling av inngående charge ved flash-ekspansjon av en del - av chargen. fig. 5 shows part of a flow chart with application of the present invention when precooling the incoming charge by flash expansion of a part of the charge.

Fig. 6A og 6B er kurver over karbondioksydinnholdet versus temperatur fra en utførelse av oppfinnelsen sammenlignet med forholdet ved kjente utførelser. Fig. 6A and 6B are curves of the carbon dioxide content versus temperature from an embodiment of the invention compared to the relationship in known embodiments.

Ved den følgende forklaring av de vedlagte diagrammer er det knyttet tabeller som angir strømningsmengder beregnet for representative prosessbetingelser. Strømnings-mengdene uttrykkes i kg'mol/time som er 'avrundet til nærmeste hele tall. Den totale strømningsmengde som fremgår.av tabellene omfatter alle ikke-hydrokarbonbestanddeler og er derfor vanligvis større enn summen av hydrokarbonkomponentenes strømningsmengde De angitte temperaturer er omtrentlige avrundet til nærmeste grad. In the following explanation of the attached diagrams, there are attached tables indicating flow quantities calculated for representative process conditions. The flow quantities are expressed in kg'mol/hour, which is rounded to the nearest whole number. The total flow rate shown in the tables includes all non-hydrocarbon components and is therefore usually greater than the sum of the hydrocarbon components' flow rate. The indicated temperatures are approximate, rounded to the nearest degree.

Det vises til fig. 1 for en mer utfyllende be-skrivelse av en typisk vanlig etanutvinningsprosess, hvor det opereres med en inngående gass hvorfra karbondioksyd og svovel-forbindelser er fjernet (hvis konsentrasjonen av slike for-bindelser i inngående gass ville gjøre at produktet ikke oppfylte spesifikasjoner eller forårsaket ising av utstyret), og som er dehydratisert, og denne gassen går inn i prosessen med 49°C og 64 kg/cm absolutt, som strømmen 23. Den deles i to parallelle strømmer og avkjøles til-7°C ved varmeveksling med kald restgass ved -15°C i varmeveksleren 10, med produktvæsker (strøm 26) Reference is made to fig. 1 for a more complete description of a typical common ethane extraction process, where it is operated with an input gas from which carbon dioxide and sulfur compounds have been removed (if the concentration of such compounds in the input gas would cause the product not to meet specifications or cause icing of the equipment), and which is dehydrated, and this gas enters the process at 49°C and 64 kg/cm absolute, as stream 23. It is split into two parallel streams and cooled to -7°C by heat exchange with cold residual gas at -15°C in the heat exchanger 10, with product liquids (stream 26)

ved 28°C i varmeveksler 11 og med metanavkokervæsken ved 12°C i metanavkoker 12. Fra disse varmevekslere kombineres strømmene at 28°C in heat exchanger 11 and with the methane reboiler liquid at 12°C in methane reboiler 12. From these heat exchangers the flows are combined

på nytt og så inn i gasskjøleren, varmeveksleren 13, hvor den kombinerte strømmen avkjøles til -12°C med propan-kjølemedium ved -15°C. Den avkjølte strømmen deles igjen opp i to parallelle strømmer og avkjøles ytterligere med varmeveksling med kald restgass (strøm 29) som holder -77°C i varmeveksler 14, og med metanavkokervæsker ved -62°C i metan-sideavkoker 15. again and then into the gas cooler, heat exchanger 13, where the combined stream is cooled to -12°C with propane refrigerant at -15°C. The cooled stream is split again into two parallel streams and cooled further with heat exchange with cold residual gas (stream 29) which maintains -77°C in heat exchanger 14, and with methane deboiler liquids at -62°C in methane sideboiler 15.

Disse strømmer kombineres på nytt og går inn i en høytrykks-separator 16 ved -43°C og 63,3 kg/cm<2> som strøm 23a. Den kondenserte væske (strømmen 24) separeres og føres til metanavkokeren 19 gjennom ekspansjonsventilen 30. Det kan benyttes en ekspansjonsmotor i steden for ekspansjonsventilen 30 om ønsket. These streams are recombined and enter a high-pressure separator 16 at -43°C and 63.3 kg/cm<2> as stream 23a. The condensed liquid (stream 24) is separated and led to the methane reboiler 19 through the expansion valve 30. An expansion motor can be used instead of the expansion valve 30 if desired.

Den avkjølte gass fra høy£rykks-separatore_n 16 The cooled gas from the high-pressure separator 16

går gjennom ekspansjonsmaskinen 17 hvor gassen arbeidsekspanderes. fra 63,3 kg/cm 2 til 20,4 kg/cm ?. Arbeidsekspansjonen avkjøler gassen til -87°C. Ekspansjonsmaskinen 17 er fortrinnsvis en turbinekspander med kompressor 21 montert på ekspansjonsmaskinens aksel. Ved visse tidligere kjente utførelser er ekspansjonsmaskinen 17 erstattet av en vanlig ekspansjonsventil. passes through the expansion machine 17 where the gas is expanded. from 63.3 kg/cm 2 to 20.4 kg/cm ?. The working expansion cools the gas to -87°C. The expansion machine 17 is preferably a turbine expander with a compressor 21 mounted on the expansion machine's shaft. In certain previously known embodiments, the expansion machine 17 is replaced by a normal expansion valve.

Væsken som er kondensert under ekspansjonen skylles ut i lavtrykksseparatoren 18. Væsken går ved nivåregulering gjennom ledning 25 ti'l metanavkoker-kolonnen 19 på toppen og strømmer fra .en pipe-destillasjonsskål (ikke vist) som topp-charge- til kolonnen 19- The liquid which is condensed during the expansion is flushed out in the low-pressure separator 18. The liquid goes by level control through line 25 to the methane reboiler column 19 at the top and flows from a pipe distillation bowl (not shown) as a top charge to the column 19

Det bemerkes at i visse utførelser kan lavtrykksseparatoren 18 innsettes som en del av metanavkoker 19 og da oppta toppen av kolonnen. I dette tilfellet går utgående strøm'fra ekspansjonsmaskinen inn over en pipe-destillasjonsskål i bunnen av separator-seksjonen på toppen av kolonnen. Væsken strømmer så fra destillasjonsplaten (skålen) som.topp-charge til metanavkokerseksjonen i kolonnen. It is noted that in certain embodiments the low pressure separator 18 can be inserted as part of the methane reboiler 19 and then occupy the top of the column. In this case, the outlet stream from the expander enters over a pipe distillation bowl at the bottom of the separator section at the top of the column. The liquid then flows from the distillation plate (bowl) as top charge to the methane reboiler section of the column.

Flytende charge til metanavkokeren 19 går ned gjennom kolonnen og kommer i kontakt med gasser som avdestillerer metan fra væsken og frembringer et metanfritt væskeprodukt i bunnen. Varmen som medgår for fremstilling av avdestillerings-gasser kommer fra varmevekslerene 12 og 15- Liquid charge to the methane reboiler 19 goes down through the column and comes into contact with gases which distil methane from the liquid and produce a methane-free liquid product at the bottom. The heat required for the production of distillation gases comes from the heat exchangers 12 and 15-

Gasser befridd for kondensert væske i metanavkokeren 19 går gjennom ledning 27 sammen med kald utgående gass fra separator 18 gjennom ledning 28. Den samlede gass-strømmen går derpå tilbake gjennom ledning 29 til varmeveksler 14 og 10. Etter disse varmevekslere strømmer gassen gjennom kompressoren 21 som drives av ekspansjonsmaskinen 17 og er direkte koblet til denne. Kompressoren 21 komprimerer gassen til et utgangstrykk på ca. 21,4 kg/cm . Gassen går derpå inn i kompressor 22 og komprimeres til utgående slutt-trykk på Gases freed from condensed liquid in the methane reboiler 19 pass through line 27 together with cold outgoing gas from separator 18 through line 28. The combined gas flow then returns through line 29 to heat exchangers 14 and 10. After these heat exchangers, the gas flows through the compressor 21 which is operated by the expansion machine 17 and is directly connected to this. The compressor 21 compresses the gas to an output pressure of approx. 21.4 kg/cm . The gas then enters compressor 22 and is compressed to the final output pressure of

63,3 kg/cm . 63.3 kg/cm .

Strømningsmengder for inngående og utgående væske-komponenter, utvinningsgrad for utgående væske og kompressjons-effekt for denne tidligere kjente fremgangsmåte som er vist på fig. 1 fremgår av følgende tabell. Flow rates for incoming and outgoing liquid components, degree of recovery for outgoing liquid and compression effect for this previously known method which is shown in fig. 1 appears from the following table.

På fig. 2 behandles en typisk mager naturgass og den avkjøles i henhold til en tidligere kjent fremgangsmåte av samme konstruksjon som vist på fig. 1. Inngående gasstrøm 33 avkjøles til ~55°C og strømmer til høytrykksseparator 16 som strømmen 33a hvor den inneholdte væske skilles fra og mates via nivåregulator gjennom ledning 34 og ekspansjonsventilen 30 til metanavkoker 19 i midten av avkokerkolonnen. In fig. 2, a typical lean natural gas is treated and it is cooled according to a previously known method of the same construction as shown in fig. 1. Incoming gas stream 33 is cooled to ~55°C and flows to high-pressure separator 16 as stream 33a where the contained liquid is separated and fed via level regulator through line 34 and the expansion valve 30 to methane reboiler 19 in the middle of the reboiler column.

Kald gass fra separator 16 går gjennom ekspansjonsmaskinen 17 hvor den på grunn av ekspansjonsarbeide fra 63,3 kg/cm<2> til 17,6 kg/cm2 avkjøles til -103°C. Den væske som kondenseres under ekspansjonen fraskilles i lavtrykksseparator 18 og innmates via nivåregulering gjennom ledning 35 til metanavkoker 19 som topp-charge til kolonnen. Cold gas from separator 16 passes through the expansion machine 17 where, due to expansion work from 63.3 kg/cm<2> to 17.6 kg/cm2, it is cooled to -103°C. The liquid that condenses during the expansion is separated in low-pressure separator 18 and fed via level control through line 35 to methane reboiler 19 as top charge to the column.

Data for dette tilfellet fremgår av følgende tabell: Data for this case appears in the following table:

Ved den tidligere fremgangsmåte som er vist på fig. 1 og 2 er e.tanutvinningsgraden 73$ for charge som utgjør rik gass og 79% for mager gass-charge. Det er kjent at en viss forbedring av utbyttet kan oppnås ved å innføre ett eller flere kj-øletrinn fulgt av ett eller flere separasjonstrinn eller ved å forandre temperaturen i separator 16 eller trykket i separator 18. Utvinningsgrader for etan og propan som er fremstilt på denne måten, selv om de eventuelt forbedres i forhold til de tilfeller som er illustrert på fig. 1 og fig. 2, er imidlertid be-traktelig lavere enn de utbytter som kan oppnås i henhold til foreliggende oppfinnelses metode. In the previous method shown in fig. 1 and 2, the electron recovery rate is 73% for the charge that constitutes rich gas and 79% for the lean gas charge. It is known that a certain improvement in yield can be achieved by introducing one or more cooling steps followed by one or more separation steps or by changing the temperature in separator 16 or the pressure in separator 18. Recovery rates for ethane and propane produced on this the way, even if they are possibly improved in relation to the cases illustrated in fig. 1 and fig. 2, is, however, considerably lower than the yields that can be obtained according to the method of the present invention.

Som illustrasjon kan prosessbetingelsene på fig. 2 forandres ved å redusere kolonnetrykket til 15,8 kg/cm o. Ved dette lavere trykk vil etan- og propanutbyttet bli noe øket (til 82,96% og 98,66%, respektivt), imidlertid krever det lavere driftstrykk vesentlig økning av effektbehovet til 2983 BHK (bremsehestekrefter). As an illustration, the process conditions in fig. 2 is changed by reducing the column pressure to 15.8 kg/cm o. At this lower pressure, the ethane and propane yields will be somewhat increased (to 82.96% and 98.66%, respectively), however, the lower operating pressure requires a significant increase of the power requirement of 2983 BHK (brake horsepower).

Fig. 3 viser en fremgangsmåte, som beskrevet i Fig. 3 shows a method, as described in

det tidligere nevnte US-patent nr. 4.171.964 til forkjøling av inngående høytrykks-charge i væskeform. Ifølge fremgangsmåten på fig. 3 får man den delkondenserte gass-charge 33a ved -55°C the previously mentioned US patent no. 4,171,964 for pre-cooling incoming high-pressure charge in liquid form. According to the procedure in fig. 3, the partially condensed gas charge 33a is obtained at -55°C

og 63,3 kg/cm o på samme måten som det fremgår av fig. 2. Inngående gass ble her antatt å være en mager gass med sammensetning som strøm 33 på fig. 2. Den delvis kondenserte gassen 33a går inn i høytrykksseparatoren 16 hvor væske og gass separeres. and 63.3 kg/cm o in the same way as appears from fig. 2. Incoming gas was here assumed to be a lean gas with a composition like stream 33 in fig. 2. The partially condensed gas 33a enters the high-pressure separator 16 where liquid and gas are separated.

Idet man først følger gassene 113 som forlater separator 16 strømmer disse gasser inn i en ekspansjonsmotor 17 hvor mekanisk energi tappes ut av gassen. Ettersom gassen ekspanderes fra et trykk på ca. 63,3 kg/cm 0 til 17,6 kg/cm 2 vil ekspansjonsarbeidet avkjøle gassen 113 til ca. -103°C. Den ekspanderte og delvis kondenserte gass 113 føres som inngående charge på metanavkokeren 19 hvor gass-andelen stiger opp og danner en del av metanavkoker-topputtrekket 117. Toppavdrager 117 fra metanavkokeren går med en temperatur på -104°C sammen med gassene 116 fra flash-fordampningen som beskrives senere og danner restgassen 118. Den kombinerte kalde restgasstrømmen 118 går gjennom varmeveksleren 119- Den oppvarmede restgass, forlater med -87°C varmeveksler 119 og føres tilbake til forut-gående kjøletrinn som f.eks. illustrert på fig. 2, hvor ytterligere kjøleeffekt fra den fremdeles kalde gassen utnyttes og gassen komprimeres i kompressor 21 (se fig. 2) som drives av ekspansjonsmotoren 17 og komprimeres videre til linjetrykket på 63,3 kg/cm o ved sluttkompressoren 22. By first following the gases 113 that leave the separator 16, these gases flow into an expansion engine 17 where mechanical energy is drained from the gas. As the gas is expanded from a pressure of approx. 63.3 kg/cm 0 to 17.6 kg/cm 2 the expansion work will cool the gas 113 to approx. -103°C. The expanded and partially condensed gas 113 is fed as input charge to the methane reboiler 19, where the gas portion rises and forms part of the methane reboiler top extraction 117. Top extractor 117 from the methane reboiler runs at a temperature of -104°C together with the gases 116 from the flash the evaporation which is described later and forms the residual gas 118. The combined cold residual gas flow 118 passes through the heat exchanger 119- The heated residual gas leaves the -87°C heat exchanger 119 and is fed back to the preceding cooling stage, e.g. illustrated in fig. 2, where further cooling effect from the still cold gas is utilized and the gas is compressed in compressor 21 (see fig. 2) which is driven by the expansion motor 17 and compressed further to the line pressure of 63.3 kg/cm o at the final compressor 22.

Man ser nå på væsken 34 som kommer fra separator 16 og går etter dette gjennom varmeveksler 119 i varmeveksling med den kalde restgass 118. Dette gir en forkjøling av væskedelen av den delvis kondenserte høytrykks-chargen i gassform. One now looks at the liquid 34 which comes from the separator 16 and then passes through the heat exchanger 119 in heat exchange with the cold residual gas 118. This results in a pre-cooling of the liquid part of the partially condensed high-pressure charge in gaseous form.

Den underkjølte væsken ekspanderes gjennom en egnet ekspansjons-innretning som f.eks. en ekspansjonsventil 120 til et trykk på The subcooled liquid is expanded through a suitable expansion device such as e.g. an expansion valve 120 to a pressure of

ca. 17,6 kg/cm . Under ekspansjonen vil en del av chargen fordampe og kjøle den gjenværende del. Ved prosessen som er illustrert på fig. 3 forlater den ekspanderte strøm ekspansjonsventilen 120 med en temperatur på -106°C og går inn i separatoren. Den flytende del skilles fra og føres som strøm 115 til destillasjonskolonne 19 'som topp-charge. Det kan bemerkes at about. 17.6 kg/cm . During the expansion, part of the charge will evaporate and cool the remaining part. In the process illustrated in fig. 3, the expanded stream leaves the expansion valve 120 at a temperature of -106°C and enters the separator. The liquid part is separated and fed as stream 115 to distillation column 19 as top charge. It may be noted that

i sammenligning med fig. 2 når de ekspanderte væsker gjennom ledning J>H inn på metanavkokerkolonnen bare en temperatur på -92°C. Fordi strømmen 115 på fig. 3 er vesentlig kaldere kan den brukes som topp-charge på metanavkokerkolonnen for utvinning av etan i strømmen 113- Det utvunnede etan tappes ut med metanavkokerens bunnprodukt 125. Bunnproduktet 125 varmeveksles med inngående charge for utnytting av kjøleeffekten som generelt vist på fig. 1 og 2. in comparison with fig. 2, the expanded liquids through line J>H into the methane reboiler column only reach a temperature of -92°C. Because the current 115 in fig. 3 is significantly colder, it can be used as a top charge on the methane reboiler column for extraction of ethane in the stream 113- The extracted ethane is tapped off with the methane reboiler bottom product 125. The bottom product 125 is heat exchanged with the incoming charge to utilize the cooling effect as generally shown in fig. 1 and 2.

I forbindelse med fig. 3 nevnes at av varme-økonomiske grunner vil det være anordnet en eller flere metanavkoker-sidekokere som'varmeveksler med kald inngående charge (ikke vist på fig. 3) men som generelt illustrert på fig.. 1 og 2. Med hensyn på de tall og beregninger som er foretatt i forbindelse med fig. 3 og som finnes i den følgende tabell har man antatt to slike sidekokere som vist på fig. 2. Disse sidekokere er av betydning for den totale varmeøkonomi i prosessen. Underkjøling av væskestrømmen 34 med tpppgassen 118 reduseres den tilgjengelige kjøleeffekt fra strømmen 118. Imidlertid vil den økede belastning av metanavkokeren 19 med væskestrømmen 115 som er avkjølt som vist på fig. 3 gi ytterligere tilgjengelig kjølemulighet i sideavkokerne. Således blir prosessens totale varmebalanse i alt vesentlig uforandret. In connection with fig. 3, it is mentioned that for heat-economic reasons, one or more methane reboiler-sideboilers will be arranged as heat exchangers with a cold incoming charge (not shown in fig. 3), but as generally illustrated in fig. 1 and 2. With regard to the numbers and calculations made in connection with fig. 3 and which can be found in the following table, two such side boilers have been assumed as shown in fig. 2. These side boilers are important for the overall heat economy in the process. Subcooling of the liquid stream 34 with the tppp gas 118 reduces the available cooling effect from the stream 118. However, the increased load on the methane reboiler 19 with the liquid stream 115 which is cooled as shown in fig. 3 provide additional available cooling capacity in the side reboilers. Thus, the process's total heat balance remains essentially unchanged.

Inngående og utgående strømningsmengder, utbytte og ekspansjons/kompressjons-behov i prosessen som vist på fig. 3 fremgår av tabellen: Incoming and outgoing flow quantities, yields and expansion/compression requirements in the process as shown in fig. 3 appears from the table:

Por ytterligere sammenligning med metoden ifølge foreliggende oppfinnelse som følger i de senere eksempler, beregnet man et andre grunntilfelle ifølge strømningsskjema på fig. 3 ut fra samme magre gass. Ved denne modifiserte strømningsplan ble inngående gass-charge i prosessen ved 49°C og 64 kg/cm<2> avkjølt til -56°C i forkjølere (f.eks. varmevekslere 10, 11, 12, 14 og 15 på fig. 2) i steden for -55°C og kolonnen ble kjørt ved et noe lavere trykk på 16,9 kg/cm p i steden for 17,6 kg/cm 2. Resultatet var noe øket utbytte av etan og propan og øket hestekraftbehov i prosessen. En oppsummering av de forandrede strømningsbetingelser og -mengder for dette alternative grunntilfellet fremgår av tabell IV: For further comparison with the method according to the present invention which follows in the later examples, a second base case was calculated according to the flow diagram in fig. 3 from the same lean gas. With this modified flow plan, the incoming gas charge in the process at 49°C and 64 kg/cm<2> was cooled to -56°C in precoolers (e.g. heat exchangers 10, 11, 12, 14 and 15 in Fig. 2 ) instead of -55°C and the column was run at a slightly lower pressure of 16.9 kg/cm p instead of 17.6 kg/cm 2. The result was a slightly increased yield of ethane and propane and increased horsepower requirements in the process. A summary of the changed flow conditions and quantities for this alternative base case appears in table IV:

Eksempel 1 Example 1

Foreliggende oppfinnelse illustreres ved dette eksempel som skal sees sammen med fig. 4. Fig. 4 viser en del av et strømningsdiagram hvor en mager gass 33a som holder 63,3 kg/cm<2> avkjøles til -55°C og går inn på separator 16. Gass-chargen avkjøles og delkondenseres ved varmeveksling med forskjellige prosesstrømmer (disse varmevekslere er ikke-vist), inklusive sideavkokere på metanavkokerkolonnen 19 (sidekokere ikke vist), og ved varmeveksling med metanavkoker-bunnprodukt og produktgass som beskrevet på fig. 2. Om nødvendig og som angitt på fig. 1 og 2 kan ytre kjøling også benyttes. Prosessbetingelsene som beskrevet på fig. 4 og strømningsmengdene som fremgår av tabell V som følger, svarer til behandling av mager gass-charge med sammensetning som på tabell II og fig. 2. The present invention is illustrated by this example, which is to be seen together with fig. 4. Fig. 4 shows part of a flow diagram where a lean gas 33a holding 63.3 kg/cm<2> is cooled to -55°C and enters separator 16. The gas charge is cooled and partially condensed by heat exchange with different process streams (these heat exchangers are not shown), including side reboilers on the methane reboiler column 19 (side reboilers not shown), and by heat exchange with methane reboiler bottom product and product gas as described in fig. 2. If necessary and as indicated in fig. 1 and 2, external cooling can also be used. The process conditions as described in fig. 4 and the flow quantities that appear in table V which follows correspond to the treatment of a lean gas charge with a composition as in table II and fig. 2.

Ifølge fremgangsmåten vist på fig. 4 blir den delvis kondenserte gass 33a som inneholder en flytende del og en gassdel ført inn til høytrykksseparator 16 hvor væskedelen. skilles fra. Væsken fra separator 16 (strøm 34) kombineres med en del av gassen fra separator 16 (strøm 169). Den kombinerte strømmen går' deretter gjennom varmeveksler 154 i -varmeveksling med toppgassen 158 fra metanavkokeren, hvilket gir kjøling og kondensasjon av den kombinerte strøm. Den avkjølte strømmen ved -102°C ekspanderes så gjennom et egnet ekspansjonsorgan som f.eks. en ekspansjonsventil 155 til et trykk på ca. 17,6 kg/cm . Under ekspansjon vil en del av føringen fordampe og gi en kjøling av den resterende del. Ved prosessen på fig. 4 når den ekspanderte strøm 157 som forlater ekspansjonsventilen 155 en temperatur på -108°C og går til toppen av destillasjonskolonnen 19 som topp-charge. According to the method shown in fig. 4, the partially condensed gas 33a, which contains a liquid part and a gas part, is led into the high-pressure separator 16 where the liquid part. separated from. The liquid from separator 16 (stream 34) is combined with part of the gas from separator 16 (stream 169). The combined stream then passes through heat exchanger 154 in heat exchange with the top gas 158 from the methane reboiler, which provides cooling and condensation of the combined stream. The cooled stream at -102°C is then expanded through a suitable expansion device such as e.g. an expansion valve 155 to a pressure of approx. 17.6 kg/cm . During expansion, part of the guide will evaporate and cool the remaining part. In the process of fig. 4, the expanded stream 157 that leaves the expansion valve 155 reaches a temperature of -108°C and goes to the top of the distillation column 19 as top charge.

Den resterende damp fra separator 16 (strøm 170) føres inn i ekspansjonsmotor 17 hvor mekanisk energi tappes av fra denne del av chargen. Når gassen ekspanderes fra trykket på 63,3 kg/cm 2 og til ca. 17,6 kg/cm 2 vil arbeidsekspansjonen avkjøle gassen til ca. -103°C. Den ekspanderte og delvis kondenserte gass 153 føres til metanavkoker 19 på et midlere trinn. The remaining steam from separator 16 (stream 170) is fed into expansion motor 17 where mechanical energy is drained from this part of the charge. When the gas is expanded from the pressure of 63.3 kg/cm 2 and to approx. 17.6 kg/cm 2, the working expansion will cool the gas to approx. -103°C. The expanded and partially condensed gas 153 is fed to the methane reboiler 19 in an intermediate step.

I sammenligning med første grunntilfelle på fig. In comparison with the first basic case in fig.

3 vil man se at væsken 115 på fig. 3 som går inn på metanavkoker-kolonnen når en temperatur på -106°C. Por å nå en lavere temperatur på -107°C på toppen av kolonnen i det alternative grunntilfelle var det nødvendig med redusert kolonnetrykk. 3, it will be seen that the liquid 115 in fig. 3 which enters the methane reboiler column reaches a temperature of -106°C. In order to reach a lower temperature of -107°C at the top of the column in the alternative base case, a reduced column pressure was necessary.

Det reduserte kolonnetrykket økte hestekråftbehovet, men forbedret utbyttet bare lite. På fig. 4 kan man som et resultat av kombinasjonen av væsken 34 fra separator 16 med en del av høytrykks-chargen 169 før underkjøling i varmeveksler 154, The reduced column pressure increased the horsepower requirement, but improved yield only slightly. In fig. 4, as a result of the combination of the liquid 34 from the separator 16 with part of the high-pressure charge 169 before subcooling in the heat exchanger 154,

oppnå at inngående charge på metanavkokertoppen holder -108°C uten å senke metanavkokertrykket. achieve that the incoming charge on the methane reboiler top maintains -108°C without lowering the methane reboiler pressure.

Inngående og utgående strømningsmengder, utbytte og ekspansjons/kompressjons-behov for eksempel 1 finnes i tabell Incoming and outgoing flow quantities, yields and expansion/compression requirements for example 1 can be found in table

V. V.

Sammenligning mellom etan- og propan-utbyttet for tabell III og V viser at uten anriking av væskene fra separator 16 er etanutbyttet 89,1% og propanutbyttet 97,7%. Anriking av separatorvæskene i henhold til eksempel 1 (se fig.. 4) øker etan-og propan-utbyttet til respektivt 92,2% og 98,3%. Comparison between the ethane and propane yield for Tables III and V shows that without enrichment of the liquids from separator 16, the ethane yield is 89.1% and the propane yield is 97.7%. Enrichment of the separator liquids according to example 1 (see fig. 4) increases the ethane and propane yields to 92.2% and 98.3% respectively.

Sammenligning mellom tabell IV og V viser videre Comparison between Tables IV and V shows further

at forbedringen av utbytter i henhold til foreliggende prosess ikke bare skyltes øket effekt. Tvert i mot viser tabell IV at selv når prosessbetingelsene i grunntilfellet ble forandret slik at metanavkokeren ble operert ved lavere trykk, hvilket økte hestekråftbehovet til 2773 BHK, øket man etan- og propanutbyttet bare til 90,66% og 98,08%, respektivt. Når man benyttet "foreliggende oppfinnelse som i eksempel 1 øket man utbyttet av etan og propan i forhold til dét alternative grunntilfellet, that the improvement of yields according to the present process is not simply due to increased effect. On the contrary, Table IV shows that even when the process conditions in the base case were changed so that the methane digester was operated at a lower pressure, which increased the horsepower requirement to 2773 BHK, the ethane and propane yields were only increased to 90.66% and 98.08%, respectively. When using the present invention as in example 1, the yield of ethane and propane was increased compared to the alternative base case,

selv om noe mindre effekt medgikk. although somewhat less effect was included.

Fra et praktisk synspunkt og særlig i forbindelse med magre gasser vil hele væskemengden fra separator 16 kombineres med en del av gassen fra separator 16. Den kombinerte strømmen vil så avkjøles og ekspanderes som beskrevet. Den mengde gass som benyttes i den kombinerte strøm er tilstrekkelig til at man oppnår den ønskede kjøling og temperaturregulering for topp-chargen til metanavkokeren. Væskene fra separator 16 vil ved tilsetning til gassen som går inn på toppen av kolonnen øke inngående charge overflatespenning ved' kolonnebetingelser og derved redusere dannelsen av små væskepartikler som er vanskelige å skille fra i toppgassen. From a practical point of view and particularly in connection with lean gases, the entire amount of liquid from separator 16 will be combined with part of the gas from separator 16. The combined stream will then be cooled and expanded as described. The amount of gas used in the combined stream is sufficient to achieve the desired cooling and temperature regulation for the top charge of the methane still. When added to the gas entering the top of the column, the liquids from separator 16 will increase the entering charge surface tension under column conditions and thereby reduce the formation of small liquid particles that are difficult to separate from in the top gas.

For rikere gasser og når det kommer mere væske For richer gases and when there is more liquid

fra separator 16 enn det medgår til å opprettholde betingelsene ved kolonnetoppen kan det være mer økonomisk fra praktisk stand-punkt å dele væsken fra separator 16 og ekspandere en del direkte til tårnet eller eventuelt etter noen underkjøling. Dette kan føre til besparelser i varmevekslingsbehovet og høyere utbytte. from separator 16 than is allowed to maintain the conditions at the top of the column, it may be more economical from a practical point of view to divide the liquid from separator 16 and expand a part directly to the tower or possibly after some subcooling. This can lead to savings in the heat exchange requirement and higher yields.

Som angitt i ovennevnte referanser karakteriseres en rekke modifiserte strømningsskjemaer ved underkjøling av en del eller hele væskemengden fra separator 16, hvilket foreliggende oppfinnelse kan benyttes sammen med. To eller flere av disse teknikker kan brukes samtidig. Blant disse strømningsskjemaer er følgende: 1. Ikke-kondenserte gasser fra separator 16 kan ekspanderes f.eks. i en ekspansjonsmotor for produksjon av en kald delkondensert væske og gass. Væsken separeres og føres til metanavkokerkolonnen. Hele eller en del av væsken som derved adskilles kan brukes som en kjølekilde til underkjøling av flytende kondensat 34 fra separator 16. Alternativt kan hele eller endel av den ekspanderte gassen brukes. I tillegg kan sideavkokere brukes for kjøling av kondensatet 34 fra separator 16. I henhold til foreliggende oppfinnelse kan man modifisere strømningsskjemaene ved å kombinere flytende kondensat fra separator 16 med en del av gassen fra den separatoren før underkjøling og flashing av det flytende kondensat. 2. Kondensat fra separator 16 kan føres til under-kjøling ved varmeveksling og deretter til en ekspansjonsventil hvor den ekspanderes fra linjetrykk (63> 3 kg/cm på fig. 1-4) As indicated in the above-mentioned references, a number of modified flow schemes are characterized by subcooling part or all of the liquid quantity from separator 16, with which the present invention can be used. Two or more of these techniques can be used simultaneously. Among these flow schemes are the following: 1. Non-condensed gases from separator 16 can be expanded, e.g. in an expansion engine for the production of a cold partially condensed liquid and gas. The liquid is separated and fed to the methane reboiler column. All or part of the liquid that is thereby separated can be used as a cooling source for subcooling liquid condensate 34 from separator 16. Alternatively, all or part of the expanded gas can be used. In addition, side reboilers can be used for cooling the condensate 34 from separator 16. According to the present invention, the flow diagrams can be modified by combining liquid condensate from separator 16 with part of the gas from that separator before subcooling and flashing the liquid condensate. 2. Condensate from separator 16 can be led to sub-cooling by heat exchange and then to an expansion valve where it is expanded from line pressure (63> 3 kg/cm in fig. 1-4)

til driftstrykket i metanavkokerkolonnen. Dette vil gi en gass-væske-blanding som kan separeres enten i en lavtrykksseparator eller innføres direkte til metanavkokerkolonnen med innvendige separasjonsanordninger for adskillelse av gass og væske i kolonnen. Plash-ekspansjonen gir videre avkjøling av chargen på kolonnen. Endel av den ytre avkjølte væske som man får på denne måten benyttes som kjølemedium til varmeveksling med høytrykkskonden-satet fra separator 16 og føres derpå til metanavkokerkolonnen som en andre charge på et midlere trinn i kolonnen. I henhold til foreliggende oppfinnelse kan en slik fremgangsmåte for- to the operating pressure in the methane reboiler column. This will give a gas-liquid mixture that can be separated either in a low-pressure separator or introduced directly to the methane reboiler column with internal separation devices for separating gas and liquid in the column. The flash expansion provides further cooling of the charge on the column. Part of the cooled external liquid obtained in this way is used as a cooling medium for heat exchange with the high-pressure condensate from separator 16 and is then fed to the methane reboiler column as a second charge on a middle stage in the column. According to the present invention, such a method can

bedres ved å anrike væskekondensatet som forlater separator 16 is improved by enriching the liquid condensate leaving separator 16

med en del av gassene fra denne separator før underkjøling og flashing av det flytende kondensat. with part of the gases from this separator before subcooling and flashing the liquid condensate.

3- Den ikke-kondenserte gass som forlater separator 16 kan ekspanderes i en arbeidsekspander fra et høyt trykk som 63,3 kg/cm 2 på fig. 1-4 og til driftstrykket i metanavkokeren, 3- The non-condensed gas leaving separator 16 can be expanded in a working expander from a high pressure such as 63.3 kg/cm 2 in fig. 1-4 and to the operating pressure in the methane still,

og hele den avkjølte gass-væske-blanding fra ekspansjonen kan brukes til underkjøling av kondensatet fra separator 16. Det underkjølte kondensat blir deretter flash-ekspandert og ført til metanavkokeren som inngående charge. Denne utførelsen kan forbedres ved å anrike det flytende kondensatet fra separator 16 med en del av gassene som forlater separatoren før underkjøling og flashing av kondensatet. and the entire cooled gas-liquid mixture from the expansion can be used for subcooling the condensate from separator 16. The subcooled condensate is then flash-expanded and led to the methane reboiler as input charge. This performance can be improved by enriching the liquid condensate from separator 16 with a part of the gases leaving the separator before subcooling and flashing the condensate.

I steden for eller i tillegg til disse metoder kan ytre avkjøling brukes hvis man ønsker øket utbytte, imidlertid er en av fordelene med oppfinnelsen beskrevet i nevnte søknader og består i at når kondensatet underkjøles kan man oppnå forbedret utbytte uten behov for øket effekt. Instead of or in addition to these methods, external cooling can be used if an increased yield is desired, however, one of the advantages of the invention is described in the aforementioned applications and consists in the fact that when the condensate is subcooled, an improved yield can be achieved without the need for increased power.

Ennå en utførelse av oppfinnelsen fremgår av det nedenstående eksempel som er knyttet sammen med fig. 5: Yet another embodiment of the invention can be seen from the example below which is linked together with fig. 5:

Eksempel 2 Example 2

Fig. 5 viser en del av et strømningsskjerna for utvinning av etan og tyngre komponenter fra en hydrokarbon-blanding inneholdende metan, etan og tyngre hydrokarboner. Fig. 5 shows part of a flow core for extracting ethane and heavier components from a hydrocarbon mixture containing methane, ethane and heavier hydrocarbons.

Som vist på fig. 5 føres en delkondensert høytrykksgass 174 As shown in fig. 5, a partially condensed high-pressure gas 174 is introduced

til separator 16 med -48°C og 63,3 kg/cm<2>. Avkjøling av gass-chargen til -48°C kan som f.eks. vist på fig. 1 og 2 skje ved varmeveksling med metan-restgass eller andre prosesstrømmer som strømmer fra sideavkokere og bunnstrømmer (disse varmevekslere er ikke vist) og, om nødvendig, med egnet ytre avkjøling. De beregninger som foreliggende eksempel er grunnlagt på bygger på to metan-sideavkokere. I motsetning til fig. 1 og 2 har man imidlertid med foreliggende beregninger (gjeldende temperatur, trykk og strømningsmengder) basert seg på at inngående gass har en sammensetning mellom mager og rik gass som henholdsvis anvendt i fig. l..og 2' og tabell I og II. to separator 16 with -48°C and 63.3 kg/cm<2>. Cooling the gas charge to -48°C can, for example, shown in fig. 1 and 2 occur by heat exchange with methane residual gas or other process streams flowing from side reboilers and bottom streams (these heat exchangers are not shown) and, if necessary, with suitable external cooling. The calculations on which the present example is based are based on two methane side digesters. In contrast to fig. 1 and 2, however, with the present calculations (applicable temperature, pressure and flow rates) it is based on the incoming gas having a composition between lean and rich gas as respectively used in fig. l..and 2' and tables I and II.

Som angitt på fig. 5.separeres væske og gass fra hverandre i separator 16. Gassen fra separator 16 deles i to deler. Den første delen 176 går gjennom ekspander 17 hvor den på grunn'av arbeidsekspansjon fra 63,3 kg/cm til 20,4 kg/cm avkjøles' til ca. ~92°C. Fra ekspander 17 går den avkjølte gass til metanavkoker 19 som midt-charge. Den andre gassen 177 kombineres med en del av den underkjølte væsken fra varmeveksler 184 når den går til varmeveksler 185. As indicated in fig. 5. liquid and gas are separated from each other in separator 16. The gas from separator 16 is divided into two parts. The first part 176 passes through expander 17 where, due to work expansion from 63.3 kg/cm to 20.4 kg/cm, it is cooled to approx. ~92°C. From expander 17, the cooled gas goes to methane reboiler 19 as middle charge. The second gas 177 is combined with part of the subcooled liquid from heat exchanger 184 when it goes to heat exchanger 185.

Væsken 175 fra separator 16 går gjennom varmeveksler 184 hvor den underkjøles til -90°C ved varmeveksling med den kalde strømmen fra ekspansjonsventilen 182. Den underkjølte væsken blir så delt i to deler. Den første del 178 går gjennom ekspansjonsventilen 182 hvor den ekspanderes og flash-fordampes ved trykkreduksjon fra 63,3 til 17,6 kg/cm . Den kalde strømmen fra ekspansjonsventilen 182 strømmer deretter gjennom varmeveksler 184 hvor den brukes til underkjøling av væskene fra separator 16. Fra varmeveksler 184 går strømmen til metanavkoker 19 som laveste charge med -55°C. The liquid 175 from separator 16 passes through heat exchanger 184 where it is subcooled to -90°C by heat exchange with the cold flow from the expansion valve 182. The subcooled liquid is then divided into two parts. The first part 178 passes through the expansion valve 182 where it is expanded and flash-evaporated by pressure reduction from 63.3 to 17.6 kg/cm . The cold flow from the expansion valve 182 then flows through heat exchanger 184 where it is used to subcool the liquids from separator 16. From heat exchanger 184 the flow goes to methane reboiler 19 as the lowest charge with -55°C.

Den gjenværende væskedel 179 fra varmeveksler 184, fremdeles med høyt trykk, kombineres med en del 177 av gassen fra separator 16. Den kombinerte strømmen går gjennom varmeveksler 185 som avkjøles til ca. -96°C med topp-avdraget fra kolonnen l80. Ved denne temperatur blir den kombinerte strømmen vesentlig kondensert. Den kondenserte strøm går inn .i ekspansjonsventilen 184 hvor den ekspanderes og flash-fordampes ved trykkreduksjon fra 63 kg/cm til 17,6 kg/cm . Fra ekspansjonsventilen 183 løper den kalde strømmen videre til metanavkoker 19 som topp-charge. The remaining liquid part 179 from heat exchanger 184, still at high pressure, is combined with part 177 of the gas from separator 16. The combined flow passes through heat exchanger 185 which is cooled to approx. -96°C with the top extract from column l80. At this temperature, the combined stream is substantially condensed. The condensed stream enters the expansion valve 184 where it is expanded and flash-evaporated by pressure reduction from 63 kg/cm to 17.6 kg/cm. From the expansion valve 183, the cold flow continues to the methane reboiler 19 as top charge.

De aktuelle data fremgår av tabellen nedenfor: The relevant data appears in the table below:

Det bemerkes at i tillegg til den angitte fremgangsmåte på fig. 5 for behandling av den avkjølte væske 175 fra separator 16 kan andre fremgangsmåter i enkelte situasjoner brukes med fordel. En slik alternativ fremgangsmåte består i å føre en del av den avkjølte væsken 179 direkte fra separatoren gjennom en annen ekspansjonsventil til metanavkokerkolonne 19 It is noted that in addition to the method indicated in fig. 5 for treating the cooled liquid 175 from separator 16, other methods can in some situations be used with advantage. Such an alternative method consists in passing a part of the cooled liquid 179 directly from the separator through another expansion valve to the methane reboiler column 19

på et mellomtrinn. at an intermediate level.

Etter en annen fremgangsmåte kan væsken 175 fra separator 16 underkjøles med restgass i steden for selvkjøling som vist på fig. 5. Ved et slikt alternativ kan høytrykks-kondensatet avkjøles i to påfølgende varmevekslere som hver bruker restgass som kjølemedium. Etter gjennomløp gjennom første varmeveksler deles den delvis nedkjølte høytrykks-charge i to deler. Første del ekspanderes gjennom ekspansjonsventil og føres til metanavkokerkolonnen som midt-føring. Den andre delen av det delkondenserte kondensat fortsetter gjennom den andre varmeveksler hvor den blir ytterligere avkjølt og kombineres med gass fra separator 16. Den kombinerte strøm blir derved ytterligere avkjølt og ekspandert og føres til kolonne 19 som topp-charge. Alternativt kunne gass fra separator 16 settes til den andre delen av den delvis nedkjølte strømmen før den gikk inn i andre varmeveksler og derved unngikk man påfølgende kjøling av den kombinerte strøm. According to another method, the liquid 175 from separator 16 can be subcooled with residual gas instead of self-cooling as shown in fig. 5. With such an alternative, the high-pressure condensate can be cooled in two successive heat exchangers, each of which uses residual gas as a cooling medium. After passing through the first heat exchanger, the partially cooled high-pressure charge is divided into two parts. The first part is expanded through an expansion valve and fed to the methane reboiler column as the middle feed. The second part of the partially condensed condensate continues through the second heat exchanger where it is further cooled and combined with gas from separator 16. The combined stream is thereby further cooled and expanded and is fed to column 19 as top charge. Alternatively, gas from separator 16 could be added to the second part of the partially cooled stream before it entered other heat exchangers, thereby avoiding subsequent cooling of the combined stream.

Ved ennå en modifikasjon av foreliggende oppfinnelse kan den flash-ekspanderte strømmen, eksempelvis 186 In yet another modification of the present invention, the flash-expanded current, for example 186

på fig. 5j føres til varmeveksling med den arbeidsekspanderte strømmen I87 for avkjøling av denne og oppvarming av strømmen 186. Hvis strømmen 187 derved avkjøles tilstrekkelig kan den med fordel brukes som topp-charge til metanavkokeren og strømmen 186 kan brukes som mellom-charge på kolonnen siden strømmen 186 som det klart fremgår av planen på fig. 5 er rikere på tyngre bestanddeler som C2+ og strømmen 187 inneholder mer lettere bestanddeler, dvs. metan og ukondenserbare gasser. on fig. 5j is led to heat exchange with the work-expanded stream I87 for cooling this and heating stream 186. If stream 187 thereby cools sufficiently, it can advantageously be used as top charge to the methane reboiler and stream 186 can be used as intermediate charge on the column since stream 186 as is clear from the plan in fig. 5 is richer in heavier constituents such as C2+ and stream 187 contains more lighter constituents, i.e. methane and non-condensable gases.

Andre alternative fremgangsmåter for dannelse av den avkjølte væsken 175 beskrives i nevnte patentsøknader. Disse alternative prosesser kan brukes i forskjellige kombinasjoner. Disse forskjellige skjemaer kan også brukes i steden for eller samtidig med avkjøling med restgass av den anrikede strøm før denne brukes som topp-charge på kolonne 19- Other alternative methods for forming the cooled liquid 175 are described in the aforementioned patent applications. These alternative processes can be used in different combinations. These different schemes can also be used instead of or simultaneously with cooling with residual gas of the enriched stream before it is used as top charge on column 19-

Disse alternative fremgangsmåter er særlig nyttige når avkjølingskapasiteten for toppavdraget l80 fra kolonnen på grunn av rik charge inn i prosessen, er utilstrekkelig til å avkjøle hele væskevolumet som kommer gjennom ledning 175 til den ønskede lave temperatur. These alternative methods are particularly useful when the cooling capacity of the top draw 180 from the column due to rich charge into the process is insufficient to cool the entire volume of liquid passing through line 175 to the desired low temperature.

Som kjent kan naturgass inneholde relativt store mengder karbondioksyd. Karbondioksyd i metanavkokeren kan føre til ising av de innvendige deler i kolonnen under de benyttede kjøletilstander. Selv når inngående charge-gass inneholder under 1% karbondioksyd vil den fraksjoneres i metanavkokeren og bygge seg opp til konsentrasjoner på opptil 5 eller 10% eller mer. Ved så høye konsentrasjoner kan karbondioksydet fryse ut avhengig av temperatur, trykk, om karbondioksydet er i væske- eller gassfase og væskefasens oppløselighet. As is known, natural gas can contain relatively large amounts of carbon dioxide. Carbon dioxide in the methane reboiler can lead to icing of the internal parts of the column under the cooling conditions used. Even when the incoming charge gas contains less than 1% carbon dioxide, it will fractionate in the methane reboiler and build up to concentrations of up to 5 or 10% or more. At such high concentrations, the carbon dioxide can freeze out depending on temperature, pressure, whether the carbon dioxide is in liquid or gas phase and the solubility of the liquid phase.

Ved foreliggende oppfinnelse har man funnet at når gassen fra høytrykksseparatoren ekspanderes og føres til metanavkokeren laver e enn topp-nivået kan problemet med karbondioksyd-ising i det vesentlige unngås. Gassen fra høytrykks-separatoren inneholder typisk en stor mengde metan i forhold til etan og karbondioksyd. Når gassen dermed føres til et midtnivå på kolonnen vil separatorgass fra høytrykksseparatoren fortynne karbondioksyd-konsentrasjonen og hindre den fra å øke til isingsnivå. In the present invention, it has been found that when the gas from the high-pressure separator is expanded and fed to the methane reboiler lower than the top level, the problem of carbon dioxide icing can essentially be avoided. The gas from the high-pressure separator typically contains a large amount of methane compared to ethane and carbon dioxide. When the gas is thus fed to a middle level of the column, separator gas from the high-pressure separator will dilute the carbon dioxide concentration and prevent it from increasing to icing level.

Fordelen med foreliggende oppfinnelse kan lett sees ved å oppsette karbondioksydkonsentrasjonen og temperaturen for de forskjellige destillasjonstrinn i metanavkokeren. For å illustrere fremstilling av et slikt diagram kan strømnings-prosessen illustrert på fig. 4 anvendes for behandling av en gass-charge med følgende sammensetning: The advantage of the present invention can be easily seen by setting up the carbon dioxide concentration and temperature for the different distillation stages in the methane still. To illustrate the production of such a diagram, the flow process illustrated in fig. 4 is used for treating a gas charge with the following composition:

Samme inngående gass ble behandlet i henhold til fig. 2. For imidlertid å oppnå en mer effektiv utnyttelse av kjøleeffekten ble kjøle-varmevekslerne forut for høytrykks-separatoren omplassert endel. De hovedbetingelser som prosessen opererte med var følgende: The same incoming gas was treated according to fig. 2. However, in order to achieve a more efficient utilization of the cooling effect, the cooling-heat exchangers upstream of the high-pressure separator were completely relocated. The main conditions under which the process operated were the following:

Man oppsatte kurver for hvert av disse tilfeller med hensyn .på CC^-konsentrasjon som funksjon av temperatur i metanavkokeren, vist på fig. 6A og 6B. På fig. finner man også likevektene væske-fast og gass-fast. Likevektsdata angitt på fig. 6A og 6B gjelder for metan-karbondioksydsystemet. Disse data antas generelt representative for metan- og etansystemer. Hvis CO^-konsentrasjonen ved en spesiell temperatur i kolonnen ligger på eller høyere enn likevektslinjen ved denne temperatur kan man anta at ising opptrer. For praktiske formål bruker konstruktøren vanligvis en sikkerhetsmargin, dvs. den virkelige konsentrasjon bør være mindre enn "ising"-konsentrasjonen med en egnet sikkerhetsfaktor. Curves were set up for each of these cases with regard to CC^ concentration as a function of temperature in the methane reboiler, shown in fig. 6A and 6B. In fig. one also finds the liquid-solid and gas-solid equilibria. Equilibrium data indicated in fig. 6A and 6B apply to the methane-carbon dioxide system. These data are generally assumed to be representative of methane and ethane systems. If the CO^ concentration at a particular temperature in the column is at or higher than the equilibrium line at this temperature, it can be assumed that icing is occurring. For practical purposes, the designer usually uses a safety margin, ie the real concentration should be less than the "icing" concentration by a suitable safety factor.

På fig. 6A stiger karbondioksydkonsentrasjonen In fig. 6A the carbon dioxide concentration rises

i metanavkokeren over grensenivå. En slik gass kunne ikke brukes ved en vanlig prosess og kunne derfor ikke brukes uten for-behandling for fjerning av en vesentlig mengde av karbondioksydet. Når de ekspanderte gasser brukes som midt-charge på kolonnen in the methane reboiler above the limit level. Such a gas could not be used in a normal process and therefore could not be used without pre-treatment to remove a significant amount of the carbon dioxide. When the expanded gases are used as middle charge on the column

i henhold til foreliggende oppfinnelse.vil imidlertid CC^-konsentrasjonen reduseres i metanavkokeren til et punkt som ligger godt under "isings"-nivå. according to the present invention, however, the CC^ concentration will be reduced in the methane reboiler to a point well below the "icing" level.

Ved konstruksjon av metanavkokerkolonner for When constructing methane reboiler columns for

bruk i henholdsvis foreliggende oppfinnelse vil konstruktøren som rutine forsikre seg om at ising ikke opptrer i kolonnen. use in the present invention respectively, the designer will routinely ensure that icing does not occur in the column.

Selv når gassen innmates på et midtre trinn i kolonnen er det mulig at ising kan opptre hvis prosessen anlegges for det høyest mulige etanuthytté. Et slikt opplegg vil vanligvis kreve den kaldest mulige temperatur på toppen av kolonnen. Dette vil føre til at karbondioksydkonsentrasjonen går mot høyre på Even when the gas is fed at a middle stage in the column, it is possible that icing may occur if the process is set up for the highest possible ethane cabin. Such an arrangement will usually require the coldest possible temperature at the top of the column. This will cause the carbon dioxide concentration to go to the right

kurvene på fig. 6A og 6B. Avhengig av opplegget kan resultatet" være en utillatelig høy konsentrasjon av karbondioksyd nær toppen av kolonnen. Det kan i slike tilfeller være nødvendig å akseptere et noe mindre etanutbytte for å unngå ising eller å forbehandle inngående gass for å redusere karbondioksydinnholdet til et punkt hvor konsentrasjonen ikke byr problemer i metanavkokeren. Som alternativ kan man unngå ising i slike tilfeller ved andre modifikasjoner av betingelsene. F.eks. kan det være mulig å kjøre høytrykksseparatoren ved høyere temperatur, øke den relative gassmengde fra høytrykksseparatoren som ekspanderes gjennom ekspander 17 eller ekspandere endel av gassene fra høytrykksseparatoren gjennom en isentalpisk ekspansjonsventil. Hvis slike endringer kan foretas innenfor prosessens varmebalanse-begrensninger kan man unngå ising uten redusert etanutbytte". the curves in fig. 6A and 6B. Depending on the arrangement, the result may be an unacceptably high concentration of carbon dioxide near the top of the column. In such cases, it may be necessary to accept a somewhat lower ethane yield to avoid icing or to pretreat the incoming gas to reduce the carbon dioxide content to a point where the concentration does not presents problems in the methane reboiler. As an alternative, icing in such cases can be avoided by other modifications of the conditions. For example, it may be possible to run the high-pressure separator at a higher temperature, increase the relative amount of gas from the high-pressure separator that is expanded through expander 17 or expand part of the gases from the high-pressure separator through an isenthalpic expansion valve. If such changes can be made within the heat balance constraints of the process, icing can be avoided without reduced ethane yield".

'I forbindelse med ovenstående fremgangsmåte skal det bemerkes at i noen tilfeller er chargen som innføres på toppen av metanavkokeren en væske som er ekspandert fra et høytrykk til metanavkokerens trykk (se f.eks. fig. 4 og 5)- In connection with the above method, it should be noted that in some cases the charge introduced at the top of the methane reboiler is a liquid that has been expanded from a high pressure to the pressure of the methane reboiler (see, for example, Fig. 4 and 5)-

I slike tilfeller kan det være gunstig å selvavkjøle væske-føringen på kolonnetoppen. Dette skjer ved å dele væske-strømmen inn på toppen av kolonnen i to strømmer, enten før eller etter ekspansjon. (Begge strømmer ekspanderes hvis topp-chargen til kolonnen deles før ekspansjon). En av de to ekspanderte strømmene føres direkte til varmeveksling med topp-chargen før ekspansjon. In such cases, it may be beneficial to self-cool the liquid feed at the top of the column. This happens by dividing the liquid stream at the top of the column into two streams, either before or after expansion. (Both streams are expanded if the top charge of the column is split before expansion). One of the two expanded streams is fed directly to heat exchange with the top charge before expansion.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for separering av en tilførselsgass under trykk i en relativt flyktig restgass og en relativt mindre flyktig fraksjon, idet tilførselsgassen inneholder hydrokarboner, metan og etan som sammen utgjør en hovedandel av nevnte tilførselsgass, hvor (a) tilførselsgassen under trykk avkjøles tilstrekkelig til delvis å kondensere gassen under dannelse av en væskeformig del under trykk og en dampdel under trykk, (b) minst noe av den væskeformige del under trykk ekspanderes i en ekspansjonsanordning til et lavere trykk under dannelse av en ekspandert væskeformig del, idet en del av den væskeformige del under ekspansjonstrinnet. fordamper slik at den ekspanderte væskeformige del avkjøles til en kjøletemperatur, hvorved resten av nevnte væskeformige del forblir som væske, og (c) minst noe av den ekspanderte væskeformige del behandles deretter i en fraksjoneringskolonne for å separere den relativt mindre flyktige fraksjon, karakterisert ved at man (1) kombinerer minst en del av væsken under trykk som resulterer fra trinn (a) med en prosesstrøm som har et boblepunkt under boblepunktet for nevnte væskeformige del under trykk for derved å danne en kombinert strøm, (2) før kombinering av den væskeformige del under trykk og prosesstrømmen ifølge trinn (1), avkjøler enten den ene eller begge av nevnte væskeformige del eller nevnte prosesstrøm, eller etter nevnte kombinasjon avkjøler den kombinerte strøm, hvorved det oppnås en avkjølt kombinert strøm som har en temperatur under boblepunktet for nevnte væskeformige del under trykk, (3) tilfører den avkjølte kombinerte strøm til ekspansjonsanordningen benyttet i trinn (b), hvor den kombinerte strøm ekspanderes til nevnte lavere trykk under dannelse av en ekspandert kombinert strøm, og kjøletemperaturen oppnådd i ekspansjonstrinn (b) reduseres, (4) deretter tilfører i det minste noe av den ekspanderte kombinerte strøm til nevnte fraksjoneringskolonne ved et første chargepunkt, og (5) ekspanderer minst en del av nevnte dampdel under trykk i en arbeidsekspansjonsmaskin med nevnte lavere trykk og tilfører det således oppnådde ekspanderte del til fraksjoneringskolonnen ved et annet chargepunkt som befinner seg lavere på kolonnen enn nevnte første chargepunkt.1. Method for separating a feed gas under pressure into a relatively volatile residual gas and a relatively less volatile fraction, the feed gas containing hydrocarbons, methane and ethane which together constitute a major proportion of said feed gas, where (a) the feed gas under pressure is cooled sufficiently to partially condensing the gas to form a pressurized liquid portion and a pressurized vapor portion, (b) at least some of the pressurized liquid portion is expanded in an expansion device to a lower pressure to form an expanded liquid portion, wherein part of the liquid portion part during the expansion step. evaporating so that the expanded liquid portion is cooled to a refrigeration temperature, whereby the remainder of said liquid portion remains as liquid, and (c) at least some of the expanded liquid portion is then processed in a fractionating column to separate the relatively less volatile fraction, characterized in that one (1) combines at least a portion of the pressurized liquid resulting from step (a) with a process stream having a bubble point below the bubble point of said pressurized liquid portion to thereby form a combined stream, (2) prior to combining the liquid part under pressure and the process stream according to step (1), cools either one or both of said liquid part or said process stream, or after said combination cools the combined stream, whereby a cooled combined stream is obtained which has a temperature below the bubble point of said liquid part under pressure, (3) supplies the cooled combined stream to the expansion device used in step (b ), wherein the combined stream is expanded to said lower pressure to form an expanded combined stream, and the cooling temperature obtained in expansion step (b) is reduced, (4) then feeding at least some of the expanded combined stream to said fractionating column at a first charge point , and (5) expands at least a part of said steam part under pressure in a working expansion machine with said lower pressure and supplies the thus obtained expanded part to the fractionation column at another charge point which is located lower on the column than said first charge point. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakter<4>isert ved at prosesstrømmen som har et boblepunkt under boblepunktet for nevnte væskeformige del oppnådd i trinn (a) er en del av nevnte dampdel under trykk.2. Method according to claim 1, characterized in that the process stream which has a bubble point below the bubble point for said liquid part obtained in step (a) is part of said steam part under pressure. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at minst 25% av dampdelen under trykk oppnådd i trinn (a) ekspanderes til nevnte lavere trykk i trinn (5).3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that at least 25% of the steam portion under pressure obtained in step (a) is expanded to said lower pressure in step (5). 4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at mengden av nevnte dampdel under trykk som ekspanderes i trinn (5) er tilstrekkelig til å redusere risikoen for isdannelse av karbondioksyd i fraksjoneringskolonnen.4. Method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the amount of said steam part under pressure which is expanded in step (5) is sufficient to reduce the risk of ice formation of carbon dioxide in the fractionation column. 5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at det første chargepunkt i trinn (4) er topp-chargen i fraksjoneringskolonnen.5. Method according to claims 1-4, characterized in that the first charge point in step (4) is the top charge in the fractionation column. 6. Apparat for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1, for separering av en tilførselsgass under trykk i en flyktig restgass og en relativt mindre flyktig fraksjon, hvor til-førselsgassen under trykk inneholder hydrokarboner, metan og etan omfattende hovedandelen av nevnte tilførselsgass, hvor apparatet har: (a) kjøleanordning (10,11,12,13,14 og 15) for avkjøling av tilførselsgassen under trykk tilstrekkelig til å delvis kondensere gassen og derved danne en væskeformig del under trykk og en dampdel under trykk, (b) en ekspansjonsanordning (155, 182,183) forbundet med nevnte kjøleanordning (a) for mottagelse av den væskeformige del under trykk og for å ekspandere den til et lavere trykk hvorved den ytterligere avkjøles, (c) fraksjoneringsanordninger (19) for mottagelse av nevnte ekspanderte væskeformige del fra ekspansjonsanordningen (b) og for å separere den relativt mindre flyktige fraksjon, karakterisert ved(i) anordninger for mottagelse av minst en del av den væskeformige del under trykk oppnådd fra kjøleanordningen (a) og for kombinasjon av denne del med en prosesstrøm som har et boblepunkt under boblepunktet for den væskeformige del under trykk for derved å danne en kombinert strøm, (ii) kjøleanordninger (154,184,185) for kjøling av den væskeformige del under trykk, idet prosesstrømmen eller den kombinerte strøm, i en hvilken som helst kombinasjon, tilstrekkelig til at den kombinerte strøm har en temperatur under boblepunktet for den væskeformige del under trykk oppnådd fra kjøleanordning (a), (iii) anordninger forbundet med ekspansjonsanordningen (b) for mottagelse av den kombinerte strøm ved en temperatur under boblepunktet for den væskeformige del under trykk slik at den kombinerte strøm ekspanderes i ekspansjonsanordningen (b) til nevnte lavere trykk og derved danner en ekspandert kombinert strøm, (iv) anordninger (157,186) som forbinder ekspansjonsanordningen (b) med fraksjoneringskolonnen for tilførsel av i det minste en del av den ekspanderte kombinerte strøm som en charge til fraksjoneringskolonnen ved et første chargepunkt, og (v) arbeidsekspansjonsanordning (17) forbundet med kjøleanordningen (a) for mottagelse av minst noe av dampdelen under trykk og ekspandering av denne til nevnte lavere trykk, under dannelse av en ekspandert dampdel, idet arbeidsekspan-sjonsanordningen videre er forbundet for tilførsel av den ekspanderte dampdel til fraksjoneringskolonnen (19) ved et annet chargepunkt som befinner seg lavere på kolonnen enn det første chargepunkt.6. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, for separating a feed gas under pressure into a volatile residual gas and a relatively less volatile fraction, where the feed gas under pressure contains hydrocarbons, methane and ethane comprising the main part of said feed gas, where the device has : (a) cooling device (10,11,12,13,14 and 15) for cooling the supply gas under pressure sufficient to partially condense the gas thereby forming a liquid part under pressure and a vapor part under pressure, (b) an expansion device ( 155, 182,183) connected to said cooling device (a) for receiving the liquid part under pressure and for expanding it to a lower pressure whereby it is further cooled, (c) fractionation devices (19) for receiving said expanded liquid part from the expansion device ( b) and to separate the relatively less volatile fraction, characterized by (i) devices for receiving at least part of the liquid part und is pressure obtained from the cooling device (a) and for combining this part with a process stream having a bubble point below the bubble point of the liquid part under pressure to thereby form a combined stream, (ii) cooling devices (154,184,185) for cooling the liquid part under pressure, the process stream or the combined stream, in any combination, being sufficient for the combined stream to have a temperature below the bubble point of the pressurized liquid portion obtained from cooling device (a), (iii) devices connected to the expansion device (b ) for receiving the combined stream at a temperature below the bubble point of the liquid portion under pressure so that the combined stream is expanded in the expansion device (b) to said lower pressure and thereby forms an expanded combined stream, (iv) devices (157,186) connecting the expansion device (b) with the fractionation column for supplying at least part of the expanded combine t stream as a charge to the fractionation column at a first charge point, and (v) work expansion device (17) connected to the cooling device (a) for receiving at least some of the vapor portion under pressure and expanding this to said lower pressure, forming an expanded vapor portion , the working expansion device being further connected for supplying the expanded steam part to the fractionation column (19) at another charge point which is located lower on the column than the first charge point. 7. Apparat ifølge krav 6, karakterisert ved at anordningene (i) for mottagelse av den væskeformige del under trykk for kombinasjon av denne med en prosesstrøm som har et boblepunkt under boblepunktet for den væskeformige del under trykk, er forbundet for mottak av en del av dampdelen under trykk oppnådd fra kjøleanordning (a), idet nevnte dampdel under trykk derved tilveiebringer prosess-strømmen som har et boblepunkt under boblepunktet for den væskeformige del under trykk.7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the devices (i) for receiving the liquid part under pressure for combining this with a process stream that has a bubble point below the bubble point of the liquid part under pressure, is connected to receive part of the steam part under pressure obtained from cooling device (a), said steam part under pressure thereby providing the process stream which has a bubble point below the bubble point of the liquid part under pressure. 8. Apparat ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at arbeidsekspansjonsanordningene (v) er anordnet for mottak av minst 25% av dampdelen under trykk oppnådd i trinn (a).8. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that the work expansion devices (v) are arranged to receive at least 25% of the steam portion under pressure obtained in step (a). 9. Apparat ifølge krav 6-8, karakterisert ved at mengden av dampdelen under trykk som tilføres til arbeidsekspansjonsanordningene (v), er tilstrekkelig til å redusere risikoen for karbondioksyd-isdannelse i fraksjoneringskolonnen.9. Apparatus according to claims 6-8, characterized in that the quantity of the steam part under pressure which is supplied to the working expansion devices (v) is sufficient to reduce the risk of carbon dioxide ice formation in the fractionation column. 10. Apparat ifølge krav 6-9, karakterisert v e d ..at det første chargepunkt forbundet med anordningene (iv), representerer topp-chargen til fraksjoneringskolonnen.10. Apparatus according to claims 6-9, characterized in that the first charge point associated with the devices (iv) represents the top charge of the fractionation column.
NO772058A 1976-08-09 1977-06-13 PROCEDURE AND APPARATUS FOR SEPARATING A SUPPLY GAS UNDER PRESSURE. NO146554C (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US71277176A 1976-08-09 1976-08-09
US72896376A 1976-10-04 1976-10-04

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO772058L NO772058L (en) 1978-02-10
NO146554B true NO146554B (en) 1982-07-12
NO146554C NO146554C (en) 1982-10-20

Family

ID=27108888

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO772058A NO146554C (en) 1976-08-09 1977-06-13 PROCEDURE AND APPARATUS FOR SEPARATING A SUPPLY GAS UNDER PRESSURE.

Country Status (4)

Country Link
CA (1) CA1048397A (en)
GB (1) GB1532335A (en)
MY (1) MY8200229A (en)
NO (1) NO146554C (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5685170A (en) * 1995-11-03 1997-11-11 Mcdermott Engineers & Constructors (Canada) Ltd. Propane recovery process
US5953935A (en) * 1997-11-04 1999-09-21 Mcdermott Engineers & Constructors (Canada) Ltd. Ethane recovery process
US6237365B1 (en) 1998-01-20 2001-05-29 Transcanada Energy Ltd. Apparatus for and method of separating a hydrocarbon gas into two fractions and a method of retrofitting an existing cryogenic apparatus
RU2502545C1 (en) 2012-08-08 2013-12-27 Открытое акционерное общество "Газпром" Method of natural gas processing and device to this end
RU2580453C1 (en) * 2015-03-25 2016-04-10 Игорь Анатольевич Мнушкин Method of processing natural hydrocarbon gas

Also Published As

Publication number Publication date
NO146554C (en) 1982-10-20
CA1048397A (en) 1979-02-13
MY8200229A (en) 1982-12-31
NO772058L (en) 1978-02-10
GB1532335A (en) 1978-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4889545A (en) Hydrocarbon gas processing
US4869740A (en) Hydrocarbon gas processing
US4278457A (en) Hydrocarbon gas processing
US10753678B2 (en) Hydrocarbon gas processing
US5275005A (en) Gas processing
US8919148B2 (en) Hydrocarbon gas processing
US9021832B2 (en) Hydrocarbon gas processing
US4171964A (en) Hydrocarbon gas processing
US4140504A (en) Hydrocarbon gas processing
US4157904A (en) Hydrocarbon gas processing
US5568737A (en) Hydrocarbon gas processing
US8590340B2 (en) Hydrocarbon gas processing
KR100415950B1 (en) Hydrocarbon gas processing
CA2515999C (en) Hydrocarbon gas processing
US20190170435A1 (en) Hydrocarbon Gas Processing
NO313159B1 (en) Process for separating out hydrocarbon gas components as well as plants for carrying out the same
US20080078205A1 (en) Hydrocarbon Gas Processing
JP5469661B2 (en) Isobaric open frozen NGL recovery
NO158478B (en) PROCEDURE FOR SEPARATING NITROGEN FROM NATURAL GAS.
EA011599B1 (en) Configurations and methods of integrated ngl recovery and ng liquefaction
NO339384B1 (en) INTEGRATED HIGH PRESSURE NGL RECOVERY IN THE PREPARATION OF LIQUID NATURAL GAS
AU2010295870A1 (en) Hydrocarbon gas processing
AU2011233579A1 (en) Hydrocarbon gas processing
NO167361B (en) PROCEDURE FOR SEPARATING A MIXTURE OF HYDROCARBONES.
NO146554B (en) PROCEDURE AND APPARATUS FOR SEPARATING A SUPPLY GAS UNDER PRESSURE