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MX2007015226A - Procesamiento de gases de hidrocarburos. - Google Patents

Procesamiento de gases de hidrocarburos.

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MX2007015226A
MX2007015226A MX2007015226A MX2007015226A MX2007015226A MX 2007015226 A MX2007015226 A MX 2007015226A MX 2007015226 A MX2007015226 A MX 2007015226A MX 2007015226 A MX2007015226 A MX 2007015226A MX 2007015226 A MX2007015226 A MX 2007015226A
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MX
Mexico
Prior art keywords
stream
distillation
cooled
components
column
Prior art date
Application number
MX2007015226A
Other languages
English (en)
Inventor
John D Wilkinson
Hank M Hudson
Kyle T Cuellar
Joe T Lynch
Richard N Pitman
Tony L Martinez
Original Assignee
Ortloff Engineers Ltd
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=37572018&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=MX2007015226(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Ortloff Engineers Ltd filed Critical Ortloff Engineers Ltd
Publication of MX2007015226A publication Critical patent/MX2007015226A/es

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Abstract

Se describe un proceso de recuperacion de etano, etileno, propano, propileno y componentes de hidrocarburos mas pesados a partir de una corriente de gas de hidrocarburos. La corriente se enfria y luego se expande hasta la presion de la torre de fraccionamiento y es suministrada a la torre de fraccionamiento por una posicion de alimentacion inferior en la mitad de la columna. Se extrae una corriente de destilacion de la columna debajo del punto de alimentacion de la corriente y luego se envia a una relacion de intercambio de calor con la corriente de vapor de la cabeza de la torre para enfriar la corriente de destilacion y condensar al menos una parte de la misma, formando asi una corriente condensada. Al menos una porcion de la corriente condensada es enviada a la torre de fraccionamiento por una posicion de alimentacion superior en la mitad de la columna. Se extrae una corriente reciclada de la cabeza de la torre una vez que fue calentada y comprimida. La corriente reciclada comprimida se enfria lo suficiente como para condensarla sustancialmente, y luego se expande hasta la presion de la torre de fraccionamiento y es suministrada a la torre por una posicion de alimentacion en la parte superior de la columna. Las cantidades y temperaturas de las alimentaciones a la torre de fraccionamiento son eficaces para mantener la temperatura de la cabeza de la torre de fraccionamiento a una temperatura a la cual se recupera la porcion principal de los componentes deseados.

Description

PROCESAMIENTO DE GASES DE HIDROCARBUROS CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con un proceso de separación de gases que contienen hidrocarburos. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Se puede recuperar etileno, etano, propileno, propano y/o hidrocarburos más pesados de diversos gases, tal como corrientes de gas natural, gas de refinería y gas sintético, obtenidos de otros . materiales de hidrocarburos, tal como carbón, petróleo crudos nafta, esquisto bituminoso, arenas bituminosas y lignita. El gas natural contiene habitualmente una mayor proporción de metano y etano, es decir, el metano y etano constituyen juntos al menos un 50 por ciento molar del gas. El gas también contiene cantidades relativamente menores de hidrocarburos más pesados, tal como propano, butanos, pentanos y similares, así como hidrógeno, nitrógeno, dióxido de carbono y otros gases . La presente invención se relaciona en general con la recuperación de etileno, etano, propileno, propano e hidrocarburos más pesados a partir de las corrientes de gases. Un análisis típico de una corriente de gas que será procesado de acuerdo con esta invención daría como resultado, expresado como el porcentaje molar aproximado, un 91.6% de metano, un 4.2% de etano y otros componentes de C2, un 1.3% de propano y otros componentes de C3, un 0,4% de iso-butano, un 0.3% de REP S 187509 butano normal, un 0.5% de exceso de pentanos más 1.4% de dióxido de carbono, con el balance hecho de nitrógeno. Algunas veces también hay gases que contienen azufre. Las fluctuaciones históricamente cíclicas en los precios de los constituyentes tanto del gas natural como del gas natural condensado (NGL, por sus siglas en inglés) han reducido algunas veces el valor creciente de etano, etileno, propano, propileno y componentes más pesados tal como productos líquidos. Esto ha dado como resultado la demanda de procesos que puedan proporcionar recuperaciones más eficaces de estos productos, de procesos que permitan recuperaciones eficientes con una menor inversión de capitales y menores costos operativos, y de procesos que puedan ser adaptados o ajustados fácilmente para variar la recuperación de un componente específico sobre un amplio rango. Los procesos disponibles para separar estos materiales incluyen los que se basan en el enfriamiento y la refrigeración del gas. la absorción de petróleo y la absorción de petróleo refrigerado. Además, se han vuelto populares los procesos criogénicos debido a la disponibilidad de equipos económicos que generan energía mientras que simultáneamente expanden y extraen el calor del gas en procesamiento. Según la presión de la fuente del gas, la riqueza (contenido de etano, etileno e hidrocarburos más pesados) del gas y de los productos finales deseados, se puede emplear uno de estos procesos o una combinación de los mismos . Actualmente se prefiere en general el proceso de expansión criogénica para la recuperación a partir de gas natural condensado porque provee una máxima simplicidad junto con facilidad de arranque, flexibilidad operativa, buena eficacia, seguridad y buena confiabilidad. En las Patentes Norteamericanas No. 3,292,380; 4,061,481; 4,140,504 4,157,904; 4,171,964; 4,185,978; 4,251,249; 4,278,457 4,519,824; 4,617,039 4,687,499; 4,689,063; 4,690,702 4,854,955; 4,869,740 4,889,545; 5,275,005; 5,555,748 5,568,737; 5,771,712 5,799,507; 5,881,569; 5,890,378 5,983,664; 6,182,469; 6,712,880, 6,915,662; reimpresión de la Patente Norteamericana No. 33,408; publicación de Solicitud de Patente Norteamericana No. 2002/0166336 Al; y Solicitud Copendiente No. 11/201,358 se describen procesos relevantes (aunque la descripción de la presente invención se basa en algunos casos bajo condiciones de procesamiento diferentes de las descritas en las patentes y solicitudes citadas) . En un proceso típico de recuperación por expansión criogénica, se enfría una corriente de alimentación de gas bajo presión por intercambio de calor con otras corrientes del proceso y/o fuentes externas de refrigeración, tal como un sistema de compresión-refrigeración de propano. A medida que el gas es enfriado, se pueden condensar y recolectar los líquidos en uno o más separadores como líquidos de alta presión que contienen algunos de los componentes C2+ ó C3+ deseados. Según la riqueza del gas y la cantidad de líquidos formados, los líquidos de alta presión pueden ser expandidos a una presión menor y fraccionados. La vaporización que tiene lugar durante la expansión de los líquidos da como resultado un enfriamiento adicional de la corriente. Bajo determinadas condiciones, puede resultar deseable el pre-enfriamiento de los líquidos de alta presión antes de la expansión con el fin de disminuir aún más la temperatura resultante de la expansión. La corriente expandida, que comprende una mezcla de líquido y vapor, es fraccionada en una columna de destilación (desmetanizador o desetanizador) . En la columna, la o las corrientes enfriadas por expansión son destiladas en gases residuales para separar el metano, nitrógeno y otros gases volátiles como vapores de cabeza de los componentes C2 componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados deseados como productos líquidos de la fracción final o para separar metano, componentes C2, nitrógeno y otros gases volátiles residuales como vapores de la cabeza de destilación de los componentes C3 deseados y los componentes de hidrocarburos más pesados como productos líquidos de la fracción final o cola de destilación. Si el gas de alimentación no es condensado por completo (típicamente no lo es), se puede hacer pasar al vapor remanente de la condensación parcial a través de una máquina o motor de trabajo de expansión, o de una válvula de expansión, hasta una presión menor a la cual los líquidos adicionales serán condensados como resultado de un enfriamiento adicional de la corriente. La presión después de la expansión es esencialmente la misma que la presión a la cual se opera la columna de destilación. La corriente sometida a expansión es suministrada entonces como alimentación por la parte superior del desmetanizador. Típicamente, la porción de vapor de la corriente expandida y el vapor de la cabeza en el desmetanizador se combinan en una sección separadora superior en la torre de fraccionamiento como producto de gases de metano residuales. Alternativamente, la corriente enfriada y expandida puede ser suministrada a un separador para proveer corrientes de vapor y de líquido. El vapor se combina con la porción de la cabeza de la torre y el líquido es suministrado a la columna como una alimentación en la parte superior de la misma. Durante una operación ideal del proceso de separación, el gas residual que sale del proceso va a contener sustancialmente todo el metano en el gas de alimentación, en donde prácticamente ninguno de los componentes de hidrocarburos más pesados y la fracción de la porción de la base que sale del desmetanizador va a contener sustancialmente todos los componentes de hidrocarburos más pesados casi sin metano o ningún otro componente más volátil. Sin embargo, en la práctica esta situación ideal no se logra debido a dos razones principales. La primera razón es que un desmetanizador convencional se opera en gran medida como una columna de agotamiento o "stripping" . Por lo tanto, el producto metano del proceso, comprende típicamente vapores que salen de la etapa de fraccionamiento en la parte superior de la columna, junto con vapores que no fueron sometidos a ningún paso de rectificación. Se producen considerables pérdidas de los componentes C2, C3 y C+ debido a que la alimentación del líquido superior contiene cantidades sustanciales de estos componentes, dando como resultado las correspondientes cantidades en equilibrio de componentes C2, componentes C3, componentes C y componentes de hidrocarburos más pesados en los vapores que salen de la etapa de fraccionamiento superior del desmetanizador. La pérdida de estos componentes deseables podría reducirse significativamente si los vapores que ascienden pudieran tomar contacto con una cantidad significativa de líquido (reflujo) capaz de absorber los componentes C2, componentes C3, componentes C4 y componentes de hidrocarburos más pesados de los vapores . La segunda razón por la cual no es posible lograr esta situación ideal es que el dióxido de carbono contenido en la alimentación de gas es fraccionado en el desmetanizador y puede acumularse hasta alcanzar concentraciones de tanto como un 5% hasta 10% o más en la torre aún cuando el gas de alimentación contiene menos que un 1 % de dióxido de carbono. A tales concentraciones altas, puede tener lugar la formación de dióxido de carbono sólido dependiendo de las temperaturas, presiones y la solubilidad del líquido. Es bien sabido que las corrientes de gas natural habitualmente contienen dióxido de carbono, a menudo en cantidades sustanciales. Si la concentración de dióxido de carbono en el gas de alimentación es suficientemente alta, se vuelve imposible procesar el gas de alimentación de la manera deseada debido a un bloqueo del equipo de proceso con dióxido de carbono sólido (a menos que se añada un equipo de eliminación de dióxido de carbono, lo que incrementaría considerablemente el costo de capital) . La presente invención proporciona un medio para generar una corriente de reflujo de líquido suplementario que permitirá mejorar la eficacia de recuperación para los productos deseados, al mismo tiempo que mitiga sustancialmente el problema de la formación de hielo seco con el dióxido de carbono . En años recientes, los procesos preferidos para la separación de hidrocarburos emplean una sección de absorción superior para proveer una rectificación adicional de los vapores que ascienden. La fuente de la corriente de reflujo para la sección de rectificación superior es típicamente una corriente reciclada de gas residual suministrado bajo presión.
La corriente de gas residual reciclado es enfriada habitualmente hasta una condensación sustancial por intercambio de calor con otras corrientes del proceso, por ejemplo, la cabeza enfriada de la torre de fraccionamiento. La corriente sustancialmente condensada resultante es expandida entonces a través de un dispositivo de expansión apropiado, tal como una válvula de expansión, hasta la presión a la cual se opera el desmetanizador. Durante la expansión, una porción del líquido habitualmente se vaporiza, dando como resultado el enfriamiento de la corriente total. La corriente sometida a expansión instantánea es suministrada entonces como alimentación por la parte superior del desmetanizador. Típicamente, la porción de vapor de la corriente expandida y el vapor de la cabeza en el desmetanizador se combinan en una sección separadora superior en la torre de fraccionamiento como producto de gases de metano residuales. Como alternativa, la corriente enfriada y expandida puede ser suministrada en un separador para proveer las corrientes de vapor y líquido, de modo que a partir de entonces el vapor se combina con la cabeza de la torre y el líquido es suministrado en la columna como una alimentación de columna superior. Los esquemas de proceso típicos de este tipo se describen en las Patentes Norteamericanas No. 4,889,545; 5,568,737; 5,881,569; 6,712,880; y en Mowrey, E. Ross, "Efficient, High Recovery of Liquids from Natural Gas Utilizing a High Pressure Absorber", Proceedings of the Eighty-First Annual Convention of the Gas Processors Association, Dallas, Texas, 11-13 de marzo, 2002. SUMARIO DE LA INVENCION La presente invención también emplea una sección de rectificación superior (o una columna de rectificación separada en algunas modalidades) . Sin embargo, se proporcionan dos corrientes de reflujo para esta sección de rectificación. La corriente de reflujo superior es la corriente de gas residual reciclado como se describió anteriormente. Además, se proporciona también una corriente de reflujo suplementaria en un punto de alimentación inferior usando una derivación lateral para los vapores que ascienden por la porción inferior de la torre (que se pueden combinar con una parte de los líquidos del separador) . Debido a la concentración relativamente alta de componentes C2 y componentes más pesados en los vapores inferiores en la torre, se puede condensar una cantidad significativa de líquido en esta corriente de derivación sin elevar su presión, frecuentemente usando solamente la refrigeración disponible en el vapor frío que sale de la sección de rectificación superior .Este líquido condensado, que es predominantemente metano y etano líquido, se puede usar entonces para absorber los componentes C3, componentes C y componentes de hidrocarburos más pesados de los vapores que ascienden a través de la porción inferior de la sección de rectificación superior y de esta manera capturar estos valiosos componentes en el producto líquido de la porción de la base del desmetanizador. Dado que la corriente de reflujo inferior captura esencialmente todos los componentes C3+, sólo será necesario un caudal de líquido relativamente pequeño en la corriente de reflujo superior para absorber los componentes C2 remanentes en los vapores que ascienden y capturar asimismo estos componentes C2 en el producto líquido del fondo del desmetanizador. Hasta este momento, la característica de derivación de vapor se ha empleado en los sistemas de recuperación de C3+, como se ilustra en la Patente Norteamericana No. 5,799,507 del cesionario. Sin embargo, el proceso y aparato de la Patente Norteamericana 5,799,507, resultan inadecuados para una gran recuperación de etano. Sorpresivamente, los solicitantes han encontrado que es posible mejorar las recuperaciones de C2 sin sacrificar los niveles de recuperación del componente C3+ o la eficacia del sistema mediante una combinación de la característica de derivación de la invención de la Patente Norteamericana No. 5,799,507 del cesionario con la característica de reflujo de residuos de la Patente Norteamericana No. 5,56,737 del cesionario. De acuerdo con la presente invención, se ha encontrado que se pueden obtener recuperaciones de componente C2 que exceden un 97 por ciento sin pérdidas en la recuperación del componente C3+. La presente invención proporciona la ventaja adicional de poder adaptarla fácilmente al uso de gran parte del equipo requerido para implementar la Patente Norteamericana No. 5,799,507 del cesionario, lo que resulta en menores costos en cuanto a inversión de capital en comparación con otros procesos de la técnica anterior. Además, la presente invención permite una separación esencialmente del 100 por ciento de metano y componentes más livianos de los componentes C2 y componentes más pesados manteniendo al mismo tiempo los mismos niveles de recuperación que la técnica anterior y mejorando el factor de seguridad con respecto al peligro de formación de hielo seco. La presente invención, aún cuando es funcional a presiones más bajas y temperaturas mayores, es particularmente ventajosa cuando se procesan gases de alimentación en un rango de valores entre 400 y 1500 psia [2,758 y 10,342 kPa(a)] o más altos, bajo condiciones que requieren temperaturas en la cabeza de la columna de recuperación de NGL de -50 °F [-46°C] o más frías. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Para lograr una mejor comprensión de la presente invención, se hará referencia a los siguientes ejemplos y figuras. Con referencia a las figuras: La FIG. 1 es un diagrama de flujo de una planta de procesamiento de gas natural del arte previo de acuerdo con la Patente Norteamericana No. 5,799,507; La FIG. 2 es un diagrama de flujo de una planta de procesamiento de gas natural básica con un diseño modificado de acuerdo con la Patente Norteamericana No. 5,568,737; La FIG. 3 es un diagrama de flujo de una planta de procesamiento de gas natural de acuerdo con la presente invención; La FIG. 4 es un diagrama de concentración-temperatura para dióxido de carbono que muestra el efecto de la presente invención; La FIG. 5 es un diagrama de flujo que ilustra un medio alternativo de aplicación de la presente invención a una corriente de gas natural; La FIG. 6 es un diagrama de concentración-temperatura para dióxido de carbono que muestra el efecto de la presente invención con respecto al proceso de la FIG. 5; y Las FIGS. 7 a 10 son diagramas de flujo que ilustran el medio alternativo de aplicación de la presente invención a una corriente de gas natural . DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCION En la siguiente explicación de las figuras mencionadas, se proporcionan tablas que resumen los caudales calculados para condiciones de proceso representativas . En las tablas gue aparecen aquí, los valores de los caudales (en moles por hora) fueron redondeados al número entero más cercano para mayor conveniencia. Los caudales totales que se muestran en las tablas incluyen todos los componentes que no son hidrocarburos y por ende son más altos en general que la suma de los caudales de los componentes de hidrocarburos . Las temperaturas indicadas son valores aproximados redondeados al grado más cercano. También se debe tener en cuenta que los cálculos de diseño del proceso efectuados a los fines de comparar los procesos representados en las figuras se basan en la suposición que no hay pérdida de calor desde (o hacia) el entorno hacia (o desde) el proceso. La calidad de los materiales aislantes comerciales permite que esta sea una suposición muy razonable y típicamente muy común entre las personas experimentadas en la técnica. Para mayor conveniencia, los parámetros de proceso se informan tanto en las unidades británicas tradicionales como en las unidades del Systéme International d'UnitéS (SI) . Los caudales molares indicados en las tablas se pueden interpretar ya sea como libras moles por hora o kilogramo moles por hora. El consumo de energía informado como caballos de fuerza (HP) y/o mil unidades de Unidades Térmicas Británicas [British Thermal Units] por hora (MBTU/Hs) corresponde a los caudales molares expresados como libras moles por hora. Los consumos de energía informados como kilovatios (kW) corresponden a los caudales molares definidos en kilogramos moles por hora. La FIG. 1 es un diagrama de flujo de un proceso que muestra el diseño de una planta de procesamiento para recuperar componentes C+ a partir de gas natural usando la técnica anterior de acuerdo con la Patente Norteamericana No. 5,799,507 del cesionario. En esta simulación del proceso, el gas de entrada ingresa a la planta a 120°F [49°C] y 1040 psia [7.171 kPa(a)] como la corriente 31. Si el gas de entrada contiene una concentración de compuestos de azufre que impediría que las corrientes de producto cumplan con las especificaciones, los compuestos de azufre se eliminan mediante un pretratamiento apropiado de la alimentación de gas (no se muestra) . Además, la corriente de alimentación habitualmente es deshidratada para prevenir la formación de hidrato (hielo) bajo condiciones criogénicas. Para ello se emplea típicamente un desecador sólido. La corriente de alimentación 31 es enfriada en un intercambiador de calor 10 por intercambio de calor con gas residual frío a -88°F [-67°C] (corriente 52) y los líquidos expandidos de forma instantánea del separador (corriente 33a) . La corriente enfriada 31a ingresa al separador 11 a -34°F [-37°C] y 1025 psia [7.067 kPa(a)] en donde el vapor (corriente 32) es separado del líquido condensado (corriente 33). El líquido del separador (corriente 33) es expandido hasta ligeramente por encima de la presión de operación de la torre de fraccionamiento 19 con la válvula de expansión 12, enfriando la corriente 33a hasta -67°F [-55°c] . La corriente 33a ingresa al intercambiador de calor 10 para suministrar enfriamiento a la alimentación de gas como se describió previamente, calentando la corriente 33b a 116°F [47°C] antes de ser suministrada a la torre de fraccionamiento 19 en un punto de alimentación en la mitad inferior de la columna. El vapor del separador (corriente 32) ingresa en una máquina de trabajo de expansión 17 en la cual se extrae energía mecánica de esta porción de la alimentación a alta presión. La máquina 17 expande el vapor sustancialmente de una forma isentrópica a la presión de operación de la torre de aproximadamente 420 psia [2,894 kPa(a)], en donde el trabajo de expansión enfría la corriente expandida 32a a una temperatura de -108°F [-78°C] aproximadamente. Los expansores típicos disponibles comercialmente tienen una capacidad de recuperación en el orden de 80-88% del trabajo disponible teóricamente en una expansión isentrópica ideal. El trabajo recuperado frecuentemente se utiliza para hacer funcionar un compresor centrífugo (tal como el elemento 18) que se puede utilizar, por ejemplo, para volver a comprimir el gas residual (corriente 52a) . La corriente expandida parcialmente condensada 32a es suministrada luego como alimentación en la torre de fraccionamiento 19 en un punto de alimentación en la mitad superior de la columna. El desetanizador en la torre 19 es una columna de destilación convencional que contiene una pluralidad de bandejas separadas verticalmente, uno o más lechos empaquetados o cualquier combinación de bandejas y empaquetamiento. La torre del desetanizador consiste de dos secciones: una sección de absorción (rectificación) superior 19a que contiene a las bandejas y/o al empaquetamiento para proporcionar el contacto necesario entre la porción de vapor de la corriente expandida 32a que asciende y el líquido frío que desciende para condensar y absorber los componentes C3 y los componentes más pesados; y una sección de agotamiento inferior 19b que contiene a las bandejas y/o el empaquetamiento para proporcionar el contacto necesario entre los líquidos que caen y los vapores que ascienden. La sección de desetanización 19b también incluye al menos un evaporador (tal como el evaporador 20) que calienta y vaporiza una porción de los líquidos que fluyen hacia abajo por la columna para proporcionar los vapores de agotamiento o arrastre que ascienden por la columna para agotar el producto líquido, la corriente 41, de metano, componentes C2 y componentes más ligeros. La corriente 32a ingresa al desetanizador 19 en una posición de alimentación en la mitad superior de la columna ubicada en la región inferior de la sección de absorción 19a del desetanizador 19. La porción de líquido de la corriente expandida 32a se entremezcla con los líquidos que descienden de la sección de absorción 19a y el líquido combinado continúa descendiendo dentro de la sección de agotamiento 19b del desetanizador 19. La porción de vapor de corriente expandida 32a asciende a través de la sección de absorción 19a y toma contacto con el líquido frío que cae condensando y absorbiendo los componentes C3 y los componentes más pesados . Se retira una porción del vapor de destilación (corriente 42) de la región superior de la sección de agotamiento 19b. Esta corriente es entonces enfriada y parcialmente condensada (corriente 42a) en el intercambiador 22 por intercambio de calor con la corriente de cabeza fría del desetanizador 38 que sale por la parte superior del desetanizador 19 a -114°F [- 81°c] y con una porción del líquido de destilación frío (corriente 47) tomada de la región inferior de la sección de absorción 19a a -112°F [-80°C] . La corriente de cabeza fría del desetanizador se calienta hasta -87°F [-66°c] aproximadamente (corriente 38a) y el líquido de destilación se calienta hasta -43 °F [-42°c] (corriente 47a) a medida que van enfriando la corriente 42 desde -39°F [-40°C] hasta aproximadamente -109°F [-78°c] (corriente 42a) . El líquido de destilación calentado y parcialmente vaporizado (corriente 47a) es devuelto luego al desetanizador 19 en un punto medio de la sección de agotamiento 19b. La presión de operación en el separador de reflujo 23 se mantiene ligeramente por debajo de la presión de operación del desetanizador 19. Esta diferencia de presión proporciona la fuerza motriz que le permite a la corriente del vapor de destilación 42 fluir a través del intercambiador de calor 22 y de allí al separador de reflujo 23 en donde el líquido condensado (corriente 44) es separado del vapor no condensado (corriente 43). La corriente de vapor no condensado 43 se combina con la corriente de la cabeza del desetanizador calentada 38a proveniente del intercambiador 22 para formar la corriente de gas residual frío 52 a -88°F [-67°C] . La corriente de líquido 44 del separador de reflujo 23 es bombeada por la bomba 24 a una presión ligeramente superior a la presión de operación del desetanizador 19. La corriente resultante 44a se divide luego en dos porciones. La primera porción (corriente 45) es suministrada como la alimentación superior fría de la columna (reflujo) hacia la región superior de la sección de absorción 19a del desetanizador 19. Este líquido frío genera un efecto de absorción-enfriamiento dentro de la sección de absorción (rectificación) 19a del desetanizador 19, en donde la saturación de los vapores que ascienden a través de la torre por vaporización del metano y etano líquido contenidos en la corriente 45 proporciona refrigeración a la sección. Nótese que, como resultado de ello tanto el vapor que sale de la región superior (corriente superior 38) como los líquidos que salen de la región inferior (corriente de destilación líquida 47) de la sección de absorción 19a son más fríos que cualquiera de las corrientes de alimentación (corrientes 45 y corriente 32a) de la sección de absorción 19a. Este efecto de absorción-enfriamiento permite que la cabeza de la torre (corriente 38) suministre el enfriamiento necesario en el intercambiador de calor 22 para condensar parcialmente la corriente de vapor de destilación (corriente 42) sin operar la sección de agotamiento 19b a una presión significativamente más alta que la presión de la sección de absorción 19a. Este efecto de absorción-enfriamiento también facilita la condensación de la corriente de reflujo 45 y la absorción de los componentes C3 y los componentes más pesados en el vapor de destilación que asciende a través de la sección de absorción 19a. La segunda, porción (corriente 46) de corriente bombeada 44a es suministrada a la región superior de sección de agotamiento 19b del desetanizador 19 en donde el líquido frío actúa como reflujo para absorber y condensar los componentes C3 y los componentes más pesados que van ascendiendo de modo que la corriente de vapor de destilación 42 contiene cantidades mínimas de estos componentes. En la sección de agotamiento 19b del desetanizador 19, las corrientes de alimentación son agotadas de su contenido de metano y componentes C2. La corriente de producto líquido resultante 41 sale por el fondo del desetanizador 19 a 225°F [107°C] (basado en una especificación típica de una relación de etano a propano de 0.025:1 en una base molar en el producto final) antes de fluir hacia el almacenamiento. El gas residual frío (corriente 52) pasa a modo de contracorriente con respecto a la alimentación de gas entrante en el intercambiador de calor 10 en donde es calentado a 115°F [46°C] (corriente 52a) . A continuación, el gas residual se vuelve a comprimir en dos etapas. La primera etapa comprende al compresor 18 accionado por la máquina de expansión 17. La segunda etapa comprende al compresor 25 accionado por una fuente de energía suplementaria que comprime el gas residual (corriente 52c) a la presión de la línea para ventas. Después de enfriar a 120°F [49°C] en el enfriador de descarga 26, el producto de gas residual (corriente 52d) fluye hacia la tubería de gas para venta a 1040 psia [7.171 kPa(a)], suficiente como para cumplir con los requerimientos de la tubería (habitualmente en el orden de la presión de entrada) . En la siguiente tabla se ofrece un resumen de los caudales y del consumo de energía para el proceso ilustrado en la FIG. 1: Tabla I (FIG. 1) Resumen de caudales: Lb. Moles/Hr [kg moles/Hr] Corriente Metano Etano Propano Butanos+ Dióxido de Total Carbono 31 25,384 1,161 362 332 400 27,714 32 25,085 1,104 315 186 389 27,153 33 299 57 47 146 11 561 47 2,837 1,073 327 186 169 4,595 42 4,347 1,797 26 1 279 6,452 43 1,253 69 0 0 25 1,349 44 3,094 1,728 26 1 254 5,103 45 1,887 1,054 16 1 155 3,113 46 1,207 674 10 0 99 1,990 38 24,131 1,083 3 0 375 25,665 52 25,384 1,152 3 0 400 27,014 41 0 9 359 332 700 Recuperaciones* Propano 99.08% Butanos+ 99.99% Energía Compresión de gas residual 12,774 HP [21,000 kw] * (Basado en valores de caudal no redondeados) El proceso de la FIG. 1 es frecuentemente la elección óptima para plantas de procesamiento de gas cuando no se desea recuperar componentes C2, porque proporciona una recuperación muy eficaz de los componentes C3+ usando un equipo que requiere una inversión menor de capital que los demás procesos. Sin embargo, el proceso de la FIG. 1 no es adecuado para recuperar componentes C2, ya que en general se puede lograr como muchos niveles de recuperación de componente C2 en el orden del 40% sin incrementos desmesurados en los requerimientos de energía para el proceso. Si se desea obtener niveles más altos de recuperación de componente C2 que los mencionados, habitualmente es necesario emplear un proceso diferente, tal como el de la Patente Norteamericana No. 5,568,737 del cesionario. La FIG. 2 es un diagrama de flujo de un proceso que muestra una manera en la cual es posible adaptar el diseño de la planta de procesamiento en la FIG. 1 para que opere con un mayor nivel de recuperación de componente C usando un diseño básico de acuerdo con la Patente Norteamericana No. 5,568,737 del cesionario. El proceso de la FIG. 2 se ha aplicado a las mismas condiciones y composición de gas de alimentación que se describieron previamente para la FIG. 1. Sin embargo, en la simulación del proceso de la FIG. 2, se han agregado algunos equipos y tuberías (indicados con líneas en negrita) en tanto se han retirado otros del servicio (indicados con líneas de puntos) de modo que se puedan ajustar las condiciones operativas del proceso para incrementar la recuperación de componentes C2 a un 97% aproximadamente. La corriente de alimentación 31 es enfriada en el intercambiador de calor 10 por intercambio de calor con una porción de la corriente superior de la columna de destilación fría (corriente 48) a -15°F [-26°c] , con líquidos del desmetanizador (corriente 39) a -33°F [-36°C] , con líquidos del desmetanizador (corriente 40) a 37°F [3°C] y el líquido final bombeado del desmetanizador (corriente 41a) a 60°F [16°c] . La corriente enfriada 31a ingresa al separador 11 a 4°F [-16°C] y 1025 psia [7,067 kPa(a)] en donde el vapor (corriente 32) es separado del líquido condensado (corriente 33) . El vapor del separador (corriente 32) se divide en dos corrientes, 34 y 36. La corriente 34, que contiene un 30% aproximadamente del vapor total, se combina con el líquido del separador, (corriente 33). La corriente combinada 35 pasa a través del intercambiador de calor 22 en relación de intercambio de calor con la corriente superior de la columna de destilación fría 38 en donde es enfriada hasta una condensación sustancial. La corriente sustancialmente condensada resultante 35a a -138°F [-95°c] es sometida luego a una expansión instantánea a través de la válvula de expansión 16 hasta la presión de operación de la torre de fraccionamiento 19, 412 psi a [2,839 kPa(a)]. Durante la expansión se vaporiza una porción de la corriente dando como resultado el enfriamiento de la corriente total . En el proceso ilustrado en la FIG. 2, la corriente expandida 35b que sale de la válvula de expansión 16 alcanza una temperatura de -141°F [-96°c] y es suministrada a la torre de fraccionamiento 19 en un punto de alimentación en la mitad superior de la columna. El 70% restante del vapor del separador 11 (corriente 36) ingresa en una máquina de trabajo de expansión 17 en la cual se extrae energía mecánica de esta porción de la alimentación a alta presión. La máquina 17 expande el vapor de una manera sustancialmente isentrópica a la presión de operación de la torre, en donde el trabajo de expansión enfría la corriente expandida 36a a una temperatura de -80°F [-62°C] aproximadamente. La corriente expandida parcialmente condensada 36a es suministrada luego como alimentación a la torre de fraccionamiento 19 en un punto de alimentación ubicado en la mitad inferior de la columna. La corriente de destilación recomprimida y enfriada 38e se divide en dos corrientes. Una porción, la corriente 52, es el producto de gas residual. La otra porción, la corriente reciclada 51, fluye hacia el intercambiador de calor 27 en donde es enfriada hasta -1°F [-18°c] (corriente 51a) por intercambio de calor con una porción (corriente 49) de la corriente superior de la columna de destilación fría 38a a -15°F [-26°C] . La corriente reciclada enfriada fluye luego hacia el intercambiador 22 en donde es enfriada hasta -138°F [-95°C] y condensada sustancialmente por intercambio de calor con la corriente de destilación fría 38. La corriente sustancialmente condensada 51b se expande luego a través de un dispositivo de expansión apropiado, tal como una válvula de expansión 15, hasta la presión de operación del desmetanizador, dando como resultado el enfriamiento de la corriente total. En el proceso ilustrado en la FIG. 2, la corriente expandida 51c que sale de la válvula de expansión 15 alcanza una temperatura de -145°F [-98°C] y es suministrada a la torre de fraccionamiento como la alimentación superior de la columna. La porción de vapor (si existe) de la corriente 51c se combina con los vapores que ascienden desde la etapa de fraccionamiento superior de la columna para formar la corriente de destilación 38, que es retirada de la región superior de la torre. El desmetanizador en la torre 19 es una columna de destilación convencional que contiene una pluralidad de bandejas separadas verticalmente, uno o más lechos empaquetados o alguna combinación de bandejas y empaquetamiento. Como a menudo es el caso en las plantas de procesamiento de gas natural, la torre de fraccionamiento puede consistir de dos secciones. La sección superior 19a es un separador en donde la alimentación superior se divide en sus respectivas porciones de vapor y líquido, y en donde el vapor que asciende de la sección inferior de destilación o desmetanización 19b se combina con la porción de vapor (si existe) de la alimentación superior para formar el vapor de cabeza frío del desmetanizador (corriente 38) que sale por la parte superior de la torre a -142°F [-97°C]. La sección inferior de desmetanización 19b contiene las bandejas y/o el empaquetamiento y proporciona el contacto necesario entre los líquidos que van cayendo y los vapores que ascienden. La sección de desmetanización 19b también incluye vaporizadores (tal como el vaporizador de compensación 20 y el vaporizador y vaporizador lateral descritos previamente) que calienta y vaporiza una porción de los líquidos que fluyen hacia abajo en la columna suministrando los vapores de agotamiento o arrastre que fluyen ascendiendo por la columna para agotar el producto líquido, corriente 41, de metano y componentes más livianos. La corriente de producto líquido 41 sale por el fondo de la torre a 55°F [13°C], basado en una especificación típica de una relación de metano a etano de 0.025:1 en una base molar del producto final.
La bomba 21 suministra la corriente 41a al intercambiador de calor 10 como se describió previamente en donde es calentada a 116°F [47°C] antes de fluir hacia el almacenamiento. La corriente de vapor superior del desmetanizador 38 pasa a modo de contracorriente hacia la alimentación de gas entrante y la corriente reciclada en el intercambiador de calor 22 en donde se calienta a -15°F [-26°C]. La corriente calentada 38a se divide en dos porciones (corrientes 49 y 48), que se calientan a 116°F [47°C] y 78°F [25°C], respectivamente, en el intercambiador de calor 27 y en el intercambiador de calor 10. Las corrientes calentadas se recombinan para formar la corriente 38b a 84°F [29°C] que luego se vuelve a comprimir en dos etapas, con el compresor 18 accionado por la máquina de expansión 17 y el compresor 25 accionado por una fuente de energía suplementaria. Una vez enfriada la corriente 38d a 120°F [49°C] en el enfriador de descarga 26 para formar la corriente 38e, la corriente reciclada 51 es retirada como se describiera antes para formar la corriente de gas residual 52 que fluye hacia la tubería de gas para venta a 1040 psia [7,171 kPa(a) ] . En la siguiente tabla se ofrece un resumen de caudales y consumo de energía para el proceso ilustrado en la FIG. 2: Tabla II (FIG.2) Resumen de caudales: Lb. moles/Hr [kg moles/Hr] Corriente Metano Etano Propano Butanos+ Dióxido de Total carbono 31 25,384 1,161 362 332 400 27,714 32 25,307 1,145 348 252 397 27,524 33 77 16 14 80 3 190 34 7,719 349 106 77 121 8,395 36 17,588 796 242 175 276 19,129 7,796 365 120 157 124 8,585 38 29,587 40 0 0 146 29,859 51 4,231 6 0 0 21 4,270 52 25,356 34 0 0 125 25,589 41 28 1,127 362 332 275 2,125 Recuperaciones* Etano 97.04% Propano 100.00 % Butanos+ 100.00 % Energía Compresión de gas residual 14,219 HP [23.376 kW] (Basado en valores de caudales redondeados) Al modificar el equipo y la tubería de la FIG. 1 como se muestra en la FIG. 2, la planta de procesamiento de gas natural puede alcanzar ahora un 97% de recuperación de los componentes C2 en el gas de alimentación. Esto significa que la planta tiene la flexibilidad para operar como se muestra en la FIG. 2 y recuperar esencialmente todos los componentes C2 cuando el valor de los componentes líquidos C2 resulta atractivo o para operar como se muestra en la FIG. 1 y rechazar los componentes C2 hacia el gas residual de la planta cuando los componentes C2 son más valiosos como combustible gaseoso. Sin embargo, las modificaciones requeridas necesitan mucho equipo y tubería adicional (como se muestra con las líneas en negrita) y no utiliza gran parte del equipo que se muestra en la planta de la FIG. 1 (indicado con líneas de puntos claras) , de modo que el costo de capital de una planta diseñada para operar usando tanto el proceso de la FIG. 1 como el proceso de la FIG. 2 será mayor que el deseado. (Nótese que aunque el proceso de la FIG. 2 puede ser adaptado para rechazar los componentes C2 como el proceso de la FIG. 1, el consumo de energía cuando opera de esta manera es esencialmente el mismo que el consumo que se muestra en la Tabla 11. Dado que esto representa aproximadamente un 11 % más que el del proceso de la FIG. 1 indicado en la Tabla 1, el costo operativo de una planta que emplea el proceso de la FIG. 1 es considerablemente menor que el de una planta que emplea el proceso de la FIG. 2 de esta manera.
Ejemplo 1 La FIG. 3 es un diagrama de flujo de un proceso que ilustra de qué manera se puede adaptar el diseño de la planta de procesamiento de la FIG. 1 para que opere con un mayor nivel de recuperación de componentes C2 de acuerdo con la presente invención. El proceso de la FIG. 3 fue aplicado a las mismas condiciones y composición de gas de alimentación según se describió previamente para la FIG. 1. Sin embargo, en la simulación del proceso de la presente invención que se muestra en la FIG. 3, se han agregado algunos equipos y tuberías (indicado con líneas en negrita) en tanto se han retirado otros equipos y tuberías del servicio (indicado con líneas de puntos claras) como lo indica la leyenda en la FIG. 3 de modo que se pueden ajustar las condiciones operativas del proceso para incrementar la recuperación de componentes C2 hasta un 97% aproximadamente. Puesto que la composición de gas de alimentación y de las condiciones consideradas en el proceso de la FIG. 3 son las mismas que en la FIG. 2, el proceso de la FIG. 3 se puede comparar con el proceso de la FIG. 2 para ilustrar las ventajas de la presente invención. En la simulación del proceso de la FIG. 3, el gas de entrada ingresa en la planta como la corriente 31 y es enfriado en el intercambiador de calor 10 por intercambio de calor con una porción (corriente 48) de corriente de destilación fría 50 a -90°F [-68°C], con líquidos del desmetanizador (corriente 39) a -59°F [-50°C], líquidos del desmetanizador (corriente 40) a 44°F [7°C] y el líquido final bombeado del desmetanizador (corriente 41a) a 69°F [21°C] . La corriente enfriada 31a ingresa al separador 11 a -49°F [-45°C] y 1025 psia [7,067 kPa(a)] en donde el vapor (corriente 32) es separado del líquido condensado (corriente 33). El vapor del separador (corriente 32) ingresa a la máquina de trabajo de expansión 17 en la cual se extrae energía mecánica de esta porción de la alimentación a alta presión. La máquina 17 expande el vapor de una manera sustancialmente isentrópica a la presión de operación de la torre de 440 psia [3.032 kPa(a)], en donde el trabajo de expansión enfría la corriente expandida 32a a una temperatura de aproximadamente -115°F [-82°C] . La corriente expandida parcialmente condensada 32a es suministrada luego como alimentación a la torre de fraccionamiento 19 en un punto de alimentación ubicado en la mitad inferior de la columna. La corriente de destilación recomprimida y enfriada 50d se divide en dos corrientes. Una porción, la corriente 52, es el producto de gas residual. La otra porción, la corriente reciclada 51, fluye hacia el intercambiador de calor 27 en donde es enfriada hasta -49°F [-45°C] (corriente 51a) por intercambio de calor con una porción (corriente 49) de corriente de destilación fría 50 a -90°F [-68°C] . La corriente reciclada enfriada fluye luego hacia el intercambiador 22 en donde es enfriada hasta -134°F [-92°C] y condensada sustancialmente por intercambio de calor con la corriente superior de la columna de destilación fría 38. La corriente sustancialmente condensada 51b se expande luego a través de un dispositivo de expansión apropiado, tal como una válvula de expansión 15, hasta la presión de operación del desmetanizador, dando como resultado el enfriamiento de la corriente total. En el proceso ilustrado en la FIG. 3, la corriente expandida 51c que sale de la válvula de expansión 15 alcanza una temperatura de -141°F [-96°C] y es suministrada a la torre de fraccionamiento como la alimentación superior de la columna. La porción de vapor (si existe) de la corriente 51c se combina con los vapores que ascienden de la etapa de fraccionamiento superior de la columna para formar la corriente de destilación 38, que es retirada de la región superior de la torre. El desmetanizador en la torre 19 es una columna de destilación convencional que contiene una pluralidad de bandejas separadas verticalmente, uno o más lechos empaquetados o alguna combinación de bandejas y empaquetamiento. La torre del desmetanizador consiste de tres secciones: una sección de separación superior 19a en donde la alimentación superior se divide en sus respectivas porciones de vapor y líquido, y en donde el vapor que asciende de la sección de absorción intermedia 19b se combina con la porción de vapor (si existe) de la alimentación superior para formar el vapor de cabeza frío del desmetanizador (corriente 38) ; una sección de absorción (rectificación) intermedia 19b que contiene a las bandejas y/o al empaquetamiento para proporcionar el contacto necesario entre la porción de vapor de la corriente expandida 32a que va ascendiendo y el líquido frío que va cayendo para condensar y absorber los componentes C2, los componentes C3 y los componentes más pesados; y una sección de agotamiento inferior 19c que contiene las bandejas y/o el empaquetamiento para proporcionar el contacto necesario entre los líquidos que caen y los vapores que ascienden. La sección de desmetanización 19c también incluye evaporadores (tales como el evaporador de compensación 20 y el evaporador y evaporador lateral descritos previamente) que calientan y vaporizan una porción de los líquidos que fluyen hacia abajo por la columna para proporcionar los vapores de agotamiento o arrastre que fluyen hacia arriba por la columna para agotar el producto líquido, la corriente 41, de metano y componentes más ligeros. La corriente 32a ingresa al desmetanizador 19 en una posición de alimentación intermedia ubicada en la región inferior de la sección de absorción 19b del desmetanizador 19. La porción de corriente expandida líquida 32a se entremezcla con los líquidos que van cayendo de la sección de absorción 19b y el líquido combinado continúa hacia abajo dentro de la sección de agotamiento 19c del desmetanizador 19. La porción de vapor de corriente expandida 32a asciende a través de la sección de absorción 19b y toma contacto con el líquido frío que va cayendo para condensar y absorber los componentes C2, los componentes C3 y los componentes más pesados. El líquido del separador (corriente 33) se puede dividir en dos porciones (corriente 34 y corriente 35) . La primera porción (corriente 34) , que puede comprender entre un 0% y 100%, es expandida hasta la presión de operación de la torre de fraccionamiento 19 por la válvula de expansión 14 y la corriente expandida 34a es suministrada a la torre de fraccionamiento 19 en un segundo punto de alimentación en la mitad inferior de la columna. Toda porción restante (corriente 35) , que puede comprender entre un 100% y 0%, es expandida hasta la presión de operación de la torre de fraccionamiento 19 por la válvula de expansión 12, enfriéndola a -88°F [-67°C] (corriente 35a) . Se extrae una porción del vapor de destilación (corriente 42) de la región superior de la sección de agotamiento 19c a -118°F [-83°C] y se combina con la corriente 35a. La corriente combinada 37 es enfriada entonces de -101°F [-74°C] a -135°F [-93°C] y condensada (corriente 37a) en el intercambiador de calor 22 por intercambio de calor con la corriente superior fría del desmetanizador 38 que sale por la parte superior del desmetanizador 19 a -138°F [-95°C] .
La corriente superior fría del desmetanizador es calentada a -90°F [-68°C] (corriente 38a) a medida que enfría y condensa las corrientes 37 y 51a. Nótese que en todos los casos los intercambiadores 10, 22 y 27 son representativos ya sea de múltiples intercambiadores de calor individuales o de un único intercambiador de calor de múltiples pasos o cualquier combinación de los mismos. (La decisión de usar más de un intercambiador de calor para los servicios de calentamiento indicados dependerá de numerosos factores incluyendo, en un sentido no limitativo, caudal del gas de entrada, tamaño del intercambiador de calor, temperaturas de las corrientes, etc.) La presión de operación en el separador de reflujo 23 (436 psia [3,005 kPa(a)]) se mantiene ligeramente debajo de la presión de operación del desmetanizador 19. Este proporciona la fuerza motriz que permite que la corriente del vapor de destilación 42 se combine con la corriente 35a y la corriente combinada 37 fluya a través del intercambiador de calor 22 y de allí al separador de reflujo 23. Todo vapor no condensado (corriente 43) es separado del líquido condensado (corriente 44) en el separador de reflujo 23 y luego se combina con la corriente superior del desmetanizador caliente 38a del intercambiador de calor 22 para formar la corriente del vapor de destilación fría 50 a -90°F [-68°C] . La corriente de líquido 44 del separador de reflujo 23 es bombeada por la bomba 24 hasta una presión ligeramente superior a la presión de operación del desmetanizador 19, y la corriente resultante 44a es suministrada luego como un reflujo líquido frío a una región intermedia en la sección de absorción 19b del desmetanizador 19. Este reflujo suplementario absorbe y condensa la mayoría de los componentes C3 y los componentes más pesados (así como algunos de los componentes C2) de los vapores que ascienden en la región de rectificación inferior de la sección de absorción 19b de modo que tan solo se deberá enfriar, condensar, subenfriar y expandir de manera instantánea una pequeña cantidad del reciclado (corriente 51) para producir la corriente de reflujo superior 51e que proporciona la rectificación final en la región superior de la sección de absorción 19b. A medida que la corriente de reflujo fría 51e toma contacto con los vapores que ascienden de la región superior de la sección de absorción 19b, condensa y absorbe los componentes C2 y todos los componentes C3 y los componentes más pesados remanentes en los vapores de modo que puedan ser capturados en el producto final (corriente 41) del desmetanizador 19. En la sección de agotamiento 19c del desmetanizador 19, tiene lugar el agotamiento o arrastre de metano y de los componentes más ligeros de las corrientes de alimentación. El producto líquido resultante (corriente 41) sale por el fondo de la torre 19 a 65°F [19°C] , basado en una especificación típica de una relación de metano a etano de 0,025:1 en una base molar en el producto final. La bomba 21 suministra la corriente 41a al intercambiador de calor 10 como se describió previamente, en donde es calentada a 114°F [45°C] antes de fluir hacia el almacenamiento. La corriente del vapor de destilación que conforma la cabeza de la torre (corriente 38) es calentada en el intercambiador de calor 22 a medida que proporciona enfriamiento a la corriente combinada 37 y a la corriente reciclada 51a como se describió previamente; luego se combina con todo el vapor no condensado en la corriente 43 para formar la corriente de destilación fría 50. La corriente de destilación 50 se divide en dos porciones (corrientes 49 y 48), que se calientan a 116°F [47°C] y 80°F (27°C] , respectivamente, en el intercambiador de calor 27 y en el intercambiador de calor 10. Las corrientes calentadas se vuelven a combinar para formar la corriente 50a a 87°F [31°C] que luego es comprimida nuevamente en dos etapas, con el compresor 18 accionado por la máquina de expansión 17 y con el compresor 25 accionado por una fuente de energía suplementaria. Una vez que la corriente 50c se enfrió a 120°F [49°C] en el enfriador de descarga 26 para formar la corriente 50d, se extrae la corriente reciclada 51 como se describiera previamente para formar la corriente de gas residual 52 que fluye hacia la tubería de gas para venta a 1040 psi a [7,171 kPa(a)].
En la siguiente tabla se ofrece un resumen de los caudales y el consumo de energía para el proceso ilustrado en la FIG. 3: Tabla III (FIG.3) Resumen de caudales: Lb. moles/Hr [kg moles/Hr] Corriente Metano Etano Propano Butanos+ Dióxido de Total carbono 31 25,384 1,161 362 332 400 27,714 32 24,823 1,066 293 163 380 26,800 33 561 95 69 169 20 914 34 0 0 0 0 0 0 561 95 69 169 20 914 42 2,025 44 3 0 26 2,100 37 2,586 139 72 169 46 3,014 43 0 0 0 0 0 0 44 2,586 139 72 169 46 3,014 38 31,498 42 0 0 216 31,850 50 31,498 42 0 0 216 31,850 51 6,142 8 0 0 42 6,211 52 25,356 34 0 0 174 25,639 41 28 1,127 362 332 226 2,075 Recuperaciones' Etano 97.05% Propano 100.00 % Butanos+ 100.00 % Energía Compresión de gas residual 14,303 HP [23,514 kW] (Basado en valores de caudales redondeados) Una comparación de las Tablas II y III muestra que, comparado al caso base, la presente invención mantiene esencialmente la misma recuperación de etano (97.05% contra 97.04 %) , recuperación de propano (100.00 % contra 100.00 %) , y recuperación de butanos+ (100.00% contra 100.00%). La comparación de las Tablas II y III además muestran que estos campos fueron logrados utilizando esencialmente los mismos requerimientos de caballos de fuerza. Sin embargo, una comparación de las FIG. 2 y FIG. 3 muestra que la presente invención como está representada en la FIG. 3 hace mucho más efectivo del equipo y tubería para el proceso de la FIG. 1 que el proceso representado en la FIG. 2.
En las siguientes Tablas IV y V se comparan los cambios necesarios para convertir la planta de procesamiento de gas natural representada en la FIG. 1 y epplear ya sea el proceso representado en la FIG. 2 o el proceso de la presente invención representado en la FIG. 3.
En la Tabla IV se muestra el equipo y las tuberías que se deben agregar o modificar en el proceso de la FIG. 1 para convertirlo y en la Tabla V se muestra el equipo y las tuberías del proceso de la FIG. 1 que se vuelven redundantes con la conversión. Tabla IV Comparación de la FIG. 2 con la FIG. 3 Equipos y tuberías adicionales/modificados FIG.2 FIG.3 Pasadas adicionales en el intercambiador de si si calor 10 Válvula de expansión instantánea 14 no Tal vez Válvula de expansión instantánea 15 si si Válvula de expansión instantánea 16 si no Punto de alimentación y sección de si si rectificación adicionales para la columna 19 Bomba de los líquidos finales del si si desmetanizador 21 Primera pasada de enfriamiento en el si no intercambiador de calor 22 diseñado para presión alta Segunda pasada de enfriamiento en el si si intercambiador de calor 22 Intercambiador de calor 27 si si Tubería de líquido extraído de la columna si si para la corriente 39 Tubería de extracción y retorno de líquido de si si la columna para las corrientes 40 y 40a Tubería de líquido para las corrientes 41a y si si 41b Tubería de gas para las corrientes 49 y 49a si si Tubería de líquido para la corriente 51c si si Tubería de gas/líquido para las corrientes 34 si no y 35 (como se muestra en la FIG. 2) Tubería de líquido para las corrientes 34 y no Tal vez 34a (como se muestra en la FIG. 3) Tubería de líquido para la corriente 35a No Tal vez (como se muestra en la FIG. 3) Tabla V Comparación de la FIG. 2 con la FIG. 3 Equipos y tuberías redundantes FIG. 2 FIG. 3 Válvula de expansión instantánea 12 si no Tambor de reflujo 23 si no Bomba de reflujo 24 si no Tubería de liquido para el reflujo superior si no de la corriente 44a Tubería de liquido para el reflujo inferior si si de la corriente 44a Tubería de vapor para la corriente de vapor si no de destilación 42 Tubería de líquido para las corrientes de si si destilación líquidas 47 y 47a Tal como se muestra en la Tabla IV, la presente invención representada en la FIG. 3 requiere de menos cambios en cuanto a equipos y tuberías del proceso de la FIG. 1 para adaptarla a los niveles de gran recuperación del componente C2 en comparación con el proceso de la FIG. 2. Además, tal como se muestra en la Tabla V, casi todos los equipos y tuberías del proceso de la FIG. 1 pueden permanecer en servicio cuando la presente invención se aplica tal como se muestra en la FIG. 3, volviendo más eficaz a la inversión de capital ya requerida para la planta de procesamiento de gas de la FIG. 1. Por lo tanto, la presente invención proporciona una manera muy económica de construir una planta de procesamiento de gas que permite ajustar su nivel de recuperación a fin de adaptarla a los cambios en la economía de la planta. Cuando el valor de los componentes C2 como líquido es alto, la presente invención puede ser operada como se muestra en la FIG. 3 para recuperar de manera eficaz esencialmente todos los componentes C2 (más los componentes C3 y los componentes más pesados) presentes en el gas de alimentación. Cuando los componentes C2 tienen más valor como combustible gaseoso, es posible operar la misma planta utilizando el proceso de la técnica anterior representado en la FIG. 1 para rechazar eficazmente todos los componentes C2 y enviarlos hacia el gas residual recuperándose esencialmente todos los componentes C3 y los componentes más pesados en el producto final de la columna. Aunque el proceso representado en la FIG. 2 puede presentar esta misma flexibilidad, el costo de capital de una planta de procesamiento de gas capaz de operar como se muestra en ambas FIGS. 1 y 2 es más alto que el costo de una planta que puede operar como se muestra en ambas FIGS. 1 y 3. La característica clave de la presente invención es la rectificación suplementaria provista por la corriente de reflujo 44a, que reduce la cantidad de componentes C3 y de componentes C+ contenidos en los vapores que ascienden hacia la región superior de la sección de absorción 19b. Aunque el caudal de la corriente de reflujo 44a de la FIG. 3 es de menos de la mitad del caudal de la corriente 35b de la FIG. 2, su masa es suficiente para proporcionar una recuperación voluminosa de los componentes C3 y de componentes de hidrocarburos más pesados contenidos en la alimentación expandida 32a y los vapores que ascienden de la sección de agotamiento 19c. En consecuencia, la cantidad de reflujo de metano líquido (corriente 51c) que debe ser suministrada a la sección superior de rectificación en la sección de absorción 19b para capturar casi todos los componentes C2 es tan solo un 45% aproximadamente mayor que el caudal de corriente 51c en la FIG. 2, y aún es suficientemente pequeña como para que el vapor de cabeza frío del desmetanizador (corriente 38) pueda proporcionar la refrigeración necesaria como para generar tanto este reflujo como el reflujo en la corriente 44a. Como resultado de ello, se recupera casi el 100% de los componentes C2 y sustancialmente todos los componentes de hidrocarburos más pesados en el producto líquido 41 que sale por el fondo del desmetanizador 19 sin necesidad de los equipos y tuberías adicionales requeridos para producir la corriente 35b en la FIG. 2 para obtener el mismo resultado. Una ventaja adicional de la presente invención es la menor probabilidad de formación de hielo seco. La FIG. 4 es un gráfico de la relación entre la concentración de dióxido de carbono y la temperatura. La línea 71 representa las condiciones de equilibrio para dióxido de carbono sólido y líquido en metano. (La línea de equilibrio líquido-sólido en este gráfico se basa en los datos proporcionados en la FIG. 16-33 en la página 16-24 de la publicación Engineering Data Book, Duodécima Edición, publicada en el 2004 por Gas Processors Suppliers Association.) La temperatura del líquido sobre o hacia la derecha de la línea 71, o una concentración de dióxido de carbono sobre o encima de esta línea, significa que hay una condición de formación de hielo seco. Dado que las variaciones que normalmente tienen lugar en las instalaciones de procesamiento de gas (por ejemplo, la composición, las condiciones y el caudal del gas de alimentación) , habitualmente se prefiere diseñar un desmetanizador con un factor de seguridad considerable entre las condiciones operativas y las condiciones de formación de hielo seco esperadas. (La experiencia ha demostrado que en la mayoría de los desmetanizadores son las condiciones de los líquidos en las etapas de fraccionamiento del desmetanizador, en lugar de las condiciones de los vapores, que gobiernan las condiciones operativas aceptables. Por esta razón, no se muestra la correspondiente línea de equilibrio de vapor-sólido en la FIG. 4.) También se muestra en la FIG. 4 una línea que representa las condiciones para los líquidos en las etapas de fraccionamiento del desmetanizador 19 en el proceso de la FIG. 2 (línea 72). Como se puede observar, una porción de esta línea de operación se encuentra por encima de la línea de equilibrio de líquido-sólido, lo que indica que el proceso de la FIG. 2 no puede operar bajo estas condiciones sin que surjan problemas de formación de hielo seco. Como resultado de ello, no es posible emplear el proceso de la FIG. 2 bajo estas condiciones, de modo que en la práctica el proceso de la FIG. 2 no permite lograr realmente las eficacias de recuperación definidas en la Tabla 11 sin eliminar al menos parte del dióxido de carbono del gas de alimentación. Por supuesto, esto incrementaría sustancialmente el costo de capital. La línea 73 en la FIG. 4 representa las condiciones de los líquidos en las etapas de fraccionamiento del desmetanizador 19 en la presente invención como se muestra en la FIG. 3. A diferencia del proceso de la FIG. 2, existe un factor de seguridad mínimo de 1.52 entre las condiciones operativas anticipadas y las condiciones de formación de hielo seco para el proceso de la FIG. 3. Es decir, se necesitaría un 51 por ciento de incremento en el contenido de dióxido de carbono en los líquidos para causar formación de hielo seco. Por lo tanto, la presente invención podría tolerar una concentración de dióxido de carbono 51 % mayor en el gas de alimentación que el proceso de la FIG. 2 sin riesgo de formación de hielo seco. Además, en tanto no se puede operar el proceso de la FIG. 2 y obtener los niveles de recuperación que se muestran en la Tabla II debido a la formación de hielo seco, la presente invención se podría operar de hecho con niveles de recuperación aún más altos que los que se muestran en la Tabla III sin riesgo de formación de hielo seco.
El cambio en las condiciones operativas del desmetanizador de la FIG. 3 indicado con la línea 73 en la FIG. 4 se comprende por comparación de las características distintivas de la presente invención con el proceso de la FIG. 2. Aunque la forma de la línea operativa para el proceso de la FIG. 2 (línea 72) es similar a la forma de la línea operativa de la presente invención (línea 73), existen dos diferencias clave. Una diferencia es que las temperaturas operativas de las etapas de fraccionamiento superiores críticas en el desmetanizador del proceso de la FIG. 3 son más altas que las temperaturas de las correspondientes etapas de fraccionamiento en el desmetanizador del proceso de la FIG. 2, lo que desplaza efectivamente la línea operativa del proceso de la FIG. 3 alejándola de la línea de equilibrio líquido-sólido. Las mayores temperaturas de las etapas de fraccionamiento en el desmetanizador de la FIG. 3 se deben en parte al hecho de operar la torre a una presión más alta que en el proceso de la FIG. 2. Sin embargo, la mayor presión en la torre no causa una pérdida en los niveles de recuperación de componentes C2+ porque la corriente reciclada 51 en el proceso de la FIG. 3 es en esencia un ciclo de compresión-refrigeración de contacto directo abierto para el desmetanizador que utiliza una porción del gas residual volátil como líquido de trabajo, suministrándose así la refrigeración necesaria para que el proceso supere la pérdida de recuperación que normalmente acompaña un incremento en la presión de operación del desmetanizador . La diferencia más significativa entre las dos líneas operativas en la FIG. 4 es, no obstante, las concentraciones mucho menores de dióxido de carbono en los líquidos en las etapas de fraccionamiento del desmetanizador 19 en el proceso de la FIG. 3 en comparación con las concentraciones del desmetanizador 19 en el proceso de la FIG. 2. Una de las características inherentes en la operación de una columna del desmetanizador para recuperar componentes C2 es que la columna debe fraccionar el metano que dejará la torre en el producto de la cabeza (corriente de vapor 38) y los componentes C2 que dejarán la torre en el producto final del fondo (corriente de líquido 41) . Sin embargo, la volatilidad relativa del dióxido de carbono se encuentra en la del metano y los componentes C2, lo que hace que el dióxido de carbono aparezca en ambas corrientes terminales. Además, el dióxido de carbono y el etano forman un azeótropo, dando como resultado una tendencia del dióxido de carbono de acumularse en las etapas intermedias de fraccionamiento de la columna y así generar el desarrollo de grandes concentraciones de dióxido de carbono en los líquidos de la torre. Es bien sabido que la adición de un tercer componente a menudo constituye un medio eficaz para "romper" un azeótropo. Como se menciona en la Patente Norteamericana No. 4,318,723, los hidrocarburos de alcanos C3-C6, en particular n-butano, son eficaces para modificar el comportamiento del dióxido de carbono en las mezclas de hidrocarburos . La experiencia ha demostrado que la composición de la alimentación de la mitad superior de la columna (en este caso, la corriente 35b en la FIG. 2 o la corriente 44a en la FIG. 3) en los desmetanizadores de este tipo tiene un impacto significativo sobre la composición de los líquidos en las etapas cruciales de fraccionamiento en la sección superior del desmetanizador. Cuando se comparan estas dos corrientes en la Tabla II y la Tabla III, nótese que las concentraciones de los componentes C3+ y C4+ para el proceso de la FIG. 2 son del 3.2% y del 1.8%, respectivamente, contra el 8.0% y 5.6%, respectivamente, para el proceso de la FIG. 3. Por lo tanto, las concentraciones de los componentes C3+ y de los componentes C4+ en la alimentación de la mitad superior de la columna de la presente invención que se muestra en la FIG. 3 son 2-3 veces más altas que las del proceso de la FIG. 2. El impacto neto de esto es la "ruptura" del azeóptropo y la consiguiente reducción de las concentraciones de dióxido de carbono en los líquidos de la columna. Un impacto adicional de las mayores concentraciones de componentes C4+ en los líquidos de las etapas de fraccionamiento del desmetanizador 19 en el proceso de la FIG. 3 es el de elevar las temperaturas de punto de burbujeo de los líquidos de las bandejas, lo que se suma al cambio favorable de la línea operativa 73 para el proceso de la FIG.3 alejándola de la línea de equilibrio líquido-sólido en la FIG. 4. Ejemplo 2 La FIG. 3 representa la modalidad preferida de la presente invención para las condiciones de temperatura y presión mostradas porque requiere típicamente del mínimo equipo y la menor inversión de capital. Un método alternativo para producir la corriente de reflujo suplementaria para la columna se muestra en otra modalidad de la presente invención ilustrada en la FIG. 5. Las condiciones y la composición del gas de alimentación consideradas en el proceso que se muestra en la FIG. 5 son las mismas que en las FIGS. 1 a 3. Por lo tanto, la FIG. 5 se puede comparar con el proceso de la FIG. 2 para ilustrar las ventajas de la presente invención, y se puede comparar asimismo con la modalidad que se muestra en la FIG. 3. En la simulación del proceso de la FIG. 5, el gas de entrada ingresa a la planta como la corriente 31 y es enfriado en el intercambiador de calor 10 por intercambio de calor con una porción (corriente 48) de la corriente de destilación fría 38a a -79°F [-62°C], de los líquidos del desmetanizador (corriente 39) a -47°F [-44°C], de los líquidos del desmetanizador (corriente 40) a 44°F [47°C] y del líquido final bombeado del desmetanizador (corriente 41a) a 68°F [20°C] . La corriente enfriada 31a ingresa al separador 11 a -47°F [-44°C] y 1025 psia [7,067 kPa(a)] en donde el vapor (corriente 32) es separado del líquido condensado (corriente 33) . El vapor del separador (corriente 32) ingresa a la máquina de trabajo de expansión 17 en donde se extrae energía mecánica de esta porción de la alimentación a alta presión. La máquina 17 expande el vapor de una manera sustancialmente isentrópica a la presión de operación de la torre de 449 psia [3,094 kPa(a)], en donde el trabajo expansión enfría la corriente expandida 32a a una temperatura de -113 °F [-80°C] aproximadamente. La corriente expandida parcialmente condensada 32a es suministrada luego como alimentación a la torre de fraccionamiento 19 en un punto de alimentación en la mitad inferior de la columna. El líquido del separador (corriente 33) se puede dividir en dos porciones (corriente 34 y corriente 35) . La primera porción (corriente 34) , que puede comprender entre 0% y 100%, es expandida a la presión de operación de la torre de fraccionamiento 19 mediante la válvula de expansión 14 y la corriente expandida 34a es suministrada a la torre de fraccionamiento 19 en un segundo punto de alimentación en la mitad inferior de la columna. La corriente de destilación recomprimida y enfriada 38e se divide en dos corrientes. Una porción, la corriente 52, es el producto de gas residual. La otra porción, la corriente reciclada 51, fluye hacia el intercambiador de calor 27 en donde es enfriada hasta -70°F [-57°C] (corriente 51a) por intercambio de calor con una porción (corriente 49) de la corriente de destilación fría 38a a -79°F [-62°C] . La corriente reciclada enfriada fluye luego hacia el intercambiador 22 en donde es enfriada hasta -134°F [-92°C] y condensada sustancialmente por intercambio de calor con la corriente superior de la columna de destilación fría 38. La corriente sustancialmente condensada 51b se expande luego mediante un dispositivo de expansión apropiado, tal como la válvula de expansión 15, hasta la presión de operación del desmetanizador, dando como resultado el enfriamiento de la corriente total. En el proceso ilustrado en la FIG. 5, la corriente expandida 51e que sale de la válvula de expansión 15 alcanza una temperatura de -141°F [-96°C] y es suministrada a la torre de fraccionamiento como la alimentación superior de la columna. La porción de vapor (si existe) de la corriente 51c se combina con los vapores que ascienden de la etapa de fraccionamiento superior de la columna para formar la corriente de destilación 38, que se extrae de la región superior de la torre. Una porción del vapor de destilación (corriente 42) de la región superior de la sección de agotamiento del desmetanizador 19 es extraída a -119°F [-84°C] y comprimida con el compresor 30 (corriente 42a) hasta 668 psia [4,604 kPa(a)].
La porción remanente de la corriente de líquido del separador 33 (corriente 35) , que puede comprender entre 100% y 0%, es expandida hasta esta presión con la válvula de expansión 12, lo que lo enfría hasta -67°C[-55°c] antes que la corriente 35a se combina con la corriente 42a. La corriente combinada 37 es enfriada luego de -74°F [-59°C] a -134°F [-92°C] y condensada (corriente 37a) en el intercambiador de calor 22 por intercambio de calor con la corriente superior fría del desmetanizador 38 que sale por la parte superior del desmetanizador 19 a -138°F [-94°C], la corriente condensada 37a se expande luego con la válvula de expansión 16 hasta la presión de operación del desmetanizador 19, y la corriente resultante 37b a -135°F [-93°C] es suministrada luego como líquido de reflujo frío en una región intermedia de la sección de absorción del desmetanizador 19. Este reflujo suplementario absorbe y condensa la mayor parte de los componentes C3 y de los componentes más pesados (así como algunos de los componentes C2) de los vapores que ascienden en la región de rectificación inferior de la sección de absorción, de modo que solamente se debe enfriar, condensar, subenfriar y expandir instantáneamente una pequeña cantidad del reciclado (corriente 51) para producir la corriente de reflujo superior 51c que proporciona la rectificación final en la región superior de la sección de absorción.
En la sección de agotamiento del desmetanizador 19, se realiza el agotamiento del contenido de metano y de los componentes más ligeros de las corrientes de alimentación. El producto líquido resultante (corriente 41) sale por el fondo de la torre 19 a 64°F [18°C]. La bomba 21 suministra la corriente 41a al intercambiador de calor 10 como se describió previamente, en donde es calentada a 116°F [47°C] antes de fluir hacia el almacenamiento. La corriente del vapor de destilación que conforma la cabeza de la torre (corriente 38) es calentada en el intercambiador de calor 22 a medida que proporciona enfriamiento a la corriente combinada 37 y a la corriente reciclada 51a como se describió previamente. La corriente 38a se divide luego en dos porciones (las corrientes 49 y 48), que se calientan a 116°F [47°C] y 80°F [31°C] , respectivamente, en el intercambiador de calor 27 y en el intercambiador de calor 10. Las corrientes calentadas se vuelven a combinar para formar la corriente 38b a 94°F [34°C] que luego es recomprimida en dos etapas, con el compresor 18 accionado por la máquina de expansión 17 y con el compresor 25 accionado por una fuente de energía suplementaria. Una vez que la corriente 38d se ha enfriado a 120°F [49°C] en el enfriador de descarga 26 para formar la corriente 38e, se extrae la corriente reciclada 51 como se describiera previamente para formar la corriente de gas residual 52 que fluye hacia la tubería de gas para venta a 1040 psia [7,171 kPa(a) ] . En la siguiente tabla se ofrece un resumen de los caudales y del consumo de energía para el proceso ilustrado en la FIG. 5: Tabla VI (FIG.5) Resumen de caudales: Lb. moles/Hr [kg moles/Hr] Corriente Metano Etano Propano Butanos+ Dióxido de Total Carbono 31 25,384 1, ,161 362 332 400 27,714 32 24,870 1, ,072 296 166 382 26,860 33 514 89 66 166 18 854 34 0 0 0 0 0 0 35 514 89 66 166 18 854 42 5,118 101 5 1 70 5,300 37 5,632 190 71 167 88 6,154 38 29,831 41 0 0 149 31,107 51 4,475 6 0 0 22 4,516 52 25,356 35 0 0 127 25,591 41 28 1, ,126 362 332 273 2,123 Recuperaciones * Etano 97.01% Propano 99.99% Butanos+ 100.00% Energía Compresión de gas residual 13,161 HP [21.637 kW] Compresión de reflujo 522 HP [ 858 kW] Compresión total 13,683 HP [22,495 kW] * (Basado en valores de caudales no redondeados) Una comparación de las Tablas III y VI muestra que, en comparación con la modalidad de la FIG. 3 de la presente invención, la modalidad de la FIG. 5 conserva esencialmente la misma recuperación de etano (97.01% contra 97.05%), recuperación de propano (99.99% contra 100,00%) y recuperación de butanos+ (100.00% contra 100.00%). Sin embargo, la comparación de las Tablas III y VI muestra además que estos rendimientos se lograron usando un 4% aproximadamente menos potencia (caballos fuerza) que la requerida por la modalidad de la FIG. 3. La caída en los requerimientos energéticos para modalidad de la FIG. 5 se debe principalmente al menor caudal de la corriente reciclada 51 en comparación con la necesaria en la modalidad de la FIG. 3 para mantener los mismos niveles de recuperación. El uso del compresor 30 en la modalidad de la FIG. 5 vuelve más fácil condensar la corriente combinada 37 (debido al aumento de la presión) , de modo que se puede emplear un caudal mayor de corriente de reflujo suplementaria 37b y con la consiguiente reducción del caudal de corriente reciclada 51. Cuando la presente invención se emplea como en el Ejemplo 2 utilizando un compresor para incrementar el caudal de la corriente de reflujo suplementaria, la ventaja con respecto a evitar las condiciones de formación de hielo seco de dióxido de carbono es aún mayor en comparación con la modalidad de la FIG. 3. La FIG. 6 es otro gráfico de la relación entre la concentración de dióxido de carbono y la temperatura, en donde la línea 71 al igual que antes representa las condiciones de equilibrio para dióxido de carbono sólido y líquido en metano. La línea 74 en la FIG. 6 representa las condiciones para los líquidos en las etapas de fraccionamiento del desmetanizador 19 de la presente invención que se muestra en la FIG. 5 y muestra un factor de seguridad de 1.64 entre las condiciones operativas anticipadas y las condiciones de formación de hielo seco para el proceso de la FIG. 5. Por lo tanto, esta modalidad de la presente invención podría tolerar un incremento del 64 por ciento en la concentración de dióxido de carbono sin riesgo de formación de hielo seco. En la práctica, esta mejora en cuanto al factor de seguridad de formación de hielo seco se podría usar ventajosamente operando el desmetanizador a una presión más baja (en este caso, con menores temperaturas en las etapas de fraccionamiento) para elevar los niveles de recuperación de componentes C2+ sin encontrar problemas de formación de hielo seco. La forma de la línea 74 en la FIG. 6 es muy similar a la de la línea 73 en la FIG. 4 (que se muestra como referencia en la FIG. 6) . La diferencia primaria son las concentraciones de dióxido de carbono significativamente menores en los líquidos de las etapas de fraccionamiento en la sección superior crítica del desmetanizador de la FIG. 5 debido al mayor caudal de la alimentación en la parte media superior de la columna que es posible con esta modalidad. Otras modalidades De acuerdo con esta invención, generalmente resulta ventajoso diseñar la sección de absorción (rectificación) del desmetanizador para que contenga múltiples etapas de separación teóricas. Sin embargo, los beneficios de la presente invención se pueden lograr con tan poco como una etapa teórica, y se cree que aún el equivalente de una etapa teórica fraccionada permite lograr estas ventajas. Por ejemplo, se puede combinar todo o una parte de la corriente reciclada sustancialmente condensada expandida 51c de la válvula de expansión 15, todo o una parte del reflujo suplementario (la corriente 44a en la FIG. 3 o la corriente 37b en la FIG. 5) y todo o una parte de la corriente expandida 32a de la máquina de trabajo de expansión 17 (tal como en tubería que une a la válvula de expansión con el desmetanizador) y si se entremezclan exhaustivamente, los vapores y los líquidos se mezclarán y separarán de acuerdo con las volatilidades relativas de los diversos componentes de las corrientes combinadas totales . El entremezclado de las tres corrientes será considerado a los efectos de esta invención como constituyente de una sección de absorción. Algunas circunstancias pueden favorecer el mezclado de toda porción de vapor remanente de la corriente combinada 37a con la cabeza de la columna de fraccionamiento (corriente 38), después suministrar la corriente mixta al intercambiador de calor 22 para enfriar la corriente combinada 37 y la corriente reciclada 51a. Esto se muestra en la FIG. 7, en donde la corriente mixta 50 resultante de la combinación del vapor del separador de reflujo (corriente 43) con la cabeza de la columna (corriente 38) es dirigida hacia el intercambiador de calor 22. La FIG. 8 representa una torre de fraccionamiento construida en dos compartimentos, un dispositivo de contacto y separación (o columna de absorción o columna rectificadora) 28 y una columna de destilación (o de agotamiento) 19. En tales casos, el vapor de la cabeza (corriente 53) de la columna de agotamiento 19 se divide en dos porciones. Una porción (corriente 42) se combina con la corriente 35a y es dirigida hacia el intercambiador de calor 22 para generar un reflujo suplementario para la columna de absorción 28. La porción remanente (corriente 54) fluye hacia la sección inferior de la columna de absorción 28 para entrar en contacto con la corriente reciclada sustancialmente condensada expandida 51c y el líquido del reflujo suplementario (corriente 44a) . La bomba 29 se utiliza para dirigir los líquidos (corriente 55) del fondo de la columna de absorción 28 hacia la parte superior de la columna de agotamiento 19 de modo que las dos torres funcionan eficazmente como un solo sistema de destilación. La decisión de construir la torre de fraccionamiento como un solo compartimento (tal como el desmetanizador 19 en las FIGS. 3, 5 y 7) o como múltiples compartimentos dependerá de numerosos factores tales como el tamaño de la planta, la distancia hasta las instalaciones de fabricación, etc. En aquellas circunstancias en donde la columna de fraccionamiento se construye como dos compartimentos, puede ser conveniente para operar la columna de absorción 28 a una presión más alta que la columna de agotamiento 19, tal como en las modalidades alternativas de la presente invención que se muestran en las FIGS. 9 y 10. En la modalidad de la FIG. 9, el compresor 30 proporciona la fuerza motriz para dirigir la porción remanente (corriente 54) de corriente superior 53 hacia la columna de absorción 28. En la modalidad de la FIG. 10, el compresor 30 se utiliza para elevar la presión de la corriente superior 53 de modo que no son necesarios el separador de reflujo 23 y la bomba 24 en la modalidad de la FIG. 9. Para ambas modalidades, los líquidos del fondo de la columna de absorción 28 (corriente 55) se encontrarán a una presión elevada con relación a la columna de agotamiento 19, de modo que no se necesita una bomba para dirigir estos líquidos hasta la columna de agotamiento 19. En su lugar, se puede utilizar un dispositivo de expansión adecuado, tal como la válvula de expansión 29 en las FIGS. 9 y 10, para expandir los líquidos hasta la presión de operación de la columna de agotamiento 19 y a continuación se puede suministrar la corriente expandida 55a a la parte superior de la columna de agotamiento 19. Como se describió en ejemplos anteriores, la corriente combinada 37 está totalmente condensada y el producto condensado resultante se usa para absorber valiosos componentes C2, componentes C3 y los componentes más pesados de los vapores que ascienden por la región inferior de la sección de absorción 19b del desmetanizador 19. Sin embargo, la presente invención no se limita a esta modalidad. Puede ser ventajoso, por ejemplo, tratar solamente una porción de estos vapores de esta manera o utilizar solamente una porción del producto condensado como absorbente, en los casos en donde otras consideraciones de diseño indican que porciones de los vapores o del condensado deberían pasar por alto la sección de absorción 19b del desmetanizador 19. Algunas circunstancias pueden favorecer una condensación parcial, en lugar de una condensación total, de la corriente combinada 37 en el intercambiador de calor 22. Otras circunstancias pueden favorecer que la corriente de destilación 42 sea una derivación total del vapor de la columna de fraccionamiento 19 en lugar de una derivación parcial del vapor. También se debe tener en cuenta que, dependiendo de la composición de la corriente del gas de alimentación, puede resultar ventajoso usar una refrigeración externa para proporcionar parte del enfriamiento de la corriente combinada 37 en el intercambiador de calor 22. En general resulta ventajoso condensar totalmente la corriente combinada 37 con el fin de minimizar la pérdida de los componentes C2+ deseados en la corriente de destilación 50. Como tales, algunas circunstancias pueden favorecer la eliminación del separador de reflujo 23 y la línea de vapor no condensado 43 como se muestra con las líneas de puntos en las FIGS. 3, 8 y 9. Las condiciones del gas de alimentación, el tamaño de la planta, los equipos disponibles u otros factores pueden indicar que sea factible eliminar la máquina de trabajo de expansión 17, o su reemplazo por un dispositivo de expansión alternativo (tal como una válvula de expansión) . Aunque la expansión individual de la corriente está representada en dispositivos de expansión particulares, se pueden emplear medios de expansión alternativos cuando sea apropiado. Por ejemplo, las condiciones pueden garantizar el trabajo de expansión de la corriente reciclada sustancialmente condensada (corriente 51b) . Cuando el gas de entrada es más pobre, no sería necesario emplear el separador 11 en las FIGS. 3, 5 y 7 a 10. Según la cantidad de hidrocarburos más pesados en el gas de alimentación y la presión del gas de alimentación, es posible que la corriente de alimentación enfriada 31a que sale del intercambiador de calor 10 en las FIGS. 3, 5 y 7 a 10 no contenga ningún líquido (porque se encuentra por encima de su punto rocío o porque se encuentra por encima de su punto crítico de presión o cricondenbar,) , de modo que no es necesario emplear el separador 11 que se muestra en las FIGS. 3, 5 y 7 a 10. Además, aún en aquellos casos en donde se requiera del separador 11, es posible que no sea ventajoso combinar nada del líquido resultante en la corriente 33 con la corriente del vapor de destilación 42. En tales casos, todo el líquido sería dirigido a la corriente 34 y por ende a la válvula de expansión 14 y a un punto de alimentación en la mitad inferior de la columna del desmetanizador 19 (FIGS. 3, 5 y 7) o a un punto de alimentación en la mitad de la columna de agotamiento 19 (FIGS. 8 a 10) . De acuerdo con esta invención, se puede emplear una refrigeración externa para suplementar el enfriamiento disponible para el gas de entrada y/o el gas reciclado de otras corrientes del proceso, particularmente en el caso de un gas de entrada rico. El uso y la distribución de los líquidos del separador y de los líquidos de la derivación del desmetanizador para el proceso de intercambio de calor y la disposición particular de los intercambiadores de calor para enfriar el gas de entrada, deben ser evaluados para cada aplicación particular, así como la elección de las corrientes de proceso para los servicios de intercambio de calor específicos. Se comprenderá también que la cantidad relativa de alimentación en cada rama de la alimentación de líquido dividida dependerá de varios factores, incluyendo la presión del gas, la composición del gas de alimentación, la cantidad de calor que se puede extraer en forma rentable de la alimentación y la cantidad de potencia disponible. Las ubicaciones relativas de las alimentaciones en la mitad de la columna puede variar dependiendo de la composición de entrada o de otros factores, tal como los niveles de recuperación deseados y la cantidad de líquido que se forma durante el enfriamiento del gas de entrada. Más aún, se pueden combinar dos o más de las corrientes de alimentación o porciones de las mismas, según las temperaturas relativas y la cantidad de corrientes individuales, y la corriente combinada es alimentada luego en la posición de alimentación en la parte media de la columna. En tanto se ha descrito lo que se considera como modalidades preferidas de la invención, las personas experimentadas en la técnica comprenderán que es posible efectuar otras modificaciones y modificaciones adicionales a las mismas, por ejemplo para adaptar la invención a distintas condiciones, tipos de alimentación u otros requerimientos, sin apartarse del espíritu de la presente invención definida en las siguientes reivindicaciones. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por el solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (24)

  1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un proceso para separar una corriente de gas que contiene metano, componentes C2 componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados en una fracción de gas residual volátil y una fracción relativamente menos volátil que contiene una porción importante de los componentes C2, componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados o los componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados, en donde en el proceso (a) la corriente de gas es enfriada bajo presión para proporcionar una corriente enfriada; (b) la corriente enfriada es expandida hasta una presión más baja con lo cual es enfriada aún más; y (c) la corriente expandida más enfriada es enviada a una columna de destilación y fraccionada a la presión más baja con lo cual se recuperan los componentes de la fracción relativamente menos volátil; caracterizado porque el proceso presenta una mejora según la cual la corriente expandida inás fría es enviada a una primera posición de alimentación en la mitad de la columna de destilación; y (1) se extrae una corriente de vapor de destilación de una región de la columna de destilación debajo de la primera posición de alimentación en la mitad de la columna y se enfría lo suficiente como para condensar al menos una parte de la misma, formando así una corriente condensada y una corriente de vapor residual que contiene todo el vapor no condensado remanente después de enfriar la corriente de vapor de destilación; (2) al menos una porción de la corriente condensada es suministrada a la columna de destilación en una segunda posición de alimentación en la columna por encima de la primera posición de alimentación en la mitad de la columna; (3) se extrae una corriente de vapor de la cabeza de una región superior de la columna de destilación y se lleva a una relación de intercambio de calor con al menos la corriente de vapor de destilación y se calienta, para así suministrar al menos una parte del enfriamiento del paso (1); (4) la corriente de vapor de la cabeza calentada se combina con cualquier remanente de la corriente de vapor residual para formar una corriente de vapor combinada caliente; (5) la corriente de vapor combinada caliente se comprime hasta una presión más alta y a continuación se divide en la fracción de gas residual volátil y una corriente reciclada comprimida; (6) la corriente reciclada comprimida es enfriada lo suficiente como para condensarla sustancialmente; (7) la corriente reciclada comprimida sustancialmente condensada se expande hasta la menor presión y es suministrada a la columna de destilación en una posición de alimentación superior; y (8) las cantidades y temperaturas de las corrientes de alimentación a la columna de destilación son eficaces para mantener la temperatura de la cabeza de la columna de destilación a una temperatura a la cual se recuperan las porciones principales de los componentes en la fracción relativamente menos volátil.
  2. 2. La mejora conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la corriente de gas se enfría lo suficiente como para condensarla parcialmente; y (1) la corriente de gas parcialmente condensada es separada para así proporcionar una corriente de vapor y al menos una corriente de líquido; (2) la corriente de vapor se expande hasta la menor presión con lo cual es enfriada aún más, y a continuación es suministrada a la columna de destilación por la primera posición de alimentación en la mitad de la columna; y (3) entre un 0% y un 100% de al menos una corriente de líquido se expande hasta la menor presión y es suministrada a la columna de destilación en una tercera posición de alimentación en la mitad de la columna; (4) entre un 100% y un 0% de al menos una corriente de líquido se expande hasta la menor presión y se combina con la corriente de vapor de destilación para formar una corriente combinada; (5) la corriente combinada se enfría lo suficiente como para condensar al menos una parte de la misma, formando así la corriente condensada y la corriente de vapor residual que contiene todo el vapor no condensado remanente después de enfriar la corriente combinada; y (6) la corriente de vapor de la cabeza se lleva a una relación de intercambio de calor con al menos la corriente combinada y se calienta, para así suministrar al menos una parte del enfriamiento del paso (5) .
  3. 3. En un proceso para separar una corriente de gas que contiene metano, componentes C2 componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados en una fracción de gas residual volátil y una fracción relativamente menos volátil que contiene una porción importante de los componentes C2, componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados o los componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados, en donde en el proceso (a) la corriente de gas es enfriada bajo presión para proporcionar una corriente enfriada; (b) la corriente enfriada es expandida hasta una presión más baja con lo cual es enfriada aún más; y (c) la corriente enfriada más expandida es enviada a una columna de destilación y fraccionada a la presión más baja con lo cual se recuperan los componentes de la fracción relativamente menos volátil; caracterizado porque el proceso presenta una mejora según la cual la corriente enfriada más expandida es enviada a una primera posición de alimentación en la mitad de la columna de destilación; y (1) se extrae una corriente de vapor de destilación de una región de la columna de destilación debajo de la primera posición de alimentación en la mitad de la columna y se comprime hasta una presión intermedia; (2) la corriente de vapor de destilación comprimida se enfría lo suficiente como para condensar al menos una parte de la misma, formando así una corriente condensada; (3) al menos una porción de la corriente condensada es suministrada a la columna de destilación en una segunda posición de alimentación en la columna por encima de la primera posición de alimentación en la mitad de la columna; (4) se extrae una corriente de vapor de la cabeza de una región superior de la columna de destilación y se lleva a una relación de intercambio de calor con al menos la corriente de vapor de destilación comprimida y se calienta, para así suministrar al menos una parte del enfriamiento del paso (2); (5) la corriente de vapor de la cabeza calentada se comprime hasta una presión más alta y a continuación se divide en la fracción de gas residual volátil y una corriente reciclada comprimida; (6) la corriente reciclada comprimida es enfriada lo suficiente como para condensarla sustancialmente; (7) la corriente reciclada comprimida sustancialmente condensada se expande hasta la menor presión y es suministrada a la columna de destilación en una posición de alimentación superior; y (8) las cantidades y temperaturas de las corrientes de alimentación a la columna de destilación son eficaces para mantener la temperatura de la cabeza de la columna de destilación a una temperatura a la cual se recuperan las porciones principales de los componentes en la fracción relativamente menos volátil.
  4. 4. La mejora de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque la corriente de gas se enfría lo suficiente como para condensarla parcialmente; y (1) la corriente de gas parcialmente condensada es separada para así proporcionar una corriente de vapor y al menos una corriente de líquido; (2) la corriente de vapor se expande hasta la menor presión con lo cual es enfriada aún más, y a continuación es suministrada a la columna de destilación por la primera posición de alimentación en la mitad de la columna; (3) entre un 0% y un 100% de al menos una corriente de líquido se expande hasta la menor presión y es suministrada a la columna de destilación por una tercera posición de alimentación en la mitad de la columna; (4) entre un 100% y un 0% de al menos una corriente de líquido se expande hasta la presión intermedia y se combina con la corriente de vapor de destilación comprimida para formar una corriente combinada; (5) la corriente combinada se enfría lo suficiente como para condensar al menos una parte de la misma, formando así la corriente condensada; y (6) la corriente de vapor de la cabeza se lleva a una relación de intercambio de calor con al menos la corriente combinada y se calienta, para así suministrar al menos una parte del enfriamiento del paso (5) .
  5. 5. En un proceso para separar una corriente de gas que contiene metano; componentes C2, componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados en una fracción de gas residual volátil y una fracción relativamente menos volátil que contiene una porción importante, de los componentes C2, componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados o los componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados, en donde en el proceso (a) la corriente de gas es enfriada bajo presión para proporcionar una corriente enfriada; (b) la corriente enfriada es expandida hasta una presión más baja con lo cual es enfriada aún más; y (c) la corriente enfriada más expandida es enviada a una columna de destilación y fraccionada a la presión más baja con lo cual se recuperan los componentes de la fracción relativamente menos volátil; caracterizado porque el proceso presenta una mejora según la cual la corriente enfriada más expandida es enviada a una primera posición de alimentación en la mitad de la columna de destilación; y (1) se extrae una corriente de vapor de destilación de una región de la columna de destilación debajo de la primera posición de alimentación en la mitad de la columna y se enfría lo suficiente como para condensar al menos una parte de la misma, formando así una corriente condensada y una corriente de vapor residual que contiene todo el vapor no condensado remanente después de enfriar la corriente de vapor de destilación; (2) al menos una porción de la corriente condensada es suministrada a la columna de destilación en una segunda posición de alimentación en la columna por encima de la primera posición de alimentación en la mitad de la columna; (3) se extrae una corriente de vapor de la cabeza de una región superior de la columna de destilación y se combina con toda la corriente de vapor residual para formar una corriente de vapor combinada; (4) la corriente de vapor combinada se lleva a una relación de intercambio de calor con al menos la corriente de vapor de destilación y se calienta, para así suministrar al menos una parte del enfriamiento del paso ( 1 ) ; (5) la corriente de vapor combinada caliente se comprime hasta una presión más alta y a continuación se divide en la fracción de gas residual volátil y una corriente reciclada comprimida; (6) la corriente reciclada comprimida es enfriada lo suficiente como para condensarla sus ancialmente; (7) la corriente reciclada comprimida sustancialmente condensada se expande hasta la menor presión y es suministrada a la columna de destilación en una posición de alimentación superior; y (8) las cantidades y temperaturas de las corrientes de alimentación a la columna de destilación son eficaces para mantener la temperatura de la cabeza de la columna de destilación a una temperatura a la cual se recuperan las porciones principales de los componentes en la fracción relativamente menos volátil.
  6. 6. La mejora de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque la corriente de gas se enfría lo suficiente como para condensarla parcialmente; y (1) la corriente de gas parcialmente condensada es separada para así proporcionar una corriente de vapor y al menos una corriente de líquido; (2) la corriente de vapor se expande hasta la menor presión con lo cual es enfriada aún más, y a continuación es suministrada a la columna de destilación por la primera posición de alimentación en la mitad de la columna; (3) entre un 0% y un 100% de al menos una corriente de líquido se expande hasta la menor presión y es suministrada a la columna de destilación por una tercera posición de alimentación en la mitad de la columna; (4) entre un 100% y un 0% de al menos una corriente de líquido se expande hasta la menor presión y se combina con la corriente de vapor de destilación para formar una corriente combinada; (5) la corriente combinada se enfría lo suficiente como para condensar al menos una parte de la misma, formando así la corriente condensada y la corriente de vapor residual que contiene todo el vapor no condensado remanente después de enfriar la corriente combinada; y (6) la corriente de vapor combinada se lleva a una relación de intercambio de calor con al menos la corriente combinada y se calienta, para así suministrar al menos una parte del enfriamiento del paso (5) .
  7. 7. En un proceso para separar una corriente de gas que contiene metano, componentes C2, componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados en una fracción de gas residual volátil y una fracción relativamente menos volátil que contiene una porción importante de los componentes C2, componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados o los componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados, en donde en el proceso (a) la corriente de gas es enfriada bajo presión para proporcionar una corriente enfriada; (b) la corriente enfriada es expandida hasta una presión más baja con lo cual es enfriada aún más; y (c) la corriente enfriada más expandida es enviada a una columna de destilación y fraccionada a la presión más baja con lo cual se recuperan los componentes de la fracción relativamente menos volátil; caracterizado porque comprende una mejora según la cual (1) la corriente enfriada más expandida es suministrada en una primera posición de alimentación inferior a un dispositivo de contacto y separación que produce una corriente de vapor de la cabeza y una corriente de líquido del fondo, luego de lo cual la corriente de líquido del fondo es suministrada a la columna de destilación; (2) se extrae una corriente de vapor de destilación de una región superior de la columna de destilación para formar al menos una primera corriente de destilación; (3) la primera corriente de destilación se enfría lo suficiente como para condensar al menos una parte de la misma, formando así una corriente condensada y una corriente de vapor residual que contiene todo el vapor no condensado remanente después de enfriar la primera corriente de destilación; (4) al menos una porción de la corriente condensada es suministrada al dispositivo de contacto y separación en una posición de alimentación en la mitad de la columna; (5) la corriente de vapor de la cabeza se lleva a una relación de intercambio de calor con al menos la primera corriente de destilación y se calienta, para así suministrar al menos una parte del enfriamiento del paso (3); (6) la corriente de vapor de la cabeza calentada se combina con toda la corriente de vapor residual para formar una corriente de vapor combinada caliente; (7) la corriente de vapor combinada caliente se comprime hasta una presión más alta y a continuación se divide en la fracción de gas residual volátil y una corriente reciclada comprimida; (8) la corriente reciclada comprimida es enfriada lo suficiente como para condensarla sustancialmente; (9) la corriente reciclada comprimida sustancialmente condensada se expande hasta la menor presión y luego es suministrada al dispositivo de contacto y separación en una posición de alimentación superior; (10) toda porción remanente de la corriente de vapor de destilación es enviada al dispositivo de contacto y separación en una segunda posición de alimentación inferior; y (11) las cantidades y temperaturas de las corrientes de alimentación en el dispositivo de contacto y separación son eficaces para mantener la temperatura de la cabeza del dispositivo de contacto y separación a una temperatura a la cual se recuperan las porciones principales de los componentes de la fracción relativamente menos volátil.
  8. 8. La mejora de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque la corriente de gas se enfría lo suficiente como para condensarla parcialmente; y (1) la corriente de gas parcialmente condensada es separada para así proporcionar una corriente de vapor y al menos una corriente de líquido; (2) la corriente de vapor se expande hasta la menor presión con lo cual es enfriada aún más, y luego es suministrada al dispositivo de contacto y separación en la primera posición de alimentación en la parte inferior de la columna; (3) entre un 0% y un 100% de al menos una corriente de líquido se expande hasta la menor presión y es suministrada a la columna de destilación en una posición de alimentación en la mitad de la columna; (4) entre un 100% y un 0% de al menos una corriente de líquido se expande hasta la menor presión y se combina con la primera corriente de destilación para formar una corriente combinada; (5) la corriente combinada se enfría lo suficiente como para condensar al menos una parte de la misma, formando así la corriente condensada y la corriente de vapor residual que contiene todo el vapor no condensado remanente después de enfriar la corriente combinada; y (6) la corriente de vapor de la cabeza se lleva a una relación de intercambio de calor con al menos la corriente combinada y se calienta, para así suministrar al menos una parte del enfriamiento del paso (5) .
  9. 9. Un proceso para separar una corriente de gas que contiene metano, componentes C2, componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados en una fracción de gas residual volátil y una fracción relativamente menos volátil que contiene una porción importante de los componentes C2 componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados o los componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados, en donde en el proceso (a) la corriente de gas es enfriada bajo presión para proporcionar una corriente enfriada; (b) la corriente enfriada es expandida hasta una presión más baja con lo cual es enfriada aún más; y (c) la corriente enfriada más expandida es enviada a una columna de destilación y fraccionada a la presión más baja con lo cual se recuperan los componentes de la fracción relativamente menos volátil; caracterizado porque el proceso presenta una mejora según la cual la corriente enfriada es expandida hasta una presión intermedia con lo cual es enfriada aún más; y (1) la corriente enfriada más expandida es suministrada por una primera posición de alimentación inferior a un dispositivo de contacto y separación que produce una corriente de vapor de la cabeza y una corriente de líquido del fondo, luego de lo cual la corriente de líquido del fondo se expande hasta la menor presión y a continuación es suministrada a la columna de destilación; (2) se extrae una corriente de vapor de destilación de una región superior de la columna de destilación para formar al menos una primera corriente de destilación; (3) la primera corriente de destilación se enfría lo suficiente como para condensar al menos una parte de la misma, formando así una corriente condensada y una corriente de vapor residual que contiene todo el vapor no condensado remanente después de enfriar la primera corriente de destilación; (4) al menos una porción de la corriente condensada es suministrada al dispositivo de contacto y separación en una posición de alimentación en la mitad de la columna; (5) la corriente de vapor de la cabeza se lleva a una relación de intercambio de calor con al menos la primera corriente de destilación y se calienta, para así suministrar al menos una parte del enfriamiento del paso (3) ; (6) la corriente de vapor de la cabeza caliente se combina con toda la corriente de vapor residual para formar una corriente de vapor combinada caliente; (7) la corriente de vapor combinada caliente se comprime hasta una presión más alta y a continuación se divide en la fracción de gas residual volátil y una corriente reciclada comprimida; (8) la corriente reciclada comprimida es enfriada lo suficiente como para condensarla sustancialmente; (9) la corriente reciclada comprimida sustancialmente condensada se expande hasta la presión intermedia y luego es suministrada al dispositivo de contacto y separación en una posición de alimentación superior; (10) toda porción remanente de la corriente de vapor de destilación se comprime hasta la presión intermedia y luego es enviada al dispositivo de contacto y separación en una segunda posición de alimentación inferior; y (11) las cantidades y temperaturas de las corrientes de alimentación en el dispositivo de contacto y separación son eficaces para mantener la temperatura de la cabeza del dispositivo de contacto y separación a una temperatura a la cual se recuperan las porciones principales de los componentes en la fracción relativamente menos volátil.
  10. 10. La mejora de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque la corriente de gas se enfría lo suficiente como para condensarla parcialmente; y (1) la corriente de gas parcialmente condensada es separada para así proporcionar una corriente de vapor y al menos una corriente de líquido; (2) la corriente de vapor se expande hasta la presión intermedia con lo cual es enfriada aún más, y luego es suministrada al dispositivo de contacto y separación por la primera posición de alimentación en la parte inferior de la columna; (3) entre un 0% y un 100% de al menos una corriente de líquido se expande hasta la menor presión y es suministrada a la columna de destilación en una posición de alimentación en la mitad de la columna; (4) entre un 100% y un 0% de al menos una corriente de líquido se expande hasta la menor presión y se combina con la primera corriente de destilación para formar una corriente combinada ; (5) la corriente combinada se enfría lo suficiente como para condensar al menos una parte de la misma, formando así la corriente condensada y la corriente de vapor residual que contiene todo el vapor no condensado remanente después de enfriar la corriente combinada; y (6) la corriente de vapor de la cabeza se lleva a una relación de intercambio de calor con al menos la corriente combinada y se calienta, para así suministrar al menos una parte del enfriamiento del paso (5) .
  11. 11. En un proceso para separar una corriente de gas que contiene metano, componentes C2, componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados en una fracción de gas residual volátil y una fracción relativamente menos volátil que contiene una porción importante de los componentes C2, componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados o los componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados , donde en el proceso (a) la corriente de gas es enfriada bajo presión para proporcionar una corriente enfriada; (b) la corriente enfriada es expandida hasta una presión más baja con lo cual es enfriada aún más; y (c) la corriente enfriada más expandida es enviada a una columna de destilación y fraccionada a la presión más baja con lo cual se recuperan los componentes de la fracción relativamente menos volátil; caracterizado porque el proceso presenta una mejora según la cual la corriente enfriada es expandida hasta una presión intermedia con lo cual es enfriada aún más; y (1) la corriente enfriada más expandida es suministrada a una primera posición de alimentación inferior en un dispositivo de contacto y separación que produce una corriente de vapor de la cabeza y una corriente de líquido del fondo, con lo cual la corriente de líquido del fondo se expande hasta la menor presión y a continuación es suministrada a la columna de destilación; (2) se extrae una corriente de vapor de destilación de una región superior de la columna de destilación, se comprime hasta la presión intermedia y se divide para formar una primera corriente de destilación comprimida y una segunda corriente de destilación comprimida; (3) en donde la primera corriente de destilación comprimida se enfría lo suficiente como para condensar al menos una parte de la misma, formando así una corriente condensada; (4) al menos una porción de la corriente condensada es suministrada al dispositivo de contacto y separación en una posición de alimentación en la mitad de la columna; (5) la corriente de vapor de la cabeza se lleva a una relación de intercambio de calor con al menos la primera corriente de destilación comprimida y se calienta, para así suministrar al menos una parte del enfriamiento del paso (3); (6) la corriente de vapor de la cabeza calentada es comprimida hasta una presión más alta y a continuación se divide en la fracción de gas residual volátil y una corriente reciclada comprimida; (7) la corriente reciclada comprimida es enfriada lo suficiente como para condensarla sustancialmente; (8) la corriente reciclada comprimida sustancialmente condensada se expande hasta la presión intermedia y luego es suministrada al dispositivo de contacto y separación en una posición de alimentación superior; (9) la segunda corriente de vapor de destilación comprimida es enviada al dispositivo de contacto y separación en una segunda posición de alimentación inferior; y (10) las cantidades y temperaturas de las corrientes de alimentación en el dispositivo de contacto y separación son eficaces para mantener la temperatura de la cabeza del dispositivo de contacto y separación a una temperatura a la cual se recuperan las porciones principales de los componentes en la fracción relativamente menos volátil.
  12. 12. La mejora de conformidad con la reivindicación 11, caracterizada porque la corriente de gas se enfría lo suficiente como para condensarla parcialmente; y (1) la corriente de gas parcialmente condensada es separada para así proporcionar una corriente de vapor y al menos una corriente de líquido; (2) la corriente de vapor es expandida hasta la presión intermedia con lo cual es enfriada aún más, y luego es suministrada al dispositivo de contacto y separación en la primera posición de alimentación en la parte inferior de la columna; (3) entre un 0% y un 100% de al menos una corriente de líquido es expandida hasta la menor presión y es suministrada a la columna de destilación en una posición de alimentación en la mitad de la columna; (4) entre un 100% y un 0% de al menos una corriente de líquido se expande hasta la presión intermedia y se combina con la primera corriente de destilación comprimida para formar una corriente combinada; (5) la corriente combinada se enfría lo suficiente como para condensar al menos una parte de la misma, formando así a corriente condensada; y (6) la corriente de vapor de la cabeza se lleva a una relación de intercambio de calor con al menos la corriente combinada y se calienta, para así suministrar al menos una parte del enfriamiento del paso (5) .
  13. 13. En un aparato para la separación de una corriente de gas que contiene metano, componentes C2, componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados en una fracción de gas residual volátil y una fracción relativamente menos volátil que contiene una porción importante de los componentes C2, componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados o los componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados, en donde en el aparato hay (a) un primer medio de enfriamiento para enfriar el gas bajo presión que está conectado para proporcionar una corriente enfriada bajo presión; (b) un primer medio de expansión conectado para recibir al menos una porción de la corriente enfriada bajo presión y expandirla hasta una presión más baja, con lo cual la corriente se enfría aún más; y (c) una columna de destilación conectada para recibir la corriente enfriada más expandida, en donde la columna de destilación está adaptada para separar la corriente enfriada más expandida en una corriente de vapor de la cabeza y la fracción relativamente menos volátil; caracterizado porque el aparato comprende una mejora según la cual el aparato incluye (1) la columna de destilación conectada al primer medio de expansión para recibir la corriente enfriada más expandida en una primera posición de alimentación en la mitad de la columna de destilación; (2) un medio para extraer vapor conectado a la columna de destilación para recibir una corriente de vapor de destilación de una región de la columna de destilación debajo de la primera posición de alimentación en la mitad de la columna; (3) un medio de intercambio de calor conectado al medio para extraer vapor para recibir la corriente de vapor de destilación y para enfriarla lo suficiente como para condensar al menos una parte de la misma; (4) un primer medio de separación conectado al medio de intercambio de calor para recibir la corriente de destilación al menos parcialmente condensada y separarla, formando así una corriente condensada y una corriente de vapor residual que contiene todo el vapor no condensado remanente después de enfriar la corriente de vapor de destilación, en donde el primer medio de separación además está conectado a la columna de destilación para suministrar al menos una porción de la corriente condensada a la columna de destilación en una segunda posición de alimentación en la columna por encima de la primera posición de alimentación en la mitad de la columna; (5) la columna de destilación es conectada además al medio de intercambio de calor para enviar al menos una porción de la corriente de vapor de la cabeza separada en la misma a una relación de intercambio de calor con al menos la corriente de vapor de destilación y calentar la corriente de vapor de la cabeza, para así suministrar al menos una porción del enfriamiento del elemento (3); (6) un primer medio de combinación conectado para combinar la corriente de vapor de la cabeza calentada y toda la corriente de vapor residual en una corriente de vapor combinada caliente; (7) un medio de compresión conectado al primer medio de combinación para recibir la corriente de vapor combinada caliente y comprimirla hasta una presión más alta; (8) un medio de división conectado al medio de compresión para recibir la corriente de vapor combinada caliente comprimida y dividirla en la fracción de gas residual volátil y una corriente reciclada comprimida; (9) un segundo medio de enfriamiento conectado al medio de división para recibir la corriente reciclada comprimida y enfriarla lo suficiente como para condensarla sustancialmente; (10) un segundo medio de expansión conectado al segundo medio de enfriamiento para recibir la corriente reciclada comprimida sustancialmente condensada y expandirla hasta la presión más baja, en donde el segundo medio de expansión además está conectado a la columna de destilación para suministrar la corriente condensada reciclada expandida a la columna de destilación en una posición de alimentación superior; y (11) un medio de control adaptado para regular las cantidades y temperaturas de las corrientes de alimentación a la columna de destilación para mantener la temperatura de la cabeza de la columna de destilación a una temperatura a la cual se recuperan las porciones principales de los componentes en la fracción relativamente menos volátil.
  14. 14. La mejora de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque el aparato incluye (1) el primer medio de enfriamiento adaptado para enfriar la corriente de gas bajo presión lo suficiente como para condensarla parcialmente; (2) un segundo medio de separación conectado al primer medio de enfriamiento para recibir la corriente de gas parcialmente condensada y separarla en una corriente de vapor y al menos una corriente de líquido; (3) el primer medio de expansión conectado al segundo medio de separación para recibir la corriente de vapor y expandirla hasta la presión más baja, en donde el primer medio de expansión además está conectado a la columna de destilación para suministrar la corriente de vapor expandida a la columna de destilación por la primera posición de alimentación en la mitad de la columna; (4) un tercer medio de expansión conectado al segundo medio de separación para recibir entre un 0% y un 100% de al menos una corriente de líquido y expandirla hasta la presión más baja, en donde el tercer medio de expansión además está conectado a la columna de destilación para suministrar la corriente de líquido expandida a la columna de destilación por una tercera posición de alimentación en la mitad de la columna; (5) un cuarto medio de expansión conectado al segundo medio de separación para recibir entre un 100% y un 0% de al menos una corriente de líquido y expandirla hasta la presión más baja; (6) un segundo medio de combinación conectado al cuarto medio de expansión para recibir la porción expandida, en donde el segundo medio de combinación además está conectado al medio para extraer vapor para recibir la corriente de vapor de destilación y así combinar las corrientes para formar una corriente combinada; (7) el medio de intercambio de calor conectado al segundo medio de combinación para recibir la corriente combinada y para enfriarla lo suficiente como para condensar al menos una parte de la misma, en donde el medio de intercambio de calor además está conectado para suministrar la corriente combinada al menos parcialmente condensada al primer medio de separación; y (8) el medio de intercambio de calor que además está conectado a la columna de destilación para enviar al menos una porción de la corriente de vapor de la cabeza separada en la misma a una relación de intercambio de calor con al menos la corriente combinada y calentar la corriente de vapor de la cabeza, para así suministrar al menos una porción del enfriamiento del elemento (7) .
  15. 15. En un aparato para la separación de una corriente de gas que contiene metano, componentes C2 componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados en una fracción de gas residual volátil y una fracción relativamente menos volátil que contiene una porción importante de los componentes C2/ componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados o los componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados , en donde en el aparato hay (a) un primer medio de enfriamiento para enfriar el gas bajo presión que está conectado para proporcionar una corriente enfriada bajo presión; (b) un primer medio de expansión conectado para recibir al menos una porción de la corriente enfriada bajo presión y expandirla hasta una presión más baja, con lo cual la corriente se enfría aún más; y (c) una columna de destilación conectada para recibir la corriente enfriada más expandida, en donde la columna de destilación está adaptada para separar la corriente enfriada más expandida en una corriente de vapor de la cabeza y la fracción relativamente menos volátil; caracterizado porque el aparato comprende una mejora según la cual el aparato incluye (1) la columna de destilación conectada al primer medio de expansión para recibir la corriente enfriada más expandida en una primera posición de alimentación en la mitad de la columna de destilación; (2) un medio para extraer vapor conectado a la columna de destilación para recibir una corriente de vapor de destilación de una región de la columna de destilación debajo de la primera posición de alimentación en la mitad de la columna; (3) un primer medio de compresión conectado al medio para extraer vapor para recibir la corriente de vapor de destilación y comprimirla hasta una presión intermedia; (4) un medio de intercambio de calor conectado al primer medio de compresión para recibir la corriente de vapor de destilación comprimida y para enfriarla lo suficiente como para condensar al menos una parte de la misma, formando así una corriente condensada, en donde el medio de intercambio de calor conectado además a la columna de destilación para suministrar al menos una porción de la corriente condensada a la columna de destilación en una segunda posición de alimentación en la columna por encima de la primera posición de alimentación en la mitad de la columna; (5) la columna de destilación que además está conectada al medio de intercambio de calor para enviar al menos una porción de la corriente de vapor de la cabeza separada en la misma a una relación de intercambio de calor con al menos la corriente de vapor de destilación comprimida y calentar la corriente de vapor de la cabeza, para así suministrar al menos una porción del enfriamiento del elemento (4) ; (6) un segundo medio de compresión conectado al medio de intercambio de calor para recibir la corriente de vapor de la cabeza calentada y comprimirla hasta una presión más alta; (7) un medio de división conectado al segundo medio de compresión para recibir la corriente de vapor de la cabeza calentada comprimida y dividirla en la fracción de gas residual volátil y una corriente reciclada comprimida; (8) un segundo medio de enfriamiento conectado al medio de división para recibir la corriente reciclada comprimida y enfriarla lo suficiente como para condensarla sustancialmente; (9) un segundo medio de expansión conectado al segundo medio de enfriamiento para recibir la corriente reciclada comprimida sustancialmente condensada y expandirla hasta la presión más baja, en donde el segundo medio de expansión además está conectado a la columna de destilación para suministrar la corriente condensada reciclada expandida a la columna de destilación en una posición de alimentación superior; y (10) un medio de control adaptado para regular las cantidades y temperaturas de las corrientes de alimentación a la columna de destilación para mantener la temperatura de la cabeza de la columna de destilación a una temperatura a la cual se recuperan las porciones principales de los componentes en la fracción relativamente menos volátil.
  16. 16. La mejora de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque el aparato incluye (1) el primer medio de enfriamiento adaptado para enfriar la corriente de gas bajo presión lo suficiente como para condensarla parcialmente; (2) un medio de separación conectado al primer medio de enfriamiento para recibir la corriente de gas parcialmente condensada y separarla en una corriente de vapor y al menos una corriente de líquido; (3) el primer medio de expansión conectado al medio de separación para recibir la corriente de vapor y expandirla hasta la presión más baja, en donde el primer medio de expansión además está conectado a la columna de destilación para suministrar la corriente de vapor expandida la columna de destilación por la primera posición de alimentación en la mitad de la columna; (4) un tercer medio de expansión conectado al medio de separación para recibir entre un 0% y un 100% de al menos una corriente de líquido y expandirla hasta la presión más baja, en donde el tercer medio de expansión además está conectado a la columna de destilación para suministrar la corriente de líquido expandida a la columna de destilación por una tercera posición de alimentación en la mitad de la columna; (5) un cuarto medio de expansión conectado al medio de separación para recibir entre un 100% Y un 0% de al menos una corriente de líquido y expandirla hasta la presión intermedia; (6) un medio de combinación conectado al cuarto medio de expansión para recibir la porción expandida, en donde el medio de combinación además está conectado al primer medio de compresión para recibir la corriente de vapor de destilación comprimida y así combinar las corrientes para formar una corriente combinada; (7) el medio de intercambio de calor conectado al medio de combinación para recibir la corriente combinada y para enfriarla lo suficiente como para condensar al menos una parte de la misma, formando así una corriente condensada, en donde el medio de intercambio de calor conectado además a la columna de destilación para suministrar al menos una porción de la corriente condensada a la columna de destilación por la segunda posición de alimentación en la mitad de la columna por encima de la primera posición de alimentación en la mitad de la columna; y (8) el medio de intercambio de calor conectado además a la columna de destilación para enviar al menos una porción de la corriente de vapor de la cabeza separada en la misma a una relación de intercambio de calor con al menos la corriente combinada y calentar la corriente de vapor de la cabeza, para así suministrar al menos una porción del enfriamiento del elemento (7) .
  17. 17. En un aparato para la separación de una corriente de gas que contiene metano, componentes C2, componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados en una fracción de gas residual volátil y una fracción relativamente menos volátil que contiene una porción importante de los componentes C2, componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados o los componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados, donde en el aparato hay (a) un primer medio de enfriamiento para enfriar el gas bajo presión que está conectado para proporcionar una corriente enfriada bajo presión; (b) un primer medio de expansión conectado para recibir al menos una porción de la corriente enfriada bajo presión y expandirla hasta una presión más baja, con lo cual la corriente se enfría aún más; y (c) una columna de destilación conectada para recibir la corriente enfriada más expandida, en donde la columna de destilación está adaptada para separar la corriente enfriada más expandida en una corriente de vapor de la cabeza y la fracción relativamente menos volátil; caracterizado porque el aparato comprende una mejora que incluye (1) la columna de destilación conectada al primer medio de expansión para recibir la corriente enfriada más expandida en una primera posición de alimentación en la mitad de la columna de destilación; (2) un medio para extraer vapor conectado a la columna de destilación para recibir una corriente de vapor de destilación de una región de la columna de destilación debajo de la primera posición de alimentación en la mitad de la columna; (3) un medio de intercambio de calor conectado al medio para extraer vapor para recibir la corriente de vapor de destilación y para enfriarla lo suficiente como para condensar al menos una parte de la misma; (4) un primer medio de separación conectado al medio de intercambio de calor para recibir la corriente de destilación al menos parcialmente condensada y separarla, formando así una corriente condensada y una corriente de vapor residual que contiene todo el vapor no condensado remanente después de enfriar la corriente de vapor de destilación, en donde el primer medio de separación además está conectado a la columna de destilación para suministrar al menos una porción de la corriente condensada a la columna de destilación en una segunda posición de alimentación en la columna por encima de la primera posición de alimentación en la mitad de la columna; (5) un primer medio de combinación conectado para combinar la corriente de vapor de la cabeza y todo el remanente de la corriente de vapor residual en una corriente de vapor combinada; (6) el primer medio de combinación conectado además al medio de intercambio de calor para enviar al menos una porción de la corriente de vapor combinada a una relación de intercambio de calor con al menos la corriente de vapor de destilación y calentar la corriente de vapor combinada, para así suministrar al menos una porción del enfriamiento del elemento (3) ; (7) un medio de compresión conectado al medio de intercambio de calor para recibir la corriente de vapor combinada caliente y comprimirla hasta una presión más alta; (8) un medio de división conectado al medio de compresión para recibir la corriente de vapor combinada caliente comprimida y dividirla en la fracción de gas residual volátil y una corriente reciclada comprimida; (9) un segundo medio de enfriamiento conectado al medio de división para recibir la corriente reciclada comprimida y enfriarla lo suficiente como para condensarla sustancialmente; (10) un segundo medio de expansión conectado al segundo medio de enfriamiento para recibir la corriente reciclada comprimida sustancialmente condensada y expandirla hasta la presión más baja, en donde el segundo medio de expansión además está conectado a la columna de destilación para suministrar la corriente condensada reciclada expandida a la columna de destilación en una posición de alimentación superior; y (11) un medio de control adaptado para regular las cantidades y temperaturas de las corrientes de alimentación a la columna de destilación para mantener la temperatura de la cabeza de la columna de destilación a una temperatura a la cual se recuperan las porciones principales de los componentes en la fracción relativamente menos volátil.
  18. 18. La mejora de conformidad con la reivindicación 17, caracterizada porque el aparato incluye (1) el primer medio de enfriamiento adaptado para enfriar la corriente de gas bajo presión lo suficiente como para condensarla parcialmente; (2) un segundo medio de separación conectado al primer medio de enfriamiento para recibir la corriente de gas parcialmente condensada y separarla en una corriente de vapor y al menos una corriente de líquido; (3) el primer medio de expansión conectado al segundo medio de separación para recibir la corriente de vapor y expandirla hasta la presión más baja, en donde el primer medio de expansión además está conectado a la columna de destilación para suministrar la corriente de vapor expandida a la columna de destilación por la primera posición de alimentación en la mitad de la columna; (4) un tercer medio de expansión conectado a al segundo medio de separación para recibir entre un 0% y un 100% de al menos una corriente de líquido y expandirla hasta la presión más baja, en donde el tercer medio de expansión además está conectado a la columna de destilación para suministrar la corriente de líquido expandida a la columna de destilación por una tercera posición de alimentación en la mitad de la columna; (5) un cuarto medio de expansión conectado al segundo medio de separación para recibir entre un 100% y un 0% de al menos una corriente de líquido y expandirla hasta la presión más baja; (6) un segundo medio de combinación conectado al cuarto medio de expansión para recibir la porción expandida, en donde el segundo medio de combinación además está conectado a el medio para extraer vapor para recibir la corriente de vapor de destilación y así combinar las corrientes para formar una corriente combinada; (7) el medio de intercambio de calor conectado al segundo medio de combinación para recibir la corriente combinada y para enfriarla lo suficiente como para condensar al menos una parte de la misma, en donde el medio de intercambio de calor además está conectado para suministrar la corriente combinada al menos parcialmente condensada al primer medio de separación; y (8) el medio de intercambio de calor conectado además a la columna de destilación para enviar al menos una porción de la corriente de vapor de la cabeza separada en la misma a una relación de intercambio de calor con al menos la corriente combinada y calentar la corriente de vapor de la cabeza, para así suministrar al menos una porción del enfriamiento del elemento (7) .
  19. 19. En un aparato para la separación de una corriente de gas que contiene metano, componentes C2 , componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados en una fracción de gas residual volátil y una fracción relativamente menos volátil que contiene una porción importante de los componentes C2, componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados o los componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados, en donde en el aparato hay (a) un primer medio de enfriamiento para enfriar el gas bajo presión que está conectado para proporcionar una corriente enfriada bajo presión; (b) un primer medio de expansión conectado para recibir al menos una porción de la corriente enfriada bajo presión y expandirla hasta una presión más baja, con lo cual la corriente se enfría aún más; y (c) una columna de destilación conectada para recibir la corriente enfriada más expandida, en donde la columna de destilación está adaptada para separar la corriente enfriada más expandida en una corriente de vapor de la cabeza y la fracción relativamente menos volátil; caracterizado porque el aparato comprende una mejora que incluye (1) un medio de contacto y de separación conectados al primer medio de expansión para recibir la corriente enfriada más expandida por una primera posición de alimentación en la parte inferior de la columna en el medio de contacto y separación, en donde el medio de contacto y separación están adaptados para producir una corriente de vapor de la cabeza y una corriente de líquido del fondo; (2) el medio de contacto y separación conectado además a la columna de destilación para suministrar la corriente de líquido del fondo a la columna de destilación; (3) un medio para extraer vapor conectado a la columna de destilación para recibir una corriente de vapor de destilación de una región superior de la columna de destilación para formar al menos una primera corriente de destilación; (4) un medio de intercambio de calor conectado al medio para extraer vapor para recibir la primera corriente de destilación y para enfriarla lo suficiente como para condensar al menos una parte de la misma; (5) un primer medio de separación conectado al medio de intercambio de calor para recibir la primera corriente de destilación al menos parcialmente condensada y separarla, formando así una corriente condensada y una corriente de vapor residual que contiene todo el vapor no condensado remanente después de enfriar la corriente de vapor de destilación, en donde el primer medio de separación además está conectado al medio de contacto y separación para suministrar al menos una porción de la corriente condensada al medio de contacto y separación en una posición de alimentación en la mitad de la columna; (6) el medio de contacto y separación conectado además al medio de intercambio de calor para enviar al menos una porción de la corriente de vapor de la cabeza separada en la misma a una relación de intercambio de calor con al menos la primera corriente de destilación y calentar la corriente de vapor de la cabeza, para así suministrar al menos una porción del enfriamiento del elemento (4); (7) un primer medio de combinación conectado para combinar la corriente de vapor de la cabeza calentada y toda la corriente de vapor residual en una corriente de vapor combinada caliente; (8) un medio de compresión conectado al primer medio de combinación para recibir la corriente de vapor combinada caliente y comprimirla hasta una presión más alta; (9) un medio de división conectado al medio de compresión para recibir la corriente de vapor combinada caliente comprimida y dividirla en la fracción de gas residual volátil y una corriente reciclada comprimida; (10) un segundo medio de enfriamiento conectado al medio de división para recibir la corriente reciclada comprimida y enfriarla lo suficiente como para condensarla sustancialmente; (11) un segundo medio de expansión conectado al segundo medio de enfriamiento para recibir la corriente reciclada comprimida sustancialmente condensada y expandirla hasta la presión más baja, en donde el segundo medio de expansión además está conectado al medio de contacto y separación para suministrar la corriente condensada reciclada expandida al medio de contacto y separación en una posición de alimentación superior; (12) el medio de contacto y separación conectado además al medio para extraer vapor para recibir toda porción remanente de la corriente de vapor de destilación por una segunda posición de alimentación en la parte inferior de la columna; y (13) un medio de control adaptado para regular las cantidades y temperaturas de las corrientes de alimentación al medio de contacto y separación para mantener la temperatura de la cabeza del medio de contacto y separación a una temperatura a la cual se recuperan las porciones principales de los componentes en la fracción relativamente menos volátil.
  20. 20. La mejora de conformidad con la reivindicación 19, caracterizada porque el aparato incluye (1) el primer medio de enfriamiento adaptado para enfriar la corriente de gas bajo presión lo suficiente como para condensarla parcialmente; (2) un segundo medio de separación conectado al primer medio de enfriamiento para recibir la corriente de gas parcialmente condensada y separarla en una corriente de vapor y al menos una corriente de líquido; (3) el primer medio de expansión conectado al segundo medio de separación para recibir la corriente de vapor y expandirla hasta la presión más baja, en donde el primer medio de expansión además está conectado al medio de contacto y separación para suministrar la corriente de vapor expandida al medio de contacto y separación en la primera posición de alimentación en la parte inferior de la columna; (4) un tercer medio de expansión conectado al segundo medio de separación para recibir entre un 0% y un 100% de al menos una corriente de líquido y expandirla hasta la presión más baja, en donde el tercer medio de expansión además está conectado a la columna de destilación para suministrar la corriente de líquido expandida a la columna de destilación en una posición de alimentación en la mitad de la columna; (5) un cuarto medio de expansión conectado al segundo medio de separación para recibir entre un 100% y un 0% de al menos una corriente de líquido y expandirla hasta la presión más baja; (6) un segundo medio de combinación conectado al cuarto medio de expansión para recibir la porción expandida, en donde el segundo medio de combinación además está conectado al medio para extraer vapor para recibir la primera corriente de destilación y así combinar las corrientes para formar una corriente combinada; (7) el medio de intercambio de calor conectado al segundo medio de combinación para recibir la corriente combinada y para enfriarla lo suficiente como para condensar al menos una parte de la misma, en donde el medio de intercambio de calor además está conectado para suministrar la corriente combinada al menos parcialmente condensada al primer medio de separación; y (8) el medio de intercambio de calor conectado además al medio de contacto y separación para enviar al menos una porción de la corriente de vapor de la cabeza separada en la misma a una relación de intercambio de calor con al menos la corriente combinada y calentar la corriente de vapor de la cabeza, para así suministrar al menos una porción del enfriamiento del elemento (7) .
  21. 21. En un aparato para la separación de una corriente de gas que contiene metano, componentes C2, componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados en una fracción de gas residual volátil y una fracción relativamente menos volátil que contiene una porción importante de los componentes C2, componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados o los componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados, en donde en el aparato hay (a) un primer medio de enfriamiento para enfriar el gas bajo presión que está conectado para proporcionar una corriente enfriada bajo presión; (b) un primer medio de expansión conectado para recibir al menos una porción de la corriente enfriada bajo presión y expandirla hasta una presión más baja, con lo cual la corriente se enfría aún más; y (c) una columna de destilación conectada para recibir la corriente enfriada más expandida, en donde la columna de destilación está adaptada para separar la corriente enfriada más expandida en una corriente de vapor de la cabeza y la fracción relativamente menos volátil; caracterizado porque el aparato comprende una mejora que incluye (1) el primer medio de expansión adaptado para expandir al menos una porción de la corriente enfriada hasta una presión intermedia con lo cual la corriente se enfría aún más; (2) un medio de contacto y separación conectado al primer medio de expansión para recibir la corriente enfriada más expandida por una primera posición de alimentación en la parte inferior de la columna en el medio de contacto y separación, en donde el medio de contacto y separación está adaptado para producir una corriente de vapor de la cabeza y una corriente de líquido del fondo; (3) un segundo medio de expansión conectado al medio de contacto y separación para recibir la corriente de líquido del fondo y expandirla hasta la presión más ba a; (4) el segundo medio de expansión conectado además a la columna de destilación para suministrar la corriente de líquido expandida del fondo a la columna de destilación; (5) un medio para extraer vapor conectado a la columna de destilación para recibir una corriente de vapor de destilación de una región superior de la columna de destilación para formar al menos una primera corriente de destilación; (6) un medio de intercambio de calor conectado al medio para extraer vapor para recibir la primera corriente de destilación y para enfriarla lo suficiente como para condensar al menos una parte de la misma; (7) un primer medio de separación conectado al medio de intercambio de calor para recibir la primera corriente de destilación al menos parcialmente condensada y separarla, formando así una corriente condensada y una corriente de vapor residual que contiene todo el vapor no condensado remanente después de enfriar la primera corriente de destilación, en donde el primer medio de separación además está conectado al medio de contacto y separación para suministrar al menos una porción de la corriente condensada al medio de contacto y separación en una posición de alimentación en la mitad de la columna; (8) el medio de contacto y separación conectado además al medio de intercambio de calor para enviar al menos una porción de la corriente de vapor de la cabeza separada en la misma a una relación de intercambio de calor con al menos la primera corriente de destilación y calentar la corriente de vapor de la cabeza, para así suministrar al menos una porción del enfriamiento del elemento (6); (9) un primer medio de combinación conectado para combinar la corriente de vapor de la cabeza calentada y toda la corriente de vapor residual en una corriente de vapor combinada caliente; (10) un primer medio de compresión conectado al primer medio de combinación para recibir la corriente de vapor combinada caliente y comprimirla hasta una presión más alta; (11) un medio de división conectado al primer medio de compresión para recibir la corriente de vapor combinada caliente comprimida y dividirla en la fracción de gas residual volátil y una corriente reciclada comprimida; (12) un segundo medio de enfriamiento conectado al medio de división para recibir la corriente reciclada comprimida y enfriarla lo suficiente como para condensarla sustancialmente; (13) un tercer medio de expansión conectado al segundo medio de enfriamiento para recibir la corriente reciclada comprimida sustancialmente condensada y expandirla hasta la presión intermedia, en donde el tercer medio de expansión además está conectado al medio de contacto y separación para suministrar la corriente condensada reciclada expandida al medio de contacto y separación en una posición de alimentación superior; (14) un segundo medio de compresión conectado al medio para extraer vapor para recibir toda porción remanente de la corriente de vapor de destilación y comprimirla a la presión intermedia; (15) el medio de contacto y separación conectado además al segundo medio de compresión para recibir la porción remanente comprimida de la corriente de vapor de destilación por una segunda posición de alimentación en la parte inferior de la columna; y (16) un medio de control adaptado para regular las cantidades y temperaturas de las corrientes de alimentación al medio de contacto y separación para mantener la temperatura de la cabeza del medio de contacto y separación a una temperatura a la cual se recuperan las porciones principales de los componentes en la fracción relativamente menos volátil.
  22. 22. La mejora de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque el aparato incluye (1) el primer medio de enfriamiento adaptado para enfriar la corriente de gas bajo presión lo suficiente como para condensarla parcialmente,• (2) un segundo medio de separación conectado al primer medio de enfriamiento para recibir la corriente de gas parcialmente condensada y separarla en una corriente de vapor y al menos una corriente de líquido; (3) el primer medio de expansión conectado al segundo medio de separación para recibir la corriente de vapor y expandirla hasta la presión intermedia, en donde el primer medio de expansión además está conectado al medio de contacto y separación para suministrar la corriente de vapor expandida al medio de contacto y separación en la primera posición de alimentación en la parte inferior de la columna; (4) un cuarto medio de expansión conectado al segundo medio de separación para recibir entre un 0% y un 100% de al menos una corriente de líquido y expandirla hasta la presión más baja, en donde el cuarto medio de expansión además está conectado a la columna de destilación para suministrar la corriente de líquido expandida a la columna de destilación en una posición de alimentación en la mitad de la columna; (5) un quinto medio de expansión conectado al segundo medio de separación para recibir entre un 100% y un 0% de al menos una corriente de líquido y expandirla hasta la presión más baja; (6) un segundo medio de combinación conectado al quinto medio de expansión para recibir la porción expandida, en donde el segundo medio de combinación además está conectado al medio para extraer vapor para recibir la primera corriente de destilación y así combinar las corrientes para formar una corriente combinada; (7) el medio de intercambio de calor conectado al segundo medio de combinación para recibir la corriente combinada y para enfriarla lo suficiente como para condensar al menos una parte de la misma, en donde el medio de intercambio de calor además está conectado para suministrar la corriente combinada al menos parcialmente condensada al primer medio de separación; y (8) el medio de intercambio de calor conectado además al medio de contacto y separación para enviar al menos una porción de la corriente de vapor de la cabeza separada en la misma a una relación de intercambio de calor con al menos la corriente combinada y calentar la corriente de vapor de la cabeza, para así suministrar al menos una porción del enfriamiento del elemento (7) .
  23. 23. En un aparato para la separación de una corriente de gas que contiene metano, componentes C2, componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados en una fracción de gas residual volátil y una fracción relativamente menos volátil que contiene una porción importante de los componentes C2/ componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados o los componentes C3 y componentes de hidrocarburos más pesados, en donde en el aparato hay (a) un primer medio de enfriamiento para enfriar el gas bajo presión que está conectado para proporcionar una corriente enfriada bajo presión; (b) un primer medio de expansión conectado para recibir al menos una porción de la corriente enfriada bajo presión y expandirla hasta una presión más baja, con lo cual la corriente se enfría aún más; y (c) una columna de destilación conectada para recibir la corriente enfriada más expandida, en donde la columna de destilación está adaptada para separar la corriente enfriada más expandida en una corriente de vapor de la cabeza y la fracción relativamente menos volátil; caracterizado porque el aparato comprende una mejora que incluye (1) el primer medio de expansión adaptado para expandir al menos una porción de la corriente enfriada hasta una presión intermedia con lo cual la corriente se enfría aún más; (2) un medio de contacto y separación conectado al primer medio de expansión para recibir la corriente enfriada más expandida por una primera posición de alimentación en la parte inferior de la columna en el medio de contacto y separación, en donde el medio de contacto y separación está adaptado para producir una corriente de vapor de la cabeza y una corriente de líquido del fondo; (3) un segundo medio de expansión conectado al medio de contacto y separación para recibir la corriente de líquido del fondo y expandirla hasta la presión más baja; (4) el segundo medio de expansión conectado además a la columna de destilación para suministrar la corriente de líquido expandida del fondo a la columna de destilación; (5) un medio para extraer vapor conectado a la columna de destilación para recibir una corriente de vapor de destilación de una región superior de la columna de destilación; (6) un primer medio de compresión conectado al medio para extraer vapor para recibir la corriente de vapor de destilación y comprimirla hasta la presión intermedia, formando así una corriente de destilación comprimida; (7) un primer medio de división conectado al primer medio de compresión para recibir la corriente de destilación comprimida y dividirla en una primera corriente de destilación comprimida y una segunda corriente de destilación comprimida; (8) un medio de intercambio de calor conectado al primer medio de división para recibir la primera corriente de destilación comprimida y para enfriarla lo suficiente como para condensar al menos una parte de la misma, formando así una corriente condensada, el medio de intercambio de calor además está conectado al medio de contacto y separación para suministrar al menos una porción de la corriente condensada al medio de contacto y separación en una posición de alimentación en la mitad de la columna; (9) el medio de contacto y separación conectado además al medio de intercambio de calor para enviar al menos una porción de la corriente de vapor de la cabeza separada en la misma a una relación de intercambio de calor con al menos la primera corriente de destilación comprimida y calentar la corriente de vapor de la cabeza, para así suministrar al menos una porción del enfriamiento del elemento (8); (10) un segundo medio de compresión conectado al medio de intercambio de calor para recibir la corriente de vapor de la cabeza calentada y comprimirla hasta una presión más alta; (11) un segundo medio de división conectado al segundo medio de compresión para recibir la corriente de vapor de la cabeza calentada comprimida y dividirla en la fracción de gas residual volátil y una corriente reciclada comprimida; (12) un segundo medio de enfriamiento conectado al medio de división para recibir la corriente reciclada comprimida y enfriarla lo suficiente como para condensarla sustancialmente; (13) un tercer medio de expansión conectado al segundo medio de enfriamiento para recibir la corriente reciclada comprimida sustancialmente condensada y expandirla hasta la presión intermedia, en donde el tercer medio dé expansión además está conectado al medio de contacto y separación para suministrar la corriente condensada reciclada expandida al medio de contacto y separación en una posición de alimentación superior; (14) el medio de contacto y separación conectado además al primer medio de división para recibir la segunda corriente de vapor de destilación comprimida por una segunda posición de alimentación en la parte inferior de la columna; y (15) un medio de control adaptado para regular las cantidades y temperaturas de las corrientes de alimentación en el medio de contacto y separación para mantener la temperatura de la cabeza del medio de contacto y separación a una temperatura a la cual se recuperan las porciones principales de los componentes en la fracción relativamente menos volátil.
  24. 24. La mejora de conformidad con la reivindicación 23, caracterizada porque el aparato incluye (1) el primer medio de enfriamiento adaptado para enfriar la corriente de gas bajo presión lo suficiente como para condensarla parcialmente; (2) un medio de separación conectado al primer medio de enfriamiento para recibir la corriente de gas parcialmente condensada y separarla en una corriente de vapor y al menos una corriente de líquido; (3) el primer medio de expansión conectado al medio de separación para recibir la corriente de vapor y expandirla hasta la presión intermedia, en donde el primer medio de expansión además está conectado al medio de contacto y separación para suministrar la corriente de vapor expandida al medio de contacto y separación en la primera posición de alimentación en la parte inferior de la columna; (4) un cuarto medio de expansión conectado al medio de separación para recibir entre un 0% y un 100% de al menos una corriente de líquido y expandirla hasta la presión más baja, en donde el cuarto medio de expansión además está conectado a la columna de destilación para suministrar la corriente de líquido expandida a la columna de destilación en una posición de alimentación en la mitad de la columna; (5) un quinto medio de expansión conectado al medio de separación para recibir entre un 100% y un 0% de al menos una corriente de líquido y expandirla hasta la presión intermedia; (6) un medio de combinación conectado al quinto medio de expansión para recibir la porción expandida, en donde el medio de combinación además está conectado al primer medio de compresión para recibir la primera corriente de destilación comprimida y así combinar las corrientes para formar una corriente combinada; (7) el medio de intercambio de calor conectado al medio de combinación para recibir la corriente combinada y para enfriarla lo suficiente como para condensar al menos una parte de la misma, formando así una corriente condensada, en donde el medio de intercambio de calor además está conectado al medio de contacto y separación para suministrar al menos una porción de la corriente condensada al medio de contacto y separación por la posición de alimentación en la mitad de la columna; y (8) el medio de intercambio de calor conectado además al medio de contacto y separación para enviar al menos una porción de la corriente de vapor de la cabeza separada en la misma a una relación de intercambio de calor con al menos la corriente combinada y calentar la corriente de vapor de la cabeza, para así suministrar al menos una porción del enfriamiento al elemento (7) .
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