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MX2013004340A - Proceso simplificado de produccion de una corriente rica en metano y una fraccion rica en hidrocarburos de c2+ a partir de corriente de gas natural de carga, e instalacion asociada. - Google Patents

Proceso simplificado de produccion de una corriente rica en metano y una fraccion rica en hidrocarburos de c2+ a partir de corriente de gas natural de carga, e instalacion asociada.

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Publication number
MX2013004340A
MX2013004340A MX2013004340A MX2013004340A MX2013004340A MX 2013004340 A MX2013004340 A MX 2013004340A MX 2013004340 A MX2013004340 A MX 2013004340A MX 2013004340 A MX2013004340 A MX 2013004340A MX 2013004340 A MX2013004340 A MX 2013004340A
Authority
MX
Mexico
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stream
rich
current
heat exchanger
methane
Prior art date
Application number
MX2013004340A
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English (en)
Other versions
MX356799B (es
Inventor
Sandra Armelle Karen Thiebault
Vanessa Marie Stephanie Gahier
Julie Anne Gouriou
Loic Pierre Roger Barthe
Original Assignee
Technip France
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technip France filed Critical Technip France
Publication of MX2013004340A publication Critical patent/MX2013004340A/es
Publication of MX356799B publication Critical patent/MX356799B/es

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Abstract

La invención se refiere a un método que incluye el enfriamiento del gas natural de alimentación (15) en un primer intercambiador de calor (16), y la alimentación del gas natural de alimentación enfriado (40) hacia un separador de globo (18). El método incluye expandir dinámicamente un flujo de entrada (46) de la turbina en una primera turbina de expansión (22), y alimentar el flujo expandido (102) hacia un divisor (26). El método comprende muestrear, en la cabeza del divisor (26), una corriente de cabeza rica en metano (82) y el muestreo, a partir de la corriente de cabeza rica en metano, comprimida (86), una primera corriente de recirculación (88). El método incluye la formación de al menos una segunda corriente de recirculación (96), obtenida a partir de la corriente de la cabeza rica en metano (82), corriente abajo del divisor (26), y formando una corriente de expansión dinámica (100) a partir de la segunda corriente de recirculación (96).

Description

PROCESO SIMPLIFICADO DE PRODUCCION DE UNA CORRIENTE RICA EN METANO Y UNA FRACCION RICA EN HIDROCARBUROS DE C2+ A PARTIR DE CORRIENTE DE GAS NATURAL DE CARGA, E INSTALACION ASOCIADA! t i Descripción de la Invención La presente invención se refiere a un proceso de producción de una corriente rica en metano y de una fracción rica en hidrocarburos en C2+ a partir de una corriente de gas natural de carga deshidratada, el proceso es del tipo que comprende las siguientes etapas: i enfriamiento de la corriente de gas natural de I carga ventajosamente a una presión superior a 40 bares en un primer intercambiador térmico, y la introducción de l;a i corriente de gas natural de carga enfriada en un globo separador; la separación de la corriente de gas natural i enfriado en el globo separador y la recuperación de una fracción ligera esencialmente gaseosa y de una fracción pesada esencialmente líquida; i la formación de un flujo de alimentación d turbina a partir de la fracción ligera; j la expansión dinámica del flujo de alimentación de la turbina en una primera turbina de expansión, y la introducción del flujo expandido en una parte intermedia de una columna de separación; '· Ref . 240715 1 i i la expansión de la fracción pesada y la I introducción de la fracción pesada en la columna de separación, la fracción pesada recuperada en el globo separador es introducida en la columna de la separación sin I pasar por el primer intercambiador térmico; i i la recuperación, al pie de la columna de separación, de una corriente de pie rica en hidrocarburos en C2+ destinada a formar la fracción rica en hidrocarburos en C2+; : - la recolección de la cabeza de la columna de la separación de una corriente de cabeza rica en metano; j el recalentamiento de la corriente de cabeza rica en metano en un segundo intercambiador térmico y en el primer intercambiador térmico, y la compresión de esta i corriente en al menos un primer compresor acoplado a l primera turbina de expansión y en un segundo compresor para formar una corriente rica en metano a partir de la corriente de cabeza rica en metano comprimido; la recolección en la corriente de cabeza rica en metano de una primera corriente de recirculación; y ; el paso de la primera corriente de( recirculación en el primer intercambiador térmico y en el¡ segundo intercambiador térmico para enfriarlo, después la¡ introducción de al menos una primera parte de la primera' corriente de recirculación enfriada en la parte alta de la! columna de separación. i Tal proceso está destinado ser puesto en operación para la construcción de nuevas unidades de producción de una corriente rica en metano y de una fracción de hidrocarburos en C2+ a partir de un gas natural de carga, o para la modificación de las unidades existentes, principalmente en el caso donde el gas natural de carga presenta una proporción elevada en etano, propano, y de butano.
Un proceso de este tipo se aplica igualmente en el caso donde es difícil de poner en operación una refrigeración de gas natural de carga con la ayuda de un ciclo exterior de refrigeración con propano, o en el caso donde la instalación de un ciclo de ese tipo sería muy costosa o muy peligrosa1, i como por ejemplo en las fábricas flotantes, o en las regiones í urbanas .
Un proceso de este tipo es particularmente ventajoso cuando la unidad de fraccionamiento de la fracción de hidrocarburos en C2+ que produce propano destinado a ser utilizado en los ciclos de refrigeración, está muy alejada de i la unidad de recuperación de esta fracción de hidrocarburos en C2+.
La separación de la fracción de hidrocarburos de a partir de un gas natural extraído del subsuelo permite satisfacer a la vez los imperativos económicos y , los imperativos técnicos. j En efecto, la fracción de hidrocarburos en G2+ recuperado a partir del gas natural es ventajosamente utilizado para producir el etano y los líquidos que constituyen las materias primas en petroquímica. Además, és posible producir a partir de una fracción de hidrocarburos en C2+ las fracciones de hidrocarburos en C5+ que son utilizados en las refinerías de petróleo. Todos estos productos pueden ser valorizados económicamente y contribuir a la explotación de la instalación. ( Técnicamente, las exigencias del gas natural comercializado en la red incluyen, en ciertos casos, una especificación al nivel del poder calorífico que debe ser relativamente bajo. I Los procesos de producción de la fracción de hidrocarburos de C2+ comprenden en general una etapa de destilación, después el enfriamiento del gas natural de carga, para formar una corriente de cabeza rica en metano y una corriente del pie rica en hidrocarburos en C2+. ! Para mejorar la selectividad del proceso, se sabe que tomar una parte de la corriente rica en metano producido en la cabeza de la columna, después de la compresión, y reintroducirla, después de un enfriamiento, en la cabeza de columna, para constituir un reflujo de esta columna. Uri proceso de este tipo es por ejemplo descrito en la Solicitud de Patente US 2008/0190136 o en la Patente de los Estados i i Unidos US 6 578 379. ¡ Tales procesos permiten obtener una recuperación de etano superior a 95% y en el último caso, incluso superior 'a 99%. 1 Un proceso de este tipo no obstante no satisfacción completa cuando el gas natural de carga es muy rico en hidrocarburos pesados, y principalmente en etano, en propano, y en butano, y cuando la temperatura de entrada del gas natural de carga es relativamente elevada. i En este caso, la cantidad de refrigeración para proporcionar es elevada, lo que necesita la adición de un ciclo adicional de refrigeración si se desea mantener una I buena selectividad. Un ciclo de este tipo es consumidor de i energía. Además, en ciertas instalaciones, principalmente flotantes, no es posible poner en operación tales ciclos de refrigeración. ¡ Un objetivo de la invención es por lo tanto obtener un proceso de recuperación de los hidrocarburos de C2+ que extremadamente, eficaz y muy selectivo, incluso cuando proporción en el gas natural de la carga de estos hidrocarburos de C2+ aumenta significativamente.
Para este efecto, la invención tiene por objetivo un proceso del tipo anteriormente indicado, que comprende las siguientes etapas: í - la formación de al menos una segunda corrienté í de recirculación obtenida a partir de la corriente de cabeza rica en metano corriente abajo de la columna de separación; i la formación de una corriente de la expansión dinámica a partir de la segunda corriente de recirculación, ¡ e introducción de la corriente de la expansión dinámica en una turbina de expansión para producir las frigorías. 1 El proceso de acuerdo a la invención puede comprender una o varias de las características siguientes, tomadas aisladamente o siguiendo cualquiera de las combinaciones técnicamente posibles: j la formación del flujo de alimentación de la turbina incluye la división de la fracción ligera en el flujo de alimentación de la turbina ,y en el flujo secundario, el proceso comprende el enfriamiento del flujo secundario en el segundo intercambiador térmico y la introducción del flujo secundario enfriado en una parte alta de la columna de la i separación; la segunda corriente de recirculación e's introducida en una corriente situada corriente abajo del primer intercambiador térmico y corriente arriba de la primera turbina de expansión, para formar la corriente de l expansión dinámica; j la segunda corriente de recirculación es mezclada al flujo de alimentación de la turbina proveniente del globo separador, para formar la corriente de expansión í i dinámica, la turbina de la expansión dinámica recibe la corriente de la expansión dinámica que es formada por la primera turbina de expansión; la segunda corriente de recirculación és mezclada con la corriente de gas natural enfriada, antes su introducción en el globo separador, la corriente de la expansión dinámica es formada por el flujo de alimentación de la turbina proveniente del globo separador; ' la segunda corriente de recirculación es recogida en la primera corriente de recirculación; ; el proceso comprende las siguientes etapas: ' la recolección de una corriente en la corriente de cabeza rica en metano, antes de su paso en el primer compresor y en el segundo compresor; ' - la compresión de la corriente de la recolección en un tercer compresor, y i la formación de la segunda corriente de ! recirculación a partir de la corriente de la recolección comprimida proveniente del tercer compresor, después del enfriamiento, > i el proceso comprende ,el paso de la corriente del recolección en un tercer intercambiador térmico y en un cuarto intercambiador térmico antes de su introducción en el tercer compresor, luego el paso de la corriente de la recolección comprimida en el cuarto intercambiador térmico,, i i i luego en el tercer intercambiador térmico para alimentar la cabeza de la columna de la separación, siendo recogida la segunda corriente de recirculación en la corriente de ía recolección comprimida, enfriada, entre el cuarto intercambiador térmico y el tercer intercambiador térmico; ! I la corriente* de la recolección es introducida en un cuarto compresor, el proceso comprende las siguientes etapas : la recolección de una corriente de derivación I secundaria en la corriente de la recolección comprimida, enfriada, proveniente del tercer compresor y del cuarto compresor ; la expansión dinámica de la corriente de derivación secundaria en una segunda turbina de expansión i acoplado al cuarto compresor; I la introducción de la corriente de derivación secundaria expandida en la corriente de la recolección antes i de su paso en el tercer compresor y en el cuarto compresor; ¡ la segunda corriente de recirculación es recogida en la corriente de cabeza rica en metano comprimido, el proceso comprende las siguientes etapas: ! la introducción de la segunda corriente dé i recirculación en un tercer intercambiador térmico; | la separación de la corriente de gas natural! í de carga en un primer flujo de carga y en un segundo flujo de i i í carga; la colocación en relación de intercambi Io térmico del segundo flujo de carga con la segunda corriente de recirculación en el tercer intercambiador térmico; i el mezclado del segundo flujo de carga después del enfriamiento en el tercer intercambiador térmico, con él primer flujo de carga, corriente abajo del primer intercambiador y corriente arriba del globo separador; el proceso comprende las siguientes etapas: - la recolección de una corriente enfriamiento secundario en la corriente de cabeza rica metano comprimido, corriente abajo del primer compreso corriente abajo del segundo compresor; la expansión dinámica de la corriente enfriamiento secundario en la segunda turbina de expansión el paso de la corriente de enfriamiento secundario expand en el tercer intercambiador térmico para la colocación relación de intercambio térmico con el segundo flujo de carga y con la segunda corriente de recirculación; - la reintroducción de la corriente de enfriamiento secundario expandida en la corriente rica eh metano, antes de su paso en el primer compresor y en el segundo compresor; I la recolección de una fracción de compresión en la corriente rica en metano enfriado, corriente abajo de i i j la introducción de la corriente de enfriamiento secundario expandido y corriente arriba del primer compresor y del I segundo compresor; ' la compresión de la fracción de la compresión en al menos un compresor acoplado a la segundo turbina de expansión y la remtroducción de la fracción de la compresión comprimido en la corriente rica en metano, comprimida, proveniente del primer compresor y del segundo compresor; 1 i la segunda corriente de recirculación es i derivada a partir de la primera corriente de recirculación i para formar la corriente de la expansión dinámica, la i corriente de la expansión dinámica es introducida en una segunda turbina de expansión distinta de la primera turbina de expansión, la corriente de la expansión dinámica proveniente de la segunda turbina de expansión es I reintroducida en la corriente rica en metano antes de su pasó en el primer intercambiador térmico; ¡ -el proceso comprende las siguientes etapas: , la recolección de una fracción de l i recompresión en la corriente de cabeza rica en metano,' recalentada proveniente del primer intercambiador térmico y1 del segundo intercambiador térmico; i la compresión de la fracción de la: recompresión en un tercer compresor acoplado a la segunda1 i turbina de expansión; La introducción de la fracción de recompresión comprimida en la corriente rica en metano comprimido proveniente del primer compresor; 1 el proceso incluye la derivación de una tercera corriente de recirculación, ventajosamente ¡a temperatura ambiente, a partir de la corriente rica en metano al menos parcialmente comprimida, ventajosamente entre dos etapas del segundo compresor, la tercera corriente de I recirculación es enfriada sucesivamente en el primer intercambiador térmico y en él segundo intercambiador i térmico, antes de ser mezclada con la primera corriente de ! recirculación para ser introducida en la columna de separación; la corriente de . pie rica en hidrocarburos en C2+ es bombeada y es recalentada por intercambio térmico a contra corriente de al menos una parte de la corriente de gas natural de carga, ventajosamente justo a una temperatura inferior o igual a la temperatura de la corriente de gas i natural de carga antes de su paso en el primer intercambiador térmico; ! í la presión de la corriente rica en hidrocarburos de C2+ después del bombeo es elegida para mantener la corriente rica en hidrocarburos de C2+ después del recalentamiento en el primer intercambiador térmico, bajo la forma líquida; | I el caudal molar de la segunda corriente de recirculación es superior al 10% del caudal molar de la corriente de gas natural de carga; la temperatura de la segunda corriente recirculacion es sensiblemente igual a la temperatura de corriente de gas natural enfriada introducida en el glo separador; la presión de la tercera corriente reciroulación es inferior a la presión de la corriente de g natural de carga y es superior a la presión de la columna la separación; el caudal molar de la tercera corriente de recirculación es superior al 10% del caudal molar de la I corriente de gas natural de carga; , - el caudal molar de la corriente de la recolección es superior al 4%, ventajosamente al 10% del caudal molar de la corriente de gas natural de carga; ¦ la temperatura de la corriente de la recolección, después del paso en el tercer intercambiador i térmico es inferior a aquella de la corriente de gas natural de carga enfriada que alimenta el globo separador; j el caudal molar de la corriente de derivación secundaria es superior al 10% del caudal molar de la corriente de gas natural de carga; j i - el caudal molar de la corriente de enfriamiento secundario es superior al 10% del caudal molar de la corriente de gas natural de carga; I la presión de la corriente de enfriamiento i secundario expandida es superior a 15 bares; 1 I la proporción entre el caudal de etano i contenido en la fracción rica en hidrocarburos de C2+ y él caudal de etano contenido en el gas natural de carga es superior a 0.98; ' la proporción entre el caudal de hidrocarburos de C3+ contenido en la fracción rica de hidrocarburos de C2+ y el caudal de hidrocarburos de C3 contenido en el gas natural i de carga es superior a 0.998.
La invención tiene igualmente por objetivo una instalación de producción de una corriente rica en metano y de una fracción rica en hidrocarburos de C2+ a partir de una i corriente de gas natural de carga deshidratada, compuesta de hidrocarburos, de nitrógeno y de C02, y que presenta ventajosamente una proporción molar de hidrocarburos de C2t superior a 10%, siendo la instalación del tipo que comprended - un primer intercambiador térmico para enfriarla corriente de gas natural de carga que circula ventajosamente a una presión superior a 40 bares, ¡ un globo separador, ! los medios de introducción de la corriente de, gas natural de carga enfriada en el globo separador, la i I corriente de gas natural enfriada es separada en el globo separador para recuperar una fracción ligera esencialmente gaseosa y una fracción pesada esencialmente líquida; ' los medios de la formación de un flujo de alimentación de turbina a partir de la fracción ligera; \ una primera turbina de la expansión dinámica del flujo de alimentación de turbina; ! una columna de separación; I los medios de introducción del flujo expandido en la primera turbina de la expansión dinámica, en una part'e intermedia de la columna de la separación; j un segundo intercambiador térmico; i los medios de expansión y de introducción de la fracción pesada en la columna de la separación, acomodados para que la fracción pesada recuperada en el globo separador sea introducida en la columna de la separación sin pasar por el primer intercambiador térmico; ¡ los medios de recuperación, al pie de la columna de la separación, de una corriente de pie rica en i hidrocarburo de C2+ destinada a formar la fracción rica eh hidrocarburo en C2+; j los medios de la recolección en la cabeza de la columna de separación de una corriente de cabeza rica eñ metano; j - los medios de introducción de la corriente de cabeza rica en metano en el segundo intercambiador térmico 'y en el primer intercambiador térmico para recalentarlo; los medios de la compresión de la corriente de cabeza rica en metano que comprende al menos un primer compresor acoplado a la primera turbina y un segundo compresor para formar la corriente rica en metano a partir de la corriente de cabeza rica en metano comprimida; los medios de la recolección en la corriente de cabeza rica en metano de una primera corriente de recirculación; los medios de paso de la primera corriente de recirculación en el primer intercambiador térmico, luego eh el segundo intercambiador térmico para enfriarlo; ' los medios de introducción de al menos una parte de la primera corriente de recirculación enfriada en l parte alta de la columna de separación,- la instalación comprende: ; los medios de la formación de al menos uná segunda corriente de recirculación obtenida a partir de la I corriente de cabeza rica en metano corriente abajo de la columna de la separación; los medios de la formación de una corriente la expansión dinámica a partir de la segunda corriente de recirculación; I los medios de introducción de la corriente dé la expansión dinámica en una turbina de expansión para producir las frigorías. i En una modalidad, los medios de la formación de una corriente de la expansión dinámica a partir de la segunda I corriente de recirculación, comprenden los medios de i introducción de la segunda corriente de recirculación en una corriente que circula corriente abajo del primer intercambiador térmico y corriente arriba de la primera turbina de expansión para formar la corriente de la expansión dinámica. i En otra modalidad, los medios de formación del flujo de alimentación de la turbina incluyen los medios de división de la fracción ligera en el flujo de alimentación de la turbina y en un flujo secundario, comprendiendo la instalación los medios del paso del flujo secundario en el segundo intercambiador térmico, para enfriarlo, y los medios de introducción del flujo secundario enfriado en una parte I alta de la columna de separación.
Por "temperatura ambiente", se entiende en lo subsiguiente, la temperatura de la atmósfera gaseosa que' impera en la instalación en la cual el proceso de acuerdo a¡ la invención es puesto en operación. Esta temperatura está en! general comprendida entre -40°C y 60°C.
La invención será comprendida mejor a la lectura dej la descripción siguiente, dada únicamente a manera de' i ejemplo, y realizada con referencia a las figuras anexas, en las cuales: ' la figura 1 es un esquema sinóptico de una primera instalación de acuerdo a la invención, para la puest!a en operación de un primer proceso de acuerdo a la invención;' I la figura 2 es una vista análoga a la figura 1 de una variante de la instalación de la figura 1; , la figura 3 es una vista análoga a la figura 1 de una segunda instalación de acuerdo a la invención, para la puesta en operación de un segundo proceso de acuerdo a la i invención; la figura 4 es una vista análoga a la figura 1 de una tercer instalación de acuerdo a la invención, para puesta en operación de un tercer proceso de acuerdo a la invención; ¡ la figura 5 es una vista análoga a la figura i de una cuarta instalación de acuerdo a la invención, para la puesta en operación de un cuarto proceso de acuerdo a la i invención,- - la figura 6 es una vista análoga a la figura í de una quinta instalación de acuerdo a la invención, para la i puesta en operación de un quinto proceso de acuerdo a la invención; ; la figura 7 es una vista análoga a la figura 1 de una sexta instalación de acuerdo a la invención, para la I puesta en operación de un sexto proceso de acuerdo a la invención; la figura 8 es una vista análoga a la figura !l de una séptima instalación de acuerdo a la invención, para la puesta en operación de un séptimo proceso de acuerdo a l;a invención. i La figura 1 ilustra una primera instalación 10 dé producción de una corriente 12 rica en metano y de una fracción 14 rica en hidrocarburos de C2+ de acuerdo a la invención, a partir de un gas natural de carga 15. Esta í instalación 10 está destinada a la puesta en operación de uh i primer proceso de acuerdo a la invención.
El proceso y la instalación 10 se aplicañ ventajosamente en los casos de la construcción de una nueva unidad de la recuperación de metano y de etano.
La instalación 10 comprende, de la dirección corriente arriba a corriente abajo, un primer intercambiador i térmico 16, un globo separador 18, una primera turbina de i expansión 22, y un segundo intercambiador térmico 24.
La instalación 10 comprende además una columna de' separación 26 y, corriente abajo de la columna 26, un primer compresor 28 acoplado a la primera turbina de expansión 22, i un primer enfriador de aire 30, un segundo compresor 32 y un' segundo enf iador de aire 34. La instalación 10 comprende! además una bomba 36 de fondo de columna.
En el ejemplo representado en la Figura 1, l¡a instalación 10 comprende además una segunda turbina de ! expansión 132 y un tercer compresor 13 .
En todo lo subsiguiente, se designará por laja mismas referencias a una corriente que circula en un conducto, y al conducto que la transporta. Además, salvo indicaciones contrarias, los porcentajes citados son los porcentajes molares y las presiones son dadas en bares absolutas .
Además, para las simulaciones numéricas, el rendimiento de cada compresor es de 82% politrópico y el rendimiento de cada turbina es de 85% adiabático.
Un primer proceso de producción de acuerdo a la invención, puesto en operación en la instalación 10 va ser descrito ahora.
El gas natural de carga 15 es, en este ejemplo, un gas natural deshidratado y descarbonatado que comprende e†i moles 0.3499% de nitrógeno, 80.0305% de metano, 11.3333% etano, 3.6000% de propano, 1.6366% de i-butano, 2.0000% de butano, 0.2399% de i-pentano, 0.1899% de n-pentano, 0.1899% de n-hexano, 0.1000% de n-heptano, 0.0300% de n-octano y 0.3000% de dióxido de carbono.
El gas natural de carga 15 comprende por lo tanto más en general, un mol entre 10% y 25% de hidrocarburos de C2† a recuperar y entre 74% y 89% de metano. La proporción en ¡ hidrocarburos de C2+ es ventajosamente superior a 15%. , Por gas descarbonatado, se entiende un gas donde la proporción de dióxido de carbono es abatida de manera parla evitar la cristalización de dióxido de carbono, siendo esta proporción en general inferior a 1% molar. ' Por gas deshidratado, se entiende un gas donde la proporción de agua es la más baja posible, y principalmente ¡ inferior a 1 ppm.
Además, la proporción de sulfuro de hidrógeno de gas natural de carga 15 es preferentemente inferior a 10 ppm y la proporción en compuestos azufrados del tipo mercaptanos es preferentemente inferior a 30 ppm. ! El gas natural de carga presenta una presión superior a 40 bares y principalmente sensiblemente igual a 62 bares. Éste presenta además una temperatura cercana a la temperatura ambiente y principalmente igual a 40 °C. El caudal ! de la corriente de gas natural de carga 15 es, en esté i ejemplo, de 15000 kgmol/h.
La corriente de gas natural de carga 15 es primeramente introducida en el primer intercambiador térmico 16 donde éste es enfriado y parcialmente condensado a una temperatura superior a -50°C y principalmente sensiblemente igual a -24.5°C, para dar una corriente de gas natural de carga enfriada 40 que es introducida en su totalidad en globo separador 18.
En el globo separador 18, la corriente de gas natural de carga enfriada 40 es separada en una fracción ligera 42 gaseosa y en una fracción pesada líquida 44. i La proporción del caudal molar de la fracción ligera 42 al caudal molar de la fracción pesada 44 está en general comprendida entre 4 y 10.
Además, la fracción ligera 42 es separada en un flujo 46 de alimentación de la primera turbina de expansión ;y en un flujo 48 secundario que es introducido sucesivamente en el intercambiador térmico 24 y en una primera válvula de expansión estática 50 para formar un flujo secundario expandido, enfriado, y al menos parcialmente licuado 52.
El flujo secundario expandido, enfriado 52 es introducido a un nivel superior NI de la columna de separación 26 que corresponde en este ejemplo a la quinta etapa desde la parte alta de la columna 26. i El caudal del flujo secundario 48 representa menojs de 40% del caudal de la fracción ligera 42.
La presión del flujo secundario 52, después de su expansión en la válvula 50, es inferior a 20 bares y principalmente igual a 16 bares. Esta presión corresponde sensiblemente a la presión de la columna 26 que es más en general superior a 15 bares, ventajosamente comprende 15 bares y 25 bares. i El flujo secundario expandido enfriado 52 comprende una proporción molar de etano superior a 5% y principalmente i sensiblemente igual a 9 . 5 % molar de etano. i La fracción pesada 44 es dirigida hacia una válvula de expansión 66 que se abre en función del nivel de líquido I en el globo separador 18 . ¡ La totalidad de la fracción pesada 44 es introducida en la columna 26, sin entrar en relación de intercambio térmico con el gas de carga 15 , en particular, corriente arriba del globo 18. La fracción pesada 44 no sobrepasa el primer intercambiador térmico 16 .
Ventajosamente, la fracción pesada 44 no es i separada entre el globo 18 y la columna 26 . ¡ La fracción de pie 44, después de haber sido expandida a la presión de la columna 26 ,. es enseguida introducida a un nivel N3 de la columna situada bajo el nivel NI , situada ventajosamente en la segunda etapa de la columna 26 partiendo desde la cabeza. | Una corriente de ebullición superior 70 se toma un nivel de fondo N4 de la columna 26 por debajo del nivel N3 y correspondiente a la decimotercera etapa de la cabeza de columna 26 . Esta corriente de ebullición está disponible una temperatura superior a -55°C, en este ejemplo a - 53°C, y es pasada en el primer intercambiador térmico 16 para ser parcialmente evaporizada e intercambiar una potencia térmica I de aproximadamente 2710 kw con las otras corrientes qué í circulan en el intercambiador 16. i i Esta corriente de reebullición de líquido i parcialmente vaporizado es recalentada a una temperatura superior a -40°C y principalmente igual a -35.1°C y enviada al nivel N5 situado por debajo del nivel N4, y que i corresponde a la décimo cuarta etapa de la columna 26 desde la cabeza.
Una segunda corriente de reebullición 72 intermediaria es recolectada a un nivel N6 situado bajo el nivel N5, y que corresponde a la décima séptima etapa partiendo de la cabeza de la columna 26. Esta segunda corriente de reebullición 72 es recogida a una temperatura superior a -25°C, principalmente a -21.4°C para ser enviada hacia el primer intercambiador 16 e intercambiar una potencia térmica de aproximadamente 1500 k con las otras corrientes, que circulan en este intercambiador 16.
La corriente de ebullición líquida parcialmente! evaporizada proveniente del intercambiador 16 es luego' reintroducida a una temperatura superior a -20°C y' principalmente igual a -13.7°C a un nivel N7 situado justo por debajo del nivel N6, y principalmente en la décimo octava! etapa partiendo de la cabeza de la columna 26.
Además, una tercera corriente de reebullición inferior 74 es recogida en la cercanía del fondo de la < columna 26 a una temperatura superior a -10 °C, y ! i I i principalmente sensiblemente igual a -3.3°C a un nivel N8(, situado ventajosamente en la vigésimo primera etapa partiendo de la cabeza de la columna 26. ! La corriente de ebullición inferior 74 és ¡ proporcionada ]usto en el primer intercambiador térmico 16 donde ésta es recalentada hasta una temperatura superior a 0°C y principalmente igual a 3.2°C antes de ser enviada a un nivel N9 que corresponde a la vigésima segunda etapa partiendo de la parte alta de la columna 26. Esta corriente de reebullición intercambia una potencia térmica dé aproximadamente 2840 kW con las otras corrientes que circulan en el intercambiador 16.
Una corriente 80 rica en hidrocarburos de C2+ es I recogida en el fondo de la columna 26 a una temperatura superior a -5°C y principalmente igual a 3.2°C. Esta corriente comprende menos de % de metano y más de 98% dé hidrocarburos de C2+. Ésta contiene más de 99% dé hidrocarburos de C2+ de la corriente de gas natural de la carga 15. < ? En ,el ejemplo representado, la corriente 80 contiene en moles, 0.52% de metano, 57.80% de etano, 18.5% dé propano, 8.4% de i-butano, 10.30% de n-butano, 1.23% de i-; pentano, 0.98% de n-pentano, 0.98% de n-hexano, 0.51% de n-j heptano, 0.15% de n-octano, 0.54% de dióxido de carbono, 0%| de nitrógeno. \ I I Esta corriente líquida 80 es bombeada en la bomba de fondo de la columna 36 luego es introducida en el primer I intercambiador térmico 16 para ser recalentado justo a una temperatura superior a 25°C quedando siempre líquida. Ésta produce así la fracción 14 rica en hidrocarburos de C2+ a una i presión superior a 25 bares y principalmente igual a 31.2 bares, ventajosamente a 38 °C. 1 Una corriente de la cabeza 82, rica en metano es producida en la cabeza de la columna 26. Esta corriente cabeza 82 comprende una proporción molar superior a 99.1% I metano y una proporción molar inferior a 0.15% de etano. Esta contiene más de 99.8% de metano contenido en el gas natural de la carga 15. i La corriente de cabeza rica en metano 82 es sucesivamente recalentada en el segundo intercambiador térmico 24, luego en el primer íntercambiador térmico 16 para dar una corriente de cabeza rica en metano 84, recalentada a ¡ una temperatura inferior a 40°C, y principalmente igual 30.8°C.
En este ejemplo, una primera parte de la corriente1 84 es comprimida una primera vez en el primer compresor 28,! ¡ luego es enfriada en el primer refrigerante de aire 30. ¡ La corriente obtenida es en- seguida comprimida una' i segunda vez en el segundo compresor 32 y es enfriada en el! segundo refrigerante de aire 34, para dar una corriente i I cabeza rica en metano comprimido 86. : La temperatura de la corriente comprimida 86 es sensiblemente igual a 40°C y su presión es superior a 6:0 bares y principalmente sensiblemente igual a 63.1 bares. i La corriente comprimida 86 es en seguida separada en una corriente rica en metano 12 producida por la instalación 10, y en un primera corriente de recirculación s s . : La proporción del caudal molar de la corriente rica en metano 12 con relación al caudal molar de la primera corriente de recirculación es superior a 1 y esta principalmente comprendida entre 1 y 20. ' La corriente 12 incluye una proporción de metano superior al 99.0%. En este ejemplo, ésta está comprendida de 99.18% molar de metano, 0.14% molar de etano, 0.43% molar de nitrógeno y 0.24% molar de dióxido de carbono. Esta corriente 12 es en seguida enviada hacia el gasoducto. j La primera corriente de recirculación 88 rica en metano es en seguida dirigida hacia el primer intercambiador térmico 16 para dar la primera corriente de recirculación enfriada 90 a una temperatura inferior a -30°C y principalmente igual a -45°C.
Una primera parte 92 de la primera corriente de recirculación enfriada 90 es en seguida introducida en el-segundo intercambiador 24 para ser licuada antes de pasar por ¡ i la válvula de control de caudal 95. La corriente obtenida de este modo, forma una primera parte 94 enfriada y al menos parcialmente licuada introducida a un nivel NIO de la columna 26 situada por arriba del nivel NI, principalmente en ía primera etapa de esta columna desde de la cabeza. lia temperatura de la primera parte enfriada 94 es superior a ·-120°C y principalmente igual a -113.8°C. Su presión, después del paso hacia la válvula 95 es sensiblemente igual a l'a presión de la columna 26. ' De acuerdo a la invención, una segunda parte 96 de la primera corriente de recirculación enfriada 90, e|s recogida para formar una segunda corriente de recirculación rica en metano. i Esta segunda parte 96 es expandida en una válvula de expansión 98 antes de ser mezclada al flujo de alimentación de la turbina 46 para formar un flujo 100 de alimentación de la primera turbina de expansión 22, destinada a ser expandida dinámicamente en esta turbina 22 para, producir las frigorías. l El flujo de alimentación 100 es expandido en la turbina 22 para formar un flujo expandido 102 que introducido en la columna 26 a un nivel Nll situado entre nivel NI y el nivel N3 , principalmente en la segunda etapa partiendo de la cabeza de la columna a una presión sensiblemente igual a 16 bares.
La expansión dinámica del flujo 100 en la turbina 22 permite recuperar 3732 kW de energía que provienen para una fracción superior a 50% y principalmente igual a 99.5% del flujo de alimentación de turbina 46 y para una fracción inferior a 50% y principalmente igual a 0.5% de la segunda corriente de recirculación. ' ¡ El flujo 100 forma por lo tanto una corriente de i expansión dinámica que por su expansión en la turbina 22 produce las frigorías .
En el ejemplo representado por la Figura 1, el proceso comprende además la recolección de una cuarta, corriente de recirculación 136 en el primera corriente dé recirculación 88. Esta cuarta corriente de recirculación 136 I es recogida en la primera corriente de recirculación 88 i corriente abajo del segundo compresor 32 y corriente arriba del pasaje de la primera corriente de recirculación 88 en el primer intercambiador 16 y en el segundo intercambiador 24. ¡ El caudal molar de la cuarta corriente de recirculación 136 representa menos del 80% del caudal molar de la primera corriente de recirculación 88 recogida a la salida del segundo compresor 32.
La cuarta corriente de recirculación 136 es en seguida proporcionada hasta la segunda turbina de la! expansión dinámica 132 para ser expandida a una presión inferior a la presión de la columna de la separación 26 y' i ¦ í principalmente igual a 15.4 bares y producir las frigorias(. La temperatura de la cuarta corriente de recirculación enfriada 138 proveniente de la turbina 132 es de este inferior a -30°C y principalmente sensiblemente igual 43.1°C.
La cuarta corriente de recirculación enfriada es en seguida reintroducida en la corriente de cabeza rica en metano 82 entre la salida del segundo intercambiador 24 y la entrada del primer intercambiador 16. De este modo, las frigorías engendradas por la expansión dinámica en la turbina 132 son transmitidas por intercambio térmico en el primer intercambiador 16 a la corriente de gas natural de carga 15;. i Esta expansión dinámica permite recuperar 2677 kW de energía. i Además, una fracción de recompresión 140 es tomada en la corriente de cabeza rica en metano recalentada 84 entre la salida del primer intercambiador 16 y la entrada deí primer compresor 28. Esta fracción de recompresión 140 es introducida en el tercer compresor 134 acoplado a la segunda turbina 132 para ser comprimida justo a una presión inferior a 30 bares y principalmente igual a 22.6 bares y a una temperatura de aproximadamente 68.2°C. : La fracción de recompresión comprimida 142 es reintroducida en la corriente rica en metano enfriada entré I la salida del primer compresor 28 y la entrada del primer enfriador de aire 30. ' i El caudal molar de la fracción de recompresión 140 es superior a 20% del caudal molar de la corriente de gas de carga 15. j Con relación a una instalación en la cual l'a totalidad de la primera corriente de recirculación 90 es reinyectada en la columna 26, el proceso de acuerdo a la invención permite obtener una recuperación en etano idéntica!, superior o igual a 99%, disminuyendo siempre principalmente la potencia para proporcionar por el segundo compresor 32 dé 19993 kW a 18063 kW. I El mejoramiento del rendimiento de la instalación es ilustrado por la tabla 1 siguiente. i TABLA 1 Estos ejemplos de temperatura, de presión y de; caudal molar de las diferentes corrientes se dan en la tabla' 2 siguiente. I I TABLA 2 I i En una variante 10A de la primera instalación 10 ilustrada en la figura 2, la instalación está desprovista de la segunda turbina de expansión dinámica 132 y del tercer compresor 134 acoplado a la segunda turbina de expansión dinámica 132.
La totalidad de la corriente de cabeza recalentada 84 proveniente del primer intercambiador térmico 16 es luego ! introducida en el primer compresor 28. De igual modo, la totalidad de la primera corriente de recirculación 88 es introducida en el primer intercambiador térmico 16 para formar la corriente 90.
La instalación y el proceso puestos en operación ein esta instalación 10A son por otra parte análogos a la primera instalación 10 y al primer proceso de acuerdo a la invención: Una segunda instalación 110 de acuerdo a la invención es ilustrada en la figura 3. Esta segunda instalación 110 está destinada a la puesta en operación de un segundo proceso de acuerdo a la invención. i A diferencia del primer proceso de acuerdo a l I invención y de su variante representada sobre la figura 2, la segunda parte 96 de la primera corriente de recirculación enfriada 90 que forman la segunda corriente de recirculacióri es reintroducida, después de la expansión en la válvula dé control 98, corriente arriba de la columna 26, en la corriente de gas natural de carga enfriada 40, entre el primer intercambiador 16 y el globo separador 18. : En este ejemplo, esta segunda corriente 96 i contribuye a la formación de la fracción ligera 42, así como i a la formación del flujo de alimentación de la primera i turbina de expansión 22.
Por otra parte, en este ejemplo, el flujo 100 es formado exclusivamente por el flujo de alimentación 46. \ Esta disposición, que puede ser aplicada l conjunto de los procesos descritos, permite mejorar incluso ligeramente el rendimiento de la instalación. 1 Una tercer instalación 120 de acuerdo a la invención es representada sobre la figura 4. ! Esta tercera instalación 120 está destinada a la puesta en operación de un tercer proceso de acuerdo a la invención. j A diferencia de la primera instalación 10 y de su variante 10A, el segundo compresor 32 de la tercera instalación 120 comprende dos etapas de compresión 122A, 122B y un refrigerante de aire intermediario 124 interpuesto entré las dos etapas .
A diferencia del primer proceso de acuerdo a la invención y de su variante representada en la figura 2, el tercer proceso de acuerdo a la invención comprende, la recolección de una tercera corriente de recirculación 126 en la corriente de cabeza rica en metano recalentado 84. Esta tercera corriente de recirculación 126 es recogida entre las dos etapas 122A, 122B a la salida del refrigerante intermediario 124. De este modo, la corriente 126 presenta una presión superior a 30 bares y una temperatura sensiblemente igual a la temperatura ambiente.
La proporción del caudal de la tercera corriente de i recirculación al caudal total de la corriente de cabeza ric'a i en metano recalentado 84 proveniente del primer intercambiador térmico 16 es inferior a 0.15 y esta principalmente comprendida entre 0.08 y 0.15. ' I La tercera corriente de recirculación 126 es en seguida introducida sucesivamente en el primer intercambiador 16, luego en el segundo intercambiador 24 para ser enfriado a una temperatura superior a -110.5°C. ¡ Esta corriente 128, obtenida después de l expansión en una válvula de control 129, es en seguida reintroducida en mezcla con la primera parte 94 de la primera corriente de recirculación enfriada 90 entre la válvula dé control 95 y la columna 26. 1 Una disminución de la potencia consumida es observada, donde aproximadamente 3% es debido a la licuefacción a media presión de la tercera corriente de, recirculación 126.
Una cuarta instalación 130 de acuerdo a la| invención es representada en la figura 5. Esta cuarta', instalación 130 está destinada a la puesta en operación de unj cuarto proceso de acuerdo a la invención.
El cuarto proceso de acuerdo a la invención difiere' de la variante del primer proceso de acuerdo a la invención; ¡ en que éste comprende la recolección de una tercera corrientL de recirculación 126 en la corriente de cabeza rica en metan Io recalentado 84, como en el tercer proceso de acuerdo a la j invención.
¡ Como se describe anteriormente para el proceso de la figura 4, la tercera corriente de recirculación 126 es en seguida introducida sucesivamente en el primer intercambiador i 16, luego en el segundo intercambiador 24 para ser enfriada a I una temperatura superior a -109.7°C.
Esta corriente 128, obtenida después de la expansión en una válvula de control 129, es en seguida reintroducida en mezcla con la primera parte 94 de la primera corriente de recirculación enfriada 90 entre la válvula de control 95 y la columna 26. ' En esta variante del cuarto proceso, la casi I totalidad de la primera corriente de recirculación enfriada I 90 proveniente del primer intercambiador 16 es introducida en el segundo intercambiador 24. El caudal de la segunda parte 96 de esta corriente representada en la figura 5 es casi nulo. ' En esta variante, la segunda corriente dé recirculación es entonces formada por la cuarta corriente de recirculación 136 que es proporcionada hasta la turbina de l I expansión dinámica 132 para producir las frigorías. '¦ Además, la puesta en operación de esta variante del i proceso de acuerdo a la invención no necesita prever una conducción que permite derivar una parte de la primera corriente de recirculación enfriada 90 hacia la primera turbina 22, de tal suerte que la instalación 130 puede estar desprovista. '¦ Una quinta instalación 150 de acuerdo a la invención es representada en la figura 6. Esta quinta instalación 150 está destinada a la puesta en operación de un quinto proceso de acuerdo a la invención. : Esta instalación 150 está destinada al mejoramiento I de una unidad de producción existente del estado de lá técnica, tal como se describe por ejemplo en la patente de los Estados Unidos US 6 578 379, conservando la potencia I consumida por el segundo compresor 32 constante,; principalmente cuando la proporción de hidrocarburos de C2+ eri el gas de carga 15 aumenta sensiblemente. ¡ El gas natural de carga 15 inicial es, en este ejemplo y en los subsiguientes, un gas natural deshidratado y descarbonatado comprendido principalmente de metano y de! i hidrocarburos de C2+, que comprende en moles 0.3499% dej i nitrógeno, 89.5642% de metano, 5.2579% de etano, 2.3790% dej propano, 0.5398% de i-butano, 0.6597% de n-butano, 0.2399% de; i-pentano, 0.1899% de n-pentano, 0.1899% de n-hexano, 0.1000%, de n-heptano, 0.0300% de n-octano, 0.4998% de C02. ' En el ejemplo presentado la fracción de! hidrocarburos de C2+ posee siempre la misma composición que es i aquella indicada en la Tabla 3 TABLA 3 ' La quinta instalación 150 de acuerdo a la invención i difiere de la variante 10A de la primera instalación representada en la figura 2, ya que comprende un tercer intercambiador térmico 152, un cuarto intercambiador térmico 154 y un tercer compresor 134.
La instalación 150 está además desprovista del enfriador de aire a la salida del primer compresor 28. EÍ primer enfriador de aire 30 está situado a la salida del segundo compresor 32. 1 Ésta comprende no obstante un segundo enfriador de aire 34 montado a la salida del tercer compresor 134. 1 El quinto proceso de acuerdo a la invención difiere; de la variante del primer proceso de acuerdo a la invención en que una corriente de recolección 158 es tomada en la! corriente de cabeza rica en metano 82, entre la salida de la; 1 columna de separación 26 y el segundo intercambiador térmico 24. i El caudal de corriente de recolección 158 es i inferior a 15% del caudal de la corriente de cabeza rica n metano 82 proveniente de la columna 26. j La corriente de recolección 158 es luego introducida sucesivamente en el tercer intercambiador térmiqo 152, para ser recalentado hasta una primera temperatura inferior a la temperatura ambiente, luego en el cuart'o intercambiador térmico 154, para ser recalentado sensiblemente hasta la temperatura ambiente. 1 La primera temperatura es además inferior a la i temperatura de la corriente de gas natural de carga enfriada I 40 que alimentan el globo separador 18. : I La corriente 158 enfriada de este modo es pasada en el tercer compresor 134 y en el enfriador 34, para enfriarlo justo a la temperatura ambiente antes de ser introducida el cuarto intercambiador térmico 154 y formar una corriente 1 de la recolección comprimida enfriada 160.
Esta corriente de la recolección comprimida enfriada 160 presenta una presión superior o igual a aquella de la corriente de gas de carga 15. Esta presión es inferior a 63 bares. La corriente 160 presenta una temperatura inferior a 40°C. Esta temperatura es sensiblemente igual a la temperatura de la corriente de gas natural de carga enfriada i I 40 que alimentan el globo separador 18. .
La corriente de la recolección comprimida enfriada i 160 es separada en una primera parte 162 que es sucesivamente pasada en el tercer intercambiador térmico 152 para ser I enfriada sensiblemente hasta la primera temperatura, luego en una válvula de control de presión 164 para formar una primera í parte expandida enfriada 166.
El caudal molar de la primera parte 162 representa I al menos 4% del caudal molar de la corriente de gas natural de carga 15. 1 i La presión de la primera parte expandida enfriada 166 es sensiblemente igual a la presión de la columna 26. > La proporción del caudal molar de la primera parte 162 al caudal molar de la corriente de recolección comprimida enfriada 160 es superior a 0.25. El caudal molar de la primera parte 162 es superior a 4% del caudal molar de la corriente de gas natural de carga 15.
Una segunda parte 168 de la corriente de la recolección comprimido enfriada es introducida, después del paso en una válvula de expansión estática 170, en mezcla co el flujo de alimentación 46 de la primera turbina 22 para' formar el flujo de alimentación 100 de esta turbina 22. I De este modo, la segunda parte 168 constituye lal ! segunda corriente de recirculación de acuerdo a la invención; que es introducida en la turbina 22 para producir las! I I i representa en la Figura 3. j De este modo, es posible conservar el segundo compresor 32, sin modificar su tamaño, para una instalación i de producción que recibe un gas más rico en hidrocarburos de I C2+, sin degradar la recuperación en etano. ¡ I Una sexta instalación de acuerdo a la invención 18¡0 es representada en la Figura 7. Esta sexta instalación ísjo está destinada a la puesta en operación de un sexto procedo de acuerdo a la invención.
Esta sexta instalación 180 difiere de la instalación 150 en que ésta comprende además un compresor 182, una segunda turbina de expansión 132 acoplada al cuarto compresor 182, y un tercer enfriador de aire 184.
A diferencia del quinto proceso, la corriente d'e i recolección 158 es introducida, después de su cuarto intercambiador 154, sucesivamente en compresor 182, en el tercer enfriador de aire 1 ser introducido en el tercer compresor 134. J Además, una corriente de derivación secundaria 18¡6 es tomada en la primera parte 162 de la corriente de recolección comprimida enfriada a 160 antes de su paso hacia I el tercer intercambiador 152. i La corriente de derivación secundaria 186 es enseguida transferida hacia la segunda turbina de expansión i 132 para ser expandida hasta una presión inferior a 25 bares, lo que disminuye su temperatura a menos de -90°C. 1 La corriente de derivación secundaria expandida 188 formada de este modo, es introducida en mezcla en la corriente de recolección 158 antes de su paso en el tercer intercambiador 152. ' El caudal de la corriente de derivación secundaria es inferior a 75 % del caudal de la corriente 160 tomada en la salida del cuarto intercambiador 154. i Es de este modo posible aumentar la proporción en C2+ en la corriente de carga sin modificar la potencia 1 consumida por el compresor 32, ni modificar la potencia desarrollada por la primera turbina de expansión 22,\ reduciendo al mínimo siempre la potencia consumida por el compresor 134. : Una séptima instalación 190 de acuerdo a la invención es representada en la Figura 8. Esta séptima! i instalación está destinada a la puesta en operación de unj séptimo proceso de acuerdo a la invención. ¡ La séptima instalación 190 difiere de la segunda! instalación 110 por la presencia de un tercer intercambiador: térmico 152, por la presencia de un tercer compresor 134 y de¡ un segundo enfriador de aire 34, y por la presencia d cuarto compresor 182 acoplado a un tercer enfriador de 184. Además, el cuarto compresor 182 está acoplado a segunda turbina de expansión 132.
El séptimo proceso de acuerdo a la invención j difiere del segundo proceso de acuerdo a la invención en que la segunda corriente de recirculación es formada por una fracción de recolección 192 tomada en la corriente de cabeza rica en metano comprimido 86, corriente abajo de la recolección de la primera corriente de recirculación 88. ¡ La fracción de recolección 192 es enseguida enviada hasta el tercer intercambiador térmico 152, después del paso en una válvula 194 para formar una fracción de recolección enfriada, expandida 196. Esta fracción 196 presenta una presión inferior a 63 bares y una temperatura inferior a 40°C. I El caudal de la fracción de recolección 192 es inferior a 1 % del caudal de la corriente 82 tomado a la salida de la columna 26. ! La corriente de gas natural de carga 15 es separada en un primer flujo de carga 191A transportado hasta el primer intercambiador térmico 16 y en un segundo flujo de carga 191B transportado hasta el tercer intercambiador térmico 152, por el control del caudal por la válvula 191C. Los flujos de carga 1912A, 191B, después de su enfriamiento en los I intercambiadores respectivos 16, 152, son mezclados entre ellos a la salida de los intercambiadores respectivos 16, ¡y 152 para formar el flujo de gas natural de carga enfriada 40, antes de su introducción en el globo separador 18. ! La relación de caudal de flujo de carga 191A al caudal de flujo de carga 191B está comprendida entre 0 y 0.5.
La fracción recolectada 196 es introducida en e,l primer flujo de carga 191A a la salida del primer i intercambiador 16 antes de su mezcla con el segundo flujo de carga 19IB. Í Una corriente de enfriamiento secundario 200 es recogida en la corriente de cabeza rica en metano comprimido 86, corriente a bajo de la recolección de fracción de recolección 192. 1 Esta corriente de enfriamiento secundario 200 es transferida hasta la turbina de la expansión dinámica 132 para ser expandida hasta una presión inferior a la presión dé la columna 26 y proporcionar las frigorías . La corriente dé enfriamiento secundaria expandida 202 proveniente de la turbina 132 es enseguida introducida, a una temperatura' inferior a 40°C, en el tercer intercambiador 152 para i recalentarlo por intercambio térmico con los flujos 191B y¡ 192 sensiblemente hasta la temperatura ambiente. i Luego, la corriente de enfriamiento secundario; recalentada 204 es reintroducida en la corriente de cabeza, I i i I rica en metano 84, a la salida del primer intercambiador 1¿, antes del paso en el primer compresor 28. ! Además, una fracción de recompresión 206 es ! recolectada en la corriente de cabeza rica en metano recalentado 84, corriente abajo de la introducción de la corriente de enfriamiento secundaria recalentada 204, luego es pasada sucesivamente en el cuarto compresor 182, en el tercer enfriador de aire 184, en el tercer compresor 134; luego en el segundo enfriador de aire 34. Esta fracción 208 es enseguida reintroducida en la corriente de cabeza rica en metano comprimido 86 proveniente del segundo compresor 32, corriente arriba de la recolección de la primera corriente dé recirculación 88. < La corriente rica en metano comprimido 86,' proveniente del enfriador 30 y que recibe la fracción 208,, está ventajosamente a temperatura ambiente. > El séptimo proceso de acuerdo a la invención! permite conservar el compresor 32 y la turbina 22 idénticos! cuando la proporción en etano y aquellos de los hidrocarburos! de C3+ en el gas de carga aumentan, obteniendo siempre una! recuperación de etano superior a 99 %.
Además, el rendimiento de este proceso es mejorado! con relación a aquel del sexto proceso de acuerdo a la · invención, a una proporción de hidrocarburos de C2+ constante. Esto es tanto más cierto cuando la proporción de ; I i I hidrocarburos de C2+ en el gas de carga es importante. ' En una variante (no representada) la fracción ligera 42 proveniente del globo separador 18 no es|á considerada. La totalidad de esta fracción forma entonces él flujo de alimentación de la turbina 46 que es enviado hacia la primera turbina de expansión dinámica 22.
Se hace constar que con relación a esta fecha, él mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.
I

Claims (17)

46 ' REIVINDICACIONES ' Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones: '
1. Un proceso de producción de una corriente rica en metano y de una fracción rica en hidrocarburos de C2+, a partir de una corriente de gas natural de carga deshidratada1, compuesto de hidrocarburos, de nitrógeno y 1 de C02, que presentan ventajosamente una proporción molar de hidrocarburos de C2+ superior a 10 %, siendo el proceso del tipo que comprende las siguientes etapas: | el enfriamiento de la corriente de gas natural de carga, ventajosamente a una presión superior a 40 bares en un primer intercambiador térmico, y la introducción de la corriente de gas natural de carga enfriada en un globo separador; la separación de la corriente de gas natural enfriado en el globo separador, y la recuperación de una fracción ligera esencialmente gaseosa y de una fracción pesada, esencialmente líquida; la formación de un flujo de alimentación de laj turbina a partir de la fracción ligera; ' la expansión dinámica del flujo dej alimentación de la turbina, en una primera turbina de! expansión, y la introducción del flujo expandido en una parte ¡ intermediaria de una columna de separación; I la expansión de la fracción pesada y la I introducción de la fracción pesada en la columna de separación, la fracción pesada recuperada en el globo separador es introducida en la columna de separación sin pasar por el primer intercambiador térmico; la recuperación, al pie de la columna de separación, de una corriente de pie rica en hidrocarburos de C2+ destinada a formar la fracción rica en hidrocarburos dé la recolección en la cabeza de la columna de I separación, de una corriente de cabeza rica en metano; el recalentamiento de la corriente de la I I cabeza rica en metano, en un segundo intercambiador térmico y en el primer intercambiador térmico, y la compresión de esta corriente en al menos un primer compresor, acoplado a la primera turbina de expansión, y en un segundo compresor para formar una corriente rica en metano a partir de la corriente' de cabeza rica en metano comprimido; ' - la recolección en la corriente de cabeza rica1 I en metano, de una primera corriente de recirculación; j el pasaje de la primera corriente de¡ i recirculación hacia el primer intercambiador térmico y haciai í el segundo intercambiador térmico, para enfriarlo, luego de ' la introducción dé al menos una primera parte de la primera ' corriente de recirculación enfriada, en la parte alta de la I columna de separación; caracterizado porque comprende las siguientes etapas: la formación de al menos una segunda corriente de recirculación obtenida a partir de la corriente de cabeza rica en metano, corriente abajo de la columna de separación; i' la formación de una corriente de expansión dinámica a partir de la segunda corriente de recirculación, y la introducción de la corriente de expansión dinámica en una turbina de expansión, para producir las frigorías . 1
2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la formación del flujo de alimentación de la turbina incluye la división de la' fracción ligera en el flujo de alimentación de la turbina, y porque en un flujo secundario, el proceso comprende el enfriamiento del flujo secundario en el segundo intercambiador térmico, y la introducción del flujo; secundario enfriado, en una parte alta de la columna de| separación. j
3. El proceso de conformidad con la; i reivindicación 1 ó. 2, caracterizado porque la segunda: corriente de recirculación es introducida en una corriente '. situada corriente arriba del primer intercambiador térmico y' corriente arriba de la primera turbina de detención para ' formar la corriente de expansión dinámica. ·
4. El proceso de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la segunda corriente de recirculación es mezclada con el flujo de alimentación de la turbina obtenida a partir del globo separador, para formar i la corriente de expansión dinámica, que es formada por la primera turbina de expansión.
5. El proceso de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la segunda corriente de recirculación es mezclada con la corriente de gas natural enfriado, antes de su introducción en el globo separador, la corriente de expansión dinámica que es formada por el flujo i de alimentación de turbina formado a partir del globo separador. i I
6. El proceso de conformidad con cualquiera de| i las reivindicaciones 3 a la 5, caracterizado porque la segunda corriente de recirculación es colocada en la primera', 1 corriente de recirculación. j
7. El proceso de conformidad con cua'lquiera de 1 las reivindicaciones 3 a la 5 , caracterizado porque comprende! las siguientes etapas: ' la recolección de una corriente de toma en 'la ' corriente de cabeza rica en metano, antes de su paso hacia el ' primer compresor, y en el segundo compresor; ! la compresión de una corriente de recolección ' en un tercer compresor, i 50 la formación de la segunda corriente de i recirculación a partir de la corriente de recolección comprimida proveniente del tercer compresor, antes del enfriamiento. ¡
8. El proceso de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque comprende el paso de la corriente de recolección en un tercer intercambiador térmico, y en un cuarto intercambiador térmico, antes de sil introducción en el tercer compresor, luego el paso de la corriente de recolección comprimida en el cuartó intercambiador térmico, luego en el tercer intercambi,ador térmico para alimentar la cabeza de la columna de separación^ la segunda corriente de recirculación es tomada en la I corriente de recolección comprimida enfriada, entre el cuarto intercambiador térmico y el tercer intercambiador térmico.
9. El proceso de conformidad con cualquiera de I las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque la corriente i de recolección es introducida en un cuarto compresor, el proceso comprende las siguientes etapas: la recolección de una corriente de derivación secundaria en la corriente de recolección comprimida,j enfriada proveniente del tercer compresor, y del cuartc; compresor; la expansión dinámica de la corriente de| derivación secundaria en una segunda turbina de expansión1 I acoplada al cuarto compresor; la introducción de la corriente de derivación i secundaria expandida, en la corriente de recolección antes de I su paso en el tercer compresor y en el cuarto compresor. , i
10. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 5, caracterizado porque la segunda corriente de recirculación es recogida en la corriente de cabeza rica en metano comprimido, el proceso comprende las siguientes etapas: la introducción de la segunda corriente de; recirculación en un tercer intercambiador térmico; la separación de la corriente de gas naturali de carga en un primer flujo de carga y en un segundo flujo dei carga; la puesta en relación de intercambio térmico del segundo flujo de carga con la segunda corriente de recirculación, en el tercer intercambiador térmico; la mezcla del segundo flujo de carga después del enfriamiento en el tercer intercambiador térmico, con el primer flujo de carga, corriente abajo del primer intercambiador y corriente arriba del globo separador.
11. El proceso de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque comprende las siguientes etapas: la recolección de una corriente de I enfriamiento secundaria en la corriente de cabeza rica en ! metano comprimido, corriente abajo del primer compresor y ¡ i corriente abajo del segundo compresor; , I la expansión dinámica de la corriente de enfriamiento secundaria en una segunda turbina de expansión!, y el paso de la corriente de enfriamiento secundaria I expandida, en el tercer intercambiador térmico, para la colocación en relación de intercambio térmico con el segundo flujo de carga y con la segunda corriente de recirculación; 1 i - la reintroducción de la corriente , dé I enfriamiento secundaria expandida, en la corriente rica en i . metano, antes de su paso en el primer compresor y en eí segundo compresor; la recolección de una fracción de recompresión en la corriente rica en metano enfriado, corriente abajo de, la introducción de la corriente de enfriamiento secundaria* expandida, y corriente arriba del primer compresor y del' segundo compresor; la compresión de la fracción de recompresión1 en al menos un compresor acoplado a la segunda turbina de] expansión, y la reintroducción de la fracción de recompresión comprimida en la corriente rica en metano comprimido, proveniente del primer compresor y del segundo compresor.
12. El proceso de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la segunda corriente de recirculación es derivada a partir de la primera corriente de recirculación, para formar la corriente de expansión dinámica, siendo introducida la corriente de expansión dinámica en una segunda turbina de expansión1 ¡, I distinta de la primera turbina de expansión, la corriente de expansión dinámica proveniente de la segunda turbina de expansión, es reintroducida en la corriente rica en metano antes de su paso hacia el primer intercambiador térmico.
13. El proceso de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque comprende las etapas siguientes: la recolección de una fracción de recompresión, en la corriente de cabeza rica en metano recalentado, proveniente del primer intercambiador térmico y I del segundo intercambiador térmico; la compresión de la fracción de recompresión en un tercer compresor acoplado a la segunda turbina dei expansión. la introducción de la fracción de recompresión: comprimida, en la corriente rica en metano, comprimida, : proveniente del primer compresor. j
14. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque \ i comprende la derivación de una tercera corriente de i recirculación, ventajosamente a temperatura ambiente, a : partir de la corriente rica en metano al menos parcialmente comprimida, ventajosamente entre dos etapas del segundo compresor, la tercera corriente de recirculación es enfriada sucesivamente en el primer intercambiador térmico y en el segundo intercambiador térmico antes de ser mezclada con la primera corriente de recirculación para ser introducida en la columna de separación.
15. La instalación de . producción de una corriente rica en metano y de una capa rica en hidrocarburos de C2+, a partir de una corriente de gas natural de carga> deshidratado, compuesto de hidrocarburos, de nitrógeno y de C02, y que presenta ventajosamente una proporción molar dé hidrocarburos de C2+ superior a 10 %, caracterizada porque comprende : - un primer intercambiador térmico para enfriar la corriente de gas natural de carga que circula; ventajosamente a una presión, superior a 40 bares. un globo separador, los medios de introducción de la corriente de ' gas natural de carga enfriada, en el globo separador, la corriente de gas natural enfriada es separada en el globo separador para recuperar una fracción ligera, esencialmente gaseosa y una fracción pesada esencialmente líquida; los medios de formación de un flujo de alimentación de la turbina, a partir de la fracción ligera; 55 i una primera turbina de expansión dinámica de flujo de alimentación de la turbina; una columna de separación; ' j los medios de introducción del flujo expandido en la primera turbina de expansión dinámica, en una parte intermedia de la columna de separación; j un segundo intercambiador térmico; ! los medios de expansión y de introducción de la fracción pesada en la columna de separación, acomodados i para que la fracción pesada recuperada en el globo separador, sea introducida en la columna de separación sin pasar por el primer intercambiador térmico; j los medios de recuperación, al pie de l'a columna de separación, de una corriente de pie rica en hidrocarburo de C2+, destinada a formar la fracción rica hidrocarburo de C2+; los medios de recolección en la cabeza de columna de separación, de una corriente de cabeza rica . metano; - los medios de introducción de la corriente cabeza rica en metano, en el segundo intercambiador térmico,, i y en el primer intercambiador térmico, para recalentarlos; ! los medios de compresión de la corriente de cabeza rica en metano, que comprenden al menos un primer compresor acoplado a la primera turbina, y un segundé 56 compresor para formar la corriente rica en metano, a partir de la corriente de cabeza rica en metano, comprimido; ! los medios de recolección de la corriente de cabeza rica en metano de una primera corriente de recirculación; los medios de paso de la primera corriente de recirculación en el primer intercambiador térmico, luego el segundo intercambiador térmico para enfriarlo; ! ! los medios de introducción de al menos una parte de la primera corriente de recirculación enfriada en la parte alta de la columna de separación; ! la instalación que comprende: ' los medios de formación de al menos una segunda corriente de recirculación obtenida a partir de la corriente de cabeza rica en metano corriente abajo de la columna de separación; los medios de formación de una corriente de; expansión dinámica a partir de la segunda corriente de! recirculación; ; - los medios de introducción de la corriente de< expansión dinámica en una turbina de expansión, para producir las frigorías .
16. La instalación de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque los medios de formación del flujo de alimentación de turbina incluyen los medios de división de la fracción ligera en el flujo de alimentación de la turbina y en un flujo secundario, I comprendiendo la instalación los medios de paso del flujo secundario en el segundo intercambiador térmico, para enfriarlo y los medios de introducción de flujo secundario enfriado, en una parte alta de la columna de separación. I
17. La instalación de conformidad con la reivindicación 15, o 16, caracterizada porque los medios de formación de una corriente de expansión dinámica a partir dé i la segunda corriente de recirculación, comprenden los medioís de introducción de la segunda corriente de recirculación, eh una corriente que circula corriente abajo del primer intercambiador térmico, y corriente arriba de la primera turbina de expansión, para formar la corriente de expansión dinámica.
MX2013004340A 2010-10-20 2011-10-19 Proceso simplificado de producción de una corriente rica en metano y una fracción rica en hidrocarburos de c2+ a partir de corriente de gas natural de carga, e instalación asociada. MX356799B (es)

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