MXPA05001696A

MXPA05001696A - Configuraciones de baja presion de plantas de liquidos del gas natural.

Info

Publication number: MXPA05001696A
Application number: MXPA05001696A
Authority: MX
Inventors: John Mak
Original assignee: Fluor Corp
Priority date: 2002-08-15
Filing date: 2002-08-15
Publication date: 2005-04-19
Also published as: EA008393B1; WO2004017002A1; US7713497B2; CA2495261A1; US20050255012A1; AU2002326688B2; CA2495261C; ATE410653T1; CN1688855A; AU2002326688A1; DE60229306D1; NO20050659L; EA200500360A1; EP1554532A4; EP1554532A1; CN100498170C; EP1554532B1

Abstract

Una planta de liquidos del gas natural incluye un separador (103) que recibe un gas de alimentacion de baja presion enfriado (4) en donde el separador (103) esta acoplado a un absorbedor (108) y a una desmetanizadora (110). El trabajo de refrigeracion del absorbedor (108) y de la desmetanizadora (110) se proporciona al menos en parte por la expansion de una porcion de liquido del gas de alimentacion de baja presion enfriado (4) y una expansion de un producto liquido de fondos del absorbedor (19), en donde la recuperacion de etano es al menos de 85% en moles y la recuperacion de propano es al menos de 99% en moles. Las configuraciones contempladas son especialmente ventajosas como mejoras a plantas existentes con gas de alimentacion de baja presion en donde es deseable una alta recuperacion de etano.

Description

CONFIGURACIONES DE BAJA PRESION DE PLANTAS DE LIQUIDOS DEL GAS NATURAL CAMPO DE LA INVENCIÓN El campo de la invención es el de las plantas de líquidos del gas natural, y especialmente se relaciona con plantas de líquidos del gas natural con alta recuperación de etano. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Al hacerse cada vez más atractiva económicamente la recuperación de etano, se han desarrollado varias configuraciones para mejorar la recuperación de etano a partir de líquidos del gas natural (NGL, por sus siglas en inglés) .

Más comúnmente, los numerosos procesos emplean ya sea enfriamiento de gases de alimentación vía una turboexpansion o un proceso de absorción subenfriado para mejorar la recuperación de etano y/o propano. Por ejemplo, una configuración típica que emplea enfriamiento por turboexpansion asistido por refrigeración externa de propano y etano se muestra en la figura 1 de una técnica anterior. Aquí,' la corriente de alimentación de gas 1 se divide en dos corrientes (2 y 3) para enfriar. La corriente 3 es enfriada por el sistema de evaporadores laterales de la desmetanizadora 111 obteniéndose la corriente 24, mientras que la corriente 2 es enfriada por el gas residual frío del separador 106 y la desmetanizadora 110 (a través de las Eef.: 161914 corrientes 13, 18, y 38) . Las dos corrientes 2 y 3 se enfrían típicamente a aproximadamente -74.5°C (-102°F), y se condensa aproximadamente 15% del volumen del gas de alimentación. El volumen de condensado de líquido es aproximadamente de 863 m3/h (3800 GPM) (a una velocidad de flujo de gas de alimentación típica de 56.6 millones de m3 estándar/día (2 BSCFD) suministrado a aproximadamente 4.137 MPa (600 psig) y 20°C (68°F) con una composición típicamente de 1% de N2, 0.9% de C02, 92.35% de C1; 4.25% de C2, 0.95% de C3, 0.20% de iC4, 0.25% de nC4 y 0.1% de C5+) , el cual se alimenta a la sección superior de la desmetanizadora 110 a través de las líneas 8 y 9 y la válvula JT 104. La corriente de vapor 7 se expande por medio del expansor 105 y la mezcla de dos fases resultante de la línea 12 se separa en el separador 106. Más de 80% del gas de alimentación se vaporiza como la corriente 13 en el separador 106. El líquido separado 14 es bombeado por medio de la bomba 107 a través de la línea 15 a la desmetanizadora operando típicamente a 2.758 MPa absolutos (400 psia) . La desmetanizadora produce un gas residual 18 con etano parcialmente agotado y un producto de NGL 23 que contiene componentes etano y más pesados . Los evaporadores laterales 111 se emplean para separar el componente metano de los NGL (a través de las líneas 25 - 30) proporcionando a la vez una fuente de enfriamiento para el gas de alimentación 3. La corriente de vapor del domo de la desmetanizadora 18 típicamente a -89.4°C (-129°F) se combina con la corriente de gas vaporizado 13 del separador 106 y se alimenta al intercambiador de calor 101 para el enfriamiento del gas de alimentación (se proporciona enfriamiento adicional por medio de ref igerantes externos de etano y propano a través de las líneas 44 y 45) . Desafortunadamente, tal proceso se limita típicamente a 60% de recuperación de etano y 94% de recuperación de propano. La reducción adicional en la presión de la desmetanizadora produce mejoramientos marginales en recuperación, lo cual normalmente no se justifica debido al alto costo de la compresión residual. Además, a tales condiciones, la desmetanizadora operará cerca de la temperatura de congelación del C02. Otra configuración conocida para la recuperación de etano es un proceso de gas subenfriado como se muestra en la figura 2 de una técnica anterior, el cual emplea típicamente dos columnas, un absorbedor y una desmetanizadora y un intercambiador rectificador para mejorar la recuperación de NGL. En un diseño típico, el gas de alimentación se enfría en el intercambiador de la alimentación 101 a -65°C (-85°F) con refrigeración proporcionada por el gas residual 38, la corriente 25 y la corriente 27 de evaporadores , refrigeración de propano 44 y refrigeración de etano 45. Aproximadamente 5% del gas de alimentación se separa en el separador 103, produciendo 249.8 m3/h (1100 GP ) (con parámetros de gas de alimentación similares o substancialmente idénticos como se describió arriba) el cual adicionalmente reduce su presión y se alimenta a la sección inferior del absorbedor 108. La corriente de vapor 7 del separador se divide en dos corrientes que se alimentan individualmente al íntercambi dor rectificador y al expansor. Aproximadamente 66% del flujo total se expande a través del expansor 105 y se alimenta a la sección intermedia del absorbedor 108 y el 34% restante se enfría en un intercambiador rectificador 109 hasta -82.8°C (-117°F) por medio del vapor del domo del absorbedor. El líquido de salida del intercambiador 109 disminuye su presión a 2.689 MPa absolutos (390 psia) al enfriarse hasta -93.9°C (-137°F) y es dirigido a la parte superior del absorbedor como reflujo. El absorbedor genera un gas residual a -94.4°C (-138°F) y un producto intermedio de fondos a -83.3°C (-118°F) que es bombeado mediante la bomba 112 y alimentado a la parte superior de la desmetanizadora 110. La desmetanizadora produce un gas de domo 22 que es dirigido al fondo del absorbedor y una corriente de producto de NGL 23 que contiene componentes etano y más pesados. Se usan evaporadores laterales para separar el componente metano de los NGL proporcionando al mismo tiempo una fuente de enfriamiento para el gas de alimentación. La corriente de vapor del domo del absorbedor 18 típicamente a -94.4°C (-138°F) se emplea para enfriamiento de la alimentación en el intercambiador rectificador 108 y el intercambiador de la alimentación 101. Sin embargo, tales configuraciones se limitan frecuentemente a 72% de recuperación de etano y 94% de recuperación de propano. Similar a las configuraciones previamente conocidas de la figura 1 de una técnica anterior, una reducción adicional en la presión de la desmetanizadora produce beneficios marginales en recuperaciones, lo cual normalmente no se justifica debido al mayor requerimiento de compresión residual. Por lo tanto, a pesar de que se conocen en la técnica varias configuraciones y métodos para una recuperación de etano relativamente alta a partir de líquidos del gas natural, todas o casi todas ellas adolecen de una o más desventajas. Por lo tanto, existe aún una necesidad por configuraciones y métodos mejorados para una alta recuperación de etano, y especialmente cuando el gas de alimentación tiene una presión relativamente baja. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención está dirigida a plantas de líquidos del gas natural (NGL) en las cuales el trabajo de refrigeración de un absorbedor y una desmetanizadora se proveen al menos en parte por expansión de una porción líquida de un gas de alimentación de baja presión enfriado y la expansión adicional de una porción de vapor de un gas de alimentación de baja presión enfriado a través de turboexpansión. En un aspecto del tema inventivo, una planta de líquidos del gas natural tiene un separador que recibe un gas de alimentación de baja presión enfriado y se acopla de manera fluida a un absorbedor y a una desmetanizadora, en donde el trabajo de refrigeración del absorbedor y la desmetanizadora se provee al menos en parte por expansión de una porción de líquido del gas de alimentación de baja presión enfriado, turboexpansión adicional de una porción de vapor del gas de alimentación de baja presión enfriado, refrigeración de etano y propano, e intercambio de recuperación de calor con gas residual y evaporadores laterales de la columna . Se contempla que el gas de alimentación de baja presión enfriado en tales plantas contempladas ha sido enfriado mediante un enfriador que emplea una porción de líquido expandido de gas de alimentación de baja presión enfriado como un refrigerante. Además, se prefiere que ese absorbedor produzca un producto de fondos del absorbedor que es bombeado a la desmetanizadora como reflujo pobre enfriado. Aún en otros aspectos de tales configuraciones, ' el separador separa una porción de vapor del gas de alimentación de baja presión enfriado, y una primera parte de la porción de vapor es enfriada e introducida en el absorbedor, mientras que una segunda parte de la porción de vapor es expandida y enfriada en un turboexpansor . En otro aspecto del tema inventivo, una planta de líquidos del gas natural puede incluir un separador que separa un gas de alimentación de baja presión enfriado en una porción líquida y una porción de vapor, en donde se reduce la presión de la porción líquida en un primer dispositivo reductor de presión, proporcionando de esta manera refrigeración para un primer enfriador que enfría un gas de alimentación de baja presión para formar el gas de alimentación de baja presión enfriado, en donde al menos parte de la porción de vapor se enfría en un segundo enfriador y se reduce su presión en un segundo dispositivo reductor de presión antes de entrar a un absorbedor como reflujo pobre del absorbedor, y en donde el absorbedor produce un producto de evaporación del absorbedor que proporciona refrigeración para el segundo enfriador, y en donde el absorbedor produce un producto de fondos del absorbedor que se alimenta a una desmetanizadora como reflujo pobre de la desmetanizadora. El gas de alimentación de baja presión especialmente contemplado tiene una presión de aproximadamente 2.758 MPa (400 psig) a aproximadamente 4.826 MPa (700 psig) , y una porción de la alimentación de baja presión puede enfriarse en una pluralidad de evaporadores laterales que están térmicamente acoplados a la desmetanizadora. En configuraciones preferidas, el primer dispositivo reductor de presión puede comprender una turbina hidráulica, y un segundo dispositivo reductor de presión puede comprender una válvula de Joule-Thompson . Aún en otros aspectos, se contempla que la porción de líquido que es reducida en presión se alimente a la desmetanizadora, y/o parte de la porción de vapor se expanda en un turboexpansor y se alimente en un segundo separador que produce un líquido que se emplea como reflujo pobre de la desmetanizadora y un vapor que se alimenta en. el absorbedor. En un aspecto adicional del tema inventivo, una planta de líquidos del gas natural puede incluir un enfriador primario y secundario que enfrían un gas de alimentación de baja presión, y un separador que separa el gas de alimentación de baja presión enfriado en una porción de líquido y una porción de vapor. En tales configuraciones, un primer dispositivo de reducción de presión reduce la presión de la porción líquida, proporcionando con ello refrigeración para el enfriador secundario, un tercer enfriador enfría al menos parte de la porción de vapor, en donde la porción de vapor enfriada se expande en un dispositivo reductor de presión, y un absorbedor recibe la porción de vapor enfriada y expandida y produce un producto de evaporación que proporciona ref igeración para el tercer enfriador y un producto de fondos que se emplea como un reflujo en una desmetanizadora. Se contempla especialmente que la recuperación de etano en configuraciones contempladas sea al menos de 85% en moles y la recuperación de propano sea al menos de 99% en moles, y adicionalmente se contempla que el primer y segundo enfriador y el absorbedor se puedan instalar como una mejora a una planta existente. Varios objetos, características, aspectos y ventajas de la presente invención se apreciarán mejor a partir de la siguiente descripción detallada de modalidades preferidas de la invención, junto con las figuras adjuntas en las cuales los números similares representan componentes similares. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La figura 1 es un esquema de una técnica anterior de una configuración de una planta de NGL conocida que emplea refrigeración de propano y etano y un turboexpansor. La figura 2 es un esquema de una técnica anterior de una configuración de una planta de NGL conocida que emplea un proceso subenfriado que incluye un absorbedor y una desmetanizadora . La figura 3 es un esquema de una configuración de una planta de NGL de conformidad con el tema inventivo. La figura 4 es una curva de composición de calor para los intercambiadores de alimentación 101 y 102 de la figura 3. La figura 5 es una curva de composición de calor para los evaporadores laterales 111 de la figura 3.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Las configuraciones de recuperación de NGL actualmente conocidas requieren típicamente una presión del gas de alimentación relativamente alta o compresión de gas de alimentación en donde la presión del gas de alimentación sea relativamente baja (especialmente en donde se desee alta recuperación de etano y propano) para generar suficiente enfriamiento que es proporcionado al menos en parte por un turboexpansor . Visto desde otra perspectiva, cuando las plantas de NGL conocidas son operadas con presión de gas de alimentación relativamente baja sin compresión previa, la refrigeración producida por la turboexpansion está limitada debido a la baja relación de expansión a través del expansor. En el caso en el que el enfriamiento por medio del turboexpansor no sea suficiente, puede proporcionarse enfriamiento adicional mediante refrigeración externa de propano y/o etano. Sin embargo, aún cuando se emplee refrigeración de etano, la temperatura de enfriamiento típicamente se limita a -65°C (-85°F) , lo cual limita típicamente el nivel de recuperación de etano. Consecuentemente, en una operación típica de presión de alimentación baja de plantas de NGL conocidas, la recuperación de etano está frecuentemente limitada a aproximadamente 60% en moles hasta 72% en moles. El inventor ha descubierto ahora sorprendentemente que las altas recuperaciones de etano y propano se pueden lograr a baja presión del gas de alimentación en configuraciones en las cuales la refrigeración es generada internamente por la expansión de líquidos con el uso de una o más turbinas hidráulicas e intercambiadores de calor adicionales. El término "gas de alimentación de baja presión" tal como aquí se emplea se refiere a una presión que está en o por debajo de aproximadamente 7.584 MPa (1100 psig) , y más típicamente entre aproximadamente 2.758 MPa (400 psig) y 4.826 Mpa (700 psig), y aún menos. También, tal como aquí se emplea, el término "aproximadamente" cuando se usa junto con valores numéricos se refiere a una desviación absoluta menor o igual a 10% del valor numérico, a menos que se establezca otra cosa. Por lo tanto, por ejemplo, el término "aproximadamente 10% en moles" incluye un intervalo de 9% en. moles (inclusive) a 11% en mol-es (inclusive) . Tal como aún se emplea aquí, y con respecto a una desmetanizadora o absorbedor, el término "superior" e "inferior" deberán entenderse como relativo uno con el otro. Por ejemplo, la extracción o adición de una corriente de una porción "superior" de una desmetanizadora o de un absorbedor significa que la extracción o adición está un una posición elevada (en relación con el suelo cuando la desmetanizadora o el absorbedor está en operación) con respecto a una corriente extraída de una región "inferior" del mismo. Visto desde otra perspectiva, el término "superior" puede referirse entonces a la mitad superior de una desmetanizadora o de un absorbedor, mientras que el término "inferior" puede referirse a la mitad inferior de una desmetanizadora o de un absorbedor. Similarmente, cuando se emplea el término "intermedio", se entenderá que una porción "intermedia" de la desmetanizadora o del absorbedor es intermedia a una porción "superior" y a una porción "inferior". Sin embargo, cuando se emplean "superior", "intermedia" , e "inferior" para referirse a una desmetanizadora o a un absorbedor, no deberá entenderse que tal columna está dividida estrictamente en tercios debido a estos términos . En configuraciones particularmente preferidas, un intercambiador de calor proporciona una porción del trabajo de enfriamiento del gas de alimentación y condensa una mayor parte de los componentes de etano antes de la turboexpansion. Como resultado, el vapor separado usado para el condensador rectificador en la desmetanizadora es un gas pobre que consiste de más de 95% de metano. Por lo tanto, al usar un reflujo pobre en el domo de la desmetanizadora, puede efectuarse una alta recuperación de etano aún a baja presión de alimentación. En un aspecto especialmente contemplado del tema inventivo y tal como se ilustra en la figura 3, una corriente de gas de alimentación 1 (a una velocidad de flujo de 56.6 millones de m3/dia (2 BSCFD) suministrado a aproximadamente 4.137 MPa (600 psig) y 20°C (68°F) ; la composición es típicamente de 1% de N2, 0.9% de C02, 92.35% de ¾, 4.25% de C2, 0.95% de C3, 0.20% de iC4, 0.25% de nC4 y 0.1% de C5+) es enfriada en el enfriador de gas de alimentación 112 (mediante la corriente 35) para obtener la corriente 41 a 12.2°C (54 °F) con la refrigeración proporcionada por el trabajo del evaporador en la desmetanizadora 110. La corriente 41 se divide en dos corrientes 2 y 3 para enfriamiento adicional . Aproximadamente 14% se divide en la corriente 3 la cual es enfriada por el sistema de evaporadores laterales de la desmetanizadora 111 hasta -74.4°C (-102°F) . La porción restante que constituye la corriente 2 se enfría en el enfriador 101 para obtener la corriente 6 a -59.4°C (-75°F) mediante la corriente 38 (salida del intercambiador rectificador 109) , la refrigeración de propano 44 y la refrigeración de etano 45. Con el objeto de lograr una baja temperatura de enfriamiento de la alimentación particularmente efectiva, se requiere un sistema de evaporadores de enfoque cerrado 111 (que comprende típicamente cinco evaporadores laterales con las corrientes 25-34) . Un i tereambi dor secundario 102 refrigera adicionalmente la corriente 6 para obtener la corriente 4 a -77.8°C (-108°F) con refrigeración suministrada por la corriente 9 después de expandirse a través de la turbina hidráulica 104. La corriente 4 se combina con la corriente 24 de los evaporadores laterales del sistema de evaporadores laterales 111 para formar la corriente 5 a -77.8° (-108°F) . En este punto, se condensa aproximadamente 25% del volumen de gas de alimentación y se condensan aproximadamente 25% del metano y 85% de componentes etano y más pesados en la fase líquida. Un separador 103 separa un condensado líquido de un vapor. El volumen del condensado líquido (corriente 8) es de aproximadamente 1500 m3/h (6600 GPM) , el cual reduce su presión en la turbina hidráulica 104 generando potencia en el eje y enfriando a la vez condensado de -77.8°C (-108°F) a (-91.7°F). La corriente de líquido expandido enfriado 9 se usa para enfriar el gas de alimentación en el intercambiador secundario 102. El líquido calentado del intercambiador 102 (corriente 10) es dirigido a la sección superior de la desmetanizadora para separar los componentes de metano. La corriente de vapor separada 7 , un gas pobre que consiste de más de 96% de metano, se divide en dos corrientes. Aproximadamente 60% del flujo total (corriente 11) se expande a través del expansor 105 a 2.379 MPa absolutos (345 psia) , y la mezcla resultante de dos fases en la línea 12 se separa en el separador 106. La corriente de líquido 14 del separador 106 se bombea a la parte superior de la desmetanizadora 110 vía la corriente 15, mientras que la corriente de vapor 13 del separador 106 se combina con la corriente del domo de la desmetanizadora 22 para formar la corriente 17 y alimentarse al fondo del absorbedor 108. El 40% restante del flujo total (corriente 10) se enfría en el intercambiador rectificador 109 a -85.6°C (-122°F) mediante el vapor del domo del absorbedor. La corriente de líquido de salida 36 del intercambiador 109 reduce su presión a través de la válvula JT 115 a 2.344 MPa absolutos (340 psia) al mismo tiempo que se enfría a -95.6°C (_140°F) y es dirigida a la parte superior del absorbedor como reflujo. El absorbedor genera una corriente de gas residual 18 a -101.1°C (-150°F) y una corriente de producto intermedio de fondos 19 a -98.3°C (-145°F) que es bombeada mediante la bomba 112 y alimentada a la parte superior de la desmetanizadora 110 a través de la línea 20 y 21. La desmetanizadora produce un gas del domo 22 que es dirigido al fondo del absorbedor y una corriente de producto de NGL 23 que contiene componentes etano y más pesados . Los evaporadores laterales se usan para separar el componente metano de los NGL proporcionando a la vez una fuente de enfriamiento para el gas de alimentación. La corriente de vapor del domo del absorbedor 18 típicamente a -101.1°C (-150°F) se usa para enfriamiento de la alimentación en el intercambiador rectificador 109 y el intercambiador de la alimentación 101 (a través de las corrientes 18, 28, y 39, antes de la recompresión en el compresor expansor 105 y el compresor de gas residual 120 y abandonando la planta a través de las líneas 40, 42, y 43) .

Tales configuraciones se han calculado (datos no mostrados) para mejorar la recuperación de etano de 72% a 94% y la recuperación de propano de 94% a 99% en comparación con un proceso subenfriado de gas convencional . Mientras que no se desea apegar a ninguna teoría o hipótesis particular, se contempla que al menos parte de las grandes mejoras en recuperaciones de etano y propano pueden atribuirse al enfriamiento profundo en el intercambiador secundario 102 que separa la mayor parte de los componentes de etano y proporciona un gas muy pobre (es decir, que contiene al menos 95% en moles de metano) para reflujar en el intercambiador rectificador. Típicamente se puede proporcionar un factor de contribución adicional por medio del sistema de enfriamiento altamente efectivo proporcionado por los múltiples evaporadores laterales de la desmetanizadora que pueden enfriar el gas de alimentación hasta una temperatura muy baja.

La curva de composición de calor para el intercambiador de la alimentación (aquí los intercambiadores 101 y 102) se muestra en la figura 4, y la curva de composición de calor para los evaporadores laterales se muestra en la figura 5. Como puede observarse de estas curvas, los enfoques de temperaturas cercanas se diseñan en el sistema dando como resultado un proceso altamente eficiente . Con respecto al gas de alimentación se deberá reconocer que las configuraciones de conformidad con el tema inventivo no se limitan a una composición y presión de gas de alimentación particular, y que la composición y la presión del gas de alimentación puede variar substancialmente . Sin embargo, generalmente se contempla que los gases de alimentación adecuados particularmente incluyen líquidos del gas natural y especialmente aquellos con una presión entre aproximadamente 0.689 MPa (100 psig) a aproximadamente 7.584 MPa (1100 psig) , más típicamente con una presión entre aproximadamente 2.068 MPa (300 psig) a aproximadamente 6.895 MPa (1000 psig) , y mucho más típicamente con una presión entre 2.758 MPa (400 psig) a aproximadamente 4.826 MPa (700 psig). Además, generalmente se prefiere que el gas de alimentación esté al menos parcialmente deshidratado usando mallas moleculares y/o deshidratacion con glicoles. El enfriamiento del gas de alimentación se logra preferentemente con el trabajo de ref igeración proporcionado al menos en parte por el evaporador de la desmetanizadora, y se proporciona enfriamiento adicional mediante el sistema de evaporadores para una primera porción del gas de alimentación y mediante enfriadores del gas de alimentación para una segunda porción del gas de alimentación. Mientras que los evaporadores laterales típicamente 'enfrían entre aproximadamente 5 - 30% en volumen del gas de alimentación y los enfriadores de gas de alimentación típicamente enfrían entre aproximadamente 70 - 95% en volumen del gas de alimentación, deberá notarse que las proporciones exactas pueden variar y típicamente dependerán (entre otros parámetros) de la composición del gas de alimentación, la presión del gas de alimentación y la temperatura del gas de alimentación después de una primera etapa de enfriamiento. Desde luego deberá reconocerse que el primer enfriador de gas de alimentación (101) puede recibir refrigerante de etano y/o propano interno o externo y/o recibir aún refrigeración proporcionada por el producto de evaporación del absorbedor (gas residual) . El intercambiador de calor secundario proporcionará ' enfriamiento derivado de la despresurización de la porción de líquido del gas de alimentación enfriado. Consecuentemente, deberá reconocerse que el trabajo de enfriamiento dependerá al menos en parte del diferencial de presión a través del primer dispositivo de reducción de presión. Por lo tanto, generalmente se prefiere que el diferencial de presión a través del primer dispositivo reductor de presión esté al menos entre aproximadamente 1.034 MPa (150 psig) y aproximadamente 2.758 MPa (400 psig), y más preferentemente entre aproximadamente 1.379 MPa (200 psig) y aproximadamente 2.068 MPa (300 psig). Mientras que generalmente se contempla que pueden emplearse numerosos dispositivos reductores de presión para la reducción de la presión, típicamente se prefiere que el dispositivo reductor de presión incluya una turbina hidráulica, la cual puede proporcionar trabajo (por ejemplo, generar electricidad) para recuperar al menos algo de la energía de expansión. Sin embargo, cuando sea apropiado, los dispositivos reductores de presión alternativos pueden ser adecuados e incluir válvulas JT o recipientes de expansión. Consecuentemente, y particularmente dependiendo del diferencial de presión y del dispositivo reductor de presión, la caída de temperatura de la porción líquida está típicamente entre aproximadamente -25.6 grados centígrados (-14 grados Fahrenheit) y aproximadamente -40 grados centígrados (-40 grados Fahrenheit) , y más típicamente entre aproximadamente -28.3 grados centígrados (-19 grados Fahrenheit) y aproximadamente -33.9 grados centígrados (-29 grados Fahrenheit) . Deberá apreciarse especialmente que en tales configuraciones entre aproximadamente 15% en volumen y aproximadamente 35% en volumen, y más típicamente aproximadamente 25% en volumen, del volumen de gas de alimentación, se condensan después del enfriador de gas de alimentación secundario, en donde la fase líquida típicamente incluye aproximadamente 25% del metano y aproximadamente 85% del etano y componentes más pesados. Por lo tanto, la porción de vapor del gas de alimentación enfriado incluirá típicamente al menos 85%, más típicamente al menos 90%, y mucho más típicamente al menos 96% de metano, el cual puede emplearse ventajosamente como reflujo frío y pobre para el absorbedor. Una composición típica del reflujo pobre incluirá generalmente no más de aproximadamente 13% de etano y componentes mayores, más típicamente no más de aproximadamente 8% de etano y componentes mayores, y mucho más típicamente no más de aproximadamente 2% de etano y componentes mayores. En tales configuraciones, es especialmente preferido que en una primera porción (típicamente entre aproximadamente 30% y 50%, y más típicamente de aproximadamente 40%) de la porción de vapor del separador se enfríe en un intercambiador rectificador y aún adicionalmente se enfríe vía un segundo dispositivo reductor de presión antes de entrar al absorbedor (el intercambiador rectificador proporcionará enfriamiento a través del producto de evaporación del absorbedor) . Similarmente al primer dispositivo reductor de presión descrito anteriormente, la naturaleza del segundo dispositivo reductor de presión puede variar. Sin embargo, generalmente se prefiere que el segundo dispositivo de reducción de presión sea una válvula JT o una turbina. Adicionalmente se contempla que una segunda porción de la porción de vapor del separador se expanda en un turboexpansor, en donde la energía de expansión puede utilizarse ventajosamente para recompresión del gas residual. Después de la expansión en el turboexpansor, la porción de vapor parcialmente condensada se separa adicionalmente en un separador y la fase de vapor pobre se alimenta al absorbedor mientras que la fase líquida se combina con el producto de fondos del absorbedor y se alimenta a la parte superior de la desmetanizadora . Por lo tanto, deberá reconocerse que en tales configuraciones la desmetanizadora puede operarse a una presión relativamente alta con recuperaciones de etano substancialmente mejoradas, y se contempla que una presión típica de la desmetanizadora está entre aproximadamente 1.724 MPa (250 psig) y aproximadamente 3.103 MPa (450 psig) , y más típicamente entre aproximadamente 2.206 MPa (320 psig) y aproximadamente 2.758 MPa (400 psig). Además, debido a la presión de operación relativamente alta de la desmetanizadora, pueden reducirse problemas potenciales asociados con la congelación de dióxido de carbono, si no se evita por completo. En configuraciones particularmente preferidas, un sistema de evaporadores laterales de la desmetanizadora estrechamente integrado generalmente tendrá al menos tres evaporadores laterales como un sistema de calor y de enfriamiento altamente eficiente que es capaz de enfriar una porción del gas de alimentación a una temperatura bastante baja. Consecuentemente, una planta de líquidos del gas natural puede incluir un separador que separa un gas de alimentación de baja presión enfriado en una porción de líquido y una porción de vapor, en donde la porción de líquido reduce su presión en un primer dispositivo reductor de presión, proporcionando con ello refrigeración para un primer enfriador que enfría un gas de alimentación de baja presión para formar el gas de alimentación de baja presión enfriado; en donde al menos una parte de la porción de vapor se enfría en un segundo enfriador y reduce su presión en un segundo dispositivo reductor de presión antes de entrar en un absorbedor como reflujo pobre del absorbedor; y en donde el absorbedor produce un producto de evaporación del absorbedor que proporciona refrigeración para el segundo enfriador, y en donde el absorbedor produce un producto de fondos del absorbedor que se alimenta en una desmetanizadora como reflujo pobre de la desmetanizadora . En tales configuraciones, es especialmente preferido el gas de alimentación de baja presión tenga una presión de aproximadamente 2.758 MPa (400 psig) a aproximadamente 4.826 MPa (700 psig) , y que una porción de la alimentación de baja presión se enfríe en una pluralidad de evaporadores laterales que se acoplan térmicamente a la desmetanizadora. Con respecto al primer dispositivo reductor de presión generalmente se contempla que una turbina hidráulica reduzca la presión (y produzca trabajo), y que el segundo dispositivo reductor de presión incluya una válvula de Joule-Thompson para proporcionar enfriamiento efectivo. Adicionalmente ¦ deberá reconocerse que en tales configuraciones la porción de líquido que reduce su presión se alimenta a la desmetanizadora, y que al menos parte de la porción de vapor se expande en un turboexpansor y se alimenta en un segundo separador que produce un líquido que se emplea como un reflujo pobre de la desmetanizadora y un vapor que se alimenta en el absorbedor. Visto desde otra perspectiva, las plantas de líquidos del gas natural contempladas pueden incluir un enfriador primario y secundario que enfría un gas de alimentación de baja presión, y un separador que separa al gas de alimentación de baja presión enfriado en una porción líquida y una porción de vapor. En tales configuraciones, un primer dispositivo reductor de presión reducirá la presión de la porción líquida, proporcionando con ello refrigeración para el enfriador secundario, y un tercer enfriador enfría al menos parte de la porción de vapor, en donde la porción de vapor enfriada se expande en un dispositivo reductor de presión. Un absorbedor recibe la porción de vapor enfriada y expandida y produce un producto de evaporación que proporciona refrigeración para el tercer enfriador y un producto de fondos que se alimenta a una desmetanizadora como reflujo pobre. Como ya se discutió anteriormente, tales configuraciones se prestan como particularmente útiles en donde el gas de alimentación es un gas de alimentación de baja presión, típicamente a una presión menor de aproximadamente 7.584 MPa (1100 psig) , y más típicamente a una presión entre aproximadamente 2.758 MPa (400 psig) y 4.826 MPa (700 psig) . Con respecto a los dispositivos reductores de presión, la pluralidad de evaporadores laterales, y el turboexpansor, aplican las mismas consideraciones tal como se discutieron anteriormente. Además, deberá apreciarse que el enfriador- primario puede emplear etano externo y/o propano externo como refrigerantes adicionales, y similar a las configuraciones descritas anteriormente, el producto de evaporación del absorbedor puede actuar como refrigerante en un intercambiador de calor que enfría reflujo pobre del absorbedor. Visto aún desde otra perspectiva, una planta de líquidos del gas natural puede comprender un separador que recibe un gas de alimentación de baja presión enfriado y que está acoplado de manera fluida a un absorbedor y a una desmetanizadora, en donde el trabajo de refrigeración del absorbedor y de la desmetanizadora se proporciona al menos en parte por la expansión de una porción de líquido del gas de alimentación de baja presión enfriado y una expansión de una porción de vapor utilizando un dispositivo diferente a un turboexpansor (sin embargo, también puede incluirse un turboexpansor) . En tales configuraciones, es especialmente preferido que el gas de alimentación de baja presión enfriado haya sido enfriado por un enfriador que emplea una porción de líquido expandido del gas de alimentación de baja presión enfriado como refrigerante. Además > generalmente se prefiere que el absorbedor produzca un producto de fondos del absorbedor que se alimenta a la desmetanizadora como reflujo pobre. El separador en tales configuraciones separa una porción de vapor del gas de alimentación de baja presión enfriado, en donde una primera parte de la porción de vapor es enfriada e introducida al absorbedor, y/o en donde una segunda parte de la porción de vapor es expandida y es enfriada en un turboexpansor . Por lo tanto, deberá reconocerse que la recuperación de etano en sistemas y configuraciones contemplados generalmente será mayor que 85% cuando se procesa un gas de alimentación de baja presión, y que tales sistemas y configuraciones son particularmente adecuados para adaptarse en plantas existentes para aumentar la capacidad de tratamiento y la recuperación de NGL. Deberá apreciarse particularmente que el aumento en la capacidad de tratamiento y recuperación de NGL puede lograrse sin volver a hacer funcionar el expansor dado que una porción del gas de alimentación es desviada alrededor del expansor hacia un intercambiador rectificador que se emplea para producir un líquido para reflujar a la desmetanizadora. En este aspecto, la mayoría de los equipos en una planta existente · se pueden volver a usar sin modificaciones substanciales y el inventor contempla que el mejoramiento de la recuperación requiere la adición de pocas piezas de equipo y en muchos casos, el incremento en recuperación de NGL puede pagar los costos de instalación en menos de tres años . Por lo tanto, se han descrito las modalidades y aplicaciones especificas de configuraciones de plantas de NGL de baja presión. Sin embargo, aquellos con experiencia en la técnica deberán notar que son posibles más modificaciones además de las ya descritas sin alejarse de los presentes conceptos inventivos. Por lo tanto, el tema inventivo, no se restringirá excepto en el espíritu de las reivindicaciones anexas. Además, en la interpretación . tanto de la especificación como de las reivindicaciones, todos los términos deberán interpretarse en la forma más amplia posible consistente con el contexto. En particular, los términos "comprende" y "que comprende" deberán interpretarse como refiriéndose a elementos, componentes, o etapas en una forma no exclusiva, indicando que los elementos, componentes, o etapas mencionados pueden estar presentes, o utilizarse o combinarse con otros elementos, componentes, o etapas que no han sido mencionados expresamente . Se hace constar que con relación a esta fecha, el 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.

Claims

REIVI-STOICACIO ES
Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Una planta de líquidos del gas natural, caracterizada porque comprende : un separador que separa un gas de alimentación de baja presión enfriado en una porción líquida y una porción de vapor, en donde la presión de la porción líquida se reduce en un primer dispositivo reductor de presión, proporcionando con ello refrigeración para un primer enfriador que enfría un gas de alimentación de baja presión formando así el gas de alimentación de baja presión enfriado; en donde al menos parte de la porción de vapor es enfriada en un segundo enfriador y se reduce su presión en un segundo dispositivo reductor de presión antes de entrar a un absorbedor como reflujo pobre del absorbedor; y en donde el absorbedor produce un producto de evaporación del absorbedor que proporciona refrigeración para el segundo enfriador, y en donde el absorbedor produce un producto de fondos del absorbedor que se alimenta en una desmetanizadora como reflujo pobre. 2. La planta de líquidos del gas natural de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el gas de alimentación de baja presión tiene una presión de aproximadamente 2.068 MPa (300 psig) a aproximadamente 6.895 MPa (1000 psig) .
3. La planta de líquidos del gas natural de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque una porción de la alimentación de baja presión es enfriada en una pluralidad de evaporadores laterales que están térmicamente acoplados a la desmetaniz dora .
4. La planta de líquidos del gas natural de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el primer dispositivo reductor de presión comprende una turbina hidráulica, y en donde el segundo dispositivo reductor de presión comprende una válvula de Joule-Thompson.
5. La planta de líquidos del gas natural de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la porción líquida que reduce su presión se alimenta a la desmetanizadora.
6. La planta de líquidos del gas natural de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque parte de la porción de vapor se expande en un turboexpansor y se alimenta a un segundo separador que produce un líquido que se emplea como reflujo pobre de la desmetanizadora y un vapor que se alimenta al absorbedor.
7. La planta de líquidos del gas natural de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la recuperación de etano es al menos de 85% en moles y la recuperación de propano es al menos de 99% en moles.
8. La planta de líquidos del gas natural de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el primero y el segundo enfriador y el absorbedor se instalan como una mejora a una planta existente.
9. Una planta de líquidos del gas natural, caracterizada porque comprende : un enfriador primario y secundario que enfrían un gas de alimentación de baja presión, y un separador que separa el gas de alimentación de baja presión enfriado en una porción líquida y una porción de vapor; un primer dispositivo reductor de presión que reduce la presión de la porción líquida y proporciona con ello refrigeración para el enfriador secundario; un tercer enfriador que enfría al menos parte de la porción de vapor, en donde la porción de vapor enfriada se expande en un dispositivo reductor de presión; y un absorbedor que recibe la porción de vapor enfriada y expandida y produce un producto de evaporación que proporciona refrigeración para el tercer enfriador y un producto de fondos que se emplea como reflujo en una desmetanizadora .
10. La planta de líquidos del gas natural de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada, porque el gas de alimentación de baja presión se deshidrata al menos parcialmente y tiene una presión entre aproximadamente 2.068 MPa (300 psig) y aproximadamente 6.895 MPa (1000 psig) .
11. La planta de líquidos del gas natural de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque el primer dispositivo reductor de presión comprende una turbina hidráulica, y en donde el segundo dispositivo reductor de presión comprende una válvula de Joule-Thompson.
12. La planta de líquidos del gas natural de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque una porción del gas de alimentación de baja presión se enfría en una pluralidad de evaporadores laterales que están térmicamente acoplados a la desmetanizadora .
13. La planta de líquidos del gas natural de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque parte de la porción de vapor se expande en un turboexpansor y se alimenta a un segundo separador que produce un líquido que se emplea como reflujo pobre de la desmetanizadora y un vapor que se alimenta al absorbedor.
14. La planta de líquidos del gas natural de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque el enfriador primario emplea al menos uno de etano externo, propano externo, y producto de evaporación del absorbedor como refrigerante .
15. La planta de líquidos del gas natural de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque la recuperación de etano es al menos de 85% en moles y la recuperación de propano es al menos de 99% en moles.
16. Una planta de líquidos del gas natural que comprende un separador que recibe un gas de alimentación de baja presión enfriado y que está acoplado de manera fluida a un absorbedor y a una desmetanizadora, caracterizada porque el trabajo de refrigeración del absorbedor y de la desmetanizadora es proporcionado al menos en parte por la expansión de una porción líquida del gas de alimentación de baja presión enfriado y una expansión de una porción de vapor que utiliza un dispositivo diferente a un turboexpansor .
17. La planta de líquidos del gas natural de conformidad con la reivindicación 17, caracterizada porque el gas de alimentación de baja presión enfriado se ha enfriado por medio de un enfriador que emplea como refrigerante una porción de líquido expandido del gas de alimentación de baja presión enfriado .
18. La planta de líquidos del gas natural de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada porque el absorbedor produce un producto de fondos del absorbedor que se alimenta a la desmetanizadora como reflujo.
19. La planta de líquidos del gas natural de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada porque el separador separa una porción de vapor del gas de alimentación de baja presión enfriado y en donde una primera parte de la porción de vapor se enfría adicionalmente a través de una válvula de Joule-Thompson y se introduce al absorbedor.
20. La planta de líquidos del gas natural de conformidad con la reivindicación 19, caracterizada porque una segunda parte de la porción de vapor se expande y se enfría en un turboexpansor.