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KR102918813B1 - 다단 환류 스트림 탄화수소 회수 공정 - Google Patents

다단 환류 스트림 탄화수소 회수 공정

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KR102918813B1
KR102918813B1 KR1020227028317A KR20227028317A KR102918813B1 KR 102918813 B1 KR102918813 B1 KR 102918813B1 KR 1020227028317 A KR1020227028317 A KR 1020227028317A KR 20227028317 A KR20227028317 A KR 20227028317A KR 102918813 B1 KR102918813 B1 KR 102918813B1
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KR
South Korea
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stream
tower
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demethanization
gas
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갈립 하칸 구벨리오글루
페레이둔 야민
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루머스 테크놀로지 엘엘씨
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Publication date
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Abstract

본원이 시스템은 메탄, C2 성분, C3 성분 및 선택적으로 중질 탄화수소를 함유하는 입구 기체 스트림을 C2+ 성분을 함유하는 덜 휘발성인 탄화수소 분획 및 메탄을 함유하는 휘발성 기체 분획으로 분리한다. 시스템은 상기 시스템이 고 에탄 회수 모드, 고 처리량 모드, 또는 일부 구현예에서, 고 프로판 회수 모드에서 유연하게 운전할 수 있도록 구성된 파이프, 밸브, 및 제어부를 포함할 수 있다.

Description

다단 환류 스트림 탄화수소 회수 공정
본원 구현예는 탄화수소 기체 스트림에서 에탄 및 중질 성분을 회수하는 것에 관한다. 더 구체적으로, 본원 구현예는 탄화수소 스트림에서 에탄 및 중질 성분을 유연하게 회수하는 것에 관하고, 여기서 상기 공정은 고 처리용량에서 고 회수 모드로 순조롭게 전환될 것이다.
가치 있는(valuable) 탄화수소 성분, 예컨대 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌 및 중질 탄화수소 성분은, 다양한 기체 스트림에 존재한다. 상기 기체 스트림의 일부는 천연 기체 스트림, 정제 오프 기체 스트림, 및 탄층(coal seam) 기체 스트림 등이다. 나아가, 이러한 성분은 또한 다른 탄화수소 공급원, 몇가지를 들자면 예컨대 석탄, 역청사(tar sand) 및 원유에 존재할 수 있다. 가치 있는 탄화수소의 양은 원료 공급원에 따라 변하고, 이러한 스트림의 일부는 50% 초과의 메탄 및 경질 성분[즉, 질소, 일산화탄소(CO), 수소, 등], 에탄, 및 이산화탄소(CO2)를 함유할 수 있다. 프로판, 프로필렌 및 중질 탄화수소 성분은 보통 총 원료의 적은 양을 구성한다. 천연 기체의 가격 때문에, 가동 및 그러한 공정에 관한 자본 비용을 감소시키면서 에탄, 에틸렌, 및 중질 탄화수소의 고회수율을 달성하는 것이 가능한 공정에 대한 수요가 있다. 추가로, 이러한 공정은 가동하기 쉬워야 하고 생성된 수입을 최대화하는 것에 효율적이어야 한다.
천연 기체로부터 탄화수소 성분을 회수할 수 있는 몇몇의 공정이 있다. 이러한 공정은 냉장 공정, 희박 오일(lean oil) 공정, 냉장 희박 오일 공정, 및 극저온 공정을 포함한다. 최근, 극저온 공정이 개선된 안정성, 효율 및 가동의 용이성 때문에 다른 공정 대비 크게 선호되어 왔다. 회수될 탄화수소 성분, 즉 에탄 및 중질 성분 또는 프로판 및 중질 성분에 따라, 극저온 공정은 상이하다. 보통, 에탄 회수 공정은 미국 특허 제4,519,824호(이하에서는 “'824 특허”라고 칭한다)에 도시된 것처럼 환류 스트림을 수반하는 단일 탑을 채용하여 회수를 증가하고 공정을 효율적으로 만든다. 환류의 공급원에 따라, 스킴(scheme)으로부터 가능한 최대 회수가 제한될 수 있다. 예를 들어, 환류 스트림이, 상기 '824 특허처럼, 상기 탄화수소 기체 원료 스트림으로부터 또는 냉각 분리기 증기 스트림, 또는 제1 증기 스트림으로부터 얻어지면, 최대 회수는 환류 스트림이 에탄을 함유하기에 그 스킴으로부터 가능한 최대 회수가 제한된다.
미국 특허 제5,568,737호, 잔여물 재순환 공정은, 탑정으로부터의 제1 원료로서 컬럼의 탑정으로의 잔여물 재순환을 개시한다. 상기 냉각 분리기의 탑정은 두 스트림으로 분할되어, 일부는 응축 및 후냉각되고 탑정으로부터의 제2 원료로서 상기 컬럼에 도입된다. 상기 냉각 분리기의 탑정으로부터의 상기 제2 스트림은 터보-팽창기 또는 JT 밸브와의 팽창 후에 탑정으로부터의 제3 원료로서 도입된다.
미국 특허 제7,793,517호, 이는 도 6에서 잔여물이 재순환하는 구성 및/또는 재순환 분리기로 공급될 수 있는 원료 기체를 활용한다. 미국 특허 출원 공개 제2019/0170435호의 도 5-7은 컬럼의 탑정에서 원료 기체를 제2 원료로서 도입한다. 경질 탄화수소 스트림의 처리와 관련한 기타 특허 및 공보는 미국 특허 출원 공개 제2014/0260420, 제2014/0075987, 제2013/0014390, 제2010/0043488, 제2005/0204774, 제2004/0172967, 제2004/0159122, 및 그 중에서도 미국 특허 제6,244,070호를 포함할 수 있다.
일 측면에서, 본원 구현예는 메탄, C2 성분, C3 성분 및 선택적으로 중질 탄화수소를 함유하는 입구 기체 스트림을 C2+ 성분을 함유하는 덜 휘발성인 탄화수소 분획 및 메탄을 함유하는 휘발성 기체 분획으로 분리하기 위한 시스템에 관한다. 상기 시스템은 상기 입구 기체 스트림을 제1 원료 스트림 및 제2 원료 스트림으로 분할하기 위한 분할기를 포함할 수 있다. 제2 열 교환기는 상기 제1 원료 스트림을 냉각하기 위하여 제공될 수 있고, 제2 열 교환기는 상기 제2 원료 스트림을 냉각하기 위하여 제공될 수 있다. 상기 시스템은 또한 상기 냉각된 제1 및 제2 원료 스트림을 제1 증기 스트림 및 제1 액체 스트림으로 분리하기 위한 분리기, 나아가 탈메탄탑에 상기 제1 증기 스트림을 공급하기 위한 유선, 및 탈메탄탑에 상기 제1 액체 스트림을 공급하기 위한 유선을 포함할 수 있다. 상기 탈메탄탑은 원료 스트림을 탈메탄기 탑정 스트림 및 탈메탄기 탑저 스트림으로 분리할 수 있다. 하나 이상의 압축기가 상기 탈메탄기 탑정 스트림을 압축하여 잔여 기체 스트림을 형성하기 위하여 제공될 수 있고, 탈메탄탑 환류선은 상기 탈메탄탑의 탑정에 환류 스트림을 제공할 수 있다. 상기 잔여 기체 스트림의 일부는 탈메탄탑 환류선에 유선을 통하여 제공될 수 있고, 유선은 상기 탈메탄탑 환류 선에 상기 입구 기체 스트림의 제3 일부를 제공할 수 있다. 상기 시스템은 상기 탈메탄탑 환류 선으로의 상기 잔여 기체 스트림의 일부의 흐름을 개방 또는 폐쇄하기 위한 제1 밸브, 및 상기 탈메탄탑 환류선으로의 상기 입구 기체 스트림의 제3 일부의 흐름을 개방 또는 폐쇄하기 위한 제2 밸브를 추가로 포함한다.
일부 구현예에서, 상기 시스템은 상기 제1 및 제2 밸브의 위치를 제어하도록 구성된 제어 시스템을 추가로 포함할 수 있다.
상기 제1 열 교환기는 상기 제1 원료 스트림, 상기 탈메탄탑 탑정 스트림, 및 상기 환류 스트림의 하나 이상 사이의 열을 교환하도록 구성된 기체-기체 열 교환기일 수 있다. 상기 제2 열교환기는 상기 탈메탄탑 및 상기 제2 원료 스트림으로부터의 하나 이상의 측면 배출물 사이에서 열을 교환하도록 구성된 재비기일 수 있다.
다른 측면에서, 본원 구현예는 전술한 시스템을 가동하기 위한 방법에 관한다. 상기 방법은 상기 제1 밸브를 폐쇄하고 상기 제2 밸브를 개방하며, 고 처리량 모드에서 일정 기간 동안 상기 시스템을 가동하는 단계, 및 상기 제2 밸브를 폐쇄하고 상기 제1 밸브를 개방하며, 고 에탄 회수 모드에서 일정 기간 동안 상기 시스템을 가동하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본원 구현예는 메탄, C2 성분, C3 성분 및 선택적으로 중질 탄화수소를 함유하는 입구 기체 스트림을 C2+ 성분을 함유하는 덜 비활성인 탄화수소 분획 및 메탄을 함유하는 휘발성 기체 분획으로 분리하는 방법에 관한다. 상기 방법은 하기 단계를 포함할 수 있다:
a. 제1 기간 동안, 고 에탄 회수 모드에서 상기 방법을 가동하는 단계로서, 상기 단계는:
i. 입구 기체 스트림을 제1 원료 스트림 및 제2 원료 스트림으로 분할하고 상기 제1 및 제2 원료 스트림을 냉각하는 단계;
ii. 상기 냉각된 제1 및 제2 원료 스트림을 제1 증기 스트림 및 제1 액체 스트림으로 분리하는 단계;
iii. 상기 제1 액체 스트림을 팽창하여 제1 탈메탄탑 원료 스트림을 형성하는 단계;
iv. 상기 제1 기체 스트림을 저압으로 팽창하여 제2 탈메탄탑 원료 스트림을 형성하는 단계;
v. 탈메탄기에 상기 제1 및 제2 탈메탄탑 원료 스트림을 공급하고, 상기 원료 스트림을 탈메탄기 탑정 스트림 및 탈메탄기 탑저 스트림으로 분리하는 단계;
vi. 상기 탈메탄기 탑정 스트림을 예열 및 압축하여 잔여 기체 스트림을 형성하는 단계; 및
vii. 상기 잔여 기체의 제1 일부를 생성물 스트림으로서 회수하고 상기 잔여 기체 스트림의 제2 일부를 상기 탈메탄탑으로의 환류로서 재순환시키는 단계;를 포함하고,
b. 상기 잔여 기체의 상기 제2 일부의 환류로서의 재순환을 중단하는 단계; 및
c. 제2 기간 동안, 고 처리량 모드에서 상기 방법을 가동하는 단계로서, 상기 단계는:
i. 상기 입구 기체 스트림을 제1 원료 스트림, 제2 원료 스트림, 및 제3 원료 스트림으로 분할하고 상기 제1, 상기 제2 및 상기 제3 원료 스트림을 냉각하는 단계;
ii. 상기 냉각된 제1 및 제2 원료 스트림을 제1 증기 스트림 및 제1 액체 스트림으로 분리하는 단계;
iii. 상기 제1 액체 스트림을 팽창하여 제1 탈메탄탑 원료 스트림을 형성하는 단계;
iv. 상기 제1 기체 스트림을 저압으로 팽창하여 제2 탈메탄탑 원료 스트림을 형성하는 단계;
v. 탈메탄기에 상기 제1 및 제2 탈메탄탑 원료 스트림을 공급하고, 상기 원료 스트림을 탈메탄기 탑정 스트림 및 탈메탄기 탑저 스트림으로 분리하는 단계;
vi. 상기 탈메탄기 탑정 스트림을 예열 및 압축하여 생성물로서 회수된 잔여 기체 스트림을 형성하는 단계; 및
vii. 상기 탈메탄탑에 상기 제3 원료 스트림을 환류로서 공급하는 단계;를 포함한다.
상기 방법은, 다른 구현예에서, 제3 기간 동안, 에탄의 90 % 미만을 회수하는 동안 가동의 C3+ 회수 모드에서 상기 방법을 가동하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
다른 측면에서, 본원에 개시된 구현예는 메탄, C2 성분, C3 성분 및 선택적으로 중질 탄화수소를 함유하는 입구 기체 스트림을 C2+ 성분을 함유하는 덜 휘발성인 탄화수소 분획 및 수소를 함유하는 휘발성 기체 분획으로 분리하기 위한 시스템에 관한다. 상기 시스템은 상기 기체 스트림을 제1 원료 스트림 및 제2 원료 스트림으로 분할하기 위한 분할기를 포함할 수 있다. 상기 제1 원료 스트림을 냉각하고 냉각된 제1 원료 스트림을 제조하기 위하여 기체-기체 열 교환기가 제공될 수 있다. 상기 제2 원료 스트림을 냉각하고 냉각된 제2 원료 스트림을 제조하기 위하여 제2 열 교환기가 제공될 수 있다. 상기 시스템은 상기 냉각된 제1 및 제2 원료 스트림을 제1 증기 스트림 및 제1 액체 스트림으로 분리하기 위한 제1 분리기를 포함할 수 있다. 분할기는 상기 제1 증기 스트림을 제1 일부 및 제2 일부로 분할할 수 있고, 팽창기가 상기 제1 증기 스트림의 상기 제1 일부를 팽창하고 상기 제1 증기 스트림의 상기 제1 일부로부터 일을 추출하기 위하여 제공될 수 있다. 상기 기체-기체 열 교환기에서 상기 제1 증기 스트림의 상기 제2 일부를 냉각하기 위하여 유선이 제공될 수 있고, 제2 분리기가 상기 제1 증기 스트림의 상기 냉각된 제2 일부를 제2 증기 스트림 및 제2 액체 스트림으로 분리하기 위하여 제공될 수 있다. 상기 시스템은 또한 다음을 포함할 수 있다: 탈메탄탑에 상기 제1 액체 스트림을 제1 탑 원료 스트림으로서 공급하기 위한 유선; 상기 탈메탄탑에 상기 팽창된 상기 제1 증기 스트림의 제1 일부를 제2 탑 원료 스트림으로서 공급하기 위한 유선; 상기 탈메탄탑에 상기 제2 액체 스트림을 제3 원료 스트림으로서 공급하기 위한 유선; 상기 탈메탄탑에 상기 제2 증기 스트림을 제4 원료 스트림으로서 공급하기 위한 유선. 상기 탈메탄탑은 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 원료 스트림에 의하여 제공된 상기 원료를 수신하고 탈메탄기 탑정 스트림 및 탈메탄기 탑저 스트림으로 분리하도록 구성될 수 있다. 상기 기체-기체 교환기에서 상기 탈메탄기 탑정 스트림을 예열하기 위하여 유선이 제공될 수 있고, 하나 이상의 압축기가 상기 예열된 탈메탄기 탑정 스트림을 압축하여 잔여 기체 스트림을 형성하기 위하여 제공될 수 있으며, 하나 이상의 압축기의 적어도 하나가 상기 팽창기에서 추출된 일로 구동된다. 제5 탑 원료 스트림이 (i) 상기 잔여 기체 스트림의 일부, (ii) 상기 원료 기체 스트림의 제3 일부, 또는 (iii) (i) 및 (ii)의 혼합물을 수신하고, 상기 수신된 상기 기체-기체 교환기에서 (i), (ii), 또는 (ii)을 냉각하기 위하여 구성될 수 있다. 나아가, 상기 시스템은 상기 탈메탄탑의 탑정에 환류 스트림을 제공하기 위한 환류선을 포함할 수 있고, 여기서 밸브 및 배관은 상기 환류 스트림이 (I), (II), 또는 (III) 중 어느 하나를 상기 제5 탑 원료 스트림 또는 상기 제2 증기 스트림으로부터 제공되는 것으로서 포함하도록 구성된다. 제1 밸브는 상기 잔여 기체 스트림의 상기 일부의 상기 제5 탑 원료 선으로의 흐름을 제어 또는 폐쇄하기 위하여 제공될 수 있고, 제2 밸브는 상기 입구 기체 스트림의 상기 제3 일부의 상기 제5 탑 원료 선으로의 흐름을 제어 또는 폐쇄하기 위하여 제공될 수 있다.
기타 측면 및 이점은 이하의 설명 및 첨부된 청구항으로부터 명백할 것이다.
도 1 및 2는 본원 구현예에 따른 C2+ 회수 방법의 간략화된 공정 흐름도다.
본원 구현예는 입구 기체를 더 가벼운 분획과 더 무거운 분획으로 분리하는 것에 관한다. 본원에서 사용되는, 입구 기체는, 탄화수소 기체에 관하고, 여기서 이러한 기체는 보통 고압 기체선으로부터 수신되고, 실질적으로 메탄을, 수지(balance)로서 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌, 및 중질 성분, 그리고 이산화탄소, 질소 및 기타 미량 기체를 포함한다. 용어 “C2+ 성분”은 지방족 화학종 예컨대 알케인, 올레핀, 및 알카인, 특히, 에탄, 에틸렌, 및 아세틸렌 등을 포함하는 적어도 두개의 탄소 원자를 가지는 모든 유기 성분을 의미한다.
본원 구현예에 따른 메탄, C2 성분, C3 성분 및 선택적으로 중질 탄화수소를 함유하는 입구 기체 스트림을 C2+ 성분을 함유하는 덜 휘발성인 탄화수소 분획 및 메탄을 함유하는 휘발성 기체 분획으로 분리하기 위한 시스템은 작업자가 고 처리량인, 제1 모드, 및 고 에탄 회수인 제2 모드에서 유연하게 가동하도록 한다. 시장 요구 또는 기타 인자 때문에, 고 처리량 모드 또는 고 에탄 회수 모드에서 가동하는 것이 바람직할 수 있고, 본원의 시스템은 작업자로 하여금 가동의 모드 사이를 순조롭게 전환할 수 있도록 할 수 있다.
상기 시스템은 상기 입구 스트림을 제1 원료 스트림 및 제2 원료 스트림으로 분할하기 위한 분할기를 포함할 수 있다. 제1 열 교환기가 상기 제1 원료 스트림을 냉각하기 위하여 제공될 수 있고, 제2 열 교환기가 상기 제2 원료 스트림을 냉각하기 위하여 제공될 수 있다. 분리기는 상기 제1 및 제2 원료 스트림을 수신할 수 있고, 그 후 상기 냉각된 제1 및 제2 원료 스트림을 제1 증기 스트림 및 제1 액체 스트림으로 분리할 수 있다.
탈메탄탑에 상기 제1 증기 스트림을 공급하기 위한 유선이 제공될 수 있다. 상기 탈메탄탑에 상기 제1 액체 스트림을 공급하기 위한 유선도 마찬가지다. 상기 탈메탄탑에서, 상기 원료 기체는 상기 메탄을 포함하는 탈메탄기 탑정 스트림, 및 상기 C2+ 성분을 포함하는 탈메탄기 탑저 스트림으로 분리될 수 있다. 상기 탈메탄기 탑정 스트림을 압축하여 잔여 기체 스트림을 형성하기 위하여 하나 이상의 압축기가 제공될 수 있다. 상기 탈메탄기 탑정 스트림을 압축하여 잔여 기체 스트림을 형성하기 위하여 하나 이상의 압축기가 제공될 수 있다.
탈메탄 탑 환류선이 상기 탈메탄탑의 탑정에 환류 스트림을 제공하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 시스템은 상기 탈메탄탑 환류선에 상기 잔여 기체 스트림의 일부를 제공하기 위한 유선을 포함할 수 있다. 유선 또한 상기 탈메탄탑 환류선에 상기 입구 기체 스트림의 제3 일부를 제공하도록 구성될 수 있다. 제1 밸브는 상기 잔여 기체 스트림의 상기 일부의 상기 탈메탄탑 환류선으로의 흐름을 개방 또는 폐쇄하기 위하여 사용될 수 있고, 제2 밸브는 상기 입구 기체 스트림의 상기 제3 일부의 상기 탈메탄탑 환류선으로의 흐름을 개방 또는 폐쇄하기 위하여 사용될 수 있다. 제어 시스템이 상기 제1 및 제2 밸브의 위치를 제어하기 위하여 구성될 수 있다. 원료 기체를 환류로서 사용하는, 상기 제1 밸브의 폐쇄 및 상기 제2 밸브의 개방은, 상기 시스템이 고 처리량 모드에서 가동되도록 한다. 상기 잔여 기체를 환류로서 사용하는, 상기 제2 밸브의 폐쇄 및 상기 제1 밸브의 개방은, 상기 시스템이 고 에탄 회수 모드에서 가동되도록 한다.
도 1 및 2는 본원의 상기 C2+ 회수 시스템 구현예를 도시하고, 여기서 비슷한 부호는 비슷한 부분을 나타낸다. 나아가, 도 1 및 2와 연관되는 하기의 설명은 온도, 압력, 또는 이들의 예시적 범위를 제공하는데; 여기서 범위는 압력 또는 온도에 관하여 제공되며, 이는 오직 단일 예시적 온도 또는 압력이 인용되더라도, 연관된 온도 또는 압력 또한 범위일 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 나아가, 상기 스트림의 조성적 설계에 따라 상기 제공되는 온도 및 압력은 변할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
도 1 및 2에 따르면, 상기 C2+ 회수 시스템으로의 원료 공급물 기체는, 예컨대 물, CO2, 및 H2S 등의, 극저온 처리에 해로운 특정 불순물을, 함유할 수 있다. 원료 공급물 기체 스트림은, CO2 및 H2S가 많은 양으로 존재하면, 이를 제거하기 위하여 처리될 수 있다. 이렇게 처리된 기체는 그 다음 C2+ 회수 시스템의 극저온 구역에 입구 원료 기체 스트림(20)으로서 보내지기 전에 건조 및 여과된다. 입구 원료 기체 스트림(20)은 상기 입구 원료 기체 스트림 흐름의 일부를 함유할 수 있는, 제1 입구 스트림(20a), 및 상기 입구 원료 기체 스트림 흐름의 잔여물을 함유하는, 제2 입구 스트림(20b)으로 분할된다. 제1 입구 스트림(20a) 및 제2 입구 스트림(20b)는 조성적 구성이 동등할 수 있다.
기체-기체 열 교환기(30)에서 제1 입구 스트림(20a)는 냉각 스트림과 열 교환 접촉으로 0℉ 내지 -60℉의 범위 내, 예를 들어 -5℉ 내지 -35℉, 예컨대 -20℉ 온도까지 냉각되어 중질 탄화수소를 부분적으로 응축할 수 있다. 제2 입구 스트림(20b)는 탈메탄 재비기(40)에서 재비기 스트림(71, 73)과의 열 교환 접촉으로 0℉ 내지 -60℉의 범위 내, 예를 들어, -5℉ 내지 -35℉, 예컨대 -20℉ 온도까지 냉각되어 중질 탄화수소를 부분적으로 응축할 수 있다. 본원의 모든 구현예에서, 기체-기체 열 교환기(30) 및 탈메탄 재비기(40)는 단일 다-경로 교환기, 복수의 개별 열 교환기, 또는 이들의 조합 및 변형일 수 있다.
다음, 냉각된 입구 스트림(20a', 20b')는 혼합되고 냉각 분리기(50)으로 보내어지고, 이는, 예를 들어, 약 -20℉(예컨대 -10 내지 -30℉)에서 가동된다. 입구 원료 기체 스트림(20)의 조성 및 공급 압력에 따라, 프로판 냉장 형태의 일부 외부 냉각은 예컨대 교환기(21)을 통하여 제공되는 선택적 프로판 냉각을 통하여 상기 입구 기체 스트림(20a', 20b')을 충분히 냉각할 것이 요구될 수 있다. 프로판 냉장을 나타내었으나, 다른 어느 냉각 매체도 프로판 대신 사용될 수 있다. 분리기(50)은, 예를 들어, 플래시 조(flash drum) 또는 냉각 흡수기일 수 있고, 일부 구현예에서, 적어도 하나의 물질 전달 구역을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 물질 전달 구역은 트레이 또는 유사한 평형 분리 단 또는 플래시 구역일 수 있다.
냉각 분리기(50)은 분리기 탑저 스트림(52) 및 분리기 탑정 스트림(54)를 제조한다. 분리기 탑저 스트림(52)은 제1 팽창 밸브(130)를 통하여, 예컨대 약 330 psia(예컨대 275 psia 내지 500 psia 범위 내)의 압력까지 팽창되어, 상기 스트림을, 예를 들어, 약 -70℉까지 냉각한다. 이 냉각 및 팽창된 스트림은 탈메탄기(70)에 제1 탈메탄기, 또는 탑, 원료 스트림으로서 보내진다.
분리기 탑정 스트림(54)는 팽창기(100)에서 필수적으로 등엔트로피적으로, 예컨대 약 325 psia의 압력까지 팽창될 수 있다. 압력 및 상기 스트림으로부터 추출되는 일의 감소 때문에, 결과적으로 팽창된 스트림(56)은, 예를 들어, 약 -91℉(-80 내지 -100℉)의 온도 까지 냉각될 수 있다. 냉각된, 팽창된 스트림(56)은 그 다음 탈메탄기(70)로 보내질 수 있다. 일부 구현예에서, 스트림(56)은, 예를 들어, 제3 탑 원료 스트림(64)의 아래에, 예컨대 제1 탑 원료 스트림(53)의 위 및 제3 탑 원료 스트림(64)의 아래에 제2 탑 원료 스트림으로서 공급될 수 있다. 상기 일은 그 후 팽창기(100)로 구동되는 부스터 압축기(102)에서 회수되어 탈메탄기 탑정 스트림(78)의 압력을 부분적으로 증가시킨다. 일부 구현예에서, 팽창기(100)로 구동되는 부스터 압축기(미도시)가 상기 입구 스트림(20)의 압력을 부분적으로 증가시키기 위하여 사용될 수 있다. 이렇게 냉각 및 팽창된 스트림은 탈메탄기(70)에 제1 탈메탄기, 또는 탑, 원료 스트림(53)으로서 보내진다.
일부 구현예에서, 상기 탑정 스트림(54)의 일부(20c)는 팽창기(100)의 상류에서 회수되고, 선택적 환류 분리기(60)에 공급될 수 있다. 제3 입구 증기 스트림(20c)은 기체-기체 열 교환기(30)에서 예컨대 약 -30℉내지 -70℉의 온도까지 냉각될 수 있고, 냉각 스트림과의 열 교환을 통하여 부분적으로 응축될 수 있다. 상기 부분적으로 응축된 스트림은 그 후 환류 분리기(60)에 중간 환류 스트림(55)으로서 공급될 수 있다. 환류 분리기(60)은 환류 분리기 탑저 스트림(62) 및 환류 분리기 탑정 스트림(66)을 제조한다. 환류 분리기 탑저 스트림(62)는 제2 팽창 밸브(140)으로 팽창될 수 있고, 또한 예를 들어, 상기 제4 탑 원료 스트림(68) 아래에 있는 탈메탄기(70)에 제3 탑 원료 스트림(64)으로서 공급될 수 있다. 나아가, 환류 분리기 탑정 스트림(66)은 기체-기체 열 교환기(30)에서 냉각 스트림과의 열 교환 접촉을 통하여 추가로 냉각될 수 있고, 제3 팽창 밸브(150)로, 예를 들어, 약 300 내지 500 psia의 범위 내 압력까지, 예컨대 약 325 psia의 압력까지 팽창되며, 이로써 상기 스트림을, 예컨대 -148℉ 까지 냉각하고, 상기 냉각된 팽창 스트림을 탈메탄탑(70)에 제4 탑 원료 스트림(68)으로서 공급하며, 이는 탈메탄기 환류 스트림(126) 아래로 도입될 수 있다. 일부 구현예에서, 팽창된 환류 분리기 탑저 스트림(64)는 스트림(46)과 혼합될 수 있고, 상기 탈메탄기(70)에 혼합 제2 탑 원료 스트림으로서 공급될 수 있다. 다른 구현예, 예컨대 도 2에 도시된 것에서, 상기 시스템은 상기 제4 탑 원료 스트림(68) 및 상기 환류 스트림(126)의 공급 지점을 교환하는 밸브와 유선을 제공하고, 환류로서 스트림(68)을 공급함으로써 추가 유연성을 포함하도록 구성될 수 있다.
탈메탄기(70)는 따라서 제2 탑 원료 스트림(56), 제3 탑 원료 스트림(64), 제4 탑 원료 스트림(68) 및 탈메탄기 환류 스트림(126)으로 공급될 수 있고, 이로서 탈메탄기 탑정 스트림(78), 탈메탄기 탑저 스트림(77), 및 하나 이상의 재비기 측면 배출물 스트림(71, 73)을 제조한다.
탈메탄기(70)에서, 제1 탑 원료 스트림(53)에서 상승하는 증기는 제2 탑 원료 스트림(56), 제3 탑 원료 스트림(64), 제4 탑 원료 스트림(68), 및 탈메탄기 환류 스트림(126)으로부터 하강하는 액체와의 인접 접촉으로 적어도 부분적으로 응축되고, 이로써 실질적 양의 메탄 및 입구 원료 기체 스트림(20)으로부터의 경질 성분을 함유하는 탈메탄기 탑정 스트림(78)을 제조한다. 응축된 액체는 탈메탄기(70)로 하강하고 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌 및 입구 원료 기체 스트림(20)으로부터의 중질 성분을 주요 일부로 함유하는 탈메탄기 탑저 스트림(77)으로서 제거된다. 본원에서 사용되는, 에탄 회수는 원료(20)의 에탄의 양 대비 탈메탄기 탑저 스트림(77)을 통하여 회수되는 에탄의 양을 지칭한다.
재비기 스트림(71, 73)은 상기 용기의 절반 중 아래 지점에서 탈메탄기(70)으로부터 제거될 수 있다. 나아가, 재비기 스트림(71, 73)은 탈메탄 재비기(40)에서 예열될 수 있고 각각 탈메탄기로 재비기 환류 스트림(72, 74)으로서 반송될 수 있다. 측면 재비기 설계는 탈메탄기(70)으로부터의 냉장 회수를 가능하게 한다.
탈메탄기 탑정 스트림(78)은 기체-기체 열 교환기(30)에서, 예컨대 약 90℉(예를 들어, 80-100℉의 온도 까지 예열된다. 예열 후, 탈메탄기 탑정 스트림(78)은 부스터 압축기(102)에서, 상기 팽창기(100)로 생성된 동력으로, 예컨대 약 380 psia(예를 들어, 350 psia 내지 400 psia)의 압력까지 압축된다. 중간 압력 잔여 기체는 그 다음 잔여 압축기(110)로 보내지고 여기서 상기 압력이, 예컨대 800 psia 초과의 압력 또는 파이프라인 규격까지 상승하며, 잔여 기체 스트림(120)을 형성한다. 다음, 압축 중 생성된 열을 안정화하기 위하여, 잔여 애프터쿨러(112)가 잔여 기체 스트림(120)을 냉각한다. 잔여 기체 스트림(120)은, 예를 들어, 실질적 함량의 메탄 및 입구 원료 기체 스트림(20)으로부터의 경질 성분, 및 C2+ 성분 및 중질 성분의 미량의 일부를 함유하는 파이프라인 판매 기체일 수 있다.
본원 구현예는 추가로 유연한 가동을 가능하게 하여, 작업자에게 고 회수 모드 및 고 플랜트 처리용량 모드에서 가동할 것을 허용할 수 있다.
높은 회수 모드에서, 적어도 일부의 잔여 기체 스트림(120)은 상기 방법에 반송되어 잔여 기체 환류 스트림(122)을 제조할 수 있다. 이 잔여 기체 환류 스트림(122)은 기체-기체 열 교환기(30)에서, 냉각 스트림과의 열 교환 접촉을 통하여 예컨대 -80 내지 -150℉의 범위 내 온도까지 냉각되어 실질적으로 상기 스트림을 응축시킬 수 있다. 다음, 이렇게 냉각된 잔여 기체 환류 스트림(124)는 제4 팽창 밸브(160)을 통하여 예컨대 약 325 psia(275 내지 500 psia)의 압력까지 팽창되고, 여기서 이는예컨대 약 -157℉의 온도까지 냉각되며, 그리고 탈메탄기(70)에 탈메탄기 환류 스트림(126)으로서 보내질 수 있다. 일부 구현예에서, 탈메탄기 환류 스트림(126)은 제4 탑 원료 스트림(68) 위에 있는 탈메탄기(70)에 탈메탄기(70)로의 탑정 원료 스트림으로서 보내진다.
고 처리량 모드에서, 상기 잔여물 재순환(122)는, 예컨대 밸브(170)의 폐쇄를 통하여 중단될 수 있다. 탈메탄기(70)로의 환류로서, 상기 입구 원료 기체의 제4 일부(20d)가 밸브(180)의 개방에 의하여 상기 환류선에 입구 기체를 제공하여 제공될 수 있고, 이는 기체-기체 열 교환기(30)에서 냉각 스트림과의 열 교환 접촉을 통하여 냉각될 수 있다. 다음, 이렇게 냉각된 원료 기체 환류 스트림(124)은 제4 팽창 밸브(160)을 통하여 팽창되고 상기 원료 기체 환류는 탈메탄기(70)에 탈메탄기 환류 스트림(126)으로서 냉각 및 공급될 수 있다. 이 구현예에서의 환류는 상기 원료와 같은 조성을 가진다.
고 회수 모드에서, 상기 압축 후 잔여 기체의 일부는 상기 회수 공정에서 탑정 환류/원료 스트림으로서 재순환되어 에탄 및 프로판의 회수율을 향상시킬 수 있다. 재순환된 잔여 기체(스트림 122)은, 예를 들어, 상기 압축기(102, 110)에서 배출되는 상기 잔여 가스의 약 10%에서 30% 초과까지일 수 있다.
고 처리량 모드에서, 상기 잔여 재순환은 유리하게 배출될 수 있고, 이는 상기 장치로 하여금 더 많은 양의 기체를 처리하도록 한다. 초과 건조 원료 기체는 상기 잔여 재순환 흐름로(residue recycle flow pass)에 향하도록 하고 같은 환류 원료 구성을 활용한다. 이 구성은 이 옵션이 상기 장치를 통하여 전체적으로 더 많은 기체를 처리함과 동시에 같은 장비(환류선, 팽창 밸브, 팽창기, 열 교환기 및 압축기)를 활용하도록 한다.
일부 구현예에서, 제어 시스템(200)이 밸브(170, 180)의 위치를 제어하기 위하여 제공될 수 있다. 고 처리량 모드에서 가동하고자 할 때, 밸브(170)는 폐쇄될 수 있고 밸브(180)는 개방될 수 있고, 그리하여 상기 탈메탄탑에 상기 원료 기체의 일부를 환류로서 공급할 수 있다. 고 에탄 회수 모드에서 가동하고자 할 때, 밸브(180)는 폐쇄될 수 있고 밸브(170)는 개방될 수 있고, 그리하여 상기 탈메탄탑에 상기 잔여 기체의 일부를 환류로서 공급할 수 있다. 이러한 방법에서, 상기 시스템은 상기 가동의 모드 사이에서 안정적으로 전환될 수 있다.
고 에탄 회수율 모드에서 상기 시스템을 가동하고자 할 때, 상기 시스템(밸브, 제어기 등)은 잔여 기체를 상기 탈메탄탑으로의 환류로서 사용하도록 구성될 수 있다. 상기 분리 공정을 위한 상기 고 에탄 회수 모드는 따라서 입구 기체 스트림을 제1 원료 스트림 및 제2 원료 스트림으로 분리하고 상기 제1 및 제2 원료 스트림을 냉각하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 냉각된 제1 및 제2 원료 스트림은 그 후 제1 증기 스트림 및 제1 액체 스트림으로 분리될 수 있다. 제1 액체 스트림은 팽창될 수 있고, 이로써 제1 탈메탄탑 원료 스트림, 및 상기 제1 기체 스트림은 저압으로 팽창되고, 이로써 제2 탈메탄탑 원료 스트림을 형성할 수 있다. 제1 및 제2 탈메탄탑 원료 스트림은 그 다음 탈메탄기에 공급될 수 있고, 상기 원료 스트림을 탈메탄기 탑정 스트림 및 탈메탄기 탑저 스트림으로 분리할 수 있다. 상기 탈메탄기 탑정 스트림의 예열 및 압축은 잔여 기체 스트림을 형성할 수 있고, 이의 제1 일부는 생성물 스트림으로서 회수될 수 있고, 이의 제2 일부는 상기 탈메탄탑에 환류로서 공급될 수 있다.
고 처리량 모드에서 상기 시스템을 가동하고자 할 때, 상기 시스템(밸브, 제어기 등)은 원료 기체를 상기 탈메탄탑으로의 환류로서 사용하도록 구성될 수 있다. 상기 분리 공정을 위한 고 처리량 모드는 따라서 상기 입구 기체 스트림을 상기 제1 원료 스트림, 상기 제2 원료 스트림, 및 제3 원료 스트림으로 분리하고 상기 제1, 제2 및 제3 원료 스트림을 냉각하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 고 에탄 회수 모드와 비슷하게, 상기 제1 및 제2 원료 스트림은 제1 증기 스트림 및 제1 액체 스트림으로 분리될 수 있고, 이는 각각 팽창 및 탈메탄탑에 원료 스트림으로서 공급될 수 있으며, 상기 원료는 상기 탈메탄탑에서 탈메탄기 탑정 스트림 및 탈메탄기 탑저 스트림으로 분리될 수 있다. 상기 탈메탄기 탑정 스트림의 예열 및 압축은 잔여 기체 스트림을 형성할 수 있고, 이는 생성물로서 회수된다. 잔여 기체를 환류로서 사용하는 것 외에도, 상기 제3 원료 스트림은 상기 탈메탄탑으로의 환류로서 공급될 수 있고, 상기 시스템이 고 처리량 모드에서 가동되도록 할 수 있다.
다른 구현예, 예컨대 상대적으로 고 에탄 회수를 달성하면서 처리량을 증가시키고자 하는 곳에서, 제어 시스템(200)이 잔여 기체(122) 및 원료(20d)의 혼합 원료가 상기 탈메탄탑으로의 환류로서 제공될 수 있도록 밸브(170 및 180)를 가동하도록 구성될 수 있다.
또 다른 구현예에서, 상기 시스템은 가동의 C3+ 회수 모드에서 가동되도록 구성될 수 있다. C3+ 회수 모드에서, 밸브(130)는 부분적으로 또는 전부 폐쇄될 수 있고, 이때 밸브(132)는 적어도 일부 또는 완전히 개방될 수 있으며, 이로써 분리기(50)에서 재비기(40)로의 상기 액체 원료의 적어도 일부 또는 전체를 제공할 수 있다. 밸브(200)는 폐쇄될 수 있고, 이로써 유선(71)을 통하여 측면 배출물을 회수하지 않으면서, 상기 컬럼의 이 하부에 유선(52)를 통하여 액체 탄화수소를 상기 원료로서 공급할 수 있다. 밸브(201)은 개방 또는 폐쇄될 수 있고, 상기 에탄의 목적 회수율에 따라 다르나, 여기서 밸브(201)를 개방하면 20% 초과의 에탄 회수가 달성될 수 있다. 보조 열이 트림 재비기(210)에 의하여 제공될 수 있고, 이는 잔여 재순환(122), 스팀 또는 열유(hot oil)와 같은 외부 열원, 또는 열원으로서 기타 적절한 공정 스트림을 사용할 수 있다. 그런 흐름 스킴은 고함량의 C3+ 성분, 예컨대 원료에서 95% 초과 또는 98% 초과의 C3+ 성분을 회수할 수 있고, 동시에 에탄 회수는, 예컨대 90% 미만의 에탄 회수로 감소될 수 있는 능력을 제공할 수 있다.
전술한 것처럼, 본원 구현예는 기체 공장 작업자가 고 에탄 회수 및 고 공장 처리량 중 하나를 선택할 수 있도록 한다. 풍부한 원료 기체를 탑정 환류로서 제공하는 것은 회수를 감소시키기에 명백한 위치가 아니다. 그러나, 이는 가동 유연성의 이점을 제공한다. 자본 소모를 최소화하면서, 추가의 15-20% 원료 기체가 처리될 수 있다. 회수된 천연 기체 액체 생성물의 총합은 심지어 낮은 회수율에서도 더 높다. 이는 공장 작업자들이 공장 처리량을 최대화하기 원할 때 이들에게 상당한 이점을 제공한다.
두 개의 가동 모드가 시험되었고, 하나는 잔여 기체 재순환을 상기 탈메탄기로의 환류로서 사용하고, 다른 하나는 상기 원료 기체의 일부를 상기 탈메탄기로의 환류로서 사용한다. 상기 시험 결과는 표 1에 나타나 있다.
고 회수 모드 고 처리량 모드
용량, MMSCFD 200 240
에탄 회수 97% 92%
총 동력, hp 16,180 17,500
NGL 생성물, BPD 25,606 29,804
풍부한 원료 기체는, 탑정 환류 스트림으로 사용될 때 낮은 에탄 회수를 초래한다(92 % vs. 97 %). 그러나, 풍부한 원료 기체의 탑정 환류로서의 사용은 처리량의 상당한 증가를 허용할 수 있다(일 당 2억 표준 큐빅 피트 대 일 당 2억4천 표준 큐빅 피트, 시험 조건에서의 처리량 20 % 증가).
다르게 정의되지 않는 한, 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는 이러한 시스템, 장비, 방법, 공정 및 조성물이 다루어지는 분야에서 보통의 기술을 가지는 사람에게 보통 이해되는 의미를 가진다.
단수 “a”“”“the”는 문맥이 명백히 다른 것을 설명하지 않는 한, 복수의 지시 대상도 포함한다.
본원 및 첨부된 청구범위에서 사용되는, 단어 “포함하다(comprise)”, “가지다(has)”, 및 “포함하다(include)” 및 이의 문법적 변형은 각각 추가 구성 또는 단계를 제외시키지 않는 개방형, 비제한적 의미를 가지는 것이 의도된다.
“선택적으로”는 일어나거나 일어나지 않을 실질적으로 설명된 사건 또는 환경을 의미한다. 상기 설명은 상기 사건 또는 환경이 발생하는 상황 및 이것이 발생하지 않는 상황을 포함한다.
단어 “대략적으로” 또는 “약”가 사용될 때, 이 용어는 값에 ±10% 이하, 5% 이하, 2% 이하, 1% 이하, 0.5% 이하, 0.1% 이하 또는 0.01% 이하의 변화가 있을 수 있는 것을 의미할 수 있다.
범위는 약 하나의 특정 값에서 약 다른 하나의 특정 값까지, 포함형으로 포함될 수 있다. 그런 범위가 표현될 때, 다른 구현예는 하나의 특정 값에서 나머지 하나의 특정 값 까지고, 이는 그 범위 안에서 모든 특정 값 및 이들의 조합을 포함한다.
본 개시가 제한된 구현예를 개시하지만, 본 개시의 이점을 가지는, 당업자는, 본 개시의 범위를 벗어나지 않는 다른 구현예가 고안될 수 있음을 이해할 수 있다. 따라서, 그 범위는 첨부된 청구범위로만 제한되어야 한다.

Claims (15)

  1. 메탄, C2 성분, C3 성분 및 선택적으로 중질 탄화수소를 함유하는 입구 기체 스트림을 C2+ 성분을 함유하는 덜 휘발성인 탄화수소 분획 및 메탄을 함유하는 휘발성 기체 분획으로 분리하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은:
    상기 입구 기체 스트림을 제1 원료 스트림 및 제2 원료 스트림으로 분할하기 위한 분할기;
    상기 제1 원료 스트림을 냉각하기 위한 제1 열 교환기;
    상기 제2 원료 스트림을 냉각하기 위한 제2 열 교환기;
    냉각된 상기 제1 및 제2 원료 스트림을 제1 증기 스트림 및 제1 액체 스트림으로 분리하기 위한 분리기;
    탈메탄탑(demethanizer tower)에 상기 제1 증기 스트림을 공급하기 위한 유선(flow line);
    상기 탈메탄탑에 상기 제1 액체 스트림을 공급하기 위한 유선;
    상기 원료 스트림을 탈메탄탑 탑정(overhead) 스트림 및 탈메탄탑 탑저(bottom) 스트림으로 분리하기 위한 탈메탄탑;
    상기 탈메탄탑 탑정 스트림을 압축하여 잔여 기체 스트림을 형성하기 위한 하나 이상의 압축기;
    탈메탄탑의 탑정(top)에 환류 스트림을 제공하기 위한 탈메탄탑 환류선(reflux line);
    상기 탈메탄탑 환류선에 상기 잔여 기체 스트림의 일부를 제공하기 위한 유선;
    상기 탈메탄탑 환류 라인에 상기 입구 기체 스트림의 제3 일부를 제공하기 위한 유선;
    상기 탈메탄탑 환류선으로의 상기 잔여 기체 스트림의 일부의 흐름을 개방 또는 폐쇄하기 위한 제1 밸브; 및
    상기 탈메탄탑 환류선으로의 상기 입구 기체 스트림의 상기 제3 일부의 흐름을 개방 또는 폐쇄하기 위한 제2 밸브를 포함하고,
    제3 원료 스트림으로서 상기 탈메탄탑에 공급되는 상기 입구 기체 스트림의 제3 일부는 상기 입구 기체 스트림과 동일한 성분인 것인,
    시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 밸브의 위치를 제어하도록 구성된 제어 시스템을 추가로 포함하는
    시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 열 교환기는 상기 제1 원료 스트림과 상기 탈메탄탑 탑정 스트림 및 상기 환류 스트림 중 하나 이상 사이의 열을 교환하기 위한 기체-기체 열 교환기를 포함하는 것인
    시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 열 교환기는 제2 원료 스트림과 상기 탈메탄탑으로부터의 하나 이상의 측면 배출물 사이에서 열을 교환하기 위한 재비기를 포함하는 것인
    시스템.
  5. 제1 항의 시스템을 가동하는 방법으로서, 상기 방법은
    상기 제1 밸브를 폐쇄하고 상기 제2 밸브를 개방하며, 고 처리량 모드에서 일정 기간 동안 상기 시스템을 가동하는 단계; 및
    상기 제2 밸브를 폐쇄하고 상기 제1 밸브를 개방하며, 고 에탄 회수 모드에서 일정 기간 동안 상기 시스템을 가동하는 단계;를 포함하는
    방법.
  6. 메탄, C2 성분, C3 성분 및 선택적으로 중질 탄화수소를 함유하는 입구 기체 스트림을 C2+ 성분을 함유하는 덜 휘발성인 탄화수소 분획 및 메탄을 함유하는 휘발성 기체 분획으로 분리하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
    제1 기간 동안, 고 에탄 회수 모드에서 상기 방법을 가동하는 단계로서, 상기 단계는:
    (a) 입구 기체 스트림을 제1 원료 스트림 및 제2 원료 스트림으로 분할하고 상기 제1 및 제2 원료 스트림을 냉각하는 단계;
    (b) 상기 냉각된 제1 및 제2 원료 스트림을 제1 증기 스트림 및 제1 액체 스트림으로 분리하는 단계;
    (c) 상기 제1 액체 스트림을 팽창하여 제1 탈메탄탑 원료 스트림을 형성하는 단계;
    (d) 상기 제1 증기 스트림을 저압으로 팽창하여 제2 탈메탄탑 원료 스트림을 형성하는 단계;
    (e) 탈메탄탑에 제1 및 제2 탈메탄탑 원료 스트림을 공급하고, 상기 원료 스트림을 탈메탄탑 탑정 스트림 및 탈메탄탑 탑저 스트림으로 분리하는 단계;
    (f) 상기 탈메탄탑 탑정 스트림을 예열(warming) 및 압축하여 잔여 기체 스트림을 형성하는 단계; 및
    (g) 상기 잔여 기체 스트림의 제1 일부를 생성물 스트림으로서 회수하고 상기 잔여 기체 스트림의 제2 일부를 상기 탈메탄탑으로의 환류로서 재순환시키는 단계;
    상기 잔여 기체 스트림의 상기 제2 일부의 환류로서의 재순환을 중단하는 단계; 및
    제2 기간 동안, 고 처리량 모드에서 상기 방법을 가동하는 단계로서, 상기 단계는:
    (aa) 상기 입구 기체 스트림을 상기 제1 원료 스트림, 상기 제2 원료 스트림, 및 제3 원료 스트림으로 분할하고 상기 제1, 상기 제2 , 및 상기 제3 원료 스트림을 냉각하는 단계;
    (bb) 상기 냉각된 제1 및 제2 원료 스트림을 제1 증기 스트림 및 제1 액체 스트림으로 분리하는 단계;
    (cc) 상기 제1 액체 스트림을 팽창하여 제1 탈메탄탑 원료 스트림을 형성하는 단계;
    (dd) 제1 증기 스트림을 저압으로 팽창하여 제2 탈메탄탑 원료 스트림을 형성하는 단계;
    (ee) 탈메탄탑에 상기 제1 및 제2 탈메탄탑 원료 스트림을 공급하고, 상기 원료 스트림을 탈메탄탑 탑정 스트림 및 탈메탄탑 탑저 스트림으로 분리하는 단계;
    (ff) 상기 탈메탄탑 탑정 스트림을 예열 및 압축하여 생성물로서 회수된 잔여 기체 스트림을 형성하는 단계; 및
    (gg) 상기 탈메탄탑에 상기 제3 원료 스트림을 환류로서 공급하는 단계;를 포함하고,
    상기 탈메탄탑에 공급되는 상기 제3 원료 스트림은 상기 입구 기체 스트림과 동일한 성분인 것인,
    방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    제3 기간 동안, 에탄의 90 % 미만을 회수하는 동안 가동의 C3+ 회수 모드에서 상기 방법을 가동하는 단계를 추가로 포함하는,
    방법.
  8. 제6 항에 있어서,
    제3 기간 동안, 상기 잔여 기체 스트림의 일부 및 상기 제3 원료 스트림을 혼합하여 혼합 환류 스트림을 형성하고, 상기 탈메탄탑에 상기 혼합 환류 스트림을 환류로서 공급하는 단계;를 추가로 포함하는,
    방법.
  9. 메탄, C2 성분, C3 성분 및 선택적으로 중질 탄화수소를 함유하는 입구 기체 스트림을 C2+ 성분을 함유하는 덜 휘발성인 탄화수소 분획 및 수소를 함유하는 휘발성 기체 분획으로 분리하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은: 상기 입구 기체 스트림을 제1 원료 스트림 및 제2 원료 스트림으로 분할하기 위한 분할기;
    상기 제1 원료 스트림을 냉각하고 냉각된 제1 원료 스트림을 제조하기 위한 기체-기체 열 교환기;
    상기 제2 원료 스트림을 냉각하고 냉각된 제2 원료 스트림을 제조하기 위한 제2 열 교환기;
    상기 냉각된 제1 및 제2 원료 스트림을 제1 증기 스트림 및 제1 액체 스트림으로 분리하기 위한 제1 분리기;
    상기 제1 증기 스트림을 제1 일부 및 제2 일부로 분할하기 위한 분할기;
    상기 제1 증기 스트림의 제1 일부를 팽창하고 상기 제1 증기 스트림의 상기 제1 일부로부터 일을 추출하기 위한 팽창기;
    상기 기체-기체 열 교환기에서 상기 제1 증기 스트림의 상기 제2 일부를 냉각하기 위한 유선;
    상기 제1 증기 스트림의 상기 냉각된 제2 일부를 제2 증기 스트림 및 제2 액체 스트림으로 분리하기 위한 제2 분리기;
    탈메탄탑에 상기 제1 액체 스트림을 제1 탑 원료 스트림으로서 공급하기 위한 유선;
    상기 탈메탄탑에 상기 제1 증기 스트림의 상기 팽창된 제1 일부를 제2 탑 원료 스트림으로서 공급하기 위한 유선;
    상기 탈메탄탑에 상기 제2 액체 스트림을 제3 탑 원료 스트림으로서 공급하기 위한 유선;
    상기 탈메탄탑에 상기 제2 증기 스트림을 제4 탑 원료 스트림으로서 공급하기 위한 유선;
    상기 제1, 제2, 제3, 및 제4 탑 원료 스트림을 탈메탄탑 탑정 스트림 및 탈메탄탑 탑저 스트림으로 분리하기 위한 상기 탈메탄탑;
    상기 기체-기체 열 교환기에서 상기 탈메탄탑 탑정 스트림을 예열하기 위한 유선;
    상기 예열된 탈메탄탑 탑정 스트림을 압축하여 잔여 기체 스트림을 형성하기 위한 하나 이상의 압축기, 상기 하나 이상의 압축기의 적어도 하나는 상기 팽창기에서 추출된 일로 구동되고;
    (i) 상기 잔여 기체 스트림의 일부, (ii) 상기 입구 기체 스트림의 제3 일부, 또는 (iii) (i) 및 (ii)의 혼합물을 수신하고, 상기 기체-기체 열 교환기에서 상기 수신된 (i), (ii), 또는 (iii)을 냉각하도록 구성되는 제5 탑 원료 스트림;
    상기 탈메탄탑의 탑정에 환류 스트림을 제공하기 위한 환류선, 여기서 밸브 및 배관은 상기 환류 스트림이 (i), (ii), 또는 (iii) 중 어느 하나를 상기 제5 탑 원료 스트림 또는 상기 제2 증기 스트림으로부터 제공되는 것으로서 포함하도록 구성되고;
    상기 잔여 기체 스트림의 상기 일부의 상기 제5 탑 원료 선으로의 흐름을 제어 또는 폐쇄하기 위한 제1 밸브; 및
    상기 입구 기체 스트림의 상기 제3 일부의 상기 제5 탑 원료 선으로의 흐름을 제어 또는 폐쇄하기 위한 제2 밸브;를 포함하는
    시스템.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 기체-기체 열 교환기에서 상기 제2 증기 스트림 일부를 냉각하기 위한 유선을 추가로 포함하는
    시스템.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 탑 원료 스트림은 상기 탈메탄탑의 상기 제2 탑 원료 스트림보다 낮은 일부에 공급되고, 상기 제2 탑 원료 스트림은 상기 탈메탄탑의 상기 제3 탑 원료 스트림보다 낮은 일부에 공급되며; 및 상기 제3 탑 원료 스트림은 상기 탈메탄탑의 상기 제4 탑 원료 스트림보다 낮은 일부에 공급되는 것인
    시스템.
  12. 제11 항에 있어서,
    제1 구성에서, 상기 제4 탑 원료 스트림은 상기 환류 스트림이고 여기서 상기 제5 탑 원료 스트림은 상기 탈메탄탑의 상기 제3 탑 원료 스트림보다 높고 상기 환류 스트림보다 낮은 일부로 공급되며, 그리고
    제2 구성에서, 상기 제5 탑 원료 스트림은 상기 환류 스트림이고 여기서 상기 제4 탑 원료 스트림은 상기 탈메탄탑의 상기 환류 스트림보다 낮은 일부로 공급되는 것인
    시스템.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 열 교환기에 상기 제1 액체 스트림의 적어도 일부를 제공하도록 구성된 유선을 추가로 포함하는
    시스템.
  14. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 열 교환기는 제2 원료 스트림과 상기 탈메탄탑으로부터의 하나 이상의 측면 배출물 사이에서 열을 교환하기 위한 재비기를 포함하는 것인
    시스템.
  15. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 분리기의 상류에서, 상기 냉각된 제1 및 제2 원료 스트림을 혼합하고, 혼합된 냉각 원료 스트림을 제조하기 위한 혼합기, 및 상기 혼합된 냉각 원료 스트림을 추가로 냉각하기 위한 교환기를 추가로 포함하는,
    시스템.
KR1020227028317A 2020-01-24 2021-01-22 다단 환류 스트림 탄화수소 회수 공정 Active KR102918813B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101169485B1 (ko) 2004-03-18 2012-07-30 에이비비 루머스 글러벌 인코포레이티드 강화된 환류 스트림을 사용하는 탄화수소 회수 방법
US20140260420A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Fluor Technologies Corporation Flexible ngl recovery methods and configurations

Patent Citations (2)

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