JP2019085332A - 炭化水素の分離方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
i)蒸留塔として二塔を使用することにより、第一塔の塔内ガス負荷の増大を防ぐことができること。
ii)圧縮機を必要とせずに、第一塔の塔頂ガスを全凝縮させることができること。
iii)少ない用役(外部から供給する熱)使用量で、プロパンの回収率を高くすることができること。
iv)第一塔の操作圧力を比較的低くすることができること。
メタン及びエタンと、少なくともプロパンを含む炭素数3以上の炭化水素とを含む原料液化天然ガスを、メタン及びエタンが富化された液体画分と、該炭素数3以上の炭化水素が富化された液体画分とに分離する、炭化水素の分離方法であって、
(a)該原料液化天然ガスを熱交換器において加熱することにより、該原料液化天然ガスを部分的に蒸発させて、気液二相流を得る工程;
(b)該気液二相流の全部もしくは液相を第一の蒸留塔に供給し、第一の蒸留塔によって、供給した該気液二相流の全部もしくは液相を、メタンが富化された第一の塔頂ガスと、エタンおよび該炭素数3以上の炭化水素が富化された第一の塔底液とに分離する工程;
(c)第二の蒸留塔によって、該第一の塔底液を、エタンが富化された第二の塔頂ガスと、該炭素数3以上の炭化水素が富化された第二の塔底液とに分離する工程;
(d)該第二の塔頂ガスを冷却することによって、該第二の塔頂ガスの全部もしくは一部を凝縮させて凝縮液を得る工程;
(e)該凝縮液を二以上の流れに分岐し、分岐した流れのうちの一つと、該第一の塔頂ガスとを混合した流れを得る工程;
(f)該熱交換器において、該原料液化天然ガスとの熱交換によって、工程(e)から得られる該混合した流れを全凝縮させて、液体流を得る工程;
(g)工程(f)から得られる液体流の全部もしくは一部を、該メタン及びエタンが富化された液体画分として払い出す工程;
(h)工程(e)で該凝縮液を分岐した二以上の流れのうちの別の一つを、該第二の蒸留塔に還流液として供給する工程;ならびに、
(i)該第二の塔底液を、該炭素数3以上の炭化水素が富化された液体画分として払い出す工程
を含む、炭化水素の分離方法が提供される。
メタン及びエタンと、少なくともプロパンを含む炭素数3以上の炭化水素とを含む原料液化天然ガスを、メタン及びエタンが富化された液体画分と、該炭素数3以上の炭化水素が富化された液体画分とに分離するための、炭化水素の分離装置であって、
該原料液化天然ガスを加熱することにより、該原料液化天然ガスを部分的に蒸発させて、気液二相流を得るよう構成された熱交換器;
該気液二相流の全部もしくは液相が供給される蒸留塔であって、供給された該気液二相流の全部もしくは液相を、メタンが富化された第一の塔頂ガスと、エタンおよび該炭素数3以上の炭化水素が富化された第一の塔底液とに分離するよう構成された第一の蒸留塔;
該第一の塔底液を、エタンが富化された第二の塔頂ガスと、該炭素数3以上の炭化水素が富化された第二の塔底液とに分離するよう構成された第二の蒸留塔;
該第二の塔頂ガスを冷却することによって、該第二の塔頂ガスの全部もしくは一部を凝縮させて凝縮液を得るよう構成された凝縮器;ならびに
該凝縮液を二以上の流れに分岐し、分岐した流れのうちの一つと、該第一の塔頂ガスとを混合した流れを得るラインを含み、
該熱交換器が、該原料液化天然ガスとの熱交換によって、該混合した流れを全凝縮させて、液体流を得るよう構成されており、
さらに、
該熱交換器から得られる液体流の全部もしくは一部を、該メタン及びエタンが富化された液体画分として払い出す第一の払い出しライン;
該凝縮液を分岐した二以上の流れのうちの別の一つを、該第二の蒸留塔に還流液として供給する還流ライン;ならびに、
該第二の塔底液を、該炭素数3以上の炭化水素が富化された液体画分として払い出す第二の払い出しライン
を含む、炭化水素の分離装置が提供される。
図1に示す、米国特許第6,510,706号明細書(特許文献1)に記載されるプロセスについてプロセスシミュレーションを行った。この例では、一塔式の分離装置が使用される。
図2に示す、米国特許第2,952,984号明細書(特許文献2)に記載されるプロセスについてプロセスシミュレーションを行った。この例では、一塔式の分離装置が使用される。
図3に示す、米国特許第7,216,507号明細書(特許文献3)に記載されるプロセスについてプロセスシミュレーションを行った。この例では、二塔式の分離装置が使用される。
図4に示す、本発明に基づくプロセスについてプロセスシミュレーションを行った。
図5に示す、本発明に基づくプロセスについてプロセスシミュレーションを行った。このプロセスは、前述の通り、図4に示すプロセスからポンプ(第一塔還流ポンプ)6をなくして分離を行うものである。本例の物質収支、回収率、エネルギー消費量を表5にまとめる。
図6に示す、本発明に基づくプロセスについてプロセスシミュレーションを行った。このプロセスは、前述のとおり、図4に示すプロセスから、ポンプ(第一塔還流ポンプ)6と第一塔3への還流液24をなくして分離を行うものである。本例の物質収支、回収率、エネルギー消費量を表6にまとめる。
図7に示す、本発明に基づくプロセスについてプロセスシミュレーションを行った。このプロセスは、前述のとおり、図4に示すプロセスに原料LNGセパレーター16を追加して分離を行うものである。原料LNGセパレーター16を第一塔3の上流(原料LNGの流れ方向に関して上流)に設置して、セパレーター16で分離した蒸気を第一塔3に通さずバイパスさせることにより、第一塔3の塔内負荷を下げることができる。本例の物質収支、回収率、エネルギー消費量を表7にまとめる。
図8に示す、本発明に基づくプロセスについてプロセスシミュレーションを行った。このプロセスは、前述のとおり、実施例4(図7)と同様に原料LNGセパレーター16を追加し、かつ、実施例2(図5)と同様にポンプ(第一塔還流ポンプ)6を削除して分離を行うものである。本例の物質収支、回収率、エネルギー消費量を表8にまとめる。
2 熱交換器(第一塔塔頂凝縮器)
3 第一塔
4 第一塔塔底リボイラー
5 第一塔サイドリボイラー
6 第一塔還流ポンプ
9 第一塔還流ドラム
10 製品LNGポンプ
11 第二塔塔頂凝縮器
12 第二塔還流ドラム
13 第二塔還流ポンプ
14 第二塔
15 第二塔リボイラー
16 原料LNGセパレーター
21 原料LNG
21b 原料LNGの気液二相流
22 第一の塔頂ガス
25 製品LNG
26 第一の塔底液
27 第二の塔頂ガス
27b 第二の塔頂ガスから得られる凝縮液
30 第二の塔底液(製品LPG)
Claims (16)
- メタン及びエタンと、少なくともプロパンを含む炭素数3以上の炭化水素とを含む原料液化天然ガスを、メタン及びエタンが富化された液体画分と、該炭素数3以上の炭化水素が富化された液体画分とに分離する、炭化水素の分離方法であって、
(a)該原料液化天然ガスを熱交換器において加熱することにより、該原料液化天然ガスを部分的に蒸発させて、気液二相流を得る工程;
(b)該気液二相流の全部もしくは液相を第一の蒸留塔に供給し、第一の蒸留塔によって、供給した該気液二相流の全部もしくは液相を、メタンが富化された第一の塔頂ガスと、エタンおよび該炭素数3以上の炭化水素が富化された第一の塔底液とに分離する工程;
(c)第二の蒸留塔によって、該第一の塔底液を、エタンが富化された第二の塔頂ガスと、該炭素数3以上の炭化水素が富化された第二の塔底液とに分離する工程;
(d)該第二の塔頂ガスを冷却することによって、該第二の塔頂ガスの全部もしくは一部を凝縮させて凝縮液を得る工程;
(e)該凝縮液を二以上の流れに分岐し、分岐した流れのうちの一つと、該第一の塔頂ガスとを混合した流れを得る工程;
(f)該熱交換器において、該原料液化天然ガスとの熱交換によって、工程(e)から得られる該混合した流れを全凝縮させて、液体流を得る工程;
(g)工程(f)から得られる液体流の全部もしくは一部を、該メタン及びエタンが富化された液体画分として払い出す工程;
(h)工程(e)で該凝縮液を分岐した二以上の流れのうちの別の一つを、該第二の蒸留塔に還流液として供給する工程;ならびに、
(i)該第二の塔底液を、該炭素数3以上の炭化水素が富化された液体画分として払い出す工程
を含む、炭化水素の分離方法。 - 工程(d)において、前記第二の塔頂ガスを過冷却する、請求項1に記載の方法。
- 工程(g)において、工程(f)から得られる液体流の一部を前記メタン及びエタンが富化された液体画分として払い出し、かつ、
(j)工程(f)から得られる液体流の残部を、前記第一の蒸留塔に還流液として供給する工程を有する、
請求項1または2に記載の方法。 - (k)工程(a)から得られる気液二相流を気液分離し、該気液分離から得られた液相を工程(b)で第一の蒸留塔に供給し、かつ、該気液分離から得られた気相を、前記第一の塔頂ガスに混合する工程
を有する請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。 - 前記第一の蒸留塔内の流体が有する冷熱を用いて熱媒体を冷却し、該冷却された熱媒体を用いて前記工程(d)における冷却を行う、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第一の蒸留塔内の流体が有する冷熱を、前記第二の塔頂ガスに、直接熱交換によって与えることにより、前記工程(d)における冷却を行う、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 外部冷媒を使用して前記工程(d)における冷却を行う、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 工程(a)で用いる前記熱交換器とは別の熱交換器を用いて、工程(b)より前に、工程(a)から得られる気液二相流を加熱する工程
を有する請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。 - メタン及びエタンと、少なくともプロパンを含む炭素数3以上の炭化水素とを含む原料液化天然ガスを、メタン及びエタンが富化された液体画分と、該炭素数3以上の炭化水素が富化された液体画分とに分離するための、炭化水素の分離装置であって、
該原料液化天然ガスを加熱することにより、該原料液化天然ガスを部分的に蒸発させて、気液二相流を得るよう構成された熱交換器;
該気液二相流の全部もしくは液相が供給される蒸留塔であって、供給された該気液二相流の全部もしくは液相を、メタンが富化された第一の塔頂ガスと、エタンおよび該炭素数3以上の炭化水素が富化された第一の塔底液とに分離するよう構成された第一の蒸留塔;
該第一の塔底液を、エタンが富化された第二の塔頂ガスと、該炭素数3以上の炭化水素が富化された第二の塔底液とに分離するよう構成された第二の蒸留塔;
該第二の塔頂ガスを冷却することによって、該第二の塔頂ガスの全部もしくは一部を凝縮させて凝縮液を得るよう構成された凝縮器;ならびに
該凝縮液を二以上の流れに分岐し、分岐した流れのうちの一つと、該第一の塔頂ガスとを混合した流れを得るラインを含み、
該熱交換器が、該原料液化天然ガスとの熱交換によって、該混合した流れを全凝縮させて、液体流を得るよう構成されており、
さらに、
該熱交換器から得られる液体流の全部もしくは一部を、該メタン及びエタンが富化された液体画分として払い出す第一の払い出しライン;
該凝縮液を分岐した二以上の流れのうちの別の一つを、該第二の蒸留塔に還流液として供給する還流ライン;ならびに、
該第二の塔底液を、該炭素数3以上の炭化水素が富化された液体画分として払い出す第二の払い出しライン
を含む、炭化水素の分離装置。 - 前記第二の凝縮器が、前記第二の塔頂ガスを過冷却するよう構成される、請求項9に記載の装置。
- 前記第一の払い出しラインが、前記熱交換器から得られる液体流の一部を前記メタン及びエタンが富化された液体画分として払い出すよう構成され、かつ、
第一の凝縮器から得られる液体流の残部を、前記第一の蒸留塔に還流液として供給する還流ラインを有する、
請求項9または10に記載の装置。 - 前記熱交換器から得られる気液二相流を気液分離するよう構成された気液分離器、該気液分離器から得られた液相を第一の蒸留塔に供給するライン、及び、該気液分離器から得られた気相を前記第一の塔頂ガスに混合するラインを有する、
請求項9〜11のいずれか一項に記載の装置。 - 前記第一の蒸留塔内の流体が有する冷熱を用いて熱媒体を冷却するよう構成された熱媒体冷却器を有し、かつ、
前記凝縮器が、該冷却された熱媒体を用いて前記第二の塔頂ガスを冷却するよう構成された、
請求項9〜12のいずれか一項に記載の装置。 - 前記凝縮器が、前記第一の蒸留塔内の流体が有する冷熱を、前記第二の塔頂ガスに、直接熱交換によって与えるよう構成された、
請求項9〜12のいずれか一項に記載の装置。 - 前記凝縮器が、外部冷媒を使用して前記第二の塔頂ガスを冷却するよう構成された、
請求項9〜12のいずれか一項に記載の装置。 - 前記熱交換器の下流、かつ前記第一の蒸留塔の上流に、前記熱交換器から得られる気液二相流を加熱するよう構成された、前記熱交換器とは別の熱交換器を有する、
請求項9〜15のいずれか一項に記載の装置。
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