JPS5822872A - 天燃ガス中のlpg回収方法 - Google Patents

天燃ガス中のlpg回収方法

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JPS5822872A
JPS5822872A JP11912081A JP11912081A JPS5822872A JP S5822872 A JPS5822872 A JP S5822872A JP 11912081 A JP11912081 A JP 11912081A JP 11912081 A JP11912081 A JP 11912081A JP S5822872 A JPS5822872 A JP S5822872A
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stripper
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広瀬 俊彦
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は天然ガス中のLPGを深冷分離法によって回
取する場合に、冷熱口取方法を改良して工程所要電力を
著減する天然ガス中のLPG回収方法に関する。
従来、天然ガスや石油随伴ガスなどに含有されているL
PGの回収方法において、ターボエクスパンダ−が使用
され冷熱源の発生と動力回収をはかつている。また、蒸
溜塔1基を脱エタン塔として使用し、深冷天然ガス中の
分縮液をこれに送入し、外熱により加熱したりボイラー
により液中のエタン以上の軽質ガスを駆出し、プロパン
以上の重質分(0,,0,,0,・・・)よりなる塔底
液をTIJPG製品を得るための精製工程へ送り出すと
共に塔頂から流出するエタン以上の冷熱軽質ガス(N、
oo、 、 o、 、 o、 )はターボエクスバンダ
ー経由後の極低温未凝縮ガスと共に原料天然ガスとの熱
交換によって冷熱を回取したのち系外に放出している。
この様な従来方法を第1図、第2図に例示した。
条件の変動により熱交換の細部は若干の相違があるが、
冷熱回収方法は本質的に変りがない。
したがって、第1図によって従来方法を詳しく説明する
前処理工程を経て深冷分離工程に送入される原料天然ガ
スの条件は下記の通り 圧力  50〜70 kg/cm2G  温度 20〜
600Cガス組t21<モル%)メタン80〜90.、
エタン5〜10.。
プロパン以上の重質分 3〜10+、  N2+OO2
0,5〜3原料天然ガスは脱エタン塔(2)の中間段リ
ボイラー(t(lLのl熱源として利用したのち、第1
コンデンサー01)で第2コンデンサーα階から流入す
る低温ガスと熱交換し、チラー〇渇の外部冷凍により更
に冷却され、第2コンデンサーQ3)における熱交換を
経てプレートフィン熱交換器(8)に入る。こ\では、
後述する第1気液分離槽(3)の凝縮液を断熱膨張させ
て極低温となった気液混相流及び第2気液分離槽(4)
から得られる極低温の未凝縮ガスと熱交換させる。
後者の未凝縮ガスはのちに脱エタン塔(2)の低温塔頂
ガスと混合して第2コンデンサーo3)、第1コンデン
サーQl)の冷熱源となる。
プレートフィン熱交換器(8)で冷却された原料ガスは
第1気液分離槽(3)で気液に分離し、凝縮液は減圧弁
(力により断熱膨張させ、低温の気液混和流となって前
記プレートフィン熱交換器(8)を経由して脱エタン塔
(2)へ第2原料として送入する。一方、気液分離槽(
3)の未凝縮ガスはターボエクスパンダー(8)へ供給
して脱エタン塔(2)の運転圧力附近までは〈等エント
ロピー膨張させ、極低温の気液混相流となって第2気液
分離槽(4)に流入し気液に分離する。第2気液分離槽
(4)の凝縮液は脱エタン塔(2)へ第1原料として供
給すると共に極低温未凝縮ガスはプレートフィン熱交換
器(8)の冷熱源となる。
脱エタン塔(2)において、第1原料、第2原料として
供給された液体溜升からエタン以上の軽質ガスを駆出し
てプロパン以上の重質分を塔底液として得るため、塔底
のリボイラー(9)に必要な熱を低圧スチームによって
加える。塔頂から流出するエタン以上の軽質ガスは前記
プレートフィン熱交換器(8)を通過したのちの第2気
液分離槽(′/4)の未凝縮ガスと混合し、原料ガスと
熱交換させ、最終の第1コンデンサー00を出る時にほ
ぼ寸常温まで昇温する。このガスはターボエクスパンダ
−(5)の回収動力によって駆動する圧縮機(6)によ
り加圧して系外に放出し、燃料、化学工業原料その他に
使用される。
以上述べたように、従来方法においても工程内で発生す
る冷熱を有効に回収して原料ガスの冷却をはかつている
のであるが、第1気液分離槽(3)内の原料ガスを必要
な温度レベルまで冷却するための冷熱量が工程内の自己
冷熱源だけでは不足するので、低温レベルのチラーaり
による外部冷媒によって不足分を補っている。
このような外部冷媒を必要とする理由は下記の技術条件
に起因するものである。
(■)脱エタン塔(2)のりボイラーの熱源として低圧
スチームを使用しているので、深冷分離工程に系外から
熱が入ることになる。この入熱は脱゛エタン塔々頂ガス
と塔底液とに分与される。塔底液は直ちに系外へ送り出
されるので問題はないが、塔頂ガスはその入熱分に相当
する冷熱レベルの低下を来したま一冷熱回収されたのち
系外に放出されるので、この冷熱レベル低下分を外部冷
媒によって補充する結果となっている。
(2)第2気液分離槽(4)の未凝縮ガスは原料ガスと
熱交換し〜たのち系外へ放出されるので、このガス中の
プロパン以上の重質分は損失することになる。
この損失を抑制するためには、第2気液゛分離槽(4)
内温度を下げる必要がある。したがって、ターボエクス
パンダー(5)に供給する第1気液分離槽(3)内温度
も低く保゛たなければならないのであるが、系内自己冷
熱だけではその低温を維持できない。
第5図のグラフに示した冷媒温度と所要電力との関係か
ら明らかなように、外部冷媒の温度が低くなるにしたが
って所要電力が多くなっている。
従来方法で使用している外部冷媒の所要電力は後記する
ように極めて大きい。
発明者等はこのような外部冷媒使用を極力排除した冷熱
回収方法を確立し深冷分離工程の綜合所要電力を著減さ
せることを目的として鋭意研究した結果本願発明を完成
することができた。
すなわち、本願発明の要旨とするところは、天然ガス中
のLPGを深冷分離法によって回収する場合に、原料ガ
スを系内深冷部から得られる液化ガス、極低温ガスとの
熱交換により冷却、凝縮させて気液に分離し、凝縮液は
断熱膨張させてストリッパーに送入すると共に未凝縮ガ
スはターボエクスパンダーに供給してはソ等エントロヒ
ー膨張させることにより深冷されてストリッパーに送入
し、次いでストリッパーにおいて、塔底液は原料ガスと
熱交換するりボイラーにより加熱され液中リメタンを駆
出したのち、分縮型蒸溜塔よりなる脱エタン塔に圧入す
ると共にストリッパー塔頂から流出するメタンを主成分
とする深冷軽質ガスは原料ガスとの熱交換により冷熱を
回収したのち系外に放出し、次いで脱エタン塔において
、外熱を加えたりボイラーにより塔底液中のエタンを駆
出してプロパン以上の重質LPG液を得ると共に塔頂よ
り流出するエタンガスを系外に放出することにある。
本願発明の実施例を第3図、第4図に示した。
第3図を用いて本願発明を更に詳しく説明する。
前処理工程を経て深冷工程に送入する原料ガスの圧力、
温度2組成は従来方法の説明に用いたものと同一とする
原料ガスはガスーガス熱佼換器a4を経てストリッパー
(1)のリボイラー(9)の熱源として利用したのち、
第1コンデンサー〇〇で冷却されてストリッパー中間段
リボイラー〇〇に入って熱交換し、第2コンデンサー〇
□□□で更に冷却、凝縮される。上記ガス−ガス熱交換
器(14+ 、第1コンデンサー0υ、第2コン ゛デ
ンサーa″3Jの冷熱源には後に述べるストリッパー(
1)の塔頂ガスを使用し冷熱を回収したのちターボエク
スパンダ−(5)の回収動力により駆動する圧縮機(6
)によって昇圧し系外に放出する。
第2コンデンサーα騰において冷却、凝縮された原料ガ
スは第1気液分離槽(3)に入り(圧力50〜70kg
10n G、 、温度−30〜−4000)気液に分離
する。
分離した液は減圧弁(力によりストリッパー(1)の運
転圧力附近まで断熱膨張させてストリッパー(1)に第
2原料として送入し、一方の未凝縮ガスはターボエクス
パンダー(51に供給し、ストリッパー(1)の運転圧
力附近まではソ等エントロピー膨張させることにより−
70〜−110°Cの極低温に冷却され、気液混和流と
なってス) IJツバ−(1)の最上段へ第1原料とし
て送入する。
ストリッパー(1)は15〜25kg/CmGの圧力で
運転され、塔頂から主としてメ“タン以上の軽質ガスよ
りなる−70〜−110°0の高レベルの冷熱源が得ら
れ、塔底からエタン以上の重質分よりなる液(−10〜
10″C)カ得られる。リボイラー(9)、中間段リボ
イラー00)の熱負荷は、塔底液中のメタン成分の混入
量を抑制するように、原料ガスとの熱交換によって加え
られる。
従来方法では、蒸溜塔1基を脱エタン塔としてエタン以
上のすべての軽質ガスの分離に使用したのであるが、本
願発明ではメタン以上の軽質ガスの分離にストリッパー
(1)として使用する。したがって、リボイラー(9)
で必要とする熱負荷は小さく温度レベルも低いので、原
料ガスを熱源として利用することが可能となり低圧スチ
ームを使用する必要力ない。ス) IJツバ−(1)の
メタンを主成分とする塔頂ガスも極低温に保つことがで
き、送入原料ガスの冷却を系内自己冷熱だけで達成でき
るようになった。したがって、従来方法で使用されたー
20〜−40°Cの外部冷媒が不必要になりその所要電
力も零になった。
上記した深冷部におけるストリッパー(1)の塔底液は
ポンプa9により圧力25〜30 kg/am Gに昇
圧して、分離工程の分縮型蒸溜塔よりなる脱エタン塔(
2)に送入する。ストリッパー塔底液中のエタンに対す
るメタンを10モル%以下に***することによって、脱
エタン塔々頂温度は5〜10°0となるので分縮器(1
7)には高温レベル(0〜5°C)の外部冷媒を使用す
る。還流槽a9ホら凝縮しないエタン以上の軽屓ガスが
放出され、既述した圧縮機(6)により昇圧された放出
ガスと混合して系外に放出し、燃料、化学工業原料その
他に使用される。還流槽a5内の液は還流ポンプa8に
より昇圧し還流液として脱エタン塔(2)へ還流する。
脱エタン塔々底液はエタン混入量をプロパンの2モル%
以下になるように脱エタン塔リボイラーQ[Elに外熱
が加えられ、プロパン以上の重質LPGよりなる液は精
製工程へ送り出される。
このように、分離工程において従来方法には無かった分
縮型蒸溜塔を脱エタン塔(2)として設置した。したが
って、低温冷媒(−20〜−40°O)は使用しないが
新に脱エタン塔(2)に高温(0〜5°C)の外部冷媒
を必要とするようになった。しかし、この外部冷媒の温
度レベルは高く負荷も小さいので従来方法と比較して外
部冷媒用の所要電力は著しく減少した。尚、本願発明に
おける脱エタン塔リボイラー〇〇の熱負荷は従来方法の
熱負荷と同等もしくはそれ以下である。
本願発明によるエネルギー節約量を電力に換算すれば下
式の如くである。
(従来方法の低温レベル冷媒電力換算量)−(本願発明
方法の脱エタン塔分縮器の冷媒電力換算量)−(本願発
明方法のポンプ動力用電力)本願発明の効果を一層明確
にするため、下記条件によって、従来方法と本願発明方
法による天然ガス中のLPGの回収を行った結果を表に
示す。
(1)原料天然ガス 組!(%ル%)  0.87.3.、 O,、?、0.
.  Oa2.3.。
no41m1.tnO,E−aO,、N20.3..0
021.0圧力  69.5 kglom G 温度  40°0 流量  217,00ONm3/H (2)脱エタン塔々底液条件 フロハンニ対スるエタン(モル%)  max、 2.
0プロパン回収率 (%)      min、 94
(3)外部冷媒  プロパン 尚、エネルギーの電力換算量は妥当性を確認された第5
図のグラフを使用した 本願発明方法    従来方法 ストリッパー  圧力 16 kglom G運転条件
   塔底液 0.10.−4.3%脱エタン塔   
圧力30kg/am G   圧力20kg/am G
運転条件     温度 6°0     温度−60
°0ポンプ動力kl’ −h    6o      
    −表に示したように、本願発明方法によるエネ
ルギー節約量は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は従来方法の実施例の系統図、第3図、
第4図は本願発明方法の実施例の系統図、第5図は冷媒
温度と所要電力量との関係を示す、グラフである。 1、ストリッパー11.  第1コンデンサー2、脱エ
タン塔−12,チラー 3、第1気液分離槽     13.第2コンデンサー
46  第2気液分離槽     14.ガス−ガス熱
交換器5・ ターボエクスパンダ−115,還流槽6、
圧mla          16.  脱エタン塔リ
ボイラー7、減圧弁      170分縮器 9、 リボイラー 10、中間段リボイラー 以  上

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 天然ガス中のLPGを深冷分離法によって回収する場合
    に、原料ガスを系内深冷部から得られる液化ガス、極低
    温ガスとの熱交換により冷却、凝縮させて気液に分離し
    、凝縮液は断熱膨張させてストリッパーに送入すると共
    に未凝縮ガスはターボエクスパンダーに供給してはソ等
    エントロピー膨張させることにより深冷されてストリッ
    パーに送入し、次いでス) IJツバ−において、塔底
    液は原料ガスと熱交換するりボイラーにより加熱され液
    中のメタンを駆出したのち分縮型蒸溜塔よりなる脱エタ
    ン塔に圧入すると共にストリッパーの塔頂から流出する
    メタンを主成分とする深冷軽質ガスは原料ガスとの熱交
    、換により冷熱を回収したのち系外に放出し、次いで脱
    エタン塔において、外熱を加えたりボイラーにより塔底
    液中のエタンを駆出してプロパン以上の重質LPG液を
    得ると共に塔頂より流出するエタンガスを系外に放出す
    ることよりなる天然ガス中のLPG回収方法
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