MX2011003757A - Procedimiento de produccion de corrientes de nitrogeno liquido y gaseoso, una corriente gaseosa rica en helio y una corriente de hidrocarburos desnitrogenados e instalacion asociada. - Google Patents

Procedimiento de produccion de corrientes de nitrogeno liquido y gaseoso, una corriente gaseosa rica en helio y una corriente de hidrocarburos desnitrogenados e instalacion asociada.

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Sylvain Vovard
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Abstract

La presente invención se refiere al enfriamiento de una corriente de introducción (72) dentro de un intercambiador térmico corriente arriba (28). El mismo comprende la introducción de la corriente de introducción enfriada (76) en una columna de fraccionamiento (50) y la extracción en el fondo de la columna (50) de la corriente de hidrocarburos desnitrogenados. El mismo comprende la introducción de una corriente rica en nitrógeno (196) que proviene de la cabeza de la columna (50) en un balón separador (60) y la recuperación de la corriente de cabeza gaseosa salida del balón separador (60) para formar la corriente rica en helio (20). La corriente líquida (110) sale del pie del primer balón separador (60) y es separada en una corriente de nitrógeno líquido (18) y en una primera corriente de reflujo (114) introducida en reflujo en la cabeza de la columna de fraccionamiento (50).

Description

PROCEDIMIENTO DE PRODUCCION DE CORRIENTES DE NITROGENO LIQUIDO Y GASEOSO, UNA CORRIENTE GASEOSA RICA EN HELIO Y UNA CORRIENTE DE HIDROCARBUROS DESNITROGENADOS E INSTALACION ASOCIADA Descripción de la Invención La presente invención se refiere a un procedimiento de producción de una corriente de nitrógeno líquido, una corriente de nitrógeno gaseoso, una corriente gaseosa rica en helio y una corriente de hidrocarburos desnitrogenados, a partir de una corriente de carga que contiene hidrocarburos, helio y nitrógeno.
Tal procedimiento se aplica principalmente al tratamiento de corrientes de carga constituidas de gas natural licuado (GNL) o también de gas natural (GN) bajo la forma gaseosa.
Este procedimiento se aplica a las nuevas unidades de licuación de gas natural o a las nuevas unidades de tratamiento de gas natural bajo la forma gaseosa. La invención se aplica también para mejorar el desempeño de las unidades existentes.
En estas instalaciones, el gas natural debe ser desnitrogenado antes de ser enviado al consumidor, o antes de ser almacenado o transportado. En efecto, el gas natural extraído de los depósitos subterráneos frecuentemente Ref . -.219192 contiene una cantidad no despreciable de nitrógeno. Además, frecuentemente contiene helio.
Los procedimientos de desnitrogenación conocidos que permiten obtener una corriente de hidrocarburos desnitrogenados que pueden ser enviados hacia una unidad de almacenamiento bajo la forma líquida en el caso de GNL, o hacia una unidad de distribución de gas en el caso de GN.
Estos procedimientos de desnitrogenación producen además corrientes ricas en nitrógeno las cuales son útiles ya sea para proporcionar el nitrógeno necesario para el funcionamiento de la instalación, o para proporcionar un gas combustible rico en nitrógeno que sirve de combustible para las turbinas de gas de los compresores utilizados durante la puesta en práctica del procedimiento. Alternativamente, estas corrientes ricas en nitrógeno son liberadas en la atmósfera en una antorcha después de la incineración de las impurezas, tales como el metano.
Los procedimientos citados anteriormente no proporcionan entera satisfacción, principalmente debido a las nuevas limitaciones ambientales que se aplican a la producción de hidrocarburo. En efecto, para que el nitrógeno producido por el procedimiento pueda ser utilizado en la unidad de producción, o liberado en la atmósfera, debe ser muy puro .
Las corrientes de combustible producidas por el procedimiento y destinadas a ser utilizadas en las turbinas de gas deben por el contrario contener menos de 15 a 30% de nitrógeno para ser quemadas en los quemadores especiales conocidos para limitar, la producción de óxidos de nitrógenos rechazados en la atmósfera. Estos rechazos se producen principalmente durante las fases de inicio de las instalaciones que sirven a la puesta en funcionamiento del procedimiento, en los cuales el procedimiento de desnitrogenacion no es muy eficaz.
Además, por razones económicas, el rendimiento energético de tales procedimientos de desnitrogenacion debe ser mejorado continuamente. Los procedimientos del tipo precitado no permiten valorar el helio contenido en el gas natural extraído del subsuelo, este helio es por lo tanto un gas raro de un gran valor económico.
Para mitigar al menos parcialmente estos problemas, la US 2007/0245771 describe un procedimiento de tipo precitado, que produce de manera simultánea una corriente de nitrógeno líquido, una corriente rica en helio, y una corriente gaseosa que contiene aproximadamente 30% de nitrógeno y aproximadamente 70% de hidrocarburos. Esta corriente gaseosa rica en nitrógeno está destinada, en esta instalación, a formar una corriente de combustible.
Sin embargo, este procedimiento no es totalmente satisfactorio, ya que la cantidad de nitrógeno puro producido es relativamente baja. Además, la corriente de combustible contiene una fuerte cantidad de nitrógeno que no es compatible con todas las turbinas de gas existentes, y que es susceptible de generar numerosas emisiones contaminantes.
El objetivo de la invención es obtener un procedimiento económico de desnitrogenacion de una corriente de carga de hidrocarburos, que permite valorar el nitrógeno y helio contenido en la corriente de carga, limitando al mínimo las emisiones nocivas para el ambiente.
Con este fin, la invención tiene por objeto un procedimiento de tipo precitado, que comprende las siguientes etapas : descompresión de la corriente de carga para formar una corriente de carga descomprimida; - división de la corriente de carga descomprimida en una primera corriente de introducción y en una segunda corriente de introducción; enfriamiento de la primera corriente de introducción dentro de un intercambiador térmico corriente arriba por intercambio térmico con una corriente de refrigerante gaseoso obtenido por descompresión dinámica en un ciclo de refrigeración, para obtener una primera corriente de introducción enfriada; enfriamiento de la segunda corriente de introducción a través de un primer intercambiador térmico por debajo para formar una segunda corriente de introducción enfriada ; introducción de la primera corriente de introducción enfriada y de la segunda corriente de introducción enfriada en una columna de fraccionamiento que comprende varias etapas teóricas de fraccionamiento; extracción de al menos una corriente de ebullición y circulación de la corriente de ebullición en el primer intercambiador térmico por abajo para enfriar la segunda corriente de introducción; extracción al fondo de la columna de fraccionamiento de una corriente de fondo destinada a formar la corriente de hidrocarburos desnitrogenados; extracción en la cabeza de la columna de fraccionamiento de una corriente de cabeza rica en nitrógeno; - calentamiento de la corriente de cabeza rica en nitrógeno a través de al menos un segundo intercambiador de calor por debajo para formar una corriente rica en nitrógeno caliente ; - extracción y descompresión de una primera parte de la corriente rica en nitrógeno caliente para formar la corriente de nitrógeno gaseoso; - compresión de una segunda parte de la corriente rica en nitrógeno caliente para formar una corriente de nitrógeno reciclado comprimido y enfriamiento de la corriente de nitrógeno reciclada comprimida por circulación a través del primer intercambiador corriente abajo y a través de él o cada segundo intercambiador corriente abajo; licuación y descompresión parcialmente de la corriente de nitrógeno reciclada para formar una corriente rica en nitrógeno descomprimido; - introducción de al menos una parte que proviene de la corriente rica en nitrógeno descomprimido en un primer balón separador; - recuperación de la corriente de cabeza gaseosa salida del primer balón separador para formar la corriente rica en helio; - recuperación de la corriente líquida salida del pie del primer balón separador y separación de esta corriente líquida en una corriente de nitrógeno líquido y en una primera corriente de reflujo; - introducción de la primera corriente de reflujo en reflujo en la cabeza de la columna de fraccionamiento.
El procedimiento de acuerdo con la invención puede comprender una o varias de las características siguientes, tomadas aisladamente o siguiendo cualesquiera combinaciones técnicamente posibles: - la totalidad de la corriente rica en nitrógeno descomprimido es introducida en el primer balón separador, directamente después de su descompresión; - la corriente rica en nitrógeno descomprimido es introducida en un segundo balón separador colocado corriente arriba del primer balón separador, la corriente de cabeza salida del segundo balón separador se introduce en el primer balón separador, al menos una parte de la corriente de pie del segundo balón separador se introduce en reflujo en la cabeza de la columna de fraccionamiento; - la corriente de pie del segundo balón separador es separada en una segunda corriente de reflujo introducida en la columna de fraccionamiento y en una corriente de enfriamiento de apoyo, la corriente de enfriamiento de apoyo es mezclada con la corriente de cabeza rica en nitrógeno antes de su paso en el segundo intercambiador térmico corriente abajo; - la presión de operación de la columna de fraccionamiento es inferior a 5 bares, ventajosamente inferior a 3 bares; - el ciclo de refrigeración es un ciclo cerrado de tipo Brayton inverso, el procedimiento comprende las etapas siguientes: • calentamiento de la corriente de refrigerante en un intercambiador térmico de ciclo hasta una temperatura sensiblemente ambiental; • compresión de la corriente de refrigerante calentada para formar una corriente de refrigerante comprimida y enfriada en el intercambiador térmico de ciclo por intercambio térmico con la corriente de refrigerante calentada salida del primer intercambiador térmico corriente abajo para formar una corriente refrigerante comprimida enfriada; • descompresión dinámica de la corriente refrigerante comprimida enfriada para formar la corriente de refrigerante e introducir la corriente de la corriente de refrigerante en el primer intercambiador térmico corriente arriba; - el intercambiador térmico de ciclo está formado por uno de los intercambiadores corriente abajo, la corriente refrigerante comprimida es enfriada al menos parcialmente por intercambio térmico en el intercambiador con la corriente de cabeza rica en nitrógeno salido de la cabeza de la columna de fraccionamiento; el ciclo de refrigeración es un ciclo semiabierto, el procedimiento comprende las etapas siguientes : · extracción de al menos una fracción de corriente rica en nitrógeno reciclada comprimida a una primera presión para formar una corriente extraída rica en nitrógeno; • enfriamiento de la corriente extraída rica en nitrógeno en un intercambiador térmico de ciclo para formar una corriente extraída enfriada; • descompresión dinámica de la corriente extraída enfriada salida del intercambiador térmico de ciclo para formar la corriente de refrigerante e introducir la corriente de refrigerante en el intercambiador térmico corriente arriba; • compresión de la corriente de refrigerante salida del intercambiador térmico corriente arriba en un compresor y reintroducir esta corriente en la corriente de nitrógeno reciclada comprimida a una segunda presión inferior a la primera presión; - la corriente de carga es una corriente gaseosa, el procedimiento comprende las etapas siguientes: • licuación de la corriente de carga para formar una corriente de carga líquida por pasaje a través de un intercambiador térmico de licuación; • vaporización de la corriente de hidrocarburos de nitrógeno salida del pie de la columna de fraccionamiento por intercambio térmico con una corriente gaseosa salida de la corriente de carga en el intercambiador térmico de licuación; y - la refrigeración provista por la vaporización de la corriente de hidrocarburos desnitrogenados representa más de 90%, venta osamente más de 98%, de la refrigeración necesaria para la licuación de la corriente de carga.
La invención también tiene por objeto una instalación de producción de una corriente de nitrógeno líquido, una corriente de nitrógeno gaseoso, una corriente gaseosa rica en helio y una corriente de hidrocarburos desnitrogenados a partir de una corriente de carga que contiene hidrocarburos, nitrógeno, y helio, la instalación comprende : - medios de descompresión de la corriente de carga para formar una corriente de carga descomprimida; - medios de división de la corriente de carga descomprimida en una primera corriente de introducción y en una segunda corriente de introducción; - medios de enfriamiento de la primera corriente de introducción que comprende un intercambiador térmico corriente arriba y un ciclo de refrigeración, para obtener una primera corriente de introducción enfriada por intercambio térmico con una corriente de refrigeración gaseosa obtenida por descompresión dinámica en el ciclo de refrigeración; - medios de enfriamiento de la segunda corriente de introducción que comprende un primer intercambiador térmico corriente abajo para formar una segunda corriente de introducción enfriada; una columna de fraccionamiento que comprende varias teóricas de fraccionamiento; - medios de introducción de la primera corriente de introducción enfriada y de la segunda corriente de introducción enfriada en la columna de fraccionamiento; - medios de extracción de al menos una corriente de ebullición y medios de circulación de corriente de ebullición en el primer intercambiador térmico corriente abajo para enfriar la segunda corriente de introducción; - medios de extracción al fondo de la columna de fraccionamiento de una corriente de fondo destinada a formar la corriente de hidrocarburos desnitrogenados ; - medios de extracción de cabeza de la columna de fraccionamiento de una corriente de cabeza rica en nitrógeno; - medios de calentamiento de la corriente de cabeza rica en nitrógeno que compren de al menos un segundo intercambiador de calor corriente abajo para formar una corriente rica en nitrógeno caliente; - medios de extracción y de descompresión de una primera parte de la corriente rica en nitrógeno caliente para formar la corriente de nitrógeno gaseoso; - medios de compresión de una segunda parte de la corriente rica en nitrógeno caliente para formar una corriente de nitrógeno reciclada y medios de enfriamiento de la corriente de nitrógeno reciclada comprimida por circulación a través del primer intercambiador corriente abajo y a través de él o cada segundo intercambiador corriente abajo; - medios de licuación parciales y de descompresión de corriente de nitrógeno reciclado para formar una corriente rica en nitrógeno descomprimido; - un primer balón separador; - medios de introducción de al menos una parte que proviene de la corriente rica en nitrógeno descomprimido en el primer balón separador; - medios de recuperación de la corriente de cabeza gaseosa salida del primer balón separador para formar la corriente rica en helio; medios de recuperación de corriente líquida salida del pie del primer balón separador y de separación de esta corriente en una corriente de nitrógeno líquido y en una primera corriente de reflujo; y - medios de introducción de la primera corriente de reflujo en reflujo en la cabeza de la columna de fraccionamiento .
La instalación de acuerdo con la invención puede comprender una o varias de las características siguientes, tomadas aisladamente o de acuerdo con todas las combinaciones técnicamente posibles: - comprende medios de introducción de la totalidad de la corriente rica en nitrógeno descomprimido en el primer balón separador; y - comprende un segundo balón separador colocado corriente arriba del primer balón separador, y medios de introducción de la corriente rica en nitrógeno descomprimido en el segundo balón separador, la instalación comprende medios de introducción de la corriente de cabeza salida del segundo balón separador en el primer balón separador, y medios de introducción de al menos una parte de la corriente de pie del segundo balón separador en reflujo en la cabeza de la columna de fraccionamiento.
La invención será mejor comprendida con la lectura de la descripción que se da a continuación, provista únicamente en calidad de ejemplo, y haciendo referencia a los dibujos anexados, en los cuales: - la Figura 1 es un esquema sinóptico funcional de una primera instalación de puesta en práctica de un primer procedimiento de producción de acuerdo con la invención; - la Figura 2 es una vista análoga a la figura 1 de una segunda instalación de puesta en práctica de un segundo procedimiento de producción de acuerdo con la invención; - la Figura 3 es una vista análoga a la figura 1 de una tercera instalación de puesta en práctica de un tercer procedimiento de producción de acuerdo con la invención; - la Figura 4 es una vista análoga a la figura 1 de una cuarta instalación de puesta en práctica de un cuarto procedimiento de producción de acuerdo con la invención; - la Figura 5 es una vista análoga a la figura 1 de una quinta instalación de puesta en práctica de un quinto procedimiento de producción de acuerdo con la invención; y - la Figura 6 es una vista análoga a la figura 1 de una sexta instalación de puesta en práctica de un sexto procedimiento de producción de acuerdo con la invención.
La Figura 1 ilustra una primera instalación 10 de acuerdo con la invención destinada a producir, a partir de una corriente de carga líquida 12 obtenida a partir de una carga de gas natural licuado (GNL) , una corriente 14 de GNL desnitrogenado rico en hidrocarburos, una corriente de nitrógeno gaseoso 16 destinada a ser utilizada en la instalación 10, una corriente de nitrógeno líquido 18, y una corriente 20 rica en helio.
Como se ilustra en la Figura 1, la instalación 10 comprende una parte corriente arriba 22 de enfriamiento de la carga, y una parte corriente abajo 24 de fraccionamiento.
La parte corriente arriba 22 comprende una turbina líquida de descompresión 26, un intercambiador de calor corriente arriba 28, destinado a enfriar la corriente de carga 12 con la ayuda de un ciclo de enfriamiento 30.
En este ejemplo, el ciclo de enfriamiento 30 es un ciclo cerrado de tipo Brayton invertido. El mismo comprende un intercambiador térmico de ciclo 32, un equipo corriente arriba 34 de compresión de etapas, y una turbina de descompresión dinámica 36.
En el ejemplo de la Figura 1, el equipo corriente arriba de compresión de etapas 34 comprende dos etapas, cada etapa comprende un comprensor 38A, 38B y un refrigerante 40A, 40B enfriado con aire o con agua. Al menos uno de los compresores 38A del equipo corriente arriba 34 está acoplado a la turbina de descompresión dinámica 36 para aumentar la eficacia del procedimiento.
La parte corriente abajo de fraccionamiento 24 comprende una columna de fraccionamiento 50 que presenta una pluralidad de etapas teóricas de fraccionamiento. La parte corriente abajo 24 comprende además un primer intercambiador corriente abajo 52 de fondo de columna, un segundo intercambiador corriente abajo 54, y un tercer intercambiador corriente abajo 56.
La parte corriente abajo 24 comprende además un equipo corriente abajo 58 de compresión de etapas y un primer balón de separación 60 de cabeza de columna.
El aparato de compresión corriente abajo 58 comprende en este ejemplo tres etapas de compresión montadas en serie, cada etapa comprende un compresor 62A, 62B, 62C colocados en serie con un refrigerante 64A, 64B, 64C enfriado con agua o con aire.
Un primer procedimiento de producción de acuerdo con la invención será descrito ahora.
En lo siguiente, se designará por una misma referencia una corriente de fluido y la conducción del vehículo. Del mismo modo, las presiones consideradas son presiones absolutas., y salvo indicación contraria, los porcentajes considerados sin porcentajes molares.
La corriente de carga líquida 12 es en este ejemplo, una corriente de gas natural licuado (GNL) que comprende en moles 0.1009% de helio, 8.9818% de nitrógeno, 86.7766% de metano, 2.9215% de etano, 0.8317% de propano, 0.2307% de hidrocarburos en i-C4, 0.1299% de hidrocarburos en n-C4, 0.0128% de hidrocarburos en i-C5, 0.0084% de hidrocarburos en n-C5, 0.0005% de hidrocarburos en n-C6, 0.0001% de benceno, 0.0050% de dióxido de carbono.
Así, esta corriente 12 comprende una cantidad molar de hidrocarburos superior a 70%, una cantidad molar de nitrógeno comprendida entre 5% y 30%, y una cantidad molar de helio comprendida entre 0.01% y 0.5%.
La corriente de carga 12 presenta una temperatura inferior a -130°C, por ejemplo inferior a -145°C. Esta corriente presenta una presión superior a 25 bares, y principalmente igual a 34 bares.
En esta modalidad, la corriente de carga 12 es líquida, de manera que constituye una corriente de carga líquida 68 directamente utilizable en el procedimiento.
La corriente de carga líquida 68 es introducida en la turbina de descompresión líquida 26, donde es descomprimida hasta una presión inferior a 15 bares, principalmente igual a 6 bares hasta una temperatura inferior a -130°C y principalmente igual a -150.7°C.
A la salida de la turbina de descompresión líquida 26, se forma una corriente de carga descomprimida 70. Esta corriente de carga descomprimida 70 es dividida en una primera corriente principal de introducción 72, destinada a ser refrigerada por el ciclo de refrigeración 30, y en una segunda corriente secundaria de introducción 74.
La primera corriente de introducción 72 presenta un caudal másico superior a 10% de la corriente de carga descomprimida 70. La misma se introduce en el intercambiador de calor corriente arriba 28, donde es enfriada hasta una temperatura inferior a -150°C y principalmente igual a -160°C para dar una primera corriente de introducción enfriada 76.
En el intercambiador corriente arriba 28, la primera corriente de introducción 72 es colocada en relación de intercambio térmico con la corriente de refrigerante que circula en el ciclo 30, como se describe posteriormente.
La primera corriente de introducción fría 76 es descomprimida en una primera válvula de descompresión 78 hasta una presión inferior a 3 bares luego se introduce en una etapa intermediaria NI de la columna de fraccionamiento 50.
La segunda corriente de introducción 74 es enviada hasta el primer intercambiador corriente abajo 52 de fondo de columna, donde es enfriada hasta una temperatura inferior a -150°C, y principalmente igual a -160°C para dar una segunda corriente de introducción enfriada 80.
La segunda corriente de introducción enfriada 80 es descomprimida en una segunda válvula 82 de descompresión hasta una presión inferior a 3 bares, luego es introducida a una etapa intermediaria NI de la columna de fraccionamiento 50.
En este ejemplo, la primera corriente de introducción enfriada 76 y la segunda corriente de introducción enfriada 80 son introducidas a la misma etapa NI de la columna 50.
Una corriente de ebullición 84 es retirada de una etapa inferior N2 de la columna de fraccionamiento 50 situada bajo la etapa intermediaria NI. La corriente de ebullición 84 pasa en el primer intercambiador corriente debajo de fondo 52, para ser colocado en relación de intercambio térmico con la segunda corriente de introducción 74 y enfriar esta segunda corriente 74. A continuación se introduce cerca del pie de la columna de fraccionamiento 50, por debajo de la etapa inferior N2.
La columna de fraccionamiento 50 opera a baja presión, principalmente inferior a 5 bares, ventajosamente inferior a 3 bares. En este ejemplo, la columna 50 opera sensiblemente a 1.3 bares.
La columna de fraccionamiento 50 produce una corriente de pie 86 destinada a formar la corriente rica de GNL desnitrogenado 14. Esta corriente de GNL desnitrogenado contiene una cantidad de nitrógeno controlada, por ejemplo inferior a 1% molar.
La corriente de pie 86 es bombeada a 5 bares en una bomba 88 para formar la corriente desnitrogenada 14 rica en hidrocarburos y para ser enviada hacia un almacenamiento que opera a presión atmosférica y formar la corriente de GNL desnitrogenado destinado a ser explotado. La corriente 14 es una corriente de GNL que puede ser transportada bajo la forma líquida, por ejemplo en un metanero.
La columna de fraccionamiento 50 produce además una corriente de cabeza 90 rica en nitrógeno que es extraída de la cabeza de esta columna 50. Esta corriente de cabeza 90 presenta una cantidad molar de hidrocarburos ventajosamente inferior a 1%, y aún más ventajosamente inferior a 0.1%. La misma presenta una cantidad molar de helio superior a 0.2% y ventajosamente superior a 0.5%.
En el ejemplo representado sobre la figura 1, la composición molar de la corriente de cabeza 90 es la siguiente: helio 0.54%, nitrógeno 99.40% y metano 0.06%.
La corriente de cabeza rica en nitrógeno 90 es pasada entonces sucesivamente al segundo intercambiador corriente abajo 54, en el primer intercambiador corriente abajo 52, luego en el tercer intercambiador corriente abajo 56 para ser calentado sucesivamente hasta -20 °C.
A la salida del tercer intercambiador corriente abajo 56, se obtiene una corriente rica en nitrógeno caliente 92. Esta corriente 92 es dividida entonces en una primera parte minoritaria 94 de nitrógeno producido, y en una segunda parte 96 de nitrógeno reciclado.
La parte minoritaria 94 presenta un caudal másico comprendido entre 10% y 50% del caudal másico de la corriente 92. La parte minoritaria 94 es descomprimida a través de una tercera válvula de descompresión 98 para formar la corriente de nitrógeno gaseosa 16.
Esta corriente de nitrógeno gaseosa 16 presenta una presión superior a la presión atmosférica y principalmente superior a 1.1 bares. La misma presenta una cantidad molar de nitrógeno superior a 99%.
La mayor parte 96 es introducida a continuación en el equipo de compresión corriente abajo 58, donde la misma pasa sucesivamente en cada etapa de compresión a través de un compresor 62A, 62B, 62C y un refrigerante 64A, 64B, 64C.
De este modo, la mayor parte 96 es comprimida hasta una presión superior a 20 bares y principalmente de manera sensible igual a 21 bares, para formar una corriente de nitrógeno reciclada comprimida 100.
La corriente de nitrógeno reciclada comprimida 100 presenta así una temperatura superior a 10°C y principalmente igual a 38°C.
La corriente de nitrógeno reciclada comprimida 100 pasa sucesivamente a través del tercer intercambiador corriente abajo 56, luego a través del primer intercambiador corriente abajo de fondo 52, y después a través del primer intercambiador corriente abajo 54.
En el segundo intercambiador corriente abajo 54 y en el tercer intercambiador corriente abajo 56, la corriente de nitrógeno reciclada 100 circula a contra corriente y en relación de intercambio térmico con la corriente de nitrógeno de cabeza 90. Así, la corriente de nitrógeno de cabeza 90 cede frigorías a la corriente de nitrógeno reciclada 100.
En el primer intercambiador de calor 52 de fondo, la corriente de nitrógeno reciclada 100 es colocada además en relación de intercambio térmico con la corriente de ebullición 84 para ser enfriada por esta corriente 84.
Después de su paso en el segundo intercambiador corriente abajo 54, la corriente de nitrógeno reciclada 100 forma una corriente 102 de nitrógeno reciclado condensado, esencialmente líquido. Esta corriente líquida contiene una fracción de líquido superior a 90% y presenta una temperatura inferior a -160°C y ventajosamente igual a -170°C.
A continuación, la corriente condensada 102 es descomprimida en una cuarta válvula de descompresión 104 para dar un flujo difásico 106 que es introducido en el primer balón separador 60.
El primer balón separador 60 produce en la cabeza una corriente de cabeza gaseosa rica en helio el cual, después de pasar en una quinta válvula de descompresión 108, forma la corriente gaseosa rica en helio 20.
La corriente gaseosa rica en helio 20 presenta una cantidad en helio superior a 10% molar. La misma es destinada a ser enviada hasta una unidad de producción de helio puro para ser tratado. El procedimiento de acuerdo con la invención permite recuperar al menos 60% en mol de helio presente en la corriente de carga 12.
El primer balón separador 60 produce en el pie una corriente de pie de nitrógeno líquido 110. Esta corriente de pie 110 es separada en una parte minoritaria de nitrógeno líquido producido 112 y una parte mayoritaria de nitrógeno de reflujo 114.
La parte minoritaria 112 presenta un caudal másico inferior a 10%, y principalmente comprendido entre 0% y 10% del caudal másico de corriente de pie 110. La parte minoritaria 112 es descomprimida en una sexta válvula de descompresión 116 para formar la corriente de nitrógeno líquido producido 18. La corriente de nitrógeno producida presenta una cantidad molar en nitrógeno superior a 99%.
La parte mayoritaria 114 es descomprimida hasta la presión de la columna a través de una séptima válvula de descompresión 118, para formar una primera corriente de reflujo, luego se introduce a una etapa de cabeza N3 de la columna de fraccionamiento 50, situada bajo la cabeza de esta columna y por arriba de la etapa intermediaria Ni. La fracción molar de nitrógeno en la parte mayoritaria 114 es superior a 99%.
En el ejemplo representado en la Figura 1, el ciclo de enfriamiento 30 es un ciclo cerrado de tipo Brayton invertido que utiliza una corriente de refrigerante exclusivamente gaseosa.
En este ejemplo, la corriente de refrigerante está formada por nitrógeno sensiblemente puro cuya cantidad de nitrógeno es superior a 99%.
La corriente de refrigerante 130 entregada al intercambiador corriente arriba 28 presenta una temperatura superior a -150°C, y principalmente igual a -165°C y una presión superior a 5 bares y principalmente de manera sensible igual a 9.7 bares. La corriente de refrigerante 130 circula a través del intercambiador térmico de ciclo 32, en donde es calentado por intercambio térmico con la primera corriente principal de introducción 72.
Así, la temperatura de la corriente de refrigerante caliente 132 a la salida del intercambiador corriente arriba 28 es inferior a -150°C y principalmente igual a -153°C. , La corriente caliente 132 sufre un nuevo calentamiento en el intercambiador térmico de ciclo 32, antes de ser introducido en la sucesión de compresores 38A, 38B y de refrigerantes 40A, 40B del aparato corriente arriba de compresión de etapas 34.
A la salida del aparato corriente arriba 34, forma una corriente comprimida de refrigerante 134 que es enfriada por intercambio térmico con la corriente de refrigerante caliente 132 salido del intercambiador corriente arriba 28 en el intercambiador térmico de ciclo 32.
La corriente comprimida fría 136 presenta así una presión superior a 15 bares y principalmente de manera notable igual a 20 bares y una temperatura inferior a -130°C y principalmente de manera notable igual a -141°C.
La corriente comprimida enfriada 136 después es introducida en la turbina de descompresión dinámica 36. La misma sufre una descompresión dinámica en la turbina de descompresión 36 para proporcionar la corriente de refrigerante 130 a la temperatura y a la presión descritas anteriormente .
En una variante ventajosa, los equipos de compresión corriente arriba y corriente abajo 34 y 58 están integrados en una misma máquina de varios cuerpos, con un solo motor para propulsar los compresores 38A, 38B y los compresores 62A a 62C.
Los ejemplos de temperatura, de presión, y de caudales de masa de las diferentes corrientes ilustradas en el procedimiento de la Figura 1 son resumidos en las Tablas posteriores.
El consumo energético del procedimiento es el siguiente : Compresor 62A: 1300 k Compresor 62B: 1358 kW Compresor 62C: 1365 kW Compresor 38B 2023 kW Total: 6046 kW Una segunda instalación 140 de acuerdo con la invención está representada sobre la Figura 2. Esta segunda instalación 140 está destinada a la puesta en práctica de un segundo procedimiento de producción de acuerdo con la invención .
Esta instalación 140 difiere de la primera instalación 10 porque comprende un segundo balón separador 142 interpuesto entre la salida de la cuarta válvula de descompresión 104 y la entrada del primer balón separador 60.
El segundo procedimiento de acuerdo con la invención difiere del primer procedimiento porque sólo una parte del flujo difásico 106 que resulta de la descompresión de la corriente de nitrógeno reciclado enfriado 102 en la cuarta válvula de descompresión 104 es recibido en el primer balón separador 60.
Así, el flujo difásico 106 formado a la salida de la cuarta válvula de descompresión 104 es introducido en el segundo balón separador 142, y no directamente en el primer balón separador 60. Además, la corriente de nitrógeno enfriado 102 no pasa a través del segundo intercambiador corriente abajo 54.
El flujo de cabeza 144 producido en el segundo balón separador 142 se hace pasar a través del segundo intercambiador corriente abajo 54 para ser enfriado, luego es introducido bajo la forma de un flujo de cabeza enfriado 146 en el primer balón separador 60.
El flujo de pie 148 sacado del pie del segundo balón separador 142 es dividido en una segunda corriente de reflujo de nitrógeno 150 y en una corriente de apoyo de enfriamiento 152.
La segunda corriente de reflujo de nitrógeno 150 es introducida, después de la descompresión en una octava válvula de descompresión 154, a una etapa de cabeza N4 de la columna de fraccionamiento 50 situada cerca y por debajo de la etapa de introducción N3 de la primera corriente de reflujo 114 en la columna de fraccionamiento 50.
En una variante representada por líneas punteadas en la Figura 2, las corrientes de reflujo 114, 150 son introducidas a la misma etapa de cabeza N3 de la columna 50.
El caudal de masa de la segunda corriente de reflujo 150 es superior a 90% de flujo de caudal de masa del flujo de pie 148.
La segunda corriente de enfriamiento de apoyo 152 es introducida en la corriente de cabeza 90, corriente arriba del segundo intercambiador corriente abajo 54, para proporcionar frigorías destinadas a enfriar y condensar parcialmente el flujo de cabeza 144 que pasan en el segundo intercambiador corriente abajo 54.
La corriente de la mezcla 156 que resulta de la mezcla de corriente de cabeza 90 y de corriente de apoyo de enfriamiento 152 es introducida sucesivamente en el segundo intercambiador corriente abajo 54, luego en el primer intercambiador corriente abajo 52 en donde entra en relación de intercambio térmico con la corriente de nitrógeno reciclado 100 y la segunda corriente de introducción 74, para enfriar estas corrientes.
El segundo procedimiento de conformidad con la invención también es operado de manera análoga al primer procedimiento de conformidad con la invención.
En este procedimiento, la corriente de carga 12 es una corriente de gas natural licuado (GNL) que comprende una composición idéntica a aquélla descrita anteriormente.
En el ejemplo representado en la figura 2, la composición molar de la corriente de cabeza 90 es la siguiente: helio 0.54%, nitrógeno 99.35% y metano 0.11 %.
En los ejemplos de temperatura, de presión, y de caudales de masa de diferentes corrientes ilustradas en el procedimiento de la Figura 2 son resumidos en las Tablas posteriores .
CORRIENTE TEMPERATURA PRESION CAUDAL (°C) (Bar) (Kg/h) 12 -149.5 34 177 365 70 -150.7 6 177 365 76 -160 6 134 400 80 -160 6 43 150 84 -163.6 1.4 169 069 86 -159.7 1.4 155 100 14 -159.5 5 155 100 90 -193.4 1.3 52 390 92 -32 1.3 52 678 16 -32.1 1.1 22 140 100 38 19.7 30 550 106 -180 5 30 550 146 -186 4.7 3 940 150 -179.8 5 26 320 152 -179.8 5 288 20 -186.3 4.7 271 18 -186.3 4.7 28 114 -186.3 4.7 3 640 130 -163 9.7 112 100 132 -154 9.7 112 100 136 -140 19.2 112 100 El consumo energético del procedimiento es el siguiente: Compresor 62A: 1482 kW Compresor 62B: 912 kW Compresor 62C: 708 kW Compresor 38B 2584 kW Total: 5686 kW Una tercera instalación 160 de acuerdo con la invención, para la puesta en práctica de un tercer procedimiento de acuerdo con la invención está ilustrada por la Figura 3.
La tercera instalación 160 difiere de la primera instalación 10 por la presencia de una sección de fraccionamiento 162 y de un intercambiador corriente arriba de licuación 164, colocado corriente arriba de la turbina de descompresión líquida 26.
En este ejemplo, la corriente de carga 12 es de gas natural (GN) bajo la forma gaseosa. La misma se introduce en primer lugar en el intercambiador 164 de licuación para ser enfriada a una temperatura inferior a -20°C y sensiblemente igual a -30°C.
La corriente de carga 12 es enviada en la sección de fraccionamiento 162 que produce un gas tratado 166 de reducida cantidad de hidrocarburos en C5+ y una fracción 168 de gas licuado rico en hidrocarburos en C5+ . La cantidad molar en hidrocarburos en C5+ en el gas tratado 166 es inferior a 300 ppm .
El gas tratado 166 es reintroducido en el intercambiador de licuación 164 para ser licuado y dar una corriente de carga líquida 68 a la salida del intercambiador de licuación 164.
El gas tratado 166 está desprovisto de constituyentes duros, tales como benceno cuya temperatura de cristalización es elevada, puede ser licuado fácilmente y sin riesgo de tapar el intercambiador de licuación 164.
Para proveer las frigorías necesarias en el enfriamiento de corriente de carga 12 y de gas tratado 166, el tercer procedimiento de acuerdo con la invención comprende el paso de la corriente rica en hidrocarburos desni t ogenados 14 a través del intercambiador 164 después de su paso en la bomba 88.
Para este efecto, la corriente de pie 86 líquida de la columna de fraccionamiento 50 es bombeada a una presión superior a 20 bares, ventajosamente a 28 bares para ser vaporizada en el intercambiador de licuación 164 y permitir el enfriamiento de la corriente de carga 12 y la licuación de gas tratado 166.
La refrigeración provista por la vaporización de la corriente de hidrocarburos desnitrogenados .14 representa más del 90%, ventajosamente más del 98%, de la refrigeración necesaria para la licuación de la corriente de carga 12.
Del mismo modo, una corriente 170 de extracción es extraída en la corriente de nitrógeno 102 después de su paso en el intercambiador corriente abajo de fondo 52 y antes de su introducción en el tercer intercambiador corriente abajo 56. La corriente de extracción 170 es introducida después en el intercambiador de licuación 164 antes de ser liberada bajo la forma de una corriente de nitrógeno gaseoso auxiliar 172 a la salida del intercambiador 164.
El caudal de masa de la fracción de extracción 170 con respecto al caudal de masa de la corriente de cabeza 90 rica en nitrógeno está comprendido por ejemplo entre 0% y 50%.
El tercer procedimiento de acuerdo con la invención funciona, por lo tanto, de manera análoga al primer procedimiento de acuerdo con la invención.
La corriente de carga 12 es en este ejemplo una corriente de gas natural bajo la forma gaseosa que comprende en moles 0.1000% de helio, 8.9000% de nitrógeno, 85.9950% de metano, 3.0000% de etano, 1.0000% de propano, 0.4000% de hidrocarburos en i-C4, 0.3000% de hidrocarburos en n-C4, 0.1000% de hidrocarburos en i-C5, 0.1000% de hidrocarburos en n-C5, 0.0800% de hidrocarburos en n-C6, 0.0200% de benceno, 0.0050% de dióxido de carbono.
La corriente de carga líquida 68 comprende la misma composición que la corriente de GNL 12 descrita para el primer y segundo procedimiento de acuerdo con la invención.
En el ejemplo representado en la figura 3, la composición molar de corriente de cabeza 90 es la siguiente: helio 1.19%, nitrógeno 98.64% y metano 0.16%.
Los ejemplos de temperatura, de presión, y de caudales de masa de las diferentes corrientes ilustradas en el procedimiento de la Figura 3 están resumidos en las Tablas posteriores.
CORRIENTE TEMPERATURA PRESION CAUDAL (°C) (Bar) (Kg/h) 80 -160 6 37 779 84 -161.5 2.7 174 559 86 -158.3 2.7 165 811 14 -157.2 28 165 811 90 -186.7 2.6 24 896 92 -20 2.6 24 896 16 -20.7 2.5 11 083 100 38 39.7 13 813 106 -177 9 13 813 20 -180.41 5 370 18 -179.8 5 248 114 -176.9 9 13 195 130 -165.8 9.7 61 629 132 - 155 9.7 61 629 136 -143 19.2 61 629 consumo energético del procedimiento siguiente Compresor 62A: 632 kW Compresor 62B: 388 kW Compresor 62C: 325 kW Compresor 38B 1440 kW Total : 2785 kW Una cuarta instalación 180 de acuerdo con la invención, destinada a la puesta en práctica de un cuarto procedimiento de acuerdo con la invención está representada en la figura 4. Esta cuarta instalación 180 difiere de la tercera instalación 170 por la presencia de dos balones separadores 60, 142 como en la segunda instalación.
Su funcionamiento es por lo tanto análogo a aquél de la tercera instalación 160.
Una quinta instalación 190 de acuerdo con la invención está representada en la Figura 5, por la puesta en práctica de un quinto procedimiento de acuerdo con la invención .
La quinta instalación 190 difiere de la cuarta instalación 180 en que el ciclo de enfriamiento 30 es un ciclo semiabierto. Para esto, el fluido refrigerante del ciclo de refrigeración 30 está formado por una corriente de derivación 192 de corriente de nitrógeno reciclado comprimido 100 extraído a la salida del aparato de compresión corriente arriba 58, a una primera presión Pl sensiblemente igual a 40 bares.
El caudal de masa de la corriente de derivación 192 es inferior a 99% del caudal de masa de la parte mayoritaria 96.
La corriente de derivación 192 es introducida en el intercambiador térmico de ciclo 32 para formar, a la salida del intercambiador 32, la corriente comprimida enfriada 136, luego, después de descomprimir en la turbina 36, la corriente 130 de refrigeración se introduce en el intercambiador corriente arriba 28.
La corriente de refrigeración 130 presenta así una cantidad molar de nitrógeno superior a 99% y una cantidad en hidrocarburos inferior a 0.1%.
Después de su paso en el intercambiador 32, la corriente de refrigeración caliente 132 es introducida en el compresor 38A acoplado a la turbina 36, luego en el refrigerante 40A, antes de ser reintroducida en la corriente de nitrógeno reciclado comprimido 100, entre la penúltima etapa y la última etapa del aparato de compresión 58, a una segunda presión P2 inferior a la primera presión Pl .
Una segunda instalación 200 de acuerdo con la invención está representada en la figura 6.
La sexta instalación 200 de acuerdo con la invención difiere de la cuarta instalación 180 en que el intercambiador de ciclo 32 está constituido por el mismo intercambiador térmico que el tercer intercambiador corriente abajo 56.
La corriente de refrigerante caliente 132 salida del intercambiador corriente arriba 28 es introducida en el tercer intercambiador corriente abajo 56 donde es colocado en relación de intercambio térmico con la corriente de mezcla 156 salida del segundo intercambiador corriente abajo 52 y con la corriente de nitrógeno reciclada comprimida 100 salida del aparato corriente debajo de compresión 58.
De igual forma, la corriente comprimida de refrigerante 134 pasa en el tercer intercambiador corriente abajo 56 para ser enfriado antes de su introducción en la turbina de descompresión dinámica 36.
El funcionamiento del sexto procedimiento de acuerdo con la invención es por lo tanto análogo a aquél del cuarto procedimiento de acuerdo con la invención.
Gracias a los procedimientos de acuerdo con la invención, es posible producir, de manera flexible y económica, nitrógeno gaseoso sensiblemente puro 16, de nitrógeno líquido 18 sensiblemente puro, y una corriente rica en helio 20 que puede ser valorizada posteriormente en una fábrica de producción de helio.
El procedimiento también produce una corriente 14 rica en hidrocarburo desnitrogenado que puede ser utilizado bajo la forma líquida o gaseosa.
Todos los fluidos producidos por el procedimiento son utilizables y valorados como tales.
Este procedimiento puede ser utilizado de manera indiferente con una corriente de carga 12 constituida de gas natural licuado o de gas natural bajo la forma gaseosa.
La cantidad de nitrógeno líquido 18 producida por el procedimiento puede ser comandada de manera simple regulando la potencia térmica extraída por la segunda corriente de introducción 72 en la corriente de refrigerante 130 del ciclo de refrigeración 30.
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 (13)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :
1. Procedimiento de producción de una corriente de nitrógeno líquido, una corriente de nitrógeno gaseoso, una corriente gaseosa rica en helio y una corriente de hidrocarburos desnitrogenados a partir de una corriente de carga que contiene hidrocarburos, nitrógeno, y helio, caracterizado porque comprende las etapas siguientes: descompresión de la corriente de carga para formar una corriente de carga descomprimida; - división de la corriente de carga descomprimida en una primera corriente de introducción y en una segunda corriente de introducción; enfriamiento de la primera corriente de introducción dentro de un intercambiador térmico corriente arriba por intercambio térmico con una corriente de refrigerante gaseoso obtenido por descompresión dinámica en un ciclo de refrigeración, para obtener una primera corriente de introducción enfriada; enfriamiento de la segunda corriente de introducción a través de un primer intercambiador térmico corriente abajo para formar una segunda corriente de introducción enfriada; introducción de la primera corriente de introducción enfriada y de la segunda corriente de introducción enfriada en una columna de fraccionamiento que comprende varias etapas teóricas de fraccionamiento; - extracción de al menos una corriente de ebullición y circulación de la corriente de ebullición en el primer intercambiador térmico corriente abajo para enfriar la segunda corriente de introducción; extracción en el fondo de la columna de fraccionamiento de una corriente de fondo destinada a formar la corriente de hidrocarburos desnitrogenados; extracción en la cabeza de la columna de fraccionamiento de una corriente de cabeza rica en nitrógeno; - calentamiento de la corriente de cabeza rica en nitrógeno a través de al menos un segundo intercambiador de calor corriente abajo para formar una corriente rica en nitrógeno caliente; - extracción y descompresión de una primera parte de la corriente rica en nitrógeno caliente para formar la corriente de nitrógeno gaseoso; - compresión de una segunda parte de la corriente rica en nitrógeno caliente para formar una corriente de nitrógeno reciclado comprimido y enfriamiento de la corriente de nitrógeno reciclado comprimido por circulación a través del primer intercambiador corriente abajo y a través de él o cada segundo intercambiador corriente abajo; - licuar y descomprimir parcialmente la corriente de nitrógeno reciclada para formar una corriente rica en nitrógeno descomprimido; - introducción de al menos una parte que proviene de la corriente rica en nitrógeno descomprimido en un primer balón separador; recuperación de la corriente de cabeza gaseosa salida del primer balón separador para formar la corriente rica en helio; - recuperación de la corriente líquida salida del pie del primer balón separador y separación de esta corriente líquida en una corriente de nitrógeno líquido y en una primera corriente de reflujo; - introducción de la primera corriente de reflujo en reflujo en la cabeza de la columna de fraccionamiento.
2. Procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la totalidad de la corriente rica en nitrógeno descomprimido es introducida en el primer balón separador, directamente después de su descompresión .
3. Procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la corriente rica en nitrógeno descomprimido es introducido en un segundo balón separador colocado corriente arriba del primer balón separador, la corriente de cabeza salida del segundo balón separador es introducida en el primer balón separador, al menos una parte de la corriente de pie del segundo balón separador es introducida en reflujo en la cabeza de la columna de fraccionamiento.
4. Procedimiento de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la corriente de pie del segundo balón separador está separada en una segunda corriente de reflujo introducida en la columna de fraccionamiento y en una corriente de enfriamiento de apoyo, la corriente de enfriamiento de apoyo está mezclada con la corriente de cabeza rica en nitrógeno, antes de su paso en el segundo intercambiador térmico corriente abajo.
5. Procedimiento de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la presión de operación de la columna de fraccionamiento es inferior a 5 bares, ventajosamente inferior a 3 bares.
6. Procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el ciclo de refrigeración es un ciclo cerrado de tipo Brayton invertido, el procedimiento comprende las etapas siguientes: - calentamiento de la corriente de refrigerante en un intercambiador térmico de ciclo hasta una temperatura sensiblemente ambiental ,- - compresión de la corriente de refrigerante caliente para formar una corriente de refrigerante comprimida y enfriada en el intercambiador térmico de ciclo por intercambio térmico con la corriente de refrigerante caliente salida del primer intercambiador térmico corriente abajo para formar una corriente refrigerante comprimida enfriada; descompresión dinámica de la corriente refrigerante comprimida enfriada para formar la corriente de refrigerante e introducir la corriente de refrigerante en el primer intercambiador térmico corriente arriba;
7. Procedimiento de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el intercambiador térmico de ciclo está formado por uno de los intercambiadores corriente arriba, la corriente refrigerante comprimida es enfriada al menos parcialmente por intercambio térmico en el intercambiador corriente arriba con la corriente de cabeza rica en nitrógeno salida de la cabeza de la columna de fraccionamiento .
8. Procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el ciclo de refrigeración es un ciclo semiabierto, el procedimiento comprende las etapas siguientes: - extracción de al menos una fracción de corriente rica en nitrógeno reciclado comprimido a una primera presión para formar una corriente extraída rica en nitrógeno; - enfriamiento de la corriente extraída rica en nitrógeno en un intercambiador térmico de ciclo para formar una corriente extraída enfriada; extracción dinámica de la corriente extraída enfriada salida del intercambiador térmico de ciclo para formar la corriente de refrigerante e introducir la corriente de refrigerante en el intercambiador térmico corriente arriba ; - compresión de la corriente de refrigerante salida del intercambiador térmico corriente arriba en un compresor y reintroducir esta corriente en la corriente de nitrógeno reciclado comprimido a una segunda presión (P2) inferior a la primera presión (Pl) .
9. Procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la corriente de carga es una corriente gaseosa, el procedimiento comprende las etapas siguientes: - licuación de la corriente de carga para formar una corriente de carga líquida por el paso a través de un intercambiador térmico de licuación; vaporización de la corriente de hidrocarburos desnitrogenados salidos del pie de la columna de fraccionamiento por intercambio térmico con una corriente gaseosa salida de la corriente de carga en el intercambiador térmico de licuación.
10. Procedimiento de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la refrigeración provista por la vaporización de corriente de hidrocarburos desnitrogenados representa más del 90%, ventajosamente más del 98%, de la refrigeración necesaria para la licuación de corriente de carga.
11. Instalación de producción de una corriente de nitrógeno líquido, una corriente de nitrógeno gaseoso, una corriente gaseosa rica en helio y una corriente de hidrocarburos desnitrogenados a partir de una corriente de carga que contiene hidrocarburos, nitrógeno, y helio, caracterizada porque comprende: - medios de descompresión de la corriente de carga para formar una corriente de carga descomprimida; medios de división de corriente de carga descomprimida en una primera corriente de introducción y en una segunda corriente de introducción; - medios de enfriamiento de la primera corriente de introducción que comprende un intercambiador térmico corriente arriba y un ciclo de refrigeración, para obtener una primera corriente de introducción enfriada por intercambio térmico con una corriente de refrigerante gaseoso obtenida por descompresión dinámica en el ciclo de refrigeración; - medios de enfriamiento de la segunda corriente de introducción que comprende un primer intercambiador térmico corriente abajo para formar una segunda corriente de introducción enfriada ; una columna de fraccionamiento que comprende varias etapas teóricas de fraccionamiento; - medios de introducción de la primera corriente de introducción enfriada y de la segunda corriente de introducción enfriada en la columna de fraccionamiento; - medios de extracción de al menos una corriente de ebullición y medios de circulación de la corriente de ebullición en el primer intercambiador térmico corriente abajo para enfriar la segunda corriente de introducción; - medios de extracción en el fondo de la columna de fraccionamiento de una corriente de fondo destinada a formar la corriente de hidrocarburos desnitrogenados; - medios de extracción de cabeza de la columna de fraccionamiento de una corriente de cabeza rica en nitrógeno; - medios de calentamiento de la corriente de cabeza rica en nitrógeno que comprende al menos un segundo intercambiador de calor corriente abajo para formar una corriente rica en nitrógeno caliente; - medios de extracción y de descompresión de una primera parte de la corriente rica en nitrógeno caliente para formar la corriente de nitrógeno gaseosa; - medios de compresión de una segunda parte de la corriente rica en nitrógeno caliente para formar una corriente de nitrógeno reciclada y medios de enfriamiento de la corriente de nitrógeno reciclada comprimida por circulación a través del primer intercambiador corriente abajo y a través de él o cada segundo intercambiador corriente abajo; - medios de licuación parcial y de descompresión de la corriente de nitrógeno reciclado para formar una corriente rica en nitrógeno descomprimido; - un primer balón separador; - medios de introducción de al menos una parte que provee corriente rica en nitrógeno descomprimido en el primer balón separador; - medios de recuperación de corriente de cabeza gaseosa salida del primer balón separador para formar la corriente rica en helio; - medios de recuperación de la corriente líquida salida del pie del primer balón separador y de separación de esta corriente en una corriente de nitrógeno líquido y en una primera corriente de reflujo; - medios de introducción de la primera corriente de reflujo en reflujo en la cabeza de la columna de f accionamiento .
12. Instalación de conformidad con la reivindicación 11, caracterizada porque comprende medios de introducción de la totalidad de la corriente rica en nitrógeno descomprimido en el primer balón separador.
13. Instalación de conformidad con la reivindicación 11, caracterizada porque comprende un segundo balón separador colocado corriente arriba del primer balón separador, y medios de introducción de la corriente rica en nitrógeno descomprimido en el segundo balón separador, la instalación comprende medios de introducción de corriente de cabeza salidos del segundo balón separador en el primer balón separador, y medios de introducción de al menos una parte de la corriente de pie del segundo balón separador en reflujo en la cabeza de la columna de fraccionamiento.
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