NO165935B - Fremgangsmaate for separering av metan og nitrogen. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører separering av metan og nitrogen og er spesielt anvendbar for bearbeidelse av en råstoffstrøm fra et petroleumsreservoar som har undergått assistert utvinning ved nitrogeninjeksjon.

Det er ofte ønskelig å separere en blanding av nitrogen og metan i nitrogenrike og metanrike komponenter. Ett slikt tilfelle er når en strøm fra olje- eller gassreservoar inneholder nitrogen i mer enn ubetydelige konsentrasjoner. Nitrogenet kan være naturlig forekommende og/eller kan være injisert i reservoarer som en del av en assistert oljeutvin-ning (EOR - enhanced oil recovery) eller assistert gassut-vinning (EGR - enhanced gass recovery). Generelt vil strømmen fra reservoarer undergå innledende bearbeidelse hvorved tyngre komponenter, så som naturgassvæsker (NGL - natural gas liquids), fjernes og deretter separeres den gjenværende strømmen som hovedsakelig inneholder nitrogen og metan kryogent i ett eller flere rektifiseringstårn. Når et enkelt rektifiseringstårn benyttes for å utføre den kryogene separeringen, drives tårnet ofte ved hjelp av en resirkulerende f luidvarmepumpe. En senere betydelig forbedring i en slik prosess er beskrevet i US-patent nr. 4.501.600.

En effektiv kryogen separasjonsprosess krever nedkjøling for utførelse av separasjonen og for å kompensere for termiske tap som f.eks. varmelekkasje fra omgivelsene inn i det kalde utstyret. Videre må den tilgjengelige nedkjølingen være ved de egnede temperaturnivåene for å opprettholde de lave temperaturene som er påkrevet for den kryogene separa-sjonsprosessen. Nedkjøling kan naturligvis tilveiebringes til en prosess fra en ytre kilde, men dette er generelt kostbart.

Prosessnedkjøling kan genereres internt ved reduksjon av trykknivået eller ekspansjon av innkomne råstoff eller utgående metan eller nitrogen, men en slik fremgangsmåte har begrenset anvendelighet. F.eks. kan det være ønskelig å holde trykket av strømmen relativt høyt for å redusere størrelsen av utstyret eller for å opprettholde de ønskede prosessbe-tlngelsene så som temperaturnlvåer 1 tårnet. Det kan være ønskelig at metanproduktet befinner seg ved forhøyet trykk for å redusere pumpekravet for å oppnå rørtrykk. Det kan være ønskelig at nitrogen foreligger ved forhøyet trykk for å lette injeksjon i petroleumreservoaret ved EGR-eller EOR-type drift. Det kan følgelig være ønskelig at ingen ekspansjon, eller bare en begrenset ekspansjon, av råstoffet, metan-eller nitrogenstrømmen finner sted.

Som nevnt ovenfor drives en kryogen rektifiseringsprosess med enkelt tårn ofte ved hjelp av en resirkulerende fluidvarmepumpe. Et slikt arrangement øker ikke kravene til nedkjøling av tårnet, men overfører derimot kulde inne i tårnet. Det ville være ønskelig å ha en kryogen separeringsprosess ved anvendelse av en resirkulerende fluidvarmepumpe hvori forøket nedkjøling tilføres til tårnet, ved de ønskede temperaturnivåene uten behovet for et betydelig omfang ytre tilført nedkjøling eller stor ekspansjon av prosesstrømmene.

Det er følgelig et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en forbedret prosess for separasjon av metan og nitrogen.

Det er videre et formål ved oppfinnelsen å tilveiebringe en forbedret kryogen destillasjonsprosess med enkelt tårn for separasjon av metan og nitrogen drevet ved hjelp av en resirkulerende fluidvarmepumpe hvori forøket nedkjøling tilveiebringes til prosessen ved de påkrevde temperaturnivåene uten behov for et betydelig omfang av ytre tilført nedkjøling eller omfattende ekspansjon av prosesstrømmer.

De ovenfor nevnte og andre formål, som vil fremgå for fagmannen ved gjennomgang av foreliggende beskrivelse, oppnås ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen som er:

En fremgangsmåte for separering av metan og nitrogen som innbefatter: (a) innføring av et råstoff innbefattende metan og nitrogen i et rektifiseringstårn som drives ved et trykk i området fra 1379,4 til 3103,1 kPa; (b) separering av råstoffet 1 tårnet i en nitrogen-anriket damp og en metan-anriket væske; (c) delvis kondensering av nitrogen-anriket damp ved indirekte varmeveksling med varmepumpefluid, slik at varmepumpefluidet oppvarmes og sirkuleres i en lukket krets som drives mellom bunnfraksjonen og topp-fraksjonen av tårnet for å overføre varme fra den øvre til den nedre delen; (d) anvendelse av i det minste noe av den resulterende væsken fra trinn (c) som tilbakeløpsvæske for

tårnet;

(e) delvis fordampning av metan-anriket væske ved

indirekte varmeveksling med varmt varmepumpefluid; (f) anvendelse av dampen som dannes i trinn (e) som til-bakeløpsdamp for tårnet;

(g) oppvarming av gjenværende metan-anriket væske fra trinn (e) ved indirekte varmeveksling med varmt varmepumpefluid hvorved maksimalt 75% av den

gjenværende metan-anrikede væsken fordampes;

(h) ytterligere oppvarming av den oppvarmede metan-anrikede væsken fra trinn (g) ved indirekte varmeveksling ved råstoffet før innføringen av dette i

tårnet; og

(i) utvinning av resulterende metan-anriket væske som

produktmetan.

Betegnelsen "indirekte varmeveksling", slik den anvendes i foreliggende beskrivelse og krav betyr at de to fluid-systemene bringes i varmevekslingsrelasjon med hverandre uten noen fysisk kontakt eller sammenblanding av fluidene med hverandre.

Betegnelsen "tårn", slik den benyttes i foreliggende beskrivelse og krav, betyr et destillasjons- eller fraksjoneringstårn eller en -sone, dvs. et tårn eller en sone hvori flytende fase og dampfase bringes i motstrømskontakt for å bevirke separering av en fluidblanding, som f.eks. ved at damp og flytende faser bringes i kontakt på en serie av brett eller plater i vertikal avstand fra hverandre montert i tårnet eller, alternativt, på pakningselementer hvormed tårnet er fyllt. For en ytterligere diskusjon av destillasjonstårn henvises til "Chemical Engineers<*> Handbook", 5te utgave, redigert av R.R. Perry og C.H. Chilton, McGraw-Hill Book Company, New York, del 13, "Distillation", B.D. Smith et al, side 13-3 "The Continuous Distillation Process".

Rektifisering, eller kontinuerlig destillasjon, er en separasjonsprosess som kombinerer suksessive delvise fordampninger og kondensasjoner som oppnås ved en motstrøms-behandling av dampen og den flytende fasen. Motstrømskon-takttrinn mellom dampen og de flytende fasene er adiabatisk og kan innbefatte fullstendig eller differensiell kontakt mellom fasene. Utførelser av separasjonsproseeser som benytter prinsippet med rektifisering for å separere blandinger betegnes ofte vekselvis som rektifiseringstårn, destillasjonstårn eller fraksjoneringstårn. Figur 1 er et skjematisk flytdiagram for en foretrukket utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Figur 2 er et skjematisk flytdiagram av en annen foretrukket utførelse av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Figur 3 er et skjematisk flytdiagram for en tredje foretrukket utførelse av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse.

o

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives i detalj med henvisning til tegningene. Råstoffstrømmen som bearbeides ved hjelp av foreliggende oppfinnelse kan tas fra et petroleumsreservoar, og som sådant typisk inneholder vann, karbondioksyd, hydrogensulfid, naturgassvæsker (NGL), dvs. hydrokarboner som inneholder to eller flere karbonatomer, metan og nitrogen. Forbehandling av denne råstoffstrømmen utføres for å tørke strømmen og fjerne karbondioksyd og svovel. Deretter bearbeides råstoffstrømmen videre for å utvinne alle, eller de fleste, naturgassvæskene for anvendelse som flytende brennstoffer eller kjemiske råstoffer. Den gjenværende strømmen bearbeides deretter for å separere nitrogenet fra metanet. Nitrogen-metan-separasjonen refereres ofte til som nitrogenavvisningsenheten (NRU - nitrogen rejection unit) og foreliggende oppfinnelse vedrører en forbedring i nitrogenavvisningsprosessen. Følgelig er beskrivelsen av prosessen begrenset til nitrogenavvisningsdelen. Med referanse til fig. 1 avkjøles råstoffstrømmen 311, innbefattende metan og nitrogen, ved passasje gjennom varmeveksler 300, og det avkjølte råstoffet 314 kan utvides ved hjelp av ventil 315 før det innføres som strøm 316 i rektifiseringstårnet 301 som drives ved et trykk i området fra 1480,4 til 3204,1 kPa, fortrinnsvis fra 1825,1 til 2859,4 kPa. I tillegg til nitrogen og metan kan råstoffstrømmen inneholde mindre mengder, opptil maksimalt ca. 5#, av gjenværende naturgassvaesker som ikke ble fjernet 1 NGL-behandllngsdelen. I visse situasjoner kan tyngre hydrokarboner innbefattende slike som inneholder to eller tre karbonatomer være tilstede i råstoffet utover 5%. Råstoffstrøm 316 går fortrinnsvis inn i tårnet 301 som en blandet damp og væskestrøm.

Inne i tårnet separeres råstoffet ved kryogen rektifisering i en nitrogen-anriket toppdamp og en metan-anriket bunnvæske. Nitrogen-anriket toppdamp kondenseres delvis ved indirekte varmeveksling med varmepumpefluid for å oppvarme varmepumpefluidet. I det minste en del av det resulterende kondenserte nitrogen-anrikede fluidet anvendes som tilbakestrømningsvæske for kolonnen. Den delvise kondensasjonen av den nitrogen-anrikede toppdampen kan finne sted inne i eller utenfor tårnet. Fig. 1 viser tilfellet hvor den nitrogen-anrikede toppdampen delvis kondenseres utenfor tårnet.

Igjen med referanse til fig. 1 fjernes nitrogen-anriket damp 317 fra tårnet 301 og kondenseres delvis ved passasje gjennom varmeveksler 302. Den resulterende delvis kondenserte strømmen 318 føres til faseseparator 303 og væsken 319 fra faseseparator 303 føres tilbake til kolonne 301 som til-bakestrømningsvæske. Dampen 320 fra faseseparator 303 oppvarmes ved passasje gjennom varmeveksler 307 til betingelse 321, oppvarmes videre ved passasje gjennom varmeveksler 308 til betingelse 322, og oppvarmes deretter ytterligere ved passasje gjennom varmeveksler 300 hvori den tjener til å avkjøle råstoffet.

Nitrogenet fjernes fra nitrogenavvisningsprosessen som strøm 313. Det bør bemerkes at det finnes muligheter for gjenopp-varmlng av nitrogenstrømmen 320. Fortrinnsvis gjenoppvarmes hele strømmen i varmeveksler 307 mot varmepumpefluider. Deretter kan strømmen føres forbi varmeveksler 308 og utnyttes direkte i varmeveksler 300 til å avkjøle Innkomne råstoff. Alternativt kan strøm 321 oppdeles og en del anvendes i varmeveksler 307 og den gjenværende del ytterligere gjenoppvarmes i varmeveksler 308. I det tilfellet vil delen som gjenoppvarmes i varmeveksler 308 føres i bypass forbi varmeveksler 300 og anvendes direkte til å oppvarme varmevekslere i NGL-seksjonen eller blandes med andre nitrogenstrømmer ved den varme enden av prosessen. Etter ytterligere oppvarming mot innkomne råstoff i NGL-prosess-delen, kan nitrogenet enkelt frigis til atmosfæren eller med fordel anvendes som sådant for reinjeksjon i et reservoar for EOR- eller EGR-operasjoner. Som det fremgår av tegningen og beskrivelsen foreligger det ikke noe behov for trykkreduksjon av nitrogenstrømmen, og dette er spesielt fordelaktig dersom ytterligere anvendelse av nitrogenet er ønsket ettersom dette reduserer kompresjonskravene og følgelig kostnaden forbundet med slik videre anvendelse av nitrogenet.

Metan-anriket bunnvæske fordampes delvis ved Indirekte varmeveksling med varmt varmepumpefluid. I det minste en del av det resulterende fordampede metan-anrikede fluidet anvendes som tilbakestrømningsdamp for tårnet. Den delvise fordampningen av den metan-anrikede bunnvæsken kan finne sted innenfor eller utenfor tårnet. Fig. 1 illustrerer tilfellet hvor den metan-anrikede bunnvæsken fordampes delvis utenfor tårnet.

Med referanse til fig. 1 fjernes metan-anriket bunnvæske 325 fra tårn 301 og fordampes delvis ved passasje gjennom varmeveksler 305. Den resulterende delvis fordampede strømmen 326 føres til faseseparator 306 og dampen 327 fra faseseparator 305 føres tilbake til tårn 301 som tilbakestrømnings-damp.

Ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse anvendes en resirkulerende fluidvarmepumpe med lukket krets hvorved varme pumpes til bunnen av tårnet for å tilføre nedkjøling ved toppen og ved en mellomliggende del av kolonnen. Denne varmepumpekretsen skal nå beskrives.

Varmt varmepumpefluid 332 avkjøles og kondenseres ved passasje gjennom varmeveksler 305 til betingelse 334. Varmepumpefluidet kan være metan, men er fortrinnsvis en blanding av metan og nitrogen hvori nitrogen kan utgjøre fra 0,5 til 60 mol-5É av varmepumpef luidet hvor den gjenværende delen er metan, fortrinnsvis kan nitrogen utgjøre fra 1 til 30 mol-Sfc og mest fortrinnsvis fra 5 til 20 mol-* av varmepumpef luidet. Væsken 334 avkjøles ytterligere ved passasje gjennom varmeveksler 308 til betingelse 335. Hele eller en del 385 av strøm 335 avkjøles ytterligere ved passasje gjennom varmeveksler 307 til betingelse 339, ekspanderes til et lavere trykk ved hjelp av ventil 340 og fordampes ved indirekte varmeveksling i varmeveksler 302 mot delvis kondenserende nitrogen-anriket toppdamp. Den resulterende varmepumpedamp 341 oppvarmes deretter ved passasje gjennom varmeveksler 307 til betingelse 342, oppvarmes videre ved passasje gjennom varmeveksler 308 til betingelse 343, oppvarmes ytterligere ved passasje gjennom varmeveksler 309 til betingelse 344 og komprimeres 1 kompressor 350 til betingelse 351.

Fig. 1 viser en foretrukket varmepumpekrets hvori nedkjøling også tilføres til en mellomdel av tårnet. I dette foretrukne arrangementet ekspanderes en del 365 av væsken ved betingelse 335 ved hjelp av ventil 336 til et mellomliggende trykk som er større enn trykket hvortil væsken ekspanderes gjennom ventil 340. Del 365 kan utgjøre fra 0 til ca. 50% av væsken ved betingelse 335. Den resulterende væsken 337 ved middels trykk fordampes ved indirekte varmeveksling i varmeveksler 304 mot en dampformig nitrogen-metanstrøm 323 tatt fra et mellomliggende punkt i tårnet. Nltrogen-metanstrømmen kondenseres i det minste delvis og returneres som strøm 324 til tårn 301 som ytterligere tllbakestrømning. Det resulterende fordampede varmepumpefluidet 338 oppvarmes ved passasje gjennom varmeveksler 308 til betingelse 345, oppvarmes ytterligere ved passasje gjennom varmeveksler 309 til betingelse 346, og kombineres med strøm 351 slik at strøm 352 dannes, denne komprimeres i kompressor 310 slik at det dannes høytrykkskomprimert fluid 331. Dette fluidet avkjøles ved passasje gjennom varmeveksler 309 hvorfra det kommer ut som varmt varmepumpefluid 332. Selv om det ikke er vist, kan høytrykksvarmepumpef luid 331 avkjøles mot kjølevann før ytterligere avkjøling mot varmepumpestrømmer.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen innbefatter en prosessfor-bedring hvori ikke bare varme pumpet fra den mellomliggende delen av toppen av tårnet til bunnen av tårnet, men også netto nedkjøling tilføres til tårnet uten behov for betydelig trykkreduksjon i prosesstrømmene. Ifølge den forbedrede fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse, bearbeides den metan-anrikede væsken som oppstår ved en partielle fordampningen av de metan-anrikede bunnfraksjonene ytterligere på en slik måte at varme fjernes fra tårnet.

Med referanse til fig. 1 oppvarmes gjenværende metan-anriket væske 328 fra faseseparator 306 ved indirekte varmeveksling med varmt varmepumpefluid i varmeveksler 305. Den metan-anrikede væsken kan være delvis fordampet ved denne varmevekslingen, men slik delvis fordampning bør ikke overskride 75* av væsken; fortrinnsvis bør den partielle fordampningen av metan-anriket væske 328 i varmeveksler 305 ikke overskride 50*, og mest foretrukket ikke overskride 25*. For stor fordampning har negativ virkning når det gjelder energieff-ektivitet .

Den oppvarmede metan-anrikede væsken 330 fra varmeveksler 305 kan deretter ytterligere oppvarmes ved indirekte varmeveksling med råstoffet 1 varmeveksler 300 og utvinnes som metanprodukt 312. Det bør bemerkes at avhengig av graden av oppvarming av strøm 328 i varmeveksler 305, kan temperaturen av strøm 330 være slik at strømmen kan føres i bypass til gjenoppvarmingstrinnet i varmeveksler 300. Isteden kan strømmen føres direkte til høytemperaturvarmevekslere i NGL-■bearbeidelsesdelen for oppvarming mot innkomne råstoff. Følgelig kan varme fra tårnet føres til metanproduktstrømmen hvilket resulterer i en netto nedkjølingsgevinst for kolonnen. Som det fremgår av tegningen og beskrivelsen oppnås disse fordelene uten behov for trykkreduksjon av metanpro-duktstrømmen og dette er spesielt fordelaktig dersom metanet anvendes videre ved forhøyet trykk, som f.eks. 1 et rør, og disse reduserer kompresjonskravene og følgelig kostnadene forbundet med slik videre anvendelse. Metanet, og dette gjelder også nitrogenet, kan utvinnes ved trykk opptil trykket hvorved rektifiseringstårnet drives minus eventuelle trykktap som finner sted gjennom det nødvendige rørutstyret. Som kjent for fagmannen genererer en varmepumpekrets i et tårn Ikke nettonedkjøling for tårnet, men fjerner derimot varme fra en kolonne ved lavere temperatur ved toppnivået eller mellomliggende nivåer for tårnet og adderer denne varmen til tårnet ved høyere temperaturer ved bunnen av tårnet. Normalt anvendes en varmepumpekrets bare for å generere strømmer av tilbakestrømningsvæske og damp som er påkrevet for en tårnseparasjon og påvirker ikke kolonnerå-stoffet eller betingelser for returstrømmer. Vanligvis er en varmebalanse for tårnet, eller termiske betingelser for produktstrømmene, avhengig av den termiske betingelsen for råstoffstrømmen til tårnet. Det vil si at fjernelsen av produktmetan som væske krever at råstoffstrømmen innføres i kolonnen med tilstrekkelig flytende fraksjon til å muliggjøre fjernelse av væsken. En fremgangsmåte for å oppnå dette er å redusere trykket av råstoffet for å generere væske (ned-kjøling) eller å redusere trykket av tilbakestrømningsmetan-produktet slik at det genereres kaldere væske (nedkjøling) og anvende dette til å avkjøle den innkomne råstoffstrømmen. Som angitt tidligere er denne fremgangsmåten ikke fordelaktig på grunn av trykkreduksjonen av produktstrømmen.

Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse angir en annen fremgangsmåte for tilveiebringelse av den nødvendige væsken (nedkjøling) til tårnet, ved på fordelaktig måte å pumpe varme fra tårnet. Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse innbefatter pumping av ytterligere varme fra kolonnen, og følgelig ved temperaturnivåer svarende til kolonnen, og dette tillater væskegenerering (nedkjøling) i kolonnen uten behov for trykkreduksjon av prosesstrømmer. Den genererte væsken (nedkjøling) er deretter tilgjengelig ikke bare for å tillate den ønskede væskefjernelsen, men kan også benyttes til å kompensere for termiske tap ved prosessen, så som varmelekkasje inn i det kalde utstyret.

Omfanget av den ytterligere varmepumpingen er avhengig av graden av fordampning av det flytende returnerte metanpro-ctuktet 328. Det er meget ønskelig å minimalisere denne fordampningen til høyst 75*, fortrinnsvis høyst 50*, og* mest: fortrinnsvis høyst 25*, siden enhver ytterligere fordampning medfører ytterligere varmepumping og ytterligere kompresjon i varmepumpekompressorene 310 og 350. Det er energieffektivt for modifisering av varmepumpen å tilføre bare trinnvis nedkjøling til tårnet. Det meste av tårnnedkjølingen tilføres fremdeles ved trykkekspansjon av prosesstrøm. Addisjonen av denne trinnvise varmepumpingen til systemet som allerede har varmepumpekretsen til å drive tårnsepareringen, resulterer i en svært energieffektiv prosess som har markerte fordeler når det gjelder utstyr.

Flg. 2 viser en annen foretrukket utførelse av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse hvor den gjenværende metan-anrikede væsken ekspanderes før den oppvarmes ved hjelp av det oppvarmede varmepumpefluidet. Nummereringene i fig. 2 er identisk med nummereringene i fig. 1 når det gjelder felles elementer og disse felles elementene vil ikke bli spesifikt beskrevet. Med referanse til fig. 2 ekspanderes metan-anriket væske 328 fra faseseparator 306 gjennom ventil 329 til betingelse 347. Strøm 347 oppvarmes deretter ved passasje gjennom varmeveksler 305 ved indirekte varmeoverføring med varmt varmepumpefluid. Denne varmevekslIngen kan resultere i fordampning av opptil 75* av strøm 347, fortrinnsvis høyst opptil 50* og mest foretrukket høyst opptil 25*. Resulterende varme strøm 330 oppvarmes videre ved indirekte varmeveksling med råstoff i varmeveksler 300 og utvinnes som produkt 312, derved tilføres nedkjøling til tårnet.

Varmevekslerarrangementet 305 i fig. 2 er et alternativ til arrangementet i fig. 1. Arrangementet i fig. 2 tillater enkel kontroll av oppvarmingsgraden av det flytende produktmetanet 347, siden dets maksimumtemperatur vil være den samme som temperaturen for den flytende bunnfraksjonsstrømmen 325 fra tårnet.

Fig. 3 viser en annen foretrukket utførelse av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse hvori varmepumpefluid anvendes til å avkjøle innkomne råstoff. Tallbetegnelsene i fig. 3 er identiske med de i fig. 1 for de felles elementene, og disse felles elementene vil Ikke bli spesifikt beskrevet. Med referanse til fig. 3 ekspanderes en del 370 av varmepumpef luidet ved betingelse 335 gjennom ventil 348 og den ekspanderte strømmen tilføres varmeveksler 300 for å avkjøle det innkomne råstoffet ved indirekte varmeveksling. Del 370 kan være fra 0 til ca. 50* av væsken ved betingelse 335. På denne måten tilføres noe av nedkjølingen som genereres ved hjelp av varmepumpekretsen direkte til råstoffet. Det resulterende oppvarmede varmepumpefluidet 349, som fortrinnsvis er fullstendig fordampet, oppvarmes ved passasje gjennom varmeveksler 308 til betingelse 360, oppvarmes videre ved passasje gjennom varmeveksler 309 til betingelse 361 og føres deretter til kompressor 310 og returneres til hoveddelen av strømmen av varmepumpefluidet.

Prosessarrangementet i fig. 3 er et alternativ som tillater nedkjøling og tilføres direkte til den innkomne råstoff-strømmen. Det bør bemerkes at denne nedkjølingen fremdeles er tilgjengelig ved temperaturnivåer svarende til tårntempera-turnivåene og er ekvivalent med å tilføre nedkjøling til tårnet ved et mellomliggende temperaturnivå mellom toppen (laveste temperatur) og bunnen (høyeste temperatur). Alternativet kan imidlertid være fordelaktig fra et utstyrs-standpunkt, siden råstoffvarmeveksleren 300 kan anvendes for den påkrevede varmevekslingen.

Som det vil fremgå for fagmannen, innbefatter fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse generelt ytterligere varmepumping mellom temperaturnivåene for rekti f irerings-tårnet og temperaturnivåe'.. over nivået ved bunnen av tårnet. Den ytterligere varmepumpingen innbefatter en viss varmeav-visning fra tårnet til metanproduktstrømmen slik at denne varmen føres ut av tårnet hvilket resulterer i r.ettogener-er ing av nedkjøling for tårnet. Fremgangsmåten er beskrevet spesifikt med hensyn til flere foretrukne utførelser. Fagmannen kan forestille seg andre utførelser som ligger innenfor rammen av oppfinnelsen. Et slikt annet alternativ er eliminering av faseseparatoren 306 og retur av strøm 326 direkte til tårnet. Produktstrømmen ville derved fjernes fra tårnet 301 og føres gjennom varmeveksler 305. Nok et annet alternativ ville være å oppdele varmeveksler 305 slik at den flytende bunnfraksjonen 325 fra tårnet og produktstrøm 328 ville oppvarmes i separate enheter. En annen utførelse ville være å inkorporere sidekondensator 304 som en del av tilførselsvarmeveksler 300 i prosessutførelsen vist i fig. 1 og 2, derved elimineres behovet for anvendelsen av strøm 323.

I tabell I er det tabulert data fra en datamaskinsimulering av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Tallbetegnelsene svarer til tallbetegnelsene i tegningene. Strømmene i tabell I betegnet råstoff, nitrogen, brennstoffgass og NGL-produkt refererer til strømmene i NGL-delen av den samlede prosessen og er Innbefattet i tabell I for å gjøre denne mer fullstendig.

Som det fremgår fra tabell I muliggjør fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fremstilling av en produktstrøm inneholdende bare 2,4* nitrogen med en råstoffstrøm inneholdende mer enn 83* nitrogen. I eksemplet i tabell I adderes videre 15* av varmepumpevarmevirkningen til produktstrømmen og dette vil muliggjøre en reduksjon på ca. 10* i energibehovet for råstoffsepareringen sammenlignet med energibehovet for hittil kjente prosesser som f.eks. beskrevet I US-patent nr. 4.501.600.

Selv om renheten av produktet vil variere og vil avhenge av konsentrasjonene i råstoffet, muliggjør generelt fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse fremstilling av en metanproduktstrøm som har et nitrogeninnhold mindre enn 5* ned til 100 ppm.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for separering av metan og nitrogen, karakterisert ved at den innbefatter: (a) innføring av et råstoff omfattende metan og nitrogen i et rektifiseringstårn som drives ved et trykk I området på fra 1379 kPa til 3103 kPa; (b) separering av råstoffet i rektifiseringstårnet i en nitrogen-anriket damp og en metan-anriket væske; (c) delvis kondensering av nitrogen-anriket damp ved indirekte varmeveksling med varmepumpefluid, slik at varmepumpefluidet oppvarmes og sirkuleres I en lukket krets som drives mellom bunnfraksjonen og topp-fraksjonen av tårnet for å overføre varme fra den øvre til den nedre delen; (d) anvendelse av i det minste noe av den resulterende væsken fra trinn (c) som tilbakeløpsvæske for tårnet; (e) delvis fordampning av metan-anriket væske ved indirekte varmeveksling med varmt varmepumpefluid; (f) anvendelse av dampen som dannes i trinn (e) som til-bakeløpsdamp for tårnet; (g) oppvarming av gjenværende metan-anriket væske fra trinn (e) ved indirekte varmeveksling med varmt varmepumpefluid hvorved maksimalt 75* av den gjenværende metan-anrikede væsken fordampes; (h) ytterligere oppvarming av den oppvarmede metan-anrikede væsken fra trinn (g) ved indirekte varmeveksling ved råstoffet før innføringen av dette i tårnet; og (I) utvinning av resulterende metan-anriket væske som produktmetan.;

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at høyst 25-50* av den gjenværende metan-anrikede væsken fordampes ved den indirekte varmevekslingen i trinn (g)<.>

3. Fremgangsmåte ifølge kravene 1 til 2, karakterisert ved at den gjenværende metan-anrikede væsken ekspanderes før den indirekte varmevekslingen i trinn (g).

4. Fremgangsmåte ifølge kravene 1 og 2, karakterisert ved at den gjenværende metan-anrikede væsken ekspanderes etter den indirekte varmevekslingen i trinn (g).

5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 4, karakterisert ved at en del av varmepumpefluidet oppvarmes ved Indirekte varmeveksling med råstoffet.

6. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 5, karakterisert ved at en del av varmepumpefluidet oppvarmes ved indirekte varmeveksling med en strøm tatt fra en mellomliggende posisjon på rektifiseringstårnet.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at en annen del av varmepumpefluidet oppvarmes ved indirekte varmeveksling med råstoffet.