NO313648B1 - Fremgangsmåte og system for gassfraksjonering ved höyt trykk - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en høytrykks gassfraksjoneringspro-sess hvorunder i det minste en del av gassen ekspanderes for å tjene som et kjøle-middel, idet ekspansjonen gjennomføres før operasjonen med fraksjonering og gassvasking, idet den sistnevnte gjennomføres i en innretning som tillater samtidig destillasjon og varmeveksling. Denne innretning er for eksempel en deflegmator-varmeveksler (tilbakeløpskondensator).

Den tidligere teknikk beskriver forskjellige prosesser og industrielle anlegg for selektiv ekstraksjon av propan og forbindelser som er tyngre enn propan, eller etan og forbindelser som er tyngre enn etan.

I de fleste tilfeller blir gassen som skal behandles delvis kondensert, enten ved ytre lavtemperaturkjøling eller ved hjelp av en ekspansjonsturbin, før den separeres i en separasjonstrommel. De gjenvunnede væske- og dampfaser sendes deretter til en konvensjonell destillasjonskolonne med flere nivåer. De ønskede tunge komponenter gjenvinnes ved bunnen av denne kolonne i flytende form, og den vaskede gass gjenvinnes som dampdestillat. Kondensatoren i kolonnen krever ytre kjøl-ing med meget lav temperatur.

Mer kompliserte konfigurasjoner under bruk av en tilbakeløpskondensator er blitt beskrevet. For eksempel erstatter "Extrapack"-systemet (markedsført av NAT og IFP) destillasjonskolonnetoppen med en tilbakeløpskondensator. En ytre kjøling anvendes fremdeles med dette system.

US-patentskrift 4.921.514 beskriver et meget komplisert system som både anvender en tilbakeløpskondensator og en destillasjonskolonne hvor kondensatoren anvender en ytre kjølesyklus.

US-patentskrift 4.519.825 beskriver et system med en tilbakeløpskondensa-tor. Gassen som kommer fra separatoren sendes direkte til høytrykks tilbakeløps-gjennomløpet i tilbakeløpskondensatoren og kulden i tilbakeløpsvarmeveksleren frembringes av den vaskede gass som er blitt ekspandert gjennom en ekspander-innretning etter passasjen i varmeveksleren. Dette system er egnet for behandling av gasser ved et trykk under 4 MPa ved innløpet.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen utgjør et forslag om en ny prosess og systemkonfigurasjon hvor ekspansjonsoperasjonen på den gassformede fraksjon anvendes som kjølemiddel før trinnet med fraksjonering og gassvasking. Trinnet med fraksjonering og vasking eller separasjon gjennomføres for eksempel i en til-bakeløpskondensator (deflegmator-varmeveksler).

Uttrykket "deflegmator-varmeveksler" betegner for den foreliggende oppfinnelse alle innretninger egnet for samtidig gjennomføring av en operasjon med vairme-veksling og destillasjon (fraksjoneringsinnretning).

Tilsvarende betegner uttrykket "stripper-varmeveksler" en innretning som til-~ later samtidig gjennomføring av varmevekslinger og destillasjon (strippe-innretning).

Tilsvarende betegner uttrykket "høytrykksgass" en gass med et trykk minst lik 5 MPa.

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte som tillater fraksjonering av en gass omfattende bestanddeler benevnt som tunge bestanddeler og bestanddeler benevnt som lette bestanddeler, idet gassen initielt befinner seg ved en temperatur To og et trykk P0.

Fremgangsmåten er karakterisert ved at den i kombinasjon omfatter i det minste de følgende trinn:

a) avkjøling av gassen fra T0 til en temperatur Ti,

b) gassfasen Gi separeres fra væskefasen l_i oppnådd under avkjølings-trinnet a), c) i det minste en del av gassfasen Gi sendes fra separasjonstrinnet b) til et ekspansjonstrinn (X-i) slik at det oppnås en blandet fase M2 ved en temperatur T2 og et trykk P2, d) den blandede fase M2 sendes til et varmevekslingstrinn (trinn g) hvor den virker som et kjølemiddel og hvoretter den vil være oppvarmet,

e) væskefasen Li sendes til et ekspansjonstrinn (V),

f) den oppvarmede blandede fase og den ekspanderte væskefase sendes til et separasjonstrinn for å oppnå en gassfase og en væskefase, g) gassfasen fraksjoneres ved destillasjon gjennomført ved hjelp av konti-nuerlig varmeveksling med den blandede fase M2 og lette bestanddeler

ekstraheres som gass og de tunge bestanddeler som kondensater, idet fraksjoneringstrinnet gjennomføres etter trinnet med ekspansjon av den blandede fase M2.

Den ekspanderte væskefase kan sendes til et stabiliseringstrinn for å oppnå stabiliserte kondensater og en gassfase G3 som skal fraksjoneres og som sendes til separasjonstrinnet f).

I det minste en del av den vaskede gass fra fraksjoneringstrinnet g) anvendes for eksempel som et ytterligere kjølemiddel for dette trinn.

I det minste en del av den vaskede gass kan anvendes for å kjøle gassen under avkjølingstrinnet a).

Trinn a) avkjøles for eksempel slik at det oppnås en temperatur lavere enn -15°C.

Ekspansjonstrinnet c) kan gjennomføres til å oppnå en gass ved et trykk under 2 MPa.

Dette trinn kan for eksempel omfatte et dehydratiseringstrinn før avkjølings-trinnet a).

Dette omfatter for eksempel et trinn hvori den vaskede gass sendes til et kompresjonstrinn, minst én vasket og komprimert gassfraksjon Gri avledes idet denne fraksjon sendes til et kjøle- og ekspansjonstrinn hvoretter det oppnås en blandet fase, væskefasen separeres fra gassfasen og væskefasen anvendes som et tilbake-løpssupplement i destillasjonstrinnet.

Gassfraksjonen blir for eksempel avkjølt og flytendegjort til en temperatur under -100°C.

Oppfinnelsen vedrører også systemet for gjennomføring av fraksjonering av en gass omfattende bestanddeler omhandlet som lette bestanddeler og bestanddeler omhandlet som tunge bestanddeler, omfattende i kombinasjon: • gass-kjøleinnretninger og en separasjonsinnretning ved hvis utløp en gassfase (Gi) og en væskefase (Li) oppnås, • ekspansjonsinnretninger (X1) for ekspandering av gassfasen (Gi) ved hvis utløp det oppnås en blandet fase M2 ved en temperatur T2, idet ekspansjonsinnretningen ved hjelp av en ledning er forbundet til en innretning (Di, P-i, P2) som tillater å utføre varmeveksling og destillasjon, idet den nevnte blandede fase sirkulerer gjennom et gjennomløp (Pi), • separasjonsinnretning (Bi) for å separere den blandede fase etter passering gjennom innretningen for varmeveksling og destillasjon, • ekspansjonsinnretning (V) for å ekspandere væskefasen (L-i), idet ekspansjonsinnretningen er forbundet til separasjonsinnretningen (B-i) for å oppnå en gassfase blandet med gassfasen oppnådd ved separasjon av den blandede fase, idet alle gassfaser sirkulerer gjennom tilbake-løps-gjennomløpet P2 idet sirkulasjonen av gassfasene i gjennom - løpene Pi og P2 er en motstrømssirkulasjon, • en ledning for å tømme ut væskefasene oppnådd ved separasjon i og • minst en ledning for å tømme ut de. lettere bestanddeler i gassforrn, oppnådd ved varmeveksling og destillasjon i innretningen D-i.

Denne innretning er for eksempel egnet for varmeveksling og destillasjon og den omfatter et tredje gjennomløp (P3) bestemt for passering av minst en del av gassen trukket ut gjennom ledningen.

Den innretning som kan være egnet for varmeveksling og destillasjon er en deflegmator-varmeveksler (Di) omfattende minst to gjennomløp, inklusive et tilbake-løps-gjennomløp hvori fraksjoneringen gjennomføres.

Innretningen omfatter for eksempel stabiliseringsinnretninger plassert etter ekspansjonsventilen.

Stabiliseringsinnretningene og gasskjøleinnretningene er for eksempel inkludert i en og samme innretning.

Innretningen for avkjøling og innretningen for separering av gassen somi skal fraksjoneres er for eksempel en stripper-varmeveksler.

Systemet omfatter for eksempel kompresjonsinnretninger (Ci) for å komprimere den vaskede gass, en ledning (50) for å avlede i det minste en del av den vaskede gass, innretninger (E5) for å avkjøle og for å ekspandere (V2) den nevnte fraksjon og separasjonsinnretninger (B2) assosiert med fraksjoneringsinnretning (DO slik at det oppnås en væskefase ved en tilstrekkelig lav temperatur anvendt som ytterligere tilbakeløp i tilbakeløps-gjennomløpet P2.

Fremgangsmåten og systemet ifølge oppfinnelsen er særlig egnet for fraksjonering av en gass hovedsakelig omfattende metan og hydrokarboner med ett eller flere karbonatomer.

Andre trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå klart ved å lese den følg-ende beskrivelse av forskjellige utførelsesformer av fremgangsmåten, gitt som ikke-begrensende eksempel, med henvisning til de medfølgende tegninger hvori:

- fig. 1 viser skjematisk prinsippet med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen,

- fig. 2 viser en variant av fremgangsmåten inklusive et tørketrinn for behand-let gass,

- fig. 3 viser et system omfattende en stripper-varmeveksler, og

- fig. 4 viser skjematisk en variant av fremgangsmåten som inkluderer et de-etaniseringstrinn.

Prinsippet ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er gitt i forbindelse med fig. 1 som et ikke-begrensende eksempel for en naturgass som skal fraksjoneres til metan/etan på den ene side og til propan og tyngre hydrokarboner på den annen side.

Denne naturgass sendes under høyt trykk Po og ved en temperatur T0 gjennom ledningen 1 inn i en varmeveksler E-i. Inne i Ei avkjøles den ved varmeveksling med kjølevann som sirkulerer i ledningen 2 eller med sjøvann, eller luft. Den avkjølte gass som føres inn i ledningen 3 blir så avkjølt i en andre varmeveksler E2 til en temperatur Ti. Varmeveksling gjennomføres for eksempel ved å anvende i det minste en del av den vaskede gass fra fraksjonerings- og vaskeprosessen ifølge oppfinnelsen og som sirkulerer gjennom ledningen 18.

Den avkjølte blandede fase inneholdende gassfase og kondensater fra varmeveksleren E2 føres gjennom en ledning 4 inn i en separasjonsinnretning, for eksempel en separasjonstrommel 5. Kondensatene separeres i denne separasjonstrommel, idet en gassfase Gi trekkes ut fra toppen av trommelen gjennom en ledning 6 og de separerte kondensater eller Li trekkes ut fra bunnen av trommelen gjennom en ledning 7.

Gassfasen Gi sendes til en ekspansjonsinnretning som for eksempel en eks-panderturbin X-i slik at det oppnås en hovedsakelig gassformet blandet fase M2 av-kjølt ved denne ekspansjon, ved en temperatur T2. Denne avkjølte blandede fase M2 anvendes som et kjølemiddel under fraksjonerings- og vasketrinnet gjennomført i en deflegmator-varmeveksler som beskrevet i det følgende.

Væskefasen Li, bestående av kondenserte C3+ og en del av Ci og C2 ekspanderes for eksempel gjennom en ekspansjonsventil V. To-fase-fluidet M3 som resulterer fra denne ekspansjon sendes for eksempel gjennom en ledning 8 inn i en sta-biliseringskolonne 9. En gassfase G3 tømmes ut gjennom en ledning 10 ved toppen av stabiliseringskolonnen 9 og de stabiliserte kondensater L3 tømmes ut gjennom en ledning 11 ved bunnen av kolonnen.

Stabiliseringskolonnen blir for eksempel gjenoppvarmet ved hjelp av en varmeveksler E3 med varm olje. Bare en liten mengde av lette produkter (Ci, C2) er til-" bake i C3+-blandingen ved bunnen av kolonnen.

Fraksjonerings- og vaskesystemet ifølge oppfinnelsen omfatter en sammen-stilling som inkluderer minst én deflegmator D-i assosiert med en separasjonstrommel Bi. Deflegmatoren Di er for eksempel en platevarmeveksler som er kjent for den fagkyndige på området, som omfatter gjennomløp med størrelser og geometri egnet for sirkulasjon av væske- eller gassfasene, idet disse passasjer er betegnet som "gjennomløp" innen rammen for den foreliggende oppfinnelse. Deflegmatoren Di omfatter minst to gjennomløp Pi, P2, idet det ene er egnet for sirkulasjon av et fluid, for eksempel den hovedsakelig gassformede blandede fase M2 som kommer fra ekspandetrurbinen X1 og anvendes som et kjølemiddel, og et gjennomløp P2 eller tilbakeløps-gjennomløp hvor gassen sorri skal fraksjoneres sirkulerer fra bunnen og oppover. Som et resultat av avkjøling ved hjelp av den blandede fase M2 opptrer kondensasjon inne i tilbakeløps-gjennomløpet P2, den kondenserte væske bevirker en destillasjonseffekt ettersom den sirkulerer nedover igjen. Deflegmator-varmeveksleren kan også omfatte et tredje gjennomløp P3 og eventuelt ytterligere gjen-nomløp.

Den blandede fase M2 fra ekspansjonsturbinen Xi føres gjennom en ledning 12 inn i det første gjennomløp P-t i deflegmatoren hvor den sirkulerer i en synkende strøm ifølge en bane vist ved stiplede linjer i tegningen. Etter å ha fullført sin funksjon som kjølemiddel blir denne blandede fase gjennomvarmet til en temperatur T3 i forhold til sin innløpstemperatur og utarmet med hensyn til væskeinnhold ekstrahert gjennom en ledning 13 og på nytt innført i separasjonstrommelen Bi av deflegmatoren.

Denne blandede fase blandes med gassfasen G3 trukket ut fra stabilisasjons-kolonnen 9 og innført gjennom ledningen 10. Gassfasen og væskefasen separeres inne i separasjonstrommelen Bi.

Kondensatene (eller væskefasen) separert i trommelen Bi trekkes ut gjennom en ledning 14 og sendes ut gjennom en ledning 16 ved hjelp av en pumpe 15 for å bli blandet med to-fase-blandingen M3 som kommer fra ekspansjonsventilen V. Disse kondensater inneholder en del av væsken i den blanding som er blitt separert, så vel som væsken kondensert i tilbakeløps-gjennomløpet.

Gassfasen oppnådd ved separasjon i trommelen befinner seg ved duggpunktet. Den sirkulerer i en stigende strøm i tilbakeløps-gjennomløpet P2, mens den blir kaldere etter hvert som den stiger oppover. Inne i dette gjennomløp P2 vil væsken kondensert ved varmeveksling med den blandede fase M2 som sirkulerer i en synkende strøm i gjennomløpet P2, sirkulere i en synkende strøm og bevirke en destillasjonseffekt. Det oppnås på denne måte en vasket gass som tømmes ut gjennom en ledning 17 ved toppen av deflegmator-varmevekseleren Di. Den vaskede gass befinner seg ved en temperatur T4 nær T2 (temperaturen av den blandede fase M2 ved turbinutløpet). Denne vaskede gass har i de fleste tilfeller mistet mellom 90 og 99% av det propan som var tilstede i tilførselen innført gjennom ledningen 1.

Den vaskede gass G4 som trekkes ut gjennom ledningen 17 blir for eksempel innført på nytt i et tredje gjennomløp P3 i deflegmatoren Di for å anvendes som en andre kjølekilde. Den sirkulerer i en synkende strøm i P3, i medstrøm til sirkulasjonen av den blandede fase M2 og i motstrøm til sirkulasjonsretningen for gassfasen separert i deflegmator-trommelen. En vasket og gjenoppvarmet (T5) gasstrøm oppnås ved utløpet av dette tredje gjennomløp P3 og blir for eksempel resirkulert gjennom en ledning 18 til varmeveksleren E2. Etter at den har vært anvendt som et kjølemiddel og derfor på nytt oppvarmet i varmeveksleren E2, sendes gassen til en kompressor Ci før den sendes ut gjennom en ledning 19. Kompressoren C-\ blir for eksempel drevet av ekspandetrurbinen X1.

Sammenlignet med tidligere kjente prosesser, tillater fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen å gjennomføre den ønskede separasjon eller fraksjonering av den be-handlede gass ved hjelp av et minimumsantall av utstyrsenheter og uten å kreve en ytre kjølesyklus. Den tillater derfor signifikant nedsettelse av nødvendige invester-inger, opptil omtrent 30% i enkelte tilfeller, og den tillater også å redusere størrelsen av utstyret. Den kan lett tilpasses offshore-plattform-anvendelsesmuligheter.

Det følgende eksempel illustrerer de forskjellige fordeler oppnådd ved å gjen-nomføre fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Naturgassen tilføres ved en temperatur på 80°C og et trykk på 7,5 MPa inn i varmeveksleren El Strømningshastigheten er 100.000 Nm<3>/time.

Naturgassens sammensetning angitt i volum%, er som følger:

Gassen avkjøles i varmeveksleren Ei med kjølevann til en temperatur på 35°C.

Den blir så avkjølt i varmeveksleren E2 ved varmeveksling med den vaskede gass (G5) som kommer fra deflegmator-varmeveksleren D1t til en temperatur på -18,5°C. Delvis kondensasjon opptrer under dette kjøletrinn. Separasjon av væske-og dampfasene som skriver seg fra denne kondensasjon gjennomføres i separasjonstrommelen 5.

Gassfasen eller den strippede gass fra separasjonstrommelen 5 innføres i ekspanderturbinen Xi. Ved trommelutløpet er den strippede gass ved et trykk på 7,42 MPa og en temperatur på -18,5°C. Etter å ha passert turbinen er dens trykk 1,5 MPa og dens temperatur er -82°C. Under dette ekspansjonstrinn opptrer delvis kondensasjon som fører til en blanding M2 av gass og kondensater. Den blandede gass og kondensatene sendes til det første gjennomløp Pi i deflegmatoren for anvendelse som et kjølemiddel. Ved utløpet av dette første gjennomløp blir den cijen-oppvarmede blanding trukket ut gjennom ledningen 13 innført i separasjonstrommelen Bi av deflegmatoren hvori gassfasen og kondensatene separeres. Kondensatene eller væskefasen trekkes ut ved hjelp av ledningen 14 og pumpen 15. Gassfasen separert i trommelen Bi sirkulerer med gassfasen fra stabiliseringstrinnet i en synkende strøm i det andre gjennomløp P2 i deflegmatoren Di.

Væskefasen ekstrahert gjennom ledningen 7 ekspanderes gjennom ekspansjonsventilen V til et trykk på 1,5 MPa før den innføres i stabiliseringskolonnen 9. Dampfasen G3 trukket ut ved toppen av stabiliseringskolonnen sendes til separasjonstrommelen i deflegmatoren. Den er ved en temperatur på -24°C og tilfører den varme som er nødvendig for destillasjon i det andre gjennomløp i deflegmatoren.

Hele gassfasene som resulterer fra separasjonen gjennomført i separasjonstrommelen Bi befinner seg ved duggpunktet ved innløpet til gjennomløpet P2 hvor

destillasjon gjennomføres. Ved slutten av dette destillasjonstrinnet trekkes en gass-strøm G4 ut gjennom ledningen 17. Denne vaskede gass G4 er befridd for det meste av sitt propan-innhold og befinner seg ved en temperatur på -79,7°C.

Gasstrømmen G4 føres eventuelt inn i det tredje gjennomløp P3 i deflegmatoren og tjener som en sekundær kuldekilde. Denne gasstrøm G5 ved en temperatur

på -71 °C sendes gjennom ledningen 18 for anvendelse som kjølemiddel i varmeveksleren E2. Etter varmevekslingen sendes den. vaskede gass gjenoppvarmet til en temperatur på 32,5°C til kompressoren Ci som drives av ekspanderturbinen. Ved utløpet av Ci befinner den vaskede gass seg ved et trykk på 2,26 MPa og ved en temperatur på 77°C.

Stabiliseringskolonnen gjenkokes ved hjelp av gjenkoker-varmeveksleren E3, enten ved hjelp av lavtrykksdamp, eller ved hjelp av varm olje. Kolonne-bunntempe-raturen er 68°C. Kolonne-bunnvæsken inneholder 97,6% propan av tilførselen og alt av butanene og de tyngre hydrokarboner. En liten mengde etan er tilstede i begren-set mengde slik at C3, C4 som kan avdestilleres fra væsken, tømt ut fra destillasjonskolonne-bunnen gjennom ledningen 11, har et damptrykk i samsvar med kommersi-elle spesifikasjoner.

Sammensetningen av den utsendte væske (ledning 11) er i vekt%:

Sammensetning av den utsendte gass (ledning 19) er i volum%:

Fig. 2 beskriver en utførelsesvariant omfattende et dehydratiseringstrinn for en våt naturgass som ikke er blitt underkastet en foregående tørkebehandling som i eksempelet gitt i fig. 1.

Elementene og innretningene i systemet som er tilsvarende fig. 1 har de samme henvisningstall.

En væskefase inneholdende vann og metanol anvendes for dehydratisering av naturgassen.

Sammenlignet med systemet beskrevet i fig. 1 omfatter eksempelet gitt i fig. 2 en kolonne S som tillater å dehydratisere gassen og å regenerere vaskevæsken anvendt i kolonnen L for vasking av naturgassvæsken eller NGL (eller kondensater).

Kolonnen S omfatter to deler, for eksempel en øvre del Si hvori en del av vannet inneholdt i naturgassen fjernes, og en nedre del S2 egnet for å regenerere vaskevæsken anvendt for vasking av NGL.

En del av gassen som strømmer inn gjennom ledningen 1 tilføres gjennom en i

ledning 20a inn i den øvre del Si av kolonnen S. Ved toppen av den øvre del Si blir en væskefase inneholdende et løsningsmiddel, for eksempel metanol, anvendt for å dehydratisere gassen eller å redusere mengden av vann inneholdt i gassen, injisert gjennom en ledning 21. En vannutarmet gass anriket i metanol trekkes ut gjennom en ledning 22 ved toppen av kolonnen S og en vaskevæske sterkt utarmet på metanol trekkes ut gjennom en ledning 23 plassert i midten av kolonnen (ved bunnen av den øvre del Si).

En ytterligere del av gassen innføres gjennom en ledning 20b i den nedre del S2 av kolonnen for å regenerere vaskevæsken fra NGL vasketårnet L beskrevet i det følgende. Vaskevæsken innføres ved toppen av den nedre del S2 gjennom en ledning 24 som kommer fra vaskekolonnen L. Metanol-anriket gass ekstraheres fra toppen av S2 av kolonnen gjennom en ledning 22b og vaskevæske som er gjort fattig på metanol trekkes ut fra bunnen av kolonnen S gjennom en ledning 25 før den sendes til NGL vaskekolonnen.

Stripping av den vaskevæske som anvendes for å vaske NGL i vaskekolonnen L gjennomføres således i den nedre del S2 av kolonnen.

Vaskekolonnen L tillater å befri naturgassvæsken for den metanol som den inneholder for å unngå metanoltap. Den angjeldende naturgassvæske (kondensater) kommer fra stabiliseringskolonnen 9 gjennom ledningen 11. Denne strøm flyter gjennom en varmeveksler E5 anbragt etter varmeveksleren E3 før den føres inn i den nedre del av vaskekolonnen L gjennom en ledning 26.1 vaskekolonnen L blir NGL vasket ved hjelp av den metanol-utarmede væske innført gjennom ledningen 25 ved kolonnetoppen. Den metanolfrie NGL utvinnes gjennom en ledning 27 ved toppen av kolonnen L og ved kolonnebunnen blir den metanol-holdige vaskevæske utvunnet og sendt inn i ledningen 24 og til en pumpe 28 for å bli strippet i den nedre del av kolonnen S.

Gassen som er gjort fattig på vann og anriket på metanol som kommer fra ledningene 22 og 22b avkjøles ifølge en prosedyre tilsvarende prosedyren i fig. 1, sendes gjennom de to varmevekslere Ei og E2 og sendes deretter til et separasjonstrinn som gjennomføres i en separasjonstrommel 5' forsynt med en "sumptank" 30 som tillater å gjenvinne vannet og metanolen.

Separert vann og metanol trukket ut fra trommelen 5' sendes ved hjelp av en pumpe 31 inn i ledningen 21 til toppen av strippekolonnen S for å tørke gassen inn-ført ved kolonnebunnen.

De separerte kondensater sendes til stabiliseringskolonnen tilsvarende en prosedyre lignende prosedyren i fig. 1.

Gassen separert i separasjonstrommelen 5' og som trekkes ut gjennom ledningen 6 ekspanderes gjennom ekspanderturbinen Xi. Den ekspanderte blanding inneholder fremdeles vann og metanol som spor.

Etter avkjøling avsettes en vann-metanol-fase i separasjonstrommelen B'i i deflegmatoren. Denne trommel er forsynt med en sumptank 32 som tillater å utvinne denne vann-metanol-fase som ved hjelp av en pumpe 33 og en ledning 34 sendes inn i ledningen 21 bestemt for tilførsel av vann-metanol-fasen i kolonnen S.

I stabiliseringskolonnen forblir metanol i de flytende hydrokarboner utvunnet i kolonnen L ved stabilliseringskolonnens bunn.

Etterfyllingsmetanol injiseres for eksempel før varmeveksleren Ei gjennom en ledning 35.

En slik utførelsesform er fordelaktig egnet for et prosessystem tilsvarende det som er beskrevet i US-patentskrift 4.775.395, idet læren i dette nevnes som refer-anse.

Fig. 3 viser et ytterligere utførelseseksempel hvori de to varmevekslerne Ei, E2 og stabiliseringskolonnen 9 i fig. 1 er erstattet med en stripper-varmeveksler 40. Stripper-varmevekslerens funksjon er særlig å avkjøle naturgassen og å stabilisere kondensatene.

Denne utførelsesvariant tillater utelatelse av en ytre kilde for kuldeproduksjon.

Stripper-varmeveksleren 40 omfatter en del 41 for å strippe væsken og en separasjonstrommel 42 for å separere gassfasen fra kondensatene.

Gassen føres inn i ledningen 1 i den nedre del 41. Den sirkulerer i et gjen-nomløp P4 hvor den avkjøles før den tømmes ut gjennom en ledning 43 og sendes til en separasjonstrommel 5. Dens utløpstemperatur er i det vesentlige identisk med dens temperatur etter varmevekslerne Ei og E2 gitt for utførelsesformen i fig. 1.

Den vaskede gass, føres etter passering gjennom deflegmator Di gjennom ledningen 44 inn i den nedre del 41 av stripper-varmeveksleren 40. Den sirkulerer i en synkende strøm i et gjennomløp P6. Mens den sirkulerer oppvarmes den ved ka-loriutveksling hovedsakelig med den oppstigende varme gass som sirkulerer i gjen-nomløpet P4. Den anvendes således hovedsakelig som et kjølemiddel for den gass som skal fraksjoneres. Den strømmer ut av denne stripper-varmeveksleren gjennom en ledning 45 før den sendes til kompressoren Ci og sendes så bort gjennom ledningen 19.

I separasjonstrommelen 42 av stripper-varmeveksleren 40 blir kondensatene ekspandert ved passering gjennom ekspansjonsventilen V og væsken som kommer fra trommelen Bi og pumpen 15 innført gjennom en ledning 46.1 denne trommel 42 separeres gassfasen og trekkes ut gjennom en ledning 47 lignende ledningen 10 i fig. 1 før den sendes til deflegmatoren. Denne gassfase som tilsvarer den tidligere nevnte strøm G3 (fig. 1) fraksjoneres ifølge en prosedyre tilsvarende prosedyren beskrevet for fig. 1.

Kondensatene som ikke er stabilisert ved kokepunktet og som er blitt separert i separasjonstrommelen 5 ekspanderes gjennom ekspansjonsventilen V, blandes med kondensatene som kommer fra Bi før de tilføres i trommelen 42 gjennom ledningen 46. Alle disse kondensater blir så separert i en væskefase og en dampfase. Væskefasen sirkulerer i den nedre del av stripper-varmeveksleren i et strippe-gjen-nomløp P5. Fordampning opptrer i dette gjennomløp som et resultat av varmevekslinger, hovedsakelig med gasstrømmen som sirkulerer i gjennomløpet P4. Dampfasen sirkulerer oppover langs gjennomløpet P5 mens det frembringes en destillasjonseffekt, mens derimot væskefasen strømmer nedover før den tømmes ut gjennom en ledning 48 tilsvarende ledningen 11 i fig. 1.

Fig. 4 viser skjematisk en ytterligere variant av prosessen som tillater å øke renheten og spesielt å separere etan.

Systemet med de forskjellige elementer er forskjellig fra systemet i fig. 1, spesielt for de følgende elementer: • deflegmatoren Di er utstyrt med en trommel B3 anbragt i dens øvre del, • varmeveksleren E2 er erstattet med en varmeveksler E5 av platetypen, • nærvær av ledningen 50 for å avlede en del av den vaskede gass og innretninger E6 for å avkjøle denne avledede komprimerte gassdel eller

-fraksjon.

En fraksjon Gri av gassen som kommer fra kompressoren Ci mates gjennom en ledning 50 inn i en første varmeveksler E6 for vann, sjøvann eller luft. Denne av-kjølte gassfraksjon sendes så gjennom en ledning 51 inn i en varmveksler E5 hvor den avkjøles ved bruk av den vaskede kalde gass trukket ut gjennom ledningen 17 av deflegmatoren og som sirkulerer i motstrøm dertil i varmeveksleren E5. Denne fraksjon Gr2 blir så flytendegjort ved å sirkulere i en oppstigende strøm i et fjerde gjennomløp P7 av deflegmatoren, ekstrahert gjennom en ledning 54 forsynt med en ekspansjonsventil V2. En blandet fase Mr omfattende en væskefase og en gassfase ved meget lav temperatur oppnås ved utløpet av denne ekspansjonsventil. Denne blandede fase Mi mates inn i separasjonstrommelen B3 for å bli separert i en gassfase og en væskefase LR. Den separerte gassfase blandes med gassen som kommer fra tilbakeløps-gjennomløpet P2 idet blandingen derav så trekkes ut gjennom ledningen 17.

Væskefasen LR anvendes som ytterligere tilbakeløp som sirkulerer i tilbake-løps-gjennomløpet P2. Den tillater i vesentlig grad å øke renheten av den vaskede gass mens i det minste C2+-fraksjonen videreføres.

Den nådde temperatur kan være meget lav, omtrent -100°C, slik at de siste spor av etan fjernes.

Ved alle utførelseseksemplene gitt i det foregående kan deflegmator-varmeveksleren være en sveiset aluminiumplate-varmeveksler omfattende et gjennomløp hvori gassen sirkulerer fra bunnen og oppover og hvor hastigheten er slik at den kondenserte væske kan sirkulere tilbake igjen ved å bevirke en destillasjonsvirkning.

Den kan fordelaktig innmonteres ved hjelp av en flens i separasjonstrommelen slik at nærværet av rør mellom trommelen og varmeveksleren unngås og ved hjelp av en fordelingsinnretning på varmeveksleren, kjent for den fagkyndige på området.

Claims (17)

1. Fremgangsmåte som tillater å fraksjonere en gass omfattende bestanddeler benevnt tunge bestanddeler og bestanddeler benevnt som lette bestanddeler, idest gassen befinner seg initielt ved en temperatur T0 og ved et trykk Po, karakterisert ved at den i kombinasjon omfatter i det minste de følgende trinn: a) avkjøling av gassen fra T0til en temperatur Tl b) gassfasen Gi separeres fra væskefasen Li oppnådd under kjøle-trinnet a), c) i det minste en del av gassfasen Gi sendes fra separasjonstrinnet b) til. et ekspansjonstrinn (X^ slik at det oppnås en blandet fase M2 ved en temperatur T2 og et trykk P2, d) blandet fase M2 sendes til et varmevekslingstrinn (trinn g) hvori den tjener som et kjølemiddel, hvoretter den gjenoppvarmes, e) væskefase Li sendes til et ekspansjonstrinn (V), f) den oppvarmede blandede fase og den ekspanderte væskefase sendes til et separasjonstrinn slik at det oppnås en gassfase og en væskefase, g) gassfasen fraksjoneres ved destillasjon gjennomført ved hjelp av kon-tinuerlig varmeveksling med blandet fase M2 og de lette bestanddeler trekkes ut som gass og de tunge bestanddeler som kondensater, idet fraksjoneringstrinnet gjennomføres etter trinnet med ekspansjon av blandet fase M2.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den ekspanderte væske fase sendes til et stabiliseringstrinn slik at det oppnås stabiliserte kondensater og en gassfase G3 som skal fraksjoneres sendes til separasjonstrinnet f).

3. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1 eller 2, karakterisert ved at i det minste en del av den vaskede gass fra fraksjoneringstrinnet g) anvendes som et ytterligere kjølemiddel for dette trinn.

4. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1 og 2, karakterisert ved at i det minste en del av den vaskede gass anvendes for kjøling av gassen under kjøletrinnet a).

5. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at kjølingen i trinn a) gjennomføres slik at det oppnås en temperatur under -15°C.

6. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 5, karakterisert ved at ekspansjonstrinnet c) gjennomføres for å oppnå en gass ved et trykk under 2 MPa.

7. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 6, karakterisert ved at den omfatter et dehydratiseringstrinn før kjøletrinnet a).

8. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 7, karakterisert ved at den omfatter et trinn hvori den nevnte vaskede gass sendes til et kompresjonstrinn, i det minste en vasket og komprimert gassfraksjon Gr! avledes idet denne fraksjon sendes til et trinn med kjøling og ekspansjon hvoretter det oppnås en blandet fase, væskefasen separeres fra gassfasen og væskefasen anvendes som tilbakeløpssupplement for destillasjonstrinnet.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at gassfraksjonen avkjøles og flytendegjøres til en temperatur lavere enn -100°C.

10. System for å gjennomføre fraksjonering av en gass omfattende bestanddeler angitt som lette bestanddeler og bestanddeler angitt som tunge bestanddeler, karakterisert ved at det i kombinasjon omfatter: gasskjøle-innretninger og en separasjonsinnretning (E-i, E2, 5; 40, 41, 42) ved hvis utløp en gassfase (Gi) og en væskefase (Li) oppnås, • ekspansjonsinnretninger (Xi) for å ekspandere den nevnte gassfase (Gi) ved hvis utløp det oppnås en blandet fase M2 ved en temperatur T2, idet ekspansjonsinnretningen er forbundet ved hjelp av en leidning (12) til en innretning (Di, Pi, P2) som tillater å gjennomføre varmeveksling og destillasjon idet den blandede fase sirkulerer gjennom et gjen-nomløp (Pi), • separasjonsinnretninger (B-i) for å separere den blandede fase etter passering gjennom innretningen for varmeveksling og destillasjon, • ekspansjonsinnretning (V) for å ekspandere væskefase (Li) idet ekspansjonsinnretningen er forbundet til separasjonsinnretningene (B^ for å oppnå en gassfase blandet med gassfasen som resulterer fra separasjonen av den blandede fase, idet det hele av gassfasene sirkulerer gjennom tilbakeløpsgjenhomløpet P2 hvor gassfasene i gjennomløpene Pi og P2 sirkulerer i en motstrøm, • en utløpsledning (14) bestemt for de flytende faser oppnådd ved separasjon i Bi, og • minst en utløpsledning (17) bestemt for de lettere bestanddeler i gass-form, oppnådd ved varmeveksling og destillasjon i innretningen Di.

11. System ifølge krav 10, karakterisert ved at innretningen egnet for varmeveksling og destillasjon omfatter et tredje gjennomløp (P3) egnet for passering av minst en del av gassen som er trukket ut gjennom ledningen (17).

12. System ifølge krav 10, karakterisert ved at innretningen egnet for varmeveksling og destillasjon er en deflegmator-varmeveksler (D-i) omfattende minst to gjennomløp, inklusive ett tilbakeløp-gjennomløp hvori fraksjonerings gjennomføres.

13. System ifølge krav 10, karakterisert ved at det omfatter stabiliseringsinnretninger (9) plassert etter ekspansjonsventilen.

14. System ifølge krav 13, karakterisert ved at stabiliseringsinnretningen (9) og gassavkjølings-innretningene er inkludert i en og samme innretning.

15. System ifølge et av kravene 10 til 12, karakterisert ved at midlene bestemt for avkjøling og midlene bestemt for separasjon av gassen som skal fraksjoneres er en stripper-varmeveksler (40).

16. System ifølge et av kravene 10 til 12, karakterisert ved at systemet omfatter kompresjonsinnretninger (Ci) for å komprimere den vaskede gass, en ledning (50) for å avgrene i det minste en del av den vaskede gass, innretninger (E5) bestemt for avkjøling og innretninger (V2) bestemt for ekpansjon av den nevnte fraksjon, og separasjonsinnretninger (B2) assosiert med fraksjoneringsinnretning (Di) slik at det oppnås en væskefase ved en tilstrekkelig lav temperatur, anvendt som ytterligere tilbakeløp i tilbakeløps-gjennom-løpet P2.

17. Anvendelse av fremgangsmåten ifølge hvilket som helst av kravene 1 til 9 og av systemet ifølge hvilket som helst av kravene 10 til 16 for fraksjonering av en gass hovedsakelig omfattende metan og hydrokarboner med ett eller flere karbonatomer.