Способ и устройство для разделения газового потока

Номер патента: 1330

Опубликовано: 26.02.2001

Авторы: Хадсон Хэнк М., Уилкинсон Джон Д., Куллар Кайл Т., Кэмпбел Рой Э.

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ разделения газового потока, содержащего метан, С2-компоненты, С3-компоненты и более тяжелые углеводородные компоненты, на летучую остаточную газовую фракцию и относительно менее летучую фракцию, содержащую упомянутые С2-компоненты, С3-компоненты и более тяжелые углеводородные компоненты или упомянутые С3-компоненты и более тяжелые углеводородные компоненты, включающий в себя охлаждение указанного газового потока под давлением для получения охлажденного потока, расширение охлажденного потока до более низкого давления, посредством чего он дополнительно охлаждается, и фракционирование дополнительно охлажденного потока при указанном более низком давлении для выделения компонентов указанной относительно менее летучей фракции, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя разделение указанного газового потока до охлаждения на газообразные первый и второй потоки, удаление потока дистилляции из верхней области башни фракционирования и его нагревание, сжатие нагретого потока дистилляции до более высокого давления и последующее разделение его на указанную летучую остаточную газовую фракцию и сжатый рецикловый поток, объединение сжатого рециклового потока с указанным газообразным первым потоком с образованием объединенного потока, охлаждение объединенного потока для конденсации по существу всего потока, расширение по существу конденсированного объединенного потока до указанного более низкого давления и подачу его в башню фракционирования в верхнем положении подачи сырья, охлаждение указанного газообразного второго потока под давлением, достаточным для его частичной конденсации, разделение частично конденсированного второго потока для получения парового потока и конденсированного потока, расширение указанного парового потока до указанного более низкого давления и подачу его в колонну дистилляции в первом положении подачи сырья в середине колонны в колонну дистилляции, в более нижнем участке башни фракционирования, расширение, по меньшей мере, части указанного конденсированного потока до указанного более низкого давления и подачу его в колонну дистилляции во втором положении подачи сырья в середине колонны, причем количество и давление указанного объединенного потока и количество и температура указанных потоков сырья, поступающих в колонну, эффективны для поддержания температуры верхних погонов башни на уровне, при котором выделяются основные части компонентов в указанной относительно менее летучей фракции.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя охлаждение неразделенного газового потока, достаточное для его частичной конденсации, разделение указанного частично конденсированного газового потока для обеспечения парового потока и конденсированного потока, объединение указанного сжатого рециклового потока, по меньшей мере, с частью указанного конденсированного потока для образования объединенного потока, расширение указанного парового потока до указанного более низкого давления и подачу его в колонну дистилляции в положении подачи сырья в середине колонны.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя охлаждение газового потока до разделения его на первый и второй потоки, расширение второго потока до указанного более низкого давления после разделения и подачу расширенного второго потока в колонну дистилляции в положении подачи сырья в середине колонны.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя разделение указанного парового потока на газообразные первый и второй потоки, объединение указанного сжатого рециклового потока с упомянутым газообразным первым потоком для образования объединенного потока, расширение газообразного второго потока до указанного более низкого давления и подачу его в колонну дистилляции в первом положении подачи сырья в середине колонны и расширение, по меньшей мере, части указанного конденсированного потока до указанного менее низкого давления и подачу его в колонну дистилляции во втором положении подачи сырья в середине колонны.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя объединение указанного сжатого рециклового потока с указанным газообразным первым потоком и, по меньшей мере, с частью указанного конденсированного потока для образования объединенного потока и расширение указанного газообразного второго потока до указанного более низкого давления и подачу его в колонну дистилляции в положении подачи сырья в середине колонны.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя охлаждение указанного газообразного второго потока и затем расширение его до указанного более низкого давления и подачу его в колонну дистилляции в положении подачи сырья в середине колонны.

7. Способ по п.3, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя охлаждение указанного второго потока, достаточное для его частичной конденсации, отделение указанного частично конденсированного второго потока для обеспечения парового потока и конденсированного потока, расширение указанного парового потока до указанного более низкого давления и подачу его в колонну дистилляции в первом положении подачи сырья в середине колонны и расширение, по меньшей мере, части указанного конденсированного потока до указанного более низкого давления и подачу его в колонну дистилляции во втором положении подачи сырья в середине колонны.

8. Способ по любому из пп.2 или 5, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя расширение, по меньшей мере, части указанного конденсированного потока до указанного более низкого давления и затем подачу его в колонну дистилляции во втором положении подачи сырья в середине колонны.

9. Способ по любому из пп.1, 4 или 7, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя охлаждение указанного конденсированного потока и затем разделение его на первую и вторую жидкие части до указанного расширения, расширение указанной первой жидкой части до указанного более низкого давления и затем подачу ее в указанную колонну в положении подачи сырья в середине колонны и расширение указанной второй жидкой части до указанного более низкого давления, и затем подачу ее в указанную колонну в положении подачи сырья выше середины колонны.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя нагревание указанной расширенной первой жидкой части до подачи ее в колонну дистилляции.

11. Способ по п.9, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя расширение указанной первой жидкой части, направление расширенной первой жидкой части для теплообмена с указанным конденсированным потоком и затем направление ее в указанную колонну в положении подачи сырья в середине колонны.

12. Способ по любому из пп.1, 2 или 7, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя нагревание, по меньшей мере, части указанного парового потока после расширения до указанного более низкого давления.

13. Способ по любому из пп.3-6, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя нагревание, по меньшей мере, части указанного второго потока после расширения до указанного более низкого давления.

14. Способ по любому из пп.1, 4 или 7, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя нагревание, по меньшей мере, части указанного расширенного конденсированного потока до подачи ее в колонну дистилляции.

15. Способ по любому из пп.2 или 5, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя расширение, по меньшей мере, части указанного конденсированного потока до указанного более низкого давления, нагревание расширенного потока и затем подачу его в колонну дистилляции во втором положении подачи сырья в середине колонны.

16. Способ по любому из пп.1 или 7, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя объединение, по меньшей мере, частей указанных расширенного парового потока и расширенного конденсированного потока для образования второго объединенного потока и затем подачу его в указанную колонну в положении подачи сырья в середине колонны.

17. Способ по п.2, отличающийся тем, что он дополнительэю включает в себя расширение, по меньшей мере, части указанного конденсированного потока до указанного более низкого давления и объединение ее, по меньшей мере, с частью указанного расширенного парового потока для образования второго объединенного потока и затем подачу его в указанную колонну в положении подачи сырья в середине колонны.

18. Способ по п.4, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя объединение, по меньшей мере, частей указанных расширенного второго потока и расширенного конденсированного потока для образования второго объединенного потока и затем подачу его в указанную колонну в положении подачи сырья в середине колонны.

19. Способ по п.5, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя расширение, по меньшей мере, части указанного конденсированного потока до указанного более низкого давления и объединение ее, по меньшей мере, с частью указанного расширенного второго потока для образования второго объединенного потока и затем подачу его в указанную колонну в положении подачи сырья в середине колонны.

20. Способ по любому из пп.1 или 7, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя охлаждение указанного конденсированного потока и затем разделение его на первую и вторую жидкие части до указанного расширения, расширение первой жидкой части до указанного более низкого давления и затем подачу ее в указанную колонну в положении подачи сырья в середине колонны, расширение второй жидкой части до указанного более низкого давления и объединение ее, по меньшей мере, с частью указанного расширенного парового потока для образования второго объединенного потока и подачу его в указанную колонну в положении подачи сырья выше середины колонны.

21. Способ по п.20, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя нагревание указанной расширенной первой жидкой части до подачи ее в колонну дистилляции.

22. Способ по п.20, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя расширение указанной первой жидкой части, направление расширенного потока для теплообмена с указанным конденсированным потоком и затем подачу его в указанную колонну в положении подачи сырья в середине колонны.

23. Способ по п.4, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя охлаждение указанного конденсированного потока и затем разделение его на первую и вторую жидкие части до указанного расширения, расширение первой жидкой части до указанного более низкого давления и затем подачу ее в указанную колонну в положении подачи сырья в середине колонны, расширение второй жидкой части до указанного более низкого давления и объединение ее, по меньшей мере, с частью указанного расширенного второго потока для образования второго объединенного потока и подачу его в указанную колонну в положении подачи сырья выше середины колонны.

24. Способ по п.23, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя нагревание указанной расширенной первой жидкой части до подачи ее в колонну дистилляции.

25. Способ по п.23, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя расширение упомянутой первой жидкой части, направление ее для теплообмена с указанным конденсированным потоком и затем подачу ее в указанную колонну в положении подачи сырья в середине колонны.

26. Способ по любому из пп.1-25, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя разделение указанного нагретого потока дистилляции на указанную летучую остаточную газовую фракцию и рецикловый поток до сжатия, и после этого сжатие рециклового потока.

27. Способ по любому из пп.1-25, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя разделение указанного потока дистилляции на указанную летучую остаточную газовую фракцию и рецикловый поток до нагревания и после этого сжатого рециклового потока.

28. Устройство для разделения газового потока, содержащего метан, С2-компоненты, С3-компоненты и более тяжелые углеводородные компоненты, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью разделения газа способом по любому из предыдущих пунктов и включает в себя первое охлаждающее средство для охлаждения указанного газового потока под давлением, установленное обеспечением охлажденного потока под давлением, первое расширительное средство, установленное с получением, по меньшей мере, части указанного охлажденного потока под давлением и расширения его до более низкого давления, посредством чего он дополнительно охлаждается, и башню фракционирования, соединенную с первым расширительным средством для получения из него дополнительно охлажденного потока, при этом устройство дополнительно содержит первое разделяющее средство, размещенное до указанного первого охлаждающего средства для разделения исходного газа на первый газовый поток и второй газовый поток, нагревающие средства, соединенные с башней фракционирования для получения потока дистилляции, поднимающегося в башне фракционирования, и нагревания его, средства сжатия, соединенные с указанными нагревающими средствами, для получения нагретого потока дистилляции и сжатия его, второе разделяющее средство, соединенное со средствами сжатия для получения указанного нагретого сжатого потока дистилляции и разделения его на летучую остаточную газовую фракцию и сжатый рецикловый поток, средство объединения, установленное для объединения сжатого рециклового потока и указанного первого газообразного потока в объединенный поток, вторые охлаждающие средства, соединенные с указанным средством объединения для получения указанного объединенного потока и его охлаждения, достаточного по существу для его конденсации, второе расширительное средство, соединенное с указанным вторым охлаждающим средством для получения по существу конденсированного объединенного потока и расширения его до указанного более низкого давления, и (далее) соединенное с указанной башней фракционирования для подачи указанного расширенного конденсированного объединенного потока в башню в верхнем положении подачи сырья, причем указанное первое охлаждающее средство соединено с указанным первым разделяющим средством для получения указанного второго газообразного потока и охлаждения его под давлением, достаточным для его частичной конденсации, средство сепарации, соединенное с указанным первым охлаждающим средством для получения указанного частично конденсированного второго потока и разделения его на паровой поток и конденсированный поток, причем первое расширительное средство соединено с указанным средством сепарации для получения указанного парового потока и расширения его до указанного более низкого давления и (далее) соединено с колонной дистилляции в нижней части башни фракционирования для подачи указанного расширенного парового потока в колонну дистилляции у первого положения подачи сырья в середине колонны, причем третье расширительное средство соединено с указанным средством сепарации для получения указанного конденсированного потока и расширения его до указанного более низкого давления и (далее) соединено с колонной дистилляции для подачи указанного расширенного конденсированного потока в колонну дистилляции во втором положении подачи сырья в середине колонны, и средство контроля, адаптированное для регулирования давления указанного объединенного потока и количеств и температур указанных объединенного потока, второго потока и конденсированного потока для поддержания верхних погонов при температуре, обеспечивающей выделение основных частей компонентов в указанной относительно менее летучей фракции.

29. Устройство по п.28, отличающееся тем, что первое охлаждающее средство расположено для охлаждения неразделенного исходного газа при давлении, достаточном для его частичной конденсации, средство сепарации соединено с первым охлаждающим средством для получения частично конденсированного исходного потока и его разделения на паровой поток и конденсированный поток, средство объединения соединено для объединения указанного сжатого рециклового потока и, по меньшей мере, части указанного конденсированного потока в объединенный поток и средство контроля адаптировано для регулирования давления указанного объединенного потока и количеств и температур указанных объединенного потокр ш парового потока для поддержания верхних погонов колонны при температуре, обеспечивающей выделение основных частей компонентов в указанной относительно менее летучей фракции.

30. Устройство по п.28, отличающееся тем, что указанное первое охлаждающее средство соединено с первым указанным разделяющим средством для получения указанного второго газообразного потока и охлаждения его под давлением, указанное первое расширительное средство соединено с первым охлаждающим средством для получения указанного охлажденного второго потока и расширения его до указанного более низкого давления и (далее) соединено с колонной дистилляции для подачи указанного расширенного второго потока в колонну дистилляции в положении подачи сырья в середине колонны, и средство контроля адаптировано для регулирования давления указанного объединенного потока и количеств и температур указанных объединенного потока и второго потока для поддержания верхних погонов колонны при температуре, обеспечивающей выделение основных частей компонентов в указанной относительно менее летучей фракции.

31. Устройство по п.28, отличающееся тем, что теплообменное средство соединено с указанным средством сепарации для получения указанного конденсированного потока и охлаждения его, третье разделяющее средство соединено с указанным теплообменным средством для получения указанного охлажденного конденсированного потока и разделения его на первый жидкий поток и второй жидкий поток, третье расширительное средство соединено с указанным разделяющим средством для получения указанного первого жидкого потока и расширения его до указанного более низкого давления и далее соединено с упомянутыми теплообменным средством для нагревания указанного расширенного первого жидкого потока и посредством этого обеспечения охлаждения для указанного конденсированного потока; причем теплообменное средство далее соединено с колонной дистилляции для подачи указанного нагретого расширенного первого жидкого потока в колонну дистилляции во втором положении подачи сырья в середине колонны, четвертое расширительное средство соединено с третьим разделяющим средством для получения указанного второго жидкого потока и расширения его до указанного более низкого давления и (далее) соединено с колонной дистилляции в месте подачи сырья выше середины колонны, и средство контроля адаптировано для регулирования давления упомянутого объединенного потока и количеств и температур указанных объединенного потока, второго потока, первого жидкого потока и второго жидкого потока для поддержания верхних погонов колонны при температуре, обеспечивающей выделение основных частей компонентов в указанной относительно менее летучей фракции.

Рисунок 1

Текст

Смотреть все

1 Предпосылки создания изобретения Настоящее изобретение относится к способу разделения газа, содержащего углеводороды. Заявители заявляют преимущества, согласно разделу 35 Кодекса законов Соединенных Штатов, секция 119(е), предшествующей предварительной заявки США 60/045874, которая была подана 7 мая 1997 г. Этилен, этан, пропилен, пропан и/или более тяжелые углеводороды можно выделить из различных газов, таких как природный газ, нефтезаводской газ и синтетические газовые потоки, полученные из других углеводородных материалов, таких как каменный уголь, сырая нефть, нафта, горючий сланец, смолистый песок и лигнит. Природный газ обычно имеет в качестве основных компонентов метан и этан, т.е. метан и этан вместе составляют, по меньшей мере, 50 мол.% этого газа. Данный газ содержит также относительно меньшие количества более тяжелых углеводородов, таких как пропан, бутаны, пентаны и тому подобное, а также водород, азот, диоксид углерода и другие газы. Данное изобретение в общем связано с выделением этилена, этана, пропилена, пропана и более тяжелых углеводородов из таких газовых потоков. Типичный анализ газового потока, который должен быть подвергнут обработке в соответствии с настоящим изобретением, может показать в приблизительных молярных процентах 67,0% метана, 15,6% этана и других С 2 компонентов, 7,7% пропана и других С 3 компонентов, 1,8% изобутана, 1,7% нормального бутана, 1,0% пентанов плюс, 2,2% диоксида углерода, остальное количество приходится на азот. Иногда присутствуют также содержащие серу газы. Исторически циклические колебания в ценах как природного газа, так и жидких компонентов природного газа (NGL) уменьшили прибыльную ценность этана, этилена и более тяжелых компонентов в виде жидких продуктов. Это привело к потребности в способах, которые могут обеспечить более эффективное выделение этих продуктов, и способах, которые могут обеспечить эффективные выделения при более низком капиталовложении. Имеющиеся способы разделения этих материалов включают способы, основанные на охлаждении и замораживании газа, абсорбции нефти и абсорбции замороженной нефти. Кроме того, становятся широко распространенными криогенные способы, вследствие доступности экономичного оборудования, которое вырабатывает энергию, одновременно расширяя газ и извлекая тепло из газа, который обрабатывают. В зависимости от давления газового источника,обогащенности (содержание этана, этилена и более тяжелых углеводородов) газа и целевых конечных продуктов, можно использовать каждый из этих способов или их комбинацию. 2 Криогенный способ расширения теперь обычно предпочтителен для выделения жидкостей природного газа вследствие того, что он обеспечивает максимальную простоту с легкостью запуска, операционной гибкостью, хорошей эффективностью, безопасностью и хорошей надежностью. В патентах США 4157904, 4171964, 4278457, 4519824, 4687499,4854955, 4869740, 4889545, 5275005, 5555748 и 5568737 описываются способы, относящиеся к данным способам (хотя описание данного изобретения в некоторых случаях основывается на других условиях обработки, чем условия, описанные в цитированных патентах США). В типичном криогенном способе выделения с расширением поток исходного (сырьевого) газа под давлением охлаждают путем теплообмена с другими потоками способа и/или внешними источниками охлаждения, такими как пропановая система сжатие-охлаждение. Когда этот газ охлаждается, жидкости могут быть конденсированы и собраны в одном или нескольких сепараторах в виде жидкостей под высоким давлением, содержащих некоторое количество целевых компонентов С 2+. В зависимости от обогащенности газа и количества образованных жидкостей, жидкости под высоким давлением можно расширить до более низкого давления и фракционировать. Испарение,имеющее место во время расширения жидкостей, приводит к дальнейшему охлаждению потока. В некоторых условиях может быть желательно до проведения расширения предварительное охлаждение жидкостей под высоким давлением для того, чтобы далее снизить температуру, являющуюся результатом расширения. Расширенный поток, включающий смесь жидкости и пара, фракционируют в дистилляционной колонне (деметанизатор). В этой колонне охлажденный расширением поток(и) дистиллируют для отделения остаточного метана, азота и других летучих газов в виде отводимых сверху колонны паров от целевых C2-компонентов, С 3 компонентов и более тяжелых углеводородных компонентов в виде остаточного жидкого продукта. Если исходный газ конденсируется не полностью (обычно, конденсируетсяне полностью), пары, оставшиеся после частичной конденсации, можно разделить на два или более потока. Одну часть пара пропускают через рабочую расширительную машину или устройство, или расширительный клапан до достижения более низкого давления, при котором дополнительные жидкости конденсируются в результате дальнейшего охлаждения потока. Давление после расширения по существу такое же, как давление, при котором действует дистилляционная колонна. Объединенные фазы пар-жидкость,являющиеся результатом расширения, подают в качестве сырья в эту колонну. 3 Остальную часть пара охлаждают до существенной конденсации путем теплообмена с другими потоками способа, например, холодным верхним погоном башни фракционирования. Некоторое или все количество жидкости под высоким давлением можно объединить с этой частью паров до охлаждения. Получаемый охлажденный поток затем расширяют через подходящее расширительное устройство, такое как расширительный клапан, до давления, при котором действует деметанизатор. Во время расширения часть жидкости будет испаряться,приводя к охлаждению всего потока. Мгновенно расширенный поток затем подают в качестве сырья, подаваемого в верхнюю часть деметанизатора. Типично, паровая часть расширенного потока и отводимые сверху деметанизатора пары объединяются в верхней секции сепаратора в башне фракционирования в виде газового продукта с остаточным метаном. Альтернативно,охлажденный и расширенный поток можно подать в сепаратор для получения парообразного и жидкого потоков. Пары объединяют с верхним погоном башни и жидкость подают в колонну в качестве сырья, подаваемого в верхнюю часть колонны. В идеальной операции такого способа разделения остаточный газ, выходящий при этом способе, будет содержать по существу все количество метана исходного газа, по существу без более тяжелых углеводородных компонентов, и остаточная фракция, выходящая из деметанизатора, будет содержать по существу все количество более тяжелых углеводородных компонентов, по существу без метана или более летучих компонентов. На практике, однако,идеальная ситуация не получается по двум основным причинам. Первая причина состоит в том, что обычный деметанизатор функционирует, в основном, как отпарная колонна. Метановый продукт этого способа, следовательно, типично включает пары, выходящие с верхней стадии фракционирования колонны, вместе с парами, не подвергнутыми любой стадии ректификации. Значительные потери С 2 компонентов имеют место вследствие того, что жидкое сырье для верхней части содержит значительные количества С 2-компонентов и более тяжелых углеводородных компонентов, что приводит к соответствующим равновесным количествам С 2-компонентов и более тяжелых углеводородных компонентов в парах, выходящих из верхней стадии фракционирования деметанизатора. Потерю этих нужных компонентов можно было бы значительно снизить, если бы поднимающиеся пары можно было привести в контакт со значительным количеством жидкости (флегмы), способной абсорбировать С 2 компоненты и более тяжелые углеводородные компоненты из паров. Вторая причина того, что эта идеальная ситуация не может быть получена, состоит в 4 том, что диоксид углерода, содержащийся в исходном газе, фракционируется в деметанизаторе и может достигнуть концентраций в башне от 5 до 10% или более, даже когда исходный газ содержит менее чем 1% диоксида углерода. При таких высоких концентрациях образование твердого диоксида углерода может происходить в зависимости от температуры, давления и растворимости жидкости Хорошо известно, что потоки природного газа обычно содержат диоксид углерода, иногда в значительных количествах. Если концентрация диоксида углерода в исходном газе в высокой степени достаточна,становится невозможной обработка исходного газа, как требуется, из-за закупоривания оборудования способа твердым диоксидом углерода(если только не добавляют устройство для удаления диоксида углерода, которое будет существенно повышать капитальные затраты). Данное изобретение представляет способ образования потока жидкой флегмы, который будет повышать эффективность выделения целевых продуктов при одновременном существенном ослаблении проблемы обледенения диоксида кремния. В соответствии с данным изобретением было обнаружено, что может быть достигнуто более чем 95%-тное выделение С 2. Аналогично этому, в тех случаях, где выделение С 2 компонентов нецелевое, можно поддерживать более чем 95%-ное выделение С 3-компонентов. Кроме того, данное изобретение делает возможным по существу 100%-ное отделение метана(или С 2-компонентов) и более легких компонентов от С 2-компонентов (или С 3-компонентов), и более тяжелых компонентов при пониженной энергетической потребности, по сравнению с известным уровнем техники при поддержании таких же уровней выделения и улучшении коэффициента безопасности (запас прочности) в отношении опасности обледенения диоксида углерода. Данное изобретение, хотя оно пригодно для более бедных газовых потоков при более низких давлениях и более высоких температурах, особенно благоприятно, когда проводят обработку богатых исходных газов при давлениях в диапазоне от 42 до 70 кг/см 2 (от 600 до 1000 psia (фунтов на квадратный дюйм или выше, при условиях, требующих температуры верхнего погона колонны -43,68 С (-110F) или ниже. Для лучшего понимания данного изобретения дается ссылка на следующие примеры и чертежи. Фиг. 1 представляет технологическую схему установки обработки природного газа с криогенным расширением известного уровня техники по патенту США 4278457; фиг. 2 представляет технологическую схему установки обработки природного газа с криогенным расширением известного уровня техники по патенту США 5568737; 5 фиг. 3 представляет технологическую схему установки обработки природного газа в соответствии с данным изобретением; фиг. 4 представляет диаграмму концентрация-температура для диоксида углерода, показывающую эффективность данного изобретения; фиг. 5 представляет технологическую схему, иллюстрирующую альтернативный способ применения данного изобретения для потока природного газа; фиг. 6 представляет диаграмму концентрация-температура для диоксида углерода, показывающую эффективность данного изобретения в отношении способа фиг. 5; фиг. 7 представляет технологическую схему, иллюстрирующую другой альтернативный способ применения данного изобретения для потока природного газа; фиг. 8 представляет диаграмму концентрация-температура для диоксида углерода, показывающую эффективность данного изобретения в отношении способа фиг 7; и фиг. 9-17 представляют технологические схемы, иллюстрирующие альтернативные осуществления данного изобретения. В последующих объяснениях вышеуказанных фигур и таблиц приводятся итоговые скорости потоков, вычисленные для репрезентативных условий способа. В таблицах, представляемых здесь, величины для скоростей потоков(в фунт-молях в час) были округлены для удобства до самого близкого целого числа. Общие скорости потоков, показанные в таблицах,включают все неуглеводородные компоненты и,следовательно, они обычно выше, чем сумма скоростей потоков для углеводородных компонентов. Указанные температуры представляют приблизительные величины, округленные до самого близкого градуса. Следует также отметить, что вычисления для разработанного способа, проведенные для цели сравнения способов, изображенных на фигурах, основываются на предположении отсутствия утечки тепла от(или к) окружающей среды к (или от) процессу. Качество коммерчески доступных изоляционных материалов делает это предположение очень разумным и такое предположение обычно делают специалисты в данной области. Описание известного уровня техники Как показано на фиг. 1, при моделировании способа по патенту США 4278457 исходный газ поступает в установку при 31,1 С(88F) и 58,8 кг/см 2 (840 psia (фунт на квадратный дюйм как поток 31. Если исходный газ имеет концентрацию сернистых соединений,которая будет мешать потокам продуктов удовлетворять соответствующим техническим уровням, сернистые соединения удаляют подходящей предварительной обработкой исходного газа (не показана). Кроме того, исходный поток обычно дегидратируют для предотвращения 6 образования гидрата (льда) в криогенных условиях. Для этой цели обычно используют твердый осушитель. Поток 31 сырья разделяют на две части,поток 32 и поток 35. Поток 35, содержащий около 26% общего исходного газа, поступает в теплообменник 15 и охлаждается до -26,7C(-16F) теплообменом с частью холодного остаточного газа при -30,6 С (-23F) (поток 41) и с внешним пропановым охлаждающим средством. Во всех случаях обменники 10 и 15 представляют либо множество индивидуальных теплообменников, либо одиночные теплообменники с многократным прохождением или любую их комбинацию. Решение относительно того,использовать ли более чем один теплообменник для указанных охлаждающих рабочих условий,будет зависеть от ряда факторов (включая, но не ограничиваясь ими): скорость потока сырьевого газа, размер теплообменника, температуры потоков и так далее. Частично охлажденный поток 35 а затем поступает в теплообменник 16 и направляется на теплообмен с головным паровым потоком 39 деметанизатора, что приводит к дальнейшему охлаждению и существенной конденсации газового потока. По существу, конденсированный поток 35b при -96,7C (-142F) затем мгновенно расширяют через подходящее расширительное устройство (средство), такое как расширительный клапан 17, до рабочего давления (приблизительно 17,5 кг/см 2 (250 psia башни 18 фракционирования. Во время расширения часть потока испаряется, приводя к охлаждению всего потока. В способе, иллюстрированном на фиг. 1,расширенный поток 35 с, выходящий из расширительного клапана 17, достигает температуры-106,4 С (-158F), и его подают в секцию 18 а разделения в верхней области башни 18 фракционирования. Отделенные там жидкости становятся сырьем для верха секции 18b деметанизации. Что касается второй части (поток 32) исходного газа, остальной исходный газ (74%) поступает в теплообменник 10, где он охлаждается до -45,6 С (-50F) и частично конденсируется теплообменом с частью холодного остаточного газа при -30,6 С (-23F) (поток 42),жидкостями ребойлеров деметанизатора при-12,2 С (10F), жидкостями боковых ребойлеров деметанизатора при -56,7 С (-70F) и наружным пропановым охлаждающим средством. Охлажденный поток 32 а поступает в средство сепарации (сепаратор) 11 при -45,6 С (-50F) и 57,75 кг/см 2 (825 psia), где пары (поток 33) отделяются от конденсированной жидкости (поток 34). Пары из сепаратора 11 (поток 33) поступают в рабочую расширительную машину 12, в которой из этой части сырья под высоким давлением извлекается механическая энергия. Машина 12 расширяет пары по существу адиабати 7 чески от давления около 57,75 кг/см 2 (825 psia) до давления 17,5 кг/см 2 (250 psia) с охлаждением рабочим испарением расширенного потока 33 а до температуры приблизительно -88,9 С(-128F). Типичные коммерчески доступные расширители способны извлечь приблизительно 80-85% энергии, теоретически доступной при идеальном адиабатическом расширении. Выделенную энергию часто используют для приведения в движение турбокомпрессора (такого как элемент 13), который можно использовать, например, для повторного сжатия остаточного газа (поток 39b). Расширенный и частично конденсированный поток 33 а подают в качестве сырья в колонну 18 дистилляции в промежуточной точке (положении). Жидкость сепаратора(поток 34) подобным образом расширяют приблизительно до 17,5 кг/см 2 (250 psia) при помощи расширительного клапана 14, охлаждая поток 34 до -74,5 С (-102F) (поток 34 а) до подачи его в деметанизатор в башне 18 фракционирования в точке подачи сырья ниже середины колонны. Деметанизатор в башне 18 фракционирования представляет собой обычную ректификационную колонну, содержащую множество вертикально расположенных тарелок, один или несколько слоев насадки, или некоторую комбинацию тарелок и насадок. Как часто бывает в случае установок обработки природного газа,башня фракционирования может состоять из двух секций. Верхняя секция 18 а представляет собой сепаратор, где частично испаренное верхнее сырье делится на его соответствующие паровую и жидкую части, и где пары, поднимающиеся из нижней секции 18b дистилляции или деметанизации, объединяются с паровой частью(если вообще имеется) верхнего сырья с образованием холодного остаточного газа, потока 39 дистилляции, который выходит сверху башни. Нижняя секция 18b деметанизации содержит тарелки и/или насадку и обеспечивает необходимый контакт между жидкостью, падающей вниз, и парами, поднимающимися вверх. Секция деметанизации включает также ребойлеры,которые нагревают и испаряют часть жидкости,стекающей по колонне, для обеспечения отгонки паров, которые движутся вверх колонны,отпаривая жидкий продукт, поток 40, от метана. Типичное техническое условие для нижнего жидкого продукта: он должен иметь отношение метана к этану 0,015:1 на объемной основе. Поток 40 жидкого продукта выходит из нижней части деметанизатора при -0,6C (31F) и направляется для последующей обработки и/или хранения. Поток 39 холодного остаточного газа проходит противотоком к части (поток 35 а) исходного газа в теплообменнике 16, где он нагревается до -30,6C (-23F) (поток 39 а), поскольку он обеспечивает дальнейшее охлаждение и существенную конденсацию потока 35b. Поток 8 39 а холодного остаточного газа затем делят на две части, потоки 41 и 42. Потоки 41 и 42 проходят противотоком к исходному газу в теплообменниках 15 и 10 соответственно и нагреваются до 26,7C (80F) и 27,2C (81F) (потоки 41 а и 42 а соответственно), поскольку эти потоки обеспечивают охлаждение и частичную конденсацию исходного газа. Два нагретых потока 41 а и 42 а затем рекомбинируют как поток 39b остаточного газа при температуре 26,7 С (80F). Этот рекомбинированный поток затем повторно сжимают в две стадии. В первой стадии используют компрессор 13, приводимый в движение расширительной машиной 12. Во второй стадии компрессор 19, приводимый в движение дополнительным источником энергии, сжимает остаточный газ (поток 39 с) до давления линии потребления газа. После охлаждения в холодильнике 20 для выгрузки остаточный газовый продукт (поток 39 е) течет в трубопровод потребления газа при 31,1 С (88F) и 58,45 кг/см 2 (835psia). Суммарные данные скоростей потоков и расходов энергии для способа, иллюстрированного на фиг. 1, приводятся в следующей таблице. Таблица I Суммарные данные потоков (фунт-моль/ч) Поток 31 32 35 33 34 39 40 Выходы извлеченных продуктов Этан 95,00% Пропан 99,54% Бутаны+ 99,95% Мощность в лошадиных силах Компрессия остатка 4,034 Компрессия охлаждения 1,549 Всего 5,583 Основаны на округленных величинах скоростей потоков. Известный уровень техники, показанный на фиг. 1, ограничивается для выделения этана,показанного в табл. I, количеством по существу конденсированного исходного газа, которое можно получить для использования в качестве флегмы для верхней секции ректификации деметанизатора. Выделение С 2-компонентов и более тяжелых углеводородных компонентов может быть повышено вплоть до точки (предела) либо увеличением количества по существу конденсированного исходного газа, подаваемого в качестве верхнего сырья деметанизатора,либо снижением температуры сепаратора 11 для 9 снижения температуры рабочего расширенного исходного газа и, таким образом, снижения температуры и количества паров, подаваемых в расположенную в средней части колонны точку подачи сырья деметанизатора, которое должно быть ректифицировано. Изменения этого типа могут быть достигнуты только удалением большей энергии из исходного газа либо путем добавления дополнительного охлаждения для дальнейшего охлаждения исходного газа, либо путем снижения рабочего давления деметанизатора, чтобы повысить энергию, выделяемую рабочей расширительной машиной 12. В любом случае эти требования применения (сжатия) будут чрезмерно повышаться, давая лишь незначительные повышения в уровнях выделения компонента С 2+. Одним путем достижения более эффективного выделения этана, который часто используют для обогащенных исходных газов, таких как этот (где выделение ограничивается энергией,которую можно получить из исходного газа),является по существу конденсация части повторно сжатого остаточного газа и рециркуляция его в деметанизатор в качестве его верхнего(флегмы) сырья. По существу, этот путь представляет собой цикл открытое сжатие - охлаждение для деметанизатора с использованием части летучего остаточного газа в качестве рабочей жидкости. На фиг. 2 представлен такой альтернативный способ известного уровня техники в соответствии с патентом США 5568737, в котором часть остаточного газового продукта рециркулируют для обеспечения подаваемого сверху сырья для деметанизатора. Способ фиг. 2 применяли для такого же состава исходного газа и таких же условий, как описано выше для фиг. 2. При моделировании этого способа, как при моделировании способа фиг. 1, были выбраны рабочие условия для минимизации расхода энергии для данного уровня выделения. Поток сырья 31 делят на две части, поток 32 и поток 35. Поток 35, содержащий около 19% общего исходного газа, поступает в теплообменник 15 и охлаждается до -29,4 С (-21F) путем теплообмена с частью холодного остаточного газа при 40 С (-40F) (поток 44) и с внешним пропановым охладительным средством. Частично охлажденный поток 35 а затем поступает в теплообменник 16 для теплообмена с частью холодных головных паров деметанизатора при -103,04 С(-152F) (поток 42), приводя к дальнейшему охлаждению и существенной конденсации газового потока. По существу конденсированный поток 35b при -98,3 С (-145F) затем мгновенно расширяют через расширительный клапан 17 до рабочего давления (приблизительно 19,32 кг/см 2(276 psia) башни 18 фракционирования. Во время расширения часть потока испаряется, приводя к охлаждению всего потока до -104,16 С 10 затем поступает в колонну дистилляции или деметанизатор в положении ввода сырья у середины колонны. Колонна дистилляции находится в нижней части башни 18 фракционирования. Что касается второй части (поток 32) исходного газа, остальной исходный газ (81%) поступает в теплообменник 10, где он охлаждается до -43,9 С (-47F) и частично конденсируется теплообменом с частью холодного остаточного газа при -40 С (-40F) (поток 45), жидкостями ребойлера деметанизатора при -7,2 С(19F), жидкостями бокового ребойлера деметанизатора при 57,68 С (-71F) и наружным пропановым охлаждающим средством. Охлажденный поток 32 а поступает в сепаратор 11 при 43,9 С (-47F) и 57,75 кг/см 2 (825 psia), где пары(поток 33) отделяются от конденсированной жидкости (поток 34). Пары из сепаратора 11 (поток 33) поступают в рабочую расширительную машину 12, в которой из этой части сырья под высоким давлением извлекается механическая энергия. Машина 12 расширяет пары по существу адиабатически от давления около 57,75 кг/см 2 (825 psia) до давления деметанизатора (около 19,32 кг/см 2(276 psia с охлаждением при рабочем расширении расширенного потока до температуры приблизительно -83,9 С (-119F) (поток 33 а). Жидкость сепаратора (поток 34) подобным образом расширяют приблизительно до 19,32 кг/см 2 (276 psia) при помощи расширительного клапана 14, охлаждая поток 34 до -70,6 С(-95F) (поток 34 а) до подачи его в деметанизатор в башне 18 фракционирования в точке подачи сырья ниже середины колонны. Часть остаточного газа под высоким давлением (поток 46) отводят из основного остаточного потока (поток 39 с), чтобы он стал сырьем для верха колонны дистилляции (флегма). Поток 46 рециклового газа проходит через теплообменник 21 для теплообмена с частью холодного остаточного газа (поток 43), где он охлаждается до -17,8 С (0F) (поток 46 а). Охлажденный рецикловый поток 46 а затем проходит через теплообменник 22 для теплообмена с другой частью холодных головных дистилляционных паров деметанизатора, потоком 41, что приводит к дальнейшему охлаждению и существенной конденсации рециклового потока. Конденсированный поток 46b при -98,3 С(-145F) затем расширяют через расширительный клапан 23. Когда поток расширяется до рабочего давления деметанизатора 19,32 кг/см 2(276 psia), часть потока испаряют, охлаждая весь поток до температуры приблизительно-112,56 С (-169F) (поток 46 с). Расширенный поток 46 с подают в башню в качестве подаваемого сверху исходного сырья. Жидкий продукт (поток 40) выходит из нижней части башни 18 при 5,6 С (42F) и направляется для последующей обработки и/или хранения. Холодный поток 39 дистилляции из верхней секции деметанизатора делят на две части, потоки 41 и 42. Поток 41 проходит противотоком к рецикловому потоку 46 а в теплообменнике 22, где он нагревается до -50 С(-58F) (поток 41 а), поскольку он обеспечивает охлаждение и существенную конденсацию охлажденного рециклового потока 46 а. Аналогично этому поток 42 проходит противотоком к потоку 35 а в теплообменнике 16, где он нагревается до -33,3 С (-28F) (поток 42 а), поскольку он обеспечивает охлаждение и существенную конденсацию потока 35 а. Два частично нагретых потока 41 а и 42 а затем рекомбинируют как поток 39 а при температуре -40 С (-40F). Этот рекомбинированный поток делят на три части,потоки 43, 44 и 45. Поток 43 проходит противотоком к рецикловому потоку 46 в обменнике 21,где он нагревается до 26,1 С (79F) (поток 43 а). Вторая часть, поток 44, протекает через теплообменник 15, где он нагревается до 26,1 С(79F) (поток 44 а), поскольку он обеспечивает охлаждение первой порции исходного газа (поток 35). Третья часть, поток 45, протекает через теплообменник 10, где она нагревается до 27,2 С (81F) (поток 45 а), поскольку он обеспечивает охлаждение второй части исходного сырья (поток 32). Три нагретых потока 43 а, 44 а и 45 а рекомбинируют как нагретый поток 39b дистилляции. Нагретый поток дистилляции при 26,7 С (80F) затем повторно сжимают в две стадии. В первой стадии используют компрессор 13, приводимый в движение расширительным устройством 12. Во второй стадии компрессор 19, приводимый в движение дополнительным источником энергии, сжимает остаточный газ (поток 39 с) до давления линии потребления газа. После охлаждения в холодильнике 20 для выгрузки охлажденный поток 39 е делят на остаточный газовый продукт (поток 47) и рецикловый поток 46, как описано ранее. Остаточный газовый продукт (поток 47) направляют в трубопровод для потребления газа при 31,1 С(88F) и 58,45 кг/см 2 (835 psia). Суммарные данные скоростей потоков и расходов энергии для способа, иллюстрированного на фиг. 2, приводятся в табл. II. Таблица II Суммарные данные потоков (фунт-моль/ч) Поток 31 32 35 33 34 39 46 47 40 Выходы извлеченных продуктов Этан 95,00% Пропан 100,00% Бутаны+ 100,00% Мощность в лошадиных силах Компрессия остатка 4,048 Компрессия охлаждения 1,533 Всего 5,581 Основаны на округленных значениях скоростей потоков. Сравнение уровней выделения и использования преимуществ способов, приведенных в табл. I и II, показывают, что охлаждение, обеспеченное добавлением рециклового потока 46,не было эффективно для повышения эффективности выделения этана в этом случае. Хотя по существу конденсированный и расширенный поток 46 с в способе фиг. 2 значительно холоднее и значительно беднее (ниже концентрация компонентов С 2+), чем подаваемое сверху сырье для способа фиг. 1 (поток 35 с), расход (количество) потока 46 с недостаточен для абсорбции компонентов С 2+ эффективным образом из паров, поднимающихся по башне 18. Как было в случае способа фиг. 1, уровни выделения все же определяются количеством энергии, которое можно извлечь из исходного газа, это означает,что количество подаваемого сверху сырья (но не его состав) является определяющим фактором, который определяет эффективность выделения этана для этого случая. Более бедный состав подаваемого сверху исходного сырья, который является характерной чертой способа фиг. 2, мог бы только увеличить выход этана для этого случая, если бы было увеличено количество подаваемого сверху исходного сырья,которое увеличит потребности в лошадиных силах выше потребностей, перечисленных в табл. II. Описание изобретения Пример 1. Фиг. 3 иллюстрирует технологическую схему способа в соответствии с данным изобретением. Состав исходного газа и условия, рассматриваемые в этом способе, представленном на фиг. 3, такие же, как состав и условия, представленные на фиг. 1 и 2. В соответствии с этим,способ фиг. 3 можно сравнить со способами фиг. 1 и фиг. 2 для иллюстрации преимуществ данного изобретения. При моделировании способа по фиг. 3 исходный (сырьевой) газ поступает при 31,1 С(88F) и 58,8 кг/см 2 (840 psia) как поток 31 и делится на две части, поток 32 и поток 35. Поток 32, содержащий около 79% общего исходного газа, поступает в теплообменник 10 и охлаждается теплообменом с частью холодного остаточного газа при -34,4 С (-30F) (поток 42),жидкостями ребойлеров деметанизатора при-3,9 С (25F), жидкостями боковых ребойлеров деметанизатора при -57,2 С (-71F) и с внешним пропановым охлаждающим средством. Охлажденный поток 32 а поступает в сепаратор 11 при-45,6 С (-50F) и 57,75 кг/см 2 (825 psia), где пары (поток 33) отделяются от конденсированной жидкости (поток 34). Пары (поток 33) из сепаратора 11 поступают в рабочую расширительную машину 12, в которой из этой части сырья под высоким давлением извлекается механическая энергия. Машина 12 расширяет пары по существу адиабатически от давления около 57,75 кг/см 2 (825 psia) до рабочего давления (приблизительно 21,35 кг/см 2 (305 psia башни 18 фракционирования с рабочим расширительным охлаждением расширенного потока 33 а до температуры приблизительно -82,8 С (-117F). Расширенный и частично конденсированный поток 33 а затем подают в качестве сырья в колонну 18 дистилляции в точке подачи сырья в середине колонны. Конденсированную жидкость (поток 34) из сепаратора 11 мгновенно расширяют через подходящее расширительное устройство, такое как расширительный клапан 14, до рабочего давления башни 18 фракционирования, охлаждая поток 34 до температуры -70,6 С (-95F) (поток 34 а). Расширенный поток 34 а, выходящий из расширительного клапана 14, затем подают в башню 18 фракционирования в точке подачи сырья ниже середины колонны. Что касается второй части (поток 35) исходного газа, остальной исходный газ (21%) объединяют с частью остаточного газа под высоким давлением (поток 46), удаленного из основного остаточного потока (поток 39 е). Объединенный поток 38 поступает в теплообменник 15 и охлаждается до -30,6 С (-23F) путем теплообмена с другой частью холодного остаточного газа при -34,4 С (-30F) (поток 41) и с внешним пропановым охлаждающим средством. Частично охлажденный поток 38 а затем проходит через теплообменник 16 при теплообмене с холодным потоком 39 дистилляции при-97,2 С (-143F), где он далее охлаждается до-93,3 С (-136F) (поток 38b). Получаемый по существу конденсированный поток 38b затем мгновенно расширяют через подходящее расширительное устройство, такое как расширительный клапан 17, до рабочего давления (приблизительно 21,35 кг/см 2 (305 psia) башни 18 фракционирования. Во время расширения часть потока испаряется, что приводит к охлаждению всего потока. В способе, показанном на фиг. 3,расширенный поток 38 с, выходящий из расширительного клапана 17, достигает температуры 103,04C (-152F), и его подают в башню 18 фракционирования в виде сырья для верха колонны. Паровую часть (если она вообще имеется) потока 38 с объединяют с парами, выходящими из верхней стадии фракционирования колонны, с образованием потока 39 дистилляции, который отбирают из верхней области башни. Жидкий продукт (поток 40) выходит из нижней части башни 18 при 9,4 С (49F) и на 001330 14 правляется для последующей обработки и/или хранения. Холодный поток 39 дистилляции при-97,2 С (-143F) из верхней секции деметанизатора проходит противотоком к частично охлажденному объединенному потоку 38 а в теплообменнике 16, где он нагревается до -34,4 С(-30F) (поток 39 а), поскольку он обеспечивает дальнейшее охлаждение и существенную конденсацию потока 38b. Поток холодного остаточного газа 39 а затем делят на две части, потоки 41 и 42. Поток 41 проходит противотоком к смеси исходного газа и рециклового газа в теплообменнике 15 и нагревается до 26,1 С (79F)(поток 41 а), поскольку он обеспечивает охлаждение и частичную конденсацию объединенного потока 38. Поток 42 проходит противотоком к исходному газу в теплообменнике 10 и нагревается до -5 С (23F) (поток 42 а), поскольку он обеспечивает охлаждение и частичную конденсацию исходного газа. Два нагретых потока 41 а и 42 а затем рекомбинируют в виде потока 39b остаточного газа при температуре 10,6 С (51F). Этот рекомбинированный поток затем повторно сжимают в две стадии. В первой стадии используют компрессор 13, приводимый в движение расширительной машиной 12. Во второй стадии компрессор 19, приводимый в движение дополнительным источником энергии, сжимают остаточный газ (поток 39 с) до давления линии потребления газа. После охлаждения в холодильнике 20 для выгрузки охлажденный поток 39 е делят на остаточный газообразный продукт (поток 47) и рецикловый поток 46, как описано ранее. Остаточный газообразный продукт (поток 47) поступает в трубопровод для потребления газа при 31,1 С (88F) и 58,45 кг/см 2 (835 psia). Суммарные данные скоростей потоков и расходов энергии для способа, показанного на фиг. 3, приводятся в табл.III. Таблица III Суммарные данные потоков (фунт-моль/ч) Поток 31 32 35 33 34 39 46 38 47 40 Выходы извлеченных продуктов Этан 95,00% Пропан 99,48% Бутаны+ 99,93% Мощность в лошадиных силах Компрессия остатка 3,329 Компрессия охлаждения 1,897 Всего 5,226 15 Основаны на округленных значениях скоростей потоков. Сравнение уровней выделения и использования преимуществ способов, приведенных в таблицах I и III, показывает, что данное изобретение сохраняет по существу такое же выделение этана, пропана и бутанов+, как в способе на фиг. 1, при снижении потребности (выгода) в лошадиных силах приблизительно на 6%. Количество сырья для верха башни для способа фиг. 3 (поток 38 с) приблизительно такое же, как для способа фиг. 1 (поток 35 с), но в данном изобретении значительная часть подаваемого сверху сырья состоит из остаточного метана, что приводит к концентрациям компонентов С 2+ в подаваемом сверху сырье, которые значительно ниже для способа фиг. 3. Таким образом, объединение остаточного метана в рецикловом потоке 46 с частью исходного газа позволяет данному изобретению обеспечить верхний поток(флегму) для деметанизатора 18, который беднее, чем исходный газ, но который все еще находится в достаточном количестве, чтобы быть эффективным для абсорбции компонентов С 2+ в парах, поднимающихся через башню. Сравнение уровней выделения и использования преимуществ способов, приведенных в табл. 2 и 3, показывает, что данное изобретение также сохраняет такое же выделение этана, как в способе фиг. 2, со схожим снижением, приблизительно на 6%, потребности (выгодность) в лошадиных силах. Хотя способ фиг. 2 имеет несколько лучшее выделение пропана (100,00% против 99,48%) и выделение бутанов+ (100,00% против 99,93%), чем способ фиг. 3, данное изобретение, как показано на фиг. 3, требует значительно меньше элементов оборудования, чем способ фиг. 2, что приводит к значительно меньшим капиталовложениям. Башня 18 фракционирования в способе фиг. 3 требует также меньше стадий контактирования, чем соответствующая башня на фиг. 2, далее снижая капиталовложения. Снижение как в рабочих, так и капитальных затратах, достигнутое данным изобретением, является результатом использования массы части исходного газа для добавки этой массы в рецикловый поток с остаточным метаном для обеспечения достаточной массы верхнего сырья (флегма) для деметанизатора,чтобы использовать охлаждение, доступное в рецикловом потоке, эффективным способом для абсорбции компонентов С 2+ из паров, поднимающихся через башню. Следующим преимуществом данного изобретения, по сравнению со способами известного уровня техники, является уменьшенная вероятность обледенения диоксида углерода. Фиг. 4 представляет собой график зависимости между концентрацией диоксида углерода и температурой. Линия 71 представляет равновесные условия для твердого и жидкого диоксида углерода в 16 углеводородных смесях, подобные равновесным условиям, обнаруженным на стадиях фракционирования деметанизатора 18 на фиг. 1-3. (Этот график аналогичен графику, приведенному в статье Shortcut to СО 2 Solubility by Warren E.White, Karl M. Forency, and Ned P. Baudat, Hydrocarbon Processing, V. 52, pp. 107-108, August 1973, но зависимость, показанная на фиг. 4 для равновесной линии жидкий-твердый диоксид углерода, была вычислена с использованием уравнения состояния, чтобы правильно объяснить влияние углеводородов, более тяжелых,чем метан). Температура жидкости на линии 71 или справа от линии 71, или концентрация диоксида углерода на этой линии, или выше этой линии означает условие обледенения. Из-за изменений, которые обычно имеют место при облегчении обработки газа (например, состава исходного газа, условий и скорости потока),обычно желательно конструирование деметанизатора со значительным коэффициентом безопасности между ожидаемыми рабочими условиями и условиями обледенения. Накопленный опыт показал, что условия жидкостей на стадиях фракционирования в деметанизаторе, а не условия паров, регулируют допустимые рабочие условия в большинстве деметанизаторов. По этой причине соответствующая равновесная линия пар - твердый диоксид углерода не приводится на фиг. 4. На фиг. 4 построены также кривые, представляющие условия для жидкостей на стадиях фракционирования в деметанизаторе 18 способов фиг. 1 и фиг. 2 (кривые 72 и 73 соответственно). Для фиг. 1 имеется коэффициент безопасности 1,17 между ожидаемыми рабочими условиями и условиями обледенения. То есть повышение содержания диоксида углерода в жидкости до 17% могло вызвать обледенение. Для способа фиг. 2, однако, часть рабочей кривой лежит справа от равновесной линии жидкий- твердый (диоксид углерода), показывая, что способ фиг. 2 не может действовать при этих условиях без необходимости преодоления проблемы обледенения. В результате этого невозможно использовать способ фиг. 2 в этих условиях, поэтому его потенциал для повышенной эффективности, по сравнению со способом фиг. 1, не может быть фактически реализован на практике без удаления, по меньшей мере, некоторого количества диоксида углерода из исходного газа. Это, конечно, значительно повысит капитальные затраты. Кривая 74 на фиг. 4 представляет условия для жидкостей на стадиях фракционирования в деметанизаторе 18 в данном изобретении, как показано на фиг. 3. В противоположность способам фиг. 1 и фиг. 2, для способа фиг. 3 имеется коэффициент безопасности 1,33 между ожидаемыми условиями и условиями обледенения. Таким образом, данное изобретение могло допустить почти двойное повышение концентра 17 ции диоксида углерода, чем мог допустить способ фиг. 1, без риска обледенения. Кроме того, в то время как способ фиг. 2 нельзя использовать для достижения уровней выделения, приведенных в табл. 2, из-за обледенения, способ согласно данному изобретению фактически можно использовать даже при более высоких уровнях выделения, чем уровни, приведенные в табл. 3,без риска обледенения. Сдвиг в рабочих условиях деметанизатора фиг. 3, как указано кривой 74 на фиг. 4, можно понять путем сравнения отличительных признаков данного изобретения с аналогичными признаками способов на фиг. 1 и 2 известного уровня техники. Форма рабочей кривой для способа фиг. 1 (кривая 72) очень похожа на форму рабочей кривой для данного изобретения. Основное различие состоит в том, что рабочие температуры стадий фракционирования в деметанизаторе способа на фиг. 3 существенно выше, чем температуры соответствующих стадий фракционирования в деметанизаторе в способе на фиг. 1, что существенно сдвигает рабочую кривую способа фиг. 3 от равновесной кривой жидкость - твердый диоксид углерода. Более высокие температуры стадий фракционирования в деметанизаторе фиг. 3 являются результатом работы башни при значительно более высоком давлении, чем в способе фиг. 1. Однако более высокое давление башни не вызывает потерю в уровнях выделения компонента С 2+, т.к. рецикловый поток 46 в способе фиг. 3 является в сущности циклом открытое сжатие прямым контактом - охлаждение для деметанизатора с использованием части летучего остаточного газа в качестве рабочей жидкости, обеспечивающей необходимое охлаждение для способа,чтобы преодолеть потерю в выделении, которая обычно сопровождает повышение в рабочем давлении деметанизатора. Способ известного уровня техники на фиг. 2 аналогичен настоящему изобретению в том,что он использует также цикл открытое сжатие охлаждение для обеспечения дополнительного охлаждения для его деметанизатора. Однако в данном изобретении летучий остаточный газ,являющийся рабочей жидкостью, обогащается более тяжелыми углеводородами из исходного газа. В результате этого жидкости на стадиях фракционирования в верхней секции деметанизатора фиг. 3 содержат более высокие концентрации углеводородов С 4+, чем концентрации таких углеводородов соответствующих стадий фракционирования в деметанизаторе способа фиг. 2. Влияние этих более тяжелых углеводородных компонентов (вместе с более высоким рабочим давлением башни) должно повысить температуры кипения с образованием пузырьков жидкостей тарелок. Это порождает более высокие рабочие температуры для стадий фракционирования в деметанизаторе фиг. 3, снова смещая рабочую кривую способа фиг. 3 от рав 001330 18 новесной линии жидкость - твердый диоксид углерода. Пример 2. Фиг. 3 представляет предпочтительное осуществление данного изобретения для указанных условий температуры и давления, т. к. оно обычно требует наименьшего количества оборудования и наименьших капиталовложений. Альтернативный способ обогащения рециклового потока приводится в другом осуществлении данного изобретения, как показано на фиг. 5. Состав исходного газа и условия, рассматриваемые в способе, представленном на фиг. 5, такие же, как в способах фиг. 1-3. В соответствии с этим, способ фиг. 5 можно сравнить со способами фиг. 1 и 2 для иллюстрации преимуществ данного изобретения, и таким же образом его можно сравнить с осуществлением,показанным на фиг. 3. В моделировании способа фиг. 5 исходный газ поступает при 31,1 С (88F) и 58,80 кг/см 2(840 psia) в виде потока 31 и охлаждается в теплообменнике 10 теплообменом с частью холодного остаточного газа при -48,3 С (-55F) (поток 42), жидкостями ребойлеров деметанизатора при -5,6 С (22F), жидкостями боковых ребойлеров деметанизатора при -57,68 С (-71F) и внешним пропановым охлаждающим средством. Охлажденный поток 31 а поступает в сепаратор 11 при -42,8 С (-45F) и 57,75 кг/см 2 (825psia), где пары (поток 33) отделяют от конденсированной жидкости (поток 34). Пары (поток 33) из сепаратора 11 поступают в рабочую расширительную машину 12, в которой из этой части сырья под высоким давлением извлекается механическая энергия. Машина 12 расширяет пары по существу адиабатически от давления около 57,75 кг/см 2 (825 psia) до рабочего давления (приблизительно 20,79 кг/см 2 (297 psia башни 18 фракционирования с рабочим расширительным охлаждением расширенного потока 33 а до температуры приблизительно -81,1 С (-114F). Расширенный и частично конденсированный поток 33 а затем подают в качестве сырья на колонну 18 дистилляции в точке подачи сырья в средней части колонны. Конденсированную жидкость (поток 34) из сепаратора 11 делят на две части, потоки 36 и 37. Поток 37, содержащий около 67% всей конденсированной жидкости, мгновенно расширяют до рабочего давления (приблизительно 20,79 кг/см 2 (297 psia башни 18 фракционирования через подходящее расширительное устройство,такое как расширительный клапан 14, охлаждая поток 37 до температуры -67,8 С (-90F) (поток 37 а). Расширенный поток 37 а, выходящий из расширительного клапана 14, затем подают в башню 18 фракционирования в точке ввода сырья, находящейся ниже середины колонны. 19 Часть остаточного газа под высоким давлением (поток 46) отводят из основного остаточного потока (поток 39 е) и охлаждают до-31,7 С (-25F) в теплообменнике 15 теплообменом с другой частью холодного остаточного газа при -48,3 С (-55F) (поток 41). Частично охлажденный рецикловый поток 46 а затем объединяют с другой частью жидкости из сепаратора 11, потоком 36, содержащим около 33% всей конденсированной жидкости. Объединенный поток 38 затем проходит через теплообменник 16 при теплообмене с холодным потоком 39 дистилляции при -96,7 С (-142F) и охлаждается до -92,8 С (-135F) (поток 38 а). Получаемый значительно конденсированный поток 38 а затем мгновенно расширяют через подходящее расширительное устройство, такое как расширительный клапан 17, до рабочего давления (приблизительно 20,79 кг/см 2 (297 psia башни 18 фракционирования. Во время расширения часть потока испаряют, что приводит к охлаждению всего потока. В способе, показанном на фиг. 5, расширенный поток 38b, выходящий из расширительного клапана 17, достигает температуры -102,48 С (-151F), и его подают в башню 18 фракционирования в качестве сырья, подаваемого сверху колонны. Часть паров(если они вообще имеются) потока 38b объединяют с парами, выходящими из верхней стадии фракционирования колонны, с образованием потока 39 дистилляции, который отбирают из верхней области башни. Жидкий продукт (поток 40) выходит из нижней части башни 18 при 7,8 С (46F) и проходит для последующей обработки и/или хранения. Холодный поток 39 дистилляции при-96,7 С (-142F) из верхней секции деметанизатора проходит противотоком к объединенному потоку 38 в теплообменнике 16, где он нагревается до -48,3 С (-55F) (поток 39 а), поскольку он обеспечивает охлаждение и существенную конденсацию потока 38 а. Поток 39 а холодного остаточного газа затем делят на две части, потоки 41 и 42. Поток 41 проходит противотоком к рецикловому газу в теплообменнике 15 и нагревается до 26,1 С (79F) (поток 41 а), поскольку он обеспечивает охлаждение рециклового потока 46. Поток 42 проходит противотоком к исходному газу в теплообменнике 10 и нагревается до 27,2 С (81F) (поток 42 а), поскольку он обеспечивает охлаждение и частичную конденсацию исходного газа. Два нагретых потока, 41 а и 42 а, затем рекомбинируют как поток остаточного газа 39b при температуре 27,2 С (81F). Этот рекомбинированный поток затем повторно сжимают в две стадии. В первой стадии используют компрессор 13, приводимый в движение расширительной машиной 12. Во второй стадии компрессор 19, приводимый в движение дополнительным источником энергии, сжимает остаточный газ (поток 39 с) до давления линии потребления. После охлаждения в холодильнике 20 20 для выгрузки охлажденный поток 39 е делят на остаточный газообразный продукт (поток 47) и рецикловый поток 46, как описано ранее. Остаточный газообразный продукт (поток 47) течет в трубопровод для потребления (продажи) газа при 31,1 С (88F) и 58,45 кг/см 2 (835 psia). Суммарные данные скоростей потоков и расходов энергии для способа, иллюстрированного на фиг. 5, приводятся в табл. IV. Таблица IV Суммарные данные потоков (фунт-моль/ч) Поток 31 33 34 36 37 39 46 38 47 40 Выходы извлеченных продуктов Этан 95,00% Пропан 99,40% Бутаны+ 99,92% Мощность в лошадиных силах Компрессия остатка 3,960 Компрессия охлаждения 1,515 Всего 5,475 Основаны на округленных значениях скоростей потоков. Сравнение табл. III и IV показывает, что это осуществление данного изобретения (фиг. 5) способно обеспечить по существу такое же выделение продукта, как ранее показанное осуществление фиг. 3, хотя и требует более высоких мощностей (выгода) в лошадиных силах. Однако когда данное изобретение используют, как в примере 2, с применением части конденсированной жидкости для обогащения рециклового потока, преимущество в отношении устранения условий обледенения диоксида углерода далее повышается, по сравнению с осуществлением фиг. 3. Фиг. 6 представляет другой график зависимости между концентрацией диоксида углерода и температурой, причем линия 71, как и ранее, представляет равновесные условия для твердого и жидкого диоксида углерода в углеводородных смесях, подобные равновесным условиям, обнаруженным на стадиях фракционирования деметанизатора 18 на фиг. 1, 2, 3 и 5. Кривая 75 на фиг. 6 представляет условия для жидкостей на стадиях фракционирования деметанизатора 18 в данном изобретении, как указано на фиг. 5, и показывает коэффициент безопасности 1,45 между ожидаемыми рабочими условиями и условиями обледенения для способа фиг. 5. Таким образом, это осуществление 21 данного изобретения может допустить повышение концентрации диоксида углерода до 45% без риска обледенения. На практике это улучшение в коэффициенте безопасности обледенения могло быть использовано для выгоды путем работы деметанизатора при более низком давлении (т.е. при более низких температурах на стадиях фракционирования) для повышения уровней выделения компонента С 2+ без необходимости преодоления проблемы обледенения. Форма кривой 75 на фиг. 6 очень сходна с формой кривой 74 на фиг. 4. Основное отличие состоит в том, что до некоторой степени более высокие рабочие температуры стадий фракционирования деметанизатора на фиг. 5 обуславливаются влиянием более высоких концентраций более тяжелых углеводородов на температуры кипения жидкостей с образованием пузырьков в этом осуществлении, когда конденсированную жидкость используют для обогащения рециклового потока. Пример 3. Третье осуществление данного изобретения приводится на фиг. 7, где для дальнейшего повышения эффективности выделения в данном изобретении используют дополнительное оборудование. Состав исходного газа и условия,рассматриваемые в способе, представленном на фиг. 7, такие же, как в способах фиг. 1, 2, 3 и 5. В моделировании способа фиг. 7 схема деления исходного газа на потоки, охлаждения и разделения и схема обогащения рецикла по существу такие же, как схемы, использованные на фиг. 3. Различие лежит в расположении конденсированных жидкостей, выходящих из сепаратора 11 (поток 34). Вместо мгновенного расширения жидкого потока и подачи его непосредственно в башню фракционирования в месте подачи сырья, ниже середины колонны, можно использовать так называемый способ автоохлаждения для охлаждения части жидкостей таким образом, чтобы они могли стать эффективным сырьевым потоком для подачи в колонну выше середины колонны. Исходный газ поступает при 31,1 С (88F) и 58,80 кг/см 2 (840 psia) как поток 31 и делится на две части, поток 32 и поток 35. Поток 32,содержащий около 79% всего исходного газа,поступает в теплообменник 10 и охлаждается теплообменом с частью холодного остаточного газа при -32,2 С (-26F) (поток 42), жидкостями ребойлеров деметанизатора при -5,0 С (23F),жидкостями боковых ребойлеров деметанизатора при -49,4 С (-57F) и с внешним пропановым охлаждающим средством. Охлажденный поток 32 а поступает в сепаратор 11 при -38,9 С (-38F) и 57,75 кг/см 2 (825 psia), где пары (поток 33) отделяют от конденсированной жидкости (поток 34). Пары (поток 33) из сепаратора 11 поступают в рабочую расширительную машину 12, в которой из этой части сырья под высоким дав 001330 22 лением извлекают механическую энергию. Машина 12 расширяет пары по существу адиабатически от давления около 57,75 кг/см 2 (825 psia) до рабочего давления (приблизительно 20,93 кг/см 2 (299 psia) башни 18 фракционирования с рабочим расширительным охлаждением расширенного потока 33 а до температуры приблизительно -76,7 С (-106F). Расширенный и частично конденсированный поток 33 а затем подают в качестве сырья в колонну 18 дистилляции в точке подачи сырья в средней части колонны. Конденсированную жидкость (поток 34) из сепаратора 11 направляют в теплообменник 22,где она охлаждается до -81,7 С (-115F) (поток 34 а). Переохлажденный поток 34 а затем делят на две части, потоки 36 и 37. Поток 37 мгновенно расширяют через подходящее расширительное устройство, такое как расширительный клапан 23, до давления, незначительно превышающего рабочее давление башни 18 фракционирования. Во время расширения часть жидкости испаряется, охлаждая весь поток до температуры -85,6 С (-122F) (поток 37 а). Мгновенно расширенный поток 37 а затем направляют в теплообменник 22 для обеспечения охлаждения потока 34, как описано ранее. Получаемый нагретый поток 37b при температуре -42,8 С(-45F) после этого подают в башню 18 фракционирования в месте подачи сырья, ниже середины колонны. Другую часть переохлажденной жидкости (поток 36) также мгновенного расширяют через подходящее расширительное устройство, такое как расширительный клапан 14. Во время мгновенного расширения до рабочего давления деметанизатора (приблизительно 20,93 кг/см 2 (299 psia часть жидкости испаряется,охлаждая весь поток до температуры -86,1 С(-123F) (поток 36 а). Мгновенно расширенный поток 36 а затем направляют в башню 18 фракционирования в месте подачи сырья, выше середины колонны, выше места подачи рабочего расширенного потока 33 а. Что касается второй части (поток 35) исходного газа, остальные 21% исходного газа объединяют с частью остаточного газа под высоким давлением (поток 46), отведенной из основного остаточного потока (поток 39 е). Объединенный поток 38 поступает в теплообменник 15 и охлаждается до -28,56 С (-19F) теплообменом с другой частью холодного остаточного газа при -32,2 С (-26F) (поток 41) и с наружным пропановым охлаждающим средством. Частично охлажденный поток 38 а затем проходит через теплообменник 16 для теплообмена с холодным потоком дистилляции 39, имеющим температуру -97,8 С (-144F), где он далее охлаждается до -93,9 С (-137F) (поток 38b). Получаемый по существу конденсированный поток 38b затем мгновенно расширяют через подходящее расширительное устройство, такое как расширительный клапан 17, до рабочего давле 23 ния (приблизительно 20,93 кг/см 2 (299 psia башни 18 фракционирования. Во время расширения часть жидкости испаряется, приводя к охлаждению всего потока. В этом способе, показанном на фиг. 7, расширенный поток 38 с,выходящий из расширительного клапана 17,достигает температуры -103,60 С (-153F), и его подают в башню 18 фракционирования в качестве сырья, подаваемого через верх колонны. Часть паров (если они вообще имеются) потока 38 с объединяют с парами, появляющимися из верхней стадии фракционирования колонны с образованием потока 39 дистилляции, который выводят из верхнего участка башни. Жидкий продукт (поток 40) выходит из нижней части башни 18 при 7,8 С (46F) и проходит для последующей обработки и/или хранения. Холодный поток 39 дистилляции при-97,8 С (-144F) из верхней секции деметанизатора проходит противотоком к частично охлажденному объединенному потоку 38 а в теплообменнике 16, где он нагревается до -32,2 С(-26F) (поток 39 а), поскольку он обеспечивает дальнейшее охлаждение и существенную конденсацию потока 38b. Поток холодного остаточного газа 39 а затем делят на две части, потоки 41 и 42. Поток 41 проходит противотоком к смеси исходного газа и рециклового газа в теплообменнике 15 и нагревается до 26,1 С (79F)(поток 41 а), поскольку он обеспечивает охлаждение и частичную конденсацию объединенного потока 38. Поток 42 проходит противотоком к исходному газу в теплообменнике 10 и нагревается до 26,1 С (79F) (поток 42 а), поскольку он обеспечивает охлаждение и частичную конденсацию исходного газа. Два нагретых потока, 41 а и 42 а, затем рекомбинируют как поток остаточного газа 39b при температуре 26,1 С (79F). Этот рекомбинированный поток затем повторно сжимают в две стадии. В первой стадии используют компрессор 13, приводимый в движение расширительной машиной 12. Во второй стадии компрессор 19, приводимый в движение дополнительным источником энергии, сжимает остаточный газ (поток 39 с) до давления линии потребления. После охлаждения в холодильнике 20 для выгрузки охлажденный поток 39 е делят на остаточный газообразный продукт (поток 47) и рецикловый поток 46, как описано ранее. Остаточный газообразный продукт (поток 47) направляется в трубопровод для потребления газа при 31,1 С (88F) и 58,45 кг/см 2 (835 psia). Суммарные данные скоростей потоков и расходов энергии для способа, иллюстрированного на фиг. 7, приводятся в табл. V. Таблица V Суммарные данные потоков (фунт-моль/ч) Поток 31 32 35 33 Выходы извлеченных продуктов Этан 95,00% Пропан 99,50% Бутаны+ 99,93% Мощность в лошадиных силах Компрессия остатка 3,516 Компрессия охлаждения 1,483 Всего 4,999 Основаны на округленных значениях скоростей потоков. Сравнение табл. III и V показывает, что это осуществление данного изобретения (фиг. 7) способно обеспечить по существу такое же выделение продукта, как ранее показанное осуществление фиг. 3, даже при более низких потребностях (выгода) в лошадиных силах (т.е. приблизительно на 10% ниже, чем в способах известного уровня техники, показанных на фиг. 1 и 2). Кроме того, далее повышается преимущество в отношении предупреждения условий обледенения диоксида углерода, по сравнению со способами фиг. 3 и фиг. 5. Фиг. 8 представляет другой график зависимости между концентрацией диоксида углерода и температурой, причем линия 71, как и ранее, представляет условия равновесия для твердого и жидкого диоксида углерода в углеводородных смесях, подобные условиям равновесия, обнаруженным на стадиях фракционирования деметанизатора 18 на фиг. 1, 2, 3, 5 и 7. Кривая 76 на фиг. 8 представляет условия для жидкостей на стадиях фракционирования деметанизатора 18 в данном изобретении, как указано на фиг. 7, и показывает коэффициент безопасности 1,84 между ожидаемыми рабочими условиями и условиями обледенения для способа фиг. 7. Таким образом, это осуществление данного изобретения может допустить повышение концентрации диоксида углерода до 84% без риска обледенения. На практике это улучшение в коэффициенте безопасности обледенения могло быть использовано для получения преимущества путем работы деметанизатора при более низком давлении (т.е. при более низких температурах на стадиях фракционирования) для повышения уровней выделения компонента С 2+ без необходимости преодоления проблем обледенения. Концентрация диоксида углерода для кривой 76 на фиг. 8 значительно ниже, чем концентрация кривой 74 на фиг. 4. Это обусловлено абсорбцией диоксида углерода тяжелыми углеводородными компонентами в потоке 36 а, являющимся сырьем, 25 подаваемым выше середины колонны, препятствующей концентрированию диоксида углерода в верхней секции деметанизатора в способе фиг. 7 в таком количестве, в каком это происходит в предыдущих осуществлениях. Другие осуществления В соответствии с настоящим изобретением, обогащение рециклового потока более тяжелыми углеводородами можно осуществить различными путями. В осуществлениях фиг. 3 и 7 это обогащение осуществляют путем смешивания части исходного газа с рецикловым газом до любого охлаждения исходного газа. В осуществлении фиг. 5 обогащение осуществляют путем смешивания рециклового газа с частью конденсированной жидкости, которая получается после охлаждения исходного газа. Как показано на фиг. 9, вместо этого обогащение могло быть осуществлено путем смешивания рециклового газа с частью (поток 35) паров, оставшихся после охлаждения и частичной конденсации исходного сырья. Кроме того, обогащение, показанное на фиг. 9, могло быть повышено путем также смешивания всего количества или части конденсированной жидкости (поток 36), которая получается после охлаждения исходного газа. Остальную часть, если она вообще имеется,конденсированной жидкости (поток 37) можно использовать для охлаждения исходного газа или другого теплообменного действия до или после стадии расширения до поступления в деметанизатор.В некоторых осуществлениях разделение паров на части можно осуществить в сепараторе. Альтернативно, сепаратор 11 в способах, показанных на фиг. 9, может быть не нужен, если исходный газ относительно беден. Как указано на фиг. 10, обогащение может быть осуществлено также путем смешивания рециклового газа с частью исходного газа до охлаждения или после охлаждения, но до любого разделения жидкостей, которые могут быть конденсированы из исходного газа. Любую жидкость, которая конденсируется (поток 34) из исходного газа, можно расширить и направить в деметанизатор или можно использовать для охлаждения исходного газа или другого теплообменного действия до или после стадии расширения до поступления в деметанизатор. Сепаратор 11 в способах, показанных на фиг. 10, может быть не нужен, если исходный газ относительно беден. В зависимости от относительных температур и количеств отдельных потоков, могут быть объединены два или более сырьевых потока или их частей, и объединенный поток затем может быть загружен в месте загрузки в средней части колонки. Например, как показано на фиг. 9, остальную часть конденсированной жидкости (поток 37) можно мгновенно расширить расширительным клапаном 14, и затем весь или часть мгновенно расширенного потока 37 а объединить, по меньшей мере, с частью рабочего рас 001330 26 ширенного потока 33 а с образованием объединенного потока, который затем направляют в колонну 18 в месте загрузки в середине колонны. Аналогично этому, как показано на фиг. 10 и 11, все количество или часть мгновенно расширенного потока (поток 34 на фиг. 10, поток 36 а на фиг. 11) можно объединить, по меньшей мере, с частью рабочего расширенного потока 33 а с образованием объединенного потока, который затем подают в колонну 18 в месте загрузки в середине колонны. Примеры данного изобретения, представленные на фиг. 3, 5, 7, 9, 10 и 11, показывают отвод рециклового потока 46 после того, как поток дистилляции 39 был нагрет теплообменом с исходными потоками и был сжат до давления трубопровода. В зависимости от размера установки, стоимости, доступности оборудования и так далее может быть выгодно отвести рецикловый поток 46 после нагревания, но до сжатия,как показано на фиг. 12. В таком осуществлении можно использовать отдельные компрессор 24 и холодильник 25 разгрузки для повышения давления рециклового потока 46b, так чтобы его можно было затем объединить с частью (поток 35) исходного газа. Альтернативно, как показано на фиг. 13, рецикловый поток 46 можно отвести из потока 39 дистилляции либо до нагревания, либо до компрессии. Рецикловый поток 46 можно использовать для охлаждения части исходного газа, затем подачи в отдельные компрессор 24 и холодильник 25 разгрузки для повышения давления рециклового потока 46d, так чтобы его можно было объединить с частью(поток 35) исходного газа. Примеры, представленные здесь ранее, все предполагали использование данного изобретения, когда давления исходного газа и остаточного газа по существу были одинаковы. Однако в тех ситуациях, когда это другой случай, в соответствии с данным изобретением можно использовать увеличение потока с более низким давлением. Некоторые альтернативные способы применения данного изобретения в этих ситуациях приводятся в фиг. 14-16, показывающих увеличение потоков рециклового газа, исходного газа и конденсированных жидкостей соответственно. В соответствии с настоящим изобретением использование внешнего охлаждения для добавления к охлаждению, доступному для исходного газа от других потоков способа, может быть ненужным, особенно в случае исходного газа, более бедного, чем газ, использованный в примере 1. Использование и распределение жидкостей деметанизатора для теплообмена способа и конкретную расстановку теплообменников для охлаждения исходного газа следует оценивать для каждого конкретного применения, а также выбора потоков способа для конкретных теплообменных действий. 27 Жидкость под высоким давлением на фиг. 3 (поток 34) и первую часть жидкости под высоким давлением на фиг. 5 (поток 37) можно использовать для охлаждения исходного газа или другого теплообменного действия до или после стадии расширения и до подачи в деметанизатор. Как показано на фиг. 17, рабочий расширенный поток 33 а можно также использовать для охлаждения исходного газа или другого теплообменного действия до подачи в колонну. Способ согласно данному изобретению пригоден также для обработки газовых потоков,когда необходимо выделить только С 3 компоненты и более тяжелые углеводородные компоненты (отвод С 2-компонентов и более легких компонентов в остаточный газ). Из-за более высоких температурных рабочих условий способа, связанных с операцией выделения пропана (отвод этана), схема охлаждения исходного газа обычно отличается от схемы охлаждения случаев выделения этана, показанных на фиг. 3,5, 7 и 9-16. Фиг. 17 иллюстрирует типичное применение данного изобретения, когда требуется выделение только С 3-компонентов и более тяжелых углеводородных компонентов. При работе башни в качестве деэтанизатора (отвод этана) температуры ребойлеров башни значительно выше, чем при работе в качестве деметанизатора (выделение этана). Обычно это делает невозможным повторное испарение в башне с использованием исходного газа установки, как это типично делают для операции выделения этана. Поэтому обычно используют внешний источник тепла, затрачиваемого на испарение флегмы. Например, часть сжатого остаточного газа (поток 39d) можно иногда использовать для обеспечения тепла, затрачиваемого на испарение флегмы. В некоторых случаях часть жидкости, стекающей вниз из верхней, более холодной секции башни, можно отводить и использовать для охлаждения исходного газа в обменнике 10 и затем возвращать в башню в нижнюю,более теплую секцию башни, максимизируя выделение тепла из башни и минимизируя внешние тепловые потребности. Должно быть также понятно, что относительное количество сырья, обнаруженное в каждом отводе сырьевых потоков колонны, будет зависеть от нескольких факторов, включающих давление газа, состав исходного газа, количество тепла, которое можно экономично извлечь их сырья, и доступной мощности в лошадиных силах. Подача большего количества сырья в верхнюю часть колонны может повысить выделение при снижении энергии, выделяемой из расширяющей машины, тем самым повышая потребности повторного сжатия в лошадиных силах. Повышение относительно низкого уровня сырья в колонне снижает расход в лошадиных силах, но может также снизить выделение продукта. Положения подачи сырья в середине колонны, показанные на фиг. 3, 5 и 7, являются 28 предпочтительными местами подачи сырья для описанных рабочих условий способа. Однако относительные места подачи сырья в середине колонны могут изменяться в зависимости от состава сырья у впускного отверстия или других факторов, таких как желательные уровни выделения и количества жидкости, образованной во время охлаждения исходного газа. Фиг. 3, 5 и 7 представляют предпочтительные осуществления для указанных составов и давлений. Хотя расширение отдельного потока показано в конкретных расширительных устройствах, где целесообразно можно использовать альтернативные расширительные устройства. Например,условия могут гарантировать рабочее расширение по существу конденсированного потока(38b на фиг. 3 и 7, 38 а на фиг. 5). Хотя здесь были описаны осуществления данного изобретения, которые считаются предпочтительными его осуществлениями, специалистам в данной области должно быть понятно,что для них могут быть разработаны другие и дополнительные модификации, например, для адаптации данного изобретения для различных условий, типов сырья или других требований, в пределах существа данного изобретения, определенного следующей формулой изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ разделения газового потока, содержащего метан,С 2-компоненты,С 3 компоненты и более тяжелые углеводородные компоненты, на летучую остаточную газовую фракцию и относительно менее летучую фракцию, содержащую упомянутые С 2-компоненты,С 3-компоненты и более тяжелые углеводородные компоненты или упомянутые С 3 компоненты и более тяжелые углеводородные компоненты, включающий в себя охлаждение указанного газового потока под давлением для получения охлажденного потока, расширение охлажденного потока до более низкого давления, посредством чего он дополнительно охлаждается, и фракционирование дополнительно охлажденного потока при указанном более низком давлении для выделения компонентов указанной относительно менее летучей фракции,отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя разделение указанного газового потока до охлаждения на газообразные первый и второй потоки, удаление потока дистилляции из верхней области башни фракционирования и его нагревание, сжатие нагретого потока дистилляции до более высокого давления и последующее разделение его на указанную летучую остаточную газовую фракцию и сжатый рецикловый поток, объединение сжатого рециклового потока с указанным газообразным первым потоком с образованием объединенного потока,охлаждение объединенного потока для конденсации по существу всего потока, расширение по 29 существу конденсированного объединенного потока до указанного более низкого давления и подачу его в башню фракционирования в верхнем положении подачи сырья, охлаждение указанного газообразного второго потока под давлением, достаточным для его частичной конденсации, разделение частично конденсированного второго потока для получения парового потока и конденсированного потока, расширение указанного парового потока до указанного более низкого давления и подачу его в колонну дистилляции в первом положении подачи сырья в середине колонны в колонну дистилляции, в более нижнем участке башни фракционирования, расширение, по меньшей мере, части указанного конденсированного потока до указанного более низкого давления и подачу его в колонну дистилляции во втором положении подачи сырья в середине колонны, причем количество и давление указанного объединенного потока и количество и температура указанных потоков сырья, поступающих в колонну, эффективны для поддержания температуры верхних погонов башни на уровне, при котором выделяются основные части компонентов в указанной относительно менее летучей фракции. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя охлаждение неразделенного газового потока, достаточное для его частичной конденсации, разделение указанного частично конденсированного газового потока для обеспечения парового потока и конденсированного потока, объединение указанного сжатого рециклового потока, по меньшей мере, с частью указанного конденсированного потока для образования объединенного потока,расширение указанного парового потока до указанного более низкого давления и подачу его в колонну дистилляции в положении подачи сырья в середине колонны. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя охлаждение газового потока до разделения его на первый и второй потоки, расширение второго потока до указанного более низкого давления после разделения и подачу расширенного второго потока в колонну дистилляции в положении подачи сырья в середине колонны. 4. Способ по п.2, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя разделение указанного парового потока на газообразные первый и второй потоки, объединение указанного сжатого рециклового потока с упомянутым газообразным первым потоком для образования объединенного потока, расширение газообразного второго потока до указанного более низкого давления и подачу его в колонну дистилляции в первом положении подачи сырья в середине колонны и расширение, по меньшей мере,части указанного конденсированного потока до указанного менее низкого давления и подачу 30 его в колонну дистилляции во втором положении подачи сырья в середине колонны. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя объединение указанного сжатого рециклового потока с указанным газообразным первым потоком и, по меньшей мере, с частью указанного конденсированного потока для образования объединенного потока и расширение указанного газообразного второго потока до указанного более низкого давления и подачу его в колонну дистилляции в положении подачи сырья в середине колонны. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя охлаждение указанного газообразного второго потока и затем расширение его до указанного более низкого давления и подачу его в колонну дистилляции в положении подачи сырья в середине колонны. 7. Способ по п.3, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя охлаждение указанного второго потока, достаточное для его частичной конденсации, отделение указанного частично конденсированного второго потока для обеспечения парового потока и конденсированного потока, расширение указанного парового потока до указанного более низкого давления и подачу его в колонну дистилляции в первом положении подачи сырья в середине колонны и расширение, по меньшей мере, части указанного конденсированного потока до указанного более низкого давления и подачу его в колонну дистилляции во втором положении подачи сырья в середине колонны. 8. Способ по любому из пп.2 или 5, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя расширение, по меньшей мере, части указанного конденсированного потока до указанного более низкого давления и затем подачу его в колонну дистилляции во втором положении подачи сырья в середине колонны. 9. Способ по любому из пп.1, 4 или 7, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя охлаждение указанного конденсированного потока и затем разделение его на первую и вторую жидкие части до указанного расширения, расширение указанной первой жидкой части до указанного более низкого давления и затем подачу ее в указанную колонну в положении подачи сырья в середине колонны и расширение указанной второй жидкой части до указанного более низкого давления, и затем подачу ее в указанную колонну в положении подачи сырья выше середины колонны. 10. Способ по п.9, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя нагревание указанной расширенной первой жидкой части до подачи ее в колонну дистилляции. 11. Способ по п.9, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя расширение указанной первой жидкой части, направление 31 расширенной первой жидкой части для теплообмена с указанным конденсированным потоком и затем направление ее в указанную колонну в положении подачи сырья в середине колонны. 12. Способ по любому из пп.1, 2 или 7, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя нагревание, по меньшей мере, части указанного парового потока после расширения до указанного более низкого давления. 13. Способ по любому из пп.3-6, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя нагревание, по меньшей мере, части указанного второго потока после расширения до указанного более низкого давления. 14. Способ по любому из пп.1, 4 или 7, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя нагревание, по меньшей мере, части указанного расширенного конденсированного потока до подачи ее в колонну дистилляции. 15. Способ по любому из пп.2 или 5, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя расширение, по меньшей мере, части указанного конденсированного потока до указанного более низкого давления, нагревание расширенного потока и затем подачу его в колонну дистилляции во втором положении подачи сырья в середине колонны. 16. Способ по любому из пп.1 или 7, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя объединение, по меньшей мере, частей указанных расширенного парового потока и расширенного конденсированного потока для образования второго объединенного потока и затем подачу его в указанную колонну в положении подачи сырья в середине колонны. 17. Способ по п.2, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя расширение,по меньшей мере, части указанного конденсированного потока до указанного более низкого давления и объединение ее, по меньшей мере, с частью указанного расширенного парового потока для образования второго объединенного потока и затем подачу его в указанную колонну в положении подачи сырья в середине колонны. 18. Способ по п.4, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя объединение, по меньшей мере, частей указанных расширенного второго потока и расширенного конденсированного потока для образования второго объединенного потока и затем подачу его в указанную колонну в положении подачи сырья в середине колонны. 19. Способ по п.5, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя расширение,по меньшей мере, части указанного конденсированного потока до указанного более низкого давления и объединение ее, по меньшей мере, с частью указанного расширенного второго потока для образования второго объединенного потока и затем подачу его в указанную колонну в положении подачи сырья в середине колонны. 32 20. Способ по любому из пп.1 или 7, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя охлаждение указанного конденсированного потока и затем разделение его на первую и вторую жидкие части до указанного расширения, расширение первой жидкой части до указанного более низкого давления и затем подачу ее в указанную колонну в положении подачи сырья в середине колонны, расширение второй жидкой части до указанного более низкого давления и объединение ее, по меньшей мере, с частью указанного расширенного парового потока для образования второго объединенного потока и подачу его в указанную колонну в положении подачи сырья выше середины колонны. 21. Способ по п.20, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя нагревание указанной расширенной первой жидкой части до подачи ее в колонну дистилляции. 22. Способ по п.20, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя расширение указанной первой жидкой части, направление расширенного потока для теплообмена с указанным конденсированным потоком и затем подачу его в указанную колонну в положении подачи сырья в середине колонны. 23. Способ по п.4, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя охлаждение указанного конденсированного потока и затем разделение его на первую и вторую жидкие части до указанного расширения, расширение первой жидкой части до указанного более низкого давления и затем подачу ее в указанную колонну в положении подачи сырья в середине колонны, расширение второй жидкой части до указанного более низкого давления и объединение ее, по меньшей мере, с частью указанного расширенного второго потока для образования второго объединенного потока и подачу его в указанную колонну в положении подачи сырья выше середины колонны. 24. Способ по п.23, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя нагревание указанной расширенной первой жидкой части до подачи ее в колонну дистилляции. 25. Способ по п.23, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя расширение упомянутой первой жидкой части, направление ее для теплообмена с указанным конденсированным потоком и затем подачу ее в указанную колонну в положении подачи сырья в середине колонны. 26. Способ по любому из пп.1-25, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя разделение указанного нагретого потока дистилляции на указанную летучую остаточную газовую фракцию и рецикловый поток до сжатия, и после этого сжатие рециклового потока. 27. Способ по любому из пп.1-25, отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя разделение указанного потока дистилля 33 ции на указанную летучую остаточную газовую фракцию и рецикловый поток до нагревания и после этого сжатого рециклового потока. 28. Устройство для разделения газового потока, содержащего метан, С 2-компоненты, С 3 компоненты и более тяжелые углеводородные компоненты, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью разделения газа способом по любому из предыдущих пунктов и включает в себя первое охлаждающее средство для охлаждения указанного газового потока под давлением, установленное обеспечением охлажденного потока под давлением, первое расширительное средство, установленное с получением, по меньшей мере, части указанного охлажденного потока под давлением и расширения его до более низкого давления, посредством чего он дополнительно охлаждается, и башню фракционирования, соединенную с первым расширительным средством для получения из него дополнительно охлажденного потока, при этом устройство дополнительно содержит первое разделяющее средство, размещенное до указанного первого охлаждающего средства для разделения исходного газа на первый газовый поток и второй газовый поток, нагревающие средства, соединенные с башней фракционирования для получения потока дистилляции, поднимающегося в башне фракционирования, и нагревания его, средства сжатия, соединенные с указанными нагревающими средствами, для получения нагретого потока дистилляции и сжатия его, второе разделяющее средство, соединенное со средствами сжатия для получения указанного нагретого сжатого потока дистилляции и разделения его на летучую остаточную газовую фракцию и сжатый рецикловый поток,средство объединения, установленное для объединения сжатого рециклового потока и указанного первого газообразного потока в объединенный поток, вторые охлаждающие средства,соединенные с указанным средством объединения для получения указанного объединенного потока и его охлаждения, достаточного по существу для его конденсации, второе расширительное средство, соединенное с указанным вторым охлаждающим средством для получения по существу конденсированного объединенного потока и расширения его до указанного более низкого давления, и (далее) соединенное с указанной башней фракционирования для подачи указанного расширенного конденсированного объединенного потока в башню в верхнем положении подачи сырья, причем указанное первое охлаждающее средство соединено с указанным первым разделяющим средством для получения указанного второго газообразного потока и охлаждения его под давлением, достаточным для его частичной конденсации, средство сепарации, соединенное с указанным первым охлаждающим средством для получения указанного частично конденсированного второго потока и 34 разделения его на паровой поток и конденсированный поток, причем первое расширительное средство соединено с указанным средством сепарации для получения указанного парового потока и расширения его до указанного более низкого давления и (далее) соединено с колонной дистилляции в нижней части башни фракционирования для подачи указанного расширенного парового потока в колонну дистилляции у первого положения подачи сырья в середине колонны, причем третье расширительное средство соединено с указанным средством сепарации для получения указанного конденсированного потока и расширения его до указанного более низкого давления и (далее) соединено с колонной дистилляции для подачи указанного расширенного конденсированного потока в колонну дистилляции во втором положении подачи сырья в середине колонны, и средство контроля, адаптированное для регулирования давления указанного объединенного потока и количеств и температур указанных объединенного потока, второго потока и конденсированного потока для поддержания верхних погонов при температуре, обеспечивающей выделение основных частей компонентов в указанной относительно менее летучей фракции. 29. Устройство по п.28, отличающееся тем,что первое охлаждающее средство расположено для охлаждения неразделенного исходного газа при давлении, достаточном для его частичной конденсации, средство сепарации соединено с первым охлаждающим средством для получения частично конденсированного исходного потока и его разделения на паровой поток и конденсированный поток, средство объединения соединено для объединения указанного сжатого рециклового потока и, по меньшей мере, части указанного конденсированного потока в объединенный поток и средство контроля адаптировано для регулирования давления указанного объединенного потока и количеств и температур указанных объединенного потока и парового потока для поддержания верхних погонов колонны при температуре, обеспечивающей выделение основных частей компонентов в указанной относительно менее летучей фракции. 30. Устройство по п.28, отличающееся тем,что указанное первое охлаждающее средство соединено с первым указанным разделяющим средством для получения указанного второго газообразного потока и охлаждения его под давлением, указанное первое расширительное средство соединено с первым охлаждающим средством для получения указанного охлажденного второго потока и расширения его до указанного более низкого давления и (далее) соединено с колонной дистилляции для подачи указанного расширенного второго потока в колонну дистилляции в положении подачи сырья в середине колонны, и средство контроля адапти 35 ровано для регулирования давления указанного объединенного потока и количеств и температур указанных объединенного потока и второго потока для поддержания верхних погонов колонны при температуре, обеспечивающей выделение основных частей компонентов в указанной относительно менее летучей фракции. 31. Устройство по п.28, отличающееся тем,что теплообменное средство соединено с указанным средством сепарации для получения указанного конденсированного потока и охлаждения его, третье разделяющее средство соединено с указанным теплообменным средством для получения указанного охлажденного конденсированного потока и разделения его на первый жидкий поток и второй жидкий поток,третье расширительное средство соединено с указанным разделяющим средством для получения указанного первого жидкого потока и расширения его до указанного более низкого давления и далее соединено с упомянутыми теплообменным средством для нагревания указанного расширенного первого жидкого потока 36 и посредством этого обеспечения охлаждения для указанного конденсированного потока; причем теплообменное средство далее соединено с колонной дистилляции для подачи указанного нагретого расширенного первого жидкого потока в колонну дистилляции во втором положении подачи сырья в середине колонны, четвертое расширительное средство соединено с третьим разделяющим средством для получения указанного второго жидкого потока и расширения его до указанного более низкого давления и (далее) соединено с колонной дистилляции в месте подачи сырья выше середины колонны, и средство контроля адаптировано для регулирования давления упомянутого объединенного потока и количеств и температур указанных объединенного потока, второго потока, первого жидкого потока и второго жидкого потока для поддержания верхних погонов колонны при температуре, обеспечивающей выделение основных частей компонентов в указанной относительно менее летучей фракции.

МПК / Метки

МПК: F25J 3/02

Метки: газового, потока, разделения, способ, устройство

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/27-1330-sposob-i-ustrojjstvo-dlya-razdeleniya-gazovogo-potoka.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ и устройство для разделения газового потока</a>

Похожие патенты