JP2869358B2 - 供給材料ガスからのエチレン回収法 - Google Patents
供給材料ガスからのエチレン回収法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は軽質ガスからエチレンを
低温で回収すること、詳述すれば前記回収に必要なさら
に有効な寒冷を供給する改良混合冷媒のサイクルに関す
るものである。
低温で回収すること、詳述すれば前記回収に必要なさら
に有効な寒冷を供給する改良混合冷媒のサイクルに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】エチレンの粗軽量炭化水素ガス混合物か
らの回収は経済的に重要な方法であるが、高エネルギー
集約型方法である。極低温分離法が一般に使用される
が、大量の低温の寒冷を必要とし、この寒冷を供給する
正味電力の削減の方法を不断に開発することが石油化学
業界にとって重要である。
らの回収は経済的に重要な方法であるが、高エネルギー
集約型方法である。極低温分離法が一般に使用される
が、大量の低温の寒冷を必要とし、この寒冷を供給する
正味電力の削減の方法を不断に開発することが石油化学
業界にとって重要である。
【０００３】エチレンは、軽質ガス混合物たとえば、様
々な濃度の水素、メタン、エチレン、プロパン、プロピ
レンや少量のより高級な炭化水素、窒素やその他微量成
分を含む炭化水素分解装置からの分解ガスから回収でき
る。このような混合物の凝縮や精留に必要な寒冷は普
通、周囲冷却水、閉サイクルのプロピレン−エチレンシ
ステムと、分離工程で生産される加圧軽質ガスの仕事膨
脹もしくはジュール・トムソン膨脹により逐次温度を低
くして供給できる。代表的米国特許第３，６７５，４３
５号、第４，００２，０４２号、第４，１６３，６５２
号、第４，６２９，４８４号、第４，９００，３４７号
と第５，０３５，７３２号で特徴とされるような形式を
用いる数多くの設計が開発されてきた。
々な濃度の水素、メタン、エチレン、プロパン、プロピ
レンや少量のより高級な炭化水素、窒素やその他微量成
分を含む炭化水素分解装置からの分解ガスから回収でき
る。このような混合物の凝縮や精留に必要な寒冷は普
通、周囲冷却水、閉サイクルのプロピレン−エチレンシ
ステムと、分離工程で生産される加圧軽質ガスの仕事膨
脹もしくはジュール・トムソン膨脹により逐次温度を低
くして供給できる。代表的米国特許第３，６７５，４３
５号、第４，００２，０４２号、第４，１６３，６５２
号、第４，６２９，４８４号、第４，９００，３４７号
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用いる数多くの設計が開発されてきた。
【０００４】閉サイクル混合冷媒システムは１つ以上の
上述の寒冷法と一体にして使用し、エチレン回収の全エ
ネルギー効率を改善できる。このようなシステムの混合
冷媒は典型的例としてメタン、エタン、エチレン、プロ
パン、プロピレンと、任意的に他の軽質成分からなる。
混合冷媒は、熱力学的に単一冷媒システムに比較してず
っと効率のよい熱交換システムの設計を可能にする規定
の温度範囲に亘って好ましい特性を示すものである。
上述の寒冷法と一体にして使用し、エチレン回収の全エ
ネルギー効率を改善できる。このようなシステムの混合
冷媒は典型的例としてメタン、エタン、エチレン、プロ
パン、プロピレンと、任意的に他の軽質成分からなる。
混合冷媒は、熱力学的に単一冷媒システムに比較してず
っと効率のよい熱交換システムの設計を可能にする規定
の温度範囲に亘って好ましい特性を示すものである。
【０００５】米国特許第４，０７２，４８５号は天然ガ
ス処理工場で、あるいは１つ以上の部分凝縮段階を用い
るエチレン工場の極低温部で低レベルの寒冷を供給して
供給材料ガスを冷却する混合冷媒サイクルにつき記述し
ている。このサイクルでは、混合冷媒を周囲温度に近い
冷却水もしくは空気で部分凝縮し、その後、＋５０°Ｆ
（１０℃）の温度で全体を凝縮して、いくつかのレベル
のプロパンもしくはプロピレン寒冷を用いて過冷する。
エチレン工場で使用する場合、前記混合冷媒をその後、
−４０°Ｆ乃至−１４８°Ｆ（−４０℃乃至−１００
℃）の温度範囲に亘る寒冷の供給に用いる、すなわち、
それが取って代わる前記エチレン寒冷と同一の温度範囲
にそれを限定する。エチレン工場で使用するこのサイク
ルのさらに特有の実施例はハイドロカーボン．プロセシ
ングの１９７６年１０月号の第１２９乃至１３１頁のビ
クターカイザーほかによる論文“ミックスト．レフリジ
ャラント．フォア．エチレン”に記述されている。
ス処理工場で、あるいは１つ以上の部分凝縮段階を用い
るエチレン工場の極低温部で低レベルの寒冷を供給して
供給材料ガスを冷却する混合冷媒サイクルにつき記述し
ている。このサイクルでは、混合冷媒を周囲温度に近い
冷却水もしくは空気で部分凝縮し、その後、＋５０°Ｆ
（１０℃）の温度で全体を凝縮して、いくつかのレベル
のプロパンもしくはプロピレン寒冷を用いて過冷する。
エチレン工場で使用する場合、前記混合冷媒をその後、
−４０°Ｆ乃至−１４８°Ｆ（−４０℃乃至−１００
℃）の温度範囲に亘る寒冷の供給に用いる、すなわち、
それが取って代わる前記エチレン寒冷と同一の温度範囲
にそれを限定する。エチレン工場で使用するこのサイク
ルのさらに特有の実施例はハイドロカーボン．プロセシ
ングの１９７６年１０月号の第１２９乃至１３１頁のビ
クターカイザーほかによる論文“ミックスト．レフリジ
ャラント．フォア．エチレン”に記述されている。
【０００６】米国特許第４，７２０，２９３号は、混合
冷媒サイクルを用いて製油所オフガスからエチレンを回
収する方法を記述している。この方法では、前記混合冷
媒を単一熱交換器で、＋６０°Ｆ乃至−８５°Ｆ（約＋
１５．６℃乃至−６５℃）の比較的暖かい温度範囲に亘
って利用する。より低い温度レベルでの寒冷を、分離し
たエタンを低分圧と高全圧で蒸発させることと、典型的
例として前記エタンと共に燃料として取り除かれる軽質
ガスを仕事膨脹させることで供給する。
冷媒サイクルを用いて製油所オフガスからエチレンを回
収する方法を記述している。この方法では、前記混合冷
媒を単一熱交換器で、＋６０°Ｆ乃至−８５°Ｆ（約＋
１５．６℃乃至−６５℃）の比較的暖かい温度範囲に亘
って利用する。より低い温度レベルでの寒冷を、分離し
たエタンを低分圧と高全圧で蒸発させることと、典型的
例として前記エタンと共に燃料として取り除かれる軽質
ガスを仕事膨脹させることで供給する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来法技術で
は、供給材料ガス冷却と脱メタン処理を４５０乃至６５
０ｐｓｉａ（３１００〜４４８０kPa （絶対圧））の範
囲の圧力で行って、高エチレン回収率（９９％以上）を
達成する必要がある。それはプロピレン／エチレンカス
ケードシステムが供給材料ガスの冷却と、脱メタン塔凝
縮器の冷却に−１５０°Ｆ（約−１０１℃）以下の寒冷
を供給できないからである。エチレン工場において他の
プロセス流れで生産できる−１５０°Ｆ（約−１０１
℃）以下に供給材料を冷却する寒冷の量は、たとえば回
収された高圧水素の量と燃料システムの圧力といった運
転上の制約によって制限される。これらの制約が生成で
きる膨脹器寒冷の量を制限し、そしてこれがエチレンの
回収率を制限してしまう。エチレンの大部分を−１５０
°Ｆ（約−１０１℃）以上の温度で凝縮できるように、
また残存エチレンの大部分を凝縮させ、そして脱メタン
塔オーバーヘッド蒸気中のエチレンの損失を低減できる
ように、４５０乃至６００ｐｓｉａ（３１００〜４１４
０kPa （絶対圧））の圧力が供給材料ガス冷却の一連の
部分また前記脱エタ ン塔にも必要である。
は、供給材料ガス冷却と脱メタン処理を４５０乃至６５
０ｐｓｉａ（３１００〜４４８０kPa （絶対圧））の範
囲の圧力で行って、高エチレン回収率（９９％以上）を
達成する必要がある。それはプロピレン／エチレンカス
ケードシステムが供給材料ガスの冷却と、脱メタン塔凝
縮器の冷却に−１５０°Ｆ（約−１０１℃）以下の寒冷
を供給できないからである。エチレン工場において他の
プロセス流れで生産できる−１５０°Ｆ（約−１０１
℃）以下に供給材料を冷却する寒冷の量は、たとえば回
収された高圧水素の量と燃料システムの圧力といった運
転上の制約によって制限される。これらの制約が生成で
きる膨脹器寒冷の量を制限し、そしてこれがエチレンの
回収率を制限してしまう。エチレンの大部分を−１５０
°Ｆ（約−１０１℃）以上の温度で凝縮できるように、
また残存エチレンの大部分を凝縮させ、そして脱メタン
塔オーバーヘッド蒸気中のエチレンの損失を低減できる
ように、４５０乃至６００ｐｓｉａ（３１００〜４１４
０kPa （絶対圧））の圧力が供給材料ガス冷却の一連の
部分また前記脱エタ ン塔にも必要である。
【０００８】改善された混合冷媒サイクルを在来型の中
間ならびに低温の寒冷と組み合わせるとエチレンの回収
に要するエネルギーがさらに低減できる見込みがある。
詳述すれば、冷却の効率を高エチレン回収率に必要な最
低温度レベルで改善することが望ましい。下記で記述さ
れ、特許請求の範囲で規定される本発明は、９９％以上
のエチレン回収率にとって特に有利な改良混合冷媒サイ
クルを提供する。
間ならびに低温の寒冷と組み合わせるとエチレンの回収
に要するエネルギーがさらに低減できる見込みがある。
詳述すれば、冷却の効率を高エチレン回収率に必要な最
低温度レベルで改善することが望ましい。下記で記述さ
れ、特許請求の範囲で規定される本発明は、９９％以上
のエチレン回収率にとって特に有利な改良混合冷媒サイ
クルを提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】エチレンを、エチレン、
水素ならびにＣ1 乃至Ｃ3 の炭化水素を含む供給材料ガ
スから回収する方法は、前記供給材料ガスの圧縮工程に
続いて、この圧縮供給材料ガスを冷却してその一部を凝
縮する工程と、この供給材料ガスの凝縮液を１つ以上の
脱メタン塔で精留して、主として水素とメタンを含む軽
質オーバーヘッド生成物を回収する工程と、前記脱メタ
ン塔底液の流れを精留して、エチレン生成物とＣ2 およ
び重質炭化水素を含む流れを回収する工程を含む。典型
的例として、最終エチレン回収熱交換器からの水素−メ
タン蒸気流れの少くとも一部分を水素回収部に送り、高
純度水素生成物とメタンに富んだ１つ以上の流れを生成
させる。
水素ならびにＣ1 乃至Ｃ3 の炭化水素を含む供給材料ガ
スから回収する方法は、前記供給材料ガスの圧縮工程に
続いて、この圧縮供給材料ガスを冷却してその一部を凝
縮する工程と、この供給材料ガスの凝縮液を１つ以上の
脱メタン塔で精留して、主として水素とメタンを含む軽
質オーバーヘッド生成物を回収する工程と、前記脱メタ
ン塔底液の流れを精留して、エチレン生成物とＣ2 およ
び重質炭化水素を含む流れを回収する工程を含む。典型
的例として、最終エチレン回収熱交換器からの水素−メ
タン蒸気流れの少くとも一部分を水素回収部に送り、高
純度水素生成物とメタンに富んだ１つ以上の流れを生成
させる。
【００１０】エチレン回収のための寒冷を、メタン、エ
タン、エチレン、プロパンおよびプロピレンからなる群
より選ばれる２つ以上の成分を含む混合冷媒蒸気の圧縮
工程と、得られた圧縮蒸気を冷却して、凝縮混合冷媒流
れを作る工程を含む本発明の改良サイクルで供給するこ
とができる。前記凝縮混合冷媒流れを、１つ以上の低温
プロセス流れとの間接熱交換により過冷して、過冷混合
冷媒を作る。前記過冷混合冷媒の第１の部分をフラッシ
ュして、脱メタン塔の少なくとも一つのもののために間
接熱交換によりオーバーヘッド凝集器の寒冷を供給する
のに使用し、そしてこの間接熱交換で前記過冷混合冷媒
の第１の部分を加温し、少くともそれを部分的に気化さ
せる。前記過冷混合冷媒の第２の部分をフラッシュさせ
て、供給材料ガスを間接熱交換により冷却し一部分を凝
縮させるのに必要とされる寒冷の 少なくとも一部分を供
給し、そしてこの間接熱交換で前記過冷混合冷媒の第２
の部分を加温し、少くとも一部分を蒸発させる。なるべ
くなら前記供給材料ガスの冷却と凝縮を１つ以上のデフ
レグメーターで行うが、しかし、別の例として１つ以上
の部分凝縮器を用いることもできる。前記混合冷媒の第
１と第２の部分の加温された蒸気は、寒冷サイクルを完
了するため合流されて圧縮される。
タン、エチレン、プロパンおよびプロピレンからなる群
より選ばれる２つ以上の成分を含む混合冷媒蒸気の圧縮
工程と、得られた圧縮蒸気を冷却して、凝縮混合冷媒流
れを作る工程を含む本発明の改良サイクルで供給するこ
とができる。前記凝縮混合冷媒流れを、１つ以上の低温
プロセス流れとの間接熱交換により過冷して、過冷混合
冷媒を作る。前記過冷混合冷媒の第１の部分をフラッシ
ュして、脱メタン塔の少なくとも一つのもののために間
接熱交換によりオーバーヘッド凝集器の寒冷を供給する
のに使用し、そしてこの間接熱交換で前記過冷混合冷媒
の第１の部分を加温し、少くともそれを部分的に気化さ
せる。前記過冷混合冷媒の第２の部分をフラッシュさせ
て、供給材料ガスを間接熱交換により冷却し一部分を凝
縮させるのに必要とされる寒冷の 少なくとも一部分を供
給し、そしてこの間接熱交換で前記過冷混合冷媒の第２
の部分を加温し、少くとも一部分を蒸発させる。なるべ
くなら前記供給材料ガスの冷却と凝縮を１つ以上のデフ
レグメーターで行うが、しかし、別の例として１つ以上
の部分凝縮器を用いることもできる。前記混合冷媒の第
１と第２の部分の加温された蒸気は、寒冷サイクルを完
了するため合流されて圧縮される。
【００１１】前記混合冷媒の過冷に必要な低温プロセス
流れの１つは前記過冷混合冷媒の第３の部分のフラッシ
ュと蒸発により供給でき、そして加温された蒸気は前記
混合冷媒の第１と第２の部分と合流させて寒冷サイクル
を完成させる。別の１つ以上の低温プロセス流れを、前
記１つ以上の脱メタン塔からの軽質オーバーヘッド生成
物乃至前記水素回収部で処理されない水素とメタンを仕
事膨脹させることで供給できる。追加の低温プロセス流
れたとえば前記水素回収部からの水素流れとメタンに富
んだ流れも混合冷媒の過冷に用いることができる。
流れの１つは前記過冷混合冷媒の第３の部分のフラッシ
ュと蒸発により供給でき、そして加温された蒸気は前記
混合冷媒の第１と第２の部分と合流させて寒冷サイクル
を完成させる。別の１つ以上の低温プロセス流れを、前
記１つ以上の脱メタン塔からの軽質オーバーヘッド生成
物乃至前記水素回収部で処理されない水素とメタンを仕
事膨脹させることで供給できる。追加の低温プロセス流
れたとえば前記水素回収部からの水素流れとメタンに富
んだ流れも混合冷媒の過冷に用いることができる。
【００１２】本発明の別の実施例では、過冷混合冷媒を
低温供給材料凝縮域からの部分気化させた混合冷媒が寒
冷の一部分を高温供給材料凝縮域に供給してさらなる分
離用に２つの凝縮供給材料液体流れを提供する直列にし
た２つの供給材料凝縮域に供給する。なるべくなら、前
記２つの凝縮域はデフレグメーターを用いるが、別の例
として部分凝縮器を利用できる。部分凝縮器とデフレグ
メーターの組合せを用いても差支えなく、必要に応じて
３つ以上の供給材料凝縮域を直列にして使用してもよ
い。
低温供給材料凝縮域からの部分気化させた混合冷媒が寒
冷の一部分を高温供給材料凝縮域に供給してさらなる分
離用に２つの凝縮供給材料液体流れを提供する直列にし
た２つの供給材料凝縮域に供給する。なるべくなら、前
記２つの凝縮域はデフレグメーターを用いるが、別の例
として部分凝縮器を利用できる。部分凝縮器とデフレグ
メーターの組合せを用いても差支えなく、必要に応じて
３つ以上の供給材料凝縮域を直列にして使用してもよ
い。
【００１３】本発明の基本的特徴は、供給材料を冷却す
る一連の機器と下流分離装置を１５０乃至４００ｐｓｉ
ａ（１０３０〜２７６０kPa （絶対圧））の圧力範囲で
有利に運転でき、それにより十分なエチレン回収率を、
前記下流分離装置でより低い寒冷条件とより安い資本経
費で達成できる点である。
る一連の機器と下流分離装置を１５０乃至４００ｐｓｉ
ａ（１０３０〜２７６０kPa （絶対圧））の圧力範囲で
有利に運転でき、それにより十分なエチレン回収率を、
前記下流分離装置でより低い寒冷条件とより安い資本経
費で達成できる点である。
【００１４】
【作用】代表的エチレン回収法では、水素、メタン、エ
タン、エチレン、プロパン、プロピレンならびに少量の
他の軽質成分からなる供給材料ガスを圧縮し、冷却し、
そして単段凝縮器で、あるいは別の方法として、凝縮工
程中に数段分の分離を行う１つ以上のデフレグメーター
で凝縮する。凝縮液を軽質ガスから分離して、主として
メタンと水素を含む軽質ガスオーバーヘッドと、Ｃ 2 と
Ｃ3 炭化水素分の多い底部流とを回収する１つ以上の脱
メタン塔に送る。この炭化水素流れをさらに精留して高
純度エチレン製品、エタン分の多い副産物と、Ｃ3 と重
質炭化水素の流れを生じさせる。
タン、エチレン、プロパン、プロピレンならびに少量の
他の軽質成分からなる供給材料ガスを圧縮し、冷却し、
そして単段凝縮器で、あるいは別の方法として、凝縮工
程中に数段分の分離を行う１つ以上のデフレグメーター
で凝縮する。凝縮液を軽質ガスから分離して、主として
メタンと水素を含む軽質ガスオーバーヘッドと、Ｃ 2 と
Ｃ3 炭化水素分の多い底部流とを回収する１つ以上の脱
メタン塔に送る。この炭化水素流れをさらに精留して高
純度エチレン製品、エタン分の多い副産物と、Ｃ3 と重
質炭化水素の流れを生じさせる。
【００１５】本質的にすべてのエチレン工場はエチレン
プロピレンカスケード寒冷システムを用いて、前記エチ
レン工場で必要とされる寒冷の大部分を供給する。プロ
ピレン（高レベル）寒冷の大部分は前記工場の初期供給
材料の予備冷却および精留部でいくつかの圧力／温度レ
ベルで用いられて、供給材料を周囲温度から約−３５°
Ｆ（約−３７℃）に冷却しそして前記エチレン冷媒を約
−３０°Ｆ（約−３４℃）の温度で凝縮させる。同様
に、前記エチレン（低レベル）寒冷は工場の極低温部で
いくつかの圧力／温度レベルで用いられて前記供給材料
を−３５°Ｆ（約−３７℃）から約−１４５°Ｆ（約−
９８℃）の温度に冷却して、脱メタン塔へのエチレンの
大部分を液体の形に凝縮し、そして脱メタン塔オーバー
ヘッド凝縮器で約−１５０°Ｆ（約−１０１℃）の温度
で脱メタン塔に還流を供給する。エチレンは通常、エチ
レン圧縮機の吸込みでは大気圧未満になるので−１５０
°Ｆ（約−１０１℃）の寒冷の供給には用いられない。
供給材料からの残存エチレンの凝縮のための−１５０°
Ｆ（約−１０１℃）以下の温度の寒冷は、排気される軽
質ガス、Ｈ2 とメタンの仕事膨脹乃至エチレン冷媒によ
り凝縮されたメタン冷媒の蒸発によるかして主として供
給される。仕事膨脹ガスは通常燃料として用いられ、主
として前記脱メタン塔からの大部分がメタンであるオー
バーヘッド蒸気と、大部分がＨ2 とメタンであり、前記
エチレン工場のＨ2 回収部で処理されない未凝縮供給材
料ガスからなる。
プロピレンカスケード寒冷システムを用いて、前記エチ
レン工場で必要とされる寒冷の大部分を供給する。プロ
ピレン（高レベル）寒冷の大部分は前記工場の初期供給
材料の予備冷却および精留部でいくつかの圧力／温度レ
ベルで用いられて、供給材料を周囲温度から約−３５°
Ｆ（約−３７℃）に冷却しそして前記エチレン冷媒を約
−３０°Ｆ（約−３４℃）の温度で凝縮させる。同様
に、前記エチレン（低レベル）寒冷は工場の極低温部で
いくつかの圧力／温度レベルで用いられて前記供給材料
を−３５°Ｆ（約−３７℃）から約−１４５°Ｆ（約−
９８℃）の温度に冷却して、脱メタン塔へのエチレンの
大部分を液体の形に凝縮し、そして脱メタン塔オーバー
ヘッド凝縮器で約−１５０°Ｆ（約−１０１℃）の温度
で脱メタン塔に還流を供給する。エチレンは通常、エチ
レン圧縮機の吸込みでは大気圧未満になるので−１５０
°Ｆ（約−１０１℃）の寒冷の供給には用いられない。
供給材料からの残存エチレンの凝縮のための−１５０°
Ｆ（約−１０１℃）以下の温度の寒冷は、排気される軽
質ガス、Ｈ2 とメタンの仕事膨脹乃至エチレン冷媒によ
り凝縮されたメタン冷媒の蒸発によるかして主として供
給される。仕事膨脹ガスは通常燃料として用いられ、主
として前記脱メタン塔からの大部分がメタンであるオー
バーヘッド蒸気と、大部分がＨ2 とメタンであり、前記
エチレン工場のＨ2 回収部で処理されない未凝縮供給材
料ガスからなる。
【００１６】上述の在来法技術では、供給材料の冷却と
脱メタン処理は４５０乃至６５０ｐｓｉａ（３１００〜
４４８０kPa （絶対圧））の範囲の圧力で行って、高エ
チレン回収率（９９％以上）を達成する必要がある。そ
れは前記プロピレン／エチレンカスケードシステムが供
給材料ガスの冷却と、脱メタン塔凝縮器の冷却用に−１
５０°Ｆ（約−１０１℃）以下の温度の寒冷を供給でき
ないからである。エチレン工場で他のプロセス流れから
作ることができる−１５０°Ｆ（約−１０１℃）以下の
温度に供給材料を冷却する寒冷量は、たとえば回収され
る高圧水素の量や燃料システム圧といった運転上の制約
で制限される。これらの制約は生成できる膨脹器の寒冷
量を制限し、そしてこれがエチレンの回収率を制限して
しまう。エチレンの大部分を−１５０°Ｆ（約−１０１
℃）以上の温度で凝縮できるように、またより冷い温度
の十分な燃料ガスの膨脹による寒冷を利用して残存のエ
チレンの大部分を凝縮し、また脱メタン塔オーバーヘッ
ド蒸気へのエチレンの損失を低減できるように、４５０
乃至６５０ｐｓｉａ（３１００〜４４８０kPa （絶対
圧））の圧力が供給材料ガスを冷却する一連の機器に
も、また脱メタン塔にも必要である。
脱メタン処理は４５０乃至６５０ｐｓｉａ（３１００〜
４４８０kPa （絶対圧））の範囲の圧力で行って、高エ
チレン回収率（９９％以上）を達成する必要がある。そ
れは前記プロピレン／エチレンカスケードシステムが供
給材料ガスの冷却と、脱メタン塔凝縮器の冷却用に−１
５０°Ｆ（約−１０１℃）以下の温度の寒冷を供給でき
ないからである。エチレン工場で他のプロセス流れから
作ることができる−１５０°Ｆ（約−１０１℃）以下の
温度に供給材料を冷却する寒冷量は、たとえば回収され
る高圧水素の量や燃料システム圧といった運転上の制約
で制限される。これらの制約は生成できる膨脹器の寒冷
量を制限し、そしてこれがエチレンの回収率を制限して
しまう。エチレンの大部分を−１５０°Ｆ（約−１０１
℃）以上の温度で凝縮できるように、またより冷い温度
の十分な燃料ガスの膨脹による寒冷を利用して残存のエ
チレンの大部分を凝縮し、また脱メタン塔オーバーヘッ
ド蒸気へのエチレンの損失を低減できるように、４５０
乃至６５０ｐｓｉａ（３１００〜４４８０kPa （絶対
圧））の圧力が供給材料ガスを冷却する一連の機器に
も、また脱メタン塔にも必要である。
【００１７】本発明は、脱メタン塔オーバーヘッド凝縮
器の負荷用と供給材料の冷却ならびに凝縮用に冷媒を過
冷状態で用いることで効率のよい低レベルの寒冷を供給
する改良閉ループ混合冷媒サイクルを利用する。約−３
０°Ｆ乃至−６０°Ｆ（約−３４℃乃至−５１℃）の温
度と、１５乃至５０ｐｓｉａ（１０３〜３４５kPa （絶
対圧））（なるべくなら２０乃至３５ｐｓｉａ（１３８
〜２４１kPa （絶対圧））の圧力の、主としてメタン、
エタンもしくはエチレンとプロパンもしくはプロピレン
からなる混合冷媒を２５０乃至５００ｐｓｉａ（１７２
０〜３４５０kPa （絶対圧））（なるべくなら３００乃
至４５０ｐｓｉａ（２７００〜３１００kPa （絶対
圧））の圧力に圧縮し、そして冷却水もしくは空気を用
い、本質的には凝縮をしないで周囲温度に冷却する。混
合冷媒蒸気をその後、複数レベルのプロパンもしくはプ
ロピレン冷媒を用いて約−２０°Ｆ乃至−５０°Ｆ（約
−２９℃乃至−４６℃）の温度に冷却して前記混合冷媒
流れの少くとも８０％、なるべくなら全量を凝縮する。
混合冷媒液と、蒸気が僅かでもある場合、その蒸気をそ
の後、エチレン工場の前記Ｈ2 回収部から戻ってくる低
温のＨ 2 流れとメタン流れにより、また前記Ｈ2 回収部
で処理されない脱メタン塔のオーバーヘッドからの膨脹
軽質ガス乃至未凝縮供給材料ガスにより供給される寒冷
の過半量で−１７５°Ｆ乃至−２２５°Ｆ（約−１１５
℃乃至−１４３℃）の温度に過冷する。これらの流れ
は、典型的例として−１７５°Ｆ乃至−２３５°Ｆ（約
−１１５℃乃至−１４８℃）の温度範囲で混合冷媒過冷
器に入り、寒冷の回収を最大にするため可能な限り加温
される。前記過冷混合冷媒液の一部分をフラッシュして
低圧たとえば１５乃至５０ｐｓｉａ（１０３〜３４５kP
a （絶対圧））にし、必要に応じて前記混合冷媒過冷器
で再加温して、前記過冷器の寒冷量を有効に釣合わせる
か、あるいは生成される寒冷の量を増加させる。
器の負荷用と供給材料の冷却ならびに凝縮用に冷媒を過
冷状態で用いることで効率のよい低レベルの寒冷を供給
する改良閉ループ混合冷媒サイクルを利用する。約−３
０°Ｆ乃至−６０°Ｆ（約−３４℃乃至−５１℃）の温
度と、１５乃至５０ｐｓｉａ（１０３〜３４５kPa （絶
対圧））（なるべくなら２０乃至３５ｐｓｉａ（１３８
〜２４１kPa （絶対圧））の圧力の、主としてメタン、
エタンもしくはエチレンとプロパンもしくはプロピレン
からなる混合冷媒を２５０乃至５００ｐｓｉａ（１７２
０〜３４５０kPa （絶対圧））（なるべくなら３００乃
至４５０ｐｓｉａ（２７００〜３１００kPa （絶対
圧））の圧力に圧縮し、そして冷却水もしくは空気を用
い、本質的には凝縮をしないで周囲温度に冷却する。混
合冷媒蒸気をその後、複数レベルのプロパンもしくはプ
ロピレン冷媒を用いて約−２０°Ｆ乃至−５０°Ｆ（約
−２９℃乃至−４６℃）の温度に冷却して前記混合冷媒
流れの少くとも８０％、なるべくなら全量を凝縮する。
混合冷媒液と、蒸気が僅かでもある場合、その蒸気をそ
の後、エチレン工場の前記Ｈ2 回収部から戻ってくる低
温のＨ 2 流れとメタン流れにより、また前記Ｈ2 回収部
で処理されない脱メタン塔のオーバーヘッドからの膨脹
軽質ガス乃至未凝縮供給材料ガスにより供給される寒冷
の過半量で−１７５°Ｆ乃至−２２５°Ｆ（約−１１５
℃乃至−１４３℃）の温度に過冷する。これらの流れ
は、典型的例として−１７５°Ｆ乃至−２３５°Ｆ（約
−１１５℃乃至−１４８℃）の温度範囲で混合冷媒過冷
器に入り、寒冷の回収を最大にするため可能な限り加温
される。前記過冷混合冷媒液の一部分をフラッシュして
低圧たとえば１５乃至５０ｐｓｉａ（１０３〜３４５kP
a （絶対圧））にし、必要に応じて前記混合冷媒過冷器
で再加温して、前記過冷器の寒冷量を有効に釣合わせる
か、あるいは生成される寒冷の量を増加させる。
【００１８】前記供給材料ガスの冷却、凝縮と分離は１
５０乃至４００ｐｓｉａ（１０３０〜２７６０kPa （絶
対圧））の圧力範囲で有利に操作できるし、また供給材
料ガスも同様にこの圧力範囲で供給できる。供給材料ガ
スの冷却と凝縮はなるべくなら、前記供給材料ガスを部
分的に凝縮ならびに精留する精留熱交換器であるデフレ
グメーターで行われるデフレグメーションにより達成さ
れる。典型的例として、デフレグメーターは多分離段、
典型的例として５乃至１５段に等しい程度の分離を与え
る。別の例として、供給材料ガスの冷却と凝縮は、この
明細書では部分凝縮器と定義される、在来型の凝縮器で
あって、供給材料ガスを部分的に凝縮して気液混合物を
作り、それを蒸気と液体流れに単一の分離容器で分離す
る。単一工程の分離は部分凝縮器で実現される。
５０乃至４００ｐｓｉａ（１０３０〜２７６０kPa （絶
対圧））の圧力範囲で有利に操作できるし、また供給材
料ガスも同様にこの圧力範囲で供給できる。供給材料ガ
スの冷却と凝縮はなるべくなら、前記供給材料ガスを部
分的に凝縮ならびに精留する精留熱交換器であるデフレ
グメーターで行われるデフレグメーションにより達成さ
れる。典型的例として、デフレグメーターは多分離段、
典型的例として５乃至１５段に等しい程度の分離を与え
る。別の例として、供給材料ガスの冷却と凝縮は、この
明細書では部分凝縮器と定義される、在来型の凝縮器で
あって、供給材料ガスを部分的に凝縮して気液混合物を
作り、それを蒸気と液体流れに単一の分離容器で分離す
る。単一工程の分離は部分凝縮器で実現される。
【００１９】前記混合冷媒液の−１７５°Ｆ乃至−２２
５°Ｆ（約−１１５乃至−１４３℃）の温度への過冷は
エチレン工場では十分に冷い寒冷を供給し、供給材料ガ
スを、高（９９＋％）もしくは超高（９９．７５＋％）
エチレン回収に必要な温度範囲である−１７０°Ｆ乃至
−２２０°Ｆ（約−１１２℃乃至−１４０℃）に冷却す
るだけの十分に冷い寒冷を供給するために有利である。
これらの高エチレン回収率の達成には、典型的例として
供給材料ガスを、在来型部分凝縮式熱交換器を用いるエ
チレン工場では−１９０°Ｆ乃至−２２０°Ｆ（約−１
２３℃乃至−１４０℃）の温度に冷却しなくてはなら
ず、あるいは最終供給材料冷却用にデフレグメーター式
熱交換器を利用するエチレン工場では−１７０°Ｆ乃至
−１９０°Ｆ（約−１１２℃乃至−１２３℃）の温度に
冷却しなくてはならない。
５°Ｆ（約−１１５乃至−１４３℃）の温度への過冷は
エチレン工場では十分に冷い寒冷を供給し、供給材料ガ
スを、高（９９＋％）もしくは超高（９９．７５＋％）
エチレン回収に必要な温度範囲である−１７０°Ｆ乃至
−２２０°Ｆ（約−１１２℃乃至−１４０℃）に冷却す
るだけの十分に冷い寒冷を供給するために有利である。
これらの高エチレン回収率の達成には、典型的例として
供給材料ガスを、在来型部分凝縮式熱交換器を用いるエ
チレン工場では−１９０°Ｆ乃至−２２０°Ｆ（約−１
２３℃乃至−１４０℃）の温度に冷却しなくてはなら
ず、あるいは最終供給材料冷却用にデフレグメーター式
熱交換器を利用するエチレン工場では−１７０°Ｆ乃至
−１９０°Ｆ（約−１１２℃乃至−１２３℃）の温度に
冷却しなくてはならない。
【００２０】前記大量の過冷混合冷媒液を２つの部分に
分離する。本発明の一実施例では、この冷媒の片方の部
分をフラッシュして１５乃至５０ｐｓｉａ（１０３〜３
４５kPa （絶対圧））の圧力にして、低温部分凝縮器も
しくは低温デフレグメーターで少くとも部分気化させ
て、−１８０°Ｆ乃至−２３０°Ｆ（約−１１８℃乃至
−１４６℃）の温度の最冷レベルの寒冷を供給して供給
材料ガスを冷却、凝縮する。前記過冷混合冷媒液の他方
は、フラッシュして１５乃至５０ｐｓｉａ（１０３〜３
４５kPa （絶対圧））の圧力にして、脱メタン塔への環
流を供給するためその塔のオーバーヘッド凝縮器で少く
とも部分蒸発させる。これらの２つの混合冷媒流れを約
−１００°Ｆ乃至−１５０°Ｆ（約−７３℃乃至−１０
１℃）の温度で合流させ、高温部分凝縮器もしくは低温
デフレグメーターでさらに加温して完全に気化させて、
より高温レベルの寒冷を供給して前記供給材料ガスを冷
却、凝縮する。この加温した混合冷媒蒸気流れを、典型
的例として、−３０°Ｆ乃至−６０°Ｆ（約−３４℃乃
至−５１℃）の温度で、前記混合冷媒過冷器で気化させ
た混合冷媒の流れがあれば、それと混合し、混合冷媒圧
縮機に１５乃至５０ｐｓｉａ（１０３〜３４５kPa （絶
対圧））（なるべくなら２０乃至３５ｐｓｉａ）（１３
８〜２４１kPa （絶対圧））の圧力で戻す。
分離する。本発明の一実施例では、この冷媒の片方の部
分をフラッシュして１５乃至５０ｐｓｉａ（１０３〜３
４５kPa （絶対圧））の圧力にして、低温部分凝縮器も
しくは低温デフレグメーターで少くとも部分気化させ
て、−１８０°Ｆ乃至−２３０°Ｆ（約−１１８℃乃至
−１４６℃）の温度の最冷レベルの寒冷を供給して供給
材料ガスを冷却、凝縮する。前記過冷混合冷媒液の他方
は、フラッシュして１５乃至５０ｐｓｉａ（１０３〜３
４５kPa （絶対圧））の圧力にして、脱メタン塔への環
流を供給するためその塔のオーバーヘッド凝縮器で少く
とも部分蒸発させる。これらの２つの混合冷媒流れを約
−１００°Ｆ乃至−１５０°Ｆ（約−７３℃乃至−１０
１℃）の温度で合流させ、高温部分凝縮器もしくは低温
デフレグメーターでさらに加温して完全に気化させて、
より高温レベルの寒冷を供給して前記供給材料ガスを冷
却、凝縮する。この加温した混合冷媒蒸気流れを、典型
的例として、−３０°Ｆ乃至−６０°Ｆ（約−３４℃乃
至−５１℃）の温度で、前記混合冷媒過冷器で気化させ
た混合冷媒の流れがあれば、それと混合し、混合冷媒圧
縮機に１５乃至５０ｐｓｉａ（１０３〜３４５kPa （絶
対圧））（なるべくなら２０乃至３５ｐｓｉａ）（１３
８〜２４１kPa （絶対圧））の圧力で戻す。
【００２１】前記混合冷媒サイクルでは、寒冷を、在来
型エチレン冷凍サイクルを用いて達成できる−１５０°
Ｆ（−１０１℃）の温度レベルよりずっと低い温度で供
給することは重要である。と言うのは、エチレン工場で
他のプロセス流れから供給材料の冷却に利用できる−１
５０°Ｆ（約−１０１℃）の温度以下の寒冷の量は、た
とえば回収される高圧Ｈ2 の量や、燃料システムの圧力
といった運転上の制約で制限されるからである。これら
の制約は膨脹器の生成できる寒冷の量を制限し、そして
これはエチレンの回収を制限する。しかし、本発明の混
合冷媒サイクルを用いると、寒冷の量と、供給できる最
冷温度をこれらの制約で制限されることなく、より高い
レベルのエチレン回収率が達成できる。追加乃至はより
低温の寒冷を、高圧混合冷媒液の過冷に用いる低圧混合
冷媒の量を増加させることにより混合冷媒サイクルで供
給できる。そのうえ、前記混合冷媒サイクルは、通常エ
チレン寒冷サイクルにより脱メタン塔オーバーヘッド凝
縮器に供給される−１５０°Ｆ（約−１０１℃）の温度
より冷い寒冷を供給できる。このより低温の寒冷は、脱
メタン塔のオーバーヘッドで失うエチレンの量を減ら
し、さらにエチレン回収率を増大させる。
型エチレン冷凍サイクルを用いて達成できる−１５０°
Ｆ（−１０１℃）の温度レベルよりずっと低い温度で供
給することは重要である。と言うのは、エチレン工場で
他のプロセス流れから供給材料の冷却に利用できる−１
５０°Ｆ（約−１０１℃）の温度以下の寒冷の量は、た
とえば回収される高圧Ｈ2 の量や、燃料システムの圧力
といった運転上の制約で制限されるからである。これら
の制約は膨脹器の生成できる寒冷の量を制限し、そして
これはエチレンの回収を制限する。しかし、本発明の混
合冷媒サイクルを用いると、寒冷の量と、供給できる最
冷温度をこれらの制約で制限されることなく、より高い
レベルのエチレン回収率が達成できる。追加乃至はより
低温の寒冷を、高圧混合冷媒液の過冷に用いる低圧混合
冷媒の量を増加させることにより混合冷媒サイクルで供
給できる。そのうえ、前記混合冷媒サイクルは、通常エ
チレン寒冷サイクルにより脱メタン塔オーバーヘッド凝
縮器に供給される−１５０°Ｆ（約−１０１℃）の温度
より冷い寒冷を供給できる。このより低温の寒冷は、脱
メタン塔のオーバーヘッドで失うエチレンの量を減ら
し、さらにエチレン回収率を増大させる。
【００２２】本発明の閉ループ混合冷媒サイクルを用い
るプロピレン／混合冷媒カスケードシステムを用いる
と、寒冷の量と、それを供給できる最冷温度レベルを回
収される高圧Ｈ2 の量によっても、あるいは燃料システ
ムの圧力によっても制限されない。従って、本発明にお
ける高レベルのエチレン回収率が１５０乃至４００ｐｓ
ｉａ（１０３０〜２７６０kPa （絶対圧））の範囲のず
っと低い供給材料ガス圧力で達成できる。前記混合冷媒
サイクルにより供給される、より冷い寒冷も、脱メタン
塔のオーバーヘッドでのエチレンの損失量の低減とエチ
レン回収率のさらなる増大に用いることができる。その
うえ、前記混合冷媒サイクルにより供給されるより冷い
寒冷はさらにエチレンの寒冷を前記オーバーヘッド凝縮
器冷媒として用いる時、高エチレン回収に必要な在来の
４００乃至５００ｐｓｉａ（２７６０〜３４５０kPa
（絶対圧））レベルの圧力よりも低い圧力での前記脱メ
タン塔の操作を可能にさせる。比較的低い圧力たとえば
１５０乃至４００ｐｓｉａ（１０３０〜２７６０kPa
（絶対圧））の範囲では、エチレンおよびそれより重質
の炭化水素からのメタンと軽質ガスの分離は比較的容易
で、脱メタン塔システムにおける寒冷要求量の低減と装
置費用の低下をもたらす。
るプロピレン／混合冷媒カスケードシステムを用いる
と、寒冷の量と、それを供給できる最冷温度レベルを回
収される高圧Ｈ2 の量によっても、あるいは燃料システ
ムの圧力によっても制限されない。従って、本発明にお
ける高レベルのエチレン回収率が１５０乃至４００ｐｓ
ｉａ（１０３０〜２７６０kPa （絶対圧））の範囲のず
っと低い供給材料ガス圧力で達成できる。前記混合冷媒
サイクルにより供給される、より冷い寒冷も、脱メタン
塔のオーバーヘッドでのエチレンの損失量の低減とエチ
レン回収率のさらなる増大に用いることができる。その
うえ、前記混合冷媒サイクルにより供給されるより冷い
寒冷はさらにエチレンの寒冷を前記オーバーヘッド凝縮
器冷媒として用いる時、高エチレン回収に必要な在来の
４００乃至５００ｐｓｉａ（２７６０〜３４５０kPa
（絶対圧））レベルの圧力よりも低い圧力での前記脱メ
タン塔の操作を可能にさせる。比較的低い圧力たとえば
１５０乃至４００ｐｓｉａ（１０３０〜２７６０kPa
（絶対圧））の範囲では、エチレンおよびそれより重質
の炭化水素からのメタンと軽質ガスの分離は比較的容易
で、脱メタン塔システムにおける寒冷要求量の低減と装
置費用の低下をもたらす。
【００２３】本発明のプロピレン／混合冷媒システムを
用いるこの低圧供給材料ガス冷却の概念はさらに、製油
所オフガスもしくは石油化学工場のオフスからエチレ
ン、エタン乃至重質炭化水素を回収するのに用いること
ができる。吸収冷凍システムもこれらの高レベル冷媒の
どれにでも補充として利用できる。
用いるこの低圧供給材料ガス冷却の概念はさらに、製油
所オフガスもしくは石油化学工場のオフスからエチレ
ン、エタン乃至重質炭化水素を回収するのに用いること
ができる。吸収冷凍システムもこれらの高レベル冷媒の
どれにでも補充として利用できる。
【００２４】２つよりも３つ以上の部分凝縮器もしくは
デフレグメーターを直列にして用いる場合、前記脱メタ
ン塔オーバーヘッド凝縮器の寒冷を、必要とされる寒冷
温度レベルがより近く合致している場合、前記低温部分
凝縮器もしくは低温デフレグメーターと並列させる代り
に、中間部分凝縮器もしくは中間デフレグメーターと並
列させて混合冷凍流れにより供給できる。明らかに、直
列にして操作される１つ以上の部分凝縮器と１つ以上の
デフレグメーターとの組合せも使用できる。そのうえ、
脱メタン塔オーバーヘッド凝縮器をデフレグメーターと
取り替えるか、あるいは部分凝縮器と直列にして操作す
るデフレグメーターからなる構成することもできる。い
ずれの場合でも、これらの熱交換器の寒冷は、本発明の
適当な混合冷媒流れにより供給して温度レベルに最もよ
く合わさせることができる。
デフレグメーターを直列にして用いる場合、前記脱メタ
ン塔オーバーヘッド凝縮器の寒冷を、必要とされる寒冷
温度レベルがより近く合致している場合、前記低温部分
凝縮器もしくは低温デフレグメーターと並列させる代り
に、中間部分凝縮器もしくは中間デフレグメーターと並
列させて混合冷凍流れにより供給できる。明らかに、直
列にして操作される１つ以上の部分凝縮器と１つ以上の
デフレグメーターとの組合せも使用できる。そのうえ、
脱メタン塔オーバーヘッド凝縮器をデフレグメーターと
取り替えるか、あるいは部分凝縮器と直列にして操作す
るデフレグメーターからなる構成することもできる。い
ずれの場合でも、これらの熱交換器の寒冷は、本発明の
適当な混合冷媒流れにより供給して温度レベルに最もよ
く合わさせることができる。
【００２５】前記混合冷媒サイクルはさらに、製油所の
オフガスもしくは石油化学工場のオフスからエチレン、
エタンもしくは重質炭化水素を回収するのに利用でき
る。他の冷媒たとえばアンモニアもしくは様々のフレオ
ンをプロパンあるいはプロピレンの代りに用いて、供給
材料ガスの予備冷却用と前記混合冷媒の凝縮用に高レベ
ルの寒冷を供給できる。
オフガスもしくは石油化学工場のオフスからエチレン、
エタンもしくは重質炭化水素を回収するのに利用でき
る。他の冷媒たとえばアンモニアもしくは様々のフレオ
ンをプロパンあるいはプロピレンの代りに用いて、供給
材料ガスの予備冷却用と前記混合冷媒の凝縮用に高レベ
ルの寒冷を供給できる。
【００２６】好ましい冷媒組成は、寒冷を供給する特定
の温度レベル、システム圧力および供給材料ガス組成に
影響される。代表的冷媒組成範囲は、５乃至３０モル％
のメタン、２０乃至５５モル％のエチレンまたは（およ
び）エタン、ならびに２０乃至５０モル％のプロピレン
または（および）プロパンを含む。低濃度の軽質ガスた
とえば水素もしくは窒素、ならびに重質炭化水素たとえ
ばブタンも含めることができる。
の温度レベル、システム圧力および供給材料ガス組成に
影響される。代表的冷媒組成範囲は、５乃至３０モル％
のメタン、２０乃至５５モル％のエチレンまたは（およ
び）エタン、ならびに２０乃至５０モル％のプロピレン
または（および）プロパンを含む。低濃度の軽質ガスた
とえば水素もしくは窒素、ならびに重質炭化水素たとえ
ばブタンも含めることができる。
【００２７】
【実施例】本発明の第１の実施例は図１を参照して詳細
に記述できる。高温混合冷媒蒸気１を２５０乃至５００
ｐｓｉａ（１７２０〜３４５０kPa （絶対圧））、好ま
しくは３００乃至４５０ｐｓｉａ（２０７０〜３１００
kPa （絶対圧））の圧力に圧縮機１０１で圧縮し、熱交
換器１０３で空気または冷却水と熱交換させて周囲温度
に冷却する。この圧縮冷媒を、在来型冷凍システム１０
５で複数レベルのプロパンもしくはプロピレン冷媒を用
いて冷却のうえ凝縮、好ましくは完全凝縮さ せる。−２
０°Ｆ乃至−５０°Ｆ（約−２９℃乃至−４６℃）の凝
縮混合冷媒３を混合冷媒過冷器１０７で過冷して過冷混
合冷媒５を−１７５°Ｆ乃至−２２５°Ｆ（約−１１５
℃乃至−１４３℃）の温度で作る。この過冷の大半は、
エチレン回収工場の他の部分からの低温プロセス流れ
７、８、９との間接熱交換によりなされる。これらの低
温流れは脱メタン塔からの仕事膨脹軽質ガスオーバーヘ
ッドだけでなく、前記工場の水素回収部からの低温メタ
ンならびに水素の流れも含む。そのうえ、前記過冷混合
冷媒５の一部１１を膨脹弁１０９を通して１５〜５０ｐ
ｓｉａ（１０３〜３４５kPa （絶対圧））の圧力にフラ
ッシュさせ、混合冷媒過冷器１０７を通過させて、追加
の寒冷を供給する。前記冷媒部分１１の流れを調節し
て、前記高圧混合冷媒の過冷に必要な寒冷の全量になる
よう釣合わせ、前記低温プロセス流れ７、８、９の特性
の違いを補償する。別の低温プロセス流れ（図示せず）
を前述の低温プロセス流れ７、８、９からの寒冷の補足
に用いることができる。典型的例として、熱交換器１０
７用の全寒冷の約８０乃至１００％を低温プロセス流れ
により、また残りをフラッシュした過冷混合冷媒１３に
より供給する。
に記述できる。高温混合冷媒蒸気１を２５０乃至５００
ｐｓｉａ（１７２０〜３４５０kPa （絶対圧））、好ま
しくは３００乃至４５０ｐｓｉａ（２０７０〜３１００
kPa （絶対圧））の圧力に圧縮機１０１で圧縮し、熱交
換器１０３で空気または冷却水と熱交換させて周囲温度
に冷却する。この圧縮冷媒を、在来型冷凍システム１０
５で複数レベルのプロパンもしくはプロピレン冷媒を用
いて冷却のうえ凝縮、好ましくは完全凝縮さ せる。−２
０°Ｆ乃至−５０°Ｆ（約−２９℃乃至−４６℃）の凝
縮混合冷媒３を混合冷媒過冷器１０７で過冷して過冷混
合冷媒５を−１７５°Ｆ乃至−２２５°Ｆ（約−１１５
℃乃至−１４３℃）の温度で作る。この過冷の大半は、
エチレン回収工場の他の部分からの低温プロセス流れ
７、８、９との間接熱交換によりなされる。これらの低
温流れは脱メタン塔からの仕事膨脹軽質ガスオーバーヘ
ッドだけでなく、前記工場の水素回収部からの低温メタ
ンならびに水素の流れも含む。そのうえ、前記過冷混合
冷媒５の一部１１を膨脹弁１０９を通して１５〜５０ｐ
ｓｉａ（１０３〜３４５kPa （絶対圧））の圧力にフラ
ッシュさせ、混合冷媒過冷器１０７を通過させて、追加
の寒冷を供給する。前記冷媒部分１１の流れを調節し
て、前記高圧混合冷媒の過冷に必要な寒冷の全量になる
よう釣合わせ、前記低温プロセス流れ７、８、９の特性
の違いを補償する。別の低温プロセス流れ（図示せず）
を前述の低温プロセス流れ７、８、９からの寒冷の補足
に用いることができる。典型的例として、熱交換器１０
７用の全寒冷の約８０乃至１００％を低温プロセス流れ
により、また残りをフラッシュした過冷混合冷媒１３に
より供給する。
【００２８】過冷混合冷媒５の第２の部分１５を膨脹弁
１１１を通してフラッシュさせ、１５乃至５０ｐｓｉａ
（１０３〜３４５kPa （絶対圧））の圧力にして、脱メ
タン塔オーバーヘッド凝縮器１１３用に−１８０°Ｆ乃
至−２３０°Ｆ（約−１１８℃乃至−１４６℃）の温度
で寒冷を供給して、少くとも一部が気化した混合冷媒１
７を生成させる。過冷混合冷媒５の第３の部分１９を膨
脹弁１１５を通してフラッシュさせ、１５乃至５０ｐｓ
ｉａ（１０３〜３４５kPa （絶対圧））の圧力にして、
供給材料ガス２３を１５０ｐｓｉａ（１０３０kPa （絶
対圧））という低い圧力で冷却ならびに部分凝縮するた
めの流れ２１として−１８０°Ｆ乃至−２３０°Ｆ（約
−１１８℃乃至−１４６℃）の寒冷を供給する。供給材
料ガス２３の冷却と部分凝縮は、低温供給材料凝縮域１
１７で行い、軽質ガス流れ２５と脱メタン塔（図示せ
ず）への供給材料となる凝縮液２７を生成させる。なる
べくなら、低温デフレグメーター１１８を供給材料凝縮
に用いると、数段分の精留の効果をもたらすこととな
り、脱メタン塔の分離の負荷が軽減する。別の例とし
て、在来型の部分凝縮器を低温デフレグメーター１１８
の代りに使用できる。冷媒流れ１７と２９を合流させて
約−３０°Ｆ乃至−６０°Ｆ（約−３４℃乃至−５１
℃）の温度の冷媒流れ３１とし、それを次に混合冷媒過
冷器１０７からの気化混合冷媒３３と合流させて混合冷
媒流れ１を１５乃至５０ｐｓｉａ（１０３〜３４５kPa
（絶対圧））、好ましくは２０乃至３５ｐｓｉａ（１３
８〜２４１kPa（絶対圧））の圧力で圧縮機１０１に供
給する。部分的に気化させた流れ１、１７、２９、３１
もしくは３３のいずれかを工場のどこかで用いて、さら
なる気化により追加の寒冷を供給することができる。
１１１を通してフラッシュさせ、１５乃至５０ｐｓｉａ
（１０３〜３４５kPa （絶対圧））の圧力にして、脱メ
タン塔オーバーヘッド凝縮器１１３用に−１８０°Ｆ乃
至−２３０°Ｆ（約−１１８℃乃至−１４６℃）の温度
で寒冷を供給して、少くとも一部が気化した混合冷媒１
７を生成させる。過冷混合冷媒５の第３の部分１９を膨
脹弁１１５を通してフラッシュさせ、１５乃至５０ｐｓ
ｉａ（１０３〜３４５kPa （絶対圧））の圧力にして、
供給材料ガス２３を１５０ｐｓｉａ（１０３０kPa （絶
対圧））という低い圧力で冷却ならびに部分凝縮するた
めの流れ２１として−１８０°Ｆ乃至−２３０°Ｆ（約
−１１８℃乃至−１４６℃）の寒冷を供給する。供給材
料ガス２３の冷却と部分凝縮は、低温供給材料凝縮域１
１７で行い、軽質ガス流れ２５と脱メタン塔（図示せ
ず）への供給材料となる凝縮液２７を生成させる。なる
べくなら、低温デフレグメーター１１８を供給材料凝縮
に用いると、数段分の精留の効果をもたらすこととな
り、脱メタン塔の分離の負荷が軽減する。別の例とし
て、在来型の部分凝縮器を低温デフレグメーター１１８
の代りに使用できる。冷媒流れ１７と２９を合流させて
約−３０°Ｆ乃至−６０°Ｆ（約−３４℃乃至−５１
℃）の温度の冷媒流れ３１とし、それを次に混合冷媒過
冷器１０７からの気化混合冷媒３３と合流させて混合冷
媒流れ１を１５乃至５０ｐｓｉａ（１０３〜３４５kPa
（絶対圧））、好ましくは２０乃至３５ｐｓｉａ（１３
８〜２４１kPa（絶対圧））の圧力で圧縮機１０１に供
給する。部分的に気化させた流れ１、１７、２９、３１
もしくは３３のいずれかを工場のどこかで用いて、さら
なる気化により追加の寒冷を供給することができる。
【００２９】混合冷媒を供給材料ガスを冷却および凝縮
させる別の帯域で用いる本発明の別の実施例を図２に示
す。この混合冷媒サイクルは、図１について上記に説明
された実施例のものと同様である。この別の実施例で
は、寒冷を脱メタン塔凝縮器１１３と低温供給材料凝縮
域１１７に供給して合流混合冷媒流れ３１が約−１００
°Ｆ乃至−１５０°Ｆ（約−７３℃乃至−１０１℃）の
温度になり、また部分気化するようにする。供給材料ガ
ス２３を１５０ｐｓｉａ（１０３０kPa （絶対圧））の
低圧で、高温供給材料凝縮域１１９において混合冷媒流
３１を用いることで最初に冷却して凝縮させ、高温凝縮
供給材料液３５と、低温供給材料凝縮域１１７への供給
材料となる中間蒸気流れ３７を作る。なるべくなら、高
温供給材料凝縮域１１９における凝縮は高温デフレグメ
ーター１２０により行う。気化混合冷媒流れ３３と３９
を合流させて、混合冷媒蒸気１として圧縮機１０１に送
る。デフレグメーター１１８と１２０による供給材料ガ
スの２工程での冷却と凝縮は、供給材料の軽質ガス２
５、低温凝縮供給材料液２７、そして高温凝縮供給材料
液３５への有意の予備的分別をもたらす。２つの凝縮供
給材料液２７と３５は、単一もしくは小型化した複数の
脱メタン塔でさらに精留できる。と言うのは、有意の予
備的分別を前記２工程のデフレグメーターシステムで行
うことができるからである。別の例として、供給材料凝
縮域１１７と１１９では在来型部分凝縮器をデフレグメ
ーター１１８と１２０の代りに利用でき、あるいはデフ
レグメーターと部分凝縮器の組合せを使用することもで
きる。
させる別の帯域で用いる本発明の別の実施例を図２に示
す。この混合冷媒サイクルは、図１について上記に説明
された実施例のものと同様である。この別の実施例で
は、寒冷を脱メタン塔凝縮器１１３と低温供給材料凝縮
域１１７に供給して合流混合冷媒流れ３１が約−１００
°Ｆ乃至−１５０°Ｆ（約−７３℃乃至−１０１℃）の
温度になり、また部分気化するようにする。供給材料ガ
ス２３を１５０ｐｓｉａ（１０３０kPa （絶対圧））の
低圧で、高温供給材料凝縮域１１９において混合冷媒流
３１を用いることで最初に冷却して凝縮させ、高温凝縮
供給材料液３５と、低温供給材料凝縮域１１７への供給
材料となる中間蒸気流れ３７を作る。なるべくなら、高
温供給材料凝縮域１１９における凝縮は高温デフレグメ
ーター１２０により行う。気化混合冷媒流れ３３と３９
を合流させて、混合冷媒蒸気１として圧縮機１０１に送
る。デフレグメーター１１８と１２０による供給材料ガ
スの２工程での冷却と凝縮は、供給材料の軽質ガス２
５、低温凝縮供給材料液２７、そして高温凝縮供給材料
液３５への有意の予備的分別をもたらす。２つの凝縮供
給材料液２７と３５は、単一もしくは小型化した複数の
脱メタン塔でさらに精留できる。と言うのは、有意の予
備的分別を前記２工程のデフレグメーターシステムで行
うことができるからである。別の例として、供給材料凝
縮域１１７と１１９では在来型部分凝縮器をデフレグメ
ーター１１８と１２０の代りに利用でき、あるいはデフ
レグメーターと部分凝縮器の組合せを使用することもで
きる。
【００３０】本発明の寒冷システムを、先に述べたよう
に、３つ以上のデフレグメーターもしくは部分凝縮器を
直列にして用いることもできる。このような別法では、
中間温度レベルでの寒冷を中間デフレグメーターまたは
部分凝縮器と脱メタン塔凝縮器１１３と並列にして供給
できる。本発明の過冷混合冷媒を用いるのにこのほかの
装置構成も可能である。実施例１ 図２の実施例のエネルギー収支と物質収支をとってみ
た。その場合、容量比で２２％のメタン、４２％のエチ
レンと３６％のプロピレンを含む混合冷媒蒸気流１（毎
時３１０２ポンドモル（１４０７キログラムモル））を
−５０°Ｆ（約−４６℃）の温度と２４ｐｓｉａ（１６
５kPa （絶対圧））の圧力から４６５ｐｓｉａ（３２１
０kPa （絶対圧））の圧力に圧縮し、そして冷却水で１
００°Ｆ（約３７．８℃）に冷却する。混合冷媒蒸気２
をその後、−３５°Ｆ（約−３７℃）の温度、４５５ｐ
ｓｉａ（３１４０kPa （絶対圧））の圧力に、在来型冷
凍システム１０５の複数レベルのプロピレン冷媒で冷却
し、前記混合冷媒流れを完全凝縮する。この混合冷媒液
３を混合冷媒過冷器１０７で、エチレン工場で利用でき
る低温のＨ 2 、メタンそして膨脹器からの流れ７、８、
９と熱交換して−２００°Ｆ（約−１２９℃）の温度に
過冷する。過冷混合冷媒液のうちの約１％５を膨脹弁１
０９を通してフラッシュさせ２７ｐｓｉａの（１８６kP
a （絶対圧））圧力にして冷媒１３を作り、それを混合
冷媒過冷器１０７で−３８°Ｆ（約−３９℃）の温度に
再加温して、本システムの寒冷負荷を効率的に釣合せ
る。過冷混合冷媒液５のうちの約３２％を膨脹弁１１１
を通してフラッシュさせ３０ｐｓｉａ（２７０kPa （絶
対圧））の圧力にして、脱メタン塔への環流を供給する
ため脱メタン塔オーバーヘッド凝縮器１１３で一部分を
気化させそして−１２５°Ｆ（約−８７℃）の温度に加
温する。過冷混合冷媒液５の残りの６７％を膨脹弁１５
を通しフラッシュさせて３０ｐｓｉａ（２０７kPa （絶
対圧））の圧力にし、そして中間供給材料蒸気流れ３７
を９９．８％エチレン回収率に対応して−１１２°Ｆか
ら−１７４°Ｆまで（約−８０℃から−１１４℃まで）
冷却および凝縮させるための寒冷を供給するための低温
デフレグメーター１１８で部分的に気化させそして−１
３３°Ｆ（−９２℃）に加温する。換言すれば、供給材
料ガス流れ２３中の９９．８％のエチレンを２つの凝縮
供給材料液流れ３５と２７で凝縮させて回収し、僅か
０．２％だけが軽質ガス流れ２５で失われる。
に、３つ以上のデフレグメーターもしくは部分凝縮器を
直列にして用いることもできる。このような別法では、
中間温度レベルでの寒冷を中間デフレグメーターまたは
部分凝縮器と脱メタン塔凝縮器１１３と並列にして供給
できる。本発明の過冷混合冷媒を用いるのにこのほかの
装置構成も可能である。実施例１ 図２の実施例のエネルギー収支と物質収支をとってみ
た。その場合、容量比で２２％のメタン、４２％のエチ
レンと３６％のプロピレンを含む混合冷媒蒸気流１（毎
時３１０２ポンドモル（１４０７キログラムモル））を
−５０°Ｆ（約−４６℃）の温度と２４ｐｓｉａ（１６
５kPa （絶対圧））の圧力から４６５ｐｓｉａ（３２１
０kPa （絶対圧））の圧力に圧縮し、そして冷却水で１
００°Ｆ（約３７．８℃）に冷却する。混合冷媒蒸気２
をその後、−３５°Ｆ（約−３７℃）の温度、４５５ｐ
ｓｉａ（３１４０kPa （絶対圧））の圧力に、在来型冷
凍システム１０５の複数レベルのプロピレン冷媒で冷却
し、前記混合冷媒流れを完全凝縮する。この混合冷媒液
３を混合冷媒過冷器１０７で、エチレン工場で利用でき
る低温のＨ 2 、メタンそして膨脹器からの流れ７、８、
９と熱交換して−２００°Ｆ（約−１２９℃）の温度に
過冷する。過冷混合冷媒液のうちの約１％５を膨脹弁１
０９を通してフラッシュさせ２７ｐｓｉａの（１８６kP
a （絶対圧））圧力にして冷媒１３を作り、それを混合
冷媒過冷器１０７で−３８°Ｆ（約−３９℃）の温度に
再加温して、本システムの寒冷負荷を効率的に釣合せ
る。過冷混合冷媒液５のうちの約３２％を膨脹弁１１１
を通してフラッシュさせ３０ｐｓｉａ（２７０kPa （絶
対圧））の圧力にして、脱メタン塔への環流を供給する
ため脱メタン塔オーバーヘッド凝縮器１１３で一部分を
気化させそして−１２５°Ｆ（約−８７℃）の温度に加
温する。過冷混合冷媒液５の残りの６７％を膨脹弁１５
を通しフラッシュさせて３０ｐｓｉａ（２０７kPa （絶
対圧））の圧力にし、そして中間供給材料蒸気流れ３７
を９９．８％エチレン回収率に対応して−１１２°Ｆか
ら−１７４°Ｆまで（約−８０℃から−１１４℃まで）
冷却および凝縮させるための寒冷を供給するための低温
デフレグメーター１１８で部分的に気化させそして−１
３３°Ｆ（−９２℃）に加温する。換言すれば、供給材
料ガス流れ２３中の９９．８％のエチレンを２つの凝縮
供給材料液流れ３５と２７で凝縮させて回収し、僅か
０．２％だけが軽質ガス流れ２５で失われる。
【００３１】次に、混合冷媒流れ１７と２９を合流させ
て流れ３１とし、そしてこれの全部を高温デフレグメー
ター１２０で気化させ、−５０°Ｆ（約−４６℃）の温
度に加温して、供給材料ガス２３を−３３°Ｆ（約−３
６℃）から−１１２℃（約−８０℃）の温度に冷却なら
びに凝縮させるための寒冷を供給する。２４モル％の水
素、３８モル％のメタン、３１モル％のエチレン、４モ
ル％のエタンと、３モル％のＣ3 とそれより重質の炭化
水素を含む供給材料ガス２３（毎時８１２０ポンドモル
（３６８３キログラムモル））を在来型プロピレン冷凍
システムと他の冷媒流れ（図示せず）により−３３°Ｆ
（約−３６℃）の温度と４３０ｐｓｉａ（２９６０kPa
（絶対圧））の圧力に予冷した。加温された混合冷媒流
れ３９は混合冷媒過冷器１０７からの小流量の混合冷媒
３３と混合して、混合冷媒圧縮機１０１に−５０°Ｆ
（約−４６℃）の温度と２４ｐｓｉａ（１６５kPa （絶
対圧））の圧力で戻して、寒冷サイクルを完成させる。
て流れ３１とし、そしてこれの全部を高温デフレグメー
ター１２０で気化させ、−５０°Ｆ（約−４６℃）の温
度に加温して、供給材料ガス２３を−３３°Ｆ（約−３
６℃）から−１１２℃（約−８０℃）の温度に冷却なら
びに凝縮させるための寒冷を供給する。２４モル％の水
素、３８モル％のメタン、３１モル％のエチレン、４モ
ル％のエタンと、３モル％のＣ3 とそれより重質の炭化
水素を含む供給材料ガス２３（毎時８１２０ポンドモル
（３６８３キログラムモル））を在来型プロピレン冷凍
システムと他の冷媒流れ（図示せず）により−３３°Ｆ
（約−３６℃）の温度と４３０ｐｓｉａ（２９６０kPa
（絶対圧））の圧力に予冷した。加温された混合冷媒流
れ３９は混合冷媒過冷器１０７からの小流量の混合冷媒
３３と混合して、混合冷媒圧縮機１０１に−５０°Ｆ
（約−４６℃）の温度と２４ｐｓｉａ（１６５kPa （絶
対圧））の圧力で戻して、寒冷サイクルを完成させる。
【００３２】この実施例では、混合冷媒−プロピレン寒
冷システムは９９．８％の同一エチレン回収率で、同一
量の寒冷を供給して供給材料ガスを−３３°Ｆ（約−３
６℃）から−１７４°Ｆ（約−１１４℃）の温度に冷却
するのに在来型エチレン・プロピレンカスケード寒冷シ
ステムより約２０％少い圧縮動力を必要とする。この実
施例では、低レベル冷媒の凝縮能力のほとんどをプロピ
レン冷媒の最低かつ最大量のエネルギー集約レベルから
より高いレベルに移動させる結果として、電力節約のす
べてがプロピレン圧縮機で達成される。エチレン冷媒は
単一の温度レベル典型的例として−３０°Ｆ（約−３４
℃）もしくは−３５°Ｆ（約−３７℃）で凝縮し、凝縮
寒冷能力をプロピレン冷媒の最低圧力レベルに集中させ
る。混合冷媒はこの実施例での温度範囲である＋７５°
Ｆから−３５°Ｆ（約２３．９℃から約−３７．２℃）
に亘って凝縮し、凝縮寒冷能力をプロピレン冷媒のいく
つかの圧力レベルに亘って広げ、またプロピレン圧縮動
力を著しく低下させる。
冷システムは９９．８％の同一エチレン回収率で、同一
量の寒冷を供給して供給材料ガスを−３３°Ｆ（約−３
６℃）から−１７４°Ｆ（約−１１４℃）の温度に冷却
するのに在来型エチレン・プロピレンカスケード寒冷シ
ステムより約２０％少い圧縮動力を必要とする。この実
施例では、低レベル冷媒の凝縮能力のほとんどをプロピ
レン冷媒の最低かつ最大量のエネルギー集約レベルから
より高いレベルに移動させる結果として、電力節約のす
べてがプロピレン圧縮機で達成される。エチレン冷媒は
単一の温度レベル典型的例として−３０°Ｆ（約−３４
℃）もしくは−３５°Ｆ（約−３７℃）で凝縮し、凝縮
寒冷能力をプロピレン冷媒の最低圧力レベルに集中させ
る。混合冷媒はこの実施例での温度範囲である＋７５°
Ｆから−３５°Ｆ（約２３．９℃から約−３７．２℃）
に亘って凝縮し、凝縮寒冷能力をプロピレン冷媒のいく
つかの圧力レベルに亘って広げ、またプロピレン圧縮動
力を著しく低下させる。
【００３３】圧縮動力の増加が５％以下になると、エチ
レン回収率を混合冷媒−プロピレン寒冷システムの使用
により９９．８％から９９．９％に増加させることがで
きる。このレベルのエチレン回収率はこの実施例でのエ
チレン工場の運転上の制約の範囲内でのエチレン−プロ
ピレン寒冷システムでは不可能となる。
レン回収率を混合冷媒−プロピレン寒冷システムの使用
により９９．８％から９９．９％に増加させることがで
きる。このレベルのエチレン回収率はこの実施例でのエ
チレン工場の運転上の制約の範囲内でのエチレン−プロ
ピレン寒冷システムでは不可能となる。
【００３４】このようにして本発明の寒冷サイクルは過
冷混合冷媒を用い、先行技術と比較して高効率と低減さ
れた電力消費でエチレンの回収に−１７５°Ｆ乃至−２
２５°Ｆ（約−１１５℃乃至−１４３℃）の低い温度で
寒冷を供給する。本発明の著しい特徴は、低温プロセス
流れと、任意的に、フラッシュした過冷混合冷媒の一部
分を用いて、高圧液化混合冷媒を過冷して、それを引続
きフラッシュして供給材料の凝縮と、脱メタン塔オーバ
ーヘッド凝縮器の負荷のために非常に低レベルの寒冷を
供給することである。
冷混合冷媒を用い、先行技術と比較して高効率と低減さ
れた電力消費でエチレンの回収に−１７５°Ｆ乃至−２
２５°Ｆ（約−１１５℃乃至−１４３℃）の低い温度で
寒冷を供給する。本発明の著しい特徴は、低温プロセス
流れと、任意的に、フラッシュした過冷混合冷媒の一部
分を用いて、高圧液化混合冷媒を過冷して、それを引続
きフラッシュして供給材料の凝縮と、脱メタン塔オーバ
ーヘッド凝縮器の負荷のために非常に低レベルの寒冷を
供給することである。
【００３５】本発明の方法は、先述の先行技術の混合冷
媒サイクルに有意の改良を加えたものである。米国特許
第４，０７２，４８５号に記述された混合冷媒サイクル
は天然ガス処理工場もしくは在来型（分解ガス）エチレ
ン工場で１つ以上の部分凝縮工程を用い分解ガス供給材
料を冷却、凝縮して脱メタン塔に送る極低温部で低レベ
ル（−４０°Ｆ以下（−４０℃以下））の寒冷の供給を
考えている。前記米国特許第４，０７２，４８５号のサ
イクルでは、前記混合冷媒を水もしくは空気を用い周囲
温度に近い温度で半分以上凝縮し、さらに＋５０°Ｆ
（＋１０℃）の温度で、１つ以上のレベルの高い温度の
プロパンもしくはプロピレン冷媒を用い全量凝縮する。
前記混合冷媒液を１つ以上のレベルのさらに冷いプロパ
ンもしくはプロピレン冷媒を用いて−２６°Ｆ（約−３
２℃）の温度に過冷する。エチレン工場で用いる場合、
この過冷混合冷媒液をその後、２つの部分に分離する。
片方の部分を“２次”もしくは“補助”熱交換器で低温
プロセス流れと熱交換させて−５８°Ｆ（−５０℃）の
温度にさらに過冷して、残りの部分を“主”熱交換器で
戻り低圧混合冷媒と熱交換させて−１４８°Ｆ（−１０
０℃）の温度にさらに過冷する。次に、前記２つの過冷
混合冷媒流れを合流させ、フラッシュして低圧にし、−
４０°Ｆ乃至−１４８°Ｆ（−４０℃乃至−１００℃）
の温度範囲に亘って寒冷を供給するのに用い、すなわ
ち、前記混合冷媒はそれが取って代るエチレン寒冷と全
く同一の温度範囲に限定させる。エチレン工場での寒冷
の脱メタン塔オーバーヘッド凝縮器への供給については
前記米国特許第４，０７２，４８５号では具体的に扱っ
ていない。
媒サイクルに有意の改良を加えたものである。米国特許
第４，０７２，４８５号に記述された混合冷媒サイクル
は天然ガス処理工場もしくは在来型（分解ガス）エチレ
ン工場で１つ以上の部分凝縮工程を用い分解ガス供給材
料を冷却、凝縮して脱メタン塔に送る極低温部で低レベ
ル（−４０°Ｆ以下（−４０℃以下））の寒冷の供給を
考えている。前記米国特許第４，０７２，４８５号のサ
イクルでは、前記混合冷媒を水もしくは空気を用い周囲
温度に近い温度で半分以上凝縮し、さらに＋５０°Ｆ
（＋１０℃）の温度で、１つ以上のレベルの高い温度の
プロパンもしくはプロピレン冷媒を用い全量凝縮する。
前記混合冷媒液を１つ以上のレベルのさらに冷いプロパ
ンもしくはプロピレン冷媒を用いて−２６°Ｆ（約−３
２℃）の温度に過冷する。エチレン工場で用いる場合、
この過冷混合冷媒液をその後、２つの部分に分離する。
片方の部分を“２次”もしくは“補助”熱交換器で低温
プロセス流れと熱交換させて−５８°Ｆ（−５０℃）の
温度にさらに過冷して、残りの部分を“主”熱交換器で
戻り低圧混合冷媒と熱交換させて−１４８°Ｆ（−１０
０℃）の温度にさらに過冷する。次に、前記２つの過冷
混合冷媒流れを合流させ、フラッシュして低圧にし、−
４０°Ｆ乃至−１４８°Ｆ（−４０℃乃至−１００℃）
の温度範囲に亘って寒冷を供給するのに用い、すなわ
ち、前記混合冷媒はそれが取って代るエチレン寒冷と全
く同一の温度範囲に限定させる。エチレン工場での寒冷
の脱メタン塔オーバーヘッド凝縮器への供給については
前記米国特許第４，０７２，４８５号では具体的に扱っ
ていない。
【００３６】前記米国特許第４，０７２，４８５号のサ
イクルのさらに具体的なエチレン工場の実施例が前記カ
イザーほかによる先に引用した論文に記述されており、
それには、在来型のエチレン・プロピレンカスケードシ
ステムと比較して、前記米国特許第４，０７２，４８５
号の混合冷媒・プロピレンシステムでは電力が９％削減
されることが示されている。これは本発明の混合冷媒−
プロピレンシステムの実施例における２０％の電力削減
と対照的である。そのうえ、前記米国特許第４，０７
２，４８５号の実施例は、供給材料ガスの冷却に僅か−
１３４°Ｆ（約−９２℃）のレベルしか供給できず、こ
れは近代的高回収率エチレン工場には十分ではなく、ま
た前記米国特許は、−１５０°Ｆ（約−１０１℃）の温
度レベルの寒冷を通常必要とする脱メタン塔オーバーヘ
ッド凝縮器への寒冷の供給については言及がない。前記
米国特許第４，０７２，４８５号の混合冷媒サイクルを
用いると、エチレン回収率は、それに対応するエチレン
寒冷サイクルを用いて得られるものに限定され、最も近
代的なエチレン工場の前記９９＋％のエチレン回収率を
かなり下回り、またデフレグメーター型のエチレン工場
で達成できる９９．７５＋％を遥かに下回る。
イクルのさらに具体的なエチレン工場の実施例が前記カ
イザーほかによる先に引用した論文に記述されており、
それには、在来型のエチレン・プロピレンカスケードシ
ステムと比較して、前記米国特許第４，０７２，４８５
号の混合冷媒・プロピレンシステムでは電力が９％削減
されることが示されている。これは本発明の混合冷媒−
プロピレンシステムの実施例における２０％の電力削減
と対照的である。そのうえ、前記米国特許第４，０７
２，４８５号の実施例は、供給材料ガスの冷却に僅か−
１３４°Ｆ（約−９２℃）のレベルしか供給できず、こ
れは近代的高回収率エチレン工場には十分ではなく、ま
た前記米国特許は、−１５０°Ｆ（約−１０１℃）の温
度レベルの寒冷を通常必要とする脱メタン塔オーバーヘ
ッド凝縮器への寒冷の供給については言及がない。前記
米国特許第４，０７２，４８５号の混合冷媒サイクルを
用いると、エチレン回収率は、それに対応するエチレン
寒冷サイクルを用いて得られるものに限定され、最も近
代的なエチレン工場の前記９９＋％のエチレン回収率を
かなり下回り、またデフレグメーター型のエチレン工場
で達成できる９９．７５＋％を遥かに下回る。
【００３７】本発明の混合冷媒サイクルは、−２０°Ｆ
（−２９℃）以下の温度で運転する、２つ以上の部分凝
縮工程を使用し、なるべくなら２つ以上のデフレグメー
ターもしくは直列に組み合わせた部分凝縮器とデフレグ
メーターを使用して、凝縮する分解ガス供給材料をそれ
が脱メタン塔に入る前に予備精留するエチレン工場の特
に極低温部で、低レベルの寒冷（−４０°Ｆ（−４０
℃）以下）を供給するのに特によく適するものである。
このサイクルでは、１つ以上のレベルのプロパンもしく
はプロピレン冷媒を用いて混合冷媒を−２０°Ｆ乃至−
５０°Ｆ（約−２９℃乃至−４６℃）の温度で少なくと
も８０％凝縮させ、好ましくは全量凝縮さ せる。混合冷
媒液をその後、低温プロセス流れにより供給される寒冷
の過半部分を用いて約−２００°Ｆ（約−１２９℃）の
温度に過冷する。供給材料ガス部分凝縮器もしくはデフ
レグメーターでは混合冷媒を全く過冷しない。低温デフ
レグメーターと脱メタン塔オーバーヘッド凝縮器からの
低圧混合冷媒流れはその後、合流させ、中間テフレグメ
ーターもしくは部分凝縮器（ある場合）と高温デフレグ
メーターもしくは部分凝縮器への寒冷の供給に用いる。
脱メタン塔オーバーヘッド凝縮器のための寒冷は、別の
方法で中間デフレグメーターもしくは部分的凝縮器と並
列に供給できる。
（−２９℃）以下の温度で運転する、２つ以上の部分凝
縮工程を使用し、なるべくなら２つ以上のデフレグメー
ターもしくは直列に組み合わせた部分凝縮器とデフレグ
メーターを使用して、凝縮する分解ガス供給材料をそれ
が脱メタン塔に入る前に予備精留するエチレン工場の特
に極低温部で、低レベルの寒冷（−４０°Ｆ（−４０
℃）以下）を供給するのに特によく適するものである。
このサイクルでは、１つ以上のレベルのプロパンもしく
はプロピレン冷媒を用いて混合冷媒を−２０°Ｆ乃至−
５０°Ｆ（約−２９℃乃至−４６℃）の温度で少なくと
も８０％凝縮させ、好ましくは全量凝縮さ せる。混合冷
媒液をその後、低温プロセス流れにより供給される寒冷
の過半部分を用いて約−２００°Ｆ（約−１２９℃）の
温度に過冷する。供給材料ガス部分凝縮器もしくはデフ
レグメーターでは混合冷媒を全く過冷しない。低温デフ
レグメーターと脱メタン塔オーバーヘッド凝縮器からの
低圧混合冷媒流れはその後、合流させ、中間テフレグメ
ーターもしくは部分凝縮器（ある場合）と高温デフレグ
メーターもしくは部分凝縮器への寒冷の供給に用いる。
脱メタン塔オーバーヘッド凝縮器のための寒冷は、別の
方法で中間デフレグメーターもしくは部分的凝縮器と並
列に供給できる。
【００３８】本発明のサイクルでは、混合冷媒を前記米
国特許第４，０７２，４８５号特許にあるように、＋５
０°Ｆ（１０℃）の温度で全量凝縮しない。これは、こ
れが混合冷媒流れにとって効果的でない高圧レベル例え
ば前記米国特許第４，０７２，４８５号での最高７２５
ｐｓｉａ（５０００kPa （絶対圧））の圧力となるから
である。その代り、本発明の混合冷媒は−２０°Ｆ乃至
−５０°Ｆ（約−２９℃乃至−４６℃）の温度と、５０
０ｐｓｉａ（３４５０kPa （絶対圧））以下の圧力で少
なくとも８０％を、好ましくは全量を凝縮させる。その
うえ、混合冷媒を前記米国特許第４，０７２，４８５号
の“補助”ならびに“主”の両熱交換器よりはむしろサ
イクルの操作を単純にするただ１つの熱交換器で過冷す
る。本発明の混合冷媒サイクルはさらに、有意の量の低
レベル（典型的例として−１４０°Ｆ乃至−１５０°Ｆ
（−９６℃乃至−１０１℃））の温度の寒冷を必要とす
る脱メタン塔オーバーヘッド凝縮器への寒冷の供給につ
いて明確に述べられている。
国特許第４，０７２，４８５号特許にあるように、＋５
０°Ｆ（１０℃）の温度で全量凝縮しない。これは、こ
れが混合冷媒流れにとって効果的でない高圧レベル例え
ば前記米国特許第４，０７２，４８５号での最高７２５
ｐｓｉａ（５０００kPa （絶対圧））の圧力となるから
である。その代り、本発明の混合冷媒は−２０°Ｆ乃至
−５０°Ｆ（約−２９℃乃至−４６℃）の温度と、５０
０ｐｓｉａ（３４５０kPa （絶対圧））以下の圧力で少
なくとも８０％を、好ましくは全量を凝縮させる。その
うえ、混合冷媒を前記米国特許第４，０７２，４８５号
の“補助”ならびに“主”の両熱交換器よりはむしろサ
イクルの操作を単純にするただ１つの熱交換器で過冷す
る。本発明の混合冷媒サイクルはさらに、有意の量の低
レベル（典型的例として−１４０°Ｆ乃至−１５０°Ｆ
（−９６℃乃至−１０１℃））の温度の寒冷を必要とす
る脱メタン塔オーバーヘッド凝縮器への寒冷の供給につ
いて明確に述べられている。
【００３９】先に引用した米国特許第４，７２０，２９
３号の混合冷媒サイクルは、比較的高レベルの寒冷（＋
６０乃至−８５°Ｆ（約１５．６℃乃至−６５℃））を
単一熱交換器に供給し、分離したエタンの低い分圧での
気化に依存して中間レベルの寒冷（−８５°Ｆ乃至−１
７０°Ｆ（−６５℃乃至−１１２℃））を主として脱メ
タン塔オーバーヘッド凝縮器に供給する。これは前記分
離エタンを仕事膨脹させたＨ2 とメタン（これは最低レ
ベルの寒冷を供給する）と一緒にし、それをその後、典
型例として寒冷を回収してから燃料系に送る。これはエ
タンが燃料として以外何の価値ももたなくなった時、製
油所オフガスの処理には極めて有利であるが、分離エタ
ンが燃料としてよりも供給原料としてより高い価値をも
ち、分解炉に比較的純粋状態のまま再循環させる必要が
あるエチレン工場では通常実用的ではない。
３号の混合冷媒サイクルは、比較的高レベルの寒冷（＋
６０乃至−８５°Ｆ（約１５．６℃乃至−６５℃））を
単一熱交換器に供給し、分離したエタンの低い分圧での
気化に依存して中間レベルの寒冷（−８５°Ｆ乃至−１
７０°Ｆ（−６５℃乃至−１１２℃））を主として脱メ
タン塔オーバーヘッド凝縮器に供給する。これは前記分
離エタンを仕事膨脹させたＨ2 とメタン（これは最低レ
ベルの寒冷を供給する）と一緒にし、それをその後、典
型例として寒冷を回収してから燃料系に送る。これはエ
タンが燃料として以外何の価値ももたなくなった時、製
油所オフガスの処理には極めて有利であるが、分離エタ
ンが燃料としてよりも供給原料としてより高い価値をも
ち、分解炉に比較的純粋状態のまま再循環させる必要が
あるエチレン工場では通常実用的ではない。
【００４０】本発明の混合冷媒サイクルにより提供され
る前記の比較的大きい電力節約と有意に高いエチレン回
収率のほかに、在来型エチレン寒冷サイクルに比較し
て、前記混合冷媒サイクルによる装置の単純化により著
しい資本経費の節約ができる。例えば本発明の混合冷媒
圧縮機はただ１つの吸込み流れ、１つの吸込みドラムと
１つの再循環制御ループを備えている。代表的エチレン
冷媒圧縮機は少くとも３つの吸込み流れ、３つの吸込み
ドラムと３つの再循環制御ループを備え、なおさら費用
のかかる装置である。そのうえ、本発明の混合冷媒圧縮
機で−５０°Ｆ（約−４６℃）以上の吸込み温度を用い
ると、圧縮の第１段階で典型的例として−１５０°Ｆ
（約−１０１℃）の吸込み温度となるエチレン冷媒圧縮
機よりも費用のかからない金属材料を利用できる。在来
型エチレンサイクルと比較して、少い機器と、少い接続
配管で済ますことができ、総原価も結果として一層安く
なる。
る前記の比較的大きい電力節約と有意に高いエチレン回
収率のほかに、在来型エチレン寒冷サイクルに比較し
て、前記混合冷媒サイクルによる装置の単純化により著
しい資本経費の節約ができる。例えば本発明の混合冷媒
圧縮機はただ１つの吸込み流れ、１つの吸込みドラムと
１つの再循環制御ループを備えている。代表的エチレン
冷媒圧縮機は少くとも３つの吸込み流れ、３つの吸込み
ドラムと３つの再循環制御ループを備え、なおさら費用
のかかる装置である。そのうえ、本発明の混合冷媒圧縮
機で−５０°Ｆ（約−４６℃）以上の吸込み温度を用い
ると、圧縮の第１段階で典型的例として−１５０°Ｆ
（約−１０１℃）の吸込み温度となるエチレン冷媒圧縮
機よりも費用のかからない金属材料を利用できる。在来
型エチレンサイクルと比較して、少い機器と、少い接続
配管で済ますことができ、総原価も結果として一層安く
なる。
【００４１】本発明のプロピレン／混合冷媒カスケード
法を用いるとエチレン工場の供給材料ガス冷却機器もし
くは他のエチレン回収装置の約１５０乃至４００ｐｓｉ
ａ（１０３０〜２７６０kPa （絶対圧））の圧力での運
転が容易になり、１段または２段の供給材料ガス圧縮工
程を割愛し、これらの圧縮工程に関連する資本経費も削
減できる。等量の圧縮エネルギーをプロピレン圧縮機と
混合冷媒圧縮機に加える必要があるが、これらは圧縮工
程での必要増加であって、関連資本経費はうんと少くな
る。これ以上の冷媒圧縮工程を必要としない。
法を用いるとエチレン工場の供給材料ガス冷却機器もし
くは他のエチレン回収装置の約１５０乃至４００ｐｓｉ
ａ（１０３０〜２７６０kPa （絶対圧））の圧力での運
転が容易になり、１段または２段の供給材料ガス圧縮工
程を割愛し、これらの圧縮工程に関連する資本経費も削
減できる。等量の圧縮エネルギーをプロピレン圧縮機と
混合冷媒圧縮機に加える必要があるが、これらは圧縮工
程での必要増加であって、関連資本経費はうんと少くな
る。これ以上の冷媒圧縮工程を必要としない。
【００４２】前記プロピレン／混合冷媒カスケードシス
テムは利用できる膨脹器からの寒冷の量に関係なく、−
１５０°Ｆ（約−１０１℃）以下の温度で必要な寒冷の
すべてを供給できるので、供給材料ガスの冷却と、任意
的に脱メタン処理も、これらの低圧レベルで実施できる
一方、高エチレン回収率を達成できる。前記プロピレン
／混合冷媒システムは燃料ガス膨脹器の寒冷を用いて補
充できるが、膨脹器による寒冷の量はもはやエチレン回
収にとっての制約ではない。
テムは利用できる膨脹器からの寒冷の量に関係なく、−
１５０°Ｆ（約−１０１℃）以下の温度で必要な寒冷の
すべてを供給できるので、供給材料ガスの冷却と、任意
的に脱メタン処理も、これらの低圧レベルで実施できる
一方、高エチレン回収率を達成できる。前記プロピレン
／混合冷媒システムは燃料ガス膨脹器の寒冷を用いて補
充できるが、膨脹器による寒冷の量はもはやエチレン回
収にとっての制約ではない。
【００４３】本発明のように、１５０乃至４００ｐｓｉ
ａ（１０３０〜２７６０kPa （絶対圧））の圧力範囲で
操作する低圧冷却機器を備えるエチレン回収装置は、よ
り高い圧力での在来の運転と比較して運転に関係する付
加的な利点を提供する。これらの利点は次のとおりであ
る。 1)エ チレンとより重質の炭化水素とともに凝縮するメタ
ンと水素の量が少なく、その結果、脱メタン塔で必要と
される流量と寒冷量が少くてすむ。 2)供給材料ガスを凝縮する時、特に１つ以上のデフレグ
メーターを供給材料の冷却に用いると、より多量のエチ
レンとエタンが分離され、脱メタン塔での寒冷量をさら
に節約できる。 3)低価値の燃料を生成するような低レベルの寒冷を得る
ための水素の膨脹を行う必要がないので、純度をそこな
わずにより高い価値の製品にすることができる。 4)多層脱メタン塔システムを利用する場合、供給材料ガ
ス冷却部におけるエチレンとエタンのより多量の分離に
より脱メタン塔で処理する必要のある液体の量を減らす
ことができ、それが結果として脱メタン塔における流量
を減らし、分離エネルギーの節約となる。 5)多層脱メタン塔システムを用いる場合、供給材料ガス
冷却部分におけるエチレンとエタンのより多量の分離に
より、エチレン／エタン分離塔への２つの供給材料流れ
の予備分離量を多くすることができ、分離エネルギーの
さらなる節約が可能となる。 6)供給材料前処理／乾燥部と、供給ガス冷却部と、任意
的に、脱メタン塔における装置の大部分を著しく低い圧
力で操作することから、資本経費が低減される。 7)供給材料ガスと燃料ガス間のより低い圧力比のため、
１つ以上の燃料ガス膨脹器を割愛して、資本経費をさら
に低減できる。
ａ（１０３０〜２７６０kPa （絶対圧））の圧力範囲で
操作する低圧冷却機器を備えるエチレン回収装置は、よ
り高い圧力での在来の運転と比較して運転に関係する付
加的な利点を提供する。これらの利点は次のとおりであ
る。 1)エ チレンとより重質の炭化水素とともに凝縮するメタ
ンと水素の量が少なく、その結果、脱メタン塔で必要と
される流量と寒冷量が少くてすむ。 2)供給材料ガスを凝縮する時、特に１つ以上のデフレグ
メーターを供給材料の冷却に用いると、より多量のエチ
レンとエタンが分離され、脱メタン塔での寒冷量をさら
に節約できる。 3)低価値の燃料を生成するような低レベルの寒冷を得る
ための水素の膨脹を行う必要がないので、純度をそこな
わずにより高い価値の製品にすることができる。 4)多層脱メタン塔システムを利用する場合、供給材料ガ
ス冷却部におけるエチレンとエタンのより多量の分離に
より脱メタン塔で処理する必要のある液体の量を減らす
ことができ、それが結果として脱メタン塔における流量
を減らし、分離エネルギーの節約となる。 5)多層脱メタン塔システムを用いる場合、供給材料ガス
冷却部分におけるエチレンとエタンのより多量の分離に
より、エチレン／エタン分離塔への２つの供給材料流れ
の予備分離量を多くすることができ、分離エネルギーの
さらなる節約が可能となる。 6)供給材料前処理／乾燥部と、供給ガス冷却部と、任意
的に、脱メタン塔における装置の大部分を著しく低い圧
力で操作することから、資本経費が低減される。 7)供給材料ガスと燃料ガス間のより低い圧力比のため、
１つ以上の燃料ガス膨脹器を割愛して、資本経費をさら
に低減できる。
【００４４】
【発明の効果】低圧冷却部に用いられる閉ループ混合冷
媒サイクルは、約−３０°Ｆ（−３４℃）未満で運転
し、多段部分凝縮あるいはなるべくデフレグメーターも
しくは直列に組み合わせた部品凝縮器とデフレグメータ
ーを用いて、凝縮する分解ガス供給材料をそれが脱メタ
ン塔システムに入る前に予備精留するエチレン工場の極
低温部に低レベル寒冷（約−４０°Ｆ以下（−４０℃以
下））を供給する。在来型エチレン寒冷サイクルと比較
して、前記混合冷媒サイクルは、装置が単純化するた
め、著しい電力節約、より高いエチレン回収率、そして
また著しい資本経費節約を提供できる。たとえば、前記
混合冷媒圧縮機にはただ１つの吸込み流れ、１つの吸込
みドラムと１つの再循環ループしか備わっていない。代
表的なエチレン冷媒圧縮機は少くとも３つの吸込み流
れ、３つの吸込みドラムと３つの再循環制御ループが備
わっていて、ずっと高価につく装置である。そのうえ、
前記混合冷媒圧縮機で、吸込み温度が、−５０°Ｆ（約
−４６℃）のものは、吸込みの第１段階で吸込み温度が
典型的例として−１５０°Ｆ（約−１０１℃）のエチレ
ン冷媒圧縮機よりも安価な金属材料を用いることができ
る。在来型冷媒エチレンサイクルと比較すると、装置の
部品も少く、また前記混合冷媒サイクルとの接続配管も
少くてすみ、全体の費用も安くなる。
媒サイクルは、約−３０°Ｆ（−３４℃）未満で運転
し、多段部分凝縮あるいはなるべくデフレグメーターも
しくは直列に組み合わせた部品凝縮器とデフレグメータ
ーを用いて、凝縮する分解ガス供給材料をそれが脱メタ
ン塔システムに入る前に予備精留するエチレン工場の極
低温部に低レベル寒冷（約−４０°Ｆ以下（−４０℃以
下））を供給する。在来型エチレン寒冷サイクルと比較
して、前記混合冷媒サイクルは、装置が単純化するた
め、著しい電力節約、より高いエチレン回収率、そして
また著しい資本経費節約を提供できる。たとえば、前記
混合冷媒圧縮機にはただ１つの吸込み流れ、１つの吸込
みドラムと１つの再循環ループしか備わっていない。代
表的なエチレン冷媒圧縮機は少くとも３つの吸込み流
れ、３つの吸込みドラムと３つの再循環制御ループが備
わっていて、ずっと高価につく装置である。そのうえ、
前記混合冷媒圧縮機で、吸込み温度が、−５０°Ｆ（約
−４６℃）のものは、吸込みの第１段階で吸込み温度が
典型的例として−１５０°Ｆ（約−１０１℃）のエチレ
ン冷媒圧縮機よりも安価な金属材料を用いることができ
る。在来型冷媒エチレンサイクルと比較すると、装置の
部品も少く、また前記混合冷媒サイクルとの接続配管も
少くてすみ、全体の費用も安くなる。
【図１】本発明の閉ループ混合冷媒サイクルの１実施例
のフローチャート図である。
のフローチャート図である。
【図２】本発明の閉ループ混合冷媒サイクルの別の実施
例のフローチャート図である。
例のフローチャート図である。
１…高温混合冷媒蒸気 ３…凝縮混合冷媒 ５…過冷混合冷媒 ７…低温プロセス流れ（膨脹流れ） ８…低温プロセス流れ（膨脹流れ） ９…低温プロセス流れ（膨脹流れ） １１…５の第１の部分 １３…フラッシュした過冷混合冷媒 １５…５の第２の部分 １７…混合冷媒（冷媒流れ） １９…５の第３の部分 ２１…流れ ２３…供給材料流れ ２５…軽質ガス流れ ２７…液体凝縮液 ２９…冷媒流れ ３１…冷媒流れ ３３…気化混合冷媒流れ ３５…高温凝縮供給材料液 ３７…中間蒸気流 ３９…気化混合冷媒流れ １０１…圧縮機（混合冷媒） １０３…熱交換器 １０５…在来型冷媒システム １０７…混合冷媒過冷器 １０９…膨脹弁 １１１…膨脹弁 １１３…脱メタン塔オーバーヘッド凝縮器 １１５…膨脹弁 １１７…低温供給材料凝縮域 １１９…高温供給材料凝縮域 １２０…高温デフレグメーター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハワード．チャールズ．ロールズ アメリカ合衆国．18034．ペンシルバニ ア州．センター．バリー．ダービー．ス トリート．4529 (56)参考文献 特開 昭63−280030（ＪＰ，Ａ) 米国特許4072485（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C07C 11/04 C07C 7/09 F25J 3/02
Claims (22)
- 【請求項１】 エチレン、水素とＣ1 乃至Ｃ3 炭化水素
を含む圧縮供給材料ガス（２３）からエチレンを回収す
る方法であり、前記圧縮供給材料ガス（２３）を冷却し
てその一部を凝縮する工程と、前記圧縮供給材料ガスの
凝縮液（２７）を１つ以上の脱メタン塔で精留して、主
として水素とメタンを含む軽質オーバーヘッド製品を回
収する工程と、前記１つ以上の脱メタン塔の塔底流を精
留してエチレン製品流れと、Ｃ2 およびそれより重質の
炭化水素を含む流れとを回収する工程を含むエチレン回
収方法であって、当該回収に必要な寒冷を、 (a) メタン、エタン、エチレン、プロパンとプロピレン
からなる群より選ばれた２つ以上の成分を含む混合冷媒
蒸気（１）を圧縮し、得られた圧縮蒸気を冷却して凝縮
混合冷媒流れ（３）を作る工程、 (b) 前記凝縮混合冷媒流れ（３）を１つ以上の低温プロ
セス流れ（７，８，９，１３）との間接熱交換により過
冷して過冷混合冷媒（５）を作る工程、 (c) 前記過冷混合冷媒（５）の第１の部分（１５）をフ
ラッシュし、そして得られた冷媒を間接熱交換により前
記脱メタン塔の少くとも１つのもののオーバーヘッド凝
縮器（１１３）の寒冷を供給するのに使用し、この間接
熱交換で前記過冷混合冷媒の前記第１の部分（１５）を
加温しかつ少くともその一部分を気化させる工程、 (d) 前記過冷混合冷媒の第２の部分（１９）をフラッシ
ュし、そして得られた冷媒（２１）を間接熱交換（１１
８）により前記圧縮供給材料ガス（２３）を冷却しその
一部分を凝縮させるに要する寒冷の少くとも一部を供給
するのに使用し、この間接熱交換で前記過冷混合冷媒
（５）の第２の部分（１９，２１）を加温しかつ少なく
ともその一部分を気化させる工程、 (e) 前記工程（ｃ）と（ｄ）の過冷混合冷媒の前記第１
と第２の部分から得られた加温された蒸気流れ（１７，
２９）を合流させて、前記混合冷媒蒸気（１）の少くと
も一部（３１）とし、そして工程（ａ）乃至（ｅ）を反
復する工程、を含むサイクルで供給し、それにより、前
記圧縮供給材料ガス（２３）をより軽質の供給材料成分
を含む蒸気流れ（２５）と、より重質の供給材料成分に
富んだ１つ以上の凝縮液流れ（２７）とに分離すること
を特徴とするエチレン回収法。 - 【請求項２】 前記圧縮供給材料ガス（２３）の冷却、
凝縮と分離を１５０乃至４００ｐｓｉａ（１０３０〜２
７６０kPa （絶対圧））の圧力範囲で実施することを特
徴とする請求項１の方法。 - 【請求項３】 前記工程（ｂ）の低温プロセス流れの１
つを前記過冷混合冷媒（５）の第３の部分（１１）をフ
ラッシュすることで供給することと、この第３の部分を
加温しかつ少くともその一部分を気化させたもの（３
３）を前記工程（ｃ）ならびに（ｄ）の混合冷媒の第１
の部分（１７）および第２の部分（２９）と合流させて
前記工程（ａ）の混合冷媒蒸気（１）を供給することを
特徴とする請求項１または２の方法。 - 【請求項４】 前記工程（ｂ）の前記１つ以上の低温プ
ロセス流れ（７，８，９）を前記１つ以上の脱メタン塔
からの前記軽質オーバーヘッド製品を仕事膨脹させて供
給することを特徴とする請求項１から３までのいずれか
一つの方法。 - 【請求項５】 前記工程（ｂ）の１つ以上の低温プロセ
ス流れ（７，８，９）を前記より軽質の供給材料成分を
含む蒸気流れ（２５）の少くとも一部をさらに冷却し、
部分的に凝縮して、水素に富んだ蒸気流れとメタンに富
んだ一つ以上の液体流れを製造することにより供給する
ことを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つの
方法。 - 【請求項６】 前記工程（ｄ）の圧縮供給材料ガス（２
３）の前記混合冷媒の第２の部分（２１）との間接熱交
換による冷却を少くとも１つのデフレグメーター（１
８）もしくは少くとも１つの部分凝縮器、あるいはそれ
らの組合せを利用して達成することを特徴とする請求項
１から５までのいずれか一つの方法。 - 【請求項７】 前記混合冷媒蒸気（１）を約２５０乃至
５００ｐｓｉａ（１７２０〜３４５０kPa （絶対圧））
の圧力に圧縮してから冷却し凝縮することを特徴とする
請求項１から６までのいずれか一つの方法。 - 【請求項８】 得られた圧縮蒸気を約−２０°Ｆ乃至−
５０°Ｆ（約−２９℃乃至−４６℃）の温度で少なくと
も一部分を凝縮してから過冷することを特徴とする請求
項７の方法。 - 【請求項９】 凝縮した混合冷媒流れ（３）を約−１７
５°Ｆ乃至−２２５°Ｆ（−１１５℃乃至−１４３℃）
の温度に過冷することを特徴とする請求項７または８の
方法。 - 【請求項１０】 前記混合冷媒蒸気（１）は５乃至３０
モル％のメタン、２０乃至５５モル％のエチレンと２５
乃至５０モル％のプロピレンを含むことを特徴とする請
求項１から９までのいずれか一つの方法。 - 【請求項１１】 前記混合冷媒蒸気（１）は５乃至３５
モル％のメタン、２０乃至５５モル％のエタンと２０乃
至５０モル％のプロパンを含むことを特徴とする請求項
１から９までのいずれか一つの方法。 - 【請求項１２】 エチレン、水素と、Ｃ1 乃至Ｃ3 炭化
水素を含む圧縮供給材料ガス（２３）からエチレンを回
収する方法であり、前記圧縮供給材料ガス（２３）を冷
却してその一部を凝縮する工程と、前記圧縮供給材料ガ
スの凝縮液（２７）を１つ以上の脱メタン塔で精留し
て、主として水素とメタンを含む軽質オーバーヘッド製
品を回収する工程と、前記１つ以上の脱メタン塔の塔底
流を精留してエチレン製品流れと、Ｃ2 およびそれより
重質の炭化水素を含む流れとを回収する工程を含むエチ
レン回収方法であって、当該回収に必要な寒冷を、 (a) メタン、エタン、エチレン、プロパンとプロピレン
からなる群より選ばれた２つ以上の成分を含む混合冷媒
蒸気（１）を圧縮し、得られた圧縮蒸気を冷却して凝縮
混合冷媒流れ（３）を作る工程、 (b) 前記凝縮混合冷媒流れ（３）を１つ以上の低温プロ
セス流れ（７，８，９，１３）との間接熱交換により過
冷して過冷混合冷媒（５）を作る工程、 (c) 前記過冷混合冷媒（５）の第１の部分（１５）をフ
ラッシュし、そして得られた冷媒を間接熱交換により前
記脱メタン塔の少くとも１つのもののオーバーヘッド凝
縮器（１１３）の寒冷を供給するのに使用し、この間接
熱交換で前記過冷混合冷媒の前記第１の部分（１５）を
加温しかつ少くともその一部分を気化させる工程、 (d) 前記過冷混合冷媒（５）の第２の部分（１９）をフ
ラッシュし、そして得られた冷媒（２１）を低温供給材
料凝縮域（１１７）での間接熱交換で中間蒸気供給材料
流れ（３７）を冷却および凝縮するのに使用し、この間
接熱交換で前記 過冷混合冷媒（５）の第２の部分（２
１）を加温しかつ少なくとも一部分を気化させる工程、 (e) 前記工程（ｃ）と（ｄ）の加温した混合冷媒の第１
の部分（１７）と第２の部分（２９）を合流化させて得
られた合流混合冷媒流れ（３１）の少くとも一部分を高
温供給材料凝縮域（１１９）での間接熱交換により前記
圧縮供給材料ガス（２３）を冷却し凝縮するのに使用
し、この間接熱交換で前記合流混合冷媒流れ（３１）を
加温し気化させ、そして工程（ｄ）の前記低温供給材料
凝縮域（１１７）のための前記中間蒸気供給材料流れ
（３７）を供給する工程、 (f) 前記工程（ｅ）で得られた気化した混合冷媒流れ
（３９）を戻して前記工程（ａ）の混合冷媒蒸気（１）
の少くとも一部とし、そして工程（ａ）乃至（ｆ）を反
復する工程、 を含む サイクルで提供し、それにより、前記圧縮供給材
料ガス（２３）をより軽質の供給材料成分を含む蒸気流
れ（２５）と、より重質の供給材料成分に富んだ低温凝
縮供給材料液（２７）と、より重質の供給材料成分にさ
らに富んだ高温凝縮供給材料液（３５）に分離すること
を特徴とするエチレンの回収法。 - 【請求項１３】 前記圧縮供給材料ガス（２３）の冷
却、凝縮と分離を１５０乃至４００psia（１０３０〜２
７６０kPa （絶対圧））の圧力範囲で実施することを特
徴とする請求項１２の方法。 - 【請求項１４】 前記高温供給材料凝縮域（１１９）な
らびに低温供給材料凝縮域（１１７）における前記冷却
と凝縮を少くとも１つのデフレグメーター、少くとも１
つの部分凝縮器もしくはそれらの組合せにより行うこと
を特徴とする請求項１２または１３の方法。 - 【請求項１５】 前記工程（ｂ）の低温プロセス流れ
（７，８，９，１３）の１つを前記過冷混合冷媒（５）
の第３の部分（１１）をフラッシュすることで供給する
ことと、この第３の部分を加温しかつ少くともその一部
分を気化させたもの（３３）を前記工程（ｃ）と（ｄ）
の混合冷媒の第１の部分（１７）および第２の部分（２
９）と合流させて、前記工程（ａ）の混合冷媒蒸気
（１）を供給することを特徴とする請求項１２から１４
までのいずれか一つの方法。 - 【請求項１６】 前記工程（ｂ）の１つ以上の低温プロ
セス流れ（７，８， ９）を前記１つ以上の脱メタン塔か
らの前記軽質オーバーヘッド製品を仕事膨脹させること
により供給することを特徴とする請求項１２から１５ま
でのいずれか一つの方法。 - 【請求項１７】 前記工程（ｂ）の１つ以上の低温プロ
セス流れ（７，８，９）を、より軽質の供給材料成分を
含む前記蒸気流れ（２５）の少くとも一部分をさらに冷
却し部分的に凝縮して、水素に富んだ蒸気流れとメタン
に富んだ１つ以上の液体流れを製造することにより供給
することを特徴とする請求項１２から１６までのいずれ
か一つの方法。 - 【請求項１８】 前記混合冷媒蒸気（１）を２５０乃至
５００ｐｓｉａ（１７２０〜３４５０kPa （絶対圧））
の圧力に圧縮してから冷却ならびに凝縮を行うことを特
徴とする請求項１２から１７までのいずれか一つの方
法。 - 【請求項１９】 得られた圧縮蒸気を−２０°Ｆ乃至−
５０°Ｆ（−２９℃乃至−４６℃）の温度で少なくとも
一部分を凝縮してから過冷することを特徴とする請求項
１８の方法。 - 【請求項２０】 前記凝縮混合冷媒流れ（３）を−１７
５°Ｆ乃至−２２５°Ｆ（−１１５℃乃至−１４３℃）
の温度に過冷することを特徴とする請求項１８または１
９の方法。 - 【請求項２１】 前記混合冷媒蒸気（１）は５乃至３０
モル％のメタン、２５乃至５５モル％のエチレンと２５
乃至５０モル％のプロピレンを含むことを特徴とする請
求項１２から２０までのいずれか一つの方法。 - 【請求項２２】 前記高温混合冷媒蒸気（１）は、５乃
至３５モル％のメタン、２０乃至５５モル％のエタン
と、２０乃至５０モル％のプロパンを含むことを特徴と
する請求項１２から２０までのいずれか一つの方法。
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| US08/192,024 US5379597A (en) | 1994-02-04 | 1994-02-04 | Mixed refrigerant cycle for ethylene recovery |
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| US08/192024 | 1994-08-12 | ||
| US08/289,872 US5502972A (en) | 1994-02-04 | 1994-08-12 | Mixed refrigerant cycle for ethylene recovery |
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| CN104419466B (zh) * | 2013-09-10 | 2016-12-07 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种炼厂干气回收系统及干气回收方法 |
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| RU2750031C2 (ru) * | 2019-04-30 | 2021-06-21 | Андрей Владиславович Курочкин | Установка деэтанизации магистрального природного газа (варианты) |
| CN112378168B (zh) * | 2020-11-05 | 2024-01-26 | 华南理工大学 | 一种煤基富甲烷合成气深冷分离制lng的工艺与系统 |
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| US5035732A (en) * | 1990-01-04 | 1991-07-30 | Stone & Webster Engineering Corporation | Cryogenic separation of gaseous mixtures |
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- 1995-02-03 CN CN95100197A patent/CN1046695C/zh not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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