[0001] A presente invenção diz respeito a um método para partida de uma planta de gás natural liquefeito (GNL), e a uma planta de GNL correspondente.
[0002] Quando uma planta de gás natural liquefeito (GNL) está quente (por exemplo, na temperatura ambiente), após uma interrupção de produção, a planta tem que ser resfriada gradualmente para impedir tensões térmicas em trocadores de calor usados para resfriar o gás natural até cerca de -160°C. Este processo tipicamente pode levar de diversas horas até cerca de 1-2 dias, e é executado ao circular um refrigerante ou meio de resfriamento na fase gasosa através dos circuitos de resfriamento dos trocadores de calor. Para resfriar todos os componentes pertinentes e para ter um dissipador de calor para o refrigerante, um fluxo ou corrente de gás natural também é fornecido através da planta, tipicamente em cerca de 1%-5% da taxa de produção total.
[0003] Entretanto, a taxa de fluxo de gás natural na entrada da planta algumas vezes não pode ser diminuída exatamente para qualquer taxa. Isto significa que a taxa de fluxo mínima de gás natural pode ser maior que a taxa desejada. Isto por sua vez significa que gás em excesso tem que ser queimado antes de alcançar a unidade de liquefação com os trocadores de calor. O gás em excesso tipicamente é queimado a montante da unidade de liquefação da planta. Se, por exemplo, a taxa de fluxo de gás natural na entrada for 30% da taxa de produção total, 25% tem que ser queimado. Consequentemente, gás natural é desperdiçado e emissões são aumentadas.
[0004] Adicionalmente, para plantas de GNL flutuantes ou plantas de GNL construídas em áreas árticas e remotas, regularidade de navio de GNL pode ser baixa. Consequentemente, carregamento de GNL de tanques de armazenamento de GNL para navios não pode ser sempre executado quando desejado, e existe o risco de os tanques de armazenamento ficarem cheios. Também, o fornecimento de gás natural para a planta pode ser interrompido, ou pode existir uma interrupção interna na planta, por exemplo, na unidade de remoção de CO2. Todas estas situações podem ser corrigidas ao paralisar e mais tarde reiniciar a planta. Entretanto, paralisar e reiniciar a planta é demorado, caro e aumenta as cargas de tensão em equipamento na planta.
[0005] É um objetivo da presente invenção fornecer um método e planta de GNL aperfeiçoados, os quais podem superar pelo menos parcialmente os problemas mencionados anteriormente.
[0006] Este e outros objetivos que estarão aparentes a partir da descrição a seguir são alcançados por meio do método e planta de GNL de acordo com as reivindicações independentes anexas. Modalidades estão expostas nas reivindicações dependentes.
[0007] De acordo com um aspecto da presente invenção, é fornecido um método para partida de uma planta de GNL, a planta incluindo uma unidade de liquefação arranjada em um caminho de fluxo (principal) da planta, em que o método compreende: remover GNL de uma primeira localização no caminho de fluxo a jusante da unidade de liquefação; vaporizar o GNL removido, ou aquecer o GNL removido de maneira que o GNL removido seja transformado para fase gasosa; e readmitir o GNL vaporizado ou transformado para o caminho de fluxo em uma segunda localização a montante da unidade de liquefação.
[0008] Ao recircular GNL em vez de usar gás natural diretamente da entrada da planta na partida, queima não é necessária. Consequentemente, emissões relacionadas com queima são reduzidas ou removidas.
[0009] O presente método pode compreender adicionalmente aumentar a pressão do GNL removido, por exemplo, ao bombear o GNL removido para uma pressão de cerca de 5-10 MPa antes de vaporizar ou transformar o GNL removido. O GNL removido alternativamente pode ser primeiro vaporizado e então comprimido em um compressor para a pressão de entrada da planta, mas esta alternativa exige mais energia e é consequentemente muito cara.
[0010] Adicionalmente, o GNL vaporizado ou transformado pode ser readmitido ou retornado em uma taxa menor que a taxa de produção total da planta.
[0011] Em uma ou mais modalidades da presente invenção, durante partida da planta, o GNL pode ser removido de um tanque de armazenamento de GNL da planta, ou de uma linha de descarregamento para o tanque de armazenamento da planta. Adicionalmente, o GNL vaporizado ou transformado pode ser readmitido para o caminho de fluxo a montante de uma unidade de pré-resfriamento da planta, mas a jusante de (uma outra) unidade de pré-tratamento de gás da planta. A unidade de pré-tratamento de gás pode ser, por exemplo, uma unidade de secagem e remoção de mercúrio ou uma unidade de remoção de CO2. O GNL vaporizado ou transformado também pode ser readmitido a montante das unidades de pré- tratamento de gás. O GNL vaporizado ou transformado é aqui readmitido em uma taxa que corresponde a cerca de 1%-10% da taxa de produção total da planta. Nesta modalidade, o GNL vaporizado ou transformado readmitido é usado como um dissipador de calor (fluido de absorção de calor) para trocadores de calor na unidade de liquefação.
[0012] Adicionalmente, durante redução de carga da planta, o GNL pode ser removido de pelo menos um de: uma linha entre a unidade de liquefação e uma unidade de queima ou arraste de N2 final da planta; a unidade de queima ou arraste de N2 final da planta; um tanque de armazenamento de GNL da planta; e uma linha de descarregamento para o tanque de armazenamento da planta. GNL removido da linha entre a unidade de liquefação e uma unidade de queima ou arraste de N2 final usualmente não é despressurizado, e consequentemente menos energia é necessária para bombear o GNL removido até uma pressão desejada. Na unidade de queima ou arraste de N2 final e no tanque de armazenamento de GNL, o GNL usualmente é despressurizado para pressão ambiente. Adicionalmente, o GNL vaporizado ou transformado pode ser readmitido para o caminho de fluxo entre uma entrada e uma unidade de pré-tratamento de gás da planta. A unidade de pré- tratamento de gás pode ser uma unidade de remoção de CO2, mas também pode ser uma unidade de secagem e remoção de mercúrio ou uma unidade de pré- resfriamento. O GNL vaporizado ou transformado é aqui readmitido em uma taxa que corresponde a cerca de 30% da taxa de produção total da planta, ou em uma taxa igual à taxa de redução de carga da planta. A taxa de redução de carga da planta é a taxa de produção estável mais baixa possível. Ao recircular GNL em redução de carga em vez de desligar a planta, uma operação mais eficiente da planta é alcançada. Em particular, tempo para reinício da planta é reduzido (usualmente cerca de 24 horas), e desgaste da planta durante paralisação e reinício é evitado.
[0013] De acordo com um outro aspecto da presente invenção, é fornecida uma planta de gás natural liquefeito (GNL), compreendendo: uma unidade de liquefação arranjada em um caminho de fluxo da planta; primeiro dispositivo para remover GNL de uma primeira localização no caminho de fluxo a jusante da unidade de liquefação; um dentre vaporizador adaptado para vaporizar o GNL removido e aquecedor adaptado para aquecer o GNL removido de maneira que o GNL removido seja transformado para fase gasosa; e segundo dispositivo para readmitir o GNL vaporizado ou transformado para o caminho de fluxo em uma segunda localização a montante da unidade de liquefação. Este aspecto pode exibir recursos e efeitos técnicos similares tais como o aspecto discutido anteriormente da invenção. A planta de GNL pode compreender adicionalmente dispositivo de controle adaptado ou configurado para controlar pelo menos um de o dito primeiro dispositivo, o vaporizador ou aquecedor e o segundo dispositivo durante partida da planta de GNL.
[0014] Estes e outros aspectos da presente invenção serão agora descritos com mais detalhes, com referência aos desenhos anexos mostrando modalidades preferidas atualmente da invenção.
[0015] A figura 1 é um diagrama de blocos de uma planta de GNL de acordo com técnica anterior.
[0016] A figura 2 é um diagrama de blocos de uma planta de GNL de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[0017] A figura 3 é um diagrama de blocos de uma planta de GNL de acordo com uma outra modalidade da presente invenção.
[0018] A figura 1 é um diagrama de blocos de uma planta de GNL 10’ de acordo com técnica anterior. A planta 10’ compreende, em sequência: uma entrada 12’ para receber gás natural, uma unidade de remoção de CO2 14’, uma unidade de secagem e remoção de mercúrio 16’, uma unidade de pré-resfriamento ou refrigeração 18’, uma unidade de liquefação 20’ e um tanque de armazenamento de GNL 22’. Uma linha de fluxo principal 24’ se estende da entrada 12’ para o tanque de armazenamento de GNL 22’. A operação geral de uma planta de GNL como esta é conhecida para os versados na técnica, e não será explicada com detalhes adicionais aqui.
[0019] Em um procedimento de partida de técnica anterior, gás natural é queimado a jusante da unidade de remoção de CO2 14’, tal como ilustrado na figura 1 pela referência F. Queima de gás natural, entretanto, causa perdas de gás natural e emissões não desejadas.
[0020] A figura 2 é um diagrama de blocos de uma planta de GNL 10 de acordo com uma modalidade da presente invenção. A planta de GNL 10 na figura 2 compreende, em sequência: uma entrada 12 para receber gás natural, uma unidade de remoção de CO2 14, uma unidade de secagem e remoção de mercúrio 16, uma unidade de pré-resfriamento ou refrigeração 18, uma unidade de liquefação 20, uma unidade de queima ou arraste de N2 final 21 e um tanque de armazenamento de GNL 22. Uma linha ou caminho de fluxo principal 24 se estende da entrada 12, através das várias unidades 14-21 e para o tanque de armazenamento de GNL 22. Uma linha de descarregamento para o tanque de armazenamento de GNL 22 está designada por 25.
[0021] Além do mais, a planta 10 compreende uma bomba de GNL 26 e um vaporizador de GNL 28. A bomba de GNL 26 está em comunicação de fluido com o tanque de armazenamento de GNL 22 por meio da linha 30, e com o vaporizador de GNL 28 por meio da linha 32. Adicionalmente, o vaporizador de GNL 28 está em comunicação de fluido com a linha de fluxo principal 24 em uma localização 34 entre a última das unidades de pré-tratamento de gás 14-16, isto é, a unidade de secagem e remoção de mercúrio 16, e a unidade de pré-resfriamento 18 por meio da linha 36. A bomba de GNL 26 é adaptada para bombear GNL removido do tanque de GNL 22 por meio da linha 30 para uma pressão de cerca de 5-10 MPa. O vaporizador 28 é adaptado para vaporizar o GNL removido (e pressurizado), por meio de aquecimento abaixo da pressão crítica do GNL. As ditas linhas, por exemplo, podem ser tubos, condutos ou coisa parecida.
[0022] Durante partida da planta 10 (partida inicial ou reinício da planta 10), isto é, quando a temperatura dos trocadores de calor na unidade de liquefação 18 está acima de uma temperatura de produção (eles podem estar, por exemplo, na temperatura ambiente) seguinte, por exemplo, a uma interrupção de produção, o fluxo de gás usual na entrada 12 está interrompido, e GNL é removido ou extraído do tanque de armazenamento de GNL 22 e fornecido para a bomba de GNL 26 por meio da linha 30. O GNL removido é então bombeado para uma pressão de cerca de 5-10 MPa por meio da bomba de GNL 26. O GNL pressurizado é então fornecido por meio da linha 32 para o vaporizador de GNL 28 onde ele é vaporizado e é consequentemente transformado para fase gasosa. Em seguida, o GNL vaporizado é fornecido ou readmitido ou retornado de outro modo para o caminho de fluxo principal 24 por meio da linha 36.
[0023] O GNL vaporizado readmitido é então transportado ou recirculado no caminho de fluxo principal 24 através da unidade de liquefação 20 para resfriar trocadores de calor (não mostrados) na unidade de liquefação 20. O gás natural de recirculação age como um dissipador de calor para um refrigerante dos trocadores de calor, e consequentemente não é usado diretamente como um refrigerante nos trocadores de calor.
[0024] O método de acordo com esta modalidade prossegue até que os trocadores de calor alcancem uma temperatura de produção, tipicamente de cerca de -35°C na unidade de pré-resfriamento 18 até abaixo de -100°C na unidade de liquefação 20, e então segue-se o processo de produção regular.
[0025] A bomba de GNL 26, o vaporizador de GNL 28 e as linhas 30, 32, 36 na figura 2 são dimensionados e/ou controlados de tal maneira que o GNL vaporizado é readmitido em uma taxa que corresponde a cerca de 1%-10%, ou especificamente 1%-5%, da taxa de produção total ou regular da planta 10. Tal controle pode ser executado por meio de um dispositivo de controle (não mostrado) da planta 10.
[0026] A figura 3 é um diagrama de blocos de uma planta de GNL 10 de acordo com uma outra modalidade da presente invenção. A planta de GNL 10 na figura 3 compreende, em sequência: uma entrada 12 para receber gás natural, uma unidade de remoção de CO2 14, uma unidade de secagem e remoção de mercúrio 16, uma unidade de pré-resfriamento ou refrigeração 18, uma unidade de liquefação 20, uma unidade de queima ou arraste de N2 final 21 e um tanque de armazenamento de GNL 22. Uma linha ou caminho de fluxo principal 24 se estende da entrada 12, através das várias unidades 14-21 e para o tanque de armazenamento de GNL 22. A linha entre a unidade de liquefação 20 e a unidade de queima ou arraste de N2 final 21 está designada por 23, e uma linha de descarregamento para o tanque de armazenamento de GNL 22 está designada por 25.
[0027] Além do mais, a planta 10 compreende uma bomba de GNL 26 e um vaporizador de GNL 28. A bomba de GNL 26 está em comunicação de fluido com a unidade de queima ou arraste de N2 final 21 por meio da linha 30, e com o vaporizador de GNL 28 por meio da linha 32. Adicionalmente, o vaporizador de GNL 28 está em comunicação de fluido com a linha de fluxo principal 24 em uma localização 38 entre a entrada 12 e a primeira unidade de pré-tratamento de gás, isto é, a unidade de remoção de CO2 14, por meio da linha 40. A bomba de GNL 26 é adaptada para bombear GNL removido do tanque de GNL 22 por meio da linha 30 para uma pressão de cerca de 5-10 MPa. O vaporizador 28 é adaptado para vaporizar o GNL removido (e pressurizado), abaixo da pressão crítica do GNL. As ditas linhas, por exemplo, podem ser tubos, condutos ou coisa parecida.
[0028] Durante redução de carga da planta 10, por exemplo, quando o tanque de GNL 22 está cheio ou quando existe uma interrupção ou diminuição significativa no fornecimento de gás natural através da entrada 12, o fluxo de gás usual na entrada 12 é interrompido propositadamente ou de forma involuntária, e GNL pode ser removido ou extraído da unidade de queima ou arraste de N2 final 21 e fornecido para a bomba de GNL 26 por meio da linha 30. O GNL removido é então bombeado para uma pressão de cerca de 5-10 MPa por meio da bomba de GNL 26. O GNL pressurizado é então fornecido por meio da linha 32 para o vaporizador de GNL 28 onde ele é vaporizado e consequentemente transformado para fase gasosa. Em seguida, o GNL vaporizado é fornecido ou readmitido ou retornado de outro modo para o caminho de fluxo principal 24 por meio da linha 40.
[0029] O GNL vaporizado readmitido é então transportado ou recirculado no caminho de fluxo principal 24 para manter a planta 10 operando em uma taxa reduzida. A bomba de GNL 26, o vaporizador de GNL 28 e as linhas 30, 32, 40 na figura 3 são dimensionados e/ou controlados de tal maneira que o GNL vaporizado é readmitido em uma taxa que corresponde a cerca de 30% da taxa de produção total ou normal da planta 10, ou em uma taxa igual à taxa de redução de carga da planta 10. Tal controle pode ser executado por meio do dispositivo de controle mencionado anteriormente.
[0030] O método de acordo com esta modalidade prossegue até que o GNL possa ser carregado a partir do tanque de armazenamento 22 tal como usual, ou que o fornecimento de gás natural na entrada 12 seja reiniciado, por exemplo, e produção total na planta 10 possa recomeçar.
[0031] Opcionalmente, as linhas 42 e 44 podem ser fornecidas para transportar GNL vaporizado também em outras localizações. GNL vaporizado, por exemplo, pode ser fornecido por meio da linha 42 no caso de a unidade de remoção de CO2 14 estar funcionando de modo falho, ou por meio da linha 44 no caso de a unidade de secagem e remoção de mercúrio 16 estar fora de ordem. Adicionalmente, o GNL alternativamente pode ser retirado da linha 23 entre a unidade de liquefação 20 e a unidade de queima ou arraste de N2 final 21 por meio da linha 46, ou do tanque de armazenamento de GNL 22 por meio da linha 48. As linhas opcionais e alternativas estão ilustradas como linhas tracejadas na figura 3, e as ditas linhas, por exemplo, podem ser tubos, condutos apropriados ou coisa parecida.
[0032] A planta de GNL 10 de acordo com a presente invenção tipicamente tem uma capacidade mínima de 1 MTPA (milhão de toneladas métricas por ano). Entretanto, a presente invenção também pode ser aplicada para instalações tendo uma capacidade de até 0,1 MPTA, por exemplo.
[0033] Os versados na técnica perceberão que a presente invenção não está limitada por nenhum meio às modalidades descritas anteriormente. Ao contrário, muitas modificações e variações são possíveis dentro do escopo das reivindicações anexas.
[0034] Por exemplo, em vez de vaporizar o GNL removido, o GNL removido pode ser aquecido, tipicamente acima de sua pressão crítica, de maneira que o GNL muda ou faz transição para fase gasosa. Em um caso como este, o vaporizador 28 pode ser substituído por um aquecedor adaptado para aquecer o GNL removido de maneira que o GNL removido seja transformado para fase gasosa.