BR112012027736B1

BR112012027736B1 - processo e instalação para tratamento de um gás natural contendo dióxido de carbono

Info

Publication number: BR112012027736B1
Application number: BR112012027736-7A
Authority: BR
Inventors: Xavier Renaud
Original assignee: Total S.A.
Priority date: 2010-04-29
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2021-03-02
Also published as: WO2011135538A2; CA2796152A1; FR2959512A1; RU2012145445A; MY165146A; AU2011246887A1; CN103003651A; NO20121276A1; BR112012027736A2; US20130036765A1; WO2011135538A3; CN103003651B; FR2959512B1; RU2549905C2; US9605896B2; AU2011246887B2

Abstract

PROCESSO PARA TRATAMENTO DE UM GÁS NATURAL CONTENDO DIÓXIDO DE CARBONO. A invenção refere-se a um processo para tratamento de um gás natural contendo dióxido de carbono em que: - o gás natural é separado por um processo criogênico de modo a assegurar, por um lado, um fluxo de dióxido de carbono líquido, contendo hidrocarbonetos e, por outro lado, gás natural purificado; - pelo menos uma parte do gás natural é arrefecido em um primeiro permutador de calor e, e seguida, em um segundo permutador de calor antes do referido processo criogênico e/ ou antes de um refluxo para o referido processo criogênico; - pelo menos, uma parte do fluxo de dióxido de carbono líquido é recuperada a fim de proporcionar um fluxo de dióxido de carbono reciclado; - o fluxo de dióxido de carbono reciclado é dividido em uma primeira porção e uma segunda porção; - a primeira porção é expandida, em seguida, é aquecida no primeiro permutador de calor, a fim de fornecer um primeiro fluxo de dióxido de carbono aquecido; - a segunda porção é arrefecida, em seguida pelo menos uma parte da segunda porção é expandida, em seguida é aquecida no segundo permutador de calor, a fim de proporcionar um segundo (...).

Description

Campo da Invenção

[0001] A presente invenção refere-se a um processo de tipo criogênico para o tratamento de gás natural, com o objetivo de eliminar pelo menos parte do dióxido de carbono que contém, em que os hidrocarbonetos normalmente perdidos como um resultado do tratamento criogênico são largamente recuperados. A invenção também se refere a uma planta adaptada para a execução do presente processo.

Estado da técnica

[0002] Dentro do contexto da produção de gás natural ou de gás natural liquefeito, é necessário purificar o referido gás natural, proveniente de depósitos, de certo número de contaminantes, principalmente os gases ácidos, tais como sulfeto de hidrogênio (H2S) e dióxido de carbono (CO2).

[0003] Em particular, o dióxido de carbono pode representar uma parte importante da mistura gasosa proveniente de um depósito de gás natural, até mais do que 70% (em concentração molar).

[0004] Vários processos são conhecidos na área para tornar possível a redução do teor de dióxido de carbono do gás natural.

[0005] O tratamento mais habitual é baseado no uso de solventes de amina. Este método torna possível uma separação do CO2, que é muito seletivo em comparação aos hidrocarbonetos, que faz com que seja possível diminuir a concentração de CO2 abaixo do limiar de 50 ppm. Mas este método requer energia elevada para regenerar o solvente. Como resultado, não é adequado se o gás original tem uma elevada concentração de CO2. Além disso, a regeneração é praticamente atmosférica e é necessária uma compressão que consome uma grande quantidade de energia se uma reinjeção do CO2 separado é prevista (que é para ser considerada cada vez mais rotineiramente em vista dos problemas ambientais).

[0006] Um outro tipo de tratamento baseia-se no uso de membranas semipermeáveis. As utilizações dessas membranas para gases com um teor médio de CO2 desenvolveram-se significativamente nos últimos anos. Tratamento da membrana é vantajoso para concentrações significativas de CO2 e para uma determinada gama de relações de pressões parciais de entrada / retentado. No entanto, quando as especificações do CO2 são relativamente baixas, as perdas associadas de metano podem ser consideráveis. É também possível proporcionar várias fases de membranas para a concentração do CO2 no permeado, o que faz com que seja necessário fornecer compressões intermediárias do permeado. A reinjeção do CO2, se requerido, necessita de uma compressão adicional, a partir da baixa pressão do permeado final, o que aumenta ainda mais a conta de energia para este tipo de processo.

[0007] Processos criogênicos constituem outro tipo de tratamento. Quanto maior a concentração de CO2 no gás original, maior a sua vantagem em termos de energia. Um exemplo de um processo criogênico é mostrado no pedido de patente U.S. 4.152.129. No entanto, devido à possível cristalização do CO2 e/ ou as condições críticas na cabeça da coluna, tal processo não permite rigorosas exigências de CO2 para ser atendido. Um tratamento de acabamento, por exemplo do tipo de aminas, é portanto essencial se uma especificação estrita de CO2 for necessária.

[0008] Certas variantes de um tratamento criogênico foram apresentadas mais recentemente, em particular o processo chamado de "CFZ" ("Zona Congelar Controlada"), a característica especial da qual é permitida uma cristalização do CO2 na zona problemática da coluna, o que torna possível rever-se especificações muito elevadas com temperaturas de tratamento muito baixas (cerca de -90° C ou mesmo -110° C). Neste ponto, pode ser feita referência, por exemplo, ao pedido de patente U.S. 4.533.372.

[0009] Outra variante do tratamento criogênico foi desenvolvida por Cool Energy Limited. Este processo, chamado de "CryoCell", faz com que seja possível, por meio de um passo de separação criogênica, receber especificações de aproximadamente 2 a 3% de CO2, a partir de um gás pré-tratado por meio de destilação criogênica, ou diretamente para os gases em estado bruto com uma concentração média de CO2 (normalmente de 25 a 35%). Este processo utiliza uma liquefação do gás sob pressão, gerando uma expansão do fluido que cria um frio intenso e uma cristalização parcial do CO2. As frações de sólidos e líquidos são recuperadas em um frasco concebido para determinados métodos de aplicação, mantendo a temperatura inferior na faixa líquida. WO 2007/030888, WO 2008/095258 e WO 2009/144275 ilustram esta técnica.

[0010] Outra variante do tratamento criogênico é constituído pela família dos assim chamados processos "Ryan Holmes". Estes processos, que tornam possível uma recuperação praticamente completa dos hidrocarbonetos C3 +, utilizam 3 ou 4 colunas de destilação, dependendo da natureza do gás, e como resultado prova ser relativamente complexo e dispendioso em termos de investimento e consumo.

[0011] Uma desvantagem destes métodos criogênicos é que eles separam os componentes de acordo com a sua volatilidade e, portanto, com o CO2 líquido, armadilha de praticamente todos os hidrocarbonetos C3 + contidos no gás natural. Isto constitui uma desvantagem, por vezes muito grande, dependendo da composição do gás. Estima-se que de 8 a 15% em massa dos hidrocarbonetos, são geralmente perdidas quando uma separação do CO2 por destilação é implementada, além disso, a maioria dos hidrocarbonetos perdidos são hidrocarbonetos com uma massa molar intermediária, por conseguinte a mais valiosa.

[0012] O documento WO 99/01707 refere-se a uma variante do processo chamado de "CFZ", em que algum fluxo de CO2 líquido recuperado no pé da coluna de destilação é expandido, em seguida, utilizado para refrigerar o gás natural, antes de entrar na coluna de destilação em sucessivamente dois permutadores de calor. Entre os dois permutadores de calor, o fluxo de CO2 passa por uma separação de gás/ líquido, apenas a parte líquida sendo expandida, em seguida guiada para o segundo permutador de calor (a parte gasosa sendo comprimida antes de finalmente ser removida). Na saída do segundo permutador, outra separação de gás/ líquido é fornecida: a fase gasosa é comprimida antes de finalmente ser removida, enquanto que a fase líquida proporciona uma recuperação dos condensados aprisionados no fluxo de CO2.

[0013] Esta técnica faz com que seja possível limitar as perdas de hidrocarbonetos no fluxo de CO2 líquido e pode ser aplicado a qualquer processo de separação criogênica de CO2 que aprisiona os hidrocarbonetos C3+ no CO2 líquido. Por outro lado, uma desvantagem da técnica proposta neste documento é a de que a composição do fluxo (principalmente CO2) nos permutadores de calor sucessivos varia, o fluxo torna-se progressivamente mais rico em frações pesadas. Isto leva a um aumento do risco de cristalização, em particular dos hidrocarbonetos parafínicos, e em particular no último permutador de calor no ciclo a frio, temperatura do qual é a mais baixa. É por isso que o documento apresenta a alternativa de uma coluna de retificação para o gás natural, na entrada da instalação, a fim de evitar estes problemas, de modo a remover alguns dos compostos pesados a montante. Este método é extremamente complexo e difícil de implementar, uma vez que requer um fracionamento adicional de todo o gás.

[0014] Existe portanto, uma necessidade real de desenvolver um tratamento que torna possível reduzir eficazmente as perdas de hidrocarbonetos para estes tipos de separação criogênica de CO2, de uma forma que é simples de implementar.

Sumário da Invenção

[0015] Em primeiro lugar, a invenção refere-se a um processo de tratamento de um gás natural contendo dióxido de carbono em que:

[0016] - o gás natural é separado por um processo criogênico de modo a fornecer, por um lado, uma corrente de dióxido de carbono líquido contendo hidrocarbonetos e, por outro lado, gás natural purificado;

[0017] - pelo menos uma parte do gás natural é arrefecido em um primeiro permutador de calor e, em seguida em um segundo permutador de calor antes do referido processo criogênico e/ ou antes de um refluxo para o referido processo criogênico;

[0018] - pelo menos uma parte do fluxo de dióxido de carbono líquido é recuperada a fim de proporcionar um fluxo de dióxido de carbono reciclado;

[0019] - o fluxo de dióxido de carbono reciclado é dividido em uma primeira porção e uma segunda porção;

[0020] - a primeira porção é expandida, em seguida é aquecida no primeiro permutador de calor, a fim de fornecer um primeiro fluxo de dióxido de carbono aquecido;

[0021] - a segunda porção é arrefecida, em seguida pelo menos uma parte da segunda porção é expandida, em seguida é aquecida no segundo permutador de calor, a fim de proporcionar um segundo fluxo de dióxido de carbono aquecido;

[0022] - pelo menos alguns dos hidrocarbonetos contidos no primeiro fluxo de dióxido de carbono aquecido e no segundo fluxo de dióxido de carbono, são recuperados por separação de líquido/ gás.

[0023] De acordo com uma modalidade:

[0024] - pelo menos uma parte do gás natural é arrefecido em um terceiro permutador de calor antes do processo criogênico e/ ou antes de um refluxo para o processo criogênico;

[0025] - a segunda parte do fluxo de dióxido de carbono reciclado está dividido em uma terceira porção e uma quarta porção;

[0026] - a terceira porção é expandida em seguida é aquecida no segundo permutador de calor, de modo a proporcionar o segundo fluxo de dióxido de carbono aquecido;

[0027] - a quarta porção é arrefecida, em seguida expandida, em seguida é aquecida no terceiro permutador de calor, de modo a proporcionar um terceiro fluxo de dióxido de carbono aquecido;

[0028] - pelo menos alguns dos hidrocarbonetos contidos no terceiro fluxo de dióxido de carbono aquecido são recuperados por separação de líquido/ gás.

[0029] De acordo com uma modalidade, o primeiro permutador de calor, o segundo permutador de calor e, se for o caso, o terceiro permutador de calor funcionam a temperaturas diferentes, e de preferência, o primeiro permutador de calor funciona a uma temperatura mais elevada do que a do segundo permutador de calor e, se for o caso, o segundo permutador de calor funciona a uma temperatura mais elevada do que a do terceiro permutador de calor.

[0030] De acordo com uma modalidade, o referido processo criogênico é uma destilação. De acordo com uma modalidade:

[0031] - o arrefecimento da segunda porção do fluxo de dióxido de carbono reciclado é realizado no segundo permutador de calor;

[0032] - o arrefecimento da quarta porção do fluxo de dióxido de carbono reciclado, se for o caso, é realizado no terceiro permutador de calor, e - de preferência, a corrente de dióxido de carbono reciclado é arrefecido no primeiro permutador de calor antes de ser dividida na primeira porção e na segunda porção.

[0033] De acordo com uma modalidade, o gás natural purificado é aquecido, se aplicável primeiro no terceiro permutador de calor, em seguida, no segundo permutador de calor, em seguida, no primeiro permutador de calor.

[0034] De acordo com uma modalidade:

[0035] - o primeiro fluxo de dióxido de carbono aquecido sofre uma separação de líquido/ gás em um primeiro frasco de separação, a fim de proporcionar uma primeira fase gasosa e uma primeira fase líquida;

[0036] - a primeira fase líquida é expandida;

[0037] - o segundo fluxo de dióxido de carbono aquecido e a primeira fase líquida expandida sofrem uma separação líquido/ gás em um segundo frasco de separação, a fim de proporcionar uma segunda fase gasosa e uma segunda fase líquida, e, de preferência:

[0038] - a segunda fase líquida é expandida;

[0039] - o terceiro fluxo de dióxido de carbono aquecido e a segunda fase líquida expandida sofrem uma separação de líquido/ gás, em um terceiro frasco de separação de modo a proporcionar uma terceira fase gasosa e uma terceira fase líquida.

[0040] De acordo com uma modalidade, a segunda fase líquida ou, se for o caso, a terceira fase líquida, é submetido a um passo de estabilização do condensado a fim de proporcionar uma fase líquida rica em hidrocarbonetos e uma fase gasosa rica em dióxido de carbono, a referida fase gasosa rica em dióxido de carbono, de preferência passando por uma separação de líquido/ gás no segundo frasco de separação ou, se for o caso, no terceiro frasco de separação.

[0041] De acordo com uma modalidade, a primeira fase gasosa, a segunda fase gasosa e, se for o caso, a terceira fase gasosa são comprimidas e arrefecidas a fim de proporcionar um fluxo de saída de dióxido de carbono, que é opcionalmente misturado com pelo menos uma parte do fluxo de dióxido de carbono líquido.

[0042] De acordo com uma modalidade:

[0043] - uma parte da segunda fase líquida é misturada com a segunda porção do fluxo de dióxido de carbono reciclado ou, se for o caso, uma parte da terceira fase líquida é misturada com a quarta porção do fluxo de dióxido de carbono reciclado; e/ ou

[0044] - uma parte do fluxo de saída de dióxido de carbono é misturada com o fluxo de dióxido de carbono reciclado.

[0045] Outro objeto da presente invenção é uma planta para tratamento de gás natural contendo dióxido de carbono, compreendendo:

[0046] - uma unidade de separação criogênica;

[0047] - pelo menos uma linha para o gás natural ligada na entrada da unidade de separação criogênica;

[0048] - uma linha para o dióxido de carbono líquido e uma linha para o gás natural purificado provenientes da unidade de separação criogênica;

[0049] - um primeiro permutador de calor passar através de pelo menos uma das linhas para o gás natural ligada à entrada da unidade de separação criogênica;

[0050] - um segundo permutador de calor passar através de pelo menos uma das linhas para o gás natural ligada à entrada da unidade de separação criogênica ou por uma linha de gás natural ligada à saída da unidade de separação criogênica, e a alimentação de um sistema de refluxo;

[0051] - uma linha para o dióxido de carbono reciclado proveniente da linha para o dióxido de carbono líquido;

[0052] - uma linha para a primeira porção e uma linha para a segunda porção provenientes da linha de dióxido de carbono reciclado,

[0053] - a linha para a primeira porção a ser equipada com meios de expansão e em seguida, passando através do primeiro permutador de calor;

[0054] - a linha para a segunda porção a ser equipada com meios de arrefecimento;

[0055] - uma linha para a terceira porção proveniente da linha para a segunda porção, a referida linha para a terceira porção a ser equipada com meios de expansão e, em seguida, passando através do segundo permutador de calor;

[0056] - meios de separação de gás/ líquido alimentados pela linha para a primeira porção e a linha para a terceira porção.

[0057] De acordo com uma modalidade:

[0058] - a instalação compreende um terceiro permutador de calor que passa através de pelo menos uma das linhas para o gás natural conectado à entrada da unidade de separação criogênica, ou por uma linha de gás natural conectado à saída da unidade de separação criogênica e alimentação de um sistema de refluxo;

[0059] - a linha para a segunda porção se divide na linha para a terceira porção, e uma linha para a quarta porção;

[0060] - a linha para a quarta porção é equipada com meios de arrefecimento, meios de expansão, e passa então através do terceiro permutador de calor; e

[0061] - a instalação compreende meios de separação de gás/ líquido alimentados pela linha para a quarta porção.

[0062] De acordo com uma modalidade:

[0063] - os meios de arrefecimento na linha para a segunda porção são constituídos pelo segundo permutador de calor;

[0064] - se for o caso, os meios de arrefecimento na linha para a quarta porção são constituídos pelo terceiro permutador de calor; e

[0065] - de preferência, a linha para o dióxido de carbono reciclado está equipada com meios de arrefecimento constituídos pelo primeiro permutador de calor, antes de se dividir na linha para a primeira porção e a linha para a segunda porção.

[0066] De acordo com uma modalidade, a unidade de separação criogênica é uma unidade de destilação.

[0067] De acordo com uma modalidade, a linha para o gás natural purificado passa, se for caso, por meio do terceiro permutador de calor, em seguida o segundo permutador de calor, em seguida o primeiro permutador de calor.

[0068] De acordo com uma modalidade:

[0069] - os meios de separação de gás/ líquido compreendem um primeiro frasco de separação e um segundo frasco de separação;

[0070] - o primeiro frasco de separação é alimentado pela linha para a primeira porção;

[0071] - uma linha para a primeira fase gasosa e uma linha para a primeira fase líquida são ligados à saída do primeiro frasco de separação;

[0072] - a linha para a primeira fase líquida, equipada com meios de expansão;

[0073] - o segundo frasco de separação é alimentado pela linha para a terceira porção, e pela linha para a primeira fase líquida;

[0074] - uma linha para a segunda fase gasosa, e uma linha para a segunda fase líquida são ligadas à saída do segundo frasco de separação; e de preferência: - a linha para a segunda fase líquida é equipada com meios de expansão; - a linha para a quarta porção e a linha para a segunda fase líquida alimenta um terceiro frasco de separação;

[0075] - uma linha para a terceira fase gasosa, e uma linha para a terceira fase líquida são ligadas à saída do terceiro frasco de separação.

[0076] De acordo com uma modalidade, a linha para a segunda fase líquida ou, se for o caso, a linha para a terceira fase líquida, alimenta uma unidade de estabilização de condensados à saída da qual uma linha para a fase líquida rica em hidrocarbonetos e uma linha para a fase gasosa rica em dióxido de carbono estão ligadas, a referida linha para a fase gasosa rica em dióxido de carbono, de preferência alimentando o segundo frasco de separação, ou, se for o caso, o terceiro frasco de separação.

[0077] De acordo com uma modalidade, a linha para a primeira fase gasosa, a linha para a segunda fase gasosa e, se for o caso, a linha para a terceira fase gasosa alimentam os meios de compressão e se juntam em uma linha de saída para o dióxido de carbono, a referida linha de saída para o dióxido de carbono de preferência sendo equipada com meios de arrefecimento e de preferência juntando- se uma linha para dióxido de carbono não reciclado, proveniente da linha para o dióxido de carbono líquido, de modo a formar uma linha de dióxido de carbono final.

[0078] De acordo com uma modalidade, a instalação compreende:

[0079] - uma linha adicional de hidrocarbonetos, equipada com meios de bombagem, ligados à saída do segundo frasco de separação e retornando à linha para a segunda porção a montante do segundo permutador de calor ou, se for o caso, ligada à saída do terceiro frasco de separação e retornando à linha para a quarta porção a montante do terceiro permutador de calor; e/ ou

[0080] - uma linha adicional de dióxido de carbono equipada com uma válvula, que se estende desde a linha de saída para o dióxido de carbono até a linha para o dióxido de carbono reciclado.

[0081] De acordo com uma modalidade, o processo tal como descrito acima é aplicado na instalação acima mencionada.

[0082] A presente invenção torna possível superar as desvantagens do estado da técnica. Mais particularmente, proporciona um tratamento para o gás natural, por meio de qual o teor de dióxido de carbono pode ser significativamente reduzido. O referido tratamento é implementado, enquanto limita as perdas de hidrocarbonetos, em particular os compostos C3+ presos com o fluxo de dióxido de carbono líquido.

[0083] Isto é conseguido, por um lado, através da reciclagem de pelo menos parte do dióxido de carbono proveniente de uma destilação (ou mais geralmente de um processo criogênico) e pela utilização deste dióxido de carbono rico em C3+ como um refrigerante em um ciclo de refrigeração aberto, a fim de produzir as frigorias necessárias para o processo criogênico, isto é, fazendo uma permuta de calor necessário (em vários passos) entre o dióxido de carbono utilizado no ciclo de refrigeração aberto e o gás natural; por outro lado, através da recuperação dos hidrocarbonetos retidos no dióxido de carbono do ciclo de refrigeração aberto por uma separação de gás/ líquido simples, após a troca de calor com o gás natural, a composição do fluxo de dióxido de carbono a partir do ciclo de refrigeração aberto permanece constante durante as diferentes etapas do referido permutador de calor.

[0084] De acordo com certas modalidades particulares, a invenção também tem uma ou de preferência várias das características vantajosas listadas abaixo.

[0085] - A invenção não requer equipamento novo, em relação à instalação equipada com uma unidade de arrefecimento convencional, de circuito fechado, com a exceção, opcionalmente, do equipamento de estabilização dos condensados.

[0086] - A invenção torna possível recuperar o CO2 no estado líquido, no final do ciclo de refrigeração, que pode então ser pressurizado por uma bomba simples de injeção em estruturas geológicas (ao contrário dos processos baseados no solvente de uma amina ou em uma membrana semi-permeável).

[0087] - O processo da invenção é particularmente útil e conveniente para um gás natural que compreende um teor médio ou elevado de CO2 e compreende uma fração significativa de hidrocarbonetos C3+.

[0088] - A invenção é particularmente adequada para aplicações em alto mar, onde a utilização de refrigerante C2/C3, o qual é altamente inflamável, não é desejável por razões de segurança.

[0089] - A natureza renovável do refrigerante utilizado de acordo com a invenção faz com que seja possível trabalhar com um estoque de tampão mínimo, sem temer as consequências de descompressões múltiplas do ciclo. Assim, a invenção torna possível eliminar os problemas logísticos em relação ao refrigerante.

[0090] - A invenção pode tornar possível a recuperação de uma fração significativa de hidrocarbonetos pesados (C3+). Assim, no exemplo apresentado a seguir, a invenção torna possível aumentar a produção de hidrocarbonetos, sob a forma de condensados altamente valiosos estabilizados, por cerca de 3% em massa.

[0091] - Em comparação com o processo descrito em WO 99/01707, a invenção tem a vantagem de limitar os riscos de cristalização no ciclo de refrigeração, ligados à concentração de hidrocarbonetos parafínicos pesados e, portanto, de evitar, na grande maioria dos casos, a necessidade de fracionamento de gás natural a montante do processo criogênico.

Breve Descrição das Figuras

[0092] A Figura 1 mostra esquematicamente uma modalidade de uma instalação de acordo com a invenção.

Descrição das Modalidades da Invenção

[0093] A invenção será agora descrita em mais detalhes e de forma não limitativa, na descrição a seguir.

[0094] Todas as pressões são dadas em valores absolutos. Todas as percentagens são dadas como valores molares, a menos que seja indicado o contrário. Os termos "a montante" e "a jusante" referem-se ao sentido do fluxo dos fluidos na instalação.

[0095] Instalação

[0096] Com referência à Figura 1, a instalação de acordo com a invenção compreende uma linha de alimentação para um gás natural 1. Esta linha de alimentação de gás natural 1, de preferência passa através de uma unidade de pré- tratamento 57, o qual pode incluir meios de pré-arrefecimento e/ ou meios de desidratação e/ ou de meios de separação de gás/ líquido e/ ou meios de fracionamento. É preferível, por razões de simplicidade, que a instalação esteja sem meios de fracionamento e meios de desacidificação, na unidade de pré-tratamento 57.

[0097] A linha de alimentação para gás natural 1 alimenta (indiretamente) uma unidade de separação criogênica 35. Por "unidade de separação criogênica" entende-se um conjunto de meios capazes de separar o dióxido de carbono a partir de metano, com uma fonte de frio a uma temperatura operacional inferior ou igual a - 40° C.

[0098] De preferência, a unidade de separação criogênica 35 é uma unidade de destilação e, mais precisamente, na modalidade representada, é uma coluna de destilação equipada com um refervedor 32 na base. Meios de troca de calor entre a linha de alimentação de gás natural 1 e o refervedor 32 são fornecidos; a linha de alimentação de gás natural 1 abre em um separador de gás/ líquido 31. Duas linhas de gás natural 33, 34, ou seja, uma linha para a fração gasosa 33 e uma linha para a fração de líquido 34, são ligadas à saída do separador de gás/ líquido 31.

[0099] A linha para fração gasosa 33 e a linha para fração de líquido 34, respectivamente, abrem para dentro da unidade de separação criogênica 35, em diferentes fases. Cada uma destas duas linhas é equipada com meios de expansão; além disso, a linha de fração gasosa 33 passa sucessivamente através de um primeiro permutador de calor 36 e um segundo permutador de calor 37 antes de passar através dos meios de expansão acima mencionados e abrindo para dentro da unidade de separação criogênica 35.

[00100] Uma linha para o dióxido de carbono líquido 10 está ligada ao pé da unidade de separação criogênica 35, e à cabeça da unidade de separação criogênica 35 está ligada uma linha de gás natural 39, alimentando um sistema de refluxo. Mais precisamente, a linha para o gás natural 39 passa através de um terceiro permutador de calor 38, em seguida alimenta um separador de gás / líquido 40. Na saída deste separador de gás/ líquido 40, estão ligadas, ao pé por um lado, uma linha de refluxo 41 equipada com meios de bombagem e retorno para a unidade de separação criogênica 35 e, à frente, por outro lado, uma linha para gás natural purificado 99.

[00101] A linha para gás natural purificado 99 passa sucessivamente através do terceiro permutador de calor 38, o segundo permutador de calor 37 e o primeiro permutador de calor 36.

[00102] No diagrama, os fluxos que passam através dos permutadores de calor da esquerda para a direita emitem calor e os fluxos que passam através dos permutadores de calor da direita para a esquerda absorver o calor. Assim, o arrefecimento dos permutadores de calor 36, 37, 38 é garantido pela linha para gás natural purificado 99 e pelo ciclo de refrigeração aberto descrito abaixo, e que contém um fluxo rico em dióxido de carbono.

[00103] A linha para gás natural purificado 99 pode ser seguida por meio de recompressão.

[00104] Se necessário, meios de tratamento adicionais (e em particular meios de desacidificação adicionais) podem ser fornecidos a partir da linha para gás natural purificado 99, se um acabamento de purificação do gás for necessário. Tais meios de tratamento adicionais (geralmente situados a jusante dos meios de fracionamento) podem compreender meios para o tratamento de dióxido de carbono de acordo com qualquer uma das técnicas conhecidas no estado da técnica (por exemplo, lavagem com solvente de amina, separação por membrana...) Isto pode ser útil no caso de um gás que compreende um teor muito elevado de CO2.

[00105] A jusante, esta linha para gás natural purificado 99 pode ser ligada à rede de transporte e/ ou de distribuição de gás, ou alimentar uma unidade de liquefação de gás natural.

[00106] Além disso, a linha para o dióxido de carbono líquido 10 se divide em dois ramos, ou seja, uma linha para dióxido de carbono não reciclado 11 e uma linha para dióxido de carbono reciclado 12.

[00107] A linha para dióxido de carbono reciclado 12 passa através do primeiro permutador de calor 36. Em seguida, ela se divide em dois ramos, ou seja, uma linha para a primeira porção 13 e uma linha para a segunda porção 42.

[00108] A linha para a segunda porção 42 passa através do segundo permutador de calor 37, em seguida divide-se em dois ramos, ou seja, uma linha para a terceira porção 16 e uma linha para a quarta porção 19. A linha para a quarta porção 19 passa através do terceiro permutador de calor 38 na primeira vez.

[00109] Meios de expansão 43 são fornecidos na linha para a primeira porção 13, a qual, em seguida, passa através do primeiro permutador de calor 36, antes de alimentar um frasco de primeira separação 47.

[00110] De igual modo, meios de expansão 45 são fornecidos na linha para a terceira porção 16, a qual passa então através do segundo permutador de calor 37, antes de alimentar um segundo frasco de separação 48.

[00111] Finalmente, a linha para a quarta porção 19 passa através do terceiro permutador de calor 38 uma segunda vez, meios de expansão 46 sendo fornecidos na linha para a quarta porção 19 entre as suas duas passagens através do permutador de calor 38; por fim, a linha para a quarta porção 19 alimenta um terceiro frasco de separação 49.

[00112] Os três frascos de separação 47, 48, 49 são adequados para a realização de uma separação de líquido/ gás e estão ligados em cascata. Em outras palavras, a saída do primeiro frasco de separação 47 está ligada a uma linha para a primeira fase gasosa 15 (no topo) e uma linha para a primeira fase de líquido 14 (em pé), a referida linha para a primeira fase líquida 14 de alimentação do segundo frasco de separação 48, depois de ter passado através dos meios de expansão 58; de forma semelhante, na saída do segundo frasco de separação 48 estão ligadas uma linha para a segunda fase gasosa 18 (no topo) e uma linha para a segunda fase líquida 17 (na base), a dita linha para a segunda fase líquida 17 alimentando o terceiro frasco de separação 49, depois de passar através dos meios de expansão 59.

[00113] Na saída do terceiro frasco de separação 49 estão ligadas uma linha para a terceira fase gasosa 23 (no topo) e uma linha para a terceira fase líquida 20 (no pé).

[00114] A linha para a terceira fase líquida 20 é equipada com meios de bombagem, e alimenta uma unidade de estabilização de condensado 55. Esta unidade de estabilização de condensado 55 pode ser uma coluna de destilação ou, de preferência, uma meia coluna de destilação, isto é uma coluna equipada com um refervedor 56 na base, mas sem um sistema de arrefecimento e de refluxo na cabeça.

[00115] Na saída da unidade de estabilização de condensado 55 estão conectados, por um lado, uma linha para fase líquida rica em hidrocarbonetos 21 na base e uma linha para fase gasosa rica em dióxido de carbono 22 na cabeça. A linha para fase gasosa rica em dióxido de carbono 22 volta para o terceiro frasco de separação 49. A linha para a fase líquida rica em hidrocarbonetos 21 pode abrir em meio de tratamento (por exemplo, meios de fracionamento) e/ ou meios para o armazenamento de condensados.

[00116] A linha para a terceira fase gasosa 23 alimenta um primeiro compressor 50, à saída do qual uma primeira linha intermediária 24 está ligada. Esta primeira linha intermediária 24 é unida por uma linha para a segunda fase gasosa 18, na entrada de um segundo compressor 51. Uma segunda linha intermediária 25 é ligada à saída do segundo compressor 51. Esta segunda linha intermediária 25 é unida por uma linha para a primeira fase gasosa 15, na entrada de um terceiro compressor 52. Uma linha de saída para o dióxido de carbono 26 é ligada à saída do terceiro compressor 52.

[00117] A linha de saída para o dióxido de carbono 26 é equipada com meios de arrefecimento 53 e junta-se à linha de dióxido de carbono não reciclado 11, a fim de formar uma linha para dióxido de carbono final 27. Meios de bombagem podem ser fornecidos. A linha para o dióxido de carbono final 27 pode se abrir em meios de tratamento a jusante, por exemplo, o que significa uma injeção em uma formação subterrânea.

[00118] Processo

[00119] O gás natural que é tratado pelo processo de acordo com a invenção é uma mistura gasosa (que pode conter uma fração líquida minoritária), que compreende pelo menos, metano e de CO2. De preferência, esta mistura gasosa compreende, pelo menos 5% de metano, e geralmente pelo menos 10% ou pelo menos 15% ou pelo menos 20% de metano, ou pelo menos, 25% de metano (proporções molares em relação ao gás natural). De preferência, esta mistura gasosa compreende pelo menos 10% de CO2, e geralmente pelo menos 20% de CO2 ou de pelo menos 30% de CO2 ou de, pelo menos, 40% de CO2, ou pelo menos 50% de CO2 ou de pelo menos 60% de CO2, ou pelo menos 70% de CO2 ( proporções molares em relação ao gás natural). O gás natural também contém hidrocarbonetos C3+ (compreendendo pelo menos 3 átomos de carbono), de preferência em uma proporção em massa maior ou igual a 1% ou 2% ou 3% ou 4% ou 5%, em relação ao metano.

[00120] O gás natural é submetido opcionalmente a um ou mais tratamentos preliminares (na unidade de pré-tratamento 57) com o objetivo de remover seus contaminantes sólidos ou sua fração de líquido, desidratação e/ ou de pré- arrefecimento, e/ ou de redução do seu teor de sulfeto de hidrogênio. De acordo com uma modalidade preferida, o gás natural não sofre qualquer tratamento, com o objetivo específico de reduzir o seu teor de CO2, antes da separação criogênica.

[00121] Na modalidade mostrada, o gás natural é primeiro arrefecido por permuta de calor no refervedor 32 da unidade de separação criogênica 35, em seguida, se submete a uma separação em uma fase gasosa e uma fase líquida, no separador de gás/ líquido 31. Estas duas fases são introduzidas em diferentes estágios da unidade de separação criogênica 35, depois de uma expansão.

[00122] Um fluxo de dióxido de carbono líquido é recuperado na base da unidade de separação criogênica 35 na linha para o dióxido de carbono líquido 10. Por "fluxo de dióxido de carbono" entende-se, no contexto da presente descrição, uma mistura compreendendo principalmente CO2 e compreendendo uma proporção minoritária de outros compostos, em particular C3+ hidrocarbonetos.

[00123] A refrigeração necessária para implementar a separação criogênica é assegurada pelo ciclo de refrigeração aberta de múltiplos estágios (pelo menos dois permutadores de calor) que é alimentado por, pelo menos, uma parte do dióxido de carbono líquido (fluxo de dióxido de carbono reciclado). Na modalidade mostrada, a refrigeração é realizada em três permutadores de calor 36, 37, 38, operando a temperaturas decrescentes, os permutadores de calor 36 e 37, tipicamente em funcionamento entre -40° C e 0° C, e o permutador de calor 38, tipicamente funcionando entre -60° C e -45° C (temperatura do fluido de refrigeração, depois da expansão).

[00124] Mais precisamente, a fase gasosa do gás natural é arrefecida no primeiro permutador de calor 36 e segundo permutador de calor 37.

[00125] O terceiro permutador de calor 38 serve para arrefecer o refluxo da separação criogênica, isto é, para arrefecer o fluxo de gás natural, deixando a unidade de separação criogênica 35 na cabeça. Depois deste arrefecimento, o fluxo de gás natural sofre uma separação no separador de gás/ líquido 40, produzindo um fluxo de fase líquida que é bombeado e volta para a separação criogênica (linha de refluxo 41), e um fluxo de gás natural purificado, que é recuperado na linha para gás natural purificado 99.

[00126] Na modalidade mostrada, o fluxo de gás natural purificado é aquecido nos três permutadores de calor 38, 37, 36, sucessivamente, o que faz com que seja possível recuperar as frigorias disponíveis no mesmo.

[00127] No que se refere ao funcionamento do ciclo de refrigeração, o fluxo de dióxido de carbono reciclado sofre um primeiro arrefecimento no primeiro permutador de calor 36, em seguida é dividido em dois fluxos líquidos, ou seja, uma primeira porção e uma segunda porção.

[00128] A primeira porção é arrefecida por expansão, e em seguida retorna para o primeiro permutador de calor 36, no qual absorve o calor proveniente do gás natural a montante da separação criogênica (e também originando calor do fluxo de dióxido de carbono reciclado antes da expansão).

[00129] A segunda porção é submetida a um segundo arrefecimento no segundo permutador de calor 37, em seguida é dividida em dois fluxos líquidos, ou seja, uma terceira porção e uma quarta porção.

[00130] A terceira porção é arrefecida por expansão, e em seguida retorna para o segundo permutador de calor 37, no qual absorve o calor proveniente do gás natural a montante da separação criogênica (e também calor proveniente do fluxo de dióxido de carbono reciclado, antes da expansão).

[00131] A quarta porção é submetida a um terceiro arrefecimento no terceiro permutador de calor 38, depois é arrefecida por expansão, e em seguida retorna para o terceiro permutador de calor 38, no qual absorve o calor proveniente do gás natural a nível do refluxo da separação criogênica (e também calor proveniente do fluxo de dióxido de carbono reciclado, antes da expansão).

[00132] Um primeiro, segundo e terceiro fluxos de dióxido de carbono aquecidos, são portanto recuperados à saída do primeiro, segundo e terceiro permutadores de calor 36, 37, 38, respectivamente. Uma parte significativa dos hidrocarbonetos C3+ contidos nestes fluxos é recuperada por líquido / gás efetuados sobre estes fluxos. A separação de líquido/ gás é realizada por meio dos primeiro, segundo e terceiro frascos de separação 47, 48, 49, operando a pressões decrescentes. As pressões de operação típicas são de 10 bar a 40 bar, para os frascos de separação 47 e 48, e de 5 bar a 10 bar, para o frasco de separação 49.

[00133] Cada frasco de separação (respectivamente o primeiro, segundo ou terceiro) produz uma fase líquida (respectivamente o primeiro, segundo ou terceiro), e uma fase gasosa (respectivamente o primeiro, segundo ou terceiro). Os hidrocarbonetos pesados (essencialmente C4+) estão em maioria na fase líquida. A primeira fase líquida é expandida e enviada para o segundo frasco de separação 48, operando a uma pressão mais baixa do que o primeiro, e da mesma forma a segunda fase líquida é expandida e enviada para o terceiro frasco de separação 49, operando a uma pressão mais baixa do que o segundo. Assim, os hidrocarbonetos pesados presos no fluxo de CO2 tendem a concentrar-se na parte inferior do terceiro frasco de separação 49 em funcionamento na pressão mais baixa, em que podem ser facilmente recuperados na terceira fase líquida.

[00134] Um passo de purificação adicional (estabilização dos condensados) pode ser implementado, como mostrado, por meio da coluna de estabilização de condensado 55. A fase líquida rica em hidrocarbonetos é recuperada no seu pé, e uma fase gasosa rica em dióxido de carbono, o qual é devolvido ao frasco de separação com a menor pressão, é recuperada na cabeça.

[00135] Cada fase gasosa proveniente dos frascos de separação diferentes, depletados de hidrocarbonetos pesados, é comprimida; estas diferentes fases gasosas são misturadas, em seguida a mistura é arrefecida e vantajosamente combinada com a parte do CO2 líquido, que não é reciclado para a refrigeração. O fluxo de CO2 final líquido pode ser bombeado e injetado em uma formação subterrânea, ou então ser utilizado, ou reutilizado de outra forma.

[00136] Variantes

[00137] A instalação de acordo com a invenção e o processo de acordo com a invenção podem ser variados da modalidade descrita acima, em diversas formas.

[00138] Por exemplo, é possível proporcionar uma linha adicional de dióxido de carbono 54 equipada com uma válvula que se estende desde a linha de saída para o dióxido de carbono 26 (tipicamente a jusante dos meios de arrefecimento 53) para a linha de dióxido de carbono reciclado 12. Esta característica torna possível compensar qualquer falta de refrigerante no sistema de refrigeração de múltiplos estágios, tornando-se possível reciclar parte do fluxo de CO2 utilizado para a refrigeração.

[00139] Também é possível proporcionar uma linha adicional de hidrocarbonetos 44 (opcionalmente equipada com uma válvula), ligada à saída do terceiro frasco de separação 49 no pé, equipado com meios de bombagem e retornando à linha para a quarta porção 19, à montante da primeira passagem para o terceiro permutador de calor 38. Assim, parte da terceira fase líquida pode ser reciclada no fluxo de CO2 utilizado para a refrigeração. Esta característica torna possível, evitar qualquer risco de cristalização no ponto mais frio, enquanto se enriquece o fluxo expandido que passa através do terceiro permutador de calor 38 com hidrocarbonetos.

[00140] Além disso, a descrição anterior foi feita em relação a um ciclo de refrigeração aberta com três estágios. Esta é a variante que faz um funcionamento otimizado do sistema possível. No entanto, é também possível proporcionar um ciclo com dois estágios ou, alternativamente, com quatro ou mais estágios.

[00141] No caso de um sistema com dois estágios, em comparação com a descrição acima: o terceiro permutador de calor 38 e o terceiro frasco de separação 49 são omitidos, assim como os componentes associados, a saber, a linha para a quarta porção 19, a linha para a terceira fase gasosa 23, o primeiro compressor 50 e a primeira linha intermediária 24. A linha para a segunda fase líquida 17, em seguida funde-se com a linha para a terceira fase líquida 20 e, por conseguinte, diretamente alimenta a unidade de estabilização de condensado 55.

[00142] No caso de um sistema com quatro ou mais estágios, em comparação com a descrição acima, pelo menos, um permutador de calor adicional (apropriado para o arrefecimento do gás natural a montante da unidade de separação criogênica ou no refluxo da última) e pelo menos um frasco de separação adicional, são adicionados; pelo menos uma divisão adicional da linha de origem a partir da linha de dióxido de carbono reciclado 12, equipado com meios de expansão e de alimentação do frasco de separação adicional; e, na saída do (ou de cada) frasco de separação adicional, proporcionam-se uma linha adicional para fase gasosa, associada a um compressor adicional, e uma linha adicional para fase líquida, equipada com meios de expansão e de alimentação do frasco de separação a seguir (isto é, operando a baixa pressão).

[00143] Além disso, na modalidade mostrada, a linha para gás natural 33 passando dentro do primeiro permutador de calor 36 e o segundo permutador de calor 37 se origina a partir do separador de gás/ líquido 31 e alimenta a unidade de separação criogênica 35; e a linha do gás natural 39 passando no terceiro permutador de calor 38 forma parte do sistema de refluxo da unidade de separação criogênica 35, uma vez que se origina a partir da cabeça da unidade de separação criogênica 35 e alimenta o separador de gás/ líquido 40 para o qual a linha de refluxo 41 é ligada ao pé. No entanto, esta distribuição pode ser modificada de acordo com, por um lado, o número de permutadores de calor e, por outro lado, os parâmetros de funcionamento da instalação.

[00144] Por exemplo, a linha para gás natural 33 proveniente do separador de gás/ líquido 31, e alimentando a unidade de separação criogênica 35 pode passar através de um permutador de calor simples (em particular, se o ciclo de refrigeração é constituído por apenas dois permutadores de calor, caso em que o segundo permutador de calor pode ser associado com o sistema de refluxo da unidade de separação criogênica 35). Por outro lado, esta linha de gás natural 33 pode passar através de mais de dois permutadores de calor. Outra variante é para todos os permutadores de calor a serem associados com a linha para gás natural 33 proveniente do separador de gás/ líquido 31 e alimentando a unidade de separação criogênica 35, caso em que o sistema de refluxo da unidade de separação criogênica 35 está equipado com meios adicionais de arrefecimento (que substitui o terceiro permutador de calor descrito acima).

[00145] A unidade de separação criogênica 35 pode ser uma coluna de destilação padrão, adequada para a separação criogênica de CO2, como descrito acima. Mas também pode ser uma coluna de destilação adequada para funcionar sob condições de formação de sólidos (coluna do tipo "CFZ", tal como descrito por exemplo no pedido de patente U.S. 4.533.372 ou WO 99/01707).

[00146] A unidade de separação criogênica 35 pode também compreender meios de liquefação adequados para liquefação do gás sob pressão, meios para expandir o fluido adequado para a criação de um frio intenso e uma cristalização parcial do CO2, e meios para a recuperação de uma fração líquida e uma fração sólida que compreendem um frasco adequado para a manutenção de uma temperatura inferior na faixa de líquido (unidade de destilação do tipo "cryocell", tal como descrita por exemplo em WO 2007/030888, WO 2008/095258 e WO 2009/144275). Neste caso, é vantajoso para proporcionar uma coluna de estabilização na linha para dióxido de carbono líquido 10, adequado para a recuperação dos hidrocarbonetos leves (em especial metano) presentes no CO2 líquido.

[00147] Exemplo

[00148] O exemplo seguinte ilustra a invenção sem limitá-la.

[00149] A simulação numérica foi realizada a fim de caracterizar o funcionamento de uma instalação que corresponde à Figura 1. Tabelas 1a, 1b, 1c, 1d, 2a, 2b, 2c e 2d abaixo, dão à composição do gás natural de partida, bem como as taxas de fluxo obtidas e a composição do fluxo obtido em linhas diferentes da instalação. As condições nas linhas 13, 16, 19 foram registradas na saída dos respectivos permutadores de calor 36, 37, 38. As condições nas linhas 14, 17, 20 foram registados na saída dos respectivos frascos de separação 47, 48, 49, e antes da expansão ou de bombagem. As condições na linha 10 foram registradas antes de bombeamento.

[00150] Tabela 1a - Dados gerais e dados molares

[00151] Tabela 1b - Dados gerais e dados molares (continuação)

[00152] Tabela 1c - Dados gerais e dados molares (continuação)

[00153] Tabela 1d - Dados gerais e dados molares (continuação)

Tabela 2a - Dados em massa

[00154] Tabela 2b - Dados em massa (continuação)

[00155] Tabela 2c - Dados em massa (continuação)

[00156] Tabela 2d - Dados em massa (continuação)

[00157] Nota-se neste exemplo que apenas 10% dos hidrocarbonetos C7 (representando as parafinas pesadas) presentes no CO2 líquido passam através do permutador de calor mais frio. Isto ilustra o impacto do processo, em comparação com o estado da técnica, em que um ciclo de refrigeração em cascata recolheria todas as parafinas pesadas no permutador de calor mais frio.

Claims

1. Processo para tratamento de um gás natural contendo dióxido de carbono, em que: - o gás natural é separado por um processo criogênico de modo a fornecer, por um lado, um fluxo de dióxido de carbono líquido, contendo hidrocarbonetos e, por outro lado, gás natural purificado; - pelo menos uma parte do gás natural é arrefecido em um primeiro permutador de calor (36), em seguida em um segundo permutador de calor (37) antes do referido processo criogênico ou antes de um refluxo para o referido processo criogênico; o dito precesso sendo CARACTERIZADO pelo fato de que: - pelo menos uma parte do fluxo de dióxido de carbono líquido é recuperado a fim de proporcionar um fluxo de dióxido de carbono reciclado; - o fluxo de dióxido de carbono reciclado é dividido em uma primeira porção e uma segunda porção; - a primeira porção é expandida e em seguida aquecida no primeiro permutador de calor (36), a fim de fornecer um primeiro fluxo de dióxido de carbono aquecido; - a segunda porção é arrefecida, em seguida pelo menos uma parte da segunda porção é expandida, em seguida é aquecida no segundo permutador de calor (37), a fim de proporcionar um segundo fluxo de dióxido de carbono aquecido; - pelo menos alguns dos hidrocarbonetos contidos no primeiro fluxo de dióxido de carbono aquecido e no segundo fluxo de dióxido de carbono aquecido são recuperados por separação de líquido/ gás.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que: - pelo menos uma parte do gás natural é arrefecido em um terceiro permutador de calor (38) antes do processo criogênico ou antes de um refluxo para o processo criogênico; - a segunda porção do fluxo de dióxido de carbono reciclado está dividida em uma terceira porção e uma quarta porção; - a terceira porção é expandida, em seguida é aquecida no segundo permutador de calor (37), de modo a proporcionar o segundo fluxo de dióxido de carbono aquecido; - a quarta porção é arrefecida, em seguida expandida, em seguida aquece-se no terceiro permutador de calor (38), de modo a proporcionar um terceiro fluxo de dióxido de carbono aquecido; - pelo menos alguns dos hidrocarbonetos contidos no terceiro fluxo de dióxido de carbono aquecido são recuperados por separação de líquido/ gás.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro permutador de calor (36), o segundo permutador de calor (37) e, se for o caso, o terceiro permutador de calor (38) funcionam a temperaturas diferentes, e de preferência, o primeiro permutador de calor (36) funciona a uma temperatura mais elevada do que o segundo permutador de calor (37) e , se for o caso, o segundo permutador de calor (37) funciona a uma temperatura mais elevada do que o terceiro permutador de calor (38).

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido processo criogênico é uma destilação.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que: - o arrefecimento da segunda porção do fluxo de dióxido de carbono reciclado é realizado no segundo permutador de calor (37); - o arrefecimento da quarta porção do fluxo de dióxido de carbono reciclado, se for o caso, realiza-se no terceiro permutador de calor (38); e - de preferência, o fluxo de dióxido de carbono reciclado é arrefecido no primeiro permutador de calor (36) antes de ser dividido na primeira porção e na segunda porção.

6. Processo, de acordo com uma qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o gás natural purificado é aquecido, se aplicável, primeiro no terceiro permutador de calor (38), em seguida no segundo permutador de calor (37), em seguida no primeiro permutador de calor (36).

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que: - o primeiro fluxo de dióxido de carbono aquecido sofre uma separação de líquido/ gás em um primeiro frasco de separação (47), a fim de proporcionar uma primeira fase gasosa e uma primeira fase líquida; - a primeira fase líquida é expandida; - o segundo fluxo de dióxido de carbono aquecido e a primeira fase líquida expandida sofrem uma separação de líquido/ gás em um segundo frasco de separação (48), a fim de proporcionar uma segunda fase gasosa e uma segunda fase líquida; e, de preferência: - a segunda fase líquida é expandida; - o terceiro fluxo de dióxido de carbono aquecido e a segunda fase líquida expandida sofrem uma separação líquido/ gás, em um terceiro frasco de separação (49) de modo a proporcionar uma terceira fase gasosa e uma terceira fase líquida.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a segunda fase líquida ou, se for o caso, a terceira fase líquida, é submetida a um passo de estabilização dos condensados, a fim de proporcionar uma fase líquida rica em hidrocarbonetos e uma fase gasosa rica em dióxido de carbono, a referida fase gasosa rica em dióxido de carbono, de preferência passando por uma separação de líquido/ gás no segundo frasco de separação (48) ou, se for o caso, no terceiro frasco de separação (49).

9. Processo, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira fase gasosa, a segunda fase gasosa e, se for o caso, a terceira fase gasosa são comprimidas e arrefecidas a fim de proporcionar um fluxo de saída de dióxido de carbono, que é opcionalmente misturado com pelo menos uma parte do fluxo de dióxido de carbono líquido.

10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 9, CARACTERIZADO pelo fato de que: - uma parte da segunda fase líquida é misturada com a segunda porção do fluxo de dióxido de carbono reciclado ou, se for o caso, uma parte da terceira fase líquida é misturada com a quarta porção do fluxo de dióxido de carbono reciclado; e/ ou - uma parte do fluxo de saída de dióxido de carbono é misturada com o fluxo de dióxido de carbono reciclado.

11. Instalação para tratamento de gás natural contendo dióxido de carbono, compreendendo: - uma unidade de separação criogênica (35); - pelo menos uma linha para gás natural (33, 34) ligada à entrada da unidade de separação criogênica (35); - uma linha para dióxido de carbono líquido (10) e uma linha para gás natural purificado (99) proveniente da unidade de separação criogênica (35); - um primeiro permutador de calor (36) que passa através de pelo menos uma das linhas para gás natural (33), ligada à entrada da unidade de separação criogênica (35); - um segundo permutador de calor (37) que passa através de pelo menos uma das linhas para gás natural (33), ligada à entrada da unidade de separação criogênica (35) ou por uma linha para gás natural (39), ligada à saída da unidade de separação criogênica (35) e alimentando um sistema de refluxo (40, 41); a dita instalação sendo CARACTERIZADA pelo fato de que: - uma linha para o dióxido de carbono reciclado (12) proveniente da linha para dióxido de carbono líquido (10); - uma linha para a primeira porção (13) e uma linha para a segunda porção (42) proveniente da linha para dióxido de carbono reciclado (12), - a linha para a primeira porção (13) sendo equipada com meios de expansão (43) e, em seguida passando através do primeiro permutador de calor (36); - a linha para a segunda porção (42) sendo equipada com meios de arrefecimento; - uma linha para a terceira porção (16) proveniente da linha para a segunda porção (42), a referida linha para a terceira porção (16) sendo equipada com meios de expansão (45) e, em seguida passando através do segundo permutador de calor (37); - meios de separação de gás/ líquido (47, 48) alimentados pela linha para a primeira porção (13) e a linha para a terceira porção (16).

12. Instalação, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADA pelo fato de que: - a instalação compreende um terceiro permutador de calor (38) que passa através de pelo menos uma das linhas para gás natural (33) ligadas à entrada da unidade de separação criogênica (35) ou por uma linha para gás natural (39) ligada à saída da unidade de separação criogênica (35) e alimentando um sistema de refluxo (40, 41); - a linha para a segunda porção (42) divide-se na linha para a terceira porção (16) e uma linha para a quarta porção (19); - a linha para a quarta porção (19) está equipada com meios de arrefecimento, meios de expansão (46), e em seguida passa através do terceiro permutador de calor (38); e - a instalação compreende meios de separação de gás/ líquidos (49) alimentados pela linha para a quarta porção (19).

13. Instalação, de acordo com a reivindicação 11 ou 12, CARACTERIZADA pelo fato de que: - os meios de arrefecimento na linha para a segunda porção (42) são constituídos pelo segundo permutador de calor (37); - se for o caso, os meios de arrefecimento na linha para a quarta porção (19) são constituídos pelo terceiro permutador de calor (38); e - de preferência, a linha para o dióxido de carbono reciclado (12) está equipada com meios de arrefecimento constituídos pelo primeiro permutador de calor (36), antes de se dividir na linha para a primeira porção (13) e na linha para a segunda porção (42).

14. Instalação, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 11 a 13, CARACTERIZADA pelo fato de que a unidade de separação criogênica (35) é uma unidade de destilação.

15. Instalação, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 11 a 14, CARACTERIZADA pelo fato de que a linha para gás natural purificado (99) passa, se for caso disso, por meio do terceiro permutador de calor (38), em seguida o segundo permutador de calor (37), em seguida o primeiro permutador de calor (36).

16. Instalação, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 11 a 15, CARACTERIZADA pelo fato de que: - os meios de separação de gás/ líquido (47, 48) compreendem um primeiro frasco de separação (47) e um segundo frasco de separação (48); - o primeiro frasco de separação (47) é alimentado pela linha para a primeira porção (13); - uma linha para a primeira fase gasosa (15) e uma linha para a primeira fase líquida (14) são ligadas à saída do primeiro frasco de separação (47); - a linha para a primeira fase líquida (14) está equipada com meios de expansão (58); - o segundo frasco de separação (48) é alimentado pela linha para a terceira porção (16) e pela linha para a primeira fase líquida (14); - uma linha para a segunda fase gasosa (18) e uma linha para a segunda fase líquida (17) são ligadas à saída do segundo frasco de separação (48); e de preferência: - a linha para a segunda fase líquida (17) está equipada com meios de expansão (59); - a linha para a quarta porção (19) e a linha para a segunda fase líquida (17) alimentam um terceiro frasco de separação (49); - uma linha para a terceira fase gasosa (19) e uma linha para a terceira fase líquida (20) são ligadas à saída do terceiro frasco de separação (49).

17. Instalação, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADA pelo fato de que a linha para a segunda fase líquida (17) ou, se for o caso, a linha para a terceira fase líquida (20), alimenta uma unidade de estabilização de condensado (55), à saída do qual uma linha para a fase líquida rica em hidrocarbonetos (21) e uma linha para a fase gasosa rica em dióxido de carbono (22) estão ligadas, a referida linha para fase gasosa rica em dióxido de carbono (22), de preferência alimentando o segundo frasco de separação (48) ou, se for o caso, o terceiro frasco de separação (49).

18. Instalação, de acordo com a reivindicação 16 ou 17, CARACTERIZADA pelo fato de que a linha para a primeira fase gasosa (15), a linha para a segunda fase gasosa (18) e, se for o caso, a linha para a terceira fase gasosa (23) alimentam meios de compressão (50, 51, 52) e juntam-se em uma linha de saída para dióxido de carbono (26), a referida linha de saída para dióxido de carbono (26) de preferência, estando equipada com meios de arrefecimento (53) e, preferivelmente, juntando uma linha para dióxido de carbono não reciclado (11) proveniente da linha para dióxido de carbono líquido (10), de modo a formar uma linha de dióxido de carbono final (27).

19. Instalação, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 16 a 18, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende: - uma linha adicional de hidrocarbonetos (44) equipada com meios de bombagem, ligada à saída do segundo frasco de separação (48) e retornando à linha para a segunda porção (42) a montante do segundo permutador de calor (37) ou, se for o caso, ligada à saída do terceiro frasco de separação (49) e retornando à linha para a quarta porção (19) a montante do terceiro permutador de calor (38); e/ ou - uma linha adicional para dióxido de carbono (54) equipada com uma válvula, que se estende desde a linha de saída para dióxido de carbono (26) para a linha para dióxido de carbono reciclado (12).

20. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito processo é aplicado em uma instalação, de acordo com uma das reivindicações de 11 a 19.