BR112012030313B1

BR112012030313B1 - instalação de produção de gás natural liquefeito e método de projeção ou construção da mesma

Info

Publication number: BR112012030313B1
Application number: BR112012030313-9A
Authority: BR
Inventors: Geoffrey Brian Byfield
Original assignee: Woodside Energy Technlogies Pty Ltd
Priority date: 2012-08-22
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2020-12-29
Also published as: AU2012216352A1; CA2794218C; CN103629893A; WO2014028961A1; AP3298A; US20140053599A1; BR112012030313A2; KR20150054018A; EP2718647A1; US10539361B2; IL223302A; AU2012216352B2; AP2012006571A0; KR101915007B1; CA2794218A1; EP2718647A4

Abstract

INSTALAÇÃO DE PRODUÇÃO DE GNL MODULAR. Uma instalação de produção de gás natural e um método de projetar e construir uma instalação de produção de gás natural liquefeito são descritos. A instalação compreende uma pluralidade de módulos espaçados para instalação em um local de produção para formar um trem de produção tendo um eixo principal e um eixo menor, cada módulo tendo uma base para a montagem de uma pluralidade de equipamento com uma função selecionada atribuída a cada módulo, o módulo base tendo um eixo principal e um eixo menor; e, uma pluralidade de trocadores de calor dispostos a correr paralelamente ao eixo principal do trem de produção para formar um bando trocador de calor, tendo um eixo principal e um eixo menor, onde o eixo principal do banco é paralelo ao eixo principal do trem; em que um subconjunto da pluralidade de trocadores de calor é disposto em um primeiro nível de verticalmente deslocado a partir da base de pelo menos um módulo para formar um módulo parcialmente coberto, e em que o eixo principal do módulo parcialmente coberto é arranjado para ficar perpendicular ao eixo principal do trem quando o módulo parcialmente coberto é instalado no local (...).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a uma instalação de produção de gás natural liquefeito (LNG) modularizado.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

O gás natural (“NG”) é rotineiramente transportado a partir de um local para outro local em seu estado líquido como “Gás Natural Liquefeito” (LNG). A liquefação do gás natural torna-o mais econômico para transportar, uma vez que o LNG ocupa apenas 1/600 do volume que a mesma quantidade de gás natural ocupa em seu estado gasoso. Após a liquefação, o LNG é tipicamente armazenado em recipientes criogênicos tanto à pressão atmosférica quando ligeiramente acima. O LNG é regaseificado antes da distribuição aos usuários finais através de uma tubulação ou outra rede de distribuição em uma temperatura e pressão que atendem aos requerimentos de entrega dos usuários finais.

O gás de boca de poço é sujeitado ao pré-tratamento de gás para remover contaminantes antes da liquefação. O sulfeto de hidrogênio e o dióxido de carbono podem ser removidos utilizando um processo adequado, tal como a adsorção de amina. A remoção de água pode ser obtida utilizando métodos convencionais, por exemplo, uma peneira molecular. Dependendo da composição de contaminantes presentes no fluxo de gás de entrada, o fluxo de gás de entrada pode ser sujeitado a pré-tratamento adicional para remover outros contaminantes, tais como mercúrio e hidrocarbonetos pesados antes da liquefação. A liquefação é obtida utilizando métodos que são bem estabelecidos na técnica, que tipicamente envolvem a compressão e o resfriamento. Tais processos incluem os processos APCI C3/MRTMou Split MRTMou AP-XTM, o processo Phillips Optimized Cascade Process, o processo Linde Mixed Fluid Cascade ou o processo Shell Double mixed Refrigerant ou Parallel Mixed Refrigerant. Independentemente da escolha do processo de liquefação, os refrigerantes são utilizados para reduzir a temperatura do gás de boca de poço tratado para uma temperatura de cerca de - 160°C para formar LNG, resultando no aquecimento do refrigerante que deve ser comprimido para reciclar para o processo de liquefação. Os compressores utilizados para essa função são tradicionalmente turbinas de gás ou motores elétricos dependendo dos requerimentos de energia e assuntos de layout de uma instalação de produção de LNG particular. Os resfriadores requeridos para as várias operações de compressão e troca de calor associadas à fábrica de LNG podem ser resfriadores de ar ou resfriadores de água organizados em um banco trocador de calor.

Os trens de produção de LNG modularizado do estado da técnica foram baseados proximamente no projeto e layout de trens de produção de LNC produzidos em locais tradicionais. Até o momento, a modularização foi conduzida pelo retalhamento do projeto de trem de LNG construído no local existente em seções transportáveis, levando a alguns comprometimentos em relação à colocação de algumas fronteiras de módulo. Exemplos do estado da técnica de um trem de LNG resfriado por ar construído no local tradicional foram baseados na divisão do banco trocador de calor resfriado por ar no menor número de módulos possível para um dado tamanho de resfriador de ar dentro do banco trocador de calor resfriado por ar. Para manter o tamanho de plano total da instalação de produção de LNG em um mínimo, é conhecida a organização em subseções do banco trocador de calor resfriado por ar ao longo da parte superior de cada módulo para cobrir cem por cento da área definida pela base do dito módulo visando tornar o banco trocador de calor resfriado por ar o maior possível para um dado tamanho de módulo. Tendo optado pela cobertura completa de cada um dos módulos com uma porção do banco trocador de calor resfriado por ar, partes maiores e mais altas selecionadas de equipamento de processo operativamente associado a cada módulo, tais como vasos de pressão, compressores e o trocador de calor criogênico, são construídas no local ou construídas como módulos separados que são projetados para permanecerem descobertas pelo banco trocador de calor resfriado por ar.

A pegada total de tais fábricas de produção de LNG modularizado é grande devido ao espaço planejado suficiente necessitar ser alocado para permitir que módulos cobertos incorporando o banco trocador de calor resfriado por ar seja posicionado em uma linha reta, correndo ao longo do eixo longitudinal central da instalação de produção de LNG com os módulos descobertos sendo deslocados a partir do eixo longitudinal central e localizados em um lado ou no outro lado do banco trocador de calor resfriado por ar localizado centralmente. Essa organização do estado da técnica tem várias desvantagens. Um grande número de interconexões é requerido ao longo dos módulos entre os módulos cobertos de banco trocador de calor resfriado por ar e o módulo descoberto adjacente localizado do equipamento associado. O uso de um grande número de módulos pequenos requer invariavelmente que os resfriadores de ar dentro banco trocador de calor resfriado por ar que são requeridos para desempenhar a função de resfriamento para um módulo particular será necessário para transpor ao longo de pelo menos dois módulos, evitando a circulação de fluido através dos resfriadores de ar até que esses dois módulos sejam unidos no local de produção. Esses projetos do estado da técnica se baseiam na duplicação da cantoneira, uma vez que não há inevitavelmente uma grande quantidade de espaço vazio abaixo do banco trocador de calor resfriado por ar adicionalmente à cantoneira que é utilizada para os módulos de equipamento de processo deslocados espacialmente descoberto.

Permanece uma necessidade explorar projetos alternativos para uma instalação de produção de LNG modular para aliviar pelo menos um desses problemas.

RESUMO DA INVENÇÃO

De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é provida uma instalação de produção de gás natural compreendendo:

uma pluralidade de módulos espaçados para instalação em um local de produção para formar um trem de produção tendo um eixo principal e um eixo menor, cada módulo tendo um módulo base para a montagem de uma pluralidade de equipamentos associado a uma função selecionada atribuída ao dito módulo, o módulo base tendo um eixo principal e um eixo menor; e,

uma pluralidade de trocadores de calor dispostos para correr paralelamente ao eixo principal do trem de produção para formar um banco trocador de calor, tendo um eixo principal e um eixo menor, em que o eixo principal do banco é paralelo ao eixo principal do trem;

em que um subconjunto da pluralidade de trocadores de calor é organizado em um primeiro nível de verticalmente deslocado a partir da base de pelo menos um módulo para formar um módulo parcialmente coberto e, em que o eixo principal do módulo parcialmente coberto é arranjado para ficar perpendicular ao eixo principal do trem quando o módulo parcialmente coberto é instalado no local de produção.

Em uma forma, o banco trocador de calor tem uma pegada e a base do módulo parcialmente coberto se projeta transversalmente exteriormente além da pegada do banco trocador de calor para fornecer uma seção descoberta do módulo base em um primeiro lado do banco do trocador de calor e, em que a seção descoberta do módulo base é dimensionada para a montagem de uma parte selecionada do equipamento de processo.

Em uma forma, o banco trocador de calor tem uma pegada e a base do módulo parcialmente coberto se projeta transversalmente exteriormente além da pegada do banco trocador de calor para fornecer uma primeira seção descoberta do módulo base em um primeiro lado do banco trocador de calor e um segundo lado descoberto do módulo base sobre um segundo lado do banco trocador de calor, em que a primeira seção descoberta é dimensionada para a montagem de uma primeira peça selecionada do equipamento de processo e a segunda seção descoberta é dimensionada para a montagem de uma segunda parte selecionada do equipamento de processo.

Em uma forma, uma ou ambas ou a primeira e a segunda peças selecionadas de equipamento é uma peça rotativa do equipamento associado a um refrigerante circulante. Em uma forma, uma ou ambas primeira e segunda peças selecionadas do equipamento é uma peça de equipamento tendo um inventário inflamável. Em uma forma, uma ou ambas ou a primeira e a segunda peças selecionadas de equipamento é uma peça de tempo de espera de longo prazo do equipamento. Em uma forma, uma ou ambas ou a primeira e a segunda peças selecionadas de equipamento é um equipamento tendo uma altura total que é mais alta que a altura do primeiro nível.

Em uma forma, pelo menos uma pluralidade de módulos é construída em um local de construção ou montada em um local de montagem antes do seu transporte para o local de produção e, em que pelo menos um módulo é testado para fins de verificação no local de montagem ou construção.

Em uma forma, o banco trocador de calor é arranjado tal que um subconjunto da pluralidade de trocadores de calor operativamente associados com a função selecionada de um módulo é disposto em um primeiro nível de deslocamento vertical da base do dito módulo.

Em uma forma, o banco trocador de calor é arranjado tal que um subconjunto da pluralidade de trocadores de calor operativamente associados com a função selecionada de um módulo é organizado em um primeiro nível verticalmente deslocamento a partir da base do referido módulo e um módulo adjacente.

Em uma forma, cada um dentre a pluralidade de módulos é um módulo parcialmente coberto.

Em uma forma, no subconjunto de trocadores de calor de pelo menos um módulo, tem uma pegada que cobre pelo menos 90% da pegada do módulo base para formar um módulo totalmente coberto com um eixo principal e um eixo menor, o eixo principal do módulo totalmente coberto sendo disposto para ficar paralelamente ao eixo principal do trem quando o módulo totalmente coberto é instalado no local de produção.

Em uma forma, um da pluralidade de módulos é um módulo de pré- tratamento para a remoção de contaminantes de um fluxo de alimentação de gás natural para produzir um fluxo de gás natural pré-tratado.

Em uma forma, o módulo de pré-tratamento é um módulo parcialmente coberto, tendo uma primeira seção descoberta da base em um primeiro lado do banco trocador de calor e uma segunda seção descoberta do módulo em um segundo lado do banco trocador de calor após a instalação no local de produção.

Em uma forma, um da pluralidade de módulos é um primeiro módulo condensador refrigerante para pré-resfriar um fluxo de gás pré-tratado para produzir um fluxo de gás pré-resfriado e um primeiro fluxo de vapor refrigerante.

Em uma forma, que o primeiro módulo condensador refrigerante é um módulo totalmente coberto.

Em uma forma, um da pluralidade de módulos é um primeiro módulo de compressão de gás refrigerante para a compactação de um primeiro fluxo de vapor refrigerante para produzir um primeiro fluxo refrigerante comprimido para reciclar a um primeiro módulo condensador refrigerante.

Em uma forma, o primeiro módulo de compressão de gás refrigerante é um módulo parcialmente coberto, tendo uma primeira seção descoberta da base em um primeiro lado do banco trocador de calor e uma segunda seção descoberta do módulo em um segundo lado do banco trocador de calor após a instalação no local de produção.

Em uma forma, um da pluralidade de módulos é um módulo de liquefação operativamente associado a um trocador de calor criogênico principal para refrigerar ainda mais um fluxo de gás pré-resfriado através de troca de calor indireta, com um segundo refrigerante para produzir um fluxo de produto de gás natural liquefeito e um segundo fluxo de vapor refrigerante.

Em uma forma, o módulo de liquefação é um módulo parcialmente coberto tendo uma primeira seção descoberta da base em um primeiro lado do banco trocador de calor e uma segunda seção descoberta do módulo em um segundo lado do banco trocador de calor após a instalação no local de produção.

Em uma forma, um da pluralidade de módulos é um segundo módulo de compressão refrigerante para comprimir um segundo fluxo de vapor refrigerante para produzir um segundo fluxo refrigerante comprimido para reciclar a um trocador de calor criogênico principal.

Em uma forma, o segundo módulo de compressão refrigerante é um módulo parcialmente coberto tendo uma primeira seção descoberta da base em um primeiro lado do banco trocador de calor e uma segunda seção descoberta do módulo sobre um segundo lado do banco trocador de calor após a instalação no local de produção.

Em uma forma, um primeiro compressor refrigerante é disposto na primeira seção descoberta e um segundo compressor refrigerante é disposto na segunda seção descoberta.

Em uma forma, um ou ambos o primeiro e segundo compressores é um compressor de velocidade variável.

Em uma forma, um ou ambos primeiro e segundo compressores é/são impulsionados por uma turbina de gás aero-derivativa.

Em uma forma, o primeiro refrigerante é propano. Em uma forma, o segundo refrigerante é uma mistura de hidrocarbonetos refrigerantes mistos.

Em uma forma, cada um da pluralidade de módulos é substancialmente igual em tamanho.

Em uma forma, cada um da pluralidade de módulos tem um peso na faixa de 2000 a 8000 toneladas ou 3000 a 4000 toneladas.

Em uma forma, o local de produção é onshore, offshore, em uma instalação flutuante, offshore em uma instalação fixa, instalação de barcaça- montada ou aterrada.

Em uma forma, os trocadores de calor são trocadores de calor resfriados a ar.

De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é provido um módulo para uso em qualquer uma das formas da instalação de produção de gás natural do primeiro aspecto da presente invenção.

De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é provido um método para projetar ou construir uma instalação de produção de gás natural, o método compreendendo as etapas de:

fornecer uma pluralidade de módulos espaçados para instalação em um local de produção para formar um trem de produção tendo um eixo principal e um eixo menor, cada módulo tendo um módulo base para a montagem de uma pluralidade de equipamentos associado a uma função selecionada atribuída ao dito módulo, o módulo base tendo um eixo principal e um eixo menor; e,

organizar uma pluralidade de trocadores de calor para correr paralelamente ao eixo principal do trem de produção, para formar um banco trocador de calor tendo um eixo principal e um eixo menor, em que o eixo principal do banco é paralelo ao eixo principal do trem;

organizar um subconjunto da pluralidade de trocadores de calor em um primeiro nível de verticalmente deslocado a partir da base de pelo menos um módulo para formar um módulo parcialmente coberto; e,

organizar o eixo principal do módulo parcialmente coberto para ficar perpendicular ao eixo maior do trem quando o módulo parcialmente coberto é instalado no local de produção.

Em uma forma, o banco trocador de calor tem uma pegada e a base do módulo parcialmente coberto se projeta transversalmente exteriormente além da pegada do banco trocador de calor para fornecer uma seção descoberta do módulo base em um primeiro lado do banco trocador de calor e, em que a seção descoberta do módulo base é dimensionada para a montagem de uma parte selecionada do equipamento de processo.

Em uma forma, o banco trocador de calor tem uma pegada e a base do módulo parcialmente coberto se projeta transversalmente exteriormente além da pegada do banco trocador de calor para fornecer uma primeira seção descoberta do módulo base sobre um primeiro lado do banco trocador de calor e um segundo lado descoberto do módulo base sobre um segundo lado do banco trocador de calor, em que a primeira seção descoberta é dimensionada para a montagem de uma primeira peça selecionada do equipamento de processo e a segunda seção descoberta é dimensionada para a montagem de uma segunda parte selecionada do equipamento de processo.

Em uma forma, que uma ou ambas ou a primeira e segunda peças selecionadas do equipamento é/são uma peça rotativa do equipamento associado a um refrigerante circulante

Em uma forma, uma ou ambas primeira e segunda peças selecionadas do equipamento é uma peça de equipamento tendo um inventário inflamável.

Em uma forma, uma ou ambas ou a primeira e segunda peças selecionadas do equipamento é/são uma peça de tempo de espera de longo prazo do equipamento.

Em uma forma, uma ou ambas a primeira e segunda peças selecionadas do equipamento é/são uma parte do equipamento tendo uma altura total que é mais alta que a altura do primeiro nível.

Em uma forma, pelo menos um da pluralidade de módulos é construída em um local de construção ou montado em um local de montagem antes do seu transporte para o local de produção e, em que pelo menos um módulo é testado para fins de verificação no local de montagem ou construção.

Em uma forma, o banco trocador de calor é arranjado tal que um subconjunto da pluralidade de trocadores de calor operativamente associados com a função selecionada de um módulo é organizado em um primeiro nível de verticalmente deslocado a partir da base do dito módulo.

Em uma forma, o banco trocador de calor é arranjado tal que um subconjunto da pluralidade de trocadores de calor operativamente associados com a função selecionada de um módulo é organizado em um primeiro nível verticalmente deslocado a partir da base do dito módulo e um módulo adjacente.

Em uma forma, cada um da pluralidade de módulos é um módulo parcialmente coberto.

Em uma forma, no subconjunto de trocadores de calor, pelo menos um módulo tem uma pegada que cobre pelo menos 90% da pegada do módulo base para formar um módulo totalmente coberto com um eixo principal e um eixo menor, o eixo principal do módulo totalmente coberto sendo disposto para ficar paralelamente ao eixo principal do trem quando o módulo totalmente coberto é instalado no local de produção.

Em uma forma, um da pluralidade de módulos é um módulo de pré- tratamento para a remoção de contaminantes de um fluxo de alimentação de gás natural para produzir um fluxo de gás pré-tratado.

Em uma forma, o módulo de pré-tratamento é um módulo parcialmente coberto tendo uma primeira seção descoberta da base em um primeiro lado do banco trocador de calor e uma segunda seção descoberta do módulo sobre um segundo lado do banco trocador de calor após a instalação no local de produção.

Em uma forma, um da pluralidade de módulos é um primeiro módulo condensador refrigerante para pré-resfriar um fluxo de gás pré-tratado para produzir um fluxo de gás pré-resfriado e um primeiro fluxo de vapor refrigerante. Em uma forma, o primeiro módulo condensador refrigerante é um módulo totalmente coberto.

Em uma forma, o primeiro módulo de compressão refrigerante é um módulo parcialmente coberto tendo uma primeira seção descoberta da base em um primeiro lado do banco trocador de calor e uma segunda seção descoberta do módulo sobre um segundo lado do banco trocador de calor após a instalação no local de produção.

Em uma forma, um da pluralidade de módulos é um módulo de liquefação operativamente associado a um trocador de calor criogênico principal para refrigerar mais ainda um fluxo de gás pré-resfriado através de troca de calor indireta, com um segundo refrigerante para produzir um fluxo de produto de gás natural e um segundo fluxo de vapor refrigerante.

Em uma forma, o módulo de liquefação é um módulo parcialmente coberto tendo uma primeira seção descoberta da base em um primeiro lado do banco trocador de calor e uma segunda seção descoberta do módulo sobre um segundo lado do banco trocador de calor após a instalação no local de produção.

Em uma forma, os trocadores de calor são trocadores de calor resfriados a ar.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

A fim de facilitar uma compreensão mais detalhada da natureza da invenção, várias modalidades da presente invenção serão agora em detalhes, para vias de exemplo apenas, com referência às figuras em anexo, em que:

FIG. 1a) é uma visão plana esquemática de uma primeira modalidade da presente invenção;

FIG. 1b) é uma visão plana esquemática de uma segunda modalidade da presente invenção;

FIG. 1c) é uma visão plana esquemática de uma terceira modalidade da presente invenção;

FIG. 2 é uma visão isométrica a partir de uma direção de uma modalidade detalhada de um trem de produção de LNG da presente invenção;

FIG. 3 é uma visão isométrica do trem de produção de LNG da FIG. 2 tomada a partir de uma segunda direção;

FIG. 4 é uma visão plana do trem de produção de LNG da FIG.2;

FIG. 5 é uma visão isométrica do módulo de pré-tratamento do trem de produção de LNG ilustrada na FIG. 2;

FIG. 6 é uma visão plana do módulo de pré-tratamento da FIG. 5;

FIG. 7 é uma visão isométrica do módulo de compressão de propano do trem de produção de LNG ilustrado na FIG. 2;

FIG. 8 é uma visão plana do módulo de compressão de propano da FIG. 7;

FIG. 9 é uma visão isométrica do módulo condensador de propano do trem de produção de LNG ilustrado na FIG. 2;

FIG. 10 é uma visão plana do módulo condensador de propano da FIG. 7;

FIG. 11 é uma visão isométrica do módulo de liquefação do trem de produção de LNG ilustrado na FIG. 2;

FIG. 12 é uma visão plana do módulo de liquefação da FIG. 11;

FIG. 13 é uma visão isométrica do módulo de compressão de gás refrigerante misto do trem de produção de LNG ilustrado na FIG. 2;

FIG. 14 é uma visão plana do módulo de compressão de gás refrigerante misto da FIG. 13.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES PARTICULARES

Modalidades particulares da presente invenção são descritas agora. A terminologia utilizada aqui é para o propósito de descrição das modalidades particulares apenas, e não é pretendida para limitar o escopo da presente invenção. A menos que definido de outro modo, todos os termos técnicos e científicos utilizados aqui têm os mesmos significados conforme comumente compreendido por aqueles versados na técnica à qual essa invenção pertence. Numerais de referência semelhantes referem-se a partes semelhantes.

O termo “construído no local” ou “fora do módulo” refere-se a uma fábrica ou a uma seção de uma fábrica que é construída predominantemente em um local de produção que a planta é pretendida para ocupar com a conclusão da construção da fábrica. Em contraste, o termo “módulo” refere-se a uma seção de uma fábrica que é pré-montada em um local de montagem ou construção remoto ao local de produção. Cada modulo é projetado para ser transportado a partir do local de montagem ou construção ao local de produção por reboque ou em barcas flutuantes ou por terra utilizando trilho via férrea ou caminhão. Após cada modulo ser movido a partir do local de montagem ou construção ao local de produção, o módulo é posicionado módulo em uma orientação pré-determinada para se adequar às necessidades de uma dada instalação de produção de LNG.

O termo “trem” refere-se a instalações utilizadas para o pré-tratamento de um fluxo de alimentação de gás natural para remover contaminantes e instalações utilizadas para receber o gás pré-tratado e sujeitar o gás pré-tratado para resfriar para formar gás natural liquefeito.

Em referência à FIG. 1a), a presente invenção refere-se a uma instalação de produção de LNG (10) incluindo pelo menos um trem de produção de LNG alongado (12) tendo um eixo principal (14) e um eixo menor (16). O pelo menos um trem pode ser um de uma pluralidade de trens. O trem de produção de LNG inclui uma pluralidade de módulos espaçados (18) que são construídos em um local de construção ou montados em um local de montagem e então transportados a um local de produção (20) para instalação. Cada módulo (18) tem um módulo base (22) para montagem de uma pluralidade de equipamentos (24) associados com a função selecionada atribuída àquele módulo, a base (22) tendo um eixo principal (26) e um eixo menor (28) com o eixo principal sendo perpendicular ao eixo menor. Os eixos principal e menor (26 e 28, respectivamente) formam um plano horizontal. Quando a base (22) é retangular, o eixo principal (26) é mais longo que o eixo menor (24). Quando a base é quadrada, o eixo principal é igual ao eixo menor. Quando instalado no local de produção, o plano horizontal definido pela base de cada módulo repousará em uma área de solo, definindo uma pegada para aquele módulo.

A instalação de produção de LNG inclui adicionalmente uma pluralidade de trocadores de calor (29) organizados para correr paralelamente ao eixo principal (14) do trem de produção alongado (12) para formar um banco trocador de calor (30) tendo um eixo principal (32) e um eixo menor (34). O eixo principal (34) do banco trocador de calor (30) é paralelo ao eixo principal (14) do trem de produção de LNG (12). Adicionalmente a isso, um subconjunto (36) da pluralidade de trocadores de calor está organizado em um primeiro nível (38) verticalmente deslocado a partir da base (22) de pelo menos um módulo (18) para formar um módulo parcialmente coberto (40). Essa organização é utilizada para minimizar o espaço planejado requerido para a instalação de produção de LNG (10). O eixo principal (26) do módulo parcialmente coberto (40) é organizado para repousar perpendicular ao eixo principal (14) do trem quando o módulo parcialmente coberto (40) é instalado no local de produção (20). Em uma modalidade preferencial da presente invenção, cada um da pluralidade de módulos pode ser coberto por um subconjunto da pluralidade de trocadores de calor. No entanto, o trem de produção de LNG pode incluir pelo menos um módulo que permanece descoberto por qualquer um da pluralidade de trocadores de calor.

O banco trocador de calor (30) tem uma pegada e a base (22) do módulo parcialmente coberto (40) se projeta transversalmente ao eixo principal do trem (12) de modo a se estender além da pegada do banco trocador de calor (30) para prover uma seção descoberta (42) do módulo base (22) em um primeiro lado (44) do banco trocador de calor (30). A seção descoberta do módulo base é dimensionada para montagem de uma parte selecionada do equipamento de processo (46) conforme ilustrado na FIG.Ia). Alternativamente, a base (22) do módulo parcialmente coberto (40) se projeta transversalmente exteriormente além da pegada do banco trocador de calor (30) para prover uma primeira seção descoberta (48) do módulo base (22) em um primeiro lado (44) do banco trocador de calor (30) e um segundo lado descoberto (50) do módulo base (22) em um segundo lado (52) do banco trocador de calor (30). A primeira seção descoberta (48) é dimensionada para montagem de uma primeira parte selecionada de equipamento de processo (54). A segunda seção descoberta (50) é dimensionada para montagem de uma segunda parte selecionada de equipamento de processo (56). Na FIG. 1c), alguns dos módulos parcialmente descobertos (40) são organizados para ter apenas uma seção coberta (42) enquanto outros módulos parcialmente cobertos (40) são organizados para ter uma primeira seção descoberta (48) do módulo base (22) em um primeiro lado (44) do banco trocador de calor (30) e um segundo lado descoberto (50) do módulo base (22) em um segundo lado (52) do banco trocador de calor (30). As partes selecionadas de equipamento (46, 54 ou 56) podem ser uma peça rotativa de equipamento associada com um refrigerante circulante, uma parte de equipamento de alto custo de construção, uma parte de equipamento de manutenção intensiva, uma parte de equipamento de estoque de hidrocarboneto alto, uma parte de tempo de espera de longo prazo do equipamento, ou, uma parte de equipamento tendo uma altura total que é mais alta que a altura do primeiro nível.

Dentro de cada módulo, as partes de equipamento requeridas para desempenhar a função atribuída predeterminada para aquele módulo são organizadas para minimizar as interfaces entre módulos de modo a minimizar a interligação que é requerida para ser completada quando os módulos são entregues a partir de um local de construção ou local de montagem para o local de produção. Dessa forma, um módulo pode ser essencialmente auto-contido e provido com um sistema de controle temporário para permitir que o módulo seja comutado para verificações de ciclo e comissionamento no local de montagem ou construção antes do transporte para local de produção. Com a chegada no local de produção, o controle sem fio pode ser utilizado para comunicação intra- modular e controle da redução adicional do tempo de interligação. Em um local de produção em que é importante minimizar o comprimento vias de tubulação de interconexão entre módulos, a pluralidade de módulos são espaçadas o mais proximamente possível, enquanto ainda permitem espaço suficiente no local de produção para interligar as interconexões entre módulos.

A presente invenção se baseia em parte na decisão de posicionar substancialmente todo o equipamento requerido para desempenhar a função atribuída predeterminada para cada módulo dentro de cada módulo. Preferencialmente, isso inclui a organização do banco trocador de calor de modo que o subconjunto da pluralidade de trocadores de calor que é operativamente associado com a função predeterminada de cada módulo é posicionado dentro do módulo que desempenhou aquela função predeterminada. Essa organização permite uma redução no número de interconexões de módulo cruzado entre os trocadores de calor e o equipamento de processo relacionado. No entanto, se requerido, um ou mais do subconjunto de trocadores de calor (36) que são operativamente associados com um primeiro módulo (por exemplo, o módulo condensador de propano (64)) podem ser localizados em um módulo adjacente (por exemplo, o módulo de liquefação (70)) conforme ilustrado pela linha fortemente tracejada na FIG. 4, para minimizar a pegada total ao mesmo tempo em que maximiza a capacidade total do trocador de calor. Dessa forma, o subconjunto de trocadores de calor (36) é organizado para transpor ao longo de uma pluralidade de módulos adjacentes quando instalado no local de produção (20).

Pode ser claramente observado a partir das FIGS. 1a), b) e c) que o subconjunto de trocadores de calor associados a cada módulo parcialmente coberto são posicionados de tal forma que, quando a pluralidade de módulos (18) é instalada no local de produção (20), a pluralidade de trocadores de calor (29) corre paralelamente ao eixo principal (14) do trem de produção alongado (12) para formar o banco trocador de calor (30).

Um módulo que tem uma função predeterminada que requer um grande número de trocadores de calor em um dado subconjunto pode ser completamente coberto com os trocadores de calor. O termo ‘módulo totalmente coberto’ (60) é utilizado aqui para descrever um módulo para o qual a pegada do subconjunto de trocadores de calor cobre pelo menos 90% da pegada do módulo base. Para aqueles módulos que têm função predeterminada que requer um subconjunto menor de trocadores de calor operativamente associados, o módulo pode ser um módulo parcialmente coberto. A seção descoberta é projetada e dimensionada para ser grande o suficiente para acomodar uma parte selecionada de equipamento, preferencialmente uma parte selecionada de equipamento que desempenha a função atribuída ao módulo parcialmente coberto. Por definição, utilizando essa organização, o eixo principal (26) de cada um dos módulos totalmente cobertos (60) correm paralelamente ao eixo principal (14) do trem de produção de LNG. Dessa forma, um módulo totalmente coberto (60) é projetado para ser rotacionado em ângulos retos para um módulo parcialmente coberto (40).

As seções descobertas dos módulos parcialmente cobertos permitem o acesso não obstruído da ponte rolante das partes selecionadas de equipamento bem como o acesso do lado melhorado tornando mais fáceis as atividades de construção e manutenção das partes selecionadas de equipamento mais fáceis. A extensão da pegada do módulo base em relação à pegada do subconjunto de trocadores de calor do módulo permite a instalação e posicionando das partes selecionadas de equipamento em uma área menos congestionada do módulo que tem o benefício fluido de permitir que as partes selecionadas de equipamento sejam as últimas partes de equipamento que são instaladas em cada módulo. As partes selecionadas de equipamento podem ser equipamento de alto custo de construção, equipamento de tempo de espera de longo prazo, ou partes grandes de equipamento que têm uma altura que é mais alta que a altura do primeiro nível elevado ocupado pelo subconjunto de trocadores de calor no banco. Os itens de tempo de espera de longo prazo que necessita ser incorporado ao módulo por último na sequência de construção pode ser instalado no local de montagem ou construção ou no local de produção para otimizar os requerimentos de cronograma de construção de uma instalação de produção de LNG particular.

Vantajosamente, cada módulo parcialmente coberto pode ser testado para fins de verificação em um local de montagem ou construção remoto do local de produção. Em circunstâncias em que um subconjunto dos trocadores de calor operativamente associados com um módulo totalmente coberto necessitam ser organizados acima de ambos o módulo totalmente coberto e um módulo adjacente parcialmente coberto, o teste e verificação de pré-comissionamento do módulo totalmente coberto ocorre após a instalação de ambos módulos no local de produção.

Uma modalidade de uma instalação de produção de LNG utilizando o método e sistema da presente invenção será descrita agora em detalhes com referência às Figuras 2 a 14. Em termos gerais, o método para liquefação de um fluxo de gás natural compreende as etapas de:

a) pré-tratamento de um fluxo de alimentação de gás natural em um módulo de pré-tratamento (62) para produzir um fluxo de gás natural pré-tratado;

b) pré-resfriamento do fluxo de gás natural pré-tratado em um primeiro módulo condensador refrigerante (64) para produzir um fluxo de gás pré- resfriado e um primeiro fluxo de vapor refrigerante;

c) compressão do primeiro fluxo de vapor refrigerante em um primeiro módulo de compressão de gás refrigerante (66) para produzir um primeiro fluxo refrigerante comprimido para reciclar para a etapa b);

d) resfriamento adicional do fluxo de gás pré-resfriado em um trocador de calor criogênico principal (68) operativamente associado a um módulo de liquefação (70) através da troca de calor indireta com um segundo refrigerante para produzir um fluxo de produto de gás natural liquefeito e um segundo fluxo de vapor refrigerante;

e) compressão do segundo fluxo de vapor refrigerante em um segundo módulo de compressão de gás refrigerante (72) para produzir um segundo fluxo de refrigerante para reciclar para a etapa d).

Em uma discussão detalhada de várias modalidades da presente invenção abaixo, o primeiro refrigerante é propano, enquanto que o segundo refrigerante é uma mistura de hidrocarbonetos refrigerantes mistos. Esse tipo de processo é conhecido como refrigerante misto pré-resfriado de propano, ou processo C3MR, que é utilizado para fabricar a maior parte do LNG produzido mundialmente e é um processo que não é discutido adicionalmente aqui por ser considerado bem conhecido pela pessoa versada na técnica. Quando se utilize propano como o primeiro refrigerante, toma-se o cuidado de assegurar que o propano não vaze, pois o vapor de propano é altamente inflamável. Utilizando o sistema da presente invenção, o equipamento de processo requerido para a compressão de propano é agrupado em conjunto com o módulo de compressão de propano para facilitar o pré-comissionamento e comissionamento do módulo - tendo todos os acessórios necessários para circular o fluido através do compressor no local de montagem ou construção. A fim de melhorar adicionalmente com segurança, o principal equipamento rotativo associado aos circuitos de propano é posicionado nas seções descobertas dos módulos parcialmente cobertos em vez de abaixo dos trocadores de calor organizados no primeiro nível. Em uma modalidade, o principal equipamento rotativo é posicionado na primeira seção descoberta de um módulo com o estoque de hidrocarboneto principal posicionado em uma segunda seção descoberta do módulo. Utilizando essa organização, ambos os conjuntos de equipamento evitam uma área congestionada de outro modo abaixo dos trocadores de calor operativamente associados, ao mesmo tempo em que asseguram que estoque de hidrocarboneto principal está localizado distante do equipamento rotativo principal.

Na modalidade ilustrada nas Figuras 2 a 14, a instalação de produção de LNG tem um único trem de produção de LNG que inclui os seguintes módulos de tamanhos substancialmente iguais:

a) um módulo de pré-tratamento;

b) um primeiro módulo de compressão de gás refrigerante (nesse exemplo, um módulo de compressão de propano);

c) um primeiro módulo condensador refrigerante (nesse exemplo, um módulo condensador de propano);

d) um módulo de liquefação; e,

e) um segundo módulo de compressão de gás refrigerante (nesse exemplo, um módulo de compressão de refrigerante misto (MR).

A organização do equipamento dentro dos módulos foi feira tendo em vista a construção, manutenção e segurança. O equipamento rotativo principal foi completamente posicionado sobre as bordas do módulo em vez que abaixo dos trocadores de calor. Isso permite um bom acesso para a manutenção e permite que itens de tempo de espera de longo prazo sejam incorporados ao módulo por último na sequência de construção. Os estoques de hidrocarboneto principais evitam a área congestionada abaixo dos trocadores de calor, e estão localizados distantes do equipamento rotativo principal. Plataformas elevadas com acesso de ponte foram providos para a instalação de relevos e válvulas de reciclagem.

Uma modalidade de um módulo de pré-tratamento (18, 62) é descrita agora com referência às Figuras 5 e 6. Nessa modalidade, o módulo de pré-tratamento é um módulo parcialmente coberto (42) para maximizar o potencial para pré- comissionamento no local de montagem ou construção. Conforme melhor observado na Figura 6, uma primeira seção descoberta (48) da base (22) do módulo de pré-tratamento (62) está localizada em um primeiro lado (44) do banco trocador de calor (30) com uma segunda seção descoberta (50) do módulo base sendo localizada no segundo lado (oposto) (52) do banco trocador de calor (30). Com a instalação no local de produção, o eixo principal (26) da base (22) do módulo de pré-tratamento (62) é posicionado de modo a ser perpendicular ao eixo principal (14) do trem. Nessa configuração, o subconjunto de trocadores de calor operativamente associados ao módulo de pré-tratamento está disposto para repousar paralelo ao eixo longitudinal do trem de produção de LNG após a instalação no local de produção. O módulo de pré-tratamento inclui o equipamento requerido para desempenhar a função de remoção de contaminantes por meio da remoção de gás ácido, desidratação e (opcionalmente) remoção de mercúrio. Na modalidade ilustrada, a coluna de unidade de remoção de gás ácido e o vaso de esgotamento e bombas associados estão localizados fora do módulo para prover espaçamento entre outro equipamento de processamento de pré-tratamento e equipamento despendido. Os adsorvedores estão localizados no modulo com abertura suficiente para alterações de peneira molecular. O módulo de pré-tratamento é projetado como um dos módulos exteriores para prover facilidade de conexão com a fonte de fluxo de entrada de gás natural sendo alimentado ao módulo de pré-tratamento.

Uma modalidade de um módulo de compressão de propano (66) é descrito agora com referência às Figuras 7 e 8. Os tambores de sucção de propano estão todos localizados em um único módulo para maximizar o potencial para o comissionamento em um local de montagem ou construção. Nessa modalidade, o módulo de compressão de propano é um módulo parcialmente coberto para maximizar o potencial para pré-comissionamento no local de montagem ou construção. Conforme melhor observado na Figura 8, uma primeira seção descoberta (48) da base (22) do módulo de compressão de propano (66) está localizada em um primeiro lado (44) do banco trocador de calor (30) com um segunda seção descoberta (50) do módulo base sendo localizado na segunda lateral (oposta) (52) do banco trocador de calor (30). Com a instalação no local de produção, o eixo principal (26) da base (22) do módulo de compressão de propano (66) é posicionado de modo a ser perpendicular ao eixo principal (14) do trem. Nessa configuração, o subconjunto de trocadores de calor operativamente associados ao módulo de compressão de propano será paralelo ao eixo longitudinal do trem de produção de LNG após a instalação no local de produção. Uma unidade de armazenamento de propano é posicionada em um primeiro lado da estrutura de trocador de calor juntamente com o sub-resfriador C3 para minimizar o comprimento da tubulação contendo o líquido inflamável. O módulo de compressão de propano é projetado como um dos módulos interiores para prover uma posição central para facilitar a distribuição de refrigerante de propano para manter o estoque o mais baixo possível e para permitir a localização de uma ou mais das caldeiras de propano nos módulos adjacentes ou fora do módulo.

Uma modalidade de um módulo condensador de propano (64) é descrito agora com referência às Figuras 9 e 10. Nessa modalidade, o módulo condensador de propano (64) é um módulo totalmente coberto (60) conforme melhor observado na Figura 10 devido a esse módulo requerer um número comparativamente grande de trocadores de calor em comparação com a outros módulos. O módulo condensador de propano tem um eixo principal (26) mais longo que os outros módulos para acomodar seu requerimento para um subconjunto de trocadores de calor maior no banco trocador de calor (30). Com a instalação no local de produção, o eixo principal (26) da base (22) do módulo condensador de propano (64) está posicionado de modo a ser paralelo ao eixo principal (14) do trem. Nessa configuração, o subconjunto de trocadores de calor operativamente associados ao módulo condensador de propano é organizado para repousar paralelo ao eixo principal do trem de produção de LNG (12) após a instalação no local de produção (20). Desse modo, a orientação do módulo condensador de propano difere da orientação dos outros módulos. O equipamento de sistema de fluxo e sistema de água resfriamento associado à função predeterminada sendo desempenhada pelo módulo condensador de propano pode estar localizado com segurança abaixo dos trocadores de calor operativamente associados do módulo condensador de propano, uma vez que esses estoques não são inflamáveis. A função predeterminada sendo desempenhada pelo módulo condensador de propano inclui o pré-resfriamento do gás natural utilizando propano. O módulo condensador de propano está convenientemente localizado entre o módulo de compressão de propano (66) e o módulo de liquefação (70) de modo que o gás natural pré-tratado pode ser pré=resfriado antes da liquefação.

Uma modalidade de um módulo de liquefação (70) é descrita agora com referência às Figuras 11 e 12. Na modalidade ilustrada, o trocador de calor criogênico principal (68) está localizado fora do módulo e posicionado adjacente ao módulo condensador de propano (64) conforme melhor observado na Figuras 9 e 10, devido a seu tamanho e peso mitigarem o potencial de danos durante o transporte. O equipamento estático e as bombas que estão operativamente associados ao trocador de calor criogênico principal (68) estão posicionados no módulo de liquefação (70) no mesmo lado do banco trocador de calor como o trocador de calor criogênico principal para minimizar vias de tubulação de interconexão. Caso decida-se posicionar o MCHE no módulo de liquefação, o módulo de liquefação parcialmente coberto pode ser dimensionado para acomodar um trocador de calor criogênico principal (MCHE). Na modalidade ilustrada, o módulo de liquefação tem apenas uma seção descoberta (42) para permitir que um compressor de gás flash final acionado por fluxo (80) esteja localizado em um primeiro lado do módulo de liquefação (70). Isso permite o acesso da ponte rolante ao compressor de gás flash final e à ponte rolante distante do MCHE. Com a instalação no local de produção, o eixo principal (26) da base (22) do módulo de liquefação (70) é posicionado de modo a ser perpendicular ao eixo principal (14) do trem (12). Nessa configuração, o subconjunto de trocadores de calor operativamente associados ao módulo de liquefação (70) será paralelo ao eixo principal (14) do trem (12) após a instalação no local de produção (20). O equipamento associado com a remoção de nitrogênio e hélio pode também ser posicionado no módulo de liquefação se requerido.

Uma modalidade de um segundo módulo de compressão refrigerante (MR) (72) é descrito agora com referência às Figuras 13 e 14. O módulo de compressão de gás refrigerante misto inclui todo o equipamento de processo requerido para desempenhar o requerimento funcional desse módulo incluindo a turbina de gás, o compressor, a tubulação de interconexão, recuperação de calor residual, e válvulas de reciclagem que estão dispostas no módulo base. O subconjunto de trocadores de calor operativamente associados ao módulo de compressão de MR provê o pós-resfriamento requerido e o inter-resfriamento para os compressores refrigerantes mistos. Nessa modalidade, o módulo de compressão de MR (72) é um módulo parcialmente coberto (para maximizar o potencial para o pré-comissionamento no local de montagem ou construção). Conforme melhor observado na Figura 14, uma primeira seção descoberta (48) da base (22) do módulo de compressão de MR (72) está localizada em um primeiro lado (44) do banco trocador de calor (30) para acomodar o compressor refrigerante misto (82) de alta pressão (HP). A segunda seção descoberta (50) da base (22) está localizada no segundo lado (oposto) (52) do banco trocador de calor (30) para acomodar o compressor refrigerante misto (84) de baixa pressão (LP). Com a instalação no local de produção, o eixo principal da base do módulo de compressão de MR é posicionado de modo a ser perpendicular ao eixo longitudinal central do trem. Nessa configuração, o subconjunto de trocadores de calor operativamente associados ao módulo de compressão de MR serão paralelos ao eixo longitudinal do trem de produção de LNG após a instalação no local de produção. O módulo de compressão de MR é projetado como um dos módulos exteriores.

Em referência agora às Figuras 2 a 14, o posicionamento do módulo de liquefação (70) entre o primeiro e o segundo módulos de compressão de gás refrigerante (66 e 72, respectivamente) provê duas vantagens importantes. Primeiramente, os compressores associados ao segundo módulo refrigerante (MR) são itens de tempo de espera de longo prazo. Através do posicionamento do módulo de compressão de MR no do trem de produção de LNG, os outros módulos podem ser transportados para local de produção e interligados primeiro caso haja um atraso na entrega dos compressores de MR. Em segundo lugar, enquanto o subconjunto de trocadores de calor associados ao módulo de compressão de gás refrigerante misto é posicionado na primeira camada acima da base do módulo de compressão de gás refrigerante misto, o subconjunto de trocadores de calor operativamente associados ao módulo condensador de propano não apenas cobre completamente o módulo base do módulo condensador de propano como também transpõe para cobrir parcialmente o módulo base do módulo adjacente de liquefação conforme representado pela linha fortemente pontilhada na Figura 4. O compressor de gás flash final requer apenas muitos poucos trocadores de calor com o resultado de que o módulo de liquefação tem um espaço disponível para trocadores de calor adicionais. O serviço que necessita de espaço adicional é o condensador de propano que torna vantajoso o posicionamento do módulo de liquefação adjacente ao módulo condensador de propano. Essa organização requer vias relativamente longas de tubulação de MR para alcançar as caldeiras localizadas no módulo de compressão de propano para pré-resfriamento. O projeto da fábrica de produção de LNG do estado da técnica é baseado no posicionamento da liquefação no exterior do trem a fim de minimizar o comprimento da tubulação de exportação de LNG. No entanto, em equilíbrio, a organização mostrada nas Figuras 2 a 14 é favorecida devido ao MR comprimido operar em alta pressão (> 5000 kPag). Se o trem for organizado, ao contrário, para minimizar o comprimento das vias de MR à custa da tubulação de refrigeração de propano que opera em pressão mais baixa (< 1000 kPag), as perdas hidráulicas resultariam em uma redução mais significativa na capacidade do trem de liquefação.

Cada módulo foi projetado para assegurar que os estoques de hidrocarboneto principais e todo o equipamento rotativo seja posicionado nas bordas do módulo nas seções descobertas de módulos parcialmente cobertos, e não abaixo do banco trocador de calor de refrigeração de ar. Isso permite o bom acesso para a manutenção e permite que os itens de tempo de espera de longo sejam incorporados ao módulo por último na sequência de construção. O estoque de hidrocarboneto significativamente reduzido prove segurança melhorada ao facilitar o tratamento com as consequências de um vazamento. Adicionalmente, o layout geral do trem de produção de LNG da presente invenção é projetado para modularização, com equipamento compacto pequeno selecionado para adequar a modularização em vez de adotar a abordagem do estado da técnica de se basear em economia de escala. Ao contrário, o equipamento menor mais intensivo foi selecionado a fim de ser capaz de encaixar mais itens dentro dos módulos de um tamanho e peso limitados. A organização do equipamento de processo ao longo de cada módulo na modalidade ilustrada foi otimizada para prover módulos de peso uniforme da ordem de 2000 a 8000 toneladas, preferencialmente 3000 a 4000 toneladas. A capacidade do trem modularizado otimizado é em torno de 2,5 milhões de toneladas por ano (mtpa) de produção de LNG. Caso uma capacidade maior seja desejada em um local de produção particular, o trem modularizado pode ser um dentre uma pluralidade de trens modularizados. Para vias de exemplo, dois trens modularizados podem ser organizados em um local de produção para prover uma capacidade de produção de LNG total de 5 mtpa.

Um exemplo de seleção de equipamento menor mais intensivo que é mais fácil de modularizar é as turbinas de gás refrigerante principais. O ponto inicial desse trabalho foi utilizar turbinas de gás aero-derivativa (86) menores mais eficientes que podem ser completamente integradas em módulos de um tamanho prático. A turbinas de gás aero-derivativas foram integrada nos módulos, completes com todos os elementos de cada sistema de compressão. Isso permite que a sucção de compressor de diâmetro largo complicada e as linhas de descarga a serem construídas em um local de construção em vez devendo ser construída no local de produção, enquanto retém um tamanho/peso de módulo total prático. Utilizando unidades menores e mantendo a turbina de gás e compressor integrados no mesmo módulo minimiza o número de conexões no local, e também possibilita que o sistema de compressão seja completamente testado até um estágio de via de teste de nitrogênio no local de montagem ou construção. Esse nível extra de comissionamento e teste no local de montagem ou construção tem benefícios na redução da quantidade de trabalho executado que deve ser realizado em uma taxa de trabalho significativamente maior no local de produção. A natureza da velocidade variável da turbinas de gás aero- derivativas simplifica a inicialização de compressor e elimina a necessidade de despressurizar o refrigerante. A remoção da necessidade de motores inicialziadores/auxiliares para as turbinas de gás utilizadas nos trens de LNG do estado da técnica reduz significativamente a demanda de energia elétrica máxima do trem de LNG modularizado e auxilia a manter o tamanho do módulo baixo.

Na modalidade ilustrada, um número pequeno de elementos de equipamento selecionado foram deliberadamente retido fora do módulo em favor de ser construído no local. Estes incluem a unidade de descarte de gás ácido que é construído no local por razões de segurança para manter a separação do equipamento despendido. A coluna de absorvedor de gás ácido é construída no local devido a seu peso e seu centro de gravidade alto. As caldeiras de propano de topo são construídas no local por razões de segurança e devido à sua elevação. O trocador de calor criogênico principal é construído no local para proteger contra danos na tubulação interna que poderiam ocorrer durante o transporte e devido a esse item poder ter o tempo de entrega de maior prazo no cronograma de construção.

O local de produção pode ser onshore, offshore em uma instalação flutuante, offshore em uma instalação fixa, ou uma instalação de barcaça- montada ou aterrada. Para vias de exemplo, os módulos podem ser flutuantes utilizando a estruturas à base de gravidade de aço ou concreto com armazenamento de LNG integrado, funcionalidade de reliquefação de gás de vaporização ou carga com gás suprido ao local de produção através de uma linha de tubulação submarina. A pluralidade de trocadores de calor no banco trocador de calor pode ser resfriadores de ar ou resfriadores de água. Alternativamente, resfriadores de água podem ser utilizados para pelo menos um módulo com resfriadores de ar utilizados para pelo menos outro módulo. A fábrica de LNG pode adicionalmente incluir etapas de tratamento opcionais, tais como etapas de purificação de produto (remoção de hélio, remoção de nitrogênio) e etapas de produção de produto não metano (desetanização, despropanização, recuperação de enxofre) se desejado. O fluxo de alimentação de gás natural pode ser produzido e obtido a partir de um reservatório de gás natural ou petróleo. Como uma alternativa, o fluxo de alimentação de gás natural pode também ser obtido a partir de outra fonte, também incluindo uma fonte sintética, tal como um processo de Fischer-Tropsch, em que o metano é produzido a partir de gás de síntese.

Será claramente compreendido que, embora um número de publicações do estado da técnica seja referido aqui, essa referência não constitui uma admissão de que qualquer um desses documentos forme parte do conhecimento geral comum da técnica, na Austrália ou em qualquer outro país. No resumo da invenção, a descrição das reivindicações que segue, exceto onde o contexto requeira de outro modo devido à linguagem expressa ou implicação necessária, a palavra “compreender” ou variações, tais como “compreende” ou “compreendendo”, é utilizada em um sentido inclusivo, ou seja, para especificar a presença de características afirmadas, mas não para excluir a presença ou adição de características adicionais em várias modalidades da invenção.

Claims

1. Instalação de produção de gás natural liquefeito (10), compreendendo: uma pluralidade de módulos (18) para instalação em um local de produção (20) para formar um trem de produção (12) tendo um eixo principal (14) e um eixo menor (16), cada módulo (18) tendo um módulo base (22)para a montagem de uma pluralidade de equipamentos (24) associado a uma função selecionada atribuída ao dito módulo (18), o módulo base (22) tendo um eixo principal (26) e um eixo menor (28); e, uma pluralidade de trocadores de calor (29) dispostos para correr paralelamente ao eixo principal (14) do trem de produção (12) para formar um banco trocador de calor (30), tendo um eixo principal (32) e um eixo menor (34), em que o eixo principal (32) do banco é paralelo ao eixo principal (14) do trem (12); caracterizada pelo fato de que a pluralidade de módulos (18) é espaçada e um subconjunto (36) da pluralidade de trocadores de calor é organizado em um primeiro nível (38) verticalmente deslocado da base (22) de pelo menos um módulo (18) para formar um módulo parcialmente coberto (40) e, em que o eixo principal (26) do módulo parcialmente coberto (40) é arranjado para ficar perpendicular ao eixo principal (14) do trem (12) quando o módulo parcialmente coberto (40) é instalado no local de produção (20).

2. Instalação de produção de gás natural liquefeito (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o banco trocador de calor (30) tem uma pegada e a base (22) do módulo parcialmente coberto (40) se projeta transversalmente exteriormente além da pegada do banco trocador de calor (30) para fornecer uma seção descoberta (42) do módulo base (22) em um primeiro lado (44) do banco do trocador de calor (30) e, em que a seção descoberta (42) do módulo base (22) é dimensionada para a montagem de uma peça selecionada do equipamento de processo (46, 54, 56).

3. Instalação de produção de gás natural liquefeito (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o banco trocador de calor (30) tem uma pegada e a base (22) do módulo parcialmente coberto (40) se projeta transversalmente exteriormente além da pegada do banco trocador de calor (30) para fornecer uma primeira seção descoberta (48) do módulo base (22) em um primeiro lado (44) do banco trocador de calor (30) e uma segunda sessão (50) descoberta do módulo base (22) sobre um segundo lado (52) do banco trocador de calor (30), em que a primeira seção descoberta (48) é dimensionada para a montagem de uma primeira peça selecionada do equipamento de processo (54) e a segunda seção descoberta (50) é dimensionada para a montagem de uma segunda parte selecionada do equipamento de processo (56).

4. Instalação de produção de gás natural liquefeito (10), de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizada pelo fato de que uma ou ambas ou a primeira e segunda peças selecionadas do equipamento (46, 54, 56) é/são uma ou mais dentre: uma peça rotativa do equipamento associado a um refrigerante circulante uma peça de equipamento tendo um inventário inflamável; uma peça de tempo de espera de longo prazo do equipamento; ou uma parte de equipamento tendo uma altura total que é mais alta do que a altura do primeiro nível (38).

5. Instalação de produção de gás natural liquefeito (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o banco trocador de calor (30) é arranjado tal que um subconjunto (36) da pluralidade de trocadores de calor (29) de um módulo (64) é organizado em um primeiro nível verticalmente deslocado da base (22) do referido um módulo e um módulo adjacente (70).

6. Instalação de produção de gás natural liquefeito (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que cada um da pluralidade de módulos (18) é um módulo parcialmente coberto (40).

7. Instalação de produção de gás natural liquefeito (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que no subconjunto de trocadores de calor (36) de pelo menos um módulo (18) tem uma pegada que cobre pelo menos 90% da pegada do módulo base (22) para formar um módulo totalmente coberto (60) tendo um eixo principal (26) e um eixo menor (28), o eixo principal (26) do módulo totalmente coberto (60) sendo disposto para ficar paralelamente ao eixo principal (14) do trem (12) quando o módulo totalmente coberto (60) é instalado no local de produção.

8. Instalação de produção de gás natural liquefeito (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que um da pluralidade de módulos (18) é um módulo de pré-tratamento (62) para a remoção de contaminantes de um fluxo de alimentação de gás natural para produzir um fluxo de gás pré-tratado.

9. Instalação de produção de gás natural liquefeito (10), de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o módulo de pré-tratamento (62) é um módulo parcialmente coberto (40), tendo uma primeira seção descoberta (48) da base em um primeiro lado (44) do banco trocador de calor (30) e uma segunda seção descoberta (50) do módulo em um segundo lado (52) do banco trocador de calor após a instalação no local de produção.

10. Instalação de produção de gás natural liquefeito (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que um da pluralidade de módulos (18) é um primeiro módulo condensador refrigerante (64) para pré-resfriar um fluxo de gás pré-tratado para produzir um fluxo de gás pré-resfriado e um primeiro fluxo de vapor refrigerante.

11. Instalação de produção de gás natural liquefeito (10), de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que o primeiro módulo condensador refrigerante (64) é um módulo totalmente coberto (60).

12. Instalação de produção de gás natural liquefeito (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que um da pluralidade de módulos (18) é um primeiro módulo de compressão de gás refrigerante (66) para a compactação de um primeiro fluxo de vapor refrigerante para produzir um primeiro fluxo refrigerante comprimido para reciclar a um primeiro módulo condensador refrigerante (64).

13. Instalação de produção de gás natural liquefeito (10), de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que o primeiro módulo de compressão de gás refrigerante (66) é um módulo parcialmente coberto (40), tendo uma primeira seção descoberta (48) da base (22) em um primeiro lado (44) do banco trocador de calor (30) e uma segunda seção descoberta (50) do módulo (66) em um segundo lado (52) do banco trocador de calor (30) após a instalação no local de produção.

14. Instalação de produção de gás natural liquefeito (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo fato de que um da pluralidade de módulos (18) é um módulo de liquefação (70) operativamente associado a um trocador de calor criogênico principal (68) para adicionalmente refrigerar um fluxo de gás pré-resfriado através de troca de calor indireta com um segundo refrigerante para produzir um fluxo de produto de gás natural liquefeito e um segundo fluxo de vapor refrigerante.

15. Instalação de produção de gás natural liquefeito (10), de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que o módulo de liquefação (70) é um módulo parcialmente coberto (40) tendo uma primeira seção descoberta (48) da base (22) em um primeiro lado (44) do banco trocador de calor (30) e uma segunda seção descoberta (50) do módulo (70) em um segundo lado (52) do banco trocador de calor (30) após a instalação no local de produção.

16. Instalação de produção de gás natural liquefeito (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo fato de que um da pluralidade de módulos (18) é um segundo módulo de compressão refrigerante (72) para comprimir um segundo fluxo de vapor refrigerante para produzir um segundo fluxo refrigerante comprimido para reciclar a um trocador de calor criogênico principal (68).

17. Instalação de produção de gás natural liquefeito (10), de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que o segundo módulo de compressão refrigerante (72) é um módulo parcialmente coberto (42) tendo uma primeira seção descoberta (48) da base (22) em um primeiro lado (44) do banco trocador de calor (30) e uma segunda seção descoberta (50) do módulo (72) sobre um segundo lado (52) do banco trocador de calor (30) após a instalação no local de produção.

18. Instalação de produção de gás natural liquefeito (10), de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que um primeiro compressor refrigerante (82) do segundo módulo de compressão refrigerante (72) é disposto na primeira seção descoberta (48) e um segundo compressor refrigerante (84) do segundo módulo de compressão refrigerante (72) é disposto na segunda seção descoberta (50).

19. Instalação de produção de gás natural liquefeito (10), de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que um ou ambos dos primeiro e segundo compressores (82, 84) é/são um compressor de velocidade variável ou é/são impulsionados por uma turbina de gás aero-derivativa.

20. Instalação de produção de gás natural liquefeito (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 19, caracterizada pelo fato de que o primeiro refrigerante é propano.

21. Instalação de produção de gás natural liquefeito (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 20, caracterizada pelo fato de que o segundo refrigerante é uma mistura de hidrocarbonetos refrigerantes mistos.

22. Instalação de produção de gás natural liquefeito (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 21, caracterizada pelo fato de que cada um da pluralidade de módulos (18) é substancialmente igual em tamanho.

23. Instalação de produção de gás natural liquefeito (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 22, caracterizada pelo fato de que cada um da pluralidade de módulos (18) tem um peso na faixa de 2000 a 8000 toneladas ou 3000 a 4000 toneladas.

24. Instalação de produção de gás natural liquefeito (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 19, caracterizada pelo fato de que o local de produção é onshore, offshore em uma instalação flutuante, offshore em uma instalação fixa, instalação de barcaça-montada ou aterrada.

25. Instalação de produção de gás natural liquefeito (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 24, caracterizada pelo fato de que os trocadores de calor (29) são trocadores de calor resfriados a ar.

26. Método de projeção ou construção de uma instalação de produção de gás natural liquefeito (10), o método compreendendo as etapas de: fornecer uma pluralidade de módulos (18) para a instalação em um local de produção (20) para formar um trem de produção (12) tendo um eixo principal (14) e um eixo menor (16), cada módulo (18) tendo um módulo base (22) para a montagem de uma pluralidade de equipamentos (46, 54, 56) associado a uma função selecionada atribuída ao dito módulo (18), o módulo base (22) tendo um eixo principal (26) e um eixo menor (28); e, organizar uma pluralidade de trocadores de calor (29) para correr paralelamente ao eixo principal (14) do trem de produção (12), para formar um banco trocador de calor (30) tendo um eixo principal (32) e um eixo menor (34), em que o eixo principal (34) do banco (30) é paralelo ao eixo principal (14) do trem (12); caracterizado por espaçar os módulos (18) e organizar um subconjunto (36) da pluralidade de trocadores de calor (29) em um primeiro nível (38) de deslocado verticalmente da base (22) de pelo menos um módulo (18) para formar um módulo parcialmente coberto (40); e, organizar o eixo principal (26) do módulo parcialmente coberto (40) para ficar perpendicular ao eixo maior (14) do trem (12) quando o módulo parcialmente coberto (40) é instalado no local de produção.

27. Método, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que o banco trocador de calor (30) tem uma pegada e a base (22) do módulo parcialmente coberto (40) se projeta transversalmente exteriormente além da pegada do banco trocador de calor (30) para fornecer uma seção descoberta (42) do módulo base (22) em um primeiro lado (44) do banco trocador de calor (30) e, em que a seção descoberta (42) do módulo base (22) é dimensionada para a montagem de uma parte selecionada do equipamento de processo (46, 54, 56).

28. Método, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que o banco trocador de calor (30) tem uma pegada e a base (22) do módulo parcialmente coberto (40) se projeta transversalmente exteriormente além da pegada do banco trocador de calor (30) para fornecer uma primeira seção descoberta (48) do módulo base sobre um primeiro lado (44) do banco trocador de calor e uma segunda sessão (50) descoberta do módulo base (22) sobre um segundo lado (52) do banco trocador de calor (30), em que a primeira seção descoberta (48) é dimensionada para a montagem de uma primeira peça selecionada do equipamento de processo (54) e a segunda seção descoberta (50) é dimensionada para a montagem de uma segunda parte selecionada do equipamento de processo. (56)

29. Método, de acordo com a reivindicação 27 ou 28, caracterizado pelo fato de que uma ou ambas ou a primeira e segunda peças selecionadas do equipamento (46, 54, 56) é/são uma ou mais dentre: uma peça rotativa do equipamento associado a um refrigerante circulante; uma peça de equipamento tendo um inventário inflamável; uma peça de tempo de espera de longo prazo do equipamento; uma parte do equipamento tendo uma altura total que é mais alta do que a altura do primeiro nível (38).

30. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 26 a 29, caracterizado pelo fato de que pelo menos um da pluralidade de módulos (18) é construído em um local de construção ou montado em um local de montagem antes do seu transporte para o local de produção (20) e em que o pelo menos um módulo (18) é testado para fins de verificação no local de montagem ou construção.

31. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 26 a 30, caracterizado pelo fato de que o banco trocador de calor (30) é arranjado tal que um subconjunto (36) da pluralidade de trocadores de calor (29) de um módulo (64) é organizado em um primeiro nível (38) verticalmente deslocado da base (22) do dito um módulo (64) e um módulo adjacente (70).

32. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 26 a 31, caracterizado pelo fato de que cada um da pluralidade de módulos (18) é um módulo parcialmente coberto (40).

33. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 26 a 31, caracterizado pelo fato de que no subconjunto (36) de trocadores de calor (29), pelo menos um módulo (18) tem uma pegada que cobre pelo menos 90% da pegada do módulo base para formar um módulo totalmente coberto (60) tendo um eixo principal (26) e um eixo menor (28), o eixo principal (26) do módulo totalmente coberto (60) sendo disposto para ficar paralelamente ao eixo principal (14) do trem (12) quando o módulo totalmente coberto (60) é instalado no local de produção (20).

34. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 26 a 33, caracterizado pelo fato de que um da pluralidade de módulos é um módulo (18) de pré-tratamento (62) para a remoção de contaminantes de um fluxo de alimentação de gás natural para produzir um fluxo de gás natural pré-tratado.

35. Método, de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que o módulo de pré-tratamento (62) é um módulo parcialmente coberto (40) tendo uma primeira seção descoberta (48) da base (22) em um primeiro lado (44) do banco trocador de calor (30) e uma segunda seção descoberta (50) do módulo (62) sobre um segundo lado (52) do banco trocador de calor (30) após a instalação no local de produção (20).

36. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 26 a 35, caracterizado pelo fato de que um da pluralidade de módulos (18) é um primeiro módulo condensador refrigerante (64) para pré-resfriar um fluxo de gás pré-tratado para produzir um fluxo de gás pré-resfriado e um primeiro fluxo de vapor refrigerante.

37. Método, de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de que o primeiro módulo condensador refrigerante (64) é um módulo totalmente coberto (60).

38. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 26 a 35, caracterizado pelo fato de que um da pluralidade de módulos (18) é um primeiro módulo de compressão de gás refrigerante (66) para a compactação de um primeiro fluxo de vapor refrigerante para produzir um primeiro fluxo refrigerante comprimido para reciclar a um primeiro módulo condensador refrigerante (64).

39. Método, de acordo com a reivindicação 38, caracterizado pelo fato de que o primeiro módulo de compressão refrigerante (66) é um módulo parcialmente coberto (40) tendo uma primeira seção descoberta (48) da base em um primeiro lado (44) do banco trocador de calor (30) e uma segunda seção descoberta (50) do módulo (66) sobre um segundo lado (52) do banco trocador de calor (30) após a instalação no local de produção (20).

40. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 26 a 39, caracterizado pelo fato de que um da pluralidade de módulos (18) é um módulo de liquefação (70) operativamente associado a um trocador de calor criogênico principal (68) para adicionalmente refrigerar um fluxo de gás pré-resfriado através de troca de calor indireta, com um segundo refrigerante para produzir um fluxo de produto de gás natural liquefeito e um segundo fluxo de vapor refrigerante.

41. Método, de acordo com a reivindicação 39, caracterizado pelo fato de que o módulo de liquefação (70) é um módulo parcialmente coberto (40) tendo uma primeira seção descoberta (48) da base (22) em um primeiro lado (44) do banco trocador de calor (30) e uma segunda seção descoberta (50) do módulo sobre um segundo lado (52) do banco trocador de calor (30) após a instalação no local de produção (20).

42. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 26 a 39, caracterizado pelo fato de que um da pluralidade de módulos (18) é um segundo módulo de compressão refrigerante (72) para comprimir um segundo fluxo de vapor refrigerante para produzir um segundo fluxo refrigerante comprimido para reciclar a um trocador de calor criogênico principal (68).

43. Método, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de que o segundo módulo de compressão refrigerante (72) é um módulo parcialmente coberto (40) tendo uma primeira seção descoberta (48) da base (22) em um primeiro lado (44) do banco trocador de calor (30) e uma segunda seção descoberta (50) do módulo sobre um segundo lado (52) do banco trocador de calor após a instalação no local de produção (20).

44. Método, de acordo com a reivindicação 43, caracterizado pelo fato de que um primeiro compressor refrigerante (82) do segundo módulo de compressão refrigerante (72) é disposto na primeira seção descoberta (48) e um segundo compressor refrigerante (84) do segundo módulo de compressão refrigerante (72) é disposto na segunda seção descoberta (50).

45. Método, de acordo com a reivindicação 44, caracterizado pelo fato de que um ou ambos dos primeiro e segundo compressores (82, 84) é/são um compressor de velocidade variável ou impulsionados por uma turbina de gás aero-derivativa.

46. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 36 a 45, caracterizado pelo fato de que o primeiro refrigerante é propano.

47. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 43 a 46, caracterizado pelo fato de que o segundo refrigerante é uma mistura de hidrocarbonetos refrigerantes mistos.

48. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 26 a 47, caracterizado pelo fato de que cada um da pluralidade de módulos é substancialmente igual em tamanho.

49. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 26 a 48, caracterizado pelo fato de que cada um da pluralidade de módulos tem um peso na faixa de 2000 a 8000 toneladas ou 3000 a 4000 toneladas.

50. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 26 a 49, caracterizado pelo fato de que o local de produção (20) é onshore, offshore em 5 uma instalação flutuante, offshore em uma instalação fixa, instalação de barcaça-montada ou aterrada.

51. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 26 a 50, caracterizado pelo fato de que os trocadores de calor são trocadores de calor resfriados a ar.