BR112015000945B1

BR112015000945B1 - Processo de liquefação de gás natural com mudança de fase e instalação embarcada sobre um suporte flutuante para realizar este processo

Info

Publication number: BR112015000945B1
Application number: BR112015000945-0A
Authority: BR
Inventors: Marc Bonnissel; Bertrand Du Parc; Boris Bolosier
Original assignee: Saipem S.A
Priority date: 2012-07-17
Filing date: 2013-07-04
Publication date: 2023-04-11
Also published as: CN104471334A; SG11201408032PA; KR20150023624A; US10107549B2; WO2014013158A2; EP2875294A2; AU2013291842A1; AP2015008214A0; CN104471334B; US20150184930A1; RU2613766C2; FR2993643B1; BR112015000945A2; RU2015104102A; JP6002841B2; AU2013291842B2; KR101647931B1; FR2993643A1; WO2014013158A3; JP2015524045A

Abstract

PROCESSO DE LIQUEFAÇÃO DE GÁS NATURAL COM MUDANÇA DE l=A^^. A presente invenção refere-se a um processo de liquefação de um gás natural dentro de pelo menos 1 trocador de calor criogênico (EC1) por circulação em contato indireto com pelo menos um fluxo (S1) de fluxo refrigerante que entra substancialmente na temperatura T/ em uma primeira entrada (AA1) no dito trocador (EC1) e a uma pressão P'1, atravessando o mesmo em co-corrente do dito fluxo de gás natural (Sg), saindo dele (BB) no estado líquido, e depois sendo expandido por um regulador de pressão (D1) ao nível da extremidade fria (BB) do dito trocador (EC1) para se encontrar no estado gasoso a uma pressão P'1 inferior a P1 e a uma temperatura T1 inferior a T/, antes de sair em um orifício de saída (AA3) da extremidade quente (AA) do dito trocador (EC1) no estado gasoso e substancialmente a uma temperatura T/. O dito fluido refrigerante no estado gasoso é em seguida pelo menos parcialmente liquefeito e encaminhado para a entrada (AA1) do dito trocador por uma compressão dentro de um primeiro compressor (C1) e depois uma condensação parcial dentro de um primeiro condensador (H/) e uma separação de (...).

Description

[0001] A presente invenção é relativa a um processo de liquefação de gás natural para produzir GNL, ou Gás Natural Liquefeito, chamado também LNG em inglês. Mais especialmente ainda, a presente invenção é relativa à liquefação de gás natural que compreende majoritari- amente metano, de preferência pelo menos 85% de metano, os outros principais constituintes sendo escolhidos entre o nitrogênio e alcanos com C-2 a C-4, a saber etano, propano, ou butano.

[0002] A presente invenção também se refere a uma instalação de liquefação disposta em um navio ou um suporte flutuante no mar, seja em mar aberto, seja em zona protegida, tal como um porto, ou ainda a uma instalação em terra no caso de médias ou grandes unidades de liquefação de gás natural.

[0003] O gás natural à base de metano é ou um subproduto dos campos petrolíferos, produzido em quantidade pequena ou média, em geral associado a petróleo bruto, ou um produto maior no caso dos campos de gás, onde ele está nesse caso em combinação com outros gases, principalmente alcanos com C-2 a C-4, CO2, nitrogênio.

[0004] Quando o gás natural é associado em pequena quantidade a petróleo puro, ele é em geral tratado e separado, e depois utilizado no local como carburante em turbinas ou motores de êmbolo para produzir energia elétrica e calorias utilizadas nos processos de separação ou de produção.

[0005] Quando as quantidades de gás natural são grandes, e mesmo consideráveis, procura-se transportá-lo de maneira a poder utilizá-las em regiões afastadas, em geral em outros continentes e, para fazer isso, o método preferido é transportá-lo no estado de líquido criogênico (-165°C) substancialmente na pressão atmosférica ambiente. Navios de transporte especializados chamados de "petroleiros" possuem cubas de dimensões muito grandes e que apresentam um isolamento extremo de maneira a limitar a evaporação durante a viagem.

[0006] A liquefação do gás tendo em vista seu transporte é efetuada em geral na proximidade do sitio de produção, em geral em terra, e necessita de instalação consideráveis para atingir capacidades de vários milhões de toneladas por ano, as maiores unidades existentes agrupam três ou quatro unidades de liquefação de 3-4 Mt por ano de capacidade unitária.

[0007] Esse processo de liquefação necessita de quantidades de energia mecânica consideráveis, a energia mecânica sendo em geral produzida no local retirando-se para isso uma parte do gás para produzir a energia necessária para o processo de liquefação. Uma parte do gás é nesse caso utilizada como carburante em turbinas a gás, caldeiras a vapor ou motores térmicos de êmbolos.

[0008] Múltiplos ciclos termodinâmicos foram desenvolvidos tendo em vista otimizar o rendimento energético global. Existem dois tipos principais de ciclos. Um primeiro tipo baseado na compressão e na expansão do fluido refrigerante, com mudança de fase, e um segundo tipo baseado na compressão e na expansão de gás refrigerante sem mudança de fase. É chamado de "fluido refrigerante" ou "gás refrigerante", um gás um mistura de gases, que circula em circuito fechado e que é submetido a fases de compressão, se for o caso de liquefação, e depois a trocas de calor com o meio exterior, e depois em seguida a fases de expansão, se for o caso de evaporação, e finalmente a trocas de calor com o gás natural a liquefazer que compreende metano, que pouco a pouco se resfriar para atingir sua temperatura de liquefação em pressão atmosférica, quer dizer cerca de -165°C no caso do GNL.

[0009] O dito primeiro tipo de ciclo, com mudança de fase, é em geral utilizado em instalações de grande capacidade de produção que necessitam de uma maior quantidade de equipamentos. Além disso, os fluidos refrigerantes, em geral sob a forma de misturas, são constituídos por butano, por propano, por etano e por metano, esses gases sendo perigosos, pois eles apresentam o risco, em caso de vazamento, de provocar explosões ou incêndios consideráveis. Em contrapartida, apesar da complexidade dos equipamentos exigidos, eles permanecem os mais eficazes e necessitam de uma energia da ordem de 0.3 kWh por kg de GNL produzido.

[00010] Numerosas variantes desse primeiro tipo de processo com mudança de fase do fluido refrigerante foram desenvolvidas e cada fornecedor de tecnologia ou de equipamentos, possui sua formulação de misturas, associada a equipamentos específicos, tanto para os processos ditos "em cascata" nos quais os diferentes fluidos refrigerantes empregados são monocomponentes e circulam em laços de circuitos fechados diferentes, quanto para os processos ditos em "ciclo misto" com laços de fluidos refrigerantes multicomponentes. A complexidade das instalações provém do fato de que nas fases em que o fluido refrigerante se encontra no estado líquido, e mais especialmente ao nível dos separadores e dos condutos de conexão, é conveniente instalar conectores gravitantes também chamados abaixo de "reservatórios separadores" para reunir a fase líquida e dirigir a mesma para o centro dos trocadores térmicos onde ela se vaporizará então em contato com o metano a resfriar e a liquefazer, para obter GNL.

[00011] O segundo tipo de processo de liquefação, processo sem mudança de fase do gás refrigerante, é um ciclo de Brayton invertido, ou ciclo de Claude que utiliza um gás tal como o nitrogênio. Esse segundo tipo de processo apresenta uma vantagem em termos de segurança, pois o gás refrigerante do ciclo, em geral o nitrogênio, é inerte, e portanto incombustível, o que é bastante interessante quando as ins-talações estão concentradas em um espaço reduzido, por exemplo na ponte de um suporte flutuante instalado em mar aberto, os ditos equipamentos sendo com freqüência instalados em vários níveis, uns acima dos outros em uma superfície reduzida ao estrito mínimo. Assim, em caso de vazamento do gás refrigerante, não há nenhum perigo de explosão e basta nesse caso reinjetar no circuito a fração de gás refrigerante perdida. Em contrapartida, a eficácia desse segundo tipo é menor, pois ele necessita em geral uma energia da ordem de 0,5 kWh/kg de GNL produzido, ou seja, cerca de 20.84 kW x dia/t.

[00012] Apesar do rendimento energético inferior do processo de liquefação sem mudança de fase do gás refrigerante, esse último é preferido ao processo com mudança de fase, pois o processo com mudança de fase é mais sensível às variações de composição do gás a liquefazer, a saber um gás natural constituído por uma mistura na qual predomina metano. De fato, no caso do ciclo com mudança de fase do fluido refrigerante, para que os rendimentos permaneçam ótimos, o fluido refrigerante deve ser adaptado à natureza e composição do gás a liquefazer e a composição do fluido refrigerante deve se for o caso ser modificada no decorrer do tempo, em função da composição da mistura de gás natural a liquefazer produzido pelo campo petrolífero. Para esses processos com mudança de fase, são utilizados fluidos refrigerantes constituídos por uma mistura de compostos.

[00013] Mais especialmente, o objetivo da presente invenção é fornecer um processo melhorado de liquefação de gás natural com mudança de fase.

[00014] Mais especialmente, a presente invenção se refere a um processo de liquefação de um gás natural que compreende majoritari- amente metano, no qual o dito gás natural a liquefazer é liquefeito por circulação de um fluxo do dito gás natural dentro de pelo menos 1 tro- cador de calor criogênico por circulação em contato indireto com pelo menos um primeiro fluxo de primeiro fluxo refrigerante que compreende uma primeira mistura de compostos que circula em pelo menos um primeiro laço em circuito fechado com mudança de fase, o dito primeiro fluxo de primeiro fluido refrigerante entrando a uma temperatura substancialmente igual à temperatura T0 de entrada do gás natural dentro do dito primeiro trocador e a uma pressão P1, atravessando o mesmo em co-corrente do dito fluxo de gás natural e saindo dele no estado líquido, o dito primeiro fluxo de primeiro fluxo refrigerante no estado líquido sendo expandido dentro de um primeiro regulador de pressão ao nível da extremidade fria do dito primeiro trocador no estado gasoso a uma pressão P'1 inferior a P1 e a uma temperatura T1 inferior a T0, e depois saindo do mesmo em sua extremidade quente no estado gasoso e substancialmente a uma temperatura T0, o dito primeiro fluxo de primeiro fluido refrigerante no estado gasoso sendo em seguida pelo menos parcialmente re-liquefeito e encaminhado para a entrada quente do dito primeiro trocador para constituir a alimentação com o dito primeiro fluxo de primeiro fluido refrigerante no estado líquido que circula assim em circuito fechado, a liquefação do dito primeiro fluxo de primeiro fluido refrigerante no estado gasoso compreendendo pelo menos uma compressão dentro de um compressor, e depois pelo menos uma condensação dentro de um condensador antes de ser encaminhada com substancialmente a pressão P1, para a entrada da extremidade quente do dito primeiro trocador do dito pri-meiro fluxo de primeiro fluido refrigerante no estado líquido.

[00015] Um problema do processo com mudança de fase definido acima vem pelo fato de que a composição da mistura refrigerante se modifica no decorrer do ciclo devido ao fato de que uma parte dos compostos mais leves do fluido refrigerante tende a desaparecer e/ou deve ser rejeitada como será explicitado na descrição detalhada em referência às Figuras 1A e 1B abaixo.

[00016] Mais precisamente, nesses processos foi observado que a condensação da fase gasosa a jusante do segundo condensador não é total. E, o fluido que sai do segundo condensador, destinado a ser reciclado na extremidade quente do primeiro trocador, pode se encontrar no estado difásico com um baixo teor de fase gasosa que contém os gases constituídos pelos compostos mais leves da mistura refrigerante, a fase líquida sendo, portanto mais concentrada em compostos mais pesados. Esse baixo teor em gás não pode ser separado nem reciclado simplesmente e deve, portanto ser eliminado. Isso tem como conseqüência modificar a composição do fluido refrigerante líquido reciclado e leva nesse caso a um aumento da temperatura mínima T1 atingida por ocasião da vaporização do líquido refrigerante dentro do recinto do trocador EC1. Ora, a dita vaporização constitui a troca ter-modinâmica principal que intervém no decorrer do ciclo. A fim de superar esse efeito indesejável e de conservar a dita temperatura mínima T1, o nível de pressão deve ser aumentado, o que provoca um consumo aumentado de energia, e consequentemente uma baixa do rendimento global da instalação, quer dizer um aumento em termos de kWh consumidos por kg de gás liquefeito produzido.

[00017] Em US 4 339 253, é descrito um processo com mudança de fase no qual o fluido refrigerante reciclado para a extremidade quente de um trocador é reciclado no estado difásico.

[00018] Em EP 1 132 698, é procurado re-liquefazer gás evaporado de um reservatório de gás líquido 4. Para fazer isso, é proposto misturar o dito gás evaporado com uma parte de gás líquido dentro de su- perdesaquecedores 32-38 e 44-46 para obter uma recolocação em solução do gás. Em EP 1 132 698, não há condensador na saída dos superdesaquecedores.

[00019] O objetivo da presente invenção é, portanto, fornecer um processo de liquefação de gás natural com mudança de fase tal como definido acima melhorado, que permite notadamente resolver o problema acima.

[00020] Para fazer isso, a presente invenção fornece um processo de liquefação de um gás natural que compreende majoritariamente metano, de preferência, pelo menos 85% de metano, os outros componentes compreendendo essencialmente nitrogênio e alcanos com C2 a C-4, no qual o dito gás natural a liquefazer é liquefeito por circulação de um fluxo do dito gás natural a uma pressão P0 superior ou igual à pressão atmosférica, de preferência P0 sendo superior à pressão atmosférica, dentro de pelo menos 1 trocador de calor criogênico por circulação em contato indireto com pelo menos um primeiro fluxo de primeiro fluxo refrigerante que compreende uma primeira mistura de compostos que circula em pelo menos um primeiro laço em circuito fechado com mudança de fase, o dito primeiro fluxo de primeiro fluido refrigerante entrando no dito primeiro trocador em uma primeira entrada de uma extremidade denominada "extremidade quente" a uma temperatura substancialmente igual à temperatura T0 de entrada do gás natural dentro do dito primeiro trocador e a uma pressão P1, atravessando o mesmo em co-corrente do dito fluxo de gás natural e saindo dele em uma extremidade denominada "extremidade fria" no estado líquido, o dito primeiro fluxo de primeiro fluxo refrigerante no estado líquido sendo expandido por um primeiro regulador de pressão ao nível da extremidade fria do dito primeiro trocador para se encontrar no estado gasoso a uma pressão P'1 inferior a P1 e a uma temperatura T1 inferior a T0 dentro do dito primeiro trocador no lado de sua extremidade fria, e depois saindo do primeiro trocador em um orifício de saída de sua extremidade quente no estado gasoso e substancialmente a uma temperatura T0, o dito primeiro fluxo de primeiro fluido refrigerante no estado gasoso sendo em seguida pelo menos parcialmente re-liquefeito e encaminhado para a primeira entrada da extremidade quente do dito primeiro trocador para constituir a alimentação com o dito primeiro fluxo de primeiro fluido refrigerante no estado líquido que circula assim em circuito fechado, a liquefação do dito primeiro fluxo de primeiro fluido refrigerante no estado gasoso compreendendo uma primeira compressão dentro de um primeiro compressor e depois uma primeira condensação parcial dentro de um primeiro condensador e uma separação de fase dentro de um primeiro reservatório separador que separa uma primeira fase líquida de primeiro fluido refrigerante e uma primeira fase gasosa de primeiro fluido refrigerante, a dita primeira fase líquida de primeiro fluido refrigerante na saída baixa do dito primeiro separador sendo encaminhada por uma bomba substancialmente na pressão P1, pelo menos em parte para a dita primeira entrada da extremidade quente do dito primeiro trocador para constituir o dito primeiro fluxo de primeiro fluido refrigerante no estado líquido, a dita primeira fase gasosa do dito primeiro fluido refrigerante na saída alta do dito primeiro separador sendo comprimida em sensivelmente a pressão P1 por um segundo compressor e depois condensada pelo menos parcialmente dentro de um segundo condensador, de preferência depois de mistura com pelo menos uma parte da dita primeira fase líquida de primeiro fluido refrigerante.

[00021] De acordo com a presente invenção, a dita primeira fase gasosa de dito primeiro fluido refrigerante na saída do dito segundo compressor é resfriada dentro de um superdesaquecedor por contato com uma parte da dita primeira fase líquida de primeiro fluido refrigerante na saída do dito primeiro separador, a dita parte de primeira fase líquida de primeiro fluido refrigerante sendo micronizada e vaporizada, de preferência inteiramente vaporizada, dentro do dito superdesaquecedor, antes da dita condensação dentro do dito segundo condensador.

[00022] De preferência, a dita parte de primeira fase líquida de primeiro fluido refrigerante representa menos de 10% em vazão mássica, mais de preferência de 2 a 5% da vazão da dita primeira fase líquida total de primeiro fluido refrigerante, de maneira a que ela esteja inteiramente vaporizada dentro do dito superdesaquecedor e que o primeiro fluido refrigerante na saída do dito superdesaquecedor esteja inteiramente em fase gasosa antes de sua condensação pelo menos parcial dentro do dito segundo condensador, a vazão da dita parte de primeira fase líquida de primeiro fluido refrigerante sendo ajustada com o auxílio de pelo menos uma válvula de controle.

[00023] A vaporização dos primeiro e segundo fluxos de primeiro fluido refrigerante pelos ditos primeiro e segundo reguladores de pressão constitui o essencial da troca térmica dentro do dito primeiro trocador criogênico resfriando-se os ditos primeiro e segundo fluxos de primeiro fluido refrigerante no estado gasoso dentro do dito primeiro trocador e provocando uma absorção das calorias e o resfriamento do dito fluxo de gás natural em temperatura T1 inferior a T0 e portanto o resfriamento dos ditos primeiro e segundo fluxos de primeiro fluido refrigerante no estado líquido.

[00024] A micronização (também conhecida sob a denominação de "nebulização") da dita primeira fase líquida de primeiro fluxo refrigerante aumenta a superfície de contato entre as partículas de líquido e o gás no qual a dita fase líquida é vaporizada, o que favorece sua evaporação e favorece a absorção das calorias e o resfriamento da dita primeira fase gasosa de primeiro fluxo refrigerante. A micronização de uma quantidade controlada que constitui uma pequena parte da dita primeira fase líquida de primeiro fluido refrigerante permite que essa última seja inteiramente levada ao estado gasoso e resfrie a dita primeira fase gasosa de primeiro fluido refrigerante, essa última permanecendo inteiramente no estado gasoso. O pré-resfriamento da dita fase gasosa de primeiro fluido refrigerante por mistura com uma parte da fase líquida micronizada dentro do superdesaquecedor é vantajosa pelo fato de que ele permite uma condensação de uma maior parte da fase gasosa dentro do dito segundo condensador, e mesmo uma condensação integral.

[00025] Por outro lado, a dita primeira fase gasosa de dito primeiro fluido refrigerante na saída do dito primeiro reservatório separador é mais facilmente condensada dentro do dito segundo condensador depois de mistura com pelo menos uma parte da dita primeira fase líquida de primeiro fluido refrigerante depois de micronização e vaporização, pois a dita fase gasosa resultante é nesse caso condensável a uma temperatura superior e uma pressão inferior àquelas exigidas na arte anterior, e portanto, empregando para isso uma potência menor ao nível do dito segundo compressor.

[00026] Em uma primeira variante de realização, mais completamente descrita em referência à Figura 3, a dita fase gasosa de primeiro fluido refrigerante resfriada na saída do dito superdesaquecedor é parcialmente condensada dentro do dito segundo condensador, e depois uma segunda separação de fase é realizada dentro de um segundo reservatório separador que separa uma segunda fase líquida de primeiro fluido refrigerante e uma segunda fase gasosa de primeiro fluido refrigerante, a dita segunda fase líquida de primeiro fluido refrigerante na saída baixa do dito segundo reservatório separador sendo misturada com o resto da dita primeira fase líquida de primeiro fluido refrigerante e encaminhada para a dita primeira entrada da extremidade quente do dito primeiro trocador para formar o dito primeiro fluxo de primeiro fluido refrigerante no estado líquido substancialmente na temperatura T0 e substancialmente na pressão P1, e, a dita segunda fase gasosa na saída alta do segundo reservatório separador sendo encaminhada na dita pressão substancialmente P1 e dita temperatura substancialmente T0 para uma segunda entrada na extremidade quente do dito primeiro trocador para formar um segundo fluxo de primeiro fluido refrigerante que atravessa no estado gasoso o dito primeiro trocador em co-corrente do dito fluxo de gás natural e saindo dele no estado gasoso e sendo expandido por um segundo regulador de pressão ao nível da extremidade fria do dito primeiro trocador para se encontrar no estado gasoso a uma pressão P'1 inferior a P1 e a uma temperatura T1 inferior a T0 dentro do dito primeiro trocador no lado de sua extremidade fria, e depois saindo dele no dito orifício de saída em sua extremidade quente no estado gasoso e substancialmente a uma temperatura T0 para ser em seguida encaminhada para o dito primeiro compressor com o dito primeiro fluxo de primeiro fluido refrigerante no estado gasoso na saída da extremidade quente do dito primeiro trocador.

[00027] O modo de realização acima (Figura 3) é preferido, pois ele permite a mistura das ditas fases líquidas de primeiro fluido refrigerante para formar o dito primeiro fluxo em boas condições de estabilidade por um lado e, por outro lado, ele não necessita do emprego de um condensador total.

[00028] De acordo com uma segunda variante de realização mais completamente descrita abaixo em referência à Figura 2, a dita fase gasosa de primeiro fluido refrigerante resfriada dentro do dito superde- saquecedor é totalmente condensada dentro do dito segundo condensador, e depois é encaminhada no estado líquido substancialmente na dita pressão P1 e dita temperatura T0 para a extremidade quente do dito primeiro trocador para atravessar o dito primeiro trocador em co- corrente do dito fluxo de gás natural em mistura com o dito primeiro fluxo de primeiro fluido refrigerante no estado líquido ou de preferência para formar um segundo fluxo de primeiro fluido refrigerante no estado líquido que atravessa o dito primeiro trocador em co-corrente do dito fluxo de gás natural e que sai dele no estado líquido e sendo expandido por um segundo regulador de pressão para se encontrar no estado gasoso a uma pressão P'1 inferior a P1 e a uma temperatura T1 inferior a T0 dentro do dito primeiro trocador no lado de sua extremidade fria, e depois saindo dele em seu orifício de saída da extremidade quente no estado gasoso e substancialmente a uma temperatura T0 para ser encaminhada para o dito primeiro compressor com o dito primeiro fluxo de primeiro fluxo refrigerante no estado gasoso na saída da extremidade quente do dito primeiro trocador.

[00029] Mais especialmente ainda, o dito gás natural que sai da extremidade fria do dito primeiro trocador a uma temperatura substancialmente igual a T1, é resfriado e pelo menos parcialmente liquefeito dentro de pelo menos um segundo trocador criogênico, no qual o dito gás natural a liquefazer é liquefeito por circulação do fluxo do dito gás natural em contato indireto com pelo menos um primeiro fluxo de segundo fluido refrigerante que compreende uma segunda mistura de compostos que circula em pelo menos um segundo laço em circuito fechado com mudança de fase, o dito segundo fluxo de fluido refrigerante entrando no dito segundo trocador em uma primeira entrada da extremidade denominada "extremidade quente" do dito segundo trocador a uma temperatura substancialmente igual à temperatura T1 e a uma pressão P2, atravessando o dito segundo trocador em co- corrente do dito fluxo de gás natural e saindo dele a uma temperatura no estado líquido em uma extremidade denominada "extremidade fria" do dito segundo trocador, o dito primeiro fluxo de segundo fluido refrigerante no estado líquido sendo expandido por um terceiro regulador de pressão ao nível da extremidade fria do dito segundo trocador para se encontrar no estado gasoso a uma pressão P'2 inferior a P2 e a uma temperatura T2 inferior a T1 dentro do dito segundo trocador no lado de sua extremidade fria, e depois saindo em um orifício de saída na extremidade quente do dito segundo trocador no estado gasoso e substancialmente a uma temperatura T1, o dito primeiro fluxo de segundo fluido no estado gasoso sendo em seguida parcialmente re- liquefeito e encaminhado para a entrada na extremidade quente do dito segundo trocador para constituir a alimentação com o dito primeiro fluxo de segundo fluido refrigerante no estado líquido que circula assim em circuito fechado, a liquefação do dito primeiro fluxo de segundo fluido refrigerante no estado gasoso compreendendo uma primeira compressão a uma pressão P2 por um terceiro compressor e depois um resfriamento a substancialmente T0 dentro de um trocador de calor resfriador, e depois o dito primeiro fluxo de segundo fluido refrigerante no estado gasoso sendo encaminhado para uma entrada na extremidade quente do dito primeiro trocador que ele atravessa para sair dele em sua extremidade fria no estado parcialmente liquefeito substanci-almente na temperatura T1, e depois é submetido a uma separação de fase dentro de um terceiro reservatório separador que separa uma fase líquida de segundo fluido refrigerante e uma fase gasosa de segundo fluido refrigerante, a fase líquida de segundo fluido refrigerante na saída baixa do dito terceiro separador sendo encaminhada substancialmente na temperatura T1 e na pressão P2, para a dita primeira entrada na extremidade quente do dito segundo trocador para formar o dito primeiro fluxo de segundo fluido refrigerante no estado líquido, a dita fase gasosa de dito segundo fluido refrigerante na saída alta do dito terceiro separador sendo enviada para uma segunda entrada na extremidade quente do dito segundo trocador substancialmente na temperatura T1 e na pressão P2 para formar um segundo fluxo de segundo fluido refrigerante que atravessa o dito segundo trocador no estado gasoso que sai na extremidade fria do dito segundo trocador, antes de sair em um orifício de saída no lado da extremidade quente do dito segundo trocador para ser encaminhado para o dito terceiro com- pressor com o dito primeiro fluxo de segundo fluido no estado gasoso, de preferência em mistura com esse último.

[00030] Em um modo preferido de realização, o dito gás natural que sai da extremidade fria do dito segundo trocador a uma temperatura substancialmente igual a T2 parcialmente liquefeito, é resfriado e intei-ramente liquefeito a uma temperatura T3 inferior a T2 dentro de pelo menos um terceiro trocador criogênico, no qual o dito gás natural circula em contato indireto em co-corrente com pelo menos um terceiro fluxo de segundo fluido refrigerante alimentado pelo dito segundo fluxo de segundo fluido refrigerante no estado gasoso que sai da extremidade fria do dito segundo trocador substancialmente na temperatura T2 e na pressão P2, o dito terceiro fluxo de segundo fluido refrigerante atravessando no estado gasoso o dito terceiro trocador em co-corrente do dito fluxo de gás natural liquefeito e saindo dele substancialmente no estado gasoso e sendo expandido por um quarto regulador de pressão ao nível da extremidade fria do dito terceiro trocador para se encontrar no estado gasoso a uma pressão P2' inferior a P2 e a uma temperatura T3 inferior a T2 dentro do dito terceiro trocador no lado de sua extremidade fria, e depois saindo dele em um orifício em sua extremidade quente no estado gasoso e substancialmente a uma temperatura T2 para ser em seguida encaminhado para um orifício na extremidade fria do dito segundo trocador para sair dele em um orifício na extremidade quente do dito segundo trocador para ser encaminhado para o dito terceiro compressor com o dito primeiro fluxo de segundo fluido no estado gasoso, de preferência em mistura com esse último.

[00031] De acordo com uma outra característica mais especial, os ditos reguladores de pressão compreendem válvulas das quais a porcentagem de abertura é própria para ser controlada em tempo real.

[00032] Mais especialmente ainda, os compostos do gás natural e dos fluidos refrigerantes são escolhidos entre o metano, nitrogênio, etano, etileno, propano, butano, e pentano.

[00033] Mais especialmente ainda, a composição do gás natural a liquefazer é compreendida nos intervalos seguintes para um total de 100% de compostos seguintes: - Metano de 80 a 100%, - nitrogênio de 0 a 20%, - etano de 0 a 20%, - propano de 0 a 20%, e - butano de 0 a 20%.

[00034] Mais especialmente ainda, a composição dos fluidos refrigerantes é compreendida nos intervalos seguintes para um total de 100% dos compostos seguintes: - Metano de 2 a 50%, - nitrogênio de 0 a 10%, - etano e/ou etileno de 20 a 75%, - propano de 5 a 20%, e - butano de 0 a 30%, e - pentano de 0 a 10%.

[00035] Mais especialmente ainda, as temperaturas têm os valores seguintes: - T0 é de 10 a 60°C, e - T1 é de -30 a -70°C, e - T2 é de -100 a -140°C, e - T3 é de -160 a -170°C.

[00036] Mais especialmente ainda, as pressões têm os valores: - P0 é de 0.5 a 10 MPa (substancialmente 5 a 100 bar), e - P1 é de 1.5 a 10 MPa (substancialmente 15 a 100 bar), e - P2 é de 2.5 a 10 MPa (substancialmente 25 a 100 bar).

[00037] Vantajosamente, um processo de acordo com a invenção é executado a bordo de um suporte flutuante.

[00038] A presente invenção fornece também uma instalação embarcada sobre um suporte flutuante para executar um processo de acordo com a presente invenção, caracterizada pelo fato de que ela compreende:

[00039] • pelo monos um dito primo irotrocador q uecompreen de pelo menos:

[00040] - em memo iroconoeto deciraulaçãoe ue ateavessa o o ito primeiro trocador próprio para fazer um primeiro fluxo de primeiro fluido refrigerante no estado líquido circular

[00041] -O emsenuo do conoede deciraulãçãoque ateavessa o o ito primeiro trocador próprio para fazer um dito segundo fluxo de primeiro fluido refrigerante no estado gasoso ou líquido circular, e

[00042] -O em cerco ico cdinoekr e ue atravessa o o ipo primoirotroca- dor próprio para fazer o dito gás natural a liquefazer circular, e

[00043] • em memo irereoolodoq depresoão eetae a daída fria do dito primeiro conduto e uma primeira entrada na extremidade fria do recinto do dito primeiro trocador, e

[00044] • em seeupdereooladoq depresoão retre a daída fria do dito segundo conduto e uma segunda entrada na extremidade fria do recinto do dito primeiro trocador, e

[00045] • enr memo irocompreseopcom eco condeto dgligição retre uma saída na extremidade quente do recinto do dito primeiro trocador e a entrada do dito primeiro compressor, e

[00046] • em memo irocoedenoadcpcom eco C^U(PU^O dgHcjéJoão en tre a saída do dito primeiro compressor e a entrada do dito primeiro condensador, e

[00047] • em memo ere resarvot0 rioneparodcpcom em condeto de ligação entre a saída do dito primeiro condensador e o dito primeiro reservatório separador, e

[00048] • em^eg^o docnmpresscpcum eco coudeto dgHçjéJoão en- tre uma saída superior do dito primeiro reservatório separador e a entrada do dito segundo compressors

[00049] • um superdasaquecodcrcom um conduto deligação entre a saída do dito segundo compressor e uma entrada de gás co dito su- perdesasuecedor, e

[00050] m umeegun do conddncadorcom um conduto deHgaoão entre a saída do dito superdesasuecedor e o dito segundo condensador, e

[00051] •umio^om baeom um coniou^o dgHgaoão retre a daídn in ferior do dito primeiro reservatório separador e a dita bomba, e um conduto de ligagao equipado com uma primeira válvula entre a saída da dita bomba e uma entrada de líquido no dito superdesasuecedor, e

[00052] • uno c^ndudD deHçjaoão retae a daída da a itaborn ba e a entrada do dito primeiro conduto de primeiro fluido refrigerante, e

[00053] m um c^nouto dehgaçãe eetra a daíd^ do o Itoguccmdo condensador e a entrada do dito segundo conduto de primeiro fluido refrigerante.

[00054] Mais especialmente, uma instalagao de acordo com a presente invengao compreende por outro lado:

[00055] • umeegunde r'esarvato riosaparadcr mom um conduto de ligagao entre a saída do dito segundo condensador e o dito segundo reservatório separador, e

[00056] m um conoude deHçjaoão retae a daúda suporior do o isosegundo reservatório separador e a entrada do dito segundo conduto de primeiro fluido refrigerante, e

[00057] • um cououto dehgaoão refre a oaídc Iríondo do o isosegundo reservatório separador e a entrada do dito primeiro conduto de primeiro fluido refrigerante, e

[00058] mum conduto deHgaçãoepuidono bomumeeeguudá válvula entre por um lado a saída da dita bomba a montante da dita primeira válvula, e por outro lado uma junção com o dito conduto de ligação entre a saída inferior do dito segundo reservatório separador e a entrada do dito primeiro conduto de primeiro fluido refrigerante.

[00059] Mais especialmente, uma instalação de acordo com a presente invenção compreende por outro lado:

[00060] • um quo rto conduto q ue atravessa od ito primo irotrocodor próprio para fazer um dito segundo fluxo de segundo fluido refrigerante no estado gasoso ou líquido circular, e

[00061] •um senuo dotrocodor criogcoi to e uo pomprconde:

[00062] - um memo iroconduto deciraulaçãoe ue aveavessa o o ito segundo trocador próprio para fazer um primeiro fluxo de segundo fluido refrigerante no estado líquido circular

[00063] - umseguddo conoude deciraulãçãoq ue aveavessa o o ito segundo trocador próprio para fazer um dito segundo fluxo de segundo fluido refrigerante no estado gasoso circular em continuidade, e

[00064] - um cerco iπoconoukue ue aveavessa o o itosegud docroca- dor próprio para fazer o dito gás natural a liquefazer circular em continuidade do dito terceiro conduto que atravessa o dito primeiro trocador, e

[00065] mum cerco irotracadqe e uopomprconde:

[00066] - um memo iroponouto depircçlaçãoe ue aveavessa o o ito terceiro trocador próprio para fazer um dito segundo fluxo de segundo fluido refrigerante no estado gasoso circular em continuidade do dito segundo conduto de circulação que atravessa o dito segundo trocador, e

[00067] - um^uguo do conduk) e ue aveavessa o o ite cerco irotroca- dor próprio para fazer o dito gás natural a liquefazer circular em continuidade do dito terceiro conduto que atravessa o dito segundo trocador, e

[00068] mum cerco re eesarvató riesaiaai^oídor, e

[00069] um um condudo deaiçação entre a rxtremidade fria do Oito quarto conduto do dito peimairo trocador a o dito taecairo reservatório saparadoe, a

[00070] r uco cdindudo deaiçaoãd mti-eama daídn irforido do o ito tarcairo rasarvatório saparador a um orifício da saída na axtramidada quanta do dito sagundo trocador, a

[00071] r uno cdnoudo deaiçaoão ^112^13 daí da duporido do o ido tarcairo rasarvatório saparador a a axtramidada quanta do dito sagundo conduto do dito sagundo trocador, a

[00072] r umcarco iraregoladon depredoão mtae a daída fria doo ito primairo conduto do dito sagundo trocador a uma primaira antrada na axtramidada fria do racinto do dito sagundo trocador, a

[00073] m um carco inocompreddcocom uco edududo deaiçaçãd eatfe uma saída na axtramidada quanta do racinto do dito sagundo trocador a a antrada do dito sagundo comprassor, a

[00074] m umnrdcoddrferfoiodon deg cocum ucocdiunou^d dgaiçaçãd antra a saída do dito sagundo comprassor a a antrada do dito trocador rasfriador da gás, a

[00075] C uco Gdndudd deaiçaoãd raíae a daída ddo itdcracadda red- friador da gás a a antrada na axtramidada quanta do dito quarto conduto do dito primairo trocador, a

[00076] r um quo rearegolodon depsedoãa muae a da ifa fria ddo ita primairo conduto do dito tarcairo trocador a uma antrada na axtramidada fria do racinto do dito tarcairo trocador, a

[00077] r uco COUOUOU deaiçaoãa entreqma daída na ratremidade quanta do racinto do dito tarcairo trocador a uma sagunda antrada na axtramidada fria do racinto do dito sagundo trocador.

[00078] Outras caractarísticas a vantagans da prasanta invançao aparacarao à luz da dascriçao datalhada da difarantas modos da raali- zaçao qua vai sa saguir, am rafarência às Figuras saguintas.

[00079] - a Uigura 1>ep^e|seesenθa di giagrama dim umpeocessopa-drão de liquefação de laço duplo com mudança de fase, que emprege trocadores criogênicos bobinados,

[00080] - a Haura 1B éama vanieute da Hgura 1A na quol oe se gundo e terceiro trocadores criogênicos C2 e C3 estão em continuidade e são do tipo dito "alumínio soldado" (em inglês "cold box"),

[00081] A Figura 2 representa o diagrama de um processo de liquefação de acordo com a invenção, que compreende ao nível do laço primário de refrigeração, um circuito de reciclagem de uma parte do fluido refrigerante no estado líquido para a parte do fluido refrigerante no estado gasoso, ao nível de um superdesaquecedor (em inglês "desuperheater"), situado a montante de um condensador do fluido refrigerante,

[00082] - a Haura 2de aetalha emvinda dalodo um mododastaca- do, o superdesaquecedor da Figura 2,

[00083] - a Hgura erepresauta o gragrama de umpeocesso de liquefação de acordo com uma versão preferida da invenção, que compreende ao nível do laço primário de refrigeração, um reservatório separador de fase líquida e gasosa a jusante do condensador da Figura 2 situado a jusante de um superdesaquecedor.

[00084] Na figura 1A, foi representado o PFD (Process Flow Diagram ), quer dizer o diagrama dos fluxos de um processo padrão de liquefação com mudança de fase de laço duplo chamado de "DMR" (em inglês Dual Mixed Refrigerant) que utiliza como gás refrigerante misturas de gases específicas a cada um dos ditos dois laços denominados primeiro fluido refrigerante e respectivamente segundo fluido refrigerante, cada um dos dois laços sendo totalmente independente um do outro.

[00085] O gás natural circula em condutos em forma de serpentinas Sg que atravessam sucessivamente três trocadores criogênicos em série EC1, EC2 e EC3. O gás natural entra em AA no primeiro trocador criogênico EC1 a uma temperatura T0, superior ou substancialmente igual à temperatura ambiente, e uma pressão P0 de 20 a 50 bars (2 a 5 MPa). O gás natural sai dele em BB a T1 = cerca de -50°C. Nesse trocador EC1, o gás natural se resfria, mas permanece no estado de gás. E depois, ele passa em CC para um segundo trocador criogênico EC2 do qual a temperatura é compreendida entre T1 = cerca de -50°C em sua extremidade quente CC e T2 = cerca de -120°C em sua extremidade fria DD. Nesse segundo trocador EC2, a totalidade do gás natural se liquefaz em GNL a uma temperatura de T2 = cerca de - 120°C. E depois, o GNL passa em EE para um terceiro trocador criogênico EC3. Nesse terceiro trocador EC3, o GNL é resfriado até a temperatura de T3 = -165°C o que permite evacuar o GNL na parte baixa em FF, e depois despressurizar o mesmo em GG para enfim estocá-lo líquido na pressão atmosférica ambiente, quer dizer a uma pressão absoluta de cerca de 1 bar (ou seja, cerca de 0.1 MPa). Ao longo de todo esse percurso do gás natural dentro do circuito Sg nos diversos trocadores, o gás natural se resfria cedendo para isso calorias aos fluidos refrigerantes, calorias essas que se reaquecem se vaporizando como descrito abaixo e devem ser submetidas de maneira permanente a ciclos termodinâmicos completos com mudança de fase para poder extrair de maneira contínua calorias ao gás natural que entra em AA.

[00086] Assim, o percurso do gás natural é representado na esquerda do PFD, onde o dito gás circula de cima para baixo no circuito Sg, a temperatura sendo decrescente de cima para baixo, a partir de uma temperatura T0 substancialmente ambiente no alto em AA, até uma temperatura T3 de cerca de -165°C embaixo em FF; a pressão sendo substancialmente P0 até o nível FF da saída fria do trocador criogênico EC3.

[00087] Nas Figuras 1 a 3, para a clareza das explicações as extremidades frias dos trocadores estarão fisicamente mais em uma extremidade inferior dos ditos trocadores e vice versa as extremidades quentes dos trocadores estarão em suas extremidades superiores. Do mesmo modo, para a clareza das explicações, foram representadas as diferentes fases dos fluidos refrigerantes como se segue: - as fases líquidas são representadas em traços grossos, - as fases gasosas são representadas em pontilhado, - as fases difásicas são representadas em traço normal.

[00088] Na parte direita do PFD, foram representados os ciclos ter-modinâmicos dos fluidos refrigerantes dos dois laços como descrito abaixo.

[00089] Os trocadores criogênicos EC1, EC2 e EC3 são constituídos, de maneira conhecida, por pelo menos dois circuitos de fluidos justapostos, mas que não se comunicam entre si ao nível dos ditos fluidos, os fluidos que circulam nos ditos circuitos trocando calor ao longo de todo o percurso dentro do dito trocador térmico. Numerosos tipos de trocadores térmicos foram desenvolvidos para as diversas indústrias e no âmbito dos trocadores criogênicos dois tipos predominam de maneira conhecida: - por um lado os trocadores bobinados, por outro lado os trocadores de placa de alumínio ditas "soldadas" chamadas em inglês "cold box".

[00090] A descrição da invenção em referência às Figuras 1A, 2 e 3, faz referência a trocadores EC1, EC2 e EC3 de tipo bobinado. Trocadores bobinados desse tipo são conhecidos pelo Profissional e comercializados pelas empresas LINDE (Alemanha) ou FIVE Cryogénie (França). Esses trocadores compreendem um recinto 6 estanque e isolado termicamente, e o gás natural assim como os fluidos refrigerantes que circulam neles em condutos em forma de serpentinas Sg, S1 e S2, as ditas serpentinas sendo dispostas dentro do dito recinto estanque e isolado termicamente em relação ao exterior de tal maneira para que as trocas de calorias se façam entre o volume interno do recinto e as diferentes serpentinas, com um mínimo de perdas térmicas para o exterior, quer dizer o meio ambiente. Por outro lado, gases e líquidos podem ser respectivamente expandidos ou vaporizados aí diretamente dentro do recinto e não dentro de um conduto dentro do recinto como descrito abaixo.

[00091] Na Figura 1B foi representada uma variante da Figura 1A na qual os trocadores criogênicos são do tipo trocadores de placas: todos os circuitos estão em contato térmico uns com os outros para trocar calorias, mas o recinto estanque e isolado termicamente 6 visa simplesmente isolar termicamente os diferentes condutos que ele contém, nenhum fluido podendo ser introduzido nele diretamente, todos os fluidos que circulam aí não podem portanto se misturar. Trocadores desse tipo de placas ditos "cold box" são conhecidos pelo Profissional e comercializados pela empresa CHART (USA).

[00092] O processo compreende um primeiro laço dito laço primário ou em inglês "PMR" ("Primary Mixed Refrigerant" constituído como se segue. Uma vazão d1 de um primeiro fluxo de primeiro fluido refrigerante entra em AA1 na extremidade quente AA do primeiro trocador criogênico EC1 a uma temperatura substancialmente igual a T0 e uma pressão P1, por exemplo P1 sendo de 1.5 a 10 MPa. O dito primeiro fluido refrigerante atravessa no estado líquido o primeiro trocador EC1 dentro de um primeiro conduto em forma de serpentina S1. O primeiro fluxo de fluido refrigerante sai do trocador EC1 em BB por volta de T1 = -50°C antes de ser dirigido para um primeiro regulador de pressão D1, constituído por uma válvula de comando automático, a dita válvula estando em comunicação em BB1 com a parte de dentro do recinto 6 do primeiro trocador EC1 no lado da extremidade fria do trocador EC1. Devido a sua expansão a uma pressão P'1 inferior a P1, notadamente P'1 sendo igual a 2 a 5 MPa, o líquido do primeiro fluido refrigerante se vaporiza absorvendo para isso as calorias do circuito Sg de gás natural assim como as calorias dos outros circuitos do primeiro laço dentro do primeiro trocador descrito abaixo assim como, se for o caso, as calorias dos condutos que fazem parte do segundo laço descrito abaixo, e mesmo de outros laços no caso de circuitos de laços múltiplos, chamado "MMR".

[00093] O primeiro fluido refrigerante no estado gasoso em BB1 atravessa em contracorrente o recinto e são do recinto do primeiro trocador EC1 em AA3 no lado quente AA ainda no estado gasoso e substancialmente a uma temperatura T0. O dito primeiro fluxo de fluido refrigerante no estado gasoso vai em seguida ser re-liquefeito e encaminhado para a entrada quente AA1 do dito primeiro trocador EC1 para constituir a alimentação de um dito primeiro fluxo de primeiro fluido refrigerante no estado líquido na parte de dentro do conduto S1, circulando assim em circuito fechado.

[00094] Para fazer isso, o fluxo de primeiro fluido refrigerante que sai no estado gasoso da extremidade fria do recinto do primeiro trocador EC1 em AA3 é primeiramente comprimido de P'1 a P''1 sendo compreendido entre P'1 e P1, dentro de um primeiro compressor C1, e depois condensado parcialmente dentro de um primeiro condensador H0. A mistura bifásica de primeiro fluido refrigerante que sai do primeiro condensador H0 é submetida a uma separação de fase dentro de um primeiro reservatório separador R1. Uma primeira fase líquida do primeiro fluido refrigerante é extraída na parte baixa do primeiro reservatório separador R1 e re-encaminhada a uma vazão d1a e uma pressão substancialmente P1 por uma bomba PP para a entrada de um segundo condensador H1. Uma fase gasosa de primeiro fluido refrige-rante é extraída a partir do lado superior do reservatório separador R1 e comprimida substancialmente na pressão P1 e uma vazão d1b por um segundo compressor C1A, a temperatura na saída do dito compressor sendo da ordem de 80 a 90°C. Para facilitar a condensação dessa fase gasosa d1b, essa última é misturada com a fase líquida d1a antes de introduzir a mistura bifásica d1 obtida no segundo condensador H1.

[00095] Nesse modo de realização da técnica anterior de acordo com as Figuras 1A e 1B, a condensação da fase gasosa na saída do segundo condensador H1 não é total e o fluido que sai dele pode ainda ser difásico. Os gases que ele contém provocam a subida em pressão do fluido refrigerante. Mas os condutos sendo projetados para funcionar a uma pressão máxima dada, é inserida em geral uma válvula de segurança calibrada a uma pressão ligeiramente inferior à pressão limite tolerável pelos condutos, a dita válvula (não representada) sendo ligada a uma tocha 5, na qual são eliminados por combustão os gases rejeitados, pois as quantidades são pequenas em comparadas à massa de fluido refrigerante do laço. Daí resulta um problema no fato de que a porção de gás enviada à tocha é mais rica em compostos mais leves da mistura de primeiro fluido refrigerante, o que tem como con- seqüência modificar a composição da mistura refrigerante e assim modificar a temperatura mínima atingida T1 por ocasião da vaporização do fluido refrigerante líquido pelo dito primeiro regulador de pressão D1 dentro do recinto do primeiro trocador EC1.

[00096] Nesse laço primário, a composição da mistura refrigerante é determinada em geral em compostos alcanos com C1, C2, C3 e C4 descrita abaixo para atingir uma temperatura mínima T1 da ordem de - 50°C. Mas, uma vez que uma parte dos compostos mais leves é eliminada, a composição da mistura muda e a temperatura mínima T1 se torna então -40°C ou -45°C, e mesmo -35°C. Daí resulta uma baixa do rendimento do laço primário e, portanto, uma baixa do rendimento global do processo de liquefação.

[00097] Em uma variante melhorada das Figuras 1A e 1B, é introduzido um reservatório acumulador suplementar R'1 não representado a jusante do condensador H1 do qual a função é receber uma fase líquida, e se for o caso uma fase polifásica de tal modo que o gás contido na fase polifásica se reúna na parte alta do dito reservatório acumulador e se encontre aí retido, a fase líquida contida dentro de R'1 sendo retirada na parte baixa do dito reservatório acumulador e sendo encaminhada para EC1. Se a quantidade de gás dentro de R'1 aumenta, a pressão dentro de R'1 aumenta e o dito gás se condensa e se mistura à fase líquida antes de ser evacuado para o trocador criogênico EC1. Quando a pressão do gás atinge um valor limite uma válvula se abre e libera uma parte do gás na direção da tocha 5 de maneira a que a pressão desça de novo então a um nível aceitável, evitando que o gás atinja o ponto baixo de evacuação da fase líquida do dito reserva-tório acumulador, e portanto crie com a fase líquida, uma mistura difá- sica da qual a expansão ao nível do regulador de pressão D1 apresenta um problema temido. Mas, em todos os casos, a fase líquida na saída de R'12 e reciclada em S1 apresenta uma composição com um teor em compostos mais leves seja igual, seja diminuída.

[00098] As adaptações do laço primário de acordo com a presente invenção tais como descritas em ligação com as Figuras 2 e 3 abaixo permitem superar o problema de instabilidade, de degradação do rendimento global do processo de liquefação descrito acima que resulta disso.

[00099] Os modos de realização das Figuras 1 a 3 compreendem um segundo laço de segundo fluido refrigerante, que opera junto com os três trocadores criogênicos EC1, EC2 e EC3 como descrito abaixo.

[000100] Na saída fria BB do trocador criogênico EC1, o gás natural em temperatura T1 está parcialmente liquefeito e passa então para o segundo trocador criogênico EC2, de onde ele sai na temperatura T2 parcialmente liquefeito antes de ser resfriado inteiramente liquefeito a uma temperatura T3 dentro do terceiro trocador criogênico EC3. Uma segunda mistura de fluido refrigerante circula dentro de um segundo laço em circuito fechado com mudança de fase como se segue. O segundo fluido refrigerante chega à extremidade quente CC de EC2 em CC1 no estado líquido na temperatura T1 e na pressão P2, P2 sendo por exemplo de 2.5 a 10 MPa. O segundo fluido refrigerante no estado líquido atravessa o segundo trocador EC2 dentro de um conduto em forma de serpentina S2 em co-corrente do fluido de gás natural em Sg. Esse primeiro fluxo de segundo fluido refrigerante no estado líquido de vazão d2a é em seguida expandido dentro de um regulador de pressão D2 ao nível da extremidade fria DD do segundo trocador EC2 em DD1 a uma pressão P'2 inferior a P2 e a uma temperatura T2 inferior a T1 na parte de dentro do recinto do segundo trocador EC2. E depois, esse primeiro fluxo de segundo fluido refrigerante sai do segundo re-cinto em um orifício CC3 ao nível da extremidade quente do segundo trocador EC2, no estado gasoso e substancialmente a uma pressão P'2 e uma temperatura T1. Esse fluxo de segundo fluido refrigerante no estado gasoso é em seguida comprimido de P'2 a P1 dentro de um compressor C2 do qual ele sai a uma temperatura de cerca de 80100°C, antes de ser resfriado dentro de um trocador resfriador de temperatura H2 do qual ele sai ainda no estado gasoso a uma temperatura substancialmente igual a T0 (20-30°C). Esse gás de segundo fluido refrigerante é então enviado em AA4 para o lado quente AA do primeiro trocador criogênico EC1 para se resfriar atravessando para isso o mesmo dentro de um conduto em forma de serpentina S1B, de onde ele sai em BB3 na extremidade fria BB do primeiro trocador EC1 a uma temperatura de cerca de T1 = -50°C em um estado polifásico, quer dizer parcialmente liquefeito, a uma vazão d2 para ser separado dentro de um segundo reservatório separador R2, no qual ele se sepa ra em uma fase líquida e uma fase vapor. A fase líquida é enviada a uma vazão d2a em CC# para o lado quente CC do segundo trocador EC2 para constituir a alimentação do dito primeiro fluxo de segundo fluido refrigerante no estado líquido dentro da serpentina S2 para efetuar um novo ciclo como descrito acima. A vazão d2b de fase vapor que sai do segundo reservatório separador R2 é também dirigida para o lado quente CC do segundo trocador EC2 em substancialmente T1 e substancialmente P2 para alimentar em CC2 um outro conduto em forma de serpentina S2A dentro do segundo trocador EC2. O fluxo gasoso d2b de segundo fluido refrigerante sai em DD3 no estado vapor a uma pressão substancialmente P2 e uma temperatura de cerca de T2 = -120°C para ser dirigido para o lado quente EE do terceiro trocador criogênico EC3, ainda a cerca de T2 = -120°C dentro do qual ele se resfria dentro de um conduto em forma de serpentina S3. O fluido refrigerante sai do conduto S3 em FF ainda no estado gasoso na pressão substancialmente P2 e uma temperatura de cerca de T3 = -165°C antes de ser expandido em P'2 inferior a P2 dentro de um regulador de pressão D3 diretamente dentro do recinto EC3 ao nível de uma extremidade fria em FF1 para sair daí em sua extremidade quente em EE1 a uma pressão de cerca de P2 e uma temperatura T2 = -120°C e ser dirigido de novo para o segundo recinto EC2 a sua extremidade fria em DD2. Esse segundo fluxo d2b de segundo fluido refrigerante no estado gasoso se encontra então em mistura com o primeiro fluxo d2a de segundo fluido refrigerante vaporizado no estado gasoso por ocasião da expansão dentro do regulador de pressão D2 em DD1, a mistura dos dois gases saindo a uma vazão d2 = d2a + d2b em CC3 do se-gundo tocador EC2 para efetuar um novo ciclo através do compressor C2 e do resfriador E2 como descrito acima.

[000101] Na Figura 1B, os trocadores criogênicos são trocadores de placas tais como descritos acima e os gases dos fluidos vaporizados pelos reguladores de pressão D1, D2 e D3 são canalizados dentro de condutos em forma de serpentina S1C, S2B e S2C dentro dos respec-tivamente primeiro trocador EC1, segundo trocador EC2, terceiro trocador EC3 para sair nas extremidades quentes do primeiro trocador EC1 em AA3 e respectivamente do segundo trocador EC2 em CC3.

[000102] Na Figura 1B, os segundo e terceiro trocadores EC2 e EC3 assim como os ditos condutos S2A e S3 estão em continuidade a partir da extremidade quente CC do segundo trocador EC2 na direção da extremidade fria FF do terceiro trocador EC3. O retorno da fase gasosa a partir do regulador de pressão D3 em FF1 na extremidade fria do terceiro trocador na direção da saída CC3 na extremidade quente do segundo trocador EC2 é feito dentro de um conduto em forma de serpentina S2C. Do mesmo modo, o retorno da fase gasosa a partir do regulador de pressão D2 em DD1 na extremidade fria do segundo trocador em DD1 até CC3 na extremidade quente do segundo trocador é feito dentro de um conduto em forma de serpentina S2B.

[000103] Nas Figuras 2 e 3, foram representadas duas variantes de realização do processo de acordo com a invenção. As modificações em relação ao processo da técnica anterior das Figuras 1A e 1B se situam ao nível do primeiro laço do primeiro fluido refrigerante.

[000104] Na Figura 2, a fase líquida de primeiro fluido refrigerante na pressão P1 a uma vazão d'a na saída do primeiro reservatório separador R1 é desdobrada em dois fluxos de vazão d1c e d1d = d'1, somente a segunda parte líquida de vazão d'1 sendo enviada diretamente para a extremidade quente AA do primeiro trocador EC1 para constituir a alimentação de primeiro fluxo de primeiro fluido refrigerante líquido dentro do conduto S1. Uma parte de vazão d1c representando uma relação da vazão mássica de 2-5% em relação à vazão inicial d1a é enviada para um superdesaquecedor DS, a fase gasosa d1b na saída do segundo compressor C1A alcançando também a entrada do super- desaquecedor DS do qual o funcionamento será explicitado abaixo. A fração de líquido de vazão d1c enviada para o superdesaquecedor DS é ajustada graças à ação conjugada da válvula de comando automático V1 e do primeiro regulador de pressão D1 descrito abaixo. Essa fração d1c representa 2-10%, de preferência 3-5%, da vazão d1a da bomba PP.

[000105] Na Figura 2A, foi representado em vista de lado e em modo destacado o superdesaquecedor DS que tem como função resfriar a fase gasosa d1b antes de sua entrada no condensador H1. O superdesaquecedor DS é constituído de modo conhecido por um conduto de entrada de gás 1 ligado a uma rampa interna 3 em forma de tubo perfurado que apresenta uma pluralidade de orifícios 4 de pequena seção distribuídos ao longo e na periferia da dita rampa. Um conduto de admissão de líquido 2 em proveniência da bomba PP cuja vazão é controlada pela válvula de comando automático V1 permite alimentar a rampa 3 com líquido de maneira a criar uma nevoa de gotículas líquidas finas que saem dos orifícios 4 devido à pressão de pulverização do líquido através da dita rampa 3. As finas gotículas de líquido apresentam nesse caso uma grande superfície específica de troca com a fase gasosa que chega pelo conduto de admissão 1. E o calor latente de evaporação da fase líquida tem como efeito resfriar a fase gasosa que entra. A dita fase gasosa apresenta de fato uma temperatura na entrada do superdesaquecedor DS de cerca de 80-90°C, e sua temperatura na saída do superdesaquecedor não é mais do que 55-65°C devido às calorias absorvidas pela vaporização do fluido líquido d1c. A quantidade de líquido d1c injetada dentro do superdesaquecedor DS é ajustada com precisão de maneira a que a integralidade do fluxo que sai do superdesaquecedor DS esteja no estado gasoso e apresente, portanto uma composição homogênea gasosa.

[000106] Um superdesaquecedor DS desse tipo é comercializado pela Société FISHER-EMERSON (França).

[000107] Na Figura 2, o primeiro fluido refrigerante que sai do super-desaquecedor DS está assim integralmente no estado gasoso a uma temperatura de cerca de +55-65° antes de ser inteiramente condensado dentro do dito segundo condensador H1 que é aqui um condensador total. Na saída do segundo condensador H1, o primeiro fluido refrigerante está integralmente no estado líquido e representa uma vazão d1' encaminhada na temperatura T0 e na pressão substancialmente P1 para a entrada quente AA2 do primeiro trocador EC1 que ela atravessa dentro de um conduto em forma de serpentina S1A em co- corrente dos fluidos que atravessam os condutos em forma de serpentina Sg e S1 e S1B antes de ser dirigido para um segundo regulador de pressão D1A constituído também por uma válvula de comando automático, o segundo regulador de pressão D1A estando em comunicação com a parte de dentro do trocador EC1 ao nível de sua extremidade fria em BB2. A esse nível, o segundo fluxo de primeiro fluido refrigerante no estado líquido se vaporiza absorvendo para isso as calorias do conduto Sg de gás natural assim como as calorias do fluxo do conduto S1, do conduto S1A e do conduto S1B.

[000108] Na Figura 2, o primeiro fluxo de vazão d1' e o segundo fluxo de vazão d1'' de primeiro fluido refrigerante vaporizados em BB1 e BB2 pelo primeiro regulador de pressão D1 e respectivamente pelo segundo regulador de pressão D1A na extremidade fria e na parte de dentro do primeiro recinto EC1 se misturam na parte de dentro do dito recinto do trocador EC1. Essa mistura são em sua extremidade quente em AA3 para formar o fluxo de vazão d1 = d1' + d1'' de gás de primeiro fluido refrigerante em seguida comprimido dentro do primeiro compressor C1 de P'1 a P''1 para ser submetido a um novo ciclo como descrito precedentemente.

[000109] Esse modo de realização da Figura 2 é vantajoso, pois por ocasião do pré-resfriamento do primeiro fluxo gasoso dentro do superdesaquecedor DS o gás leve em proveniência do reservatório R1 é então misturado com um vapor proveniente de uma fase líquida pesada d1c, e a mistura que resulta é nesse caso mais pesada do que só a fase gasosa que entra, o que facilita nesse caso sua condensação em H1 e permite assim uma condensação total e mais eficaz.

[000110] O fato de que os dois primeiro fluxo de vazão d1' e segundo fluxo de vazão d1'' de primeiro fluido refrigerante no estado líquido que saem respectivamente do segundo condensador H1 e da bomba PP como descrito acima não sejam misturados antes de atravessar o primeiro trocador EC1, mas sim atravessem o primeiro trocador EC1 em dois condutos separados S1 e S1A é também vantajoso, pois os dois fluxos apresentam composições de primeiro fluido refrigerante diferentes, e além disso eles estão a pressões diferentes. Portanto, a mistura dos mesmos levaria a instabilidades mais problemáticas do que aquelas da arte anterior. Seria entretanto possível controlar a mistura dos ditos dois fluxos líquidos com o auxílio de sistemas de regulação apropriados, por exemplo válvulas de controle, mas isso iria de encontro à simplicidade e à confiabilidade procuradas nesse tipo de instalação.

[000111] Na Figura 3, foi representada uma variante preferida de realização da invenção, na qual o segundo condensador H1 não é um condensador total, uma parte somente do fluxo gasoso que sai do superdesaquecedor DS é condensada no segundo condensador H1. O fluido bifásico que são a uma vazão d1e do segundo condensador H1 é submetido a uma separação de fase dentro de um segundo reservatório separador R1A dentro do qual uma segunda fase líquida e uma segunda fase gasosa de primeiro fluido refrigerante são separadas.

[000112] Na Figura 3, a segunda fase líquida de fluido refrigerante na saída baixa de R1A é encaminhada para o conduto S1 e representa uma vazão d1f. A vazão d1a na saída de bomba PP é separada em duas vazões, respectivamente d1c na direção do superdesaquecedor DS, vazão ajustada pela primeira válvula de controle V1, o resto d1d sendo ajustado por uma segunda válvula V1A de controle, as duas ditas válvulas sendo controladas em combinação estreita uma com a outra; o dito resto d1d sendo em seguida misturado com a vazão líquida d1f, e depois encaminhado para o conduto S1 na extremidade quente do trocador criogênico EC1, substancialmente na pressão P1.

[000113] Na Figura 3, a segunda fase gasosa do primeiro fluido refrigerante na saída alta do segundo reservatório separador R1A representa uma vazão d1''. Ela é encaminhada na temperatura T0 e na pressão substancialmente P1 para a entrada AA2 da extremidade quente AA do primeiro trocador EC1 para atravessar o mesmo dentro do conduto S1A no estado gasoso e não no estado líquido como no modo de realização da Figura 2. Na extremidade fria do conduto S1A, o segundo regulador de pressão D1A expande a uma pressão P'1 inferior a P1 em BB2 o gás da segunda fase gasosa do primeiro fluido refrigerante. Essa expansão do gás em BB2 de S1A por D1A absorve então as calorias de Sg, S1, S1A e S1B favorecendo assim o resfriamento das mesmas, e, se for o caso, absorve as calorias de outros laços no caso de circuitos de laços múltiplos, chamados MMR como mencionado precedentemente. O fluido no estado gasoso que são em BB2 do segundo regulador de pressão D1A se mistura à primeira parte de primeiro fluido refrigerante vaporizado em BB1 para sair em AA3 a uma vazão d1 e ser comprimido de P'1 a P''1, P''1 sendo compreendida entre P'1 e P1 pelo primeiro compressor C1. E depois ele sai do primeiro compressor C1 sob a forma de mistura bifásica, da qual a fase líquida de vazão d1a é comprimida a substancialmente P1 pelo segundo compressor C1A, e depois resfriada dentro do superdesaque- cedor DS, e depois condensada parcialmente ou totalmente dentro do condensador H1, e finalmente de novo separada dentro do separador R1A, como descrito acima, para um novo ciclo como descrito precedentemente.

[000114] Na variante de realização da Figura 3, o regulador de pressão D1 é um regulador de pressão líquido para gás, enquanto que o regulador de pressão D1A é um regulador de pressão gás para gás.

[000115] O modo de realização da Figura 3 é preferido, pois a válvula de controla V1A associada à válvula de controle V1 e ao regulador de pressão D1 permite a mistura das duas fases líquidas e a vaporização das mesmas em boas condições de estabilidade por um lado, e por outro lado, ele não necessita a utilização de um condensador total, o que aumenta a estabilidade global do processo e portanto sua confiabilidade industrial. Nessa variante preferida, o fluxo líquido d1' representa cerca de 95% do fluxo mássico de primeiro gás refrigerante, o fluxo gasoso d1'' representando o complemento, quer dizer cerca de 5%.

[000116] Os condensadores H0 e H1 e resfriador H2 podem ser constituídos por trocadores de água, por exemplo um trocador de água de mar ou de rio, ou de ar frio do tipo aero-refrigerante conhecido pelo profissional.

[000117] As composições dos primeiro e segundo fluidos refrigerantes estão ligadas às tecnologias escolhidas em termos de trocadores criogênicos e de condensadores e cada construtor ou fornecedor preconiza suas composições próprias. Mas, essas composições estão também estreitamente ligadas à composição do gás natural a liquefazer, e os componentes dos fluidos refrigerantes são vantajosamente ajustados no decorrer do tempo uma vez que as características do gás natural mudam de maneira significativa.

[000118] A título de exemplo, o primeiro fluido refrigerante que opera em laço dentro do trocador EC1, e portanto, da temperatura comum T0 (20-30°C) até uma temperatura mínima T1 de cerca de -50°C, é constituído pela mistura seguinte: - C1 (metano) = 5 %.5% - C2 (etano/etileno) = % 60% - C3 (propano) = % 15% - C4 (butano) = % 20% - C5 (pentano) = 5 %5 %

[000119] Do mesmo modo, o segundo fluido refrigerante que opera em laço dentro dos trocadores EC1, EC2 e EC3, e portanto, de T1 = cerca de -50°C, até uma temperatura mínima de T3 = cerca de -165°C, é constituído pela mistura seguinte: - N2 (nitrogênio) = % 5% - C1 (metano) = % 45% - C2 (etano/etileno) = % 37% - C3 (propano) = % 13%

[000120] As potências mecânicas empregadas para uma produção anula de 2.5 MT/ano no conjunto da instalação são da ordem de 85 MW: = 50 MW sendo injetado ao nível do compressor C2, em geral com o auxílio de uma primeira turbina a gás não representada - 35 MW sendo injetados ao nível dos compressores C1 e C1A, em geral com o auxílio de uma segunda turbina a gás, C1 absorvendo substancialmente os 2/3 dessa potência e C1A o terço restante.

[000121] Essas potências empregadas nos processos de acordo com a invenção são da mesma ordem e com substancialmente a mesma distribuição que aquelas da arte anterior. Em contrapartida, os ditos processos de acordo com a invenção são muito mais estáveis e confiáveis e constituem devido a isso um ótimo técnico industrial.

[000122] A invenção foi descrita acima no âmbito de processo com dois laços, um primeiro laço dito "quente" que corresponde aos circuitos S1-S1A-S1B que operam ao nível do trocador EC1 (-50°C), e um segundo laço dito "frio" que corresponde aos circuitos S2-S2A-S3 que operam ao nível dos trocadores EC2 (-50°C => -120°C) & EC3 (-120°C => -165°C). Mas, existem processos similares nos quais o laço "quente" é idêntico, mas o laço "frio" é substituído por dois laços independentes que compreendem cada um deles um fluido refrigerante próprio, em geral um segundo laço que opera ao nível do trocador EC2, quer dizer entre -50°C e -120°C, o terceiro laço operando ao nível do trocador EC3, quer dizer entre -120°C e -165°C. Em todos esses processos, e qualquer que seja o tipo de trocador criogênico, o laço dito "quente" que corresponde ao trocador EC1 permanece substancialmente o mesmo que aquele descrito em referência à Figura 1A. Assim, a invenção se aplica à quase totalidade dos processos de liquefação de gás natural de laços independentes múltiplos e com mudança de fase.

Claims

1. Processo de liquefação de um gás natural que compreende majoritariamente metano, e outros componentes, os outros componentes compreendendo essencialmente nitrogênio e alcanos com C2 a C-4, no qual o dito gás natural a liquefazer é liquefeito por circulação de um fluxo (Sg) do dito gás natural a uma pressão P0 superior ou igual à pressão atmosférica (Patm),dentro de pelo menos 1 trocador de calor criogênico (EC1) por circulação em contato indireto com pelo menos um primeiro fluxo (S1) de primeiro fluxo refrigerante que compreende uma primeira mistura de compostos que circula em pelo menos um primeiro laço em circuito fechado com mudança de fase, o dito primeiro fluxo de primeiro fluido refrigerante entrando em um primeiro trocador em uma primeira entrada (AA1) de uma extremidade denominada "extremidade quente" (AA) a uma temperatura substancialmente igual a uma temperatura T0 de entrada do gás natural dentro do dito primeiro trocador (EC1) e a uma pressão P1 superior a P0, atravessando o mesmo em co-corrente do dito fluxo de gás natural (Sg) e saindo dele em uma extremidade denominada "extremidade fria" (BB) no estado líquido, o dito primeiro fluxo de primeiro fluxo refrigerante (S1) no estado líquido sendo expandido por um primeiro regulador de pressão (D1) ao nível da extremidade fria (BB) do dito primeiro trocador (EC1) para se encontrar no estado gasoso a uma pressão P'1 inferior a P1 e a uma temperatura T1 inferior a T0 dentro do dito primeiro trocador no lado (BB1) de sua extremidade fria, e depois saindo do primeiro trocador (EC1) em um orifício de saída (AA3) de sua extremidade quente (AA) no estado gasoso e substancialmente a uma temperatura T0, o dito primeiro fluxo de primeiro fluido refrigerante no estado gasoso sendo em seguida pelo menos parcialmente re-liquefeito e encaminhado para a primeira entrada (AA1) da extremidade quente do dito primeiro trocador para constituir uma alimentação com o dito pri- meiro fluxo de primeiro fluido refrigerante no estado líquido (S1) que circula assim em circuito fechado, a liquefação do dito primeiro fluxo de primeiro fluido refrigerante no estado gasoso compreendendo uma primeira compressão dentro de um primeiro compressor (C1) e depois uma primeira condensação parcial dentro de um primeiro condensador (H0) e uma separação de fase dentro de um primeiro reservatório separador (R1) que separa uma primeira fase líquida de primeiro fluido refrigerante e uma primeira fase gasosa de primeiro fluido refrigerante, a dita primeira fase líquida (d1a) de primeiro fluido refrigerante em uma saída baixa do dito primeiro separador (R1) sendo encaminhada por uma bomba (PP) substancialmente na pressão P1, pelo menos em parte para a dita primeira entrada (AA1) da extremidade quente (AA) do dito primeiro trocador para constituir o dito primeiro fluxo de primeiro fluido refrigerante no estado líquido, a dita primeira fase gasosa (d1b) do dito primeiro fluido refrigerante em uma saída alta do dito primeiro separador (R1) sendo comprimida em sensivelmente a pressão P1 por um segundo compressor (C1A) e depois condensada pelo menos parcialmente dentro de um segundo condensador (H1), caracterizado pelo fato de que a dita primeira fase gasosa (d1b) do dito primeiro fluido refrigerante na saída do dito segundo compressor (C1A) é resfriada dentro de um superdesaquecedor (DS) por contato com uma parte (d1c) da dita primeira fase líquida (d1a) de primeiro fluido refrigerante na saída do dito primeiro separador, a dita parte (d1c) de primeira fase líquida de primeiro fluido refrigerante sendo micronizada e vaporizada dentro do dito superdesaquecedor, antes da dita condensação dentro do dito segundo condensador (H1).

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gás natural a ser liquefeito compreende pelo menos 85% de metano.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracte- rizado pelo fato de que a pressão P0 é maior do que a pressão atmosférica.

4. Processo de acordo com a reivindicação 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a referida primeira fase gasosa do primeiro fluido refrigerante na saída alta do primeiro separador é comprimida substancialmente para a pressão P1 por um segundo compressor e, então, condensada pelo menos em parte no segundo condensador após ser misturada com pelo menos uma porção da referida primeira fase líquida do primeiro fluido refrigerante.

5. Processo de acordo com a reivindicação 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a referida porção da primeira fase líquida do primeiro fluido refrigerante é inteiramente vaporizada dentro do referido superdesaquecedor (DS).

6. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita parte de primeira fase líquida de primeiro fluido refrigerante (d1c) representa menos de 10% em vazão mássica, u de 2 a 5% da vazão da dita primeira fase líquida total de primeiro fluido refrigerante (d1a), de maneira a que ela esteja inteiramente vaporizada dentro do dito superdesaquecedor (DS) e que o primeiro fluido refrigerante na saída do dito superdesaquecedor esteja inteiramente em fase gasosa (d1e) antes de sua condensação pelo menos parcial dentro do dito segundo condensador, a vazão (d1c) da dita parte de primeira fase líquida de primeiro fluido refrigerante sendo ajustada com o auxílio de pelo menos uma válvula de controle (V1, V1A).

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a dita fase gasosa (d1e) de primeiro fluido refrigerante resfriada na saída do dito superdesaquecedor é parcialmente condensada dentro do dito segundo condensador (H1), e depois uma segunda separação de fase é realizada dentro de um segundo reservatório separador (R1A) que separa uma segunda fase líquida de primeiro fluido refrigerante (d1f) e uma segunda fase gasosa (d1'') de primeiro fluido refrigerante, a dita segunda fase líquida (d1f) de primeiro fluido refrigerante na saída baixa (d1f) do dito segundo reservatório separador (R1A) sendo misturada com o resto (d1d) da dita primeira fase líquida (d1a) de primeiro fluido refrigerante e encaminhada para a dita primeira entrada (AA1) da extremidade quente (AA) do dito primeiro trocador (EC1) para formar o dito primeiro fluxo (d1') de primeiro fluido refrigerante no estado líquido substancialmente na temperatura T0 e substancialmente na pressão P1, e, a dita segunda fase gasosa na saída alta (d2b) do segundo reservatório separador (R1A) sendo encaminhada na dita pressão P1 e dita temperatura substancialmente T0 para uma segunda entrada (AA2) na extremidade quente (AA) do dito primeiro trocador (EC1) pa-ra formar um segundo fluxo de primeiro fluido refrigerante (S1A) que atravessa no estado gasoso o dito primeiro trocador em co-corrente do dito fluxo de gás natural (Sg) e saindo dele (BB) no estado gasoso e sendo expandido por um segundo regulador de pressão (D1A) ao nível da extremidade fria (BB) do dito primeiro trocador (EC1) para se encontrar no estado gasoso a uma pressão P'1 inferior a P1 e a uma temperatura T1 inferior a T0 dentro do dito primeiro trocador no lado (BB2) de sua extremidade fria, e depois saindo dele no dito orifício de saída (AA3) em sua extremidade quente no estado gasoso e substancialmente a uma temperatura T0 para ser em seguida encaminhada para o dito primeiro compressor (C1) com o dito primeiro fluxo de primeiro fluido refrigerante no estado gasoso na saída da extremidade quente (AA) do dito primeiro trocador (EC1).

8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a dita fase gasosa (d1e) de primeiro fluido refrigerante resfriada dentro do dito superdesaquecedor (DS) é totalmente condensada dentro do dito segundo condensador (H1), e depois é encaminhada no estado líquido substancialmente na dita pressão P1 e dita temperatura T0 para a extremidade quente (AA) do dito primeiro trocador (EC1) para atravessar o dito primeiro trocador em co-corrente do dito fluxo de gás natural (Sg) em mistura com o dito primeiro fluxo de primeiro fluido refrigerante no estado líquido ou de preferência para formar um segundo fluxo (S1A) de primeiro fluido refrigerante no estado líquido que atravessa o dito primeiro trocador em co-corrente do dito fluxo de gás natural (Sg) e que sai dele (BB) no estado líquido e sendo expandido por um segundo regulador de pressão (D1A) para se encontrar no estado gasoso a uma pressão P'1 inferior a P1 e a uma temperatura T1 inferior a T0 dentro do dito primeiro trocador no lado (BB2) de sua extremidade fria, e depois saindo dele em seu orifício de saída (AA3) da extremidade quente (AA) no estado ga-soso e substancialmente a uma temperatura T0 para ser encaminhada para o dito primeiro compressor (C1) com o dito primeiro fluxo de primeiro fluxo refrigerante no estado gasoso na saída da extremidade quente (AA) do dito primeiro trocador.

9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o dito gás natural que sai da extremidade fria do dito primeiro trocador (EC1) a uma temperatura substancialmente igual a T1, é resfriado e pelo menos parcialmente liquefeito dentro de pelo menos um segundo trocador criogênico (EC2), no qual o dito gás natural a liquefazer é liquefeito por circulação do fluxo (Sg) do dito gás natural em contato indireto com pelo menos um primeiro fluxo (S2) de segundo fluido refrigerante que compreende uma segunda mistura de compostos que circula em pelo menos um segundo laço em circuito fechado com mudança de fase, o dito segundo fluxo de fluido refrigerante entrando no dito segundo trocador (EC2) em uma primeira entrada (CC1) da extremidade denominada "extremidade quente" (CC) do dito segundo trocador a uma tem- peratura substancialmente igual a T1 e a uma pressão P2, atravessando o dito segundo trocador em co-corrente do dito fluxo de gás natural (Sg) e saindo dele (DD) a uma temperatura no estado líquido em uma extremidade denominada "extremidade fria" (DD) do dito segundo trocador, o dito primeiro fluxo de segundo fluido refrigerante (S2) no estado líquido sendo expandido por um terceiro regulador de pressão (D2) ao nível da extremidade fria (DD1) do dito segundo trocador (EC2) para se encontrar no estado gasoso a uma pressão P'2 inferior a P2 e a uma temperatura T2 inferior a T1 dentro do dito segundo trocador no lado (DD1) de sua extremidade fria, e depois saindo em um orifício de saída (CC3) na extremidade quente do dito segundo trocador (EC2) no estado gasoso substancialmente a uma temperatura T1, o dito primeiro fluxo de segundo fluido no estado gasoso sendo em seguida parcialmente re-liquefeito e encaminhado para a entrada (CC1) na extremidade quente do dito segundo trocador para constituir a alimentação com o dito primeiro fluxo de segundo fluido refrigerante no estado líquido (S2) que circula assim em circuito fechado, a liquefação do dito primeiro fluxo de segundo fluido refrigerante no estado gasoso (S2) compreendendo uma compressão a uma pressão P2 por um terceiro compressor (C2) e depois um resfriamento a substancialmente T0 dentro de um trocador de calor resfriador (H2), e depois o dito primeiro fluxo de segundo fluido refrigerante no estado gasoso sendo encaminhado para uma entrada (AA4) na extremidade quente (AA) do dito primeiro trocador (EC1) que ele atravessa (S1B) para sair dele (BB3) em sua extremidade fria (BB) no estado parcialmente liquefeito substancialmente na temperatura T1, e depois é submetido a uma separação de fase dentro de um terceiro reservatório separador (R2) que separa uma fase líquida de segundo fluido refrigerante e uma fase gasosa de segundo fluido refrigerante, a fase líquida (d2a) de segundo fluido refrigerante na saída baixa do dito terceiro separador (R2) sendo encaminhada substancialmente na temperatura T1 e na pressão P2, para a dita primeira entrada (CC1) na extremidade quente (CC) do dito segundo trocador para formar o dito primeiro fluxo de segundo fluido refrigerante no estado líquido (S2), a dita fase gasosa (d2b) de dito segundo fluido refrigerante na saída alta do dito terceiro separador (R2) sendo enviada para uma segunda entrada (CC2) na extremidade quente (CC) do dito segundo trocador (EC2) substancialmente na temperatura T1 e na pressão P2 para formar um segundo fluxo (S2A) de segundo fluido refrigerante que atravessa o dito segundo trocador (EC2) no estado gasoso que sai (DD3) na extremidade fria do dito segundo trocador (EC2), antes de sair em um orifício de saída (CC3) no lado da extremidade quente (CC) do dito segundo trocador para ser encaminhado para o dito terceiro compressor (C2) com o dito primeiro fluxo de segundo fluido no estado gasoso.

10. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o dito gás natural que sai da extremidade fria (DD) do dito segundo trocador (EC2) a uma temperatura substancialmente igual a T2 parcialmente liquefeito, é resfriado e inteiramente liquefeito a uma temperatura T3 inferior a T2 dentro de pelo menos um terceiro trocador criogênico (EC3), no qual o dito gás natural circula (Sg) em contato indireto em co-corrente com pelo menos um terceiro fluxo de segundo fluido refrigerante (S3) alimentado pelo dito segundo fluxo (S2A) de segundo fluido refrigerante no estado gasoso que sai (DD3) da extremidade fria do dito segundo trocador (EC2) substancialmente na temperatura T2 e na pressão P2, o dito terceiro fluxo de segundo fluido refrigerante (S3) atravessando no estado gasoso o dito terceiro trocador (EC3) em co-corrente do dito fluxo de gás natural liquefeito (Sg) e saindo dele (FF) substancialmente no estado gasoso e sendo expandido por um quarto regulador de pressão (D3) ao nível da extremidade fria (FF) do dito terceiro trocador (EC3) para se encontrar (FF1) no estado gasoso a uma pressão P2' inferior a P2 e a uma temperatura T3 inferior a T2 dentro do dito terceiro trocador no lado (FF1) de sua extremidade fria, e depois saindo dele em um orifício (EE1) em sua extremidade quente (EE) no estado gasoso e substancialmente a uma temperatura T2 para ser em seguida encaminhado para um orifício (DD2) na extremidade fria (DD) do dito segundo trocador (EC2) para sair dele em um orifício (CC3) na extremidade quente (CC) do dito segundo trocador (EC2) para ser encaminhado para o dito terceiro compressor (C2) com o dito primeiro fluxo de segundo fluido no estado gasoso.

11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que o segundo fluxo do segundo fluido refrigerante e o primeiro fluxo do segundo fluido são conduzidos ao terceiro compressor misturados.

12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que os ditos reguladores de pressão (D, D1, D2, D3) compreendem válvulas das quais a porcentagem de abertura é própria para ser controlada (R) em tempo real.

13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que os compostos do gás natural e dos fluidos refrigerantes são escolhidos entre o metano, nitrogênio, etano, etileno, propano, butano, e pentano.

14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que a composição do gás natural a liquefazer é compreendida nos intervalos seguintes para um total de 100% de compostos seguintes: - Metano de 80 a 100%, - nitrogênio de 0 a 20%, - etano de 0 a 20%, - propano de 0 a 20%, e - butano de 0 a 20%.

15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que a composição dos fluidos refrigerantes é compreendida nos intervalos seguintes para um total de 100% dos compostos seguintes: - metano de 2 a 50%, - nitrogênio de 0 a 10%, - etano e/ou etileno de 20 a 75%, - propano de 5 a 20%, e - butano de 0 a 30%, e - pentano de 0 a 10%.

16. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que as temperaturas têm os valores seguintes: - T0 é de 10 a 60°C, e - T1 é de -30 a -70°C, e - T2 é de -100 a -140°C, e - T3 é de -160 a -170°C.

17. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que as pressões têm os valores: - P0 é de 0.5 a 10 MPa (substancialmente 5 a 100 bar), e - P1 é de 1.5 a 10 MPa (substancialmente 15 a 100 bar), e - P2 é de 2.5 a 10 MPa (substancialmente 25 a 100 bar).

18. Instalação embarcada sobre um suporte flutuante para executar um processo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizada pelo fato de que ela compreende: • pelo menos um dito primeiro trocador (EC1) que compreende pelo menos: • um primeiro conduto de circulação (S1) que atravessa o dito primeiro trocador (EC1) próprio para fazer um primeiro fluxo (S1) de primeiro fluido refrigerante no estado líquido circular • um segundo conduto (S1A) de circulação que atravessa o dito primeiro trocador (EC1) próprio para fazer um dito segundo fluxo de primeiro fluido refrigerante no estado gasoso ou líquido circular, e • um terceiro conduto (Sg) que atravessa o dito primeiro trocador (EC1) próprio para fazer o dito gás natural a liquefazer circular, e • um primeiro regulador de pressão (D1) entre a saída fria do dito primeiro conduto (S1) e uma primeira entrada na extremidade fria (BB1) do recinto do dito primeiro trocador, e • um segundo regulador de pressão (D1A) entre a saída fria do dito segundo conduto (S1A) e uma segunda entrada na extremidade fria (BB2) do recinto do dito primeiro trocador, e • um primeiro compressor (C1) com um conduto de ligação entre uma saída (AA3) na extremidade quente do recinto do dito primeiro trocador (EC1) e a entrada do dito primeiro compressor (C1), e • um primeiro condensador (H0) com um conduto de ligação entre a saída do dito primeiro compressor (C1) e a entrada do dito primeiro condensador, e • um primeiro reservatório separador (R1) com um conduto de ligação entre a saída do dito primeiro condensador e o dito primeiro reservatório separador, e • um segundo compressor (C1A) com um conduto de ligação entre uma saída superior do dito primeiro reservatório separador e a entrada do dito segundo compressors • um superdesaquecedor (DS) com meios de micronização e com um conduto de ligação entre a saída do dito segundo compressor e uma entrada de gás (1) no dito superdesaquecedor, e • um segundo condensador (H1) com um conduto de liga ção entre a saída do dito superdesaquecedor e o dito segundo condensador, e • uma bomba (PP) com um conduto de ligação entre a saída inferior do dito primeiro reservatório separador (R1) e a dita bomba, e um conduto de ligação equipado com uma primeira válvula (V1) entre a saída da dita bomba (PP) e uma entrada de líquido (2) no dito superdesaquecedor (DS), e • um conduto de ligação entre a saída da dita bomba (PP) e a entrada do dito primeiro conduto de primeiro fluido refrigerante (S1), e • um conduto de ligação entre a saída do dito segundo condensador (H1) e a entrada do dito segundo conduto de primeiro fluido refrigerante (S1A).

19. Instalação de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que ela compreende por outro lado: • um segundo reservatório separador (R1A) com um conduto de ligação entre a saída do dito segundo condensador (H1) e o dito segundo reservatório separador (R1A), e • um conduto de ligação entre a saída superior do dito segundo reservatório separador (R1A) e a entrada do dito segundo conduto de primeiro fluido refrigerante (S1A), e • um conduto de ligação entre a saída inferior do dito segundo reservatório separador (R1A) e a entrada do dito primeiro conduto de primeiro fluido refrigerante (S1), e • um conduto de ligação equipado com uma segunda válvula (V1A) entre por um lado a saída da dita bomba (PP) a montante da dita primeira válvula (V1), e por outro lado uma junção com o dito conduto de ligação entre a saída inferior do dito segundo reservatório separador (R1A) e a entrada do dito primeiro conduto de primeiro fluido refrigerante (S1).

20. Instalação de acordo com a reivindicação 18 ou 19, ca-racterizada pelo fato de que ela compreende por outro lado: • um quarto conduto (S1B) que atravessa o dito primeiro trocador (EC1) próprio para fazer um dito segundo fluxo de segundo fluido refrigerante no estado gasoso ou líquido circular, e • um segundo trocador criogênico (EC2) que compreende: • um primeiro conduto de circulação (S2) que atravessa o dito segundo trocador (EC2) próprio para fazer um primeiro fluxo de segundo fluido refrigerante no estado líquido circular • um segundo conduto (S2A) de circulação que atravessa o dito segundo trocador (EC2) próprio para fazer um dito segundo fluxo de segundo fluido refrigerante no estado gasoso circular em continuidade, e • um terceiro conduto (Sg) que atravessa o dito segundo trocador (EC2) próprio para fazer o dito gás natural a liquefazer circular em continuidade do dito terceiro conduto (Sg) que atravessa o dito primeiro trocador (EC1), e • um terceiro trocador (EC3) que compreende: • um primeiro conduto de circulação (S3) que atravessa o dito terceiro trocador (EC3) próprio para fazer um dito segundo fluxo de segundo fluido refrigerante no estado gasoso circular em continuidade do dito segundo conduto (S2A) de circulação que atravessa o dito segundo trocador (EC2), e • um segundo conduto (Sg) que atravessa o dito terceiro trocador (EC3) próprio para fazer o dito gás natural a liquefazer circular em continuidade do dito terceiro conduto (Sg) que atravessa o dito segundo trocador (EC2), e • um terceiro reservatório separador (R2), e • um conduto de ligação entre a extremidade fria do dito quarto conduto (S1B) do dito primeiro trocador e o dito terceiro reser- vatório separador (R2), e • um conduto de ligação entre uma saída inferior do dito terceiro reservatório separador e um orifício de saída (CC3) na extremidade quente do dito segundo trocador (EC2), e • um conduto de ligação entre uma saída superior do dito terceiro reservatório separador e a extremidade quente do dito segundo conduto (S2A) do dito segundo trocador, e • um terceiro regulador de pressão (D2) entre a saída fria do dito primeiro conduto (S2) do dito segundo trocador (EC2) e uma primeira entrada na extremidade fria (DD1) do recinto do dito segundo trocador (EC2), e • um terceiro compressor (C2) com um conduto de ligação entre uma saída (CC3) na extremidade quente do recinto do dito segundo trocador (EC2) e a entrada do dito segundo compressor (C2), e • um trocador resfriador de gás (H2) com um conduto de ligação entra a saída do dito segundo compressor (C2) e a entrada do dito trocador resfriador de gás H2), e • um conduto de ligação entre a saída do dito trocador resfriador de gás (H2) e a entrada na extremidade quente do dito quarto conduto (S1B) do dito primeiro trocador (EC1), e • um quarto regulador de pressão (D3) entre a saída fria do dito primeiro conduto (S3) do dito terceiro trocador (EC3) e uma entrada na extremidade fria (FF1) do recinto do dito terceiro trocador (EC3), e • um conduto de ligação entre uma saída (EE1) na extremidade quente do recinto do dito terceiro trocador (EC3) e uma segunda entrada (DD2) na extremidade fria do recinto do dito segundo trocador (EC2).