BR112015023950B1

BR112015023950B1 - Sistema de liquefação de gás natural e método para liquefazer gás natural

Info

Publication number: BR112015023950B1
Application number: BR112015023950-1A
Authority: BR
Inventors: Antonio Pelagotti; Nicola Banchi
Original assignee: Nuovo Pignone Srl
Priority date: 2013-04-04
Filing date: 2014-04-03
Publication date: 2021-09-08
Also published as: AU2014247031B2; PE20160061A1; MY175304A; EP2981777B1; ITFI20130076A1; KR20150140320A; WO2014161937A3; WO2014161937A2; KR102188435B1; BR112015023950A2; AU2014247031A1; CN105264316B; JP2016519277A; CA2907931C; US20160040927A1; EP2981777A2; JP6541157B2; CA2907931A1; CN105264316A; MX363391B

Abstract

sistema de liquefação de gás natural e método para liquefazer gás natural. a presente invenção refere-se a processos e a sistemas para liquefazer gás natural. o sistema (101, 200) de liquefação de gás natural compreende: pelo menos uma cadeia de pré-resfriamento (103, 201), através da qual um primeiro refrigerante é adaptado para circular, sendo que a cadeia de pré-resfriamento (103, 201) compreende: pelo menos um compressor (109, 229) para pressurizar o primeiro refrigerante; pelo menos uma máquina motriz (111) para acionar o dito compressor (109, 229); pelo menos um condensador (115, 233) para remover calor do primeiro refrigerante; pelo menos um primeiro elemento de expansão (119, 237) para expandir o primeiro refrigerante; pelo menos um primeiro trocador de calor (123, 209) for transferir calor a partir do gás natural ao primeiro refrigerante; e pelo menos uma cadeia de resfriamento (105), a jusante da dita cadeia de pré-resfriamento (103, 201), através da qual um segundo refrigerante circula, sendo que o gás natural é adaptado para ser resfriado sequencialmente na cadeia de pré-resfriamento (103, 201) e na cadeia de resfriamento (105); em que o dito compressor (109, 229) é um turbocompressor engrenado integralmente que compreende uma pluralidade de estágios de compressor (109a, 109b, 109c, 109d, 229a, 229b, 229c) em que cada um é dotado de um conjunto independente de palhetas-guias de entrada móveis (110a, 110b, 110c, 110d, 228a, 228b, 228c) para regular, de maneira autônoma, fluxos que entram nos estágios de compressor (109a, 109b, 109c, 109d, 229a, 229b, 229c).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a processos e a sistemas para liquefazer gás natural.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] O gás natural vem se tornando uma fonte de energia cada vez mais importante. A fim de permitir o transporte do gás natural a partir da fonte de suprimento ao local de uso, o volume do gás precisa ser reduzido. A liquefação criogênica se tornou um processo praticado rotineiramente para converter o gás natural em um líquido, o que é mais conveniente, menos dispendioso e mais seguro para o armazenamento e transporte. O transporte por um encanamento ou embarcações de navios de gás natural liquefeito (LNG) é possibilitado em pressão ambiente, mantendo-se o gás liquefeito e frio em uma temperatura inferior à temperatura de liquefação em pressão ambiente.

[003] A fim de armazenar e transportar o gás natural no estado líquido, o gás natural é resfriado, preferencialmente, em cerca de -150 a -170 °C, em que o gás possui uma pressão do vapor quase atmosférica.

[004] Há diversos processos e sistemas no estado da técnica para a liquefação de gás natural, que fornecem a passagem sequencial do gás natural em uma pressão elevada através de pluralidade de estágios de resfriamento mediante os quais o gás é resfriado em temperaturas sucessivamente inferiores em ciclos de refrigeração sequenciais até que a temperatura de liquefação seja alcançada.

[005] Antes de passar o gás natural através dos estágios de resfriamento, o gás natural é pré-tratado para remover quaisquer impurezas que podem interferir no processamento, danificar o maquinário ou que são indesejáveis no produto final. As impurezas incluem gases ácidos, compostos de enxofre, dióxido de carbono, mercaptanas, água e mercúrio. O gás pré- tratado do qual as impurezas foram removidas é, em seguida, resfriado por correntes de refrigerante para separar os hidrocarbonetos mais pesados. O gás restante consiste principalmente em metano e, normalmente, contém menos que 0,1% em mol de hidrocarbonetos com maior peso molecular, tais como, propano ou hidrocarbonetos mais pesados. O gás natural então limpo e purificado é resfriado até a temperatura final em uma seção criogênica. O LNG resultante pode ser armazenado e transportado em uma pressão quase atmosférica.

[006] A liquefação criogênica é realizada, normalmente, por meio de um processo com múltiplos ciclos, isto é, um processo que usa diferentes ciclos de refrigeração. Dependendo do tipo de processo, cada ciclo pode ser um fluido de refrigeração diferente, se não o mesmo fluido de refrigeração pode ser usado em dois ou mais ciclos.

[007] A Figura1 mostra esquematicamente um diagrama de um sistema de liquefação de gás natural criogênico com o uso do então chamado processo APCI. Esse processo conhecido usa dois ciclos de refrigeração. Um primeiro ciclo usa propano como um fluido de refrigeração e um segundo ciclo usa um refrigerante misturado, feito, normalmente, de nitrogênio, metano, etano e propano. O sistema, identificado como 1, como um todo, compreende um primeiro ciclo 2 que compreende uma linha formada por uma turbina a gás 3, que aciona um trem de compressor. O trem de compressor compreende um primeiro compressor 5 e um segundo compressor 7 em série para comprimir o refrigerante misturado. Um resfriador de estágio intermediário (inter-resfriador) 9 resfria o refrigerante misturado entre pelo primeiro compressor 5 para reduzir a temperatura e o volume do mesmo antes de entrar no segundo compressor 7. O refrigerante misturado comprimido entregue pelo segundo compressor 7 é condensado contra ar ou água em um trocador de calor 11. O refrigerante misturado é resfriado adicionalmente e liquefeito parcialmente pelo ciclo de propano 12, conforme revelado abaixo no presente documento.

[008] O propano é processado em um segundo ciclo ou em um ciclo de pré-resfriamento. O segundo ciclo compreende uma linha que inclui uma turbina a gás 13, que aciona um compressor com múltiplos de estágios 15. O propano comprimido entregue pelo compressor 15 é condensado em um condensador 17 contra água ou ar. O propano condensado é usado para pré- resfriar o gás natural para -40 °C e para resfriar e liquefazer parcialmente o refrigerante misturado. O pré-resfriamento de gás natural e a liquefação de refrigerante misturado parcial é realizada em um processo de múltiplas pressões, no exemplo mostrado, 4 níveis de pressão.

[009] A corrente de propano condensado do condensador 17 é entregue a partir de um primeiro conjunto de quatro trocadores de calor dispostos em série para resfriar e liquefazer parcialmente o refrigerante misturado e para um segundo conjunto de quatro trocadores de calor de pré- resfriamento disposto em série para resfriar o gás natural. Uma primeira porção da corrente de propano comprimido a partir do condensador 17 é entregue através do tubo 19 para o primeiro conjunto de trocadores de calor e é expandido sequencialmente os expansores dispostos em série 21, 23, 25 e 27 para quatro diferentes níveis de pressão decrescentes gradualmente. A jusante de cada expansor 21, 23 e 25, uma porção do fluxo de propano expandido é desviada a um trocador de calor respectivo 29, 31, 33. O propano que flui através do último expansor 27 é entregue a um trocador de calor 35.

[010] O refrigerante misturado comprimido entregue a partir do trocador de calor 11 flui em um tubo 37 em direção a um trocador de calor criogênico principal 38. O tubo 37 passa sequencialmente através dos trocadores de calor 29, 31, 33 e 35, de modo que o refrigerante misturado seja resfriado gradualmente e liquefeito parcialmente contra o propano expandido.

[011] Uma segunda fração do fluxo de propano condensado a partir condensador 17 é entregue a um segundo tubo 39 e expandido sequencialmente em quatro expansores dispostos em série 41, 43, 45 e 47. Uma parte do propano expandido em cada expansor 41, 43 e 45 assim como o propano que flui a partir do último expansor 47 é desviada em direção a um trocador de calor de pré-resfriamento correspondente 49, 51, 53 e 55,respectivamente. Uma linha de gás natural principal 61 flui sequencialmente através dos ditos trocadores de calor de pré-resfriamento 49, 51, 53 e 55, de modo que o gás natural seja pré-resfriado antes de entrar no trocador de calor criogênico principal 38. O propano aquecido que sai dos trocadores de calor de pré-resfriamento 49, 51, 53 e 55 é coletado com o propano que sai dos trocadores de calor 29, 31, 33 e 35 e é alimentado novamente ao compressor 15, que recupera as quatro correntes laterais de propano evaporadas e comprime o vapor a, por exemplo, 1,5 a 2,5 MPa (15 a 25 bar) para ser condensado novamente no condensador 17.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[012] A presente invenção no presente documento no presente documento se refere a um sistema aprimorado de liquefação de gás natural que compreende pelo menos um circuito ou cadeia de pré-resfriamento em que é feito com que um primeiro refrigerante circule e pelo menos uma cadeia de resfriamento ou de liquefação, em que é feito com que um segundo refrigerante circule. É feito com um gás natural no estado gasoso flua através de uma disposição de trocadores de calor da cadeia de pré-resfriamento e, subsequentemente, em uma disposição de trocadores de calor da cadeia de resfriamento ou de liquefação. O gás natural é pré-resfriado, resfriado e por fim liquefeito trocando-se calor com o primeiro refrigerante e pelo menos com o segundo refrigerante. Terceiros circuitos ou alças de liquefação e/ou de resfriamento adicionais, ou mais, pode ser disposto em uma disposição em cascata ou em sequência para esfriar gradualmente e por fim liquefazer o gás natural. A alças contêm dispositivos de compressor respectivos para processar os refrigerantes respectivos, assim como, pelo menos um condensador e um ou mais elementos de expansão, por exemplo, turboexpansores e/ou válvulas de redução de fluxo. Pelo menos a cadeia de pré-resfriamento compreende um turbocompressor engrenado integralmente para processar o primeiro refrigerante. O primeiro refrigerante pode ser divido em duas ou mais correntes laterais, usadas para tocar calor em valores de pressão decrescentes gradualmente, contra o gás natural e/ou o refrigerante que circula na cadeia de resfriamento subsequente ou de liquefação.

[013] De acordo com algumas realizações, um sistema de liquefação de gás natural é fornecido, que compreende: pelo menos uma cadeia de pré-resfriamento, através da qual um primeiro refrigerante é adaptado para circular, sendo que a cadeia de pré- resfriamento compreende: pelo menos um compressor para pressurizar o primeiro refrigerante; pelo menos uma máquina motriz para acionar o dito compressor; pelo menos um condensador para remover calor a partir do primeiro refrigerante; pelo menos um primeiro elemento de expansão para expandir o primeiro refrigerante; pelo menos um primeiro trocador de calor para transferir calor do gás natural ao primeiro refrigerante; e pelo menos uma cadeia de resfriamento, a jusante da dita cadeia de pré-resfriamento, através da qual um segundo refrigerante circula, sendo que o gás natural é adaptado para ser resfriado sequencialmente na cadeia de pré-resfriamento e na cadeia de resfriamento; em que o dito compressor é um turbocompressor engrenado integralmente que compreende uma pluralidade de estágios de compressor, em que cada um é dotado de um conjunto independente de palhetas-guias de entrada móveis para regular de maneira autônoma os fluxos que entram nos estágios de compressor.

[014] De acordo com algumas realizações, podem ser fornecidos os estágios de compressor adicionais que não são dotados de palhetas-guias de entrada móveis. Quando uma pluralidade de estágios de compressor é disposta em série, um único conjunto de palhetas de entrada móveis é suficiente, visto que os estágios a jusante são regulados pelo conjunto de palhetas de entrada móveis do estágio mais a montante. Os estágios de compressor dispostos em série podem ser equipados com um conjunto de palhetas de entrada móveis respectivo quando a uma primeira corrente de refrigerante é dividida em duas ou mais correntes laterais e, sucessivamente, reunidas em uma posição intermediária entre dois estágios de compressor subsequentes.

[015] De acordo com outra realização, é fornecido um método para liquefazer gás natural em que um fluxo de gás natural é resfriado e liquefeito por troca de calor com pelo menos um primeiro refrigerante que circula em uma cadeia de pré-resfriamento e um segundo refrigerante que circula em uma cadeia de resfriamento e/ou de liquefação. O primeiro refrigerante é divido em uma pluralidade de correntes laterais em valores de pressão decrescentes gradualmente. As correntes laterais trocam calor com o gás natural fluxo e/ou com o segundo refrigerante. As correntes laterais são retornadas em estágios de compressor respectivos de um turbocompressor engrenado integralmente.

[016] De acordo com uma realização, é fornecido um método que compreende:fornecer uma cadeia de pré-resfriamento que compreende: um turbocompressor engrenado integralmente que tem uma pluralidade de estágios de compressor, pelo menos um condensador, pelo menos um elemento de expansão, e pelo menos um trocador de calor; acionar o dito turbocompressor engrenado integralmente com uma máquina motriz; circular um primeiro refrigerante através do turbocompressor engrenado integralmente; condensar o primeiro refrigerante entregue pelo turbocompressor engrenado integralmente no condensador; dividir o primeiro refrigerante em uma pluralidade de fluxos parciais; expandir o primeiro refrigerante condensado no elemento de expansão; circular o refrigerante expandido através do trocador de calor para remover calor do gás natural, a fim de pré-resfriar o gás natural; controlar independentemente as palhetas-guias de entrada móveis para regular os fluxos parciais no lado de sucção dos estágios de compressor; fornecer pelo menos uma cadeia de resfriamento; circular um segundo refrigerante na dita pelo menos uma cadeia de resfriamento; remover calor do gás natural pré-resfriado por troca de calor com o segundo refrigerante.

[017] As funções e realizações são reveladas no presente documento abaixo e são apresentadas adicionalmente nas reivindicações anexas, que forma uma parte integrante da presente descrição A descrição resumida acima apresenta funções das várias realizações da presente invenção de modo que a descrição detalhada a seguir possa ser mais bem entendida e de modo que as presentes contribuições ao estado da técnica possam ser mais bem observadas Evidentemente, há outras funções da invenção que são descritas doravante e serão apresentadas nas reivindicações anexas. Com relação a isso, antes de explicar diversas realizações da invenção detalhadamente, fica entendido que as várias realizações da invenção não se limitam, em sua aplicação, aos detalhes das construções e às disposições dos componentes apresentados na descrição a seguir ou ilustrados nos desenhos. A invenção é possível de outras realizações e de serem praticadas e realizadas de várias maneiras. Além disso, deve-se entender que a fraseologia e a terminologia empregada no presente documento são para propósitos de descrição e não devem ser consideradas como limitadoras limitativas.

[018] As taxas de fluxo do primeiro refrigerante elaborada pelos presentes sistema e método são controláveis em atuação não apenas em relação à velocidade rotacional de estágios de compressor. Dessa maneira, um circuito de LNG mais eficiente e confiável é fornecido.

[019] Por exemplo, os técnicos no assunto irão observar que a concepção, na qual a invenção se baseia, pode ser prontamente utilizada como uma base para projetar outras estruturas, métodos, e/ou sistemas para realizar os diversos propósitos da presente invenção. Portanto, é importante que as reivindicações sejam consideradas como inclusivas de tais construções equivalentes desde que as mesmas não se afastem do escopo da presente invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[020] Uma observação mais completa das realizações da invenção e muitas dentre as vantagens presentes da mesma serão obtidas prontamente à medida que sejam mais bem entendidas por referência à descrição detalhada a seguir quando consideradas em conexão aos desenhos anexos, em que:- a Figura1 ilustra um sistema para liquefazer gás natural de acordo com o estado da técnica;- a Figura 2 ilustra uma esquemática de uma primeira realização de um sistema para a produção de LNG, de acordo com a presente invenção;- a Figura 2A ilustra uma realização de um compressor engrenado integralmente usado na disposição da Figura 2;- a Figura 3 ilustra uma esquemática de um sistema para a produção de LNG de acordo com apresente invenção, em uma segunda realização; e- a Figura 4 ilustra uma seção de dois estágios de compressor de um turbocompressor engrenado integralmente para uso em um sistema de LNG, de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[021] A descrição detalhada a seguir das realizações se refereaos desenhos anexos. Os mesmos numerais de referência em desenhos diferentes identificam os mesmos elementos ou elementos semelhantes. Adicionalmente, os desenhos não são necessariamente desenhados em escala. Além disso, a descrição detalhada a seguir não limita a invenção. Em vez disso, o escopo da invenção é definido pelas reivindicações anexas.

[022] A referência ao longo deste relatório descritivo a "uma (1) realização" ou "uma realização" ou “algumas realizações” significa que a função, estrutura ou característica particular descrita em conexão a uma realização está incluída em pelo menos uma (1) realização da presente invenção. Desse modo, a aparição do sintagma "em uma (1) realização" ou "em uma realização" ou "em algumas realizações" em vários parágrafos ao longo do presente relatório descritivo não necessariamente se refere à(s) mesma(s) realização(ões). Além disso, as funções, estruturas ou características particulares podem ser combinadas de qualquer maneira adequada em uma ou mais realizações.

[023] A Figura 2 mostra esquematicamente um diagrama de um sistema de liquefação de gás natural criogênico com base no processo APCI que incorpora a presente invenção no presente documento. O processo usa dois ciclos ou alças de refrigeração, em que um primeiro refrigerante e um segundo refrigerante, respectivamente, são processados. A primeira cadeia é uma cadeia de pré-resfriamento em que o gás natural, assim como o segundo refrigerante, que circula em uma segunda cadeia, é resfriado mediante a troca de calor com o primeiro refrigerante. Doravante, a primeira cadeia será denominada de cadeia ou ciclo de pré-resfriamento e a segunda cadeia será denominada de cadeia ou ciclo de resfriamento ou de liquefação.

[024] Em algumas realizações, o primeiro refrigerante que circula na cadeia de pré-resfriamento pode incluir ou consistir em propano. O primeiro refrigerante pode ter um peso molecular médio de pelo menos 35, por exemplo, entre 35 e 41. Em algumas realizações, o segundo refrigerante que circula na segunda cadeia pode incluir um refrigerante misturado, por exemplo, que compreende nitrogênio, metano, etano e propano.

[025] Mais especificamente, na realização da Figura 2, o sistema é identificado como 101, como um todo, a primeira cadeia ou cadeia de pré- resfriamento é identificada como 103 e a segunda cadeia ou ciclo de liquefação é identificada 105. O gás natural é entregue ao sistema 101 ao longo de um tubo 107 e é resfriado sequencialmente e, por fim, liquefeito fluindo-se através de uma pluralidade de trocadores de calor dispostos em série da cadeia de pré- resfriamento 103 e da cadeia de resfriamento 105, respectivamente.

[026] A cadeia de pré-resfriamento 103 compreende um turbocompressor engrenado integralmente com múltiplos estágios 109. O turbocompressor engrenado integralmente pode ser configurado conforme mostrado mais detalhadamente na Figura 4 e será descrito mais detalhadamente posteriormente, em que a referência é feita à dita Figura.

[027] Pelo menos um, alguns ou, preferencialmente, todos os estágios do turbocompressor engrenado integralmente são compreendidos de palhetas-guias de entrada móveis, para ajustar condições operativas do(s) dito(s) estágio(s) de acordo com as reais necessidades operativas do sistema 101. Cada conjunto de palhetas-guias de entrada móveis pode ser ajustado independentemente do outro, por exemplo, a fim de considerar as taxas de fluxo que diferem de um estágio para o outro.

[028] Em algumas realizações, o turbocompressor engrenado integralmente compreende vários estágios compreendidos entre dois e oito. Por exemplo, o turbocompressor engrenado integralmente pode compreender a partir de três a seis estágios. Conforme será descrito mais detalhadamente posteriormente, um ou mais refrigerados intermediários pode ser fornecido entre um ou mais pares de estágios dispostos sequencialmente do turbocompressor engrenado integralmente. Ademais, em algumas realizações.

[029] Em algumas realizações, o turbocompressor engrenado integralmente com múltiplos estágios 109 pode ser acionado por uma máquina motriz, que pode incluir um motor de combustão interna, tal como, uma turbina a gás, por exemplo, uma turbina a gás aeroderivada. Em realizações vantajosas, o turbocompressor engrenado integralmente 109 é acionado por um motor elétrico 111.

[030] Na Figura 2, é mostrada uma realização em que o turbocompressor engrenado integralmente 109 é compreendido de quatro estágios, identificados como 109A, 109B, 109C, 109D, respectivamente, dispostos em sequência, sendo que o estágio 109D é o estágio com pressão mais baixa, e o estágio 109A é o estágio com pressão mais alta.

[031] Um fluxo de primeiro refrigerante comprimido é entregue pelo turbocompressor engrenado integralmente 109 a um condensador 115. O fluxo de primeiro refrigerante entregue através do condensador 115 é resfriado, por exemplo, com água ou ar e condensado.

[032] Em algumas realizações, o primeiro refrigerante condensado é circulado na cadeia de pré-resfriamento 103 para pré-resfriar o gás natural e para resfriar e, opcionalmente, liquefazer parcialmente o segundo refrigerante que circula na cadeia de resfriamento 105.

[033] Em algumas realizações, o processo é divido em quatro níveis de pressão. O número de níveis de pressão pode corresponder ao número de estágios do turbocompressor engrenado integralmente 109. Em realizações preferenciais, o fluxo de primeiro refrigerante entre através do condensador 115 é divido em vários fluxos parciais que são, em seguida, expandidos sequencialmente em vários níveis de pressão que reduzem progressivamente. Cada fluxo de refrigerante parcial circula em um subciclo e é retornado como um fluxo lateral ao turbocompressor engrenado integralmente na entrada de um estágio correspondente dentre a pluralidade de estágios de compressor.

[034] Uma linha de entrega 117 entrega uma primeira parte do primeiro fluxo de refrigerante condensado a uma pluralidade de primeiros elementos de expansão dispostos em série 119A a 119D. Uma segunda linha de entrega 118 ramificada da linha de entrega 117 entrega uma segunda parte do primeiro fluxo de refrigerante condensado a uma pluralidade de segundos elementos de expansão dispostos em série 121A a 121D.

[035] A primeira parte do primeiro refrigerante condensado a partir do condensador 115 é expandido sequencialmente nos quatro elementos de expansão 119A a 119B em quatro diferentes níveis de pressão decrescentes gradualmente. A jusante de cada elemento de expansão 119A a 119C a porção do fluxo do primeiro refrigerante parcialmente expandido é desviada a um trocador respectivo dentro os primeiros trocadores de calor de pré-resfriamento 123A a 123C. É feito com a parte restante do primeiro refrigerante parcialmente expandido flua através do próximo elemento de expansão 119A a 119C e assim por diante. O primeiro refrigerante residual que flui através do elemento mais a jusante (119D) dentre os primeiros elementos de expansão 119A a 119D é entregue a um trocador de calor de pré- resfriamento mais a jusante 123D.

[036] Em cada um dentre os ditos primeiros trocadores de calor 123A a 123D, o primeiro refrigerante troca calor com o gás natural que flui no tubo 107, desse modo, pré-resfriando e, opcionalmente, liquefazendo parcialmente o gás natural.

[037] Uma parte do primeiro refrigerante expandido em cada um dentre os segundos elementos de expansão 121A, 121B, 121C é desviada em direção a um trocador correspondente dentre uma pluralidade de segundos trocadores de calor 125A a 125D. A parte de fluxo de refrigerante entregue por cada um dentre os ditos segundos elementos de expansão 121A a 121C, e que não é induzida a fluir através do trocador de calor respectivo 125A a 125C, é entregue através do elemento de expansão subsequente. O trocador mais a jusante (125D) dentre os ditos segundos trocadores de calor recebe toda a fração residual do primeiro refrigerante que se expande no elemento mais a jusante (121D) dentre os ditos segundos elementos de expansão 121A a 121D. Em cada um dentre os ditos segundos trocadores de calor 125A a 125D, o primeiro refrigerante troca calor com o segundo refrigerante que circula na cadeia de resfriamento ou de liquefação 105 de modo que, no lado de entrega do trocador de calor 125D, o segundo refrigerante seja resfriado e liquefeito pelo menos parcialmente.

[038] O primeiro refrigerante aquecido que sai dos primeiros trocadores de calor de pré-resfriamento 123A a 123D é coletado com o primeiro refrigerante aquecido que sai dos segundos trocadores de calor 125A a 125D e é alimentado novamente ao turbocompressor engrenado integralmente 109.

[039] Em algumas realizações, o primeiro refrigerante aquecido que sai de cada segundo trocador de calor 125A a 125D está situado próximo à mesma pressão do primeiro refrigerante aquecido que sai do primeiro trocador de calor correspondente 123A a 123D. O refrigerante coletado em níveis de pressão correspondentes é entregue na entrada de estágios correspondentes do turbocompressor engrenado integralmente 109. Uma pluralidade de correntes laterais de refrigerante é, desse modo, retornada em pressões gradualmente decrescentes na entrada dos estágios dispostos em série do turbocompressor engrenado integralmente 109.

[040] Na Figura 2, números de referência 130A a 130D indicam linhas de retorno, através das quais as correntes laterais de fluido refrigerante expandido e exaurido entregues a partir dos trocadores de calor 123A a 123D e 125A a 125D são retornados aos estágios correspondentes 109A a 109D do turbocompressor engrenado integralmente.

[041] Em algumas realizações, a cadeia de resfriamento ou de liquefação 105 compreende a um trem de compressor. Em algumas realizações, o trem de compressor pode ser compreendido de um primeiro compressor 131 e de um segundo compressor 133 dispostos em série. Em outras realizações, um único compressor pode ser fornecido. Cada compressor pode ser um compressor com múltiplos de estágios, por exemplo, um compressor centrífugo com múltiplos estágios.

[042] Em algumas realizações, o(s) compressor(es) da cadeia de resfriamento 105 são acionados por uma máquina motriz, que pode incluir um motor de combustão interna. A máquina motriz pode ser uma turbina a gás 135, por exemplo, uma turbina a gás aeroderivada.

[043] Um resfriador de estágio intermediário (inter-resfriador) 137 pode estar disposto entre o primeiro compressor 131 e o segundo compressor 133, a fim de reduzir a temperatura e o volume do segundo refrigeranteentregue pelo primeiro compressor 131 antes de entrar no segundocompressor 133. O segundo refrigerante comprimido entregue pelo segundo compressor 133 é condensado em um condensador 139. O condensador 139 pode ser um condensador a ar ou condensador à água, em que o segundo refrigerante é condensado trocando-se o calor com ar ou água. O segundo refrigerante condensado é entregue subsequentemente por uma linha de entrega 141 através dos segundos trocadores de calor dispostos sequencialmente 125A a 125D, em que o segundo refrigerante é resfriado e possivelmente liquefeito trocando-se calor com o primeiro refrigerante que circula na cadeia de pré-resfriamento 103, conforme descrito acima.

[044] O segundo refrigerante resfriado e, opcionalmente, liquefeito parcialmente entregue a partir dos trocadores de calor 125A a 125D flui através de um tubo 143 em direção a um trocador de calor criogênico principal 145, em que o segundo refrigerante remove mais calor do gás natural pré-resfriado e, opcionalmente, liquefeito parcialmente, concluindo a liquefação processo. O gás natural liquefeito completamente sai do sistema em 149, e o segundo refrigerante aquecido é retornado através de uma linha 151 ao(s) compressor(es) ou ao trem de compressor 131, 133.

[045] Na Figura 2, o turbocompressor engrenado integralmente 109 é representado apenas esquematicamente. Os componentes principais de um turbocompressor engrenado integralmente 109 são ilustrados mais detalhadamente na Figura 2A. A Figura 4 ilustra mais detalhadamente uma seção axial de dois estágios de compressor sustentados em eixo giratório comum do turbocompressor engrenado integralmente 109. Mais especificamente, a Figura 4 ilustra a título de exemplo, os primeiro e segundo estágios 109D, 109C.

[046] Preferencialmente, cada estágio de compressor 109A a 109D é dotado de palhetas-guias de entrada móveis, mostradas esquematicamente em 110A a 110D para os quatro estágios 109A a 109D. Em outras realizações, as palhetas-guias de entrada móveis são fornecidas na entrada de apenas alguns ou de nenhum dos estágios de compressor. Conforme pode ser observado a partir da Figura 4, as palhetas-guias de entrada podem ser dispostas na entrada axial do estágio de compressor. Cada conjunto de palhetas-guias de entrada móveis pode ser controlado independentemente dos outros conjuntos para regular de maneira autônoma os fluxos que entram nos estágios de compressor. Um inter-resfriador pode ser fornecido entre dois estágios de compressor dispostos sequencialmente 109A a 109D. Conforme mostrado na Figura 2A, um primeiro inter-resfriador 153 pode ser disposto entre o lado de entrega do primeiro estágio de compressor 109D e o lado de sucção do segundo estágio de compressor 109C. Um segundo inter-resfriador 155 pode ser disposto entre o lado de entrega do segundo estágio de compressor 109C e o lado de sucção do terceiro estágio de compressor 109B. Um terceiro inter-resfriador 157 pode ser disposto entre o lado de entrega do terceiro estágio de compressor 109B e o lado de sucção do quarto estágio de compressor 109A.

[047] Cada estágio de compressor 109A a 109D compreende pelo menos um impulsor sustentando em um eixo giratório. A Figura 4 mostra dois impulsores 112D, 112C dos dois estágios de compressor mais a montante 109D, 109C, respectivamente. Cada impulsor pode ser um impulsor radial, com uma entrada axial e uma saída radial. O fluido processado através do impulsor é coletado em uma voluta respectiva, tais como, as volutas 114D, 114C dos estágios de compressor 109D, 109C.

[048] Os impulsores podem ser emparelhados, sendo que cada par de impulsores são sustentados por um eixo giratório comum. Na realização da Figura 2A, dois eixos giratórios 159, 161 são fornecidos. Os impulsores dos primeiro e segundo estágios de compressor 109D, 109C são montados para rotação no primeiro eixo giratório 159 e os impulsores dos terceiro e quarto estágios de compressor 109B, 109A são montados para rotação no segundo eixo giratório 161. Vários eixos giratórios e estágios de compressor respectivos e impulsores diferentes podem ser fornecidos. Em algumas realizações um número ímpar de estágios pode ser fornecido, nesse caso, um dentre os eixos giratórios pode sustentar um único impulsor em vez de impulsores emparelhados.

[049] Cada eixo giratório 159, 161 compreende um pinhão 159A, 161A chaveado no mesmo. Os pinhões 159A, 161A se entrelaçam com uma roda ou coroa dentada central 163 que é acionada em rotação pelo motor elétrico 111 através de um eixo propulsor 165. Os dois eixos giratórios 159A, 161A e os respectivos impulsores montados nos mesmos, portanto, podem girar em diferentes velocidades giratórias.

[050] A estrutura do turbocompressor engrenado integralmente 109 é adequada particularmente para processar as diferentes correntes laterais do primeiro refrigerante que circula na cadeia de pré-resfriamento 103. A posição de cada conjunto de palhetas-guias de entrada móveis 110A a 110D na entrada dos estágios de compressor pode ser adaptada às condições de fluxo de cada corrente lateral, isto é, cada corrente de refrigerante entregue ao lado de sucção respectivo dos estágios de compressor, de modo que as condições operativas dos estágios de compressor possam ser adaptadas às condições de temperatura e às taxas de fluxo através dos diferentes trocadores de calor 123A a 123D, 125A a 125D. A eficiência e operabilidade docompressor podem, desse modo, maximizadas. Um ou mais refrigeradores intermediários, tais como, refrigeradores intermediários 153, 155, 157integrados facilmente na estrutura do turbocompressor engrenado integralmente 109 aumentam adicionalmente a eficiência do compressor e, desse modo, de todo o sistema de LNG.

[051] Uma realização adicional da presente invenção no presente documento é ilustrada na Figura 3 e será descrito a seguir O sistema de LNG 200 da Figura 3 compreende três alças ou ciclos fechados, identificados como 201, 203 e 205 respectivamente. Três refrigerantes diferentes são processados nas três alças. Um primeiro refrigerante processado na cadeia 201 pode ser propano. A primeira cadeia 201 será denominada de cadeia de pré- resfriamento a seguir. Um segundo refrigerante processado na cadeia 203 pode ser etileno e um terceiro refrigerante que circula na cadeia 205 pode ser metano. Uma linha de gás natural 207 flui através de três trocadores de calor dispostos sequencialmente 209, 211 e 213 das três alças 201, 203, 205. O gás natural entra no primeiro trocador de calor 209 no estado gasoso e sai do último trocador de calor 213 no estado líquido.

[052] O sistema da Figura 3 é representado de maneira simplificada. A primeira cadeia ou ciclo de pré-resfriamento 201 compreende um turbocompressor engrenado integralmente 229 que inclui uma pluralidade de estágios de compressor. Em algumas realizações, os três estágios de compressor 229A a 229C pode ser fornecido, conforme mostrando a título de exemplo, na representação esquemática da Figura 3. Em outras realizações vários estágios de compressor diferentes podem ser fornecidos. Em geral, o número de estágios de compressor pode depender do número de correntes laterais fornecidas na cadeia de pré-resfriamento 201, de maneira semelhante ao que foi revelado em referência às Figuras 2 e 2A.

[053] As palhetas-guias de entrada 228C, 228B, 228A podem ser fornecidas na entrada de alguns estágios de compressor, e preferencialmente de cada um dentre os mesmos. Os refrigeradores intermediários podem ser dispostos entre pares de estágios de compressor dispostos sequencialmente, por exemplo, um primeiro inter-resfriador 230 pode ser disposto entre o lado de entrega do primeiro estágio de compressor 229C e o lado de sucção do segundo estágio de compressor 229B. Um inter-resfriador adicional 231 pode ser disposto entre o lado de entrega do estágio de compressor 229B e o lado de sucção do estágio de compressor 229A.

[054] O lado de entrega do último estágio de compressor 229A, isto é, o lado mais a jusante na direção de fluxo de pressão crescente, é conectado a um condensador 233. O primeiro refrigerante que circula através do turbocompressor engrenado integralmente 229 e condensado no condensador 233 e entregue através de uma linha 235 ao primeiro trocador de calor 209. O fluxo de refrigerante comprimido e condensado pode ser expandido através de um ou mais elementos de expansão, em um dentre os mesmos é mesmo em 237. De maneira semelhante à Figura 2, a corrente de refrigerante principal que flui na linha de entrega 235 pode ser dividida em correntes laterais em pressões e temperaturas gradualmente decrescentes. O trocador de calor 209 pode ser compreendido de uma seção de pluralidade de trocador de calor dispostas em série e através das quais é feito com que uma fração do refrigerante flua sob pressões gradualmente decrescentes, de maneira um tanto semelhante ao que foi descrito em referência às Figuras 2 e 2A. Uma pluralidade de correntes laterais são, então, formadas, sendo que cada um é retornada em um estágio respectivo dentre os estágios de compressor 229A, 229B, 229C.

[055] Portanto, cada estágio de compressor processa uma taxa de fluxo de refrigerante diferentes em pressões variáveis e gradualmente crescentes a partir do estágio de compressor mais a montante 229C através do estágio de compressor mais a jusante 229A.

[056] O turbocompressor engrenado integralmente 229 pode ser acionado por uma máquina motriz. Em algumas realizações, a máquina motriz pode ser um motor elétrico, não mostrado, semelhante ao motor 111 descrito em referência à Figura 2. Em outras realizações, a máquina motriz pode compreender uma turbina a gás, por exemplo, uma turbina a gás aeroderivada.

[057] A segunda cadeia 203 compreende uma disposição de compressor 241. A disposição de compressor 241 pode compreender um único compressor ou uma pluralidade de compressores dispostos sequencialmente. Um ou mais dentre os compressores da disposição de compressor 241 pode ser um compressor com múltiplos de estágios, por exemplo, um compressor centrífugo com múltiplos estágios. A disposição de compressor 241 pode ser acionada por uma segunda máquina motriz 243. Em algumas realizações, a segunda máquina motriz 243 pode compreender uma turbina a gás, por exemplo, uma turbina a gás aeroderivada. Em outras realizações, a máquina motriz pode compreender um motor elétrico. As combinações de diferentes motores ou mecanismos motores podem ser contempladas também.

[058] A segunda cadeia 203 compreende um condensador 245 através do qual o segundo refrigerante comprimido entregue pela disposição de compressor 241 é condensado. A linha de entrega 247 entre o segundo refrigerante condensado e comprimido através do primeiro trocador de calor 209 e através do segundo trocador 211. No primeiro trocador de calor 209, o segundo refrigerante condensado é resfriado trocando-se calor com o primeiro refrigerante que circula na primeira cadeia 201. No segundo trocador de calor 211, o segundo refrigerante é expandido em um ou mais elementos de expansão dispostos sequencialmente, em um dentre os mesmos é mostrado em 249. De maneira conhecido por si só, as ditas correntes do segundo refrigerante em pressões diferentes e que reduzem gradualmente põe ser, então, geradas, sendo que as ditas correntes laterais são retornadas através das linhas de retorno 251, 253, 255 em pressões decrescentes ao segundo disposição de compressor 241. Em algumas realizações, cada corrente lateral é injetada na entrada de um compressor respectivo de uma pluralidade de compressores dispostos em serie que formam a disposição de compressor 241. As palhetas-guias de entrada móveis podem ser fornecidas na entrada de cada compressor. No segundo trocador de calor 211, o segundo refrigerante resfria e/ou liquefaz parcialmente o gás natural que flui através da linha de gás 207.

[059] A terceira cadeia 205 compreende uma disposição de compressor adicional 261. A disposição de compressor 261 pode ser compreendida de um único compressor ou de uma pluralidade de compressores dispostos sequencialmente. O(s) compressor(es) da disposição de compressor 261 pode(m) ser compressores centrífugos, por exemplo, um compressor centrífugo com múltiplos estágios. Uma máquina motriz adicional 263 é fornecida para acionar a disposição de compressor 261 em rotação. Em algumas realizações, a máquina motriz 263 pode compreender uma turbina a gás, por exemplo, uma turbina a gás aeroderivada. Em outras realizações, a máquina motriz 263 pode compreender um motor elétrico. As combinações de diferentes motores e mecanismos motores podem ser fornecidas também.

[060] O terceiro refrigerante comprimido entregue pela disposição de compressor 261 é condensado em um condensador 265 e entregue no estado líquido através de uma linha de entrega 267 através do primeiro, do segundo e do terceiro trocadores de calor 209, 211, 213. Nos primeiro e segundos trocadores de calor 209, 211, o terceiro refrigerante flui no estado líquido e é resfriado trocando-se calor com o primeiro refrigerante e com o segundo refrigerante, respectivamente. Na última seção da cadeia, o terceiro refrigerante é expandido em um ou mais elementos de expansão dispostos sequencialmente 269. O terceiro refrigerante vaporizado troca calor com o gás natural no terceiro trocador de calor 213, até que o gás natural seja liquefeito quando entregue do terceiro trocador de calor 213. Em algumas realizações, o terceiro refrigerante pode subdivido em correntes laterais em pressões que reduzem gradualmente e cada corrente lateral é retornada à disposição de compressor 261 através da linha de retorno respectiva 271, 273, 275. Nesse caso também, as correntes laterais podem ser injetadas na entrada de compressores dispostos sequencialmente formando a parte da disposição de compressor, sendo que cada compressor é possivelmente dotado de palhetas- guias de entrada móveis.

[061] O processo de LNG descrito até então e ilustrado e ilustrado na Figura 3 é conhecido como um processo em cascata. Conforme verificado acima, diferentemente de processos e sistemas em cascata conhecidos, na presente realização pelo menos a primeira cadeia de pré- resfriamento 201 compreende um turbocompressor engrenado integralmente com múltiplos estágios.

[062] O processo do primeiro refrigerante na cadeia de pré- resfriamento através do turbocompressor engrenado integralmente tem diversas vantagens, conforme já descrito em referência à realização da Figura 2, 2A. O turbocompressor engrenado integralmente 229 da realização da Figura 3 pode semelhante conceitualmente ao turbocompressor engrenado integralmente descrito em relação à realização das Figuras 2, 2A e mostrado mais detalhadamente na Figura 4. Meramente a título de exemplo, o número de estágios de compressor do turbocompressor engrenado integralmente 229 mostrado na Figura 3 é diferente do número de estágios da realização das Figuras 2, 2A, isso indica que o número de estágios do turbocompressor engrenado integralmente pode variar com base nas considerações de projeto, por exemplo, dependendo do número de correntes laterais no qual a corrente principal do primeiro refrigerante é dividida a jusante do condensador.

[063] Em algumas realizações, o turbocompressor engrenado integralmente pode ser acionado em uma potência situada em uma faixa a partir de cerca de 12 MW a cerca de 40 MW. Em algumas realizações, o turbocompressor engrenado integralmente pode ser uma potência nominal situada em uma faixa entre cerca de 14 MW e 40 MW e, mais especificamente, entre cerca de 25 MW e 30MW.

[064] Em algumas realizações, uma primeira taxa de fluxo de refrigerante situada em uma faixa a partir de cerca de 10.000 m3/h a cerca de 70.000m3/h pode ser processada pelo turbocompressor engrenado integralmente.

[065] Conforme revelado acima, o primeiro refrigerante no sistema de LNG é expandido normalmente e valores de pressão que reduz gradualmente e divido em correntes laterais, sendo que cada corrente é retornada a um estágio respectivo dentre diversos estágios de compressor do turbocompressor engrenado integralmente. In algumas realizações, a pressão de entrega do estágio de compressor mais a jusante, isto é o estágio de compressor na pressão mais alta, está situada em uma faixa de cerca de 4,5 MPa (45 bar absoluto) a cerca de 6,5 MPa (65 bar absoluto) e, em algumas realizações, a dita pressão de entrega pode estar situada na faixa entre cerca de 5,2 MPa (52 bar absoluto) e cerca de 5,6 MPa (56 bar absoluto). Em algumas realizações, uma respectiva pressão de sucção, isto é, a pressão na entrada do estágio de compressor mais a montante, pode estar situada em uma faixa entre cerca de 0,20 e cerca de 0,15 MPa (2,5 e cerca de 15 bar absoluto) e, mais especificamente, por exemplo, entre cerca de 0,3 e cerca de 1,0 MPa (cerca de 3 e cerca de 10 bar absoluto), por exemplo, em torno de 0,3 a 3,5 MPa (3 a 3,5 bar absoluto).

[066] Em outras realizações, a pressão de entrega (pressão de descarga) do último estágio no turbocompressor engrenado integralmente pode estar situada em uma faixa entre cerca de 1,0MPa e 3,0 MPa (10 bar absoluto e 30 bar absoluto) e, em algumas realizações específicas, entre 1,5 e 2,5 MPa (15 e 25 bar absoluto). Em algumas realizações, uma respectiva pressão de sucção, isto é, a pressão na entrada do estágio de compressor mais a montante, pode estar situada em uma faixa entre cerca de 0,1 cerca de 0,25 Pa (1 e cerca de 2,5 bar absoluto) e, mais especificamente, por exemplo, entre cerca de 0,15 e cerca de 0,2 MPa (cerca de 1,5 e cerca de 2 bar absoluto), por exemplo, em torno de 0,16 a 0,19 MPa (1,6 a 1,9 bar absoluto).

[067] O uso de um turbocompressor engrenado integralmente no ciclo de pré-resfriamento resulta em eficiência intensificada do compressor, então, o consumo de potência reduzida e, por fim, em economias consideráveis em custo, quando em comparação, com um compressor com múltiplos de estágios centrífugo com múltiplos estágios.

[068] A fim de observar completamente as vantagens importantes em termos de eficiência aprimorada e consumo de energia reduzida e as economias em custo alcançadas pelas mesmas, o exemplo comparativo a seguir deve ser considerado.

[069] Em um sistema de acordo com a Figura 1, uma configuração padrão que uma um compressor centrífugo de viga, por exemplo, um 3MCL804 fabricado pela GE Oil &gás, Florence, Itália, com uma eficiência de "100%", acionado por uma turbina a gás aeroderivada PGT25+G4, disponível junto à GE Oil &gás, Florence, Itália, acoplada diretamente ao compressor com seguinte condições de operação:- entrada pressão 0,113 MPa (1,13 bar absoluto)fluxo volumétrico de entrada 56.000 m3/h- velocidade de rotação 6.100 rpmo compressor absorve 21.108kW em uma condição de projeto. Uma disposição de acordo com as Figuras 2, 2A, que compreende um turbocompressor engrenado integralmente, por exemplo, um SRL804 fabricado por GE Oil &gás, Florence, Itália acionado por uma turbina a gás equivalente que tem uma eficiência de 102,4% absorve, sob as mesmas condições operativas, 20.493 kW, que envolve a redução de 3% do consumo de potência.

[070] O a economia total em custo com a configuração engrenada integralmente é 5%.

[071] O uso de um compressor engrenado integralmente é ainda mais recomendado, considerando uma configuração em que um motor elétrico é usado, em vez de uma turbina a gás, devido à remoção da caixa de engrenagens. Em uma solução padrão de acordo com o estado da técnica com o uso de um motor elétrico, como um acionador, um motor elétrico com velocidade fixa é conectado de maneira acionada ao compressor através de uma caixa de engrenagem. Em contrapartida, caso um compressor engrenado integralmente seja usado, o compressor pode ser projetado na velocidade ideal sem a caixa de engrenagens adicional. O compressor irá atingir uma eficácia de até 104,1%. Sob as condições de operação mencionadas acima, isso resulta em uma potência absorvida de 20.102kW, o que resulta em uma redução de consumo de potência de 1006 kW. Em termos de custo, uma solução com um compressor engrenado integralmente e um motor elétrico é 14% menos dispendiosa que uma solução padrão com um motor elétrico, uma caixa de engrenagens e um compressor, principalmente devido à remoção da caixa de engrenagens.

[072] Embora as realizações da matéria descrita no presente documento tenham sido mostrada nos desenhos e descritas completamente acima com particularidade e detalhes em conexão a diversas realizações, está evidente aos técnicos no assunto que muitas modificações, mudanças e omissões são possíveis sem se afastar materialmente dos ensinamentos inovadores, dos princípios e dos conceitos apresentados no presente documento, e das vantagens da matéria recitada nas reivindicações anexas. Consequentemente, o escopo adequado das inovações revelado deveria ser determinado apenas com propósitos interpretativos mais amplos das reivindicações anexas, de forma que abranja todas as tais modificações, mudanças e omissões. Além disso, a ordem ou a sequência de quaisquer etapas de processo ou de método pode ser variada ou resequenciada, de acordo com as realizações alternativas.

Claims

1. SISTEMA (101) DE LIQUEFAÇÃO DE GÁS NATURAL, que compreende: pelo menos uma cadeia de pré-resfriamento (103), através da qual um primeiro refrigerante é adaptado para circular, sendo que a cadeia de pré-resfriamento (103) compreende: pelo menos um compressor (109) para pressurizar o primeiro refrigerante; pelo menos uma máquina motriz (111) para acionar o compressor (109); pelo menos um condensador (115) para remover calor do primeiro refrigerante; pelo menos um primeiro elemento de expansão (119A, 119B, 119C, 119D) para expandir o primeiro refrigerante; pelo menos um primeiro trocador de calor (123A, 123B, 123C, 123D) for transferir calor a partir do gás natural ao primeiro refrigerante; e pelo menos uma cadeia de resfriamento (105), a jusante da cadeia de pré-resfriamento (103), através da qual um segundo refrigerante circula, sendo que o gás natural é adaptado para ser resfriado sequencialmente na cadeia de pré-resfriamento (103) e na cadeia de resfriamento (105); em que o primeiro refrigerante compreende um gás com um peso molecular maior que 35; em que a cadeia de pré-resfriamento (103) compreende adicionalmente: uma pluralidade de primeiros elementos de expansão (119A, 119B, 119C, 119D) dispostos sequencialmente configurados para expandir o primeiro refrigerante em uma pluralidade de níveis de pressão decrescentes; uma pluralidade de primeiros trocadores de calor (123A, 123B, 123C, 123D) dispostos e configurados para receber respectivas porções do primeiro refrigerante expandido através da pluralidade de primeiros elementos de expansão (119A, 119B, 119C, 119D) dispostos sequencialmente e para transferir calor a partir do gás natural para o primeiro refrigerante; e uma pluralidade de trajetos de retorno (130A, 130B, 130C, 130D) que retornam correntes laterais do primeiro refrigerante a partir de cada um dentre os primeiros trocadores de calor (123A, 123B, 123C, 123D) a um respectivo estágio de compressor (109A, 109B, 109C, 109D) do turbocompressor engrenado integralmente (109); e o sistema (101) caracterizado por o compressor (109) ser um turbocompressor engrenado integralmente que compreende uma pluralidade de estágios de compressor (109A, 109B, 109C, 109D) em que cada um é dotado de um conjunto independente de palhetas-guias de entrada móveis (110A, 110B, 110C, 110D) para regular, de maneira autônoma, fluxos que entram nos estágios de compressor (109A, 109B, 109C, 109D); e o compressor (109) compreender adicionalmente pelo menos um inter-resfriador (153, 155, 157) entre pelo menos dois estágios de compressor dispostos em série dispostos entre o lado de entrega de uma pluralidade de estágios do compressor (109A, 109B, 109C, 109D) e o lado de sucção de outra pluralidade de estágios do compressor (109A, 109B, 109C, 109D).

2. SISTEMA (101), de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pela cadeia de pré-resfriamento (103) ser configurada para dividir o primeiro refrigerante em duas ou mais correntes laterais retornadas em estágios de compressor (109A, 109B, 109C, 109D) respectivos doturbocompressor engrenado integralmente (109).

3. SISTEMA (101, 200), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelamáquina motriz (111) compreender um motor elétrico.

4. SISTEMA (101, 200), de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 2, caracterizado pela máquina motriz (111) compreender uma turbina a gás.

5. SISTEMA (101), de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 4, caracterizado pela cadeia de pré-resfriamento (103) compreender adicionalmente: pelo menos um primeiro elemento de expansão auxiliar e pelo menos um primeiro trocador de calor auxiliar que recebe uma porção do primeiro refrigerante expandido através do primeiro elemento de expansão auxiliar e configurado para transferir calor do segundo refrigerante que circula na cadeia de resfriamento (105) ao primeiro refrigerante circula na cadeia de pré-resfriamento (103).

6. SISTEMA (101), de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 5, caracterizado pela cadeia de pré-resfriamento (103) compreender adicionalmente:uma pluralidade de segundos elementos de expansão (121A, 121B, 121C, 121D) dispostos sequencialmente configurados para expandir o primeiro refrigerante em uma pluralidade de níveis de pressão decrescentes;uma pluralidade de segundos trocadores de calor (125A, 125B, 125C, 125D) dispostos e configurados para receber respectivas porções do primeiro refrigerante expandido através dos primeiros elementos de expansão auxiliares (119A, 119B, 119C, 119D) e para transferir calor a partir do segundo refrigerante ao primeiro refrigerante;uma pluralidade de trajetos de retorno que retornam as porções do primeiro refrigerante a partir de cada um dentre os segundos trocadores de calor (125A, 125B, 125C, 125D) a um respectivo estágio de compressor (109A, 109B, 109C, 109D) do turbocompressor engrenado integralmente (109).

7. SISTEMA (101), de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 6, caracterizado pelo segundo refrigerante ser um refrigerante misturado, ou etileno ou metano.

8. SISTEMA (101), de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 7, caracterizado pelo turbocompressor engrenado integralmente (109) compreender: uma engrenagem central (163) acionada em rotação pelo máquina motriz (111); uma pluralidade de eixos acionados (159, 161), sendo que cada eixo acionado (159, 161) compreende um pinhão (159A, 161A) que se entrelaça com a engrenagem central (163) e acionado em rotação pela engrenagem central (163); pelo menos um respectivo impulsor de compressor (112A, 112B, 112C, 112D) montado em cada eixo (159, 161).

9. SISTEMA (101), de acordo com a reivindicação 8,caracterizado por dois impulsores de compressor (112C, 112D) respectivos serem montados em pelo menos um dentre os eixos (159).

10. SISTEMA (101), de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 9, caracterizado pelo turbocompressor engrenadointegralmente (109) comprimir o primeiro refrigerante de modo que o primeiro refrigerante seja entregue a partir do último estágio (109A, 229A) doturbocompressor engrenado integralmente (109, 229) em um pressão situada em uma faixa a partir de 4,5 MPa a 6,5 MPa (45 a 65 bar absoluto); e, preferencialmente, entre 5,0 MPa a 6,0 MPa (50 a 60 bar absoluto); eem que a pressão do primeiro refrigerante na entrada do primeiro estágio (109D, 229C) do turbocompressor engrenado integralmente (109, 229) está situada em uma faixa a partir de 0,25 MPa a 1,0 MPa (2,5 a 10 bar) e, preferencialmente, a partir de 0,3 MPa a 0,5 MPa (3 a 5 bar absoluto).

11. SISTEMA (101), de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 9, caracterizado pelo turbocompressor engrenado integralmente (109) comprimir o primeiro refrigerante de modo que o primeiro refrigerante seja entregue a partir do último estágio (109A) do turbocompressor engrenado integralmente (109) em uma pressão situada em uma faixa a partir de 1,0 MPa a 3,0 MPa (10 a 30 bar absoluto), e,preferencialmente, entre 1,5 MPa a 2,5 MPa (15 e 25 bar absoluto); eem que a pressão do primeiro refrigerante na entrada do primeiro estágio (109D, 229C) do turbocompressor engrenado integralmente (109, 229) está situada em uma faixa a partir de 0,1 MPa a 0,25 MPa (1 a 2,5) e, preferencialmente, a partir de 0,15 MPa a 0,2 MPa (1,5 a 2 bar absoluto).

12. MÉTODO PARA LIQUEFAZER GÁS NATURAL, que compreende:fornecer uma cadeia de pré-resfriamento (103) que compreende: um turbocompressor engrenado integralmente (109); pelo menos um condensador (115): pelo menos um elemento de expansão (119A, 119B, 119C, 119D); e pelo menos um trocador de calor (123A, 123B, 123C, 123D); acionar o turbocompressor engrenado integralmente (109) com uma máquina motriz (111); circular um primeiro refrigerante através do turbocompressor engrenado integralmente (109); condensar o primeiro refrigerante entregue pelo turbocompressor engrenado integralmente (109) no condensador (115); acionar o primeiro refrigerante em uma pluralidade de fluxos parciais; expandir o primeiro refrigerante condensado no elemento de expansão (119A, 119B, 119C, 119D); circular o refrigerante expandido através do trocador de calor (123A, 123B, 123C, 123D) para remover calor do gás natural, a fim de pré- resfriar o gás natural; fornecer pelo menos uma cadeia de resfriamento (105); circular um segundo refrigerante na pelo menos uma cadeia de resfriamento (105); remover calor do gás natural pré-resfriado pela troca de calor contra o segundo refrigerante; fornecer uma pluralidade de primeiros elementos de expansão (119A, 119B, 119C, 119D) dispostos sequencialmente na cadeia de pré- resfriamento (103); expandir o primeiro refrigerante através dos primeiros elementos de expansão (119A, 119B, 119C, 119D) em uma pluralidade de níveis de pressão decrescentes; receber porções respectivas do primeiro refrigerante expandidas através da pluralidade de primeiros elementos de expansão dispostos sequencialmente (119A, 119B, 119C, 119D) em uma pluralidade de primeiros trocadores de calor (123A, 123B, 123C, 123D) e transferir calor do gás natural para o primeiro refrigerante; e retornar correntes laterais do primeiro refrigerante de cada um dos primeiros trocadores de calor (123A, 123B, 123C, 123D) através de uma pluralidade de trajetos de retorno (130A, 130B, 130C, 130D) para um respectivo estágio do compressor (109A, 109B, 109C, 109D) do turbocompressor (109); em que o primeiro refrigerante compreende um gás com um peso molecular maior que 35, sendo o método caracterizado pelo turbocompreensor ser um turbocompressor (109) engrenado integralmente que compreende uma pluralidade de estágios de compressor (109A, 109B, 109C, 109D) em que cada um é dotado de um conjunto independente de palhetas-guias de entrada móveis (110A, 110B, 110C, 110D); controlar as palhetas-guias de entrada móveis (110A, 110B, 110C, 110D) para regular os fluxos parciais no lado de sucção dos estágios de compressor (109A, 109B, 109C, 109D); e pelo compressor (109) compreender adicionalmente pelo menos um inter-resfriador (153, 155, 157) entre pelo menos dois estágios de compressor dispostos em série dispostos entre o lado de entrega de uma pluralidade de estágios do compressor (109A, 109B, 109C, 109D) e o lado de sucção de outra pluralidade de estágios do compressor (109A, 109B, 109C, 109D).