BR112016004268B1 - NATURAL GAS LIQUEFACTION SYSTEM, AND, PRODUCTION METHOD OF A LIQUEFIED NATURAL GAS CURRENT - Google Patents
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Abstract
sistema de liquefação de gás natural, e, método de produção de uma corrente de gás natural liquefeito. um extrator de nitrogênio usa uma coluna de destilação dividida que realiza destilação criogênica de múltiplas correntes de gás natural liquefeito que são retiradas a partir de múltiplos trocadores de calor criogênicos. a coluna de destilação dividida recebe pelo menos uma parte de uma corrente de gás natural liquefeito expandida, e descarrega uma corrente de gás natural liquefeito através de uma saída de líquido de fundo, e um vapor de rejeito através de uma saída de vapor de topo. a corrente de gás natural liquefeito expandida é obtida expandindo uma pluralidade de correntes pressurizadas de gás natural liquefeito descarregadas pelos trocadores de calor criogênicos. a coluna de destilação está conectada com um sistema de refervedor, que possui um núcleo de troca de calor separado para cada uma das múltiplas correntes de gás natural liquefeito que é dedicada a apenas uma destas correntes de gás natural liquefeito.natural gas liquefaction system, and method of producing a stream of liquefied natural gas. a nitrogen extractor uses a split distillation column that performs cryogenic distillation of multiple streams of liquefied natural gas that are drawn from multiple cryogenic heat exchangers. the split distillation column receives at least a portion of an expanded liquefied natural gas stream, and discharges a stream of liquefied natural gas through a bottom liquid outlet, and a tailing vapor through an overhead vapor outlet. the expanded liquefied natural gas stream is obtained by expanding a plurality of pressurized streams of liquefied natural gas discharged by cryogenic heat exchangers. the distillation column is connected to a reboiler system, which has a separate heat exchange core for each of the multiple liquefied natural gas streams that is dedicated to just one of these liquefied natural gas streams.
Description
[001] A presente invenção se refere a um sistema de liquefação de gás natural e um método de produção de uma corrente de gás natural liquefeito.[001] The present invention relates to a natural gas liquefaction system and a method of producing a stream of liquefied natural gas.
[002] Gás natural liquefeito (GNL) forma um exemplo economicamente importante de tal corrente de hidrocarboneto criogênica.[002] Liquefied natural gas (LNG) forms an economically important example of such a cryogenic hydrocarbon stream.
[003] Gás natural é uma fonte de combustível útil, bem como uma fonte de vários compostos de hidrocarboneto. Geralmente é desejável liquefazer o gás natural em uma planta de gás natural liquefeito na ou próximo de uma corrente de gás natural por várias razões. Como um exemplo, gás natural pode ser armazenado e transportado por grandes distâncias mais prontamente como um líquido do que na forma gasosa já que ocupa um volume menor e não precisa ser armazenado em alta pressão.[003] Natural gas is a useful fuel source as well as a source of various hydrocarbon compounds. It is generally desirable to liquefy natural gas in a liquefied natural gas plant in or near a natural gas stream for several reasons. As an example, natural gas can be stored and transported over great distances more readily as a liquid than in gaseous form as it occupies a smaller volume and does not need to be stored at high pressure.
[004] Sistemas de liquefação de gás natural são descritos na Patente dos EUA 6.658.892. Em um exemplo, dois trens de liquefação remotos são providos, cada um tendo um sistema criogênico de troca de calor em que trocadores de calor são providos para prover um gás de alimentação resfriado. Cada trem de liquefação remoto compreende uma válvula de flash e um tanque de flash. O gás de alimentação resfriado sai de cada um dos sistemas criogênicos de troca de calor e passa por flash na válvula de flash dentro de um único dos trens de liquefação remotos antes de ser escoado para o tanque de flash que pertence ao mesmo trem de liquefação. Assim, neste exemplo existem tantos tanques de flash como existem trens remotos.[004] Natural gas liquefaction systems are described in US Patent 6,658,892. In one example, two remote liquefaction trains are provided, each having a cryogenic heat exchange system in which heat exchangers are provided to provide a cooled feed gas. Each remote liquefaction train comprises a flash valve and flash tank. The cooled feed gas exits each of the cryogenic heat exchange systems and flashes at the flash valve within a single remote liquefaction train before being drained to the flash tank belonging to the same liquefaction train. So in this example there are as many flash tanks as there are remote trains.
[005] Outro exemplo descrito na mesma Patente dos EUA está baseado em trens de liquefação dependentes. Cada trem de liquefação dependente é compreendido de um sistema criogênico de troca de calor, similar com os dois trens de liquefação remotos do primeiro exemplo. No entanto, agora uma válvula de flash comum ou turbina hidráulica comum e um tanque de flash comum são usados para manipular o gás de alimentação resfriado a partir de ambos os sistemas criogênicos de troca de calor. O GNL escoa a partir do fundo do tanque de flash comum.[005] Another example described in the same US Patent is based on dependent liquefaction trains. Each dependent liquefaction train is comprised of a cryogenic heat exchange system, similar to the two remote liquefaction trains of the first example. However, now a common flash valve or common hydraulic turbine and a common flash tank are used to handle the cooled feed gas from both cryogenic heat exchange systems. LNG flows from the bottom of the common flash tank.
[006] Um problema se apresenta onde, em vez de um tanque de flash comum simples, uma unidade de separação de nitrogênio mais sofisticada que faz o uso de um sistema de refervedor é selecionada de maneira a produzir GNL dentro de uma especificação desejada de conteúdo de nitrogênio.[006] A problem arises where, instead of a simple common flash tank, a more sophisticated nitrogen separation unit that makes use of a reboiler system is selected in order to produce LNG within a desired content specification. of nitrogen.
[007] A Patente dos EUA 6.014.869, por exemplo, descreve uma assim chamada unidade de flash final em que os conteúdos de componentes de baixo ponto de ebulição, em particular nitrogênio, podem ser reduzidos em mais do que 2 mol% até menos do que 1 mol%. A Patente dos EUA 5.893.274 descreve outro exemplo. Em ambos os exemplos, uma coluna de fracionamento é usada para remover nitrogênio e outros constituintes de baixo ponto de ebulição a partir de GNL. Calor a partir da corrente pressurizada de gás natural liquefeito é usado para prover calor para um refervedor que pertence à coluna de fracionamento, em que a corrente pressurizada de gás natural liquefeito em si é adicionalmente resfriado antes de ser expandidos em um sistema de expansão.[007] US Patent 6,014,869, for example, describes a so-called final flash unit in which the contents of low-boiling components, in particular nitrogen, can be reduced by more than 2 mol% to less. than 1 mol%. US Patent 5,893,274 describes another example. In both examples, a fractionation column is used to remove nitrogen and other low-boiling constituents from LNG. Heat from the pressurized stream of liquefied natural gas is used to provide heat to a reboiler belonging to the fractionating column, where the pressurized stream of liquefied natural gas itself is further cooled before being expanded in an expansion system.
[008] Um problema que se apresenta quando se sujeita GNL a partir de múltiplos sistemas criogênicos de troca de calor para uma única coluna de fracionamento é como lidar com uma abertura potencialmente grande que ocorre se por exemplo, um dos dois sistemas criogênicos de troca de calor é tomado fora de linha ou de outra forma não está operacional. O problema é ainda pior quando a outra troca de calor está em operação de abertura.[008] One problem that presents itself when subjecting LNG from multiple cryogenic heat exchange systems to a single fractionating column is how to deal with a potentially large opening that occurs if, for example, one of the two cryogenic heat exchange systems heat is taken off-line or otherwise not operational. The problem is even worse when the other heat exchanger is in open operation.
[009] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é provido um sistema de liquefação de gás natural compreendendo: - um primeiro trocador de calor criogênico principal produzindo uma primeira corrente de gás natural liquefeito pressurizada em uma primeira linha de descarga de GNL, e um segundo trocador de calor criogênico produzindo uma segunda corrente de gás natural liquefeito pressurizada em uma segunda linha de descarga de GNL, em que o dito primeiro trocador de calor criogênico principal está fisicamente separado do dito segundo trocador de calor criogênico principal e em que a dita primeira linha de descarga de GNL está fisicamente separada da dita segunda linha de descarga de GNL; - um arranjo de expansão arranjado em comunicação fluida com a primeira linha de descarga de GNL e a segunda linha de descarga de GNL, para receber a primeira corrente de gás natural liquefeito pressurizada a partir da primeira linha de descarga de GNL e a segunda corrente de gás natural liquefeito pressurizada a partir da segunda linha de descarga de GNL, e para produzir pelo menos uma corrente de gás natural liquefeito expandida compreendendo gás natural liquefeito a partir da primeira corrente de gás natural liquefeito pressurizada a partir da primeira linha de descarga de GNL e gás natural líquido a partir da segunda corrente de gás natural liquefeito pressurizada a partir da segunda linha de descarga de GNL; e - um extrator de nitrogênio compreendendo uma coluna de destilação dividida provida com uma seção de contato de gás/líquido arranjada dentro da coluna de destilação dividida, em que: - a coluna de destilação dividida compreende uma saída de líquido de fundo para descarregar uma corrente de gás natural liquefeito, e uma saída de vapor de topo para descarregar um vapor de rejeito, e pelo menos uma entrada de corrente de alimentação inferior arranjada gravitacionalmente abaixo da seção de contato de gás/líquido, e uma entrada de GNL arranjada gravitacionalmente acima de pelo menos uma entrada de corrente de alimentação inferior e conectada de maneira fluida com o arranjo de expansão para receber pelo menos uma parte de pelo menos uma corrente de gás natural liquefeito expandida; - o extrator de nitrogênio compreende adicionalmente um sistema de refervedor compreendendo um primeiro núcleo de troca de calor e, em adição, um segundo núcleo de troca de calor; - o primeiro núcleo de troca de calor compreende um primeiro lado quente, e um primeiro lado frio em contato de troca de calor indireta com o primeiro lado quente, e em que o primeiro lado frio compreende uma primeira saída de corrente de alimentação inferior em comunicação fluida com pelo menos um de pelo menos uma entrada de corrente de alimentação inferior e arranjado para descarregar uma primeira corrente de alimentação inferior a partir do primeiro núcleo de troca de calor para pelo menos um de pelo menos uma entrada de corrente de alimentação inferior; - o segundo núcleo de troca de calor compreende um segundo lado quente, e um segundo lado frio em contato de troca de calor indireta com o segundo lado quente, e em que o segundo lado frio compreende uma segunda saída de corrente de alimentação inferior em comunicação fluida com pelo menos um de pelo menos uma entrada de corrente de alimentação inferior e arranjado para descarregar uma segunda corrente de alimentação inferior a partir do segundo núcleo de troca de calor para pelo menos um de pelo menos uma entrada de corrente de alimentação inferior; em que - o primeiro lado quente do primeiro núcleo de troca de calor é arranjado na primeira linha de descarga de GNL entre o primeiro trocador de calor criogênico principal e o arranjo de expansão tal que em operação em qualquer passagem única da primeira corrente de gás natural liquefeito pressurizada a partir do primeiro trocador de calor criogênico principal para o arranjo de expansão a primeira corrente de gás natural liquefeito pressurizada passa através do primeiro lado quente; e - o segundo lado quente do segundo núcleo de troca de calor é arranjado na segunda linha de descarga de GNL entre o segundo trocador de calor criogênico principal e o arranjo de expansão tal que em operação em qualquer passagem única da segunda corrente de gás natural liquefeito pressurizada a partir do segundo trocador de calor criogênico principal para o arranjo de expansão a segunda corrente de gás natural liquefeito pressurizada passa através do segundo lado quente.[009] According to a first aspect of the present invention, there is provided a natural gas liquefaction system comprising: - a first main cryogenic heat exchanger producing a first stream of pressurized liquefied natural gas in a first LNG discharge line, and a second cryogenic heat exchanger producing a second stream of pressurized liquefied natural gas in a second LNG discharge line, wherein said first main cryogenic heat exchanger is physically separate from said second main cryogenic heat exchanger and wherein the said first LNG offloading line is physically separated from said second LNG offloading line; - an expansion arrangement arranged in fluid communication with the first LNG discharge line and the second LNG discharge line, to receive the first stream of pressurized liquefied natural gas from the first LNG discharge line and the second stream of pressurized liquefied natural gas from the second LNG discharge line, and to produce at least one expanded liquefied natural gas stream comprising liquefied natural gas from the first pressurized liquefied natural gas stream from the first LNG discharge line and liquid natural gas from the second pressurized liquefied natural gas stream from the second LNG discharge line; and - a nitrogen extractor comprising a split distillation column provided with a gas/liquid contact section arranged within the split distillation column, wherein: - the split distillation column comprises a bottom liquid outlet for discharging a stream of liquefied natural gas, and a top steam outlet for discharging a tailings vapour, and at least one bottom feed stream inlet arranged gravitationally below the gas/liquid contact section, and one LNG inlet arranged gravitationally above at least one lower feed stream inlet and fluidly connected with the expansion arrangement to receive at least a portion of at least one expanded liquefied natural gas stream; - the nitrogen extractor further comprises a reboiler system comprising a first heat exchange core and, in addition, a second heat exchange core; - the first heat exchange core comprises a first hot side, and a first cold side in indirect heat exchange contact with the first hot side, and wherein the first cold side comprises a first lower supply current output in communication fluid with at least one of the at least one lower feed stream input and arranged to discharge a first lower feed stream from the first heat exchange core to at least one of the at least one lower feed stream input; - the second heat exchange core comprises a second hot side, and a second cold side in indirect heat exchange contact with the second hot side, and wherein the second cold side comprises a second lower supply current output in communication fluid with at least one of the at least one lower feed stream input and arranged to discharge a second lower feed stream from the second heat exchange core to at least one of the at least one lower feed stream input; wherein - the first hot side of the first heat exchanger core is arranged in the first LNG discharge line between the first main cryogenic heat exchanger and the expansion arrangement such that in operation in any single pass of the first natural gas stream pressurized liquefied from the first main cryogenic heat exchanger to the expansion arrangement the first pressurized liquefied natural gas stream passes through the first hot side; and - the second hot side of the second heat exchanger core is arranged in the second LNG discharge line between the second main cryogenic heat exchanger and the expansion arrangement such that in operation in any single pass of the second liquefied natural gas stream pressurized from the second main cryogenic heat exchanger to the expansion arrangement the second pressurized liquefied natural gas stream passes through the second hot side.
[0010] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é provido um método de produção de uma corrente de gás natural liquefeito, compreendendo: - produzir uma primeira corrente de gás natural liquefeito pressurizada em um primeiro trocador de calor criogênico principal e descarregar a dita primeira corrente de gás natural liquefeito pressurizada uma primeira linha de descarga de GNL, e produzindo uma segunda corrente de gás natural liquefeito pressurizada em um segundo trocador de calor criogênico principal e descarregar a dita segunda corrente de gás natural liquefeito pressurizada uma segunda linha de descarga de GNL, em que o dito primeiro trocador de calor criogênico principal está fisicamente separado do dito segundo trocador de calor criogênico principal e em que a dita primeira linha de descarga de GNL está fisicamente separada da dita segunda linha de descarga de GNL; - passar a primeira corrente de gás natural liquefeito pressurizada a partir do primeiro trocador de calor criogênico principal para um arranjo de expansão através de um primeiro lado quente de um primeiro núcleo de troca de calor de um sistema de refervedor, primeiro núcleo de troca de calor o qual é arranjado na primeira linha de descarga de GNL entre o primeiro trocador de calor criogênico principal e o arranjo de expansão, e passar a segunda corrente de gás natural liquefeito pressurizada a partir do segundo trocador de calor criogênico principal para o arranjo de expansão através de um segundo lado quente de um segundo núcleo de troca de calor do dito sistema de refervedor, segundo núcleo de troca de calor o qual é arranjado na segunda linha de descarga de GNL entre o segundo trocador de calor criogênico principal e o arranjo de expansão; - transformar a primeira corrente de gás natural liquefeito pressurizada e a segunda corrente de gás natural liquefeito pressurizada para pelo menos uma corrente de gás natural liquefeito expandida compreendendo gás natural liquefeito a partir da primeira corrente de gás natural liquefeito pressurizada a partir da primeira linha de descarga de GNL e gás natural líquido a partir da segunda corrente de gás natural liquefeito pressurizada a partir da segunda linha de descarga de GNL; e - passar pelo menos uma parte de pelo menos uma corrente de gás natural liquefeito expandida através de uma entrada de GNL para uma coluna de destilação dividida de um extrator de nitrogênio, e descarregar uma corrente de gás natural liquefeito através de uma saída de líquido de fundo da coluna de destilação dividida, e descarregar um vapor de rejeito através de uma saída de vapor de topo da coluna de destilação dividida; - descarregar uma primeira corrente de alimentação inferior a partir de um primeiro lado frio do primeiro núcleo de troca de calor, a dita primeira corrente de alimentação inferior compreendendo calor obtido a partir da primeira corrente de gás natural liquefeito pressurizada como um resultado da troca de calor indireta no primeiro núcleo de troca de calor, e descarregar uma segunda corrente de alimentação inferior a partir de um segundo lado frio do segundo núcleo de troca de calor, a dita segunda corrente de alimentação inferior compreendendo calor obtido a partir da segunda corrente de gás natural liquefeito pressurizada como um resultado da troca de calor indireta no segundo núcleo de troca de calor; - passar a primeira corrente de alimentação inferior a partir do primeiro núcleo de troca de calor para a e dentro da coluna de destilação dividida através de pelo menos um de pelo menos uma entrada de corrente de alimentação inferior arranjada gravitacionalmente abaixo da entrada de GNL e gravitacionalmente abaixo de uma seção de contato de gás/líquido arranjada dentro da coluna de destilação dividida, e passar a segunda corrente de alimentação inferior a partir do segundo núcleo de troca de calor para a e dentro da coluna de destilação dividida através de pelo menos um da pelo menos uma dita entrada de corrente de alimentação inferior.[0010] According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of producing a stream of liquefied natural gas, comprising: - producing a first stream of pressurized liquefied natural gas in a first main cryogenic heat exchanger and discharging the said first stream of pressurized liquefied natural gas a first LNG discharge line, and producing a second stream of pressurized liquefied natural gas in a second main cryogenic heat exchanger and discharging said second stream of pressurized liquefied natural gas to a second discharge line of LNG, wherein said first main cryogenic heat exchanger is physically separate from said second main cryogenic heat exchanger and wherein said first LNG discharge line is physically separate from said second LNG discharge line; - passing the first pressurized liquefied natural gas stream from the first main cryogenic heat exchanger to an expansion arrangement through a first hot side of a first heat exchange core of a reboiler system, first heat exchange core which is arranged in the first LNG discharge line between the first main cryogenic heat exchanger and the expansion arrangement, and passing the second pressurized liquefied natural gas stream from the second main cryogenic heat exchanger to the expansion arrangement through a second hot side of a second heat exchange core of said reboiler system, second heat exchange core which is arranged in the second LNG discharge line between the second main cryogenic heat exchanger and the expansion arrangement; - transforming the first pressurized liquefied natural gas stream and the second pressurized liquefied natural gas stream to at least one expanded liquefied natural gas stream comprising liquefied natural gas from the first pressurized liquefied natural gas stream from the first discharge line of LNG and liquid natural gas from the second pressurized liquefied natural gas stream from the second LNG discharge line; and - passing at least a portion of at least one stream of expanded liquefied natural gas through an LNG inlet to a split distillation column of a nitrogen extractor, and discharging a stream of liquefied natural gas through a liquid outlet of bottom of the split distillation column, and discharging a tailings vapor through a top vapor outlet of the split distillation column; - discharging a first lower feed stream from a first cold side of the first heat exchange core, said first lower feed stream comprising heat obtained from the first pressurized liquefied natural gas stream as a result of the heat exchange in the first heat exchange core, and discharging a second lower feed stream from a second cold side of the second heat exchange core, said second lower feed stream comprising heat obtained from the second natural gas stream liquefied pressurized as a result of indirect heat exchange in the second heat exchange core; - passing the first bottom feed stream from the first heat exchange core to and into the split distillation column through at least one of at least one bottom feed stream inlet arranged gravitationally below the LNG inlet and gravitationally below of a gas/liquid contact section arranged within the split distillation column, and passing the second lower feed stream from the second heat exchange core to and within the split distillation column through at least one of the at least a said lower supply current input.
[0011] A invenção será adicionalmente ilustrada aqui a seguir por meio de exemplo apenas, e com referência aos desenhos não limitantes em que; A Fig. 1 mostra de maneira esquemática um alinhamento de processo que representa um sistema de liquefação de gás natural e método de acordo com a general modalidade da invenção; A Fig. 2 mostra de maneira esquemática um alinhamento de processo que representa um sistema de liquefação de gás natural e método de acordo com uma modalidade mais detalhada da invenção; A Fig. 3 mostra de maneira esquemática um exemplo de um sistema de expansão adequado para o uso na invenção; A Fig. 4 mostra de maneira esquemática um alinhamento de processo que representa um sistema de liquefação de gás natural e método de acordo com outra modalidade mais detalhada da invenção; A Fig. 5 mostra de maneira esquemática um alinhamento de processo que representa um sistema de liquefação de gás natural e método de acordo com mais uma modalidade mais detalhada da invenção; A Fig. 6 mostra de maneira esquemática um alinhamento de processo que representa um sistema de liquefação de gás natural e método de acordo com mais uma modalidade detalhada da invenção; e A Fig. 7 mostra de maneira esquemática um alinhamento de processo que representa um sistema de liquefação de gás natural e método de acordo com mais uma modalidade mais detalhada da invenção.[0011] The invention will be further illustrated herein below by way of example only, and with reference to the non-limiting drawings in which; Fig. 1 schematically shows a process alignment representing a natural gas liquefaction system and method according to the general embodiment of the invention; Fig. 2 schematically shows a process alignment representing a natural gas liquefaction system and method according to a more detailed embodiment of the invention; Fig. 3 schematically shows an example of an expansion system suitable for use in the invention; Fig. 4 schematically shows a process alignment representing a natural gas liquefaction system and method according to another more detailed embodiment of the invention; Fig. 5 schematically shows a process alignment representing a natural gas liquefaction system and method in accordance with a further more detailed embodiment of the invention; Fig. 6 schematically shows a process alignment representing a natural gas liquefaction system and method according to a further detailed embodiment of the invention; and Fig. 7 schematically shows a process alignment representing a natural gas liquefaction system and method according to a further more detailed embodiment of the invention.
[0012] Para o propósito desta descrição, um único número de referência será designado para uma linha bem como uma corrente portada naquela linha. Os mesmos números de referência se referem a componentes similares. O perito na técnica vai entender prontamente que, enquanto a invenção é ilustrada fazendo referência a uma ou mais de combinações específicas das funcionalidades e medidas, muitas destas funcionalidades e medidas são independentes de maneira funcional a partir de outras funcionalidades e medidas tal que elas podem ser igualmente ou similarmente aplicadas de maneira independente em outras modalidades ou combinações.[0012] For the purpose of this description, a unique reference number will be assigned to a line as well as a current carried on that line. The same reference numbers refer to similar components. The person skilled in the art will readily understand that while the invention is illustrated with reference to one or more specific combinations of features and measures, many of these features and measures are functionally independent from other features and measures such that they can be equally or similarly applied independently in other modalities or combinations.
[0013] O aparelho e o método atualmente propostos empregam um extrator de nitrogênio com base em uma coluna de destilação dividida que realiza destilação criogênica de múltiplas correntes de gás natural liquefeito que são extraídas a partir de múltiplos trocadores de calor criogênicos. Esta coluna de destilação dividida pode ser uma única coluna de destilação ou uma pluralidade de relativamente colunas de destilação menores configuradas em operação paralela assim funcionando efetivamente como uma única coluna dividida, dividida por cada um dos múltiplos trocadores de calor criogênicos. A coluna de destilação dividida recebe pelo menos uma parte de uma corrente de gás natural liquefeito expandida, e descarrega uma corrente de gás natural liquefeito através de uma saída de líquido de fundo, e um vapor de rejeito através de uma saída de vapor de topo. A corrente de gás natural liquefeito expandida é obtida expandindo uma pluralidade de correntes pressurizadas de gás natural liquefeito em um arranjo de expansão. Cada corrente pressurizada de gás natural liquefeito da pluralidade de correntes pressurizadas de gás natural liquefeito é extraída a partir de um diferente de múltiplos trocadores de calor criogênicos, cada um através da sua própria linha de descarga de GNL.[0013] The currently proposed apparatus and method employ a nitrogen extractor based on a split distillation column that performs cryogenic distillation of multiple streams of liquefied natural gas that are extracted from multiple cryogenic heat exchangers. This split distillation column can be a single distillation column or a plurality of relatively smaller distillation columns configured in parallel operation thus effectively functioning as a single split column, split by each of multiple cryogenic heat exchangers. The split distillation column receives at least a portion of an expanded liquefied natural gas stream, and discharges a liquefied natural gas stream through a bottom liquid outlet, and a tailing vapor through an overhead vapor outlet. The expanded liquefied natural gas stream is obtained by expanding a plurality of pressurized liquefied natural gas streams in an expansion arrangement. Each pressurized stream of liquefied natural gas of the plurality of pressurized streams of liquefied natural gas is drawn from a different multiple cryogenic heat exchanger, each through its own LNG discharge line.
[0014] A coluna de destilação está conectada com um sistema de refervedor, que compreende um núcleo de troca de calor separado para cada uma de múltiplas correntes pressurizadas de gás natural liquefeito que é dedicada a apenas uma destas correntes de gás natural liquefeito. Em cada núcleo de troca de calor a corrente pressurizada de gás natural liquefeito dentro de uma única das linhas de descarga de GNL troca calor de maneira indireta, em que o desprendimento de calor para uma corrente de alimentação inferior per núcleo de troca de calor. Assim, existem pelo menos tantas correntes de alimentação inferiores quanto existem linhas de descarga de GNL e núcleos de troca de calor. Cada uma das correntes de alimentação inferiores é passada a partir de seu respectivo núcleo de troca de calor para a e dentro da coluna de destilação dividida, através de pelo menos um de pelo menos uma entrada de corrente de alimentação inferior.[0014] The distillation column is connected with a reboiler system, which comprises a separate heat exchange core for each of multiple pressurized liquefied natural gas streams that are dedicated to only one of these liquefied natural gas streams. At each heat exchange core the pressurized stream of liquefied natural gas within a single LNG discharge line exchanges heat in an indirect manner, whereby heat is given off to a lower feed stream per heat exchange core. Thus, there are at least as many lower feed streams as there are LNG discharge lines and heat exchange cores. Each of the bottom feed streams is passed from its respective heat exchange core to and into the split distillation column through at least one of at least one bottom feed stream inlet.
[0015] A presente invenção está baseada em um conhecimento de que o trocador de calor no sistema de refervedor é o componente crítico que primeiramente determina a capacidade de abertura do extrator de nitrogênio. A provisão de um núcleo de troca de calor separado, para cada uma das múltiplas correntes de gás natural liquefeito, que é dedicada a apenas uma destas correntes de gás natural liquefeito tem a vantagem de que quando a alimentação de GNL para a coluna de destilação dividida é diminuída já que um dos núcleos de troca de calor associados pode ser retirado de uso se o trocador de calor criogênico associado com o mesmo não está produzindo uma corrente de gás natural liquefeito pressurizada na linha de descarga de GNL. Consequentemente, cada um dos outros núcleos de troca de calor pode continuar a operação com uma taxa de fluxo nominal de gás natural liquefeito pressurizado que não é afetada por um trocador de calor criogênico que não está produzindo.[0015] The present invention is based on a knowledge that the heat exchanger in the reboiler system is the critical component that primarily determines the opening capacity of the nitrogen extractor. The provision of a separate heat exchange core for each of the multiple liquefied natural gas streams that is dedicated to only one of these liquefied natural gas streams has the advantage that when the LNG feed to the split distillation column is diminished as one of the associated heat exchange cores can be taken out of use if the cryogenic heat exchanger associated therewith is not producing a stream of pressurized liquefied natural gas in the LNG discharge line. Consequently, each of the other heat exchange cores can continue operation at a nominal flow rate of pressurized liquefied natural gas that is unaffected by a cryogenic heat exchanger that is not producing.
[0016] Como existe um núcleo de troca de calor dedicado a cada uma de pluralidade de correntes pressurizadas de gás natural liquefeito, a operação de um destes núcleos de troca de calor é desacoplada de e não influenciada pela operação do outro destes núcleos de troca de calor.[0016] As there is a dedicated heat exchange core for each of a plurality of pressurized streams of liquefied natural gas, the operation of one of these heat exchange cores is decoupled from and not influenced by the operation of the other of these heat exchange cores. heat.
[0017] Além disso, como existe um núcleo de troca de calor dedicado a cada uma da pluralidade de correntes pressurizadas de GNL, a invenção pode ser realizada empregando um arranjo de expansão que para cada uma das linhas de descarga de GNL possui um sistema de expansão separado que é dedicado aquela linha de descarga de GNL. Assim, não existe necessidade que um sistema de expansão comum tal como a válvula de flash comum ou uma turbina hidráulica comum. Uma vantagem da expansão de cada uma da pluralidade de correntes pressurizadas de gás natural liquefeito separadamente (individualmente) é que expansores com capacidade extremamente grande o suficiente para lidar com a pluralidade de correntes pressurizadas de gás natural liquefeito podem ser evitados, e em vez disso o arranjo de expansão pode ser provido com expansores onde cada um possui uma capacidade menor.[0017] Furthermore, as there is a heat exchange core dedicated to each of the plurality of pressurized LNG streams, the invention can be realized by employing an expansion arrangement that for each of the LNG discharge lines has a system of separate expansion which is dedicated to that LNG discharge line. Thus, there is no need for a common expansion system such as a common flash valve or a common hydraulic turbine. An advantage of expanding each of the plurality of pressurized streams of liquefied natural gas separately (individually) is that expanders with a capacity extremely large enough to handle the plurality of pressurized streams of liquefied natural gas can be avoided, and instead the expansion arrangement can be provided with expanders where each has a smaller capacity.
[0018] O sistema de refervedor pode ser baseado em qualquer tipo adequado de trocador de calor, tal como por exemplo, trocadores de calor de vaso ou trocadores de calor de circuito impresso. Adequadamente, cada núcleo de troca de calor é um refervedor de termossifão. Uma vantagem deste tipo de refervedor é que a taxa de fluxo da corrente fria, que neste caso corresponde com a corrente de alimentação inferior, automaticamente se ajusta para a quantidade de calor que está disponível a partir da corrente quente (que neste caso corresponde com a corrente pressurizada de gás natural liquefeito dentro da linha de descarga de GNL associada). Se a corrente quente é interrompida, o efeito de termossifão vai terminar e o fluxo da corrente de alimentação inferior vai parar. Se o sistema de refervedor não está baseado nos refervedores de termossifão, a taxa de fluxo da corrente de alimentação inferior a partir de cada núcleo de trocador de calor pode ser regulada por meio de uma válvula e/ou bomba.[0018] The reboiler system can be based on any suitable type of heat exchanger, such as, for example, vessel heat exchangers or printed circuit heat exchangers. Suitably, each heat exchange core is a thermosyphon reboiler. An advantage of this type of reboiler is that the flow rate of the cold stream, which in this case corresponds to the lower feed stream, automatically adjusts to the amount of heat that is available from the hot stream (which in this case corresponds to the pressurized stream of liquefied natural gas within the associated LNG discharge line). If the hot stream is interrupted, the thermosyphon effect will end and the flow of the bottom feed stream will stop. If the reboiler system is not based on thermosiphon reboilers, the flow rate of the bottom feed stream from each heat exchanger core can be regulated by means of a valve and/or pump.
[0019] Não obstante, válvulas e/ou bombas também podem ser empregadas em combinação com refervedores de termossifão.[0019] However, valves and/or pumps can also be used in combination with thermosyphon reboilers.
[0020] Preferivelmente, o primeiro núcleo de troca de calor e o segundo núcleo de troca de calor são respectivamente incorporados no primeiro e no segundo trocadores de calor de refervedor que são fisicamente e/ou termodinamicamente separados entre si. Se os núcleos de troca de calor podem ser termodinamicamente acoplados, a falta de GNL pressurizado em um dos lados quentes potencialmente pode causar efeitos indesejados no padrão de fluxo de calor potencialmente levando a compressão ou mau- funcionamentos relacionados com questões termomecânicas.[0020] Preferably, the first heat exchange core and the second heat exchange core are respectively incorporated in the first and second reboiler heat exchangers which are physically and/or thermodynamically separated from each other. If the heat exchange cores can be thermodynamically coupled, the lack of pressurized LNG on one of the hot sides can potentially cause undesired effects on the heat flow pattern potentially leading to compression or malfunctions related to thermomechanical issues.
[0021] Trocadores de calor de refervedor separados também facilitam a flexibilidade na manutenção, já que um lado pode ficar em operação enquanto o outro lado pode ser retirado de linha de serviço.[0021] Separate reboiler heat exchangers also facilitate flexibility in maintenance, as one side can remain in operation while the other side can be taken out of service.
[0022] Adequadamente, a pelo menos uma entrada de corrente de alimentação inferior é arranjado gravitacionalmente abaixo de uma seção de contato de gás/líquido arranjada dentro da coluna de destilação dividida. Qualquer vapor na corrente de alimentação inferior assim pode viajar para cima através da seção de contato de gás/líquido arranjada dentro da coluna de destilação dividida, em contra fluxo contra qualquer líquido que viaja para baixo através da seção de contato de gás/líquido. Tal seção de contato de gás/líquido pode tomar qualquer forma adequada, tal como bandejas de contato e/ou empacotamento.[0022] Suitably, the at least one lower feed stream input is gravitationally arranged below a gas/liquid contact section arranged within the split distillation column. Any vapor in the lower feed stream thus can travel upwards through the gas/liquid contact section arranged within the split distillation column, in counterflow against any liquid traveling downwards through the gas/liquid contact section. Such a gas/liquid contact section may take any suitable form, such as contact trays and/or packaging.
[0023] Será entendido que a invenção pode ser incorporada usando qualquer pluralidade de trocadores de calor criogênicos principais e da mesma forma núcleos de troca de calor. Muito do restante desta descrição vai fazer referência para o primeiro e o segundo trocadores de calor criogênicos principais e o primeiro e o segundo núcleos de troca de calor, que representa o mínimo necessário. No entanto, mais do que dois trocadores de calor criogênicos principais e da mesma forma núcleos de troca de calor são contempladas possibilidades dentro do escopo da invenção.[0023] It will be understood that the invention may be embodied using any plurality of main cryogenic heat exchangers and heat exchanger cores alike. Much of the remainder of this description will refer to the first and second main cryogenic heat exchangers and the first and second heat exchanger cores, which represent the minimum required. However, more than two main cryogenic heat exchangers and likewise heat exchange cores are contemplated possibilities within the scope of the invention.
[0024] A Figura 1 ilustra de maneira esquemática uma modalidade geral de um sistema de liquefação de gás natural de acordo com a invenção. Um primeiro trocador de calor criogênico principal 10 é arranjado para produzir uma primeira corrente de gás natural liquefeito pressurizada em uma primeira linha de descarga de GNL 14. Um segundo trocador de calor criogênico 20 é arranjado para produzir uma segunda corrente de gás natural liquefeito pressurizada em uma segunda linha de descarga de GNL 24. O primeiro trocador de calor criogênico principal 10 é fisicamente separado a partir do segundo trocador de calor criogênico principal 20, como é a primeira linha de descarga de GNL 14 fisicamente separada a partir da segunda linha de descarga de GNL 24. Um arranjo de expansão 110 é arranjado em comunicação fluida com a primeira linha de descarga de GNL 14 e a segunda linha de descarga de GNL 24, para receber a primeira corrente de gás natural liquefeito pressurizada a partir da primeira linha de descarga de GNL 14 e a segunda corrente de gás natural liquefeito pressurizada a partir da segunda linha de descarga de GNL 24. Uma grande variedade de modalidades adequadamente pode ser usada como o arranjo de expansão 100, como será adicionalmente ilustrado abaixo. Em geral, a função do arranjo de expansão 100 é para produzir pelo menos uma corrente de gás natural liquefeito expandida 30 compreendendo gás natural liquefeito a partir da primeira corrente de gás natural liquefeito pressurizada a partir da primeira linha de descarga de GNL 14 e gás natural líquido a partir da segunda corrente de gás natural liquefeito pressurizada a partir da segunda linha de descarga de GNL 24.[0024] Figure 1 schematically illustrates a general embodiment of a natural gas liquefaction system according to the invention. A first main
[0025] O alinhamento de processo do sistema compreende adicionalmente um extrator de nitrogênio. O extrator de nitrogênio consiste de um número de partes funcionais, nem todas as quais foram mostradas na ilustração da Figura 1. No contexto da presente invenção, o extrator de nitrogênio compreende pelo menos uma coluna de destilação dividida 40 e um sistema de refervedor cooperando com a coluna de destilação dividida 40.[0025] The process alignment of the system additionally comprises a nitrogen extractor. The nitrogen extractor consists of a number of functional parts, not all of which have been shown in the illustration of Figure 1. In the context of the present invention, the nitrogen extractor comprises at least a
[0026] A coluna de destilação dividida 40 é provida com uma seção de contato de gás/líquido 42 que é arranjada dentro da coluna de destilação dividida 40. A seção de contato de gás/líquido pode ser incorporada na forma de uma ou uma pluralidade de bandejas e/ou embalagem, que pode ser estruturada e/ou desestruturada. A coluna de destilação dividida 40 compreende adicionalmente uma saída de líquido de fundo 41 para descarregar uma corrente de gás natural liquefeito 90, e uma saída de vapor de topo 42 para descarregar um vapor de rejeito 80. A coluna de destilação dividida 40 compreende adicionalmente pelo menos uma entrada de corrente de alimentação inferior 48, mostrada aqui como duas entradas de corrente de alimentação inferior mostradas em 48a e 48b. Pelo menos uma entrada de corrente de alimentação inferior 48 é arranjada gravitacionalmente abaixo da seção de contato de gás/líquido 42.[0026] The
[0027] Adicionalmente, a coluna de destilação dividida 40 compreende uma entrada de GNL 46 arranjado gravitacionalmente acima de pelo menos uma entrada de corrente de alimentação inferior 48. A entrada de GNL 46 está conectada de maneira fluida com o arranjo de expansão 100, para receber pelo menos uma parte de pelo menos uma corrente de gás natural liquefeito expandida 30.[0027] Additionally, the
[0028] O sistema de refervedor compreende um primeiro núcleo de troca de calor 16 e, em adição, um segundo núcleo de troca de calor 26.[0028] The reboiler system comprises a first
[0029] O primeiro núcleo de troca de calor 16 é fisicamente e/ou termodinamicamente separado a partir do segundo núcleo de troca de calor 26. Adequadamente, o primeiro núcleo de troca de calor 16 e o segundo núcleo de troca de calor 26 são respectivamente incorporados no primeiro e no segundo trocadores de calor de refervedor, que são fisicamente e/ou termodinamicamente separados entre si.[0029] The first
[0030] O primeiro núcleo de troca de calor compreende um primeiro lado quente 15, e um primeiro lado frio 17 em contato de troca de calor indireta com o primeiro lado quente 15. O primeiro lado frio 17 compreende uma primeira saída de corrente de alimentação inferior 19 que está em comunicação fluida com pelo menos um (48a) de pelo menos uma entrada de corrente de alimentação inferior 48. O segundo núcleo de troca de calor 26 compreende um segundo lado quente 25, e um segundo lado frio 27 em contato de troca de calor indireta com o segundo lado quente 25. O segundo lado frio 27 compreende uma segunda saída de corrente de alimentação inferior 29, que é arranjado em comunicação fluida com pelo menos um (48b) de pelo menos uma entrada de corrente de alimentação inferior 48. O primeiro lado quente 15 do primeiro núcleo de troca de calor 16 é arranjado na primeira linha de descarga de GNL 14 entre o primeiro trocador de calor criogênico principal 10 e o arranjo de expansão 100. O segundo lado quente 25 do segundo núcleo de troca de calor 26 é arranjado na segunda linha de descarga de GNL 24 entre o segundo trocador de calor criogênico principal 20 e o arranjo de expansão 100.[0030] The first heat exchange core comprises a first
[0031] Em operação, em qualquer passagem única da primeira corrente de gás natural liquefeito pressurizada a partir do primeiro trocador de calor criogênico principal 10 para o arranjo de expansão 100, a primeira corrente de gás natural liquefeito pressurizada passa através do primeiro lado quente 15; enquanto ao mesmo tempo a segunda corrente de gás natural liquefeito, em qualquer passagem única da segunda corrente de gás natural liquefeito pressurizada a partir do segundo trocador de calor criogênico principal 20 para o arranjo de expansão 100, passa através do segundo lado quente 25. Uma primeira corrente de alimentação inferior 38a é descarregada a partir do primeiro lado frio 17 do primeiro núcleo de troca de calor 16. Como um resultado de troca de calor indireta no primeiro núcleo de troca de calor 16, esta primeira corrente de alimentação inferior 38a compreende calor obtido a partir da primeira corrente de gás natural liquefeito pressurizada. Uma segunda corrente de alimentação inferior 38b é descarregada a partir do segundo lado frio 27 do segundo núcleo de troca de calor 26. Esta segunda corrente de alimentação inferior 38b compreende calor obtido a partir da segunda corrente de gás natural liquefeito pressurizada, como um resultado da troca de calor indireta no segundo núcleo de troca de calor 26. A primeira corrente de alimentação inferior 38a é passada a partir do primeiro núcleo de troca de calor 16 para a e dentro da coluna de destilação dividida 40 através de pelo menos uma (48a) de pelo menos uma entrada de corrente de alimentação inferior (48). Da mesma forma, a segunda corrente de alimentação inferior 28b é passada a partir do segundo núcleo de troca de calor 26 para a e dentro da coluna de destilação dividida 40 através de pelo menos uma (48b) da dita pelo menos uma entrada de corrente de alimentação inferior 48.[0031] In operation, in any single pass of the first pressurized liquefied natural gas stream from the first main
[0032] A primeira corrente de gás natural liquefeito pressurizada é produzida no primeiro trocador de calor criogênico principal 10, e descarregada a partir do primeiro trocador de calor criogênico principal 10 para a primeira linha de descarga de GNL 14.[0032] The first pressurized liquefied natural gas stream is produced in the first main
[0033] A segunda corrente de gás natural liquefeito pressurizada é produzida no segundo trocador de calor criogênico principal 20, e descarregada a partir do segundo trocador de calor criogênico principal 20 para a segunda linha de descarga de GNL 24. A primeira corrente de gás natural liquefeito pressurizada e a segunda corrente de gás natural liquefeito pressurizada são transformadas no arranjo de expansão 100 para pelo menos uma corrente de gás natural liquefeito expandida 30. Esta corrente de gás natural liquefeito expandida 30 compreende gás natural liquefeito a partir da primeira corrente pressurizada de gás natural liquefeito a partir da primeira linha de descarga de GNL 14 e gás natural líquido a partir da segunda corrente de gás natural liquefeito pressurizada a partir da segunda linha de descarga de GNL 24.[0033] The second pressurized liquefied natural gas stream is produced in the second main
[0034] Pelo menos uma parte da pelo menos uma corrente pressurizada de gás natural liquefeito 30 passa através da entrada de GNL 46 para a coluna de destilação dividida 40 do extrator de nitrogênio. A corrente de gás natural liquefeito 90 é descarregada através da saída de líquido de fundo 41 da coluna de destilação dividida 40, enquanto o vapor de rejeito é descarregada a partir da coluna de destilação dividida 40 através da saída de vapor de topo 42.[0034] At least a portion of the at least one pressurized stream of liquefied
[0035] As Figuras 2 e 4 a 7 ilustram em um número de modalidades detalhadas não limitantes como a modalidade geral da Figura 1 pode ser colocada na prática. A Figura 2, por exemplo, ilustra uma fonte contemplada da primeira e da segunda correntes de alimentação inferiores 38a e 38b. A coluna de destilação dividida 40 na modalidade da Figura 2 é provida com um ou mais saídas de corrente de refervedor 47a, 47b, para estabelecer uma comunicação fluida com respectivamente o primeiro e o segundo lados frios 17, 27 do primeiro e o segundo núcleos de troca de calor 16, 17. Aqui primeira e segunda correntes de refervedor 36a e 36b podem ser transportadas a partir do fundo da coluna de destilação dividida 40 através do primeiro e o segundo lados frios 17, 27 do primeiro e o segundo núcleos de troca de calor 16, 17 respectivamente para a primeira saída de corrente de alimentação inferior 19 e a segunda saída de corrente de alimentação inferior 29. No primeiro e no segundo núcleos frios de troca de calor 16 e 26, a primeira e a segunda corrente de refervedor 36a e 36b passam por troca de calor indireta com respectivamente a primeira e a segunda correntes pressurizadas de gás natural liquefeito 14, 24.[0035] Figures 2 and 4 to 7 illustrate in a number of non-limiting detailed embodiments how the general embodiment of Figure 1 can be put into practice. Figure 2, for example, illustrates a contemplated source of first and second
[0036] A Figura 3 ilustra uma modalidade de um sistema de expansão já que pode ser provido como parte do arranjo de expansão 100. O sistema de expansão como ilustrado compreende um expansor dinâmico 102 seguido por um expansor passivo 104. O expansor dinâmico 102 pode ser incorporado na forma de uma turbina de expansor. O expansor passivo pode ser provido na forma de uma válvula Joule-Thomson. Opcionalmente, um expansor auxiliar 106 pode ser arranjado paralelo com o expansor dinâmico 102, a ser usado em vez do expansor dinâmico 102 se for desejado ou necessário. O arranjo de expansão 100 pode compreender um ou mais de tais sistemas de expansão. Cada um do primeiro e do segundo sistemas de expansão 110 e 120 pode consistir de ou compreender um de tais sistemas de expansão como ilustrado na Figura 3.[0036] Figure 3 illustrates one embodiment of an expansion system as it may be provided as part of the
[0037] Em um grupo de modalidades, o arranjo de expansão pode compreender um sistema de expansão dividido arranjado tal que tanto a primeira corrente de gás natural liquefeito pressurizada quanto a segunda corrente de gás natural liquefeito pressurizada são misturadas primeiramente e então passadas de maneira conjunta através do sistema de expansão dividido em que transformar a primeira corrente de gás natural liquefeito pressurizada e a segunda corrente de gás natural liquefeito pressurizada são unidas para pelo menos uma corrente de gás natural liquefeito expandida 30.[0037] In one group of embodiments, the expansion arrangement may comprise a split expansion system arranged such that both the first pressurized liquefied natural gas stream and the second pressurized liquefied natural gas stream are mixed first and then passed together. through the split expansion system in which to transform the first pressurized liquefied natural gas stream and the second pressurized liquefied natural gas stream are joined to at least one expanded liquefied
[0038] Nas modalidades da Figuras 2 e 4 a 7, por outro lado, o arranjo de expansão 100 compreende um primeiro sistema de expansão 110 e um segundo sistema de expansão 120 que são fisicamente separados entre si. O primeiro sistema de expansão 110 é arranjado na primeira linha de descarga de GNL 14, e durante a operação produz uma primeira corrente expandida de gás natural liquefeito 18 expandindo a primeira corrente de gás natural liquefeito pressurizada. O segundo sistema de expansão 120 é arranjado na segunda linha de descarga de GNL 24, e durante a operação produz uma segunda corrente expandida de gás natural liquefeito 28. A primeira corrente expandida de gás natural liquefeito 18 e a segunda corrente expandida de gás natural liquefeito 28 são fisicamente separados entre si.[0038] In the embodiments of Figures 2 and 4 to 7, on the other hand, the
[0039] Nas modalidades que são ilustradas nas Figuras 2 e 5 a 7, a primeira corrente expandida de gás natural liquefeito 18 é combinada com a segunda corrente expandida de gás natural liquefeito 28 em um combinador de corrente de GNL 31, formando desta maneira a pelo menos uma corrente de gás natural liquefeito expandida 30. O combinador de corrente de GNL 31 é arranjado entre o primeiro sistema de expansão 110 e a entrada de GNL 46, e entre o segundo sistema de expansão 120 e a entrada de GNL 46. Um conduto de GNL combinado 30 é arranjado entre o combinador de corrente de GNL 31 e a entrada de GNL 46, tal que a primeira corrente expandida de gás natural liquefeito e a segunda corrente expandida de gás natural liquefeito são combinados no conduto de GNL combinado 30.[0039] In the embodiments that are illustrated in Figures 2 and 5 to 7, the first expanded stream of liquefied
[0040] A modalidade da Figura 4, ilustra uma modalidade alternativa em que a entrada de GNL compreende uma primeira subentrada de GNL 46a e uma segunda subentrada de GNL 46b. A pelo menos uma corrente de gás natural liquefeito expandida compreende a primeira corrente expandida de gás natural liquefeito 18 e a segunda corrente expandida de gás natural liquefeito 28. A primeira corrente expandida de gás natural liquefeito 18 e a segunda corrente expandida de gás natural liquefeito 28 são passadas para a coluna de destilação dividida 40 separadamente entre si através da primeira e da segunda subentradas de GNL 46a e 46b, respectivamente. Esta modalidade alternativa é ilustrada como alternativa à modalidade da Figura 2, mas pode ser uma alternativa a qualquer uma das modalidades da invenção incluindo aquelas que são ilustradas nas Figuras 5 a 7.[0040] The embodiment of Figure 4, illustrates an alternative embodiment wherein the LNG inlet comprises a
[0041] A modalidade da Figura 5 ilustra uma modalidade alternativa em que as um ou mais saídas de corrente de refervedor são incorporadas na forma de uma saída de corrente de refervedor combinada 47, que pode ser uma única saída de corrente de refervedor. Uma corrente de refervedor combinada aqui a seguir pode ser descarregada para uma única corrente de refervedor combinada 36, que é passada a partir do fundo da coluna de destilação dividida 30 para um divisor de corrente de refervedor 37. O divisor de corrente de refervedor 37 divide a corrente de refervedor combinada 36 na dita primeira e na dita segunda correntes de refervedor 36a e 36b, em que a primeira corrente de refervedor 36a possui a mesma fase e a mesma composição que a segunda corrente de refervedor 36b. O divisor de corrente de refervedor 37 está em comunicação fluida com respectivamente o primeiro e o segundo lados frios 17, 27 do primeiro e o segundo núcleos de troca de calor 16, 17, que operam como descrito aqui acima.[0041] The embodiment of Figure 5 illustrates an alternative embodiment in which the one or more reboiler current outputs are incorporated in the form of a combined reboiler
[0042] Outra opção alternativa ilustrada na Figura 5 é que a primeira e a segunda correntes de alimentação inferiores 38a, 38b são combinadas no combinador de corrente de alimentação inferior 39 com uma única corrente de alimentação inferior combinada que então é passada a partir de um combinador de corrente de alimentação inferior 39 para a coluna de destilação dividida 40 através de uma entrada de corrente de alimentação inferior 48. Esta variante pode ser aplicada em combinação com a variante que envolve o divisor de corrente de refervedor 37 como descrito no parágrafo anterior ou qualquer outra modalidade incluindo aquelas mostradas nas Figuras 1, 2, 4, e 7. Da mesma forma, as modalidades que envolvem o divisor de corrente de refervedor 37 podem ser aplicadas em combinação com a combinador de corrente de alimentação inferior 37 ou qualquer outra variante tal como aquelas mostradas nas Figuras 2 e 4.[0042] Another alternative option illustrated in Figure 5 is that the first and second
[0043] As modalidades como ilustrado nas Figuras 6 e 7 diferem daquelas ilustradas nas Figuras 2, 3, e 5 pelo fato de que em vez de no fundo as um ou mais saídas de corrente de refervedor são providas na forma de uma saída lateral 44 que é arranjada para descarregar líquidos a partir de uma bandeja de retirada de líquido arranjada na coluna de destilação dividida 40 gravitacionalmente abaixo da entrada de GNL 46 e gravitacionalmente acima da seção de contato de gás/líquido 42. Das Figuras 6 e 7, a Figura 6 é uma variante da modalidade como mostrado na Figura 5 enquanto Figura 7 está mais próxima similar à variante da Figura 2.[0043] The modalities as illustrated in Figures 6 and 7 differ from those illustrated in Figures 2, 3, and 5 in that instead of at the bottom the one or more reboiler current outlets are provided in the form of a
[0044] Em qualquer uma das modalidades da invenção, cada uma da pluralidade de correntes pressurizadas de gás natural liquefeito pode ser produzida em um ou mais trocadores de calor criogênicos incluindo pelo menos o trocador de calor criogênico principal em que uma corrente de gás natural liquefeito é resfriada e finalmente subresfriada por troca de calor indireta contra uma corrente de refrigerante 12, 22. A corrente de refrigerante 12, 22 pode estar em ciclo em um ciclo aberto, um ciclo meio aberto, ou um ciclo fechado ou essencialmente fechado. Qualquer processo ou sistema de liquefação adequado em que um trocador de calor criogênico principal é empregado pode ser usado em combinação com a invenção atualmente proposta.[0044] In any of the embodiments of the invention, each of the plurality of pressurized streams of liquefied natural gas may be produced in one or more cryogenic heat exchangers including at least the main cryogenic heat exchanger in which a stream of liquefied natural gas it is cooled and finally subcooled by indirect heat exchange against a
[0045] Exemplos de sistemas de liquefação adequados podem empregar processos de ciclo de refrigerante únicos (comumente processos de refrigerante misto únicos - SMR -, tal como PRICO descrito na publicação "LNG Production on floating platforms" by K R Johnsen e P Christiansen, apresentada em Gastech 1998 (Dubai) , mas também é possível um refrigerante de componente único tal como por exemplo, o processo de BHP- cGNL também descrito na publicação mencionada acima de Johnsen e Christiansen); processos de ciclo de refrigerante duplo (por exemplo, o processo muito aplicado de Refrigerante misturado com Propano, geralmente abreviado C3MR, tal como descrito, por exemplo, na Patente dos EUA 4.404.008, ou por exemplo, processos de refrigerante misto duplo - DMR - dos quais um exemplo é descrito na Patente dos EUA 6,658,891, ou por exemplo, processos de dois ciclos em que cada ciclo de refrigerante contém um refrigerante de componente único); e processos com base em três ou mais trens de compressor para três ou mais ciclos de refrigeração dos quais um exemplo é descrito na Patente dos EUA 7.114.351.[0045] Examples of suitable liquefaction systems may employ single refrigerant cycle processes (commonly single mixed refrigerant processes - SMR - such as PRICO described in the publication "LNG Production on floating platforms" by K R Johnsen and P Christiansen, presented in Gastech 1998 (Dubai), but a single component refrigerant is also possible such as for example the BHP-cLNG process also described in the aforementioned publication by Johnsen and Christiansen); dual refrigerant cycle processes (e.g. the widely applied Propane Blended Refrigerant process, commonly abbreviated C3MR, as described, for example, in U.S. Patent 4,404,008, or for example, dual mixed refrigerant - DMR processes - of which an example is described in US Patent 6,658,891, or for example two-cycle processes where each refrigerant cycle contains a single component refrigerant); and processes based on three or more compressor trains for three or more refrigeration cycles of which an example is described in US Patent 7,114,351.
[0046] Outros exemplos de sistemas de liquefação adequados são descritos em: Patente dos EUA 5.832.745 (Shell SMR); Patente dos EUA 6.295.833; Patente dos EUA 5.657.643 (ambas são variantes de Black e Veatch SMR); Pat. Dos EUA 6.370.910 (Shell DMR). Outro exemplo adequado de DMR é o assim chamado processo Axens LIQUEFIN, tal como descrito por exemplo, na publicação intitulada "LIQUEFIN: AN INNOVATIVE PROCESS FOR REDUCING LNG COSTS" de P-Y Martin et al, apresentado na 22a Conferência de Gás Mundial em Tóquio, Japão (2003). Outros processos de três ciclos adequados incluem, por exemplo, Pat. dos EUA 6.962.060; US 2011/185767; Pat. dos EUA 7.127.914; AU4349385; Pat. dos EUA 5.669.234 (comercialmente conhecido como processo de cascata otimizada); Pat. dos EUA 6.253.574 (comercialmente conhecido como processo em cascata de fluido misto); Pat. dos EUA 6.308.531; Publicação de Pedido dos EUA 2008/0141711; Mark J. Roberts et al "Large capacity single train AP-X(TM) Hybrid GNL Process", Gastech 2002, Doha, Qatar (13 a 16 de outubro de 2002).[0046] Other examples of suitable liquefaction systems are described in: US Patent 5,832,745 (Shell SMR); US Patent 6,295,833; US Patent 5,657,643 (both are variants of Black and Veatch SMR); Pat. US 6,370,910 (Shell DMR). Another suitable example of DMR is the so-called Axens LIQUEFIN process, as described for example in the publication entitled "LIQUEFIN: AN INNOVATIVE PROCESS FOR REDUCING LNG COSTS" by P-Y Martin et al, presented at the 22nd World Gas Conference in Tokyo, Japan (2003). Other suitable three-cycle processes include, for example, U.S. Pat. US 6,962,060; US 2011/185767 ; Pat. US 7,127,914; AU4349385; Pat. US 5,669,234 (commercially known as optimized waterfall process); Pat. US 6,253,574 (commercially known as a mixed fluid cascade process); Pat. US 6,308,531; US Application Publication 2008/0141711; Mark J. Roberts et al "Large capacity single train AP-X(TM) Hybrid LNG Process", Gastech 2002, Doha, Qatar (13-16 October 2002).
[0047] Processos de refrigerante misto paralelos são particularmente adequados, tais como descrito por exemplo, na Patente dos EUA 6.389.844 (processo Shell PMR), Publicação de Pedido de Patente dos EUA No. 2005/005635, 2008/156036, 2008/156037, ou Pek et al em "LARGE CAPACITY LNG PLANT DEVELOPMENT" 14a Conferência Internacional de Gás natural liquefeito, Doha, Qatar (21 a 24 de março de 2004); ou trens de liquefação dependentes ou independentes completos tais como descrito por exemplo, na Patente dos EUA 6.658.892; ou trens únicos compreendendo múltiplos trocadores de calor criogênicos principais paralelos tais como descrito por exemplo, na Patente dos EUA 6.789.394, Publicação pré- garantida de Patente dos EUA No. 2007/193303, ou de Paradowski et al em "An LNG train capacity of 1 BSCFD is a realistic objective", Apresentado em GPA European Chapter Annual Meeting, Barcelona, Espanha (27 a 29 de Setembro 2000).[0047] Parallel mixed refrigerant processes are particularly suitable, as described for example in US Patent 6,389,844 (Shell PMR process), US Patent Application Publication No. 2005/005635, 2008/156036, 2008/156037, or Pek et al in "LARGE CAPACITY LNG PLANT DEVELOPMENT" 14th International Liquefied Natural Gas Conference, Doha, Qatar (March 21-24, 2004); or complete dependent or independent liquefaction trains such as described, for example, in US Patent 6,658,892; or single trains comprising multiple parallel main cryogenic heat exchangers as described, for example, in US Patent 6,789,394, US Patent Pre-Grant Publication No. 2007/193303, or by Paradowski et al in "An LNG train capacity of 1 BSCFD is a realistic objective", Presented at GPA European Chapter Annual Meeting, Barcelona, Spain (27-29 September 2000).
[0048] Estas sugestões são providas para demonstrar grande aplicabilidade da invenção, e não são intencionada de ser exclusivas e/ou exaustivas da lista de possibilidades. Nem todos os exemplos listados acima empregam turbinas de gás (aeroderivadas) como acionadores de compressor de refrigerante primário. Será mais claro que qualquer acionador diferente do que turbinas de gás pode ser substituído por uma turbina de gás para gozar de certos benefícios preferidos da presente invenção.[0048] These suggestions are provided to demonstrate broad applicability of the invention, and are not intended to be exclusive and/or exhaustive of the list of possibilities. Not all of the examples listed above employ gas turbines (aeroderivatives) as primary refrigerant compressor drivers. It will be clear that any driver other than gas turbines may be substituted for a gas turbine to enjoy certain preferred benefits of the present invention.
[0049] A temperatura de cada um da pluralidade de correntes pressurizadas de gás natural liquefeito em geral é menor do que -120 °C, preferivelmente entre -165 °C e -120 °C, mais preferivelmente entre -165 °C e -135 °C, ainda mais preferivelmente entre -160 °C e -140 °C. Cada um da pluralidade de correntes pressurizadas de gás natural liquefeito preferivelmente está em uma pressão de pelo menos 1,5 MPa abs. (15 bar absoluto (bara)) , mais preferivelmente em uma pressão entre 1,5 MPa abs. (15 bar absoluto (bara)) e 12 MPa abs. (120 bara), ainda mais preferivelmente em uma pressão entre 0,5 MPa abs. (50 bara) e 12 MPa abs. (120 bara). Cada um da pluralidade de correntes pressurizadas de gás natural liquefeito compreende metano em pelo menos 85% em mol, CO2 até 150 ppm (mol) (preferivelmente até 50 ppm (mol) CO2) e nitrogênio entre 1% em mol e 10% em mol. O equilíbrio tipicamente consiste de um ou mais de etano, propano, butano e traços de inertes tais como hélio.[0049] The temperature of each of the plurality of pressurized streams of liquefied natural gas is generally less than -120°C, preferably between -165°C and -120°C, more preferably between -165°C and -135°C. °C, even more preferably between -160 °C and -140 °C. Each of the plurality of pressurized streams of liquefied natural gas preferably is at a pressure of at least 1.5 MPa abs. (15 bar absolute (bara)), more preferably at a pressure between 1.5 MPa abs. (15 bar absolute (bara)) and 12 MPa abs. (120 bara), even more preferably at a pressure between 0.5 MPa abs. (50 bara) and 12 MPa abs. (120 bar). Each of the plurality of pressurized streams of liquefied natural gas comprises methane at least 85% by mol, CO2 up to 150 ppm (mol) (preferably up to 50 ppm (mol) CO2) and nitrogen between 1% by mol and 10% by mol . The equilibrium typically consists of one or more of ethane, propane, butane and traces of inerts such as helium.
[0050] As correntes de hidrocarboneto a partir das quais as múltiplas correntes de gás natural liquefeito nos exemplos divulgados aqui são produzidos podem ser obtidas a partir de gás natural ou reservatórios de petróleo ou leitos de carvão. Estas correntes de hidrocarboneto também podem ser obtidas a partir de outra fonte, incluindo como um exemplo uma fonte sintética tal como um processo de Fischer-Tropsch, ou a partir de uma mistura de diferentes fontes. Preferivelmente as correntes de hidrocarboneto compreendem pelo menos 50% em mol metano, mais preferivelmente pelo menos 80% em mol metano.[0050] The hydrocarbon streams from which the multiple streams of liquefied natural gas in the examples disclosed herein are produced can be obtained from natural gas or oil reservoirs or coal beds. These hydrocarbon streams can also be obtained from another source, including as an example a synthetic source such as a Fischer-Tropsch process, or from a mixture of different sources. Preferably the hydrocarbon streams comprise at least 50 mol% methane, more preferably at least 80 mol% methane.
[0051] Dependendo da sua fonte, uma ou mais das correntes de hidrocarboneto pode conter quantidades variáveis de componentes diferentes do que metano e nitrogênio, incluindo um ou mais componentes não hidrocarboneto diferentes do que água, tal como CO2, Hg, H2S e outros compostos de enxofre; e um ou mais hidrocarbonetos mais pesados do que metano tais como em particular etano, propano e butanos, e, possivelmente menores quantidades de pentanos e hidrocarbonetos aromáticos.[0051] Depending on their source, one or more of the hydrocarbon streams may contain varying amounts of components other than methane and nitrogen, including one or more non-hydrocarbon components other than water, such as CO2, Hg, H2S and other compounds. of sulfur; and one or more hydrocarbons heavier than methane such as in particular ethane, propane and butanes, and possibly smaller amounts of pentanes and aromatic hydrocarbons.
[0052] Se for desejado, as correntes de hidrocarboneto podem ter sido pré-tratadas para reduzir e/ou remover um ou mais dos componentes indesejados tais como CO2 e H2S, ou passaram por outras etapas tais como pré-pressurização ou semelhantes. Tais etapas são bem conhecidas do perito na técnica, e os seus mecanismos não são adicionalmente discutidos aqui. a composição final das correntes de hidrocarboneto assim varia dependendo do tipo e da localização do gás e dos pré-tratamentos aplicados.[0052] If desired, the hydrocarbon streams may have been pre-treated to reduce and/or remove one or more of the unwanted components such as CO2 and H2S, or have gone through other steps such as pre-pressurization or the like. Such steps are well known to the person skilled in the art, and their mechanisms are not discussed further here. the final composition of the hydrocarbon streams thus varies depending on the type and location of the gas and the pre-treatments applied.
[0053] O vapor de rejeito preferivelmente possui uma composição tendo relativamente uma maior quantidade de nitrogênio do que a pelo menos parte de pelo menos uma corrente de gás natural liquefeito expandida que é alimentada para a coluna de destilação dividida através da entrada de GNL. A corrente de gás natural liquefeito sendo descarregada a partir da coluna de destilação dividida através da saída de fundo possui uma quantidade relativamente menor de nitrogênio do que pelo menos parte de pelo menos uma corrente de gás natural liquefeito expandida que é alimentada para a coluna de destilação dividida através da entrada de GNL. A quantidade relativa de metano na corrente de gás natural liquefeito sendo descarregada a partir da coluna de destilação dividida através da saída de fundo é maior do que a quantidade relativa de metano pelo menos em parte de pelo menos uma corrente de gás natural liquefeito expandida que é alimentada para a coluna de destilação dividida através da entrada de GNL. Tipicamente, a corrente de gás natural liquefeito sendo descarregada a partir da coluna de destilação dividida através da saída de fundo contém menos do que 1,1% em mol de nitrogênio e, opcionalmente, mais do que 90% em mol de metano.[0053] The tailings vapor preferably has a composition having a relatively greater amount of nitrogen than the at least part of at least one expanded liquefied natural gas stream that is fed to the split distillation column through the LNG inlet. The liquefied natural gas stream being discharged from the distillation column split through the bottom outlet has a relatively lower amount of nitrogen than at least part of at least one expanded liquefied natural gas stream that is fed to the distillation column. divided through the LNG inlet. The relative amount of methane in the liquefied natural gas stream being discharged from the distillation column split through the bottom outlet is greater than the relative amount of methane in at least part of at least one expanded liquefied natural gas stream that is fed to the split distillation column through the LNG inlet. Typically, the liquefied natural gas stream being discharged from the distillation column split through the bottom outlet contains less than 1.1 mol% nitrogen and optionally more than 90 mol% methane.
[0054] As várias modalidades de como a coluna de destilação dividida 40 é incorporada no alinhamento como descrito acima não são limitantes na invenção.[0054] The various modalities of how the
[0055] Alternativas tais como por exemplo, descritas nas Patentes dos EUA 5.421.165; 5.893.274; 6.014.869, cada uma modificada de acordo com a especificação presente em que incorpora o uso de múltiplos refervedores, são contempladas e aqui incorporadas por referência. Por exemplo, as uma ou mais correntes de refervedor podem ser retiradas a partir de um ou mais sistemas de expansão, tal como é descrito na Patente dos EUA 6.014.869, em vez de a partir da coluna de destilação dividida 40.[0055] Alternatives such as, for example, described in US Patents 5,421,165; 5,893,274; 6,014,869, each modified in accordance with the present specification which incorporates the use of multiple reboilers, are contemplated and incorporated herein by reference. For example, the one or more reboiler streams may be drawn from one or more expansion systems, as described in US Patent 6,014,869, rather than from the
[0056] A invenção e as modalidades descritas aqui podem ser aplicadas em uma planta de liquefação de gás natural localizada na costa, ou uma localizada fora de costa tal como uma planta de liquefação de gás natural flutuante.[0056] The invention and embodiments described herein can be applied to a natural gas liquefaction plant located onshore, or one located off-shore such as a floating natural gas liquefaction plant.
[0057] O perito na técnica vai entender que a presente invenção pode ser realizada de vários modos sem fugir do escopo das reivindicações anexas.[0057] The person skilled in the art will understand that the present invention can be carried out in various ways without departing from the scope of the appended claims.
Claims (12)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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