BR112017021399B1 - SYSTEM FOR LIQUEFACING A GAS - Google Patents
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Abstract
SISTEMA PARA LIQUEFAZER UM GÁS E SISTEMA E MÉTODO PARA REMOVER COMPONENTES CONGELADOS DE UM GÁS DE ALIMENTAÇÃO. A presente invenção refere-se a um sistema para liquefazer um gás que inclui um trocador de calor de liquefação que tem uma entrada de gás de alimentação adaptada para receber um gás de alimentação e uma saída de gás liquefeito através da qual o gás liquefeito sai após o gás ser liquefeito dentro da passagem de liquefação do trocador de calor por troca de calor com uma passagem de refrigeração primária. Um sistema de compressor de refrigerante misturado está configurado para prover um refrigerante para a passagem de refrigeração primária. Um separador expansor está em comunicação com a saída de gás liquefeito do trocador de calor de liquefação, e uma linha de gás frio está em comunicação de fluido com o separador expansor. Um trocador de calor de recuperação de frio recebe o vapor frio da linha de gás frio e o refrigerante líquido do sistema de compressor de refrigerante misturado de modo que o refrigerante seja resfriado utilizando o vapor frio.SYSTEM FOR LIQUEFIING A GAS AND SYSTEM AND METHOD FOR REMOVING FROZEN COMPONENTS FROM A FEED GAS. The present invention relates to a system for liquefying a gas which includes a liquefaction heat exchanger having a feed gas inlet adapted to receive a feed gas and a liquefied gas outlet through which the liquefied gas exits after the gas is liquefied within the liquefaction passage of the heat exchanger by exchanging heat with a primary cooling passage. A mixed refrigerant compressor system is configured to provide a refrigerant for the primary refrigeration passage. An expanding separator is in communication with the liquefied gas outlet of the liquefaction heat exchanger, and a cold gas line is in fluid communication with the expanding separator. A cold recovery heat exchanger receives the cold vapor from the cold gas line and the liquid refrigerant from the refrigerant compressor system mixed so that the refrigerant is cooled using the cold vapor.
Description
[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório U.S. Número 62/145.929, depositado em 10 de Abril de 2015, e Pedido Provisório U.S. Número 62/215.511, depositado em 08 de Setembro de 2015, os conteúdos de cada um dos quais estão aqui incorporados por referência.[001] This application claims the benefit of U.S. Provisional Application Number 62/145,929, filed April 10, 2015, and U.S. Provisional Application Number 62/215,511, filed September 8, 2015, the contents of each of which are incorporated herein by reference.
[002] A presente invenção refere-se geralmente a sistemas para liquefazer gases.[002] The present invention generally relates to systems for liquefying gases.
[003] Existem diversos aspectos do assunto presente os quais podem ser incorporados separadamente ou juntos nos métodos, dispositivos e sistemas abaixo descritos e reivindicados. Estes aspectos podem ser empregados sozinhos ou em combinação com outros aspectos do assunto aqui descrito, e a descrição destes aspectos juntos não pretende excluir a utilização destes aspectos separadamente ou a reivindicação de tais aspectos separadamente ou em diferentes combinações como apresentado nas reivindicações anexas a este.[003] There are several aspects of the present subject matter which can be incorporated separately or together in the methods, devices and systems described and claimed below. These aspects may be employed alone or in combination with other aspects of the subject matter described herein, and the description of these aspects together is not intended to exclude the use of these aspects separately or the claim of such aspects separately or in different combinations as set forth in the claims appended hereto.
[004] Em um aspecto, um sistema está provido para liquefazer um gás e inclui um trocador de calor de liquefação que tem uma extremidade quente que inclui uma entrada de gás de alimentação e uma extremidade fria que inclui uma saída de gás liquefeito com uma passagem de liquefação posicionada entre estas. A entrada de gás de alimentação está adaptada para receber um gás de alimentação. O trocador de calor de liquefação também inclui uma passagem de refrigeração primária. Um sistema de compressor de refrigerante misturado está configurado para prover refrigerante para a passagem de refrigeração primária. Um separador expansor está em comunicação com a saída de gás liquefeito do trocador de calor de liquefação. Uma linha de gás frio está em comunicação de fluido com o separador expansor. Um trocador de calor de recuperação de frio tem uma passagem de vapor em comunicação com a linha de gás frio e uma passagem de líquido, onde a passagem de vapor está configurada para receber vapor frio da linha de gás frio. O sistema de compressor de refrigerante misturado inclui uma saída de refrigerante líquido em comunicação de fluido com a passagem de líquido do trocador de calor de recuperação de frio. O trocador de calor de recuperação de frio está configurado para receber o refrigerante dentro da passagem de líquido e resfriar o refrigerante dentro da passagem de líquido utilizando o vapor frio dentro da passagem de vapor.[004] In one aspect, a system is provided for liquefying a gas and includes a liquefaction heat exchanger having a hot end that includes a feed gas inlet and a cold end that includes a liquefied gas outlet with a passage of liquefaction positioned between them. The supply gas inlet is adapted to receive a supply gas. The liquefaction heat exchanger also includes a primary cooling passage. A mixed refrigerant compressor system is configured to supply refrigerant to the primary refrigeration passage. An expanding separator is in communication with the liquefied gas outlet of the liquefaction heat exchanger. A cold gas line is in fluid communication with the expander separator. A cold recovery heat exchanger has a vapor passage in communication with the cold gas line and a liquid passage, where the vapor passage is configured to receive cold vapor from the cold gas line. The mixed refrigerant compressor system includes a liquid refrigerant outlet in fluid communication with the liquid passage of the cold recovery heat exchanger. The cold recovery heat exchanger is configured to receive the refrigerant within the liquid passage and cool the refrigerant within the liquid passage using the cold vapor within the vapor passage.
[005] Em outro aspecto, um processo está provido para liquefazer a gás e inclui prover uma alimentação de gás para um trocador de calor de liquefação que recebe o refrigerante de um sistema de compressor de refrigerante misturado. O gás é liquefeito no trocador de calor de liquefação utilizando o refrigerante do sistema de compressor de refrigerante misturado de modo que um produto líquido é produzido. Pelo menos uma porção do produto líquido é expandida e separada em uma porção de vapor e uma porção de líquido. A porção de vapor é direcionada para um trocador de calor de recuperação de frio. O refrigerante é direcionado do sistema de compressor de refrigerante misturado para o trocador de calor de recuperação de frio. O refrigerante é resfriado no trocador de calor de recuperação de frio utilizando a porção de vapor.[005] In another aspect, a process is provided for liquefying gas and includes providing a gas feed to a liquefaction heat exchanger that receives the refrigerant from a mixed refrigerant compressor system. The gas is liquefied in the liquefaction heat exchanger using the refrigerant from the mixed refrigerant compressor system so that a liquid product is produced. At least a portion of the liquid product is expanded and separated into a vapor portion and a liquid portion. The steam portion is directed to a cold recovery heat exchanger. The refrigerant is directed from the mixed refrigerant compressor system to the cold recovery heat exchanger. The refrigerant is cooled in the cold recovery heat exchanger using the steam portion.
[006] Em ainda outro aspecto, um sistema para liquefazer um gás está provido e inclui o trocador de calor de liquefação que tem uma extremidade quente e uma extremidade fria, uma passagem de liquefação que tem uma entrada na extremidade quente e uma saída na extremidade fria, uma passagem de refrigeração primária, e uma passagem de líquido refrigerante de alta pressão. Um sistema de compressor de refrigerante misturado está em comunicação com a passagem de refrigeração primária e a passagem de líquido refrigerante de alta pressão. Um separador expansor de refrigerante tem uma entrada em comunicação com a passagem de líquido refrigerante misturado de alta pressão, uma saída de líquido em comunicação com a passagem de refrigeração primária e uma saída de vapor em comunicação com a passagem de refrigeração primária.[006] In yet another aspect, a system for liquefying a gas is provided and includes the liquefaction heat exchanger having a hot end and a cold end, a liquefaction passage having an inlet at the hot end and an outlet at the hot end. cold, a primary refrigeration passage, and a high-pressure refrigerant passage. A mixed refrigerant compressor system is in communication with the primary refrigeration passage and the high pressure liquid refrigerant passage. A refrigerant expander separator has an inlet in communication with the high pressure mixed liquid refrigerant passage, a liquid outlet in communication with the primary refrigeration passage, and a vapor outlet in communication with the primary refrigeration passage.
[007] Em ainda outro aspecto, um sistema para remover componentes congelados de um gás de alimentação está provido e inclui um trocador de calor de remoção de hidrocarboneto pesado que tem uma passagem de resfriamento de gás de alimentação com uma entrada adaptada para comunicar com uma fonte do gás de alimentação, uma passagem de vapor de retorno e uma passagem de resfriamento de refluxo. O sistema também inclui um dispositivo de lavagem que tem uma entrada de gás de alimentação em comunicação com uma saída da passagem de resfriamento de gás de alimentação do trocador de calor, uma saída de vapor de retorno em comunicação com uma entrada da passagem de vapor de retorno do trocador de calor, uma saída de vapor de refluxo em comunicação com uma entrada da passagem de resfriamento de refluxo do trocador de calor e uma entrada de fase misturada de refluxo em comunicação com uma saída da passagem de resfriamento de refluxo do trocador de calor. Uma passagem de componente líquido de refluxo tem uma entrada e uma saída ambas em comunicação com o dispositivo de lavagem. O dispositivo de lavagem está configurado para vaporizar um fluxo de componente líquido de refluxo da saída da passagem de componente líquido de refluxo de modo a resfriar um fluxo de gás de alimentação que entra no dispositivo de lavagem através da entrada de gás de alimentação do dispositivo de lavagem de modo que os componentes congelados são condensados e removidos do dispositivo de lavagem através de uma saída de componentes congelados. Uma linha de gás de alimentação processado está em comunicação com a uma saída da passagem de retorno de vapor do trocador de calor.[007] In yet another aspect, a system for removing frozen components from a feed gas is provided and includes a heavy hydrocarbon removal heat exchanger having a feed gas cooling passage with an inlet adapted to communicate with a supply gas source, a return steam passage, and a reflux cooling passage. The system also includes a scrubbing device having a feed gas inlet in communication with an outlet of the heat exchanger feed gas cooling passage, a return steam outlet in communication with an inlet of the heat exchanger feed gas cooling passage, a return steam outlet in communication with an inlet of the heat exchanger feed gas cooling passage, return from the heat exchanger, a reflux vapor outlet in communication with an inlet of the heat exchanger reflux cooling passage, and a reflux mixed phase inlet in communication with an outlet of the heat exchanger reflux cooling passage . A reflux liquid component passage has an inlet and an outlet both in communication with the washing device. The scrubbing device is configured to vaporize a flow of reflux liquid component from the outlet of the reflux liquid component passage so as to cool a feed gas stream entering the scrubbing device through the feed gas inlet of the reflux device. washing so that the frozen components are condensed and removed from the washing device through a frozen components outlet. A processed feed gas line is in communication with an outlet of the heat exchanger vapor return passage.
[008] Em ainda outro aspecto, um processo para remover os componentes congelados de um gás de alimentação inclui prover um trocador de calor de remoção de hidrocarboneto pesado e um dispositivo de lavagem. O gás de alimentação é resfriado utilizando o trocador de calor para criar um fluxo de gás de alimentação resfriado. O fluxo de gás resfriado é direcionado para o dispositivo de lavagem. O vapor do dispositivo de lavagem é direcionado para o trocador de calor e o vapor é resfriado para criar um fluxo de refluxo de fase misturada. O fluxo de refluxo de fase misturada é direcionado para o dispositivo de lavagem de modo que um fluxo de refluxo de componente líquido seja provido para o dispositivo de lavagem. O fluxo de refluxo de componente líquido é vaporizado no dispositivo de lavagem de modo que os componentes congelados são condensados e removidos do fluxo de gás de alimentação resfriado no dispositivo de lavagem para criar um fluxo de vapor de gás de alimentação processado. O fluxo de vapor de gás de alimentação processado é direcionado para o trocador de calor. O fluxo de vapor de gás de alimentação processado é aquecido no trocador de calor para produzir um fluxo de vapor de gás de alimentação processado aquecido adequado para liquefação.[008] In yet another aspect, a process for removing frozen components from a feed gas includes providing a heavy hydrocarbon removal heat exchanger and a scrubbing device. The feed gas is cooled using the heat exchanger to create a cooled feed gas stream. The cooled gas flow is directed to the scrubbing device. Steam from the scrubbing device is directed to the heat exchanger and the steam is cooled to create a mixed phase reflux flow. The mixed phase reflux flow is directed to the washing device so that a liquid component reflux flow is provided to the washing device. The liquid component reflux stream is vaporized in the scrubbing device so that the frozen components are condensed and removed from the cooled feed gas stream in the scrubbing device to create a processed feed gas vapor stream. The processed feed gas vapor flow is directed to the heat exchanger. The processed feed gas vapor stream is heated in the heat exchanger to produce a heated processed feed gas vapor stream suitable for liquefaction.
[009] Figura 1 é um diagrama e esquema de fluxo de processo que ilustra um sistema e método de liquefação de refrigerante misturado com um separador de vapor/líquido no fluxo de gás liquefeito na extremidade fria do trocador de calor principal onde o gás de lampejo final frio do separador é direcionado para uma passada de refrigeração adicional através do trocador de calor principal;[009] Figure 1 is a process flow diagram and schematic illustrating a system and method of liquefying mixed refrigerant with a vapor/liquid separator into the liquefied gas stream at the cold end of the main heat exchanger where the flash gas cold end of the separator is directed to an additional cooling pass through the main heat exchanger;
[0010] Figura 1A é um diagrama e esquema de fluxo de processo que ilustra um sistema e método de liquefação de refrigerante misturado com um expansor de líquido com um separador de vapor/líquido integrado sobre o fluxo de refrigerante de alta pressão média temperatura;[0010] Figure 1A is a process flow diagram and schematic illustrating a mixed refrigerant liquefaction system and method with a liquid expander with an integrated vapor/liquid separator over the medium temperature high pressure refrigerant flow;
[0011] Figura 2 é um diagrama e esquema de fluxo de processo que ilustra um sistema e método de liquefação de refrigerante misturado com um separador de vapor/líquido no fluxo de gás liquefeito na extremidade fria do trocador de calor principal onde o gás de lampejo final frio do separador é direcionado para um trocador de calor de recuperação de frio para resfriar o refrigerante misturado;[0011] Figure 2 is a process flow diagram and schematic illustrating a system and method of liquefying mixed refrigerant with a vapor/liquid separator into the liquefied gas stream at the cold end of the main heat exchanger where the flash gas cold end of the separator is directed to a cold recovery heat exchanger to cool the mixed refrigerant;
[0012] Figura 2A é um diagrama e esquema de fluxo de processo que ilustra um sistema e método de liquefação de refrigerante misturado com um separador de vapor/líquido no fluxo de gás liquefeito na extremidade fria do trocador de calor principal onde o gás de lampejo final frio do separador é direcionado para uma passada de refrigeração adicional através do trocador de calor principal e um trocador de calor de recuperação de frio para resfriar o refrigerante misturado;[0012] Figure 2A is a process flow diagram and schematic illustrating a system and method of liquefying mixed refrigerant with a vapor/liquid separator into the liquefied gas stream at the cold end of the main heat exchanger where the flash gas cold end of the separator is directed to an additional cooling pass through the main heat exchanger and a cold recovery heat exchanger to cool the mixed refrigerant;
[0013] Figura 3 é um diagrama e esquema de fluxo de processo que ilustra um sistema e método de liquefação de refrigerante misturado com um separador de vapor/líquido no fluxo de gás liquefeito na extremidade fria do trocador de calor principal onde o gás de lampejo final frio do separador é direcionado para um trocador de calor de recuperação de frio para resfriar o refrigerante misturado, onde o trocador de calor de recuperação de frio também recebe gás de ebulição dos tanques de armazenamento de produto;[0013] Figure 3 is a process flow diagram and schematic illustrating a system and method of liquefying mixed refrigerant with a vapor/liquid separator into the liquefied gas stream at the cold end of the main heat exchanger where the flash gas cold end of the separator is directed to a cold recovery heat exchanger to cool the mixed refrigerant, where the cold recovery heat exchanger also receives boiling gas from the product storage tanks;
[0014] Figura 4 é um diagrama e esquema de fluxo de processo que ilustra um sistema e método de liquefação de refrigerante misturado onde o fluxo de gás liquefeito na extremidade fria do trocador de calor principal é direcionado para um tanque de armazenamento onde o gás de lampejo final é separado do produto líquido e o gás de lampejo final e o gás de ebulição do tanque de armazenamento são comprimidos e direcionados para um trocador de calor de recuperação de frio para resfriar o refrigerante misturado;[0014] Figure 4 is a process flow diagram and schematic illustrating a mixed refrigerant liquefaction system and method where the flow of liquefied gas at the cold end of the main heat exchanger is directed to a storage tank where the refrigerant gas final flash is separated from the liquid product and the final flash gas and boiling gas from the storage tank are compressed and directed to a cold recovery heat exchanger to cool the mixed refrigerant;
[0015] Figura 5 é um diagrama e esquema de fluxo de processo que ilustra um sistema e método de liquefação de refrigerante misturado onde o fluxo de gás liquefeito na extremidade fria do trocador de calor principal é direcionado para um tanque de armazenamento onde o gás de lampejo final é separado do produto líquido e o gás de lampejo final e o gás de ebulição do tanque de armazenamento são direcionados para um trocador de calor de recuperação de frio para resfriar o refrigerante misturado;[0015] Figure 5 is a process flow diagram and schematic illustrating a mixed refrigerant liquefaction system and method where the flow of liquefied gas at the cold end of the main heat exchanger is directed to a storage tank where the refrigerant gas final flash is separated from the liquid product, and the final flash gas and boiling gas from the storage tank are directed to a cold recovery heat exchanger to cool the mixed refrigerant;
[0016] Figura 6 é um diagrama e esquema de fluxo de processo que ilustra um sistema e método de liquefação de refrigerante misturado onde o gás de alimentação é primeiro resfriado com um trocador de calor de remoção de hidrocarboneto pesado e componentes congelados são removidos do gás de alimentação;[0016] Figure 6 is a process flow diagram and schematic illustrating a mixed refrigerant liquefaction system and method where the feed gas is first cooled with a heavy hydrocarbon removal heat exchanger and frozen components are removed from the gas feed;
[0017] Figura 7 é um diagrama e esquema de fluxo de processo que ilustra um sistema e método de liquefação de refrigerante misturado alternativo onde o gás de alimentação é primeiro resfriado com um trocador de calor de remoção de hidrocarboneto pesado e componentes congelados são removidos do gás de alimentação. DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES[0017] Figure 7 is a process flow diagram and schematic illustrating an alternative mixed refrigerant liquefaction system and method where the feed gas is first cooled with a heavy hydrocarbon removal heat exchanger and frozen components are removed from the feed gas. DETAILED DESCRIPTION OF MODALITIES
[0018] As modalidades de um sistema e método de liquefação de refrigerante misturado estão ilustradas nas Figuras 1-7. Deve ser notado que enquanto que as modalidades estão abaixo ilustradas e descritas em termos de liquefazer gás natural para produzir gás natural líquido, a invenção pode ser utilizada para liquefazer outros tipos de gases.[0018] Embodiments of a mixed refrigerant liquefaction system and method are illustrated in Figures 1-7. It should be noted that while embodiments are illustrated and described below in terms of liquefying natural gas to produce liquid natural gas, the invention can be used to liquefy other types of gases.
[0019] O processo de liquefação básico e sistema de compressor de refrigerante misturado pode ser como descrito na Publicação de Pedido de Patente U.S. Número 2011/0226008, de Pedido de Patente U.S. Número 12/726.142, para Gushanas et al., de propriedade comum, os conteúdos dos quais estão por meio disto incorporados por referência. Geralmente, com referência à Figura 1, o sistema inclui um trocador de calor de múltiplos fluxos, indicado em geral em 10, que tem uma extremidade quente 12 e uma extremidade fria 14. O trocador de calor recebe um fluxo de alimentação de gás natural de alta pressão 16 que é liquefeito na passagem de resfriamento ou liquefação 18 através de remoção de calor através de troca de calor com fluxos de refrigeração no trocador de calor. Como um resultado, um fluxo 20 de produto de gás natural líquido (LNG) é produzido. O projeto de múltiplos fluxos do trocador de calor permite uma integração conveniente e eficiente em energia de diversos fluxos em um único trocador. Trocadores de calor adequados podem ser adquiridos da Chart Energy & Chemicals, Inc. of The Woodlands, Texas. O trocador de calor de múltiplos fluxos de placa e aleta disponível da Chart Energy & Chemicals, Inc. oferece a vantagem adicional de ser fisicamente compacto.[0019] The basic liquefaction process and mixed refrigerant compressor system may be as described in U.S. Patent Application Publication Number 2011/0226008, U.S. Patent Application Number 12/726,142, to Gushanas et al., jointly owned , the contents of which are hereby incorporated by reference. Generally, with reference to Figure 1, the system includes a multi-stream heat exchanger, generally indicated at 10, which has a hot end 12 and a cold end 14. The heat exchanger receives a natural gas feed stream of high pressure 16 which is liquefied in the cooling or liquefaction passage 18 through heat removal through heat exchange with refrigeration flows in the heat exchanger. As a result, a liquid natural gas (LNG) product stream 20 is produced. The heat exchanger's multi-stream design allows for convenient and energy-efficient integration of multiple streams into a single exchanger. Suitable heat exchangers can be purchased from Chart Energy & Chemicals, Inc. of The Woodlands, Texas. The plate and fin multi-flow heat exchanger available from Chart Energy & Chemicals, Inc. offers the added advantage of being physically compact.
[0020] O sistema da Figura 1, que inclui um trocador de calor 10, pode estar configurado para executar outras opções de processamento de gás conhecidas na técnica anterior. Estas opções de processamento podem requerer que o fluxo de gás sai e reentre no trocador de calor uma ou mais vezes e podem incluir, por exemplo, recuperação de líquidos de gás natural ou rejeição de nitrogênio.[0020] The system of Figure 1, which includes a heat exchanger 10, may be configured to perform other gas processing options known in the prior art. These processing options may require the gas stream to exit and re-enter the heat exchanger one or more times and may include, for example, natural gas liquids recovery or nitrogen rejection.
[0021] A remoção de calor é executada no trocador de calor utilizando um refrigerante misturado, que é processado e recondicionado utilizando um sistema de compressor de refrigerante misturado indicado em geral em 22. O sistema de compressor de refrigerante misturado inclui um acumulador de alta pressão 43 que recebe e separa um fluxo de fase misturada de refrigerante misturado (MR) 11 após o último ciclo de compressão e resfriamento. Apesar de um tambor de acumulador 43 ser ilustrado, dispositivos de separação alternativos podem ser utilizados, incluindo, mas não limitado a, outro tipo de recipiente, um separador ciclônico, uma unidade de destilação, um separador ou tela coalescente ou eliminador de névoa de tipo de pá. O fluxo de refrigerante de vapor de alta pressão 13 sai da saída de vapor do acumulador 43 e se desloca para o lado quente do trocador de calor 10.[0021] Heat removal is performed in the heat exchanger using a mixed refrigerant, which is processed and reconditioned using a mixed refrigerant compressor system generally indicated at 22. The mixed refrigerant compressor system includes a high pressure accumulator 43 which receives and separates a mixed phase stream of mixed refrigerant (MR) 11 after the last compression and cooling cycle. Although an accumulator drum 43 is illustrated, alternative separation devices may be used, including, but not limited to, another type of vessel, a cyclonic separator, a distillation unit, a coalescing separator or screen, or type mist eliminator. of shovel. The high pressure vapor refrigerant flow 13 leaves the accumulator vapor outlet 43 and moves to the hot side of the heat exchanger 10.
[0022] O fluxo de refrigerante líquido de alta pressão 17 sai da saída de líquido do acumulador 43 e também se desloca para a extremidade quente do trocador de calor. Após resfriar no trocador de calor 10, este se desloca como um fluxo de fase misturada 47 para um tubo vertical de temperatura média 128.[0022] The high-pressure liquid refrigerant flow 17 leaves the liquid outlet of the accumulator 43 and also moves to the hot end of the heat exchanger. After cooling in the heat exchanger 10, it moves as a mixed phase flow 47 to a medium temperature vertical tube 128.
[0023] Após o fluxo de vapor de alta pressão 13 do acumulador 43 ser resfriado no trocador de calor 10, o fluxo de fase misturada 19 flui para o separador de vapor frio 21. Um fluxo de refrigerante de vapor 23 resultante sai da saída de vapor do separador 21 e, após resfriar no trocador de calor 10, se desloca para o tubo vertical de temperatura fria 27 como um fluxo de fase misturada 29. Os fluxos de vapor e líquido 41 e 45 saem do tubo vertical de temperatura fria 27 e alimentam para a passagem de refrigeração primária 125 no lado frio do trocador de calor 10.[0023] After the high pressure steam stream 13 from the accumulator 43 is cooled in the heat exchanger 10, the mixed phase stream 19 flows to the cold vapor separator 21. A resulting vapor refrigerant stream 23 exits the steam outlet. vapor from the separator 21 and, after cooling in the heat exchanger 10, moves to the cold temperature standpipe 27 as a mixed phase flow 29. Vapor and liquid streams 41 and 45 exit the cold temperature standpipe 27 and feed to the primary cooling passage 125 on the cold side of the heat exchanger 10.
[0024] O fluxo de líquido 25 que sai do separador de vapor frio 21 é resfriado no trocador de calor 10 e sai do trocador de calor como fluxo de fase misturada 122, o qual é manipulado no modo abaixo descrito.[0024] The liquid flow 25 leaving the cold vapor separator 21 is cooled in the heat exchanger 10 and leaves the heat exchanger as mixed phase flow 122, which is manipulated in the manner described below.
[0025] Os sistemas das Figuras 2-7 apresentam componentes similares àqueles acima descritos.[0025] The systems in Figures 2-7 have components similar to those described above.
[0026] O sistema mostrado na Figura 1 utiliza um separador expansor 24, o qual pode ser um expansor de líquido com um separador de vapor/líquido integrado ou, alternativamente, um expansor de líquido em série com qualquer dispositivo de separação de vapor/líquido, para extrair energia do fluxo de LNG de alta pressão 20, conforme a pressão é reduzida. Isto resulta em uma temperatura de LNG reduzida e gás de lampejo final resultante (EFG); por meio disto, provendo uma produção de LNG aperfeiçoada para a mesma potência de MR e consumo de energia aperfeiçoada por tonelada de LNG produzido. O gás de lampejo final frio, que resulta da expansão de líquido, sai do separador de vapor/líquido 24 como um fluxo 26 e é enviado para o trocador de calor de liquefação principal 10 na extremidade fria e é integrado com o trocador de calor incorporando uma passagem de refrigeração adicional 28, de modo que este contribui para os requisitos de refrigeração totais para liquefação, por meio disto adicionalmente aperfeiçoando a produção de LNG para a mesma potência de MR sem adicionar um significativo custo de capital ao trocador de calor principal 10. Como um exemplo somente, o EFG fluxo 26 pode ter uma temperatura e pressão de -158,8°C (-254°F) e 131,1 kPa (19 psia).[0026] The system shown in Figure 1 utilizes an expander separator 24, which may be a liquid expander with an integrated vapor/liquid separator or, alternatively, a liquid expander in series with any vapor/liquid separation device , to extract energy from the high pressure LNG stream 20 as the pressure is reduced. This results in a reduced LNG temperature and resulting final flash gas (EFG); thereby providing improved LNG production for the same MR power and improved energy consumption per ton of LNG produced. The cold end flash gas, which results from liquid expansion, leaves the vapor/liquid separator 24 as a stream 26 and is sent to the main liquefaction heat exchanger 10 at the cold end and is integrated with the heat exchanger incorporating an additional cooling pass 28, so that this contributes to the total cooling requirements for liquefaction, thereby further improving LNG production for the same MR power without adding significant capital cost to the main heat exchanger 10. As an example only, the EFG stream 26 may have a temperature and pressure of -158.8°C (-254°F) and 131.1 kPa (19 psia).
[0027] No sistema da Figura 1, a refrigeração de EFG é ou totalmente recuperada no trocador de calor 10 ou pode ser parcialmente recuperada como melhor se adequa ao projeto de equipamento e processo. O gás de lampejo final aquecido sai do trocador de calor como um fluxo 32 e, após compressão opcional através de compressor(es) 31, pode ser reciclado para o gás de alimentação de usina 33, utilizado como combustível de turbina a gás/usina 35 ou descartado em qualquer outro modo aceitável. O expansor de líquido de LNG pode ser utilizado ou com ou sem o expansor de líquido de temperatura média abaixo descrito com referência à Figura 1A.[0027] In the system of Figure 1, the EFG refrigeration is either fully recovered in the heat exchanger 10 or can be partially recovered as best suits the equipment and process design. The final heated flash gas exits the heat exchanger as a stream 32 and, after optional compression through compressor(s) 31, can be recycled to power plant feed gas 33, used as gas turbine/power plant fuel 35 or disposed of in any other acceptable manner. The LNG liquid expander can be used either with or without the medium temperature liquid expander described below with reference to Figure 1A.
[0028] O sistema da Figura 2 apresenta uma opção para a configuração de recuperação de frio de EFG mostrada na Figura 1. Nesta opção, fluxo de refrigeração frio de EFG 34 do separador de vapor/líquido 36 é direcionado para um trocador de calor de recuperação de frio 38 onde este troca calor com um fluxo de refrigerante misturado (MR) de alta pressão quente, ou fluxos 42 de um acumulador de alta pressão 43 do sistema de compressor de MR 22. O fluxo de MR de alta pressão 42 é resfriado utilizando o EFG do fluxo 34, então retornado para uma passagem de refrigeração 55 do trocador de calor de liquefação 44 através da linha 46 e do tubo vertical médio (tubo vertical de temperatura média) 48 (como mostrado pela linha 49 na Figura 3) ou, alternativamente, um expansor de líquido de temperatura média 52 (como mostrado pela 46 na Figura 2) ou a tubo vertical frio 54 (como mostrado tracejado pela linha 51 na Figura 2). Uma vez que o fluxo de MR de alta pressão resfriado do trocador de calor de recuperação de frio 38 é recebido pelo tubo vertical médio 48 ou separador expansor de líquido de temperatura média 52, este é fornecido para a passagem de refrigeração 55 do trocador de calor de liquefação 44 pelas linhas 57a e 57b (da Figura 2).[0028] The system of Figure 2 presents an option for the EFG cold recovery configuration shown in Figure 1. In this option, cold EFG refrigeration flow 34 from the vapor/liquid separator 36 is directed to a heat exchanger of cold recovery 38 where it exchanges heat with a hot high-pressure mixed refrigerant (MR) stream, or streams 42 from a high-pressure accumulator 43 of the MR compressor system 22. The high-pressure MR stream 42 is cooled utilizing the EFG of flow 34, then returned to a cooling passage 55 of the liquefaction heat exchanger 44 through line 46 and the mid-standpipe (medium temperature standpipe) 48 (as shown by line 49 in Figure 3) or alternatively, a medium temperature liquid expander 52 (as shown by 46 in Figure 2) or a cold standpipe 54 (as shown by dashed line 51 in Figure 2). Once the cooled high-pressure MR stream from the cold recovery heat exchanger 38 is received by the medium standpipe 48 or medium temperature liquid expander separator 52, it is supplied to the cooling passage 55 of the heat exchanger liquefaction 44 through lines 57a and 57b (from Figure 2).
[0029] Como um exemplo somente, o fluxo de EFG 34 da Figura 2 pode ter uma temperatura e pressão de -157,7°C (-252°F) e 207 kPa (30 psia).[0029] As an example only, the EFG flow 34 of Figure 2 may have a temperature and pressure of -157.7°C (-252°F) and 207 kPa (30 psia).
[0030] As opções de recuperação de frio de EFG das Figuras 1 e 2 podem ser combinadas como ilustrado na Figura 2A. Mais especificamente, o fluxo de EFG 56 que sai do separador de vapor/líquido 58 é dividido para formar um fluxo 62, o qual leva para a passagem de refrigeração 64 do trocador de calor principal 66, e um fluxo 68, o qual leva para o trocador de calor de recuperação de frio 72 para refrigerar o(s) fluxo(s) de MR 74 que fluem através do trocador de calor de recuperação de frio 72 como acima descrito para o sistema da Figura 2. Como um resultado, o frio de EFG é recuperado tanto no trocador de calor principal 66 quanto no trocador de calor de recuperação de frio 72, nas proporções ótimas para se ajustar ao equipamento e o processo. As porções de fluxo de EFG 56 que fluem para o fluxo 62 e o fluxo 68 podem ser controladas pela válvula 69.[0030] The EFG cold recovery options of Figures 1 and 2 can be combined as illustrated in Figure 2A. More specifically, the EFG stream 56 exiting the vapor/liquid separator 58 is divided to form a stream 62, which leads to the cooling passage 64 of the main heat exchanger 66, and a stream 68, which leads to the cold recovery heat exchanger 72 to cool the MR stream(s) 74 flowing through the cold recovery heat exchanger 72 as described above for the system of Figure 2. As a result, the cold of EFG is recovered in both the main heat exchanger 66 and the cold recovery heat exchanger 72, in the optimal proportions to fit the equipment and the process. The portions of EFG flow 56 that flow to flow 62 and flow 68 can be controlled by valve 69.
[0031] O sistema da Figura 3 mostra outra opção para recuperação de frio tanto do fluxo de EFG 75 do separador de vapor/líquido 77 quanto o Gás de Ebulição (BOG) do(s) tanque(s) de armazenamento de produto de LNG 76 e outras fontes. Nesta configuração, um fluxo de BOG 78 sai do(s) tanque(s) de armazenamento 76 e se desloca para uma passagem de recuperação de frio de BOG 80 provida no trocador de calor de recuperação de frio 82. Alternativamente, o trocador de calor de recuperação de frio 82 pode apresentar uma única passagem de EFG e BOG compartilhada com os fluxos de EFG e BOG 75 e 78 combinados antes de entrar no trocador de calor de recuperação de frio 82, como indicado tracejado em 84 na Figura 3. Em qualquer caso, o MR de alta pressão é resfriado pelos EFG e BOG e utilizado como refrigeração como acima mencionado.[0031] The system of Figure 3 shows another option for cold recovery from both the EFG stream 75 from the vapor/liquid separator 77 and the Boiling Gas (BOG) from the LNG product storage tank(s) 76 and other sources. In this configuration, a BOG stream 78 leaves the storage tank(s) 76 and travels to a BOG cold recovery passage 80 provided in the cold recovery heat exchanger 82. Alternatively, the heat exchanger The cold recovery heat exchanger 82 may have a single EFG and BOG pass shared with the combined EFG and BOG streams 75 and 78 before entering the cold recovery heat exchanger 82, as indicated by dashed lines at 84 in Figure 3. In any In this case, the high pressure MR is cooled by the EFG and BOG and used as refrigeration as mentioned above.
[0032] Em modalidades alternativas, com referência à Figura 4, o sistema pode utilizar o tanque de armazenamento de produto de LNG 88 como o separador de vapor/líquido para obter o EFG do fluxo de produto líquido 92 que sai de um expansor de líquido 94. Deve ser notado que uma válvula Joule-Thomson (JT) pode ser substituída para o expansor de líquido 94 para resfriar o fluxo. Como está claro das descrições acima, o expansor de líquido 94 recebe o fluxo de produto líquido 96 do trocador de calor principal 98. Como um resultado, o sistema da Figura 4 provê a recuperação de frio tanto de EFG quanto BOG em que o EFG é separado do LNG no tanque de armazenamento de LNG e tanto o EFG quanto o BOG são direcionados para o trocador de calor de recuperação de frio 102 através do fluxo 104. Como um resultado, um fluxo de MR de alta pressão 105 que flui do trocador de calor de recuperação de frio 102 é resfriado pelos EFG e BOG.[0032] In alternative embodiments, with reference to Figure 4, the system may utilize the LNG product storage tank 88 as the vapor/liquid separator to obtain the EFG of the liquid product stream 92 exiting a liquid expander. 94. It should be noted that a Joule-Thomson (JT) valve can be substituted for liquid expander 94 to cool the flow. As is clear from the above descriptions, the liquid expander 94 receives the liquid product stream 96 from the main heat exchanger 98. As a result, the system of Figure 4 provides for cold recovery from both EFG and BOG wherein the EFG is separated from the LNG in the LNG storage tank and both the EFG and the BOG are directed to the cold recovery heat exchanger 102 via flow 104. As a result, a high pressure MR stream 105 flowing from the heat exchanger Cold recovery heat 102 is cooled by the EFG and BOG.
[0033] No sistema da Figura 4, o fluxo de EFG e BOG 104 é direcionado para um compressor 106 onde este é comprimido para uma pressão de 1o estágio. Esta pressão é selecionada para (1) prover uma pressão e temperatura para o fluxo 108 que sai do compressor adequadas para permitir uma queda de pressão mais alta no trocador de calor de recuperação de frio 102 e reduzir o custo; e (2) ser adequada para suprir uma temperatura para o trocador de calor de recuperação de frio que torna o fluxo de MR frio 112 que sai útil como um refrigerante no trocador de calor principal 98. Como um exemplo somente, a pressão e temperatura do fluxo de MR que sai do compressor 106 poderia ser - 115°C (-175°F) e 207 kPa (30 psia). O fluxo de EFG e BOG 114 que sai do trocador de calor de recuperação de frio 102 pode ser comprimido através de compressor 116 e utilizado como reciclagem de alimentação 118 ou combustível de turbina a gás/usina 122 ou descartado em qualquer outro modo aceitável.[0033] In the system of Figure 4, the flow of EFG and BOG 104 is directed to a compressor 106 where it is compressed to a 1st stage pressure. This pressure is selected to (1) provide a pressure and temperature for the flow 108 exiting the compressor suitable to allow a higher pressure drop in the cold recovery heat exchanger 102 and reduce cost; and (2) be suitable for supplying a temperature to the cold recovery heat exchanger that makes the cold MR stream 112 exiting useful as a refrigerant in the main heat exchanger 98. As an example only, the pressure and temperature of the MR flow leaving compressor 106 could be -115°C (-175°F) and 207 kPa (30 psia). The EFG and BOG stream 114 exiting the cold recovery heat exchanger 102 may be compressed through compressor 116 and used as feed recycling 118 or gas turbine/power plant fuel 122 or disposed of in any other acceptable manner.
[0034] Como ilustrado na Figura 5, o compressor de pré-trocador de calor 106 da Figura 4 pode ser omitido de modo que o fluxo de EFG e BOG 104 do(s) tanque(s) de LNG 88 se desloca diretamente para o trocador de calor de recuperação de frio 102. Como um resultado, somente a compressão do fluxo de EFG e BOG 114 após o trocador de calor de recuperação de frio ocorre (através do compressor 116). De outro modo, o sistema da Figura 5 é idêntico ao sistema da Figura 4.[0034] As illustrated in Figure 5, the pre-heat exchanger compressor 106 of Figure 4 can be omitted so that the flow of EFG and BOG 104 from the LNG tank(s) 88 travels directly to the cold recovery heat exchanger 102. As a result, only compression of the EFG and BOG flow 114 after the cold recovery heat exchanger occurs (via compressor 116). Otherwise, the system in Figure 5 is identical to the system in Figure 4.
[0035] Retornando à Figura 1, um separador expansor de líquido opcional 120, o qual pode ser um expansor de líquido com um separador de vapor/líquido integrado ou os dois componentes em série, recebe pelo menos uma porção do fluxo de refrigerante de MR de alta pressão temperatura média 122 através da linha 117. Este expansor de líquido extrai trabalho do fluxo de MR, reduz a temperatura e provê uma refrigeração adicional para a produção de LNG após o fluido de MR que sai do expansor de líquido de deslocar através da 119 para o separador de tubo vertical separador de temperatura média 128 e então se junta ao fluxo de refrigeração de trocador de calor 125 através dos fluxos 123a e 123b e aperfeiçoa a eficiência de. O circuito correspondente apresenta válvulas 124 e 126. Com a válvula 126 pelo menos parcialmente aberta e a válvula 124 menos parcialmente fechada, o expansor de líquido 120 é utilizado em série com o separador de tubo vertical de temperatura média 128.[0035] Returning to Figure 1, an optional liquid expander separator 120, which may be a liquid expander with an integrated vapor/liquid separator or the two components in series, receives at least a portion of the MR refrigerant flow. high pressure medium temperature 122 through line 117. This liquid expander extracts work from the MR stream, reduces the temperature and provides additional cooling for LNG production after the MR fluid exiting the liquid expander moves through the 119 to the standpipe separator medium temperature separator 128 and then joins the heat exchanger refrigeration flow 125 through flows 123a and 123b and improves the efficiency of. The corresponding circuit has valves 124 and 126. With valve 126 at least partially open and valve 124 at least partially closed, the liquid expander 120 is used in series with the medium temperature standpipe separator 128.
[0036] Alternativamente, com referência à Figura 1A, um separador expansor de líquido 130 com uma bomba de vapor/separador de líquido/líquido integrada (ou os três componentes em série) pode ser utilizada para eliminar o tubo vertical de temperatura média (128 da Figura 1) e prover um fluxo de refrigeração de MR líquido separado 132 e um fluxo de refrigeração de MR de vapor separado 134, os quais se juntam ao fluxo de refrigeração 135 do trocador de calor 136, para facilitar uma distribuição de vapor/líquido apropriada para o trocador de calor principal 136 sem a utilização de um separador de tubo vertical. O expansor de líquido com a bomba de vapor/separador de líquido/líquido integrada 130 é utilizada para aumentar a pressão para o fluxo de líquido, como requerido para a utilização de líquido através de dispositivos de spray no trocador de calor, e melhorar a distribuição do líquido dentro do trocador de calor. Como um exemplo somente, a pressão e temperatura do fluxo de líquido que sai da bomba 130 pode ser -99,4°C (-147°F) e 538,2 kPa (78 psia). Isto reduz a sensibilidade ao movimento de navio sem aumentar o volume de líquido (altura) dentro do tubo vertical, já que o tubo vertical está eliminado com esta configuração.[0036] Alternatively, with reference to Figure 1A, a liquid expander separator 130 with an integrated vapor pump/liquid/liquid separator (or the three components in series) can be used to eliminate the medium temperature standpipe (128 of Figure 1) and providing a separate liquid MR cooling flow 132 and a separate vapor MR cooling flow 134, which join the cooling flow 135 of the heat exchanger 136, to facilitate a vapor/liquid distribution suitable for the main heat exchanger 136 without the use of a standpipe separator. The liquid expander with integrated vapor pump/liquid/liquid separator 130 is used to increase the pressure for the liquid flow, as required for liquid utilization through spray devices in the heat exchanger, and improve distribution of the liquid inside the heat exchanger. As an example only, the pressure and temperature of the liquid stream leaving the pump 130 may be -99.4°C (-147°F) and 538.2 kPa (78 psia). This reduces sensitivity to ship motion without increasing the liquid volume (height) within the vertical tube, as the vertical tube is eliminated with this configuration.
[0037] Os expansores de líquido de temperatura média da Figura 1 (120) e Figura 1A (130) podem ser utilizados ou com ou sem o expansor de líquido de LNG da Figura 1 (24), Figura 2 (36), Figura 2A (58), Figura 3 (77) e Figura 4 (94) acima descritos.[0037] The medium temperature liquid expanders of Figure 1 (120) and Figure 1A (130) can be used either with or without the LNG liquid expander of Figure 1 (24), Figure 2 (36), Figure 2A (58), Figure 3 (77) and Figure 4 (94) described above.
[0038] Os sistemas e métodos para remover componentes congelados do fluxo de gás de alimentação antes da liquefação no trocador de calor principal serão agora descritos com referência às Figuras 6 e 7. Apesar dos componentes destes sistemas serem mostrados nas figuras restantes, estes são opcionais para os sistemas aqui descritos. Mais ainda, os sistemas e métodos para remover componentes congelados do fluxo de gás de alimentação antes da liquefação podem ser utilizados com sistemas de liquefação outros que aqueles que utilizam um refrigerante misturado. Como mostrado na Figura 6, o fluxo de gás de alimentação 142, após quaisquer sistemas de pré-tratamento 144, é resfriado em um trocador de calor de remoção de hidrocarboneto pesado 146. The fluxo de saída 148 é então reduzido em pressão através de uma Válvula JT 149 ou alternativamente, como ilustrado pela linha 175 tracejada, o conjunto de expansor/compressor de gás 152a/152b, e alimentado para a coluna ou tambor de lavagem 154 ou outro dispositivo de lavagem. Se o conjunto de expansor/compressor 152a/152b for utilizado, o expansor de gás 152a da linha 148 aciona o compressor 152b na linha 175 para comprimir o gás que deve ser liquefeito no trocador de calor principal 178. Como um resultado, o conjunto de expansor/compressor 152a/152b reduz os requisitos de energia do trocador de calor principal tanto reduzindo a pressão do gás na linha 148 quanto aumentando a pressão do gás na linha 176.[0038] Systems and methods for removing frozen components from the feed gas stream prior to liquefaction in the main heat exchanger will now be described with reference to Figures 6 and 7. Although components of these systems are shown in the remaining figures, these are optional for the systems described here. Furthermore, systems and methods for removing frozen components from the feed gas stream prior to liquefaction can be used with liquefaction systems other than those using a blended refrigerant. As shown in Figure 6, the feed gas stream 142, after any pretreatment systems 144, is cooled in a heavy hydrocarbon removal heat exchanger 146. The outlet stream 148 is then reduced in pressure through a JT valve 149 or alternatively, as illustrated by dashed line 175, the gas expander/compressor assembly 152a/152b, and fed to the wash column or drum 154 or other wash device. If the expander/compressor assembly 152a/152b is used, the gas expander 152a of line 148 drives the compressor 152b in line 175 to compress the gas that is to be liquefied in the main heat exchanger 178. As a result, the expansion/compressor assembly 152a/152b is used. expander/compressor 152a/152b reduces the power requirements of the main heat exchanger by both reducing the gas pressure in line 148 and increasing the gas pressure in line 176.
[0039] Como ilustrado em 182 na Figura 6 (e Figura 7), um sensor de temperatura 182 está em comunicação com a linha 148, e controla a válvula de desvio 184 da linha de desvio de resfriamento 186. O sensor de temperatura 182 detecta a temperatura do fluxo de gás resfriado 148 e compara-a com o ajuste do controlador associado (não mostrado) para a temperatura ou faixa de temperatura desejada para o fluxo que entra na coluna de lavagem 154. Se a temperatura do fluxo 148 estiver abaixo de um nível pré-ajustado, a válvula 184 abre para direcionar mais fluido através da linha de desvio 186. Se a temperatura do fluxo 148 estiver acima de um nível pré-ajustado, a válvula 184 fecha para direcionar mais fluido através do trocador de calor 146. Como uma alternativa, o sensor de temperatura 182 pode estar localizado dentro da coluna de lavagem 154. Como ilustrado na Figura 7, a linha de desvio 186 pode alternativamente entrar no fundo da coluna de lavagem 154 diretamente. A junção da linha de desvio 186 e da linha 148 ilustrada na Figura 6 está em uma pressão mais alta do que o fundo da coluna de lavagem 154. Como um resultado, a modalidade da Figura 7 provê uma menor pressão de saída para a linha de desvio 186 o que provê um controle de temperatura mais preciso e permite que uma menor (e mais econômica) válvula de desvio 184 seja utilizada.[0039] As illustrated at 182 in Figure 6 (and Figure 7), a temperature sensor 182 is in communication with the line 148, and controls the bypass valve 184 of the cooling bypass line 186. The temperature sensor 182 detects the temperature of the cooled gas stream 148 and compares it to the associated controller setting (not shown) for the desired temperature or temperature range for the stream entering the wash column 154. If the temperature of the stream 148 is below a preset level, valve 184 opens to direct more fluid through bypass line 186. If the flow temperature 148 is above a preset level, valve 184 closes to direct more fluid through heat exchanger 146 As an alternative, the temperature sensor 182 may be located within the wash column 154. As illustrated in Figure 7, the bypass line 186 may alternatively enter the bottom of the wash column 154 directly. The junction of the bypass line 186 and the line 148 illustrated in Figure 6 is at a higher pressure than the bottom of the wash column 154. As a result, the embodiment of Figure 7 provides a lower outlet pressure to the bypass line 154. bypass 186 which provides more precise temperature control and allows a smaller (and more economical) bypass valve 184 to be used.
[0040] A refrigeração requerida para o refluxo da coluna 154 através do fluxo de refluxo 155 está provida pelo vapor de retorno 156 da coluna, opcionalmente após uma válvula JT 226 (Figura 7), o qual é aquecido no trocador de calor 146, e opcionalmente, um fluxo de refrigerante misturado (MR), por exemplo, 158 (Figura 6) do sistema de compressor de liquefação (indicado em geral em 162) que é também direcionado para o trocador de calor 146. O fluxo de refrigerante misturado pode vir de qualquer um do fluxo de MR comprimido de 162 ou qualquer combinação de fluxos de MR. O fluxo 153 que sai da coluna de lavagem, enquanto de preferência todo vapor, contém componentes que liquefazem a uma temperatura mais alta (se comparado com o fluxo de vapor 156 que sai do topo da coluna). Como um resultado, o fluxo 155 que entra na coluna 154 após passar através do trocador de calor 146 é de duas fases e o fluxo de componente líquido executa o refluxo. O fluxo de componente líquido flui através de uma passagem de componente líquido de refluxo que pode incluir, como exemplos somente, uma linha de componente líquido de refluxo que pode ser externa (157) ou interna ao dispositivo de lavagem ou um tubo descendente ou outro dispositivo de distribuição de líquido interno dentro do dispositivo de lavagem 154. Como acima notado, a operação do sistema de compressor de liquefação pode ser como descrita na Publicação de Pedido de Patente U.S. Número 2011/0226008, Patente U.S. Número 12/726.142, de propriedade comum para Gushanas et al. Após o MR ser inicialmente resfriado no trocador de calor de hidrocarboneto pesado através da passagem 164, este é lampejado através de uma válvula JT 166 para prover um fluxo de refrigerante misturado frio 168 para o trocador de calor de remoção de hidrocarboneto pesado.[0040] The refrigeration required for the reflux of the column 154 through the reflux flow 155 is provided by the return steam 156 from the column, optionally after a JT valve 226 (Figure 7), which is heated in the heat exchanger 146, and optionally, a mixed refrigerant (MR) stream, for example, 158 (Figure 6) from the liquefaction compressor system (generally indicated at 162) which is also directed to the heat exchanger 146. The mixed refrigerant stream may come from of any one of the 162 compressed MR stream or any combination of MR streams. The stream 153 exiting the wash column, while preferably all vapor, contains components that liquefy at a higher temperature (compared to the vapor stream 156 exiting the top of the column). As a result, the flow 155 entering column 154 after passing through heat exchanger 146 is two-phase and the liquid component flow performs reflux. The liquid component stream flows through a reflux liquid component passage which may include, by way of example only, a reflux liquid component line which may be external (157) or internal to the flushing device or a down tube or other device. of internal liquid distribution within the washing device 154. As noted above, operation of the liquefaction compressor system may be as described in U.S. Patent Application Publication Number 2011/0226008, U.S. Patent Number 12/726,142, commonly owned for Gushanas et al. After the MR is initially cooled in the heavy hydrocarbon heat exchanger through passage 164, it is flashed through a JT valve 166 to provide a flow of cold mixed refrigerant 168 to the heavy hydrocarbon removal heat exchanger.
[0041] A temperatura do refrigerante misturado pode ser controlada controlando a pressão de ebulição do refrigerante misturado.[0041] The temperature of the mixed refrigerant can be controlled by controlling the boiling pressure of the mixed refrigerant.
[0042] Os componentes removidos do fundo da coluna de lavagem 154 através do fluxo 172 são retornados para o trocador de calor 146 para recuperar a refrigeração e então enviados para etapas de separação adicionais tal como um sistema de extração de condensado, indicado em geral em 174 ou enviados para combustível ou outros métodos de descarte.[0042] Components removed from the bottom of wash column 154 via flow 172 are returned to heat exchanger 146 to recover cooling and then sent to additional separation steps such as a condensate extraction system, generally indicated in 174 or sent to fuel or other disposal methods.
[0043] O fluxo de gás de alimentação 176 que sai do trocador de calor 146, com os componentes congelados removidos, é então enviado para o trocador de calor de liquefação principal 178, ou no caso de incorporar um expansor/compressor, é primeiro comprimido, então enviado para o trocador de calor principal 178.[0043] The feed gas stream 176 exiting the heat exchanger 146, with the frozen components removed, is then sent to the main liquefaction heat exchanger 178, or in the case of incorporating an expander/compressor, is first compressed , then sent to the main heat exchanger 178.
[0044] Um sistema e método alternativo para remover componentes congelados de um fluxo de gás de alimentação antes da liquefação no trocador de calor principal 208 será agora descrito com referência à Figura 7. Deve ser compreendido que a Figura 7 mostra somente uma de muitas possíveis opções para o sistema de liquefação, indicado em geral em 209. O sistema e método para remover os componentes congelados abaixo descritos com referência à Figura 7 podem ser utilizados com qualquer outro sistema ou método de liquefação (incluindo, mas não limitado a, aqueles descritos nas Figuras 1-6) e integrado dentro do sistema e método de liquefação em alguns casos.[0044] An alternative system and method for removing frozen components from a feed gas stream prior to liquefaction in the main heat exchanger 208 will now be described with reference to Figure 7. It should be understood that Figure 7 shows only one of many possible options for the liquefaction system, generally indicated at 209. The system and method for removing frozen components described below with reference to Figure 7 may be used with any other liquefaction system or method (including, but not limited to, those described in Figures 1-6) and integrated within the liquefaction system and method in some cases.
[0045] No sistema e método da Figura 7, o gás de alimentação, o qual flui através da linha 210, é reduzido em pressão com um expansor 212, o qual está conectado a um compressor 214 ou outro dispositivo de carregamento tal como um freio ou gerador. O gás é resfriado pelo processo de expansão e então adicionalmente resfriado em um trocador de calor de remoção de hidrocarboneto pesado 216, então alimentado para uma coluna de lavagem ou tambor de separação 218 ou outro dispositivo de lavagem para a separação dos componentes congelados do gás de alimentação.[0045] In the system and method of Figure 7, the feed gas, which flows through line 210, is reduced in pressure with an expander 212, which is connected to a compressor 214 or other charging device such as a brake. or generator. The gas is cooled by the expansion process and then further cooled in a heavy hydrocarbon removal heat exchanger 216, then fed to a wash column or separation drum 218 or other wash device for separating the frozen components of the gas. food.
[0046] Opcionalmente, o gás de alimentação pode ser aquecido antes do expansor 212 através de um dispositivo de aquecimento 222 para aumentar a energia recuperada pelo expansor e, portanto, prover potência de compressão adicional. O dispositivo de aquecimento pode ser um trocador de calor ou qualquer outro dispositivo de aquecimento conhecido na técnica.[0046] Optionally, the feed gas may be heated before the expander 212 through a heating device 222 to increase the energy recovered by the expander and therefore provide additional compression power. The heating device may be a heat exchanger or any other heating device known in the art.
[0047] Como na modalidade da Figura 6, a refrigeração requerida para o refluxo da coluna de lavagem através de fluxo de refluxo 223 está provida pelo vapor de retorno 224 da coluna, o qual é adicionalmente reduzido em pressão e temperatura através de uma válvula JT 226 antes de ser aquecido no trocador de calor 216, e opcionalmente o refrigerante misturado (MR) através, por exemplo, da linha 228 do sistema de compressor de liquefação, indicado em geral em 227. O fluxo de refrigerante misturado pode vir de qualquer um do fluxo de MR comprimido de 227 ou qualquer combinação de fluxos de MR. O fluxo 223 que entra na coluna 218 é de duas fases e o fluxo de componente líquido executa o refluxo. O fluxo de componente líquido flui através de uma passagem de componente líquido de refluxo que pode incluir, como exemplos somente, uma linha de componente de líquido de refluxo que pode ser externa (225) ou interna ao dispositivo de lavagem ou um tubo descendente ou outro dispositivo de distribuição de líquido interno dentro do dispositivo de lavagem 218. Como acima notado, a operação do sistema de compressor de liquefação pode ser como descrita na Publicação de Pedido de Patente U.S. Número 2011/0226008, Pedido de Patente U.S. Número 12/726,142, de propriedade comum, para Gushanas et al. Após o refrigerante misturado ser resfriado no trocador de calor de remoção de hidrocarboneto pesado, este é lampejado através de uma válvula JT 232 para prover o refrigerante misturado frio para o trocador de calor de remoção de hidrocarboneto pesado.[0047] As in the embodiment of Figure 6, the refrigeration required for reflux of the wash column through reflux flow 223 is provided by return steam 224 from the column, which is further reduced in pressure and temperature through a JT valve. 226 before being heated in heat exchanger 216, and optionally the mixed refrigerant (MR) through, for example, line 228 of the liquefaction compressor system, generally indicated at 227. The mixed refrigerant stream can come from either of 227 compressed MR stream or any combination of MR streams. The flow 223 entering column 218 is two-phase and the liquid component flow performs reflux. The liquid component stream flows through a reflux liquid component passage which may include, by way of example only, a reflux liquid component line which may be external (225) or internal to the washing device or a down tube or other internal liquid distribution device within the washing device 218. As noted above, operation of the liquefaction compressor system may be as described in U.S. Patent Application Publication Number 2011/0226008, U.S. Patent Application Number 12/726,142, of common property, for Gushanas et al. After the mixed refrigerant is cooled in the heavy hydrocarbon removal heat exchanger, it is flashed through a JT 232 valve to supply the cold mixed refrigerant to the heavy hydrocarbon removal heat exchanger.
[0048] A temperatura do refrigerante misturado pode ser controlada controlando a pressão de ebulição do refrigerante misturado.[0048] The temperature of the mixed refrigerant can be controlled by controlling the boiling pressure of the mixed refrigerant.
[0049] Os componentes removidos, após se deslocar através de uma saída de componentes congelados no fundo da coluna de lavagem, podem ser retornados para o trocador de calor 216 para recuperar a refrigeração fria através da linha 234 e então enviados para etapas de separação adicionais tal como um sistema de extração de condensado 238 através da linha 236 como mostrado na Figura 7 ou enviado para combustível ou outros métodos de descarte com ou sem recuperação de refrigeração fria.[0049] The removed components, after traveling through a frozen components outlet at the bottom of the wash column, can be returned to heat exchanger 216 to recover cold refrigeration through line 234 and then sent to additional separation steps such as a condensate extraction system 238 through line 236 as shown in Figure 7 or sent to fuel or other disposal methods with or without cold refrigeration recovery.
[0050] O fluxo de gás de alimentação, com os componentes congelados removidos, 244 é então enviado para o trocador de calor principal 208 do sistema de liquefação, após ser comprimido no compressor 214 do expansor/compressor. Se uma compressão de gás de alimentação adicional for requerida, o expansor/compressor pode ser substituído por um compander o qual pode ser equipado com o expansor, estágios de compressão adicionais se necessário e outro acionador tal como um motor elétrico 246 ou turbina a vapor, etc. Outra opção é simplesmente adicionar um compressor intensificador em série com o compressor acionado pelo expansor. Em todos os casos, a pressão de gás de alimentação aumentada diminui a energia requerida para liquefação e aperfeiçoa a eficiência de liquefação, o que por sua vez, pode aumentar a capacidade de liquefação.[0050] The feed gas stream, with the frozen components removed, 244 is then sent to the main heat exchanger 208 of the liquefaction system, after being compressed in the compressor 214 of the expander/compressor. If additional feed gas compression is required, the expander/compressor can be replaced with a compander which can be equipped with the expander, additional compression stages if necessary and another driver such as a 246 electric motor or steam turbine. etc. Another option is to simply add an intensifier compressor in series with the compressor driven by the expander. In all cases, increased feed gas pressure decreases the energy required for liquefaction and improves liquefaction efficiency, which in turn can increase liquefaction capacity.
[0051] Apesar das modalidades preferidas da invenção terem sido mostradas e descritas, será aparente para aqueles versados na técnica que mudanças e modificações podem ser feitas nestas sem afastar do espirito da invenção, o escopo da qual está definido pelas reivindicações anexas.[0051] Although the preferred embodiments of the invention have been shown and described, it will be apparent to those skilled in the art that changes and modifications can be made thereto without departing from the spirit of the invention, the scope of which is defined by the appended claims.
Claims (17)
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201562145929P | 2015-04-10 | 2015-04-10 | |
| US62/145,929 | 2015-04-10 | ||
| US201562215511P | 2015-09-08 | 2015-09-08 | |
| US62/215,511 | 2015-09-08 | ||
| PCT/US2016/026924 WO2016164893A1 (en) | 2015-04-10 | 2016-04-11 | Mixed refrigerant liquefaction system and method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BR112017021399A2 BR112017021399A2 (en) | 2018-07-03 |
| BR112017021399B1 true BR112017021399B1 (en) | 2023-08-08 |
Family
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