BR112020011823A2 - processo para produzir gás natural liquefeito, e, usina para a produção de gás natural liquefeito - Google Patents

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Abstract

A invenção se refere a um processo (100) para produzir gás natural liquefeito usando uma mistura de matéria-prima que contém pelo menos metano, um ou mais componentes que entram em ebulição a uma temperatura inferior ao metano e um ou mais hidrocarbonetos que entram em ebulição a uma temperatura superior ao metano, em que o hidrocarboneto (ou hidrocarbonetos) que entra(m) em ebulição a uma temperatura superior ao metano compreende(m) um ou mais hidrocarbonetos que congelam a um temperatura superior, com um ponto de congelamento superior a - 50°C. De acordo com a invenção, a mistura de matéria-prima é alimentada a um processo de adsorção por oscilação de pressão (10), em que uma primeira fração contendo metano e uma segunda fração contendo metano são formadas, em que a primeira fração contendo metano contém, em adição ao metano, pelo menos a porção predominante dos componentes da mistura de matéria-prima que entram em ebulição mais prontamente que o metano e tem baixo teor ou é isenta do hidrocarbonetos que entram em ebulição menos prontamente que o metano, e a segunda fração contendo metano contém, em adição ao metano, pelo menos a porção predominante dos hidrocarbonetos da matéria-prima que entram em ebulição menos prontamente do que o metano e tem baixo teor ou é isenta dos componentes que entram em ebulição mais prontamente do que o metano, e a primeira fração contendo metano, ou uma porção da mesma, é fornecida para liquefação (20). A invenção também se refere a uma usina correspondente.

Description

PROCESSO PARA PRODUZIR GÁS NATURAL LIQUEFEITO, E, USINA PARA A PRODUÇÃO DE GÁS NATURAL LIQUEFEITO
[001] A presente invenção se refere a um processo e a uma usina para produzir gás natural liquefeito de acordo com os respectivos preâmbulos das reivindicações independentes.
TÉCNICA ANTERIOR
[002] Processos e usinas para a liquefação de gás natural, e dessa forma para a produção de gás natural liquefeito, são conhecidos a partir da técnica anterior em várias modalidades. Para uma visão geral, é feita referência à literatura técnica relevante, por exemplo, ao artigo "Natural Gas" em Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, publicada on-line em 15 de julho de 2006, DOI: 10.1002/14356007.a17 073.pub2, em particular à secção 3.3 "Production", a liquefação de gás natural é executada, em particular, a fim de melhorar a sua portabilidade, em particular, em navios petroleiros. O gás liquefeito produzido por meio de processos e usinas correspondentes é frequentemente chamado de GNL (gás natural liquefeito). Este é um líquido criogênico contendo predominante ou exclusivamente metano. O gás natural liquefeito contém tipicamente apenas uma porção dos componentes contidos no gás natural (bruto).
[003] Durante a liquefação de gás natural para gás natural liquefeito, deslocamentos e o bloqueio de partes da usina já podem ocorrer na presença de quantidades muito pequenas de certas espécies de hidrocarboneto, a seguir designadas "críticas". Isso pode levar a uma falha completa das usinas envolvidas.
[004] As espécies de hidrocarboneto críticas, em particular, benzeno e neopentano, que, como substâncias puras, já congelam como sólidos a temperaturas comparativamente altas de +5ºC e -16,6ºC, respectivamente. Em contraste, a formação sólida não ocorre se, além das espécies de hidrocarboneto críticas, ainda houver outros hidrocarbonetos em quantidade suficiente no gás natural a ser liquefeito, que se condensam, mas não se solidificam na faixa de temperatura relevante. Esses componentes de acompanhamento podem manter essas espécies de hidrocarboneto críticas em solução e evitar ou retardar a solidificação, permitindo, assim, a deposição ou eluição em solução. Após a deposição ou a eluição, o gás natural pode ser resfriado até temperaturas muito baixas necessárias para liquefação, sem precisar temer os deslocamentos devido a espécies de hidrocarboneto críticas.
[005] Para permitir a eluição, a pressão parcial ou a concentração dos componentes adequados como solventes precisam ser altas o suficiente para que os mesmos já condensem a temperaturas acima da temperatura de solidificação das espécies de hidrocarboneto críticas e estejam presentes como um líquido. Isso pode ser alimentado em contracorrente para o gás, por exemplo, em colunas de lavagem, como resultado do que as espécies de hidrocarboneto críticas podem ser eluídas.
[006] Entretanto, conforme também explicado abaixo, um procedimento correspondente para a remoção de espécies de hidrocarboneto críticas nem sempre é possível. De outro modo, a separação correspondente de espécies de hidrocarboneto críticas também não é convencionalmente possível ou é impraticável.
[007] O objetivo da presente invenção é, portanto, possibilitar ou, mais confiavelmente, projetar a liquefação de gás natural quando espécies de hidrocarboneto críticas estão presentes, mesmo em tais situações.
DIVULGAÇÃO DA INVENÇÃO
[008] Contra este antecedente, a presente invenção propõe um processo e uma usina com os respectivos recursos das reivindicações independentes. As modalidades preferenciais da presente invenção são o assunto das reivindicações dependentes e da descrição a seguir.
[009] Antes de explicar as características e vantagens da presente invenção, alguns dos princípios e os termos usados são discutidos.
[0010] As misturas líquidas e gasosas, na linguagem usada na presente invenção, podem ser ricas ou com baixo teor em um ou mais componentes, sendo que "rico" se refere a um conteúdo de ao menos 99%, 99,5%, 99,9% ou 99,99%, e "com baixo teor" se refere a um teor de no máximo 1%, 0,1% ou 0,01% em uma base molar, em peso ou em volume. O termo "predominantemente" pode corresponder à definição de "rico".
[0011] Misturas de componentes, na linguagem usada na presente invenção, podem também ser enriquecidas com ou esgotadas de um ou mais componentes, sendo que esses termos se referem a um teor correspondente em outra mistura de componente, com o uso da qual a mistura de componente sob consideração foi formada. Uma mistura de componente é "enriquecida" se a mesma tiver pelo menos 1,5 vez, 2 vezes, 5 vezes, 10 vezes, 100 vezes ou
1.000 vezes o conteúdo do componente (ou componentes) designado(s), e é "esgotada" se a mesma tiver, no máximo, 0,75 vez, 0,5 vez, 0,1 vez, 0,01 vez ou 0,001 vez o conteúdo do componente (ou componentes) designado(s).
[0012] O presente pedido utiliza os termos "nível de pressão" e "nível de temperatura" para caracterizar as pressões e temperaturas, o que significa que as pressões e temperaturas correspondentes em uma usina correspondente não precisam ser usadas sob a forma de valores de pressão ou temperatura exatos para realizar o conceito inventivo. No entanto, tais pressões e temperaturas são tipicamente em certas faixas cujos valores máximos e mínimos diferem, por exemplo, em não mais que 1%, 5%, 10%, 20% ou mesmo 50%.
[0013] Nesse caso, os níveis de pressão e temperatura e correspondentes podem se situar em faixas desconexas ou em faixas que se sobrepõem uma à outra. Em particular, os níveis de pressão, por exemplo, incluem perdas de pressão inevitáveis ou esperadas, por exemplo, devido a efeitos de resfriamento. O mesmo se aplica aos níveis de temperatura. Os valores de pressão indicados aqui com referência a "níveis de pressão absoluta" são pressões absolutas em bar (abs.) em cada caso.
VANTAGENS DA INVENÇÃO
[0014] Conforme já mencionado acima, a remoção de espécies de hidrocarboneto críticas antes de uma liquefação de gás natural por uma deposição ou eluição dos mesmos é possível se, em adição às espécies de hidrocarboneto críticas, hidrocarbonetos adequados adicionais como solventes para as espécies de hidrocarboneto críticas estão presentes em quantidade suficiente. Esses componentes adequados como solventes devem condensar na faixa de temperatura relevante, mas não devem se solidificar. Conforme mencionado, a concentração ou a pressão parcial dos componentes adequados como solventes precisam ser altas o suficiente para que os mesmos já condensem a temperaturas acima da temperatura de solidificação das espécies de hidrocarboneto críticas e estejam presentes como um líquido.
[0015] Em contraste, uma deposição ou eluição correspondente não é possível se o teor de componentes adequados como solventes não for alto o suficiente e a condensação dos mesmos não ocorrer acima da temperatura de solidificação devido à baixa pressão parcial.
[0016] Os gases naturais, por exemplo, têm uma razão desfavorável de neopentano e Dbutanos, portanto, não podem ser liquefeitos convencionalmente em gás natural liquefeito, visto que neopentano já se solidifica antes que quantidades suficientes de butanos ou outros hidrocarbonetos sejam liquefeitas e mantenham o neopentano em uma solução e, portanto, móvel. Em contraste ao benzeno ou hidrocarbonetos que têm sete e/ou hidrocarbonetos que têm oito ou mais átomos de carbono, no entanto, o neopentano não pode ser proposital ou seletivamente removido a partir de gás natural por adsorção.
[0017] Em contraste, pelas medidas agora propostas de acordo com a invenção, também é possível liquefazer gases naturais que são convencionalmente considerados desfavoráveis para liquefação e contêm as ditas espécies de hidrocarboneto críticas, sem precisar temer um deslocamento de partes da usina e uma falha de usina correspondente. Desta forma, mais gases naturais podem se tornar acessíveis à liquefação de gás natural através do uso da invenção. Por meio da presente invenção, o gás natural com uma um alto teor de neopentano e/ou benzeno e, ao mesmo tempo, um baixo teor de propano e/ou butano, pode ser condicionado, de modo que o mesmo possa ser liquefeito, armazenado e transportado em temperaturas mais baixas. Como resultado, gases naturais que têm essas propriedades podem ser tornados acessíveis à exploração e à comercialização. Praticamente todo o gás natural ou mistura de matéria-prima pode ser utilizada neste caso, em particular, pelas medidas vantajosamente propostas em adição ao processo de adsorção por oscilação de pressão, em particular, a separação térmica. Usando apenas o processo de adsorção por oscilação de pressão, entretanto, aproximadamente 70% do valor de aquecimento é acessível.
[0018] A presente invenção se baseia, em particular, mediante a constatação de que o gás natural a ser liquefeito, ou uma mistura de matéria- prima correspondente, que pode ser obtiday em particular, pelo condicionamento adequado de gás natural e que contém espécies de hidrocarboneto críticas correspondentes, é vantajosamente submetida a um processo de adsorção por oscilação de pressão (PSA) e separada em uma fração contendo predominante ou exclusivamente metano e possivelmente componentes com ebulição a uma temperatura mais baixa do que o metano (também chamada de fração de Cl negativo, e subsequentemente também chamada de "primeira" fração), e uma fração contendo predominante ou exclusivamente metano e componentes com ebulição a uma temperatura mais alta que o metano (também chamada de fração de Cl positivo, e subsequentemente também chamada de "segunda" fração).
[0019] A fração de C1 negativo permanece em um nível de pressão comparativamente alto, em que a mesma deixa o processo de adsorção por oscilação de pressão, e pode ser fornecida a este nível de pressão para liquefação. É, vantajosamente, praticamente livre de todos os hidrocarbonetos do gás natural usado que têm ebulição a uma temperatura mais alta que o metano. Em contraste, a fração de C1 positivo vantajosamente contém praticamente todos os hidrocarbonetos do gás natural utilizado que têm ebulição a uma temperatura mais alta, incluindo as espécies de hidrocarboneto críticas, como neopentano ou benzeno e uma porção de metano muito reduzida em comparação com o gás natural ou a mistura de matéria-prima usada. Essa fração que acumula a uma pressão comparativamente baixa, em particular, pode ser comprimida novamente e fornecida para separação térmica. Características e vantagens específicas de um tratamento correspondente desta fração são discutidas mais abaixo.
[0020] De modo geral, a presente invenção propõe um processo para a produção de gás natural liquefeito com o uso de uma mistura de matéria- prima contendo pelo menos metano, um ou mais componentes com ebulição a uma temperatura mais baixa do que o metano, e um ou mais dentre os hidrocarbonetos com ebulição a uma temperatura mais alta que o metano. À mistura de matéria-prima, no contexto da presente invenção, conforme também explicado em mais detalhes abaixo, pode ser obtida a partir de gás natural, em particular, por condicionamento.
[0021] O hidrocarboneto (ou hidrocarbonetos) contido(s) na mistura de matéria-prima com ebulição a uma temperatura mais alta que o metano compreende um ou mais hidrocarbonetos que têm um ponto de congelamento maior que - 50ºC, especialmente de - 30ºC a + 30ºC, mais especialmente de - 20ºC a + 20ºC. O ponto de congelamento em cada caso se refere à substância pura sob condições-padrão ou a um nível de pressão em que a liquefação de um gás natural é normalmente executada, especialmente a um nível de pressão absoluta de 20 a 40 bar, especialmente de 25 a 30 bar. Os hidrocarbonetos que têm pontos de congelamento nas faixas declaradas também são referidos abaixo como hidrocarbonetos "de alto congelamento". Estes incluem, em particular, os compostos neopentano e benzeno, chamados anteriormente de "espécies de hidrocarboneto críticas".
[0022] Conforme também explicado abaixo, entretanto, em adição aos hidrocarbonetos de alto congelamento, também é possível que outros hidrocarbonetos com ebulição a uma temperatura mais alta que o metano estejam presentes, em particular, etano e/ou propano e/ou butano e um ou mais hidrocarbonetos insaturados correspondentes.
[0023] De acordo com a invenção, a mistura de matéria-prima é alimentada a um processo de adsorção por oscilação de pressão, no qual uma primeira fração contendo metano e uma segunda fração contendo metano são formadas. O processo de adsorção por oscilação de pressão opera em um modo fundamentalmente conhecido e com o uso de adsorventes conhecidos adequados para os propósitos aqui em questão.
[0024] No caso do processo de adsorção por oscilação de pressão, uma mistura de matéria-prima é introduzida na forma gasosa a um nível de pressão elevado em um ou mais recipientes que são preenchidos com um ou mais adsorventes, de modo que este flua através deles. Um ou mais componentes da mistura de matéria-prima são adsorvidos pelo adsorvente (ou adsorventes). Na saída do recipiente ou recipientes, uma fração pode ser tomada, a qual é esgotada em relação à mistura de matéria-prima dos componentes de adsorção, em particular, também essencialmente isenta dos mesmos, e enriquecida com os componentes de não adsorção. Esta fração corresponde, aqui, à primeira fração contendo metano.
[0025] Após um tempo, o adsorvente (ou adsorventes) é saturado de tal forma que nenhuma adsorção adicional seja possível ou isso não seja mais suficiente para a respectiva tarefa de separação. Portanto, uma saída para a fração previamente formada, que está esgotada em relação à mistura de matéria-prima dos componentes de adsorção, em particular, também substancialmente isenta dos mesmos, e enriquecida com os componentes de não adsorção, agora é fechada. A pressão é reduzida no recipiente ou recipientes a um nível de pressão mais baixo. Neste processo, o componente (ou componentes) previamente adsorvido(s) é ou são dessorvido(s) novamente e pode(m) ser descarregado(s) através de uma saída correspondente. Dois recipientes carregados e descarregados alternadamente permitem a operação contínua. Para expelir o sobrenadante de componentes dessorvidos, também é possível enxaguar com uma porção do produto desejado a fim de evitar impurezas.
[0026] No contexto da presente invenção, o processo de adsorção por oscilação de pressão é executado de tal maneira que a primeira fração contendo metano contenha, em adição ao metano, pelo menos a porção predominante dos componentes da mistura de matéria-prima que entra em ebulição mais prontamente que o metano e tem baixo teor ou é isenta de hidrocarbonetos que entram em ebulição menos prontamente que o metano. Este adsorve preferencialmente ao(s) adsorvente (ou adsorventes) usado(s), enquanto os componentes que entram em ebulição mais prontamente do que o metano não adsorvem. O metano adsorve parcialmente. Além do metano, a segunda fração contendo metano, em contraste, contém pelo menos a porção predominante dos hidrocarbonetos da mistura de matéria-prima que entram em ebulição menos prontamente que o metano e tem baixo teor ou é isenta dos componentes que entram em ebulição mais facilmente do que o metano.
[0027] Vantajosamente, a primeira fração contendo metano é substancialmente isenta dos componentes de alto congelamento. Em particular, um teor (residual) do componente (ou componentes) de alto ponto de congelamento é... Ele é portanto fornecido para liquefação. A depleção dos componentes de alto ponto de congelamento assegura que eles não congelem na liquefação e, portanto, bloqueiem partes da usina.
[0028] No contexto da presente invenção, a primeira fração contendo metano é, vantajosamente, fornecida por meio do processo de adsorção por oscilação de pressão a um nível de pressão absoluta de 20 a 40 bar, em particular, de 25 a 35 bar, por exemplo, de cerca de 28 bar, e a primeira fração contendo metano, ou a porção da mesma fornecida para liquefação, é fornecida para liquefação a este nível de pressão absoluta. Dessa forma, a compressão adicional a jusante do processo de adsorção por oscilação de pressão é dispensada, e um fornecimento direto da primeira fração contendo metano, ou da porção da mesma fornecida para liquefação, pode ocorrer.
[0029] Em contraste, a segunda fração contendo metano é tipicamente fornecida no processo de adsorção por oscilação de pressão a um nível de pressão absoluta de 0,1 a 5 bar, em particular, de 1 a 2 bar. Um nível de pressão subatmosférica está presente, em particular, no caso de uma chamada adsorção por oscilação de pressão a vácuo, conforme é de conhecimento geral da técnica anterior. À segunda fração contendo metano, ou uma porção da mesma, é, portanto, vantajosamente fornecida para compressão antes do processamento adicional para ser capaz de ser levada a uma pressão adequada para processamento adicional.
[0030] Vantajosamente, a segunda fração contendo metano, ou a porção da mesma fornecida para compressão, é ao menos parcialmente fornecida após a compressão para separação térmica, em particular, destilação ou retificação em uma ou mais colunas adequadas. Nessa separação térmica, o metano, em particular contido na segunda fração ou uma porção correspondente da mesma, e outros hidrocarbonetos mais leves, podem ser separados dos hidrocarbonetos de alto ponto de congelamento.
[0031] Os hidrocarbonetos que entram em ebulição menos prontamente que o metano na mistura de matéria-prima e na segunda fração contendo metano compreendem, em particular, propano e/ou pelo menos um butano, e a compressão é, vantajosamente, selecionada como uma função do teor de propano e/ou do pelo menos um butano na segunda fração contendo metano, ou a porção da mesma fornecida para separação térmica. Como resultado da depleção de metano no processo de adsorção por oscilação de pressão e a compressão subsequente da segunda fração contendo metano, ou porção da mesma, as pressões parciais, por exemplo, do propano ou dos butanos, podem ser aumentadas de modo que a liquefação seja possível a temperaturas acima de - 16ºC, e propano e/ou butano podem ser usados como agente de lavagem ou solvente para remover, por exemplo, neopentano da maneira explicada no início. A pressão de compressão é selecionada para ser correspondentemente elevada e, se for o caso, compatível com outros requisitos do processo, por exemplo, alta o suficiente para que, em particular, uma fração leve obtida em uma separação correspondentes possa ser fornecida para liquefação.
[0032] Em outras palavras, dentro do escopo da presente invenção, uma terceira fração gasosa e uma quarta fração líquida são, vantajosamente, formadas na separação térmica, sendo que a terceira fração gasosa contém pelo menos metano e tem baixo teor ou é isenta dos hidrocarbonetos de alto ponto de congelamento. Uma porção da terceira fração gasosa também é, em particular, vantajosamente submetida à liquefação. Uma porção adicional pode ser usada, em particular, como um fluxo de retorno na separação térmica, que pode ser executado com o uso de uma ou mais colunas de retificação.
[0033] A depleção de metano e, dessa forma, as pressões parciais e uma temperatura de separação na separação térmica, podem ser ajustadas pela recirculação e recompressão alvejada dentro do processo de adsorção por oscilação de pressão. Isto pode ser efetuado pela pressão final de uma recompressão e por uma proporção da primeira fração contendo metano, que é retornada ao processo de adsorção por oscilação de pressão. No contexto da presente invenção, uma porção da primeira fração contendo metano pode,
portanto, ser retornada ao processo de adsorção por oscilação de pressão. O retorno pode reduzir o teor de metano na primeira fração contendo metano e, dessa forma, aumentar a temperatura na separação de baixa temperatura. À proporção da primeira fração contendo metano que é retornada ao processo de adsorção por oscilação de pressão pode ser, por exemplo, 10 a 80%, em particular, 30 a 70% ou 50 a 70%, por exemplo, aproximadamente 68% da primeira fração contendo metano.
[0034] No contexto da presente invenção, podem ser usadas diferentes separações térmicas. A separação térmica pode, portanto, ser realizada usando uma coluna de retificação, que é executada de tal maneira que os hidrocarbonetos que têm dois ou menos átomos de carbono transitem ao menos predominantemente em um gás suspenso, e que os hidrocarbonetos com três ou mais átomos de carbono ao menos predominantemente transitem para um líquido de fundo. A separação térmica, alternativamente, também pode ser realizada com o uso de uma coluna de retificação que é operada de tal forma que os hidrocarbonetos com três ou menos átomos de carbono transitem ao menos predominantemente em um gás suspenso, e que os hidrocarbonetos que têm quatro ou mais átomos de carbono ao menos predominantemente transitem para um líquido de fundo.
[0035] Dependendo da separação térmica usada e, possivelmente, de processos de condicionamento adicionais, também é possível, dentro do escopo da presente invenção, formar misturas de componente líquido adicionais, por exemplo, gás de petróleo liquefeito (GPL) com predominantemente propano e butanos.
[0036] Neste caso, a temperatura de condensação ou suspensão das colunas de retificação usadas em cada caso está abaixo da respectiva temperatura de solidificação dos hidrocarbonetos de alto ponto de congelamento, desde que haja espaçamento suficiente ou um número suficiente de fundos entre o ponto de alimentação e o condensador, e um perfil de temperatura suficiente seja formado na coluna. O agente de lavagem real, por meio do qual os hidrocarbonetos de alto congelamento são eluídos, é formado dentro da coluna por hidrocarbonetos, tendo dois átomos de carbono e metano, que fluem para baixo a partir da cabeça.
[0037] Conforme já mencionado, no contexto da presente invenção, a mistura de matéria-prima pode ser obtida por condicionamento de gás natural, em que o condicionamento pode compreender, em particular, a secagem e remoção de dióxido de carbono.
[0038] A mistura de matéria-prima é vantajosamente fornecida a um primeiro nível de pressão e alimentada para o processo de adsorção por oscilação de pressão a um segundo nível de pressão, em que a mistura de matéria-prima é ao menos parcialmente feita no segundo nível de pressão por expansão em uma ou mais máquinas de expansão. O segundo nível de pressão corresponde, em particular, ao nível de pressão superior do processo de adsorção por oscilação de pressão e, portanto, também ao nível de pressão já explicado, em que a primeira fração contendo metano pode ser dispensada. Com vantagem particular, um ou mais compressores usados para comprimir a segunda fração contendo metano, ou a porção da mesma fornecida para compressão, podem ser acionados por meio de uma ou mais máquinas de expansão. Desta forma, o trabalho mecânico realizado correspondentemente pode ser utilizado de uma forma sensata. A temperatura de saída, isto é, a temperatura de entrada no processo de adsorção por oscilação de pressão, pode ser ajustada mediante o ajuste da temperatura antes da expansão.
[0039] De acordo com uma modalidade vantajosa da invenção, o condicionamento do gás natural, em particular, pode compreender também um processo de adsorção por oscilação de temperatura. Desta forma, os hidrocarbonetos superiores, em particular, podem ser removidos e um produto de fundo da coluna de retificação usada na separação térmica pode ser adequadamente condicionado.
[0040] A presente invenção também se estende a uma usina para a produção de gás natural liquefeito com o uso de uma mistura de matéria- prima, a respeito dos recursos dos quais é feita referência à reivindicação independente correspondente.
[0041] Uma usina correspondente é vantajosamente criada para executar um processo conforme explicado acima em modalidades diferentes e, em cada caso, tem meios especificamente adaptados para este propósito. Portanto, é feita referência às respectivas explicações, em particular, no que diz respeito às respectivas vantagens.
[0042] Uma modalidade da invenção é explicada em mais detalhes abaixo com referência aos desenhos em anexo.
BREVE DESCRIÇ ÃO DOS DESENHOS
[0043] A Figura 1 mostra um processo de acordo com uma modalidade da invenção na forma de um diagrama de processo altamente simplificado.
DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS
[0044] Na Figura 1, um processo para a produção de gás natural liquefeito de acordo com uma modalidade da invenção na forma de um diagrama de processo altamente simplificado é ilustrado e é designado como um todo por 100.
[0045] No processo 100, uma mistura de matéria-prima, ilustrada aqui sob a forma de um fluxo de material 1, que contém ao menos metano, um ou mais componentes que entram em ebulição a uma temperatura mais baixa do que o metano, e um ou mais hidrocarbonetos que entram em ebulição a uma temperatura mais alta do que o metano, é alimentada a um processo de adsorção por oscilação de pressão 10. Conforme mencionado, o hidrocarboneto ou hidrocarbonetos que entram em ebulição a uma temperatura mais alta que o metano compreendem um ou mais hidrocarbonetos de alto ponto de congelamento com um ponto de congelamento superior a - 50ºC.
[0046] No processo de adsorção por oscilação de pressão 10, uma primeira fração contendo metano, ilustrada aqui sob a forma de uma corrente de material 2, e uma segunda fração contendo metano, ilustrada aqui sob a forma de uma corrente de material 3, são formadas.
[0047] A primeira fração contendo metano, ou o fluxo de material 2, contém, além de metano, pelo menos a porção predominante dos componentes da mistura de matéria-prima que entram em ebulição mais prontamente que o metano e tem baixo teor ou é isenta dos hidrocarbonetos que entram em ebulição menos prontamente que o metano, conforme explicado. Conforme também explicado, a segunda fração contendo metano, ou o fluxo de material 3, contém, além de metano, pelo menos a porção predominante dos hidrocarbonetos da mistura de matéria-prima que entram em ebulição menos prontamente do que o metano e tem baixo teor ou é isenta dos componentes que entram em ebulição mais prontamente do que o metano.
[0048] Visto que a primeira fração contendo metano é vantajosamente isenta ou substancialmente isenta das espécies de hidrocarboneto críticas explicadas acima, ela, ou a corrente de material 2, pode ser fornecida diretamente para liquefação 20. A primeira fração contendo metano, ou o fluxo de material 2, é fornecida por meio do processo de adsorção por oscilação de pressão 10 a um nível de pressão absoluta que permite um fornecimento direto para liquefação 20.
[0049] A segunda fração contendo metano, ou o fluxo de material 3, é fornecida no processo de adsorção por oscilação de pressão 10 a um nível de pressão absoluta significativamente mais baixo e, portanto, é fornecida para compressão 30. À segunda fração contendo metano, ou a porção da mesma fornecida para compressão 30, é ao menos parcialmente fornecida para a separação térmica 40 após a compressão 30, agora ilustrada sob a forma de um fluxo de material 4.
[0050] Detalhes da separação térmica 40 e suas modalidades já foram explicados em várias ocasiões. Em particular, uma terceira fração gasosa, ilustrada aqui sob a forma de um fluxo de material 5, e uma quarta fração líquida, ilustrada aqui sob a forma de um fluxo de material 6, são formadas na separação térmica, sendo que a terceira fração gasosa, ou o fluxo de material 5, contém pelo menos metano e tem baixo teor ou é isenta dos hidrocarbonetos de alto ponto de congelamento. Portanto, a mesma pode ser fornecida para liquefação 20. Em contraste, a quarta fração líquida, ou o fluxo de material 6, pode ser extraída para obter produtos adicionais a partir do processo 100.
[0051] Em particular, no contexto da presente invenção, uma fração de gás natural liquefeito, aqui ilustrada sob a forma de um fluxo de material 7, pode ser formada e extraída do processo 100.
[0052] A mistura de matéria-prima, ou o fluxo de material 1, pode ser obtida por condicionamento 50 de gás natural, que é ilustrado aqui sob a forma de um fluxo de material 8, em que o condicionamento 50, em particular, pode compreender a secagem e remoção de dióxido de carbono. À mistura de matéria-prima, ou o fluxo de material 1, pode ser fornecida, em particular, a um primeiro nível de pressão e alimentada para o processo de adsorção por oscilação de pressão 10 a um segundo nível de pressão. À mistura de matéria-prima pode ser ao menos parcialmente colocada no segundo nível de pressão pela expansão 60 em uma ou mais máquinas de expansão. Nesse caso, a expansão 60 e a compressão 30, em particular, podem ser acopladas, conforme ilustrado aqui sob a forma de uma conexão tracejada 9. Em particular, um ou mais compressores usados para comprimir a segunda fração contendo metano, ou a porção da mesma fornecida para compressão 30 e, dessa forma, o fluxo de material 3, podem ser acionados por meio de uma ou mais máquinas de expansão, que executam a expansão 60.

Claims (14)

REIVINDICAÇÕES
1. Processo (100) para produzir gás natural liquefeito usando uma mistura de matéria-prima que contém ao menos metano, um ou mais componentes que entram em ebulição a uma temperatura menor que a do metano, e um ou mais hidrocarbonetos que entram em ebulição a uma temperatura maior que a do metano, sendo que o hidrocarboneto (ou hidrocarbonetos) que entra(m) em ebulição a uma temperatura mairo que a do metano têm um ou mais hidrocarbonetos de alto ponto de congelamento com um ponto de congelamento maior que - 50ºC, caracterizado pelo fato de que: - a mistura de matéria-prima ser alimentada a um processo de adsorção por oscilação de pressão (10), em que uma primeira fração contendo metano e uma segunda fração contendo metano são formadas, - a primeira fração contendo metano conter, além do metano, pelo menos a porção predominante dos componentes da mistura de matéria- prima que entram em ebulição mais prontamente que o metano e têm baixo teor ou são isentos dos hidrocarbonetos que entram em ebulição menos prontamente do que o metano, e - a segunda fração contendo metano conter, em adição ao metano, pelo menos a porção predominante dos hidrocarbonetos da matéria- prima que entram em ebulição menos prontamente que o metano e têm baixo teor ou são isentos dos componentes que entram em ebulição mais prontamente do que o metano, e - a primeira fração contendo metano, ou uma porção da mesma, ser fornecida para liquefação (20).
2. Processo (100) de acordo com a reivindicação |, caracterizado pelo fato de que a primeira fração contendo metano ser fornecida por meio do processo de adsorção por oscilação de pressão (10) a um nível de pressão absoluta de 20 a 40 bar, e sendo que a primeira fração contendo metano, ou a porção da mesma fornecida para liquefação (20), é fornecida para liquefação (20) a este nível de pressão absoluta.
3. Processo (100) de acordo com a reivindicação | ou 2, caracterizado pelo fato de que a segunda fração contendo metano ser fornecida no processo de adsorção por oscilação de pressão a um nível de pressão absoluta de 0,1 a 5 bar, e sendo que a segunda fração contendo metano, ou uma porção da mesma, é fornecida para compressão (30).
4. Processo (100) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a segunda fração contendo metano, ou a porção da mesma fornecida para compressão (30), ser ao menos parcialmente fornecida para separação térmica (40) após a compressão (30).
5. Processo (100) de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que os hidrocarbonetos que entram em ebulição menos prontamente do que o metano na mistura de matéria-prima e na segunda fração contendo metano, compreenderem propano e/ou pelo menos um butano, e serem selecionados na compressão (30) em função do teor de propano e/ou do pelo menos um butano na segunda fração contendo metano, ou a porção da mesma fornecida para separação térmica (40).
6. Processo (100) de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que uma terceira fração gasosa e uma quarta fração líquida serem formadas na separação térmica, sendo que a terceira fração gasosa contém pelo menos metano e tem baixo teor ou é isenta dos hidrocarbonetos de alto ponto de congelamento.
7. Processo (100) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que uma porção da terceira fração gasosa também ser submetida a liquefação (20).
8. Processo (100) de acordo com uma das reivindicações 4 a 7, caracterizado pelo fato de que a separação térmica (40) ser executada com o uso de uma coluna de retificação que é operada de tal forma que os hidrocarbonetos que têm dois ou menos átomos de carbono transicionem ao menos predominantemente em um gás de suspensão, e que os hidrocarbonetos que têm três ou mais átomos de carbono transicionem ao menos predominantemente em um líquido de fundo.
9. Processo (100) de acordo com uma das reivindicações 4 a 8, caracterizado pelo fato de que a separação térmica (40) ser executada com o uso de uma coluna de retificação que é operada de tal forma que os hidrocarbonetos que têm três ou menos átomos de carbono transicionem ao menos predominantemente em um gás suspenso, e que os hidrocarbonetos que têm quatro ou mais átomos de carbono transicionem ao menos predominantemente em um líquido de fundo.
10. Processo (100) de acordo com uma das reivindicações 3 a 9, caracterizado pelo fato de que a mistura de matéria-prima ser obtida por condicionamento (50) de gás natural, sendo que o condicionamento (50) compreende secagem e remoção de dióxido de carbono.
11. Processo (100) de acordo com uma das reivindicações 3 a 10, caracterizado pelo fato de que a mistura de matéria-prima ser fornecida a um primeiro nível de pressão e alimentada para o processo de adsorção por oscilação de pressão (10) a um segundo nível de pressão, sendo que a mistura de matéria-prima é ao menos parcialmente colocada no segundo nível de pressão por expansão (60) em uma ou mais máquinas de expansão.
12. Processo (100) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que um ou mais compressores usados para comprimir (30) a segunda fração contendo metano, ou a porção da mesma fornecida para compressão (30), serem acionados por meio da uma ou mais máquinas de expansão.
13. Processo (100) de acordo com uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de que o dito condicionamento (50) compreender um processo de adsorção por oscilação de temperatura.
14. Usina para a produção de gás natural liquefeito com o uso de uma mistura de matéria-prima contendo pelo menos metano, um ou mais componentes que entram em ebulição a uma temperatura mais baixa do que o metano, e um ou mais hidrocarbonetos que entram em ebulição a uma temperatura mais alta do que o metano, sendo que o hidrocarboneto ou hidrocarbonetos que entram em ebulição a uma temperatura mais alta do que o metano têm um ou mais hidrocarbonetos de alto ponto de congelamento com um ponto de congelamento superior a - 50ºC, caracterizada pelo fato de que:
- meios adaptados para fornecer a mistura de matéria-prima a um processo de adsorção por oscilação de pressão (10) e para formar ali uma primeira fração contendo metano e uma segunda fração contendo metano,
- sendo que a primeira fração contendo metano contém, em adição ao metano, pelo menos a porção predominante dos componentes da mistura de matéria-prima que entram em ebulição mais prontamente do que o metano e tem baixo teor ou é isenta dos hidrocarbonetos que entram em ebulição menos prontamente do que o metano, e
- sendo que a segunda fração contendo metano contém, em adição ao metano, pelo menos a porção predominante dos hidrocarbonetos da mistura de matéria-prima que entram em ebulição menos prontamente do que o metano e tem baixo teor ou é isenta dos componentes que entram em ebulição mais prontamente do que o metano, e
- meios adaptados para fornecer a primeira fração contendo metano, ou uma porção da mesma, para liquefação (20).
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