BRPI0516049B1

BRPI0516049B1 - sistemas e métodos para separação de gases à baixa temperatura

Info

Publication number: BRPI0516049B1
Application number: BRPI0516049A
Authority: BR
Inventors: Arkad'evich Bagirov Lev; Makarovich Dmitriev Leonard; Zainetdinovich Imaev Salavat; Ivanovich Alferov Vadim; Isaakovich Feygin Vladimir
Original assignee: 3S Gas Tech Ltd; Translang Tech Ltd
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2005-09-23
Publication date: 2018-11-27
Also published as: US20070227186A1; EA200700625A1; CA2520800C; CN101069055B; BRPI0516049A; MX2007003514A; CA2520800A1; AU2005287826B2; GB0705692D0; AU2005287826A1; UA86266C2; CN101069055A; NO20071943L; GB2432413B; RU2272973C1; GB2432413A; EA010564B1; WO2006032139A1

Abstract

"sistemas e métodos para separação de gases à baixa temperatura". a presente invenção refere-se a um método e a um aparelho para processamento de gás natural, a saber, o processo de separação à baixa temperatura de componentes do gás (lts).

Description

(54) Título: SISTEMAS E MÉTODOS PARA SEPARAÇÃO DE GASES À BAIXA TEMPERATURA (73) Titular: 3S GAS TECHNOLOGIES LTD.. Endereço: CIO Dr. K. chrysostomides & Co. LLC, Lampousas Street, 1095 Nicosia., CHIPRE(CY) (72) Inventor: VADIM IVANOVICH ALFEROV; LEV ARKAD'EVICH BAGIROV; VLADIMIR ISAAKOVICH FEYGIN; SALAVAT ZAINETDINOVICH IMAEV; LEONARD MAKAROVICH DMITRIEV.

Prazo de Validade: 10 (dez) anos contados a partir de 27/11/2018, observadas as condições legais

Expedida em: 27/11/2018

Assinado digitalmente por:

Alexandre Gomes Ciancio

Diretor Substituto de Patentes, Programas de Computador e Topografias de Circuitos Integrados

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para SISTEMAS E

MÉTODOS PARA SEPARAÇÃO DE GASES À BAIXA TEMPERATURA.

Reivindicação de prioridade

Este pedido de patente reivindica o benefício do Pedido de patente Russo No. 2004128348/06 (030834), depositado em 24 de setembro de 2004, cujo teor completo está incorporado ao presente por referência. Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a técnicas de separação de gases e, particularmente, a sistemas e métodos para separação de gases à baixa temperatura.

Antecedentes da Invenção

Processos existentes de separação à baixa temperatura dos componentes visados das misturas de gases estão baseados no resfriamento das misturas de gases, condensação dos componentes visados e subseqüente separação do condensado, que contém os componentes visados, da mistura de gases. Nesse caso, o resfriamento de uma mistura de gases é convencionalmente realizado às custas da expansão de gases nas válvulas reguladoras ou da aplicação de dispositivos de resfriamento. Como equipamento auxiliar adicional, são usados trocadores de calor recuperadores e torres de retificação nos esquemas da separação de gases à baixa temperatura.

Os processos típicos da separação à baixa temperatura dos componentes visados das misturas de gases estão descritos, por exemplo, nas Patentes US 6182468B1 e RU 2047061C1. O método da Patente US 25 6182468B1 ás custas do controle na válvula de Joule-Thompson, enquanto na Patente RU 2047061C1 é usada a turbina de turbo-expansão para o resfriamento do gás.

O método da Patente US 6182468B1 consiste no resfriamento de uma mistura, expansão da mistura sem realizar trabalho mecânico, con30 densação parcial da mistura durante sua expansão, separação da mistura ou de parte da parte na torre de retificação, para obter os produtos em fase líquida e gasosa. Nesse caso, o resfriamento da mistura é realizado usando trocadores de calor recuperadoras e um dispositivo de resfriamento, enquanto a expansão da mistura é obtida por meio do controle da mistura na válvula de Joule-Thompson.

O método da Patente RU 2047061C1 inclui o resfriamento de uma mistura e sua separação em fases de vapor e liquido, expansão de uma parte da fase de vapor, sem realizar trabalho mecânico e a da outra parte, realizando trabalho mecânico, separação da mistura expandida na torre de

retificação, para obter produtos gasosos e líquidos.

As desvantagens essenciais desses métodos de separação de gases à baixa temperatura são as perdas significativas de pressão da mistu*- ra no processo de separação à baixa temperatura e alto consumo de energia.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO *

De acordo com um aspecto de uma modalidade da invenção, estão previstos um resfriamento da mistura, expansão da mistura sem reali15 zar trabalho mecânico, condensação parcial da mistura durante sua expansão, separação da mistura ou de parte da mesma na torre de retificação, para obter os produtos em fase líquida e gasosa, sendo que o processo da expansão da mistura é executado passando a mistura através do canal do bocal, de modo que no canal de bocal e/ou na entrada do canal de bocal ou

de parte do mesmo a corrente de mistura é separada em pelo menos duras correntes, uma das quais está enriquecida em componentes mais pesados do que metano, enquanto a outra corrente está esvaziada desses componentes; a corrente enriquecida é guia, quer parcialmente, quer totalmente, à torre de retificação e os produtos de fase gasosa, obtidos na torre de retifi25 cação, são guiados, quer parcialmente, quer totalmente, à mistura, antes de sua expansão.

De acordo com um aspecto de uma modalidade da invenção, está previsto um método de separação de uma mistura de gases à baixa temperatura, apropriado para separar componentes de uma mistura de ga30 ses de hidrocarboneto, que inclui: resfriamento de uma mistura de gases, condensação de uma mistura de gases, para produzir uma corrente de líquido e um gás/vapor; retificação de pelo menos uma parte da corrente de lí

L.j y quido, desse modo, produzindo respectivos produtos de fase gasosa; transferência de energia térmica para ou de pelo menos um da corrente de líquido, da corrente de gás/vapor e dos produtos de fase gasosa de ou para pelo menos outra da mistura de gases, da corrente de líquido, da corrente de gás/vapor, dos produtos de fase gasosa e outro fluxo, a fim de reciclar energia.

Em algumas modalidades, o método também inclui expansão e turbilhonamento da corrente de gás/vapor, para produzir uma primeira cor-

rente e uma segunda corrente, sendo que a primeira corrente inclui, principalmente, componentes pesados da corrente de gás/vapor e a segunda corrente inclui, principalmente, componentes mais leves da corrente de gás/vapor; e transferência de energia térmica para ou de pelo menos um da corrente de líquido, da corrente de gás/vapor e dos produtos de fase gasosa e dos primeiro e segundo fluxos, de ou para pelo menos outra da mistura de ga15 ses, da corrente de líquido, da corrente de gás/vapor, dos produtos de fase gasosa, do outro fluxo e dos primeiro e segundo fluxos, a fim de reciclar energia.

Em algumas modalidades mais específicas, o método também inclui a retificação de pelo menos uma parte do primeiro fluxo, em conjunto

com a corrente de líquido.

Em algumas modalidades mais específicas, o resfriamento da mistura de gases inclui a mistura pelo menos parcial da mistura de gases com pelo menos uma parte de pelo menos um da corrente de líquido, da corrente de gás/vapor, dos produtos de fase gasosa, do outro fluxo e dos primeiro e segundo fluxos.

Em algumas modalidades mais específicas, o resfriamento da mistura de gases inclui a transferência, pelo menos parcial, da mistura de gases para pelo menos uma parte de pelo menos um da corrente de líquido, da corrente de gás/vapor, dos produtos de fase gasosa, do outro fluxo e dos 30 primeiro e segundo fluxos.

Em algumas modalidades mais específicas, o método também inclui comprimir pelo menos uma parte dos produtos de fase gasosa.

L

Em algumas modalidades mais específicas, o método também inclui resfriar pelo menos uma parte da corrente de gás/vapor.

Em algumas modalidades mais específicas, o método também inclui comprimir pelo menos parte do primeiro fluxo.

Em algumas modalidades mais específicas, o método também inclui comprimir pelo menos parte do segundo fluxo.

Em algumas modalidades mais específicas, o método também inclui resfriar pelo menos uma parte do primeiro fluxo.

Em algumas modalidades mais específicas, o método também 10 inclui resfriar pelo menos uma parte do segundo fluxo.

* - Em algumas modalidades mais específicas, a transferência de energia térmica inclui misturar pelo menos uma parte das pelo menos duas correntes ou fluxos entre as quais o calor é transferido.

Em algumas modalidades mais específicas, a transferência de 15 energia térmica inclui trocar energia térmica sem misturar as pelo menos duas correntes ou fluxos entre as quais o calor é transferido.

Em algumas modalidades mais específicas, o método também inclui passar pelo menos uma parte da corrente de gás/vapor através de uma turbina.

Em algumas modalidades mais específicas, o método também inclui passar pelo menos uma parte do segundo fluxo através de uma turbina.

Em algumas modalidades mais específicas, o método também inclui condensar pelo menos uma parte dos produtos da fase gasosa.

Em algumas modalidades mais específicas, o método também inclui condensar, adicionalmente, pelo menos uma parte da corrente de líquido.

Em algumas modalidades mais específicas, o método também inclui condensar pelo menos uma parte da corrente de gás/vapor.

Em algumas modalidades mais específicas, o método também inclui expandir e turbilhonar pelo menos uma parte dos produtos da fase ga sosa.

*

De acordo com um aspecto de uma modalidade da invenção, está previsto um sistema para separação de uma mistura de gases à baixa temperatura, apropriada para separar componentes de uma mistura de gases de hidrocarboneto, que inclui: um primeiro separador, para separar uma 5 mistura de gases de entrada em uma corrente de líquido e uma corrente de gás/vapor; um primeiro dispositivo de expansão, para produzir um primeiro e um segundo fluxo, ligado ao primeiro separador de gás/líquido, para receber a corrente de gás/vapor, sendo que o primeiro dispositivo de expansão também inclui um dispositivo de turbilhonamento para turbilhonar a corrente de 10 gás/vapor, para, desse modo, separar componentes pesados da corrente de gás/vapor de componentes leves da corrente de gás/vapor, sendo que os componentes pesados constituem, principalmente, o primeiro fluxo e os componentes mais leves constituem, principalmente, o segundo fluxo; uma torre de retificação, para produzir pelo menos produtos de fase gasosa, liga15 da ao primeiro separador de gás/líquido, para receber a corrente de líquido;

e pelo menos um trocador de calor para transferir energia térmica para ou de pelo menos um da corrente de líquido, da corrente de gás/vapor, dos produtos de fase gasosa e dos primeiro e segundo fluxos, de ou para pelo menos outro da mistura de gases, da corrente de líquido, da corrente de gás/vapor, 20 dos produtos de fase gasosa, do outro fluxo e dos primeiro e segundo fluxos, a fim de reciclar energia dentro do sistema.

Em algumas modalidades, o primeiro dispositivo de expansão está ligado à torre de retificação, para fornecer pelo menos uma parte do primeiro fluxo à torre de retificação.

Em algumas modalidades mais específicas, o sistema também inclui um primeiro misturador, para misturar a mistura de gás de entrada com um fluxo de realimentação, sendo que o fluxo de realimentação compreende pelo menos uma parte de pelo menos um da corrente de líquido, da corrente de gás/vapor, dos produtos de fase gasosa, dos primeiro e do segundo flu30 xos e de outro fluxo.

Em algumas modalidades mais específicas, o sistema também inclui um primeiro compressor, para comprimir pelo menos uma parte dos

Lu produtos de fase gasosa.

Em algumas modalidades mais específicas, o sistema também inclui um primeiro compressor, para comprimir pelo menos uma parte da corrente de gás/vapor.

Em algumas modalidades mais específicas, o sistema também inclui um primeiro compressor, para comprimir pelo menos uma parte do primeiro fluxo.

Em algumas modalidades mais específicas, o sistema também inclui um primeiro compressor, para comprimir pelo menos uma parte do se10 gundo fluxo.

Em algumas modalidades mais específicas, o sistema também inclui um primeiro dispositivo de resfriamento, para resfriar pelo menos uma parte do primeiro fluxo.

Em algumas modalidades mais específicas, o sistema também inclui um primeiro dispositivo de resfriamento, para resfriar pelo menos uma parte do segundo fluxo.

Em algumas modalidades mais específicas, a transferência de energia térmica inclui a mistura de pelo menos uma parte de pelo menos duas correntes ou fluxos entre as quais o calor é transferido.

Em algumas modalidades mais específicas, a transferência de energia térmica inclui a troca de energia sem mistura das pelo menos duas comentes ou fluxos entre as quais o calor é transferido.

Em algumas modalidades mais específicas, o sistema também inclui uma turbina, para expandir pelo menos uma parte da corrente de gás/ 25 vapor, ligada ao primeiro separador de gás/líquido, para receber pelo menos uma parte da corrente de gás/vapor.

Em algumas modalidades mais específicas, o sistema também inclui uma turbina através da qual passa pelo menos uma parte do segundo fluxo, sendo que turbina está ligada para receber pelo menos uma parte do 30 segundo fluxo.

Em algumas modalidades mais específicas, o sistema também inclui pelo menos um outro separador de gás/líquido, para separar pelo me7 nos um de uma corrente de líquido ou uma corrente de gás/vapor dentro do sistema.

Em algumas modalidades mais específicas, o sistema também inclui um outro condensador para condensar, adicionalmente, pelo menos 5 uma parte da corrente de líquido.

Em algumas modalidades mais específicas, o sistema também inclui um outro condensador para condensar pelo menos uma parte da cor-

rente de gás/vapor.

Em algumas modalidades mais específicas, o sistema também inclui um outro dispositivo de expansão, para expandir e turbilhonar pelo menos uma parte dos produtos de fase gasosa.

As modalidades do método também são sugeridas quando: um fluxo enriquecido é guiado, quer parcialmente, quer totalmente, à torre de retificação, e os produtos da fase gasosa, vindos da torre de retificação, são 15 misturados, quer parcialmente, quer totalmente, com um fluxo esvaziado; o fluxo enriquecido é guiado, quer parcialmente, quer totalmente, à mistura antes de sua expansão, e os produtos de fase gasosa, vindos da torre de retificação, são misturados, quer parcialmente, quer totalmente, com o fluxo esvaziado; e o fluxo enriquecido e os produtos de fase gasosa, vindos da

torre de retificação, são guiados, quer parcialmente, quer totalmente, à mistura antes de sua expansão.

Outros aspectos e características da presente invenção tornamse evidentes aos que são versados na técnica, ao examinarem a descrição abaixo das modalidades específicas da invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Para melhor entendimento da presente invenção, a para mostrar mais claramente como pode ser concretizada, faz-se referência, agora, a título de exemplo, aos desenhos anexos, que ilustram aspectos de modalidades da presente invenção e nos quais:

Figura 1 é um desenho esquemático de um sistema de separação de uma mistura de gases à baixa temperatura, de acordo com uma primeira modalidade da invenção;

Vl.>

Figura 2 é um desenho esquemático de um aparelho de separação de gases à baixa temperatura, mostrado na figura 1;

Figura 3 é um desenho esquemático de um sistema de separação de gases à baixa temperatura, de acordo com uma segunda modalidade da invenção.

Figura 4 é um desenho esquemático de um sistema de separação de gases à baixa temperatura, de acordo com uma terceira modalidade da invenção.

Figura 5 é um desenho esquemático de um sistema de separa10 ção de gases à baixa temperatura, de acordo com uma quarta modalidade da invenção.

Figura 6 é um desenho esquemático de um sistema de separação de gases à baixa temperatura, de acordo com uma quinta modalidade da invenção.

Figura 7 é um desenho esquemático de um sistema de separação de gases à baixa temperatura, de acordo com uma sexta modalidade da invenção.

Figura 8 é um desenho esquemático de um sistema de separação de gases à baixa temperatura, de acordo com uma sétima modalidade 20 da invenção.

Figura 9 é um desenho esquemático de um sistema de separação de gases à baixa temperatura, de acordo com uma oitava modalidade da invenção.

Figura 10 é um desenho esquemático de um sistema de separa25 ção de gases à baixa temperatura, de acordo com uma nona modalidade da invenção.

Figura 11 é um desenho esquemático de um sistema de separação de gases à baixa temperatura, de acordo com uma décima modalidade da invenção.

Figura 12 é um desenho esquemático de um sistema de separação de gases à baixa temperatura, de acordo com uma décima primeira modalidade da invenção.

Figura 13 é um desenho esquemático de um sistema de separação de gases à baixa temperatura, de acordo com uma décima segunda modalidade da invenção.

Figura 14 é um desenho esquemático de um sistema de separação de gases à baixa temperatura, de acordo com uma décima terceira modalidade da invenção.

Figura 15 é um desenho esquemático de um sistema de separação de gases à baixa temperatura, de acordo com uma décima quarta modalidade da invenção.

Figura 16 é um desenho esquemático de um sistema de separação de gases à baixa temperatura, de acordo com uma décima quinta modalidade da invenção.

Figura 17 é um desenho esquemático de um sistema de separação de gases à baixa temperatura, de acordo com uma décima sexta modalidade da invenção.

Figura 18 é um desenho esquemático de um sistema de separação de gases à baixa temperatura, de acordo com uma décima sétima modalidade da invenção.

Figura 19 é um desenho esquemático de um sistema de separação de gases à baixa temperatura, de acordo com uma décima oitava modalidade da invenção.

Figura 20 é um desenho esquemático de um sistema de separação de gases à baixa temperatura, de acordo com uma décima nona modalidade da invenção.

Figura 21 é um desenho esquemático de um sistema de separação de gases à baixa temperatura, de acordo com uma vigésima modalidade da invenção.

Figura 22 é um desenho esquemático de um sistema de separação de gases à baixa temperatura, de acordo com uma vigésima primeira modalidade da invenção.

Figura 23 é um desenho esquemático de um sistema de separação de gases à baixa temperatura, de acordo com uma vigésima segunda modalidade da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇAO

Algumas modalidades da invenção podem possibilitar um consumo reduzido de energia nas instalações de LTS. Para esse fim, de acordo 5 com algumas modalidades da invenção, isso pode ser obtido na primeira modalidade do presente método, devido ao fato de que no processo de LTS conhecido para uma mistura de gases de hidrocarboneto, que inclui a fervura da mistura, expansão da mistura ou de parte da mesma, sem realizar tra-

balho mecânico, condensação parcial da mistura durante sua expansão, separação da mistura ou de parte da mesma na torre de retificação, para obter produtos em fase líquida e gasosa, de acordo com a presente invenção, o processo d expansão da mistura é realizado passando a mistura através do canal de bocal, de modo que no canal de bocal e/ou na entrada do canal de bocal o fluxo de mistura e turbilhonando, e na saída do canal de boca ou de parte do mesmo o fluxo de mistura é separado em pelo menos dois fluxos, um dos quais está enriquecido em componentes mais pesados do que metano, enquanto o outro fluxo está esvaziado desses componentes e o fluxo enriquecido é guiado, quer parcialmente, quer totalmente, à torre de retifica-

ção e os produtos de fase gasosa, obtidos na torre de retificação, são guiados, quer parcialmente, quer totalmente, à mistura antes de sua expansão.

Com referência à figura 1, é mostrado um desenho esquemático de um sistema de separação de mistura de gases à baixa temperatura 200 de acordo com uma primeira modalidade da invenção, designado, doravante com 200, por razões de concisão. Os que são versados na técnica observam que o sistema 200 inclui uma combinação apropriada de elementos estruturais associados, sistemas mecânicos, hardware, firmware e software, que são usados para auxiliar o funcionamento e operação do sistema 200; mas, o sistema 200 está ilustrado mostrando apenas aqueles elementos que são necessários para descrever aspectos desta modalidade.

O sistema 200 inclui um primeiro misturador 30, um primeiro trocador de calor 32, um primeiro dispositivo de resfriamento 34 e um separador de gás/líquido 36, respectivamente ligados em série. Em algumas moda

1

J- _L' lidades, o trocador de calor pode ser usado como um dispositivo de resfriamento, O primeiro misturador 30 inclui, respectivamente, uma primeira e uma segunda entrada 30a e 30b. A primeira entrada 30a serve como uma entrada para o sistema 200 como um todo, e também como entrada do pri5 meiro misturador 30. A segunda entrada 30b serve como entrada de realimentação, cuja finalidade está descrita mais detalhadamente abaixo. O separador de gás/líquido 36 tem, respectivamente, uma primeira e uma segunda saída 36a e 36b. A primeira saída 36a é uma saída de gás/vapor e a se-

gunda saída 36b é uma saída de líquido (ou fase mista). Em algumas modalidades, o separador de gás/líquido 36 é um condensador.

O sistema também inclui um dispositivo para expansão da mistura 40 e uma torre de retificação 38. O dispositivo para expansão da mistura está ligado para receber um fluxo de gás/vapor da primeira saída 36a do separador de gás/líquido 36, enquanto a segunda saída 36b do separador 15 de gás/líquido 36 está ligado para fornecer um fluxo de líquido (ou fase mista) à torre de retificação 38.

O dispositivo para expansão da mistura 40 tem, respectivamente, uma primeira e uma segunda saída 40a e 40b. A primeira saída 40a está ligada para fornecer um primeiro fluxo, que contém, principalmente, compo-

nentes mais pesados, à torre de retificação 38. A segunda saída 40b está ligada como entrada para o primeiro trocador de calor 32, para resfriar a mistura de gases que entra no primeiro misturador 30.

A torre de retificação tem, respectivamente, uma primeira e uma segunda saída 38a e 38b. A primeira saída 38 está ligada de volta à segun25 da entrada 30b do misturador 30. O sistema 200 também inclui um compressor 42 e um segundo dispositivo de resfriamento 44, ligado em série entre a primeira saída 38a da torre de retificação e a segunda entrada 30b do misturador 30.

Antes de descrever a operação do sistema 200, são fornecidos 30 mais detalhes sobre o dispositivo para expansão da mistura 40, com referência adicional à figura 2. O dispositivo para expansão da mistura 40 tem um corpo tubular, com uma extremidade de entrada e uma extremidade de saída, que estão indicadas, em geral, respectivamente, por A e B. O dispositivo para expansão da mistura 40 inclui um dispositivo de turbilhonamento

41, próximo à extremidade de entrada e uma seção de bocal 43 convergente-divergente, após o dispositivo de turbilhonamento 41. Em algumas moda5 lidades, o dispositivo de turbilhonamento 41 inclui, sem limitação, pelo me-

nos uma palheta. A seção de bocal 43 convergente-divergente alarga-se em uma seção cônica 45, que leva à extremidade de saída B. Um divisor 47 está previsto na extremidade de saída B dentro da seção cônica 45, para facilitar a separação dos fluxos de saída que levam, respectivamente, à primeira 10 e à segunda saída 40a e 40b.

O dispositivo para expansão da mistura 40 pode ser produzido tanto com o dispositivo de turbilhonamento de fluxo disposto na entrada do •w canal de bocal, tal como mostrado na figura 2 (por exemplo, tal como descri to em referências da técnica anterior, EP 1131588 e US 6372019) como com o dispositivo de turbilhonamento de fluxo dentro do canal de bocal (por exemplo, tal como descrito em referências da técnica anterior, EP 0496128 e WO 99/01194).

Com referência às figuras 1 e 2, a operação do sistema 200 é a seguinte. Uma mistura de entrada 201 de gás natural (ou outra mistura de

gases) entra no sistema por meio do misturador 30, onde é misturado com um fluxo de realimentação, que contém os produtos de fase gasosa comprimidos e resfriados da torre de retificação 38. A combinação do gás natural de entrada e gases de realimentação é resfriada adicionalmente no primeiro trocador de calor 32. De acordo com um aspecto amplo da invenção, o pri25 meiro trocador de calor 32 facilita a reciclagem de energia térmica, ou, preferivelmente, nesse caso específico, a reciclagem da energia usada para res friar os diversos fluxos dentro do sistema. Isso é, o primeiro trocador de calor resfria a mistura de gás natural de entrada transferindo calor da mistura de gás natural para um fluxo de realimentação, que se origina da segunda saída 40b do dispositivo para expansão da mistura 40, que, desse modo, baixa a temperatura da mistura de gás natural.

A mistura de gás natural é resfriada adicionalmente no primeiro

Ί. L \ dispositivo de resfriamento 34, antes de entrar no separador de gás/líquido

36. Dentro do separador de gás/líquido 36, a mistura de gás natural é separada em uma corrente de gás/vapor e uma corrente de líquido (ou fase mista). A corrente de gás/vapor corre para fora do separador de gás/líquido 36 por meio da primeira saída 36a, diretamente para dentro do dispositivo para expansão da mistura 40. A corrente de líquido corre do separador de gás/líquido, por meio da segunda saída 36b, diretamente para a torre de reti-

ficação 38.

A torre de retificação 38 descarrega produtos de fase gasosa através da primeira saída 38a e produtos de fase líquida através da segunda saída 38b. Os produtos de fase gasosa são comprimidos no compressor 42 e resfriados no segundo dispositivo de resfriamento 44, antes de serem misturados com a mistura de entrada 201, tal como descrito acima.

Com referência específica à figura 2, dentro do dispositivo para expansão da mistura 40, a corrente de gás/vapor de entrada é separada em um primeiro fluxo e um segundo fluxo. A mistura de gás natural entra no dispositivo para expansão da mistura 40, é turbilhonado pelo dispositivo de turbilhonamento 41 e expandido através da seção de bocal 43 convergentedivergente. À medida que a mistura de gás turbilhonado se expande, os

componentes mais pesados da mistura afastam-se de um eixo central, enquanto os componentes mais leves permanecem próximos do eixo central.

Isso ocorre porque a corrente de mistura de gases é separada em pelo menos o primeiro fluxo e o segundo fluxo, de modo que o primeiro fluxo inclui, principalmente, os componentes mais pesados e o segundo fluxo inclui, 25 principalmente, os componentes mais leves. O primeiro fluxo sai do dispositivo para expansão da mistura 40 através da primeira saída 40a., O segundo fluxo sai do dispositivo de expansão da mistura 40 através da segunda saída 40b.

Mais especificamente, em algumas modalidades, durante o pro30 cesso de expansão, a temperatura da corrente de gás/vapor é reduzida suficientemente para induzir uma condensação parcial da mistura, desse modo, formando um condensado. O condensado cai na área de movimento das forças centrifugas em direção às paredes do dispositivo para expansão da mistura 40, reunindo-se em um fluxo de duas fases próximo à parede.

Quando a mistura de gases é gás natural, o primeiro fluxo contém componentes que são mais pesados do que metano, enquanto o segundo fluxo contém, substancialmente, mais gás metano.

Além disso, devido à expansão durante o movimento de turbiIhonamento da mistura dentro do dispositivo para expansão da mistura 40, a pressão estática da mistura é mais baixa do que a pressão nas saídas do

dispositivo para expansão da mistura 40 e a separação da mistura dentro do bocal ocorre a temperaturas mais baixas do que a temperatura da mistura que está passando através das saídas. Em algumas modalidades, uma separação de mistura mais profunda é obtida, devido ao produto de fase gasosa da torre de retificação 38, que está sendo alimentado de volta para a mistura de entrada 201, antes de a mistura ser processada adicionalmente no sistema 200.

Depois da separação dos fluxos no dispositivo para expansão da mistura, pelo menos um dos mesmos pode ser comprimido, passando o fluxo através do difusor. A figura 2 demonstra um exemplo quando no dispositivo para a expansão da mistura, na saída do canal de bocal o fluxo de mistu ra é separado em dois fluxos, e, depois, cada fluxo é comprimido no difusor.

Isso permite reduzir perdas de pressão no dispositivo de expansão.

Antes da expansão, a mistura ou parte da mesma pode ser misturada no ejetor com produtos de fase gasosa vindos da torre de retificação.

Exemplos de realização estão ilustrados na figura 1, onde o ejetor é usado como misturador 30.

Na modalidade seguinte do presente método de separação à baixa temperatura de uma mistura de gases de hidrocarboneto, que inclui resfriamento da mistura, expansão da mistura ou de parte da mesma, sem realizar trabalho mecânico, condensação parcial da mistura durante sua ex30 pansão, separação da mistura ou de parte da mesma na torre de retificação, para obter produtos em fase líquida e gasosa, de acordo com a invenção, o processo da expansão da mistura é realizado passando a mistura através do

Λ /.

X χ canal de bocal, de modo que no canal de bocal e/ou na entrada do canal de bocal o fluxo de mistura é turbilhonado, na saída do canal de bocal ou de parte do mesmo o fluxo de mistura é separado em pelo menos dois fluxos, um dos quais está enriquecido em componentes mais pesados do que me5 tano, enquanto o outro fluxo está esvaziado desses componentes, e o fluxo enriquecido é guiado, quer parcialmente, quer totalmente, para a torre de retificação, enquanto dos produtos de fase gasosa, vindos da torre de retificação, são misturados, quer parcialmente, quer totalmente, com o fluxo es-

vaziado. Com referência à figura 3, é mostrado um desenho esquemático de um sistema de separação de uma mistura de gases à baixa temperatura

300, de acordo com uma segunda modalidade da invenção, designado, doravante, como sistema 300, por razões de concisão. O sistema 300 ilustrado na figura 3, é similar ao sistema 200, ilustrado na figura 1, e, conseqüentemente, elementos comuns a ambos compartilham números de referência comuns. Além disso, por razões de concisão, partes da descrição da figura 1 não são repetidas com relação à figura 3. Novamente, os que são versados na técnica podem observar que o sistema 300 inclui uma combinação apropriada de elementos estruturais associados, sistemas mecânicos, hardware, firmware e software, que são usados para auxiliar o funcionamento e opera20 çao do sistema 300; porém, o sistema 300 é ilustrado mostrando apenas aqueles elementos que são necessários para descrever aspectos desta modalidade da invenção.

As diferenças entre os sistemas 200 e 300 são as seguintes. O sistema 300 não inclui o primeiro misturador 30, o primeiro dispositivo de resfriamento 34, o segundo dispositivo de resfriamento 44 e o primeiro compressor 42. O sistema 300 inclui um segundo misturador 48 e uma primeira válvula (reguladora) 50. A primeira válvula 50 está ligada entre a segunda saída 36b do separador de gás/líquido 36 e a torre de retificação 38. O segundo misturador 48 inclui, respectivamente, uma primeira e uma segunda entrada, que estão ligadas para receber e misturar as produçãos de gás/vapor do dispositivo para expansão da mistura 40 e da torre de retificação 38. O segundo misturador 48 também inclui uma saída, que está ligada para fornecer a mistura de gás ao primeiro trocador de calor 32.

Em operação, a mistura de entrada 301 é resfriada no primeiro trocador de calor 32, antes de passar diretamente para o separador 36. A corrente de líquido do separador 36 é depois guiada através da válvula regu5 ladora 50 para a torre de retificação 38. Os produtos de fase gasosa da torre de retificação 38 são misturados com o segundo fluxo (que inclui, principalmente, os componentes mais leves do processo de separação) do dispositi

vo para expansão da mistura 40 no segundo misturador 48, para produzir uma corrente de realimentação mista. A corrente de realimentação mista é depois passada através do primeiro trocador de calor 32, no qual o calor é transferido da mistura de entrada 301 para a corrente de realimentação, desse modo, resfriando a mistura de entrada 301, sem a adição de energia ao sistema 300.

Esse método torna possível reduzir as perdas de pressão ne15 cessárias da mistura nas instalações de separação à baixa temperatura.

Em outra modalidade do presente método de separação à baixa temperatura de uma mistura de gases de hidrocarboneto, que inclui o resfriamento da mistura, expansão da mistura ou de parte da mesma, sem reali-

zar trabalho mecânico, condensação parcial da mistura durante sua expansão, separação da mistura ou de parte da mesma na torre de retificação, para obter produtos em fase líquida e gasosa, de acordo com a invenção, o processo da expansão da mistura é realizado passando a mistura através do canal de bocal, de modo que no canal de bocal e/ou na entrada do canal de bocal o fluxo de mistura é turbilhonado, na saída do canal de bocal ou de parte do mesmo o fluxo de mistura é separado em pelo menos dois fluxos, um dos quais está enriquecido em componentes mais pesados do que metano, enquanto o outro fluxo está esvaziado desses componentes, e o fluxo enriquecido é guiado, quer parcialmente, quer totalmente, para a mistura, antes de sua expansão, e os produtos de fase gasosa, vindos da torre de retificação, são misturados, quer parcialmente, quer totalmente, com o fluxo esvaziado. Com referência á figura 4, é mostrado um desenho esquemático de um sistema de separação de uma mistura de gases à baixa temperatura

400, de acordo com uma terceira modalidade da invenção, designado, doravante, como sistema 400, por razões de concisão. O sistema 400 ilustrado na figura 4, é similar aos respectivos sistemas ilustrados nas figuras 1 e 3, e, conseqüentemente, elementos comuns a cada um deles compartilham nú5 meros de referência comuns. Além disso, por razões de concisão, partes das descrições das figuras 1 e 3 não são repetidas com relação à figura 4. Os que são versados na técnica podem observar que o sistema 400 inclui uma

combinação apropriada de elementos estruturais associados, sistemas mecânicos, hardware, firmware e software, que são usados para auxiliar o fun10 cionamento e operação do sistema 400; porém, o sistema 400 é ilustrado mostrando apenas aqueles elementos que são necessários para descrever aspectos desta modalidade da invenção.

As disposições mostradas especificamente com relação ao sistema 400 são as seguintes. O sistema 400 inclui um primeiro misturador 30, tal como mostrado na figura 1. O sistema 400 também inclui o segundo dispositivo de resfriamento 44 e o primeiro compressor 42. Mas, o primeiro compressor 42 e o segundo dispositivo de resfriamento 44 estão ligados en-

tre o primeiro trocador de calor 32 e a segunda entrada 30b (isto é, a entrada da realimentação) do primeiro misturador 30. Além disso, a primeira saída 40a do dispositivo para expansão da mistura 40 está ligada ao primeiro trocador de calor 32, em vez de estar ligada à torre de retificação 38, tal como mostrado na figura 1.

Em operação, a mistura de entrada 401 é misturada no primeiro misturador 30 com o primeiro fluxo (isto é, o fluxo que inclui, principalmente, 25 os componentes mais pesados da mistura separada no dispositivo para expansão da mistura 40). Isso é, o primeiro fluxo da primeira saída 40a do dispositivo para expansão da mistura 40 é misturado com a mistura de entrada

401. A mistura produzida do primeiro misturador 30 é depois passada através do primeiro trocador de calor 32, para regular adicionalmente a tempera30 tura da mistura de gás de entrada. O primeiro trocador de calor 32 está ligado para receber a primeira saída 40a do dispositivo para expansão da mistura 40, como fluxo de entrada regulador. Usando o sistema de realimentação, novamente é economizada energia e a eficiência pode ser aperfeiçoada.

Em algumas modalidades, os produtos de fase gasosa produzidos da torre de retificação 38, são misturados com o segundo fluxo produzido da segunda saída 40b do dispositivo para expansão da mistura no se5 gundo misturador 48 e a mistura combinada pode ser descarregada do sistema 400.

Em uma das modalidades do método da separação à baixa temperatura de uma mistura de gases de hidrocarboneto, que inclui o resfria-

mento da mistura, expansão da mistura ou de parte da mesma, sem realizar trabalho mecânico, condensação parcial da mistura durante sua expansão, separação da mistura ou de parte da mesma na torre de retificação, para obter produtos em fase líquida e gasosa, de acordo com a invenção, o processo da expansão da mistura é realizado passando a mistura através do canal de bocal, de modo que no canal de bocal e/ou na entrada do canal de bocal o fluxo de mistura é turbilhonado, na saída do canal de bocal ou de parte do mesmo o fluxo de mistura é separado em pelo menos dois fluxos, um dos quais está enriquecido em componentes mais pesados do que metano, enquanto o outro fluxo está esvaziado desses componentes, e o fluxo enriquecido e os produtos de fase gasosa, vindos da torre de retificação, são

guiados, quer parcialmente, quer totalmente, à mistura, antes de sua expansão. Com referência à figura 5, é mostrado um desenho esquemático de um sistema de separação de uma mistura de gases à baixa temperatura 500, de acordo com uma quarta modalidade da invenção, designado, doravante, como sistema 500, por razões de concisão. O sistema 500 ilustrado na figura

5, é similar aos respectivos sistemas ilustrados nas figuras 1 e 3-4, e, consequentemente, elementos comuns a cada um deles compartilham números de referência comuns. Além disso, por razões de concisão, partes das descrições das figuras 1 e 3-4 não são repetidas com relação à figura 5. Os que são versados na técnica podem observar que o sistema 500 inclui uma com30 binação apropriada de elementos estruturais associados, sistemas mecânicos, hardware, firmware e software, que são usados para auxiliar o funcionamento e operação do sistema 500; porém, o sistema 500 é ilustrado mos19 ’

trando apenas aqueles elementos que são necessários para descrever aspectos desta modalidade da invenção.

As disposições mostradas especificamente com relação ao sistema 500 são as seguintes. O sistema 500 inclui um segundo trocador de 5 calor 52. O segundo misturador 48 e o segundo trocador de calor 52 estão ligados entre a primeira saída 36a do separador de gás/líquido 36 e a entrada do dispositivo para expansão da mistura 40. O segundo trocador de calor também está ligado para receber o primeiro fluxo da primeira saída 40a do

dispositivo para expansão da mistura 40, antes de o primeiro fluxo ser pas10 sado para o primeiro trocador de calor 32, tal como descrito com relação à figura 4.

Em operação, a corrente de vapor do separador 36 é misturada com a produção de fase gasosa da torre de retificação 38 no segundo misturador 48. A produção do segundo misturador 48 é resfriada no segundo tro15 cador de calor 52, antes de ser passada através do dispositivo para expansão da mistura 40. O primeiro fluxo (da primeira saída 40a) do dispositivo para expansão da mistura 40 é primeiramente enviado através do segundo trocador de calor 52, para resfriar a produção do segundo misturador 48 e, depois, enviada através do primeiro trocador de calor 32, para resfriar adi-

cionalmente a produção do primeiro misturador 30. O mesmo primeiro fluxo é depois comrpimido no compressor 42 e depois é resfriado em um segundo dispositivo de resfriamento 44, antes de ser misturado com a mistura de gás de entrada 501. O segundo fluxo (da segunda saída 40b do dispositivo para expansão da mistura 40) pode ser descarregado diretamente do sistema 25 500. Pelo uso do sistema de realimentação, novamente energia é economizada e a eficiência pode ser aperfeiçoada.

Em algumas modalidades, o sistema 500 facilita uma purificação profunda da segunda produção de fluxo do dispositivo para expansão da mistura (isto é, o fluxo que inclui, principalmente, componentes mais leves 30 da mistura de gases). Isto é, considerando o processamento de gás natural, o segundo fluxo pode estar significativamente esvaziado dos componentes de vapor mais pesados do que metano, uma vez que o primeiro fluxo é mis

I 1 ··*- \ turado com ο fluxo de entrada 501.

Antes do processo de expansão e/ou depois do mesmo, a fase líquida pode ser separada da mistura ou de parte da mesma, que é passada através da válvula reguladora e os produtos obtidos são guiados para a torre 5 de retificação. Com referência à figura 6, a título de exemplo, é mostrado um desenho esquemático de um sistema de separação de uma mistura de gases à baixa temperatura 600, de acordo com uma quinta modalidade da in-

venção, designado, doravante, como sistema 600, por razões de concisão.

O sistema 600 ilustrado na figura 6, é similar aos respectivos sistemas ilus10 trados nas figuras 1 e 3-5, e, conseqüentemente, elementos comuns a cada um deles compartilham números de referência comuns. Além disso, por razões de concisão, partes das descrições das figuras 1 e 3-5 não são repetidas com relação à figura 6. Os que são versados na técnica podem observar que o sistema 600 inclui uma combinação apropriada de elementos estrutu15 raís associados, sistemas mecânicos, hardware, firmware e software, que são usados para auxiliar o funcionamento e operação do sistema 600; porém, o sistema 600 é ilustrado mostrando apenas aqueles elementos que são necessários para descrever aspectos desta modalidade da invenção.

As disposições mostradas especificamente com relação ao sis-

tema 600 são as seguintes. O sistema 600 inclui um segundo separador de gás/líquido 60. O segundo separador de gás/líquido 60 inclui, respectivamente, uma primeira e uma segunda saída 60a e 60b, que estão ligadas, respectivamente, ao segundo misturador 48 e à torre de retificação 38. O sistema 600 também inclui uma segunda (válvula reguladora 66), ligada en25 tre a segunda saída 60b e uma entrada para a torre de retificação 38. A primeira saída 40a do dispositivo para expansão da mistura 40 está ligada para fornecer o fluxo do dispositivo para expansão da mistura 40 ao segundo se parador de gás/líquido 60.

Em operação, como há dois separadores de gás/líquido 36 e 60, a separação de líquido é realizada duas vezes: antes e depois de diversas formas da mistura serem expandidas no dispositivo para expansão da mistura 40. Mais especificamente, o primeiro fluxo do dispositivo para expansão da mistura 40 é enviado a um segundo separador 60, que fornece uma segunda corrente de vapor e uma segunda corrente de líquido. A segunda corrente de líquido passa através de uma segunda válvula reguladora 66 e para dentro da torre de retificação 38. Uma segunda corrente de vapor é mistura5 da com o segundo fluxo do dispositivo para expansão da mistura 40 no segundo misturador 48. A mistura 48 produzida no segundo misturador 48 é depois passada através do primeiro trocador de calor 32, tal como descrito acima.

Em todas as modalidades do método descritas, o produto de fase gasosa, vindo da torre de retificação, pode ser resfriado adicionalmente.

Com referência à figura 7, a título de exemplo, é mostrado um desenho esquemático de um sistema de separação de uma mistura de gases à baixa temperatura 700, de acordo com uma sexta modalidade da invenção, designado, doravante, como sistema 700, por razoes de concisão. O sistema 700 ilustrado na figura 7, é similar aos respectivos sistemas ilustrados nas figuras e 3-6, e, conseqüentemente, elementos comuns a cada um deles compartilham números de referência comuns. Além disso, por razões de concisão, partes das descrições das figuras 1 e 3-6 não são repetidas com relação à figura 7. Os que são versados na técnica podem observar que o sistema 700

inclui uma combinação apropriada de elementos estruturais associados, sistemas mecânicos, hardware, firmware e software, que são usados para auxiliar o funcionamento e operação do sistema 700; porém, o sistema 700 é ilustrado mostrando apenas aqueles elementos que são necessários para descrever aspectos desta modalidade da invenção.

As disposições mostradas especificamente com relação ao sistema 700 são as seguintes. O segundo trocador de calor 52 está ligado entre a primeira válvula reguladora 50 e uma entrada para a torre de retificação 38. O segundo dispositivo de resfriamento 44 está ligado entre a torre de retificação 38 e o segundo trocador de calor 52. Mais especificamente, o se30 gundo dispositivo de resfriamento 44 está ligado para receber e resfriar os produtos de fase gasosa da primeira saída 36a da torre de retificação 38. O segundo trocador de calor 52 também está ligado ao primeiro misturador 30, para fornecer os produtos de fase gasosa resfriados da torre de retificação como entrada de realimentação ao primeiro misturador 30.

Em operação, a mistura de entrada 701 é misturada com os produtos de fase gasosa da torre de retificação 38, tal como mostrado na figura

1, mas os produtos de fase gasosa são primeiramente resfriados pelo segundo dispositivo de resfriamento 44 e pelo segundo trocador de calor 52, antes de serem misturados com a mistura de entrada 701. Por sua vez, o segundo trocador de calor 52 aquece o segundo fluxo do separador de

gás/líquido 36, antes de o segundo fluxo ser fornecido à torre de retificação

38. Essa disposição ajuda a que seja obtida uma distribuição mais racional de fluxos de massa e entalpia no processo de separação à baixa temperatu ra.

Em algumas modalidades, pelo menos parte do produto de fase gasosa, vindo da torre de retificação, é fornecida à mistura, antes de sua 15 expansão, junto com parte dos produtos obtidos pela passagem do líquido separado da mistura através da válvula reguladora. Com referência à figura 8, é mostrado um desenho esquemático de um sistema de separação de uma mistura de gases à baixa temperatura 800, de acordo com uma sétima modalidade da invenção, designado, doravante, como sistema 800, por ra-

zões de concisão. O sistema 800 ilustrado na figura 8, é similar aos respectivos sistemas ilustrados nas figuras 1 e 3-7, e, conseqüentemente, elementos comuns a cada um deles compartilham números de referência comuns. Além disso, por razões de concisão, partes das descrições das figuras 1 e 3-7 não são repetidas com relação à figura 8. Os que são versados na técnica 25 podem observar que o sistema 800 inclui uma combinação apropriada de elementos estruturais associados, sistemas mecânicos, hardware, firmware e software, que são usados para auxiliar o funcionamento e operação do sistema 800; porém, o sistema 800 é ilustrado mostrando apenas aqueles elementos que são necessários para descrever aspectos desta modalidade da invenção.

As disposições mostradas especificamente com relação ao sistema 800 são as seguintes. A separação de líquido por condensação é facili

ULv

J tada duas vezes antes da expansão no dispositivo para expansão da mistura

Para esse fim, o segundo separador de gás/líquido 60 está ligado para receber a combinação do liquido (ou produção de duas fases) do primeiro separador de gás/líquido 36 e os produtos de fase gasosa da torre de retifi5 cação 38. Além disso, os produtos de fase gasosa da torre de retificação 38 são primeiramente ligados através do segundo trocador de calor 52, que também receber a produção de fase líquida (ou duas fases) do segundo separador 60, de modo que a energia térmica pode ser transferida entre os

dois, desse modo, resfriando um e aquecendo o outro, a fim de reciclar energia dentro do sistema 800.

A mistura de entrada 801 é resfriada no primeiro trocador de calor 32 e resfriada adicionalmente no primeiro dispositivo de resfriamento 34, antes de entrar no primeiro separador de gás/líquido 36. A corrente de líquido do separador 36 é passada através de uma válvula reguladora 50 e é misturada com os produtos de fase gasosa da torre de retificação 38, antes de entrar no segundo separador de gás/líquido 60. O segundo separador de gás/líquido 60 também fornece uma segunda corrente de líquido, que passa através do segundo trocador de calor 52, desse modo resfriando os produtos de fase gasosa e aquecendo a segunda corrente de líquido. Depois de pas-

sar através do segundo trocador de calor 52, a segunda corrente de líquido é ligada na torre de retificação 38. Em outro lugar no sistema, as correntes de gás/vapor do primeiro e do segundo separador 36 e 60 são combinadas no segundo misturador 48, antes de serem fornecidas ao dispositivo para expansão da mistura 40, onde a mistura é submetida ao processo acima, des25 crito com relação às figuras 1 e 2, para produzir o primeiro e o segundo fluxo. Esse método possibilita uma purificação mais profunda do fluxo de gás pela remoção de uma proporção maior de componentes mais pesados do que metano quando gás natural está sendo processado.

Em algumas modalidades, parte do líquido separado da mistura é passada através da válvula reguladora e os produtos obtidos são usados para resfriamento adicional da mistura, passando os mesmos através dos canais aquecidos do trocador de calor, no qual a mistura é resfriada e, de

pois, esses produtos são guiados para a mistura, antes de sua expansão.

Com referência á figura 9, a título de exemplo, é mostrado um desenho esquemático de um sistema de separação de uma mistura de gases à baixa temperatura 900, de acordo com uma oitava modalidade da invenção, de5 signado, doravante, como sistema 900, por razões de concisão. O sistema

900 ilustrado na figura 9, é similar aos respectivos sistemas ilustrados nas figuras 1 e 3-8, e, conseqüentemente, elementos comuns a cada um deles compartilham números de referência comuns. Além disso, por razões de

concisão, partes das descrições das figuras 1 e 3-8 não são repetidas com relação à figura 9. Os que são versados na técnica podem observar que o sistema 900 inclui uma combinação apropriada de elementos estruturais associados, sistemas mecânicos, hardware, firmware e software, que são usados para auxiliar o funcionamento e operação do sistema 900; porém, o sistema 900 é ilustrado mostrando apenas aqueles elementos que são neces15 sários para descrever aspectos desta modalidade da invenção.

As disposições mostradas especificamente com relação ao sistema 900 são as seguintes. O primeiro dispositivo de resfriamento 34 precede o primeiro trocador de calor 32. Um terceiro trocador de calor 62 está ligado em série entre o primeiro trocador de calor 32 e o separador de gás/

líquido 36. O terceiro trocador de calor 62 também está ligado para receber uma parte da corrente de líquido (ou de duas fases) do primeiro separador de gás/líquido 36. Para esse fim, a segunda válvula reguladora 66 está liga da entre a segunda saída 36b e o terceiro trocador de calor 62, para evitar uma inversão de fluxo e manter uma pressão dianteira através do terceiro trocador de calor 62, Também, de modo similar ao sistema 500 mostrado na figura 5, os produtos de fase gasosa da torre de retificação 38 são combinados com a corrente de gás/vapor do primeiro separador de gás/líquido 36 no misturador 48, antes da expansão. Para esse fim, e de modo similar à figura 8, o segundo trocador de calor 52 está ligado entre a primeira saída 38a da 30 torre de retificação 38 e o segundo misturador 48. O segundo trocador de calor 52 também recebe uma parte da corrente de líquido do primeiro separador de gás/líquido 36, com a primeira válvula reguladora 50 ligada entre os mesmos.

Em operação, uma parte da corrente de líquido do primeiro separador de gás/líquido 36 é usada para resfriar a mistura de entrada 901. A mistura de entrada 901 é resfriada através do primeiro dispositivo de resfri5 amento 34 e depois é misturada com uma parte da corrente de líquido do primeiro separador de gás/líquido 36, tal como descrito mais detalhadamente abaixo. A mistura resultante é resfriada adicionalmente no primeiro trocador de calor 32 e em um terceiro trocador de calor 62, antes de entrar no primei-

ro separador de gás/líquido 36. Tal como deve ser entendido agora, o primeiro separador de gás/líquido 36 produz uma corrente de gás/vapor e uma corrente de líquido (ou de duas fases). A corrente de gás/vapor é misturada no segundo misturador 48 com os produtos de fase gasosa da torre de retificação 38 e a mistura de gás/vapor resultante é expandida e separada no primeiro e no segundo fluxo, tal como descrito acima com relação às figuras 15 1 e 2. O primeiro fluxo está ligado na torre de retificação 38 e o segundo fluxo está ligado de volta no primeiro trocador de calor 32. Novamente, tal como para os sistemas descritos previamente, os trocadores de calor facilitam a reciclagem de energia dentro do sistema 900, desse modo aperfeiçoando a eficiência do sistema 900.

Em algumas modalidades, o turbo-expansor pode ser usado antes ou depois da expansão da mistura. Com referência à figura 10, é mostrado, a título de exemplo, um desenho esquemático de um sistema de separação de uma mistura de gases à baixa temperatura 1000, de acordo com uma nona modalidade da invenção, designado, doravante, como sistema 1000, por razões de concisão. O sistema 1000 ilustrado na figura 10, é similar aos respectivos sistemas ilustrados nas figuras 1 e 3-9, e, consequentemente, elementos comuns a cada um deles compartilham números de referência comuns. Além disso, por razões de concisão, partes das descrições das figuras 1 e 3-9 não são repetidas com relação à figura 10. Os que são 30 versados na técnica podem observar que o sistema 1000 inclui uma combinação apropriada de elementos estruturais associados, sistemas mecânicos, hardware, firmware e software, que são usados para auxiliar o funcionamen to e operação do sistema 1000; porém, o sistema 1000 é ilustrado mostrando apenas aqueles elementos que são necessários para descrever aspectos desta modalidade da invenção.

As disposições mostradas especificamente com relação ao sis5 tema 1000 são as seguintes. O sistema 1000 inclui uma turbina 70 ligada entre a segunda saída 40b do dispositivo para expansão da mistura 40 e o primeiro trocador de calor 32. O sistema 1000 também inclui um segundo compressor 64 ligado em série entre o primeiro compressor 42 e a segunda

entrada 30b do primeiro misturador 30.

Em operação, o segundo fluxo, ligado da segunda saída 40b do dispositivo para expansão da mistura 40, passa através da turbina 70 e de pois através do primeiro trocador de calor 32. Em algumas modalidades, um turbo-dispositivo para expansão da mistura pode ser usado para fornecer expansão adicional, quer antes quer depois de a mistura passar através do dispositivo para expansão da mistura 40. Adicionalmente, a mistura de entrada 1001 é misturada com uma corrente de gás/vapor de realimentação, que inclui partes da corrente de líquido do primeiro separador de gás/líquido 36 e partes da corrente de gás/vapor do segundo separador de gás/líquido

60. A mistura resultante é depois resfriada no primeiro trocador de calor 32,

antes de entrar no primeiro separador de gás/líquido 36. A corrente de líquido do primeiro separador de gás/líquido 36 é dividida em uma primeira parte e uma segunda parte. A primeira parte passa através de uma válvula reguladora 50 e para dentro da torre de retificação 58. A segunda parte da primeira corrente de líquido é passada através de uma segunda válvula reguladora

66, antes da mistura com a corrente de gás/vapor do segundo separador de gás/líquido 60. Em contraste, a corrente de gás/vapor do primeiro separador de gás/líquido passa através do segundo trocador de calor 52, onde é resfriada, antes de entrar no segundo misturador 48. O segundo misturador também recebe os produtos de fase gasosa da torre de retificação 38. A produ ção do segundo misturador 48 é depois ligada no dispositivo para expansão da mistura 40, tal como descrito acima. O primeiro fluxo do dispositivo para expansão da mistura 40 é guiado para o segundo separador de gás/líquido

60. Ο segundo separador 60 também fornece a corrente de líquido que ele produz diretamente à torre de retificação 38.

Pelo uso da turbina 70, tal como descrito com o segundo fluxo do dispositivo para expansão da mistura 40, a vida útil das palhetas de turbi5 na (não mostradas) é prolongada, uma vez que a quantidade de condensado (gotas) correndo sobre as palhetas é diminuída, desse modo resultando em menos desgaste.

Em algumas modalidades, no caso de pressão insuficiente na

mistura, um compressor pode ser usado para compressão adicional da mis10 tura, para obter uma operação eficiente do turbo-expansor. Com referência à figura 11, é mostrado, a título de exemplo, um desenho esquemático de um sistema de separação de uma mistura de gases á baixa temperatura 1100, de acordo com uma décima modalidade da invenção, designado, doravante, como sistema 1100, por razões de concisão. O sistema 1100 ilustrado na figura 11, é similar aos respectivos sistemas ilustrados nas figuras 1 e 3-10, e, conseqüentemente, elementos comuns a cada um deles compartilham números de referência comuns. Além disso, por razões de concisão, partes das descrições das figuras 1 e 3-10 não são repetidas com relação à figura

11. Os que são versados na técnica podem observar que o sistema 1100

inclui uma combinação apropriada de elementos estruturais associados, sistemas mecânicos, hardware, firmware e software, que são usados para auxiliar o funcionamento e operação do sistema 1100; porém, o sistema 1100 é ilustrado mostrando apenas aqueles elementos que são necessários para descrever aspectos desta modalidade da invenção.

As disposições mostradas especificamente com relação ao sistema 1100 são as seguintes. Novamente, a primeira entrada 30a do primeiro misturador 30 serve como entrada para o sistema 1100, bem como entrada para o primeiro misturador 30. O primeiro compressor 42 está ligado em série entre o primeiro misturador 30 e o primeiro dispositivo de resfriamento 34, que, por sua vez, está ligado em série ao primeiro trocador de calor 32. A primeira e a segunda entrada do primeiro trocador de calor 32 estão ligadas, respectiva mente, ao primeiro separador de gás/líquido 36 e ao segundo

compressor 64. A segunda saída 36b do primeiro separador de gás/líquido está ligado à combinação paralela da primeira e da segunda válvula reguladora 50 e 66, que, por sua vez, estão ligadas, respectivamente, à torre de retificação 38 e ao segundo trocador de calor 52. Isso é, a corrente de líqui5 do (de duas fases) do primeiro separador de gás/líquido está dividida entre o segundo trocador de calor 52 e a torre de retificação. O segundo trocador de calor 52 também está ligado para receber a produção de corrente de gás/ vapor do primeiro separador de gás/líquido, antes de a corrente de gás/va-

por entrar no dispositivo para expansão da mistura.

O sistema 1100 é particularmente útil se, em operação, a mistura de entrada 1101 entrar a uma pressão diferencial relativamente baixa. Mais especificamente, a mistura de entrada 1101 é misturada com o segundo fluxo separado no dispositivo para expansão da mistura. A mistura combinada, resultante, é depois comprimida em um primeiro compressor 42, an15 tes de ser resfriada no primeiro dispositivo de resfriamento 34 e no primeiro trocador de calor 32.

A corrente de líquido do primeiro separador de gás/líquido 36 é dividida em uma primeira parte, que passa através de uma primeira válvula reguladora 50 para a torre de retificação 38, e uma segunda parte, que pas-

sa através da segunda válvula reguladora 66 para o segundo trocador de calor 52. Após passar através do segundo trocador de calor 52, a segunda parte entra no segundo misturador 48, onde é misturada com os produtos de fase gasosa da torre de retificação 38. A combinação é depois realimentada ao primeiro misturador 30, para ser misturada com a mistura de entrada

1101, tal como descrito acima. A corrente de gás/vapor 36 do primeiro separador é fornecida ao dispositivo para expansão da mistura 40 e é submetida ao processo descrito acima com relação às figuras 1 e 2.

Em outra modalidade muito específica, depois da mistura da mistura inicial com os produtos realimentados á mistura inicial, a mistura é comprimida adicionalmente no compressor. Com referência à figura 12, é mostrado, a título de exemplo, um desenho esquemático de um sistema de separação de uma mistura de gases á baixa temperatura 1200, de acordo

A

com uma décima primeira modalidade da invenção, designado, doravante, como sistema 1200, por razões de concisão. O sistema 1200 ilustrado na figura 12, é similar aos respectivos sistemas ilustrados nas figuras 1 e 3-11, e, conseqüentemente, elementos comuns a cada um deles compartilham números de referência comuns. Além disso, por razões de concisão, partes das descrições das figuras 1 e 3-11 não são repetidas com relação à figura 12. Os que são versados na técnica podem observar que o sistema 1200 inclui uma combinação apropriada de elementos estruturais associados, sis-

temas mecânicos, hardware, firmware e software, que são usados para auxiliar o funcionamento e operação do sistema 1200; porém, o sistema 1200 é ilustrado mostrando apenas aqueles elementos que são necessários para descrever aspectos desta modalidade da invenção.

As disposições mostradas especificamente com relação ao sistema 1200 são as seguintes. A corrente de gás/vapor do primeiro separador de gás/líquido 36 é dividido em duas correntes. A primeira corrente está ligada no dispositivo para expansão da mistura 40. A segunda corrente está ligada na turbina 70, que está disposta paralelamente ao dispositivo para expansão da mistura 40. A primeira saída 40a do dispositivo para expansão da mistura 40 e a saída da turbina 70 se encontram no segundo misturador

48, que, por sua vez, está ligado à torre de retificação 38. A segunda saída

40b do dispositivo para expansão da mistura 40 e a primeira saída 38a da torre de retificação se encontram no terceiro misturador 68, que, por sua vez, está ligado em série ao segundo trocador de calor 52 e ao segundo compressor 64. O sistema 1200 é apropriado para situações nas quais é desejá25 vel obter maior pressão dentro do sistema, para aperfeiçoar a eficiência da separação da mistura.

Em operação, depois de misturara mistura de entrada 1201 com uma parte da corrente de líquido do primeiro separador de gás/líquido 36, a mistura resultante é comprimida no compressor 42 e resfriada no primeiro 30 dispositivo de resfriamento 34 e no primeiro trocador de calor 32. Outra parte da corrente de líquido do primeiro separador de gás/líquido 36 é passada através da válvula reguladora 50 e para a torre de retificação 38. A corrente

Ί Ah de gás/vapor do primeiro separador de gás/líquido 36 também é dividida em duas partes. A primeira parte é guiada para a turbina 70 e a segunda parte é guiada para o dispositivo para expansão da mistura 40. O primeiro fluxo do dispositivo para expansão da mistura 40 e a produção da turbina 70 são mis5 turados e fornecidos á torre de retificação 38. O segundo fluxo é misturado com os produtos de fase gasosa da torre de retificação 38 e passa através do segundo trocador de calor 52 e do compressor 64, antes de sair do sistema.

Em uma modalidade muito específica, os produtos de fase gasosa, vindos da torre de retificação, são resfriados e expandidos, e parte dos produtos enriquecidos em componentes mais pesados do que metano são separados, e são guiados, quer parcialmente, quer totalmente, à torre de retificação. Com referência à figura 13, é mostrado, a título de exemplo, um desenho esquemático de um sistema de separação de uma mistura de ga15 ses à baixa temperatura 1300, de acordo com uma décima segunda modalidade da invenção, designado, doravante, como sistema 1300, por razões de concisão. O sistema 1300 ilustrado na figura 13, é similar aos respectivos sistemas ilustrados nas figuras 1 e 3-12, e, consequentemente, elementos comuns a cada um deles compartilham números de referência comuns.

Além disso, por razões de concisão, partes das descrições das figuras 1 e 312 não são repetidas com relação à figura 13. Os que são versados na técnica podem observar que o sistema 1300 inclui uma combinação apropriada de elementos estruturais associados, sistemas mecânicos, hardware, firmware e software, que são usados para auxiliar o funcionamento e operação 25 do sistema 1300; porém, o sistema 1300 é ilustrado mostrando apenas aqueles elementos que são necessários para descrever aspectos desta modalidade da invenção.

As disposições mostradas especificamente com relação ao sistema 1300 são as seguintes. O sistema 1300 inclui um segundo dispositivo 30 para expansão da mistura 80, similar em configuração e funcionamento ao dispositivo para expansão da mistura 40, descrito acima com relação à figura 2. Analogamente ao primeiro dispositivo para expansão da mistura 40, o dis i

positivo para expansão da mistura 80 tem respectivas primeira e segunda saídas 80a e 80b. A primeira saída 80a está ligada para fornecer um primeiro fluxo, de componentes mais pesados, ao segundo separador de gás/líquido 60, e a segunda saída 40b está ligada para combinar um segundo flu5 xo, de componentes mais leves, com a corrente de gás/vapor do segundo separador de gás/líquido 60. O sistema 1300 também inclui uma bomba 72 e uma terceira válvula reguladora 74, ligada em série entre a corrente de líquido (ou de duas fases) (isto é, a segunda saída 60b) do segundo separador

de gás líquido 60 e o terceiro trocador de calor 62, que, por sua vez, está ligado à torre de retificação 38. Os produtos de fase gasosa da torre de retificação 38 também estão ligados através do terceiro trocador de calor 62.

Em operação, os produtos de fase gasosa da torre de retificação são resfriados, expandidos (no segundo dispositivo para expansão da mistura 80) e separados, e o segundo fluxo resultante do segundo dispositi15 vo para expansão da mistura 80 é guiado, quer parcialmente, quer totalmente, de volta para a torre de retificação 38.

Consequentemente, em algumas modalidades os produtos de fase gasosa, vindos da torre de retificação, são comprimidos adicionalmente no compressor. Com referência à figura 14, é mostrado, a título de exemplo,

um desenho esquemático de um sistema de separação de uma mistura de gases à baixa temperatura 1400, de acordo com uma décima terceira modalidade da invenção, designado, doravante, como sistema 1400, por razões de concisão. O sistema 1400 ilustrado na figura 14, é similar aos respectivos sistemas ilustrados nas figuras 1 e 3-13, e, conseqüentemente, elementos 25 comuns a cada um deles compartilham números de referência comuns. Além disso, por razões de concisão, partes das descrições das figuras 1 e 313 não são repetidas com relação à figura 14. Os que são versados na técnica podem observar que o sistema 1400 inclui uma combinação apropriada de elementos estruturais associados, sistemas mecânicos, hardware, firm30 ware e software, que são usados para auxiliar o funcionamento e operação do sistema 1400; porém, o sistema 1400 é ilustrado mostrando apenas aqueles elementos que são necessários para descrever aspectos desta mo

Λ X ·'' dalidade da invenção.

As disposições mostradas especificamente com relação ao sistema 1400 são as seguintes. O sistema 1400 inclui um circuito ligado entre a primeira saída 38a da torre de retificação 38 e a entrada do segundo sepa5 rador de gás/líquido 60, que inclui um terceiro trocador de calor 76, o segundo compressor 64 e o segundo dispositivo de resfriamento, ligados em série. A saída do segundo dispositivo de resfriamento 44 é depois ligada em um

circuito de realimentação através do terceiro trocador de calor 76. A primeira saída 60a (isto é, a saída de gás/vapor) do segundo separador de gás/líquido 60 está ligada ao segundo dispositivo para expansão da mistura

80. A primeira saída 80a (que contém os componentes mais pesados dos que foram separados do processo de expansão e separação) do dispositivo de expansão da mistura 80 está ligada à torre de retificação 38 e a segundo saída 80b é combinada com a segunda saída 40b do dispositivo para ex pansão da mistura 40.

Em operação, os produtos de fase gasosa da torre de retificação são resfriados e comprimidos no ciclo de resfriamento e compressão mencionado acima. Especificamente, os produtos de fase gasosa da torre de retificação 38 são resfriados no trocador de calor 76, comprimidos no com-

pressor 64, resfriados no dispositivo de resfriamento 44 e resfriados adicionalmente no segundo trocador de calor 62, antes de entrar no segundo separador de gás/líquido 60. A corrente de líquido do segundo separador de gás/líquido 60 passa através do segundo trocador de calor 62, antes de entrar na torre de retificação 38. A operação do resto do sistema 1400 é análo25 ga à do sistema 1300, ilustrado na figura 13.

Em outra modalidade muito específica, os produtos de fase gasosa, vindos da torre de retificação, são expandidos para obter o produto enriquecido em componentes mais pesados do que metano; está última é guiada, quer parcialmente, quer totalmente, à torre de retificação ou reali30 mentada ao fluxo de produtos de fase gasosa, antes de sua expansão. Com referência à figura 15, é mostrado, a título de exemplo, um desenho esquemático de um sistema de separação de uma mistura de gases à baixa tem 'I Λ Y peratura 1500, de acordo com uma décima quarta modalidade da invenção, designado, doravante, como sistema 1500, por razões de concisão. O sistema 1500 ilustrado na figura 15, é similar aos respectivos sistemas ilustrados nas figuras 1 e 3-14, e, consequentemente, elementos comuns a cada um deles compartilham números de referência comuns. Além disso, por razões de concisão, partes das descrições das figuras 1 e 3-14 não são repetidas com relação à figura 15. Os que são versados na técnica podem observar que o sistema 1500 inclui uma combinação apropriada de elementos estrutu-

rais associados, sistemas mecânicos, hardware, firmware e software, que são usados para auxiliar o funcionamento e operação do sistema 1500; porém, o sistema 1500 é ilustrado mostrando apenas aqueles elementos que são necessários para descrever aspectos desta modalidade da invenção.

As disposições mostradas especifica mente com relação ao sistema 1500 são as seguintes. No sistema 1500, a primeira saída 38a da torre 15 de retificação 38 está ligada à entrada do segundo dispositivo para expansão da mistura 80 por meio do segundo dispositivo de resfriamento 44. A primeira saída 80a do dispositivo para expansão da mistura 80 está ligada ao segundo separador de gás/líquido. Por sua vez, tal como também mostrado na figura 14, a produção de líquido (ou de duas fases) do separador 60

está ligada na torre de retificação 38.

Em operação, os produtos de fase gasosa da torre de retificação são expandidos dentro do segundo dispositivo para expansão da mistura

80, para separar componentes pesados e leves uns dos outros, tal como descrito acima com relação à figura 2. O primeiro fluxo (que contém os com25 ponentes mais pesados) da primeira saída 80a do segundo dispositivo para expansão da mistura 80 passa para o segundo separador de gás/líquido 60. A produção de líquido (ou de duas fases) é bombeada para a torre de retificação 38 através da bomba 72 e a terceira válvula reguladora 74. A segunda saída 80b do dispositivo para expansão da mistura 80 é combinada com a 30 saída da corrente de gás/vapor do segundo separador 60 e a segunda saída

40b do dispositivo para expansão da mistura 40. A mistura resultante é realimentada ao primeiro trocador de calor 32, para resfriar a mistura de entrada '1

1501. A mistura de entrada 1501, tendo sido misturada com um fluxo de realimentação, tal como descrito previamente, também é comprimida antes de entrar no primeiro separador de gás/líquido 36. As operações restantes são similares aos sistemas descritos previamente.

Em outras modalidades, o fluxo enriquecido, obtido depois da expansão do produto de fase gasosa, vindo da torre de retificação, é guiado para a mistura inicial, antes de sua expansão. Com referência à figura 16, é mostrado, a título de exemplo, um desenho esquemático de um sistema de

separação de uma mistura de gases à baixa temperatura 1600, de acordo com uma décima quinta modalidade da invenção, designado, doravante, como sistema 1600, por razões de concisão. O sistema 1600 ilustrado na figura 16, é similar aos respectivos sistemas ilustrados nas figuras 1 e 3-15, e, conseqüentemente, elementos comuns a cada um deles compartilham números de referência comuns. Além disso, por razões de concisão, partes das descrições das figuras 1 e 3-15 não são repetidas com relação à figura 16. Os que são versados na técnica podem observar que o sistema 1600 inclui uma combinação apropriada de elementos estruturais associados, sistemas mecânicos, hardware, firmware e software, que são usados para auxiliar o funcionamento e operação do sistema 1600; porém, o sistema 1600 é

ilustrado mostrando apenas aqueles elementos que são necessários para descrever aspectos desta modalidade da invenção.

As disposições mostradas especificamente com relação ao sistema 1600 são os seguintes. Diferentemente do sistema 1500, o sistema

1600 inclui apenas o primeiro separador de gás/líquido. O terceiro trocador de calor 62 está ligado em série entre a primeira saída 38a da torre de retificação 38 e a entrada do segundo dispositivo para expansão da mistura 80.

A primeira saída 80a do dispositivo para expansão da mistura 80 é realimentada e ligada através do terceiro trocador de calor 62 por meio da terceira válvula reguladora 74 e através do segundo trocador de calor 52, que, por 30 sua vez, está ligado de volta no primeiro misturador 30.

Em operação, o primeiro fluxo separado no segundo dispositivo para expansão da mistura 80 passa através do terceiro e do segundo troca dor de calor 62 e 52, respectivamente, antes de ser combinado com a mistura de entrada 1601. A corrente de produção de líquido (ou de duas fases) do primeiro separador de gás/líquido 36 também é combinada com o primeiro fluxo separado no segundo dispositivo para expansão da mistura 80, antes 5 do segundo trocador de calor 52. A segunda válvula reguladora 66 reduz a pressão da corrente de produção de líquido para o primeiro separador de gás/líquido 36. Os elementos restantes operam tal como descrito com relação à figura 15.

Em algumas modalidades, antes da expansão ou depois da expansão, a mistura ou parte da mesma é passada através da turbina de turbo-expansão. Com referência à figura 17, é mostrado, a título de exemplo, um desenho esquemático de um sistema de separação de uma mistura de gases à baixa temperatura 1700, de acordo com uma décima sexta modalidade da invenção, designado, doravante, como sistema 1700, por razões de concisão. O sistema 1700 ilustrado na figura 17, é similar aos respectivos sistemas ilustrados nas figuras 1 e 3-16, e, consequentemente, elementos comuns a cada um deles compartilham números de referência comuns. Além disso, por razões de concisão, partes das descrições das figuras 1 e 316 não são repetidas com relação à figura 17. Os que sao versados na téc-

nica podem observar que o sistema 1700 inclui uma combinação apropriada de elementos estruturais associados, sistemas mecânicos, hardware, firmware e software, que são usados para auxiliar o funcionamento e operação do sistema 1700; porém, o sistema 1700 é ilustrado mostrando apenas aqueles elementos que são necessários para descrever aspectos desta mo25 dalidade da invenção.

As disposições mostradas especificamente com relação ao sistema 1700 são as seguintes. O sistema 1700 inclui quatro separadores de gás/líquido, a saber, o primeiro e o segundo separador de gás líquido 36 e 60 e, adicionalmente, o terceiro e o quarto separador de gás/líquido 82 e 84.

O primeiro e o segundo separador de gás/líquido 36 e 60 estão ligados de modo que a produção de gás/vapor do primeiro separador de gás/líquido 36 está ligada no segundo separador de gás/líquido 60. A turbina e o segundo

IlH/ >

misturador 48 estão ligados entre os mesmos, tal como representado na figura 17. As produções de líquido do primeiro e do segundo separador de gás/líquido 36 e 60 são combinadas e ligadas ao terceiro separador 82. A produção de líquido do terceiro separador 82 está ligada ao quarto separa5 dor 84 por meio do segundo trocador de calor 52. A produção de líquido do quarto separador de gás/líquido 84 está ligada à torre de retificação 38 e a produção de gás/vapor está ligada através do segundo misturador 48 ao segundo separador de gás/líquido 60. A corrente de produção de gás/vapor do

segundo separador de gás/líquido 60 está ligada no dispositivo para expansão da mistura 40. O estágio de compressor do turbo-dispositivo para expansão da mistura pode ser usado como compressor 42 e esse esquema torna possível aperfeiçoar o consumo de energia no processo de separação à baixa temperatura.

Em operação, a mistura de entrada 1701 é resfriada pela combi15 nação em série do primeiro e segundo trocador de calor 32 e 52, antes de entrar no primeiro separador de gás/líquido 36. As corrente de líquido do primeiro e do segundo separador de gás/líquido 36, 60 são combinadas e guiadas para o terceiro separador de gás/líquido 82, junto com o primeiro fluxo produzido pelo dispositivo para expansão da mistura 40. O terceiro se-

parador de gás/líquido 82 produz uma corrente de líquido que é usada como agente de resfriamento no segundo trocador de calor 52, antes de ser processada adicionalmente no quarto separador de gás/líquido 84. A corrente de líquido produzida pelo quarto separador de gás/líquido 84 é depois fornecida à torre de retificação 38. As correntes de gás/vapor do terceiro e do quarto separador de gás/líquido 82 e 84 são combinadas e realimentadas ao segundo separador de gás/líquido 60, junto com a corrente de gás/vapor do primeiro separador de gás/líquido 36.

Em outra modalidade, a fase líquida é separada da mistura, parte da qual é passada através da válvula reguladora; os produtos obtidos são usados para resfriar a mistura e guiados para a mistura, antes de sua expansão. Com referência à figura 18, é mostrado, a título de exemplo, um desenho esquemático de um sistema de separação de uma mistura de gases à baixa temperatura 1800, de acordo com uma décima sétima modalidade da invenção, designado, doravante, como sistema 1800, por razões de concisão. O sistema 1800 ilustrado na figura 18, é similar aos respectivos sistemas ilustrados nas figuras 1 e 3-17, e, conseqüentemente, elementos co5 muns a cada um deles compartilham números de referência comuns. Além disso, por razões de concisão, partes das descrições das figuras 1 e 3-17 não são repetidas com relação à figura 18. Os que são versados na técnica podem observar que o sistema 1800 inclui uma combinação apropriada de

elementos estruturais associados, sistemas mecânicos, hardware, firmware e software, que são usados para auxiliar o funcionamento e operação do sistema 1800; porém, o sistema 1800 é ilustrado mostrando apenas aqueles elementos que são necessários para descrever aspectos desta modalidade da invenção.

As disposições mostradas especificamente com relação ao sis15 tema 1800 são os seguintes. A saída 36b da corrente de líquido do primeiro separador de gás/líquido 36 está ligada tanto à torre de retificação 38 como ao terceiro trocador de calor 62. O terceiro trocador de calor 62 está ligado em série entre o primeiro trocador de calor 32 e o primeiro separador de gás/líquido 36. Além disso, o terceiro trocador de calor 62 liga a saída 36b

da corrente de líquido de volta no primeiro misturador 30 por meio do primeiro compressor 42 e do segundo dispositivo de resfriamento 44.

Em operação, uma parte da corrente de líquido do primeiro separador de gás/líquido 36 é usada para resfriar a mistura de entrada 1801, tal como mostrado pelo exemplo na figura 18. A mistura de entrada 1801 é resfriada através do primeiro dispositivo de resfriamento 34 de depois misturada com uma parte da corrente de líquido do primeiro separador de gás/ líquido 36. Essa parte da corrente de líquido, porém, é usada primeiramente como agente de resfriamento no terceiro trocador de calor 62 e depois comprimida e resfriada antes de ser adicionada à mistura de entrada 1801. As 30 partes restantes do sistema operam tal como descrito com relação à figura 3.

De acordo com algumas modalidades, antes da expansão, a mistura é separada em pelo menos dois fluxos, um dos quais é passado a38

través da turbina de turbo-expansão e guiada à torre de retificação, e o outro fluxo é expandido passando o fluxo de mistura turbilhonada através do canal de bocal; na saída do canal de bocal ou de parte do mesmo o fluxo de mistura é separado em pelo menos dois fluxos, um dos quais está enriquecido em componentes mais pesados do que metano, enquanto o outro fluxo está esvaziado desses componentes; depois, o fluxo enriquecido é guiado à torre de retificação. Com referência á figura 19, é mostrado, a título de exemplo,

um desenho esquemático de um sistema de separação de uma mistura de gases à baixa temperatura 1900, de acordo com uma décima oitava modalidade da invenção, designado, doravante, como sistema 1900, por razões de concisão. O sistema 1900 ilustrado na figura 19,é similar aos respectivos sistemas ilustrados nas figuras 1 e 3-18, e, conseqüentemente, elementos comuns a cada um deles compartilham números de referência comuns. Além disso, por razões de concisão, partes das descrições das figuras 1 e 315 18 não são repetidas com relação à figura 19. Os que são versados na técnica podem observar que o sistema 1900 inclui uma combinação apropriada de elementos estruturais associados, sistemas mecânicos, hardware, firmware e software, que são usados para auxiliar o funcionamento e operação do sistema 1900; porém, o sistema 1900 é ilustrado mostrando apenas a-

queles elementos que são necessários para descrever aspectos desta modalidade da invenção.

As disposições mostradas especifica mente com relação ao sistema 1900 são os seguintes. A corrente de gás/vapor do primeiro separador de gás/líquido 36 é dividido em duas correntes. A primeira corrente está li gada no dispositivo para expansão da mistura 40. A segunda corrente está ligada na turbina 70, que está disposta paralelamente ao dispositivo para expansão da mistura 40. A primeira saída 40a do dispositivo para expansão da mistura 40 e a saída da turbina 70 estão ligadas na torre de retificação

38. A segunda saída 40b do dispositivo para expansão da mistura 40 e a primeira saída 38a da torre de retificação se encontram no segundo misturador 48, que, por sua vez, está ligado em série ao primeiro trocador de calor

32. O sistema 1900 é apropriado para situações nas quais é desejável obter pressão maior dentro do sistema, para aperfeiçoar a eficiência da separação da mistura.

Em operação, a mistura de entrada 1901 é resfriada no primeiro trocador de calor 32 e separada no primeiro separador de gás/líquido 36. A 5 corrente de líquido do separador 36 passa através de uma válvula 50 para a torre de retificação 18. Antes da expansão, a corrente de gás/vapor produzida pelo primeiro separador de gás/líquido 36 é separada em pelo menos dois fluxos, um dos quais é bombeada através de um turbo-dispositivo, para

expansão da turbina de mistura 70 e guiado para a torre de retificação 38, e o outro fluxo é expandido através do dispositivo para expansão da mistura

40. O primeiro fluxo do dispositivo para expansão da mistura 40 é enviado à torre de retificação 38, enquanto o segundo fluxo é misturado com os produtos de fase gasosa da torre de retificação 38, cuja combinação é enviada através do primeiro trocador de calor 32 e descarregada depois de ser com primida no primeiro compressor 42. Esse método é aplicável para purificação mais profunda da mistura e para remover, substancialmente, componentes mais pesados da mistura.

Conseqüentemente, em algumas modalidades o fluxo enriquecido durante a expansão e parte da mistura passada através da turbina de

turbo-expansão são misturados no ejetor. Com referência à figura 20, é mostrado, a título de exemplo, um desenho esquemático de um sistema de separação de uma mistura de gases à baixa temperatura 2000, de acordo com uma décima nona modalidade da invenção, designado, doravante, como sistema 2000, por razões de concisão. O sistema 2000 ilustrado na figura

20, é similar aos respectivos sistemas ilustrados nas figuras 1 e 3-19, e, conseqüentemente, elementos comuns a cada um deles compartilham números de referência comuns. Além disso, por razões de concisão, partes das descrições das figuras 1 e 3-19 não são repetidas com relação à figura 20. Os que são versados na técnica podem observar que o sistema 2000 inclui uma combinação apropriada de elementos estruturais associados, sistemas mecânicos, hardware, firmware e software, que são usados para auxiliar o funcionamento e operação do sistema 2000; porém, o sistema 2000 é ilus trado mostrando apenas aqueles elementos que são necessários para descrever aspectos desta modalidade da invenção.

As disposições mostradas especificamente com relação ao sistema 2000 são os seguintes. O sistema 2000 é praticamente idêntico ao sis5 tema 1900, com exceção de que o compressor 42 não está incluído. Em operação, esse sistema 2000, bem como o sistema 1900, pode facilitar uma eficiência aperfeiçoada do turbo-dispositivo para expansão da turbina de mistura 70, desse modo obtendo um resfriamento mais profundo na turbina

e possibilitando um índice de compressão maior.

Em outra modalidade, o fluxo de mistura, antes da expansão, é separado em pelo menos três fluxos, um dos quais é passado através da válvula com índice de fluxo de massa controlado e guiado ou à torre de retificação ou misturado com o produto de fase gasosa vindo da torre. Com referência à figura 21, é mostrado, a título de exemplo, um desenho esquemá15 tico de um sistema de separação de uma mistura de gases à baixa temperatura 2100, de acordo com uma vigésima modalidade da invenção, designado, doravante, como sistema 2100, por razões de concisão. O sistema 2100 ilustrado na figura 21,é similar aos respectivos sistemas ilustrados nas figuras 1 e 3-20, e, consequentemente, elementos comuns a cada um deles

compartilham números de referência comuns. Além disso, por razoes de concisão, partes das descrições das figuras 1 e 3-20 não são repetidas com relação à figura 21. Os que são versados na técnica podem observar que o sistema 2100 inclui uma combinação apropriada de elementos estruturais associados, sistemas mecânicos, hardware, firmware e software, que são usados para auxiliar o funcionamento e operação do sistema 2100; porém, o sistema 2100 é ilustrado mostrando apenas aqueles elementos que são necessários para descrever aspectos desta modalidade da invenção.

As disposições mostradas especificamente com relação ao sistema 2100 são os seguintes. A primeira saída 36a do primeiro separador de 30 gás/líquido 36 é dividido entre a turbina 70, o dispositivo para expansão da mistura 40 e o terceiro misturador 68. O terceiro misturador 68 também recebe o primeiro fluxo do dispositivo para expansão da mistura 40 e os produ41

tos de fase gasosa da torre de retificação 38.

Em operação, a corrente de gás/vapor produzida pelo primeiro separador 36 é dividida em três partes, que são passadas, respectivamente, para a turbina 70, o dispositivo para expansão da mistura 40 e o terceiro 5 misturador 68. Os componentes restantes operam tal como descrito com referência às figuras 19 e 20. Esse método torna possível estabilizar o índice do fluxo de massa através do turbo-dispositivo, para expansão da turbina de mistura 70, no caso de variações na mistura de entrada 2101.

De acordo com algumas modalidades, a fase líquida é separada da mistura, parte da qual é passada através da válvula reguladora e parte dos produtos obtidos é usada para resfriar a mistura e é guiada para a mistura, antes de sua expansão. Com referência à figura 22, é mostrado, a título de exemplo, um desenho esquemático de um sistema de separação de uma mistura de gases à baixa temperatura 2200, de acordo com uma vigésima 15 primeira modalidade da invenção, designado, doravante, como sistema

2200, por razões de concisão. O sistema 2200 ilustrado na figura 22,é similar aos respectivos sistemas ilustrados nas figuras 1 e 3-21, e, conseqüentemente, elementos comuns a cada um deles compartilham números de referência comuns. Além disso, por razões de concisão, partes das descrições

das figuras 1 e 3-21 não são repetidas com relação à figura 22. Os que são versados na técnica podem observar que o sistema 2200 inclui uma combinação apropriada de elementos estruturais associados, sistemas mecânicos, hardware, firmware e software, que são usados para auxiliar o funcionamento e operação do sistema 2200; porém, o sistema 2200 é ilustrado mostran25 do apenas aqueles elementos que são necessários para descrever aspectos desta modalidade da invenção.

As disposições mostradas especificamente com relação ao sistema 2200 são os seguintes. A segunda saída (isto é, a produção de líquido) 36b do primeiro separador de gás/líquido e a primeira saída 40a do dispositi30 vo para expansão da mistura 40 estão ligadas no segundo misturador 48, que, por sua vez, está ligado ao primeiro trocador de calor 32.

Em operação, a combinação resultante da produção de líquido do primeiro separador de gás/líquido e o primeiro fluxo do dispositivo para expansão da mistura 40 é usado para resfriar a mistura de entrada 2201 dentro do primeiro trocador de calor 32, bem como é adicionado à mistura de entrada 2201 dentro do primeiro misturador. Esse método pode ser eficiente em casos nos quais os produtos de fase gasosa produzidos pela torre de retificação 38 contêm componentes relativamente leves da mistura de entrada 2201. Por exemplo, ao processar gás natural, os produtos de fase gasosa produzidos pela torre de retificação 38 podem ter quantidades muito baixas

de componentes que são mais pesados do que metano.

Em outra modalidade, a fase líquida é separada da mistura, que é passada através da válvula reguladora, e os produtos obtidos são usados para resfriar a mistura. Com referência à figura 23, é mostrado, a título de exemplo, um desenho esquemático de um sistema de separação de uma mistura de gases à baixa temperatura 2300, de acordo com uma vigésima segunda modalidade da invenção, designado, doravante, como sistema 2300, por razões de concisão. O sistema 2300 ilustrado na figura 23, é similar aos respectivos sistemas ilustrados nas figuras 1 e 3-22, e, conseqüentemente, elementos comuns a cada um deles compartilham números de referência comuns. Além disso, por razões de concisão, partes das descrições

das figuras 1 e 3-22 não são repetidas com relação à figura 23. Os que são versados na técnica podem observar que o sistema 2300 inclui uma combinação apropriada de elementos estruturais associados, sistemas mecânicos, hardware, firmware e software, que são usados para auxiliar o funcionamento e operação do sistema 2300; porém, o sistema 2300 é ilustrado mostran25 do apenas aqueles elementos que são necessários para descrever aspectos desta modalidade da invenção.

As disposições mostradas especificamente com relação ao sistema 2300 são os seguintes. Uma parte da segunda saída 36b do primeiro separador de gás/líquido e a primeira saída 40a do dispositivo para expan30 são da mistura 40 são ligados e acoplados através do segundo e do terceiro trocador de calor 52 e 62. A primeira saída 38a da torre de retificação 38 também é ligada com a saída correspondente do terceiro trocador de calor

V.J V^Z

-L, l ) e depois ligada no primeiro compressor 42. O primeiro compressor 42 é depois ligado em série, através do segundo dispositivo de resfriamento 44 para o primeiro misturador 30, que também aceita a mistura de entrada

2301.

Em operação, uma parte da produção de líquido do primeiro separador de gás/líquido é combinada com o primeiro fluxo produzido pelo dispositivo para expansão da mistura 40. A combinação é usada para resfriar a corrente de gás/vapor do primeiro separador de gás/líquido 36 no segundo

trocador de calor 52 e a mistura de entrada 2301 no terceiro trocador de calor 62, antes de ser combinada com a mistura de entrada 2301 no misturador

30. O sistema 2300 é apropriado para processar misturas de gases, nas quais a concentração dos componentes visados é baixa na mistura de entrada.

O que foi descrito é meramente ilustrativo da aplicação dos prin15 cípios da invenção. Numerosas modificações e variações da presente invenção são possíveis, à luz dos ensinamentos acima. Portanto, deve ser entendido que dentro do âmbito das reivindicações abaixo, a invenção pode ser praticada de outro modo do que especificamente descrito no presente.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para separação à baixa temperatura de uma mistura de gases de hidrocarboneto, que inclui resfriamento da mistura, expansão da mistura ou de parte da mesma, sem trabalho mecânico, condensação parcial da mistura durante sua expansão, separação da mistura ou parte da mesma na torre de retificação (38), para obter produtos em fase líquida e gasosa, caracterizado pelo fato de que o processo da expansão da mistura é executado passando a mistura através do canal de bocal (40), de modo que no canal de bocal (40) e/ou na entrada do canal de bocal (40) a corrente de mistura é turbilhonada, na saída do canal de bocal (40) ou parte da mesma a corrente de mistura é separada em pelo menos duas correntes (40a, 40b), uma das quais está enriquecida em componentes mais pesados do que metano, enquanto a outra corrente está esvaziada desses componentes; a corrente enriquecida (40a) é guiada, parcialmente ou totalmente, para a torre de retificação (38), e os produtos da fase gasosa, obtidos na torre de retificação (38), são guiados (38a), parcialmente ou totalmente, para a mistura, antes de sua expansão.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que após a separação das correntes, pelo menos uma das mesmas é comprimida, passando a corrente através do difusor (42).
3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, antes da expansão, a mistura ou parte da mesma é misturada no ejetor (30) com os produtos da fase gasosa, vindos da torre de retificação (38).
4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, antes da expansão e/ou depois da mesma, a fase líquida é separada da mistura ou de parte da mesma, que é passada através da válvula reguladora (50), e os produtos obtidos depois da válvula são guiados, parcialmente ou totalmente, para a torre de retificação (38).
5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os produtos da fase gasosa, vindos da torre de retificação (38), são adicionalmente resfriados.

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6. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que pelo menos parte dos produtos da fase gasosa, vindos da torre de retificação (38), é guiada para a mistura, antes de sua expansão, junto com parte dos produtos obtidos depois da válvula reguladora (50).
7. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que pelo menos parte da fase líquida, separada da mistura, é usada para resfriamento adicional da mistura ou de parte da mesma e guiada para a mistura, antes de sua expansão.
8. Método de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que, antes da expansão, a mistura ou parte da mesma é passada através da turbina de turbo-expansão (70).
9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que, antes da expansão, a mistura é comprimida adicionalmente no compressor (42).
10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, depois da mistura com os produtos guiados para a mistura inicial antes de sua expansão, a mistura obtida é comprimida adicionalmente no compressor (42).
11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que os produtos da fase gasosa, vindos da torre de retificação (38), são resfriados e expandidos, e parte dos produtos enriquecidos em componentes mais pesados do que metano é separada, que é guiada, parcialmente ou totalmente, para a torre de retificação (38).
12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que os produtos da fase gasosa, vindos da torre de retificação (38), são adicionalmente comprimidos no compressor, antes do resfriamento.
13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que os produtos da fase gasosa, vindos da torre de retificação (38), são expandidos para obter o produto enriquecido em componentes mais pesados do que metano, em que este último é guiado, parcialmente ou totalmente, para a torre de retificação (38) ou guiado de volta para a corrente

Petição 870180056579, de 29/06/2018, pág. 5/17 de produtos de fase gasosa, antes de sua expansão.
14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que parte dos produtos enriquecidos em componentes mais pesados do que metano, que são obtidos após a expansão do produto da fase gasosa, é guiada de volta para a mistura inicial, antes de sua expansão.
15. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que, antes da expansão ou após a expansão, a mistura ou parte da mesma é passada através da turbina de turbo-expansão (70).
16. Método para a separação à baixa temperatura de uma mistura de gases de hidrocarboneto, que inclui resfriamento da mistura, expansão da mistura ou de parte da mesma, sem trabalho mecânico, condensação parcial da mistura durante sua expansão, separação da mistura ou parte da mesma na torre de retificação (38), para obter produtos em fase líquida e gasosa, caracterizado pelo fato de que o processo da expansão da mistura é executado passando a mistura através do canal de bocal (40), de modo que no canal de bocal (40) e/ou na entrada do canal de bocal (40) a corrente de mistura é turbilhonada, na saída do canal de bocal (40) ou parte da mesma a corrente de mistura é separada em pelo menos duas correntes (40a, 40b), uma das quais está enriquecida em componentes mais pesados do que metano, enquanto a outra corrente está esvaziada desses componentes; a corrente enriquecida (40a) é guiada, parcialmente ou totalmente, para a torre de retificação (38), e os produtos da fase gasosa, vindos torre de retificação (38), são misturados, parcialmente ou totalmente, com a corrente esvaziada.
17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que após a separação das correntes, pelo menos uma das mesmas é comprimida, passando a corrente através do difusor (42).
18. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que, antes e/ou depois da expansão, a fase líquida é separada da mistura ou de parte da mesma, que é passada através da válvula reguladora (50), e os produtos obtidos depois da válvula são guiados, parcialmente ou totalmente, para a torre de retificação (38).

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19. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que os produtos da fase gasosa, vindos da torre de retificação (38), são adicionalmente resfriados.
20. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que pelo menos parte dos produtos da fase gasosa, vindos da torre de retificação (38), é guiada para a mistura, antes de sua expansão, junto com parte dos produtos obtidos depois da válvula reguladora (50).
21. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que pelo menos parte da fase líquida, separada da mistura, é usada para resfriamento adicional da mistura ou de parte da mesma e guiada para a mistura, antes de sua expansão.
22. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que durante o processo de expansão ou após o mesmo, a fase líquida é separada da mistura, que é passada através da válvula reguladora (50), e parte dos produtos, obtidos depois da válvula reguladora (50), é usada para resfriar a mistura ou parte da mesma e guiada para a mistura, antes de sua expansão.
23. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a corrente de mistura é separada em pelo menos duas partes, uma das quais é bombeada através da turbina de turbo-expansão (70) e guiada para a torre de retificação (38), enquanto a outra parte é expandida na corrente turbilhonada passada através do canal de bocal (40), para obter parte da corrente enriquecida (40a) em componentes mais pesados do que metano, em que a corrente enriquecida (40a) é guiada para a torre de retificação (38).
24. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que a corrente enriquecida (40a), obtida durante o processo de expansão, e a corrente passada através da turbina de turbo-expansão (70) são misturadas no ejetor.
25. Método de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que a corrente de mistura é separada em pelo menos três correntes, uma das quais é guiada através da válvula, com o índice de

Petição 870180056579, de 29/06/2018, pág. 7/17 massa controlado, para a torre de retificação (38) ou misturada com os produtos vindos da torre de retificação (38) na fase gasosa.
26. Método de acordo com a reivindicação 16 ou 22, caracterizado pelo fato de que, antes da expansão ou depois da expansão, a mistura ou parte da mesma é passada através da turbina de turbo-expansão (70).
27. Método de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que, antes da expansão, a mistura é comprimida adicionalmente no compressor (42).
28. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 16, 22, 24, 25, caracterizado pelo fato de que, depois da mistura com os produtos guiados para a mistura inicial antes de sua expansão, a mistura obtida é comprimida adicionalmente no compressor (42).
29. Método de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que os produtos da fase gasosa, vindos da torre de retificação (38), são resfriados e expandidos, e parte dos produtos enriquecidos em componentes mais pesados do que metano é separada, que é guiada, parcialmente ou totalmente, para a torre de retificação (38).
30. Método de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de que os produtos da fase gasosa, vindos da torre de retificação (38), são adicionalmente comprimidos no compressor (42), antes do resfriamento.
31. Método de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de que os produtos da fase gasosa, vindos da torre de retificação (38), são expandidos para obter o produto enriquecido em componentes mais pesados do que metano, em que este último é guiado, parcialmente ou totalmente, para a torre de retificação (38) ou guiado de volta para a corrente de produtos de fase gasosa, antes de sua expansão.
32. Método de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de que parte dos produtos enriquecidos em componentes mais pesados do que metano, que são obtidos após a expansão do produto da fase gasosa, é guiada de volta para a mistura inicial, antes de sua expansão.

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33. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que, antes da expansão ou após a expansão, a mistura ou parte da mesma é passada através da turbina de turbo-expansão (70).
34. Método para a separação à baixa temperatura de uma mistura de gases de hidrocarboneto, que inclui resfriamento da mistura, expansão da mistura ou de parte da mesma, sem trabalho mecânico, condensação parcial da mistura durante sua expansão, separação da mistura ou parte da mesma na torre de retificação (38), para obter produtos em fase líquida e gasosa, caracterizado pelo fato de que o processo de expansão da mistura é executado passando a mistura através do canal de bocal (40), de modo que no canal de bocal (40) e/ou na entrada do canal de bocal (40) a corrente de mistura é turbilhonada, na saída do canal de bocal (40) ou parte da mesma a corrente de mistura é separada em pelo menos duas correntes (40a, 40b), uma das quais está enriquecida em componentes mais pesados do que metano, enquanto a outra corrente está esvaziada desses componentes; a corrente enriquecida (40a) é guiada, parcialmente ou totalmente, para a mistura, antes de sua expansão, e os produtos da fase gasosa, vindos torre de retificação (38), são misturados, parcialmente ou totalmente, com a corrente esvaziada.
35. Método de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que após a separação das correntes, pelo menos uma das mesmas é comprimida, passando a corrente através do difusor (42).
36. Método de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que, antes da expansão ou depois da mesma, a fase líquida é separada da mistura ou de parte da mesma, que é passada através da válvula reguladora (50), e os produtos obtidos depois da válvula são guiados, parcialmente ou totalmente, para a torre de retificação (38).
37. Método de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que os produtos da fase gasosa, vindos da torre de retificação (38), são adicionalmente resfriados.
38. Método de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de que pelo menos parte dos produtos da fase gasosa, vindos da

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39. Método de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de que pelo menos parte da fase líquida, separada da mistura, é usada para resfriamento adicional da mistura ou de parte da mesma e guiada para a mistura, antes de sua expansão.
40. Método de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que durante o processo de resfriamento ou depois do mesmo, a fase líquida é separada da mistura, que é passada através da válvula reguladora (50), e parte dos produtos, obtidos depois da válvula reguladora (50), é usada para resfriar a mistura e guiada para a mistura, antes de sua expansão.
41. Método de acordo com a reivindicação 34 ou 40, caracterizado pelo fato de que, antes da expansão ou após a expansão, a mistura ou parte da mesma é passada através da turbina de turbo-expansão (70).
42. Método de acordo com a reivindicação 41, caracterizado pelo fato de que, antes da expansão, a mistura é comprimida adicionalmente no compressor (42).
43. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 34,

40, caracterizado pelo fato de que, depois da mistura com os produtos guiados para a mistura inicial antes de sua expansão, a mistura obtida é comprimida adicionalmente no compressor (42).
44. Método de acordo com a reivindicação 43, caracterizado pelo fato de que os produtos da fase gasosa, vindos da torre de retificação (38), são resfriados e expandidos, e parte dos produtos enriquecidos em componentes mais pesados do que metano é separada, que é guiada, parcialmente ou totalmente, para a torre de retificação (38).
45. Método de acordo com a reivindicação 43, caracterizado pelo fato de que os produtos da fase gasosa, vindos da torre de retificação (38), são adicionalmente comprimidos no compressor (42), antes do resfriamento.

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46. Método de acordo com a reivindicação 45, caracterizado pelo fato de que os produtos da fase gasosa, vindos da torre de retificação (38), são expandidos para obter o produto enriquecido em componentes mais pesados do que metano, em que este último é guiado, parcialmente ou totalmente, para a torre de retificação (38) ou guiado de volta para a corrente de produtos de fase gasosa, antes de sua expansão.
47. Método de acordo com a reivindicação 46, caracterizado pelo fato de que parte dos produtos enriquecidos em componentes mais pesados do que metano, que são obtidos após a expansão do produto da fase gasosa, é guiada de volta para a mistura inicial, antes de sua expansão.
48. Método de acordo com a reivindicação 37, caracterizado pelo fato de que, antes da expansão ou depois da expansão, a mistura ou parte da mesma é passada através da turbina de turbo-expansão (70).
49. Método para a separação à baixa temperatura de uma mistura de gases de hidrocarboneto, que inclui resfriamento da mistura, expansão da mistura ou de parte da mesma, sem trabalho mecânico, condensação parcial da mistura durante sua expansão, separação da mistura ou parte da mesma na torre de retificação (38), para obter produtos em fase líquida e gasosa, caracterizado pelo fato de que o processo de expansão da mistura é executado passando a mistura através do canal de bocal (40), de modo que no canal de bocal (40) e/ou na entrada do canal de bocal (40) a corrente de mistura é turbilhonada, na saída do canal de bocal (40) ou parte da mesma a corrente de mistura é separada em pelo menos duas correntes (40a, 40b), uma das quais está enriquecida em componentes mais pesados do que metano, enquanto a outra corrente está esvaziada desses componentes; a corrente enriquecida (40a) e os produtos de fase gasosa, vindos da torre de retificação (38), são guiados, parcialmente ou totalmente, para a mistura, antes de sua expansão.
50. Método de acordo com a reivindicação 49, caracterizado pelo fato de que após a separação das correntes, pelo menos uma das mesmas é comprimida, passando a corrente através do difusor (42).
51. Método de acordo com a reivindicação 49, caracterizado

Petição 870180056579, de 29/06/2018, pág. 11/17 pelo fato de que, antes da expansão, a mistura ou parte da mesma é misturada no ejetor com os produtos da fase gasosa, vindos da torre de retificação (38).
52. Método de acordo com a reivindicação 49, caracterizado pelo fato de que, antes da expansão e/ou depois da mesma, a fase líquida é separada da mistura ou de parte da mesma, que é passada através da válvula reguladora (50), e os produtos obtidos depois da válvula são guiados, parcialmente ou totalmente, para a torre de retificação (38).
53. Método de acordo com a reivindicação 49, caracterizado pelo fato de que os produtos da fase gasosa, vindos da torre de retificação (38), são resfriados adicionalmente.
54. Método de acordo com a reivindicação 49, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma parte dos produtos da fase gasosa, vindos da torre de retificação (38), é guiada para a mistura, antes de seu estrangulamento junto com parte dos produtos obtidos depois da válvula reguladora (50).
55. Método de acordo com a reivindicação 52, caracterizado pelo fato de que pelo menos parte da fase líquida, separada da mistura, é usada para resfriamento adicional da mistura ou de parte da mesma e guiada para a mistura, antes de sua expansão.
56. Método de acordo com a reivindicação 49, caracterizado pelo fato de que, antes da expansão ou após a expansão, a fase líquida é separada da mistura, que é passada através da válvula reguladora (50), e os produtos obtidos depois da válvula reguladora (50) são usados para resfriar a mistura ou parte da mesma.
57. Método de acordo com a reivindicação 49 ou 56, caracterizado pelo fato de que, antes da expansão ou após a expansão, a mistura ou parte da mesma é passada através da turbina de turbo-expansão (70).
58. Método de acordo com a reivindicação 56, caracterizado pelo fato de que, antes da expansão, a mistura é comprimida adicionalmente no compressor (42).

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59. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 49, 56, caracterizado pelo fato de que, depois da mistura com os produtos guiados para a mistura inicial antes de sua expansão, a mistura obtida é comprimida adicionalmente no compressor (42).
60. Método de acordo com a reivindicação 59, caracterizado pelo fato de que os produtos da fase gasosa, vindos da torre de retificação (38), são resfriados e expandidos, e parte dos produtos enriquecidos em componentes mais pesados do que metano é separada, que é guiada, parcialmente ou totalmente, para a torre de retificação (38).
61. Método de acordo com a reivindicação 60, caracterizado pelo fato de que os produtos da fase gasosa, vindos da torre de retificação (38), são adicionalmente comprimidos no compressor, antes do resfriamento.
62. Método de acordo com a reivindicação 61, caracterizado pelo fato de que os produtos da fase gasosa, vindos da torre de retificação (38), são expandidos para obter o produto enriquecido em componentes mais pesados do que metano, que é guiado, parcialmente ou totalmente, para a torre de retificação (38) ou guiado de volta para a corrente de produtos de fase gasosa, antes de sua expansão.
63. Método de acordo com a reivindicação 62, caracterizado pelo fato de que parte dos produtos enriquecidos em componentes mais pesados do que metano, que são obtidos após a expansão do produto da fase gasosa, é guiada de volta para a mistura inicial, antes de sua expansão.
64. Método de acordo com a reivindicação 53, caracterizado pelo fato de que, antes da expansão ou depois da expansão, a mistura ou parte da mesma é passada através da turbina de turbo-expansão (70).

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