BRPI0904895A2 - sistema de liquefação de gás natural, método para liquefação de gás natural, e sistema de liquefação de gás natural para plantas de liquefação de grande capacidade - Google Patents

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Abstract

SISTEMA DE LIQUEFAçãO DE GáS NATURAL, MéTODO PARA LIQUEFAçãO DE GáS NATURAL, E SISTEMA DE LIQUEFAçAO DE GAS NATURAL PARA PLANTAS DE LIQUEFAçAO DE GRANDE CAPACIDADE Trata-se de um sistema de liquefação de gásnatural, o sistema compreendendo um primeiro sistema de refrigeração com pré-resfriamento que aceita, pelo menos, um fluxo de alimentação de gás natural, um segundo sistema de refrigeração com pré-resfriamento que aceita, pelo menos, um primeiro fluxo de refrigerante, e um trocador de calor criogênico fluidamente conectado ao primeiro sistema de refrigeração com pré-resfriamento, e ao segundo sistemade refrigeração com pré-resfriamento, que aceita o fluxo de alimentação de gás natural a partir do primeiro sistema de refrigeração com pré-resfriamento e o primeiro fluxo de refrigerante a partir do segundo sistema de refrigeração com pré-resfriamento para liquefazer o fluxo de alimentação de gás natural, onde o segundo sistema de refrigeração com pré-resfriamento só aceita corrente(s) com uma composição diferente da(s) corrente(s) aceita(s) pelo primeiro sistema de resfriamento com pré-refrigeração.

Description

SISTEMA DE 'LIQUEFAÇÃO DE GÁS NATURAL, MÉTODO PARALIQUEFAÇÃO DE GÁS NATURAL, E SISTEMA DE LIQUEFAÇÃO DE GÁSNATURAL PARA' PLANTAS DE LIQUEFAÇÃO DE GRANDE CAPACIDADE
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
A presente invenção se relaciona a um sistema emétodo para liquefação de uma corrente gasosa e, maisespecificamente, a um sistema e método para liquefação deuma corrente de gás natural em plantas de liquefação degrande capacidade.
Ao longo dos últimos anos, o setor de gás naturalliqüefeito (GNL) avançou no sentido da uti-lização deplantas de liquefação de grande capacidade para atingir aseconomias favoráveis associadas às fábricas de grandesdimensões. Problemas de extrapolação surgem, porém, quandoa massa de refrigerante e as vazões volumétricas sãoaumentadas. Por exemplo, a concepção de equipamentos decompressão, em especial os equipamentos de compressãoassociados com pré-resfriamento, torna-se problemática,porque as elevadas vazões exigem maiores impulsores decompressor com maiores velocidades de ponta, invólucrosmais espessos e mais pesados, e maiores velocidades deentrada para os propulsores. Quando o equipamento éextrapolado, o projeto do compressor torna-se maisproblemático, já que os limites fundamentais daaerodinâmica são abordados e, assim, a extrapolação podeser limitada por estas considerações. Além disso, estescompressores de pré-resfriamento são grandes e muitas vezescontêm múltiplos estágios. Além disso, a extrapolação, emmuitos casos, exige um equipamento grande, pesado, que podeser dificil e caro de produzir e/ou instalar.
A Patente norte americana U.S.N0.6.962.060(Petrowski e outros) concedida ao cessionárioda presente invenção, revela um sistema alternativoconcebido para liquefação em instalações de grandesdimensões, que inclui um sistema de compressor que incluium primeiro compressor tendo um primeiro estágio e umsegundo estágio, em que o primeiro estágio do primeirocompressor é adaptado para comprimir um primeiro gás, e osegundo estágio do primeiro compressor é adaptado paracomprimir uma combinação de um quarto gás e um gáscomprimido intermediário do primeiro estágio do primeirocompressor; e um segundo compressor tendo um primeiroestágio e um segundo estágio, onde o primeiro estágio dosegundo compressor é adaptado para comprimir um segundogás, e o segundo estágio do segundo compressor é adaptadopara comprimir uma combinação de um terceiro gás e um gáscomprimido intermediário do primeiro estágio do segundocompressor.
Há uma necessidade de um método e um sistema queproporcione um funcionamento estável em vazões plenas edurante a conversão para as plantas de liquefação de maiorcapacidade.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Modalidades da presente invenção satisfazem estanecessidade da arte, criando um sistema de liquefação degás natural liqüefeito e um processo que é estável eoperacional em taxas plenas e durante conversão paraplantas de liquefação de maior capacidade.
Em uma modalidade exemplar, um sistema deliquefação de gás natural é divulgado, o sistemacompreende: um primeiro sistema de refrigeração com pré-resfriamento que aceita, pelo menos, uma corrente dealimentação de gás natural; um segundo sistema derefrigeração com pré-resfriamento que aceita, pelo menos,um primeiro fluxo de refrigerante; e um trocador de calorcriogênico fluidamente conectado ao primeiro sistema derefrigeração com pré-resfriamento e ao segundo sistema derefrigeração com pré-resfriamento, que aceita o fluxo dealimentação de gás natural a partir do primeiro sistema derefrigeração com pré-resfriamento e do primeiro fluxo derefrigerante a partir do segundo sistema de refrigeraçãocom pré-resfriamento para liqüefazer o fluxo de alimentaçãode gás natural, onde o segundo sistema de refrigeração compré-resfriamento só aceita corrente(s) com uma composiçãodiferente da(s) corrente(s) aceita(s) pelo primeiro sistemade resfriamento com pré-refrigeração.
Em outra modalidade exemplar, um método deliquefação de gás natural é divulgado, o métodocompreendendo as etapas de: fornecimento de uma corrente dealimentação de gás natural; provisão de um primeiro fluxode refrigerante; pré-resfriamento, num primeiro sistema deresfriamento com pré-refrigeração, de pelo menos a correntede alimentação de gás natural; pré-resfriamento, em umsegundo sistema de resfriamento com pré-refrigeração, depelo menos o primeiro fluxo de refrigerante; e vaporizaçãodo primeiro fluxo de refrigerante pré-resfriado em umtrocador de calor criogênico para resfriar a corrente dealimentação de gás natural pré-resfriada através de trocade calor indireta, onde o segundo sistema de refrigeraçãocom pré-resfriamento pré-refrigera somente corrente(s)tendo uma composição diferente da(s) corrente(s) pré-resfriada(s) pelo primeiro sistema de refrigeração com pré-resfriamento.
Em ainda outra modalidade exemplar, um sistema deliquefação de gás natural para as plantas de liquefação degrande capacidade é divulgado, o sistema compreendendo: umprimeiro sistema de refrigeração com pré-resfriamento queaceita um fluxo selecionado do grupo constituído por:
uma corrente de alimentação de gás natural, e umfluxo de pelo menos um refrigerante; um segundo sistema derefrigeração com pré-resfriamento que aceitaqualquer(quaisquer) fluxo(s) restante(s) não aceito(s) peloprimeiro sistema de refrigeração com pré-resfriamento e dogrupo que consiste de: o fluxo de alimentação de gásnatural, e o fluxo de pelo menos um refrigerante; e umtrocador de calor criogênico fluidamente conectado aoprimeiro sistema de refrigeração com pré-resfriamento e aosegundo sistema de refrigeração com pré-resfriamento eadaptado para aceitar o fluxo de alimentação de gás naturale do fluxo de pelo menos um refrigerante a partir doprimeiro sistema de refrigeração com pré-resfriamento e dosegundo sistema de refrigeração com pré-resfriamento, ondeo fluxo de pelo menos um refrigerante é usado paraliqüefazer o fluxo de alimentação de gás natural, onde osegundo sistema de refrigeração com pré-resfriamento aceitasomente corrente(s) tendo uma composição diferente da(s)corrente(s) aceita(s) pelo primeiro sistema de refrigeraçãocom pré-resfriamento.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS EXEMPLARES
O breve sumário anterior, bem como a seguintedescrição detalhada das modalidades exemplares, é mais bementendido, quando lido em conjunto com os desenhos anexos.
Com a finalidade de ilustrar modalidades exemplares dainvenção modalidades da invenção, são indicadas nosdesenhos; no entanto, a invenção não se limita aos métodosespecíficos e instrumentos divulgados. Nos desenhos:
a Figura 1 é um fluxograma que ilustra um sistemaexemplar e método envolvendo aspectos da presente invenção;
a Figura 2A é um fluxograma que ilustra umsistema exemplar e método envolvendo aspectos da presenteinvenção;
a Figura 2B é um fluxograma que ilustra um sistemaexemplar e método envolvendo aspectos da presente invenção;
a Figura 3 é um fluxograma que ilustra um sistemaexemplar e método envolvendo aspectos da presente invenção;
a Figura 4 é um fluxograma que ilustra um sistemaexemplar e método envolvendo aspectos da presente invenção;
a Figura 5 é um fluxograma que ilustra um sistemaexemplar e método envolvendo aspectos da presente invenção;
a Figura 6 é um fluxograma que ilustra um sistemaexemplar e método envolvendo aspectos da presente invenção;
a Figura 7A é um fluxograma que ilustra um sistemaexemplar e um método que envolve aspectos da presenteinvenção;
a Figura 7B é um fluxograma que ilustra um sistemaexemplar e método envolvendo aspectos da presente invenção;
a Figura 8A é um fluxograma que ilustra um sistemaexemplar e método envolvendo aspectos da presente invenção;e
a Figura 8B é um fluxograma que ilustra um sistemaexemplar e método envolvendo aspectos da presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA
A figura 1 ilustra uma modalidade exemplar doinvento, aplicada a um sistema e processo de refrigeraçãopré-arrefecido. Neste sistema exemplar 100, propano é usadopara pré-resfriar uma corrente de alimentação de gásnatural de 102 e um fluxo de refrigerante de liquefação104. O fluxo de alimentação de gás natural 102 pode serpré-tratado, por exemplo. O fluxo de refrigerante deliquefação 104 pode ser um refrigerante puro ou misturado,por exemplo. Deve-se notar que, embora as modalidadesexemplares descritas abaixo possam remeter ao fluxo derefrigerante de liquefação como um fluxo de refrigerantemisturado, o fluxo de refrigerante de liquefação descritoabaixo também pode ser um fluxo de refrigerante puro, porexemplo. Dependendo da disponibilidade de refrigerante naárea local e requisitos do sistema (por exemplo, ajustar acomposição do refrigerante misturado para coincidir com acurva de resfriamento para o desempenho de refrigeraçãoideal) , o fluxo de refrigerante de liquefação 104 podeincluir um ou mais dos seguintes elementos: nitrogênio,metano, etileno, etano, propileno, propano, iso-butano, n-butano e iso-pentano, por exemplo.
A compressão do .vapor resultante do arrefecimentodo fluxo de alimentação de gás natural 102 pode ocorrer emum compressor 118, enquanto a compressão do vapor depropano gerado a partir de arrefecimento do fluxo derefrigerante de liquefação 104 pode ocorrer em umcompressor separado 126.
O pré-resfriamento do fluxo de alimentação de gásnatural 102 e do fluxo de refrigerante misturado 104 podeser obtido por vaporização de um refrigerante de pré-resfriamento, tal como o gás propano em quatro diferentesniveis de pressão em sistema(s) de refrigeração com pré-resfriamento em circuito fechado. 0 fluxo de alimentação degás natural 102 pode ser pré-resfriado, por causa daslimitações de equipamentos e para fins de eficiência. Deveser observado que, embora propano possa ser utilizado comorefrigerante de pré-resfriamento para vaporização em quatroniveis de pressão distintos (conforme ilustrado nas figurasexemplares 1-7A), dióxido de carbono, metano, propano,butano, iso-butano, propileno, etano, etileno, R22,refrigerantes HFC, incluindo, mas não limitados a, R410A,R134A, R507, R23, ou suas combinações, também podem serusados, por exemplo.
o arrefecimento do fluxo de alimentação de gásnatural 102 é realizado na unidade 106. A unidade 106 podeincluir uma série de trocadores de calor, válvulas, eseparadores, conforme ilustrado na Figura 2A. O fluxo dealimentação de gás natural 102 é resfriado por trocaindireta de calor contra um refrigerante de pré-resfriamento em uma série de evaporadores de propano 202,204, 206, 208, que podem operar com pressões sucessivamentemais baixas (202 sendo a mais alta, e 208 sendo a maisbaixa, por exemplo) que produzem fluxos arrefecidossucessivos 203, 205, 207 e 150. A evaporação de propano nasquatro pressões resulta em quatro fluxos de vapor depropano 110, 112, 114, 116 que são então compactados nocompressor 118. O fluxo comprimido resultante 120 é entãocondensado no condensador de propano 122, produzindo ofluxo de liquido 124 para reintrodução na série deevaporadores de propano 202, 204, 206, 208. Condensadoresde propano utilizado nestes tipos de métodos e sistemaspodem incluir, por exemplo, um dessuperaquecedor depropano, um condensador, um acumulador e um sub-arrefecedorde propano. Deve-se notar que, embora essa modalidadeexemplar ilustrada nas Figuras 1, 2A, 2B, 3, 4, 5, 6 e 7Ause um sistema de pré-resfriamento de quatro estágios, osistema de pré-resfriamento pode incluir um estágio único,dois estágios, três estágios, ou sistemas com mais dequatro estágios, por exemplo, onde a série de evaporadoresde propano pode operar com pressões sucessivamente maisbaixas.
O arrefecimento do fluxo de refrigerante misturado104 é realizado na unidade 108. A unidade 108 também podeincluir uma série de trocadores de calor, válvulas eseparadores, conforme ilustrado na Figura 2B. 0 fluxo derefrigerante misturado 104 também pode ser arrefecido portroca indireta de calor contra o refrigerante de pré-resfriamento em uma série de evaporadores de propano 222,224, 226, 228, que podem operar com pressões sucessivamentemais baixas (222 sendo a mais alta e 228 sendo a maisbaixa, por exemplo), produzindo sucessivos fluxosresfriados 223, 225, 227 e 138. A evaporação de propano nasquatro pressões resulta em quatro fluxos de vapor depropano 130, 132, 134, 136, que são então compactados nocompressor 126. O fluxo comprimido resultante 127 é entãocondensado no condensador de propano 128, produzindo ofluxo de liquido 129 para reintrodução na série deevaporadores de propano 222, 224, 226, 228.
O fluxo de refrigerante misturado resfriado 138 éseparado no separador de fases 140 em um fluxo de liquidorefrigerante misturado 142 e num fluxo de vaporrefrigerante misturado 144. O fluxo de liquido refrigerantemisturado 142 é sub-resfriado no trocador de calorcriogênico (MCHE) 146 produzindo uma corrente 147. Acorrente 147 pode ter então sua pressão reduzida através daválvula isentálpica 148 produzindo a corrente 149. Acorrente 149 pode então ser vaporizada no lado do casco doMCHE 14 6 para fornecer resfriamento para fluxos no lado dotubo 142, 144, 150.
O fluxo de vapor refrigerante misturado 144 écondensado e sub-resfriado no MCHE 146 para produzir acorrente 151. A corrente 151 pode ter então sua pressãoreduzida através da válvula isentálpica 152 para produzir acorrente 153. A corrente 153 pode então ser vaporizada nolado do casco do MCHE 146 para fornecer resfriamento paraos fluxos no lado do tubo 142, 144, 150.
O fluxo de alimentação de gás natural resfriado 150pode entrar no MCHE 146, onde ele é mais resfriadoproduzindo o fluxo de produto 166 que pode ser, porexemplo, o gás natural liqüefeito (GNL).
0 fluxo de refrigerante misturado a baixa pressão145 saindo do MCHE 146 é comprimido no compressor derefrigerante misturado a baixa pressão 154 para produzir ofluxo 155. Deve ser observado que os compressores derefrigerante de todas as modalidades exemplares podemincluir um ou mais resfriadores intermediários e carcaçasde compressor. Por exemplo, compressor de refrigerantemisturado 154 pode incluir um ou mais resfriadoresintermediários e pelo menos uma carcaça de compressor.
Resfriadores intermediários e pós-resfriadores usam umdissipador de calor do ambiente (ar ou água) para rejeitarcalor de compressão para o ambiente.
A corrente 155 é resfriada no resfriadorintermediário 156 para produzir a corrente 157. A corrente157 é ainda mais compactada no meio sob pressão docompressor de refrigerante misturado 158 para produzir acorrente 159. A corrente 159 é resfriada no resfriadorintermediário 160 para produzir a corrente 161. A corrente161 é mais comprimida no compressor de refrigerantemisturado a alta pressão 162 para produzir a corrente 163.A corrente 163 é resfriada no pós-resfriador 164 para serreciclada como fluxo de refrigerante misturado original 104.A modalidade exemplar ilustrado na Figura 1 mostracomo a energia fornecida para os compressores derefrigeração 118, 126, 154, 158, 162 é fornecida por duasturbinas a gás diretamente ligadas de igual tamanho 180,182. Por exemplo, compressores de refrigerante misturados154, 158 são conduzidos pelo acionador de turbina a gás180, enquanto que o compressor de refrigerante misturado160 e os compressores de propano 118, 126 são acionadospelo acionador de turbina a gás 182. Nesta modalidadeexemplar, o nível de pressão de projeto entre oscompressores de refrigerante misturado 158 e 162 pode serescolhido de tal forma, que o trabalho requerido pelos doisacionadores da turbina a gás 180, 182 seja essencialmenteigual. Os acionadores de turbinas a gás em todas asmodalidades exemplares podem ser turbinas a gás de um únicoeixo, ou turbinas a gás de eixos múltiplos, por exemplo.
Essa modalidade exemplar é independente do métodoutilizado para alimentar os compressores de refrigeração118, 126, 154, 158 e 162. Os compressores de refrigeração118, 126, 154, 158 e 162, e os compressores de refrigeraçãode outras modalidades exemplares, podem ser acionados poruma ou mais turbinas a gás, motores elétricos, turbinas avapor, ou uma combinação de diferentes acionadores. Comoilustrado na Figura 1, as turbinas a gás 180, 182 podemincluir motores elétricos de arranque/ auxiliares 184, 186,respectivamente, para auxiliar na partida das turbinas agás 180, 182 e, de maneira ideal, para fornecer energiaadicional para assistir a turbinas a gás 180, 182, ou paragerar energia para exportação na rede de energia, quando aenergia em excesso estiver disponível a partir de turbinasa gás. Além disso, para a modalidade exemplar ilustrada naFigura 1, e todas as outras modalidades exemplaresdivulgadas, a ordem dos corpos dos compressores e dosmotores elétricos de arranque/ auxiliares acoplados a cadaacionador não é fixa, e pode ser manipulada/ alterada, emconformidade com os requisitos do sistema, requisitos demanutenção e/ou requisitos de projeto da planta. Porexemplo, o motor elétrico de arranque/ auxiliar 186 naFigura 1 pode ser posicionado longe e não junto aoacionador 182 (i. e., na extremidade oposta da cadeiaacionadora). As posições dos corpos de compressor 118, 126,162 também podem ser trocadas.
A Figura 3 ilustra outra modalidade exemplar 300,onde os compressores de propano 318, 32 6 são movidos pordiferentes acionadores 380, 382, respectivamente. Nestamodalidade exemplar, a demanda de energia dos acionadoresde turbina a gás equivalentes 380, 382 pode ser compensadapor ajuste da pressão de descarga do compressor derefrigerante misturado a baixa pressão 354.
Como ilustrado na modalidade exemplar 300 na Figura3, o arrefecimento do fluxo de alimentação de gás natural302 é realizado na unidade 306. Como na unidade 106 daFigura 1, a unidade 306 pode incluir uma série detrocadores de calor, válvulas e separadores, conformeilustrado na Figura 2A. A corrente de alimentação de gásnatural 302 é resfriada por troca indireta de calor paraproduzir finalmente o fluxo arrefecido 350. A evaporação depropano nas quatro pressões resulta em quatro fluxos devapor de propano 310, 312, 314, 316, que podem então sercompactados no compressor 318. O fluxo comprimidoresultante 320 pode então ser condensado no condensador depropano 322, produzindo o fluxo de liquido 324 parareintrodução na série de evaporadores de propano, comomostrado na Figura 2A.
O arrefecimento do fluxo de refrigerante misturado304 é realizado na unidade 308. A unidade 308 também podeincluir uma série de trocadores de calor, válvulas eseparadores, conforme ilustrado na Figura 2 Β. O fluxo derefrigerante misturado 304 também pode ser arrefecido portroca indireta de calor para produzir finalmente o fluxoarrefecido 338. A evaporação de propano nas quatro pressõesresulta em quatro fluxos de vapor de propano 330, 332, 334,336, que podem ser então compactados no compressor 326. Ofluxo comprimido resultante 327 pode ser então condensadono condensador de propano 328, produzindo o fluxo deliquido 32 9 para reintrodução na série de evaporadores depropano, como mostrado na figura 2 B.
Mais uma vez, o fluxo de refrigerante misturadoarrefecido 338 é separado no separador de fases 340 em umfluxo de refrigerante misturado de liquido 342 e um fluxode refrigerante misturado de vapor 344. O fluxo derefrigerante misturado de liquido 342 é sub-resfriado notrocador de calor criogênico (MCHE) 346 produzindo acorrente 347. A corrente 347 pode ter então sua pressãoreduzida através da válvula isentálpica 348 produzindo acorrente 34 9. A corrente 34 9 pode então ser vaporizada nolado do casco do MCHE 346 para fornecer resfriamento parafluxos no lado do tubo 342, 344, 350.
A corrente de refrigerante misturado de vapor 344 écondensada e sub-resfriada no MCHE 346 para produzir ofluxo 351. O fluxo 351 pode então ter sua pressão reduzidaatravés da válvula isentálpica 352 para produzir o fluxo353. A corrente 353 pode então ser vapo,rizada no lado docasco do MCHE 346 para fornecer resfriamento para os fluxosno lado do tubo 342, 344, 350.
O fluxo de alimentação de gás natural resfriado 350pode entrar no MCHE 346, onde ele é mais resfriado,produzindo o fluxo de produto 366 que pode ser, porexemplo, o gás natural liqüefeito (GNL).
O fluxo de refrigerante misturado a baixa pressão345 do MCHE 34 6 é comprimido no compressor de refrigerantea baixa pressão 354 para produzir a corrente 355. Acorrente 355 é resfriada no resfriador intermediário 356para produzir o fluxo 357. A corrente 357 é mais comprimidano compressor de refrigerante a alta pressão 362 paraproduzir o fluxo 363. A corrente 363 é resfriada no pós-resfriador 364 para ser reciclada como fluxo derefrigerante misturado original 304.
A alimentação é fornecida para os compressores derefrigeração 318, 326, 354, 362 por duas turbinas a gásdiretamente ligadas de igual tamanho 380, 382. Comoilustrado na Figura 3, as turbinas a gás 380, 382 podemincluir motores elétricos de arranque/ auxiliares 384, 386,respectivamente, para auxiliar na partida das turbinas agás 380, 382 e idealmente, para fornecer energia adicionalpara assistir as turbinas a gás 380, 382, ou paraexportação para a rede de energia, quando a energia emexcesso estiver disponível a partir das turbinas a gás.
a Figura 4 ilustra outra modalidade exemplar 400,onde a posição dos compressores 418, 426 da Figura 3 podeser trocada, de forma que um dos acionadores forneçaenergia ao compressor de propano 418 e ao compressor derefrigerante a alta pressão 462, enquanto que o outroacionador fornece energia para o compressor de propano 426e para o compressor de refrigerante a baixa pressão 454.,
Como ilustrado na modalidade exemplar 400 na Figura4, o arrefecimento do fluxo de alimentação de gás natural402 é realizado na unidade 406. Como a unidade 106 daFigura 1, a unidade 406 pode incluir uma série detrocadores de calor, válvulas e separadores, conformeilustrado na Figura 2 A. A corrente de alimentação de gásnatural 402 é resfriada por troca indireta de calor paraproduzir finalmente o fluxo arrefecido 450. A evaporação depropano nas quatro pressões resulta em quatro fluxos devapor de propano 410, 412, 414, 416, que podem então sercompactados no compressor 418. O fluxo comprimidoresultante 420 pode então ser condensado no condensador depropano 422, produzindo o fluxo liquido 424 parareintrodução na série de evaporadores de propano, comomostrado na Figura 2 A.
O arrefecimento do fluxo de refrigerante misturado404 é realizado na unidade 408. A unidade 408 também podeincluir uma série de trocadores de calor, válvulas eseparadores, conforme ilustrado na Figura 2 Β. O fluxo derefrigerante misturado 404 também pode ser arrefecido portroca indireta de calor para produzir finalmente o fluxoarrefecido 438. A evaporação de propano nas quatro pressõesresulta em quatro fluxos de vapor de propano 430, 432, 434,436, que podem então ser compactados no compressor 426. Ofluxo comprimido resultante 427 pode então ser condensadono condensador de propano 428, produzindo o fluxo liquido429 para reintrodução na série de evaporadores de propano,como mostrado na figura 2 B.
Uma vez mais, o fluxo arrefecido de refrigerantemisturado 438 é separado no separador de fases 440 em umfluxo de liquido refrigerante misturado 442 e um fluxo devapor refrigerante misturado 444. O fluxo de liquidorefrigerante misturado 442 é sub-resfriado no trocador decalor criogênico (MCHE) 446 produzindo a corrente 447. Acorrente 447 pode, então, ter sua pressão reduzida atravésda válvula isentálpica 448, produzindo a corrente 449. Acorrente 44 9 pode então ser vaporizada no lado do casco doMCHE 446 para fornecer resfriamento para os fluxos no ladodo tubo 442, 444, 450.
O fluxo de vapor refrigerante misturado 444 écondensado e sub-resfriado no MCHE 446 para produzir ofluxo 451. O fluxo 451 pode então ter sua pressão reduzidaatravés da válvula isentálpica 452 para produzir o fluxo453. O fluxo 453 pode então ser vaporizado no lado do cascodo MCHE 446 para fornecer resfriamento aos fluxos no ladodo tubo 442, 444, 450.
O fluxo de alimentação de gás natural resfriado 450pode entrar no MCHE 446, onde ele é mais resfriadoproduzindo o fluxo de produto 4 66 que pode ser, porexemplo, o gás natural liqüefeito (GNL).
O fluxo de refrigerante misturado a baixa pressão445 saindo do MCHE 446 é comprimido no compressor derefrigerante a baixa pressão 454 para produzir o fluxo 455.O fluxo 455 é resfriado no resfriador intermediário 456para produzir o fluxo 457. O fluxo 457 é ainda maiscompactado no compressor de refrigerante a alta pressão 462para produzir o fluxo 463. A corrente 463 é resfriada nopós-resfriador 4 64 para ser reciclada como o fluxo derefrigerante misturado original 404.
A alimentação é fornecida para os compressores derefrigeração 418, 426, 454, 462 por duas turbinas a gásdiretamente ligadas de igual tamanho 480, 482. Comoilustrado na Figura 4, as turbinas a gás 480, 482 podemincluir motores elétricos de arranque/ auxiliares 484, 486,respectivamente, para auxiliar na partida das turbinas agás 480, 482 e, idealmente, para fornecer energia adicionalpara assistir as turbinas a gás 480, 482, ou paraexportação para a rede de energia, quando a energia emexcesso estiver disponível a partir das turbinas a gás.
A Figura 5 ilustra ainda outra modalidade exemplar500, quando aplicada a um sistema de refrigeração de trêscircuitos. Nessa modalidade exemplar 500, a unidade 506pré-refrigera um terceiro fluxo de refrigerante 503, alémdo fluxo de alimentação de gás natural 502. Como a unidade106 da Figura 1, a unidade 506 pode incluir uma série detrocadores de calor, válvulas e separadores, conformeilustrado na Figura 2 A. A corrente de alimentação de gásnatural 502 é resfriada por troca indireta de calor paraproduzir finalmente o fluxo arrefecido 550. A evaporação depropano nas quatro pressões resulta em quatro fluxos devapor de propano 510, 512, 514, 516, que podem então sercompactados no compressor 518. O fluxo comprimidoresultante 520 pode então ser condensado no condensador depropano 522, produzindo o fluxo liquido 524 parareintrodução na série de evaporadores de propano, comomostrado na Figura 2 A.
O arrefecimento do fluxo de refrigerante misturado504 é realizado na unidade 508. Unidade 508 também podeincluir uma série de trocadores de calor, válvulas eseparadores, conforme ilustrado na Figura 2 Β. O fluxo derefrigerante misturado 504 também pode ser arrefecido portroca indireta de calor para produzir finalmente o fluxoarrefecido 538. A evaporação de propano nas quatro pressõesresulta em quatro fluxos de vapor de propano 530, 532, 534,536, que podem então ser compactados no compressor 526. Ofluxo comprimido resultante 527 pode então ser condensadono condensador de propano 528, produzindo o fluxo liquido529 para reintrodução na série de evaporadores de propano,como mostrado na figura 2 B.
O fluxo resfriado de refrigerante misturado 538 ésub-arrefecido no trocador de calor criogênico (MCHE) 546,produzindo a corrente 547. A corrente 547 pode então tersua pressão reduzida através da válvula isentálpica 548,produzindo a corrente 549. A corrente 549 pode então servaporizada no lado do casco do MCHE 54 6 para fornecerresfriamento para os fluxos no lado do tubo 505, 538 e 550.
O fluxo resfriado de refrigerante misturado 505também pode ser sub-resf riado e liqüefeito no MCHE 546,produzindo a corrente 569, então sub-arrefecida no trocador568 produzindo o fluxo 551. 0 trocador 568 pode ser umtrocador do tipo de serpentina enrolada, por exemplo. 0fluxo resultante 551 pode então ter sua pressão reduzidaatravés da válvula isentálpica 552 para produzir a corrente553. A corrente 553 pode então ser vaporizada no trocador568 para fornecer refrigeração com pré-resfriamento, tantoao fluxo de gás de alimentação (entrando como fluxo 567 esaindo como 566),' como ao terceiro fluxo de refrigerante569. Depois da vaporização e aquecimento, o terceiro fluxode refrigerante 553 sai do trocador 568 como fluxo 593 e éentão comprimido pelo compressor 594 para produzir o fluxo595. A corrente 595 é então arrefecida no resfriadorintermediário de refrigerante misturado 596 para produzir ofluxo 597. A corrente 597 é comprimida no compressor 598para produzir a corrente 599. A corrente 599 é entãoresfriada no pós-resfriador de refrigerante misturado 501para ser reciclada como fluxo original 503.
A corrente de alimentação de gás natural resfriada550 pode entrar no MCHE 546, onde é mais resfriadaproduzindo a corrente 567. A corrente 567 pode ser entãosub-resfriada no trocador 568 para produzir o fluxo deproduto 566 que pode ser, por exemplo, o gás naturalliqüefeito (GNL).
O fluxo de refrigerante misturado a baixa pressão545 saindo do MCHE 546 é comprimido no compressor derefrigerante a baixa pressão 554 para produzir a corrente555. A corrente 555 é resfriada no resfriador intermediário556 para produzir a corrente 557. A corrente 557 é aindamais compactada no compressor de refrigerante a altapressão 558 para produzir a corrente 559. A corrente 559 éresfriada no pós-resfriador 564 para ser reciclada comofluxo de refrigerante misturado original 504.
A energia é fornecida para os compressores derefrigeração 518, 526, 554, 558, 594, 598 por três turbinasa gás diretamente ligadas de igual tamanho 580, 582, 592.Como ilustrado nas figuras 1, 3 e 4, as turbinas a gáspodem incluir motores elétricos de arranque/ auxiliares(que não constam dessa modalidade) para auxiliar na partidadas turbinas a gás e, da melhor maneira, para fornecerenergia adicional para assistir as turbinas a gás, ou paraexportação na rede de energia, quando a energia em excessoestiver disponível a partir das turbinas a gás.
A Figura 6 ilustra ainda outra modalidade exemplar600, tal como aplicada a um outro sistema de refrigeraçãode três circuitos. Nessa modalidade exemplar 600, a unidade606 pré-refrigera somente o fluxo de alimentação de gásnatural 602. Como a unidade 106 da Figura 1, a unidade 606pode incluir uma série de trocadores de calor, válvulas eseparadores, conforme ilustrado na Figura 2 A. O fluxo dealimentação de gás natural 602 é resfriado por trocaindireta de calor para produzir finalmente o fluxoarrefecido 650. A evaporação de propano nas quatro pressõesresulta em quatro fluxos de vapor de propano 610, 612, 614,616, que podem então ser compactados no compressor 618. Ofluxo comprimido resultante 620 pode então ser condensadono condensador de propano 622, produzindo o fluxo liquido624 para reintrodução na série de evaporadores de propano,como mostrado na Figura 2 A.
Nessa modalidade exemplar, ambos os fluxos derefrigerante misturados 603, 604 são resfriados na unidade608. A unidade 608 também pode incluir uma série detrocadores de calor, válvulas e separadores, conformeilustrado na Figura 2 B. Os fluxos de refrigerantemisturados 603, 604 também podem ser arrefecidos por trocaindireta de calor para produzir finalmente os fluxosarrefecidos 605, 638. A evaporação de propano nas quatropressões resulta em quatro fluxos de vapor de propano 630,632, 634, 636, que podem então ser compactados nocompressor 626. O fluxo comprimido resultante 627 podeentão ser condensado no condensador de propano 628,produzindo o fluxo liquido 629 para reintrodução na sériede evaporadores de propano, como mostrado na figura 2 B.
O fluxo de refrigerante misturado resfriado 638 ésub-arrefecido no trocador de calor criogênico (MCHE) 646,produzindo a corrente 647. A corrente 647 pode então tersua pressão reduzida através da válvula isentálpica 648,produzindo a corrente 649. A corrente 649 pode então servaporizada no lado do casco do MCHE 64 6 para fornecerresfriamento para os fluxos no lado do tubo 605, 638 e 650.
O fluxo de refrigerante misturado resfriado 605também pode ser sub-resf riado e liqüefeito no MCHE 646produzindo o fluxo 669, a seguir sub-arrefecido no trocador668 produzindo o fluxo 651. O trocador 668 pode ser umtrocador tipo de serpentina enrolada, por exemplo. O fluxoresultante 651 pode então ter sua pressão reduzida atravésda válvula isentálpica 652 para produzir o fluxo 653. Acorrente 653 pode então ser vaporizada no trocador 668 parafornecer refrigeração para sub-resfriamento, tanto para ofluxo do gás de alimentação (entrando como fluxo 667 esaindo como 666), como ao terceiro fluxo de refrigerante669. Depois da vaporização e aquecimento, o terceiro fluxode refrigerante 653 sai do trocador 668 como fluxo 693 e éentão comprimido pelo compressor 694 para produzir o fluxo695. A corrente 695 é então arrefecida no resfriadorintermediário de refrigerante misturado 696 para produzir ofluxo 697. A corrente 697 é comprimida no compressor 698para produzir o fluxo 699. A corrente 699 é então resfriadano pós-resfriador de refrigerante misturado 601 para serreciclada como fluxo original 603.
A corrente de alimentação de gás natural resfriada650 pode entrar no MCHE 646, onde ela é mais resfriada,produzindo a corrente 667. A corrente 667 pode ser, então,sub-resfriada no trocador 668 para produzir o fluxo deproduto 666 que pode ser, por exemplo, o gás naturalliqüefeito (GNL).
O fluxo de refrigerante misturado a baixa pressão64 5 saindo do MCHE 64 6 é comprimido no compressor derefrigerante a baixa pressão 654 para produzir a corrente655. A corrente 655 é resfriada no resfriador intermediário656 para produzir a corrente 657. A corrente 657 é maiscomprimida no compressor de refrigerante a alta pressão 658para produzir a corrente 659. A corrente 659 é resfriada nopós-resfriador 664 para ser reciclada como fluxo derefrigerante misturado original 604.
A energia é fornecida para os compressores derefrigeração 618, 626, 654, 658, 694, 698 por três turbinasa gás, diretamente ligadas, de igual tamanho 680, 682, 692.Como ilustrado nas figuras 1, 3 e 4, as turbinas a gáspodem incluir motores elétricos de arranque/ auxiliares(que não constam desta modalidade) para auxiliar na partidadas turbinas a gás e, da melhor maneira, para fornecerenergia adicional para assistir as turbinas a gás, ou paraexportação para a rede de energia, quando energia emexcesso estiver disponível a partir das turbinas a gás.
A Figura 7 ilustra outra modalidade exemplar 700 A,tal como aplicada a outro sistema de refrigeração com trêscircuitos. Nesta modalidade exemplar 700 A, a unidade 706pré-refrigera o fluxo de alimentação de gás natural 702 e ofluxo de refrigerante misturado 704. Como a unidade 106 daFigura 1, a unidade 706 pode incluir uma série detrocadores de calor, válvulas e separadores, conformeilustrado na Figura 2 A. A corrente de alimentação de gásnatural 702 e a corrente refrigerante misturada 704 sãoresfriadas por troca indireta de calor para produzirfinalmente as correntes arrefecidas 750, 738. A evaporaçãode propano nas quatro pressões resulta em quatro fluxos devapor de propano 710, 712, 714, 716, que podem então sercompactados no compressor 718. O fluxo comprimidoresultante 720 pode então ser condensado no condensador depropano 722, produzindo o fluxo liquido 724 parareintrodução na série de evaporadores de propano, comomostrado na Figura 2 A.
Nessa modalidade exemplar, somente o fluxo derefrigerante misturado 703 é resfriado na unidade 708. Aunidade 708 também pode incluir uma série de trocadores decalor, válvulas e separadores, conforme ilustrado na Figura2 Β. O fluxo de refrigerante misturado 703 é resfriado portroca indireta de calor para produzir finalmente ascorrentes arrefecidas 705. A evaporação de propano nasquatro pressões resulta em quatro fluxos de vapor depropano 730, 732, 734, 736, que podem então ser compactadosno compressor 72 6. O fluxo comprimido resultante 727 podeentão ser condensado no condensador de propano 728,produzindo o fluxo liquido 729 para reintrodução na sériede evaporadores de propano, como mostrado na figura 2 B.
O fluxo de refrigerante misturado resfriado 738 ésub-arrefecido no trocador de calor criogênico (MCHE) 746,produzindo a corrente 747. A corrente 747 pode então tersua pressão reduzida através da válvula isentálpica 748,produzindo a corrente 749. A corrente 749 pode então servaporizada no lado do casco do MCHE 746 para fornecerresfriamento para os fluxos no lado do tubo 705, 738 e 750.
O fluxo de refrigerante misturado resfriado 705também pode ser sub-resf riado e liqüefeito no MCHE 746,para produzir a corrente 769, então sub-arrefecida notrocador 768 produzindo o fluxo 751. O trocador 768 podeser um trocador do tipo de serpentina enrolada, porexemplo. O fluxo resultante 751 pode então ter sua pressãoreduzida através da válvula isentálpica 752 para produzir ofluxo 753. A corrente 753 pode então ser vaporizada notrocador 768 para fornecer refrigeração para sub-resf riamento, tanto ao fluxo de gás de alimentação(entrando como fluxo 767 e saindo como 766), como aoterceiro fluxo de refrigerante 7 69. Depois da vaporização eaquecimento, o terceiro fluxo de refrigerante 753 sai dotrocador 768 como fluxo 793 e, em seguida, é comprimidopelo compressor 794 para produzir a corrente 795. Acorrente 795 é então arrefecida no resfriador intermediáriode refrigerante misturado 796 para produzir o fluxo 797. Ofluxo 7 97 é comprimido no compressor 7 98 para produzir ofluxo 799. O fluxo 799 é então resfriado no pós-resfriadorde refrigerante misturado 701 para ser reciclado como fluxooriginal 703.
A corrente de alimentação de gás natural resfriada750 pode entrar no MCHE 746, onde ela é mais resfriada,produzindo a corrente 767 . A corrente 767 pode ser sub-resfriada no trocador 768 para produzir o fluxo de produto766, que pode ser, por exemplo, o gás natural liqüefeito(GNL).
O fluxo de refrigerante misturado a baixa pressão745 saindo do MCHE 74 6 é comprimido no compressor derefrigerante a baixa pressão 754 para produzir a corrente755. A corrente 755 é resfriada no resfriador intermediário756 para produzir a corrente 757. A corrente 757 é maiscomprimida no compressor de refrigerante a alta pressão 758para produzir a corrente 759. A corrente 759 é resfriada nopós-resfriador 764, para ser reciclada como fluxo derefrigerante misturado original 704.
Energia é fornecida para os compressores derefrigeração 718, 726, 754, 758, 794, 798 por três turbinasa gás, diretamente ligadas, de igual tamanho 780, 782, 792.Como ilustrado nas figuras 1, 3 e 4, as turbinas a gáspodem incluir motores elétricos de arranque/ auxiliares(que não constam desta modalidade) para auxiliar na partidadas turbinas a gás e, da melhor maneira, para fornecerenergia adicional para assistir as turbinas a gás, ou paraexportação para a rede de energia, quando a energia emexcesso estiver disponível a partir das turbinas a gás.A Figura 7 B ilustra ainda outra modalidadeexemplar 700B semelhante à 700A, no entanto, nessamodalidade exemplar 700B, a unidade 706 pré-refrigera ofluxo de alimentação de gás natural 702 e o fluxo derefrigerante misturado 704 através de troca de calorindireta com um fluxo de refrigerante misturado em umsistema de pré-resfriamento de refrigerante misturado emdois estágios. Embora a Figura 7 B divulgue o uso de umsistema de pré-resfriamento de refrigerante misturado emdois estágios, o pré-resfriamento pode ser realizado com umsistema de pré-resfriamento de refrigerante misturado em umúnico estágio, ou sistemas de pré-resfriamento derefrigerante misturado com mais de dois estágios, porexemplo. Além disso, um sistema de pré-resfriamento derefrigerante misturado pode ser intercambiável com ossistemas de pré-resfriamento de propano divulgados emqualquer uma das modalidades exemplares.
As Figuras 8 A e 8 B ilustram as unidadesexemplares 706 e 708 mostradas na Figura 7 Β. A unidade 706pode incluir dois trocadores de calor 810, 812, onde osfluxos 702, 704, e pelo menos uma parte do fluxo 724 sãoresfriados por meio de troca indireta de calor contra ofluxo 713 no trocador de calor 810. O fluxo 724 entra notrocador de calor 810 e é resfriado produzindo a corrente830. A corrente 830 é dividida em dois fluxos 831, 832,onde o fluxo 831 é ainda resfriado no trocador de calor812, enquanto que o fluxo 832 tem sua pressão reduzidaatravés da válvula isentálpica 814 para produzir o fluxo833. A corrente 833, então, entra no trocador de calor 810para fornecer resfriamento das correntes 702, 704, 724 esai do trocador de calor 810 como a corrente 713.
Depois da corrente 831 ser resfriada no trocador decalor 812 para produzir o fluxo 834 e ter sua pressãoreduzida através da válvula isentálpica 816, o fluxoresultante 835 é introduzido no trocador de calor 812 parafornecer mais resfriamento para os fluxos resultante 738,750, 834.
A unidade 708 pode incluir dois trocadores de calor818, 820, onde os fluxos 703, 729 são resfriados através datroca indireta de calor contra a corrente 733 no trocadorde calor 818. O fluxo 729 entra no trocador de calor 818 eé resfriado, produzindo a corrente 840. A corrente 840 édividida em dois fluxos 841, 842, onde o fluxo 841 é aindaresfriado no trocador de calor 820, enquanto que o fluxo842 tem sua pressão reduzida através da válvula isentálpica822 para produzir o fluxo 843. A corrente 843, então, entrano trocador de calor 818 para fornecer resfriamento àscorrentes 703, 729 e sai do trocador de calor 818 como acorrente 733.
Depois da corrente 841 ser resfriada no trocador decalor 820 para produzir o fluxo 844 e ter sua pressãoreduzida através da válvula isentálpica 824, o fluxoresultante 845 é introduzido no trocador de calor 820 parafornecer mais resfriamento para os fluxos resultantes 705,844.
Os trocadores de calor 810, 812, 818, 820 podem sertrocadores de calor com bobina enrolada, trocadores decalor "plate-fin" de alumínio soldado (núcleo), outrocadores de calor de casco e tubo, por exemplo. Ostrocadores de calor 810, 812 podem ser combinados em umúnico trocador de calor, por exemplo. Os trocadores decalor 818, 820 também podem ser combinados em um únicotrocador de calor, por exemplo. Finalmente, os trocadoresde calor 810, 812, 818, 820 podem ser combinados em umúnico trocador de calor, por exemplo. Os trocadores decalor 810, 812, 818, 820 podem aceitar dois ou mais fluxosde carga, por exemplo.
O pré-resfriamento nas unidades 106, 108 podefornecer, por exemplo, resfriamento suficiente ao fluxo dealimentação 102 e ao fluxo de refrigerante de liquefação104, de tal forma que as temperaturas dos fluxos 150 e 138possam atingir desde +60° F a -100 ° F antes doarrefecimento adicional no MCHE 14 6. Os mesmos intervalosde arrefecimento podem ser alcançados nas figuras 3 - 7 B.Em uma modalidade, por exemplo, propano pode ser usado comorefrigerante de pré-resfriamento para atingir a faixa detemperaturas de + 20° F a -40° F.
As válvulas isentálpicas 148, 152 (e as válvulasisentálpicas correspondentes nas figuras 3 - 7 B) podem seropcionalmente substituídas por turbinas extratoras detrabalho, por exemplo, para melhorar a eficiência. Alémdisso, condensadores de gás propano 122, 128 (e oscondensadores de propano correspondentes nas figuras 3-7A) podem ser refrigeradores dissipadores de calor ambienteusados para condensar, dessuperaquecer, e/ou subarrefeceridealmente o refrigerante de pré-resfriamento, por exemplo.
EXEMPLO
O exemplo a seguir é baseado numa simulação emcomputador das figuras 1, 2A e 2B, quando aplicado a umprocesso de refrigerante misturado, pré-resfriado compropano. Como na Figura 1, a corrente de alimentação de gásnatural 102 entrou na unidade 106 após pré-tratamento,incluindo a remoção de umidade (H2O), dióxido de carbono(CO2), dióxido de enxofre (S02), mercúrio e outroscomponentes pesados, incluindo, mas não exclusivamente,benzeno, etilbenzeno, e tolueno, se eles existirem no fluxode alimentação de gás natural 102 em concentrações quelevem ao congelamento no MCHE 146. A corrente dealimentação pré-tratada de gás natural 102 estava a 35° C e40 bares absolutos e tinha uma vazão de 12.260 kg-mol/hr. Ofluxo de alimentação de gás natural 102 foi resfriado portroca indireta de calor em uma série de evaporadores depropano 202, 204, 206, 208 (ilustrado na Figura 2A) queoperam com pressões sucessivamente mais baixas de 7,16bares, 4,25 bares, 2,54 bares e 1,47 bares, onde oevaporador de propano 202 está na pressão mais elevada e oevaporador de propano 208 está na pressão mais baixa. Aevaporação de propano nas quatro pressões resultou emquatro fluxos de vapor de propano 110, 112, 114, 116 queforam então comprimidos no compressor 118. A correnteresultante 120 (a 16,2 bares, e 10.930 kgmol/hr) foi entãocondensada no condensador de propano 122 usando umdissipador de calor do ambiente (ar ou água) , produzindo ofluxo liquido 124.
O fluxo de alimentação de gás natural 102 foi pré-resfriado pelo propano a -22,5° C. O fluxo resfriadoresultante 150 foi então, resfriado e liqüefeito no MCHE146, vaporizando o refrigerante misturado e produzindo ofluxo de gás natural liqüefeito (GNL), de 166 a -163,3° C.
A corrente de refrigerante misturado 104 tinha umacomposição molar da seguinte forma:
Tabela I
<table>table see original document page 34</column></row><table>
O fluxo de refrigerante misturado 104 estava a 35°C e 62 bares absolutos e tinha uma vazão de 50.250 kg-mol/hr. 0 fluxo de refrigerante misturado 104 foi resfriadopor troca indireta de calor em uma série de evaporadores depropano 222, 224, 226, 228 (ilustrado na Figura 2B) queoperam com pressões sucessivamente mais baixas de 7,16bares absolutos, 4,25 bares, 2,54 bares e 1,47 bares, ondeo evaporador de propano 203 é o mais alto e o evaporador depropano 209, o mais baixo. A evaporação de propano nasquatro pressões resulta em quatro fluxos de vapor depropano 130, 132, 134, 138 que são então compactados nocompressor 126. O fluxo resultante 127 (a 16,2 baresabsolutos e 31.600 kgmol/hr) é condensado no condensador depropano 128, usando um dissipador de calor do ambiente (arou água), produzindo o fluxo liquido 129.
O fluxo de refrigerante misturado pré-resfriado 138é, então, separado no fluxo de liquido 142 e no fluxo devapor 144, no separador de fases 140. O fluxo liquido 142 éentão sub-arrefecido a -125° C, expandido por meiosisentálpicos através de válvula 148 e, em seguida,vaporizado no lado do casco do trocador 146 para fornecerresfriamento para as correntes no lado do tubo 142, 144,150. O fluxo de vapor 144 é liqüefeito, sub-resfriado a umatemperatura de -163° C, expandido por meios isentálpicosatravés da válvula 152 e, em seguida, vaporizado e aquecidono lado do casco do trocador 146 para fornecer resfriamentopara as correntes no lado do tubo 142, 144, 150. Depois davaporização e aquecimento, o fluxo de refrigerantemisturado combinado 145 sai do MCHE 146 a uma temperaturade -32,7° Cea uma pressão de 4,14 bares absolutos. 0fluxo de refrigerante misturado combinado 154 é, então,comprimido em três estágios dos compressores 156, 158, 160de volta a uma pressão de 62 bares absolutos, completando ociclo.
Comparação com a Patente Norte Americana U.S. N°. 6.962.060As simulações em computador da modalidade exemplarilustrada na Figura 1 foram realizadas na mesma base que asimulação de um processo de refrigerante misturado pré-resfriado de propano utilizando o arranjo de pré-resfriamento da Patente U.S. N°. 6.962.060.
Resultados para as simulações estão listados naTabela II abaixo. Para ambas as simulações, a mesma pressãode sucção a baixa pressão de propano foi assumida e duascarcaças de compressores foram usadas. Para ambas assimulações, cálculos preliminares de dimensionamento paraos compressores foram realizados. No caso da modalidadeexemplar ilustrada na Figura 1, as carcaças de compressor118 e 126 possuíam um menor diâmetro e tinham menoresvazões volumétricas, produzindo custos mais baixos. Alémdisso, dependendo do fornecedor e da escala da planta, aconstrução de impelidores de grande diâmetro e carcaçaspode não ter sido possível, assim que a solução utilizandoa tecnologia anterior pode ter sido mais limitada nopotencial de extrapolação.Como ilustrado na Tabela II, a modalidade exemplarda Figura 1 permite projetos de compressor melhores e maisviáveis do que o sistema divulgado na Patente norteamericana U.S. N°.6.962.061 usando o mesmo número decarcaças de compressor e fornecendo o mesmo serviço de pré-resfriamento. Isto é conseguido através da separação dascargas de calor que exigem refrigeração com pré-resfriamento em dois sistemas independentes.
Tabela II
<table>table see original document page 37</column></row><table>
Embora aspectos da presente invenção tenham sidodescritos em conexão com as configurações preferidas dasvárias figuras, é preciso entender que outras modalidadessemelhantes podem ser usadas, ou modificações e acréscimospodem ser feitos na modalidade descrita para executar amesma função da presente invenção, sem se desviar dela.
Portanto, a invenção reivindicada não deve ser limitada aqualquer modalidade exclusiva, mas sim deve serinterpretada em amplitude e alcance, em conformidade com asreivindicações anexadas.

Claims (20)

1. SISTEMA DE LIQUEFAÇÃO DE GÁS NATURAL,caracterizado pelo fato dele compreender:primeiro sistema de refrigeração com pré-resfriamento que aceita pelo menos uma corrente dealimentação de gás natural;segundo sistema de refrigeração com pré-resfriamento que aceita pelo menos uma primeiro fluxo derefrigerante; etrocador de calor criogênico fluidamenteconectado ao primeiro sistema de refrigeração com pré-resfriamento e ao segundo sistema de refrigeração com pré-resfriamento que aceita o fluxo de alimentação de gásnatural a partir do primeiro sistema de refrigeração compré-resfriamento e o primeiro fluxo de refrigerante apartir do segundo sistema de refrigeração com pré-resfriamento para liqüefazer o fluxo de alimentação de gásnatural,onde o segundo sistema de refrigeração com pré-resfriamento só aceita corrente(s) com uma composiçãodiferente da(s) corrente(s) aceita(s) pelo primeiro sistemade resfriamento com pré-refrigeração.
2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato do primeiro fluxo de refrigeranteser um fluxo de refrigerante misturado.
3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato do primeiro fluxo de refrigerantecompreender nitrogênio, metano, etano e propano.
4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de ainda compreender um sub-refrigerador fluidamente conectado ao trocador de calorcriogênico, em que o sub-refrigerador aceita um segundofluxo de refrigerante do trocador de calor criogênico parasubarrefecer o fluxo de alimentação de gás natural atravésde troca de calor indireta.
5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato do primeiro sistema de refrigeraçãocom pré-resfriamento e do segundo sistema de refrigeraçãocom pré-resfriamento, cada qual compreender:pelo menos um evaporador de propano; eum compressor de propano fluidamente acoplado apelo menos um evaporador de propano e adaptado para aceitarpelo menos um fluxo de vapor de propano.
6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato do primeiro sistema de refrigeraçãocom pré-resfriamento e do segundo sistema de refrigeraçãocom pré-resfriamento serem sistemas de refrigeração de CO2.
7. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato do primeiro sistema de refrigeraçãocom pré-resfriamento compreender pelo menos um trocador decalor que aceita, pelo menos, duas correntes de carga.
8. Sistema, de acordo com a reivindicação 5,caracterizado pelo fato de ainda compreender um primeiroacionador e um segundo acionador, onde o primeiro acionadoraciona o compressor de propano do primeiro sistema de pré-resfriamento com pré-refrigeração, o compressor de propanodo segundo sistema de pré-resfriamento com pré-ref rigeração, e um primeiro compressor de refrigerante dealta pressão, e onde o segundo acionador aciona um primeirocompressor de refrigerante de média pressão e um primeirocompressor de refrigerante de baixa pressão.
9. Sistema, de acordo com a reivindicação 5,caracterizado pelo fato de ainda compreender um primeiroacionador e um segundo acionador, onde o primeiro acionadoraciona o compressor de propano do primeiro sistema derefrigeração com pré-resfriamento e um primeiro compressorde refrigerante de baixa pressão, e onde o segundoacionador aciona o compressor de propano do segundo sistemade refrigeração com pré-resfriamento e um primeirocompressor de refrigerante de alta pressão.
10. Sistema, de acordo com a reivindicação 5,caracterizado pelo fato de ainda compreender um primeiroacionador e um segundo acionador, onde o primeiro acionadoraciona o compressor de propano do primeiro sistema derefrigeração com pré-resfriamento e o compressor de propanodo segundo sistema de refrigeração com pré-resfriamento, eonde o segundo acionador aciona um primeiro compressor derefrigerante de baixa pressão e um primeiro compressor derefrigerante de alta pressão.
11. Sistema, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de ainda compreender um terceiroacionador, onde o terceiro acionador aciona um segundocompressor de refrigerante de baixa pressão e um segundo umcompressor de refrigerante de alta pressão.
12. Sistema, de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelo fato do primeiro acionador e do segundoacionador serem turbinas a gás.
13. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato do trocador de calor criogênico serum trocador de calor com serpentinas enroladas.
14. MÉTODO PARA LIQUEFAÇÃO DE GÁS NATURAL,caracterizado pelo fato do método compreender as etapas de:- fornecer uma corrente de alimentação de gásnatural;- fornecer um primeiro fluxo de refrigerante;pré-resfriar, em um primeiro sistema deresfriamento com pré-refrigeração, pelo menos, a correntede alimentação de gás natural;pré-resfriar, em um segundo sistema deresfriamento com pré-refrigeração, pelo menos, o primeirofluxo de refrigerante; e- vaporizar o primeiro fluxo de refrigerante pré-resfriado em um trocador de calor criogênico para resfriara corrente de alimentação de gás natural pré-resfriadaatravés de troca de calor indireta,onde o segundo sistema de refrigeração com pré-resfriamento pré-refrigera somente corrente(s) com umacomposição diferente da(s) corrente(s) pré-resfriada(s)pelo primeiro sistema de refrigeração com pré-resfriamento.
15. Método, de acordo com a reivindicação 14,caracterizado pelo fato do fluxo de alimentação de gásnatural e do primeiro fluxo de refrigerante serem pré-resfriados de +60° F a -100° F.
16. Método, de acordo com a reivindicação 14,caracterizado pelo fato de ainda compreender a provisão deum segundo fluxo de refrigerante, onde o segundo fluxo derefrigerante é pré-resfriado no primeiro sistema deresfriamento com pré-refrigeração, ou no segundo sistema derefrigeração com pré-resfriamento, e é vaporizado parasubarrefecer o fluxo de alimentação de gás natural.
17. Método, de acordo com a reivindicação 14,caracterizado pelo fato do primeiro fluxo de refrigeranteser um fluxo de refrigerante misturado.
18. SISTEMA DE LIQUEFAÇÃO DE GÁS NATURAL PARAPLANTAS DE LIQUEFAÇÃO DE GRANDE CAPACIDADE, caracterizadopelo fato dele compreender:primeiro sistema de refrigeração com pré-resfriamento que aceita um fluxo selecionado do grupoconstituído de:uma corrente de alimentação de gás natural,um fluxo de pelo menos um refrigerante;segundo sistema de refrigeração compré-resfriamento que aceitaqualquer(quaisquer) fluxo(s) restante(s) nãoaceitos pelo primeiro sistema derefrigeração com pré-resfriamento e do grupoconstituído de:fluxo de alimentação de gás natural, efluxo de pelo menos um refrigerante, etrocador de calor criogênicofluidamente conectado ao primeiro sistema derefrigeração com pré-resfriamento e aosegundo sistema de refrigeração com pré-resfriamento, e adaptado para aceitar ofluxo de alimentação de gás natural e ofluxo de pelo menos um refrigerante a partirdo primeiro sistema de refrigeração com pré-resfriamento e do segundo sistema derefrigeração com pré-resfriamento, onde ofluxo de pelo menos um refrigerante é usadopara liqüefazer o fluxo de alimentação degás natural,onde o segundo sistema de refrigeração com pré-resfriamento só aceita corrente(s) com uma composiçãodiferente da(s) corrente(s) aceita(s) pelo primeiro sistemade resfriamento com pré-refrigeração.
19. Sistema, de acordo com a reivindicação 18,caracterizado pelo fato do fluxo de pelo menos umrefrigerante ser um fluxo de refrigerante misturado.
20. Sistema, de acordo com a reivindicação 18,caracterizado pelo fato do fluxo de pelo menos umrefrigerante compreender um primeiro fluxo de refrigerantee um segundo fluxo de refrigerante.
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