BRPI0918587B1 - processo e instalação para liquefazer um fluxo de gás natural - Google Patents

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Weldon L. Ransbarger
Megan V. Evans
Attilio J. Praderio
David B. Messersmith
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Conocophillips Company
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Abstract

SISTEMA PARA SEPARAÇÃO DE COMPONENTE NÃO CONDENSÁVEL EM UMA INSTALAÇÃO DE GÁS NATURAL LIQUEFEITO. Uma instalação de gás natural liquefeito (LNG) que emprega um sistema para remover material não condensável de um ou mais ciclos de refrigeração na instalação. Uma ou mais modalidades da presente invenção pode ser vantajosamente empregada em um ciclo de refrigeração de circuito aberto para remover pelo menos uma porção de um ou mais componentes de pressão de vapor elevado que acumularam no ciclo de refrigerante com o passar do tempo. Além disso, várias modalidades podem ser vantajosamente empregadas para estabilizar operação de instalação no evento de alterações drásticas na concentração do fluxo de alimentação de gás natural introduzido na instalação.

Description

Referência remissiva a pedidos relacionados
[001] O presente pedido reivindica prioridade de beneficio de acordo com 35 U.S.C. seção 119(e) da patente provisional US número de série 61/095.189 depositada em 8 de setembro de 2008, cuja revelação é incorporada aqui a titulo de referência.
Antecedentes Campo da invenção
[002] A presente invenção refere-se a métodos e aparelhos para liquefazer gás natural. Em outro aspecto, a invenção refere-se a uma instalação de gás natural liquefeito (LNG) que emprega um sistema para separar componentes não condensáveis acumulados a partir de um ou mais ciclos de refrigeração em uma instalação de LNG.
Descrição da técnica relacionada
[003] Liquefação criogênica é comumente utilizada para converter gás natural em uma forma mais conveniente para transporte e/ou armazenagem. Como o gás natural liquefeito reduz grandemente seu volume especifico, grandes quantidades de gás natural podem ser economicamente transportadas e/ou armazenadas em forma liquefeita.
[004] O transporte de gás natural em sua forma liquefeita pode ligar eficazmente uma fonte de gás natural a um mercado distante quando a fonte e mercado não são conectados por uma tubulação. Essa situação se origina comumente quando a fonte de gás natural e o mercado para o gás natural são separados por grandes extensões de água. Em tais casos, gás natural liquefeito (LNG) pode ser transportado a partir da fonte para o mercado utilizando petroleiros de LNG de alto mar especialmente projetados.
[005] A armazenagem de gás natural em sua forma liquefeita pode ajudar a equilibrar flutuações periódicas em fornecimento e demanda de gás natural. Em particular, LNG pode ser "estocado" para uso quando a demanda de gás natural é baixa e/ou o fornecimento é elevado. Como resultado, picos de demanda futura podem ser atendidos com LNG da armazenagem, que pode ser vaporizado à medida que a demanda requer.
[006] Existem vários métodos para liquefazer gás natural. Alguns métodos produzem um produto LNG (PLNG) que é útil, porém requer recipientes caros contendo pressão para armazenagem e transporte. Outros métodos produzem um produto de LNG tendo uma pressão em ou quase pressão atmosférica. Em geral, esses métodos de produção de LNG não pressurizado envolvem resfriar um fluxo de gás natural através de permuta de calor indireta com um ou mais refrigerantes e então expandir o fluxo de gás natural resfriado para pressão quase atmosférica. Além disso, a maioria das instalações de LNG emprega um ou mais sistemas para remover contaminantes (por exemplo, água, gases ácidos, nitrogênio, e etano e componentes mais pesados) a partir do fluxo de gás natural em pontos diferentes durante o processo de liquefação.
[007] Tipicamente, instalações de LNG empregam um ou mais ciclos de refrigeração para resfriar o fluxo de gás natural que entra primeiramente condensando um fluxo de refrigerante e então contatando e vaporizando o refrigerante com o gás natural através de permuta de calor direta ou indireta para reduzir a temperatura do gás natural abaixo de seu ponto de liquefação. Com o passar do tempo, um ou mais componentes relativamente não condensáveis (por exemplo, ar, nitrogênio, hélio, hidrogênio ou argônio) pode acumular no refrigerante. A concentração aumenta de materiais não condensáveis é altamente indesejável porque, por exemplo, esses componentes de pressão de vapor relativamente mais elevadas não condensam nas condições operacionais do ciclo de refrigeração, desse modo diminuindo eficazmente a capacidade de refrigeração (isto é, carga) do ciclo de refrigeração contaminado.
[008] Embora o acúmulo de materiais não condensáveis em um ciclo de refrigeração de circuito fechado possa ocorrer, o problema é mais acentuado em ciclos de circuito aberto, que empregam uma porção do fluxo de alimentação de gás natural como o refrigerante. Alterações menores na composição de gás de alimentação podem criar perturbações substanciais de processo e oscilações drásticas na composição do fluxo de alimentação de gás natural podem resultar em transtornos operacionais significativos, reduzindo finalmente a produção de LNG sob especificação produzido a partir da instalação por certo periodo de tempo.
SUMÁRIO
[009] Em uma modalidade da presente invenção, é fornecido um processo para liquefazer um fluxo de gás natural. De acordo com uma modalidade, o processo compreende as seguintes etapas: (a) resfriar o fluxo de gás natural através de permuta de calor indireta com um primeiro refrigerante em um primeiro ciclo de refrigeração de circuito fechado para desse modo fornecer um fluxo de gás natural resfriado; (b) resfriar adicionalmente pelo menos uma porção do fluxo de gás natural resfriado através de permuta de calor indireta com um refrigerante predominantemente metano em um ciclo de refrigeração de circuito aberto para desse modo fornecer um fluxo de gás natural resfriado adicional, em que o ciclo de refrigeração de circuito aberto compreende um compressor de refrigerante; e (c) separar pelo menos uma porção do fluxo de gás natural resfriado adicional em um primeiro recipiente de separação para desse modo fornecer um fluxo predominantemente liquido e um fluxo predominantemente vapor, em que pelo menos uma porção do fluxo de gás natural resfriado adicional introduzido no primeiro recipiente de separação passou através do compressor de refrigerante, em que a pressão do fluxo de gás natural resfriado adicional introduzido no primeiro recipiente de separação é maior do que aproximadamente 1.690 kPa.
[0010] Em outra modalidade da presente invenção, é fornecido um processo para liquefazer um fluxo de gás natural. O processo dessa modalidade compreende as seguintes etapas: (a) resfriar o fluxo de gás natural em um primeiro ciclo de refrigeração através de permuta de calor indireta com um primeiro refrigerante para desse modo fornecer um fluxo de gás natural resfriado; (b) separar pelo menos uma porção do fluxo de gás natural resfriado em um fluxo aéreo predominantemente metano e um fluxo de materiais inferiores rico em materiais pesados em uma coluna de remoção de materiais pesados; (c) vaporizar pelo menos uma porção do fluxo aéreo predominantemente metano para desse modo fornecer um fluxo predominantemente vapor e um fluxo predominantemente liquido; (d) comprimir pelo menos uma porção do fluxo predominantemente vapor para desse modo fornecer um fluxo de vapor comprimido; (e) resfriar pelo menos uma porção do fluxo de vapor comprimido através de permuta de calor indireta com um segundo refrigerante em um segundo ciclo de refrigeração para desse modo fornecer um fluxo comprimido resfriado; (f) separar pelo menos uma porção do fluxo comprimido resfriado em um recipiente de separação para desse modo fornecer um fluxo aéreo predominantemente vapor e um fluxo de materiais inferiores predominantemente liquido; e (g) introduzir uma primeira porção do fluxo de materiais inferiores predominantemente liquido na coluna de remoção de materiais pesados como um fluxo de refluxo.
[0011] Ainda em outra modalidade da presente invenção é fornecida
[0012] Uma instalação para liquefazer um fluxo de gás natural, a instalação compreendendo um primeiro ciclo de refrigeração de circuito fechado, uma coluna de remoção de materiais pesados, um segundo ciclo de refrigeração de circuito fechado, um expansor, um compressor de refrigerante, e um acumulador de refrigerante. O primeiro ciclo de refrigeração de circuito fechado compreende uma primeira entrada de gás natural quente e uma primeira saida de gás natural frio e o primeiro ciclo de refrigeração de circuito fechado é operável para resfriar pelo menos uma porção do fluxo de gás natural através de permuta de calor indireta com um primeiro refrigerante para desse modo fornecer um fluxo de gás natural resfriado retirado a través da primeira saida de gás natural frio. A coluna de remoção de materiais pesados define uma primeira entrada de fluido, uma primeira saida de vapor, uma primeira saida de liquido, e uma primeira entrada de refluxo. A primeira entrada de fluido da coluna de remoção de materiais pesados está em comunicação de fluxo de fluido com a primeira saida de gás natural frio do primeiro ciclo de refrigeração. A coluna de remoção de materiais pesados é operável para separar pelo menos uma porção do fluxo de gás natural resfriado em um fluxo predominantemente liquido retirado através da primeira saida de liquido e um fluxo predominantemente vapor retirado através da primeira saida de vapor. 0 segundo ciclo de refrigeração de circuito fechado compreende uma segunda entrada de gás natural quente e uma segunda saida de gás natural frio. A segunda entrada de gás natural quente está em comunicação de fluxo de fluido com a primeira saida de vapor. 0 segundo ciclo de refrigeração de circuito fechado é operável para resfriar pelo menos uma porção do fluxo predominantemente vapor retirado da primeira saida de vapor da coluna de remoção de materiais pesados através de permuta de calor indireta com um segundo refrigerante para desse modo fornecer um fluxo de gás natural resfriado adicional. 0 expansor define uma entrada de pressão elevada e uma saida de pressão baixa. A entrada de pressão elevada está em comunicação de fluxo de fluido com a segunda saida de gás natural frio do segundo ciclo de refrigeração de circuito fechado. 0 expansor é operável para reduzir a pressão de pelo menos uma porção do fluxo de gás natural resfriado adicional retirado do segundo ciclo de refrigeração de circuito fechado para desse modo fornecer um fluxo de fluido de duas fases retirado através da saida de pressão baixa. 0 compressor de refrigerante é operável para comprimir pelo menos uma porção do fluxo de duas fases retirado a partir da saida de pressão baixa do expansor para desse modo fornecer um fluxo refrigerante comprimido retirado através do orifício de descarga. 0 acumulador de refrigerante define uma segunda entrada de fluido, uma segunda saida de vapor, e uma segunda saida de liquido, a segunda entrada de fluido do acumulador de refrigerante está em comunicação de fluxo de fluido com o orificio de descarga do compressor de refrigerante. 0 acumulador de refrigerante é operável para separar pelo menos uma porção do fluxo de refrigerante comprimido que sai do compressor de refrigerante para um segundo fluxo predominantemente de vapor retirado da segunda saida de vapor e um segundo fluxo predominantemente liquido a partir da segunda saida de liquido. A segunda saida de liquido do acumulador de refrigerante está em comunicação de fluxo de fluido com a primeira entrada de refluxo da coluna de remoção de materiais pesados.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[0013] Certas modalidades da presente invenção são descritas em detalhe abaixo com referência às figuras em anexo, nas quais:
[0014] A figura 1 é uma visão geral simplificada de uma instalação de LNG do tipo cascata configurada de acordo com uma modalidade da presente invenção;
[0015] A figura 2 é um diagrama esquemático de uma instalação de LNG configurada de acordo com uma modalidade da presente invenção; e
[0016] A figura 3 é um diagrama esquemático de uma instalação de LNG de acordo com outra modalidade da presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0017] De acordo com uma modalidade, a presente invenção pode ser implementada em uma instalação utilizada para resfriar gás natural até sua temperatura de liquefação para desse modo produzir gás natural liquefeito (LNG). A instalação de LNG emprega genericamente um ou mais refrigerantes para extrair calor a partir do gás natural e então rejeitar o calor para o ambiente. Inúmeras configurações de sistemas de LNG existem, e a presente invenção pode ser implementada em muitos tipos diferentes de sistemas de LNG.
[0018] Em uma modalidade, a presente invenção pode ser implementada em um sistema de LNG refrigerante misturado. Os exemplos de processos de refrigerante misturado podem incluir, porém não são limitados, a um único sistema de refrigeração utilizando um refrigerante misturado, um sistema de refrigerante misturado pré-resfriado de propano, e um sistema de refrigerante misturado dual. Em geral, refrigerantes misturados podem compreender componentes de hidrocarboneto e/ou não hidrocarboneto. Os exemplos de componentes de hidrocarboneto apropriados empregados tipicamente em refrigerantes misturados podem incluir, porém não são limitados a metano, etano, etileno, propano, propileno, bem como butano e isômeros de butileno. Componentes não hidrocarboneto genericamente empregados em refrigerantes misturados podem incluir dióxido de carbono e nitrogênio. Processos de refrigerante misturado empregam pelo menos um refrigerante de componente misturado, porém podem adicionalmente empregar um ou mais refrigerantes de componente puro também.
[0019] Em outra modalidade, a presente invenção é implementada em um sistema de LNG de cascata empregando um processo de refrigeração do tipo cascata utilizando um ou mais refrigerantes de componente puro. Os refrigerantes utilizando em processos de refrigeração do tipo cascata podem ter pontos de ebulição sucessivamente mais baixos para maximizar remoção de calor do fluxo de gás natural sendo liquefeito. Adicionalmente, processos de refrigeração do tipo cascata podem incluir algum nivel de integração de calor. Por exemplo, um processo de refrigeração do tipo cascata pode resfriar um ou mais refrigerantes tendo uma volatilidade mais elevada através de permuta de calor indireta com um ou mais refrigerantes tendo uma volatilidade inferior. Além de resfriar o fluxo de gás natural através de permuta de calor indireta com um ou mais refrigerantes, sistemas de LNG de refrigerante-mistura e cascata podem empregar um ou mais estágios de resfriamento de expansão para simultaneamente resfriar o LNG enquanto reduz sua pressão para pressão quase atmosférica.
[0020] A figura 1 ilustra uma modalidade de uma instalação de LNG simplificada empregando um sistema de resfriamento de ar de entrada de turbina capaz de aumentar a eficiência de uma ou mais turbinas de gás empregadas no mesmo. A instalação de LNG do tipo cascata da figura 1 compreende genericamente uma seção de resfriamento de cascata 10, uma zona de remoção de materiais pesados 11, e uma seção de resfriamento de expansão 12. A seção de resfriamento de cascata 10 é representada como compreendendo um primeiro ciclo de refrigeração mecânica 13, um segundo ciclo de refrigeração mecânica 14, e um terceiro ciclo de refrigeração mecânica 15. Em geral, primeiro, segundo, e terceiro ciclos de refrigeração 13, 14, 15 podem ser ciclos de refrigeração de circuito fechado, ciclos de refrigeração de circuito aberto, ou qualquer combinação dos mesmos. Em uma modalidade da presente invenção, primeiro e segundo ciclos de refrigeração 13 e 14 podem ser ciclos de circuito fechado, e o terceiro ciclo de refrigeração 15 pode ser um ciclo de circuito aberto que utiliza um refrigerante compreendendo pelo menos uma porção do fluxo de alimentação de gás natural sendo submetido à liquefação.
[0021] De acordo com uma modalidade da presente invenção, primeiro, segundo e terceiro ciclos de refrigeração 13, 14, 15 podem empregar respectivos primeiro, segundo e terceiro refrigerantes tendo pontos de ebulição sucessivamente mais baixos. Por exemplo, os primeiro, segundo e terceiro refrigerantes podem ter pontos de ebulição de faixa média em pressão padrão (isto é, pontos de ebulição padrão de faixa média), em aproximadamente 10°C, em aproximadamente 5°C ou em aproximadamente 2 °C dos pontos de ebulição padrão de propano, etileno e metano, respectivamente. Em uma modalidade, o primeiro refrigerante pode compreender pelo menos aproximadamente 75 mol por cento, pelo menos aproximadamente 90 por cento, pelo menos aproximadamente 95 mol por cento ou pode consistir essencialmente em propano, propileno ou misturas dos mesmos. 0 segundo refrigerante pode compreender pelo menos aproximadamente 75 mol por cento, pelo menos aproximadamente 90 por cento, pelo menos aproximadamente 95 por cento, ou pode consistir essencialmente em etano, etileno ou misturas dos mesmos. O terceiro refrigerante pode compreender pelo menos aproximadamente 75 mol por cento, pelo menos aproximadamente 90 mol por cento, pelo menos 95 mol por cento, ou pode consistir essencialmente em metano.
[0022] Como mostrado na figura 1, o primeiro ciclo de refrigeração 13 pode compreender um primeiro esfriador 17 e um primeiro resfriador refrigerante 18. O primeiro compressor de refrigerante 16 pode descarregar um fluxo de primeiro refrigerante comprimido, que pode subseqüentemente ser resfriado e pelo menos parcialmente liquefeito no esfriador 17. O fluxo de refrigerante resultante pode então entrar o primeiro resfriador de refrigerante 18, em que pelo menos uma porção do fluxo de refrigerante pode resfriar o fluxo de gás natural que entra no conduto 100 através de permuta de calor indireta com a vaporização do primeiro refrigerante. O refrigerante gasoso pode sair do primeiro resfriador de refrigerante 18 e pode ser então encaminhado para um orifício de entrada do primeiro compressor de refrigerante 16 para ser recirculado como anteriormente descrito.
[0023] O primeiro resfriador de refrigerante 18 pode compreender um ou mais estágios de resfriamento operáveis para reduzir a temperatura do fluxo de gás natural que entra no conduto 100 por uma quantidade na faixa de aproximadamente 20°C a aproximadamente 120°C, aproximadamente 25°C a aproximadamente 110°C, ou 40°C a 85°C. Tipicamente, o gás natural que entra no primeiro resfriador de refrigerante 18 através do conduto 100 pode ter uma temperatura na faixa de aproximadamente -20°C até aproximadamente 95°C, aproximadamente -10°C até aproximadamente 75°C, ou 10°C a 50°C. em geral, a temperatura do fluxo de gás natural resfriado que sai do primeiro resfriador de refrigerante 18 pode estar na faixa de aproximadamente -55°C a aproximadamente -15°C, aproximadamente -45°C a aproximadamente -20°C, ou -40°C a - 30°C. em geral, a pressão do fluxo de gás natural no conduto 100 pode estar na faixa de aproximadamente 690 kPa a aproximadamente 20.690 kPa, aproximadamente 1.725 kPa a aproximadamente 6.900 kPa, ou 2.760 kPa a 5.500 kPa. Como a queda de pressão através do primeiro resfriador de refrigerante 18 pode ser menor do que aproximadamente 690 kPa, menos do que aproximadamente 345 kPa, ou menos do que 175 kPa, o fluxo de gás natural resfriado no conduto 101 pode ter substancialmente a mesma pressão que o fluxo de gás natural no conduto 100.
[0024] Como ilustrado na figura 1, o fluxo de gás natural resfriado (também mencionado aqui como o "fluxo de predominantemente de metano resfriado") que sai do primeiro ciclo de refrigeração 13 pode entrar então no segundo ciclo de refrigeração 14, que pode compreender um segundo compressor de refrigerante 19, um segundo esfriador 20, e um segundo resfriador de refrigerante 21. Refrigerante comprimido pode ser descarregado do segundo compressor de refrigerante 19 e pode subseqüentemente ser resfriado e pelo menos parcialmente liquefeito no esfriador 20 antes de entrar no segundo resfriador de refrigerante 21. 0 segundo resfriador de refrigerante 21 pode empregar uma pluralidade de estágios de resfriamento para reduzir progressivamente a temperatura do fluxo predominantemente de metano no conduto 101 por uma quantidade na faixa de aproximadamente 30°C a aproximadamente 100°C, aproximadamente 35°C a aproximadamente 85°, ou 50°C a 70°C através de permuta de calor indireta com o segundo refrigerante de vaporização. Como mostrado na figura 1, o segundo refrigerante vaporizado pode ser então retornado a um orificio de entrada do segundo compressor de refrigerante 19 antes de ser recirculado no segundo ciclo de refrigeração 14, como anteriormente descrito.
[0025] O fluxo de alimentação de gás natural no conduto 100 conterá normalmente etano e componentes mais pesados (Co+) , que pode resultar na formação de uma fase de liquido rica em C2+ em um ou mais dos estágios de resfriamento do segundo ciclo de refrigeração 14. Para remover o material de materiais pesados indesejado a partir do fluxo predominantemente de metano antes de completar a liquefação, pelo menos uma porção do fluxo de gás natural que passa através do segundo resfriador de refrigerantes 21 pode ser retirado através do conduto 102 e processado na zona der emoção de materiais pesados 11, como mostrado na figura 1. O fluxo no conduto 102 pode ter uma temperatura na faixa de aproximadamente -110°C a aproximadamente -45°C, aproximadamente -95°C a aproximadamente -50°C, ou -85°C a - 65°C. tipicamente, o fluxo no conduto 102 pode ter pressão que está compreendida em aproximadamente 5 por cento, aproximadamente 10 por cento ou 15 por cento da pressão do fluxo de alimentação de gás natural no conduto 100.
[0026] A zona de remoção de materiais pesados 11 pode compreender um ou mais separadores de liquido-gás operáveis para remover pelo menos uma porção do material de hidrocarboneto pesado a partir do fluxo predominantemente metano. Tipicamente, a zona de remoção de materiais pesados 11 pode ser operada para remover benzeno e outros componentes aromáticos de peso molecular elevado, que pode congelar em etapas de liquefação subseqüentes e obstruir o equipamento de processo a jusante. Além disso, a zona de remoção de materiais pesados 11 pode ser operada para recuperar os hidrocarbonetos pesados em um fluxo de produto de liquido de gás natural (NGL). Os exemplos de componentes de hidrocarboneto tipicos incluidos em fluxos de NGL podem incluir isômeros de etano, propano, butano, isômeros de pentano, e hexano e componentes mais pesados (isto é, Ce+) . A extensão de recuperação de NGL a partir do fluxo predominantemente metano finalmente impacta uma ou mais características finais do produto de LNG, como, por exemplo, indice Wobbe, teor de BTU, valor de aquecimento mais elevado (HHV), teor de etano, e similar. Em uma modalidade, o fluxo de produto de NGL que sai da zona de remoção de materiais pesados 11 pode ser submetido a fracionamento adicional para obter um ou mais fluxos de componente puro. Freqüentemente, os fluxos de produto NGL e/ou seus constituintes podem ser utilizados como material de mistura de gasolina.
[0027] Como mostrado na figura 1, um fluxo predominantemente metano esgotado de materiais pesados pode ser retirado da coluna de remoção de materiais pesados 25 através do conduto 103 e pode ser encaminhado de volta para o segundo ciclo de refrigeração 14. Genericamente, o fluxo no conduto 103 pode ter uma temperatura na faixa de aproximadamente -100°C a aproximadamente -40°C, aproximadamente -90°C a aproximadamente -50°C ou -80°C a - 55°C. a pressão do fluxo no conduto 103 pode estar tipicamente na faixa de aproximadamente 1.380 kPa a aproximadamente 8.275 kPa, aproximadamente 2.420 kPa a aproximadamente 5.860 kPa, ou 3.450 kPa a 4.830 kPa.
[0028] Como ilustrado na figura 1, o fluxo contendo LNG pressurizado no conduto 104 pode combinar com um fluxo no conduto 109 antes de entrar no terceiro ciclo de refrigeração 15, que é representado como genericamente compreendendo um terceiro compressor de refrigerante 22, um esfriador 23, e um terceiro economizador de refrigerante 24. Refrigerante comprimido descarregado a partir do terceiro compressor de refrigerante 22 entra no esfriador 23, em que o fluxo de refrigerante é resfriado através de permuta de calor indireta antes de entrar na zona de resfriamento 29. A zona de resfriamento 29 pode compreender um ou mais estágios de resfriamento operáveis para resfriar e pelo menos parcialmente condensar o fluxo predominantemente metano no conduto 109. Em uma modalidade, a zona de resfriamento 29 pode ser pelo menos parcialmente definida em um ou mais dos primeiro o segundo resfriadores de refrigerante 18, 21 e/ou no terceiro economizador de refrigerante 24. Quando uma porção de zona de resfriamento 29 é definida em um ou mais dos primeiro, segundo e terceiro ciclos de refrigeração 13, 14, 15, em uma modalidade, os ciclos de refrigeração respectivos podem definir uma ou mais passagens de resfriamento adicionais.
[0029] Em uma modalidade em que o terceiro ciclo de refrigeração 15 compreende um ciclo de refrigeração de circuito aberto, a zona de resfriamento que sai de fluxo resfriado 29 pode ser opcionalmente dividida em duas porções. De acordo com uma modalidade, a primeira porção, ilustrada pela linha tracejada-pontos 109a pode ser encaminhada para dentro de um acumulador de refrigerante ainda a ser discutido 25, enquanto a segunda porção, representada pela linha sólida 109c, pode combinar com o fluxo retirado do segundo resfriador de refrigerante 21 no conduto 104, como ilustrado na figura 1. Em geral, a primeira porção encaminhada para o acumulador de refrigerante 25 pode compreender pelo menos uma porção, uma porção principal, ou substancialmente todo o fluxo de refrigerante que sai da zona de resfriamento 29. Em outra modalidade, substancialmente nenhum do fluxo que sai da zona de resfriamento 29 pode ser encaminhado para o acumulador de refrigerante 25 e substancialmente todo o fluxo que sai da zona de resfriamento 29 pode combinar com o fluxo predominantemente metano resfriado que sai do segundo resfriador refrigerante 21 no conduto 104.
[0030] Como ilustrado por uma modalidade mostrada na figura 1, o fluxo combinado no conduto 104a, que pode compreender ou não pelo menos uma porção do fluxo comprimido que sai da zona de resfriamento 29, pode opcionalmente ser dividido em uma terceira porção e uma quarta porção. De acordo com uma modalidade, a terceira porção, representada pela linha tracejada 109b, pode ser encaminhada para o acumulador de refrigerante 25, enquanto a quarta porção, ilustrada pelo conduto 104b, pode entrar no terceiro resfriador de refrigerante 24, como mostrado na figura 1. Em geral, a terceira porção encaminhada para o acumulador de refrigerante 25 pode compreender pelo menos uma porção, uma porção maior, ou substancialmente todo o fluxo combinado no conduto 104a, enquanto em outra modalidade, substancialmente nenhum do fluxo no conduto 104 pode ser encaminhado para o acumulador de refrigerante 25, de tal modo que uma porção substancial do fluxo predominantemente metano combinado no conduto 104 entra no terceiro resfriador de refrigerante 24.
[0031] Em geral, o acumulador de refrigerante 25 pode servir diversas funções na instalação de LNG 10 como ilustrado na figura 1. Em uma modalidade, o acumulador de refrigerante 25 pode ser operável para remover pelo menos uma porção do material não condensável presente no fluxo predominantemente metano resfriado que sai do segundo ciclo de refrigerante 13 através do conduto 104, como mostrado na figura 1. Em outra modalidade, o acumulador de refrigerante 25 pode facilitar separação mais eficiente em zona de remoção de materiais pesados 11, por exemplo, por permitir que uma ou mais colunas de destilação na zona de remoção de materiais pesados 11 opere mais eficientemente em uma pressão mais baixa. Ainda em outra modalidade, o acumulador de refrigerante 25 pode fornecer tempo de oscilação suficiente para permitir que os operadores da instalação de LNG 10 mantenham controle do sistema e estabilidade durante transtornos de processo por fornecer tempo de oscilação adequado para o refrigerante empregado no ciclo de refrigerante de circuito aberto.
[0032] Em geral, o acumulador de refrigerante 25 pode ser qualquer recipiente capaz de receber um fluxo de fluido de uma fase ou duas fases. Em uma modalidade, o acumulador de refrigerante 25 pode compreender um recipiente de vaporização de estágio único enquanto em outra modalidade, o acumulador de refrigerante 25 pode compreender na faixa de aproximadamente 2 a aproximadamente 15, aproximadamente 3 a aproximadamente 10, ou 5 a 8 estágios de separação teóricos. O acumulador de refrigerante 25 pode empregar um ou mais tipos de partes internas de recipiente (por exemplo, bandejas, vedação aleatória, vedação estruturada ou qualquer combinação dos mesmos) ou o acumulador de refrigerante 25 pode ser substancialmente vazio. O acumulador de refrigerante 25 pode compreender um recipiente de separação horizontalmente alongado ou um recipiente de separação verticalmente alongado. Em uma modalidade representada na figura 1, o acumulador de refrigerante 35 pode ser um recipiente de vaporização de estágio único, verticalmente orientado.
[0033] Como discutido anteriormente, em uma modalidade, o acumulador de refrigerante 25 pode ser operável para separar o fluxo de fluido introduzido no mesmo através dos condutores 109a e/ou 109b para dentro de uma fração de materiais inferiores predominantemente liquido esgotado de não condensáveis no conduto 113a e uma fração aérea predominantemente de vapor rica em não condensáveis no conduto 111, como ilustrado na figura 1. Como utilizado aqui, o termo "não condensáveis"se refere a componentes tendo uma pressão de vapor mais elevada do que a pressão de vapor de metano em condições padrão de 60°F e 1 atmosfera. Os exemplos de não condensáveis podem incluir, porém não são limitados a hidrogênio, hélio, nitrogênio, neon, oxigênio, monóxido de carbono, dióxido de carbono, argônio, ar e similar. Em uma modalidade, o recipiente de separação de não condensáveis pode ter uma eficiência de separação de pelo menos aproximadamente 25 por cento, pelo menos aproximadamente 50 por cento, pelo menos aproximadamente 75 por cento, ou pelo menos 80 por cento, em que a eficiência de separação é definida pela seguinte equação: [(massa de não condensáveis que saem do acumulador de refrigerante 25 através do conduto 111) /(massa de não condensáveis que entram no acumulador de refrigerante 25 no conduto 109a e/ou 109b)], expresso como uma percentagem. Em uma modalidade, o acumulador de refrigerante 25 pode ser operado em um modo de batelada ou semi-batelada, enquanto em outra modalidade o acumulador de refrigerante 25 pode ser utilizado para a separação continua de material não condensável a partir do refrigerante empregado em ciclo de refrigeração de circuito aberto 15.
[0034] Em uma modalidade, a pressão do fluxo introduzido no acumulador de refrigerante 25 pode ser maior do que aproximadamente 1.690 kPa, maior do que aproximadamente 2.070 kPa, maior do que aproximadamente 2.585 kPa, ou na faixa de aproximadamente 2.760 kPa, a aproximadamente 4.830 kPa, aproximadamente 3.790 kPa a aproximadamente 4.485 kPa, ou 3.8 60 kPa a 4.07 0 kPa, enquanto a temperatura do fluxo resfriado nos condutos 109a e/ou 109b pode estar na faixa de aproximadamente -80°C a aproximadamente -105°C ou aproximadamente -85°C a aproximadamente -95°C. em outra modalidade, os fluxos nos condutos 109a e/ou 109b podem compreender pelo menos aproximadamente 0,5 mol por cento, pelo menos aproximadamente 1 mol por cento, pelo menos aproximadamente 2 mol por cento, pelo menos aproximadamente 5 mol por cento, pelo menos 10 mol por cento de material não condensável, enquanto a concentração de materiais não condensáveis no fluxo aéreo relativamente rico em não condensáveis retirado do acumulador de refrigerante 25 pode ser maior do que aproximadamente 10 mol por cento, maior do que aproximadamente 25 mol por cento, maior do que aproximadamente 50 mol por cento ou maior do que 75 mol por cento de não condensáveis.
[0035] Como mostrado na figura 1, o fluxo de produto esgotado de não condensável pode ser retirado do acumulador de refrigerante 25 através do conduto 113a. em uma modalidade, a concentração de materiais não condensáveis no fluxo de materiais inferiores relativamente esgotado de não condensáveis retirado do acumulador de refrigerante 25 através do conduto 113a pode compreender menor do que aproximadamente 5 mol por cento, menos do que aproximadamente 2 mol por cento, menos do que aproximadamente 1 mol por cento , ou menos do que 0,5 mol por cento de material não condensável. 0 fluxo de produto esgotado de não condensáveis no conduto 113a pode ser então opcionalmente encaminhado para a entrada (através do conduto 113c) e/ou saida (através do conduto 113d) do terceiro economizador de refrigerante 24, como ilustrado na figura 1.
[0036] Em outra modalidade, o acumulador de refrigerante 25 pode fornecer tempo de oscilação de refrigerante suficiente para permitir que os operadores da instalação de LNG 10 reajam a alterações drásticas de processo enquanto ainda mantém a estabilidade do sistema. Em uma modalidade, o acumulador de refrigerante 25 pode ter um volume suficiente para fornecer pelo menos aproximadamente 5 minutos, pelo menos aproximadamente 10 minutos, ou pelo menos aproximadamente 15 minutos, ou pelo menos 30 minutos de tempo de oscilação. Isso está em contraste direto com outros ciclos de refrigerante de circuito aberto convencionais, que podem ser altamente sensíveis a alterações drásticas nas condições de operação da instalação.
[0037] Ainda em outra modalidade, o acumulador de refrigerante 25 pode aumentar substancialmente a eficiência de separação de um ou mais recipientes de separação de gás- liquido empregados na zona de remoção de materiais pesados 11 por permitir que pelo menos uma das colunas de destilação empregadas na mesma opere em uma pressão substancialmente mais baixa do que seria possivel na ausência de acumulador de refrigerante de circuito aberto 25. Por exemplo, em uma modalidade, as pressões aéreas do acumulador de refrigerante 25 podem estar na faixa de aproximadamente 170 kPa a aproximadamente 1.035 kPa, aproximadamente 345 kPa a aproximadamente 8 65 kPa, ou 515 kPa a 725 kPa mais elevada do que a pressão aérea da coluna de destilação de pressão mais elevada empregada na zona de remoção de materiais pesados 11.
[0038] Voltando agora para o terceiro ciclo de refrigeração 15 ilustrado na figura 1, o terceiro economizador de refrigerante 24 pode compreender um ou mais estágios de resfriamento operáveis para resfriar adicionalmente o fluxo predominantemente de metano pressurizado no conduto 104 através de permuta de calor indireta com o refrigerante de vaporização. Em uma modalidade, a temperatura do fluxo que contém LNG pressurizado no conduto 105 pode ser reduzido por uma quantidade na faixa de aproximadamente 2 °C a aproximadamente 35°C, aproximadamente 3°C a aproximadamente 30°C ou 5°C a 25°C no terceiro economizador de refrigerante 24. Tipicamente, a temperatura do fluxo que contém LNG pressurizado que sai do terceiro economizador de refrigerante 24 pode estar na faixa de aproximadamente - 170°C a aproximadamente -55°C, aproximadamente -145°C a aproximadamente -70°C ou -130°C a -85°C.
[0039] Como mostrado na figura 1, o fluxo que contém LNF resfriado que sai do terceiro economizador de refrigerante 24 pode ser então encaminhado para a seção de resfriamento de expansão 12, onde o fluxo pode ser pelo menos parcialmente subresfriado através da redução de pressão seqüencial até pressão quase atmosférica por passagem através de um ou mais estágios de expansão. A seção de resfriamento de expansão 12 pode compreender na faixa de aproximadamente 1 a aproximadamente 6, aproximadamente 2 a aproximadamente 5 ou 3 a 4 estágios de expansão. Em uma modalidade, cada estágio de expansão pode reduzir a temperatura do fluxo que contém LNG em uma quantidade na faixa de aproximadamente 5°C a aproximadamente 35°C, aproximadamente 7,5°C a aproximadamente 30°C ou 10°C a 25°C. cada estágio de expansão compreende um ou mais expansores, que reduzem a pressão do fluxo liquefeito para desse modo evaporar ou vaporizar uma porção do mesmo. Os exemplos de expansores apropriados podem incluir, porém não são limitados a válvulas Joule-Thompson, bocais Venturi e turboexpansores. Em uma modalidade da presente invenção, a seção de expansão 12 pode reduzir a pressão do fluxo que contém LNG no conduto 105 em uma proporção na faixa de aproximadamente 520 kPa a aproximadamente 3.100 kPa, aproximadamente 860 kPa a aproximadamente 2.070 kPa, ou 1.030 kPa a 1.550 kPa.
[0040] Cada estágio de expansão pode empregar adicionalmente um ou mais separadores de vapor-liquido operáveis para separar a fase de vapor (isto é, o fluxo de gás de vaporização) a partir do fluxo de liquido resfriado. Como anteriormente discutido, o terceiro ciclo de refrigeração 15 pode compreender um ciclo de refrigeração de circuito fechado, ciclo de refrigeração de circuito fechado, ou qualquer combinação dos mesmos. Quando o terceiro ciclo de refrigeração 15 compreende um ciclo de refrigeração de circuito fechado, o fluxo de gás de vaporização pode ser utilizado como combustível na instalação ou encaminhado à jusante para armazenagem, processamento adicional e/ou eliminação. Quando o terceiro ciclo de refrigeração 15 compreende um ciclo de refrigeração de circuito aberto, pelo menos uma porção do fluxo de gás de vaporização que sai da seção de expansão 12 pode ser utilizado como um refrigerante para resfriar pelo menos uma porção do fluxo de gás natural no conduto 104. Genericamente, quando terceiro ciclo de refrigerante 15 compreende um ciclo de circuito aberto, o terceiro refrigerante pode compreender pelo menos 50 por cento em peso, pelo menos aproximadamente 75 por cento em peso, ou pelo menos 90 por cento em peso de gás de vaporização a partir da seção de expansão 12, com base no peso total do fluxo. Como ilustrado na figura 1, o gás de vaporização que sai da seção de expansão 12 através do conduto 106 pode entrar no terceiro economizador de refrigerante 24, onde o fluxo pode resfriar pelo menos uma porção do fluxo de gás natural que entra no terceiro economizador de refrigerante 24 através do conduto 105. O fluxo de refrigerante aquecido resultante pode então sair do terceiro economizador de refrigerante 24 através do conduto 108 e pode posteriormente ser encaminhado para um orificio de entrada do terceiro compressor de refrigerante 22. Como mostrado na figura 1, o terceiro compressor de refrigerante 22 descarrega um fluxo de terceiro refrigerante comprimido, que é posteriormente resfriado no esfriador 23. O fluxo de metano resfriado resultante no conduto 109 pode ser então adicionalmente resfriado na zona de resfriamento 29 antes de combinar com o fluxo de gás natural no conduto 104 antes de entrar no terceiro economizador de refrigerante 24, como discutido anteriormente.
[0041] Como mostrado na figura 1, o fluxo liquido que sai da seção de expansão 12 através do conduto 107 pode compreender LNG. Em uma modalidade, o LNG no conduto 107 pode ter uma temperatura na faixa de aproximadamente -130°C a aproximadamente -185°C, aproximadamente -145°C a aproximadamente -170°C, ou -155°C a -165°C e uma pressão na faixa de aproximadamente 0 kPa a aproximadamente 345 kPa, aproximadamente 35 kPa a aproximadamente 210 kPa, ou 82,7 kPa a 210 kPa.
[0042] De acordo com uma modalidade, o LNG no conduto 107 pode compreender pelo menos aproximadamente 85 por cento de volume de metano, pelo menos aproximadamente 87,5 por cento de volume de metano, pelo menos aproximadamente 90 por cento de volume de metano, pelo menos aproximadamente 92 por cento de volume de metano, pelo menos aproximadamente 95 por cento de volume de metano, ou pelo menos 97 por cento de volume de metano. Em outra modalidade, o LNG no conduto 107 pode compreender menos do que aproximadamente 15 por cento de volume de etano, menos do que aproximadamente 10 por cento de volume de etano, menos do que aproximadamente 7 por cento de volume de etano, ou menos do que 5 por cento de volume de etano. Ainda em outra modalidade, o LNG no conduto 107 pode ter menos do que aproximadamente 2 por cento de volume de material Ca+, menos do que aproximadamente 1,5 por cento de volume de material C.3+, menos do que aproximadamente 1 por cento de volume de material C.3+, ou menos do que 0,5 por cento de volume de material C3+. Em uma modalidade (não mostrada), o LNG no conduto 107 pode ser subseqüentemente encaminhado para armazenagem e/ou transportado para outro local através de tubulação, embarcação de alto mar, caminhão, ou qualquer outro meio de transporte apropriado. Em uma modalidade, pelo menos uma porção do LNG pode ser subseqüentemente vaporizado para transporte de tubulação ou para uso em aplicações que exigem gás natural de fase de vapor.
[0043] Voltando agora para as figuras 2 e 3, as modalidades de configurações especificas de instalações de LNG como descrito anteriormente com relação à figura 1 são ilustradas. Para facilitar compreensão das figuras 2 e 3, a nomenclatura numérica que se segue foi empregada. Itens numerados 31 até 49 correspondem a recipientes de processo e equipamento diretamente associado ao primeiro ciclo de refrigeração de propano 30, e itens numerados 51 até 69 correspondem a recipientes de processo e equipamento relacionado ao segundo ciclo de refrigeração de etileno 50. Os itens numerados 71 a 94 correspondem a recipientes de processo e equipamento associado ao terceiro ciclo de refrigeração de metano 70 e/ou seção de expansão 80. Os itens numerados 96 a 99 são recipientes de processo e equipamento associado a zona de remoção de materiais pesados 95. Os itens numerados 100 até 199 correspondem a linhas ou condutos de fluxo que contêm fluxos predominantemente de metano. Os itens numerados 200 até 299 correspondem a linhas ou condutos de fluxo que contêm fluxos predominantemente de etileno. Os itens numerados 300 até 399 correspondem a linhas ou condutos de fluxo que contêm fluxos predominantemente de propano. Os itens numerados 400 até 499 correspondem a outros recipientes de processo e equipamento empregados nas instalações de LNG representadas nas figuras 2 e 3.
[0044] Com referência primeiramente à figura 2, uma instalação de LNG do tipo cascata de acordo com uma modalidade da presente invenção é ilustrada. A instalação de LNG representada na figura 2 compreende genericamente um ciclo de refrigeração de propano 30, um ciclo de refrigeração de etileno 50, um ciclo de refrigeração de metano 7 0 com uma seção de expansão 80, e uma zona de remoção de materiais pesados 95. Embora "propano", "etileno" e "metano" sejam utilizados para se referir a respectivos primeiro, segundo e terceiro refrigerantes, deve ser entendido que a modalidade ilustrada na figura 2 e descrita aqui pode se aplicar a qualquer combinação de refrigerantes apropriados. Os componentes principais de ciclo de refrigeração de propano 30 incluem um compressor de propano 31, um esfriador de propano 32, um resfriador de propano de estágio elevado 33, um resfriador de propano de estágio intermediário 34, e um resfriador de propano de estágio baixo 35. Os componentes principais do ciclo de refrigeração de etileno 50 incluem um compressor de etileno 51, um esfriador de etileno 52, um resfriador de etileno de estágio elevado 53, um primeiro resfriador de etileno de estágio baixo opcional 54, um segundo resfriador/condensador de etileno de estágio baixo 55, e um economizador de etileno 56. Os componentes principais de ciclo de refrigeração de metano 70 incluem um compressor de metano 71, um esfriador de metano 72, um economizador de metano principal 73, um economizador de metano secundário 75, e um acumulador de refrigerante 402. Os componentes principais da seção de expansão 80 incluem um expansor de metano de estágio elevado 81, um tambor de vaporização de metano de estágio elevado 82, um expansor de metano de estágio intermediário 83, um tambor de vaporização de metano de estágio intermediário 84, um expansor de metano de estágio baixo 85 e um tambor de vaporização de metano de estágio baixo 86.
[0045] A instalação de LNG da figura 2 inclui zona de remoção de materiais pesados localizada à jusante do primeiro resfriador de etileno de estágio baixo opcional 54 para remover componentes de hidrocarboneto pesado a partir do gás natural processado e recuperar os líquidos de gás natural resultantes. A zona de remoção de materiais pesados 95 da figura 2 é mostrada como genericamente compreendendo uma primeira coluna de destilação 96 e uma segunda coluna de destilação 97.
[0046] A operação da instalação de LNG ilustrada na figura 2 será descrita agora em mais detalhe, iniciando com o ciclo de refrigeração de propano 30. Propano é comprimido no compressor de propano de multiestágios (por exemplo, três estágios) 31 acionado, por exemplo, por um acionador de turbina a gás (não ilustrado) . Os três estágios de compressão existem preferivelmente em uma unidade única, embora cada estágio de compressão possa ser uma unidade separada e as unidades mecanicamente acopladas para serem acionadas por um acionador único. Após compressão, o propano é passado através do conduto 300 para o esfriador de propano 32, onde é resfriado e liquefeito através de permuta de calor indireta com um fluxo externo (por exemplo, ar ou água) . Uma temperatura e pressão representativas do refrigerante de propano liquefeito que sai do esfriador 32 é aproximadamente 38°C e aproximadamente 1.310 kPa. O fluxo a partir do esfriador de propano 32 pode ser então passado através do conduto 302 para um meio de redução de pressão, ilustrado como válvula de expansão 36, onde a pressão do propano liquefeito é reduzida, desse modo evaporando ou vaporizando uma porção do mesmo. O fluxo de duas fases resultante então flui através do conduto 304 para dentro do resfriador de propano de estágio elevado 33. O resfriador de propano de estágio elevado 33 utiliza meio de permuta de calor indireta 37, 38 e 39 para resfriar respectivamente, os fluxos de gás que entram, incluindo um fluxo de refrigerante de metano ainda a ser discutido no conduto 112, um fluxo de alimentação de gás natural no conduto 110, e um fluxo de refrigerante de etileno ainda a ser discutido no conduto 202 através de permuta de calor indireta com o refrigerante de vaporização o fluxo de refrigerante de metano resfriado sai do resfriador de propano de estágio elevado 33 através do conduto 130 e pode subseqüentemente ser encaminhado para uma entrada do economizador de metano principal 73, que será discutido em maior detalhe em uma seção subseqüente.
[0047] O fluxo de gás natural resfriado a partir do resfriador de propano de estágio elevado 33 (também mencionado aqui como o "fluxo rico em metano") flui através do conduto 114 para um recipiente de separação 40, onde as fases gasosa e liquida são separadas. A fase liquida, que pode ser rica em propano e componentes mais pesados (Ca+) é removida através do conduto 303. A fase predominantemente de vapor sai do separador 40 através do conduto 116 e pode então entrar no resfriador de propano de estágio intermediário 34, onde o fluxo é resfriado em meio de permuta de calor indireta 41 através da permuta de calor indireta com um fluxo de refrigerante de propano ainda a ser discutido. O fluxo rico em metano de duas fases resultante no conduto 118 pode ser então encaminhado para o resfriador de propano de estágio baixo 35, onde o fluxo pode ser adicionalmente resfriado através do meio de permuta de calor indireta 42. O fluxo predominantemente de metano resultante pode então sair do resfriador de propano de estágio baixo 34 através do conduto 120. Subseqüentemente, o fluxo rico em metano resfriado no conduto 120 pode ser encaminhado para o resfriador de etileno de estágio elevado 53, que será discutido em mais detalhe brevemente.
[0048] O refrigerante de propano vaporizado pode ser retirado do resfriador de propano de estágio elevado 33 através do conduto 306 e pode ser então introduzido no orificio de sucção de estágio elevado do compressor de propano 31. O refrigerante de propano liquido residual no resfriador de propano de estágio elevado 33 pode ser passado através do conduto 308 através de um meio de redução de pressão, ilustrado aqui como válvula de expansão 43, após o que uma porção do refrigerante liquefeito é evaporada ou vaporizada. O fluxo de refrigerante de duas fases resfriado resultante pode então entrar no resfriador de propano de estágio intermediário 34 através do conduto 310, desse modo fornecendo refrigerante para o fluxo de gás natural e fluxo de refrigerante de etileno ainda a ser discutido que entra no resfriador de propano de estágio intermediário 34. O refrigerante de propano vaporizado sai do resfriador de propano de estágio intermediário 34 através do conduto 312 e pode então entrar no orificio de entrada de estágio intermediário do compressor de propano 31. O refrigerante de propano liquefeito restante sai do resfriador de propano de estágio intermediário 34 através do conduto 314 e é passado através de um meio de redução de pressão, ilustrado aqui como válvula de expansão 44, após o que a pressão do fluxo é reduzida para desse modo evaporar ou vaporizar uma porção do mesmo. O fluxo de refrigerante de liquido-vapor resultante então entra no resfriador de propano de estágio baixo 35 através do conduto 316 e resfria os fluxos de refrigerante de etileno rico em metano e ainda a ser discutido que entram no resfriador de propano de estágio baixo 35 através dos condutos 118 e 206, respectivamente. O fluxo de refrigerante de propano vaporizado sai então do resfriador de propano de estágio baixo 35 e é encaminhado para o orificio de entrada de estágio baixo de compressor de propano 31 através do conduto 318 onde é comprimido e reciclado como anteriormente descrito.
[0049] Como mostrado na figura 2, um fluxo de refrigerante de etileno no conduto 202 entra no resfriador de propano de estágio elevado, onde o fluxo de etileno é resfriado via meio de permuta de calor indireta 39. O fluxo resfriado resultante no conduto 204 sai então do resfriador de propano de estágio elevado 33, após o que o fluxo entra no resfriador de propano de estágio intermediário 34. Após entrar no resfriador de propano de estágio intermediário 34, o fluxo de refrigerante de etileno pode ser adicionalmente resfriado através do meio de permuta de calor indireta 45. O fluxo de etileno resfriado resultante pode sair então do resfriador de propano de estádio intermediário 34 antes de entrar no resfriador de propano de estágio baixo 35 através do conduto 206. No resfriador de propano de estágio baixo 35, o fluxo de refrigerante de etileno pode ser pelo menos parcialmente condensado, ou condensado totalmente, através do meio de permuta de calor indireta 46. O fluxo resultante sai do resfriador de propano de estágio baixo 35 através do conduto 208 e pode ser subseqüentemente encaminhado para um acumulador 47, como mostrado na figura 2. 0 fluxo de refrigerante de etileno liquefeito que sai do acumulador 47 através do conduto 212 pode ter uma temperatura e pressão representativas de aproximadamente -30°C e aproximadamente 2.032 kPa.
[0050] Voltando agora para o ciclo de refrigeração de etileno 50 na figura 2, o fluxo de refrigerante de etileno liquefeito no conduto 212 pode entrar no economizador de etileno 56, onde o fluxo pode ser adicionalmente resfriado por um meio de permuta de calor indireta 57. O fluxo de etileno de liquido sub-resfriado 214 pode ser então encaminhado através de um meio de redução de pressão, ilustrado aqui como válvula de expansão 58, após o que a pressão do fluxo é reduzida para desse modo evaporar ou vaporizar uma porção do mesmo. O fluxo de duas fases resfriado no conduto 215 pode entrar então no resfriador de etileno de estágio elevado 53, onde pelo menos uma porção do fluxo de refrigerante de etileno pode vaporizar para desse modo resfriar o fluxo rico em metano que entra em um meio de permuta de calor indireta 59 de resfriador de etileno de estágio elevado 53 através do conduto 120. O refrigerante liquefeito vaporizado e restante sai do resfriador de etileno de estágio elevado 53 através dos condutos respectivos 216 e 220. O refrigerante de etileno vaporizado no conduto 216 pode entrar novamente no economizador de etileno 56, onde o fluxo pode ser aquecido através de um meio de permuta de calor indireta 60 antes de entrar no orificio de entrada de estágio elevado do compressor de etileno 51 via conduto 218, como mostrado na figura 2.
[0051] O refrigerante liquefeito restante no conduto 220 pode entrar novamente no economizador de etileno 56, onde o fluxo pode ser adicionalmente sub-resfriado por um meio de permuta de calor indireta 61. O fluxo de refrigerante resfriado resultante sai do economizador de etileno 56 através do conduto 222 e pode ser subseqüentemente encaminhado para um meio de redução de pressão, ilustrado aqui como válvula de expansão 62, após o que a pressão do fluxo é reduzida para desse modo vaporizar ou evaporar uma porção do mesmo. O fluxo de duas fases resfriado resultante no conduto 224 entra no primeiro resfriador de etileno de estágio baixo opcional 54, onde o fluxo de refrigerante pode resfriar o fluxo de gás natural no conduto 122 que entra no primeiro resfriador de etileno de estágio baixo opcional 54 através de um meio de permuta de calor indireta 63. Como mostrado na figura 2, o fluxo rico em metano resfriado resultante que sai do resfriador de etileno de estágio intermediário 54 pode ser então encaminhado para a zona de remoção de materiais pesados 95 através do conduto 124. A zona de remoção de materiais pesados 95 será discutida em detalhe em uma seção subseqüente.
[0052] O refrigerante de etileno vaporizado sai do primeiro resfriador de etileno de estágio baixo opcional 54 através do conduto 22 6, após o que o fluxo pode combinar com um fluxo de vapor de etileno ainda a ser discutido no conduto 238. O fluxo combinado no conduto 240 pode entrar no economizador de etileno 56, onde o fluxo é aquecido em um meio de permuta de calor indireta 64 antes de ser alimentado para dentro do orificio de entrada de estágio baixo de compressor de etileno 51 via conduto 230. Como mostrado na figura 2, um fluxo de refrigerante de etileno comprimido no conduto 236 pode ser subseqüentemente encaminhado para o esfriador de etileno 52, onde o fluxo de etileno pode ser resfriado através da permuta de calor indireta com um fluxo externo (por exemplo, água ou ar). 0 fluxo de etileno pelo menos parcialmente condensado resultante pode ser então introduzido através do conduto 202 no resfriador de propano de estágio elevado 33 para resfriamento adicional como anteriormente descrito.
[0053] O refrigerante de etileno liquefeito restante sai do primeiro resfriador de etileno de estágio baixo opcional 54 através do conduto 228 antes de entrar no segundo condensador/resfriador de etileno de estágio baixo 55, onde o refrigerante pode resfriar o fluxo rico em metano que sai da zona de remoção de materiais pesados 95 através do conduto 126 através do meio de permuta de calor indireta 65 no segundo condensador/resfriador de etileno de estágio baixo 55. Como mostrado na figura 2, o refrigerante de etileno vaporizado pode sair então do segundo condensador/resfriador de etileno de estágio baixo 55 através do conduto 238 antes de combinar com o etileno vaporizado que sai do primeiro resfriador de etileno de estágio baixo 54 e entra no orificio de entrada de estágio baixo de compressor de etileno 51, como anteriormente discutido.
[0054] O fluxo de gás natural resfriado que sai do condensador/resfriador de etileno de estágio baixo pode ser também mencionado como o "fluxo que contém LNG pressurizado." De acordo com uma modalidade representada na figura 2, o fluxo que contém LNG pressurizado no conduto 132 pode ser subseqüentemente encaminhado para a entrada de fluido do acumulador de refrigerante 402, onde o fluxo pode ser separado em uma fração predominantemente liquida e uma fração predominantemente de vapor. Como mostrado na figura 2, a fração predominantemente de vapor pode ser encaminhada para um sistema de gás combustível (não mostrado), enquanto a fração predominantemente liquida retirada da seção inferior do acumulador de refrigerante 402 pode ser encaminhada para a entrada do economizador de metano principal 73 através do conduto 133.
[0055] No economizador de metano principal 73, o fluxo rico em metano pode ser resfriado em um meio de permuta de calor indireta 75 através da permuta de calor indireta com um ou mais fluxos de refrigerante de metano ainda a serem discutidos. O fluxo que contém LNG pressurizado resfriado sai do economizador de metano principal 73 e pode ser então encaminhado através do conduto 134 para dentro da seção de expansão 80 do ciclo de refrigeração de metano 70. Na seção de expansão 80, o fluxo predominantemente de metano resfriado passa através do expansor de metano de estágio elevado 81, após o que a pressão do fluxo é reduzida para desse modo vaporizar ou evaporar uma porção do mesmo. O fluxo rico em metano de duas fases resultante no conduto 136 pode então entrar no tambor de vaporização de metano de estágio elevado 82, após o que as porções de vapor e liquido podem ser separadas. A porção de vapor que sai do tambor de vaporização de metano de estágio elevado 82 (isto é, o gás de vaporização de estágio elevado) através do conduto 143 pode então entrar no economizador de metano principal 73, onde o fluxo é aquecido através do meio de permuta de calor indireta 76. 0 fluxo de vapor aquecido resultante sai do economizador de metano principal 73 através do conduto 138 e subseqüentemente combina com um fluxo de vapor ainda a ser discutido que sai da zona de remoção de materiais pesados 95 no conduto 140. O fluxo combinado no conduto 141 pode ser então encaminhado para o orificio de entrada de estágio elevado do compressor de metano 71, como mostrado na figura 2.
[0056] A fase liquida que sai do tambor de vaporização de metano de estágio elevado 82 através do conduto 142 pode entrar no economizador de metano secundário 74, onde o fluxo de metano pode ser resfriado através de meio de permuta de calor indireta 92. O fluxo resfriado resultante no conduto 144 pode ser então encaminhado para um segundo estágio de expansão ilustrado aqui como expansor de estágio intermediário 83. O expansor de estágio intermediário 83 reduz a pressão do fluxo de metano que passa através do mesmo para reduzir desse modo a temperatura do fluxo por vaporizar ou evaporar uma porção do mesmo. O fluxo rico em metano de duas fases resultante no conduto 146 pode então entrar no tambor de vaporização de metano de estágio intermediário 84, onde as porções de liquido e vapor do fluxo podem ser separadas e podem sair do tambor de vaporização de estágio intermediário através de condutos respectivos 148 e 150. A porção de vapor (isto é, o gás de vaporização de estágio intermediário) no conduto 150 pode entrar novamente no economizador de metano secundário 74, onde o fluxo pode ser aquecido através de um meio de permuta de calor indireta 87. O fluxo aquecido pode ser então encaminhado através do conduto 152 para o economizador de metano principal 73, onde o fluxo pode ser adicionalmente aquecido através de um meio de permuta de calor indireta 77 antes de entrar no orificio de entrada de estágio intermediário do compressor de metano 71 através do conduto 154.
[0057] O fluxo de liquido que sai do tambor de vaporização de metano de estágio intermediário 84 através do conduto 148 pode passar então através de um expansor de estágio baixo 85, após o que a pressão do fluxo rico em metano liquefeito, pode ser adicionalmente reduzido para desse modo vaporizar ou evaporar uma porção do mesmo. O fluxo de duas fases resfriado resultante no conduto 156 pode entrar então no tambor de vaporização de metano de estágio baixo 86, onde as fases de vapor e liquido podem ser separadas. O fluxo de liquido que sai do tambor de vaporização de metano de estágio baixo 86 pode compreender o produto de gás natural liquefeito (LNG). O produto de LNG, que está aproximadamente na pressão atmosférica, pode ser encaminhado através do conduto 158 a jusante para armazenagem subseqüente, transporte e/ou uso.
[0058] O fluxo de vapor que sai do tambor de vaporização de metano de estágio baixo (isto é, o gás de vaporização de metano de estágio baixo) no conduto 160 pode ser encaminhado para o economizador de metano secundário 74, onde o fluxo pode ser aquecido através de um meio de permuta de calor indireta 89. O fluxo resultante pode sair do economizador de metano secundário 74 através do conduto 162, após o que o fluxo pode ser encaminhado para o economizador de metano principal 73 para ser adicionalmente aquecido através do meio de permuta de calor indireta 78. O fluxo de vapor de metano aquecido pode sair então do economizador de metano principal 73 através do conduto 164 antes de ser encaminhado para o orificio de entrada de estágio baixo de compressor de metano 71.
[0059] Genericamente, o compressor de metano 71 pode compreender um ou mais estágios de compressão. Em uma modalidade, o compressor de metano 71 compreende três estágios de compressão em um módulo único. Em outra modalidade, os módulos de compressão podem ser separados, porém podem ser mecanicamente acoplados a um acionador comum. Genericamente, quando o compressor de metano 71 compreende dois ou mais estágios de compressão, um ou mais inter-esfriadores (não mostrados) podem ser fornecidos entre estágios de compressão subseqüentes. Como mostrado na figura 2, o fluxo de refrigerante de metano comprimido que sai do compressor de metano 71 pode ser descarregado no conduto 166, após o que o fluxo pode ser resfriado através da permuta de calor indireta com um fluido externo (por exemplo, ar ou água) no esfriador de metano 72. O fluxo de refrigerante de metano resfriado que sai do esfriador de metano 72 pode entrar então no conduto 112, após o que o fluxo de refrigerante de metano pode ser adicionalmente resfriado no ciclo de refrigeração de propano 30, como descrito em detalhe anteriormente.
[0060] Após ser resfriado no ciclo de refrigeração de propano 30, o fluxo de refrigerante de metano pode ser descarregado no conduto 130 e subseqüentemente encaminhado para o economizador de metano principal 73, onde o fluxo pode ser adicionalmente resfriado através de meio de permuta de calor indireta 79. O fluxo sub-resfriado resultante sai do economizador de metano principal 73 através do conduto 168 e pode então ser combinado com o fluxo esgotado de materiais pesados que sai da zona de remoção de materiais pesados 95 através do conduto 126, como anteriormente discutido.
[0061] Voltando agora para a zona de remoção de materiais pesados 95, pelo menos uma porção do fluxo predominantemente de metano retirada do primeiro resfriador de etileno de estágio baixo opcional 54 através do conduto 124 pode ser subseqüentemente introduzido na primeira coluna de destilação 96. Como mostrado na figura 2, pelo menos uma porção de um fluxo aéreo predominantemente de vapor retirado da primeira coluna de destilação 96 pode ser subseqüentemente encaminhado para o segundo condensador de resfriador de etileno de estágio baixo 55, onde o fluxo pode ser adicionalmente resfriado através de meio de permuta de calor indireta 65, como discutido em detalhe anteriormente. Um fluxo de materiais inferiores rico em materiais pesados, predominantemente liquido retirado da primeira coluna de destilação 96 através do conduto 170 pode ser então introduzido na segunda coluna de destilação 97. O fluxo de materiais inferiores predominantemente liquido que sai da segunda coluna de destilação 97 através do conduto 171, que genericamente compreende NGL, pode Sr encaminhado para fora da zona de remoção de materiais pesados 95 para armazenagem subseqüente, processamento e/ou uso futuro. O fluxo aéreo predominantemente de vapor retirado da segunda coluna de destilação 97 pode ser encaminhado através do conduto 150 para um ou mais locais na instalação de LNG. Em uma modalidade, o fluxo pode ser introduzido no orificio de sucção de estágio elevado de compressor de metano 71. Em outra modalidade, o fluxo pode ser encaminhado para armazenagem ou submetido a processamento adicional e/ou uso.
[0062] De acordo com uma modalidade ilustrada na figura 2, o acumulador de refrigerante 402 pode compreender ainda um sistema de controle configurado para permitir que o acumulador de refrigerante 402 opere em uma pressão aérea diferente do que a coluna de remoção de materiais pesados 96. Em geral, o sistema de controle pode compreender um transmissor de nivel 404, uma válvula de controle de nivel 406, um transmissor de pressão 408, e uma válvula de controle de pressão 410. Em geral, o transmissor de nivel e a válvula de controle 404, 406 e/ou transmissor de pressão e válvula de controle 408, 410 podem ser operáveis para controlar a taxa de fluxo de fluxos de produto predominantemente liquido e/ou predominantemente vapor retirados do acumulador de refrigerante 402. Como ilustrado na figura 2, em uma modalidade, o transmissor de nivel e válvula de controle 404, 406 podem ser utilizados para controlar a taxa de fluxo do fluxo de produto predominantemente de vapor, enquanto o transmissor de pressão e válvula de controle 408, 410 podem ser utilizados para controlar a taxa de fluxo do fluxo de produto predominantemente de liquido que sai do acumulador de refrigerante 402. Em outra modalidade (não mostrada), os transmissores de nivel e pressão 404, 408 podem ser invertidos.
[0063] Voltando agora para a figura 3, uma instalação de LNG do tipo cascata configurada de acordo com outra modalidade da presente invenção é ilustrada. A instalação de LNG configurada de acordo com a modalidade ilustrada na figura 3 é similar à instalação de LNG configurada de acordo com a modalidade ilustrada na figura 2, com numerais similares designando componentes similares. A operação da instalação de LNG representada na figura 3, como difere da instalação de LNG anteriormente descrita com relação à figura 2, será descrita agora em detalhe.
[0064] Como mostrado na figura 3, o fluxo que contém LNG pressurizado que sai do segundo condensador/resfriador de etileno de estágio baixo 55 no conduto 132 pode ser introduzido no economizador de metano, onde o fluxo pode ser resfriado em um meio de permuta de calor indireta 75 através da permuta de calor indireta com um ou mais fluxos de refrigerante de metano ainda a serem discutidos. O fluxo que contém LNG pressurizado, resfriado pode sair então do economizador de metano principal 73 através do conduto 134 e pode posteriormente passar através do expansor de estágio elevado 81, desse modo vaporizando ou evaporando uma porção do mesmo, e o fluxo de duas fases resultante pode ser introduzido no recipiente de vaporização de estágio elevado 82, como mostrado na figura 3.
[0065] Como ilustrado na figura 3, o fluxo de refrigerante comprimido descarregado do compressor de metano 71 no conduto 166 pode ser subseqüentemente resfriado através da permuta de calor indireta com um fluido externo (por exemplo, água ou ar) no esfriador de metano 72. O fluxo resfriado resultante pode ser subseqüentemente resfriado no meio de permuta de calor indireta do resfriador de propano de estágio elevado 33 antes de entrar novamente no economizador de metano 73, onde o fluxo pode ser adicionalmente resfriado através do meio de permuta de calor indireta 79. 0 fluxo que sai do economizador de metano 73 através do conduto 168 pode ser posteriormente encaminhado para o primeiro resfriador de etileno de estágio baixo opcional 54, onde o fluxo pode ser resfriado novamente através do meio de permuta de calor indireta 69. Como mostrado na figura 3, o fluxo resultante no conduto 180 pode ser encaminhado para a entrada de fluido do acumulador de refrigerante 402, onde o fluxo pode ser separado em uma fração predominantemente de vapor no conduto 182, que pode ser subseqüentemente encaminhado para um sistema de gás de combustível (não mostrado) e uma fração predominantemente de liquido no conduto 184, que pode ser subseqüentemente encaminhado para o tambor de vaporização de estágio elevado 82.
[0066] Em uma modalidade ilustrada na figura 3, a instalação de LNG ilustrada na figura 3 pode incluir um ou mais dispositivos de controle similares àqueles anteriormente discutidos com relação à figura 2. De acordo com uma modalidade representada na figura 3, a instalação de LNG pode compreender o transmissor de nivel 404, válvula de controle de nivel 406, transmissor de pressão 408, e válvula de controle de pressão 410 que operam em um modo análogo a componentes similares anteriormente descritos com relação à figura 2. Além disso, a instalação de LNG pode compreender um segundo transmissor de pressão 412 e uma segunda válvula de controle de pressão 414 operáveis para controlar a taxa de fluxo do fluxo de fluido que passa através do meio de permuta de calor indireta 75 do economizador de metano 73, como ilustrado na figura 3.
[0067] Em uma modalidade da presente invenção, os sistemas de produção de LNG ilustrados nas figuras 1-3 podem ser simulados em um computador utilizando software de simulação de processo convencional para gerar dados de simulação de processo em uma forma legivel por ser humano. Em uma modalidade, os dados de simulação de processo podem estar na forma de um impressor de computador. Em outra modalidade, os dados de simulação de processo podem ser exibidos em uma tela, um monitor, ou outro dispositivo de visualização. Os dados de simulação podem ser então utilizados para manipular o sistema de LNG. Em uma modalidade, os resultados de simulação podem ser utilizados para projetar uma nova instalação de LNG e/ou reformar ou expandir uma instalação existente. Em outra modalidade, os resultados de simulação podem ser utilizados para otimizar a instalação de LNG de acordo com um ou mais parâmetros operacionais. Os exemplos de software apropriado para produzir os resultados de simulação incluem HYSYS™ ou Aspen Plus® a partir da Aspen Technology, INc., e PRO/II® a partir da Simulation Sciences INc.
Faixas numéricas
[0068] A presente descrição utiliza faixas numéricas para quantificar certos parâmetros referentes à invenção. Deve ser entendido que quando faixas numéricas são fornecidas, tais faixas devem ser interpretadas como fornecendo suporte literal para limitações de reivindicação que somente mencionam o valor inferior da faixa bem como reivindica limitação que somente menciona o valor superior da faixa. Por exemplo, uma faixa numérica revelada de 10 a 100 provê suporte literal para uma reivindicação mencionado "maior do que 10" (sem limites superiores) e uma reivindicação mencionando "menor do que 100" (sem limites inferiores).
Definições
[0069] Como utilizado aqui, os termos "um", "uma", "o, a" e "referido" significam um ou mais.
[0070] Como utilizado aqui, o termo "e/ou" quando utilizado em uma lista de dois ou mais itens, significa que qualquer um dos itens listados pode ser empregado por si só, ou qualquer combinação de dois ou mais dos itens listados pode ser empregado. Por exemplo, se uma composição for descrita como contendo componentes A, B e/ou C, a composição pode conter A individualmente; B individualmente; C individualmente; A e B em combinação; A e C em combinação; B e C em combinação; ou A, B e C em combinação.
[0071] Como utilizado aqui, o termo "processo de refrigeração do tipo cascata" se refere a um processo de refrigeração que emprega uma pluralidade de ciclos de refrigeração, cada empregando um refrigerante componente puro diferente para resfriar sucessivamente gás natural.
[0072] Como utilizado aqui, o termo "ciclo de refrigeração de circuito fechado" se refere a um ciclo de refrigeração em que substancialmente nenhum refrigerante entra ou sai do ciclo durante operação normal.
[0073] Como utilizado aqui, os termos "compreendendo", "compreende" e "compreendem" são termos de transição ilimitados utilizados para fazer transição de um sujeito mencionado antes do termo para um ou elementos mencionados após o termo, onde o elemento ou elementos listados após o termo de transição não são necessariamente os únicos termos que compõem o sujeito.
[0074] Como utilizado aqui, os termos "contendo", "contém" e "contêm" têm o mesmo significado ilimitado como "compreendendo", "compreende" e "compreendem" fornecido acima.
[0075] Como utilizado aqui, os termos "economizador" ou "permutador de calor de economia" se referem a uma configuração que utiliza uma pluralidade de permutadores de calor que empregam meio de permuta de calor indireta para transferir eficientemente calor entre fluxos de processo.
[0076] Como utilizado aqui, o termo "comunicação de fluxo de fluido" entre dois componentes significa que pelo menos uma porção do fluido ou material a partir do primeiro componente entra, passa através, ou de outro modo entra em contato com o segundo componente.
[0077] Como utilizado aqui, os termos "tendo", "tem" e "têm" têm o mesmo significado ilimitado como "compreendendo", "compreende" e "compreendem", fornecidos acima.
[0078] Como utilizado aqui, os termos "hidrocarboneto pesado" e "materiais pesados" se referem a qualquer componente que seja menos volátil (isto é, tenha um ponto de ebulição mais elevado) do que metano.
[0079] Como utilizado aqui, os termos "incluindo", "inclui" e "incluem" têm o mesmo significado ilimitado que "compreendendo", "compreende" e "compreendem" fornecido acima.
[0080] Como utilizado aqui, o termo "não condensáveis"se refere a componentes tendo uma pressão de vapor mais elevada do que a pressão de vapor de metano em condições padrão de 60°F e 1 atmosfera.
[0081] Como utilizado aqui, o termo "porção maior" se refere a pelo menos 50 mol por cento de uma dada quantidade de material. Por exemplo, um segundo fluxo de processo compreendendo uma porção maior de um primeiro fluxo de processo compreende pelo menos 50 mol por cento do primeiro fluxo de processo total.
[0082] Como utilizado aqui, o termo "ponto de ebulição padrão de faixa média" se refere à temperatura na qual metade do peso de uma mistura de componentes fisicos foi vaporizado (isto é, fervido) em pressão padrão.
[0083] Como utilizado aqui, o termo "refrigerante misturado" se refere a um refrigerante contendo uma pluralidade de componentes diferentes, onde nenhum componente único compõe mais de 65 mol por cento do refrigerante.
[0084] Como utilizado aqui, o termo "gás natural" significa um fluxo que contém pelo menos 60 mol por cento de metano, com o restante sendo inertes, etano, hidrocarbonetos mais elevados, nitrogênio, dióxido de carbono e/ou uma quantidade menor de outros contaminantes como mercúrio, sulfeto de hidrogênio e mercaptano.
[0085] Como utilizado aqui, os termos "liquidos de gás natural" ou "NGL" se referem a misturas de hidrocarbonetos cujos componentes são, por exemplo, tipicamente mais pesados do que metano. Alguns exemplos de componentes de hidrocarboneto de fluxos de NGL incluem etano, propano, butano e isômeros de pentano, benzeno, tolueno e outros componentes aromáticos.
[0086] Como utilizado aqui, o termo "ciclo de refrigeração de circuito aberto" se refere a um ciclo de refrigeração em que pelo menos uma porção do refrigerante empregado durante operação normal origina do fluido sendo resfriado pelo ciclo de refrigerante.
[0087] Como utilizado aqui, os termos "predominantemente", "principalmente", "primariamente"e "na porção maior", quando utilizados para descrever a presença de um componente especifico de um fluxo de fluido, significam que o fluxo de fluido compreende pelo menos 50 mol por cento do componente mencionado. Por exemplo, um fluxo "predominantemente" de metano, um fluxo "primariamente"de metano, um fluxo "principalmente" compreendido de metano, ou um fluxo compreendido "na maior parte" de metano indicam cada, um fluxo que compreende pelo menos 50 mol por cento de metano.
[0088] Como utilizado aqui, o termo "refrigerante de componente puro" significa um refrigerante que não é um refrigerante misturado.
[0089] Como utilizado aqui, os termos "a montante" e "a jusante" se referem às posições relativas de vários componentes de uma instalação de liquefação de gás natural ao longo de um percurso de fluxo de fluido em uma instalação de LNG. Por exemplo, um componente A é localizado a jusante de outro componente B se o componente A for posicionado ao longo de um percurso de fluxo de fluido que já passou através do componente B. de modo semelhante, A é localizado a montante do componente B se o componente A for localizado em um percurso de fluxo de fluido que não passou ainda através do componente B.
[0090] Reivindicações não limitadas a modalidades reveladas
[0091] As formas preferidas da invenção descritas acima devem ser utilizadas como ilustração somente, e não devem ser utilizadas em um sentido limitador para interpretar o escopo da presente invenção. Modificações nas modalidades exemplares, expostas acima, poderiam ser facilmente feitas por aqueles versados na técnica sem se afastar do espirito da presente invenção.
[0092] Os inventores declaram pelo presente sua intenção de se basear somente na Doutrina de equivalentes para determinar e avaliar o escopo razoavelmente justo da presente invenção como se refere a qualquer aparelho não se afastando materialmente de, porém fora do escopo literal da invenção como exposto nas reivindicações a seguir.

Claims (27)

1. Processo para liquefazer um fluxo de gás natural (100), o processo compreendendo: (a) resfriar o fluxo de gás natural (100) através de permuta de calor indireta com um primeiro refrigerante em um primeiro ciclo de refrigeração de circuito fechado (13) para desse modo fornecer um fluxo de gás natural resfriado (101); (b) resfriar adicionalmente pelo menos uma porção do fluxo de gás natural resfriado (101) através de permuta de calor indireta com um refrigerante predominantemente metano em um ciclo de refrigeração de circuito aberto (15) para desse modo fornecer um fluxo de gás natural resfriado adicional (105), em que o ciclo de refrigeração de circuito aberto compreende um compressor de refrigerante (22); e (c) separar um material não condensável a partir de pelo menos uma porção (109) do fluxo de gás natural resfriado adicional em um primeiro recipiente de separação (25) para desse modo fornecer uma fração de materiais inferiores predominantemente liquida esgotada de não condensáveis (113) e uma fração aérea predominantemente de vapor rica em não condensáveis (111), em que pelo menos uma porção do fluxo de gás natural resfriado adicional introduzido no primeiro recipiente de separação passou através do compressor de refrigerante (22); caracterizado pelo fato de que compreende ainda: (d) encaminhar a fração aérea predominantemente de vapor rica em não condensáveis (111) para um sistema de gás combustível para uso como gás combustível; e (e) recuperar a fração de materiais inferiores liquida (113) de volta para o refrigerante predominantemente metano do ciclo de refrigeração de circuito aberto.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que compreende ainda antes da etapa (b) separar pelo menos uma porção (102) do fluxo de gás natural resfriado (101) em um fluxo esgotado de materiais pesados (103) e um fluxo rico em materiais pesados em uma coluna de remoção de materiais pesados (11), em que pelo menos uma porção do fluxo de gás natural resfriado introduzido no ciclo de refrigeração de circuito aberto compreende pelo menos uma porção do fluxo esgotado em materiais pesados (103) .
3. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de que a pressão aérea do primeiro recipiente de separação (25) é pelo menos 170 kPa maior do que a pressão aérea da coluna de remoção de materiais pesados (11).
4. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de que compreende ainda antes da etapa (b), resfriar pelo menos uma porção do fluxo esgotado em materiais pesados (103) em um segundo ciclo de refrigeração (14) através de permuta de calor indireta com um segundo refrigerante para desse modo fornecer um fluxo esgotado de materiais pesados resfriado, em que pelo menos uma porção de fluxo de gás natural resfriado (101) introduzido no ciclo de refrigeração de circuito aberto compreende pelo menos uma porção do fluxo esgotado de materiais pesados resfriado.
5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizadopelo fato de que o fluxo de gás natural resfriado adicional introduzido no primeiro recipiente de separação (25) tem uma temperatura na faixa de -80°C a -105°C e uma pressão na faixa de 3.790 kPa a 4.485 kPa.
6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizadopelo fato de que o primeiro refrigerante é um refrigerante de componente puro.
7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizadopelo fato de que o primeiro refrigerante compreende predominantemente propano, propileno, etano ou etileno.
8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizadopelo fato de que o primeiro recipiente de separação (25) é horizontalmente alongado.
9. Processo para liquefazer um fluxo de gás natural, o processo compreendendo: (a) resfriar o fluxo de gás natural (100) em um primeiro ciclo de refrigeração através de permuta de calor indireta com um primeiro refrigerante para desse modo fornecer um fluxo de gás natural resfriado; caracterizado pelo fato de que compreende ainda: (b) separar pelo menos uma porção do fluxo de gás natural resfriado (101) em um fluxo aéreo predominantemente metano (101) e um fluxo de materiais inferiores rico em materiais pesados em uma coluna de remoção de materiais pesados (11); (c) vaporizar pelo menos uma porção do fluxo aéreo predominantemente metano para desse modo fornecer um fluxo predominantemente vapor e um fluxo predominantemente liquido; (d) comprimir pelo menos uma porção do fluxo predominantemente vapor para desse modo fornecer um fluxo de vapor comprimido (109); (e) resfriar pelo menos uma porção do fluxo de vapor comprimido através de permuta de calor indireta com um segundo refrigerante em um segundo ciclo de refrigeração para desse modo fornecer um fluxo comprimido resfriado (105); (f) separar pelo menos uma porção do fluxo comprimido resfriado em um recipiente de separação (12) para desse modo fornecer um fluxo aéreo predominantemente vapor (106) e um fluxo de materiais inferiores predominantemente liquido; e (g) introduzir uma primeira porção do fluxo de materiais inferiores predominantemente liquido na coluna de remoção de materiais pesados como um fluxo de refluxo.
10. Processo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de que compreende ainda combinar uma segunda porção do fluxo de materiais inferiores predominantemente liquido com o fluxo aéreo predominantemente de metano antes de vaporização da etapa (c) .
11. Processo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato de que a combinação é realizada subsequente ao resfriamento da etapa (e).
12. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizadopelo fato de que compreende ainda antes da etapa (c) , resfriar pelo menos uma porção do fluxo aéreo predominantemente de metano (103) em um ciclo de refrigeração de circuito aberto através de permuta de calor indireta com um refrigerante predominantemente metano.
13. Processo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato de que o refrigerante predominantemente metano compreende pelo menos uma porção do fluxo predominantemente vapor da etapa (c).
14. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 13, caracterizadopelo fato de que o primeiro refrigerante é compreendido predominantemente de propano, propileno, etano ou etileno.
15. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 14, caracterizadopelo fato de que os primeiro e segundo ciclos de refrigeração (30, 50) são ciclos de refrigeração de circuito fechado.
16. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 15, caracterizadopelo fato de que a pressão aérea da coluna de remoção de materiais pesados (11) é pelo menos 170 kPa mais baixa do que a pressão aérea do recipiente de separação.
17. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 16, caracterizadopelo fato de que compreende ainda antes da etapa (b) resfriar pelo menos uma porção do fluxo de gás natural resfriado (101) através de permuta de calor indireta com o segundo refrigerante para desse modo fornecer um fluxo de gás natural resfriado adicional (104), em que o fluxo de gás natural resfriado separado na coluna de remoção de materiais pesados (11) compreende pelo menos uma porção do fluxo de gás natural resfriado adicional (104).
18. Processo, de acordo com a reivindicação 17, caracterizadopelo fato de que compreende ainda, subsequente à etapa (b) resfriar pelo menos uma porção do fluxo aéreo predominantemente de metano (103) através de permuta de calor indireta com o segundo refrigerante para desse modo fornecer um fluxo predominantemente de metano resfriado, em que o fluxo aéreo predominantemente de metano submetido a vaporização da etapa (c) compreende pelo menos uma porção do fluxo predominantemente de metano resfriado.
19. Processo, de acordo com a reivindicação 18, caracterizadopelo fato de que o fluxo de vapor comprimido não é combinado com o fluxo predominantemente de metano resfriado antes do resfriamento da etapa (e).
20. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 19, caracterizadopelo fato de que o fluxo de materiais inferiores predominantemente liquido tem uma pressão maior do que 1.690 kPa.
21. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 20, caracterizadopelo fato de que o primeiro refrigerante é compreendido de propano, propileno, etano ou etileno.
22. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 21, caracterizadopelo fato de que o segundo refrigerante é compreendido de metano, nitrogênio ou dióxido de carbono.
23. Instalação para liquefazer um fluxo de gás natural (100), a instalação compreendendo: um primeiro ciclo de refrigeração de circuito fechado (30) compreendendo uma primeira entrada de gás natural quente e uma primeira saida de gás natural frio, em que o primeiro ciclo de refrigeração de circuito fechado (30) é operável para resfriar pelo menos uma porção do fluxo de gás natural (110) através de permuta de calor indireta com um primeiro refrigerante para desse modo fornecer um fluxo de gás natural resfriado (120) retirado através da primeira saida de gás natural frio; caracterizadopelo fato de que compreende ainda: uma coluna de remoção de materiais pesados (96) definindo uma primeira entrada de fluido, uma primeira saida de vapor, uma primeira saida de liquido, e uma primeira entrada de refluxo (120), em que a primeira entrada de fluido da coluna de remoção de materiais pesados está em comunicação de fluxo de fluido com a primeira saida de gás natural frio do primeiro ciclo de refrigeração, em que a coluna de remoção de materiais pesados é operável para separar pelo menos uma porção do fluxo de gás natural resfriado em um fluxo predominantemente liquido (170) retirado através da primeira saida de liquido e um fluxo predominantemente vapor (126) retirado através da primeira saida de vapor; um segundo ciclo de refrigeração de circuito fechado (50) compreendendo uma segunda entrada de gás natural quente (212) e uma segunda saida de gás natural frio, em que a segunda entrada de gás natural quente está em comunicação de fluxo de fluido com a primeira saida de vapor (222), em que o segundo ciclo de refrigeração de circuito fechado é operável para resfriar pelo menos uma porção do fluxo predominantemente vapor retirado da primeira saida de vapor da coluna de remoção de materiais pesados (96) através de permuta de calor indireta com um segundo refrigerante para desse modo fornecer um fluxo de gás natural resfriado adicional (132); um expansor (62) definindo uma entrada de pressão elevada e uma saida de pressão baixa, em que a entrada de pressão elevada está em comunicação de fluxo de fluido com a segunda saida de gás natural frio (222) do segundo ciclo de refrigeração de circuito fechado, em que o expansor (62) é operável para reduzir a pressão de pelo menos uma porção do fluxo de gás natural resfriado adicional retirado do segundo ciclo de refrigeração de circuito fechado para desse modo fornecer um fluxo de fluido de duas fases retirado através da saida de pressão baixa; um compressor de refrigerante (51) definindo um orifício de sucção e um orificio de descarga, em que o orificio de sucção está em comunicação de fluxo de fluido com a saida de pressão baixa do expansor (62), em que o compressor de refrigerante é operável para comprimir pelo menos uma porção do fluxo de duas fases retirado a partir da saida de pressão baixa do expansor (62) para desse modo fornecer um fluxo refrigerante comprimido retirado através do orificio de descarga; e um acumulador de refrigerante (402) definindo uma segunda entrada de fluido, uma segunda saida de vapor, e uma segunda saida de liquido, em que a segunda entrada de fluido do acumulador de refrigerante está em comunicação de fluxo de fluido com o orificio de descarga do compressor de refrigerante, em que o acumulador de refrigerante é operável para separar pelo menos uma porção do fluxo de refrigerante comprimido que sai do compressor de refrigerante para um segundo fluxo predominantemente de vapor retirado da segunda saida de vapor e um segundo fluxo predominantemente liquido (133) a partir da segunda saida de liquido, em que a segunda saida de liquido (133) do acumulador de refrigerante está em comunicação de fluxo de fluido com a primeira entrada de refluxo da coluna de remoção de materiais pesados.
24. Instalação, de acordo com a reivindicação 23, caracterizadapelo fato de que o primeiro ciclo de refrigeração (30) é um ciclo de refrigeração de propano, propileno, etano, etileno ou dióxido de carbono, em que o segundo ciclo de refrigeração é um ciclo de refrigeração de etileno, etano, metano ou nitrogênio.
25. Instalação, de acordo com a reivindicação 23 ou 24, caracterizadapelo fato de que o acumulador de refrigerante (402) compreende um recipiente de vaporização de estágio único verticalmente alongado.
26. Instalação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 a 25, caracterizadapelo fato de que a segunda saida de liquido do acumulador de refrigerante está em comunicação de fluxo de fluido com a entrada de pressão elevada do expansor.
27. Instalação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 a 26, caracterizadapelo fato de que compreendendo ainda um permutador de calor de economia (73) que compreende uma primeira passagem de resfriamento disposta de forma fluida entre o segundo ciclo de refrigeração e expansor e uma primeira passagem de aquecimento disposta de forma fluida entre o expansor e compressor de refrigerante, em que a primeira passagem de resfriamento é operável para resfriar pelo menos uma porção do fluxo de gás natural resfriado adicional retirado do segundo ciclo de refrigeração, em que a primeira passagem de aquecimento é operável para utilizar pelo menos uma porção do fluxo de fluido de duas fases retirado da saida de pressão baixa do expansor para resfriar fluxo de gás natural resfriado adicional que passa através da primeira passagem de resfriamento.
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6136311A (en) 1996-05-06 2000-10-24 Cornell Research Foundation, Inc. Treatment and diagnosis of cancer
ES2363891T3 (es) 2006-03-20 2011-08-18 The Regents Of The University Of California Anticuerpos contra el antígeno de células troncales de la próstata (psca) modificados genéticamente para el direccionamiento al cáncer.
CA2698343C (en) 2007-09-04 2018-06-12 The Regents Of The University Of California High affinity anti-prostate stem cell antigen (psca) antibodies for cancer targeting and detection
WO2009046294A2 (en) * 2007-10-03 2009-04-09 Cornell University Treatment of proliferative disorders using antibodies to psma
US20100069616A1 (en) * 2008-08-06 2010-03-18 The Regents Of The University Of California Engineered antibody-nanoparticle conjugates
US10517969B2 (en) * 2009-02-17 2019-12-31 Cornell University Methods and kits for diagnosis of cancer and prediction of therapeutic value
CA2782333C (en) 2009-12-02 2019-06-04 Imaginab, Inc. J591 minibodies and cys-diabodies for targeting human prostate specific membrane antigen (psma) and methods for their use
EP2597406A1 (en) * 2011-11-25 2013-05-29 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method and apparatus for removing nitrogen from a cryogenic hydrocarbon composition
WO2014088732A1 (en) * 2012-12-04 2014-06-12 Conocophillips Company Use of alternate refrigerants in optimized cascade process
CA2945316C (en) * 2014-04-16 2022-03-08 Conocophillips Company System and process for liquefying natural gas
FR3039080B1 (fr) * 2015-07-23 2019-05-17 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Methode de purification d'un gaz riche en hydrocarbures
US11254744B2 (en) 2015-08-07 2022-02-22 Imaginab, Inc. Antigen binding constructs to target molecules
EP3309488A1 (en) * 2016-10-13 2018-04-18 Shell International Research Maatschappij B.V. System for treating and cooling a hydrocarbon stream
WO2018147960A1 (en) 2017-02-08 2018-08-16 Imaginab, Inc. Extension sequences for diabodies
CA3060940A1 (en) * 2017-04-19 2018-10-25 Conocophillips Company Lng process for variable pipeline gas composition
SG11202100466XA (en) * 2018-08-14 2021-02-25 Exxonmobil Upstream Resarch Company Emch N1 4A 607 Boil-off gas recycle subsystem in natural gas liquefaction plants
US11578545B2 (en) * 2018-11-20 2023-02-14 Exxonmobil Upstream Research Company Poly refrigerated integrated cycle operation using solid-tolerant heat exchangers
CN111715300B (zh) * 2020-06-22 2021-08-24 江南大学 一种铁酸锌/Bi-MOF/单宁酸复合可见光催化剂

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2186029A (en) * 1937-02-27 1940-01-09 Houdry Process Corp Recovery of gasoline
US4012212A (en) * 1975-07-07 1977-03-15 The Lummus Company Process and apparatus for liquefying natural gas
US4548629A (en) * 1983-10-11 1985-10-22 Exxon Production Research Co. Process for the liquefaction of natural gas
US4727723A (en) * 1987-06-24 1988-03-01 The M. W. Kellogg Company Method for sub-cooling a normally gaseous hydrocarbon mixture
MY113525A (en) * 1995-10-05 2002-03-30 Bhp Petroleum Pty Ltd Liquefaction process
US5611216A (en) * 1995-12-20 1997-03-18 Low; William R. Method of load distribution in a cascaded refrigeration process
US5651270A (en) * 1996-07-17 1997-07-29 Phillips Petroleum Company Core-in-shell heat exchangers for multistage compressors
DE19716415C1 (de) * 1997-04-18 1998-10-22 Linde Ag Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes
US6070429A (en) * 1999-03-30 2000-06-06 Phillips Petroleum Company Nitrogen rejection system for liquified natural gas
MY128820A (en) * 2000-04-25 2007-02-28 Shell Int Research Controlling the production of a liquefied natural gas product stream
US6425264B1 (en) * 2001-08-16 2002-07-30 Praxair Technology, Inc. Cryogenic refrigeration system
US7234322B2 (en) * 2004-02-24 2007-06-26 Conocophillips Company LNG system with warm nitrogen rejection
US7082787B2 (en) * 2004-03-09 2006-08-01 Bp Corporation North America Inc. Refrigeration system
US7866184B2 (en) 2004-06-16 2011-01-11 Conocophillips Company Semi-closed loop LNG process
US7600395B2 (en) * 2004-06-24 2009-10-13 Conocophillips Company LNG system employing refluxed heavies removal column with overhead condensing
US7404301B2 (en) * 2005-07-12 2008-07-29 Huang Shawn S LNG facility providing enhanced liquid recovery and product flexibility
ITMI20051647A1 (it) * 2005-09-07 2007-03-08 Enitecnologie Spa Procedimento per la rimnozione in continuo di idrogeno solforato da correnti gassose

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Publication number Publication date
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IL211006A0 (en) 2011-04-28

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