EP0818661B1 - Procédé et installation perfectionnés de refroidissement, en particulier pour la liquéfaction de gaz naturel - Google Patents

Procédé et installation perfectionnés de refroidissement, en particulier pour la liquéfaction de gaz naturel Download PDF

Info

Publication number
EP0818661B1
EP0818661B1 EP97401367A EP97401367A EP0818661B1 EP 0818661 B1 EP0818661 B1 EP 0818661B1 EP 97401367 A EP97401367 A EP 97401367A EP 97401367 A EP97401367 A EP 97401367A EP 0818661 B1 EP0818661 B1 EP 0818661B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchange
fraction
cooled
exchange means
refrigerating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP97401367A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0818661A1 (fr
Inventor
Maurice Grenier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Engie SA
Original Assignee
Gaz de France SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gaz de France SA filed Critical Gaz de France SA
Publication of EP0818661A1 publication Critical patent/EP0818661A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0818661B1 publication Critical patent/EP0818661B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0032—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/0042—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by liquid expansion with extraction of work
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0047—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0052—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream
    • F25J1/0055—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream originating from an incorporated cascade
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/006—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
    • F25J1/008—Hydrocarbons
    • F25J1/0092—Mixtures of hydrocarbons comprising possibly also minor amounts of nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0211—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0212—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a single flow MCR cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0211—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0214—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a dual level refrigeration cascade with at least one MCR cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0211—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0214—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a dual level refrigeration cascade with at least one MCR cycle
    • F25J1/0215—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a dual level refrigeration cascade with at least one MCR cycle with one SCR cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0262—Details of the cold heat exchange system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0262—Details of the cold heat exchange system
    • F25J1/0264—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams
    • F25J1/0265—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams comprising cores associated exclusively with the cooling of a refrigerant stream, e.g. for auto-refrigeration or economizer
    • F25J1/0268—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams comprising cores associated exclusively with the cooling of a refrigerant stream, e.g. for auto-refrigeration or economizer using a dedicated refrigeration means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0291—Refrigerant compression by combined gas compression and liquid pumping
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0292—Refrigerant compression by cold or cryogenic suction of the refrigerant gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/60—Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
    • F25J2220/64—Separating heavy hydrocarbons, e.g. NGL, LPG, C4+ hydrocarbons or heavy condensates in general
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S62/00—Refrigeration
    • Y10S62/912—External refrigeration system
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S62/00—Refrigeration
    • Y10S62/912—External refrigeration system
    • Y10S62/913—Liquified gas

Definitions

  • the present invention relates to a method and an installation for cooling a fluid and applies in particular to the liquefaction of natural gas.
  • WO-A-94 24500 describes a process in which compresses in at least two stages, in an installation of the integral incorporated waterfall type, a refrigerant mixture composed of constituents of different volatilities, and, after at least each of the intermediate stages of compression (i.e.
  • the refrigerant mixture is partially condensed, at least some of the condensed fractions as well as the high pressure gas fraction being cooled, expanded (or expanded) and linked to heat exchange with the fluid to be cooled, then compressed again, the gas from the penultimate compression stage being by elsewhere distilled in a distillation apparatus which cools the head with a liquid having a temperature below a so-called “reference” temperature, or “ambient”, to form on the one hand the liquid condensate of this penultimate compression stage and, on the other hand, a vapor phase which is sent to the last stage of compression.
  • this same publication provides for partially cool and condense the overhead vapor the distillation apparatus, by heat exchange (in a heat exchange unit with two plate heat exchangers arranged in series) with at least said fractions relaxed, to obtain a vapor phase and a phase liquid, and cool the camera head distillation with the liquid phase thus obtained, the phase vapor constituting said phase which is sent to the last compression stage.
  • the refrigerant mixture which we already have spoken, should be considered to consist of a certain number of fluids including, among others, nitrogen and hydrocarbons such as methane, ethylene, ethane, propane, butane, pentane, etc ...
  • ambient temperature the thermodynamic reference temperature corresponding to coolant temperature (water or air in particular) available on the process use site and used in the cycle, increased by the temperature difference that we fix, by construction, at the exit of the devices refrigerants of the installation (compressor, exchanger, ). In practice, this difference will be around 1 ° C to 20 ° C, and preferably around 3 ° C to 15 ° C.
  • the mechanical energy necessary for the operation of second means of cooling should, according to calculations, be less than 10% of the total mechanical energy necessary for the entire installation, allowing for example to drive these second means by a motor electric from the launch engine of the turbine to gas from the refrigerant compression unit, then used as a generator.
  • natural gas production liquefied could be increased by more than 10% compared to the two-stage compression solution of WO-A-94 24500.
  • the invention also relates to an installation for cooling according to claim 18, in particular for gas liquefaction natural, which can be used for the implementation of process presented above.
  • Natural gas liquefaction facility represented in the figures, and in particular in FIG. 1, includes in particular a cycle compression unit 1 to two compression stages 1A, 1C, each stage discharging by via a line 2A, 2C in a condenser or refrigerant, respectively 3A, 3C, cooled with water or air, the available fluid used having typically a temperature of the order of + 25 ° C to + 35 ° C; separation means identified as a whole 4, interposed between the two compression stages 1A and 1C of so as to supply the high pressure stage 1C with a steam fraction from these separation means; a first heat exchange unit 5 comprising two heat exchangers in series, namely an exchanger "hot” 6 and a "cold” exchanger 7; a separator pot intermediate 8; and a storage of liquefied natural gas (LNG) 10.
  • a cycle compression unit 1 to two compression stages 1A, 1C, each stage discharging by via a line 2A, 2C in a condenser or refrigerant, respectively
  • the separation means 4 can be consisting either of a distillation apparatus 12, the upper head 12a is cooled by a liquid from a separator 13 ( Figures 1 to 5 and 7), or by two separator pots 14, 15, the vapor fraction of the distillation apparatus 12 or the first separator 14 circulating in the associated separator (respectively 13, 15) before being admitted to the input of the compression stage high pressure 1C.
  • the output of the condenser 3A communicates with the lower part of tank 12b of the column distillation 12 and the bottom of the separator 13 is connected by gravity or by pump, via a siphon 16 and an adjustment valve 17, at the head 12a of the column 12.
  • the gas liquefaction installation natural further includes, on the different modes of realization of Figures 1 to 7, a second exchange unit thermal 18 constituting a second refrigerant group, independent of the first, 5.
  • auxiliary circuit 19 it can go to the hottest part of the exchanger 18 which is then used to cool from + 40 ° C to + 20 ° C approximately the heat transfer fluid which circulates there, this fluid (if it does not not natural gas) that can be used to refrigerate a other part of the installation, for example natural gas crude intended to be dried before processing in installation.
  • the fluid circulating in each of the cooling circuits above is cooled by indirect heat exchange with a coolant, such as a "pure" fluid, or mixture binary or ternary, circulating in a closed circuit in the regenerating cycle 21 or 21 '.
  • a coolant such as a "pure" fluid, or mixture binary or ternary
  • the circuit regeneration 21 comes as a refrigeration cycle with two compression stages, including a lower stage 1D pressure (of the order of 2.5 to 3.5 bars) and a stage of 1E high pressure compression (operating at approximately 6 to 8 bars), possibly a refrigerant 22, and a condenser 23 condensing the mixture in circulation.
  • This mixture can in particular comprise about 60% butane and about 40% propane.
  • a "pure” fluid can however be used, as an alternative.
  • the mixture leaving the high pressure stage 1E is fully condensed in condenser 23, such so it's a liquid mixture that's allowed to the hot upper end (around 40 ° C) of the exchanger 18.
  • the refrigerant mixture in gaseous state, can be cooled in the refrigerant 22, before being admitted at the inlet of the high pressure stage 1E, mixed with the part of the binary mixture that we recovered in 25, relaxed to a intermediate cycle pressure at 32, reintroduced into exchanger 18 for axial circulation about half the length of the exchanger, from so as to be vaporized in the axial passages 33, the vaporized mixture emerging axially through the dome higher "hot" 28b before being mixed in 35 with the part of the mixture in the gaseous state from stage 1D.
  • Exchangers 6, 7 and 18 are preferably plate exchangers, these plates preferably being equipped with fins (or waves). These exchangers which are for example metallic plates and aluminum fins.
  • two exchangers 6, 7 can be brazed or welded coaxially butt end, in series, for a counter-current circulation of fluids put in heat exchange relation, and can have the same length.
  • the refrigerant mixture consisting of hydrocarbons in C1 to C6 and nitrogen, leaves in the gaseous state from vertex 6a (so-called "hot” end) of the exchanger 6 (via the passages 42) and arrives via the recycling line 46, at the suction of the first compression stage 1A.
  • This gas mixture is then compressed to a first intermediate pressure Pi, typically of the order from 12 to 20 bars, then cooled to + 30 ° C to + ° 40 ° C approximately in 3A, with partial condensation, and separated in a vapor fraction and a liquid fraction in the device distillation 12.
  • a first intermediate pressure Pi typically of the order from 12 to 20 bars
  • the tank liquid in column 12 (recovered in 12b) constitutes a first suitable coolant to provide essential refrigeration of the exchanger hot 6, after cooling in the exchanger 18.
  • this tank liquid is allowed (to around 30 ° C to 40 ° C) towards the "hot" end 28b of the exchanger 18 in which it circulates, as far as its "cold” end 28a, to come out at around 47 of 8 ° C, this cooled liquid fraction then being introduced at approximately the same temperature at the location an intermediate lateral entry 48, substantially mid-length of the hot exchanger 6, to come out of again laterally towards its "cold" end 6b, at around -20 ° C to -40 ° C, be relaxed (or undergo a expansion) at low cycle pressure (2.5 to 3.5 bar) in an expansion valve 50 and be reintroduced under two-phase form, always at the cold end 6b of the same exchanger, via the inlet side box 52 and a suitable dispensing device, to be vaporized in the low pressure passages 42 of the exchanger.
  • the temperature reached may even (possibly) be lower than the temperature of the "coolant" available on site.
  • the liquid phase recovered at the base of the separator 13 returns, via the siphon 16 and of the adjustment valve 17, at the head of the column 12 for the cool, while the vapor phase of the separator is compressed at the high pressure of the cycle (of the order of 40 to 45 bar) at 1C and then reduced to + 30 ° C to + 40 ° C in the 3C refrigerant.
  • the temperature of the head of column 12 will therefore be lower than said temperature "ambient", or even at the temperature of the "fluid cooling "available on the site, even if we would have could imagine that this temperature is higher, in particular by removing the 3A refrigerant and operating as in EP-A-117 793, that is to say with a direct passage from compression stage 1A at the entrance to the distiller 12.
  • the vapor fraction from separator 8 is, meanwhile, cooled, condensed and sub-cooled (up to around -160 ° C) from the hot end to the cold end of the exchanger 7 and the liquid thus obtained is expanded at the low pressure of the cycle in an expansion valve 71 and reintroduced into the exchanger 7, parallel to the axis 5a, at through the lower "cold" dome 7b, to be vaporized in the cold part of the low pressure passages 41, then combined with two-phase fluids (mainly liquids) relaxed admitted by intermediate entry 70, for a return to line 46.
  • two-phase fluids mainly liquids
  • Processed natural gas for example arriving at a temperature of the order of 20 ° C. after drying, via a pipe 73 is, in part, admitted directly into the apparatus 75 for removing hydrocarbons in C2 + and, for its remaining part, admitted laterally in 77, substantially mid-length of exchanger 6, to be cooled to towards the cold end 6b in passages 79, before come out laterally towards this end, at 81, this portion cooled (approximately -20 ° C to -40 ° C) then being admitted in unit 75.
  • the remaining mixture leaving at 83 is then admitted in 85, near the "hot” dome 7a of the exchanger "cold” 7, to circulate near its end cold 7b, in passages 87 while being liquefied and sub-cooled to come out in 89, around -160 ° C, before being stored, in liquid form (LNG), at 10, after being relaxed.
  • LNG liquid form
  • the expanders provided on the circulation paths of liquids may particular be used to drive pumps (not shown), the one providing the most power being that arranged in parallel with valve 69, the valves do not preferably for fine adjustment or trigger (expansion) of the liquid in question, in the event of failure of the (turbo-) corresponding expander.
  • circuit 21 ' there will preferably be a ternary mixture, for example composed of ethane, butane and propane.
  • the mixture under its vapor form is (totally) condensed in the 23 'condenser to be admitted 24' towards the end hot 28b of the exchanger 18 in which it circulates longitudinally (parallel to axis 18a) up to the cold end 28a, near which it emerges laterally in 26 'around 8 ° C to 10 ° C to be slackened by valve 27 up to around 2.5 to 3.5 bar.
  • the refrigerant mixture thus cooled and relaxed is then reinjected through the cold dome 28a, parallel to axis 18a, against the current of the others circulation passages, in vaporization passages 33 'to exit coaxially through the "hot" dome 28b and always be introduced in vapor form around 30 ° C to 40 ° C at the inlet of compressor 1E '.
  • the 21 'circuit which we also find in Figure 6, is simpler than circuit 21 but has an energy handicap of around 15 to 20% per compared to this circuit, i.e. approximately 1.5 to 2% over the cycle complete installation.
  • the gas (via 99a) and liquid (via 99b) are then injected separately into the passages return of the cycle, spraying at low pressure.
  • the vapor fraction is injected laterally at the cut 40, while that the liquid fraction is injected slightly more downstream, near the cold end 6b of the exchanger 6, via the lateral injection path 101 leading to 42.
  • Comparable treatment of the liquid fraction from cycle separator 8 and expanded in the valve expansion 69 after having circulated in passages 65, to be sub-cooled, is performed in the third cycle separator 103.
  • the gaseous and liquid from this separator are injected separately by separate injections, 105 and 107 respectively, substantially at the same intermediate level of the passages vaporization cold 41 of the exchanger 7, that is to say therefore further upstream of the return passages of the mixture refrigerant vaporized at low pressure as arrivals injection of steam and liquid fractions arriving from 99a and 99b.
  • this gas After having passed in the passages 79 ' up to the cold end 6b of the exchanger 6, this gas natural thus sub-cooled leaves 81 'from exchanger 6 to pass into the exchanger 7, via an injection 109, before exiting through an intermediate outlet 111, after have been sub-cooled in passages 113, to a temperature of about -40 ° C to -60 ° C, the gas thus sub-cooled passing through the separation installation 75, its fraction which leaves in 83 then being reinjected laterally at 115 in the intermediate part of the exchanger 7 to circulate in cold passages 117 to around -160 ° C and thus be liquefied, before exit at 89 ', substantially at the exit 89 of the previous figures, then go through the valve expansion 119 (which could also be an expander) and finally be stored in the storage unit 10, after relaxation.
  • the valve expansion 119 which could also be an expander
  • part of the gas can be delivered to the separation unit 75, via the line 82, without passing there through the exchanger 7.
  • the 21 "circuit of the refrigerant used in the exchanger 18 includes a circuit additional 121, connected in parallel, at input, between outlet 25 and the expansion valve 32 and, at the outlet, between condenser 22 (or low pressure condenser outlet 1D) and the mixing connection 35.
  • the circuit 121 thus connected comprises a additional exchanger 123 in which circulates between its cold end 123a and its warmer end 123b, the binary liquefied refrigerant mixture leaving 25 and relaxed in 125 in an expansion valve, before being sprayed in passages 127, between the cold ends and hot heat exchanger 123, against the flow of a relatively wet natural gas (before drying), allowed in 129 and therefore circulating in the opposite direction to the vaporized fluid in 127, inside passages 131, before being introduced into a desiccation unit (not shown), then possibly to be introduced at the entry "GN" 73 to leave either in line 20 or directly to the separation installation 75.
  • a partition of the lengths of the passages has also used to cool, in the part the less cold from exchanger 18 (passages 137), the mixture compressed two-phase leaving the 3A condenser, before admit it as a low input 12c from the distillation 12 (around 10 ° C to 15 ° C below "ambient" temperature), the complementary part of passages 137 (marked 137 ') located in the more heat exchanger 18 used to cool the liquid tank recovered in 12b, before admitting it into the entry lateral injection 48 of the exchanger 6.
  • the traffic in the passages 137 of the partially condensed two-phase mixture and tablet provides an entry temperature into the first part 12 of the separation means 4 which can therefore be different from (less than) the "temperature ambient ", or even at the temperature of the cooling available on site.
  • the circulation of high pressure steam fraction in passages 135 allows to obtain in 61 an inlet temperature of this fraction steam in exchanger 6, of the order of 25 ° C to 30 ° C that we can adapt and which can in particular be lower than the inlet temperature in 61 of the installation of FIG. 1, typically of the order of 40 ° C, that is to say close to the so-called “ambient” temperature (or the temperature of the "coolant").
  • figure 5 corresponds to that of the figure 1 (the forecast of an expander 91 in parallel with the expansion valve 69 being optional).
  • the liquid fraction recovered around 8 ° C in the lower part of the second separator 15 is transmitted towards the intermediate input 48, and a priori directly, without going through the exchanger 18.
  • this liquid fraction from separator 15 meets the duct 145 used for the liquid fraction recovered from separator 14, after circulation substantially between the "hot” ends 28b and "cold” 28a of the exchanger 18, in the passages of indirect cooling 147.
  • Adjustment valves respectively 149 and 151, allow to adapt the flow rate of liquid fractions from separators 14 and 15, respectively.
  • the circulation of the liquid fraction of the separator 14 in the passages 147 allows passage its temperature of around 40 ° C around 8 ° C, temperature at which the liquid fraction of the separator 15 is recovered, due to its circulation in the passages 153 of exchanger 18, substantially in the same indirect heat exchange conditions as the fraction liquid flowing through passages 147.
  • figure 7 differs from that of Figure 1 only (except the prediction of expander 91 in parallel with the valve trigger 69) because of the forecast not of two but of three compression stages on the compression unit of cycle 1 '.
  • this intermediate compression stage and its accessories allows to separate in 155 in a vapor fraction and a liquid fraction the refrigerant mixture compressed into 1A and partially condensed into 3A, with cooling up to a temperature of + 30 ° C to + 40 ° C.
  • the vapor phase from separator 155 is compressed at a second intermediate pressure Pi typically of the order of 12 to 20 bar, in 1B, while the liquid fraction recovered from the same separator 155 is carried by pump 157 at the same pressure Pi and injected in line 2B (or possibly leaving the partial condenser 3B).
  • separators 9 and 103 this could also be applied in any other case.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Compounds Of Unknown Constitution (AREA)

Description

La présente invention est relative a un procédé et une installation pour refroidir un fuide et s'applique en particulier à la liquéfaction du gaz naturel.
WO-A-94 24500 décrit un procédé dans lequel on comprime en au moins deux stades, dans une installation du type à cascade incorporée intégrale, un mélange frigorigène composé de constituants de volatilités différentes, et, après au moins chacun des stades intermédiaires de compression (c'est-à-dire des stades précédant le dernier étage haute pression) on condense partiellement le mélange frigorigène, certaines au moins des fractions condensées ainsi que la fraction gazeuse haute pression étant refroidies, détendues (ou expansées) et mises en relation d'échange de chaleur avec le fluide à refroidir, puis comprimées de nouveau, le gaz issu de l'avant-dernier étage de compression étant par ailleurs distillé dans un appareil de distillation dont on refroidit la tête avec un liquide ayant une température inférieure à une température dite "de référence", ou "ambiante", pour former d'une part le condensat liquide de cet avant-dernier étage de compression et, d'autre part, une phase vapeur qui est envoyée au dernier stade de compression.
De préférence, cette même publication prévoit de refroidir et de condenser partiellement la vapeur de tête de l'appareil de distillation, par échange de chaleur (dans une unité d'échange thermique à deux échangeurs à plaques disposés en série) avec au moins lesdites fractions détendues, pour obtenir une phase vapeur et une phase liquide, et de refroidir la tête de l'appareil de distillation avec la phase liquide ainsi obtenue, la phase vapeur constituant ladite phase qui est envoyée au dernier étage de compression.
On notera que dans la présente description, comme dans WO-A-94 24500, les pressions dont il est question sont des pressions absolues.
Par ailleurs, le mélange frigorigène dont on a déjà parlé, doit être considéré comme constitué d'un certain nombre de fluides dont, en autres, l'azote et des hydrocarbures comme le méthane, l'éthylène, l'éthane, le propane, le butane, le pentane, etc...
On définira par ailleurs la "température ambiante" comme la température de référence thermodynamique correspondant à la température du fluide de refroidissement (eau ou air notamment) disponible sur le site d'utilisation du procédé et utilisé dans le cycle, augmentée de l'écart de température que l'on se fixe, par construction, à la sortie des appareils réfrigérants de l'installation (compresseur, échangeur,...). En pratique, cet écart sera d'environ 1°C à 20°C, et de préférence de l'ordre de 3°C à 15°C.
On notera également dès à présent que si on utilise un appareil de distillation, on aura avantage à refroidir sa tête avec un fluide (liquide) de telle sorte que :
  • ledit fluide (liquide) destiné au refroidissement de cette tête soit lui-même refroidi à une température inférieure à ladite température "de référence" ou "ambiante" (voire même inférieure à la température du fluide de refroidissement utilisé sur le site dans les échangeurs),
  • et que la différence de température entre cette température "ambiante" et la température du fluide (liquide) destiné au refroidissement de la tête du distillateur soit comprise entre environ 20°C et 55°C, et typiquement de 30°C à 45°C.
Typiquement, la température du fluide de refroidissement disponible sur le site (air, eau de mer ou de rivière ...) sera comprise environ entre -20°C et + 45°C.
Pour intéressant que soient le procédé et l'installation de WO-A-94 24500, il s'est toutefois avéré que l'on peut encore obtenir un gain d'énergie mécanique globale utilisée pour le refroidissement recherché et améliorer l'efficacité thermodynamique de cette opération de refroidissement, tout particulièrement s'il s'agit de liquéfier le gaz naturel, ceci avec une fiabilité et une rentabilité d'installation potentiellement meilleures.
La solution proposée dans l'invention pour tendre vers ces objectifs consiste en un procédé présentant les étapes suivantes :
  • a) on comprime le mélange frigorigène dans un avant-dernier étage (lA, 1B) parmi plusieurs étages d'une unité de compression (1, 1'),
  • b) on sépare le mélange comprimé pour obtenir une fraction vapeur et une fraction liquide,
  • c) on refroidit et on condense partiellement ladite fraction vapeur, et on refroidit ladite fraction liquide, en faisant circuler respectivement ladite fraction vapeur par des premiers passages (57, 135') et ladite fraction liquide par des seconds passages (93, 137'), dans des seconds moyens d'échange thermique (18) indépendants des premiers, en échange de chaleur avec un fluide réfrigérant circulant en circuit fermé, pour obtenir respectivement une fraction vapeur condensée et une fraction liquide refroidie, puis on refroidit et on fait circuler la fraction liquide refroidie dans au moins des premiers moyens (5) d'échange thermique,
  • d) on sépare la fraction vapeur condensée pour obtenir une fraction vapeur et une fraction liquide résultantes,
  • e) on envoie la fraction vapeur résultante vers le dernier étage de compression (1C), pour obtenir une fraction vapeur haute pression,
  • f) on expanse la fraction liquide refroidie ayant circulé dans les premiers moyens d'échange thermique et la fraction vapeur haute pression, avant de les faire circuler dans lesdits premiers moyens d'échange thermique en échange de chaleur avec le fluide à refroidir, puis de les recycler en tant que mélange frigorigène dans l'avant-dernier étage de compression.
    • L'énergie mécanique nécessaire au fonctionnement des seconds moyens de refroidissement devrait, d'après les calculs, être inférieure à 10 % de l'énergie mécanique totale nécessaire à l'ensemble de l'installation, ceci permettant par exemple d'entraíner ces seconds moyens par un moteur électrique à partir du moteur de lancement de la turbine à gaz de l'unité de compression du mélange frigorigène, utilisée alors en génératrice.
    Par ailleurs, avec un tel procédé appliqué à la liquéfaction de gaz naturel, la production de gaz naturel liquéfié pourrait être augmentée de plus de 10 % par rapport à la solution à deux étages de compression de WO-A-94 24500.
    Du fait de l'adjonction des deuxièmes moyens de refroidissement, par rapport à la solution de WO-A-94 24500, le coût d'investissement en matériel pour une production de GNL donnée, sera probablement augmenté. Par contre, le gain en tuyauterie peut être non négligeable.
    A noter également que la technologie de l'échangeur chaud des premiers moyens de refroidissement est également simplifiée. L'invention permet en effet de délester partiellement de leur travail thermique, une partie desdits premiers moyens d'échange thermique, ceci permettant d'optimiser d'autres éléments du cycle.
    Si une colonne de distillation est utilisée, une première optimisation du refroidissement de sa tête va par ailleurs être possible, en comparaison de ce qui est prévu dans WO-A-94 24500.
    Pour cela, on conseille, lors des étapes b), c), d) et e) précitées :
    • de séparer dans ledit appareil de distillation le mélange comprimé,
    • de condenser dans lesdits seconds moyens d'échange thermique la fraction vapeur issue de cet appareil de distillation, pour obtenir une fraction vapeur condensée,
    • de faire passer dans un séparateur la fraction vapeur condensée, pour obtenir ladite fraction vapeur résultante et ladite fraction liquide résultante,
    • d'envoyer la fraction vapeur résultante dans le dernier étage de compression,
    • et de renvoyer la fraction liquide résultante dans la tête de colonne de l'appareil de distillation, pour la refroidir.
    A noter qu'en place de l'appareil de distillation, un autre séparateur peut être utilisé.
    Dans ce cas :
    • on sépare le mélange comprimé dans un premier séparateur,
    • on condense la fraction vapeur issue dudit premier séparateur dans les seconds moyens d'échange thermique, pour obtenir la fraction vapeur condensée,
    • on fait passer dans un second séparateur ladite fraction vapeur condensée, pour obtenir la fraction vapeur et la fraction liquide résultantes,
    • on envoie la fraction vapeur résultante dans ledit dernier étage de compression,
    • et on envoie la fraction liquide résultante vers lesdits premiers moyens d'échange thermique.
    De préférence, dans un cas comme dans l'autre, on conseille par ailleurs :
    • de faire circuler la fraction liquide issue de l'appareil de distillation ou du premier séparateur dans les seconds moyens d'échange thermique, sensiblement entre les extrémités chaude et froide desdits moyens d'échange thermique,
    • et d'admettre la fraction liquide refroidie, en partie intermédiaire d'un premier échangeur chaud parmi deux échangeurs de chaleur disposés en série, l'un chaud, l'autre froid, appartenant auxdits premiers moyens d'échange thermique.
    Outre ce qui précède, le procédé de l'invention peut par ailleurs comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
    • à l'extérieur des seconds moyens d'échange thermique, on fait circuler le fluide réfrigérant dans un cycle de réfrigération en circuit fermé, soit à un étage unique de compression, soit à deux étages successifs de compression, avec, en sortie du réfrigérant final (23 sur la figure 1), une condensation totale du fluide réfrigérant;
    • si le fluide à refroidir est du gaz naturel, avant d'admettre ce gaz naturel dans lesdits premiers moyens d'échange thermique, on le fait circuler d'abord dans lesdits seconds moyens d'échange thermique et, avant ou après sa circulation dans ces seconds moyens, on fait passer le gaz naturel dans une unité de dessiccation ;
    • entre les étapes e) et f) précitées, on refroidit la fraction vapeur haute pression après le dernier étage de compression, et on la fait circuler dans les seconds moyens d'échange thermique, pour la refroidir encore par échange de chaleur avec le fluide réfrigérant avant de l'envoyer dans les premiers moyens d'échange thermique,
    • en sortie du dernier étage de compression de ladite unité de compression, on refroidit la fraction vapeur haute pression et on l'envoie dans une entrée intermédiaire d'un premier échangeur chaud, parmi deux échangeurs disposés en série, l'un chaud, l'autre froid, constituant lesdits premiers moyens d'échange thermique ;
    • entre les étapes a) et b) susmentionnées, on fait circuler le mélange comprimé dans les seconds moyens d'échange thermique ;
    • on fait circuler isolément un fluide caloporteur dans les seconds moyens d'échange thermique ;
    • dans l'hypothèse où le gaz à refroidir est du gaz naturel,
      • avant de faire circuler ce gaz naturel dans les premiers moyens d'échange thermique, on lui fait subir une dessiccation,
      • et, après dessiccation, le gaz naturel sec passe, à l'intérieur des premiers moyens d'échange thermique, d'abord dans une première partie d'un premier échangeur chaud parmi deux échangeurs disposés en série, l'un chaud, l'autre froid, appartenant auxdits premiers moyens d'échange thermique, puis dans une partie dudit second échangeur de ces premiers moyens d'échange thermique, avant de passer dans une unité de fractionnement extérieure auxdits premiers moyens d'échange thermique.
    A noter encore qu'il peut ne pas y avoir d'appareil réfrigérant entre la sortie du compresseur de l'avant dernier étage et l'entrée de l'appareil de séparation (distillateur en particulier), et qu'ainsi on ne condense pas le mélange frigorigène comprimé avant de le séparer dans l'étape b). Ainsi, on réalisera alors le procédé sur la base alors de l'art antérieur EP-A 117 793 avec, dans ce cas, circulation de la fraction liquide issue de la séparation du mélange comprimé dans des moyens d'échange thermique (repérés 4A, 10, dans EP-A-117 793) distincts desdits "premiers moyens d'échange thermique" (repérés 11, 15 dans EP'793), avant d'y circuler elle-même.
    L'invention a également pour objet une installation de refroidissement selon la revendication 18, en particulier de liquéfaction de gaz naturel, qui peut être utilisée pour la mise en oeuvre du procédé présenté ci-avant.
    Ainsi est-il prévu que lesdits moyens de refroidissement de l'installation de l'invention comprennent :
    • des seconds moyens d'échange thermique comportant des premiers passages et des seconds passages indépendants des premiers pour y faire circuler respectivement ladite fraction vapeur et ladite fraction liquide en échange de chaleur avec le fluide réfrigérant, et
    • un fluide réfrigérant circulant dans un circuit fermé.
    Cette caractéristique et d'autres apparaissent dans les revendications 18 à 27 ci-après.
    Une description plus détaillée de l'invention va maintenant être donnée, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
  • Les figures 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7 représentent autant de modes de réalisation possibles de l'installation de l'invention qu'il y a de figures.
    • L'installation de liquéfaction de gaz naturel représentée aux figures, et notamment sur la figure 1, comprend en particulier une unité de compression de cycle 1 à deux étages de compression 1A, 1C, chaque étage refoulant par l'intermédiaire d'une conduite 2A, 2C dans un condenseur ou réfrigérant, respectivement 3A, 3C, refroidis à l'eau ou à l'air, le fluide disponible utilisé ayant typiquement une température de l'ordre de +25°C à +35°C ; des moyens de séparation repérés dans leur ensemble 4, interposés entre les deux étages de compression 1A et 1C de manière à alimenter l'étage haute pression 1C avec une fraction vapeur issue de ces moyens de séparation ; une première unité 5 d'échange thermique comprenant deux échangeurs de chaleur en série, à savoir un échangeur "chaud" 6 et un échangeur "froid" 7 ; un pot séparateur intermédiaire 8 ; et un stockage de gaz naturel liquéfié (GNL) 10.
    Les moyens de séparation 4 peuvent être constitués soit par un appareil de distillation 12 dont la partie supérieure de tête 12a est refroidie par un liquide provenant d'un séparateur 13 (figures 1 à 5 et 7), ou par deux pots séparateurs 14, 15, la fraction vapeur de l'appareil de distillation 12 ou du premier séparateur 14 circulant dans le séparateur associé (respectivement 13, 15) avant d'être admise en entrée de l'étage de compression haute pression 1C.
    Dans l'hypothèse de l'utilisation d'une colonne de distillation 12, la sortie du condenseur 3A communique avec la partie inférieure de cuve 12b de la colonne de distillation 12 et la partie inférieure du séparateur 13 est reliée par gravité ou par pompe, via un siphon 16 et une vanne de réglage 17, à la tête 12a de la colonne 12.
    Conformément à une caractéristique importante de l'invention, l'installation de liquéfaction de gaz naturel comprend en outre, sur les différents modes de réalisation des figures 1 à 7, une seconde unité d'échange thermique 18 constituant un second groupe frigorigène, indépendant du premier, 5.
    Ce second groupe frigorigène a en particulier pour rôle, en combinaison ou en alternative :
    • de refroidir la fraction vapeur issue des premiers moyens de séparation 12 ou 14, avant qu'elle passe dans les seconds moyens de séparation 13, 15,
    • de refroidir la fraction liquide issue desdits premiers moyens de séparation 12, 14, avant de l'envoyer dans le premier 6, des deux échangeurs de la première unité d'échange thermique 5,
    • d'assurer un refroidissement d'un circuit auxiliaire 19 (figures 1,2 et 4 à 7) dans lequel circule soit du pentane, soit du gaz naturel avant décarbonatation et dessiccation (c'est-à-dire relativement humide),
    • ou encore, par le circuit 20 de la figure 3, de refroidir du gaz naturel déjà sec mais non encore fractionné, avant de l'envoyer dans la première unité d'échange thermique 5 pour le liquéfier, avec élimination intermédiaire d'hydrocarbures en C2+, dans l'unité de fractionnement 75.
    Concernant le circuit auxiliaire 19, il peut passer dans la partie la plus chaude de l'échangeur 18 qui est alors utilisée pour refroidir de +40°C à +20°C environ le fluide caloporteur qui y circule, ce fluide (s'il ne s'agit pas de gaz naturel) pouvant servir à réfrigérer une autre partie de l'installation, par exemple du gaz naturel brut destiné à être séché avant son traitement dans l'installation.
    Dans l'échangeur thermique 18, le fluide circulant dans chacun des circuits de refroidissement précité est refroidi par échange de chaleur indirect avec un fluide réfrigérant, tel qu'un fluide "pur", ou mélange binaire ou ternaire, circulant en circuit fermé dans le cycle régénérant 21 ou 21'.
    Sur les figures 1, 3, 4, 5 et 7, le circuit de régénération 21 se présente comme un cycle de réfrigération à deux étages de compression, comprenant un étage basse pression 1D (de l'ordre de 2,5 à 3,5 bars) et un étage de compression haute pression 1E (fonctionnant à environ 6 à 8 bars), éventuellement un réfrigérant 22, et un condenseur 23 condensant le mélange en circulation.
    Ce mélange peut en particulier comprendre environ 60 % de butane et environ 40 % de propane. Un fluide "pur" peut toutefois être utilisé, en alternative.
    Le mélange qui sort de l'étage haute pression 1E est totalement condensé dans le condenseur 23, de telle sorte que c'est un mélange liquide qui est admis à l'extrémité supérieure chaude (environ 40°C) de l'échangeur 18.
    Sensiblement à la moitié de la longueur axiale (axe 18a) de l'échangeur, une partie du mélange refroidi jusqu'aux environs de 20°C est sortie en 25, tandis que la partie restante continue à circuler jusque vers l'extrémité inférieure froide de l'échangeur, pour ressortir en 26 aux environs de 8°C et être détendue en 27 à la basse pression du cycle avant d'être réintroduite axialement à travers le dôme inférieur froid 28a de l'échangeur dans des passages 29 où le mélange liquide basse pression est vaporisé avant de ressortir latéralement en 31 sensiblement à mi-longueur axiale de l'échangeur et être admis dans l'étage basse pression 1D.
    En sortie de l'étage de compression 1D, le mélange réfrigérant, à l'état gazeux, peut être refroidi dans le réfrigérant 22, avant d'être admis en entrée de l'étage haute pression 1E, en mélange avec la partie du mélange binaire que l'on a récupéré en 25, détendu à une pression de cycle intermédiaire en 32, réintroduit dans l'échangeur 18 pour une circulation axiale sur environ la moitié de la longueur de l'échangeur, de manière à être vaporisé dans les passages axiaux 33, le mélange vaporisé ressortant axialement à travers le dôme supérieur "chaud" 28b avant d'être donc mélangé en 35 à la partie du mélange à l'état gazeux issue de l'étage 1D.
    Les échangeurs 6, 7 et 18 sont de préférence des échangeurs à plaques, ces plaques étant de préférence équipées d'ailettes (ou ondes). Ces échangeurs qui sont métalliques peuvent être par exemple à plaques et à ailettes en aluminium.
    Concernant spécifiquement les deux échangeurs 6, 7, ils peuvent être brasés ou soudés coaxialement bout à bout, en série, pour une circulation à contre-courant des fluides mis en relation d'échange thermique, et peuvent avoir la même longueur.
    Ils présentent en outre des passages entre les plaques nécessaires au fonctionnement qui va être décrit ci-après.
    Avant cela, on notera toutefois qu'à l'endroit de la liaison bout à bout 40 "sur dômes" entre l'échangeur "froid" 7 et l'échangeur "chaud" 6, les passages de retour, 41 pour l'échangeur 7 et 42 pour l'échangeur 6 (dans lesquels le mélange frigorigène circule à contre-courant de la circulation dans les autres passages de ces échangeurs) communiquent entre eux directement dans la zone intermédiaire 40, ainsi que cela avait déjà été prévu dans WO-A-94 24500.
    A noter qu'un tel passage direct en 40 entre le dôme supérieur 7a de l'échangeur 7 et le dôme inférieur 6b de l'échangeur 6, sur au moins l'essentiel de la section des deux échangeurs, ne peut être réalisée qu'en évitant une redistribution diphasique à la coupure 40, comme d'ailleurs dans WO-A-94 24500.
    Avec une installation telle que présentée ci-avant, le mélange frigorigène constitué d'hydrocarbures en C1 à C6 et d'azote, sort à l'état gazeux du sommet 6a (extrémité dite "chaude") de l'échangeur 6 (via les passages 42) et parvient, via la conduite de recyclage 46, à l'aspiration du premier étage de compression 1A.
    Ce mélange gazeux est alors comprimé à une première pression intermédiaire Pi, typiquement de l'ordre de 12 à 20 bars, puis est refroidi vers +30°C à +°40°C environ en 3A, avec condensation partielle, et séparé en une fraction vapeur et une fraction liquide dans l'appareil de distillation 12.
    Le liquide de cuve de la colonne 12 (récupéré en 12b) constitue un premier liquide réfrigérant adapté pour assurer l'essentiel de la réfrigération de l'échangeur chaud 6, après refroidissement dans l'échangeur 18.
    Pour cela, ce liquide de cuve est admis (aux environs de 30°C à 40°C) vers l'extrémité "chaude" 28b de l'échangeur 18 dans lequel il circule, jusque vers son extrémité "froide" 28a, pour ressortir en 47 aux environs de 8°C, cette fraction liquide refroidie étant ensuite introduite sensiblement à la même température à l'endroit d'une entrée latérale intermédiaire 48, sensiblement à mi-longueur de l'échangeur chaud 6, pour en ressortir à nouveau latéralement vers son extrémité "froide" 6b, aux environs de -20°C à -40°C, être détendue (ou subir une expansion) à la basse pression du cycle (2,5 à 3,5 bar) dans une vanne de détente 50 et être réintroduite sous forme diphasique, toujours au bout froid 6b du même échangeur, via la boíte latérale d'entrée 52 et un dispositif de distribution approprié, pour être vaporisée dans les passages basse pression 42 de l'échangeur.
    La vapeur de tête de la colonne de distillation 12, récupérée en sortie de la tête 12a, circule quant à elle, comme illustré aux figures 1 à 5 et 7, entre sensiblement les extrémités chaude 28b et froide 28a de l'échangeur 18, avec entrée et sortie vers les deux extrémités en 53 et 55 respectivement, de manière à être refroidie et partiellement condensée dans les passages 57 de l'échangeur jusqu'à une température intermédiaire inférieure à ladite température "ambiante", par exemple de +5°C à +10°C, puis introduite dans le pot séparateur 13. En pratique, la température atteinte pourra même (éventuellement) être inférieure à la température du "fluide de refroidissement" disponible sur le site.
    La phase liquide récupérée à la base du séparateur 13 retourne, par l'intermédiaire du siphon 16 et de la vanne de réglage 17, en tête de la colonne 12 pour la refroidir, tandis que la phase vapeur du séparateur est comprimée à la haute pression du cycle (de l'ordre de 40 à 45 bar) en 1C puis est ramenée vers +30°C à +40°C dans le réfrigérant 3C. Dans ce cas, la température de la tête de la colonne 12 sera donc inférieure à ladite température "ambiante", voire à à la température du "fluide de refroidissement" disponible sur le site, même si on aurait pu imaginer que cette température soit supérieure, notamment en supprimant le réfrigérant 3A et en fonctionnant comme dans EP-A-117 793, c'est-à-dire avec un passage direct de l'étage de compression 1A à l'entrée dans le distilateur 12.
    Cette fraction vapeur haute pression refroidie dans le dispositif réfrigérant 3C sensiblement jusqu'à la température dite "ambiante" (à l'écart de température fixé dans la définition de la page 2 près), est ensuite à nouveau refroidie du bout chaud 6a jusque vers le bout froid 6b (donc d'environ 30°C à -30°C) dans les passages haute pression 59 de l'échangeur 6, avec entrée et sortie respectivement en 61 et 63, puis séparée en fractions liquide et vapeur, en 8.
    A noter que le contrôle de la température et de la pression (+5°C à +10°C, 12 à 20 bar) du liquide de refroidissement de la tête de la colonne 12 permet d'obtenir un gaz monophasique à la fois en sortie de 3C et en 40, juste en sortie de l'échangeur 7.
    La réfrigération de cet échangeur froid 7 est obtenue au moyen du fluide haute pression, de la manière suivante :
  • Le liquide recueilli à la base du séparateur 8 est sous-refroidi dans la partie chaude de l'échangeur 7, dans des passages 65, sorti de l'échangeur en partie intermédiaire (en 67) aux environs de -120°C, détendu à la basse pression du cycle, par exemple dans une vanne de détente 69, et réintroduit latéralement en 70, toujours en partie intermédiaire de l'échangeur, dans les passages retour basse pression 41 de celui-ci.
    • La fraction vapeur issue du séparateur 8 est, quant à elle, refroidie, condensée et sous-refroidie (jusqu'aux environs de -160°C) du bout chaud au bout froid de l'échangeur 7 et le liquide ainsi obtenu est détendu à la basse pression du cycle dans une vanne de détente 71 et réintroduit dans l'échangeur 7, parallèlement à l'axe 5a, à travers le dôme inférieur "froid" 7b, pour être vaporisé dans la partie froide des passages basse pression 41, puis réuni aux fluides diphasiques (essentiellement liquides) détendus admis par l'entrée intermédiaire 70, pour un retour vers la conduite 46.
    Le gaz naturel traité, arrivant par exemple à une température de l'ordre de 20°C après dessiccation, via une conduite 73 est, pour partie, admis directement dans l'appareil 75 d'élimination d'hydrocarbures en C2+ et, pour sa partie restante, admis latéralement en 77, sensiblement à mi-longueur de l'échangeur 6, pour être refroidi jusque vers l'extrémité froide 6b dans des passages 79, avant de ressortir latéralement vers cette extrémité, en 81, cette portion refroidie (environ -20°C à -40°C) étant ensuite admise dans l'unité 75.
    Dans l'unité 75, on extrait du gaz naturel qui y est admis :
    • les produits qui risqueraient de cristalliser lors de la liquéfaction (c'est-à-dire essentiellement les C6+),
    • les produits en C2 à C5 nécessaires au maintien de la composition au gaz de cycle,
    • et éventuellement les quantités de produits à extraire pour que le gaz naturel liquéfié soit conforme aux spécifications requises par les utilisateurs,
    • et on produit la majeure partie du "fuel gaz" nécessaire à la production d'énergie mécanique de l'installation, directement à la pression requise.
    Le mélange restant sortant en 83 est ensuite admis en 85, à proximité du dôme "chaud" 7a de l'échangeur "froid" 7, pour circuler jusqu'à proximité de son extrémité froide 7b, dans des passages 87 en étant liquéfié et sous-refroidi pour ressortir en 89, aux environs de -160°C, avant d'être stocké, sous forme de liquide (GNL), en 10, après avoir été détendu.
    A noter que de préférence l'essentiel (environ 90 %) du flux de gaz naturel (GN) décarbonaté et sec admis par la conduite 73 circulera dans les passages 79, seul au plus environ 10 % étant donc admis directement dans l'installation de séparation 75.
    Avec une telle disposition et grâce en particulier au délestage obtenu de l'échangeur 6 par rapport à ce qui est décrit dans WO-A-94 24500, il est prévu un gain d'environ 10 % d'énergie globale, ainsi qu'une décharge de l'échangeur 6 d'environ la moitié de son travail thermique, 40 à 50 % de gaz naturel pouvant être traité en plus dans un tel échangeur de taille définie.
    comme cela a été représenté sur les figures 1, 2 et 4, il peut être souhaitable de détendre une partie des liquides froids dans des turbines à liquide ou "expanders" 91 prévus en parallèle des vannes de détente 69 et/ou 71.
    A noter qu'en pratique, on montera n échangeurs 6 et 7, en parallèle, ainsi que n' échangeurs 18 également en parallèle.
    A noter par ailleurs que les expandeurs prévus sur les chemins de circulation des liquides pourront en particulier être utilisés pour entraíner des pompes (non représentées), celui qui fournit le plus de puissance étant celui disposé en parallèle de la vanne 69, les vannes ne servant de préférence qu'au réglage fin ou à la détente (expansion) du liquide considéré, en cas de défaillance du (turbo-) expandeur correspondant.
    Sur la figure 2, les éléments communs avec la figure 1 ont été repérés de la même manière (de même pour les autres figures).
    La différence principale entre les figures 1 et 2 consiste en l'agencement du circuit fermé 21' du liquide réfrigérant, en circulation dans la deuxième unité d'échange thermique 18.
    En effet, sur cette figure 2, il s'agit d'un cycle à un étage de compression 1E' comprenant donc un seul compresseur haute pression (de l'ordre de 6,5 à 7,5 bars).
    Dans le circuit 21', circulera de préférence un mélange ternaire, par exemple composé d'éthane, de butane et de propane.
    En sortie du compresseur 1E', le mélange sous sa forme vapeur est (totalement) condensé dans le condenseur 23' pour être admis en 24' vers l'extrémité chaude 28b de l'échangeur 18 dans lequel il circule longitudinalement (parallèlement à l'axe 18a) jusque vers l'extrémité froide 28a, à proximité de laquelle il ressort latéralement en 26' aux environs de 8°C à 10°C pour être détendu par la vanne 27 jusque vers 2,5 à 3,5 bar.
    Le mélange réfrigérant ainsi refroidi et détendu est alors réinjecté à travers le dôme froid 28a, parallèlement à l'axe 18a, à contre-courant des autres passages de circulation, dans les passages de vaporisation 33' pour ressortir coaxialement à travers le dôme "chaud" 28b et être introduit toujours sous forme vapeur aux environs de 30°C à 40°C en entrée du compresseur 1E'.
    A noter que l'utilisation d'un mélange ternaire permet d'obtenir un gradient de température plus important que le mélange binaire utilisé dans le circuit 21 des figures 1, 4, 5 et 7.
    Le circuit 21', que l'on retrouve d'ailleurs sur la figure 6, est plus simple que le circuit 21 mais présente un handicap énergétique d'environ 15 à 20 % par rapport à ce circuit, soit environ 1,5 à 2 % sur le cycle complet de l'installation.
    Sur la figure 3, le mélange frigorigène de cycle de l'installation, dans sa fraction liquide issue du liquide de cuve de l'appareil de distillation 12, après refroidissement sensiblement entre les extrémités chaude 28b et froide 28a de l'échangeur 18 dans les passages correspondant 93, puis sous-refroidissement dans une partie froide de l'échangeur "chaud" 6 dans les passages 95 de cet échangeur, subit une expansion dans une vanne d'expansion 97, avant d'être envoyé dans le séparateur 9.
    Les fractions gazeuse (via 99a) et liquide (via 99b) sont ensuite injectées séparément dans les passages retour du cycle, en vaporisation à basse pression.
    Plus précisément, la fraction vapeur est injectée latéralement à l'endroit de la coupure 40, tandis que la fraction liquide est injectée légèrement plus en aval, à proximité du bout froid 6b de l'échangeur 6, via le chemin d'injection latéral 101 débouchant sur 42.
    Un traitement comparable de la fraction liquide issue du séparateur de cycle 8 et détendue dans la vanne d'expansion 69 après avoir circulé dans les passages 65, pour être sous-refroidie, est effectué dans le troisième séparateur de cycle 103.
    Ainsi, les fractions respectivement gazeuse et liquide issues de ce séparateur sont injectées séparément par des injections distinctes, respectivement 105 et 107, sensiblement à un même niveau intermédiaire des passages froids de vaporisation 41 de l'échangeur 7, c'est-à-dire donc plus en amont des passages retour du mélange frigorigène vaporisé à basse pression que les arrivées d'injection des fractions vapeur et liquide arrivant de 99a et 99b.
    Toujours sur la figure 3, on notera que le gaz naturel (GN), après décarbonatation et dessiccation, est admis pour sa partie principale (environ 90%) en 77', en partie intermédiaire de l'échangeur 6, après avoir circulé dans les conduits 20 en échange de chaleur dans l'échangeur 18 pour y être refroidi par échange thermique indirect avec le liquide réfrigérant en circulation dans le circuit 21" que l'on va présenter ci-après.
    Après avoir circulé dans les passages 79' jusque vers l'extrémité froide 6b de l'échangeur 6, ce gaz naturel ainsi sous-refroidi sort en 81' de l'échangeur 6 pour passer dans l'échangeur 7, via une injection 109, avant de ressortir par une sortie intermédiaire 111, après avoir été sous-refroidi dans les passages 113, jusqu'à une température d'environ -40°C à -60°C, le gaz ainsi sous-refroidi passant dans l'installation de séparation 75, sa fraction qui sort en 83 étant ensuite réinjectée latéralement en 115 en partie intermédiaire de l'échangeur 7 pour circuler dans les passages froids 117 jusqu'aux environs de -160°C et être ainsi liquéfiée, avant de ressortir en 89', sensiblement à l'endroit de la sortie 89 des figures précédentes, puis passer dans la vanne d'expansion 119 (qui pourrait également être un expandeur) et être enfin stockée dans l'unité de stockage 10, après détente.
    A noter qu'en sortie 81', une partie du gaz peut être délivrée dans l'unité de séparation 75, via la conduite 82, sans passer là à travers l'échangeur 7.
    Si l'on s'intéresse maintenant au circuit 21" du fluide réfrigérant utilisé dans l'échangeur 18, on note qu'en plus du circuit 21 de la figure 1 (dont il reprend les caractéristiques) le circuit 21" comprend un circuit additionnel 121, branché en parallèle, en entrée, entre la sortie 25 et la vanne d'expansion 32 et, en sortie, entre le condenseur 22 (ou la sortie du condenseur basse pression 1D) et le raccordement de mélange 35.
    Le circuit 121 ainsi branché comprend un échangeur supplémentaire 123 dans lequel circule entre son extrémité froide 123a et son extrémité plus chaude 123b, le mélange réfrigérant binaire liquéfié sortant de 25 et détendu en 125 dans une vanne d'expansion, avant d'être vaporisé dans les passages 127, entre les extrémités froide et chaude de l'échangeur 123, à contre-courant d'un flux de gaz naturel relativement humide (avant dessiccation), admis en 129 et circulant donc à contresens du fluide vaporisé dans 127, à l'intérieur des passages 131, avant d'être introduit dans une unité de dessiccation (non représentée), puis éventuellement d'être introduit à l'entrée "GN" 73 pour partir soit dans le conduit 20, soit directement vers l'installation de séparation 75.
    L'installation de la figure 4 se différencie ainsi uniquement de celle de la figure 1 :
    • du fait de la circulation de la fraction vapeur haute pression sortant de 3C, avant que cette fraction vapeur parvienne à l'entrée latérale d'injection 61 de l'échangeur 6,
    • et dans la manière dont le mélange frigorigène comprimé sortant du condenseur 3A est admis dans le distillateur 12, du fait qu'un refroidissement du mélange sortant de 3A est prévu en dessous de la température "ambiante" (et même éventuellement en dessous de la température du fluide de refroidissement disponible sur le site) avant entrée dans la colonne 12, ceci par circulation dans l'échangeur 18.
    Sur la figure 4, on note ainsi qu'en sortie du réfrigérant 3C, la fraction vapeur haute pression est admise en 133 vers le bout "chaud" 28b de l'échangeur 18 pour être refroidie jusqu'à une zone intermédiaire de la longueur axiale de l'échangeur, avant d'en ressortir pour être admise dans l'échangeur 6, via l'entrée d'injection 61.
    Les passages laissés libres à la suite de ceux 135 réservés pour ladite fraction vapeur haute pression dans l'échangeur 18, sont ici utilisés pour condenser la fraction vapeur issue de la tête 12a de la colonne de distillation 12 (passages de vaporisation repérés 135') avant que cette fraction vapeur condensée soit séparée en 13.
    Une partition des longueurs des passages a également été utilisée pour refroidir, dans la partie la moins froide de l'échangeur 18 (passages 137), le mélange diphasique comprimé sortant du condenseur 3A, avant de l'admettre en entrée basse 12c de l'appareil de distillation 12 (aux environs de 10°C à 15°C en dessous de la température "ambiante"), la partie complémentaire des passages 137 (repérée 137') située dans la partie plus froide de l'échangeur 18 servant à refroidir le liquide de cuve récupéré en 12b, avant de l'admettre dans l'entrée d'injection latérale 48 de l'échangeur 6.
    A noter que la circulation dans les passages 137 du mélange diphasique partiellement condensé et comprimé permet d'obtenir une température d'entrée dans la première partie 12 des moyens de séparation 4 qui peut donc être différente de (inférieure à) la "température ambiante", voire à la température du fluide de refroidissement disponible sur le site.
    Et ce refroidissement de la température de cuve du distillateur 12 permet d'atteindre une température de coupure (en 40) plus basse que dans les autres cas.
    A noter également que la circulation de la fraction vapeur haute pression dans les passages 135 permet d'obtenir en 61 une température d'entrée de cette fraction vapeur dans l'échangeur 6, de l'ordre de 25°C à 30°C que l'on peut adapter et qui peut en particulier être inférieure à la température d'entrée en 61 de l'installation de la figure 1, typiquement de l'ordre de 40°C, c'est-à-dire proche de la température dite "ambiante" (ou de la température du "fluide de refroidissement").
    Même si cela n'a pas été illustré, le refroidissement intermédiaire, dans les passages 137 du mélange diphasique partiellement condensé et comprimé, entre le condenseur 3A et la première unité (12 ou 14) des moyens de séparation 4, pourrait être prévu sur l'installation à deux séparateurs associés 14, 15 de la figure 6.
    Mais avant de revenir à cette solution de la figure 6, remarquons que sur la figure 5, le gaz de cycle haute pression passant dans 2C et éventuellement partiellement condensé en 3C est refroidi d'une dizaine de degrés (c'est-à-dire typiquement d'environ 40°C à environ 30°C) dans des passages 139 de l'échangeur 18 situés du côté du dôme "chaud" 28b de celui-ci, avant de ressortir latéralement en 141, puis d'être injecté comme précédemment en 61 dans l'échangeur 6.
    L'intérêt d'un tel refroidissement que l'on peut contrôler en adaptant le fonctionnement de l'échangeur 18, est d'atteindre entre l'entrée 61 et la conduite de recyclage 46, un écart de température inférieur à environ 20°C, et donc d'obtenir une sortie du cycle de refroidissement aux environs de 20°C, assez proche du point de rosée du mélange frigorigène utilisé, ce refroidissement uniquement d'environ 10°C dans les passages 139 évitant de liquéfier la phase vapeur haute pression avant de l'injecter en 61.
    Du point de vue énergétique, cette version de la figure 5 parait potentiellement l'une des plus intéressantes.
    Pour les autres caractéristiques, l'installation de la figure 5 correspond à celle de la figure 1 (la prévision d'un expandeur 91 en parallèle de la vanne de détente 69 étant facultative).
    Sur la figure 6, la colonne de distillation 12 a donc été remplacée par un séparateur 14.
    La fraction liquide récupérée aux environs de 8°C en partie basse du deuxième séparateur 15 est transmise vers l'entrée intermédiaire 48, et ce a priori directement, sans passer par l'échangeur 18.
    En 143, cette fraction liquide issue du séparateur 15 rencontre le conduit 145 utilisé pour la fraction liquide récupérée du séparateur 14, après circulation sensiblement entre les extrémités "chaude" 28b et "froide" 28a de l'échangeur 18, dans les passages de refroidissement indirect 147.
    Des vannes de réglage, respectivement 149 et 151, permettent d'adapter le débit des fractions liquides issues des séparateurs 14 et 15, respectivement.
    La circulation de la fraction liquide du séparateur 14 dans les passages 147 permet de faire passer sa température d'environ 40°C aux environs de 8°C, température à laquelle la fraction liquide du séparateur 15 est récupérée, du fait de sa circulation dans les passages 153 de l'échangeur 18, sensiblement dans les mêmes conditions d'échange thermique indirect que la fraction liquide circulant dans les passages 147.
    Compte-tenu de cela, et comme cela a déjà été indiqué, la fraction vapeur ayant circulé dans les passages 153 à contre-courant (comme pour 147 notamment) des passages 33' du circuit de refroidissement 21', est condensée, de manière à être introduite sous cette forme dans le séparateur 15, la fraction vapeur récupérée en 15a étant quant à elle admise à l'entrée du compresseur haute pression 1C.
    Compte-tenu de ce qui précède, on aura compris que l'entrée "liquide" de l'échangeur 6, en 48, s'effectue aux environs de 8°C sur l'installation de la figure 6.
    L'installation de la figure 7 se différencie de celle de la figure 1 uniquement (si l'on excepte la prévision de l'expandeur 91 en parallèle de la vanne de détente 69) du fait de la prévision non pas de deux mais de trois étages de compression sur l'unité de compression de cycle 1'.
    Ainsi sur cette figure 7, entre l'entrée 12c de l'appareil de distillation 12 et la sortie du condenseur 3A, ont été interposés un séparateur 155, une pompe 157, un étage intermédiaire de compression 1B refoulant en 2B dans un condenseur 3B dont la sortie communique avec l'entrée 12c de l'appareil de distillation 12.
    Comme cela a déjà été décrit dans WO-A-94 24500, cet étage intermédiaire de compression et ses accessoires permet de séparer en 155 en une fraction vapeur et une fraction liquide le mélange frigorigène comprimé en 1A et condensé partiellement en 3A, avec refroidissement jusqu'à une température de +30°C à +40°C.
    La phase vapeur issue du séparateur 155 est comprimée à une deuxième pression intermédiaire Pi typiquement de l'ordre de 12 à 20 bar, en 1B, tandis que la fraction liquide récupérée du même séparateur 155 est portée par la pompe 157 à la même pression Pi et injectée dans la conduite 2B (ou éventuellement en sortie du condenseur partiel 3B).
    Le mélange des deux phases dans cette conduite est ensuite refroidi et partiellement condensé en 3B, puis distillé en 12.
    A noter qu'une telle unité de compression 1' à trois étages de compression pourrait être employée dans les autres versions de l'installation de l'invention.
    D'ailleurs, et d'une façon plus générale, les particularités de telle figure peuvent être appliquées en l'espèce à telle autre, indifféremment.
    Concernant l'utilisation des séparateurs 9 et 103, celle-ci pourrait également être appliquée dans n'importe quel autre cas de figure.
    De la même manière, la circulation du gaz naturel dans les passages 79' puis 113 peut être prévue sur les autres figures que la figure 3, dans la mesure où la température d'envoi vers l'unité 75 est différente de la température de coupure en 40.

    Claims (27)

    1. Procédé pour refroidir un fluide, notamment pour la liquéfaction de gaz naturel, dans des premiers moyens d'échange thermique et en utilisant un mélange frigorigène en circuit fermé, dans lequel :
      a) on comprime le mélange frigorigène dans un avant-dernier étage (1A, 1B) parmi plusieurs étages d'une unité de compression (1, 1'),
      b) on sépare (12, 14) le mélange comprimé pour obtenir une fraction vapeur et une fraction liquide,
      c) on refroidit et on condense partiellement ladite fraction vapeur, et on refroidit ladite fraction liquide, en faisant circuler respectivement ladite fraction vapeur par des premiers passages (57, 135') et ladite fraction liquide par des seconds passages (93, 137'), dans des seconds moyens d'échange thermique (18) indépendants des premiers, en échange de chaleur avec un fluide réfrigérant circulant (21, 21') en circuit fermé, pour obtenin respectivement une fraction vapeur condensée et une fraction liquide refroidie, puis on refroidit la fraction liquide refroidie dans des premiers moyens (5) d'échange thermique,
      d) on sépare (13, 15) la fraction vapeur condensée pour obtenir une fraction vapeur et une fraction liquide résultantes,
      e) on envoie la fraction vapeur résultante vers le dernier étage de compression (1C), pour obtenir une fraction vapeur haute pression,
      f) on expanse la fraction liquide refroidie ayant circulé dans les premiers moyens d'échange thermique et la fraction vapeur haute pression, avant de les faire circuler dans lesdits premiers moyens d'échange thermique en échange de chaleur avec le fluide à refroidir, puis de les recycler en tant que mélange frigorigène dans l'avant-dernier étage de compression.
    2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'entre les étapes a) et b), on refroidit, à l'aide d'un fluide de refroidissement disponible sur le site, le mélange frigorigène comprimé issu de l'avant dernier étage de compression.
    3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que, lors des étapes b), et d) :
      on sépare le mélange comprimé dans un premier séparateur (14),
      on sépare dans un second séparateur (15) ladite fraction vapeur condensée, pour obtenir la fraction vapeur et la fraction liquide résultantes.
    4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que :
      avant d'admettre la fraction liquide résultante dans les premiers moyens d'échange thermique (5), on réunit cette fraction liquide résultante avec la fraction liquide refroidie issue desdits seconds moyens d'échange thermique (18).
    5. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que, lors des étapes b), d) et e) :
      on sépare le mélange comprimé dans un appareil de distillation (12),
      on sépare dans un séparateur (13) la fraction vapeur condensée, pour obtenir ladite fraction vapeur résultante et ladite fraction liquide résultante,
      et on renvoie la fraction liquide résultante dans la tête (12a) de colonne de l'appareil de distillation, pour la refroidir.
    6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que :
      on fait circuler la fraction liquide issue de l'appareil de distillation (12) ou du premier séparateur (14) dans les seconds moyens d'échange thermique (18), sensiblement entre une extrémité chaude (28b) et une extrémité froide (28a) de ces moyens d'échange thermique,
      et on admet la fraction liquide refroidie, en partie intermédiaire d'un premier échangeur chaud (6) parmi deux échangeurs de chaleur disposés en série, l'un chaud, l'autre froid (7), appartenant auxdits premiers moyens d'échange thermique (5).
    7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on fait circuler le fluide réfrigérant dans un cycle de réfrigération en circuit fermé (21) à deux étages successifs de compression (1D, 1E) et, en sortie de l'étage de compression le plus élevé des deux (1E), on condense totalement le fluide réfrigérant.
    8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on fait circuler le fluide réfrigérant dans un cycle (21') de réfrigération en circuit fermé à un étage unique de compression et, en sortie de cet étage de compression (1E'), on condense totalement le fluide réfrigérant.
    9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que entre les étapes e) et f) :
      on refroidit la fraction vapeur haute pression après le dernier étage de compression (1C) de ladite unité de compression (1, 1'),
      et on fait circuler cette fraction vapeur condensée dans les seconds moyens d'échange thermique (18), pour la refroidir encore par échange de chaleur avec le fluide réfrigérant avant de l'envoyer dans les premiers moyens d'échange thermique (5).
    10. Procédé selon les revendications 5 et 9, caractérisé en ce que :
      pour refroidir encore la fraction vapeur haute pression refroidie, on la fait circuler entre une extrémité chaude (28b) desdits seconds moyens d'échange thermique (18) et une partie intermédiaire de ceux-ci,
      et on fait circuler entre sensiblement cette partie intermédiaire et une extrémité froide (28a) desdits seconds moyens d'échange thermique (18), ladite fraction vapeur issue de l'appareil de distillation (12), avant de l'envoyer dans ledit séparateur (13).
    11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que l'on fait circuler essentiellement entre une extrémité chaude et une extrémité froide des seconds moyens d'échange thermique (18), les fractions vapeur et liquide issues de l'appareil de distillation (12), avant de les admettre respectivement dans ledit séparateur (13) et dans lesdits premiers moyens d'échange thermique (5).
    12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'entre les étapes a) et b), on fait circuler le mélange comprimé dans les seconds moyens d'échange thermique (18).
    13. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que :
      le fluide à refroidir est du gaz naturel,
      avant de faire circuler ce gaz naturel dans les premiers moyens d'échange thermique (5), on lui fait subir une dessiccation,
      et, après dessiccation, le gaz naturel sec passe, à l'intérieur des premiers moyens d'échange thermique (5), d'abord dans une première partie d'un premier échangeur chaud (6) parmi deux échangeurs disposés en série, l'un chaud, l'autre froid (7), appartenant auxdits premiers moyens d'échange thermique, puis dans une partie dudit second échangeur de ces premiers moyens d'échange thermique, avant de passer dans une unité de fractionnement (75) extérieure auxdits premiers moyens d'échange thermique.
    14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que :
      le fluide à refroidir est du gaz naturel,
      avant d'admettre ce gaz naturel dans lesdits premiers moyens d'échange thermique (5), on le fait passer successivement :
      dans des troisièmes moyens d'échange thermique (123), pour le refroidir par échange de chaleur avec le fluide réfrigérant,
      puis dans une unité intermédiaire de dessiccation.
    15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'on fait circuler le gaz naturel sortant de l'unité intermédiaire de dessiccation dans les seconds moyens d'échange thermique (18), avant de l'admettre dans les premiers moyens d'échange thermique (5).
    16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que :
      le fluide à refroidir est du gaz naturel,
      avant d'admettre ce gaz naturel dans les premiers moyens d'échange thermique (5), on le fait circuler d'abord dans les seconds moyens d'échange thermique (18) et, avant ou après cette circulation dans les seconds moyens d'échange thermique, on fait subir au gaz naturel une dessiccation.
    17. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que :
      le fluide à refroidir est du gaz naturel,
      on fait subir une dessiccation au gaz naturel avant de l'admettre, pour le refroidir, dans un premier échangeur chaud (6) parmi deux échangeurs disposés en série, l'un chaud, l'autre froid (7), appartenant auxdits premiers moyens d'échange thermique (5),
      on en refroidit au moins une partie dans une première partie du second échangeur froid (7),
      on le fait ensuite passer dans une unité de fractionnement (75) pour obtenir un composé résultant,
      et on fait circuler ledit composé résultant dans une deuxième partie du second échangeur froid (7), pour le liquéfier et le sous-refroidir.
    18. Installation de refroidissement pour refroidir un fluide, l'installation présentant un circuit fermé pour un mélange frigorigène et comprenant :
      une unité de compression (1, 1') comprenant plusieurs étages de compression disposés en série, incluant un dernier étage de compression (1C) comprenant une sortie de fraction vapeur haute pression et un avant-dernier étage de compression (1A, 1B), pour comprimer au moins une partie du mélange frigorigène,
      des premiers moyens de séparation (12, 14) disposés entre l'avant-dernier étage (1A, 1B) et le dernier étage de compression (1C), pour obtenir une séparation du mélange frigorigène issu de l'avant dernier étage de compression, en une fraction vapeur et une fraction liquide,
      des moyens de refroidissement (18), pour refroidir ladite fraction vapeur et ladite fraction liquide issues des premiers moyens de séparation, lesdits moyens de refroidissement comprenant :
      des seconds moyens d'échange thermique (18) comprenant des premiers passages (57, 135') et des seconds passages (93, 137') indépendants des premiers pour y faire circuler respectivement ladite fraction vapeur et ladite fraction liquide en échange de chaleur avec un fluide réfrigérant et ainsi obtenir une fraction vapeur condensée et une fraction liquide refroidie,
      le fluide réfrigérant circulant dans un circuit fermé (21, 21', 21") passant dans les seconds moyens d'échange thermique,
      des seconds moyens de séparation (13, 15) pour séparer la fraction vapeur condensée en une fraction liquide et une fraction vapeur résultantes, ces seconds moyens de séparation comprenant une sortie pour ladite fraction vapeur résultante communiquant avec une entrée du dernier étage de compression,
      des moyens d'expansion (50, 69, 71),
      des premiers moyens d'échange thermique (5) ayant :
      un passage (79) pour le fluide à refroidir présentant une entrée et une sortie,
      un passage aller (59, 65) présentant une sortie communiquant avec les moyens d'expansion et des entrées de mélange frigorigène en communication avec une sortie desdits seconds moyens d'échange thermique, pour la fraction liquide refroidie, et avec une sortie du dernier étage de compression pour la fraction vapeur haute pression,
      un passage retour (41, 42) pour le mélange frigorigène présentant une sortie en communication avec une entrée de l'unité de compression et une entrée communiquant avec les moyens d'expansion.
    19. Installation selon la revendication 18, caractérisée en ce que les premiers moyens de séparation comprennent un séparateur (14).
    20. Installation selon la revendication 18, caractérisée en ce que les premiers moyens de séparation comprennent un appareil de distillation (12).
    21. Installation selon l'une quelconque des revendications 18 à 20, caractérisée en ce que les seconds moyens de séparation comprennent un séparateur (13, 15).
    22. Installation selon l'une quelconque des revendications 18 à 21, caractérisée en ce que les seconds moyens de séparation (13, 15) comprennent une sortie pour une fraction liquide communiquant avec ladite entrée pour fraction liquide refroidie (48) des premiers moyens d'échange thermique (5).
    23. Installation selon l'une quelconque des revendications 18 à 22, caractérisée en ce que :
      les premiers moyens de séparation (12, 14) comprennent une entrée communiquant avec une sortie d'un condenseur (3A),
      et cette communication entre la sortie du condenseur et l'entrée des premiers moyens de séparation (12, 14) passe dans les seconds moyens d'échange thermique (18).
    24. Installation selon l'une quelconque des revendications 18 à 23 caractérisée en ce que ledit fluide réfrigérant circule dans un cycle de réfrigération (21") comprenant :
      lesdits seconds moyens d'échange thermique (18),
      et des troisièmes moyens d'échange thermique (123) où passent, en échange thermique, le fluide réfrigérant et ledit fluide à refroidir.
    25. Installation selon l'une quelconque des revendications 18 à 24, caractérisée en ce que la communication entre la sortie du dernier étage de compression (1C) et l'entrée de fraction vapeur haute pression des premiers moyens d'échange thermique (5) passe dans les seconds moyens d'échange thermique (18).
    26. Installation selon l'une quelconque des revendications 18 à 25, caractérisée en ce qu'elle comprend un circuit de fluide frigorigène (19) passant dans les seconds moyens d'échange thermique (18).
    27. Installation selon l'une quelconque des revendications 18 à 26, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens (3A ; 3B) d'échange thermique avec un fluide de refroidissement disposés entre la sortie dudit avant-dernier étage de compression et l'entrée des premiers moyens de séparation (12, 14), de façon à refroidir ledit mélange frigorigène sortant de l'avant dernier étage de compression avant de l'introduire dans les premiers moyens de séparation.
    EP97401367A 1996-07-12 1997-06-16 Procédé et installation perfectionnés de refroidissement, en particulier pour la liquéfaction de gaz naturel Expired - Lifetime EP0818661B1 (fr)

    Applications Claiming Priority (2)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    FR9608758A FR2751059B1 (fr) 1996-07-12 1996-07-12 Procede et installation perfectionnes de refroidissement, en particulier pour la liquefaction de gaz naturel
    FR9608758 1996-07-12

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP0818661A1 EP0818661A1 (fr) 1998-01-14
    EP0818661B1 true EP0818661B1 (fr) 2002-09-11

    Family

    ID=9494005

    Family Applications (1)

    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP97401367A Expired - Lifetime EP0818661B1 (fr) 1996-07-12 1997-06-16 Procédé et installation perfectionnés de refroidissement, en particulier pour la liquéfaction de gaz naturel

    Country Status (22)

    Country Link
    US (1) US5943881A (fr)
    EP (1) EP0818661B1 (fr)
    JP (1) JP4233619B2 (fr)
    KR (1) KR100365367B1 (fr)
    CN (1) CN1140755C (fr)
    AR (1) AR007816A1 (fr)
    AT (1) ATE224036T1 (fr)
    AU (1) AU723530B2 (fr)
    BR (1) BR9703959A (fr)
    CA (1) CA2209723C (fr)
    CO (1) CO5070650A1 (fr)
    DE (1) DE69715330T2 (fr)
    DK (1) DK0818661T3 (fr)
    DZ (1) DZ2265A1 (fr)
    ES (1) ES2185883T3 (fr)
    FR (1) FR2751059B1 (fr)
    ID (1) ID19101A (fr)
    IL (1) IL121092A (fr)
    MY (1) MY119081A (fr)
    NO (1) NO311461B1 (fr)
    PT (1) PT818661E (fr)
    TW (1) TW332253B (fr)

    Families Citing this family (23)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    JPH10329015A (ja) 1997-03-24 1998-12-15 Canon Inc 研磨装置および研磨方法
    US6119479A (en) * 1998-12-09 2000-09-19 Air Products And Chemicals, Inc. Dual mixed refrigerant cycle for gas liquefaction
    US6347532B1 (en) 1999-10-12 2002-02-19 Air Products And Chemicals, Inc. Gas liquefaction process with partial condensation of mixed refrigerant at intermediate temperatures
    US6298688B1 (en) * 1999-10-12 2001-10-09 Air Products And Chemicals, Inc. Process for nitrogen liquefaction
    US6564578B1 (en) 2002-01-18 2003-05-20 Bp Corporation North America Inc. Self-refrigerated LNG process
    US6640586B1 (en) 2002-11-01 2003-11-04 Conocophillips Company Motor driven compressor system for natural gas liquefaction
    DE102004011483A1 (de) * 2004-03-09 2005-09-29 Linde Ag Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes
    US7266976B2 (en) * 2004-10-25 2007-09-11 Conocophillips Company Vertical heat exchanger configuration for LNG facility
    AU2007251667B2 (en) 2006-05-15 2010-07-08 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method and apparatus for liquefying a hydrocarbon stream
    GB2463202B (en) * 2007-07-19 2011-01-12 Shell Int Research Method and apparatus for producing a liquefied hydrocarbon stream and one or more fractionated streams from an initial feed stream
    JP5683277B2 (ja) 2008-02-14 2015-03-11 シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイＳｈｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｍａａｔｓｃｈａｐｐｉｊ Ｂｅｓｌｏｔｅｎｖｅｎｎｏｏｔｓｈａｐ 炭化水素流の冷却方法及び装置
    CN101239194B (zh) * 2008-03-17 2012-11-28 张博 厕所除臭杀菌泡沫液
    US8209997B2 (en) * 2008-05-16 2012-07-03 Lummus Technology, Inc. ISO-pressure open refrigeration NGL recovery
    CN102115683A (zh) * 2009-12-30 2011-07-06 中国科学院理化技术研究所 一种生产液化天然气的方法
    CN105247190B (zh) * 2014-04-07 2017-04-05 三菱重工压缩机有限公司 浮体式液化气制造设备
    FR3043451B1 (fr) * 2015-11-10 2019-12-20 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Methode pour optimiser la liquefaction de gaz naturel
    FR3043452B1 (fr) * 2015-11-10 2019-12-20 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede de liquefaction de gaz naturel a l'aide d'un circuit de refrigeration en cycle ferme
    FR3045798A1 (fr) 2015-12-17 2017-06-23 Engie Procede hybride de liquefaction d'un gaz combustible et installation pour sa mise en œuvre
    US10323880B2 (en) * 2016-09-27 2019-06-18 Air Products And Chemicals, Inc. Mixed refrigerant cooling process and system
    CN106831300B (zh) * 2017-04-17 2023-05-23 中国石油集团工程股份有限公司 一种乙烷回收联产液化天然气的装置与方法
    US11231227B2 (en) * 2017-12-15 2022-01-25 Saudi Arabian Oil Company Process integration for natural gas liquid recovery
    JP2021522463A (ja) * 2018-04-20 2021-08-30 チャート・エナジー・アンド・ケミカルズ，インコーポレーテッド 予冷を伴う混合冷媒液化システムおよび方法
    FR3103543B1 (fr) * 2019-11-21 2021-10-22 Air Liquide Echangeur de chaleur avec agencement de dispositifs mélangeurs améliorant la distribution d’un mélange diphasique

    Family Cites Families (8)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    FR2280041A1 (fr) * 1974-05-31 1976-02-20 Teal Technip Liquefaction Gaz Procede et installation pour le refroidissement d'un melange gazeux
    FR2292203A1 (fr) * 1974-11-21 1976-06-18 Technip Cie Procede et installation pour la liquefaction d'un gaz a bas point d'ebullition
    US4325231A (en) * 1976-06-23 1982-04-20 Heinrich Krieger Cascade cooling arrangement
    FR2471566B1 (fr) * 1979-12-12 1986-09-05 Technip Cie Procede et systeme de liquefaction d'un gaz a bas point d'ebullition
    FR2540612A1 (fr) * 1983-02-08 1984-08-10 Air Liquide Procede et installation de refroidissement d'un fluide, notamment de liquefaction de gaz naturel
    US4755200A (en) * 1987-02-27 1988-07-05 Air Products And Chemicals, Inc. Feed gas drier precooling in mixed refrigerant natural gas liquefaction processes
    FR2703762B1 (fr) * 1993-04-09 1995-05-24 Maurice Grenier Procédé et installation de refroidissement d'un fluide, notamment pour la liquéfaction de gaz naturel.
    DE19722490C1 (de) * 1997-05-28 1998-07-02 Linde Ag Verfahren zum Verflüssigen eines Kohlenwasserstoff-reichen Stromes

    Also Published As

    Publication number Publication date
    NO311461B1 (no) 2001-11-26
    ATE224036T1 (de) 2002-09-15
    NO973221D0 (no) 1997-07-10
    AU2496697A (en) 1998-01-22
    ES2185883T3 (es) 2003-05-01
    JP4233619B2 (ja) 2009-03-04
    DE69715330T2 (de) 2003-01-02
    CA2209723A1 (fr) 1998-01-12
    IL121092A (en) 2000-07-16
    MY119081A (en) 2005-03-31
    BR9703959A (pt) 1999-03-16
    AU723530B2 (en) 2000-08-31
    DZ2265A1 (fr) 2004-07-04
    FR2751059A1 (fr) 1998-01-16
    ID19101A (id) 1998-06-11
    CA2209723C (fr) 2005-05-24
    FR2751059B1 (fr) 1998-09-25
    TW332253B (en) 1998-05-21
    DE69715330D1 (de) 2002-10-17
    CN1172243A (zh) 1998-02-04
    JPH1068586A (ja) 1998-03-10
    IL121092A0 (en) 1997-11-20
    PT818661E (pt) 2003-01-31
    NO973221L (no) 1998-01-13
    CN1140755C (zh) 2004-03-03
    DK0818661T3 (da) 2003-01-20
    US5943881A (en) 1999-08-31
    KR980010302A (ko) 1998-04-30
    AR007816A1 (es) 1999-11-24
    KR100365367B1 (ko) 2003-02-19
    EP0818661A1 (fr) 1998-01-14
    CO5070650A1 (es) 2001-08-28

    Similar Documents

    Publication Publication Date Title
    EP0818661B1 (fr) Procédé et installation perfectionnés de refroidissement, en particulier pour la liquéfaction de gaz naturel
    EP0644996B1 (fr) Procede et installation de refroidissement d'un gaz, notamment pour la liquefaction de gaz naturel
    CA2269147C (fr) Procede et dispositif de liquefaction d'un gaz naturel sans separation de phases sur les melanges refrigerants
    FR3053771B1 (fr) Procede de liquefaction de gaz naturel et de recuperation d'eventuels liquides du gaz naturel comprenant deux cycles refrigerant semi-ouverts au gaz naturel et un cycle refrigerant ferme au gaz refrigerant
    FR2471567A1 (fr) Procede et systeme de refrigeration d'un fluide a refroidir a basse temperature
    EP0125980B1 (fr) Procédé et appareil de refroidissement et liquéfaction d'au moins un gaz à bas point d'ébullition, tel que par exemple du gaz naturel
    EP1352203B1 (fr) Procede de refrigeration de gaz liquefie et installation mettant en oeuvre celui-ci
    RU2298743C2 (ru) Система и способ для сжижения природного газа при высоком давлении
    CA2194089C (fr) Procede et dispositif de liquefaction en deux etapes d'un melange gazeux, tel qu'un gaz naturel
    FR2611386A1 (fr) Procede perfectionne pour liquefier un flux d'alimentation en gaz naturel, en utilisant un ou deux refrigerants en circuit ferme a plusieurs composants
    EP1118827B1 (fr) Procédé de liquéfaction partielle d'un fluide contenant des hydrocarbures tel que du gaz naturel
    FR2471566A1 (fr) Procede et systeme de liquefaction d'un gaz a bas point d'ebullition
    FR2714722A1 (fr) Procédé et appareil de liquéfaction d'un gaz naturel.
    FR2675888A1 (fr) Procede a l'utilisation du gaz naturel liquefie (gnl) associe a un expanseur a froid pour produire de l'azote liquide.
    FR2764972A1 (fr) Procede de liquefaction d'un gaz naturel a deux etages interconnectes
    FR3053770B1 (fr) Procede de liquefaction de gaz naturel et de recuperation d'eventuels liquides du gaz naturel comprenant un cycle refrigerant semi-ouvert au gaz naturel et deux cycles refrigerant fermes au gaz refrigerant
    FR2723183A1 (fr) Procede et installation de liquefaction d'hydrogene
    EP2417411B1 (fr) Procede et systeme frigorifique pour la recuperation de la froideur du methane par des fluides frigorigenes
    WO2005103583A1 (fr) Procede de liquefaction d’un gaz integrant un appareillage de refroidissement thermo-acoustique
    WO2020025873A1 (fr) Echangeur de chaleur a configuration de passages amelioree, procedes d'echange de chaleur associes
    FR2714720A1 (fr) Procédé et appareil de liquéfaction d'un gaz naturel.
    EP4348137A1 (fr) Dispositif et procede de pre-refroidissement d'un flux d'un fluide cible a une temperature inferieure ou egale a 90 k
    WO2021019149A1 (fr) Procede de liquefaction de gaz naturel avec injection amelioree d'un courant refrigerant mixte
    MXPA97005256A (en) Procedure and installation to cool a flu

    Legal Events

    Date Code Title Description
    PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

    Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

    AK Designated contracting states

    Kind code of ref document: A1

    Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE

    17P Request for examination filed

    Effective date: 19980613

    AKX Designation fees paid

    Free format text: AT BE CH DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE

    RBV Designated contracting states (corrected)

    Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE

    17Q First examination report despatched

    Effective date: 20000529

    GRAG Despatch of communication of intention to grant

    Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA

    GRAG Despatch of communication of intention to grant

    Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA

    GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

    Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

    GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

    Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

    GRAA (expected) grant

    Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

    AK Designated contracting states

    Kind code of ref document: B1

    Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE

    REF Corresponds to:

    Ref document number: 224036

    Country of ref document: AT

    Date of ref document: 20020915

    Kind code of ref document: T

    REG Reference to a national code

    Ref country code: GB

    Ref legal event code: FG4D

    Free format text: NOT ENGLISH

    REG Reference to a national code

    Ref country code: CH

    Ref legal event code: EP

    REG Reference to a national code

    Ref country code: IE

    Ref legal event code: FG4D

    Free format text: FRENCH

    REF Corresponds to:

    Ref document number: 69715330

    Country of ref document: DE

    Date of ref document: 20021017

    GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

    Effective date: 20021223

    REG Reference to a national code

    Ref country code: CH

    Ref legal event code: NV

    Representative=s name: LUCHS & PARTNER PATENTANWAELTE

    REG Reference to a national code

    Ref country code: DK

    Ref legal event code: T3

    REG Reference to a national code

    Ref country code: PT

    Ref legal event code: SC4A

    Free format text: AVAILABILITY OF NATIONAL TRANSLATION

    Effective date: 20021210

    REG Reference to a national code

    Ref country code: GR

    Ref legal event code: EP

    Ref document number: 20020404209

    Country of ref document: GR

    REG Reference to a national code

    Ref country code: ES

    Ref legal event code: FG2A

    Ref document number: 2185883

    Country of ref document: ES

    Kind code of ref document: T3

    PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: LU

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

    Effective date: 20030616

    PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: MC

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

    Effective date: 20030630

    PLBE No opposition filed within time limit

    Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

    STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

    Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

    26N No opposition filed

    Effective date: 20030612

    REG Reference to a national code

    Ref country code: CH

    Ref legal event code: PFA

    Owner name: GDF SUEZ SOCIETE ANONYME

    Free format text: GAZ DE FRANCE (SERVICE NATIONAL)#23 RUE PHILIBERT-DELORME#F-75017 PARIS (FR) -TRANSFER TO- GDF SUEZ SOCIETE ANONYME#12-26 RUE DU DOCTEUR LANCEREAUX#75008 PARIS (FR)

    NLT1 Nl: modifications of names registered in virtue of documents presented to the patent office pursuant to art. 16 a, paragraph 1

    Owner name: GDF SUEZ

    REG Reference to a national code

    Ref country code: FR

    Ref legal event code: CJ

    Ref country code: FR

    Ref legal event code: CD

    Ref country code: FR

    Ref legal event code: CA

    REG Reference to a national code

    Ref country code: DE

    Ref legal event code: R082

    Ref document number: 69715330

    Country of ref document: DE

    Representative=s name: WSL PATENTANWAELTE PARTNERSCHAFTSGESELLSCHAFT, DE

    REG Reference to a national code

    Ref country code: DE

    Ref legal event code: R082

    Ref document number: 69715330

    Country of ref document: DE

    Representative=s name: WSL PATENTANWAELTE PARTNERSCHAFT MBB, DE

    Effective date: 20111028

    Ref country code: DE

    Ref legal event code: R081

    Ref document number: 69715330

    Country of ref document: DE

    Owner name: GDF SUEZ S.A., FR

    Free format text: FORMER OWNER: GAZ DE FRANCE (SERVICE NATIONAL), PARIS, FR

    Effective date: 20111028

    REG Reference to a national code

    Ref country code: AT

    Ref legal event code: PC

    Ref document number: 224036

    Country of ref document: AT

    Kind code of ref document: T

    Owner name: GDF SUEZ, FR

    Effective date: 20130328

    REG Reference to a national code

    Ref country code: FR

    Ref legal event code: PLFP

    Year of fee payment: 20

    PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: NL

    Payment date: 20160525

    Year of fee payment: 20

    PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: DE

    Payment date: 20160524

    Year of fee payment: 20

    Ref country code: ES

    Payment date: 20160525

    Year of fee payment: 20

    Ref country code: GB

    Payment date: 20160527

    Year of fee payment: 20

    Ref country code: IE

    Payment date: 20160524

    Year of fee payment: 20

    Ref country code: CH

    Payment date: 20160523

    Year of fee payment: 20

    Ref country code: FI

    Payment date: 20160524

    Year of fee payment: 20

    Ref country code: GR

    Payment date: 20160524

    Year of fee payment: 20

    PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: IT

    Payment date: 20160525

    Year of fee payment: 20

    Ref country code: FR

    Payment date: 20160526

    Year of fee payment: 20

    Ref country code: SE

    Payment date: 20160527

    Year of fee payment: 20

    Ref country code: BE

    Payment date: 20160525

    Year of fee payment: 20

    Ref country code: DK

    Payment date: 20160524

    Year of fee payment: 20

    Ref country code: AT

    Payment date: 20160524

    Year of fee payment: 20

    Ref country code: PT

    Payment date: 20160601

    Year of fee payment: 20

    REG Reference to a national code

    Ref country code: DE

    Ref legal event code: R071

    Ref document number: 69715330

    Country of ref document: DE

    REG Reference to a national code

    Ref country code: DK

    Ref legal event code: EUP

    Effective date: 20170616

    REG Reference to a national code

    Ref country code: NL

    Ref legal event code: MK

    Effective date: 20170615

    REG Reference to a national code

    Ref country code: CH

    Ref legal event code: PL

    REG Reference to a national code

    Ref country code: GB

    Ref legal event code: PE20

    Expiry date: 20170615

    REG Reference to a national code

    Ref country code: IE

    Ref legal event code: MK9A

    PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: GB

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF EXPIRATION OF PROTECTION

    Effective date: 20170615

    REG Reference to a national code

    Ref country code: SE

    Ref legal event code: EUG

    REG Reference to a national code

    Ref country code: AT

    Ref legal event code: MK07

    Ref document number: 224036

    Country of ref document: AT

    Kind code of ref document: T

    Effective date: 20170616

    PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: PT

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF EXPIRATION OF PROTECTION

    Effective date: 20170623

    PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: IE

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF EXPIRATION OF PROTECTION

    Effective date: 20170616

    REG Reference to a national code

    Ref country code: ES

    Ref legal event code: FD2A

    Effective date: 20180508

    PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: ES

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF EXPIRATION OF PROTECTION

    Effective date: 20170617