EP3559573A1 - Device and method for liquefying a natural gas and ship comprising such a device - Google Patents

Device and method for liquefying a natural gas and ship comprising such a device

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EP3559573A1
EP3559573A1 EP17825591.5A EP17825591A EP3559573A1 EP 3559573 A1 EP3559573 A1 EP 3559573A1 EP 17825591 A EP17825591 A EP 17825591A EP 3559573 A1 EP3559573 A1 EP 3559573A1
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EP
European Patent Office
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natural gas
exchange
compressor
mixture
compound
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17825591.5A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Hicham GUEDACHA
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Engie SA
Original Assignee
Engie SA
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Publication date
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    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration

Definitions

  • the present invention relates to a device for liquefying a natural gas, a liquefaction process of a natural gas and a vessel comprising such a device. It applies, in particular, to the liquefaction at sea or on land of natural gas.
  • the liquefaction of the gas allows the transport of natural gas at a lower volume compared to the transport of the non-liquefied natural gas.
  • a mixture of refrigerants is compressed and then fractionated into a heavy fraction and a light fraction
  • the heavy fraction being used in a first plate heat exchanger between this heavy fraction and the natural gas to cool it,
  • the light fraction being used in a second plate heat exchanger between this light fraction and the cooled natural gas in order to liquefy this natural gas and
  • plate exchangers are very sensitive to the distribution of fluids, which poses a problem of marinization for marine applications,
  • the refrigerant mixture contains a large number of components, especially heavy compounds, these compounds crystallize in the heat exchangers at particular pressure and temperature conditions whose advent is not easily predictable and
  • the process has a limited flexibility, especially in terms of operating flow and a production capacity by limited compression means.
  • the cooling mixture is a mixture of nitrogen and hydrocarbons (methane, ethane, ibutane, nbutane, ipentane and npentane).
  • the partial vaporization of this low-pressure mixture makes it possible to cool, liquefy the natural gas and cool the LNG produced: the low-pressure vaporization of the heavy fraction of the refrigerant mixture (gas at the top of the fractionation column) makes it possible to provide the frigories necessary for cooling the natural gas and
  • the refrigerant mixture is completely vaporized.
  • the refrigerant mixture contains too much constituent (hydrocarbons), complicating the logistics and the operational aspect.
  • the storage facilities increase the weight of the installations, critical in installations at sea,
  • the Cil process is based on the use of a single compression line using centrifugal compressors.
  • a centrifugal compressor serves to compress a gas and consequently to raise its pressure.
  • Centrifugal compressors are equipped with wheels rotating around a shaft driven by a turbine or an electric motor. These rotating wheels make it possible to transform the kinetic energy contained in the gas into potential energy in order to raise its pressure.
  • the set of wheels is contained in a body called "casing" (or “envelope” in French).
  • An envelope can contain a number of wheels between eight and ten at the most, and the higher the number, the more likely the compressor is to have stability problems. Compression is the heart of a liquefaction process. Indeed, each point of efficiency in addition to the compressor increases the production of liquefied natural gas.
  • the financial value of a compressor is directly related to the number of envelopes. In fact, the higher the number of envelopes, the higher the investment to be made, but the greater the operational flexibility. Inversely, the decrease in the number of casings leads to a loss of operative flexibility sometimes accompanied by a loss of efficiency.
  • the challenge of the present invention is therefore to provide a better compromise between efficiency and investment in order to maintain satisfactory performance over as wide a range of operation as possible.
  • the Cil process compression trains comprise a low and medium pressure section and a high pressure compression section.
  • the compression stages are grouped into one, two or three envelopes.
  • the low and medium pressure section makes it possible to compress the low-pressure refrigerant mixture at the outlet of the cryogenic exchange line.
  • the high pressure section compresses the light fraction of the refrigerant mixture that will provide the necessary frigories for the liquefaction and subcooling of the liquefied natural gas.
  • the actuation, by the same shaft, low and high pressure sections in the compression train, causes a single rotation speed between the turbines of these sections.
  • This rotation speed can be differentiated by the use of multiplication mechanisms between the speed of rotation of the turbines with respect to the single shaft.
  • the rotational speeds are necessarily proportional or identical, if necessary, which renders the compression train non-flexible when the flow rates entering each section are not identical or proportional. This can cause mechanical stability problems.
  • the present invention aims to remedy all or part of these disadvantages.
  • the present invention provides a device for liquefying a natural gas, comprising:
  • a fourth centrifugal compressor of the light fraction of the first mixture the second and fourth centrifugal compressor being actuated by a single common turbine and - a shell common to the second compressor and the fourth compressor .
  • the device has a wider range of operation in terms of composition and flow
  • the turbine operating the first and third compressors and the turbine operating the second and fourth compressors are mechanically coupled.
  • turbines are merged.
  • the device that is the subject of the present invention comprises:
  • the fourth compressor compressing the separated gas fraction
  • the second chemical compound is composed of a pure body comprising nitrogen, propane and / or ammonia.
  • the first refrigerant mixture comprises nitrogen and methane and at least one of:
  • heavy compounds are used in the first refrigerant mixture, these compounds having the advantage of ensuring the vaporization of the first mixture before entering the first compressor.
  • the device that is the subject of the present invention comprises: a regulator of liquefied natural gas,
  • the cooling means of the second compound comprises an outlet for the second compound, the device comprising, between said outlet and the third exchange body, a cooling circuit of the second compound by the heavy fraction of the first mixture. inside the first exchange body.
  • the first exchange body and / or the second exchange body is a wound heat exchanger.
  • the cooling means of the second compound is a heat exchanger between the second compound and water.
  • the present invention relates to a method for liquefying a natural gas, comprising:
  • FIG. 1 represents, schematically, a first particular embodiment of the device that is the subject of the present invention
  • FIG. 2 represents, schematically, a particular embodiment of the ship which is the subject of the present invention
  • FIG. 3 represents, schematically and in the form of a logic diagram, a first particular sequence of steps of the method that is the subject of the present invention
  • FIG. 4 schematically represents a second particular embodiment of the device that is the subject of the present invention
  • FIG. 5 represents, schematically and in the form of a logic diagram, a second particular sequence of steps of the method which is the subject of the present invention
  • FIG. 6 schematically represents a third particular embodiment of the device which is the subject of the present invention.
  • FIG. 7 represents, schematically, a particular embodiment of the compressors of the device which is the subject of the present invention.
  • FIG. 8 represents, schematically and in the form of a logic diagram, a third particular sequence of steps of the method which is the subject of the present invention.
  • FIG. 1 which is not to scale, shows a schematic view of an embodiment of the device 100 which is the subject of the present invention.
  • This device 100 for liquefying a natural gas comprising:
  • a second heat exchange body 120 between the light fraction of the first mixture and the natural gas cooled in the first exchange body to liquefy the natural gas and a line 125 for returning the first vaporized refrigerant mixture to the heat exchange bodies to the compressor 105,
  • a means, 140 or 145, for compressing the second vaporized compound for compressing the second vaporized compound.
  • the compressor 105 is, for example, a centrifugal compressor provided with a wheel rotating around a shaft driven by a turbine or an electric motor. This rotating wheel makes it possible to transform the kinetic energy contained in the gas into potential energy in order to raise the pressure of said gas. In order to increase the compression achieved, the number of wheels is increased in order to reach a determined discharge pressure.
  • the inlet pressure of the compressor 105 is, for example, of the order of at least 2 bar absolute.
  • the compression ratio achieved in the compressor 105 is, for example, between 2 and 6.
  • This compressor 105 is, for example, configured to compress a first refrigerant mixture which comprises nitrogen and methane and at least one of:
  • the composition of the first compound is adjusted according to the composition of the natural gas to be liquefied in the device. This adjustment is made as a function of the vapor function curve, that is to say the equilibrium pressure temperature, of the composition of the natural gas along the exchange line formed of the first body 1 12 and the second 120 exchange body.
  • propane is aimed at balancing the volatility differences between the heavy compounds and the light compounds of the first mixture.
  • This compressor 105 includes an inlet (not referenced) for vaporized refrigerant mixture and an outlet (not referenced) for compressed refrigerant mixture.
  • the compressed refrigerant mixture is preferably cooled in a fifth heat exchanger 106.
  • This heat exchanger 106 is, for example, a tubular exchanger in which the cold source is air or water. The colder the temperature of the source, the greater the efficiency of the process.
  • the maximum cooling temperature corresponds to the temperature of the air or water plus fifteen degrees Celsius.
  • the cooling mixture, preferably cooled in the fifth exchanger 106, is supplied by means of fractionation. This fraction means is, for example, a fractionation column.
  • the flow entering the fractionation column is two-phase, a portion being gaseous and a portion being liquid.
  • the gaseous fraction flows in the column to come out at the head and the liquid fraction in the foot.
  • This means 10 fractionation comprises:
  • the light fraction leaving the fractionation means 1 enters the first exchange body 1 and is cooled by the heavy fraction passing through the first exchange body 1.
  • This light fraction can also, depending on the operating conditions, act as a cold source in the heat exchange occurring with the natural gas entering through the inlet 1 16 of the first exchange body 1 15.
  • the fractionation means further comprises an inlet for refluxing a portion of the light fraction, this portion of light fraction is harvested, for example, from a reflux flask.
  • the fractionation means 10 then preferably comprises packings, making it possible to improve the transfer of material between the gaseous flow and the liquid fraction from the reflux flask 11, which absorbs the heavier compounds of the gas fraction allowing to obtain a flow rich in nitrogen and methane at the head.
  • the means 10 fractionation is preferably provided with a mesh to limit the entrainment of droplets in the gas fraction.
  • This reflux flask 1 1 1 is connected to the light fraction outlet of the fractionation means 1, with or without intermediate exchange in the first body 1 15, and operates in a similar manner by separating the light fraction of heavy fraction residues transported. unexpectedly by the light fraction out of the fractionation means 1.
  • the balloon 1 1 1 is preferably provided with a mesh to limit the entrainment of droplets in the gaseous fraction.
  • the light fraction leaving the fractionation means 1, or the reflux flask 1 1 1 when such a flask 1 1 1 is present, is preferentially compressed by a second compressor 1 12.
  • This second compressor 1 12 is, for example, a centrifugal compressor.
  • This centrifugal compressor is preferably actuated by the turbine implemented at the compressor 105 when the compressor 105 is a centrifugal compressor.
  • the pressure at the outlet of the second compressor January 12 is, for example, of the order of 40 bar absolute and the compression ratio is preferably between 2 and 4.
  • the light fraction, with or without compression in the second compressor 1 12, is preferably cooled in a sixth heat exchanger 1 13.
  • This heat exchanger 1 13 is, for example, a tubular exchanger in which the cold source is air or water.
  • the cold source is air or water.
  • the maximum cooling temperature corresponds to the temperature of the air or water plus fifteen degrees Celsius. The resulting flow brings the cold or the frigories necessary for the cooling of the natural gas.
  • the first heat exchanger 1 is, for example, a wound heat exchanger in which the light fraction acts as a cold source and the natural gas as a hot source.
  • the first exchanger 1 15 and the second exchanger 120 are formed of a single wound exchanger.
  • the natural gas enters the first exchanger 1 through the inlet 1 16.
  • the light fraction vaporized during the exchange with the natural gas in the first exchange body 1 is preferably redirected to a balloon 1 14 configured to separate the light fraction into two parts, one being heavier than the other.
  • the device 100 preferably comprises a valve 136 upstream of the tank 1 14. This valve creates, for example, an expansion of the gas portion of the first mixture of the order of 20 to 25 bar.
  • the two parts of the light fraction are transmitted to the second exchange body 120, the light fraction acting as a cold source in the heat exchange made with the natural gas previously cooled in the first exchange body 1.
  • the heavy part of the light fraction is, after passing through the second body 120 of exchange, relaxed in an expansion turbine 1 18 (called “expander” in English), then transmitted to the compressor 105 via the return conduit 125.
  • This expansion turbine 1 18 is put in place of a valve 123 or in parallel with this valve 123. In variants, between the expansion turbine 1 18 and the compressor 105, the heavy part of the light fraction, compressed, is reinjected into the second body 120 exchange.
  • the light portion of the light fraction is transmitted to the compressor 105 via the return line 125.
  • the light portion of the light fraction leaves the second exchange body 120 is expanded in a valve 122, and is reinjected into the second exchange body 120 before being redirected to the compressor 105.
  • the valve 122 creates a trigger to reach a pressure of about 4 to 5 bar depending on the pressure drop of the downstream circuit, for example.
  • the heavy fraction of the refrigerant mixture leaving the fractionation means is passed to the first exchange body 1 and acts as a heat sink in the exchange with the natural gas.
  • the device 100 comprises an expansion turbine 127 in parallel with the valve 122.
  • the device 100 comprises the expansion turbine 127 and does not comprise a valve 122.
  • the heavy fraction leaves the first exchange body 1 and is reinjected into this first exchange body 1, after being expanded in a pressure regulator 1 19, before being redirected to the compressor 105.
  • the expander 1 19 creates a trigger to reach a pressure of about 4 to 5 bar depending on the pressure drop in the first body 1 exchange, for example.
  • the return line 125 comprises, between the first exchange body 1 and the compressor 105, a balloon 126.
  • This balloon 126 ensures that at the inlet of the first compressor 105, the first refrigerant mixture is exclusively in gaseous form.
  • the ball 126 is preferably provided with a mesh to limit the entrainment of droplets in the gaseous fraction.
  • the device 100 comprises a pipe connecting a portion of the balloon 126, intended to receive the liquid portion of the first mixture, by means of 10 fractionation.
  • this pipe is provided with a pump.
  • this pump is activated according to a liquid level captured by a sensor in the portion of the balloon 126 intended to receive the liquid portion of the first mixture.
  • natural gas is liquefied through two successive stages of cooling.
  • the first step takes place in the first exchange body 1 and the second step takes place in the second exchange body 120.
  • the natural gas flows in the first body 1 15 and in the second body 120, preferably against the current of the first refrigerant mixture.
  • the cooled natural gas preferably leaves the first body 1 at a temperature of about -30 ° C.
  • This cooled natural gas is then preferably directed to a fractionation section (not shown) to separate any condensates from the gaseous fraction.
  • the gaseous fraction is transmitted to the second body 120 to be liquefied.
  • the present invention proposes the addition of a third cooling step positioned either upstream or downstream of the first two steps.
  • a third exchange body 130 is positioned upstream of the inlet 1 16 of the natural gas in the first exchange body 1.
  • This third exchange body 130 is, for example, a tubular exchanger using, as a cold source, a second refrigerant compound, and hot source natural gas entering the device 100 to be liquefied.
  • the second chemical compound is, for example a pure body composed of nitrogen, propane and / or ammonia or a mixture of nitrogen and propane.
  • a third exchange body 135 is positioned downstream of the outlet 121 of liquefied natural gas from the second exchange body 120.
  • This third exchange body 135 is, for example, a tubular exchanger using, as a cold source, a second refrigerant compound, and hot source liquefied natural gas exiting in the device 100 to be stored or consumed.
  • the natural gas thus liquefied can be expanded at atmospheric pressure by an expansion valve (not shown) before storage.
  • the evaporation gas, called “BOG” (for "Boil-off gas”) in English, collected in the liquefied natural gas storage can be reinjected into the device 100 at the gaseous fraction leaving the fractionation section between the first body 1 15 and the second body 120 exchange.
  • BOG evaporation gas
  • the second refrigerant compound is here, for example, liquid nitrogen.
  • the device 100 Downstream of this third body, 130 or 135, the device 100 comprises a means, 140 or 145, for compressing the second compound.
  • This compressor, 140 or 145 is for example a centrifugal compressor.
  • the device 100 comprises both the upstream cooling step and the downstream cooling step.
  • the third exchange body 130 is called the exchange body positioned upstream of the first exchange body 1 and the fourth exchange body 135 the exchange body positioned downstream of the second body 120. 'exchange.
  • the second refrigerant compound is called the refrigerant mixture used in the third body 130 and third refrigerant mixture the refrigerant mixture implemented in the fourth exchange body.
  • the device 100 comprises:
  • the cooling means 150 is, for example, a heat exchanger between the second vaporized compound during heat exchange with the natural gas in the third exchange body 130 and air or water.
  • the device 100 comprises, between an outlet 131 for the second compound of the means 150 for cooling the second compound and the third 130 for the exchange body, a circuit 170 for cooling the second composed of the heavy fraction of the first mixture within the first exchange body.
  • This cooling circuit 170 is produced, for example, by the inlet of the second cooled compound in the first exchange body 1, the second cooled compound acting as a hot source with respect to the heavy fraction and to the possible light fraction of the first refrigerant mixture passing through this first exchange body.
  • This second vaporized compound can simultaneously act as a cold source with respect to the natural gas entering the first body 1 15 through the inlet 1 16 for natural gas.
  • the second vaporized compound leaves the first body 1 15, is expanded in a pressure reducer 124 and is reinjected into the first body 1 15 or in the second body 120.
  • the second compound is relaxed, for example, at a pressure of between 3 and
  • This cooling circuit 170 is intended to facilitate the cooling occurring in the cooling means 150.
  • a portion of the cooling circuit 170 is configured to cool the second compound by heat exchange with the light fraction of the first mixture in the second 120 exchange body.
  • the second compound cooled by heat exchange in the first exchange body 1
  • the second vaporized compound then acts as a hot source with respect to the light fraction of the first refrigerant mixture passing through this second body 120 exchange.
  • This second vaporized compound can simultaneously act as a cold source with respect to the natural gas entered in the second exchange body 120.
  • the device 100 comprises:
  • the cooling means 160 is, for example, a heat exchanger between the third compressed mixture and air or water.
  • natural gas Prior to the third body 130 exchange, natural gas can undergo a pretreatment.
  • the compressors and compression means, 105, 1 12 and 140, implemented in this embodiment can be replaced by the compressors, 605, 610 and 620, described with reference to Figure 6 and whose functions are similar.
  • FIG. 2 which is not to scale, a schematic view of an embodiment of the ship 200 which is the subject of the present invention is observed.
  • This ship 200 comprises:
  • FIG. 3 diagrammatically and in the form of a logic diagram shows a particular sequence of steps of the method 300 which is the subject of the present invention.
  • This method 300 for liquefying a natural gas comprising:
  • a step 305 for compressing a first vaporized refrigerant chemical mixture a step 310 for fractionating the compressed mixture into a heavy fraction and a light fraction
  • a second heat exchange step 320 between the light fraction of the first mixture and the natural gas cooled during the first exchange step to liquefy the natural gas
  • a step 335 of compressing the second vaporized compound is a step 335 of compressing the second vaporized compound.
  • This method 300 is realized, for example, by the implementation of the device 100 as described with reference to FIG. As will be understood, all the variants, all the examples and all the embodiments of the device 100 can also be transposed as steps within the method 300.
  • FIG. 4 which is not to scale, shows a schematic view of an embodiment of the device 400 which is the subject of the present invention.
  • This device 400 for liquefying a natural gas comprising:
  • a second heat exchange body 120 between the light fraction of the first mixture and the natural gas cooled in the first exchange body to liquefy the natural gas
  • a line 415 for injecting the evaporation gas at the inlet of the second exchange body is a line 415 for injecting the evaporation gas at the inlet of the second exchange body.
  • valve 136 the valve 136.
  • natural gas is liquefied through two successive stages of cooling.
  • the first step takes place in the first exchange body 1 and the second step takes place in the second exchange body 120.
  • the device 400 preferably comprises a fractionation section configured to remove condensates from the gas stream.
  • the liquefied natural gas leaving the second body 120 through the outlet 121 passes through a regulator 405 configured to relax the liquefied natural gas at atmospheric pressure.
  • the regulator 405 is, for example, a valve implementing the Joule-Tomshon effect.
  • This relaxation causes the appearance of evaporation gas, or BOG.
  • the BOG thus generated is collected in a collector 410 and injected, via a pipe 415, into the inlet of the second exchange body 120. This injection can take place upstream, in or downstream of the fractionation section if such a section is present.
  • the collector 410 is, for example, a gas / liquid separation flask equipped with a mesh to limit the entrainment of droplets in the gas fraction.
  • the pipe 415 is provided with a compressor 416 compressing the gaseous fraction leaving the collector 410.
  • a third exchange body 420 is positioned upstream of the inlet 1 16 of the natural gas in the first exchange body 1.
  • This third exchange body 420 is, for example, a tubular exchanger using, as a cold source, a second refrigerant compound, and hot source natural gas entering the device 400 to be liquefied.
  • the device 400 then comprises a compressor 425 of the second vaporized compound downstream of the third exchange body 420.
  • This compressor 425 is, for example, a centrifugal compressor.
  • the second chemical compound is, for example a pure body composed of nitrogen, propane and / or ammonia or a mixture of nitrogen and propane.
  • the device 400 includes:
  • a transfer line 435 for transferring the second cooled compound to the third exchange body 420.
  • the cooling means 430 is, for example, a heat exchanger between the second compressed compound and water or brine.
  • the device 400 comprises, between an outlet 421 for the second compound of the means 430 for cooling the second compound and the third 420 exchange body, a cooling circuit 440 for the second composed of the heavy fraction of the first mixture within the first exchange body.
  • This cooling circuit 440 is produced, for example, by the inlet of the second cooled compound in the first exchange body 1, the second cooled compound acting as a hot source with respect to the heavy fraction and to the possible light fraction of the first refrigerant mixture passing through this first exchange body.
  • This second cooled compound can simultaneously act as a cold source with respect to the natural gas entering the first body 1 15 through the inlet 1 16 for natural gas.
  • the second vaporized compound leaves the first body 1 15, is expanded in a pressure reducer 424 and is reinjected into the first body 1 15 or in the second body 120.
  • the second compound is expanded, for example, at a pressure of 3 to 4 bar at the outlet of the regulator 424.
  • This cooling circuit 440 is intended to facilitate the cooling occurring in the cooling means 430.
  • This circuit 440 may also include a second part, in the second body 120 exchange, as described with reference to Figure 1.
  • the first refrigerant mixture comprises nitrogen and methane and at least one of:
  • FIG. 5 diagrammatically shows a particular embodiment of the method which is the subject of the present invention.
  • This method 500 for liquefying a natural gas comprising:
  • a step 505 for compressing a first vaporized refrigerant chemical mixture a step 510 for fractionating the compressed mixture into a heavy fraction and a light fraction
  • a second heat exchange step 520 between the light fraction of the first mixture and the natural gas cooled during the first exchange step to liquefy the natural gas
  • a step 540 of injection of the evaporation gas at the inlet of the second exchange stage is a step 540 of injection of the evaporation gas at the inlet of the second exchange stage.
  • This method 500 is realized, for example, by the implementation of the device 400 as described with reference to FIG. 4. As it is understood, all the variants, all the examples and all the embodiments of the device 400 are also can be transposed as steps in process 500.
  • FIGS. 6 and 7 show diagrammatically a particular embodiment of the device 600 which is the subject of the present invention.
  • This device 600 for liquefying a natural gas comprising:
  • a second heat exchange body 120 between the compressed light fraction of the first mixture and the natural gas cooled in the first exchange body to liquefy the natural gas and a pipe 125 for returning the first vaporized refrigerant mixture in the heat exchange bodies to the first compressor,
  • a transfer line 435 for transferring the second cooled compound to the third exchange body 420.
  • envelope a casing that includes at least one compressor. Each compressor has one or more wheels.
  • the third compressor 620 corresponds to the third compressor 140 as described with reference to FIG. However, this third compressor 620 is actuated by the implementation of a single turbine common with the turbine operating the first compressor 605.
  • the first compressor corresponds to the first compressor 105 as described with reference to FIG.
  • the fourth compressor 615 is configured to raise the pressure of the light portion of the light fraction of the first cooling mixture.
  • This fourth compressor shares a single turbine common with the second compressor 610, this second compressor 610 corresponding to the second compressor 1 12 as described with reference to FIG.
  • the turbine 630 actuating the first and third compressors, 605 and 620, and the turbine 640 operating the second and fourth compressors, 610 and 615, are mechanically coupled.
  • This coupling is achieved, for example, by the implementation of any type of rotation shaft coupling known to those skilled in the art.
  • the turbines, 630 and 640 are merged.
  • the device 600 which is the subject of the present invention comprises:
  • a fourth compressor 615 centrifuge the light fraction of the first mixture, the second and fourth centrifugal compressor being actuated by a single turbine 640 common and
  • the device 600 which is the subject of the present invention comprises:
  • the fourth compressor 615 compressing the separated gas fraction
  • the separator 650 is, for example, similar to the reflux flask 14 as described with reference to FIG.
  • the regulator 625 is, for example, similar to the expansion turbine 1 18 as described with reference to FIG.
  • the second chemical compound comprises nitrogen, propane and / or ammonia.
  • the first refrigerant mixture comprises nitrogen and methane and at least one of:
  • the device 600 comprises:
  • conduit 415 for injecting the evaporation gas at the inlet of the second exchange body.
  • the device 600 comprises, between an outlet 421 for the second compound of the cooling means 430 and the third exchange body 420, a circuit 440 for cooling the second compound by the heavy fraction of the first mixture inside the first exchange body.
  • the first exchange body 1 and / or the second exchange body 120 is a wound heat exchanger.
  • the means 430 for cooling the second compound is a heat exchanger between the second compound and water.
  • FIG. 8 diagrammatically shows a particular embodiment of the method 700 that is the subject of the present invention.
  • This method 700 for liquefying a natural gas comprising:
  • a first centrifugal compression step 705 of a first vaporized refrigerant chemical mixture a step 710 of fractionating the compressed mixture into a heavy fraction and a light fraction
  • This method 700 is realized, for example, by the implementation of the device 600 as described with reference to FIGS. 6 and 7. As can be understood, all the variants, all the examples and all the embodiments of the device 600 are also transposable as steps in the method 700.

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Abstract

The device (600) for liquefying a natural gas comprises: - a first centrifugal compressor (605), - a fractionating means (110), - a second centrifugal compressor (610), - a first heat exchange body (115), - a second heat exchange body (120) and - a return conduit (125) leading to the first compressor, - upstream of an inlet (116) in the first exchange body, a third heat exchange body (420), - a third centrifugal compressor (620), the first and third centrifugal compressors being actuated by a single common turbine (630), - a shell (635) common to the first compressor and the third compressor, - a cooling means (430) and - a transfer conduit (435) leading to the third exchange body.

Description

DISPOSITIF ET PROCÉDÉ DE LIQUÉFACTION D'UN GAZ NATUREL ET NAVIRE  DEVICE AND METHOD FOR LIQUEFACTION OF A NATURAL GAS AND SHIP
COMPORTANT UN TEL DISPOSITIF  COMPRISING SUCH A DEVICE
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
La présente invention vise un dispositif de liquéfaction d'un gaz naturel, un procédé de liquéfaction d'un gaz naturel et un navire comportant un tel dispositif. Elle s'applique, notamment, à la liquéfaction en mer ou sur terre de gaz naturel.  The present invention relates to a device for liquefying a natural gas, a liquefaction process of a natural gas and a vessel comprising such a device. It applies, in particular, to the liquefaction at sea or on land of natural gas.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE STATE OF THE ART
La liquéfaction du gaz permet le transport de gaz naturel à volume moindre par rapport au transport du gaz naturel non liquéfié.  The liquefaction of the gas allows the transport of natural gas at a lower volume compared to the transport of the non-liquefied natural gas.
Lors des dernières décennies, les technologies de liquéfaction ont visé les grandes capacités de gaz pour des raisons d'économie d'échelle.  In recent decades, liquefaction technologies have targeted large gas capacities for reasons of economy of scale.
La mise en œuvre des technologies ainsi utilisées requiert de très grands investissements et présente des coûts de transports très importants (infrastructures de liquéfaction marines et de réception). Ainsi, d'une part, la tendance des capacités de liquéfaction a été d'accroître le volume de gaz naturel transporté afin d'obtenir des économies d'échelle et afin de rendre l'économie de ces projets plus attractive. D'autres part, les investissements réalisés pour mettre en œuvre ces technologies ont visé ce dimensionnement et la construction de procédés de liquéfaction devant être les plus efficaces possibles afin de minimiser les coûts d'opération par la suite.  The implementation of the technologies thus used requires very large investments and presents very high transport costs (marine liquefaction and reception infrastructures). Thus, on the one hand, the trend of liquefaction capacity has been to increase the volume of natural gas transported in order to obtain economies of scale and to make the economy of these projects more attractive. On the other hand, the investments made to implement these technologies have targeted this sizing and the construction of liquefaction processes to be the most effective possible to minimize operating costs thereafter.
Aujourd'hui, le nombre de projets à grande échelle a fortement diminué et on observe un regain d'intérêt pour la production à petite capacité de gaz naturel liquéfié à partir de gaz naturel ou de biogaz.  Today, the number of large-scale projects has declined sharply and there is renewed interest in small-capacity production of liquefied natural gas from natural gas or biogas.
En effet, la valorisation des petites sources de gaz, les gaz fatals et le biogaz sont de nouvelles opportunités promues notamment par une prise de conscience environnementale des populations et gouvernements ou une volonté d'atteindre un consommateur isolé dans des zones sans infrastructure gazière de transport et/ou distribution. Ces opportunités sont néanmoins trop petites pour justifier l'emploi des technologies destinées à la production à grandes échelle (la transposition des technologies traditionnelles n'est pas pertinente, car trop complexe et ne permettent pas de justifier de la viabilité économique de ces nouveaux projets), d'où la nécessité de proposer de nouvelles technologies qui puissent répondre aux deux principaux enjeux concernant la liquéfaction à petite échelle :  Indeed, the valorization of small sources of gas, fatal gases and biogas are new opportunities promoted notably by an environmental awareness of populations and governments or a desire to reach an isolated consumer in areas without gas transport infrastructure. and / or distribution. These opportunities are nevertheless too small to justify the use of technologies intended for large-scale production (the transposition of traditional technologies is not relevant because it is too complex and does not justify the economic viability of these new projects) hence the need to propose new technologies that can address the two main issues related to small-scale liquefaction:
- la réduction des coûts d'investissements autant que possibles en gardant une efficacité aussi élevée que possibles afin de minimiser les coûts opérationnels et - l'augmentation de l'efficacité du procédé pour minimiser la perte de produit : les volumes de gaz à valoriser sont faibles, ce qui rend chaque molécule importante. Aujourd'hui, les ressources de gaz en mer (« offshore, en anglais) ou proche des côtes (« near-shore » en anglais) sont en plein essor conduisant à utiliser des solutions technologiques adaptées aux environnements marins dîtes « FLNG » pour « Floating Liquefied Natural Gas », traduit par Gaz Naturel Liquéfié Flottant). - the reduction of investment costs as much as possible while keeping efficiency as high as possible in order to minimize operational costs and - Increasing the efficiency of the process to minimize the loss of product: the volumes of gas to be valorized are low, which makes each molecule important. Today, offshore gas resources (offshore, English) or nearshore ("near-shore" in English) are in full swing, leading to the use of technological solutions adapted to marine environments known as "FLNG" for " Floating Liquefied Natural Gas, translated by Liquefied Natural Gas Floating).
On connaît, notamment, plusieurs types de cycles de liquéfaction :  In particular, several types of liquefaction cycles are known:
- les cycles en cascade,  - cascade cycles,
les cycles à réfrigérants mixes et  mixed refrigerant cycles and
- les cycles à détente.  - the relaxation cycles.
Les systèmes de liquéfaction sont basés sur ces cycles ou sur une combinaison de ces cycles. C'est notamment le cas du processus à cascade intégrale incorporée (abréviée « Cil » et traduit en anglais par « Intégral Incorporated Cascade »).  Liquefaction systems are based on these cycles or a combination of these cycles. This is particularly the case with the integrated integral cascade process (abbreviated "Cil" and translated into English by "Intégral Incorporated Cascade").
Dans le système Cil :  In the Cil system:
- un mélange de réfrigérants est comprimé puis fractionné en une fraction lourde et une fraction légère,  a mixture of refrigerants is compressed and then fractionated into a heavy fraction and a light fraction,
la fraction lourde étant mise en œuvre dans un premier échangeur de chaleur à plaques entre cette fraction lourde et le gaz naturel pour le refroidir,  the heavy fraction being used in a first plate heat exchanger between this heavy fraction and the natural gas to cool it,
la fraction légère est comprimée,  the light fraction is compressed,
- la fraction légère étant mise en œuvre dans une deuxième échangeur de chaleur à plaques entre cette fraction légère et le gaz naturel refroidi afin de liquéfier ce gaz naturel et  the light fraction being used in a second plate heat exchanger between this light fraction and the cooled natural gas in order to liquefy this natural gas and
les deux fractions du mélange réchauffées sont ensuite collectées et fournies de nouveau comprimées.  the two fractions of the heated mixture are then collected and again compressed.
Ce système présente plusieurs inconvénients :  This system has several disadvantages:
- les échangeurs à plaques sont très sensibles à la distribution des fluides ce qui pose un problème de marinisation pour les applications marines,  plate exchangers are very sensitive to the distribution of fluids, which poses a problem of marinization for marine applications,
le mélange réfrigérant contient un nombre important de composants, notamment des composés lourds, ces composés cristallisant dans les échangeurs de chaleur à des conditions de pression et de température particulières dont l'avènement n'est pas aisément prévisible et  the refrigerant mixture contains a large number of components, especially heavy compounds, these compounds crystallize in the heat exchangers at particular pressure and temperature conditions whose advent is not easily predictable and
le procédé présente une flexibilité restreinte, notamment en termes de débit d'opération et une capacité de production par moyen de compression limitée.  the process has a limited flexibility, especially in terms of operating flow and a production capacity by limited compression means.
Dans le procédé Cil, le mélange réfrigérant est un mélange d'azote et d'hydrocarbures (méthane, éthane, ibutane, nbutane, ipentane et npentane). La vaporisation partielle de ce mélange à basse pression permet de refroidir, liquéfier le gaz naturel et sous refroidir le GNL produit : la vaporisation à basse pression de la fraction lourde du mélange réfrigérant (gaz en tête de colonne de fractionnement) permet d'apporter les frigories nécessaires pour refroidir le gaz naturel et In the Cil process, the cooling mixture is a mixture of nitrogen and hydrocarbons (methane, ethane, ibutane, nbutane, ipentane and npentane). The partial vaporization of this low-pressure mixture makes it possible to cool, liquefy the natural gas and cool the LNG produced: the low-pressure vaporization of the heavy fraction of the refrigerant mixture (gas at the top of the fractionation column) makes it possible to provide the frigories necessary for cooling the natural gas and
la fraction légère permettra de liquéfier le gaz naturel et sous refroidir le GNL  the light fraction will liquefy natural gas and cool LNG
En sortie de la ligne d'échange le mélange réfrigérant est totalement vaporisé.  At the outlet of the exchange line, the refrigerant mixture is completely vaporized.
Pour le système Cil, les inconvénients principaux sont que :  For the Cil system, the main disadvantages are that:
- le procédé Cil a été développé pour la production de GNL à grande capacité sur terre,  - the Cil process was developed for the production of high capacity LNG on land,
le procédé est peu flexible : chute significative d'efficacité pour toute déviation face au point de fonctionnement / de conception,  the process is not very flexible: significant drop in efficiency for any deviation from the point of operation / design,
le mélange réfrigérant contient trop de constituant (hydrocarbures), complexifiant la logistique et l'aspect opérationnel.  the refrigerant mixture contains too much constituent (hydrocarbons), complicating the logistics and the operational aspect.
les stockages accroissent le poids des installations, critique en installations en mer, the storage facilities increase the weight of the installations, critical in installations at sea,
- le procédé présente des difficultés d'approvisionnement en éthane, ce qui pose des problématiques accrues en installations en mer, the process presents difficulties in the supply of ethane, which poses greater problems in installations at sea,
- le procédé présente des risques d'altération des équipements (échangeurs) du au risque de cristallisation du pentane (iC5 et nC5) contenue dans le mélange réfrigérant,  the process presents risks of deterioration of the equipment (exchangers) due to the risk of crystallization of the pentane (iC5 and nC5) contained in the cooling mixture,
l'efficacité du procédé est limitée par les dimensions de l'échangeur et les contraintes liées à la fabrication et  the efficiency of the process is limited by the dimensions of the exchanger and the constraints related to the manufacture and
le procédé présente des problèmes d'installation en mer des équipements (chute significative des performances de l'échangeur à plaques en cas de mauvaise distribution).  the process presents problems of offshore installation of equipment (significant drop in performance of the plate heat exchanger in case of poor distribution).
Le procédé Cil repose sur l'utilisation d'une unique ligne de compression utilisant des compresseurs centrifuges.  The Cil process is based on the use of a single compression line using centrifugal compressors.
Un compresseur centrifuge sert à un comprimer un gaz et en conséquence à élever sa pression. Les compresseurs centrifuges sont équipés de roues en rotation autour d'un arbre entraîné par une turbine ou un moteur électrique. Ces roues en rotation permettent de transformer l'énergie cinétique contenue dans le gaz en énergie potentielle afin d'élever sa pression.  A centrifugal compressor serves to compress a gas and consequently to raise its pressure. Centrifugal compressors are equipped with wheels rotating around a shaft driven by a turbine or an electric motor. These rotating wheels make it possible to transform the kinetic energy contained in the gas into potential energy in order to raise its pressure.
L'élévation de pression possible pouvant être réalisée par une roue étant limitée, il est nécessaire d'en multiplier le nombre pour atteindre la pression de refoulement souhaitée.  Since the possible pressure rise that can be achieved by a wheel is limited, it is necessary to multiply the number to reach the desired discharge pressure.
L'ensemble des roues est contenu dans un corps appelé « casing » (ou « enveloppe » en français). Une enveloppe peut contenir un nombre de roues compris entre huit et dix au maximum et, plus ce nombre est élevé, plus le compresseur est susceptible de présenter des problèmes de stabilité. La compression est le cœur d'un procédé de liquéfaction. En effet, chaque point d'efficacité en plus gagné au niveau du compresseur permet d'accroître la production de gaz naturel liquéfié. The set of wheels is contained in a body called "casing" (or "envelope" in French). An envelope can contain a number of wheels between eight and ten at the most, and the higher the number, the more likely the compressor is to have stability problems. Compression is the heart of a liquefaction process. Indeed, each point of efficiency in addition to the compressor increases the production of liquefied natural gas.
De plus, le train de compression et le composant le plus capitalistique dans une unité de liquéfaction.  In addition, the compression train and the most capitalistic component in a liquefaction unit.
L'accroissement de l'efficacité d'un compresseur centrifuge se traduit par une augmentation de l'investissement. Inversement, diminuer l'investissement conduit à des solutions moins efficaces et/ou dramatiquement moins flexible.  Increasing the efficiency of a centrifugal compressor results in an increase in investment. Conversely, reducing investment leads to less effective and / or dramatically less flexible solutions.
La valeur financière d'un compresseur est directement liée au nombre d'enveloppes. En effet, plus le nombre d'enveloppes est élevé, plus l'investissement à réaliser est élevé mais plus la flexibilité opératoire est élevée. Inversement, la diminution du nombre de casings entraîne une perte de flexibilité opératoire parfois accompagné d'une perte en efficacité.  The financial value of a compressor is directly related to the number of envelopes. In fact, the higher the number of envelopes, the higher the investment to be made, but the greater the operational flexibility. Inversely, the decrease in the number of casings leads to a loss of operative flexibility sometimes accompanied by a loss of efficiency.
L'enjeu de la présente invention consiste donc à fournir un meilleur compromis entre efficacité et investissement afin de garder des performances satisfaisantes sur une plage d'opération aussi large que possible.  The challenge of the present invention is therefore to provide a better compromise between efficiency and investment in order to maintain satisfactory performance over as wide a range of operation as possible.
Les trains de compression du procédé Cil comportent une section basse et moyenne pression et d'une section de compression haute pression. Les étages de compression sont regroupés en une, deux ou trois enveloppes.  The Cil process compression trains comprise a low and medium pressure section and a high pressure compression section. The compression stages are grouped into one, two or three envelopes.
La section basse et moyenne pression permet de comprimer le mélange réfrigérant à basse pression en sortie de la ligne d'échange cryogénique.  The low and medium pressure section makes it possible to compress the low-pressure refrigerant mixture at the outlet of the cryogenic exchange line.
La section haute pression permet de comprimer la fraction légère du mélange réfrigérant qui permettra d'apporter les frigories nécessaires pour la liquéfaction et le sous refroidissement du gaz naturel liquéfié.  The high pressure section compresses the light fraction of the refrigerant mixture that will provide the necessary frigories for the liquefaction and subcooling of the liquefied natural gas.
L'actionnement, par un même arbre, des sections basse et haute pression dans le train de compression, entraîne une vitesse de rotation unique entre les turbines de ces sections. Cette vitesse de rotation peut être différentiée par l'utilisation de mécanismes de multiplication entre la vitesse de rotation des turbines par rapport à l'arbre unique. Toutefois, avec ou sans mécanisme de multiplication, les vitesses de rotation sont nécessairement proportionnelles ou identiques le cas échéant, ce qui rend le train de compression non flexible lorsque les débits entrant dans chaque section ne sont pas identiques ou proportionnels. Ceci peut poser des problèmes de stabilité mécanique.  The actuation, by the same shaft, low and high pressure sections in the compression train, causes a single rotation speed between the turbines of these sections. This rotation speed can be differentiated by the use of multiplication mechanisms between the speed of rotation of the turbines with respect to the single shaft. However, with or without a multiplication mechanism, the rotational speeds are necessarily proportional or identical, if necessary, which renders the compression train non-flexible when the flow rates entering each section are not identical or proportional. This can cause mechanical stability problems.
On observe, de plus, une chute d'efficacité importante sur la section haute pression, d'autant plus marqué lorsque l'on souhaite inclure les deux sections dans une même enveloppe.  There is, moreover, a significant drop in efficiency on the high pressure section, all the more marked when it is desired to include the two sections in the same envelope.
Enfin, cette configuration est peu flexible, ce qui restreint le champ des opportunités pouvant être adressés : on observe une chute d'efficacité qui peut être importante si on dévie du point de fonctionnement pour lequel l'équipement a été dimensionné (gaz naturel, et conditions précises de production) et des problèmes de stabilité mécaniques peuvent survenir conduisant à une maintenance plus fréquente. Finally, this configuration is not very flexible, which limits the scope of opportunities that can be addressed: there is a drop in efficiency that can be significant if deviates from the operating point for which the equipment has been sized (natural gas, and precise production conditions) and mechanical stability problems may occur leading to more frequent maintenance.
Les systèmes Cil actuels présentent comme inconvénients de présenter :  Current Cil systems have the disadvantages of presenting:
une variation de débit entre la section basse pression et haute pression du train de compression qui conduit à un déséquilibre entre ces deux sections, ce qui peut conduire à des problèmes d'instabilités mécaniques lors des phases d'arrêt et de démarrage,  a variation of flow between the low pressure and high pressure section of the compression train which leads to an imbalance between these two sections, which can lead to problems of mechanical instabilities during the stop and start phases,
une chute importante d'efficacité est observée entre la section basse pression et haute pression et  a significant drop in efficiency is observed between the low pressure and high pressure section and
une flexibilité restreinte du train de compression en termes de plage de débit et composition.  limited flexibility of the compression train in terms of flow range and composition.
On connaît, par exemple, l'enseignement des documents US 6 347 532, US 2015/152884, US 201 1/259045, US 6 023 942 et US 4 755 200. Toutefois, aucun de ces documents ne permet de rendre compact le dispositif et leur combinaison engendrerait des problèmes de stabilité mécanique de l'arbre réalisant la compression du mélange réfrigérant.  We know, for example, the teaching documents US 6,347,532, US 2015/152884, US 201 1/259045, US 6 023 942 and US 4,755,200. However, none of these documents makes it possible to compact the device. and their combination would cause problems of mechanical stability of the shaft which compresses the cooling mixture.
OBJET DE L'INVENTION OBJECT OF THE INVENTION
La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients.  The present invention aims to remedy all or part of these disadvantages.
À cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un dispositif de liquéfaction d'un gaz naturel, comportant :  For this purpose, according to a first aspect, the present invention provides a device for liquefying a natural gas, comprising:
un premier compresseur centrifuge d'un premier mélange chimique réfrigérant vaporisé,  a first centrifugal compressor of a first vaporized refrigerant chemical mixture,
un moyen de fractionnement du mélange comprimé en une fraction lourde et une fraction légère,  means for fractionating the compressed mixture into a heavy fraction and a light fraction,
un deuxième compresseur centrifuge de la fraction légère,  a second centrifugal compressor of the light fraction,
un premier corps d'échange de chaleur entre la fraction lourde du premier mélange et le gaz naturel pour refroidir au moins le gaz naturel,  a first heat exchange body between the heavy fraction of the first mixture and the natural gas for cooling at least the natural gas,
un deuxième corps d'échange de chaleur entre la fraction légère comprimée du premier mélange et le gaz naturel refroidi dans le premier corps d'échange pour liquéfier le gaz naturel et  a second heat exchange body between the compressed light fraction of the first mixture and the natural gas cooled in the first exchange body to liquefy the natural gas and
une conduite de retour du premier mélange réfrigérant vaporisé dans les corps d'échange de chaleur vers le premier compresseur,  a return line of the first vaporized refrigerant mixture in the heat exchange bodies to the first compressor,
qui comporte : which includes :
- en amont d'une entrée du gaz naturel dans le premier corps d'échange, un troisième corps d'échange de chaleur entre le gaz naturel et un deuxième composé chimique réfrigérant, - un troisième compresseur centrifuge du deuxième composé vaporisé, le premier et troisième compresseur centrifuge étant actionné par une turbine unique commune,upstream of a natural gas inlet in the first exchange body, a third heat exchange body between the natural gas and a second refrigerant chemical compound, a third centrifugal compressor of the second vaporized compound, the first and third centrifugal compressors being actuated by a single common turbine,
- une enveloppe commune au premier compresseur et au troisième compresseur,a casing common to the first compressor and the third compressor,
- un moyen de refroidissement du deuxième composé comprimé, a means for cooling the second compressed compound,
- une conduite de transfert du deuxième composé refroidi au troisième corps d'échange,  a transfer line of the second cooled compound to the third exchange body,
- entre le deuxième compresseur et le deuxième corps d'échange, un quatrième compresseur centrifuge de la fraction légère du premier mélange, le deuxième et quatrième compresseur centrifuge étant actionné par une turbine unique commune et - une enveloppe commune au deuxième compresseur et au quatrième compresseur. - Between the second compressor and the second exchange body, a fourth centrifugal compressor of the light fraction of the first mixture, the second and fourth centrifugal compressor being actuated by a single common turbine and - a shell common to the second compressor and the fourth compressor .
Ces dispositions permettent : These provisions allow:
de réduire significativement le cout de fabrication du dispositif,  significantly reduce the manufacturing cost of the device,
- au dispositif de présenter une plage d'opération plus étendue en termes de composition et de débit,  the device has a wider range of operation in terms of composition and flow,
- au dispositif d'un meilleur équilibre entre les sections de compressionet  - to the device of a better balance between the sections of compression and
- au procédé réalisé par le dispositif d'être plus robuste, permettant des arrêt et démarrage plus fréquent.  - The process performed by the device to be more robust, allowing stops and more frequent start.
De plus, l'utilisation de deux corps d'échange distinct permet de mieux contrôler les échanges thermiques qui ont lieu dans chaque dit corps d'échange. Enfin, l'utilisation de quatre compresseurs permet un meilleur équilibrage de la compression tout au long de la ligne d'échange de chaleur pour maximiser l'efficacité de chaque section de compression.  In addition, the use of two different exchange bodies makes it possible to better control the heat exchanges that take place in each said exchange body. Finally, the use of four compressors allows a better balancing of the compression along the heat exchange line to maximize the efficiency of each compression section.
Dans des modes de réalisation, la turbine actionnant le premier et troisième compresseurs et la turbine actionnant le deuxième et quatrième compresseurs sont mécaniquement couplés.  In embodiments, the turbine operating the first and third compressors and the turbine operating the second and fourth compressors are mechanically coupled.
Dans des modes de réalisation, turbines sont confondues.  In embodiments, turbines are merged.
Ces modes de réalisation permettent de réduire la taille du dispositif.  These embodiments make it possible to reduce the size of the device.
Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte : In embodiments, the device that is the subject of the present invention comprises:
- un séparateur d'une fraction gaz et d'une fraction liquide de la phase légère comprimée, le quatrième compresseur comprimant la fraction gaz séparée, a separator of a gas fraction and a liquid fraction of the compressed light phase, the fourth compressor compressing the separated gas fraction,
- un détendeur de la fraction liquide de la phase légère chauffée dans le deuxième corps d'échange,  an expander of the liquid fraction of the light phase heated in the second exchange body,
- la turbine du quatrième compresseur étant actionnée par l'énergie de détente.  the turbine of the fourth compressor being actuated by the relaxation energy.
Dans des modes de réalisation, le deuxième composé chimique est composé d'un corps pur comportant de l'azote, du propane et/ou de l'ammoniac.  In embodiments, the second chemical compound is composed of a pure body comprising nitrogen, propane and / or ammonia.
L'utilisation d'une telle composition pour former le deuxième composé permet de refroidir le gaz naturel avant que ce gaz naturel entre dans la ligne d'échange formée du premier et du deuxième corps d'échange. Ce pré-refroidissement permet de simplifier/limiter le nombre de constituants dans le premier mélange réfrigérant utilisé, ce qui permet également de réduire les dimensions des surfaces d'échanges entre le gaz naturel et le premier mélange réfrigérant. The use of such a composition to form the second compound makes it possible to cool the natural gas before this natural gas enters the exchange line formed by the first and second exchange bodies. This pre-cooling makes it possible to simplify / limit the number of constituents in the first refrigerant mixture used, which also reduces the size of the exchange surfaces between the natural gas and the first refrigerant mixture.
Dans des modes de réalisation, le premier mélange réfrigérant comporte de l'azote et du méthane et au moins un composé parmi :  In embodiments, the first refrigerant mixture comprises nitrogen and methane and at least one of:
- de l'éthylène,  - ethylene,
- de l'éthane,  - ethane,
- du propane et/ou  - Propane and / or
- du butane.  - Butane.
L'utilisation d'un tel mélange permet de minimiser l'apport d'énergie au système pour liquéfier le gaz naturel.  The use of such a mixture minimizes the energy input to the system for liquefying natural gas.
En effet, dans le système Cil tel qu'actuellement mis en œuvre, des composés lourds sont utilisés dans le premier mélange réfrigérant, ces composés présentant l'avantage de garantir la vaporisation du premier mélange avant son entrée dans le premier compresseur.  Indeed, in the Cil system as currently implemented, heavy compounds are used in the first refrigerant mixture, these compounds having the advantage of ensuring the vaporization of the first mixture before entering the first compressor.
Toutefois, ces composés lourds présentent l'inconvénient de cristalliser dans la partie la plus froide de l'échangeur en fonction de la teneur de ces composés et d'un éventuel dépassement temporaire des conditions opératoires prévues. À ce jour, il est connu aucune limite claire et universelle qui permette de déterminer quand la cristallisation se produit, ce qui conduit à une incertitude et à des risques de dommages. Toutefois, l'Homme du Métier, privilégiant actuellement l'état gazeux du premier mélange en entrée du premier compresseur utilise ce type de composés malgré cet inconvénient.  However, these heavy compounds have the disadvantage of crystallizing in the coldest portion of the exchanger depending on the content of these compounds and a possible temporary overshoot of the operating conditions. To date, there is no clear and universal limit for determining when crystallization occurs, leading to uncertainty and risk of damage. However, the skilled person, currently favoring the gaseous state of the first mixture at the inlet of the first compressor uses this type of compounds despite this disadvantage.
Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte : un détendeur du gaz naturel liquéfié,  In embodiments, the device that is the subject of the present invention comprises: a regulator of liquefied natural gas,
un collecteur de gaz d'évaporation produit lors de la détente du gaz dans le détendeur et  an evaporation gas collector produced during the expansion of the gas in the expander and
une conduite d'injection du gaz d'évaporation en entrée du deuxième corps d'échange.  an injection pipe of the evaporation gas at the inlet of the second exchange body.
Dans des modes de réalisation, le moyen de refroidissement du deuxième composé comporte une sortie pour deuxième composé, le dispositif comportant, entre ladite sortie et le troisième corps d'échange, un circuit de refroidissement du deuxième composé par la fraction lourde du premier mélange à l'intérieur du premier corps d'échange.  In embodiments, the cooling means of the second compound comprises an outlet for the second compound, the device comprising, between said outlet and the third exchange body, a cooling circuit of the second compound by the heavy fraction of the first mixture. inside the first exchange body.
Ces modes de réalisation permettent de refroidir le deuxième composé dans la cascade d'échangeurs formée du premier et du deuxième échangeur.  These embodiments make it possible to cool the second compound in the cascade of exchangers formed by the first and second exchangers.
Dans des modes de réalisation, le premier corps d'échange et/ou le deuxième corps d'échange est un échangeur bobiné.  In embodiments, the first exchange body and / or the second exchange body is a wound heat exchanger.
Dans des modes de réalisation, le moyen de refroidissement du deuxième composé est un échangeur de chaleur entre le deuxième composé et de l'eau. Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un procédé de liquéfaction d'un gaz naturel, comportant : In embodiments, the cooling means of the second compound is a heat exchanger between the second compound and water. According to a second aspect, the present invention relates to a method for liquefying a natural gas, comprising:
une première étape de compression centrifuge d'un premier mélange chimique réfrigérant vaporisé,  a first stage of centrifugal compression of a first vaporized refrigerant chemical mixture,
- une étape de fractionnement du mélange comprimé en une fraction lourde et une fraction légère,  a step of fractionating the compressed mixture into a heavy fraction and a light fraction,
une deuxième étape de compression centrifuge de la fraction légère,  a second stage of centrifugal compression of the light fraction,
une première étape d'échange de chaleur entre la fraction lourde du premier mélange et le gaz naturel pour refroidir au moins le gaz naturel,  a first step of heat exchange between the heavy fraction of the first mixture and the natural gas for cooling at least the natural gas,
- une deuxième étape d'échange de chaleur entre la fraction légère comprimée du premier mélange et le gaz naturel refroidi dans le premier corps d'échange pour liquéfier le gaz naturel et  a second heat exchange step between the compressed light fraction of the first mixture and the natural gas cooled in the first exchange body to liquefy the natural gas and
- une étape de retour du premier mélange réfrigérant vaporisé au cours des étapes d'échange de chaleur vers la première étape de compression,  a step of returning the first vaporized refrigerant mixture during the heat exchange steps to the first compression stage,
qui comporte : which includes :
- en amont d'une étape d'entrée du gaz naturel dans la première étape d'échange, une troisième étape d'échange de chaleur entre le gaz naturel et un deuxième composé chimique réfrigérant,  upstream of a stage of entry of the natural gas into the first exchange stage, a third stage of heat exchange between the natural gas and a second refrigerant chemical compound,
- une troisième étape de compression centrifuge du deuxième composé vaporisé, la première et troisième étape de compression centrifuge étant actionnées par une turbine unique commune,  a third stage of centrifugal compression of the second vaporized compound, the first and third centrifugal compression stages being actuated by a single common turbine,
- la première et troisième étape de compression étant réalisées dans une enveloppe commune,  the first and third compression steps being carried out in a common envelope,
- une étape de refroidissement du deuxième composé comprimé au cours de la troisième étape d'échange,  a cooling step of the second compressed compound during the third exchange step,
- une étape de transfert du deuxième composé refroidi à la troisième étape d'échange, a step of transferring the second cooled compound to the third exchange step,
- entre la deuxième étape de compression et la deuxième étape d'échange, une quatrième étape de compression de la fraction légère du premier mélange, la deuxième et quatrième étapes de compression étant actionnées par une turbine unique commune et between the second compression step and the second exchange step, a fourth compression step of the light fraction of the first mixture, the second and fourth compression stages being actuated by a single common turbine and
- la deuxième et quatrième étape de compression étant réalisées dans une enveloppe commune.  the second and fourth compression steps being carried out in a common envelope.
Les buts, avantages et caractéristiques particulières du procédé objet de la présente invention étant similaires à ceux du dispositif objet de la présente invention, ils ne sont pas rappelés ici.  Since the aims, advantages and particular characteristics of the method which are the subject of the present invention being similar to those of the device which is the subject of the present invention, they are not recalled here.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres avantages, buts et caractéristiques particulières de l'invention ressortiront de la description non limitative qui suit d'au moins un mode de réalisation particulier du dispositif, du navire et du procédé objets de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels : BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES Other advantages, aims and particular characteristics of the invention will emerge from the following nonlimiting description of at least one particular embodiment of the device, the ship and the method which are the subject of the present invention, with reference to the appended drawings. wherein :
- la figure 1 représente, schématiquement, un premier mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention,  FIG. 1 represents, schematically, a first particular embodiment of the device that is the subject of the present invention,
la figure 2 représente, schématiquement, un mode de réalisation particulier du navire objet de la présente invention,  FIG. 2 represents, schematically, a particular embodiment of the ship which is the subject of the present invention,
la figure 3 représente, schématiquement et sous forme d'un logigramme, une première succession d'étapes particulière du procédé objet de la présente invention, la figure 4 représente, schématiquement, un deuxième mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention,  FIG. 3 represents, schematically and in the form of a logic diagram, a first particular sequence of steps of the method that is the subject of the present invention; FIG. 4 schematically represents a second particular embodiment of the device that is the subject of the present invention;
la figure 5 représente, schématiquement et sous forme d'un logigramme, une deuxième succession d'étapes particulière du procédé objet de la présente invention, - la figure 6 représente, schématiquement, un troisième mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention,  FIG. 5 represents, schematically and in the form of a logic diagram, a second particular sequence of steps of the method which is the subject of the present invention; FIG. 6 schematically represents a third particular embodiment of the device which is the subject of the present invention; ,
la figure 7 représente, schématiquement, un mode de réalisation particulier des compresseurs du dispositif objet de la présente invention et  FIG. 7 represents, schematically, a particular embodiment of the compressors of the device which is the subject of the present invention and
la figure 8 représente, schématiquement et sous forme d'un logigramme, une troisième succession d'étapes particulière du procédé objet de la présente invention.  FIG. 8 represents, schematically and in the form of a logic diagram, a third particular sequence of steps of the method which is the subject of the present invention.
DESCRIPTION D'EXEMPLES DE RÉALISATION DE L'INVENTION DESCRIPTION OF EXAMPLES OF CARRYING OUT THE INVENTION
La présente description est donnée à titre non limitatif, chaque caractéristique d'un mode de réalisation pouvant être combinée à toute autre caractéristique de tout autre mode de réalisation de manière avantageuse.  This description is given in a nonlimiting manner, each feature of an embodiment being able to be combined with any other feature of any other embodiment in an advantageous manner.
On note dès à présent que les figures ne sont pas à l'échelle.  It is already noted that the figures are not to scale.
On observe, sur la figure 1 , qui n'est pas à l'échelle, une vue schématique d'un mode de réalisation du dispositif 100 objet de la présente invention. Ce dispositif 100 de liquéfaction d'un gaz naturel, comportant :  FIG. 1, which is not to scale, shows a schematic view of an embodiment of the device 100 which is the subject of the present invention. This device 100 for liquefying a natural gas, comprising:
- un compresseur 105 d'un premier mélange chimique réfrigérant vaporisé,  a compressor 105 of a first vaporized refrigerant chemical mixture,
un moyen 1 10 de fractionnement du mélange comprimé en une fraction lourde et une fraction légère,  means for fractionating the compressed mixture into a heavy fraction and a light fraction,
un premier corps 1 15 d'échange de chaleur entre la fraction lourde du premier mélange et le gaz naturel pour refroidir au moins le gaz naturel,  a first heat exchange body 1 between the heavy fraction of the first mixture and the natural gas for cooling at least the natural gas,
- un deuxième corps 120 d'échange de chaleur entre la fraction légère du premier mélange et le gaz naturel refroidi dans le premier corps d'échange pour liquéfier le gaz naturel et une conduite 125 de retour du premier mélange réfrigérant vaporisé dans les corps d'échange de chaleur vers le compresseur 105, a second heat exchange body 120 between the light fraction of the first mixture and the natural gas cooled in the first exchange body to liquefy the natural gas and a line 125 for returning the first vaporized refrigerant mixture to the heat exchange bodies to the compressor 105,
qui comporte : which includes :
- en amont d'une entrée 1 16 du gaz naturel dans le premier corps 1 15 d'échange ou en aval d'une sortie 121 de gaz naturel liquéfié du deuxième corps 120 d'échange, un troisième corps, 130 ou 135, d'échange de chaleur entre le gaz naturel et un deuxième composé chimique réfrigérant et  upstream of an inlet 1 16 of natural gas in the first exchange body 1 or downstream of an outlet 121 of liquefied natural gas of the second exchange body 120, a third body, 130 or 135, d heat exchange between the natural gas and a second chemical refrigerant and
- un moyen, 140 ou 145, de compression du deuxième composé vaporisé.  a means, 140 or 145, for compressing the second vaporized compound.
Le compresseur 105 est, par exemple, un compresseur centrifuge muni d'une roue en rotation autour d'un arbre entraîné par une turbine ou par un moteur électrique. Cette roue en rotation permet de transformer l'énergie cinétique contenue dans le gaz en énergie potentielle afin d'élever la pression dudit gaz. Afin d'augmenter la compression réalisée, on augmente le nombre de roues afin d'atteindre une pression de refoulement déterminée.  The compressor 105 is, for example, a centrifugal compressor provided with a wheel rotating around a shaft driven by a turbine or an electric motor. This rotating wheel makes it possible to transform the kinetic energy contained in the gas into potential energy in order to raise the pressure of said gas. In order to increase the compression achieved, the number of wheels is increased in order to reach a determined discharge pressure.
La pression en entrée du compresseur 105 est, par exemple, de l'ordre de 2 bar absolu au minimum. Le taux de compression réalisé dans le compresseur 105 est, par exemple, compris entre 2 et 6.  The inlet pressure of the compressor 105 is, for example, of the order of at least 2 bar absolute. The compression ratio achieved in the compressor 105 is, for example, between 2 and 6.
Ce compresseur 105 est, par exemple, configuré pour comprimer un premier mélange réfrigérant qui comporte de l'azote et du méthane et au moins un composé parmi :  This compressor 105 is, for example, configured to compress a first refrigerant mixture which comprises nitrogen and methane and at least one of:
- de l'éthylène,  - ethylene,
- de l'éthane,  - ethane,
- du propane et/ou  - Propane and / or
- du butane.  - Butane.
La composition du premier composé est ajustée en fonction de la composition du gaz naturel à liquéfier dans le dispositif. Cet ajustement est réalisé en fonction de la courbe de fonction de vapeur, c'est-à-dire l'équilibre pression température, de la composition du gaz naturel le long de la ligne d'échange formée du premier corps 1 12 et du deuxième corps 120 d'échange.  The composition of the first compound is adjusted according to the composition of the natural gas to be liquefied in the device. This adjustment is made as a function of the vapor function curve, that is to say the equilibrium pressure temperature, of the composition of the natural gas along the exchange line formed of the first body 1 12 and the second 120 exchange body.
L'utilisation de propane vise à équilibrer les écarts de volatilité entre les composés lourds et les composés légers du premier mélange.  The use of propane is aimed at balancing the volatility differences between the heavy compounds and the light compounds of the first mixture.
Ce compresseur 105 comporte une entrée (non référencée) pour mélange réfrigérant vaporisé et une sortie (non référencée) pour mélange réfrigérant comprimé.  This compressor 105 includes an inlet (not referenced) for vaporized refrigerant mixture and an outlet (not referenced) for compressed refrigerant mixture.
Le mélange réfrigérant comprimé est préférentiellement refroidi dans un cinquième échangeur 106 de chaleur. Cet échangeur 106 de chaleur est, par exemple, un échangeur tubulaire dans lequel la source froide est de l'air ou de l'eau. Plus la température de la source est froide, plus l'efficacité du procédé est accrue. Préférentiellement, la température de refroidissement maximum correspond à la température de l'air ou de l'eau majorée de quinze degrés Celsius. Le mélange réfrigérant, préférentiellement refroidi dans le cinquième échangeur 106, est fourni au moyen 1 10 de fractionnement. Ce moyen 1 10 de fraction est, par exemple, une colonne de fractionnement. The compressed refrigerant mixture is preferably cooled in a fifth heat exchanger 106. This heat exchanger 106 is, for example, a tubular exchanger in which the cold source is air or water. The colder the temperature of the source, the greater the efficiency of the process. Preferably, the maximum cooling temperature corresponds to the temperature of the air or water plus fifteen degrees Celsius. The cooling mixture, preferably cooled in the fifth exchanger 106, is supplied by means of fractionation. This fraction means is, for example, a fractionation column.
Le flux entrant dans la colonne de fractionnement est diphasique, une partie étant gazeuse et une partie étant liquide. La fraction gazeuse s'écoule dans la colonne pour en sortir en tête et la fraction liquide en pied.  The flow entering the fractionation column is two-phase, a portion being gaseous and a portion being liquid. The gaseous fraction flows in the column to come out at the head and the liquid fraction in the foot.
Ce moyen 1 10 de fractionnement comporte :  This means 10 fractionation comprises:
une entrée (non référencée) pour mélange réfrigérant comprimé,  an inlet (not referenced) for a compressed refrigerant mixture,
une sortie (non référencée) pour une fraction légère du mélange réfrigérant positionnée dans une partie basse du moyen 1 10 de fractionnement et  an outlet (not referenced) for a light fraction of the refrigerant mixture positioned in a lower part of the fractionation means 1 and
une sortie (non référencée) pour une fraction lourde du mélange réfrigérant dans une partie haute, par rapport à la sortie pour fraction légère, du moyen 1 10 de fractionnement.  an outlet (not referenced) for a heavy fraction of the refrigerant mixture in an upper part, with respect to the light fraction outlet, of the fractionation means.
Préférentiellement, la fraction légère quittant le moyen de fractionnement 1 10 entre dans le premier corps 1 15 d'échange et est refroidit par la fraction lourde traversant le premier corps 1 15 d'échange. Cette fraction légère peut également, selon les conditions opératoires, agir comme source froide dans l'échange de chaleur se produisant avec le gaz naturel entrant par l'entrée 1 16 du premier corps 1 15 d'échange.  Preferably, the light fraction leaving the fractionation means 1 enters the first exchange body 1 and is cooled by the heavy fraction passing through the first exchange body 1. This light fraction can also, depending on the operating conditions, act as a cold source in the heat exchange occurring with the natural gas entering through the inlet 1 16 of the first exchange body 1 15.
Dans des variantes préférentielles, le moyen 1 10 de fractionnement comporte, de plus, une entrée pour reflux d'une partie de la fraction légère, cette partie de fraction légère est récoltée, par exemple, dans un ballon 1 1 1 de reflux.  In preferred embodiments, the fractionation means further comprises an inlet for refluxing a portion of the light fraction, this portion of light fraction is harvested, for example, from a reflux flask.
Le moyen 1 10 de fractionnement comporte alors préférentiellement des garnissages, permettant d'améliorer le transfert de matière entre le flux gazeux et la fraction liquide provenant du ballon 1 1 1 de reflux, qui absorbe les composés les plus lourds de la fraction gazeuse permettant d'obtenir un flux riche en azote et méthane en tête.  The fractionation means 10 then preferably comprises packings, making it possible to improve the transfer of material between the gaseous flow and the liquid fraction from the reflux flask 11, which absorbs the heavier compounds of the gas fraction allowing to obtain a flow rich in nitrogen and methane at the head.
Le moyen 1 10 de fractionnement est préférentiellement muni d'un maillage pour limiter l'entraînement de gouttelettes dans la fraction gazeuse.  The means 10 fractionation is preferably provided with a mesh to limit the entrainment of droplets in the gas fraction.
Ce ballon 1 1 1 de reflux est relié à la sortie pour fraction légère du moyen 1 10 de fractionnement, avec ou sans échange intermédiaire dans le premier corps 1 15, et fonctionne de manière analogue en séparant la fraction légère de résidus de fraction lourde transportés de manière inattendue par la fraction légère hors du moyen 1 10 de fractionnement.  This reflux flask 1 1 1 is connected to the light fraction outlet of the fractionation means 1, with or without intermediate exchange in the first body 1 15, and operates in a similar manner by separating the light fraction of heavy fraction residues transported. unexpectedly by the light fraction out of the fractionation means 1.
Le ballon 1 1 1 est préférentiellement muni d'un maillage pour limiter l'entraînement de gouttelettes dans la fraction gazeuse.  The balloon 1 1 1 is preferably provided with a mesh to limit the entrainment of droplets in the gaseous fraction.
La fraction légère quittant le moyen 1 10 de fractionnement, ou le ballon 1 1 1 de reflux lorsqu'un tel ballon 1 1 1 est présent, est préférentiellement comprimée par un deuxième compresseur 1 12. Ce deuxième compresseur 1 12 est, par exemple, un compresseur centrifuge. Ce compresseur centrifuge est préférentiellement actionné par la turbine mise en œuvre au niveau du compresseur 105 lorsque ce compresseur 105 est un compresseur centrifuge. The light fraction leaving the fractionation means 1, or the reflux flask 1 1 1 when such a flask 1 1 1 is present, is preferentially compressed by a second compressor 1 12. This second compressor 1 12 is, for example, a centrifugal compressor. This centrifugal compressor is preferably actuated by the turbine implemented at the compressor 105 when the compressor 105 is a centrifugal compressor.
La pression en sortie du deuxième compresseur 1 12 est, par exemple, de l'ordre de 40 bar absolu et le taux de compression est préférentiellement compris entre 2 et 4.  The pressure at the outlet of the second compressor January 12 is, for example, of the order of 40 bar absolute and the compression ratio is preferably between 2 and 4.
La fraction légère, avec ou sans compression dans le deuxième compresseur 1 12, est préférentiellement refroidie dans un sixième échangeur 1 13 de chaleur.  The light fraction, with or without compression in the second compressor 1 12, is preferably cooled in a sixth heat exchanger 1 13.
Cet échangeur 1 13 de chaleur est, par exemple, un échangeur tubulaire dans lequel la source froide est de l'air ou de l'eau. Plus la température de la source froide, plus l'efficacité du refroidissement est accrue. Préférentiellement, la température de refroidissement maximum correspond à la température de l'air ou de l'eau majorée de quinze degrés Celsius. Le flux résultant apporte le froid ou les frigories nécessaires au refroidissement du gaz naturel.  This heat exchanger 1 13 is, for example, a tubular exchanger in which the cold source is air or water. The lower the temperature of the cold source, the more the cooling efficiency is increased. Preferably, the maximum cooling temperature corresponds to the temperature of the air or water plus fifteen degrees Celsius. The resulting flow brings the cold or the frigories necessary for the cooling of the natural gas.
La fraction légère, comprimée ou pas dans le deuxième compresseur 1 12, refroidie ou pas dans le sixième échangeur 1 13, est transmise au premier échangeur 1 15 de chaleur.  The light fraction, compressed or not in the second compressor 1 12, cooled or not in the sixth heat exchanger 1 13, is transmitted to the first heat exchanger 1 15.
Le premier échangeur 1 15 de chaleur est, par exemple, un échangeur bobiné dans lequel la fraction légère agit en tant que source froide et le gaz naturel en tant que source chaude. Préférentiellement, le premier échangeur 1 15 et le deuxième échangeur 120 sont formés d'un échangeur bobiné unique.  The first heat exchanger 1 is, for example, a wound heat exchanger in which the light fraction acts as a cold source and the natural gas as a hot source. Preferably, the first exchanger 1 15 and the second exchanger 120 are formed of a single wound exchanger.
Le gaz naturel entre dans le premier échangeur 1 15 par l'entrée 1 16.  The natural gas enters the first exchanger 1 through the inlet 1 16.
La fraction légère vaporisée au cours de l'échange avec le gaz naturel dans le premier corps 1 15 d'échange est préférentiellement redirigée vers un ballon 1 14 configuré pour séparer la fraction légère en deux parties, l'une étant plus lourde que l'autre.  The light fraction vaporized during the exchange with the natural gas in the first exchange body 1 is preferably redirected to a balloon 1 14 configured to separate the light fraction into two parts, one being heavier than the other.
Le dispositif 100 comporte, préférentiellement, une vanne 136 en amont du ballon 1 14. Cette vanne créée, par exemple, une détente de la partie gazeuse du premier mélange de l'ordre de 20 à 25 bar.  The device 100 preferably comprises a valve 136 upstream of the tank 1 14. This valve creates, for example, an expansion of the gas portion of the first mixture of the order of 20 to 25 bar.
Les deux parties de la fraction légère sont transmises au deuxième corps 120 d'échange, la fraction légère agissant comme source froide dans l'échange de chaleur réalisé avec le gaz naturel préalablement refroidi dans le premier corps 1 15 d'échange.  The two parts of the light fraction are transmitted to the second exchange body 120, the light fraction acting as a cold source in the heat exchange made with the natural gas previously cooled in the first exchange body 1.
Lorsque le dispositif 100 met en œuvre un ballon 1 14, la partie lourde de la fraction légère est, après avoir traversé le deuxième corps 120 d'échange, détendue dans une turbine de détente 1 18 (dite « expander » en anglais), puis transmise vers le compresseur 105 via la conduite 125 de retour.  When the device 100 implements a balloon 1 14, the heavy part of the light fraction is, after passing through the second body 120 of exchange, relaxed in an expansion turbine 1 18 (called "expander" in English), then transmitted to the compressor 105 via the return conduit 125.
Cette turbine de détente 1 18 est mise à la place d'une vanne 123 ou en parallèle de cette vanne 123. Dans des variantes, entre la turbine de détente 1 18 et le compresseur 105, la partie lourde de la fraction légère, comprimée, est réinjectée dans le deuxième corps 120 d'échange. This expansion turbine 1 18 is put in place of a valve 123 or in parallel with this valve 123. In variants, between the expansion turbine 1 18 and the compressor 105, the heavy part of the light fraction, compressed, is reinjected into the second body 120 exchange.
La partie légère de la fraction légère est transmise vers le compresseur 105 via la conduite 125 de retour.  The light portion of the light fraction is transmitted to the compressor 105 via the return line 125.
Dans des variantes, la partie légère de la fraction légère, quitte le deuxième corps 120 d'échange, est détendue dans une vanne 122, et est réinjectée dans ce deuxième corps 120 d'échange avant d'être redirigée vers le compresseur 105.  In variants, the light portion of the light fraction leaves the second exchange body 120 is expanded in a valve 122, and is reinjected into the second exchange body 120 before being redirected to the compressor 105.
La vanne 122 créé une détente pour atteindre une pression d'environ 4 à 5 bar en fonction de la perte de charge du circuit aval, par exemple.  The valve 122 creates a trigger to reach a pressure of about 4 to 5 bar depending on the pressure drop of the downstream circuit, for example.
La fraction lourde du mélange réfrigérant quittant le moyen 1 10 de fractionnement est transmise au premier corps 1 15 d'échange et agit en tant que source froide dans l'échange se produisant avec le gaz naturel.  The heavy fraction of the refrigerant mixture leaving the fractionation means is passed to the first exchange body 1 and acts as a heat sink in the exchange with the natural gas.
Dans des variantes, le dispositif 100 comporte une turbine de détente 127 en parallèle de la vanne 122.  In variants, the device 100 comprises an expansion turbine 127 in parallel with the valve 122.
Préférentiellement, le dispositif 100 comporte la turbine de détente 127 et ne comporte pas de vanne 122.  Preferably, the device 100 comprises the expansion turbine 127 and does not comprise a valve 122.
Dans des variantes, la fraction lourde quitte le premier corps 1 15 d'échange et est réinjectée dans ce premier corps 1 15 d'échange, après avoir été détendue dans un détendeur 1 19, avant d'être redirigée vers le compresseur 105.  In variants, the heavy fraction leaves the first exchange body 1 and is reinjected into this first exchange body 1, after being expanded in a pressure regulator 1 19, before being redirected to the compressor 105.
Le détendeur 1 19 créé une détente pour atteindre une pression d'environ 4 à 5 bar en fonction de la perte de charge dans le premier corps 1 15 d'échange, par exemple.  The expander 1 19 creates a trigger to reach a pressure of about 4 to 5 bar depending on the pressure drop in the first body 1 exchange, for example.
Dans des variantes, la conduite 125 de retour comporte, entre le premier corps 1 15 d'échange et le compresseur 105, un ballon 126.  In variants, the return line 125 comprises, between the first exchange body 1 and the compressor 105, a balloon 126.
Ce ballon 126 permet de garantir qu'en entrée du premier compresseur 105, le premier mélange réfrigérant est exclusivement sous forme gazeuse.  This balloon 126 ensures that at the inlet of the first compressor 105, the first refrigerant mixture is exclusively in gaseous form.
Le ballon 126 est préférentiellement muni d'un maillage pour limiter l'entraînement de gouttelettes dans la fraction gazeuse.  The ball 126 is preferably provided with a mesh to limit the entrainment of droplets in the gaseous fraction.
Préférentiellement, le dispositif 100 comporte une conduite reliant une partie du ballon 126, destinée à recevoir la partie liquide du premier mélange, au moyen 1 10 de fractionnement. Préférentiellement, cette conduite est munie d'une pompe. Préférentiellement, cette pompe est activée en fonction d'un niveau de liquide capté, par un capteur, dans la partie du ballon 126 destinée à recevoir la partie liquide du premier mélange.  Preferably, the device 100 comprises a pipe connecting a portion of the balloon 126, intended to receive the liquid portion of the first mixture, by means of 10 fractionation. Preferably, this pipe is provided with a pump. Preferably, this pump is activated according to a liquid level captured by a sensor in the portion of the balloon 126 intended to receive the liquid portion of the first mixture.
Ainsi, comme on le comprend, le gaz naturel est liquéfié grâce à deux étapes successives de refroidissement. La première étape a lieu dans le premier corps 1 15 d'échange et la deuxième étape a lieu dans le deuxième corps 120 d'échange. Le gaz naturel circule, dans le premier corps 1 15 et dans le deuxième corps 120, préférentiellement à contre-courant du premier mélange réfrigérant. Thus, as understood, natural gas is liquefied through two successive stages of cooling. The first step takes place in the first exchange body 1 and the second step takes place in the second exchange body 120. The natural gas flows in the first body 1 15 and in the second body 120, preferably against the current of the first refrigerant mixture.
Le gaz naturel refroidi quitte préférentiellement le premier corps 1 15 à une température d'environ -30°C. Ce gaz naturel refroidi est ensuite préférentiellement dirigé vers une section de fractionnement (non représentée) pour séparer les éventuels condensais de la fraction gazeuse. La fraction gazeuse est transmise au deuxième corps 120 pour être liquéfiée.  The cooled natural gas preferably leaves the first body 1 at a temperature of about -30 ° C. This cooled natural gas is then preferably directed to a fractionation section (not shown) to separate any condensates from the gaseous fraction. The gaseous fraction is transmitted to the second body 120 to be liquefied.
En plus de ces deux étapes, la présente invention propose l'ajout d'une troisième étape de refroidissement positionnée soit en amont, soit en aval des deux premières étapes.  In addition to these two steps, the present invention proposes the addition of a third cooling step positioned either upstream or downstream of the first two steps.
Dans le premier cas, un troisième corps 130 d'échange est positionné en amont de l'entrée 1 16 du gaz naturel dans le premier corps 1 15 d'échange. Ce troisième corps 130 d'échange est, par exemple, un échangeur tubulaire utilisant, en tant que source froide, un deuxième composé réfrigérant, et en source chaude le gaz naturel entrant dans le dispositif 100 afin d'être liquéfié.  In the first case, a third exchange body 130 is positioned upstream of the inlet 1 16 of the natural gas in the first exchange body 1. This third exchange body 130 is, for example, a tubular exchanger using, as a cold source, a second refrigerant compound, and hot source natural gas entering the device 100 to be liquefied.
Le deuxième composé chimique est, par exemple un corps pur composé d'azote, de propane et/ou d'ammoniac ou un mélange d'azote et de propane.  The second chemical compound is, for example a pure body composed of nitrogen, propane and / or ammonia or a mixture of nitrogen and propane.
Préférentiellement, lorsque de l'ammoniac est utilisé, cet ammoniac est utilisé seul. Dans le deuxième cas, un troisième corps 135 d'échange est positionné en aval de la sortie 121 de gaz naturel liquéfié du deuxième corps 120 d'échange. Ce troisième corps 135 d'échange est, par exemple, un échangeur tubulaire utilisant, en tant que source froide, un deuxième composé réfrigérant, et en source chaude le gaz naturel liquéfié sortant dans le dispositif 100 pour être stocké ou consommé. Le gaz naturel ainsi liquéfié peut-être détendu à pression atmosphérique par un détendeur (non représenté) avant le stockage. Le gaz d'évaporation, dit « BOG » (pour « Boil-off gas ») en anglais, collecté dans le stockage du gaz naturel liquéfié peut être réinjecté dans le dispositif 100 au niveau de la fraction gazeuse quittant la section de fractionnement entre le premier corps 1 15 et le deuxième corps 120 d'échange.  Preferably, when ammonia is used, this ammonia is used alone. In the second case, a third exchange body 135 is positioned downstream of the outlet 121 of liquefied natural gas from the second exchange body 120. This third exchange body 135 is, for example, a tubular exchanger using, as a cold source, a second refrigerant compound, and hot source liquefied natural gas exiting in the device 100 to be stored or consumed. The natural gas thus liquefied can be expanded at atmospheric pressure by an expansion valve (not shown) before storage. The evaporation gas, called "BOG" (for "Boil-off gas") in English, collected in the liquefied natural gas storage can be reinjected into the device 100 at the gaseous fraction leaving the fractionation section between the first body 1 15 and the second body 120 exchange.
Le deuxième composé réfrigérant est ici, par exemple, de l'azote liquide.  The second refrigerant compound is here, for example, liquid nitrogen.
En aval de ce troisième corps, 130 ou 135, le dispositif 100 comporte un moyen, 140 ou 145, de compression du deuxième composé.  Downstream of this third body, 130 or 135, the device 100 comprises a means, 140 or 145, for compressing the second compound.
Ce compresseur, 140 ou 145, est par exemple un compresseur centrifuge.  This compressor, 140 or 145, is for example a centrifugal compressor.
Dans des modes de réalisation préférentiels, le dispositif 100 comporte à la fois l'étape de refroidissement amont et l'étape de refroidissement aval.  In preferred embodiments, the device 100 comprises both the upstream cooling step and the downstream cooling step.
Dans ces modes de réalisation, on nomme troisième corps 130 d'échange le corps d'échange positionné en amont du premier corps 1 15 d'échange et quatrième corps 135 d'échange le corps d'échange positionné en aval du deuxième corps 120 d'échange. On nomme deuxième composé réfrigérant le mélange réfrigérant mis en œuvre dans le troisième corps 130 et troisième mélange réfrigérant le mélange réfrigérant mis en œuvre dans le quatrième corps d'échange. In these embodiments, the third exchange body 130 is called the exchange body positioned upstream of the first exchange body 1 and the fourth exchange body 135 the exchange body positioned downstream of the second body 120. 'exchange. The second refrigerant compound is called the refrigerant mixture used in the third body 130 and third refrigerant mixture the refrigerant mixture implemented in the fourth exchange body.
Dans des modes de réalisation, le dispositif 100 comporte :  In embodiments, the device 100 comprises:
- un moyen 150 de refroidissement du deuxième composé comprimé dans le moyen 140 de compression et  a means 150 for cooling the second compound compressed in the compression means 140 and
- une conduite 155 de transfert du deuxième composé comprimé au troisième corps 130 d'échange.  a line 155 for transferring the second compound compressed to the third body 130 of exchange.
Le moyen 150 de refroidissement est, par exemple, un échangeur de chaleur entre le deuxième composé vaporisé au cours de l'échange de chaleur avec le gaz naturel dans le troisième corps 130 d'échange et de l'air ou de l'eau.  The cooling means 150 is, for example, a heat exchanger between the second vaporized compound during heat exchange with the natural gas in the third exchange body 130 and air or water.
Dans des modes de réalisation, tel que celui représenté en figure 1 , le dispositif 100 comporte, entre une sortie 131 pour deuxième composé du moyen 150 de refroidissement du deuxième composé et le troisième 130 corps d'échange, un circuit 170 de refroidissement du deuxième composé par la fraction lourde du premier mélange à l'intérieur du premier corps 1 15 d'échange.  In embodiments, such as that shown in FIG. 1, the device 100 comprises, between an outlet 131 for the second compound of the means 150 for cooling the second compound and the third 130 for the exchange body, a circuit 170 for cooling the second composed of the heavy fraction of the first mixture within the first exchange body.
Ce circuit 170 de refroidissement est réalisé, par exemple, par l'entrée du deuxième composé refroidi dans le premier corps 1 15 d'échange, le deuxième composé refroidi agissant en tant que source chaude par rapport à la fraction lourde et à l'éventuelle fraction légère du premier mélange réfrigérant traversant ce premier corps 1 15 d'échange. Ce deuxième composé vaporisé peut simultanément agir comme source froide par rapport au gaz naturel entré dans le premier corps 1 15 par l'entrée 1 16 pour gaz naturel.  This cooling circuit 170 is produced, for example, by the inlet of the second cooled compound in the first exchange body 1, the second cooled compound acting as a hot source with respect to the heavy fraction and to the possible light fraction of the first refrigerant mixture passing through this first exchange body. This second vaporized compound can simultaneously act as a cold source with respect to the natural gas entering the first body 1 15 through the inlet 1 16 for natural gas.
Dans des variantes, le deuxième composé vaporisé quitte le premier corps 1 15, est détendu dans un détendeur 124 puis est réinjecté dans le premier corps 1 15 ou dans le deuxième corps 120.  In variants, the second vaporized compound leaves the first body 1 15, is expanded in a pressure reducer 124 and is reinjected into the first body 1 15 or in the second body 120.
Le deuxième composé est détendu, par exemple, à une pression comprise entre 3 et The second compound is relaxed, for example, at a pressure of between 3 and
4 bar en fonction de la perte de charge dans les conduites en amont. 4 bar depending on the pressure drop in the upstream pipes.
Ce circuit 170 de refroidissement a pour objectif de faciliter le refroidissement se produisant dans le moyen 150 de refroidissement.  This cooling circuit 170 is intended to facilitate the cooling occurring in the cooling means 150.
Dans des modes de réalisation, tel que celui représenté en figure 1 , une partie du circuit 170 de refroidissement est configurée pour refroidir le deuxième composé par échange de chaleur avec la fraction légère du premier mélange dans le deuxième 120 corps d'échange.  In embodiments, such as that shown in Figure 1, a portion of the cooling circuit 170 is configured to cool the second compound by heat exchange with the light fraction of the first mixture in the second 120 exchange body.
Dans ces modes de réalisation, le deuxième composé, refroidi par échange de chaleur dans le premier corps 1 15 d'échange est injecté dans le deuxième corps 120 d'échange. Le deuxième composé vaporisé agit alors en tant que source chaude par rapport à la fraction légère du premier mélange réfrigérant traversant ce deuxième corps 120 d'échange. Ce deuxième composé vaporisé peut simultanément agir comme source froide par rapport au gaz naturel entré dans le deuxième corps 120 d'échange. In these embodiments, the second compound, cooled by heat exchange in the first exchange body 1, is injected into the second exchange body 120. The second vaporized compound then acts as a hot source with respect to the light fraction of the first refrigerant mixture passing through this second body 120 exchange. This second vaporized compound can simultaneously act as a cold source with respect to the natural gas entered in the second exchange body 120.
Dans des modes de réalisation, le dispositif 100 comporte :  In embodiments, the device 100 comprises:
un moyen 160 de refroidissement de l'azote comprimé et  means 160 for cooling compressed nitrogen and
- une conduite 165 de transport de l'azote refroidi au quatrième corps 135 d'échange.  a pipe 165 for transporting the nitrogen cooled to the fourth exchange body 135.
Le moyen 160 de refroidissement est, par exemple, un échangeur de chaleur entre le troisième mélange comprimé et de l'air ou de l'eau.  The cooling means 160 is, for example, a heat exchanger between the third compressed mixture and air or water.
Préalablement au troisième corps 130 d'échange, le gaz naturel peut subir un prétraitement.  Prior to the third body 130 exchange, natural gas can undergo a pretreatment.
Les compresseurs et moyens de compression, 105, 1 12 et 140, mis en œuvre dans ce mode de réalisation peuvent être remplacés par les compresseurs, 605, 610 et 620, décrits en regard de la figure 6 et dont les fonctions sont analogues.  The compressors and compression means, 105, 1 12 and 140, implemented in this embodiment can be replaced by the compressors, 605, 610 and 620, described with reference to Figure 6 and whose functions are similar.
On observe, sur la figure 2, qui n'est pas à l'échelle, une vue schématique d'un mode de réalisation du navire 200 objet de la présente invention. Ce navire 200 comporte :  In FIG. 2, which is not to scale, a schematic view of an embodiment of the ship 200 which is the subject of the present invention is observed. This ship 200 comprises:
- un dispositif 100 de liquéfaction d'un gaz naturel tel que décrit en regard de la figure 1 ,  a device 100 for liquefying a natural gas as described with reference to FIG.
un dispositif 400 de liquéfaction d'un gaz naturel tel que décrit en regard de la figure 4 ou  a device 400 for liquefying a natural gas as described with reference to FIG.
un dispositif 600 de liquéfaction d'un gaz naturel tel que décrit en regard de la figure 6.  a device 600 for liquefying a natural gas as described with reference to FIG.
On observe, sur la figure 3, schématiquement et sous forme d'un logigramme, une succession d'étapes particulière du procédé 300 objet de la présente invention. Ce procédé 300 de liquéfaction d'un gaz naturel, comportant :  FIG. 3 diagrammatically and in the form of a logic diagram shows a particular sequence of steps of the method 300 which is the subject of the present invention. This method 300 for liquefying a natural gas, comprising:
une étape 305 de compression d'un premier mélange chimique réfrigérant vaporisé, - une étape 310 de fractionnement du mélange comprimé en une fraction lourde et une fraction légère,  a step 305 for compressing a first vaporized refrigerant chemical mixture, a step 310 for fractionating the compressed mixture into a heavy fraction and a light fraction,
une première étape 315 d'échange de chaleur entre la fraction lourde du premier mélange et le gaz naturel pour refroidir au moins le gaz naturel,  a first heat exchange step 315 between the heavy fraction of the first mixture and the natural gas for cooling at least the natural gas,
une deuxième étape 320 d'échange de chaleur entre la fraction légère du premier mélange et le gaz naturel refroidi au cours de la première étape d'échange pour liquéfier le gaz naturel et  a second heat exchange step 320 between the light fraction of the first mixture and the natural gas cooled during the first exchange step to liquefy the natural gas and
une étape 325 de retour du premier mélange réfrigérant vaporisé dans les corps d'échange de chaleur vers l'étape de compression,  a step 325 of returning the first vaporized refrigerant mixture in the heat exchange bodies to the compression step,
qui comporte : which includes :
- en amont d'une entrée du gaz naturel de la première étape d'échange ou en aval d'une sortie de gaz naturel liquéfié du deuxième corps d'échange, une troisième étape 330 d'échange de chaleur entre le gaz naturel et un deuxième composé chimique réfrigérant et upstream of a natural gas inlet of the first exchange stage or downstream of a liquefied natural gas outlet of the second exchange body, a third step 330 of heat exchange between the natural gas and a second chemical compound refrigerant and
- une étape 335 de compression du deuxième composé vaporisé.  a step 335 of compressing the second vaporized compound.
Ce procédé 300 est réalisé, par exemple, par la mise en œuvre du dispositif 100 tel que décrit en regard de la figure 1 . Comme on le comprend, toutes les variantes, tous les exemples et tous les modes de réalisations du dispositif 100 sont également transposables en tant qu'étapes au sein du procédé 300.  This method 300 is realized, for example, by the implementation of the device 100 as described with reference to FIG. As will be understood, all the variants, all the examples and all the embodiments of the device 100 can also be transposed as steps within the method 300.
On observe, sur la figure 4, qui n'est pas à l'échelle, une vue schématique d'un mode de réalisation du dispositif 400 objet de la présente invention. Ce dispositif 400 de liquéfaction d'un gaz naturel, comportant :  FIG. 4, which is not to scale, shows a schematic view of an embodiment of the device 400 which is the subject of the present invention. This device 400 for liquefying a natural gas, comprising:
un compresseur 105 d'un premier mélange chimique réfrigérant vaporisé,  a compressor 105 of a first vaporized refrigerant chemical mixture,
un moyen 1 10 de fractionnement du mélange comprimé en une fraction lourde et une fraction légère,  means for fractionating the compressed mixture into a heavy fraction and a light fraction,
un premier corps 1 15 d'échange de chaleur entre la fraction lourde du premier mélange et le gaz naturel pour refroidir au moins le gaz naturel,  a first heat exchange body 1 between the heavy fraction of the first mixture and the natural gas for cooling at least the natural gas,
un deuxième corps 120 d'échange de chaleur entre la fraction légère du premier mélange et le gaz naturel refroidi dans le premier corps d'échange pour liquéfier le gaz naturel et  a second heat exchange body 120 between the light fraction of the first mixture and the natural gas cooled in the first exchange body to liquefy the natural gas and
une conduite 125 de retour du premier mélange réfrigérant vaporisé dans les corps d'échange de chaleur vers le compresseur,  a pipe 125 for returning the first vaporized refrigerant mixture in the heat exchange bodies to the compressor,
comporte : has:
un détendeur 405 du gaz naturel liquéfié,  a regulator 405 of liquefied natural gas,
un collecteur 410 de gaz d'évaporation produit lors de la détente du gaz dans le détendeur 405 et  a collector 410 of evaporation gas produced during the expansion of the gas in the expander 405 and
- une conduite 415 d'injection du gaz d'évaporation en entrée du deuxième corps d'échange.  a line 415 for injecting the evaporation gas at the inlet of the second exchange body.
Dans cette figure 4, les différents moyens relatifs au premier mélange réfrigérant sont identiques aux moyens décrits en regard des figures 1 ou 6, y compris en ce qui concerne les modes de réalisation et les variantes particulières décrites en regard de ces figures 1 et 6. Ces moyens sont :  In this FIG. 4, the various means relating to the first refrigerant mixture are identical to the means described with reference to FIGS. 1 or 6, including the embodiments and the particular variants described with reference to FIGS. 1 and 6. These means are:
- le compresseur 105,  the compressor 105,
- l'échangeur 106,  the exchanger 106,
le moyen 1 10 de fractionnement,  the means 1 10 fractionation,
- le ballon de reflux 1 1 1 ,  the reflux flask 1 1 1,
- le compresseur 1 12,  the compressor 1 12,
l'échangeur 1 13,  the exchanger 1 13,
- le ballon 1 14, - le premier corps 1 15 d'échange, the balloon 1 14, the first exchange body 1,
l'entrée 1 16 pour gaz naturel,  entry 1 16 for natural gas,
la turbine de détente 1 18,  the expansion turbine 1 18,
- le détendeur 1 19,  the regulator 1 19,
- le deuxième corps 120 d'échange,  the second body 120 of exchange,
la sortie 121 pour gaz naturel liquéfié du deuxième corps 120 d'échange,  the outlet 121 for liquefied natural gas of the second exchange body 120,
- le détendeur 122,  the regulator 122,
la turbine 126 de détente,  the expansion turbine 126,
la conduite 125 de retour  driving back 125
- le ballon 126 et  the balloon 126 and
la vanne 136.  the valve 136.
Ainsi, comme on le comprend, le gaz naturel est liquéfié grâce à deux étapes successives de refroidissement. La première étape a lieu dans le premier corps 1 15 d'échange et la deuxième étape a lieu dans le deuxième corps 120 d'échange.  Thus, as understood, natural gas is liquefied through two successive stages of cooling. The first step takes place in the first exchange body 1 and the second step takes place in the second exchange body 120.
Entre ces deux étapes, c'est-à-dire entre une sortie (non référencée) pour gaz naturel refroidi du premier corps 1 15 et une entrée (non référencée) pour gaz naturel refroidi dans le deuxième corps 120, le dispositif 400 comporte préférentiellement une section de fractionnement configurée pour retirer des condensais du flux de gaz.  Between these two steps, that is to say between an outlet (not referenced) for cooled natural gas of the first body 1 15 and an inlet (not referenced) for natural gas cooled in the second body 120, the device 400 preferably comprises a fractionation section configured to remove condensates from the gas stream.
Le gaz naturel liquéfié quittant le deuxième corps 120 par la sortie 121 traverse un détendeur 405 configuré pour détendre le gaz naturel liquéfié à pression atmosphérique.  The liquefied natural gas leaving the second body 120 through the outlet 121 passes through a regulator 405 configured to relax the liquefied natural gas at atmospheric pressure.
Le détendeur 405 est, par exemple, une vanne mettant en œuvre l'effet Joule- Tomshon.  The regulator 405 is, for example, a valve implementing the Joule-Tomshon effect.
Cette détente provoque l'apparition de gaz d'évaporation, ou BOG.  This relaxation causes the appearance of evaporation gas, or BOG.
Le BOG ainsi généré est collecté dans un collecteur 410 et injecté, via une conduite 415, en entrée du deuxième corps 120 d'échange. Cette injection peut avoir lieu en amont, dans ou en aval de la section de fractionnement si une telle section est présente.  The BOG thus generated is collected in a collector 410 and injected, via a pipe 415, into the inlet of the second exchange body 120. This injection can take place upstream, in or downstream of the fractionation section if such a section is present.
Le collecteur 410 est, par exemple, un ballon de séparation gaz/liquide muni d'un maillage pour limiter l'entraînement de gouttelettes dans la fraction gazeuse.  The collector 410 is, for example, a gas / liquid separation flask equipped with a mesh to limit the entrainment of droplets in the gas fraction.
Préférentiellement, la conduite 415 est munie d'un compresseur 416 comprimant la fraction gazeuse quittant le collecteur 410.  Preferably, the pipe 415 is provided with a compressor 416 compressing the gaseous fraction leaving the collector 410.
Dans des modes de réalisation, tel que celui illustré en figure 4, un troisième corps 420 d'échange est positionné en amont de l'entrée 1 16 du gaz naturel dans le premier corps 1 15 d'échange. Ce troisième corps 420 d'échange est, par exemple, un échangeur tubulaire utilisant, en tant que source froide, un deuxième composé réfrigérant, et en source chaude le gaz naturel entrant dans le dispositif 400 afin d'être liquéfié. Le dispositif 400 comporte alors un compresseur 425 du deuxième composé vaporisé en aval du troisième corps 420 d'échange. Ce compresseur 425 est, par exemple, un compresseur centrifuge. In embodiments, such as that illustrated in FIG. 4, a third exchange body 420 is positioned upstream of the inlet 1 16 of the natural gas in the first exchange body 1. This third exchange body 420 is, for example, a tubular exchanger using, as a cold source, a second refrigerant compound, and hot source natural gas entering the device 400 to be liquefied. The device 400 then comprises a compressor 425 of the second vaporized compound downstream of the third exchange body 420. This compressor 425 is, for example, a centrifugal compressor.
Le deuxième composé chimique est, par exemple un corps pur composé d'azote, de propane et/ou d'ammoniac ou un mélange d'azote et de propane.  The second chemical compound is, for example a pure body composed of nitrogen, propane and / or ammonia or a mixture of nitrogen and propane.
Dans des modes de réalisation, le dispositif 400 comporte :  In embodiments, the device 400 includes:
- un moyen 430 de refroidissement du deuxième composé comprimé et  a means 430 for cooling the second compressed compound and
- une conduite 435 de transfert du deuxième composé refroidi au troisième corps 420 d'échange.  a transfer line 435 for transferring the second cooled compound to the third exchange body 420.
Le moyen 430 de refroidissement est, par exemple, un échangeur de chaleur entre le deuxième composé comprimé et de l'eau ou de l'eau glycolée.  The cooling means 430 is, for example, a heat exchanger between the second compressed compound and water or brine.
Dans des modes de réalisation, tel que celui représenté en figure 4, le dispositif 400 comporte, entre une sortie 421 pour deuxième composé du moyen 430 de refroidissement du deuxième composé et le troisième 420 corps d'échange, un circuit 440 de refroidissement du deuxième composé par la fraction lourde du premier mélange à l'intérieur du premier corps 1 15 d'échange.  In embodiments, such as that shown in FIG. 4, the device 400 comprises, between an outlet 421 for the second compound of the means 430 for cooling the second compound and the third 420 exchange body, a cooling circuit 440 for the second composed of the heavy fraction of the first mixture within the first exchange body.
Ce circuit 440 de refroidissement est réalisé, par exemple, par l'entrée du deuxième composé refroidi dans le premier corps 1 15 d'échange, le deuxième composé refroidi agissant en tant que source chaude par rapport à la fraction lourde et à l'éventuelle fraction légère du premier mélange réfrigérant traversant ce premier corps 1 15 d'échange. Ce deuxième composé refroidi peut simultanément agir comme source froide par rapport au gaz naturel entré dans le premier corps 1 15 par l'entrée 1 16 pour gaz naturel.  This cooling circuit 440 is produced, for example, by the inlet of the second cooled compound in the first exchange body 1, the second cooled compound acting as a hot source with respect to the heavy fraction and to the possible light fraction of the first refrigerant mixture passing through this first exchange body. This second cooled compound can simultaneously act as a cold source with respect to the natural gas entering the first body 1 15 through the inlet 1 16 for natural gas.
Dans des variantes, le deuxième composé vaporisé quitte le premier corps 1 15, est détendu dans un détendeur 424 puis est réinjecté dans le premier corps 1 15 ou dans le deuxième corps 120.  In variants, the second vaporized compound leaves the first body 1 15, is expanded in a pressure reducer 424 and is reinjected into the first body 1 15 or in the second body 120.
Le deuxième composé est détendu, par exemple, à une pression de 3 à 4 bar en sortie du détendeur 424.  The second compound is expanded, for example, at a pressure of 3 to 4 bar at the outlet of the regulator 424.
Ce circuit 440 de refroidissement a pour objectif de faciliter le refroidissement se produisant dans le moyen 430 de refroidissement.  This cooling circuit 440 is intended to facilitate the cooling occurring in the cooling means 430.
Ce circuit 440 peut également comporter une deuxième partie, dans le deuxième corps 120 d'échange, comme décrit en regard de la figure 1 .  This circuit 440 may also include a second part, in the second body 120 exchange, as described with reference to Figure 1.
Dans des modes de réalisation particuliers, le premier mélange réfrigérant comporte de l'azote et du méthane et au moins un composé parmi :  In particular embodiments, the first refrigerant mixture comprises nitrogen and methane and at least one of:
- de l'éthylène,  - ethylene,
- de l'éthane,  - ethane,
- du propane et/ou  - Propane and / or
- du butane. On observe, en figure 5, schématiquement, un mode de réalisation particulier du procédé 500 objet de la présente invention. Ce procédé 500 de liquéfaction d'un gaz naturel, comportant : - Butane. FIG. 5 diagrammatically shows a particular embodiment of the method which is the subject of the present invention. This method 500 for liquefying a natural gas, comprising:
une étape 505 de compression d'un premier mélange chimique réfrigérant vaporisé, - une étape 510 de fractionnement du mélange comprimé en une fraction lourde et une fraction légère,  a step 505 for compressing a first vaporized refrigerant chemical mixture; a step 510 for fractionating the compressed mixture into a heavy fraction and a light fraction,
une première étape 515 d'échange de chaleur entre la fraction lourde du premier mélange et le gaz naturel pour refroidir au moins le gaz naturel,  a first heat exchange step 515 between the heavy fraction of the first mixture and the natural gas for cooling at least the natural gas,
une deuxième étape 520 d'échange de chaleur entre la fraction légère du premier mélange et le gaz naturel refroidi au cours de la première étape d'échange pour liquéfier le gaz naturel et  a second heat exchange step 520 between the light fraction of the first mixture and the natural gas cooled during the first exchange step to liquefy the natural gas and
une étape 525 de retour du premier mélange réfrigérant vaporisé dans les corps d'échange de chaleur vers l'étape de compression,  a step 525 of returning the first vaporized refrigerant mixture in the heat exchange bodies to the compression stage,
comporte : has:
- une étape 530 de détente du gaz naturel liquéfié,  a step 530 for relaxing the liquefied natural gas,
- une étape 535 de collecte de gaz d'évaporation produit au cours de l'étape de détente et  a step 535 for collecting evaporation gas produced during the relaxation stage and
une étape 540 d'injection du gaz d'évaporation en entrée de la deuxième étape d'échange.  a step 540 of injection of the evaporation gas at the inlet of the second exchange stage.
Ce procédé 500 est réalisé, par exemple, par la mise en œuvre du dispositif 400 tel que décrit en regard de la figure 4. Comme on le comprend, toutes les variantes, tous les exemples et tous les modes de réalisations du dispositif 400 sont également transposables en tant qu'étapes au sein du procédé 500.  This method 500 is realized, for example, by the implementation of the device 400 as described with reference to FIG. 4. As it is understood, all the variants, all the examples and all the embodiments of the device 400 are also can be transposed as steps in process 500.
On observe, sur les figures 6 et 7, schématiquement, un mode de réalisation particulier du dispositif 600 objet de la présente invention. Ce dispositif 600 de liquéfaction d'un gaz naturel, comportant :  FIGS. 6 and 7 show diagrammatically a particular embodiment of the device 600 which is the subject of the present invention. This device 600 for liquefying a natural gas, comprising:
un premier compresseur 605 centrifuge d'un premier mélange chimique réfrigérant vaporisé,  a first centrifugal compressor 605 of a first vaporized refrigerant chemical mixture,
un moyen 1 10 de fractionnement du mélange comprimé en une fraction lourde et une fraction légère,  means for fractionating the compressed mixture into a heavy fraction and a light fraction,
un deuxième compresseur 610 centrifuge de la fraction légère,  a second centrifugal compressor 610 of the light fraction,
un premier corps 1 15 d'échange de chaleur entre la fraction lourde du premier mélange et le gaz naturel pour refroidir au moins le gaz naturel,  a first heat exchange body 1 between the heavy fraction of the first mixture and the natural gas for cooling at least the natural gas,
un deuxième corps 120 d'échange de chaleur entre la fraction légère comprimée du premier mélange et le gaz naturel refroidi dans le premier corps d'échange pour liquéfier le gaz naturel et une conduite 125 de retour du premier mélange réfrigérant vaporisé dans les corps d'échange de chaleur vers le premier compresseur, a second heat exchange body 120 between the compressed light fraction of the first mixture and the natural gas cooled in the first exchange body to liquefy the natural gas and a pipe 125 for returning the first vaporized refrigerant mixture in the heat exchange bodies to the first compressor,
comporte : has:
- en amont d'une entrée 1 16 du gaz naturel dans le premier corps d'échange, un troisième corps 420 d'échange de chaleur entre le gaz naturel et un deuxième composé chimique réfrigérant,  upstream of an inlet 16 of the natural gas in the first exchange body, a third body 420 for heat exchange between the natural gas and a second refrigerant chemical compound,
- un troisième compresseur 620 centrifuge du deuxième composé vaporisé, le premier et troisième compresseur centrifuge étant actionné par une turbine 630 unique commune,  a third centrifugal compressor 620 of the second vaporized compound, the first and third centrifugal compressors being actuated by a single common turbine 630,
- une enveloppe 635 commune au premier compresseur et au troisième compresseur, an envelope 635 common to the first compressor and the third compressor,
- un moyen 430 de refroidissement du deuxième composé comprimé et a means 430 for cooling the second compressed compound and
- une conduite 435 de transfert du deuxième composé refroidi au troisième corps 420 d'échange.  a transfer line 435 for transferring the second cooled compound to the third exchange body 420.
On appelle « enveloppe », un carter qui comporte au moins un compresseur. Chaque compresseur comporte une ou plusieurs roues.  The term "envelope", a casing that includes at least one compressor. Each compressor has one or more wheels.
Dans cette figure 6 :  In this figure 6:
- l'échangeur 106,  the exchanger 106,
le moyen 1 10 de fractionnement,  the means 1 10 fractionation,
- le ballon de reflux 1 1 1 ,  the reflux flask 1 1 1,
- l'échangeur 1 13,  the exchanger 1 13,
- le premier corps 1 15 d'échange,  the first exchange body 1,
l'entrée 1 16 pour gaz naturel,  entry 1 16 for natural gas,
- le détendeur 1 19,  the regulator 1 19,
- le deuxième corps 120 d'échange,  the second body 120 of exchange,
- la sortie 121 pour gaz naturel liquéfié du deuxième corps 120 d'échange,  the outlet 121 for liquefied natural gas of the second exchange body 120,
- le détendeur 122,  the regulator 122,
la turbine de détente 127,  the expansion turbine 127,
- la conduite 125 de retour,  - the return pipe 125,
- le ballon 126,  the balloon 126,
- la vanne 136,  the valve 136,
- le troisième corps 420 d'échange,  the third body 420 of exchange,
la conduite de transfert 435,  transfer pipe 435,
- le quatrième corps 430 d'échange,  the fourth body 430 of exchange,
la sortie 421 pour deuxième composé réfrigérant,  outlet 421 for second refrigerant compound,
- le circuit 400 de refroidissement,  the cooling circuit 400,
le détendeur 424,  the regulator 424,
- le détendeur 405, - le collecteur 410 et - the 405 regulator, the collector 410 and
la conduite 415 d'injection,  the injection pipe 415,
sont identiques aux moyens correspondants décrits en regard des figures 1 ou 4, y compris en ce qui concerne les modes de réalisation et les variantes particulières décrites en regard de ces figures 1 et 4. are identical to the corresponding means described with reference to Figures 1 or 4, including the embodiments and the particular variants described with reference to these Figures 1 and 4.
Le troisième compresseur 620 correspond au troisième compresseur 140 tel que décrit en regard de la figure 1 . Toutefois, ce troisième compresseur 620 est actionné par la mise en œuvre d'une turbine unique commune avec la turbine actionnant le premier compresseur 605. Le premier compresseur correspond au premier compresseur 105 tel que décrit en regard de la figure 1.  The third compressor 620 corresponds to the third compressor 140 as described with reference to FIG. However, this third compressor 620 is actuated by the implementation of a single turbine common with the turbine operating the first compressor 605. The first compressor corresponds to the first compressor 105 as described with reference to FIG.
Le quatrième compresseur 615 est configuré pour élever la pression de la partie légère de la fraction légère du premier mélange refroidissant. Ce quatrième compresseur partage une turbine unique commune avec le deuxième compresseur 610, ce deuxième compresseur 610 correspondant au deuxième compresseur 1 12 tel que décrit en regard de la figure 1 .  The fourth compressor 615 is configured to raise the pressure of the light portion of the light fraction of the first cooling mixture. This fourth compressor shares a single turbine common with the second compressor 610, this second compressor 610 corresponding to the second compressor 1 12 as described with reference to FIG.
Dans des modes de réalisation préférentiels, tel que celui représenté en figures 6 et 7, la turbine 630 actionnant le premier et troisième compresseurs, 605 et 620, et la turbine 640 actionnant le deuxième et quatrième compresseurs, 610 et 615, sont mécaniquement couplés.  In preferred embodiments, such as that shown in Figures 6 and 7, the turbine 630 actuating the first and third compressors, 605 and 620, and the turbine 640 operating the second and fourth compressors, 610 and 615, are mechanically coupled.
Ce couplage est réalisé, par exemple, par la mise en œuvre de tout type de couplage d'arbres en rotation connues de l'homme du métier.  This coupling is achieved, for example, by the implementation of any type of rotation shaft coupling known to those skilled in the art.
Dans des modes de réalisation préférentiels, tel que celui représenté en figures 6 et 7, les turbines, 630 et 640, sont confondues.  In preferred embodiments, such as that shown in Figures 6 and 7, the turbines, 630 and 640, are merged.
Dans des modes de réalisation préférentiels, tel que celui représenté en figures 6 et 7, le dispositif 600 objet de la présente invention comporte :  In preferred embodiments, such as that represented in FIGS. 6 and 7, the device 600 which is the subject of the present invention comprises:
entre le deuxième compresseur 610 et le deuxième corps 120 d'échange, un quatrième compresseur 615 centrifuge de la fraction légère du premier mélange, le deuxième et quatrième compresseur centrifuge étant actionné par une turbine 640 unique commune et  between the second compressor 610 and the second exchange body 120, a fourth compressor 615 centrifuge the light fraction of the first mixture, the second and fourth centrifugal compressor being actuated by a single turbine 640 common and
- une enveloppe 645 commune au deuxième compresseur et au quatrième compresseur.  an envelope 645 common to the second compressor and the fourth compressor.
Dans des modes de réalisation préférentiels, tel que celui représenté en figure 6, le dispositif 600 objet de la présente invention comporte :  In preferred embodiments, such as that represented in FIG. 6, the device 600 which is the subject of the present invention comprises:
- un séparateur 650 d'une fraction gaz et d'une fraction liquide de la phase légère comprimée, le quatrième compresseur 615 comprimant la fraction gaz séparée, a separator 650 of a gas fraction and a liquid fraction of the compressed light phase, the fourth compressor 615 compressing the separated gas fraction,
- un détendeur 625 de la fraction liquide de la phase légère chauffée dans le deuxième corps d'échange, - la turbine 640 du quatrième compresseur étant actionnée par l'énergie de détente.an expander 625 of the liquid fraction of the light phase heated in the second exchange body, the turbine 640 of the fourth compressor being actuated by the expansion energy.
Le séparateur 650 est, par exemple, similaire au ballon 1 14 de reflux tel que décrit en regard de la figure 1 . Le détendeur 625 est, par exemple, similaire à la turbine de détente 1 18 telle que décrite en regard de la figure 1 . The separator 650 is, for example, similar to the reflux flask 14 as described with reference to FIG. The regulator 625 is, for example, similar to the expansion turbine 1 18 as described with reference to FIG.
Dans des modes de réalisation préférentiels, tel que celui représenté en figure 6, le deuxième composé chimique comporte de l'azote, du propane et/ou de l'ammoniac.  In preferred embodiments, such as that shown in Figure 6, the second chemical compound comprises nitrogen, propane and / or ammonia.
Dans des modes de réalisation préférentiels, tel que celui représenté en figure 6, le premier mélange réfrigérant comporte de l'azote et du méthane et au moins un composé parmi :  In preferred embodiments, such as that shown in FIG. 6, the first refrigerant mixture comprises nitrogen and methane and at least one of:
- de l'éthylène,  - ethylene,
- de l'éthane,  - ethane,
- du propane et/ou  - Propane and / or
- du butane.  - Butane.
Dans des modes de réalisation préférentiels, tel que celui représenté en figure 6, le dispositif 600 comporte :  In preferred embodiments, such as that shown in FIG. 6, the device 600 comprises:
un détendeur 405 du gaz naturel liquéfié,  a regulator 405 of liquefied natural gas,
un collecteur 410 de gaz d'évaporation produit lors de la détente du gaz dans le détendeur et  a collector 410 of evaporation gas produced during the expansion of the gas in the expander and
une conduite 415 d'injection du gaz d'évaporation en entrée du deuxième corps d'échange.  a conduit 415 for injecting the evaporation gas at the inlet of the second exchange body.
Dans des modes de réalisation préférentiels, tel que celui représenté en figure 6, le dispositif 600 comporte, entre une sortie 421 pour deuxième composé du moyen 430 de refroidissement et le troisième corps 420 d'échange, un circuit 440 de refroidissement du deuxième composé par la fraction lourde du premier mélange à l'intérieur du premier corps 1 15 d'échange.  In preferred embodiments, such as that shown in FIG. 6, the device 600 comprises, between an outlet 421 for the second compound of the cooling means 430 and the third exchange body 420, a circuit 440 for cooling the second compound by the heavy fraction of the first mixture inside the first exchange body.
Dans des modes de réalisation préférentiels, tel que celui représenté en figure 6, le premier corps 1 15 d'échange et/ou le deuxième corps 120 d'échange est un échangeur bobiné.  In preferred embodiments, such as that shown in FIG. 6, the first exchange body 1 and / or the second exchange body 120 is a wound heat exchanger.
Dans des modes de réalisation préférentiels, tel que celui représenté en figure 6, le moyen 430 de refroidissement du deuxième composé est un échangeur de chaleur entre le deuxième composé et de l'eau.  In preferred embodiments, such as that shown in FIG. 6, the means 430 for cooling the second compound is a heat exchanger between the second compound and water.
On observe, sur la figure 8, schématiquement, un mode de réalisation particulier du procédé 700 objet de la présente invention. Ce procédé 700 de liquéfaction d'un gaz naturel comportant :  FIG. 8 diagrammatically shows a particular embodiment of the method 700 that is the subject of the present invention. This method 700 for liquefying a natural gas comprising:
- une première étape 705 de compression centrifuge d'un premier mélange chimique réfrigérant vaporisé, une étape 710 de fractionnement du mélange comprimé en une fraction lourde et une fraction légère, a first centrifugal compression step 705 of a first vaporized refrigerant chemical mixture, a step 710 of fractionating the compressed mixture into a heavy fraction and a light fraction,
une deuxième étape 715 de compression centrifuge de la fraction légère,  a second stage 715 of centrifugal compression of the light fraction,
une première étape 720 d'échange de chaleur entre la fraction lourde du premier mélange et le gaz naturel pour refroidir au moins le gaz naturel,  a first heat exchange step 720 between the heavy fraction of the first mixture and the natural gas for cooling at least the natural gas,
une deuxième étape 725 d'échange de chaleur entre la fraction légère comprimée du premier mélange et le gaz naturel refroidi dans le premier corps d'échange pour liquéfier le gaz naturel et  a second heat exchange step 725 between the compressed light fraction of the first mixture and the natural gas cooled in the first exchange body to liquefy the natural gas and
une étape 730 de retour du premier mélange réfrigérant vaporisé au cours des étapes d'échange de chaleur vers la première étape de compression,  a step 730 of returning the first vaporized refrigerant mixture during the heat exchange steps to the first compression step,
comporte : has:
- en amont d'une étape 735 d'entrée du gaz naturel dans la première étape d'échange, une troisième étape 740 d'échange de chaleur entre le gaz naturel et un deuxième composé chimique réfrigérant,  upstream of a step 735 for entering the natural gas in the first exchange stage, a third heat exchange step 740 between the natural gas and a second refrigerant chemical compound,
- une troisième étape 745 de compression centrifuge du deuxième composé vaporisé, la première et troisième étape de compression centrifuge étant actionnées par une turbine unique commune,  a third centrifugal compression step 745 of the second vaporized compound, the first and third centrifugal compression stages being actuated by a single common turbine,
- la première et troisième étape de compression étant réalisées dans une enveloppe commune,  the first and third compression steps being carried out in a common envelope,
- une étape 750 de refroidissement du deuxième composé comprimé au cours de la troisième étape d'échange,  a cooling step 750 of the second compressed compound during the third exchange step,
- une étape 755 de transfert du deuxième composé refroidi à la troisième étape d'échange,  a step 755 for transferring the second cooled compound to the third exchange step,
- entre la deuxième étape de compression et la deuxième étape d'échange, une quatrième étape 760 de compression de la fraction légère du premier mélange, la deuxième et quatrième étapes de compression étant actionnées par une turbine unique commune et  between the second compression step and the second exchange step, a fourth compression step 760 of the light fraction of the first mixture, the second and fourth compression stages being actuated by a single common turbine and
- la deuxième et quatrième étape de compression étant réalisées dans une enveloppe commune.  the second and fourth compression steps being carried out in a common envelope.
Ce procédé 700 est réalisé, par exemple, par la mise en œuvre du dispositif 600 tel que décrit en regard des figures 6 et 7. Comme on le comprend, toutes les variantes, tous les exemples et tous les modes de réalisations du dispositif 600 sont également transposables en tant qu'étapes au sein du procédé 700.  This method 700 is realized, for example, by the implementation of the device 600 as described with reference to FIGS. 6 and 7. As can be understood, all the variants, all the examples and all the embodiments of the device 600 are also transposable as steps in the method 700.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif (600) de liquéfaction d'un gaz naturel, comportant : 1. Device (600) for liquefying a natural gas, comprising:
un premier compresseur (605) centrifuge d'un premier mélange chimique réfrigérant vaporisé,  a first centrifugal compressor (605) of a first vaporized refrigerant chemical mixture,
un moyen (1 10) de fractionnement du mélange comprimé en une fraction lourde et une fraction légère,  means (1 10) for fractionating the compressed mixture into a heavy fraction and a light fraction,
un deuxième compresseur (610) centrifuge de la fraction légère,  a second centrifugal compressor (610) of the light fraction,
un premier corps (1 15) d'échange de chaleur entre la fraction lourde du premier mélange et le gaz naturel pour refroidir au moins le gaz naturel,  a first body (1 15) for heat exchange between the heavy fraction of the first mixture and the natural gas for cooling at least the natural gas,
un deuxième corps (120) d'échange de chaleur entre la fraction légère comprimée du premier mélange et le gaz naturel refroidi dans le premier corps d'échange pour liquéfier le gaz naturel et  a second heat exchange body (120) between the compressed light fraction of the first mixture and the natural gas cooled in the first exchange body to liquefy the natural gas and
une conduite (125) de retour du premier mélange réfrigérant vaporisé dans les corps d'échange de chaleur vers le premier compresseur,  a pipe (125) for returning the first vaporized refrigerant mixture in the heat exchange bodies to the first compressor,
caractérisé en ce qu'il comporte : characterized in that it comprises:
- en amont d'une entrée (1 16) du gaz naturel dans le premier corps d'échange, un troisième corps (420) d'échange de chaleur entre le gaz naturel et un deuxième composé chimique réfrigérant,  - upstream of an inlet (1 16) of natural gas in the first exchange body, a third body (420) for heat exchange between the natural gas and a second refrigerant chemical compound,
- un troisième compresseur (620) centrifuge du deuxième composé vaporisé, le premier et troisième compresseur centrifuge étant actionné par une turbine (630) unique commune,  a third centrifugal compressor (620) of the second vaporized compound, the first and third centrifugal compressors being actuated by a single common turbine (630),
- une enveloppe (635) commune au premier compresseur et au troisième compresseur,  an envelope (635) common to the first compressor and the third compressor,
- un moyen (430) de refroidissement du deuxième composé comprimé,  means (430) for cooling the second compressed compound,
- une conduite (435) de transfert du deuxième composé refroidi au troisième corps d'échange,  a pipe (435) for transferring the second cooled compound to the third exchange body,
entre le deuxième compresseur (610) et le deuxième corps (120) d'échange, un quatrième compresseur (615) centrifuge de la fraction légère du premier mélange, le deuxième et quatrième compresseur centrifuge étant actionné par une turbine (640) unique commune et  between the second compressor (610) and the second exchange body (120), a fourth compressor (615) centrifuging the light fraction of the first mixture, the second and fourth centrifugal compressor being actuated by a single turbine (640) common and
- une enveloppe (645) commune au deuxième compresseur et au quatrième compresseur.  - An envelope (645) common to the second compressor and the fourth compressor.
2. Dispositif (600) selon la revendication 1 , dans lequel la turbine (630) actionnant le premier et troisième compresseurs (605, 620) et la turbine (640) actionnant le deuxième et quatrième compresseurs (610, 615) sont mécaniquement couplés. 2. Device (600) according to claim 1, wherein the turbine (630) actuating the first and third compressors (605, 620) and the turbine (640) operating the second and fourth compressors (610, 615) are mechanically coupled.
3. Dispositif (600) selon la revendication 2, dans lequel les turbines (630, 640) sont confondues. 3. Device (600) according to claim 2, wherein the turbines (630, 640) are merged.
4. Dispositif (600) selon l'une des revendications 1 à 3, qui comporte : 4. Device (600) according to one of claims 1 to 3, which comprises:
- un séparateur (650) d'une fraction gaz et d'une fraction liquide de la phase légère comprimée, le quatrième compresseur (615) comprimant la fraction gaz séparée, a separator (650) of a gas fraction and a liquid fraction of the compressed light phase, the fourth compressor (615) compressing the separated gas fraction,
- un détendeur (625) de la fraction liquide de la phase légère chauffée dans le deuxième corps d'échange, an expander (625) of the liquid fraction of the light phase heated in the second exchange body,
- la turbine (640) du quatrième compresseur étant actionnée par l'énergie de détente.  the turbine (640) of the fourth compressor being actuated by the expansion energy.
5. Dispositif (600) selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le deuxième composé chimique est composé d'un corps pur comportant de l'azote, du propane et/ou de l'ammoniac. 5. Device (600) according to one of claims 1 to 4, wherein the second chemical compound is composed of a pure body comprising nitrogen, propane and / or ammonia.
6. Dispositif (600) selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le premier mélange réfrigérant comporte de l'azote et du méthane et au moins un composé parmi : 6. Device (600) according to one of claims 1 to 5, wherein the first refrigerant mixture comprises nitrogen and methane and at least one of:
- de l'éthylène,  - ethylene,
- de l'éthane,  - ethane,
- du propane et/ou  - Propane and / or
- du butane.  - Butane.
7. Dispositif (600) selon l'une des revendications 1 à 6, qui comporte : 7. Device (600) according to one of claims 1 to 6, which comprises:
- un détendeur (405) du gaz naturel liquéfié,  an expander (405) of liquefied natural gas,
un collecteur (410) de gaz d'évaporation produit lors de la détente du gaz dans le détendeur et  a collector (410) of evaporation gas produced during expansion of the gas in the expander and
une conduite (415) d'injection du gaz d'évaporation en entrée du deuxième corps d'échange.  a conduit (415) for injecting the evaporation gas at the inlet of the second exchange body.
8. Dispositif (600) selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le moyen de refroidissement du deuxième composé comporte une sortie (421 ) pour deuxième composé, le dispositif comportant, entre ladite sortie et le troisième corps (420) d'échange, un circuit (440) de refroidissement du deuxième composé par la fraction lourde du premier mélange à l'intérieur du premier corps (1 15) d'échange. 8. Device (600) according to one of claims 1 to 7, wherein the cooling means of the second compound comprises an outlet (421) for second compound, the device comprising, between said outlet and the third body (420) d exchange, a cooling circuit (440) of the second compound by the heavy fraction of the first mixture inside the first exchange body (1 15).
9. Dispositif (600) selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel le premier corps (1 15) d'échange et/ou le deuxième corps (120) d'échange est un échangeur bobiné. 9. Device (600) according to one of claims 1 to 8, wherein the first body (1 15) exchange and / or the second body (120) exchange is a wound heat exchanger.
10. Dispositif (600) selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel le moyen (430) de refroidissement du deuxième composé est un échangeur de chaleur entre le deuxième composé et de l'eau. 10. Device (600) according to one of claims 1 to 9, wherein the means (430) for cooling the second compound is a heat exchanger between the second compound and water.
1 1 . Procédé (700) de liquéfaction d'un gaz naturel, comportant : 1 1. A method (700) for liquefying a natural gas, comprising:
une première étape (705) de compression centrifuge d'un premier mélange chimique réfrigérant vaporisé,  a first stage (705) of centrifugal compression of a first vaporized refrigerant chemical mixture,
une étape (710) de fractionnement du mélange comprimé en une fraction lourde et une fraction légère,  a step (710) of fractionating the compressed mixture into a heavy fraction and a light fraction,
une deuxième étape (715) de compression centrifuge de la fraction légère, une première étape (720) d'échange de chaleur entre la fraction lourde du premier mélange et le gaz naturel pour refroidir au moins le gaz naturel,  a second stage (715) of centrifugal compression of the light fraction, a first stage (720) of heat exchange between the heavy fraction of the first mixture and the natural gas to cool at least the natural gas,
une deuxième étape (725) d'échange de chaleur entre la fraction légère comprimée du premier mélange et le gaz naturel refroidi dans le premier corps d'échange pour liquéfier le gaz naturel et  a second heat exchange step (725) between the compressed light fraction of the first mixture and the natural gas cooled in the first exchange body to liquefy the natural gas and
- une étape (730) de retour du premier mélange réfrigérant vaporisé au cours des étapes d'échange de chaleur vers la première étape de compression,  a step (730) of returning the first vaporized refrigerant mixture during the heat exchange steps to the first compression step,
caractérisé en ce qu'il comporte : characterized in that it comprises:
- en amont d'une étape (735) d'entrée du gaz naturel dans la première étape d'échange, une troisième étape (740) d'échange de chaleur entre le gaz naturel et un deuxième composé chimique réfrigérant,  upstream of a step (735) for entering the natural gas in the first exchange stage, a third heat exchange step (740) between the natural gas and a second refrigerant chemical compound,
- une troisième étape (745) de compression centrifuge du deuxième composé vaporisé, la première et troisième étape de compression centrifuge étant actionnées par une turbine unique commune,  a third centrifugal compression stage (745) of the second vaporized compound, the first and third centrifugal compression stages being actuated by a single common turbine,
- la première et troisième étape de compression étant réalisées dans une enveloppe commune,  the first and third compression steps being carried out in a common envelope,
- une étape (750) de refroidissement du deuxième composé comprimé au cours de la troisième étape d'échange,  a step (750) of cooling the second compressed compound during the third exchange step,
- une étape (755) de transfert du deuxième composé refroidi à la troisième étape d'échange,  a step (755) of transfer of the second cooled compound to the third exchange step,
- entre la deuxième étape de compression et la deuxième étape d'échange, une quatrième étape (760) de compression de la fraction légère du premier mélange, la deuxième et quatrième étapes de compression étant actionnées par une turbine unique commune et  between the second compression step and the second exchange step, a fourth step (760) for compressing the light fraction of the first mixture, the second and fourth compression stages being actuated by a single common turbine and
- la deuxième et quatrième étape de compression étant réalisées dans une enveloppe commune.  the second and fourth compression steps being carried out in a common envelope.
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