FR2957141A1 - Producing liquefied natural gas from sea, by pre-cooling natural gas by heat exchange with pre-cooling refrigerant contained in pre-cooling cycle and liquefying gas by heat exchange with liquefying refrigerant contained in liquefying cycle - Google Patents

Producing liquefied natural gas from sea, by pre-cooling natural gas by heat exchange with pre-cooling refrigerant contained in pre-cooling cycle and liquefying gas by heat exchange with liquefying refrigerant contained in liquefying cycle Download PDF

Info

Publication number
FR2957141A1
FR2957141A1 FR1051658A FR1051658A FR2957141A1 FR 2957141 A1 FR2957141 A1 FR 2957141A1 FR 1051658 A FR1051658 A FR 1051658A FR 1051658 A FR1051658 A FR 1051658A FR 2957141 A1 FR2957141 A1 FR 2957141A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
cooling
refrigerant
cycle
natural gas
liquefaction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR1051658A
Other languages
French (fr)
Other versions
FR2957141B1 (en
Inventor
Denis Chretien
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TotalEnergies SE
Original Assignee
Total SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Total SE filed Critical Total SE
Priority to FR1051658A priority Critical patent/FR2957141B1/en
Publication of FR2957141A1 publication Critical patent/FR2957141A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FR2957141B1 publication Critical patent/FR2957141B1/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0228Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes
    • F25J1/0235Heat exchange integration
    • F25J1/0236Heat exchange integration providing refrigeration for different processes treating not the same feed stream
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/04Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa
    • C09K5/041Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems
    • C09K5/044Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems comprising halogenated compounds
    • C09K5/045Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems comprising halogenated compounds containing only fluorine as halogen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/006Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant containing more than one component
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0022Hydrocarbons, e.g. natural gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0047Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/005Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by expansion of a gaseous refrigerant stream with extraction of work
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0047Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0052Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/006Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
    • F25J1/007Primary atmospheric gases, mixtures thereof
    • F25J1/0072Nitrogen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/006Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
    • F25J1/0097Others, e.g. F-, Cl-, HF-, HClF-, HCl-hydrocarbons etc. or mixtures thereof
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0211Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0214Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a dual level refrigeration cascade with at least one MCR cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0211Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0214Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a dual level refrigeration cascade with at least one MCR cycle
    • F25J1/0215Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a dual level refrigeration cascade with at least one MCR cycle with one SCR cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0225Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using other external refrigeration means not provided before, e.g. heat driven absorption chillers
    • F25J1/0227Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using other external refrigeration means not provided before, e.g. heat driven absorption chillers within a refrigeration cascade
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0228Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes
    • F25J1/0235Heat exchange integration
    • F25J1/0242Waste heat recovery, e.g. from heat of compression
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0262Details of the cold heat exchange system
    • F25J1/0264Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams
    • F25J1/0265Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams comprising cores associated exclusively with the cooling of a refrigerant stream, e.g. for auto-refrigeration or economizer
    • F25J1/0268Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams comprising cores associated exclusively with the cooling of a refrigerant stream, e.g. for auto-refrigeration or economizer using a dedicated refrigeration means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0275Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines adapted for special use of the liquefaction unit, e.g. portable or transportable devices
    • F25J1/0277Offshore use, e.g. during shipping
    • F25J1/0278Unit being stationary, e.g. on floating barge or fixed platform
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0281Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc. characterised by the type of prime driver, e.g. hot gas expander
    • F25J1/0283Gas turbine as the prime mechanical driver
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0285Combination of different types of drivers mechanically coupled to the same refrigerant compressor, possibly split on multiple compressor casings
    • F25J1/0288Combination of different types of drivers mechanically coupled to the same refrigerant compressor, possibly split on multiple compressor casings using work extraction by mechanical coupling of compression and expansion of the refrigerant, so-called companders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0294Multiple compressor casings/strings in parallel, e.g. split arrangement
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2205/00Aspects relating to compounds used in compression type refrigeration systems
    • C09K2205/10Components
    • C09K2205/106Carbon dioxide
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2240/00Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/80Hot exhaust gas turbine combustion engine
    • F25J2240/82Hot exhaust gas turbine combustion engine with waste heat recovery, e.g. in a combined cycle, i.e. for generating steam used in a Rankine cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00Refrigeration techniques used
    • F25J2270/14External refrigeration with work-producing gas expansion loop
    • F25J2270/16External refrigeration with work-producing gas expansion loop with mutliple gas expansion loops of the same refrigerant
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25JLIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
    • F25J2270/906External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration by heat driven absorption chillers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

The process comprises partly pre-cooling natural gas by heat exchange with a pre-cooling refrigerant contained in a pre-cooling cycle (123), liquefying natural gas by heat exchange with a liquefying refrigerant contained in a liquefying cycle (100), and sub-cooling the natural gas by heat exchange with a sub-cooling refrigerant contained in a sub-cooling cycle. The liquefying refrigerant comprises nitrogen and an additional compound of which a boiling point at atmospheric pressure is -20[deg] C to -60[deg] C and a crystallization temperature is = -80[deg] C. The process comprises partly pre-cooling natural gas by heat exchange with a pre-cooling refrigerant contained in a pre-cooling cycle (123), liquefying natural gas by heat exchange with a liquefying refrigerant contained in a liquefying cycle (100), and sub-cooling the natural gas by heat exchange with a sub-cooling refrigerant contained in a sub-cooling cycle. The liquefying refrigerant comprises nitrogen and an additional compound of which a boiling point at atmospheric pressure is -20[deg] C to -60[deg] C and a crystallization temperature is = -80[deg] C. A molar proportion of nitrogen in the liquefying refrigerant is = 98.5%. The liquefying refrigerant is expanded in expanding turbines, and is partially condensed in the expanding turbines. The pre-cooling cycle, liquefying cycle and/or sub-cooling cycle comprises a compressor driven by gas turbine generating fumes. A part of heat from fume is transferred to an absorption refrigeration machine, and the gas turbine produces fume at a temperature of = 510[deg] C and is aero-derivative gas turbine. The pre-cooling refrigerant is partly cooled by the absorption refrigeration machine. The turbine gas is fed into air and the air is cooled before feeding. Independent claims are included for: (1) an installation for producing liquefied natural gas; and (2) an use of a composition comprising carbon dioxide and hydrofluorocarbon for cooling and liquefying natural gas.

Description

1 PROCEDE DE LIQUEFACTION DE GAZ NATUREL UTILISANT UN MELANGE CO2 / HFC EN TANT QUE FLUIDE FRIGORIGENE DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un procédé de production de gaz naturel liquéfié utilisant un cycle de pré-refroidissement comprenant un mélange de dioxyde de carbone et d'un hydrofluorocarbure, ainsi qu'une installation adaptée à la mise en oeuvre de ce procédé. BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a process for producing liquefied natural gas using a pre-cooling cycle comprising a mixture of carbon dioxide and carbon dioxide. a hydrofluorocarbon, and an installation adapted to the implementation of this process.

ARRIERE-PLAN TECHNIQUE Les procédés de liquéfaction de gaz naturel utilisent le plus fréquemment des hydrocarbures comme fluides réfrigérants. Ainsi, le cycle « C3 û MR » d'Air Products (APCI) est-il basé sur un pré-refroidissement par un cycle au propane et une liquéfaction par un cycle mixte dont le réfrigérant est typiquement un mélange de méthane, d'éthane et de propane additionné de quelques pourcents d'azote. De même, les procédés dits DMR pour « Dual Mixed Refrigerant » mettent en oeuvre deux cycles de réfrigération dont les réfrigérants sont des mélanges d'hydrocarbures. TECHNICAL BACKGROUND Natural gas liquefaction processes most frequently use hydrocarbons as coolants. For example, is the Air Products C3-MR cycle (APCI) based on pre-cooling by a propane cycle and liquefaction by a mixed cycle where the refrigerant is typically a mixture of methane, ethane? and propane with a few percent nitrogen. Similarly, the so-called DMR processes for "Dual Mixed Refrigerant" use two refrigeration cycles whose refrigerants are hydrocarbon mixtures.

Toutefois, ces procédés posent des problèmes de sécurité importants. En particulier, parmi les composés utilisés dans les cycles ci-dessus, le propane est parmi les plus dangereux. En effet, sa masse molaire élevée par rapport à l'air, combinée à une basse température normale d'ébullition, engendre en cas de fuite de liquide des nuages de forte masse volumique dont la dispersion dans l'atmosphère est difficile. Les unités de liquéfaction en mer sont installées sur un support, flottant ou non, dont les dimensions sont nécessairement réduites par rapport à l'espace qui serait disponible à terre. Il s'ensuit un confinement des installations et une proximité des équipements qui, en cas d'incident, rendent plausible un événement catastrophique. La probabilité d'occurrence d'un tel évènement et la gravité des conséquences sont d'autant plus grandes que la quantité d'hydrocarbures contenue dans les unités de liquéfaction est importante. R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 Les cycles de réfrigération constituant une part prépondérante de l'inventaire hydrocarbure dans les procédés cités ci-dessus, il y a un intérêt important à substituer des réfrigérants inertes aux réfrigérants hydrocarbonés. However, these methods pose significant safety problems. In particular, among the compounds used in the above cycles, propane is among the most dangerous. Indeed, its high molar mass with respect to the air, combined with a low normal boiling temperature, generates in the event of liquid leakage clouds of high density whose dispersion in the atmosphere is difficult. The liquefaction units at sea are installed on a support, floating or not, whose dimensions are necessarily reduced compared to the space that would be available on land. This results in a containment of the facilities and a proximity of the equipment which, in the event of an incident, makes a catastrophic event plausible. The probability of occurrence of such an event and the severity of the consequences are all the greater as the quantity of hydrocarbons contained in the liquefaction units is large. R: \ 31300 \ 31360 SNP \ 31360--100305-texte_depot.doc- 8 March 2010 Since refrigeration cycles constitute a preponderant part of the hydrocarbon inventory in the processes mentioned above, there is an important interest in substituting refrigerants inert to hydrocarbon refrigerants.

De nombreux auteurs ont proposé des fluides alternatifs aux hydrocarbures pour la liquéfaction du gaz naturel. Les cycles à l'azote basés sur l'utilisation de turbines de détente (en général deux turbines de détente à des températures différentes) sont parmi les plus fréquemment cités. On peut se reporter par exemple aux documents suivants : Process design solutions for offshore liquefaction, M. J. Roberts, Gastech 2009 ; US 5,768,912 (notamment la figure 4) ; US 6,446,465 (notamment la figure 1) ; Designing the LNG process for the Bayu-Undan field, Offshore, septembre 1998 ; The challenge of floatting LNG Facilities, John Sheffield, GPA Spring Meeting 2001 ; New FPSO design produces LNG from offshore sources, Oil and Gas Journal, 26 août 2006 ; Reducing scale, increasing flexibility are target of new LNG designs, Oil and Gas journal, décembre 1999. Le principal inconvénient du procédé utilisant un cycle à l'azote est sa consommation d'énergie élevée, typiquement de l'ordre de 30 % supérieure à celle des cycles à hydrocarbures. Outre la consommation accrue de gaz combustible, cette consommation implique la mise en oeuvre d'un parc important de machines dont la multiplicité, potentiellement à l'origine de pannes, peut affecter la disponibilité de l'usine. Les cycles de liquéfaction à l'azote (utilisant des turbines de détente) étant intrinsèquement moins efficaces que les cycles dits de Pictet à évaporation et condensation, de nombreux auteurs ont proposé d'améliorer les performances de l'ensemble en substituant pour les premières étapes de refroidissement un cycle de Pictet au cycle azote. Ainsi, Kennet et autres ont proposé un pré-refroidissement du gaz naturel par un cycle de Pictet basé sur le chlorodifluorométhane ou R22 (Offshore liquefaction of associated gas û a suitable process for the North Sea, Offshore Technology Conference, 1981). Ce réfrigérant est classé Al dans la nomenclature ASHRAE (c'est-à-dire qu'il est considéré comme non toxique et non inflammable) mais il est néfaste à la couche d'ozone et R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 possède un potentiel de réchauffement global (GWP) important (1800). Il est à ce titre visé par les protocoles Montréal et Kyoto et est aujourd'hui interdit. Walther et autres (Liquefaction solutions for challenge of new offshore FPSO developements, LNG journal, fevrier 2008) et A. Finn (Effective LNG production offshore, GPA, 2002) recommandent l'utilisation de propane en pré-refroidissement d'un cycle de liquéfaction à l'azote. Le propane, bien que couramment utilisé comme fluide réfrigérant dans l'industrie pétrolière, est fortement inflammable et potentiellement dangereux sur un système flottant de production, de stockage et de déchargement (« FPSO »), ainsi que mentionné ci-dessus. Dans le document US 5,768,912, Duber préconise en amont du cycle de liquéfaction à l'azote un cycle de Pictet de refroidissement basé sur l'utilisation du propane, d'un fréon ou de l'ammoniac. Comme mentionné ci-dessus, le propane présente l'inconvénient d'être inflammable. La famille des fréons, comprenant des produits chlorés et fluorés, sont considérés comme néfastes pour l'environnement et sont visés par les protocoles de Montréal et de Kyoto. L'ammoniac est à la fois inflammable et toxique. Duber (WO 99/30094) et M. J. Roberts (Process design solutions for offshore liquefaction, Gastech 2009) recommandent tous deux l'utilisation du R410a (mélange de difluorométhane et de pentafluoroéthane) comme fluide réfrigérant de pré-refroidissement. Ce fluide est certes non inflammable et non toxique et présente des propriétés thermodynamiques intéressantes, mais il présente un GWP de 2000 qui le rend susceptible d'interdiction à terme. De plus, sa température d'ébullition à pression atmosphérique (NBP) de -51,6°C est relativement élevée pour des applications cryogéniques, ce qui limite son domaine d'utilisation. Fredheim et autres (WO 01/69149) proposent en pré-refroidissement un cycle au gaz carbonique qui présente l'avantage d'être non inflammable, sans effet sur la couche d'ozone et d'avoir un faible GWP. Toutefois, sa température critique basse (31 °C) et son point triple élevé (-56°C) limitent son domaine d'application. Il existe donc un réel besoin de disposer d'un procédé de liquéfaction de gaz naturel amélioré ne présentant pas les inconvénients ci-dessus. En particulier, il existe un besoin de disposer d'un procédé de liquéfaction de gaz naturel plus sûr que les procédés utilisant des cycles d'hydrocarbures, et plus efficace (ou moins consommateur d'énergie) que les procédés utilisant uniquement un cycle d'azote. R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 RESUME DE L'INVENTION L'invention concerne en premier lieu un procédé de production de gaz naturel liquéfié comprenant : la fourniture de gaz naturel ; le pré-refroidissement du gaz naturel par échange de chaleur avec un fluide frigorigène de pré-refroidissement contenu dans un cycle de pré-refroidissement ; la liquéfaction du gaz naturel pré-refroidi par échange de chaleur avec un fluide frigorigène de liquéfaction contenu dans un cycle de liquéfaction ; dans lequel le fluide frigorigène de pré-refroidissement comprend du dioxyde de carbone et un hydrofluorocarbure. Selon un mode de réalisation du procédé ci-dessus, l'hydrofluorocarbure est choisi parmi le monofluorométhane, le pentafluoroéthane, le 1,1,1-trifluoroéthane, le monofluoroéthane, le 1,1,1,2-tétrafluoroéthane , le 1,1-difluoroéthane et leurs mélanges, et de préférence est le monofluorométhane. Selon un mode de réalisation du procédé ci-dessus, le fluide frigorigène de pré-refroidissement comprend une teneur molaire de 40 à 80 % de dioxyde de carbone et de 20 à 60 % de monofluorométhane, de préférence de 45 à 65 % de dioxyde de carbone et de 35 à 55 % de monofluorométhane, et de manière plus particulièrement préférée de 47 à 57 % de dioxyde de carbone et de 43 à 53 % de monofluorométhane. Selon un mode de réalisation du procédé ci-dessus, le fluide frigorigène de liquéfaction est de l'azote ou le fluide frigorigène de liquéfaction est un mélange d'azote et d'un composé additionnel. Selon un mode de réalisation du procédé ci-dessus, le procédé comprend, après l'étape de liquéfaction du gaz naturel pré-refroidi : le sous-refroidissement du gaz naturel liquéfié par échange de chaleur avec un fluide frigorigène de sous-refroidissement contenu dans un cycle de sous-refroidissement. Selon un mode de réalisation du procédé ci-dessus, le fluide frigorigène de liquéfaction est un mélange d'azote et d'un composé additionnel et le fluide frigorigène de sous-refroidissement est de l'azote. Many authors have proposed alternative fluids to hydrocarbons for the liquefaction of natural gas. Nitrogen cycles based on the use of expansion turbines (usually two expansion turbines at different temperatures) are among the most frequently cited. For example, reference may be made to the following documents: Process design solutions for offshore liquefaction, M. J. Roberts, Gastech 2009; US 5,768,912 (especially Figure 4); US 6,446,465 (especially Figure 1); Designing the LNG process for the Bayu-Undan field, Offshore, September 1998; The Challenge of Floating LNG Facilities, John Sheffield, GPA Spring Meeting 2001; New FPSO design produces LNG from offshore sources, Oil and Gas Journal, August 26, 2006; The main disadvantage of the nitrogen cycle process is its high energy consumption, typically about 30% higher than that of the oil and gas journal. that of hydrocarbon cycles. In addition to the increased consumption of fuel gas, this consumption involves the implementation of a large fleet of machines whose multiplicity, potentially causing breakdowns, can affect the availability of the plant. Since nitrogen liquefaction cycles (using expansion turbines) are inherently less efficient than the so-called Pictet evaporation and condensation cycles, many authors have proposed to improve the performance of the assembly by substituting for the first stages cooling a Pictet cycle to the nitrogen cycle. Thus, Kennet et al. Proposed pre-cooling of natural gas by a Pictet cycle based on chlorodifluoromethane or R22 (Offshore liquefaction of associated gas - a suitable process for the North Sea, Offshore Technology Conference, 1981). This refrigerant is classified as Al in the ASHRAE nomenclature (that is, it is considered non-toxic and non-flammable) but it is harmful to the ozone layer and it is harmful to the ozone layer. -100305-text_depot.doc- March 8, 2010 has a significant global warming potential (GWP) (1800). As such, it is covered by the Montreal and Kyoto protocols and is now banned. Walther et al. (Liquefaction Solutions for New Offshore FPSO Developments, LNG Journal, February 2008) and A. Finn (Effective LNG Offshore Production, GPA, 2002) recommend the use of propane in pre-cooling a liquefaction cycle with nitrogen. Propane, although commonly used as a refrigerant in the petroleum industry, is highly flammable and potentially hazardous on a floating production, storage and offloading ("FPSO") system, as mentioned above. In US 5,768,912, Duber recommends upstream of the nitrogen liquefaction cycle a cooling Pictet cycle based on the use of propane, freon or ammonia. As mentioned above, propane has the disadvantage of being flammable. The family of freons, including chlorinated and fluorinated products, are considered harmful to the environment and are covered by the Montreal and Kyoto protocols. Ammonia is both flammable and toxic. Duber (WO 99/30094) and M. J. Roberts (Process design solutions for offshore liquefaction, Gastech 2009) both recommend the use of R410a (a mixture of difluoromethane and pentafluoroethane) as a pre-cooling refrigerant. This fluid is certainly non-flammable and non-toxic and has interesting thermodynamic properties, but it has a GWP of 2000 which makes it likely to ban in time. In addition, its boiling point at atmospheric pressure (NBP) of -51.6 ° C is relatively high for cryogenic applications, which limits its range of use. Fredheim et al. (WO 01/69149) provide in pre-cooling a carbon dioxide cycle which has the advantage of being non-flammable, with no effect on the ozone layer and having a low GWP. However, its low critical temperature (31 ° C) and high triple point (-56 ° C) limit its scope. There is therefore a real need to have an improved natural gas liquefaction process that does not have the above disadvantages. In particular, there is a need for a safer natural gas liquefaction process than processes using hydrocarbon cycles, and more efficient (or less energy consuming) than methods using only one cycle of nitrogen. SUMMARY OF THE INVENTION The invention relates primarily to a process for producing liquefied natural gas comprising: supplying natural gas; pre-cooling the natural gas by exchanging heat with a pre-cooling refrigerant contained in a pre-cooling cycle; the liquefaction of the pre-cooled natural gas by heat exchange with a liquefaction refrigerant contained in a liquefaction cycle; wherein the pre-cooling refrigerant comprises carbon dioxide and a hydrofluorocarbon. According to one embodiment of the above process, the hydrofluorocarbon is chosen from monofluoromethane, pentafluoroethane, 1,1,1-trifluoroethane, monofluoroethane, 1,1,1,2-tetrafluoroethane, 1,1,1,2-tetrafluoroethane, -difluoroethane and mixtures thereof, and preferably is monofluoromethane. According to one embodiment of the above method, the pre-cooling refrigerant comprises a molar content of 40 to 80% of carbon dioxide and 20 to 60% of monofluoromethane, preferably 45 to 65% of carbon dioxide. carbon and 35 to 55% monofluoromethane, and more preferably 47 to 57% carbon dioxide and 43 to 53% monofluoromethane. According to one embodiment of the above process, the liquefaction refrigerant is nitrogen or the liquefaction refrigerant is a mixture of nitrogen and an additional compound. According to an embodiment of the above process, the method comprises, after the step of liquefying the pre-cooled natural gas: subcooling the liquefied natural gas by heat exchange with a sub-cooling refrigerant contained in a subcooling cycle. According to an embodiment of the above process, the liquefying refrigerant is a mixture of nitrogen and an additional compound and the subcooling refrigerant is nitrogen.

Selon un mode de réalisation du procédé ci-dessus, le composé additionnel présente une température d'ébullition à pression atmosphérique de -85°C à 0°C et une température de cristallisation inférieure ou égale à -80°C, et de préférence une température d'ébullition à pression R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 atmosphérique de -20°C à -60°C et / ou une température de cristallisation inférieure ou égale à -100°C ou à -120°C ou à -130°C ou à -140°C. Selon un mode de réalisation du procédé ci-dessus, la proportion molaire d'azote dans le mélange d'azote et de composé additionnel est supérieure ou égale à 80 % ou supérieure ou égale à 85 % ou supérieure ou égale à 90 % ou supérieure ou égale à 95 % ou supérieure ou égale à 97,5 % ; et de préférence est inférieure ou égale à 99,5 % ou inférieure ou égale à 99 % ou inférieure ou égale à 98,5%. Selon un mode de réalisation du procédé ci-dessus, le composé additionnel est choisi parmi les hydrocarbures et les hydrofluorocarbures, et de préférence parmi le trifluorométhane, le monofluorométhane, le tétrafluoroéthylène, le propylène, le propane, le monofluoroéthane, le perfluoropropane, l'isobutane, le n-butane et le perfluoropropène. Selon un mode de réalisation du procédé ci-dessus, le mélange d'azote et de composé additionnel est détendu dans une ou plusieurs turbines de détente, et le mélange d'azote et de composé additionnel est partiellement condensé dans au moins une desdites turbines de détente. Selon un mode de réalisation du procédé ci-dessus, le cycle de pré-refroidissement et / ou le cycle de liquéfaction et / ou le cycle de sous- refroidissement comprennent au moins un compresseur entraîné par au moins une turbine à gaz produisant des fumées, une partie au moins de la chaleur des fumées étant transférée à une machine frigorifique à absorption, et, de préférence, la turbine à gaz produisant des fumées à une température inférieure ou égale à 510°C et / ou la turbine à gaz est une turbine à gaz aéro-dérivée. Selon un mode de réalisation du procédé ci-dessus, le procédé comprend : une étape de refroidissement supplémentaire du gaz naturel préalablement au pré-refroidissement du gaz naturel, au moyen de la machine frigorifique à absorption ; et / ou le refroidissement du fluide frigorigène de pré-refroidissement, au moins en partie au moyen de la machine frigorifique à absorption ; et/ou le refroidissement du fluide frigorigène de liquéfaction, au moins en partie au moyen de la machine frigorifique à absorption ; et / ou le refroidissement du fluide frigorigène de sous-refroidissement, au moins en partie au moyen de la machine frigorifique à absorption ; et / ou R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 l'alimentation en air de la turbine à gaz et le refroidissement de l'air préalablement à l'alimentation en air, au moins en partie au moyen de la machine frigorifique à absorption. Selon un mode de réalisation du procédé ci-dessus, le procédé est mis en oeuvre en mer. L'invention a également pour objet une installation de production de gaz naturel liquéfié, comprenant : une conduite d'amenée de gaz naturel ; un cycle de pré-refroidissement contenant un fluide frigorigène de pré-refroidissement, ledit fluide frigorigène de pré-refroidissement comprenant du dioxyde de carbone et un hydrofluorocarbure ; un échangeur de pré-refroidissement adapté au transfert de chaleur entre le gaz naturel et le fluide frigorigène de pré-refroidissement ; un cycle de liquéfaction contenant un fluide frigorigène de liquéfaction ; un échangeur de liquéfaction adapté au transfert de chaleur entre le gaz naturel et le fluide frigorigène de liquéfaction et situé en aval de l'échangeur de pré-refroidissement. According to one embodiment of the above process, the additional compound has a boiling point at atmospheric pressure of -85 ° C. to 0 ° C. and a crystallization temperature of less than or equal to -80 ° C., and preferably boiling temperature at atmospheric pressure from -20 ° C to -60 ° C and / or a crystallization temperature of less than or equal to -100 ° C or -120 ° C or -130 ° C or -140 ° C. According to one embodiment of the above process, the molar proportion of nitrogen in the mixture of nitrogen and additional compound is greater than or equal to 80% or greater than or equal to 85% or greater than or equal to 90% or greater or equal to 95% or greater than or equal to 97.5%; and preferably is less than or equal to 99.5% or less than or equal to 99% or less than or equal to 98.5%. According to one embodiment of the above process, the additional compound is chosen from hydrocarbons and hydrofluorocarbons, and preferably from trifluoromethane, monofluoromethane, tetrafluoroethylene, propylene, propane, monofluoroethane, perfluoropropane, isobutane, n-butane and perfluoropropene. According to an embodiment of the above method, the mixture of nitrogen and additional compound is expanded in one or more expansion turbines, and the mixture of nitrogen and additional compound is partially condensed in at least one of said turbines. relaxation. According to one embodiment of the above method, the pre-cooling cycle and / or the liquefaction cycle and / or the subcooling cycle comprise at least one compressor driven by at least one gas turbine producing fumes, at least a part of the heat of the fumes being transferred to an absorption refrigerating machine, and preferably the gas turbine producing fumes at a temperature of less than or equal to 510 ° C and / or the gas turbine is a turbine aero-derivative gas. According to an embodiment of the above method, the method comprises: a step of additional cooling of the natural gas prior to the pre-cooling of the natural gas, by means of the absorption refrigerating machine; and / or cooling the pre-cooling refrigerant, at least in part by means of the absorption refrigerating machine; and / or cooling the liquefying refrigerant, at least in part by means of the absorption refrigerating machine; and / or cooling the subcooling refrigerant, at least in part by means of the absorption refrigerating machine; and / or R: \ 31300 \ 31360 SNP \ 31360--100305-texte_depot.doc- March 8, 2010 the air supply of the gas turbine and the cooling of the air before the air supply, at least partly by means of the absorption refrigerating machine. According to one embodiment of the above process, the process is carried out at sea. The invention also relates to a liquefied natural gas production plant, comprising: a natural gas supply pipe; a pre-cooling cycle containing a pre-cooling refrigerant, said pre-cooling refrigerant comprising carbon dioxide and a hydrofluorocarbon; a pre-cooling exchanger adapted to the heat transfer between the natural gas and the pre-cooling refrigerant; a liquefaction cycle containing a liquefaction refrigerant; a liquefaction exchanger adapted to the heat transfer between the natural gas and the liquefaction refrigerant and located downstream of the pre-cooling exchanger.

Selon un mode de réalisation de l'installation ci-dessus, l'hydrofluorocarbure est choisi parmi le monofluorométhane, le pentafluoroéthane, le 1,1,1-trifluoroéthane, le monofluoroéthane, le 1,1,1,2-tétrafluoroéthane, le 1,1-difluoroéthane et leurs mélanges, et de préférence est le monofluorométhane. According to one embodiment of the above installation, the hydrofluorocarbon is chosen from monofluoromethane, pentafluoroethane, 1,1,1-trifluoroethane, monofluoroethane, 1,1,1,2-tetrafluoroethane, , 1-difluoroethane and mixtures thereof, and preferably is monofluoromethane.

Selon un mode de réalisation de l'installation ci-dessus, le fluide frigorigène de pré-refroidissement comprend une teneur molaire de 40 à 80 % de dioxyde de carbone et de 20 à 60 % de monofluorométhane, de préférence de 45 à 65 % de dioxyde de carbone et de 35 à 55 % de monofluorométhane, et de manière plus particulièrement préférée de 47 à 57 % de dioxyde de carbone et de 43 à 53 % de monofluorométhane. Selon un mode de réalisation de l'installation ci-dessus, le fluide frigorigène de liquéfaction est de l'azote ou le fluide frigorigène de liquéfaction est un mélange d'azote et d'un composé additionnel. Selon un mode de réalisation de l'installation ci-dessus, l'installation comprend également : un cycle de sous-refroidissement contenant un fluide frigorigène de sous-refroidissement ; R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 un échangeur de sous-refroidissement adapté au transfert de chaleur entre le gaz naturel et le fluide frigorigène de sous- refroidissement et situé en aval de l'échangeur de liquéfaction. Selon un mode de réalisation de l'installation ci-dessus, le fluide frigorigène de liquéfaction est un mélange d'azote et d'un composé additionnel et le fluide frigorigène de sous-refroidissement est de l'azote. Selon un mode de réalisation de l'installation ci-dessus, le composé additionnel présente une température d'ébullition à pression atmosphérique de -85°C à 0°C et une température de cristallisation inférieure ou égale à -80°C, et de préférence une température d'ébullition à pression atmosphérique de -20°C à -60°C et / ou une température de cristallisation inférieure ou égale à -100°C ou à -120°C ou à -130°C ou à -140°C. Selon un mode de réalisation de l'installation ci-dessus, la proportion molaire d'azote dans le mélange d'azote et de composé additionnel est supérieure ou égale à 80 % ou supérieure ou égale à 85 % ou supérieure ou égale à 90 % ou supérieure ou égale à 95 % ou supérieure ou égale à 97,5 % ; et de préférence est inférieure ou égale à 99,5 % ou inférieure ou égale à 99 % ou inférieure ou égale à 98,5%. Selon un mode de réalisation de l'installation ci-dessus, le composé additionnel est choisi parmi les hydrocarbures et les hydrofluorocarbures, et de préférence parmi le trifluorométhane, le monofluorométhane, le tétrafluoroéthylène, le propylène, le propane, le monofluoroéthane, le perfluoropropane, l'isobutane, le n-butane et le perfluoropropène. Selon un mode de réalisation de l'installation ci-dessus, le cycle de liquéfaction comprend une ou plusieurs turbines de détente, l'installation étant adaptée à condenser partiellement le fluide frigorigène de liquéfaction dans au moins une desdites turbines de détente. Selon un mode de réalisation de l'installation ci-dessus : le cycle de pré-refroidissement et / ou le cycle de liquéfaction et / ou le cycle de sous-refroidissement comprennent au moins un compresseur ; l'installation comprend : des moyens d'entraînement du compresseur comprenant au moins une turbine à gaz produisant des fumées ; ^ une machine frigorifique à absorption ; et ^ des moyens de transfert d'au moins une partie de la chaleur des fumées de la turbine à gaz vers la machine frigorifique à absorption ; R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 et de préférence la turbine à gaz produit des fumées à une température inférieure ou égale à 510°C et / ou la turbine à gaz est une turbine à gaz aéro-dérivée. Selon un mode de réalisation de l'installation ci-dessus : l'installation comprend un dispositif de refroidissement supplémentaire du gaz naturel en amont de l'échangeur de pré-refroidissement, ledit dispositif de refroidissement supplémentaire du gaz naturel étant alimenté par la machine frigorifique à absorption ; et / ou le cycle de pré-refroidissement comprend un dispositif de refroidissement du fluide frigorigène de pré-refroidissement, alimenté par la machine frigorifique à absorption ; et / ou le cycle de liquéfaction comprend un dispositif de refroidissement du fluide frigorigène de liquéfaction, alimenté par la machine frigorifique à absorption ; et / ou la turbine à gaz comporte un dispositif de refroidissement de l'alimentation en air, alimenté par la machine frigorifique à absorption. Selon un mode de réalisation de l'installation ci-dessus, l'installation est disposée en mer. L'invention a également pour objet l'utilisation d'une composition comprenant du dioxyde de carbone et un hydrofluorocarbure pour le refroidissement et la liquéfaction du gaz naturel. Selon un mode de réalisation de cette utilisation, l'hydrofluorocarbure est choisi parmi le monofluorométhane, le pentafluoroéthane, le 1,1,1- trifluoroéthane, le monofluoroéthane, le 1,1,1,2-tétrafluoroéthane, le 1,1- difluoroéthane et leurs mélanges, et de préférence est le monofluorométhane. Selon un mode de réalisation de cette utilisation, la composition comprend une teneur molaire de 40 à 80 % de dioxyde de carbone et de 20 à 60 % de monofluorométhane, de préférence de 45 à 65 % de dioxyde de carbone et de 35 à 55 % de monofluorométhane, et de manière plus particulièrement préférée de 47 à 57 % de dioxyde de carbone et de 43 à 53 % de monofluorométhane. According to one embodiment of the above installation, the pre-cooling refrigerant comprises a molar content of 40 to 80% of carbon dioxide and 20 to 60% of monofluoromethane, preferably 45 to 65% of carbon dioxide and 35 to 55% monofluoromethane, and more preferably 47 to 57% carbon dioxide and 43 to 53% monofluoromethane. According to one embodiment of the above installation, the liquefaction refrigerant is nitrogen or the liquefaction refrigerant is a mixture of nitrogen and an additional compound. According to an embodiment of the above installation, the installation also comprises: a subcooling cycle containing a subcooling refrigerant; R: \ 31300 \ 31360 SNP \ 31360--100305-texte_depot.doc- March 8, 2010 a sub-cooling exchanger adapted to the heat transfer between the natural gas and the subcooling refrigerant and located downstream of the liquefaction exchanger. According to one embodiment of the above installation, the liquefaction refrigerant is a mixture of nitrogen and an additional compound and the subcooling refrigerant is nitrogen. According to one embodiment of the installation above, the additional compound has a boiling point at atmospheric pressure of -85 ° C. to 0 ° C. and a crystallization temperature of less than or equal to -80 ° C., and preferably a boiling temperature at atmospheric pressure of -20 ° C to -60 ° C and / or a crystallization temperature of less than or equal to -100 ° C or -120 ° C or -130 ° C or -140 ° C ° C. According to one embodiment of the above installation, the molar proportion of nitrogen in the mixture of nitrogen and additional compound is greater than or equal to 80% or greater than or equal to 85% or greater than or equal to 90% or greater than or equal to 95% or greater than or equal to 97.5%; and preferably is less than or equal to 99.5% or less than or equal to 99% or less than or equal to 98.5%. According to one embodiment of the installation above, the additional compound is chosen from hydrocarbons and hydrofluorocarbons, and preferably from trifluoromethane, monofluoromethane, tetrafluoroethylene, propylene, propane, monofluoroethane, perfluoropropane, isobutane, n-butane and perfluoropropene. According to one embodiment of the installation above, the liquefaction cycle comprises one or more expansion turbines, the installation being adapted to partially condense the liquefaction refrigerant in at least one of said expansion turbines. According to one embodiment of the installation above: the pre-cooling cycle and / or the liquefaction cycle and / or the subcooling cycle comprise at least one compressor; the installation comprises: compressor drive means comprising at least one gas turbine producing fumes; an absorption refrigerating machine; and means for transferring at least a portion of the heat of the flue gases from the gas turbine to the absorption refrigerating machine; R: \ 31300 \ 31360 SNP \ 31360--100305-texte_depot.doc- March 8, 2010 and preferably the gas turbine produces fumes at a temperature lower than or equal to 510 ° C and / or the gas turbine is a turbine aero-derivative gas. According to one embodiment of the installation above: the installation comprises an additional natural gas cooling device upstream of the pre-cooling exchanger, said additional cooling device of the natural gas being supplied by the refrigerating machine absorption; and / or the pre-cooling cycle comprises a cooling device for the pre-cooling refrigerant supplied by the absorption refrigerating machine; and / or the liquefaction cycle comprises a device for cooling the liquefaction refrigerant, fed by the absorption refrigerating machine; and / or the gas turbine comprises a device for cooling the air supply, supplied by the absorption refrigerating machine. According to one embodiment of the installation above, the installation is disposed at sea. The invention also relates to the use of a composition comprising carbon dioxide and a hydrofluorocarbon for cooling and liquefying the natural gas. According to one embodiment of this use, the hydrofluorocarbon is chosen from monofluoromethane, pentafluoroethane, 1,1,1-trifluoroethane, monofluoroethane, 1,1,1,2-tetrafluoroethane and 1,1-difluoroethane. and mixtures thereof, and preferably is monofluoromethane. According to one embodiment of this use, the composition comprises a molar content of 40 to 80% carbon dioxide and 20 to 60% monofluoromethane, preferably 45 to 65% carbon dioxide and 35 to 55% monofluoromethane, and more preferably 47 to 57% carbon dioxide and 43 to 53% monofluoromethane.

La présente invention permet de surmonter les inconvénients de l'état de la technique. Elle fournit plus particulièrement un procédé de liquéfaction de gaz naturel plus sûr que les procédés utilisant des cycles R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 d'hydrocarbures, et plus efficace (et moins consommateur d'énergie) que les procédés utilisant uniquement un cycle d'azote. Cela est accompli grâce à l'utilisation d'un cycle de pré- refroidissement comprenant un mélange de dioxyde de carbone et d'au moins un hydrofluorocarbure tel que le monofluorométhane CH3F (ou R41) ou un composé analogue. En effet, le mélange du CO2 et d'un hydrofluorocarbure présente généralement une température critique plus élevée que celle du CO2 seul. D'un autre côté, ce mélange peut être non inflammable même si l'hydrofluorocarbure est inflammable, et ce mélange présente un GWP inférieur à celui de l'hydrofluorocarbure pris isolément. Selon certains modes de réalisation particuliers, l'invention présente également une ou de préférence plusieurs des caractéristiques avantageuses énumérées ci-dessous. The present invention overcomes the disadvantages of the state of the art. In particular, it provides a safer natural gas liquefaction process than processes using hydrocarbon cycles, and is more efficient (and less consumer-friendly). of energy) that processes using only a nitrogen cycle. This is accomplished through the use of a precooling cycle comprising a mixture of carbon dioxide and at least one hydrofluorocarbon such as CH3F monofluoromethane (or R41) or the like. Indeed, the mixture of CO2 and a hydrofluorocarbon generally has a higher critical temperature than that of CO2 alone. On the other hand, this mixture can be non-flammable even if the hydrofluorocarbon is flammable, and this mixture has a GWP lower than that of the hydrofluorocarbon taken alone. According to some particular embodiments, the invention also has one or preferably more of the advantageous features listed below.

Le R41 présente la particularité de former un quasi-azéotrope avec le CO2, ce qui rend le mélange CO2 / R41 particulièrement avantageux. En effet, le glissement de ce mélange (défini comme étant la différence entre la température de début d'ébullition et celle de fin d'ébullition dans un cycle de réfrigération) est très faible (moins de 2°C). Cela rend la gestion de l'évaporation et de la condensation plus aisée. Les compositions des phases liquide et vapeur en équilibre sont très proches l'une de l'autre si bien qu'il n'y a que peu d'enrichissement en l'un ou l'autre constituant au cours de l'évaporation : la vaporisation se fait quasiment à composition constante qui est celle du mélange. Ainsi, en cas de fuite, le nuage de gaz a une composition similaire à celle du mélange initial et reste de ce fait non inflammable, ce qui améliore sensiblement la sécurité. Le mélange CO2 / R41 est non inflammable et non toxique. Ces avantages sont primordiaux dans le cas d'une utilisation sur l'espace confiné que représente le pont d'un système flottant de production de gaz naturel liquéfié (LNG). Le mélange CO2 / R41 présente une température critique relativement élevée (37,9°C pour un mélange équimolaire de CO2 et de R41) et en particulier plus élevée que celle du dioxyde de carbone pur ; ainsi, la condensation du mélange par la plupart des eaux de mer est possible, pour peu que celles-ci soient pompées suffisamment profondément. R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 La température d'ébullition (NBP) du mélange CO2 / R41 est relativement faible (-84,5°C à 1,013 bar pour un mélange équimolaire de CO2 et de R41), et notamment sensiblement plus faible que celle du gaz carbonique pur ; d'autre part la température de cristallisation du mélange CO2 / R41 (-121°C pour un mélange équimolaire de CO2 et de R41) est nettement plus basse que celle du point triple du gaz carbonique (-55,6°C). Ces deux caractéristiques autorisent des températures de pré-refroidissement nettement plus faibles (-80°C environ) que celles obtenues avec du gaz carbonique (-50°C environ), améliorant d'autant les performances d'ensemble de la liquéfaction. Du point de vue environnemental, le potentiel de destruction de la couche d'ozone (ODP) du mélange CO2 / R41 est nul, et son potentiel de réchauffement global (GWP) est de 50, ce qui rend ce mélange nettement plus avantageux que d'autres réfrigérants proposés antérieurement, tel que le R410a ou les fréons. De plus, compte tenu des délais de décision qu'impliquent couramment les grands projets de liquéfaction, de leurs délais de réalisation et de la durée d'exploitation de ces usines, il s'écoule fréquemment une période de 40 ans à 50 ans entre le moment où est prise la décision d'utilisation d'un fluide frigorigène particulier et la fin de l'exploitation de l'usine qui le met en oeuvre. Il est donc nécessaire de disposer d'un fluide qui soit aussi peu susceptible que possible de subir une interdiction réglementaire liée à l'environnement. A cet égard, les caractéristiques d'ODP et de GWP du mélange CO2 / R41 sont particulièrement avantageuses. Le mode de réalisation d'une installation à trois cycles permet d'économiser de l'énergie. Le mode de réalisation d'une installation à deux cycles est moins complexe, notamment en termes de nombre de compresseurs. Dans le cadre de la présente demande, le potentiel de réchauffement global (GWP) est défini par rapport au dioxyde de carbone et par rapport à une durée de 100 ans, selon la méthode indiquée dans « The scientific assessment of ozone depletion, 2002, a report of the World Meteorological Association's Global Ozone Research and Monitoring Project ». Dans le cadre de la présente demande, le potentiel de destruction de la couche d'ozone (ODP) est tel que défini dans « The Scientific Assessment R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 11 of Ozone Depletion, 2002, A report of the World Meteorological Association's Global Ozone Research and Monitoring Project ». R41 has the particularity of forming a quasi-azeotrope with CO2, which makes the CO2 / R41 mixture particularly advantageous. Indeed, the slippage of this mixture (defined as the difference between the temperature of the beginning of boiling and the end of boiling point in a refrigeration cycle) is very low (less than 2 ° C). This makes the management of evaporation and condensation easier. The compositions of the liquid and vapor phases in equilibrium are very close to one another so that there is only a little enrichment in one or the other component during the evaporation: vaporization is almost constant composition which is that of the mixture. Thus, in case of leakage, the gas cloud has a similar composition to that of the initial mixture and therefore remains non-flammable, which significantly improves safety. The CO2 / R41 mixture is non-flammable and non-toxic. These benefits are paramount for use in the confined space of a floating liquefied natural gas (LNG) system. The CO2 / R41 mixture has a relatively high critical temperature (37.9 ° C for an equimolar mixture of CO2 and R41) and in particular higher than that of pure carbon dioxide; thus, the condensation of the mixture by most of the sea water is possible, if these are pumped sufficiently deeply. The boiling point (NBP) of the CO2 / R41 mixture is relatively low (-84.5 ° C to 1.013 bar for an equimolar mixture). CO2 and R41), and notably significantly lower than that of pure carbon dioxide; on the other hand the crystallization temperature of the CO2 / R41 mixture (-121 ° C for an equimolar mixture of CO2 and R41) is significantly lower than that of the triple point of carbon dioxide (-55.6 ° C). These two characteristics allow much lower pre-cooling temperatures (-80 ° C) than those obtained with carbon dioxide (-50 ° C approximately), improving the overall performance of liquefaction. From an environmental point of view, the ozone depletion potential (ODP) of the CO2 / R41 mixture is zero, and its global warming potential (GWP) is 50, which makes this mixture significantly more advantageous than Other refrigerants previously proposed, such as R410a or Freons. In addition, given the decision-making deadlines commonly associated with major liquefaction projects, their lead times, and the operating life of these plants, a period of 40 to 50 years when the decision is made to use a particular refrigerant and the end of operation of the plant that implements it. It is therefore necessary to have a fluid that is as unlikely as possible to undergo a regulatory ban related to the environment. In this respect, the ODP and GWP characteristics of the CO2 / R41 mixture are particularly advantageous. The embodiment of a three-cycle installation saves energy. The embodiment of a two-cycle installation is less complex, particularly in terms of the number of compressors. In the context of this application, the global warming potential (GWP) is defined with respect to carbon dioxide and with respect to a duration of 100 years, according to the method indicated in "The scientific assessment of ozone depletion, 2002, Report of the World Meteorological Association's Global Ozone Research and Monitoring Project. As part of this application, the ozone depletion potential (ODP) is as defined in "The Scientific Assessment R: \ 31300 \ 31360 SNP \ 31360-100305-text_depot.doc- March 8, 2010 11 of Ozone Depletion, 2002, Report of the World Meteorological Association's Global Ozone Research and Monitoring Project.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES La figure 1 représente un schéma d'un mode de réalisation de l'installation selon l'invention (variante à deux cycles, avec un cycle de liquéfaction à l'azote pur). La figure 2 représente de manière schématique une machine frigorifique à absorption susceptible d'être utilisée dans le cadre de l'invention. La figure 3 représente un schéma d'un autre mode de réalisation de l'installation selon l'invention (variante à deux cycles, avec un cycle de liquéfaction à l'azote enrichi). La figure 4 représente un schéma d'un autre mode de réalisation de l'installation selon l'invention (variante à trois cycles). BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES FIG. 1 represents a diagram of one embodiment of the installation according to the invention (two-cycle variant, with a pure nitrogen liquefaction cycle). FIG. 2 schematically represents an absorption refrigerating machine that can be used in the context of the invention. FIG. 3 represents a diagram of another embodiment of the installation according to the invention (two-cycle variant, with an enriched nitrogen liquefaction cycle). FIG. 4 represents a diagram of another embodiment of the installation according to the invention (variant with three cycles).

DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION L'invention est maintenant décrite plus en détail et de façon non limitative dans la description qui suit. DESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION The invention is now described in more detail and in a nonlimiting manner in the description which follows.

Description qénérale d'une installation à deux cycles Selon un mode de réalisation de l'invention, et en faisant référence à la figure 1, le gaz naturel est fourni par une conduite d'amenée de gaz naturel 101. General description of a two-cycle plant According to one embodiment of the invention, and with reference to FIG. 1, the natural gas is supplied by a natural gas supply pipe 101.

En amont de cette conduite d'amenée de gaz naturel 1 peuvent être prévus une ou des unités de désacidification et / ou de séchage du gaz naturel (par exemple tamis moléculaires), non représentées ici. Les termes « amont » et « aval » utilisés dans la présente demande s'entendent en référence à la direction d'écoulement du gaz naturel au cours du procédé de refroidissement et de liquéfaction. Le gaz naturel entre dans un premier échangeur de chaleur appelé échangeur de pré-refroidissement 104 dont il ressort à une température typiquement comprise entre 0°C et -80°C. Une conduite de soutirage de gaz naturel pré-refroidi 102 amène le gaz naturel jusqu'à un deuxième échangeur de chaleur, appelé échangeur de liquéfaction 105, dont il ressort dans une conduite de soutirage de gaz naturel liquéfié 103 à une température comprise entre -130°C et -160°C. Il R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 est alors à l'état liquide sous une pression comprise typiquement entre 35 et 70 bars. Le gaz naturel liquéfié est ensuite détendu, éventuellement il subit une déazotation si le gaz est naturellement riche en azote et il est envoyé au stockage (opérations non illustrées). L'échangeur de liquéfaction 105 permet le transfert de chaleur entre le gaz naturel et le fluide frigorigène de liquéfaction. Le fluide frigorigène de liquéfaction peut être tout fluide connu dans le domaine, et notamment des mélanges d'hydrocarbures. Upstream of this natural gas supply line 1 may be provided one or more deacidification and / or drying units for natural gas (for example molecular sieves), not shown here. The terms "upstream" and "downstream" used in this application are understood to refer to the flow direction of natural gas during the cooling and liquefying process. The natural gas enters a first heat exchanger called pre-cooling exchanger 104 which results in a temperature typically between 0 ° C and -80 ° C. A pre-cooled natural gas withdrawal line 102 brings the natural gas to a second heat exchanger, called a liquefaction exchanger 105, which it exits in a liquefied natural gas withdrawal line 103 at a temperature between -130 ° C and -160 ° C. It is then in the liquid state under a pressure typically between 35 and 70 bar. The liquefied natural gas is then expanded, eventually it undergoes denitrogenation if the gas is naturally rich in nitrogen and is sent to storage (operations not shown). The liquefaction exchanger 105 allows the transfer of heat between the natural gas and the liquefaction refrigerant. The liquefaction refrigerant may be any fluid known in the art, and especially hydrocarbon mixtures.

Dans le mode de réalisation illustré, le fluide frigorigène de liquéfaction est de l'azote circulant dans un cycle de liquéfaction 100. Le fonctionnement du cycle de liquéfaction 100 repose dans ce cas sur une ou des turbines de détente 110, 111. Le fluide frigorigène de liquéfaction du cycle de liquéfaction 100 est comprimé dans un compresseur 106 et refroidi jusqu'à la température ambiante par des moyens de refroidissement 107. Il est ensuite encore comprimé dans des surpresseurs (« boosters ») 108, 109 attelés aux turbines de détentes 110, 111 avant d'être refroidi jusqu'à la température ambiante par des moyens de refroidissement 112. In the illustrated embodiment, the liquefaction refrigerant is nitrogen circulating in a liquefaction cycle 100. The operation of the liquefaction cycle 100 is based in this case on one or more expansion turbines 110, 111. The refrigerant liquefaction of the liquefaction cycle 100 is compressed in a compressor 106 and cooled to room temperature by cooling means 107. It is then further compressed in booster pumps 108, 109 coupled to the expansion turbines 110 , 111 before being cooled to room temperature by cooling means 112.

Le fluide frigorigène de liquéfaction est ensuite introduit dans l'échangeur de pré-refroidissement 104, refroidi jusqu'à la même température que le gaz naturel et récupéré dans une conduite de fluide frigorigène de liquéfaction refroidi 113. Dans le mode de réalisation illustré, le fluide frigorigène de liquéfaction est alors séparé en deux flux dans une première conduite de fluide frigorigène 114 et dans une deuxième conduite de fluide frigorigène 115. Le flux circulant dans la première conduite de fluide frigorigène 114 est détendu dans une première turbine de détente 110 (dite turbine chaude) jusqu'à une pression intermédiaire puis récupéré dans une première conduite de flux froid 116. Le flux circulant dans la deuxième conduite de fluide frigorigène 115 est introduit dans l'échangeur de liquéfaction 105 où il est refroidi jusqu'à une température typiquement de -70°C à -120°C puis récupéré dans une conduite de flux partiellement refroidi 117. Le flux circulant dans la conduite de flux partiellement refroidi 117 est alors détendu dans une deuxième turbine de détente 111 (dite turbine froide) puis récupéré dans une deuxième conduite de flux froid 118, qui débouche dans l'échangeur de liquéfaction 105. Le flux circulant dans la première conduite de flux froid 116 et celui circulant dans la deuxième conduite de flux R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 froid 118 se réchauffent dans l'échangeur de liquéfaction 105 en condensant le gaz naturel par échange de chaleur et en refroidissant le flux de fluide frigorigène de liquéfaction issu de la deuxième conduite de fluide friogorigène 115. The liquefaction refrigerant is then introduced into the pre-cooling exchanger 104, cooled to the same temperature as the natural gas and recovered in a cooled liquefaction refrigerant line 113. In the illustrated embodiment, the refrigerant liquefaction is then separated into two streams in a first refrigerant pipe 114 and a second refrigerant pipe 115. The flow flowing in the first refrigerant pipe 114 is expanded in a first expansion turbine 110 (called hot turbine) to an intermediate pressure and then recovered in a first cold flow pipe 116. The flow flowing in the second refrigerant pipe 115 is introduced into the liquefaction exchanger 105 where it is cooled to a temperature typically from -70 ° C to -120 ° C then recovered in a partially cooled flow line 117. The flow flowing in the partially cooled flow line 117 is then expanded in a second expansion turbine 111 (called cold turbine) and then recovered in a second cold flow pipe 118, which opens into the liquefaction exchanger 105. The flow flowing in the first cold flow duct 116 and the flow flowing in the second flow duct R 11 will heat up in the liquefaction exchanger. 105 by condensing the natural gas by heat exchange and cooling the flow of liquefaction refrigerant from the second refrigerant fluid line 115.

Ils ressortent respectivement dans une première conduite de flux partiellement réchauffé 119 et une deuxième conduite de flux partiellement réchauffé 120, p u i s i l s sont introduits dans l'échangeur de pré-refroidissement 104 où le gaz naturel et le fluide frigorigène de liquéfaction à haute pression sont pré-refroidis. Ils sont ensuite récupérés respectivement dans une première conduite de flux réchauffé 121 et une deuxième conduite de flux réchauffé 122 puis introduits dans le compresseur 106 (à deux étages différents) et le cycle recommence. L'échangeur de pré-refroidissement 104 permet en outre le transfert de chaleur entre le gaz naturel et le fluide frigorigène de pré-refroidissement, c'est-à-dire le pré-refroidissement du gaz naturel par le fluide frigorigène de pré-refroidissement. Il permet également d'assurer une partie du refroidissement du fluide frigorigène de liquéfaction (azote). Le fluide frigorigène de pré-refroidissement circule dans le cycle de pré-refroidissement 123, qui est cycle de Pictet à évaporation et condensation. They emerge respectively in a first partially heated flow line 119 and a second partially heated flow line 120, and are introduced into the pre-cooling exchanger 104 where the natural gas and the high pressure liquefaction refrigerant are pre-heated. cooled. They are then recovered respectively in a first heated flow line 121 and a second heated flow line 122 and introduced into the compressor 106 (two different stages) and the cycle starts again. The pre-cooling exchanger 104 further allows heat transfer between the natural gas and the pre-cooling refrigerant, i.e., pre-cooling the natural gas with the pre-cooling refrigerant. . It also makes it possible to ensure part of the cooling of the liquefaction refrigerant (nitrogen). The pre-cooling refrigerant circulates in the pre-cooling cycle 123, which is a Pictet cycle with evaporation and condensation.

Selon le mode de réalisation illustré, le cycle de pré-refroidissement 123 comprend deux boucles 124, 125 d'échange de chaleur intégrées au sein de l'échangeur de pré-refroidissement 104, et qui sont à deux pressions d'évaporation distinctes. Le fluide frigorigène de pré-refroidissement est comprimé dans un compresseur 126 puis condensé à une pression inférieure à la pression critique par des moyens de refroidissement 127 généralement alimentés par l'eau de refroidissement de l'usine. Le liquide obtenu est séparé en deux au niveau d'un branchement 129, une partie étant détendue dans un premier détendeur 128 à une première pression puis évaporée dans une première boucle 124 d'échange intégrée à l'échangeur de pré-refroidissement 104 avant d'être retournée à l'interétage du compresseur 126. La deuxième partie est détendue dans un deuxième détendeur 130 à une deuxième pression inférieure à la première puis évaporée dans une deuxième boucle 125 d'échange intégrée à l'échangeur de pré-refroidissement 104. Cette dernière vapeur est renvoyée à l'aspiration du compresseur 126. Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre (et l'installation selon l'invention peut être disposée) sur terre ou en mer, et de préférence en mer, sur un support flottant ou non. R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 Réfriqérant selon l'invention Selon l'invention, le fluide frigorigène de pré-refroidissement, qui est utilisé dans le cycle de pré-refroidissement, est un mélange comprenant du dioxyde de carbone et un hydrofluorocarbure, c'est-à-dire un composé, de préférence saturé, comprenant du carbone, du fluor et éventuellement de l'hydrogène. Le nombre d'atomes de carbone de ce composé est de préférence de 1 à 3, et plus particulièrement de 1 à 2. De préférence, ledit mélange de dioxyde de carbone et d'hydrofluorocarbure est non inflammable. L'hydrofluorocarbure peut notamment être le monofluorométhane (R41), le pentafluoroéthane (R125), le 1,1,1-trifluoroéthane (R143a), le monofluoroéthane (R161), le 1,1,1,2-tétrafluoroéthane (R134a), le 1,1-difluoroéthane (R152a) et les mélanges de ceux-ci. L'hydrofluorocarbure préféré est le R41. Le fluide frigorigène de pré-refroidissement peut notamment consister en un mélange de dioxyde de carbone et de R41, ou essentiellement consister en un mélange de dioxyde de carbone et de R41 (ce qui signifie qu'il peut contenir, outre le dioxyde de carbone et le R41, un ou plusieurs additifs ou impuretés en quantité inférieure ou égale à 1 %, de préférence inférieure ou égale à 0,5 %, et plus particulièrement inférieure ou égale à 0,1 %, en proportions molaires). Avantageusement, le fluide frigorigène de pré-refroidissement comprend, en proportions molaires : de 40 à 80 % de dioxyde de carbone et de 20 à 60 % de R41, de préférence de 45 à 65 % de dioxyde de carbone et de 35 à 55 % de R41, et de manière plus particulièrement préférée de 47 à 57 % de dioxyde de carbone et de 43 à 53 % de R41. Le fluide frigorigène de pré-refroidissement peut en particulier être le mélange connu sous le nom de ECP744, comprenant 50 % de dioxyde de carbone et 50 % de R41, en proportions molaires. Le mélange binaire CO2 / R41 en tant que tel a été décrit dans les documents suivants : ù Cox, Mazur et Colbourne, Institute of Refrigeration, Proc. lnst. R. 2008-09. 1-1 ; ù GB 2438318 ; ù Alternative low GWP refrigerant blends, VDA winter 2009 MAC. Ce mélange a été proposé dans l'état de la technique pour la climatisation automobile. R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 Variante reposant sur l'utilisation d'azote enrichi La description ci-dessus a été effectuée en relation avec un cycle de liquéfaction reposant sur l'utilisation d'azote pur. Toutefois, il est également possible d'utiliser de l'azote enrichi en tant que fluide frigorigène de liquéfaction, c'est-à-dire un mélange comprenant de l'azote et un composé additionnel moins volatil que l'azote, dont la température d'ébullition à pression atmosphérique est comprise entre 0°C et -85°C inclus et de préférence entre -20°C et -60°C inclus, et dont la température de cristallisation est inférieure ou égale à -80°C, de préférence inférieure ou égale à -100°C ou à -120°C ou à -130°C ou à -140°C. Les températures d'ébullition et de cristallisation des différents composés chimiques envisagés dans le cadre de la présente demande sont connues et répertoriées, par exemple dans le Chemical Engineer's Handbook (Perry) ou dans L'encyclopédie des gaz (Air Liquide). Dans ce cas, avantageusement, on installe la turbine de détente chaude de telle façon que sa température d'échappement soit proche de la température de fin de condensation du gaz naturel, et inférieure à celle-ci. Le fluide frigorigène de liquéfaction est alors totalement gazeux à l'entrée de la turbine de détente chaude mais partiellement condensé à l'échappement. Ce mélange diphasique est ensuite introduit dans l'échangeur de liquéfaction de façon à ce que la vaporisation du composé additionnel permette la condensation du gaz naturel. Ce mode de réalisation permet de faire en sorte que la courbe enthalpique de réchauffage du mélange (azote enrichi) suive au plus près celle de refroidissement du gaz naturel, diminuant ainsi les écarts de température et permettant de cette façon une diminution de la puissance de liquéfaction. Il est ainsi possible de substantiellement diminuer la puissance nécessaire à la liquéfaction du gaz naturel tout en conservant seulement deux turbines de détente et un cycle unique de liquéfaction, donc un seul compresseur de cycle. Le gaz naturel lors de son refroidissement passe successivement par un pré-refroidissement en phase gazeuse, une pseudo-condensation et un sous-refroidissement du liquide. La pseudo-condensation a habituellement lieu entre -50°C environ et -90°C environ. Il s'ensuit que seuls certains composés ont une volatilité appropriée à leur utilisation en tant que composés additionnels en combinaison avec l'azote. On peut caractériser cette volatilité par la température d'ébullition à pression atmosphérique. La R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 20 fourchette de température adaptée est de 0°C à -80°C, de préférence de -20°C à -60°C. Etant donné que le composé additionnel intervient également aux températures les plus froides de l'échangeur de liquéfaction, soit de -130°C à -155°C, ce composé additionnel doit donc également avoir une température de cristallisation inférieure à cette température opératoire (dans le mode de réalisation à deux cycles). De préférence, le composé additionnel est un hydrocarbure saturé ou non ou un hydrofluorocarbure (c'est-à-dire un composé comprenant du carbone, du fluor et éventuellement de l'hydrogène) saturé ou non, éventuellement sans atome d'hydrogène, c'est-à-dire perfluoré. Il comprend avantageusement de 1 à 5 atomes de carbone, et plus particulièrement de 1 à 4 atomes de carbone. Le tableau 1 ci-dessous résume les propriétés thermodynamiques 15 d'un certain nombre de molécules susceptibles d'être utilisées en tant que composés additionnels. Nom Formule Température Température de d'ébullition (pression cristallisation atmosphérique) Trifluorométhane CHF3 -81,6°C -155°C Monofluorométhane (R41) CH3F -78,4°C -141,8°C Tétrafluoroéthylène C2F4 -75,6°C -142,5°C Propylène C3H6 -47,7°C -185,2°C Propane C3H8 -42°C -187,7°C Monofluoroethane (R161) C2H5F -37,1 °C -143,2°C Perfluoropropane (R218) C3F8 -36,7°C -147,7°C Isobutane C4H10 -11,7°C -159,6°C nButane C4H10 -0,5°C -141,75°C Perfluoropropène C3F6 -29,6°C -156,5°C Tableau 1 û Liste de composés additionnels possibles, et propriétés thermodynamiques de ceux-ci De préférence, la proportion molaire d'azote dans le fluide frigorigène de liquéfaction est supérieure ou égale à 80 % ou supérieure ou égale à 85 % ou supérieure ou égale à 90 % ou supérieure ou égale à 95 % ou According to the illustrated embodiment, the pre-cooling cycle 123 comprises two integrated heat exchange loops 124, 125 within the pre-cooling exchanger 104, which are at two different evaporation pressures. The pre-cooling refrigerant is compressed in a compressor 126 and condensed at a pressure below the critical pressure by cooling means 127 generally supplied by the cooling water of the plant. The liquid obtained is separated in two at a branch 129, a portion being expanded in a first expander 128 at a first pressure and then evaporated in a first exchange loop 124 integrated in the pre-cooling exchanger 104 before It is returned to the interstage of the compressor 126. The second part is expanded in a second pressure reducer 130 at a second pressure lower than the first and then evaporated in a second exchange loop 125 integrated in the pre-cooling exchanger 104. This latter vapor is returned to the suction of the compressor 126. The method according to the invention can be implemented (and the installation according to the invention can be arranged) on land or at sea, and preferably at sea, on a floating support or not. In accordance with the invention, the pre-cooling refrigerant, which is used in the pre-cooling cycle, is used in the pre-cooling cycle. a mixture comprising carbon dioxide and a hydrofluorocarbon, that is to say a compound, preferably saturated, comprising carbon, fluorine and optionally hydrogen. The number of carbon atoms of this compound is preferably from 1 to 3, and more particularly from 1 to 2. Preferably, said mixture of carbon dioxide and hydrofluorocarbon is non-flammable. The hydrofluorocarbon may especially be monofluoromethane (R41), pentafluoroethane (R125), 1,1,1-trifluoroethane (R143a), monofluoroethane (R161), 1,1,1,2-tetrafluoroethane (R134a), 1,1-difluoroethane (R152a) and mixtures thereof. The preferred hydrofluorocarbon is R41. The pre-cooling refrigerant may in particular consist of a mixture of carbon dioxide and R41, or essentially consist of a mixture of carbon dioxide and R41 (which means that it may contain, in addition to carbon dioxide and R41, one or more additives or impurities in an amount of less than or equal to 1%, preferably less than or equal to 0.5%, and more particularly less than or equal to 0.1%, in molar proportions). Advantageously, the pre-cooling refrigerant comprises, in molar proportions: from 40 to 80% of carbon dioxide and from 20 to 60% of R41, preferably from 45 to 65% of carbon dioxide and from 35 to 55% R41, and more preferably 47 to 57% carbon dioxide and 43 to 53% R41. The precooling refrigerant may in particular be the mixture known under the name ECP744, comprising 50% carbon dioxide and 50% R41, in molar proportions. The CO2 / R41 binary mixture as such has been described in the following documents: Cox, Mazur and Colbourne, Institute of Refrigeration, Proc. Inst. R. 2008-09. 1-1; GB 2438318; ù Alternative low GWP coolant blends, VDA winter 2009 MAC. This mixture has been proposed in the state of the art for automotive air conditioning. R: \ 31300 \ 31360 SNP \ 31360--100305-text_depot.doc- 8 March 2010 Variant based on the use of enriched nitrogen The description above has been made in relation to a liquefaction cycle based on the use of pure nitrogen. However, it is also possible to use enriched nitrogen as liquefaction refrigerant, that is to say a mixture comprising nitrogen and an additional compound less volatile than nitrogen, whose temperature boiling point at atmospheric pressure is between 0 ° C and -85 ° C inclusive and preferably between -20 ° C and -60 ° C inclusive, and whose crystallization temperature is less than or equal to -80 ° C, preferably less than or equal to -100 ° C or -120 ° C or -130 ° C or -140 ° C. The boiling and crystallization temperatures of the various chemical compounds contemplated in the context of the present application are known and listed, for example in the Chemical Engineer's Handbook (Perry) or in the Gas Encyclopedia (Air Liquide). In this case, advantageously, the hot expansion turbine is installed in such a way that its exhaust temperature is close to and below the condensation end temperature of the natural gas. The liquefaction refrigerant is then completely gaseous at the inlet of the hot expansion turbine but partially condensed at the exhaust. This two-phase mixture is then introduced into the liquefaction exchanger so that the vaporization of the additional compound allows the condensation of the natural gas. This embodiment makes it possible for the enthalpy curve for reheating of the mixture (enriched nitrogen) to follow as closely as possible the cooling of the natural gas, thus decreasing the temperature differences and thus allowing a decrease in the liquefaction power. . It is thus possible to substantially reduce the power required for the liquefaction of natural gas while maintaining only two expansion turbines and a single liquefaction cycle, thus a single cycle compressor. The natural gas during its cooling successively passes through a pre-cooling in the gas phase, a pseudo-condensation and a subcooling of the liquid. The pseudo-condensation usually occurs between about -50 ° C and -90 ° C. As a result, only certain compounds have a volatility appropriate to their use as additional compounds in combination with nitrogen. This volatility can be characterized by the boiling point at atmospheric pressure. The suitable temperature range is from 0 ° C to -80 ° C, preferably from -20 ° C to -60 ° C. Since the additional compound also intervenes at the coldest temperatures of the liquefying exchanger, ie from -130 ° C. to -155 ° C., this additional compound must also have a crystallization temperature lower than this operating temperature (in this case). the two-cycle embodiment). Preferably, the additional compound is a saturated or unsaturated hydrocarbon or a hydrofluorocarbon (that is to say a compound comprising carbon, fluorine and possibly hydrogen) saturated or not, optionally without a hydrogen atom, c that is, perfluorinated. It advantageously comprises from 1 to 5 carbon atoms, and more particularly from 1 to 4 carbon atoms. Table 1 below summarizes the thermodynamic properties of a number of molecules that may be used as additional compounds. Name Formula Temperature Boiling temperature (pressure atmospheric crystallization) Trifluoromethane CHF3 -81.6 ° C -155 ° C Monofluoromethane (R41) CH3F -78.4 ° C -141.8 ° C Tetrafluoroethylene C2F4 -75.6 ° C Propylene C3H8 -42 ° C -187.7 ° C Monofluoroethane (R161) C2H5F -37.1 ° C -143.2 ° C Perfluoropropane (R188) C3F8 -36.7 ° C -147.7 ° C Isobutane C4H10 -11.7 ° C -159.6 ° C N-Butane C4H10 -0.5 ° C -141.75 ° C Perfluoropropene C3F6 -29.6 ° C -156.5 ° C Table 1 List of possible additional compounds, and thermodynamic properties thereof Preferably, the molar proportion of nitrogen in the liquefaction refrigerant is greater than or equal to 80% or greater or equal to at 85% or greater than or equal to 90% or greater than or equal to 95% or

R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 supérieure ou égale à 97,5 % ; et de préférence est inférieure ou égale à 99,5 % ou inférieure ou égale à 99 % ou inférieure ou égale à 98,5%. Les calculs montrent en effet qu'une faible quantité de composé additionnel suffit à obtenir les avantages offerts par l'invention. Une teneur en composé additionnel inférieure ou égale à 20 %, ou à 15 %, ou à 10 % ou à 5 % (en proportions molaires) convient donc en général. Le mode de réalisation dans lequel on utilise de l'azote enrichi à la place de l'azote pur en tant que fluide frigorigène de liquéfaction nécessite certaines adaptations de l'installation et du procédé. Ces adaptations sont représentées sur la figure 3. Sur cette figure, le cycle de pré-refroidissement est inchangé par rapport au mode de réalisation de la figure 1, et il est simplement représenté de manière moins détaillée. Tous les numéros de référence qui sont identiques à ceux de la figure 1 ont la même signification. R: \ 31300 \ 31360 SNP \ 31360--100305-texte_depot.doc- 8th March 2010 greater than or equal to 97.5%; and preferably is less than or equal to 99.5% or less than or equal to 99% or less than or equal to 98.5%. The calculations show that a small amount of additional compound is sufficient to obtain the advantages offered by the invention. An additional compound content of less than or equal to 20%, or 15%, or 10% or 5% (in molar proportions) is therefore generally suitable. The embodiment in which enriched nitrogen is used in place of pure nitrogen as a liquefaction refrigerant requires some adaptations of the plant and the process. These adaptations are shown in Fig. 3. In this figure, the pre-cooling cycle is unchanged from the embodiment of Fig. 1, and is merely shown in less detail. All reference numbers that are identical to those in Figure 1 have the same meaning.

Les modifications apportées à l'installation et au procédé vont à présent être décrites. Tout d'abord, le flux circulant dans la première conduite de fluide frigorigène 114 est toujours détendu dans la turbine de détente 110 (turbine chaude) jusqu'à une pression intermédiaire, mais cette détente produit un flux de type diphasique, qui est récupéré dans une première conduite de flux froid diphasique 144. Le flux circulant dans la deuxième conduite de fluide frigorigène 115 est introduit dans l'échangeur de liquéfaction 5 où il est refroidi jusqu'à une température typiquement de -70°C à -120°C puis récupéré dans une conduite de flux froid diphasique intermédiaire 117. Au lieu d'alimenter directement la deuxième turbine de détente 111 (turbine froide), ce flux débouche dans un ballon séparateur 134 dans lequel une phase liquide et une phase vapeur sont séparées. La phase liquide est récupérée dans une conduite de phase liquide 135, et est détendue dans une vanne 136 et mélangée au flux circulant dans la première conduite de flux froid diphasique 144 avant introduction dans l'échangeur de liquéfaction 105. La phase vapeur est récupérée dans une conduite de phase vapeur 137, est introduite dans la deuxième turbine de détente 111 (turbine froide), détendue jusqu'à la basse pression du cycle et récupérée dans une deuxième conduite de flux froid diphasique 138 qui débouche dans l'échangeur de liquéfaction 105 (après passage par un ballon de sécurité 139). Le flux issu de la première conduite de flux froid diphasique 144 et le R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 flux issu de la deuxième conduite de flux froid diphasique 138 se réchauffent dans l'échangeur de liquéfaction 105 en condensant le gaz naturel par échange de chaleur et en refroidissant le flux de fluide frigorigène de liquéfaction issu de la deuxième conduite de fluide frigorigène 115. Changes to the installation and process will now be described. Firstly, the flow flowing in the first refrigerant pipe 114 is always expanded in the expansion turbine 110 (hot turbine) to an intermediate pressure, but this expansion produces a diphasic type flow, which is recovered in a first two-phase cold flow pipe 144. The flow flowing in the second refrigerant pipe 115 is introduced into the liquefaction exchanger 5 where it is cooled to a temperature typically of -70 ° C to -120 ° C and then recovered in an intermediate diphasic cold flow line 117. Instead of directly supplying the second expansion turbine 111 (cold turbine), this flow opens into a separator tank 134 in which a liquid phase and a vapor phase are separated. The liquid phase is recovered in a liquid phase pipe 135, and is expanded in a valve 136 and mixed with the flow flowing in the first diphasic cold flow pipe 144 before introduction into the liquefaction exchanger 105. The vapor phase is recovered in a vapor phase pipe 137 is introduced into the second expansion turbine 111 (cold turbine), expanded to the low pressure of the cycle and recovered in a second diphasic cold flow pipe 138 which opens into the liquefying exchanger 105 (after passing through a safety balloon 139). The flow coming from the first two-phase cold flow pipe 144 and the flow resulting from the second two-phase cold flow pipe 138 are warmed up in the second flow pipe 138. liquefaction exchanger 105 by condensing the natural gas by heat exchange and cooling the flow of liquefaction refrigerant from the second refrigerant conduit 115.

Ils ressortent respectivement dans une première conduite de flux partiellement réchauffé 140 et une deuxième conduite de flux partiellement réchauffé 141 et sont introduits dans l'échangeur de pré-refroidissement 104 où le gaz naturel et le fluide frigorigène de liquéfaction à haute pression sont pré-refroidis. Ils sont alors introduits par l'intermédiaire d'une première conduite de flux réchauffé 142 et d'une deuxième conduite de flux réchauffé 143 dans le compresseur 106 (à deux étages différents). They emerge respectively in a first partially heated flow line 140 and a second partially heated flow line 141 and are introduced into the pre-cooling exchanger 104 where the natural gas and the high pressure liquefaction refrigerant are pre-cooled. . They are then introduced through a first heated flow line 142 and a second heated flow line 143 into the compressor 106 (two different stages).

Variante d'une installation à trois cycles Il est également possible selon l'invention de prévoir un fonctionnement reposant sur trois cycles distincts : le cycle de pré-refroidissement ; le cycle de liquéfaction ; et un cycle de sous-refroidissement, contenant un fluide frigorigène de sous-refroidissement. Variant of a three-cycle installation It is also possible according to the invention to provide an operation based on three distinct cycles: the pre-cooling cycle; the liquefaction cycle; and a subcooling cycle, containing subcooling refrigerant.

Le fluide frigorigène de liquéfaction peut être tout fluide utilisé dans le domaine, et notamment un mélange d'hydrocarbures. Le fluide frigorigène de sous-refroidissement peut être tout fluide utilisé dans le domaine, et notamment un mélange d'hydrocarbures. Selon un mode de réalisation préféré, le fluide frigorigène de liquéfaction est de l'azote enrichi tel que décrit ci-dessus, et le fluide frigorigène de sous-refroidissement est de l'azote pur ou quasi-pur. Selon ce mode de réalisation à trois cycles, le cycle de liquéfaction décrit ci-dessus est remplacé par un ensemble de deux cycles, à savoir le cycle de liquéfaction et le cycle de sous-refroidissement. Ce mode de réalisation est représenté à la figure 4. L'échangeur de liquéfaction 105 du mode de réalisation à deux cycles est ici remplacé par une succession de deux échangeurs : un échangeur de liquéfaction 305a et un échangeur de sous-refroidissement 305b, ceux-ci pouvant toutefois être intégrés sous la forme de deux parties d'un même échangeur. Le refroidissement et la liquéfaction du gaz naturel s'effectuent donc par le passage de celui-ci successivement dans un échangeur de pré-refroidissement 304 (dans lequel il est amené par une conduite d'amenée de R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 gaz naturel 301 et dont il ressort par une conduite de soutirage de gaz naturel pré-refroidi 302), l'échangeur de liquéfaction 305a et l'échangeur de sous-refroidissement 305b (dont il ressort finalement par une conduite de soutirage de gaz naturel liquéfié 303). The liquefaction refrigerant may be any fluid used in the field, including a mixture of hydrocarbons. The subcooling refrigerant may be any fluid used in the field, and especially a mixture of hydrocarbons. According to a preferred embodiment, the liquefaction refrigerant is enriched nitrogen as described above, and the subcooling refrigerant is pure or near pure nitrogen. According to this three-ring embodiment, the liquefaction cycle described above is replaced by a set of two cycles, namely the liquefaction cycle and the subcooling cycle. This embodiment is shown in FIG. 4. The liquefaction exchanger 105 of the two-cycle embodiment is here replaced by a succession of two exchangers: a liquefaction exchanger 305a and a subcooling exchanger 305b, these However, they can be integrated as two parts of the same exchanger. The cooling and the liquefaction of the natural gas are thus effected by passing it successively in a pre-cooling exchanger 304 (into which it is fed by a feed pipe of the following direction: R: \ 31300 \ 31360 SNP \ 31360 - 30305-texte_depot.doc- March 8, 2010 natural gas 301 and from which it emerges by a pre-cooled natural gas withdrawal line 302), the liquefaction exchanger 305a and the sub-cooling exchanger 305b (which it finally emerging through a liquefied natural gas withdrawal line 303).

Dans ce mode de réalisation à trois cycles, le cycle de pré-refroidissement 351 est conçu et fonctionne de la même manière que décrit ci-dessus. Dans ce mode de réalisation à trois cycles, le cycle de liquéfaction 352 fonctionne comme suit. In this three cycle embodiment, the pre-cooling cycle 351 is designed and operates in the same manner as described above. In this three cycle embodiment, the liquefaction cycle 352 operates as follows.

Le fluide frigorigène de liquéfaction est comprimé dans un compresseur 327 et après un premier refroidissement est encore comprimé dans un surpresseur 307 attelé à une turbine de détente 309 avant d'être refroidi jusqu'à la température ambiante par des moyens de refroidissement 311. The liquefaction refrigerant is compressed in a compressor 327 and after a first cooling is further compressed in a blower 307 coupled to an expansion turbine 309 before being cooled to room temperature by cooling means 311.

Le fluide frigorigène de liquéfaction est ensuite introduit dans l'échangeur de pré-refroidissement 304, refroidi jusqu'à la même température que le gaz naturel et récupéré dans une conduite de fluide frigorigène de liquéfaction refroidi 312. Le fluide est ensuite détendu dans la turbine de détente 309 (turbine chaude) jusqu'à une pression intermédiaire et est récupéré dans une conduite de flux froid diphasique 315. Ce fluide est ensuite réchauffé dans l'échangeur de liquéfaction 305a notamment en condensant le gaz naturel par échange de chaleur. Il ressort dans une conduite de fluide frigorigène de liquéfaction partiellement réchauffé 324 et est introduit dans l'échangeur de pré-refroidissement 304 où le gaz naturel, le fluide frigorigène de liquéfaction à haute pression et le fluide frigorigène de sous-refroidissement à haute pression sont pré-refroidis. Il est ensuite retourné vers le compresseur 327 et le cycle recommence. The liquefaction refrigerant is then introduced into the pre-cooling exchanger 304, cooled to the same temperature as the natural gas and recovered in a cooled liquefaction refrigerant line 312. The fluid is then expanded in the turbine. 309 (hot turbine) to an intermediate pressure and is recovered in a diphasic flow stream 315. This fluid is then heated in the liquefaction exchanger 305a including condensing the natural gas by heat exchange. It exits in a partially heated liquefaction refrigerant line 324 and is introduced into the pre-cooling exchanger 304 where the natural gas, the high pressure liquefying refrigerant and the high pressure sub-cooling refrigerant are pre-cooled. It is then returned to the compressor 327 and the cycle begins again.

Dans ce mode de réalisation à trois cycles, le cycle de sous- refroidissement 353 fonctionne comme suit. Le fluide frigorigène de sous-refroidissement est comprimé dans un compresseur 332 et après un premier refroidissement est encore comprimé dans un surpresseur 308 attelé à une turbine de détente 310 avant d'être refroidi jusqu'à la température ambiante par des moyens de refroidissement 350. Le fluide frigorigène de sous-refroidissement est ensuite introduit dans l'échangeur de pré-refroidissement 304, refroidi jusqu'à la même température R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 que le gaz naturel et récupéré dans une conduite de fluide frigorigène de sous-refroidissement refroidi 314. Le fluide est ensuite refroidi dans l'échangeur de liquéfaction 305a, détendu dans la turbine de détente 310 (turbine froide) jusqu'à une basse pression et récupéré dans une conduite de flux froid 321. Ce fluide est ensuite réchauffé dans l'échangeur de sous-refroidissement 305b en refroidissant le gaz naturel condensé par échange de chaleur, puis dans l'échangeur de liquéfaction 305a notamment en condensant le gaz naturel par échange de chaleur. In this three cycle embodiment, the subcooling cycle 353 operates as follows. The subcooling refrigerant is compressed in a compressor 332 and after a first cooling is further compressed in a booster 308 coupled to an expansion turbine 310 before being cooled to room temperature by cooling means 350. The subcooling refrigerant is then introduced into the pre-cooling exchanger 304, cooled to the same temperature as the gas. The fluid is then cooled in the cooled subcooling refrigerant pipe 314. The fluid is then cooled in the liquefaction exchanger 305a, expanded in the expansion turbine 310 (cold turbine) to a low pressure and recovered in a reactor. This fluid is then reheated in the subcooling exchanger 305b by cooling the condensed natural gas by heat exchange, and then the liquefaction exchanger 305a in particular by condensing the natural gas by heat exchange.

Il ressort dans une conduite de fluide frigorigène de sous-refroidissement partiellement réchauffé 323 et est introduit dans l'échangeur de pré-refroidissement 304 où le gaz naturel, le fluide frigorigène de liquéfaction à haute pression et le fluide frigorigène de sous-refroidissement à haute pression sont pré-refroidis. Il est ensuite retourné vers le compresseur 332 et le cycle recommence. Dans ce mode de réalisation, le composé additionnel présent en mélange avec l'azote dans le cycle de liquéfaction est soumis à des températures moins basses que dans le cas des modes de réalisation à un cycle ou deux cycles. Par conséquent, on peut utiliser un composé additionnel présentant une température de cristallisation plus élevée, et le choix de composés additionnels possibles est donc plus large. Plus particulièrement, dans ce mode de réalisation, on peut utiliser un composé additionnel présentant une température de cristallisation inférieure ou égale à -80°C, et de préférence tout de même inférieure ou égale à -100°C ou à -120°C. It exits into a partially heated subcooling refrigerant line 323 and is introduced into the pre-cooling exchanger 304 where the natural gas, the high pressure liquefaction refrigerant and the high temperature subcooling refrigerant pressure are pre-cooled. It is then returned to the compressor 332 and the cycle starts again. In this embodiment, the additional compound present in a mixture with the nitrogen in the liquefaction cycle is subjected to lower temperatures than in the case of one or two-ring embodiments. Therefore, it is possible to use an additional compound having a higher crystallization temperature, and the choice of possible additional compounds is therefore wider. More particularly, in this embodiment, it is possible to use an additional compound having a crystallization temperature of less than or equal to -80 ° C., and preferably still less than or equal to -100 ° C. or -120 ° C.

Variante utilisant une ou plusieurs machines friqorifiques à absorption et variante utilisant des turbines à qaz à basse température de fumées Selon un aspect particulier de l'invention, il est possible d'utiliser au moins une machine frigorifique à absorption (MFA) pour effectuer un appoint de froid en un ou plusieurs points. Les MFA sont des dispositifs capables de produire un flux froid (notamment de l'eau froide) à partir d'énergie thermique. Il est donc possible de refroidir avec le flux froid produit par une ou plusieurs MFA : ù le fluide frigorigène de pré-refroidissement ; - le fluide frigorigène de liquéfaction ; - le fluide frigorigène de sous-refroidissement ; R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 le gaz naturel, par exemple préalablement à l'étape de pré-refroidissement ; l'air alimentant une turbine à gaz, lorsqu'une telle turbine à gaz est présente dans l'installation. Variant using one or more absorption and variant refrigeration machines using qaz turbines at low flue gas temperature According to a particular aspect of the invention, it is possible to use at least one absorption refrigeration machine (MFA) to make an additional cold in one or more points. MFAs are devices capable of producing a cold flow (especially cold water) from thermal energy. It is therefore possible to cool with the cold stream produced by one or more MFAs: the pre-cooling refrigerant; - the refrigerant liquefaction; - the subcooling refrigerant; R: \ 31300 \ 31360 SNP \ 31360--100305-texte_depot.doc- March 8, 2010 natural gas, for example prior to the pre-cooling stage; the air supplying a gas turbine, when such a gas turbine is present in the installation.

Par exemple, en faisant référence au mode de réalisation de la figure 1, on peut prévoir de manière optionnelle : un dispositif de refroidissement supplémentaire du gaz naturel 131 en amont de l'échangeur de pré-refroidissement 104, alimenté par une MFA ; et / ou un dispositif de refroidissement supplémentaire du fluide frigorigène de liquéfaction 132 en sortie des moyens de refroidissement 112, alimenté par une MFA ; et / ou un dispositif de refroidissement supplémentaire du fluide frigorigène de pré-refroidissement 133 en sortie des moyens de refroidissement 127, alimenté par une MFA. De manière générale, les dispositifs supplémentaires de refroidissement 131, 132, 133 sont connectés à une MFA par l'intermédiaire d'un fluide caloporteur (notamment de l'eau) qui est réchauffé par échange de chaleur avec le fluide à refroidir, et qui est refroidi par la MFA. For example, with reference to the embodiment of FIG. 1, it is possible to optionally provide: an additional natural gas cooling device 131 upstream of the pre-cooling exchanger 104, powered by an MFA; and / or an additional cooling device of the liquefying refrigerant 132 at the outlet of the cooling means 112, fed by an MFA; and / or an additional cooling device of the precooling refrigerant 133 at the outlet of the cooling means 127, fed by an MFA. In general, the additional cooling devices 131, 132, 133 are connected to an MFA by means of a coolant (in particular water) which is heated by heat exchange with the fluid to be cooled, and which is cooled by the MFA.

Un intérêt de l'utilisation des MFA provient du fait que l'eau de refroidissement disponible localement peut ne pas être assez froide pour permettre la condensation du fluide frigorigène de pré-refroidissement à une température inférieure à la température critique. Dans ce cas, il est avantageux de procéder avec l'eau de refroidissement à un refroidissement de ce fluide à une pression supérieure à la pression critique de sorte à opérer selon un cycle transcritique connu dans le domaine. Le fluide peut alors être sous-refroidi grâce à une ou des MFA. Les cycles transcritiques ont toutefois un rendement inférieur aux cycles sous-critiques dans lesquels le fluide se condense à une pression inférieure à la pression critique. Dans un autre mode de réalisation de l'invention et dans le but de restaurer une bonne efficacité du cycle de pré-refroidissement, la condensation du fluide de pré-refroidissement est obtenue à une température inférieure à la température critique par une ou des MFA. Par exemple, si on utilise de l'eau en tant que fluide caloporteur, la température du fluide caloporteur en entrée des dispositifs de refroidissement supplémentaires 131, 132, 133 est typiquement de -3°C à 15°C et la température du fluide caloporteur en sortie de ces dispositifs est typiquement de 6°C à 20°C. R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 Le schéma de principe d'une MFA est illustré sur la figure 2. A l'instar des cycles frigorifiques mécaniques, le froid y est produit par évaporation à basse pression d'un fluide frigorigène dans un évaporateur 201 où est refroidi un fluide à refroidir 202. La vapeur résultante du fluide frigorigène est acheminée vers un absorbeur 203 où elle est dissoute dans une solution lourde 204 pour former une solution de mélange 206, la chaleur de dissolution étant évacuée par un système de refroidissement annexe 205 (typiquement, à base d'eau de refroidissement). La solution de mélange 206 est pompée par une pompe 207 et dirigée à plus haute pression vers un régénérateur 208. Dans ce régénérateur 208, le fluide frigorigène est séparé de la solution lourde par chauffage au moyen d'une source de chaleur 209 (généralement de la vapeur d'eau ou de l'eau pressurisée chaude). La solution lourde est recyclée vers l'absorbeur 203 via un échangeur de récupération 210 permettant de chauffer partiellement la solution de mélange 206 avant son arrivée dans le régénérateur 208. Le fluide frigorigène sous forme vapeur est conduit au condenseur 213 où il est condensé au moyen d'un système de condensation annexe 211. Il est ensuite retourné via la vanne 212 à l'évaporateur 201 pour un nouveau cycle Il existe principalement deux types de MFA selon les types de mélanges binaires utilisés pour leur fonctionnement : les MFA à eau et ammoniac (le réfrigérant étant l'ammoniac et le solvant l'eau) et celles à eau et bromure de lithium (le réfrigérant étant l'eau et le solvant une solution aqueuse de bromure de lithium). La première permet d'atteindre des températures de -20 à -30°C alors que la seconde ne permet que de produire de l'eau glacée à des températures positives (>0°C). L'ammoniac étant inflammable et toxique, on préférera, en particulier pour des applications en mer, le mélange binaire eau / bromure de lithium. Selon un mode de réalisation de l'invention, un ou plusieurs des compresseurs des cycles de pré-refroidissement et / ou de liquéfaction et / ou de sous-refroidissement sont entraînés au moyen d'au moins une turbine à gaz, produisant des fumées, et l'alimentation énergétique des MFA est assurée au moyen desdites fumées. Dans ce contexte, il est particulièrement avantageux d'utiliser une turbine à gaz à basse température d'échappement (c'est à dire une turbine à gaz produisant des fumées à une température inférieure ou égale à 510°C, de préférence inférieure ou égale à 500°C, de manière plus particulièrement R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 préférée inférieure ou égale à 490°C, idéalement inférieure ou égale à 480°C). La température des fumées produites par une turbine à gaz est un paramètre propre à chaque turbine à gaz, qui peut être mesuré conformément à la norme ISO 2314. Les conditions de mesure sont : une température d'entrée de 15°C, une pression d'entrée de 1013 mbar, humidité relative de l'air à l'entrée de 60 %, pression de sortie de 1013 mbar. Toute turbine à gaz utilisée pour entraîner un dispositif tel qu'un compresseur offre un certain rendement, par rapport à la chaleur produite par la combustion du gaz. Une partie de l'énergie thermique est valorisée sous forme d'énergie mécanique en entraînant l'arbre de la turbine tandis que le solde est rejeté à l'environnement sous forme de chaleur dans les fumées. La chaleur rejetée représente une fraction importante, en général plus de la moitié, de la chaleur de combustion et offre donc un potentiel important de valorisation. Selon ce mode de réalisation, la chaleur usuellement perdue dans les fumées des turbines à gaz est récupérée par couplage avec une MFA. Or, la température nécessaire au fonctionnement des MFA est relativement modérée (de 100 à 200°C selon la technologie) alors que les fumées des turbines à gaz sont disponibles à des températures nettement plus élevées (de 450 à 550°C environ). On constate par ailleurs que, généralement, plus la température des fumées est basse, plus le rendement de la turbine est amélioré. Ainsi, le couplage des turbines à gaz à haut rendement et basse température de fumées avec les MFA permet de bénéficier de l'appoint de froid produit par les MFA puisque les températures basses de fumées sont bien appropriées aux températures requises par les MFA. De manière générale, les turbines à gaz utilisées dans les usines de liquéfaction de gaz naturel peuvent être de deux types : les turbines industrielles (les plus répandues) et les turbines aéro-dérivées. Les turbines aéro-dérivées se différencient principalement des turbines industrielles par l'origine du générateur de gaz, lequel est dérivé d'un moteur d'avion. A titre de turbines à gaz à basse température d'échappement préférées dans le cadre du présent mode de réalisation, on recourt aux turbines aéro-dérivées (ou turbines dérivées de l'aéronautique, ou dérivées de moteurs d'avion). De telles turbines offrent un excellent rendement et rejettent des fumées à des températures adéquates pour un bon couplage avec des MFA. R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 Une turbine à gaz industrielle comprend classiquement un compresseur d'air, une alimentation en gaz combustible ou en carburant liquide, une chambre de combustion et une turbine de détente. En fonctionnement, de l'air est comprimé dans le compresseur d'air et mélangé à du gaz combustible ou du carburant liquide, qui brûle dans la chambre de combustion. Les fumées chaudes sont détendues dans la turbine de détente. La puissance mécanique développée par la turbine de détente sert à entraîner le compresseur d'air, et le solde fournit la puissance disponible pour l'entraînement d'un dispositif quelconque (alternateur, compresseur...). Une turbine industrielle est toujours conçue d'origine pour un fonctionnement dans un cadre industriel. Une turbine aéro-dérivée, au contraire, est conçue à partir d'un moteur d'avion à réaction. Dans un réacteur, l'air est comprimé à l'instar d'une turbine industrielle. Il entre ensuite dans la chambre de combustion où il est mélangé au combustible qui y est brûlé. Les gaz de combustion sont détendus dans une turbine jusqu'à une pression intermédiaire afin d'entraîner le compresseur d'air. Sont ainsi produits des gaz chauds sous pression à la sortie de la première turbine. L'ensemble produisant ces gaz (à savoir le compresseur d'air, la chambre de combustion et la première turbine) constitue le générateur de gaz. Dans un réacteur d'avion, les gaz chauds qui y sont produits sont détendus dans une tuyère dont l'objet est de convertir l'énergie potentielle de pression en énergie cinétique. Les gaz chauds sont expulsées vers l'arrière et l'avion, par conservation de la quantité de mouvement, est propulsé vers l'avant. Dans une turbine aéro- dérivée, les gaz chauds à la sortie du générateur de gaz sont détendus dans une seconde turbine de détente avec production de travail qui peut être utilisé pour l'entraînement d'un compresseur, d'un alternateur ou pour la propulsion marine. Les gaz en sortent détendus à pression atmosphérique. Il s'ensuit qu'une turbine aéro-dérivée possède toujours deux arbres, l'un comprenant le compresseur d'air et la première turbine de détente, l'autre la seconde turbine de détente et produisant le travail récupéré de la turbine. Cela n'est pas toujours le cas pour les turbines industrielles. Les turbines à gaz aéro-dérivées se distinguent des turbines à gaz industrielles généralement par un taux de compression plus élevé (typiquement environ 30:1 contre environ 16:1). En raison de leur origine, leur poids est largement inférieur à celui des turbines à gaz industrielles. A titre d'exemple de turbines industrielles, on peut citer les turbines MS6001 (Frame 6), MS7001 (Frame 7) et MS9001 (Frame 9), de General R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 Electric. A titre d'exemple de turbines aéro-dérivées, on peut citer les turbines Trent 60 et RB211 de Rolls-Royce, et LM2500 et LM6000 de General Electric. Les turbines à gaz industrielles présentent généralement des rendements moyens (typiquement de l'ordre de 30 à 34 % ISO) et rejettent des fumées à haute température alors que les turbines aéro-dérivées ont généralement des rendements nettement supérieurs (de 38 à 42 % ISO) mais des températures de fumées moins élevées. Le tableau 2 ci-dessous en donne des exemples pour les turbines les 10 plus couramment utilisées dans l'industrie de la liquéfaction du gaz naturel. Type de Turbine Température des fumées (°C) MS 6001 544 MS 7001 537 MS 9001 540 LM 2500D 497 LM 6000PC 440 TRENT 60 440 RB211 6761 502 Tableau 2 û Caractéristiques de certaines turbines à qaz An advantage of using MFAs is that the locally available cooling water may not be cold enough to allow condensation of the pre-cooling refrigerant to a temperature below the critical temperature. In this case, it is advantageous to proceed with the cooling water to a cooling of this fluid to a pressure greater than the critical pressure so as to operate according to a transcritical cycle known in the field. The fluid can then be subcooled with one or more MFAs. Transcritical cycles, however, have a lower yield than subcritical cycles in which the fluid condenses at a pressure below the critical pressure. In another embodiment of the invention and in order to restore a good efficiency of the pre-cooling cycle, the condensation of the precooling fluid is obtained at a temperature below the critical temperature by one or more MFAs. For example, if water is used as heat transfer fluid, the temperature of the coolant at the inlet of the additional cooling devices 131, 132, 133 is typically -3 ° C to 15 ° C and the temperature of the heat transfer fluid output of these devices is typically 6 ° C to 20 ° C. R: \ 31300 \ 31360 SNP \ 31360--100305-texte_depot.doc- 8th March 2010 The schematic diagram of an MFA is illustrated in figure 2. Like the mechanical refrigeration cycles, the cold is produced by low-pressure evaporation of a refrigerant in an evaporator 201 where is cooled a fluid to be cooled 202. The resulting vapor of the refrigerant is conveyed to an absorber 203 where it is dissolved in a heavy solution 204 to form a mixing solution 206 , the heat of dissolution being discharged by an auxiliary cooling system 205 (typically based on cooling water). The mixing solution 206 is pumped by a pump 207 and directed at a higher pressure to a regenerator 208. In this regenerator 208, the refrigerant is separated from the heavy solution by heating by means of a heat source 209 (generally from water vapor or hot pressurized water). The heavy solution is recycled to the absorber 203 via a recovery exchanger 210 for partially heating the mixing solution 206 before it arrives in the regenerator 208. The refrigerant in vapor form is led to the condenser 213 where it is condensed by means of an auxiliary condensation system 211. It is then returned via the valve 212 to the evaporator 201 for a new cycle There are mainly two types of MFA according to the types of binary mixtures used for their operation: the water and ammonia MFAs (the refrigerant being ammonia and the solvent water) and those water and lithium bromide (the refrigerant being water and the solvent an aqueous solution of lithium bromide). The first allows to reach temperatures of -20 to -30 ° C while the second only allows to produce chilled water at positive temperatures (> 0 ° C). Since ammonia is flammable and toxic, the water / lithium bromide binary mixture is particularly preferred for applications at sea. According to one embodiment of the invention, one or more compressors of the pre-cooling and / or liquefaction and / or subcooling cycles are driven by means of at least one gas turbine, producing fumes, and the energy supply of the MFA is provided by means of said fumes. In this context, it is particularly advantageous to use a gas turbine with a low exhaust temperature (that is to say a gas turbine producing fumes at a temperature of less than or equal to 510 ° C., preferably less than or equal to at 500 ° C, more preferably less than or equal to 490 ° C, ideally less than or equal to 480 ° C). The temperature of the fumes produced by a gas turbine is a parameter specific to each gas turbine, which can be measured according to ISO 2314. The measurement conditions are: an inlet temperature of 15 ° C, a pressure of inlet of 1013 mbar, relative air humidity at the inlet of 60%, outlet pressure of 1013 mbar. Any gas turbine used to drive a device such as a compressor offers a certain efficiency, compared to the heat produced by the combustion of the gas. Part of the thermal energy is recovered as mechanical energy by driving the turbine shaft while the balance is released to the environment as heat in the flue gas. The heat released represents a large fraction, usually more than half, of the heat of combustion and therefore offers a significant potential for recovery. According to this embodiment, the heat usually lost in the flue gases of the gas turbines is recovered by coupling with an MFA. However, the temperature required for the operation of the MFA is relatively moderate (from 100 to 200 ° C depending on the technology) while the fumes of gas turbines are available at significantly higher temperatures (from 450 to 550 ° C approximately). It is also noted that, generally, the lower the flue gas temperature, the better the efficiency of the turbine is improved. Thus, the coupling of gas turbines with high efficiency and low flue gas temperature with the MFAs makes it possible to benefit from the cold back-up produced by the MFAs since the low flue gas temperatures are well suited to the temperatures required by the MFAs. In general, gas turbines used in natural gas liquefaction plants can be of two types: industrial turbines (the most common) and aero-derived turbines. Aero-derivative turbines are distinguished mainly from industrial turbines by the origin of the gas generator, which is derived from an aircraft engine. As preferred low-temperature exhaust gas turbines in the context of the present embodiment, use is made of aero-derived turbines (or turbines derived from aeronautics, or derived from aircraft engines). Such turbines provide excellent efficiency and discharge fumes at suitable temperatures for good coupling with MFAs. R: \ 31300 \ 31360 SNP \ 31360--100305-texte_depot.doc- March 8, 2010 An industrial gas turbine conventionally comprises an air compressor, a fuel gas or liquid fuel supply, a combustion chamber and a turbine of relaxation. In operation, air is compressed in the air compressor and mixed with fuel gas or liquid fuel, which burns in the combustion chamber. The hot fumes are relaxed in the expansion turbine. The mechanical power developed by the expansion turbine is used to drive the air compressor, and the balance provides the power available for driving any device (alternator, compressor ...). An industrial turbine is always originally designed for operation in an industrial setting. An aerodynamic turbine, on the contrary, is designed from a jet engine. In a reactor, the air is compressed like an industrial turbine. It then enters the combustion chamber where it is mixed with the fuel burned there. The combustion gases are expanded in a turbine to an intermediate pressure to drive the air compressor. Hot pressurized gases are produced at the outlet of the first turbine. The assembly producing these gases (namely the air compressor, the combustion chamber and the first turbine) constitutes the gas generator. In an airplane reactor, the hot gases produced therein are expanded in a nozzle whose object is to convert the potential energy of pressure into kinetic energy. The hot gases are expelled to the rear and the aircraft, by conservation of the momentum, is propelled forward. In an air-cooled turbine, the hot gases at the output of the gas generator are expanded in a second expansion turbine with production of work that can be used for driving a compressor, an alternator or for propulsion Marine. The gases come out relaxed at atmospheric pressure. It follows that an aero-derived turbine always has two shafts, one comprising the air compressor and the first expansion turbine, the other the second expansion turbine and producing the work recovered from the turbine. This is not always the case for industrial turbines. Aero-derived gas turbines are distinguished from industrial gas turbines generally by a higher compression ratio (typically about 30: 1 vs. about 16: 1). Because of their origin, their weight is much lower than that of industrial gas turbines. As an example of industrial turbines, mention may be made of the turbines MS6001 (Frame 6), MS7001 (Frame 7) and MS9001 (Frame 9), of General R: \ 31300 \ 31360 SNP \ 31360-100305-text_depot.doc - March 8, 2010 Electric. As examples of aero-derived turbines, mention may be made of the Trent 60 and RB211 turbines of Rolls-Royce, and LM2500 and LM6000 of General Electric. Industrial gas turbines generally have average yields (typically of the order of 30 to 34% ISO) and discharge fumes at high temperature while the aero-derived turbines generally have significantly higher yields (from 38 to 42% ISO ) but lower flue gas temperatures. Table 2 below provides examples for the turbines most commonly used in the natural gas liquefaction industry. Type of Turbine Flue gas temperature (° C) MS 6001 544 MS 7001 537 MS 9001 540 LM 2500D 497 LM 6000PC 440 TRENT 60 440 RB211 6761 502 Table 2 - Characteristics of certain gas turbines

On constate donc que les fumées des turbines aéro-dérivées ont 15 généralement des températures de l'ordre de 50°C à 100°C inférieures à celles des fumées des turbines industrielles. Les turbines aéro-dérivées présentent des températures tout à fait compatibles avec les besoins des MFA, dont les températures de vapeur motrice sont typiquement comprises entre 120°C et 200°C. 20 Selon ce mode de réalisation, l'entraînement des compresseurs au moyen des turbines à gaz à basse température d'échappement peut s'effectuer directement, par accouplement mécanique, ou indirectement, les turbines à gaz à basse température d'échappement produisant tout ou partie de l'électricité nécessaire à des moteurs électriques mécaniquement 25 accouplés aux compresseurs. Des moyens de transfert de la chaleur des fumées produites sont prévus en sortie de la ou des turbines à gaz à basse température d'échappement. Ces moyens de transfert de chaleur peuvent comprendre un circuit de fluide caloporteur. Selon une variante préférée, on utilise une R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 chaudière de récupération de la chaleur. La chaleur des fumées est alors utilisée pour vaporiser le fluide caloporteur (de préférence de l'eau). It is therefore found that the fumes of the aero-derived turbines generally have temperatures of the order of 50 ° C. to 100 ° C. lower than those of the fumes of the industrial turbines. The aero-derived turbines have temperatures that are entirely compatible with the needs of MFAs, whose driving steam temperatures are typically between 120 ° C. and 200 ° C. According to this embodiment, the drive of the compressors by means of the low exhaust temperature gas turbines can be carried out directly, by mechanical coupling, or indirectly, the low temperature exhaust gas turbines producing all or part of the electricity required for mechanically driven electric motors coupled to the compressors. Means for transferring the heat of the fumes produced are provided at the outlet of the gas turbine (s) at low exhaust temperature. These heat transfer means may comprise a heat transfer fluid circuit. According to a preferred variant, a heat recovery boiler is used. The heat of the fumes is then used to vaporize the coolant (preferably water).

EXEMPLE L'exemple suivant illustre l'invention sans la limiter. Un procédé de liquéfaction de gaz naturel a été modélisé à partir du schéma de la figure 1 (mode de réalisation à deux cycles), aux variantes près signalées ci-dessous. Le gaz à l'entrée de la liquéfaction est disponible à 70 bar et 11 °C. Sa composition molaire est la suivante : azote : 0,04 % ; dioxyde de carbone : 50 ppm ; méthane : 93,28 % ; éthane : 6,31 % ; propane : 0,355 % ; hydrocarbures C4+ : 0,01 %. Le débit de gaz naturel est de 25364 kmol/h. L'eau de refroidissement est disponible à 20°C. Le cycle de pré-refroidissement comprend un mélange de 50 % de CO2 et 50 % de R41 (ECP744). Le cycle de liquéfaction comprend de l'azote pur. Le cycle de pré-refroidissement comprend trois étages de vaporisation et non deux comme illustré sur la figure 1. Le gaz naturel et l'azote du cycle de liquéfaction sont refroidis dans le cycle de pré-refroidissement jusqu'à une température de -68°C. Le débit de cycle de pré-refroidissement est de 18140 kmol/h et celui du cycle de liquéfaction est de 120570 kmol/h. L'azote est détendu dans les deux turbines de détente 110 et 111 depuis la pression HP du cycle de 70 bar jusqu'à respectivement 47 et 14 bars et -89 °C et -155.4°C. EXAMPLE The following example illustrates the invention without limiting it. A process for liquefying natural gas has been modeled from the diagram of FIG. 1 (two-cycle embodiment), with the variants shown below. The gas at the liquefaction inlet is available at 70 bar and 11 ° C. Its molar composition is as follows: nitrogen: 0.04%; carbon dioxide: 50 ppm; methane: 93.28%; ethane: 6.31%; propane: 0.355%; C4 + hydrocarbons: 0.01%. The natural gas flow rate is 25364 kmol / h. Cooling water is available at 20 ° C. The pre-cooling cycle comprises a mixture of 50% CO2 and 50% R41 (ECP744). The liquefaction cycle comprises pure nitrogen. The pre-cooling cycle comprises three vaporization stages and not two as illustrated in FIG. 1. The natural gas and the nitrogen of the liquefaction cycle are cooled in the pre-cooling cycle to a temperature of -68.degree. C. The pre-cooling cycle rate is 18140 kmol / h and that of the liquefaction cycle is 120570 kmol / h. The nitrogen is expanded in the two expansion turbines 110 and 111 from the cycle HP pressure of 70 bar up to 47 and 14 bar respectively and -89 ° C and -155.4 ° C.

Le gaz naturel, l'azote du cycle de liquéfaction et le mélange ECP744 du cycle de pré-refroidissement sont refroidis au moyen de MFA jusqu'à la température de 12°C respectivement en 131, 132 et 133. La pression haute du cycle de pré-refroidissement est de 48 bars. Sa condensation a lieu dans l'échangeur 127 par l'eau de refroidissement de l'usine mais il est sous- refroidi en 133 au moyen des MFA. On évalue les performances des procédés de liquéfaction par la puissance spécifique en kWh/t qui est le rapport de la puissance totale consommée au débit de gaz naturel liquéfié produit. R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 5 Dans les conditions du présent exemple, la puissance spécifique est de 245 kWh/t. Avec les mêmes conditions d'environnement et un cycle de pré-refroidissement au CO2 pur, la puissance spécifique serait de 285 kWh/t. Par conséquent, l'invention permet un gain énergétique de 14 % environ. R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 The natural gas, the nitrogen of the liquefaction cycle and the mixture ECP744 of the pre-cooling cycle are cooled by means of MFA up to the temperature of 12 ° C respectively at 131, 132 and 133. The high pressure of the cycle of pre-cooling is 48 bar. Its condensation takes place in exchanger 127 by the cooling water of the plant but it is sub-cooled in 133 by means of MFA. The performance of the liquefaction processes is evaluated by the specific power in kWh / t, which is the ratio of the total power consumed to the flow rate of liquefied natural gas produced. Under the conditions of the present example, the specific power is 245 kWh / t. With the same environmental conditions and a pure CO2 pre-cooling cycle, the specific power would be 285 kWh / t. Therefore, the invention allows an energy gain of about 14%. R: \ 31300 \ 31360 SNP \ 31360--100305-text_depot.doc- March 8, 2010

Claims (29)

REVENDICATIONS1. Procédé de production de gaz naturel liquéfié comprenant : la fourniture de gaz naturel ; le pré-refroidissement du gaz naturel par échange de chaleur avec un fluide frigorigène de pré-refroidissement contenu dans un cycle de pré-refroidissement ; la liquéfaction du gaz naturel pré-refroidi par échange de chaleur avec un fluide frigorigène de liquéfaction contenu dans un cycle de liquéfaction ; dans lequel le fluide frigorigène de pré-refroidissement comprend du dioxyde de carbone et un hydrofluorocarbure. 15 REVENDICATIONS1. A process for producing liquefied natural gas comprising: supplying natural gas; pre-cooling the natural gas by exchanging heat with a pre-cooling refrigerant contained in a pre-cooling cycle; the liquefaction of the pre-cooled natural gas by heat exchange with a liquefaction refrigerant contained in a liquefaction cycle; wherein the pre-cooling refrigerant comprises carbon dioxide and a hydrofluorocarbon. 15 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'hydrofluorocarbure est choisi parmi le monofluorométhane, le pentafluoroéthane, le 1,1,1-trifluoroéthane, le monofluoroéthane, le 1,1,1,2-tétrafluoroéthane , I e 1,1-difluoroéthane et leurs mélanges, et de préférence est le monofluorométhane. 2. Process according to claim 1, in which the hydrofluorocarbon is chosen from monofluoromethane, pentafluoroethane, 1,1,1-trifluoroethane, monofluoroethane, 1,1,1,2-tetrafluoroethane, 1,1,1,2-tetrafluoroethane, 1,1,1-trifluoroethane and 1,1,1,2-tetrafluoroethane. -difluoroethane and mixtures thereof, and preferably is monofluoromethane. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le fluide frigorigène de pré-refroidissement comprend une teneur molaire de 40 à 80 % de dioxyde de carbone et de 20 à 60 % de monofluorométhane, de préférence de 45 à 65 % de dioxyde de carbone et de 35 à 55 % de monofluorométhane, et de manière plus particulièrement préférée de 47 à 57 % de dioxyde de carbone et de 43 à 53 % de monofluorométhane. 30 The method of claim 1 or 2, wherein the pre-cooling refrigerant comprises a molar content of 40 to 80% carbon dioxide and 20 to 60% monofluoromethane, preferably 45 to 65% carbon dioxide. carbon and 35 to 55% monofluoromethane, and more preferably 47 to 57% carbon dioxide and 43 to 53% monofluoromethane. 30 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le fluide frigorigène de liquéfaction est de l'azote ou dans lequel le fluide frigorigène de liquéfaction est un mélange d'azote et d'un composé additionnel. 35 4. Method according to one of claims 1 to 3, wherein the liquefaction refrigerant is nitrogen or wherein the liquefaction refrigerant is a mixture of nitrogen and an additional compound. 35 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant, après l'étape de liquéfaction du gaz naturel pré-refroidi : le sous-refroidissement du gaz naturel liquéfié par échange de chaleur avec un fluide frigorigène de sous- R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 10 20 25refroidissement contenu dans un cycle de sous-refroidissement. 5. Method according to one of claims 1 to 4, comprising, after the liquefaction step of the pre-cooled natural gas: the subcooling of the liquefied natural gas by heat exchange with a refrigerant sub-R: \ 31300 \ 31360 SNP \ 31360--100305-text_depot.doc- 8 March 2010 10 20 25cooling contained in a subcooling cycle. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel le fluide frigorigène de liquéfaction est un mélange d'azote et d'un composé additionnel et le fluide frigorigène de sous-refroidissement est de l'azote. The method of claim 5, wherein the liquefying refrigerant is a mixture of nitrogen and an additional compound and the subcooling refrigerant is nitrogen. 7. Procédé selon la revendication 4 ou 6, dans lequel le composé additionnel présente une température d'ébullition à pression atmosphérique de -85°C à 0°C et une température de cristallisation inférieure ou égale à -80°C, et de préférence une température d'ébullition à pression atmosphérique de -20°C à -60°C et / ou une température de cristallisation inférieure ou égale à -100°C ou à -120°C ou à -130°C ou à -140°C. The process according to claim 4 or 6, wherein the additional compound has a boiling point at atmospheric pressure of -85 ° C to 0 ° C and a crystallization temperature of less than or equal to -80 ° C, and preferably a boiling point at atmospheric pressure of -20 ° C to -60 ° C and / or a crystallization temperature of less than or equal to -100 ° C or -120 ° C or -130 ° C or -140 ° C C. 8. Procédé selon l'une des revendications 4, 6 ou 7 dans lequel la proportion molaire d'azote dans le mélange d'azote et de composé additionnel est supérieure ou égale à 80 % ou supérieure ou égale à 85 % ou supérieure ou égale à 90 % ou supérieure ou égale à 95 % ou supérieure ou égale à 97,5 % ; et de préférence est inférieure ou égale à 99,5 % ou inférieure ou égale à 99 % ou inférieure ou égale à 98,5%. 25 8. Process according to one of claims 4, 6 or 7 wherein the molar proportion of nitrogen in the mixture of nitrogen and additional compound is greater than or equal to 80% or greater than or equal to 85% or greater or equal to at 90% or greater than or equal to 95% or greater than or equal to 97.5%; and preferably is less than or equal to 99.5% or less than or equal to 99% or less than or equal to 98.5%. 25 9. Procédé selon l'une des revendications 4 ou 6 à 8, dans lequel le composé additionnel est choisi parmi les hydrocarbures et les hydrofluorocarbures, et de préférence parmi le trifluorométhane, le monofluorométhane, le tétrafluoroéthylène, le propylène, le propane, le monofluoroéthane, le perfluoropropane, l'isobutane, 30 le n-butane et le perfluoropropène. 9. Method according to one of claims 4 or 6 to 8, wherein the additional compound is selected from hydrocarbons and hydrofluorocarbons, and preferably from trifluoromethane, monofluoromethane, tetrafluoroethylene, propylene, propane, monofluoroethane perfluoropropane, isobutane, n-butane and perfluoropropene. 10. Procédé selon l'une des revendications 4 ou 6 à 9, dans lequel le mélange d'azote et de composé additionnel est détendu dans une ou plusieurs turbines de détente, et dans lequel le mélange 35 d'azote et de composé additionnel est partiellement condensé dans au moins une desdites turbines de détente. R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 10 15 20 The process according to one of claims 4 or 6 to 9, wherein the mixture of nitrogen and additional compound is expanded in one or more expansion turbines, and wherein the mixture of nitrogen and additional compound is partially condensed in at least one of said expansion turbines. R: \ 31300 \ 31360 SNP \ 31360--100305-text_depot.doc- March 8, 2010 10 15 20 11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel le cycle de pré-refroidissement et / ou le cycle de liquéfaction et / ou le cycle de sous-refroidissement comprennent au moins un compresseur entraîné par au moins une turbine à gaz produisant des fumées, dans lequel une partie au moins de la chaleur des fumées est transférée à une machine frigorifique à absorption, et dans lequel, de préférence, la turbine à gaz produit des fumées à une température inférieure ou égale à 510°C et / ou la turbine à gaz est une turbine à gaz aérodérivée. The method according to one of claims 1 to 10, wherein the pre-cooling cycle and / or the liquefaction cycle and / or the subcooling cycle comprise at least one compressor driven by at least one gas turbine. producing smoke, in which at least a portion of the heat of the smoke is transferred to an absorption refrigerating machine, and wherein, preferably, the gas turbine produces smoke at a temperature of not more than 510 ° C and / or or the gas turbine is an aerodriven gas turbine. 12. Procédé selon la revendication 11, comprenant : une étape de refroidissement supplémentaire du gaz naturel préalablement au pré-refroidissement du gaz naturel, au moyen de la machine frigorifique à absorption ; et/ou le refroidissement du fluide frigorigène de p r é-refroidissement, au moins en partie au moyen de la machine frigorifique à absorption ; et / ou le refroidissement du fluide frigorigène de liquéfaction, au moins en partie au moyen de la machine frigorifique à absorption ; et / ou le refroidissement du fluide frigorigène de sous-refroidissement, au moins en partie au moyen de la machine frigorifique à absorption ; et / ou l'alimentation en air de la turbine à gaz et le refroidissement de l'air préalablement à l'alimentation en air, au moins en partie au moyen de la machine frigorifique à absorption. 30 The method of claim 11 comprising: an additional step of cooling the natural gas prior to pre-cooling the natural gas by means of the absorption refrigerating machine; and / or cooling the cooling refrigerant, at least in part by means of the absorption refrigerating machine; and / or cooling the liquefying refrigerant, at least in part by means of the absorption refrigerating machine; and / or cooling the subcooling refrigerant, at least in part by means of the absorption refrigerating machine; and / or supplying air to the gas turbine and cooling the air prior to supplying air, at least in part by means of the absorption refrigerating machine. 30 13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, qui est mis en oeuvre en mer. 13. Method according to one of claims 1 to 12, which is implemented at sea. 14. Installation de production de gaz naturel liquéfié, comprenant : une conduite d'amenée de gaz naturel (101, 301) ; 35 un cycle de pré-refroidissement (123, 351) contenant un fluide frigorigène de pré-refroidissement, ledit fluide frigorigène de pré-refroidissement comprenant du dioxyde de carbone et un hydrofluorocarbure ; R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 10 15 20 25un échangeur de pré-refroidissement (104, 304) adapté au transfert de chaleur entre le gaz naturel et le fluide frigorigène de pré-refroidissement ; un cycle de liquéfaction (100, 352) contenant un fluide frigorigène de liquéfaction ; un échangeur de liquéfaction (105, 305a) adapté au transfert de chaleur entre le gaz naturel et le fluide frigorigène de liquéfaction et situé en aval de l'échangeur de pré-refroidissement (123, 351). Installation selon la revendication 14, dans laquelle l'hydrofluorocarbure est choisi parmi le monofluorométhane, le pentafluoroéthane, le 1,1,1-trifluoroéthane, le monofluoroéthane, le 1,1,1,2-tétrafluoroéthane, I e 1,1-difluoroéthane et leurs mélanges, et de préférence est le monofluorométhane. Installation selon la revendication 14 ou 15, dans laquelle le fluide frigorigène de pré-refroidissement comprend une teneur molaire de 40 à 80 % de dioxyde de carbone et de 20 à 60 0/0 de monofluorométhane, de préférence de 45 à 65 % de dioxyde de carbone et de 35 à 55 % de monofluorométhane, et de manière plus particulièrement préférée de 47 à 57 % de dioxyde de carbone et de 43 à 53 % de monofluorométhane. Installation selon l'une des revendications 14 à 16, dans laquelle le fluide frigorigène de liquéfaction est de l'azote ou dans laquelle le fluide frigorigène de liquéfaction est un mélange d'azote et d'un composé additionnel. Installation selon l'une des revendications 14 à 17, comprenant également : un cycle de sous-refroidissement (353) contenant un fluide frigorigène de sous-refroidissement ; un échangeur de sous-refroidissement (305b) adapté au transfert de chaleur entre le gaz naturel et le fluide frigorigène de sous-refroidissement et situé en aval de l'échangeur de liquéfaction (305a). R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 10 14. Liquefied natural gas production plant, comprising: a natural gas supply pipe (101, 301); A pre-cooling cycle (123, 351) containing a pre-cooling refrigerant, said pre-cooling refrigerant comprising carbon dioxide and a hydrofluorocarbon; A pre-cooling exchanger (104, 304) adapted to the heat transfer between the natural gas and the refrigerant of the present invention. cooling; a liquefaction cycle (100, 352) containing a liquefaction refrigerant; a liquefaction exchanger (105, 305a) adapted to the heat transfer between the natural gas and the liquefaction refrigerant and located downstream of the pre-cooling exchanger (123, 351). Plant according to claim 14, in which the hydrofluorocarbon is chosen from monofluoromethane, pentafluoroethane, 1,1,1-trifluoroethane, monofluoroethane, 1,1,1,2-tetrafluoroethane and 1,1-difluoroethane. and mixtures thereof, and preferably is monofluoromethane. Plant according to claim 14 or 15, wherein the pre-cooling refrigerant comprises a molar content of 40 to 80% of carbon dioxide and 20 to 60% of monofluoromethane, preferably 45 to 65% of dioxide. carbon and 35 to 55% monofluoromethane, and more preferably 47 to 57% carbon dioxide and 43 to 53% monofluoromethane. Plant according to one of Claims 14 to 16, in which the liquefaction refrigerant is nitrogen or in which the liquefaction refrigerant is a mixture of nitrogen and an additional compound. An installation according to one of claims 14 to 17, further comprising: a subcooling cycle (353) containing subcooling refrigerant; a subcooling exchanger (305b) adapted for heat transfer between the natural gas and the subcooling refrigerant and located downstream of the liquefying exchanger (305a). R: \ 31300 \ 31360 SNP \ 31360--100305-text_depot.doc- March 8, 2010 10 15. 15 15. 15 16. 20 25 16. 20 25 17. 30 17. 30 18. 35 18. 35 19. Installation selon la revendication 18, dans laquelle le fluide frigorigène de liquéfaction est un mélange d'azote et d'un composé additionnel et le fluide frigorigène de sous-refroidissement est de l'azote. The plant of claim 18, wherein the liquefying refrigerant is a mixture of nitrogen and an additional compound and the subcooling refrigerant is nitrogen. 20. Installation selon la revendication 17 ou 19, dans laquelle le composé additionnel présente une température d'ébullition à pression atmosphérique de -85°C à 0°C et une température de cristallisation inférieure ou égale à -80°C, et de préférence une température d'ébullition à pression atmosphérique de -20°C à -60°C et / ou une température de cristallisation inférieure ou égale à -100°C ou à -120°C ou à -130°C ou à -140°C. 15 20. Installation according to claim 17 or 19, wherein the additional compound has a boiling point at atmospheric pressure of -85 ° C to 0 ° C and a crystallization temperature of less than or equal to -80 ° C, and preferably a boiling point at atmospheric pressure of -20 ° C to -60 ° C and / or a crystallization temperature of less than or equal to -100 ° C or -120 ° C or -130 ° C or -140 ° C C. 15 21. Installation selon l'une des revendications 17, 19 ou 20, dans laquelle la proportion molaire d'azote dans le mélange d'azote et de composé additionnel est supérieure ou égale à 80 % ou supérieure ou égale à 85 % ou supérieure ou égale à 90 % ou supérieure ou égale à 95 % ou supérieure ou égale à 97,5 % ; 20 et de préférence est inférieure ou égale à 99,5 % ou inférieure ou égale à 99 % ou inférieure ou égale à 98,5%. 21. Installation according to one of claims 17, 19 or 20, wherein the molar proportion of nitrogen in the mixture of nitrogen and additional compound is greater than or equal to 80% or greater than or equal to 85% or greater or equal to 90% or greater than or equal to 95% or greater than or equal to 97.5%; And preferably is less than or equal to 99.5% or less than or equal to 99% or less than or equal to 98.5%. 22. Installation selon l'une des revendications 17 ou 19 à 21, dans laquelle le composé additionnel est choisi parmi les hydrocarbures et les hydrofluorocarbures, et de préférence parmi le trifluorométhane, le monofluorométhane, le tétrafluoroéthylène, le propylène, le propane, le monofluoroéthane, le perfluoropropane, l'isobutane, le n-butane et le perfluoropropène. 22. Installation according to one of claims 17 or 19 to 21, wherein the additional compound is selected from hydrocarbons and hydrofluorocarbons, and preferably from trifluoromethane, monofluoromethane, tetrafluoroethylene, propylene, propane, monofluoroethane perfluoropropane, isobutane, n-butane and perfluoropropene. 23. Installation selon l'une des revendications 17 ou 19 à 22, dans laquelle le cycle de liquéfaction (100, 352) comprend une ou plusieurs turbines de détente (110, 111, 309), l'installation étant adaptée à condenser partiellement le fluide frigorigène de liquéfaction dans au moins une desdites turbines de détente (110, 111, 309). R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 10 25 30 35 23. Installation according to one of claims 17 or 19 to 22, wherein the liquefaction cycle (100, 352) comprises one or more expansion turbines (110, 111, 309), the installation being adapted to partially condense the refrigerant for liquefaction in at least one of said expansion turbines (110, 111, 309). R: \ 31300 \ 31360 SNP \ 31360--100305-text_depot.doc- March 8, 2010 10 25 30 35 24. Installation selon l'une des revendications 14 à 23, dans laquelle : le cycle de pré-refroidissement (123, 351) et / ou le cycle de liquéfaction (100, 3 5 2) et / ou le cycle de sous- refroidissement (353) comprennent au moins un compresseur (106, 126, 327, 332) ; l'installation comprend : ^ des moyens d'entraînement du compresseur (106, 126, 327, 332) comprenant au moins une turbine à gaz 10 produisant des fumées ; ^ une machine frigorifique à absorption ; et ^ des moyens de transfert d'au moins une partie de la chaleur des fumées de la turbine à gaz vers la machine frigorifique à absorption ; 15 et de préférence dans laquelle la turbine à gaz produit des fumées à une température inférieure ou égale à 510°C et / ou la turbine à gaz est une turbine à gaz aéro-dérivée. 24. Installation according to one of claims 14 to 23, wherein: the pre-cooling cycle (123, 351) and / or the liquefaction cycle (100, 35 2) and / or the subcooling cycle. (353) comprise at least one compressor (106, 126, 327, 332); the installation comprises: compressor drive means (106, 126, 327, 332) comprising at least one gas turbine producing smoke; an absorption refrigerating machine; and means for transferring at least a portion of the heat of the flue gases from the gas turbine to the absorption refrigerating machine; And preferably wherein the gas turbine produces fumes at a temperature of 510 ° C or lower and / or the gas turbine is an aero-derived gas turbine. 25. Installation selon la revendication 24 : comprenant un dispositif de refroidissement supplémentaire du gaz naturel (131) en amont de l'échangeur de pré-refroidissement (104), ledit dispositif de refroidissement supplémentaire du gaz naturel (131) étant alimenté par la machine frigorifique à absorption ; et / ou dans laquelle le cycle de pré-refroidissement (123) comprend un dispositif de refroidissement du fluide frigorigène de pré-refroidissement (133), alimenté par la machine frigorifique à absorption ; et / ou dans laquelle le cycle de liquéfaction (100) comprend un dispositif de refroidissement du fluide frigorigène de liquéfaction (132), alimenté par la machine frigorifique à absorption ; et / ou dans laquelle la turbine à gaz comporte un dispositif de refroidissement de l'alimentation en air, alimenté par la machine frigorifique à absorption. 25. Installation according to claim 24: comprising an additional cooling device natural gas (131) upstream of the pre-cooling exchanger (104), said additional natural gas cooling device (131) being powered by the machine absorption refrigeration; and / or wherein the pre-cooling cycle (123) comprises a pre-cooling refrigerant cooling device (133), powered by the absorption refrigerating machine; and / or wherein the liquefaction cycle (100) comprises a liquefaction refrigerant cooling device (132) fed by the absorption refrigerating machine; and / or wherein the gas turbine comprises a device for cooling the air supply, fed by the absorption refrigerating machine. 26. Installation selon l'une des revendications 14 à 25, disposée en mer. R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 20 25 30 35 26. Installation according to one of claims 14 to 25, disposed at sea. R: \ 31300 \ 31360 SNP \ 31360--100305-text_depot.doc- March 8, 2010 20 25 30 35 27. Utilisation d'une composition comprenant du dioxyde de carbone et un hydrofluorocarbure pour le refroidissement et la liquéfaction du gaz naturel. 27. Use of a composition comprising carbon dioxide and a hydrofluorocarbon for cooling and liquefying natural gas. 28. Utilisation selon la revendication 27, dans laquelle l'hydrofluorocarbure est choisi parmi le monofluorométhane, le pentafluoroéthane, le 1,1,1-trifluoroéthane, le monofluoroéthane, le 1,1,1,2-tétrafluoroéthane, I e 1,1- difluoroéthane et leurs mélanges, et de préférence est le monofluorométhane. 28. The use according to claim 27, wherein the hydrofluorocarbon is chosen from monofluoromethane, pentafluoroethane, 1,1,1-trifluoroethane, monofluoroethane, 1,1,1,2-tetrafluoroethane, 1,1,1-tetrafluoroethane, 1,1,1-trifluoroethane and 1,1,1,2-tetrafluoroethane. difluoroethane and their mixtures, and preferably is monofluoromethane. 29. Utilisation selon la revendication 28, dans laquelle la composition comprend une teneur molaire de 40 à 80 % de dioxyde de carbone et de 20 à 60 % de monofluorométhane, de préférence de 45 à 65 % de dioxyde de carbone et de 35 à 55% de monofluorométhane, et de manière plus particulièrement préférée de 47 à 57 % de dioxyde de carbone et de 43 à 53 % de monofluorométhane. 20 R:\31300\31360 SNP\31360--100305-texte_depot.doc- 8 mars 2010 29. Use according to claim 28, wherein the composition comprises a molar content of 40 to 80% of carbon dioxide and 20 to 60% of monofluoromethane, preferably 45 to 65% of carbon dioxide and 35 to 55 % monofluoromethane, and more preferably 47 to 57% carbon dioxide and 43 to 53% monofluoromethane. 20 R: \ 31300 \ 31360 SNP \ 31360--100305-text_depot.doc- March 8, 2010
FR1051658A 2010-03-08 2010-03-08 NATURAL GAS LIQUEFACTION PROCESS USING CO2 / HFC MIXTURE AS REFRIGERANT FLUID Expired - Fee Related FR2957141B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1051658A FR2957141B1 (en) 2010-03-08 2010-03-08 NATURAL GAS LIQUEFACTION PROCESS USING CO2 / HFC MIXTURE AS REFRIGERANT FLUID

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1051658A FR2957141B1 (en) 2010-03-08 2010-03-08 NATURAL GAS LIQUEFACTION PROCESS USING CO2 / HFC MIXTURE AS REFRIGERANT FLUID

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2957141A1 true FR2957141A1 (en) 2011-09-09
FR2957141B1 FR2957141B1 (en) 2012-08-17

Family

ID=43218446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1051658A Expired - Fee Related FR2957141B1 (en) 2010-03-08 2010-03-08 NATURAL GAS LIQUEFACTION PROCESS USING CO2 / HFC MIXTURE AS REFRIGERANT FLUID

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR2957141B1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013184068A1 (en) 2012-06-06 2013-12-12 Keppel Offshore & Marine Technology Centre Pte Ltd System and process for natural gas liquefaction
US9168494B2 (en) 2010-10-11 2015-10-27 Total S.A. Unit for establishing contact between a gas and a liquid for a floating platform
WO2017013475A1 (en) * 2015-07-23 2017-01-26 Mehrpooya Mehdi Liquefying natural gas
WO2018069373A1 (en) * 2016-10-13 2018-04-19 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. System for treating and cooling a hydrocarbon stream

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6041620A (en) * 1998-12-30 2000-03-28 Praxair Technology, Inc. Cryogenic industrial gas liquefaction with hybrid refrigeration generation
WO2001069149A1 (en) * 2000-03-15 2001-09-20 Den Norske Stats Oljeselskap A.S. Natural gas liquefaction process
US6438994B1 (en) * 2001-09-27 2002-08-27 Praxair Technology, Inc. Method for providing refrigeration using a turboexpander cycle
US6446465B1 (en) * 1997-12-11 2002-09-10 Bhp Petroleum Pty, Ltd. Liquefaction process and apparatus
GB2438318A (en) * 2006-05-20 2007-11-21 Earthcare Products Ltd Refrigerant
WO2008136884A1 (en) * 2007-05-03 2008-11-13 Exxonmobil Upstream Research Company Natural gas liquefaction process
WO2008139527A1 (en) * 2007-04-27 2008-11-20 Hitachi, Ltd. Power supply facility for natural gas liquefaction plant, system and method for control of the power supply facility, and natural gas liquefaction plant

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6446465B1 (en) * 1997-12-11 2002-09-10 Bhp Petroleum Pty, Ltd. Liquefaction process and apparatus
US6041620A (en) * 1998-12-30 2000-03-28 Praxair Technology, Inc. Cryogenic industrial gas liquefaction with hybrid refrigeration generation
WO2001069149A1 (en) * 2000-03-15 2001-09-20 Den Norske Stats Oljeselskap A.S. Natural gas liquefaction process
US6438994B1 (en) * 2001-09-27 2002-08-27 Praxair Technology, Inc. Method for providing refrigeration using a turboexpander cycle
GB2438318A (en) * 2006-05-20 2007-11-21 Earthcare Products Ltd Refrigerant
WO2008139527A1 (en) * 2007-04-27 2008-11-20 Hitachi, Ltd. Power supply facility for natural gas liquefaction plant, system and method for control of the power supply facility, and natural gas liquefaction plant
WO2008136884A1 (en) * 2007-05-03 2008-11-13 Exxonmobil Upstream Research Company Natural gas liquefaction process

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DI NICOLA G ET AL: "Blends of carbon dioxide and HFCs as working fluids for the low-temperature circuit in cascade refrigerating systems", INTERNATIONAL JOURNAL OF REFRIGERATION, ELSEVIER, PARIS, FR, vol. 28, no. 2, 1 March 2005 (2005-03-01), pages 130 - 140, XP025278194, ISSN: 0140-7007, [retrieved on 20050301], DOI: DOI:10.1016/J.IJREFRIG.2004.06.014 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9168494B2 (en) 2010-10-11 2015-10-27 Total S.A. Unit for establishing contact between a gas and a liquid for a floating platform
WO2013184068A1 (en) 2012-06-06 2013-12-12 Keppel Offshore & Marine Technology Centre Pte Ltd System and process for natural gas liquefaction
EP2859290A4 (en) * 2012-06-06 2016-11-30 Keppel Offshore & Marine Technology Ct Pte Ltd System and process for natural gas liquefaction
WO2017013475A1 (en) * 2015-07-23 2017-01-26 Mehrpooya Mehdi Liquefying natural gas
WO2018069373A1 (en) * 2016-10-13 2018-04-19 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. System for treating and cooling a hydrocarbon stream
AU2017341387B2 (en) * 2016-10-13 2020-01-23 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. System for treating and cooling a hydrocarbon stream
US11408674B2 (en) 2016-10-13 2022-08-09 Shell Usa, Inc. System for treating and cooling a hydrocarbon stream

Also Published As

Publication number Publication date
FR2957141B1 (en) 2012-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5502590B2 (en) Natural gas stream liquefaction method and apparatus
EP1979072B1 (en) Method and device for recovering carbon dioxide from fumes
FR2957140A1 (en) Producing liquefied natural gas from sea, by pre-cooling natural gas by heat exchange with pre-cooling refrigerant contained in pre-cooling cycle and liquefying gas by heat exchange with liquefying refrigerant contained in liquefying cycle
EP2344821B1 (en) Method for producing liquid and gaseous nitrogen streams, a helium-rich gaseous stream, and a denitrogened hydrocarbon stream, and associated plant
EP1016842B1 (en) Single circuit cryogenic liquefaction of industrial gas with multicomponent refrigerant
Douvartzides et al. Working fluid selection for the Organic Rankine Cycle (ORC) exhaust heat recovery of an internal combustion engine power plant
CA2293207C (en) Cryogenic industrial gas liquefaction with hybrid refrigeration generation
JP6923629B2 (en) Generation of low-pressure liquid carbon dioxide from power generation systems and methods
WO2003004951A1 (en) Method for the liquefaction and denitrogenation of natural gas, system for carrying out said method
JP6254614B2 (en) Liquefied natural gas production
FR2820052A1 (en) PROCESS FOR EXTRACTING CARBON DIOXIDE BY ANTI-SUBLIMATION FOR STORAGE
EP1118827B1 (en) Partial liquifaction process for a hydrocarbon-rich fraction such as natural gas
WO2013028476A2 (en) Processes and compositions for organic rankine cycles for generating mechanical energy from heat
CN1263243A (en) Multi-component refrigerating agent cooling equipment with internal circulation
FR3053771A1 (en) METHOD FOR LIQUEFACTING NATURAL GAS AND RECOVERING LIQUID EVENTS OF NATURAL GAS COMPRISING TWO NATURAL GAS SEMI-OPENING REFRIGERANT CYCLES AND A REFRIGERANT GAS REFRIGERANT CYCLE
FR2851936A1 (en) Extracting sulfur dioxide, optionally also carbon dioxide, from combustion gases, by cooling to temperature where direct conversion from vapor to liquid occurs, also similar treatment of methane
FR2957141A1 (en) Producing liquefied natural gas from sea, by pre-cooling natural gas by heat exchange with pre-cooling refrigerant contained in pre-cooling cycle and liquefying gas by heat exchange with liquefying refrigerant contained in liquefying cycle
US20140150492A1 (en) Use of alternate refrigerants in optimized cascade process
WO2003023303A1 (en) Liquefaction method comprising at least a coolant mixture using both ethane and ethylene
WO2009063142A2 (en) Method for initiating a cooling cycle with a hydrocarbon mixture
US20230204284A1 (en) Mixed refrigerants in lng cascade
CA2844478A1 (en) Tetrafluoropropene-based supercritical heat-transfer fluids
FR2943125A1 (en) Liquefied natural gas producing method, involves providing natural gas, recovering part of heat from fumes produced by gas turbine, and producing vapor for vapor turbine by using recovered part of heat
FR2944095A1 (en) Liquefied natural gas producing method for engine of jet aircraft, involves driving compressor by driving units, and transferring part of heat of fumes from gas turbine towards refrigerating machine
WO2009090331A2 (en) Coolant composition and associated cooling cycle for air conditioning and deep freezing

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 7

ST Notification of lapse

Effective date: 20171130