FR3063540A1 - METHOD FOR LIQUEFACTING NATURAL GAS USING A REFRIGERATION CIRCUIT COMPRISING ONLY ONE TURBINE - Google Patents

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Abstract

Procédé de liquéfaction d'un courant de gaz naturel à partir d'un courant d'alimentation (1) comprenant les étapes suivantes : Etape a): introduction du courant d'alimentation (1) dans une unité de prétraitement (2) pour la mise en œuvre d'un procédé d'adsorption mettant en œuvre un courant de régénération (25); Etape b) : introduction du courant prétraité (3) dans un échangeur de chaleur principal (4) ; Etape e) : Introduction du flux gazeux (28) issu de l'étape b) dans l'échangeur de chaleur principal (4); Etape f) : Introduction du courant (25) issu de l'étape e) dans l'unité de prétraitement (2) afin de servir de tout ou partie du courant de régénération (25) mis en œuvre à l'étape a).A process for liquefying a stream of natural gas from a feed stream (1) comprising the following steps: Step a): introducing the feed stream (1) into a pre-treatment unit (2) for the implementation of an adsorption process using a regeneration current (25); Step b): introducing the pre-treated stream (3) into a main heat exchanger (4); Step e): Introduction of the gas stream (28) from step b) into the main heat exchanger (4); Step f): Introduction of the stream (25) from step e) into the pretreatment unit (2) to serve as all or part of the regeneration stream (25) implemented in step a).

Description

Titulaire(s) : L'AIR LIQUIDE, SOCIETE ANONYME POUR L'ETUDE ET L'EXPLOITATION DES PROCEDES GEORGES CLAUDE Société anonyme.Holder (s): AIR LIQUIDE, ANONYMOUS COMPANY FOR THE STUDY AND EXPLOITATION OF GEORGES CLAUDE PROCESSES Société anonyme.

Demande(s) d’extensionExtension request (s)

Mandataire(s) : L'AIR LIQUIDE.Agent (s): AIR LIQUIDE.

PROCEDE DE LIQUEFACTION DE GAZ NATUREL A L'AIDE D'UN CIRCUIT DE REFRIGERATION NE COMPORTANT QU'UNE SEULE TURBINE.PROCESS FOR LIQUEFACTION OF NATURAL GAS USING A REFRIGERATION CIRCUIT COMPRISING ONLY ONE TURBINE.

FR 3 063 540 - A1FR 3 063 540 - A1

Procédé de liquéfaction d'un courant de gaz naturel à partir d'un courant d'alimentation (1 ) comprenant les étapes suivantes:Method for liquefying a stream of natural gas from a feed stream (1) comprising the following steps:

Etape a): introduction du courant d'alimentation (1) dans une unité de prétraitement (2) pour la mise en oeuvre d'un procédé d'adsorption mettant en oeuvre un courant de régénération (25);Step a): introduction of the supply current (1) into a pretreatment unit (2) for the implementation of an adsorption process using a regeneration current (25);

Etape b): introduction du courant prétraité (3) dans un échangeur de chaleur principal (4) ;Step b): introduction of the pretreated current (3) into a main heat exchanger (4);

Etape e): Introduction du flux gazeux (28) issu de l'étape b) dans l'échangeur de chaleur principal (4);Step e): Introduction of the gas flow (28) from step b) into the main heat exchanger (4);

Etape f): Introduction du courant (25) issu de l'étape e) dans l'unité de prétraitement (2) afin de servir de tout ou partie du courant de régénération (25) mis en oeuvre à l'étape a).Step f): Introduction of the current (25) from step e) into the pretreatment unit (2) in order to serve all or part of the regeneration current (25) used in step a).

Figure FR3063540A1_D0001

“XL?“XL?

Figure FR3063540A1_D0002

La présente invention concerne un procédé de liquéfaction d’un courant d’hydrocarbures tel que le gaz naturel en particulier dans un procédé pour la production de gaz naturel liquéfié.The present invention relates to a process for liquefying a stream of hydrocarbons such as natural gas, in particular in a process for producing liquefied natural gas.

Il est souhaitable de liquéfier le gaz naturel pour un certain nombre de raisons. A titre d'exemple, le gaz naturel peut être stocké et transporté sur de longues distances plus facilement à l'état liquide que sous forme gazeuse, car il occupe un volume plus petit pour une masse donnée et n'a pas besoin d'être stocké à une pression élevée.It is desirable to liquefy natural gas for a number of reasons. For example, natural gas can be stored and transported over long distances more easily in the liquid state than in gaseous form, because it occupies a smaller volume for a given mass and does not need to be stored at high pressure.

Plusieurs méthodes de liquéfaction d'un courant de gaz naturel pour obtenir du gaz naturel liquéfié (GNL) sont connues.Several methods of liquefying a stream of natural gas to obtain liquefied natural gas (LNG) are known.

L’efficacité et la complexité des cycles de liquéfaction varient et l’une ou l’autre méthode peut être utilisée en fonction de la capacité, la flexibilité et le coût envisagé pour l’unité de liquéfaction.The efficiency and complexity of liquefaction cycles vary and either method can be used depending on the capacity, flexibility and cost envisaged for the liquefaction unit.

Typiquement, il existe deux grandes classes de procédé :Typically, there are two main classes of process:

Les procédés où le froid nécessaire pour le cycle de liquéfaction est principalement généré par l’expansion du courant réfrigérant dans une ou plusieurs turbines. Le courant gazeux (de l’azote, du méthane ou un mélange azote/méthane par exemple) est comprimé au sein d’un ensemble de machine de compression (compresseur et/ou turbo expander) et est introduit dans un échangeur de chaleur principal. Le courant sous refroidit est soutiré à un ou plusieurs niveaux de température. Il est alors introduit dans une ou plusieurs turbines (éventuellement couplée(s) à l’ensemble des machines de compression) puis renvoyé vers l’échangeur principal pour assurer tout ou partie du froid nécessaire à la liquéfaction du courant de gaz naturel. Les différents arrangements possibles à partir de ce principe ont donné lieux à de multiples variantes qui sont définies ici sous le terme de « cycle turbiné».The processes where the cold necessary for the liquefaction cycle is mainly generated by the expansion of the refrigerant current in one or more turbines. The gas stream (nitrogen, methane or a nitrogen / methane mixture for example) is compressed within a set of compression machines (compressor and / or turbo expander) and is introduced into a main heat exchanger. The sub-cooled current is drawn off at one or more temperature levels. It is then introduced into one or more turbines (possibly coupled to all of the compression machines) and then returned to the main exchanger to provide all or part of the cold necessary for the liquefaction of the natural gas stream. The various arrangements possible on the basis of this principle have given rise to multiple variants which are defined here under the term of "turbine cycle".

Les procédés où le froid nécessaire pour le cycle de liquéfaction est principalement généré par détente isenthalpique entraînant la condensation et la liquéfaction au moins partielle d’un mélange de composés (par exemple azote, méthane, éthane, éthylène, propane, butane, pentane). Typiquement, un courant de réfrigérants est comprimé au moyen d’un compresseur. Le courant, éventuellement séparé en une phase gazeuse et une ou plusieurs phase(s) liquide(s), est ensuite introduit dans un échangeur de chaleur principal où il est refroidit. Ce(s) courant(s) sont ensuite soutirés au bout froid de l’échangeur (et éventuellement à des niveaux intermédiaires), sous forme au moins partiellement liquide pour être détendu et renvoyé dans l’échangeur principal. Les différents arrangements possibles à partir de ce principe ont donné lieux à de multiples variantes (incluant un ou deux cycles de réfrigération) qui sont définies ici sous le terme de « cycle à réfrigérant mixte».Processes where the cold necessary for the liquefaction cycle is mainly generated by isenthalpic expansion resulting in the condensation and at least partial liquefaction of a mixture of compounds (for example nitrogen, methane, ethane, ethylene, propane, butane, pentane). Typically, a stream of refrigerants is compressed using a compressor. The stream, optionally separated into a gas phase and one or more liquid phase (s), is then introduced into a main heat exchanger where it is cooled. This (s) stream (s) are then drawn off at the cold end of the exchanger (and possibly at intermediate levels), in at least partially liquid form in order to be expanded and returned to the main exchanger. The different arrangements possible on the basis of this principle have given rise to multiple variants (including one or two refrigeration cycles) which are defined here under the term of “mixed refrigerant cycle”.

Classiquement les trains de liquéfaction de gaz naturel peuvent être divisés en deux unités distinctes:Conventionally, natural gas liquefaction trains can be divided into two distinct units:

1. Une unité de prétraitement qui élimine du gaz naturel les impuretés susceptibles de geler (H2O, CO2, dérivés soufrés etc...)1. A pretreatment unit which removes impurities liable to freeze from natural gas (H 2 O, CO 2 , sulfur derivatives, etc.)

2. L’unité de liquéfaction qui refroidit le gaz naturel a une température cryogénique (typiquement -160°C) grâce à un cycle réfrigérant et éventuellement soustrait les hydrocarbures lourds/dérivés aromatiques susceptibles de geler.2. The liquefaction unit which cools natural gas to a cryogenic temperature (typically -160 ° C) thanks to a refrigerant cycle and possibly subtracts heavy hydrocarbons / aromatic derivatives liable to freeze.

De plus, il n’est pas inhabituel d’utiliser le gaz naturel comme combustible pour produire l’énergie nécessaire au fonctionnement du train de liquéfaction par des turbines/moteurs à gaz générant de l’électricité ou entraînant directement les moteurs de cycle.In addition, it is not uncommon to use natural gas as a fuel to produce the energy necessary for the operation of the liquefaction train by gas turbines / engines generating electricity or directly driving the cycle engines.

Dans le cas de liquéfacteurs de petite taille (typiquement inférieur à 250,000 tonnes de gaz naturel liquéfié produit par an), un arrangement possible pour le train de liquéfaction de gaz naturel est :In the case of small liquefiers (typically less than 250,000 tonnes of liquefied natural gas produced per year), a possible arrangement for the natural gas liquefaction train is:

1. un prétraitement assuré par adsorption où le courant de gaz naturel est purifié par un système d’adsorbant régénératif.1. a pretreatment provided by adsorption where the natural gas stream is purified by a regenerative adsorbent system.

2. Un cycle de liquéfaction par cycle turbiné, typiquement un cycle azote.2. One liquefaction cycle per turbine cycle, typically a nitrogen cycle.

Le cycle azote à deux turbines est une technologie couramment utilisée dans l’industrie. Le document US 20140245780 en décrit un exemple.The two-turbine nitrogen cycle is a technology commonly used in industry. Document US 20140245780 describes an example.

Il est nécessaire de retirer des impuretés en amont du liquéfacteur de gaz naturel (CO2, H2O en particulier). Une alternative au traitement par lavage aux amines peut être l’adsorption par inversion de pression et/ou de température.It is necessary to remove impurities upstream of the natural gas liquefier (CO 2 , H 2 O in particular). An alternative to the washing treatment with amines may be adsorption by pressure and / or temperature inversion.

Ce procédé de séparation exploite le fait que sous certaines conditions de pression et de température certains constituants du gaz (CO2, H2O en particulier) ont des affinités particulières vis-à-vis d’un matériau solide, l’adsorbant (des tamis moléculaires par exemple).This separation process exploits the fact that under certain pressure and temperature conditions certain constituents of the gas (CO 2 , H 2 O in particular) have particular affinities with respect to a solid material, the adsorbent ( molecular sieves for example).

L’adsorption est un processus réversible et il est possible de régénérer l’adsorbant en abaissant la pression et/ou élevant la température de l’adsorbant pour libérer les constituants du gaz adsorbés.Adsorption is a reversible process and it is possible to regenerate the adsorbent by lowering the pressure and / or raising the temperature of the adsorbent to release the constituents of the adsorbed gas.

Ainsi en pratique un système de séparation par adsorption est constitué de plusieurs (minimum 2 mais possibilités d’aller jusqu’à 5) « bouteilles » contenant une ou plusieurs couches d’adsorbants ainsi que des appareils dédiés au chauffage/refroidissement du courant d’adsorption et/ou de régénération.Thus in practice a system of separation by adsorption consists of several (minimum 2 but possibilities of going up to 5) "bottles" containing one or more layers of adsorbents as well as devices dedicated to the heating / cooling of the flow of adsorption and / or regeneration.

Par rapport à un lavage aux amines classiques, le pré-traitement présente un certain nombre d’avantages :Compared to conventional amine washing, pre-treatment has a number of advantages:

son coût, sa simplicité d’opération, la possibilité d’éviter un certain nombre d’utilités (l’appoint en amine ou en eau déminéralisée).its cost, its simplicity of operation, the possibility of avoiding a certain number of utilities (topping up with amine or demineralized water).

Ces avantages sont particulièrement importants pour des unités de liquéfaction de gaz naturel de petites tailles et/ou isolées géographiquement.These advantages are particularly important for small size and / or geographically isolated natural gas liquefaction units.

Dans un système de traitement de gaz par adsorption régénératif constitué d’au moins deux bouteilles d’adsorbant, le courant de gaz naturel entre dans l’unité de prétraitement à température ambiante et une pression comprise entre 15 et 70 Bars. Au contact de l’adsorbant, certaines impuretés (typiquement le CO2, H2O, les dérivés soufrés ou le mercure) sont arrêtées et le gaz sec peut ensuite être envoyé vers l’unité de liquéfaction.In a regenerative adsorption gas treatment system consisting of at least two bottles of adsorbent, the stream of natural gas enters the pretreatment unit at room temperature and a pressure between 15 and 70 bars. On contact with the adsorbent, certain impurities (typically CO 2 , H2O, sulfur derivatives or mercury) are stopped and the dry gas can then be sent to the liquefaction unit.

Les impuretés s’accumulent donc dans le système d’adsorption. Il est nécessaire de régénérer régulièrement l’adsorbant pour libérer les impuretés qui se sont accumulées à sa surface. Cette phase de régénération est assurée par le passage d’un gaz sec (typiquement le courant de gaz naturel sec piqué en sortie de l’unité de prétraitement) mais typiquement à une pression inférieure à la pression du courant d’adsorption (typiquement 1 à 40 Bars) et/ou haute température (>150°C).Impurities therefore accumulate in the adsorption system. It is necessary to regularly regenerate the adsorbent to release the impurities that have accumulated on its surface. This regeneration phase is ensured by the passage of a dry gas (typically the stream of dry natural gas pitted at the outlet of the pretreatment unit) but typically at a pressure lower than the pressure of the adsorption stream (typically 1 to 40 Bars) and / or high temperature (> 150 ° C).

Le procédé de pré-traitement est donc cyclique, le courant de gaz naturel basculant d’une bouteille à l’autre. Ce gaz de régénération est ensuite envoyé au système de combustible.The pre-treatment process is therefore cyclical, the stream of natural gas flipping from one bottle to another. This regeneration gas is then sent to the fuel system.

Les inventeurs de la présente invention ont alors mis au point une solution permettant de mette en œuvre ce procédé de prétraitement de gaz par adsorption régénératif tout en optimisant le cycle de réfrigération nécessaire à la liquéfaction du gaz naturel.The inventors of the present invention then developed a solution allowing this gas pretreatment process to be implemented by regenerative adsorption while optimizing the refrigeration cycle necessary for the liquefaction of natural gas.

La solution objet de la présente invention est de profiter de la détente du gaz de régénération pour simplifier le cycle turbiné en utilisant le gaz de régénération du prétraitement pour apporter un apport de froid au train de liquéfaction de gaz naturel et ainsi simplifier le cycle.The solution object of the present invention is to take advantage of the expansion of the regeneration gas to simplify the turbine cycle by using the regeneration gas of the pretreatment to bring a supply of cold to the liquefaction train of natural gas and thus simplify the cycle.

Il est à noter que rien n’empêche d’intégrer la détente du courant de régénération à un cycle à réfrigérant mixte.It should be noted that there is nothing to prevent the expansion of the regeneration current from being incorporated into a mixed refrigerant cycle.

La présente invention a pour objet un procédé de liquéfaction d’un courant d’hydrocarbures tel que le gaz naturel à partir d’un courant d’alimentation comprenant au moins les étapes suivantes :The subject of the present invention is a process for liquefying a stream of hydrocarbons such as natural gas from a feed stream comprising at least the following steps:

Etape a) : introduction du courant d’alimentation dans une unité de prétraitement afin d’adsorber, par un procédé d’adsorption mettant en œuvre un courant de régénération, certains produits susceptibles de perturber la liquéfaction (par exemple les composants compris dans le courant naturel d’alimentation susceptibles de geler lors de la liquéfaction du gaz naturel);Step a): introduction of the feed stream into a pretreatment unit in order to adsorb, by an adsorption process using a regeneration stream, certain products liable to disturb the liquefaction (for example the components included in the stream natural feed likely to freeze during liquefaction of natural gas);

Etape b) : introduction à une température T1 du courant prétraité issu de l’étape a) dans un échangeur de chaleur principal, ledit courant se refroidissant en circulant à contre courant d’un courant réfrigérant comprenant majoritairement de l’azote et/ou du méthane et circulant dans un cycle de réfrigération;Step b): introduction at a temperature T1 of the pretreated stream from step a) into a main heat exchanger, said stream cooling by circulating against the flow of a refrigerant stream mainly comprising nitrogen and / or methane and circulating in a refrigeration cycle;

Etape c) : extraction du courant au moins partiellement condensé issu de l’étape b) à une température T2 inférieure à T1 ;Step c): extraction of the at least partially condensed current from step b) at a temperature T2 lower than T1;

Etape d) : détente du courant issu de l’étape c) suivi d’une introduction, à une température T3 inférieure à T2, dans un moyen séparateur de phases afin d’obtenir un flux gazeux et un flux liquide ;Step d): expansion of the current from step c) followed by introduction, at a temperature T3 lower than T2, into a phase separator means in order to obtain a gas flow and a liquid flow;

Etape e) : Introduction du flux gazeux issu de l’étape d) dans l’échangeur de chaleur principal à un niveau tel que la température est proche de T3 jusqu’au niveau de l’échangeur de chaleur principal où la température est égale à T1 ;Step e): Introduction of the gas flow from step d) into the main heat exchanger at a level such that the temperature is close to T3 up to the level of the main heat exchanger where the temperature is equal to T1;

Etape f) : Introduction du courant issu de l’étape e) dans l’unité de prétraitement afin de servir de tout ou partie du courant de régénération mis en œuvre à l’étape a).Step f): Introduction of the current from step e) into the pretreatment unit in order to serve all or part of the regeneration current implemented in step a).

Selon d’autres modes de réalisation, la présente invention a aussi pour objet :According to other embodiments, the subject of the present invention is also:

Un procédé tel que défini précédemment, caractérisé en ce que le cycle de réfrigération comprend au moins un moyen de compression et une unique turbine.A method as defined above, characterized in that the refrigeration cycle comprises at least one compression means and a single turbine.

Un procédé tel que défini précédemment, caractérisé en ce que ledit au moins un moyen de compression comprend au moins un compresseur à au moins deux étages de compression entraîné par ladite turbine.A method as defined above, characterized in that said at least one compression means comprises at least one compressor with at least two compression stages driven by said turbine.

Un procédé tel que défini précédemment, caractérisé en ce que T2 est inférieure ou égale à - 140°C.A process as defined above, characterized in that T2 is less than or equal to - 140 ° C.

Un procédé tel que défini précédemment, caractérisé en ce que le flux liquide issu de l’étape d) est envoyé dans un moyen de stockage.A process as defined above, characterized in that the liquid stream from step d) is sent to a storage means.

Un procédé tel que défini précédemment, caractérisé en ce que T2 est comprise entre - 80°C et - 130°C.A process as defined above, characterized in that T2 is between - 80 ° C and - 130 ° C.

Un procédé tel que défini précédemment, caractérisé en ce qu’au moins une partie du flux liquide issu de l’étape d) est introduite dans l’échangeur de chaleur principal à une température T3 inférieure à T2 et circule jusqu’à la sortie dudit échangeur de chaleur à laquelle la température T4 est la plus basse.A process as defined above, characterized in that at least part of the liquid stream from step d) is introduced into the main heat exchanger at a temperature T3 below T2 and circulates until the outlet of said heat exchanger at which temperature T4 is lowest.

Un procédé tel que défini précédemment, caractérisé en ce que T4 est inférieure ou égale à - 140°C.A process as defined above, characterized in that T4 is less than or equal to - 140 ° C.

Un procédé tel que défini précédemment, caractérisé en ce que la partie du flux liquide qui n’a pas été introduite dans l’échangeur de chaleur à la température T3, est introduite dans l’échangeur de chaleur et se vaporise dans l’échangeur de chaleur jusqu’à la température T1.A process as defined above, characterized in that the part of the liquid stream which has not been introduced into the heat exchanger at temperature T3, is introduced into the heat exchanger and vaporizes in the heat exchanger heat up to temperature T1.

Un procédé tel que défini précédemment, caractérisé en ce que la partie du flux liquide qui n’a pas été introduite dans l’échangeur de chaleur pour être sous-refroid ie est mélangée au flux gazeux issu de l’étape d) avant introduction dans l’échangeur de chaleur à la température T2 ou bien est mélangé au flux issu de l’étape e) avant l’étape f).A process as defined above, characterized in that the part of the liquid flow which has not been introduced into the heat exchanger to be sub-cooled ie is mixed with the gas flow originating from step d) before introduction into the heat exchanger at the temperature T2 or is mixed with the flow from step e) before step f).

Un procédé tel que défini précédemment, caractérisé en ce que le courant réfrigérant circule dans le circuit de réfrigération en cycle fermé.A method as defined above, characterized in that the refrigerant current flows in the refrigeration circuit in closed cycle.

Un procédé tel que défini précédemment, caractérisé en ce que la détente de l’étape d) du courant de gaz naturel se fait au même niveau de pression que la pression du réseau de combustible.A process as defined above, characterized in that the expansion of step d) of the natural gas stream takes place at the same pressure level as the pressure of the fuel network.

Un procédé tel que défini précédemment, caractérisé en ce que la détente de l’étape d) du courant de gaz naturel se fait au même niveau de pression que la pression de stockage du gaz naturel liquéfié.A process as defined above, characterized in that the expansion of step d) of the natural gas stream takes place at the same pressure level as the storage pressure of the liquefied natural gas.

Bien que le procédé selon la présente invention soit applicable à divers courants d'alimentation d'hydrocarbures, il est particulièrement adapté pour des courants de gaz naturel à liquéfier. En outre l'homme de l'art comprendra aisément que, au cours de la liquéfaction, le gaz naturel liquéfié peut être davantage traité, si désiré, en particulier pour retirer certains hydrocarbures lourds et éviter ainsi le risque de gel dans l’échangeur principal ou valoriser séparément certains hydrocarbures plus que le méthane (éthane, propane, butane principalement).Although the process according to the present invention is applicable to various hydrocarbon feed streams, it is particularly suitable for streams of natural gas to be liquefied. Furthermore, those skilled in the art will readily understand that, during liquefaction, the liquefied natural gas can be further treated, if desired, in particular to remove certain heavy hydrocarbons and thus avoid the risk of freezing in the main exchanger. or separately recover certain hydrocarbons more than methane (mainly ethane, propane, butane).

En effet, d'autres étapes de traitement intermédiaires entre la séparation gaz/liquide et le refroidissement peuvent être réalisées. Le courant d'hydrocarbures à liquéfier est généralement un flux de gaz naturel obtenu à partir de gaz naturel ou des réservoirs de pétrole.. Habituellement, le flux de gaz naturel est composé essentiellement de méthane. De préférence, le courant d'alimentation comprend au moins 60% mol de méthane, de préférence au moins 80% mol de méthane. En fonction de la source, le gaz naturel peut contenir des quantités d’hydrocarbures plus lourds que le méthane, tels que l'éthane, le propane, le butane, le pentane et l’hexane ainsi que certains hydrocarbures aromatiques ou des hydrocarbures plus lourds. Le flux de gaz naturel peut également contenir des produits non-hydrocarbures tels que H2O, N2, CO2, H2S et d'autres composés soufrés, et autres qui n’auraient pas été retirés en amont de la liquéfaction.Indeed, other intermediate treatment steps between the gas / liquid separation and the cooling can be carried out. The stream of hydrocarbons to be liquefied is generally a stream of natural gas obtained from natural gas or petroleum reservoirs. Usually, the stream of natural gas is composed essentially of methane. Preferably, the feed stream comprises at least 60 mol% of methane, preferably at least 80 mol% of methane. Depending on the source, natural gas may contain quantities of heavier hydrocarbons than methane, such as ethane, propane, butane, pentane and hexane as well as certain aromatic hydrocarbons or heavier hydrocarbons . The natural gas stream can also contain non-hydrocarbon products such as H 2 O, N 2 , CO 2 , H 2 S and other sulfur compounds, and others which would not have been removed upstream of liquefaction.

Le gaz naturel liquéfié obtenu peut ensuite être dépressurisé au moyen d'une vanne de Joule-Thomson ou par l'intermédiaire d'une turbine.The liquefied natural gas obtained can then be depressurized by means of a Joule-Thomson valve or by means of a turbine.

L'expression gaz naturel telle qu'utilisée dans la présente demande se rapporte à toute composition contenant des hydrocarbures dont au moins du méthane. Cela comprend une composition « brute » (préalablement à tout traitement tel que nettoyage ou lavage), ainsi que toute composition ayant été partiellement, substantiellement ou entièrement traitée pour la réduction et/ou élimination d'un ou plusieurs composés, y compris, mais sans s'y limiter, le soufre, le dioxyde de carbone, l'eau, et les hydrocarbures ayant deux atomes de carbone ou plus.The expression natural gas as used in the present application relates to any composition containing hydrocarbons including at least methane. This includes a “crude” composition (prior to any treatment such as cleaning or washing), as well as any composition that has been partially, substantially or entirely treated for the reduction and / or elimination of one or more compounds, including, but without be limited thereto, sulfur, carbon dioxide, water, and hydrocarbons having two or more carbon atoms.

Le séparateur peut être toute unité, colonne ou arrangement adapté pour séparer un courant en un courant de vapeur et un flux liquide. De tels séparateurs sont connus dans l'état de la technique et ne sont pas détaillés ici.The separator can be any unit, column or arrangement suitable for separating a stream into a vapor stream and a liquid stream. Such separators are known in the state of the art and are not detailed here.

L'échangeur de chaleur peut être une unité ou un autre agencement adapté pour permettre le passage d'un certain nombre de flux, et ainsi permettre un échange de chaleur direct ou indirect entre une ou plusieurs lignes de fluide réfrigérant, et un ou plusieurs flux d'alimentation.The heat exchanger can be a unit or other arrangement adapted to allow the passage of a certain number of flows, and thus allow a direct or indirect heat exchange between one or more lines of refrigerant, and one or more flows feed.

L’invention sera décrite de manière plus détaillée en se référant aux figures qui illustrent des schémas de modes de réalisation particuliers de mise en œuvre d’un procédé selon l’invention.The invention will be described in more detail with reference to the figures which illustrate diagrams of particular embodiments of implementation of a method according to the invention.

La figure 1 représente un schéma illustrant un procédé de liquéfaction de gaz naturel précédé d’un prétraitement de gaz par adsorption régénératif selon l’état de la technique pour cycle « turbiné» avec deux turbines, classiquement utilisé dans l’industrie.FIG. 1 represents a diagram illustrating a process for liquefying natural gas preceded by a pretreatment of gas by regenerative adsorption according to the state of the art for "turbined" cycle with two turbines, conventionally used in the industry.

La figure 2 représente un schéma illustrant un premier mode de réalisation du procédé objet de la présente invention.FIG. 2 represents a diagram illustrating a first embodiment of the method which is the subject of the present invention.

La figure 3 représente un schéma illustrant un autre mode de réalisation du procédé objet de la présente invention.FIG. 3 represents a diagram illustrating another embodiment of the method which is the subject of the present invention.

Sur la figurai, un flux 1 de gaz naturel est introduit dans une unité de prétraitement 2 dans laquelle le flux 1 subit une séparation d'une partie d’au moins un des constituants suivants : de l’eau, du CO2, du méthanol, des composés soufrés) afin d’être purifié.In the figure, a stream 1 of natural gas is introduced into a pretreatment unit 2 in which the stream 1 undergoes a separation of part of at least one of the following constituents: water, CO 2 , methanol , sulfur compounds) in order to be purified.

L’unité de prétraitement 2 est typiquement un système de traitement de gaz par adsorption régénératif constitué ici de trois bouteilles (A, B et C) d’adsorbant, le courant de gaz naturel 1 entre dans l’unité de prétraitement 2 à température ambiante et une pression comprise entre 15 et 70 Bars. Au contact de l’adsorbant, certaines impuretés (typiquement le CO2, H2O, les dérivés soufrés ou le mercure) sont arrêtées et le gaz sec peut ensuite être envoyé vers une unité de liquéfaction.The pretreatment unit 2 is typically a gas treatment system by regenerative adsorption here consisting of three bottles (A, B and C) of adsorbent, the stream of natural gas 1 enters the pretreatment unit 2 at room temperature and a pressure between 15 and 70 Bars. On contact with the adsorbent, certain impurities (typically CO 2 , H 2 O, sulfur derivatives or mercury) are stopped and the dry gas can then be sent to a liquefaction unit.

Les impuretés s’accumulent donc dans le système d’adsorption. Il est nécessaire de régénérer régulièrement l’adsorbant pour libérer les impuretés qui se sont accumulées à sa surface. Cette phase de régénération est assurée par le passage d’un gaz sec (typiquement le courant de gaz naturel 1’ sec piqué en sortie 2’ de l’unité de prétraitement 2) à une pression inférieure à la pression du courant 1 (typiquement 1 à 40 Bars) et/ou une haute température (>150°C).Impurities therefore accumulate in the adsorption system. It is necessary to regularly regenerate the adsorbent to release the impurities that have accumulated on its surface. This regeneration phase is ensured by the passage of a dry gas (typically the stream of natural gas 1 'dry stitched at the outlet 2' of the pretreatment unit 2) at a pressure lower than the pressure of stream 1 (typically 1 at 40 Bars) and / or a high temperature (> 150 ° C).

En sortie de l’unité de prétraitement 2, une portion du gaz naturel (courant Γ) est donc dérivée, détendue à basse pression, éventuellement réchauffée puis renvoyée vers l’unité de prétraitement 2 pour régénérer une ou plusieurs bouteilles d’adsorbant. En fonction du nombre de bouteille d’adsorbant choisi pour l’unité d’adsorption, le gaz de régénération peut représenter jusqu’à 40% du débit de gaz naturel entrant dans le train de LNG.At the outlet of the pretreatment unit 2, a portion of the natural gas (current Γ) is therefore derived, expanded at low pressure, possibly reheated and then returned to the pretreatment unit 2 to regenerate one or more bottles of adsorbent. Depending on the number of bottles of adsorbent chosen for the adsorption unit, the regeneration gas can represent up to 40% of the natural gas flow entering the LNG train.

Le procédé de pré-traitement est donc cyclique, le courant de gaz naturel basculant d’une bouteille à l’autre. Ce gaz de régénération 1’ est ensuite envoyé au système de combustible 1”. Ce gaz de régénération peut également être recomprimé et renvoyé au réseau de distribution.The pre-treatment process is therefore cyclical, the stream of natural gas flipping from one bottle to another. This regeneration gas 1 ’is then sent to the 1” fuel system. This regeneration gas can also be recompressed and returned to the distribution network.

En sortie de l’unité de prétraitement 2, le courant de gaz naturel 3 ainsi purifié est introduit dans un échangeur de chaleur 4 afin d’être liquéfié.At the outlet of the pretreatment unit 2, the stream of natural gas 3 thus purified is introduced into a heat exchanger 4 in order to be liquefied.

Sur la figure, l'échangeur de chaleur 4 est de préférence un échangeur de chaleur cryogénique à plaques. Les échangeurs de chaleur cryogéniques sont connus dans l’état de la technique, et peuvent avoir divers arrangements de leur(s) flux d'alimentation et des courants de réfrigérant. En outre, de tels échangeurs de chaleur peuvent également avoir une ou plusieurs lignes pour permettre le passage d’autres flux, tels que des courants de réfrigérant pour d’autres étapes d'un procédé de refroidissement, par exemple dans des procédés de liquéfaction. Ces autres lignes ou flux ne sont pas représentés sur la figure pour plus de simplicité.In the figure, the heat exchanger 4 is preferably a cryogenic plate heat exchanger. Cryogenic heat exchangers are known in the art, and can have various arrangements of their feed stream (s) and refrigerant streams. In addition, such heat exchangers can also have one or more lines to allow the passage of other flows, such as refrigerant streams for other stages of a cooling process, for example in liquefaction processes. These other lines or flows are not shown in the figure for simplicity.

Le courant d'alimentation 3 entre dans l'échangeur de chaleur 4 via une entrée d'alimentation 5 et passe à travers l'échangeur de chaleur via la ligne 6, puis est extrait de l’échangeur à la sortie 7 pour fournir un flux d'hydrocarbures au moins partiellement liquéfié 8. Ce courant liquéfié 8 est de préférence entièrement liquéfié et même sous-refroidi. Par souci de simplicité, l’extraction éventuelle des hydrocarbures lourds n’est pas représentée. Lorsque le courant liquéfié 8 est du gaz naturel liquéfié, la température peut être d'environ -160°C à -140°C. La liquéfaction du courant d'alimentation 1 est effectuée grâce à un circuit de fluide réfrigérant 9. Dans le circuit de réfrigérant 9 circule un réfrigérant, de préférence de l’azote.The supply stream 3 enters the heat exchanger 4 via a supply inlet 5 and passes through the heat exchanger via the line 6, then is extracted from the exchanger at the outlet 7 to provide a flow at least partially liquefied hydrocarbon 8. This liquefied stream 8 is preferably fully liquefied and even sub-cooled. For the sake of simplicity, the possible extraction of heavy hydrocarbons is not shown. When the liquefied stream 8 is liquefied natural gas, the temperature can be from about -160 ° C to -140 ° C. The liquefaction of the supply stream 1 is carried out by means of a refrigerant circuit 9. In the refrigerant circuit 9 a refrigerant, preferably nitrogen, circulates.

Le froid nécessaire à la liquéfaction est ainsi assuré par un cycle 9 azote. Un débit d’azote 10 est comprimé au moyen de compresseurs 11, 11’ et/ou de compresseurs (14’ et 14”couplés mécaniquement aux turbines) de typiquement à 60 Bar abs: l’azote à haute pression 12 entre dans l’échangeur principal 4 et est détendu par au moins deux turbines 13’ et 13” au niveau de froid optimal.The cold necessary for liquefaction is thus ensured by a nitrogen 9 cycle. A nitrogen flow 10 is compressed by means of compressors 11, 11 'and / or compressors (14' and 14 ”mechanically coupled to the turbines) typically at 60 Bar abs: the high pressure nitrogen 12 enters the main exchanger 4 and is expanded by at least two turbines 13 'and 13 ”at the optimum cold level.

Classiquement, la température T’ d’entrée de la première turbine est de -20°C à -5°C et celle T” de la deuxième est de -100°C à -60°C. Ces niveaux de pression et de température peuvent varier en fonction de la composition du gaz naturel et du cycle de réfrigération choisi.Typically, the inlet temperature T ’of the first turbine is from -20 ° C to -5 ° C and that T” of the second is from -100 ° C to -60 ° C. These pressure and temperature levels can vary depending on the composition of the natural gas and the refrigeration cycle chosen.

Classiquement les turbines 13’ et 13” sont reliées aux étages de compression 14’ et 14” par un système de turbo compresseur.Conventionally, the 13 ’and 13’ turbines are connected to the compression stages 14 ’and 14’ by a turbo compressor system.

Il est à noter qu’il est possible d’avoir d’autres étapes de purification entre l’unité de prétraitement 2 et l’unité de liquéfaction 4. Ces étapes ne concernant pas directement la présence invention ne sont pas évoquées ici.It should be noted that it is possible to have other purification steps between the pretreatment unit 2 and the liquefaction unit 4. These steps do not directly concern the presence of the invention are not mentioned here.

Dans l'agencement du fonctionnement de l’échangeur de chaleur 4 représenté sur la figure 1, un courant réfrigérant gazeux 12 est introduit dans l’échangeur 4 à une entrée 15, puis il passe à travers cette entrée et se refroidit le long de la ligne 16 à travers l'échangeur de chaleur 4,. Dans son passage à travers la ligne 16, une partie 12’ du courant réfrigérant gazeux 12 est extraite jusqu’à une sortie 18 à une température intermédiaire T’. Le courant réfrigérant 12’ est alors détendu par exemple à l’aide de la turbine 13’, de manière à fournir un premier courant de réfrigérant à pression réduite 19. Ce flux 19 est ensuite introduit dans l'échangeur de chaleur 4 par l'entrée 20 dans la ligne d’échange 21 et circule jusqu’à la sortie 22 qui est au même niveau de température que l’entrée 15.In the operating arrangement of the heat exchanger 4 shown in FIG. 1, a gaseous refrigerant stream 12 is introduced into the exchanger 4 at an inlet 15, then it passes through this inlet and cools along the line 16 through the heat exchanger 4 ,. In its passage through line 16, part 12 ’of the gaseous refrigerant stream 12 is extracted to an outlet 18 at an intermediate temperature T’. The refrigerant stream 12 ′ is then expanded, for example using the turbine 13 ′, so as to provide a first stream of refrigerant at reduced pressure 19. This stream 19 is then introduced into the heat exchanger 4 by the inlet 20 in the exchange line 21 and flows to outlet 22 which is at the same temperature level as inlet 15.

Dans son passage à travers la ligne 16, la partie restante du réfrigérant 12” est extrait de l’échangeur 4 à une sortie 23 à une température T”. Le courant réfrigérant 12’ est alors détendu par exemple à l’aide de la turbine 13”, de manière à fournir un deuxième courant de réfrigérant à pression réduite 24. Ce flux 24 est ensuite introduit dans l'échangeur de chaleur 4 par l'entrée 17 dans la ligne d’échange 21 et circule jusqu’à la sortie 22 qui est au même niveau de température que l’entrée 15.In its passage through line 16, the remaining part of the 12 ”refrigerant is extracted from the exchanger 4 at an outlet 23 at a temperature T”. The refrigerant stream 12 ′ is then expanded, for example using the turbine 13 ″, so as to provide a second stream of refrigerant at reduced pressure 24. This stream 24 is then introduced into the heat exchanger 4 by the inlet 17 in the exchange line 21 and flows to outlet 22 which is at the same temperature level as inlet 15.

Sur la figure 2 (les références utilisées pour décrire la figure 1 sont réutilisées lorsqu’elles illustrent les mêmes éléments), le gaz de régénération 25 est soutiré, non pas en sortie du système de prétraitement 2 mais à un niveau de température judicieusement choisi au cours de la liquéfaction pour pouvoir, par une détente, apporter un apport de froid au système et simplifier le cycle azote 9. Cette simplification se matérialise par la suppression d’au moins une turbine.In FIG. 2 (the references used to describe FIG. 1 are reused when they illustrate the same elements), the regeneration gas 25 is withdrawn, not at the outlet of the pretreatment system 2 but at a temperature level judiciously chosen at during liquefaction in order to be able, by expansion, to bring a supply of cold to the system and to simplify the nitrogen cycle 9. This simplification takes the form of the elimination of at least one turbine.

Dans le cas d’un gaz naturel contenant environ 1% de CO2, le courant de gaz naturel 1 entre dans une unité de prétraitement 2 constitué de trois bouteilles d’adsorbants (A, B et C). Après d’éventuelles étapes additionnelles de traitement, le courant de gaz naturel sec 3 entre dans l’échangeur principal 4 de l’unité de liquéfaction par l’entrée 5 à une température T1. Au cours de la liquéfaction, des hydrocarbures lourds/aromatiques peuvent éventuellement être retirés du courant de gaz naturel (non décrit ici). Le courant de gaz naturel est ensuite soutiré entièrement condensé 7 à une température froide T2 (typiquement comprise entre -120°C et -100°C), puis détendu à basse pression (5 bar par exemple) 26. Ce courant de gaz naturel 26, plus froid (comprise entre -140°C et -120°C typiquement) et diphasique, est envoyé dans un pot séparateur de phases 27. La fraction vapeur 28 et une partie de la fraction liquide 29 (environ 5% à 25% du débit liquide total) sont introduites dans l’échangeur principal 4 par les entrées 30 et 31 à la température T2 (ou par une entrée commune), tandis que le reste 32 du liquide est introduit par l’entrée 33 dans l’échangeur de chaleur 4 à une température T3 inférieure à T2. Le liquide 32 est sous-refroidi 34 pour sortir de l’échangeur 4 à une température T4 comprise entre -160°C et -140°C.In the case of natural gas containing approximately 1% CO 2 , the natural gas stream 1 enters a pretreatment unit 2 consisting of three bottles of adsorbents (A, B and C). After possible additional treatment steps, the stream of dry natural gas 3 enters the main exchanger 4 of the liquefaction unit via the inlet 5 at a temperature T1. During liquefaction, heavy / aromatic hydrocarbons can optionally be removed from the natural gas stream (not described here). The natural gas stream is then withdrawn fully condensed 7 at a cold temperature T2 (typically between -120 ° C and -100 ° C), then expanded at low pressure (5 bar for example) 26. This stream of natural gas 26 , colder (typically between -140 ° C and -120 ° C) and two-phase, is sent to a phase separator jar 27. The vapor fraction 28 and part of the liquid fraction 29 (approximately 5% to 25% of the total liquid flow) are introduced into the main exchanger 4 by the inputs 30 and 31 at the temperature T2 (or by a common input), while the rest 32 of the liquid is introduced by the input 33 into the heat exchanger 4 at a temperature T3 lower than T2. The liquid 32 is sub-cooled 34 to exit the exchanger 4 at a temperature T4 between -160 ° C and -140 ° C.

Les courants 28 et 29 recombinés avant ou après l’échangeur 4 sont ensuite envoyés vers le système de prétraitement 2 pour assurer le courant de régénération 25 d’au moins une bouteille d’adsorption, qui sera ensuite envoyé au système de combustible 35 pour être brûlé. Eventuellement pour s’assurer que le débit du courant de régénération est suffisant en toutes circonstances, il est possible d’envoyer un appoint du courant 3 vers le débit de régénération.The streams 28 and 29 recombined before or after the exchanger 4 are then sent to the pretreatment system 2 to ensure the regeneration stream 25 of at least one adsorption bottle, which will then be sent to the fuel system 35 to be burned. Optionally to ensure that the regeneration current flow is sufficient in all circumstances, it is possible to send a backup of current 3 to the regeneration flow.

Grâce au froid apporté par les courants 28 et 29, le cycle 9 à l’azote est simplifié. Le courant d’azote 10 est comprimé en un courant 12 (à une pression de 50 bar exemple) par un compresseur à l’azote (11 et 11’) avant d’entrer dans l’échangeur 4. La majorité 12’ du débit de cycle (de 75% à 95%) est détendue dans une unique turbine 13 à une température T’ froide (comprise entre -70°C et -60°C) tandis que le reste 12” est détendu au bout froid 17 de l’échangeur 4. La pression du courant 12” est ajustée pour atteindre la température voulue pour le courant 34.Thanks to the cold brought by currents 28 and 29, cycle 9 with nitrogen is simplified. The nitrogen stream 10 is compressed into a stream 12 (at a pressure of 50 bar for example) by a nitrogen compressor (11 and 11 ') before entering the exchanger 4. The majority 12' of the flow cycle (from 75% to 95%) is expanded in a single turbine 13 at a cold temperature T '(between -70 ° C and -60 ° C) while the rest 12 ”is expanded at the cold end 17 of l exchanger 4. The pressure of stream 12 ”is adjusted to reach the temperature desired for stream 34.

La turbine 13 est classiquement reliée à un étage de compression du compresseur à l’azote, par un système de turbo/compresseur.The turbine 13 is conventionally connected to a compression stage of the nitrogen compressor, by a turbo / compressor system.

Ainsi la présente invention présente les avantages suivants ;Thus the present invention has the following advantages;

1. Réduire le nombre d’équipements de l’unité de liquéfaction en supprimant au moins une turbine d’où un gain sur le coût de l’unité et en réduisant le débit d’azote circulant dans le cycle donc la capacité du compresseur de cycle.1. Reduce the number of equipment in the liquefaction unit by eliminating at least one turbine, thereby saving the cost of the unit and reducing the flow of nitrogen circulating in the cycle, therefore the compressor capacity of cycle.

2. Augmentation de l’efficacité du cycle de réfrigération car le courant 29 en se vaporisant dans l’échangeur 4 apporte du froid par « chaleur latente » plus efficace thermodynamiquement que le froid apporté par l’azote (« chaleur sensible »). Typiquement ce gain représente un gain en efficacité de l’ordre de 10% par rapport à un cycle d’azote classique à deux turbines.2. Increase in the efficiency of the refrigeration cycle because the current 29 by vaporizing in the exchanger 4 brings cold by "latent heat" more thermodynamically efficient than the cold brought by nitrogen ("sensible heat"). Typically this gain represents an efficiency gain of the order of 10% compared to a conventional nitrogen cycle with two turbines.

A la figure 3, Le courant de gaz naturel 1 entre dans une unité de prétraitement 2 constituée d’au moins trois bouteilles d’adsorbants (A, B, C). Après d’éventuelles étapes additionnelles de traitement, le courant de gaz naturel sec 3 entre dans l’échangeur principal 4 de l’unité de liquéfaction. Au cours de la liquéfaction, des hydrocarbures lourds/aromatiques peuvent éventuellement être retiré du courant de gaz naturel (non décrit ici). Le courant de gaz naturel est ensuite soutiré entièrement condensé 7 à une température T2 froide (typiquement -150°C à -110°C), puis détendu 26 à basse pression (1 à 5 bar par exemple). Ce courant de gaz naturel 26, est envoyé dans un pot séparateur 27. La fraction vapeur 28 (environ 20% à 40% du débit liquide total) est introduite dans l’échangeur principal 4 via l’entrée 30 à la température T2 tandis que la fraction liquide 34 est envoyée vers un moyen de stockage.In Figure 3, The natural gas stream 1 enters a pretreatment unit 2 consisting of at least three bottles of adsorbents (A, B, C). After possible additional treatment steps, the stream of dry natural gas 3 enters the main exchanger 4 of the liquefaction unit. During liquefaction, heavy / aromatic hydrocarbons can optionally be removed from the natural gas stream (not described here). The natural gas stream is then withdrawn fully condensed 7 at a cold temperature T2 (typically -150 ° C to -110 ° C), then expanded 26 at low pressure (1 to 5 bar for example). This stream of natural gas 26 is sent to a separator pot 27. The vapor fraction 28 (approximately 20% to 40% of the total liquid flow) is introduced into the main exchanger 4 via the inlet 30 at temperature T2 while the liquid fraction 34 is sent to a storage means.

Le courant 28 est envoyé vers le système de prétraitement 2 pour assurer le courant de régénération 25 d’au moins une bouteille d’adsorption, puis est envoyé au système de combustible 35 pour être brûlé. Eventuellement pour s’assurer que le débit du courant de régénération est suffisant en toutes circonstances, il est possible d’envoyer un appoint du courant 3 vers le débit de régénération.The stream 28 is sent to the pretreatment system 2 to supply the regeneration stream 25 of at least one adsorption bottle, then is sent to the fuel system 35 to be burned. Optionally to ensure that the regeneration current flow is sufficient in all circumstances, it is possible to send a backup of current 3 to the regeneration flow.

Grâce au froid apporté par le courant 28, le cycle à l’azote est simplifié. L’azote 10 est comprimé 12 (40 à 50 bars exemple) par un compresseur à l’azote (11, 11’) avant d’entrer dans l’échangeur 4. Le débit de cycle est détendu dans une unique turbine 13 à une température T’ froide (-100°C à -80°C).Thanks to the cold brought by current 28, the nitrogen cycle is simplified. The nitrogen 10 is compressed 12 (40 to 50 bars for example) by a nitrogen compressor (11, 11 ') before entering the exchanger 4. The cycle flow is expanded in a single turbine 13 at one temperature T 'cold (-100 ° C to -80 ° C).

La turbine 13 est classiquement reliée à un étage de compression du compresseur à l’azote, par un système de turbo/compresseur.The turbine 13 is conventionally connected to a compression stage of the nitrogen compressor, by a turbo / compressor system.

1. L’invention peut être généralisée à tout type de cycle de liquéfaction de gaz naturel en estimant que tout le gaz naturel servant de combustible pour la production d’énergie doit être détendu et peut donc apporter un apport de froid à l’unité de liquéfaction de gaz naturel.1. The invention can be generalized to any type of natural gas liquefaction cycle by considering that all the natural gas used as fuel for the production of energy must be expanded and can therefore bring a contribution of cold to the unit of liquefaction of natural gas.

2. Dans l’exemple décrit ci-dessus, il est possible d’améliorer encore l’efficacité du cycle en considérant un mélange azote/méthane au lieu de considérer un cycle à l’azote uniquement. Il est aussi possible de considérer que le cycle réfrigérant est un cycle « turbiné» de gaz naturel ouvert. Par opposition au cycle fermé, le cycle ouvert consiste typiquement à détendre du gaz naturel dans une turbine et à le recomprimer à une pression inférieure à sa pression initiale avant de l’injecter dans un conduit de distribution à une pression plus basse.2. In the example described above, it is possible to further improve the efficiency of the cycle by considering a nitrogen / methane mixture instead of considering a cycle with nitrogen only. It is also possible to consider that the refrigeration cycle is an open "natural gas" turbined cycle. In contrast to the closed cycle, the open cycle typically consists of expanding natural gas in a turbine and recompressing it to a pressure lower than its initial pressure before injecting it into a distribution duct at a lower pressure.

3. Il est possible d’optimiser ce système en envoyant dans le pot séparateur 27 deux courants de gaz naturel prélevés au niveau de l’échangeur 4 à des niveaux de température différents et détendus à la même pression.3. It is possible to optimize this system by sending two streams of natural gas taken from the exchanger 4 at different temperature levels and expanded at the same pressure into the separator pot 27.

4. Il est aussi possible d’optimiser la quantité de gaz de régénération nécessaire en effectuant plusieurs détentes de gaz naturel à des températures et niveaux de pression différentes.4. It is also possible to optimize the quantity of regeneration gas required by carrying out several expansions of natural gas at different temperatures and pressure levels.

Claims (11)

REVENDICATIONS 1. Procédé de liquéfaction d’un courant d’hydrocarbures tel que le gaz naturel à partir d’un courant d’alimentation (1) comprenant au moins les étapes suivantes :1. Method for liquefying a stream of hydrocarbons such as natural gas from a feed stream (1) comprising at least the following steps: Etape a): introduction du courant d’alimentation (1) dans une unité de prétraitement (2) afin d’adsorber, par un procédé d’adsorption mettant en oeuvre un courant de régénération (25), certains produits susceptibles de perturber la liquéfaction;Step a): introduction of the feed stream (1) into a pretreatment unit (2) in order to adsorb, by an adsorption process using a regeneration stream (25), certain products liable to disturb the liquefaction ; Etape b) : introduction à une température T1 du courant prétraité (3) issu de l’étape a) dans un échangeur de chaleur principal (4), ledit courant (3) se refroidissant en circulant à contre courant d’un courant réfrigérant (12) comprenant majoritairement de l’azote et/ou du méthane et circulant dans un cycle de réfrigération (9) ;Step b): introduction at a temperature T1 of the pretreated stream (3) from step a) into a main heat exchanger (4), said stream (3) cooling by circulating against the flow of a refrigerant stream ( 12) mainly comprising nitrogen and / or methane and circulating in a refrigeration cycle (9); Etape c) : extraction du courant au moins partiellement condensé (7) issu de l’étape b) à une température T2 inférieure à T1 ;Step c): extraction of the at least partially condensed current (7) from step b) at a temperature T2 lower than T1; Etape d) : détente du courant issu de l’étape c) suivi d’une introduction (26), à une température T3 inférieure à T2, dans un moyen séparateur de phases (27) afin d’obtenir un flux gazeux (28) et un flux liquide (29, 32, 34) ;Step d): expansion of the current from step c) followed by introduction (26), at a temperature T3 lower than T2, into a phase separator means (27) in order to obtain a gas flow (28) and a liquid stream (29, 32, 34); Etape e) : Introduction du flux gazeux (28) issu de l’étape d) dans l’échangeur de chaleur principal (4) à un niveau tel que la température est proche de T3 jusqu’au niveau de l’échangeur de chaleur principal où la température est égale à T1 ;Step e): Introduction of the gas flow (28) from step d) into the main heat exchanger (4) at a level such that the temperature is close to T3 up to the level of the main heat exchanger where the temperature is equal to T1; Etape f) : Introduction du courant (25) issu de l’étape e) dans l’unité de prétraitement (2) afin de servir de tout ou partie du courant de régénération (25) mis en oeuvre à l’étape a).Step f): Introduction of the current (25) from step e) into the pretreatment unit (2) in order to serve all or part of the regeneration current (25) used in step a). 2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le cycle de réfrigération (9) comprend au moins un moyen de compression (11, 11’) et une unique turbine (13).2. Method according to the preceding claim, characterized in that the refrigeration cycle (9) comprises at least one compression means (11, 11 ’) and a single turbine (13). 3. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit au moins un moyen de compression comprend au moins un compresseur à au moins deux étages de compression entraîné par ladite turbine (13).3. Method according to the preceding claim, characterized in that said at least one compression means comprises at least one compressor with at least two compression stages driven by said turbine (13). 4. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que T2 est inférieure ou égale à - 140°C.4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that T2 is less than or equal to - 140 ° C. 5. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le flux liquide (34) issu de l’étape d) est envoyé dans un moyen de stockage.5. Method according to the preceding claim, characterized in that the liquid stream (34) from step d) is sent to a storage means. 6. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que T2 est comprise entre - 80°C et - 130°C.6. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that T2 is between - 80 ° C and - 130 ° C. 7. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’au moins une partie (32) du flux liquide issu de l’étape d) est introduite (33) dans l’échangeur de chaleur principal (4) à une température T3 inférieure à T2 et circule jusqu’à la sortie dudit échangeur de chaleur à laquelle la température T4 est la plus basse.7. Method according to the preceding claim, characterized in that at least a portion (32) of the liquid stream from step d) is introduced (33) into the main heat exchanger (4) at a lower temperature T3 at T2 and circulates until the outlet of said heat exchanger at which the temperature T4 is the lowest. 8. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que T4 est inférieure ou égale à -140°C.8. Method according to the preceding claim, characterized in that T4 is less than or equal to -140 ° C. 9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la partie (29) du flux liquide qui n’a pas été introduite dans l’échangeur de chaleur à la température T3 pour être refroidie jusqu’à la température T4 est introduite dans l’échangeur de chaleur (4) et afin de se vaporiser dans l’échangeur de chaleur jusqu’à la température T1.9. Method according to claim 7, characterized in that the part (29) of the liquid stream which has not been introduced into the heat exchanger at the temperature T3 to be cooled to the temperature T4 is introduced into the heat exchanger (4) and in order to vaporize in the heat exchanger up to temperature T1. 10. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la partie du flux liquide qui n’a pas été introduite dans l’échangeur de chaleur à la température T3 pour être refroidie jusqu’à la température T4 est mélangée au flux gazeux (28) issu de l’étape d) avant introduction dans l’échangeur de chaleur (4) à la température T3 afin de se vaporiser dans l’échangeur de chaleur jusqu’à la température T1 ou bien est mélangée au flux issu de l’étape e) avant l’étape f).10. Method according to the preceding claim, characterized in that the part of the liquid stream which has not been introduced into the heat exchanger at the temperature T3 to be cooled down to the temperature T4 is mixed with the gas stream (28 ) from step d) before introduction into the heat exchanger (4) at temperature T3 in order to vaporize in the heat exchanger up to temperature T1 or else is mixed with the flow from step e) before step f). 11. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le courant réfrigérant circule dans le circuit de réfrigération en cycle fermé.11. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the refrigerant current flows in the refrigeration circuit in closed cycle. 1/31/3
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