IT202000020476A1

IT202000020476A1 - Un sistema e un metodo per ridurre la pressione di assestamento usando sezioni di serbatoio di raccolta multiple

Info

Publication number: IT202000020476A1
Application number: IT102020000020476A
Authority: IT
Inventors: Lorenzo Gallinelli; Michael Balfe; Marco Pelella
Original assignee: Nuovo Pignone Tecnologie Srl
Priority date: 2020-08-26
Filing date: 2020-08-26
Publication date: 2022-02-26

Description

UN SISTEMA E UN METODO PER RIDURRE LA PRESSIONE DI ASSESTAMENTO USANDO SEZIONI DI SERBATOIO DI RACCOLTA MULTIPLE

Descrizione

CAMPO TECNICO

[0001] La presente descrizione riguarda sistemi e metodi termodinamici. Specificamente, vengono qui descritti metodi e sistemi per ridurre la pressione di assestamento (SOP - settle-out pressure) di un circuito chiuso in un sistema termodinamico a seguito dell'arresto di un apparato di aumento della pressione, quale un compressore, al fine di facilitare l'avvio del sistema.

ARTE ANTERIORE

[0002] In sistemi termodinamici, nei quali un fluido di lavoro viene elaborato in un circuito chiuso ed ? sottoposto a trasformazioni termodinamiche comprendenti transizioni di fase fra uno stato liquido e uno stato gassoso, l'arresto del compressore o di un?altra disposizione per aumentare la pressione, provoca una equalizzazione della pressione nel circuito chiuso. La pressione equalizzata ? detta pressione di assestamento. La pressione di assestamento pu? dipendere, tra l'altro, dalla temperatura del circuito.

[0003] La pressione di assestamento pu? aumentare drammaticamente e influenzare negativamente la capacit? di avvio dell'azionatore del compressore. Questo ? particolarmente il caso quando il sistema termodinamico comprende un circuito di refrigerazione ed ? disposto in un ambiente caldo. Quando il sistema termodinamico viene arrestato e rimane inoperativo per un periodo di tempo relativamente lungo ad elevata temperatura ambientale, il sistema termodinamico inizia a riscaldarsi. Eventuale liquido presente nel circuito chiuso di compressione inizia a vaporizzare e a pressurizzare il circuito chiuso, fino al raggiungimento della pressione di equalizzazione alla temperatura ambiente o alla temperatura della struttura metallica che definisce il circuito chiuso. Questa temperatura pu? raggiungere i 50?C e oltre a causa ad esempio dell'irraggiamento solare. La pressione di assestamento pu? essere molto superiore al punto di progetto e pu? essere tale che l'azionatore del compressore non ? in grado di avviare nuovamente il compressore.

[0004] In alcuni sistemi di compressione, ad esempio in quelli utilizzanti un refrigerante misto (qui di seguito brevemente anche MR), come i sistemi propanorefrigerante misto o i sistemi APCI<? >per la liquefazione di gas naturale, i tamburi di aspirazione del compressore sono usualmente asciutti, e in essi usualmente non vi ? un accumulo di liquido. Conseguentemente, la pressione di assestamento del compressore dipende principalmente dalla pressione di equalizzazione fra il volume di aspirazione e il volume di scarico della sezione di compressore, che si verifica durante il transitorio di arresto di emergenza. Anche in questo caso, tuttavia, la SOP ? critica, poich? la pressione di equalizzazione nel compressore pu? raggiungere valori tali da impedire l'avvio del compressore. In effetti, la coppia richiesta per accelerare il compressore durante il riavvio del compressore pu? superare la capacit? dell'azionatore, impedendo l'avvio del compressore. Pertanto ? richiesta una depressurizzazione.

[0005] In termini generali, problematiche analoghe possono sorgere in sistemi termodinamici comprendenti un circuito pressurizzato atto a contenere un fluido di lavoro e comprendente almeno un serbatoio di raccolta del fluido di lavoro, atto a contenere almeno due fasi di un fluido di lavoro, specificamente una fase liquida e una fase gassosa (che pu? comprendere, o essere costituita da, una fase vapore) in una condizione di equilibrio termodinamico. Poich? la pressione di equilibrio in un sistema bifase dipende tra l'altro dalla temperatura del fluido, quando la temperatura aumenta, la pressione di equilibrio nel sistema aumenta anch'essa e pu? diventare superiore ad una pressione di soglia. Ci? pu? pregiudicare o influenzare negativamente una o pi? delle funzionalit? del sistema o impedirne del tutto il funzionamento. Se si verifica questa situazione, ? necessario sfiatare il sistema termodinamico, oppure ? necessario un compressore dedicato per far circolare il fluido in un condensatore, per abbassare la pressione in esso. Lo sfiato pu? dar luogo a perdita di prodotti di valore, provocare inquinamento ambientale, o dar luogo ad altri inconvenienti.

[0006] WO2019/138049 descrive un nuovo sistema termodinamico e un nuovo metodo per ridurre la pressione di assestamento raccogliendo e condensando il fluido di lavoro del sistema termodinamico in un serbatoio di raccolta, che ? funzionalmente accoppiato ad un sistema di raffreddamento.

[0007] Ulteriori miglioramenti di questo nuovo sistema e relativo metodo sarebbero vantaggiosi per migliorarne l'efficienza, ad esempio nei casi in cui il fluido di lavoro comprende una miscela di componenti, aventi differenti pesi molecolari.

SOMMARIO

[0008] Vengono descritti un sistema e un metodo per ridurre la pressione di assestamento in un sistema termodinamico. Il sistema comprende una disposizione di raffreddamento atta ad essere in accoppiamento di fluido con una sezione di elaborazione, ad esempio comprendente una disposizione di compressore atta a far circolare un fluido di lavoro nel sistema termodinamico. La disposizione di raffreddamento comprende uno scambiatore di calore e un serbatoio di raccolta. Lo scambiatore di calore ? atto a raffreddare il fluido di lavoro che fluisce da una sezione di elaborazione attraverso la disposizione di raffreddamento. Il serbatoio di raccolta comprende almeno una prima sezione di serbatoio e una seconda sezione di serbatoio per raccogliere fluido di lavoro condensato a differenti livelli di temperatura. Lo scambiatore di calore comprende una sezione a bassa temperatura e una sezione ad alta temperatura per raffreddare il fluido di lavoro a due differenti livelli di temperatura. Componenti pi? pesanti e pi? leggeri del fluido di lavoro vengono cos? raccolti nelle almeno due sezioni di serbatoio.

[0009] Secondo forme di realizzazione qui descritte, il sistema termodinamico comprende una sezione di elaborazione, atta a circolare in essa un fluido di lavoro multicomponente, e una disposizione di raffreddamento. La disposizione di raffreddamento comprende a sua volta un serbatoio di raccolta atto a raccogliere in esso una fase liquida e una fase vapore o gassosa del fluido di lavoro multicomponente in equilibrio termodinamico. Il serbatoio di raccolta ? atto ad essere in accoppiamento di fluido con la sezione di elaborazione per rimuovere da essa fluido di lavoro e reintrodurre in essa fluido di lavoro durante una fase di riduzione della pressione di assestamento. La disposizione di raffreddamento comprende, inoltre, uno scambiatore di calore funzionalmente accoppiato al serbatoio di raccolta. Lo scambiatore di calore comprende un lato caldo atto a ricevere fluido di lavoro circolante, e un lato freddo atto a ricevere un fluido di raffreddamento in rapporto di scambio termico con il fluido di lavoro per rimuovere calore da esso.

[0010] Secondo forme di realizzazione qui descritte, lo scambiatore di calore comprende almeno una sezione di bassa temperatura e una sezione di alta temperatura, ciascuna sezione comprendendo un lato caldo e un lato freddo. Durante il funzionamento, cio? durante il processo di riduzione della pressione di assestamento, fluido di raffreddamento circola nel lato freddo della sezione di bassa temperatura e nel lato freddo della sezione di alta temperatura e fluido di lavoro circola nel lato caldo della sezione di alta temperatura e nel lato caldo della sezione di bassa temperatura dello scambiatore di calore. Come risulter? chiaro dalla descrizione che segue di forme di attuazione, in forme di realizzazione attualmente preferite lo stesso fluido di raffreddamento pu? circolare in entrambe le sezioni dello scambiatore di calore, le cui parti fredde possono essere disposte in serie. In altre forme di realizzazione, i due lati freddi delle sezioni dello scambiatore di calore possono essere disposti in parallelo. In ancora ulteriori forme di realizzazione, fluidi di raffreddamento differenti possono essere usati nelle almeno due sezioni dello scambiatore di calore, ad esempio due fluidi di raffreddamento a due differenti temperature di ingresso.

[0011] A sua volta, il serbatoio di raccolta comprende almeno una prima sezione di serbatoio, in accoppiamento di fluido con una uscita del lato caldo della sezione di alta temperatura dello scambiatore di calore, e una seconda sezione di serbatoio in accoppiamento di fluido con un?uscita del lato caldo della sezione di bassa temperatura dello scambiatore calore. La prima e la seconda sezione di serbatoio possono essere disposte in serie, cio? in sequenza, cos? che fluido di lavoro non condensato raccolto nella prima sezione di serbatoio pu? fluire verso la seconda sezione di serbatoio, preferibilmente passando attraverso la sezione di bassa temperatura dello scambiatore di calore. Come risulter? chiaro dalla seguente descrizione dettagliata di forme di realizzazione, tuttavia, sono possibili altre (attualmente meno preferite) forme di realizzazione, in cui le due sezioni del serbatoio non sono disposte in serie l'una all'altra.

[0012] Secondo un ulteriore aspetto, vengono descritti metodi per ridurre una pressione di assestamento di un fluido multicomponente in un sistema termodinamico. In forme di realizzazione, il metodo comprende le seguenti fasi:

alimentare il fluido di lavoro dalla sezione di elaborazione attraverso un lato caldo di una sezione di alta temperatura dello scambiatore di calore in rapporto di scambio termico con fluido di raffreddamento che circola in un lato freddo della sezione di alta temperatura dello scambiatore di calore;

raccogliere fluido di lavoro liquefatto dalla sezione di alta temperatura dello scambiatore di calore in una prima sezione di serbatoio del serbatoio di raccolta in una prima condizione di equilibrio liquido-vapore in esso;

alimentare fluido di lavoro dalla sezione di elaborazione attraverso un lato caldo di una sezione di bassa temperatura dello scambiatore di calore in rapporto di scambio termico con fluido di raffreddamento che circola in un lato freddo della sezione di bassa temperatura dello scambiatore di calore;

raccogliere fluido di lavoro liquefatto dalla sezione di bassa temperatura dello scambiatore di calore in una seconda sezione di serbatoio del serbatoio di raccolta in una seconda condizione di equilibrio liquido-vapore, ad una temperatura inferiore a quella nella prima sezione di serbatoio; e

riportare fluido di lavoro non condensato dal serbatoio di raccolta verso la sezione di elaborazione.

[0013] Ulteriori caratteristiche e forme di realizzazione del sistema e del metodo secondo la presente descrizione sono delineate di seguito e definite nelle rivendicazioni allegate, che formano parte integrante della presente descrizione.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

[0014] Un migliore apprezzamento delle forme di realizzazione dell?invenzione e dei molti vantaggi di essa pu? essere ottenuto dalla descrizione dettagliata che segue con riferimento agli allegati disegni, in cui:

la Fig.1 illustra uno schema di un impianto di liquefazione di gas naturale comprendente una disposizione per ridurre la pressione di assestamento in caso di arresto del compressore (arresto di emergenza o durante un normale arresto);

la Fig.2 illustra uno schema della disposizione di raffreddamento in una forma di realizzazione; e

le Figg.3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 e 11 illustrano schemi di ulteriori forme di realizzazione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

[0015] Secondo un aspetto, il presente oggetto ? relativo a sistemi e metodi per facilitare l'avvio di un sistema termodinamico a seguito di un arresto di un compressore o altra disposizione di aumento della pressione, in conseguenza del quale la pressione di assestamento (definita anche brevemente come SOP) all'interno del sistema termodinamico aumenta. Specificamente, in forme di realizzazione qui descritte viene previsto un sistema termodinamico, che comprende un circuito chiuso atto a circolare un fluido di lavoro che subisce trasformazioni termodinamiche cicliche. Durante il funzionamento, un compressore aumenta la pressione del fluido di lavoro e fa circolare il fluido di lavoro nel circuito chiuso. Il circuito chiuso comprende differenti sezioni, quali una sezione di circuito a bassa pressione e una sezione di circuito ad alta pressione. La disposizione di aumento della pressione aspira fluido di lavoro a bassa pressione dalla sezione di circuito a bassa pressione e alimenta fluido di lavoro pressurizzato nella sezione di circuito ad alta pressione.

[0016] Per facilitare il riavvio del sistema termodinamico, il fluido di lavoro viene raffreddato e almeno parzialmente condensato e raccolto in un serbatoio di raccolta. La pressione e la quantit? di fluido presente nel circuito chiuso, e specificamente nella sezione di compressore, vengono cos? gradualmente ridotte fino a raggiungere condizioni idonee al riavvio del sistema termodinamico.

[0017] Secondo la presente descrizione, viene descritta una nuova e utile disposizione di raffreddamento, per un migliore raffreddamento e una migliore condensazione di un fluido di lavoro multicomponente. Pi? in particolare, la disposizione di raffreddamento comprende uno scambiatore di calore avente almeno un lato caldo, in cui circola il fluido di lavoro, e almeno un lato freddo, in cui circola un fluido di raffreddamento in rapporto di scambio termico con il fluido di lavoro. Calore viene cos? rimosso dal fluido di lavoro per mezzo del fluido di raffreddamento. In alcune forme di realizzazione, come verr? descritto in maggiore dettaglio nel seguito, possono essere usati scambiatori di calore a flusso multiplo, che possono avere pi? di un lato caldo e/o pi? di un lato freddo, cio? almeno due flussi caldi e/o due flussi freddi. In altre forme di realizzazione, lo scambiatore di calore a flusso multiplo pu? essere sostituito da una rete di scambiatori di calore, cio? da una combinazione di scambiatori di calore in serie e/o parallelo, che forniscono lo stesso servizio di refrigerazione.

[0018] Per migliore l'efficienza del processo di raffreddamento, lo scambiatore di calore e il serbatoio di raccolta sono divisi in almeno due sezioni. Una sezione di alta temperatura dello scambiatore di calore riceve tutta la portata del fluido di lavoro. Una porzione del fluido di lavoro che esce dalla sezione di alta temperatura dello scambiatore di calore si raccoglie in parte in una fase condensata (liquida) in una prima sezione di serbatoio del serbatoio di raccolta. Fluido di lavoro ancora in fase gassosa, cio? fase vapore, fluisce dalla prima sezione di serbatoio attraverso la sezione di bassa temperatura dello scambiatore di calore ed ? almeno in parte condensato e raccolto in una fase liquida in una seconda sezione di serbatoio del serbatoio di raccolta. Componenti condensati pi? pesanti del fluido di lavoro multicomponente (cio? componenti aventi un peso molecolare superiore e una temperatura di ebollizione pi? elevata) si raccolgono principalmente nella prima sezione di serbatoio. Componenti condensati pi? leggeri del fluido di lavoro multicomponente (cio? componenti aventi un peso molecolare inferiore e una temperatura di ebollizione inferiore) vengono principalmente raccolti nella seconda sezione di serbatoio.

[0019] La portata di fluido di lavoro attraverso la sezione di bassa temperatura dello scambiatore di calore ? sostanzialmente inferiore rispetto alla portata attraverso la sezione di alta temperatura dello scambiatore di calore, cos? che ? sufficiente una superficie di scambio termico minore per raggiungere basse temperature di condensazione nella seconda sezione di serbatoio del serbatoio di raccolta.

[0020] Nella descrizione che segue di forme di realizzazione, il sistema termodinamico, in cui ? incorporata una disposizione di raffreddamento, ? un sistema per produrre gas naturale liquefatto (LNG), brevemente indicato anche come "sistema LNG". Gli esperti nel settore, tuttavia, comprenderanno che diverse caratteristiche della disposizione di raffreddamento e del metodo qui descritti e i rispettivi vantaggi di essi possono essere usati con beneficio anche in sistemi termodinamici differenti, dove l'arresto del sistema pu? provocare un aumento della pressione di assestamento e pu? richiedere una riduzione della pressione di assestamento raggiunta da un fluido multicomponente prima di riavviare il sistema.

[0021] Inoltre, nella presente descrizione si far? riferimento specificamente ad una sezione di lavorazione che comprende un compressore, in cui la riduzione della pressione di assestamento ? vantaggiosa allo scopo di facilitare l'avvio del compressore a seguito di un arrestato. Tuttavia, la disposizione qui descritta pu? essere usata con vantaggio anche in combinazione con altri impianti che comprendono una sezione di elaborazione, in cui una riduzione della pressione di assestamento pu? essere richiesta, o essere vantaggiosa, per altre ragioni. Ad esempio, la sezione di elaborazione pu? comprendere un contenitore o serbatoio, che subisce un aumento di pressione in caso di arresto o per qualunque altra ragione, e che pu? richiedere una riduzione di pressione senza sfiatare gas dalla sezione di elaborazione.

[0022] Nella descrizione che segue di forme di realizzazione, la disposizione di raffreddamento ? atta a rimuovere fluido di lavoro dalla disposizione di compressore e ridurre cos? la pressione in essa. In termini pi? generali, la disposizione di raffreddamento pu? essere atta a rimuovere fluido di lavoro da una generica sezione di elaborazione, che pu? formare parte di un sistema termodinamico pi? complesso ad esempio comprendente un circuito chiuso, nel quale la pressione di assestamento nella sezione di elaborazione pu? richiedere di essere abbassata per riavviare il sistema termodinamico dopo un arresto improvviso o un arresto normale.

[0023] Riferendosi ora ai disegni, la Fig.1 illustra una forma di realizzazione esemplificativa di un sistema LNG comprendente due circuiti di refrigerazione combinati per liquefare gas naturale. Ciascun circuito di refrigerazione ? atto a far circolare un rispettivo fluido di lavoro (refrigeranti) in esso. Nell'esempio della Fig.1, i circuiti di refrigerazione comprendono un sistema propano/refrigerante misto, comprendente un primo circuito di refrigerante (circuito propano) utilizzante propano come fluido di lavoro, e un secondo circuito di refrigerante (circuito refrigerante misto) che utilizza un refrigerante misto (brevemente MR) come fluido di lavoro.

[0024] Nella forma di realizzazione della Fig.1 il circuito a refrigerante misto comprende mezzi per ridurre la pressione dell'MR nel circuito, ad esempio a seguito di un periodo di inattivit? del compressore di MR, che pu? portare ad un aumento della SOP. Il refrigerante misto ? un refrigerante multicomponente contenente frazioni di fluidi aventi differenti pesi molecolari, cio? pesi molecolari inferiori e superiori, che condensano a differenti temperature.

[0025] Il sistema termodinamico della Fig.1 comprende anche un?unit? di stoccaggio o serbatoio di stoccaggio, per immagazzinare fluido di processo liquefatto, cio? gas naturale liquefatto. In forme di realizzazione qui descritte, il gas naturale liquefatto ? usato come fluido di raffreddamento per ridurre la SOP nel circuito MR a seguito di arresto o blocco.

[0026] Mentre in Fig.1 il sistema LNG comprende una combinazione di un circuito refrigerante propano e un circuito refrigerante MR, in alcune forme di realizzazione, il sistema LNG pu? comprendere pi? di due circuiti di refrigerante e/o differenti fluidi refrigeranti che funzionano a temperature differenti. Il refrigerante di uno di detti circuiti pu? essere usato per ridurre la pressione in un altro di detti circuiti.

[0027] Ad esempio, in forme di realizzazione, il sistema LNG pu? comprendere un circuito ad azoto a bassa temperatura con una disposizione di stoccaggio di azoto, in cui viene immagazzinato azoto liquido. Azoto liquido pu? essere usato per ridurre la pressione in un circuito di refrigerazione a temperatura pi? alta, ad esempio un circuito a refrigerante misto.

[0028] In forme di realizzazione, il sistema LNG pu? comprendere un recipiente di stoccaggio di azoto liquido, che non ? usato come refrigerante in un ciclo di refrigerazione, bens? piuttosto soltanto come fluido di raffreddamento per scopi di riduzione della SOP.

[0029] Gli esperti del settore della liquefazione dei gas comprenderanno che caratteristiche nuove del metodo e del sistema qui descritti, per ridurre la SOP all'avvio, possono essere incorporate in altri sistemi LNG utilizzanti differenti circuiti di refrigerazione e differenti fluidi refrigeranti, quali un ciclo Cascade?, circuiti a refrigerante misto singolo (SMR) o circuiti a doppio refrigerante misto (DMR), sistemi di liquefazione Linde?, sistemi di liquefazione AP-X?, e simili.

[0030] Inoltre, caratteristiche qui descritte possono essere usate in impianti di liquefazione progettati per la produzione di gas liquefatti differenti dal gas naturale, quali etano, propano, butano, pentano, propilene, ammoniaca, azoto, idrogeno e simili, nonch? in impianti chimici e petrolchimici in generale. In termini generali, il gas liquefatto pu? essere stoccato in una unit? di stoccaggio, ad esempio in una condizione di equilibrio vapore/liquido. Il gas liquefatto pu? essere usato per raffreddare un fluido di lavoro di un circuito termodinamico, ad esempio per ridurre la pressione in un circuito refrigerante contenente un fluido di lavoro refrigerante.

[0031] Tornando ora alla Fig.1, il sistema termodinamico ? contrassegnato con 1 nel suo complesso e comprende un primo circuito di refrigerante chiuso 3, in cui un primo fluido di lavoro refrigerante ? atto a circolare ed a subire trasformazioni termodinamiche cicliche, comprendenti compressione, condensazione, raffreddamento ed espansione. Come sopra menzionato, in via esemplificativa in Fig.1 il primo circuito di refrigerante chiuso 3 ? un circuito chiuso di propano.

[0032] Il fluido di lavoro circola nel circuito di refrigerante chiuso 3 per mezzo di una disposizione di aumento della pressione 5. Nello schema della Fig.1, la disposizione di aumento della pressione 5 comprende un compressore 7 avente un lato di aspirazione 7S e un lato di mandata 7D e una pluralit? di flussi laterali. Ciascuna sezione di aspirazione pu? comprendere un tamburo di aspirazione (non mostrato) posizionato a monte della rispettiva flangia di aspirazione del compressore. In altre forme di realizzazione, non mostrate, la disposizione di aumento della pressione 5 pu? comprendere pi? di un singolo compressore in qualunque configurazione, ad esempio una pluralit? di compressori disposti in serie e/o in parallelo.

[0033] A valle della disposizione di aumento della pressione 5, rispetto al verso del flusso di fluido di lavoro schematicamente rappresentato dalla freccia FF, ? prevista una disposizione di rimozione di calore e condensazione di fluido 9. La disposizione di rimozione di calore e condensazione di fluido 9 pu? comprendere uno scambiatore di calore, ad esempio uno scambiatore di calore liquido/aria o uno scambiatore di calore liquido/liquido. In altre forme di realizzazione, la disposizione di rimozione di calore e condensazione di fluido 9 pu? comprendere qualunque tipo di disposizione di rimozione di calore.

[0034] Un serbatoio di raccolta di condensato, o serbatoio di raccolta di fluido 11, ? disposto a valle della disposizione di rimozione di calore e condensazione di fluido 9. Propano in una condizione bifase di liquido/gas (o vapore) in equilibrio pu? essere contenuto nel serbatoio di raccolta di fluido 11.

[0035] Una sezione di espansione 13 e una disposizione di scambio termico 15 sono inoltre previste lungo il circuito di refrigerazione chiuso 3. Un sub-refrigeratore 12 pu? essere disposto fra il serbatoio di raccolta di fluido 11 e la sezione di espansione 13.

[0036] La sezione di espansione 13 pu? comprendere uno o pi? espantori, ad esempio turboespantori o turbine idrauliche (se il fluido di lavoro che fluisce attraverso di esse ? allo stato liquido), o valvole di espansione, come valvole Joule-Thomson. La disposizione di scambio termico 15 pu? comprendere uno o pi? evaporatori, in cui il fluido di lavoro condensato ed espanso, proveniente dalla sezione di espansione 13, viene riscaldato per scambio termico con un flusso di fluido di processo da raffreddare, come verr? descritto pi? avanti.

[0037] Nello schema della Fig.1, la disposizione di aumento della pressione 5 comprende, inoltre, un azionatore 19, che genera la potenza meccanica richiesta per ruotare il compressore 7. L'azionatore 19 pu? essere un motore elettrico. In altre forme di realizzazione, come schematizzato in Fig.1, l'azionatore 19 pu? essere una turbomacchina generatrice di potenza meccanica, quale un motore a turbina a gas, un turboespantore o una turbina a vapore. In alcune ulteriori forme di realizzazione, l'azionatore 19 pu? comprendere un motore alternativo a combustione interna. Pu? anche essere usata una combinazione di azionatori differenti. In tal caso, azionatori dello stesso tipo o azionatori di natura diversa possono essere combinati l'uno all'altro. Ad esempio, un motore a turbina a gas pu? essere usato in combinazione con un motore elettrico o con una turbina a vapore.

[0038] La sezione di espansione 13 e la disposizione di scambio termico 15 sono configurate per espandere propano a livelli di pressione differenti e decrescenti, corrispondenti a temperature decrescenti del propano. Il propano ? usato per preraffreddare un flusso di gas naturale, che fluisce in una linea di alimentazione di gas naturale 21, ed ? inoltre usato per raffreddare un flusso di refrigerante misto MR che circola in un secondo circuito chiuso di refrigerazione 4, descritto in maggiore dettaglio pi? avanti.

[0039] Nella forma di realizzazione esemplificativa della Fig.1, la sezione di espansione 13 comprende una prima serie di valvole di espansione, o una serie di espantori o turbine idrauliche, indicati con 13A. La sezione di espansione 13 comprende, inoltre, una seconda serie di valvole di espansione, o espantori o turbine idrauliche mostrati in 13B. Le valvole di espansione di ciascuna serie 13A e 13B sono disposte in serie, per espandere propano a pressioni gradualmente decrescenti e generare flussi parziali di propano a tali pressioni decrescenti. I flussi parziali di propano espanso a differenti livelli di pressione ottenuti dalle valvole di espansione 13A scambiano calore in scambiatori di calore 15A della disposizione di scambio termico 15, a pressioni variabili con un flusso di gas naturale che fluisce nella linea di alimentazione di gas naturale 21. I flussi parziali di propano espanso dalle valvole di espansione 13B scambiano calore a temperature variabili in scambiatori di calore 15B con refrigerante misto MR che circola nel secondo circuito chiuso di refrigerazione 4. I flussi parziali vengono poi riportati come flussi laterali al compressore 7.

[0040] Nel sistema termodinamico esemplificativo 1, il secondo circuito chiuso di refrigerazione 4 fa circolare un secondo refrigerante, ad esempio un refrigerante misto, in rapporto di scambio termico con il refrigerante (propano) elaborato nel primo circuito di refrigerante chiuso 3 e in rapporto di scambio termico con gas naturale da liquefare.

[0041] In forme di realizzazione, il secondo circuito di refrigerazione chiuso 4 comprende una sezione di elaborazione 30, comprendente una disposizione di compressore 31, comprendente uno o pi? compressori in serie, azionati da uno o pi? azionatori 33, ad esempio motori elettrici, motori a turbina a gas, turbine a vapore od altre macchine generatrici di potenza meccanica, o loro combinazioni. In forme di realizzazione, la disposizione di compressore 31 comprende una sezione di compressore di bassa pressione 31A e una sezione di compressore di alta pressione 31B (o una sezione di compressore di media pressione ed alta pressione 31B) disposte in serie. Un inter-refrigeratore 32 pu? essere disposto fra la sezione di compressore di bassa pressione 31A e la sezione di compressore di alta pressione 31B. Inoltre, la disposizione di compressore 31 pu? comprendere almeno un tamburo di aspirazione sulla sezione di compressore di bassa pressione 31A (non mostrato) a monte della flangia di aspirazione del compressore.

[0042] Mentre nella forma di realizzazione mostrata schematicamente in Fig.1 la disposizione di compressore 31 e il compressore 7 sono azionati da differenti e separati azionatori 33 e 19, rispettivamente, in altre forme di realizzazione (non mostrate) il compressore di propano 7 e la disposizione di compressore di refrigerante misto 31 possono essere disposti sulla stessa linea d'albero e possono essere azionati dallo stesso azionatore o combinazione di azionatori. In ancora ulteriori forme di realizzazione (non mostrate), la sezione di compressore di alta pressione 31B e il compressore di propano 7 possono essere sulla stessa linea d'albero e azionati da lo stesso azionatore, mentre le sezioni di bassa pressione e/o di media pressione del compressore di refrigerante misto possono essere disposte su una linea d'albero separata portata in rotazione da un azionatore differente.

[0043] Il fluido di lavoro compresso (refrigerante misto, MR) del circuito di refrigerazione chiuso 4 ? raffreddato in un refrigeratore 35 ed ulteriormente raffreddato e parzialmente condensato negli scambiatori di calore 15B tramite scambio termico verso propano espanso del circuito di refrigerazione chiuso 3. Refrigerante misto MR parzialmente liquefatto viene alimentato ad un separatore liquido-vapore 36 e i flussi separati di liquido e vapore dal separatore 36 vengono espansi e fatti circolare in uno scambiatore di calore criogenico principale (MCHE) 37. Refrigerante misto espanso raffredda ulteriormente e liquef? il gas naturale tramite scambio termico con esso nello scambiatore di calore criogenico principale 37. Un refrigerante misto MR vaporizzato viene poi alimentato alla disposizione di compressore 31 per essere compresso e nuovamente circolato nell'anello sopra descritto.

[0044] Il circuito di refrigerazione chiuso 4 ? quindi suddiviso in una sezione di circuito di alta pressione fra il lato di mandata della disposizione di compressore 31 e lo scambiatore di calore criogenico principale 37, e una sezione di circuito di bassa pressione fra lo scambiatore di calore criogenico principale 37 e il lato di aspirazione della disposizione di compressore 31.

[0045] Gas naturale liquefatto dallo scambiatore di calore criogenico principale 37 ? raccolto e immagazzinato in un?unit? di stoccaggio 39, da cui esso viene alimentato ad uno o pi? utenze o impianti, quali impianti di trasporto, ad esempio una nave cisterna per il trasporto di LNG.

[0046] In alcune circostanze la pressione all'interno del circuito di refrigerazione chiuso 4 pu? aumentare, ad esempio se la circolazione del fluido di lavoro refrigerante ? interrotta per qualsivoglia ragione. La pressione fra il lato di aspirazione e il lato di mandata della disposizione di compressore 31 si equalizzer? e raggiunger? una pressione di assestamento, che pu? aumentare nel caso in cui aumenti la temperatura ambiente. Questo pu? richiedere di intraprendere azioni allo scopo di ridurre la pressione all'interno della disposizione di compressore 31 e riavviare la circolazione di fluido di lavoro nel circuito di refrigerazione chiuso 4.

[0047] Come sar? descritto in relazione alla Fig.2, il raffreddamento del fluido di lavoro (refrigerante misto, MR) e quindi la riduzione della pressione di assestamento nel circuito di refrigerazione chiuso 4 possono essere raggiunti per mezzo di una disposizione di raffreddamento schematicamente indicata in 51 in Fig.1, che pu? usare come fluido di raffreddamento gas naturale liquefatto (LNG) dal sistema. Mentre nel disegno schematico gas naturale liquefatto viene prelevato dall'unit? di stoccaggio 39, in alcune forme di realizzazione LNG pu? essere prelevato dallo scambiatore di calore criogenico principale (MCHE) 37 oltre a, o anzich?, usare LNG dall'unit? di stoccaggio 39.

[0048] Nello schema della Fig.1, un condotto di LNG 53 e una pompa criogenica 54 pongono in collegamento di fluido l'unit? di stoccaggio LNG 39 e la disposizione di raffreddamento 51. Come verr? descritto in relazione alla Fig.2, LNG vaporizza per scambio termico con il fluido di lavoro (refrigerante misto) contenuto nella disposizione di compressore 31 della sezione di elaborazione 30. LNG vaporizzato viene alimentato attraverso un condotto di gas di boil-off (BOG) 55 (collettore BOG) ad un sistema di gas di boil-off (sistema BOG) mostrato schematicamente in 57 e recuperato. Rimuovendo calore dalla sezione di elaborazione 30, la SOP al suo interno viene ridotta fino a raggiungere un valore di pressione atto a riavviare la disposizione di compressore 31.

[0049] Specificamente, in alcune forme di realizzazione la disposizione di compressore 31 pu? essere isolata dalla restante parte del circuito di refrigerazione 4 e la pressione al suo interno pu? essere ridotta condensando il refrigerante misto contenuto in essa tramite scambio termico con LNG, o un altro fluido di raffreddamento.

[0050] Continuando a riferirsi alla Fig.1, la Fig.2 illustra in maggiore dettaglio uno schema di una forma di realizzazione della disposizione di raffreddamento 51.

[0051] La disposizione di raffreddamento 51 comprende uno scambiatore di calore 57, accoppiato funzionalmente ad un serbatoio di raccolta 59 di fluido di lavoro atto a raccogliere componenti del refrigerante misto (indicato qui di seguito come "fluido di lavoro") in una condizione bifase, cio? in una condizione di equilibrio termodinamico fra una fase liquida e una fase gassosa (o vapore). Come risulter? chiaro dalla descrizione che segue, lo scambiatore di calore 57 comprende almeno un lato freddo, attraverso cui circola il fluido di raffreddamento. Lo scambiatore di calore 57 comprende inoltre almeno un lato caldo, attraverso cui circola il fluido di lavoro. Lo scambiatore di calore 57, o almeno una sua sezione, pu? essere uno scambiatore di calore a flusso multiplo. In tal caso lo scambiatore di calore o almeno una sua sezione comprender? un ulteriore percorso di fluido, in aggiunta al lato caldo e al lato freddo, in rapporto di scambio termico fra di essi. In termini generali ciascuna sezione di scambiatore di calore pu? essere progettata per comprendere due flussi caldi e/o freddi. Ad esempio, nello schema della Fig.2, una sezione 57.2 dello scambiatore di calore (da descrivere) comprende due flussi freddi e un flusso caldo.

[0052] Secondo un aspetto, lo scambiatore di calore 57 comprende una sezione di bassa temperatura 57.1 e una sezione di alta temperatura 57.2 disposte in sequenza in un verso monte-valle, con riferimento al verso del flusso del fluido di raffreddamento, cio? del fluido di raffreddamento che fluisce prima attraverso il lato freddo della sezione di bassa temperatura 57.1 e successivamente attraverso il lato freddo della sezione di alta temperatura 57.2. Viceversa, il fluido di lavoro fluisce prima attraverso il lato caldo della sezione di alta temperatura 57.2 e successivamente attraverso il lato caldo della sezione di bassa temperatura 57.2. In tal modo il fluido di lavoro e il fluido di raffreddamento fluiscono genericamente in modalit? controcorrente. In ciascuna sezione dello scambiatore di calore 57, calore viene rimosso dal fluido di lavoro per mezzo del fluido di raffreddamento.

[0053] Nella forma di realizzazione esemplificativa illustrata in Fig.2, entrambe le sezioni di bassa temperatura 57.1 e di alta temperatura 57.2 sono progettate come sezioni di scambiatore di calore in contro-corrente. Tuttavia, in altre forme di realizzazione, non mostrate, una o entrambe le sezioni o parti di esse possono essere progettate per lavorare in modalit? equi-corrente, cio? con il fluido di lavoro e il fluido di raffreddamento che fluiscono nello stesso verso attraverso lo scambiatore di calore.

[0054] Come sar? descritto in dettaglio pi? avanti, la portata di fluido di lavoro attraverso le due sezioni 57.1 e 57.2 dello scambiatore di calore 57 sono differenti. Pi? specificamente, la portata attraverso la sezione di alta temperatura 57.2 ? maggiore della portata attraverso la sezione di bassa temperatura 57.1, poich? parte del fluido di lavoro che esce dalla sezione di alta temperatura 57.2 viene raccolta in uno stato condensato in una sezione del serbatoio di raccolta 59.

[0055] Mentre nella forma di realizzazione di Fig.2 lo scambiatore di calore 57 ? suddiviso in due sezioni, in altre forme di realizzazione, lo scambiatore di calore 57 pu? essere diviso in un numero maggiore di sezione.

[0056] Inoltre, ciascuna sezione di scambiatore di calore 57.1 e 57.2 pu? essere progettata come dispositivo di scambio termico singolo o come una sezione di uno scambiatore di calore principale, o loro combinazioni.

[0057] In altre forme di realizzazione, lo scambiatore di calore pu? essere anche suddiviso in pi? sezioni, ciascuna disposta in una rete (in serie e/o parallelo) per fornire il servizio di raffreddamento.

[0058] Inoltre, possono essere utilizzati differenti tipi di scambiatore di calore, ad esempio a piastre e alette, a fascio tubiero, kettle, harpin, a serpentina, o loro combinazioni. Ciascuna sezione di scambiatore di calore pu? avere una configurazione differente, cio? ad esempio una sezione pu? comprendere una configurazione kettle e un'altra sezione pu? comprendere una configurazione a fascio tubiero.

[0059] Il serbatoio di raccolta 59 comprende una pluralit? di sezioni di serbatoio. In forme di realizzazione, il numero di sezioni di serbatoio ? uguale al numero di sezioni di scambiatore di calore. In Fig.2 il serbatoio di raccolta 59 comprende una prima sezione di serbatoio 59.1 e una seconda sezione di serbatoio 59.2 disposte in serie, la prima sezione di serbatoio 59.1 essendo disposta a monte della seconda sezione di serbatoio 59.2 rispetto al verso del flusso del fluido di lavoro.

[0060] La prima sezione di serbatoio 59.1 ? in accoppiamento di fluido, attraverso un condotto di ingresso 59.3, con l'uscita del lato caldo della sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57. La prima sezione di serbatoio 59.1 ? inoltre in accoppiamento di fluido, attraverso un condotto di uscita 59.4, con l'ingresso del lato caldo della sezione di bassa temperatura 57.1 dello scambiatore di calore 57. Il condotto di ingresso 59.4 ? disposto nella parte alta della prima sezione di serbatoio 59.1, per raccogliere fluido di lavoro non condensato contenuto in essa e per alimentare il flusso di fluido di lavoro non condensato attraverso la sezione di bassa temperatura 57.1 dello scambiatore di calore 57. Durante l'uso, fluido di lavoro condensato, contenente principalmente i componenti pi? pesanti di esso, si raccoglie nel fondo della prima sezione di serbatoio 59.1, mentre componenti pi? leggeri non condensati del fluido di lavoro fluiranno attraverso la sezione di bassa temperatura 57.1 dello scambiatore di calore 57 e saranno almeno parzialmente condensati e raccolti nella seconda sezione di serbatoio 59.2. A tale scopo, la seconda sezione di serbatoio 59.2 ? in accoppiamento di fluido, attraverso un condotto di ingresso 59.5, con l'uscita del lato caldo della sezione di bassa temperatura 57.1 dello scambiatore di calore 57.

[0061] La seconda sezione di serbatoio 59.2 ? inoltre in accoppiamento di fluido con un condotto di uscita 59.6, che ? a sua volta in accoppiamento di fluido con la disposizione di compressore 31 attraverso la sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57, il quale a tale scopo comprende tre flussi. Un condotto 59.7 di diramazione ? previsto dal condotto di uscita 59.6 per bypassare la sezione di alta temperatura 57.3 dello scambiatore di calore 57, se richiesto.

[0062] Facendo fluire il fluido di lavoro dalla seconda sezione di serbatoio 59.2 attraverso lo scambiatore di calore 57 in rapporto di scambio termico con il fluido di lavoro pi? caldo proveniente dalla sezione di elaborazione, prima di reimmetterlo nella sezione di elaborazione 30, evita che il fluido di lavoro raggiunga la disposizione di compressore 31 a temperature criogeniche.

[0063] Nella forma di realizzazione illustrata, la sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57 ? una sezione multi-flusso comprendente un lato freddo, attraverso cui fluisce liquido di raffreddamento alimentato dal condotto 62 o dalla linea di bypass 69 e che esce dal lato freddo attraverso un condotto di ritorno da descrivere. La sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57 comprende inoltre un lato caldo, attraverso cui il fluido di lavoro dalla sezione di elaborazione 30 fluisce in rapporto di scambio termico con il fluido di raffreddamento che circola nel lato freddo della sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57. Inoltre, fluido di lavoro che ritorna dalla seconda sezione di serbatoio 59.2 fluisce in rapporto di scambio termico con fluido di lavoro che fluisce attraverso il lato caldo della sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57. Cos?, il fluido di lavoro che arriva alla sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57 provenendo dalla sezione di elaborazione 30 viene raffreddato per scambio termico con fluido di raffreddamento e con fluido lavoro freddo che ritorna dalla seconda sezione di serbatoio 59.2 verso la sezione di elaborazione 30.

[0064] In altre forme di realizzazione, non mostrate, la sezione di bassa temperatura 57.1 dello scambiatore di calore 57 pu? essere una sezione di scambiatore di calore multi-flusso, in cui fluido di lavoro che ritorna dalla seconda sezione di serbatoio 59.2 pu? essere in rapporto di scambio termico con il fluido di lavoro che fluisce dalla prima sezione di serbatoio 59.1 verso la seconda sezione di serbatoio 59.2.

[0065] Nel funzionamento, il serbatoio di raccolta 59 funziona da separatore di fluido, in cui il fluido di lavoro in fase liquida viene raccolto e mantenuto in una condizione di equilibrio termodinamico con fase gassosa o vapore. Fluido di lavoro non condensato fluisce dalla prima sezione di serbatoio 59.1 alla seconda sezione di serbatoio 59.2, nella quale esso viene parzialmente condensato per effetto della rimozione di calore tramite il fluido di raffreddamento nella sezione di bassa temperatura 57.1 dello scambiatore di calore 57. La seconda sezione di serbatoio 59.2 conterr? pertanto fluido di lavoro liquido e gassoso in equilibrio termodinamico ad una temperatura inferiore rispetto a quella della prima sezione di serbatoio 59.1. Nel funzionamento, fluido di lavoro non condensato viene sfiatato attraverso il condotto 59.6 verso la disposizione di compressore 31 come sotto illustrato.

[0066] Il fluido di raffreddamento viene alimentato allo scambiatore di calore 57 attraverso un condotto 53 e attraverso un ulteriore condotto 61. Un condotto di ritorno 65 riporta LNG, che ? stato vaporizzato nello scambiatore di calore 57, dallo scambiatore di calore 57 ad un separatore liquido-vapore 67. LNG vaporizzato fluisce dal separatore 67 attraverso un condotto di boil-off 55 verso il sistema di boil-off 56 (Fig.1).

[0067] Pi? specificamente, il condotto 61 ? in accoppiamento di fluido con l'ingresso del lato freddo della sezione di bassa temperatura 57.1 dello scambiatore di calore 57. L'uscita del lato freddo della sezione di bassa temperatura 57.1 ? a sua volta in accoppiamento di fluido attraverso un condotto 62 con l'ingresso del lato freddo della sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57. L'uscita del lato freddo della sezione di alta temperatura 57.2 ? in accoppiamento di fluido attraverso un condotto di ritorno 65 con il separatore liquido-gas 67.

[0068] Come menzionato, la sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57 comprende due flussi freddi. Un flusso freddo riceve fluido di lavoro dalla seconda sezione di serbatoio 59.2 attraverso il condotto 59.6. L'altro flusso freddo della sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57 riceve LNG dal condotto 62 e/o dalla linea di bypass 69. In altre forme di realizzazione, il modo in cui i flussi caldo e freddo sono suddivisi pu? essere differente da quello mostrato in Fig.2. Ad esempio, un flusso freddo pu? essere condiviso fra le sezioni 57.1 e 57.2 dello scambiatore di calore 57, oppure un flusso pu? essere estratto in una differente posizione dello scambiatore di calore 57.

[0069] In altre forme di realizzazione, non mostrate, le due sezioni 57.1 e 57.2 dello scambiatore di calore 57 possono essere configurate come due porzioni di un singolo scambiatore di calore, nel qual caso un condotto di accoppiamento esterno 62 pu? essere evitato.

[0070] Ci? che rileva, ? che almeno due sezioni possono essere identificate in uno scambiatore di calore 57, nelle quali due differenti portate del fluido di lavoro vengono raffreddate in rapporto di scambio termico con il fluido di raffreddamento, cos? che componenti pi? pesanti del fluido di lavoro condensano ad una temperatura maggiore e si raccolgono nella prima sezione di serbatoio 59.1, mentre componenti pi? leggeri del fluido di lavoro condensano ad una temperatura pi? bassa e vengono raccolti nella seconda sezione di serbatoio 59.2.

[0071] In altre forme di realizzazione, in alcune condizioni operative almeno una parte del fluido di raffreddamento pu? bypassare la sezione di bassa temperatura 57.1 dello scambiatore di calore 57 attraverso la linea di bypass 69, e fluire dal condotto 61 direttamente attraverso la sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57. Una valvola di controllo 68 pu? selettivamente chiudere e aprire parzialmente o interamente la linea di bypass 69.

[0072] In forme di realizzazione, un condotto di quenching 63 ? derivato dal condotto 53 ed ? in accoppiamento di fluido con il condotto di ritorno 65 a monte del separatore liquido-vapore 67. Il condotto di quenching 63 ? principalmente utilizzato per raffreddare il gas di boil-off (BOG) che fluisce dalla sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57 ad una temperatura specifica prima di inviarlo al collettore di BOG 55. In forme di realizzazione, il flusso di gas naturale liquefatto nel condotto di quenching 63 ? regolato da un controllore di temperatura 66 dedicato, come di seguito descritto. Il controllore di temperatura 66 pu? essere posizionato a valle del separatore liquido-vapore 67. Il quenching viene usato anche all'avvio della disposizione di raffreddamento 51, come verr? spiegato in maggiore dettaglio pi? avanti.

[0073] La disposizione di raffreddamento 51 ? collegata alla sezione di elaborazione 30, e specificamente alla disposizione di compressore 31 del circuito di refrigerante misto 4, attraverso un condotto di ingresso di bassa pressione 71 e attraverso un condotto di ingresso di alta pressione 72. La sezione di elaborazione 30, e specificamente la disposizione di compressore 31, pu? essere isolata dalla parte rimanente del circuito di refrigerazione 4 per mezzo di una valvola di isolamento sul lato di aspirazione 73 e da una valvola di isolamento sul lato di mandata 74. La sezione di compressore di bassa pressione 31A e la sezione di compressore di alta pressione 31B sono in accoppiamento di fluido l'una con l'altra. In forme di realizzazione, un interrefrigeratore 32 (Fig.1, non mostrato in Fig.2) pu? essere disposto tra di esse. In forme di realizzazione, una valvola di isolamento interfase 70 pu? essere prevista fra le due sezioni 31A, 31B. La valvola di isolamento di interfase 70, se presente, nonch? le valvole di isolamento 73 e 74 sono chiuse quando la disposizione di compressore 31 si blocca o viene arrestata, allo scopo di isolare la sezione di compressore di bassa pressione 31A e la sezione di alta pressione 31B l'una dall'altra e dal rimanente circuito 4.

[0074] Nella forma di realizzazione della Fig.2, il condotto di ingresso di bassa pressione 71 ? accoppiato al circuito di refrigerazione chiuso 4 tra la valvola di isolamento del lato di aspirazione 73 e il lato di aspirazione della disposizione di compressore 31. Il condotto di ingresso di alta pressione 72 ? accoppiato al circuito di refrigerazione chiuso 4 fra il lato di mandata della sezione di compressore di alta pressione 31B e la valvola di isolamento del lato di mandata 74.

[0075] Il condotto di ingresso di bassa pressione 71 pu? essere in accoppiamento di fluido con lo scambiatore di calore 57 tramite condotti 77 e 79. Una valvola di nonritorno 81 ? disposta lungo il condotto 77 e una valvola controllata 83 ? disposta lungo il condotto di alimentazione del fluido di lavoro 79. In alcune forme di realizzazione, la valvola controllata 83 ? controllata da un controllore di pressione 85, che rileva la pressione nel condotto 79 a valle della valvola controllata 83. In altre forme di realizzazione, la valvola controllata 83 pu? essere controllata da un altro controllore, ad esempio un controllore di portata.

[0076] In forme di realizzazione, il condotto di ingresso di alta pressione 72 pu? essere in accoppiamento di fluido con il condotto 79 attraverso un?ulteriore valvola controllata 87, che pu? essere controllata dallo stesso controllore di pressione 85. In altre forme di realizzazione, la valvola controllata 87 pu? essere controllata da altri controllori, ad esempio un controllore di portata. In forme di realizzazione, una valvola di non-ritorno 89 ? disposta lungo il condotto di ingresso di alta pressione 72, a monte della valvola controllata 87.

[0077] In forme di realizzazione, una valvola di chiusura 75 ? disposta lungo il condotto di ingresso di bassa pressione 71 e una valvola di chiusura 91 ? disposta lungo il condotto di ingresso di alta pressione 72.

[0078] Il condotto di ingresso di alta pressione 72 pu? essere in accoppiamento di fluido attraverso un condotto di collegamento 93 con il condotto 79. Il condotto di collegamento 93 pu? essere selettivamente aperto o chiuso attraverso una valvola di chiusura 95 disposta lungo il condotto di collegamento 93.

[0079] In alcune forme di realizzazione, il sistema di raffreddamento 51 pu? comprendere inoltre un compressore ausiliario 101, che pu? essere usato per raggiungere pressioni sufficientemente basse nella disposizione di compressore 31 quando il fluido di lavoro comprende una quantit? relativamente grande di componenti aventi una bassa temperatura di ebollizione (componenti leggeri). Quando il fluido di lavoro ? un refrigerante misto, il compressore ausiliario 101 pu? essere vantaggioso ad esempio quando il refrigerante misto comprende un?elevata percentuale di azoto.

[0080] Il compressore ausiliario 101 ha un lato di aspirazione, che pu? essere in accoppiamento di fluido con il condotto di ingresso di alta pressione 72 attraverso una valvola di chiusura 103. Il compressore ausiliario 101 comprende inoltre un lato di mandata in accoppiamento di fluido con il condotto 79. Un refrigeratore 105 pu? essere posizionato fra il lato di mandata del compressore ausiliario 101 e il condotto 79. Inoltre, nello schema della Fig.2 fra il refrigeratore 105 e il condotto 79 sono disposte una valvola di non-ritorno 102 e una valvola di isolamento dello scarico 106.

[0081] In forme di realizzazione, il compressore ausiliario 101 pu? essere azionato da un azionatore 101.1, ad esempio un motore elettrico. Il numero di riferimento 101.5 indica un ulteriore azionatore, ad esempio un ulteriore motore elettrico che aziona una ventola del refrigeratore 105. Una linea di ricircolo 107 pu? essere prevista in anti-parallelo rispetto al compressore ausiliario 101, fra l'uscita del refrigeratore 105 e il lato di aspirazione del compressore ausiliario 101. Lungo la linea di ricircolo 107 pu? essere prevista una valvola controllata 109, che apre e chiude selettivamente la linea di ricircolo 107. La valvola controllata 109 pu? essere controllata da un controllore 111 del compressore. Inoltre, una valvola di strozzamento 104 pu? essere prevista fra la valvola di chiusura 103 e l'innesto della linea di ricircolo 107. La valvola di strozzamento 104 pu? essere azionata dal controllore 111 del compressore.

[0082] Il compressore ausiliario 101 pu? essere un compressore volumetrico. In alcune forme di realizzazione, il compressore ausiliario 101 pu? essere un compressore alternativo, che ? particolarmente poco costoso ed ? atto a comprimere la bassa portata che ? richiesto di elaborare al compressore ausiliario 101.

[0083] Lo scopo principale del compressore ausiliario 101 ? quello di pompare fluido di lavoro dalla disposizione di compressore 31 verso lo scambiatore di calore 57 quando un flusso spontaneo non pu? pi? essere raggiunto termodinamicamente per effetto della differenza di temperatura e della differenza di pressione fra l'interno della disposizione di compressore 31 e l'interno del serbatoio di raccolta 59, come verr? chiarito pi? avanti in ulteriore dettaglio.

[0084] Il funzionamento della disposizione di raffreddamento 51 sin qui descritta ? il seguente.

[0085] Quando il sistema LNG ? in funzione e fluido di lavoro (refrigerante misto) viene elaborato attraverso la disposizione di compressore 31 e fatto circolare attraverso il circuito di refrigerazione 4, le valvole 75 e 91 sono chiuse e la disposizione di raffreddamento 51 ? non operativa e isolata rispetto al sistema LNG. Lungo il condotto 53 di LNG pu? essere prevista una valvola di chiusura 113 per evitare che LNG circoli attraverso lo scambiatore di calore 57.

[0086] Se la disposizione di compressore 31 si blocca per qualunque ragione, le valvole di isolamento 73 e 74 si chiuderanno e la pressione nella sezione di elaborazione 30 si equalizzer? e raggiunger? la pressione di assestamento (SOP). La SOP ? usualmente troppo alta per riavviare la disposizione di compressore 31 con l'azionatore installato senza attivare misure per ridurre la pressione del fluido in essa. La disposizione di raffreddamento 51 viene quindi attivata per rimuovere temporaneamente fluido di lavoro dalla disposizione di compressore 31 e condensare fluido di lavoro nello scambiatore di calore e accumulare il fluido di lavoro condensato (liquido) nel serbatoio di raccolta 59, riducendo in tal modo la pressione nella disposizione di compressore 31 fino al raggiungimento in essa di un valore di pressione di riavvio.

[0087] La disposizione di raffreddamento 51 pu? essere posta in funzione subito prima del riavvio della disposizione di compressore 31, o in qualunque momento successivamente all'arresto o al blocco.

[0088] Quando la disposizione di raffreddamento 51 deve essere avviata, le valvole 73, 70 e 74 nonch? le valvole 83 e 87 sono chiuse. La circolazione di LNG attraverso lo scambiatore di calore 57 viene impedita dalle valvole 117 e 113, che sono inizialmente chiuse.

[0089] Viene inizialmente eseguita una fase di raffreddamento preliminare, per portare lo scambiatore di calore 57 e il separatore liquido-vapore 67 ad una pressione e una temperatura desiderate di avvio. Questa fase preliminare pu? essere richiesta, poich? la disposizione di raffreddamento 51, di cui fanno parte il separatore liquidovapore 67 e lo scambiatore di calore 57, pu? rimanere non operativa per un lungo periodo di tempo e la pressione e la temperatura in essa possono essere differenti rispetto ai valori richiesti per avviare la depressurizzazione della disposizione di compressore 31.

[0090] La fase di raffreddamento preliminare avviene come segue.

[0091] La valvola 113 sul condotto LNG 53 viene aperta e la valvola controllata 119 sul condotto di quenching 63 viene aperta gradualmente. LNG fluisce attraverso il condotto 63 e la valvola 119 e da questi nel separatore liquido-vapore 67 attraverso l'ultima porzione del condotto di ritorno 65. LNG ? a temperatura criogenica e quindi raffredda il separatore liquido-vapore 67.

[0092] Una volta che il separatore liquido-vapore 67 ? stato raffreddato, lo scambiatore di calore 57 deve essere raffreddato alla temperatura richiesta. LNG viene fatto fluire attraverso il lato freddo di entrambe le sezioni di bassa temperatura 57.1 e di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57 aprendo la valvola controllata 117 e consentendo ad una portata controllata di LNG di fluire attraverso lo scambiatore di calore 57 e attraverso il condotto di ritorno 65 verso il separatore liquidovapore 67. La temperatura del gas di boil-off, cio? la temperatura del gas di boil-off che esce dal separatore liquido-vapore 67, ? controllata attraverso il controllore di temperatura 66, che agisce sulla valvola controllata 119, cos? che la portata di LNG di quench viene mantenuta nel condotto 63 al valore richiesto per ottenere la desiderata temperatura del gas di boil-off nel condotto 55.

[0093] Mentre il separatore liquido-vapore 67 e lo scambiatore di calore 57 vengono gradualmente raffreddati alla temperatura criogenica richiesta con la procedura sopra descritta, il serbatoio di raccolta 59 (entrambe le sezioni 59.1 e 59.2 di esso) si raffredda progressivamente durante la successiva fase di depressurizzazione, durante la quale il fluido di lavoro dalla disposizione di compressore 31 viene continuativamente condensato parzialmente ad una temperatura criogenica nello scambiatore di calore 57 e viene raccolto in uno strato liquido condensato nel serbatoio di raccolta 59.

[0094] All'inizio del raffreddamento, il primo fluido di lavoro condensato nello scambiatore di calore 57 e ricevuto nel serbatoio di raccolta 59 vaporizzer? completamente, poich? il serbatoio di raccolta 59 ? ancora a temperatura elevata. La vaporizzazione del fluido di lavoro condensato che entra nel serbatoio di raccolta 59 dopo la condensazione nello scambiatore di calore 57 inizia il raffreddamento del serbatoio di raccolta 59 verso la temperatura criogenica. Quando il serbatoio di raccolta 59 ? sufficientemente freddo, fluido di lavoro in fase liquida inizia a raccogliersi in esso alla temperatura all'interno del serbatoio di raccolta 59. Mentre la depressurizzazione della disposizione di compressore 31 procede, il serbatoio di raccolta 59 continua ad essere raffreddato, poich? pi? fluido di lavoro condensato a temperatura criogenica si raccoglie nel serbatoio di raccolta 59.

[0095] In alternativa ad un raffreddamento progressivo, il serbatoio di raccolta 59 pu? essere raffreddato preliminarmente attraverso una procedura descritta in maggiore dettaglio di seguito.

[0096] Durante la fase di raffreddamento preliminare, la linea di bypass 69 pu? essere aperta, se richiesto, ad esempio se un flusso eccessivo di LNG viene deviato verso la sezione di bassa temperatura 57.1 dello scambiatore di calore 57 ed ? generata una quantit? eccessiva di gas di boil-off (BOG) a causa della vaporizzazione di LNG. Poich? la sezione di bassa temperatura 57.1 dello scambiatore di calore 57 ? pi? piccola della sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57, la portata in eccesso di gas di boil-off potrebbe altrimenti bloccare la sezione di bassa pressione 57.1.

[0097] Pi? specificamente, durante questa fase preliminare di raffreddamento, la valvola di chiusura 75 viene aperta e la valvola controllata 83 pu? aprirsi leggermente per consentire una piccola portata di fluido di lavoro dalla sezione di compressore di bassa pressione 31A della disposizione di compressore 31 verso la sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57 e attraverso il lato caldo di essa. Fluido di lavoro bifase che esce dalla sezione di alta temperatura 57.2 entra nella prima sezione di serbatoio 59.1. Fluido di lavoro liquido si raccoglie nel fondo della prima sezione di serbatoio 59.1, dove esso pu? vaporizzare, mentre la prima sezione di serbatoio 59.1 ? ancora a temperatura elevata (non criogenica). La vaporizzazione raffredda la prima sezione di serbatoio 59.1. Il fluido di lavoro in fase vapore dalla prima sezione di serbatoio 59.1 entra nel lato caldo della sezione di bassa temperatura 57.1 dello scambiatore di calore 57 attraverso il condotto di uscita 59.4 e fluisce in rapporto di scambio termico con LNG in ingresso ed infine entra nella seconda sezione di serbatoio 59.2. Il fluido di lavoro condensa parzialmente nella sezione di bassa temperatura 57.1 dello scambiatore di calore 57 ad una temperatura inferiore rispetto alla temperatura di condensazione della prima sezione di serbatoio 59.1. Fluido di lavoro bifase che esce dalla sezione di bassa temperatura 57.1 dello scambiatore di calore 57 viene raccolto nella seconda sezione di serbatoio 59.2, dove esso pu? parzialmente vaporizzare e quindi raffreddare la seconda sezione di serbatoio 59.2. La seconda sezione di serbatoio 59.2 ? pertanto portata ad una temperatura inferiore rispetto alla prima sezione di serbatoio 59.1.

[0098] La fase di raffreddamento preliminare viene condotta fino a che il gas di boil-off (condotto 55 di boil-off) raggiunge una temperatura preimpostata, ad esempio fra circa 0?C e circa 15?C. Questo intervallo di temperatura ? meramente esemplificativo e non deve essere interpretato come una limitazione. In altre forme di realizzazione, la temperatura preimpostata pu? essere ad esempio inferiore di 0?C, ad esempio anche sostanzialmente inferiore, come per esempio tra circa -50?C e circa -60?C. In generale, la temperatura preimpostata pu? essere selezionata in base a valutazioni di progetto dello scambiatore di calore. Una volta che questa temperatura ? stata raggiunta, la portata di fluido di lavoro attraverso il condotto 79 pu? essere gradualmente aumentata aprendo gradualmente la valvola controllata 83. Allo stesso tempo, la portata di LNG attraverso lo scambiatore di calore 57 aumenta gradualmente aprendo la valvola controllata 117. Sulla base del flusso di quench alimentato attraverso il condotto 63, la portata di LNG pu? essere controllata verso un flusso di boil-off desiderato per mantenere questo costante durante il transitorio di raffreddamento. La temperatura del LNG vaporizzato nel condotto di boil-off 55 ?, viceversa, mantenuto ad una temperatura desiderata attraverso il controllore di temperatura 66. In altre forme di realizzazione, sul condotto 55 pu? essere previsto un controllore di flusso. Indipendentemente dal tipo di procedura di controllo scelta, pu? essere generato un set-point di portata, il quale viene applicato ad un controllore di portata 116 previsto sul condotto di LNG 53 ed atto ad agire sulla valvola controllata 117.

[0099] In altre forme di realizzazione, pu? essere eseguito un raffreddamento preliminare del serbatoio di raccolta 59. In via esemplificativa, un piccolo condensatore di fluido di lavoro dedicato (ad esempio a fascio tubiero, a piastre e alette, o kettle) pu? essere usato per condensare una piccola quantit? di fluido di lavoro proveniente dalla disposizione di compressore 31 usando una sorgente criogenica, ad esempio LNG. Fluido di lavoro liquido cos? ottenuto pu? essere alimentato alle sezioni 59.1 e 59.2 del serbatoio di raccolta raffreddandole e pressurizzandole.

[0100] In altre forme di realizzazione, il compressore alternativo 101 pu? essere attivato per circolare fluido di lavoro intrappolato all'interno del serbatoio di raccolta 59 e relative condutture verso lo scambiatore di calore 57 attraverso i condotti 122, 77, 93 e 79 o altre non mostrate. In altre forme di realizzazione pu? essere usata una combinazione di entrambe le soluzioni.

[0101] Come durante la fase di raffreddamento preliminare, anche nella successiva fase di depressurizzazione del compressore fluido di lavoro dalla sezione di compressore di bassa pressione 31A della disposizione di compressore 31 ? parzialmente condensato nello scambiatore di calore 57 e si raccoglie progressivamente nel serbatoio di raccolta 59.

[0102] Pi? specificamente, fluido di lavoro in fase vapore (gassosa) fluisce attraverso i condotti 71, 77, 79 e la valvola controllata 83 e attraverso il lato caldo della sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57. Qui il fluido di lavoro in fase vapore viene raffreddato tramite scambio di calore con LNG che fluisce attraverso il lato freddo della sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57. Il fluido di lavoro che esce dalla sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57 attraverso il condotto 59.3 ? in uno stato bifase, cio? contiene una fase liquida e una fase vapore (gassosa). Quando entra nella prima sezione di serbatoio 59.1 parte del fluido di lavoro pu? vaporizzare facendo cos? ridurre ulteriormente la temperatura. Fluido di lavoro liquido si raccoglie sul fondo della prima sezione di serbatoio 59.1, mentre fluido di lavoro in fase vapore fluisce attraverso il condotto 59.4, il lato caldo della sezione di bassa temperatura 57.1 dello scambiatore di calore 57 e il condotto 59.5 nella seconda sezione di serbatoio 59.2 del serbatoio di raccolta 59. Il flusso del fluido di lavoro attraverso la sezione di bassa temperatura 57.1 ? provocato dalla differenza di pressione fra la prima sezione di serbatoio 59.1 e la seconda sezione di serbatoio 59.2 dovuta alle differenti temperature in esse.

[0103] Poich? gran parte del fluido di lavoro in ingresso condensa nella prima sezione di serbatoio 59.1 e attraverso la sezione di bassa temperatura 57.1 dello scambiatore di calore 57 fluisce soltanto fluido di lavoro in stato vapore, la portata di fluido di lavoro attraverso la sezione di bassa temperatura 57.1 dello scambiatore di calore 57 pu? essere inferiore a quella nella sezione di alta temperatura 57.2 di esso.

[0104] Poich? temperature differenti vengono raggiunge dal fluido di lavoro nelle due sezioni di serbatoio 59.1, 59.2, il fluido di lavoro che condensa nelle due sezioni ha una composizione diversa. Frazioni pi? pesanti (cio? componenti gassose aventi un peso molecolare maggiore e una temperatura di liquefazione pi? elevata) del fluido di lavoro condensano principalmente nella prima sezione di serbatoio 59.1. Frazioni pi? leggere (cio? componenti gassose aventi un peso molecolare inferiore e una temperatura di liquefazione inferiore) condensano principalmente nella seconda sezione di serbatoio 59.2.

[0105] Durante questa fase, la portata di LNG attraverso lo scambiatore di calore 57 e la portata del fluido di lavoro verso lo scambiatore di calore 57 possono essere controllate da un controllore di temperatura 86 disposto lungo il condotto di ritorno dell'LNG 65 e dal controllore di pressione 85. Il controllore di temperatura 86 e il controllore di pressione 85 possono essere attivati in una disposizione a cascata, nel senso che il set-point del controllore di pressione 85 viene determinato dal controllore di temperatura 86.

[0106] Pi? specificamente, il controllore di temperatura 86 ha lo scopo di mantenere la temperatura dell'LNG vaporizzato nel condotto di boil-off 55 ad un valore preimpostato modificando il set-point del controllore di pressione 85 fra un valore minimo e un valore massimo. Ad esempio, il controllo ? eseguito in modo tale da provocare un aumento continuo della portata di fluido di lavoro attraverso la valvola 83, la quale ? controllata dal controllore di pressione 85 fino al raggiungimento di un valore massimo di portata, che dipende dalla disponibilit? di LNG. Infatti, la portata di fluido di lavoro alimentata attraverso la valvola 83 allo scambiatore di calore 57 sar? quella sufficiente a mantenere la temperatura dell'LNG vaporizzato nel condotto di ritorno 65 ad un valore desiderato, e la pressione all'interno della sezione di serbatoio 59.1 ad un valore dato.

[0107] Ad esempio, se la temperatura nel condotto di ritorno dell'LNG 65 scende al di sotto della temperatura di set-point del controllore di temperatura 86, il che significa che ? disponibile un eccesso di LNG, il controllore di temperatura 86 pu? modificare il set-point del controllore di pressione 85, che a sua volta provoca un?ulteriore apertura della valvola controllata 83 e conseguentemente aumenta il flusso di fluido di lavoro dalla disposizione di compressore 31 che deve essere condensato, provocando a sua volta un aumento della pressione nel serbatoio di raccolta 59.

[0108] In altre forme di realizzazione, pu? essere usata una differente logica per regolare le portate di fluido di lavoro di LNG per il servizio di raffreddamento. Ad esempio, in questa prima parte della fase di raffreddamento il controllore di temperatura 86 potrebbe essere collegato direttamente alla valvola 83, oppure un controllore di flusso potrebbe essere usato anzich? il controllore di pressione 85.

[0109] Oltre al controllore di temperatura 86 e al controllore di pressione 85, durante questa fase pu? essere attivato anche un ulteriore controllore di pressione 121, il quale ? disposto lungo un condotto di ritorno 122, che collega il condotto di uscita 59.6 e il condotto di by pass 59.7 al condotto di ingresso 71, attraverso una valvola controllata 123. Il controllore di pressione 121 controlla la valvola controllata 123, cos? che la pressione all'interno della seconda sezione di serbatoio 59.2 viene mantenuta ad un set-point di pressione, che ? superiore alla pressione all'interno della sezione di compressore di bassa pressione 31A della disposizione di compressore 31. Quando la pressione all'interno della seconda sezione di serbatoio 59.2 aumenta al di sopra del set-point di pressione del controllore di pressione 121, quest'ultimo apre la valvola 123 e sfiata fluido di lavoro non condensato accumulato nella seconda sezione di serbatoio 59.2 verso la sezione di compressore di bassa pressione 31A della disposizione di compressore 31 attraverso i condotti 59.6, 122 e 71.

[0110] Il set-point di pressione del controllore di pressione 121 pu? essere calcolato sulla base della pressione all'interno della sezione di bassa pressione del compressore 31A, rilevata da un sensore di pressione 125. Il set-point di pressione del controllore di pressione 121 pu? essere calcolato aggiungendo una differenza di pressione (ad esempio circa 0,1-1 bar) alla pressione all'interno della sezione di compressore di bassa pressione 31A della disposizione di compressore 31, rilevata dal sensore di pressione 125.

[0111] Poich? il fluido di lavoro ? un refrigerante misto, contenente una miscela di differenti componenti, quali metano, propano, etano ed azoto, il fluido di lavoro che ritorna alla sezione di compressore di bassa pressione 31A della disposizione di compressore 31 avr? un pi? alto contenuto di quei componenti del refrigerante misto che hanno una temperatura di vaporizzazione pi? bassa, cio? un peso molecolare inferiore, e pertanto principalmente azoto e metano. Componenti pi? pesanti condensano e si raccolgono nella prima sezione di serbatoio 59.1 e nella seconda sezione di serbatoio 59.2 del serbatoio di raccolta 59.

[0112] Usualmente, durante la sopra descritta fase di depressurizzazione della sezione di compressore di bassa pressione 31A della disposizione di compressore 31, la valvola controllata 123 rimane chiusa, poich? la pressione nel serbatoio di raccolta 59 ? sempre inferiore alla pressione nella sezione di compressore di bassa pressione 31A, poich? il serbatoio di raccolta 59 ? alimentato dalla sezione di compressore di bassa pressione 31A durante la depressurizzazione di essa.

[0113] Nella forma di realizzazione della Fig.2 lo stesso condotto 71 ? usato per far fluire fluido di lavoro dalla sezione di compressore di bassa pressione 31A verso il serbatoio di raccolta 59, ed anche per riportare fluido di lavoro non condensato dal serbatoio di raccolta 59 verso la sezione di compressore di bassa pressione 31A. In altre forme di realizzazione, non mostrate, possono essere previsti condotti separati. In alcune forme di realizzazione, ad esempio, il condotto 79 pu? essere in accoppiamento di fluido con la sezione di compressore di bassa pressione 31A a valle del rispettivo compressore, cio? all'uscita del compressore o a valle di esso.

[0114] Mentre la depressurizzazione della sezione di compressore di bassa pressione 31A procede, la pressione all'interno della sezione di bassa pressione del compressore 31A e la pressione all'interno del serbatoio di raccolta 59 tendono a diventare uguali. Questo fa si che il controllore di pressione 85 apra ulteriormente la valvola controllata 83, fino alla completa apertura di questa, per raggiungere il set-point di pressione calcolato dal controllore di temperatura 86. Una volta che la valvola 83 ? completamente aperta, il controllo sar? trasferito dalla valvola 83 alla valvola 87, cio? il controllore di pressione 85 inizier? ad aprire gradualmente la valvola controllata 87, cos? che fluido di lavoro dalla sezione di alta pressione del compressore 31B inizier? a fluire attraverso il condotto 72 verso lo scambiatore di calore 57 e verso il serbatoio di raccolta 59. Quando il controllore di pressione 83 inizia ad aprire la valvola controllata 87, la valvola 83 pu? essere chiusa. Prima di aprire la valvola 87, la valvola 91 ? stata aperta per consentire al fluido di lavoro di entrare nel condotto di ingresso 72.

[0115] Una volta che la valvola controllata 87 inizia l'apertura, la pressione all'interno della sezione di compressore di alta pressione 31B inizier? a calare, poich? fluido di lavoro contenuto in essa fluir? attraverso la valvola 91, il condotto di ingresso dell'alta pressione 72, la valvola 87 e il condotto 79 nello scambiatore di calore 57. Poich? la valvola controllata 87 ? pi? piccola della valvola controllata 83, una volta che la valvola 87 ? completamente aperta, un?ulteriore caduta di pressione all'interno della sezione di compressore di alta pressione 31B pu? essere ottenuta trasferendo il controllo del controllore di pressione 85 dalla valvola controllata 87 nuovamente la valvola controllata 83 e deviando il flusso dal condotto di ingresso di alta pressione 72 verso il condotto 79. Ci? ? ottenuto aprendo la valvola 95 sul condotto di collegamento 93. L'apertura graduale della valvola controllata 83 sotto il controllo del controllore di pressione 85 provocher? un?ulteriore caduta di pressione nella sezione di compressore di alta pressione 31B.

[0116] Durante la pressurizzazione della sezione di compressore di alta pressione 31B, il fluido di lavoro contenuto in essa viene alimentato alla sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57, raffreddato per scambio termico con LNG e con il fluido di lavoro freddo che ritorna dalla sezione di bassa temperatura 57.1. Il fluido di lavoro dalla sezione di compressore di alta pressione 31B, pertanto, condenser? parzialmente nella prima sezione di serbatoio 59.1. Fluido di lavoro non condensato fluisce ulteriormente dalla prima sezione di serbatoio 59.1 attraverso il lato caldo della sezione di bassa temperatura 57.1 dello scambiatore di calore 57 e condensa parzialmente nella seconda sezione di serbatoio 59.2 ad una temperatura inferiore rispetto alla temperatura della prima sezione di serbatoio 59.1.

[0117] Come menzionato, anche durante questa fase componenti di lavoro aventi una temperatura di ebollizione superiore condensano principalmente nella prima sezione di serbatoio 59.1, mentre componenti aventi una temperatura di ebollizione inferiore condensano principalmente nella seconda sezione di serbatoio 59.2.

[0118] Componenti leggeri del fluido di lavoro non condensati possono essere sfiatati nella sezione di compressore di bassa pressione 31A attraverso la valvola 123 quando la pressione all'interno della seconda sezione di serbatoio 59.2 sale al di sopra del set-point del controllore di pressione 121. La valvola di non ritorno 81 sulla linea 77 impedisce un ritorno nel condotto 79. Prima di sfiatare i componenti non condensati di fluido di lavoro verso la sezione di compressore di bassa pressione 31A attraverso la valvola 123, vapore di fluido di lavoro dalla seconda sezione di serbatoio 59.2 viene riscaldato facendolo fluire nel rispettivo flusso freddo della sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57.

[0119] Quando la differenza di pressione fra la sezione di compressore di alta pressione 31B e la sezione di compressore di bassa pressione 31A scende ad un valore preimpostato, la valvola di isolamento interfase 70 viene aperta, cos? che la sezione di compressore di bassa pressione 31A e la sezione di compressore di alta pressione 31B della disposizione di compressore 31 sono poste in comunicazione di fluido e la pressione in esse pu? raggiungere un valore di equilibrio.

[0120] L'apertura della valvola di isolamento interfase 70 pu? avvenire anche in un tempo successivo, quando ? stato posto in funzione il compressore alternativo 101, come descritto pi? avanti.

[0121] Mentre la depressurizzazione della disposizione di compressore 31 procede, la pressione all'interno della disposizione di compressore 31 tender? a divenire uguale alla pressione all'interno del serbatoio di raccolta 59. Questo far? si che il controllore di pressione 85 aprir? completamente la valvola controllata 83 e che il controllore di pressione 121 chiuder? la valvola controllata 123. La portata del fluido di lavoro diminuir? e infine cesser? quando la pressione nel serbatoio di raccolta 59 raggiunger? la pressione di equilibrio liquido-vapore alla temperatura e alla composizione del fluido di lavoro nel serbatoio di raccolta 59.

[0122] In funzione della composizione del refrigerante misto, questa pressione finale potr? essere sufficientemente bassa per far ripartire la disposizione di compressore 31.

[0123] Viceversa, in alcune situazioni la pressione finale raggiunta al termine della sopra descritta procedura pu? essere superiore a quella richiesta per riavviare la disposizione di compressore 31. Specificamente quando viene usato un refrigerante misto con una elevata percentuale di azoto, la pressione finale del sistema di raffreddamento 51 pu? essere superiore alla soglia richiesta per riavviare la disposizione di compressore 31. Se nella disposizione di compressore 31 ? desiderata una pressione pi? bassa, viene attivato il compressore ausiliario 101.

[0124] Il compressore ausiliario 101 pu? iniziare a funzionare quando la pressione nella sezione di compressore di alta pressione 31B ha raggiunto una soglia preimpostata. Il compressore ausiliario 101 pu? essere caricato quando la portata del fluido di lavoro misurata dal controllore di flusso 127 posizionato sul condotto 79 scende sotto una soglia preimpostata. Alternativamente, il carico del compressore ausiliario 101 pu? essere controllato in funzione della pressione rilevata dal controllore di pressione 85, o dal controllore di pressione 121. Per far fluire fluido di lavoro dalla sezione di compressore di alta pressione 31B attraverso la sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57 e al serbatoio di raccolta 59 per mezzo del compressore ausiliario 101, la valvola 95 viene chiusa e le valvole 103 e 104 vengono aperte. In alcune forme di realizzazione, il controllore di flusso 127 sul condotto 79 pu? essere attivato ed usato per controllare il compressore ausiliario 101. Fluido di lavoro verr? elaborato dal compressore ausiliario 101 e fluir? dalla sezione di compressore di alta pressione 31B, attraverso il condotto di ingresso di alta pressione 72, il compressore ausiliario 101, il refrigeratore 105 e il condotto 79, nella sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57.

[0125] In alcune forme di realizzazione, un controllore di rapporto 128 pu? essere usato per calcolare la portata di LNG richiesta in funzione del flusso di fluido di lavoro elaborato attraverso il compressore ausiliario 101. In altre forme di realizzazione, il controllore di temperatura 86 pu? ridurre la portata di LNG agendo come controllore di livello superiore, nel caso in cui venga raggiunta la temperatura minima sul condotto 65. In generale, un set-point di portata di LNG pu? essere fornito al controllore di portata 116 disposto lungo il condotto di LNG 53. Il controllore di portata 116 agisce sulla valvola 117 per mantenere la portata richiesta di LNG attraverso la disposizione di raffreddamento 51.

[0126] Il valore di set-point del controllore di pressione 123 pu? essere ridotto dal valore raggiunto prima dell'avvio del funzionamento del compressore ausiliario 101 ad un valore inferiore, ad esempio da circa 6-8 barA a circa 3-6 barA. Mantenendo il compressore ausiliario 101 in funzione, la pressione sul lato di aspirazione del compressore ausiliario 101 scender? in conseguenza del fatto che fluido di lavoro viene trasferito dalla disposizione di compressore 31 al serbatoio di raccolta 59 e accumulato in questo in uno stato condensato. Componenti non condensati del fluido di lavoro, cio? componenti che hanno una pi? bassa temperatura di vaporizzazione, verranno sfiatati attraverso la valvola controllata 123 nella disposizione di compressore 31. Cos? facendo, per mezzo del compressore ausiliario 101 gas con componenti pi? pesanti intrappolato nel volume all'interno della disposizione di compressore 31 sar? forzato a fluire dalla sezione di compressore di bassa pressione 31A e dalla sezione di compressore di alta pressione 31B (spinto dal gas pi? leggero che entra dalla valvola 123) allo scambiatore di calore 57 per una condensazione parziale. Il fluido di lavoro condensato viene accumulato nel serbatoio di raccolta 59.

[0127] Oltre a mantenere la pressione richiesta nella seconda sezione di serbatoio 59.2, lo sfiato attraverso la valvola 123 verso la disposizione di compressore 31 ha anche il vantaggio di abbassare il peso molecolare della miscela intrappolata nella disposizione di compressore 31. Questo a sua volta riduce la potenza assorbita dalla disposizione di compressore 31 durante l'avvio.

[0128] Quando viene raggiunto il valore di pressione richiesto per il riavvio della disposizione di compressore 31, ad esempio 1-2,5 barA, che corrisponde al massimo valore del rapporto di compressione del compressore ausiliario 101, le valvole di isolamento 75 e 91 nonch? la valvola di isolamento interfase 70 possono essere chiuse.

[0129] In altre forme di realizzazione la valvola di isolamento di interfase 70 pu? essere mantenuta aperta per il riavvio.

[0130] La valvola controllata 109 verr? completamente aperta e il compressore ausiliario 101 verr? arrestato. Anche le valvole controllate 123, 83 e 87 verranno chiuse.

[0131] La disposizione di compressore 31 contiene ora un refrigerante misto con un maggiore contenuto di componenti aventi una bassa temperatura di vaporizzazione (specificamente azoto e metano) e ad una bassa pressione. La disposizione di compressore 31 pu? ora essere riavviata e accelerata progressivamente per raggiungere la velocit? operativa minima. Quando quest'ultima ? stata raggiunta, fluido di lavoro contenuto (principalmente allo stato liquido) nel serbatoio di raccolta 59 verr? gradualmente reintrodotto nella disposizione di compressore 31. Ci? pu? essere effettuato ad esempio rimuovendo fluido di lavoro liquefatto attraverso un condotto di ritorno 131 che ? in accoppiamento di fluido con la prima sezione di serbatoio 59.1 attraverso una valvola di isolamento 133 e con la seconda sezione di serbatoio 59.2 attraverso una valvola di isolamento 135.

[0132] In alcune forme di realizzazione, il condotto di ritorno 131 pu? sboccare in un sistema di quench installato su una linea di anti-pompaggio della sezione di compressore di bassa pressione 31A, o sulla sezione di compressore di alta pressione 31B della disposizione di compressore 31 (non mostrata).

[0133] Una valvola di quench 137 sul condotto di ritorno 131 pu? essere controllata da un controllore di temperatura 139, che ? usualmente disposto sull'uscita dei tamburi di aspirazione della sezione di compressore di bassa pressione 31A e/o della sezione di compressore di alta pressione 31B. Fluido di lavoro liquefatto viene cos? alimentato alla disposizione di compressore 31 attraverso la valvola di quench 137 aprendo sequenzialmente le valvole di isolamento 135 e 133. La valvola di quenche 137 ? controllata dal controllore di temperatura 139, il cui set-point pu? essere gradualmente abbassato.

[0134] Il fluido di lavoro liquefatto proveniente dal serbatoio di raccolta 59 viene iniettato dal sistema di quench nella linea di anti-pompaggio, dove il fluido di lavoro liquefatto vaporizza per contatto con il fluido di lavoro riciclato attraverso la linea di anti-pompaggio della disposizione di compressore 31.

[0135] In forme di realizzazione, per mantenere la pressione del serbatoio di raccolta 59 ad un valore sostanzialmente costante, il compressore ausiliario 101 pu? essere avviato e il controllore di pressione 121 e il controllore di flusso 127 possono essere attivati per funzionare con un set-point fisso. In altre forme di realizzazione, un postrefrigeratore (non mostrato in figura) pu? essere disposto sul condotto 93 per evitare di ricircolare fluido criogenico verso il compressore ausiliario 101.

[0136] In altre forme di realizzazione, un condotto 200, che collega la sezione di compressore di bassa pressione 31A della disposizione di compressore 31 al lato di aspirazione del compressore ausiliario 101, pu? essere posto in servizio aprendo una rispettiva valvola di isolamento. Il condotto 200 pu? essere usato nel caso in cui sia richiesto un flusso aggiuntivo per mantenere la pressione all'interno della prima sezione di serbatoio 59.1. Il controllore 111 del compressore decider? la quantit? di flusso da far fluire al compressore ausiliario 101 attraverso il condotto 200. Durante il funzionamento con il condotto 200 aperto, la valvola 75 sar? aperta per scaricare fluido di lavoro verso la sezione di compressore di bassa pressione 31A, mentre le valvole 95, 83, 87 sono chiuse. Mentre in Fig.2 il condotto 200 collega la sezione di compressore di bassa pressione 31A della disposizione di compressore 31 al lato di aspirazione del compressore ausiliario 101, in altre forme di realizzazione il condotto 200 pu? essere omesso e il condotto di ingresso di alta pressione 72 pu? utilizzato per lo stesso scopo.

[0137] In altre forme di realizzazione, non mostrate, il fluido di lavoro liquefatto dal serbatoio di raccolta 59 pu? essere vaporizzato prima di essere reintrodotto nella disposizione di compressore 31 per mezzo di un vaporizzatore (non mostrato), ad esempio un evaporatore ad aria.

[0138] Una volta che il fluido di lavoro liquefatto raccolto nel serbatoio di raccolta 59 ? stato trasferito indietro nella disposizione di compressore 31, le valvole di isolamento 133 e 135 possono essere chiuse e il compressore ausiliario 101 pu? essere spento. Se necessario, la pressione residua nel serbatoio di raccolta 59 pu? essere ridotta aprendo la valvola controllata 123 e la valvola di isolamento 75.

[0139] Se il compressore ausiliario 101 non ? previsto, fluido di lavoro raccolto nel serbatoio di raccolta 59 pu? essere trasferito indietro gradualmente alla disposizione di compressore 31 per mezzo di un sistema di pressurizzazione esterno, eventualmente provvisto di un evaporatore.

[0140] Mentre nel circuito schematico della Fig.2 il compressore ausiliario 101 ? mostrato come un dispositivo ad hoc, aggiunto al sistema LNG, in alcune forme di realizzazione un compressore gi? presente nel sistema LNG pu? essere usato per funzionare come compressore ausiliario per lo scopo sopra descritto.

[0141] Ad esempio, una sezione di compressore di un compressore di recupero del propano esistente per depressurizzare il ciclo propano pu? essere usata per questo scopo. Il compressore di recupero del propano ? usualmente un compressore alternativo atto ad eseguire la sopra descritta funzione del compressore ausiliario 101. Pertanto, il compressore ausiliario nel senso qui inteso pu? essere un compressore esistente previsto nell'impianto per altri scopi.

[0142] Mentre in Fig.2 l'intera capacit? di raffreddamento ? fornita dal gas naturale liquefatto, in altre forme di realizzazione possono essere usati in combinazione due fluidi di raffreddamento. Inoltre, in Fig.2 le sezioni dello scambiatore di calore 57.1 e 57.2 sono disposte in sequenza. In altre forme di realizzazione, pu? essere prevista una differente disposizione delle sezioni dello scambiatore di calore. Le Figg.3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 e 11 si riferiscono a varie forme di realizzazione alternative che comportano modi alternativi di fornire la capacit? di raffreddamento e/o differenti disposizioni delle sezioni dello scambiatore di calore. Gli schemi delle Figg. 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 e 11 illustrano soltanto lo scambiatore di calore 57 e le sue rispettive sezioni, e il serbatoio di raccolta 59 e le sue rispettive sezioni. Le parti rimanenti del circuito possono essere le stesse o simili a quelle gi? mostrate in Fig.2 e sopra descritte.

[0143] Continuando a riferirsi alle Figg.1 e 2, lo schema della Fig.3 illustra una forma di realizzazione in cui due differenti capacit? di raffreddamento e due differenti fluidi di raffreddamento sono usati per raffreddare il fluido di lavoro multicomponente durante una fase di riduzione della pressione di assestamento. Gli stessi numeri di riferimento indicano parti e componenti che sono gli stessi o corrispondono funzionalmente a quelli gi? sopra descritti in relazione alla Fig.2.

[0144] Fluido di lavoro (refrigerante misto MR) viene alimentato dal condotto di alimentazione di fluido di lavoro 79 al lato caldo della sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57. Fluido di lavoro raffreddato esce dalla sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57 e viene alimentato alla prima sezione di serbatoio 59.1 attraverso il condotto di ingresso 59.3, cos? che il fluido lavoro liquefatto ad una prima temperatura si raccoglie nella prima sezione di serbatoio 59.1 in una condizione di equilibrio termodinamico con la fase vapore o gassosa di esso ad una prima temperatura, come nella forma di realizzazione della Fig.2.

[0145] Fluido di lavoro non condensato viene alimentato attraverso il condotto 59.4 e attraverso il lato caldo della sezione di bassa temperatura 57.1 dello scambiatore di calore 57. L'uscita del lato caldo della sezione di bassa temperatura 57.1 ? in collegamento di fluido con la seconda sezione di serbatoio 59.2 attraverso un condotto di ingresso 59.5. Il fluido di lavoro condensato si raccoglie nella seconda sezione di serbatoio 59.2 in equilibrio termodinamico con una fase gassosa o vapore del fluido di lavoro ad una temperatura inferiore rispetto alla temperatura della prima sezione di serbatoio 59.2. Fluido di lavoro non condensato viene riportato attraverso il condotto di uscita 59.6 verso la sezione di elaborazione 30. Come nella forma di realizzazione precedentemente descritta, componenti ad alto peso molecolare del fluido di lavoro condensano principalmente nella prima sezione di serbatoio 59.2 e componenti a basso peso molecolare condensano prevalentemente nella seconda sezione di serbatoio 59.2. Componenti pi? leggeri vengono riportati attraverso il condotto 59.6 alla disposizione di compressore 31 della sezione di elaborazione 30.

[0146] Nella forma di realizzazione della Fig.3, fluido di lavoro non condensato che ritorna alla sezione di elaborazione 30 ? parzialmente riscaldato nella sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57 in rapporto di scambio termico con fluido di lavoro in ingresso, cos? da evitare che fluido di lavoro a temperatura criogenica entri nella sezione di elaborazione 30.

[0147] Nella forma di realizzazione della Fig.3, due differenti funzioni di raffreddamento sono previste per raffreddare sequenzialmente il fluido di lavoro nella sezione di alta temperatura 57.2 e nella sezione di bassa temperatura 57.1 dello scambiatore di calore 57. Ad esempio, il gas naturale liquefatto LNG ? usato nella sezione di alta temperatura 57.2 e un secondo fluido di raffreddamento, preferibilmente ad una temperatura inferiore rispetto al gas naturale liquefatto, viene usato nella sezione di bassa temperatura 57.1. In forme di realizzazione il fluido di raffreddamento a bassa temperatura pu? essere azoto liquefatto (N2).

[0148] Una forma di realizzazione simile ? illustrata nella Fig.4. La forma di realizzazione della Fig.4 differisce dalla forma di realizzazione di Fig.3 per il fatto che entrambe le sezioni dello scambiatore di calore sono sezioni a multi-flusso, e il fluido di lavoro non condensato che esce dalla seconda sezione di serbatoio 59.2 fluisce attraverso la sezione di bassa temperatura 57.1 e attraverso la sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57 prima di ritornare alla sezione di elaborazione 30. In entrambe le sezioni di scambiatore di calore 57.1, 57.2 il fluido di lavoro non condensato viene parzialmente riscaldato per scambio termico con il fluido di lavoro in ingresso.

[0149] Continuando a riferirsi alle Figg.1, 2, 3 e 4, una ulteriore forma di realizzazione del serbatoio di raccolta 59 e dello scambiatore di calore 57 ? illustrata in Fig.5. I lati freddi della sezione di bassa temperatura 57.1 e della sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57 sono configurati come descritto in relazione alle Figg.3 e 4: due differenti fluidi di raffreddamento sono usati per fornire le capacit? di raffreddamento richieste.

[0150] Mentre nelle forme di realizzazione precedentemente descritte il fluido di lavoro fluisce in sequenza attraverso la prima sezione di serbatoio 59.1 e attraverso la seconda sezione di serbatoio 59.2 che sono accoppiate l'una all'altra in una disposizione in serie, nella forma di realizzazione della Fig.5 il fluido di lavoro alimentato dal condotto di alimentazione 79 ? suddiviso in un primo flusso parziale e in un secondo flusso parziale.

[0151] Il primo flusso parziale ? alimentato attraverso un primo condotto di alimentazione del fluido di lavoro 79.1 attraverso il lato caldo della sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57 e viene raccolto nella prima sezione 59.2 del serbatoio di raccolta 59. Un secondo flusso parziale ? alimentato attraverso un secondo condotto di alimentazione del fluido 79.2 direttamente attraverso il lato caldo della sezione di bassa temperatura 57.1 dello scambiatore di calore 57 e da qui nella seconda sezione di serbatoio 59.2.

[0152] Nella forma di realizzazione della Fig.5, fluido di lavoro non condensato dalla prima sezione di serbatoio 59.1 viene alimentato attraverso il lato caldo della sezione di bassa temperatura 57.1 dello scambiatore di calore 57 e ulteriormente raffreddato e raccolto nella seconda sezione 59.2 del serbatoio di raccolta 59.

[0153] Come nelle precedenti forme di realizzazione, fluido di lavoro non condensato riportato verso la sezione di elaborazione 30 viene riscaldato in rapporto di scambio termico con fluido di lavoro in ingresso nell'una o nell'altra o in entrambe le sezioni 57.1 e 57.2 dello scambiatore di calore 57. Nella forma di realizzazione illustrata in Fig.5 fluido di lavoro non condensato viene portato indietro attraverso la sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57.

[0154] Continuando a riferirsi alle Figg.1, 2, 3, 4, e 5, un?ulteriore forma di realizzazione del serbatoio di raccolta 59 e dello scambiatore di calore 57 ? mostrata in Fig.6. Gli stessi numeri di riferimento sono usati per indicare parti uguali o equivalenti a quelle precedentemente descritte.

[0155] Mentre in Fig.2 il fluido di raffreddamento fluisce sequenzialmente attraverso il lato freddo della sezione di bassa temperatura 57.1 e attraverso il lato freddo della sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57, che sono disposte in serie, nella disposizione di Fig.6 i due lati freddi delle sezioni 57.1 e 57.2 dello scambiatore di calore 57 sono disposti in parallelo. La rimanente parte del circuito ? uguale a quella della Fig.2 e non verr? descritta nuovamente.

[0156] Continuando a riferirsi alle Figg.1, 2, 3, 4, 5 e 6, un?ulteriore forma di realizzazione ? mostrata in Fig.7. Gli stessi numeri di riferimento sono usati per indicare parti uguali o equivalenti, gi? descritte in relazione con le precedenti forme di realizzazione. Nella Fig.7 i lati freddi della sezione di bassa temperatura 57.1 e della sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57 sono disposte in parallelo come mostrato in Fig.6. Il flusso del fluido di lavoro in ingresso dal condotto di alimentazione di fluido di lavoro 79 ? suddiviso in due flussi parziali alimentati attraverso condotti 79.1 e 79.2 alla sezione di alta temperatura 57.2 e alla sezione di bassa temperatura 57.1 dello scambiatore di calore 57 come nella forma di realizzazione della Fig.5. La seconda sezione di serbatoio 59.2 riceve pertanto due flussi di fluido di lavoro raffreddato, il primo direttamente dal condotto 79 e l?altro dalla prima sezione di serbatoio 59.1.

[0157] Mentre nelle forme di realizzazione precedentemente descritte fluido di lavoro non condensato dalla prima sezione di serbatoio 59.1 viene alimentato alla prima sezione di bassa temperatura 57.1 dello scambiatore di calore 57 e da qui alla seconda sezione di serbatoio 59.1, in altre forme di realizzazione viene prevista una diversa configurazione.

[0158] Continuando a riferirsi alle Figg.1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7, in Fig.8 ? illustrata una forma di realizzazione nella quale fluido di lavoro non condensato dalla prima sezione di serbatoio 59.1 viene riportato direttamente alla sezione di elaborazione 30. Il fluido di lavoro in ingresso dal condotto 79 ? suddiviso in due flussi parziali come gi? descritto in relazione alla forma di realizzazione della Fig.5.

[0159] Nella forma di realizzazione della Fig.8 due capacit? di raffreddamento sono previste per raffreddare fluido di lavoro nella sezione di bassa temperatura 57.1 e nella sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57, in un modo simile alla forma di realizzazione delle Figg.3, 4 e 5.

[0160] Continuando a riferirsi alle Figg.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 e 8, un?ulteriore forma di realizzazione ? illustrata in Fig.9. La forma di realizzazione di Fig.9 differisce dalla forma di realizzazione di Fig.8 in quanto ? prevista una singola capacit? di raffreddamento, e lo stesso fluido di raffreddamento, specificamente gas naturale liquefatto, fluisce sequenzialmente attraverso i lati freddi della sezione di bassa temperatura 57.1 e della sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57, i quali sono disposti in serie.

[0161] Continuando a riferirsi alle Figg.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9, ulteriori forme di realizzazione dello scambiatore di calore 57 e del serbatoio di raccolta 59 sono illustrate nelle Figg.10 e 11. Le due forme di realizzazione delle Figg.10 e 11 differiscono l'una dall'altra per quanto concerne i lati freddi delle sezioni 57.1 e 57.2 dello scambiatore di calore 57. In Fig.10 il lato freddo della sezione di bassa temperatura 57.1 e il lato freddo della sezione di alta temperatura 57.2 sono disposti in serie e viene prevista una singola capacit? di raffreddamento, utilizzante gas naturale liquefatto come mezzo di raffreddamento, che fluisce sequenzialmente attraverso il lato freddo di entrambe le sezioni 57.1 e 57.2 dello scambiatore di calore 57.

[0162] In Fig.11 due capacit? di raffreddamento sono previste per le due sezioni 57.1 e 57.2 dello scambiatore di calore 57, in maniera simile alle Figg.3, 4, 5, 8.

[0163] In entrambe le forme di realizzazione delle Figg.10 e 11 il fluido di lavoro in ingresso alimentato attraverso il condotto di alimentazione del fluido di lavoro 79 ? suddiviso in un primo flusso parziale e in un secondo flusso parziale, i quali sono alimentati attraverso i condotti 79.1 e 79.2, in una maniera simile alle Figg.5, 7, 8 e 9.

[0164] In entrambe le Figg.10 e 11 lo scambiatore di calore 57 comprende ulteriori sezioni 57.3 e 57.4 disposte lungo il percorso di flusso del primo flusso parziale alimentato attraverso il condotto 79.2 e lungo il percorso di flusso del secondo flusso parziale alimentato attraverso il condotto 79.2. Le due sezioni 57.3 e 57.4 dello scambiatore di calore 57 sono usate per pre-raffreddare o condensare parzialmente fluido di lavoro alimentato dalla sezione di elaborazione 30 attraverso i condotti 79.1 e 79.2 per scambio termico verso il fluido di lavoro non condensato che ritorna verso la sezione di elaborazione 30 dalla seconda sezione di serbatoio 59.2 attraverso il condotto di uscita 59.6. La portata di fluido di lavoro non condensato a temperatura criogenica che esce dalla seconda sezione di serbatoio 59.2 ? suddivisa in due flussi, che sono alimentati attraverso rispetti lati freddi delle sezioni 57.3 e 57.4 dello scambiatore di calore 57, nelle quali fluido di lavoro non condensato riportato verso la sezione di elaborazione 30 viene riscaldato per scambio termico con fluido di lavoro proveniente dalla sezione di elaborazione 30 attraverso il condotto di alimentazione di fluido di lavoro 79 e che fluisce attraverso il lato caldo delle sezioni 57.3 e 57.4 dello scambiatore di calore 57.

[0165] Nella forma di realizzazione delle Figg.10 e 11 il fluido di lavoro preraffreddato che esce dalle sezioni 57.3 e 57.4 dello scambiatore di calore 57 ? alimentato alla prima sezione di serbatoio 59.1. Quest'ultima ? disposta in serie alla seconda sezione di serbatoio 59.2 in modo simile a quanto descritto con riferimento alle Figg.2, 3, 4, 6.

[0166] Nella forma di realizzazione delle Figg.10 e 11 il flusso parziale alimentato dal condotto 79.2 bypassa la sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57 ed ? alimentato direttamente dalla sezione 57.4 dello scambiatore 57 alla prima sezione di serbatoio 59.1, mentre il flusso parziale alimentato dal condotto 79.1 fluisce attraverso il lato caldo della sezione di alta temperatura 57.2 dello scambiatore di calore 57 prima di essere alimentato alla prima sezione di serbatoio 59.1 attraverso il condotto di ingresso 59.3.

[0167] Mentre l?invenzione ? stata descritta in termini di varie specifiche forme di realizzazione, sar? chiaro agli esperti del ramo che sono possibili molti cambiamenti, modifiche e omissioni, senza uscire dall?ambito e dallo spirito delle rivendicazioni. Inoltre, se non diversamente specificato, l?ordine o la sequenza di eventuali fasi di processo o di metodo pu? essere variato o riconfigurato secondo forme di realizzazione alternative.

Claims

UN SISTEMA E UN METODO PER RIDURRE LA PRESSIONE DI ASSESTAMENTO USANDO SEZIONI DI SERBATOIO DI RACCOLTA MULTIPLE Rivendicazioni

1. Un sistema termodinamico (1) comprendente:

a) una sezione di elaborazione (30), atta a circolare un fluido di lavoro multicomponente in essa;

b) una disposizione di raffreddamento (51) comprendente:

- un serbatoio di raccolta (59) atto a raccogliere in esso una fase liquida e una fase gassosa o vapore del fluido di lavoro multicomponente in equilibrio termodinamico; in cui il serbatoio di raccolta ? atto ad essere in accoppiamento di fluido con la sezione di elaborazione (30) per rimuovere da essa fluido di lavoro e reintrodurre in essa fluido di lavoro; e

- uno scambiatore di calore (57) funzionalmente accoppiato al serbatoio di raccolta (59); in cui lo scambiatore di calore comprende un lato caldo atto a ricevere fluido di lavoro, e un lato freddo atto a ricevere fluido di raffreddamento in rapporto di scambio termico con il fluido di lavoro per rimuovere calore da esso;

in cui:

lo scambiatore di calore (57) comprende almeno una sezione di bassa temperatura (57.1) e una sezione di alta temperatura (57.2), ciascuna sezione comprendendo un lato caldo e un lato freddo; in cui nel funzionamento fluido di raffreddamento circola nel lato freddo della sezione di bassa temperatura (57.1) e nel lato freddo della sezione di alta temperatura (57.2) e il fluido di lavoro circola nel lato caldo della sezione di alta temperatura (57.2) e nel lato caldo della sezione di bassa temperatura (57.1) dello scambiatore di calore (57); e

il serbatoio di raccolta (59) comprende: almeno una prima sezione di serbatoio (59.1) in accoppiamento di fluido con una uscita del lato caldo della sezione di alta temperatura (57.2) dello scambiatore di calore (57), e una seconda sezione di serbatoio (59.2) in accoppiamento di fluido con una uscita del lato caldo della sezione di bassa temperatura (57.1) dello scambiatore di calore (57).

2. Il sistema termodinamico (1) della rivendicazione 1, in cui il lato freddo della sezione di bassa temperatura (57.1) e il freddo della sezione di alta temperatura (57.2) dello scambiatore di calore (57) sono disposti in serie, e in cui una uscita del lato freddo della sezione di bassa temperatura (57.1) ? in accoppiamento di fluido con un ingresso del lato freddo della sezione di alta temperatura (57.2), cos? che almeno una porzione di fluido di raffreddamento fluisce sequenzialmente attraverso la sezione di bassa temperatura (57.1) e la sezione di alta temperatura (57.2) dello scambiatore di calore (57).

3. Il sistema termodinamico (1) della rivendicazione 1, in cui il lato freddo della sezione di bassa temperatura (57.1) e il lato freddo della sezione di alta temperatura (57.2) dello scambiatore di calore (57) sono accoppiati in parallelo e sono atti a ricevere un primo flusso e un secondo flusso di un singolo fluido di raffreddamento.

4. Il sistema termodinamico (1) della rivendicazione 1, in cui il lato freddo della sezione di bassa temperatura (57.1) e il lato freddo della sezione di alta temperatura (57.2) dello scambiatore di calore (57) sono atti a ricevere rispettivamente un primo fluido di raffreddamento e un secondo fluido di raffreddamento, differente dal primo fluido di raffreddamento.

5. Il sistema termodinamico (1) di una o pi? delle rivendicazioni precedenti, in cui la prima sezione di serbatoio (59.1) ? in accoppiamento di fluido con un ingresso del lato caldo della sezione di bassa temperatura (57.1) dello scambiatore di calore (57), cos? che la prima sezione di serbatoio (59.1) e la seconda sezione di serbatoio (59.2) sono accoppiati in serie.

6. Il sistema termodinamico (1) di una o pi? delle rivendicazioni 1 a 4, in cui la prima sezione di serbatoio (59.1) ? in accoppiamento di fluido con la sezione di elaborazione (30) attraverso un condotto di ritorno.

7. Il sistema termodinamico (1) di una o pi? delle rivendicazioni precedenti, comprendente un condotto di alimentazione di fluido di lavoro (79) atto ad alimentare fluido di lavoro dalla sezione di elaborazione (30) al serbatoio di raccolta (59).

8. Il sistema termodinamico (1) della rivendicazione 7, in cui il condotto di alimentazione di fluido di lavoro (79) ? in accoppiamento di fluido con la prima sezione di serbatoio (59.1) attraverso un primo condotto di alimentazione di fluido di lavoro (79.1) e con la seconda sezione di serbatoio (59.2) attraverso un secondo condotto di alimentazione di fluido di lavoro (79.2).

9. Il sistema termodinamico (1) della rivendicazione 8, in cui il primo condotto di alimentazione di fluido di lavoro (79.1) si estende attraverso il lato caldo della sezione di alta temperatura (57:2) e il secondo condotto di alimentazione di fluido di lavoro (79.2) si estende attraverso il lato caldo della sezione di bassa temperatura (57.1) dello scambiatore di calore (57).

10. Il sistema termodinamico (1) di una o pi? delle rivendicazioni precedenti, in cui la seconda sezione di serbatoio (59.2) ? in accoppiamento di fluido con la sezione di elaborazione (30) attraverso una valvola controllata (123) atta a riportare fluido di lavoro dal serbatoio di raccolta (59) verso la sezione di elaborazione (30).

11. Il sistema termodinamico (1) della rivendicazione 10, in cui la seconda sezione di serbatoio (59.2) ? in accoppiamento di fluido con la sezione di elaborazione (30) attraverso almeno una della sezione di bassa temperatura (57.1) e della sezione di bassa temperatura (57.2) dello scambiatore di calore (57), in rapporto di scambio termico con il fluido di lavoro di almeno una delle sezioni di elaborazione (30) e prima sezione di serbatoio (59.1).

12. Il sistema termodinamico (1) di una o pi? delle rivendicazioni precedenti, in cui la sezione di elaborazione (30) comprende una disposizione di compressore (31).

13. Il sistema termodinamico (1) di una o pi? delle rivendicazioni precedenti, in cui la sezione di elaborazione (30) comprende un ingresso provvisto di una valvola di isolamento in ingresso (73) e un?uscita provvista di una valvola di isolamento in uscita (74); e in cui una disposizione di compressore (31) ? disposta fra la valvola di isolamento in ingresso e la valvola di isolamento in uscita.

14. Il sistema termodinamico (1) della rivendicazione 13, in cui la disposizione di compressore (31) comprende una sezione di compressore di bassa pressione (31A) e una sezione di compressore di alta pressione (31B), e in cui preferibilmente una valvola di isolamento (70) ? disposta fra la sezione di compressore di bassa pressione (31A) e la sezione di compressore di alta pressione (31B).

15. Il sistema termodinamico (1) della rivendicazione 13 o 14, in cui la disposizione di raffreddamento (51) ? scollegata alla sezione di elaborazione (30) attraverso un condotto di ingresso di bassa pressione (71) in accoppiamento di fluido con la sezione di compressore di bassa pressione (31A) e attraverso un condotto di ingresso di alta pressione (72) in accoppiamento di fluido con la sezione di compressore di alta pressione (31B).

16. Il sistema termodinamico (1) della rivendicazione 15, in cui una prima valvola controllata (83) ? prevista lungo il condotto di alimentazione di fluido di lavoro (79) atto ad alimentare fluido di lavoro dalla sezione di elaborazione (30) verso lo scambiatore di calore (57); in cui la prima valvola controllata (83) ? atta ad essere in accoppiamento di fluido con il condotto di ingresso di bassa pressione (71) e con il condotto di ingresso di alta pressione (72), selettivamente.

17. Il sistema termodinamico della rivendicazione 15 o 16, in cui una seconda valvola controllata (87) ? prevista lungo il condotto di ingresso di alta pressione (72).

18. Il sistema termodinamico (1) della rivendicazione 17, in cui la prima valvola controllata (83) e la seconda valvola controllata (87) sono atte ad essere selettivamente aperte e chiuse sotto il controllo di un controllore (85).

19. Il sistema termodinamico (1) di una o pi? delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre un circuito chiuso (4), atto a circolare fluido di lavoro in esso, detto circuito chiuso comprendendo la sezione di elaborazione (30).

20. Il sistema termodinamico della rivendicazione 19, in cui detto circuito chiuso (4) comprende una sezione di circuito di alta pressione e una sezione di circuito di bassa pressione; ed in cui la sezione di elaborazione (30) ? disposta fra la sezione di circuito di bassa pressione e la sezione di circuito di alta pressione.

21. Il sistema termodinamico (1) della rivendicazione 19 o 20, in cui il circuito chiuso (4) comprende inoltre una disposizione di scambio termico (37) atta a circolare il fluido di lavoro in rapporto di scambio termico con un fluido di processo (NG; LNG) e a rimuovere calore da esso, e una unit? di stoccaggio di fluido di processo liquefatto (39), atta a raccogliere fluido di processo liquefatto (LNG) in essa; in cui lo scambiatore di calore (57) ? atto ad essere in accoppiamento di fluido con almeno una delle disposizione di scambio termico (37) e unit? di stoccaggio di fluido di processo liquefatto (39), ed a circolare fluido di processo nel lato freddo dello scambiatore di calore (57).

22. Il sistema termodinamico (1) di una o pi? delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre un condotto di ritorno (131) che pone in accoppiamento di fluido la prima sezione di serbatoio (59.1) e la seconda sezione di serbatoio (59.2) con la sezione di elaborazione (30), atto a riportare fluido di lavoro raccolto nel serbatoio di raccolta (59) verso la sezione di elaborazione (30).

23. Il sistema termodinamico (1) della rivendicazione 22, in cui la sezione di elaborazione (30) comprende un compressore (31) con una linea di antipompaggio, ed in cui il condotto di ritorno (131) ? atto ad alimentare fluido di lavoro verso la linea di anti-pompaggio attraverso una valvola di quench (137).

24. Un metodo per ridurre una pressione di assestamento di un fluido di lavoro multicomponente in un sistema termodinamico (1) comprendente: una sezione di elaborazione (30), atta a circolare un fluido di lavoro multicomponente in essa; una disposizione di raffreddamento (51) comprendente un serbatoio di raccolta (59) atto a raccogliere in esso una fase liquida e una fase gassosa o vapore del fluido di lavoro in equilibrio termodinamico, e uno scambiatore di calore (57) funzionalmente accoppiato al serbatoio di raccolta; in cui lo scambiatore di calore (57) comprende un lato caldo atto a circolare il fluido di lavoro, e un lato freddo atto a circolare fluido di raffreddamento in rapporto di scambio termico con il fluido di lavoro per rimuovere calore da esso; il metodo comprendendo le seguenti fasi:

alimentare fluido di lavoro dalla sezione di elaborazione (30) attraverso il lato caldo di una sezione di alta temperatura (57.2) dello scambiatore di calore (57) in rapporto di scambio termico con fluido di raffreddamento che circola in un lato freddo della sezione di alta temperatura (57.2) dello scambiatore di calore raccogliere fluido di lavoro liquefatto dalla sezione di alta temperatura (57.2) dello scambiatore di calore (57) in una prima sezione di serbatoio (59.1) del serbatoio di raccolta (59) in una prima condizione di equilibrio liquido-vapore in esso;

alimentare fluido di lavoro dalla sezione di elaborazione (30) attraverso un lato caldo di una sezione di bassa temperatura (57.2) dello scambiatore di calore (57) in rapporto di scambio termico con fluido di raffreddamento che circola in un lato freddo della sezione di bassa temperatura (57.2) dello scambiatore di calore (57);

raccogliere fluido di lavoro liquefatto dalla sezione di bassa temperatura (57.2) dello scambiatore di calore (57) in una seconda sezione di serbatoio (59.1) del serbatoio di raccolta (59) in una seconda condizione di equilibrio liquidovapore in esso, ad una temperatura inferiore rispetto alla prima sezione di serbatoio (59.1); e

riportare fluido di lavoro non condensato dal serbatoio di raccolta (59) verso la sezione di elaborazione (30).

25. Il metodo della rivendicazione 24, comprendente inoltre le seguenti fasi:

far fluire fluido di lavoro non condensato dalla prima sezione di serbatoio (59.1) attraverso la sezione di bassa temperatura (57.1) dello scambiatore di calore (57) in rapporto di scambio termico con il fluido di raffreddamento; e raccogliere fluido di lavoro liquefatto dalla sezione di bassa temperatura (57.1) dello scambiatore di calore (57) nella seconda sezione di serbatoio (59.2) del serbatoio di raccolta (59).

26. Il metodo della rivendicazione della rivendicazione 24, comprendente inoltre le seguenti fasi:

suddividere un flusso di fluido di lavoro dalla sezione di elaborazione (30) in un primo flusso parziale e in un secondo flusso parziale;

alimentare il primo flusso parziale di fluido di lavoro attraverso il lato caldo della sezione di alta temperatura (57.2) dello scambiatore di calore (57); alimentare il secondo flusso parziale di fluido di lavoro attraverso il lato caldo della sezione di bassa temperatura (57.1) dello scambiatore di calore (57); e riportare fluido di lavoro non condensato dalla prima sezione di serbatoio (59.1) e dalla seconda sezione di serbatoio (59.2) alla sezione di elaborazione (30).

27. Il metodo di una o pi? delle rivendicazioni 24 a 26, comprendente inoltre la fase di circolare fluido di raffreddamento in serie attraverso il lato freddo della sezione di bassa temperatura (57.1) e attraverso il lato freddo della sezione di alta temperatura (57.2) dello scambiatore di calore (57).

28. Il metodo di una o pi? delle rivendicazioni 24 a 26, comprendente inoltre la fase di circolare fluido di raffreddamento in parallelo attraverso il lato freddo della sezione di bassa temperatura (57.1) e attraverso il lato caldo della sezione di alta temperatura (57.2) dello scambiatore di calore (57).

29. Il metodo di una o pi? delle rivendicazioni 24 a 26, comprendente inoltre le fasi di:

circolare un primo fluido di raffreddamento attraverso il lato freddo della sezione di bassa temperatura (57.1) dello scambiatore di calore (57);

circolare una secondo fluido di raffreddamento attraverso il lato freddo della sezione di alta temperatura (57.2) dello scambiatore di calore (57).

30. Il metodo di una o pi? delle rivendicazioni 24 a 29, in cui il sistema termodinamico (1) comprende un circuito di refrigerazione chiuso (4) atto a circolare in esso il fluido di lavoro e comprendente: una sezione di circuito di alta pressione; una sezione di circuito di bassa pressione, la sezione di elaborazione (30) comprendendo una disposizione di compressore (31) ed essendo disposta fra la sezione di circuito di alta pressione e la sezione di circuito di bassa pressione; una disposizione di scambio termico (37); e in cui la disposizione di scambio termico (37) ? atta a liquefare un fluido di processo tramite scambio termico con il fluido di lavoro.

31. Il metodo della rivendicazione 30, in cui il fluido di processo liquefatto ? usato come fluido di raffreddamento nello scambiatore di calore (57) della disposizione di raffreddamento (51).

32. Il metodo della rivendicazione 30 o 31, in cui il fluido di processo ? gas naturale.

33. Un sistema di liquefazione di gas naturale (1) comprendente:

? un circuito refrigerante (4) atto a circolare un fluido refrigerante multicomponente in esso e comprendente: una disposizione di compressore (31) e una disposizione di scambio termico (37), in rapporto di scambio termico con una linea di alimentazione di gas naturale (21);

? un?unit? di stoccaggio di gas naturale liquefatto (39) atta a raccogliere e immagazzinare gas naturale liquefatto (LNG) in essa;

? una disposizione di raffreddamento (51) comprendente:

? un serbatoio di raccolta (59) atto a raccogliere in esso una fase liquida e una fase gassosa o vapore del fluido refrigerante in equilibrio termodinamico; in cui il serbatoio di raccolta (59) ? atto ad essere posto in accoppiamento di fluido con la disposizione di compressore (31) per rimuovere fluido refrigerante da essa e reintrodurre fluido refrigerante in essa; e

? uno scambiatore di calore (57) in accoppiamento funzionale con il serbatoio di raccolta (59); in cui lo scambiatore di calore (57) comprende un lato caldo atto a circolare il fluido refrigerante, e un lato freddo atto a circolare un fluido di raffreddamento in rapporto di scambio termico con il fluido di refrigerante per rimuovere calore da esso;

in cui:

lo scambiatore di calore (57) comprende: almeno una sezione di bassa temperatura (57.1) comprendente un lato caldo e un lato freddo; e una sezione di alta temperatura (57.2) comprendente un lato caldo e un lato freddo;

il serbatoio di raccolta (59) comprende: almeno una prima sezione di serbatoio (59.1), in accoppiamento di fluido con un?uscita del lato caldo della sezione di alta temperatura (57.2) dello scambiatore di calore (57) e una seconda sezione di serbatoio (59.2) in accoppiamento di fluido con un?uscita del lato caldo della sezione di bassa temperatura (57.1) dello scambiatore di calore (57):

durante una fase di riduzione della pressione di assestamento, fluido di raffreddamento circola nel lato freddo della sezione di bassa temperatura (57.1) e nel lato freddo della sezione di alta temperatura (57.2) e fluido refrigerante circola nel lato caldo della sezione di alta temperatura (57.1) e nel lato caldo della sezione di bassa temperatura (57.1) dello scambiatore di calore (57).