ITFI20130076A1 - "integrally-geared compressors for precooling in lng applications" - Google Patents

"integrally-geared compressors for precooling in lng applications"

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ITFI20130076A1
ITFI20130076A1 IT000076A ITFI20130076A ITFI20130076A1 IT FI20130076 A1 ITFI20130076 A1 IT FI20130076A1 IT 000076 A IT000076 A IT 000076A IT FI20130076 A ITFI20130076 A IT FI20130076A IT FI20130076 A1 ITFI20130076 A1 IT FI20130076A1
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IT
Italy
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refrigerant
compressor
cooling circuit
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multiplier
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IT000076A
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Nicola Banchi
Antonio Pelagotti
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Nuovo Pignone Srl
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Description

"COMPRESSORI CON MOLTIPLICATORE INTEGRATO PER PRERAFFREDDAMENTO IN APPLICAZIONI LNG"
Descrizione
Campo dell'invenzione
Le forme di realizzazione qui descritte riguardano processi e sistemi per la liquefazione di gas naturale.
Descrizione dell'arte anteriore
Il gas naturale sta divenendo una sorgente di energia sempre più importante. Allo scopo di consentire il trasporto del gas naturale dalla sorgente di fornitura al luogo di impiego, il volume del gas deve essere ridotto. La liquefazione criogenica à ̈ diventata un processo praticato a livello rutinario per convertire il gas naturale in un liquido che à ̈ più conveniente, meno costoso e più sicuro da stoccare e trasportare. Il trasporto tramite condotti o navi di gas naturale liquefatto (LNG) diviene possibile a pressione ambiente mantenendo il gas raffreddato e liquefatto ad una temperatura inferiore rispetto alla temperatura di liquefazione alla pressione ambiente.
Allo scopo di stoccare e trasportare gas naturale allo stato liquido, il gas naturale viene raffreddato preferibilmente a circa -150 fino a -170°C, dove il gas possiede una pressione di vapore pressoché atmosferica.
Diversi processi e sistemi esistono nell'arte anteriore per la liquefazione del gas naturale, che prevedono il passaggio sequenziale di gas naturale ad elevata pressione attraverso una pluralità di fasi di raffreddamento lungo i quali il gas viene raffreddato a temperature via via decrescenti in cicli di refrigerazione sequenziali fino al raggiungimento della temperatura di liquefazione.
Prima di far passare il gas naturale attraverso gli stadi di raffreddamento, il gas naturale viene pretrattato per rimuovere impurezze che possono interferire con l’elaborazione, danneggiare i macchinari o sono indesiderate nel prodotto finito. Le impurezze comprendono gas acidi, composti di zolfo, biossido di carbonio, mercaptani, acqua e mercurio. Il gas pretrattato da cui sono state rimosse le impurezze viene poi raffreddato tramite flussi di refrigerazione per separare gli idrocarburi più pesanti. Il gas rimanente consiste principalmente di metano e contiene usualmente meno dello 0,1% mol di idrocarburi o di peso molecolare superiore, quale propano od idrocarburi più pesanti. Il gas naturale così ripulito e purificato viene raffreddato alla temperatura finale in una sezione criogenica. LNG risultane può essere stoccato e trasportato a pressione pressoché atmosferica.
La liquefazione criogenica à ̈ usualmente eseguita tramite un processo multi ciclo, cioà ̈ un processo che usa differenti cicli di refrigerazione. In funzione del tipo di processo, ciascun ciclo può usare un fluido refrigerante differente, oppure lo stesso fluido refrigerante può essere utilizzato in due o più cicli.
La Fig.1 mostra schematicamente un diagramma di un sistema criogenico di liquefazione di gas naturale che usa il cosiddetto processo APCI. Questo processo noto usa due cicli di refrigerazione. Un primo ciclo usa propano come fluido refrigerante ed un secondo ciclo usa un refrigerante miscelato, usualmente composto da azoto, metano, etano e propano. Questo sistema, indicato complessivamente con 1, comprende un primo ciclo 2 comprendente una linea formata da una turbina a gas 3 che aziona un treno di compressori. Il treno di compressori comprende un primo compressore 5 ed un secondo compressore 7 in serie per comprimere il refrigerante miscelato. Un refrigeratore inter-stadio (inter-cooler) 9 raffredda il refrigerante miscelato alimentato dal primo compressore 5 per ridurre la sua temperatura e il suo volume prima di entrare nel secondo compressore 7. Il refrigerante miscelato compresso alimentato dal secondo compressore 7 viene condensato scambiando calore con aria od acqua in uno scambiatore di calore 15. Il refrigerante miscelato viene raffreddato ulteriormente e parzialmente liquefatto dal ciclo di propano come descritto qui di seguito.
Il propano viene lavorato in un secondo ciclo o ciclo di pre-raffreddamento. Il secondo ciclo comprende una linea comprendente una turbina a gas 13 che porta in rotazione un compressore multistadio 15. Il propano compresso alimentato dal compressore 15 viene condensato in un condensatore 17 scambiando calore con acqua o aria. Il propano condensato viene usato per pre-raffreddare il gas naturale fino a -40°C e per raffreddare e parzialmente liquefare il refrigerante miscelato. Il preraffreddamento del gas naturale e la liquefazione parziale del refrigerante miscelato vengono eseguiti in un processo a pressione multipla, nell'esempio illustrato a 4 livelli di pressione.
Il flusso di propano condensato dal condensatore 17 viene alimentato ad una prima serie di quattro scambiatori di calore disposti in sequenza per raffreddare e parzialmente liquefare il refrigerante miscelato e ad una seconda serie di quattro scambiatori di calore di pre-raffreddamento disposti in sequenza per raffreddare il gas naturale. Una prima porzione del flusso di propano compresso dal condensatore 17 viene alimentato attraverso un condotto 19 alla prima serie di scambiatori di calore e viene sequenzialmente espanso in espantori 21, 23, 25 e 27 disposti in serie a quattro livelli di pressione differenti gradualmente decrescenti. A valle di ciascun espantore 21, 23, 25 una porzione del flusso di propano espanso viene deviato ad un rispettivo scambiatore di calore 29, 31, 33. Il propano che fluisce attraverso l'ultimo espantore 27 viene alimentato ad uno scambiatore di calore 35.
Il refrigerante miscelato compresso alimentato dallo scambiatore di calore 11 fluisce in un condotto 37 verso uno scambiatore di calore criogenico principale 38. Il condotto 37 passa sequenzialmente attraverso gli scambiatori di calore 29, 31, 33 e 35 cosicché il refrigerante miscelato viene gradualmente raffreddato e parzialmente liquefatto scambiando calore con propano espanso.
Una seconda frazione del flusso di propano condensato dal condensatore 17 viene alimentato ad un secondo condotto 39 e sequenzialmente espanso in quattro espantori 41, 43, 45, 47 disposti in serie. Una parte del propano espanso in ciascun espantore 41, 43, 45 così come il propano che fluisce dall'ultimo espantore 47 viene deviato verso un corrispondente scambiatore di calore di pre-raffreddamento 49, 51, 53, 55 rispettivamente. Una linea di gas naturale principale 61 fluisce sequenzialmente attraverso detti scambiatori di calore di pre-raffreddamento 49, 51, 53 e 55 cosicché il gas naturale viene pre-raffreddato prima di entrare nello scambiatore di calore criogenico principale 38. Propano riscaldato che esce dagli scambiatori di calore di pre-raffreddamento 49, 51, 53, 55 viene raccolto con il propano che esce dagli scambiatori di calore 29, 31, 33 e 35 ed à ̈ alimentato nuovamente al compressore 15 che recupera le quattro iniezioni intermedia di propano evaporato e comprime il vapore ad esempio a 15-25 bar per condensarlo nuovamente nel condensatore 17.
Sommario dell'invenzione
L'oggetto qui descritto concerne un sistema perfezionato per la liquefazione di gas naturale comprendente almeno un circuito od anello di pre-raffreddamento in cui viene fatto circolare un primo refrigerante, ed almeno un circuito di raffreddamento o liquefazione, in cui viene fatto circolare un secondo refrigerante. Un gas naturale allo stato gassoso viene fatto fluire attraverso una disposizione di scambiatori di calore del circuito di pre-raffreddamento e successivamente in una disposizione di scambiatori di calore del circuito di raffreddamento o liquefazione. Il gas naturale viene preraffreddato, raffreddato ed infine liquefatto scambiando calore verso il primo refrigerante ed almeno il secondo refrigerante. Un terzo o ulteriori circuiti di raffreddamento e/o liquefazione possono essere disposti in una disposizione a cascata od a sequenza per raffreddare gradualmente e liquefare il gas naturale. I circuiti contengono rispettive disposizioni di compressori per elaborare i rispettivi refrigeranti, nonché almeno un condensatore ed almeno uno o più elementi di espansione, ad esempio turbo espantori e/o valvole di strozzamento. Almeno il circuito di pre-raffreddamento comprende un turbo compressore con moltiplicatore integrato per elaborare il primo refrigerante, il primo refrigerante può essere diviso in due o più iniezioni intermedie usate per scambiare calore a valori di pressione gradualmente decrescenti con il gas naturale e/o il refrigerante che circola nel successivo circuito di raffreddamento o liquefazione.
Secondo alcune forme di realizzazione, viene previsto un sistema di liquefazione di gas naturale, comprendente:
almeno un circuito di pre-raffreddamento, attraverso il quale può circolare un primo refrigerante, il circuito di pre-raffreddamento comprendendo: almeno un compressore per pressurizzare il primo refrigerante; almeno un primo motore per azionare detto compressore; almeno un condensatore per rimuovere calore dal primo refrigerante; almeno un primo elemento di espansione per espandere il primo refrigerante;
almeno un primo scambiatore di calore per trasferire calore dal gas naturale al primo refrigerante;
e almeno un circuito di raffreddamento, a valle di detto circuito di preraffreddamento, nel quale circola un secondo refrigerante, il gas naturale essendo atto ad essere raffreddato sequenzialmente nel circuito di preraffreddamento e nel circuito di raffreddamento;
in cui detto compressore à ̈ un turbo compressore con moltiplicatore integrato comprendente una pluralità di stadi di compressore.
Secondo un ulteriore aspetto viene fornito un metodo per la liquefazione di gas naturale, in cui un flusso di gas naturale viene raffreddato e liquefatto tramite scambio termico verso almeno un primo refrigerante che circola in un circuito di preraffreddamento ed un secondo refrigerante che circola in un circuito di raffreddamento e/o di liquefazione. Il primo refrigerante viene suddiviso in una pluralità di iniezioni intermedie a valori di pressione gradualmente decrescenti. Le iniezioni intermedie scambiano calore con il flusso di gas naturale e/o con il secondo refrigerante. Le iniezioni intermedie ritornano verso rispettivi stadi di compressore del turbo compressore con moltiplicatore integrato.
Secondo una forma di realizzazione, viene previsto un metodo comprendente:
prevedere un circuito di pre-raffreddamento comprendente: un turbocompressore con moltiplicatore integrato avente una pluralità di stadi di compressore, almeno un condensatore, almeno un elemento di espansione ed almeno uno scambiatore di calore;
azionare detto turbo compressore con moltiplicatore integrato tramite un primo motore;
circolare un primo refrigerante attraverso il turbo compressore con moltiplicatore integrato;
condensare il primo refrigerante alimentato dal turbo compressore con moltiplicatore integrato nel condensatore;
espandere il primo refrigerante condensato nell’elemento di espansione; circolare il refrigerante espanso attraverso lo scambiatore di calore per rimuovere calore dal gas naturale, per pre-raffreddare il gas naturale;
prevedere almeno un circuito di raffreddamento;
circolare un secondo refrigerante in detto almeno un circuito di raffreddamento;
rimuovere calore dal gas naturale pre-raffreddato tramite scambio di calore con il secondo refrigerante.
Caratteristiche forme di realizzazione sono descritte qui di seguito e ulteriormente definite nelle rivendicazioni allegate, che formano parte integrale della presente descrizione. La sopra riportata breve descrizione individua caratteristiche delle varie forme di realizzazione della presente invenzione in modo che la seguente descri zione dettagliata possa essere meglio compresa e affinché i contribuiti alla tecnica possano essere meglio apprezzati. Vi sono, ovviamente, altre caratteristiche dell’invenzione che verranno descritte più avanti e che verranno esposte nelle rivendicazioni allegate. Con riferimento a ciò, prima di illustrare diverse forme di realizzazione dell’invenzione in dettaglio, si deve comprendere che le varie forme di realizzazione dell’invenzione non sono limitate nella loro applicazione ai dettagli costruttivi ed alle disposizioni di componenti descritti nella descrizione seguente o illustrati nei disegni. L’invenzione può essere attuata in altre forme di realizzazione e attuata e posta in pratica in vari modi. Inoltre si deve comprendere che la fraseologia e la terminologia qui impiegate sono soltanto ai fini descrittivi e non devono essere considerate limitative.
Gli esperti del ramo pertanto comprenderanno che il concetto su cui si basa la descrizione può essere prontamente utilizzato come base per progettare altre strutture, altri metodi e/o altri sistemi per attuare i vari scopi della presente invenzione. E’ importante, quindi, che le rivendicazioni siano considerate come comprensive di quelle costruzioni equivalenti che non escono dallo spirito e dall’ambito della presente invenzione.
Breve descrizione dei disegni
Una comprensione più completa delle forme di realizzazione illustrate dell’invenzione e dei molti vantaggi conseguiti verrà ottenuta quando la suddetta invenzione verrà meglio compresa con riferimento alla descrizione dettagliata che segue in combinazione con i disegni allegati, in cui: la
Fig.1 illustra un sistema di liquefazione di gas naturale secondo l'arte corrente; la
Fig.2 illustra uno schema di una prima forma di realizzazione di un sistema per la produzione di LNG secondo la presente descrizione; la
Fig.2A illustra una forma di realizzazione esemplificativa di un compressore con moltiplicatore integrato usato nella disposizione della Fig.2; la
Fig.3 illustra uno schema di un sistema per la produzione di LNG secondo la presente descrizione, in una seconda forma di realizzazione; e la
Fig.4 illustra una sezione di due stadi di compressore di un turbo compressore con moltiplicatore integrato per l'impiego in un sistema LNG secondo la presente descrizione.
Descrizione dettagliata di forme di realizzazione dell'invenzione
La descrizione dettagliata che segue di forme di realizzazione esemplificative si riferisce ai disegni allegati. Gli stessi numeri di riferimento in disegni differenti identificano elementi uguali o simili. Inoltre, i disegni non sono necessariamente in scala. Ancora, la descrizione dettagliata che segue non limita l’invenzione. Piuttosto, l’ambito dell’invenzione à ̈ definito dalle rivendicazioni accluse.
Il riferimento in tutta la descrizione a “una forma di realizzazione†o “la forma di realizzazione†o “alcune forme di realizzazione†significa che una particolare caratteristica, struttura o elemento descritto in relazione ad una forma di realizzazione à ̈ compresa in almeno una forma di realizzazione dell’oggetto descritto. Pertanto la frase “in una forma di realizzazione†o “nella forma di realizzazione†o “in alcune forme di realizzazione†in vari punti lungo la descrizione non si riferisce necessariamente alla stessa o alle stesse forme di realizzazione. Inoltre le particolari caratteristiche, strutture od elementi possono essere combinati in qualunque modo idoneo in una o più forme di realizzazione.
La Fig.2 mostra schematicamente un diagramma di un sistema di liquefazione criogenico di gas naturale basato su un processo APCI che incorpora l'oggetto qui descritto. Il processo usa due cicli o circuiti di refrigerazione, in cui vengono elaborati rispettivamente un primo refrigerante ed un secondo refrigerante. Il primo circuito à ̈ un circuito di pre-raffreddamento in cui il gas naturale ed anche il secondo refrigerante, che circola in un secondo circuito, vengono raffreddati tramite scambio di calore con il primo refrigerante. Qui di seguito il primo circuito verrà indicato come circuito o ciclo di pre-raffreddamento ed il secondo circuito verrà indicato come circuito o ciclo di raffreddamento o liquefazione.
In alcune forme di realizzazione il primo refrigerante che circola nel circuito di pre-raffreddamento può comprendere o consistere di propano. Il primo refrigerante può avere un peso molecolare medio di almeno 35, ad esempio fra 35 e 41. In alcune forme di realizzazione il secondo refrigerante che circola nel secondo circuito può comprendere un refrigerante miscelato, ad esempio comprendente azoto, metano, etano e propano.
Più specificamente, nella forma di realizzazione della Fig.2, il sistema à ̈ indicato complessivamente con 101, il primo circuito o circuito di pre-raffreddamento à ̈ indicato con 103 e il secondo ciclo o circuito di liquefazione à ̈ indicato con 105. Gas naturale viene alimentato al sistema 101 attraverso un condotto 107 che viene sequenzialmente raffreddato ed infine liquefatto fluendo attraverso una pluralità di scambiatori di calore disposti in serie del circuito di pre-raffreddamento 103 e del circuito di raffreddamento 105, rispettivamente.
Il circuito di pre-raffreddamento 103 comprende un turbo compressore 109 multi stadio con moltiplicatore integrato. Il turbo compressore con moltiplicatore integrato può essere configurato come mostrato in maggiore dettaglio in Fig.4 e verrà descritto in maggiore dettaglio più avanti facendo riferimento a tale figura.
In alcune forme di realizzazione il turbo compressore con moltiplicatore integrato comprende un numero di stadi compreso tra 2 ed 8. Per esempio il turbo compressore con moltiplicatore integrato può comprendere da 3 a 6 stadi. Come verrà descritto più in dettaglio più avanti possono essere previsti uno o più inter-refrigeratori fra una o più coppie di stadi disposti sequenzialmente del turbo compressore con moltiplicatore integrato.
Inoltre in alcune forme di realizzazione almeno uno, alcuni o preferibilmente tutti gli stadi del turbo compressore con moltiplicatore integrato comprendono vani di guida di ingresso mobili per regolare le condizioni operative di detto o detti stadi in funzione dell'effettive esigenze operative del sistema 101. Ciascuna serie di vani di guida di ingresso mobili può essere regolata indipendentemente dalle altre, ad esempio allo scopo di tener conto delle portate di flusso che differiscono tra uno stadio e l'altro.
In alcune forme di realizzazione il turbocompressore 109 multistadio con moltiplicatore integrato può essere azionato da un motore, che può comprendere un motore a combustione interna, quale una turbina a gas, ad esempio una turbina a gas aereoderivativa. In vantaggiose forme di realizzazione il turbocompressore con moltiplicatore integrato 109 à ̈ azionato da un motore elettrico 111.
In Fig.2 Ã ̈ mostrata una forma realizzativa esemplificativa in cui il turbocompressore con moltiplicatore integrato 109 comprende quattro stadi, contrassegnati con 109A, 109B, 109C, 109D rispettivamente, disposti in sequenza, lo stadio 109D essendo lo stadio a pressione minima e lo stadio 109A essendo lo stadio a pressione massima.
Un flusso del primo refrigerante compresso à ̈ alimentato dal turbocompressore con moltiplicatore integrato 109 ad un condensatore 115. Il flusso del primo refrigerante alimentato attraverso il condensatore 115 viene raffreddato, ad esempio tramite acqua o aria, e condensato.
In alcune forme di realizzazione il primo refrigerante condensato viene fatto circolare nel circuito di preraffreddamento 103 per pre-raffreddare il gas naturale e raffreddare ed eventualmente liquefare parzialmente il secondo refrigerante che circola nel circuito di raffreddamento 105.
In alcune forme di realizzazione il processo viene suddiviso in quattro livelli di pressione. Il numero di livelli di pressione può corrispondere al numero di stadi del turbocompressore con moltiplicatore integrato 109. In forme di realizzazione preferite, il flusso del primo refrigerante alimentato attraverso il condensatore 115 viene diviso in una pluralità di flussi parziali, che vengono poi espansi sequenzialmente ad un numero di livelli a pressione gradualmente decrescente. Ciascun flusso parziale di refrigerante circola in un sotto circuito e riportato sotto forma di iniezione intermedia al turbocompressore con il moltiplicatore integrato all'ingresso di un corrispondente stadio di compressore della pluralità di stadi di compressore.
Una linea di alimentazione 117 alimenta una prima parte del flusso del primo refrigerante condensato ad una pluralità di primi elementi di espansione disposti in serie 119A-119D. Una seconda linea di alimentazione 118 derivata dalla linea di alimentazione 117 alimenta una seconda parte del flusso del primo refrigerante condensato ad una pluralità di secondi elementi di espansione disposti in serie 121A-121D.
La prima parte del primo refrigerante condensato dal condensatore 115 viene sequenzialmente espanso nei quattro elementi di espansione 119A-119B a quattro differenti livelli di pressione gradualmente decrescenti. A valle di ciascun elemento di espansione 119A-119C una porzione del flusso del primo refrigerante parzialmente espanso viene deviata ad un primo di detti scambiatori di calore di preraffreddamento 123A-123C. La parte rimanente del primo refrigerante parzialmente espanso viene fatta fluire attraverso il successivo elemento di espansione 119A-119C e così via. Il primo refrigerante residuo che fluisce attraverso l'elemento di espansione 119A-119D più a valle (119D) viene alimentato allo scambiatore di calore di preraffreddamento più a valle 123D.
In ciascuno di detti primi scambiatori di calore 123A-123D il primo refrigerante scambia calore con il gas naturale che fluisce nel condotto 107, così preraffreddando ed eventualmente parzialmente liquefacendo il gas naturale.
Una parte del primo refrigerante espanso in ciascuno dei secondi elementi di espansione 121A, 121B, 121C viene deviato verso un corrispondente scambiatore di calore di una pluralità di secondi scambiatori di calore 125A-125D. La parte del flusso del refrigerante alimentato da ciascuno di detti secondi elementi di espansione 121A-121C e che non viene fatta fluire attraverso il rispettivo scambiatore di calore 125A-125C viene alimentata attraverso il successivo elemento di espansione. Quello più a valle (125D) di detti secondi scambiatori di calore riceve l'intera frazione residua del primo refrigerante che si espande in quello più a valle (121D) di detti secondi elementi di espansione 121A-121D. In ciascuno dei detti secondi scambiatori di calore 125A-125D il primo refrigerante scambia calore con il secondo refrigerante che circola nel circuito di raffreddamento o liquefazione 105, così che al lato di mandata dello scambiatore di calore 125D il secondo refrigerante à ̈ raffreddato e almeno parzialmente liquefatto.
Il primo refrigerante riscaldato che esce dai primi scambiatori di calore di preraffreddamento 123A-123D viene raccolto insieme al primo refrigerante riscaldato che esce dai secondi scambiatori di calore 125A-125D e viene alimentato nuovamente al turbo compressore con moltiplicatore integrato 109.
In alcune forme di realizzazione il primo refrigerante riscaldato che esce da ciascuno dei secondi scambiatori di calore 125A-125D à ̈ a circa la stessa pressione del primo refrigerante riscaldato che esce dal corrispondente primo scambiatore di calore 123A-123D. Il refrigerante raccolto ai corrispondenti livelli di pressione viene alimentato all'ingresso dei corrispondenti stadi del turbo compressore con moltiplicatore integrato 109. Pertanto una pluralità di iniezioni intermedie di refrigerante vengono così riportate a pressioni gradualmente decrescenti all'ingresso degli stadi disposti in serie del turbo compressore con moltiplicatore integrato 109.
In Fig. 2 i numeri di riferimento 130A-130D indicano linee di ritorno attraverso le quali le iniezioni intermedie di fluido refrigerante esausto ed espanso alimentate dagli scambiatori di calore 123A-123D e 125A-125D vengono riportate ai corrispondenti stadi 109A-109D del turbocompressore con moltiplicatore integrato.
In alcune forme di realizzazione il circuito di raffreddamento o liquefazione 105 comprende un treno di compressori. In alcune forme di realizzazione il treno di compressori può essere comprensivo di un primo compressore 131 e di un secondo compressore 133 disposti in serie. In altre forme di realizzazione può essere previsto un singolo compressore. Ciascun compressore può essere un compressore multistadio, ad esempio un compressore centrifugo multistadio.
In alcune forme di realizzazione il o i compressori del circuito di raffreddamento 105 sono azionati da un motore primo, che può comprendere un motore a combustione interna. Il motore primo può essere una turbina a gas 135, ad esempio una turbina a gas di derivazione aereonautica.
Un refrigeratore inter-stadio (inter-cooler) 137 può essere disposto fra il primo compressore 131 e il secondo compressore 133, per ridurre la temperatura e il volume del secondo refrigerante alimentato dal primo compressore 131 prima del suo ingresso nel secondo compressore 133. Il secondo refrigerante compresso alimentato dal secondo compressore 133 viene condensato in un condensatore 139. Il condensatore 139 può essere un condensatore ad aria o un condensatore ad acqua, in cui il secondo refrigerante viene condensato per scambio termico con aria o acqua. Il secondo refrigerante condensato viene successivamente alimentato da una linea di alimentazione 141 attraverso i secondi scambiatori di calore 125A-125D disposti sequenzialmente, dove il secondo refrigerante viene raffreddato ed eventualmente liquefatto per scambio termico con il primo refrigerante che circola nel circuito di preraffreddamento 103, come sopra descritto.
Il secondo refrigerante raffreddato ed opzionalmente parzialmente liquefatto alimentato dagli scambiatori di calore 125A-125D fluisce attraverso un condotto 143 verso uno scambiatore di calore criogenico principale 145, dove il secondo refrigerante rimuove ulteriore calore dal gas naturale preraffreddato ed opzionalmente parzialmente liquefatto, completando il processo di liquefazione. Il gas naturale completamente liquefatto esce dal sistema in 149 e il secondo refrigerante riscaldato viene riportato attraverso la linea 151 al o ai compressori o treno di compressori 131, 133.
In Fig.2 il turbocompressore con moltiplicatore integrato 109 à ̈ rappresentato in modo soltanto schematico. I componenti principali di un turbocompressore con moltiplicatore integrato 109 esemplificativo sono illustrati in maggiore dettaglio in Fig. 2A. La Fig. 4 illustra in maggiore dettaglio una sezione assiale di due stadi di compressore supportati su un albero rotante comune del turbocompressore con moltiplicatore integrato 109. Più specificamente la Fig.4 illustra in via esemplificativa il primo e il secondo stadio 109D, 109C.
In alcune forme di realizzazione preferibilmente ciascuno stadio di compressore 109A-109D à ̈ fornito di vani di guida d'ingresso mobili, schematicamente mostrati in 110A-110D per i quattro stadi 109A-109D. In altre forme di realizzazione, vani di guida d'ingresso mobili sono previsti all'ingrasso di solo alcuni o di nessuno degli stadi di compressore. Come può essere compreso dalla Fig. 4, i vani di guida d'ingresso possono essere disposti all'ingresso assiale dello stadio del compressore. Ciascuna serie di vani di guida d'ingresso mobili può essere controllata indipendentemente dalle altre serie.
Un inter-cooler può essere previsto fra due stadi di compressore 109A-109D disposti in sequenza. Come mostrato in Fig.2A, un primo inter-cooler 153 può essere disposto fra il lato di mandata del primo stadio di compressore 109D e il lato di aspirazione del secondo stadio di compressore 109C. Un secondo inter-cooler 155 può essere disposto fra il lato di mandata del secondo stadio di compressore 109C e il lato di aspirazione del terzo stadio di compressore 109B. Un terzo inter-cooler 157 può essere disposto fra il lato di mandata del terzo stadio di compressore 109B e il lato di aspirazione del quarto stadio di compressore 109A.
Ciascuno stadio di compressore 109A-109D comprende almeno una girante supportata su un albero ruotante. La Fig.4 mostra due giranti 112D, 112C degli stadi di compressore 109D, 109C rispettivamente più a monte. Ciascuna girante può essere una girante radiale, con un ingresso assiale e una uscita radiale. Il fluido elaborato attraverso la girante viene raccolto in una rispettiva voluta, quali le volute 114D, 114C degli stadi di compressore 109D, 109C.
Le giranti possono essere accoppiate, ciascuna coppia di giranti essendo supportata da un albero ruotante comune. Nella forma di realizzazione della Fig. 2A sono previsti due alberi ruotanti 159, 161. Le giranti del primo e del secondo stadio di compressore 109D, 109C sono montate per ruotare sul primo albero ruotante 159 e le giranti del terzo e del quarto stadio di compressore 109B, 109A sono montate per ruotare sul secondo albero ruotante 161. Può essere previsto un differente numero di alberi ruotanti e rispettivi stadi di compressore e giranti. In alcune forme di realizzazione può essere previsto un numero dispari di stadi, nel qual caso uno degli alberi ruotanti può supportare una singola girante anziché giranti accoppiate.
Ciascun albero ruotante 159, 161 comprende un pignone 159A, 161A su di esso calettato. I pignoni 159A, 161A ingranano con una ruota dentata o corona centrale 163 che à ̈ portata in rotazione da un motore elettrico 111 attraverso un albero motore 165. I due alberi ruotanti 159A, 161A e quindi le rispettive giranti montate su di essi possono ruotare a velocità di rotazione differenti.
La struttura del turbocompressore con moltiplicatore integrato 109 à ̈ particolarmente idonea per elaborare le differenti iniezioni intermedie del primo refrigerante che circola nel circuito di preraffreddamento 103. La posizione di ciascuna serie di vani di guida d'ingresso mobili 110A-110D all'ingresso degli stadi di compressore può essere adattata alle condizioni di flusso di ciascuna iniezione intermedia, cioà ̈ di ciascun flusso di refrigerante alimentato al rispettivo lato di aspirazione degli stadi di compressore, così che le condizioni operative degli stadi di compressore possono essere adattate alle condizioni di temperatura e alle portate di flusso attraverso i differenti scambiatori di calore 123A-123D, 125A-125D. L'efficienza del compressore e la sua operatività possono così essere massimizzate. Uno o più inter-cooler, quali gli inter-cooler 153, 155, 157 facilmente integrati nella struttura del turbocompressore con moltiplicatore integrato 109 aumentano ulteriormente l'efficienza del compressore e quindi dell'intero sistema LNG.
Una ulteriore forma di realizzazione dell'oggetto qui descritto à ̈ illustrata in Fig. 3 e verrà descritta qui di seguito. Il sistema LNG 200 della Fig.3 comprende tre circuiti o cicli chiusi indicati con 201, 203 e 205 rispettivamente. Tre differenti refrigeranti sono elaborati nei tre circuiti. Un primo refrigerante nel circuito 201 può essere propano. Il primo circuito 201 verrà qui di seguito denominato circuito di preraffreddamento. Un secondo refrigerante elaborato nel circuito 203 può essere etilene e un terzo refrigerante circolante nel circuito 205 può essere metano. Una linea di gas naturale 207 fluisce attraverso tre scambiatori di calore disposti in sequenza 209, 211 e 213 dei tre circuiti 201, 203, 205. Il gas naturale entra nel primo scambiatore di calore 209 allo stato gassoso ed esce dall'ultimo scambiatore di calore 213 allo stato liquido.
Il sistema della Fig.3 à ̈ rappresentato in modo semplificato. Il primo circuito o ciclo di preraffreddamento 201 comprende un turbo compressore con moltiplicatore integrato 229 comprendente una pluralità di stadi di compressore. In alcune forme di realizzazione possono essere previsti tre stadi di compressore 229A-229C, come mostrato in via esemplificativa nella rappresentazione schematica della Fig. 3. In altre forme di realizzazione può essere previsto un differente numero di stadi di compressore. In generale, il numero degli stadi di compressore può dipendere dal numero di iniezioni intermedie previste nel circuito di preraffreddamento 201, in maniera analoga a quanto à ̈ stato descritto con riferimento alle Figg.2 e 2A.
In alcune forme di realizzazione possono essere previsti vani di guida d'ingresso 228C, 228B, 228A all'ingresso di alcuni e preferibilmente di ciascun stadio di compressore. Inter-cooler possono essere disposti fra coppie di stadi di compressore posti in sequenza, ad esempio un primo inter-cooler 230 può essere disposto fra il lato di mandata del primo stadio di compressore 229C e il lato di aspirazione del secondo stadio di compressore 229B. Un ulteriore inter-cooler 231 può essere disposto fra il lato di mandata dello stadio di compressore 229B e il lato di aspirazione dello stadio di compressore 229A.
Il lato di mandata dell'ultimo stadio di compressore 229A, cioà ̈ di quello più a valle nella direzione di aumento della pressione del flusso, à ̈ collegato ad un condensatore 233. Il primo refrigerante che circola attraverso il turbo compressore con moltiplicatore integrato 229 à ̈ condensato nel condensatore 233 e alimentato attraverso una linea 235 al primo scambiatore di calore 209. Il flusso refrigerante compresso e condensato può essere espanso attraverso uno o più elementi di espansione, uno dei quali à ̈ mostrato in 237. In maniera analoga alla Fig. 2, il flusso principale di refrigerante che fluisce nella linea di alimentazione 235 può essere suddiviso in iniezioni intermedie a pressioni e temperature gradualmente decrescenti. Lo scambiatore di calore 209 può essere comprensivo di una pluralità di sezioni di scambiatore di calore disposte in serie e attraverso le quali viene fatto fluire una frazione del refrigerante a pressioni gradualmente decrescenti, in una maniera sostanzialmente analoga a quanto à ̈ stato descritto con riferimento alle Figg. 2 e 2A. Viene così formata una pluralità di iniezioni intermedie, ciascuna delle quali viene fatta ritornare ad un rispettivo stadio di compressore 229A, 229B, 229C.
Ciascun stadio di compressore elabora, pertanto, una portata di refrigerante diversa a pressioni variabili e gradualmente crescenti dallo stadio di compressore più a monte 229C fino allo stadio di compressore più a valle 229A.
Il turbocompressore con moltiplicatore integrato 229 può essere azionato da un motore primo. In alcune forme di realizzazione il motore primo può essere un motore elettrico, non mostrato, simile al motore 111 illustrato con riferimento alla Fig. 2. In altre forme di realizzazione il motore primo può comprendere una turbina a gas, ad esempio una turbina a gas di derivazione aereonautica.
Il secondo circuito 203 comprende una disposizione di compressori 241. La disposizione di compressori 241 può comprendere un compressore singolo o una pluralità di compressori disposti sequenzialmente. Uno o più dei compressori della disposizione di compressori 241 può essere un compressore multi-stadio ad esempio un compressore centrifugo multi-stadio. La disposizione di compressori 241 può essere azionata da un secondo motore primo 243. In alcune forme di realizzazione il secondo motore primo 243 può comprendere una turbina a gas, ad esempio una turbina a gas di derivazione aereonautica. In altre forme di realizzazioni il motore primo può comprendere un motore elettrico. Possono anche essere previste combinazioni di diversi motori.
Il secondo circuito 203 comprende un condensatore 245 attraverso il quale viene condensato il secondo refrigerante compresso alimentato dalla disposizione di compressore 241. Una linea di alimentazione 247 alimenta il secondo refrigerante compresso e condensato attraverso il primo scambiatore di calore 209 e attraverso il secondo scambiatore 211. Nel primo scambiatore di calore 209 il secondo refrigerante condensato viene raffreddato scambiando calore con il primo refrigerante che circola nel primo circuito 201. Nel secondo scambiatore di calore 211 il secondo refrigerante si espande in uno o più elementi di espansione disposti sequenzialmente, uno dei quali à ̈ mostrato in 249. In modo di per se noto, possono così essere generati questi flussi del secondo refrigerante a pressioni differenti gradualmente decrescenti, detti flussi laterali essendo ritornati attraverso le linee di ritorno 251, 253, 255 a pressioni decrescenti verso la seconda disposizione di compressori 241. In alcune forme di realizzazione, ciascuna iniezione intermedia viene immessa all'ingresso di un rispettivo compressore di una pluralità di compressori disposti in serie formanti la disposizione di compressori 241. Vani di guida d'ingresso mobili possono essere previsti all'ingresso di ciascuno di tali compressori. Nel secondo scambiatore di calore 211 il secondo refrigerante raffredda e/o liquefà parzialmente il gas naturale che fluisce attraverso la linea di gas 207.
Il terzo circuito 205 comprende un'ulteriore disposizione di compressori 261. La disposizione di compressori 261 può comprendere un singolo compressore o una pluralità di compressori disposti in sequenza. Il o i compressori della disposizione di compressori 261 possono essere compressori centrifughi, ad esempio compressori centrifughi multi-stadio. Un ulteriore motore primo 263 à ̈ previsto per azionare la disposizione di compressori 261 in rotazione. In alcune forme di realizzazione il motore primo 263 può comprendere una turbina a gas, ad esempio una turbina a gas di derivazione aereonautica. In altre forme di realizzazione il motore primo 263 può comprendere un motore elettrico. Può anche essere prevista una combinazione di differenti motori.
Il terzo refrigerante compresso alimentato dalla disposizione di compressori 261 viene condensato in un condensatore 265 e alimentato allo stato liquido attraverso una linea di alimentazione 267 attraverso il primo, il secondo e il terzo scambiatore di calore 209, 211, 213. Nel primo e nel secondo scambiatore 209, 211 il terzo refrigerante fluisce allo stato liquido ed à ̈ raffreddato scambiando calore verso il primo refrigerante e il secondo refrigerante, rispettivamente. Nell'ultima sezione del circuito, il terzo refrigerante viene espanso in uno o più elementi di espansione 269 disposti sequenzialmente. Il terzo refrigerante vaporizzato scambia calore con il gas naturale nel terzo scambiatore di calore 213 fino a che il gas naturale à ̈ liquefatto quando alimentato dal terzo scambiatore di calore 213. In alcune forme di realizzazione il terzo refrigerante può essere suddiviso in iniezioni intermedie a pressioni gradualmente decrescenti e ciascuna iniezione intermedia viene riportata alla disposizione di compressori 261 attraverso rispettive linee di ritorno 271, 273, 275. Anche in questo caso le iniezioni intermedie possono essere iniettate all'ingresso di compressori disposti sequenzialmente formanti parte della disposizione di compressori, ciascun compressore potendo essere provvisto di vani di guida di ingresso mobili.
Il processo di LNG descritto fin qui e illustrato in Fig.3 Ã ̈ noto come processo a cascata. Come sopra osservato, differentemente dai processi e sistemi a cascata noti, nella presente forma di realizzazione almeno il primo circuito di preraffreddamento 201 comprende un turbo compressore con moltiplicatore integrato multistadio.
Elaborare il primo refrigerante nel circuito di preraffreddamento attraverso il turbocompressore con moltiplicatore integrato ha diversi vantaggi come già descritto in relazione alla forma di realizzazione delle Figg. 2, 2A. Il turbocompressore con moltiplicatore integrato 229 della forma di realizzazione della Fig.3 può essere concettualmente simile al turbocompressore con moltiplicatore integrato descritto con riferimento alla forma di realizzazione delle Figg.2, 2A e mostrato in maggior dettaglio nella Fig.4. Soltanto in via esemplificativa il numero degli stadi del compressore del turbocompressore con moltiplicatore integrato 229 mostrato in Fig.3 à ̈ differente dal numero di stadi della forma di realizzazione delle Figg. 2, 2A, ciò indicando che il numero degli stadi del turbocompressore con moltiplicatore integrato può variare in base a considerazioni di progetto, ad esempio in funzione del numero di iniezioni intermedie in cui il flusso principale del primo refrigerante viene suddiviso a valle del condensatore.
In alcune forme di realizzazione il turbo compressore con moltiplicatore integrato può essere azionato con una potenza da circa 12 MW a circa 40 MW. In alcune forme di realizzazione il turbocompressore con moltiplicatore integrato può avere una potenza nominale compresa tra circa 14 MW e 40 MW e più specificamente tra circa 25 MW e 30 MW.
In alcune forme di realizzazione dal turbo compressore con moltiplicatore integrato può essere elaborata una portata di primo refrigerante compresa tra circa 10.000 m<3>/h e circa 70.000 m<3>/h.
Come sopra descritto, il primo refrigerante nel sistema LNG à ̈ usualmente espanso a valori di pressione gradualmente decrescenti e suddiviso in iniezioni intermedie, ciascuna iniezione essendo riportata ad un rispettivo stadio di una pluralità di stadi di compressore del turbo compressore con moltiplicatore integrato. In alcune forme di realizzazione la pressione di mandata dello stadio di compressore più a valle, cioà ̈ dello stadio di compressore a più alta pressione, à ̈ compresa fra circa 45 bar assoluti e circa 65 bar assoluti e in alcune forme di realizzazione detta pressione di mandata può essere compresa fra circa 52 bar assoluti e circa 56 bar assoluti. In alcune forme di realizzazione, la rispettiva pressione di aspirazione, cioà ̈ la pressione all'ingresso dello stadio di compressore più a monte può essere compresa tra circa 2,5 e circa 15 bar assoluti e più specificamente ad esempio fra circa 3 e circa 10 bar assoluti, ad esempio attorno a circa 3-3,5 bar assoluti.
In altre forma di realizzazione, la pressione di mandata (pressione di scarico) dell'ultimo stadio del turbo compressore con moltiplicatore integrato può essere compresa fra circa 10 bar assoluti e 30 bar assoluti, e in alcune forme di realizzazione specifiche fra 15 e 25 bar assoluti. La rispettiva pressione di aspirazione dello stadio di compressore più a monte può essere compresa fra circa 1 e 2,5 bar assoluti, più specificamente fra circa 1,5 e circa 2 bar assoluti, ad esempio attorno a 1,6-1,9 bar assoluti.
L'uso di un turbo compressore con moltiplicatore integrato nel ciclo di preraffreddamento dà luogo a un'efficienza migliorata del compressore e quindi ad un consumo ridotto di potenza e infine ad un considerevole risparmio di costi se confrontato con un compressore multistadio centrifugo dell'arte corrente.
Per comprendere interamente gli importanti vantaggi in termini di incrementata efficienza e ridotto consumo energetico e dei risparmi di costo con ciò ottenuti, deve essere considerato il seguente esempio comparativo.
In un sistema secondo la Fig. 1, una configurazione standard impiegante un compressore centrifugo, ad esempio un 3MCL804 prodotto da GE Oil & Gas, Firenze, Italia con un'efficienza del 100% azionato da una turbina a gas di derivazione aereonautica PGT25+G4 disponibile da GE Oil & Gas, Firenze, Italia, direttamente accoppiata al compressore con le seguenti condizioni operative:
- pressione d'ingresso 1,13 bar assoluti
- flusso volumetrico d'ingresso 56.000 m<3>/h
- velocità di rotazione 6.100 giri/minuto
il compressore assorbirebbe 21.108 kW in condizione di progetto. Una disposizione secondo le Figg. 2, 2A comprendente un turbo compressore con moltiplicatore integrato, ad esempio un SRL804 prodotto da GE Oil & Gas, Firenze, Italia, azionato da una turbina a gas equivalente ed avente un'efficienza del 102,4% assorbirebbe, nelle stesse condizioni operative 20.493 kW, che comporta una riduzione del 3% della potenza assorbita.
Il risparmio totale di costo con la configurazione con moltiplicatore integrato à ̈ del 5%.
L'impiego di un compressore con moltiplicatore integrato à ̈ ancora più vantaggioso considerando una configurazione in cui viene impiegato un motore elettrico anziché una turbina a gas, grazie alla rimozione del riduttore. In una soluzione standard secondo l'arte anteriore utilizzante un motore elettrico come azionatore, un motore elettrico a velocità fissa viene collegato ad un compressore attraverso un riduttore. Viceversa, se viene usato un compressore con moltiplicatore integrato, il compressore può essere progettato ad una velocità ottimale senza un riduttore addizionale. Il compressore raggiungerà un'efficienza fino al 104,1%. Nelle sopra menzionate condizioni operative ciò darebbe luogo ad una potenza assorbita di 20.102 kW, che risulta in una riduzione del consumo di potenza di 1006 kW. In termini di costo una soluzione con un compressore con moltiplicatore integrato e un motore elettrico à ̈ del 14% meno costosa rispetto a una soluzione standard con motore elettrico, riduttore e compressore, principalmente grazie alla rimozione del riduttore.
Mentre le forme di realizzazione descritte dell’oggetto qui illustrato sono state mostrate nei disegni e descritte integralmente in quanto sopra con particolari e dettagli in relazione a diverse forme di realizzazione esemplificative, gli esperti nell’arte comprenderanno che molte modifiche, cambiamenti e omissioni sono possibili senza uscire materialmente dagli insegnamenti innovativi, dai principi e dai concetti sopra esposti, e dai vantaggi dell’oggetto definito nelle rivendicazioni allegate. Pertanto l’ambito effettivo delle innovazioni descritte deve essere determinato soltanto in base alla più ampia interpretazione delle rivendicazioni allegate, così da comprendere tutte le modifiche, i cambiamenti e le omissioni. Inoltre, l’ordine o sequenza di qualunque fase di metodo o processo può essere variata o ridisposta secondo forme di realizzazione alternative.

Claims (23)

  1. "COMPRESSORI CON MOLTIPLICATORE INTEGRATO PER PRERAFFREDDAMENTO IN APPLICAZIONI LNG" Rivendicazioni 1. Un sistema di liquefazione di gas naturale, comprendente: almeno un circuito di pre-raffreddamento, attraverso il quale può circolare un primo refrigerante, il circuito di pre-raffreddamento comprendendo: almeno un compressore per pressurizzare il primo refrigerante; almeno un primo motore per azionare detto compressore; almeno un condensatore per rimuovere calore dal primo refrigerante; almeno un primo elemento di espansione per spandere il primo refrigerante; almeno un primo scambiatore di calore per trasferire calore dal gas naturale al primo refrigerante; e almeno un circuito di raffreddamento, a valle di detto circuito di preraffreddamento, nel quale circola un secondo refrigerante, il gas naturale essendo atto ad essere raffreddato sequenzialmente nel circuito di preraffreddamento e nel circuito di raffreddamento; in cui detto compressore à ̈ un turbo compressore con moltiplicatore integrato comprendente una pluralità di stadi di compressore.
  2. 2. Il sistema della rivendicazione 1, in cui almeno uno di detti stadi di compressore del turbocompressore con moltiplicatore integrato comprende vani di guida d'ingresso mobili.
  3. 3. Il sistema della rivendicazione 1 o 2, in cui detto motore primo comprende un motore elettrico.
  4. 4. Il sistema della rivendicazione 1 o 2, in cui detto motore primo comprende una turbina a gas.
  5. 5. Il sistema di una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il ciclo di preraffreddamento comprende inoltre: una pluralità di primi elementi di espan sione disposti in sequenza, configurati per espandere il primo refrigerante ad una pluralità di livelli di pressione decrescenti; una pluralità di primi scambiatori di calore disposti e configurati per ricevere rispettive porzioni di detto primo refrigerante espanso attraverso detta pluralità di primi elementi di espansione disposti consequenzialmente e per trasferire calore dal gas naturale al primo refrigerante; una pluralità di percorsi di ritorno che riportano iniezioni intermedie del primo refrigerante da ciascuno di detti primi scambiatori di calore ad un rispettivo stadio di compressore del turbo compressore con moltiplicatore integrato.
  6. 6. Il sistema di una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il circuito di preraffreddamento comprende inoltre: almeno un primo elemento di espansione ausiliario e almeno un primo scambiatore di calore ausiliario che riceve una porzione di detto primo refrigerante espanso attraverso detto primo elemento di espansione ausiliario e configurato per trasferire calore dal secondo refrigerante che circola nel circuito di raffreddamento al primo refrigerante che circola nel circuito di preraffreddamento.
  7. 7. Il sistema di una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il circuito di preraffreddamento comprende inoltre: una pluralità di secondi elementi di espansione disposti sequenzialmente e configurati per espandere il primo refrigerante a una pluralità di livelli di pressione decrescenti; una pluralità di secondi scambiatori di calore disposti e configurati per ricevere rispettive porzioni di detto primo refrigerante espanso attraverso detti primi elementi ausiliari di espansione e per trasferire il calore da detto secondo refrigerante a detto primo refrigerante; una pluralità di percorsi di ritorno che riportano le porzioni del primo refrigerante da ciascuno di detti scambiatori di calore a un rispettivo stadio di compressore del turbo compressore con moltiplicatore integrato.
  8. 8. Il sistema di una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto primo refrigerante comprende un gas con un peso molecolare superiore a 35.
  9. 9. Il sistema di una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto secondo refrigerante à ̈ un refrigerante miscelato, o etilene o metano.
  10. 10. Il sistema di una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto turbo compressore con moltiplicatore integrato comprende: un ingranaggio centrale azionato a rotazione da detto motore primo; una pluralità di alberi condotti, ciascun albero condotto comprendente un pignone ingranante con detto ingranaggio centrale e portato in rotazione da detto ingranaggio centrale; almeno una rispettiva girante di compressore montata su ciascun albero.
  11. 11. Il sistema come da rivendicazione 10 in cui due rispettive giranti di compressore sono montate su almeno uno di detti alberi.
  12. 12. Il sistema di una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre almeno un inter-cooler disposto almeno fra due stadi di compressore disposti in serie di detto turbo compressore con moltiplicatore integrato.
  13. 13. Il sistema di una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il turbo compressore con moltiplicatore integrato comprime il primo refrigerante così che il primo refrigerante pressurizzato viene alimentato dall'ultimo stadio del turbo compressore con moltiplicatore integrato ad una pressione compresa fra circa 45 e circa 65 bar assoluti, preferibilmente fra circa 50 e circa 60 bar assoluti; e in cui la pressione del primo refrigerante all'ingresso del primo stadio del turbo compressore con moltiplicatore integrato à ̈ compresa fra circa 2,5 e circa 10, e preferibilmente da circa 3 a circa 5 bar assoluti.
  14. 14. Il sistema di una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 12, in cui il turbo compressore con moltiplicatore integrato comprime il primo refrigerante così che il primo refrigerante pressurizzato à ̈ alimentato dall'ultimo stadio del turbo compressore con moltiplicatore integrato a una pressione compresa fra circa 10 e circa 30 bar assoluti, e preferibilmente fra circa 15 e circa 25 bar assoluti; e in cui la pressione del primo refrigerante all'ingresso del primo stadio del turbo compressore con moltiplicatore integrato à ̈ compresa fra circa 1 e circa 2,5 e preferibilmente fra circa 1,5 e circa 2 bar assoluti.
  15. 15. Il sistema di una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il turbo compressore con moltiplicatore integrato alimenta un flusso di un primo refrigerante ad una portata compresa fra circa 10.000 m<3>/h effettivi e circa 70.000 m<3>/h effettivi.
  16. 16. Il sistema di una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il turbo compressore con moltiplicatore integrato assorbe una potenza compresa fra circa 12 MW e circa 40 MW e preferibilmente compresa fra circa 14 MW e circa 30 MW.
  17. 17. Il sistema di una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il turbo compressore con moltiplicatore integrato comprende almeno quattro stadi, ciascuno stadio comprendendo almeno una girante.
  18. 18. Un metodo di liquefazione di gas naturale, comprendente: prevedere un circuito di pre-raffreddamento comprendente: un turbocompressore con moltiplicatore integrato avente una pluralità di stadi di compressori, almeno un condensatore, almeno un elemento di espansione ed almeno uno scambiatore di calore; azionare detto turbo compressore con moltiplicatore integrato tramite un primo motore; circolare un primo refrigerante attraverso il turbo compressore con moltiplicatore integrato; condensare il primo refrigerante alimentato dal turbo compressore con moltiplicatore integrato nel condensatore; espandere il primo refrigerante condensato nell’elemento di espansione; circolare il refrigerante espanso attraverso lo scambiatore di calore per rimuovere calore dal gas naturale, per pre-raffreddare il gas naturale; prevedere almeno un circuito di raffreddamento; circolare un secondo refrigerante in detto almeno un circuito di raffreddamento; rimuovere calore dal gas naturale pre-raffreddato tramite scambio di calore con il secondo refrigerante.
  19. 19. Metodo della rivendicazione 18 in cui detto motore primo comprende un motore elettrico.
  20. 20. Il metodo della rivendicazione 18, in cui detto motore primo comprende una turbina a gas.
  21. 21. Il metodo della rivendicazione 18 o 19 o 20, comprendente inoltre la fase di prevedere vani di guida d'ingresso mobili al lato di aspirazione di almeno uno degli stadi del compressore.
  22. 22. Il metodo di una qualsiasi della rivendicazioni 18 a 21, comprendente inoltre le fasi di: prevedere una pluralità di primi elementi di espansione disposti sequenzialmente in detto circuito di preraffreddamento; espandere il primo refrigerante condensato attraverso detti primi elementi di espansione ad una pluralità di livelli di pressione decrescenti; circolare porzioni del primo refrigerante espanso da ciascuno di detti primi elementi di espansione attraverso una pluralità di primi scambiatori di calore, per rimuovere calore dal gas naturale; ritornare attraverso rispettivi percorsi di ritorno dette porzioni di primo refrigerante espanso da detti primi scambiatori di calore a rispettivi stadi di compressore di detta pluralità di stadi di compressore
  23. 23. Il metodo di una qualsiasi delle rivendicazioni 18 a 22, comprendente inoltre le fasi di: prevedere una pluralità di secondi elementi di espansione disposti sequenzialmente in detto circuito di preraffreddamento; espandere il primo refrigerante condensato attraverso detti secondi elementi di espansione ad una pluralità di livelli di pressione decrescenti; circolare porzioni del primo refrigerante espanso attraverso una pluralità di secondi scambiatori di calore in detto circuito di preraffreddamento, per rimuovere calore dal secondo refrigerante; ritornare le porzioni di detto primo refrigerante da ciascuno di detti secondi scambiatori di calore a un rispettivo stadio di compressore del turbo compressore con moltiplicatore integrato.
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