BR112019012890A2 - device and method for liquefying a natural gas and vessel comprising such device - Google Patents

device and method for liquefying a natural gas and vessel comprising such device Download PDF

Info

Publication number
BR112019012890A2
BR112019012890A2 BR112019012890A BR112019012890A BR112019012890A2 BR 112019012890 A2 BR112019012890 A2 BR 112019012890A2 BR 112019012890 A BR112019012890 A BR 112019012890A BR 112019012890 A BR112019012890 A BR 112019012890A BR 112019012890 A2 BR112019012890 A2 BR 112019012890A2
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
natural gas
exchange
mixture
compound
exchange body
Prior art date
Application number
BR112019012890A
Other languages
Portuguese (pt)
Inventor
Guedacha Hicham
Original Assignee
Engie
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Engie filed Critical Engie
Publication of BR112019012890A2 publication Critical patent/BR112019012890A2/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0047—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0052—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0047—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0052—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream
    • F25J1/0055—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream originating from an incorporated cascade
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0047—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0052—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream
    • F25J1/0057—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant stream after expansion of the liquid refrigerant stream with extraction of work
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/006—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
    • F25J1/007—Primary atmospheric gases, mixtures thereof
    • F25J1/0072—Nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0211—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0214—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a dual level refrigeration cascade with at least one MCR cycle
    • F25J1/0215—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a dual level refrigeration cascade with at least one MCR cycle with one SCR cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0211—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0217—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as at least a three level refrigeration cascade with at least one MCR cycle
    • F25J1/0218—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as at least a three level refrigeration cascade with at least one MCR cycle with one or more SCR cycles, e.g. with a C3 pre-cooling cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0211—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0214—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a dual level refrigeration cascade with at least one MCR cycle
    • F25J1/0215—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a dual level refrigeration cascade with at least one MCR cycle with one SCR cycle
    • F25J1/0216—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a dual level refrigeration cascade with at least one MCR cycle with one SCR cycle using a C3 pre-cooling cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0275—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines adapted for special use of the liquefaction unit, e.g. portable or transportable devices
    • F25J1/0277—Offshore use, e.g. during shipping
    • F25J1/0278—Unit being stationary, e.g. on floating barge or fixed platform
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0281—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc. characterised by the type of prime driver, e.g. hot gas expander
    • F25J1/0283—Gas turbine as the prime mechanical driver
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/029—Mechanically coupling of different refrigerant compressors in a cascade refrigeration system to a common driver
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0292—Refrigerant compression by cold or cryogenic suction of the refrigerant gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/04—Mixing or blending of fluids with the feed stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/60—Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
    • F25J2220/64—Separating heavy hydrocarbons, e.g. NGL, LPG, C4+ hydrocarbons or heavy condensates in general
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/60—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams the fluid being hydrocarbons or a mixture of hydrocarbons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2245/00—Processes or apparatus involving steps for recycling of process streams
    • F25J2245/02—Recycle of a stream in general, e.g. a by-pass stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration

Landscapes

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

Abstract

o dispositivo (100) para liquefazer um gás natural compreende: - um compressor (105) para uma primeira mistura química de refrigerante vaporizada, - um meio (110) para fracionar a mistura comprimida em uma fração pesada e em uma fração leve, - um primeiro corpo de permuta de calor (115) para permuta de calor entre a fração pesada da primeira mistura e o gás natural, a fim de arrefecer pelo menos o gás natural, - um segundo corpo de permuta de calor (120) para permuta de calor entre a fração leve da primeira mistura e o gás natural arrefecido no primeiro corpo de permuta para liquefazer o gás natural e - um tubo de retorno (125) para retorno da primeira mistura de refrigerante vaporizada no corpo de permuta de calor para o compressor (105), - a montante a partir de uma entrada (116) para o gás natural no primeiro corpo de permuta (115) ou a jusante a partir de uma saída (121) de gás natural liquefeito a partir do segundo corpo de permuta (120), um terceiro corpo de permuta de calor (130, 135) para permutar calor entre o gás natural e um segundo composto químico refrigerante, e - um meio (140, 145) para comprimir o segundo composto vaporizado.the device (100) for liquefying a natural gas comprises: - a compressor (105) for a first chemical vaporized refrigerant mixture, - a means (110) for fractionating the compressed mixture into a heavy fraction and a light fraction, - a first heat exchange body (115) for heat exchange between the heavy fraction of the first mixture and natural gas in order to cool at least natural gas, - a second heat exchange body (120) for heat exchange between the light fraction of the first mixture and the cooled natural gas in the first exchange body to liquefy the natural gas and - a return pipe (125) for returning the first vaporized refrigerant mixture in the heat exchange body to the compressor (105). ), - upstream from a natural gas inlet (116) in the first exchange body (115) or downstream from a liquefied natural gas outlet (121) from the second exchange body (120) , a third perm body heat exchanger (130, 135) for exchanging heat between natural gas and a second refrigerant chemical, and a means (140, 145) for compressing the second vaporized compound.

Description

DISPOSITIVO E MÉTODO PARA LIQUEFAZER UM GÁS NATURAL E NAVIO COMPREENDENDO ESSE DISPOSITIVODEVICE AND METHOD FOR LIQUATING A NATURAL GAS AND SHIP UNDERSTANDING THIS DEVICE

CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO [001] A presente invenção refere-se a um dispositivo para liquefazer um gás natural, um método para liquefazer um gás natural e um navio que compreende um tal dispositivo. Aplica-se, em particular, à liquefação fora da costa ou na costa de gás natural.TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION [001] The present invention relates to a device for liquefying a natural gas, a method for liquefying a natural gas and a vessel comprising such a device. In particular, it applies to liquefaction off the coast or on the coast of natural gas.

ESTADO DA ARTE [002] A liquefação do gás permite que o gás natural seja transportado em um volume menor comparado ao transporte de gás natural não liquefeito.STATE OF THE ART [002] Gas liquefaction allows natural gas to be transported in a smaller volume compared to the transport of non-liquefied natural gas.

[003] Nas últimas décadas, as tecnologias de liquefação concentraram-se em grandes capacidades de gás por razões de economia de escala.[003] In recent decades, liquefaction technologies have concentrated on large gas capacities for reasons of economies of scale.

[004] A implementação das tecnologias assim utilizadas requer investimentos substanciais e custos de transporte muito elevados (instalações de liquefação e recepção marítimas). Como resultado, em primeiro lugar, a tendência para as capacidades de liquefação tem sido aumentar o volume de gás natural transportado, a fim de obter economias de escala e tornar esses projetos economicamente mais atraentes. Em segundo lugar, os investimentos feitos para implementar essas tecnologias focaram nesse dimensionamento, e a construção de métodos de liquefação teve que ser a mais eficiente possível para minimizar os custos operacionais subsequentes.[004] The implementation of the technologies thus used requires substantial investments and very high transport costs (liquefaction and marine reception facilities). As a result, in the first place, the trend towards liquefaction capacities has been to increase the volume of natural gas transported in order to obtain economies of scale and make these projects economically more attractive. Second, the investments made to implement these technologies focused on this dimensioning, and the construction of liquefaction methods had to be as efficient as possible to minimize subsequent operating costs.

[005] Hoje, o número de projetos de grande escala diminuiu significativamente, e há um interesse renovado na produção de uma pequena capacidade de gás natural liquefeito[005] Today, the number of large-scale projects has decreased significantly, and there is renewed interest in the production of a small capacity of liquefied natural gas

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 15/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 15/65

2/40 a partir de gás natural ou biogás.2/40 from natural gas or biogas.

[006] Com efeito, a reciclagem de pequenas fontes de gás, gases de subprodutos e biogás são novas oportunidades encorajadas, em particular, pela crescente conscientização ambiental entre populações e governos, ou pelo desejo de alcançar consumidores isolados em áreas sem infraestrutura de transporte e/ou distribuição de gás. No entanto, essas oportunidades são muito pequenas para justificar o uso de tecnologias destinadas à produção em larga escala (a transposição de tecnologias convencionais não é apropriada, pois são muito complexas e não podem ser usadas para sustentar a viabilidade econômica dessas tecnologias), portanto a necessidade de propor novas tecnologias que possam atender aos dois principais desafios relacionados à liquefação em pequena escala:[006] Indeed, the recycling of small sources of gas, by-product gases and biogas are new opportunities encouraged, in particular, by the growing environmental awareness among populations and governments, or by the desire to reach isolated consumers in areas without transport infrastructure and / or gas distribution. However, these opportunities are too small to justify the use of technologies intended for large-scale production (the transposition of conventional technologies is not appropriate, as they are very complex and cannot be used to support the economic viability of these technologies), therefore need to propose new technologies that can meet the two main challenges related to small-scale liquefaction:

- reduzir os custos de investimento tanto quanto possível, mantendo a eficiência a mais alta possível, a fim de minimizar os custos operacionais; e- reduce investment costs as much as possible, while maintaining efficiency as high as possible, in order to minimize operating costs; and

- aumentar a eficiência do método de modo a minimizar a perda de produto: os volumes de gás a serem utilizados são pequenos, o que torna cada molécula importante.- increase the efficiency of the method in order to minimize product loss: the volumes of gas to be used are small, which makes each molecule important.

[007] Hoje, os recursos de gás fora da costa e perto da costa estão em expansão, levando a soluções técnicas adaptadas ao ambiente marinho, conhecido como FLNG (para Gás natural Liquefeito Flutuante), sendo usadas.[007] Today, off-shore and near-shore gas resources are expanding, leading to technical solutions adapted to the marine environment, known as FLNG (for Floating Liquefied Natural Gas), being used.

[008] Em particular, vários tipos de ciclos de liquefação são conhecidos:[008] In particular, several types of liquefaction cycles are known:

- ciclos em cascata;- cascade cycles;

- ciclos de refrigerante mistos; e- mixed refrigerant cycles; and

- ciclos de expansão.- expansion cycles.

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 16/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 16/65

3/40 [009] Os ciclos de liquefação são baseados nesses ciclos ou em uma combinação desses ciclos. Este é notavelmente o caso do processo de Cascata Incorporada Integral, também conhecido como CII (abreviatura de cascade intégrale incorporée).3/40 [009] Liquefaction cycles are based on these cycles or a combination of these cycles. This is notably the case with the Integral Cascade Incorporated process, also known as CII (short for cascade intégrale incorporée).

[0010] No sistema CII:[0010] In the CII system:

- uma mistura de refrigerantes é comprimida e depois fracionada em uma fração pesada e uma fração leve;- a mixture of soft drinks is compressed and then fractionated into a heavy fraction and a light fraction;

- a fração pesada é utilizada em um primeiro permutador de calor de placa para permutar calor entre esta fração pesada e o gás natural para resfriá-lo;- the heavy fraction is used in a first plate heat exchanger to exchange heat between this heavy fraction and the natural gas to cool it;

- a fração leve é comprimida;- the light fraction is compressed;

- a fração leve é utilizada em um segundo permutador de calor de placa para permutar calor entre esta fração pesada e o gás natural arrefecido para liquefazer esse gás natural; e- the light fraction is used in a second plate heat exchanger to exchange heat between this heavy fraction and the cooled natural gas to liquefy that natural gas; and

- as duas frações reaquecidas da mistura são então recolhidas e fornecidas uma vez mais comprimidas.- the two reheated fractions of the mixture are then collected and supplied once more compressed.

[0011] Este sistema tem vários inconvenientes:[0011] This system has several drawbacks:

- permutadores de calor de placa são muito sensíveis à distribuição de fluidos, o que representa um problema de adaptação marítima para as aplicações marítimas;- plate heat exchangers are very sensitive to fluid distribution, which represents a problem of marine adaptation for marine applications;

- a mistura de refrigerante tem um número significativo de componentes, especialmente compostos pesados, e estes compostos cristalizam nos permutadores de calor sob condições particulares de pressão e temperatura cuja chegada é difícil de prever; e- the refrigerant mixture has a significant number of components, especially heavy compounds, and these compounds crystallize in heat exchangers under particular conditions of pressure and temperature whose arrival is difficult to predict; and

- o método tem flexibilidade limitada, especialmente em termos de taxa de fluxo operacional, e uma capacidade de produção limitada por meios de compressão.- the method has limited flexibility, especially in terms of operational flow rate, and limited production capacity by means of compression.

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 17/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 17/65

4/40 [0012] No método CII, a mistura de refrigerante é uma mistura de nitrogênio e hidrocarbonetos (metano, etano, ibutano, nbutano, ipentano e npentano). A vaporização parcial desta mistura a baixa pressão torna possível esfriar e liquefazer o gás natural e super esfriar o GNL produzido:4/40 [0012] In the CII method, the refrigerant mixture is a mixture of nitrogen and hydrocarbons (methane, ethane, ibutane, nbutane, ipentane and npentane). The partial vaporization of this mixture at low pressure makes it possible to cool and liquefy natural gas and super-cool the produced LNG:

- a vaporização a baixa pressão da fração pesada da mistura de refrigerante (gás no topo da coluna de fracionamento) torna possível contribuir com o calor negativo necessário para arrefecer pelo menos o gás natural; e- the low pressure vaporization of the heavy fraction of the refrigerant mixture (gas at the top of the fractionation column) makes it possible to contribute with the negative heat necessary to cool at least the natural gas; and

- a fração leve possibilitará liquefazer o gás natural e superresfriar o GNL.- the light fraction will make it possible to liquefy natural gas and super-cool LNG.

[0013] Na saída da linha de permuta, a mistura de refrigerante é completamente vaporizada.[0013] At the exit of the exchange line, the refrigerant mixture is completely vaporized.

[0014] Para o sistema CII, os principais inconvenientes são:[0014] For the CII system, the main drawbacks are:

- o método CII foi desenvolvido para a produção de GNL em larga escala em terra;- the CII method was developed for the large scale production of LNG onshore;

- o método não é muito flexível: a eficiência cai significativamente com qualquer desvio a partir do ponto de operação / projeto;- the method is not very flexible: efficiency drops significantly with any deviation from the point of operation / design;

- a mistura de refrigerante contém muitos constituintes (hidrocarbonetos), tornando o aspecto logístico e operacional mais complexo;- the refrigerant mixture contains many constituents (hydrocarbons), making the logistics and operational aspect more complex;

- o armazenamento aumenta o peso das instalações, crítico para instalações fora da costa;- storage increases the weight of the facilities, critical for offshore facilities;

- o método tem dificuldades em relação à oferta de etano, o que coloca dificuldades significativas para as instalações fora da costa;- the method has difficulties in relation to the supply of ethane, which poses significant difficulties for offshore installations;

- o método apresenta riscos de alteração do equipamento- the method presents risks of altering the equipment

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 18/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 18/65

5/40 (permutadores) devido ao risco de cristalização do pentano (iC5 e nC5) contido na mistura do líquido refrigerante;5/40 (exchangers) due to the risk of crystallization of pentane (iC5 and nC5) contained in the coolant mixture;

- a eficiência do método é limitada pelas dimensões do permutador e pelas restrições de fabricação; e- the efficiency of the method is limited by the dimensions of the exchanger and the manufacturing restrictions; and

- o método apresenta problemas relativos à instalação de equipamentos no mar (queda significativa no desempenho do permutador de placa se a distribuição não estiver correta).- the method presents problems related to the installation of equipment at sea (significant drop in the performance of the plate exchanger if the distribution is not correct).

[0015] O método CII é baseado em uma única linha de compressão usando compressores centrífugos.[0015] The CII method is based on a single compression line using centrifugal compressors.

[0016] Um compressor centrífugo é usado para comprimir um gás e, como resultado, aumenta sua pressão. Os compressores centrífugos são equipados com rodas girando em torno de um eixo acionado por uma turbina ou por um motor elétrico. Estas rodas rotativas permitem que a energia cinética contida no gás seja transformada em energia potencial, a fim de aumentar sua pressão.[0016] A centrifugal compressor is used to compress a gas and, as a result, increases its pressure. Centrifugal compressors are equipped with wheels rotating around an axis driven by a turbine or an electric motor. These rotating wheels allow the kinetic energy contained in the gas to be transformed into potential energy in order to increase its pressure.

[0017] Como o possível aumento de pressão que pode ser alcançado por uma roda é limitado, é necessário aumentar seu número para obter a pressão de descarga desejada.[0017] As the possible pressure increase that can be achieved by a wheel is limited, it is necessary to increase its number to obtain the desired discharge pressure.

[0018] O conjunto de rodas está contido em um corpo chamado invólucro. Um invólucro pode conter de oito a um máximo de dez rodas; quanto maior o número, maior é a probabilidade de o compressor apresentar problemas de estabilidade.[0018] The set of wheels is contained in a body called casing. A casing can contain eight to a maximum of ten wheels; the higher the number, the more likely the compressor is to have stability problems.

[0019] A compressão é fundamental para um método de liquefação. Com efeito, cada ponto adicional de eficiência ganho no compressor permite que a produção de gás natural liquefeito seja aumentada.[0019] Compression is critical to a liquefaction method. Indeed, each additional efficiency point gained in the compressor allows the production of liquefied natural gas to be increased.

[0020] Além disso, o trem de compressão é o componente de capital intensivo em uma unidade de liquefação.[0020] In addition, the compression train is the capital intensive component in a liquefaction unit.

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 19/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 19/65

6/40 [0021] Aumentar a eficiência de um compressor centrífugo leva a um aumento do investimento. Por outro lado, reduzir o investimento leva a soluções menos eficientes e/ou significativamente menos flexíveis.6/40 [0021] Increasing the efficiency of a centrifugal compressor leads to increased investment. On the other hand, reducing investment leads to less efficient and / or significantly less flexible solutions.

[0022] O valor financeiro de um compressor está diretamente ligado ao número de invólucros. Com efeito, quanto maior o número de invólucros, maior o investimento a ser feito, mas maior a flexibilidade operacional. Inversamente, uma redução no número de invólucros resulta em perda de flexibilidade operacional, algumas vezes[0022] The financial value of a compressor is directly linked to the number of shells. In fact, the greater the number of envelopes, the greater the investment to be made, but the greater the operational flexibility. Conversely, a reduction in the number of wrappers results in a loss of operational flexibility, sometimes

acompanhada accompanied de in uma perda de a loss of eficiência. efficiency. [0023] [0023] 0 desafio da presente The challenge of this invenção invention consiste, It consists, portanto, therefore, em in proporcionar provide um one melhor best compromisso commitment entre in between eficiência efficiency e and investimento, investment, de in modo a so the manter keep níveis de levels of desempenho performance satisfatórios em satisfactory in uma an faixa operacional operating range tão So ampla broad quanto poss as much as possible ível. ible.

[0024] Os trens de compressão do método CII compreendem uma seção de baixa e média pressão e uma seção de compressão de alta pressão. Os passos de compressão são agrupados em um, dois ou três invólucros.[0024] The compression trains of the CII method comprise a low and medium pressure section and a high pressure compression section. The compression steps are grouped into one, two or three shells.

[0025] A seção de baixa e média pressão torna possível comprimir a mistura de refrigerante a baixa pressão na saída da linha de permuta criogênica.[0025] The low and medium pressure section makes it possible to compress the refrigerant mixture at low pressure at the outlet of the cryogenic exchange line.

[0026] A seção de alta pressão torna possível comprimir a fração leve da mistura de refrigerante, o que permitirá contribuir com o calor negativo necessário para a liquefação e o superarrefecimento do gás natural liquefeito.[0026] The high pressure section makes it possible to compress the light fraction of the refrigerant mixture, which will contribute to the negative heat necessary for the liquefaction and the supercooling of the liquefied natural gas.

[0027] A atuação de seções de baixa e alta pressão no trem de compressão pelo mesmo eixo resulta em uma única rotação entre as turbinas dessas seções. Essa velocidade de[0027] The actuation of low and high pressure sections in the compression train by the same axis results in a single rotation between the turbines of these sections. This speed of

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 20/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 20/65

7/40 rotação pode ser diferenciada usando mecanismos de multiplicação entre a velocidade de rotação das turbinas em relação ao eixo único. Entretanto, com ou sem um mecanismo de multiplicação, as velocidades de rotação devem ser proporcionais ou idênticas, dependendo do caso, o que torna o trem de compressão inflexível quando as taxas de fluxo entrando em cada seção não são idênticas ou proporcionais. Isso pode causar problemas de estabilidade mecânica.7/40 rotation can be differentiated using multiplication mechanisms between the rotation speed of the turbines in relation to the single axis. However, with or without a multiplication mechanism, the rotation speeds must be proportional or identical, depending on the case, which makes the compression train inflexible when the flow rates entering each section are not identical or proportional. This can cause mechanical stability problems.

[0028] Além disso, uma grande queda na eficiência é observada na seção de alta pressão, ainda mais significativa quando se deseja incluir as duas seções em um único invólucro.[0028] In addition, a big drop in efficiency is observed in the high pressure section, which is even more significant when it is desired to include both sections in a single housing.

[0029] Por último, esta configuração não é muito flexível, o que limita o campo de oportunidades que pode ser abordado: uma queda na eficiência, que pode ser significativa, pode ser observada se há um desvio do ponto de operação para o qual o equipamento foi dimensionado (gás natural, e condições de produção precisas) e problemas de estabilidade mecânica podem ocorrer levando a manutenção mais frequente.[0029] Finally, this configuration is not very flexible, which limits the field of opportunities that can be addressed: a drop in efficiency, which can be significant, can be observed if there is a deviation from the operating point to which the equipment has been dimensioned (natural gas, and precise production conditions) and mechanical stability problems can occur leading to more frequent maintenance.

[0030] Os sistemas CII atuais apresentam as seguintes desvantagens:[0030] Current IIC systems have the following disadvantages:

- uma variação na taxa de fluxo entre as seções de baixa pressão e alta pressão do trem de compressão, levando a um desequilíbrio entre estas duas seções, o que pode levar a problemas de instabilidade mecânica durante as fases de desligamento e partida;- a variation in the flow rate between the low pressure and high pressure sections of the compression train, leading to an imbalance between these two sections, which can lead to problems of mechanical instability during the shutdown and start-up phases;

- uma queda significativa na eficiência é observada entre a seção de baixa pressão e a seção de alta pressão; e- a significant drop in efficiency is observed between the low pressure section and the high pressure section; and

- flexibilidade limitada para o trem de compressão em- limited flexibility for the compression train in

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 21/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 21/65

8/40 termos de faixa de taxa de fluxo e composição.8/40 flow rate and composition range terms.

[0031] Os sistemas são conhecidos, por exemplo, como aqueles descritos no documento WO 2011/039279. Em tais sistemas, um fluxo de hidrocarbonetos é separado em um primeiro dispositivo de fracionamento para produzir um primeiro fluxo de hidrocarbonetos superior e um primeiro fluxo de hidrocarbonetos inferior. O fluxo de topo é liquefeito e pelo menos uma porção é então resfriada por um fluido refrigerante para fornecer um fluxo de hidrocarboneto liquefeito arrefecido e um fluxo de refrigerante quente. O fluxo de hidrocarbonetos liquefeito arrefecido é então expandido e armazenado.[0031] The systems are known, for example, as those described in WO 2011/039279. In such systems, a stream of hydrocarbons is separated into a first fractionation device to produce a first upper hydrocarbon stream and a lower first hydrocarbon stream. The top flow is liquefied and at least a portion is then cooled by a refrigerant fluid to provide a cooled liquefied hydrocarbon flow and a hot refrigerant flow. The cooled liquefied hydrocarbon stream is then expanded and stored.

[0032] Este documento descreve assim um método de liquefação utilizando três compostos refrigerantes puros diferentes que circulam em circuitos de arrefecimento separados. Essa descrição é difícil de implementar, especialmente do ponto de vista operacional, logístico e de suprimentos, e requer uma grande área para implementação.[0032] This document thus describes a method of liquefaction using three different pure refrigerant compounds that circulate in separate cooling circuits. This description is difficult to implement, especially from an operational, logistical and supply perspective, and requires a large area for implementation.

[0033] A descrição no documento Novas tendências no projeto de processos de GNL, de E. Flesh et al., também é conhecida. Esta descrição tem várias limitações:[0033] The description in the document New trends in the design of LNG processes, by E. Flesh et al., Is also known. This description has several limitations:

- para obter eficiência da linha de permuta criogênica limitada por restrições construtivas, esta tecnologia requer uma relação de área superficial a ser observada entre a porção inferior e a porção superior, limitando a flexibilidade operacional desta tecnologia;- in order to obtain efficiency of the cryogenic exchange line limited by construction restrictions, this technology requires a surface area relationship to be observed between the lower and the upper portion, limiting the operational flexibility of this technology;

- a presença de compostos pesados na mistura de refrigerante (pentanos), que podem cristalizar e criar danos ao equipamento, se o envelope operacional especificado durante o projeto deste método for desviado.- the presence of heavy compounds in the refrigerant mixture (pentanes), which can crystallize and create damage to the equipment, if the operational envelope specified during the design of this method is deflected.

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 22/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 22/65

9/409/40

OBJETO DA INVENÇÃO [0034] A presente invenção visa remediar toda ou parte destas desvantagens.OBJECT OF THE INVENTION [0034] The present invention aims to remedy all or part of these disadvantages.

[0035] Para este fim, de acordo com um primeiro aspecto, a presente invenção refere-se a um dispositivo para liquefazer um gás natural, compreendendo:[0035] For this purpose, according to a first aspect, the present invention relates to a device for liquefying a natural gas, comprising:

- um compressor para uma primeira mistura quimica de refrigerante vaporizada,- a compressor for a first chemical vaporized refrigerant mixture,

- um meio para fracionar a mistura comprimida em uma fração pesada e uma fração leve,- a means for fractionating the compressed mixture into a heavy fraction and a light fraction,

- um primeiro corpo de permuta de calor entre a fração pesada da primeira mistura e o gás natural para arrefecer pelo menos o gás natural,- a first heat exchange body between the heavy fraction of the first mixture and natural gas to cool at least natural gas,

- um segundo corpo de permuta de calor entre a fração leve da primeira mistura e o gás natural arrefecido no primeiro corpo de permuta, a fim de liquefazer o gás natural, e- a second heat exchange body between the light fraction of the first mixture and the cooled natural gas in the first exchange body, in order to liquefy the natural gas, and

- um duto para retornar a primeira mistura de refrigerante vaporizada no corpo de permuta de calor para o compressor, que compreende:- a duct to return the first refrigerant mixture vaporized in the heat exchange body to the compressor, which comprises:

- a montante a partir de uma entrada para o gás natural no primeiro corpo de permuta ou a jusante a partir de uma saida para gás natural liquefeito a partir do segundo corpo de permuta, um terceiro corpo de permuta de calor entre o gás natural e um segundo composto quimico refrigerante;- upstream from an inlet for natural gas in the first exchange body or downstream from an outlet for liquefied natural gas from the second exchange body, a third heat exchange body between natural gas and a second refrigerant chemical compound;

- um meio para comprimir o segundo composto vaporizado.- a means for compressing the second vaporized compound.

[0036] Quando o terceiro corpo de permuta está posicionado a montante a partir da entrada para o gás natural no primeiro corpo de permuta, o dispositivo torna possível[0036] When the third exchange body is positioned upstream from the inlet for natural gas in the first exchange body, the device makes it possible

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 23/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 23/65

10/40 realizar um pré-arrefecimento do gás natural antes do arrefecimento realizado pelo primeiro corpo de permuta.10/40 perform a pre-cooling of the natural gas before the cooling performed by the first exchange body.

[0037] Quando o terceiro corpo de permuta está posicionado a jusante a partir da saida de gás natural liquefeito a partir do segundo corpo de permuta, a capacidade do dispositivo é aumentada.[0037] When the third exchange body is positioned downstream from the outlet of liquefied natural gas from the second exchange body, the capacity of the device is increased.

[0038] Esta configuração aumenta as vantagens da configuração CII convencional, reduzindo suas desvantagens, em particular por:[0038] This configuration increases the advantages of the conventional CII configuration, reducing its disadvantages, in particular by:

- reduzir a taxa de fluxo da mistura de refrigerante e o impacto no consumo de energia do dispositivo;- reduce the flow rate of the refrigerant mixture and the impact on the energy consumption of the device;

- reduzir o peso das instalações: reduzir os tamanhos dos compressores para a mistura de refrigerante, simplificar a logística e reduzir as capacidades de armazenamento no local;- reduce the weight of the installations: reduce the sizes of the compressors for the refrigerant mixture, simplify the logistics and reduce the storage capacities on site;

- reduzir as dimensões do dispositivo; e- reduce the dimensions of the device; and

- maximizar a produção e eficiência por minimizar a quantidade de equipamentos.- maximize production and efficiency by minimizing the amount of equipment.

[0039] Por conseguinte, a presente invenção utiliza uma única mistura de arrefecimento inicial que, graças a um ou dois fracionamentos, é decomposta em duas ou três misturas circulando em um único circuito fechado. A quantidade de equipamentos utilizados é substancialmente reduzida e o controle é simplificado.[0039] Therefore, the present invention uses a single initial cooling mixture which, thanks to one or two fractionations, is decomposed into two or three mixtures circulating in a single closed circuit. The amount of equipment used is substantially reduced and control is simplified.

[0040] Em algumas modalidades, o terceiro corpo de permuta está posicionado a montante a partir da entrada para o gás natural no primeiro corpo de permuta, o dispositivo compreendendo:[0040] In some embodiments, the third exchange body is positioned upstream from the entrance to natural gas in the first exchange body, the device comprising:

- um meio para arrefecer o segundo composto comprimido e- a means for cooling the second compressed compound, and

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 24/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 24/65

11/4011/40

- um duto para transferir o segundo composto arrefecido para o terceiro corpo de permuta.- a duct for transferring the second cooled compound to the third exchange body.

[0041] Estas modalidades tornam possivel produzir um circuito de pré-arrefecimento para o gás natural.[0041] These modalities make it possible to produce a pre-cooling circuit for natural gas.

[0042] Em algumas modalidades, o segundo composto quimico é uma substância pura composta por nitrogênio, propano e/ou amoniaco ou uma mistura de nitrogênio e propano.[0042] In some embodiments, the second chemical compound is a pure substance composed of nitrogen, propane and / or ammonia or a mixture of nitrogen and propane.

[0043] A utilização de uma tal composição para formar o segundo composto permite que o gás natural seja arrefecido antes deste gás natural entrar na linha de permuta formada pelo primeiro e segundo corpos de permuta. Este préarref ecimento permite simplificar / limitar o número de constituintes na primeira mistura de arrefecimento utilizada, o que também permite reduzir as dimensões das superficies de permuta entre o gás natural e a primeira mistura de arrefecimento.[0043] The use of such a composition to form the second compound allows the natural gas to be cooled before this natural gas enters the exchange line formed by the first and second exchange bodies. This pre-cooling allows to simplify / limit the number of constituents in the first cooling mixture used, which also allows to reduce the dimensions of the exchange surfaces between natural gas and the first cooling mixture.

[0044] Em algumas modalidades, a primeira mistura de arrefecimento compreende nitrogênio e metano e pelo menos um composto entre:[0044] In some embodiments, the first cooling mixture comprises nitrogen and methane and at least one compound between:

- etileno;- ethylene;

- etano;- ethane;

- propano; e/ou- propane; and / or

- butano.- butane.

[0045] O uso de tal mistura torna possivel minimizar o fornecimento de energia ao sistema para liquefazer o gás natural.[0045] The use of such a mixture makes it possible to minimize the supply of energy to the system to liquefy natural gas.

[0046] Com efeito, no sistema CII, tal como atualmente implementado, são utilizados compostos pesados na primeira mistura de refrigerante, estes compostos tendo a vantagem de garantir a vaporização da primeira mistura antes[0046] In effect, in the CII system, as currently implemented, heavy compounds are used in the first mixture of refrigerant, these compounds having the advantage of guaranteeing the vaporization of the first mixture before

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 25/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 25/65

12/40 de entrar no primeiro compressor.12/40 to enter the first compressor.

[0047] No entanto, estes compostos pesados têm o inconveniente de cristalizar na porção mais fria do permutador em função do conteúdo destes compostos e das condições de operação especificadas que podem ser temporariamente excedidas. Até o momento, nenhum limite universal claro é conhecido, o que torna possivel determinar quando ocorre a cristalização, o que leva a incertezas e riscos de danos. No entanto, o perito na arte, que atualmente favorece o estado gasoso na entrada para o primeiro compressor, utiliza este tipo de compostos apesar desta desvantagem.[0047] However, these heavy compounds have the drawback of crystallizing in the coldest portion of the exchanger depending on the content of these compounds and the specified operating conditions that can be temporarily exceeded. To date, no clear universal limit is known, which makes it possible to determine when crystallization occurs, which leads to uncertainties and risks of damage. However, the person skilled in the art, who currently favors the gaseous state at the entrance to the first compressor, uses this type of compounds despite this disadvantage.

[0048] Em algumas modalidades, o terceiro corpo de permuta está posicionado a montante a partir da entrada para o gás natural no primeiro corpo de permuta, o dispositivo compreendendo, a jusante a partir da saida para gás natural liquefeito a partir do segundo corpo de permuta:[0048] In some embodiments, the third exchange body is positioned upstream from the entrance to natural gas in the first exchange body, the device comprising, downstream from the outlet for liquefied natural gas from the second body of exchange exchange:

- um quarto corpo de permuta de calor entre o gás natural liquefeito e o nitrogênio;- a fourth body of heat exchange between liquefied natural gas and nitrogen;

- um meio para comprimir o nitrogênio vaporizado;- a means of compressing the vaporized nitrogen;

- um meio para arrefecer o nitrogênio comprimido; e- a means of cooling compressed nitrogen; and

- uma linha para transportar o nitrogênio arrefecido para o quarto corpo de permuta.- a line to transport the cooled nitrogen to the fourth exchange body.

[0049] Estas modalidades permitem obter a combinação de um pré-arrefecimento do gás natural e um subsequente arrefecimento do gás natural liquefeito.[0049] These modalities allow the combination of a pre-cooling of natural gas and a subsequent cooling of liquefied natural gas.

[0050] Em algumas modalidades, o dispositivo que é o objeto da presente invenção compreende, entre uma saida para o segundo composto dos meios para arrefecer o segundo composto e o terceiro corpo de permuta, um circuito para[0050] In some embodiments, the device that is the object of the present invention comprises, between an outlet for the second compound of the means for cooling the second compound and the third exchange body, a circuit for

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 26/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 26/65

13/40 arrefecer o segundo composto pela fração pesada da primeira mistura dentro do primeiro corpo de permuta.13/40 cool the second compound by the heavy fraction of the first mixture within the first exchange body.

[0051] Estas modalidades tornam possível arrefecer o segundo composto na cascata de permutadores formados pelos primeiro e segundo permutadores.[0051] These modalities make it possible to cool the second compound in the cascade of exchangers formed by the first and second exchangers.

[0052] Em algumas modalidades, uma porção do circuito de arrefecimento é configurada para arrefecer o segundo composto por permutar calor com a fração leve da primeira mistura no segundo corpo de permuta.[0052] In some embodiments, a portion of the cooling circuit is configured to cool the second compound by exchanging heat with the light fraction of the first mixture in the second exchange body.

[0053] Estas modalidades tornam possível arrefecer o segundo composto na cascata de permutadores formados pelos primeiro e segundo permutadores.[0053] These modalities make it possible to cool the second compound in the cascade of exchangers formed by the first and second exchangers.

[0054] Em algumas modalidades, o primeiro corpo de permuta e/ou o segundo corpo de permuta é um permutador de bobina.[0054] In some embodiments, the first exchange body and / or the second exchange body is a coil exchanger.

[0055] Em algumas modalidades, o meio para arrefecer o segundo composto é um permutador de calor entre o segundo composto e a água.[0055] In some embodiments, the means for cooling the second compound is a heat exchanger between the second compound and the water.

[0056] De acordo com um segundo aspecto, a presente invenção refere-se a um navio, que compreende um dispositivo para liquefazer um gás natural que é o objeto da presente invenção.[0056] According to a second aspect, the present invention relates to a ship, which comprises a device for liquefying a natural gas which is the object of the present invention.

[0057] De acordo com um terceiro aspecto, a presente invenção refere-se a um método para liquefazer um gás natural, compreendendo:[0057] According to a third aspect, the present invention relates to a method for liquefying a natural gas, comprising:

- um passo de comprimir uma primeira mistura química de refrigerante vaporizada,- a step of compressing a first chemical mixture of vaporized refrigerant,

- um passo de fracionar a mistura comprimida em uma fração pesada e uma fração leve,- a step of fractionating the compressed mixture into a heavy fraction and a light fraction,

- um primeiro passo de permutar calor entre a fração- a first step of exchanging heat between the fraction

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 27/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 27/65

14/40 pesada da primeira mistura e o gás natural para arrefecer pelo menos o gás natural,14/40 weight of the first mixture and natural gas to cool at least natural gas,

- um segundo passo de permutar calor entre a fração leve da primeira mistura e o gás natural arrefecido durante o primeiro passo de permuta, a fim de liquefazer o gás natural, e- a second heat exchange step between the light fraction of the first mixture and the cooled natural gas during the first exchange step, in order to liquefy the natural gas, and

- um passo de retornar a primeira mistura de refrigerante vaporizada nos corpos de permuta de calor para o passo do compressor, que compreende:- a step of returning the first vaporized refrigerant mixture in the heat exchange bodies to the compressor step, which comprises:

- antes de uma entrada de gás natural do primeiro passo de permuta ou após uma saida para gás natural liquefeito a partir do segundo passo de permuta, uma terceiro passo de permutar calor entre o gás natural e um segundo composto quimico refrigerante, e- before an entry of natural gas from the first exchange step or after an exit to liquefied natural gas from the second exchange step, a third step of exchanging heat between natural gas and a second refrigerant chemical compound, and

- um passo de comprimir o segundo composto vaporizado.- a step of compressing the second vaporized compound.

[0058] Como os objetivos, vantagens e recursos particulares do navio e o método que são os objetos da presente invenção são semelhantes aos do dispositivo que é o objeto da presente invenção, eles não são repetidos aqui.[0058] As the objectives, advantages and particular resources of the ship and the method that are the objects of the present invention are similar to those of the device that is the object of the present invention, they are not repeated here.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [0059] Outras vantagens, objetivos e recursos particulares da invenção se tornarão evidentes a partir da descrição não limitativa que segue de pelo menos uma modalidade particular do dispositivo, navio e método que são os objetos da presente invenção, com referência a desenhos incluídos em um apêndice, em que:BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES [0059] Other particular advantages, objectives and resources of the invention will become evident from the non-limiting description that follows of at least one particular modality of the device, vessel and method that are the objects of the present invention, with reference to drawings included in an appendix, where:

- a Figura 1 representa, esquematicamente, uma primeira modalidade particular do dispositivo que é o objeto da presente invenção;- Figure 1 schematically represents a first particular embodiment of the device that is the object of the present invention;

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 28/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 28/65

15/4015/40

- a Figura 2 representa, esquematicamente, uma modalidade particular do navio que é objeto da presente invenção;- Figure 2 schematically represents a particular modality of the ship that is the subject of the present invention;

- a Figura 3 representa, esquematicamente e na forma de um diagrama lógico, uma primeira série particular de passos do método que é o objeto da presente invenção;Figure 3 represents, schematically and in the form of a logical diagram, a first particular series of steps of the method which is the object of the present invention;

- a Figura 4 representa, esquematicamente, uma segunda modalidade particular do dispositivo que é o objeto da presente invenção;- Figure 4 schematically represents a second particular embodiment of the device that is the object of the present invention;

- a Figura 5 representa, esquematicamente e na forma de um diagrama lógico, uma segunda série particular de passos do método que é o objeto da presente invenção;Figure 5 represents, schematically and in the form of a logical diagram, a second particular series of steps of the method which is the object of the present invention;

- a Figura 6 representa, esquematicamente, uma terceira modalidade particular do dispositivo que é o objeto da presente invenção;- Figure 6 schematically represents a third particular embodiment of the device which is the object of the present invention;

- a Figura 7 representa, esquematicamente, uma modalidade particular dos compressores do dispositivo que é o objeto da presente invenção; eFigure 7 schematically represents a particular embodiment of the compressors of the device that is the subject of the present invention; and

- a Figura 8 representa, esquematicamente e na forma de um diagrama lógico, uma terceira série particular de passos do método que é o objeto da presente invenção.Figure 8 represents, schematically and in the form of a logic diagram, a third particular series of steps in the method which is the object of the present invention.

DESCRIÇÃO DE EXEMPLOS DE REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO [00 60] A presente descrição é dada em um modo não limitativo, cada característica de uma modalidade sendo capaz de ser combinada com qualquer outra característica de qualquer outra modalidade de uma forma vantajosa.DESCRIPTION OF EXAMPLES OF CARRYING OUT THE INVENTION [0060] The present description is given in a non-limiting way, each characteristic of a modality being able to be combined with any other characteristic of any other modality in an advantageous way.

[0061] Observa-se agora que as figuras não estão em escala.[0061] It is now observed that the figures are not to scale.

[0062] A Figura 1, que não está em escala, mostra uma vista esquemática de uma modalidade do dispositivo 100[0062] Figure 1, which is not to scale, shows a schematic view of a modality of device 100

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 29/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 29/65

16/40 que é o objeto da presente invenção. Este dispositivo 100 para liquefazer um gás natural, compreendendo:16/40 which is the object of the present invention. This device 100 for liquefying a natural gas, comprising:

- um compressor 105 para uma primeira mistura química de refrigerante vaporizada,- a 105 compressor for a first chemical mixture of vaporized refrigerant,

- meio 110 para fracionar a mistura comprimida em uma fração pesada e em uma fração leve,- medium 110 to fractionate the compressed mixture into a heavy fraction and a light fraction,

- um primeiro corpo 115 para permutar calor entre a fração pesada da primeira mistura e o gás natural para arrefecer pelo menos o gás natural,- a first body 115 for exchanging heat between the heavy fraction of the first mixture and natural gas to cool at least natural gas,

- um segundo corpo 120 para permutar calor entre a fração leve da primeira mistura e o gás natural arrefecido no primeiro corpo de permuta a fim de liquefazer o gás natural, e- a second body 120 for exchanging heat between the light fraction of the first mixture and the cooled natural gas in the first exchange body in order to liquefy the natural gas, and

- um duto 125 para retornar a primeira mistura de refrigerante vaporizada nos corpos de permuta de calor para o compressor 105, que compreende:- a duct 125 for returning the first vaporized refrigerant mixture in the heat exchange bodies to compressor 105, which comprises:

- a montante a partir de uma entrada 116 para o gás natural no primeiro corpo de permuta 115 ou a jusante a partir de uma saída 121 de gás natural liquefeito a partir do segundo corpo de permuta 120, um terceiro corpo, 130 ou 135, para permutar calor entre o gás natural e um segundo composto químico refrigerante, e- upstream from an inlet 116 for natural gas in the first exchange body 115 or downstream from an outlet 121 of liquefied natural gas from the second exchange body 120, a third body, 130 or 135, for exchange heat between natural gas and a second refrigerant chemical compound, and

- um meio, 140 ou 145, para comprimir o segundo composto vaporizado.- a means, 140 or 145, for compressing the second vaporized compound.

[0063] O compressor 105 é, por exemplo, um compressor centrífugo equipado com uma roda girando em torno de um eixo acionado por uma turbina ou por um motor elétrico. Esta roda rotativa permite que a energia cinética contida no gás seja transformada em energia potencial, a fim de aumentar a[0063] Compressor 105 is, for example, a centrifugal compressor equipped with a wheel rotating around an axis driven by a turbine or an electric motor. This rotating wheel allows the kinetic energy contained in the gas to be transformed into potential energy, in order to increase the

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 30/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 30/65

17/40 pressão do referido gás. Para aumentar a compressão realizada, o número de rodas é aumentado para obter uma pressão de descarga definida.17/40 pressure of said gas. To increase the compression achieved, the number of wheels is increased to obtain a defined discharge pressure.

[0064] A pressão do compressor 105 na entrada é, por exemplo, um mínimo de cerca de 2 bar absoluto (0,2 MPa). A proporção de compressão produzida no compressor 105 é, por exemplo, entre 2 e 6.[0064] The pressure of compressor 105 at the inlet is, for example, a minimum of about 2 bar absolute (0.2 MPa). The compression ratio produced in the compressor 105 is, for example, between 2 and 6.

[0065] Este compressor 105 é, por exemplo, configurado para comprimir uma primeira mistura de refrigerante que compreende nitrogênio e metano e pelo menos um composto entre:[0065] This compressor 105 is, for example, configured to compress a first refrigerant mixture that comprises nitrogen and methane and at least one compound between:

- etileno;- ethylene;

- etano;- ethane;

- propano; e/ou- propane; and / or

- butano.- butane.

[0066] A composição do primeiro composto é ajustada em função da composição do gás natural a ser liquefeito no dispositivo. Este ajuste é realizado como uma função da curva de características de vapor, isto é, o equilíbrio pressão / temperatura, da composição do gás ao longo da linha de permuta formada pelo primeiro corpo de permuta 112 e o segundo corpo de permuta 120.[0066] The composition of the first compound is adjusted according to the composition of the natural gas to be liquefied in the device. This adjustment is carried out as a function of the vapor characteristics curve, that is, the pressure / temperature balance, of the gas composition along the exchange line formed by the first exchange body 112 and the second exchange body 120.

[0067] O uso de propano visa equilibrar as diferenças de volatilidade entre os compostos pesados e compostos leves da primeira mistura.[0067] The use of propane aims to balance the volatility differences between heavy compounds and light compounds in the first mixture.

[0068] Este compressor 105 compreende uma entrada (não numerada) para a mistura de refrigerante vaporizada e uma saída (não numerada) para a mistura de refrigerante comprimida.[0068] This compressor 105 comprises an inlet (not numbered) for the vaporized refrigerant mixture and an outlet (not numbered) for the compressed refrigerant mixture.

[0069] A mistura de refrigerante comprimida é de[0069] The compressed refrigerant mixture is

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 31/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 31/65

18/40 preferência arrefecida em um quinto permutador de calor 106. Este permutador de calor 106 é, por exemplo, um permutador tubular em que a fonte fria é ar ou água. Quanto mais fria a fonte, mais eficiente é o método. De preferência, a temperatura máxima de arrefecimento é igual à temperatura do ar ou da água mais quinze graus Celsius.18/40 preferably cooled in a fifth heat exchanger 106. This heat exchanger 106 is, for example, a tubular exchanger in which the cold source is air or water. The colder the source, the more efficient the method. Preferably, the maximum cooling temperature is equal to the air or water temperature plus fifteen degrees Celsius.

[0070] A mistura de refrigerante, de preferência arrefecida no quinto permutador 106, é fornecida ao meio de f racionamento 110. Este meio de f racionamento 110 é, por exemplo, uma coluna de fracionamento.The coolant mixture, preferably cooled in the fifth exchanger 106, is supplied to the fractionation medium 110. This fractionation medium 110 is, for example, a fractionation column.

[0071] A entrada de fluxo para a coluna de fracionamento é bifásica, uma porção sendo gasosa e uma porção liquida. A fração gasosa flui na coluna para emergir[0071] The flow inlet to the fractionation column is biphasic, one portion being gaseous and one liquid. The gas fraction flows in the column to emerge

a partir do from the topo superior top top e a fração and the fraction liquida a partir settles from do of fundo. bottom. [0072] [0072] Este meio de This means of fracionamento 110 compreende: fractionation 110 comprises: - uma - an entrada (não input (no numerada) numbered) para a mistura for the mix de in refrigerante soda comprimida; compressed; - uma s - one s aida (não nume aida (do not number rada) para to) uma fração leve a light fraction da gives

mistura de refrigerante posicionada em uma porção de fundo do meio de fracionamento 110; erefrigerant mixture positioned in a bottom portion of the fractionation medium 110; and

- uma saida (não numerada) para uma fração pesada da mistura de refrigerante em uma porção de topo, em relação à saida para a fração leve, do meio de fracionamento 110.- an outlet (unnumbered) for a heavy fraction of the refrigerant mixture in a top portion, in relation to the outlet for the light fraction, of the fractionation medium 110.

[0073] De preferência, a fração leve que sai do meio de fracionamento 110 entra no primeiro corpo de permuta 115 e é arrefecida pela fração pesada que atravessa o primeiro corpo de permuta 115. Dependendo das condições de funcionamento, esta fração leve também pode atuar como fonte fria na permuta de calor com o gás natural que entra pela[0073] Preferably, the light fraction that leaves the fractionation medium 110 enters the first exchange body 115 and is cooled by the heavy fraction that passes through the first exchange body 115. Depending on the operating conditions, this light fraction can also act as a cold source in the heat exchange with the natural gas that enters the

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 32/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 32/65

19/40 entrada 116 do primeiro corpo de permuta 115.19/40 inlet 116 of the first exchange body 115.

[0074] Em algumas variantes preferidas, o meio de fracionamento 110 compreende também uma entrada para o refluxo de uma porção da fração leve e esta porção da fração leve é recolhida, por exemplo, em um tambor de refluxo 111.[0074] In some preferred variants, the fractionation medium 110 also comprises an inlet for refluxing a portion of the light fraction and this portion of the light fraction is collected, for example, in a reflux drum 111.

[0075] O meio de fracionamento 110 compreende, por conseguinte, de preferência, empacotamento, permitindo melhorar a transferência de massa entre o fluxo gasoso e a fração liquida proveniente do tambor de refluxo 111, que absorve os compostos mais pesados da fração gasosa,[0075] The fractionation medium 110 therefore preferably comprises packaging, allowing to improve the mass transfer between the gas flow and the liquid fraction from the reflux drum 111, which absorbs the heavier compounds of the gas fraction,

permitindo allowed obter get um fluxo a stream rico rich em nitrogênio e in nitrogen and metano methane na at cabeça. head. [0076] [0076] 0 0 meio middle de in fracionamento fractionation 110 110 é is preferencialmente preferably equipado equipped com with engrenagens para gears for limitar limit o The

transporte de gotículas na fração gasosa.droplet transport in the gas fraction.

[0077] Este tambor de refluxo 111 é conectado à saída para a fração leve do meio de fracionamento 110, com ou sem permuta intermediária no primeiro corpo 115, e opera em um modo semelhante na separação da fração leve a partir dos resíduos de fração pesada transportados inesperadamente pela fração leve longe do meio de fracionamento 110.[0077] This reflux drum 111 is connected to the outlet for the light fraction of the fractionation medium 110, with or without intermediate exchange in the first body 115, and operates in a similar way in separating the light fraction from the heavy fraction residues unexpectedly transported by the light fraction away from the fractionation medium 110.

[0078] O tambor 111 é de preferência equipado com engrenagens para limitar o transporte de gotículas na fração gasosa.[0078] Drum 111 is preferably equipped with gears to limit the transport of droplets in the gas fraction.

[007 9] A fração leve que sai do meio de fracionamento 110, ou o tambor de refluxo 111, quando esse tambor 111 está presente, é de preferência comprimida por um segundo compressor 112.[007 9] The light fraction leaving the fractionation medium 110, or the reflux drum 111, when that drum 111 is present, is preferably compressed by a second compressor 112.

[0080] O segundo compressor 112 é, por exemplo, um compressor centrífugo. Este compressor centrífugo é, de[0080] The second compressor 112 is, for example, a centrifugal compressor. This centrifugal compressor is

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 33/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 33/65

20/40 preferência, acionado pela turbina utilizada na localização do compressor 105 quando este compressor 105 é um compressor centrífugo.20/40 preference, driven by the turbine used in the location of compressor 105 when this compressor 105 is a centrifugal compressor.

[0081] A pressão na saída a partir do segundo compressor 112 é, por exemplo, em torno de 40 bar absoluto (4 MPa) e a taxa de compressão é preferivelmente entre 2 e 4 .[0081] The pressure at the outlet from the second compressor 112 is, for example, around 40 bar absolute (4 MPa) and the compression ratio is preferably between 2 and 4.

[0082] A fração leve, com ou sem compressão no segundo compressor 112, é de preferência arrefecida em um sexto permutador de calor 113.[0082] The light fraction, with or without compression in the second compressor 112, is preferably cooled in a sixth heat exchanger 113.

[0083] Este permutador de calor 113 é, por exemplo, um permutador tubular em que a fonte fria é ar ou água. Quanto mais fria a fonte, mais eficiente é o arrefecimento. De preferência, a temperatura máxima de arrefecimento é igual à temperatura do ar ou da água mais quinze graus Celsius. O fluxo resultante contribui com o calor frio ou negativo necessário para arrefecer o gás natural.[0083] This heat exchanger 113 is, for example, a tubular exchanger in which the cold source is air or water. The colder the source, the more efficient the cooling. Preferably, the maximum cooling temperature is equal to the air or water temperature plus fifteen degrees Celsius. The resulting flow contributes to the cold or negative heat needed to cool the natural gas.

[0084] A fração leve, comprimida ou não no segundo compressor 112, arrefecida ou não no sexto permutador 113, é transmitida para o primeiro permutador de calor 115.[0084] The light fraction, compressed or not in the second compressor 112, cooled or not in the sixth exchanger 113, is transmitted to the first heat exchanger 115.

[0085] O primeiro permutador de calor 115 é, por exemplo, um permutador de bobina no qual a fração leve atua como fonte fria e o gás natural atua como fonte quente. De um modo preferido, o primeiro permutador 115 e o segundo permutador 120 são formados a partir de um único permutador de bobina.[0085] The first heat exchanger 115 is, for example, a coil exchanger in which the light fraction acts as a cold source and natural gas acts as a hot source. Preferably, the first exchanger 115 and the second exchanger 120 are formed from a single coil exchanger.

[0086] O gás natural entra no primeiro permutador 115 pela entrada 116.[0086] Natural gas enters the first exchanger 115 through inlet 116.

[0087] A fração leve vaporizada durante a permuta com o gás natural no primeiro corpo de permuta 115 é de[0087] The light fraction vaporized during the exchange with natural gas in the first exchange body 115 is

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 34/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 34/65

21/40 preferência dirigida para um tambor 114 configurado para separar a fração leve em duas porções, uma sendo mais pesada que a outra.21/40 preference directed to a drum 114 configured to separate the light fraction into two portions, one being heavier than the other.

[0088] 0 dispositivo 100 compreende de preferência uma válvula 136 a montante do tambor 114. Esta válvula cria, por exemplo, uma expansão da porção gasosa da primeira mistura de cerca de 20 a 25 bar (2 a 2,5 MPa).[0088] The device 100 preferably comprises a valve 136 upstream of the drum 114. This valve creates, for example, an expansion of the gaseous portion of the first mixture of about 20 to 25 bar (2 to 2.5 MPa).

[0089] As duas porções da fração leve são transmitidas para o segundo corpo de permuta 120, a fração leve atuando como fonte fria na permuta de calor realizada com o gás natural arrefecido antecipadamente no primeiro corpo de permuta 115.[0089] The two portions of the light fraction are transmitted to the second exchange body 120, the light fraction acting as a cold source in the heat exchange carried out with the natural gas cooled in advance in the first exchange body 115.

[0090] Quando o dispositivo 100 utiliza um tambor 114, a porção pesada da fração leve, depois de atravessar o segundo corpo de permuta 120, é expandida em um expansor 118, depois é transmitida para o compressor 105 através do duto de retorno 125.[0090] When the device 100 uses a drum 114, the heavy portion of the light fraction, after passing through the second exchange body 120, is expanded in an expander 118, then it is transmitted to the compressor 105 through the return duct 125.

[0091] Este expansor 118 é posicionado no lugar de uma válvula 123 ou em paralelo a esta válvula 123.[0091] This expander 118 is positioned in place of a valve 123 or in parallel to this valve 123.

[0092] Em algumas variantes, entre o expansor 118 e o compressor 105, a porção pesada da fração leve, comprimida, é reinjetada no segundo corpo de permuta 120.[0092] In some variants, between expander 118 and compressor 105, the heavy portion of the light, compressed fraction is reinjected into the second exchange body 120.

[0093] A porção leve da fração leve é transmitida ao compressor 105 através do duto de retorno 125.[0093] The light portion of the light fraction is transmitted to compressor 105 through return duct 125.

[0094] Em algumas variantes, a porção leve da fração leve, ao deixar o segundo corpo de permuta 120, é expandida em uma válvula 122, e é reinjetada neste segundo corpo de permuta 120 antes de ser direcionada para o compressor 105.[0094] In some variants, the light portion of the light fraction, upon leaving the second exchange body 120, is expanded into a valve 122, and is re-injected into this second exchange body 120 before being directed to compressor 105.

[0095] A válvula 122 cria uma expansão para atingir uma pressão de cerca de 4 a 5 bar (0,4 a 0,5 MPa) como uma[0095] Valve 122 creates an expansion to reach a pressure of about 4 to 5 bar (0.4 to 0.5 MPa) as a

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 35/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 35/65

22/4022/40

função da function of queda fall de pressão do pressure circuito circuit a The jusante, por downstream, by exemplo. example. [0096] [0096] A THE fração pesada da heavy fraction of mistura mixture de in refrigerante soda que sai do out of meio middle de fracionamento fractionation 110 é transmitida para o 110 is transmitted to the

primeiro corpo de permuta 115 e atua como fonte fria na permuta que ocorre com o gás natural.first exchange body 115 and acts as a cold source in the exchange that occurs with natural gas.

[0097] Em algumas variantes, o dispositivo 100 compreende um expansor 127 em paralelo com a válvula 122.[0097] In some variants, device 100 comprises an expander 127 in parallel with valve 122.

[0098] De preferência, o dispositivo 100 compreende o expansor 127 e não compreende uma válvula 122.[0098] Preferably, device 100 comprises expander 127 and does not comprise a valve 122.

[0099] Em algumas variantes, a fração pesada deixa o primeiro corpo de permuta 115 e é reinjetada neste primeiro corpo de permuta 115, depois de ter sido expandida em um regulador 119, antes de ser dirigida para o compressor 105.[0099] In some variants, the heavy fraction leaves the first exchange body 115 and is reinjected into this first exchange body 115, after being expanded in a regulator 119, before being directed to compressor 105.

[00100] O regulador 119 cria uma expansão para atingir uma pressão de cerca de 4 a 5 bar (0,4 a 0,5 MPa) como uma função da queda de pressão do primeiro corpo de permuta 115, por exemplo.[00100] Regulator 119 creates an expansion to achieve a pressure of about 4 to 5 bar (0.4 to 0.5 MPa) as a function of the pressure drop of the first exchange body 115, for example.

[00101] Em algumas variantes, o duto de retorno 125 compreende um tambor 126 entre o primeiro corpo de permuta 115 e o compressor 105.[00101] In some variants, the return duct 125 comprises a drum 126 between the first exchange body 115 and the compressor 105.

[00102] Este tambor 126 permite assegurar que, na entrada para o primeiro compressor 105, a primeira mistura de refrigerante é exclusivamente gasosa.[00102] This drum 126 ensures that, at the entrance to the first compressor 105, the first mixture of refrigerant is exclusively gaseous.

[00103] O tambor 126 é de preferência equipado com engrenagens para limitar o transporte de gotículas na fração gasosa.[00103] Drum 126 is preferably equipped with gears to limit the transport of droplets in the gas fraction.

[00104] De preferência, o dispositivo 100 compreende um duto que liga uma porção do tambor 12 6, destinada a receber a porção líquida da primeira mistura, ao meio de[00104] Preferably, the device 100 comprises a duct that connects a portion of the drum 126, intended to receive the liquid portion of the first mixture, to the medium of

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 36/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 36/65

23/40 fracionamento 110. De preferência, este duto está equipado com uma bomba. De preferência, esta bomba é acionada como uma função de um nivel de liquido capturado, por um sensor, na porção do tambor 126 destinada a receber a porção líquida da primeira mistura.23/40 fractionation 110. Preferably, this duct is equipped with a pump. Preferably, this pump is driven as a function of a liquid level captured, by a sensor, in the portion of the drum 126 intended to receive the liquid portion of the first mixture.

[00105] Desta forma, como pode ser entendido, o gás natural é liquefeito graças a dois passos de arrefecimento sucessivos. O primeiro passo realiza-se no primeiro corpo de permuta 115 e o segundo passo realiza-se no segundo corpo de permuta 12 0 .[00105] In this way, as can be understood, natural gas is liquefied thanks to two successive cooling steps. The first step takes place on the first exchange body 115 and the second step takes place on the second exchange body 120.

[00106] O gás natural circula no primeiro corpo 115 e no segundo corpo 120, de preferência em contracorrente à primeira mistura de refrigerante.[00106] Natural gas circulates in the first body 115 and in the second body 120, preferably in countercurrent to the first refrigerant mixture.

[00107] O gás natural arrefecido deixa, de preferência, o primeiro corpo 115 a uma temperatura de cerca de -30 ° C. Este gás natural arrefecido é então, de preferência, dirigido para uma seção de fracionamento (não mostrada) para separar quaisquer condensados da fração gasosa. A fração gasosa é transmitida ao segundo corpo 120 para ser liquefeita.[00107] The cooled natural gas preferably leaves the first body 115 at a temperature of about -30 ° C. This cooled natural gas is then preferably directed to a fractionation section (not shown) to separate any condensates of the gas fraction. The gas fraction is transmitted to the second body 120 to be liquefied.

[00108] Além destes dois passos, a presente invenção propõe a adição de um terceiro passo de arrefecimento posicionado antes ou depois dos dois primeiros passos.[00108] In addition to these two steps, the present invention proposes the addition of a third cooling step positioned before or after the first two steps.

[00109] No primeiro caso, um terceiro corpo de permuta 130 está posicionado a montante a partir da entrada 116 para o gás natural no primeiro corpo de permuta 115. Este terceiro corpo de permuta 130 é, por exemplo, um permutador tubular usando, como fonte fria, um segundo composto refrigerante, e como fonte de calor o gás natural entrando no dispositivo 100 de modo a ser liquefeito.[00109] In the first case, a third exchange body 130 is positioned upstream from the inlet 116 for natural gas in the first exchange body 115. This third exchange body 130 is, for example, a tubular exchanger using, as cold source, a second refrigerant compound, and as a heat source the natural gas entering the device 100 so as to be liquefied.

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 37/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 37/65

24/40 [00110] O segundo composto químico é, por exemplo, uma substância pura composta de nitrogênio, propano e/ou amônia ou uma mistura de nitrogênio e propano.24/40 [00110] The second chemical compound is, for example, a pure substance composed of nitrogen, propane and / or ammonia or a mixture of nitrogen and propane.

[00111] De preferência, quando a amônia é usada, esta amônia é usada sozinha.[00111] Preferably, when ammonia is used, this ammonia is used alone.

[00112] No segundo caso, um terceiro corpo de permuta 135 está posicionado a jusante a partir da saída 121 para gás natural liquefeito a partir do segundo corpo de permuta 120. Este terceiro corpo de permuta 135 é, por exemplo, um permutador tubular usando, como fonte fria, um segundo composto refrigerante, e como fonte quente o gás natural liquefeito que sai do dispositivo 100 para ser armazenado ou utilizado. O gás natural liquefeito desta maneira pode ser expandido para a pressão atmosférica por um regulador (não mostrado) antes do armazenamento. O gás de evaporação, chamado BOG (para gás de ebulição), coletado no armazenamento do gás natural liquefeito pode ser reinjetado no dispositivo 100 no local da fração gasosa, deixando a seção de fracionamento entre o primeiro corpo de permuta 115 e o segundo corpo de permuta 120.[00112] In the second case, a third exchange body 135 is positioned downstream from outlet 121 for liquefied natural gas from the second exchange body 120. This third exchange body 135 is, for example, a tubular exchanger using , as a cold source, a second refrigerant compound, and as a hot source, the liquefied natural gas leaving the device 100 for storage or use. Liquefied natural gas in this way can be expanded to atmospheric pressure by a regulator (not shown) before storage. The evaporation gas, called BOG (for boiling gas), collected in the storage of liquefied natural gas can be reinjected into device 100 at the location of the gas fraction, leaving the fractionation section between the first exchange body 115 and the second exchange body. exchange 120.

[00113] O segundo composto refrigerante é aqui, por exemplo, nitrogênio líquido.[00113] The second refrigerant compound is here, for example, liquid nitrogen.

[00114] A jusante deste terceiro corpo, 130 ou 135, o dispositivo 100 compreende um meio, 140 ou 145, para comprimir o segundo composto.[00114] Downstream of this third body, 130 or 135, the device 100 comprises a means, 140 or 145, for compressing the second compound.

[00115] Este compressor, 140 ou 145, é, por exemplo, um compressor centrífugo.[00115] This compressor, 140 or 145, is, for example, a centrifugal compressor.

[00116] Em algumas modalidades preferidas, o dispositivo 100 compreende o passo de arrefecimento a montante e o passo de arrefecimento a jusante.[00116] In some preferred embodiments, device 100 comprises the upstream cooling step and the downstream cooling step.

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 38/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 38/65

25/40 [00117] Nestas modalidades, o terceiro corpo de permuta 130 é designado como corpo de permuta posicionado a montante a partir do primeiro corpo de permuta 115, e o quarto corpo de permuta 135 é designado como corpo de permuta posicionado a jusante a partir do segundo corpo de permuta 120. O segundo composto refrigerante é designado a mistura de refrigerante utilizada no terceiro corpo 130, e a terceira mistura de refrigerante é designada a mistura de refrigerante utilizada no quarto corpo de permuta.25/40 [00117] In these embodiments, the third exchange body 130 is designated as the exchange body positioned upstream from the first exchange body 115, and the fourth exchange body 135 is designated as the exchange body positioned downstream from from the second exchange body 120. The second refrigerant compound is called the refrigerant mixture used in the third body 130, and the third refrigerant mixture is called the refrigerant mixture used in the fourth exchange body.

[00118] [00118] Em algumas In some modalidades, modalities, o dispositivo 100 the device 100 compreende: comprises: - um - one meio 150 medium 150 para for arrefecer cool o segundo the second composto compound comprimido tablet no meio de among compressão 140; e compression 140; and - um - one duto 155 duct 155 para for transferir transfer o segundo the second composto compound comprimido tablet para o terceiro for the third corpo de permuta 130. exchange body 130. [00119] [00119] 0 meio 0 means de arrefecimento cooling 150 é, por 150 is, for exemplo, example,

um permutador de calor entre o segundo composto vaporizado durante a permuta de calor com o gás natural no terceiro corpo de permuta 130 e o ar ou a água.a heat exchanger between the second vaporized compound during the heat exchange with the natural gas in the third exchange body 130 and the air or water.

[00120] Em algumas modalidades, tal como a mostrada na Figura 1, o dispositivo 100 compreende, entre uma saida 131 para o segundo composto do meio 150 para arrefecer o segundo composto e o terceiro corpo de permuta 130, um circuito 170 para arrefecer o segundo composto com a fração pesada da primeira mistura dentro do primeiro corpo de permuta 115.[00120] In some embodiments, such as that shown in Figure 1, device 100 comprises, between an outlet 131 for the second compound of the medium 150 for cooling the second compound and the third exchange body 130, a circuit 170 for cooling the second compound with the heavy fraction of the first mixture within the first exchange body 115.

[00121] Este circuito de arrefecimento 170 é conseguido, por exemplo, por introduzir o segundo composto arrefecido no primeiro corpo de permuta 115, o segundo composto arrefecido atuando como fonte quente em relação à[00121] This cooling circuit 170 is achieved, for example, by introducing the second cooled compound into the first exchange body 115, the second cooled compound acting as a hot source in relation to the

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 39/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 39/65

26/40 fração pesada e qualquer fração leve atravessando este primeiro corpo de permuta 115. Este segundo composto vaporizado pode atuar simultaneamente como fonte fria em relação ao gás natural introduzido no primeiro corpo 115 pela entrada 116 para gás natural.26/40 heavy fraction and any light fraction passing through this first exchange body 115. This second vaporized compound can act simultaneously as a cold source in relation to the natural gas introduced in the first body 115 through the inlet 116 for natural gas.

[00122] Em algumas variantes, o segundo composto vaporizado deixa o primeiro corpo 115, é expandido em um regulador 124 e depois reinjetado no primeiro corpo 115 ou no segundo corpo 120.[00122] In some variants, the second vaporized compound leaves the first body 115, is expanded into a regulator 124 and then reinjected into the first body 115 or the second body 120.

[00123] O segundo composto é expandido, por exemplo, para uma pressão entre 3 e 4 bar (0,3 e 0,4 MPa) em função da queda de pressão nos dutos a montante.[00123] The second compound is expanded, for example, to a pressure between 3 and 4 bar (0.3 and 0.4 MPa) due to the pressure drop in the upstream ducts.

[00124] A finalidade deste circuito de arrefecimento 170 é facilitar o arrefecimento que ocorre no meio de arrefecimento 150.[00124] The purpose of this cooling circuit 170 is to facilitate the cooling that occurs in the cooling medium 150.

[00125] Em algumas modalidades, tal como a mostrada na Figura 1, uma porção do circuito de arrefecimento 170 é configurada para arrefecer o segundo composto por permutar calor com a fração leve da primeira mistura no segundo corpo de permuta 120.[00125] In some embodiments, such as that shown in Figure 1, a portion of the cooling circuit 170 is configured to cool the second compound by exchanging heat with the light fraction of the first mixture in the second exchange body 120.

[00126] Nestas modalidades, o segundo composto, arrefecido por permutar calor no primeiro corpo de permuta 115, é injetado no segundo corpo de permuta 120. O segundo composto vaporizado atua então como fonte quente em relação à fração leve da primeira mistura de refrigerante que atravessa este segundo corpo de permuta 120. Ao mesmo tempo, este segundo composto vaporizado pode atuar como fonte fria em relação à entrada de gás natural no segundo corpo de permuta 120.[00126] In these modalities, the second compound, cooled by heat exchange in the first exchange body 115, is injected into the second exchange body 120. The second vaporized compound then acts as a hot source in relation to the light fraction of the first refrigerant mixture that it passes through this second exchange body 120. At the same time, this second vaporized compound can act as a cold source in relation to the entry of natural gas in the second exchange body 120.

[00127] Em algumas modalidades, o dispositivo 100[00127] In some embodiments, device 100

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 40/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 40/65

27/40 compreende :27/40 comprises:

- um meio 160 para arrefecer o nitrogênio comprimido; e- a means 160 for cooling compressed nitrogen; and

- uma linha 165 para transportar o nitrogênio arrefecido para o quarto corpo de permuta 135.- a line 165 for transporting the cooled nitrogen to the fourth exchange body 135.

[00128] O meio de arrefecimento 160 é, por exemplo, um permutador de calor entre a terceira mistura comprimida e o ar ou a água.[00128] Cooling medium 160 is, for example, a heat exchanger between the third compressed mixture and air or water.

[00129] O gás natural pode sofrer pré-tratamento antes do terceiro corpo de permuta 130.[00129] Natural gas can be pretreated before the third exchange body 130.

[00130] Os compressores e meio de compressão, 105,[00130] The compressors and compression medium, 105,

112 e 140, utilizados nesta modalidade podem ser substituídos pelos compressores, 605, 610 e 620, descritos com referência à Figura 6 e cujas funções são semelhantes.112 and 140, used in this modality can be replaced by compressors, 605, 610 and 620, described with reference to Figure 6 and whose functions are similar.

[00131] A Figura 2, que não está em escala, mostra uma vista esquemática de uma modalidade do navio 200 que é o objeto da presente invenção. Este navio 200 compreende:[00131] Figure 2, which is not to scale, shows a schematic view of a modality of ship 200 that is the object of the present invention. This vessel 200 comprises:

- um dispositivo 100 para liquefazer um gás natural como descrito em relação à Figura 1;- a device 100 for liquefying a natural gas as described in relation to Figure 1;

- um dispositivo 400 para liquefazer um gás natural como descrito em relação à Figura 4; ou- a device 400 for liquefying a natural gas as described in relation to Figure 4; or

- um dispositivo 600 para liquefazer um gás natural, como descrito em relação à Figura 6.- a device 600 for liquefying a natural gas, as described in relation to Figure 6.

[00132] A Figura 3 mostra, esquematicamente e na forma de um diagrama lógico, uma série particular de passos do método 300 que é o objeto da presente invenção. Este método 300 para liquefazer um gás natural, compreendendo:[00132] Figure 3 shows, schematically and in the form of a logical diagram, a particular series of steps of method 300 which is the object of the present invention. This method 300 for liquefying a natural gas, comprising:

- um passo 305 de comprimir uma primeira mistura quimica de refrigerante vaporizada,- a step 305 of compressing a first chemical vaporized refrigerant mixture,

- um passo 310 de fracionar a mistura comprimida em uma fração pesada e em uma fração leve,- a step 310 of fractionating the compressed mixture into a heavy fraction and a light fraction,

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 41/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 41/65

28/4028/40

- um primeiro passo 315 de permutar calor entre a fração pesada da primeira mistura e o gás natural para arrefecer pelo menos o gás natural,- a first step 315 of exchanging heat between the heavy fraction of the first mixture and natural gas to cool at least natural gas,

- um segundo passo 320 de permutar calor entre a fração leve da primeira mistura e o gás natural arrefecido durante o primeiro passo de permuta para liquefazer o gás natural, e- a second step 320 of exchanging heat between the light fraction of the first mixture and the cooled natural gas during the first exchange step to liquefy the natural gas, and

- um passo 325 de retornar a primeira mistura de refrigerante vaporizada nos corpos de permutador de calor para o passo do compressor, que compreende:- a step 325 of returning the first vaporized refrigerant mixture in the heat exchanger bodies to the compressor step, which comprises:

- antes de uma entrada do gás natural do primeiro passo de permuta ou após uma saída para gás natural liquefeito a partir do segundo passo de permuta, um terceiro passo 330 de- before an entry of natural gas from the first exchange step or after an exit to liquefied natural gas from the second exchange step, a third step 330

permutar calor entre o gás exchange heat between the gas natural e natural and um segundo one second composto compound químico refrigerante, e refrigerant chemical, and - um passo 335 de - a 335 step of comprimir compress o segundo the second composto compound vaporizado. vaporized. [00133] Este método [00133] This method 300 é realizado, por 300 is performed, for exemplo, example,

utilizando o dispositivo 100 como descrito em relação à Figura 1. Como pode ser entendido, todas as variantes, todos os exemplos e todas as modalidades do dispositivo 100 também podem ser transpostos como passos dentro do método 300.using device 100 as described in relation to Figure 1. As can be understood, all variants, all examples and all modalities of device 100 can also be transposed as steps within method 300.

[00134] A Figura 4, que não está em escala, mostra uma vista esquemática de uma modalidade do dispositivo 400 que é o objeto da presente invenção. Este dispositivo 400 para liquefazer um gás natural, compreendendo:[00134] Figure 4, which is not to scale, shows a schematic view of an embodiment of device 400 which is the object of the present invention. This device 400 for liquefying a natural gas, comprising:

- um compressor 105 para uma primeira mistura química de refrigerante vaporizada,- a 105 compressor for a first chemical mixture of vaporized refrigerant,

- meio 110 para fracionar a mistura comprimida em uma- medium 110 to fractionate the compressed mixture in a

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 42/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 42/65

29/40 fração pesada e em uma fração leve,29/40 heavy fraction and in a light fraction,

- um primeiro corpo 115 para permutar calor entre a fração pesada da primeira mistura e o gás natural para arrefecer pelo menos o gás natural,- a first body 115 for exchanging heat between the heavy fraction of the first mixture and natural gas to cool at least natural gas,

- um segundo corpo 120 para permutar calor entre a fração leve da primeira mistura e o gás natural arrefecido no primeiro corpo de permuta a fim de liquefazer o gás natural, e- a second body 120 for exchanging heat between the light fraction of the first mixture and the cooled natural gas in the first exchange body in order to liquefy the natural gas, and

- um duto 125 para retornar a primeira mistura de refrigerante vaporizada nos corpos de permuta de calor para o compressor, compreende:- a 125 duct to return the first vaporized refrigerant mixture in the heat exchange bodies to the compressor, comprising:

- um regulador 405 do gás natural liquefeito,- a 405 regulator of liquefied natural gas,

- um coletor 410 de gás de evaporação produzido durante a expansão do gás no regulador 405, e- an evaporator gas collector 410 produced during the expansion of gas in regulator 405, and

- um duto 415 para injetar o gás de evaporação na entrada para o segundo corpo de permuta.- a 415 duct to inject the evaporation gas at the entrance to the second exchange body.

[00135] Nesta Figura 4, os vários meios relativos à primeira mistura de refrigerante são idênticos aos meios descritos com referência às figuras 1 ou 6, incluindo as variantes particulares e modalidades descritas com referência a estas figuras 1 e 6. Estes meios são:[00135] In this Figure 4, the various means relating to the first refrigerant mixture are identical to the means described with reference to figures 1 or 6, including the particular variants and modalities described with reference to these figures 1 and 6. These means are:

- o compressor 105,- compressor 105,

- o permutador 106,- exchanger 106,

- o meio de fracionamento 110,- the fractionation medium 110,

- o tambor de refluxo 111,- the reflux drum 111,

- o compressor 112,- compressor 112,

- o permutador 113,- exchanger 113,

- o tambor 114,- drum 114,

- o primeiro corpo de permuta 115,- the first exchange body 115,

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 43/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 43/65

30/4030/40

- a entrada 116 para gás natural,- inlet 116 for natural gas,

- o expansor 118,- expander 118,

- o regulador 119,- regulator 119,

- o segundo corpo de permuta 120,- the second exchange body 120,

- a saída 121 para gás natural liquefeito a partir do segundo corpo de permuta 120,- outlet 121 for liquefied natural gas from the second exchange body 120,

- o regulador 122,- regulator 122,

- o expansor 126,- expander 126,

- o canal de retorno 125,- return channel 125,

- o tambor 126 e- drum 126 and

- a válvula 136.- valve 136.

[00136] Desta forma, como pode ser entendido, o gás natural é liquefeito graças a dois passos de arrefecimento sucessivos. O primeiro passo realiza-se no primeiro corpo de permuta 115 e o segundo passo realiza-se no segundo corpo de permuta 12 0 .[00136] In this way, as can be understood, natural gas is liquefied thanks to two successive cooling steps. The first step takes place on the first exchange body 115 and the second step takes place on the second exchange body 120.

[00137] Entre estes dois passos, ou seja, entre uma saida (não numerada) para gás natural arrefecido do primeiro corpo 115 e uma entrada (não numerada) para gás natural arrefecido no segundo corpo 120, o dispositivo 400 compreende, de preferência, uma seção de fracionamento configurada para remover condensados a partir do fluxo de gás .[00137] Between these two steps, that is, between an outlet (unnumbered) for cooled natural gas in the first body 115 and an inlet (unnumbered) for cooled natural gas in the second body 120, the device 400 preferably comprises a fractionation section configured to remove condensate from the gas stream.

[00138] O gás natural liquefeito que sai do segundo corpo 120 pela saida 121 atravessa um regulador 405 configurado para expandir o gás natural liquefeito para pressão atmosférica.[00138] The liquefied natural gas that leaves the second body 120 through outlet 121 passes through a regulator 405 configured to expand the liquefied natural gas to atmospheric pressure.

[00139] O regulador 405 é, por exemplo, uma válvula que utiliza o efeito Joule-Thomson.[00139] Regulator 405 is, for example, a valve that uses the Joule-Thomson effect.

[00140] Essa expansão leva ao surgimento do gás de[00140] This expansion leads to the emergence of gas

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 44/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 44/65

31/40 evaporação, também conhecido como BOG.31/40 evaporation, also known as BOG.

[00141] O BOG gerado deste modo é recolhido em um coletor 410 e injetado, através de um duto 415, na entrada para o segundo corpo de permuta 120. Esta injeção pode ocorrer a montante, em ou a jusante a partir da seção de fracionamento, se essa seção estiver presente.[00141] The BOG generated in this way is collected in a collector 410 and injected, through a duct 415, at the entrance to the second exchange body 120. This injection can occur upstream, in or downstream from the fractionation section , if that section is present.

[00142] O coletor é, por exemplo, um tambor separador de gás / líquido 410 equipado com engrenagens para limitar o transporte de gotículas na fração gasosa.[00142] The collector is, for example, a gas / liquid separating drum 410 equipped with gears to limit the transport of droplets in the gas fraction.

[00143] De preferência, o duto 415 é equipado com um compressor 416 que comprime a fração gasosa que sai do coletor 410.[00143] Preferably, duct 415 is equipped with a compressor 416 that compresses the gas fraction that leaves the collector 410.

[00144] Em algumas modalidades, como a mostrada na Figura 4, um terceiro corpo de permuta 420 é posicionado a montante a partir da entrada 116 para o gás natural no primeiro corpo de permuta 115. Este terceiro corpo de permuta 420 é, por exemplo, um permutador tubular usando, como fonte fria, um segundo composto refrigerante, e como fonte quente o gás natural que entra no dispositivo 400 de modo a ser liquefeito.[00144] In some embodiments, as shown in Figure 4, a third exchange body 420 is positioned upstream from the inlet 116 for natural gas in the first exchange body 115. This third exchange body 420 is, for example , a tubular exchanger using, as a cold source, a second refrigerant compound, and the natural gas entering the device 400 in order to be liquefied as a hot source.

[00145] O dispositivo 400 compreende, por conseguinte, um compressor 425 do segundo composto vaporizado a jusante a partir do terceiro corpo de permuta 420. Este compressor 425 é, por exemplo, um compressor centrífugo.[00145] The device 400 therefore comprises a compressor 425 of the second compound vaporized downstream from the third exchange body 420. This compressor 425 is, for example, a centrifugal compressor.

[00146] O segundo composto químico é, por exemplo, uma substância pura composta de nitrogênio, propano e/ou amônia ou uma mistura de nitrogênio e propano.[00146] The second chemical compound is, for example, a pure substance composed of nitrogen, propane and / or ammonia or a mixture of nitrogen and propane.

[00147] Em algumas modalidades, o dispositivo 400 compreende:[00147] In some embodiments, device 400 comprises:

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 45/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 45/65

32/4032/40

- meio 430 para arrefecer o segundo composto comprimido; e- medium 430 for cooling the second compressed compound; and

- um duto 435 para transferir o segundo composto arrefecido para o terceiro corpo de permuta 420.- a duct 435 for transferring the second cooled compound to the third exchange body 420.

[00148] O meio de arrefecimento 430 é, por exemplo, um permutador de calor entre o segundo composto comprimido e a água ou água glicolada.[00148] Cooling medium 430 is, for example, a heat exchanger between the second compressed compound and water or glycolated water.

[00149] Em algumas modalidades, tal como mostrado na Figura 4, o dispositivo 400 compreende, entre uma saida 421 para o segundo composto do meio 430 para arrefecer o segundo composto e o terceiro corpo de permuta 420, um circuito 440 para arrefecer o segundo composto com a fração pesada da primeira mistura dentro do primeiro corpo de permuta 115.[00149] In some embodiments, as shown in Figure 4, the device 400 comprises, between an outlet 421 for the second compound of the medium 430 for cooling the second compound and the third exchange body 420, a circuit 440 for cooling the second compound with the heavy fraction of the first mixture within the first exchange body 115.

[00150] Este circuito de arrefecimento 440 é conseguido, por exemplo, por introduzir o segundo composto arrefecido no primeiro corpo de permuta 115, o segundo composto arrefecido atuando como fonte quente relativamente à fração pesada e qualquer fração leve atravessando este primeiro corpo de permuta 115. Ao mesmo tempo, este segundo composto arrefecido pode atuar como fonte fria em relação ao gás natural introduzido no primeiro corpo 115 pela entrada 116 para o gás natural.[00150] This cooling circuit 440 is achieved, for example, by introducing the second cooled compound into the first exchange body 115, the second cooled compound acting as a hot source with respect to the heavy fraction and any light fraction passing through this first exchange body 115 At the same time, this second cooled compound can act as a cold source in relation to the natural gas introduced in the first body 115 through the inlet 116 for the natural gas.

[00151] Em algumas variantes, o segundo composto vaporizado deixa o primeiro corpo 115, é expandido em um regulador 424 e depois reinjetado no primeiro corpo 115 ou no segundo corpo 120.[00151] In some variants, the second vaporized compound leaves the first body 115, is expanded in a regulator 424 and then reinjected into the first body 115 or the second body 120.

[00152] O segundo composto é expandido, por exemplo, a uma pressão de 3 a 4 bar (0,3 a 0,4 MPa) na saida do regulador 424.[00152] The second compound is expanded, for example, at a pressure of 3 to 4 bar (0.3 to 0.4 MPa) at the outlet of regulator 424.

[00153] A finalidade deste circuito de arrefecimento[00153] The purpose of this cooling circuit

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 46/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 46/65

33/4033/40

440 é facilitar o arrefecimento que ocorre no meio de arrefecimento 430.440 is to facilitate the cooling that occurs in the cooling medium 430.

[00154] Este circuito 440 pode também compreender uma segunda porção, no segundo corpo de permuta 120, como descrito em relação à Figura 1.This circuit 440 can also comprise a second portion, in the second exchange body 120, as described in relation to Figure 1.

[00155] Em algumas modalidades particulares, a primeira mistura de arrefecimento compreende nitrogênio e metano e pelo menos um composto entre:[00155] In some particular embodiments, the first cooling mixture comprises nitrogen and methane and at least one compound between:

- etileno;- ethylene;

- etano;- ethane;

- propano; e/ou- propane; and / or

- butano.- butane.

[00156] A Figura 5 mostra, esquematicamente, uma modalidade particular do método 500 que é o objeto da presente invenção. Este método 500 para liquefazer um gás natural, compreendendo:[00156] Figure 5 shows, schematically, a particular embodiment of method 500 which is the object of the present invention. This 500 method for liquefying a natural gas, comprising:

- um passo 505 de comprimir uma primeira mistura química de refrigerante vaporizada,- a step 505 of compressing a first chemical mixture of vaporized refrigerant,

- um passo 510 de fracionar a mistura comprimida em uma fração pesada e uma fração leve,- a 510 step of fractionating the compressed mixture into a heavy fraction and a light fraction,

- um primeiro passo 515 de permutar calor entre a fração pesada da primeira mistura e o gás natural para arrefecer pelo menos o gás natural,- a first step 515 of exchanging heat between the heavy fraction of the first mixture and natural gas to cool at least natural gas,

- um segundo passo 520 de permutar calor entre a fração leve da primeira mistura e o gás natural arrefecido durante o primeiro passo de permuta a fim de liquefazer o gás natural, e- a second step 520 of exchanging heat between the light fraction of the first mixture and the cooled natural gas during the first exchange step in order to liquefy the natural gas, and

- um passo 525 de retornar a primeira mistura de refrigerante vaporizada nos corpos de permuta de calor para o passo do compressor,- a step 525 of returning the first vaporized refrigerant mixture in the heat exchange bodies to the compressor step,

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 47/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 47/65

34/40 compreende :34/40 comprises:

- um passo 530 de expandir o gás natural liquefeito;- a step 530 of expanding liquefied natural gas;

- um passo 535 de coletar gás de evaporação produzido durante o passo de expansão; e- a step 535 of collecting evaporation gas produced during the expansion step; and

- um passo 540 de injetar o gás de evaporação na entrada para o segundo corpo de permuta.- a step 540 of injecting the evaporation gas at the entrance to the second exchange body.

[00157] Este método 500 é realizado, por exemplo, utilizando o dispositivo 400 como descrito em relação à Figura 4. Como pode ser entendido, todas as variantes, todos os exemplos e todas as modalidades do dispositivo 400 também podem ser transpostos como passos dentro do método 500.[00157] This method 500 is carried out, for example, using the device 400 as described in relation to Figure 4. As can be understood, all the variants, all the examples and all the modalities of the device 400 can also be transposed as steps within of method 500.

[00158] As Figuras 6 e 7 mostram, esquematicamente, uma modalidade particular do dispositivo 600 que é o objeto da presente invenção. Este dispositivo 600 para liquefazer um gás natural, compreendendo:[00158] Figures 6 and 7 show, schematically, a particular embodiment of the device 600 which is the object of the present invention. This 600 device for liquefying a natural gas, comprising:

- um primeiro compressor centrifugo 605 para uma primeira mistura quimica de refrigerante vaporizada,- a first 605 centrifugal compressor for a first chemical vaporized refrigerant mixture,

- meio 110 para fracionar a mistura comprimida em uma fração pesada e em uma fração leve,- medium 110 to fractionate the compressed mixture into a heavy fraction and a light fraction,

- um segundo compressor centrifugo 610 da fração leve,- a second 610 light-weight centrifugal compressor,

- um primeiro corpo 115 para permutar calor entre a fração pesada da primeira mistura e o gás natural para arrefecer pelo menos o gás natural,- a first body 115 for exchanging heat between the heavy fraction of the first mixture and natural gas to cool at least natural gas,

- um segundo corpo 120 para permutar calor entre a fração leve comprimida da primeira mistura e o gás natural arrefecido no primeiro corpo de permuta a fim de liquefazer o gás natural, e- a second body 120 for exchanging heat between the light compressed fraction of the first mixture and the cooled natural gas in the first exchange body in order to liquefy the natural gas, and

- um duto 125 para retornar a primeira mistura de refrigerante vaporizada nos corpos de permuta de calor para o primeiro compressor,- a duct 125 to return the first refrigerant mixture vaporized in the heat exchange bodies to the first compressor,

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 48/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 48/65

35/40 compreende :35/40 comprises:

- a montante a partir de uma entrada 116 para o gás natural no primeiro corpo de permuta, um terceiro corpo 420 para permutar calor entre o gás natural e um segundo composto químico de refrigerante;- upstream from an inlet 116 for natural gas in the first exchange body, a third body 420 to exchange heat between natural gas and a second chemical refrigerant compound;

- um terceiro compressor centrífugo 620 para comprimir o segundo composto vaporizado, o primeiro e terceiro compressores centrífugos sendo acionados por uma turbina simples comum 630;- a third centrifugal compressor 620 to compress the second vaporized compound, the first and third centrifugal compressors being driven by a simple common turbine 630;

- um invólucro 635 comum ao primeiro compressor e o terceiro compressor;- a housing 635 common to the first compressor and the third compressor;

- meio 430 para arrefecer o segundo composto comprimido; e- medium 430 for cooling the second compressed compound; and

- um duto 435 para transferir o segundo composto arrefecido para o terceiro corpo de permuta 420.- a duct 435 for transferring the second cooled compound to the third exchange body 420.

[00159] O termo invólucro refere-se a um alojamento que compreende pelo menos um compressor. Cada compressor compreende uma ou mais rodas.[00159] The term enclosure refers to a housing that comprises at least one compressor. Each compressor comprises one or more wheels.

[00160] Nesta Figura 6:[00160] In this Figure 6:

- o permutador 106,- exchanger 106,

- o meio de fracionamento 110,- the fractionation medium 110,

- o tambor de refluxo 111,- the reflux drum 111,

- o permutador 113,- exchanger 113,

- o primeiro corpo de permuta 115,- the first exchange body 115,

- a entrada 116 para gás natural,- inlet 116 for natural gas,

- o regulador 119,- regulator 119,

- o segundo corpo de permuta 120,- the second exchange body 120,

- a saída 121 para gás natural liquefeito a partir do segundo corpo de permuta 120,- outlet 121 for liquefied natural gas from the second exchange body 120,

- o regulador 122,- regulator 122,

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 49/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 49/65

36/4036/40

- o expansor 127,- expander 127,

- ο canal de retorno 125,- ο return channel 125,

- o tambor 126,- drum 126,

- a válvula 136,- valve 136,

- o terceiro corpo de permuta 420,- the third exchange body 420,

- o duto de transferência 435,- the transfer pipeline 435,

- o quarto corpo de permuta 430,- the fourth exchange body 430,

- a saida 421 para o segundo composto refrigerante,- outlet 421 for the second refrigerant compound,

- o circuito de arrefecimento 400,- the cooling circuit 400,

- o regulador 424,- regulator 424,

- o regulador 405,- regulator 405,

- o coletor 410, e- the collector 410, and

- o duto de injeção 415, são idênticos aos meios correspondentes descritos com referência às figuras 1 ou 4, incluindo as variantes particulares e modalidades descritas com referência a estas figuras 1 e 4.- the injection duct 415, are identical to the corresponding means described with reference to figures 1 or 4, including the particular variants and modalities described with reference to these figures 1 and 4.

[00161] O terceiro compressor 620 corresponde ao terceiro compressor 140 como descrito com referência à Figura 1. Contudo, este terceiro compressor 620 é acionado pela utilização de uma única turbina compartilhada com a turbina acionando o primeiro compressor 605. O primeiro compressor corresponde ao primeiro compressor 105 como descrito com referência à Figura 1.[00161] The third compressor 620 corresponds to the third compressor 140 as described with reference to Figure 1. However, this third compressor 620 is driven by the use of a single turbine shared with the turbine driving the first compressor 605. The first compressor corresponds to the first compressor 105 as described with reference to Figure 1.

[00162] O quarto compressor 615 é configurado para aumentar a pressão da porção leve da fração leve da primeira mistura de refrigerante. Este quarto compressor compartilha uma única turbina comum com o segundo compressor 610, este segundo compressor 610 correspondendo ao segundo compressor 112 como descrito com referência à Figura 1.[00162] The fourth compressor 615 is configured to increase the pressure of the light portion of the light fraction of the first refrigerant mixture. This fourth compressor shares a single common turbine with the second compressor 610, this second compressor 610 corresponding to the second compressor 112 as described with reference to Figure 1.

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 50/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 50/65

37/40 [00163] Em algumas modalidades preferidas, tais como as mostradas nas figuras 6 e 7, o dispositivo 600 que é o objeto da presente invenção compreende:37/40 [00163] In some preferred embodiments, such as those shown in figures 6 and 7, the device 600 which is the object of the present invention comprises:

- entre o segundo compressor 610 e o segundo corpo de permuta 120, um quarto compressor centrifugo 615 para a fração leve da primeira mistura, o segundo e quarto compressores centrífugos sendo acionados por uma única turbina comum 640; e- between the second compressor 610 and the second exchange body 120, a fourth centrifugal compressor 615 for the light fraction of the first mixture, the second and fourth centrifugal compressors being driven by a single common turbine 640; and

- um invólucro 645 comum ao segundo compressor e o quarto compressor.- a 645 housing common to the second compressor and the fourth compressor.

[00164] Em algumas modalidades preferidas, tal como a mostrada na Figura 6, o dispositivo 600 que é o objeto da presente invenção compreende:[00164] In some preferred embodiments, such as that shown in Figure 6, the device 600 which is the object of the present invention comprises:

- um separador 650 de uma fração gasosa e uma fração liquida da fase leve comprimida, o quarto compressor 615 comprimindo a fração gasosa separada;- a separator 650 of a gas fraction and a liquid fraction of the compressed light phase, the fourth compressor 615 compressing the separated gas fraction;

- um regulador 625 para a fração liquida da fase leve aquecida no segundo corpo de permuta;- a regulator 625 for the liquid fraction of the heated light phase in the second exchange body;

- a turbina 640 do quarto compressor sendo acionada pela energia de expansão.- the turbine 640 of the fourth compressor being driven by the expansion energy.

[00165] O separador 650 é, por exemplo, semelhante ao tambor de refluxo 114 como descrito em relação à Figura 1. O regulador 625 é, por exemplo, semelhante ao expansor 118 como descrito em relação à Figura 1.[00165] The separator 650 is, for example, similar to the reflux drum 114 as described in relation to Figure 1. Regulator 625 is, for example, similar to expander 118 as described in relation to Figure 1.

[00166] Em algumas modalidades preferidas, tal como a mostrada na Figura 6, o segundo composto quimico compreende nitrogênio, propano e/ou amoniaco.[00166] In some preferred embodiments, such as that shown in Figure 6, the second chemical compound comprises nitrogen, propane and / or ammonia.

[00167] Em algumas modalidades preferidas, tal como a mostrada na Figura 6, a primeira mistura de arrefecimento compreende nitrogênio e metano e pelo menos um composto[00167] In some preferred embodiments, such as that shown in Figure 6, the first cooling mixture comprises nitrogen and methane and at least one compound

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 51/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 51/65

38/40 entre :38/40 between:

- etileno;- ethylene;

- etano;- ethane;

- propano; e/ou- propane; and / or

- butano.- butane.

[00168] Em algumas modalidades preferidas, tal como a mostrada na Figura 6, o dispositivo 600 compreende:[00168] In some preferred embodiments, such as that shown in Figure 6, device 600 comprises:

- um regulador 405 do gás natural liquefeito,- a 405 regulator of liquefied natural gas,

- um coletor 410 de gás de evaporação produzido durante a expansão do gás no regulador, e- an evaporator gas collector 410 produced during the expansion of the gas in the regulator, and

- um duto 415 para injetar o gás de evaporação na entrada para o segundo corpo de permuta.- a 415 duct to inject the evaporation gas at the entrance to the second exchange body.

[00169] Em algumas modalidades preferidas, tal como a mostrada na Figura 6, o dispositivo 600 compreende, entre uma saida 421 para o segundo composto do meio de arrefecimento 430 e o terceiro corpo de permuta 420, um circuito 440 para arrefecer o segundo composto pela fração pesada da primeira mistura no interior do primeiro corpo de permuta 115.[00169] In some preferred embodiments, such as that shown in Figure 6, device 600 comprises, between an outlet 421 for the second compound of the cooling medium 430 and the third exchange body 420, a circuit 440 for cooling the second compound by the heavy fraction of the first mixture inside the first exchange body 115.

[00170] Em algumas modalidades preferidas, tal como a mostrada na Figura 6, o primeiro corpo de permuta 115 e/ou o segundo corpo de permuta 120 é um permutador de bobina.[00170] In some preferred embodiments, such as that shown in Figure 6, the first exchange body 115 and / or the second exchange body 120 is a coil exchanger.

[00171] Em algumas modalidades preferidas, tais como as mostradas na Figura 6, o meio 430 para arrefecer o segundo composto é um permutador de calor entre o segundo composto e a água.[00171] In some preferred embodiments, such as those shown in Figure 6, the medium 430 for cooling the second compound is a heat exchanger between the second compound and the water.

[00172] A Figura 8 mostra, esquematicamente, uma modalidade particular do método 700 que é o objeto da presente invenção. Este método 700 para liquefazer um gás natural, compreendendo:[00172] Figure 8 shows, schematically, a particular embodiment of method 700 which is the object of the present invention. This method 700 for liquefying a natural gas, comprising:

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 52/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 52/65

39/4039/40

- um passo 705 de compressão centrífuga de uma primeira mistura química de refrigerante vaporizada,- a step 705 of centrifugal compression of a first chemical mixture of vaporized refrigerant,

- um passo 710 de fracionar a mistura comprimida em uma fração pesada e uma fração leve,- a step 710 of fractionating the compressed mixture into a heavy fraction and a light fraction,

- um segundo passo 715 de compressão centrífuga da fração leve,- a second step 715 of centrifugal compression of the light fraction,

- um primeiro passo 720 de permutar calor entre a fração pesada da primeira mistura e o gás natural para arrefecer pelo menos o gás natural,- a first step 720 of exchanging heat between the heavy fraction of the first mixture and natural gas to cool at least natural gas,

- um segundo passo 725 de permutar calor entre a fração leve da primeira mistura e o gás natural arrefecido no primeiro corpo de permuta a fim de liquefazer o gás natural, e- a second step 725 of exchanging heat between the light fraction of the first mixture and the cooled natural gas in the first exchange body in order to liquefy the natural gas, and

- um passo 730 de retornar a primeira mistura de refrigerante vaporizada durante os passos de permuta de calor para o primeiro passo de compressão, compreende:a step 730 of returning the first vaporized refrigerant mixture during the heat exchange steps to the first compression step, comprising:

- a montante a partir de um passo 735 de introduzir o gás natural no primeiro passo de permuta, um terceiro passo 740 de permutar calor entre o gás natural e um segundo composto químico de refrigerante;- upstream from a step 735 of introducing natural gas in the first exchange step, a third step 740 of exchanging heat between natural gas and a second chemical refrigerant compound;

- um terceiro passo 745 de compressão centrífuga do segundo composto vaporizado, o primeiro e terceiro passo de compressão centrífuga sendo acionados por uma única turbina única;- a third centrifugal compression step 745 of the second vaporized compound, the first and third centrifugal compression step being driven by a single turbine;

- o primeiro e terceiro passos de compressão sendo realizados em um invólucro comum;- the first and third compression steps being carried out in a common wrapper;

- um passo 750 de arrefecer o segundo composto comprimido durante o terceiro passo de permuta; e- a step 750 of cooling the second compressed compound during the third exchange step; and

- um passo 755 de transferir o segundo composto- a 755 step of transferring the second compound

Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 53/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 53/65

40/40 arrefecido para o terceiro passo de permuta.Cooled 40/40 for the third exchange step.

[00173] Este método 700 é realizado, por exemplo, utilizando o dispositivo 600 como descrito em relação às figuras 6 e 7. Como pode ser entendido, todas as variantes, todos os exemplos e todas as modalidades do dispositivo 600 também podem ser transpostos como passos dentro do método 700 .[00173] This method 700 is carried out, for example, using the device 600 as described in relation to figures 6 and 7. As can be understood, all the variants, all the examples and all the modalities of the device 600 can also be transposed as steps within method 700.

Claims (4)

REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo (100) para liquefazer um gás natural, compreendendo:1. Device (100) for liquefying a natural gas, comprising: - um compressor (105) para uma primeira mistura química de refrigerante vaporizada,- a compressor (105) for a first chemical mixture of vaporized refrigerant, - um meio (110) para fracionar a mistura comprimida em uma fração pesada e em uma fração leve,- a means (110) for fractionating the compressed mixture into a heavy fraction and a light fraction, - um primeiro corpo de permuta de calor (115) para permuta de calor entre a fração pesada da primeira mistura e o gás natural a fim de arrefecer pelo menos o gás natural,- a first heat exchange body (115) for heat exchange between the heavy fraction of the first mixture and natural gas in order to cool at least natural gas, - um segundo corpo de permuta de calor (120) para permuta de calor entre a fração leve da primeira mistura e o gás natural arrefecido no primeiro corpo de permuta para liquefazer o gás natural, e- a second heat exchange body (120) for heat exchange between the light fraction of the first mixture and the cooled natural gas in the first exchange body to liquefy the natural gas, and - um duto de retorno (125) para retorno da primeira mistura de refrigerante vaporizada no corpo de permuta de calor para o compressor (105), caracterizado pelo fato de que compreende:- a return duct (125) for returning the first vaporized refrigerant mixture in the heat exchange body to the compressor (105), characterized by the fact that it comprises: - a montante a partir de uma entrada (116) para o gás natural no primeiro corpo de permuta (115) ou a jusante a partir de uma saída (121) de gás natural liquefeito a partir do segundo corpo de permuta (120), um terceiro corpo de permuta de calor (130, 135) para permutar calor entre o gás natural e um segundo composto químico refrigerante, e- upstream from an inlet (116) for natural gas in the first exchange body (115) or downstream from an outlet (121) of liquefied natural gas from the second exchange body (120), a third heat exchange body (130, 135) to exchange heat between natural gas and a second refrigerant chemical compound, and - um meio (140, 145) para comprimir o segundo composto vaporizado.- a means (140, 145) for compressing the second vaporized compound. 2/4 dispositivo (100) compreendendo:2/4 device (100) comprising: - meio (150) para arrefecer o segundo composto comprimido; e- means (150) for cooling the second compressed compound; and - um duto (155) para transferir o segundo composto arrefecido para o terceiro corpo de permuta (130) .- a duct (155) for transferring the second cooled compound to the third exchange body (130). 2. Dispositivo (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o terceiro corpo de permuta (130) está posicionado a montante a partir da entrada (116) para o gás natural no primeiro corpo de permuta (115), o 2. Device (100) according to claim 1, characterized by the fact that the third exchange body (130) is positioned upstream from the inlet (116) for natural gas in the first exchange body (115) , The Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 55/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 55/65 3/4 para o quarto corpo de permuta.3/4 for the fourth exchange body. 6. Dispositivo (100), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o meio (150) para arrefecer o segundo composto é um permutador de calor entre o segundo composto e a água.Device (100) according to claim 5, characterized in that the means (150) for cooling the second compound is a heat exchanger between the second compound and the water. 7. Dispositivo (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende, entre uma saida (131) para o segundo composto do meio (150) para arrefecer o segundo composto e o terceiro corpo de permuta (130), um circuito (170) para arrefecer o segundo composto com a fração pesada da primeira mistura no interior do primeiro corpo de permuta (115) .Device (100) according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it comprises, between an outlet (131) for the second compound of the medium (150) to cool the second compound and the third body of exchange (130), a circuit (170) for cooling the second compound with the heavy fraction of the first mixture inside the first exchange body (115). 8. Dispositivo (100), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que uma porção do circuito de arrefecimento (170) é configurada para arrefecer o segundo composto pela permuta de calor com a fração leve da primeira mistura no segundo corpo de permuta (120) .Device (100) according to claim 7, characterized in that a portion of the cooling circuit (170) is configured to cool the second compound by heat exchange with the light fraction of the first mixture in the second body of exchange (120). 9. Dispositivo (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o primeiro corpo de permuta (115) e/ou o segundo corpo de permuta (120) é um permutador de bobina.Device (100) according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the first exchange body (115) and / or the second exchange body (120) is a coil exchanger. 10. Navio (200), caracterizado pelo fato de que10. Ship (200), characterized by the fact that compreende um comprises a dispositivo device (100) para (100) for liquefazer liquefy um gás a gas natural conforme definido em natural as defined in qualquer uma Any of them das reivindicações of claims 1 a 9. 1 to 9. 11. Método 11. Method (300) (300) para for liquefazer liquefy um gás a gas natural, Natural, compreendendo: comprising: - um passo - one step (305) (305) de comprimir uma to compress a primeira first mistura mixture quimica de refrigerante soda chemistry vaporizada, vaporized,
- um passo (310) de fracionar a mistura comprimida em- a step (310) of fractionating the compressed mixture into Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 57/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 57/65 3. Dispositivo (100), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o segundo composto é uma substância pura composta por nitrogênio, propano e/ou amoníaco ou uma mistura de nitrogênio e propano.3. Device (100) according to claim 2, characterized by the fact that the second compound is a pure substance composed of nitrogen, propane and / or ammonia or a mixture of nitrogen and propane. 4. Dispositivo (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a primeira mistura de arrefecimento compreende nitrogênio e metano e pelo menos um composto entre:Device (100) according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the first cooling mixture comprises nitrogen and methane and at least one compound between: - etileno;- ethylene; - etano;- ethane; - propano; e/ou- propane; and / or - butano.- butane. 5. Dispositivo (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o terceiro corpo de permuta (130) está posicionado a montante a partir da entrada (116) para o gás natural no primeiro corpo de permuta (115), o dispositivo (100) compreendendo, a jusante a partir da saida (121) para o gás natural liquefeito a partir do segundo corpo de permuta (120) :Device (100) according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the third exchange body (130) is positioned upstream from the inlet (116) for natural gas in the first body of exchange (115), the device (100) comprising, downstream from the outlet (121) for liquefied natural gas from the second exchange body (120): - um quarto corpo (135) para permutar calor entre o gás natural liquefeito e o nitrogênio;- a fourth body (135) to exchange heat between liquefied natural gas and nitrogen; - um meio (145) para comprimir o nitrogênio vaporizado;- a means (145) for compressing the vaporized nitrogen; - um meio (160) para arrefecer o nitrogênio comprimido; e- a means (160) for cooling the compressed nitrogen; and - um duto (165) para transportar o nitrogênio arrefecido - a duct (165) to transport the cooled nitrogen Petição 870190057347, de 21/06/2019, pág. 56/65Petition 870190057347, of 6/21/2019, p. 56/65 4/4 uma fração pesada e em uma fração leve,4/4 a heavy fraction and a light fraction, - um primeiro passo (315) de permutar calor entre a fração pesada da primeira mistura e o gás natural para arrefecer pelo menos o gás natural,- a first step (315) of exchanging heat between the heavy fraction of the first mixture and natural gas to cool at least natural gas, - um segundo passo (320) de permutar calor entre a fração leve da primeira mistura e o gás natural arrefecido durante o primeiro passo de permuta, a fim de liquefazer o gás natural, e- a second step (320) of exchanging heat between the light fraction of the first mixture and the cooled natural gas during the first exchange step, in order to liquefy the natural gas, and - um passo (325) de retornar a primeira mistura de refrigerante vaporizada nos corpos de permuta de calor para o passo do compressor, caracterizado pelo fato de que compreende:- a step (325) of returning the first vaporized refrigerant mixture in the heat exchange bodies to the compressor step, characterized by the fact that it comprises: - antes de uma entrada do gás natural do primeiro passo de permuta ou depois de uma saida de gás natural liquefeito a partir do segundo passo de permuta, um terceiro passo (330) de permutar calor entre o gás natural e um segundo composto químico de refrigerante, e- before an entry of natural gas from the first exchange step or after an exit of liquefied natural gas from the second exchange step, a third step (330) of exchanging heat between natural gas and a second chemical refrigerant compound , and - um passo (335) de comprimir o segundo composto vaporizado.- a step (335) of compressing the second vaporized compound.
BR112019012890A 2016-12-22 2017-12-15 device and method for liquefying a natural gas and vessel comprising such device BR112019012890A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1663183A FR3061277B1 (en) 2016-12-22 2016-12-22 DEVICE AND METHOD FOR LIQUEFACTING A NATURAL GAS AND SHIP COMPRISING SUCH A DEVICE
PCT/FR2017/053610 WO2018115659A1 (en) 2016-12-22 2017-12-15 Device and method for liquefying a natural gas and ship comprising such a device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BR112019012890A2 true BR112019012890A2 (en) 2019-11-26

Family

ID=58358664

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BR112019012890A BR112019012890A2 (en) 2016-12-22 2017-12-15 device and method for liquefying a natural gas and vessel comprising such device

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20190310014A1 (en)
EP (1) EP3559572A1 (en)
CN (1) CN110537064A (en)
BR (1) BR112019012890A2 (en)
FR (1) FR3061277B1 (en)
WO (1) WO2018115659A1 (en)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MY118329A (en) * 1995-04-18 2004-10-30 Shell Int Research Cooling a fluid stream
US6308531B1 (en) * 1999-10-12 2001-10-30 Air Products And Chemicals, Inc. Hybrid cycle for the production of liquefied natural gas
KR20120081602A (en) * 2009-09-30 2012-07-19 쉘 인터내셔날 리써취 마트샤피지 비.브이. Method of fractionating a hydrocarbon stream and an apparatus therefor
CN102636000B (en) * 2012-03-13 2014-07-23 新地能源工程技术有限公司 Method for refrigerating liquefied natural gas by aid of single mixed working medium and device
CA2909616C (en) * 2013-04-22 2021-03-09 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method and apparatus for producing a liquefied hydrocarbon stream

Also Published As

Publication number Publication date
EP3559572A1 (en) 2019-10-30
US20190310014A1 (en) 2019-10-10
FR3061277B1 (en) 2019-05-24
CN110537064A (en) 2019-12-03
WO2018115659A1 (en) 2018-06-28
FR3061277A1 (en) 2018-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2752223C2 (en) Complex system for methane cooling for natural gas liquefaction
CN105509383B (en) Refrigerant-recovery in natural gas liquefaction process
ES2838498T3 (en) Natural gas liquefaction system and liquefaction method
RU2702074C2 (en) Method (embodiments) and apparatus (embodiments) for producing nitrogen-depleted lng product
DK178654B1 (en) METHOD AND APPARATUS FOR CONTINUOUSING A GASCAR CARBON HYDRAULIC CURRENT
BR112019017533A2 (en) LIQUIDIFYING SYSTEM OF NATURAL GAS, AND, METHOD.
BR102015009191B1 (en) Method and apparatus for liquefying a natural gas feed stream and removing nitrogen from it
BRPI0813638B1 (en) process and system for treating vaporization gas generated in a cryogenic liquid storage tank
BRPI0921562B1 (en) production process and installation of a sub-cooled liquefied natural gas stream from a natural gas load stream
UA71595C2 (en) Method for liquefying of gas flow (versions)
JP2020507736A (en) Precooling of natural gas by high pressure compression and expansion
BR102015008692A2 (en) INTEGRATED NITROGEN REMOVAL IN THE LIQUEFIED NATURAL GAS PRODUCTION USING INTERMEDIARY SEPARATION OF GAS SUPPLY
BRPI0820929B1 (en) METHOD FOR REGULATING THE COOLING CAPACITY OF A COOLING SYSTEM BASED ON A GAS EXPANSION PROCESS
BRPI0918587B1 (en) process and installation to liquefy a natural gas flow
BR112012011718B1 (en) method and apparatus for handling an evaporating gas stream
RU2659858C2 (en) Single cascade process for vaporization and recovery of residual liquefied natural gas in application related to floating tanks
BRPI0818214B1 (en) liquefaction process of natural gas with high pressure fractionation
BR102013008437A2 (en) method for drying and liquefying a natural gas stream, equipment for drying and liquefying a natural gas stream
US11821682B2 (en) Natural gas processing using supercritical fluid power cycles
BR112017020369B1 (en) LIQUEFACTION OF INDUSTRIAL GAS AND HYDROCARBONS
BRPI0819815B1 (en) method for liquefying a natural gas stream
BR102013023663A2 (en) Ethane production for the departure of a LNG unit
BR112019012890A2 (en) device and method for liquefying a natural gas and vessel comprising such device
BR112019012754A2 (en) device and method for liquefying a natural gas and vessel comprising such device
BR112019013025A2 (en) device and method for liquefying natural gas and vessel comprising the device

Legal Events

Date Code Title Description
B11A Dismissal acc. art.33 of ipl - examination not requested within 36 months of filing
B11Y Definitive dismissal - extension of time limit for request of examination expired [chapter 11.1.1 patent gazette]
B350 Update of information on the portal [chapter 15.35 patent gazette]