BRPI0814619B1 - Método e aparelho para resfriar uma corrente de hidrocarboneto, e, método e aparelho para resfriar uma corrente de refrigerante mista - Google Patents

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Abstract

métodos e aparelhos para resfriar uma corrente de hidrocarboneto, como uma corrente de gás natural, e para resfriar uma corrente de refrigerante mista uma corrente de refrigerante mista ( 1 o) compreendendo um primeiro refrigerante misto é passada através de um ou mais trocadores de calor (12) para prover uma corrente de refrigerante mista resfriada (20). pelo menos uma fração de uma corrente de resfriamento (30) compreendendo um segundo refrigerante misto é expandida para prover uma ou mais correntes de resfriamento expandidas ( 40a ), pelo menos uma das quais pode ser passada através de um ou mais trocadores de calor (12), para resfriar a corrente de refrigerante mista ( 1 0), desse modo, provendo a corrente de refrigerante mista resfriada (20). a temperatura (t1) e o fluxo (f1) de pelo menos parte da corrente de refrigerante mista resfriada (20) são monitorados, e o fluxo (f2)da corrente de resfriamento (30) é controlado usando o fluxo fl e a temperatura t1.

Description

MÉTODO E APARELHO PARA RESFRIAR UMA CORRENTE DE HIDROCARBONETO, E, MÉTODO E APARELHO PARA RESFRIAR UMA CORRENTE DE REFRIGERANTE MISTA [001] A presente invenção refere-se a um método e um aparelho para resfriar, opcionalmente, liquefazer, uma corrente de hidrocarboneto, particularmente, mas não exclusivamente, gás natural. Em outros aspectos, a presente invenção refere-se a um método e um aparelho para resfriar uma corrente de refrigerante mista.
[002] Diversos métodos de liquefazer uma corrente de gás natural, desse modo, obtendo gás natural liquefeito (GNL), são conhecidos. É desejável liquefazer uma corrente de gás natural por um número de razões. Como um exemplo, o gás natural pode ser armazenado e transportado por longas distâncias mais prontamente como um líquido do que na forma gasosa, porque ele ocupa um volume menor e não precisa ser armazenado em alta pressão.
[003] A patente US 4.404.008 descreve um método para resfriar e liquefazer uma corrente de gás rico em metano que é, primeiro, submetida a troca de calor contra um refrigerante de componente único, como o propano, e, então, um refrigerante de múltiplos componentes, como hidrocarbonetos inferiores. O refrigerante de componente único também é usado para resfriar o refrigerante de múltiplos componentes subsequentemente à compressão do refrigerante de múltiplos componentes. O arranjo mostrado na patente US 4.404.008 agora é considerado uma metodologia comum para liquefazer gás natural onde o refrigerante de múltiplos componentes é pré-resfriado pelo refrigerante de componente único passando-o através do mesmo primeiro trocador de calor.
[004] Um objetivo da patente US 4.404.008 é trocar a mudar de refrigeração do ciclo de refrigeração de múltiplos componentes para o ciclo de refrigeração de componente único. Isso é conseguido utilizando-se o resfriamento de interestágio do ciclo de refrigerante de múltiplos
Petição 870190032586, de 04/04/2019, pág. 7/113 / 26 componentes.
[005] Entretanto, o controle do ciclo de refrigeração de pré-resfriamento de múltiplos componentes pode ser insatisfatório usando os métodos existentes.
[006] Em um aspecto, a presente invenção provê um Método para resfriar uma corrente de hidrocarboneto, como uma corrente de gás natural, compreendendo pelo menos as etapas de:
(a) prover uma corrente de refrigerante mista compreendendo um primeiro refrigerante misto;
(b) passar a corrente de refrigerante mista através de um ou mais trocadores de calor para prover uma corrente de refrigerante mista resfriada;
(c) monitorar a temperatura (T1) e o fluxo (F1) de pelo menos parte da corrente de refrigerante mista resfriada;
(d) prover uma corrente de resfriamento compreendendo um segundo refrigerante misto;
(e) monitorar o fluxo (F2) de pelo menos parte da corrente de resfriamento provida na etapa (d);
(f) expandir pelo menos uma fração da corrente de resfriamento para prover uma ou mais correntes de resfriamento expandidas;
(g) passar pelo menos uma das correntes de resfriamento expandidas através de um ou mais dos trocadores de calor da etapa (b) para resfriar a corrente de refrigerante mista, desse modo, provendo a corrente de refrigerante mista resfriada;
(h) controlar o fluxo (F2) da corrente de resfriamento usando o fluxo (F1) e a temperatura (T1) de pelo menos parte da corrente de refrigerante mista resfriada;
(i) usar a corrente de refrigerante mista resfriada para resfriar a corrente de hidrocarboneto.
[007] Em outro aspecto, a invenção provê um aparelho para resfriar uma
Petição 870190032586, de 04/04/2019, pág. 8/113 / 26 corrente de hidrocarboneto, como uma corrente de gás natural, compreendendo pelo menos:
um monitor de fluxo para monitorar o fluxo (F2) de pelo menos parte de uma corrente de resfriamento compreendendo um segundo refrigerante misto;
um ou mais expansores para expandir pelo menos uma fração da corrente de resfriamento, desse modo, provendo uma ou mais correntes de resfriamento expandidas;
um ou mais trocadores de calor arranjados para receber e resfriar uma corrente de refrigerante mista, compreendendo um primeiro refrigerante misto contra, pelo menos, uma das uma ou mais correntes de resfriamento expandidas, desse modo, provendo uma corrente de refrigerante mista resfriada;
um monitor de temperatura e um monitor de fluxo para monitorar a temperatura (T1) e o fluxo (F1) de pelo menos parte da corrente de refrigerante mista resfriada;
um controlador para controlar o fluxo (F2) da corrente de resfriamento usando os valores medidos do fluxo (F1) e a temperatura (T1) de pelo menos parte da corrente de refrigerante mista resfriada;
pelo menos um trocador de calor principal arranjado a jusante dos um ou mais trocadores de calor para receber a corrente de refrigerante mista resfriada e a corrente de hidrocarboneto e para resfriar a corrente de hidrocarboneto contra a corrente de refrigerante mista resfriada.
[008] Em ainda outro aspecto, a invenção provê um método para resfriar uma corrente de refrigerante mista, compreendendo pelo menos as etapas de:
(a) prover uma corrente de refrigerante mista compreendendo um primeiro refrigerante misto;
(b) passar a corrente de refrigerante mista através de um ou mais trocadores de calor para prover uma corrente de refrigerante mista
Petição 870190032586, de 04/04/2019, pág. 9/113 / 26 resfriada;
(c) monitorar a temperatura (T1) e o fluxo (F1) de pelo menos parte da corrente de refrigerante mista resfriada;
(d) prover uma corrente de resfriamento compreendendo um segundo refrigerante misto;
(e) monitorar o fluxo (F2) de pelo menos parte da corrente de resfriamento provida na etapa (d);
(f) expandir pelo menos uma fração da corrente de resfriamento para prover uma ou mais correntes de resfriamento expandidas;
(g) passar pelo menos uma das correntes de resfriamento expandidas através de um ou mais dos trocadores de calor da etapa (b) para resfriar a corrente de refrigerante mista, desse modo, provendo a corrente de refrigerante mista resfriada; e (h) controlar o fluxo (F2) da corrente de resfriamento usando o fluxo (F1) e a temperatura (T1) de pelo menos parte da corrente de refrigerante mista resfriada, onde uma corrente de hidrocarboneto, como uma corrente de gás natural, também passa através de pelo menos um dos trocadores de calor da etapa (b), onde ela é resfriada para produzir uma corrente de hidrocarboneto resfriada.
[009] Em ainda outro aspecto, a invenção provê um aparelho para resfriar uma corrente de refrigerante mista, como uma corrente de gás natural, compreendendo pelo menos:
um monitor de fluxo para monitorar o fluxo (F2) de pelo menos parte de uma corrente de resfriamento compreendendo um segundo refrigerante misto;
um ou mais expansores para expandir pelo menos uma fração da corrente de resfriamento, desse modo, provendo uma ou mais correntes de resfriamento expandidas;
Petição 870190032586, de 04/04/2019, pág. 10/113 / 26 um ou mais trocadores de calor arranjados para receber e resfriar uma corrente de refrigerante mista, compreendendo um primeiro refrigerante misto e uma corrente de hidrocarboneto, como uma corrente de gás natural contra, pelo menos, uma das uma ou mais correntes de resfriamento expandidas, desse modo, provendo uma corrente de refrigerante mista resfriada;
um monitor de temperatura e um monitor de fluxo para monitorar a temperatura (T1) e o fluxo (F1) de pelo menos parte da corrente de refrigerante mista resfriada;
um controlador para controlar o fluxo (F2) da corrente de resfriamento usando os valores medidos do fluxo (F1) e a temperatura (T1) de pelo menos parte da corrente de refrigerante mista resfriada.
[0010] Os modos de realização da presente invenção serão descritos agora, a título de exemplo somente, e com referência aos desenhos não limitadores anexos, nos quais:
a figura 1 é um primeiro esquema geral para um método de resfriar uma corrente de refrigerante mista;
a figura 2 é um método de resfriar uma corrente de hidrocarboneto, usando o esquema da figura 1;
a figura 3 é um esquema para liquefazer uma corrente de hidrocarboneto;
a figura 4 mostra gráficos de fluxos comparativos e da presente invenção para uma corrente de resfriamento resfriando a corrente de refrigerante mista, contra o tempo.
[0011] Para o fim desta descrição, um único número de referência será designado a uma linha, bem como a uma corrente portada naquela linha.
Números de referência iguais se referem a componentes semelhantes.
[0012] Nos métodos e aparelhos revelados aqui, uma corrente de refrigerante mista resfriada é gerada usando uma corrente de resfriamento, por
Petição 870190032586, de 04/04/2019, pág. 11/113 / 26 meio de etapas incluindo:
- passar a corrente de refrigerante mista através de um ou mais trocadores de calor para prover uma corrente de refrigerante mista resfriada;
- monitorar a temperatura (T1) e o fluxo (F1) de pelo menos parte da corrente de refrigerante mista resfriada;
- monitorar o fluxo (F2) de pelo menos parte da corrente de resfriamento provida na etapa (d);
- expandir pelo menos uma fração da corrente de resfriamento para prover uma ou mais correntes de resfriamento expandidas;
- passar pelo menos uma das correntes de resfriamento expandidas através de um ou mais dos trocadores de calor para resfriar a corrente de refrigerante mista, desse modo, provendo a corrente de refrigerante mista resfriada.
[0013] O fluxo (F2) da corrente de resfriamento é controlado usando o fluxo (F1) e a temperatura (T1) de pelo menos parte da corrente de refrigerante mista resfriada.
[0014] Desse modo, o fluxo da corrente de resfriamento é controlado usando tanto o fluxo quanto a temperatura de pelo menos parte da corrente de refrigerante mista resfriada, na medida em que monitorar tanto a temperatura quanto o fluxo de pelo menos parte da corrente de refrigerante mista resfriada provê uma retroalimentação mais precisa e mais imediata para a operação do fluxo de pelo menos parte da corrente de resfriamento, que pode, portanto, ser ajustado mais rapidamente.
[0015] Além disso, a retroalimentação, o ajuste e o controle mais imediatos do fluxo da corrente de resfriamento aumentam a eficiência do(s) compressor(es), mais particularmente, o(s) acionador(es) do(s) compressor(es), da corrente de refrigerante mista e/ou da corrente de resfriamento. Isso reduz o consumo de energia de um Método para resfriar uma corrente de refrigerante mista, especialmente uma usada para resfriar,
Petição 870190032586, de 04/04/2019, pág. 12/113 / 26 opcionalmente liquefazer, uma corrente de hidrocarboneto.
[0016] Outra vantagem é que a quantidade, ou seja, a massa e/ou o volume, da corrente de refrigerante mista resfriada pode ser mais rapidamente ajustada para casar melhor com o subsequente resfriamento obrigatório da corrente de refrigerante mista, em particular, para prover um aumento da quantidade de corrente de refrigerante mista e, desse modo, um aumento da quantidade da corrente de hidrocarboneto resfriado e/ou liquefeito, como o GNL provido desse modo.
[0017] O monitoramento e o controle do fluxo de uma corrente no contexto da presente invenção são entendidos para incluir, em particular, monitorar e controlar a taxa de fluxo. O monitoramento ou medição do fluxo e da temperatura pode ser feito usando q sensor adequado para fluxo e temperatura. Há muitos desses sensores conhecidos na técnica.
[0018] A corrente de refrigerante mista, de preferência, tem uma composição compreendendo um ou mais grupos selecionados a partir de: nitrogênio, metano, etano, etileno, propano, propileno, butanos e pentanos. Isso é referido na presente descrição e nas reivindicações como o primeiro refrigerante misto.
[0019] A corrente de resfriamento também é uma corrente de refrigerante mista, como definido aqui. Ela compreende um segundo refrigerante misto, opcionalmente, tendo uma composição diferente daquela do primeiro refrigerante misto na corrente de refrigerante mista.
[0020] A expansão da pelo menos uma fração da corrente de resfriamento pode envolver passar a fração da corrente de resfriamento através de um expansor, que pode ser adequadamente provido na forma de uma válvula, opcionalmente, suplementada ou substituída por outras válvulas ou expansores, como uma turbina.
[0021] A corrente de resfriamento, ou, pelo menos, parte da mesma, também pode passar através de um ou mais trocadores de calor resfriando a
Petição 870190032586, de 04/04/2019, pág. 13/113 / 26 corrente de refrigerante mista, para prover uma corrente de resfriamento mais fria antes de expandi-la. Em vez disso ou em adição a isso, a corrente de resfriamento também pode passar através de outros um ou mais trocadores de calor (de modo a ser resfriada) através dos quais a corrente de refrigerante mista não passa.
[0022] O(s) trocador(es) de calor na etapa (b) da presente invenção pode(m) ser um ou mais selecionados a partir do grupo compreendendo: um ou mais trocadores de calor de lâmina/aleta, um ou mais trocadores de calor enrolados em carretel, ou uma combinação de ambos.
[0023] Onde a corrente de resfriamento passa através de um ou mais trocadores de calor antes da expansão, o fluxo da corrente de resfriamento pode ser monitorado tanto antes de qualquer um ou de qualquer número de trocadores de calor, quanto depois de um dos, ou, de qualquer número de trocadores de calor, mas antes de expandir pelo menos uma fração da corrente de resfriamento, adequadamente através de um expansor, por exemplo, na forma de uma ou mais válvulas.
[0024] Em outro modo de realização da presente invenção, a corrente de refrigerante mista é passada através de qualquer número de trocadores de calor de 1 a 6, de preferência, não mais de 3 trocadores de calor, mais de preferência, não mais de 2 trocadores de calor.
[0025] De preferência, em particular onde uma pluralidade de trocadores de calor é empregada, uma corrente de resfriamento expandida é passada através de cada trocador de calor resfriando a corrente de refrigerante mista. Nesse arranjo, a corrente de resfriamento pode ser partida, separada e/ou dividida antes e/ou depois de cada trocador de calor, uma fração da qual sendo passada diretamente para dentro de um ou mais trocadores de calor subsequentes envolvidos na etapa (b), e parte da qual é expandida através de um ou mais expansores, como válvulas para prover uma ou mais correntes de resfriamento expandidas para um ou mais dos trocadores de calor.
Petição 870190032586, de 04/04/2019, pág. 14/113 / 26 [0026] Opcionalmente, tanto a temperatura quanto o fluxo da corrente de refrigerante mista resfriada são monitorados depois de cada trocador de calor através do qual ela passa.
[0027] De preferência, o peso molecular médio da corrente de resfriamento é maior que o peso molecular médio da corrente de refrigerante mista.
[0028] Os trocadores de calor usados para gerar a corrente de refrigerante mista resfriada podem ser considerados trocadores de calor de “pré-resfriamento”.
[0029] A corrente de refrigerante mista resfriada é adequadamente usada para resfriar, de preferência liquefazer, uma corrente de hidrocarboneto. Para este fim, ela pode ser passada, subsequentemente, dentro de um ou mais trocadores de calor adicionais, em particular, um ou mais trocadores de calor criogênicos principais usados para liquefazer a corrente de hidrocarboneto, como gás natural.
[0030] Usar a corrente de refrigerante mista resfriada para resfriar a corrente de hidrocarboneto, desse modo, pode compreender passar a corrente de refrigerante mista resfriada através de pelo menos um trocador de calor principal, e passar a corrente de hidrocarboneto através de pelo menos um trocador de calor principal para ser resfriada pela corrente de refrigerante mista resfriada ou por pelo menos parte da mesma.
[0031] Geralmente, isto pode ser corporificado em métodos e aparelhos para resfriar a corrente de hidrocarboneto, o que envolve um primeiro estágio de resfriamento que inclui um ou mais dos trocadores de calor de préresfriamento através dos quais passa a corrente de refrigerante mista, opcionalmente, também a corrente de hidrocarboneto, e a corrente de resfriamento; e um segundo estágio de resfriamento que inclui o pelo menos um trocador de calor principal, através do qual passam a corrente de refrigerante mista resfriada e a corrente de hidrocarboneto (que pode ser uma
Petição 870190032586, de 04/04/2019, pág. 15/113 / 26 corrente mais fria se ela tiver passado através de um trocador de calor de préresfriamento), para prover uma corrente de hidrocarboneto resfriada.
[0032] A corrente de hidrocarboneto pode ser qualquer corrente de gás adequada para ser resfriada, mas, usualmente, é uma corrente de gás natural obtida a partir de reservatórios de gás natural ou de petróleo. Como uma alternativa, a corrente de gás natural também pode ser obtida a partir de outra fonte, também incluindo uma fonte sintética, como um processo de FischerTropsch.
[0033] Usualmente, uma corrente de gás natural compreende, substancialmente, metano. De preferência, a corrente de hidrocarboneto a ser resfriada compreende pelo menos 60 mol% de metano, mais de preferência, pelo menos 80 mol% de metano.
[0034] Dependendo da fonte, o gás natural pode conter quantidades variáveis de hidrocarbonetos mais pesados do que o metano, como etano, propano, butanos e pentanos, bem como alguns hidrocarbonetos aromáticos. A corrente de gás natural também pode conter não-hidrocarbonetos, como H2O, N2, CO2, H2S e outros compostos de enxofre, e o equivalente.
[0035] Se desejado, a corrente de hidrocarboneto contendo o gás natural pode ser pré-tratado antes do uso. Esse pré-tratamento pode compreender a remoção dos componentes indesejados como CO2 e H2S, ou outras etapas, como pré-resfriamento, pré-pressurização, ou o equivalente. Como essas etapas são bem conhecidas por aqueles experientes na técnica, elas não são examinadas adicionalmente aqui.
[0036] Hidrocarbonetos mais pesados que o metano, geralmente, também precisam ser removidos do gás natural por diversas razões, como ter diferentes temperaturas de congelamento e liquefação que podem fazê-lo bloquear partes de uma instalação de liquefação de metano. Os hidrocarbonetos C2-4 removidos podem ser usados como uma fonte de Gás de Petróleo Liquefeito (GLP).
Petição 870190032586, de 04/04/2019, pág. 16/113 / 26 [0037] O termo “corrente de hidrocarboneto” também inclui uma composição anterior a qualquer tratamento, esse tratamento incluindo limpeza, desidratação e/ou lavagem, bem como qualquer composição que tenha sido, parcialmente, substancialmente ou inteiramente, tratada para a redução e/ou remoção de um ou mais compostos ou substâncias, incluindo, mas não limitados a, enxofre, compostos de enxofre, dióxido de carbono, água, e hidrocarbonetos C2+.
[0038] Opcionalmente, uma corrente de hidrocarboneto que se deseja resfriar é passada através de pelo menos um dos trocadores de calor através dos quais a corrente de refrigerante mista e a corrente de resfriamento passam. Esse arranjo inclui a passagem da corrente de hidrocarboneto através de todos os mencionados trocadores de calor, ou um ou mais dos mencionados trocadores de calor, usualmente, pelo menos o trocador de calor final em uma série de trocadores de calor de um estágio de um resfriamento, opcionalmente, do processo de liquefação.
[0039] A corrente de refrigerante mista resfriada pode ser, subsequentemente, separada em uma corrente mais leve e uma corrente mais pesada antes de passar através de qualquer trocador de calor adicional, como o trocador de calor principal. Neste exemplo, o fluxo da corrente mais pesada pode ser adicionalmente monitorado, ou, alternativamente, monitorado em lugar do monitoramento do fluxo de pelo menos parte da corrente de refrigerante mista resfriada descrito aqui.
[0040] Os valores medidos para a temperatura e o fluxo da corrente de refrigerante mista resfriada e para o fluxo da corrente de resfriamento podem, adequadamente, ser passados a um controlador, que controla a expansão na etapa (f), por exemplo, controlando o expansor, como uma válvula.
[0041] O Método para resfriar uma corrente de hidrocarboneto se estende para liquefazer uma corrente de hidrocarboneto, como gás natural, para prover uma corrente de hidrocarboneto liquefeita, como gás natural
Petição 870190032586, de 04/04/2019, pág. 17/113 / 26 liquefeito.
[0042] A figura 1 mostra um esquema geral para resfriar uma corrente de refrigerante mista 10, via a entrada 11, através de um ou mais trocadores de calor, representado na figura 1 como um trocador de calor unitário 12, para prover uma corrente de refrigerante mista resfriada 20 através da saída 15.
[0043] A corrente de refrigerante mista 10 compreende um primeiro refrigerante misto que pode compreender um ou mais dos grupos selecionados a partir de: nitrogênio, metano, etano, etileno, propano, propileno, butanos e pentanos. De preferência, a corrente de refrigerante mista 10 compreende < 10 mol% de N2, 30-60 mol% de C1, 30-60 mol% de C2, < 20 mol% de C3 e < 10% de C4; tendo um total de 100%.
[0044] A figura 1 mostra a temperatura T1 e o fluxo F1 da corrente de refrigerante mista resfriada 20 sendo monitorados. O monitoramento e a medição da temperatura e do fluxo de uma corrente podem ser realizados por qualquer monitor de temperatura ou fluxo na forma de uma unidade, dispositivo ou outro aparelho conhecido na técnica.
[0045] A figura 1 também mostra uma corrente de resfriamento 30. A corrente de resfriamento 30 compreende um segundo refrigerante misto, sendo uma mistura de dois ou mais componentes como nitrogênio e um ou mais hidrocarbonetos. Adequadamente, ele tem um peso molecular médio mais alto que o primeiro refrigerante misto na corrente de refrigerante mista
10. A corrente de resfriamento, de preferência, compreende 0-20 mol% de C1, 20-80 mol% de C2, 20-80 mol% de C3, < 20 mol% de C4, < 10 mol% de C5; tendo um total de 100%.
[0046] A corrente de resfriamento 30 passa, via entrada 16, para dentro e através do trocador de calor 12, via saída 17, para prover uma corrente de resfriamento mais fria 40 antes de um expansor, aqui mostrado na forma da válvula 14. Alternativamente, a corrente de resfriamento 30 não precisa passar através do trocador de calor 12 antes de alcançar a válvula 14, ou, ainda
Petição 870190032586, de 04/04/2019, pág. 18/113 / 26 alternativamente, a corrente de resfriamento 30 pode passar através de um ou mais dos outros trocadores de calor (não mostrados), ao invés do, ou, em adição ao trocador de calor 12 mostrado na figura 1, antes da válvula 14.
[0047] A válvula 14 permite a expansão da corrente de resfriamento mais fria 40 (ou da corrente de resfriamento 30) para prover uma corrente de resfriamento expandida 40a que passa de volta para dentro do trocador de calor 12 via entrada 18. A corrente de resfriamento expandida 40a é significativamente mais fria que outras correntes no trocador de calor 12, desse modo, provendo resfriamento para essas outras correntes, e passando para fora do trocador de calor 12 através da saída 19 para prover uma corrente de saída 50.
[0048] O fluxo F2 da corrente de resfriamento 30 pode ser monitorado e, opcionalmente, medido tanto antes de sua entrada no trocador de calor 12 em um ponto referenciado F22 na figura 1, quanto, de preferência, depois da passagem através do trocador de calor 12 em um ponto referenciado F2 na figura 1 sobre a corrente de resfriamento mais fria 40. A relação entre o fluxo da corrente de resfriamento 30 para dentro do trocador de calor 12 e a corrente de resfriamento mais fria 40 depois do trocador de calor 12 é conhecida na técnica, de modo que o monitoramento usando o fluxo F22 é capaz de prover a mesma informação em relação ao método da presente invenção no monitoramento usando o fluxo F2. Portanto, na descrição e nas reivindicações, onde o fluxo F2 é mencionado, ele é entendido para cobrir igualmente o próprio F2 e/ou o fluxo F22.
[0049] De modo semelhante, onde o fluxo F1 é usado, este é pretendido para cobrir o monitoramento e/ou a medição de pelo menos parte do fluxo a montante do trocador de calor 12, por exemplo, na linha 10.
[0050] Os valores medidos para a temperatura T1 e o fluxo F1 da corrente de refrigerante mista resfriada 20, e para o fluxo F2 da corrente de resfriamento mais fria 40 (e/ou para o fluxo F22 da corrente de resfriamento
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30), são passados via linhas 21 para um controlador C1 que controla a operação da válvula 14 via linha 21a. O controle da válvula 14 se refere ao fluxo F2 da corrente de resfriamento mais fria 40 (e/ou ao fluxo F22), bem como ao fluxo da corrente de resfriamento expandida 40a para dentro do trocador de calor 12 (e, portanto, ao grau de resfriamento capaz de ser provido pela corrente de resfriamento expandida 40a no trocador de calor 12, e, desse modo, ao grau de resfriamento para, e, da corrente de refrigerante mista 20). [0051] Desse modo, também é possível controlar a temperatura T1 da corrente de refrigerante mista 20 por meio da operação da válvula 14 e o conhecimento do fluxo F2 da corrente de resfriamento mais fria (e/ou do fluxo F22) da corrente de resfriamento 30, de modo a, subsequentemente, otimizar a temperatura T1 da corrente de refrigerante mista resfriada 20. Os benefícios e vantagens disto são descritos aqui.
[0052] A figura 2 mostra uma instalação de resfriamento 1 para um método de resfriamento, de preferência, liquefação, de uma corrente de hidrocarboneto 60, corrente de hidrocarboneto 60 que é, de preferência, de gás natural. A corrente de hidrocarboneto 60, de preferência, foi tratada para ser separada de impurezas, como dióxido de carbono, nitrogênio, hélio, água, enxofre e compostos de enxofre, incluindo, mas não limitado a, gases ácidos. [0053] A corrente de hidrocarboneto 60 passa através de um primeiro estágio de resfriamento 6 que inclui um ou mais primeiros trocadores de calor que são os mesmos ou semelhantes ao(s) trocador(es) de calor 12 mostrado(s) na figura 1. De preferência, os um ou mais primeiros trocadores de calor na figura 2 são trocadores de calor 12 de pré-resfriamento adaptados para resfriar a corrente de hidrocarboneto 60 para uma temperatura abaixo de 0°C, mais de preferência, para uma temperatura entre -10°C e -70°C.
[0054] Também passando através do(s) trocador(es) de calor de préresfriamento estão uma corrente de resfriamento 30 e uma corrente de refrigerante mista 10. A operação do(s) trocador(es) de calor 12 é semelhante
Petição 870190032586, de 04/04/2019, pág. 20/113 / 26 àquela descrita aqui acima para o arranjo na figura 1, de modo que, a partir do(s) trocador(es) de calor 12, esteja uma corrente de resfriamento mais fria 40 que passa através de uma válvula 14 para ser expandida, e para prover uma corrente de resfriamento expandida 40a que, sendo mais fria que todas as outras correntes no(s) trocador(es) de calor 12, provê o resfriamento das mesmas, antes de sair como uma corrente de fluxo de saída de primeiro estágio 50. Desse modo, a corrente de refrigerante mista 20 é provida como uma corrente de refrigerante mista resfriada 20, e a corrente de hidrocarboneto 60 é resfriada para prover uma corrente de hidrocarboneto mais fria 70.
[0055] A temperatura T1 e o fluxo F1 da corrente de refrigerante mista resfriada 20 são monitorados e os valores medidos passados de volta para um controlador C1. O valor medido do fluxo F2 da corrente de resfriamento mais fria 40 também é passado de volta para um controlador C1.
[0056] A corrente de refrigerante mista resfriada 20 e a corrente de hidrocarboneto resfriada 70, então, passam para um segundo estágio de resfriamento 7 envolvendo um ou mais segundos trocadores de calor 22, de preferência, um trocador de calor criogênico principal adaptado para reduzir adicionalmente a temperatura da corrente de hidrocarboneto mais fria 70 para abaixo de -100°C, mais de preferência, para liquefazer a corrente de hidrocarboneto resfriada 70, para prover uma corrente de hidrocarboneto 80 resfriada, de preferência, liquefeita. Onde a corrente de hidrocarboneto 60 é de gás natural, o trocador de calor principal provê, de preferência, gás natural liquefeito tendo uma temperatura abaixo de -140°C.
[0057] A corrente de refrigerante mista resfriada 20 também passa através do trocador de calor principal 22 para prover uma corrente de refrigerante mista resfriada adicional 90, que passa através de uma válvula principal 27 para prover uma corrente de refrigerante mista expandida 90a, que, sendo mais fria do que todas as outras correntes no trocador de calor
Petição 870190032586, de 04/04/2019, pág. 21/113 / 26 principal 22, provê resfriamento a todas essas outras correntes, e, então, flui para fora como uma corrente de fluxo de saída de segundo estágio 100.
[0058] Essa corrente de fluxo de saída de segundo estágio 100 é comprimida por um ou mais compressores de refrigerante principais 28 de uma maneira conhecida na técnica, para prover uma corrente de refrigerante comprimida 100a, que pode, então, ser resfriada por um ou mais refrigeradores de ambiente 32, como refrigeradores a água e/ou a ar conhecidos na técnica, de modo a prover uma corrente de refrigerante mista 10 pronta para a recirculação dentro do(s) trocador(es) de calor 12. O compressor de refrigerante principal 28 é acionado por um acionador 28a, que pode ser uma ou mais turbinas de gás, turbinas de vapor e/ou acionadores elétricos, conhecidos na técnica.
[0059] De modo semelhante, a corrente de fluxo de saída de primeiro estágio 50 a partir do(s) trocador(es) de calor de pré-resfriamento 12 é comprimida por um ou mais compressores de pré-resfriamento 24, para prover uma corrente comprimida 50a, que passa através de um ou mais refrigeradores de ambiente 26, como refrigeradores de água e/ou de ar, de modo a prover a corrente de resfriamento 30 pronta para a recirculação e reintrodução no(s) trocador(es) de calor de pré-resfriamento 12. O compressor de pré-resfriamento é acionado por um ou mais acionadores 24a conhecidos na técnica, como turbinas de gás, turbinas de vapor, acionadores elétricos etc.
[0060] Os acionadores de compressor 24a, 28a são, usualmente, usuários de energia significativos e, usualmente, exigem uma proporção significativa da entrada de energia total para a instalação de liquefação 1 da figura 2. A maior eficiência dos acionadores de compressor, como turbinas de gás, é para mantê-los a uma velocidade constante e, mais de preferência, a uma velocidade ‘total’. Desse modo, a variação da velocidade desses acionadores, geralmente, não é desejada e diminui sua eficiência, assim como a variação significativa da carga do(s) compressor(es) que estão acionando. Desse modo,
Petição 870190032586, de 04/04/2019, pág. 22/113 / 26 na técnica, é preferido manter os acionadores dos geradores de compressor ‘totalmente carregados' como o arranjo mais eficiente.
[0061] Entretanto, é possível para a carga dos compressores de refrigerante 24, 28 variar, com base em um número de possíveis parâmetros ou condições variáveis na instalação de resfriamento 1. Por exemplo, pode haver variação no fluxo, volume, temperatura etc. da corrente de hidrocarboneto 60, variação nas condições ambientais ao redor da instalação de liquefação 1, especialmente, uma alta temperatura ambiente que possa afetar a eficiência dos refrigeradores de ambiente, como os resfriadores de ambiente 26, 32 mostrados na figura 2. Qualquer ineficiência na troca de calor de uma ou mais correntes no pré-resfriamento ou nos trocadores de calor principais 12, 22, ou o uso de uma ou mais correntes ou unidades na instalação de resfriamento 1 para uma ou mais das outras funções, como a função de resfriamento para uma unidade de separação de ar (não mostrada), também pode afetar a carga dos compressores de refrigerante 24, 28 e de seus acionadores 24a, 28a.
[0062] Desse modo, é desejado otimizar as funções de resfriamento dos trocadores de calor 12, 22 pré e principal, de modo a otimizar a operação dos acionadores de compressor 24a, 28a, e, desse modo, mantê-los em sua eficiência mais alta.
[0063] O método é capaz de equilibrar melhor a função de resfriamento do(s) trocador(es) de calor de pré-resfriamento 12 provida pela corrente de resfriamento expandida 40a, controlando a válvula 14 usando o monitoramento tanto da temperatura T1 quanto do fluxo F1, de preferência, as medições da corrente de refrigerante mista resfriada 20 providas pelos valores medidos do(s) trocador(es) de calor de pré-resfriamento 12 desses parâmetros podem ser usadas para controlar imediatamente a operação da válvula 14, e, portanto, também controlar o fluxo F2 da corrente de resfriamento mais fria 40 para dentro do(s) trocador(es) de calor de pré-resfriamento 12 (e/ou o
Petição 870190032586, de 04/04/2019, pág. 23/113 / 26 relativo fluxo F22 da corrente de resfriamento mais fria 30 em avanço em relação ao trocador de calor de pré-resfriamento 12).
[0064] O método mostrado é particularmente vantajoso onde a corrente de resfriamento é um refrigerante misto, compreendendo um ou mais dos grupos selecionados a partir de: nitrogênio, metano, etano, etileno, propano, propileno, butanos e pentanos.
[0065] O método mostrado também é particularmente vantajoso onde o(s) trocador(es) de calor de pré-resfriamento 12 compreende(m) um ou mais daqueles selecionados a partir do grupo compreendendo: um ou mais trocadores de calor de lâmina/aleta, um ou mais trocadores de calor enrolados em carretel, ou uma combinação de ambos. Diferente dos trocadores de calor de caldeira, esses trocadores de calor não podem ser facilmente controlados por meio do nível de líquido nos mesmos.
[0066] O método mostrado também é particularmente vantajoso onde é desejado manter o acionador 28a do compressor de refrigerante principal 28 a uma velocidade ‘máxima’ ou ‘totalmente carregada' com a variação minimizada. Isto é, onde a saída de energia máxima do acionador é igual ao consumo de energia de compressor de refrigerante. A temperatura T1 da corrente de refrigerante mista resfriada 20 passando dentro do trocador de calor principal 22 pode ser variada por maio da operação da válvula 14 e do fluxo F2 da corrente de resfriamento mais fria 40, de modo a prover uma temperatura T1 desejada para a corrente de refrigerante mista 20.
[0067] E notado que a temperatura T1 e o fluxo F1 da corrente de refrigerante mista resfriada 20 não estão inevitavelmente ligados ou relacionados. Desse modo, é possível ter a mesma medição de fluxo a diferentes temperaturas, e diferentes medições de fluxo a mesma temperatura. Desse modo, a presente invenção é vantajosa por medir tanto a temperatura T1 quanto o fluxo F1 da corrente de refrigerante mista resfriada 20, o que provê um mecanismo de controle e uma retroalimentação melhores para a
Petição 870190032586, de 04/04/2019, pág. 24/113 / 26 operação da válvula 14, e, desse modo, o equilíbrio entre a função de resfriamento do(s) trocador(es) de calor de pré-resfriamento 12 e do trocador de calor principal 22.
[0068] A figura 3 mostra uma instalação de liquefação 2, na qual uma corrente de hidrocarboneto 60 passa dentro de um primeiro trocador de calor de pré-resfriamento 12a, depois, de um segundo trocador de calor de préresfriamento 12b como parte de um primeiro estágio de resfriamento 8, corrente de hidrocarboneto resfriada 70 que, então, passa dentro de um trocador de calor principal 22 como parte de um segundo estágio de resfriamento 9, para prover uma corrente de hidrocarboneto 80 adicionalmente resfriada, de preferência, liquefeita, que é, mais de preferência, gás natural liquefeito. Como é usual, a corrente de hidrocarboneto liquefeito 80 fica a uma pressão elevada, da qual pode ser despressurizada em um assim chamado sistema end flash 110 que, tipicamente, compreende uma turbina de expansor 111 e uma válvula 112 seguida por um separador de gás/líquido (não mostrado).
[0069] Em uma primeira alternativa, a corrente de hidrocarboneto 60 passa somente através do segundo trocador de calor de pré-resfriamento 12b para prover a corrente de hidrocarboneto resfriada 70.
[0070] Através do primeiro trocador de calor de pré-resfriamento 12a também passa uma corrente de refrigerante mista 10 e uma corrente de resfriamento 30. A corrente de refrigerante mista 10 a partir do primeiro trocador de calor de pré-resfriamento 12a é provida como uma corrente de refrigerante mista resfriada em parte 10a, que, então, passa para dentro do segundo trocador de calor de pré-resfriamento 12b para prover uma corrente de refrigerante mista resfriada 20.
[0071] A corrente de resfriamento 30 passa dentro do primeiro trocador de calor de pré-resfriamento 12a e, então, é dividida por um separador ou divisor de corrente 23 conhecido na técnica para prover uma corrente de
Petição 870190032586, de 04/04/2019, pág. 25/113 / 26 resfriamento parcial 40b que é expandida através de uma primeira válvula 14a para prover uma primeira corrente de resfriamento expandida 40c, que, então, reentra no primeiro trocador de calor de pré-resfriamento 12a e provê resfriamento para as outras correntes dentro do mesmo. A primeira corrente de saída 50a a partir do primeiro trocador de calor de pré-resfriamento 12a passa através de um tambor de sucção 51a e, então, para dentro de um compressor de refrigerante de pré-resfriamento 24 acionado por um acionador 24a, antes do resfriamento de ambiente 32, da coleta em um acumulador 25, do resfriamento adicional 32a, e, então, da recirculação como a corrente de resfriamento 30.
[0072] Enquanto isso, a outra parte da corrente de resfriamento a partir do primeiro trocador de calor de pré-resfriamento 12a passa dentro do segundo trocador de calor de pré-resfriamento 12b, onde sua corrente de saída resfriada 40d passa através de uma segunda válvula 14b, para prover uma segunda corrente de resfriamento expandida 40e que passa de volta para dentro do segundo trocador de calor de pré-resfriamento 12b para prover resfriamento para as outras correntes dentro do mesmo. A corrente de saída 50b a partir do segundo trocador de calor de pré-resfriamento 12b passa através de um tambor de sucção 51b e, então, também dentro do compressor de refrigerante de pré-resfriamento 24 a uma entrada de pressão diferente para a compressão e o resfriamento, como descrito acima.
[0073] A figura 3 também mostra que a temperatura T1a da corrente de refrigerante mista resfriada em parte 10a pode ser monitorada, e a temperatura T1b da corrente de refrigerante mista resfriada 20 também pode ser monitorada. De modo semelhante, o fluxo da corrente de resfriamento resfriada em parte 40b antes da primeira válvula 14a pode ser monitorado como F2a, e o fluxo da corrente de saída resfriada 40d a partir do segundo trocador de calor de pré-resfriamento 12b pode ser monitorado como F2b antes da segunda válvula 14b.
Petição 870190032586, de 04/04/2019, pág. 26/113 / 26 [0074] A corrente de refrigerante mista resfriada 20 passa dentro de um separador de gás/líquido 42, de modo a prover uma corrente mais leve 20a, sendo geralmente enriquecida por metano, e uma corrente mais pesada 20b, sendo geralmente enriquecida por hidrocarboneto mais pesado. De uma maneira conhecida na técnica, a corrente mais leve 20a passa através do trocador de calor principal 22 para prover uma corrente elevada 90d que é expandida na válvula 93 e passada de volta como uma primeira corrente expandida 90e para dentro do trocador de calor principal 22. A corrente mais pesada 20b é passada, de modo semelhante, para dentro do trocador de calor principal 22 e flui para fora como a corrente 90b em um nível mais baixo que a corrente elevada mais leve 90d. A corrente 90b pode ser expandida por um ou mais expansores (por exemplo, unidades ou meios de expansão), como uma turbina 91 e válvula 92, antes de passar de volta para dentro do trocador de calor principal 22 como uma segunda corrente expandida 90c.
[0075] O refrigerante misto a partir do trocador de calor principal 22 é provido como uma corrente de saída principal 100, que passa através de um ou mais compressores etc., como os dois compressores de refrigerante principais 28, 29 mostrados na figura 3, cada um sendo acionado por um acionador 28a, 29a, respectivamente, com o resfriamento ambiente depois de cada compressor provido pelos refrigeradores de ambiente 32a, 32b de uma maneira conhecida na técnica.
[0076] No arranjo mostrado na figura 3, o fluxo F3 da corrente mais pesada 20b pode ser monitorado no lugar do monitoramento do fluxo F1 da corrente de refrigerante mista completa 20 depois dos trocadores de calor de pré-resfriamento 12a, 12b. Desse modo, a temperatura do refrigerante misto, igualmente no ponto T1a e/ou T1b, pode ser usada para controlar a proporção entre o fluxo F3 da corrente mais pesada 20b e, igualmente, o fluxo F2a da corrente de resfriamento resfriada em parte 40b e/ou o fluxo F2b da corrente de resfriamento resfriada 40d.
Petição 870190032586, de 04/04/2019, pág. 27/113 / 26 [0077] Desse modo, a operação das válvulas 14a, 14b pode se referir ao fluxo F3 da corrente mais pesada e a uma ou mais das temperaturas T1a e T1b da corrente de refrigerante mista depois de seu resfriamento pelo primeiro trocador de calor de pré-resfriamento 12a, e/ou pelo segundo trocador de calor de pré-resfriamento 12b.
[0078] A temperatura T1b pode ser usada com o fluxo F3 para influenciar o fluxo F2b e sua válvula associada 14b. De modo semelhante, a temperatura T1a pode ser usada com o fluxo F3 para influenciar o fluxo F2a e sua válvula associada 14a.
[0079] De preferência, os fluxos F2a e F2b são ambos controlados para otimizar a função de resfriamento de cada um dos primeiro e segundo trocadores de calor de pré-resfriamento 12a, 12b, e, desse modo, a energia de compressão necessária pelo compressor de refrigerante de pré-resfriamento 24, e, em particular, a entrada de energia exigida por seu acionador 24a.
[0080] A figura 4 mostra mudanças do fluxo no tempo para as correntes de resfriamento mostradas no arranjo da figura 2, em comparação com um arranjo comparativo para o mesmo fluxo.
[0081] Para ambos os arranjos, a figura 4 mostra a mudança no fluxo (linha C) de uma corrente de refrigerante mista 10 ou de uma corrente de refrigerante mista resfriada 20, ambos os fluxos tendo valores relacionados. Na figura 2, o fluxo da corrente de refrigerante mista 10 ou da corrente de refrigerante mista resfriada 20 pode ser aumentado abrindo-se, ou, abrindo-se adicionalmente a válvula principal 27 associada aos um ou mais segundos trocadores de calor 22. A válvula principal 27 pode ser aberta ou adicionalmente aberta em um desejo de aumentar a produção da corrente de hidrocarboneto liquefeito 80, ou em resposta a uma mudança no fluxo da corrente de hidrocarboneto 60, ou uma ou mais razões diferentes conhecidas por aqueles experientes na técnica na operação de um processo ou instalação de resfriamento, de preferência, liquefação.
Petição 870190032586, de 04/04/2019, pág. 28/113 / 26 [0082] Em resposta ao aumento do fluxo da corrente de refrigerante mista 10, haverá um aumento na função de resfriamento exigida no(s) trocador(es) de calor de pré-resfriamento 12, para prover o mesmo nível de resfriamento para a corrente de refrigerante mista 10 em sua taxa de fluxo aumentada.
[0083] Na figura 4, a mudança na abertura da válvula principal 27 é mostrada pelo aumento vertical no início da linha de fluxo C, que, então, procede no tempo à taxa de fluxo mais alta (através do gráfico).
[0084] Para prover a função de resfriamento mais alto no(s) trocador(es) de calor de pré-resfriamento 12, um método comum é abrir ou abrir adicionalmente a válvula de pré-resfriamento 14, de modo a aumentar o fluxo e/ou a quantidade da(s) corrente(s) de resfriamento expandida(s) 40a para dentro do(s) trocador(es) de calor de pré-resfriamento.
[0085] A linha A na figura 4 mostra a mudança no fluxo da corrente de resfriamento expandida 40a no tempo em um arranjo comparativo, com na válvula 14 mudando em resposta à medição da temperatura somente da corrente de refrigerante mista resfriada 20. Desse modo, pode ser visto que há uma sobre-reação massiva, de modo que o fluxo da corrente de resfriamento 30 exceda aquele exigido; excesso que, então, precisa ser superado antes de qualquer estabilização da corrente de resfriamento 30 no tempo.
[0086] A linha B na figura 4 mostra a mudança no fluxo da corrente de resfriamento expandida 40a com base na presente invenção, ou seja, onde a válvula de pré-resfriamento 14 é operada em resposta à medição tanto da temperatura quanto do fluxo da corrente de refrigerante mista resfriada 20, bom como do fluxo da corrente de resfriamento ou da corrente de resfriamento resfriada 40. A linha B mostra claramente um aumento lento e estável do fluxo de corrente de resfriamento expandida no tempo.
[0087] A diferença entre as linhas A e B na figura 4 exige um aumento significativo no consumo de energia para prover à linha A. Desse modo, a
Petição 870190032586, de 04/04/2019, pág. 29/113 / 26 linha B, mais bem alinhada e mais estável, é claramente mais eficiente em prover a função de resfriamento desejada no(s) trocador(es) de calor 12, tornando o(s) trocador(es) de calor 12 significativamente mais eficiente(s) durante qualquer mudança no fluxo da corrente de refrigerante mista resfriada 20. A presente invenção também é mais rápida para responder a mudanças no fluxo da corrente de refrigerante mista resfriada 20, e mais precisa por estar mais próxima de conseguir a mudança na função de resfriamento exigida significativamente mais cedo do que aquela mostrada pelo arranjo comparativo.
[0088] O método inclui um método de resfriar uma corrente de refrigerante mista e controlar uma válvula para o uso nos mencionados métodos e aparelhos.
[0089] Ficará claro para alguém experiente na técnica que a presente invenção também provê um método para controlar um expansor, como uma válvula, para expandir pelo menos parte de uma corrente de resfriamento para o uso em um trocador de calor, compreendendo pelo menos as etapas de:
(a) prover uma corrente de refrigerante mista;
(b) passar a corrente de refrigerante mista através de um trocador de calor para prover uma corrente de refrigerante mista resfriada;
(c) monitorar a temperatura (T1) e o fluxo (F1) de pelo menos parte da corrente de refrigerante mista resfriada;
(d) prover uma corrente de refrigerante mista de resfriamento e monitorar o fluxo (F2) de pelo menos parte da mesma;
(e) expandir pelo menos uma fração da corrente de resfriamento através do expansor de válvula para prover uma corrente de resfriamento expandida;
(f) passar a corrente de resfriamento expandida através de um ou mais dos trocadores de calor da etapa (b) para resfriar a corrente de refrigerante mista; e
Petição 870190032586, de 04/04/2019, pág. 30/113 / 26 (g) controlar o expansor de válvula para controlar o fluxo F2 de pelo menos parte da corrente de resfriamento usando o fluxo F1 e a temperatura T1 de pelo menos parte da corrente de refrigerante mista resfriada.
[0090] Além disso, ficará claro para alguém experiente na técnica que a presente invenção também provê um controlador de expansor para um método e/ou aparelho definido aqui compreendendo pelo menos:
uma ou mais entradas e saídas para receber os valores medidos para a temperatura (T1) e o fluxo (F1) da corrente de refrigerante mista resfriada e para o fluxo (F2) da corrente de resfriamento, e para controlar o(s) expansor(es).
[0091] Os presentes métodos e aparelhos podem aperfeiçoar as cargas de refrigerante através de um ou mais trocadores de calor e aperfeiçoar a eficiência de um processo e aparelho de resfriamento, de preferência, de liquefação.
[0092] Os presentes métodos e aparelhos podem aperfeiçoar o resfriamento de uma corrente de refrigerante mista através de um ou mais trocadores de calor antes de seu uso para liquefazer uma corrente de hidrocarboneto como gás natural.
[0093] Os presentes métodos e aparelhos podem reduzir o consumo de energia de um Método para resfriar uma corrente de refrigerante mista, especialmente de uma usada em um método e um aparelho para o resfriamento, opcionalmente, incluindo a liquefação, de uma corrente de hidrocarboneto.
[0094] Os presentes métodos e aparelhos podem diminuir o tempo exigido para mudar ou ajustar a carga de refrigeração entre um ciclo de refrigeração de pré-resfriamento e um ciclo de refrigeração de um processo de resfriamento, opcionalmente, de liquefação, de hidrocarboneto.
[0095] Alguém experiente na técnica entenderá que a presente invenção
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Claims (17)

1. Método para resfriar uma corrente de hidrocarboneto (60), como uma corrente de gás natural, que compreende pelo menos as etapas de:
(a) prover uma corrente de refrigerante mista (10) compreendendo um primeiro refrigerante misto;
(b) passar a corrente de refrigerante mista (10) através de um ou mais trocadores de calor (12) para prover uma corrente de refrigerante mista resfriada (20);
(c) monitorar a temperatura (T1) e o fluxo (F1) de pelo menos parte da corrente de refrigerante mista resfriada (20);
(d) prover uma corrente de resfriamento (30) compreendendo um segundo refrigerante misto;
(e) monitorar o fluxo (F2) de pelo menos parte da corrente de resfriamento provida na etapa (d);
(f) expandir pelo menos uma fração da corrente de resfriamento (30) para prover uma ou mais correntes de resfriamento expandidas (40a);
(g) passar pelo menos uma das uma ou mais correntes de resfriamento expandidas (40a) através de um ou mais dos trocadores de calor (12) da etapa (b) para resfriar a corrente de refrigerante mista (10), desse modo, provendo a corrente de refrigerante mista resfriada (20);
(h) controlar o fluxo (F2) da corrente de resfriamento (30), caracterizado pelo fato de que o controle da etapa (h) é realizado usando o fluxo (F1) e a temperatura (T1) de pelo menos parte da corrente de refrigerante mista resfriada (20), e em que o método compreende adicionalmente a etapa de:
(i) usar a corrente de refrigerante mista resfriada (20) para resfriar a corrente de hidrocarboneto (60).
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo
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2 / 6 fato de que a etapa (i) compreende:
(11) passar a corrente de refrigerante mista resfriada (20) através de pelo menos um trocador de calor principal (22); e (12) passar a corrente de hidrocarboneto (60) através do pelo menos um trocador de calor principal (22) para ser resfriada pela corrente de refrigerante mista resfriada (20) ou pelo menos parte da mesma.
3. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma parte da corrente de resfriamento (30) também passa através do um ou mais trocadores de calor (12) na etapa (b), para prover uma ou mais correntes de resfriamento mais frias (40) antes da expansão na etapa (f).
4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o fluxo (F2) de pelo menos parte da corrente de resfriamento (30) é monitorado como o fluxo de pelo menos parte de uma corrente de resfriamento mais fria (40).
5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que, antes da etapa (i), a corrente de refrigerante mista (10) é passada através de qualquer número de 1 a 6 de trocadores de calor (12), e em que uma diferente corrente de resfriamento expandida das uma ou mais correntes de resfriamento expandidas (40a) a partir da etapa (f) é passada através de cada trocador de calor (12) resfriando a corrente de refrigerante mista (10).
6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a temperatura (T1a, T1b) e o fluxo (F1a, F1b) da corrente de refrigerante mista resfriada (20) são monitorados a jusante de cada um dos trocadores de calor (12).
7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a corrente de hidrocarboneto (60) também passa através de pelo menos um dos trocadores de calor (12) antes da etapa
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3 / 6 (i).
8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a
7, caracterizado pelo fato de que o peso molecular médio da corrente de resfriamento (30) é maior do que o peso molecular médio da corrente de refrigerante mista (10).
9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a
8, caracterizado pelo fato de que, antes da etapa (i), a corrente de refrigerante mista resfriada (20) é separada em uma corrente mais leve (20a) e uma corrente mais pesada (20b).
10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que usar, na etapa (i), a corrente de refrigerante mista resfriada (20) para resfriar a corrente de hidrocarboneto (60) compreende a troca de calor da corrente de hidrocarboneto (60) contra a corrente mais leve (20a) e a corrente mais pesada (20b).
11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que monitorar o fluxo (F1) de pelo menos parte da corrente de refrigerante mista resfriada (20) compreende monitorar o fluxo (F3) da corrente mais pesada (20b).
12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a corrente mais pesada (20b) define a pelo menos parte da corrente de refrigerante mista resfriada (20).
13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que os valores medidos para a temperatura (T1) e o fluxo (F1) da pelo menos parte da corrente de refrigerante mista resfriada (20) e para o fluxo (F2) da corrente de resfriamento (30) são passados a um controlador (C1) que controla a expansão na etapa (f).
14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que a corrente de hidrocarboneto (60) é liquefeita no trocador de calor principal (22) durante a passagem da corrente
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4 / 6 de hidrocarboneto (60) através do pelo menos um trocador de calor principal (22) para prover uma corrente de hidrocarboneto liquefeito (80), como gás natural liquefeito.
15. Aparelho para resfriar uma corrente de hidrocarboneto (60), como uma corrente de gás natural, que compreende pelo menos:
um monitor de fluxo para monitorar o fluxo (F2) de pelo menos parte de uma corrente de resfriamento (30) compreendendo um segundo refrigerante misto;
um ou mais expansores (14) para expandir pelo menos uma fração da corrente de resfriamento (30), desse modo, provendo uma ou mais correntes de resfriamento expandidas (40a);
um ou mais trocadores de calor (12) arranjados para receber e resfriar uma corrente de refrigerante mista (10), compreendendo um primeiro refrigerante misto contra, pelo menos, uma das uma ou mais correntes de resfriamento expandidas (40a), desse modo, provendo uma corrente de refrigerante mista resfriada (20);
um monitor de temperatura e um monitor de fluxo para monitorar a temperatura (T1) e o fluxo (F1) de pelo menos parte da corrente de refrigerante mista resfriada (20);
um controlador (C1) para controlar o fluxo (F2) da corrente de resfriamento (30), caracterizado pelo fato de que o controlador (C1) usa os valores medidos do fluxo (F1) e a temperatura (T1) de pelo menos parte da corrente de refrigerante mista resfriada (20), e em que o aparelho compreende adicionalmente:
pelo menos um trocador de calor principal (22) arranjado a jusante dos um ou mais trocadores de calor (12) para receber a corrente de refrigerante mista resfriada (20) e a corrente de hidrocarboneto (60) e para resfriar a corrente de hidrocarboneto (60) contra a corrente de refrigerante
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5 / 6 mista resfriada (20).
16. Método para resfriar uma corrente de refrigerante mista (10), que compreende pelo menos as etapas de:
(a) prover uma corrente de refrigerante mista (10) compreendendo um primeiro refrigerante misto;
(b) passar a corrente de refrigerante mista (10) através de um ou mais trocadores de calor (12) para prover uma corrente de refrigerante mista resfriada (20);
(c) monitorar a temperatura (T1) e o fluxo (F1) de pelo menos parte da corrente de refrigerante mista resfriada (20);
(d) prover uma corrente de resfriamento (30) compreendendo um segundo refrigerante misto;
(e) monitorar o fluxo (F2) de pelo menos parte da corrente de resfriamento (30) provida na etapa (d);
(f) expandir pelo menos uma fração da corrente de resfriamento (30) para prover uma ou mais correntes de resfriamento expandidas (40a);
(g) passar pelo menos uma das uma ou mais correntes de resfriamento expandidas (40a) através de um ou mais dos trocadores de calor (12) da etapa (b) para resfriar a corrente de refrigerante mista (10), desse modo, provendo a corrente de refrigerante mista resfriada (20); e (h) controlar o fluxo (F2) da corrente de resfriamento, caracterizado pelo fato de que o controle da etapa (h) é realizado usando o fluxo (F1) e a temperatura (T1) de pelo menos parte da corrente de refrigerante mista resfriada (20), e em que uma corrente de hidrocarboneto (60), como uma corrente de gás natural, também passa através de pelo menos um dos trocadores de calor (12) da etapa (b), onde ela é resfriada para produzir uma corrente de hidrocarboneto resfriada (70).
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6 / 6
17. Aparelho para resfriar uma corrente de refrigerante mista (10), que compreende pelo menos:
um monitor de fluxo para monitorar o fluxo (F2) de pelo menos parte de uma corrente de resfriamento (30) compreendendo um segundo refrigerante misto;
um ou mais expansores (14) para expandir pelo menos uma fração da corrente de resfriamento (30), desse modo, provendo uma ou mais correntes de resfriamento expandidas (40a);
um ou mais trocadores de calor (12) arranjados para receber e resfriar uma corrente de refrigerante mista (10), compreendendo um primeiro refrigerante misto contra, pelo menos, uma das uma ou mais correntes de resfriamento expandidas (40a), desse modo, provendo uma corrente de refrigerante mista resfriada (20);
um monitor de temperatura e um monitor de fluxo para monitorar a temperatura (T1) e o fluxo (F1) de pelo menos parte da corrente de refrigerante mista resfriada (20);
um controlador (C1) para controlar o fluxo (F2) da corrente de resfriamento (30), caracterizado pelo fato de que o controlador (C1) usa os valores medidos do fluxo (F1) e a temperatura (T1) de pelo menos parte da corrente de refrigerante mista resfriada (20), e em que o um ou mais trocadores de calor (12) são arranjados para receber e resfriar também uma corrente de hidrocarboneto (60), como uma corrente de gás natural.
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