EP3322948B1 - Procédé de détente et de stockage d'un courant de gaz naturel liquéfié issu d'une installation de liquéfaction de gaz naturel, et installation associée - Google Patents

Procédé de détente et de stockage d'un courant de gaz naturel liquéfié issu d'une installation de liquéfaction de gaz naturel, et installation associée

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EP3322948B1
EP3322948B1 EP16741582.7A EP16741582A EP3322948B1 EP 3322948 B1 EP3322948 B1 EP 3322948B1 EP 16741582 A EP16741582 A EP 16741582A EP 3322948 B1 EP3322948 B1 EP 3322948B1
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EP
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natural gas
flow
gas
flash
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Sylvain Vovard
Vincent TIRILLY
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Technip Energies France SAS
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Description

  • La présente invention concerne un procédé de détente et de stockage d'un courant de gaz naturel liquéfié issu d'une installation de liquéfaction de gaz naturel, comprenant les étapes suivantes :
    • détente flash du courant de gaz naturel liquéfié dans un dispositif de détente pour former un courant de gaz naturel liquéfié détendu ;
    • amenée du courant de gaz naturel liquéfié détendu dans une capacité de fin de flash ;
    • récupération, en pied de la capacité de fin de flash, d'un flux liquide de gaz naturel liquéfié ;
    • convoyage du flux liquide de gaz naturel liquéfié dans au moins un réservoir de gaz naturel liquéfié ;
    • prélèvement, en tête de la capacité de fin de flash, d'un flux gazeux de gaz de flash ;
    • récupération, en tête du réservoir de gaz naturel liquéfié, d'un flux gazeux de gaz d'évaporation ;
    • mélange du flux gazeux de gaz de flash et du flux gazeux de gaz d'évaporation pour former un courant gazeux de mélange ;
    • compression du courant gazeux de mélange dans au moins un appareil de compression pour former un courant de gaz combustible comprimé.
  • Un tel procédé est destiné notamment à être mis en œuvre dans des installations flottantes de production de gaz naturel liquéfié, ou dans des installations de liquéfaction à terre, présentant un encombrement réduit.
  • Dans les usines de production de gaz naturel liquéfié actuellement en opération, le gaz naturel est condensé et sous-refroidi à haute pression, avant de subir une détente flash jusqu'à la pression atmosphérique. Le gaz naturel liquéfié ainsi obtenu peut être stocké à pression atmosphérique et à une température cryogénique, typiquement de l'ordre de -160 °C.
  • La détente est effectuée soit directement au niveau du réservoir de stockage de gaz naturel liquéfié, soit dans une unité dédiée, par exemple une unité de récupération des gaz de flash.
  • Dans une telle unité, la vapeur générée par la détente est récupérée, puis est comprimée dans un compresseur dédié pour former un courant de gaz combustible, ou pour être recyclée au sein du train de liquéfaction.
  • Par ailleurs, un autre courant de vapeur est généré dans le réservoir de stockage de gaz naturel liquéfié, en raison de la différence de pression entre le liquide directement issu de la détente et celui présent dans le réservoir de stockage et/ou en raison du réchauffage du gaz naturel liquéfié lors de son transport vers le réservoir.
  • Un flux gazeux de gaz d'évaporation issu du réservoir est donc récupéré et est comprimé dans un autre compresseur dédié, pour former un courant de gaz combustible ou pour être recyclé au sein de l'unité, notamment lorsque l'unité est une unité flottante.
  • Un tel procédé ne donne pas entière satisfaction, notamment dans un environnement flottant. En effet, la mise en œuvre du procédé nécessite plusieurs compresseurs distincts, souvent au moins trois compresseurs, ce qui est particulièrement encombrant, pesant, et ce qui augmente les coûts fixes et variables de l'installation.
  • Pour pallier ce problème, DE102010062050 décrit un procédé dans lequel le flux gazeux de gaz de flash et le flux gazeux de gaz d'évaporation sont mélangés, puis sont comprimés conjointement dans un compresseur commun, pour former le courant de gaz combustible.
  • Un tel procédé diminue l'encombrement de l'installation et réduit les coûts de mise en œuvre. Toutefois, le procédé n'est pas totalement optimisé en termes de rendement et de récupération du gaz naturel liquéfié.
  • US 2008/0066493 , US 3 690 114 , US 4 229 195 et US 2011/0094262 décrivent des procédés dans lesquels un flux de gaz d'évaporation issus du transfert dans un réservoir de GNL est récupéré.
  • US2004/0065113 décrit un procédé dans lequel un flux gazeux de gaz de flash est récupéré et subit un cycle thermique.
  • Un but de l'invention est donc d'obtenir un procédé particulièrement compact et économique de récupération des gaz de flash et des gaz d'évaporation issus d'une installation de liquéfaction de gaz naturel par l'usage d'un ou plusieurs compresseurs dédié(s) aux deux fonctions.
  • A cet effet, l'invention a pour objet un procédé selon la revendication 1.
  • Suivant des modes particuliers de réalisation, le procédé selon l'invention comprend l'une ou plusieurs des caractéristiques des revendications 2 à 9 ou la caractéristique suivante, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible :
    • le débit molaire de la première partie du courant de gaz naturel traité est inférieur à 10% du débit molaire du courant de gaz naturel liquéfié détendu issu du dispositif de détente.
  • L'invention a également pour objet une installation de détente et de stockage d'un courant de gaz naturel liquéfié issu d'une installation de liquéfaction de gaz naturel, selon la revendication 10 .
  • Suivant des modes particuliers de réalisation, l'installation selon l'invention comprend l'une ou plusieurs des caractéristiques des revendications 11 à 14, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible.
    • le premier flux est constitué par la totalité du courant de dérivation détendu ;
    • elle comprend :
      • un ballon séparateur aval,
      • un ensemble de prélèvement, en tête du ballon séparateur aval, du premier flux sous forme gazeuse, et de réintroduction du premier flux dans le courant gazeux de mélange et/ou dans l'un au moins du flux gazeux de gaz d'évaporation et du flux gazeux de gaz de flash, en amont de l'appareil de compression ;
      • un ensemble de récupération, en pied du ballon séparateur aval, d'un deuxième flux liquide de dérivation, et d'introduction du flux liquide de dérivation dans le courant de gaz naturel liquéfié détendu, en amont du ballon de fin de flash ;
    • l'échangeur thermique aval est propre à mettre en relation d'échange thermique le premier flux, et au moins une partie d'un courant de gaz traité destiné à être liquéfié ;
    • elle comprend :
    • un ensemble de dérivation d'un courant de recirculation à partir du courant de dérivation comprimé ;
    L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
    • la figure 1 est un schéma synoptique d'une première installation destinée à la mise en œuvre d'un premier procédé selon l'invention ;
    • les figures 2, 4 et 6 sont des schémas synoptiques de variantes d'installations destinées à la mise en œuvre de variantes de procédés selon l'invention.
    • les figures 3 et 5 sont des schémas synoptiques de variantes d'installations qui ne sont pas de procédés selon l'invention.
  • Dans tout ce qui suit, on désignera par les mêmes références un courant circulant dans une conduite et la conduite qui le transporte. Les termes « amont » et «aval » s'étendent généralement par rapport au sens normal de circulation d'un fluide.
  • En outre, sauf indication contraire, les pourcentages cités sont des pourcentages molaires, et les pressions sont données en bars absolus.
  • Les turbines additionnelles qui sont décrites entraînent des compresseurs, mais peuvent également entraîner des générateurs électriques à fréquence variable dont l'électricité produite peut être utilisée dans le réseau par l'intermédiaire d'un convertisseur de fréquence.
  • Les courants dont la température est supérieure à l'ambiante sont décrits comme étant refroidis par des aéro-réfrigérants. En variante, il est possible d'utiliser des échangeurs à eau, par exemple à eau douce ou à eau de mer.
  • La température ambiante régnant autour de l'installation n'est pas significative au titre de l'invention et peut être comprise notamment entre 15°C et 35°C.
  • Une première installation 10 de détente et de stockage de gaz naturel liquéfié issu d'une installation 12 de liquéfaction de gaz naturel est illustrée schématiquement par la figure 1.
  • Les installations 10, 12 sont avantageusement portées par un support 14 situé à la surface d'une étendue d'eau, tel qu'une mer, un lac, un océan ou une rivière. Le support 14 est par exemple une barge flottante et constitue une unité flottante de liquéfaction de gaz naturel (FLNG).
  • L'installation de liquéfaction 12 n'est pas décrite ici en détail. Elle comporte de manière connue une unité 16 de traitement du gaz naturel, propre à produire un gaz traité dépourvu de composés propres à se solidifier lors de la liquéfaction, et une unité 18 de liquéfaction du gaz traité, comprenant au moins un système (non représenté) de refroidissement, de liquéfaction, et de sous-refroidissement du gaz traité 20, propre à produire un courant 22 de gaz naturel liquéfié sous pression.
  • L'installation 10 de détente et de stockage comporte un dispositif de détente 24 du courant de gaz naturel liquéfié sous pression 22, comprenant ici une turbine de détente dynamique 25 et une capacité de fin de flash, dans cet exemple particulier un ballon 26 de fin de flash. Elle comporte par ailleurs au moins un réservoir 28 de récupération de gaz naturel liquéfié, et un appareil de compression 30, propre à récupérer et à comprimer à la fois le gaz de flash issu du ballon 26 et le gaz d'évaporation issu du ou de chaque réservoir 28, pour former un courant de gaz combustible 32 comprimé.
  • Selon l'invention, l'installation 10 comporte en outre, un compresseur aval 34, destiné à comprimer un courant de dérivation 36 prélevé dans le courant de gaz combustible comprimé 32, et au moins une turbine de détente dynamique 38, propre à détendre le courant de dérivation 36.
  • Dans l'exemple représenté sur la figure 1, l'installation 10 comporte en outre un échangeur thermique aval 40 et un échangeur thermique additionnel 41 destinés à la liquéfaction d'au moins une partie du gaz traité 20, à l'aide du froid produit lors de la détente dynamique du courant de dérivation 36 dans la turbine 38.
  • En variante ou en complément, comme décrit plus bas sur la figure 3, les échangeurs 40 et 41 sont destinés au refroidissement et à la liquéfaction au moins partielle d'une partie du courant de dérivation 36, lorsqu'un excédent de gaz de flash et/ou de gaz d'évaporation est présent dans le courant de gaz combustible comprimé 32.
  • Un premier procédé selon l'invention de détente et de stockage du courant de gaz naturel liquéfié 22, mis en œuvre dans l'installation 10, va maintenant être décrit.
  • Initialement, un courant de gaz naturel liquéfié 22 sous pression est produit par l'installation 12.
  • Le courant de gaz naturel liquéfié 22 présente une pression par exemple supérieure à 60 bar, et peut être compris entre 40 bar et 80 bar.
  • Le courant 22 est sous-refroidi. La température du courant de gaz naturel liquéfié 22 est typiquement inférieure à -150 °C mais peut être comprise entre -140° C et -160° C.
  • Le courant 22 possède avantageusement une teneur molaire en méthane supérieure à 80 %, et une teneur molaire en C4 + inférieure à 5 %.
  • Le débit molaire du courant de gaz naturel liquéfié 22 est par exemple supérieur à 10000 kmol/h.
  • Le courant de gaz naturel liquéfié 22 est convoyé jusqu'à la turbine de détente dynamique 25 du dispositif de détente 24 pour y subir une détente flash et former un courant 42 de gaz naturel liquéfié détendu.
  • La pression du courant de gaz naturel liquéfié détendu 42 est par exemple inférieure à 7 bar, notamment comprise entre 6 bar et 12 bar.
  • La détente du courant 22 engendre la formation dans le courant 42 d'un gaz de flash résiduel en aval de la vanne de détente finale. La teneur molaire en gaz de flash dans le courant 42 est par exemple supérieure à 5 % et est notamment comprise entre 4 % et 10 %.
  • Le courant 42 est ensuite introduit dans le ballon 26 de fin de flash, pour récupérer, au pied du ballon 26, un flux liquide 46 de gaz naturel liquéfié, et en tête du ballon 26, un flux gazeux 48 de gaz de flash.
  • Le flux liquide 46 est alors convoyé vers un réservoir de stockage 28. Dans l'exemple présenté sur la figure 1, le flux 46 est pompé à travers une pompe 50. En variante, il s'écoule par gravité dans le réservoir 28, sans être pompé.
  • Lors de son transport, et de son introduction dans le réservoir 28, un gaz d'évaporation résiduel (« boil off gas » en anglais) se forme à partir du flux liquide 46, notamment par réchauffage du flux liquide 46 dans les conduites de transport, par les entrées de chaleurs du ou des réservoirs 28 et/ou sous l'effet d'une différence de pression entre le ballon 26 et le réservoir 28.
  • Un flux gazeux 52 de gaz d'évaporation est récupéré en tête du réservoir 28. Le flux gazeux de gaz évaporation 52 est réchauffé dans l'échangeur thermique aval 40, par exemple jusqu'à une température supérieure à -60 °C.
  • Le flux gazeux 48 de gaz de flash est réchauffé dans l'échangeur thermique additionnel 41, par exemple jusqu'à une température supérieure à -60°C.
  • Il est ensuite mélangé avec le flux gazeux 52 de gaz d'évaporation pour former un courant de gaz de mélange 54.
  • Le flux gazeux 48 représente entre 30% molaire et 80% molaire du courant de gaz de mélange 54.
  • Le courant de gaz de mélange 54 est ensuite introduit dans l'appareil de compression 30 pour former un courant de gaz combustible comprimé 32.
  • Dans l'exemple représenté sur la figure 1, le courant 54 passe successivement à travers un premier compresseur 56, un premier échangeur aéroréfrigérant ou un échangeur à eau 58 pour être refroidi jusqu'à la température ambiante, un deuxième compresseur 60, puis un deuxième échangeur 62 pour être refroidi à nouveau jusqu'à la température ambiante ou la température de l'eau.
  • La pression du courant de gaz combustible comprimé 32 est par exemple supérieure à 25 bar et est notamment comprise entre 5 bar et 70 bar.
  • Dans un exemple particulier, la composition du courant 32 est typiquement constituée de 15% molaire d'azote et de 85% molaire de méthane.
  • Le courant de gaz combustible comprimé 32 est alors récupéré pour être utilisé comme combustible dans l'installation 12, ou encore comme fluide d'appoint dans cette installation 12.
  • Un courant de dérivation 36 est prélevé dans le courant de gaz combustible 32. Le débit molaire du courant de dérivation 36 est par exemple supérieur à 10 % du débit molaire du courant de gaz combustible 32 issu de l'appareil de compression 30, et est notamment compris entre 10 % et 100 % de ce débit.
  • Le courant de dérivation 36 et ensuite comprimé dans le compresseur 34, puis est refroidi jusqu'à la température ambiante dans l'échangeur aéro-réfrigérant ou l'échangeur à eau 64, pour former un courant de dérivation comprimé 66.
  • La pression du courant de dérivation comprimé 66 est par exemple supérieure de 30 bar à la pression du courant 32.
  • Le courant 66 est ensuite introduit dans l'échangeur thermique aval 40 pour y être refroidi jusqu'à une température avantageusement inférieure à -50 °C.
  • Il est ensuite détendu dans la turbine de détente dynamique 38, jusqu'à une pression inférieure à 2 bar et est notamment comprise entre 1,1 bar et 3 bar, pour former un courant de dérivation détendu 68.
  • La température du courant 68 est de préférence inférieure à -150 °C et est notamment comprise entre -140° C et -160° C.
  • Le courant de dérivation détendu 68 est éventuellement au moins partiellement liquide. Dans ce cas, la teneur molaire en liquide dans le courant 68 est typiquement inférieure à 15 % molaire. En variante, le courant 68 reste totalement gazeux.
  • Dans cet exemple, la totalité du courant de dérivation détendu 68 forme un premier flux 70 qui est ensuite introduit dans l'échangeur thermique aval 40 pour y être réchauffé. La température du premier flux réchauffé 71 est avantageusement supérieure à à -60 °C.
  • Le premier flux réchauffé 71 est ensuite réintroduit dans le courant de mélange 54, en aval du ballon de fin de flash 26, et en amont de l'appareil de compression 30.
  • Dans ce mode de réalisation, au moins un courant gazeux de gaz traité 72 issu de l'installation 12 est dérivé vers l'installation 10.
  • Le courant gazeux 72 présente une pression par exemple supérieure à 60 bar, et notamment comprise entre 40 bar et 90 bar. La température du courant gazeux typiquement égale à la température ambiante ou pré-refroidie.
  • Le courant gazeux 72 possède une teneur molaire en méthane supérieure à 80 %, et une teneur molaire en C4 + inférieure à 5 %.
  • Le débit molaire du courant gazeux 72 peut représenter jusqu'à 10 % du débit de la charge initiale de gaz naturel introduite dans l'installation de liquéfaction 12.
  • Le courant gazeux 72 est ensuite séparé en une première partie 74 et en une deuxième partie 76.
  • Le débit molaire de la première partie 74 du courant gazeux 72 constitue par exemple entre 20 % et 50 % molaire du courant gazeux 72 et le débit molaire de la deuxième partie 76 du courant gazeux 72 constitue par exemple entre 50 % et 80 % du débit molaire du courant gazeux 72.
  • La première partie 74 du courant gazeux 72 est ensuite introduite dans l'échangeur thermique aval 40 pour y être refroidie et liquéfiée par échange thermique notamment avec le courant de dérivation détendu 68, jusqu'à une température avantageusement inférieure à -150 °C.
  • La première partie 74 passe ensuite à travers une vanne de contrôle 78, avant d'être mélangée au courant de gaz naturel liquéfié détendu 42 issu du dispositif de détente 24.
  • La deuxième partie 76 du courant gazeux 72 est introduite dans l'échangeur thermique additionnel 41 pour y être refroidie et liquéfiée par échange thermique avec le flux gazeux de gaz de flash 48, jusqu'à une température avantageusement inférieure à - 150 °C.
  • La deuxième partie 76 passe ensuite à travers une vanne de contrôle 80, avant d'être mélangée au courant de gaz naturel liquéfié détendu 42 issu du dispositif de détente 24.
  • La mise en œuvre du procédé selon l'invention est donc particulièrement simple puisqu'elle diminue le nombre d'équipements nécessaires pour effectuer un flash du gaz naturel liquéfié en vue de son stockage, et pour récupérer de manière avantageuse les gaz de flash et les gaz d'évaporation produits.
  • En particulier, un appareil de compression unique 30 est utilisé pour comprimer un courant de mélange 54 formé à partir des gaz de flash et des gaz d'évaporation.
  • L'utilisation d'un courant de dérivation 36 prélevé dans le courant de combustible 32 formé à la sortie de l'appareil de compression 30 permet d'obtenir une intégration thermique très efficace, et de profiter des frigories disponibles pour liquéfier au moins partiellement le gaz traité dans l'installation 12.
  • L'intégration thermique du courant de dérivation 36 permet d'ajuster les frigories entre les différents modes de fonctionnement de l'installation 10, entre les phases de remplissage des bacs, et les phases de chargement d'un méthanier
  • Le procédé selon l'invention et l'installation 10 permettant sa mise en œuvre sont donc particulièrement adaptés pour une unité flottante telle qu'une FLNG.
  • Dans une variante, représentée schématiquement sur la figure 1, une partie 90 du flux gazeux de gaz évaporation est envoyée vers d'autres trains de liquéfaction. À l'inverse, un courant de gaz naturel liquéfié 92 provenant d'autres trains de liquéfaction est introduit dans le réservoir 28.
  • Une deuxième installation 110 selon l'invention est illustrée par la figure 2. La deuxième installation 110 diffère de la première installation 10 dans le sens où elle comprend un ballon aval 112, placé à la sortie de la turbine de détente dynamique 38.
  • Le courant de dérivation détendu 68 est introduit dans le ballon aval 112 pour récupérer, en tête, le premier flux 70 sous forme gazeuse, et en pied, un deuxième flux 114 liquide.
  • Le débit molaire du deuxième flux 114 constitue par exemple entre 10% et 15% du débit molaire du courant de dérivation détendu 68.
  • Comme précédemment, le premier flux 70 est introduit dans l'échangeur thermique aval 40 pour être réchauffé par échange thermique notamment avec la première partie 74 du courant gazeux 72 de gaz traité.
  • Le deuxième flux 114 est réintroduit dans le courant de gaz naturel liquéfié détendu 42 issu de l'appareil de détente 24, en amont du ballon de fin de flash 26.
  • Le deuxième procédé selon l'invention optimise la distribution du liquide dans l'échangeur thermique aval 40.
  • Une troisième installation 120, destinée à la mise en œuvre d'un troisième procédé qui n'est pas un procédé selon l'invention, est illustrée par la figure 3.
  • À la différence du premier procédé mis en œuvre dans l'installation 10 décrite sur la figure 1, un courant 122 de recirculation est prélevé dans le courant de dérivation comprimé 66.
  • Le courant de recirculation 122 représente par exemple entre 30% et 80% molaire du courant de dérivation comprimé 66 issu du compresseur 34.
  • Le courant de recirculation 122 est ensuite séparé en une première partie 124 et en une deuxième partie 126.
  • Le débit molaire de la première partie 124 du courant de recirculation 122 constitue par exemple entre 20% et 50 % molaire du courant de recirculation 122 et le débit molaire de la deuxième partie 126 du courant de recirculation 122 constitue par exemple entre 50% et 80% du débit molaire du courant de recirculation 122.
  • La première partie 124 du courant de recirculation 122 est introduite dans l'échangeur thermique aval 40 pour y être refroidie, et éventuellement au moins partiellement liquéfiée, par échange thermique notamment avec le courant de dérivation détendu 68, jusqu'à une température avantageusement inférieure à -150°C.
  • La première partie 124 passe ensuite à travers une vanne de contrôle 128, avant d'être mélangée au courant de gaz naturel liquéfié détendu 42 issu du dispositif de détente 24.
  • La deuxième partie 126 du courant de dérivation 122 est introduite dans l'échangeur thermique additionnel 41, pour y être refroidie et éventuellement au moins partiellement liquéfiée par échange thermique avec le flux gazeux de gaz de flash 48, jusqu'à une température avantageusement inférieure à -150°C.
  • La deuxième partie 126 passe ensuite à travers une vanne de contrôle 130, avant d'être mélangée au courant de gaz naturel liquéfié détendu 42 issu du dispositif de détente 24.
  • L'utilisation d'un courant de dérivation 36 prélevé dans le courant de combustible 32 formé à la sortie de l'appareil de compression 30 permet d'obtenir une intégration thermique très efficace, et de profiter des frigories disponibles pour liquéfier au moins partiellement un courant de recirculation 122 issu du courant de dérivation, lorsqu'un excès de gaz de flash et/ou de gaz d'évaporation se produit.
  • Dans une variante représentée en pointillés sur la figure 3, au moins une partie 76 du courant gazeux de gaz traité 72 issu de l'installation 12 est également introduite dans l'échangeur thermique additionnel 41, comme décrit plus haut pour la figure 2.
  • Une quatrième installation 130, destinée à la mise en œuvre d'un quatrième procédé selon l'invention, est illustrée par la figure 4.
  • Cette installation 130 diffère de l'installation 10 représentée sur la figure 1 en ce que le ballon de fin de flash 26 est remplacé par une colonne de distillation 132 de fin de flash.
  • Un échangeur de rebouillage 134 est disposé en amont du dispositif de détente 24 pour mettre en relation d'échange thermique le courant de gaz naturel liquéfié 22 avec un courant de rebouillage 136 issu de la colonne 132.
  • La mise en œuvre du quatrième procédé selon l'invention est par ailleurs analogue à celle du premier procédé selon l'invention.
  • Une cinquième installation 140, destinée à la mise en œuvre d'un cinquième procédé qui n'est pas un procédé selon l'invention, est illustrée par la figure 5.
  • Cette installation 140 diffère de l'installation 120 représentée sur la figure 3 en ce que le ballon de fin de flash 26 est remplacé par une colonne de distillation 132 de fin de flash.
  • La mise en œuvre du cinquième procédé est par ailleurs analogue à celle du troisième procédé.
  • Une sixième installation 150, destinée à la mise en œuvre d'un sixième procédé selon l'invention, est illustrée par la figure 6.
  • La sixième installation 150 diffère de la quatrième installation 130 par l'insertion d'un ballon intermédiaire 152 entre la sortie du dispositif de détente 24 et l'entrée de la colonne de distillation 132.
  • Le ballon intermédiaire 152 reçoit le courant de gaz naturel liquéfié détendu 42 et le sépare en un flux de tête 154, mélangé au flux gazeux 48 de gaz de flash, et en un flux de pied 156, introduit dans l'échangeur de rebouillage 134 avant d'atteindre la colonne de distillation 132.
  • Cette installation 150 est bénéfique pour la récupération d'hélium dans le cas où le courant gazeux 154 est riche en hélium, typiquement constitué d'au moins 25% d'hélium, et peut donc être avantageusement envoyé dans une installation de purification d'hélium.
  • Dans des variantes de chacune des installations 120 à 150, un ballon aval 112 est prévu pour séparer le courant de dérivation détendu 68, comme décrit dans le deuxième procédé selon l'invention.
  • Dans une variante des installations décrites plus haut, la turbine de détente dynamique 25 du dispositif de détente 24 est remplacée par une vanne de détente statique. Le courant de gaz naturel liquéfié subit alors une détente statique et non dynamique dans le dispositif de détente 24.
  • Le procédé selon l'invention et l'installation correspondante sont donc particulièrement adaptés pour gérer les variations importantes de température et de débit du flux de gaz d'évaporation 52 provenant du réservoir 28 entre les phases de chargement d'un méthanier par vidange du réservoir et les phases de remplissage du réservoir.
  • Comme indiqué plus haut, l'intégration thermique du courant de dérivation 36 avec le courant de gaz d'évaporation 52 est utilisée pour ajuster les frigories nécessaires, et faire varier les débits relatifs du courant de gaz combustible 32 et du courant de dérivation 36.
  • Ceci est obtenu sans avoir à modifier de paramètres opératoires pour la liquéfaction du gaz naturel, notamment au niveau des cycles principaux de liquéfaction.

Claims (14)

  1. Procédé de détente et de stockage d'un courant de gaz naturel liquéfié (22) issu d'une installation (12) de liquéfaction de gaz naturel, comprenant les étapes suivantes :
    - détente flash du courant de gaz naturel liquéfié (22) dans un dispositif de détente (24) pour former un courant de gaz naturel liquéfié détendu (42) ;
    - amenée du courant de gaz naturel liquéfié détendu (42) dans une capacité de fin de flash (26 ; 132) ;
    - récupération, en pied de la capacité de fin de flash (26 ; 132), d'un flux liquide de gaz naturel liquéfié (46) ;
    - convoyage du flux liquide de gaz naturel liquéfié (46) dans au moins un réservoir de gaz naturel liquéfié (28) ;
    - prélèvement, en tête de la capacité de fin de flash (26 ; 132), d'un flux gazeux de gaz de flash (48) ;
    - récupération, en tête du réservoir de gaz naturel liquéfié (28), d'un flux gazeux de gaz d'évaporation (52) ;
    - mélange du flux gazeux de gaz de flash (48) et du flux gazeux de gaz d'évaporation (52) pour former un courant gazeux de mélange (54) ;
    - compression du courant gazeux de mélange (54) dans au moins un appareil de compression (30) pour former un courant de gaz combustible comprimé (32);
    - prélèvement d'un courant de dérivation (36) dans le courant de gaz combustible comprimé (32) ;
    - compression du courant de dérivation (36) dans au moins un compresseur aval (34) pour former un courant de dérivation comprimé (66) ;
    - refroidissement du courant de dérivation comprimé (66) ;
    - détente du courant de dérivation comprimé (66) pour former un courant de dérivation détendu (68) ;
    - réchauffage d'au moins un premier flux (68 ; 70) issu du courant de dérivation détendu (68) dans au moins un échangeur thermique aval (40),
    - réintroduction du premier flux (68 ; 70) réchauffé dans le courant gazeux de mélange (54) et/ou dans l'un au moins du flux gazeux de gaz d'évaporation (52) et du flux gazeux de gaz de flash (48), en amont de l'appareil de compression (30) ;
    caractérisé en ce que le procédé comprenant les étapes suivantes:
    - introduction du flux gazeux de gaz d'évaporation (52) dans l'échangeur thermique aval (40) pour être mis en relation d'échange thermique avec le premier flux (70);
    - fourniture d'un courant de gaz naturel traité (72) destiné à être liquéfié ;
    - introduction d'au moins une première partie (74) du courant de gaz naturel traité (72) dans l'échangeur thermique aval (40) pour être mis en relation d'échange thermique avec le premier flux (70) ; et
    - liquéfaction au moins partielle de la première partie (74) du courant de gaz naturel traité (72) dans l'échangeur thermique aval (40) par échange thermique avec le premier flux (68 ; 70).
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le courant de dérivation détendu (68) au moins partiellement liquide est introduit dans un ballon séparateur aval (112), le procédé comprenant les étapes suivantes :
    - prélèvement, en tête du ballon séparateur aval (112), du premier flux (70) sous forme gazeuse, et réintroduction du premier flux (70) dans le courant gazeux de mélange (54) et/ou dans l'un au moins du flux gazeux de gaz d'évaporation (52) et du flux gazeux de gaz de flash (48), en amont de l'appareil de compression (30) ;
    - récupération, en pied du ballon séparateur aval (112), d'un deuxième flux liquide (114) de dérivation, et introduction du flux liquide de dérivation (114) dans le courant (42) de gaz naturel liquéfié détendu, en amont de la capacité de fin de flash (26 ; 132).
  3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la totalité du courant de dérivation détendu (68) constitue le premier flux (70).
  4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le courant de dérivation comprimé (66) issu du compresseur aval (34) est introduit dans l'échangeur thermique aval (40) pour être mis en relation d'échange thermique avec le premier flux (70).
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant l'introduction de la première partie (74) du courant de gaz naturel traité (72) liquéfié dans le courant de gaz naturel liquéfié détendu (42) issu du dispositif de détente (24), en amont de la capacité de fin de flash (26 ; 132).
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant les étapes suivantes :
    - séparation du courant de gaz naturel traité en la première partie (74) du courant de gaz naturel traité (72) et une deuxième partie (76) du courant de gaz naturel traité (72) ;
    - introduction de la deuxième partie (76) du courant de gaz naturel traité (72) dans un échangeur thermique additionnel (41), pour être mis en relation d'échange thermique avec le flux de gaz de flash (48) ;
    - liquéfaction de la deuxième partie (76) du courant de gaz naturel traité (72) dans l'échangeur thermique additionnel (41) par réchauffage du flux de gaz de flash (48) ;
    - introduction de la deuxième partie (76) du courant de gaz naturel traité (72) liquéfiée dans le courant de gaz naturel liquéfié détendu (42) issu du dispositif de détente (24), en amont de la capacité de fin de flash (26 ; 132).
  7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant les étapes suivantes :
    - dérivation d'un courant de recirculation (122) dans le courant de dérivation comprimé (66) ;
    - liquéfaction d'au moins une partie (124) du courant de recirculation (122) dans l'échangeur thermique aval (40) par échange thermique avec le premier flux (68 ; 70).
  8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la capacité de fin de flash (26 ; 132) est un ballon de fin de flash (26) ou une colonne de distillation de fin de flash (132).
  9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de détente (24) comprend une turbine de détente dynamique (25).
  10. Installation de détente et de stockage d'un courant de gaz naturel liquéfié issu d'une installation (12) de liquéfaction de gaz naturel, comprenant
    - un dispositif de détente (24) propre à effectuer une détente flash du courant de gaz naturel liquéfié (22) pour former un courant de gaz naturel liquéfié détendu (42) ;
    - une capacité de fin de flash (26 ; 132) propre à recevoir le courant de gaz naturel liquéfié détendu (42) provenant du dispositif de détente (24) ;
    - un ensemble de récupération, en pied de la capacité de fin de flash (26 ; 132), d'un flux liquide de gaz naturel liquéfié (46) ;
    - au moins un réservoir de gaz naturel liquéfié (28) et un ensemble de convoyage du flux liquide de gaz naturel liquéfié (46) dans le réservoir de gaz naturel liquéfié (28) ;
    - un ensemble de prélèvement, en tête de la capacité de fin de flash (26 ; 132), d'un flux gazeux de gaz de flash (48) ;
    - un ensemble de récupération, en tête du réservoir de gaz naturel liquéfié (28), d'un flux gazeux de gaz d'évaporation (52) ;
    - un ensemble de mélange du flux gazeux de gaz de flash (48) et du flux gazeux de gaz d'évaporation (52) pour former un courant gazeux de mélange (54) ;
    - au moins un appareil de compression (30) propre à comprimer le courant gazeux de mélange (54) pour former un courant de gaz combustible comprimé (32);
    - un ensemble de prélèvement d'un courant de dérivation (36) dans le courant de gaz combustible comprimé (32) ;
    - au moins un compresseur aval (34) pour comprimer le courant de dérivation (36) et former un courant de dérivation comprimé (66) ;
    - un échangeur thermique aval (40) de refroidissement du courant de dérivation comprimé (66) pour former un courant de dérivation détendu (68) ;
    - un dispositif de détente et éventuellement de liquéfaction au moins partielle du courant de dérivation comprimée (66) ;
    - un ensemble d'introduction d'au moins un premier flux (68 ; 70) issu du courant de dérivation détendu (68) dans l'échangeur thermique aval (40), pour permettre le réchauffage du premier flux (68 ; 70),
    - un ensemble de réintroduction du premier flux (68 ; 70) dans le courant gazeux de mélange (54) et/ou dans l'un au moins du flux gazeux de gaz d'évaporation (52) et du flux gazeux de gaz de flash (48), en amont de l'appareil de compression (30) ;
    caractérisé en ce que l'installation comprenant:
    - un ensemble d'introduction du flux gazeux de gaz d'évaporation (52) dans l'échangeur thermique aval (40) pour être mis en relation d'échange thermique avec le premier flux (70);
    - un ensemble de fourniture d'un courant de gaz naturel traite (72) destiné à être liquéfié ;
    - un ensemble d'introduction d'au moins une première partie (74) du courant de gaz naturel traité (72) dans l'échangeur thermique aval (40) pour être mis en relation d'échange thermique avec le premier flux (70) ;
    - un ensemble de liquéfaction au moins partielle de la première partie (74) du courant de gaz naturel traité (72) dans l'échangeur thermique aval (40) par échange thermique avec le premier flux (68 ; 70).
  11. Installation selon la revendication 10, dans laquelle le premier flux (68) est constitué par la totalité du courant de dérivation détendu (68).
  12. Installation selon la revendication 10, comprenant :
    - un ballon séparateur aval (112),
    - un ensemble de prélèvement, en tête du ballon séparateur aval (112), du premier flux (70) sous forme gazeuse, et de réintroduction du premier flux (70) dans le courant gazeux de mélange (54) et/ou dans l'un au moins du flux gazeux de gaz d'évaporation (52) et du flux gazeux de gaz de flash (48), en amont de l'appareil de compression (30) ;
    - un ensemble de récupération, en pied du ballon séparateur aval (112), d'un deuxième flux liquide (114) de dérivation, et d'introduction du flux liquide de dérivation (114) dans le courant (42) de gaz naturel liquéfié détendu, en amont du ballon de fin de flash (26 ; 132).
  13. Installation selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, dans laquelle l'échangeur thermique aval (40) est propre à mettre en relation d'échange thermique le premier flux (68 ; 70), et au moins une partie (74) d'un courant de gaz traité (72) destiné à être liquéfié.
  14. Installation selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, comprenant :
    - un ensemble de dérivation d'un courant de recirculation (122) à partir du courant de dérivation comprimé (66) ;
    - un ensemble d'introduction d'au moins une partie (124) du courant de recirculation (122) dans l'échangeur thermique aval (40) pour le liquéfier au moins partiellement dans l'échangeur thermique aval (40).
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