RS61507B1 - Postupak za utečnjavanje prirodnog gasa sa trostrukim zatvorenim kolom rashladnog gasa - Google Patents

Description

Opis

[0001] Predmetni pronalazak se odnosi na postupak za utečnjavanje prirodnog gasa da bi se proizveo TPG, ili tečni prirodni gas, koji se zove i LNG na engleskom. Još preciznije, predmetni pronalazak se odnosi na utečnjavanje prirodnog gasa koji većim delom sadrži metan, poželjno bar 85% metana, pri čemu se ostale glavne komponente odabiraju između azota i C2-C4 alkana, odnosno od etana, propana, butana.

[0002] Predmetni pronalazak se takođe odnosi na postrojenje za utečnjavanje instalirano na brodu ili plutajućoj platformi na moru, bilo da je reč o otvorenom moru ili o zaštićenoj zoni, kao što je luka ili još postrojenje na kopnu u slučaju malih ili srednjih jedinica za utečnjavanje prirodnog gasa.

[0003] U slučaju postrojenja instaliranog na brodu, predmetni pronalazak se preciznije odnosi na postupak ponovnog utečnjavanja gasa na brodu za transport TPG-a nazvanog «metanizer», pri čemu je navedeni gas za ponovno utečnjavanje rezultat ponovnog zagrevanja i delimičnog isparavanja TPG-a sadržanog u tankovima pomenutog broda, gde se navedeni ispareli gas, uglavnom većim delom metan, na engleskom zove « boil off ».

[0004] Prirodni gas na bazi metana je ili nusproizvod naftnih polja, proizveden u malim ili srednjim količinama, uglavnom spojen sa sirovom naftom ili glavni proizvod u slučaju gasnih polja, gde je on u kombinaciji sa drugim gasovima, uglavnom C2-C4 alkanima, CO2, azotom.

[0005] Kada se prirodni gas spaja u malim količinama sa sirovom naftom, on se uglavnom obrađuje i izdvaja, zatim se koristi na licu mesta kao gorivo u turbinama ili klipnim motorima za proizvodnju električne energije i toplote koja se koristi u procesima separacije ili proizvodnje.

[0006] Kada su količine prirodnog gasa velike, čak znatne, cilj je da se on transportuje tako da može da se koristi u udaljenim oblastima, uglavnom na drugim kontinentima i, da bi se to postiglo, prednost se daje metodi njegovog transportovanja u stanju kriogene tečnosti (-165°C) suštinski pod atmosferskim pritiskom okoline. Specijalizovani transportni brodovi, nazvani «metanizeri», poseduju tankove veoma velikih dimenzija i pružaju ekstremnu izolaciju tako da ograničavaju isparavanje tokom puta.

[0007] Utečnjavanje gasa u cilju njegovog transporta obično se obavlja u blizini mesta proizvodnje, uglavnom na kopnu, i zahteva značajna postrojenja da bi se dostigli kapaciteti od više miliona tona godišnje, najveće postojeće jedinice obuhvataju tri ili četiri jedinice za utečnjavanje od 3-4 Mt godišnje jediničnog kapaciteta.

[0008] Ovaj postupak za utečnjavanje zahteva znatne količine mehaničke energije, pri čemu je mehanička energija uglavnom proizvedena na licu mesta uzimanjem jednog dela gasa za proizvodnju energije potrebne za postupak za utečnjavanje. Tada se jedan deo gasa koristi kao gorivo u gasnim turbinama, parnim turbinama ili klipnim toplotnim motorima.

[0009] Brojni termodinamički ciklusi su razvijeni u cilju optimizacije ukupne energetske efikasnosti. Postoje dva glavna tipa ciklusa. Prvi tip zasnovan na kompresiji i ekspanziji rashladnog fluida, sa promenom faze i drugi tip zasnovan na kompresiji i ekspanziji rashladnog gasa bez promene faze. «Rashladnim fluidom», ili «rashladnim gasom», zovemo gas ili smešu gasa, koji cirkuliše u zatvorenom kolu i koji je izložen fazama kompresije, ako je potrebno utečnjavanje, zatim razmenama toplote sa spoljnom sredinom, zatim fazama ekspanzije, po potrebi isparavanja i na kraju razmenama toplote sa prirodnim gasom za utečnjavanje koji sadrži metan, koji se postepeno hladi da bi dostigao svoju temperaturu utečnjavanja pri atmosferskom pritisku, to jest približno -165°C u slučaju TPG-a.

[0010] Navedeni prvi tip ciklusa, sa promenom faze, obično se koristi na postrojenjima na kopnu i zahteva veliku količinu opreme i značajnu zauzetost zemljišta. Uz to, rashladni fluidi, uglavnom u vidu smeša, sastoje se od butana, propana, etana i metana, pri čemu su ovi gasovi opasni jer postoji rizik da, u slučaju curenja, izazovu velike eksplozije ili požare. Nasuprot tome, uprkos kompleksnosti potrebne opreme, oni ostaju najefikasniji i zahtevaju energiju reda veličine 0.3kWh po kg proizvedenog TPG-a.

[0011] Brojni primeri ovog prvog tipa postupka sa promenom faze rashladnog fluida su razvijeni i svaki isporučilac tehnologije ili opreme poseduje svoju formulu smeše povezanu sa specifičnom opremom, kako za postupke nazvane «kaskadnim», tako i za postupke nazvane u «mešovitom ciklusu». Kompleksnost postrojenja potiče od činjenice da u fazama kada se rashladni fluid nalazi u tečnom stanju, i preciznije na nivou separatora i povezanih cevovoda, potrebno je instalirati gravitacione kolektore da bi se sakupila tečna faza i usmerila u središte izmenjivača toplote gde će ona onda ispariti u kontaktu sa metanom radi hlađenja i utečnjavanja da bi se dobio TPG. Ovi uređaji su veoma glomazni, ali to ne predstavlja problem u slučaju postrojenja na kopnu, jer je uglavnom jednostavno raspolagati površinom zemljišta dovoljnom da se smesti sva ova glomazna oprema jedna pored druge. Tako, za postrojenja na kopnu, sva ova oprema za kompresiju, izmenjivači i kolektori uglavnom su postavljeni jedni pored drugih na velikim površinama od 25 do 50000 m<2>, čak i više.

[0012] Drugi tip postupka za utečnjavanje, postupak bez promene faze rashladnog gasa, je obrnuti Brajtonov ciklus ili Klodov ciklus koji koristi gas kao što je azot. Efikasnost ovog drugog tipa je manja, zato što on uglavnom zahteva energiju reda veličine od 0.5 kWh/kg proizvedenog TPG-a, to jest približno 20.84 kW x dan/t a, sa druge strane, on ima značajnu prednost u pogledu bezbednosti, jer je rashladni gas iz ciklusa, azot, inertan, samim tim negoriv, što je veoma značajno kada su postrojenja skoncentrisana na redukovanom prostoru, na primer na palubi plutajuće platforme koja je izgrađena na otvorenom moru, pri čemu je navedena oprema često postavljena na više nivoa, jedna iznad druge na površini svedenoj na strogi minimum. Tako, u slučaju curenja rashladnog gasa, nema nikakve opasnosti od eksplozije i tada je dovoljno ponovo dovesti u kolo iscurelu frakciju rashladnog gasa.

[0013] Pored toga, ovaj postupak za utečnjavanje prirodnog gasa bez promene faze je veoma zanimljiv u slučaju plutajućih platformi, zato što je, zbog odsustva tečne faze u rashladnom gasu, dizajn opreme mnogo jednostavniji. U stvari, kod ovakvih postrojenja, celokupna oprema se skoro bez prestanka pomera u ritmu pokreta plutajuće platforme (valjanje, propinjanje, skretanje, podužno, bočno i vertikalno kretanje). A upravljanje postupkom sa promenom faze koji podrazumeva tečnu fazu rashladnog fluida bilo bi izuzetno delikatno čak i pri slabim pokretima plutajuće platforme, a skoro nemoguće pri ekstremnim pokretima, dok se kod fiksnih postrojenja na kopnu problem kretanja ne postavlja.

[0014] Uprkos manjoj energetskoj efikasnosti postupka za utečnjavanje bez promene faze rashladnog gasa, ovaj postupak ostaje veoma zanimljiv jer oprema, prvenstveno kompresori, ekspanderi, u turbinama i izmenjivači su mnogo jednostavniji nego oprema potrebna za postupak za utečnjavanje koji podrazumeva cikluse sa promenom faze rashladnog fluida, kako u pogledu tehnologije navedene opreme tako i u pogledu održavanja ove opreme u ograničenom okruženju, to jest na plutajućoj platformi koja je ukotvljena na moru. Uz to, upravljanje radom postrojenja je jednostavnije, zato što je ovaj tip ciklusa slabo osetljiv na promene sastava gasa za utečnjavanje, odnosno prirodnog gasa sastavljenog od smeše u kojoj preovladava metan. U stvari, u slučaju ciklusa sa promenom faze rashladnog fluida, da bi efikasnost ostala optimalna, rashladni fluid mora da bude prilagođen vrsti i sastavu gasa za utečnjavanje, a sastav rashladnog fluida mora, po potrebi, da bude promenjen tokom vremena, u funkciji sastava smeše prirodnog gasa za utečnjavanje koji se dobija na naftnom polju.

[0015] U načelu, sprovođenje jednog ciklusa postupka za utečnjavanje bez promene faze rashladnog gasa, kao što je azot, sadrži 4 sledeća glavna elementa:

- kompresor koji povećava pritisak rashladnog gasa i prevodi ga sa temperature okoline pod niskim pritiskom na visoku temperaturu pod visokim pritiskom,

- izmenjivač toplote koji rashlađuje rashladni gas sa visoke temperature i visokog pritiska suštinski na temperaturu okoline i visok pritisak,

- uređaj za ekspanziju, uglavnom turbinu za smanjenje pritiska, u kom se rashladni gas širi : njegov pritisak pada i njegova temperatura je tada veoma niska ; dok se, istovremeno, vrši rekuperacija mehaničke energije na nivou ekspanzione turbine koja se uglavnom direktno ponovo dovodi na kompresor koji je sa njom povezan,

- kriogeni izmenjivač u kom, sa jedne strane, cirkuliše rashladni gas na kriogenoj temperaturi, a sa druge, gas za utečnjavanje, pri čemu navedeni rashladni gas prima toplotu gasa za utečnjavanje, dakle greje se, dok se navedeni gas za utečnjavanje, odajući svoju toplotu, hladi do postizanja željenog tečnog stanja. Na kraju ciklusa cirkulacije, rashladni gas se nalazi suštinski na temperaturi okoline, a zatim se ponovo uvodi u kompresor radi izvršenja novog ciklusa u zatvorenom kolu.

[0016] Tokom čitavog trajanja ciklusa, rashladni gas ostaje u gasovitom stanju i kontinuirano cirkuliše kao što je objašnjeno u prethodnom delu teksta : on postepeno oslobađa „frigorije“, dakle postepeno prima toplotu gasa za utečnjavanje, odnosno smešu koja se većim delom sastoji od metana i tragova drugih gasova.

[0017] Cirkulacija gasa za utečnjavanje se odvija u suprotnim smeru u odnosu na rashladni gas, to jest da navedeni prirodni gas koji sadrži metan, ulazi suštinski na temperaturi okoline u izmenjivač na izlazu rashladnog gasa, gde je ovaj gas onda suštinski na temperaturi okoline. Zatim, navedeni prirodni gas koji sadrži metan napreduje u izmenjivaču prema hladnijim zonama i prenosi svoju toplotu na rashladni fluid : prirodni gas koji sadrži metan se hladi, a rashladni gas se zagreva. Prema tome kako prirodni gas metan napreduje u izmenjivaču, njegova temperatura opada, zatim se na kraju pređenog puta on utečnjava, a njegova temperatura nastavlja da pada sve dok ne dostigne temperaturu T3=-165°C za gas koji sadrži 85% metana.

[0018] Za vreme čitavog puta u izmenjivaču ili izmenjivačima toplote, utečnjavanje prirodnog gasa se odvija pod pritiskom P0 od 5 do 50 bara, uglavnom 10 do 20 bara, u četiri glavne faze:

- faza 1 : hlađenje prirodnog gasa sa temperature okoline T0 na približno T1= -50°C (ova temperatura zavisi od sastava prirodnog gasa),

- faza 2 : utečnjavanje prirodnog gasa (prelazak iz gasnog stanja u tečno stanje). Pošto je prirodni gas smeša gasova pod pritiskom P0 od otprilike nekoliko desetina bara, ova promena stanja se dešava približno između T1= -50°C i T2=-120°C,

- faza 3 : kad je prirodni gas jednom postao potpuno utečnjen (TPG) tada je na približno T2=-120°C, i dalje pod pritiskom P0 od otprilike nekoliko desetina bara. U izmenjivaču ili izmenjivačima, TPG nastavlja da se hladi da bi dostigao temperaturu T3 od -165°C, temperaturu koja odgovara tečnoj fazi TPG-a pod atmosferskim pritiskom,

- faza 4 : dobijenoj tečnosti ili TPG-u se onda snižava pritisak do atmosferskog pritiska pri kom on ostaje u tečnom stanju zbog svoje temperature T3 koja je niža ili jednaka -165°C, i može da se transportuje do izolovanog rezervoara za skladištenje, ili, ako je potrebno, direktno utovari na transportni brod kao što je metanizer.

[0019] Tokom faze 2 se troši najviše energije, jer je potrebno obezbediti gasu svu energiju koja odgovara njegovoj latentnoj toploti isparavanja. Tokom faze 1 se troši malo manje energije, a tokom faze 3 se troši najmanje energije, nasuprot tome ona se izvodi na najnižim temperaturama, to jest otprilike na -165°C.

[0020] Prethodno navedene vrednosti za T1, T2 i T3 su prilagođene prirodnom gasu koji je sastavljen od 85% metana i 15% drugih pomenutih komponenata, azota i C2-C4 alkana i mogu značajno da variraju pri različitom sastavu gasa.

[0021] Na slici 1, prikazana je šema postrojenja standardnog postupka za utečnjavanje prirodnog gasa koji podrazumeva rashladni gas koji se sastoji od azota bez promene faze rashladnog gasa kao što je opisano prethodno u tekstu, a čiji je opis postupka iznet u nastavku.

[0022] U US 2011/0113825 i WO 2005/071333, opisan je postupak za utečnjavanje prirodnog gasa u kom se utečnjava navedeni prirodni gas za utečnjavanje cirkulacijom navedenog prirodnog gasa u 3 kriogena izmenjivača toplote cirkulacijom u zatvorenom kolu 3 protoka rashladnog gasa koji ostaje u komprimovanom gasovitom stanju bez promene faze u kom se utečnjava navedeni prirodni gas za utečnjavanje izvođenjem sledećih istovremenih etapa :

(a) cirkulacije navedenog prirodnog gasa za utečnjavanje koji cirkuliše pod pritiskom P0 većim ili jednakim atmosferskom pritisku, u 3 kriogena izmenjivača toplote redno postavljena, od kojih :

- prvi izmenjivač (101/5) u kom navedeni prirodni gas koji ulazi na temperaturi T0 se hladi i izlazi na temperaturi T1 nižoj od T0, zatim

- drugi izmenjivač (102/6) u kom je prirodni gas potpuno utečnjen i izlazi na temperaturi T2 nižoj od T1 i višoj od T3, pri čemu je T3 niža od temperature utečnjavanja TPG-a, i

- treći izmenjivač (103/7) u kom se navedeni tečni prirodni gas hladi sa T2 na T3, i

(b) cirkulacije u zatvorenom kolu dva protoka rashladnog gasa u gasovitom stanju nazvana redom prvi i treći protok pod različitim pritiscima P1 i P2, koji prolaze kroz dva pomenuta izmenjivača u indirektnom kontaktu sa, i u suprotnom smeru od protoka prirodnog gasa, obuhvatajući :

- prvi protok rashladnog gasa pod pritiskom P1 manjim od P3 koji prolazi kroz 3 izmenjivača ulazeći u navedeni treći izmenjivač na temperaturi T3’ nižoj od T3, zatim ulazi na T2’ nižoj od T2 u navedeni drugi izmenjivač, zatim ulazi na T1’ nižoj od T1 u navedeni prvi izmenjivač i izlazi iz navedenog prvog izmenjivača na temperaturi T0’ nižoj ili jednakoj T0, pri čemu je navedeni prvi protok rashladnog gasa na P1 i T3’ dobijen ekspanzijom u prvom ekspanderu (112/9) prvog dela (122/16B) drugog protoka rashladnog gasa (22/15) komprimovanog pod pritiskom P3 većim od P2, pri čemu navedeni prvi deo drugog protoka cirkuliše u indirektnom kontaktu sa, i u istom smeru sa navedenim protokom prirodnog gasa, ulazeći u navedeni prvi izmenjivač na T0 i izlazeći iz navedenog drugog izmenjivača suštinski na T2, i

- treći protok pod pritiskom P2 većim od P1 i manjim od P3 koji cirkuliše u indirektnom kontaktu sa, i u istom smeru sa navedenim prvim protokom, prolazeći samo kroz navedeni drugi i prvi izmenjivač, ulazi u navedeni drugi izmenjivač suštinski na temperaturi T2’ i izlazi iz navedenog prvog izmenjivača suštinski na T0’, pri čemu je navedeni treći protok rashladnog gasa na P2 i T2 dobijen ekspanzijom u drugom ekspanderu (111/8) drugog dela (121/17) navedenog drugog protoka rashladnog gasa (22/15) koji izlazi iz prvog izmenjivača suštinski na T1,

(c) navedeni drugi protok komprimovanog rashladnog gasa pod pritiskom P3 koji je dobijen kompresijom iz tri ili četiri kompresora i hlađenjem navedenog prvog i trećeg protoka rashladnog gasa koji izlazi iz navedenog prvog izmenjivača na P1 i P2 redom.

[0023] U US 2011/0113825, dva kompresora prvi i drugi 113 i 114, redno povezana, komprimuju rashladni gas prvog i trećeg protoka na P’3, a druga dva kompresora 115a i 115b, paralelno povezana, komprimuju ga sa P’3 na P3.

[0024] U WO 2005/071333, dva kompresora 2 i 3, redno povezana, komprimuju navedeni prvi protok 16d na P’3zatim treći kompresor 4, redno povezan sa dva prva kompresora, komprimuje navedeni prvi i treći protok na P3.

[0025] U izveštaju sa « 24. Međunarodne konferencije i izložbe za TPG » od 25. maja 2009. godine, autora Olve Skjeggedal-a et al. u časopisu GASTECH 2009. godine opisuje se postupak kao što je prethodno izloženo u tekstu sa trostrukim protokom rashladnog gasa sa zatvorenim kolom, u kom se navedeni prvi i treći protok komprimuju na P’3 pomoću dva kompresora redno povezana, a druga dva kompresora redno povezana komprimuju navedeni prvi i treći protok na P3 da bi se postigao navedeni drugi protok.

[0026] Gore opisani postupak ima prednosti u odnosu na postupak sa slike 1 u tome što, pre svega, umesto da se posle ekspanzije reciklira jedan deo D2 drugog protoka na izlazu prvog izmenjivača da bi se spojio sa prvim protokom na ulazu drugog izmenjivača, reciklira se ovaj deo D2 drugog protoka na ulazu drugog izmenjivača pod međupritiskom P2 većim od P1 u trećem protoku S3 nezavisnom i paralelnom sa S1, to jest u istom smeru sa S1. I, zbog činjenice da se glavni deo energije troši za fazu 2 postupka unutar navedenog drugog izmenjivača, to omogućava da se poveća prenos toplote i energetska efikasnost postupka.

[0027] Međutim, u primeru izvođenja US 2011/0113825, sva spoljna snaga dovedena na navedeni prvi kompresor 113 i drugi kompresor 114, redno povezane, odnosi se na protoke rashladnog gasa koji cirkuliše pri niskom i srednjem pritisku P1 i P2, pri čemu se rekuperirana energija na nivou turbina 111 i 112 ponovo dovodi na dva kompresora 115a i115b, paralelno povezana, koji komprimuju rashladni gas pod visokim pritiskom P’3/P3, pri čemu nikakva druga dodatna spoljna snaga nije dovedena na pomenute paralelno povezane kompresore 115a i 115b. Dva paralelno povezana kompresora 115a i 115b napajaju se jedino redom pomoću dve turbine za rekuperaciju energije 111 i 112.

[0028] Nivoi pritiska P1 i P2 gasova koji izlaze iz turbina 112 i 111 su različiti i stoga su brzine protoka koji prolazi kroz ekspandere 111 i 112 različite, a naročito u praksi one su u rasponu 10-20% ukupne brzine protoka u slučaju brzine protoka koja potiče od ekspandera 112 naspram 80-90% u slučaju brzine protoka koja potiče od ekspandera 111. Iz toga proizlazi da kompresor 115b rekuperira samo 10-20% ukupne rekuperirane snage u poređenju sa 80-90% snage rekuperirane na nivou kompresora 115a. Iz ove nejednakosti snage koja se dovodi na dva kompresora, 115a i 115b, koji su paralelno povezani proizilazi velika teškoća da se stabilizuje rad kola. U stvari, rad dva kompresora paralelno povezana može da dovede do pojava pumpanja, to jest da jedan od kompresora nadvlada ostale remeteći njihov ulazni i izlazni pritisak: tada, u radu jednog ili više kompresora, postoji rizik od slabijeg kapaciteta u «režimu turbine». Ovaj režim rada treba bezuslovno izbegavati zato što onda sav ili deo fluida pravi petlju između kompresora, jedan u režimu kompresora, drugi ili ostali u «režimu turbine» : proces kompresije je tada u osnovi poremećen, čak zaustavljen i tada se urušava ukupna efikasnost postrojenja.

[0029] Stabilizacija rada kola može da se ostvari na klasičan način pomoću regulacionih ventila uzvodno i/ili nizvodno od navedenih kompresora 115a i 115b paralelno povezanih, i/ili uzvodno i/ili nizvodno od navedenih turbina 111 i 112 radi kontrole brzine protoka i rada kompresora. Međutim, ovi regulacioni ventili prouzrokuju gubitke opterećenja, dakle energije, što u velikoj meri utiče na ukupnu traženu efikasnost i/ili proizvodni kapacitet postrojenja.

[0030] U WO 2005/071333 i u izveštaju časopisa GASTECH 2009 koji je prethodno naveden u tekstu, svi kompresori su mehanički povezani na isti izvor napajanja, pri čemu je sva snaga isporučena na nediferenciran način između različitih kompresora. U US 2010/0122551 opisuje se postupak i postrojenje za utečnjavanje sa trostrukim protokom rashladnog gasa koji sadrži kompresore redno povezane u skladu sa preambulama patentnih zahteva 1 do 14 redom.

[0031] Cilj predmetnog pronalaska je da se pruži postupak za utečnjavanje prirodnog gasa bez promene faze rashladnog gasa koji je pogodan da se primeni na brodu ili plutajućoj platformi koji pokazuje poboljšanu energetsku efikasnost, odnosno minimalnu ukupnu utrošenu energiju u postupku u pogledu kWh za dobijanje 1 tone TPG-a i/ili koji pokazuje povećan prenos toplote u izmenjivačima i/ili koji omogućava da se primeni kompaktnije i efikasnije postrojenje za utečnjavanje.

[0032] Da bi se to ostvarilo, predmetni pronalazak pruža postupak za utečnjavanje prirodnog gasa koji većim delom sadrži metan, poželjno, bar 85% metana, pri čemu ostale komponente uglavnom sadrže azot i C2-C4 alkane, u kom se utečnjava navedeni prirodni gas za utečnjavanje cirkulacijom navedenog prirodnog gasa pod pritiskom P0 većim ili jednakim atmosferskom pritisku (Patm.), gde je P0 poželjno veći od atmosferskog pritiska bar u 1 kriogenom izmenjivaču toplote (EC1, EC2, EC3) cirkulacijom u zatvorenom kolu u suprotnom smeru u indirektnom kontaktu sa bar jednim protokom rashladnog gasa koji ostaje u komprimovanom gasovitom stanju pod pritiskom P1 koji ulazi u navedeni kriogeni izmenjivač na temperaturi T3’ nižoj od T3, gde je T3 temperatura na izlazu navedenog kriogenog izmenjivača i gde je T3 niža ili jednaka temperaturi utečnjavanja navedenog tečnog prirodnog gasa pod atmosferskim pritiskom, u kom se utečnjava navedeni prirodni gas za utečnjavanje izvođenjem sledećih istovremenih etapa :

(a) cirkulacije navedenog prirodnog gasa za utečnjavanje koji cirkuliše pod pritiskom P0 većim ili jednakim atmosferskom pritisku, gde je poželjno P0 veći od atmosferskog pritiska, u bar 3 kriogena izmenjivača toplote redno povezana, od kojih :

- prvi izmenjivač u kom se navedeni prirodni gas koji ulazi na temperaturi T0 hladi i izlazi na temperaturi T1 nižoj od T0, zatim

- drugi izmenjivač u kom je prirodni gas potpuno utečnjen i izlazi na temperaturi T2 nižoj od T1 i višoj od T3, i

- treći izmenjivač u kom se navedeni tečni prirodni gas hladi sa T2 na T3, i

(b) cirkulacije sa zatvorenim kolom bar dva protoka rashladnog gasa u gasovitom stanju koji su redom nazvani prvi i treći protok pod različitim pritiscima P1 i P2, koji prolaze bar kroz dva pomenuta izmenjivača u indirektnom kontaktu sa, i u suprotnom smeru od protoka prirodnog gasa, obuhvatajući :

- prvi protok rashladnog gasa pod pritiskom P1 manjim od P3 koji prolazi kroz 3 izmenjivača ulazeći u navedeni treći izmenjivač na temperaturi T3’ nižoj od T3, zatim ulazeći na T2’ nižoj od T2 u navedeni drugi izmenjivač, zatim ulazeći na T1’ nižoj od T1 u navedeni prvi izmenjivač i koji izlazi iz navedenog prvog izmenjivača na temperaturi T0’ nižoj ili jednakoj T0, gde je navedeni prvi protok rashladnog gasa na P1 i T3’ dobijen ekspanzijom u bar prvom ekspanderu prvog dela drugog protoka komprimovanog rashladnog gasa pod pritiskom P3 većim od P2, gde navedeni drugi protok cirkuliše u indirektnom kontaktu sa, i u istom smeru sa navedenim protokom prirodnog gasa, ulazeći u navedeni prvi izmenjivač na T0 i gde navedeni prvi deo navedenog drugog protoka izlazi iz navedenog drugog izmenjivača suštinski na T2, i

- treći protok pod pritiskom P2 većim od P1 i manjim od P3 koji cirkuliše u indirektnom kontaktu sa, i u istom smeru sa navedenim prvim tokom, koji prolazi samo kroz navedeni drugi i prvi izmenjivač, ulazeći u navedeni drugi izmenjivač suštinski na temperaturi T2’ i izlazeći iz navedenog prvog izmenjivača suštinski na T0’, gde je navedeni treći protok rashladnog gasa na P2 i T2 dobijen ekspanzijom u drugom ekspanderu drugog dela navedenog drugog protoka rashladnog gasa koji izlazi iz navedenog prvog izmenjivača suštinski na T1, gde je brzina protoka D2 navedenog drugog dela drugog protoka poželjno veća od brzine protoka D1 prvog dela drugog protoka,

1

(c) navedeni drugi protok komprimovanog rashladnog gasa pod pritiskom P3 pri tome je dobijen kompresijom pomoću bar dva kompresora i hlađenjem navedenog prvog i trećeg protoka rashladnog gasa koji izlazi iz navedenog prvog izmenjivača na P1 i redom P2, gde prvi kompresor komprimuje sa P1 na P2 ukupan navedeni prvi protok rashladnog gasa koji izlazi iz navedenog prvog izmenjivača, i bar drugi kompresor koji komprimuje sa P2 na bar P’3, gde je P’3 pritisak manji ili jednak P3 i veći od P2, gde sa jedne strane navedeni treći protok rashladnog gasa izlazi na P2 iz navedenog prvog izmenjivača i gde, sa druge strane, navedeni prvi protok komprimovanog rashladnog gasa na P2 izlazi iz navedenog prvog kompresora, da bi se dobio navedeni drugi protok rashladnog gasa na P3 i T0 posle hlađenja, gde je navedeni drugi kompresor redno povezan sa navedenim prvim kompresorom, naznačen time što:

- dva redno postavljena kompresora, prvi i drugi, povezani su sa prvim i redom drugim ekspanderom koji se sastoje od turbina za rekuperaciju energije, i

- bar navedeni prvi kompresor je povezan sa prvim motorom, i omogućava da se na specifičan način podešava i kontroliše vrednost pritiska P2 dovođenjem različite snage na prvi kompresor u odnosu na snagu dovedenu ostalim kompresorima, i

- bar jedna gasna turbina je povezana

- bilo na navedeni drugi kompresor, onaj koji komprimuje navedeni drugi protok rashladnog gasa direktno na P3,

- bilo, na treći kompresor redno povezan posle drugog kompresora, gde navedeni treći kompresor komprimuje sa P’3 na P3 navedeni drugi protok rashladnog gasa,

- navedeni prvi motor koji isporučuje bar 3% ukupne snage isporučene svim navedenim korišćenim kompresorima, gde navedena gasna turbina obezbeđuje od 97 do 70% ukupne snage isporučene svim navedenim korišćenim kompresorima.

[0033] U predmetnom opisu, « kompresor povezan sa ekspanderom/turbinom ili motorom » ili još « kompresor na motorni pogon » (ili obratno « ekspander/turbina ili motor povezan sa kompresorom ») znači da gonjeno vratilo turbine odnosno motora pokreće pogonsko vratilo kompresora, to jest, prenosi mehaničku energiju na vratilo kompresora. Reč je dakle o mehaničkom povezivanju kompresora sa ekspanderom/turbinom ili redom kompresora sa motorom.

[0034] Preciznije, navedeni motor može da bude ili toplotni motor ili, poželjno, električni motor ili svaki drugi uređaj koje de u stanju da obezbedi mehaničku energiju rashladnom gasu; a kompresori su rotacioni sa turbinom, koji se nazivaju još centrifugalni kompresori.

[0035] Poželjno, posle etape (a) smanjuje se pritisak tečnog prirodnog gasa koji izlazi iz navedenog trećeg izmenjivača na T3, sa pritiska P0 na atmosferski pritisak, ako je potrebno.

[0036] Postupak prema pronalasku je povoljan u odnosu na postupak opisan u US 2011/0113825 u tome što su svi kompresori povezani redno bez potrebe kontrole brzine protoka ventilima za regulaciju brzine protoka da bi se stabilizovao rad postrojenja. U stvari, u postupku prema pronalasku, nema separacije protoka u kompresionom vodu. Iz toga proizilazi da regulisanje brzine protoka i/ili energije kod različitih kompresora se u suštini dobija regulisanjem izvora snage kod navedenog prvog i drugog motora i navedene gasne turbine. Nije neophodno da se primene ventili za regulaciju kod navedenih kompresora i navedene turbine zato što su navedeni prvi i drugi ekspander povezani sa navedenim prvim i drugim kompresorom koji su redno postavljeni i, dakle, nisu povezani sa kompresorima koji su paralelno postavljeni kao u US 2011/0113825.

[0037] Sa druge strane, u predmetnom pronalasku, glavni deo snage koja se isporučuje navedenim kompresorima dovodi se na nivou drugog i/ili trećeg kompresora koji komprimuju protok rashladnog gasa pod visokim pritiskom P’3/P3, a rekuperirana energija na nivou prvog i drugog ekspandera se ponovo dovodi na nivou prvog i drugog kompresora, komprimujući rashladne gasove koji cirkulišu pod niskim ili srednjim pritiskom P1 i P2. U stvari, frakcija fluida koji prolazi kroz kompresor C1 predstavlja slabu frakciju ukupne brzine protoka (na primer 10-15%), a potrebna energija je istog reda veličine kao energija koju rekuperira turbina E1. Stoga je povoljno njihovo povezivanje. Pored toga, kontrolisano dodavanje snage na C1 omogućava da se poboljša energetska efikasnost sistema vođenjem P1 i P2 nezavisno jedan od drugog.

[0038] Sa druge strane, najveći deo snage koja se isporučuje kompresorima dovodi se na kompresore koji obezbeđuju najveći pritisak (P’3, P3), čime se omogućava da se poveća proizvodni kapacitet postupka, uz poboljšanje njegove energetske efikasnosti.

[0039] Uz to, korišćenje navedenog rednog prvog i drugog kompresora povezanih sa navedenim prvim i drugim ekspanderom prema predmetnom pronalasku takođe omogućava da se poboljša kompaktnost postrojenja što je posebno povoljno za sprovođenje postupka na plutajućoj platformi gde je prostor ograničen.

[0040] Postupak prema pronalasku pozivajući se na slike 2- 3 je povoljan u odnosu na postupak sa slike 1 time što, najpre, umesto da se posle ekspanzije reciklira jedan deo D2 drugog protoka na izlazu prvog izmenjivača da bi se spojio sa prvim protokom na ulazu drugog izmenjivača, reciklira se ovaj deo D2 drugog protoka na ulazu drugog izmenjivača pod međupritiskom P2 većim od P1 u trećem protoku S3 nezavisnom i paralelnom sa S1, to jest u istom smeru sa S1. I, zbog činjenice da se glavni deo energije potroši za fazu 2 postupka unutar navedenog drugog izmenjivača, to omogućava da se poveća prenos toplote i energetska efikasnost postupka.

[0041] Sa druge strane, postupak prema pronalasku je povoljan u odnosu na WO 2005/071333 i na postupak opisan u časopisu GASTECH 2009 koji je prethodno naveden u tekstu time što omogućava da se na kontrolisan način menja navedeni pritisak P2 tako da energija koja se potroši za sprovođenje postupka (Ef) bude minimalna. U stvari, prema predmetnom pronalasku, može da se na specifičan način podešava i kontroliše vrednost pritiska P2 dovođenjem različite snage na navedeni prvi kompresor zahvaljujući navedenom prvom motoru, omogućavajući da se na specifičan način podešava i kontroliše snaga dovedena na različite kompresore na različit način i tako menja vrednost P2.

[0042] Tako, prema prvobitnoj karakteristici predmetnog pronalaska, navedeni pritisak P2 može da varira na kontrolisan način dovođenjem snage na kontrolisan način na navedeni prvi kompresor sa navedenog prvog motora, tako da energija utrošena za sprovođenje postupka (Ef) bude minimalna, poželjno kada sastav prirodnog gasa za utečnjavanje varira.

[0043] Preciznije, ovaj postupak je povoljan jer tako omogućava, specifičnim podešavanjem i kontrolisanjem vrednosti pritiska P2 navedenog trećeg protoka, da se promeni i optimizuje radna tačka postupka, odnosno da se svede na minimum utrošena energija i dakle poveća efikasnost naročito kada, kao što se to dešava tokom eksploatacije, sastav prirodnog gasa za utečnjavanje varira.

[0044] Prema pronalasku, navedeni prvi motor isporučuje bar 3%, poželjno od 3 do 30%, ukupne snage isporučene svim navedenim korišćenim kompresorima, pri čemu navedena gasna turbina obezbeđuje od 97 do 70% ukupne isporučene snage.

[0045] Još preciznije, uočava se da kada se poveća snaga dovedena preko navedenog prvog motora, pritisak P1 ostaje suštinski konstantan, pritisak P2 raste i efikasnost se povećava, to jest potrošnja energije izražena u kW x dan/t opada, sve dok ne dostigne minimum, zatim povećavajući još snagu koju isporučuje navedeni motor, naročito preko 30% ukupne snage, navedena potrošnja energije ponovo raste.

1

[0046] Klasična jedinica za utečnjavanje ima dimenzije u odnosu na snagu raspoloživih gasnih turbina, pri čemu su turbine velike snage obično 25MW, čak 30MW kada su namenjene da se instaliraju na plutajućoj platformi. Stacionarne gasne turbine instalirane na kopnu mogu da dostignu maksimalnu snagu 90-100MW.

[0047] Uglavnom, cilj je da se poveća snaga postrojenja i onda je moguće da se paralelno instaliraju dve identične gasne turbine da bi se dobila dvostruka snaga, ali tada imamo dve linije rotirajućih mašina, što povećava gabarite, količinu vodova i naravno troškove.

[0048] Instaliranjem samo jedne turbine GT od n MW i dodavanjem snage manje od n MW preko navedenog drugog motora M2, funkcionisanje postupka je identično u pogledu efikasnosti sa postupkom koji koristi dve gasne turbine od n MW paralelno vezane.

[0049] Tako, dodavanje snage preko drugog motora M2, poželjno zahvaljujući električnom motoru, daje više fleksibilnosti u radu i omogućava time povećanje snage. Sa druge strane, efikasnost sklopa ostaje nepromenjena.

[0050] Ako se, sa druge strane, ista snaga isporuči preko prvog motora M1, ukupna snaga je i dalje ista, ali u je ovom slučaju poboljšana efikasnost sklopa, što predstavlja uštedu potrošene energije za istu ukupnu snagu, u odnosu na dovođenje snage preko drugog motora M2.

[0051] Tako, u funkciji proizvodnje prirodnog gasa, kako po količini tako i po kvalitetu, koji potiče iz podzemnih rezervoara, pogodno će se koristiti gasna turbina GT, na primer od 25 MW, punom snagom neprekidno koja će biti dopunjena, čak, po potrebi, podešena :

- dovođenjem snage na turbinu GT ili drugi motor M2 bez promene ukupne efikasnosti, i/ili

- dovođenjem snage preko prvog motora M1 što za efekat ima poboljšanje ukupne efikasnosti, sve dok se ne dostigne optimalan nivo, to jest minimalna potrošnja energije.

[0052] U prvom primeru izvođenja postupka koriste se dva redno povezana kompresora, koji obuhvata :

(i) navedeni prvi kompresor povezan sa navedenim prvim ekspanderom, koji komprimuje sa P1 na P2 ukupan navedeni prvi protok rashladnog gasa koji izlazi iz navedenog prvog izmenjivača, i

(ii) navedeni drugi kompresor povezan sa navedenim drugim ekspanderom, koji komprimuje sa P2 na P’3, gde je P’3 veći od P2 i manji ili jednak P3, gde, sa jedne strane, navedeni treći protok rashladnog gasa izlazi na P2 iz navedenog prvog izmenjivača, a, sa druge strane, navedeni prvi protok komprimovanog rashladnog gasa na P2 izlazi iz navedenog prvog kompresora, da bi se dobio navedeni drugi protok rashladnog gasa na P3 i T0 posle hlađenja, i

iii) navedeni prvi kompresor kog pokreće navedeni prvi motor, gde navedeni drugi kompresor pokreće bar navedena gasna turbina.

[0053] Ovaj prvi primer izvođenja je povoljan po tome što on omogućava da se koristi najkompaktnije postrojenje u pogledu gabarita na plutajućoj platformi.

[0054] U drugom primeru izvođenja, koriste se tri redno povezana kompresora, obuhvatajući :

(i) navedeni prvi kompresor kog pokreće navedeni prvi motor i koji je povezan sa navedenim prvim ekspanderom, koji komprimuje sa P1 na P2 ukupan navedeni prvi protok rashladnog gasa koji izlazi iz navedenog prvog izmenjivača, i

(ii) navedeni drugi kompresor kog pokreće drugi motor i koji je povezan sa navedenim drugim ekspanderom, koji komprimuje sa P2 na P’3, gde je P’3 veći od P2 i manji od P3, gde, sa jedne strane, navedeni treći protok rashladnog gasa izlazi na P2 iz navedenog prvog izmenjivača, a, sa druge strane, navedeni prvi protok komprimovanog rashladnog gasa na P2 izlazi iz navedenog prvog kompresora, i

(iii) navedeni treći kompresor kog pokreće navedena gasna turbina da bi se obezbedio veći deo energije i komprimovao sa P’3 na P3 ukupan prvi i treći protok rashladnog gasa koje komprimuje drugi kompresor, da bi se dobio navedeni drugi protok rashladnog gasa na P3 i T0 posle hlađenja, i

(iv) navedeni prvi motor isporučuje bar 3%, poželjno još od 3 do 30% ukupne isporučene snage svim navedenim korišćenim kompresorima, gde gasna turbina povezana sa navedenim trećim kompresorom, kao i navedeni drugi motor povezan sa drugim kompresorom obezbeđuju zajedno od 97 do 70% ukupne snage isporučene svim navedenim korišćenim kompresorima.

[0055] Ovaj drugi primer izvođenja je povoljan u pogledu termodinamičke efikasnosti i kapaciteta proizvodnje jer se onda povoljno kao gasna turbina može koristiti turbina maksimalnog kapaciteta koja je raspoloživa na tržištu, to jest 25-30MW u slučaju turbina namenjenih da budu instalirane na plutajućoj platformi, plus drugi električni motor na primer od 5 do 10 MW povezan sa drugim kompresorom, gde je ukupna snaga drugog motora i trećeg motora (gasna turbina) onda od 30 do 40MW, dakle znatno veća od snage najvećih

1

gasnih turbina raspoloživih na tržištu i namenjenih plutajućim platformama. Povoljno, i drugi motor takođe može da bude gasna turbina, poželjno identične snage sa glavnom gasnom turbinom, što onda omogućava da se dostigne ukupna snaga od 50 do 60MW.

[0056] Postupak prema pronalasku omogućava, menjanjem pritiska P2 dovođenjem energije na navedeni prvi kompresor preko navedenog prvog motora, da se koristi ukupna energija Ef minimalna utrošena u postupku koja je manja od 21.5 kW x dan/t, preciznije od 18.5 do 20.5 kW x dan/t proizvedenog tečnog gasa.

[0057] Opšte uzev, sa gasnom turbinom GT će se raditi punom snagom, a dodatna snaga će biti isporučena preko prvog motora M1, pri čemu je navedeno napajanje ograničeno na manje od 30% ukupne snage tako da se poboljša efikasnost pri minimalnoj vrednosti od 18.5 do 21.5 kW x dan/t, zatim u slučaju potrebe, povećaće se ukupna snaga dovođenjem snage preko drugog motora M2 i istovremeno će se ponovo podesiti snaga dovedena preko prvog motora M1, tako da navedena snaga uvek bude suštinski jednaka bar 30% ukupne snage tako da se zadrži efikasnost postrojenja na optimalnoj vrednosti od 18.5 do 21.5 kW x dan/t.

[0058] Navedena optimalna efikasnost od 19.75 kW x dan/t za snagu prvog motora M1 koja predstavlja 24% ukupne snage važi za rashladni fluid koji se sastoji od 100% azota. U slučaju drugih gasova kao što su neon ili vodonik ili smeša azot-neon ili azot-vodonik, optimalna efikasnost, kao i procenat snage variraju od 18.5 do 21.5 kW x dan/t u funkciji gasa ili smeše i procenta neona ili vodonika, ali prednosti prethodno detaljno izložene ostaju da važe i čak postaju brojnije.

[0059] Preciznije, navedeni rashladni gas sadrži azot.

[0060] U jednom primeru izvođenja, navedeni rashladni gas se sastoji od samo jednog gasa odabranog između azota, vodonika i neona.

[0061] Poželjno, neon ima prednost s obzirom na veći rizik od eksplozije kod vodonika i zbog činjenice da vodonik može da pokaže sklonost ka izvesnom prokapljivanju kroz zaptivke od elastomera i čak kroz tanke metalne zidove.

[0062] Prema drugim posebnim karakteristikama :

- sastav prirodnog gasa za utečnjavanje se kreće u sledećim rasponima za ukupnu vrednost od 100% :

- metan od 80 do 100%,

- azot od 0 do 20 %

- etan od 0 do 20%

- propan od 0 do 20 %, i

1

- butan od 0 do 20 % ; i

- koristeći sledeće temperature :

- T0 i T0’ su od 10 do 35 °C (temperatura na AA), i

- T3 i T3’ su od -160 do - 170°C (temperatura na DD), i

- T2 i T2’ su od -100 do - 140°C (temperatura na CC), i

- T1 i T1’ su od -30 do - 70°C (temperatura na CC) ;

[0063] Za sledeće vrednosti pritiska:

- P0 je od 0.5 do 5 MPa (5 do 50 bara), i

- P1 je od 0.5 do 5 MPa, i

- P2 je od 1 do 10 MPa (10 do 100bara), i

- P3 je od 5 do 20 MPa (50 do 200bara).

[0064] Predmetni pronalazak pruža takođe postrojenje na brodu ili na plutajućoj platformi radi primene postupka prema pronalasku koji je naznačen time što obuhvata :

- bar 3 navedena redna kriogena izmenjivača toplote koji sadrže bar:

- prvi cirkulacioni vod suprotnog smera koji omogućava cirkulaciju prvog protoka rashladnog gasa u gasovitom stanju komprimovanog na P1 koji prolazi u suprotnom smeru uzastopno kroz 3 izmenjivača, treći, drugi i prvi,

- drugi cirkulacioni vod istog smera koji omogućava cirkulaciju navedenog drugog protoka rashladnog gasa u gasovitom stanju komprimovanog na P3 koji prolazi samo u istom smeru uzastopno kroz navedeni prvi i drugi izmenjivač,

- treći cirkulacioni vod suprotnog smera navedenog rashladnog gasa koji omogućava cirkulaciju navedenog trećeg protoka rashladnog gasa u gasovitom stanju komprimovanog na P2 koji prolazi samo u suprotnom smeru uzastopno kroz navedeni drugi i prvi izmenjivač,

- četvrti vod koji omogućava cirkulaciju navedenog prirodnog gasa za utečnjavanje koji prolazi uzastopno kroz 3 izmenjivača, prvi, drugi i treći,

- prvi ekspander između izlaza navedenog drugog voda i ulaza navedenog prvog voda, - drugi ekspander između (i) grane veze navedenog drugog voda smeštenog između navedenog prvog i drugog izmenjivača i (ii) ulaza navedenog trećeg voda, i

- prvi kompresor na izlazu navedenog prvog voda koji je povezan sa turbinom koja sačinjava navedeni prvi ekspander,

1

- drugi kompresor na izlazu navedenog drugog voda koji je povezan sa turbinom koja sačinjava navedeni drugi ekspander, gde je navedeni drugi kompresor redno povezan sa navedenim prvim kompresorom, naročito na izlazu navedenog prvog kompresora, i - cirkulacioni vod ukupnog gasa koji komprimuje na P2 prvi kompresor prema drugom kompresoru koji je tako redno povezan sa navedenim prvim kompresorom, i

- bar prvi motor povezan sa navedenim prvim kompresorom, koji može da isporuči bar 3%, poželjno 3 do 30%, ukupne snage isporučene svim navedenim korišćenim kompresorima, i

- gasnu turbinu povezanu ili sa navedenim drugim kompresorom, gde ovaj kompresor komprimuje navedeni drugi protok rashladnog gasa direktno na P3 ili sa trećim kompresorom koji je redno povezan posle drugog kompresora, gde ovaj treći kompresor komprimuje sa P3’ na P3 navedeni drugi protok rashladnog gasa; i

- navedenu gasnu turbinu koja obezbeđuje od 97 do 70% ukupne snage isporučene svim navedenim korišćenim kompresorima.

[0065] Još preciznije, navedeno postrojenje sadrži samo dva kompresora redno povezana, koji obuhvataju :

(i) navedeni prvi kompresor povezan sa navedenim prvim ekspanderom, koji može da komprimuje sa P1 na P2 ukupan navedeni prvi protok rashladnog gasa koji izlazi iz navedenog prvog izmenjivača, i

(ii) navedeni drugi kompresor povezan sa navedenim drugim ekspanderom, koji može da komprimuje sa P2 na P3, sa jedne strane, navedeni treći protok rashladnog gasa koji izlazi na P2 iz navedenog prvog izmenjivača i, sa druge strane, navedeni prvi protok rashladnog gasa komprimovanog na P2 koji izlazi iz navedenog prvog kompresora, da bi se dobio navedeni drugi protok rashladnog gasa na P3 i T0 posle hlađenja, i (iii) navedeni prvi motor povezan sa navedenim prvim kompresorom i navedenu gasnu turbinu povezanu sa navedenim drugim kompresorom, gde je navedeni prvi motor u stanju da isporuči bar 3%, poželjno još od 3 do 30%, ukupne snage isporučene svim navedenim korišćenim kompresorima, et

(iv) navedenu gasnu turbinu koja je povezana sa navedenim drugim kompresorom koji je u stanju da obezbedi od 97 do 70% ukupne isporučene snage.

[0066] Još preciznije, postrojenje prema pronalasku sadrži :

samo tri kompresora redno povezana koji obuhvataju :

1

(i) navedeni prvi kompresor povezan sa navedenim prvim ekspanderom i sa navedenim prvim motorom, i

(ii) navedeni drugi kompresor povezan sa navedenim drugim ekspanderom i sa navedenim drugim motorom, i

(iii) navedeni treći kompresor povezan sa navedenom gasnom turbinom koja je u stanju da obezbedi veći deo energije i koji je u stanju da komprimuje na P3 ukupan prvi i treći protok rashladnog gasa koje komprimuje navedeni drugi kompresor, da bi se dobio navedeni treći protok rashladnog gasa na P3 i T0 posle hlađenja, i

(iv) navedeni prvi motor koji je u stanju da isporuči bar 3%, poželjno još od 3 do 30%, ukupne snage koja se isporučuje svim navedenim korišćenim kompresorima, gde su gasna turbina povezana sa navedenim trećim kompresorom, kao i navedeni drugi motor povezan sa drugim kompresorom u stanju da zajedno obezbede od 97 do 70% ukupne snage koja se isporučuje svim navedenim korišćenim kompresorima.

[0067] Druge karakteristike i prednosti predmetnog pronalaska će se pokazati u detaljnom opisu različitih primera izvođenja koji će uslediti, uz pozivanje na sledeće slike.

- slika 1 predstavlja dijagram standardnog postupka za utečnjavanje sa dvostrukom petljom gde se koristi azot kao rashladni gas,

- slika 2 predstavlja dijagram postupka za utečnjavanje prema pronalasku sa trostrukom petljom gde se koristi azot ili smeša koja sadrži azot kao rashladni gas, u verziji koja je nazvana «uravnotežena»,

- slika 3 predstavlja dijagram postupak za utečnjavanje prema pronalasku sa trostrukom petljom gde se koristi azot ili smeša koja sadrži azot kao rashladni gas, u verziji koja je nazvana «kompaktna»,

- slika 4 predstavlja dijagram hlađenja i utečnjavanja prirodnog gasa u okviru postupka za utečnjavanje prema pronalasku predstavljajući entalpiju prirodnog gasa i rashladnog fluida (kJ/kg) u funkciji temperature od T0 do T3,

- slike 5 i 5A predstavljaju dijagrame ukupne utrošene energije (Ef) u kW x dan po toni proizvedenog TPG-a (kW x dan/t) postupkom za utečnjavanje prema pronalasku gde se koristi smeša azota i neona kao rashladni gas, u funkciji pritiska P1 i različitih procenata neona u navedenoj smeši,

1

- slike 5 i 5B predstavljaju dijagrame ukupne utrošene energije (Ef) kW x dan/t TPG-a proizvedenog postupkom za utečnjavanje prema pronalasku gde se koristi smeša azota i vodonika kao rashladni gas, u funkciji pritiska P1 i različitih procenata vodonika u navedenoj smeši,

- slika 6A predstavlja dijagram ukupne utrošene energije (Ef) u kW x dan/t TPG-a proizvedenog postupkom za utečnjavanje prema pronalasku gde se koristi smeša azota i neona kao rashladni gas u funkciji pritiska P2 i različitih procenata neona u navedenoj smeši,

- slika 6B predstavlja dijagrame ukupne utrošene energije (Ef) u kW x dan/t TPG-a proizvedenog postupkom za utečnjavanje prema pronalasku gde se koristi smeša azota i vodonika kao rashladni gas, u funkciji pritiska P2 i različitih procenata vodonika u navedenoj smeši,

- slika 7 predstavlja dijagram ukupne utrošene energije (Ef) u kW x dan/t TPG-a proizvedenog postupkom za utečnjavanje starom metodom (60) i postupka za utečnjavanje prema pronalasku, gde se koristi azot kao rashladni gas prema nivou pritiska P3,

- slika 7A predstavlja dijagram ukupne utrošene energije (Ef) u kW x dan/t TPG-a proizvedenog postupkom za utečnjavanje prema pronalasku gde se koristi smeša azota i neona kao rashladni gas u funkciji pritiska P3 i različitih procenata neona u navedenoj smeši,

- slika 7B predstavlja dijagram ukupne utrošene energije (Ef) u kW x dan/t TPG-a proizvedenog postupkom za utečnjavanje prema pronalasku gde se koristi smeša azota i vodonika kao rashladni gasa u funkciji pritiska P3 i različitih procenata vodonika u navedenoj smeši.

[0068] Na slici 1 predstavljen je PFD (Process Flow Diagram), to jest dijagram protoka standardnog postupka sa dvostrukom petljom bez promene faze gde se koristi azot kao rashladni gas. Postupak obuhvata kompresore C1, C2 i C3, ekspandere E1 i E2, međuhladnjake H1 i H2, kao i kriogenske izmenjivače EC1, EC2 i EC3. Kao što je poznato, izmenjivači toplote se sastoje od bar dva kola fluida koji se nalaze jedan pored drugog, ali koji međusobno ne komuniciraju na nivou navedenih fluida, pri čemu fluidi cirkulišu u navedenim kolima izmenjujući toplotu duž čitavog puta unutar navedenog izmenjivača toplote. Brojni

2

tipovi izmenjivača toplote su razvijeni za različite industrije, a kod kriogenskih izmenjivača preovlađuju dva poznata tipa: - sa jedne strane izmenjivači sa kalemom, sa druge strane izmenjivači sa aluminijumskom pločom nazvani « lemljeni » na engleskom « cold box ».

[0069] Izmenjivači ovog tipa su poznati stručnjacima iz ove oblasti i komercijalizovale su ih kompanija LINDE (Francuska) ili FIVE Cryogénie (Francuska). Tako, sva kola jednog kriogenskog izmenjivača su u termičkom kontaktu jedna sa drugima radi razmene toplote, ali fluidi koji tu cirkulišu se ne mešaju. Svako kolo je dimenzionisano da ima minimum gubitaka pritiska pri maksimalnoj brzini protoka rashladnog fluida i dovoljnu otpornost da izdrži pritisak navedenog rashladnog fluida koji postoji u datoj petlji.

[0070] U klasičnom smislu, ekspander vrši pad pritiska fluida ili gasa i predstavljen je simetričnim trapezom, čija mala osnovica predstavlja ulaz 10a (visok pritisak), a velika osnovica predstavlja izlaz 10b (nizak pritisak) kao što je ilustrovano na slici 1 pozivajući se na ekspander E2, pri čemu navedeni ekspander može da bude obično smanjenje prečnika voda ili podesivi ventil, ali u slučaju postupka za utečnjavanje prema pronalasku ekspander je uglavnom turbina namenjena rekuperaciji mehaničke energije prilikom navedene ekspanzije, da se ova energija ne bi izgubila.

[0071] Na isti način, i u klasičnom smislu, kompresor povećava pritisak gasa i predstavljen je simetričnim trapezom, čija velika osnovica predstavlja ulaz 11a (nizak pritisak), a mala osnovica predstavlja izlaz 11b (visok pritisak) kao što je ilustrovano na slici 1 pozivajući se na kompresor C2, pri čemu je navedeni kompresor uglavnom turbina ili klipni kompresor ili još spiralni kompresor. Prema pronalasku, poželjno (slika 2 i 3) kompresori C1 i C2 su mehanički povezani na motor M1 i M2 koji može da bude bilo toplotni motor, bilo električni motor ili svaki drugi uređaj koji je u stanju da obezbedi mehaničku energiju.

[0072] Prirodni gas cirkuliše u kolu Sg i ulazi na AA u prvi kriogeni izmenjivač EC1 na temperaturi T0, višoj ili jednakoj suštinski temperaturi okoline, i približno T1=-50°C. U ovom izmenjivaču EC1, prirodni gas se hladi, ali ostaje u stanju gasa. Zatim, on prelazi na BB u kriogeni izmenjivač EC2 čija se temperatura kreće između približno T1=-50°C i približno T2=-120°C.

[0073] U ovom izmenjivaču EC2, ukupan prirodni gas se utečnjava u TPG na temperaturi od približno T2=-120°C, zatim TPG prelazi na CC u kriogeni izmenjivač EC3. U ovom izmenjivaču EC3, TPG se hladi do temperature T3=-165°C što omogućava da se isprazni TPG iz donjeg dela na DD, zatim da mu se smanji pritisak na EE da bi se na kraju skladištio tečan pod atmosferskim pritiskom okoline, to jest pod apsolutnim pritiskom od otprilike 1 bara (odnosno približno 0.1MPa). Čitavim ovim putem prirodnog gasa u kolu Sg u različitim izmenjivačima, prirodni gas se hladi predajući toplotu rashladnom gasu, koji se onda greje i mora neprestano da bude izložen kompletnom termodinamičkom ciklusu da bi neprekidno mogla da se izvlači toplota iz prirodnog gasa koji ulazi na AA.

[0074] Tako je put koji prolazi prirodni gas prikazan na levoj strani PFD-a, a navedeni gas cirkuliše odozgo nadole u kolu Sg, pri čemu temperatura opada idući odozgo nadole, od T0 koja je suštinski temperatura okoline gore na AA, do temperature T3 od približno -165°C dole na DD.

[0075] U desnom delu PFD-a, prikazan je termodinamički ciklus rashladnog gasa sa dvostrukom petljom koji odgovara kolima S1 i S2. Da bi objašnjenja bila jasna, nivoi pritiska u glavnim kolima su prikazani tankom linijom za nizak pritisak (P1 u kolu S1), srednjom linijom za međupritisak (P2) i punom linijom za visok pritisak (P3 u kolu S2).

[0076] U klasičnoj šemi prikazanoj na slici 1, faze 1, 2 i 3 se izvode petljom niskog pritiska P1 na veoma niskoj temperaturi na donjem ulazu EC3.

[0077] Postrojenje se sastoji od :

• motora, uglavnom gasne turbine GT koja pokreće kompresor C3 i obezbeđuje celokupnu mehaničku snagu,

• 3 kompresora :

- C3 koji sabija celokupan rashladni protok,

- C2 koji je spojen sa turbinom E2 i koji sabija deo D’2 ukupnog protoka D, i

- C1 koji je spojen sa turbinom E1 i koji sabija dodatni deo D’1 ukupnog protoka D,

• 2 turbine,

- E2 direktno povezan sa kompresorom C2, i koji služi za širenje dela D2 ukupnog protoka D, od visokog pritiska P3 do niskog pritiska P1,

- E1 direktno povezan sa kompresorom C1, i koji služi za širenje dela D1 ukupnog protoka D, od visokog pritiska P3 do niskog pritiska P1,

• jednog kriogenog izmenjivača iz tri dela ili 3 redna izmenjivača EC1, EC2 i EC3, koji redom odgovaraju fazi 1, fazi 2 i fazi 3 utečnjavanja, obuhvatajući tri kola, redom SG (prirodni gas) i S1-S2 (rashladni gas),

• od minimalno dva hladnjaka, H1 i H2, smeštena redom na izlazu glavnog kompresora C3 (H1) i na petlji visokog pritiska (H2), pre ulaza u kriogene izmenjivače.

[0078] Hladnjak H1, H2 može da se sastoji od izmenjivača sa vodom, na primer izmenjivača sa morskom ili rečnom vodom ili hladnim vazduhom tipa ventilator ili rashladni toranj, kao što su oni koji se koriste u nuklearnim centralama.

[0079] Preciznije na slici 1, prikazana je šema postupka i postrojenja u kojima se utečnjava navedeni prirodni gas za utečnjavanje izvodeći sledeće istovremene etape :

(a) cirkulaciju navedenog prirodnog gasa za utečnjavanje koji cirkuliše Sg pod pritiskom P0 većim ili jednakim atmosferskom pritisku (Patm), pri čemu je P0 poželjno veći od atmosferskog pritiska, u 3 kriogena izmenjivača toplote EC1, EC2, i EC3 redno povezana, od kojih :

- prvi izmenjivač EC1 u kom se navedeni prirodni gas koji ulazi na temperaturi T0 hladi i izlazi na BB na temperaturi T1 nižoj od T0 na kojoj su sve komponente navedenog prirodnog gasa još u gasovitom stanju, zatim

- drugi izmenjivač EC2 u kom je navedeni prirodni gas potpuno utečnjen i izlazi na CC na temperaturi T2 nižoj od T1, i

- treći izmenjivač EC3 u kom se navedeni tečni prirodni gas hladi sa T2 na T3, gde je T3 niža od T2 i gde je T3 niža ili jednaka temperaturi utečnjavanja navedenog prirodnog gasa pod atmosferskim pritiskom, i

(b) cirkulaciju u zatvorenom kolu u suprotnom smeru od prvog protoka S1 rashladnog gasa u gasovitom stanju komprimovanog pod pritiskom P1 manjim od P3 u indirektnom kontaktu sa i u suprotnom smeru od protoka prirodnog gasa Sg, gde navedeni prvi protok S1 pod pritiskom P1 koji prolazi kroz 3 izmenjivača EC3, EC2 i EC1 koji ulazi na DD u navedeni treći izmenjivač EC3 na temperaturi T3’ nižoj od T3 zatim izlazi iz navedenog trećeg izmenjivača i ulazi u navedeni drugi izmenjivač EC2 na CC na temperaturi T2’ nižoj od T2, zatim izlazi iz drugog izmenjivača i ulazi u prvi izmenjivač EC1 na BB na temperaturi T1’ nižoj od T1 i izlazi na AA iz navedenog prvog izmenjivača EC1 na temperaturi T0’ nižoj ili jednakoj T0,

- gde je navedeni prvi protok S1 rashladnog gasa na P1 i T3’ dobijen ekspanzijom u prvom ekspanderu E1 prvog dela D1 drugog protoka S2 rashladnog gasa komprimovanog na P3 većim od P1 koji cirkuliše u istom smeru sa navedenim prirodnim gasom koji ulazi na AA u navedeni prvi izmenjivač EC1 na T0 i izlazi na CC iz navedenog drugog izmenjivača EC2 suštinski na T2, i

2

- gde drugi deo D2 navedenog drugog protoka S2 rashladnog gasa komprimovanog na P3 koji cirkuliše u istom smeru sa navedenim prirodnim gasom koji ulazi na AA u navedeni prvi izmenjivač EC1 na T0 i koji izlazi iz navedenog prvog izmenjivača suštinski na T1 širi se u drugom ekspanderu E2 pod navedenim pritiskom P1 i na navedenoj temperaturi T2’, i reciklira se da bi se pridružio navedenom prvom protoku na ulazu na CC navedenog drugog izmenjivača, i

(c) navedeni drugi protok S2 komprimovan na P3 dobijen je kompresijom pomoću tri kompresora C1, C2, i C3 što je praćeno sa bar dva hlađenja H1 i H2 navedenog prvog protoka S1 recikliranog rashladnog gasa koji izlazi na AA iz navedenog prvog izmenjivača EC1, preko prvog kompresora C1 povezanog sa navedenim prvim ekspanderom E1, i

(d) posle etape (a) pritisak tečnog prirodnog gasa se smanjuje sa pritiska P0 na atmosferski pritisak.

[0080] Preciznije, na slici 1, koriste se 3 kompresora od kojih 2 kompresora, prvi i drugi, paralelno povezani obuhvataju :

- treći kompresor C3 kog pokreće motor, poželjno gasna turbina GT, da bi se komprimovao sa P1 na P’3, gde se P’3 kreće između P1 i P3, gde ukupan prvi protok rashladnog gasa potiče od izlaza na AA navedenog prvog izmenjivača EC1, i

- prvi kompresor C1 povezan sa prvim ekspanderom E1 koji se sastoji od turbine, da bi sa komprimovao sa P2 na P’3, deo D1’ navedenog prvog protoka rashladnog gasa, kog komprimuje treći kompresor C3, i

- drugi kompresor C2 povezan sa drugim ekspanderom E2 koji se sastoji od turbine, da bi se komprimovao sa P’3 na P3 deo D2’ navedenog prvog protoka rashladnog gasa kog komprimuje treći kompresor C3.

[0081] Na slici 1, C1 i C2 su dakle paralelno povezani i rade između srednjeg pritiska P’3 i visokog pritiska P3 na čitavom protoku koji potiče od C3.

[0082] Rashladni gas na gornjem izlazu AA kola S1, na nivou izmenjivača EC1 ima brzinu protoka D : on je pod niskim pritiskom P1 i na temperaturi T’0 suštinski nižoj od T0 i na temperaturi okoline. On je onda komprimovan u C3 pod pritiskom P’3 zatim prolazi kroz hladnjak H1. Fluid sa brzinom protoka D se onda razdvaja na dva dela protoka D1’ i D2’ koji redom napajaju kompresore C1 (D1’) i C2 (D2’) koji rade paralelno. Dva protoka pod pritiskom P3 se zatim spajaju, potom se hlade suštinski do temperature okoline T0 prolazeći kroz hladnjak H2. Ovaj ukupni protok D onda ulazi u gornji deo kriogenog izmenjivača EC1 preko kola S2, zatim se na izlazu prvog nivoa, na BB, veliki deo protoka D2 (D2 veće od D1) izvlači i usmerava na turbinu E2 koja je povezana sa kompresorom C2. Ostatak protoka D1 prolazi kroz drugi nivo kriogenog izmenjivača EC2, zatim se na CC usmerava na turbinu E1 koja je povezana sa kompresorom C1.

[0083] Na izlazu iz turbine E1 rashladni gas, na temperaturi T3’ nižoj od T3=-165°C, se onda usmerava na donji deo kriogenog izmenjivača EC3 u kolu S1 i vraća se gore u suprotnom smeru od gasa za utečnjavanje koji cirkuliše u kolu Sg, kojem obezbeđuje finalnu fazu 3 utečnjavanja.

[0084] Protok D2 rashladnog gasa koji potiče iz turbine E2 je pod pritiskom P1 i na temperaturi T2 od približno -120°C i ponovo se kombinuje unutar kola S1 sa protokom D1 koji potiče iz turbine E1 na nivou gornjeg izlaza kriogenog izmenjivača EC3 na CC.

[0085] Razdvajanje drugog protoka S2 na dva dela različitih brzina protoka D1 i D2 na izlazu BB prvog izmenjivača, poželjno sa D2 većim od D1, povoljno je jer se veći deo energije utroši u fazi 2 unutar drugog izmenjivača EC2. Tako samo jedan manji deo protoka D1 prolazi kroz treći izmenjivač EC3 gde se dešava faza 3, dok ukupan protok D=D1+D2 kola S1 onda prolazi kroz kriogeni izmenjivač EC2 da bi se obezbedila faza 2 utečnjavanja (temperatura od T1= -50°C do T2= -120°C).

[0086] Isti protok D kola S1 na kraju prolazi kroz kriogeni izmenjivač EC1 da bi se obezbedila faza 1 postupka za utečnjavanje (temperatura od T1=-50°C do T0=temperatura okoline). Na gornjem izlazu kriogenog izmenjivača EC1, protok D kola S1 je na temperaturi T0’ suštinski nižoj od temperature okoline. Zatim, protok D se ponovo usmerava na kompresor C3 da bi se na kontinuiran način izvršio novi ciklus.

[0087] U ovoj konfiguraciji, kompresori C1 i C2 rade paralelno i treba da obezbede najviši nivo pritiska ciklusa. Dva kompresora C1 i C2 regulišu različite brzine protoka rashladnog fluida, redom D1’ i D2’, i direktno su spojeni sa turbinama E1 i E2 koje takođe regulišu različite brzine protoka, redom D1 i D2.

[0088] Primenjuje se sledeća relacija :

D1 D2 = D = D’1 D’2, sa D1 koja je različita od D’1 i D2 koja je različita od D’2. U praksi, poželjno D1/D= 5 do 35%, poželjno od 10 do 25%.

[0089] Tako, u ovom tipu postrojenja, celokupna snaga se dovodi u sistem na nivou kompresora C3 (putem gasne turbine GT), pri čemu su prenosi snage na nivou para turbina kompresor E2-C2 i E1-C1 promenljivi u funkciji pritisaka u različitim kolima (P1-P2-P3),

2

nivoa temperature na ulazu kriogenih izmenjivača, kao i prenosa toplote unutar svakog od ovih navedenih kriogenih izmenjivača.

[0090] Tako, ovakvo jedno postrojenje ima radnu tačku koja se samoreguliše na nivou date potrošnje energije Ef koji je uglavnom izražen u kW x dan/t, to jest u kW-dan po toni proizvedenog TPG-a ili još u kWh po kg proizvedenog TPG-a, pri čemu navedena radna tačka, ako je potrebno, može da bude potpuno nestabilna. Dakle, veoma je teško upravljati pritiscima gornje i donje petlje nezavisno jedan od drugog. To može da se pokaže kao neophodno u slučaju promena sastava prirodnog gasa za utečnjavanje. Moguće je modifikovati protoke lokalno ograničavajući sve ili deo protoka D1-D’1-D2-D’1, na primer stvaranjem lokalizovanih padova pritiska, ali ovakvo izvođenje dovodi do gubitka energije, dakle do smanjenja ukupne efikasnosti postrojenja za utečnjavanje.

[0091] Dijagram slike 4 ilustruje kako varira entalpija H, izražena u kJ/kg proizvedenog TPG-a, u postupku za utečnjavanje prirodnog gasa. Ovaj dijagram slike 4 je rezultat teorijskog proračuna koji se odnosi na prirodni gas koji većim delom sadrži metan (85%), pri čemu se ostatak (15%) sastoji od azota, etana (C2), propana (C3) i butana (C4).

[0092] Na dijagramu je prikazano :

- faza 1 hlađenja prirodnog gasa između tačaka AA i BB koja odgovara nivou EC1 PFD-a na slici 1, koja odgovara temperaturama koje se kreću između temperature okoline T0 i T1= -50°C,

- faza 2 utečnjavanja prirodnog gasa između tačaka BB i CC, koja odgovara nivou EC2 PFD-a na slici 1, koja odgovara temperaturama koje se kreću između T1= -50°C i T2= -120°C,

- faza 3 hlađenja TPG-a između tačaka CC i DD, što odgovara nivou EC3 PFD-a na slici 1, što odgovara temperaturama koje se kreću između T2= -120°C i T3= -165°C.

[0093] Kriva 50 koja sadrži trouglove, ilustruje varijacije entalpije H fluida koji cirkulišu u istom smeru u kolima Sg i S2 u funkciji temperature gasa za utečnjavanje koji sadrži metan/TPG za idealan virtuelni postupak.

[0094] Kriva 51 odgovara varijaciji entalpije H rashladnog gasa koji cirkuliše u kolu S1 slike 1, dakle predstavlja energiju koja se prenosi na kola Sg i S2 prilikom postupka za utečnjavanje.

[0095] Površina 52 koja se nalazi između dve krive 50 i 51 predstavlja gubitak ukupne utrošene energije Ef u postupku za utečnjavanje : - dakle, teži se da se smanji na minimum

2

ova površina tako da se postigne najbolja efikasnost. U postupcima na kopnu koji koriste postupke sa promenom faze rashladnog fluida, kriva 51 više nije pravolinijska, već je mnogo bliža teorijskoj krivoj 50, što podrazumeva manje gubitaka, samim tim poboljšanu efikasnost, ali postupak sa promenom faze rashladnog fluida nije prilagođen utečnjavanju na plutajućoj platformi u ograničenom okruženju.

[0096] Slike 2 i 3 ilustruju dijagram PFD poboljšanog postupka prema pronalasku, u kom je kretanje prirodnog gasa za utečnjavanje, koji većim delom sadrži metan i tragove drugih gasova, identično kretanju sa slike 1, i izvodi se na isti način unutar kola Sg, odozgo (temperatura T0 suštinski temperatura okoline) nadole (tečno stanje na T3=-165°C), kroz tri kriogena izmenjivača EC1, EC2 i EC3.

[0097] Na slikama 2 i 3, umesto da se posle ekspanzije reciklira jedan deo D2 drugog protoka na izlazu prvog izmenjivača da bi se pridružio prvom protoku na donjem ulazu CC drugog izmenjivača kao na slici 1, reciklira se ovaj deo D2 drugog protoka na ulazu CC drugog izmenjivača pod međupritiskom P2 većim od P1 u trećem kolu S3 nezavisnom od S1, S2, S G, i paralelnom sa S1, to jest u istom smeru sa S1.

[0098] Iz razloga što se najveći deo energije troši za fazu 2 postupka unutar navedenog drugog izmenjivača, to omogućava da se još poveća prenos toplote i ukupna energetska efikasnost postupka. Ali još važnije, omogućava se takođe da se na specifičan način podešava i kontroliše vrednost pritiska P2 redno povezujući dva kompresora C1 i C2 i povezivanjem C1 sa motorom M1 čime se omogućava podešavanje i kontrolisanje dodatne snage dovedene na C1 koji je već povezan sa turbinom E1, i time kontrolisanje vrednosti pritiska P2 kao što je opisano u nastavku teksta.

[0099] Preciznije, na slikama 2 i 3, prikazani su postupak i postrojenje u kojima se utečnjava navedeni prirodni gas za utečnjavanje izvođenjem sledećih istovremenih etapa :

(a) cirkulacije navedenog prirodnog gasa za utečnjavanje koji cirkuliše Sg pod pritiskom P0 većim ili jednakim atmosferskom pritisku (Patm), gde je P0 veći od atmosferskog pritiska, u 3 kriogena izmenjivača toplote EC1, EC2, i EC3 redno povezana, od kojih:

- prvi izmenjivač EC1 u kom navedeni prirodi gas koji ulazi na temperaturi T0 se hladi i izlazi na BB na temperaturi T1 nižoj od T0, gde je temperatura T1 temperatura na kojoj su sve komponente prirodnog gasa još u gasovitom stanju, zatim

- drugi izmenjivač EC2 u kom je prirodni gas potpuno utečnjen i izlazi na CC na temperaturi T2 nižoj od T1, i

2

- treći izmenjivač EC3 u kom se navedeni tečni prirodni gas hladi sa T2 na T3, gde je T3 niža od T2 i gde je T3 niža od temperature utečnjavanja navedenog prirodnog gasa pod atmosferskim pritiskom, i

(b) cirkulacije sa zatvorenim kolom dva protoka S1 i S3 rashladnog gasa u gasovitom stanju koji su redom nazvani prvi i treći protok, redom pod različitim pritiscima P1 (S1) i P2 (S2), koji prolaze kroz dva navedena izmenjivača u indirektnom kontaktu sa, i u suprotnom smeru od protoka prirodnog gasa Sg, koja obuhvata :

- prvi protok rashladnog gasa S1 pod pritiskom P1 nižim od P3 koji prolazi kroz 3 izmenjivača EC1, EC2 i EC3 ulazeći na DD u navedeni treći izmenjivač EC3 na temperaturi T3’ nižoj od T3, zatim koji izlazi iz navedenog trećeg izmenjivača i ulazi u navedeni drugi izmenjivač EC2 na CC na temperaturi T2’ nižoj od T2, zatim izlazi iz drugog izmenjivača i ulazi u prvi izmenjivač EC1 na BB na temperaturi T1’ nižoj od T1 i izlazi na AA iz navedenog prvog izmenjivača na temperaturi T0’ nižoj od T0, gde je navedeni prvi protok rashladnog gasa na P1 i T3’ dobijen ekspanzijom u prvom ekspanderu E1 jednog dela D1 drugog protoka S2 komprimovanog rashladnog gasa pod pritiskom P3 većim od P2, gde navedeni drugi protok S2 cirkuliše u indirektnom kontaktu sa, i u istom smeru sa navedenim protokom prirodnog gasa Sg ulazeći na AA u navedeni prvi izmenjivač EC1 suštinski na T0 i izlazi na CC iz navedenog drugog izmenjivača EC) suštinski na temperaturi T2, i

- treći protok S3 pod pritiskom P2 većim od P1 i manjim od P3 koji cirkuliše u indirektnom kontaktu sa, i u istom smeru sa navedenim prvim protokom, prolazeći samo kroz navedeni drugi i prvi izmenjivač EC2 i EC1, koji ulazi na CC u navedeni drugi izmenjivač suštinski na temperaturi T2’ nižoj od T2 i izlazi na AA iz navedenog prvog izmenjivača EC suštinski na temperaturi T0’, gde je navedeni treći protok S3 rashladnog gasa na P2 i T2 dobijen ekspanzijom u drugom ekspanderu E2 jednog dela D2 navedenog drugog protoka S2 rashladnog gasa koji izlazi iz navedenog prvog izmenjivača suštinski na T1,

(c) navedeni drugi protok rashladnog gasa S2 komprimovan pod pritiskom P3 koji je dobijen kompresijom navedenog prvog i trećeg protoka rashladnog gasa koji izlazi na AA iz navedenog prvog izmenjivača EC1 na P1 i redom P2, pomoću dva kompresora, prvog i drugog, odnosno C1 i C2 koji su redno postavljeni i povezani redom na navedene prvi i drugi ekspander E1 i E2 koji se sastoje od turbina, i

2

(d) posle etape (a) smanjuje se pritisak tečnog prirodnog gasa koji izlazi na DD iz navedenog trećeg izmenjivača na T3, sa pritiska P0 na atmosferski pritisak, ako je potrebno.

[0100] Preciznije, na slici 2, upotrebljavaju se :

(1) tri kompresora C1, C2 i C3 redno vezana, koji obuhvataju :

(i) prvi kompresor C1 povezan sa navedenim prvim ekspanderom E1, koji komprimuje sa P1 na P2 celokupan navedeni prvi protok rashladnog gasa koji izlazi na AA iz navedenog prvog izmenjivača EC1, i

(ii) drugi kompresor C2 povezan sa navedenim drugim ekspanderom E2, koji komprimuje sa P2 na P’3, gde je P’3 veći od P2 i manji ili jednak P3, gde, sa jedne strane, navedeni treći protok S3 rashladnog gasa izlazi na P2 iz navedenog prvog izmenjivača EC1, i gde, sa druge strane, navedeni prvi protok rashladnog gasa komprimovan na P2 izlazi iz navedenog prvog kompresora C1, i

(iii) treći kompresor C3 kog pokreće gasna turbina GT da bi se obezbedio veći deo energije i komprimovao sa P’3 na P3 ceo prvi i treći protok rashladnog gasa komprimovani drugim kompresorom C2, da bi se dobio navedeni drugi protok rashladnog gasa na P3 i T0 posle hlađenja (H1, H2), i

(2) navedeni prvi kompresor C1 je povezan sa prvim motorom M1, koji omogućava da na kontrolisan način dođe do variranja pritiska P2 dovođenjem snage na kontrolisan način navedenom prvom kompresoru C1, gde navedeni prvi motor M1 dovodi bar 3%, poželjno još od 3 do 30% ukupne snage koja je dovedena svim navedenim korišćenim kompresorima C1, C2 i C3, gde je gasna turbina GT povezana sa navedenim trećim kompresorom C3, kao i drugi motor M2 koji je povezan sa drugim kompresorom C2 obezbeđujući zajedno od 97 do 70% ukupne snage dovedene svim navedenim korišćenim kompresorima C1, C2 i C3.

[0101] Postrojenje na slici 2 se sastoji od :

- više motora, uglavnom jedne gasne turbine GT koja pokreće kompresor C3 i motore M1-M2, na primer bilo električne ili toplotne, kao što su gasne turbine, povezane redom na kompresore C1-C2,

- 3 kompresora :

- C3 koji komprimuje celokupan protok rashladnog gasa D,

2

- C2 koji je spojen sa motorom M2 i sa turbinom E2 i koji komprimuje celokupan protok rashladnog gasa D,

- C1 koji je spojen sa motorom M1 i sa turbinom E1, i koji komprimuje deo D1 prvog protoka rashladnog gasa,

- 2 ekspandera, na primer turbine,

- E2 povezan sa kompresorom C2 i sa motorom M2,

- E1 povezan sa kompresorom C1 i sa motorom M1,

- od jednog kriogenog izmenjivača iz tri dela ili 3 redna izmenjivača EC1, EC2 i EC3, koji odgovaraju redom fazama 1, 2 i 3 utečnjavanja i koji obuhvataju četiri kola, redom SG (prirodni gas) i S1-S2-S3 (rashladni gas),

- od dva hladnjaka, H1 i H2, postavljena redom na izlazu glavnog kompresora C3 (H2) pre ulaza u kolo S2 kriogenih izmenjivača, i na petlji visokog pritiska (H1).

[0102] Kompresori C1 i C2 su redno povezani.

- C1 radi između niskog pritiska P1 i srednjeg pritiska P2, na delu D1 protoka rashladnog gasa koji potiče od turbine E1 koji cirkuliše u kolu S1, odozdo nagore, kroz svaki od tri kriogena izmenjivača EC3-EC2-EC1.

- C2 radi između srednjeg pritiska P2 i visokog međupritiska P’3 na celom protoku D, sastavljenom od dela D1 protoka koji potiče od kompresora C1 i dela D2 protoka rashladnog gasa koji potiče od turbine E2, koji cirkuliše u kolu S3, odozdo nagore, kroz oba kriogena izmenjivača EC2-EC1.

[0103] Ukupan protok rashladnog gasa D koji izlazi iz kompresora C2 se hladi u hladnjaku H1 pre nego što se vrati pod pritiskom P’3 u kompresor C3, gde je ovaj kompresor povezan sa motorom (GT), uglavnom gasnom turbinom. Navedena gasna turbina, kao i motor (M2) obezbeđuju zajedno rashladnom gasu od 70 do 97% ukupne snage Q, pri čemu se ostatak snage obezbeđuje sistemu preko motora M1, odnosno od 30 do 3% ukupne snage Q.

[0104] Na izlazu iz kompresora C3, celokupan protok rashladnog gasa D je pod visokim pritiskom P3. Protok se onda hladi u hladnjaku H2 pre cirkulisanja u kolu S2, odozgo nadole, kroz oba kriogena izmenjivača EC1-EC2.

[0105] Deo D2 protoka rashladnog gasa se uzima na BB na izlazu iz kriogenog izmenjivača EC1 i usmerava prema ulazu turbine E2, pri čemu je ostatak, to jest deo D1 protoka rashladnog gasa, uzet na CC na izlazu iz kriogenog izmenjivača EC2 i usmeren prema ulazu turbine E1.

[0106] Unutar kompresora C3, između dva nivoa kompresije postavlja se hladnjak H2 koji funkcioniše pod pritiskom P’3, gde navedeni hladnjak H2 reguliše celokupni protok D.

[0107] U ovom postupku prema pronalasku, imamo sledeće relacije :

D1 D2 = D i poželjno D1/D2=1/3 do 1/20, poželjno od 1/4 do 1/10.

[0108] Glavna prednost uređaja prema pronalasku na slici 2 leži u mogućnosti da se poboljša ukupna efikasnost postrojenja i da se po želji izmene radne tačke različitih petlji koje odgovaraju kolima S1-S2-S3, to jest da se smanji na minimum potrošena energija povećavanjem ili smanjivanjem snage koja se dovodi u jedan od kompresora C1-C2-C3 ili variranjem raspodele ukupne snage Q dovedene u sistem. Ova podešavanja snage koja se dovodi u različite kompresore C1-C2-C3 imaju za efekat promenu brzine protoka u različitim petljama, dakle promenu pritisaka P1, P2 & P3 kao i masenih protoka D, D1 i D2 u različitim kolima S1-S2-S3, što pruža veliku fleksibilnost u optimizaciji radne tačke postrojenja i samim tim veliku lakoću i veliku brzinu prilikom ponovnog podešavanja postupka usled fluktuacija u sastavu prirodnog gasa za utečnjavanje koji potiče iz podzemnih rezervoara. Ove varijacije mogu da budu značajne tokom životnog veka polja za eksploataciju gasa, koji može da traje tokom 20 do 30 godina, čak i više.

[0109] Tako, u dijagramu na slici 4 koji se odnosi na prirodni gas koji sadrži 85% metana, pri čemu se ostatak sastoji od azota, etana (C2), propana (C3) i butana (C4), kriva 50 koja sadrži trouglove, ilustruje varijacije entalpije H fluida koji cirkulišu u kolima Sg i S2 na slici 2 u funkciji temperature prirodnog gasa/TPG-a za idealan virtuelni postupak.

[0110] Kriva 53 odgovara varijaciji entalpije H rashladnog fluida koji cirkuliše u kolima S1 i S3 na slici 2, dakle predstavlja energiju koja se prenosi prilikom postupka za utečnjavanje u kola Sg i S2 na slici 2.

[0111] Površina 52 koja se nalazi između dve krive 50 i 53 predstavlja ukupan gubitak energije u postupku za utečnjavanje pozivajući se na sliku 2 : - dakle, teži se da se ova površina svede na minimum tako da se postigne najbolja efikasnost.

[0112] Usled promene kvaliteta prirodnog gasa tokom vremena koji obezbeđuje gasno polje, dakle njegovog sastava, donja tačka 54 krive 50 koja odgovara P0 i T2 na kraju utečnjavanja TPG-a, može da varira za nekoliko %. U klasičnom postupku prikazanom na slici 1, odgovarajuća tačka 55 kola rashladnog gasa ostaje suštinski fiksna, a površina 52, samim tim efikasnost postrojenja ne može da se poboljša.

1

[0113] Nasuprot tome, kod uređaja prema pronalasku prema slici 2, primenjujući raspodelu mehaničke energije, a posebno energije dovedene u GT, u M1 i M2, i preciznije u M1, može se povoljno promeniti položaj tačke 56, koja onda može da se pomeri na optimalan način u pravcu tačke 54, čime se omogućava smanjenje na minimum površine područja 52 koja se nalazi između krivih 50 i 53, a time da se poboljša u realnom vremenu efikasnost postrojenja za utečnjavanje u funkciji sastava prirodnog gasa.

[0114] Slika 3 prikazuje dijagram PFD jedne verzije pronalaska koja pokazuje poboljšanu kompaktnost u odnosu na postupak i postrojenje na slici 2, u kom je kompresor C2 integrisan na istoj liniji vratila kao kompresor C3 i pokreće ga gasna turbina GT koja isporučuje mehaničku energiju koja predstavlja od 85 do 95% ukupne energije Q. U ovoj konfiguraciji, ekspanziona turbina E2 se ovde nalazi povezana, sa jedne strane, sa kompresorom C2, a sa druge, sa gasnom turbinom GT.

[0115] U ovoj verziji na slici 3 gde postoji veća kompaktnost nego u verziji opisanoj pozivanjem na sliku 2, raspolaže se, ipak, sa manje prostora za podešavanje radnih tačaka različitih petlji, jer snaga tada može da se podešava samo preko motora GT koji je povezan sa C3 i M1 koji je povezan sa C1. Tako se ova kompaktna verzija pokazuje kao povoljna u slučaju veoma ograničene raspoložive površine, a uz to postoje samo dve linije vratila rotirajućih mašina i dva kompresora, dok u verziji pozivajući se na sliku 2, moraju da se instaliraju tri linije vratila rotirajućih mašina i tri kompresora, što predstavlja značajne dodatne troškove, ali donosi veću fleksibilnost u finom podešavanju različitih petlji pritiska, kao i bolju konačnu efikasnost, samim tim bolju rentabilnost postrojenja dugoročno gledano, tokom čitavog veka trajanja postrojenja koji premašuje period od 20 do 30 godina, čak i duže.

[0116] Na slikama 5 do 9 koje se razmatraju u nastavku teksta, prikazani su rezultati ispitivanja u kojima su varirane vrednosti P1, P2 i P3 da bi se smanjila na minimum ukupna utrošena energija Ef u kW x dan/t u funkciji promene sastava rashladnog gasa.

[0117] Na slikama 5-5A-5B, prikazan je dijagram energetske efikasnosti, preciznije Ef-a izraženo u kW x dan/t, u funkciji pritiska P1, i u funkciji različitih primera pronalaska. U stvari, ovaj pritisak P1 je konstantan za dati sastav rashladnog gasa, čime se objašnjava da su sve tačke iste krive na jednoj pravoj koja je paralelna sa ordinatama. Ovaj pritisak P1 odgovara najnižoj temperaturi T3’ uređaja, to jest temperaturi na donjem ulazu kriogenog izmenjivača EC3. Ovaj pritisak P1 suštinski odgovara tački rose rashladnog gasa na temperaturi T3’ suštinski nižoj od T3=-165°C, to jest temperaturi na kojoj će TPG ostati tečan pod pritiskom koji odgovara atmosferskom pritisku, odnosno suštinski 0.1 MPa kao apsolutni, to jest suštinski jedna atmosfera.

2

[0118] Na slikama 5, 5A i 5B, uočava se da mešanjem azota sa neonom ili vodonikom, do molarnog udela od 50%, može da se poveća pritisak P1, što je praćeno smanjenjem optimalne potrošnje energije u stabilizovanoj radnoj tački, samim tim boljom energetskom efikasnošću postupka za utečnjavanje.

[0119] Sa druge strane, na dijagramu 5A koji se odnosi na smešu azot-neon, radna tačka u slučaju klasičnog postupka sa slike 1 sa čistim azotom nalazi se na 60. Kriva 70 (deo na levoj strani) predstavlja promenu energetske efikasnosti u funkciji snage dovedene u postupak preko motora M1 pozivajući se na slike 2 i 3. Gornja tačka W0=0 krive 70 odgovara motoru M1 koji se ne napaja, to jest ne obezbeđuje snagu. Tačka W1 odgovara snazi W1>0 koju obezbeđuje navedeni motor M1. Isto tako, uzastopne tačke krive odgovaraju rastućim snagama koje se obezbeđuju sistemu preko motora M1, odnosno W4>W3>W2>W1>W0=0.

[0120] Tačke W0 do W4 odgovaraju snazi koja se dovodi preko motora M1:

W0 = nula snage,

W1 = 7% ukupne snage,

W2 = 15% ukupne snage,

W3 = 24% ukupne snage,

W4 = 33% ukupne snage.

[0121] Na sličan način na dijagramu na slici 6A, prikazana je energetska efikasnost u funkciji pritiska P2, i u funkciji različitih primera pronalaska. Kriva 90 predstavlja postupak prema slici 2 u kojem se koristi rashladni gas sastavljen od 100% azota. Kao na slici 5A, gornja tačka W0=0 krive 90 odgovara motoru koji se ne napaja, to jest ne obezbeđuje snagu. Tačka W1 odgovara snazi W1>0 koju obezbeđuje navedeni motor M1. Isto tako, sledeće tačke krive odgovaraju rastućoj snazi koja se obezbeđuje sistemu preko motora M1, tako da je W4>W3>W2>W1>W0=0 : - pri čemu su navedene snage W1 do W4 identične na slikama 5A i 6A.

[0122] Tako, na ovoj istoj slici 6A, uočava se da kada se povećava snaga W koja je dovedena preko motora M1, pritisak P1 ostaje konstantan, ali pritisak P2 se povećava i efikasnost raste, to jest da se potrošnja energije izražena u kW x dan/t smanjuje, sve dok ne dostigne minimum 90a, što se ovde suštinski poklapa sa tačkom W3, zatim navedena potrošnja energije ponovo raste prema W4. Ovaj minimum 90a odgovara donjoj tački 70a krive 70 na slici 5A, pri minimalnoj potrošnji energije od oko 19.75 kW x dan/t, pritisku P1 od približno 9 bara i pritisku P2 od oko 28 bara. Poređenja radi, radna tačka W0 bez dodavanja energije preko motora M1 odgovara, za postupak sa čistim azotom, potrošnji energije od oko 21.25 kW x d/t, pod istim pritiskom P1 od oko 9 bara i pritiskom P2 od približno 11 bara : dakle, energetska efikasnost je poboljšana za 7.06%.

[0123] Na sličan način, na dijagramu na slici 7A, prikazana je energetska efikasnost u funkciji pritiska P3, i u funkciji različitih primera pronalaska, naročito u slučaju smeše azota i neona. Tačke W0-W1-W2-W3-W4 odgovaraju istim nivoima snage koja se dovodi preko motora M1 kao što je opisano prethodno pozivajući se na slike 5A - 6A. P3 tako predstavlja maksimalan pritisak sistema u kolu S3 : on raste proporcionalno do dovedene snage, kao i do procenta neona u smeši rashladnog gasa.

[0124] Tako, povećanje proporcije dovedene snage W preko motora M1 na slikama 2 - 3 u odnosu na ukupnu dovedenu snagu:

- nema uticaja na pritisak P1,

- povećava pritisak P2,

- povećava maksimalni pritisak P3,

- smanjuje potrošnju energije Ef do minimalne vrednosti, pri datoj proporciji snage W, zatim ova potrošnja energije ponovo raste preko ove navedene date proporcije snage W.

[0125] Na isti način, korišćenje smeše azot-neon dovodi do poboljšanja energetskih karakteristika kao što je prikazano na slikama 5A i 6A, kako u klasičnim postupcima opisanim pozivajući se na sliku 1, tako i u postupcima opisanim pozivajući se na slike 2 - 3.

[0126] Tako, uzimajući u obzir smešu koja sadrži 20% neona, pritisak P1 iznosi približno 12.5 bara, a kriva 71 na slici 5A prikazuje promene u potrošnji energije za iste rastuće snage koje se obezbeđuju sistemu preko motora M3 (W4>W3>W2>W1>W0=0).

[0127] Pri istom ovom procentu neona od 20%, na krivoj 91 na slici 6A, prikazane su promene u potrošnji energije za iste rastuće snage koje se obezbeđuju sistemu preko motora M1 (W4>W3>W2>W1>W0=0), u funkciji pritiska P2. Uočava se tako da kada se poveća snaga W dovedena preko motora M1, raste efikasnost, to jest da potrošnja energije izražena u kWxd/t opada, sve dok ne dostigne minimum 91a, koji se nalazi između tačaka W2 i W3 navedene krive 91, zatim navedena potrošnja energije ponovo raste prema W4. Ovaj minimum odgovara donjoj tački 71a krive 71 na slici 5A, pri minimalnoj potrošnji energije od približno 19.4 kWxd/t, pritisak P1 od približno 12.5 bara i pritisak P2 od približno 33 bara. Poređenja radi, radna tačka W0 iste krive 91 koja odgovara smeši od 20% neona, bez dovođenja energije preko motora M1, odgovara potrošnji energije od približno 20.45 kW x dan/t, istom pritisku P1 od približno 12.5 bara i pritisku P2 od približno 17 bara, što ilustruje

4

poboljšanje energetske efikasnosti kada se kombinuje povećanje procenta neona i povećanje snage dovedene preko motora M1.

[0128] Isti efekti su uočeni za vodonik na slikama 5B i 6B.

[0129] Na slikama 5 do 7, prikazani su dijagrami karakteristika klasičnog postupka i postupka prema pronalasku utečnjavanja prirodnog gasa koji se sastoji od 85% metana i 15% drugih navedenih sastojaka.

[0130] U dijagramu na slici 7A, maksimalni pritisak P3 je prikazan na apscisama, a energija po jedinici mase gasa je na ordinati. Energija je prikazana u kW x dan/tona prirodnog gasa (1 kW x dan/t = 0.024 kWh/kg). Tako, za rashladni gas koji se sastoji od 100% azota, radna tačka klasičnog postupka pozivajući se na sliku 1 se nalazi na 60 na ovoj slici 7A. Nasuprot tome, u postupku prema pronalasku pozivajući se na slike 2 i 3, pri različitim sastavima smeše azot-neon, dodavanjem snage preko motora M1, može da se menja efikasnost postrojenja prema krivoj 70 (20% neona) i drugim krivama (40 - 50% neona). Tako, od radne tačke na 45-50 bara prema klasičnom postupku, koji odgovara potrošnji energije od približno 21.3 kW x d/t, može da se poveća termodinamička efikasnost povećanjem maksimalnog pritiska. Tako, kao što je prikazano na ovom istom dijagramu, pri rashladnom gasu koji se sastoji od 100% čistog azota, dodavanjem jednog dela snage preko motora M1, i delujući pod pritiskom od približno 68 bara, potrošnja energije pada na približno 19.75 kWxd/t, što predstavlja povećanje efikasnosti od 7.28%.

[0131] Opšte uzevši, radeći pod većim pritiskom, pri datom masenom protoku, zapreminski protoci se smanjuju srazmerno povećanju navedenog pritiska: - vodovi su manjeg prečnika, ali njihova mehanička otpornost, dakle njihova debljina, njihova težina i njihov trošak se shodno tome povećavaju: - nasuprot tome, zauzetost zemljišta se shodno tome smanjuje, što je veoma zanimljivo u slučaju postrojenja u ograničenom okruženju kao što je plutajuća platforma usidrena na moru ili još na metanizeru u slučaju jedinice za ponovno utečnjavanje „boil-off“-a. Na isti način, kompresori i turbine koje rade pod većim pritiskom su mnogo kompaktnije. Što se tiče kriogenih izmenjivača, povećanjem pritiska se takođe poboljšava prenos toplote, ali površine za razmenu toplote nisu smanjene u istoj proporciji kao u slučaju vodova i kompresora i turbina. Zauzvrat, njihova težina se značajno povećava jer moraju da izdrže ovo povećanje pritiska.

[0132] Tako, ukupno gledano, postupak prema pronalasku na slikama 2-3 dovodi do postrojenja koja imaju veću kompaktnost i značajno poboljšanje energetske efikasnosti kada je rashladni gas čist azot, pri čemu je energetska efikasnost još poboljšana kada je rashladni gas smeša azota i, ili neona ili vodonika.

[0133] Na slici 7A, prikazan je dijagram karakteristika klasičnog postupka pozivajući se na sliku 1 i postupka prema pronalasku na slici 2-3 gde se kao rashladni gas koristi smeša azota i neona, u kom je maksimalan pritisak P3 prikazan na apscisama, a energija po jedinici mase gasa je na ordinati. Energija je prikazana u KW x dan po toni prirodnog gasa (kW x d/t).

[0134] Tako, pri datom sastavu gasa, radna tačka klasičnog postupka pozivajući se na sliku 1 se nalazi na 60 na ovoj slici 7A. U postupku prema pronalasku pozivajući se na slike 2 i 3, gde se koristi rashladni gas sastavljen od 100% azota, dovođenjem snage preko motora M1, može da se menja efikasnost postrojenja prema krovoj 61 sa jednom optimalnom radnom tačkom 62 na približno 68 bara, što odgovara potrošnji energije od otprilike 19.75 kWxd/t, što predstavlja povećanje efikasnosti od 7.28% u odnosu na radnu tačku 60 kod klasičnog postupka.

[0135] Ako se za rashladni gas koristi smeša od 80% azota i od 20% neona, može da se poveća pritisak, kao što je prikazano na krivoj 70, a da smeša gasa ne dostigne svoju tačku rose, sve do optimalne vrednosti 70a od približno 88 bara i pri minimalnoj potrošnji energije od približno 19.4 kWxd/t, što predstavlja povećanje termodinamičke efikasnosti od 1.77% u odnosu na radnu tačku 62 postupka prema pronalasku sa rashladnim gasom sastavljenim od 100% azota i povećanje termodinamičke efikasnosti od 8.92% u odnosu na radnu tačku 60 klasičnog postupka.

[0136] Ako se za rashladni gas koristiti smeša od 60% azota i od 40% neona, može da se poveća pritisak, kao što je prikazano na krivoj 71, a da smeša gasa ne dostigne svoju tačku rose, sve do optimalne vrednosti 71a od približno 118 bara i pri minimalnoj potrošnji energije od približno 19.15 kWxd/t, što predstavlja povećanje termodinamičke efikasnosti od 3.04% u odnosu na radnu tačku 62 postupka prema pronalasku sa rashladnim gasom sastavljenim od 100% azota i povećanje termodinamičke efikasnosti od 10.09% u odnosu na radnu tačku 60 klasičnog postupka.

[0137] Ako se za rashladni gas koristi smeša od 50% azota i od 50% neona, može da se poveća pritisak, kao što je prikazano na krivoj 72, a da smeša gasa ne dostigne svoju tačku rose, sve do optimalne vrednosti 72a od približno 145 bara i pri minimalnoj potrošnji energije od približno 18.8 kWxd/t, što predstavlja povećanje termodinamičke efikasnosti od 4.81% u odnosu na radnu tačku 62 postupka prema pronalasku sa rashladnim gasom sastavljenim od 100% azota i povećanje termodinamičke efikasnosti od 11.74% u odnosu na radnu tačku 60 klasičnog postupka.

[0138] Na isti način, kao što je prikazano na dijagramu na slici 7B, koristi se povoljno kao rashladni gas smeša azota i vodonika.

[0139] Tako, ako se kao rashladni gas koristi smeša od 80% azota i od 20% vodonika, može da se poveća pritisak, kao što je prikazano na krivoj 80, a da smeša gasa ne dostigne svoju tačku rose, sve do optimalne vrednosti 80a od približno 94 bara i pri minimalnoj potrošnji energije od približno 19.2 kWxd/t, što predstavlja povećanje termodinamičke efikasnosti od 2.78% u odnosu na radnu tačku 62 postupka prema pronalasku na slikama 2-3 sa rashladnim gasom sastavljenim od 100% azota i povećanjem termodinamičke efikasnosti od 9.86% u odnosu na radnu tačku 60 klasičnog postupka na slici 1.

[0140] Ako se kao rashladni gas koristi smeša od 60% azota i od 40% vodonika, može da se poveća pritisak, kao što je prikazano na krivoj 81, a da smeša gasa ne dostigne svoju tačku rose, sve do optimalne vrednosti 81a od približno 140 bara i pri minimalnoj potrošnji energije od približno 18.8 kWxd/t, što predstavlja povećanje termodinamičke efikasnosti od 4.81% u odnosu na radnu tačku 62 postupka prema pronalasku na slikama 2-3 sa rashladnim gasom sastavljenim od 100% azota i povećanje termodinamičke efikasnosti od 11.74% u odnosu na radnu tačku 60 klasičnog postupka na slici 1.

[0141] Ako se kao rashladni gas koristi smeša od 50% azota i od 50% vodonika, može da se poveća pritisak, kao što je prikazano na krivoj 82, a da smeša gasa ne dostigne svoju tačku rose, sve do optimalne vrednosti 82a od približno 186 bara i pri minimalnoj potrošnji energije od približno 18.7 kWxd/t, što predstavlja povećanje termodinamičke efikasnosti od 5.32% u odnosu na radnu tačku 62 postupka prema pronalasku na slikama 2-3 sa rashladnim gasom sastavljenim od 100% azota i povećanje termodinamičke efikasnosti od 12.21% u odnosu na radnu tačku 60 klasičnog postupka na slici 1.

[0142] Tako, rastući procenat dodatnog gasa, bilo vodonika ili neona, koji se dodaje azotu da bi se formirao rashladni gas, radikalno poboljšava termodinamičku efikasnost postupka, dozvoljavajući rad pod većim pritiskom, što podrazumeva kompaktniju opremu, što je veoma povoljno kada se raspolaže samo veoma redukovanim površinama, što je slučaj na plutajućim platformama usidrenim na moru ili na metanizeru, u slučaju jedinica za ponovno utečnjavanje.

[0143] Povoljno, postupak prema pronalasku u kojem se koristi ili smeša azota i neona ili azota i vodonika, i bez obzira na njegovu nešto manju efikasnosti, daće se prednost korišćenju smeše azota i neona, jer je neon inertan gas, dok je vodonik zapaljiv i ostaje opasan i težak za rad, naročito pod visokim pritiskom kod ograničenih postrojenja koja se nalaze na plutajućoj platformi. Uz to, vodonik je gas koji veoma lako prokapljuje kroz zaptivke od elastomera i čak u nekim slučajevima kroz metale, naročito pod veoma visokim pritiskom i iz tog razloga postupak prema pronalasku zasnovan na korišćenju smeše azot-vodonik ne predstavlja poželjnu verziju pronalaska: poželjna verzija pronalaska ostaje korišćenje smeše azota i neona za rashladni gas u uređajima opisanim pozivajući se na različite slike.

[0144] Na isti način se poboljšava efikasnost klasičnih postupaka koji kao rashladni gas koriste azot, uzimajući u obzir binarnu smešu azot-neon ili azot-vodonik, što, nasuprot tome, nije predmet ovog pronalaska.

[0145] Tako, kao što je prikazano na dijagramu na slici 7A, kriva 75 predstavlja promenu efikasnosti klasičnog postupka prema sa slici 1 ili njegovih primera izvođenja, u funkciji procenta gasa neona u rashladnom gasu. Pri procentu od 20% neona, radna tačka se nalazi na 70b, što odgovara maksimalnom pritisku P3 od približno 63 bara i potrošnji energije od približno 20.45 kWxd/t, što predstavlja povećanje termodinamičke efikasnosti od 3.76% u odnosu na radnu tačku 60 istog klasičnog postupka sa rashladnim gasom sastavljenim od 100% azota.

[0146] Pri procentu od 40% neona, radna tačka se nalazi na 71b, što odgovara maksimalnom pritisku P3 od približno 90 bara i potrošnji energije od približno 19.70 kWxd/t, što predstavlja povećanje termodinamičke efikasnosti od 7.29% u odnosu na radnu tačku 60 istog klasičnog postupka sa rashladnim gasom sastavljenim od 100% azota.

[0147] Pri procentu od 50% neona, radna tačka se nalazi na 72b, što odgovara maksimalnom pritisku P3 od približno 120 bara i potrošnji energije od približno 19.35 kWxd/t, što predstavlja povećanje termodinamičke efikasnosti od 8.94% u odnosu na radnu tačku 60 istog klasičnog postupka sa rashladnim gasom sastavljenim od 100% azota.

[0148] Na isti način, sa smešom azot-vodonik koja sadrži 20% vodonika, kao što je prikazano na slici 7B, radna tačka se nalazi na 80b, što odgovara maksimalnom pritisku P3 od približno 68 bara i potrošnji energije od približno 20.2 kWxd/t, što predstavlja povećanje termodinamičke efikasnosti od 4.94% u odnosu na radnu tačku 60 istog klasičnog postupka sa rashladnim gasom sastavljenim od 100% azota.

[0149] Pri procentu od 40% vodonika, radna tačka se nalazi na 81b, što odgovara maksimalnom pritisku P3 od približno 108 bara i potrošnji energije od približno 19.8 kWxd/t, što predstavlja povećanje termodinamičke efikasnosti od 6.82% u odnosu na radnu tačku 60 istog klasičnog postupka sa rashladnim gasom sastavljenim od 100% azota.

[0150] Pri procentu od 50% vodonika, radna tačka se nalazi na 82b, što odgovara maksimalnom pritisku P3 od približno 150 bara i potrošnji energije od približno 19 kWxd/t, što predstavlja povećanje termodinamičke efikasnosti od 10.59% u odnosu na radnu tačku 60 istog klasičnog postupka sa rashladnim gasom sastavljenim od 100% azota.

[0151] Kao primer, klasičan uređaj za utečnjavanje je dimenzionisan u odnosu na snagu raspoloživih gasnih turbina, pri čemu su turbine velike snage obično od 25MW.

[0152] Opšte uzevši, cilj je da se poveća snaga postrojenja i onda je moguće da se paralelno instaliraju dve identične gasne turbine (GT1 i GT2) da bi se postiglo 30MW (2x15MW), čak 40MW (2x20MW), ali onda imamo dve grane rotirajućih mašina, što povećava gabarite, količinu vodova i naravno troškove.

[0153] Ako se instalira samo jedna turbina GT od 25MW na C3 kao na slici 2 i ako se doda snaga preko drugog motora M2, na primer 5MW, da bi se postiglo ukupno 30MW, ili 15MW da bi se postiglo ukupno 40MW, funkcionisanje postupka pozivajući se na sliku 2, u pogledu efikasnosti, identično je sa postupkom u kojem se koriste dve gasne turbine (GT1 i GT2) paralelno.

[0154] Tako, uzimajući u obzir gasnu turbinu GT od 25MW, dodavanjem 5MW snage preko motora (M2), poželjno zahvaljujući električnom motoru, dobija se više fleksibilnosti u radu i, na taj način, omogućava povećanje snage od 20%. Nasuprot tome, efikasnost sklopa ostaje nepromenjena, suštinski na 21.25 kW x dan/t proizvedenog TPG-a kao što je prikazano na dijagramu slike 7 na nivou tačke 60.

[0155] Ako se, nasuprot tome, obezbedi ista snaga od 5MW preko prvog motora M1, ukupna snaga je i dalje 30MW, ali je u tom slučaju efikasnost sklopa poboljšana i dostiže suštinski vrednost od 19.8 kW x dan/t proizvedenog TPG-a, što predstavlja poboljšanje od 6.59% pri istoj ukupnoj snazi od 30MW, u odnosu na dovođenje snage od 5MW preko drugog motora M2, kao što je prethodno detaljno izloženo. Navedeno dovođenje snage od 5MW preko prvog motora M1 onda predstavlja 16.6% ukupne snage i navedena efikasnost (19.8 kW x dan/t) odgovara suštinski tački W2 dijagrama na slici 7.

[0156] Na isti način, na slici 3, ako se instalira samo jedna turbina GT od 25MW na C2 kao na slici 3 i ako se doda snaga preko turbine GT, na primer 5MW da bi se postiglo ukupno 30MW, ili 10MW da bi se postiglo ukupno 40MW, funkcionisanje postupka pozivajući se na sliku 2 je identično u pogledu efikasnosti sa postupkom u kojem se koriste dve gasne turbine (GT1 i GT2) paralelno.

[0157] Tako, uzmajući u obzir gasnu turbinu GT od 25MW, dodavanjem 5MW snage preko turbine GT, dobija se više fleksibilnosti u funkcionisanju i time omogućava povećanje snage za 20%. Nasuprot tome, efikasnost sklopa ostaje nepromenjena, suštinski na 21.25 kW x dan/t proizvedenog TPG-a kao što je prikazano na dijagramu slike 7 na nivou tačke 60.

[0158] Ako se, nasuprot tome, obezbedi ista snaga od 5MW preko prvog motora M1, ukupna snaga je i dalje 30MW, ali je u tom slučaju efikasnost sklopa poboljšana i dostiže suštinski vrednost od 19.8 kW x dan/t proizvedenog TPG-a, što predstavlja povećanje od 6.59% pri istoj ukupnoj snazi od 30MW, u odnosu na dovođenje snage od 5MW preko drugog motora M2, kao što je prethodno detaljno izloženo. Navedeno dovođenje snage od 5MW preko prvog motora M1 predstavlja tada 16.6% ukupne snage i navedena efikasnost (19.8 kW x dan/t) suštinski odgovara tački W2 dijagrama na slici 7.

[0159] Tako, u funkciji proizvodnje prirodnog gasa, kako po količini tako i po kvalitetu, poreklom iz podzemnih rezervoara, koristiće se povoljno gasna turbina GT, na primer od 25MW, neprekidno punom snagom,

- koja će biti dopunjena dovođenjem snage preko turbine GT (sl. 3) ili drugog motora M2 (sl.2) bez promene ukupne efikasnosti (tačka WO slike 7), i

- koja će biti dopunjena, čak ako treba podešena, dovođenjem snage preko prvog motora M1 što za efekat ima poboljšanje ukupne efikasnosti prema krivoj 61 na istoj slici 7, dok se ne dostigne optimum, to jest minimalna potrošnja energije od 19.75 kW x dan/t koja suštinski odgovara tački W3 navedene krive 61 : - pri čemu energija dovedena preko navedenog prvog motora M1 predstavlja onda u ovom slučaju suštinski 24% ukupne energije.

[0160] Opšte uzevši, radiće se sa jednom gasnom turbinom GT punom snagom, koja će biti dopunjena dovođenjem snage preko prvog motora M1, pri čemu je navedeno napajanje ograničeno na približno 24% ukupne snage tako da se optimizuje efikasnost na minimalnoj vrednosti od 19.75 kW x dan/t, zatim u slučaju potrebe, povećaće se ukupna snaga dovođenjem snage preko drugog motora M2, i istovremeno, ponovo će se podesiti snaga dovedena preko prvog motora M1, tako da navedena snaga uvek bude suštinski jednaka približno 24% ukupne snage da bi se sačuvala efikasnost postrojenja na optimalnoj vrednosti od 19.75 kW x dan/t.

[0161] Navedena optimalna efikasnost od 19.75 kW x dan/t, pri snazi prvog motora M1 koja predstavlja 24% ukupne snage, važi za rashladni fluid koji se sastoji od 100% azota. U slučaju smeše azot-neon ili azot-vodonik, optimalna efikasnost kao i procenat snage variraju u funkciji smeša i procenata neona ili vodonika, ali prednosti koje su prethodno detaljno izložene ostaju da važe i čak postaju brojnije.

4

Claims (16)

Patentni zahtevi

1. Postupak za utečnjavanje prirodnog gasa koji većim delom sadrži metan, poželjno, bar 85% metana, pri čemu ostale komponente uglavnom sadrže azot i C2-C4 alkane, u kom se utečnjava navedeni prirodni gas za utečnjavanje cirkulacijom navedenog prirodnog gasa pod pritiskom P0 većim ili jednakim atmosferskom pritisku (Patm), gde je P0 poželjno veći od atmosferskog pritiska, u bar jednom kriogenom izmenjivaču toplote, (EC1, EC2, EC3) cirkulacijom u zatvorenom kolu u suprotnom smeru u indirektnom kontaktu sa bar jednim protokom rashladnog gasa koji ostaje u gasovitom stanju komprimovan pod pritiskom P1 koji ulazi u navedeni kriogeni izmenjivač na temperaturi T3’ nižoj od T3, gde je T3 temperatura utečnjavanja navedenog tečnog prirodnog gasa na izlazu navedenog kriogenog izmenjivača, gde je T3 niža ili jednaka temperaturi utečnjavanja navedenog tečnog prirodnog gasa pod atmosferskim pritiskom, u kom se utečnjava navedeni prirodni gas za utečnjavanje izvođenjem sledećih istovremenih etapa:

(a) cirkulacije navedenog prirodnog gasa za utečnjavanje koji cirkuliše (Sg) pod pritiskom P0 većim ili jednakim atmosferskom pritisku (Patm), gde je P0 poželjno veći od atmosferskog pritiska, u bar tri kriogena izmenjivača toplote (EC1, EC2, EC3), redno povezana, od kojih:

- prvi izmenjivač (EC1) u kom se navedeni prirodni gas koji ulazi na temperaturi T0 hladi i izlazi (BB) na temperaturi T1 nižoj od T0, zatim

- drugi izmenjivač (EC2) u kom je prirodni gas potpuno utečnjen i izlazi (CC) na temperaturi T2 nižoj od T1 i višoj od T3, i

- treći izmenjivač (EC3) u kom se navedeni tečni prirodni gas hladi sa T2 na T3, i

(b) cirkulacije sa zatvorenim kolom bar dva protoka (S1, S3) rashladnog gasa u gasovitom stanju nazvanih redom prvi i treći protok pod različitim pritiscima P1 i P2, koji prolaze kroz bar dva navedena izmenjivača u indirektnom kontaktu sa, i u suprotnom smeru od protoka (Sg) prirodnog gasa, koja obuhvata:

- navedeni prvi protok rashladnog gasa (S1) pod pritiskom P1 manjim od P3 koji prolazi kroz tri izmenjivača (EC1, EC2, EC3) ulazeći (DD) u navedeni treći izmenjivač (EC3) na temperaturi T3’ nižoj od T3, zatim ulazi (CC) na temperaturi T2’ nižoj od T2 u navedeni drugi izmenjivač (EC2), zatim ulazi (BB) na temperaturi T1’ nižoj od T1 u navedeni prvi izmenjivač (EC1) i izlazi (AA) iz navedenog prvog izmenjivača na temperaturi T0’ nižoj ili jednakoj T0, gde je navedeni prvi protok rashladnog gasa na P1 i T3’ dobijen ekspanzijom u bar prvom ekspanderu (E1) prvog dela (D1) drugog protoka (S2) rashladnog gasa komprimovanog pod pritiskom P3 većim od P2, gde navedeni drugi protok (S2) cirkuliše u indirektnom kontaktu sa, i u istom smeru sa navedenim protokom (Sg) prirodnog gasa ulazeći (AA) u navedeni prvi izmenjivač (EC1) na T0 i gde navedeni prvi deo (D1) drugog protoka (S2) izlazi (CC) iz navedenog drugog izmenjivača (EC2) suštinski na T2, i

- navedeni treći protok (S3) pod pritiskom P2 većim od P1 i manjim od P3 koji cirkuliše u indirektnom kontaktu sa, i u istom smeru sa navedenim prvim protokom, prolazeći samo kroz navedeni drugi i prvi izmenjivač (EC2, EC1), ulazeći (CC) u navedeni drugi izmenjivač na temperaturi T2’ nižoj od T2 i koji izlazi (AA) iz navedenog prvog izmenjivača (EC1) na T0’ nižoj ili jednakoj T0, gde je navedeni treći protok (S3) rashladnog gasa na P2 i T2 dobijen ekspanzijom u drugom ekspanderu (E2) drugog dela (D2) navedenog drugog protoka (S2) rashladnog gasa koji izlazi iz navedenog prvog izmenjivača suštinski na T1, gde je brzina protoka D2 navedenog drugog dela drugog protoka poželjno veća od brzine protoka D1 prvog dela drugog protoka

(c) navedenog drugog protoka rashladnog gasa (S2) komprimovanog pod pritiskom P3 koji je dobijen kompresijom iz bar dva kompresora (C1, C2, C3) i hlađenjem (H1, H2) navedenog prvog i trećeg protoka (S1, S3) rashladnog gasa koji izlazi (AA) iz navedenog prvog izmenjivača (EC1) na P1 i redom P2, gde prvi kompresor komprimuje sa P1 na P2 ukupan navedeni prvi protok rashladnog gasa koji izlazi (AA) iz navedenog prvog izmenjivača (EC1), i bar drugog kompresora (C2), koji komprimuje sa P2 na bar P’3, gde je P’3 pritisak manji ili jednak P3 i veći od P2, sa jedne strane navedeni treći protok (S3) rashladnog gasa koji izlazi na P2 iz navedenog prvog izmenjivača (EC1) i sa druge strane navedeni prvi protok rashladnog gasa komprimovan na P2 koji izlazi iz navedenog prvog kompresora, da bi se dobio navedeni drugi protok rashladnog gasa na P3 i T0 posle hlađenja (H1, H2), postupak u kojem :

- i prvi i drugi kompresor (C1, C2) redno postavljeni, povezani su redom sa navedenim prvim i drugim ekspanderom (E1, E2) koji se sastoje od turbina za rekuperaciju energije, i

- bar navedeni prvi kompresor (C1) je povezan sa prvim motorom (M1),

gde je navedeni postupak naznačen time što:

- navedeni prvi motor omogućava da se na specifičan način podešava i kontroliše vrednost pritiska P2 dovođenjem diferencirane snage na navedeni prvi kompresor u odnosu na snagu dovedenu na ostale kompresore, i

- gasna turbina (GT) je povezana ili sa navedenim drugim kompresorom, gde on komprimuje navedeni drugi protok rashladnog gasa direktno na P3 ili sa trećim kompresorom (C3) redno postavljenim posle drugog kompresora (C2), gde navedeni treći kompresor komprimuje sa P’3 na P3 navedeni drugi protok rashladnog gasa,

- navedeni prvi motor (M1) koji isporučuje bar 3%, poželjno od 3 do 30% ukupne snage isporučene svim navedenim korišćenim kompresorima (C1, C2), gde navedena gasna turbina (GT) obezbeđuje od 97 do 70% ukupne snage isporučene svim navedenim korišćenim kompresorima (C1, C2, C3).

2. Postupak prema patentnom zahtevu 1, naznačen time što na kontrolisan način dolazi do variranja navedenog pritiska P2 dovođenjem snage na kontrolisan način na navedeni prvi kompresor sa navedenog prvog motora, tako da energija utrošena za sprovođenje postupka (Ef) bude minimalna.

3. Postupak prema patentnom zahtevu 2, naznačen time što se povećava pritisak P2 povećavanjem snage dovedene na prvi kompresor preko prvog motora, pri čemu pritisak P1 suštinski ostaje konstantan.

4. Postupak prema patentnom zahtevu 2 ili 3, naznačen time što na kontrolisan način dolazi do variranja navedenog pritiska P2 dovođenjem snage na kontrolisan način na navedeni prvi kompresor preko navedenog prvog motora kada se menja sastav prirodnog gasa za utečnjavanje.

5. Postupak prema jednom od patentnih zahteva 1 do 4, naznačen time što se upotrebljavaju dva kompresora (C1, C2) redno povezana, koji obuhvata :

(i) navedeni prvi kompresor povezan sa navedenim prvim ekspanderom (E1), koji komprimuje sa P1 na P2 ukupan navedeni prvi protok rashladnog gasa koji izlazi (AA) iz navedenog prvog izmenjivača (EC1), i

(ii) navedeni drugi kompresor (C2) povezan sa navedenim drugim ekspanderom (E2), koji komprimuje sa P2 na P3, sa jedne strane navedeni treći protok (S3) rashladnog gasa koji izlazi na P2 iz navedenog prvog izmenjivača (EC1) i sa druge strane navedeni prvi protok komprimovanog rashladnog gasa na P2 koji izlazi iz navedenog

4

prvog kompresora, da bi se dobio navedeni drugi protok rashladnog gasa (S2) na P3 i T0 posle hlađenja (H1, H2), i

(iii) navedeni prvi kompresor (C1) pokreće navedeni prvi motor (M1), gde se navedeni drugi kompresor (C2) pokreće pomoću bar navedene gasne turbine (GT).

6. Postupak prema jednom od patentnih zahteva 1 do 4, naznačen time što se upotrebljavaju tri kompresora (C1, C2, C3) redno povezana, koji obuhvata :

(i) navedeni prvi kompresor (C1) kog pokreće navedeni prvi motor (M1) i koji je povezan sa navedenim prvim ekspanderom (E1), koji komprimuje sa P1 na P2 ukupan navedeni prvi protok rashladnog gasa koji izlazi (AA) iz navedenog prvog izmenjivača (EC1), i

(ii) navedeni drugi kompresor (C2) kog pokreće navedeni drugi motor (M2) i koji je povezan sa navedenim drugim ekspanderom (E2), koji komprimuje sa P2 na P’3, gde je P’3 veći od P2 i manji od P3, sa jedne strane navedeni treći protok (S3) rashladnog gasa koji izlazi na P2 iz navedenog prvog izmenjivača (EC1), i sa druge strane navedeni prvi protok komprimovanog rashladnog gasa na P2 koji izlazi iz navedenog prvog kompresora C1, i

(iii) navedeni treći kompresor (C3) kog pokreće navedena gasna turbina (GT) da bi se obezbedio veći deo energije i komprimovao na P3 ukupan prvi i treći protok rashladnog gasa na P3 i T0 posle hlađenja (H1, H2), i

(iv) navedeni prvi motor (M1) isporučuje bar 3%, poželjno od 3 do 30% ukupne snage isporučene svim navedenim korišćenim kompresorima (C1, C2, C3), gde navedena gasna turbina (GT) povezana na navedeni treći kompresor (C3), kao i navedeni drugi motor (M2) povezan na drugi kompresor (C2) obezbeđuju zajedno od 97 do 70% ukupne snage isporučene svim navedenim korišćenim kompresorima (C1, C2, C3).

7. Postupak prema jednom od patentnih zahteva 1 do 6, naznačen time što navedeni rashladni gas sadrži azot.

8. Postupak prema jednom od patentnih zahteva 1 do 7, naznačen time što se sastav gasa za utečnjavanje kreće u okviru sledećih raspona od ukupnih 100% :

- metan od 80 do 100%,

- azot od 0 do 20%,

- etan od 0 do 20%,

- propan od 0 do 20%, i

- butan od 0 do 20%.

9. Postupak prema jednom od patentnih zahteva 1 do 8, naznačen time što :

- T0 i T0’ su od 10 do 35°C, i

- T3 i T3’ su od -160 do -170°C, i

- T2 i T2’ su od -100 do 140°C, i

- T1 i T1’ su od -30 do -70°C.

10. Postupak prema jednom od patentnih zahteva 1 do 9, naznačen time što :

- P0 je od 0.5 do 5 MPa, i

- P1 je od 0.5 do 5 MPa, i

- P2 je od 1 do 10 MPa, i

- P3 je od 5 do 20 MPa.

11. Postupak prema jednom od patentnih zahteva 1 do 10, naznačen time što dolazi do variranja P2 sve dok minimalna ukupna energija Ef utrošena u postupku ne bude manja od 21.5 kW x dan/t proizvedenog tečnog gasa, poželjno od 18.5 do 20.5 kW x dan/t.

12. Postupak prema patentnim zahtevima 1 do 11, naznačen time što se sprovodi na plutajućoj platformi.

13. Postupak prema jednom od patentnih zahteva 1 do 12, naznačen time što koristi binarnu smešu azot-neon ili azot-vodonik.

14. Postrojenje instalirano na plutajućoj platformi radi izvođenja postupka prema jednom od patentnih zahteva 1 do 13, postrojenje obuhvata :

- bar tri navedena redna kriogena izmenjivača toplote (EC1, EC2, EC3) koji obuhvataju bar:

- prvi cirkulacioni vod suprotnog smera koji omogućava cirkulaciju prvog protoka (S1) rashladnog gasa u gasovitom stanju komprimovanog na P1 koji prolazi u suprotnom smeru uzastopno kroz 3 izmenjivača, treći, drugi i prvi (EC3, EC2, EC1), - drugi cirkulacioni vod istog smera koji omogućava cirkulaciju navedenog drugog protoka (S2) rashladnog gasa u gasovitom stanju komprimovanog na P3 koji prolazi u istom smeru uzastopno samo kroz navedeni prvi i drugi izmenjivač (EC1, EC2),

4

- treći cirkulacioni vod suprotnog smera navedenog rashladnog gasa koji omogućava cirkulaciju navedenog trećeg protoka (S3) rashladnog gasa u gasovitom stanju komprimovanog na P2 koji prolazi u suprotnom smeru uzastopno samo kroz navedeni drugi i prvi izmenjivač (EC2, EC1),

- četvrti vod (Sg) koji omogućava cirkulaciju navedenog prirodnog gasa za utečnjavanje koji prolazi uzastopno kroz 3 izmenjivača prvi, drugi i treći (EC1, EC2, EC3),

- prvi ekspander (E1) između izlaza navedenog drugog voda i ulaza navedenog prvog voda,

- drugi ekspander (E2) između (i) grane veze (BB) navedenog drugog voda smeštenog između navedenog prvog i drugog izmenjivača i (ii) ulaza (CC) navedenog trećeg voda, i

- prvi kompresor (C1) na izlazu navedenog prvog voda, povezan sa turbinom koja sačinjava navedeni prvi ekspander,

- drugi kompresor (C2) na izlazu navedenog trećeg voda, povezan sa turbinom koja sačinjava navedeni drugi ekspander, i gde je navedeni drugi kompresor redno povezan sa navedenim prvim kompresorom, i

- cirkulacioni vod ukupnog gasa koji na P2 komprimuje prvi kompresor (C1) prema drugom kompresoru (C2) koji je tako redno povezan na navedeni prvi kompresor, i - bar prvi motor (M1) povezan sa navedenim prvim kompresorom (C1), naznačen time što navedeni prvi motor može da isporuči bar 3%, poželjno od 3 do 30%, ukupne snage isporučene svim navedenim korišćenim kompresorima (C1, C2, C3), gde navedeni prvi motor omogućava da se na specifičan način podešava i kontroliše vrednost pritiska P2 dovođenjem diferencirane snage na navedeni prvi kompresor u odnosu na snagu koja se isporučuje ostalim kompresorima, i

- gasnu turbinu (GT) povezanu bilo sa navedenim drugim kompresorom, gde ovaj kompresor komprimuje navedeni drugi protok rashladnog gasa direktno na P3 ili sa trećim kompresorom (C3) redno povezanim posle drugog kompresora (C2), gde ovaj treći kompresor komprimuje sa P’3 na P3 navedeni drugi protok rashladnog gasa, gde je navedena gasna turbina u stanju da obezbedi od 97 do 70% ukupne snage isporučene svim navedenim korišćenim kompresorima (C1, C2, C3).

15. Postrojenje prema patentnom zahtevu 14, naznačeno time što sadrži samo dva kompresora (C1, C2) redno povezana, koje obuhvata:

4

(i) navedeni prvi kompresor (C1) povezan sa navedenim prvim ekspanderom (E1), koji može da komprimuje sa P1 na P2 ukupan navedeni prvi protok rashladnog gasa koji izlazi (AA) iz navedenog prvog izmenjivača (EC1), i

(ii) navedeni drugi kompresor (C2) povezan sa navedenim drugim ekspanderom (E2), koji može da komprimuje sa P2 na bar P’3, gde je P’3 pritisak veći od P2 i manji ili jednak P3, sa jedne strane navedeni treći protok (S3) rashladnog gasa koji izlazi na P2 iz navedenog prvog izmenjivača (EC1) i sa druge strane navedeni prvi protok rashladnog gasa komprimovanog na P2 koji izlazi iz navedenog prvog kompresora, da bi se dobio navedeni drugi protok rashladnog gasa na P3 i T0 posle hlađenja (H1, H2), i

(iii) navedeni prvi motor (M1) povezan sa navedenim prvim kompresorom (C1) i bar navedenu gasnu turbinu (GT) povezanu sa navedenim drugim kompresorom (C2), gde je navedeni prvi motor u stanju da isporuči bar 3%, poželjno još od 3 do 30%, ukupne snage isporučene svim navedenim korišćenim kompresorima (C1, C2), i

(iv) navedenu gasnu turbinu (GT) koja je povezana sa navedenim drugim kompresorom koji je u stanju da obezbedi od 97 do 70% ukupne isporučene snage.

16. Postrojenje prema patentnom zahtevu 14, naznačeno time što sadrži samo tri kompresora (C1, C2, C3) redno povezana, koje obuhvata :

(i) navedeni prvi kompresor (C1) povezan sa navedenim prvim ekspanderom (E1) i sa navedenim prvim motorom(M1), i

(ii) navedeni drugi kompresor (C2) povezan sa navedenim drugim ekspanderom (E2) i sa drugim motorom (M2), i

(iii) navedeni treći kompresor (C2) povezan sa navedenom gasnom turbinom (GT), koja je u stanju da obezbedi veći deo energije, i koji je u stanju da komprimuje na P3 ukupan prvi i treći protok rashladnog gasa koje komprimuje drugi kompresor (C2), da bi se dobio navedeni drugi protok rashladnog gasa na P2 i T0 posle hlađenja (H1, H2), i

(iv) navedeni prvi motor (M1) koji je u stanju da isporuči bar 3%, čak poželjno od 3 do 30%, ukupne snage isporučene svim navedenim korišćenim kompresorima (C1, C2, C3), i

(v) gasnu turbinu (GT) povezanu sa navedenim trećim kompresorom (C3), kao i navedeni drugi motor (M2) povezan sa navedenim drugim kompresorom (C2) koji su

4

u stanju da zajedno obezbede od 97 do 70% ukupne snage isporučene svim navedenim korišćenim kompresorima (C1, C2, C3).

4