BR112020014149B1

BR112020014149B1 - Sistema termodinâmico e um método para reduzir a pressão de deposição de fluido em um sistema termodinâmico

Info

Publication number: BR112020014149B1
Application number: BR112020014149-6A
Authority: BR
Inventors: Lorenzo GALLINELLI; Marco Pelella; Fabio BALDANZINI; Leonardo Baldassarre
Original assignee: Nuovo Pignone Tecnologie - S.R.L.
Priority date: 2018-01-12
Filing date: 2019-01-11
Publication date: 2024-04-30
Also published as: CN111712619A; WO2019138049A1; GB2583873B; RU2753266C1; AU2019207851A1; GB2583873A; SA520412426B1; US20210063082A1; BR112020014149A2; US11913716B2; GB202011714D0; NO20200836A1; AU2019207851B2

Abstract

A presente invenção se refere a um sistema termodinâmico contendo um fluido de trabalho. O sistema termodinâmico compreende pelo menos um vaso de coleta de fluido de trabalho (11) adaptado para conter uma fase líquida e uma fase gasosa do fluido de trabalho em equilíbrio termodinâmico. Uma disposição de refrigeração (51) é acoplada funcionalmente ao vaso de coleta de fluido (11) e adaptada para remover calor do fluido de trabalho coletado no vaso de coleta de fluido de trabalho (11) e assim reduzir a pressão no dito sistema termodinâmico. Também são revelados métodos para despressurizar um sistema termodinâmico contendo um fluido de trabalho em equilíbrio de líquido/gás.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere a sistemas e métodos termodinâmicos. As realizações aqui reveladas se referem especificamente a sistemas termodinâmicos que compreendem um circuito fechado em que um fluido de trabalho é processado e submetido a transformações termodinâmicas cíclicas, incluindo compressão, resfriamento, condensação, expansão e vaporização. Também são aqui revelados métodos para reduzir a pressão de deposição ("SOP" - settle-out pressure) de um circuito fechado em um sistema termodinâmico após o desligamento de um aparelho de reforço de pressão, como um compressor, para facilitar a inicialização do sistema.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Em sistemas termodinâmicos, em que um fluido de trabalho é processado em um circuito fechado e é submetido a transformações termodinâmicas que compreendem transições de fase entre um estado líquido e um estado gasoso, o desligamento do compressor ou outra instalação de reforço de pressão causa equalização de pressão no circuito fechado, até que uma assim chamada pressão de deposição seja obtida. A pressão de deposição depende, entre outros, da temperatura do circuito.

[003] A pressão de deposição pode aumentar drasticamente e atingir valores bem acima das condições do projeto, afetando adversamente a capacidade de inicialização do acionador de compressor. Esse é particularmente o caso em que o sistema termodinâmico compreende um circuito de refrigeração e é disposto em um ambiente quente. Quando o sistema termodinâmico é desligado e permanece inoperante por um tempo relativamente longo em temperatura ambiente alta, o sistema termodinâmico começa a aquecer. O líquido acumulado no circuito fechado de compressão começa a vaporizar e pressurizar o circuito fechado, até que a pressão de equilíbrio à temperatura ambiente ou na temperatura da estrutura metálica que define o circuito fechado seja alcançada. Essa temperatura pode ser tão alta quanto 50°C ou mais, devido à irradiação solar, por exemplo. A pressão de deposição resultante pode estar bem acima do ponto de projeto e pode ser de modo que o acionador de compressor seja incapaz de inicializar o compressor novamente.

[004] Para reiniciar a circulação no sistema termodinâmico, às vezes é usado um compressor de recuperação, que transfere gás no condensador e o fluido de trabalho condensado e liquefeito resultante é transferido para um vaso de coleta de líquido, reduzindo assim a pressão no circuito fechado até que uma pressão baixa suficiente seja alcançada para o acionador de compressor reiniciar o compressor.

[005] Em outras realizações da técnica atual, é necessária a ventilação do circuito para remover o gás do mesmo e reduzir a pressão. O gás ventilado é queimado em uma tocha.

[006] Ambas as abordagens afetam negativamente os custos de operação do sistema e podem ter um impacto ambiental adverso.

[007] De modo geral, problemas similares podem surgir em sistemas termodinâmicos que compreendem um circuito pressurizado adaptado para conter um fluido de trabalho e que compreende pelo menos um vaso de coleta de fluido de trabalho, adaptado para conter pelo menos duas fases de um fluido de trabalho, especificamente uma fase líquida e uma fase gasosa em uma condição de equilíbrio termodinâmico. Uma vez que a pressão de equilíbrio em um sistema bifásico depende da temperatura do fluido, quando a temperatura aumenta, a pressão de equilíbrio no sistema também aumenta e pode se tornar maior que a pressão-limite. Isso pode prejudicar ou afetar adversamente uma ou mais funcionalidades do sistema ou impedir sua operação por completo. Se essa situação ocorrer, é necessário ventilar o sistema termodinâmico ou é necessário um compressor dedicado para circular o fluido em um condensador, para diminuir a pressão no mesmo. A ventilação pode causar perda de produtos valiosos, poluição do ambiente ou implicar outras desvantagens.

[008] Consequentemente, um sistema e método melhorados para a inicialização de um sistema termodinâmico para abordar as questões de complexidade e desperdício de fluido dos sistemas da técnica atual seriam benéficos e seriam bem-vindos na tecnologia. Mais em geral, seria desejável fornecer métodos e sistemas adaptados para tratar de maneira mais eficaz dos problemas decorrentes do aumento de temperaturas e pressão de equilíbrio em um sistema termodinâmico que compreende um vaso de coleta de fluido contendo um fluido de trabalho em condições de equilíbrio de líquido-gás.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[009] Em uma realização, o assunto aqui revelado é direcionado a um sistema termodinâmico contendo um fluido de trabalho e que compreende pelo menos um vaso de coleta de fluido adaptado para conter uma fase líquida e uma fase gasosa do fluido de trabalho em equilíbrio termodinâmico. Conforme entendido na presente invenção, o termo fase gasosa pode incluir uma fase de vapor do fluido de trabalho. Uma disposição de refrigeração é acoplada funcionalmente ao vaso de coleta de fluido e adaptada para remover calor do fluido de trabalho coletado no vaso de coleta de fluido de trabalho e assim reduzir a pressão no dito sistema termodinâmico. A pressão de fluido interno do sistema termodinâmico pode, assim, ser reduzida sem ventilar o fluido de trabalho ou recorrer a outras medidas complexas.

[010] Em uma outra realização, o assunto aqui revelado se refere a um método para reduzir uma pressão de fluido em um sistema termodinâmico contendo um fluido de trabalho e que compreende pelo menos um vaso de coleta de fluido de trabalho, adaptado para conter fluido de trabalho liquefeito e fluido de trabalho gasoso em equilíbrio termodinâmico. Nas realizações aqui reveladas, o método inclui uma etapa para remover calor do fluido contido no vaso de coleta de fluido. O método inclui adicionalmente condensar fluido de trabalho gasoso em fluido de trabalho liquefeito reduzindo assim a dita pressão de fluido no sistema termodinâmico. As etapas podem ser pelo menos parcialmente simultâneas, em que a condensação de fluido de trabalho gasoso pode envolver a remoção simultânea de calor.

[011] Em uma outra realização, é revelado aqui um método para reduzir uma pressão de fluido em um sistema termodinâmico que compreende um circuito fechado contendo um fluido de trabalho no mesmo e que tem pelo menos uma seção de alta pressão, uma seção de baixa pressão e uma disposição de reforço de pressão entre as mesmas, o circuito fechado que compreende pelo menos um vaso de coleta de fluido adaptado para conter fluido de trabalho liquefeito e fluido de trabalho gasoso em equilíbrio termodinâmico. O método inclui as seguintes etapas: remover o calor do fluido de trabalho contido no vaso de coleta de fluido enquanto a disposição de reforço de pressão estiver em uma condição não operacional; condensar uma porção do fluido de trabalho de uma fase gasosa para uma fase líquida no dito vaso de coleta de fluido, reduzindo assim a pressão no circuito fechado; e ao atingir um limite de pressão de inicialização em pelo menos uma seção do circuito fechado, iniciar a operação da disposição de reforço de pressão.

[012] Uma realização adicional da presente invenção é desenhado para um sistema termodinâmico incluindo um circuito fechado adaptado para circular um fluido de trabalho no mesmo e incluindo pelo menos uma seção de alta pressão e uma seção de baixa pressão. O circuito inclui ainda uma disposição de reforço de pressão entre a seção de alta pressão e a seção de baixa pressão e uma disposição de remoção de calor e condensação de fluido adaptada para receber fluido de trabalho comprimido e pelo menos parcialmente condensar o dito fluido de trabalho comprimido removendo o calor da mesma. O circuito fechado inclui adicionalmente pelo menos um vaso de coleta de fluido de trabalho adaptado para conter fluido de trabalho liquefeito e fluido de trabalho gasoso em equilíbrio termodinâmico. Uma disposição de refrigeração é acoplada funcionalmente ao vaso de coleta de fluido de trabalho e adaptada para remover o calor do fluido de trabalho contido no mesmo ou destinado a ser coletado no mesmo, reduzindo assim a pressão no dito sistema termodinâmico.

[013] Além disso, é revelado aqui um método para reduzir uma pressão de fluido em um sistema termodinâmico, incluindo um circuito fechado contendo um fluido de trabalho no mesmo e que tem: uma seção de alta pressão; uma seção de baixa pressão; uma disposição de reforço de pressão entre a seção de alta pressão e a seção de baixa pressão; pelo menos um vaso de coleta de fluido de trabalho adaptado para conter fluido de trabalho liquefeito e fluido de trabalho gasoso em equilíbrio termodinâmico; o método que compreende as seguintes etapas: remover o calor do fluido de trabalho enquanto a disposição de reforço de pressão estiver em uma condição não operacional; condensar uma porção do fluido de trabalho de uma fase gasosa para uma fase líquida, reduzindo assim a pressão no circuito fechado; e ao atingir um limite de pressão de inicialização em pelo menos uma seção do circuito fechado, iniciar a operação da disposição de reforço de pressão.

[014] De acordo com algumas realizações, a etapa de condensar o fluido de trabalho de uma fase gasosa para uma fase líquida compreende a etapa de extrair fluido de trabalho em uma fase gasosa do vaso de coleta de fluido de trabalho.

[015] O assunto aqui revelado se refere também a um sistema termodinâmico que compreende: um circuito de refrigeração fechado adaptado para circular um fluido de trabalho no mesmo, compreendido de uma disposição de troca de calor adaptado para circular fluido de trabalho expandido a frio em relação de troca de calor com um fluido de processo e remover o calor do mesmo; um vaso de coleta de fluido de trabalho pressurizado, acoplado de modo fluido direta ou indiretamente ao circuito de refrigeração e adaptado para coletar o dito fluido de trabalho; e uma unidade de armazenamento de fluido de processo liquefeito, adaptada para coletar fluido de processo liquefeito na mesma; em que uma disposição de refrigeração é acoplada funcionalmente ao vaso de coleta de fluido de trabalho e adaptada para remover o calor do fluido de trabalho coletado no mesmo por meio de troca de calor com o fluido de processo da unidade de armazenamento de fluido de processo liquefeito.

[016] O calor pode ser removido pela circulação de fluido de trabalho do vaso de coleta de fluido de trabalho através da disposição de refrigeração e de volta ao vaso de coleta de fluido de trabalho. Em outras realizações, o calor pode ser removido do fluido de trabalho antes de coletar o fluido de trabalho no vaso de coleta.

[017] Em algumas realizações, o fluido de processo pode ser gás natural e o circuito de refrigeração fechado pode ser um circuito de refrigeração de uma instalação ou sistema de liquefação de gás natural, que pode incluir um ou mais circuitos de refrigeração.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[018] Um entendimento mais completo das realizações reveladas da invenção e muitas das vantagens correspondentes das mesmas serão prontamente obtidos à medida que os mesmos se tornam mais bem compreendidos mediante a referência à seguinte descrição detalhada quando considerada em conexão com os desenhos anexos, em que:

[019] A Figura 1 ilustra um esquema de um sistema termodinâmico incluindo um circuito fechado e uma instalação de compressão;

[020] A Figura 2 ilustra um vaso de acumulação de fluido de trabalho e uma disposição de refrigeração combinada com o mesmo, de acordo com uma primeira modalidade;

[021] A Figura 3 ilustra um vaso de acumulação de fluido de trabalho e uma disposição de refrigeração combinada com o mesmo, de acordo com uma segunda modalidade;

[022] A Figura 4 ilustra um vaso de acumulação de fluido de trabalho e uma disposição de refrigeração combinada com o mesmo, de acordo com uma terceira modalidade;

[023] A Figura 5 ilustra um vaso de acumulação de fluido de trabalho e uma disposição de refrigeração combinada com o mesmo, de acordo com uma quarta modalidade;

[024] A Figura 6 ilustra um vaso de acumulação de fluido de trabalho e uma disposição de refrigeração combinada com o mesmo, de acordo com uma quinta modalidade;

[025] A Figura 7 ilustra um vaso de acumulação de fluido de trabalho e uma disposição de refrigeração combinada com o mesmo, de acordo com uma sexta modalidade;

[026] A Figura 8 ilustra um vaso de acumulação de fluido de trabalho e uma disposição de refrigeração combinada com o mesmo, de acordo com uma sétima modalidade;

[027] A Figura 9 ilustra um vaso de acumulação de fluido de trabalho e uma disposição de refrigeração combinada com o mesmo, de acordo com uma oitava modalidade;

[028] A Figura 10 ilustra um vaso de acumulação de fluido de trabalho e uma disposição de refrigeração combinada com o mesmo, de acordo com uma nona modalidade;

[029] As Figuras 11 e 12 ilustram fluxogramas de métodos para reiniciar um sistema termodinâmico de acordo com a presente invenção;

[030] A Figura 13 ilustra um esquema de um sistema termodinâmico em combinação com um sistema de liquefação de gás natural;

[031] A Figura 14 ilustra uma realização de um tanque de armazenamento de gás liquefeito da disposição da Figura 13, em combinação com um vaso de coleta de fluido de trabalho e a disposição de refrigeração relevante em uma realização;

[032] A Figura 15 ilustra uma realização adicional de um tanque de armazenamento de gás liquefeito da disposição da Figura 13, em combinação com um vaso de coleta de fluido de trabalho e a disposição de refrigeração relevante;

[033] A Figura 16 ilustra uma realização adicional de um tanque de armazenamento de gás liquefeito da disposição da Figura 13, em combinação com um vaso de coleta de fluido de trabalho e a disposição de refrigeração relevante;

[034] A Figura 17 ilustra uma realização adicional de um tanque de armazenamento de gás liquefeito da disposição da Figura 13, em combinação com um vaso de coleta de fluido de trabalho e a disposição de refrigeração relevante;

[035] A Figura 18 ilustra uma realização adicional de um tanque de armazenamento de gás liquefeito da disposição da Figura 13, em combinação com um vaso de coleta de fluido de trabalho e disposição de refrigeração relevante;

[036] A Figura 19 ilustra uma realização adicional de um tanque de armazenamento de gás liquefeito da disposição da Figura 13, em combinação com um vaso de coleta de fluido de trabalho e a disposição de refrigeração relevante;

[037] As Figuras 20 e 21 ilustram realizações modificadas da disposição de refrigeração da Figura 19;

[038] As Figuras 22 e 23 ilustram realizações adicionais de um tanque de armazenamento de gás liquefeito da disposição da Figura 13, em combinação com um vaso de coleta de fluido de trabalho e disposição de refrigeração relevante; e

[039] A Figura 24 ilustra uma realização modificada da disposição de refrigeração.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[040] De acordo com uma realização, o presente assunto é direcionado a sistemas e métodos para facilitar a inicialização de um sistema termodinâmico após o desarme de um compressor ou outra disposição de reforço de pressão, como consequência da qual a pressão de deposição (SOP) dentro do termodinâmico sistema aumentou. Especificamente, em várias realizações reveladas na presente invenção, é fornecido um sistema termodinâmico, que inclui um circuito fechado adaptado para circular um fluido de trabalho, que é submetido a transformações termodinâmicas cíclicas. Em operação, um compressor, ou qualquer outra disposição de reforço de pressão fornecida no circuito fechado ou ao longo dele, reforça a pressão do fluido de trabalho e circula o fluido de trabalho no circuito fechado. O circuito fechado compreende várias seções, como uma seção de baixa pressão e uma seção de alta pressão. A disposição de reforço de pressão suga o fluido de trabalho da seção de baixa pressão e bombeia o fluido de trabalho na seção de alta pressão. O sistema termodinâmico pode compreender adicionalmente pelo menos uma disposição de remoção de calor e condensação de fluido, em que o fluido de trabalho comprimido é resfriado e pelo menos parcialmente condensado. O sistema termodinâmico compreende adicionalmente pelo menos um vaso de coleta de fluido, adaptado para coletar fluido de trabalho em uma condição de equilíbrio de líquido/gás, isto é, contendo fluido de trabalho em um estado bifásico, parcialmente em estado líquido e parcialmente em um estado gasoso ou de vapor.

[041] Quando a disposição de reforço de pressão é desligada, por exemplo, o compressor que libera o fluido de trabalho na seção de alta pressão do circuito fechado desarma, todo o circuito fechado inicia o aquecimento como consequência da temperatura ambiente. Uma vez que o circuito contém fluido de trabalho bifásico em pelo menos uma porção do mesmo, a fase líquida começará a evaporar, aumentando assim a pressão dentro de todo o circuito fechado até que uma pressão de deposição seja alcançada, que depende da temperatura real dentro do circuito fechado.

[042] Para facilitar a reinicialização do sistema termodinâmico sem recorrer à ventilação e queima de fluido, o fluido de trabalho contido no pelo menos um vaso de coleta de fluido mencionado acima é resfriado, reduzindo assim a temperatura dentro do circuito fechado e condensando pelo menos parcialmente o fluido de trabalho gasoso presente no circuito em fluido de trabalho liquefeito. A pressão no circuito fechado é assim gradualmente reduzida, até que seja atingido um valor de pressão adequado para a inicialização do sistema termodinâmico. Esse valor de pressão é a pressão de equilíbrio do sistema bifásico de gás-líquido no vaso de coleta de fluido na temperatura alcançada pelo fluido de trabalho no mesmo.

[043] A inicialização da disposição de reforço de pressão pode ser, dessa forma, executada sem exigir um acionador superdimensionado para a disposição de reforço de pressão e sem desperdiçar fluido de trabalho de alto valor contido no circuito fechado.

[044] De acordo com uma realização mais geral, o assunto aqui revelado é direcionado a sistemas e métodos para reduzir a pressão de equilíbrio em um sistema bifásico contendo uma fase líquida e uma fase gasosa de um fluido de trabalho, por exemplo, em um vaso de coleta de fluido que forma parte de um sistema termodinâmico. A pressão de equilíbrio pode ter aumentado após o aquecimento do sistema bifásico; a redução da pressão de equilíbrio pode ser necessária por várias razões, por exemplo, para reiniciar a circulação do fluido de trabalho em um circuito fechado ou para evitar a interrupção do sistema. As realizações reveladas no presente documento fornecem uma disposição de refrigeração, que remove o calor do sistema bifásico e, assim, reduz a pressão de equilíbrio do sistema bifásico.

[045] Será feita agora referência em detalhes às realizações da invenção, um ou mais exemplos das quais são ilustrados nos desenhos. Cada exemplo é fornecido a título de explicação da invenção, não como limitação da invenção. De fato, ficará evidente para os técnicos no assunto que várias modificações e realizações podem ser feitas na presente invenção sem que se afaste do escopo da invenção. A referência ao longo do relatório descritivo a "uma(1) realização" ou "uma realização" ou "algumas realizações" significa que o recurso, estrutura ou característica particular descrita em conexão com uma realização está incluída em pelo menos uma realização do assunto revelado. Dessa forma, a aparência da frase "em uma(1) realização " ou "em uma realização " ou "em algumas realizações" em vários lugares ao longo do relatório descritivo não está necessariamente se referindo à mesma realização (ou realizações). Além disso, os recursos, estruturas ou características específicos podem ser combinados de qualquer maneira adequada em uma ou mais realizações.

[046] Mediante a introdução de elementos de várias realizações, os artigos "um", "uma", "o", "a" e "o dito/a dita" pretendem significar que há um ou mais dos elementos. Os termos "compreender", "incluir" e "ter" são destinados a serem inclusivos e significam que pode haver elementos adicionais além dos elementos mencionados.

[047] Com referência agora aos desenhos, a Figura 1 mostra um esquema de um sistema termodinâmico 1. O sistema termodinâmico 1 pode ser compreendido de um circuito fechado 3, em que um fluido de trabalho é adaptado para circular e se submeter a transformações termodinâmicas cíclicas, incluindo compressão, condensação, resfriamento e expansão. A circulação do fluido de trabalho no circuito fechado 3 é executada por meio de uma disposição de reforço de pressão 5. Como usado aqui, o termo "disposição de reforço de pressão" é expressamente definido para incluir qualquer máquina ou sistema, em que o fluido de trabalho é liberado em uma primeira pressão de sucção e a partir da qual o fluido de trabalho é liberado em uma segunda pressão de aplicação, sendo que a pressão de aplicação é superior à pressão de sucção. Na realização mostrada na Figura 1, a disposição de reforço de pressão 5 compreende um compressor 7 que tem um lado de sucção 7S e um lado de liberação 7D.

[048] A jusante da disposição de reforço de pressão 5, em relação à direção do fluxo do fluido de trabalho representado esquematicamente pela seta FF, é fornecida uma disposição de remoção de calor e condensação de fluido 9. Como usado aqui, o termo "disposição de remoção de calor e condensação de fluido" é expressamente definido como qualquer instalação, sistema ou disposição com capacidade para remover o calor do fluido de trabalho que circula no mesmo e pelo menos parcialmente condensar o fluido de trabalho de um estado gasoso para um estado líquido. Dessa forma, a disposição de remoção de calor e condensação de fluido 9 pode incluir um trocador de calor, por exemplo, um trocador de calor líquido/ar ou líquido/líquido. Em outras realizações, a disposição de remoção de calor e condensação de fluido 9 pode incluir qualquer outro tipo de dispositivo ou disposição de remoção de calor. A disposição de remoção de calor e condensação de fluido 9 também pode fazer parte de trocadores de calor de múltiplas correntes como, por exemplo, placas com aletas ou trocadores de calor com bobina enrolada.

[049] Um vaso de coleta de condensado 11 é disposto a jusante da disposição de remoção de calor e condensação de fluido 9. A porção do circuito fechado 3 entre o lado de liberação 7D do compressor 7 e o vaso de coleta de condensado 11 forma uma primeira seção de alta pressão do circuito fechado 3. Uma porção do circuito fechado 3 a jusante de uma válvula de expansão 17 ou 27 ou 52, ou a jusante de um evaporador, a ser revelado posteriormente, até o lado de sucção 7S do compressor 7 forma uma segunda seção de baixa pressão do circuito fechado 3.

[050] Em algumas realizações, a segunda seção de baixa pressão do circuito fechado 3 pode compreender uma seção de evaporação 13. Em algumas realizações, a seção de evaporação 13 pode incluir um ou mais evaporadores 15, que são acoplados de modo fluido ao vaso de coleta de condensado 11 e adicionalmente acoplados de modo fluido à disposição de reforço de pressão 5, por exemplo, com o lado de sucção 7D do compressor 7. Em algumas realizações, conforme mostrado na Figura 1, os evaporadores 15 podem ser dispostos em paralelo. Em outras realizações, os evaporadores podem fazer parte de trocadores de calor de múltiplas correntes, como, por exemplo, placas com aletas ou trocadores de calor com bobina enrolada.

[051] Em algumas realizações, entre cada evaporador 15 e o vaso de coleta de condensado 11, uma respectiva válvula de redução de pressão 17 é disposta. A primeira seção de alta pressão do circuito fechado se estende até as válvulas de redução de pressão 17.

[052] Cada válvula de redução de pressão 17 pode ser controlada por um respectivo dispositivo de controle de nível 19, que abre e fecha seletivamente a válvula de redução de pressão 17 para manter um nível desejado de fluido de trabalho liquefeito dentro do respectivo evaporador 15. O fluido de trabalho do vaso de coleta de condensado 11 é, dessa forma, liberado, a uma pressão mais baixa, em cada evaporador 15, mediante solicitação do dispositivo de controle de nível 19, abrindo a respectiva válvula de redução de pressão 17.

[053] A seção de evaporação 13 pode ser usada para resfriar um fluxo de fluido de processo que circula em um circuito de fluido de processo 21, que tem uma entrada de fluido 21A e uma saída de fluido 21B. O fluido de processo quente entra na seção de evaporação 13 na entrada de fluido 21A a uma primeira temperatura e sai da seção de evaporação 13 na saída de fluido 21B a uma segunda temperatura, mais baixa que a primeira temperatura. O fluido do processo é resfriado por meio de calor latente absorvido pelo fluido de trabalho nos evaporadores 15. O fluido de trabalho nos evaporadores 15, dessa forma, evapora gradualmente e o fluido de trabalho gasoso assim produzido é liberado para a disposição de reforço de pressão 5. Uma quantidade suficiente de fluido de trabalho liquefeito em condições de ebulição é mantida nos evaporadores por meio da abertura seletiva de válvulas de redução de pressão 17 sob o controle dos dispositivos de controle de nível 19.

[054] Em algumas realizações, um tambor de sucção 23 pode ser disposto na segunda seção de baixa pressão do circuito fechado 3, entre a seção de evaporação 13 e o lado de sucção da disposição de reforço de pressão 5. O tambor de sucção 23 pode conter fluido de trabalho armazenado no mesmo, em uma condição de equilíbrio termodinâmico em uma condição bifásica, com o fluido de trabalho parcialmente em estado gasoso e parcialmente em estado liquefeito. Em algumas realizações, um dispositivo de controle de nível 25 pode ser fornecido, para manter o nível de líquido no tambor de sucção 23 em um valor desejado. O dispositivo de controle de nível 25 pode ser funcionalmente acoplado a uma válvula de controle de nível 27 disposta ao longo de uma linha de conexão 29, que acopla de modo fluido o tambor de sucção 23 ao vaso de coleta de condensado 11. O fluido de trabalho na fase gasosa é sugado pela disposição de reforço de pressão 5, comprimido e liberado para a disposição de remoção de calor e condensação de fluido 9. Se o nível de líquido no tambor de sucção 23 cair abaixo de um limite mínimo, o dispositivo de controle de nível 25 abre a válvula de controle de nível 27, de modo que o nível de líquido no tambor de sucção 23 seja restaurado pelo fluido de trabalho liquefeito do vaso de coleta de condensado 11.

[055] Em algumas realizações, o tambor de sucção 23 pode ser acoplado de modo fluido a um evaporador de baixa pressão, não mostrado, através de uma linha de liberação de líquido 23A e uma linha de retorno de vapor 23B. Em algumas realizações, a linha antissurto 33 pode terminar sob o nível de líquido dentro do tambor de sucção 23, por exemplo, se nenhum trocador de calor estiver disponível ao longo da trajetória de fluxo antissurto de reciclagem.

[056] Embora no esquema da Figura 1 descrito até agora o circuito fechado 3 compreenda uma disposição de reforço de pressão 5 que inclui um compressor simples 7, em outras realizações, pode ser fornecido um sistema termodinâmico 1 mais complexo, em que a seção de baixa pressão do circuito fechado 3 compreende um número maior de aparelhos e um agregado mais complexo de máquinas, através do qual o fluido de trabalho é processado e se submete a qualquer tipo de processo monofásico ou multifásico. O importante, com o propósito de entender a presente invenção, que entre a seção de baixa pressão e a seção de alta pressão do sistema termodinâmico, a pressão do fluido de trabalho seja aumentada por meio da energia liberada para a mesma, por exemplo. na forma de energia mecânica usada para acionar um compressor.

[057] No esquema da Figura 1, é mostrado um acionador 31, que aciona o compressor 7 em rotação, fornecendo a energia mecânica necessária. O acionador 31 pode ser um motor elétrico. Em outras realizações, o acionador 31 pode ser uma turbomáquina de geração de energia mecânica, como um motor de turbina a gás ou uma turbina a vapor. Em ainda outras realizações, o acionador 31 pode incluir um motor de combustão interna reciprocante.

[058] Além disso, na Figura 1 uma seção de evaporação 13 é inserida na seção de baixa pressão do circuito fechado 3 do sistema termodinâmico 1, entendendo-se que isso é fornecido apenas como uma realização . De fato, o sistema termodinâmico 1 pode compreender diferentes disposições de dispositivos e máquinas.

[059] Em algumas realizações, o compressor 7 pode ser um compressor axial ou um compressor centrífugo, como um compressor axial ou centrífugo de estágio único ou multiestágio, um compressor de engrenagem integral ou um trem de compressor.

[060] Em algumas realizações, o lado de liberação 7D do compressor 7 é acoplado de modo fluido ao lado de sucção 7S por uma linha antissurto 33. Uma válvula antissurto 35 pode ser disposta ao longo da linha antissurto 33. A válvula antissurto 35 é aberta seletivamente para evitar o surgimento de fenômenos no compressor 7. Por exemplo, a válvula antissurto 35 pode ser aberta quando o sistema termodinâmico 1 é iniciado após um período de não operação. A válvula antissurto 35 também pode ser aberta durante o funcionamento do compressor 7, se o ponto de operação do compressor se aproximar de uma linha de limite de surto.

[061] Podem ser fornecidas disposições de resfriamento, para resfriar o fluido de trabalho liberado no lado de liberação do compressor 7 antes da sucção no lado de sucção, evitando assim o superaquecimento do fluido de trabalho quando a linha antissurto 33 estiver aberta.

[062] Com o propósito de resfriar o fluido de trabalho de recirculação, de acordo com algumas realizações, um resfriador 37 pode ser fornecido entre o lado de liberação 7D do compressor 7 e o tambor de sucção 23, de preferência, entre o lado de liberação 7D e a válvula antissurto 35. O gás que circula na linha antissurto 33 pode ser gelado no resfriador 37 antes de entrar no tambor de sucção 23 e, de preferência, a montante da válvula antissurto 35.

[063] Em combinação com, ou em vez do resfriador 37, uma válvula de arrefecimento brusco 52 ou um outro dispositivo de aspersão pode ser fornecido ao longo de uma linha 54 e acoplado de modo fluido ao vaso de coleta de condensado 11 e à linha antissurto 33. A linha 54 pode ser conectada à linha antissurto 33, entre a válvula antissurto 37 e o tambor de sucção 23. O fluido de trabalho condensado expandido na válvula de arrefecimento brusco 52 pode ser, dessa forma, liberado do vaso de coleta de condensado 11 para a linha antissurto 33, para reduzir a temperatura do gás que circula na linha antissurto 33.

[064] Em ainda outras realizações, a extremidade livre da linha antissurto 33 pode estar situada sob o nível de líquido no tambor de sucção 23, a fim de resfriar o fluido de trabalho gasoso reciclado quente por meio de troca de calor contra o líquido acumulado. Nesse caso, as disposições de refrigeração ao longo da linha antissurto 33 podem ser dispensadas.

[065] Entre a disposição de reforço de pressão 5 e a disposição de remoção de calor e condensação de fluido 9, uma válvula de verificação 39 pode ser fornecida. De acordo com algumas realizações, uma válvula de isolamento 41 também pode ser fornecida entre a disposição de reforço de pressão 5 e a disposição de remoção de calor e condensação de fluido 9. Uma válvula de isolamento adicional 42 pode ser disposta entre a seção de evaporação 13 e o tambor de sucção 23. O fechamento das válvulas de isolamento 41 e 42 isolará a disposição de reforço de pressão 5 do circuito 3.

[066] Em algumas realizações, uma primeira válvula de isolamento de compressor 48 e uma segunda válvula de isolamento de compressor 50 podem ser dispostas no lado de sucção 7S e no lado de liberação 7D do compressor 7, para isolar o compressor 7 do circuito restante 3 e despressurizar o compressor 7, se necessário.

[067] O sistema termodinâmico 1 opera da seguinte maneira. O fluido de trabalho é circulado continuamente no circuito fechado 3 pela disposição de reforço de pressão 5, com o uso de energia mecânica gerada pelo acionador 31. O fluido de trabalho comprimido no estado gasoso é liberado para a disposição de remoção de calor e condensação de fluido 9. Como usado aqui, o termo "gasoso" é expressamente definido como também abrangendo fluido no estado de vapor. O calor é removido do fluido de trabalho gasoso que flui através do mesmo e o fluido de trabalho é, dessa forma, pelo menos parcialmente condensado e coletado no vaso de coleta de condensado 11.

[068] O fluido de trabalho condensado é então liberado através das válvulas de redução de pressão 17 para os evaporadores 15. O fluido de trabalho de baixa pressão nos evaporadores 15 ferve em temperatura relativamente baixa, absorvendo o calor de vaporização latente do fluido de processo que circula no circuito do fluido de processo 21 que é, dessa forma, resfriado. O fluido de trabalho no estado gasoso é liberado através do tambor de sucção 23 para a disposição de reforço de pressão 5, comprimido e liberado novamente para a disposição de remoção de calor e condensação de fluido.

[069] Sob condições normais de operação, portanto, o fluido de trabalho no estado líquido e o fluido de trabalho no estado gasoso estão presentes em uma condição de equilíbrio termodinâmico em várias seções do circuito termodinâmico e, em particular, pelo menos no vaso de coleta de condensado 11 e possivelmente no tambor de sucção 23.

[070] Quando o sistema termodinâmico 1 é desligado, o fluido de trabalho no circuito fechado 3 começa a vaporizar e pressuriza o circuito fechado 3, até que uma pressão de deposição seja alcançada. Essa pressão depende da temperatura alcançada pelo sistema termodinâmico que pode ser tão alta quanto 50°C, por exemplo, 60°C ou até mais alta, se o circuito fechado 3 for exposto à radiação solar, por exemplo. A pressão de deposição resultante pode ser tão alta que a disposição de reforço de pressão 5 pode não ter capacidade para reiniciar o sistema.

[071] De acordo com a presente invenção, para evitar recorrer à ventilação do circuito fechado 3 ou a outras medidas complexas e ineficientes, a pressão de fluido de trabalho é reduzida mediante a remoção do calor H do circuito fechado 3 e causando assim a condensação do fluido de trabalho vaporizado contido no mesmo. Na Figura 1, isso é representado esquematicamente pela seta H, que representa pictoricamente a remoção de calor do fluido de trabalho contido no vaso de coleta de condensado 11.

[072] Em geral, o calor pode ser removido de qualquer porção, parte, elemento ou seção do sistema termodinâmico 1, em que o fluido de trabalho no estado líquido e no estado gasoso está presente em uma condição de equilíbrio termodinâmico. Em vez de remover o calor do vaso de coleta de condensado 11, o calor pode ser removido do tambor de sucção 23, por exemplo. Em geral, o calor pode ser removido de qualquer vaso de coleta de fluido fornecido no circuito fechado ou acoplado de modo fluido ao mesmo e no qual um fluido de trabalho bifásico é coletado.

[073] Como usado aqui, um vaso de coleta de fluido pode ser, dessa forma, entendido como qualquer vaso, recipiente ou aparelho, que é adaptado para conter fluido de trabalho em duas fases, a saber, líquido e gasoso, em equilíbrio termodinâmico.

[074] Em geral, pelo menos uma disposição de refrigeração para remover o calor e condensar gás no circuito fechado 3 pode ser funcionalmente acoplada a pelo menos um vaso de coleta de fluido para remover o calor, condensar o fluido de trabalho e, dessa forma, reduzir a pressão no circuito fechado 3 a partir da pressão de deposição para um nível de pressão mais baixo, no qual o sistema termodinâmico 1 pode ser iniciado novamente.

[075] Como usado aqui, o termo "disposição de refrigeração" é definido expressamente como qualquer dispositivo, sistema, maquinaria ou agregado que é adaptado para remover calor do vaso de coleta de fluido, para condensar o fluido de trabalho gasoso e reduzir a pressão interna do circuito fechado 3.

[076] Várias realizações de possíveis disposições de refrigeração serão descritas abaixo com referência às seguintes Figuras 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 e 10. Algumas dessas disposições de refrigeração são descritas em relação funcional com o vaso de coleta de condensado 11. Pelo menos algumas das ditas disposições de refrigeração podem muito bem ser acopladas funcionalmente a um outro vaso de coleta de fluido do sistema termodinâmico, por exemplo, o tambor de sucção 23. Em termos mais gerais, embora nas Figuras 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 e 10 seja feita referência a um "vaso de coleta de fluido" identificado como o vaso de coleta de condensado 11 da Figura 1; deve ser entendido que tal vaso de coleta de fluido poderia ser uma outra porção ou componente do sistema termodinâmico 1, adaptado para coletar fluido de trabalho líquido e gasoso em uma condição de equilíbrio termodinâmico.

[077] Em algumas realizações, a disposição de refrigeração exige uma fonte de fluido de resfriamento. Essa fonte de fluido de resfriamento pode ser fornecida por um outro processo de uma instalação mais complexa, da qual o sistema termodinâmico 1 faz parte. Em outras realizações, pode ser fornecido um ciclo de refrigeração dedicado, que é dedicado à inicialização do sistema termodinâmico 1 mediante a redução da pressão dentro do circuito fechado 3, quando necessário.

[078] Com referência contínua à Figura 1, a Figura 2 ilustra uma realização de uma disposição de refrigeração 51 para remover o calor do fluido de trabalho contido no circuito fechado 3 de um sistema termodinâmico 1. Na realização da Figura 2, a disposição de refrigeração 51 compreende um primeiro dispositivo de remoção de calor adaptado para remover o calor do fluido de trabalho liquefeito contido no vaso de coleta de fluido 11. O primeiro dispositivo de remoção de calor pode compreender um trocador de calor 53 disposto no vaso de coleta de fluido que faz parte do circuito fechado 3 ou acoplado de modo fluido ao mesmo. Em algumas realizações, o vaso de coleta de fluido pode ser o vaso de coleta de condensado 11 do sistema termodinâmico 1 da Figura 1. Na Figura 2 e nas figuras a seguir, portanto, o vaso de coleta de fluido será identificado com 11. Deve-se notar, entretanto, que em algumas realizações o sistema termodinâmico pode incluir um vaso de coleta de condensado e um vaso de coleta de fluido separado, que pode ser acoplado de modo fluido um ao outro. Tal configuração será descrita posteriormente com referência a algumas realizações.

[079] Um refrigerante é levado a circular no trocador de calor 53. Por exemplo, o refrigerante pode compreender um fluido selecionado do grupo que compreende: metano, nitrogênio, refrigerante misto, etano, etileno, propileno, amônia, butano ou misturas dos mesmos. Embora os fluidos mencionados acima sejam indicados a título de exemplo, deve-se entender que outros refrigerantes podem ser utilizados, dependendo das condições de operação do sistema termodinâmico 1. O refrigerante pode ser liberado por um circuito de refrigeração ad hoc ou pode ser fornecido por um outro processo presente na instalação na qual o sistema termodinâmico 1 está disposto.

[080] A temperatura do refrigerante que circula no trocador de calor 53 é mais baixa que a temperatura do fluido de trabalho liquefeito contido no vaso de coleta de fluido. O trocador de calor 53 pode compreender, por exemplo, um feixe de tubos, uma ou mais bobinas, uma ou mais placas com aletas ou combinações dos mesmos, que podem ser parcial ou totalmente submersas no fluido de trabalho liquefeito contido no vaso de coleta de fluido 11.

[081] A disposição de refrigeração 51 pode compreender adicionalmente uma primeira bomba de circulação 55 adaptada para circular o fluido de trabalho liquefeito. A bomba de circulação 55 pode ser disposta em uma linha de desvio em paralelo a uma porção do circuito fechado 3. Por exemplo, a bomba de circulação 55 pode ser disposta em uma linha de desvio 57, entre uma primeira válvula de controle ou isolamento 59 e uma segunda válvula de controle ou isolamento 61. Uma válvula de retenção 63 pode ser disposta no circuito fechado 3 em paralelo à bomba de circulação 55. Uma válvula de verificação adicional 62 pode ser disposta na linha de desvio 57, entre a bomba de circulação 55 e a segunda válvula de controle ou isolamento 61.

[082] Em algumas realizações, a bomba de circulação 55 é acoplada de modo fluido a pelo menos uma válvula de arrefecimento brusco ou um cabeçote de aspersão 65, ou um outro dispositivo de aspersão, disposto na parte superior do vaso de coleta de fluido 11. A bomba de circulação 55 pode ser acoplada de modo fluido às válvulas de arrefecimento brusco 65 através de uma linha 66, ao longo da qual uma válvula de controle ou isolamento 67 pode ser disposta. Em paralelo à válvula de controle ou isolamento 67, uma linha de desvio 68 é disposta, adaptada para conectar seletivamente o lado de liberação da bomba de circulação 55 a um duto de liberação de fluido 3A que faz parte do circuito fechado 3 e acopla de modo fluido o vaso de coleta de fluido 11 à porção a montante do circuito fechado 3, por exemplo, à disposição de condensação de fluido 9. A extremidade aberta do duto de liberação de fluido 3A pode estar abaixo do nível de fluido de trabalho liquefeito contido no vaso de coleta de fluido 11. Em algumas realizações, as válvulas de fechamento 69, 71 são dispostas ao longo da linha de desvio 68. Entre as válvulas 69, 71, a linha de desvio 68 está em comunicação fluida com um dispositivo de remoção de fluidos não condensáveis 73, adaptado para remover fluidos não condensáveis do vaso de coleta de fluido 11.

[083] As válvulas de arrefecimento brusco 65 ou outros dispositivos de aspersão podem ser configurados para aspergir pequenas gotículas de fluido de trabalho liquefeito no fluido de trabalho gasoso contido no vaso de coleta de fluido 11. Dessa forma, o resfriamento é obtido por transferência de calor sensível e por transferência de calor latente, à medida que as gotículas são levadas a vaporizar absorvendo o calor latente do fluido de trabalho gasoso.

[084] Durante o funcionamento normal do sistema termodinâmico 1, a válvula de fechamento 69 está aberta enquanto a válvula de fechamento 71 está fechada. Durante uma fase de resfriamento, quando o calor é removido do vaso de coleta de fluido 11 pela disposição de refrigeração 51, a válvula 69 está fechada enquanto a válvula 71 está aberta.

[085] Em algumas realizações, não mostradas, uma válvula de ventilação dedicada pode ser fornecida, em vez de um dispositivo de remoção de fluidos não condensáveis 73.

[086] Em algumas realizações, em particular se a extremidade aberta do duto de liberação de fluido 3A estiver abaixo do nível do fluido liquefeito no vaso de coleta de fluido 11, a disposição de refrigeração 51 pode ser dotada adicionalmente de um interruptor de sifão 75, adaptado para impedir que o fluido de trabalho liquefeito entre no duto 3A ou para descarregar o fluido de trabalho liquefeito do duto de liberação de fluido 3A, de modo que o nível de líquido no duto de liberação de fluido 3A seja o mesmo que no vaso de coleta de fluido 11.

[087] Em algumas realizações, a disposição de refrigeração 51 pode compreender adicionalmente um sistema de controle de temperatura 77 adaptado para detectar a temperatura do fluido de trabalho liquefeito contido no vaso de coleta de fluido 11. Em algumas realizações, conforme mostrado esquematicamente na Figura 2, o sistema de controle de temperatura 77 compreende vários sensores de temperatura, por exemplo, um primeiro sensor de temperatura no fundo do vaso de coleta de fluido 11 e um segundo sensor de temperatura próximo ao nível superior do fluido de trabalho liquefeito, de modo que um perfil de temperatura ao longo da profundidade do fluido de trabalho liquefeito possa ser detectado. Essa informação pode ser particularmente útil durante o resfriamento de fluido e a redução de pressão.

[088] De acordo com algumas realizações, uma linha de conexão de reserva 78 pode ser fornecida para conectar o lado de liberação da bomba 55 ao duto de liberação de fluido 3A. Uma válvula de isolamento 76 pode ser fornecida ao longo da linha de conexão de reserva 78 para fechar ou abrir seletivamente a linha de reserva 78. Uma válvula de arrefecimento brusco ou um cabeçote de aspersão 80 pode ser adicionalmente fornecida, para qual o fluido de trabalho liquefeito pode ser liberado pela bomba 55 através da linha de reserva 78 quando a válvula de isolamento 76 está aberta e por meio da qual o fluido de trabalho liquefeito gelado pode ser aspergido no duto de liberação de fluido 3A.

[089] A válvula de arrefecimento brusco 80 ao longo da linha de reserva 78 pode ser usada como uma alternativa para a válvula 68 ou em combinação com a mesma. Dessa forma, o líquido pode ser aspergido no duto de liberação 3A.

[090] Em geral, um layout que usa uma válvula de arrefecimento brusco ou um cabeçote de aspersão 80, conforme descrito acima, pode ser usado também sozinho ou em combinação com outras disposições de resfriamento de acordo com várias realizações aqui reveladas.

[091] A linha de conexão de reserva 78 e a válvula de arrefecimento brusco relevante 80 podem ser particularmente úteis como instalações de refrigeração de reserva em caso de falha das válvulas de arrefecimento brusco 65, por exemplo. Antes de ativar a linha de reserva 78, o fluido de trabalho liquefeito deve ser descarregado do duto de liberação de fluido 3A, por exemplo, mediante a abertura do interruptor de sifão 75.

[092] Com a disposição de refrigeração 51 da Figura 2, as etapas a seguir podem ser executadas para reduzir a pressão no sistema termodinâmico 1 antes de inicializar o sistema termodinâmico após o desligamento, uma vez que a pressão dentro do circuito fechado 3 tem atingido uma pressão de deposição.

[093] Como uma primeira etapa, o refrigerante pode começar a fluir através do trocador de calor 53. Uma vez que a temperatura do fluido de trabalho liquefeito contido no vaso de coleta de fluido 11 foi reduzida, isto é, o fluido de trabalho liquefeito foi sub-resfriado, a bomba de circulação 55 pode ser ligada. Uma válvula de controle de isolamento 79 disposta ao longo do circuito fechado 3 a jusante da bomba de circulação 55 e a jusante da válvula de controle 61 foi previamente fechada, por exemplo, quando a disposição de reforço de pressão 5 foi desligada. Dessa forma, quando a bomba 55 é iniciada, nenhum fluido é bombeado em direção à seção de baixa pressão do circuito fechado 3. As válvulas de controle 59, 61, 67 podem ser abertas, de modo que o fluido de trabalho liquefeito pressurizado seja bombeado em direção às válvulas de arrefecimento brusco 65 e seja aspergido no vaso de coleta de fluido 11 a baixa pressão. O fluido de trabalho de baixa pressão assim aspergido no vaso de coleta de fluido 11 refrigera o fluido de trabalho gasoso contido no vaso de coleta de fluido 11 e promove a condensação, reduzindo assim a pressão no vaso de coleta de fluido 11.

[094] Se um dispositivo de remoção de fluidos não condensáveis 73 for fornecido, a válvula 71 pode ser aberta e a válvula 69 pode ser fechada, de modo que o fluido de trabalho liquefeito gelado do vaso de coleta de fluido 11 seja bombeado pela bomba 55 também através do dispositivo 73.

[095] Embora o processo descrito acima continue, a quantidade de fluido de trabalho liquefeito no vaso de coleta de fluido 11 aumenta e a quantidade total de fluido de trabalho gasoso no circuito fechado 3 diminui, levando assim a uma redução total de pressão no circuito fechado 3. O processo de refrigeração pode ser interrompido quando um limite de pressão mais baixo no circuito fechado 3 é alcançado, no qual a disposição de reforço de pressão 5 pode ser iniciada.

[096] Ainda com referência às Figuras 1 e 2, uma realização adicional de uma disposição de refrigeração 51 é mostrada na Figura 3. Os mesmos números de referência designam as partes, elementos ou componentes iguais ou correspondentes já ilustrados na Figura 2 e descritos acima, e que não serão descritos novamente. A disposição de refrigeração 51 da Figura 3 se difere da disposição de refrigeração da Figura 2 principalmente pelo fato de que o trocador de calor 53 submerso no fluido de trabalho liquefeito contido no vaso de coleta de fluido 11 é substituído por um trocador de calor externo 81. O trocador de calor 81 faz parte de um dispositivo de remoção de calor adaptado para remover calor do fluido de trabalho liquefeito removido do vaso de coleta de fluido 11 e que circula no lado quente do trocador de calor 81, em relação de troca de calor com um refrigerante que circula no lado frio do trocador de calor 81. O refrigerante remove o calor do fluido de trabalho liquefeito bombeado pela bomba de circulação 55 durante o processo de redução de pressão antes da inicialização do sistema termodinâmico 1.

[097] O fluido de trabalho liquefeito que circula através do lado quente do trocador de calor 81 pode ser liberado através de uma linha de liberação 83 para bocais submersos 85, que podem ser dispostos em diferentes níveis no fluido de trabalho liquefeito contido no vaso de coleta de fluido 11. Os bocais submersos 85 fazem parte de um primeiro dispositivo de remoção de calor, adaptado para remover o calor do fluido de trabalho liquefeito contido no vaso de coleta de fluido 11.

[098] Uma válvula 87 pode abrir ou fechar seletivamente a linha de liberação 83. Mediante a ação sobre as válvulas de controle 67, 69, 71 87, o fluido de trabalho bombeado pela bomba de circulação 55 pode ser liberado seletivamente para os bocais submersos 85, para as válvulas de arrefecimento brusco 65, para o dispositivo de remoção de fluidos não condensáveis 73 e/ou para o duto de liberação de fluido 3A.

[099] A disposição de refrigeração 51 da Figura 3 pode operar da seguinte forma. Quando é necessária uma redução da pressão de deposição no circuito fechado 3 para reiniciar o sistema termodinâmico 1, a válvula 69 pode ser fechada (válvulas 79, 71, 67 já foram fechadas após o desarme da disposição de reforço de pressão 5 ou durante o funcionamento normal); as válvulas 87 e 71 podem ser abertas e a bomba de circulação 55 começa a operar. O fluido de trabalho liquefeito é sugado pela bomba 55 a partir do fundo do vaso de coleta de fluido 11 e liberado através do trocador de calor 81. O calor pode ser removido pelo refrigerante no trocador de calor 81 e o fluido de trabalho liquefeito gelado pode ser retornado através da linha 83 no vaso de coleta de fluido 11. Uma vez que a temperatura do fluido de trabalho liquefeito no vaso de coleta de fluido 11 tenha sido reduzida, isto é, o fluido de trabalho liquefeito tenha sido sub-resfriado, pelo menos uma porção do fluido de trabalho liquefeito circulada pela bomba de circulação 55 pode ser liberada para as válvulas de arrefecimento brusco 65 através da linha 66 e da válvula 67, que está aberta. O fluido de trabalho liquefeito aspergido através das válvulas de arrefecimento brusco 65 a baixa pressão no vaso de coleta de fluido 11 promove a condensação do fluido de trabalho gasoso.

[0100] A válvula 71 pode ser aberta durante ou, de preferência, após sub-resfriamento do fluido de trabalho liquefeito no vaso de coleta de fluido 11.

[0101] A pressão no circuito fechado 3 é assim reduzida e o sistema termodinâmico 1 pode ser reiniciado uma vez que um limite de pressão baixa adequado foi atingido.

[0102] Conforme mencionado em conexão com a Figura 2, também na Figura 3 o refrigerante que circula no trocador de calor 81 pode ser fornecido por um processo diferente da instalação onde o sistema termodinâmico 1 está disposto, ou pode ser fornecido por um circuito de refrigeração dedicado.

[0103] Ainda com referência às Figuras 1, 2 e 3, a Figura 4 ilustra uma realização adicional de uma disposição de refrigeração 51 combinada com o vaso de coleta de fluido 11. Os mesmos números de referência usados nas Figuras 2 e 3 são utilizados na Figura 4 para designar as partes, componentes ou elementos iguais ou correspondentes, que não serão descritos novamente. A realização da Figura 4 se difere da realizaçãoda Figura 3 principalmente pelo fato de que não são fornecidos bocais submersos e nem a linha 83 para liberar fluido de trabalho liquefeito para os mesmos.

[0104] Ao contrário da realização da Figura 3, na Figura 4, o fluxo de fluido de trabalho liquefeito liberado pela bomba de circulação 55 para a linha 66 pode ser liberado seletivamente para as válvulas de arrefecimento brusco 65 ou para borbulhadores 91, submersos no fluido de trabalho liquefeito contido no o vaso de coleta de fluido 11. Na realização da Figura 4, os borbulhadores 91 fazem parte de um primeiro dispositivo de remoção de calor adaptado para remover o calor do fluido de trabalho liquefeito contido no vaso de coleta de fluido 11. Os borbulhadores 91 podem ser dispostos em diferentes alturas no fluido de trabalho liquefeito.

[0105] Para liberar o fluido de trabalho liquefeito seletivamente para os borbulhadores submersos 91 e/ou para as válvulas de arrefecimento brusco 65, em algumas realizações, as válvulas de controle 95 estão dispostas entre a linha 66 e as válvulas de arrefecimento brusco 65. Adicionalmente, as válvulas de controle 93 podem ser dispostas entre a linha 66 e os borbulhadores submersos 91.

[0106] Em algumas realizações, as válvulas de controle 93 são configuradas como válvulas de expansão, por exemplo, como válvulas Joule- Thomson, de modo que o fluido de trabalho liquefeito pressurizado pela bomba de circulação 55 seja parcialmente vaporizado e resfriado enquanto flui através das válvulas de expansão 93. O fluido que sai dos borbulhadores submersos 95 pode refrigerar o fluido de trabalho liquefeito para trazê-lo para condições sub-resfriadas.

[0107] Conforme descrito em conexão com as realizações das Figuras 2 e 3, também na realização da Figura 4, a disposição de refrigeração 51 pode ser controlada de modo que uma primeira etapa de sub-resfriamento seja executada, para trazer o fluido de trabalho liquefeito contido no vaso de coleta de fluido 11 para condições sub-resfriadas, antes de aspergir o fluido de trabalho através das válvulas de arrefecimento brusco 65. Isso pode ser alcançado através do controle oportuno da abertura e do fechamento das válvulas 93 e 95.

[0108] Com referência à Figura 5, ainda com referência às Figuras 1, 2, 3 e 4, é revelada uma realização adicional da disposição de refrigeração 51. A disposição de refrigeração 51 da Figura 5 e difere da disposição de refrigeração 51 da Figura 4 principalmente pelo fato de que as válvulas Joule- Thomson 93 são substituídas por válvulas de controle de abertura e fechamento simples 94, enquanto uma válvula Joule-Thomson 70 é disposta ao longo da linha 66 em vez da válvula de controle 67. As válvulas de arrefecimento brusco 65 podem ser substituídas por bocais de distribuição de fluido bifásico simples 64.

[0109] A disposição de refrigeração 51 da Figura 5 pode executar o mesmo processo de redução de pressão conforme descrito acima, mediante o controle da operação da bomba de circulação 55 para circular o fluido de trabalho liquefeito do fundo do vaso de coleta de fluido 11 através do trocador de calor 81, em que o fluido de trabalho liquefeito é resfriado por meio de troca de calor contra o refrigerante que circula no trocador de calor 81. O fluido de trabalho liquefeito gelado é expandido e parcialmente vaporizado na válvula Joule-Thomson 70 e pode ser liberado seletivamente para os borbulhadores submersos 91 e/ou para os bocais de distribuição de fluido bifásico 64, abrindo e fechando seletivamente as válvulas de controle 94, 95.

[0110] Conforme descrito em conexão com as Figuras 2, 3 e 4, também a disposição de refrigeração 51 da Figura 5 pode ser controlada para executar primeiramente uma etapa de sub-resfriamento do fluido de trabalho liquefeito no vaso de coleta de fluido 11 e, subsequentemente, para iniciar o processo real de condensação do fluido de trabalho gasoso fluido nele contido.

[0111] Ainda com referência às Figuras 1, 2, 3, 4 e 5, na Figura 6, é ilustrada uma realização adicional de uma disposição de refrigeração 51. A disposição de refrigeração 51 da Figura 6 é substancialmente idêntica à disposição de refrigeração 51 da Figura 3, exceto pelo fato de que as válvulas Joule-Thomson 96 estão dispostas a montante dos bocais 64. O fluido de trabalho liquefeito liberado para as válvulas Joule-Thomson 96 é parcialmente vaporizado através das ditas válvulas e é, então, aspergido através dos bocais 64 no vaso de coleta de fluido 11. Aqui, as gotículas frias contidas no fluxo aspergido evaporam extraindo o calor latente do fluido de trabalho gasoso contido na parte superior do vaso de coleta de fluido 11.

[0112] Ainda com referência às Figuras 1, 2, 3, 4, 5 e 6, a Figura 7 ilustra uma realização adicional de uma disposição de refrigeração 51. A disposição da Figura 7 é a mesma da Figura 3, com a adição de um trocador de calor 101 adicional, sendo que um refrigerante circula em relação de troca de calor com uma mistura de gás proveniente do dispositivo de remoção de fluidos não condensáveis 73 ou de um linha de ventilação dedicada e da válvula de ventilação relevante, que podem ser conectadas diretamente ao vaso de coleta de fluido 11.

[0113] O fluido de trabalho gasoso contido na mistura de gás é condensado, separado dos fluidos não condensáveis em um separador de líquido/gás 103 e bombeado por uma segunda bomba 105 em direção ao vaso de coleta de fluido 11 ou ao circuito fechado 3. As válvulas de isolamento 115 e 117 podem ser dispostas no lado de sucção e no lado de liberação da bomba 105. Uma válvula de verificação 116 pode ser adicionalmente fornecida no lado de liberação da bomba 105.

[0114] Uma válvula de ventilação 72 pode ser disposta entre o dispositivo 73 e o separador de líquido/gás 103. Uma válvula de ventilação 72 é aberta durante o a fase de resfriamento de fluido de trabalho para reduzir a pressão no vaso de coleta de fluido 11.

[0115] Os fluidos não condensáveis e/ou o fluido de trabalho não condensado separados do fluido de trabalho liquefeito no separador 103 podem ser ventilados.

[0116] Em algumas realizações, o separador de líquido/gás 103 pode ser um tambor de sucção, como o tambor de sucção 23 da Figura 1. Em tal caso, os fluidos não condensáveis, juntamente com o possível fluido de trabalho gasoso, não serão ventilados, mas, de preferência, liberados para o lado de sucção 7D do compressor 7.

[0117] O refrigerante no trocador de calor 101 pode ser o mesmo refrigerante que circula no trocador de calor 81 ou um refrigerante diferente. Os trocadores de calor podem compreender, por exemplo, um ou uma série de feixes de tubos. Em algumas realizações, os trocadores de calor podem compreender um ou mais resfriadores a ar, trocadores de calor de múltiplas correntes, como trocadores de calor de bobina enrolada ou placa com aletas ou similares. Os lados frios dos trocadores de calor 101 e 81 podem ser, por exemplo, dispostos em série ou em paralelo.

[0118] O separador de líquido/gás 103 pode ser qualquer dispositivo fornecido no sistema termodinâmico 1, como, por exemplo, o tambor de sucção, ou um separador de gás/líquido dedicado.

[0119] Ainda com referência às Figuras 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7, na Figura 8, é ilustrada ainda outra realização da disposição de refrigeração 51. Os mesmos elementos, partes ou componentes já mostrados nas Figuras 2 a 7 são identificados com os mesmos números de referência. Na Figura 8, o vaso de coleta de fluido 11 é dotado de um interruptor de sifão 75 e um sistema de controle de temperatura 77, conforme descrito acima. Os bocais submersos 85 estão dispostos na parte inferior do vaso de coleta de fluido 11, sob o nível do fluido de trabalho liquefeito contido no mesmo. Conforme nas realizações descritas anteriormente, uma pluralidade de bocais submersos 85 pode ser fornecida em alturas diferentes dentro do vaso de coleta de fluido 11.

[0120] Um dispositivo de remoção de fluidos não condensáveis 73 ou uma válvula de ventilação é fornecida adicionalmente, que pode ser conectada diretamente ao vaso de coleta de fluido 11, com o qual um fluxo misturado de fluido de trabalho gasoso e fluidos não condensáveis é removido do vaso de coleta de fluido 11 e levado a fluir através de um trocador de calor 107, em que o fluxo é gelado em relação de troca de calor com um refrigerante que circula no lado frio do trocador de calor 107. O fluxo parcialmente condensado que sai do trocador de calor 107 é liberado para um separador de líquido/gás 109. Os fluidos não condensáveis e o fluido de trabalho gasoso podem ser removidos através de uma linha 110, enquanto o fluido de trabalho condensado é coletado a partir do fundo do separador de líquido/gás 109 por uma bomba 111 e liberado através de uma linha 113 de volta para o vaso de coleta de fluido 11. A linha 113 é adaptada para fornecer fluido de trabalho condensado para bocais submersos 85. Como nas realizações descritas anteriormente, também nesse caso o separador de líquido/gás 109 pode ser um componente do sistema termodinâmico 1, por exemplo, tambor de sucção 23. Nesse caso, os fluidos não condensáveis e/ou fluido de trabalho gasoso descarregados do separador de líquido/gás 109 podem ser liberados para o lado de sucção do compressor 7 ou um outro compressor do sistema termodinâmico 1.

[0121] A montante e a jusante da bomba 111, uma válvula de controle 115 pode ser fornecida no lado de sucção da bomba 111 e uma válvula de controle adicional 117 pode ser fornecida no lado de liberação da bomba 111. Uma válvula de verificação 116 pode ser fornecida no lado de liberação da bomba 111. Uma linha de desvio 119 pode ser adicionalmente disposta em paralelo à bomba 111. Uma válvula de isolamento 121 pode ser disposta ao longo da linha de desvio 119. Uma válvula de controle adicional 122 pode ser fornecida ao longo da linha 113.

[0122] Em algumas realizações, um trocador de calor opcional adicional 123 pode ser fornecido ao longo da linha 113. Um refrigerante que flui em relação de troca de calor com o fluido de trabalho condensado na linha 113 pode remover o calor do mesmo para reduzir ainda mais a temperatura do fluido de trabalho condensado. Os trocadores de calor 123 e 107 podem ser resfriados pelo mesmo refrigerante e podem ser dispostos em série ou em paralelo. Os trocadores de calor 123 e 107 podem ser, por exemplo, trocadores de calor de feixe de tubos, refrigeradores a ar, trocadores de calor de múltiplas correntes (por exemplo, trocadores de calor de bobina enrolada ou placa com aletas, ou combinações dos mesmos). Vários elementos de trocador de calor podem ser dispostos em série ou em paralelo.

[0123] Quando o sistema termodinâmico 1 está em operação, a válvula 122 é fechada e o fluido de trabalho liquefeito é liberado a partir do vaso de coleta de fluido 11 para os meios de produção através da linha 3A. A disposição de refrigeração 51 pode ser inoperante.

[0124] Quando o sistema termodinâmico 1 precisa ser reinicializado novamente após um período de inatividade, a disposição de refrigeração 51 é ativada para reduzir a pressão dentro do circuito fechado 3 a partir da pressão de deposição para um limite de pressão mais baixa, no qual a disposição de reforço de pressão 5 pode ser reiniciada. A válvula 122 é aberta e a válvula 79 é fechada.

[0125] A bomba 111 é ativada para circular o fluido na linha 117 e remover o fluido de trabalho condensado do separador de líquido/gás 109. O fluido de trabalho gasoso e os gases não condensáveis começam a fluir a partir do vaso de coleta de fluido 11 em direção ao trocador de calor 107, onde o fluido de trabalho é condensado e coletado no fundo do separador de líquido/gás 109. A pressão no vaso de coleta de fluido 11 cai e o fluido de trabalho é assim recuperado do circuito a montante 3 através da válvula 69 e/ou outros dutos e válvulas adicionais, como, por exemplo, o interruptor de sifão 75.

[0126] O fluido de trabalho condensado e liquefeito a partir do separador de líquido/gás 109 é bombeado pela bomba 111 através da linha 113 de volta no vaso de coleta de fluido 11, reduzindo assim a temperatura do fluido de trabalho nele contido e promovendo a condensação do fluido de trabalho gasoso, reduzindo assim a pressão do circuito fechado 3. Se o trocador de calor adicional 123 estiver presente, o processo de refrigeração pode ser acelerado.

[0127] Uma vez que o limite de pressão mais baixa é alcançado em circuito fechado 3, a disposição de reforço de pressão 5 pode inicializar.

[0128] Ainda com referência às Figuras 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 e 8, na Figura 9 é ilustrada uma realização adicional da disposição de refrigeração 51. Os mesmos números de referência usados na Figura 8 designam as mesmas partes, componentes ou elementos, que não são descritos novamente. A disposição de refrigeração 51 da Figura 9 se difere da disposição de refrigeração 51 da Figura 8 em que uma ou mais válvulas de arrefecimento brusco 131 estão dispostas na porção superior do vaso de coleta de fluido 11 acima do nível do fluido de trabalho liquefeito contido nele. As válvulas de arrefecimento brusco 131 podem ser colocadas em comunicação fluida com a linha 113 através de uma válvula de controle 133 e uma linha de ramificação 135.

[0129] A disposição de refrigeração 51 da Figura 9 opera substancialmente da mesma maneira que a disposição de refrigeração 51 da Figura 8. Entretanto, o fluido de trabalho liquefeito gelado que flui na linha 113 pode ser liberado seletiva ou alternativamente para os bocais submersos 85, para as válvulas de arrefecimento brusco 131 ou ambos. A disposição da Figura 9 pode fornecer uma vazão reduzida de fluido de trabalho gasoso ventilado através do dispositivo de remoção de fluidos não condensáveis 73.

[0130] Ainda com referência às Figuras 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9, na Figura 10 é mostrada uma realização adicional da disposição de refrigeração 51. Os mesmos números de referência das Figuras 8 e 9 são usados para designar os elementos, partes ou componentes iguais ou correspondentes mostrados nas Figuras 8 e 9, que não serão descritos novamente. Na realização da Figura 10, o fluido de trabalho liquefeito gelado da bomba 111 é liberado através da linha 113 e da válvula de controle 133 para válvulas de arrefecimento brusco 131 dispostas na parte superior do vaso de coleta de fluido 11, acima do nível do fluido de trabalho liquefeito contido nele. Nenhum bocal submerso é fornecido nessa realização.

[0131] Para sub-resfriar o fluido de trabalho liquefeito contido na parte inferior do vaso de coleta de fluido 11, na realização da Figura 10, um trocador de calor 137 pode ser fornecido. O trocador de calor 137 faz parte de um primeiro dispositivo de remoção de calor adaptado para remover o calor do fluido de trabalho liquefeito contido no vaso de coleta de fluido 11.

[0132] O trocador de calor 137 pode compreender um feixe de tubos e/ou uma bobina submersa no fluido de trabalho liquefeito para remover o calor do mesmo por meio de um refrigerante que circula no trocador de calor 137. O dito refrigerante pode ser o mesmo refrigerante que circula no trocador de calor 107 e/ou no trocador de calor 123, se presente. Os trocadores de calor 137, 107 e/ou 123 podem ser dispostos em paralelo ou em série. Na realização mostrada na Figura 10, o mesmo refrigerante flui sequencialmente através dos trocadores de calor 137, 107 e 123, que são assim dispostos em série. Em outras realizações, dois ou todos os três trocadores de calor 137, 107, 123 podem ser dispostos em paralelo, em vez de em série ao longo da linha de refrigerante. Os trocadores de calor 107 e 123 podem ser, por exemplo, trocadores de calor de feixe de tubos, refrigeradores a ar, trocadores de calor de múltiplas correntes, como trocadores de calor de bobina enrolada ou placa com aletas, ou combinações dos mesmos.

[0133] A operação da disposição de refrigeração 51 da Figura 10 é substancialmente igual à operação da disposição de refrigeração 51 da Figura 9. Entretanto, uma etapa de sub-resfriamento preliminar, para reduzir a temperatura do fluido de trabalho liquefeito contido no vaso de coleta de fluido 11, pode ser executada circulando refrigerante no trocador de calor 137, enquanto a válvula 133 está temporariamente fechada. Apenas uma vez que o fluido de trabalho liquefeito no vaso de coleta de fluido 11 foi sub-resfriado, o fluido de trabalho liquefeito começa a ser liberado para as válvulas de arrefecimento brusco 131.

[0134] As diversas disposições ilustradas nas Figuras 2 a 10 podem ser combinadas entre si de várias maneiras. Por exemplo, os bocais submersos 85 podem ser fornecidos também na realização da Figura 9, em combinação com o trocador de calor 137.

[0135] Em algumas realizações descritas acima, uma etapa de sub-resfriamento é executada antes de começar a condensar o fluido de trabalho gasoso no vaso de coleta de fluido 11. Isso evita fenômenos de vaporização. Em outras realizações menos preferenciais, a condensação do fluido de trabalho gasoso e a refrigeração do fluido de trabalho liquefeito podem começar simultaneamente.

[0136] As Figuras 11 e 12 mostram fluxogramas que resumem os métodos aqui revelados para reduzir a pressão no circuito fechado antes da inicialização.

[0137] Embora nas realizações reveladas acima, uma disposição de despressurização de fluido de trabalho seja descrita, cujo objetivo é reduzir a pressão de deposição a fim de permitir ou facilitar a inicialização da disposição de reforço de pressão após um período de espera, os técnicos no assunto irão entender que a disposição de refrigeração 51 pode ser usada em sistemas termodinâmicos diferentes, nos quais pode ser necessária a redução de pressão de fluido interno.

[0138] A Figura 13 ilustra um esquema de uma realização adicional do assunto aqui revelado. O sistema termodinâmico da Figura 13 compreende uma disposição de liquefação de gás natural compreendida de dois circuitos de refrigeração combinados para a produção de gás natural liquefeito. No exemplo da Figura 13, os circuitos de refrigeração. incluem um sistema de propano/refrigerante misturado, em que o circuito de refrigerante de propano compreende meios para reduzir a pressão no circuito de propano, por exemplo, após um período de inatividade do compressor de propano, que pode levar à pressão de deposição aumentada (SOP). O sistema termodinâmico da Figura 13 compreende também um tanque ou unidade de armazenamento para armazenar fluido de processo liquefeito, isto é, gás natural liquefeito. Em algumas realizações, o gás natural liquefeito é usado para reduzir a pressão no circuito de propano quando necessário. Em algumas realizações, o sistema de liquefação de gás natural pode incluir dois ou mais circuitos de refrigerante com o uso de fluidos de refrigerante diferentes operando a temperaturas diferentes. O refrigerante de um dos ditos circuitos pode ser usado para reduzir a pressão em um outro dos ditos circuitos. Por exemplo, o sistema de liquefação de gás natural pode incluir um circuito de nitrogênio de baixa temperatura com uma instalação de armazenamento de nitrogênio, onde o nitrogênio liquefeito é armazenado. O nitrogênio liquefeito pode ser usado para reduzir a pressão em um circuito de refrigeração de temperatura mais alta, por exemplo, um circuito de propano ou de refrigerante misturado.

[0139] Em algumas realizações, um sistema de liquefação de gás natural (sistema de GNL) pode incluir um armazenamento de nitrogênio liquefeito, que não é processado em um ciclo de refrigeração. Nesse caso, o nitrogênio liquefeito armazenado pode ser novamente usado como refrigerante para reduzir a pressão em um ciclo de refrigeração, por exemplo, após o desarme do compressor.

[0140] Os técnicos no assunto de liquefação de gás entenderão que características inovadoras do método e sistema aqui revelados podem ser usadas para reduzir a pressão interna do circuito refrigerante misturado, em vez ou além de reduzir a pressão no circuito de propano.

[0141] Também deve ser entendido que disposições de redução de pressão similares podem ser incorporadas em outras instalações ou sistemas de liquefação de gás natural, com o uso de circuitos de refrigeração diferentes e fluidos refrigerantes, como um ciclo Cascade®, circuitos de refrigerante misturado único ("SMR" - single mixed refrigerant) ou refrigerante misturado duplo ("DMR" - dual mixed refrigerant), sistemas de liquefação Linde®, sistemas de liquefação AP-X® e similares.

[0142] As características aqui podem ser usadas também em instalações de liquefação projetadas para a produção de gases liquefeitos além do gás natural, como etano, propano, butano, pentano, propileno, amônia, nitrogênio, hidrogênio e similares. Em geral, o gás liquefeito pode ser armazenado em um tanque ou unidade de armazenamento, por exemplo, em uma condição de equilíbrio de vapor/líquido, isto é, equilíbrio de gás/líquido. O gás liquefeito pode ser usado para refrigerar um fluido de trabalho em um circuito termodinâmico, por exemplo, para reduzir a pressão em um circuito de refrigerante contendo um fluido de trabalho de refrigerante.

[0143] O sistema termodinâmico da Figura 13 é identificado como 1 como um todo e compreende um primeiro circuito fechado de refrigerante 3, em que um fluido de trabalho de refrigerante é adaptado para circular e se submeter a transformações termodinâmicas cíclicas, incluindo compressão, condensação, resfriamento e expansão. Conforme acima mencionado, a título de exemplo na Figura 13, o primeiro circuito fechado de refrigerante 3 é um circuito fechado de propano de um sistema de GNL de propano/refrigerante misturado.

[0144] O fluido de trabalho é circulado no circuito fechado de refrigerante 3 por meio de uma disposição de reforço de pressão 5. No esquema da Figura 13, a disposição de reforço de pressão 5 compreende um compressor 7 que tem um lado de sucção 7S e um lado de liberação 7D. Em outros exemplos, não mostrados, a disposição de reforço de pressão 5 pode incluir mais de um compressor, em qualquer configuração, por exemplo, uma pluralidade de compressores dispostos em série e/ou em paralelo.

[0145] A jusante da disposição de reforço de pressão 5, em relação à direção do fluxo do fluido de trabalho representado esquematicamente pela seta FF, é fornecida uma disposição de remoção de calor e condensação de fluido 9. A disposição de remoção de calor e condensação de fluido 9 pode incluir um trocador de calor, por exemplo, um trocador de calor líquido/ar ou líquido/líquido. Em outras realizações, a disposição de remoção de calor e condensação de fluido 9 pode incluir qualquer outro tipo de dispositivo ou disposição de remoção de calor.

[0146] Um vaso de coleta de condensado ou vaso de coleta de fluido 11 é disposto a jusante da disposição de remoção de calor e condensação de fluido 9. O fluido de trabalho em uma condição bifásica de equilíbrio de líquido/gás pode estar contido no vaso de coleta de fluido 11.

[0147] Uma seção de expansão 217 e uma disposição de troca de calor 215 são adicionalmente fornecidas ao longo do circuito fechado de refrigeração 3. A seção de expansão pode incluir um ou mais expansores, como turbocompressores, ou válvulas de expansão, como as válvulas Joule- Thomson. A disposição de troca de calor 215 pode incluir um ou mais evaporadores, nos quais o fluido de trabalho condensado e expandido a partir da seção de expansão 217 é aquecido por meio de troca de calor com um fluxo de um fluido de processo a ser gelado, conforme será descrito posteriormente.

[0148] No esquema da Figura 13, a disposição de reforço de pressão 5 compreende adicionalmente um acionador 31 que gera a energia mecânica necessária para acionar o compressor 7 em rotação. O acionador 31 pode ser um motor elétrico. Em outras realizações, conforme mostrado esquematicamente na Figura 13, o acionador 31 pode ser uma turbomáquina de geração de energia mecânica, como um motor de turbina a gás, um turbo- expansor ou uma turbina a vapor. Em ainda outras realizações, o acionador 31 pode incluir um motor de combustão interna reciprocante.

[0149] No exemplo da Figura 3, o circuito de refrigeração fechado 3 compreende um compressor de corrente de múltiplos lados 7. A seção de expansão 217 e a disposição de troca de calor 215 são configuradas para expandir o fluido de trabalho de refrigerante em níveis de pressão decrescentes diferentes, correspondendo a temperaturas decrescentes do fluido de trabalho de refrigerante. O fluido de trabalho de refrigerante é usado para pré-resfriar um fluxo de gás natural que flui em uma linha de liberação de gás natural 221 e é adicionalmente usado para resfriar um fluxo de refrigerante misturado que circula em um segundo circuito de refrigeração fechado 4, que será descrito em breve posteriormente.

[0150] Na realização da Figura 13, a seção de expansão 217 compreende um primeiro conjunto de válvulas de expansão, por exemplo, válvulas Joule-Thomson, ou um conjunto de expansores, mostrado em 217A. A seção de expansão 217 compreende adicionalmente um segundo conjunto de válvulas de expansão ou expansores mostrados em 217B. As válvulas de expansão de cada conjunto 217A e 217B são dispostas em série, isto é, em sequência, para expandir o fluido de trabalho de refrigerante em pressões gradualmente decrescentes e gerar correntes parciais de fluido de trabalho de refrigerante nas ditas pressões decrescentes. As correntes parciais de fluido de trabalho de refrigerante expandido nos níveis de pressão diferentes obtidos pelas válvulas de expansão 217A trocam calor nos trocadores de calor 215A em temperaturas variáveis com um fluxo de gás natural que flui na linha de liberação de gás natural 221. As correntes parciais de fluido de trabalho de refrigerante expandido das válvulas de expansão 217B trocam calor em temperaturas variáveis nos trocadores de calor 215B com o segundo fluido de trabalho de refrigerante que circula no segundo circuito de refrigeração fechado 4. As correntes parciais são processadas como correntes laterais pelo compressor 7.

[0151] A seção de expansão 217 e a disposição de reforço de pressão 5 dividem o circuito de refrigeração 3 em uma seção de baixa pressão e uma seção de alta pressão. A seção de baixa pressão se estende da saída da seção de expansão 217 até a entrada da disposição de reforço de pressão 5, enquanto a seção de alta pressão se estende da saída da disposição de reforço de pressão 5 até a entrada da seção de expansão 217.

[0152] O fluido de trabalho de refrigerante, que circula no circuito de refrigeração fechado 3, é sequencialmente comprimido na disposição de reforço de pressão 5, resfriado e condensado na disposição de remoção de calor e condensação de fluido 9, expandido na seção de expansão 217 e aquecido na disposição de troca de calor 215 contra o fluxo de gás natural a ser gelado e liquefeito.

[0153] No sistema termodinâmico 1 da Figura 13, o segundo circuito de refrigeração fechado 4 circula um segundo fluido de trabalho de refrigerante, por exemplo, um refrigerante misturado, em relação de troca de calor com o refrigerante no primeiro circuito de refrigeração fechado 3 e em relação de troca de calor com o fluido de processo (gás natural) a ser liquefeito. O segundo circuito de refrigeração fechado 4 compreende, a título de exemplo, uma seção de compressor 231 compreendido de um ou mais compressores em série, acionados por um ou mais acionadores 233, por exemplo, motores elétricos, motores de turbina a gás, turbinas a vapor ou outras máquinas de geração de energia mecânica.

[0154] O fluido de trabalho de refrigerante comprimido do circuito 4 (refrigerante misturado) é resfriado em um resfriador 235 e gelado e pelo menos parcialmente condensado nos trocadores de calor 215B. O refrigerante misturado parcialmente liquefeito é liberado para um separador de líquido- vapor 236 e as correntes de líquido e vapor separadas do separador 236 são circuladas em um trocador de calor criogênico principal 237 ("MCHE" - main cryogenic heat exchanger). O segundo fluido de trabalho de refrigerante expandido refrigera e liquefaz adicionalmente o gás natural por meio de troca de calor com o mesmo no trocador de calor criogênico principal 237. O segundo fluido de trabalho de refrigerante aquecido é então liberado para os compressores 231 para serem novamente comprimidos e circulados no circuito descrito acima.

[0155] O gás natural liquefeito do trocador de calor criogênico principal 237 é coletado e armazenado na unidade de armazenamento ou tanque de armazenamento 227, do qual pode ser liberado em direção a um ou mais usuários ou instalações, como instalações de transporte, por exemplo, para uma transportadora de GNL. O número de referência 224 indica um duto de liberação de GNL, acoplado de modo fluido a uma bomba de alimentação criogênica 226.

[0156] Conforme descrito acima em conexão com a Figura 1, em algumas circunstâncias, a pressão dentro do circuito de refrigeração fechado 3 pode aumentar, por exemplo, se a circulação de fluido de trabalho de refrigerante for interrompida por qualquer motivo. O aumento da temperatura causará um aumento de pressão no circuito fechado 3, o que exige que sejam tomadas medidas para reiniciar a circulação de fluido de trabalho no circuito de refrigeração fechado 3.

[0157] Conforme será aqui descrito em conexão com as figuras a seguir, o resfriamento do fluido de trabalho e, dessa forma, a redução de pressão no circuito de refrigeração fechado 3 podem ser alcançados por meio de uma disposição de refrigeração 251, que usa fluido de processo liquefeito contido na unidade de armazenamento de fluido de processo 227.

[0158] Ainda com referência à Figura 13, a Figura 14 ilustra um primeiro exemplo de uma disposição de refrigeração 251 para reduzir a pressão no circuito de refrigeração fechado 3. Os mesmos números de referência indicam componentes e elementos mostrados na Figura 13 e já descritos acima. Mais especificamente, na Figura 14, a unidade de armazenamento ou tanque de armazenamento 227 é mostrada, em combinação com o vaso de coleta de fluido de trabalho 11 e a disposição de remoção de calor e condensação de fluido 9. A disposição de refrigeração 251 compreende um trocador de calor 253, que é adaptado para circular um fluxo de fluido de processo da unidade de armazenamento 227 no lado frio do mesmo e um fluxo de fluido de trabalho do circuito de refrigeração fechado 3 no lado quente do trocador de calor 253. O fluido de processo liquefeito da unidade de armazenamento 227 é aquecido e pode evaporar, removendo o calor do fluxo de fluido de trabalho do circuito de refrigeração fechado 3, de modo que a pressão no último possa ser reduzida, se assim necessário.

[0159] O lado frio do trocador de calor 253 pode ser acoplado de modo fluido ao fundo da unidade de armazenamento 227, onde uma bomba criogênica submersa 255 pode ser disposta, a qual libera fluido de processo liquefeito para o trocador de calor 253. Uma trajetória de retorno 257 retorna o fluido de processo, que pode ser parcial ou totalmente evaporado, para a unidade de armazenamento 227.

[0160] O lado quente do trocador de calor 253 faz parte de um circuito 259 onde uma bomba de circulação 261 está disposta. A bomba de circulação 261 é adaptada para remover o fluido de trabalho líquido do vaso de coleta de fluido pressurizado 11 e circular o fluido de trabalho no circuito 259. Um controlador de fluxo 256 que age sobre uma válvula de controle de fluxo 258 pode ser fornecido para controlar a vazão do fluido de trabalho através do circuito 259.

[0161] O fluido de trabalho circulado pela bomba 261 no circuito 259 é resfriado por meio de troca de calor com o fluido de processo liquefeito no trocador de calor 253. Em algumas realizações, o fluxo de fluido de processo liquefeito liberado para o lado frio do trocador de calor 253 pode ser controlado por disposições de controle adequadas. Por exemplo, se um trocador de calor de chaleira for usado, um controlador de nível (não mostrado) acoplado funcionalmente a uma válvula de controle de vazão pode manter o nível de fluido de processo liquefeito no trocador de calor 253 em um nível predefinido ou próximo a ele. Em outras realizações, um controlador de fluxo 262 pode ser usado para controlar a vazão de fluido de processo através de uma válvula de vazão controlada 263, conforme mostrado na Figura 14.

[0162] O trocador de calor 253 pode ser um trocador de calor de tubo e prateleira vertical ou horizontal, uma chaleira, um trocador de calor de placas e aletas, uma caixa fria ou uma combinação dos mesmos, por exemplo. No esquema da Figura 14, a título de exemplo não-limitador, o trocador de calor 253 é um trocador de calor de tubo e prateleira horizontal.

[0163] Uma linha de desvio 265 pode ser fornecida no circuito 259 em paralelo ao trocador de calor 253. Os dispositivos adequados podem ser fornecidos para ajustar a vazão de fluido de trabalho através da linha de desvio 265 e através do trocador de calor 253, por exemplo, a fim de manter a temperatura de fluido de trabalho na ramificação de retorno do circuito 259, a jusante da conexão de desvio, em ou próximo a um valor de temperatura definido. Em algumas realizações, as válvulas 267, 269 e um controlador de temperatura 271 podem ser fornecidos para controlar a temperatura do fluido de trabalho retornado do trocador de calor 253 em direção ao vaso de coleta de fluido de trabalho 11. O controlador de temperatura 271 modula a vazão através das válvulas 267 e 269, de modo que a temperatura de liberação desejada do fluido de trabalho para o vaso de coleta de fluido de trabalho 11 seja mantida. Em outras realizações, não mostradas, apenas uma válvula, por exemplo, válvula 269 e o controlador de temperatura 271 podem ser fornecidos. Outros sistemas de controle podem ser usados para propósitos de controle, adaptados para manipular o fluido de trabalho e a vazão, a vazão de fluido de processo ou a pressão dos mesmos.

[0164] O fluido de trabalho que foi gelado no trocador de calor 253 pode ser retornado para o vaso de coleta de fluido 11 através de bocais submersos 85 ou através de válvulas de arrefecimento brusco ou uma combinação dos mesmos, de modo que o fluxo de fluido de trabalho frio que retorna do circuito 259 se misture com o fluxo de trabalho mais quente contido no vaso de coleta de fluido 11. Podem ser previstas disposições diferentes para o mesmo propósito, por exemplo, aquelas reveladas acima em combinação com uma ou mais das Figuras 2 a 12.

[0165] As válvulas de controle 67 e 87 podem ser usadas para modular e controlar a vazão de fluido de trabalho gelado para as válvulas de arrefecimento brusco 67 e/ou o bocal submerso 85, respectivamente.

[0166] Em algumas realizações, um desvio 273 acopla o lado de liberação da bomba de circulação 261 à entrada do vaso de coleta de fluido 11. Um controlador de fluxo 275 pode ser funcionalmente acoplado a uma válvula 277 no desvio 273, para modular a vazão através do desvio 273, para controlar uma vazão mínima da bomba. Com essa disposição, a bomba 261 pode ser mantida em operação continuamente mesmo se nenhum fluido de trabalho for necessário para circular no trocador de calor 253.

[0167] As válvulas 279 e 280 são dispostas para acoplar de modo fluido o vaso de coleta 11 seletivamente ao lado de sucção da bomba de circulação fechada 261 e ao circuito de refrigeração fechado 3. Duas válvulas 281 e 283 em paralelo (consultar também a Figura 13) estão dispostas entre o lado de liberação do compressor 7 (não mostrado na Figura 14) e o vaso de coleta de fluido 11. O número de referência 285 designa um sub-resfriador que pode ser disposto entre o vaso de coleta de fluido 11 e a seção de expansão 217 (consultar também a Figura 13).

[0168] A operação da disposição revelada até o momento é da seguinte forma.

[0169] Quando a pressão no interior do circuito de refrigeração fechado 3 aumenta, por exemplo, após o desarme ou desligamento do compressor e aquecimento do fluido de trabalho contido no circuito fechado 3, pode ser desejável reduzir a pressão no circuito antes de reiniciar o compressor 7. Isso pode ser conseguido mediante a emoção do calor do fluido de trabalho de refrigerante no vaso de coleta de fluido 11.

[0170] As válvulas 279, 281, 283 são inicialmente fechadas, as válvulas 280, 87 e/ou 67 são abertas e o fluido de trabalho liquefeito do fundo do vaso de coleta de fluido 11 é levado a circular no circuito 259 por meio da bomba de circulação 261. O fluido de processo liquefeito (GNL) da unidade de armazenamento 227 é alimentado pela bomba criogênica 255 para o lado frio do trocador de calor 253 e remove o calor do fluido de trabalho quente que circula no circuito 259. O fluido de trabalho gelado é retornado ao vaso de coleta de fluido 11, promovendo assim a condensação do fluido no mesmo e reduzindo a pressão dentro do vaso de coleta de fluido 11.

[0171] Uma vez que a pressão desejada foi alcançada, a válvula 283 pode ser aberta, de modo que o fluido de trabalho gasoso da seção a montante do circuito de refrigeração fechado 3 flua para o vaso de coleta de fluido 11.

[0172] Quando a pressão desejada no circuito de refrigeração fechado 3 for alcançada, as bombas 261 e 255 podem ser desligadas, as válvulas 280, 87 e 67 podem ser fechadas e o compressor 7 (Figura 13) pode ser iniciado. Subsequentemente, a válvula 279 pode ser aberta.

[0173] O gás natural do lado frio do trocador de calor 253 é retornado à unidade de armazenamento 227 como uma mistura de duas fases (líquido/vapor) ou como uma fase de vapor, dependendo do tipo de trocador de calor utilizado. O gás natural vaporizado pode ser liberado através de uma linha de gás evaporado 228 para um compressor de gás evaporado (não mostrado). Se o gás natural do trocador de calor 253 estiver em uma condição de duas fases, um separador (não mostrado) também pode ser fornecido a jusante do trocador de calor 253 para separar a fase líquida, que é retornada à unidade de armazenamento 227, da fase de vapor que pode ser liberada para um sistema de gás evaporado ou recuperada de qualquer outra maneira. Alternativamente, a separação de gás/líquido pode ocorrer diretamente na unidade de armazenamento 227.

[0174] Uma disposição de refrigeração similar 251 pode ser fornecida para reduzir a pressão, por exemplo, a SOP que é gerada mediante o desligamento do sistema termodinâmico 1, no segundo circuito de fluido de trabalho de refrigerante 4. Um trocador de calor separado funcionalmente equivalente ao trocador de calor 253 pode ser fornecido, o lado frio do qual está em comunicação fluida com a unidade de armazenamento 227 e o lado quente do qual está em comunicação fluida com um vaso de coleta de fluido separado funcionalmente equivalente ao vaso 11 e que é acoplado de modo fluido ao segundo circuito de refrigeração fechado 4. Em algumas realizações, o vaso de coleta de fluido do segundo circuito de refrigerante 4 pode ser o separador 236 (Figura 13) disposto entre os trocadores de calor 215B e o trocador de calor criogênico principal 237.

[0175] Em algumas realizações, a redução de temperatura e pressão no segundo circuito de refrigerante 4 pode exigir temperaturas mais baixas que aquelas necessárias para propósitos de redução de pressão no circuito de refrigeração fechado 3. Esse é particularmente o caso, por exemplo, na realização da Figura 13, onde propano e refrigerante misturado podem ser usados nos circuitos 3 e 4, respectivamente. Em algumas realizações, os valores de temperatura mais baixos podem ser alcançados durante o resfriamento para propósitos de redução de SOP no circuito 4 com o uso de uma combinação de dois meios de resfriamento diferentes, por exemplo, GNL e nitrogênio liquefeito. Os dois meios de resfriamento podem circular em relação de troca de calor com o fluido refrigerante do circuito de refrigeração fechado 4 em trocadores de calor separados e dispostos sequencialmente.

[0176] Em algumas realizações, pode ser fornecida uma disposição mais compacta. Por exemplo, se (como no exemplo da Figura 13) o sistema termodinâmico 1 compreender uma instalação de GNL de propano/refrigerante misturado, não será necessária uma separação completa entre os dois circuitos de refrigeração fechados. De fato, o refrigerante normalmente misturado contém, entre outros componentes, também propano. Dessa forma, é possível usar o mesmo trocador de calor 253 da disposição de refrigeração 251 para reduzir a pressão de fluido tanto no primeiro circuito de refrigeração fechado 3 (contendo propano) quanto no segundo circuito de refrigeração fechado 4 (contendo refrigerante misturado, incluindo propano) em sequência. Por exemplo, pode ser possível circular primeiro o propano a partir do primeiro circuito de refrigeração fechado 3 através da disposição de refrigeração 251. Uma vez que a pressão necessária no primeiro circuito de refrigeração fechado 3 foi alcançada, o lado quente do trocador de calor 253 pode ser desconectado do primeiro circuito de refrigeração fechado 3 e conectado ao segundo circuito de refrigeração fechado 4. A sequência oposta, embora possível em princípio, pode resultar em uma contaminação do circuito de propano pelos outros componentes que formam o refrigerante misturado, o que é indesejável.

[0177] Se a despressurização do circuito 3 deve ser repetida, uma etapa de purga de propano pode ser benéfica, para remover resíduos de refrigerante misturado do circuito de propano.

[0178] Embora o uso do gás natural liquefeito para refrigerar o fluido de trabalho de refrigerante contido no primeiro circuito de refrigeração fechado 3 e no segundo circuito de refrigeração fechado 4 possa ser particularmente vantajoso, outras opções não são descartadas.

[0179] Em algumas realizações, não mostradas, o lado frio do trocador de calor 253 pode ser acoplado de modo fluido a um tanque de um gás liquefeito diferente, por exemplo, nitrogênio liquefeito. O nitrogênio evaporado do trocador de calor 253 pode ser ventilado na atmosfera ou alternativamente recuperado em um ciclo de refrigeração. Se uma mistura bifásica (líquido/vapor) estiver disponível no lado de saída do trocador de calor 253, as fases líquida e de vapor podem ser separadas em um separador e a fase líquida pode ser recuperada, enquanto a fase de vapor pode ser ventilada, ou alternativamente recuperada em um ciclo de refrigeração.

[0180] Embora na realização da Figura 14 a unidade de armazenamento 227 seja o mesmo tanque de armazenamento onde o gás natural liquefeito do trocador de calor criogênico principal 237 é coletado, essa não é a única opção disponível. Em algumas realizações, não mostradas, um tanque de armazenamento de GNL adicional e separado pode ser fornecido, onde o GNL para propósitos de refrigeração está contido, separadamente da unidade de armazenamento de GNL principal. O tanque de armazenamento de GNL separado pode ter uma função dupla, a saber, armazenamento de GNL e separação de líquido/vapor. Esse tanque de armazenamento de GNL separado pode ser usado para executar a separação de duas fases (líquido/vapor) durante o resfriamento do sistema termodinâmico 1. Isso pode ser particularmente benéfico em várias situações. Por exemplo, a unidade de armazenamento de GNL principal pode estar situada distante do sistema de produção de GNL. Um tanque de armazenamento de GNL adicional, separado da instalação de armazenamento de GNL principal, pode ser fornecido e estar situado próximo ao vaso 11. O tanque de armazenamento de GNL 227 pode, por exemplo, fazer parte de uma embalagem, incluindo a disposição de refrigeração 251 e um pequeno acumulador de inicialização adicional, por exemplo. A embalagem pode ser facilmente utilizada para atualizar uma instalação de produção de GNL existente. Se for fornecida uma unidade de armazenamento de fluido de processo adicional separada 227, separada da instalação de armazenamento de GNL principal, a interface da embalagem com a instalação de produção de GNL existente se torna mais fácil.

[0181] As alternativas e modificações acima podem ser aplicadas também a outras realizações descritas aqui abaixo.

[0182] A Figura 15 ilustra uma realização adicional da disposição de refrigeração 251. Os mesmos números de referência da Figura 14 designam as partes, elementos ou componentes iguais ou correspondentes, que não serão descritos novamente. Na Figura 15, o controlador de temperatura 271, que modula um fluxo de desvio na linha de desvio 265 para manter a temperatura do fluido de trabalho retornado ao vaso de coleta de fluido 11 a um valor de temperatura de ponto de ajuste, é funcionalmente acoplado a um controlador de pressão 291. Esse último é funcionalmente acoplado a uma válvula 293 na saída do lado frio do trocador de calor 253, para controlar um ponto de ajuste da pressão de evaporação de GNL. A temperatura do lado quente do trocador de calor 253 pode ser controlada agindo sobre a vazão de desvio através da linha de desvio 265 com o uso do controlador de temperatura 271. Em algumas realizações, o trocador de calor 253 pode estar na forma de uma chaleira, onde o fluido da unidade de armazenamento de GNL 227 está contido em uma condição de equilíbrio líquido/vapor, de modo que o calor latente de evaporação seja absorvido pelo GNL a partir do fluido de trabalho que circula no lado quente do trocador de calor 253.

[0183] Em outras realizações, o controlador de temperatura 271 e o controlador de pressão 291 podem ser independentes um do outro, isto é, não acoplados um ao outro, e apenas uma válvula de desvio 269 operada pelo controlador de temperatura 271 pode ser fornecida.

[0184] Em algumas realizações, a diferença de temperatura entre o lado frio e o lado quente na entrada do trocador de calor 253 pode ser controlada para evitar danos devido ao gradiente excessivo de temperatura entre o fluido quente do vaso de coleta de fluido 11 e o fluido frio da unidade de armazenamento 227.

[0185] A Figura 16 ilustra um layout da disposição de refrigeração 251, que inclui medidas de controle de gradiente de temperatura para esse propósito. Os mesmos números de referência designam partes, elementos e componentes já descritos em conexão com as figuras anteriores e que não serão descritos novamente. No layout da Figura 16, o fluido do vaso de coleta de fluido 11 pode ser circulado no lado quente do trocador de calor 253 por meio de duas bombas 261 e 260. O lado de sucção da bomba 261 está conectado ao vaso de coleta de fluido 11 através de uma válvula 280, enquanto o lado de sucção da bomba 260 está conectado ao vaso de coleta de fluido 11 através de uma válvula 301. O lado de liberação da bomba 261 é acoplado ao lado de sucção da bomba 260 e aos bocais submersos 85 e/ou às válvulas de arrefecimento brusco 65. O retorno do circuito 259 do trocador de calor 253 é seletivamente acoplado através da válvula 305 com o lado de sucção da bomba 260. Um controlador de temperatura 311 é funcionalmente acoplado aos sensores de temperatura 307 e 309, adaptados para detectar a temperatura na entrada de trocador de calor 253, respectivamente no lado quente e no lado frio.

[0186] A operação da disposição da Figura 16 pode ser da seguinte forma. Embora as válvulas 279 e 280 estejam fechadas e as válvulas 301 e 303 estejam abertas, a bomba 260 pode ser operada para assegurar que o circuito 259 seja preenchido com fluido de trabalho quente do vaso de coleta de fluido 11. Uma vez que o circuito 259 foi preenchido, a válvula 301 é fechada e a bomba 260 é operada sob vazão controlada, de modo que a temperatura da quantidade pequena de líquido no circuito 259 seja reduzida a uma taxa predefinida, por exemplo, 1 °C por minuto, até que uma determinada temperatura seja alcançada, por exemplo, de modo que seja alcançada uma diferença de alguns graus Celsius (ou seja, 10 a 30 °C) entre o lado de entrada quente e o lado de entrada fria do trocador de calor 253. Durante essa fase, a bomba 261 pode estar inoperante. Alternativamente, a bomba 261 pode estar operacional, desde que o controlador 275 mantenha um fluxo mínimo através do desvio 273. Um controlador 313 age sobre uma válvula de controle 314 entre a bomba 260 e o trocador de calor 253.

[0187] Mediante o alcance da diferença de temperatura desejada no lado de entrada de trocador de calor, a bomba 261 pode ser ativada e a válvula 280 pode ser aberta. A vazão no circuito 259 é controlada de modo que, por um lado, a temperatura e, dessa forma, a pressão dentro do vaso de coleta de fluido 11 seja gradualmente reduzida e, por outro lado, a diferença de temperatura entre o lado quente e o lado frio na entrada do trocador de calor 253 seja mantida sob controle e sob um limite predefinido. A vazão através das válvulas 317 e 305 pode ser controlada, por exemplo, com a ajuda de um controlador de temperatura 315, como para alcançar um ponto de ajuste de temperatura desejado no lado de retorno do circuito 259 no vaso de coleta de fluido 11.

[0188] Nas realizações descritas acima, o fluido do vaso de coleta de fluido 11 é circulado no estado líquido através do trocador de calor 253 com o uso de uma bomba de circulação. Em outras realizações, a pressão dentro do vaso de coleta de fluido 11 pode ser usada para promover a circulação no trocador de calor 253 sem o auxílio de uma bomba, por exemplo, circulação de fluido de trabalho no estado gasoso. A Figura 17 ilustra uma realização, sendo que uma seção de entrada 259A do circuito 259 conecta a parte superior do vaso de coleta de fluido 11 ao lado de entrada quente do trocador de calor 253. Uma seção de retorno 259B do circuito 259 acopla o lado de saída quente do trocador de calor 253 direta ou indiretamente ao circuito de refrigeração fechado 3. Quando a despressurização do circuito de refrigeração fechado 3 é necessária, as válvulas 279, 283 e 281 são fechadas e uma válvula 351 é aberta, para colocar o vaso de coleta de fluido 11 em comunicação fluida com o circuito 259. Uma válvula de controle de pressão 353 ou um orifício pode controlar a pressão dentro do circuito 259, de modo que um aumento gradual de pressão seja alcançado no circuito 259. O lado de saída quente do trocador de calor 253 é acoplado de modo fluido a um vaso 355, que, por sua vez, é acoplado, através de uma válvula 357, ao circuito de refrigeração fechado 3.

[0189] A pressão dentro do vaso 355 pode ser controlada através de um controlador de pressão 359, que age sobre um controlador de temperatura 361. O ponto de ajuste de temperatura do controlador de temperatura 361 pode ser modificado com base na pressão no vaso 355, para manter esse último no valor definido necessário. O controlador de temperatura 361 pode controlar a temperatura do fluido gelado liberado através do circuito 259 para o vaso 355 que age sobre as válvulas 267 e 269, modulando assim a vazão que desvia do trocador de calor 253.

[0190] Em vez de ajustar o ponto de ajuste de temperatura do controlador de temperatura 361, o sinal de pressão do controlador de pressão 359 pode ser usado para ajustar a vazão de fluido do vaso de coleta de fluido 11 e/ou a vazão de GNL da unidade de armazenamento 227. Essa última opção é mostrada na realização da Figura 18. Os mesmos números de referência usados na Figura 17 designam os elementos, partes e componentes iguais ou similares, que não serão descritos novamente. Na Figura 18, o controlador de pressão 359 é acoplado ao controlador de temperatura 361 e a um controlador de vazão de GNL 365, que controla a vazão de GNL através do trocador de calor 253 que age sobre a válvula 263.

[0191] Em algumas instalações de GNL existentes, o vaso de coleta de refrigerante pode ser muito grande, por exemplo, pode ser projetado para conter de 60 a 70 toneladas de fluido de trabalho de refrigerante, por exemplo. Em algumas circunstâncias, pode não ser conveniente colocar tal vaso grande em uma disposição de circuito 259 com o trocador de calor 253. Esse é particularmente o caso se uma grande instalação de GNL deve ser atualizada com uma disposição de refrigeração 251, conforme descrito aqui. Em algumas circunstâncias, poderia ser mais conveniente ter um vaso de coleta de fluido 11 adicional e menor para propósitos de refrigeração e despressurização, adicionado ao vaso de coleta de fluido de trabalho refrigerante maior do sistema. Uma disposição desse tipo é mostrada na Figura 19. Os mesmos números de referência conforme utilizado na Figura 14 designam os elementos, partes ou componentes iguais ou correspondentes, que não serão descritos novamente.

[0192] Na realização da Figura 19, o vaso de coleta de fluido 11 é acoplado de modo fluido a um recipiente de fluido de trabalho de refrigerante maior 381, por exemplo, contendo de 3 a 10 vezes mais fluido que o vaso de coleta de fluido 11. A disposição de refrigeração 251, nesse caso age sobre a quantidade menor de fluido contida no vaso de coleta de fluido 11. O vaso de coleta de fluido 11 opera como um acumulador de inicialização.

[0193] O vaso de coleta de fluido 11 pode ser acoplado de modo fluido ao circuito de refrigeração fechado 3 com um duto de entrada 401, que tem uma extremidade de entrada entre o lado de liberação 7D do compressor 7 e a disposição de condensação de fluido 9 e que termina no vaso de coleta de fluido 11. Uma válvula 403 pode abrir e fechar seletivamente o duto de entrada 401.

[0194] O vaso de coleta de fluido 11 pode ser adicionalmente acoplado de modo fluido ao recipiente de fluido de trabalho de refrigerante 381 através de uma linha de vapor 405 e uma linha de líquido 407, que podem incluir, cada uma, uma respectiva válvula 406 e 408. O lado de liberação da bomba de circulação 261 pode ser acoplada de modo fluido seletivamente ao trocador de calor 253 da disposição de refrigeração 251, conforme descrito em conexão com a Figura 14, ou ao compressor 7. Para esse propósito, uma linha de retorno 411 conecta de modo fluido o lado de liberação da bomba 261 a uma das correntes laterais do compressor 7, por exemplo. Uma válvula 414 pode ser fornecida na linha de retorno 411 e uma válvula 413 pode ser fornecida no circuito 259. O lado de liberação da bomba de circulação 261 pode ser adicionalmente acoplada de modo fluido ao recipiente de fluido de trabalho 381 através de uma linha 412. Uma válvula 414 pode ser fornecida na linha 412 para abrir e fechar seletivamente a trajetória para fluidos do lado de liberação da bomba de circulação 261 para o recipiente de fluido de trabalho 381.

[0195] O vaso de coleta de fluido 11 pode ser adicionalmente acoplado de modo fluido ao coletor principal de baixa pressão (LP) ou pressão muito baixa (LLP) do compressor 7 através de uma linha 514 e uma válvula 515 para manter o vaso 11 na mesma pressão que a pressão da corrente lateral correspondente (LP ou LLP) do compressor 7. Além disso, o vaso de coleta de fluido 11 pode ser adicionalmente acoplado de modo fluido ao resfriador de baixa pressão (LP) ou média pressão (MP) 215A, 215B do compressor 7 no lado de saída de líquido através de uma linha 517, uma válvula 518 e válvula de controle de nível 520. Com tal disposição, uma quantidade de líquido dentro do vaso de coleta de fluido 11 será mantida para o resfriamento no trocador de calor 253, para iniciar a operação de resfriamento. As conexões descritas acima asseguram que o vaso de coleta de fluido 11 seja mantido na mesma pressão e temperatura dos respectivos resfriadores LLP ou LP 215A, 215B (por exemplo, 1,1 barA e -40°C).

[0196] A operação do sistema da Figura 19 pode ser da seguinte forma. Quando o circuito de refrigeração fechado 3 está operando, as válvulas 281, 515 e 518, as válvulas 403 e 413 e/ou 414 são fechadas e a válvula 517 é ativada para controlar o nível de líquido no vaso de coleta de fluido 11. O fluido de trabalho de refrigerante condensado da disposição de condensação de fluido 9 é coletado no recipiente de fluido de trabalho de refrigerante 381 e liberado a partir do mesmo através do sub-resfriador 285 para a seção de expansão 217. Uma válvula 410 disposta entre o recipiente 381 e o sub- resfriador 285 pode ser fornecida e é mantida em condição aberta durante esta fase de operação. Além disso, a bomba de circulação 261 pode estar em operação e a vazão pode ser mantida pelo controlador de vazão em um valor baixo definido para manter o trocador de calor 253 a baixa temperatura.

[0197] Após o desarme do compressor 7, as válvulas 281, 283, 515 e 518 são fechadas, o controlador de nível 521 é comutado para manual e a válvula 520 é fechada. A pressão dentro do circuito de refrigeração fechado 3 pode aumentar e se tornar a mesma em todo o circuito. Antes de reiniciar o compressor 7, a pressão dentro do circuito de refrigeração fechado 3 deve ser reduzida. O vaso de coleta de fluido 11 é utilizado como um acumulador de inicialização para esse propósito, enquanto o recipiente de fluido de trabalho de refrigerante maior 381 está temporariamente inoperante. A despressurização do circuito de refrigeração fechado 3 pode começar mediante a abertura da válvula 403 enquanto a válvula 413 é mantida fechada. Enquanto a válvula 403 abre, a pressão dentro do vaso de coleta de fluido 11 pode aumentar, uma vez que a equalização de pressão com o compressor 7 é realizada. A bomba criogênica 255 é ligada e os pontos de ajuste de vazão do controlador de fluxo 256 e 262 respectivamente são alterados em rampa lentamente para um valor específico. De modo similar, o ponto de ajuste do controlador de temperatura 271 é alterado em rampa para um valor mais baixo (por exemplo, -155°C) agindo nas válvulas 267 e 269.

[0198] A pressão dentro do vaso de coleta de fluido 11 pode ser gradualmente reduzida mediante a circulação do fluido de trabalho de refrigerante nele contido através do trocador de calor 253. Uma vez que uma pressão específica dentro do vaso de coleta de fluido 11 é alcançada, o ponto de ajuste de controlador de temperatura 271 é alterado em rampa para um valor mais alto (por exemplo, -40°C) com base na pressão final a ser alcançada no vaso de coleta de fluido 11. Mediante a remoção de calor através do trocador de calor 253, o fluxo de fluido de trabalho gasoso que entra no vaso de coleta de fluido 11 através da linha 401 é condensado. Consequentemente, a pressão dentro do circuito de refrigeração fechado 3 diminui gradualmente até que uma pressão de inicialização seja alcançada no mesmo, por exemplo, em torno de 1 a 1,2 barA. Uma vez que a pressão de inicialização é alcançada, a válvula 403 é mantida aberta, a bomba criogênica 255 é desligada, os controladores de fluxo 256 e 262 são comutados para o modo manual e as válvulas 258, 263, 67 e 87 são fechadas. A bomba 261 funcionará através da linha de fluxo mínimo 273 (consultar a Figura 16). O compressor 7 pode ser inicializado. Durante a inicialização temporária ou durante a fase de carregamento, o fluido de trabalho de refrigerante liquefeito do vaso de coleta de fluido 11 pode ser circulado pela bomba 261 em direção ao lado de sucção do compressor 7, mediante a abertura da válvula 413. Se, conforme mostrado na Figura 13, o fluido de trabalho do refrigerante for expandido em vários níveis de pressão, durante a fase de inicialização aqui descrita, o fluido de trabalho de refrigerante que flui através da linha 411 e da válvula 413 pode ser liberado em direção à corrente lateral de pressão mais baixa do compressor 7. Dessa forma, o fluido de trabalho de refrigerante que foi condensado e coletado no vaso de coleta de fluido 11 durante a fase de despressurização pode ser gradualmente reintroduzido no circuito de refrigeração fechado 3. A pressão no lado de liberação do compressor 7 aumenta gradualmente e, mediante o alcance da pressão de liberação nominal, as válvulas 401 e 413 podem ser fechadas, enquanto as válvulas 281, 283 e 410 podem ser abertas. O circuito de refrigeração fechado 3 está agora totalmente operacional novamente.

[0199] Alternativamente, durante a inicialização temporária e/ou durante a fase de carregamento, o fluido de trabalho de refrigerante liquefeito a partir do vaso de coleta de fluido 11 pode ser gradualmente reintroduzido no recipiente de fluido de trabalho de refrigerante maior 381 mediante a abertura da válvula 414.

[0200] Se o circuito de refrigeração fechado 3 permanecer inoperante por um período de tempo mais longo, a pressão dentro do recipiente de fluido de trabalho de refrigerante 381 pode aumentar acima de um valor- limite. Se esse for o caso, a pressão no mesmo pode ser gradualmente reduzida com o uso da disposição de refrigeração 251 e mantendo o recipiente de fluido de trabalho de refrigerante 381 acoplado de modo fluido através da linha 405 e da válvula 406, de modo que o fluido de trabalho de refrigerante em fase de vapor possa fluir do recipiente de fluido de trabalho de refrigerante 381 no vaso de coleta de fluido 11.

[0201] Algumas das características descritas acima podem ser incorporadas também em um sistema de acordo com a Figura 19. A título de exemplo, a Figura 19 mostra uma linha 78, uma válvula de arrefecimento brusco ou cabeçote de aspersão 80 e uma válvula de isolamento 76, que podem ter funções similares às descritas acima em conexão com algumas das realizações descritas anteriormente.

[0202] De modo similar, uma linha de desvio 68 e uma válvula de interrupção 71, conforme descrito acima, podem ser também fornecidas em outras realizações, como aquela representada na Figura 19.

[0203] A Figura 20 ilustra uma realização adicional da disposição de refrigeração 251. Na Figura 20, apenas a unidade de armazenamento de GNL 227 e o trocador de calor 253 são mostrados. O lado quente do trocador de calor 253 pode ser acoplado de modo fluido à parte restante do circuito de acordo com qualquer uma das disposições descritas acima.

[0204] Na Figura 20, a circulação do fluido no lado frio do trocador de calor 253 é alcançada por meio de circulação natural, com base no princípio de vasos comunicantes, em vez de usar uma bomba criogênica. Um nível correto de gás natural liquefeito é mantido no trocador de calor 253, para resfriar o fluido que circula no lado quente do mesmo.

[0205] Uma realização combinada, com uma circulação forçada com o uso de uma bomba criogênica, em combinação com uma disposição de acordo com o princípio de vasos comunicantes, é mostrada na Figura 21. Os mesmos números de referência designam as partes iguais ou correspondentes, conforme descrito em conexão com as realizações anteriores. Na Figura 21, um controlador de nível 262 é fornecido para controlar o nível de gás natural liquefeito no lado frio do trocador de calor 253. O controlador 262 pode agir sobre uma válvula 264 para abrir e fechar seletivamente a válvula e, dessa forma, restaurar um nível de líquido correto através da ativação da bomba criogênica 255.

[0206] As Figuras 22 e 23 ilustram realizações similares às Figuras 17 e 18, onde o vaso de coleta de fluido 11 é omitido. Os mesmos números de referência designam partes, elementos ou componentes iguais ou equivalentes, conforme já mostrado nas Figuras 17 e 18 e descrito acima. A disposição de refrigeração 251 nas Figuras 22 e 23 pode ser acoplada de modo fluido a um lado de liberação do compressor 7 do circuito de refrigeração fechado 3. Quando a despressurização do circuito de refrigeração fechado 3 é necessária, a válvula 283 e subsequentemente a válvula 281 são abertas de modo que o fluido de trabalho de refrigerante quente pressurizado flua através do circuito 259 e, mais especificamente, através de uma seção de entrada 259A e seja gelado no trocador de calor 253 mediante a troca de calor contra o gás natural liquefeito da unidade de armazenamento 227. O fluido de trabalho de refrigerante gelado e liquefeito é coletado no vaso 355. A partir do mesmo, o fluido de trabalho de refrigerante gelado e liquefeito é retornado no circuito de refrigeração fechado 3. Conforme descrito em conexão com a Figura 17, um controlador de pressão 359 ajusta o ponto de ajuste de temperatura de um controlador de temperatura 361, de modo que a pressão exigida do fluido de trabalho bifásico (líquido/gás, isto é, fluido de trabalho líquido/vapor) seja mantida no vaso 355. O controlador de temperatura ajusta as vazões através do trocador de calor 253 e através da linha de desvio 265.

[0207] A realização da Figura 23 é similar à realização da Figura 22; o controlador de pressão 359 coage com o controlador de vazão 365 e com o controlador de temperatura 361.

[0208] Nas realizações das Figuras 22 e 23, a disposição de refrigeração é assim funcionalmente acoplada ao vaso de coleta de fluido 355 e remove o calor do fluido de trabalho enquanto o último flui através de um duto de liberação, formado pelo circuito 259, enquanto está sendo coletado no vaso de coleta de fluido 355, em vez de remover o calor do líquido coletado anteriormente no vaso de coleta de fluido. O princípio de operação é, entretanto, o mesmo das realizações descritas anteriormente: o sistema termodinâmico, do qual faz parte o vaso de coleta de fluido, é despressurizado quando necessário mediante a remoção do calor do fluido de trabalho nele contido, de modo que o fluido de trabalho gasoso seja condensado em fluido de trabalho líquido.

[0209] A Figura 24 ilustra uma realização adicional da disposição de refrigeração 251. Na Figura 24, apenas o trocador de calor 253 e a unidade de armazenamento 227 são mostrados, em combinação com uma porção do circuito 259, que circula o fluido de trabalho através do trocador de calor 253. Um controlador de vazão 256 acoplado funcionalmente a uma válvula de controle de vazão 258 está disposto no circuito 259. De acordo com a realização da Figura 24, o trocador de calor 253 é disposto diretamente na unidade ou tanque de armazenamento 227 e pode ser submerso no fluido de processo liquefeito (por exemplo, gás natural liquefeito) nele contido.

[0210] Embora a invenção tenha sido descrita em termos de várias realizações específicas, será evidente para os técnicos no assunto que muitas modificações, alterações e omissões são possíveis sem que se afaste do escopo das reivindicações anexas. Além disso, a menos que especificado de outra forma na presente invenção, a ordem ou sequência de qualquer etapa do processo ou método pode ser variada ou sequenciada de acordo com realizações alternativas.

Claims

1. SISTEMA TERMODINÂMICO contendo um fluido de trabalho e compreendendo pelo menos um vaso de coleta de fluido de trabalho (11; 23; 355) adaptado para conter uma fase líquida e uma fase gasosa do fluido de trabalho em equilíbrio termodinâmico; caracterizado por uma disposição de refrigeração (51; 251) estar acoplada funcionalmente ao vaso de coleta de fluido de trabalho e adaptada para remover calor do fluido de trabalho coletado no vaso de coleta de fluido de trabalho e reduzir assim uma pressão de deposição no sistema termodinâmico, quando nenhum fluido está circulando no sistema termodinâmico.

2. SISTEMA TERMODINÂMICO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente um circuito fechado (3; 4); adaptado para circular o fluido de trabalho no mesmo, o circuito fechado incluindo o vaso de coleta de fluido de trabalho (11; 23; 355) ou sendo acoplado de modo fluido ao mesmo.

3. SISTEMA TERMODINÂMICO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o circuito fechado (3; 4) compreender uma seção de alta pressão e uma seção de baixa pressão; e sendo que uma disposição de reforço de pressão (7; 231) é fornecida no circuito fechado, adaptado para circular o fluido de trabalho no mesmo.

4. SISTEMA TERMODINÂMICO, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado por compreender adicionalmente: uma disposição de condensação de fluido e remoção de calor (9), adaptada para receber fluido de trabalho em uma fase gasosa e para condensar pelo menos parcialmente o fluido de trabalho em fluido de trabalho liquefeito; e um vaso de coleta de fluido condensado (11), adaptado para receber fluido condensado a partir da disposição de condensação de fluido e remoção de calor (9).

5. SISTEMA TERMODINÂMICO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por compreender adicionalmente um tambor de sucção (23) disposto a montante de pelo menos um compressor (7), adaptado para conter fluido de trabalho bifásico e para liberar fluido de trabalho gasoso para o compressor.

6. SISTEMA TERMODINÂMICO, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado por o vaso de coleta de fluido de trabalho (11; 53; 355) compreender pelo menos um dentre o vaso de coleta de fluido condensado (11) e o tambor de sucção (53).

7. SISTEMA TERMODINÂMICO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por a disposição de refrigeração (51; 251) compreender um primeiro dispositivo de remoção de calor compreendido de um trocador de calor (81; 253), em que um refrigerante flui em relação de troca de calor com o fluido de trabalho liquefeito.

8. SISTEMA TERMODINÂMICO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o primeiro dispositivo de remoção de calor compreender pelo menos um dentre: bocais ou borbulhadores (85) submersos no fluido de trabalho liquefeito contido no vaso de coleta de fluido de trabalho (11); dispositivos de aspersão (65) dispostos no vaso de coleta de fluido de trabalho (11), adaptados para aspergir fluido de trabalho gelado no mesmo.

9. SISTEMA TERMODINÂMICO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por a disposição de refrigeração (51; 251) compreender pelo menos uma bomba de circulação (55; 261) adaptada para circular o fluido de trabalho extraído do vaso de coleta de fluido de trabalho (11) e retornado ao mesmo.

10. SISTEMA TERMODINÂMICO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a bomba de circulação (51; 251) ser adaptada para extrair fluido de trabalho liquefeito do vaso de coleta de fluido de trabalho (11) e circular o fluido de trabalho liquefeito através de um trocador de calor (81; 253) em relação de troca de calor com um refrigerante.

11. SISTEMA TERMODINÂMICO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 10, caracterizado por a bomba de circulação (51, 251) ser adaptada para liberar fluido de trabalho liquefeito pressurizado para um dentre: bocais ou borbulhadores (85) submersos no fluido de trabalho liquefeito contido no vaso de coleta de fluido de trabalho (11); válvulas de arrefecimento brusco (65) dispostas no vaso de coleta de liquefeito (11) acima do nível de fluido de trabalho liquefeito; um duto de liberação de fluido configurado para liberar fluido de trabalho para o vaso de coleta de fluido; uma combinação dos mesmos.

12. SISTEMA TERMODINÂMICO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado por a bomba de circulação (51; 251) ser adaptada para extrair fluido de trabalho liquefeito de um separador de líquido/gás, acoplado de modo fluido ao vaso de coleta de fluido de trabalho (11), e para circular o fluido de trabalho liquefeito através do trocador de calor (81; 253), em relação de troca de calor com um refrigerante, e para liberar adicionalmente o fluido de trabalho liquefeito gelado de volta para o vaso de coleta de fluido de trabalho.

13. SISTEMA TERMODINÂMICO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por compreender uma bomba de circulação (55; 261) adaptada para circular fluido de trabalho do vaso de coleta de fluido de trabalho (11) através de um trocador de calor (81; 253) da disposição de refrigeração de fluido e de volta para o vaso de coleta de fluido de trabalho (11) para remover calor do fluido de trabalho contido no vaso de coleta de fluido de trabalho (11).

14. SISTEMA TERMODINÂMICO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado por compreender adicionalmente: um circuito de refrigeração fechado (3) adaptado para circular o fluido de trabalho no mesmo e que compreende: - uma seção de alta pressão; - uma seção de baixa pressão; - um sistema compressor (7) entre a seção de baixa pressão e a seção de alta pressão; - uma seção de expansão (217) adaptada para expandir o fluido de trabalho a partir da seção de alta pressão em direção à seção de baixa pressão; - uma disposição de troca de calor entre a seção de expansão (217) e o sistema compressor (7), adaptada para circular o fluido de trabalho expandido em relação de troca de calor com um fluido de processo e remover calor do mesmo; uma unidade de armazenamento de fluido de processo liquefeito (227), adaptada para coletar fluido de processo liquefeito na mesma; sendo que o vaso de coleta de fluido de trabalho (11; 355) é adaptado para ser acoplado de modo fluido com o circuito de refrigeração fechado (3); e sendo que a disposição de refrigeração (251) é acoplada funcionalmente ao vaso de coleta de fluido de trabalho (11; 355) e adaptada para remover calor do fluido de trabalho através de um trocador de calor (253).

15. SISTEMA TERMODINÂMICO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por um lado quente do trocador de calor (253) da disposição de refrigeração (251) ser adaptado para circular o fluido de trabalho em relação de troca de calor com um dentre: um refrigerante em um lado frio do trocador de calor (253) e fluido de processo liquefeito em um lado frio do trocador de calor (253).

16. MÉTODO PARA REDUZIR UMA PRESSÃO DE DEPOSIÇÃO DE FLUIDO EM UM SISTEMA TERMODINÂMICO contendo um fluido de trabalho e que compreende pelo menos um vaso de coleta de fluido de trabalho, adaptado para conter fluido de trabalho liquefeito e fluido de trabalho gasoso em equilíbrio termodinâmico; sendo o método caracterizado por compreender as etapas de: remover o calor do fluido de trabalho; e condensar fluido de trabalho gasoso em fluido de trabalho liquefeito reduzindo assim a pressão de deposição de fluido no sistema termodinâmico.

17. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por a etapa de remover o calor do fluido de trabalho compreender as etapas de: circular um refrigerante em relação de troca de calor com fluido de trabalho liquefeito e remover calor através do mesmo; e extrair fluido de trabalho liquefeito do vaso de coleta de fluido de trabalho e retornar o fluido de trabalho liquefeito gelado de volta para o vaso de coleta de fluido de trabalho.

18. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 ou 17, caracterizado por compreender adicionalmente as etapas de: extrair fluido de trabalho gasoso do vaso de coleta de fluido de trabalho; resfriar e pelo menos parcialmente condensar o fluido de trabalho gasoso por meio da troca de calor com um refrigerante; e retornar o fluido de trabalho gasoso condensado de volta para o vaso de coleta de fluido de trabalho.

19. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por o sistema termodinâmico compreender um circuito de refrigeração fechado adaptado para circular o fluido de trabalho no mesmo, e incluindo: uma seção de alta pressão; uma seção de baixa pressão; um sistema compressor entre a seção de baixa pressão e a seção de alta pressão; uma seção de expansão adaptada para expandir o fluido de trabalho a partir da seção de alta pressão em direção à seção de baixa pressão; sendo que o método compreende adicionalmente as seguintes etapas: refrigerar um fluido de processo por meio da troca de calor com o fluido de trabalho em uma disposição de troca de calor entre a secção de expansão e o sistema compressor, sendo que fluido de trabalho expandido circula em relação de troca de calor com o fluido de processo e remover o calor a partir do mesmo; coletar o fluido de processo liquefeito em uma unidade de armazenamento de fluido de processo liquefeito.

20. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado por a etapa de remover o calor do fluido de trabalho compreender a etapa de circular o fluido de trabalho em relação de troca de calor com o fluido de processo liquefeito.