METODO Y APARATO PARA HACER PASAR UNA CORRIENTE MIXTA DE VAPOR Y LIQUIDO ENTRE DOS CAMBIADORES DE CALOR Y UN METODO RELACIONADO PARA REFRIGERAR UNA CORRIENTE DE HIDROCARBURO.

Un método para hacer pasar una corriente mixta de vapor y líquido entre un primer cambiador de calor y un segundo cambiador de calor,

que comprende las etapas de:

(a) descargar la corriente mixta de vapor y líquido desde el primer cambiador de calor (101, 201) a través de dos o más salidas (104, 204); representando X el número de salidas,

(b) hacer pasar la corriente mixta de vapor y líquido en las salidas a través de dos o más conductos intermedios (103, 203) hacia el segundo cambiador de calor (102, 202); y

(c) introducir la corriente mixta de vapor y líquido desde los conductos intermedios hacia el segundo cambiador de calor (102, 202) a través de dos o más entradas (105, 205); representando Y el número de entradas,

donde X es igual a o mayor que Y

Método y aparato para hacer pasar una corriente mixta de vapor y líquido entre dos cambiadores de calor y un método relacionado para refrigerar una corriente de hidrocarburo.

La presente invención se refiere a un método y un aparato para hacer pasar una corriente mixta de vapor y líquido entre cambiadores de calor, particularmente aunque no exclusivamente, una corriente mixta de vapor y líquido implicada en licuar una corriente de hidrocarburo tal como una corriente de gas natural.

En otro aspecto, la presente invención se refiere a un método para refrigerar, preferiblemente para licuar, una corriente de hidrocarburo tal como una corriente de gas natural.

Se conocen varios métodos para licuar una corriente de gas natural obteniendo de esta manera un gas natural licuado (LNG). Es deseable licuar una corriente de gas natural por numerosas razones. Como un ejemplo, el gas natural puede almacenarse y transportarse a largas distancias más fácilmente como un líquido que en forma gaseosa, porque ocupa un menor volumen y no es necesario almacenarlo a alta presión.

Normalmente el gas natural, que comprende predominantemente metano, entra en una planta de LNG a presiones elevadas y se pre-trata para producir una materia prima purificada adecuada para licuefacción a temperaturas criogénicas. El gas purificado se procesa a través de una pluralidad de etapas de refrigeración usando cambiadores de calor para reducir progresivamente su temperatura hasta que se consigue la licuefacción. El gas natural líquido se refrigera entonces adicionalmente (para reducir el vapor evaporado instantáneamente mediante una o más etapas de expansión) a una presión atmosférica final adecuada para el almacenamiento y transporte. El vapor evaporado instantáneamente de cada etapa de expansión puede usarse como una fuente de gas combustible en la planta.

En las plantas de LNG, las corrientes que comprenden una mezcla de fases vapor y líquida pasan, por ejemplo, entre dos cambiadores de calor. Se muestra un ejemplo en la Figura 3 del documento US 6.389.844 B1.

El documento US 6.389.844 B1 se refiere a una planta para licuar gas natural. La Figura 3 muestra una realización para pre-refrigerar el gas natural, que implica una primera y segunda etapas de cambiadores de calor 102' y 102. Entre esta primera y segunda etapas de cambiadores de calor, hay dos conductos 150 y 151, uno para el refrigerante y uno para el gas natural. El refrigerante y el gas natural son corrientes mixtas de vapor y líquido y dichas corrientes se transportan por un sólo conducto entre los cambiadores de calor 102' y 102. Otra planta para licuar gas natural se describe en el documento US 2006/0086140.

Sin embargo, esta manera de hacer pasar corrientes entre dos cambiadores de calor puede dar como resultado una distribución no uniforme de las fases vapor y líquida de las corrientes que pasan a través de los conductos 150 y 151. Como una consecuencia, puede haber una distribución no uniforme de las fases vapor y líquida en la segunda etapa de cambiador de calor 102, que da como resultado una distribución de temperatura no uniforme y, por lo tanto, una ineficacia en la segunda etapa del cambiador de calor 102.

Un objeto de la presente invención es mejorar el paso de una corriente mixta de vapor y líquido entre dos cambiadores de calor.

Otro objeto de la presente invención es reducir los requisitos energéticos de una planta o método de refrigeración.

La presente invención proporciona un método para hacer pasar una corriente mixta de vapor y líquido entre un primer cambiador de calor y un segundo cambiador de calor, que comprende las etapas de:

Las realizaciones de la presente invención se extienden al uso con corrientes mixtas de vapor y líquido de refrigerante usadas para refrigerar otra corriente o corrientes tales como una corriente de hidrocarburo, por ejemplo gas natural. Se conocen muchos refrigerantes e incluyen, sin limitación, el propio gas natural, etano, etileno, propano, propileno, butano, pentano y nitrógeno como componentes individuales, usando dos o más para formar un refrigerante mixto.

En un aspecto adicional, la presente invención proporciona un aparato para hacer pasar una corriente mixta de vapor y líquido entre un primer cambiador de calor y un segundo cambiador de calor, comprendiendo el aparato al menos:

dos o más (número: X) salidas para que el primer cambiador de calor descargue la corriente mixta de vapor y líquido del primer cambiador de calor;

dos o más conductos intermedios para hacer pasar la corriente mixta de vapor y líquido en las salidas al segundo cambiador de calor, y

dos o más (número: Y) entradas para hacer pasar la corriente mixta de vapor y líquido desde los conductos intermedios hacia el segundo cambiador de calor;

donde X es igual a o mayor que (=q) Y.

En otro aspecto, la presente invención proporciona un método para refrigerar una corriente de hidrocarburo tal como gas natural, comprendiendo el método al menos la etapa de:

hacer pasar la corriente de hidrocarburo a través de una etapa de refrigeración que implica dos o más cambiadores de calor, pasando entre dichos cambiadores de calor una corriente mixta de vapor y líquido como se ha definido en este documento.

Las realizaciones de la presente invención se describirán ahora a modo de ejemplo únicamente y con referencia a los dibujos esquemáticos no limitantes adjuntos en los que:

La Figura 1 es una vista simplificada de dos cambiadores de calor conectados de acuerdo con un método;

La Figura 2 es una vista lateral simplificada de una primera realización de la presente invención; y

La Figura 3 es una vista lateral simplificada de una segunda realización de la presente invención.

Para el propósito de esta descripción, se asignará un solo número de referencia a una línea, así como a una corriente que circula por esa línea.

Las configuraciones de las líneas, conductos y corrientes en los dibujos adjuntos no son limitantes y generalmente son figurativas para ilustrar mejor la presente invención.

En las realizaciones propuestas en este documento, se descarga una corriente mixta de vapor y líquido desde un primer cambiador de calor a través de dos o más salidas, después pasa a través de dos o más conductos intermedios a un segundo cambiador de calor y después se introduce desde los conductos intermedios hacia el segundo cambiador de calor a través de dos o más entradas, con lo que el número de dichas salidas (que puede representarse en lo sucesivo en este documento por X) es igual a o mayor que (que puede representarse en lo sucesivo en este documento por el símbolo =q) el número de dichas entradas (que puede representarse en lo sucesivo en este documento por Y).

Haciendo pasar la corriente mixta de vapor y líquido a través de conductos directos desde el primer cambiador de calor al segundo cambiador de calor, hay una reducción de cualquier mala distribución de la corriente mixta de vapor y líquido que hasta ahora se había hecho pasar entre dos cambiadores de calor a través de solo conducto.

Proporcionando un paso más uniforme de la corriente mixta de vapor y líquido, habrá también una distribución de temperatura más uniforme de las fases líquida y vapor en el segundo cambiador de calor. De esta manera, la presente invención puede reducir los requisitos globales de energía de un método o planta o aparato para refrigerar, en particular para licuar, una corriente de hidrocarburo y/o hacer al método, planta o aparato más eficaz y, por lo tanto, más económico.

La presente invención puede usarse para cualquier corriente mixta de vapor y líquido incluyendo, aunque sin limitación, una corriente mixta de vapor y líquido en forma de una corriente de hidrocarburo a refrigerar...

1. Un método para hacer pasar una corriente mixta de vapor y líquido entre un primer cambiador de calor y un segundo cambiador de calor, que comprende las etapas de:

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que, cuando X es mayor que Y, las corrientes mixtas de vapor y líquido de dos o más salidas se combinan antes de o durante la etapa (b) para proporcionar un número Y de corrientes para las entradas.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 2, en el que hay una división equitativa de las corrientes mixtas de vapor y líquido desde las salidas para proporcionar el número Y de corrientes para las entradas.

4. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que X es igual a Y.

5. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el número de salidas es igual al número de conductos intermedios.

6. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el número de entradas es igual al número de conductos intermedios.

7. Un método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que la corriente mixta de vapor y líquido es una corriente de refrigerante.

8. Un método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la corriente mixta de vapor y líquido es una corriente de hidrocarburo.

9. Un método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer y segundo cambiadores de calor refrigeran una corriente de hidrocarburo.

10. Un método de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el primer y segundo cambiadores de calor son cambiadores de calor de carcasa y tubos.

11. Un método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer cambiador de calor tiene de 2 a 20 salidas, preferiblemente 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ó 10 salidas.

12. Aparato para hacer pasar una corriente mixta de vapor y líquido entre un primer cambiador de calor (101, 201) y un segundo cambiador de calor (102, 202) comprendiendo el aparato al menos:

dos o más salidas (104, 204), representando X el número de salidas para que el primer cambiador de calor (1) descargue la corriente mixta de vapor y líquido desde el primer cambiador de calor;

dos o más conductos intermedios (103) para hacer pasar la corriente mixta de vapor y líquido en las salidas al segundo cambiador de calor (102, 202); y

dos o más entradas (105, 205), representando Y el número de entradas para hacer pasar la corriente mixta de vapor y líquido desde los conductos intermedios (103) hacia el segundo cambiador de calor (102, 202),

donde X es igual a o mayor que Y.

13. Un método para refrigerar una corriente de hidrocarburo tal como gas natural, comprendiendo el método al menos la etapa de:

hacer pasar la corriente de hidrocarburo a través de una etapa de refrigeración que implica dos o más cambiadores de calor, pasando entre dichos cambiadores de calor una corriente mixta de vapor y líquido como se ha definido en una o más de las reivindicaciones 1 a 11.

14. Un método de acuerdo con la reivindicación 13 para licuar una corriente de hidrocarburo para proporcionar una corriente de hidrocarburo licuado, preferiblemente gas natural licuado.