METODO Y APARATO PARA PROPORCIONAR UNIFORMIDAD A LAS FASES VAPOR Y LIQUIDA EN UNA CORRIENTE MIXTA.

Un método para proporcionar uniformidad a las fases vapor y líquida en dos o más corrientes procedentes de una corriente mixta de vapor y líquido que comprende las etapas de:

(a) hacer pasar la corriente mixta de vapor y líquido desde un primer cambiador de calor (101) a un recipiente de distribución (12) a través de una o más entradas del recipiente de distribución (14), teniendo el recipiente de distribución dos o más salidas del recipiente de distribución (16) conectadas a un segundo cambiador de calor (102);

(b) permitir que la parte líquida de la corriente mixta se recoja en una primera zona (20) en el recipiente de distribución (12);

(c) permitir que la parte vapor de la corriente mixta se recoja en una segunda zona (30) del recipiente de distribución (12), preferiblemente por encima de la primera zona de la etapa (b);

(d) hacer pasar el líquido en la primera zona hacia las salidas del recipiente de distribución a través de una o más aberturas para líquido (18) en cada salida del recipiente de distribución (16) que comunica con la primera zona (20); y

(e) hacer pasar el vapor en la segunda zona (30) hacia las salidas del recipiente de distribución (16) a través de una o más aberturas para vapor (28) en cada salida del recipiente de distribución en comunicación con la segunda zona

Método y aparato para proporcionar uniformidad a las fases vapor y líquida en una corriente mixta.

La presente invención se refiere a un método y un aparato para proporcionar uniformidad a las fases vapor y líquida en dos o más corrientes procedentes de una corriente mixta de vapor y líquido, particularmente, aunque no exclusivamente, una corriente implicada en la licuefacción de una corriente de hidrocarburo tal como gas natural.

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

Se conocen diversos 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 volumen más pequeño y no es necesario almacenarlo a una alta presión.

Normalmente el gas natural, que comprende predominantemente metano, entra en un planta de LNG a elevadas presiones y se pre-trata para producir una materia prima purificada adecuada para la 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 adicionalmente y se expande a una presión atmosférica final adecuada para su almacenamiento y transporte. El vapor sometido a evaporación instantánea en la etapa de expansión puede usarse como una fuente de gas combustible en la planta.

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

El documento US 6.389.844 B1 se refiere a una planta para licuar gas natural. La Figura 3 muestra una realización para la pre-refrigeración del 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, ocasionalmente, el gas natural, son corrientes mixtas de vapor y líquido y dichas corrientes se transportan por un solo conducto entre los cambiadores de calor 102' y 102.

Sin embargo, esta manera de hacer pasar las 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 consecuencia puede haber una distribución no uniforme de las fases vapor y líquida que va hacia la segunda fase del cambiador de calor 102, lo 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 la uniformidad de las fases vapor y líquida en dos o más corrientes procedentes de una corriente mixta de vapor y líquido.

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

Uno o más de los objetos anteriores u otros pueden conseguirse mediante la presente invención proporcionando un método para proporcionar la uniformidad de las fases vapor y líquida en dos o más corrientes procedentes de una corriente mixta de vapor y líquido, que comprende las etapas de:

(a) hacer pasar la corriente mixta de vapor y líquido desde un primer cambiador de calor hasta un recipiente de distribución mediante una o más entradas, teniendo el recipiente de distribución dos o más salidas conectadas a un segundo cambiador de calor;

(b) permitir que la parte líquida de la corriente mixta se recoja en una primera zona del recipiente de distribución;

(c) permitir que la parte vapor de la corriente mixta se recoja en una segunda zona del recipiente de distribución, preferiblemente por encima de la primera zona de la etapa (b);

(d) hacer pasar el líquido en la primera zona hacia las salidas a través de una o más aberturas para líquido en cada salida que comunican con la primera zona; y

(e) hacer pasar el vapor en la segunda zona hacia las salidas a través de una o más aberturas para vapor en cada salida que comunican con la segunda zona.

En un aspecto adicional, la presente invención proporciona un aparato para proporcionar la uniformidad de las fases vapor y líquida en dos o más corrientes procedentes de una corriente mixta de vapor y líquido, comprendiendo el aparato al menos:

un recipiente de distribución que tiene una o más entradas al recipiente de distribución y dos o más salidas del recipiente de distribución, estando conectadas dichas una o más entradas del recipiente de distribución a la una o más salidas de un primer cambiador de calor y estando conectadas dichas dos o más salidas del recipiente de distribución a dos o más entradas de un segundo cambiador de calor;

una primera zona del recipiente de distribución para recoger el líquido de la corriente mixta;

una segunda zona del recipiente de distribución para recoger la parte de vapor de la corriente mixta, preferiblemente por encima de esta primera zona;

una o más aberturas para líquido en cada salida en comunicación con la primera zona, a través de las cuales puede pasar la parte de líquido de la corriente mixta; y

una o más aberturas para vapor en cada salida en comunicación con la segunda zona a través de la cual puede pasar la parte de vapor de la corriente mixta.

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

(i) 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; y

(ii) usar un recipiente de distribución como se ha definido en este documento en la trayectoria de la corriente mixta de vapor y líquido entre los cambiadores de color.

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 en sección transversal de un recipiente de distribución para usar en una realización de la presente invención; y

La Figura 3 es una vista lateral simplificada de dos cambiadores de calor usando el recipiente de distribución analizado en este documento.

Para el propósito de esta descripción, se asignará un solo número de referencia a una línea así como a una corriente transportada en esa línea. Los mismos números de referencia se referirán a componentes, corrientes o líneas similares.

El uso de un recipiente de distribución en la trayectoria de una corriente mixta de vapor y líquido permite que la distribución de las fases líquida y vapor en cada una de las corrientes de salida sea más igual o uniforme que la distribución en una manera convencional, por ejemplo usando un anillo de distribución. Proporcionando una distribución más igualada de las fases líquida y vapor desde cada salida, habrá una distribución de temperatura más uniforme de las corrientes en su siguiente etapa o uso.

Un recipiente de distribución para dividir una corriente mixta de gas-líquido en corrientes de múltiples partes se conoce a partir del documento EP-A-360 034.

Las realizaciones de la presente invención pueden reducir los requisitos de energía global de un método, planta o aparato para refrigerar, en particular para licuar, una corriente de hidrocarburo y/o realizar el método, planta o aparato de una manera más eficaz y, por lo tanto, más económica.

Las realizaciones de la presente invención se extienden a corrientes mixtas de vapor y líquido de refrigerante, preferiblemente un refrigerante mixto, usado para refrigerar otra corriente o corrientes tales como una corriente de hidrocarburo, por ejemplo gas natural. Se conocen muchos refrigerantes e incluyen,...

1. Un método para proporcionar uniformidad a las fases vapor y líquida en dos o más corrientes procedentes de una corriente mixta de vapor y líquido que comprende las etapas de:

(a) hacer pasar la corriente mixta de vapor y líquido desde un primer cambiador de calor (101) a un recipiente de distribución (12) a través de una o más entradas del recipiente de distribución (14), teniendo el recipiente de distribución dos o más salidas del recipiente de distribución (16) conectadas a un segundo cambiador de calor (102);

(b) permitir que la parte líquida de la corriente mixta se recoja en una primera zona (20) en el recipiente de distribución (12);

(c) permitir que la parte vapor de la corriente mixta se recoja en una segunda zona (30) del recipiente de distribución (12), preferiblemente por encima de la primera zona de la etapa (b);

(d) hacer pasar el líquido en la primera zona hacia las salidas del recipiente de distribución a través de una o más aberturas para líquido (18) en cada salida del recipiente de distribución (16) que comunica con la primera zona (20); y

(e) hacer pasar el vapor en la segunda zona (30) hacia las salidas del recipiente de distribución (16) a través de una o más aberturas para vapor (28) en cada salida del recipiente de distribución en comunicación con la segunda zona.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la corriente mixta de vapor y líquido es una corriente de refrigerante.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la corriente mixta de vapor y líquido es una corriente de hidrocarburo.

4. Un método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que la una o más entradas del recipiente de distribución, las dos o más salidas del recipiente de distribución y el recipiente de distribución proporcionan un flujo vertical a las corrientes que los atraviesan.

5. Un método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que el recipiente de distribución está por debajo del punto de suministro de una corriente mixta de vapor y líquido desde el primer cambiador de calor.

6. 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.

7. Un método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer y segundo cambiadores de calor son cambiadores de calor de carcasa y tubos.

8. Un método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que el recipiente de distribución tiene una entrada del recipiente de distribución en o cerca de la parte superior del recipiente de distribución.

9. Un método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que el recipiente de distribución tiene de 2 a 20 salidas del recipiente de distribución.

10. Un método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que cada salida del recipiente de distribución se extiende hacia arriba a través del recipiente de distribución y al menos una abertura para líquidos está localizada en el lateral de cada salida del recipiente de distribución cerca de la base del recipiente de distribución.

11. Un método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que cada salida del recipiente de distribución tiene un extremo en el recipiente de distribución, extremo que tiene un final abierto para actuar como una abertura para vapor.

12. Un método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que el extremo de cada salida del recipiente de distribución en el recipiente de distribución tiene un capuchón final separado por encima del mismo.

13. Un método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que el recipiente de distribución incluye una placa deflectora cerca de o en cada entrada del recipiente de distribución para ayudar a distribuir la corriente mixta de vapor y líquido desde o en cada entrada del recipiente de distribución a través de o alrededor del recipiente de distribución.

14. Aparato para proporcionar uniformidad a las fases vapor y líquida en dos o más corrientes procedentes de:

una corriente mixta de vapor y líquido, comprendiendo el aparato al menos:

15. Aparato de acuerdo con la reivindicación 14 en el que dicha segunda zona está por encima de la primera zona.

16. Un método para refrigerar una corriente de hidrocarburo, tal como una corriente de gas natural, comprendiendo el método al menos las etapas de:

(i) hacer pasar la corriente de hidrocarburo a través de una etapa de refrigeración que implica dos o más cambiadores de calor, pasando entre estos cambiadores de calor una corriente mixta de vapor y líquido; y

(ii) usar un método como el que se ha definido en una o más de las reivindicaciones 1 a 13 o un aparato como se ha definido en la reivindicación 14 ó 15, en el que el recipiente de distribución se proporciona en la trayectoria de la corriente mixta de vapor y líquido entre los cambiadores de calor.

17. Un método de acuerdo con la reivindicación 16, para licuar una corriente de hidrocarburo para proporcionar una corriente de hidrocarburo licuado, preferiblemente gas natural licuado.