Una planta de regasificación para gas natural licuado (1) que comprende:

una unidad de fraccionamiento de gas natural licuado que forma un producto (9) de transformación a partir del gas natural licuado (1);

en la que al menos un componente de la unidad de fraccionamiento usa un contenido de refrigeración del gas natural licuado (1);

estando caracterizada la planta de regasificación porque, además, comprende:

un refrigerador (104) y una bomba (103) acoplados por comunicación de fluido a la unidad de fraccionamiento y configurados para permitir una condensación y una presurización completas de una porción (16) del producto (9) de transformación para formar así un producto (23) de transformación licuado y presurizado; y

una fuente (108) de calor acoplada por comunicación de fluido a la bomba (103) y configurada para calentar el producto (23) de transformación licuado y presurizado para producir con ello un producto (29) de transformación calentado;

en la que un expansor (109) expande el producto (29) de transformación calentado para producir trabajo.

Ciclo de producción de energía con regasificación de gas natural licuado.

La presente solicitud reivindica el beneficio de la solicitud de patente provisional estadounidense con número de serie 60/476.770, presentada el 5 de junio de 2003, y que es incorporada al presente documento por referencia.

Campo de la invención El campo de la invención es el procesamiento de gas, especialmente en lo que respecta a la regasificación y procesamiento de gas natural licuado.

Antecedentes de la invención

Con la creciente demanda de gas natural en Estados Unidos, la importación de gas natural licuado (GNL) ha logrado una atención considerable. Sin embargo, debido a la composición química variable del GNL de diversas fuentes, el gas natural requiere a menudo etapas adicionales de procesamiento para satisfacer los estándares industriales y medioambientales, especialmente en el mercado estadounidense. Por lo tanto, la mayor parte del GNL importado es regasificado para su procesamiento adicional (por ejemplo, fraccionamiento o disolución con nitrógeno) , lo que requiere cantidades sustanciales de energía, pero también proporciona un significativo contenido refrigerante. Se conocen numerosos procedimientos que acoplan la regasificación con otros procedimientos para reducir el consumo de energía y/o para hacer uso del contenido refrigerante del GNL.

Por ejemplo, la regasificación del GNL puede estar térmicamente acoplada con una planta de oxidación parcial en la que se emplea al menos una porción del GNL regasificado para enfriar y como combustible en los quemadores, según describen Child et al. en las patentes estadounidenses nos 5.295.350 y 5.394.686. Aunque en tales configuraciones la fuente de calor residual es relativamente limitada, típicamente no se consigue la regasificación de GNL para la producción de gas natural en grandes cantidades. En otros ejemplos, según se describe en las patentes estadounidenses nos 4.036.028 y 4.231.226, de Mandrin y Griepentrog, respectivamente, en la solicitud publicada de patente estadounidense 2003/0005698, de Keller, en el documento EP 0683847, de Johnson et al., y en el documento WO 02/097252, de Keller, el calor para la regasificación del GNL está proporcionado por un fluido de intercambio de calor, que está en intercambio térmico con un escape de turbina o con la arqueta de una planta de energía de ciclo combinado. El documento US 4.388.092, de la técnica anterior, da a conocer un procesamiento de GNL en lotes en el que se extrae metano por destilación de una carga de GNL, y en el que los componentes pesados restantes son condensados secuencialmente usando el contenido refrigerante del GNL. Acto seguido, la mezcla recuperada de componentes es usada como medio mixto, que se usa en una operación de regasificación del GNL. Aunque algunas de estas configuraciones proporcionan una reducción significativa en el consumo de energía para la regasificación del GNL, subsisten, no obstante, varias dificultades que han limitado la plena utilización del contenido refrigerante del GNL.

Es sumamente significativo, y se encuentra en otras dificultades, que la transferencia de calor esté limitada, al menos en algunas de estas configuraciones, por el punto de congelación del medio de transferencia térmica. Además, aunque el contenido refrigerante del GNL se utiliza al menos hasta cierto punto, no se extrae energía de tales configuraciones. Resulta interesante que la solicitud de patente europea EP 0496283 describa un sistema en el que se genera energía por medio de una turbina de expansión de vapor que es impulsada por un fluido de trabajo (agua) que es calentado por un escape de turbina de gas y enfriado por un circuito de regasificación del GNL. Aunque tal configuración aumenta la eficacia de una planta al menos hasta cierto punto, subsisten, no obstante, varios problemas. Por ejemplo, el valioso contenido refrigerante criogénico del GNL queda sin utilizar, dado que el punto de congelación del agua (o de mezclas de agua y glicol) es relativamente elevado.

Por lo tanto, aunque en la técnica se conocen numerosos procedimientos y configuraciones para la utilización y la regasificación del GNL, todos o casi todos adolecen de una o más desventajas. Así, sigue existiendo la necesidad de proporcionar configuraciones y procedimientos mejorados para la utilización y la regasificación del GNL.

Resumen de la invención

La presente invención está dirigida a configuraciones y procedimientos de procesamiento de GNL en una planta en la que una fuente de calor (por ejemplo, integral a la planta, o térmicamente acoplada a la misma) evapora GNL presurizado, que es expandido después para producir trabajo en un ciclo energético abierto. Las configuraciones especialmente preferentes incluyen, además, un ciclo energético cerrado (preferentemente operando con metano como fluido de trabajo) que usa el contenido refrigerante del GNL para la condensación del fluido de trabajo (que preferentemente es) producido por el procedimiento de separación. Tales configuraciones pueden producir ventajosamente, además, combustible de metano concentrado procedente del ciclo energético para el mercado de combustible de GNL y GNC (gas natural comprimido) para el transporte.

Por lo tanto, en un aspecto de la materia de la invención, una planta de regasificación incluirá un expansor que expande un producto de transformación del gas natural licuado para producir trabajo. Productos de transformación especialmente preferidos comprenden vapores de sobreflujo de la desmetanizadora y puede incluir, además, un gas de reciclado procedente de un ciclo energético cerrado (que de forma más preferente tenga una concentración de metano de al menos un 95% en volumen) . En plantas particularmente preferidas, el vapor de sobreflujo de la desmetanizadora y el vapor de reciclado son licuados en un intercambiador de calor usando el gas natural licuado como refrigerante, estando el intercambiador de calor corriente arriba del expansor. Los vapores así generados son entonces calentados y evaporados, formando un gas supercrítico supercalentado que se expande en el expansor.

Las plantas contempladas pueden comprender, además, un segundo expansor que expande al menos una porción del gas natural licuado, en el que el gas licuado es comprimido y calentado en una fuente de calor (por ejemplo, un intercambiador de calor del sobreflujo de la desmetanizadora, un condensador del reflujo de la desetanizadora, un refrigerador de la toma de aire de combustión de la turbina, un gas de combustión procedente de una turbina de gas, una unidad de recuperación del calor residual, una planta de separación del aire, un intercambiador de calor de agua de mar y/o un calentador a fuego) antes de la expansión en el segundo expansor. Además, debería reconocerse que una porción del producto de transformación puede ser extraída de la planta como gas natural comprimido y/o que una porción de los vapores licuados puede ser extraída de la planta como gas combustible licuado.

En otro aspecto de la materia de la invención, una planta de regasificación de gas natural líquido puede incluir una desmetanizadora que recibe gas natural y produce un gas de gasógeno de sobreflujo, y un intercambiador de calor que enfría el gas de gasógeno para producir un líquido gasógeno. Se contempla además que en tales plantas una bomba aumente la presión de al menos una porción del líquido gasógeno, formando un líquido gasógeno presurizado, que un segundo intercambiador de calor evapore y supercaliente el líquido gasógeno, formando un gas de gasógeno comprimido supercalentado, y que un expansor expanda al menos una porción del gas de gasógeno comprimido para producir trabajo. Preferentemente, el gas de gasógeno comprimido está en una región supercrítica supercalentada.

Tales plantas pueden incluir, con ventaja, un segundo expansor que extraiga trabajo del gas natural antes de que el gas natural entre en la desmetanizadora, en la que una porción del gas de gasógeno de sobreflujo es comprimida hasta una presión de gaseoducto usando un compresor que está operativamente acoplado al segundo expansor. En otros aspectos adicionales preferentes de tales configuraciones, el gas de gasógeno comprimido expandido se combina con el gas de gasógeno de sobreflujo y/o la desmetanizadora recibe gas natural licuado calentado como reflujo de la desmetanizadora, calentando el primer intercambiador de calor gas natural licuado para formar el gas natural licuado calentado. Además, debería reconocerse que una porción del gas de gasógeno comprimido puede ser extraída de la planta como gas... [Seguir leyendo]

1. Una planta de regasificación para gas natural licuado (1) que comprende:

una unidad de fraccionamiento de gas natural licuado que forma un producto (9) de transformación a partir del gas natural licuado (1) ;

en la que al menos un componente de la unidad de fraccionamiento usa un contenido de refrigeración del gas natural licuado (1) ;

estando caracterizada la planta de regasificación porque, además, comprende:

un refrigerador (104) y una bomba (103) acoplados por comunicación de fluido a la unidad de fraccionamiento y configurados para permitir una condensación y una presurización completas de una porción (16) del producto (9) de transformación para formar así un producto (23) de transformación licuado y presurizado; y

una fuente (108) de calor acoplada por comunicación de fluido a la bomba (103) y configurada para calentar el producto (23) de transformación licuado y presurizado para producir con ello un producto (29) de transformación calentado;

en la que un expansor (109) expande el producto (29) de transformación calentado para producir trabajo.

2. La planta de regasificación de la reivindicación 1 en la que la unidad de fraccionamiento de gas natural licuado comprende una desmetanizadora (114) que está configurada para formar el producto (9) de transformación como un vapor de sobreflujo.

3. La planta de regasificación de la reivindicación 2 en la que el refrigerador (104) está acoplado por comunicación de fluido de modo que una corriente (19) de entrada del refrigerador (104) comprenda además un vapor (18) de reciclado de un ciclo energético de Rankine.

4. La planta de regasificación de la reivindicación 3 en la que el refrigerador (104) está configurado para usar el gas natural licuado (1) como refrigerante.

5. La planta de regasificación de la reivindicación 4 en la que la fuente (108) de calor está configurada para formar un producto supercrítico de transformación.

6. La planta de regasificación de la reivindicación 1 que, además, comprende un segundo expansor (112) que expande al menos una porción (4) del gas natural licuado (1) , y una fuente de calor que está configurada para calentar la porción (4) del gas natural licuado (1) antes de la expansión en el segundo expansor.

7. La planta de regasificación de la reivindicación 6 en la que la fuente de calor es al menos uno del intercambiador (104B) de calor del sobreflujo de la desmetanizadora, un condensador (115, 115A) de reflujo de la desetanizadora, un refrigerador (117A) de la toma de aire de combustión de la turbina, un gas de combustión procedente de una turbina (117B) de gas, una unidad termorrecuperadora, una planta de separación del aire, un intercambiador de calor de agua de mar y un calentador a fuego. Tabla 1: Equilibrio total de la instalación integrada: Producción de GNL y GNC Fracción molar decomponentes Suministro de GNLEtanoGLPGas de gaseoducto GNC Combustible demotorGNL Combustible demotorN2 0, 00650, 00000, 00000, 00730, 00730, 0073C1 0, 88160, 02430, 00000, 98680, 98680, 9868C2 0, 05220, 96570, 00530, 00500, 00500, 0050C30, 03280, 00920, 53990, 00070, 00070, 0007iC40, 00710, 00000, 12080, 00010, 00010, 0001NC4 0, 01070, 00000, 18210, 00010, 00010, 0001iC50, 00400, 00000, 06750, 00000, 00000, 0000NC5 0, 00200, 00000, 03380, 00000, 00000, 0000C6+0, 00300, 00000, 05070, 00000, 00000, 0000Poder calorífico kJ/m3 (PCS) 42.96065.017111.21837.25937.25937.259Mm 3d 33, 981, 671, 9829, 620, 340, 34Barriles estándar/día 519.900 37.100 51.000 421.900 4.900 5.000

Figura 4