Conversión de gas natural licuado.

Un método para convertir un gas natural licuado en un fluido sobrecalentado,

que comprende las operaciones de:

a. hacer pasar un flujo del gas natural a presión a través de un primer intercambiador de calor principal y de un segundo intercambiador de calor principal en serie uno con otro;

b. calentar el flujo del gas natural en el primer intercambiador de calor principal por intercambio de calor con un primer fluido de intercambio de calor que fluye en un primer circuito sin fin a una primera presión, sufriendo el primer fluido de intercambio de calor un cambio de estado de vapor a líquido en dicho primer intercambiador de calor principal;

c. calentar adicionalmente el flujo del gas natural en el segundo intercambiador de calor principal por intercambio de calor con un segundo fluido de intercambio de calor que fluye en un segundo circuito sin fin a una segunda presión, siendo el segundo fluido de intercambio de calor de la misma composición que el primer fluido de intercambio de calor y sufriendo un cambio de estado de vapor a líquido en dicho segundo intercambiador de calor principal;

d. recoger el primer fluido de intercambio de calor desde el primer intercambiador de calor principal y el segundo fluido de intercambio de calor desde el segundo intercambiador de calor principal;

e. volver a vaporizar en el primer circuito de fluido intercambio de calor sin fin un flujo del fluido de intercambio de calor licuado recogido en un primer intercambiador de calor suplementario y alimentar el vapor resultante como el primer fluido de intercambio de calor al primer intercambiador de calor principal;

f. volver a vaporizar un flujo de fluido de intercambio de calor licuado recogido en un segundo intercambiador de calor suplementario en el segundo circuito sin fin de intercambio de calor y alimentar el vapor resultante como el segundo fluido de intercambio de calor al segundo intercambiador de calor principal; y en el que

g. la presión de condensación del primer fluido de intercambio de calor en el primer intercambiador de calor principal es menor que la presión de condensación del segundo fluido de intercambio de calor en el segundo intercambiador de calor principal.

Conversión de gas natural licuado El presente invento se refiere a un método y aparato para convertir gas natural licuado en un fluido sobrecalentado. El método y aparato son particularmente adecuados para ser utilizados a bordo de un barco u otro navío que navega por el océano, por ejemplo, una FSRU (Unidad Flotante de Almacenamiento y Regasificación) .

El gas natural es convenientemente almacenado y transportado en estado líquido. Sin embargo es generalmente utilizado en estado gaseoso. Existe por ello la necesidad de convertir grandes volúmenes de gas natural licuado a fluido sobrecalentado, típicamente un gas por debajo de la presión crítica de gas natural, pero a veces un fluido a una presión superior a la presión crítica.

La patente norteamericana nº 6.945.049 describe un método y aparato para vaporizar gas natural licuado. El gas natural licuado es bombeado a través de un primer intercambiador de calor para efectuar la vaporización y un segundo intercambiador de calor para elevar la temperatura del vapor aproximadamente a temperatura ambiente, o a una temperatura un poco inferior a la ambiente. El primer intercambiador de calor es calentado por fluido de intercambio de calor, tal como propano, que circula en un ciclo cerrado. El propano cambia de estado gaseoso a líquido en el primer intercambiador de calor y es convertido a un gas de nuevo en una pluralidad de intercambiadores de calor que son típicamente calentados por un flujo de agua de mar. En el segundo intercambiador de calor, el gas natural vaporizado es calentado adicionalmente por un flujo de vapor.

El documento GB 2.008.239 de la técnica anterior más próxima describe dos intercambiadores de calor en serie para la regasificación del LNG. Su fluido de intercambio de calor común es calentado por agua de mar en un tercer intercambiador de calor.

El método y aparato de acuerdo con el invento tiene el propósito de reducir el área de los intercambiadores de calor correspondientes sin pérdidas de eficiencia termodinámica indebidas.

De acuerdo con el presente invento se ha proporcionado un método para convertir un gas natural licuado a un fluido sobrecalentado, que comprende las operaciones de:

a. hacer pasar un flujo del gas natural a presión a través de un primer intercambiador de calor principal y de un segundo intercambiador de calor principal en serie uno con otro;

b. calentar el flujo del gas natural en el primer intercambiador de calor principal por intercambio de calor con un primer fluido de intercambio de calor que fluye en un primer circuito sin fin a una primera presión, sufriendo el primer fluido de intercambio de calor un cambio de estado de vapor a líquido en dicho primer intercambiador de calor principal;

c. calentar adicionalmente el flujo del gas natural en el segundo intercambiador de calor principal por intercambio de calor con un segundo fluido de intercambio de calor que fluye en un segundo circuito sin fin a una segunda presión, siendo el segundo fluido de intercambio de calor de la misma composición que el primer fluido de intercambio de calor y sufriendo un cambio de estado de vapor a líquido en dicho segundo intercambiador de calor principal;

d. recoger el primer fluido de intercambio de calor desde el primer intercambiador de calor principal y el segundo fluido de intercambio de calor desde el segundo intercambiador de calor principal;

e. volver a vaporizar en el primer circuito de fluido intercambio de calor sin fin un flujo del fluido de intercambio de calor licuado recogido en un primer intercambiador de calor suplementario y alimentar el vapor resultante como el primer fluido de intercambio de calor al primer intercambiador de calor principal;

f. volver a vaporizar un flujo de fluido de intercambio de calor licuado recogido en un segundo intercambiador de calor suplementario en el segundo circuito sin fin de intercambio de calor y alimentar el vapor resultante como el segundo fluido de intercambio de calor al segundo intercambiador de calor principal; y en el que

g. la presión de condensación del primer fluido de intercambio de calor en el primer intercambiador de calor principal es menor que la presión de condensación del segundo fluido de intercambio de calor en el segundo intercambiador de calor principal.

En algunas realizaciones preferidas, dicho vapor resultante en la operación (e) puede ser turbo-expandido entre el primer intercambiador de calor suplementario y el primer intercambiador de calor principal. La turbo-expansión hace posible recuperar energía del vapor.

El invento también proporciona un aparato para convertir gas natural licuado a un fluido sobrecalentado que comprende:

a. un primer intercambiador de calor principal y un segundo intercambiador de calor principal en serie uno con otro dispuestos para el calentamiento del gas natural licuado en intercambio de calor con un primer fluido de intercambio de calor en curso de condensación con un segundo fluido de intercambio de calor en curso de condensación, respectivamente;

b. un primer circuito sin fin de fluido de intercambio de calor de presión de condensación que se extiende a través del primer intercambiador de calor principal;

c. un segundo circuito sin fin de fluido de intercambio de calor de presión de condensación más elevada que se extiende a través del segundo intercambiador de calor principal, en el que

d. el primer y segundo circuitos sin fin de fluido de intercambio de calor incluyen ambos un recipiente o cuba de recogida de líquido para recoger un fluido de intercambio de calor condensado;

e. el primer circuito sin fin de fluido de intercambio de calor se extiende a través de un primer intercambiador de calor suplementario para volver a vaporizar el primer fluido de intercambio de calor condensado;

f. el segundo circuito sin fin de fluido de intercambio de calor se extiende a través de un segundo intercambiador de calor suplementario para volver a vaporizar el segundo fluido de intercambio de calor condensado; y

g. el aparato comprende también medios para controlar el caudal del primer fluido de intercambio de calor a través del primer intercambiador de calor principal y el caudal del segundo fluido de intercambio de calor a través del segundo intercambiador de calor principal.

El aparato de acuerdo con el invento puede también incluir en el primer circuito sin fin de fluido de intercambio de calor un turboexpansor entre el primer intercambiador de calor suplementario y el primer intercambiador de calor principal. El turboexpansor puede ser asociado operativamente con medios de generación de potencia, haciendo por ello posible la recuperación de potencia.

El empleo de diferentes presiones de condensación en el primer y segundo circuitos de fluido intercambio de calor hace posible mantener pequeña el área del primer y segundo intercambiadores de calor principales sin pérdidas de eficiencia termodinámica indebidas. Preferiblemente, la diferencia de temperatura entre la temperatura del primer fluido de intercambio de calor en su entrada al primer intercambiador de calor principal y la temperatura del gas natural en su salida desde el primer intercambiador de calor principal es mayor que la diferencia de temperatura entre la temperatura del segundo fluido de intercambio de calor en su entrada al segundo intercambiador de calor principal y la temperatura del gas natural en su salida desde el segundo intercambiador de calor principal.

En el método y aparato de acuerdo con el invento cada uno de los intercambiadores de calor principales y suplementarios pueden comprender un único cuerpo o núcleo o una pluralidad de cuerpos o núcleos. Si hay varios, los cuerpos o núcleos de intercambio de calor pueden ser dispuestos en serie o en paralelo.

El aparato de acuerdo con el invento comprende de manera adicional preferiblemente al menos una bomba de líquido para tomar el fluido de intercambio de calor líquido desde el recipiente de recogida y para hacerlo circular a través del primer y segundo circuitos sin fin de intercambio de calor.

El fluido de intercambio de calor líquido en el primer y segundo circuitos de intercambio de calor es recogido preferiblemente en un recipiente de recogida común que es compartido por el primer y segundo circuitos de fluido de intercambio de calor. Por consiguiente. el primer fluido de intercambio de calor es preferiblemente el mismo que el segundo fluido de intercambio de calor.

Alternativamente, cada circuito puede tener su propio recipiente de recogida y su propia bomba de líquido. En este caso, el primer fluido de intercambio de calor puede ser diferente del segundo fluido de intercambio de calor.

Los caudales... [Seguir leyendo]

1. Un método para convertir un gas natural licuado en un fluido sobrecalentado, que comprende las operaciones de:

a. hacer pasar un flujo del gas natural a presión a través de un primer intercambiador de calor principal y de un segundo intercambiador de calor principal en serie uno con otro;

b. calentar el flujo del gas natural en el primer intercambiador de calor principal por intercambio de calor con un primer fluido de intercambio de calor que fluye en un primer circuito sin fin a una primera presión, sufriendo el primer fluido de intercambio de calor un cambio de estado de vapor a líquido en dicho primer intercambiador de calor principal;

c. calentar adicionalmente el flujo del gas natural en el segundo intercambiador de calor principal por intercambio de calor con un segundo fluido de intercambio de calor que fluye en un segundo circuito sin fin a una segunda presión, siendo el segundo fluido de intercambio de calor de la misma composición que el primer fluido de intercambio de calor y sufriendo un cambio de estado de vapor a líquido en dicho segundo intercambiador de calor principal;

d. recoger el primer fluido de intercambio de calor desde el primer intercambiador de calor principal y el segundo fluido de intercambio de calor desde el segundo intercambiador de calor principal;

e. volver a vaporizar en el primer circuito de fluido intercambio de calor sin fin un flujo del fluido de intercambio de calor licuado recogido en un primer intercambiador de calor suplementario y alimentar el vapor resultante como el primer fluido de intercambio de calor al primer intercambiador de calor principal;

f. volver a vaporizar un flujo de fluido de intercambio de calor licuado recogido en un segundo intercambiador de calor suplementario en el segundo circuito sin fin de intercambio de calor y alimentar el vapor resultante como el segundo fluido de intercambio de calor al segundo intercambiador de calor principal; y en el que

g. la presión de condensación del primer fluido de intercambio de calor en el primer intercambiador de calor principal es menor que la presión de condensación del segundo fluido de intercambio de calor en el segundo intercambiador de calor principal.

2. Un método según la reivindicación 1, en el que el fluido de intercambio de calor líquido desde el primer y segundo intercambiadores de calor es recogido en un recipiente de recogida común.

3. Un método según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el primer y el segundo fluidos de intercambio de calor son completamente vaporizados en el primer y segundo intercambiadores de calor suplementarios, respectivamente.

4. Un método según la reivindicación 3, en el que el primer y el segundo fluidos de intercambio de calor son sobrecalentados en el primer y segundo intercambiadores de calor suplementarios, respectivamente.

5. Un método según la reivindicación 4, en el que el primer y el segundo fluidos de intercambio de calor son sobrecalentados aguas abajo de los intercambiadores de calor suplementarios.

6. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el primer y el segundo fluidos de intercambio de calor son parcialmente vaporizados en el primer y segundo intercambiadores de calor suplementarios, respectivamente, y adicionalmente incluyendo la operación de liberar fluido de intercambio de calor sin vaporizar del fluido de intercambio de calor vaporizado.

7. Un método según la reivindicación 1, en el que dicho vapor resultante en la operación (e) es turbo-expandido entre el primer intercambiador de calor suplementario y el intercambiador de calor principal.

8. Un aparato para convertir gas natural licuado a un fluido sobrecalentado que comprende:

a. un primer intercambiador de calor principal (10) y un segundo intercambiador de calor principal (12) en serie uno con otro dispuestos para el calentamiento del gas natural licuado en intercambio de calor con un primer fluido de intercambio de calor en curso de condensación con un segundo fluido de intercambio de calor en curso de condensación, respectivamente;

b. un primer circuito sin fin (20) de fluido de intercambio de calor de presión de condensación que se extiende a través del primer intercambiador de calor principal (10) ;

c. un segundo circuito sin fin (22) de fluido de intercambio de calor de presión de condensación más elevada que se extiende a través del segundo intercambiador de calor principal (12) , en el que

d. el primer y segundo circuitos sin fin (20, 22) de fluido de intercambio de calor incluyen ambos un recipiente de recogida de líquido para recoger un fluido de intercambio de calor condensado;

e. el primer circuito sin fin (20) de fluido de intercambio de calor se extiende a través de un primer intercambiador de calor suplementario (14) para volver a vaporizar el primer fluido de intercambio de calor condensado;

f. el segundo circuito sin fin (22) de fluido de intercambio de calor se extiende a través de un segundo intercambiador de calor suplementario (16) para volver a vaporizar el segundo fluido de intercambio de calor condensado; y

g. el aparato comprende también medios (32, 36) para controlar el caudal del primer fluido de intercambio de calor a través del primer intercambiador de calor principal (10) y el caudal del segundo fluido de intercambio de calor a través del segundo intercambiador de calor principal (12) .

9. Un aparato según la reivindicación 8, en el que el primer y segundo circuitos sin fin (20, 22) de intercambio de calor, tienen un recipiente (24) de recogida de líquido común.

10. Un aparato según la reivindicación 8 o la reivindicación 9, en el que dichos medios de control incluyen un primer medio de válvula (32) que está adaptado para ser hecho funcionar de modo que varíe el caudal del primer fluido de intercambio de calor a través del primer intercambiador de calor principal (10) de acuerdo con cualesquiera variaciones en la carga térmica en él.

11. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en el que los medios de control incluyen un segundo medio de válvula (36) para controlar el caudal a través del segundo intercambiador de calor principal (12) .

12. Un aparato según las reivindicaciones 10 y 11, que incluye un conducto (28) para hacer circular el fluido de intercambio de calor condensado al recipiente (24) de recogida común y un tercer medio de válvula (30) en el conducto (28) para abrir o aumentar el caudal en dicho conducto (28) en el caso de que la carga térmica sobre el aparato caiga por debajo de un mínimo elegido.

13. Un aparato según la reivindicación 8 o la reivindicación 9, en el que tanto el primero como el segundo circuitos sin fin (20, 22) de intercambio de calor incluyen un separador de fase (42, 62) para liberar el fluido de intercambio de calor sin vaporizar del fluido de intercambio de calor vaporizado.

14. Un aparato según la reivindicación 8, en el que el primer circuito sin fin (20) de intercambio de calor es independiente del segundo circuito sin fin (22) de intercambio de calor e incluye un turboexpansor (100) entre el primer intercambiador de calor suplementario (14) y el primer intercambiador de calor principal (10) .

15. Un aparato según la reivindicación 14, en el que el primer circuito sin fin (20) de intercambio de calor incluye una bomba (26) con un accionamiento (110) de frecuencia variable accionable para variar la relación de presión a través del tuboexpansor (100) .

16. Un aparato según la reivindicación 8, que incluye una primera bomba (26) y una segunda bomba (80) en serie, siendo la primera bomba (26) común a ambos circuitos de intercambio de calor (20, 22) y estando la segunda bomba (80) situada en el segundo circuito de intercambio de calor (22) .

17. Un aparato según la reivindicación 8, en el que el primer circuito de intercambio de calor (20) tiene un primer recipiente (82) de recogida de fluido de intercambio de calor y un primer bomba (26) de circulación de intercambio de calor líquido y el segundo circuito (22) de intercambio de calor tiene un segundo recipiente (84) de recogida del fluido de intercambio de calor líquido y una segunda bomba (80) de circulación del fluido de intercambio de calor líquido.