PROCEDIMIENTO DE REFRIGERACIÓN DE GAS LICUADO Y PUESTA EN FUNCIONAMIENTO DEL MISMO.

Procedimiento de refrigeración de un gas natural licuado (1) a presión que contiene metano e hidrocarburos C2 y superiores,

que comprende una primera etapa (I) durante la que (Ia) se expande dicho gas natural licuado (1) a presión para proporcionar un flujo de gas natural expandido (2), durante la que (Ib) se separa dicho gas natural licuado expandido (2) en una primera fracción superior (3) relativamente más volátil y una primera fracción inferior (4) relativamente menos volátil, durante la que (Ic) se recoge la primera fracción inferior (4) constituida por gas natural licuado refrigerado, durante la que (Id) la primera fracción superior (3) se calienta, se comprime en un primer compresor (K1) y se enfría para proporcionar una primera fracción comprimida (5) de gas combustible que se recoge, durante la que (Ie) se retira una segunda fracción comprimida (6) de la primera fracción comprimida (5) que a continuación se enfría y tras ello se mezcla con el flujo de gas natural licuado expandido (2), caracterizado porque comprende una segunda etapa (II) durante la que (IIa) se comprime la segunda fracción comprimida (6) en un segundo compresor (XK1) acoplado a una turbina de expansión (X1) para proporcionar una tercera fracción comprimida (7), durante la que (IIb) se enfría la tercera fracción comprimida (7) y a continuación se separa en una cuarta fracción comprimida (8) y una quinta fracción comprimida (9), durante la que (IIc) la cuarta fracción comprimida (8) se enfría y se expande en la turbina de expansión (X1) acoplada al segundo compresor (XK1) para proporcionar una fracción expandida (10) que a continuación se calienta y tras ello se introduce en una primer nivel a una presión media (11) del compresor (K1) y durante la que (IId) la quinta fracción comprimida (9) se enfría y a continuación se mezcla con el flujo de gas natural licuado expandido (2)

Procedimiento de refrigeración de gas licuado y puesta en funcionamiento del mismo La presente invención se refiere, en líneas generales y según un primer aspecto, a la industria del gas, y en particular a un procedimiento de refrigeración de gases a presión que contienen metano e hidrocarburos C2 y superiores, para su separación.

Con mayor exactitud, la presente invención se refiere a un procedimiento según el preámbulo de la reivindicación 1.

Los procedimientos de enfriamiento de este tipo resultan muy conocidos por los expertos en la materia y se utilizan desde hace muchos años, en particular a partir del documento US n.º 3.646.652.

El procedimiento de refrigeración del gas natural licuado (GNL) según el preámbulo anterior se utiliza de un modo conocido con el objetivo de eliminar el nitrógeno presente a veces en grandes cantidades en el gas natural. En este caso, el gas combustible obtenido mediante este procedimiento se ha enriquecido en nitrógeno, mientras que en el gas natural licuado refrigerado se ha disminuido la cantidad de nitrógeno.

Las instalaciones de licuación de gas natural presentan unas características técnicas bien definido y limitaciones impuestas por la capacidad de los elementos constitutivos de la producción. Por consiguiente, una instalación para la producción de gas natural licuado se ve limitada por su capacidad de producción máxima, en las condiciones habituales de funcionamiento. La única solución para aumentar la producción consiste en construir una nueva unidad de producción.

Teniendo en cuenta los costes que representan dicha inversión, es necesario asegurarse de que el aumento pretendido en la producción sea duradero a fin de facilitar la amortización.

En la actualidad no existe una solución para aumentar, aunque sea temporalmente, la producción de una unidad producción de gas natural licuado, cuando funciona al máximo de su capacidad, sin necesidad de una gran inversión y costes que consisten en la construcción de otra unidad de producción.

La capacidad de producción de gas natural licuado (GNL) depende sustancialmente de la potencia de los compresores utilizados para permitir la refrigeración y la licuación del gas natural.

En este contexto, un primer objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento, que se ajuste asimismo a la definición genérica del preámbulo anterior, que permita aumentar la capacidad de una planta de producción de GNL sin la necesidad de construir otra unidad de producción de GNL.

La presente invención tiene como objetivo un procedimiento según la reivindicación 1 y una instalación según la reivindicación 4.

El primer mérito de la presente invención es haber descubierto una unidad de producción funcionando al 100% de su capacidad, que produce un cierto volumen de gas natural licuado a una temperatura de -160 °C y a una presión aproximadamente de 50 bar, siendo constantes todos los demás parámetros de funcionamiento, únicamente puede aumentar su volumen, y por lo tanto su producción, si la temperatura de producción del gas natural licuado.

Sin embargo, el GNL se almacena aproximadamente a -160 °C a baja presión (inferior a 1, 1 bar absolutos) , y un aumento en su temperatura de almacenamiento implicaría un aumento de su presión de almacenamiento, lo que representa unos costes prohibitivos, pero sobretodo dificultades de transporte, debido a las grandes cantidades de GEL producidas.

Por consiguiente, es habitual que el GNL se prepare a una temperatura aproximadamente de -160 °C antes de su almacenamiento.

Un segundo mérito de la presente invención es proporcionar una solución elegante a dichas limitaciones de producción utilizando un procedimiento de refrigeración de GNL que puede adaptarse a un procedimiento de producción de GNL preexistente, que no requiere utilizar medios materiales y financieros importantes para la puesta en funcionamiento de dicho procedimiento. Dicha solución comprende la producción, mediante una unidad de producción de GNL preexistente, de GNL a una temperatura superior a aproximadamente -1, 60 °C y a continuación su refrigeración a aproximadamente -160 °C mediante el procedimiento según la presente invención.

Un tercer mérito de la presente invención consiste en haber modificado un procedimiento conocido de refrigeración de gas natural licuado rico en nitrógeno y según el preámbulo anterior, y permitir su utilización tanto con GNL rico en nitrógeno como con GNL bajo en nitrógeno. En este último caso, el gas combustible obtenido mediante dicho procedimiento contiene muy poco nitrógeno y, por lo tanto, presenta una composición similar a la de gas natural licuado bajo en nitrógeno.

El procedimiento según la presente invención puede presentar una o más características según las reivindicaciones 2 a 3.

La instalación según la presente invención puede comprender una o más de las características según las reivindicaciones 5 a 11.

La presente invención se podrá comprender mejor y otros objetivos, características, detalles y ventajas de la misma se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción siguiente haciendo referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos, que se proporcionan únicamente a título de ejemplo no limitativo y en los que:

- la figura 1 representa un diagrama esquemático funcional de una instalación de licuación de gas natural según una forma de realización de la técnica anterior;

- la figura 2 representa un diagrama esquemático funcional de una instalación de desnitrogenación de gas natural licuado según una primera forma de realización de la técnica anterior;

- la figura 3 representa un diagrama esquemático funcional de una instalación de desnitrogenación de gas natural licuado según una segunda forma de realización de la técnica anterior;

- las figuras 4, 5, 6 y 7 representan unos diagramas esquemáticos funcionales de instalaciones de desnitrogenación de gas natural licuado según unas formas de realización preferidas de la presente invención.

De estas siete figuras, uno puede observar en particular los símbolos "FC" que significa "controlador volumétrico", "GT", que significa "turbina de gas", "GE" que significa "generador eléctrico", "SC", que significa "controlador del nivel de líquido", "PC", que significa "manómetro", "SC", que significa "controlador de la velocidad" y "TC" que significa "controlador de la temperatura".

En aras de la claridad y la brevedad, los conductos utilizados en las instalaciones de las figuras 1 a 7 se indicarán con los mismos signos de referencia que las fracciones gaseosas que circulan por los mismos.

Haciendo referencia a la figura 1, la instalación representada está destinada a tratar, tal como se conoce, un gas natural seco, desulfurado y descarbonatado 100, para obtener un gas natural licuado 1, disponibles en general a una temperatura inferior a -120 °C.

Dicha instalación de licuación de GNL presenta dos circuitos de refrigeración independientes. Un primer circuito de refrigeración 101, que corresponde a un ciclo con propano, permite obtener una refrigeración primaria a aproximadamente -30 º C en un intercambiador E3 mediante la expansión y vaporización del propano líquido propano, con el vapor de propano recalentado y expandido comprimiéndose a continuación en un segundo compresor K2 y el gas comprimido obtenido 102 a continuación se enfría y se licua en unos refrigeradores de agua 103, 104 y 105.

Un segundo circuito de refrigeración 106, que corresponde generalmente a un ciclo que utiliza una mezcla de nitrógeno, metano, etano y propano, permite realizar una refrigeración importante del gas natural a tratar para obtener gas natural licuado 1. El fluido termotransmisor presente en el segundo ciclo refrigerante se comprime en un tercer compresor K3 y se enfría en unos intercambiadores de agua 118 y 119, y a continuación se enfría en un refrigerador de agua 114, para obtener un fluido 107. Este último se enfría y licua a continuación en el intercambiador E3 para proporcionar un flujo enfriado y licuado 108. Este último se separa a continuación en forma de una fase de vapor 109 y una fase líquida 110,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de refrigeración de un gas natural licuado (1) a presión que contiene metano e hidrocarburos C2 y superiores, que comprende una primera etapa (I) durante la que (Ia) se expande dicho gas natural licuado (1) a presión para proporcionar un flujo de gas natural expandido (2) , durante la que (Ib) se separa dicho gas natural licuado expandido (2) en una primera fracción superior (3) relativamente más volátil y una primera fracción inferior (4) relativamente menos volátil, durante la que (Ic) se recoge la primera fracción inferior (4) constituida por gas natural licuado refrigerado, durante la que (Id) la primera fracción superior (3) se calienta, se comprime en un primer compresor (K1) y se enfría para proporcionar una primera fracción comprimida (5) de gas combustible que se recoge, durante la que (Ie) se retira una segunda fracción comprimida (6) de la primera fracción comprimida (5) que a continuación se enfría y tras ello se mezcla con el flujo de gas natural licuado expandido (2) , caracterizado porque comprende una segunda etapa (II) durante la que (IIa) se comprime la segunda fracción comprimida (6) en un segundo compresor (XK1) acoplado a una turbina de expansión (X1) para proporcionar una tercera fracción comprimida (7) , durante la que (IIb) se enfría la tercera fracción comprimida (7) y a continuación se separa en una cuarta fracción comprimida (8) y una quinta fracción comprimida (9) , durante la que (IIc) la cuarta fracción comprimida (8) se enfría y se expande en la turbina de expansión (X1) acoplada al segundo compresor (XK1) para proporcionar una fracción expandida (10) que a continuación se calienta y tras ello se introduce en una primer nivel a una presión media (11) del compresor (K1) y durante la que (IId) la quinta fracción comprimida (9) se enfría y a continuación se mezcla con el flujo de gas natural licuado expandido (2) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el flujo de gas natural licuado expandido (2) se separa antes de la etapa (Ib) en una segunda fracción superior (12) y una segunda fracción inferior (13) , porque la segunda fracción superior (12) se calienta y a continuación se introduce en el primer compresor (K1) en un segundo nivel a una presión media (14) intermedio entre el primer nivel a presión media (11) y un nivel a presión baja (15) , y porque la segunda fracción inferior (13) se separa en la primera fracción superior (3) y en la primera fracción inferior (4) :

3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque cada etapa de compresión viene seguida por una etapa de enfriamiento.

4. Instalación de refrigeración de un gas natural licuado (1) a presión que contiene metano e hidrocarburos C2 y superiores, que comprende unos medios para realizar una primera etapa (I) durante la que (Ia) se expande dicho gas natural licuado (1) a presión para proporcionar un flujo de gas natural expandido (2) , durante la que (Ib) se separa dicho gas natural licuado expandido (2) en una primera fracción superior (3) relativamente más volátil y una primera fracción inferior (4) relativamente menos volátil, durante la que (Ic) se recoge la primera fracción inferior (4) constituida por gas natural licuado refrigerado, durante la que (Id) la primera fracción superior (3) se calienta, se comprime en un primer compresor (K1) y se enfría para proporcionar una primera fracción comprimida (5) de gas combustible que se recoge, durante la que (Ie) se retira una segunda fracción comprimida (6) de la primera fracción comprimida (5) que a continuación se enfría y tras ello se mezcla con el flujo de gas natural licuado expandido (2) , caracterizado porque comprende una segunda etapa (II) durante la que (IIa) se comprime la segunda fracción comprimida (6) en un segundo compresor (XK1) acoplado a una turbina de expansión (X1) para proporcionar una tercera fracción comprimida (7) , durante la que (IIb) se enfría la tercera fracción comprimida (7) y a continuación se separa en una cuarta fracción comprimida (8) y una quinta fracción comprimida (9) , durante la que (IIc) la cuarta fracción comprimida (8) se enfría y se expande en la turbina de expansión (X1) acoplada al segundo compresor (XK1) para proporcionar una fracción expandida (10) que a continuación se calienta y tras ello se introduce en un primer nivel a una presión media (11) del compresor (K1) y durante la que (IId) la quinta fracción comprimida (9) se enfría y a continuación se mezcla con el flujo de gas natural licuado expandido (2) .

5. Instalación según la reivindicación 4, caracterizada porque comprende unos medios para separar el flujo de gas natural licuado expandido (2) antes de la etapa (Ib) en una segunda fracción superior (12) y una segunda fracción inferior (13) , porque comprende unos medios para calentar y a continuación introducir la segunda fracción superior

(12) en el primer compresor (K1) en un segundo nivel a una presión media (14) intermedio entre el primer nivel a presión media (11) y un nivel a presión baja (15) , y porque comprende unos medios para separar la segunda fracción inferior (13) en la primera fracción superior (3) y en la primera fracción inferior (4) .

6. Instalación según cualquiera de las reivindicaciones 4 o 5, caracterizada porque la primera fracción superior (3) y la primera fracción inferior (4) se separan en un primer tanque de separación (V1) .

7. Instalación según cualquiera de las reivindicaciones 4 o 5, caracterizada porque la primera fracción superior (3) y la primera fracción inferior (4) se separan en una columna de destilación (C1) .

8. Instalación según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, caracterizada porque el flujo de gas natural licuado expandido (2) se separa en la segunda fracción superior (12) y la segunda fracción inferior (13) en un segundo tanque de separación (V2) .

9. Instalación según la reivindicación 7, caracterizada porque la columna de destilación (C1) presenta por lo menos un hervidor lateral y/o en la parte inferior de la columna (16) , porque el líquido extraído en una bandeja (17) de la columna de destilación (C1) que circula en dicho hervidor (16) se calienta en un intercambiador térmico (E2) y a continuación se vuelve a introducir en la columna de destilación (C1) en un nivel inferior a dicha bandeja (17) , y

porque el flujo de gas natural licuado expandido (2) se enfría en dicho intercambiador térmico (E2) .

10. Instalación según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 9, caracterizada porque el enfriamiento de la primera fracción superior (3) y la fracción expandida (10) , y el calentamiento de la cuarta fracción comprimida (8) y la quinta fracción comprimida (9) se realiza en un único primer intercambiador térmico (E1) .

11. Instalación según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 10, junto con la reivindicación 5, caracterizada porque la segunda fracción superior (12) se calienta en el primer intercambiador térmico (E1) .