Método para la gasificación de una corriente líquida de hidrocarburos y un aparato para ello.

Un método para la gasificación de una corriente (5) líquida de hidrocarburos para proporcionar una corriente (55)gaseosa de hidrocarburos y energía,

que comprende al menos las etapas de:

(a) presurizar una corriente (5) líquida de hidrocarburos a una presión de alimentación para proporcionaruna corriente (15) de hidrocarburos líquida presurizada a una presión de recuperación en frío;

(b) someter la corriente (15) de hidrocarburos líquida presurizada a intercambio de calor frente a una o máscorrientes (115) de reciclaje de vapor para proporcionar una corriente (35) de hidrocarburos líquidacalentada y una o más corrientes (125) de reciclaje licuadas;

(c) hacer pasar una o más corrientes (125) de reciclaje licuadas, tras la presurización si fuese necesaria, auna o ambas de la corriente (5) líquida de hidrocarburos y la corriente (15) de hidrocarburos licuadapresurizada;

(d) presurizar una o más partes de la corriente (35) de hidrocarburos líquida calentada para proporcionaruna o más corrientes (45) de hidrocarburos líquidas calentadas presurizadas, al menos una de las cualesestá a una presión de tubería mínima o más elevada;

(e) vaporizar una o más de las corrientes (45) de hidrocarburos líquidas calentadas presurizadas, al menosuna de las cuales está a la presión de tubería mínima o más elevada, frente a una o más fuentes de calor(345) para proporcionar una o más corrientes (55) gaseosas de hidrocarburos, al menos una de las cualesestá a la presión de tubería mínima o más elevada;

(f) expandir dinámicamente al menos una parte (55, 55a, 55e) de al menos una o más corrientes (55)gaseosas de hidrocarburos para proporcionar energía y una o más corrientes (115) de hidrocarburosgaseosas expandidas, donde al menos una parte de dicha una o más corrientes de hidrocarburos gaseosasexpandidas forma al menos una parte de una o más corrientes (115) de reciclaje de vapor.

Método para la gasificación de una corriente líquida de hidrocarburos y un aparato para ello La presente invención proporciona un método para la gasificación de una corriente líquida de hidrocarburos, tal como una corriente de gas natural licuado (GNL) , para proporcionar una corriente gaseosa de hidrocarburos, tal como una corriente de gas natural y energía, y un aparato para ello. El aparato y el método son particularmente apropiados para su uso en una instalación de regasificación de GNL.

Normalmente, GNL es metano principalmente licuado que contiene cantidades variables de etano, propano y butanos con cantidades de traza de pentanos y componentes de hidrocarburos más pesados. Normalmente, el GNL contiene un bajo contenido de hidrocarburos aromáticos e hidrocarburos no aromáticos tales como H2O, N2, CO2, H2S y otros compuestos de azufre, debido a que estos compuestos se han eliminado, al menos parcialmente, antes de licuar la corriente de gas natural, que posteriormente se almacena y se transporta en forma líquida.

Resulta deseable licuar gas natural por un número de razones. A modo de ejemplo, se puede almacenar el gas natural y transportar grandes distancias en forma líquida más fácilmente que en forma gaseosa, debido a que ocupa un volumen menor. Puede ocurrir que no sea necesario almacenarlo a presiones elevadas. Se puede almacenar dicho gas natural licuado a presión atmosférica si se mantiene a temperatura criogénica, tales como a -160 ºC o menos. Alternativamente, se puede almacenar el gas natural licuado a temperaturas por encima de -160 ºC si se presuriza por encima de presión atmosférica.

Con el fin de regasificar la corriente de GNL, normalmente se presuriza y se vaporiza. Si se desea, se puede añadir una cantidad seleccionada de uno o más componentes adicionales, por ejemplo nitrógeno, para obtener gas natural que tiene una calidad de gas deseada, por ejemplo un valor calorífico deseado (es decir, contenido energético cuando se quema el gas natural) , de acuerdo con las especificaciones de gas o los requisitos del consumidor. Además, se puede ajustar el valor calorífico del gas natural para eliminar o añadir una cantidad deseada de hidrocarburos más pesados a partir del gas natural.

Un terminal de regasificación de GNL presuriza y vaporiza el GNL de manera que se pueda inyectar el gas natural presurizado en el interior de una red de gas a temperatura ambiente. Aunque están disponibles diferentes tipos de intercambiadores de calor para vaporizar GNL, una opción común es el uso de una fuente de calor ambiental tal como agua de mar. No obstante, la vaporización de GNL frente a una fuente de calor ambiental representa una pérdida de energía. Por ejemplo, por cada 1 MTPA (millón de toneladas métricas al año) de GNL vaporizado, se pierde un flujo térmico de entre 20 y 30 MW. Esto se podría usar para un número de fines prácticos, tal como la generación de energía. Sería deseable si este flujo térmico no utilizado se pudiera aprovechar para generar electricidad, convirtiendo la instalación de regasificación en auto-suficiente en términos de sus requisitos energéticos, de manera que no fuera necesaria la entrada de energía procedente de una red eléctrica externa o la combustión de combustibles de hidrocarburos. Un terminal que no requiere la combustión directa o indirecta de combustibles de hidrocarburos para su operación será neutro en cuanto a dióxido de carbono.

El documento WO 2007/011921 divulga un método para generar energía en una instalación de regasificación de GNL que utiliza GNL. En el método divulgado, se usa gas natural como fluido de trabajo donde al menos una parte del gas natural vaporizado se expande en una turbina para producir energía y gas natural vaporizado expandido. El gas natural vaporizado expandido posteriormente se condensa usando frío procedente del gas natural licuado, y posteriormente se combina con gas natural licuado. A continuación, se vaporiza el gas natural condensado y licuado combinado para producir el gas natural vaporizado.

El método del documento WO 2007/011921 calienta la parte del gas natural vaporizado usado en la etapa de expansión hasta una temperatura de 232 ºC (450 ºF) antes de la expansión en la turbina. Aunque se dice que el método divulgado es capaz de generar 5 MW, esto no se puede conseguir usando una fuente de calor ambiental, y se requiere una entrada adicional de energía. Con el fin de calentar el gas natural vaporizado hasta temperaturas de 232 ºC, se requiere una fuente de calor tal como gas de combustión de una turbina de gas, una unidad de recuperación de calor residual y/o un calentador caldeado. Todas las fuentes de calor anteriormente mencionadas están basadas, por ejemplo, en la combustión de un combustible de hidrocarburo y, de este modo, se producen emisiones de dióxido de carbono.

Un problema de este método de gasificación conocido es que se requiere la combustión de hidrocarburos y de las emisiones asociadas de dióxido de carbono con el fin de producir suficiente energía para satisfacer las necesidades de la instalación de regasificación.

La presente invención busca abordar este problema proporcionando un método para regasificar una corriente líquida de hidrocarburos que sea auto-suficiente en términos de consumo de energía en la operación de estado estacionario y sea neutro en cuanto a dióxido de carbono.

En particular, el método y el aparato de la presente invención pueden generar energía suficiente a partir del proceso de gasificación para operar un terminal de importación de GNL donde se convierte GNL en gas natural para consumo. No es necesario que dicho terminal de importación produzca emisiones de dióxido de carbono que normalmente proceden de la generación de electricidad necesaria para operar el terminal y puede ser neutro en cuanto a emisiones de dióxido de carbono, como resultado de la generación de energía procedente de la gasificación de GNL.

Resulta deseable minimizar las emisiones de dióxido de carbono procedentes de la instalación, y más preferentemente eliminar dichas emisiones completamente para proporcionar un método de regasificación de "emisiones cero de dióxido de carbono". Dicha instalación sería autónoma en términos de sus requisitos energéticos y generaría créditos de carbono como resultado de su generación de energía libre de dióxido de carbono.

En un primer aspecto, la presente invención proporciona un método para la gasificación de una corriente líquida de hidrocarburos para proporcionar una corriente gaseosa de hidrocarburos y energía, comprendiendo el método al menos las etapas de:

(a) presurizar una corriente líquida de hidrocarburos a una presión de alimentación para proporcionar una corriente de hidrocarburos líquida presurizada a una presión de recuperación en frío;

(b) someter la corriente de hidrocarburos líquida presurizada a intercambio de calor frente a una o más corrientes de reciclaje de vapor para proporcionar una corriente de hidrocarburos líquida calentada y una o más corrientes de reciclaje licuadas;

(c) hacer pasar una o más corrientes de reciclaje licuadas, tras la presurización si fuese necesaria, a una o ambas de la corriente líquida de hidrocarburos y la corriente de hidrocarburos licuada presurizada;

(d) presurizar una o más partes de la corriente de hidrocarburos líquida calentada para proporcionar una o más corrientes de hidrocarburos líquidas calentadas presurizadas, al menos una de las cuales está a una presión de tubería mínima o más elevada;

(e) vaporizar una o más de las corrientes de hidrocarburos líquidas calentadas presurizadas, al menos una de las cuales está a la presión de tubería mínima o más elevada, frente a una o más fuentes de calor para proporcionar una o más corrientes gaseosas de hidrocarburos, al menos una de las cuales está a la presión de tubería mínima o más elevada;

(f) expandir dinámicamente al menos una parte de al menos una o más corrientes gaseosas de hidrocarburos para proporcionar energía y una o más corrientes de hidrocarburos gaseosas expandidas, donde al menos una parte de dicha una o más corrientes de hidrocarburos gaseosas expandidas forma al menos una parte de una o más corrientes de reciclaje de vapor.

En otro aspecto, la presente invención proporciona un aparato para la gasificación de una corriente líquida de hidrocarburos para proporcionar una corriente gaseosa de hidrocarburos y energía, comprendiendo dicho aparato al menos:

- una bomba de corriente líquida de hidrocarburos para presurizar una corriente líquida de hidrocarburos a una presión de alimentación para proporcionar una corriente de hidrocarburos... [Seguir leyendo]

1. Un método para la gasificación de una corriente (5) líquida de hidrocarburos para proporcionar una corriente (55) gaseosa de hidrocarburos y energía, que comprende al menos las etapas de:

(a) presurizar una corriente (5) líquida de hidrocarburos a una presión de alimentación para proporcionar una corriente (15) de hidrocarburos líquida presurizada a una presión de recuperación en frío;

(b) someter la corriente (15) de hidrocarburos líquida presurizada a intercambio de calor frente a una o más corrientes (115) de reciclaje de vapor para proporcionar una corriente (35) de hidrocarburos líquida calentada y una o más corrientes (125) de reciclaje licuadas;

(c) hacer pasar una o más corrientes (125) de reciclaje licuadas, tras la presurización si fuese necesaria, a una o ambas de la corriente (5) líquida de hidrocarburos y la corriente (15) de hidrocarburos licuada presurizada;

(d) presurizar una o más partes de la corriente (35) de hidrocarburos líquida calentada para proporcionar una o más corrientes (45) de hidrocarburos líquidas calentadas presurizadas, al menos una de las cuales está a una presión de tubería mínima o más elevada;

(e) vaporizar una o más de las corrientes (45) de hidrocarburos líquidas calentadas presurizadas, al menos una de las cuales está a la presión de tubería mínima o más elevada, frente a una o más fuentes de calor

(345) para proporcionar una o más corrientes (55) gaseosas de hidrocarburos, al menos una de las cuales está a la presión de tubería mínima o más elevada;

(f) expandir dinámicamente al menos una parte (55, 55a, 55e) de al menos una o más corrientes (55) gaseosas de hidrocarburos para proporcionar energía y una o más corrientes (115) de hidrocarburos gaseosas expandidas, donde al menos una parte de dicha una o más corrientes de hidrocarburos gaseosas expandidas forma al menos una parte de una o más corrientes (115) de reciclaje de vapor.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, donde todas las etapas de intercambio de calor y vaporización que tienen como resultado un aumento de la temperatura de cualquiera de las corrientes de hidrocarburos (15, 45, 55) se llevan a cabo frente a una o ambas de una fuente de calor que tienen una temperatura menor o sustancialmente igual a la temperatura ambiente y una corriente de hidrocarburos (115) generada en el método de gasificación.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, donde entre las etapas (e) y (f) , se divide una corriente (55) gaseosa de hidrocarburos en una primera parte (55a, 55d) de la corriente (55) gaseosa de hidrocarburos y una segunda parte (55b, 55e) de la corriente (55) gaseosa de hidrocarburos, y donde la etapa (f) de la primera parte (55a, 55d) de la corriente (55) gaseosa de hidrocarburos se expande dinámicamente para proporcionar una o más primeras corrientes de hidrocarburos gaseosas expandidas en forma de una o más corrientes (115) de reciclaje de vapor.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 3, donde en la etapa (f) la expansión dinámica proporciona al menos dos primeras corrientes de hidrocarburos gaseosas expandidas en forma de dos corrientes (115) de reciclaje de vapor, cada una de dichas corrientes a diferentes presiones, en la etapa (b) el intercambiador de calor proporciona dos primeras corrientes (125) de hidrocarburos licuadas y en la etapa de presurización (c) se presurizan al menos dos primeras corrientes (125) de reciclaje licuadas para proporcionar una corriente (135) de reciclaje licuada presurizada, que se hace pasar a la corriente (15) de hidrocarburos líquida presurizada.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 4, donde la expansión dinámica de la etapa (f) se lleva a cabo en una turbina (110) de reciclaje de multietapa y en la etapa (c) la presurización se lleva a cabo en una bomba (130) de corriente de reciclaje de multietapa.

6. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende la etapa de calentar la corriente (55) gaseosa de hidrocarburos frente a una fuente de calor (70) entre las etapas (e) y (f) .

7. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5 que además comprende las etapas de:

- calentar la primera parte (55a) de la corriente (55) gaseosa de hidrocarburos frente a una fuente de calor antes de la expansión dinámica de la etapa (f) ; y

- calentar la segunda parte (55b) de la corriente (55) gaseosa de hidrocarburos frente a una fuente de calor.

8. El método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores donde la etapa (c) comprende una o ambas de:

(i) hacer pasar al menos una de una o más de las corrientes (125) de reciclaje licuadas a la corriente (5) líquida de hidrocarburos si una o más de las corrientes (125) de reciclaje licuadas están a la presión de alimentación o

(ii) presurizar al menos una de una o más de las corrientes (125) de reciclaje licuadas para proporcionar una corriente (135) de reciclaje licuada presurizada a la presión de recuperación en frío y hacer pasar la

corriente de reciclaje licuada presurizada a la corriente (15) de hidrocarburos líquida presurizada, si la presión de una o más corrientes (125) de reciclaje licuadas está por encima de la presión de alimentación.

9. El método de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, donde al menos una (55c) de una o más corrientes (55) gaseosas de hidrocarburos está a una presión mayor que la presión de tubería mínima, comprendiendo el método además las etapas de:

(g) expandir dinámicamente al menos una parte (55e) de al menos una corriente (55c) gaseosa de hidrocarburos que está a una presión mayor que la presión de tubería mínima en una turbina de tubería (80) , accionando mecánicamente dicha turbina de tubería un generador (82) eléctrico de tubería para proporcionar energía eléctrica y una corriente (85) de hidrocarburos gaseosa expandida que está a una presión de al menos la presión de tubería mínima; y

(h) calentar la corriente (85) de hidrocarburos gaseosa expandida frente a una fuente de calor para proporcionar una corriente (95) de hidrocarburos gaseosa calentada;

(i) hacer pasar la corriente (95) de hidrocarburos gaseosa calentada a una red de gas.

10. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores que además comprende, entre las etapas (d) y (e) , las etapas de:

- someter a intercambio de calor al menos una de una o más corrientes (45) de hidrocarburos líquidas calentadas presurizadas frente a una corriente (245) de fluido de trabajo vaporizada expandida para proporcionar una corriente (215) de fluido de trabajo licuada;

- presurizar la corriente (215) de fluido de trabajo licuada para proporcionar una corriente (225) de fluido de trabajo licuada presurizada;

- vaporizar la corriente (225) de fluido de trabajo licuada presurizada frente a una fuente de calor (325) para proporcionar una corriente (235) de fluido de trabajo vaporizada; y

- expandir dinámicamente la corriente (235) de fluido de trabajo vaporizada en una turbina (240) de fluido de trabajo, accionando mecánicamente dicha turbina (240) de fluido de trabajo un generador (250) eléctrico de fluido de trabajo, para proporcionar energía eléctrica y la corriente (245) de fluido de trabajo vaporizada expandida.

11. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde la presión de recuperación en frío está dentro del intervalo de 10 a menos de 60 bar, más preferentemente de 20 a menos de 50 bar y/o la presión de tubería mínima es mayor o igual que 60 bar, más preferentemente mayor o igual que 70 bar, incluso más preferentemente mayor o igual que 75 bar.

12. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicha una o más fuentes de calor

(345) tienen una temperatura menor o igual que la temperatura ambiente.

13. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde la corriente (5) líquida de hidrocarburos es gas natural licuado y una o más de las corrientes (55) gaseosas de hidrocarburos comprenden una corriente (55b) de gas natural.

14. Un aparato (1) para la gasificación de una corriente (5) líquida de hidrocarburos para proporcionar una corriente

(55) gaseosa de hidrocarburos, comprendiendo dicho aparato al menos:

- una bomba (10) de corriente líquida de hidrocarburos para presurizar una corriente (5) líquida de hidrocarburos a una presión de alimentación para proporcionar una corriente (15) de hidrocarburos licuada presurizada a una presión de recuperación en frío;

- un intercambiador (30) de calor de corriente de hidrocarburos para someter la corriente (15) de hidrocarburos líquida presurizada a intercambio de calor frente a una o más corrientes (115) de reciclaje de vapor para proporcionar una corriente (35) de hidrocarburos líquida calentada y una o más corrientes (125) de reciclaje licuadas;

- una bomba (40) de corriente de hidrocarburos calentada para presurizar una o más partes de la corriente

(35) de hidrocarburos líquida calentada para proporcionar una o más corrientes (45) de hidrocarburos líquidas calentadas presurizadas, al menos una de las cuales está a una presión de tubería mínima o más elevada;

- una fuente de calor (345) para vaporizar una o más de las corrientes (45) de hidrocarburos líquidas calentadas presurizadas, al menos una de las cuales está a una presión de tubería mínima o más elevada, para proporcionar una o más corrientes gaseosas de hidrocarburos;

- una turbina de reciclaje (110) para expandir dinámicamente al menos una parte (55, 55a, 55e) de al menos una de una o más de las corrientes (55) gaseosas de hidrocarburos para accionar un eje (112) y proporcionar una o más corrientes de hidrocarburos gaseosas expandidas, al menos una partes de las cuales forma al menos una parte de una o más corrientes (115) de reciclaje de vapor; y

- uno o más dispositivos (20) de mezcla de corriente de hidrocarburos para introducir una o más de las corrientes (125) de reciclaje licuadas, o una corriente derivada de las mismas (135) , en la corriente (5)

líquida de hidrocarburos o la corriente (15) de hidrocarburos licuada presurizada.

15. El aparato (1) de acuerdo con la reivindicación 14, que además comprende:

- una bomba (130) de corriente de reciclaje para presurizar una o más de las corrientes (125) de reciclaje licuadas para proporcionar una corriente (135) de reciclaje licuada presurizada a la presión de recuperación en frío; y

donde el dispositivo (20) de mezcla de la corriente de hidrocarburos introduce la corriente (135) de reciclaje 10 licuada presurizada en la corriente (15) de hidrocarburos líquida presurizada.

16. El aparato (1) de acuerdo con la reivindicación 14 ó 15, donde la fuente de calor (345) tiene una temperatura menor o sustancialmente igual que la temperatura ambiente.