Método y aparato para la manipulación de una corriente de gas de evaporación.

Un método para la manipulación de una corriente de gas de evaporación (15) procedente de unas existencias (11)de hidrocarburos licuados almacenados criogénicamente,

que comprende al menos las etapas de:

- proporcionar una corriente (15) de gas de evaporación (BOG) procedente de un tanque (10) dealmacenamiento de hidrocarburos licuados; y

- someter a intercambio de calor una corriente (25) de alimentación de intercambiador de calor de BOG en unintercambiador (40) de calor de BOG frente a una corriente de proceso (135), donde se controla el flujo másicode la corriente de proceso (135) en respuesta a una primera temperatura medida para hacer pasar la primeratemperatura medida hasta una temperatura de primer punto de referencia;

caracterizado por que dicho intercambio de calor de la corriente (25) de alimentación de intercambiador decalor de BOG en el intercambiador (40) de calor de BOG frente a la corriente de proceso (135) proporciona unacorriente (45) de BOG caliente y una corriente (195) de proceso enfriada, y por que el método ademáscomprende las etapas de:

- separar la corriente de BOG (15) en una corriente (25) de alimentación de intercambiador de calor de BOG yuna corriente (35) de derivación de BOG; y

- combinar la corriente (45) de BOG caliente con la corriente (35) de derivación de BOG para proporcionar unacorriente (55) de BOG controlada por temperatura;

donde la primera temperatura medida es de al menos una de (i) la corriente (45) de BOG caliente y (ii) lacorriente (195) de proceso enfriada, y donde el flujo másico de una o ambas de la corriente (25) de alimentaciónde intercambiador de calor de BOG y la corriente (35) de derivación de BOG se controlan en respuesta a unasegunda temperatura medida de la corriente (55) de BOG controlada por temperatura, para hacer pasar lasegunda temperatura medida hasta una temperatura de segundo punto de referencia.

Método y aparato para la manipulación de una corriente de gas de evaporación

Campo de la invención La presente invención proporciona un método para la manipulación de una corriente de gas de evaporación procedente de unas existencias de hidrocarburos licuados almacenados de forma criogénica y un aparato para ello.

Un ejemplo importante desde el punto de vista rentable de unas existencias de hidrocarburos licuados almacenados criogénicamente es el gas natural licuado (LNG) . El gas natural licuado se puede almacenar a aproximadamente 162 ºC a presión aproximadamente atmosférica.

El gas natural es una fuente de combustible útil, así como una fuente de diferentes compuestos de hidrocarburos.

Con frecuencia, resulta deseable licuar el gas natural en una planta de gas natural licuado (LNG) o la fuente de una corriente de gas natural o en las proximidades por un número de motivos. A modo de ejemplo, el gas natural se puede almacenar y transportar largas distancias de manera más fácil cuando se encuentra en forma líquida que cuando se encuentra en forma gaseosa, ya que ocupa un volumen pequeño y no es necesario almacenarlo a alta presión.

Normalmente, el gas natural, que comprende predominantemente metano, penetra en la planta de LNG a presiones elevadas y se pre-trata para producir una corriente de alimentación purificada apropiada para licuefacción a temperaturas criogénicas. Se procesa el gas purificado a través de una pluralidad de etapas de enfriamiento usando intercambiadores de calor para reducir progresivamente su temperatura hasta que se logra la licuefacción.

Posteriormente, se enfría el gas natural licuado de manera adicional y se expande hasta presión atmosférica final apropiada para el almacenamiento y el transporte.

Normalmente, el gas natural licuado se almacena en condiciones criogénicas. Las variaciones de temperatura durante el almacenamiento de LNG y la manipulación pueden tener como resultado la evaporación de una parte del 30 gas natural licuado en forma de vapor de gas, también denominado gas de evaporación (BOG) . El gas de evaporación se puede producir a partir de gas natural licuado mantenido en tanques de almacenamiento criogénico,

o como resultado del paso del LNG a través de tuberías insuficientemente frías, en particular durante la transferencia hasta LNG desde un tanque de almacenamiento criogénico hasta un buque portador LNG.

La patente de EE.UU. 6.658.892 divulga un proceso para licuar gas natural donde el gas de evaporación procedente de los tanques de almacenamiento de LNG se hace pasar, por medio de un dispositivo de soplado, a través un intercambiador de calor con gas de rechazo, para proporcionar una corriente de gas de evaporación caliente. Se combina la corriente de gas de evaporación caliente con una corriente caliente de gas final desprendido antes de la compresión en un compresor de gas de combustible común. El intercambiador de calor común de gas de rechazo proporciona una recuperación de frio a una corriente de fluido de tubería caliente. La corriente de fluido de tubería caliente puede comprender una parte del gas de alimentación, gas de cabecera de una columna de lavado y/o otros fluidos.

La corriente de gas de evaporación caliente combinada y la corriente de gas desprendido final caliente que pasan al

compresor de gas de combustible común pueden variar en cuanto a temperatura, dependiendo del modo con el que se opere la licuefacción.

En modo de espera, LNG producido por la planta de licuefacción se transfiere a tanques de almacenamiento criogénico. El gas de evaporación producido a partir de los tanques de almacenamiento criogénico estará a 50 temperatura estacionaria, por ejemplo menos de -150 ºC. No obstante, cuando se carga el buque portador de LNG con LNG y se coloca la planta de licuefacción en modo de carga, se puede producir un gas de evaporación adicional por medio del enfriamiento de las tuberías de comunicación y los tanques de almacenamiento del buque. Se puede dirigir de nuevo el gas de evaporación desde las tuberías de comunicación y/o el buque portador hasta la planta de licuefacción por medio de uno o más sopladores. La operación de los sopladores puede producir gas de evaporación 55 a una temperatura diferente, con frecuencia significativamente más caliente, que el gas de evaporación producido a partir de los tanques de almacenamiento de la planta de licuefacción, por ejemplo debido a super-calentamiento. Esto significa que sería necesario un compresor de gas combustible común, tal como el que se divulga en la patente de EE.UU. 6.658.892 para manipular las diferentes cantidades de fluido en un intervalo de temperaturas de succión.

A medida que cambia la temperatura de la corriente combinada de gas de evaporación caliente y la corriente de gas desprendido final caliente que pasa al compresor de gas de combustible común, por ejemplo entre los modos de carga y espera, cambia la densidad del fluido en la entrada del compresor. Esto corresponde a un cambio en el flujo másico. Las disminuciones en el flujo másico a partir de las condiciones de operación diseñadas pueden dar como resultado una reducción de la potencia específica o de la eficacia del compresor.

De este modo, estas variaciones de la temperatura pueden hacer que el proceso adicional de esta corriente sea más difícil, por ejemplo si se desea comprimir esta corriente, por ejemplo para proporcionar gas de combustible.

El documento 2005/040667 divulga gas natural licuado (LNG) en un tanque donde se produce evaporación, que fluye desde el tanque hasta un compresor, donde entre el tanque y el compresor se monta un intercambiador de calor al que se suministra un refrigerante y que enfría la fracción de evaporación que fluye desde el tanque hasta el compresor. El refrigerante fluye hasta el intercambiador de calor por medio de una válvula reguladora controlable, al tiempo que se mide la temperatura de la fracción de evaporación por medio de un sensor de temperatura. Se controla la válvula reguladora por medio de un dispositivo de control al que se proporcionan señales procedentes del sensor de temperatura para controlar el flujo de refrigerante dirigido al intercambiador de calor adicional, de manera que la fracción de evaporación procedente de este intercambiador de calor se mantenga a una temperatura constante.

La presente invención proporciona un método para manipular una corriente de gas de evaporación procedente de 15 unas existencias de hidrocarburos licuados almacenados criogénicamente, que comprende al menos las etapas de:

-proporcionar una corriente de gas de evaporación procedente de un tanque de almacenamiento de hidrocarburos licuados; -separar la corriente de BOG en una corriente de alimentación de intercambiador de calor de BOG y una corriente de derivación de BOG;

-someter a intercambio de calor la corriente de alimentación de intercambiador de calor de BOG en un intercambiador de calor de BOG frente a una corriente de proceso, proporcionando de este modo una corriente de BOG caliente y una corriente de proceso enfriada;

-combinar la corriente de BOG caliente con la corriente de derivación BOG para proporcionar una corriente de

BOG controlada por temperatura; donde, el flujo másico de la corriente de proceso se controla como respuesta a la primera temperatura medida de al menos uno de (i) la corriente de BOG caliente y (ii) la corriente de proceso enfriada para hacer pasar la primera temperatura medida hasta una temperatura de primer punto de referencia, y se controlan el flujo de una o ambas corrientes de alimentación del intercambiador de calor de BOG y la corriente de derivación de BOG en respuesta a una segunda temperatura medida de la corriente de BOG controlada por temperatura, para hacer pasar la segunda temperatura hasta una temperatura de segundo punto de referencia.

En otro aspecto, la presente invención proporciona un aparato para manipular una corriente de BOG procedente de unas existencias de hidrocarburos licuados almacenados criogénicamente, comprendiendo dicho aparato al menos:

- un tanque de almacenamiento de hidrocarburos licuados para almacenar las existencias de hidrocarburos licuados, teniendo el tanque de almacenamiento de hidrocarburos licuados una primera entrada para permitir la entrada de la corriente de hidrocarburos licuada en el interior del tanque de almacenamiento de hidrocarburos licuados y una primera salida para permitir que la corriente de BOG salga fuera del tanque de almacenamiento de hidrocarburos licuados; -un primer dispositivo de división de flujo para dividir la corriente de BOG en una corriente de alimentación de intercambio de calor de BOG y una corriente... [Seguir leyendo]

1. Un método para la manipulación de una corriente de gas de evaporación (15) procedente de unas existencias (11) de hidrocarburos licuados almacenados criogénicamente, que comprende al menos las etapas de:

- proporcionar una corriente (15) de gas de evaporación (BOG) procedente de un tanque (10) de almacenamiento de hidrocarburos licuados; y -someter a intercambio de calor una corriente (25) de alimentación de intercambiador de calor de BOG en un intercambiador (40) de calor de BOG frente a una corriente de proceso (135) , donde se controla el flujo másico de la corriente de proceso (135) en respuesta a una primera temperatura medida para hacer pasar la primera temperatura medida hasta una temperatura de primer punto de referencia; caracterizado por que dicho intercambio de calor de la corriente (25) de alimentación de intercambiador de calor de BOG en el intercambiador (40) de calor de BOG frente a la corriente de proceso (135) proporciona una corriente (45) de BOG caliente y una corriente (195) de proceso enfriada, y por que el método además comprende las etapas de: -separar la corriente de BOG (15) en una corriente (25) de alimentación de intercambiador de calor de BOG y una corriente (35) de derivación de BOG; y -combinar la corriente (45) de BOG caliente con la corriente (35) de derivación de BOG para proporcionar una corriente (55) de BOG controlada por temperatura;

donde la primera temperatura medida es de al menos una de (i) la corriente (45) de BOG caliente y (ii) la corriente (195) de proceso enfriada, y donde el flujo másico de una o ambas de la corriente (25) de alimentación de intercambiador de calor de BOG y la corriente (35) de derivación de BOG se controlan en respuesta a una segunda temperatura medida de la corriente (55) de BOG controlada por temperatura, para hacer pasar la segunda temperatura medida hasta una temperatura de segundo punto de referencia.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende las etapas de :

-hacer pasar la corriente (55) de BOG controlada por temperatura a un tambor (70) de descarga de compresor de BOG para proporcionar una corriente (75) de alimentación de compresor de BOG.

30. comprimir la corriente (75) de alimentación de compresor de BOG en un compresor de BOG (80) para proporcionar una corriente (85) de BOG comprimida.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, donde la corriente de proceso (135) se proporciona a una temperatura de corriente de proceso pre-establecida. 35

4. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el control del flujo másico de la corriente de proceso (135) en respuesta a la primera temperatura medida de la corriente (45) de BOG caliente comprende las etapas de:

-determinar la primera temperatura medida de la corriente (45) de BOG caliente con un primer controlador de temperatura (50) que tiene la temperatura de primer punto de referencia; -modificar el flujo másico de la corriente de proceso (135) ajustando la válvula (170) de corriente de proceso para hacer pasar la primera temperatura medida hasta la temperatura de primer punto de referencia.

5. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el control del flujo másico de una o ambas de la corriente (25) de alimentación del intercambiador de calor de BOG y la corriente (35) de derivación de BOG en respuesta a la segunda temperatura medida de la corriente (55) de BOG controlada por temperatura comprende las etapas de:

-determinar la segunda temperatura medida de la corriente (55) de BOG controlada por temperatura con un segundo controlador de temperatura (60) que tiene la temperatura del segundo punto de referencia; -modificar el flujo másico de una o ambas de la corriente (25) de alimentación de intercambiador de calor de BOG y la corriente (35) de derivación de BOG ajustando la válvula (20) de corriente de alimentación y la válvula

(30) de corriente de derivación, respectivamente, para hacer pasar la segunda temperatura medida hasta la 55 temperatura del segundo punto de referencia.

6. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende:

-proporcionar una corriente (105) de alimentación de hidrocarburos;

-licuar al menos parte (125, 145) de la corriente de alimentación de hidrocarburos que comprende intercambiar calor frente a al menos un refrigerante ciclado en un circuito de refrigerante para proporcionar una corriente (155, 155a) de hidrocarburos licuada; -añadir al menos parte (175) de la corriente (155, 155a) de hidrocarburos licuada a las existencias (11) de hidrocarburos licuados almacenados criogénicamente en un tanque (10) de almacenamiento de hidrocarburos 65 licuados.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 6, donde la corriente de proceso (135) comprende al menos una parte (135a) de la corriente (105) de alimentación de hidrocarburos, de forma que dicha parte de la corriente de alimentación de hidrocarburos tras su intercambio de calor en el intercambiador (40) de calor de BOG se añade, al menos en parte, a las existencias (11) de hidrocarburos licuados almacenados criogénicamente en el tanque (10) de almacenamiento de hidrocarburos licuados.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 7, donde la parte (135a) de la corriente (105) de alimentación de hidrocarburos de la corriente de proceso (135) se forma por medio de una corriente de deslizamiento que desvía al menos parte del intercambio de calor frente a dicho al menos un refrigerante ciclado en un circuito de refrigerante objeto de intercambio de calor en el intercambiador (40) de calor de BOG.

9. El método de acuerdo con la reivindicación 6, donde la corriente de proceso (135) comprende al menos una corriente de refrigerante (135c) obtenida a partir de al menos un refrigerante ciclado en el circuito de refrigerante.

10. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, donde dicha adición de al menos parte de la corriente (155, 155a) de hidrocarburos licuados a las existencias (11) de hidrocarburos licuados almacenados criogénicamente comprende las etapas de:

-expandir la corriente (155, 155a) de hidrocarburos licuada en uno o más dispositivos (150) de expansión finales para proporcionar una corriente (165) de hidrocarburos al menos parcialmente licuada expandida; -hacer pasar la corriente (165) de hidrocarburos al menos parcialmente licuada expandida a un recipiente instantáneo final (160) para proporcionar una corriente (175) de hidrocarburos licuada y una corriente (185) de hidrocarburos de cabecera; -hacer pasar la corriente de hidrocarburos licuada al tanque de almacenamiento criogénico; y

-añadir la corriente (185) de hidrocarburos de cabecera a la corriente (15) de gas de evaporación.

11. Un aparato para manipular una corriente (15) de gas de evaporación (BOG) procedente de unas existencias (11) de hidrocarburos licuados almacenados criogénicamente, comprendiendo dicho aparato al menos:

-un tanque (10) de almacenamiento de hidrocarburos licuados para almacenar las existencias (11) de hidrocarburos licuados, teniendo el tanque (10) de almacenamiento de hidrocarburos licuados una primera entrada (3) para permitir la entrada de una corriente (175) de hidrocarburos licuada al interior del tanque (10) de almacenamiento de hidrocarburos licuados y una primera salida (5) para permitir que la corriente (15) de gas de evaporación salga fuera del tanque (10) de almacenamiento de hidrocarburos licuados;

-un intercambiador (40) de calor de BOG para someter a intercambio de calor una corriente (25) de alimentación de intercambiador de calor de BOG frente a una corriente de proceso (135) , teniendo el intercambiador de calor de BOG una primera entrada (41) para recibir la corriente (25) de alimentación de intercambiador de calor de BOG, una primera salida (43) , una segunda entrada (42) para recibir la corriente de proceso (135) y una segunda salida (44) ; -una válvula (170) de corriente de proceso para controlar el flujo másico de la corriente de proceso (135) ; y -un primer controlador de temperatura (50) para determinar una primera temperatura medida y tener una temperatura de primer punto de referencia, estando dicho primer controlador de temperatura (50) dispuesto para ajustar la válvula (170) de corriente de proceso con el fin de hacer pasar la primera temperatura medida hasta la temperatura del primer punto de referencia;

caracterizado por que el intercambiador (40) de calor de BOG es para calentar la corriente (25) de alimentación de intercambiador de calor de BOG por medio de intercambio de calor frente a la corriente de proceso (135) , donde la primera salida (43) es para descargar la corriente (45) de BOG caliente y la segunda salida (44) es para descargar una corriente (195) de proceso enfriada; y por que el aparato además comprende: -un primer dispositivo (220) de división de flujo para dividir la corriente (15) de gas de evaporación para dar lugar a una corriente (25) de alimentación de intercambiador de calor de BOG y una corriente (35) de derivación de BOG; -un primer dispositivo (230) de combinación de corrientes para combinar la corriente (35) de derivación de BOG y la corriente (45) de BOG caliente para proporcionar una corriente (55) de gas de evaporación controlada por temperatura;

-una o más válvulas (20, 30) de control de flujo para controlar el flujo másico de al menos una de la corriente

(25) de alimentación de intercambiador de calor de BOG y la corriente (35) de derivación de BOG; y -un segundo controlador de temperatura (60) para determinar una segunda temperatura medida de la corriente

(55) de gas de evaporación controlada por temperatura, y que tiene una temperatura de segundo punto de referencia, estando dicho segundo controlador de temperatura (60) dispuesto para ajustar una o más válvulas (20, 30) de control de flujo para hacer pasar la segunda temperatura medida hasta la temperatura del segundo punto de referencia, donde la primera temperatura medida es de al menos una de (i) corriente (45) de BOG caliente y (ii) corriente (195) de proceso enfriada.

12. El aparato de acuerdo con la reivindicación 11, que además comprende:

-un tambor (70) de descarga de compresor de BOG que tiene una entrada (71) para la corriente (55) de BOG controlada por temperatura y una salida (72) para la corriente (75) de alimentación del compresor de BOG; -un compresor de BOG (80) que tiene una entrada (81) conectado a la salida (72) del tambor (70) de descarga del compresor de BOG, para recibir la corriente (75) de alimentación del compresor de BOG y una salida (82) para una corriente (85) de BOG comprimida.

13. El aparato de acuerdo con la reivindicación 11 o 12, que además comprende:

-una unidad de enfriamiento principal que comprende uno o más intercambiadores de calor de enfriamiento principal para licuar al menos una parte (125, 145) de una corriente (105) de alimentación de hidrocarburos por

medio de intercambio de calor frente a un refrigerante, para obtener una corriente (155, 155a) de hidrocarburos licuada; -un circuito de refrigerante para ciclar el refrigerante; cuya unidad de enfriamiento principal está conectada al tanque (10) de almacenamiento de hidrocarburos licuados con el fin de permitir la adición de al menos una parte de la corriente (155, 155a) de hidrocarburos licuada a las existencias (11) de hidrocarburos licuados almacenados criogénicamente en el tanque (10) de almacenamiento de hidrocarburos licuados.

14. El aparato de la reivindicación 13, donde la segunda entrada (42) del intercambiador (40) de calor de BOG está dispuesta para recibir al menos una parte (135a) de la corriente (105) de alimentación de hidrocarburos, de forma que la corriente de proceso (135) comprende al menos una parte (135a) de la corriente (105) de alimentación de hidrocarburos, y donde la segunda salida (44) del intercambiador (40) de calor de BOG está conectada al tanque (10) de almacenamiento de hidrocarburos licuados.

15. El aparato de acuerdo con la reivindicación 13, donde la segunda entrada (42) y la segunda salida (44) del

intercambiador (40) de calor de BOG están conectadas al circuito de refrigerante, de forma que la corriente de 25 proceso (135) comprende al menos una parte (135c) del refrigerante.