SISTEMA DE ENERGIA Y REGASIFICACIÓN PARA GNL.

Un sistema de energía y de regasificación de ciclo Rankine orgánico cerrado basado en gas natural licuado (GNL),

que comprende:

a) un vaporizador en el que se vaporiza fluido motor líquido, siendo dicho fluido motor líquido un fluido motor licuado por el GNL;

b) una turbina para expandir el fluido motor vaporizado;

c) un condensador al que se suministra un vapor de fluido motor expandido, siendo además alimentado dicho condensador con GNL para recibir calor de dicho vapor de fluido lo expandido en el que dicho GNL condensa dicho fluido motor expandido que abandona la turbina, y donde la temperatura del GNL aumenta a medida que fluye a través del condensador;

d) una tubería a través de la que dicho fluido motor se suministra al menos desde la salida del condensador a la entrada del vaporizador;

e) un intercambiador de calor de contacto directo para calentar el fluido motor condensado con fluido motor vaporizado de dicho vaporizador no suministrado a dicha turbina; y

f) una tubería para transmitir el GNL regasificado.

SISTEMA DE ENERGIA Y REGASIFICACIÓN PARA GNL

Sector de la técnica La presente invención se refiere al campo de la generación de energía. Más concretamente, la invención se refiere a un sistema que tanto utiliza gas natural licuado para generar energía y regasifica el gas natural licuado.

Estado de la técnica En algunas regiones del mundo, el transporte de gas natural mediante gasoductos no es económico. Por consiguiente, el gas natural se enfría a una temperatura por debajo de su punto de ebullición, por ejemplo, -160 °C, hasta que se vuelve líquido y el gas natural

licuado (GNL) se almacena subsecuentemente en tanques. Dado que el volumen del gas natural es considerablemente menor en la fase líquida que en la fase gaseosa, el GNL puede ser transportado en barco conveniente y económicamente hasta un puerto de destino. En la vecindad del puerto de destino, el GNL es transportado a una terminal de regasificación, en el que se recalienta mediante intercambio de calor con agua marina o con el gas de escape de turbinas de gas y se convierte en gas. Cada terminal de regasificación está conectado habitualmente con una red de distribución de gasoductos de modo que el gas natural regasificado pueda ser transmitido a un usuario final. Aunque un terminal de la regasificación es eficiente en términos de la capacidad para vaporizar el GNL de modo que pueda ser transmitido a usuarios finales, existe una necesidad de un procedimiento eficiente para utilizar de modo controlado el potencial frío del GNL como un sumidero de frío para un condensador a fin de generar energía.

El uso de ciclos de Rankine para la generación de energía a partir de GNL en evaporación es considerado en "Design of Rankine Cycles for power generation from LNG", Maartens, J., International Journal of Refrigeration, 1986, vol. 9, Mayo. Además, ciclos de energía adicionales que utilizan GNL/GLP (gas licuado de petróleo) se consideran en la patente norteamericana nº 6.367.258. Otro ciclo de energía que utiliza GNL se considera en la patente norteamericana nº 6.336.316. Más ciclos de energía que utilizan GNL se describen en "Energy recover y on LNG import terminals ERoS RT project" por Snecma Moteurs, facilitado por Gastech 2005, The 21st International Conference & Exibition for the LNG, LPG

and Natural Gas Industries, 14/17 de marzo de 2005, Bilbao, España. Por otro lado, un ciclo de energía que incluye una planta de energía de ciclo combinado y una planta de energía de ciclo de Rankine orgánico que utiliza el condensador de la turbina de vapor como su fuente de calor, se divulga en la patente norteamericana nº 5.687.570,

cuya descripción se incluye en la presente memoria por referencia. Es un objeto de la presente invención proporcionar un sistema de energía y regasificación a base de GNL, que utiliza la baja temperatura del GNL como un sumidero de frío para el condensador del sistema de energía con el fin de generar electricidad o producir energía para su uso directo.

Otros objetos y ventajas de la invención serán aparentes a medida que avanza la descripción.

Objeto de la invención La presente invención facilita un sistema de regasificación y energía basado en gas natural liquuado (GNL) que comprende un vaporizador mediante el cual se vaporiza el fluido motor liquido, siendo dicho fluido motro liqudio (GNL) o un fluido motor licuado por medio de (GNL) ; una turbina para expandir el fluido motor vaporizado y producir energía; medios de intercambiador de calor a los cuales se suministra vapor fluido motor expandido; dichos medios de intercambio de calor siendo alimentados con (GNL) para recibir calor de dicho vapor fluido expandido, en donde la temperatura del GNL aumenta a medida que fluye a través de los medios de intercambio de calor; un conducto a través del cual dicho fluido motor se suministra de al menos la salida de dicho intercambiador de calor a la entrada de dicho vaporizador, y una línea para transmitir el GNL regasificado.

Se genera energía debido a la gran diferencia de temperatura entre el GNL frío, por ejemplo, aproximadamente a -160 °C, y la fuente de calor del vaporizador. La fuente de calor del vaporizador puede ser agua marina a una temperatura de, aproximadamente, 5 °C a 20 °C,

o calor tal como un gas de escape descargado de una turbina de gas, o una corriente de baja presión que abandona una turbina de vapor de condensación.

El sistema comprende además una bomba para suministrar fluido motor líquido al vaporizador. 35 El sistema puede comprender además un compresor para comprimir GNL regasificado y

transmitir dicho GNL regasificado comprimido a lo largo de un gasoducto a usuarios finales. El compresor puede está acoplado a la turbina. El GNL regasificado puede ser transmitido asimismo mediante la tubería a un depósito.

Según una realiazion de la invencion, el sistema de energía es un sistema de energía de ciclo de Rankine cerrado tal que el conducto se extiende además desde la salida de los medios de intercambio de calor a la entrada del vaporizador, y los medios de intercambio de calor son un condensador mediante el cual el GNL condensa el fluido motor expulsado de la turbina a una temperatura que abarca, aproximadamente, de -90 °C a -120 °C. El fluido motor es ventajosamente un fluido orgánico tal como etano, etileno o metano o equivalentes,

o una mezcla de propano y etano o equivalentes. La temperatura del GNL calentado por el escape de la turbina es aumentada ventajosamente además por medio de un calentador. En un ejemplo de esa realización, la presente invención proporciona un sistema de energía y un sistema de regasificación de ciclo de Rankine orgánico cerrado basados en gas natural

licuado (GNL) , que comprende:

a) un vaporizador en el que se vaporiza un fluido motor líquido, siendo dicho fluido motor líquido un fluido de trabajo licuado por el GNL;

b) una turbina para la expansión del fluido motor vaporizado;

c) un condensador al cual se suministra vapor del fluido motor expandido, estando alimentado dicho condensador igualmente con GNL para recibir calor de dicho vapor de fluido expandido en el que dicho GNL condensa dicho fluido motor expandido que abandona la turbina y por lo cual la temperatura del GNL aumenta a medida que fluye a través del condensador;

d) un condensador/calentador para condensar vapores extraídos de una etapa intermedia de dicha turbina y calentar un condensado de fluido motor suministrado a dicho condensador/calentador de dicho condensador.

e) un conducto a través del cual se suministra dicho fluido motor desde la salida del condensador a la entrada del vaporizador y;

f) una tubería para transmitir GNL regasificado.

En otro modo de realización de la invención, el sistema de energía incluye una planta de energía de ciclo cerrado y una planta de energía de ciclo abierto en el que el fluido de trabajo en la planta de energía de ciclo abierto es GNL, y los medios de intercambio de calor son un calentador para regasificar el GNL expulsado de la turbina.

La fuente de calor del calentador puede ser agua marina a una temperatura que abarca, aproximadamente, de 5 °C a 20 °C, o calor residual tal como un gas de escape descargado de una turbina de gas.

Descripción de las figuras Las realizaciones de la presente invención se describen por medio de un ejemplo con referencia a los dibujos anexados en donde:

La fig. 1 es un montaje esquemático de un sistema de energía de ciclo cerrado de acuerdo con la invención;

La fig. 2 es un diagrama de temperatura-entropía del sistema de energía de ciclo cerrado de la fig. 1;

La fig. 3 es un montaje esquemático de un sistema de energía de ciclo abierto de acuerdo con otra realización de la invención;

La fig. 4 es un diagrama de temperatura-entropía del sistema de energía de ciclo abierto de 25 la fig. 3;

La fig. 5 es un montaje esquemático de un sistema de energía de ciclo cerrado adicional de acuerdo con una realización adicional de la invención;

La fig. 6 es un diagrama de temperatura-entropía del sistema de energía de ciclo cerrado de la fig. 5;

La fig. 7 es un montaje esquemático de un sistema de energía de ciclo cerrado de dos niveles de presión de acuerdo con una realización adicional de la invención; 35 La fig. 7A es un montaje esquemático de una versión alternativa del sistema de energía de ciclo cerrado de dos niveles de presión de acuerdo con la realización de la invención mostrada en la figura 7.

La fig. 7B es un montaje esquemático de una versión alternativa adicional del sistema de 5 energía de ciclo cerrado de dos niveles de presión de acuerdo con...

1. Un sistema de energía y de regasificación de ciclo Rankine orgánico cerrado basado en gas natural licuado (GNL) , que comprende:

a) un vaporizador en el que se vaporiza fluido motor líquido, siendo dicho fluido motor líquido un fluido motor licuado por el GNL;

b) una turbina para expandir el fluido motor vaporizado;

c) un condensador al que se suministra un vapor de fluido motor expandido, siendo además alimentado dicho condensador con GNL para recibir calor de dicho vapor de fluido expandido en el que dicho GNL condensa dicho fluido motor expandido que abandona la turbina, y donde la temperatura del GNL aumenta a medida que fluye a través del

condensador;

d) una tubería a través de la que dicho fluido motor se suministra al menos desde la salida del condensador a la entrada del vaporizador;

e) un intercambiador de calor de contacto directo para calentar el fluido motor condensado con fluido motor vaporizado de dicho vaporizador no suministrado a dicha turbina; y

f) una tubería para transmitir el GNL regasificado.

2. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque además incluye un condensador/calentador para condensar vapores extraídos de una etapa intermedia de dicha turbina y para calentar el fluido motor condensado suministrado a dicho condensador/calentador de dicho condensador.

3. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el fluido motor comprende un fluido motor seleccionado del grupo que consiste en propano, etano y metano.

4. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el fluido motor es una 35 mezcla de propano y etano.

5. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de energía incluye además un sistema de energía de ciclo abierto de manera que el fluido motor en el mismo es GNL, que tiene unos medios de intercambio de calor para condensar el GNL que abandona la turbina del sistema de energía de ciclo abierto y calentar el GNL suministrado al sistema.

6. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la fuente de calor del vaporizador es agua marina.

7. Sistema de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque la fuente de calor del vaporizador comprende vapor que sale de una turbina de vapor donde dicha turbina de vapor es una parte de una planta de energía de ciclo combinado.

8. Sistema de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque comprende además un sistema de fluido intermedio para transferir calor de la fuente de calor a dicho fluido motor, donde dicho sistema de fluido intermedio transfiere calor del fluido intermedio al fluido motor para vaporizar el fluido motor.

9. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además una 20 bomba para presurizar y suministrar fluido motor líquido del condensador al vaporizador.

10. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además una bomba para aumentar la presión de dicho GNL previamente a suministrarlo a dicho condensador a una presión adecuada para suministrar el GNL regasificado a lo largo de un gasoducto a usuarios finales.

11. Sistema de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque comprende además una bomba para aumentar la presión de dicho GNL previamente a suministrarlo a dicho condensador a una presión adecuada para suministrar el GNL regasificado a lo largo de un gasoducto a usuarios finales.

12. Sistema de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque comprende además una bomba para aumentar la presión de dicho GNL previamente a suministrarlo a dicho condensador a una presión adecuada para suministrar el GNL regasificado a lo largo de un gasoducto a usuarios finales.

13. Sistema de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque dicha bomba es operada por dicha turbina.

14. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además un

sistema de destilación integrado en el que dicho GNL es destilado y fraccionado en su fracción que comprende etano y en el que dicho etano comprende el fluido motor de dicho sistema de energía de ciclo Rankine orgánico cerrado.

15. Sistema según la reivindicación 10, caracterizado porque comprende además un condensador adicional para condensar el vapor expandido extraído de dicha turbina en el que dicho condensador adicional se enfría por el calentado GNL que sale de dicho condensador.

16. Sistema de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque dicho condensador/calentador para condensar vapores extraídos de una etapa intermedia de dicha turbina y para calentar fluido motor condensado suministrado a dicho condensador/calentador comprende un condensador/calentador de contacto indirecto.

17. Sistema de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque dicho condensador /

calentador para condensar vapores extraídos de una etapa intermedia de dicha turbina y para calentar fluido de motor condensado suministrado a dicho condensador/calentador comprende un condensador/calentador de contacto directo.

18. Sistema de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque dichos medios de intercambio de calor para condensar el GNL que abandona la turbina de dicho sistema de energía de ciclo abierto se enfría por GNL presurizado.

19. Sistema según la reivindicación 18, caracterizado porque comprende además medios de intercambio de calor adicionales para condensar el GNL extraído de dicha turbina del 30 sistema de energía de ciclo abierto con GNL presurizado.

20. Sistema de energía y de regasificación de ciclo de Rankine orgánico cerrado basado en gas natural licuado (GNL) , que comprende:

a) un vaporizador en el que se vaporiza fluido motor líquido, siendo dicho fluido motor líquido un fluido motor licuado por el GNL;

b) una turbina orgánica de alta presión para expandir el fluido motor vaporizado;

c) un generador eléctrico para producir energía eléctrica operado por dicha turbina orgánica 5 de alta presión;

d) un condensador de presión intermedia al que se suministra vapor de fluido motor expandido desde dicha turbina de alta presión, estando también dicho condensador suministrado con GNL para recibir calor de dicho vapor de fluido expandido en el que dicho GNL condensa dicho fluido motor expandido que sale de la turbina y en el que la temperatura del GNL aumenta a medida que fluye a través del condensador;

e) una turbina orgánica de baja presión para ampliar aún más los vapores expandidos que salen de dicha turbina de alta presión;

f) un condensador de baja presión para condensar vapor de fluido motor expandido que sale de dicha turbina orgánica de baja presión;

g) una bomba de GNL operada para aumentar la presión de dicho GNL previamente a suministrarlo a dicho condensador de baja presión y, posteriormente, a dicho condensador de presión intermedia a una presión adecuada para suministrar el GNL regasificado a lo largo de un gasoducto a usuarios finales;

h) Un intercambiador de calor de contacto directo para calentar fluido motor condensado con 25 el fluido motor vaporizado no suministrado a dicha turbina;

i) una tubería para el suministro de condensado que sale de dicho condensador de presión intermedia a dicho vaporizador; y

j) una tubería de transmisión de GNL regasificado.