Sistema y proceso para la vaporización de gas natural licuado.

Un proceso para la vaporización de gas natural licuado que comprende los pasos de:

(1) pasar agua al interior de una torre de agua (12) y elevar la temperatura del agua, en donde dicho paso depasar agua consiste en:

distribuir el agua por la superficie interior de la torre de agua (12); y

arrastrar aire ambiente a través de la torre de agua (12) por el agua distribuida y transferir el calor del aireambiente al agua;

(2) condensar la humedad del aire en dicha torre de agua (12) y añadir la humedad condensada a dichaagua de temperatura elevada;

(3) bombear el agua de temperatura elevada a través de un primer intercambiador de calor (14);(4) pasar un fluido circulante a través del primer intercambiador de calor (14) y transferir el calor del agua detemperatura elevada al fluido circulante;

(5) pasar el gas natural licuado a un segundo intercambiador de calor (16);

(6) bombear el fluido circulante caliente desde el primer intercambiador de calor (14) al segundointercambiador de calor (16) y transferir el calor del fluido circulante al gas natural licuado; y

(7) descargar el gas natural vaporizado del segundo intercambiador de calor.

Sistema y proceso para la vaporización de gas natural licuado

Campo técnico La presente invención se refiere a sistemas y procesos para la vaporización de gas natural licuado. Más concretamente, la presente invención se refiere a procesos y sistemas a través de los cuales el gas natural licuado se vaporiza por una acción de intercambio de calor impartida sobre un fluido circulante por agua caliente. Más concretamente, la presente invención se refiere a un proceso y a un sistema para la vaporización de gas natural licuado en donde la temperatura del agua caliente se eleva por la acción de un ventilador de una torre de agua.

Antecedentes en la materia El gas natural a menudo se encuentra disponible en áreas alejadas del lugar en el que va a utilizarse en última instancia. Muchas veces, para el envío de dicho gas natural hay que utilizar el transporte marítimo donde lo mejor es transferir el gas natural en grandes cantidades licuándolo para reducir en gran medida su volumen para el transporte a presión fundamentalmente atmosférica. Bajo estas condiciones, el gas natural licuado se encuentra a una temperatura de -162 °C aproximadamente, si bien hidrocarburos más pesados, (tales como, por ejemplo, etano,

propano, butano y análogos) a menudo varían ligeramente el punto de ebullición del gas natural licuado. Hasta ahora, se han propuesto una amplia variedad de fluidos, sistemas y procesos de transferencia de calor para la regasificación o vaporización del gas natural licuado.

En muchas circunstancias se utiliza agua caliente o vapor para calentar el gas licuado para su vaporización. Por

desgracia, el agua caliente o vapor muchas veces se congelan lo cual puede dar lugar al peligro de que el evaporador se obstruya. Hasta ahora, este proceso ha pasado por varias mejoras. Los evaporadores actualmente utilizados son sobre todo del tipo con pulverización directa de agua, del tipo con fluido intermedio y del tipo de combustión sumergida.

Los evaporadores del tipo con pulverización directa de agua hacen uso del agua de mar como fuente de calor para la intercambio de calor a contracorriente con el gas natural licuado. Los evapores de este tipo no se obstruyen debido a la congelación, son fáciles de manejar y mantener y, por lo tanto, son muy utilizados. No obstante, sobre la superficie de la porción inferior del tubo de transferencia de calor se forma inevitablemente hielo. Esto provoca, por consiguiente, una mayor resistencia a la transferencia de calor por lo que el evaporador debe estar diseñado de modo que tenga una mayor área de transferencia lo supone un mayor coste del equipo. Para garantizar un rendimiento térmico mejorado, los evaporadores de este tipo incluyen un tubo de transferencia de calor de una aleación de aluminio con una configuración especial. Estos tipos de evaporadores son poco rentables económicamente.

En lugar de vaporizar el gas natural licuado mediante un calentamiento directo con agua o vapor, los evaporadores del tipo con fluido intermedio hacen uso de propano, hidrocarburos fluorados o refrigerante similar que tienen un punto de congelación bajo. El refrigerante se calienta primero con agua caliente o vapor para utilizar la evaporación y la condensación del refrigerante para la vaporización del gas natural licuado. Los evaporadores de este tipo son menos caros de fabricar que los de tipo con pulverización directa de agua pero necesitan medios de calentamiento, por ejemplo, un quemador, para la preparación del agua caliente o vapor y, por lo tanto, resultan caros de utilizar

debido al consumo de combustible.

Los evaporadores del tipo de combustión sumergida comprenden un tubo sumergido en agua que se calienta inyectando en el mismo el gas de combustión de un quemador. Al igual que los del tipo con fluido intermedio, los evaporadores del tipo de combustión sumergida suponen un coste en combustible y resultan caros de utilizar.

En el pasado se han concedido varias patentes relacionadas con los procesos y aparatos de vaporización de gas natural licuado. Por ejemplo, en la Patente Estadounidense nº. 4.170.115, concedida el 9 de octubre de 1979 a Ooka et al., se describe un aparato para la vaporización de gas natural licuado utilizando agua estuarina. Este sistema está dispuesto en una serie de intercambiadores de calor del tipo con fluido intermedio de calentamiento indirecto.

También se utiliza un intercambiador de calor multitubular concurrente junto con un intercambiador de calor multitubular a contracorriente. Como resultado, se utiliza agua salada para el proceso de vaporización. En la Patente Estadounidense nº. 4.224.802, concedida el 30 de septiembre de 1980 al mismo inventor, se describe una variación de este tipo y también se utiliza agua estuarina en un intercambiador de calor multitubular.

En la Patente Estadounidense nº. 4.331.129, concedida el 25 de mayo de 1982 a Hong et al., se presenta la utilización de energía solar para la vaporización de GNL. La energía solar se utiliza para calentar un segundo fluido, como agua, por ejemplo. A este segundo fluido se le hace pasar según una relación de intercambio de calor con el gas natural licuado. El agua contiene un aditivo anticongelante para evitar la congelación del agua durante el proceso de vaporización.

En la Patente Estadounidense nº. 4. 399.660, concedida el 23 de agosto de 1983 a Vogler, Jr. et al., se describe un vaporizador atmosférico adecuado para vaporizar líquidos criogénicos de forma continua. Este dispositivo hace uso del calor absorbido del aire ambiente. Se canalizan al menos tres pases sustancialmente verticales. Cada pase incluye un tubo central con una pluralidad de aletas separadas sustancialmente por igual alrededor del tubo.

En la Patente Estadounidense nº. 5.251.452, concedida el 12 de octubre de 1993 a L.Z. Widder, también se presenta un vaporizador de aire ambiente y calentador para los líquidos criogénicos. Este aparato hace uso de una pluralidad de tubos intercambiadores de calor montados en vertical y conectados en paralelo. Cada tubo tiene una pluralidad de aletas externas y una pluralidad de pasillos periféricos internos dispuestos simétricamente en comunicación fluida con una abertura central. Una barra fija se extiende por dentro de la abertura central un tramo predeterminado de cada tubo para aumentar la velocidad de transferencia de calor entre el fluido criogénico en su fase de vapor y el aire ambiente. La temperatura del fluido se eleva de su punto de ebullición en la parte inferior de los tubos a una temperatura en la parte superior adecuada para operaciones de fabricación y de otra índole.

En la Patente Estadounidense nº. 5.819.542, concedida el 13 de octubre de 1998 a Christiansen et al., se presenta un dispositivo de intercambio de calor que tiene un primer intercambiador de calor para la evaporación de GNL y un segundo intercambiador de calor para supercalentar gas natural gaseoso. Los intercambiadores de calor están dispuestos de modo que calienten estos fluidos a través de un medio de calentamiento y tienen una salida conectada a un dispositivo de mezcla para mezclar los fluidos calientes con los fluidos sin calentar correspondientes. Los intercambiadores de calor comprenden un alojamiento común con unos conductos independientes para los fluidos. El dispositivo de mezcla constituye una unidad junto con el alojamiento y tiene una sola cámara de mezcla con una sola salida para los fluidos. En los conductos independientes, hay unas válvulas para el suministro de GNL al alojamiento y a la cámara de mezcla.

Técnica anterior más parecida En la Patente Estadounidense nº. 6.367.258 se presenta un sistema y un método para vaporizar gas natural licuado.

Con la presente invención se pretende proporcionar un proceso y un sistema mejorados para la vaporización de gas natural licuado.

Según un aspecto de esta invención se presenta un proceso para la vaporización de gas natural licuado que consiste en los pasos de: (1) pasar el agua al interior de una torre de agua para elevar la temperatura del agua, en donde dicho paso de pasar el agua consiste en: distribuir el agua por una superficie interior de la torre de agua; y arrastrar aire ambiente a través de la torre de agua por el agua distribuida para transferir el calor del aire ambiente al agua; (2) condensar la humedad del aire en dicha torre de agua y añadir la humedad condensada a dicha agua a temperatura elevada; (3) bombar el agua a temperatura elevada a través de un primer intercambiador de calor; (4) pasar un fluido circulante a través del primer intercambiador de calor para así transferir el calor del agua a temperatura elevada al fluido circulante; (5) pasar el gas natural licuado al interior de un segundo... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para la vaporización de gas natural licuado que comprende los pasos de:

(1) pasar agua al interior de una torre de agua (12) y elevar la temperatura del agua, en donde dicho paso de

pasar agua consiste en: distribuir el agua por la superficie interior de la torre de agua (12) ; y arrastrar aire ambiente a través de la torre de agua (12) por el agua distribuida y transferir el calor del aire ambiente al agua;

(2) condensar la humedad del aire en dicha torre de agua (12) y añadir la humedad condensada a dicha agua de temperatura elevada;

(3) bombear el agua de temperatura elevada a través de un primer intercambiador de calor (14) ;

(4) pasar un fluido circulante a través del primer intercambiador de calor (14) y transferir el calor del agua de temperatura elevada al fluido circulante;

(5) pasar el gas natural licuado a un segundo intercambiador de calor (16) ;

(6) bombear el fluido circulante caliente desde el primer intercambiador de calor (14) al segundo intercambiador de calor (16) y transferir el calor del fluido circulante al gas natural licuado; y

(7) descargar el gas natural vaporizado del segundo intercambiador de calor.

2.El proceso de la reivindicación 1, también consiste en: conformar la torre de agua (12) de modo que tenga una pluralidad de placas deflectoras (40) conformadas en su interior, dicha torre de agua (12) tenga un ventilador (36) en la parte superior de la misma, dicha torre de agua tenga una pluralidad de aberturas (38) formadas en una pared de la misma adyacentes a dicha pluralidad de placas deflectoras (40) respectivas, dicho paso de arrastrar aire ambiente consista en pasar el aire ambiente a través de dicha pluralidad de aberturas (38) de modo que quede cerca del agua distribuida por dicha pluralidad de placas deflectoras (40) .

3. El proceso de la reivindicación 1 o reivindicación 2, en donde dicho segundo intercambiador de calor (16) es un intercambiador de calor de carcasa y tubos, dicho fluido circulante caliente pasa por dentro de la carcasa y a través de los tubos (52) del segundo intercambiador antedicho y dicho gas natural licuado pasa a través de los tubos (52) de dicho segundo intercambiador de calor.

4. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde el proceso también consiste en: calentar otra cantidad de fluido circulante con una fuente de calentamiento distinta de la torre de agua, siendo dicha fuente de calentamiento una caldera activada por gas (70) ; y

pasar la otra cantidad de fluido circulante caliente al interior de dicho segundo intercambiador de calor (16) , en donde el dicho paso de descargar el gas natural vaporizado consiste en:

pasar una porción del gas natural descargado a dicha fuente de calentamiento; y

encender dicha porción del gas natural descargado para así calentar la otra cantidad de fluido circulante antedicha.

5.Un sistema para la vaporización de gas natural licuado que comprende:

un elemento de torre de agua (12) que tiene un conducto de entrada de agua (18) y un conducto de salida de agua (28) ;

un primer medio de intercambio de calor (14) conectado a dicho conducto de salida de agua (28) , dicho primer medio de intercambio de calor (14) que tiene un circuito para un fluido circulante que se extiende en su interior según una relación de intercambio de calor con dicho conducto de salida de agua (28) ; y

un segundo medio de intercambio de calor (16) que tiene un conducto para el gas natural licuado en su interior, dicho conducto para el fluido circulante que se extiende por el interior de dicho segundo medio de intercambio de calor (16) según una relación de intercambio de calor con dicho conducto para el gas natural licuado, dicho segundo medio de intercambio de calor (16) que durante su uso transfiere el calor del fluido circulante caliente al gas natural licuado presente en dicho conducto para el gas natural licuado, dicho segundo medio de intercambio de calor (16) que tiene una salida para el gas vaporizado que se extiende de la misma, que se caracteriza porque:

dicho elemento de torre de agua (12) está configurado para condesar la humedad del aire y para calentar el agua que pasa por su interior procedente de dicho conducto de entrada de agua (18) de modo que el agua caliente pasa a dicho conducto de salida de agua (28) y dicho elemento de torre de agua (12) comprende:

una cámara que tiene una pluralidad de pantallas deflectoras (40) en su interior, dicho conducto de entrada de agua (18) colocado de modo que distribuya el agua por dicha pluralidad de placas deflectoras (40) ;

un ventilador (36) fijado a una parte superior de dicha cámara para arrastrar el aire ambiente a través del agua presente en dicha pluralidad de pantallas reflectoras (40) ; y

un depósito de agua (24) colocado en una parte inferior de dicha cámara para recoger el agua procedente de dicho conducto de entrada de agua (18) y la humedad del aire condensada en la cámara, dicho conducto de salida de agua (28) conectado a dicho depósito de agua (24) ; en donde el primer medio de intercambio de calor está conectado a dicho conducto de salida de agua (28) de modo que el agua caliente pase a su través y dicho primer medio de intercambio de calor (14) transfiera, durante su uso, el calor del agua caliente presente en dicho conducto de salida de agua (28) al fluido circulante de dicho conducto para el fluido circulante.

6.El sistema de la reivindicación 5 en donde dicho segundo medio de intercambio de calor (16) comprende un intercambiador de calor de carcasa y tubos, dicho conducto para el gas natural licuado constituye los tubos (52 de dicho intercambiador de calor, dicho conducto para el fluido circulante se abre al interior de dicha carcasa para permitir que el fluido circulante pase alrededor del interior de los tubos (52) de la carcasa y dicha salida para el gas vaporizado (62) que está colocada en un extremo superior de dicho intercambiador de calor.

7.El sistema de las reivindicaciones 5 ó 6, también comprende: una caldera (70) que tiene un conducto para el fluido circulante (74) que se extiende desde la misma hasta dicho segundo medio de intercambio de calor (16) y dicha caldera (70) cuya función es calentar el fluido circulante que pasa a dicho segundo medio de intercambio de calor (16) .

8.El sistema de la reivindicación 7, en donde dicho segundo medio de intercambio de calor (16) tiene un conducto para el gas conectado al mismo, dicha caldera (70) que tiene dicho conducto para el gas conectado a la misma para el paso de una porción del gas vaporizado procedente de dicho segundo medio de intercambio de calor (16) a través de dicho conducto para el gas hasta dicha caldera (70) y dicha caldera (70) que enciende el gas vaporizado para calentar el fluido circulante presente en dicho conducto para el fluido circulante.