Sistemas fáciles para la transferencia de fluidos criogénicos.

Un sistema para transferir fluidos criogénicos entre un tanque de almacenamiento (10) y una,

estación dedescarga/carga formado por:

Un conducto de transferencia (21, 41, 72) aislado e inclinado con un extremo superior (28) situado en eltanque de almacenamiento (10) y otro extremo inferior colocado en la estación de descarga/carga.

Una rama de fluido aislada (40, 71) que conecta dicho extremo superior (28) a una zona de vapor deltanque de almacenamiento mencionado (10) y

Una rama de líquido aislada (48, 74) que conecta dicho extremo superior (28) a una zona·de líquido deltanque de almacenamiento mencionado (10).

Sistemas fáciles para la transferencia de fluidos criogénicos.

Ambito técnico (0001) En general, la presente invención se refiere a un sistema y un método para transferir fluidos criogénicos entr una estación de carga/descarga y un depósito acumulador. En particular, la presente invención proporciona u circuito de circulación en Un solo oleoducto inclinada de gran tamaño para que el sistema se mantenga a un \O temperatura criogénica durante los periodos de inactividad entre dos procedimientos de transferencia consecutivos.

Antecedentes (0002) La demanda de gas natural está en auge en los países desarrollados pero cada vez se descubren má

yacimientos de gas natural en lugares remotos. Para poder conectar los consumidores con las fuentes de ga natural uno de los métodos más rentables consiste en licuar el gas natural a -163'C y transportar después el ga natural licuado (GNL) en tanques de GNL. En esta cadena deGNL, hay que cargar el GNL en tanques de GN situados en plantas de licuefacción en tierra ya que se cargan las ternninales cerca del yacimiento de producción y s tiene que descargar el GNL en un depósito de almacenamiento de GNL en tierra en las terminales de recepció

emplazadas cerca de los consumidores. El tanque de almacenamiento en tierra se mantiene a una temperatura d -163'C y a presión atmosférica. Por lo general, un tanque de GNL suele ser un depósito de almacenamiento qu contiene vapor y que consta de un cilindro y techo exteriores de hornnigón. El GNL se almacena en el tanque interio fabricado normalmente hasta un cierto nivel en acero inoxidable o acero al níquel dejando libre un espacio po encima de dicho nivel que permita la fuga del gas evaporado (p. ej.: vapor) . Cualquier vapor generado com

consecuencia de la salida de calor a través de la pared/techo del tanque y del sistema de oleoducto de transferenci fluye hacia un gasoducto con un nivel de admisión por encima del nivel máximo del líquido del tanque d almacenamiento. Luego, el vapor se comp~me y se envia, por regla general, a un recondensador.

(0003) Los tanques de GNL Son buques marítimos y requieren una profundidad de 15 metros o más para atracar y

desplazarse. Por lo tanto, para transferir un GNL entre una instalación en tierra y un tanque es necesario disponer de un sistema de transferencia con una longitud que puede variar entre los cientos y miles de metros dependiendo del perfil del lecho marino. Los sistemas de gasoductos por encima del agua para transferir fluidos criogénicos en las terminales de carga/recepción son de uso extendido en combinación con estructuras de soporte como un embarcadero o un caballete. En este sentido, también se han propuesto sistemas por debajo del agua pero sólo se han construido unos pocos como, por ejemplo, gasoductos de transferencia localizados en un túnel subterráneo en la ternninal de recepción de Cave Point en Mar y land (EE. UU.) .

(0004) Por lo general, descargar un tanque de GNL dura alrededor de 12 horas y nornnalmente se suelen realizar las descargas dos veces a la semana. Con el fin de evitar un calentamiento/enfriamiento repetitivos que 4{) provocarían un fallo prematuro en el sistema de transferencia, recomendamos mantener el sistema a una temperatura criogénica durante los intervalos entre los procedimientos de transferencia. Un método convencional para lograr mantener esta temperatura consiste en disponer de una línea aparte de GNL (por ejemplo: una línea de recirculación de tamaño pequeño) que se extienda desde el tanque de almacenamiento en tierra hasta la estación de descarga en alta mar. Durante los periodos de inactividad en una ternninal de recepción, una pequeña cantidad 45 de GNL se desvía y entra en la linea de recirculación del gasoducto de descarga de GNL del tanque de almacenamiento. Este GNL fluye hacia un colector de carga en alta mar y vuelve al tanque de almacenamiento a través del gasoducto principal de transferencia. El gas evaporado aparece una vez que se ha liberado GNL presunzado del sistema de circulación y se introduce en el tanque a baja presión. Esta línea de recirculación también se puede diseñar con el mismo tamaño que el gasoducto de transferencia. Ambos gasoductos sirven de

líneas de transferencia durante la operación de descarga.

(0005) En el sistema de transferencia convencional, ambos gasoductos de transferencia y la linea de recirculación tienen sus propios protectores extemos de aislamiento resistentes al agua. En un intento de mejorar el sistema, la patente estadounidense 6.012.292 de Gulali y Silverman revela un sistema en el que una linea de recirculación de 55 pequeño tamaño está colocada dentro de un gasoducto de transferencia. En particular, el sistema de línea de flujo mencionado está fornnado por un conducto principal de transferencia posicionado dentro de un revestimiento externo fabricado en un matenal fuerte y resistente al desgaste e incluye medios para aislar el anillo formado entre el revestimiento y el conducto principal de transferencia. Dentro de este conducto principal de transferencia se encuentra posicionado un conducto de retomo con un diámetro menor que se extiende en gran parte por todo su 60 largo.

(0006) Durante su funcionamiento, el sistema de linea de flujo conecta de manera fluida la estación de recepción/carga en alta mar y la instalación en tierra. El fluido criogénico circula luego entre el conducto principal de transferencia y el conducto de retorno que está colocado dentro del conducto principal hasta que ambos 65 conductos alcanzan una temperatura criogénica. Esta circulación continúa hasta que se inicia la transferencia de un líqUido criogénico entre Un buque y la instalación en tierra. Entonces, la dirección del fluido a través del conducto de retorno se revierte y el fluido criogénico que se transfiere fluye ahora durante el proceso de transferencia en la misma dirección a través de ambos conductos.

(0007) Además, en la patente estadounidense 6.244.053 de Gulali el al. se describe un sistema y un método gracias a los cuales el sistema de transferencia circula para reducir el calor en una única fase de GNL a alta presión dentro de un circuito cerrado de tuberías a lo largo de un intercambiador de calor.

Publicaclon de la invención Problema técnico (0008) Los sistemas convencionales normalmente requieren una linea principal de transferencia y otra de Hj recirculación para crear un circuito a lo largo de una bomba que impulse a los fluidos criogénicosa fluir a través del mencionado circuito con el ~n de mantenerlo a una temperatura criogénica durante los periodos de inactividad. Los costes derivados tanto de la construcción de estos sistemas (para dos gasoductos GNL) como de su funcionamiento (fluidos presurizados constantemente durante los periodos de inactividad entre los bombeos) son elevados y, además, en caso .de que se averíe cualquiera de las piezas, este fallo podria poner en peligro a todos

los sistemas.

Solución técnica (0009) La invención aparece.definida en las Reivindicaciones 1 y 13 respectivamente. Las formas de ejecución 20 particulares de la invención están expuestas en las reivindicaciones subordinadas.

(0010) La presente invención en particular proporciona un sislema y un mélodo para transferir fluidos criogénicos entre los tanques de almacenamiento en tierra y una estación de carga en alta mar. El sistema de transferencia sólo precisa de un conducto de transferencia de gran tamaño revestido de un aislamiento térmico. Este conducto de transferencia está en posición inclinada con un extremo superior en el tanque de almacenamiento y un extremo inferior en la estación de carga en alta mar, lo que permite que el líquido criogánico fluya hacia abajo por la gravedad y el gas evaporado hacia atrás a lo largo de la parte superior de la sección transversal del conducto. Como resultado de esto último, se forma un circuito de circulación dentro del conducto y el sistema se mantiene a temperatura criogénica durante los periodos de inactividad.

(0011) El sislema de transferencia está compuesto básicamente por un conducto de transferencia inclinado, un puente de transferencia que conecta el extremo superior del conducto de transferencia a una zona de vapor del tanque de almacenamiento en tierra y una linea de alimentación que conecta el mismo extremo del conduclo de transferencia a una zona de liquido del tanque de almacenamiento.

(0012) Además, las bombas y/o válvulas se usan a lo largo de la Ilnea de alimentación para suministrar liquido criogénico procedente del tanque de almacenamiento al conducto de transferencia a un caudal deseado durante un periodo de inactividad. El conducto de transferencia puede descansar... [Seguir leyendo]

1) Un sistema para transferir fluidos criogénicos entre un tanque de almacenamiento (10) y una, estación de descarga/carga formado por:

Un conducto de transferencia (21, 41, 72) aislado e inclinado con un extremo superior (28) situado en el tanque de almacenamiento (10) y otro extremo inferior colocado en la estación de descarga/carga.

Una rama de fluido aislada (40, 71) que conecta dicho extremo superior (28) a una zona de vapor del tanque de almacenamiento mencionado (10) y

Una rama de líquido aislada (48, 74) que conecta dicho extremo superior (28) a una zona·de líquido del tanque de almacenamiento mencionado (10) .

2) El sistema de transferencia de la Reivindicación 1 en el que la rama de fluido (40, 71) Y la rama de líquido (48, 74) mencionadas se unen en el referido extremo superior (28) del conducto de transferencia (21, 41, 72) a través de una pieza en forma de T (50, 75) Y la rama de fluido señalada (40, 71) emplea la conexión de la pieza en forma de T (50, 75) boca arriba.

3) El sistema de transferencia de la Reivindicación 1 en el que el mencionado conducto de transferencia (21, 41, 72) que está formado por uno o más bucles de dilatación térmica (80) orientados en pendientes descendientes hacia el referido extremo inferior (82) permitiendo que el liquido criogénico fluya a través del bucle , de dilatación (80) mencionado y hacia abajo por efecto de la gravedad al extremo inferior (82) anteriormente citado.

4) El sistema de transferencia de la Reivindicación 1 en el que dicha rama de líquido (48) pasa por efecto de la gravedad por un lateral del tanque de almacenamiento (10) mencionado cerca del fondo del tanque junto con una válvula (47) para controlar el caudal de líquido criogénico que entra en el conducto de transferencia (21, 41, 72) citado.

5) El sistema de transferencia de la Reivindicación 1 en el que dicha rama de líquido (74) es un puente que se extiende en dirección descendiente hacia la zona de líquido cerca del fondo del tanque y termina en una bomba (17) para controlar el caudal de líquido criogénico que entra en el conducto de transferencia (21, 41, 72) citado.

6) El sistema de transferencia de la Reivindicación 1 en el que dicha rama de líquida (48, 74) es una bobina que se 35 conecta al conducto de emisión a través de una válvula para controlar el caudal de líquido criogénico que entra en el conducto de transferencia (21, 41, 72) citado.

7) El sistema de transferencia de la Reivindicación 1 en el que dicho conducto de transferencia (21, 41, 72) está situado sobre el nivel del mar (46) .

8) El sistema de transferencia de la Reivindicación 1 en el que dicho conducto de transferencia (21, 41, 72) está

situado en un túnel subterráneo.

9) El sistema de transferencia de la Reivindicación 1 en el que dicho conducto de transferencia (21, 41, 72) está 45 revestido por una tuberra extema de acero que está enterrada. .

10) El sistema de transferencia de la Reivindicación 1 en el que dicho conducto de transferencia (21, 41, 72) está

revestido por una tubería extema de acero que descansa sobre un lecho marino (43) .

11) El sistema de transferencia de la Reivindicación 1 compuesto adicionalmente por un cabezal de carga (13) que conecia el mencionado extremo inferior a unos brazos de carga (14) situados sobre una cubierta en alta mar (45) .

12) El sistema de transferencia de la Reivindicación 1 compuesto adicionalmente por las piezas siguientes:

Un codo vertical que conecta dicho extremo inferior al cabezal de carga (13) sobre una cubierta en alta mar (45) y

Como mínimo, una válvula (63) que conecta un extremo del mencionado cabezal de carga (13) a una línea de retomo de vapor (62) y que permanece abierta durante los periodos de inactividad para que pase el gas evaporado (26) por dicho codo vertical y fluya hacia tierra a través de la referida línea de retorno de vapor (62) .

13) Un método para mantener a temperatura criogénica durante los periodos de inactividad un conducto de transferencia (21, 41, 72) aislado de fluidos criogénicos que pasa entre un tanque de almacenamiento (10) y una 65 esteción de carga/descarga. Este método incluye los siguientes pasos:

Orientar dicho conducto de transferencia (21, 41, 72) , en posición inclinada, de tal modo, que un extremo superior (28) esté cerca del referido tanque de almacenamiento (10) y un extremo inferior se encuentre situado en la mencionada estación de carga/descarga.

Conectar una parte superior de dicho extremo superior (28) del conducto de transferencia. (21, 41, 72) mencionado a una zona de vapor del referido tanque de almacenamiento (10) mediante un puente de transferencia (40, 71) .

Conectar dicho extremo superior (28) a una zona de líquido del mencionado tanque de .almacenamiento (10) por una línea de alimentación (48, 74) .

Introducir liquido criogénico en dicho extremo superior (28) del referido conducto de transferencia (21, 41, 72) .

14) El método de la Reivindicación 13 empleando una circulación automática de fluidos criogénicos en el interior de dicho conducto de transferencia (21, 41, 72) en el que el liquido suministrado fluye en dirección descendente por efecto de la gravedad y el vapor evaporado (26) vuelve al citado tanque de almacenamiento (10) a lo largo de la parte superior del mismo conducto (21, 41, 72) Y del puente de transferencia (40, 71) mencionado.

15) El método de la Reivindicación 13 introduciendo una mayor .cantidad de líquido criogénico que la que se evapora en el interior de dicho conducto de transferencia (21, 41, 72) por unidad de tiempo a raíz de la fuga de calor de las zonas de alrededor durante la puesta en marcha del sistema.

16) El método de la Reivindicación 13 inciuyendo adicionalmente el control de la tasa de alimentación de líquido criogénico con el objeto de compensar el líquido que se evapora en el interior de dicho conducto d" transferencia por unidad de tiempo a raiz de la fuga de calor de las zonas de alrededor durante un periodo de inactividad.

17) El método de la Reivindicación 13 pero penmitiendo además que el líquido criogénico en el interior de dicho conducto de transferencia (21, 41, 72) se evapore justo después del procedimiento de carga y manteniendo este conducto de transferencia (21, 41, 72) a temperatura criogénica o próxima a la misma durante un periodo de tiempo.

18) El método de la Reivindicación 13 incluyendo adicionalmente el suministro de liquido criogénico procedente del referido tanque de almacenamiento (10) a dicho conducto de transferencia (21, 41, 72) una vez que el puente de transferencia (40, 71) mencionado esté lleno de vapor a raiz de un procedimiento de carga.

19) El método de la Reivindicación 13 incluyendo adicionalmente el suministro por efecto de la gravedad de líquido criogénico a dicho conducto de transferencia (21, 41, 72) a través de la línea de alimentación (48, 74) mencionada.

20) El método de la Reivindicación 13 en el que la tasa de alimentación de dicho líquido criogénico hacia el interior del conducto de transferencia (21, 41, 72) mencionado está controlada por los medios seleccionados del grupo de 4lJ válvulas (47, 76) , bomba (17) y el tamaño de la línea de alimentación correspondiente (48, 74) .

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