Sistema único con compresor y bomba integrados y procedimiento.

Un sistema (10) configurado para comprimir un fluido en una fase de gas y para bombear el fluido en una fase densa,

comprendiendo el sistema:

una parte (12) de compresor que tiene al menos un impulsor configurado para comprimir el fluido en la fase de gas;

una entrada (32) de parte de compresor conectada a la parte de compresor y configurada para recibir el fluido en la fase de gas y para proporcionar el fluido a el al menos un impulsor;

una salida (36) de parte de compresor configurada para proporcionar el fluido en la fase de gas a una densidad igual o superior que una densidad predeterminada;

un dispositivo (40-1) de cambio de temperatura conectado a la salida de parte de compresor y configurado para cambiar el fluido a la fase densa;

una parte (14) de bomba que tiene al menos un impulsor configurado para bombear el fluido en la fase densa; una entrada de parte de bomba configurada para recibir el fluido en la fase densa desde la salida de la parte de compresor;

una salida (36) de parte de bomba configurada para hacer salir el fluido en la fase densa desde el sistema; un único engranaje principal (20) configurado para rotar alrededor de un eje axial con una velocidad predeterminada;

piñones (22) plurales que contactan con el único engranaje principal y configurados para rotar con velocidades predeterminadas, diferentes entre sí, configurándose cada piñón para activar un impulsor correspondiente de parte de compresor; y

un eje (23) de bomba que se extiende desde la parte de bomba y está configurado para engranar con el único engranaje principal para rotar el al menos un impulsor de la parte de bomba, en el que el al menos un impulsor de la parte (12) de compresor tiene una velocidad diferente que el al menos un impulsor de la parte (14) de bomba, y

la fase densa se define mediante el fluido que tiene una densidad superior que la densidad predeterminada, en el que la fase densa es una fase donde el fluido puede ser un gas, pero es tan denso que se comporta como un líquido cuando se bombea.

Sistema único con compresor y bomba integrados y procedimiento Antecedentes Campo de la invención Las realizaciones del objeto desvelado en el presente documento se refieren, en general, a procedimientos y sistemas y, más en particular, a mecanismos y técnicas para integrar una parte de compresor y una parte de bomba en un sistema único para comprimir y bombear un fluido determinado.

Análisis de los antecedentes Durante los años pasados, la dependencia incrementada de productos petroquímicos ha generado no solo un gran incremento en las emisiones contaminantes (por ejemplo, CO2) , sino también una necesidad de tener más compresores, bombas y otra maquinaria que se use para procesar los productos derivados del petróleo y el gas.

Por ejemplo, en el campo de la Generación de Potencia, se han producido una gran cantidad de emisiones de CO2. Ya que el mundo se está volviendo más sensible hacia las emisiones contaminantes y los gobiernos se mueven hacia un sistema que penaliza estas emisiones en el medio ambiente, es más crucial que nunca desarrollar tecnologías que reduzcan la cantidad de contaminación, las llamadas tecnologías verdes. En un campo diferente, la Recuperación de Petróleo Mejorada (EOR, que se refiere a técnicas para incrementar la cantidad de petróleo crudo que puede extraerse de un campo de petróleo) , la necesidad para transportar CO2 y/o una mezcla de CO2 de una manera más eficaz y fiable también es importante para la industria y para el medio ambiente. De acuerdo con la EOR, el CO2 y/o la mezcla de CO2 desde una instalación de almacenamiento se proporciona a una ubicación de perforación, ya sea tierra adentro o en la costa para bombearse bajo tierra y retirar el petróleo. Como tal, el transporte de CO2 y/o mezcla de CO2 es importante para este campo. Con respecto a la generación de potencia, la reducción de las emisiones de CO2 es un desafío ya que este fluido tiene un alto peso molecular y su punto crítico está en una presión muy baja (7400 kPa) a temperatura ambiente. Para retirar el CO2 que se produce normalmente como un gas mediante generación de potencia, el CO2 necesita separarse de los otros contaminantes y/o sustancias que están presentes en el escape de la central eléctrica. Esta parte se llama tradicionalmente captura. Después de capturar el CO2, el gas necesita comprimirse para llegar a una presión predeterminada, enfriarse para cambiar de una fase de gas a una fase densa, por ejemplo una fase líquida y, después, transportarse en esta fase más densa a una ubicación de almacenamiento. Tal como se analizará más adelante, la fase densa depende del tipo de fluido, la cantidad de impurezas en el fluido y otros parámetros. Sin embargo, no hay un único parámetro que pueda describir de manera cuantitativa la fase densa para un fluido en general, a menos que se conozca una composición precisa del fluido. El mismo procedimiento puede usarse para la EOR, donde el CO2 y/o la mezcla de CO2 necesitan capturarse y después comprimirse y transportarse hasta la ubicación deseada para su reinyección.

El documento US 4 747 749 desvela una máquina que comprende una pluralidad de etapas de compresión conectadas en serie, que incorporan al menos dos tipos diferentes de compresor. Las etapas de entrada de la máquina se constituyen mediante compresores centrífugos y las etapas de salida se constituyen mediante compresores periféricos.

El documento US 2009/0075219 A1 desvela un procedimiento de combustión con captura de dióxido de carbono.

El documento WO2008/009930 A2 desvela la licuefacción de gas natural suministrado mediante un lugar de campo.

De esta manera, convencionalmente, después de la fase de captura, un compresor se usa para llevar el CO2 inicial en la fase de gas a la fase densa o a una fase líquida. Después, el CO2 se suministra a una bomba que transporta el fluido en la fase densa o líquida a una instalación de almacenamiento o a otra ubicación deseada para su reinyección. Se aprecia que para que tanto la bomba como el compresor procesen de manera eficaz el CO2, ciertas presiones y temperaturas del CO2 en la fase de gas y la fase densa/líquida deben alcanzarse ya que la eficacia del compresor y de la bomba es sensible a ellas. Por tanto, los compresores y bombas tradicionales necesitan estar bien ajustados entre sí de manera que la fase precisa de CO2 se transfiera desde el compresor a la bomba. Sin embargo, ya que el compresor y la bomba los fabrican tradicionalmente diferentes proveedores, hacer que estos dos elementos coincidan puede llevar mucho tiempo y requerir mucha coordinación entre los fabricantes. Además, los sistemas existentes que usan compresores independientes y bombas independientes tienen una gran presencia, lo que puede ser caro.

Por consiguiente, sería deseable proporcionar sistemas y procedimientos para evitar los problemas e inconvenientes antes descritos.

Sumario De acuerdo con una realización ejemplar, existe un sistema para comprimir un fluido en una fase de gas y para bombear el fluido en una fase densa. El sistema incluye una parte de compresor que tiene al menos un impulsor

configurado para comprimir el fluido en la fase de gas; una entrada de parte de compresor conectada a la parte de compresor y configurada para recibir el fluido en la fase de gas y para proporcionar el fluido al al menos un impulsor; una salida de parte de compresor configurada para proporcionar el fluido en la fase de gas en una densidad igual o mayor que una densidad predeterminada; un dispositivo de cambio de temperatura conectado a la salida de parte de compresor y configurado para cambiar el fluido a la fase densa; una parte de bomba que tiene al menos un impulsor configurado para bombear el fluido en la fase densa; una entrada de parte de bomba configurada para recibir el fluido en la fase densa desde la salida de parte de compresor; una salida de parte de bomba configurada para hacer salir el fluido en la fase densa desde el sistema; un único engranaje principal configurado para rotar alrededor de un eje axial con una velocidad predeterminada; piñones plurales que hacen contacto con el único engranaje principal y se configuran para rotar con velocidades predeterminadas, diferentes entre sí, configurándose cada piñón para activar un impulsor correspondiente de parte de compresor, y un eje de bomba que se extiende desde la parte de bomba y se configura para engranar con el único engranaje principal para rotar el al menos un impulsor de la parte de bomba. El al menos un impulsor de la parte de compresor tiene una velocidad diferente que el al menos un impulsor de la parte de bomba y la fase densa se define porque tiene una densidad superior que la densidad predeterminada.

De acuerdo con otra realización ejemplar, existe un procedimiento para comprimir un fluido en una fase de gas y para bombear el fluido en una fase densa con un sistema que incluye una parte de compresor y una parte de bomba, teniendo la parte de compresor al menos un impulsor de parte de compresor y teniendo la parte de bomba al menos un impulsor de parte de bomba. El procedimiento incluye recibir en una entrada de parte de compresor de la parte de compresor el fluido en la fase de gas; comprimir el fluido en la fase de gas en una o más etapas de la parte de compresor de manera que el fluido emerge en una salida de parte de compresor de la parte de compresor como un fluido en la fase de gas en una densidad igual o mayor que una densidad predeterminada; transformar una fase del fluido a la fase densa enfriando el fluido después de que salga de la parte de compresor; recibir el fluido en la fase densa en una entrada de parte de bomba de la parte de bomba; bombear el fluido en la fase densa a través de una o más o etapas de la parte de bomba de manera que el fluido emerge en una salida de parte de bomba de la parte de bomba que tiene una presión mayor que en la entrada de la parte de bomba; y rotar un único engranaje principal para activar todas las al menos una o más etapas de compresor y las al menos una o más etapas de bomba. La fase densa se define porque el fluido tiene una densidad superior que la densidad predeterminada.

De acuerdo con otra realización ejemplar más, existe un medio legible por ordenador que incluye instrucciones ejecutables por ordenador, en el que cuando se ejecutan las instrucciones, estas implementan un procedimiento para comprimir un fluido en una fase de gas y para bombear el fluido en una fase densa con un sistema que incluye una parte de compresor y una parte de bomba, teniendo la parte de compresor al menos un impulsor de parte de compresor y teniendo la parte de bomba al menos un impulsor de parte de bomba. El procedimiento incluye las etapas nombradas en el párrafo anterior.

Breve descripción de los dibujos Los dibujos... [Seguir leyendo]

1. Un sistema (10) configurado para comprimir un fluido en una fase de gas y para bombear el fluido en una fase densa, comprendiendo el sistema:

una parte (12) de compresor que tiene al menos un impulsor configurado para comprimir el fluido en la fase de gas; una entrada (32) de parte de compresor conectada a la parte de compresor y configurada para recibir el fluido en la fase de gas y para proporcionar el fluido a el al menos un impulsor; una salida (36) de parte de compresor configurada para proporcionar el fluido en la fase de gas a una densidad igual o superior que una densidad predeterminada; un dispositivo (40-1) de cambio de temperatura conectado a la salida de parte de compresor y configurado para cambiar el fluido a la fase densa; una parte (14) de bomba que tiene al menos un impulsor configurado para bombear el fluido en la fase densa; una entrada de parte de bomba configurada para recibir el fluido en la fase densa desde la salida de la parte de compresor; una salida (36) de parte de bomba configurada para hacer salir el fluido en la fase densa desde el sistema; un único engranaje principal (20) configurado para rotar alrededor de un eje axial con una velocidad predeterminada; piñones (22) plurales que contactan con el único engranaje principal y configurados para rotar con velocidades predeterminadas, diferentes entre sí, configurándose cada piñón para activar un impulsor correspondiente de parte de compresor; y un eje (23) de bomba que se extiende desde la parte de bomba y está configurado para engranar con el único engranaje principal para rotar el al menos un impulsor de la parte de bomba, en el que el al menos un impulsor de la parte (12) de compresor tiene una velocidad diferente que el al menos un impulsor de la parte (14) de bomba, y la fase densa se define mediante el fluido que tiene una densidad superior que la densidad predeterminada, en el que la fase densa es una fase donde el fluido puede ser un gas, pero es tan denso que se comporta como un líquido cuando se bombea.

2. El sistema de la reivindicación 1, en el que el dispositivo (40-1) de cambio de temperatura es uno de un dispositivo de enfriamiento, una máquina refrigeradora o un expansor y se proporciona entre la salida de la parte de compresor y la entrada de la parte de bomba, el fluido es CO2, la parte de compresor está configurada para recibir el CO2 en la fase de gas y para expulsar el CO2 en la fase de gas y la parte de bomba está configurada para recibir el CO2 en la fase densa y expulsar el CO2 en la fase densa.

3. El sistema de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el dispositivo (40-1) de cambio de temperatura está configurado para reducir una entalpía del fluido en la fase de gas para ser igual o menor que una entalpía de un punto crítico del fluido.

4. El sistema de la reivindicación 1, que comprende además:

un mecanismo (59) de accionamiento único que acciona el engranaje principal (20) .

5. El sistema de la reivindicación 1, que comprende además:

una cubierta (16) de compresor configurada para alojar la parte (12) de compresor y el engranaje principal (20) ; y una cubierta de bomba configurada para recibir la parte (14) de bomba,

en el que la cubierta de bomba está unida a la cubierta de compresor.

6. El sistema de cualquier reivindicación anterior, en el que el sistema está configurado para manejar solo un fluido con una eficacia predeterminada y el sistema no puede volver a configurarse para manejar otro fluido con la misma eficacia.

7. El sistema de cualquier reivindicación anterior, en el que el al menos un impulsor de la parte (12) de compresor y el al menos un impulsor de la parte (14) de bomba comprenden:

impulsores primero a sexto de compresor configurados de manera que los impulsores primero y segundo de compresor se accionan en una misma primera velocidad, los impulsores tercero y cuarto de compresor se accionan en una misma segunda velocidad y los impulsores quinto y sexto de compresor se accionan en una misma tercera velocidad, siendo las primera, segunda y tercera velocidades diferentes entre sí y diferentes de la velocidad del engranaje principal; e impulsores primero a décimo de bomba configurados para accionarse en una misma cuarta velocidad mediante el eje de bomba.

8. El sistema de la reivindicación 1, que comprende además:

N impulsores de compresor y M impulsores de bomba; salidas y entradas de conexión de tuberías de los N impulsores de compresor de manera que el fluido de entrada en la fase de gas se conduce en serie a través de todos los N impulsores de compresor; una tubería que conecta una salida del Enésimo impulsor de compresor a los M impulsores de bomba de manera que el fluido en la fase de gas desde el Enésimo impulsor de compresor se conduce en serie a través de todos los M impulsores de bomba después de sufrir un cambio de fase; los dispositivos de retirada de agua proporcionados entre una salida de un impulsor de compresor o impulsor de bomba y una entrada de un próximo impulsor de compresor o de bomba; y al menos un dispositivo de cambio de temperatura a lo largo de la tubería configurado para reducir una temperatura del fluido en la fase de gas o fase densa antes de entrar en un próximo impulsor de compresor o de bomba, en el que N es mayor que dos y M es igual o mayor que uno.

9. El sistema de la reivindicación 1, en el que existen seis impulsores de compresor y ocho impulsores de bomba y una presión de entrada en la parte (12) de compresor de un CO2 en la fase de gas es 100 kPa y una presión de salida en la parte (14) de bomba del CO2 en la fase densa está entre 1000 y 12 000 kPa.

10. Un procedimiento para comprimir un fluido en una fase de gas y para bombear el fluido en una fase densa con un sistema que incluye una parte de compresor y una parte de bomba, teniendo la parte de compresor al menos un impulsor de parte de compresor y teniendo la parte de bomba al menos un impulsor de parte de bomba, comprendiendo el procedimiento:

recibir en una entrada de parte de compresor de la parte de compresor el fluido en la fase de gas (800) ; comprimir el fluido en la fase de gas en una o más etapas de la parte de compresor de manera que el fluido emerge en una salida de parte de compresor de la parte de compresor como un fluido en la fase de gas en una densidad igual o mayor que una densidad predeterminada (802) ; transformar una fase del fluido a la fase densa enfriando el fluido después de su salida de la parte de compresor (804) ; recibir el fluido en la fase densa en una entrada de parte de bomba de la parte de bomba (806) ; bombear el fluido en la fase densa a través de una o más etapas de la parte de bomba de manera que el fluido emerge en una salida de parte de bomba de la parte de bomba que tiene una presión mayor que en la entrada de parte de bomba (808) ; y rotar un único engranaje principal para activar todas de las al menos una o más etapas de compresor y las al menos una o más etapas de bomba (810) , en el que la fase densa se define mediante el fluido que tiene una densidad superior que la densidad predeterminada, siendo dicha fase densa una fase donde el fluido puede ser un gas, pero es tan denso que se comporta como un líquido cuando se bombea.