Dispositivo para un acondicionamiento continuo de gas natural extraído.
Dispositivo para un acondicionamiento continuo de gas natural extraído antes de su inyección en tuberías de alimentación que conducen a los usuarios,
con una estación de mezclado para la producción de un gas combustible de gas natural y oxígeno,
con una vasija de reactor para una combustión catalítica de una mezcla alimentada compuesta de gas combustible y gas natural,
con por lo menos una estación de secado, dispuesta aguas debajo de una salida de la vasija de reactor, que por lo menos presenta un separador para, en particular, agua, y con por lo menos una válvula de expansión para la reducción de presión,
caracterizado por que
la vasija de reactor (14) y por lo menos una cámara de separación (25) del separador (17) están dispuestos en una carcasa cerrada (15),
en la carcasa (15) entre la vasija de reactor (14) y la cámara de separación (17) está dispuesta una cámara de mezclado (16),
en la primera tubería de alimentación (21) desemboca gas natural frío extraído,
está prevista una transición (23) para la entrada directa a la cámara de mezclado (16) del gas natural calentado saliente de la vasija de reactor (14),
la cámara de mezclado (16) presenta una salida de cámara de mezclado (24) que conduce a la cámara de separación (25),
la vasija de reactor (14), cámara de separación (25) y cámara de mezclado (16) presentan salidas de condensado (26, 27, 28) que derivan a trampas de condensado exteriores,
una segunda tubería de alimentación (22) para gas natural extraído desemboca en un sector de la carcasa (15) que se corresponde con la disposición de la vasija de reactor (14) en la carcasa (15), y
a las tuberías de alimentación (21, 22) de gas natural a la carcasa (15) están conectadas aguas arriba válvulas de expansión (19, 20).
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/DE2009/000668.
Solicitante: EWE GASSPEICHER GmbH.
Nacionalidad solicitante: Alemania.
Dirección: Moslestrasse 7 26122 Oldenburg ALEMANIA.
Inventor/es: LENK,ANDREAS.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- F02C1/00 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA. › F02 MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES CALIENTES O DE PRODUCTOS DE COMBUSTION. › F02C PLANTAS MOTRICES DE TURBINAS DE GAS; TOMAS DE AIRE PARA PLANTAS DE PROPULSION A REACCION; CONTROL DE LA ALIMENTACION DE COMBUSTIBLE EN PLANTAS DE PROPULSION A REACCION QUE CONSUMEN AIRE (estructura de turbinas F01D; plantas de propulsión a reacción F02K; estructura de compresores o ventiladores F04; aparatos de combustión en los que la combustión tiene lugar en un lecho fluidizado de combustible u otras partículas F23C 10/00; elaboración de productos de combustión a alta presión o gran velocidad F23R; utilización de turbinas de gas en plantas de refrigeración por compresión F25B 11/00; utilización de turbinas de gas en vehículos, véanse las clases apropiadas relativas a vehículos). › Plantas motrices de turbinas de gas caracterizadas por la utilización de gases calientes o gases presurizados no calentados, como fluido energético (caracterizadas por la utilización de productos de combustión F02C 3/00, F02C 5/00).
- F17D1/075 F […] › F17 ALMACENAMIENTO O DISTRIBUCION DE GASES O LIQUIDOS. › F17D SISTEMAS DE CANALIZACIONES; TUBERIAS (distribución de agua E03B; bombas o compresores F04; dinámica de fluidos F15D; válvulas o dispositivos similares F16K; tuberías, tendido de tuberías, soportes, juntas, bifurcaciones, reparaciones, trabajos en el conjunto de la conducción, accesorios, F16L; purgadores de agua o dispositivos similares F16T; cables eléctricos en un fluido bajo presión H01B 9/06). › F17D 1/00 Sistemas de canalizaciones (transporte de artículos o materiales por canalizaciones mediante un fluido como transportador B65G 51/00, B65G 53/00; aparatos para distribuir, trasvasar o suministrar líquidos B67D; aparatos o dispositivos para trasvasar los líquidos desde los tanques de almacenamiento a granel o desde los depósitos hasta vehículos o hasta recipientes transportables, p. ej. para la venta al por menor, B67D 7/00; transporte de materiales excavados mediante dragado o desplazamientos de tierra a través de una tubería E02F 7/10; sistemas de alcantarillas E03F 3/00; aislamiento térmico de canalizaciones F16L 59/00; sistemas de calefacción central F24D). › por simple expansión desde un nivel de presión inicial, p. ej. por disposición de una válvula de control de flujo.
PDF original: ES-2527763_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Dispositivo para un acondicionamiento continuo de gas natural extraído
La invención se refiere a un dispositivo para un acondicionamiento continuo de gas natural extraído antes de su alimentación a tuberías de distribución que conducen a los usuarios, con una estación de mezclado para la producción de un gas combustible a partir de gas natural y oxígeno, con una vasija de reactor para la combustión catalítica de una mezcla introducida de gas combustible y gas natural, con por lo menos una estación de secado dispuesta aguas abajo de una salida de la vasija de reactor, que presenta por lo menos un separador para, en particular, agua, y con por lo menos una válvula de expansión para la reducción de presión.
Un dispositivo de la clase genérica mencionada anteriormente se conoce por la descripción de patente EP 9 25 78 B1.
En el dispositivo conocido, el gas natural extraído es calentado para compensar el efecto Joule-Thomson producido durante su expansión. Ello se produce mediante la combustión catalítica de un flujo parcial del gas natural extraído mezclado con oxígeno que, a continuación, es adicionado nuevamente al flujo principal, con lo cual la mezcla que continúa fluyendo se calienta a una temperatura de mezcla.
El flujo de gas natural calentado a la temperatura de mezcla pasa a continuación todavía a través de por lo menos una etapa de separación, antes de producirse su expansión. El gas natural calentado abandona el dispositivo conocido de manera saturada de vapor de agua y debe continuar siendo sometido a un acondicionamiento costoso en una estación de secado que aún debe ser conectada después de la expansión.
Por lo tanto es una desventaja del dispositivo conocido que el agua producida en la conversión catalítica de oxígeno e hidrocarburos superiores del gas natural no se pueda condensar y permanezca su mayor parte como vapor de agua en el flujo del gas conducido. Consecuentemente, un secador de gas a conectar aguas abajo debe ser dlmenslonado más grande y se debe contar después de la expansión con una pérdida de condensado en la tubería conductora del gas natural expandido.
Ello es, por un lado, desfavorable en sentido económico y oculta en sí, por otro lado, el riesgo de que mediante un condensado en la tubería se produzca un fallo en el trayecto de extracción o bien se produzca un daño en las instalaciones aguas abajo debido a un efecto de "golpe de ariete".
También es relativamente corto el tiempo de permanencia del gas natural frío en el sector de adición, de manera que el separador de agua conectado aguas abajo queda, en el dispositivo conocido, casi inactivo.
La invención tiene el objetivo de poner a disposición un dispositivo mediante el cual el gas natural extraído pueda ser acondicionado continuamente de tal manera que sea apropiado para la inyección directa en tuberías conductoras a los usuarios.
Este objetivo se consigue mediante las características de la reivindicación 1.
Los perfeccionamientos y las configuraciones ventajosas del dispositivo según la invención resultan de las reivindicaciones 2 a 13.
En el acondicionamiento continuo de gas natural extraído mediante el dispositivo según la invención se produce una expansión del gas natural que sale del depósito de gas natural con una presión relativamente grande, inmediatamente antes de su inyección en la carcasa del dispositivo mediante las válvulas de expansión conectadas aguas arriba de las tuberías de alimentación de gas natural a la carcasa. Otras expansiones se producen a continuación dentro de la vasija, concretamente una vez en el reactor y por otra parte en la cámara de mezclado en la que el gas natural frío inyectado es adicionado al flujo de gas natural saliente del reactor.
Una carcasa que contiene una vasija de reactor para la combustión catalítica, una cámara de mezclado y una trampa de condensado tampoco se ha dado a conocer en los documentos US 5 3 782 A y US 27/28375 A.
Mediante la expansión, el gas natural se enfría fuertemente con el resultado de que se produce, inmediatamente, una formación de condensado e hidrato en la entrada del gas natural a la vasija, las tuberías de alimentación. El condensado precipitado de esta manera puede ser atrapado de manera relativamente fácil y/o recolectado y removido.
Además de la vasija de reactor, en la carcasa se encuentra dispuesta por lo menos una cámara de separación. El gas saliente de la cámara de separación llega a las tuberías de alimentación que conducen a los usuarios. Consecuentemente, existen trayectos de flujo relativamente cortos, con la ventaja que el condensado resultante
solamente permanece corto tiempo en contacto con el gas natural. De esta manera se reduce la contaminación del condensado, principalmente agua, mediante cadenas de hidrocarburos.
Gracias a que en la carcasa está dispuesta entre la vasija de reactor y la cámara de separación la cámara de mezclado en la que desemboca la primera tubería para gas natural extraído frío, los trayectos de flujo continúan siendo reducidos, ventajosamente, a un mínimo. A ello contribuye también que la transición de la vasija de reactor a la cámara de mezclado es apropiada para asegurar la entrada directa del gas natural calentado saliente de la vasija de reactora la cámara de mezclado. Por ejemplo, la transición puede estar formada de una pared separadora, entre la vasija de reactor y la cámara de mezclado, que presenta un sinnúmero de perforaciones y, de esta manera, está conformada similar a un tamiz y/o fondo perforado.
La transición permite una salida de gases calientes de la vasija de reactor a la cámara de mezclado, en la cual se produce durante la entrada de los gases calientes a la cámara de mezclado una turbulencia óptima y, consecuentemente, un mezclado con el gas natural frío inyectado a la cámara de mezclado y una disolución de los hidratos de gas natural. El gas natural caliente que transita de la vasija de reactor a la cámara de mezclado es enfriado fuertemente gracias al mezclado, con lo cual en la cámara de mezclado se inicia inmediatamente la formación de condensado y, por lo tanto, se produce condensado.
La separación de condensado del gas natural se produce en el dispositivo según la invención tanto en los puntos de expansión antes de la alimentación a la carcasa del dispositivo y también en la carcasa misma. La separación de condensado se da en la vasija de reactor, en la cámara de mezclado y en el separador que sigue a la cámara de mezclado aguas abajo en el sentido de la evacuación de los gases tratados.
El separador es parte de la estación de secado conectada aguas abajo y se compone de una cámara de separación también dispuesta en la carcasa.
Con particular ventaja, la cámara de separación está dividida en múltiples sectores con separadores ciclónicos y un sector con múltiples elementos filtrantes.
De la cámara de mezclado, la mezcla de gas natural puede fluir a través de una salida directamente a la cámara de separación contigua a la cámara de mezclado, con lo cual, primeramente, llega al sector de la cámara de separación en el que están contenidos múltiples separadores ciclónicos. Los separadores ciclónicos sirven como separadores de sólidos gruesos y limpian el gas natural expandido. A continuación, en el sector de la cámara de separación que dispone de múltiples elementos filtrantes se produce una limpieza subsiguiente mediante la separación de sólidos finos.
A continuación, el gas natural limpio y acondicionado fluye fuera del dispositivo.
Esta implementación constructiva de la técnica de proceso para un calentamiento del gas natural extraído aprovechando su enfriamiento durante la expansión, en combinación con la configuración de las entradas al dispositivo mediante válvulas de expansión y en combinación con la medida de un enfriamiento de la mezcla de flujos de gas antes y después del reactor, permite un proceso ventajoso selectivo para la separación de agua del gas natural y, por lo tanto, el acondicionamiento del gas respecto del punto de rocío del vapor de agua si para un acondicionamiento continuo del gas natural extraído se han tomado antes de la entrada y salida del dispositivo mediciones del punto de rocío procesadas y usadas por un sistema de control y regulación correspondiente.
Debido a que, además, en el dispositivo según la invención se ha previsto, ventajosamente, que la vasija de reactor, la cámara de separación y la cámara de mezclado presenten drenajes de condensado que evacúan a trampas de condensado externas, resultan tiempos de contacto del gas natural con el condensado cortos al máximo De esta manera, por un lado se minimiza el... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Dispositivo para un acondicionamiento continuo de gas natural extraído antes de su inyección en tuberías de alimentación que conducen a los usuarios,
con una estación de mezclado para la producción de un gas combustible de gas natural y oxigeno,
con una vasija de reactor para una combustión catalítica de una mezcla alimentada compuesta de gas combustible y
gas natural,
con por lo menos una estación de secado, dispuesta aguas debajo de una salida de la vasija de reactor, que por lo menos presenta un separador para, en particular, agua, y con por lo menos una válvula de expansión para la reducción de presión, caracterizado por que
la vasija de reactor (14) y por lo menos una cámara de separación (25) del separador (17) están dispuestos en una carcasa cerrada (15),
en la carcasa (15) entre la vasija de reactor (14) y la cámara de separación (17) está dispuesta una cámara de mezclado (16),
en la primera tubería de alimentación (21) desemboca gas natural frío extraído,
está prevista una transición (23) para la entrada directa a la cámara de mezclado (16) del gas natural calentado saliente de la vasija de reactor (14),
la cámara de mezclado (16) presenta una salida de cámara de mezclado (24) que conduce a la cámara de separación (25),
la vasija de reactor (14), cámara de separación (25) y cámara de mezclado (16) presentan salidas de condensado (26, 27, 28) que derivan a trampas de condensado exteriores,
una segunda tubería de alimentación (22) para gas natural extraído desemboca en un sector de la carcasa (15) que se corresponde con la disposición de la vasija de reactor (14) en la carcasa (15), y
a las tuberías de alimentación (21, 22) de gas natural a la carcasa (15) están conectadas aguas arriba válvulas de expansión (19, 2).
2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que la carcasa (15) está configurada como cilindro hueco.
3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado por que la vasija de reactor (14) es un componente constructivo insertado concéntricamente en la carcasa (15) cilindrica hueca.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la vasija de reactor (14) contiene un balastaje de grano catalítico que presenta una superficie de grano con paladio y/o platino aplicados por vaporización.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la primera y la segunda tubería de alimentación (21, 22) para gas natural desembocan en alineación más o menos tangencial en la carcasa (15), que contiene la vasija de reactor (14), y en la cámara de mezclado (16).
6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado por que la transición (23) es un fondo transversal (33) entre cámara de mezclado (16) y vasija de reactor (14) que con un sinnúmero de perforaciones está conformada a modo de tamiz.
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la salida de cámara de mezclado (24) de la cámara de mezclado (16) es una perforación en el fondo transversal (32) opuesto a su fondo transversal (33) al separador (17) contiguo a la cámara de mezclado (16).
8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado por que el separador (17) está dividido en un sector que contiene múltiples separadores ciclónicos (42) y un sector con múltiples elementos de filtro (43), sectores que están dispuestos en el trayecto de flujo del gas natural entre la salida de la cámara de mezclado (24) y el fondo transversal (32) y la salida (44) de la carcasa (15).
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que por lo menos un elemento de guía (41) está Insertado en un espacio anular (35) concéntrico entre la carcasa (15) y el componente constructivo configurado como vasija de reactor (14).
1. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado por que el elemento de guía (41) es un elemento estrangulador colocado de manera helicoidal alrededor del forro exterior de la vasija de reactor (14).
11. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento estrangulador es un fleje de acero que, vertlcalmente sobre el forro exterior, está dispuesto en la vasija de reactor (14).
12. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la vasija de reactor (14) presenta por lo menos un sensor de temperatura.
13. Dispositivo según la reivindicación 12, caracterizado por que múltiples sensores de temperatura están yuxtapuestos a lo largo de por lo menos una varilla de medición (38, 39) extendida dentro de la vasija de reactor (14) y paralela a su eje longitudinal.
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