Dispositivo de extracción y de vaporización de gas natural licuado.

Dispositivo (1) de extracción y de vaporización de gas natural licuado,

comprendiendo un circuito que está equipado en un extremo de unos medios para la extracción (4) de una muestra de dicho gas licuado y para el transporte de dicha muestra hacia unos medios de medición, comprendiendo dicho circuito también unos medios de vaporización de dicha muestra extraida - pasando a través de dichos últimos medios - que se presentan bajo la forma de al menos una cámara de vaporización (11), a la salida de la cual el circuito se prolonga a través de unos medios de calentamiento (10) de la muestra de gas vaporizado, siendo dicho dispositivo (1) caracterizado por el hecho de que dicha cámara de vaporización (11) comprende sucesivamente a lo largo de dicho circuito una primera porción de sección convergente (12) y una segunda porción de sección divergente (13) que están conformadas de tal manera que vaporizan la totalidad de dicha muestra de gas, en unas condiciones supercríticas bajo una presión superior a 80 bar generada por la vaporización y sin fraccionamiento de dicha muestra, y por el hecho de que dicha cámara de vaporización (11) comprende, a la entrada al nivel de dicha sección convergente (12), un orificio (14) con abertura variable, siendo dicho orificio (14) dimensionado de tal manera que limita la presión de vaporización a un máximo de 90 bar en la cámara de vaporización (11) en conjunción con un orificio fijo a la salida de la sección divergente (13).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2011/052884.

Solicitante: OPTA PERIPH.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 145, Avenue de la Division Leclerc 95880 Enghien les Bains FRANCIA.

Inventor/es: BARERE,PIERRE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F17C7/04 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F17 ALMACENAMIENTO O DISTRIBUCION DE GASES O LIQUIDOS.F17C RECIPIENTES PARA CONTENER O ALMACENAR GASES COMPRIMIDOS, LICUADOS O SOLIDIFICADOS; GASOMETROS DE CAPACIDAD FIJA; LLENADO O DESCARGA DE RECIPIENTES CON GASES COMPRIMIDOS, LICUADOS O SOLIDIFICADOS (utilización de cámaras o cavidades naturales o artificiales para el almacenamiento de fluidos B65G 5/00; construcción o ensamblaje de depósitos almacenadores empleando las técnicas de la ingeniería civil E04H 7/00; gasómetros de capacidad variable F17B; máquinas, instalaciones o sistemas de refrigeración o licuefacción F25). › F17C 7/00 Métodos o aparatos para el vaciado de gases licuados, solidificados o comprimidos de recipientes a presión, no cubiertos por ninguna otra subclase. › con cambio de estado, p. ej. vaporización.
  • F17C9/02 F17C […] › F17C 9/00 Métodos o aparatos para el vaciado de gases licuados o solidificados de recipientes no bajo presión. › con cambio de estado, p. ej. vaporización.
  • G01N1/10 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01N INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES QUIMICAS O FISICAS (procedimientos de medida, de investigación o de análisis diferentes de los ensayos inmunológicos, en los que intervienen enzimas o microorganismos C12M, C12Q). › G01N 1/00 Muestreo; Preparación de muestras para la investigación (manipulación de materiales para un análisis automático G01N 35/00). › en estado líquido o fluido.

PDF original: ES-2545625_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

DESCRIPCION

Dispositivo de extracción y de vaporización de gas natural licuado La presente invención entra en el ámbito del muestreo de gas natural licuado (GNL) .

De modo más particular, la invención se refiere a un dispositivo de muestreo.

Un dispositivo de este tipo encontrará una aplicación particularmente en la carga y descarga de metanero, los trenes de licuado, los recondensadores y todo dispositivo o procedimiento de muestreo representativo de GNL. Dicho dispositivo será utilizado con el fin de medir el poder calorífico superior de la muestra (a través de un cromatógrafo o calorímetro en línea) , su índice de Wobbe, su composición para calcular la densidad de los estados líquido y gaseoso y para detectar eventuales contaminantes. En resumen, la invención permite la extracción de una muestra de gas para comprobar la calidad del mismo y calcular la energía en línea en caso de transferencias transaccionales.

De manera conocida, a efectos de su transporte, el gas natural es condensado en el estado líquido a través de un procedimiento criogénico mediante una temperatura del orden de -160 grados Celsius.

En estas condiciones aparecen unos problemas de aislamiento térmico. Los dispositivos conocidos disponen de unos medios de aislamiento utilizados generalmente en la criogénesis. Un ejemplo conocido de aislamiento consiste en envolver el dispositivo de muestreo en una envoltura de lana de vidrio con un espesor de varios milímetros, en particular 160 mm para un factor K de 18, 7 milivatios por metro-kelvin. Sin embargo, un aislamiento de este tipo no resulta enteramente satisfactorio.

Con el fin de mejorarlo, también se ha concebido crear un vacío al nivel de la envoltura de la sonda de extracción. De este modo, la creación de vacío en dicha envoltura de sonda permite obtener un aislamiento térmico forzado con el fin de reducir los riesgos de fraccionamiento de gas. No obstante, esta solución no se libera completamente de las pérdidas por conducción y conexión. Además, esta técnica no evita nulamente las pérdidas por radiación.

Por otra parte, este grado de aislamiento térmico no es suficiente en el contexto del muestreo de GNL, de manera que presenta un riesgo de fraccionamiento de gas en la línea de extracción, sobre todo por motivo de una absorción de entalpía induciendo una temperatura de la muestra superior a la temperatura de subenfríamiento del GNL. En resumen, los dispositivos existentes presentan unas dificultades para la vaporización en un enlace completo de las moléculas de gas, ocasionando una representatividad errónea de los muestreos realizados y un error aleatorio fuera de límites, en el momento de los cálculos del poder calorífico superior y de las densidades de las fases líquida y gaseosa a partir de los cromatogramas obtenidos.

De hecho, en los dispositivos existentes a la salida de la sonda, el gas extraído es transportado a través de un serpentin calentado en su interior, siendo vaporizado brutalmente a lo largo del mismo. Por lo tanto no es posible controlar con exactitud la vaporización y limitar los riesgos de fraccionamiento.

De modo adicional, un serpentin de este tipo no asegura un control del cambio de fase líquida hacia gaseosa de la muestra extraida en unas condiciones de vaporización completa. Una fase mixta puede estar presente a la salida del 45 serpentin, y una vez más no garantiza una vaporización completa de la muestra y los rendimientos requeridos por las normas en vigor, en particular la norma EN 12838: a saber, un error aleatorio inferior a 54 16.4561 Kj/Kg para el poder calorífico superior, 18 x 10-4 Kg/m3 para la densidad de la muestra en fase gaseosa y 0.9 Kg/m3 para la densidad de la muestra en fase líquida.

Un ejemplo de un dispositivo de extracción y de vaporización de gas natural licuado existente se describe en el documento US 2009/151427 y comprende una sonda de extracción situada en un extremo de un circuito que transporta el gas extraido hacia unos medios de medición a través de una cámara de vaporización. La muestra de gas extraida es evaporada entonces directamente con su presión de entrada en la cámara de vaporización, sin ninguna otra transformación de energía. Dicha vaporización provoca de manera inevitable un fraccionamiento. La 55 presencia de este fraccionamiento es demostrada de modo explícito por la presencia de un acumulador capaz de almacenar los vapores de gas natural. Un acumulador de este tipo aspira a mezclar los vapores de gas a la salida de la vaporización con los vapores de gas existentes e ya almacenados. Se trata de una tentativa de homogenización para limitar el fraccionamiento que ha tenido lugar durante la vaporización.

Recordemos en este lugar que, cuando se produce un fraccionamiento, existe una presencia de fases mixtas de gas y de líquido. Dichas fases van a circular con velocidades diferentes. En particular, el nitrógeno y el metano van a evaporarse los primeros, produciendo unas bolsas de gas en la corriente de la fase líquida. Por lo tanto, la evaporación del residuo todavía líquido genera una medición más importante de los demás componentes, más pesados, con unas burbujas intermitentes de nitrógeno (N2) y de metano (CH4) .

Por lo tanto, un dispositivo de este tipo provoca una irregularidad de la medición del nitrógeno que es uno de los principales contaminantes buscados y cuya proporción debe ser obtenida con precisión. Al contrario, el metano es el principal constituyente cuyo porcentaje también debe ser obtenido con certeza.

El acumulador interviene, por lo tanto, con el fin de homogeneizar las fases gaseosas posteriormente a la vaporización y el fraccionamiento. Sin embargo, la diferencia extrema de las masas moleculares de los diferentes componentes limita la posibilidad de homogenización para el nitrógeno y no puede obtener un rendimiento de 100% para el metano. Al final, la muestra gaseosa vaporizada se encuentra inevitablemente disociada, incluso después del paso en dicho acumulador.

De modo adicional, un reductor de flujo está previsto, seguido por unos medios de distensión, pero supone una diminución progresiva de la presión, pero fragiliza la fase líquida y provoca el fraccionamiento. En este caso, no es posible obtener una vaporización exenta de todo fraccionamiento.

Por otra parte, el circuito atraviesa dos llaves de paso y está rodeado de un tabique de metal no calorífugo que envuelve la caja de protección contra las chispas, en el interior de la cual están montados los cartuchos de calentamiento destinados para vaporizar la muestra. De manera inevitable, una disposición de este tipo genera unos puntos térmicos aguas arriba de la vaporización, ocasionando una absorción de entalpia no controlada. Dichas pérdidas térmicas inducen una temperatura de la muestra superior a la temperatura de subenfriamiento de GNL y provocan de modo inexorable un fraccionamiento de la muestra.

El documento US3487692 describe un dispositivo de vaporización de gas natural licuado sin fraccionamiento.

El documento DE 10056785 por su parte divulga la vaporización de líquidos en condiciones supercríticas a través de un venturi.

El objeto de la presente invención es paliar estos inconvenientes del estado de la técnica proponiendo un dispositivo de extracción y de vaporización de GNL que asegure una vaporización total de la muestra extraida de gas en condiciones supercríticas, a saber, a una temperatura de salida constantemente inferior a -130 grados Celsius (°C) y bajo una presión superior a 80 bar, de acuerdo con el principio establecido de la reivindicación independiente 1.

En estas condiciones, la invención permite controlar el cambio de fases líquida hacia gaseosa sin presencia de fase mixta que induce un fraccionamiento.

La transformación de fase en condiciones supercríticas requiere el mantenimiento de una presión suficiente para que la vaporización de gas se opere en fase densa sin fraccionamiento. En particular, para obtener una temperatura inferior a -130°C, la presión se mantiene a por lo menos 80 bar en el momento de la vaporización.

Así, esta etapa del paso del gas natural licuado a partir de su fase líquida hasta su fase gaseosa es realizada más allá del punto crítico, o « circondenbar » (a saber, el punto de rocío organico de GNL) , de tal manera que genera un estado supercrítico del gas, a saber, que ya no existe una transición de fase entre el estado líquido y el estado gaseoso. En lo que se refiere al GNL, dicho punto crítico es alcanzado para una temperatura inferior a -130°C y una presión superior a 80 bar.

Para realizar esto, el dispositivo de acuerdo con la invención prevé utilizar el aumento... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo (1) de extracción y de vaporización de gas natural licuado, comprendiendo un circuito que está equipado en un extremo de unos medios para la extracción (4) de una muestra de dicho gas licuado y para el 5 transporte de dicha muestra hacia unos medios de medición, comprendiendo dicho circuito también unos medios de vaporización de dicha muestra extraida - pasando a través de dichos últimos medios -que se presentan bajo la forma de al menos una cámara de vaporización (11) , a la salida de la cual el circuito se prolonga a través de unos medios de calentamiento (10) de la muestra de gas vaporizado, siendo dicho dispositivo (1) caracterizado por el hecho de que dicha cámara de vaporización (11) comprende sucesivamente a lo largo de dicho circuito una primera 10 porción de sección convergente (12) y una segunda porción de sección divergente (13) que están conformadas de tal manera que vaporizan la totalidad de dicha muestra de gas, en unas condiciones supercríticas bajo una presión superior a 80 bar generada por la vaporización y sin fraccionamiento de dicha muestra, y por el hecho de que dicha cámara de vaporización (11) comprende, a la entrada al nivel de dicha sección convergente (12) , un orificio (14) con abertura variable, siendo dicho orificio (14) dimensionado de tal manera que limita la presión de vaporización a un máximo de 90 bar en la cámara de vaporización (11) en conjunción con un orificio fijo a la salida de la sección divergente (13) .

2. Dispositivo (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dichos medios de extracción (4) se presentan bajo la forma de al menos una sonda, atravesada por dicho circuito, encerrada en una envoltura y equipada de medios de aislamiento térmico que comprenden unos medios para someter dicha envoltura al vacío a una presión inferior a 100 millibar.

3. Dispositivo (1) de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que dichos medios de aislamiento comprenden una vaina en vacío (7) . 25

4. Dispositivo (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 o 3, caracterizado por el hecho de que dichos medios de aislamiento comprenden una cubierta de dicha sonda, consistiendo dicha cubierta de un material de nanotubos.


 

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