ES2217913A1 - Metodo para desplazar gas licuado a presion de recipientes. - Google Patents
Metodo para desplazar gas licuado a presion de recipientes.Info
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Abstract
Se expone un método para descargar una pluralidad de recipientes (1,2.3) que contienen gas licuado a presión en el cual el gas licuado está a una temperatura superior a -112ºc. Se alimenta un líquido para desplazar a presión a uno primero de la pluralidad de recipientes (1) para descargar del mismo el gas licuado a presión. Se bombea después el líquido para desplazar desde el primer recipiente (1) a un segundo recipiente (2) de la pluralidad de recipientes, para descargar del mismo el gas licuado. Al ser retirado el líquido para desplazar del primer recipiente (1), el espacio que deja el líquido para desplazar retirado es llenado con un vapor a una presión más baja que la presión del líquido para desplazar. Se corta después la comunicación de fluido entre los recipientes primero (1) y segundo (2), y se repiten los pasos anteriores para todos los recipientes, en sucesión, excepto en que para el último recipiente (3) de la serie se bombea desde el mismo el líquido para desplazar a un recipiente auxiliar para almacenamiento, en vez de hacerlo a otro recipiente.
Description
Método para desplazar de recipientes gas licuado
a presión.
Este invento se refiere a la manipulación de gas
licuado a presión y, más en particular a un método para descargar
recipientes que tienen gas licuado a presión contenido en los
mismos.
Debido a sus cualidades de combustión limpia y a
su comodidad, se ha generalizado mucho el uso del gas natural en
los últimos años. Muchas fuentes de gas natural están situadas en
áreas alejadas, a grandes distancias de cualesquiera mercados
comerciales para el gas. A veces se dispone de una canalización
para transportar el gas natural producido, a un mercado comercial.
Cuando el transporte por una canalización no sea viable, se suele
tratar el gas natural producido para producido en gas natural
licuado (al cual denominaremos "LNG"), para su transporte al
mercado.
Se ha propuesto recientemente transportar el gas
natural a temperaturas superiores a -112°C y a presiones
suficientes para que el líquido esté en o por debajo de su punto de
burbujeo. Para la mayoría de las composiciones de gas natural, la
presión del gas natural a temperaturas superiores a -112°C estará
comprendida entre 1.380 kPa y aproximadamente 3.500 kPa. Este gas
natural licuado a presión se denomina PLNG, para diferenciarlos del
NLG, el cual es transportado a una presión aproximadamente igual a
la atmosférica y a una temperatura de aproximadamente -160°C.
Si el PLNG se descarga de un recipiente bombeando
para ello el PNLG fuera y permitiendo que disminuya la presión del
recipiente, la descompresión del PLNG puede hacer bajar la
temperatura en el recipiente por debajo de la temperatura de diseño
permitida para el recipiente. Si se mantiene la presión en el
recipiente al ser retirado el PNLG para evitar tal reducción de la
temperatura, el vapor que queda en el recipiente contendrá un
volumen significativo de la carga original del recipiente.
Dependiendo de la presión y de la temperatura de almacenamiento, y
de la composición del PLNG, los vapores pueden constituir desde
aproximadamente el 10 al 20 por ciento de la masa de PNLG en el
recipiente antes de que fuera retirado el líquido. Es deseable
retirar todo lo que sea económicamente posible de ese gas, al
tiempo que se mantiene el recipiente a aproximadamente la misma
temperatura que la del PNLG antes de la descarga.
Este invento se refiere a un método para
descargar una pluralidad de recipientes que contienen gas licuado y
gas de relleno, en el cual el gas licuado tiene una temperatura
superior a -112°C y una presión que es esencialmente la
correspondiente a su punto de burbujeo. En el primer paso del
método, se alimenta un líquido para desplazar a presión a uno
primero de la pluralidad de recipientes, para descargar del mismo
el gas licuado a presión y el gas de relleno. El líquido para
desplazar tiene una presión mayor que la presión del gas licuado y
es suficiente como para desplazar al gas licuado del recipiente.
Después se bombea el líquido para desplazar desde el primer
recipiente a un segundo recipiente de la pluralidad de recipientes,
para descargar del mismo el gas licuado y el gas de relleno. Al ser
retirado el líquido para desplazar del primer recipiente, el
espacio vacío que deja la retirada del líquido para desplazar se
llena con un vapor a una presión inferior a la presión del líquido
para desplazar en el segundo recipiente. La presión del gas de
baja presión está preferiblemente comprendida entre aproximadamente
345 y 1.380 kPa, y se deriva preferiblemente del gas licuado. El
gas de baja presión puede ser producido, por ejemplo, por
revaporización del gas licuado, o bien puede ser desprendido por
ebullición del gas licuado. Se corta la comunicación de fluido
entre el primer recipiente y el segundo recipiente, y se repiten
estos pasos para todos los recipientes, en sucesión, excepto en que
para el último recipiente de la serie se bombea el liquido para
desplazar desde el mismo a un recipiente auxiliar, para
almacenamiento, en vez de hacerlo a otro recipiente.
En la práctica de este invento, todos los
recipientes son vaciados del gas licuado a presión sin una
descompresión significativa del gas licuado, y se llenan los
recipientes con el vapor de más baja presión. El vapor de más baja
presión en los recipientes comprenderá sustancialmente menos masa
que si se vaciasen los recipientes de gas licuado y se llenasen de
gas a alta presión. El gas contenido en los recipientes se vuelve
típicamente a licuar cuando se vuelven a cargas con gas licuado los
recipientes. Reduciendo la cantidad a ser vuelto a licuar en la
instalación de licuefacción se puede reducir significativamente el
coste total del transporte del gas licuado.
El presente invento y sus ventajas se
comprenderán mejor haciendo referencia a la descripción detallada
que sigue y al dibujo que se acompaña, el cual es una vista en
alzado esquemática de recipientes y conducciones asociadas,
válvulas y otro equipo usado en la práctica de este invento. El
dibujo representa una realización preferida de la puesta en
práctica del proceso de este invento. El dibujo no está destinado a
excluir del alcance del invento otras realizaciones que sean el
resultado de modificaciones normales y esperadas de esta
realización específica.
En la práctica de este invento, se bombea un
líquido para desplazar desde un depósito de almacenamiento al fondo
de un primer recipiente o de un primer grupo de recipientes para
desplazar al gas licuado del primer recipiente/grupo de recipientes
mientras se mantiene la presión del gas licuado en aproximadamente
la misma presión del gas licuado antes de la descarga. Después de
retirado el gas licuado del primer recipiente/grupo de recipientes,
se bombea el líquido para desplazar fuera del primer
recipiente/grupo de recipientes a un segundo recipiente/grupo de
recipientes. Mientras el gas licuado está siendo desplazado por el
líquido para desplazar, la presión de funcionamiento en el primer
recipiente/grupo de recipientes se mantiene en aproximadamente la
misma presión que la presión del gas licuado antes de la descarga
del gas licuado. Se envía el gas licuado a una bomba de transporte
principal y se usa vapor como combustible, o bien se usa como una
fuente de gas de baja presión en el proceso de descarga.
Al retirar el gas licuado del primer
recipiente/grupo de recipientes, el líquido para desplazar que hay
en el primer recipiente/grupo de recipientes es bombeado al segundo
recipiente/grupo de recipientes para desplazar del mismo al gas
licuado. Simultáneamente al bombeo del líquido para desplazar fuera
del primer recipiente, se hace pasar un gas de baja presión al
primer recipiente para llenar el espacio vacío dejado por el
líquido retirado. La fuente del gas es preferiblemente gas
desprendido por ebullición procedente de otros recipientes de gas
licuado, o bien gas licuado revaporizado producido en el proceso de
descarga, o bien procedente de instalaciones de revaporización.
A continuación se describirá el invento con
referencia al dibujo, en el cual se han representado tres
recipientes, 1, 2, y 3, que pueden estar situados en tierra, o bien
pueden estar depositados en un barco. Con el fin de simplificar la
descripción de este invento, solamente se han representado en el
dibujo tres recipientes. Debe darse por entendido que este invento
no queda limitado a un número particular de recipientes. Un barco
diseñado para transportar gas licuado a presión podría tener más
recipientes de PLNG a presión. La canalización entre la pluralidad
de depósitos puede estar dispuesta de tal modo que los recipientes
puedan ser descargados por grupos, y cualquier grupo puede ser
descargado en cualquier orden. Para la secuencia de la descarga se
deberá tener en cuenta la compensación y la estabilidad del
transportador de los recipientes, con lo que estarán familiarizados
los expertos en la técnica de la descarga de barcos.
Cada recipiente o grupo de recipientes está
provisto de válvulas de alivio de la presión, sensores de presión,
indicadores del nivel de fluido, y sistemas de alarma de presión y
de un aislamiento adecuado para funcionamiento criógeno. Estos
sistemas se han omitido en el dibujo ya que quienes sean expertos
en la técnica están familiarizados con la construcción y el
funcionamiento de tales sistemas, los cuales no son esenciales para
la comprensión de la práctica de este invento.
En esta descripción, se ha supuesto que los
recipientes 1, 2, y 3, contienen gas natural licuado a presión
(PNLG). No obstante, el invento no queda limitado a la descarga de
PLNG, y en la práctica de este invento se pueden descargar otros
gases licuados a presión que tengan un bajo punto de ebullición. El
PLNG será transportado a una temperatura superior a -112°C y a una
presión que es esencialmente la correspondiente a su punto de
burbujeo. La expresión "punto de burbujeo", tal como se usa en
esta descripción, es la temperatura y la presión para las cuales un
líquido empieza a convertirse en gas. Por ejemplo, si mantiene un
cierto volumen de PLNG a una presión constante, pero se aumenta su
temperatura, la temperatura a la cual empiezan a formarse burbujas
de gas en el PLNG es el punto de burbujeo. De un modo similar, si
se mantiene un cierto volumen de PLNG a una temperatura constante
pero se reduce la presión, la presión para la cual se empieza a
formar el gas define el punto de burbujeo. En el punto de burbujeo,
el gas licuado es líquido saturado.
Con referencia de nuevo al dibujo, los
recipientes 1 y 2 están en comunicación de fluido mediante la
conducción 42, y los recipientes 2 y 3 están en comunicación de
fluido mediante la conducción 43, y el recipiente 3 y el separador
de fluido 12 están en comunicación de fluido mediante la conducción
44. Las conducciones 42, 43, y 44 contienen válvulas 23, 26, y 29,
respectivamente, para cortar o interrumpir tal comunicación de
fluido. El separador de fluido 12 tiene también la conducción de
flujo de líquido 51 que está conectada a los recipientes 1, 2, y 3,
mediante conducciones de flujo de líquido 48, 49, y 50,
respectivamente. Las conducciones de flujo 48, 49, y 50 tienen
válvulas 22, 25, y 28, respectivamente, para regular el flujo a
través de tales conducciones de flujo. Los vapores salientes por la
parte alta del separador de fluido 12 pueden ser hechos pasar a
través de la conducción 56 a los recipientes 1, 2, y 3, mediante
conducciones de flujo 45, 46, y 47, respectivamente. Las
conducciones 45, 46, y 47 tienen válvulas de control usuales 21,
24, y 27, para regular el flujo de vapor a través de las
conducciones 45, 46, y 47, y para disminuir la presión de gas desde
una presión relativamente alta en la conducción 56 hasta una
presión más baja deseada, por ejemplo, de 345 a 1380 kPa. Las
bombas sumergibles 13, 14, y 15 están situadas en, o cerca de, el
fondo de los recipientes 1, 2, y 3, respectivamente, para bombear
líquido a través de las conducciones 42, 43, y 44.
La descarga del recipiente 1 se efectúa
conectando la conducción 40 a un depósito de almacenamiento
adecuado 10 que contiene líquido para desplazar. Se abren las
válvulas 20 y 22 y se cierran todas las demás válvulas. Una bomba
adecuada 11 entrega líquido para desplazar desde el depósito de
almacenamiento 10, a través de la conducción 40, al fondo del
recipiente 1. El líquido para desplazar desplaza al PLNG del
recipiente 1 a través de la conducción 48 y de la conducción 51, al
separador de fases 12. La presión del líquido para desplazar
introducido en el recipiente 1 debe ser mayor que la presión del
PLNG y adecuada para descargar el PLNG del recipiente 1. Para
evitar cualquier revaporización sustancial de PLNG, el líquido para
desplazar está preferiblemente a una temperatura próxima a la
temperatura del PLNG que esté siendo desplazado. Una vez que haya
sido retirado el PLNG del recipiente 1 mediante el líquido para
desplazar, se cierran las válvulas 20 y 22 y se abren las válvulas
21, 23, y 25. Se bombea el líquido para desplazar fuera del
recipiente 1 mediante la bomba 13, a través de la conducción 42, al
fondo del recipiente 2. Se desplaza el PLNG que haya en el
recipiente 2 fuera del recipiente 2 a través de las conducciones
49 y 51, al separador de fases 12. Al ser retirado el líquido para
desplazar del recipiente 1, se introduce gas a baja presión en el
recipiente 1 a través de la conducción 45 para que ocupe el espacio
vacío dejado por el líquido retirado del recipiente 1. Una vez
vaciado de PLNG el recipiente 2, se cierran las válvulas 21, 23, y
25, y se abren las válvulas 24, 26, y 28. Luego se bombea el
líquido para desplazar que hay en el recipiente 2 mediante la bomba
14, a través de la conducción 43, al fondo del recipiente 3. Al
vaciar el recipiente 3 de PLNG mediante el líquido para desplazar,
se cierran las válvulas 26 y 28 y se abren las válvulas 27 y 29, y
la bomba 15 bombea el líquido para desplazar al depósito de
almacenamiento 10. Mientras se está retirando el fluido para
desplazar del recipiente 3, se introduce gas a baja presión en el
recipiente 3 a través de la conducción 47. El PLNG procedente del
separador 12 es hecho pasar por la conducción 52 a una instalación
adecuada para revaporización, para posterior tratamiento, o bien
para almacenamiento. El vapor procedente del separador 12 puede ser
usado como una fuente de gas para llenar los recipientes con gas a
baja presión, tal como se vio en lo que antecede, o bien,
alternativamente o además, se puede usar el vapor como combustible.
Cualquier líquido para desplazar que pueda haber sido arrastrado a
las conducciones 45, 46, y 47 durante el desplazamiento del PLNG
de los recipientes 1, 2, y 3, es separado en el separador 12 del
PLNG y hecho retornar al depósito de almacenamiento 10 por las
conducciones 53.
Se puede usar una conducción de flujo opcional 57
para suplementar el líquido para desplazar que pueda ser necesario
para desplazar el PLNG de uno o más recipientes después del primer
recipiente. Por ejemplo, se necesitaría líquido para desplazar
adicional si el líquido para desplazar fuese arrastrado a la
conducción 57 con el PLNG, o bien si el recipiente 2 tiene una
capacidad mayor que la del recipiente 1.
El líquido para desplazar usado en la práctica de
este invento puede ser cualquier líquido adecuado para el
desplazamiento del gas licuado a presión de los recipientes. El
líquido para desplazar tiene preferiblemente un punto de
solidificación inferior a la temperatura del gas licuado, tiene una
densidad mayor que la del gas licuado, y tiene una baja solubilidad
en el gas licuado en las condiciones de funcionamiento del gas
licuado en los recipientes. Como ejemplos de líquidos para
desplazar adecuados para desplazar el PLNG a temperaturas
inferiores a -112°C y a una presión superior a 2.068 kPa, se
incluyen el alcohol etílico, el alcohol
n-propílico, y el tetra hidro furano, de los cuales
se prefiere el alcohol etílico, debido a su menor coste. La
elección del líquido para desplazar dependerá del balance entre el
coste del líquido frente a las pérdidas por solubilidad del líquido
para desplazar en el gas licuado. Puede ser aceptable una
solubilidad más alta si el líquido para desplazar es de bajo
coste.
Aunque no se ha representado en el dibujo, el gas
de baja presión puede requerir calentamiento por cualesquiera
medios de calentamiento adecuados, antes de ser introducido en el
recipiente, si la caída de presión desde la fuente de gas de alta
presión a los recipientes hace que la temperatura del gas caiga por
debajo de la temperatura de diseño de los recipientes.
La descarga de todos los recipientes de un barco
de transporte, o bien de una instalación en tierra, se continúa
como se ha descrito en lo que antecede hasta que sea descargado el
último recipiente. En la práctica de este método de descarga,
todos los recipientes se llenan con gas de baja presión. Si el gas
de baja presión se deriva del PLNG, tal como el desprendido por
ebullición del PLNG, la masa de gas de baja presión que queda en
los recipientes después de la descarga del PLNG representará
aproximadamente del 1 al 3 por ciento de la masa de la carga
original de PLNG. La temperatura y la presión del gas estarán
dentro de la temperatura mínima y de la presión máxima para el
diseño de los recipientes.
Quien sea experto en la técnica, y en particular
el que cuente con la ventaja de las enseñanzas de esta patente,
reconocerá muchas modificaciones y variaciones que se pueden
introducir en los procesos específicos descritos en lo que
antecede. Por ejemplo, se pueden usar una diversidad de
temperaturas y presiones, de acuerdo con el invento, dependiendo del
diseño general del sistema y de la composición del PLNG. Además,
las conexiones por canalización entre los recipientes de PLNG
pueden ser suplementadas o reconfiguradas, dependiendo de los
requisitos del diseño general para conseguir satisfacer unos
requisitos para un intercambio de calor eficaz y óptimo. Además, se
puede efectuar un cierto tratamiento del PLNG retirado del barco,
añadiendo para ello dispositivos que sean intercambiables con el
separador de fases 12 ilustrado. Tal como se vio en lo que
antecede, las realizaciones y los ejemplos que se han descrito
específicamente no deberán ser usados para limitar o restringir el
alcance del invento, el cual debe considerarse determinado por las
Reivindicaciones que se incluyen a continuación, y sus
equivalentes.
Claims (12)
1. Un método para desplazar de una pluralidad de
recipientes el gas licuado rico en metano y el gas de relleno que
contienen los mismos, teniendo dicho gas licuado una temperatura
superior a -112°C y una presión que es esencialmente la
correspondiente a su punto de burbujeo, que comprende los pasos
de:
- (a)
- alimentar un líquido para desplazar a presión a uno primero de dicha pluralidad de recipientes para descargar del mismo el gas licuado a presión y el gas de relleno, estando dicho líquido para desplazar a una presión mayor que la presión del gas licuado;
- (b)
- bombear el líquido para desplazar desde el primer recipiente a un segundo recipiente de la pluralidad de recipientes, para descargar de los mismos gas licuado, y llenar el espacio vacío creado en el primer recipiente por la retirada del líquido para desplazar con un vapor a una presión más baja que la presión del líquido para desplazar en el segundo recipiente; y
- (c)
- cortar la comunicación de fluido entre el primer recipiente y el segundo recipiente, y repetir los pasos (a) y (b) para todos los citados recipientes, en sucesión, hasta que todos los recipientes estén vacíos de gas licuado y llenos del vapor de más baja presión, excepto en que para el último recipiente se bombea el líquido para desplazar desde el mismo a un recipiente auxiliar.
2. El método según la Reivindicación 1, en el que
la temperatura del líquido para desplazar es superior a -112°C.
3. El método según la Reivindicación 1, en el que
el líquido para desplazar es etanol.
4. El método según la Reivindicación 1, en el que
el líquido para desplazar es alcohol
n-propílico.
5. El método según la Reivindicación 1, en el que
el líquido para desplazar es tetra hidro furano.
6. El método según la Reivindicación 1, en el que
el gas del paso (b) se deriva del gas licuado.
7. El método según la Reivindicación 1, en el que
la presión del vapor es menor que 1.034 kPa.
8. El método según la Reivindicación 1, en el que
la temperatura del líquido para desplazar es aproximadamente la
misma temperatura que la del gas licuado en el primer
recipiente.
9. El método según la Reivindicación 1, que
comprende además reciclar el líquido para desplazar bombeado al
depósito auxiliar en el paso (c), para proporcionar parte al menos
del líquido para desplazar en el paso (a).
10. El método según la Reivindicación 1, que
comprende además los pasos de hacer pasar el gas licuado descargado
y el gas de relleno del paso (a) a un separador de fases, el cual
produce una fase de vapor y al menos una fase líquida, extraer
vapor del separador, expandir el vapor para reducir su presión,
hacer pasar el vapor expandido al primer recipiente como el vapor
de baja presión del paso (b), y extraer del separador, para
posterior manipulación, una corriente de líquido rico en el gas
licuado.
11. El método según la Reivindicación 10, que
comprende además extraer del separador una corriente de líquido
rico en el fluido para desplazar.
12. El método según la Reivindicación 11, que
comprende además el paso de reciclar el líquido rico en el líquido
para desplazar extraído del separador, proporcionando para ello una
fracción al menos del líquido para desplazar en el paso (a) de la
Reivindicación 1.
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