ES2217913A1 - Metodo para desplazar gas licuado a presion de recipientes. - Google Patents

Metodo para desplazar gas licuado a presion de recipientes.

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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.
Campo del invento
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.
Antecedentes del invento
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.
Sumario
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.
Descripción del dibujo
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.
Descripción detallada del invento
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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