ES2280341T3 - Metodo y dispositivo para la licuacion a pequeña escala de un gas de proceso. - Google Patents
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Abstract
Método para el enfriamiento y opcionalmente la licuación de un gas de proceso que comprende gases conteniendo hidrocarburos o nitrógeno, particularmente para la licuación de gas natural, basado en un refrigerante multicomponente en lazo cerrado en calor intercambiado a contra flujo con el gas para ser enfriado y opcionalmente condensado, al menos en dos pasos, en donde, por lo menos un separador de una fase (60, 68) se usa para separar el refrigerante multicomponente en una fracción volátil que constituye un refrigerante de alto nivel y una fracción menos volátil que posterior al estrangulamiento constituye un refrigerante de bajo nivel, estando el refrigerante de bajo nivel dividido en dos flujos parciales separados, se dirige el gas de proceso a ser enfriado al intercambio de calor a contra flujo a través por lo menos de dos intercambiadores de calor a placas convencionales para dos flujos y conectados consecutivamente en serie (12, 16, 20), después denotados como intercambiadores de calor primarios; se utilizan compresores convencionales lubricados con aceite (46) para comprimir el refrigerante, posterior a cada ciclo de enfriamiento, después de lo cual el calor absorbido por el refrigerante en el ciclo de enfriamiento se remueve por intercambio de calor, por ejemplo, con agua.
Description
Método y dispositivo para la licuación a pequeña
escala de un gas de proceso.
La presente invención se refiere a un método
para la licuación opcional de gas, particularmente gas natural,
usando refrigerante multicomponente.
La licuación de gas, particularmente gas
natural, es bien conocida para las plantas industriales más grandes,
también llamadas plantas de "carga fundamental", y de las
plantas de corte pico. Tales plantas tienen en común la propiedad
común de que convierten una cantidad sustancial de gas por unidad de
tiempo, por eso ellas pueden soportar una inversión inicial
significativa.
Los costos por volumen de gas serán todavía
relativamente bajos en el tiempo. Normalmente se usan refrigerantes
multicomponentes para tales plantas, ya que ésta es la manera más
eficaz de alcanzar temperaturas suficientemente bajas.
Kleemenko (10mo Congreso Internacional de
Refrigeración, 1959) describe un proceso para el enfriamiento y
licuación multicomponente de gas natural, basado en el uso de
intercambiadores de calor multiflujos.
La patente americana No. 3.593.535 describe una
planta para el mismo propósito, basada en tres intercambiadores de
calor de flujo en espiral con una dirección de flujo ascendente para
el fluido que condensa y una dirección de flujo descendente para el
fluido que se evapora.
Se conoce una planta similar de la patente de
Estados Unidos No. 3.364.685, en la cual sin embargo los
intercambiadores de calor son intercambiadores de calor de dos
flujos en dos etapas de presión y con las direcciones de flujo como
se mencionó anteriormente.
Este documento, que puede ser considerado como
el más cercano de la técnica anterior, enseña este uso de dos
flujos refrigerantes separados, operando a diferentes presiones de
evaporación.
La patente de Estados Unidos No. 2.041.745
describe una planta para la licuación de gas natural en parte basada
en intercambiadores de calor de dos flujos, donde el componente más
volátil del refrigerante se condensa afuera en un proceso abierto.
En tal proceso abierto se requiere que la composición de gas se
adapte al propósito.
Los procesos cerrados son generalmente más
versátiles.
Sin embargo, hay una necesidad para la licuación
de gas, particularmente de gas natural, muchos lugares donde no es
posible disfrutar de los beneficios a gran escala, por ejemplo en la
conexión con la distribución local de gas natural, donde la planta
será acondicionada a una tubería de gas, mientras que el gas licuado
es transportado por camiones, naves pequeñas o similares. Para
tales situaciones hay necesidad de plantas menores y menos
caras.
Las plantas pequeñas también serán convenientes
en conexión con los yacimientos de gas pequeños, por ejemplo del
también llamado gas asociado o en relación con plantas mayores donde
se desea evitar el flameo del gas. En lo sucesivo el término "gas
de proceso" se usa como sinónimo de gas natural.
Para tales plantas son más importantes los bajos
costos de inversión que la optimización de la energía. Además una
planta pequeña puede ser ensamblada en la fábrica y transportada al
sitio de uso en uno o varios contenedores normados.
Así un objeto de la presente invención es
suministrar un método y una planta de proceso para el enfriamiento
y opcionalmente la licuación de gas, particularmente el gas natural,
que se adapta para la licuación a pequeña y mediana escala.
Además es un objeto proporcionar una planta para
el enfriamiento y opcionalmente la licuación de gas para la cual
los costos de la inversión sean modestos.
Así es un objeto derivado proporcionar un método
y una planta de proceso a pequeña escala para el enfriamiento y
opcionalmente la licuación de gas, particularmente el gas natural,
con un refrigerante multicomponente, donde la planta está solamente
basada en intercambiadores convencionales de calor de dos flujos a
placas y compresores convencionales lubricados con aceite. Además
es un objeto derivado suministrar una planta a pequeña escala para
la licuación de gas natural, la cual puede ser ensamblada en fábrica
y transportada al sitio de uso.
Los objetos mencionados anteriormente se logran
por un método como el definido por la reivindicación 1 y una planta
como la definida por la reivindicación 5.
Las reivindicaciones preferidas del método y la
planta según la invención se revelan por las reivindicaciones
dependientes.
Con la planta según la invención se obtiene allí
una planta a pequeña escala para el enfriamiento y licuación, donde
los costos de la planta no son prohibitivos de una operación de
costo efectiva. Por la forma en que los componentes de la planta se
combinan, se evita que el aceite de los compresores, el cual en
alguna magnitud contaminará al refrigerante, sigue el flujo de
refrigerante hasta las partes más frías de la planta. Se evita así
que el aceite se congele y tapone los conductos etc., lo cual es una
parte esencial de la invención.
Para obtener esto ha sido necesario incluir el
equipo para la distribución del refrigerante entre los pares de
intercambiadores de calor en filas separadas, donde los
intercambiadores de calor que enfrían el flujo del producto se
denotan como intercambiadores de calor primarios y los
intercambiadores de calor que enfrían/calientan los diferentes
componentes del refrigerante multicomponente se denotan como
intercambiadores de calor secundarios. Los intercambiadores de
calor primarios y secundarios pueden ser del mismo tipo y tienen
dimensiones similares, pero el número de placas dependerá de la
velocidad del flujo a través de los intercambiadores de calor.
El uso de refrigerante multicomponente es de por
sí conocido, mientras lograr los beneficios inherentes con ser
capaz de alcanzar temperaturas muy bajas en una planta simple,
basado en componentes convencionales, no lo es. Con la planta
acorde a la invención se obtiene también una dirección de flujo
natural en la planta, a saber para que el fluido que se evapora se
mueva hacia arriba mientras el fluido que condensa se mueva hacia
abajo, evitando que la gravedad interfiera negativamente con el
proceso.
Fig. 1 muestra un diagrama de flujo de una
planta del proceso conforme a la invención,
Fig. 2 muestra una realización alternativa de la
planta de la Fig. 1,
Fig. 3 muestra una sección de la planta de la
Fig. 1, con una realización preferida de un dispositivo de
distribución para el refrigerante,
Fig. 4 muestra la misma sección como la Fig. 3,
con una realización diferente del dispositivo de distribución para
el refrigerante,
Fig. 5 muestra la misma sección como las Figs. 3
y 4, con una realización aún diferente del dispositivo de
distribución para el refrigerante,
Fig. 6 muestra la misma sección como las Figs.
3, 4 y 5, con una realización todavía diferente del dispositivo de
distribución para el refrigerante.
Un flujo de alimentación de gas, por ejemplo de
gas natural se proporciona a través del conducto 10. Esta materia
prima se suministra con una temperatura de por ejemplo
aproximadamente 20°C y con una presión tan alta como sea aceptable
por el intercambiador de calor de placa en cuestión, por ejemplo 30
bar. El gas natural ha sido presecado y el CO_{2} ha sido
removido hasta un nivel donde no ocurre solidificación (congelación)
en los intercambiadores de calor. El gas natural se enfría en el
primer intercambiador de calor primario 12 a aproximadamente -25 a
-75°C, típicamente -30°C, por calor que intercambia con el
refrigerante de bajo nivel (baja presión) que se suministra al
intercambiador de calor a través del conducto 92 y sale del
intercambiador de calor a través del conducto 96. El gas natural
enfriado fluye más allá a través del conducto 14 hasta el próximo
intercambiador de calor primario donde se enfría de nuevo, es
condensado y subenfriado a cerca de - 85 a - 112°C mediante
intercambio de calor con el refrigerante de bajo nivel que se
suministra al intercambiador de calor a través del conducto 84 y
sale del intercambiador de calor a través del conducto 88. Si se
requiere los componentes de baja volatilidad del gas natural pueden
ser separados del resto del flujo del producto entre el
intercambiador de calor 12 y 16, introduciendo un separador de fases
(no mostrado). Del intercambiador de calor 16 el gas natural
condensado fluye a través del conducto 18 al otro intercambiador de
calor 20 donde el gas natural condensado se enfría a una
temperatura bastante baja para asegurar poca o ninguna evaporación
en la posterior estrangulación a la presión del tanque de
almacenamiento 28. La temperatura puede típicamente ser - 136°C a 5
bar o - 156ºC a 1,1 bar en el tanque de almacenamiento 28, y el gas
natural se lleva al tanque a través de la válvula de estrangulación
24 y el conducto 26. El refrigerante de bajo nivel proporcionado al
intercambiador de calor 20 a través del conducto 78 está en su mayor
frío en la planta del proceso, y comprende sólo las partes más
volátiles del refrigerante.
El refrigerante de bajo nivel en el conducto 96
desde el intercambiador de calor 12 se une con el refrigerante de
bajo nivel en el conducto 94 desde el intercambiador de calor 64,
donde se usa para enfriar el refrigerante de alto nivel, y de este
punto es llevado a través del conducto 40 al menos a un compresor 46
donde la presión aumenta hasta típicamente 25 bar. El refrigerante
entonces fluye a través del conducto 52. a un intercambiador de
calor 54 donde todo el calor absorbido por el refrigerante desde el
gas natural en los pasos descritos anteriormente, es removido por
intercambio de calor con una fuente disponible, como el agua fría.
El refrigerante se enfría de este modo a una temperatura
típicamente cerca de 20°C y es en parte condensado. De aquí el
refrigerante fluye a través del conducto 58 a un separador de fases
60 donde los componentes más volátiles son separados afuera en el
tope a través del conducto 62. Esta parte del refrigerante
constituye el refrigerante de alto nivel al intercambiador de calor
secundario 64 colocado en paralelo al intercambiador de calor
primario 12. En el intercambiador de calor 64 el refrigerante de
alto nivel desde el conducto 62 se enfría y es en parte condensado
por el refrigerante de bajo nivel que se proporciona al
intercambiador de calor 64 a través del conducto 90 y sale del
mismo a través del conducto 94. De este punto el refrigerante de
alto nivel fluye a través del conducto 66 a una segunda fase del
separador 68. De nuevo las fracciones más volátiles son separadas
dentro de un refrigerante de alto nivel a través del conducto 70, y
proporcionado al intercambiador de calor secundario 72 colocado en
paralelo con el intercambiador de calor primario 16. En el
intercambiador de calor 72 el refrigerante de alto nivel del
conducto 70 se enfría y es en parte condensado por el refrigerante
de bajo nivel que se proporciona para calentar al intercambiador 72
a través del conducto 82 y parte del mismo a través del conducto
86.
Desde el intercambiador de calor 72 el
refrigerante de alto nivel condensado en parte fluye a través del
conducto 74 hasta una válvula de estrangulación 76 para el
estrangulamiento a una presión más baja, y fluye desde este punto
como refrigerante de bajo nivel a través del conducto 78 hasta el
último intercambiador de calor 20 donde tiene lugar el último paso
de subenfriamiento de él a ese punto de gas natural licuado.
Entonces el refrigerante en el conducto 78 está a la temperatura
más baja del proceso entero, típicamente en el rango, -140°C a
-160°C. En la Fig. 1 el intercambiador de calor (20) representa el
tercer paso de enfriamiento del gas producto.
Alternativamente el refrigerante de alto nivel
en parte condensado en el conducto 74 puede dirigirse a un
intercambiador de calor adicional 114, consultar Fig. 2, donde el
refrigerante de alto nivel de 74 es subenfriado por un refrigerante
de bajo nivel proporcionado al intercambiador de calor 114 a través
del conducto 120 posterior a tener que ser estrangulado a baja
presión a través de una válvula de estrangulación 118.
Desde la primera fase del separador 60 la parte
menos volátil del refrigerante fluye a través del conducto 100, es
estrangulada a una presión más baja a través de la válvula 102, se
mezcla con los flujos de refrigerante de bajo nivel de los
conductos de salida 86 y 88 de los intercambiadores de calor 72 y 16
respectivamente, donde luego el flujo unido del refrigerante de
bajo nivel fluye hasta los intercambiadores de calor 12 y 64 y se
distribuye entre éstos en una forma para ser descrita además debajo
con referencia a las Figuras 3-5. Cuando se usan
compresores enfriados por aceite común, junto con la fracción menos
volátil del refrigerante en el conducto 100 siempre habrá algunas
contaminaciones en la forma de aceite. Así es una característica
importante con la presente invención que este primer flujo de
refrigerante no-volátil 100 de la primera fase del
separador 60 sólo se usa para el intercambio de calor en el par de
intercambiadores de calor 12/64 que es menos frío, como
intercambiador de calor constituye el primer paso de enfriamiento
del gas de proceso.
Desde la segunda fase del separador 68 la parte
menos volátil del refrigerante fluye a través del conducto 108, se
estrangula a presión más baja a través de la válvula 110, se mezcla
con el refrigerante de bajo nivel 80 desde el intercambiador de
calor 20 y después de esto se suministra a los intercambiadores de
calor 16 y 72, entre los cuales el refrigerante se distribuye en
una forma que se describe debajo con referencia a las Fig.
3-6.
El refrigerante de bajo nivel que fluye hacia
arriba a través de los pares de intercambiadores de calor colocados
en paralelo, denotados intercambiadores de calor primarios para el
enfriamiento del gas de proceso y los intercambiadores de calor
secundarios para el enfriamiento del refrigerante de alto nivel, se
calentará y en parte se evaporará por el calor recibido del gas
natural y del refrigerante de alto nivel. El flujo de refrigerante
de bajo nivel está escindido, para cada par de intercambiadores de
calor 16/72 y 12/64 respectivamente en flujos parciales que después
se unen de nuevo. Es conveniente que los dos flujos de refrigerante
de bajo nivel que abandonan cualquier par de intercambiadores de
calor tengan igual temperatura, es decir que la temperatura del
refrigerante de bajo nivel en el conducto 86 sea aproximadamente
igual a la temperatura del refrigerante de bajo nivel en el
conducto 88. Hay una situación correspondiente para la temperatura
en los conductos 94 y 96. Para obtener esta situación, se coloca
allí un dispositivo de distribución al lado de la entrada de cada
par de intercambiadores de calor.
Fig. 3 muestra una sección de la planta de la
Fig. 1, comprendiendo una primera fase del separador 60, dos pares
de intercambiadores de calor primario y secundario 12/64 (también
llamado primer paso de enfriamiento) y 16/72 (también llamado
segundo paso de enfriamiento), así como los conductos que conectan
estos componentes. En adición la Fig. 3 muestra además de eso, un
dispositivo eyector de la distribución formada 106 que recibe los
flujos de refrigerante desde los conductos 86, 88 y 104, consultar
Fig. 1, en el cual la energía de velocidad de la reducción de
presión desde un nivel de presión alto a uno bajo en el conducto 104
se usa para superar la pérdida de presión en un mezclador para la
dispersión fina del líquido en el flujo de dos fases. En su lado
corriente abajo el dispositivo de distribución 106 divide el flujo y
lo distribuye entre los dos conductos 90 y 92 que llevan al
intercambiador de calor primario 12 y al intercambiador de calor
secundario 64 constituyendo el próximo par de intercambiadores de
calor, en una proporción, convenientemente determinada por una
correcta relación de área en el dispositivo de distribución. La
Fig. 4 muestra una manera alternativa para controlar la
distribución del refrigerante entre los conductos 90 y 92. En el
lado corriente abajo de los intercambiadores de calor 12 y 64, y
más precisamente en los conductos 96 y 94 respectivamente, se
colocan allí los controladores de temperatura (TC) para que la
temperatura pueda registrarse. Esta manera es posible, continuamente
o periódicamente, para ajustar la válvula de inercia 118 de modo
que las temperaturas dentro de los conductos 94 y 96 se hagan tan
igual como sea posible, ya que ésta es la manera más racional de
operar la planta. El ajuste del distribuidor 106 puede realizarse
manualmente, aunque se prefiere que se realice automáticamente por
medio de un circuito controlado mediante procesador.
Un arreglo correspondiente (no mostrado) para la
distribución/control se coloca preferentemente también en el lado
de la entrada de los intercambiadores de calor 16 y 72, con un
control de temperatura de los conductos 86 y 88.
Fig. 3-6 también muestran el
control de medios interconectados entre el separador de fases 60 y
la válvula de estrangulación 102, lo cual es continuamente
controlado en una forma que asegura que el nivel de la fase
condensada en el separador de fases se mantenga entre un nivel
máximo y un mínimo.
Fig. 5 muestra una manera alternativa de
controlar la distribución del refrigerante entre los conductos 90 y
92, por lo cual sólo se usa una válvula de inercia 118, y el grado
de apertura de esta válvula se regula por los controladores de
temperatura TC. En este caso es conveniente usar un dispositivo
mezclador 124 de un tipo adecuado, esquemáticamente indicado con
una línea en zig-zag.
Fig. 6 muestra también una realización del
dispositivo de distribución. El principio generalmente es el mismo,
pero se aplica una solución mecánicamente diferente, pues el
dispositivo comprende dos válvulas separadas 120, 122 conectadas a
cada uno de los conductos 90, 92, siendo de nuevo controlado el
grado de apertura por los controladores de temperatura TC.
Para la licuación del gas natural se prefiere
que la planta tenga dos separadores de fase 60 y 68 como se muestra
en la Fig. 1, y como consecuencia de esto tres pasos de
enfriamiento/condensación del flujo del producto. Para otros
propósitos puede ser suficiente con un paso menos, y sólo un
separador de fase. La habilidad de enfriamiento será entonces un
poco menor También es posible usar más de tres pasos, pero esto
normalmente no es conveniente para plantas relativamente pequeñas
desde los puntos de vista económico y operacional.
Mientras la Fig. 1 sólo muestra un compresor, a
menudo es más conveniente comprimir el refrigerante en dos pasos en
serie, preferentemente con enfriamiento interconectado. Esto tiene
que hacerse con el grado de compresión asequible con compresores
simples lubricados con aceite, y puede adaptarse por un profesional
experimentado de acuerdo con la necesidad pertinente.
De nuevo con referencia a la Fig. 1 puede ser
conveniente incluir un intercambiador de calor adicional como se
explica aquí debajo. Dado que el refrigerante de bajo nivel en el
conducto 40 normalmente tendrá una temperatura menor que la del
refrigerante de alto nivel en el conducto 58, puede ser conveniente
intercambiar calor entre ellos uno contra otro (no mostrado),
bajando así además la temperatura de dicho refrigerante de alto
nivel previo a su introducción en el separador de fases 60 vía el
conducto 58.
Por el método y la planta según la invención se
proporciona una solución por la cual el gas, como gas natural puede
licuarse a un costo efectivamente en pequeña escala, cuando los
medios del proceso utilizados son de un tipo muy simples. El
control y la adaptación del proceso asegura que el aceite de los
compresores que contamina el gas de proceso no pueda congelarse y
taponar los conductos o los intercambiadores de calor, ya que el
aceite no alcanza las partes más frías de la planta.
Claims (8)
1. Método para el enfriamiento y opcionalmente
la licuación de un gas de proceso que comprende gases conteniendo
hidrocarburos o nitrógeno, particularmente para la licuación de gas
natural, basado en un refrigerante multicomponente en lazo cerrado
en calor intercambiado a contra flujo con el gas para ser enfriado y
opcionalmente condensado, al menos en dos pasos, en donde,
por lo menos un separador de una fase (60, 68)
se usa para separar el refrigerante multicomponente en una fracción
volátil que constituye un refrigerante de alto nivel y una fracción
menos volátil que posterior al estrangulamiento constituye un
refrigerante de bajo nivel, estando el refrigerante de bajo nivel
dividido en dos flujos parciales separados, se dirige el gas de
proceso a ser enfriado al intercambio de calor a contra flujo a
través por lo menos de dos intercambiadores de calor a placas
convencionales para dos flujos y conectados consecutivamente en
serie (12, 16, 20), después denotados como intercambiadores de calor
primarios;
se utilizan compresores convencionales
lubricados con aceite (46) para comprimir el refrigerante, posterior
a cada ciclo de enfriamiento, después de lo cual el calor absorbido
por el refrigerante en el ciclo de enfriamiento se remueve por
intercambio de calor, por ejemplo, con agua;
el refrigerante de alto nivel de un respectivo
separador de fases (60, 68) se enfría por intercambio de calor a
contra flujo con uno de los flujos parciales del refrigerante de
bajo nivel del mismo separador de fases (60, 68) pasando a través
de un intercambiador de calor de placa de dos flujos (64, 72), en
adelante denotado como intercambiador de calor secundario dispuesto
en paralelo con un dado intercambiador de calor primario, de modo
que el intercambiador de calor primario (12, 16) y el intercambiador
de calor secundario (64, 72) aparecen en pares (12/64, 16/72) que
cada uno define un respectivo paso de enfriamiento, el
intercambiador de calor primario y el secundario de cada par
trabajando a la misma presión en el lado del refrigerante de bajo
nivel, mientras que el refrigerante de alto nivel enfriado se usa
por lo menos en un paso posterior de enfriamiento;
el otro de los flujos parciales del refrigerante
de bajo nivel de un respectivo separador de fases siendo usado para
enfriar y opcionalmente licuar el gas de proceso en el
correspondiente intercambiador de calor primario (12, 16) de un
respectivo par de intercambiadores de calor (12/64, 16/72); y el
refrigerante de bajo nivel se divide en flujos parciales separados
en una cierta proporción controlable.
2. El método como se reivindica en la
Reivindicación 1,
caracterizado porque el refrigerante de
bajo nivel se divide entre los pares de intercambiadores de calor
primario y secundario, y se distribuye en tal proporción entre los
intercambiadores de calor de cada par que la temperatura del
refrigerante de bajo nivel que deja el intercambiador de calor
primario en cada par es aproximadamente igual a la temperatura del
refrigerante de bajo nivel que sale del intercambiador de calor
secundario del mismo par.
3. El método como se reivindica en la
Reivindicación 1,
caracterizado porque la dirección de
flujo a través de los intercambiadores de calor es substancialmente
vertical y el flujo de refrigerante de alto nivel y del gas de
proceso para el enfriamiento y la licuación parcial o completa, se
dirige substancialmente hacia abajo, mientras el flujo de
refrigerante de bajo nivel que se calienta gradualmente y en parte
se evapora, se dirige substancialmente hacia arriba.
4. El método como se reivindica en la
Reivindicación 1,
caracterizado porque
- a)
- se usan tres intercambiadores de calor primarios y dos intercambiadores de calor secundarios,
- b)
- se usan dos separadores de fase para el refrigerante, la fracción más volátil del primero de dichos separadores constituye el refrigerante de alto nivel para el intercambiador de calor secundario del primer paso de enfriamiento mientras que la fracción más volátil del segundo de dichos separadores constituye el refrigerante de alto nivel para el intercambiador de calor secundario del segundo paso de enfriamiento, mientras que la fracción menos volátil del primero de dichos separadores posterior al estrangulamiento constituye parte del refrigerante de bajo nivel para ambos intercambiadores de calor del primer paso de enfriamiento, la fracción menos volátil del segundo de dichos separadores de fase posterior al estrangulamiento constituye parte del refrigerante de bajo nivel para ambos intercambiadores de calor del segundo paso de enfriamiento, el refrigerante de alto nivel que sale del intercambiador de calor secundario del segundo paso de enfriamiento posterior al estrangulamiento constituye el refrigerante de bajo nivel que enfría y condensa el gas de proceso en el intercambiador de calor primario en un tercero y último paso de enfriamiento,
- c)
- el gas de proceso posterior al enfriamiento y licuación en los tres pasos de temperatura y opcionalmente posterior a la estrangulación a una presión más baja, se dirige a un tanque para almacenamiento, y que
- d)
- se usan dos compresores con un refrigerador interconectado para comprimir el refrigerante posterior a cada ciclo de enfriamiento.
5. Una planta del proceso, para realizar un
método según la Reivindicación 1, comprendiendo dicha planta que
comprende intercambiadores de calor, compresores, separadores de
fase, válvulas de estrangulación, dispositivos de distribución,
conductos, y por lo menos un separador de fases (60, 68) que está
dispuesto para separar dicho refrigerante comprimido, enfriado y
parcialmente condensado en una fase de vapor (62, 70) que
constituye un refrigerante de alto nivel y una fase condensada (100,
108) que posterior a la estrangulación constituye un componente del
refrigerante de bajo nivel, y caracterizada porque
entre los pares de intercambiadores de calor,
que consisten en un intercambiador de calor primario y uno
secundario (16/72 y 12/64 respectivamente) y trabajan a la misma
presión en el lado del refrigerante de bajo nivel, se coloca allí
un dispositivo de distribución (106) para redistribuir el
refrigerante de bajo nivel entre los pares de intercambiadores de
calor (16/72 y 12/64, respectivamente) en una cierta relación
controlable,
los intercambiadores de calor (12, 16, 20) para
el intercambio de calor entre el gas de proceso y el refrigerante
de bajo nivel se colocan en una fila en serie que comprende al menos
dos intercambiadores de calor (12, 20) que definen dichos
intercambiadores de calor como primarios, estando colocada dicha
fila en paralelo a la fila en serie de intercambiadores de calor
(64, 72) o al menos un intercambiador de calor (64) definiendo
dichos intercambiadores de calor como secundarios, para el
intercambio de calor entre los componentes del refrigerante de alto
nivel y los componentes del refrigerante de bajo nivel de un
respectivo separador de fase, mientras que el intercambiador de
calor primario (20) trabajando a la temperatura más baja puede o no
tener un intercambiador de calor secundario en paralelo, y el
intercambiador de calor primario así como los secundarios (12, 16,
20, 64, 72) son convencionales intercambiadores de calor de placa de
dos flujos; y
por lo menos un compresor (46) para comprimir el
refrigerante de bajo nivel a una presión superior después de un
ciclo completo del lazo del refrigerante, y un posterior (terciario)
intercambiador de calor de placa (54) para eliminar el calor neto
absorbido por el refrigerante en la condensación parcial del
refrigerante, mediante el intercambio de calor, por ejemplo, con
agua.
6. La planta del proceso como se reivindica en
la Reivindicación 5,
caracterizada porque los compresores (46)
son compresores convencionales lubricados por aceite.
7. La planta del proceso como se reivindica en
la Reivindicación 5,
caracterizada porque los intercambiadores
de calor (12, 16, 20, 64, 72, 54) son intercambiadores de calor de
placas de cobre soldadas.
8. La planta del proceso como se reivindica en
la Reivindicación 5,
caracterizada porque el dispositivo de
distribución (106) para la distribución del refrigerante de bajo
nivel entre cada par de un intercambiador de calor primario (12 y
16 respectivamente) y uno secundario (64 y 72 respectivamente),
comprende principalmente medios para mezclar el refrigerante de los
intercambiadores de calor primario y secundario, preferentemente un
eyector para la utilización de la energía de la presión del
refrigerante de alto nivel para comprometer el fluido del flujo de
dos fases, y con un dispositivo distribuidor para la distribución
del refrigerante en un relación conveniente según los requisitos de
enfriamiento entre el próximo par de intercambiadores de calor
primario y secundario.
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