ES2355467B1 - PROCESS AND SYSTEM TO OBTAIN LIQUID NATURAL GAS. - Google Patents
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Abstract
Proceso y sistema para obtener gas natural licuado.#La presente invención describe un proceso para obtener gas natural licuado (GNL) empleando aire como refrigerante principal, y donde el gas natural pasa previamente por un ciclo de preenfriamiento con otro refrigerante distinto del aire.Process and system for obtaining liquefied natural gas. # The present invention describes a process for obtaining liquefied natural gas (LNG) using air as the main refrigerant, and where the natural gas previously goes through a precooling cycle with another refrigerant other than air.
Description
Proceso y sistema para obtener gas natural licuado. Process and system to obtain liquefied natural gas.
Objeto de la invención Object of the invention
El objeto principal de la presente invención es un proceso para obtener gas natural licuado (GNL) empleando aire como refrigerante principal, y donde el gas natural pasa previamente por un ciclo de preenfriamiento con otro refrigerante distinto del aire. The main object of the present invention is a process for obtaining liquefied natural gas (LNG) using air as the main refrigerant, and where the natural gas previously goes through a precooling cycle with another refrigerant other than air.
Antecedentes de la invención Background of the invention
Los yacimientos de gas natural con frecuencia se encuentran en lugares muy alejados de los puntos de consumo, como por ejemplo en alta mar. El gas natural se puede transportar desde el yacimiento utilizando gasoductos, aunque grandes distancias o impedimentos geográficos han hecho que se desarrollen alternativas para facilitar dicho transporte. Una de las más habituales es su licuación para el transporte en forma líquida en barcos denominados metaneros, a presión atmosférica y a -161ºC; la licuación reduce en 600 veces el volumen de gas transportado. Natural gas deposits are often located far away from points of consumption, such as on the high seas. Natural gas can be transported from the reservoir using gas pipelines, although large distances or geographical impediments have led to the development of alternatives to facilitate such transportation. One of the most common is its liquefaction for the transport in liquid form in ships called methanes, at atmospheric pressure and at -161ºC; the liquefaction reduces the volume of transported gas 600 times.
Sin embargo, la localización “offshore” (costa afuera) dificulta el empleo de una planta de licuación para la monetización de dichos yacimientos por la complejidad que llevan asociadas este tipo de plantas y el reducido espacio disponible. Entre los inconvenientes presentes en la licuación “offshore” se situarían las dificultades logísticas provocadas por la necesidad de transportar el fluido refrigerante empleado para conseguir la licuación del gas. La falta de espacio en estas instalaciones provoca que los refrigerantes habitualmente empleados en las plantas de licuación no sean adecuados. However, the “offshore” location (offshore) makes it difficult to use a liquefaction plant to monetize these deposits due to the complexity associated with this type of plant and the limited available space. Among the disadvantages present in the offshore liquefaction would be the logistical difficulties caused by the need to transport the refrigerant fluid used to achieve the gas liquefaction. The lack of space in these facilities means that the refrigerants normally used in liquefaction plants are not adequate.
Descripción de la invención Description of the invention
La presente invención se refiere a un nuevo proceso y sistema capaz de licuar gas natural para producir gas natural licuado (GNL), donde un primer ciclo de refrigeración que utiliza un refrigerante distinto de aire realiza un preenfriamiento de la corriente de gas natural, y un segundo ciclo de refrigeración que utiliza fundamentalmente aire como refrigerante realiza el enfriamiento y la licuación del gas natural. The present invention refers to a new process and system capable of liquefying natural gas to produce liquefied natural gas (LNG), where a first refrigeration cycle using a non-air refrigerant performs a pre-cooling of the natural gas stream, and a The second refrigeration cycle that essentially uses air as a refrigerant makes the cooling and liquefaction of natural gas.
La presente invención tiene una mejor eficiencia térmica que un proceso de licuación basado en el uso de aire como único refrigerante. Además, este sistema es fácilmente reproducible en cualquier localización, incluyendo campos de gas natural pequeños o medianos situados mar adentro (offshore), para los que el proceso se desarrollaría encima de una o varias estructuras fijas (como plataformas), estructuras flotantes en el mar (como barcos o barcazas), o combinación de las anteriores. En el presente documento, por tanto, el término “estructura” hace referencia todas estas opciones. La invención es particularmente ventajosa en estos casos por el menor espacio requerido encima de la plataforma respecto a otros procesos alternativos basados únicamente en el uso de mezclas de hidrocarburos. The present invention has a better thermal efficiency than a liquefaction process based on the use of air as the sole refrigerant. In addition, this system is easily reproducible in any location, including small or medium natural gas fields located offshore, for which the process would take place over one or more fixed structures (such as platforms), floating structures at sea (such as boats or barges), or combination of the above. In this document, therefore, the term "structure" refers to all these options. The invention is particularly advantageous in these cases because of the smaller space required on the platform compared to other alternative processes based solely on the use of hydrocarbon mixtures.
Así, un primer aspecto de esta invención se refiere a un proceso realizado sobre al menos una estructura en alta mar para obtener gas natural licuado que comprende un primer ciclo de preenfriamiento del gas natural con un refrigerante distinto de aire y un segundo ciclo de refrigeración con aire como refrigerante para el enfriamiento y la licuación del gas natural. Thus, a first aspect of this invention refers to a process carried out on at least one structure on the high seas to obtain liquefied natural gas comprising a first pre-cooling cycle of natural gas with a refrigerant other than air and a second refrigeration cycle with air as a refrigerant for cooling and liquefying natural gas.
En una realización preferente de la invención, el ciclo de refrigeración con un refrigerante distinto del aire comprende realizar al menos una etapa de compresión del refrigerante distinto de aire seguida de una expansión para conseguir su enfriamiento, y el empleo de la corriente de refrigerante distinto de aire así enfriada para preenfriar el gas natural en un primer intercambiador de calor. In a preferred embodiment of the invention, the refrigeration cycle with a refrigerant other than air comprises performing at least one compression stage of the refrigerant other than air followed by an expansion to achieve its cooling, and the use of the refrigerant stream other than air thus cooled to precool the natural gas in a first heat exchanger.
Particularmente, el refrigerante distinto de aire puede ser NH3, hidrofluorocarbonos (HFC), hidroclorofluorocarbonos (HCFC), CO2, nitrógeno, o hidrocarburos, entre otros, ya sea como compuestos puros o en mezclas. Particularly, the non-air refrigerant can be NH3, hydro-fluorocarbons (HFCs), hydrochloro-fluorocarbons (HCFCs), CO2, nitrogen, or hydrocarbons, among others, either as pure compounds or in mixtures.
Además, en otra realización de la presente invención, el gas natural puede ser pretratado antes del ciclo de preenfriamiento. Son conocidas varias configuraciones de pretratamiento en el estado del arte dependiendo de la localización y del tipo y composición del contaminante, aunque típicamente comprende la eliminación Hg, CO2,H2SyH2O, entre otros. In addition, in another embodiment of the present invention, the natural gas can be pretreated before the precooling cycle. Several pretreatment configurations are known in the state of the art depending on the location and type and composition of the contaminant, although typically it comprises the removal of Hg, CO2, H2S and H2O, among others.
Opcionalmente, el proceso puede además comprender la etapa de separar el gas natural de sus líquidos de gas natural, antes de la licuación. El término “Líquidos del Gas Natural (LGN)” usado aquí se refiere a los componentes menos volátiles del gas natural, desde el etano a hidrocarburos superiores (propano, butano, isobutano y gasolina, la última a veces denominada condensado), con un contenido menor en metano. Optionally, the process may also comprise the step of separating the natural gas from its natural gas liquids, before liquefaction. The term "Natural Gas Liquids (LGN)" used here refers to the less volatile components of natural gas, from ethane to higher hydrocarbons (propane, butane, isobutane and gasoline, the latter sometimes referred to as condensate), with a content lower in methane.
En otra realización particular de la invención, el segundo ciclo de refrigeración empleando aire como refrigerante comprende las siguientes operaciones: In another particular embodiment of the invention, the second refrigeration cycle using air as a refrigerant comprises the following operations:
- --
- realizar al menos una etapa de compresión de una corriente de aire; perform at least one compression stage of an air stream;
- --
- enfriar dicha corriente de aire comprimido en un segundo intercambiador de calor, en el que el gas natural preenfriado sufre también un enfriamiento adicional, gracias a la corriente de aire refrigerante a baja presión que circula en contracorriente; cooling said compressed air stream in a second heat exchanger, in which the precooled natural gas also undergoes additional cooling, thanks to the low pressure refrigerant air flow circulating in countercurrent;
- --
- expandir la corriente de aire a alta presión que sale de dicho intercambiador de calor para reducir su presión y conseguir un mayor enfriamiento; y expand the high-pressure air stream leaving said heat exchanger to reduce its pressure and achieve greater cooling; Y
- --
- emplear dicha corriente de aire después de la expansión para enfriar aún más la corriente de gas natural en un tercer intercambiador de calor, pasando dicha corriente de aire a baja presión, a la salida del tercer intercambiador, por el segundo intercambiador. Por otro lado, la corriente de gas natural a la salida del tercer intercambiador se expande antes de pasar a un separador donde se separa el gas natural licuado (GNL) del gas de end-flash. using said air stream after expansion to further cool the natural gas stream in a third heat exchanger, passing said air stream at low pressure, at the outlet of the third exchanger, through the second exchanger. On the other hand, the natural gas stream at the exit of the third exchanger expands before moving to a separator where liquefied natural gas (LNG) is separated from the end gas.
En otra realización de la invención, la corriente de gas de end-flash final obtenida como subproducto de la licuación se hace pasar respectivamente por el tercer intercambiador y por el segundo intercambiador para ayudar a enfriar las corrientes de gas natural y de aire, aprovechándose así su energía criogénica. A la salida de los intercambiadores, se puede emplear como combustible, por ejemplo para las turbinas de gas del proceso, entre otros posibles usos. In another embodiment of the invention, the end-end gas stream obtained as a by-product of the liquefaction is passed respectively through the third exchanger and the second exchanger to help cool the natural gas and air streams, thus taking advantage Its cryogenic energy. At the exit of the exchangers, it can be used as fuel, for example for process gas turbines, among other possible uses.
El segundo ciclo de refrigeración con aire puede ser abierto o cerrado. Cuando el ciclo es abierto, el aire se toma de forma continua del ambiente, en condiciones atmosféricas, se trata para eliminar CO2 y agua, se usa para enfriar gas natural de acuerdo a los pasos anteriores, y se devuelve a la atmósfera. Cuando el ciclo es cerrado, el aire usado para enfriar el gas natural se recircula, siendo únicamente necesario aportar una pequeña cantidad de aire tratado para compensar pérdidas (make-up). The second air cooling cycle can be opened or closed. When the cycle is open, the air is taken continuously from the environment, in atmospheric conditions, it is treated to remove CO2 and water, it is used to cool natural gas according to the previous steps, and it is returned to the atmosphere. When the cycle is closed, the air used to cool the natural gas is recirculated, being only necessary to provide a small amount of treated air to compensate for losses (make-up).
En una realización de la presente invención, particularmente adecuada cuando el gas natural es rico en componentes pesados, el gas natural se preenfría en un primer intercambiador de calor hasta una temperatura situada en un rango entre -10ºC y -50ºC. A continuación, el gas natural entra en un segundo intercambiador, donde se enfría hasta una temperatura que permite la condensación de los líquidos de gas natural (LGN) en la proporción requerida. Esta temperatura depende de la composición del gas de alimentación, de las especificaciones del GNL, y de los requerimientos particulares de recuperación y/o pureza de los componentes pesados extraídos, siendo típicamente superior a -100ºC. El resultado de la etapa anterior es una corriente gaseosa típicamente compuesta por todo el metano y nitrógeno de la alimentación inicial, la cantidad deseada de etano, y cantidades residuales de los componentes más pesados (propano y superiores). In an embodiment of the present invention, particularly suitable when the natural gas is rich in heavy components, the natural gas is precooled in a first heat exchanger to a temperature between -10 ° C and -50 ° C. Next, the natural gas enters a second exchanger, where it is cooled to a temperature that allows the condensation of natural gas liquids (LGN) in the required proportion. This temperature depends on the composition of the feed gas, the LNG speci fi cations, and the particular requirements for recovery and / or purity of the extracted heavy components, being typically greater than -100 ° C. The result of the previous stage is a gas stream typically composed of all the methane and nitrogen from the initial feed, the desired amount of ethane, and residual amounts of the heaviest components (propane and higher).
A continuación, esta corriente de gas natural pasa a un tercer intercambiador de calor donde se enfría con aire hasta que es total o casi totalmente licuada. La temperatura a la cual el gas natural sale de este intercambiador no es inferior a -170ºC. Next, this natural gas stream passes to a third heat exchanger where it is cooled with air until it is totally or almost completely liquefied. The temperature at which natural gas leaves this exchanger is not less than -170 ° C.
En una realización alternativa, el preenfriamiento y la licuación pueden llevarse a cabo utilizando únicamente dos intercambiadores, uno para cada etapa. En este caso, la extracción de los LGN se efectúa tras llevar a cabo el preenfriamiento del gas natural en el primer intercambiador de calor. In an alternative embodiment, precooling and liquefaction can be carried out using only two exchangers, one for each stage. In this case, the extraction of the LGNs is carried out after the pre-cooling of the natural gas in the first heat exchanger.
Un segundo aspecto de la presente invención se refiere a un sistema para llevar a cabo el proceso previamente descrito que comprende los siguientes equipos: A second aspect of the present invention refers to a system for carrying out the previously described process comprising the following equipment:
- --
- al menos un compresor y un enfriador para comprimir y enfriar la corriente de refrigerante distinto de aire; at least one compressor and a cooler to compress and cool the refrigerant stream other than air;
- --
- un primer intercambiador de calor para preenfriar la corriente de gas natural con la corriente de refrigerante distinto de aire; a first heat exchanger to precool the natural gas stream with the coolant stream other than air;
- --
- al menos un compresor y un enfriador para comprimir y enfriar una corriente de aire; at least one compressor and a cooler to compress and cool a stream of air;
- --
- un segundo intercambiador de calor para realizar un enfriamiento de la corriente de gas natural preenfriada y de la corriente de aire comprimida utilizando la corriente de aire refrigerante a baja presión; a second heat exchanger for cooling the pre-cooled natural gas stream and the compressed air stream using the low pressure refrigerant air stream;
- --
- al menos un dispositivo de expansión para permitir la expansión de la corriente de aire a alta presión que sale del segundo intercambiador de calor; at least one expansion device to allow the expansion of the high pressure air stream leaving the second heat exchanger;
- --
- un tercer intercambiador de calor para realizar un enfriamiento de la corriente de gas natural con la corriente de aire tras su expansión; a third heat exchanger for cooling the natural gas stream with the air stream after its expansion;
- --
- un dispositivo de expansión para permitir la expansión de la corriente de gas natural; y an expansion device to allow the expansion of the natural gas stream; Y
- --
- un separador que separa la corriente de gas natural en gas natural licuado y gas de end-flash. a separator that separates the natural gas stream into liquefied natural gas and end gas.
A continuación, se realiza una breve descripción de cada uno de estos elementos, así como de algunos otros no mencionados explícitamente en la lista anterior. Next, a brief description of each of these elements is made, as well as some others not explicitly mentioned in the previous list.
- --
- Intercambiadores de calor. En la presente invención se puede utilizar cualquier tipo de intercambiador de calor. Para el ciclo de preenfriamiento, los intercambiadores pueden ser preferentemente de carcasa y tubos o de placas y aletas, mientras que para el ciclo de aire, se prefieren intercambiadores de placas y aletas. El número mínimo de intercambiadores en el lado del gas natural es uno. Heat exchangers. Any type of heat exchanger can be used in the present invention. For the precooling cycle, the exchangers may preferably be shell and tubes or plates and fins, while for the air cycle, plate and fin exchangers are preferred. The minimum number of heat exchangers on the natural gas side is one.
- --
- Expansores. Ejemplos de expansores adecuados son las válvulas Joule Thompson (J-T) y los turboexpansores. En el lado del aire, se necesita al menos un expansor para expandir el aire; si se requiere, pueden utilizarse varios expansores en paralelo. Los expansores de aire pueden acoplarse a uno o más compresores para recuperar la potencia. Alternativamente, esa potencia puede utilizarse para otros propósitos, como generación eléctrica. En el lado del refrigerante distinto del aire, se necesita al menos un expansor para expandir el refrigerante distinto de aire antes de usarlo en el preenfriamiento del gas natural. En el lado del gas natural, se necesita al menos un expansor para expandir el líquido obtenido en la sección de intercambio de calor. Expanders Examples of suitable expanders are Joule Thompson (J-T) valves and turboexpansors. On the air side, at least one expander is needed to expand the air; if required, several expanders can be used in parallel. Air expanders can be coupled to one or more compressors to recover power. Alternatively, that power can be used for other purposes, such as power generation. On the side of the non-air refrigerant, at least one expander is needed to expand the non-air refrigerant before using it in the pre-cooling of natural gas. On the natural gas side, at least one expander is needed to expand the liquid obtained in the heat exchange section.
- --
- Compresores. Se requiere al menos uno para comprimir el refrigerante aire. Si el preenfriamiento se realiza con un ciclo de compresión, entonces como mínimo se requerirán dos compresores, uno para el ciclo de preenfriamiento y otro para el ciclo de aire. El número de etapas de compresión de los ciclos depende de la optimización del proceso. Las zonas de compresión comprenden preferiblemente uno o más intercambiadores de calor entre los compresores (intercoolers), en el caso en que se utilice más de un compresor, y uno o más intercambiadores después del último compresor (aftercoolers). Todos estos intercambiadores utilizan preferentemente agua como medio refrigerante. Otro compresor adicional junto con su sistema de refrigeración puede ser requerido para alimentar el gas del flash final a las turbinas. Compressors At least one is required to compress the air refrigerant. If precooling is performed with a compression cycle, then at least two compressors will be required, one for the precooling cycle and one for the air cycle. The number of stages of compression of the cycles depends on the optimization of the process. The compression zones preferably comprise one or more heat exchangers between the compressors (intercoolers), in the case where more than one compressor is used, and one or more exchangers after the last compressor (aftercoolers). All these exchangers preferably use water as a cooling medium. Another additional compressor together with its cooling system may be required to feed the final fl ash gas to the turbines.
- --
- Accionadores de los compresores para todas las etapas de compresión, excepto si están directamente acopladas al expansor de aire. Pueden ser turbinas de gas, turbinas de vapor o motores eléctricos. Compressor actuators for all compression stages, except if they are directly coupled to the air expander. They can be gas turbines, steam turbines or electric motors.
- --
- Columna para extracción de LGN. Si se requiere fraccionamiento de LGN, más de una columna puede ser necesaria. Column for extraction of LGN. If LGN fractionation is required, more than one column may be necessary.
A menos que se defina de otra manera, todos los términos técnicos y científicos utilizados aquí tienen el mismo significado entendido comúnmente por aquellos expertos en la materia a la que esta invención pertenece. Los métodos y materiales similares o equivalentes a los descritos aquí pueden utilizarse en la práctica de la presente invención. Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used here have the same meaning commonly understood by those skilled in the art to which this invention pertains. Methods and materials similar or equivalent to those described herein may be used in the practice of the present invention.
En la descripción y reivindicaciones, la palabra “comprende” y sus variaciones no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Objetivos, ventajas y características adicionales de la invención serán evidentes a los expertos en la materia tras el examen de la descripción, o pueden deducirse de la práctica de la invención. In the description and claims, the word "comprises" and its variations are not intended to exclude other technical characteristics, additives, components or steps. Objectives, advantages and additional features of the invention will be apparent to those skilled in the art after examination of the description, or can be deduced from the practice of the invention.
Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a efectos ilustrativos y no tienen intención de limitar el alcance de la presente invención. Diversos subsistemas requeridos como válvulas, sistemas de control, sensores, y estructuras de soporte han sido suprimidos de las figuras para mejorar la simplicidad y claridad de la presentación. The following examples and drawings are provided for illustrative purposes and are not intended to limit the scope of the present invention. Various subsystems required such as valves, control systems, sensors, and support structures have been removed from the fi gures to improve the simplicity and clarity of the presentation.
Descripción de los dibujos Description of the drawings
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: To complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to a preferred example of practical implementation thereof, a set of drawings is attached as an integral part of said description. where, for illustrative and non-limiting purposes, the following has been represented:
Figura 1.-muestra un ejemplo de la presente invención aplicada a la licuación de una corriente de gas natural. El esquema mostrado en la Fig. 1 consta de una primera etapa de preenfriamiento del gas natural y una segunda etapa de licuación. La licuación se consigue mediante un ciclo cerrado en el que se usa aire como refrigerante. Figure 1 shows an example of the present invention applied to the liquefaction of a natural gas stream. The scheme shown in Fig. 1 consists of a first stage of pre-cooling of natural gas and a second stage of liquefaction. The liquefaction is achieved by a closed cycle in which air is used as a refrigerant.
Figura 2.-muestra una modificación del esquema mostrado en la Fig. 1 donde el aire usado como refrigerante para la licuación del gas natural fluye en un ciclo abierto. Figure 2.- shows a modification of the scheme shown in Fig. 1 where the air used as a refrigerant for the liquefaction of natural gas flows in an open cycle.
Realización preferente de la invención Preferred Embodiment of the Invention
Ejemplo 1 Example 1
El Ejemplo 1 se basa en el esquema mostrado en la Fig. 1 en el que el refrigerante utilizado en la etapa de preenfriamiento del gas natural es propano. En este ejemplo, la corriente de gas natural de alimentación (corriente 1) se trata en una planta de pretratamiento A convencional para eliminar el CO2,H2S, agua y mercurio. El gas tratado, corriente 2, se corresponde con una corriente dulce y seca de gas natural a 15ºC y 30,1 bar. La corriente 2 tiene la composición molar indicada en la Tabla 1. Example 1 is based on the scheme shown in Fig. 1 in which the refrigerant used in the natural gas precooling stage is propane. In this example, the feed natural gas stream (stream 1) is treated in a conventional pretreatment A plant to remove CO2, H2S, water and mercury. The treated gas, stream 2, corresponds to a sweet and dry stream of natural gas at 15 ° C and 30.1 bar. Stream 2 has the molar composition indicated in Table 1.
TABLA 1 TABLE 1
La corriente 2 entra en la etapa de preenfriamiento, pasando a través del intercambiador de calor 100, hasta obtener una corriente 3 a -30ºC. La corriente de gas natural pre-enfriado (corriente 3) entra en la etapa de licuación, pasando a través de los intercambiadores de calor 101, 102 para obtener un líquido subenfriado a alta presión, corriente 7. En el primer intercambiador de calor 101, el gas natural es enfriado hasta una temperatura intermedia de aproximadamente -69ºC (corriente 4), para condensar los líquidos del gas natural. La corriente 4 entra en una columna B donde los líquidos del gas natural se extraen como corriente 5 por el fondo, mientras que el gas pobre, corriente 6, sale de la columna por la cabeza. La corriente 5 se dirige a la zona de fraccionamiento si se requiere productos específicos como propano y butano. Stream 2 enters the precooling stage, passing through heat exchanger 100, until a stream 3 is obtained at -30 ° C. The pre-cooled natural gas stream (stream 3) enters the liquefaction stage, passing through the heat exchangers 101, 102 to obtain a high-pressure subcooled liquid, stream 7. In the first heat exchanger 101, The natural gas is cooled to an intermediate temperature of approximately -69 ° C (stream 4), to condense the natural gas liquids. Stream 4 enters a column B where liquids from natural gas are extracted as stream 5 from the bottom, while poor gas, stream 6, exits the column from the head. Stream 5 is directed to the fractionation zone if specific products such as propane and butane are required.
El gas natural pobre (corriente 6) entra en el intercambiador de calor 102 y se enfría hasta una temperatura aproximada de -130ºC, obteniendo una corriente líquida subenfriada a alta presión (corriente 7), que se dirige a una válvula J-T 103, a través de la cual la corriente 7 se expande adiabáticamente a 1,1 bar (corriente 8) y se dirige finalmente a un recipiente 104, en el que se produce una separación de la fase líquida y la fase vapor, produciendo GNL a almacenamiento (corriente 9) y una corriente de gas de end-flash (corriente 10), ambos aproximadamente a -160ºC y 1,1 bar. Poor natural gas (stream 6) enters heat exchanger 102 and cools to an approximate temperature of -130 ° C, obtaining a liquid stream undercooled at high pressure (stream 7), which is directed to a JT 103 valve, through from which the stream 7 expands adiabatically to 1.1 bar (stream 8) and is finally directed to a vessel 104, in which a separation of the liquid phase and the vapor phase occurs, producing LNG on storage (stream 9 ) and an end-stream gas stream (stream 10), both at approximately -160 ° C and 1.1 bar.
La corriente 10 se recircula a los intercambiadores de calor 102 y 101, respectivamente, donde se recupera la energía criogénica de esta corriente. Así, la corriente 11 sale del intercambiador de calor 102 a -90,8ºC, que es calentada aún más en el intercambiador de calor 101 hasta la temperatura de 15ºC (corriente 12). Esta corriente 12 puede usarse como combustible dentro de la planta. En caso de que este combustible vaya a turbinas de gas, la corriente 12 típicamente necesitará aumentar su presión por medio de un compresor antes de ser introducido en ellas. Stream 10 is recirculated to heat exchangers 102 and 101, respectively, where the cryogenic energy of this stream is recovered. Thus, stream 11 leaves heat exchanger 102 at -90.8 ° C, which is further heated in heat exchanger 101 to a temperature of 15 ° C (stream 12). This stream 12 can be used as fuel inside the plant. In the event that this fuel goes to gas turbines, stream 12 will typically need to increase its pressure by means of a compressor before being introduced into them.
En este ejemplo, los intercambiadores de calor usados en el lado del gas natural son: intercambiador de calor de tipo carcasa y tubo para el pre-enfriamiento con propano e intercambiadores de calor de placas y aletas para la licuación con aire. In this example, the heat exchangers used on the natural gas side are: shell and tube type heat exchanger for pre-cooling with propane and plate and fin heat exchangers for air liquefaction.
A continuación se describe el ciclo de propano que convierte la corriente de gas natural 2 en la corriente de gas natural preenfriado (corriente 3), empezando por la corriente de propano 13 que ha hecho uso de todas o la mayoría de sus propiedades refrigerantes absorbiendo calor del gas de alimentación. La corriente 13, aproximadamente a 10ºC, que está a la menor presión del ciclo (alrededor de 1,4 bar), entra y se recomprime en una unidad de compresión multietapa 105, que cuenta con etapas de enfriado intermedio y post-enfriado, para producir la corriente comprimida The propane cycle that converts the natural gas stream 2 into the precooled natural gas stream (stream 3) is described below, starting with the propane stream 13 that has made use of all or most of its cooling properties by absorbing heat of the feed gas. Stream 13, at approximately 10 ° C, which is at the lowest pressure in the cycle (around 1.4 bar), enters and is re-compressed in a multi-stage compression unit 105, which has intermediate and post-cooling stages, for produce compressed current
17. La zona de compresión comprende dos compresores 106 y 108, con un intercambiador de calor 107 entre ellos y un intercambiador de calor 109 después del compresor 108. Los intercambiadores de calor 107 y 109 usan agua como medio refrigerante. La corriente comprimida 17 sale de la unidad de compresión 105 a 40ºC y 17,5 bar y pasa por una válvula 110 que reduce su presión y temperatura, hasta obtener la corriente 18, a -32,6ºC y 1,5 bar. Esta corriente pasa por el intercambiador de calor 100, donde proporciona el frío necesario para pre-enfriar la corriente de gas natural 2, sale como corriente 13 y empieza el ciclo de nuevo. 17. The compression zone comprises two compressors 106 and 108, with a heat exchanger 107 between them and a heat exchanger 109 after the compressor 108. Heat exchangers 107 and 109 use water as a cooling medium. The compressed current 17 leaves the compression unit 105 at 40 ° C and 17.5 bar and passes through a valve 110 that reduces its pressure and temperature, until the current 18 is obtained, at -32.6 ° C and 1.5 bar. This current passes through the heat exchanger 100, where it provides the necessary cold to pre-cool the natural gas stream 2, exits as stream 13 and begins the cycle again.
A continuación se describe el ciclo de refrigeración de aire que convierte la corriente de gas natural preenfriado 3 en la corriente líquida 7, empezando por la corriente de aire 19 que ha hecho uso de todas o la mayoría de sus propiedades refrigerantes absorbiendo calor del gas natural. La corriente 19, aproximadamente a 37ºC, está a la menor presión del ciclo (alrededor de 2 bar) y entra y se recomprime en una unidad de compresión multietapa 111, que cuenta con etapas de enfriamiento intermedio y postenfriamiento, para producir la corriente comprimida 25. La zona de compresión comprende tres compresores 112, 114 y 116, con un intercambiador de calor 113 entre los compresores 112 y 114, un intercambiador de calor 115 entre los compresores 114 y 116 y un intercambiador de calor 117 después del compresor The air cooling cycle that converts the precooled natural gas stream 3 into the liquid stream 7 is described below, starting with the air stream 19 that has made use of all or most of its cooling properties by absorbing heat from the natural gas . Stream 19, at approximately 37 ° C, is at the lowest pressure in the cycle (about 2 bar) and enters and is recompressed in a multi-stage compression unit 111, which has intermediate cooling and postcooling stages, to produce compressed stream 25 The compression zone comprises three compressors 112, 114 and 116, with a heat exchanger 113 between the compressors 112 and 114, a heat exchanger 115 between the compressors 114 and 116 and a heat exchanger 117 after the compressor
116. Los intercambiadores de calor 113, 115 y 117 usan agua como medio refrigerante. La corriente comprimida 25 sale de la unidad de compresión 111 a 40ºC y 30 bar y se dirige al intercambiador de calor 101, donde se enfría a -37,8ºC por el paso a contracorriente de la corriente de aire refrigerante 32 y la corriente 11 de gas de end-flash. La corriente 25 sale como corriente 26 del intercambiador de calor 101 y pasa a la zona de expansión 118, donde reduce la presión y temperatura de la corriente de aire 26, dando lugar a la corriente 31. La zona de expansión comprende dos turboexpansores 119 y 120 en paralelo y se usa para proporcionar parte de la potencia para los compresores de la unidad de compresión 111. La corriente de aire 31 (que ha sido expandida en la zona de expansión 118) está a 2,15 bar y una temperatura de -143ºC. Esta corriente pasa a través de los intercambiadores de calor 102 y 101, respectivamente. En el intercambiador de calor 102, la corriente 31 proporciona suficiente frío para licuar la corriente de gas natural 6 y formar gas natural licuado (corriente 7). La corriente 31 sale del intercambiador de calor 102 como corriente 32 a una temperatura de -71ºC y entra en el intercambiador de calor 101, donde enfría tanto al gas natural (corriente 3) como al aire comprimido (corriente 25). La corriente 32 abandona el intercambiador de calor 101 como corriente 19 y empieza el ciclo de nuevo. 116. Heat exchangers 113, 115 and 117 use water as a cooling medium. The compressed stream 25 leaves the compression unit 111 at 40 ° C and 30 bar and is directed to the heat exchanger 101, where it is cooled to -37.8 ° C by the countercurrent passage of the cooling air stream 32 and the stream 11 end gas. Stream 25 exits as stream 26 of heat exchanger 101 and passes to expansion zone 118, where it reduces the pressure and temperature of air stream 26, resulting in stream 31. The expansion zone comprises two turboexpanders 119 and 120 in parallel and is used to provide some of the power for the compressor of the compression unit 111. The air stream 31 (which has been expanded in the expansion zone 118) is at 2.15 bar and a temperature of - 143 ° C. This current passes through heat exchangers 102 and 101, respectively. In heat exchanger 102, stream 31 provides sufficient cold to liquefy the natural gas stream 6 and form liquefied natural gas (stream 7). Stream 31 leaves heat exchanger 102 as stream 32 at a temperature of -71 ° C and enters heat exchanger 101, where it cools both natural gas (stream 3) and compressed air (stream 25). Stream 32 leaves heat exchanger 101 as stream 19 and begins the cycle again.
El ciclo de aire tendrá un punto de make-up para compensar las pérdidas de aire en el ciclo. El aire de make-up (compensación) tendrá que ser tratado en instalaciones de tratamiento para eliminar el CO2 y el agua que contenga. The air cycle will have a make-up point to compensate for air losses in the cycle. The make-up air (compensation) will have to be treated in treatment facilities to remove the CO2 and the water it contains.
Asimismo, el ciclo de propano tendrá también un punto de make-up que compense las pérdidas de propano en el ciclo. Also, the propane cycle will also have a make-up point that compensates for propane losses in the cycle.
La Tabla 2 muestra las condiciones de operación de las principales corrientes de la Fig. 1 aplicada al Ejemplo 1. Table 2 shows the operating conditions of the main currents of Fig. 1 applied to Example 1.
TABLA 2 TABLE 2
Ejemplo 2 Example 2
La Fig. 1 sirve asimismo para ilustrar un segundo ejemplo de la presente invención, aplicada en este caso a la licuación de una corriente de gas natural usando CO2 como refrigerante en la primera etapa de preenfriamiento y aire como refrigerante en la segunda etapa en la que se consigue la licuación final del gas natural. El aire refrigerante circula en un ciclo cerrado. Fig. 1 also serves to illustrate a second example of the present invention, applied in this case to the liquefaction of a natural gas stream using CO2 as a refrigerant in the first precooling stage and air as a refrigerant in the second stage in which the final liquefaction of natural gas is achieved. The cooling air circulates in a closed cycle.
La descripción del proceso es análoga a la indicada en el Ejemplo 1, con la salvedad de que en este caso el ciclo de preenfriamiento del gas natural contiene CO2 y toma las mismas hipótesis en cuanto a composición del gas natural de entrada. Las condiciones de operación de las principales corrientes de la Fig.1 aplicada al Ejemplo 2 se muestran en la Tabla 3. The description of the process is analogous to that indicated in Example 1, with the proviso that in this case the pre-cooling cycle of natural gas contains CO2 and takes the same hypothesis as regards the composition of the incoming natural gas. The operating conditions of the main currents of Fig. 1 applied to Example 2 are shown in Table 3.
TABLA 3 TABLE 3
Ejemplo 3 Example 3
La Fig. 2 muestra otro ejemplo de la presente invención. El ejemplo mostrado en la Fig.2 tiene, como modificación al esquema mostrado por la Fig. 1, que el aire usado como refrigerante para la licuación del gas natural fluye en un ciclo abierto. Fig. 2 shows another example of the present invention. The example shown in Fig. 2 has, as a modification to the scheme shown in Fig. 1, that the air used as a refrigerant for the liquefaction of natural gas flows in an open cycle.
El Ejemplo 3, basado en la Fig. 2, muestra un ejemplo de la presente invención aplicada a la licuación de una corriente de gas natural usando propano como refrigerante en una primera etapa de preenfriamiento y aire como refrigerante en una segunda etapa en la que se consigue la licuación final del gas natural, circulando el aire en ciclo abierto. Example 3, based on Fig. 2, shows an example of the present invention applied to the liquefaction of a natural gas stream using propane as a refrigerant in a first precooling stage and air as a refrigerant in a second stage in which achieves the final liquefaction of natural gas, circulating the air in an open cycle.
La corriente de gas natural de alimentación (corriente 1) se trata en una planta de pretratamiento A convencional para eliminar el CO2,H2S, agua y mercurio. El gas tratado, corriente 2, se corresponde con una corriente dulce y seca de gas natural a 15ºC y 30,1 bar. La corriente 2 tiene la composición molar indicada en la Tabla 1. The natural gas feed stream (stream 1) is treated in a conventional pretreatment A plant to remove CO2, H2S, water and mercury. The treated gas, stream 2, corresponds to a sweet and dry stream of natural gas at 15 ° C and 30.1 bar. Stream 2 has the molar composition indicated in Table 1.
La corriente 2 entra en la etapa de preenfriamiento, pasando a través del intercambiador de calor 100, hasta obtener una corriente 3 a -30ºC. La corriente de gas natural preenfriado (corriente 3) entra en la etapa de licuación, pasando a través de los intercambiadores de calor 101, 102 para obtener un líquido subenfriado a alta presión, corriente 7. En el primer intercambiador de calor 101, el gas natural es enfriado hasta una temperatura intermedia de aproximadamente -69ºC (corriente 4), para condensar los líquidos del gas natural. La corriente 4 entra en una columna B donde los líquidos del gas natural se extraen como corriente 5 por el fondo, mientras que el gas pobre, corriente 6, sale de la columna por la cabeza. La corriente 5 se dirige a la zona de fraccionamiento si se requiere productos específicos como propano y butano. Stream 2 enters the precooling stage, passing through heat exchanger 100, until a stream 3 is obtained at -30 ° C. The pre-cooled natural gas stream (stream 3) enters the liquefaction stage, passing through the heat exchangers 101, 102 to obtain a high-pressure subcooled liquid, stream 7. In the first heat exchanger 101, the gas natural is cooled to an intermediate temperature of approximately -69 ° C (stream 4), to condense the natural gas liquids. Stream 4 enters a column B where liquids from natural gas are extracted as stream 5 from the bottom, while poor gas, stream 6, exits the column from the head. Stream 5 is directed to the fractionation zone if specific products such as propane and butane are required.
El gas natural pobre (corriente 6) entra en el intercambiador de calor 102 y se enfría hasta una temperatura aproximada de -130ºC, obteniendo una corriente líquida subenfriada a alta presión (corriente 7), que se dirige a una válvula J-T 103, a través de la cual la corriente 7 se expande adiabáticamente a 1,1 bar (corriente 8) y se dirige finalmente a un recipiente 104, en el que se produce una separación de la fase líquida y la fase vapor, produciendo GNL a almacenamiento (corriente 9) y una corriente de gas de end-flash (corriente 10), ambos aproximadamente a -160ºC y 1,1 bar. Poor natural gas (stream 6) enters heat exchanger 102 and cools to an approximate temperature of -130 ° C, obtaining a liquid stream undercooled at high pressure (stream 7), which is directed to a JT 103 valve, through from which the stream 7 expands adiabatically to 1.1 bar (stream 8) and is finally directed to a vessel 104, in which a separation of the liquid phase and the vapor phase occurs, producing LNG on storage (stream 9 ) and an end-stream gas stream (stream 10), both at approximately -160 ° C and 1.1 bar.
La corriente 10 se recircula a los intercambiadores de calor 102 y 101, respectivamente, donde se recupera la energía criogénica de esta corriente. Así, la corriente 11 sale del intercambiador de calor 102 a -90,8ºC, y es calentada aún más en el intercambiador de calor 101 hasta la temperatura de 15ºC (corriente 12). Esta corriente 12 puede usarse como combustible dentro de la planta. Stream 10 is recirculated to heat exchangers 102 and 101, respectively, where the cryogenic energy of this stream is recovered. Thus, stream 11 leaves heat exchanger 102 at -90.8 ° C, and is further heated in heat exchanger 101 to a temperature of 15 ° C (stream 12). This stream 12 can be used as fuel inside the plant.
A continuación se describe el ciclo de propano que convierte la corriente de gas natural 2 en la corriente de gas natural preenfriado (corriente 3), empezando por la corriente de propano 13 que ha hecho uso de todas o la mayoría de sus propiedades refrigerantes absorbiendo calor del gas de alimentación. La corriente 13, aproximadamente a 10ºC, que está a la menor presión del ciclo (alrededor de 1,4 bar), entra y se recomprime en una unidad de compresión multietapa 105, que cuenta con etapas de enfriado intermedio y post-enfriado, para producir la corriente comprimida The propane cycle that converts the natural gas stream 2 into the precooled natural gas stream (stream 3) is described below, starting with the propane stream 13 that has made use of all or most of its cooling properties by absorbing heat of the feed gas. Stream 13, at approximately 10 ° C, which is at the lowest pressure in the cycle (around 1.4 bar), enters and is re-compressed in a multi-stage compression unit 105, which has intermediate and post-cooling stages, for produce compressed current
17. La zona de compresión comprende dos compresores 106 y 108, con un intercambiador de calor 107 entre ellos y un intercambiador de calor 109 después del compresor 108. Los intercambiadores de calor 107 y 109 usan agua como medio refrigerante. La corriente comprimida 17 sale de la unidad de compresión 105 a 40ºC y 17,5 bar, y pasa por una válvula 110 que reduce su presión y temperatura hasta obtener la corriente 18, a -32,6ºC y 1,5 bar. Esta corriente pasa por el intercambiador de calor 100, donde proporciona el frío necesario para pre-enfriar la corriente de gas natural 2. La corriente 18 sale del intercambiador de calor 100 como corriente 13 y empieza el ciclo de nuevo. 17. The compression zone comprises two compressors 106 and 108, with a heat exchanger 107 between them and a heat exchanger 109 after the compressor 108. Heat exchangers 107 and 109 use water as a cooling medium. The compressed current 17 leaves the compression unit 105 at 40 ° C and 17.5 bar, and passes through a valve 110 that reduces its pressure and temperature until the current 18 is obtained, at -32.6 ° C and 1.5 bar. This current passes through the heat exchanger 100, where it provides the necessary cold to pre-cool the natural gas stream 2. The stream 18 leaves the heat exchanger 100 as stream 13 and begins the cycle again.
El ciclo de refrigeración de aire, en la Fig. 2, es un ciclo abierto. En este ciclo, el aire es tomado de forma continua de la atmósfera a condiciones ambientales (corriente 19*). La corriente 19* entra en la planta de tratamiento C, que se encarga de eliminar el CO2 y el agua que contenga el aire y sale de la planta como corriente 19 (15ºCy1bar). La corriente 19 se comprime en una unidad de compresión multietapa 111, que cuenta con etapas de enfriado intermedio y post-enfriado, para producir la corriente comprimida 25, que sale de la unidad de compresión 111 a 40ºC y 16 bar. Esta corriente se dirige al intercambiador de calor 101, donde se enfría a -33,5ºC (corriente 26) por el paso a contracorriente de la corriente de aire refrigerante 32 y la corriente 11 de gas de end-flash. La corriente 26 pasa a la zona de expansión 118, donde la presión y la temperatura se reducen hasta 1,2 bar y -137,2ºC, respectivamente (corriente 31). La corriente 31 pasa a través de los intercambiadores de calor 102 y 101, respectivamente. En el intercambiador de calor 102, la corriente 31 proporciona suficiente frío para licuar la corriente de gas natural 6 y formar gas natural licuado (corriente 7). La corriente 31 sale del intercambiador de calor 102 como corriente 32 a una temperatura de -78,1ºC y entra en el intercambiador de calor 101, donde enfría tanto al gas natural (corriente 3) como al aire comprimido (corriente 25). La corriente 33 sale del intercambiador de calor 101 a aproximadamente 19ºC y 1 bar, y es liberada directamente a la atmósfera. The air cooling cycle, in Fig. 2, is an open cycle. In this cycle, the air is taken continuously from the atmosphere at ambient conditions (current 19 *). Stream 19 * enters treatment plant C, which is responsible for removing CO2 and water that contains the air and leaves the plant as stream 19 (15ºC and 1bar). Stream 19 is compressed in a multi-stage compression unit 111, which has intermediate and post-cooling stages, to produce compressed stream 25, which leaves compression unit 111 at 40 ° C and 16 bar. This stream is directed to the heat exchanger 101, where it is cooled to -33.5 ° C (stream 26) by the countercurrent passage of the refrigerant air stream 32 and the stream gas stream 11. Stream 26 passes to expansion zone 118, where the pressure and temperature are reduced to 1.2 bar and -137.2 ° C, respectively (stream 31). Stream 31 passes through heat exchangers 102 and 101, respectively. In heat exchanger 102, stream 31 provides sufficient cold to liquefy the natural gas stream 6 and form liquefied natural gas (stream 7). Stream 31 leaves heat exchanger 102 as stream 32 at a temperature of -78.1 ° C and enters heat exchanger 101, where it cools both natural gas (stream 3) and compressed air (stream 25). Stream 33 leaves heat exchanger 101 at approximately 19 ° C and 1 bar, and is released directly into the atmosphere.
La Tabla 4 muestra las condiciones de operación de las corrientes principales de la Fig. 2 aplicada al Ejemplo 3. Table 4 shows the operating conditions of the main currents of Fig. 2 applied to Example 3.
TABLA 4 TABLE 4
Ejemplo 4 Example 4
La Fig. 2 sirve asimismo para ilustrar un cuarto ejemplo de la presente invención, aplicada en este caso a la licuación de una corriente de gas natural usando CO2 como refrigerante en la primera etapa de preenfriamiento y aire como refrigerante en la segunda etapa en la que se consigue la licuación final del gas natural. El aire refrigerante circula en un ciclo abierto. Fig. 2 also serves to illustrate a fourth example of the present invention, applied in this case to the liquefaction of a natural gas stream using CO2 as a refrigerant in the first precooling stage and air as a refrigerant in the second stage in which the final liquefaction of natural gas is achieved. The cooling air circulates in an open cycle.
La descripción del proceso es análoga a la indicada en el Ejemplo 3, con la salvedad de que en este caso el ciclo de preenfriamiento del gas natural contiene CO2 y toma las mismas hipótesis en cuanto a composición del gas natural de entrada. Las condiciones de operación de las principales corrientes de la Fig. 2 aplicada al Ejemplo 4 se muestran en la Tabla 5. The description of the process is analogous to that indicated in Example 3, with the proviso that in this case the pre-cooling cycle of natural gas contains CO2 and takes the same hypothesis as regards the composition of the incoming natural gas. The operating conditions of the main currents of Fig. 2 applied to Example 4 are shown in Table 5.
TABLA 5 TABLE 5
Claims (21)
- --
- realizar un primer ciclo de refrigeración con un refrigerante distinto de aire para el preenfriamiento de una corriente de gas natural (1, 2), y carry out a first refrigeration cycle with a refrigerant other than air for the precooling of a natural gas stream (1, 2), and
- --
- realizar un segundo ciclo de refrigeración con aire para el enfriamiento y licuación del gas natural preenfriado (3). Perform a second cycle of air cooling for cooling and liquefying the precooled natural gas (3).
- 2. 2.
- Proceso de acuerdo con la reivindicación 1 donde el primer ciclo de refrigeración comprende al menos una etapa de compresión de la corriente de refrigerante (13) distinto de aire seguida de una expansión para conseguir su enfriamiento, y el empleo de la corriente de refrigerante enfriada (18) para preenfriar una corriente de gas natural (1) en un primer intercambiador de calor (100), obteniéndose gas natural preenfriado (3). Process according to claim 1 wherein the first refrigeration cycle comprises at least one stage of compression of the refrigerant stream (13) other than air followed by an expansion to achieve its cooling, and the use of the cooled refrigerant stream ( 18) to precool a stream of natural gas (1) in a first heat exchanger (100), obtaining precooled natural gas (3).
- 3. 3.
- El proceso de acuerdo con la reivindicación 2, donde el refrigerante se elige de la siguiente lista: NH3, hidrofluorocarbonos (HFC), hidroclorofluorocarbonos (HCFC), CO2, nitrógeno, hidrocarburos puros y mezclas de hidrocarburos. The process according to claim 2, wherein the refrigerant is chosen from the following list: NH3, hydro-fluorocarbons (HFCs), hydrochloro-fluorocarbons (HCFCs), CO2, nitrogen, pure hydrocarbons and hydrocarbon mixtures.
- 4. Four.
- El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, que además comprende la operación previa de extraer de la corriente de gas natural (1) al menos uno de los siguientes compuestos: CO2,H2S, H2O y Hg, obteniéndose la corriente de gas natural (2). The process according to any of claims 1-3, which further comprises the previous operation of extracting from the natural gas stream (1) at least one of the following compounds: CO2, H2S, H2O and Hg, obtaining the flow of natural gas (2).
- 5. 5.
- El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, que además comprende la operación de extraer los líquidos de la corriente de gas natural (3 ó 4) después del primer ciclo de refrigeración. The process according to any of claims 1-4, further comprising the operation of extracting the liquids from the natural gas stream (3 or 4) after the first refrigeration cycle.
- 6. 6.
- El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1-5, donde la compresión de la corriente de refrigerante (13) distinto de aire se lleva a cabo en al menos dos etapas de compresión. The process of any of claims 1-5, wherein compression of the refrigerant stream (13) other than air is carried out in at least two stages of compression.
- 7. 7.
- El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 -6, donde la corriente de gas natural (2) tiene una presión de al menos 1 bar. The process according to any of claims 1-6, wherein the natural gas stream (2) has a pressure of at least 1 bar.
- 8. 8.
- Proceso para obtener gas natural licuado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-7, donde el segundo ciclo de refrigeración con aire comprende las siguientes operaciones: Process for obtaining liquefied natural gas according to any of claims 1-7, wherein the second air cooling cycle comprises the following operations:
- --
- realizar al menos una etapa de compresión de una corriente de aire (19); perform at least one compression stage of an air stream (19);
- --
- enfriar dicha corriente de aire comprimido (25) en un segundo intercambiador de calor (101), en el que la corriente de gas natural preenfriado (3) sufre también un enfriamiento adicional, gracias a una corriente de aire refrigerante a baja presión que circula en contracorriente (32); cooling said compressed air stream (25) in a second heat exchanger (101), in which the precooled natural gas stream (3) also undergoes additional cooling, thanks to a stream of low pressure refrigerant air circulating in countercurrent (32);
- --
- expandir la corriente de aire a alta presión (26) para reducir su presión y conseguir un mayor enfriamiento; y expand the high pressure air stream (26) to reduce its pressure and achieve greater cooling; Y
- --
- emplear dicha corriente de aire (31) para enfriar la corriente de gas natural (6) en un tercer intercambiador de calor (102), pasando a continuación dicha corriente de aire (32) a baja presión por el segundo intercambiador (101), using said air stream (31) to cool the natural gas stream (6) in a third heat exchanger (102), then running said air stream (32) at low pressure through the second exchanger (101),
- --
- expandir la corriente de gas natural (7) a la salida del tercer intercambiador de calor (102) antes de pasar a un separador (104) donde se separa el gas natural licuado (9) de un gas de end-flash (10). expand the natural gas stream (7) at the outlet of the third heat exchanger (102) before moving to a separator (104) where the liquefied natural gas (9) is separated from an end-flow gas (10).
- 11. eleven.
- El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8-10, donde la corriente de aire (32), tras pasar por el segundo intercambiador (101), vuelve al inicio de la etapa de compresión. The process according to any of claims 8-10, wherein the air flow (32), after passing through the second exchanger (101), returns to the beginning of the compression stage.
- 12. 12.
- El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8-10, donde la corriente de aire (32), tras pasar por el segundo intercambiador (101), es devuelto a la atmósfera. The process according to any of claims 8-10, wherein the air stream (32), after passing through the second exchanger (101), is returned to the atmosphere.
- 13. 13.
- El proceso de acuerdo con la reivindicación 12, que además comprende una etapa previa de extracción del agua yCO2 de la corriente de aire (19*) previa a la compresión de dicha corriente. The process according to claim 12, further comprising a previous step of extracting water and CO2 from the air stream (19 *) prior to compression of said stream.
- 14. 14.
- Un sistema para obtener gas natural licuado desde una plataforma situada en alta mar, caracterizado porque comprende los siguientes componentes: -al menos un compresor (106, 108) y un enfriador (107, 109) para comprimir una corriente de refrigerante (13) distinto de aire; -un primer intercambiador de calor (100) para preenfriar una corriente de gas natural (2) con la corriente de refrigerante (18) distinto de aire; -al menos un compresor (112, 114, 116) y un enfriador (113, 115, 117) para comprimir una corriente de aire (19); -un segundo intercambiador de calor (101) para realizar un enfriamiento de la corriente de gas natural (3) preenfriada y de la corriente de aire comprimido (25) con la corriente de aire a baja presión (32), que circula en contracorriente; -al menos un dispositivo de expansión (119, 120) para permitir la expansión de la corriente de aire a alta presión (26); -un tercer intercambiador de calor (102) para realizar un enfriamiento de la corriente de gas natural (6) con la corriente de aire (31) obtenida tras la expansión; A system for obtaining liquefied natural gas from a platform located on the high seas, characterized in that it comprises the following components: -at least one compressor (106, 108) and a cooler (107, 109) to compress a different refrigerant stream (13) of air; - a first heat exchanger (100) for precooling a natural gas stream (2) with the coolant stream (18) other than air; - at least one compressor (112, 114, 116) and a cooler (113, 115, 117) to compress an air stream (19); - a second heat exchanger (101) for cooling the pre-cooled natural gas stream (3) and the compressed air stream (25) with the low pressure air stream (32), which circulates in countercurrent; - at least one expansion device (119, 120) to allow the expansion of the high pressure air stream (26); - a third heat exchanger (102) for cooling the natural gas stream (6) with the air stream (31) obtained after the expansion;
- 15. fifteen.
- El sistema de acuerdo con la reivindicación 14, donde el tercer intercambiador (102) además admite la entrada de la corriente de gas de end-flash (10). The system according to claim 14, wherein the third exchanger (102) further admits the input of the end gas stream (10).
- 16. 16.
- El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14-15, donde el segundo intercambiador (101) además admite la entrada de la corriente de gas de end-flash (11). The system according to any of claims 14-15, wherein the second exchanger (101) further admits the entry of the end gas stream (11).
- 17. 17.
- El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14-16, que además comprende una planta de pretratamiento (A) para la extracción de al menos uno de los compuestos de la siguiente lista: CO2,H2S, H2O y Hg. The system according to any of claims 14-16, further comprising a pretreatment plant (A) for the extraction of at least one of the compounds of the following list: CO2, H2S, H2O and Hg.
- 18. 18.
- El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14-17 que además comprende una columna (B) para la extracción de los líquidos del gas natural. The system according to any of claims 14-17 further comprising a column (B) for the extraction of liquids from natural gas.
- 19. 19.
- El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14-18, que además comprende una planta de pretratamiento (C) para extraer el agua y el CO2 de la corriente de aire (19’). The system according to any of claims 14-18, which further comprises a pretreatment plant (C) for extracting water and CO2 from the air stream (19 ’).
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- Documentos citados Reivindicaciones afectadas Documents cited Claims Affected
- Y Y
- EP 1939564 A1 (REPSOL YPF S A) 02.07.2008, párrafos [0004]-[0032]; figuras 1-2. 1-19 EP 1939564 A1 (REPSOL YPF S A) 02.07.2008, paragraphs [0004] - [0032]; figures 1-2. 1-19
- Y Y
- MCINTOSH, A. et al. “Moving Natural Gas Across Oceans” Oilfield Review, Summer 2008, 1-19 MCINTOSH, A. et al. “Moving Natural Gas Across Oceans” Oilfield Review, Summer 2008, 1-19
- páginas 50-63, [en línea] [recuperado el 10.02.2011]. Recuperado de internet: pages 50-63, [online] [retrieved on 02.10.2011]. Recovered from internet:
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- WO 2007021351 A1 (EXXONMOBIL UPSTREAM RES CO et al.) 22.02.2007, todo el documento. 1-19 WO 2007021351 A1 (EXXONMOBIL UPSTREAM RES CO et al.) 02.22.2007, the whole document. 1-19
- A TO
- WO 9859205 A2 (EXXON PRODUCTION RESEARCH CO) 30.12.1998, todo el documento. 1-19 WO 9859205 A2 (EXXON PRODUCTION RESEARCH CO) 30.12.1998, the whole document. 1-19
- A TO
- US 4894076 A (AIR PROD & CHEM) 16.01.1990, todo el documento. 1-19 US 4894076 A (AIR PROD & CHEM) 16.01.1990, the whole document. 1-19
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