ES2630703T3 - Caja fría - Google Patents

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ES2630703T3 ES12861974.9T ES12861974T ES2630703T3 ES 2630703 T3 ES2630703 T3 ES 2630703T3 ES 12861974 T ES12861974 T ES 12861974T ES 2630703 T3 ES2630703 T3 ES 2630703T3
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Abstract

1. Un aparato que comprende: un recinto primario (100), opcionalmente una caja fría, que define un volumen interior, en el que el recinto primario comprende paredes primarias (102), un techo primario (104), un suelo primario (106) y un sistema de ventilación de vapor (110), en el que el recinto primario (100) se fabrica a partir de una aleación de baja temperatura, opcionalmente en el que la aleación a baja temperatura es de acero inoxidable o de acero de alto contenido en níquel, caracterizado por que al menos una porción del suelo primario (106) forma una pendiente hacia una salida de hidrocarburos (108), en el que una placa perforada está situada encima de la salida de hidrocarburos, en el que la placa perforada se fabrica a partir de una aleación de baja temperatura; y por que se aplica un agente ignífugo a la superficie exterior del recinto primario.

Description

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DESCRIPCION
Caja frla
Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a una proteccion adicional de un aparato que contiene un equipo capaz de funcionar a temperaturas criogenicas y que contiene materiales criogenicos. En otro aspecto, la presente invencion se refiere a un aparato para evitar las fugas de calor.
Antecedentes de la invencion
En muchas aplicaciones industriales, un aparato que esta disenado para funcionar a temperaturas criogenicas esta situado en el interior de un recipiente aislado para minimizar la fuga de calor del ambiente al aparato.
Un ejemplo de un aparato que tiene requisitos de temperatura de funcionamiento es un aparato de destilacion criogenica en el que el aire es comprimido, purificado y, a continuacion, enfriado hasta una temperatura de o cerca de su punto de roclo para destilacion en una o mas columnas de destilacion para separar componentes mas ligeros, tales como nitrogeno y argon de componentes mas pesados tal como el oxlgeno. El aire entrante es enfriado mediante corrientes de producto tales como nitrogeno y oxlgeno en el interior de un intercambiador de calor principal.
Otro ejemplo es un dispositivo para licuar gas natural, por medio del cual el gas de una tuberla a alta presion es expandido, enfriado y condensado para producir un producto de gas natural licuado (GNL)
Con el fin de mantener las bajas temperaturas necesarias para dichas operaciones criogenicas, el equipo puede colocarse en un recipiente conocido como caja frla. Dicho recipiente funciona a una presion positiva, es decir, el recipiente no esta sellado frente al ambiente exterior. Un aislamiento de relleno a granel, habitualmente en forma de partlculas, se introduce en el recipiente para proporcionar aislamiento. Dicho aislamiento de relleno a granel, por ejemplo, perlita, inhibe tanto la transferencia de calor por conveccion como por radiacion, y limita la transferencia de calor que tiene lugar por conduccion.
Se requiere un espesor de aislamiento mlnimo para evitar fugas de calor excesivas. Habitualmente, el recipiente se puede fabricar a partir de un material de acero al carbono, que puede no ser adecuado para ser expuesto a temperaturas criogenicas. Sin embargo, se requiere un grosor de aislamiento mlnimo para evitar un fallo por fragilidad de las paredes del recipiente y de los soportes estructurales. Como puede apreciarse, cuanto menor sea la conductividad termica del aislamiento, menor sera el espesor mlnimo de aislamiento y menor sera el recipiente debido a un menor aislamiento.
Aunque los recipientes actuales expuestos a operaciones criogenicas proporcionan proteccion contra la corrosion externa, serla deseable una proteccion adicional contra incendios externos, particularmente para las cajas frlas instaladas en un ambiente marino. Adicionalmente, serla deseable una proteccion secundaria frente a fugas para un lugar con espacio limitado, que incluye los ambientes marinos.
En la actualidad, las cajas frlas que contienen equipo de procesamiento criogenico proporcionan propiedades adecuadas frente a la fuga de calor, y proporcionan un entorno inerte para conservar el equipo. Sin embargo, el estado actual del equipo de la caja frla no proporciona ninguna proteccion significativa frente a incendios externos o proteccion secundaria frente a fugas, las cuales son particularmente valiosas para situaciones en las que el espacio de las parcelas es muy limitado, tal como un entorno marino.
El documento US2006/086141A1 describe una caja frla con un sistema de ventilacion de vapor, fabricado de acero inoxidable.
Compendio de la invencion
En un modo de realizacion de la presente invencion, un aparato incluye: (a) un recinto primario que define un volumen interior, donde el recinto primario incluye paredes primarias, un techo primario, un suelo primario y un sistema de ventilacion de vapor, en el que el recinto primario se fabrica de una aleacion de baja temperatura, en el que al menos una porcion del suelo primario forma una pendiente, en el que la pendiente forma una salida de hidrocarburo, en el que una placa perforada esta situada en la parte superior de la salida de hidrocarburo, en el que la placa perforada se fabrica de una aleacion de baja temperatura; y (b) un agente ignlfugo aplicado a la superficie exterior del recinto primario.
En otro modo de realizacion de la presente invencion, un aparato incluye: (a) un recinto primario que define un volumen interior, en el que el recinto primario incluye paredes primarias, un techo primario, un suelo primario y un sistema de ventilacion de vapor, en el que el recinto primario se fabrica a partir de una aleacion de baja temperatura, en el que al menos una parte del suelo primario forma una pendiente, en el que la pendiente forma una salida de hidrocarburo, en el que una placa perforada esta situada en la parte superior de la pendiente, en el que la placa perforada se fabrica a partir de una aleacion de baja temperatura; (b) un recinto secundario que rodea al recinto
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primario que define un segundo volumen interior, en el que el recinto secundario incluye paredes secundarias, un techo secundario y un suelo secundario; y (c) un agente ignlfugo aplicado a la superficie exterior del recinto secundario.
Breve descripcion de los dibujos
La invencion, junto con otras ventajas de la misma, puede entenderse mejor haciendo referencia a la siguiente descripcion tomada junto con los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 es una representacion esquematica de un aparato de acuerdo con un modo de realizacion de la presente invencion.
La figura 2 es una representacion esquematica de un aparato de acuerdo con un modo de realizacion de la presente invencion.
Descripcion detallada de la invencion
A continuacion, se hara referencia en detalle a modos de realizacion de la invencion, uno o mas ejemplos de los cuales se ilustran en los dibujos adjuntos. Cada ejemplo se proporciona a modo de explication de la invencion, no como una limitation de la invencion. Sera evidente para los expertos en la tecnica que en la presente invencion pueden realizarse diversas modificaciones y variaciones de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas, sin apartarse del alcance de la invencion.
La figura 1 representa un recinto primario que define un volumen interior. El recinto primario puede funcionar como un aislante termico capaz de contener equipos que funcionan a temperaturas criogenicas. Por ejemplo, el recinto primario puede ser una caja frla. Adicionalmente, el recinto primario puede contener varios equipos, tales como intercambiador o intercambiadores de calor, separador o separadores y/o columna o columnas.
El recinto primario se puede fabricar de diversos materiales. En un modo de realizacion, el recinto primario se fabrica a partir de un material disenado para funcionar a temperaturas criogenicas, es decir, una aleacion de baja temperatura. Las aleaciones de baja temperatura pueden incluir aceros inoxidables y aceros de alto contenido en nlquel. Las aleaciones de baja temperatura proporcionan la protection necesaria frente a las fugas de calor y mantienen la integridad si se exponen a materiales criogenicos.
Tal como se representa en la figura 1, el recinto primario 100 incluye paredes 102, un techo primario 104, un suelo primario 106 y un sistema de ventilation de vapor 110. Tal como se menciono anteriormente, el volumen interior del recinto primario puede incluir varios equipos. Para operaciones criogenicas, el equipo puede estar rodeado por aislamiento de relleno a granel. Ejemplos de aislamiento de relleno a granel que se pueden utilizar con la presente invencion incluyen perlita, aerogel de sllice, o cualquier combination de los mismos. Alternativamente, el volumen encerrado en la caja puede estar vaclo y el equipo y las paredes internas del recinto pueden ser aislados para reducir la transferencia de calor a los equipos.
En la figura 1, al menos una parte del suelo primario 106 forma una pendiente hacia una salida de hidrocarburos 108 para favorecer el drenaje de hidrocarburos. Esto proporciona una contention secundaria para llquidos criogenicos en el caso de que un equipo, tuberla o instrumentation en el interior de la caja frla desarrolle una fuga. Las cajas frlas normalmente incluyen una atmosfera inerte, de modo que el drenaje de posibles fugas junto con la atmosfera inerte proporciona un nivel adicional de seguridad. Una placa perforada esta situada en la parte superior de la salida de hidrocarburos 108. La placa perforada evita que el aislamiento de relleno a granel en el interior del volumen interior salga del recinto primario. Si el equipo interior esta aislado y no se utiliza material de relleno a granel, la placa perforada no es necesaria. En un modo de realizacion, una pantalla cubre la placa perforada. El area en la que el llquido puede estar recogido dispone de instrumentacion para detectar la presencia de llquidos y, automaticamente o mediante intervention manual, permite que los llquidos recogidos se dispongan de forma segura. La placa perforada se puede fabricar a partir de una aleacion de baja temperatura.
El sistema de ventilacion de vapor 110 puede estar disenado de tal manera que, en el caso de una fuga, el sistema pueda ventilar con seguridad los vapores que se escapan sin superar la presion de diseno del recinto primario. Las filtraciones de vapor criogenico se recogerlan y se manejarlan con seguridad mediante un sistema de ventilacion en el lado o el techo del recinto primario. Se podrla instalar instrumentacion para detectar la presencia de vapores criogenicos con fugas, y permitir la intervencion automatica o manual para dirigir con seguridad los materiales que se escapan hacia un lugar seguro para su eliminacion.
Los elementos de soporte estructurales, no mostrados en La figura 1, pueden construirse fuera del recinto primario. Los elementos de soporte estructurales se pueden fabricar a partir de un material que no experimente agrietamiento por frlo o por volverse quebradizo, tal como el acero inoxidable, un material capaz de funcionar en un ambiente criogenico con un agente aislante aplicado al mismo, o una combinacion de los mismos. Se pueden utilizar barreras de aislamiento, tales como, madera de micarta, para separar los elementos de soporte estructural de aquellos que no estan disenados para manejar temperaturas criogenicas.
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Un agente ignlfugo se aplica a la superficie exterior de la caja primaria representada en La figura 1. El retardador de fuego protege el recinto primario contra incendios externos.
La figura 2 representa un recinto primario que define un volumen interior rodeado por un recinto secundario. El recinto primario puede funcionar como un recipiente para el aislamiento termico capaz de contener el equipo que funciona a temperaturas criogenicas. Por ejemplo, el recinto primario puede ser una caja frla. Adicionalmente, el recinto primario puede contener varios equipos, tal como intercambiador o intercambiadores de calor, separador o separadores y/o columna o columnas.
Si el recinto primario se fabrica a partir de una aleacion de baja temperatura, entonces un recinto secundario es opcional. Sin embargo, si el recinto primario se fabrica a partir de un material meramente capaz de funcionar como recipiente para el material aislante en un ambiente criogenico y no esta disenado para funcionar a temperaturas criogenicas, entonces es necesario un aislamiento de dicho material junto con un recinto secundario.
Haciendo referencia a la figura 2, el recinto primario 300 incluye paredes primarias 302, un techo primario 304, un suelo primario 306 y un sistema de ventilacion de vapor 310. Al menos una porcion del suelo primario 306 forma una pendiente hacia una salida de hidrocarburos 108 para favorecer el drenaje de hidrocarburos. Una placa perforada esta situada en la parte superior de la salida de hidrocarburos 108. La placa perforada evita que el aislamiento de relleno a granel dentro del volumen interior salga del recinto primario. Una pantalla puede cubrir la placa perforada. La placa perforada se puede fabricar a partir de una aleacion de baja temperatura.
El recinto secundario 200, formado alrededor del recinto primario, incluye las paredes secundarias 202, un techo secundario 204 y un suelo secundario 206. El recinto secundario proporciona proteccion adicional frente a la fuga de calor. Al menos una parte del suelo secundario 206 forma una pendiente.
El recinto primario se puede fabricar a partir de una aleacion de baja temperatura, de un material capaz de funcionar en un ambiente criogenico con un agente aislante aplicado al mismo, o de combinaciones de los mismos. Por ejemplo, las paredes y el techo del recinto primario se pueden fabricar a partir de un material capaz de funcionar en un ambiente criogenico con un agente aislante aplicado al mismo. El suelo secundario se puede fabricar a partir de una aleacion de baja temperatura.
El acero al carbono, por ejemplo, es un material capaz de funcionar en un ambiente criogenico. Sin embargo, el acero al carbono puede experimentar fractura por fragilidad debido al frlo si se expone a fluidos criogenicos. Por lo tanto, se debe aplicar un agente aislante a la superficie de acero al carbono expuesta a un ambiente criogenico.
El recinto secundario se puede fabricar a partir de una aleacion de baja temperatura, de un material capaz de funcionar en un ambiente criogenico, o de combinaciones de los mismos.
El sistema de ventilacion de vapor 310 se puede disenar de tal manera que, en el caso de una fuga, el sistema pueda ventilar con seguridad los vapores que se escapan sin superar la presion de diseno del recinto primario. Las filtraciones de vapor criogenico se recogerlan y se manejarlan con seguridad por medio de un sistema de ventilacion en el lado o el techo del recinto primario. Se puede instalar instrumentacion para detectar la presencia de vapores criogenicos con fugas, para permitir la intervencion automatica o manual para dirigir con seguridad los materiales que se escapan hacia un lugar seguro para su eliminacion.
Se pueden construir elementos de soporte estructurales 400 entre los recintos primario y secundario. El volumen entre los elementos de soporte estructurales entre los recintos primario y secundario se puede purgar con aire seco. Los elementos de soporte estructurales se pueden fabricar a partir de un material que no experimente agrietamiento por frlo o por volverse quebradizo, tal como el acero inoxidable, un material capaz de funcionar en un ambiente criogenico con un agente aislante aplicado al mismo, o una combinacion de los mismos. Se pueden utilizar barreras de aislamiento, tales como, madera de micarta, para separar los elementos de soporte estructural de aquellos que no estan disenados para manejar temperaturas criogenicas.
Un agente ignlfugo puede aplicarse a la superficie exterior del recinto primario representado en la figura 2. El retardador de fuego protege el recinto primario frente a incendios externos.
Las ventajas de las cajas frlas modificadas son que ofrecen una capa adicional de proteccion de seguridad que elimina con seguridad materiales potencialmente inflamables en caso de una fuga dentro de una caja frla. Ademas, si las fugas de materiales fuera de la caja frla provocan un incendio las cajas frlas modificadas protegen el equipo dentro de la caja frla de un fuego externo.
En conclusion, debe observarse que la discusion de cualquier referencia no es una admision de que es una tecnica anterior a la presente invention, especialmente cualquier referencia que pueda tener una fecha de publication posterior a la fecha de prioridad de esta solicitud. Al mismo tiempo, cada una de las reivindicaciones siguientes se incorpora a esta description o especificacion detallada como modos de realization adicionales de la presente invencion.
Aunque los sistemas y procesos descritos en este documento se han descrito en detalle, debe entenderse que pueden realizarse diversos cambios, sustituciones y alteraciones de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas sin apartarse del alcance de la invencion. Los expertos en la tecnica pueden ser capaces de estudiar los modos de realizacion preferidos e identificar otras formas de poner en practica la invencion que no son exactamente tal como 5 se describen en el presente documento.
La invencion esta prevista especlficamente para ser tan amplia como las reivindicaciones siguientes.

Claims (8)

  1. 5
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    15
    20
    25
    30
    35
    REIVINDICACIONES
    1. Un aparato que comprende: un recinto primario (100), opcionalmente una caja frfa, que define un volumen interior, en el que el recinto primario comprende paredes primarias (102), un techo primario (104), un suelo primario (106) y un sistema de ventilacion de vapor (110), en el que el recinto primario (100) se fabrica a partir de una aleacion de baja temperatura, opcionalmente en el que la aleacion a baja temperatura es de acero inoxidable o de acero de alto contenido en nlquel, caracterizado por que al menos una porcion del suelo primario (106) forma una pendiente hacia una salida de hidrocarburos (108), en el que una placa perforada esta situada encima de la salida de hidrocarburos, en el que la placa perforada se fabrica a partir de una aleacion de baja temperatura; y por que se aplica un agente ignlfugo a la superficie exterior del recinto primario.
  2. 2. El aparato de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el volumen interior del recinto primario (100) comprende aislamiento de relleno a granel, por ejemplo, de perlita, aerogel de sllice, o cualquier combinacion de los mismos.
  3. 3. El aparato de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que la placa perforada evita que el aislamiento de relleno a granel salga del aparato.
  4. 4. El aparato de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que una pantalla esta situada en la parte superior de la placa perforada.
  5. 5. Un aparato que comprende: un recinto primario (300), opcionalmente una caja frla, que define un volumen interior, en el que el recinto primario comprende paredes primarias (302), un techo primario (304), un suelo primario (306) y un sistema de ventilacion de vapor (310), en el que el recinto primario se fabrica a partir de una aleacion de baja temperatura, opcionalmente en el que la aleacion de baja temperatura comprende acero inoxidable o un acero de alto contenido en nlquel, caracterizado por que al menos una porcion del suelo primario forma una pendiente hacia una salida de hidrocarburos (108), en el que una placa perforada esta situada en la parte superior de la pendiente, en el que la placa perforada se fabrica a partir de una aleacion de baja temperatura; y por que se proporciona un recinto secundario (200) que rodea el recinto primario (300) que define un segundo volumen interior, en el que el recinto secundario comprende paredes secundarias (202), un techo secundario (204) y un suelo secundario (206), opcionalmente en el que el recinto secundario se fabrica a partir de una aleacion de baja temperatura, tal como acero inoxidable o acero de alto contenido en nlquel, un material capaz de funcionar en un ambiente criogenico, tal como acero al carbono, o combinaciones de los mismos; y, ademas, por que se aplica un agente ignlfugo a la superficie exterior del recinto secundario (200) y, opcionalmente, a la superficie exterior del recinto primario (300).
  6. 6. El aparato de acuerdo con la reivindicacion 5, en el que el volumen interior del recinto primario (300) comprende un aislamiento de relleno a granel, tal como perlita, aerogel de sllice o cualquier combinacion de los mismos, opcionalmente en el que la placa perforada evita que la perlita salga del aparato.
  7. 7. El aparato de acuerdo con la reivindicacion 5, en el que el segundo volumen interior comprende elementos de soporte estructurales (400).
  8. 8. El aparato de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 5, en el que el aparato se utiliza en instalaciones en tierra firme o, alternativamente, en instalaciones mar adentro.
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