ES2634765T3 - Aparato y método para producir gas comprimido a baja temperatura o gas licuado - Google Patents

Aparato y método para producir gas comprimido a baja temperatura o gas licuado Download PDF

Info

Publication number
ES2634765T3
ES2634765T3 ES13811874.0T ES13811874T ES2634765T3 ES 2634765 T3 ES2634765 T3 ES 2634765T3 ES 13811874 T ES13811874 T ES 13811874T ES 2634765 T3 ES2634765 T3 ES 2634765T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
heat exchanger
low temperature
heat transfer
gas
transfer medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES13811874.0T
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Hirose
Shinji Tomita
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Application granted granted Critical
Publication of ES2634765T3 publication Critical patent/ES2634765T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0012—Primary atmospheric gases, e.g. air
    • F25J1/0015—Nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0012—Primary atmospheric gases, e.g. air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0012—Primary atmospheric gases, e.g. air
    • F25J1/002—Argon
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0032—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/004—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by flash gas recovery
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/003—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production
    • F25J1/0032—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration"
    • F25J1/0045—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the kind of cold generation within the liquefaction unit for compensating heat leaks and liquid production using the feed stream itself or separated fractions from it, i.e. "internal refrigeration" by vaporising a liquid return stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0221—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using the cold stored in an external cryogenic component in an open refrigeration loop
    • F25J1/0222—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using the cold stored in an external cryogenic component in an open refrigeration loop in combination with an intermediate heat exchange fluid between the cryogenic component and the fluid to be liquefied
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0221—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using the cold stored in an external cryogenic component in an open refrigeration loop
    • F25J1/0224—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process using the cold stored in an external cryogenic component in an open refrigeration loop in combination with an internal quasi-closed refrigeration loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
    • F25J1/0262—Details of the cold heat exchange system
    • F25J1/0264—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0281—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc. characterised by the type of prime driver, e.g. hot gas expander
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0285—Combination of different types of drivers mechanically coupled to the same refrigerant compressor, possibly split on multiple compressor casings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/02—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures requiring the use of refrigeration, e.g. of helium or hydrogen ; Details and kind of the refrigeration system used; Integration with other units or processes; Controlling aspects of the process
    • F25J1/0243—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used; Details of the refrigerant compression system used
    • F25J1/0279—Compression of refrigerant or internal recycle fluid, e.g. kind of compressor, accumulator, suction drum etc.
    • F25J1/0292—Refrigerant compression by cold or cryogenic suction of the refrigerant gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04406—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system
    • F25J3/04412—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using a dual pressure main column system in a classical double column flowsheet, i.e. with thermal coupling by a main reboiler-condenser in the bottom of low pressure respectively top of high pressure column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03—Mixtures
    • F17C2221/032—Hydrocarbons
    • F17C2221/033—Methane, e.g. natural gas, CNG, LNG, GNL, GNC, PLNG
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0146—Two-phase
    • F17C2223/0153—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
    • F17C2223/0161—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL cryogenic, e.g. LNG, GNL, PLNG
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/033—Small pressure, e.g. for liquefied gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2225/00—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
    • F17C2225/01—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2225/0107—Single phase
    • F17C2225/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2225/00—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
    • F17C2225/03—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2225/035—High pressure, i.e. between 10 and 80 bars
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0302—Heat exchange with the fluid by heating
    • F17C2227/0309—Heat exchange with the fluid by heating using another fluid
    • F17C2227/0316—Water heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0302—Heat exchange with the fluid by heating
    • F17C2227/0309—Heat exchange with the fluid by heating using another fluid
    • F17C2227/0323—Heat exchange with the fluid by heating using another fluid in a closed loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0367—Localisation of heat exchange
    • F17C2227/0388—Localisation of heat exchange separate
    • F17C2227/0393—Localisation of heat exchange separate using a vaporiser
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/05—Regasification
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0134—Applications for fluid transport or storage placed above the ground
    • F17C2270/0136—Terminals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/62—Liquefied natural gas [LNG]; Natural gas liquids [NGL]; Liquefied petroleum gas [LPG]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

Un aparato para enfriar y comprimir un fluido para producir un fluido comprimido a baja temperatura, comprendiendo el aparato que usa un sistema de ciclo Rankine (RCa, RCb): un primer dispositivo de compresión (1) para comprimir adiabáticamente un medio de transferencia de calor; un primer cambiador de calor (2) para calentar a presión constante el medio de transferencia de calor comprimido adiabáticamente; al menos un dispositivo de expansión (3, 3a, 3b) para expandir adiabáticamente el medio de transferencia de calor calentado; un segundo cambiador de calor (4) para enfriar a presión constante el medio de transferencia de calor expandido adiabáticamente; un primer paso de flujo para guiar el medio de transferencia de calor desde el segundo cambiador de calor hasta el primer dispositivo de compresión; y al menos un segundo dispositivo de compresión (6, 6a, 6b); en el que, en el segundo intercambiador de calor, un gas natural licuado (GNL) a baja temperatura y el medio de transferencia de calor experimentan transferencia de calor, en el que, un gas de proceso (GN2) alimentado experimenta transferencia de calor (2) para producir un fluido a baja temperatura (GPN2) a partir del gas de proceso, y en el que el fluido a baja temperatura es comprimido después de ello en el al menos un segundo dispositivo de compresión (6, 6a, 6b) para producir un fluido comprimido a baja temperatura (GPN2) caracterizado por que el al menos un segundo dispositivo de compresión (6, 6a, 6b) está acoplado al dispositivo de expansión o uno de los expansión (3, 3a, 3b) y en el primer intercambiador de calor, el gas de proceso (GN2) alimentado y el medio de transferencia de calor experimentan transferencia de calor para producir el fluido a baja temperatura (GPN2) a partir del gas de proceso.

Description

5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
DESCRIPCION
Aparato y metodo para producir gas comprimido a baja temperatura o gas licuado
La presente invencion se relaciona con un aparato y metodo para enfriar y comprimir un fluido para producir un fluido comprimido a baja temperatura usando el fno de un gas natural licuado (al que tambien se hace referencia en adelante en este documento como “GNL”), y es particularmente util como una tecnica para licuar gas nitrogeno que se produce mediante un aparato separador o algo similar.
El gas natural (GN) se almacena como gas natural licuado (GNL) para facilidad de transporte y almacenamiento, o similar, y se usa principalmente para generacion termica de energfa electrica o gas ciudad despues de ser vaporizado. Entonces, se desarrolla una tecnica de utilizar de manera efectiva el fno del GNL. Generalmente, como equipo para licuar gas nitrogeno o similar usando el fno del GNL, se usa un proceso tal que se comprime gas nitrogeno mediante un compresor hasta una presion tal que el gas nitrogeno puede licuarse mediante intercambio de calor con el GNL y, a continuacion, el gas nitrogeno es sometido al intercambio de calor con el GNL en un cambiador de calor para vaporizar el GNL elevando la temperatura y para licuar el gas nitrogeno.
Tambien con respecto a la energfa electrica para accionar el compresor, la tarifa nocturna se fija para ser mas baja que la tarifa diurna, de manera que se propone un proceso de licuefaccion de gas para licuar de manera eficiente un gas al tiempo que se tiene en consideracion la fluctuacion de la cantidad de suministro del GNL anterior y la diferencia en la tarifa de energfa electrica. Por ejemplo, haciendo referencia a la figura 7, se conoce un metodo de licuar un gas usando el fno del gas natural licuado mediante un proceso de licuefaccion provisto de al menos un compresor de gas 101, al menos una turbina de expansion de gas 103 y un intercambiador de calor 102 para realizar el intercambio de calor entre el gas y el gas natural licuado, en el cual la turbina de expansion 103 antedicha es detenida u operada en una cantidad reducida cuando la cantidad de gas natural licuado suministrado aumenta, mientras que la turbina de expansion 103 antedicha es arrancada u operada en una cantidad aumentada cuando la cantidad del gas natural licuado suministrado se reduce (vease, por ejemplo, el documento de patente japonesa JP- A-05-45050).
Sin embargo, con un aparato para producir un fluido licuado a baja temperatura o similar tal como se describe arriba, en algunos casos ocurren varios problemas tales como los que siguen.
(i) La cantidad de GNL suministrado al proceso de licuefaccion de gas puede, en general, fluctuar debido a la fluctuacion en la demanda de generacion termica de energfa electrica, gas ciudad o similar, y la cantidad de fno que puede usarse tambien puede fluctuar. Por lo tanto, hay una demanda para un aparato o un metodo mediante el cual el fno del GNL pueda ser usado de manera eficiente de forma que la cantidad de produccion del fluido licuado o similar pueda no verse afectada incluso cuando la cantidad del GNL suministrado se reduzca.
(ii) Con el fin de presurizar un gas que tiene una temperatura normal y una presion normal en un proceso para producir un gas comprimido, se necesitaran la adicion de un gran cantidad de energfa y el fno para restringir la elevacion de la temperatura del gas que acompana la compresion. Al producir un gas comprimido para uso general que se consume en grandes cantidades, tales como gas nitrogeno, hay un gran problema para un uso eficiente del fno y una reduccion de energfa integral.
(iii) Con respecto a la temperatura a la cual un gas que tiene una presion normal empieza a ser licuado, la temperatura es alrededor de -80 °C para el GNL, mientras que la temperatura es alrededor de -120 °C para el nitrogeno. Por ejemplo, en un proceso para licuar gas nitrogeno a una presion normal usando GNL como el fno, en un estado en el cual la licuefaccion del nitrogeno ha comenzado, el gNl que esta sometido a intercambio de calor con este nitrogeno esta aun en un estado lfquido que tiene un gran calor latente, de forma que, a la vista de este proceso en solitario, el fno del GNL no se usa suficientemente. Tambien, no es necesariamente facil el usar el fno del GNL residual para otros propositos de forma que hay un gran problema para un uso eficiente de la energfa incluyendo el frio del GNL en tal proceso de licuefaccion.
Un objeto de la presente invencion es proporcionar un aparato y un metodo para enfriar y comprimir un fluido para producir un fluido comprimido a baja temperatura que pueda usar de manera eficiente el fno del GNL y pueda reducir la energfa que se necesita para producir el fluido comprimido a baja temperatura.
Los presentes inventores y otros han hecho estudios entusiastas con el fin de resolver los problemas mencionados anteriormente y, como resultado, han encontrado que el objeto antes mencionado puede conseguirse mediante un aparato y un metodo para producir un fluido comprimido a baja temperatura descrito mas abajo, completando de este modo la presente invencion.
El documento de patente de EE.UU. US-A-3183677 describe un aparato de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1.
Un aparato para enfriar y comprimir un fluido para producir un fluido comprimido a baja temperatura de acuerdo con la presente invencion que usa un sistema de ciclo Rankine comprende: un primer dispositivo de compresion para comprimir adiabaticamente un medio de transferencia de calor; un primer intercambiador de calor para calentar a presion constante el medio de transferencia de calor comprimido adiabaticamente; un dispositivo de expansion para
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
expandir adiabaticamente el medio de transferencia de calor calentado; un segundo intercambiador de calor para enfriar a presion constante el medio de transferencia de calor expandido adiabaticamente; un primer paso de flujo para guiar el medio de transferencia de calor desde el segundo cambiador de calor hasta el primer dispositivo de compresion; y al menos un segundo paso dispositivo de compresion; en el que, en el segundo intercambiador de calor, un gas natural licuado a baja temperatura y el medio de transferencia de calor experimentan transferencia de calor, en el que un gas de proceso alimentado experimenta transferencia de calor para producir un fluido a baja temperatura a partir del gas de proceso y en el que el fluido a baja temperatura es comprimido despues de ello en el al menos un segundo dispositivo de compresion para producir un fluido comprimido a baja temperatura caracterizado por que el al menos un segundo dispositivo de compresion esta acoplado al dispositivo de expansion o uno de los dispositivos de expansion y en el primer intercambiador de calor, el gas de proceso alimentado y el medio de transferencia de calor experimentan transferencia de calor para producir el fluido a baja temperatura a partir del gas de proceso.
Tambien, un metodo para enfriar y comprimir un fluido para producir un fluido comprimido a baja temperatura de acuerdo con la presente invencion comprende un sistema de ciclo Rankine en el cual un medio de transferencia de calor que ha sido comprimido adiabaticamente mediante un primer dispositivo de compresion es calentado en un primer intercambiador de calor a una presion constante, despues de eso expandido adiabaticamente mediante dispositivo de expansion y enfriado mas en un segundo intercambiador de calor a una presion constante, en el que un gas natural licuado en un estado licuado a baja temperatura es guiado al segundo intercambiador de calor para transferir el fno del mismo al medio de transferencia de calor y un gas de proceso que ha sido alimentado es enfriado y despues de eso guiado a al menos un segundo dispositivo de compresion para ser extrafdo como un fluido comprimido a baja temperatura caracterizado por que el gas de proceso alimentado es guiado al primer intercambiador de calor para ser enfriado mediante el medio de transferencia de calor y por que el al menos un segundo dispositivo de compresion esta acoplado con el dispositivo de expansion.
Con una estructura tal, el fno del GNL puede ser usado de manera eficiente en preparar un fluido comprimido a baja temperatura y puede conseguirse una reduccion de la energfa necesaria. Espedficamente, en el proceso de verificar la presente invencion, se ha encontrado que la transferencia de calor se lleva a cabo de manera eficiente mediante intercambio de calor con un fluido comprimido y el fno necesario para preparar un gas a baja temperatura es extremadamente pequeno si se compara con el fno necesario para preparar un fluido a baja temperatura bajo condiciones convencionales de presion normal usando el fno del GNL. Basandose en tal conocimiento, en la presente invencion, un sistema de ciclo Rankine (al que se hace referencia en adelante en este documento como “RC”) que puede usar de manera efectiva el intercambio de calor con un fluido comprimido se aplica para preparar un fluido a baja temperatura, por medio de lo cual el fno del GNL puede usarse mucho mas eficientemente y la energfa necesaria para transferir el fno puede reducirse en gran medida transfiriendo de manera eficiente el fno del GNL a alta presion por via del medio de transferencia de calor del RC y transfiriendo la energfa del fno desde el medio de transferencia de calor comprimido adiabaticamente a un gas de proceso alimentado a presion normal.
Un aparato de acuerdo con la presente invencion que usa el aparato descrito arriba comprende, ademas: un segundo paso de flujo para guiar el fluido comprimido a baja temperatura desde el segundo dispositivo de compresion hasta al menos uno del primer intercambiador de calor y el segundo intercambiador de calor para formar un componente licuado, una valvula de regulacion para regular una presion del fluido comprimido a baja temperatura desde al menos uno del primer intercambiador de calor y el segundo intercambiador de calor; y un separador gas- lfquido al cual es guiado el fluido comprimido a baja temperatura por via de la valvula de regulacion, que realiza la separacion gas-lfquido para permitir que el componente licuado sea extrafdo del mismo.
Tambien, un metodo de acuerdo con la presente invencion usa el metodo descrito arriba, en el cual el fluido comprimido a baja temperatura que proviene del segundo dispositivo de compresion es enfriado en el primer intercambiador de calor o el segundo intercambiador de calor y sometido a regulacion de presion mediante una valvula de regulacion, y un componente licuado es sometido a separacion gas-lfquido en un separador gas-lfquido y es extrafdo como un componente licuado a baja temperatura del separador gas-lfquido.
Cuando el fno del GNL se usa para preparar un fluido licuado tal como gas nitrogeno, la temperatura del GNL es alrededor de -155 °C mientras que el punto de ebullicion del nitrogeno a presion atmosferica es -196 °C, de forma que la diferencia de niveles de temperatura debe ser compensada entre estos. La presente invencion materializa tal funcion con el uso de un sistema de ciclo Rankine. El medio de transferencia de calor usado en el sistema de ciclo Rankine es enfriado hasta alrededor de -150 °C a -155 °C usando el frio del GNL para asegurar que el fno sea transferido al gas nitrogeno o similar. Despues de que la presion se eleva tfpicamente hasta una presion cntica o por encima (por ejemplo, 5 a 6 MPa), el fno es transferido a traves del primer intercambiador de calor al gas nitrogeno o similar en una condicion de presion normal o de baja presion, y mas adelante el fno es transferido a traves del segundo intercambiador de calor al gas nitrogeno o similar comprimido a alta presion, por medio de lo cual puede prepararse un gas nitrogeno licuado de manera eficiente. Al preparar un fluido licuado, el fno del GNL puede usarse mas eficientemente y la energfa necesaria para transferir el fno puede reducirse en gran medida.
La presente invencion se relaciona tambien con el aparato para producir un fluido licuado descrito arriba, en el que el aparato comprende, ademas: un tercer intercambiador de calor dispuesto en un tercer paso de flujo para guiar el medio de transferencia de calor desde el primer intercambiador de calor hasta el dispositivo de expansion, en el que el medio de transferencia de calor, el gas natural licuado que proviene del segundo intercambiador de calor y el
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
fluido comprimido a baja temperatura que proviene del segundo dispositivo de compresion experimentan intercambio de calor en el tercer intercambiador de calor.
Con tal estructura, el fno del GNL puede usarse mucho mas eficientemente y puede llevarse a cabo la preparacion de un fluido licuado que tiene una elevada eficiencia energetica. En particular, cuando se introduce agua de refrigeracion en el tercer intercambiador de calor para realizar intercambio de calor por energfa del fno que tiene una gran capacidad calonfica, la transferencia de calor caliente preparatorio o auxiliar al medio de transferencia de calor, el gas natural licuado y el fluido comprimido a baja temperatura puede llevarse a cabo incluso en fluctuacion transitoria o similar en el momento de arrancar o en el momento de parar, asegurando de este modo un uso estable del fno del GNL y una eficiencia energetica estable.
La presente invencion se relaciona tambien con el aparato para producir un fluido licuado descrito arriba en el que un primer dispositivo de elevacion de presion, un primer paso de flujo de bifurcacion, un segundo dispositivo de elevacion de presion y un segundo paso de flujo de bifurcacion se disponen en un cuarto paso de flujo a traves del cual es guiado el gas de proceso hasta el primer intercambiador de calor; un cuarto intercambiador de calor y un tercer paso de flujo de bifurcacion se disponen en un quinto paso de flujo a traves del cual es guiado el componente licuado que proviene del separador gas-lfquido; el cual tiene un sexto paso de flujo a traves del cual un componente gaseoso del separador gas-lfquido es guiado al primer paso de flujo de bifurcacion por via del primer intercambiador de calor o el segundo intercambiador de calor, y un septimo paso de flujo a traves del cual el componente licuado que ha sido bifurcado en el tercer paso de flujo de bifurcacion es guiado hasta el segundo paso de flujo de bifurcacion por via del cuarto intercambiador de calor y el primer intercambiador de calor o el segundo intercambiador de calor, donde el componente licuado que proviene del separador gas-lfquido es extrafdo del mismo por via del cuarto intercambiador de calor.
Se conoce en la tecnica, comprimiendo el gas de proceso en multiples etapas, que el gas de proceso puede ser alimentado de manera eficiente y la eficiencia de intercambio de calor en el intercambiador de calor en el cual se introduce tal gas de proceso se mejorara. La presente invencion ha hecho posible suministrar un fluido licuado en una condicion estable y con una buena eficiencia energetica proporcionando compresores en varias etapas como dispositivo de alimentacion de gas de proceso y retornando el fluido licuado en una condicion estable inmediatamente antes de ser extrafdo para mezclar el fluido licuado con el gas de proceso del mismo.
La presente invencion se relaciona tambien con el aparato para producir un fluido licuado descrito arriba, en el que el sistema de ciclo Rankine esta compuesto por una pluralidad de sistemas de ciclo Rankine que usan una pluralidad de medios de transferencia de calor que tienen diferentes puntos de ebullicion o capacidades calonficas, donde el gas de proceso es guiado desde el primer intercambiador de calor al primer intercambiador de calor despues de ser comprimido por un segundo dispositivo de compresion que esta acoplado al dispositivo de expansion involucrado en un sistema de ciclo Rankine que usa un medio de transferencia de calor que tiene un punto de ebullicion bajo o una capacidad calonfica baja, y despues de ello el gas de proceso es guiado desde el primer intercambiador de calor al primer intercambiador de calor despues de ser comprimido por un segundo dispositivo de compresion que esta acoplado al dispositivo de expansion involucrado en otro ciclo Rankine que usa un medio de transferencia de calor que tiene un punto de ebullicion alto o una capacidad calonfica grande.
En muchos casos, un aparato para producir un fluido licuado se usa en lmea en equipos de produccion de semiconductores o similares de forma que se demanda un suministro de gas continuo y tambien la cantidad de suministro, la presion de suministro y similares del mismo pueden fluctuar grandemente. Tambien, segun se describio antes, hay casos en los cuales el suministro estable de GNL no esta necesariamente asegurado. La presente invencion ha hecho posible suministrar un fluido licuado en una condicion estable y con una buena eficiencia energetica construyendo una pluralidad de sistemas de ciclo Rankine que usan una pluralidad de medios de transferencia de calor que tienen puntos de ebullicion o capacidades calonficas diferentes para el medio de transferencia de calor que lleva a cabo la transferencia del fno del GNL y regulando los elementos de control que pueden ser controlados facilmente, tales como el caudal y la presion del medio de transferencia de calor, en cada sistema de ciclo Rankine con respecto a los elementos fluctuantes en estos casos.
Breve descripcion de los dibujos
La figura 1 es una vista esquematica que ilustra un ejemplo de estructura basica de un aparato para enfriar y comprimir un fluido para producir un fluido comprimido a baja temperatura de acuerdo con la presente invencion;
la figura 2 es una vista esquematica que ejemplifica un modo del primer ejemplo de estructura de un aparato para producir un fluido licuado de acuerdo con la presente invencion;
la figura 3 es una vista esquematica que ejemplifica otro modo del primer ejemplo de estructura de un aparato para producir un fluido licuado de acuerdo con la presente invencion;
la figura 4 es una vista esquematica que ilustra el segundo ejemplo de estructura de un aparato para producir un fluido licuado de acuerdo con la presente invencion;
la figura 5 es una vista esquematica que ilustra el tercer ejemplo de estructura de un aparato para producir un fluido licuado de acuerdo con la presente invencion;
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
la figura 6 es una vista esquematica que ilustra el cuarto ejemplo de estructura de un aparato para producir un fluido licuado de acuerdo con la presente invencion; y
la figura 7 es una vista esquematica que ilustra un ejemplo de estructura de un proceso de licuefaccion de gas de acuerdo con una tecnica convencional.
Descripcion detallada de al menos un modo de realizacion
Un aparato para enfriar y comprimir un fluido para producir un fluido comprimido a baja temperatura de acuerdo con la presente invencion (al que se hace referencia en adelante en este documento como “presente aparato”) que usa un sistema de ciclo Rankine (RC) comprende: un primer dispositivo de compresion para comprimir adiabaticamente un medio de transferencia de calor; un primer intercambiador de calor para calentar a presion constante el medio de transferencia de calor comprimido adiabaticamente; un dispositivo de expansion para expandir adiabaticamente el medio de transferencia de calor calentado; un segundo intercambiador de calor para enfriar a presion constante el medio de transferencia de calor expandido adiabaticamente; un (primer) paso de flujo para guiar el medio de transferencia de calor desde el segundo intercambiador de calor hasta el primer dispositivo de compresion; y al menos un segundo dispositivo de compresion que esta acoplado al dispositivo de expansion; en el que, en el segundo intercambiador de calor, un gas natural licuado (GNL) a baja temperatura y el medio de transferencia de calor experimentan transferencia de calor, en el que, en el primer intercambiador de calor, un gas de proceso alimentado y el medio de transferencia de calor experimentan transferencia de calor para producir un fluido a baja temperatura a partir del gas de proceso, y en el que el fluido a baja temperatura es comprimido despues de ello en el segundo dispositivo de compresion para producir un fluido comprimido a baja temperatura. En delante de este documento, las realizaciones de la presente invencion se describiran con referencia a los dibujos adjuntos. Aqrn, en las presentes realizaciones, pueden ponerse como ejemplo casos en los cuales gas nitrogeno es el gas a ser licuado; no obstante, la presente invencion puede aplicarse de manera similar a la licuefaccion de otros gases, por ejemplo, aire, argon y similares. Tambien, condiciones tales como la temperatura, la presion y el caudal de cada seccion pueden cambiarse adecuadamente de acuerdo con otras condiciones tales como el tipo del gas y el caudal.
La estructura basica del presente aparato se ejemplificara esquematicamente en la figura 1. El presente aparato tiene un sistema de ciclo Rankine (RC) en el cual circula un medio de transferencia de calor. El medio de transferencia de calor forma un sistema de circulacion en el cual, secuencialmente, el medio de transferencia de calor es comprimido adiabaticamente por una bomba de compresion 1 la cual sirve como un primer dispositivo de compresion, enfriado a presion constante por un gas de proceso en un primer intercambiador de calor 2, expandido adiabaticamente por una turbina 3 la cual sirve como un dispositivo de expansion, enfriado a presion constante por el fno del GNL en un segundo intercambiador de calor 4 y aspirado de nuevo por la bomba de compresion 1. Mediante tal estructura, el fno del GNL puede ser transferido estable y eficientemente al gas de proceso. Aqrn, el “medio de transferencia de calor” puede seleccionarse de entre diferentes sustancias tales como hidrocarburos, amoniaco licuado, cloro licuado y agua. Tambien, a una temperatura normal y bajo una presion normal, el medio de transferencia de calor puede incluir no solo lfquidos sino tambien gases, de forma que un gas que tenga una capacidad calonfica grande, tal como el dioxido de carbono, puede aplicarse. Junto al caso en el que se usa metano, etano, propano, butano o similares individualmente como el hidrocarburo, el punto de ebullicion o la capacidad calonfica optimos puede disenarse usando una mezcla de una pluralidad de compuestos. En particular, cuando se usan una pluralidad de RCs como se describira mas adelante, la energfa del fno del GNL puede ser transferida termicamente en una pluralidad de bandas de temperatura usando, por ejemplo, una mezcla de “metano + etano + propano” en un RC y usando una mezcla de “etano + propano + butano” en otro RC.
El GNL de un caudal predeterminado se suministra al segundo intercambiador de calor 4, por lo cual se asegura una cantidad predeterminada de fno. Controlando el caudal de suministro del GNL, puede regularse facilmente el fno que se transfiere al gas de proceso. Un gas de proceso de un caudal deseado se suministra al primer intercambiador de calor 2 mediante una bomba de alimentacion 5, por medio del cual una cantidad predeterminada de frio se transfiere al gas de proceso para enfriar el gas de proceso hasta una temperatura deseada. Despues, el gas de proceso es guiado al compresor 6, el cual es el segundo dispositivo de compresion, para ser comprimido hasta una presion deseada y es extrafdo como un fluido comprimido a baja temperatura deseado. Mediante tal estructura, puede producirse un fluido comprimido a baja temperatura deseado en una condicion estable. Tambien, la eficiencia energetica puede mejorarse en gran medida si se compara con un aparato convencional en el cual el fno del GNL y el gas de proceso son sometidos a intercambio de calor directo.
Segun se describio arriba, el fluido comprimido a baja temperatura es producido en una condicion tal que, en el presente aparato en el cual se forma un sistema de ciclo Rankine (RC), un gas natural licuado en un estado licuado a baja temperatura es guiado al segundo intercambiador de calor 4 para transferir el fno del mismo al medio de transferencia de calor y el gas de proceso que es alimentado por la bomba de alimentacion 5 es guiado al primer intercambiador de calor 2 para ser enfriado por el medio de transferencia de calor y despues de esto guiado al al menos un segundo dispositivo de compresion (compresor) 6 que esta acoplado al dispositivo de expansion (turbina) 3, para ser extrafdo como un fluido comprimido a baja temperatura.
Espedficamente, se asumira un ejemplo en el cual una mezcla obtenida mezclando etano y propano en una proporcion molar igual como componente principal, por ejemplo, se usa como el medio de transferencia de calor del RC; GNL de alrededor de 6 MPa es guiado al segundo intercambiador de calor 4; y gas nitrogeno es alimentado
como gas de proceso. En el ejemplo, el medio de transferencia de calor guiado a alrededor de 0,05 MPa al segundo intercambiador de calor 4 es guiado fuera despues de ser enfriado hasta unos -115 °C, comprimido adiabaticamente hasta unos 1,8 MPa por la bomba de compresion 1, guiado al primer intercambiador de calor 2, guiado fuera despues de ser calentado por el intercambio de calor con el gas de proceso, expandido adiabaticamente por la 5 turbina 3 y guiado a unos -45 °C y bajo alrededor de 0,05 MPa al segundo intercambiador de calor 4. El gas nitrogeno guiado a unos 2,1 MPa al primer intercambiador de calor 2 es guiado fuera despues de ser enfriado hasta unos -90 °C, comprimido hasta unos 5 MPa por el compresor 6 acoplado a la turbina 3 y extrafdo como gas nitrogeno comprimido a baja temperatura que tiene una temperatura de unos -90 °C y una presion de unos 5 MPa.
Un caso en el cual un gas nitrogeno comprimido a baja temperatura se preparo usando el presente aparato se 10 comparo con un caso en el cual un gas nitrogeno a baja temperatura se preparo usando un metodo convencional, para verificar la eficiencia energetica del mismo. Como se describira mas abajo, puede conseguirse una mejora de alrededor del 50% o mas usando el presente aparato.
(i) Un caso en el cual se preparo un gas nitrogeno a baja temperatura usando un metodo convencional
Asumiendo que se suministro GNL a 1 t/h y un compresor se opero con una energfa electrica de 15,7 kWh, un gas 15 nitrogeno de 677 Nm3/h, por ejemplo, pudo presurizarse desde 20 bar a 37 bar. Durante este tiempo, la temperatura de entrada del compresor fue 40 °C y la temperatura de salida del mismo fue 111 °C.
(ii) Un caso en el cual se preparo un gas nitrogeno a baja temperatura usando el presente metodo
La cantidad de GNL necesaria para obtener un gas nitrogeno comprimido a baja temperatura, esto es, para presurizar un gas nitrogeno de 677 Nm3/h, desde 20 bar a 37 bar fue 0,485 t/h.
20 (iii) Cuando los dos casos se compararon, se hubo encontrado que la energfa electrica podna reducirse en alrededor de 8 kWh, esto es, en alrededor del 52%, a partir de la formula 1 siguiente:
(1-0,485) x 0,515 = 8,09 [kWh]
8,09 / 15,7 = 0,52 ... (formula 1)
Aparato para producir un fluido licuado que usa el presente aparato
25 Un ejemplo de estructura basica (primer ejemplo de estructura) de un aparato (al que se hace referencia en adelante en este documento como “presente aparato de licuefaccion”) para producir un fluido licuado usando el presente aparato se mostrara esquematicamente en la figura 2. En adelante en este documento, elementos comunes a los del presente aparato se indicaran con nominaciones y sfmbolos de referencia comunes y se puede omitir una descripcion de los mismos. El presente aparato de licuefaccion tiene un sistema de ciclo Rankine (RC) similar al del 30 presente aparato y comprende un (segundo) paso de flujo a traves del cual el fluido comprimido a baja temperatura desde el segundo dispositivo de compresion 6 hasta el al menos uno del primer intercambiador de calor 2 y el segundo intercambiador de calor 4 (el segundo intercambiador de calor 4 del primer ejemplo de estructura), una valvula de regulacion 7 para regular la presion del fluido comprimido a baja temperatura que contiene un componente licuado que proviene del primer intercambiador de calor 2 o el segundo intercambiador de calor 4 (del 35 segundo intercambiador de calor 4 en el primer ejemplo de estructura) y un separador gas-lfquido 8 al cual es guiado el fluido comprimido a baja temperatura por via de la valvula de regulacion 7 para realizar la separacion gas-lfquido del componente licuado, con lo cual el componente licuado es extrafdo a baja temperatura desde el separador gas- lfquido 8. Ademas de las funciones del presente aparato descrito arriba, puede eliminarse la dificultad de la transferencia de calor debida a la diferencia entre la temperatura del GNL suministrado y el punto de ebullicion del 40 gas de proceso usando el RC de manera efectiva. En otras palabras, transfiriendo mas el fno del GNL al gas comprimido a baja temperatura, el fno puede ser usado eficientemente para licuar el gas a baja temperatura. Mediante una estructura tal, el fluido licuado puede prepararse estable y eficientemente.
En otras palabras, el fluido comprimido a baja temperatura que proviene del segundo dispositivo de compresion 6 se enfna en el segundo intercambiador de calor 4 y es sometido a regulacion de presion mediante la valvula de 45 regulacion 7 y el componente licuado es sometido a separacion gas-lfquido en el separador gas-lfquido 8 y extrafdo como componente licuado a baja temperatura desde el separador gas-lfquido 8. En este momento, cuando el gas de proceso es, por ejemplo, etano o propano que tienen un punto de ebullicion comparativamente mas alto que el nitrogeno o el oxfgeno, el fluido comprimido a baja temperatura puede ser licuado siendo guiado al primer intercambiador de calor 2, como se ejemplifica en la figura 3. Esto es porque la diferencia de temperatura desde el 50 fno del GNL es pequena y el fno del gNl es suficiente para que la licuefaccion pueda ser transferida por via del medio de transferencia de calor cuando el material fuente es guiado fuera del primer intercambiador de calor 2 y de nuevo guiado al primer intercambiador de calor 2 en un estado comprimido. Tambien, en el caso de “la presion del GNL” > “la presion del gas de proceso” (por ejemplo, alrededor de 50 bar), hay una posibilidad de que el GNL pueda fugar al lado del gas de proceso de forma que el riesgo de la misma puede ser evitado con una estructura tal.
55 De manera similar que el ejemplo espedfico del presente aparato descrito arriba, se asumira un ejemplo espedfico en cual se usa como el medio de transferencia de calor del RC, por ejemplo, una mezcla obtenida mezclando etano y propano en una proporcion molar igual como componente principal; GNL de alrededor de 6 MPa se grna al
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
segundo intercambiador de calor 4; y se alimenta gas nitrogeno como gas de proceso. Un gas de proceso que ha sido guiado a alrededor de 2,1 MPa al primer intercambiador de calor 2 se convierte en un gas nitrogeno comprimido a baja temperatura de alrededor de -90 °C y alrededor de 5 MPa pasando a traves del compresor 6. Este gas nitrogeno comprimido a baja temperatura es guiado mas alla al segundo intercambiador de calor 4 para ser enfriado hasta unos -153 °C y luego es expandido por via de la valvula de regulacion 7 para enfriarse hasta unos -179 °C, despues d lo cual el gas nitrogeno licuado que contiene principalmente un componente licuado es guiado al separador gas-lfquido 8. El componente licuado que ha sido cometido a la separacion gas-lfquido en el separador gas-liquido 8 es extrafdo como un gas nitrogeno licuado de alrededor de -179 °C y alrededor de 0,05 MPa.
De manera similar que en el ensayo de verificacion en el presente aparato descrito arriba, un caso en el cual un gas nitrogeno licuado se preparo usando el presente aparato de licuefaccion se comparo con un caso en el cual un gas nitrogeno licuado se preparo usando un metodo convencional para verificar la eficiencia energetica del mismo. Como se describira abajo, se podna conseguir una mejora de alrededor del 25% o mas usando el presente aparato.
(i) Un caso en el cual un gas nitrogeno licuado se preparo usando un metodo convencional
Se suministro GNL a 1 t/h y se necesito una energfa de 0,28 kWh/Nm3 para preparar un gas nitrogeno licuado de alrededor de 0,05 MPa.
(ii) Un caso en el cual un gas nitrogeno licuado se preparo usando el presente metodo
Una energfa de 0,21 kWh/Nm3 fue suficiente para preparar un gas nitrogeno licuado de alrededor de 0,05 MPa bajo las condiciones del ejemplo espedfico del presente aparato de licuefaccion descrito arriba.
(iii) Cuando los dos casos se compararon, se ha encontrado que la energfa electrica podna reducirse en alrededor del 25%, a partir de la formula siguiente:
(0,28-0,21) / 0,28 = 0,25 ... (formula 1)
Otro ejemplo de estructura (segundo ejemplo de estructura) del presente aparato de licuefaccion se mostrara esquematicamente en la figura 4. De manera similar que en el primer ejemplo de estructura, el presente aparato de licuefaccion de acurdo con el segundo ejemplo de estructura tiene un sistema de ciclo Rankine (RC), una valvula de regulacion 7 y un separador gas-lfquido 8 en el que se dispone un tercer intercambiador de calor 9 en un (tercer) paso de flujo a traves del cual es guiado el medio de transferencia de calor desde el primer intercambiador de calor 2 hasta el dispositivo de expansion (turbina) 3, donde el medio de transferencia de calor, el gas natural licuado que proviene del segundo intercambiador de calor 4 y el fluido comprimido a baja temperatura que proviene del segundo dispositivo de compresion (compresor) 6 experimentan intercambio de calor en el tercer intercambiador de calor 9. Ademas de las funciones del primer ejemplo de estructura, el fno del GNL puede usarse mucho mas eficientemente y puede llevarse a cabo la preparacion de un fluido licuado que tenga una elevada eficiencia energetica. Aqrn, de manera similar que en el primer ejemplo de estructura, puede aplicarse una estructura en la cual puede licuarse el fluido comprimido a baja temperatura siendo guiado al primer intercambiador de calor 2.
En otras palabras, en el tercer intercambiador de calor 9, el fno del GNL puede usarse mucho mas eficientemente usando el fno residual del GNL para enfriar el medio de transferencia de calor que se ha calentado en el primer intercambiador de calor 2 y el fluido comprimido a baja temperatura que se ha comprimido para tener una calidad de calor aumentada. Tambien, se ejemplificara aqrn una estructura en la cual se introduce agua de refrigeracion en el tercer intercambiador de calor 9. Puede llevarse a cabo intercambio de calor con energfa fna que tiene una capacidad calonfica grande y puede conseguirse la transferencia rapida de calor caliente al medio de transferencia de calor, el gas natural licuado y el fluido comprimido a baja temperatura. Incluso para fluctuacion transitoria o similar en el momento de arrancar o en el momento de parar, puede conseguirse transferencia auxiliar o preliminar de energfa caliente al medio de transferencia de calor, el gas natural licuado y el fluido comprimido a baja temperatura, por lo cual pueden asegurarse un uso estable del fno del GNL y eficiencia energetica estable.
El tercer ejemplo de estructura del presente aparato de licuefaccion se mostrara esquematicamente en la figura 5. Ademas del segundo ejemplo de estructura, el aparato para licuefaccion de acuerdo con el tercer ejemplo de estructura se caracteriza por que el primer dispositivo de elevacion de presion (bomba de alimentacion) 5, un primer paso de flujo de bifurcacion S1, segundo dispositivo de elevacion de presion 12 y un segundo paso de flujo de bifurcacion S2 estan dispuestos en un (cuarto) paso de flujo L5 a traves del cual el gas de proceso es guiado hasta el primer intercambiador de calor 2; un cuarto intercambiador de calor 11 y un tercer paso de flujo de bifurcacion S3 estan dispuestos en un (quinto) paso de flujo L8 a traves del cual es guiado el componente licuado que proviene del separador gas-lfquido 8; el aparato tiene un (sexto) paso de flujo L11 a traves del cual un componente gaseoso es guiado desde el separador gas-lfquido 8 hasta el primer paso de flujo de bifurcacion S1 por via del segundo intercambiador de calor 4, y tiene un (septimo) paso de flujo L12 a traves del cual es guiado el componente licuado que ha sido bifurcado en el tercer paso de flujo de bifurcacion S3 hasta el segundo paso de flujo S2 por via del cuarto intercambiador de calor 11 y el segundo intercambiador de calor 4, en el que el componente licuado que proviene del separador gas-lfquido 8 es extrafdo por via del cuarto intercambiador de calor 11. El suministro de un fluido licuado que es estable y que tiene una buena eficiencia energetica se ha posibilitado disponiendo compresores en una pluralidad de etapas como el dispositivo de alimentacion de gas de proceso y retornando el fluido licuado en una condicion estable inmediatamente antes de ser extrafdo y mezclandolo con el gas de proceso.
En el tercer ejemplo de estructura, se ejemplificara una estructura en la cual una segunda valvula de regulacion 12 se dispone en el tercer paso de flujo de bifurcacion S3 y parte del fluido licuado es guiado desde el cuarto intercambiador de calor 1l de nuevo al cuarto intercambiador de calor 11 por via de la segunda valvula de regulacion 12. Aunque tiene una presion baja, un fluido licuado que tiene una temperatura mas baja se prepara 5 expandiendo adiabaticamente el fluido licuado a baja temperatura con la segunda valvula de regulacion 12 y puede permitfrsele funcionar como el fno en el cuarto intercambiador de calor 11.
Se verificaron la temperatura y la presion del gas o lfquido en cada paso de flujo en el caso en el cual se preparo gas nitrogeno licuado usando el aparato de licuefaccion de acuerdo con el tercer ejemplo de estructura. Los resultados de la verificacion se ejemplifican en la Tabla 1.
10 (TABLA 1)
N° de paso de flujo
L1 L2 L3 L4 L5 L6
Presion (bar)
65,50 61,00 1,10 4,95 21,00 20,80
Temperatura (°C)
- 156 - 1 6 40 40 - 91
N° de paso de flujo
L7 L8 L10 L11 L12 L13
Presion (bar)
51,67 5,10 5,10 5,00 1,23 1,60
Temperatura (°C)
-20 - 179 -192 - 192 - 190 -45
N° de paso de flujo
L14 L15 L16 S2 S1
Presion (bar)
1,50 19,00 18,50 1,10 4,95
Temperatura (°C)
-115 - 114 30 - 31 - 88
El cuarto ejemplo de estructura del presente aparato de licuefaccion se mostrara esquematicamente en la figura 6. 15 Ademas del tercer ejemplo de estructura, el presente aparato para licuefaccion de acuerdo con el cuarto ejemplo de estructura se caracteriza por que el aparato que usa una pluralidad de sistema de ciclo Rankine que comprende una pluralidad de medios de transferencia de calor que tienen diferentes puntos de ebullicion o capacidades calonficas, en el que el gas de proceso es guiado desde el primer intercambiador de calor 2 al primer intercambiador de calor 2 despues de ser comprimido por el segundo dispositivo de compresion 6a que esta acoplado al dispositivo de 20 expansion 3a involucrado en un sistema de ciclo Rankine RCa que usa un medio de transferencia de calor que tiene un punto de ebullicion bajo o capacidad calonfica pequena, y despues de eso el gas de proceso es guiado desde el primer intercambiador de calor 2 al primer intercambiador de calor 2 despues de ser comprimido por el segundo dispositivo de compresion 6b que esta acoplado al dispositivo de expansion 3b involucrado en otro sistema de ciclo Rankine RCb que usa un medio de transferencia de calor que tiene un punto de ebullicion alto o una capacidad 25 calonfica grande. Se ha posibilitado el suministro de un fluido licuado que es estable y que tiene una buena
eficiencia energetica construyendo con una pluralidad de sistemas de ciclo Rankine que usan una pluralidad de medios de transferencia de calor que tienen diferentes puntos de ebullicion o capacidades calonficas con respecto al medio de transferencia de calor que estan implicados en transferir el fno del GNL y regulando los elementos de control que se pueden controlar facilmente, tales como el caudal y la presion del medio de transferencia de calor en 30 cada sistema de ciclo Rankine, con respecto a los elementos fluctuantes tales como la cantidad de suministro y la presion de suministro del fluido licuado.
La pluralidad de medios de transferencia de calor que tienen diferentes puntos de ebullicion o capacidades calonficas, segun se hace referencia a ellos en este documento, incluye no solo un caso en el cual las propias sustancias son diferentes y un caso en el cual las sustancias que constituyen las mezclas o compuestos son 35 diferentes sino tambien un caso en el cual la composicion de la mezcla de una pluralidad de sustancias es diferente. Por ejemplo, dos sistemas de ciclo Rankine que tienen caractensticas diferentes pueden construirse formando un medio de transferencia de calor con una mezcla de 20% de metano, 40% de etano y 40% de propano y formando el otro medio de transferencia de calor con una mezcla de 2% de metano, 49% de etano y 49% de propano. Mediante una combinacion de los mismos, puede conseguirse la transferencia del fno o la energfa fna que corresponda con
diferentes elementos fluctuantes y puede conseguirse transferencia de energfa eficiente al dispositivo de compresion acoplado con el dispositivo de expansion.
Tambien, cuando se usan medios de transferencia de calor que tienen diferentes componentes, puede formarse una funcion de transferencia de calor de un intervalo mucho mas amplio. En otras palabras, hay una restriccion en la 5 banda de temperaturas en la cual el fno del GNL puede usarse debido a la relacion entre la temperature del fno del GNL y el punto de ebullicion del gas de proceso o la temperatura del gas comprimido (fluido) segun se describio arriba, de forma que el fno del GNL puede usarse en una pluralidad de bandas de temperatura disponiendo un sistema de ciclo Rankine RCa y otro sistema de ciclo Rankine RCb en serie como en el cuarto ejemplo de estructura. Por ejemplo, la energfa fna del GNL puede ser transferida termicamente en una pluralidad de bandas de 10 temperaturas usando una mezcla de “metano + etano + propano” en un sistema de ciclo Rankine RCa y usando una
mezcla de “etano + propano + butano” en otro sistema de ciclo Rankine RCb. La energfa fna del gNl puede ser usada eficientemente disponiendo un sistema de ciclo Rankine RCa y otro sistema de ciclo Rankine RCb en serie como en el cuarto ejemplo de estructura y usando la energfa fna del GNL, por ejemplo, en un intervalo de -150 a - 100 °C en un sistema de ciclo Rankine RCa y usando la energfa fna del GNL, por ejemplo, en un intervalo de -150 a 15 -100 °C en el otro sistema de ciclo Rankine RCb. Tambien, cuando esto se usa como energfa para comprimir el gas
nitrogeno, la energfa (energfa electrica consumida) necesaria por cantidad de produccion de nitrogeno licuado puede reducirse grandemente.

Claims (7)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    REIVINDICACIONES
    1. Un aparato para enfriar y comprimir un fluido para producir un fluido comprimido a baja temperatura,
    comprendiendo el aparato que usa un sistema de ciclo Rankine (RCa, RCb):
    un primer dispositivo de compresion (1) para comprimir adiabaticamente un medio de transferencia de calor;
    un primer cambiador de calor (2) para calentar a presion constante el medio de transferencia de calor comprimido adiabaticamente;
    al menos un dispositivo de expansion (3, 3a, 3b) para expandir adiabaticamente el medio de transferencia de calor calentado;
    un segundo cambiador de calor (4) para enfriar a presion constante el medio de transferencia de calor expandido adiabaticamente;
    un primer paso de flujo para guiar el medio de transferencia de calor desde el segundo cambiador de calor hasta el primer dispositivo de compresion; y
    al menos un segundo dispositivo de compresion (6, 6a, 6b);
    en el que, en el segundo intercambiador de calor, un gas natural licuado (GNL) a baja temperatura y el medio de transferencia de calor experimentan transferencia de calor,
    en el que, un gas de proceso (GN2) alimentado experimenta transferencia de calor (2) para producir un fluido a baja temperatura (GPN2) a partir del gas de proceso, y
    en el que el fluido a baja temperatura es comprimido despues de ello en el al menos un segundo dispositivo de compresion (6, 6a, 6b) para producir un fluido comprimido a baja temperatura (GPN2)
    caracterizado por que el al menos un segundo dispositivo de compresion (6, 6a, 6b) esta acoplado al dispositivo de expansion o uno de los expansion (3, 3a, 3b) y en el primer intercambiador de calor, el gas de proceso (GN2) alimentado y el medio de transferencia de calor experimentan transferencia de calor para producir el fluido a baja temperatura (GPN2) a partir del gas de proceso.
  2. 2. El aparato de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el aparato comprende, ademas:
    un segundo paso de flujo para guiar el fluido comprimido a baja temperatura desde el segundo dispositivo de compresion (6, 6b) hasta al menos uno del primer intercambiador de calor (2) y el segundo intercambiador de calor (4) para formar un componente licuado (LN2),
    una valvula de regulacion (7) para regular una presion del fluido comprimido a baja temperatura desde al menos uno del primer intercambiador de calor y el segundo intercambiador de calor; y
    un separador gas-lfquido (8) al cual es guiado el fluido comprimido a baja temperatura por via de la valvula de regulacion, que realiza la separacion gas-lfquido para permitir que el componente licuado sea extrafdo del mismo.
  3. 3. El aparato de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en el que el aparato comprende, ademas:
    un tercer intercambiador de calor (9) dispuesto en un tercer paso de flujo para guiar el medio de transferencia de calor desde el primer intercambiador de calor (2) hasta el dispositivo de expansion (3),
    en el que el medio de transferencia de calor, el gas natural licuado que proviene del segundo intercambiador de calor (4) y el fluido comprimido a baja temperatura que proviene del segundo dispositivo de compresion (6) experimentan intercambio de calor en el tercer intercambiador de calor.
  4. 4. El aparato de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que un primer dispositivo de elevacion de presion (5), un primer paso de flujo de bifurcacion, un segundo dispositivo de elevacion de presion (12) y un segundo paso de flujo de bifurcacion se disponen en un cuarto paso de flujo a traves del cual es guiado el gas de proceso hasta el primer intercambiador de calor (2);
    un cuarto intercambiador de calor (10) y un tercer paso de flujo de bifurcacion se disponen en un quinto paso de flujo a traves del cual es guiado el componente licuado que proviene del separador gas-lfquido (8);
    el cual tiene un sexto paso de flujo a traves del cual es guiado un componente gaseoso desde el separador gas- lfquido al primer paso de flujo de bifurcacion por via del primer intercambiador de calor (2) o el segundo intercambiador de calor (4), y un septimo paso de flujo a traves del cual es guiado el componente licuado que ha
    5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    sido bifurcado en el tercer paso de flujo de bifurcacion hasta el segundo paso de flujo de bifurcacion por via del cuarto intercambiador de calor y el primer intercambiador de calor o el segundo intercambiador de calor,
    en donde el componente licuado (LN2) que proviene del separador gas-lfquido es extrafdo del mismo por via del cuarto intercambiador de calor.
  5. 5. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que usa una pluralidad de sistemas de ciclo Rankine que comprenden una pluralidad de medios de transferencia de calor que tienen diferentes puntos de ebullicion o capacidades calonficas,
    en donde el gas de proceso es guiado desde el primer intercambiador de calor (2) al primer intercambiador de calor despues de ser comprimido por un segundo dispositivo de compresion (6a) que esta acoplado al dispositivo de expansion (3a) que forma parte de un sistema de ciclo Rankine (RCa) que usa un medio de transferencia de calor que tiene un punto de ebullicion bajo o una capacidad calonfica baja, y despues de ello el gas de proceso es guiado desde el primer intercambiador de calor al primer intercambiador de calor despues de ser comprimido por un segundo dispositivo de compresion (6b) que esta acoplado al dispositivo de expansion (3b) que forma parte de otro ciclo Rankine (RCb) que usa un medio de transferencia de calor que tiene un punto de ebullicion alto o una capacidad calonfica grande.
  6. 6. Un metodo para enfriar y comprimir un fluido para producir un fluido comprimido a baja temperatura,
    el cual usa un sistema de ciclo de Rankine en el cual un medio de transferencia de calor que ha sido comprimido adiabaticamente mediante un primer dispositivo de compresion (1) es calentado a presion constante en un primer intercambiador de calor (2), despues de eso expandido adiabaticamente mediante un dispositivo de expansion (3, 3a, 3b) y enfriado mas a presion constante en un segundo intercambiador de calor (4);
    en el que un gas natural licuado (GNL) a baja temperatura es guiado al segundo intercambiador de calor para transferir el fno del mismo al medio de transferencia de calor y un gas de proceso (GN2) es enfriado (2) y despues de eso guiado a al menos un segundo dispositivo de compresion (6, 6a, 6b) para ser extrafdo como un fluido comprimida a baja temperatura (GPN2), 5 caracterizado por que el gas de proceso alimentado es guiado al primer intercambiador de calor para ser enfriado mediante el medio de transferencia de calor para ser extrafdo como el fluido comprimido a baja temperatura (GPN2) y por que el al menos un segundo dispositivo de compresion (6, 6a, 6b) esta acoplado con el dispositivo de expansion. (3, 3a, 3b).
  7. 7. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 6, en el que el fluido comprimido a baja temperatura que proviene del segundo dispositivo de compresion es enfriado en el primer intercambiador de calor (2) o el segundo intercambiador de calor (4) y sometido a regulacion de presion mediante una valvula de regulacion (7), y un componente licuado es sometido a separacion gas-lfquido en un separador gas-liquido (8) y es extrafdo como un componente licuado a baja temperatura (LN2) que proviene del separador gas-lfquido.
ES13811874.0T 2012-12-28 2013-12-16 Aparato y método para producir gas comprimido a baja temperatura o gas licuado Active ES2634765T3 (es)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012288262 2012-12-28
JP2012288262 2012-12-28
JP2013085114 2013-04-15
JP2013085114A JP6087196B2 (ja) 2012-12-28 2013-04-15 低温圧縮ガスまたは液化ガスの製造装置および製造方法
PCT/EP2013/076745 WO2014102084A2 (en) 2012-12-28 2013-12-16 Apparatus and method for producing low-temperature compressed gas or liquefied gas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2634765T3 true ES2634765T3 (es) 2017-09-28

Family

ID=49880726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES13811874.0T Active ES2634765T3 (es) 2012-12-28 2013-12-16 Aparato y método para producir gas comprimido a baja temperatura o gas licuado

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10036589B2 (es)
EP (1) EP2938951B1 (es)
JP (1) JP6087196B2 (es)
CN (1) CN105143799B (es)
ES (1) ES2634765T3 (es)
WO (1) WO2014102084A2 (es)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3271671B1 (en) * 2015-03-17 2018-11-21 SIAD Macchine Impianti S.p.A. Plant for the liquefaction of nitrogen using the recovery of cold energy deriving from the evaporation of liquefied natural gas
CN105953471B (zh) * 2015-04-13 2020-05-22 李华玉 第二类热驱动压缩式热泵
US20180313603A1 (en) * 2015-10-28 2018-11-01 L'Air Liquide, Société Anonyme pour I'Etude et I'Exploitation des Procédés Georges Claude Apparatus and method for producing liquefied gas
FR3044747B1 (fr) * 2015-12-07 2019-12-20 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede de liquefaction de gaz naturel et d'azote
EP3737886A4 (en) * 2018-01-12 2021-10-13 Agility Gas Technologies LLC THERMAL CASCADE FOR CRYOGENIC STORAGE AND TRANSPORTATION OF VOLATILE GASES
TWI746977B (zh) 2019-01-22 2021-11-21 法商液態空氣喬治斯克勞帝方法研究開發股份有限公司 氣體液化方法及氣體液化裝置
JP7379763B2 (ja) * 2019-07-25 2023-11-15 レール・リキード－ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード ガス液化方法およびガス液化装置
FR3099234B1 (fr) 2019-07-26 2021-07-30 Air Liquide Procédé de récupération d’énergie frigorifique avec production d’électricité ou liquéfaction d’un courant gazeux
CN110332763B (zh) * 2019-08-06 2024-03-29 巴斯夫新材料有限公司 利用废冷辅助液化循环来压缩气体的系统和方法
JP7355979B2 (ja) 2019-09-26 2023-10-04 レール・リキード－ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード ガス液化装置
US11566841B2 (en) * 2019-11-27 2023-01-31 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Cryogenic liquefier by integration with power plant
CN110847987B (zh) * 2019-12-24 2024-04-05 青岛中稷龙源能源科技有限公司 一种混合工质的lng冷能发电和综合利用系统及方法
US11346602B2 (en) * 2020-05-05 2022-05-31 Praxair Technology, Inc. System and method for natural gas and nitrogen liquefaction with dual operating modes
US20220205714A1 (en) * 2020-12-28 2022-06-30 L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Method for efficient cold recovery in o2-h2 combustion turbine power generation system
CN113310281A (zh) * 2021-06-15 2021-08-27 中国科学院理化技术研究所 利用lng冷能的液态空气生产装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE551602A (es) * 1955-10-10
BE604886A (es) * 1960-06-16
JPS5439343B2 (es) * 1971-09-21 1979-11-27
FR2187702B1 (es) * 1972-06-13 1976-11-12 Nuovo Pignone Spa
FR2300303A1 (fr) 1975-02-06 1976-09-03 Air Liquide Cycle fr
JPS55146372A (en) * 1979-05-02 1980-11-14 Nippon Oxygen Co Ltd Method of liquefying air by liquefied natural gas
US4444015A (en) * 1981-01-27 1984-04-24 Chiyoda Chemical Engineering & Construction Co., Ltd. Method for recovering power according to a cascaded Rankine cycle by gasifying liquefied natural gas and utilizing the cold potential
US5137558A (en) * 1991-04-26 1992-08-11 Air Products And Chemicals, Inc. Liquefied natural gas refrigeration transfer to a cryogenics air separation unit using high presure nitrogen stream
JP3208547B2 (ja) * 1991-08-09 2001-09-17 日本酸素株式会社 液化天然ガスの寒冷を利用した永久ガスの液化方法
JP4686464B2 (ja) * 2004-09-17 2011-05-25 学校法人同志社 熱ポンプ、熱ポンプシステム及びランキンサイクル
ITMI20061149A1 (it) * 2006-06-14 2007-12-15 Eni Spa Procedimento ed impianto per la rigassificazione di gas naturale liquefatto e il suom stoccaggio
WO2008105410A1 (ja) * 2007-02-26 2008-09-04 Asahi Glass Company, Limited 熱サイクル用作動媒体
EA201070977A1 (ru) * 2008-02-18 2011-04-29 Л'Эр Ликид Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод Объединение установки для разделения воздуха и цикла подогрева пара

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014102084A3 (en) 2015-06-18
WO2014102084A8 (en) 2015-08-06
CN105143799B (zh) 2017-03-08
EP2938951A2 (en) 2015-11-04
US10036589B2 (en) 2018-07-31
JP2014142161A (ja) 2014-08-07
CN105143799A (zh) 2015-12-09
US20160109180A1 (en) 2016-04-21
WO2014102084A2 (en) 2014-07-03
JP6087196B2 (ja) 2017-03-01
EP2938951B1 (en) 2017-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2634765T3 (es) Aparato y método para producir gas comprimido a baja temperatura o gas licuado
KR101599407B1 (ko) 선박
US10030815B2 (en) Method and apparatus for reliquefying natural gas
AU2013264211B2 (en) Liquid hydrogen production device
KR101459962B1 (ko) 액화가스 처리 시스템
ES2829266T3 (es) Sistema para tratar un gas producido por la evaporación de un líquido criogénico y para alimentar un motor de gas con gas presurizado
KR20150039427A (ko) 액화가스 처리 시스템
US20180313603A1 (en) Apparatus and method for producing liquefied gas
KR101742285B1 (ko) 선박용 증발가스 재액화 장치 및 방법
KR101468808B1 (ko) Lng 처리 시스템
KR20150039442A (ko) 액화가스 처리 시스템
KR101848119B1 (ko) 액화가스 처리 시스템
JP6290703B2 (ja) 液化ガスの製造装置および製造方法
KR101929606B1 (ko) 액화가스 처리 시스템
KR20160150346A (ko) 저장탱크를 포함하는 선박
KR101714675B1 (ko) 저장탱크를 포함하는 선박
KR20160034518A (ko) 액화가스 처리 시스템
KR20160034522A (ko) 액화가스 처리 시스템
KR20130023329A (ko) 선박의 연료가스 공급시스템
KR101623161B1 (ko) 선박용 부분재액화장치 성능 시험 설비
KR101882552B1 (ko) 액화가스 처리 시스템
KR101857320B1 (ko) 액화가스 처리 시스템
KR20190058161A (ko) 액화가스 연료 선박의 연료 공급 시스템
KR102433265B1 (ko) 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 부유물
KR101910224B1 (ko) 액화가스 처리 시스템