ES2870082T3 - Estación para reducir la presión de gas y licuar gas - Google Patents

Estación para reducir la presión de gas y licuar gas Download PDF

Info

Publication number
ES2870082T3
ES2870082T3 ES14711813T ES14711813T ES2870082T3 ES 2870082 T3 ES2870082 T3 ES 2870082T3 ES 14711813 T ES14711813 T ES 14711813T ES 14711813 T ES14711813 T ES 14711813T ES 2870082 T3 ES2870082 T3 ES 2870082T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
gas
pressure
compression
expansion turbine
heat
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
ES14711813T
Other languages
English (en)
Inventor
Guillaume Pages
Frédéric Marcuccili
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.)
Cryostar SAS
Original Assignee
Cryostar SAS
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 Cryostar SAS filed Critical Cryostar SAS
Application granted granted Critical
Publication of ES2870082T3 publication Critical patent/ES2870082T3/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
    • F25J1/0022—Hydrocarbons, e.g. natural 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
    • 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"
    • F25J1/0035—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 gas expansion with extraction of work
    • 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
    • F25J1/0047—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 an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/005—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 an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by expansion of a gaseous refrigerant stream with extraction of work
    • 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
    • F25J1/0047—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 an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0052—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 an "external" refrigerant stream in a closed vapor compression cycle by vaporising a liquid refrigerant 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
    • F25J1/006—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the refrigerant fluid used
    • F25J1/007—Primary atmospheric gases, mixtures thereof
    • F25J1/0072—Nitrogen
    • 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
    • F25J1/0203—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 a single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0204—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 a single-component refrigerant [SCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a single flow SCR cycle
    • 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
    • F25J1/0211—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 a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle
    • F25J1/0212—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 a multi-component refrigerant [MCR] fluid in a closed vapor compression cycle as a single flow MCR cycle
    • 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
    • F25J1/0228—Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes
    • F25J1/0232—Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes integration within a pressure letdown station of a high pressure pipeline system
    • 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
    • F25J1/0228—Coupling of the liquefaction unit to other units or processes, so-called integrated processes
    • F25J1/0235—Heat exchange integration
    • F25J1/0242—Waste heat recovery, e.g. from heat of compression
    • 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
    • F25J1/0265—Arrangement of heat exchanger cores in parallel with different functions, e.g. different cooling streams comprising cores associated exclusively with the cooling of a refrigerant stream, e.g. for auto-refrigeration or economizer
    • 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.
    • F25J1/0281—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
    • F25J1/0284—Electrical motor as the prime mechanical driver
    • 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.
    • F25J1/0285—Combination of different types of drivers mechanically coupled to the same refrigerant compressor, possibly split on multiple compressor casings
    • F25J1/0288—Combination of different types of drivers mechanically coupled to the same refrigerant compressor, possibly split on multiple compressor casings using work extraction by mechanical coupling of compression and expansion of the refrigerant, so-called companders
    • 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.
    • F25J1/0296—Removal of the heat of compression, e.g. within an inter- or afterstage-cooler against an ambient heat sink
    • 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
    • F25J2210/06—Splitting of the feed stream, e.g. for treating or cooling in different ways
    • 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
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/20—Integrated compressor and process expander; Gear box arrangement; Multiple compressors on a common shaft
    • 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
    • F25J2240/00—Processes or apparatus involving steps for expanding of process streams
    • F25J2240/90—Hot gas waste turbine of an indirect heated gas for power generation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

Una station for reducing pressure (estación para reducir la presión - PLD) de un gas y para la licuefacción de gas, especialmente gas natural, que comprende: - una turbina (12) de expansión para reducir la presión del gas, - medios para recuperar el trabajo mecánico (WM) producido en la turbina de expansión durante la reducción de la presión del gas en la turbina de expansión, - medios de condensación para licuar el gas, y - un sistema de refrigeración que comprende medios (C1, C2, C3) de compresión, absorbiendo dicho sistema de refrigeración las calorías del gas en los medios de condensación, - un motor (M) al que se suministra energía eléctrica y que acciona los medios (C1, C2, C3) de compresión, - medios para recuperar calor (Q) producido por los medios (C1, C2, C3; C) de compresión del sistema de refrigeración y medios (10; 40; 110) para calentar el gas corriente arriba de la turbina (12) de expansión asociada a los medios de recuperación de calor, y caracterizado por que comprende un generador eléctrico (G) acoplado mecánicamente a los medios para recuperar el trabajo mecánico producido durante la reducción de la presión del gas, y porque el generador eléctrico (G) suministra energía eléctrica al motor (M).

Description

DESCRIPCIÓN
Estación para reducir la presión de gas y licuar gas
La presente invención se refiere a un dispositivo para licuar gas, especialmente gas natural.
Por lo tanto, el campo de la presente invención es el del procesamiento de gases, especialmente gases naturales, para producir gas natural líquido.
El gas natural líquido se utiliza en diversas aplicaciones. Se utiliza principalmente como combustible para vehículos, especialmente en camiones de transporte. El combustible utilizado generalmente para tales vehículos puede sustituirse, de hecho, por gas presurizado o gas natural líquido. En comparación con el uso de bombonas de gas presurizado, el uso de gas licuado tiene una ventaja en términos de volumen y peso, en la medida en que, por una parte, el gas natural líquido licuado por refrigeración ocupa mucho menos volumen que la misma cantidad de gas natural gaseoso y, por otra parte, el aislamiento térmico de los tanques criogénicos es mucho menos complejo que el de los recipientes de bombona. Por lo tanto, los vehículos tienen una autonomía mucho mayor. Además, el gas natural líquido es una fuente de energía limpia, que limita las emisiones de partículas finas, tales como hollín, etc.
El gas natural líquido también puede utilizarse para el suministro a pequeñas centrales energéticas de gas o para el suministro a redes pequeñas en aldeas.
Los gasoductos son tuberías diseñadas para transportar materiales gaseosos a presión. La mayoría de los gasoductos transportan gas natural entre las áreas de extracción y las áreas de consumo o exportación. Desde los lugares de almacenamiento o desde los lugares para los depósitos de procesamiento, el gas se transporta a alta presión (desde 16 hasta más de 100 bares) a los lugares de suministro, donde debe reducirse a una presión mucho menor para permitir su uso.
El documento US-3.608.323 describe un método y un sistema para licuar gas natural en el que la energía de una turbina de expansión se utiliza para el funcionamiento de una unidad de refrigeración.
Para ese fin, el gas pasa a través de estaciones de reducción de presión en las que la presión del gas se reduce por expansión a través de una válvula o una turbina. La reducción de presión lograda de este modo produce energía que, en el caso de una válvula, se pierde.
Se conocen sistemas de expansión de gas que utilizan gas natural que entra en estaciones de reducción de presión como refrigerante en un sistema que puede caracterizarse como ciclo abierto (ciclos de Linde, Solvay o Claude). En estos sistemas se aprovecha el hecho de que el gas natural está presente a alta presión. El gas natural se expande en una válvula, y durante esta expansión se licúa una pequeña parte del gas. El líquido obtenido se recoge y el gas natural frío a baja presión que sale de la válvula se envía al conducto de baja presión de la estación reductora de presión. Estos sistemas tienen la ventaja de ser relativamente simples, pero dado que la temperatura obtenida en la salida de la válvula depende de la composición del gas, y la composición del gas natural es variable, los gases licuados con estos sistemas son principalmente gases pesados, tales como butano o propano, pero no metano. Este método de licuefacción de gas se conoce también como flashing (súbita caída de presión).
Todo el gas que entra en la estación reductora de presión y que pasa a través de la válvula o de la turbina, se enfría durante la caída de presión que se logra. El gas aún contiene agua y dióxido de carbono en cantidades del orden de cien ppm o incluso porcentuales. Después puede producirse un fenómeno de condensación durante esta etapa de expansión, que puede dar lugar a la formación de hielo (hidratos) que puede obstruir los conductos. Por tanto, los flujos de gas deben procesarse para impedir que el agua y el dióxido de carbono contenidos en el gas natural se transformen en hielo en los conductos, causando, por tanto, problemas en el transporte del gas natural durante su procesamiento en las estaciones reductoras de presión.
La presente invención busca proporcionar un dispositivo que permita licuar gas, especialmente gas natural, al tiempo que controle la composición del gas líquido obtenido. De forma ventajosa, un dispositivo según la invención, hará posible recuperar la energía de expansión resultante de la diferencia de presión del gas entre la entrada y la salida de la estación reductora de presión con el fin de producir una fracción de gas natural líquido, al tiempo que impida la formación de hielo dentro de los conductos de estas estaciones. El dispositivo también será, preferiblemente, fácil de aplicar y de diseño simple.
Para ello, la presente invención propone un dispositivo de licuefacción de gas asociado a una estación reductora de presión, especialmente gas natural, entre un conducto de alta presión y un conducto de baja presión, que comprende:
- una turbina de expansión para reducir la presión del gas,
- medios para recuperar el trabajo mecánico producido en la turbina de expansión durante la reducción de la presión del gas,
- medios de condensación para licuar el gas, y
- un sistema de refrigeración para absorber las calorías del gas en los medios de condensación y que comprende medios de compresión.
Según la invención, este dispositivo comprende, además, medios para recuperar el calor producido por los medios de compresión del sistema de refrigeración que se asocian a medios para calentar el gas en la entrada de la estación reductora de presión.
El dispositivo de la invención contempla también integrar el calentamiento del gas natural antes de la expansión del mismo y el enfriamiento del refrigerante, al tiempo que se ahorra una cantidad de energía y/o gas significativa en la fabricación del gas (natural) líquido.
Siempre se mantiene un caudal de gas (natural) en forma gaseosa entre el conducto de alta presión y el conducto de baja presión. Para un volumen de 100 m3 de, por ejemplo, gas natural, el dispositivo según la invención, transforma de 5 a 15 m3 de gas natural líquido. Por tanto, la invención permite recuperar el trabajo de expansión entre los dos niveles de presión con el fin de transformar una pequeña parte (5 a 15 %) de gas (natural) a gas (natural) licuado.
El calentamiento del gas, según la presente invención, se realiza en la entrada del expansor al recuperar el calor emitido por los medios de compresión utilizados para licuar el gas. El gas que va del conducto de alta presión al conducto de baja presión se calienta, por tanto, antes de entrar en la estación reductora de presión de modo que tenga en la salida de la misma una temperatura por encima del punto de congelación del agua.
Según una primera realización de la invención, el sistema de refrigeración forma un bucle cerrado entre los medios de condensación, los medios de compresión y los medios para calentar el gas natural. Este bucle cerrado permite combinar un sistema de refrigeración (compresor y condensador) para licuar el gas con un intercambiador de calor que realiza la integración térmica entre la reducción de la presión del gas y la producción de gas líquido.
Según una segunda realización de la presente invención, el sistema de refrigeración forma un primer bucle cerrado entre los medios de compresión, los medios de condensación y al menos un intercambiador de calor intermedio, así como un segundo bucle cerrado, utilizando opcionalmente un fluido de transferencia de calor distinto de un fluido de transferencia de calor utilizado en el primer bucle, entre al menos un intercambiador de calor intermedio y los medios para calentar el gas.
En estas dos realizaciones, el dispositivo según la presente invención, consiste en un sistema intermedio similar a un bucle cerrado, opcionalmente doble, que permite que una fracción del gas se enfríe hasta que se licúe. La ventaja de un sistema de bucle cerrado independiente es que permite alcanzar temperaturas que son significativamente bajas, ya que no se vincula con la reducción de presión llevada a cabo en la estación reductora de presión. Como resultado de este sistema, la composición del gas líquido apenas varía en nada respecto al gas de entrada, debido a que el cambio de estado se obtiene por refrigeración directa dentro de un intercambiador de calor reservado para dicha operación, en vez del sistema convencional de flashing.
Según la invención, los medios para recuperar el trabajo mecánico producido en la turbina de expansión durante la reducción de la presión del gas se acoplan mecánicamente a un generador eléctrico, y los medios de compresión se impulsan posteriormente por un motor eléctrico suministrado con energía eléctrica por el generador eléctrico.
Por lo tanto, el dispositivo de la invención permite la incorporación de un bucle de refrigeración para licuar el gas y precalentar la entrada de la estación reductora de presión del gas.
Según la invención, el gas natural líquido puede producirse a partir de una unidad de refrigeración que incluye un sistema de refrigeración que utiliza indistintamente nitrógeno y/o una mezcla de hidrocarburos.
Un sistema de refrigeración utilizado en un dispositivo según la invención, puede comprender, por ejemplo, un intercambiador de calor y/o un condensador del tipo PFHE de aluminio.
En una realización particular, el sistema de refrigeración del dispositivo, según la invención, comprende compresores y/o expansores de flujo radial.
En otra realización, el dispositivo según la invención comprende medios para procesar el agua y el dióxido de carbono a partir del gas natural a baja presión mediante adsorción y/o absorción que se disponen corriente arriba de los medios de condensación de gas.
Los detalles y ventajas de la presente invención resultarán más evidentes a partir de la siguiente descripción, haciendo referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos, en donde:
La Figura 1 es una vista general muy esquemática que muestra un dispositivo según la presente invención,
la Figura 2 es una vista esquemática más detallada que ilustra una primera realización de la presente invención,
la Figura 3 es una vista similar a la vista de la Figura 2, que muestra una segunda realización de la invención,
la Figura 4 es una vista similar a la de las Figuras 2 y 3, para una tercera realización de la presente invención
la Figura 5 es una vista similar a la de las Figuras 2 a 4, para una cuarta realización de la invención, y
la Figura 6 muestra esquemáticamente una quinta realización de un dispositivo según la presente invención.
La Figura 1 ilustra esquemáticamente un gasoducto 2 que lleva un gas, por ejemplo, gas natural compuesto principalmente de metano, a alta presión, por ejemplo, del orden de 60 a 100 bares (de forma general, en la presente solicitud, los ejemplos y valores numéricos son ilustrativos y no limitativos). Una estación reductora de presión, denominada PLD (Pressure Let Down [Pérdida de presión]) en la Figura 1, permite suministrar un conducto 4 diseñado para suministrar gas (gas natural, para continuar con el ejemplo anterior) a una red doméstica o similar a baja presión, de forma general, del orden de unos pocos bares
Una unidad 6 de producción de gas licuado se asocia con la estación reductora de presión PLD. Se suministra gas desde el gasoducto 2, pasa a través de una unidad 8 de procesamiento que procesa el gas antes de que entre en la unidad 6 de producción con el fin de eliminar impurezas del gas, que se encuentran, de forma general, en el gas “crudo” . En la salida de la unidad 6 de producción se obtiene un gas natural líquido LNG que se almacena, por ejemplo, en una unidad de almacenamiento (no mostrada en la Figura 1).
Cuando el gas se expande en la estación reductora de presión PLD, el gas produce trabajo mecánico WM. Aquí se propone recuperar todo o parte de este trabajo de cualquier forma, mecánica o eléctrica, por ejemplo, con el fin de dar suministro a la unidad 6 de producción, que requiere energía para cambiar el gas desde su estado gaseoso a un estado líquido. En la medida en que la energía recuperada sea insuficiente para la producción de gas líquido, es posible suministrar a la unidad de producción una fuente de energía adicional, por ejemplo, la energía eléctrica representada esquemáticamente mediante WE en la Figura 1. Por último, en la unidad 6 de producción hay, generalmente, un compresor (no mostrado en la Figura 1) u otro dispositivo que libera calor, indicado mediante Q en la Figura 1. De forma original, se propone recuperar esta cantidad de calor Q con el fin de calentar el gas en la entrada de la estación reductora de presión PLD. De hecho, durante la expansión, el gas expandido se enfría. Corre el riesgo de caer por debajo de la temperatura de congelación del agua, causando, por tanto, la formación de escarcha que puede dar lugar a una obstrucción parcial o completa de la tubería correspondiente. Calentando el gas antes de la expansión, pueden limitarse, por tanto, los riesgos de escarcha y obstrucción.
La Figura 2 muestra con mayor detalle una primera realización de la invención, que aplica el plano general de la Figura 1.
En la Figura 2, así como en las que siguen, las referencias en la Figura 1 se repiten para designar elementos similares.
Por lo tanto, en la Figura 2 hay un gasoducto 2 que suministra una estación reductora de presión PLD para suministrar gas a presión más baja en un conducto 4. Además, una unidad 6 de producción suministra gas licuado LNG.
En la estación reductora de presión PLD, el gas desde el gasoducto 2 pasa a través de los conductos G2 y G3. Se calienta en cada uno de estos conductos mediante un dispositivo 10 de precalentamiento. En la salida de estos dispositivos de precalentamiento, los conductos G4 y G5 se unen en un conducto G6 que alimenta una turbina 12 de expansión. En la salida de la turbina, el gas se expande y puede entrar a la tubería 4 directamente a través de un conducto G7.
La unidad 6 de producción comprende, esencialmente, un condensador 14. El gas que suministra la unidad 6 de producción se suministra desde una derivación G9 del conducto G7 antes de llegar a una válvula 16, donde se logra una reducción adicional de presión. El gas se transporta por un conducto G10 a la unidad 8 de procesamiento, que lleva a cabo una purificación del gas, por ejemplo, por absorción o, preferiblemente, por adsorción. El gas purificado se transporta por G11 a un desrecalentador 18 antes de que G12 lo introduzca en el condensador 14. En la salida de este último, se obtiene un gas licuado que pasa a través de un conducto L1 hasta una válvula 20 de control, posteriormente a través de L2 para llegar a un dispositivo de almacenamiento de gas natural licuado LNG.
La presente invención propone producir una interacción entre la estación reductora de presión PLD y la unidad 6 de producción. En esta realización de la Figura 2, la energía recuperada durante la expansión en la estación PLD se utiliza en forma de energía eléctrica en la unidad 6 de producción y el calor producido en la unidad 6 de producción se utiliza para calentar el gas a la entrada de la estación PLD.
Se observará en la Figura 2 primero que la turbina 12 está acoplada a un generador G. Por lo tanto, la energía mecánica se recupera en la turbina 12 con el fin de convertirla en energía eléctrica. La electricidad de este modo recuperada suministra seguidamente un motor M que impulsa tres compresores C1, C2 y C3, formando cada uno una etapa en una unidad de compresión. De este modo, se logra un acoplamiento eléctrico entre la estación reductora de presión y la unidad de producción.
La integración térmica se logra mediante un circuito de bucle cerrado descrito a continuación en la presente memoria. Para esta descripción, en lo que sigue se propone seguir el refrigerante que se desplaza en este circuito. A modo de ejemplo no limitativo, el fluido utilizado puede ser nitrógeno o una mezcla de hidrocarburos.
El refrigerante llega al compresor C1 a través de un conducto R1 y sale por un conducto R2. Después llega a un primer dispositivo 10 de precalentamiento con el fin de calentar el gas procedente del gasoducto 2 previsto para suministrar la estación reductora de presión PLD. Seguidamente, el fluido se lleva por un conducto R3 a un enfriador 22 con el fin de controlar la temperatura del refrigerante antes de enviarlo a la unidad de compresión por un conducto R4. A continuación, al fluido lo comprime el segundo compresor C2, posteriormente transportado por R5 al segundo dispositivo 10 de precalentamiento antes de que R6 lo lleve a un segundo enfriador 22 y que alcance una tercera etapa de compresión de la unidad de compresión a través de R7. Un tercer enfriador 22, conectado al tercer compresor C3 mediante un conducto R8 permite controlar la temperatura del fluido en la salida de la unidad de compresión.
Un conducto R9 lleva el refrigerante a un intercambiador 24 de calor a contracorriente, y seguidamente R10 lo lleva a un expansor 26. Dicho expansor está unido mecánicamente al motor M y a la unidad de compresión. En la salida del expansor 26, el fluido se lleva (R11) al condensador 14 de la unidad 6 de producción, donde absorbe calorías de la parte de gas natural que se licuará con el fin de obtener liquid natural gas (gas natural líquido - LNG). En la salida del condensador 14, el fluido se lleva (R12) al desrecalentador 18 antes de alcanzar a través de R13 el intercambiador 24 de calor a contracorriente que está conectado corriente abajo al primer compresor C1 de la unidad de compresión.
Como puede verse en esta descripción, el refrigerante se utiliza para lograr una integración térmica entre la unidad de producción y la estación reductora de presión, especialmente mediante la recuperación de calorías liberadas durante la compresión del fluido con el fin de utilizarlas para calentar el gas natural en la entrada de la estación reductora de presión PLD.
Los elementos accesorios del circuito de refrigeración no se describen aquí en detalle. Por tanto, por ejemplo, hay un tanque 28 utilizado convencionalmente como tanque de expansión para el refrigerante.
La Figura 3 muestra una realización alternativa que repite algunas de las referencias anteriores para designar elementos similares. Con respecto a la realización de la Figura 2, se logra otra forma de integración térmica. Se propone tener un bucle cerrado de agua presurizada (u otro fluido de transferencia de calor, tal como, por ejemplo, un aceite térmico) para recuperar el calor de compresión y transferirlo corriente arriba desde la turbina de expansión. Por ejemplo, puede colocarse un enfriador de aire en esta línea para ajustar la capacidad de refrigeración según requiera el circuito de compresión. Se utiliza una bomba de desplazamiento positivo para permitir la circulación del fluido de transferencia de calor (agua presurizada) y puede incorporarse de forma convencional a este circuito un tanque de expansión.
Por tanto, en la Figura 3 se reconocerá un circuito de refrigeración entre la unidad de compresión y tres compresores de la misma, C1, C2 y C3, y la unidad 6 de producción con el condensador 14 de la misma. Este circuito está simplificado. Pasa sucesivamente a través de las tres etapas de la unidad de compresión, y después de cada etapa pasa a través de un dispositivo 10 de precalentamiento. Seguidamente, el circuito de refrigeración pasa a través del intercambiador 24 de calor a contracorriente antes de pasar al expansor 26 y después al condensador 14, volviendo en contraflujo a través del intercambiador 24 de calor a contracorriente antes de volver a la primera etapa de compresión y al compresor C1 de la misma.
La diferencia principal con la primera realización de la Figura 2 es que los dispositivos 10 de precalentamiento no transfieren directamente las calorías extraídas de las etapas de compresión al gas natural, sino a otro fluido de transferencia de calor, tal como agua presurizada, por ejemplo. Por lo tanto, se produce un segundo circuito de refrigeración que pasa en paralelo a través de los tres dispositivos 10 de precalentamiento con el fin de suministrar un dispositivo 110 de precalentamiento, transfiriendo las calorías desde las etapas de compresión al gas natural en la entrada de la estación PLD. Por tanto, estos dispositivos 10 de precalentamiento forman intercambiadores de calor intermedios. Entre los dispositivos 10 intercambiadores de calor y el dispositivo 110 intercambiador de calor, se observará la presencia de una bomba 142 de desplazamiento positivo que permite que el fluido de transferencia de calor circule en el circuito correspondiente, así como un enfriador 122 para controlar la temperatura del fluido de transferencia de calor en este circuito. De modo convencional para el experto en la técnica, se incorpora de forma ventajosa un tanque 144 de expansión a este circuito de refrigeración.
La Figura 4 muestra una versión simplificada de la primera realización mostrada en la Figura 2. De nuevo, como es el caso, de forma general, en la presente solicitud, las referencias ya utilizadas para designar elementos similares vuelven a utilizarse con el fin de simplificar la comprensión de la lectura.
En esta realización simplificada se observará que la unidad de compresión comprende una sola etapa con un único compresor C. Seguidamente, el gas natural se calienta en un único dispositivo 10 de precalentamiento, lo que permite intercambiar directamente las calorías procedentes del compresor con el gas natural en la entrada de la estación PLD.
En esta realización, por ejemplo, el circuito de refrigeración utiliza una mezcla de hidrocarburos y nitrógeno como fluido de transferencia de calor. Este fluido se comprime mediante el compresor C accionado por el motor eléctrico M (acoplado eléctricamente al generador G de la turbina 12 de la estación PLD). Seguidamente, el fluido se enfría en contacto con el gas natural en el dispositivo 10 de precalentamiento en la entrada de la turbina 12 (debe observarse que puede proporcionarse también otro circuito de refrigeración entre el dispositivo 10 de precalentamiento y el gas natural, como en la figura anterior).
Puede insertarse un enfriador 22 (o enfriador de aire) en esta línea para ajustar la capacidad de refrigeración, según requiera el bucle de compresión. Seguidamente, el fluido de transferencia de calor se envía a través de un intercambiador 214 de calor (por ejemplo, del tipo PHFE [Plate Fin Heat Exchanger (Intercambiador de calor de aletas de placas)]) donde se enfría y condensa durante un primer paso. Seguidamente se expande a través de una válvula 246 donde, por el efecto Joule-Thompson, se vaporiza parcialmente, lo que provoca otra reducción adicional de temperatura del mismo. Pasa de nuevo (segundo paso) al intercambiador 214 de calor y se vaporiza y calienta en contacto con el gas natural que va a licuarse y con la mezcla de refrigerante que va a condensarse. Después del segundo paso, en la salida del intercambiador 214 de calor, el fluido de transferencia de calor (mezcla de hidrocarburos y nitrógeno, por ejemplo) vuelve al compresor C.
En la realización de la Figura 5, en comparación con las realizaciones de las figuras anteriores, se logra una integración mecánica (Figura 5) en lugar de una integración eléctrica (Figuras 2 a 4) entre la estación reductora de presión y la unidad de producción. Esta realización no forma parte de la invención, pero representa un elemento del estado de la técnica que es útil para la comprensión de la misma.
De hecho, mientras que en la realización de la Figura 2 la turbina 12 acciona un generador G que produce la electricidad consumida en un motor M, en la Figura 5 se propone conectar mecánicamente la turbina 12 con los compresores C1, C2 y C3 de la unidad de compresión de la unidad 6 de producción.
Parece innecesario describir aquí los distintos elementos de la estación reductora de presión, que son similares a los ilustrados en la Figura 2. Además, hay un circuito de refrigeración similar para lograr tanto la unidad de producción de gas licuado como la integración térmica de esta unidad de producción con la estación reductora de presión.
En la Figura 5 se muestra también un motor M que se utiliza aquí como fuente de energía adicional (corresponde a WE en la Figura 1) para ajustar la energía necesaria para la unidad de producción de gas licuado con la energía suministrada en la estación reductora de presión.
La Figura 6 muestra una quinta realización de la presente invención. Esta quinta realización puede considerarse una alternativa a la cuarta realización de la Figura 5, ya que aquí realiza una integración mecánica.
En esta Figura 6, la orientación de los diversos elementos es bastante diferente de la seleccionada para las otras figuras. En primer lugar, el gasoducto 2 se ilustra de manera horizontal en la parte superior de la figura. En la parte inferior derecha de esta figura se muestra la tubería 4 que da suministro a, por ejemplo, una red doméstica. La unidad 6 de producción se ilustra en la parte izquierda de la Figura 6, mientras que la estación reductora de presión PLD se muestra a la derecha.
Un primer ramal 30 suministra gas natural a la unidad 6 de producción procedente del gasoducto 2 y un segundo ramal 32 da suministro a la estación reductora de presión PLD y, por lo tanto, también a la tubería 4.
El gas de derivación en el primer ramal 30 pasa primero hacia un puente 34 de válvula antes de entrar en la unidad 8 de procesamiento representada aquí mediante dos reactores 36. El gas purificado se recoge por el conducto G11 en la salida de la unidad 8 de procesamiento para pasar al condensador 14. El gas natural líquido LNG en la salida del condensador 14 se recoge en un tanque 38. El gas licuado se almacena, por ejemplo, a una presión de entre 0,1 y 10 bares de sobrepresión con respecto a la presión atmosférica, a la temperatura de saturación o con refrigeración.
En el lado de la estación reductora de presión PLD, el segundo ramal 32 lleva el gas natural a través de un intercambiador 40 de calor antes de pasar a la turbina 12. En la salida de la turbina 12, el gas se lleva (G7) a la tubería 4.
La turbina 12 se acopla mecánicamente a un compresor C, que forma con el mismo un turbocompresor. El compresor C es el compresor de un circuito de refrigeración utilizado en combinación con el condensador 14 para producir la licuefacción de gas en la unidad de producción. Este circuito de refrigeración utiliza un refrigerante (que aquí también puede ser nitrógeno, por ejemplo, o una mezcla de hidrocarburos) y es un circuito cerrado. De modo convencional, este refrigerante se expande en el expansor 26. La realización de la Figura 4 proporciona la conexión mecánica de este expansor a un compresor C, lo que hace posible conseguir una segunda etapa de compresión.
Las flechas de la Figura 4 indican la circulación del refrigerante en el circuito cerrado utilizado tanto como circuito de refrigeración de la unidad 6 de producción de gas natural líquido como también el circuito de integración térmica entre la unidad 6 de producción y la estación reductora de presión PLD.
El fluido en la salida del compresor C pasa al intercambiador 40 de calor para calentar el gas natural que pasa a través del segundo ramal 32 a la estación reductora de presión. Seguidamente pasa al segundo compresor C antes de pasar de nuevo al intercambiador 40 de calor. A continuación, el fluido pasa en contraflujo 24 a través del intercambiador de calor antes de entrar en el expansor 26. Seguidamente puede entrar en el condensador 14, en el que absorbe calorías procedentes del gas natural de la unidad 6 de producción para licuarlo. Después de pasar en la dirección opuesta al intercambiador 24 de calor a contracorriente, el fluido vuelve al compresor C.
Exclusivamente a modo de ejemplo ilustrativo, puede establecerse en las diversas realizaciones descritas que la cantidad (masa) de gas que pasa a la unidad 6 de producción de gas licuado es del orden de 5 a 20 % de la cantidad (masa) de gas que pasa a través de la estación reductora de presión PLD y que da suministro a la tubería 4.
Los sistemas descritos anteriormente permiten que la producción de gas natural líquido se controle perfectamente. La composición de este gas puede controlarse. No depende de la diferencia de presión dentro de la estación reductora de presión.
Además, precalentar el gas en la entrada de la estación reductora de presión permite evitar problemas de escarchamiento y obstrucción de las tuberías.
La presente invención no se limita a las realizaciones preferidas descritas anteriormente en la memoria a modo de ejemplos no limitativos. Se refiere también a las realizaciones dentro de las capacidades de un experto en la técnica en el contexto de las reivindicaciones a continuación en la presente memoria.

Claims (7)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Una station for reducing pressure (estación para reducir la presión - PLD) de un gas y para la licuefacción de gas, especialmente gas natural, que comprende:
    - una turbina (12) de expansión para reducir la presión del gas,
    - medios para recuperar el trabajo mecánico (WM) producido en la turbina de expansión durante la reducción de la presión del gas en la turbina de expansión,
    - medios de condensación para licuar el gas, y
    - un sistema de refrigeración que comprende medios (C1, C2, C3) de compresión, absorbiendo dicho sistema de refrigeración las calorías del gas en los medios de condensación, - un motor (M) al que se suministra energía eléctrica y que acciona los medios (C1, C2, C3) de compresión,
    - medios para recuperar calor (Q) producido por los medios (C1, C2, C3; C) de compresión del sistema de refrigeración y medios (10; 40; 110) para calentar el gas corriente arriba de la turbina (12) de expansión asociada a los medios de recuperación de calor,
    y caracterizado por que comprende
    un generador eléctrico (G) acoplado mecánicamente a los medios para recuperar el trabajo mecánico producido durante la reducción de la presión del gas, y porque el generador eléctrico (G) suministra energía eléctrica al motor (M).
  2. 2. La estación según la reivindicación 1, caracterizada por que los medios (14) de condensación reciben suministro por una tubería (G9) de derivación corriente abajo desde la turbina (12) de expansión.
  3. 3. La estación según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada por que el sistema de refrigeración forma un bucle cerrado entre los medios (14) de condensación,
    los medios (C1, C2, C3; C) de compresión y los medios (10; 40) para calentar el gas.
  4. 4. La estación según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada por que el sistema de refrigeración forma un primer bucle cerrado entre los medios (C1, C2, C3) de compresión, los medios (14) de condensación y al menos un intercambiador (10) de calor intermedio, así como un segundo bucle cerrado, utilizando opcionalmente un fluido de transferencia de calor distinto de un fluido de transferencia de calor utilizado en el primer bucle, entre al menos un intercambiador (10) de calor intermedio y los medios (11 50) para calentar el gas.
  5. 5. La estación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,
    caracterizada por que el sistema de refrigeración utiliza un refrigerante seleccionado de entre nitrógeno y/o una mezcla de hidrocarburos.
  6. 6. La estación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5,
    caracterizada por que el sistema de refrigeración comprende compresores y/o expansores de flujo radial.
  7. 7. La estación, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6,
    caracterizada por que comprende medios de procesamiento (8, 36) de gas natural mediante adsorción y/o absorción dispuestos corriente arriba de los medios (14) de condensación del gas.
ES14711813T 2013-02-20 2014-02-20 Estación para reducir la presión de gas y licuar gas Active ES2870082T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1300380A FR3002311B1 (fr) 2013-02-20 2013-02-20 Dispositif de liquefaction de gaz, notamment de gaz naturel
PCT/FR2014/050349 WO2014128408A2 (fr) 2013-02-20 2014-02-20 Station d'abaissement de pression d'un gaz et de liquéfaction du gaz

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2870082T3 true ES2870082T3 (es) 2021-10-26

Family

ID=48170651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES14711813T Active ES2870082T3 (es) 2013-02-20 2014-02-20 Estación para reducir la presión de gas y licuar gas

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20160003528A1 (es)
EP (1) EP2959242B1 (es)
JP (1) JP2016513230A (es)
CN (1) CN105209841A (es)
BR (1) BR112015019856A2 (es)
ES (1) ES2870082T3 (es)
FR (1) FR3002311B1 (es)
MX (1) MX2015010736A (es)
RU (1) RU2680285C2 (es)
WO (1) WO2014128408A2 (es)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10295252B2 (en) * 2015-10-27 2019-05-21 Praxair Technology, Inc. System and method for providing refrigeration to a cryogenic separation unit
FR3049341B1 (fr) * 2016-03-23 2019-06-14 Cryostar Sas Systeme de traitement d'un gaz issu de l'evaporation d'un liquide cryogenique et d'alimentation en gaz sous pression d'un moteur a gaz
RU2694566C1 (ru) * 2019-02-14 2019-07-16 Юрий Васильевич Белоусов Система ожижения природного газа на компрессорной станции магистрального газопровода
CZ2019618A3 (cs) * 2019-10-04 2020-12-16 Siad Macchine Impianti S.P.A. Zařízení pro zpracování zemního plynu
RU2738531C1 (ru) * 2020-02-21 2020-12-14 Игорь Анатольевич Мнушкин Интегрированная установка захолаживания природного газа
RU2770777C1 (ru) * 2021-05-07 2022-04-21 Публичное акционерное общество энергетики и электрификации "Мосэнерго" Способ сжижения, хранения и газификации природного газа "мосэнерго-турбокон"
IT202100026921A1 (it) * 2021-10-20 2023-04-20 Gruppo Soc Gas Rimini S P A Impianto di trattamento di gas, in particolare gas naturale, proveniente da una rete di trasporto

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA874245A (en) * 1967-01-31 1971-06-29 Canadian Liquid Air Natural gas liquefaction process
US4220009A (en) * 1977-01-20 1980-09-02 Wenzel Joachim O M Power station
RU2002176C1 (ru) * 1990-10-22 1993-10-30 Арсланбек Харисович Юлбердин Способ сжижени газа и устройство дл его осуществлени
RU2137067C1 (ru) * 1997-07-17 1999-09-10 Закрытое акционерное общество "Криогенная технология" Установка ожижения природного газа
NO20026189D0 (no) * 2002-12-23 2002-12-23 Inst Energiteknik System for kondensering ved ekspansjon av ubehandlet brönnström fra et gass- eller gasskondensatfelt til havs
US6694774B1 (en) * 2003-02-04 2004-02-24 Praxair Technology, Inc. Gas liquefaction method using natural gas and mixed gas refrigeration
US7065974B2 (en) * 2003-04-01 2006-06-27 Grenfell Conrad Q Method and apparatus for pressurizing a gas
DE102006039616B3 (de) * 2006-08-24 2008-04-03 Eberhard Otten Verfahren und Vorrichtung zur Speicherung von Brenngas, insbesondere Erdgas
US8601833B2 (en) * 2007-10-19 2013-12-10 Air Products And Chemicals, Inc. System to cold compress an air stream using natural gas refrigeration
NO328852B1 (no) * 2008-09-24 2010-05-31 Moss Maritime As Fremgangsmate og system for behandling av gass
BR112015012441A2 (pt) * 2013-01-24 2017-07-11 Exxonmobil Upstream Res Co produção de gás natural liquefeito

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016513230A (ja) 2016-05-12
RU2015139854A (ru) 2017-03-30
BR112015019856A2 (pt) 2017-07-18
FR3002311B1 (fr) 2016-08-26
WO2014128408A3 (fr) 2015-07-16
MX2015010736A (es) 2016-07-11
FR3002311A1 (fr) 2014-08-22
EP2959242B1 (fr) 2021-03-31
EP2959242A2 (fr) 2015-12-30
WO2014128408A2 (fr) 2014-08-28
RU2680285C2 (ru) 2019-02-19
CN105209841A (zh) 2015-12-30
US20160003528A1 (en) 2016-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2870082T3 (es) Estación para reducir la presión de gas y licuar gas
ES2725613T3 (es) Dispositivo de recuperación de vapores procedentes de un depósito criogénico
ES2744821T3 (es) Procedimiento y sistema de producción de gas natural líquido
ES2574263T3 (es) Sistema de generación de energía y procedimiento correspondiente
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
ES2582941T3 (es) Método y dispositivo de licuefacción y refrigeración criogénica
CA2588540C (en) Method to condense and recover carbon dioxide (co2) from co2 containing gas streams
CN102334001B (zh) 液化方法和系统
ES2673976T3 (es) Método y aparato para almacenamiento de energía
ES2862304T3 (es) Procedimiento de licuación de gas natural y de recuperación de eventuales líquidos del gas natural que comprende dos ciclos refrigerantes semiabiertos con respecto al gas natural y un ciclo refrigerante cerrado con respecto al gas refrigerante
ES2426233T3 (es) Producción de gas natural licuificado
KR20150100799A (ko) 천연가스 재액화를 위한 장치 및 방법
BRPI0921562B1 (pt) processo e instalação de produção de uma corrente de gás natural liquefeito sub-resfriado a partir de uma corrente de carga de gás natural
CN103097237A (zh) 蒸发气体再液化装置
ES2597231T3 (es) Procedimiento y dispositivo para la generación de energía eléctrica
BR112019017533B1 (pt) Sistema liquidificante de gás natural
CN102393126B (zh) 双循环混合冷剂的天然气液化系统和方法
US20140245779A1 (en) Regasification Plant
CN109813054A (zh) 利用液化天然气的冷能的二氧化碳捕集装置及发电系统
ES2878173T3 (es) Procedimiento e instalación de transporte y de licuefacción de gas
US10788259B1 (en) Modular, mobile and scalable LNG plant
JP6142360B2 (ja) 再ガス化プラント
ES2675592T3 (es) Método y aparato para la licuefacción del gas natural
RU2137067C1 (ru) Установка ожижения природного газа
ES2909501T3 (es) Método y aparato para generar frío de proceso y vapor de proceso