ES2878173T3 - Procedimiento e instalación de transporte y de licuefacción de gas - Google Patents

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Abstract

Procedimiento de transporte de gas de un punto de producción hacia un punto de utilización, incluyendo el procedimiento: - una etapa de licuefacción del gas en la que se enfría el gas a una temperatura inferior a una temperatura de licuefacción de dicho gas en una unidad de intercambio térmico (10), - una etapa de transporte del gas licuado hacia el punto de utilización, la unidad de intercambio térmico (10) está cerca del punto de producción y se utilizan para el enfriamiento en la unidad de intercambio térmico (10) unas frigorías con procedencia de un medio previamente almacenado (5) en un tanque montado en un vehículo en la proximidad de la unidad de intercambio térmico (10), caracterizado por que el tanque es un tanque único separado por una pared amovible para formar un tanque de medio (5) y un tanque de gas licuado.

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento e instalación de transporte y de licuefacción de gas
Campo técnico
La presente invención está relacionada con un procedimiento de transporte de gas después de licuefacción de dicho gas, por ejemplo, de gas que contiene esencialmente metano, de conformidad con el preámbulo de la reivindicación 1 y conocido por el documento US-A-2010/0319361 o por el artículo de W. Bach, "Offshore Erdgasverflüssigung mit Stickstoffkalte - Prozessauslegung und Vergleich von Gewickelten Rohr- und Plattenwármetauschern". Se refiere, igualmente, a una instalación que implementa dicho procedimiento.
Estado de la técnica
Las instalaciones de licuefacción de gas están destinadas esencialmente a hacer dicha materia transportable por tanque sin presión o a escasa presión. Bastante a menudo, son unas grandes instalaciones fijas con pocas restricciones de espacio necesario. Se encuentra de ellas, por ejemplo, en unos puertos para el transporte de gas natural por unos metaneros. El gas natural licuado está a una temperatura del orden de -160 °C y se transporta en unos tanques fuertemente aislados. La licuefacción se obtiene por unos ciclos termodinámicos que incluyen unas fases de compresión, de enfriamiento y de expansión del gas. El documento EP 0.818.661 B1 muestra un ejemplo de instalación de licuefacción que permite la creación de frigorías destinada, en particular, al gas natural. Se utiliza un fluido refrigerante en circuito cerrado para vehicular unas frigorías.
Ante el encarecimiento de la energía, se hace cada vez más a menudo interesante explotar unas pequeñas fuentes de gas. Por ejemplo, las granjas de explotación agrícola se equipan cada vez más frecuentemente con metanizadores que transforman los desechos orgánicos de la granja en biogás que contiene esencialmente metano. Los vertederos de residuos domésticos constituyen, igualmente, una fuente importante de biogás. La explotación de las redes de gas natural necesita, igualmente, efectuar unas purgas de gas que se podrían aprovechar. Otros gases se producen, igualmente, de manera local en pequeñas cantidades y merecerían ser recogidos de manera económica. Una vez licuado el gas, se puede transportar en unos tanques sin presión o a escasa presión.
No obstante, las instalaciones de licuefacción conocidas son de tamaño y de coste no adaptados para el tratamiento de estas fuentes. Por lo demás, algunas de estas fuentes son intermitentes y están poco adaptadas para una instalación de licuefacción permanente.
La invención se dirige a proporcionar un procedimiento de transporte y una instalación adaptada para la implementación de este procedimiento que esté adaptada para unas fuentes de escaso tonelaje o intermitentes. Descripción de la invención
Con estos objetivos a la vista, la invención tiene como objeto un procedimiento de transporte de gas de un punto de producción hacia un punto de utilización según la reivindicación 1.
De este modo, se dispone de un procedimiento para licuar el gas de manera muy compacta. En efecto, la parte más voluminosa de una instalación según la técnica anterior es la parte de producción de frío. Con la invención, el frío lo aporta el medio que basta con almacenar. La preparación del medio líquido o sólido tiene lugar en otra instalación. Por lo demás, cuando la preparación del medio interviene en un procedimiento industrial que incluye la evacuación de frigorías, esta preparación del medio no induce un gasto energético propio o, entonces, únicamente de manera marginal. Por lo tanto, se reduce el impacto sobre el medio ambiente. Se entiende por tanque un dispositivo rígido o flexible adecuado para contener el medio. No hace falta decir que es interesante prever un aislamiento importante del tanque, con el fin de evitar la dispersión de las frigorías.
El procedimiento de transporte de gas se aplica a cualesquiera gases, pero preferentemente a los gases combustibles, tales como el metano o el hidrógeno.
El medio es, por ejemplo, aire o nitrógeno en forma líquida. La manipulación de este medio es poco peligrosa, ya que una fuga no tiene ninguna consecuencia medioambiental. Por lo demás, el medio está disponible en todas partes. Una vez utilizado el medio, puede ser liberado en la atmósfera sin consecuencia. Por lo demás, el nivel de temperatura alcanzado por la expansión del nitrógeno a presión atmosférica permite alcanzar directamente la licuefacción del metano.
El medio también puede ser dióxido de carbono en forma líquida o sólida o una mezcla de las dos fases.
De manera particular, la etapa de licuefacción incluye al menos una etapa de intercambio térmico directo en la unidad de intercambio térmico entre el gas a licuar y el medio. Este tipo de intercambio permite tener una instalación de las más compactas. El intercambio se puede hacer, por ejemplo, en un intercambiador de placas con unos fluidos a contracorriente. Un intercambiador de este tipo es muy compacto.
Preferentemente, el medio se prepara para licuarse o solidificarse en una instalación remota de la unidad de intercambio térmico, luego, se carga y transporta por un vehículo hacia el punto de producción del gas. Esta otra instalación puede ser de gran tamaño y producir el medio en cantidad importante que, a continuación, se subdivide para unas múltiples instalaciones según la invención. El gran tamaño de esta otra instalación permite optimizar el coste y la eficacia de la producción del medio. Es posible, incluso, que dicha otra instalación produzca frío de manera marginal en un procedimiento dedicado a otras necesidades.
El medio se prepara con unas frigorías que proceden de una fuente fría independiente del procedimiento, por ejemplo, en una instalación de regasificación de gas natural licuado. Después del transporte por unos metaneros, el gas natural licuado se regasifica por recalentamiento, con el fin de ser inyectado en una red de gas natural en forma gaseosa. Una instalación de este tipo es una fuente de frío importante que se puede utilizar fácilmente, con el fin de preparar el medio del procedimiento según la invención sin gasto energético suplementario.
Más generalmente, el medio se prepara por intercambio térmico directo de frigorías entre la fuente fría y el medio, pudiendo la fuente fría ser una instalación de regasificación de gas natural licuado (GNL), como anteriormente. De manera alternativa, una fuente "caliente" se puede utilizar indirectamente para generar unas frigorías, por ejemplo, por la utilización de una bomba de calor. A tal efecto, la unidad de preparación del medio está conectada a una instalación de regasificación del GNL y las frigorías utilizadas para la producción del medio se producen durante la regasificación del GNL.
Según un perfeccionamiento, el gas se purifica antes de la etapa de licuefacción. El gas puede, a continuación, explotarse directamente en las aplicaciones previstas para el gas natural. La purificación se puede obtener, por ejemplo, por unas columnas de destilación en las que se pueden separar los componentes más pesados que el metano, los compuestos tales como los sulfuros o el ácido clorhídrico y el agua. La purificación también puede ser por el principio de adsorción y/o absorción por medio de catalizadores
Según un perfeccionamiento, el medio se prepara, por ejemplo, con las frigorías producidas por la regasificación del gas licuado durante su utilización en el punto de utilización.
La invención también tiene como objeto una instalación de licuefacción de gas según la reivindicación 12 para implementar el procedimiento tal como se ha descrito anteriormente.
El mismo vehículo puede suministrar el medio y volver a partir con el gas licuado, lo que permite optimizar los transportes. La instalación puede incluir, igualmente, otro vehículo para permitir el transporte de la instalación de licuefacción. Estos vehículos están adaptados para el transporte fluvial, por carretera, por ferrocarril o aéreo.
Según un perfeccionamiento, una unidad de purificación está colocada aguas arriba de la unidad de intercambio térmico para proporcionar gas purificado a la unidad de intercambio térmico.
Breve descripción de las figuras
La invención se comprenderá mejor y aparecerán otras características y ventajas a la lectura de la descripción que va a seguir, haciendo la descripción referencia al dibujo adjunto cuya figura 1 es un esquema del procedimiento según la invención.
Descripción detallada
Un procedimiento de licuefacción de gas según la invención se representa de manera esquemática en la figura 1. En el ejemplo presentado, de este modo, se encuentra una instalación de licuefacción 1, una terminal metanera 2 y una estación de utilización de gas licuado 3.
En la instalación de licuefacción 1, se recibe al menos una fuente de gas 4, tal como gas producido por una estación de metanización o un vertedero de residuos domésticos. Según este ejemplo, el gas está compuesto esencialmente de metano. No obstante, este gas puede ser eventualmente ser una mezcla de compuestos gaseosos que no sean el metano, tal como unos hidrocarburos complejos (etano, butano).
La instalación de licuefacción 1 recibe, por otro lado, un medio en forma líquida 5, tal como, por ejemplo, aire líquido o nitrógeno líquido. El medio puede ser reemplazado por dióxido de carbono en forma líquida, sólida o bifásica (gas y líquido). En la instalación de licuefacción 1, el gas de la fuente 4 se licua por su enfriamiento a una temperatura inferior a una temperatura de licuefacción de dicho gas en una unidad de intercambio térmico 10. La unidad de intercambio térmico 10 es, por ejemplo, un intercambiador térmico de placas que recibe, por una parte, el gas de la fuente y, por otra parte, el medio en forma líquida 5. El medio 5 es suministrado, por ejemplo, por vehículo, tal como un camión 6 que incluye un tanque móvil 60 para fluido criogénico aislado térmicamente en el que permanece almacenado durante la utilización o del que se transfiere a un tanque fijo 11 de la instalación de licuefacción 1. El vehículo también podría ser un vagón de ferrocarril, una barcaza o un barco. El intercambiador es, por ejemplo, un intercambiador a contracorriente en el que el medio 5 se vaporiza a presión atmosférica. El medio vaporizado 5 se libera en la atmósfera. El intercambio térmico puede tener lugar en varios pasos, con eventualmente una primera compresión del gas de la fuente, que permite obtener la licuefacción a temperatura menos baja que a presión atmosférica. La unidad de licuefacción incluye, igualmente, unos dispositivos accesorios, tales como unas bombas, unos expansores y/o compresores, unas válvulas, con el fin de facilitar el enfriamiento del gas y de ayudar a la circulación de los fluidos. Estos dispositivos accesorios son en sí conocidos por el experto en la materia.
La unidad de licuefacción puede incluir, además, un módulo de preenfriamiento o de posenfriamiento que permite ajustar la temperatura del gas antes o después de su enfriamiento.
Después de licuefacción, el gas licuado 7 se almacena, luego, se transporta en un tanque aislado térmicamente. Puede ser el mismo tanque móvil 60 que ha transportado el medio 5 anteriormente o un tanque diferente. El gas licuado 7 se suministra a la estación de utilización del gas licuado 3, como, por ejemplo, una sala de calderas, una estación de servicio para unos vehículos, un tanque o un punto de inyección en una red de gas.
El medio 5 se prepara en una instalación de preparación 13, en la que unas frigorías están disponibles fácilmente. Son posibles varios tipos de instalaciones de preparación. En el ejemplo mostrado en la figura, se trata de una instalación de regasificación de gas natural licuado de una terminal metanera 2, en la que el gas natural se suministra en forma licuada (GNL) y se gasifica antes de ser inyectado a una red de canalizaciones para su distribución. En este lugar, la terminal metanera, desprende unas grandes cantidades de frigorías no utilizadas. Es posible y poco costoso licuar aire o dióxido de carbono extraído en la atmósfera o en una instalación industrial productora de dióxido de carbono con la ayuda de estas frigorías, con el fin de preparar el medio 5. El nitrógeno puede separarse eventualmente del oxígeno para no conservar más que el nitrógeno como medio 5, según unos procedimientos conocidos. De este modo, el medio 5 se licua en una instalación remota de la unidad de intercambio térmico 10. En primer lugar, se almacena ahí en un tanque intermedio, luego, se transfiere al tanque móvil 60 del vehículo. La instalación de preparación también podría ser una instalación de licuefacción dedicada a la preparación de medio, pero que alimenta varias instalaciones de licuefacción 1 según la invención, de tal modo que su tamaño pueda ser importante librándose de las restricciones de miniaturización y de espacio necesario. Una instalación de preparación de este tipo puede instalarse ventajosamente para sacar partido de una fuente de frigoría o de energía excedente. La fuente de energía excedente puede ser, por ejemplo, una fuente de energía renovable cuya producción puntual está más allá de las necesidades instantáneas.
Ventajosamente, la instalación de preparación 13 del medio 5 está dispuesta para transferir las frigorías disponibles directamente al medio, por oposición a una instalación de preparación del medio que incluye una fuente caliente, convirtiéndose esta última, entonces, en fuente fría indirecta.
Al nivel de la instalación de licuefacción 1, se prevé, según la naturaleza de la fuente de gas 4, una unidad de purificación 12 colocada aguas arriba de la unidad de intercambio térmico 10 para proporcionar gas purificado a la unidad de intercambio térmico 10. Una unidad de purificación de este tipo 12 está prevista para secar el gas y eliminar unas trazas de hidrocarburos más pesados que el metano, así como otros compuestos, tales como unos sulfuros o unos ácidos. La unidad de purificación 12 puede basarse, como es conocido esto por el experto en la materia, en el principio de adsorción y/o absorción por medio de catalizadores.
En la ausencia de grupo de producción de frío, la instalación de licuefacción es lo suficientemente compacta como para ser montada en un vehículo, por el hecho de que el frío ya está generado en otro lugar que no sea en la instalación de licuefacción 1. Eventualmente, la unidad de purificación 12 está en un segundo vehículo. La energía auxiliar de funcionamiento de la instalación de licuefacción (bombas, controles) puede estar proporcionada por una red eléctrica o directamente en forma mecánica o eléctrica por el motor del vehículo, él mismo, o por un motor térmico dedicado.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de transporte de gas de un punto de producción hacia un punto de utilización, incluyendo el procedimiento:
• una etapa de licuefacción del gas en la que se enfría el gas a una temperatura inferior a una temperatura de licuefacción de dicho gas en una unidad de intercambio térmico (10),
• una etapa de transporte del gas licuado hacia el punto de utilización, la unidad de intercambio térmico (10) está cerca del punto de producción y se utilizan para el enfriamiento en la unidad de intercambio térmico (10) unas frigorías con procedencia de un medio previamente almacenado (5) en un tanque montado en un vehículo en la proximidad de la unidad de intercambio térmico (10),
caracterizado por que el tanque es un tanque único separado por una pared amovible para formar un tanque de medio (5) y un tanque de gas licuado.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el medio (5) es aire o nitrógeno en forma líquida.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el medio (5) es dióxido de carbono en forma líquida o sólida o una mezcla de las dos fases.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 o 3, según el que la etapa de licuefacción incluye al menos una etapa de intercambio térmico directo, en la unidad de intercambio térmico (10), entre el gas a licuar y el medio (5).
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, según el que el medio (5) se prepara en una unidad de preparación del medio (13) remota de la unidad de intercambio térmico (10), luego, se carga y transporta por el vehículo hacia el punto de producción del gas.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, según el que el gas se purifica antes de la etapa de licuefacción.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, según el que el medio (5) se prepara con unas frigorías que proceden de una fuente fría independiente del procedimiento.
8. Procedimiento según la reivindicación 7, según el que el medio (5) se prepara por intercambio térmico directo de las frigorías de la fuente fría hacia el medio (5).
9. Procedimiento según la reivindicación 8, según el que la unidad de preparación del medio (5) está conectada a una instalación de regasificación del gas natural licuado (13) y las frigorías utilizadas para la producción del medio se producen durante la regasificación del gas natural licuado.
10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, según el que el medio (5) se prepara con las frigorías producidas por la regasificación del gas licuado durante su utilización en el punto de utilización.
11. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el gas transportado está compuesto principalmente de metano.
12. Instalación de licuefacción de gas que incluye
• una unidad de intercambio térmico (10) en la que el gas que entra se enfría a una temperatura inferior a una temperatura de licuefacción de dicho gas para volver a salir en forma líquida,
• un vehículo y un tanque único separado por una pared amovible para formar un tanque de medio (5) y un tanque de gas licuado montados en el vehículo y
• un conducto que une el tanque a la unidad de intercambio térmico (10) para transferir el medio (5) hacia la unidad de intercambio térmico (10) para implementar el procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4.
13. Instalación según la reivindicación 12, en la que la unidad de intercambio térmico (10) está montada en el vehículo.
14. Instalación según una de las reivindicaciones 12 a 13, en la que una unidad de purificación (12) está colocada aguas arriba de la unidad de intercambio térmico (10) para proporcionar gas purificado a la unidad de intercambio térmico (10).
15. Instalación según una de las reivindicaciones 12 a 14, en la que el vehículo está adaptado para el transporte fluvial, por carretera, por ferrocarril o aéreo.
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