ES2895081T3 - Sistema y método de transporte y almacenamiento de hidratos de gas - Google Patents

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Abstract

Una embarcación marítima (100, 200) para transportar hidratos de gas natural (HGN) que comprende: un casco (102, 202), una estructura esquelética (313, 413) para soportar dicho casco (102, 202), y un revestimiento de sellado (110, 210) para envolver el interior y el exterior de dicho casco para: a. sellar al gas y b. sellar al agua y c. actuar como aislante térmico. en donde dicho casco (102, 202) está formado a partir de HGN (104, 204) sólido.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema y método de transporte y almacenamiento de hidratos de gas
Campo y antecedentes de la invención
La presente invención, en algunas de sus realizaciones, se refiere a fluidos gaseosos en general, y más particularmente, pero no exclusivamente, a una embarcación marítima, un contenedor y un método para transportar y almacenar hidratos de gas.
Durante décadas, el almacenamiento y transporte de gas natural ha sido problemático y costoso, impidiendo la explotación de muchos yacimientos de gas natural pequeños y medianos. Generalmente, el gas es transportado mediante tuberías a una planta de procesamiento donde el gas es licuado y almacenado como gas natural licuado (GNL) o comprimido como gas natural comprimido (GNC). La distribución del GNL y el GNC desde la planta de procesamiento se realiza generalmente mediante embarcaciones y/o vehículos terrestres especialmente adaptados para contener el gas en su forma respectiva.
En un intento de sobreponerse a los altos costes y dificultades de transporte asociados al transporte y almacenamiento del gas natural y promover la explotación de yacimientos de gas de pequeño y mediano tamaño, una tendencia reciente es promover el uso de la tecnología de clatratos. Esto implica convertir el gas natural en hidratos de gas natural (HGN) que pueden ser procesados como una suspensión de hidratos o procesados adicionalmente en otras formas, incluyendo pélets de hidrato, y pueden proporcionar una opción económica para tanto el almacenamiento como el transporte de gas natural y otros gases como una alternativa a la licuefacción o compresión.
Los clatratos son compuestos cristalinos no estequiométricos que consisten en al menos dos especies moleculares, donde una especie atrapa físicamente a las otras dentro de una estructura tipo jaula. La especie que forma la estructura tipo jaula se denomina comúnmente la anfitriona, mientras que el componente enjaulado se denomina comúnmente huésped. Cuando la estructura tipo jaula está compuesta por moléculas de agua unidas entre sí, los compuestos cristalinos que se forman se conocen como hidratos de clatrato o hidratos de gas.
En los hidratos de gas, la celdilla anfitriona está creada por moléculas de agua conectadas juntas mediante enlaces de hidrógeno. La molécula huésped se mantienen en su sitio dentro de las cavidades de las moléculas de agua unidas a hidrógeno, y la celdilla se estabiliza por fuerzas de Van der Weals entre las moléculas huésped y anfitrionas sin enlace químico entre la celdilla anfitriona y la molécula huésped. La celdilla anfitriona es termodinámicamente inestable sin la presencia de una molécula huésped en la cavidad y sin el soporte de las moléculas atrapadas, la estructura de celdilla de los hidratos de gas colapsará en estructuras de cristal de hielo o agua líquida. La mayoría de los gases de bajo peso molecular, incluyendo 02, H2, N2, CO2, CH4, H25, Ar, Kr y Xe, así como algunos hidrocarburos y freones más elevados formarán hidratos a temperaturas y presiones adecuadas.
El uso del HGN como sustituto del GNL y del GNC implica generalmente tres etapas; producción, transporte y regasificación. Algunos ejemplos de sistemas y métodos para la producción de hidratos de gas y suspensión de hidratos de gas y para regasificación se divulgaron en la publicación de la solicitud de patente de EE.UU. US 2011/0217210 de Katoh et al, publicación internacional OMPI WO 2015/087268 a Sangwai, patente de EE.UU. No. 8.334.418 de Osegovic et al. y la patente de EE.UU. No. 8.354.565 de Brown et al. Algunos ejemplos de sistemas y métodos para transportar el hidrato de gas en embarcaciones marítimas se describen en "Frozen Hydrate for Transport of Natural Gas", Gudmundsson, J.S. y Borrehaug, A., Proceedings, 2nd International Conference Natural Gas Hydrates, 2-6 de junio de 1996, Toulouse, pp. 415-422; solicitud de patente japonesa n° 2004-070249, "Gas-Hydrate Transportation Vessel", de Ichiji et al.; y solicitud de patente japonesa N° 2002-089098, “Gas Hydrate Pellet Transport Ship”, de Ichiji et al.
El documento JP H05 77318 U muestra una embarcación marítima con una estructura hecha de hielo.
Resumen de la invención
Se proporciona, de acuerdo con una realización de la presente invención, una embarcación marítima para transportar hidratos de gas natural (HGN), incluyendo la embarcación marítima un casco formado a partir de HGN sólido, una estructura esquelética para reforzar el casco, y un revestimiento de sellado para envolver el interior y el exterior del casco para el sellado térmico, de gas y agua.
Se proporciona además, de acuerdo con una realización de la presente invención, un contenedor para transportar hidratos de gas natural (HGN), que incluye un bloque de HGN sólido, una estructura esquelética para soportar el bloque, y una capa barrera para envolver el exterior del bloque para sellar al gas, agua y calor.
Se proporciona, de acuerdo con una realización de la presente invención, un método de fabricación de una embarcación marítima y/o un contenedor para transportar y almacenar hidratos de gas natural (HGN), incluyendo el método preparar un molde, colocar una capa superficial en el molde, preparar una suspensión de HGN y verter la suspensión de HNG en el molde, y solidificar la suspensión de HGN en un bloque sólido congelado.
Otras realizaciones de la presente invención serán evidentes de las reivindicaciones anejas.
Breve descripción de los dibujos
En el presente documento se describen algunas realizaciones de la invención, sólo a modo de ejemplo, en relación con los dibujos adjuntos. Los detalles mostrados son meramente ilustrativos y sirven para proporcionar una discusión de las realizaciones de la invención. La descripción y los dibujos serán evidentes para los expertos en la técnica de cómo pueden llevarse a la práctica las realizaciones de la invención.
La Figura 1 ilustra de forma esquemática una embarcación marítima de HGN ilustrativa que incluye un casco sólido de HGN, según una realización de la presente invención;
La Figura 2 ilustra de forma esquemática una embarcación marítima de HGN ilustrativa que incluye un casco de HGN sólido, según una realización de la presente invención;
La Figura 3 ilustra de forma esquemática una sección transversal de un casco de HGN sólido ilustrativo, según una realización de la presente invención;
La Figura 4 ilustra de forma esquemática una sección transversal de un casco de HGN sólido ilustrativo, según algunas realizaciones de la presente invención;
La Figura 5A ilustra de forma esquemática una sección transversal de un casco de HGN ilustrativo ensamblado a partir de contenedores de HGN sólidos y que incluye una capa superficial exterior, según una realización de la presente invención;
La Figura 5B ilustra de forma esquemática una vista en perspectiva de un contenedor sólido de HGN típico de forma rectangular, según realizaciones de la presente invención;
La Figura 5C ilustra de forma esquemática una vista en sección transversal del contenedor sólido de HGN de forma rectangular, según realizaciones de la presente invención;
La Figura 5D ilustra de forma esquemática una vista en sección transversal de un contenedor de HGN sólido conformado para formar un lado del casco del contenedor de HGN, según una realización de la presente invención;
La Figura 5E ilustra de forma esquemática una vista en sección transversal de un contenedor de HGN sólido conformado para formar la proa del casco del contenedor de HGN sólido, según una realización la presente invención;
La Figura 6 es un diagrama de flujo de un método ilustrativo de producción de un casco sólido de HGN y de una embarcación marítima de HGN operativa para transportar y almacenar HGN sólido, según una realización de la presente invención; y
La Figura 7 es un diagrama de flujo de un método ilustrativo de producción de un contenedor de HGN sólido para ensamblar un casco de contenedor de HGN y una embarcación marítima de HGN operativa para transportar y almacenar HGN sólido, según una realización de la presente invención.
Descripción detallada
Antes de explicar al menos una realización de la invención en detalle, debe entenderse que la invención no está necesariamente limitada en su aplicación a los detalles de construcción y la disposición de los componentes y/o métodos expuestos en la descripción siguiente y/o ilustrada en los dibujos. La invención es compatible con otras realizaciones o de ser practicada o llevada a cabo de diversas formas.
El principal coste asociado con el transporte de HGN es la compra y la operación de las embarcaciones marítimas, ya sean autopropulsadas o remolcables, usadas para transportar HGN. Una desventaja del transporte de HGN en comparación con el GNL es que el HGN contiene aproximadamente entre 5-7 toneladas de agua por cada tonelada de GN, mientras que el GNL sólo contiene gas natural. El peso adicional asociado con e1HGN requiere embarcaciones más grandes y mayores costes en combustible para el transporte en comparación con el GNL. En consecuencia, es posible que se requiera que las embarcaciones de HGN transporten entre 6 y 8 veces el peso que las embarcaciones de GNL deben transportar para el mismo envío. Así, el peso aumentado del transporte de HGN puede requerir uso de embarcaciones más grandes y/o más embarcaciones para transportar la misma cantidad de gas que transportan las embarcaciones de GNL, lo que puede afectar negativamente a la viabilidad económica cuando se compara con GNL.
El solicitante se ha dado cuenta de que el presente sistema y métodos para transportar HGN presentan diversos inconvenientes, entre los que se encuentra la desventaja anteriormente mencionada de requerir embarcaciones de transporte más grandes y/o más embarcaciones en comparación con las requeridas para el transporte del GNL. Otros inconvenientes incluyen el efecto económico de devolver estas embarcaciones más grandes y/o numerosas vacías a la planta de producción de HGN después de la entrega de HGN.
El solicitante se ha dado cuenta de que los inconvenientes asociados al transporte de HGN puede resolverse utilizando una embarcación marítima fabricada a partir del HGN que va a ser transportado, y que puede ensamblarse en la planta de producción de HGN. Esta embarcación de HGN puede diseñarse de forma que, cuando e1HGN se regasifique en la planta de regasificación, las partes de la embarcación que no sean HGN puedan ser desmanteladas y enviadas desde la planta de regasificación a la planta de producción para su reutilización en una nueva embarcación. Como puede apreciarse, esta nueva embarcación de HGN puede ser sustancialmente ventajosa con respecto a otras embarcaciones de HGN existentes ya que el tamaño de la embarcación puede ser más pequeño en comparación con aquellas conocidas actualmente en la técnica ya que el HGN transportado forma parte de la embarcación. Además, las piezas desmanteladas que no son HGN pueden enviarse de vuelta a la planta de producción, incluso usando medios de transporte comerciales, por ejemplo, dentro de contenedores de transporte marítimo, lo que proporciona un ahorro sustancial en comparación con la devolución de una embarcación de HGN vacía.
En algunas realizaciones de la presente invención, el casco de la embarcación marítima puede estar construido a partir de HGN sólido reforzado mediante elementos estructurales que no son de HGN y cubierto por una capa superficial que es hermética a líquidos y gases, y que también puede ser aislante térmica. Los elementos estructurales que no son de HGN pueden servir para proporcionar rigidez estructural al casco. Pueden servir adicionalmente para transportar un fluido refrigerante y/o gas presurizado utilizado para mantener e1HGN en estado sólido, lo que también puede incluir un estado sólido congelado. La capa superficial puede servir para ayudar a conservar e1HGN en su estado sólido y evitar la evaporación del gas y la combustión durante la construcción de la embarcación y durante el transporte. Esta capa superficial puede servir también como una envoltura para contener el gas natural producido durante el proceso de regasificación. Opcionalmente, el casco sólido de HGN y/o los contenedores sólidos de HGN, incluyendo los componentes que no son de HGN y la capa superficial, pueden flotar en agua, incluyendo agua de mar.
En algunas realizaciones de la presente invención, el casco sólido de HGN puede formarse íntegramente en la planta de producción como un solo componente en un molde en forma de casco o puede ensamblarse a partir de varias secciones de casco sólido que se pueden unir entre sí para formar el casco de HGN sólido. En algunas realizaciones, el contenedor de HGN sólido puede ensamblarse a partir de una pluralidad de contenedores de HGN sólido que se unen entre sí. Estos contenedores de HGN sólido pueden cada uno formarse individualmente en la planta de producción dentro de moldes de formación de contenedores que pueden incluir la forma de la sección del casco que ocupará cada contenedor.
En algunas realizaciones de la presente invención, el molde de conformación puede incorporarse y ensamblarse con los elementos estructurales que no son de HGN que pueden formar parte del casco sólido de HGN o de los contenedores de HGN sólido. La forma también puede ajustarse con la capa superficial que se usará para cubrir el área superficial exterior del casco sólido o el área superficial exterior de los contenedores de HGN sólidos. Opcionalmente, la capa superficial puede también usarse para cubrir una superficie interior del casco de HGN sólido. Por conveniencia de aquí en adelante en la presente memoria, el molde de conformación ensamblado con los elementos estructurales y la capa superficial puede denominarse "molde ensamblado".
En algunas realizaciones de la presente invención, el casco de HGN sólido o los contenedores de HGN sólido pueden formarse bajo el agua en la planta de producción, por ejemplo, hundiendo el molde ensamblado en agua de mar y llenándolo con el agua de mar. Hundir el molde en agua de mar puede resultar ventajoso, ya que la presión hidrostática subacuática puede utilizarse para producir o conservar el HGN sólido. El gas natural puede entonces ser introducido en el molde ensamblado para formar una suspensión de HGN, que luego puede someterse a enfriamiento y/o presión subacuática para transformarla en el HGN sólido. Opcionalmente, un aditivo como arena, arcilla, madera (por ejemplo, fibras de madera, serrín, etc.), cáñamo u otros materiales adecuados para aumentar, entre otras cualidades, la resistencia a la conducción térmica y a la inercia térmica del HGN sólido, y para aumentar sus características estructurales, incluida la rigidez estable estructural, pueden introducirse en la suspensión. Los aditivos pueden introducirse en forma de pélets, aunque no se no está limitado al uso de pélets y pueden también incluir uso de materiales que cambian de fase (PCM). Una vez formado, el casco de HGN sólido o los contenedores de HGN sólido pueden almacenarse bajo el agua mediante su amarre (anclaje) al lecho marino o añadiendo pesos al cuerpo hundido para crear un estado de flotabilidad negativa hasta que el HGN sólido está listo para ser regasificado. Cuando está listo para uso, el casco de HGN sólido o los contenedores podrán separarse de la forma y permitir que floten en la superficie del agua. Alternativamente, el molde ensamblado puede quedar sobre el suelo, y el casco de HGN sólido y/o contenedores de HGN sólido formados por encima del suelo.
En algunas realizaciones, el casco de HGN sólido y el contenedor dde HGN sólido son adecuados para uso en cualquier tipo de embarcación marítima destinada al transporte de HGN. Estas pueden incluir embarcaciones marítimas autopropulsadas, así como embarcaciones marítimas remolcables, que incluyen barcos y barcazas. Los cascos deben estar provistos de los sistemas adecuados, equipamiento, maquinaria y accesorios para para permitir el correcto funcionamiento de la embarcación, incluyendo motores y equipos de navegación si la embarcación es autopropulsada, e incluyendo equipos de refrigeración y/o equipos de presurización para mantener e1HGN en su estado sólido. Preferiblemente, estos sistemas, equipamiento, maquinaria y accesorios serán desmontables en componentes de tamaño para ser transportados en camiones de tamaño comercial y otras embarcaciones de transporte terrestre, incluyendo remolques de tractores y vehículos de transporte que puedan ajustarse a las normas y/o directrices del Incoterm.
Se hace referencia ahora a la Figura 1, que ilustra de forma esquemática una embarcación 100 marítima de HGN ilustrativa que incluye un casco 102 de HGN sólido, según una realización de la presente invención. El casco 102 de HGN sólido puede estar formado integralmente como un único componente dentro de un molde de conformado con forma de casco (no mostrado), o alternativamente puede fabricarse en secciones separadas que pueden ser unidas entre sí.
La embarcación 100 marítima de HGN puede incluir una embarcación autopropulsada, como un barco, como se muestra en la figura, pero también cualquier otro tipo de embarcación marítima autopropulsable o embarcación remolcable como, por ejemplo, una barcaza o una embarcación de carga remolcable. El casco 102 de HGN puede extenderse desde la proa 106 hasta la popa 108, los cuales pueden estar formados de HGN 104 sólido. Alternativamente, el casco 102 de HGN puede incluir HGN 104 sólido a lo largo de una parte de su longitud, estando la proa 106 y/o la popa 108 fabricadas de un material distinto de HGN, por ejemplo, de acero, como es la práctica habitual en la mayoría de las embarcaciones marítimas.
El casco 102 de HGN puede incluir una capa 110 superficial que puede ayudar a conservar e1HGN 104 en su estado sólido y que también puede servir para evitar la evaporación del gas y la combustión de1HGN 104 sólido. La capa 110 superficial también puede servir para evitar que el agua entre en contacto con e1HGN 104 sólido y puede proporcionar aislamiento térmico. La capa 110 superficial puede servir además como un contenedor para evitar el escape de gas durante la regasificación del HGN 104 sólido. La capa 110 superficial puede incluir materiales conocidos en la técnica, y puede incluir un único material de revestimiento adecuado para proporcionar el sellado hermético requerido de líquidos y gases y aislamiento térmico, o puede combinar una serie de revestimientos y/o materiales cuya combinación puede proporcionar las características requeridas. La capa 110 superficial puede incluir un acabado relativamente liso o estar tratada con una imprimación alisadora para reducir la fricción entre la embarcación y el mar durante el transporte.
La embarcación 100 de HGN puede estar equipada con equipamiento, maquinaria y accesorios y componentes que pueden montarse en el casco 102 de HGN tras la fabricación del caso como parte de un proceso de ensamblaje de la embarcación en la planta de producción de HGN, y que pueden ser desmontados de la embarcación antes o después de la regasificación del HGN 104 sólido. Estos pueden incluir elementos estructurales utilizados para proporcionar integridad estructural al casco 102 de HGN, sistemas que pueden utilizarse para propulsar y a ver navegar la embarcación, y sistemas que se pueden usar para mantener el HGN 104 en su estado sólido, estructuras desmontables (por ejemplo, alojamientos) entre otros.
Se hace referencia ahora a la Figura 2 que ilustra de forma esquemática una embarcación marítima 200 de HGN ilustrativa que incluye un casco 202 de contenedor de HGN sólido, según una realización de la presente invención. El casco 202 de contenedor de HGN sólido puede ensamblarse a partir de contenedores 205 de HGN con HGN 204 sólido, cada contenedor formado dentro de un molde de formación de contenedores (no mostrado).
De forma similar a la embarcación marítima 100 de HGN, la embarcación marítima 200 de HGN puede incluir cualquier tipo de embarcación marítima autopropulsada o embarcación remolcable. El casco 502 del contenedor de HGN sólido puede extenderse desde la proa 206 hasta la popa 208 y puede incluir contenedores 205 de HGN sólido conectados entre sí con cada contenedor opcionalmente conformado para adaptarse al contorno del casco según su posición en el casco. Cada contenedor 205 de HGN puede incluir elementos estructurales (no mostrados) para proporcionar rigidez estructural al propio contenedor y, en general, al casco 202 del contenedor de HGN. De forma similar a la embarcación marítima 100 de HGN, en una realización alternativa, los contenedores 205 de HGN pueden utilizarse a lo largo de una parte de la longitud del casco, con la proa 206 y/o la popa 208 fabricadas con materiales distintos de HGN, como acero. Una descripción más completa del contenedor 205 de HGN se proporciona más adelante con referencia a las Figuras 5A-5E. De forma similar a la embarcación 100 de HGN, el casco 202 de HGN puede incluir una capa 210 superficial funcionalmente similar a la capa 110 superficial.
De forma similar a la embarcación 100 de HGN, la embarcación 200 de HGN puede estar equipada con equipamiento, maquinaria y accesorios y componentes que pueden montarse en el casco 202 del contenedor de HGN tras el ensamblaje del casco como parte de un proceso de ensamblaje de la embarcación en la planta de producción de HGN y que pueden ser desmontados de la embarcación antes o después de la regasificación de1HGN 204 sólido. Estos pueden incluir elementos estructurales utilizados para proporcionar integridad estructural al contenedor 205 de HGN sólido, sistemas para propulsar y hacer navegar la embarcación y sistemas que se pueden usar para mantener e1HGN 204 en su estado sólido, estructuras desmontables (p. ej., habitaciones) entre otros.
Se hace referencia ahora a la Figura 3, que ilustra esquemáticamente una sección transversal de un casco 302 de HGN sólido ilustrativo en una embarcación marina 100, según una realización de la presente invención. Opcionalmente, el casco 302 de HGN puede estar formado en secciones separadas que se unen entre sí. El casco 302 de HGN puede incluir HGN 304 sólido, una estructura esquelética 313, aditivos 316 de HGN y una capa 310 superficial.
El HGN 304 sólido puede ocupar todo el volumen interior del casco 302 de HGN, o alternativamente una parte importante del volumen y puede producirse solidificando una suspensión de HGN utilizando métodos conocidos en la técnica de formación de la suspensión y para convertir adicionalmente la suspensión en un sólido. Opcionalmente, el sólido puede estar en estado congelado. En el HGN 304 sólido pueden incluirse aditivos 316 que pueden añadirse a la suspensión antes y que pueden servir para aumentar, entre otras cualidades, la resistencia a la conducción térmica y a la inercia térmica del HGN sólido y también para aumentar sus características estructurales, incluida su rigidez estructural estable. Los aditivos 316 pueden incluir cualquier combinación de arena, arcilla, madera, cáñamo u otros materiales, incluyendo PCM y pueden proporcionarse como un grano o cualquier otra forma adecuada, incluyendo encapsulados en pellets. El casco 302 de HGN puede estar envuelto por la capa 310 superficial que puede ser similar a la capa 110 superficial descrita anteriormente en referencia a la Figura 1. La estructura esquelética 313 puede proporcionar rigidez estructural al casco 302 de HGN y puede incluir cualquier combinación de elementos 312 estructurales verticales que no son de HGN, elementos 312a estructurales diagonales que no son de HGN y elementos estructurales 314A y 314B horizontales que no son de HGN. La estructura esquelética 313 puede incluir una estructura de celosía que puede estar total o parcialmente embebida en el HGN 304 sólido con elementos estructurales 312, 312A, 314A y/o 314B que actúan como miembros estructurales que soportan el entramado. Los elementos estructurales 312, 312A, 314A y/o 314B pueden incluir tubos (de acero u otro metal o material adecuado) de un diámetro y espesor de pared adecuados para proporcionar la rigidez estructural requerida, algunos de los cuales, o todos, pueden incluir un núcleo hueco a través del cual un fluido de refrigeración puede fluir a lo largo de la longitud de los tubos para ayudar a mantener el HGN en un estado sólido si se requiere refrigeración. Los elementos estructurales 312, 312A, 314A y 314B pueden estar interconectados para permitir que el fluido de refrigeración fluya a través de algunos, alternativamente a través de todos los tubos si se requiere refrigeración. Alternativamente, los elementos estructurales 312, 312A, 314A y/o 314B pueden incluir cualquier otro tipo de elemento estructural apropiado que pueda servir para proporcionar la rigidez estructural requerida y que pueda dotarse de medios para transportar el fluido de refrigeración si se requiere. La estructura esquelética 313 puede ser desmontada, de modo que los elementos estructurales 312, 3124, 314A y 314B puedan retirarse individualmente del casco 302 de HGN tras la regasificación. Los elementos estructurales individuales pueden enviarse opcionalmente utilizando medios de transporte comercial terrestres y/o marítimos a un destino distinto de la planta de regasificación, y pueden incluir el reenvío a la planta de producción para su uso en la construcción de una nueva embarcación marítima.
Se hace referencia ahora a la figura 4, que ilustra esquemáticamente una sección transversal de un casco 402 sólido de HGN ilustrativo de una embarcación marina 100, según algunas realizaciones de la presente invención. Opcionalmente, el casco 402 sólido de HGN puede ser formado en secciones separadas que se unen entre sí. El casco 402 de HGN puede incluir HGN 404 sólido, una estructura esquelética 413, aditivos 416 de HGN, una capa 410 superficial y otra capa 410A superficial interior.
El casco 402 sólido de HGN puede asemejarse al casco 302 de HGN modificado de manera que e1HGN 404 sólido no ocupe una parte importante (o la totalidad) del volumen interior del casco como en el casco 302 de HGN, sino una franja o banda proximal a los laterales del casco, como se muestra en la Figura 4. En consecuencia, la estructura esquelética 413, que puede incluir cualquier combinación de elemento 412 estructural vertical que no es de HGN, elemento 412A diagonal que no es de h Gn y elementos 414A y 414B horizontales que no son de HGN y que puede ser funcionalmente similar a la estructura esquelética 313, puede tener un número limitado de elementos estructurales embebidos en el HGN 404 sólido. Adicionalmente o alternativamente, se pueden incluir tubos de refrigeración no estructurales dentro del HGN 404 sólido para ayudar a refrigerar el HGN sólido según sea necesario. De forma similar a la estructura esquelética 313, la estructura esquelética 413 también puede ser desmontable y los elementos 412, 412A, 414A y 414B estructurales reutilizables en una nueva embarcación marina.
La capa 410 superficial puede ser funcionalmente similar a la capa 310 superficial de la Figura 3. La capa 410A interior superficial puede envolver el HGN 404 sólido desde dentro del volumen interior del casco 402 sólido de HGN, y puede ser funcionalmente similar a la capa 410 superficial con la excepción de que las características hidrofóbicas y de reducción de la fricción de la capa aislante exterior pueden no ser necesariamente requeridas en la capa 410A superficial.
Se hace referencia ahora a la Figura 5A, que ilustra esquemáticamente una sección transversal de un casco 502 de contenedor de HGN sólido ilustrativo en la embarcación marina 200, que incluye contenedores 505, 507 y 509 de HGN sólido y capa 510 superficial, según una realización de la presente invención. También se hace referencia a las Figuras 5B y 5C que ilustran esquemáticamente una vista en perspectiva y una vista en sección transversal de un contenedor 505 rectangular de HGN sólido típico, y a las Figuras 5D - 5E que ilustran esquemáticamente secciones transversales de contenedores 507 y 509 de HGN sólido que corresponden a una forma de casco 502 de HNG sólido, según realizaciones de la presente invención.
Los contenedores 505, 507 y 509 de HGN pueden incluir HGN 504sólido, una estructura esquelética 513, aditivos 516, y una capa 511 barrera que envuelve los contenedores HGN. Los contenedores 505, 507 y 509 de HGN pueden montarse uno encima del otro, y uno al lado del otro, dentro del casco 502 de HGN para formar una estructura rígida que pueda soportar el casco. Esta configuración de montaje puede parecerse a la de los contenedores comerciales montados en embarcaciones marítimas. El contenedor 505 de HGN puede ser dimensionado para ser transportado con HGN 504 sólido utilizando vehículos comerciales de transporte terrestre, contenedores y plataformas de transporte, y puede incluir los que se ajustan a las normas y/o directrices de Incoterm, entre otras.
El HGN 504 sólido puede producirse como un bloque rectangular de HGN sólido utilizando técnicas conocidas en la técnica, como se ha descrito anteriormente en referencia al HGN 304sólido. E1HGN 504 puede incluir aditivos 516, que pueden ser similares a los aditivos 316. La capa 511 barrera puede ser funcionalmente similar a la capa 510 superficial.
La estructura esquelética 513, de forma similar a la estructura esquelética 313, puede incluir una estructura incrustada que puede estar embebida en el HGN sólido y/o puede estar periféricamente a lo largo de los bordes del bloque de HGN sólido y puede servir para soportar el bloque y proporcionar rigidez estructural al casco 502 del contenedor de HGN cuando todos los contenedores de HGN se ensamblan en su lugar dentro del casco. En el contenedor 505 de HGN sólido, los elementos 512 estructurales verticales que no son de HGN, los elementos estructurales 512A verticales que no son de HGN y los elementos 514A y 514B estructurales horizontales que no son de HGN pueden ser funcionalmente similares a los elementos 312, 314A y 314B estructurales, respectivamente, y pueden incluir tubos a través de los cuales el fluido de refrigeración puede fluir por todos o algunos de los elementos estructurales. La figura 5B ilustra un tubo 514B estructural ilustrativo con un núcleo 515 hueco a través del cual puede fluir el fluido refrigerante. En el contenedor 507 de HGN sólido, un elemento 517 no estructural está conformado para ajustarse al contorno de un lado del casco 502 del contenedor de HGN en la sección del casco en la que se va a colocar el contenedor. Del mismo modo, en el contenedor 509 de HGN, los elementos 519 no estructurales están conformados para ajustarse al contorno del fondo del casco 502 del contenedor de HGN.
Se hace referencia ahora a la Figura 6 que es un diagrama de flujo de un método ilustrativo de producción de un casco de HGN sólido y de una embarcación marítima de HGN operativa para transportar y almacenar HGN sólido, según una realización de la presente invención. Opcionalmente, el casco de HGN puede formarse en secciones separadas que se unen entre sí. El experto en la materia puede apreciar que el método ilustrativo mostrado y descrito en el presente documento puede ponerse en práctica con modificaciones, que pueden incluir más o menos etapas y/o una secuencia de etapas diferente. Por conveniencia, el método se describe con referencia a la realización de la presente invención mostrada en la Figura 3, aunque la persona experta puede apreciar sin dificultad que el método puede ser puesto en práctica con otras realizaciones de la presente invención.
En 600, se prepara un molde contorneado con la forma de casco 302 de HGN sólido. Opcionalmente, se preparan varios moldes contorneados con la forma de diferentes secciones del casco 302 de HGN sólido, las diferentes secciones para ser unidas entre sí en una etapa posterior del método para formar un solo casco.
En 602, la capa 310 superficial se coloca dentro del molde siguiendo el contorno del casco 302 de HGN. La capa 310 superficial aislante puede servir como envoltura para contener el HGN cuando se vierte en el molde, como se describe en los siguientes pasos.
En 604, la estructura esquelética 313 y otros elementos estructurales requeridos se ensamblan dentro del molde envuelto por la capa 310 aislante superficial. El molde ensamblado puede sumergirse en agua, por ejemplo, en agua de mar. Alternativamente, el molde ensamblado puede sumergirse parcialmente en agua, o dejarse en tierra firme. En el agua, el molde puede mantenerse en su lugar mediante un anclaje o el uso de pesos.
En 606, se prepara una suspensión de HGN con las técnicas conocidas. Los aditivos 316 se añaden a la suspensión.
En 608, la suspensión de HGN con los aditivos se vierte en la capa 310 superficial aislante dentro del molde, en la cantidad requerida según el volumen de HGN que se va a transportar.
En 610, la suspensión se solidifica para formar HGN 304 sólido en forma de casco 302 de HGN. Opcionalmente, el HGN 304 sólido está en la forma de diferentes secciones de casco 302 de HGN que se forman y se van a unir entre sí para formar un solo casco. Se pueden utilizar técnicas conocidas para formar e1HGN 304 sólido, y pueden incluir el uso de presión y/o enfriamiento, incluyendo la congelación. La presurización puede incluir el uso de equipo de presurización y/o presión del agua al sumergirse y puede oscilar entre, pero no se limita a, 0 y 100 bares. El enfriamiento puede incluir el uso de equipos de enfriamiento y la temperatura de enfriamiento puede oscilar, pero no se limita a 0° - menos 50°C. El casco 302 de HGN puede dejarse sumergido en agua, almacenado dentro del molde una vez formado hasta que se necesite. Alternativamente, el molde puede ser extraído bajo el agua y el casco 302 de HGN puede permanecer almacenado bajo el agua según sea necesario. Alternativamente, el casco de HGN puede dejarse en tierra firme dentro o fuera del molde. La presurización y/o el enfriamiento pueden mantenerse mientras está sumergido o fuera del agua.
En 612, el casco 302 de HGN se libera para su uso. Opcionalmente, el casco 302 de HGN se libera en diferentes secciones si se forma como diferentes secciones que se unirán entre sí para formar un solo casco. Si se sumerge en agua, la flotabilidad del casco hará que flote hasta la superficie del agua cuando se libere. El casco 302 de HGN puede entonces moverse a un dique seco para ensamblar la embarcación marítima 100 de HGN. Si está en tierra firme, el casco 302 de HGN puede transportarse al dique seco para el ensamblaje de la embarcación marítima. Alternativamente, el ensamblaje en tierra firme puede no requerir el uso del dique seco.
En 614, se ensambla la embarcación marítima 100 de HGN. Opcionalmente, las diferentes secciones del casco se unen entre sí se han formado por separado. La embarcación marítima 100 puede ser una embarcación autopropulsada o una embarcación remolcable. Los sistemas de propulsión y navegación desmontables, estructuras desmontables y otros equipos, accesorios y componentes desmontables, según corresponda dependiendo de si la embarcación es autopropulsada o remolcable, pueden ajustarse en el casco 302 de HGN. Opcionalmente, la proa 106 y la popa 108 (véase la Figura 1) pueden fijarse al casco 302 de HGN.
En 616, la embarcación marítima 100 de HGN viaja a su destino, que puede ser una planta de regasificación. Alternativamente, la embarcación marítima 100 de HGN puede viajar a un depósito de almacenamiento de HGN. Opcionalmente, el depósito de almacenamiento puede estar ubicado en la planta de regasificación.
En 618, en una etapa opcional, el casco 302 de HGN será almacenado en un depósito de almacenamiento hasta que se requiera la regasificación. Antes de almacenar el casco 302 de HGN, los sistemas y estructuras desmontables y el equipamiento, accesorios y componentes desmontables, todos los cuales se han fijado al casco durante el ensamblaje de la embarcación marina 100 en la etapa 614 pueden ser retirados. El depósito de almacenamiento puede estar bajo el agua, donde el casco 302 de HGN puede quedar sumergido en agua (por ejemplo, agua de mar) y el GN 304 sólido puede mantenerse en su estado sólido mediante el uso de presión y/o enfriamiento, como se ha descrito anteriormente en la etapa 610, según se corresponda. Opcionalmente, el depósito de almacenamiento subacuático puede encontrarse en el lecho marino. El casco 302 de GN puede mantenerse en su sitio en el depósito de almacenamiento subacuático por medio de anclajes o uso de pesos. Alternativamente, el depósito de almacenamiento subacuático puede ser sustituido por un depósito de almacenamiento en tierra firme.
En 620, el casco 302 de GN puede ser regasificado en la planta de regasificación. Si se continua a partir de la etapa 618, el casco puede ser liberado desde debajo del agua a la superficie y permitirle que flote hasta la superficie del agua y ser transportado a la planta de regasificación (si el depósito de almacenamiento subacuático no está en la planta de regasificación). Si se continua desde la etapa 616, el proceso de desmantelamiento descrito en la etapa 618 puede realizarse en la planta de regasificación. Pueden utilizarse técnicas conocidas de regasificación.
En 622, el gas producido durante la regasificación y contenido dentro de la capa 310 superficial aislante envolvente se extrae para su distribución.
En 624, una vez que se ha eliminado todo el gas, todos los componentes que no son de HNG, incluyendo la estructura esquelética 313 y otros componentes estructurales pueden ser desensamblados y los elementos estructurales (312, 314a y 314B) dispuestos individualmente para su envío. Algunos, u opcionalmente todos, los componentes que no son de HGN pueden ser reenviados a la planta de producción para fabricar un nuevo casco 302 de HNG y una nueva embarcación marítima 100 de HGN. El envío puede realizarse opcionalmente utilizando medios de transporte terrestre y marítimo disponibles en el mercado.
Se hace referencia ahora a la Figura 7 que es un diagrama de flujo de un método ilustrativo de producción de un contenedor de HGN para ensamblar un casco de contenedor de HGN y una embarcación marítima de HGN operativa para transportar y almacenar HGN, según una realización de la presente invención. El experto en la técnica puede apreciar que el método ilustrativo y descrito en el presente documento puede ponerse en práctica con modificaciones, que pueden incluir más o menos etapas y/o una secuencia diferente de etapas. Por conveniencia, el método se describe con referencia a la realización de la presente invención mostrada en las Figuras 5A - 5E, aunque el experto en la materia puede apreciar fácilmente que el método puede ponerse en práctica de manera similar con otras realizaciones de la presente invención.
En 700, se prepara un molde contorneado a la forma del contenedor 505 de HGN sólido. Opcionalmente, también se preparan moldes contorneados a la forma de los contenedores 507 y 509de HGN.
En 702, la barrera 511 se coloca dentro del molde siguiendo el contorno del contenedor 505 de HGN sólido (opcionalmente también los contenedores 507 y 509). La barrera 511 puede servir como una envoltura para contener la suspensión de HGN cuando se vierte en el molde, como se describe en las siguientes etapas,
En 704, la estructura esquelética 513 y otros elementos estructurales necesarios se ensamblan dentro del molde envuelto por la barrera 511. El molde ensamblado puede ser sumergido en agua, por ejemplo, en agua de mar. Alternativamente, el molde ensamblado puede sumergirse parcialmente en el agua, o dejarse en tierra firme.
En 706, se prepara una suspensión de HGN mediante técnicas conocidas. Los aditivos 516 se añaden a la suspensión.
En 708, la suspensión de HGN con los aditivos se vierte en la barrera 511 dentro del molde, en la cantidad requerida según el volumen de HGN a transportar dentro del contenedor de HGN (opcionalmente también los contenedores 507 y 509).
En 710, la suspensión se solidifica para formar HGN 504 sólido. Se pueden usar técnicas conocidas para formar el HGN 504 sólido, y pueden incluir el uso de presión y/o enfriamiento. La presurización puede incluir el uso de equipos de presurización y/o presión al sumergir en agua, y puede oscilar, pero no limitarse a, entre 0 - 100 bares. El enfriamiento puede incluir el uso de equipos de enfriamiento y la temperatura de enfriamiento puede oscilar desde, pero no limitarse a, 0° - menos 50°C. El contenedor 505 de HGN (opcionalmente también los contenedores 507 y 509) puede dejarse sumergido en agua, almacenado dentro del molde una vez formado hasta que se necesite. Alternativamente, el molde puede ser retirado bajo agua y los contenedores de HGN pueden permanecer almacenados bajo el agua según se necesite. Alternativamente, los recipientes de HGN pueden dejarse en tierra firme, ya sea dentro o fuera del molde. Tanto si están sumergidos como fuera del agua, se mantiene la refrigeración.
En 712, el contenedor 305 de HGN (y opcionalmente los contenedores 507 y 509) se libera para su uso. Si está sumergido en agua, la flotabilidad del contenedor provocará que flote a la superficie del agua cuando se libere. El contenedor de HGN puede entonces moverse a un dique seco para ensamblar el casco 502 del contenedor de HGN y la embarcación marítima 200 de HGN. Si se encuentra en tierra firme, el contenedor 505 de HGN (opcionalmente los contenedores 507 y 509) puede transportarse al dique seco para el ensamblaje de la embarcación marítima. Opcionalmente, el ensamblaje puede realizarse sin un dique seco.
En 714, el casco 502 del contenedor de HGN y la embarcación marítima 200 de HGN se ensamblan. La embarcación marítima 200 puede ser una embarcación marítima autopropulsada o una embarcación remolcable. Los sistemas de propulsión y navegación desmontables, las estructuras desmontables y otros equipos, accesorios y componentes desmontables, aplicables dependiendo de si la embarcación es autopropulsada o remolcable, pueden ajustarse en el casco 502 del contenedor de HGN tras su montaje. El casco 502 de HGN puede ensamblarse disponiendo los contenedores de HGN uno encima del otro y uno al lado del otro, y envolviendo la configuración apilada en la capa 510 superficial. Opcionalmente, la proa 206 y la popa 208 (véase la figura 2) pueden unirse al casco 502 del contenedor de HGN. Pueden utilizarse métodos conocidos en la técnica para unir mecánicamente el contenedor 505 de HGN (opcionalmente los contenedores 507 y 509) entre sí.
En 716, la embarcación marítima 200 de HGN viaja a su destino, que puede ser una planta de regasificación. Alternativamente, la embarcación marítima 200 de HGN puede viajar a un depósito de almacenamiento de HGN. Opcionalmente, el depósito de almacenamiento puede estar situado en la planta de regasificación.
En 718 (opcional), el contenedor 505 de HGN (opcionalmente también los contenedores 507 y 509) se va a almacenar en un depósito de almacenamiento hasta que se requiera su regasificación. Antes de almacenar los contenedores de HGN, los sistemas y estructuras desmantelables, equipamiento, accesorios y componentes separables, todos los cuales pueden haber sido fijados al casco durante el ensamblaje del casco 502 de HGN y a la embarcación marina 200 en la etapa 714 pueden ser retirados. El casco 502 del contenedor de HGN también puede desmontarse para permitir el acceso individual a cada contenedor. El depósito de almacenamiento puede estar bajo el agua, donde los contenedores de GN pueden estar sumergidos (por ejemplo, en agua de mar) y el GN 504 sólido puede mantenerse en su estado sólido mediante el uso de presión y/o refrigeración como se ha descrito anteriormente en la etapa 710, según corresponda. Alternativamente, el depósito de almacenamiento subacuático puede ser sustituido por un depósito de almacenamiento en tierra firme. Opcionalmente, el casco 502 de HGN no se desmantela y todos los contenedores se almacenan juntos en el casco.
En 720, el contenedor 505 de GN (opcionalmente también los contenedores 507 y 509) puede ser regasificado en la planta de regasificación. Si se continua a partir de la etapa 718, el contenedor (y opcionalmente el casco) puede ser liberado desde debajo del agua a la superficie y permitirle que flote a la superficie del agua y transportarse a la planta de regasificación (si el depósito de almacenamiento subacuático no se encuentra en la planta de regasificación). Si se continua a partir de la etapa 716, el proceso de desmantelamiento descrito en la etapa 618 puede realizarse en la planta de regasificación. Se pueden usar técnicas conocidas de regasificación.
En 722, el gas producido durante la regasificación y contenido dentro de la capa 511 aislante envolvente se extrae para su distribución.
En 724, una vez que se ha eliminado todo el gas, todos los componentes que no son HNG, incluida la estructura esquelética 513 y otros elementos estructurales, pueden desmontarse, y los elementos estructurales (512, 514A y 514B) dispuestos individualmente para su envío. Algunos, u opcionalmente todos, los componentes que no son h G pueden ser reenviados a la planta de producción para fabricar nuevos contenedores de HGN, un nuevo casco 502 de HGN y una nueva embarcación marítima 200 de HGN. El envío puede realizarse opcionalmente utilizando medios de transporte terrestre y marítimo disponibles en el mercado.
La descripción e ilustraciones anteriores de las realizaciones de la invención se han presentado con fines ilustrativos. No se pretende ser exhaustivos o limitar la invención a la descripción anterior en cualquier forma.
Cualquier término que se haya definido anteriormente y que se haya utilizado en las reivindicaciones debe ser interpretado de acuerdo con esta definición.
Los números de referencia en las reivindicaciones no son una parte de las reivindicaciones, sino que se utilizan para facilitar su lectura. Estos números de referencia no deberían ser interpretados como una limitación en ningún sentido.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Una embarcación marítima (100, 200) para transportar hidratos de gas natural (HGN) que comprende:
un casco (102, 202),
una estructura esquelética (313, 413) para soportar dicho casco (102, 202), y
un revestimiento de sellado (110, 210) para envolver el interior y el exterior de dicho casco para:
a. sellar al gas y
b. sellar al agua y
c. actuar como aislante térmico.
en donde dicho casco (102, 202) está formado a partir de HGN (104, 204) sólido.
2. Una embarcación marítima (100, 200) según la reivindicación 1, en donde dicho casco (102, 202) comprende aditivos (316) sólidos como uno cualquiera de arena, arcilla, madera, cáñamo y materiales susceptibles a cambios de fase.
3. Una embarcación marítima (100, 200) según la reivindicación 1, en donde dicho casco comprende secciones de HGN sólido.
4. Una embarcación marítima (100, 200) según la reivindicación 1, en donde la estructura esquelética está configurada para hacer circular un fluido refrigerante.
5. Una embarcación marítima (100, 200) según la reivindicación 1, en donde dicho casco (102, 202) está comprendido por una pluralidad de contenedores (205) que comprenden dicho HGN sólido.
6. Una embarcación marítima (100) según la reivindicación 1, en la que la embarcación es una de una embarcación autopropulsable o una de una embarcación remolcable.
7. Un método de fabricación de una embarcación marítima (100), según la reivindicación 1 y/o de fabricación de un contenedor (505, 507) según la reivindicación 11, para el transporte y el almacenamiento de gas natural como hidratos (HGN), comprendiendo el método:
preparar un molde;
colocar una capa (310) superficial en dicho molde (110);
ensamblar una estructura esquelética (313, 413) en dicho molde;
preparar una suspensión de HGN;
verter dicha suspensión de HGN en dicho molde;
y solidificar dicha suspensión de HGN en un bloque sólido congelado.
8. Un método según la reivindicación 7, que además comprende uno o más de:
a. solidificar dicha suspensión de HGN en una sección de un casco de la embarcación marítima
b. sumergir dicho molde en agua.
9. Un método según la reivindicación 8, que comprende además el almacenamiento de dicho HGN sólido que comprende uno o más de:
b. almacenamiento sumergido en agua
c. almacenamiento fuera del agua.
10. Un método según la reivindicación 8, que además comprende el desmantelamiento de parte de dicha estructura marítima para el suministro y envío, y la posterior disociación del gas del hidrato en el lugar de destino de la mercancía, mientras se mantiene el resto del HGN sólido en dicho almacenamiento para su posterior utilización.
11. Un contenedor (505, 507, 509) para transportar hidratos de gas natural (HGN), dicho contenedor (505, 507, 509) está formado a partir de un bloque de HGN sólido y que comprende:
una estructura esquelética (513) para soportar dicho bloque de HGN sólido, y
una capa (5119 barrera para envolver el exterior de dicho bloque de HGN sólido para:
a. sellar al gas y
b. sellar al agua y
c. actuar como aislante térmico.
12. Un contenedor (505, 507, 509) según la reivindicación 11, en donde dicho contenedor comprende aditivos sólidos como uno cualquiera de arena, arcilla, madera, cáñamo y materiales susceptibles a cambio de fase.
13. Un contenedor (505, 507, 509) según la reivindicación 11, en donde la estructura esquelética está configurada para permitir la circulación de líquido refrigerante.
14. Un contenedor (505, 507, 509) según la reivindicación 11, en donde dicho contenedor es transportable mediante uno o más de:
a. en una embarcación marítima
b. en un vehículo comercial de transporte terrestre
c. es adecuado cuando se acumula con múltiples contenedores para formar un casco de una embarcación marítima.
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